城镇每天10000吨污水处理厂排水工程课设计算-《水污染控制工程》课程设计

课程设计任务书与指导书

《水污染控制工程》课程设计

班级环工1301

姓名苏启卉

学号131702116

指导教师陈广元

开题日期2016.1.8

扬州大学环境科学与工程学院

环境工程教研室

二零一六年一月

1、资料收集

1.1工程概述

某城镇位于江苏苏北地区，现有常住人口35000人。该镇规划期为十年（2015-2025），规划期末人口为50000人，生活污水综合排放定额为200升/人·天，拟建一城镇污水处理厂，处理全城镇污水。预计规划期末镇区工业废水总量为10000吨/日，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）执行（见表1）。现规划建设一城市污水处理厂，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《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）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1

污水厂原水水质主要指标表2

1.2原始资料

1）气象资料：

（1)气温：全年平均气温为18.5℃，最高气温为42.0℃，最低气温为-6.0℃（2）降雨量：年平均1025.5mm，日最大273.3mm

（3）最大积雪深度500mm，最大冻土深度60mm

（4）主要风向：冬季——西北风夏季——东南风

（5）风速：历年平均为3.15m/s，最大为15.6m/s

2）排水现状：城镇主干道下均敷设排污管、雨水管，雨污分流。进厂污水

管道DN800,管底标高2.95米。

3）排放水体：污水处理厂厂址位于镇西北角，厂区地面标高为7.0米，排

放水体常年平均水位标高为5.8米，最高洪水位标高为6.5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。

1.3设计任务和要求

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；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，平面图、高程图各一张。

5）设计要求

a工艺选择要求技术先进，在处理出水达到排放要求的基础上，鼓励采用新技术。b充分考虑污水处理与中水回用相结合。

c除磷脱氮是工艺选择中关键之一，方案设计中必须全面考虑。

d工程造价是工程经济比较的基础，控制工程总造价是小城镇生活污水处理的关键技术之一。

e工程运行管理方便，处理成本低。

2、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：

%1000

e

0?=-ρρρη

式中：0ρ——污染物的进水的质量浓度(mg/L)；

e ρ——污染物的出水的质量浓度(mg/L)。

处理效果要达到下表要求，选择工艺以此为依据。

从实际情况来看，此污水主要来源于中小城镇，绝大部分处理方法均适用，但是要从保证处理效果，降低基建投资，节省日常费用出发，来确定污水处理工艺。保证在排放达标的情况下，使经营成本最小。因此，首先要根据实际情况，选择最合适的处理工艺。

目前，可选的工艺有A 2/0、氧化沟，SBR 等，本方案将A 2/0与氧化沟作比较，选择最合适的处理工艺。

2.2 氧化沟工艺

2.2.1工艺特征

氧化沟工艺属活性污泥工艺系统的一个变形。其基本特征是工艺的活性污泥反应器在表面上呈环状的沟渠形，被处理污水与活性污泥形成的混合液，在连续进行曝气的环状沟渠内不停地循环流动。处理城市污水的氧化沟工艺系统一般所采用的基本运行参数值：水力停留时间为10-40h；污泥龄为10-30d；BOD污泥负荷低为0.05-0.15kgBOD

5

∕（kgMLSS?d）；（故其本质属于延时曝气）；容积负荷

0.2-0.4kgBOD

5∕（m3?d）；混合液中活性污泥浓度值为2000-6000mg∕L；出水BOD

5

为10-15mg∕L；SS为10-20mg∕L；NH

3

-N为1-3mg∕L。

氧化沟工艺系统的主体反应器为氧化沟，系统内不设初沉池，作为预处理技术，设格栅及沉砂池。混合液在沟渠内的流速介于0.25-0.35m/s之间，以平均流速0.3m/s考虑，当氧化沟总长度L=90-350m时，则混合液完成一个循环所需的时间为5-20min，如污水在烟花狗内的停留时间定为24h，则在整个停留时间内，要进行72-288次循环。对此，可以认定，在氧化沟内混合液的水质是几近一致的，从这种情况来判断，混合液在氧化沟内的流态可按完全混合型考虑。但是，在流动的氧化沟内，混合液在氧化沟的某些区段，确实又存在着推流式流态的特征。

氧化沟的这种独特的流态，在同一的活性污泥反应器内存在着好氧区、缺氧区和完全缺氧区的条件。这样就有可能在同一的氧化沟反应器内，实现硝化反应和反硝化反应的效应。取得反硝化脱氮的效果。

