《水污染控制工程》课程设计

沈阳化工大学《水污染控制工程》课程设计
题目：城镇污水处理厂工艺设计——活性污泥法院系：环境与安全工程学院
专业：环境优创
班级：0901
学生姓名：王希鹏
指导教师: 范文玉
2012年8月23日
目录
第一章绪论 (3)
第二章常见污水生物处理的工艺 (3)
一、活性污泥法 (3)
1。

1 SBR法 (3)
1。

2 CASS法 (4)
1。

3 AO法 (4)
1.4 AAO法 (5)
1.5 氧化沟法 (6)
二、生物膜法 (6)
2.1 生物滤池 (6)
2.2 生物转盘 (7)
2。

3 生物接触氧化法 (7)
三、厌氧生物处理法 (8)
四、自然条件下的生物处理法 (9)
4。

1 稳定塘 (9)
4。

2 土地处理法 (9)
第三章污水处理流程 (9)
一、格栅 (10)
二、泵房 (10)
三、沉砂池 (10)
四、沉淀池 (12)
五、曝气池 (13)
六、二沉池 (14)
七、污泥浓缩池 (14)
第四章构筑物的计算 (14)
一、设计参数 (14)
二、设计计算 (15)
第五章设计总结 (17)
参考文献 (18)
第一章绪论
随着工农业生产的迅速发展和人民生活水平的不断提高，用水紧张和污水排放的问题已越来越突出.目前，我国城镇大部分的生活污水采用直接排放的方式，没有采取应有的治理措施,加重了对环境的污染。

在国家可持续发展的新政策下,环境保护已受到各级政府和全国人民的重视，对污水进行彻底的治理以保护人类赖以生存的环境的重要性越来越大，高效节能的城市污水处理技术与工艺已能为国民经济的发展起到较大的推动作用.
建立城镇污水处理厂对改善城镇水环境,保障城镇经济发展起着举足轻重的作用。

随着经济的发展，城市化进程的不断加速，人口和经济增长、粗放型发展模式、无组织大面积排施污染物、污水处理率偏低,以及牺牲环境和资源去追求眼前利益等，均是造成水污染日趋严重的原因。

大量未经充分处理的污水被用于灌溉，已经使农田受到重金属和合成有机物的污染。

据农业部在占国土面积85%的流域内,通过372个代表性区域取样调查,发现全国粮食总量的1/10不符合卫生标准。

污水灌溉还造成粮食产量低,污染加大，营养成分下降。

长期的污染水灌溉使病原体、致突变、致癌物质通过粮食、蔬菜、水果等食物迁移到人体内，严重危害了人体健康.水污染还对养殖业造成极大的危害，水源污染使原有的水处理工艺受到前所未有的挑战.
根据我国经济发展和环境保护需求，结合我国环境保护最新研究成果和国际环境保护技术水平和发展趋势,提出一套合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理,以达到标准排放。

对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势,有着重要的意义。

第二章常见污水生物处理的工艺
一、常见的污水生物处理的方法
1。

活性污泥法:废水生物处理中微生物悬浮在水中的各种方法的统称. （1）SBR法
序列间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。

工艺流程图：
SBR技术的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统.
优点：
1）工艺简单,节省费用
2）理想的推流过程使生化反应推力大、效率高
3)运行方式灵活，脱氮除磷效果好
4）防治污泥膨胀的最好工艺
5）耐冲击负荷、处理能力强
(2)CASS法
CASS法是SBR法的改进型，特点是占地小、运行费用低、技术成熟、工艺稳定。

CASS法是在CASS反应池前部设置生物选择区，后部设置可升降的自动装置.工艺流程图：
（3)AO法
AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A（Anacrobic)是厌氧段,用与脱氮除磷；O（Oxic）是好氧段，用于除水中的有机物。

工艺流程图：
优点:
1）系统简单，运行费低，占地小
2）以原污水中的含碳有机物和内源代谢产物为碳源，节省了投加外碳源的费用
3）好氧池在后，可进一步去除有机物
4）缺氧池在先,由于反硝化消耗了部分碳源有机物，可减轻好氧池负荷
5）反硝化产生的碱度可补偿硝化过程对碱度的消耗
（4)AAO法
AAO法又称A2O法，是英文Anaerobic—Anoxic—Oxic第一个字母的简称(厌氧—缺氧—好氧法），是一种常用的污水处理工艺，可用于二级污水处理或三级污水处理，以及中水回用，具有良好的脱氮除磷效果。

