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水处理工程技术课程设计报告

中国矿业大学

《水处理工程技术课程设计报告》

题目某小区污水处理回用工艺设计

时间

班级

姓名

序号

指导教师

教研室主任

系教学主任

2011年6月10日

目录

第一章概述3

1.1原始资料3

1.2小区处理回用水源标准4

1.3回用水质标准5

第二章工艺流程6

2.1工艺流程的比较与选择6

（3）MBR工艺原理介绍8

2.2MBR工艺的优点如下10

2.3处理效果一览表11

2.3处理效果一览表12

第三章计算说明书13

3.1格栅13

3.1.1格栅的计算依据13

3.1.2主要的计算公式14

3.1.3格栅的计算过程14

3.1.4格栅草图16

3.2.1膜组件选型16

3.5水泵扬程计算17

3.6消毒池计算18

3.7厌氧池计算18

第四章污水厂的布置20

4.1平面布置20

4.2高程布置21

结论21

参考文献22

第一章概述

1.1原始资料

工程概况及水量、水质资料：

生活废水是本项目的主要污染源，属于低浓度的有机废水。

包括洗涤水、粪便废水、洗衣废水和厨房杂排水，公建部分还排放一定的餐饮废水。

居住区组团日产生污水量为600m3/d，含有污染物主要为：

CODcr、BOD5、SS、NH3-N等，对天然水体的自净能力会产生破坏作用，并造成水体的富营养化，对地表水环境影响严重。

为保护环境、节约水资源，决定新建污水处理设施并实施中水回用工程，回用水量200m3/d规模考虑。

拟建污水处理厂设计规模为600m3/d，25号同学设计的每天废水平均流量为600m3，以后没增加一号，流量增加100m3。

污水厂进水水质确定为：

SS：

240mg/L

COD：

350mg/L

BOD5：

200mg/L

氨氮：

40mg/L

总氮：

50mg/L

总磷：

4mg/L

阴离子表面活性剂：

10mg/L

石油类：

10mg/L

2．气象资料：

夏季主导风向为西南

年均气温：

15℃

3．地形及地质资料：

污水处理厂地势平坦，周围工程地质良好，抗震等级7级。

4．地形地势及设计标高

污水处理厂拟建厂址为长方形（24m×15m），地势平坦，易于施工，距排放水体约100m。

污水厂地面设计标高为22.50m（黄海高程，以下同），污水厂进厂污水总管管中标高为15.20m，排放水体最高水位标高为22.20m。

1.2小区处理回用水源标准

回用水源水质必须符合《污水排入下道水质标准》、《生物处理构筑物进水中有害物质允许浓度》和《污水综合排放标准》的要求。

排污单位排出口污水浓度超过下列指标时，该排出口污水不宜作为回用水源：

氯化物500mg/L

色度100（稀释倍数）

氨氮100mg/L

总溶解固体1500mg/L

回用水源应以生活污水为主，尽量减少工业废水所占比重。

对于使用再生水的工业用户，其排水如对回用水源水质有较大影响时，不宜再作为回用水源。

严禁放射性废水作为回用水源。

回用水源的设计水质应根据污水收集区域现有水质资料和规划预测资料确定。

对于只包括深度处理的再生水厂，当水源为城市二级污水处理厂出水时，其原水水质可按BOD5＝30mg/Ｌ、SS＝30mg/Ｌ、CODcr＝120mg/Ｌ考虑。

1.3回用水质标准

再生水作为工业冷却用水时，其回用水质最高允许浓度标准可参照表一确定。

表一工业冷却用水排放标准

项目

直流冷却水

循环冷却补充水

PH值

6.0~9.0

6.5~9.0

SS（mg/L）

30

-

浊度（度）

-

5

BOD5（mg/L）

30

10

CODcr（mg/L）

-

75

铁（mg/L）

-

0.3

锰（mg/L）

-

0.2

氯化物（mg/L）

300

300

总硬度（mg/L）

850

450

总碱度（以CaCO3计mg/L）

500

350

总固体（mg/L）

1000

1000

游离余氯（mg/L）

-

0.1~0.2

异养菌总数（个/mL）

-

5×105

再生水用于厕所洁具冲洗、城市绿化、洗车、清扫等生活杂用时，应符合现行的《生活杂用水水质标准》的规定。

再生水用作市区景观河道用水时，其回用水质最高允许浓度可参照表二确定。

表二市区景观河道用水排放标准

项目

标准值

PH值

6.5~9.0

SS（mg/L）

30

臭

无不快感

BOD5（mg/L）

20

CODcr（mg/L）

75

氨氮*（以N计mg/L）

夏季<10，非夏季<20

总磷*（mg/L）

