扬州大学水污染控制工程课程设计

1、水污染控制工程课程设计水污染控制工程课程设计说明书班 级：姓 名：学 号：指导教师：陈广元扬州大学环境科学与工程学院2014年1月10日- 3 -目 录第1章 总论- 1 -1.1 基本资料- 1 -1.1.1 工程概述- 1 -1.1.2 自然资料- 1 -1.2 设计任务和内容- 2 -第2章 污水处理工艺选择- 3 -2.1 污水处理程度- 3 -2.2 氧化沟工艺- 3 -2.2.1 工艺特征- 3 -2.2.2 工艺常规计算- 4 -2.3 A-A-O工艺- 4 -2.3.1 工艺特征- 4 -2.3.2 工艺常规计算- 5 -2.4 SBR工艺- 6 -2.4.1 工艺特征- 6

2、-2.4.2 工艺常规计算- 6 -2.5 污水处理工艺对比- 7 -2.5.1 污水处理工艺比较- 7 -2.5.2 处理工艺方案比较- 8 -第 3章 污水处理工艺流程说明- 10 -3.1 氧化沟工艺流程图- 10 -第4章 处理构筑物设计- 11 -4.1 格栅- 11 -4.1.1 中格栅(b=20mm)- 11 -4.1.2 细格栅(b=10mm)- 12 -4.2 提升泵房- 13 -4.3 沉砂池- 13 -4.4 氧化沟- 14 -4.5 二沉池- 15 -4.6 污泥浓缩池- 17 -4.6.1 设计参数及规定- 17 -4.6.2 规格计算- 17 -4.7 贮泥池及污泥

3、泵- 19 -4.7.1 设计参数及规定- 19 -4.7.2 规格计算- 19 -4.8 污泥脱水间- 19 -4.9 接触消毒池- 20 -4.9.1 设计参数及规定- 20 -4.9.2 规格计算- 20 -4.10 混凝沉淀除磷技术- 21 -第五章 污水处理厂总体布置- 22 -5.1 总平面图布置- 22 -5.1.1 总平面布置原则- 22 -5.1.2 总平面布置结果- 22 -5.2 高程布置- 23 -5.2.1 高程布置原则- 23 -5.2.2 高程布置结果- 23 -参考资料：- 24 -第1章 总论1.1 基本资料1.1.1 工程概述某城镇位于江苏苏北地区，现有常住

4、人口55000人。该镇规划期为十年（2010-2020），拟规划期末人口为60000人，生活污水综合排放定额为250升人天，拟建一城镇污水处理厂，处理全镇污水。预计规划期末镇区工业废水总量为5000吨天，环境规划要求所有工业废水排放均按照污水排入城镇下水道水质标准（CJ3082-1999）（见表1）。现规划建设一城镇污水处理厂，设计规模为20000吨/日，设计原水水质指标见表2。污水处理厂排放标准为中华人民共和国国家标准城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）中一级标准的A标准,主要排放指标见表2污水排入城镇下水道水质标准主要指标 表1BOD5CODSSNH4+-NTPPH300

5、5004003586.09.0污水厂原水水质主要指标 表2指标CODCrBOD5SSPHNH4+-N总磷原水指标250-350120-180200-3006-9304排放指标50mgL10mgL10mgL6-95mgL0.5mgL1.1.2 自然资料1）气象资料：气温：全年平均气温为18.5oC,最高气温为42.0oC，最低气温为-6.0oC降雨量：年平均1025.5mm，日最大273.3mm，最大积雪深度500mm, 最大冻土深度60mm主要风向：冬季西北风 夏季东南风风速：历年平均为3.15m/s，最大为15.6m/s2）排水现状：城镇主干道下均敷设排污管、雨水管，雨污分流。3）排放水体：