工艺流程图:
优点:
1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间少于其他类工艺
2)在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下,丝状菌不能大量增殖，不易发生污泥丝状膨胀,SVI值一般小于100
3)污泥含磷高,具有较高肥效
4)运行中勿需投药，两个A段只用轻轻搅拌，以不增加溶解氧为度,运行费用低
(5）氧化沟法
氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化，最早的氧化沟渠不是由钢筋混凝土建成的,而是加以护坡处理的土沟渠,是间歇进水间歇曝气的，从这一点上来说,氧化沟最早是以序批方式处理污水的技术.
工艺流程图：
优点：
除具有一般活性污泥法的优点外，还具有许多独特的特性：
1）流程简化，一般不需设初沉池。

氧化沟水力停留时间和污泥龄较长，有机物去除较为彻底，剩余污泥高度稳定，污泥一般不需厌氧消化.
2）氧化沟具有推流特性，因此沿池长方向具有溶解氧梯度，分别形成好氧、缺氧和厌氧区。

通过合理设计和控制可使N和P得到较好地去除。

3)操控灵活，如曝气强度可以通过调节转速或通过出水溢流堰来改变曝气机的淹没深度；交替式氧化沟各沟间交替运行的动态控制等。

4）在技术上具有净化程度高、耐冲击、运行稳定可靠、操作简单、运行管理方便、维修简单、投资少、能耗低等特点.
2。

生物膜法
利用固着在惰性材料表面的膜状生物群落处理污水或废气的方法.生物滤池法、生物接触氧化法和生物转盘法均属于此种方法。

（1)生物滤池
一种用于处理污水的生物反应器，内部填充有惰性过滤材料，材料表面生长生物群落，用以处理污染物.
优点：
1）生物滤池的处理效果非常好,在任何季节都能满足各地最严格的环保要求。

2)不产生二次污染。

3）微生物能够依靠填料中的有机质生长，无须另外投加营养剂。

因此停工后再使用启动快,且能迅速恢复最佳使用效果。

4)生物滤池缓冲容量大，能自动调节浓度高峰使微生物始终正常工作，耐冲击负荷的能力强。

5)运行采用全自动控制，非常稳定，无须人工操作.易损部件少，维护管理非常简单,基本可以实现无人管理，工人只需巡视是否有机器发生故障。

6）生物滤池的池体采用组装式，便于运输和安装；在增加处理容量时只需添加组件，易于实施；也便于气源分散条件下的分别处理。

7）此类过滤形式的生物滤池能耗非常低，在运行半年之后滤池的压力损失也只有500Pa左右。

（2）生物转盘
一种好氧处理污水的生物反应器，由水槽和一组圆盘构成，圆盘下部浸没在水中，圆盘上部暴露在空气中，表面生长有生物群落，转动的转盘周而复始接触污水和空气中的氧,使污水得到净化。

优点:
1）具有占地面积小、结构紧凑
2）能耗低、处理效率高
3)管理方便、操作容易
特别适用于中小型畜禽加工厂污水处理
（3)生物接触氧化池
结构包括池体，填料，布水装置，曝气装置。

工作原理为：在曝气池中设置填料，将其作为生物膜的载体.待处理的废水经充氧后以一定流速流经填料，与生物膜接触，生物膜与悬浮的活性污泥共同作用,达到净化废水的作用。

优点：
1）容积负荷高,耐冲击负荷能力强
2）具有膜法的优点，剩余污泥量少
3）具有活性污泥法的优点,辅以机械设备供氧，生物活性高，泥龄短
4)能分解其它生物处理难分解的物质
5)容易管理,消除污泥上浮和膨胀等弊端
3.厌氧生物处理法
包括厌氧消化、水解酸化池、UASB等。

厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌将污水中大分子有机物降解为低分子化合物，进而转化为甲烷、二氧化碳的有机污水处理方法,分为酸性消化和碱性消化两个阶段。

