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1、佛山科学技术学院水污染控制工程课程设计目:某新建城镇污水处理厂（AB）工艺设计学院：环建学院系:资环系专业：环境工程班级：UE学号：姓名：指导教师：韦空填表日期：2011年07月B1 .前言11.1 设计概述11.1.1 设计目的11.1.2 设计背景11.2 设计内容11.2.1 基本资料11.2.2 主要内容21.2.3 水质去除率计算22 .城镇污水处理厂设计方案的确定32.1 污水处理方式的设计原则与设计依据32.1.1 设计原则32.2 污水处理AB工艺的简介42.2.1 AB法的由来42.2.2 AB法工艺的主要特征42.2.3 AB法工艺的处理机理和适用范围42.2.4 AB法的
2、除磷脱氮52.2.5 AB法的优缺点62.3 AB处理工艺流程示意图72.4 主要构筑物的选择82.4.1 污水处理构筑物的选择82.4.2 污泥处理构筑物的选择93 .设计计算及说明103.1 格栅的设计计算113.1.1 泵前中格栅Il3.1.2 泵后细格栅133.2 污水提升泵房163.2.1 选泵163.2.2 集水池173.2.3 潜污泵的布置18334泵房高度的确定18335泵房附属设施183.3.6 单管出水井的设计19337污水提升泵房设计草图193.4 曝气沉砂池的设计计算193.4.1 池子的有效容积（V）203.4.2 水流断面积（A）203.4.3 池总宽度（B）203
3、.4.4 每格池子宽度（b）203.4.5 池长（L）203.4.6 每小时的需空气量（q）203.4.7 沉砂室所需容积（Vm3）203.4.8 每个沉砂斗容积（Vo）213.4.9 沉砂斗各部分尺寸213.4.10 曝气沉砂池设计草图223.5 A段曝气池和B段曝气池的设计计算223.5.1 A段曝气池的设计计算223.5.2 B段曝气池的设计计算263.6 沉淀池的设计计算293.6.1 中间沉淀池的设计计算293.6.2 二次沉淀池的设计计算313.6.3 沉淀池设计图323.7 平流式消毒池与加氯间323.7.1 设计计算333.7.2 消毒池设计图343.8 巴氏计量槽353.8.
4、1 设计参数353.9 鼓风机房363.9.1 鼓风机的选型363.9.2 鼓风机房的设计373.9.3 鼓风机房设计图394 .污泥处理系统的设计394.4 回流污泥泵房394.4.1 设计说明394.4.2 回流污泥泵设计选型404.5 剩余污泥泵底404.5.1 设计说明404.5.2 设计选型404.6 浓缩池414.6.1 设计参数及设计要求414.6.2 浓缩池的尺寸设计计算414.6.3 污泥浓缩池设计图454.7 污泥脱水机房454.7.1 设计依据454.7.2 设计参数464.7.3 设计计算464.7.4 污泥脱水机房设计图475 .污水处理厂的布置485.4 污水处理厂
5、平面布置485.4.1 平面布置原则485.4.2 平面布置485.4.3 污水处理厂平面布置尺寸485.5 污水处理厂的高程布置485.5.1 高程布置原则485.5.2 污水处理构筑物高程计算485.5.3 污泥处理构筑物高程计算486 .参考文献487 .心得体会498 .致谢499 .附图509.4 污水处理厂的平面布置图509.5 污水处理厂的高程分布图501前言1.1 设计概述1.1.1 设计目的通过课程设计，加深理解所学专业知识，培养学生运用所学专业知识的能力，在设计、计算、绘图方面得到锻炼，初步学会针对污水处理设计任务如何选择处理工艺方法，如何组织工艺流程，如何计算和确定主要的
6、构筑物、如何选择设备。1.1.2 设计背景水是人类生活和生产活动不可缺少、不可替代的宝贵资源，是社会可持续发展的重要因素。由于城市化、工业化和农业集约化的迅速发展，以及人类对水资源、水污染认识上存有一些误区，使得许多城市原有水资源不敷所用，许多地区进入水资源的污染物超过其环境容量，从而导致水体污染。而我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，这都是长期以来城市排水工程欠账太多之故，每年有近300亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。水资源的短缺和水污染的加重，使人们已警觉到
