辽宁省锦州市凌河区污水处理厂设计毕业设计.doc

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1、黑 龙 江 大 学本 科 生 毕 业 论 文论文题目：辽宁省锦州市凌河区污水处理厂设计学 院：化学化工与材料学院年 级：2004级专 业：环境科学姓 名： 学 号：20040830指导教师： 摘 要水是不可替代的自然资源，在经济建设社会发展和人民生活占有及其重要的地位。随着经济建设城乡建设的发展和人口的增加，用水持续增长，水的供需矛盾日益突出。由于大量的工业废水和生活污水排入水体，使水环境受到严重的污染，水资源短缺和水质恶化已成为制约经济建设和城乡发展、破坏生态环境、影响人民生活和自身健康的突出问题。建设节约型社会，促进可持续发展，这是辽宁省“十一五”规划编制的重点工作之一。加快恢复辽西植被，

2、提高全省森林覆盖率。深化工业污染防治，加强水污染和大气污染的整治，确保让广大人民群众喝上干净水、呼吸上清洁空气。锦州市凌河区在规划编制中，提到了城区绿化覆盖率达到40%；城市生活垃圾无害化处理率和污水集中处理率分别达到100%和70%。因此本设计根据凌河区的污水水质水量，水文条件，气象人文等信息以及经济等情况决定以CASS法为主要处理单元的方案。力求在处理达标的前提下做到最经济。关键词污水处理厂；污水集中处理率；污水水质水量；CASS法AbstractWater is the natural resource which cant be substituted,It is in the ver

3、y important status in the construction of economy、the development of society and the life of people .With the development of constrction of economy、the construction of contryside and the increase of population,the water used grows continually,the contradictory of supply and demand of water is promin

4、ent day by day.As a lot of industrial wastewater and sanitary sewage disperse into water,the water environment was polluted seriously.the short of the water resource and the worse of the water quality has restricted the development of city and the development of countryside,the destruction of ecolog

5、ical environment,which affect the lives of the people and the prominent question of the health of ourselies.Constructing the save society,promoting the sustainable development,this is the key work in the plan of eleven five of Liaoning Province.promote restores the vegetation of Liaoxi,deepened the

6、preventing and controlling of the industry pollution,put the water pollution and the air pollution under control.make sure that many people can drink clean water ,breath the clean air.In the plan of the district of linghe of jinzhou,mentioned the city afforestation coverage fraction achieves 40%,The

7、 life trash of the city detoxification processing ratio and the sewage centralism processing ratio achieves 100% and 70%. So my design acts accord to the wastewater water quality and water volume, hydrology condition, meteorological humanities etc.I decided to use the project that take CASS process

8、as the main processing unit.I will take all my effort to make it economical under meeting the standard of processing.Keywordssewage centralism processing ratio ;CASS process;wastewater water quality and water volume ;wastewater treatment plant目 录摘 要ABSTRACT第一章 前言11.1设计背景11.2设计资料11.3自然状况21.4污水目前情况21.

9、4.1人口密度及居住生活污水量21.4.2工业企业与公共建筑的排水量和水质资料21.4.3受纳水体为河流，污水处理厂排放口处资料31.5 设计内容31.6 厂址的选择3第二章 设计水量与处理程度52.1 设计污水量的计算52.1.1 设计人口数的计算52.1.2 污水量的计算52.2 进水水质与处理程度的计算62.2.1进水水质的确定62.2.2处理程度的计算6第三章 污水处理方式的比较与确定113.1污水处理方案的提出113.1.1 方案一： AB法113.1.2 方案二： CASS法113.1.3 方案三：A2/O法123.2 污水处理方案的比较123.3污水处理流程图12第四章 构筑物尺

