水污染控制课程设计

1、水污染控制工程课程设计院系：化学与环境科学学院班级：环工071班学号：0711044023城市污水处理厂初步设计（陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程071班，陕西 汉中 723001）【摘要】本城市污水处理厂设计总规模为Q=1010m/d,要求出水水质达到国家GB18918-2002二级标准即COD100 mg/l，BOD100mg/l,SS30mg/l。根据水质水量的要求以及出水要求，本污水厂二级生化处理系统采用常规活性污泥法，核心工艺曝气池采用传统推流式，曝气方式采用鼓风曝气，处理效果好，BOD去除率可达90%以上。根据实际情况，可灵活调整污水处理程度，能充分的满足设计要求。【关键词】

2、城市污水、生化处理、曝气池、设计引言：我国是一个水资源相对贫乏的国家。近些年，由于我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展，水环境污染和水资源短缺日趋严重。保护水体环境, 珍惜水资源是当前势在必行的问题。污水处理厂是从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必须经过人工强化处理的场所。处理厂的处理工艺流程是由各种常用或特殊的水处理方法优化组合而成的。怎样用最合理的方法达到最佳的治理效果是污水处理设计中最重要的。设计时必须贯彻当前国家的各项建设方针和政策，根据各种物理法、化学法和生物法确定技术纯熟，经济合理，费用最

3、省的方案。污水处理厂设计包括各种不同处理的构筑物，附属建筑物，管道的平面设计并进行道路、绿化、管道综合、厂区给排水、污泥处置及处理系统自动化等设计，以保证污水处理厂达到处理效果稳定，满足设计要求，运行管理方便等各种要求。1设计概论1.1基础资料1.1.1设计水量及要求本污水处理厂平均处理日水量Q=104/d，水量总变化系数k=1.3,服务人口约25万，计算水温20。设计出水水质要求达到国家GB18918-2002二级排放标准， CODCr 100 mg/L ， BOD5 30 mg/L ，SS 30 mg/L 。1.1.2原始数据的相关计算根据平均处理日水量以及水量总变化系数可计算得最大流量：

4、Q=1010m/d=4166.7= m/s=1.1574 m/s则Q= Q. K=1.15741.3 m/s=1.5 m/s1.1.3原水进出水情况项目进水水质（mg/L）出水水质(mg/L)去除率(%)360mg/L100mg/L72%190mg/L30mg/L84%SS250mg/L30mg/L88%污水BOD5/COD值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/ COD0.45时可生化性较好，BOD5/ COD0.3时可生化，BOD5/ COD0.3时较难生化，BOD5/ COD0.25时不易生化。此设计的进水水质BOD5/COD约为0.530.45，说明污水可生化

5、性较好，初步确定该污水处理厂适宜于采用二级生化处理工艺。1.2设计有关内容1.2.1设计任务主要任务：根据处理水量及出水要求确定工程的规模，提出主要工艺流程，平面高程布置，主要构筑物的基本尺寸、数量，主要材料设备的数量等。1.2.2设计依据设计依据主要是国家有关法律法规： GB38382002地面水环境质量标准； GB189182002城镇污水处理厂污染物排放标准； GB500142006室外排水设计规范；1.2.3设计规模根据我国的实际情况，城市污水处理厂的规模大体可分为大型、中型和小型污水处理厂。规模10/d的是大型污水厂,一般建在大城市,基建投资以亿元计,年运营费用以千万元计,目前全国建

6、成十多座,最大的是北京高碑店污水处理厂,规模达100/d。中型污水处理厂的规模为(110)/d ,一般建于中、小城市和大城市的郊县,基建投资几千万至上亿元,年运营费用几百万到上千万元,目前全国已建成几十座,正建的有上百座,今后一段时间还将大量增加。规模11.8（13）池子总高度H设缓冲层高度为0.5m，沉淀池超高为0.3m，沉淀区的有效水深=3.0m， 则 H=0.3+3.0+0.5+3.5+0.173=7.5m3.3.3二沉池设计计算二沉池的设计计算除有关参数取值范围不同外，其他与初沉池基本相同。设计流量Q=10/d, 则有=1.5/s=5416.7/h；（1）沉淀区的表面积A：取q=1.1

7、 A=（2）沉淀区有效水深：取t=2.5h =qt=1.12.5=2.8m沉淀池的有效水深宜采用2.04.0m，本计算符合要求。（3）沉淀区有效容积V： V=A=4924.32.8=13788.1（4）沉淀池长度L：取v=5.0mm/s，t=2.5h L=3.6vt=3.65.02.5=45m本设计采用平流式沉淀池，平流式沉淀池的长度不宜大于60m，计算符合要求。（5）沉淀区的总宽度B： B=（6）沉淀池的数量数n：本设计采用平流式沉淀池，为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不宜小于4，b为每个沉淀池的宽度，单位是m；因此即，取b=11m n=10（个）本设计二沉池设计个数n为10个，每个