（《排水工程》下册5.4氧化沟活性污泥工艺系统）

2.3 A-A-O工艺

2.3.1工艺特征

该流程包括完整的二级处理系统和污泥处理系统。污水经由一级处理的隔栅、沉沙池和初沉池进入二级处理的厌氧池缺氧池和曝气池，然后在二次沉淀池中进行泥水分离，二沉池出水后直接排放。二沉池中一部分污泥作为回流污泥进入二级处理部分，剩余污泥与初沉池污泥进入污泥浓缩池，经浓缩之后的污泥进入脱水机房加药脱水，最后外运。

图1 污水处理厂设计工艺流程图

优点：

①本工艺在系统在可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间小于其他同类工艺。

②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。

③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。

④运行中无需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以保证充足溶解氧浓度，运行费低。

缺点：

①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此。

②脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。

③对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。

（《排水工程》下册6.3污水的同步生物脱氮除磷处理工艺）

2.4 SBR工艺

2.4.1工艺特征

SBR工艺系统的最重要的技术特征，是将原污水入流、有机底物降解反应、

活性污泥沉淀的泥水分离、处理水排放等各项污水处理过程在统（唯）一的序批式反应器（也称为SBR工艺反应器或SBR反应器）内实施并完成。

SBR工艺系统在运行工况上的主要特征是间歇式操作，即所谓的序列间歇式操作。优点：

1）SBR工艺系统流程简化，基建与维护运行费用低

2）SBR工艺系统运行方式灵活、脱氮除磷的效果好

3）SBR工艺系统本身具有抑制活性污泥膨胀的条件

2.5 污水处理工艺对比

2.5.1污水处理工艺比较

2.6 污水处理工艺选择——A2/O反应池与氧化沟

方案一：A2O工艺

3.设计规模的确定3.1 设计规模

污水处理厂的设计规模以平均时流量计

Q=20000t/d=20000×1000/(24×3600)L/S=231.48L/S=0.2315m3/s 3.2 设计流量

总变化系数：K

Z

=2.7÷Q0.11（l/s）=1.48

Q MAX =Q×K

Z

=231.48×1.48L/S=342.59L/S=0.3426m3/s

排放

混合

排放

4.工艺处理构筑物与设备的设计（一级处理）

4.1中格栅

设计流量：Q=0.3426m 3

/s ,K Z =1.48

格栅计算草图如下图。设栅前水深h=0.4m ，过栅流速取v=0.9m/s ，用中格栅，栅条间隙e=20mm ，格栅安装角度α=60°，格栅设两组，每组通过的流量Q=0.1713m 3/s

1）栅条间隙数（n ）

1.229.04.00

2.060sin 171

3.0sin max =???

?==

bhv Q n α 取23个

2）栅槽宽度（B ）

()()m bn n S B 66.02202.012301.01=?+-?=+-= 3）进水渠道部分长度（ι

1

）

设进水渠宽m B 3.01= 渐宽部分展开角?=201α 设进水渠道流速为m/s

78.0

m

B B l 49.020tan 23

.066.0tan 2111=-=-=

α

4）栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度（ι2

）

m l l 225.05.012==

5）通过格栅水头损失（h 1） （设栅条断面为锐边矩形）

m

g

v

b S K h 10.060sin 8.929.002.001.042.23sin 223

42

3

41=??????

????=??? ??=α

β

6)栅后槽总高度（H ） （栅前渠道超高h2=0.3m ） m h h h H 80.03.010.04.021=++=++= 7）栅槽总长度（L ）

m h h H 7.03.04.021=+=+=

m H l l L 62.260tan 7

.05.00.1225.049.0tan 5.00.1121=?++++=+

+++=α

8）每日每组栅渣量（W ）在格栅间隙为20mm 情况下，设栅渣量为每1000m 3污水产量0.05m 3

d

m K W Q W /50.048.1100005

.01713.08640010008640031max =???==

大于0.2，故采用机械除渣

4.2污水提升泵房

4.2.1集水间计算

选择水池与机器间合建式泵站，采用3台泵（2用1备）每台水泵的流量

s L Q /3.17126.342=÷=

集水间的容积，采用相当于最大1台泵5min 的容量

339.516051713.0m W =??=

有效水深采用H=2m ，则集水池面积 F=25.70m 2 （《给水排水设计手册》第五册3.2.3） 水泵机型：250QW-600-20-55

（1）污水泵站设计流量按最大日、最大时流量计算，并应以进水管最大充满度的设计流量为准。

（2）水泵全扬程H:计算公式为 H ≧32121h ++++h h H H

4.2.2集水池

进水管管径D1：配水井进水管的设计流量为Q=0.3426×75%=0.257（m3/s），当配水井采用两根管径D1=500mm的铸铁管时，v=1.26m/s 1000i=4.11

