水污染控制工程课程设计

1. 建设背景。

随着经济的发展，社会的进步，我国取得了举世瞩目的骄人成绩，令中华儿女和海外侨外都为之振奋。然而随之而来的是各种污染现象，污染事故的发生，人们的生活环境越来越受到污染大气、水体和噪声的限制，人类的健康和生命变得愈加脆弱。为了保护环境，提高人们的生活质量，减少不良事故的发生，提倡“资源节约型，环境友好型”社会，某城市决定建设一座污水处理厂。

污水处理厂的建立，能够有效地减少水污染。城市的生活污水能够有序的排进处理厂处理，减少受纳河流的自净负荷。一些工厂、公司的生产污水有路可去，减少了工厂的运行负担，使一些小工厂在新的环境要求下能够继续运行下去，有利于城市工业可持续发展。

建设污水处理厂有利于污水集中处理，有效地节约治理污染的成本和解决一部分就业问题。在全市人民的一致支持下，污水处理厂的建立势在必行。

2. 设计任务。

某城市污水处理厂设计规模：平均处理日水量q=10×104m3/d，水量总变化系数kz=1.3，服务人口约25万，计算水温20℃。

设计进水水质：codcr ≤ 360 mg/l ， bod5 ≤ 190 mg/l ，ss ≤ 250 mg/l 。设计出水水质：

gb18918-2002二级排放标准， codcr ≤ 100 mg/l ， bod5 ≤ 30 mg/l ，ss ≤ 30 mg/l 。

3. 城市污水水量确定。

总变化系数： =1.3

最大时流量（最大设计流量）

m3/d=1504.6l/s

1.5046m3/s=5416.6m3/h

平均日流量（m3/d）用以表示污水处理厂的公称规模。主要表示处理总水量；计算污水处理厂的年抽升电耗和耗药量；产生并处理的污泥总量。

设计最大流量(m3/d)污水处理厂进厂水管的设计。当污水处理厂的进水用水泵抽升时，则用组合水泵的工作流量作为设计最大流量，但应与设计流量相吻合。

污水处理规模：100000 m3/d

理厂的各处理构筑物以及厂内连接各处理构筑物的灌渠，都应满足设计最大流量的要求。

降雨时的设计流量（m3/d）包括旱天流量和截流流量n倍的初期雨水流量，用来校核初沉池以前的处理构筑物和设备。

当污水处理厂分期建设时，以相应的各期流量为设计流量。

通常情况下，污水处理厂的使用规模指平均日流量，设计规模指最大流量。对分流制系统要考虑雨水渗入，一般可达25~30%。

4. 厂址的选择。

1）处理厂厂址选择，应遵循以下原则：

污水处理厂应选在城镇水体下游，污水处理厂处理后出水排入的河段，应对上下游水源的影响最小。②厂址选择要便于污泥处理和处置。③厂址一般应位于城镇夏季主风向德下风侧，保持一定的卫生防护距离。

④厂址应有良好的工程地质条件。⑤应尽量少拆迁、少占农田，使污水厂工程易于实施。⑥厂址选择应考虑远期发展的可能性。

⑦厂区地形不应受洪涝灾害影响，不应设在雨季易受水淹的低洼处。⑧有方便的交通、运输和水电条件，有利于缩短污水厂建造周期和污水厂的日常管理。⑨如有可能，选择在有适当坡度的位置。

5．建设原则。

1）建设范围。

建设范围为污水处理厂所有污水、污泥处理工程及公用与辅助工程。

2）建设原则。

研究基础资料，掌握水质水量的特点和地域特性，合理选择好设计参数；②选择建设条件好、环境影响小的厂址；③污水处理工艺技术，应达到治理要求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进的工艺；④全面考虑施工、运行和维护的要求，协调好平面布置、高程布置及管线布置间的相互关系，力求整体布局合理完美；⑤污水处理厂出水应尽可能回用，以缓解城市缺水问题；⑥污泥及浮渣处理应尽量完善，消除二次污染；⑦污水处理过程中的自动控制，力求安全可靠、经济实用，以利提高管理水平，降低劳动强度和运行费用；⑧污水处理厂应近远期全面规划，并作出分期建设安排，合理确定近期规模；⑨满足安全要求；⑩尽量减少工程占地。

第二章污水处理工艺流程说明。

1. 工艺流程说明。

1.1工艺流程图。

图1 氧化沟法污水处理及污泥处理工艺流程

1．2 工艺流程说明。

1）污水进入厂区后经格栅间的格栅截留较大悬浮物和漂浮物，栅渣打包外运。

2）在提升泵的作用下污水流入钟式沉砂池，污水中密度较大的无机颗粒物得到去除。沉砂斗中的沉砂由砂泵吸出，进入砂水分离器进行固液分离。分离后的砂用砂车外运，污水回流入格栅间。