6、污水处理厂厂址位于镇西北角，厂区地面标高为10.0米，排放水体常年平均水位标高为7.2米，最高洪水位标高为9.3米。该水体为全镇生活与灌溉水源，镇规划确保其水质不低于三类水标准。1.2 设计任务和内容1）方案确定按照原始资料数据进行处理方案分析，确定处理方案，拟定处理工艺流程，选择各处理构筑物，说明选择理由，进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计方案说明书。 2）设计计算进行各处理单元的去除效率估算；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算；设备选型计算，效益分析及投资估算。3）平面和高程布置根据构筑物的尺寸合理进行平面布置

7、；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。4） 编写设计说明书、计算书第2章 污水处理工艺选择2.1 污水处理程度在选择工艺前，先计算各污染指标的处理程度。用下式计算各污染物的去除率：指标CODCrBOD5SSPHNH4+-N总磷原水指标250-350120-180200-3006-9304设计进水指标300180250304排放指标5010106-95(8)0.5去除率83%94%96%83%88%2.2 氧化沟工艺2.2.1 工艺特征氧化沟是常规活性污泥法的一种改型和发展。其基本特征是曝气池呈

8、封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中做不停的循环流动，其水力停留时间长达10-40h；污泥龄一般大于20d；有机负荷很低，仅为0.05-0.15kgBOD5（kgMLSSd）（故其本质属于延时曝气）；容积负荷0.2-0.4kgBOD5（m3d）；活性污泥浓度为2000-6000mgL；出水BOD5为10-15mgL；SS为10-20mgL；NH3-N为1-3mgL。采用氧化沟处理污水时，可不设初沉池。二沉池可与曝气池合建省去污泥回流装置。氧化沟中水流速度一般为0.3-0.5ms，水流在环形沟渠中完成一个循环约需10-30min。由于此工艺水力停留时间为10-40h，因而可知污水在其整个停

9、留时间内要完成20-120个循环；因此氧化沟既有完全混流式又有推流式的特点。氧化沟独特的水流模式有利于活性污泥的生物凝聚作用，可将其区分为富氧区、缺氧区，用以硝化和反硝化，取得脱氮效果。2.2.2 工艺常规计算氧化沟工艺设计参数表名 称数 值污泥负荷NskgBOD5（kgMLSSd）-10.03-0.15水力停留时间Th10-40污泥龄cd去除BOD5时，5-8；去除BOD5并硝化时，10-20；去除BOD5并反硝化时，30污泥回流比R%50-200污泥浓度X（mgL-1）2000-6000容积负荷kgBOD5（md）-10.2-0.4出水水质（mgL-1）BOD510CODCr50SS10N

10、H4-N5总磷0.5必要需氧量（kgO2BOD）1.4-2.22.3 A-A-O工艺2.3.1 工艺特征A2/O工艺系统，利用微生物对磷的过量摄取能力将含磷污泥以剩余污泥的方式排出处理系统之外，从而降低处理出水中磷的含量；尤其对于水中磷与BOD比值很低的情况下能取得很好的处理效果。但在磷与BOD比值较高的情况下，由于BOD负荷较低，剩余污泥量较少，因而，比较难以达到稳定的运行效果。A2/O工艺由厌氧段与好氧段组成，可分建也可合建。厌氧池中必须严格控制厌氧条件，使其既无分子态氧，也无化合态氧，厌氧段水力停留时间为12h。好氧段结构形式与普通活性污泥法相同，且要保证溶解氧不低于2mg/L，水力停留

11、时间为24h。2.3.2 工艺常规计算A2/O法设计参数表名 称数 值BOD污泥负荷率NS/kgBOD5(kg MLSSd)-10.15-0.2(0.0.15-0.7)TN污泥负荷/TN(kg MLSSd)-10.05TP污泥负荷/TP(kg MLSSd)-10.003-0.006污泥浓度（mgL-1）2000-4000（3000-5000）水力停留时间/h6-8；厌氧：缺氧：好氧1:1：(:3-4)污泥龄/d5-20（20-30）污混合液回流比%200（100-300）污泥回流比R/%25-100溶解氧DO/(mgL-1)好氧段:2缺氧段:0.5厌氧段:0.2温度/13-18（30）pH值6