矩形宽顶堰：

进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量应为q=0.13m3/s。配水井采用矩形宽顶溢流堰至配水管。

(1)堰上水头H=0.39m

(2)堰顶厚度B=1.2m，H/B=3.08

(3)配水管管径D

2

=500mm，流量Q=0.13（m3/s），v=0.66m/s。

设配水管管径D

2

（4）配水漏斗上口口径D

按配水井内径的1.5倍设计，D=1.5×D

=750mm

1

（5）配水井水头损失

单个配水井取水头损失0.2m。

4.3 细格栅

（一） 设计参数

设计流量 ，建两组s m Q Q /1713.023426.023max =÷=÷=设 栅前流速 V 1=0.9m/s 过栅流速 V 2=0.9m/s

格栅倾角 ?=60α，栅条采用断面形状为矩形的钢条。 格栅间隙 b=10mm

栅条宽：S=10mm

设单位栅渣 0.03m 3栅渣/103m 3

污水

（二） 设计计算 栅条间隙数（n ）

栅槽宽度（B ）

()()m bn n S B 87.04401.014401.01=?+-?=+-=

进水渠道部分长度（ι

1

）

设进水渠宽B1=0.65m 渐宽部分展开角?=201α 进水渠道流速为0.78m ∕s

30

.020tan 265

.087.0=-=

栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度（ι2

）

15.030.05.05.012=?==l l

通过格栅水头损失（h 1） （设栅条断面为锐边矩形）

()k g v b s h αβsin 223

/41

???? ????

? ??=

()m

25.0360sin 8.929.001.001.042.223

/4=?????

? ????

?

?

???=

1112tan B B l α-=

个

449.04.001.060sin 1713.0b 60sin max =????=?=hv Q n

栅后槽总高度（H ） （栅前渠道超高h2=0.3m ） m h h h H 02.13.032.04.021=++=++=

m h h H 7.03.04.021=+=+=

栅槽总长度（L ）

m H l l L 35.260tan 7

.00.15.015.030.0tan 0.15.0121=?++++=+

+++=α

每日栅渣量（W ）在格栅间隙为10mm 情况下，设栅渣量为每1000m 3污水产量0.1m 3

d

m /00.148.110001.01713.0864003=???=

采用机械除渣

4.4沉砂池

沉砂池功能是去除较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，他们的相对密度约为2.65）。一般设于泵站，倒虹吸管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初沉池之前,以减轻沉淀池负荷以及改善污泥处理构筑物的处理条件。

（《排水工程》下册3.4）

沉砂池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种；按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池。

平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单、截留无机颗粒效果较好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般差。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。同时，还对污水起预曝气作用。按生物除磷设计的污水处理厂，为了保证除磷效果，一般不采用曝气沉砂池。近年来日益广泛使用的旋流式沉砂池是利用机械力控制流态与流速，加速砂砾的沉淀，有机物则被留在午睡中，具有沉砂效果好、占地省的优点。

m a x 1864001000=

Q W W K

（《给水排水设计手册》第五册5.2）

综上所述，选择曝气沉砂池。

4.4.1设计参数

（一）、曝气沉砂池的设计数据

1．最大设计流量时的水平流速0.06—0.12m/s，取0.1m/s

2．设计有效水深2—3m，取2.5m。

3．每立方米污水的曝气量0.2m3

4．清除沉砂的间隔时间T=3d。

5.旋流速度应保持0.25-0.3m/s，取0.3m/s

6.长宽比可达5。当池长比池宽大的多时，应考虑设计横向挡板

7.最大流量时停留时间取2min

（二）、取：设计流量Q max=0.3426m3/s

设计停留时间 t=2min

水平流速 V=0.1m/s

有效水深 h=2.5m

（《给水排水设计手册》第五册5.2.4）

4.4.2设计计算