在酸性消化阶段。

由产酸菌分泌的外酶作用，使大分子有机物变成简单的有机酸和醇类、醛类氨、二氧化碳等；在碱性消化阶段,酸性消化的代谢产物在甲烷细菌作用下进一步分解成甲烷、二氧化碳等构成的生物气体.
这种处理方法主要用于对高浓度的有机废水和粪便污水等处理。

优点：
1）能耗低
2）可回收生物能源（沼气）
3）每去除单位质量底物产生的微生物（污泥）少
4）整个过程不需要氧气，因而不受传氧能力限制,对有机物具有很高的负载力
4。

自然条件下的生物处理法
(1）稳定塘
将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。

优点：
1)能充分利用地形,结构简单，建设费用低.
2）可实现污水资源化和污水回收及再用，实现水循环,既节省了水资源，又获得了经济收益。

3）处理能耗低，运行维护方便，成本低.
4）美化环境,形成生态景观.
5）污泥产量少。

6)能承受污水水量大范围的波动，其适应能力和抗冲击和能力强。

（2）土地处理法
用土壤和植物改善水质的方法的统称.同时利用废水的水分和养分滋养土地。

土地处理法主要有灌溉、漫灌和高灌率渗透三个方法。

注：本设计采用活性污泥法。

第三章污水处理流程
简易工程流程图
一、格栅
格栅是有一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在废水流经的渠道内,或在泵站集水池的进口处，或在取水口的进口端，用以阻截水中粗大的漂浮物和悬浮物,以免堵塞水泵及沉淀池的排泥管。

格栅按性状分为平面格栅和曲面格栅，按栅条的间隙分为粗格栅、中格栅和细格栅，按筛余物清理方式分人工清理和机械清理。

二、泵房
污水泵房在污水处理系统中常被称为污水提升泵房，其作用主要是将上游来水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流.
三、沉砂池
沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。

沉砂池的工作原理是以重力或离心力分离为基础，将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走.
沉砂池的几种型式有平流式、曝气沉砂池、旋流式(钟式及比式）、Doer 沉砂池等、竖流式已经很少使用。

平流式是最常用的一种型式，它的截留效果好,工作稳定,构造亦较简单。

上图所示为平流式沉砂池的一种。

池的上部是过水部分，是一条加宽了的明渠，渠的两端设有闸门以控制水流,池底设有1~2个贮砂斗，下接带闸阀的排砂管。

平流式沉砂池的主要缺点是沉砂中约夹杂有15％的有机物，使沉砂的后续处理增加难度.
曝气沉砂池是一个狭长形渠道，沿渠壁一侧的整个长度上设置曝气装置。

为增强曝气推动水流回旋的作用，可在曝气器的外侧装设导流挡板。

池底内侧设有集砂斗，池底以0.1~0。

5的坡度坡向砂斗。

曝气沉砂池的工作原理:污水在池中存在着两种运动形式,其一为水平流动（一般流速0.1m/s），同时在池的横断面上产生旋转流动(旋转流速0。

4m/s ），整个池内水流产生螺旋状前进的流动形式.
由于曝气以及水流的螺旋旋转作用,污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并受到气泡上升时的冲刷作用,使粘附在砂粒上的有机污染物得以去除，沉于池底的砂粒较为纯净,有机物含量只有5％左右，长期搁置也不至于腐化。

特点:①沉砂中含有机物的量低于5％；②由于池中设有曝气设备，还具有预曝气、脱臭、防止污水厌氧分解、除泡以及加速污水中油类的分离等作用。

注:本设计采用平流式沉砂池。

四、沉淀池
沉淀池由5个部分组成:进水区、出水区、沉淀区、贮泥区及缓冲区.
进水区和出水区的功能是使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率。

沉淀区是池子的主要部位。

贮泥区是存放污泥的地方，起到贮存、浓缩与排放的作用.
缓冲区介于沉淀区和贮泥区之间,其作用是避免水流带走沉在池底的污泥。

各种沉淀池的特点及适用条件
平流沉淀池，池型呈长方形，废水从池的一端流入，水平方向流过池子，从池的另一端流出。

在池的进口处底部设贮泥斗，其它部位池底有坡度,倾向贮泥斗。

竖流式沉淀池多呈圆形，也有采用正方形和多角形的.直径或边长一般在8m
以下，多介于4~7m 之间。

沉淀池上部呈柱状部分为沉淀区，下部呈截头锥状的部分为污泥区，在二区之间留有缓冲层0。

3 m.
废水从中心管流入,由下部流出，通过反射板的阻拦向四周分布，然后沿沉淀区的整个断面缓慢上升。

沉速超过上升流速的颗粒则向下沉降到污泥斗中，澄清后的水从设置在池壁顶端的堰口溢出，通过出水槽流出池外.
辐流式沉淀池是一种大型沉淀池，池径可达100m ，池周水深1。

