随着我国社会和经济的高速发展,环境问题日益突出,尤其是城市水环境的恶化,加剧了水资源的短缺,影响着人民群众的身心健康,已经成为城市可持续发 展的严重制约因素。近年来,国家和地方政府非常重视污水处理事业,正以前所未有的速度推进城市污水处理工程的建设,有数百座污水处理厂正在工程设计和建设中,预计到2010年,我国要新建城市污水处理厂1000余座,污水厂的投资将达1800亿元.在这一进程中,城市污水处理工艺的选择,将是工程界面临的首要问题。

　　决定城市污水处理厂投资和运行成本的很重要因素是污水处理工艺的选择。目前,在城市污水处理领域,南方城市普遍存在着追求“新工艺”的倾向,而且在工艺选择上似乎还有“一窝蜂”的现象。例如80年代,南方城市污水处理工艺多选择氧化沟;到了90年代末,ＳＢＲ工艺几乎要“一统天下”了。一座城市污水厂处理工艺的选择,虽然应由污水水质、水量、排放标准来确定,但是,忽略污水处理厂投资和运行成本,过分强调污水处理工艺的先进是不足取的。实际上,有些南方城市采取的高投资、高运行费的“新工艺”,由于水质浓度低等缘故,并未收到理想的处理效果。生物膜法是与活性污泥法并列的一种污水生物处理技术。目前,国内仅用于中水(杂用水)处理以及解决地表水源微污染的治理上,应用于城市污水处理,却鲜有报道。事实上,城市污水处理事业发达的美国,在70年代主要采取生物膜法处理城市污水,70%的城市污水处理厂采用造价低、运行费用省的高负荷生物滤池。我国是一个发展中国家,污水治理的基本原则是要以有限的财力,解决日益严重的水污染问题。

　　活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法,它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其它一些物质.它既适用于大流量的污水处理,也适用于小流量的污水处理.运行方式灵活,日常运行费用较低。

　　一． 设计课题的目的和意义

　　高等院校工科专业毕业设计是实现本科培养目标要求的重要阶段. 毕业设计是学生在毕业前的综合训练阶段;是学习,深化,拓宽,综合教学的重要过程;是学生学习,研究与实践成果的全面总结;是培养学生综合素质和工程实践能力的重要方法.毕业设计着重培养学生综合分析和解决问题的能力,组织管理和社交能力,独立工作能力,培养学生严谨的科学作风和认真的工作态度,树立事业心和责任感,毕业设计对于提高毕业生全面素质具有重要意义。

　　二、设计任务的概况

　　 1．项目概况

　　我国南方某城市居民生活小区位于该市市郊，污水排放量为10000吨/日，主要来源于小区居民的日常生活排放的卫生间粪便冲洗水、淋浴水、厨房废水以及日常清洗废水。

　　2．污水水质、水量

　　建设单位提供的设计参数：

　　 3．出水水质要求

　　处理后出水要求达到国家污水综合排放标准（GB8978-2002）二级标准：

　　BOD₅≤30mg/L SS≤30mg/L

　　三．处理工艺选择

　　 1．设计原则

　　(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,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。

　　(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。

　　(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,改善废水处理站及周围环境。

　　(7).本处理工艺流程要求耐冲击负荷,有可靠的运行稳定性。

　　2．处理方法的选择

　　生活杂用水等,水质及其稳定性要求高,因此根据小区生活污水水质、水量以及小区功能和环境要求, 长期安全可靠地运行，我们选择合理、可靠的传统活性污泥法处理工艺。

　　3．工艺流程

　　废水通过排水管网收集,流入污水处理部分,流经格栅去除较大悬浮固体物.出水再送入平流式初沉池,在初沉池中去除小部分BOD5,大部分悬浮物在自重下沉淀形成污泥,经管网收集进入污泥浓缩池.经初沉池后的废水再流经曝气池,采用表面曝气,投加悬浮填料使活性污泥体系稳定,去除绝大部分BOD5和部分SS.废水进入二沉池进一步去除BOD5和SS.使排水达标.二沉池中的部分污泥进行回流,流至曝气池进行污泥接种,剩余污泥送至污泥浓缩池,对初沉池和二沉池中的混合污泥进行浓缩,然后进入后续处理(外运或焚烧).

　　4．.污水处理工艺中各处理构筑单元的概况及主要作用

　　(1)格栅

　　格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行的设备.格栅栅条间距21mm,栅前水深0.4m,格栅的建筑宽度为0.5m,长度为2.2m,每日栅渣量为0.44m3,采用机械清渣,栅后槽的总高度0.8m,格栅安装倾角为600.