3）从沉砂池流出的水经一段明渠和暗管进入配水井（暗管上设电磁流量计进行水量计量），配水井向氧化沟进行配水，同时回流污泥液经配水井向反应区分配。

4）污水经氧化沟的生物处理，基本上可以达到去除bod、cod及氨氮的要求，处理出水自流进入二沉池，进行泥水分离，以达到处理要求。

5）二沉池处理后的清水流入接触消毒池进行消毒处理，经消毒后的水可回用或直接排放。

6)回流污泥在回流污泥泵作用下进入配水井；剩余污泥由地下管道自流入集泥池（剩余污泥泵房），在剩余污泥泵作用下进入污泥浓缩池。经浓缩后的污泥由浓缩污泥提升泵打入贮泥池，再送入污泥脱水机进行脱水处理，使之稳定。泥饼外运，浓缩池的上清液和污泥脱水装置所脱下来的水送至格栅前进行再处理。

1. 循环活性污泥工艺（cyclic activated sludge system, cass）

cass 的整个工艺为一间歇式反应器，在此反应器中进行交替的曝气—不曝气过程的不断重复，将生物反应过程及泥水的分离过程结合在一个池子中完成。因此，它是sbr 工艺及iceas 工艺的一种最新变型。cass 反应器由三个区域组成：

生物选择区、兼氧区和主反应区。生物选择区是设置在cass 前端的小容积区，通常在厌氧或兼氧条件下运行。兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化作用。

主反应区则是最终去除有机物的场所图2 cass 工艺的循环运行操作过程。

2.工艺特点。

本工艺采用氧化沟，去除bod与cod之外，还具备消化和一定的脱氮作用，以使出水低于排放标准。

氧化沟性能特点：

1、出水水质好，由于存在明显的富氧区和缺氧区，脱氮效率高；

2、曝气设施单机功率大，调节性能好，并且曝气设备数量少，既可节省投资，又可使运行管理简化；

3、有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力；

4、氧化沟沟深加大，使占地面积减少，土建费用降低；

5、用电量较大，设备效率一般；

6、设备安装较为复杂，维修和更换繁琐。

第三章处理构筑物设计。

1. 粗格栅设计计算。

图3 格栅的设计图。

1.1 设计参数。

1）日平均流量q=10×104m3/d，水量总变化系数kz=1.3；

2）最大日流量：qmax= q**×kz =1.3×100 000=130 000m3/d=130 000/86 400=1.50m3/s；

3）设计中格栅2组(1用1备)，故每组中格栅的日最大设计流量为q= qmax/1=1.50m3/s。

2. 设计参数。

最大流量： q=1.5m3/s ；

栅条间距： b=30mm；

栅条宽度： s=10mm；

过栅流速： v=0.8m/s；

栅前水深： h=0.8m

栅前部分长度： l1=0.5m栅后部分长度：l2=1.0m；

格栅倾角： α60°；

每日栅渣量： w1=0.05m3栅渣/103m3污水；

生活污水流量总变化系数： kz=1.3；

格栅前渠道超高：h1=0.3m;

进水渠道渐宽部位的展开角度：α1=20°。

1.2 设计计算。

1）格栅的间隙数量（n）：

2）栅槽总宽度（b）：

设计采用10圆钢为栅条，即s=0.01m。

b=s(n-1)+bn=0.01×(73-1)+0.03×73=2.91m

核算实际流速：

3）通过格栅的水头损失h2：栅条的断面形式采用沉水面为半圆的矩形。

式中：h0——计算水头损失，；

g——重力加速度；

k——格栅受污染物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；

阻力系数，其数值与格栅删条断面几何形状有关，关于圆形断面。

则，（符合要求）

4）栅后槽总高度h：

5）栅前槽高：

0.8+0.3=1.1m， h1——栅前渠超高，一般取0.3m.

格栅总长度l：

进水渠长度：

b1=q/(hv)=1.5/(0.85×0.8)=2.21m

式中：l1——进水渠渐宽部位长，m;

l2——栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；

——进水渠道渐宽部位的展开角度。

6）每日栅渣量w

故采用机械清渣。

2. 提升泵房计算。

污水经过一次提升进入沉砂池，然后通过自流进入后续水处理构筑物。污水泵总提升能力按qmax考虑，及qmax=5400m3/h，选两台潜水排污泵（一备一用），单泵提升能力为4500 m3/h。集水池容积按最大一台泵6min出流量计算，则其容积为。

450 （m3

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