1、 本科生毕业设计 I 目 录 引言 . 1 1 概况 . 1 1.1 社会环境概况 . 1 1. 2 自然条件 . 2 1.2.1 地理位置 . 2 1.2.2 地形、地貌 . 2 1.2.3 水文地质 . 2 1.2.4 气候特征 . 3 2 设计目的、任务及设计依据 . 4 2.1 设计目的 . 4 2.2 设计任务 . 4 2.3 设计依据 . 5 3 污水水质及排放要求 . 5 3.1 污水量及建设规模确定 . 5 3.1.1 污水量 . 5 3.1.2 建设规模的确定 . 5 3.2 污水水质 . 5 3.3 出水排放要求 . 6 4 污水处理厂厂址的选择 . 6 5 污水及污泥处理
2、工艺选择 . 6 5.1 污水处理工艺选择 . 6 5.1.1 污水处理工艺选择原则 . 6 5.1.2 污水处理工艺比较选择 . 7 5.2 污泥处理工艺 . 8 5.3 污水处理工艺流程 . 8 6 主要处理构筑物设计及主要设备选型 . 9 6.1 设计流量 . 9 6.2 粗格栅 . 9 6.3 提升泵房 . 11 6.4 细格栅 . 11 6.5 旋流沉砂池 .13 6.5.1 进水渠道计算及校核 .13 6.5.2 池体设计计算 .13 6.5.3 配备设备 .14 本科生毕业设计 II 6.6 A2/O 工艺 .14 6.6.1 设计参数 .14 6.6.2 设计计算 .14 6.
3、7 二沉池 .16 6.7.1 二沉池表面面积 .16 6.7.2 池体有效水深 .16 6.7.3 径深比 .16 6.7.4 沉淀池污泥区的容积 .16 6.7.5 沉淀池总高度 .17 6.8 纤维 转盘滤池 .17 6.9 接触消毒池 .18 6.9.1 设计接触池各部分尺寸 .18 6.9.2 配备设备 .19 6.10 污泥的处理与处置 .19 6.10.1 浓缩池 .19 6.10.2 污泥脱水间 .21 7 处理构筑物平面布置 .21 8 处理构筑物高程布置 .21 9 工程概预算 .21 9.1 工程 投资估算 .21 9.2 运行成本概算 .21 10 综合效益分析 .23
4、 10.1 环境效益 分析 .23 10.2 社会效益 分析 .23 10.3 经济效益 分析 .23 10.4 技术可行性分析 .23 11 工程实施计划 .24 致 谢 .25 参考文献 .25 附录 .26 本科生毕业设计 1 河北省邯郸市广平县第二污水处理厂污水处理工程设计 引言 水是经济发展和社会可持续发展的重要因素。随着人类文明的不断进步，世界经济的快速发展，我国人民生活水平的不断提高，城镇化也被中央政治局会议当做经济工作重点之一。与之而来的城镇污水问题已收到世界各国的高度重视，城镇污水处理成为国内外的重点研究对象。人口剧增与城镇扩建使得污水日排放量逐年增加，再加上我国城镇污水处理
5、技术的限制，大部分地方城镇污水没有经过任何处理排放到环境水中，对自然环境造成很大伤害。同时，淡水资源严重缺失，人们在提倡 节约用水的同时，完善污水处理技术、兴建污水处理设施是现阶段解决城镇化水污染严重一级水资源短缺的有效措施。 广平县位于河北省邯郸东部，自然条件优越，农副产品资源丰富，具有良好的开发前景。广平县的工业基础也较好，现有规模以上工业企业 15 家。在国家政策以及广平县招商引资优惠政策下，广平县经济飞速发展，人民生活水平不断提高。目前，随着广平县新型建材工业聚集区入驻企业及居民的增加，区域排水量不断增加，必将导致大量污水直接进入环境，成为当地经济和社会发展的制约因素。然而，第一污水处
