1、某生态公园水质改善工程设计计算书毕业论文某生态公园水质改善工程设计计算书毕业论文1 概述 11.1 项目名称和主管单位 11.2 设计依据、原则和围 11.2.1 设计依据 11.2.2 设计原则 21.2.3 设计围 21.3 城市概况及自然条件 21.3.1 城市概况 21.3.2 自然条件 32 工程规模 42.1 服务年限 42.2 服务围、服务人口 42.3 污水量预测 42.3.1单位人口综合用水量指标法 42.3.2城市建设用地指标法 52.4 污水量确定 62.5 污水处理规模确定 63 工程建设概述 73.1 处理程度 73.1.1 进水水质 73.1.2 出水水质 73.1
2、.3 处理程度 83.2 城市污水处理工艺选择 93.2.1 污水工艺方案选择的原则 93.2.2 污水处理工艺方案 93.2.3 污泥处置工艺方案 123.3 生态公园总平面图的布置 143.4 处理构筑物设计流量 143.5 污水处理构筑物设计 153.5.1 格栅 153.5.2 调节池 153.5.3 沉沙池 163.5.4 絮凝反应池 173.5.5 初沉池 183.5.6 曝气生物滤池 193.5.7 普通快滤池 203.5.8 清水池 213.6 污泥处理构筑物的设计 213.6.2 污泥浓缩池 213.6.4 污泥脱水 223.7 污水厂整体布置 223.7.1 平面布置 22
3、3.7.2 管线布置 233.7.3 高程布置 234 污水处理构筑物设计计算 244.1 格栅 244.1.1. 设计参数 244.1.2 设计计算 244.2 调节池 264.2.1 设计参数 264.2.2 设计计算 264.3 沉砂池 274.3.1 设计参数 274.3.2 设计计算 284.4 化学絮凝强化设施计算 294.4.1 强化处理效果 294.4.2 溶液池 294.4.3 溶解池 304.4.4 药剂投加 304.4.5 药剂库 304.4.6 絮凝反应池 314.5 初沉池 334.5.1 设计参数 334.5.2 设计计算 334.6 分建式DN型曝气生物滤池 35
4、4.6.1 好氧段计算 354.6.2 缺氧段计算 394.7 普通快滤池工艺设计与计算 404.7.1 滤池尺寸 404.7.2 滤池配水系统 434.7.3 洗砂排水槽 484.7.4 滤池反冲洗 504.7.5 进、出水系统 524.8 清水池平面尺寸的计算 534.8.1 清水池有效容积 534.8.2 管道系统 534.9 浓缩池设计计算 544.9.1 设计说明 544.9.2 设计计算 544.10 高程计算 574.10.1 污水处理部分高程计算 574.10.2 污泥处理部分高程计算 595 生态修复 615.1 污水生态处理原理 615.2 生态公园整体规划 625.3 水
5、生植物应用种类 635.3.1挺水植物 635.3.2 浮叶植物 645.3.2浮水植物 645.3.3沉水植物 65参考文献 66致 谢 671 概述1.1 项目名称和主管单位项目名称：某生态公园水质改善工程设计本项目地点：省市西湖区南山路长桥溪1.2 设计依据、原则和围1.2.1 设计依据（1）中华人民国环境保护法主席令第22号（1989年）；（2）中华人民国水污染防治法主席令第87号（2008年）（2008年6月1日起施行）；（3）中华人民国水法主席令第74号（2002年）；（4）中华人民国水污染防治法实施细则国务院令第284号（2000年）；（5）地表水环境质量标准（GB3838-20
6、02）；（6）污水综合排放标准（GB8978-1996）；（7）农田灌溉水质标准（GB5084-2005）；（8）污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999）；（9）环境空气质量标准+修改单（2000年）（GB3095-1996）；（10）城镇污水处理厂污泥处置 混合填埋泥质（CJ/T249-2007）；（11）工业企业厂界环境噪声排放标准（GB12348-2008）；（12）恶臭污染物排放标准（GB14554-93）；（13）室外排水设计规（GB 50014-2006）；（14）建筑结构荷载规GB50009-2001（2006年版）；（15）混凝土结构设计规（GB50010-2002