12、-8TP/BOD50.06COD/TN8反硝化BOD5NO3-4进水中易降解有机物浓度/(mg/L)602.4 SBR工艺2.4.1 工艺特征本工艺最主要的特征是采用集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的间歇曝气曝气池。本工艺组成简单，无需设污泥回流设备，不设二次沉淀池，曝气池容积小，建设费用与运行费用较低。有如下特征：1)在大多数情况下，无设置调节池的必要；2)SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象；3)通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能进行脱氮除磷反应；4)应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器等自控仪表，可能使本工程实现全部自动化，而由中心控制室控制；5)

13、管理运行得当，处理水质优于连续式。2.4.2 工艺常规计算SBR法设计参数表名 称 高负荷运行低负荷运行间歇进水间歇进水或连续进水BOD-污泥负荷/kgBOD5(kg MLSSd)-10.1-0.40.03-0.1MLSS/(mgL-1)1500-5000周期数3-42-3排除比（每一周期的排水量与反应池容积之比）14-1216-13安全高度cm（活性污泥界面以上最小水深）50以上需氧量/(kgO2kgBOD)-10.5-1.51.5-2.5污泥产量/kgMLSS(kg SS)-1约1约0.75溶解氧(mgL)好氧工序2.5缺氧工序进水0.3-0.5沉淀、排水0.7反应池数个大于等于2（Q50

14、0md时可取1）2.5 污水处理工艺对比2.5.1 污水处理工艺比较氧化沟法A-A-O法SBR法优点（1） 处理流程简单，构筑物少，基建费用省；（2） 处理效果好，有较稳定的脱氮除磷功能；（3） 对高浓度工业废水有很大的稀释能力；（4） 有抗冲击负荷能力；（5） 能处理不易降解的有机物，污泥生成少；（6） 技术先进成熟，管理维护简单；（7） 国内工程实例多，容易获得工程管理经验（1） 基建费用低，具有较好的脱氮除磷功能；（2） 具有改善污泥沉降性能，减少污泥排放；（3） 具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；（4） 管理维护简单，运行费用低；（5） 技术先进成熟，运行稳妥可靠；（6

15、） 国内工程实例多，容易获得工程管理经验（1） 其脱氮除磷的厌氧、缺氧、好氧不是由空间划分，而是用时间控制的；（2） 不需要回流污泥和回流混合液，不设专门的二沉池，构筑物少；（3） 占地面积少缺点1） 处理构筑物较多；2） 回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定影响；3） 容积及设备利用率不高（1） 处理构筑物较多；（2） 需增加内回流系统（1） 容积及设备利用率低（一般小于50%）；（2） 操作、管理、维护较复杂；（3） 自控程度高，对工人素质要求较高；（4） 国内工程实例少；（5） 脱氮除磷工艺一般2.5.2 处理工艺方案比较评比项目内容含义方案1卡罗塞氧化沟工艺方案2 A-A-O工艺方案3 S

16、BR工艺技术可行性技术实用情况应用的广泛性对水质、水量和规模的适应程度先进、成熟性先进成熟，国内外已广泛应用，适于各种规模，抗冲击能力强成熟、可靠国内外均广泛应用，适于各种规模，有一定的耐冲击负荷能力先进、成熟，国外应用较多，国内逐渐推广，适用于中小规模，抗冲击能力强水质指标出水水质对外界条件的适应性满足排放标准深度处理难易程度气温水温、营养物水量、水质变化对出水水质的影响出水水质好、稳定易于深度处理，对外界条件的变化适应性好出水水质好，较易于深度处理，出水水质稳定，对外界条件的变化有一定的适应出水水质好，易于深度处理，出水水质稳定对外界条件的变化适应性较好费用指标基建投资污水污泥处理总投资运