10、寸的计算134.1 格栅的计算134.2 曝气沉砂池的计算144.2.1 设计原理144.2.2设计参数154.3 CASS 池的计算174.3.1 设计原理174.3.2 CASS池设计计算17第五章 污泥处理及中水回用前景分析235.1污泥处理与处置的目的235.2 泥处理流程的选择235.3 污泥量的计算235.3.1 去除SS时产生的污泥量235.3.2 去除BOD5时产生的污泥量245.4污泥浓缩池的设计245.4.1 设计依据245.4.2设计计算245.5贮泥池的设计265.6污泥脱水275.7污泥的资源化处理295.7.1污泥堆肥295.7.2厌氧堆肥方法305.7.3 污泥使

11、用规定305.8中水回用305.8.1中水回用的经济性305.8.2本设计中水回用的意义315.8.3深度处理工艺31第六章 污水总泵站的设计326.1概述326.1.1污水泵房的一般规定326.1.2设计数据326.1.3泵房形式326.1.4工艺布置336.2污水泵站设计计算336.2.1 水泵的选择336.2.2 泵站的平面布置346.2.3泵座基础设计376.2.4泵站仪表376.3泵站前格栅设计计算376.3.1格栅设计的一般要求及部分参数的确定376.3.2格栅的尺寸设计386.4集水池设计计算396.4.1机器间设计计算406.4.2 其他附属设施的设计41结 论44参考文献45

12、附录一46附录二47致 谢49第一章 前言1.1设计背景当今社会水环境污染和淡水资源短缺已经成为摆在全球人类社会面前的两大重要问题。水资源已经成为社会发展无以取代的战略性自然资源。合理开发、科学利用、统一管理水资源将成为关系国计民生的重中之重。我国是一个水资源匮乏的国家，人均水资源占有量仅为世界人均占有量的1/4。许多地区和城市严重缺水。水环境质量的不断恶化，必将导致水资源的进一步减少和水资源供需矛盾的加剧。我国正处于蓬勃发展时期，城市化和工业化进程的加速伴随着需水量和污染物排放量的迅速增长，水危机不仅会长期存在，而且有迅速加剧的危险。因水资源短缺、供水设施能力不足和水环境污染对城市经济发展和

13、功能发挥的制约而造成的损失将极为可观。现代化城市供水、排水和污水处理设施是保障城市经济活动、居民生活和健康的重要基础设施。由于城市在较小的空间内集中了大量人口和产业，因此城市对水的需求更显得重要。 在人们日常生活中，盥洗、淋浴、生活洗涤等都离不开水，用后便成为污水。在工业企业中，几乎没有一种工业不用水。水是人们日常生活中不可或缺的宝贵资源。水经生产过程使用后，绝大部分变成废水。生产废水携带着大量污染物质，这些物质多数是有害和有毒的，但也是有用的。必须妥善处理或加以回收利用。2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50，重点城市的污水处理率不低于70。 所以为了适应社会的发展，污水处

14、理厂的修建迫在眉睫。1.2设计资料凌河区位于锦州市区东南部，面积30平方公里，人口37.2万人，17个民族，下辖11个街道办事处，60个社区、2个村。凌河区交通发达，通讯便利，水电气充足，是锦州市的门户和重要物资流通集散地。锦州火车站、锦州公路客运中心、大商集团锦州百货大楼、中百商厦、锦州体育场等位于凌河区，汇聚了大量的人流、物流、信息流。小凌河流经凌河区。 小凌河发源于辽宁省建昌县东北境的楼子山东麓，全线206公里。在锦州境内的流段从缸窑口开始，最终汇入渤海。 凌河区春季温和多风，夏季高温多雨，秋季温凉晴朗，冬季寒冷干燥，四季分明，降水集中、季风明显、风力较大。凌河区年平均气温为7.89.0