夏季<2,非夏季不控制

铁（mg/L）

0.4

氯化物（mg/L）

350

总固体（mg/L）

1500

总大肠菌群数（个/L）

10000

再生水用作工业生产工艺用水、锅炉用水时，其水质应达到相应的水质标准。

如无相应标准，可通过试验或参照对天然水的水质要求，经技术经济综合比较确定。

当再生水回用多种用途时，其水质标准应按最高要求确定。

对于向工业区多用户成片供水的城市再生水厂，可按用水量最大的工业冷却用水水质标准考虑。

个别水质要求高的用户，可自行补充处理，直至达到该用户的回用水质标准。

第二章工艺流程

2.1工艺流程的比较与选择

（1）传统活性污泥法

传统活性污泥系统多采用矩形廓道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入，混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离后处理水排放，沉淀污泥回流到曝气池，进入下一个循环。

该方法是早期开始

使用的一种比较成熟的运行方式，处理效果好，运行稳定，BOD去除率可达90%以上，适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水，城市污水多采用这种运行方式。

工艺流程见图1：

（2）氧化沟

又称循环混合式活性污泥法。

一般采用延时曝气，同时具有去除BOD5和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。

氧化沟处理效率为：

BOD5和SS均为95%以上，总氮为70%～80%。

氧化沟具有工艺流程短，处理效率高。

出水水质稳定，运行管理简单等优点。

但占地面积过大。

在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。

污水在沟内的流速v平均为0.4m/s,氧化沟总长为L，当L为100～500m时，污水完成一个循环所需时间约为4～20min，如水力停留时间定为24h,则在整个停留时间要做72～360次循环。

可以认为在氧化沟内混合液的水只是几近一致的，从这个意义来说，氧化沟内的流态是完全混合式的。

但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。

氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。

常用的氧化沟系统由卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池交替工作氧化沟。

工艺工艺流程见图2：

（3）MBR工艺原理介绍

膜与生物处理工艺结合的膜生物反应器研究迄今已逾30年了，MBR的商业应用也有20年的历史了。

1969年，美国的Smith首次报道了美国Dorr-Oliver公司把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法。

该工艺最引人瞩目的是用膜分离技术取代常规活性污泥二沉池，用膜分离技术作为处理单元中富集生物的手段，而不是采用常规的回流循环来增加曝气池中微生物的浓度。

它是用一个外部循环的板框式组件来实现膜过滤的。

在生活污水处理中，获得了极佳的处理效果，BOD＜1mg/L，COD=20～30mg/L，系统处理能力为10～100m3/d。

另一个早期的报道是Hardt等人，在1970年用一个10L的好氧生物反应器处理合成废水，流程中用一个死端超滤膜来实现泥水分离，其中的MLSS浓度高达30000mg/L，是常规好氧系统的23倍，膜通量7.5L·m-2/h，COD去除率为98%。

膜与生物处理工艺结合的膜生物反应器研究迄今已逾30年了，MBR的商业应用也有20年的历史了。

1969年，美国的Smith首次报道了美国Dorr-Oliver公司把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法。

该工艺最引人瞩目的是用膜分离技术取代常规活性污泥二沉池，用膜分离技术作为处理单元中富集生物的手段，而不是采用常规的回流循环来增加曝气池中微生物的浓度。

它是用一个外部循环的板框式组件来实现膜过滤的。

在生活污水处理中，获得了极佳的处理效果，BOD＜1mg/L，COD=20～30mg/L，系统处理能力为10～100m3/d。

另一个早期的报道是Hardt等人，在1970年用一个10L的好氧生物反应器处理合成废水，流程中用一个死端超滤膜来实现泥水分离，其中的MLSS浓度高达30000mg/L，是常规好氧系统的23倍，膜通量7.5L·m-2/h，COD去除率为98%。