5～3。

0m 。

有中心进水和周边进水2种型式。

斜流式沉淀池就是根据浅池原理，将水流隔成浅池而进行设计的.
注：本设计采用平流沉淀池.
五、曝气池
曝气池实际上是一个反应器，主要分为推流式、完全混合式、
封闭环流式和
序批式。

曝气设备的选用及布置要与池型和水力要求相配合。

推流式曝气池:多采用矩形廊道式曝气池，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部流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池.
缺点:
曝气池池首端污泥负荷率高,好氧速度快,所以设计时不宜采用过高BOD负荷率；
耗氧速度沿池长逐渐降低，但是供氧速度恒定，造成浪费；
抗负荷率冲击能力不强，对水质、水量变化适应性较差。

完全混合式曝气池:池型可以为圆形，也可以为方形或矩形。

曝气设备可采用表面曝气机,置于池的表面中心，废水从池底进入,在曝气机的搅拌下和全池混合,水质均匀。

不像推流曝气池那样上下段有明显的区别.完全混合曝气池可以和沉淀池分建或合建，因此可以分为分建式和合建式。

序批式活性污泥法（SBR）:
常规除碳反应周期：进水期（F)、反应期（R）、沉淀期（S)、排水排泥期（D)、闲置期（I)。

按曝气时间与充水过程时序不同分为：非限量曝气：边进水，边曝气;
限量曝气：充水结束后曝气；半限量曝气：充水中后期开始曝气.
SBR优势在于：复合流态(空间上完全混合，时间上理想推流）；理想沉淀池;反应堆动力大.
工艺性能特点:流程简单，造价低；耐冲积负荷，在一般情况下不需设调节池；自动化程度高,易于维护管理;运行操作灵活，可达到脱氮除磷的效果;污泥沉降性能好;反应推动力大，出水水质好。

注：本设计采用推流式曝气池。

六、二沉池
沉淀池是分离悬浮固体的一种常用构筑物，二沉池是活性污泥处理系统的重要组成部分，其作用是泥水分离，使混合液澄清,浓缩和回流活性污泥。

沉淀池常按池内水流方向不同分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池三种。

注：本设计采用平流式沉淀池。

七、污泥浓缩池
进行污泥浓缩的构筑物。

污泥重力浓缩池形似竖流式或辐射式沉淀池。

人流污泥由中心管流入池中部，上清液从溢流堰流出，浓缩后的污泥从池底排出。

浓缩池垂直方向存在3个明显区域:上部为澄清区,该区固体浓度极低；中部为阻滞区，该区浓度与入流污泥浓度相同，基本恒定，不起浓缩作用，但厚度对下部压缩区有很大影响；下部为压缩区，由于重力的作用，污泥中的空隙水被挤出,固体浓度从上到下逐渐提高。

第四章构筑物的计算
一、设计参数
1。

城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座（格），并按并联运行原则考虑.
2.设计流量应按分期建设考虑：
①当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
②当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算；
③合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算.
3.沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0。

2以上的颗粒为主.
4.城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，其含水率为60％,容量为1500kg/m3。

5。

贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°排砂管直径应不小于0。

3m。

6。

沉砂池的超高不宜不于0。

3m 。

7。

污水在池内的最大流速为0。

3m/s,最小流速应不小于0。

15m/s；
8.最高流量时，污水在池内的停留时间不应小于30s，一般取30~60s;
9.设计有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1.0m，每格池宽不宜小于0。

6m,超高不宜小于0。

3m;
10。

池底坡度一般为0.01～0.02，并可根据除砂设备要求,考虑池底得外形.
二、设计计算
污水厂的处理水量按最高日最高时流量,污水厂的日处理量为15万立方米。

主要处理城市生活污水以及部分工业废水，按生活污水量来取其时变化系数为1.2.
设计流量Q=1.5×105m3/d=1736L/s（设计1组，分为2格）
设计流速：v=0.25m/s
水力停留时间：t=40s
(1）沉砂池长度：
L=vt=0.25×40=10.0m （3-1）
式中： L——为沉砂池长度（m);
V-—为最大设计流量时流速(m/s)；
t--为最大设计流量时的停留时间（s）
(2）水流断面积：
/v=2。