15、，自南向北降低.年极端最高气温为41.8，年极端最低气温为-31.3。年无霜期为144 180天，年平均降水量为567毫米。降水四季分布不均，6070%的降水集中在夏季。1.3自然状况凌河区年平均气温为7.89.0，自南向北降低.年极端最高气温为41.8，年极端最低气温为-31.3.年无霜期为144 180天，年平均降水量为567毫米。降水四季分布不均，6070%的降水集中在夏季表1-1 地质条件土壤性质冰冻深度(m)地下水位(m)承载力(kpa)排水管网干管处粘土1.87.210污水总泵站与污水处理厂厂址处粘土1.87.0101.4污水目前情况1.4.1人口密度及居住生活污水量表1-2 人口

16、密度及居住生活污水量(人口密度)人/公顷(污水量标准) 升/人天区250140区2801501.4.2工业企业与公共建筑的排水量和水质资料表1-3 工业企业与公共建筑的排水量和水质资料企业或公共建筑名称平均排水量m3/d最大排水量m3/hSS mg/L COD mg/LBOD mg/L总氮 mg/L总磷mg/LPH水温 甲厂47004506301450105013.67.86813.5乙厂52005005402030150012.13.668181.4.3受纳水体为河流，污水处理厂排放口处资料如下表1-4 水体水文与水质资料流量流速水文标高水温DOBODSSSS允许增加量最小流量7.82.21

17、495.26.22.1203最高水位212.515619.66.91.2603常水位时18.42.415214.96.40.9303在污水总排放口35里处有工业用水水源，要求BOD3.5mg/L1.5 设计内容通过阅读中外文献，调查研究与收集有关资料，拟定设计方案及工艺流程，通过方案比较选择合理的设计方案，力求做到实用和经济。1.6 厂址的选择2城市污水处理厂的厂址应根据当地有关水资源情况、受纳水体的功能划分类别、污染与自净情况、城市和工厂厂区的总体规划与自然条件等因素确定。此外，处理后废水与污泥的利用可能性与途径及出路，以及所选定的废水处理工艺流程等对厂址的选择也有一定的影响，一般的做法是提

18、出多种可行的方案，进行技术经济的比较和定量的最优化分析，并通过专家的多次反复地论证后再确定。具体来说，厂址的选择应当考虑下面几项原则：(1) 厂址首先应当与工艺流程相适应。(2) 无论采用何种工艺，都应尽量少占与不占农田。(3) 厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城市与工厂厂区及生活区的下游，同时保持300m以上的距离，还应设在夏季主风的下风向。(4) 当处理后的废水回用于工业、农业或渔业时，厂址应尽可能与用户临近，或者位于交通方便利于输送的地方。(5) 充分利用地形，选择有适当坡度的地段，以满足废水处理构筑物高程布置的需要，减少土方量与构筑物的埋深或减少污水与污泥的提升设备并节省动力费用

19、。(6) 根据城市总体发展规划或工厂与厂区的发展规划，废水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性，必要时留有扩建的余地 。(7) 除了稳定塘等处理工艺外，厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处。靠近水体的处理厂，要考虑避免受洪水及其他自然灾害的威胁。当污水处理厂有可能污染地下水时应考虑防渗措施。有条件的地方，厂址尽可能选择在地址条件较好，地下水位较低的地方，以便于施工，降低工程造价。第二章 设计水量与处理程度2.1 设计污水量的计算2.1.1 设计人口数的计算目前生活污水量： 生活用水量=0.18372000=66960 m3/d 生活排水量=0.15372000=55800 m3/d 排除率=83

20、.33为了使10年后污水处理厂还能满足处理要求，所以对2017年的人口数进行预测，见附录一。最小二乘法： a=0.88680 lgA=b=-0.18610A=0.65148(万)预计2017年的人口数量： Pn=33.9+0.65148190.88680 =42.76951(万)2.1.2 污水量的计算生活用水量预测：42.769510.18=7.6985(万吨/天)生活排水量预测：7.69850.8333=6.4152(万吨/天)表2-1 生活污水变化系数污水平均日流量（L/s）515407010020050010001500总变化系数（KZ）2.32.01.81.71.61.51.41.3

