《水污染控制工程》課程設計(2)

1、1.設計概述1.1設計依據及設計任務n 設計題目：10000立方/天小城鎮(zhèn)生活污水處理工程設計n 設計目的² 掌握基本的設計步驟² 掌握水污染控制工程設計技巧² 掌握小城鎮(zhèn)生活污水處理的基本工藝流程² 掌握水污染工程設計計算方法² 熟悉環(huán)境工程制圖標準及規(guī)范n 設計（研究）內容和要求：l 完成一套完整的設計計算說明書。要求如下：² 各構筑物的尺寸，利于施工² 各設備的參數，利于選型² 各管道參數，利于安裝² 各控制節(jié)點的排布，利于管理² 各環(huán)節(jié)的水頭損失，利于節(jié)能l 設計圖集² 平面布

2、置圖² 高程圖² 主要構筑物結構圖² 設備一欄表² 材料一欄表n 設計原始資料：² 小城鎮(zhèn)生活污水量是10000立方/天，水量變化系數取1.3。² 出水達到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準GB18918-2002一級A標準，即：，² 設計條件ü 日均待處理污水量：ü 進水水質：，1.3設計排水水質去除率² 城市污水經處理后，就近排入水體。污水處理廠出水水質參考城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）中的一級B標準，并盡量爭取提高出水水質，因此確定本污水廠出水水質控制為：，²

3、 結合排放水要求和出水水質，計算去除率，如表1所示：式中：進水物質濃度；出水物質濃度表1 水質去除率計算序號基本控制項目一級A標準（）進水水質（）去除率（%）15030083.3%21022095.5%31020095.0%40.51095.0%583073.3%669782.城市污水處理方案的確定2.1確定污水處理方式的原則影響物水處理方式與處理的相關狀況如;處理水量、排放標準、原水水質、建設投資、運行成本、處理效果及穩(wěn)定性，工程應用狀況、維護管理是否簡單方便以及能否與深度處理組合等因素相關。具體污水方式確定的原則，見表2。表2 污水處理方式的原則原則序號具體原則內容1出水水質穩(wěn)定、可靠、衛(wèi)

4、生安全；2抗水質、水量變化能力強；3污泥處理與處置簡單；4建筑管理和維護費低；5維護管理簡單方便；6必須時可與深度處理工藝進行組合。2.2污水處理工藝的簡介 根據測量的水量、水質和環(huán)境容量降低的結論確定污水及污泥處理應達準，根據以上的分析和綜合，并且結合當地的經濟狀況，故本設計所選擇的工藝為A/O工藝。A/O工藝特點：反硝化產生堿度補充硝化反應之需，可以補償硝化反應堿度的50%左右；可以利用污水中有機碳源；反硝化菌對碳源利用更加廣泛，及包括難降解的有機物；可以有效控制污泥膨脹；工藝流程簡單，基建費用和運行費用較低，脫氮率在70%左右但出水中仍有部分硝酸鹽，在二次沉淀池終會造成反硝化反應污泥上浮

5、。2.3污水處理工藝流程示意圖2.4 主要構筑物的選擇2.4.1 污水處理構筑物的選擇l 格柵格柵主要是為了截留較大的懸浮物及漂浮物，減輕后續(xù)處理構筑物的處理負荷。清除截留污物的方法有兩種：人工清除和機械清除。大型污水處理廠，一般用機械清除截留物。本設計確定采用兩道格柵，50mm 的粗格柵和10mm的細格柵。l 進水觀察井進水觀察井于廠區(qū)進水管和粗格柵間之間。l 污水泵房根據污水處理規(guī)模及相關情況選泵；污水泵站建設根據泵站規(guī)模大小、地質水文條件、地形及施工方案、管理水平、環(huán)境要求等。本工程設計確定采用與粗格柵合建的潛水泵房。l 沉砂池沉砂池的功能的去除比重較大的無機顆粒。按水流方向的不同可分為

6、平流式、豎流式、曝氣沉砂池和旋流沉砂池四類。A. 豎流沉砂池排砂方便，效果好，構造簡單工作穩(wěn)定。池深大，施工困難，造價較高，對耐沖擊負荷和溫度的適應性較差，池徑受到限制，過大的池徑會使布水不均勻。B. 平流沉砂池沉淀效果好，耐沖擊負荷，適應溫度變化。工作穩(wěn)定，構造簡單，易于施工，便于管理。占地大，配水不均勻，易出現短流和偏流，排泥間距較多，池中約夾雜有15%左右的有機物使沉砂池的后續(xù)處理增加難度。C. 曝氣沉砂池克服了平流沉砂池的缺點，使砂粒與外裹的有機物較好的分離，通過調節(jié)布氣量可控制污水的旋流速度，使除砂效率較穩(wěn)定，受流量變化影響小，同時起預曝氣作用，其沉砂量大，且其上含有機物少。由于需要