7、污水再生处理已直接关系到人民的健康安全和社会、经济的可持续发展、关系到子孙后代的可持续生存。1.2 设计内容1.2.1 基本资料1 .污水处理量：10万m3d（污水厂主要处理构筑物拟分为二组，每组处理规模为5万吨/天。）2 .进水水质（表11）:指标BOD5(mgL)CODcr(mgL)SS(mgL)氨氮(mgL)数值200450250503 .出水水质(表12)：指标BOD5(mgL)CODcr(mgL)SS(mgL)氨氮(mgL)数值206020154 .处理工艺：二级处理，拟采用活性污泥法.5 .设计内容：D处理流程确定；2) 主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算；3) 确定污水处理
8、厂的平面布置和高程布置。1.2.2 主要内容针对一座二级处理的城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定污水处理厂的平面布置和高程布置；最后完成计算说明书和设计图(污水处理厂平面布置图和高程布置图)o该新镇将建设成完备的各种市政设施。规划人口,近期50000人，2015年发展为120000人，生活污水标准为160L/人.天，其总变化系数为1.4,工业最大日污水量为10800米3/日，排水采用分流制。污水水质按一般的生活污水性质考虑。生活污水与工业废水混合后其水质平均值为：BoD5=20OmgL,SS=250mgL,CoDCr=450mgL,TP=4.9mgL,NH3-
9、N=49mgL,要求经过处理后水质达到以下标准(BOD520mgL,SS20mgL,CODcr60mgL,NH3-N图2-1AB工艺系生物吸附一降解活性污泥法，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的污水处理上艺。该工艺属高负荷活性污泥法，与常规活性污泥法比较具有处理负荷高、节能、对水质变化适应能力强、处理效果好等优点。AB工艺不设初沉池，由A、B两段组成，A段由A段曝气池和中间沉淀池构成，B段由B段曝气池和二次沉淀池构成。AB两段各自设污泥回流系统，污水先进入高负荷的A段，然后再进入低负荷的B段，AB两段串联运行。A段污泥具有很强的吸附能力和良好的沉淀性能。A段对有机物的去除是以细
10、菌的絮凝吸附作用为主。A段工艺污泥负荷高、泥龄和水力停留时间短。所以，A段工艺的投资和运行费用低，属于高负荷的活性污泥系统的强化一级处理。2.4 主要构筑物的选择2.4.1 污水处理构筑物的选择D格栅：格栅主要是为了截留较大的悬浮物及漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷。清除截留污物的方法有两种：人工清除和机械清除。本工程设计确定采用两道格栅，21mm的中格栅和IOmm的细格栅。2）进水观察井进水观察并于厂区进水管和中格栅间之间。3）污水提升泵房根据污水处理规模及相关情况选泵；污水泵站建设根据泵站规模大小、地质水文条件、地形及施工方案、管理水平、环境要求等。本工程设计确定采用与粗格栅合建的潜水
11、泵房。4）沉砂池沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。a.竖流沉砂池排砂方便，效果好，构造简单工作稳定。池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀；b.平流沉砂池沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度；c.曝气沉砂池克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流
12、量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增力口，并对污水进行预曝气，提高水中溶解氧；d旋流沉砂池（钟式沉砂池）占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好,同时由于采用离心力沉砂，不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）。气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计确定采用曝气沉砂池。5）二沉池由于本设计主要构筑物采用AB工艺，可不设初沉池。二沉池设在生物处理构筑物的后面，用于去除活性污泥或腐殖污泥。二沉池有平流沉淀池、辐流沉淀池、竖流沉淀
13、池、斜板（管）沉淀池。综合比较四种沉淀池的优缺点，结合本设计的具体资料要求，本工程设计二沉池采用中心进水、周边出水的平流式沉淀池。6）AB池本工程设计结合设计初始数据和经济情况，采用AB型工艺。7）消毒污水处理厂一般消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、紫外线消毒和臭氧消毒等四种,比较其优缺点本设计采用液氯消毒。8）鼓风机房根据曝气沉砂池的所需氧量和AB反应池的所需氧气量决定鼓风机的型号。2.4.2污泥处理构筑物的选择D污泥浓缩浓缩池有重力浓缩池和浮选浓缩池。重力浓缩池由运行方式分间歇式或连续式重力浓缩池。重力浓缩池适用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，动力消耗小运行费用低。浮选浓缩池用于浓缩活性
