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1、环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计1一、概况一、概况1.1 项目背景项目背景某城市污水排放量为 60000m3/d，该市地处内陆中纬度地带属于大陆性季风性气候，受季风环流影响，冬季多北风和西北风，夏季多南风或东南风，市区全年主导风向为东北风，频率为 18%，年平均风速 2.54 米/秒。平均气温9.114.2，最热月平均气温 21.326.7，最冷月3.01.9。极端最高气温 42，极端最底气温11.9。年日照时数 2005 小时。多年平均降雨量 517 毫米，集中于 7，8，9 月，占总量的 50%60%。该污水处理厂选址于城郊，位于大河北岸河堤内一块长方形地带，场地地势平坦，由西北
2、坡向东南，场地标高 54.553.5 米之间，位于城市中心区排水管渠末端，交通便利。该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流（符合地表水环境质量标准（GB3838-2002）类功能水域） ，其最高洪水位（50 年一遇）为 50.0m，常水位为 48.0m，枯水位为45.0m。1.21.2 工程设计背景工程设计背景1 1）城市概述）城市概述 城市概况江南某城镇位于长江冲击平原，占地约 6.3 km2，呈椭圆形状，最宽处为 2.4 km ，最长处为 2.9 km 。 2 2） 自然条件自然条件自然特征该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为 0.5 ，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高 3.95 .0 m，
3、地坪平均绝对标高为 4.80 m。 属长江冲击粉质砂土区，承载强度 711 t/m2，地震裂度 6 度，处于地震波及区。全年最高气温 40 ，最低-10 。夏季主导风向为东南风。极限冻土深度为 17 cm。全年降雨量为 1000 mm，当地暴雨公式为 i = (5.432+4.383*lgP) / (t+2.583) 0.622，采用的设计暴雨重现期 P = 1 年，降雨历时 t = t1 + m t2, 其中地面集水时间 t1为 10 min，延缓系数 m = 2。污水处理厂出水排入距厂 150 m 的某河中，某河的最高水位约为 4.60 m，最低水位约为 1.80 m，常年平均水位约为 3
4、.00 m。3 3）规划资料）规划资料环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计2规划资料该城镇将建设各种完备的市政设施，其中排水系统采用完全分流制体系。规划人口：近期 30000 人，2020 年发展为 60000 人，生活污水量标准为日平均 200 L/人。工业污水量近期为 5000 m3/d，远期达 10000 m3/d，工业污水的时变化系数为 1.3，污水性质与生活污水类似。生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，COD = 400 mg/L，NH4-N = 30 mg/L，总 P = 4 mg/L；要求达到的出水水质达到国家污
5、水综合排放二级标准。规划污水处理厂的面积约 25600 m2，厂区设计地坪绝对标高采用 5.00 m，处理厂四角的坐标为： X 0 ， Y 140 ； X 0 ， Y 0 ； X 175 ， Y 140 ； X 190 ， Y 0 。 污水处理厂的污水进水总管管径为 DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高0.315 m，坡度 1.0 ，充满度 h/D = 0.65。 初沉污泥和二沉池剩余污泥经浓缩脱水后外运填埋处置。1.3 环境概况环境概况该市地处内陆中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候。年平均气温 9.114.2，最热月平均气温 21.326.7，最冷月3.01.9。极端最高气温 42，极端
6、最低气温11.9。年日照时数 2005 小时。多年平均降雨量 517 毫米，集中于 7、8、9 月，占总量的 5060%，受季风环流影响，冬季多北风和西北风，夏季多南风或东南风，市区全年主导风向为东北风，频率为 18%，年平均风速 2.54 米/秒。该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流（符合地表水环境质量标准（GB3838-2002）类功能水域），其最高洪水位（50年一遇）为50.0m，常水位为48.0m，枯水位为45.0m。1.41.4 设计的依据设计的依据（1）甲方提供的水量、水质、用地等有关设计原始资料；（2） 城镇污水处理厂污染物排放标准 ；（3）国家及地区颁发的其它有关设计规范及规定
7、（4） 给水排水设计规范 。环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计31.51.5 设计的原则设计的原则(1) 本设计方案严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。(2) 针对本工程的具体情况和特点,采用成熟稳定的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料、以先进、实用、经济为主。(3) 处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地以适应水质、水量变化及土质的要求。(4) 管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。(5) 在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。(6) 降低噪声,改善废水