7、）；（16）建筑地基基础设计规（GB50007-2002）；（17）采暖通风与空气调节设计规（GB50019-2003）；（18）建筑设计防火规（GB50016-2006）；（19）城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ31-89）；（20）给水排水工程构筑物结构设计规（GB50069-2002）；（21）钢结构设计规（GB50017-2003）；（22）地下工程防水技术规（GB50108-2001）；（23）建筑给水排水设计规（GB50015-2003）；（24）建筑结构可靠度设计统一标准（GB50068-2001）；（25）现状地形测量资料。1.2.2 设计原则（1）在城市总体规
8、划的指导下,结合地形条件和环境要求，统一规划设计污水处理工程。在保证出水达到处理要求的前提下，作到尽量节省投资、节省占地，充分发挥污水处理工程的社会效益、经济效益和环境效益。（2）污水处理厂选用工艺应因地制宜，即具有稳妥性、合理性，又具有先进性。尽可能采用节能技术和先进设备，降低污水处理厂的建设投资和运行成本。（3）为了提高污水处理厂的管理水平，实现科学现代化管理，设计采用适合我国国情的自动化技术及监测仪表。（4）污水厂总图布置要求紧凑、合理、管理方便、尽量减少占地。（5）设计以人为本，充分考虑便于污水处理厂运行管理的措施。1.2.3 设计围本工程设计围如下：完成水和污水生态处理的技术总结，分
9、析水体污染情况和水质要求，进行水质改善方案论证和工艺设计。完成各构筑物、生态系统的设计计算及图纸绘制。1.3 城市概况及自然条件1.3.1 城市概况位于中国东南沿海北部，坐标为东经11821-12030，北纬2911-3033,东临湾，南与、相接，西南与相接，北与、两市毗邻，西南与省市交界，西北与省交接。地处长江三角洲南沿和钱塘江流域，地形复杂多样。市西部属浙西丘陵区，主干山脉有天目山等。东部属浙北平原，地势低平，河网密布。具有典型的“江南水乡”特征。市中心地理坐标为东经12012，北纬3016。处于亚热带季风区，四季分明，夏季气候炎热，湿润，有小火炉之称，相反，冬季寒冷，干燥。春秋两季气候宜
10、人，是观光旅游的黄金季节。的城市原点（零公里标志）设在上城区紫薇园坐标原点。紫薇园坐标原点从1913年开始就作为市的中心。城市的建筑、道路、水系及名胜古迹，都可根据该原点标出方位和与原点的距离。有着江、河、湖、山交融的自然环境。全是丘陵山地占总面积的65.6%，平原占26.4%，江、河、湖、水库占8%世界上最长的人工运河-京杭大运河和以大涌潮文明的钱塘江穿越而过。西部、中部和南部属浙西中低丘陵，东北部属浙北平原，江河纵横，湖泊密布，物产丰富。素有“鱼米之乡”、“丝绸之府”、“人间天堂”之美誉。属亚热带季风性气候，雨量充沛。全年平均气温17.5，平均相对湿度70.3%，年降水量1454毫米，年日
11、照时数1765小时。生物种类繁多，国家一级保护动物13种，二级保护动物有55种，二级保护植物有13种。全市平均森林覆盖率为63.7%。矿产资源有大中型和非金属和金属矿床。1.3.2 自然条件 （1）最高温度：40； （2）最低温度：-9.6； （3）年平均温度：17； （4）冬季平均温度：2.3； （5）风向：NNW。2 工程规模2.1 服务年限本次污水处理工程规划期限至2025年。2.2 服务围、服务人口服务围为长桥溪周边。服务面积0.4km2。服务人口为6000人，其中本地居民5500人，暂住人口500人。2.3 污水量预测污水量预测采用单位人口综合用水量指标法城市建设用地指标法进行预测。
12、污水量预测时：产污率：根据城市排水工程规划规，城市综合生活污水产污率采用0.80.9，设计中按0.9计。截污率：考虑长桥溪周边污水管网建设的完善情况，截污率按0.80计。地下水渗入率：日本采用每人每日最大污水量10%20%。据专业杂志介绍，浦东城市化地区地下水渗入量采用10m3/（km2d），具体规划时按计算污水量的10%考虑。因此，建议各规划城市应根据当地的水文地质情况，结合管道和接口采用的材料以及施工质量按当地经验确定。设计中按10%计。日变化系数：应根据供水规模、用水量组成、生活水平、气候条件，结合当地相似供水工程的年供水变化情况综合分析确定，可在1.31.6围取值。日变化系数=最高日用