14、污泥及生物滤池等较轻型污泥，贮泥能力小运行费用较高。综合比较，本工程设计采用连续式重力浓缩池。2）污泥脱水污泥脱水的方法：机械脱水、自然干化和污泥烧干、焚烧等。本工程设计综合各种方法比较后采用带式压滤机的机械脱水。3 .设计计算及说明3.1 进水观察井污水处理若出现故障时，为了维修故障构筑物，保护所有构筑物，在进入格栅井前设置进水观察井。1 .进水观察井的作用：汇集各种来水并改变迸水方向，确保进水的稳定性。2 .进水观察井前设跨越管，跨越管的作用：当污水厂出现故障或维修时，可使污水直接排入水体，跨越管的管径比进水管要略大，取为14003 .进水观察井设计要求如下：D设在污水处理前，在具体构筑物
15、中格栅、集水池前；形式为圆形、矩形或梯形；2) 井底高程不得高于最低来水管管底，水面不得淹没来水管管顶。4 .考虑施工方便以及水力条件具体设计要求：1) 进水观察井尺寸取3x5机、井深8根、井内水深L5z;2) 进水观察井井底标高为149.5m,进水观察井水面标高为151.5m;3) 超越管位于进水管顶1.2机处，即超越管管底标高为155.70加。5 .污水厂迸水管设计A.设计依据：(D进水流速在06-1.0机/s;(2)进水管管材为钢筋混凝土管；(3)进水管按非满流设计，n=0.014oB.设计计算D取进水管径为D=I200mm,流速v=0.7ms,设计坡度1=0.5%;2)已知设计最大流量
16、日平均污水量QmaX=IoOOOOm3/d1.157m3s=1157Ls;3)初定充满度hD=0.75,则有效水深h=12000.75=900mm;4)已知管内底标高为154.9m,则水面标高为：155.8m；5)管顶标高为：154.91.2=156.1m.6)进水管水面距地面距离：160.5-155.8=4.7m3.2格栅的设计计算格栅是废水预处理方法中的一种，一般安置在废水处理流程的前端，用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行，减轻后续处理构筑物的处理负荷。3.2.1 泵前中格栅3.2.1.1 设计参数设计流量Q=7.0104m3d=0
17、.810m3s栅前流速Vl=O.7ms,过栅流速v2=0.9ms栅条宽度s=0.01m,格栅间隙b=21mm栅前部分长度05m,格栅倾角=60进水渠展开角为20。单位栅渣量1=0.05m3栅渣/103m3污水3.2.1.2 设计计算(1)确定格栅前水深(h)根据最优水力断面公式Ql=空计算得:4曲2Q(20.810栅刖槽宽BI=J=4Gj=1.52Iaw栅前水深吾二等二。.76皿(2)栅条间隙数(n)53（取n=53）QNSina0.810sin60oH-=bhv20.02Ix0.76Ix0.9式中：n一一中格栅间隙数;QmaX最大设计流量，0.810m3s;b栅条间隙，取20mm,即0.02
18、m;h栅前水深，取0.761m;V2过栅流速，取0.9ms;a格栅倾角，取60oo(3)栅槽有效宽度(B)B=s(n-l)+bn=0.01(53-1)+0.02153=1.633m(4)进水渠道渐宽部分长度(Ll)L= B-B12 tan %1,633-1.5212tan 20。=0.154;?(其中OM为进水渠展开角)(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(%)L=k= 0.077m -2(6)过栅水头损失(hi)设栅条断面为锐边矩形断面形状 4贝 0%=左4=sin a = 3 2.42 X X sin 60o = 0m,“ 2g0.0229.81其中 = 0 (sb) 4/3ho:计算
19、水头损失k:系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 ：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时6 =2.42(7)栅后槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m,栅后槽总高度 H=hh+h2=0.761+0.111 +0.3= 1.172m(8)格栅总长度(L)L=Li +L2+O.5+1.0+1.061 /tan =0.154+0.077+0.5+1.0+1.061 tan60 =2.344m(9)每日栅渣(W)污水流量总变化系数k2为1.4u/86400QmaxWll(XX)k 286400 0.810 0.05I(XX)X 1.4=2.499 m3J0.2m3d式中：心-