8、的宽度为11m。（7）校核长宽比 符合要求；（8）污泥区的容积：取污泥的含水率为99.4%，S=28g/(人d)= L/(人d)设计人口N为25万，两次排泥的间隙T，二沉池一般取2h即0.08d。则=（9）每个池污泥所需要容积（10）污泥斗容积本设计污泥斗上、下面形状为正方形，取污泥斗上口宽4.0m，下口宽0.5m，斗壁倾角为60，则贮泥斗高度贮泥斗的容积=()=3.0（4.04.0+0.50.5+）=18.258.4,完全足够容纳污泥量。 （11）池子总高度H采用机械刮泥，池底纵坡i取0.01。 梯形部分的高度=（L+0.3-b）i=(45+0.3-11) 0.01=0.34m设缓冲层高度为

9、0.5m，沉淀池超高为0.3m，沉淀区的有效水深=2.8m， 则 H=0.3+2.8+0.5+3.0+0.34=6.947m3.4曝气池3.4.1曝气池的设计参数（1）经过初沉池处理可去除30%左右的BOD5和55%的SS。（2）除满足生化需氧量以外，还应使曝气池混合液的溶解氧DO为2mg/L。（3）混合液在池中的平均流速为0.25m/s左右，使活性污泥保持悬浮状态，不致沉淀。（4）污泥负荷一般取0.20.4kg BOD/kgMLVSSd。（5）混合液悬浮固体浓度MLSS一般取1.53.0kg/，混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS一般取1.52.5 kg/。（6）污泥增值系数a一般为0.50.

10、7，污泥自身氧化率b一般为0.040.1，污泥回流比R一般为0.250.75。 （7）氧化每千克BOD需氧千克数（kg/kgBOD）一般为0.420.53，污泥自身氧化需氧率（kgBOD/kgMLVSSd）一般为0.1880.11。3.4.2曝气池的设计计算本设计进水水质BOD190 mg/L，经过初沉池处理去除30%的BOD，则进入曝气池时的（）为：（）= BOD(1-30%)=190(1-30%)=133mg/L 。 处理水中非溶解性BOD=7.1b处理水中悬浮固体浓度，取值为30mg/L；b微生物自身氧化率，一般介于0.050.1之间，取值0.08；活性微生物在处理水中所占比例，取值0.

11、4。代入数值BOD=7.10.080.430=6.826.8mg/L处理水中溶解性（）BOD=30-6.8=23.2mg/L（1）处理效率。 根据要求，处理效率=100%=100%=82.6%进入曝气池的BOD浓度， kg/ 出水BOD浓度， kg/（2）曝气池容积取混合液悬浮固体浓度MLSS 即X=2.5 kg/,，则混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS 即=fX=0.752.5=1.875 kg/(f系数,一般0.75),污泥负荷=0.25kg BOD/kgMLVSSd。设计流量Q=10/d, 则有=1.5/s=5416.7/h=130000.8/d因此曝气池容积V=30451.4(3)确定

12、曝气池各部分尺寸设5组曝气池，每组容积为池深H取5m，则每组曝气池的面积F=池宽B取8m，介于12之间，符合规定。池长L=m 10,符合规定。设五廊道式曝气池，每个廊道长：取超高0.5m，则池总高度为5m+0.5m=5.5m（4）水流停留时间=0.23d=5.5h（5）污泥产量取污泥增值系数a=0.6，污泥自身氧化率b=0.07L/d,则系统每日排出的污泥量为：Y=a（）bV=0.6130000.8（0.133-0.023）0.0730451.41.875=4583.3kg/d(6)泥龄=12.5d 污泥龄一般在515d，符合要求。（7）排出的剩余污泥取污泥回流比R=0.5,由二沉池底排除剩余

13、污泥量为q=812（8）最大时的需氧量取氧化每千克BOD需氧千克数=0.45kg/kgBOD，污泥自身氧化需氧率=0.15 L/d（kg BOD/kgMLVSSd）。则曝气池的每日需氧量为：=（）+ V=0.45130000.8（0.133-0.023）+0.1530451.41.875=14999.5kg/d=625kg/h4污泥的处理与处置4.1总述污水处理过程产生的污泥有两种，一种是初沉池排出的污泥；另一种是二沉池排出的剩余污泥。污泥处理有两个目的，一是减容以缩小污泥体积；二是稳定处理，以便进行利用或最后处置。污泥处理处置的基本流程为：污泥利用堆 肥沼气利用污泥利用自然干化污泥浓缩污泥消

