环境工程设计基础课程设计B12070210

环境工程设计基础课程设计： B12070210蔡涵

设计课题：拟新建一座城镇污水处理厂，规模15万吨（日处理量），其中5万吨为工业废水 设计要求：1.编制设计步骤和主要内容 2.编制初步设计任务书

某城镇污水厂初步设计说明书

一、设计步骤与主要内容 1、资料收集与整理 (1)统计该城镇不同功能区的服务人口数量、人均污水标准（L/人·天） (2)统计该城镇工业企业及公共建筑排水量和水质资料（包括各单位平均排水量、最大排水量，排出废水中的SS、COD、BOD、TN、TP等） (3)收集该城镇所处区域的气象与水文资料、厂区地形与地质资料 2、处理要求 污水经二级处理后应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。符合以下具体要求：

COD≤60 mg/L，BOD5≤20 mg/L，SS≤20 mg/L，TN≤15 mg/L，NH3-N≤5 mg/L, TP=1 mg/L。 3、处理工艺流程 设计采用A2/O生物处理，系统处理城市污水，较常规水处理工艺，本工艺采用机械浓缩脱水一体化设备处理剩余污泥，该污水厂工艺先进，构筑物和设备选型合理。工艺流程大致为：污水源的收集→污水的提升和水渣初级分离→砂水的分离→活性污泥降解有机物→砂水的最终分离→污水的消毒、排放（如右图）

二、处理构筑物设计 1、格栅间和泵房 设计采用总泵站对污水一次提升，通过重力自流完成整个处理工艺，需对污水泵站的设计流量和扬程进行计算。 污水泵站设计流量按日最高时污水流量Qmax计算，扬程按以下步骤进行计算： (1) 栅前水面标高=来水管管内底标高+管内水深 (2) 栅后水面标高=集水池最高水位标高 =格栅前水面标高－格栅水头损失 (3) 集水池最低水位标高=集水池最高水位标高－集水池有效水深 (4) 水泵静扬程=出水井水面标高－集水池最低水位标高 水泵吸、压水管路（含至出水井管路）的压力损失估算为1.5m，自由水头损失为1.5m。以此初步确定总泵站水泵扬程H。 考虑来水的不均匀性，宜选择两台以上

及两台以上的机组工作，以适应流量的变化。查水泵样本，选用某型水泵4台，3用1备。 进行水泵机组以、吸水管路以及压水管路的平面布置，泵房的占地面积需考虑电机机组位置的合理放置，确定各管路的管材、管径、管长、流速等，最后校核水泵安装尺寸与电机型号，核对设备参数是否满足设计要求。 为保证泵站的正常高效运行，还需设置以下辅助设施： (1)水泵集水井反冲管 水泵运行时，集水井内可能淤积一些沉淀的污泥，影响水泵吸水管吸水性能。设计中选 择每台水泵压水管道上引入集水井内一条反冲管道，用来反冲洗集水井内淤积的污泥， 经反冲浮起的污泥与污水一同由水泵送走。 反冲管道采用钢管，管径DN50mm。反冲管出口采用DN50×40mm的渐缩管，用以增 大出口流速。 (2)泵房内排水 水泵房内地面做成1%的坡度，坡向集水槽和集水坑。集水槽宽0.2m，深0.2m，坡向 集水坑水坑。集水坑平面尺寸0.5×0.5m，深0.6m。选择一台潜污泵排水，将泵房内积 水排至集水井内。 (3)泵房内通风 设计中选择机械通风，通风换气次数为5-10次/ h，换气体积按地面以下泵房体积 计 算，地面以上不计入。选择二条通风管道，采用防阻燃塑料管，管径DN300mm。管道 进风口设在泵房底部，距离室内地面0.5m，排风口设在屋顶之上。 (4)起重设备 为方便泵房内水泵和电机的安装、维修和更换，在泵房内设置起重设备。设计中选择 SC型，起重量1t，起升高度12m的手动双轨小车。 (5)出水井 水泵压水管出口接入出水井内，出水井平面尺寸8.6m×2.0m。 (6)管道支架布置 泵房内沿地面敷设的管道或阀门下设支墩，沿墙壁架空的管道设支架，管道接近屋顶敷 设时设吊架，所有支墩、支架和吊架的间距小于2m，管道需固定牢固，不得震动。 (7)管墙套管 管道穿过泵房墙壁和集水井池壁时设穿墙防水套管，防水套管与墙壁垂直安装，水泵管 道与防水套管间用止水材料堵塞，两端采用石棉水泥密封，防止渗水。 2、细格栅 需设计参数包括：栅前进水渠、栅条间隙数、栅槽宽度、通过格栅的水头损失、进水渠道渐宽部分长度、栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度、栅槽总长度、栅后槽总高度、每日栅渣量等。 3、沉砂池 本设计采用的是具有脱氮除磷能力的A2/O工艺，为了保证除磷脱氮效果，

不能采用曝气沉砂池。而是选用沉砂效果好、占地省的旋流沉砂池。旋流沉砂池分为钟氏沉砂池和比氏沉砂池两种，每种根据处理水量差别都有不同的型号。沉砂池在设计时个数不能少于2个，并宜按并联系列设计；当污水量较少时可以考虑一用一备。 4、A2/O生物池 污水处理要达到GB18918-2002一级B标准，需考虑脱氮磷，故需对污水进行二级强化处理，采用A2/O工艺。污水经过一级处理，COD按降低25%考虑，BOD5按降低25%考虑，SS按去除50%考虑。计算得出污水二级处理进出水水质参数。 依据计算所得的水质参数进一步进行好氧池计算、缺氧池计算、厌氧池计算、剩余污泥