13、水量/平均日用水量。本设计以1.6计。2.3.1单位人口综合用水量指标法单位综合用水指标包括综合生活用水、工业用水、市政用水及其他用水指标。城市给水工程规划规（GB50282-98）中划分市的最高日人口综合用水量为0.81.2万m3/万人d。设计中选用1.0万m3/万人d。根据单位人口综合用水量指标法预测长桥溪周边污水量如下表2-1所示。表2-1 单位人口综合用水量指标法预测污水量表人口（万人）0.6（含流动人口0,05万人）用水量指标（万m3/万人d)1.0产污率0.90截污率0.80日变化系数1.6地下水渗入率10%污水量（万m3/d）0.2972.3.2城市建设用地指标法城市给水工程规划
14、规（GB50282-98）中规定城市单位建设用的综合用水量指标见下表2-2。 表2-2 城市单位建设用地综合用水量指标 单位：万m3/(km2d)区域城市规模特大城市大城市中等城市小城市一区1.01.60.81.40.61.00.40.8二区0.81.20.61.00.40.70.30.6三区0.61.00.50.80.30.60.250.5注：1特大城市指市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市；大城市指市区和近郊区非农业人口50万及以上不满100万人的城市；中等城市指市区和近郊区非农业人口20万及以上不满50万的城市；小城市指市区和近郊区非农业人口不满20万的城市。 2一区包括：、广西、
15、； 二区包括：、辽林、天津、河套以东和黄河以东的地区；三区包括：新疆、河套以西和黄河以西的地区。 3经济特区及其他有特殊情况的城市，应根据用水实际情况，用水指标可酌情增减。 4用水人口为城市总体规划确定的规划人口数。 5本表指标为规划期最高日用水量指标。 6本表指标已包括管网漏失水量。以前阔石板这一带本是菜地，当时的餐饮、农家乐虽然没有像现在这么发达，但在玉皇山路边上也有十来家夜排档，晚上的生意都很好。而这些排挡产生的污水和周围的居民的生活污水，没有经过市政管网，是直接排放的，通过明渠排向西湖。从以上原状描述并结合现状可以看出，长桥溪的污水主要生活污水，其中有不少厨房污水的成分。因此确定长桥溪
16、区域单位用地综合用水量指标为1.5。根据单位建设用地综合用水量指标法预测长桥溪周边污水量如下表2-3所示。表2-3 单位建设用地综合用水量指标法预测污水量表规划建设用地（km2）0.4用水量指标（万m3/(km2d)）1.5产污率0.90截污率0.80时变化系数1.6地下水渗入率10污水量（万m3/d）0.2972.4 污水量确定通过单位人口综合用水量指标法、城市建设用地指标法预测污水水量，经过加权平均后可预测长桥溪周边的污水量，见表2-4所示。 表2-4 污水预测水量一览表 单位：万m3/d单位人口综合平均用水量指标法0.297城市建设用地指标法0.297加权平均0.2972.5 污水处理规
17、模确定污水处理总规模为0.3万m3/d。3 工程建设概述3.1 处理程度3.1.1 进水水质城市生活污水水质与当地生活水平、生活小区化粪池与管网完善程度有关。根据现有生活污水水质分析，生活污水在中低浓度。有调查表明：市无化粪池生活污水CODCr、SS、NH3-N等明显高于设有化粪池生活污水，详见表3-1。 表3-1 有无化粪池对生活污水水质影响 单位：mg/L污水类型CODCrBOD5SSNH3-N有化粪池3001001506035无化粪池30045015018040 对、义乌、桐乡等城镇生活污水水质类比调查，其水质一般为CODCr浓度在150-670mg/L，BOD5浓度在40-260mg/
18、L，SS浓度在70-260mg/L，NH3-N浓度在20-60mg/L。根据室外排水设计规(GB50014-2006)的规定，生活污水水质指标：BOD5为2550g/人d，SS为4065g/人d，TN为511g/人d，TP0.71.4g/人d结合上述规中的污染负荷、其它污染物比例和人均排水量，参考临近经济发展相近的城市，确定工程服务围生活污水水质如表3-2。 表3-2 生活污水水质预测表 单位：mg/L项目CODCrBOD5SSTNNH3-NTP水质mg/L1005010030201.43.1.2 出水水质污水处理厂出水水质及处理程度取决污水处理厂尾水的最终出路和受纳水体的纳污能力。污水处理厂
