与任务目的本设计是水污染控制工程教学中个重要的实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进步巩固和提高理论知识。任务根据已知资料，进行城市污水处理厂的初步设计。要求确定污水处理流程，计算各处理构筑物的尺寸，进行污水处理厂流程设计和主体构筑物的设计。城市概况郑州简介郑州市是河南省省会，位于河南省中部偏北，东经，北纬，北临黄河，西依嵩山，东南为广阔的黄淮平原。郑州地区属暖温带大陆性气候，四季分明，年平均气温。月最热，平均月最冷，平均年平均降雨量毫米，无霜期天，全年日照时间约小时。境内大小河流条，分属于黄河和淮河两大水系，其中流经郑州段的黄河公里。地形地貌郑州市位于河南省中部偏北。根据河南省地貌条件分区，郑州市地貌大体以京广铁路西侧为界，西部属豫西复杂构造山地区的嵩山箕山低山丘陵区，东部属堆积平原区的黄河冲积扇平原区。全市地貌结构的基本轮廓是西部多山地丘陵，占总面积的近，东部平原占总面积的多。根据全市地貌特征和成因，进步划分为个地貌小区，即东北平原洼区东南砂丘垄岗区洪积倾泻平原区低山丘陵区西南群山区。地质土壤郑州市地质结构复杂，类型多样，结构区域性差异显著，横跨我国二三级阶地。在市区东北和东南部广为沙丘，西南郊黄土地因水土流失所形成的冲沟较多。市区大部分坐落在丘陵阶地向冲积平原过渡的二三级阶地上。郑州市土壤属于暖温带落叶阔叶林干旱森林草原棕壤褐土地带豫西北丘陵黄土区。地表广泛覆盖第四系冲洪积层，局部为风积层。其土质特征以砂质潮土最多，在陇海线以北硬塑状的亚粘土亚砂土为主在陇海线以南以稍湿状沙土及潮湿半干硬状的黄土状亚砂土亚粘土为主局部河床河漫滩及鱼塘内分布淤泥质亚粘土。整个表层土壤疏松。北部东部区与黄河现代泛滥平原相连接，土壤较肥沃，地表多被辟为农田鱼塘南部区土壤相对贫瘠，地表多被辟为旱地果园。气候特征郑州市地处北半球的中纬度地带，全年气候主要受西风带大气环流的影响和制约，属北暖温带季风型大陆性气候，具有冬季寒冷雨雪少，春季干旱风沙多，夏季炎热降雨集中，秋高气爽日照足的特点。多年平均气温，年平均相对湿度，平均降水量，据近三年郑州市气象资料统计，全年最多风向为东北风，频率为，次多风向为东南风频率为，冬季以偏西北风为主。水文郑州境内大小河流条，分属于黄河和淮河两大水系，本项目所在区域在淮河水系二级支流贾鲁河的汇水区内，贾鲁河是郑州市区主要的河流，发源于新密市圣水峪荥阳市贾峪带的山泉地区，自西南向东北。流经西流湖后，沿郑州高新技术开发区东边流过，经石佛转向东，在姚桥转向东南进入中牟县境内，至周口市汇入沙颖河后注入淮河。贾鲁河郑州境内全长，流域面积，历史最大洪峰流量年，年后，上游因兴修水库，泉水锐减，河道径流不足。自然特征最高温度最低温度年平均温度冬季平均温度风向冰冻线规划资料该城镇将建设各种完备的市政设施，其中排水系统采用完全分流制体系。生活污水和工业污水混合后的水质水量预计为设计水量近期万吨日远期万吨日设计水质进出水各指标值如下表注污水排入水体前要求达到国家城镇污水污水处理厂污染物排放标准级级标准处理程度。设计污水水量每天平均污水量万吨日污水的处理程度计算式中的处理程度进水浓度处理后的污水排放的浓度，。污水的处理程度计算式中的处理程度进水浓度处理后的污水排放的浓度，。污水的处理程度计算式中的处理程度进水的浓度处理后污水排放的浓度，。污水的氨氮处理程度计算指标进水出水式中氨氮的处理程度进水的氨氮浓度处理后污水排放的氨氮浓度，。污水的总氮处理程度计算式中总氮的处理程度进水的总氮浓度处理后污水排放的总氮浓度，。污水的总磷处理程度计算式中总磷的处理程度进水的总磷浓度处理后污水排放的总磷浓度，。国内外污水处理工艺研究进展随着经济的快速发展，水环境污染和水体富营养化问题日益严重。常规活性污泥工艺对总氮总磷的去除率仅在之间，远不能达到国家排放标准。这样的出水排放，仍然会引起受纳水体的富营养化。因此，研究开发高效经济的生物脱氮除磷工艺已成为当前水污染控制领域的研究重点和热点。传统生物脱氮除磷工艺存在的些不足，即微生物的混合培养，泥龄，碳源和回流污泥中的硝酸盐问题，因此，近年来出现了几种脱氮除磷工艺的改进工艺，如膜序批式生物反应器，恒液位工艺，脱氮除磷，同步脱氮除磷，工艺反硝化脱氮除磷，法投加硅藻原土处理城镇污水脱氮除磷，低碳源低能耗型改良工艺的脱氮除磷，改进型氧化沟的脱氮除磷，射流曝气周期活性污泥法脱氮除磷，生物陶粒硅藻土联合工艺脱氮除磷等。这些工艺具有以下优点工艺采用厌氧好氧缺氧膜出水的运行方式，可以实现高效脱氮除磷功能，系统对，氨氮总氮量设计中取•沉淀池直径，设计中取浓缩池的容积式中浓缩池的容积浓缩池浓缩时间般采用设计中取，沉淀池有效水深浓缩后剩余污泥量池底高度辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成的坡度，刮泥机连续转动将污泥推入污泥斗，池底高度式中池底坡度，般采用。，设计中取污泥斗容积式中污泥斗高度污泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角般采用污泥斗上口半径污泥斗底部半径。