21、1.2 根据污水平均人流量可知变化系数应选择1.3Q生活max=6.41521.3=8.33976(万吨/天)工业污水量： 甲厂 Q甲max=45024=10800m3/d 乙厂Q乙max=50024=12000 m3/d 所以Q工业总max=12000+10800=22800 m3/d Q污水=Q工业总max+ Q生活max=22800+83397.6=106197.6 (m3/d)确定污水处理厂的进水量为10.62万吨 (这里我们考虑城市排水用的是分流制)2.2 进水水质与处理程度的计算2.2.1进水水质的确定典型生活污水水质：取典型生活污水水质的中常值进行计算：(1) 用加权平均计算生活

22、污水和工业废水混合后COD的值：(2) 用加权平均计算生活污水和工业废水混合后BOD的值：(3) 用加权平均计算生活污水和工业废水混合后SS的值：(4) 用加权平均计算生活污水和工业废水混合后TN的值：(5) 用加权平均计算生活污水和工业废水混合后TP的值：2.2.2处理程度的计算 凌河区的城市污水总流量q=1.23m3/s，污水的BOD5=428.26mg/L， SS=298.87mg/L，污水温度假设为20，污水经二级处理后DO=1.5mg/L.处理后的污水排入小凌水河，在水体自净最不利的情况下，河水流量Q=7.8 m3/s，河水平均流速2.2m/s，河水温度5.2，DOR=6.2mg/L

23、，BOD5=2.1mg/L，SS=20mg/L，SS允许增加量为P=3mg/L.设河水和污水能很快地完全混合。混合后20的K1=0.1，K2=0.2.在污水总排放口下游35公里处有工业用水水源，要求BOD53.5 mg/L。a. 按水体中SS允许增加量计算排放的SS浓度 计算污水总排放口处SS的允许浓度 SS的处理程度按污水综合排放标准计算排放的SS浓度 国家污水综合排放标准(GB897896)中规定新建城镇二级污水处理工程的一级排放标准，最高允许排放的SS浓度为Cemg/L=20 SS的处理程度SS的处理程度取计算中处理程度高的值，SS处理程度为E=95.33%按水体中DO的最低允许浓度，计

24、算允许排放的BOD5浓度 排放口处DO的混合浓度及混合温度 当水温为6.13时的常数K1和K2值K1(6.13)=K1(20)(6.13-20)=0.11.047-13.87=0.0529K2(6.13)=K2(20)1.024(6.13-20)=0.21.024-13.87=0.144 起始点的亏氧量D0和临界点的亏氧量Dc 查表得出6.13时的饱和溶解氧DOs=12.48mg/L，则得出： D0mg/l=12.48-5.9=6.58 Dcmg/l=12.48-4=8.48 用试算法求起始点L0和临界时间tc，第一次试算 设临界点的时间tc=1.0d，将此值及其他已知数值带入下式L0=26.

25、07mg/L 将L0=26.07mg/L带入下式：=2.09tc=1.0d 不符合第二次试算设临界时间tc=2.6932d，像上边一样的计算，得出 L0=32.041mg/L也按第一次试算一样计算得出 tc =2.6916d| tc- tc|0.2 m3/d，所以适合采用机械清渣.因为我们设置的是两个并列的格栅，所以2台齿耙式机械格栅。栅渣经格栅除污机输入放置于格栅后面的垃圾桶内，定期通过起重设备装车外运至垃圾填埋场。4.2 曝气沉砂池的计算4.2.1 设计原理普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加.采用曝气沉砂池可以克服这一点。如下图图4-2 曝气沉砂池

26、为曝气沉砂池的截面图，池型呈矩形，池底一侧设有集砂槽；曝气装置设在集砂槽一侧，使池内水流产生与主流垂直的横向旋流；在旋流产生的离心力作用下，密度较大的无极颗粒被摔向外部沉入集砂槽。另外，由于水的旋流运动，增加了无机颗粒之间的相互摩擦于碰撞的机会，把表面附着的有机物除去，使沉砂中的有机物含量低于10%。曝气沉砂池的有点是通过调节曝气量，可以控制污水旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小；同时，还对污水起到预曝气作用。4.2.2设计参数（1） 设计原则污水处理厂的最大设计流量： Qmax=1.23m3/s。设置2座沉砂池.那么单池的处理量流量是0.615 m3/s。 旋流速度保持0.25