19、出水排入西湖，西湖位于省市的西南方，它以其秀丽的湖光山色和众多的名胜古迹而成为闻名中外的旅游胜地并被世人赋予“人间天堂”的美誉。作为中国首批、极少数免费对外开放的国家重点5A级景区和中国十大风景名胜之一，西湖凭借着上千年的历史积淀所蕴育出的特有江南风韵和大量杰出的文化景观而入选世界文化遗产，这同时也是现今世界遗产名录中少数几个、中国唯一一处湖泊类文化遗产。出现于人民币壹圆纸币背面的三潭印月景观，亦体现着西湖在中国风景名胜中特殊的地位。依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：类 主要适用于源头水、国家自然保护区；类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物
20、栖息地、鱼虾类产场、仔稚幼鱼的索饵场等；类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通到、水产养殖区等渔业水域及游泳区；类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。对应地表水上述五类水域功能，将地表水环境质量标准基本项目标准值分为五类，不同功能类别分别执行相应类别的标准值。水域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值。同一水域兼有多类使用功能的，执行最高功能类别对应的标准值。实现水域功能与达功能类别标准为同一含义。因此，长桥溪水生态处理工程出水应达到地表类水标准，污水处理厂出水具体指标如下：CODCr20m
21、g/LBOD54mg/LSS20mg/LNH3-N（以N计）1.0mg/LTN（以N计）1.0mg/LTP（以P计）0.2mg/L粪大肠菌群104个/L3.1.3 处理程度处理效率： （3-1）式中：E水质的处理程度； Co 进水水质浓度，mg/L； Ce出水水质浓度。根据预测的进水水质和所要达到的出水水质，长桥溪地埋式污水厂各主要污染物去除率见下表：表3-3 污水处理程度污染物指标进水水质（mg/l）出水水质（mg/l）去除率（%）COD1002080.0BOD550492.0SS1002080.0TP（以P计）1.40.285.7NH3-N201.095.0TN301.096.73.2 城
22、市污水处理工艺选择3.2.1 污水工艺方案选择的原则处理工艺方案的优化对确保污水处理厂的运行性能和降低费用最为关键。本工程在选择污水处理方案时遵循以下原则：（1）充分考虑本工程污水处理厂进出水指标，经技术经济比较确定，优先采用运行费用低、基建投资少、占地省、操作管理简便、成熟的处理工艺。（2）选择国外先进、可靠、高效运行、管理方便、维护简单的污水及污泥处理专用设备。（3）污水处理过程中产生的栅渣、污泥能够得到妥善处理，避免二次污染。（4）污水厂总平面布置紧凑合理，力争达到土方平衡，减少占地。3.2.2 污水处理工艺方案根据已确定的进水水质以及所要达到的出水排放标准，污水处理站的主要污染物处理率
23、必须达到：ECODCr80.0% ；EBOD592.0%ESS80.0% ；ENH3-N95.0%ETN96.7% ；ETP85.7%显然常规的二级活性污泥处理工艺已达不到所需的出水水质标准，本工程所采用的处理工艺除具有去除有机污染物和悬浮固体的效果外，还应具有去除氨氮和磷的功能。几十年来，在污水处理领域，活性污泥法无疑是一种被广泛使用并有良好效果的污水生物处理技术。但是随着社会的不断进步，城市规模扩大以及人类对居住环境的日益重视，活性污泥法的不足越来越突出地显现在人们的眼前，占地巨大、环境恶劣、性能不稳定。上世纪八十年代，一种针对以上问题研发出来的新的污水处理技术首先在法国得以运用，这就是“
24、淹没式固定生物膜曝气滤池”。法国OTV公司在淹没式固定生物膜曝气滤池领域拥有近20年的工程设计、建设和运行经验，并且在世界各地建设了100多座类似工艺的污水处理厂，其中一种工艺便是BIOSTYR(r)生物滤池。 BIOSTYR(r)则是一种经过改良的新一代上向流曝气生物滤池。它既可以用于污水的二级处理，也可以用于处理出水需要回用等其它要求的污水深度处理，并且能够达到很高的排放水质标准。针对本工程的水质特点，本工程采用曝气生物滤池工艺。工艺原理：根据曝气管道位置的不同设置可以控制硝化反应和反硝化反应的程度，也可以单独进行硝化反应或反硝化反应。表3-4 采用曝气生物滤池处理污水的典型流程功能典型流