6、理厂处理系统已建成并投入使用，现有 污水处理厂以基本达到满负荷，且周边可利用场地严重不足，已不适合在其基础上进行扩建。此外，广平县新型建材工业聚集区紧邻广平县城，区域内现状无完整的排水系统和污水处理设施，区域内生活污水未经处理直接进入环境，造成当地环境污染。为此，广平县污水处理厂你投资 9060.58 万元在广平县长春大道南段东侧新建广平县第二污水处理厂工程，用于处理广平县新型建材工业聚集区规划范围内居民的居民生活污水和企业废水，解决区域内无水无处排放的问题，保护环境。本设计根据相关部门提供资料进行了该污水处理厂的整体设计，作为本人的毕业设计。 1 概况 1.1 社会环境概况 广平县位于河北省
7、南部，西依太行、身卧华北平原，东连胶东半岛，南街商城郑州，北与石家庄相通。雄居晋、冀、鲁、豫四省交汇处，总面积 320 km，辖 2 镇 5 乡， 169个行政村， 24.5 万人口。 广平县自然条件优越，农副产品资源丰富。具有良好的开发前景。广平属温带大陆性季风气候，四季分明，气候温和，全县地势平坦土壤肥沃，盛产小麦、玉米、棉花、大豆等。广平大葱、鸭梨、苹果、辣椒等特产颇负盛名。近年来高效农业发展迅速， 10 万亩日光温室蔬菜连片开发基地， 5 万头牛养殖基地和 200 万只蛋、肉 鸡养殖基地等五大基地初具规模。农业开发标准高，效果好，被命名为“全国农业综合开发先进县”。 广平工业基础较好，
8、现有规模以上工业企业 15 家，其中力尔公司被评为“中国品牌500 强”企业。重点培育“新型建材、汽车制造、服装加工、木器加工”等四大支柱产业，把于康、力尔、广田、金广源、昌盛等骨干企业进一步做大做强，使之成为县域经济的支撑。县域经济综合实力显著增强，经济结构进一步优化。 2011 年，全县生产总值完成 413953万元，按可比价格计算，比上年增长 12.0%。三次产业结构比例由上年的 15.5:30.7 调整本科生毕业设计 2 为近年 的 17.0:51.9:31.1。工业生产较快增长。全部工业增加值完成 182261 万元，按可比价格计算比上年增长 13.6%。 教育事业协调发展，全县公办
9、普通高中 1 所，在校学生 4070 人；职业中学 1 所，在校生 4219 人；普通初级中学 14 所，在校生 1184 人。初中适龄人口入学率 99.9%；小学学龄人口入学率为 100%。全县高中、职中、初中、小学专任教师分别为 312 人、 82 人、956 人、 1239 人。 卫生事业健康发展，新型农村合作医疗制度稳步推进，全县有县医院 1 所，县中医院1 所，疾病控制中心和妇幼保健站各 1 所，乡镇 卫生所 6 所，中心卫生所 1 所，村卫生所169 个，村卫生室 149 个。全县现有执业医师 165 名（其中中医 10 名），执业助理医师 25名，执业护士 45 名，其他具备职业
10、资格的医务人员 27 名，正在执业的乡村医生 318 名。 1. 2 自然条件 1.2.1 地理 位置 广平县位于河北省邯郸市东部。地处东经 114 49 115 10 ，北纬 36 23 36 37 。东北、东与馆陶县、大名县交界，北与曲周县接壤，西北、西与肥乡县、成安县毗邻，南与魏县相邻。东西横距 15km，东西与西南纵距 50km，总面积 320km。广平县距邯 郸市区 45km，距省会石家庄 176km，兰州至荣成的 309 国道、邯郸至大名、曲周至魏县的升级公路从县内穿过。广平县交通位置图见图 1-1。 拟建工程位于广平县南部长春大道南段东侧，厂区地理中心坐标为北纬 36 2652.