17、行费用电费药剂费单方水处理经营成本工程实施分步实施分步实施的可能性及出水水质可分步实施并保证出水水质可分步分级实施分级实施时难以保证出水水质可分步实施并保证出水水质施工难易施工难易程度施工较难施工较难施工难度不大环境影响对周围环境影响噪声、臭味噪声小、臭味较小噪声较大、臭味较小噪声较大、臭味较小污泥情况污泥产量大小、稳定性产泥量小且基本稳定产泥量较大、未稳定产泥量较小、基本稳定物能消耗电耗电耗仅指动力消耗较大较大较小占地生产区占地大小较小较大较小能源回收可利用的热能、电能无可回收部分热能、电能无运行管理运转操作操作单元多少和方便性操作单元较少、方便操作单元较多、复杂操作单元较少，方便维修管理维

18、修管理量和难易程度设备少维修量低设备较多、维修量较多设备较少、维修量较低优先顺序132第 3章 污水处理工艺流程说明农灌分水井至回用水深度处理系统超越闸防洪闸排放清水河3.1 氧化沟工艺流程图回流泵格栅提升泵调节池消毒池二沉池氧化沟空气鼓风机沉砂池砂泵砂水分离器砂外运浓缩池污泥泵贮泥池集泥井污泥泵栅渣打包机渣包外运加氯机液氯原污水污泥脱水机泥饼外运第4章 处理构筑物设计4.1 格栅设计流量：Q=20000md=0.231ms 栅条宽：S=10mm 栅前水深：h=0.4m 设计过栅流速：v=0.9ms 格栅倾角：=604.1.1 中格栅(b=20mm) 1） 栅条间隙数（n）2） 栅槽宽度（B）

19、 = 0.01（30-1）+0.0237=1.03 3） 进水渠道部分长度（1）设进水渠宽B=0.65m 渐宽部分展开角1=20 进水渠道流速为0.78ms4） 栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度（l2）5）通过格栅水头损失（h1） （设栅条断面为锐边矩形）6) 栅后总高度（H） （栅前渠道超高h2=0.3m）=0.4+0.097+0.3=0.797m7） 栅槽总长度（L）8） 每日栅渣量（W）在格栅间隙为20mm情况下，设栅渣量为每1000m污水产量0.07m4.1.2 细格栅(b=10mm)1）栅条间隙数（n）2）栅槽宽度（B）= 0.01（60-1）+0.0137=0.96 3）进水渠道部

20、分长度（1）设进水渠宽B=0.65m 渐宽部分展开角1=20 进水渠道流速为0.78ms4）栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度（2）5）通过格栅水头损失（h1） （设栅条断面为锐边矩形）6）栅后总高度（H） （栅前渠道超高h2=0.3m）=0.4+0.26+0.3=0.96m7）栅槽总长度（L）8）每日栅渣量（W）在格栅间隙为20mm情况下，设栅渣量为每1000m污水产量0.1m4.2 提升泵房提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。1）选择3台水泵（2台使用，1台备用） H=6m 2)污水提升泵房的集水池容积：V=Qmax360/2=0.417

21、360/2=37.53)设集水池的有效水深为3m，则集水池的面积为：S=V/h=37.5/3=12.51m2 集水井的平面尺寸：LB=35 保护水深1.2m，实际水深2.5m4.3 沉砂池1） 池子有效容积V 取t=2minV=2) 水流断面面积A 取A=3） 池总宽度B 取每个池子宽度b 取n=2格b=池长L=4） 沉砂室沉砂斗体积V X取设T=2d，则：设1个分格有1个沉砂斗 沉砂斗各部尺寸 设斗底宽沉砂斗容积为：沉砂室高度（h3） 采用重力排砂 设池底坡度为0.06 坡向砂斗 h3=+0.06l2=0.35+0.062.65=0.515） 池总高度H有效水深 h2=2m设超高4.4 氧化