14、化干燥或焚烧最终处置机械脱水图4.1污泥处理处置的流程图4.2污泥浓缩污泥浓缩是指污泥增稠，降低污泥的含水率，缩小污泥的体积。经浓缩后的污泥仍然保持流体的特性。污泥浓缩的操作方式有间歇式和连续式两种。通常间歇式主要用于污泥量较小的场合，而连续式则用于污泥量较大的场合。污泥浓缩方法有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，一般广泛使用重力浓缩。本设计采用使用最广泛和最简便的一种浓缩方法即重力浓缩。重力浓缩是一种重力沉降过程，依靠污泥中的固体物质的重力作用进行沉降与压密。重力浓缩是在浓缩池内进行的，它的操作与一般沉淀池相似。4.3污泥消化污泥厌氧消化是指在无氧的环境下，进行有机物的生物降解。污泥中的有机物由

15、于厌氧菌的作用，经过水解酸性发酵阶段、乙酸化阶段和甲烷化阶段而发生分解。污泥厌氧消化就是一种生物稳定法。常见的厌氧消化池有传统消化池、高速消化池和厌氧接触池。高速消化池和传统消化池的主要区别在于前者进行搅拌，由此产生了两种完全不同的运行工况，而厌氧则是在消化池内搅拌的同时增加了污泥回流。高速消化池内的污泥则处于完全混合状态，克服了传统消化池的缺点，从而使处理负荷和产气率均大大增加。4.4污泥脱水污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的颗粒或絮状疏松结构。污泥经浓缩后，尚有97%的含水率，体积仍然庞大。因此，为了综合利用和最终处置，需要对污泥进行干化和脱水处理，使污泥含水率降到以下，以缩减污泥体

16、积。 在污泥脱水前要对污泥进行调整，改善污泥的脱水性能。工程上调整的主要方法为投加絮凝剂，一般采用高分子絮凝剂。污泥脱水的方法很多，一般有：真空过滤、板框压滤、带式压滤和离心过滤等。4.5污泥最终处理污泥经浓缩、稳定及脱水等处理后，不仅体积大大减小，而且在一定程度上得到了稳定，但污泥作为污水处理过程中的副产品，还需考虑其最终去向，即最终处置。污泥最终处置的方法有综合利用、湿式氧化、焚烧等，也可和城市垃圾一起填埋。污泥中含有各种营养物质及有价值的物质，因此，综合利用是污泥最终处置的最佳选择。污泥综合利用的方法及途径随污泥的性质及利用价值而异，例如：用作肥料或改良土壤，作为铺路、制砖、制纤维板和水

17、泥原料。5污水处理厂的总平面布置5.1厂址选择城市污水处理厂厂址与城市的排水系统和城市总体规划密切相关。厂址在城市总体规划和排水专项规划中已明确，如无特殊情况，最终采用的厂址应符合规划要求，但在城市污水厂总体设计时还需结合建厂条件进行调查研究和技术经济比较，综合考虑确定。一般厂址选择的原则如下：（1） 宜设在城市水体的下游，污水处理厂出水排入该河段时，应对该水体上、下游水源或其他水用途影响最小。（2） 应尽量靠近污水排放点，以缩短排水管道，节省投资。（3） 厂址处有扩建的可能，以适应将来城市发展的需要。（4） 厂址应不受洪水威胁，当必须建在受洪水威胁地区时应采取相应的防洪措施。（5） 厂址处工

18、程地质应良好，拆迁量少，以降低工程造价。5.2总平面布置5.2.1综述污水处理厂总平面布置应因地制宜进行。布置内容包括污水处理构筑物、污泥处理构筑物。办公、化验及其他辅助建筑物，各类管（渠）道、电缆及道路、绿化等。因此，对污水处理厂进行合理的规划是很重要的。5.2.2布置原则（1） 厂区功能分区明确，一般分为厂前区、污水区、污泥区、辅助性生产建筑区。其中厂前区布置在城市常年主导风向的上风向，各区之间相对独立并考虑污水进、出处理厂方便、短捷，工艺流程顺畅等。（2） 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向

19、、周围的重要或敏感建筑物等）。（3）构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。（4）管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。（5）合理布置厂区内各类管线，避免相互碰撞和干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通，在条件适宜时，应采用明渠。（6）充分考虑绿化面积，创造良好的工作环境，厂区绿化系数不宜小于30%。（7）对于分期建设的项目，应考虑近期与远期的合理布置，

20、以利于分期建设。5.2.3 平面布置平面布置大致分为污水区、污泥区和生活区三部分。污水区：污水处理区，由各项污水处理设施组成，呈直线型布置。包括：污水总泵站、格栅间、平流式沉砂池、初沉池、奥贝尔型氧化沟、二次沉淀池、消毒池、鼓风机房等构筑物。污泥区：由污泥处理构筑物组成，呈直线型布置。包括：污泥浓缩池、污泥消化池、污泥脱水干化池等。该区应分布在污水处理厂的下风向。生活区：该区是将办公室、宿舍、食堂、锅炉房、浴房等建筑物组合的一个区，位于主导风向的上风向。5.3高程布置5.3.1高程布置的主要任务污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