27、m/s； 水平流速为0.075 m/s； 最大停留时间为2min； 有效水深为2，宽深比为1； 1 m3污水的曝气量为0.2 m3； 进水方向与池中旋流方向一致； 出水方向与进水方向垂直，淹没式出水口，并设置挡板； 在集砂槽附近安装纵向挡板； 空气扩散装置设在池的一侧，距池底0.7m，送气管设置调节气量的闸门； 沉砂室坡向沉砂斗的坡度为i=0.2；沉砂斗侧壁与水平面的夹角550。*以下计算单池的数据：（2）池子总有效体积V=Qmaxt60=0.615260=73.8(m3)（3）水流断面积 （4）池总宽度（5）池长（6）每小时所需空气量q=dQmax3600=0.20.6153600=442.

28、8(m3/h)沉砂池每小时所需的空气量是885.6m3/h 所以设置两个沉砂池，单池数据： 池子总有效体积73.8m3； 水流断面积8.2m2； 池总宽度4.1m； 池长9m； 每小时所需空气量442.8m3/h。 （7）沉砂室沉砂斗体积V0，m3图4-3 沉砂斗设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉砂斗体积为：式中 a沉砂斗下底宽； a1沉砂斗上底宽； h3沉砂斗的高。分离出来的砂石送往砂水分离器，分离出来的水被送回曝气沉砂池，剩下的砂石装车外运。4.3 CASS 池的计算4.3.1 设计原理本设计用4个CASS池并联，在长度方向每个池子分为4格，每格可以独立运行。进水时间0.5h，曝气时间

29、4.5h，沉淀时间1.5h，排水时间0.5h.每次滗水阶段开始时，滗水器以事先设定的速度由原始位置降到水面，然后随水面缓慢下降，下降过程为下降10s，静止滗水30s，再下降10s，静止滗水30s，如此循环运行，直至达到设计最低排水位，上清液通过滗水器排出。4.3.2 CASS池设计计算(1) 污泥负荷率 表4-1 常见k值序号名称K2值序号名称K2值 1生活污水0.01680.0281 4脂肪精制废水0.036 2合成橡胶废水 0.0672 5石油化工废水0.00672 3化学废水 0.00144(2) CASS池容积/m3 Q设计流量，m3/d； S0进入CASS池的污水有机物浓度，mg/L

30、； SeCASS池排放有机物浓度，mg/L； X混合液悬浮固体浓度，mg/L。(3) H3水深H3=HXSVI10-3H3=535008010-310-3=1.4 其中X混合液污泥浓度3500mg/L； SVI污泥容积指数80。(4) L=池长，100m；B=池宽，28m。(5) n21日内循环周期数；A单格CASS池平面面积，m2；H1指池内设计最高水位至滗水后最低水位之间的水深。(6) H2=H-(H1+H3)=5-(2.37+1.4)=1.23mH2滗水水位和泥面之间水深。(7) CASS总高H0=H+0.5=5.5(m)(8) 预反应区长度L1=0.18L=0.18100=18.00(

31、m)因为选择区和兼氧区的体积比是1：5，所以选择区的长度L=180.2=3.6m； 兼氧区长度是14.4m，选择区也相当于厌氧区，这样CASS池就拥有了脱氮除磷的功能。(9) 隔墙底部联通孔口尺寸表4-2 联通孔口尺寸池宽B/ m联通孔个数n3/个池宽联通孔个数n3/个 4 1 10 4 6 2 12 5 8 3N3联通孔个数，12；u孔口流速 30m/h。(10) 需氧量a活性污泥微生物每代谢1kgBOD需氧量，0.48；b1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，0.15。(11) 标准需氧量 标准需氧量计算公式：式中 CS(20)20时氧在清水中饱和溶解氧，取CS(20)=9.17mg/l