08/0。

25=8.32m2取8。

3m2。

（3—2）A=Q
max
式中： A——为水流断面面积（m2);
Q-—为最大设计流量（m3/s）.
max
(3）池总宽度：
设计n=2格,每格宽取b=4.5m>0。

6m，池总宽B=2b=9m
式中： B-—池总宽度，m；
（4)有效水深：
h 2=A/B=8.3/9=0。

92m （3-3）
式中： 2h -—设计有效水深，m 。

（5）贮泥区所需容积：
设计T=2d,即考虑排泥间隔天数为2天
3668.992.1103022.0886400z 10X T 86400Qmax m K V =⨯⨯⨯⨯=••= （3-4） 式中： V ——为贮砂斗所需容积,m 3；
T ——为排砂时间间隔,d ；
X ——为城镇污水沉沙量,一般采用30m 3/106m 3;
K Z -—污水流量总变化系数1.2；
(6)每个沉砂斗容积V0
每格沉砂池设2个沉砂斗,两格共有四4沉砂斗
300.23220.9m V =⨯= （3-5) （7)沉砂斗各部分尺寸及容积:
设计斗底宽a 1=2m ，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高 h d ’=0。

5m,则沉砂斗上口宽： m a h a d 6.2260tan 0.52tan 21=+︒⨯=+=α’ （3—6) 式中: a-—为贮砂斗上口宽(m)；
h d '——为贮砂斗高度(m ）；
-—斗壁与水平面的倾角（o ）。

a 1——为贮砂斗下底宽（m ）；
沉砂斗容积：
322211266.2)2226.226.22(6
0.5)222(6m a aa a h V d =⨯+⨯⨯+⨯=++=’（略大于V 1=2.6m3,符合要求） (3-7）
式中： V 1—-为贮砂斗容积（m 3）；
（8）沉砂室高度：
采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为：
m a L L 2.322
.
0-6.22-0.10202.0-2-2=⨯== (3
—8） 式中： L--为沉砂部分的长度(m ）；
0。

2——为二沉砂斗之间的壁厚，一般取经验值0.2m.
则沉泥区高度为： h 3=h d +0.06L 2 =0。

5+0。

06×2。

3=0。

638m (3
—9）
池总高度H ：设超高h 1=0。

3m,
H=h 1+h 2+h 3=0。

3+0。

92+0。

64=1。

86m
（3—10）
（9)进水渐宽部分长度：
m B B L 7.620tan 2 3.5
920tan 21
1=︒-=︒-= (3
—11） （10）出水渐窄部分长度：
L 3=L 1=7.6m
（3—
12)
（11）校核最小流量时的流速：
最小流量即平均日流量：Q 平均日=Q/K=2080/1。

2=1733L/s
则v
min =Q
平均日
/A=1.733/5。

6=0.21〉0。

15m/s，符合要求（3
—13）
式中: Qmin—-设计最小流量（m3/s);
n
1
——最小流量时工作的沉砂池数目;
min
A—-最小流量时沉砂池的过水断面面积（m2）；
第四章设计总结
课程设计是我们进行专业课学习的重要环节，是基础理论、基本知识的学习和基础技术的继续、深化和发展.它能培养我们综合运用所学知识解决工程实际问题的本领。

作为环境工程的学生,知道我国的水污染现状及人类正面临着严峻挑战的重要性毋庸置疑。

随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染加重的挑战。

水污染的恶化，更使的水资源短缺雪上加霜,环境治理的任务异常艰巨。

通过本次设计,让我们基本能掌握污水处理的工艺流程，了解污水处理的一般方法，熟悉了查阅资料和工具参考书的方法，并在一定程度上锻炼了工程制图的能力，这将为我们以后从事水污染治理方面的工作奠定了坚实的基础。

感谢学校给予了我们这样的机会，感谢老师的指导!
参考文献
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北京:高等教育出版社，2007.7
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北京：高等教育出版社，1996
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