量计算、曝气系统计算等。 5、二沉池 二次沉淀池设在生物处理构筑物的后面，用于沉淀去除活性污泥，澄清混合液。本设计采用辐流式二沉池，中心进水，周边出水

本设计中拟建2座二沉池，并列运行，需计算的项目有：单池表面负荷、沉淀时间、沉淀部分水面面积、沉淀部分直径、实际水面面积、实际表面负荷、沉淀部分有效水深、沉泥斗尺寸、沉淀池总高、沉淀池池边高度、径深比校核、堰口负荷校核、固体负荷校核、进水设计计算、出水设计等。 6、接触池 经过沉砂池、曝气池、二沉池的处理，污水中BOD5及SS虽大部分被去除，但其中仍有大量病原、微生物和寄生虫卵。如不消毒，仍有可能引起环境污染，造成病原传播。本设计采用两组三廊道平流式消毒接触池，两组平行运行，接触时间t=0.5h，二氧化氯消毒。 需计算：接触池容积、接触池表面积、接触池长度、污泥容积、池高、加氯量、进出水设计，消毒接触池水头损失等。 7、污泥浓缩

污泥浓缩是通过降低污泥中的空隙水含量，使体积非常大的污泥减容，从而减小池容积和处理所需的投药量，缩小用于输送污泥的管道和泵类的尺寸。采用 带有室内污泥仓储间的现代化污泥处理车间，车间分两层设置，平面尺寸49m×27m（包括室内储泥间）车间上层主要生产车间设3台国产LW530型卧式螺旋卸料沉降离心机，2套高分子絮凝剂制备系统，3台投药泵及其脱水机控制系统，车间下层为辅助生产车间，设3台污泥切碎机及3台污泥进料泵，车间上层底板下设有2台螺旋输渣机，1台水平设置以收集脱水污泥，1台倾斜设置以将脱水污泥输送入车间端头设置的室内污泥仓储间内的4D储泥斗，泥斗下层为运泥车道，由于采用机械一体化处理，缩短污泥处理的停留时间。采用离心脱水机，减少高分子絮凝剂量，提高污泥的含固率，降低污泥的含水率，减少污泥的体积，不仅有利于污泥的后续处置，且避免磷的二次污染，有效地提高磷的去除率，降低了污泥的处置费用，车间脱水污泥由螺旋输渣机送入储泥斗，运泥车停放于储泥斗下层直接装泥外运处置。 设计只对来自二沉池的剩余污泥进行浓缩，污泥浓缩前含水率P1=99.2%，浓缩后污泥含水率P2=97%。

需计算：剩余污泥量、污泥浓度、浓缩池尺寸、浓缩后污泥体积、浓缩后分离出的污水流量。 三、污水厂总体布置

1、主要构筑物与附属建筑物 污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、水质分析化验室、变电所、机修、仓库、食堂等。他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。 有可能时，可设立试验车间，以不断研究与改进污水处理技术。辅助建筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。如鼓风机房应设于曝气池附近，以节省管道与动力；变电所宜设于耗电量大的构筑物附近等。化验室应远离机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件。办公室、化验室等均应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处。操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察个处理构筑物运行情况的位置。在污水处理厂内应广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。 在污水处理厂内，应合理的修筑道路，方便运输；应设置通向各处理构筑物和辅助建筑物的必要通道，通道的设计应符合如下要求：

(1)主要车行道的宽度：单车道为：3.5m，双车道为6～7m.并应有回车道 (2)车道的转弯半径不宜小于6m

(3)人行道的宽度为：1.5～2m

(4)通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于45度。 (5)天桥宽度不宜小于1m 2、污水厂平面布置 污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、化验室及其他辅助建筑物以及各种管道渠道、道路、绿化带的布置。在进行污水处理处理厂厂区平面规划、布置时，应考虑的一般原则阐述如下。

(1) 各处理单元构筑物的平面布置 处理构筑物是污水处理厂的主体构筑物，在做平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑： a.贯通、连接各处理构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折； b.土方量作到基本平衡，并避免劣质土壤地段。 c.在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值5～10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化气贮罐等，其间距应按有关规定确定； d.各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。 (2)管道及渠道的平面布置 a.在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能使各处理构筑物独立运行的管、渠，当某一处理构筑物因故停止工作时，使其后接处理构筑物，仍能够保持正常的运行。 b.应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。 c.在厂区内还设有：给水管、空气管、消化气管、蒸汽管以及输配电线路。这些管线有的敷设在地下，但大部都在地上，对其安排，既要便于施工和维护管理，但也要紧凑，少占用地，也可以考虑采用架空的方式敷设。 污水处理厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰，管道复杂时可设置管廊，在污水处理厂厂区内，应有完善的雨水管道系统，必要时应设置防洪沟渠。 (3) 污水厂高程布置 污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物的标高，确定各处理构筑物之间联结灌渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水面标高，从而使污水能够在各处理构筑物之间顺畅的流动，保证污水处理工程的正常运行。 为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为宜，并设计选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。计算水头损失时，以污水厂设计流量作为构筑物和管渠的设计流量。水力计算参考以接纳水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节能自流排出，而水泵需要的扬程也较小，运行费用也较低。同时也考虑构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大而增加施工上的困难。 污水高程计算的水头损失包括： a.污水流经各处理构筑物的水头损失：各种处理构筑物（设备）的水头损失和构筑物中集配水渠的水头损失在构筑物的设计计算中已经计算过，此处从略。 b.连接管渠的水头损失计算：为简化计算，认为水流为均匀流。管渠的水头损失主要有沿程水头损失和局部水头损失。由于矩形渠道水头损失的水力计算表资料较为缺乏，故用上式进行计算；但铸铁管道的水力计算可查《给水排水设计手册》来进行计算。