7、曝氣，所以池內應考慮設消泡裝置，其他型易產生偏流或死角，并且由于多了曝氣裝置而使費用增加，并對污水進行預曝氣，提高水中溶解氧。D. 旋流沉砂池（鐘式沉砂池）占地面積小，可以通過調節(jié)轉速，使得沉砂效果最好，同時由于采用離心力沉砂，不會破壞水中的溶解氧水平（厭氧環(huán)境）。氣提或泵提排砂，增加設備，水廠的電氣容量，維護較復雜。基于以上四種沉砂池的比較，本工程設計確定采用曝氣沉砂池。l 沉淀池由于本設計主要構筑物采用A/O工藝，可設初次和二次沉淀池，初沉池設在沉砂池后面，生物處理構筑物前面；二沉池設在生物處理構筑物的后面，用于去除活性污泥或腐殖污泥。沉淀池有平流沉淀池、輻流沉淀池、豎流沉淀池、斜板（管）

8、沉淀池。綜合比較，四種沉淀池的優(yōu)缺點，結合本設計的具體資料要求，本設計二沉池采用中心進水、周邊出水的輻流式沉淀池。l A/O池本設計結合設計初始數據和經濟情況及污水廠所在地氣候條件，采用A/O型工藝。l 消毒污水處理廠一般消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、紫外線消毒和臭氧消毒等四種，比較其優(yōu)缺點本設計采用紫外線消毒。2.4.2 污泥處理構筑物的選擇ü 污泥濃縮濃縮池有重力濃縮池和浮選濃縮池。重力濃縮池由運行方式分間歇式或連續(xù)式重力濃縮池。浮選濃縮池用于濃縮活性污泥及生物濾池等較輕型污泥，貯泥能力小運行費用較高。重力濃縮池適用于濃縮初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，動力消耗小運行費用低。綜合

9、比較，本設計采用連續(xù)式重力濃縮池。ü 污泥脫水污泥脫水的方法：機械脫水、自然干化和污泥燒干、焚燒等。本設計綜合各種方法后采用帶式壓濾機的機械脫水。3.污水處理系統的設計3.1進水觀察井污水處理若出現故障時，為了維修故障構筑物，保護所有構筑物，在進入格柵井前設置進水觀察井。1、進水觀察井的作用：匯集各種來水并改變進水方向，確保進水的穩(wěn)定性。2、進水觀察井前設跨越管，跨越管的作用：當污水廠出現故障或維修時，可使污水直接排入水體，跨越管的管徑比進水管要略大，取為3、進水觀察井設計要求如下:設在污水處理前，在具體構筑物粗格柵、集水池前；形式為圓形、矩形或梯形；井底高程不得高于最低來水管管底，

10、水面不得淹沒來水官管頂。4、考慮施工方便以及水力條件具體設計要求：進水觀察井尺寸取、井深、井內水深；進水觀察井井底標高為（設地面高標為），進水觀察井水面標高為，超越管位于進水管頂處，即超越管管底標高為。采用ZMQF型明桿式鑄鐵方井門：尺寸為，重量為。啟閉機的選擇根據啟閉力在給水排水手冊第11冊P705-706上查得采用XLQ-5型啟閉機。型號型式啟閉能力t啟閉高度m功率kwXLQ-5手、電兩用5141.15、污水廠進水管設計l 設計依據：ü 進水流速在；ü 進水管管材為鋼筋混凝土管；ü 進水管按非滿流設計，。l 設計計算ü 取進水管徑為，流速，設計坡度。

11、ü 已知最大日污水量；ü 初定充滿度，則有效水深；ü 已知管內底標高為，則水面標高為：；ü 管頂標高為：；ü 進水管水面距地面距離：。3.2格柵l 設計要求a) 污水處理系統前格柵條間隙應符合：人工清除;機械清除;最大間隙。b) 水泵前格柵間隙不大于,污水處理前可不再設置格柵；c) 粗格柵間隙一般采用 ,細格柵采用;d) 過柵流速一般采用；格柵前渠道水流速度一般采用；e) 格柵傾角一般采用；f) 通過格柵的水頭損失一般采用 ；g) 格柵間工作臺兩側過道寬度不應小于；h) 工作臺正面過道寬度：人工清除，不小于；機械清除，不小于；i) 機械格柵的動

12、力裝置一般宜設在室內或采取其它保護設備的措施；j) 格柵間應安設調運設備，以進行檢修、柵渣的日常清除。3.2.1格柵的設計u 格柵設計參數：ü 柵前流速：ü 過柵流速：；ü 格柵間隙：；ü 柵條寬度:；ü 格柵安裝傾角:；ü 每1000立方污水的單位柵渣量：u 格柵的設計計算ü 柵前水深 ：；ü 柵條間隙數： ü 柵槽寬度Bu 格柵的柵前進水渠道漸寬部分長度 設進水渠寬，漸寬部分展開角，則此進水渠道內的流速為，即：u 粗格柵與提升泵房連接處漸窄部分長度：u 粗格柵的過柵水頭損失：設柵條斷面為銳邊矩形斷面，

