AB法60000m3d城市污水处理工艺设计.doc

毕毕 业业 设设 计计 题题 目目 AB 法 60000m3/d 城市污水处理工艺设计 学学 院院 资源与环境学院 专专 业业 环境工程 班班 级级 0802 班 学学 生生 魏同川 学学 号号 20080203050 指导教师指导教师 国伟林 二一二年六月四日 济南大学毕业设计 - - 设计总说明 本次毕业设计题目为 AB 法 60000m3/d 城市污水处理工艺设计，此次设计的主 要任务是设计一套使用 AB 工艺法来处理城市污水的工艺流程方案。AB 法属于超高 负荷的活性污泥法，它的设计特点一般为不设置初沉池，A 段与 B 段的回流系统是 分开的。A 段的污泥负荷较高、污泥龄较短、产泥量较多；B 段的污泥负荷较低、 污泥龄较长、产泥量较少。这两段沉淀池的表面负荷差异也比较大。AB 法的产泥 量比较大，需要设置污泥消化工艺，从而解决污泥的处理和出路问题。其设计内容 包括污水处理与污泥处置及处理这两部分。 本文在参阅了大量书籍、期刊等文献基础上，对各种城市生活污水的处理方法 进行了分析与比较并设计了采用 AB 法来处理城市污水的工艺，并对主要的处理单 元设计参数进行了合理选择。对各个主要单元结构、平面布置及高程布置进行了设 计，并使用 AutoCAD 绘图工具进行了工程图纸的绘制，对主要的处理单元以及平面 图与高程图进行了绘制。城市污水处理厂的进水流量：6 万 m3/d；进水水质： BOD5=150 mg/L，CODCr =350 mg/L，SS=150 mg/L，TP=3 mg/L，TN=30 mg/L，NH3-N=25 mg/L。经过由 AB 工艺法的工艺流程处理后，其出水水质将达到： BOD515 mg/L，CODCr50 mg/L，SS15 mg/L，TP1 mg/L，TN20 mg/L，NH3- N15 mg/L 的出水标准。 本设计中污水处理的基本过程如下： 从污水管道进入到污水处理厂的污水，其水位往往比较低，因此在经格栅后并 由泵房提升水位后再经细格栅过滤，进入到沉砂池，在沉砂池中一部分的沙粒等被 去除掉。经沉砂池的初步处理后，由于 AB 工艺法不设置初沉池，所以污水直接进 入到 A 段曝气池中。A 段中的曝气池污水与回流污泥混合，在氧气充足条件下，活 性污泥与污水及氧气充分的混合，有机物得到了降解，与此同时，活性污泥得到了 增长。曝气池也是 AB 工艺法的关键所在。经曝气池后进入到 A 段中沉池中，在中 沉池内泥水得到分离，澄清后污水再进入到 B 段曝气池中，并将有机物作进一步的 处理。B 段中的曝气池出水再经 B 段的二沉池，泥水再次得到分离。二沉池出水后 排入到滤池进行过滤，并经紫外消毒以后，处理水流出系统。经过浓缩的污泥从沉 淀池的底部排出，其中一部分回流后作为接种污泥，另一部分当作剩余污泥排出系 统。而剩余污泥在浓缩池中进行初步浓缩后再经干燥脱水后，此时的污泥体积已大 大缩小可以外运。 经过设计后的出水水质的标准符合一般污水排放的标准，同时其完全可作为中 水回收利用，并对城市水环境改善以及减少水质性缺水具有非常好的促进作用。 关键词：AB 法；城市污水；工艺设计；CAD 绘图 济南大学毕业设计 - I - DESIGN INSTRUCTION The graduation project topic is the design of urban sewage treatment process with AB method(60000 m3/d). The main task is to design a set of AB process to treat the urban sewage. AB process belongs to activated sludge process with the ultrahigh load. The feature of this design is that AB process generally doesnt need the primary sedimentation tank, and the refluence systems of the section A and the section B are both separated. Section A works in higher sludge loading, shorter SRT and more sludge production, while Section B is on the opposite. Difference in hydraulic loading of sedimentation basins in these two sections is noticeable. With the high sludge output, setting up sludge digest tanks to deal with the excess sludge problem is very necessary for