20、总变化系数，取L4；W每日栅渣量,m3d;W1栅渣量m31031污水一般为每I(X)Om3污水产0.810m3;所以采用机械清渣。3.2.1.3 计算草图图3-1中格栅设计图3.2.2 泵后细格栅322.1设计参数设计流量：Q=7.0X104m3d=0.81Om3Zs;栅前流速：v=0.7ms,过栅流速V2=0.9ms;栅条宽度：s=0.01m,格栅间隙b=10mm;栅前部分长度：0.5m,格栅倾角=60。；单位栅渣量：加=0.10n栅渣103n3污水。3.2.2.2设计计算(1)确定格栅前水深(h)根据最优水力断面公式Ql=字计算得：栅前槽宽B1=信后争=152所栅前水深h=冬=粤=0.76
21、m22(2)栅条间隙数(n)Q10.810sin60ozn=-=102.4(gn=104)bhv20.010.7610.9设计两组格栅，每组格栅间隙数片52条式中：n中格栅间隙数；QmaX最大设计流量，0.810m3s;b栅条间隙，取20mm,即0.02m;h栅前水深，取0.761m;V2过栅流速，取0.9ms;a格栅倾角，取60。(3)总槽宽(L)栅槽有效宽度B2=s(n-l)+bn=0.01(52-1)+0.0152=1.03m;所以总槽宽为L=1.032+0.2=2.26m(考虑中间隔墙厚0.2m)。式中：B栅槽宽度，m;S栅条宽度，取0.0Imo(4)进水渠道渐宽部分长度(L1)rB-
22、B2.261.521z,-r.js+=LI=l=-=1.015/w(其中aI为进水渠展开角)2tana12tan20(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(乙)L2=-=0.5075w2(6)过栅水头损失(h1)设栅条断面为锐边矩形断面形状4贝Uh,=khi=ksina=32.42(!户Xsin60=0.26帆,“2g0.029.81其中=0(sb)4/3ho:计算水头损失k:系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时6=2.42(7)栅后槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m,则栅前槽总高度H=hh2=0.761+0.3=1.061
23、m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.761+0.26+0.3=1.321m(8)格栅总长度(L)L=Li+L2+O.5+1.0+1.061/tan=1.015+0.5075+0.51.01.061tan60o=3.635m(9)每日栅渣(W)污水流量总变化系数k2为1.4W二86400QmaxW1=864(X)08100l=4999m3/J02m3/d1000k210001.4式中：R-总变化系数，取14;W每日栅渣量,m3d;W1一一栅渣量m3103n污水一般为每Io(X)污水产0.810m3;故采用机械清渣。由计算数据参考比较，选用回转式机械格栅除污机型号HG-BOO（两台）O3.2.2
24、.3计算草图图3-2细格栅设计图3.3污水提升泵房3.3.1 选泵L流计算设计水量为70000m3d2916.7m3h,本工程设计拟定选用4台潜污泵（3用1备）则单台流量为：Q=Qma3=2916.73=972.2m3/h2,扬程的估算H=H静+2.0+（1.512.0）式中：2.0污水泵及泵站管道的水头损失，m;1.52.0自由水头的估算值，m,取1.5m;FU水泵吸水井设计水面雨水塔最高水位之间的测管高差；污水提升前水位-5m,提升后水位4m。所以，提升静扬程:H=4-(-5)=9m则水泵扬程为：H=H静+2.0+1.5=9+2.0+1.5=12.5m(取13m)3.选泵由Q=972.2m
25、3h,H=13m,故选用300QW1000-25-lIO型潜水排污泵；各项性能参数如下：表3-1350QWI500-15-90型潜水排污泵性能表型号口径(mm)流量Q(m3h)扬程H(m)转速n(rmin)轴功率W(kw)效率(%)300QW1000-25-110300100025980110821 .3.2集水池L集水池形式泵站的污水集水池一般采用敞开式，本设计的集水池与泵房共建，属封闭式。2 .集水池清洁及排空措施集水池设有污泥斗，池底作成不小于001的坡度，坡向污泥井。从平台到池底应设下的扶梯，台上应有吊泥用的梁钩滑车。3 .集水池的通气设备集水池内设通气管，并配备风机将臭气排出泵房。4