11、60，东经 114 56 30.24，厂区四周均为规划的工业用地。 1.2.2 地形 、 地貌 广平县地处漳河携带物沉积而形成的扇形冲击平原的中下部。全县地势自西南向东北逐渐倾斜，地面坡度在 1/4000，海拔高度为 40 53.9m，最高点在县城西南双庙乡崔营，最低点在县城东北东张孟县大屯。改线地 貌类型属于山前平原，主要地貌类型有故河道、自然低缓岗、准缓岗、二坡地、低平地和各种类型的洼地等。 1.2.3 水文 地质 广平县境内没有天然河流，县域内有老沙河和东风渠两条河渠，均属老沙河水系，位于水系上游，为季节性河渠，是区域性排水水系。东风渠全长 74.29 公里，经魏县北善村引卫河水源，经广
12、平、肥乡县曲周入安寨渠后入秋县老沙河。冯刘渠主要担负 14 支渠以北，冯刘渠以南，朱宋固、史宋固、杨宋固以东，军营以西的村庄和耕地沥水排泄，下泄至东风渠。 地下水主要赋存于第四系多层交迭的各种砂、卵砾石层及亚砂土孔隙中，是一 个多种成因类型构成的含水地质体。在水平分布规律上，由西向东有全淡水层向有咸水层过度，含水层的厚度由山前顺沉积岩方向由薄增厚，层次由少增多，至中部平原边缘，厚度又逐渐变薄，层次增多，复又沿沉积方向有加厚的趋势，其层次数目及厚度随古河道带的富集程度而变化，空间分布较复杂，至滨海平原厚度逐次变薄，层次数目减少。含水层底板形态受古地貌、构造等因素的控制和影响，由西向（或自西北向南
13、）斜坡降减，中部平原以东地区，含水层呈条带状主要做北东向延伸，其底板呈波状起付。在垂直上以第四系划分为基础，水文地质要素为依据，将本区第四 水系含水层划分为四个含水组。 本科生毕业设计 3 第含水组：该组厚度 40m 左右，底界埋深约为 40m，主要含水层为 2 层，总厚度为 13m，含水层岩性细沙、粉细砂、水化学类型 H-NM 型水。 第含水层：该组厚度 260m 左右，底界埋深约为 300m，主要含水层为 4 层，总厚度为 20m，含水层岩性以粉砂、中细砂为主，水化学类型 LSH-NM 型水。与第含水层组以粘土、淤泥质亚砂土相隔，厚度约 14m左右。 第含水组：该组厚度约 72m左右，底界
14、埋深约为 360m，主要含水层为 7 层，总厚度为 50m，含水层岩性以中砂、细砂为主，水化学类型 H-N 型水 。与第含水层组以粘土、亚粘土相隔，厚度约 15m左右，隔水性能好。 第含水组：该组厚度约 148m 左右，底界埋深约为 520m，主要含水层为 5 层，总厚度为 45m，含水层岩性以粉砂、中砂、中细砂为主，水化学类型 H-N 型水。与第含水层组以粘土夹亚粘土相隔，厚度约 30m左右，隔水性能好。 广平县城区及其附近深层地下水以开采第组（ Q2）底部和第组（ Q3）为主，部分开采井开采段包括第组（ Q1）上部，主要开采段深度 150 300m。其补给来源主要有浅层地下水的越流补给和深
15、层地下水的侧向径流补给，其排泄方式主要为人 工开采地下水和侧向径流排泄。随着社会的发展和人民生活水平的提高，对地下水的需求量不断增加，而浅层地下水由于易受污染，深层地下水愈来愈受到人们的重视，开采量越来越大。由于深层地下水补给困难，开采量大，水位以下降为主。 全县地下水分布一般上层为淡水，中间为咸水，下层为深层淡水。深层淡水顶板埋深在 125 145m 之间。由于第四纪埋深厚度较大，沙层较丰富。全县多年平均水资源总量6166 万 m3，地下水资源量 5762 万 m3。 广平县由于地下水（包括深、浅层）连年超载 ，造成一系列生态环境问题，形成了一个以广平镇大马庄村 为中心面积约 50 km地下
16、水位漏斗；漏斗内浅层地下水埋深 39m，深层埋深 82m。 1.2.4 气候 特征 广平气候属暖温带半湿润大陆季节性气候。全境四季分明，春季干燥多风，夏季炎热多雨，秋季气温凉爽，冬季寒冷雨雪稀少。广平县多年平均气候见表 1-1 图 1-1 广平县交通位置图 项目所在地 10 公里 本科生毕业设计 4 表 1-1 广平县多年平均气象数据 序号 项目名称 数据 1 气温 多年平均气温 13 1 月平均气温 -2.8 7 月平均气温 26.7 极端最低气温 -21.7（ 1071 年） 极端最高气温 42.0（ 1966 年） 2 降水 年平均降水量 532.7mm 最大平均降水量 1071.8mm
17、 最小平均降水量 225.0mm 3 风速 年平均风速 2.6m/s 最大瞬时风速 17.0m/s 4 日照 年平均日照时数 2602 小时 年平均日照率 59% 年平均太阳辐射强度 116.46kcal/cm2 5 湿度 年平均相对湿度 68% 6 冻土 最大冻土深度 390mm 2 设计目 的、任务及设计依据 2.1 设计目的 在国家政策以及广平县招商引资优惠政策下，广平县经济飞速发展，人民生活水平不断提高。但是，随着广平县新型建材工业聚集区入驻企业及居民的增加，区域排水量不断增加，必将导致大量污水直接进入环境，成为当地经济和社会发展的制约因素。然而，第一污水处理厂处理系统已建成并投入使用