22、沟拟用卡洛塞尔氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH4+-N低于排放标准。Q=20000md;进水BOD:L0=180mgL;出水BOD:L1=10mgL;污泥浓度：MLSS=4000mgL;MLVSS=3000mgL f=0.75;污泥龄 =30d;平行设计两组氧化沟;氧化沟设计有效水深H1=4m1)去除有机物及消化所需的氧化沟体积（每组） 污泥内源呼吸系数，污泥产率系数Y=0.5kgVSS/kg去除V=2)反硝化所要求氧化沟体积（每组）设反硝化时溶解氧的浓度DO=0.2mg/L，计算温度采用20，20反硝化速率取-N（mgVSSd）则=根据MLVSS浓

23、度和计算所得的反硝化速率，反硝化所要求增加的氧化沟的体积。由于合成的需要，产生生物污泥中约含有12%的氮，因此首先计算这部分氮量。每日产生的生物污泥量为由此，生物合成的需氧量为，折合每单位体积进水用于生物合成的氮量为40.8100010000=4.08mg/L反硝化-N量所需去除氮量反硝化要求增加的氧化沟体积所以每组氧化沟总体积为氧化沟设计水力停留时间为HRT=3)氧化沟的尺寸总沟长=4657/(44)=291m,其中好氧段长度228m,缺氧段长度为63m。弯道处长度：43+8=62.8m则单个直道长：（291-62.8）/4=57m氧化沟的总池长：57+4+8=69m总宽度：44=16m4.

24、5 二沉池采用圆形辐流式沉淀池，其容积利用系数比普通沉淀池高17.4%，出水水质也可能提高20.0%24.2%。设计参数设计流量 Q20000m3/d833m3/h0.23m3/s表面负荷 q1.0m3 / m2h固体负荷 qs200-250kgss/m2d （取220kgss/m2d ）水力停留时间 T2.0h设计污泥回流比 R50%100% （取75%）堰负荷 q2.0L/(sm)1） 二沉池表面积（A）A=共建2座二沉池，每座氧化沟对应1座二沉池。每座二沉池表面积 A1=4172） 池子直径 D=3） 实际水面面积 4） 实际表面负荷：5） 单池设计流量：澄清区高度 设t=1.5h，按在

25、澄清区最小允许深度1.5m考虑，取6)氧化沟中混合污泥浓度X4000mg/L，设计污泥回流比采用R75，则回流污泥浓度为Xr9333mg/L（X）。为保证污泥回流的浓度，污泥在二沉池的存泥时间不宜小于2.0h，即Tw=2.0h。Vw=每座二沉池存泥区容积 VW1875m3存泥区高度 H21.93m7)二沉池总高度H总取二沉池缓冲层高度H3=0.5m，二沉池超高H4=0.3m，则H=H1+H2+H3+H4=1.841.930.50.3=4.57m设计二沉池池底坡度i=0.01，则池底坡降 H5=（Rr1）0.01（121）0.010.11m池中心污泥斗深度 H6=（r1r2）（21）1.7321

26、.732m二沉池总高度 H总=H+H5H6=4.570.111.732=6.412m6.5m4.6 污泥浓缩池4.6.1 设计参数及规定剩余污泥将从沉淀池自流进入污泥浓缩池，经过处理后，含水率将降低。设计参数：污泥流量Qw=56.7m3/d=2.36m3/h；污泥含水率P1=99.4%；设计浓缩后含水率P2=96%；设计固体负荷q=45kgSS/（m2d）污泥浓缩时间T=13h储泥时间t=4h4.6.2 规格计算 1） 浓缩池所需表面面积 2）浓缩池直径 ，为保证有效表面积和容积并与刮泥机配套，选D=4.1m3）水力负荷 m3/m2.d4）有效水深（H1）水力停留时间T12.0h，则H1=uT