膜的强度高：

由于聚丙烯中空纤维膜的制备方法采用的是“熔融挤出、拉伸成型”的制膜方法，聚丙烯大分子规则取向，因而膜的强度高，在高强度曝气和定期的化学清洗过程中，膜不容易断裂。

膜的化学稳定性能好：

聚丙烯中空纤维膜生产过程中，没有投加任何添加剂和致孔剂等，因而化学稳定性能好，可以采用强酸或者强碱清洗。

可以采用含氯消毒剂清洗，以清除膜表面的大量微生物污染。

化学清洗后的流量回复性好。

2.2MBR工艺的优点如下

✧运行管理方便

传统的好氧活性污泥处理工艺，在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象，使得泥不难于分离导致系统不能正常运行、出水不达标。

而MBR工艺是用膜抽吸作用来进行泥水分离，污泥膨胀不会影响MBR系统的正常运行和出水水质，因此运行管理极为方便。

✧占地面积小

传统的活性污泥工艺的活性污泥浓度一般在3000～5000mg/l，而MBR工艺的活性污泥浓度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大减少了占地面积和土建投资，其土建占地约为传统工艺的1/3。

✧处理水质稳定

中空丝膜能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相极大丰富，活性污泥驯化增量的过程大大缩短，处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，处理水质稳定。

✧具有很好的脱氮效果

MBR系统有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。

✧泥龄长

膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。

反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。

✧动力消耗低

中空丝膜所需的吸引压力仅为－0.1～－0.4公斤/cm2左右，动力消耗低。

膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便；

MRB的工艺过程如下：

2.3处理效果一览表

单元名称

项目

CODCr

BOD5

SS

预处理

进水（mg/l）

1500

1000

250

出水（mg/l）

≤1200

≤800

≤25

去除率（%）

20

20

90

MBR池

进水（mg/l）

≤1200

≤800

≤25

出水（mg/l）

≤40

≤10

≤5

去除率（%）

≥97

≥99

≥80

清水池

进水（mg/l）

≤40

≤10

≤5

出水（mg/l）

≤35

≤5

≤5

去除率（%）

≥12.5

≥50

/

总去除率（%）

＞98

＞99

＞98

第三章计算说明书

3.1格栅

格栅，主要功能是去除污水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。

一般情况下分为粗细两道格栅。

目前格栅的种类繁多，发展较快，从格栅的型式来分，可分为链式机械格栅除污机、一体三索式格栅除污机、回旋式格栅除污机和阶梯式格栅除污机等等。

本污水处理项目采用的型式为：

链式机械格栅除污机。

3.1.1格栅的计算依据

重要参数的取值依据

取值

安装倾角一般取60º～70º

θ=60º

栅前水深一般取0.3～0.5m

h=0.4m

栅条间距宽：

粗：

>40mm中：

15～25mm细：

4～10mm

b=5mm

水流过栅流速一般取0.6～1.0m/s

v=0.9m/s

格栅受污染物阻塞时水头增大的倍数一般采用3

k=3

栅前渠道超高一般采用0.3m

h2=0.3m

栅渣量（m3/103m3污水）取0.1~0.01

W=0.1

进水渠道渐宽部分的展开角度一般为20º

K

=1.5

栅条断面形状

阻力系数计算公式

形状系数

栅条尺寸（mm）

迎水背水面均为锐边矩形

=β（s/b）4/3

=2.42

长=50，宽S=10

3.1.2主要的计算公式

格栅的间隙数

格栅宽度

通过格栅的水头损失

栅后槽总高度

栅前扩大段长度

栅后收缩段长度

栅前渠道深

栅槽总长度

每日栅渣量

3.1.3格栅的计算过程

栅条宽度S＝20.0㎜栅条间隙宽度d＝5.0㎜栅前水深h＝0.4m

过栅流速v＝0.5m/sα＝60°

（1）n=0.02055*（sin60）/0.005*0.4*0.5=17.79

取18根

（2）B=0.01*17+0.005*18=0.19m

（3）进水渠道渐宽部分长度：

（进水渠道宽度:

b1=0.6m，

进水渠道内的流速为

）

（4）

（5）

（6）

（7）

（8）b=5mm时,

=0.1（

污水），

>

选用机械清渣。

3.1.4格栅草图

3.2MBR池容积计算

3.2.1膜组件选型

概念：

单位时间内通过磨面机水量

膜通量的选择与污泥过滤性能污水水质及运行的环境有关。

一般情况下为0.4——0.6

膜支架有效面积S=0.8

膜支架张数的计算（按每天24小时运行计算）

n=Qd/（n*24/24*S）=3750张

膜组件的选型

选型原则a每个单元应选同类型

B双排布置时，选择双数组件对称布置单排组时，

单排膜组件数不超过10组

N=n/n0=3750/200=19组

考虑到灵活运行膜装置分为两个池设计，每个池设8组膜组件

3.3膜生物反应器（MBR池有效容积计算）

一个系列平面布置尺寸为4.3*8.3深3.5有效水深3.1

膜生物反应器的有效容积

V效=4.3*8.3*3.1*2=221m

膜生物反应器的总容积

V总=4.3*8.3*3.5*2=250m3

3.4鼓风机的选型

（1）MBR池所需鼓风量计算

单位膜组件中膜支架Es200n=200

每张膜支架的净需空气量q=10——15L/min

取q=12L/min

MBR所需鼓风量

Q=N*n*q=16*200*12=38.4m3/min

3.5水泵扬程计算

1、集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为27.53-13.89=13.55m;

2、出水管线的水头损失，每台泵单用一根出水管，其流量为Q。

=33.33

/h，选用的管径为100mm的铸铁管，查表v=0.72m/s，1000i=3.64，

设管总长为20m，局部损失占沿程的30%，则总损失为20×（1+0.3）×3.64/1000=0.094m

3、泵房内的管线水头损失设为1.5m，考虑自由水头为1.0m。

4、水头总扬程为H=13.55+0.094+1.5+1.0=16.15m，取17m。

选用2台65ZW40-25型自吸式无堵塞离心泵，流量40ｍ3/h，扬程为25m。

表三65ZW40-25型自吸式无堵塞离心泵的主要性能参数表

型号

流量Q

（

/h）

扬程H

（m）

转速n

（r/min）

功率

（kw）

效率N

（%）

65ZW40-25

40

25

2900

7.5

50

3.6消毒池计算

1设计参数

设计流量：

Q=67.68

水力停留时间：

T=0.5h=30min

设计投氯量为：

ρ＝5.0mg/L

平均水深：

h=1.0m

隔板间隔：

b=2m

池底坡度为2~3

3.7厌氧池计算

污水在厌氧反应池与回流污泥混合。

在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，同时部分有机物发生水解酸化。

BOD5-污泥负荷率；

水力停留时间t；

回流污泥浓度Xr；

污泥回流比R；

厌氧池宽为4.7m；

比为2：

1；

BOD5-污泥负荷率

设计中取Qc=8d,Y=0.6,Kd=0.05；

由

得：

水力停留时间

设计中取Xv=3000,So=200mg/L,Se=10mg/L。

由

得：

图厌氧池平面图

第四章污水厂的布置

4.1平面布置

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建筑物，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，确定它们在厂区内的平面位置。

对此，应考虑：

（1）贯通、连接各处构筑物之间的管、渠，使之便捷、直通，避免迂回曲折。

（2）土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。

（3）在处理构筑物之间，应保持一定距离，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、沼气贮罐等，其间距应按有关规定确定。