18、，现有污水处理厂以基本达到满负荷，且周边可利用场地严重不足，已不适合在其基础上进行扩建。此外，广平县新型建材工业聚集区紧邻广平县城，区域内现状无完整的排水系统和污水处理设施，区域内生活污水未经处理直接进入 环境，造成当地环境污染。因此，建设广平县第二污水处理厂工程势在必行。 2.2 设计任务 本次设计的主要任务是完成河北省邯郸市广平县第二污水处理厂近期工程目标设计。工程设计内容包括： （ 1）通过调研收集资料，确定污水处理厂的设计水量、水质； （ 2）进行污水处理厂方案的总体设计，确定污水处理工艺方案、污泥处理工艺方案；进行污水厂总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处
19、理厂总平面及高程设计； （ 3）污水处理厂各处理构筑物设计计算； （ 4）污泥处理系统设计计算； （ 5）辅助构建筑物的初 步设计；完成设备选型等。 本科生毕业设计 5 2.3 设计依据 （ 1）河北省环境保护“十二五”规划重点工程项目 （ 2010） ； （ 2） 产业结构调整指导目录 (2011 年本 )（修正）； （ 3） 地下水质量标准（ GB/T14848-1993） ； （ 4） 广平县第二污水处理厂工程环境影响报告书 ； （ 5） 邯郸市城市总体规划（ 2008-2020） ； （ 6） 城市排水工程规划规范（ GB50318-2000） ； （ 7） 城市给水工程规划规范（ G
20、B50282-98） ； （ 8） 地表水环境质量标准（ GB3838-2002） ； （ 9） 城镇污水处理厂污染物排放标准（ GB18918-2002） ； （ 10） 给水排水工程构筑物设计规范（ GB50069-2002） ； （ 11） 泵站设计规范（ GB/T50265-97） ； （ 12） 城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准（ GJJ31-89） 。 3 污水 水质及排放要求 3.1 污水量及建设规模确定 3.1.1 污水量 污水的平均处理流量为： 30000m/s，污水的最大处理流量为： 42600 m/s。总变化系数经计算取 1.42。 广平县 属于 二 区 小 城市 ，
21、对于 人均综合生活用水量指标：在城 市给水工程规划规范（ GB50282-98）提出的人均综合生活用水量指标为： 二 区 小 城市： 190350 万 L/人 d ； 结合 广平县 现状用水量情况，近期人均综合生活用水量指标为 260L/人 d ， 广平县第二 污水处理厂纳污范围近期人口数为 6.9 万人，污水排放系数按用水量的 85计 ， 则 广平县第二污水处理厂纳污范围近期生活污水量为 1.44104m3/d。广平县新型建材工业聚集区 产生的工业废水量为 1.24104m3/d。 3.1.2 工程服务范围 广平县第二 污水处理厂的服务范围为 广平县县城建成区及县城规划范围和广平县新型建材工
22、业聚集区 ，服务面积约 8.24km；服务人口 6.9 万人 。 3.1.2 建设规模的确定 根据污水量预测，规划 广平县第二 污水处理厂近期建设规模 30000m3/d，占地 总面积33333m， 新建污水收集管网 30.479km。目前采用二次生物处理 +深度处理工艺 。 设计近期收水面积 8.24km，远期为 13.55km。 污水经过处理达到排放标准后，排入 东风渠 。本次设计按近期建设规模 3 万 m3/d 进行。 3.2 污水 水质 广平县第二 污水处理厂的服务范围为 广平县县城建成区及县城规划范围和广平县新型建材工业聚集区。水污 染物主要来自工业废水和 生活污水，工业废水主要来自
23、广平县新型建材工业聚集区 。新型建材工业聚集区现有力尔型材有限公司、河北正通塑胶制品有限本科生毕业设计 6 公司、河北颐通管业有限公司等数家企业，工业园区设有污水处理站，经处理后达到污水处理厂管网进水标准，排入污水管道。生活污水主要来自广平县县城建成区。 根据相关资料显示的目前排入广平县第二污水处理厂的污水水质，具体见表 3-1。 表 3-1 广平县第二污水处理厂进水水质 （单位： mg/L） 污染物指标 CODcr BOD5 SS 氨氮 总氮 总磷 污水水质 450 200 250 25 35 3 3.3 出水排放要求 广平县第二污水处理厂尾水通过专用污水管道排入东风渠。受纳水体东风渠的主要