27、=0.179x13=2.33m5）排泥量（Qw）浓缩后排出含水率P296%的污泥按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积 V24Q w40.351.42m36）存泥区容积（Vw）=1.58m3h4泥斗的垂直高度，取1mr1泥斗的上口半径，取0.9mr2泥斗的下口半径，取0.5m设池底坡度为0.08，池底坡降为： h5=0.08(4.1-1.8)/2=0.092m故池底可贮泥容积：=0.63m3因此，总贮泥容积为Vw=V3+ V4=1.58+0.63=2.21m37）浓缩池总高度（H）浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为=2.33+0.30+0.30+1+

28、0.092=4.022m8） 出水设计 Q=Qw-Q w=2.36-0.35=2.01m3/h4.7 贮泥池及污泥泵4.7.1 设计参数及规定进泥量：经浓缩排出含水率P296%的污泥2Q w=2*8.51=17.02m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T0.5d=12h4.7.2 规格计算池容 V=2QwT=8.51m3贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方形）LBH=2.1*2.1*2.1=9.26m3浓缩污泥输送至泵房,剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作肥料之用污泥提升泵 泥量17.02m3/d=0.71m3/h;扬程H=2.3-(-1.5)+4+1=7.8m选用1PN污泥泵两台，一用一

29、备，单台流量Q：7.216m3/h,扬程H：1412mH2O,功率N：3kW泵房平面尺寸LB=4m3m4.8 污泥脱水间进泥量Q，含水率P=96% ；计算泥饼重量GW，含水率为P=75；GW=Q(1-0.96)/(1-0.75)=2.72m3/d选取2台LWD430W型卧螺离心式污泥脱水机（1用1备）。污泥脱水间长L=3m，宽B=1.5m。4.9 接触消毒池4.9.1 设计参数及规定因为水质要求，所以出水需要经过消毒处理后才可以排放。设计参数：设计流量Q20000m3/d833m3/h0.23m3/s；水力停留时间T=0.5h；有效水深H2m；设计投氯量C=3.05.0mg/L。4.9.2 规

30、格计算1）消毒池有效容积（V1）V1=QT=8330.5=417m3设计消毒池（接触式）1座消毒池池长L=12m，,宽12m，有效水深3m2）消毒池实际容积（V2）V2=LBH=12123=432m3 满足有效停留时间的要求3）加氯量计算设计最大投氯量=5.0mg/L，则每时投氯量W=5.020000103=100kg/d=4.17kg/h选用贮氯量为1000kg的液氯钢瓶，每日加氯量为0.1瓶，加氯机1台,单台投氯量4-10kg/h。4）混合装置在消毒池第二格、第三格的起端设置混合搅拌机各1台（立式），共2台。实际选用JBJ2O00型推进式搅拌机，搅拌器直径2000mm，搅拌槽深度20004

31、000mm，主轴转速140r/min，浆叶直径700mm，电动机功率2.2KW。4.10 混凝沉淀除磷技术1）铝盐除磷铝离子与正磷酸离子化合，形成难容的磷酸铝，通过沉淀加以去除。注意：混合液PH对效果产生影响，PH介于5-7之间无影响；投加铝盐过程PH降低，此时不需调节；混凝沉淀污泥回流可提高去除效率。2）铁盐除磷采用三价铁离子与磷反应，此过程与铝盐类似，但铁盐中混有大量二价离子，因此需大量氧气氧化铁离子。3）石灰混凝沉淀向汗磷的污水投加石灰，由于形成氢氧根离子，污水的PH值上升，污水中的磷与石灰中钙产生反应。形成羟磷石灰，其影响因素有PH值、磷的形态、原污水中钙的浓度。4)体积计算池数为2个，絮凝时间为30min隔板间净距0.5，W=QT/60=126030/60=630m每池平面面积：F=W/(2H1)=630/(22.4)=131=12*11第五章 污水处理厂总体布置5.1 总平面图布置5.1.1 总平面布置原则该污水处理厂总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构