8、处理站及周围环境。1.61.6 设计范围设计范围对污水处理厂内的主要污水处理构筑物的工艺进行设计，包括格栅、沉砂池、SBR 工艺曝气池、污泥浓缩池、污泥贮泥池等。1.71.7 设计目的设计目的本课程设计是水污染控制工程教学中的一个重要实践环节，要求综合运用所学的有关知识，掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。1 复习和消化所学课程内容，初步理论联系实际，培养分析问题和解决问题的能力。2 了解并掌握污水处理工程设计的基本方法、步骤和技术资料的运用；3 训练和培养污水处理的基本计算方法及绘图的基本技能；4 提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力；5了解国家环境保护和基本
9、建设等方面的政策措施。1.81.8 设计任务设计任务根据已知资料，确定城市污水处理厂的工艺流程，计算各处理构筑物的尺寸，绘制污水环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计4处理厂的总平面布置图和高程布置图，并附详细的设计说明书和计算书。1.91.9 设计要求设计要求1 设计说明书：说明城市概况、设计任务、工程规模、水质水量、工艺流程、设计参数、主要构筑物的尺寸和个数、主要设备和辅助设备的型号和数量、处理构筑物平面布置及高程计算、参考资料；说明书应简明扼要，力求多用草图、表格说明，要求文字通顺、段落分明、字迹工整。2 设计计算书：各构筑物的计算、主要设备（如水泵、鼓风机等）的选取、污水处理厂的高
10、程计算等（各构筑物内部的水头损失查阅课本或手册，构筑物之间的水头损失按管道长度计算） ；3 设计图纸：污水处理厂总平面布置图和高程布置图各一张。总平面布置图中应表示各构筑物的确切位置、外形尺寸、相互距离；各构筑物之间的连接管道及场区内各种管道的平面位置、管径、长度、坡度；其它辅助建筑物的位置、厂区道路、绿化布置等；污水污泥处理高程中标出各种构筑物的顶、底、水面以及重要构件的设计标高、地面标高等。环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计5二、工艺流程选择二、工艺流程选择2.1 水量、水质及执行标准水量、水质及执行标准污水厂设计规模为 70000m3/d。污水水质见下表：表一表一CODcrBOD
11、5SSNH3-NpH240mg/L160mg/L180mg/L35mg/L7.08.5污水经二级处理后应符合城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）一级 B 出水标准。见下表：表二表二CODcrBOD5SSNH3-NpH60mg/L20mg/L20mg/L8mg/L69出水水质见下表：表三表三CODcrBOD5SSNH3-N 60mg/L20mg/L20mg/L8mg/L2.22.2 处理的工艺流程处理的工艺流程1 1 SBRSBR 法：法： SBR 工艺的曝气池，再流态上属完全混合，在有机物降解上，是实践上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的。SBR 工艺基本操作流程由
12、进水、反应、沉淀、出水和闲置等五个基本过程组成。环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计6污水污水 一级处理一级处理 曝气池曝气池 处理水处理水1、工作原理：（1）流入工序：废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓速搅拌三种。（2）曝气反应工序：当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，除 P 脱 N 应进行相应的处理工作。（3）沉淀工艺：使混合液泥水分离，相当于二沉池。（4）排放工序：排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为种泥。(5）待机工序：工处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。2 、工作特点
13、：（1）大多数情况下，无设置调节池的心要。（2）SVI 值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。（3）通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。（4）自动化程度较高。（5）得当时，处理效果优于连续式且单方投资较少。（6）占地规模大，处理水量较小。2 2 氧化沟法：氧化沟法：污水污水中格栅中格栅提升泵房提升泵房细格栅细格栅沉砂池沉砂池厌氧池厌氧池氧化沟氧化沟二沉池二沉池接触池接触池排放排放1)工作原理：氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮
14、的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。2)工作特点：（1）在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计7聚作用且对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。（2）污泥龄较长，一般长达 1530 天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。（3）污泥产量低，且多已达到稳定，自动化程度较高，使于管理。(4）占地面积较大，运行费用低。（5）脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上说可以
15、不受限制，因而具有更大的脱氮能力。（6）氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。3 3 A/OA/O 生物处理工艺：生物处理工艺：污水污水格栅格栅提升泵房提升泵房初沉池初沉池A/OA/O 生物池生物池二沉池二沉池 排放排放1)工作原理：将硝化反应器内已充分反应的混合液的一部分回流至反硝化反应器中，反硝化反应器中的脱氮菌以污水中的有机物作为碳源，以回流混合液中的硝酸盐作为电子受体，将硝态氮还原为气态氮（N2） 。2)工作特点：(1)将反硝化反应器放置在系统之首；(2)反硝化反应所产生的碱度可以补充硝化反应所消耗碱度的一半左右，因此对于含氮浓度不高的废水（如生活污水、城市污水）可以不必另行投加碱度以调节 pH 值；(3)硝化曝气池在后，使反硝化残留的有机物得以进一