AB process. The design elements including the sewage treatment and the sludge treatment and disposal. This paper has examined a large number of books , journals and other literature, based on the various methods to treat the municipal sewage a comparative analysis and design of AB process to treat the municipal wastewater. Given a rational choice on the main processing unit of design parameters and for each main unit structure, the layout and the elevation layout design, and use AutoCAD drawing tools drawing the engineering drawings, the main processing unit and floor plan and elevation drawing of drawing. The influent flow rate of municipal sewage treatment plant is 60,000m3/d while the water quality is BOD5=150mg/L, CODCr=350mg/L, SS=150mg/L, TP=3mg/L, TN=30mg/L, NH3-N=25mg/L. By the AB treatment process, water quality of the effluent will achieve：BOD515mg/L, CODCr50mg/L, SS15mg/L, TP1mg/L, TN20mg/L, NH3- N15mg/L. The basic design of wastewater treatment process is as follows: The wastewater always has a lower water level at first, when it flows through the grid and then enhances the water level by pump, the sewage flows into the grit chamber where the sands are removed. With primary treatment of grit chamber, the water runs directly to the aeration tank of the section A. Organics are degraded and the sewage is purified in the aeration tank while the returning activated sludge and the sewage are fully mixed in the oxygen sufficient conditions, and the activated sludge grows. Aeration pool is also the key to the process. Then dewatering in the middle settling tanks, which the sludge-water separated. The clarification of the sewage flows into the aeration tank of the section B to make an intensive treatment of organics. The wastewater flows into the secondary sedimentation tanks, which the sludge-water separated again. The influent goes into the filter, and then disinfects with the ultraviolet lamp. Finally, the treating water discharges out of system. The concentration of sludge 济南大学毕业设计 - II - discharges from the bottom of the sedimentation tanks, some returns as inoculation, and others remove from the system as