　　(2)初沉池(平流式)

　　 初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重的固体悬浮物进行沉淀分离.可去除30%左右的BOD5和55%的SS.池子总面积232m2,池子长度13.4m,池子总高度17.3m,共设6个池子,沉淀区有效水深1.8m,停留时间1.0h,沉淀区的有效容积417.6m3,池子总高4.95m.

　　(3)曝气池

　　 曝气池是一个生物反映器,共设两组,总容积为1767.7m3,每个池子长56.12m,宽4.5m,水深3.5m,单廊道.进水BOD5为175mg/l,出水BOD5为17.5mg/l,曝气时间4.24h,采用鼓风曝气,供气量2511m3/h,污泥负荷0.3kgBOD5/(kgMLSS.d).

　　 (4)二沉池(竖流式)

　　二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的,比重小的,因水流作用易发生上浮的生物固体悬浮物进行沉淀的部分.竖流式沉淀池排泥方便,管理简单,占地面积小.共设4座直径为7.35m的竖流式二沉池,水深4.54m,沉淀时间1.8h,池子总高度10m.

　　 (5)污泥浓缩池(重力浓缩)

　　 污泥浓缩池是降低污泥含水率,减少污泥体积的有效设备.重力浓缩实际上是自重压密的过程.设置一座浓缩池,其直径为5.53m,水深3.68m,进泥量110.83m3/d(含水率98.7%),出泥含水率96%,停留时间16h.

　　 5.处理工艺特点

　　活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法,它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其它一些物质.它既适用于大流量的污水处理,也适用于小流量的污水处理.运行方式灵活,日常运行费用较低,但管理要求较高.活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似,二者都为好氧生物过程,只是它的净化强度大,因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化.

　　活性污泥法由曝气池,沉淀池,污泥回流系统和剩余污泥排除系统所组成,各级处理效果与总处理效果比较好,出水水质达标.

　　四．主要设备及构筑物设计计算

　　1．格栅

　　（1）栅条的间隙数

　　设栅前水深，过栅流速，栅条间隙宽度，格栅倾角

　　 （个）

　　（2）栅槽宽度

　　设栅条宽度，

　　（3）进水渠道渐宽部分的长度

　　设进水渠宽，其渐宽部分展开角度，

　　（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度

　　（5）通过格栅的水头损失

　　设栅条断面为锐边矩形断面

　　（6）栅后槽总高度

　　设栅前渠道超高，

　　为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降作为补偿.

　　（7）栅槽的总长度

　　 （为栅前渠道深）

　　（8）每日栅渣量

　　在格栅间隙为时，设栅渣量污水,

　　采用机械清渣

　　2． 初沉池（平流式）

　　（1）池子总面积

　　设表面负荷，设计流量，

　　（2）沉淀部分有效水深

　　 （停留时间t=1.0h）

　　（3）沉淀部分有效容积

　　（4）池长

　　设水平流速,则

　　（5）池子总宽度

　　（6）池子个数

　　设每个池子宽，则 个

　　(7)校核长宽比

　　 （符合要求）

　　(8) 污泥部分需要的总容积

　　—进水浓度，

　　%,污泥含水率%,,

　　(9) 每个池污泥所需要容积

　　(10) 污泥斗容积

　　(11) 污泥斗以上梯形部分污泥容积

　　 ,,

　　(12) 污泥斗和梯形部分污泥容积

　　 （符合要求）

　　(13) 池子总高度

　　设缓冲层高度，

　　超高，

　　3．曝气池（推流式）

　　　（１）水处理程度计算

　　　　　初沉池对的去除率为30%,则进入曝气池的为 ,曝气池的去除率为90%, 则有 , 即

　　故 (达标)

　　（２）曝气池的计算

　　按—污泥负荷法计算

　　① —污泥负荷率的确定

　　拟采用的—污泥负荷率为 ,

但为稳妥需要加以校正,

　　校核公式为

　　 计算结果证明,取值是适宜的.

　　② 确定混合液污泥浓度

　　根据已定的查表得相应的值为～之间,取

　　 ,取

　　③ 确定曝气池容积

　　④ 确定曝气池各部位尺寸

　　设2组曝气池,每组容积为:

　　取池深为h=3.5m,则每组曝气池面积为:

　　取池宽,则， 介于～之间，

　　符合规定,扩散装置可设在廊道的一侧

　　池长：

　　 ，符合规定(～)B

　　设单廊道式曝气池,单廊道长,介于～之间,合理

　　取超高,则池总高度为：

　　⑤ 水力停留时间

　　（３）剩余污泥的计算

　　　　干泥量：

　　湿泥量：

　　　　泥龄：　介于～符合要求.