26、 .集水池容积计算(1) 一般按最大流量时5分钟的出水流量设计，则集水池的有效容积V:V=100060*5=83.3m3(2)取有效水深H为2.5m,则面积F为：F=QH=83.32.5=33.32m3集水池设为半圆形，则其半径为：R=(2*F)05=(2*33.32/3.14)054.6m(K5m)保护水深为l5m,则实际水深为4m。3.3.3 潜污泵的布置本设计中共有4台潜污泵，四台泵并排布置，潜污泵直接置于集水池内，经核算集水池面积远大于潜污泵的安装要求。潜污泵检修采用移动吊架。具体的安装尺寸为：泵轴间的间距为：2000mm;泵轴与半圆直径墙的直线间距为：3000mm;具体其他安装数据，
27、参考设备厂家所提供的数据。3.3.4 泵房高度的确定1 .地下部分：取高度为Hl=Iom;2 .地上部分：H2=n+a+c+d+e+h=0.1+0.5+1.2+1+2+0.2=5.2m,取6m;式中：n般采用不小于取为0.1m;a一一行车梁高度，取为05m;c行车梁底至起吊钩中心距离，取为1.2m;d一一起重绳的垂直长度；取1m;e最大一台水泵或电动机的高度；取为2m;h吊起物低部与泵房进口处室内地坪的距离，取为0.2m。1.1.1 高度为：H=H+H2=10+6=16mo1.1.5 泵房附属设施1、水位控制：为适应污水泵房开停频率的特点，采用自动控制机组运行，自动控制机组启动停车的信号，通常
28、是由水位继电器发出的。2、:泵房与粗格栅合建，至少应有满足设备的最大部件搬迁出入的门，取宽3.5m、高3.0m。3、窗：泵房于阴阳两侧开窗，便于通风采光，开窗面积不小于泵房的1/5,于两侧各设5扇窗，其尺寸为IOooXI200mm。4、卫生设备:为了管理人员清刷地面和个人卫生，应就近设洗手池，接25mm的给水管，并备有供冲洗的橡胶管。1.1.6 单管出水井的设计单个300QWlOOo-25-IlO型潜水排污泵出口直径为：300mmo每个潜水泵都采用出水方井，尺寸为2.0mX2.5m,并在与曝气沉砂池相连一侧设置宽1.5m的出水堰。出水堰的堰上水头为：H=(0.3718kl.861.5=0.26
29、1m1.1.7 污水提升泵房设计草图图3-3污水提升泵房设计图3.4 曝气沉砂池的设计计算预处理阶段的沉砂池采用曝气沉砂池。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，受流量影响较小，同时还对污水起预曝气作用，它还可克服普通平流沉砂池的主要缺点：沉砂池中含有15%的有机物，减少沉砂的后续处理。(1)污水设计流量的水量确定：Q=50000m3d;(2)污水水量变化系数的确定：总变化系数Kz=1.4;(3)污水设计最大流量Qmax=QKz=500001.4=70000m3d=0.810m3so341池子的有效容积(V)由三废处理工程设计手册知曝气沉砂池的最大流量的停
30、留时间为13min,取t=2minoV=QmaxXtX60=0.810260=97.22m33.4.1 水流断面积(A)VI最大设计流量时的水平流速，水平流速为0.060.12ms,取v=0.1ms3.4.2 池总宽度(B)nA8.10B=3.24mh22.5有效水深为23m,宽深比一般采用12m。h2设计有效水深，(b)3.4.3 每格池子宽度设n=2格：V97223.4.4 池长(L)=-=反而=12?3.4.5 每小时的需空气量(q)q=dQmax3600=0.20.8103600=583.2m2h;dIn?污水所需空气量(m3n),一般采用0.2o3.4.6 沉砂室所需容积(Vm3)设
31、T=2d,=1.68m3QmUXTX幽81X3X2X864002.5106k2106式中：x一城市污水沉沙量，m3106n3（污水），一般采用30；T一清除沉砂间隔时间，d;k2一生活污水流量总变化系数。3.4.7 每个沉砂斗容积（Vo）设每一分隔有4个沉砂斗.1.68ZX.-3Vo=0.42m343.4.8 沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a=0.5m斗壁与水平面的倾角为55,斗高h3=0.35m,沉砂斗上口宽a:CI=2tan55+a =2x0.35tan55+ 0.5=1.0mD沉砂斗容积：V=&(22+2aax+2tz,2)=(212+21.00.5+20.52)=0.20n3662)沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0l,坡向沉砂斗，则沉泥区高度为h3=h3+0.Il2=0.35+0.1(122)=135m3)池总高度H：设超高h=0.3m,H=h1+h2+h3=0.3+2.5+1.35=4.15m图3-4曝气沉砂池平面图3.5 A段曝气池和B段曝气池的设计计算3.5.1 A段曝