the excess sludge. The excess sludge preliminary concentrates in the concentrated pool and then dehydrates, so at this time the volume of the sludge has been dramatically reduced and can be transported outside. The quality standard of effluent water after the design reaches the general standard, which can be reused as the normal water. It plays an important role in the improvement of municipal water environment and the reduction of the water quality-induced water shortage. Key words：AB process；municipal sewage；process design；CAD 济南大学毕业设计 目 录 设计总说明.I DESIGN INSTRUCTION.II 1 概述.1 1.1 城市污水的水质.1 1.2 城市污水的分类.1 1.3 城市污水处理后的排放与利用.2 2 设计依据.3 3 设计进水水质及排放标准.4 3.1 设计处理的水质水量.4 3.2 污水的特征.4 3.3 出水水质的标准.4 3.4 污水的处理程度.4 4 工艺选择.6 4.1 AB 工艺法的介绍 .6 4.2 AB 工艺法的特点 .6 4.3 AB 工艺法设计参考 .7 5 污水处理工艺说明.8 5.1 一级处理.8 5.1.1 格栅.8 5.1.2 污水泵房.9 5.1.3 沉砂池.10 5.2 二级处理.10 5.2.1 曝气池.10 5.2.2 二沉池.11 5.3 深度处理.11 5.3.1 滤池.12 5.3.2 消毒.12 6 污泥处理.13 6.1 污泥浓缩.13 6.2 污泥消化.13 6.2.1 厌氧消化.13 6.2.2 好氧消化.14 6.3 污泥脱水.14 济南大学毕业设计 7 处理工艺构筑物设计计算.16 7.1 格栅的设计.16 7.1.1 格栅设计参数.16 7.1.2 粗格栅设计计算.16 7.1.3 细格栅设计计算.18 7.2 污水泵房的设计.19 7.2.1 集水池设计参数及计算.20 7.2.2 水泵设计参数及计算.20 7.2.3 管路设计参数.22 7.2.4 水泵机组的布置.23 7.3 沉砂池.23 7.3.1 设计参数及要点.23 7.3.2 设计计算.24 7.4 曝气池.26 7.4.1 曝气池的设计内容及设计参数.26 7.4.2 曝气池设计的一般规定.26 7.4.3 A 段曝气池的设计计算.27 7.4.4 B 段曝气池的设计计算.29 7.5 沉淀池.32 7.5.1 二沉池的设计要求.32 7.5.2 A 段中沉池的设计计算.33 7.5.3 B 段二沉池的设计计算.34 7.6 回流污泥计算.35 7.6.1 剩余污泥的计算.35 7.6.2 回流比计算.36 7.7 配水井.37 7.8 滤池.39 7.8.1 设计参数.39 7.8.2 设计计算.39 7.9 消毒.41 7.10 污泥浓缩池.41 7.10.1 设计参数.42 7.10.2 设计计算.42 济南大学毕业设计 7.11 污泥消化池.44 7.11.1 设计参数.45 7.11.2 一级消化池的容积计算.45 7.11.3 二级消化池的计算.46 7.12 污泥脱水机.47 8 污水处理厂总体布置.48 8.1 污水处理厂总体布置内容.48 8.2 污水处理厂平面布置.48 8.3 污水处理厂高程布置.50 结 论.54 参 考 文 献.56 致 谢.57 济南大学毕业设计 - 0 - 1 概述 1.1 城市污水的水质 因工业规模和性质的差异，不同城市的污水水质受工业废水水质以及水量的影 响而有显著不同。 典型的城市生活污水，其水质变化有一定的范围，见下表： 表 1-1 典型的城市生活污水水质示例1 浓度/（mg/L）指标 高中低 指标浓度/（mg/L） 固体（TS）1200720350可生物降解部分750300200 溶解性总固体850500250溶解性375150100 非挥发性525300145悬浮性375150100 挥发性325200105总氮854020 悬浮物（SS）350220100有机氮35158 非挥发性755520游离氨502512 挥发性27516580亚硝酸盐000 可沉降物/（ml/L）20105硝酸盐000 生化需氧（BOD5）400200100总磷1584 溶解性20010050有机磷531 悬浮性20010050无机磷1053 总有机碳（TOC）29016080氯化物（Cl-）20010060 化学需氧（COD）1000400250碱度（CaCO3）20010050 溶解性400150100油脂15010050 悬浮性600250150 注：1.