设计中取，污泥斗的容积污泥斗中污泥停留时间浓缩池总高度式中浓缩池总高超高，般采用缓冲层高度，般采用。设计中取设计中取沉淀池总高度为。浓缩后分离出的污水量式中进入浓缩池的污泥量浓缩前污泥含水率，般采用浓缩后污泥含水率，般采用溢流堰浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量，设出水槽宽，水深，则水流速为。溢流堰周长式中浓缩池直径出水槽宽溢流堰采用单侧三角堰出水，三角堰顶宽，深，每格沉淀池有三角堰个。每个三角堰流量式中三三角堰水深。，设计中取为三角堰后自由跌落，则出水堰水头损失为。溢流管溢流水量，设溢流管管径，管内流速。刮泥装置浓缩池采用中心驱动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将污泥推入污泥斗。排泥管剩余污泥量，泥量较小，采用污泥管道管径。间歇将污泥排入贮泥池。其他后续处理工艺贮泥池浓缩后的剩余污泥和初沉污泥进入贮泥池，然后经投泥泵进入消化池处理系统。贮泥池主要作用为调节污泥量，由于消化池采用污泥泵投加，贮泥池起到泵前调节池的作用，平衡前后处理池的泥量。药剂投加池，消化池运行条件要求严格，运行中需要投加的药剂可以直接在贮泥池进行调配。预加热池，采用池外预热时，起到预加热池的作用。设计中取贮泥池总高度。污泥消化池污泥消化的目的是为了使污泥中的有机质变为稳定的腐殖质，同时可以减少污泥体积，并改善污泥性质，使之易于脱水，减少和控制病原微生物，获得有用副产物沼气等，目前污泥消化主要采用厌氧消化，主要处理构筑物为消化池。消化池分为级消化池和二级消化池。级消化池进行加热搅拌。目前常用的污泥加热方法有池外加热法，蒸汽直接加热法。池外加热法。最常见的是热交换法，这种方法般采用套管式换热，污泥在内管流动，热水在内外套管中反方向流动，这种方法设备费用较高，但设备置于池外，维护方便。蒸汽直接加热法直接往污泥中注入高温蒸汽，设备投资省，操作简单，热效率高，但容易出现局部过热的现象。由于厌氧消化是由微生物与底物进行的接触反应，因此必须使二者充分混合，混合同时能使池温和浓度均匀，防止污泥分层和形成浮渣，故厌氧消化需设混合搅拌设备。消化池中污泥的搅拌方法可分为沼气搅拌水泵搅拌水射器搅拌螺旋桨搅拌等方式。二级消化池不加热，不搅拌。级消化池取座，总高度取，二级取三座，每座总高度同级消化池，消化池地下部分，地上部分。污泥脱水与空气净化装置污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约左右，体积很大。因此，为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至，从而大大缩小污泥的体积，污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。目前常用的脱水机械主要有真空转鼓过滤机板框压滤机带式压滤机离心机。污泥脱水过程中有臭味产生，设计中采用木屑和生物碳滤床的方式对空气进行净化。采用三组空气净化器，在每台带式压滤机上部设集气罩，由通气机将臭气送至净化器。本章小结本章主要进行了污泥处理构筑物的计算，包括初沉池污泥量及剩余污泥量的计算，污泥浓缩池的计算，以及其他后续处理工艺包括贮泥池消化池等的简单介绍。第章污水处理厂的布置污水处理厂平面布置在污水处理厂的厂区内有各个处理单元的构筑物，连通个处理构筑物之间的管渠及其他管线辅助性建筑物道路以及绿地等。因此，要对污水处理厂厂区内各种工程设施进行合理的平面规划。污水处理厂设施组成污水处理厂的平面布置包括生产性的处理构筑物和泵房鼓风机房药剂间化验室等辅助性建筑物以及各种管线等的布置。在厂区内还有道路系统室外照明系统和美化的绿地设施。根据处理厂的规模大小，般采用比例尺的地形图绘制总平面图。污水处理厂平面布置原则该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线管道及渠道的平面布置，各种辅助性构筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则处理构筑物与设施的布置应顺应流程几种紧凑，以便于节约用地和运行管理。工艺构筑物或设施与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对布置，并协调好与环境条件的关系如地形走势污水出口方向风向周围的重要或敏感建筑物等。构建之间的间距应满足交通管道渠敷设施工和运行管理等方面的要求。管道与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和与运行维护。协调好建筑物，道路，绿化与处理构建筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。污水处理厂高程布置污水处理厂高程