24、功能为排沥洪水， 执行地表水环境质量标准（ GB3838-2002） 类标 准 。 污水处理厂处理后的废水按城镇污水处理厂污染物排放标准（ GB18918-2002）一级标准中的 A 标准其标准值见表 3-2。 表 3-2 污水处理出水水质 项目 CODcr (mg/L) BOD5 (mg/L) SS (mg/L) NH3-N (mg/L) 总氮(mg/L) 总磷 (mg/L) 城镇污水处理厂污染物排放标 准（ GB18918-2002）一级标准中的 A 标准 50 10 10 5 15 0.5 4 污水处理厂厂址的选择 污水处理厂位置的选择，应符合城镇总体规划和排水工程总体规划的要求，并应根
25、据下列因素综合确定： （ 1） 有良好的工程地质条件 ；（ 2）在城镇水体的下游； （ 3） 在城镇夏季最小频率风向的上风侧； （ 4）有扩建的可能 ； （ 5）少拆迁，有一定的卫生防护距离 ； （ 6）便于污水、污泥的排放和利用 ； （ 7）有方便的交通、运输和水电条件 ； （ 8）厂区地形有良好的排水条件 。 综合考虑以上因素，并根据 产业结构调整指 导目录 (2011 年本 )（修正） ， 广平县第二 污水处理厂厂址初选为 广平县长春大道南段东侧 。 5 污水及污泥处理工艺选择 5.1 污水处理工艺选择 5.1.1 污水处理工艺选择原则 （ 1）满足处理工能与效率要求；（ 2）规模与工艺
26、标准因地制宜；（ 3）技术成熟可靠切实可行；（ 4）经济合理效益显著；（ 5）城市污水处理工艺选择的水质因素。 本科生毕业设计 7 5.1.2 污水处理工艺比较选择 根据广平县第二污水处理厂纳污范围的近期供水情况，以及水质情况和要求达到的排放标准，结合多年来国内外治理污水的经验，进行个方案技术经济比较，主要有 SBR 法和 A/O 法。下面对 SBR 法和 A/O 法进行比选，以确定污水处理厂的工艺。 SBR 法 工艺流程： 污水 一级处理 曝气池 处理水 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
27、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。 特点： 大多数情况下，无设置调节池的心要。 SVI 值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。 通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。 自动化程度较高。 得当时，处理效果优于连续式。 单方投资较少。 占地规模大，处理水量较小。 A2/O 工艺流程： 优点： 该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺
28、，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺 。 在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不 到大量增殖，无污泥膨胀之虞， SVI值一般均小于 100。 污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。 运行中勿需投药，两个 A 段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。 从上面的对比中我们可以得到如下结论： SBR 法主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。但后处理设备要求大，处理水量较小，适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染缺氧池 好氧池 厌氧池 进水 回流污泥 出水 剩余污泥 沉淀池 混合液回流 本科生毕业设计 8 回流污泥
29、的治理及中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。这与广平县的实际情况不符。而 A2/O 法，其具有良好的除磷脱氮功能，并能改善污泥沉降性能，减少污泥排放量，运行效果稳定。技术先进成熟，运行稳妥可靠，且运行费用较低。温度对脱氮除磷影响较小，水质稳定，适用于北方地区。综上所述，本次设计选择 A2/O 法较适宜。 5.2 污泥处理工艺 二沉池的沉淀污泥一部分污泥由 污泥 回流泵输送至厌氧池，剩余污泥由剩余污泥泵输排入 污泥浓缩池 ， 经浓缩后再送到污泥脱水机房 进行脱水处理 ，脱水后形成泥饼，外运 。 5.3 污水处理工艺流程 广平县第二污水处理厂采用 A2/O 工艺，其具体流程图如图 5-2 泥饼外运 污泥脱水机房 氧化沟好氧段 氧化沟缺氧段 厌氧池 二沉池 粗格栅 细格栅 提升泵房