（4）各处理构筑物在平面上布置，应考虑尽量紧凑。

（5）污泥处理构筑物应考虑尽可能单独布置，以方便管理，应布置在厂区夏季主导风向的下风向。

2、管、渠的平面布置

（1）在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。

此外，还应设有能够使各处理构筑物能够独立运行的管、渠，当某一处构筑物因故停止工作时，其后接处理构筑物仍能够保持正常的运行。

（2）应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。

（3）在厂区内还应设有空气管路、沼气管路、给水管路及输配电线路。

这些管线有的敷设在地下，但大都在地上，对它们的安装既要便于施工和维护管理，又要紧凑，少占用地。

3、辅助建筑物的平面布置

污水厂内的辅助建筑物有中央控制室、配电间、机修间、仓库、食堂、宿舍、综合楼等。

它们是污水处理厂不可缺少的组成部分。

（1）辅助建筑物建筑面积的大小应按具体情况条件而定。

辅助建筑物的设置应根据方便、安全等原则确定。

（2）生活居住区、综合楼等建筑物应与处理构筑物保持一定距离，应位于厂区夏季主风向的上风向。

（3）操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物和运行情况的位置。

4、厂区绿化

平面布置时应安排充分的绿化地带，改善卫生条件，为污水厂工作人员提供优美的环境。

5、道路布置

在污水厂内应合理的修建道路，方便运输，要设置通向各处理构筑物和辅助建筑物的必要通道，道路的设计应符合如下要求：

（1）主要车行道的宽度：

单车道为3~4m，双车道为6~7m，并应有回车道。

（2）车行道的转弯半径不宜小于6m。

（3）人行道的宽度为1.5~2.0m。

（4）通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于45º。

（5）天桥宽度不宜小于1m

4.2高程布置

布置时力求减少占地面积，减少连接管（渠）的长度，便于操作管理。

顺流排列，流程简捷。

指处理构（建）筑物尽量按流程方向布置，避兔与进（出）水方向相反安排，各构筑物之间的连接管（渠）应以最短路线布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构（建）筑物下面，目的在于减少能量（水头）损失、节省管材、便于施工和检修。

充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。

某些构筑物放在较高处，便于减少土方，便于放空、排泥，又减少了工程量，而另一些构筑物放在较低处，使水按流程按重力顺畅输送必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能（尤其是对大中型污水处理厂）。

构（建）筑物布置应注意风向和朝向。

将排放异味、有害气体的构（建）筑物布置在居住与办公场所的下风向;为保证良好的自然通风条件，建筑物布置应考虑主导风向。

污水厂的平面布置是在工艺设计计算之后进行的，根据工艺流程、单体功能要求及单体平面图形进行，污水厂总平面图上应有风向玫瑰图、构（建）筑物一览表、占地面积指标表及必要的说明，比例尺一般为l:

（200-500），图上应有坐标轴线或方格控制网。

首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排（可按比例剪成硬纸块）。

布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等统盘考虑。

安排时应对高程、管线和道路等进行协凋。

为了便于管理和节省用地、避免平面上的分散和零乱，往往可以考虑把儿个构筑物和建筑物在平面、高程上组合起来，进行组合布置。

构筑物的组合原则如下，a·对工艺过程有利或元害，同时从结构、施工角度看也是允许的，可以组合，如曝气池（或氧化池）与沉淀池的组合，反应池与沉淀池的组合，调节池与浓缩池的组合。

b·从生产上看，关系密切的构筑物可以组合成一座构筑物，如调节池和泵房，变配电室与鼓风机房，投药间与药剂仓库等。

c·为了集中管理和控制，有时对于小型污水厂还可以进一步扩大组合范围。

构筑物间的净距离，按它们中间的道路宽度和铺设管线所需要的宽度，或者按其他特殊要求来定，一般为5~20m。

布置管线时，管线之间及其他构（建）筑物之间，应留出适当的距离，给水管或排水管距构（建）筑物不小于3m，给水管和排水管的水平距离，当口乓200m时，不应小于1.5m，当牙）200m时不小于3m。

生产辅助建筑物的布置，亦应尽量考虑组合布置，如机修间与材料库的组合，控制室、值班室、化验室、办公室的组合等。

生活附属建筑物的布置，宜尽量与处理构筑物分开单独设置，可能时应尽量放在厂前区。

应避免处理构（建）筑物与附属生活设施的风向干扰。

道路、围墙及绿化带的布置。

通向一般构（建）筑物应设置人行道，宽度I·5一2.om;通向仓库、检修间等应设车行道，其路面宽为3-4m，转弯半径为6m，厂区主要车行道宽5-6m;行车道边缘至房屋或构筑物外墙面的最小距离为1-5m。

道路纵坡一般为1一2，不大于3。

污水厂布置除应保证生产安全和整洁卫生外，还应注意美观、充分绿化，在构（建）筑物处理上，应因地制宜，与周围情况相称，在色调上做到活泼、明朗和清洁。

结论

首先通过这次课程设计使我对MBR工艺有了新的认识同时在设计中发现自己存在很多的不足，在以后的学习中会更加努力。

更加认真。

最后，本设计还存在问题，有些问题在黄老师的帮助下已得到解决，在此对老师表示感谢。

参考文献

1徐新阳.污水处理工程设计.化学工业出版社,2003.（4）

2韩洪军.污水处理构筑物设计与计算[M].哈尔滨工业大学出版社，哈尔滨：

2002.

3肖锦主编.城市污水处理及回用技术.化学工业出版社，北京：

2002

4张忠祥，钱易主编.废水生物处理新技术.清华大学出版社，北京；2004

5李明俊，孙鸿燕主编.环抱机械与设备.中国环境科学出版社，北京：

2005

6张辰主编.污泥处理处置技术与工程实例.化学工业出版社，北京：

2006

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2001

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