单位除注明外均以 mg/L 计。 2.该表摘自给水排水设计手册 。 在上表中，几项常用重要指标为 COD、BOD5、N、P 及 SS，以及还有重金属 指标。通过这些污染指标反映污水中不同污染物以及污染物特征。 COD、BOD5、SS 属于综合性指标。因为城市污水中成分较为复杂，难以采用全分 析方式逐一监测分析加以确认，所以采用这些综合分析指标便能从整体上反映污染 物含量及污染物基本污染特征。 1.2 城市污水的分类 城市污水是指从城市的下水道系统中收集的各类污水，根据其来源不同，由工 业废水、生活污水以及城市降水径流组成，是混合污水1。 城市污水主要来源于城市居民生活中所产生的污废水、企业工业在生产制造过 程中产生的废水、城市降水以及部分受污染地表水这三方面。 工业废水是指在工业生产过程中排出的污废水。常见的对环境严重污染的工业 废水有：煤气洗涤废水、造纸废水、生物制药废水、农药废水、酿造废水、电镀废 济南大学毕业设计 - 1 - 水、印染废水、毛纺废水、化工废水、制革废水、炼油废水、油漆废水等。工业废 水是城市污水中的有毒有害污染物的主要来源。 生活污水是指人们日常生活中的排水，经公共场所、居住区和工厂的卫生间、 洗衣房、浴室以及厨房等生活场所排出。生活污水中有机物约占 60%，如蛋白质、 脂肪和糖类等等；其中无机污染物约占 40%，如泥沙、杂物等。另外还包含洗涤剂、 病原微生物以及寄生虫卵等等。 降水径流是由冰雪融化水或城市降水所形成。初期冰雪融化水和降雨若能纳入 城市污水管道并对其加以处理，则是一种合理的处理方式。 当然，依据不同的分类标准，城市污水还有其它分类方法。总的来说，这些分 类在进行污水处理时，要有针对性地比较和选择处理技术和预处理效果。 1.3 城市污水处理后的排放与利用 城市污水经净化处理后，其主要出路有三：（1）灌溉田地；（2）排入水体， 将其作为水体的补给水；（3）处理水收回使用。 灌溉田地使污水得到了充分的利用，但必须要遵守灌溉有关规定，避免土壤和 农作物遭受污染。 排放到水体中是城市处理水最常采用的出路之一。排放到水体中的城市污水应 严格遵照国家或地方的相关排放标准，否则将会造成水体遭受污染。 处理水收回使用是最为合理的出路，这样既可以节约和利用有限且宝贵的淡水 资源，又达到了减少了污水排放量的目的，其大大减少了水环境的污染。城市污水 经二级处理以及深度处理后回收利用的范围非常广泛，可回收利用于生活杂用，例 如冲洗厕所、园林绿化、浇洒道路等，也可当作电厂的循环冷却水使用。 济南大学毕业设计 - 2 - 2 设计依据 （1） 给水排水设计手册 （2） 中华人民共和国水污染防治法 （3） 中华人民共和国环境保护法 （4） 中华人民共和国污水综合排放标准 （GB 8978-1996） （5） 城市污水处理厂污水污泥排放标准 （CJ3025-98） （6） 城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002） 济南大学毕业设计 - 3 - 3 设计进水水质及排放标准 3.1 设计处理的水质水量 依据设计课题，设计水量为 Q=6104m3/d。 依据常规城市生活污水的水质以及水量情况，设计其水质如下： BOD5=150 mg/L，COD=350 mg/L，pH=6.5-8.5，SS=150 mg/L，TP=3 mg/L，TN=30 mg/L，NH3-N=25 mg/L。 3.2 污水的特征 此污水以有机物为主，其中 BOD5/COD 为 0.43，其可生化性比较好。针对此污 水，设计采用 AB 工艺法处理时，要求要有脱氮除磷的效果，因此我们可在 B 段选 用 A2/O 工艺。针对以上这些特点及出水水质的要求以及现有的污水处理技术，本次 设计将采用 AB 法污水处理工艺技术。 3.3 出水水质的标准 为了严格控制对生态环境破坏并保护水资源，污水处理厂的出水水质应按排水 水域类别，在严格遵照国家污水综合排放的标准以及行业污水的排放标准的情况下， 由当地的环保部门提出并制定。 在这种情况下，如果污水经二级处理后外排，没有严重污染水体的水质，经当 地的环保部门认证许可后，可以适当放宽其中某些指标（如色度、COD 等）要求， 降低污水的处理成本，促进企业对待污水治理的积极性。而对于不排入但需要重点 保护的天然饮用水水源污水，也必须要进行深度处理才能够达标，这样一来，势必 会经常导致污水处理厂的运行费用过高。 本次设计中选用 AB 法污水处理工艺技术，处理的出水水质要求要符合 GB18918-2002城镇污水处理厂污染物排放标准中一级 A 标准。 设计的出水水质的标准如下： BOD515 mg/L，COD50 mg/L，pH=6-9，SS15 mg/L，TP1 mg/L，TN20 mg/L，NH3-N15 mg/L。当 BOD5值大于 160mg/L 时，其去除率应大于 50%；当进 水的 COD 值大于 350mg/L 时，其去除率应大于 60%。 