32、； 氧总转移系数，取=0.85； 氧在污水中饱和溶解度修正系数，取=0.95； 因海拔高度不同而引起的压力系数； p所在地区大气压力，Pa； T设计污水温度，本设计冬季T= 10，夏季T=25； Csb(T)设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度，mg/L； Cs(T)设计条件下氧在清水中饱和溶解度； Pb空气扩散装置处的绝对压力，Pa， pb=p+9.8103H； H空气扩散装置淹没深度，m； Ot气泡离开水面时含氧量，%； EA空气扩散装置氧转移效率，%，可由设备样本查得； C曝气池内平均溶解氧浓度，取C=(2mg/L)。工程所在地海拔高度在400m，大气压力p为1.013105Pa，压力

33、修正系数：微孔曝气头安装在距池底0.3m处，淹没深度4.7m，其绝对压力为： 微孔曝气头氧转移效率EA为20%，气泡离开水面时含氧量：水温25，清水氧饱和度Cs(25)为8.4mg/L，曝气池内平均溶解氧饱和度： 标准需氧量SOR：空气用量：最大气水比是=6633724/106200=15表4-3 微孔曝气装置主要技术参数表曝气头直径200氧利用率/%2030曝气量/m3/(只h)13动力效率/kgO2/(kWh)36服务面积/(m2/只)0.30.5孔隙率/%36平均孔径/m150阻力/(mmH2O)136280单个CASS池主反应区的面积是2882=2296(m2)兼氧区的面积是2814.

34、4=403.2(m2)曝气孔的个数：用服务面积计算 2296/0.4=5740 (个)因为曝气池内平均溶解氧是2mg/L，而兼氧区要保持在0.30.7mg/L左右，所以曝气孔密度应是曝气池曝气孔密度的1/4。则 总计是 5740+252=5992(个)用曝气量计算 曝气孔的个数取5992个.所有CASS池所需曝气孔的总数是23968个。(12) 曝气池布置 曝气池为主反应区，在预反应区的后面，单座CASS曝气池布置如图图4-4 CASS曝气池布置示意图 (13) 污泥回流比设回流污泥的浓度为 20000mg/L.则 (14) 污泥回流量 =1191.2(m3/h)回流泵选200QW330-8A

35、.四台，三用一备。 (15) 污泥龄针对不同的水质，我们可以改变污泥龄，使处理效果达到最好。第五章 污泥处理及中水回用前景分析5.1污泥处理与处置的目的 (1) 减量化：较少污泥最终处置前的体积，以降低污泥处理及最终处置的费用。 (2) 稳定化：通过处理使容易腐化变臭的污泥稳定化，最终处置后不再产生污泥的进一步降解，从而避免产生二次污染。(3) 无害化：使有毒、有害物质得到妥善处理或利用，达到污泥的无害化与卫生化，如去除重金属或灭菌等。 (4) 资源化： 在处理污泥的同时达到变害为利、综合利用、保护环境的目的，如产生沼气等。5.2 泥处理流程的选择污泥处理方案的选择应根据污泥的性质和数量，投资情况，运行管理，环境保护要求等多种因素综合考虑后选定，污泥处理的一般方法与流程的选择约定与当地条件、环境保护要求、投资情况、运行费用及维护管理等多种因素。综合上述的原理，本设计采用先污泥浓缩；然后在机械脱水；最后外运。5.3 污泥量的计算因为CASS池不需要设初沉池和二沉池，所以污泥基本上都是在CASS池产生。通过SS和BOD5去除率来算。5.3.1 去除SS时产生的污泥量 式中 Q1去除SS产生的污泥量（m3/d）；Qmax设计水量（m3/d）；C1、C2进水与出水的SS浓度（m