13、則：u 柵前槽總高度：設柵前渠道超高，則柵前槽高：u 柵后槽總高度：設柵前渠道超高，則柵前槽高：u 柵槽總長度u 每日柵渣量 故采用機械清渣。3.3曝氣沉砂池設計3.3.1曝氣沉砂池參數ü 設計流量的確定：當污水自流入池時，應按最大設計流量計算；當污水用水泵抽升入池時，按工作水泵的最大組合流量計算；合流制處理系統，按降雨時的設計流量計算；ü 設計流量時的水平流速：最大流速為0.3m/s，最小流速為0.15m/s。這樣的流速范圍，可基本保證無機顆粒能沉掉，而有機物不能下沉；ü 最大設計流量時，污水在池內的停留時間一般為1-3min；ü 設計有效水深一般采用

14、2-3m，寬深比為1-2；ü 1m3污水曝氣量為0.2m3空氣，長寬比可達5，大于5要設擋板。ü 沉砂池超高不宜小于0.3m。3.3.2曝氣沉砂池計算ü 池子總有效容積V（設）：ü 水流斷面積A(設)：ü 池總寬度B（設）：ü 每格池子寬度b（設格）：寬深比介于1.01.5之間，符合規(guī)定。ü 池長L：ü 每小時所需空氣量q（設）：ü 沉砂斗所需容積，設,則：ü 每個沉砂斗容積，設每一分格有2個沉砂斗，則ü 沉砂斗各部分尺寸設斗底寬，斗壁與水平面的傾角為55度，斗高，沉砂斗上口寬：沉砂斗

15、容積：ü 沉砂室高度，采用重力排砂，設池底坡度為，坡向砂斗，則：ü 池總高度，設超高，則：ü 驗算最小流速在最小流量時，只用1格工作（）：ü 尺寸大小：ü 曝氣設備計算：干管直徑：由給水排水設計手冊知曝氣方式分為穿孔管曝氣，干管管徑110mm,豎管和橫支管管徑均為80，橫支管上裝有12DN13小支管向下交叉打孔5，孔距50。ü 鼓風機的選擇：由給水排水設計手冊查并選T30型軸流通風機2臺（一用一備）3.4 沉淀池的設計在本次設計中為了提高沉淀效率，節(jié)約土地資源，降低籌建成本，采用機械刮泥吸泥機的輻流沉淀池，進出水采用中心進水，周邊出水

16、，以獲得較高的容積利用率和較好的沉淀效果。3.4.1 設計參數ü 沉淀池的直徑一般不小于，當直徑小于時，可采用多斗排泥；當直徑大于時，應采用機械排泥；ü 沉淀池有效水深大于，池子直徑與有效水深比值不小于6；.ü 池子超高至少應采用；ü 池底坡度不小于0.05；ü 表面負荷取，沉淀效率；ü 池子直徑一般大于，有效水深大于；ü 池底坡度一般采用；ü 排泥管設于池底，管徑大于，管內流速大于，排泥靜水壓力，排泥時間大于。 3.4.2 設計計算ü 沉淀部分水面面積： 設沉淀池個數，表面負荷，ü 池子直徑D

17、：ü 實際水面面積：ü 實際表面負荷：ü 校核堰口負荷：ü 沉淀部分有效水深（設）：ü 沉淀池部分有效容積：ü 沉淀池坡底落差 （取池底坡度）：設污泥斗下半徑，上半徑，則ü 污泥斗高度：ü 污泥斗容積ü 污泥斗圓錐體以上部分污泥容積為：ü 共可儲存污泥的體積為：ü 沉淀池總高度:設超高，緩沖度高度，則3.5 A/O工藝的設計3.5.1 A/O工藝依據本設計進水水質和出水水質的要求；本設計采用缺氧/好氧活性污泥生物脫氮工藝A/O工藝。3.5.2 A/O工藝流程本A/O工藝由前段厭氧池和后

18、段生物接觸氧化池串聯組成，在A/O工藝系統中, 反硝化反應器在前；BOD去除、硝化兩項反應的綜合反應在后。反硝化反應時以原污水中的有機物為碳源， 硝化反應器內有大量硝酸鹽的消化液回流到反硝化反應器，進行反硝化脫氮反應。好氧段采用生物接觸氧化工藝，好氧段的出水經沉淀處理后進入生物活性碳吸附氧化工段，廢水中的有機物被吸附在活性炭表面和小孔中，活性炭表面和小孔中生活著無數微生物將吸附的有機物不斷氧化分解，使廢水進一步得到凈化。3.5.3 結構特點A/O工藝由缺氧和好氧兩段組成，兩段可以分建也可以合建，合建要求兩段擋板隔開；缺氧段水力停留時間，溶解氧小于，同時加強攪拌混合，防止污泥沉積，應設置攪拌器或水下推動器。好氧段結構和普通活性污泥法相同，要保證溶解氧,水力停留時間。3.5.4 A/O工藝設計規(guī)定：ü 污泥負荷率：在0-0.18之間；ü 總氮負荷：小于等于0.05；ü 污泥齡d：大于10h；ü 混合液回流比在：50-100%；ü 污泥回流比R：50-100%；ü 污泥濃度)：30005000(3000)；ü 溶解氧：A段低于, O段介于；ü 溫度/: 20-30；ü 反硝化池：。3.5.5 A/O