3.4 污水的处理程度 A、B 两段主要的污染物去除率为：BOD5的去除率 90%95%，COD 的去除率 80%90%，TP 的去除率 50%70%，TN 的去除率 30%40%。则分别计算主要污 染物处理程度2为： 济南大学毕业设计 - 4 - 生化需氧量（BOD5）为： %90 150 15150 5 BOD E 化学需氧量（COD）为： % 7 . 85 350 50350 COD E 总磷（TP）为： % 7 . 66 3 13 TP E 总氮（TN）为： %3 .33 30 2030 TN E 悬浮物（SS）为： %90 150 15150 SS E 济南大学毕业设计 - 5 - 4 工艺选择 4.1 AB 工艺法的介绍 按照城市污水处理和污染防治技术政策的要求推荐，20 万 t/d 以上规模大 型污水厂一般来说采用常规活性污泥法工艺处理污水，而 5-20 万 t/d 的污水厂可采 用 AB 法、SBR 法、氧化沟法、常规活性污泥法等工艺来处理污水。 AB 法是吸附生物降解法(Adsorption Bio- degradation)简称，由德国的教授提出， 其作为一种高效而且稳定的废水二段生物处理工艺，从 80 年代初便开始在实际工 程中得到应用以来，立即受到国内外研究人员和技术人员的普遍重视，并且成为废 水处理领域中发展较快的污水处理工艺3-6。 本设计采用的是 AB 污水处理工艺法对城市的污水进行处理。其具体的工艺流 程图如图 4.1。 图 4.1 AB 法工艺流程图 AB 工艺是由预处理段、A 段（主要依靠吸附作用） 、B 段（主要依靠生物降解 作用）三部分组成。在预处理阶段不设置初沉池，只设置格栅、沉砂池等简易的处 理设备。A、B 两段均是生物处理单元，但两段完全分开，分别拥有独立污泥回流 系统以及各自独特的微生物种群。A 段由 A 段曝气池和中沉池构成，B 段由 B 段曝 气池和二沉池构成。污水首先进入负荷较高的 A 段，然后再进入负荷较低的 B 段7。 4.2 AB 工艺法的特点 A、B 两段的污水、污泥系统是独立分开的，A 段有较高负荷，B 段的负荷比较 低；A、B 两段串联运行，污水首先将进入较高负荷的 A 段，A 段可根据进水的水 质水量情况来选择选用好氧或厌氧的运行方式；然后污水将进入较低负荷的 B 段， B 段除常见的普通的活性污泥法外，还可根据实际选用 SBR 法、生物膜法、A/O 法、 A2/O 法及氧化沟法等多种污水处理工艺；AB 工艺法不设置初沉池，污水全部进入 到处理系统中，A 段是开放性生物动力系统，它与吸附再生工艺的原理有许多相 济南大学毕业设计 - 6 - 似之处，因为有独立的污泥回流系统和各自微生物群，益于各自的功能发挥；AB 工艺法具有明显的脱氮除磷作用，尤其是除磷效果较为明显；AB 工艺法具有较强 抗冲击能力，在有冲击的情况下，其恢复比较快，运行费用比较低，投资也比较少。 4.3 AB 工艺法设计参考 如果没有除磷的要求，AB 法的运行管理相对较为简单，与传统的活性污泥法 区别不是很大，如果有脱氮除磷要求，AB 工艺法的设计运行对于参数的控制要复 杂一些。通常要依据溶解氧的浓度来调节 A 段工艺的供风量，如果要求 A 段有较高 BOD5去除率和除磷率时，溶解氧应控制在较高的水平，一般来说，溶解氧 1.0mg/L；当进水中含有大量难降解有机物时，应根据具体的情况适当降低 DO 的 值，保证 A 段在缺氧的状态下运行，以提高 A 段的出水可生化性。 另外，A 段在长期缺氧的环境下运行，会导致絮凝作用减弱，生成有抑制作用 的产物；为保证 BOD5/COD 的比值的提高以及 A 段处理效率，A 段应当选择缺氧和 好氧交替运行。A 段污泥沉淀性能较好，A 段不会发生反硝化与污泥膨胀导致的污 泥上浮现象，所以污泥回流比不需太大，A 段剩余污泥排放量，依据 A 段 MLSS 来 设计控制，因为 A 段并不是单纯的生物系统，合理控制 DO 的值和污泥的浓度，其 作用是用来完成生物吸附。B 段控制包括脱氮除磷的控制，因为 A 段工艺的特殊性， 应当增加反映 A 段工艺的特征的检测指标，如 TBOD5、TCODcr、TSS 等，为了方 便准确地评价 A 段处理效果，使 A 段处于最佳的运行状态。 济南大学毕业设计 - 7 - 5 污水处理工艺说明 5.1 一级处理 城市污水的一级处理是指通过物理的方法对水中悬浮物、漂浮物及大颗粒的固 体污染物进行处理。其位于污水处理程序前端，对污水处理的后续工序正常运行起 十分重要的保护作用，是在污水处理过程中不可缺少的工序。 5.1.1 格栅 1. 格栅 格栅是较为简单的过滤设备，污水中有各式各样的漂浮物以及垃圾，去除掉水 中这些漂浮垃圾，成为污水的处理过程中的第一道工序。它保障后续工序的顺利进 行，以及保护其它机械设备，在污水处理的流程开始部分必须要设有格栅以及格栅 除污机。 根据栅条的断面形状不同，可将格栅分为圆形断面格栅、正方形断面格栅、矩 形断面格栅、两头半圆的矩形格栅以及一头半圆的矩形格栅。相对