　　（４）曝气系统的计算（鼓风曝气）

　　　　有关各项参数：，，，，，，

　　① 平均需氧量：

　　② 最大时需氧量：

　　每日去除的：

　　去除每千克BOD的需氧量：

　　最大需氧量与平均需氧量之比：

　　③ 计算曝气池内平均溶解氧饱和度

　　设曝气池出口处溶解氧浓度

　　采用网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于池底，距池底，淹没深，计算温度定为．在运行正常的曝气池中，当混合液在～范围内时,混合液溶解氧浓度能够保持在～左右,最不利的情况将出现在温度为～的盛夏,故计算水温采用.

　　 ⅰ.

　　 ⅱ.

　　 ⅲ.查表确定和的氧的饱和度

　　 ，

　　④ 计算鼓风曝气池时脱氧清水的需氧量

　　⑤ 求供气量

　　4．二沉池（竖流式）

　　　（１）设中心管内流速，采用池数，

　　则每池最大设计流量：

　　中心管面积：

　　　（２）沉淀部分有效断面积

　　　　　 设污水在池内的上升流速为，

　　　（３）沉淀池直径

　　　（４）沉淀池有效水深

　　　　　　设沉淀时间，则

　　　（５）校核池径水深

　　　　　　 　（符合要求）

　　　（６）校核集水槽每米出水堰的过水负荷

　　符合要求，可不另设辐射式集水槽

　　（７）①剩余污泥干重

　　　　设进水度，出水SS浓度

　　 ②剩余污泥的体积量（湿泥量）

　　 设污泥含水率，

　　 则污泥量为：

　　设污泥清除间隔，则二沉池中的总泥量为：

　　（8）每池污泥体积

　　（9）池子圆锥部分有效容积

　　设圆锥底部直径，截锥高度为，截锥侧壁倾角为

　　可见池内足够容纳2d的污泥量.

　　 (10)中心管直径

　　 (11)中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离

　　设流过该缝隙的污水流速

　　喇叭口直径:

　　则

　　 (12)沉淀池总高度

　　设池子保护高度,缓冲层高度(泥面低),则

　　 (13)污泥回流系统的设计与计算

　　 ①污泥回流量:根据实验结果污泥回流比可采用%

　　污泥回流量为:

　　 ②剩余污泥量：

　　污泥产率系数,污泥自身氧代率

　　5.污泥浓缩池(采用重力浓缩)

　　(1)计算污泥浓度

　　 混合污泥含水率:%

　　 浓缩后污泥含水率:%，

　　 浓缩后的污泥体积:，

　　解得

　　(2)浓缩池面积

　　 浓缩池中的污泥总量为:

　　 污泥固体通量查表,取

　　 ，采用单个浓缩池

　　 浓缩池直径为:

　　(3)浓缩池高度

　　 取，

　　(4)超高,缓冲层

　　(5)池底坡度造成的深度

　　(6)泥斗深度

　　 设圆锥上口直径,底部直径,截锥侧壁倾角

　　(7)有效水深

　　 符合规定

　　(8)浓缩池总深度

　　五．主要参考文献

　　（1）唐受印 戴友芝 《水处理工程师》化学工业出版社

　　（2）北京环境技术与设备研究中心 《三废处理工程技术手册》废水卷国家城市环境污染控制工程技术研究中心 化学工业出版社

　　（3）高廷耀 顾国维《水污染控制工程》高教出版社

　　（4）孙力平 《污水处理新工艺与设计计算实例》科学出版社

　　（5）严道岸 《实用环境工程手册—水工艺与工程》 化学工业出版社

　　（6）杨岳华 徐新年 刘传富《废水处理工程及实例分析》化学工业出版社

　　六．感谢

　　在我们小组的共同努力下，顺利地完成了此次毕业设计。

　　本次设计内容主要包括以下几方面：设计课题的目的和意义;设计任务的概况；处理工艺的选择；主要设备及构筑物的设计计算。工艺流程的确定是在老师的帮助下，经过多次讨论和比较确定的。在此过程中，我们分工协作，不仅提高了效率，还加强了团队精神。每位小组成员都都为这次毕业设计做出了努力。

　　这次设计使我们将学过的课程贯穿起来，形成了一个体系，不仅巩固了我们学过的知识，弥补了知识漏洞，还为我们以后的工作打下了实践的基础。

　　通过这次涉及也暴露了不少问题，比如以前学过的知识不扎实，进行的实践少，阅读文献资料少，忽视了对计算机的应用，从而在使用AUTOCAD绘图的时候遇到了不少麻烦。因此，在以后，我们要尽力弥补这些不足。

　　总之，在老师的指导下我们顺利地完成了设计。在此过程中积累了不少经验，这对我们以后的学习会有很大的帮助，也会为我以后走向工作岗位打下坚实的基础。