25、程碳化S/C+BF/C碳化+硝化S/C+BF/C/N碳化+硝化+反硝化S/C+BF/C/N+BF/DN碳化+硝化+反硝化AS+BF/N+BF/DN注：S/C为化学沉淀，BF为曝气生物滤池，/C为碳化，/N为硝化，/DN为反硝化，AS为活性污泥。具有硝化和反硝化功能的BIOSTYR生物滤池，其曝气管位于滤床中的经过计算的位置，将滤床分隔为下部厌氧区和上部好氧区，它可以去除所有可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，悬浮物(SS)，氨氮和硝酸盐(即总氮)，反冲洗气管位于滤池底部。 对于通常的仅需要进行硝化反应(对氨氮有要求)，在曝气和气反冲洗时共用一根位于滤池底部的穿孔管，从而使整个滤床处于
26、好氧状态，它可以去除大部分可降解的污染物，含碳污染物(COD和BOD)，悬浮物(SS)和氨氮。 工艺特点：一次性投资比传统方法低1/4；占用面积为常规工艺的1/101/5，运行费低1/5；进水要求悬浮物5060mg/L，最好与一级强化处理相结合，如采用水解酸化池；填料多为陶粒，直径5mm，层高1.52m；水往下、气往上的逆向流可不设二沉池。曝气生物滤池与普通活性污泥法相比，具有有机负荷高、占地面积小（是普通活性污泥法的1/3）、投资少（节约30%）、不会产生污泥膨胀、氧传输效率高、出水水质好等优点，但它对进水SS要求较严（一般要求SS100mg/L，最好SS60mg/L），因此对进水需要进行预
27、处理。同时，它的反冲洗水量、水头损失都较大。另外，曝气生物滤池作为集生物氧化和截留悬浮固体于一体的新工艺，节省了后续沉淀池(二沉池)，具有容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好：运行能耗低，运行费用少的特点。由设计资料可知，该工程进水总氮含量高、碳源不足而出水对总氮要求较高，所以采用碳化+硝化+反硝化工艺，同时需外加碳源。污水处理工艺流程图3-1所示图3-1 污水处理工艺流程图该流程为物理，化学，生物化学的组合工艺。首先，污水进行预处理，中格栅用来截留较大颗粒悬浮物，在调节池进行水质水量的调整，而后污水进入一级强化絮凝反应池,再到竖流沉淀池,除去大部分的磷,然后进入曝
28、气生物滤池,最后到滤池,去除污水中的氮并进一步除磷.初沉池污泥经浓缩后进入离心机房，最后外运。各阶段去除率：一级处理及一级强化处理（混凝沉淀）：根据试验1BOD5去除率为50%，COD去除率为60%，TP去除率为80%，SS去除率为90%。二级处理（曝气生物滤池）：BOD5去除率为66.7%，SS去除率为33.3%，NH3-N去除率为80%,TN去除率为50%。三级处理（过滤）：COD去除率为70%，BOD5去除率为60%，SS去除率为50%，TN去除率为15%，NH3-N去除率为15%，TN去除率为30%。各阶段去除率如表3-5所示。表3-5 污水处理各阶段去除率原污水组分浓度（mg/L）出
29、水浓度（mg/L）目标水质（mg/L）一级处理及一级强化处理二级处理三级处理COD1004020620BOD560301044SS1501510520TP（以P计）1.40.28-0.0.2NH3-N25-54.251.0TN30-1512.751.0污水厂出水尚未达到进入西湖的标准，出水注入生态公园水体，进行进一步的生态处理。3.2.3 污泥处置工艺方案（1）污泥处置在污水处理过程中会产生一些含水率很高的污泥，这些污泥具有体积大、易腐败、有恶臭的特点，如不加以处理，任意排放，将引起严重的二次污染，因此污泥的处理和处置十分必要。城市污水处理厂污泥的处理流程应根据污泥的最终处置方法确定。在国外，常用的污泥最终处置方式有如下几种：填地、填海、卫生填埋、焚烧、农田利用。各种污泥处置方式对污泥处理的要求见表3-6。国际上近来趋向农田利用（包括园林绿化）；填地和污泥焚烧。由于污泥焚烧投资高、运行费用高, 国极少采用。污泥含有促进植物和农作物生长的氮、磷、钾等营养元素, 有机物分解产生的微生物, 可改良土壤, 避免板结。在国外污泥农田利用处置被广泛采用。城
