污水厂设计毕业论文.doc

武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 污水厂设计毕业论文污水厂设计毕业论文 目 录 1 设计说明 1 1 1 引言 1 1 2 工程概况 2 1 2 1 设计原始资料 2 1 2 3 设计规模 2 1 2 2 进出水水质 3 1 3 处理方案的确定 3 1 3 1 城市污水处理概述 3 1 3 2 常用城市污水生物处理技术 4 1 3 3 工艺方案选择的原则 7 1 3 4 污水处理工艺的选择及流程 8 1 3 5 主要构筑物说明 11 2 各单元设计计算 14 2 1 格栅的设计 14 2 1 1 设计参数 14 2 1 2 中格栅 15 2 1 3 细格栅 18 2 2 曝气沉砂池的设计 20 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 2 2 1 设计参数 20 2 2 2 设计计算 20 2 3 主体反应池的设计 24 2 3 1 设计参数 24 2 3 2 设计计算 25 2 4 配水井的设计 34 2 4 1 设计参数 34 2 4 2 设计计算 34 2 5 辐流式二沉池的设计 35 2 5 1 设计参数 35 2 5 2 设计计算 35 2 6 浓缩池的设计 37 2 7 污泥贮泥池的设计 38 2 8 构筑物计算结果及说明 39 3 污水厂平面布置 40 3 1 布置原则 40 3 2 平面布置 41 3 3 附属构筑物的布置 41 4 高程计算 42 4 1 水头损失 42 4 2 标高计算 42 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 4 2 1 二沉池 42 4 2 2 配水井 43 4 2 3A2 O 池 43 4 2 4 沉砂池 43 4 2 5 格栅 43 4 2 6 浓缩池 44 4 2 7 贮泥池 44 5 结论及建议 44 5 1 结论 44 5 2 建议 45 参考文献 46 附录 47 致谢 48 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 1 1 设计说明 1 1 引言 据 2010 年中国环境状况公报 公布 2010 年全国废水排放总量为 617 3 亿吨 其中城市生活污水排放量 379 8 亿 t 占污水排放总量的 61 5 废水化 学需氧量 COD 排放总量 1238 1 万 t 其中城市生活污水中氨氮排放 93 万 t 占废水氨氮排放总量的 71 2 由此可见 目前我国的水污染形势严峻 特 别是城市污水的排放对地表水和地下水水质的影响显得更加突出 据有关资料 统计 全国近 70 80 的生活污水未经处理 直接排入江河湖海 年排污量达 400 亿 m3 造成全国 1 3 以上的水域受到污染 专家指出 水污染加剧了水资 源的短缺 直接威胁着饮用水的安全和人民群众的健康 影响到工农业生产和 农作物安全造成的经济损失约为 GNP 的 1 5 3 水污染已成为不亚于洪灾 旱灾甚至更为严重的灾害 未来城市的最大危害就是污水 造成我国水污染严 重的主要原因之一是由于全国城市污水处理率较低 使大量的城市污水未经处 理而直接外排 导致了严重的水污染 并加剧了水资源的短缺 而长期以来 城市污水处理均以去除有机物和悬浮物为目的 其工艺为普 通活性污泥法 该法对氮 磷等无机营养物去除效果很差 一般来说 氮的去 除率只有 20 30 磷的去除率只有 10 20 随着大量的化肥 农药 洗涤剂等高浓度氮 磷工业废水的排出 导致城市污水中 N P 浓度急剧增加 从而引起水体中溶解氧降低及水体富营养化 同时影响了处理后污水的复 用 所以 要求在城市污水处理过程中不仅要有效地去除 BOD 和 SS 而且要 有效地脱氮除磷 3 八十年代以来 生物脱氮除磷工艺已成为现代污水处理的 重大课题 特别是以厌氧 缺氧 好氧 Anaerobic Anoxic aerobic 简称 A2 O 工艺 系统的生物脱氮除磷工艺 因其特有的技术经济优势和环境效益 越来越受到人们的高度重视 本设计中即采用其改进工艺预缺氧 厌氧 缺氧 好氧 Anoxic Anaerobic Anoxic aerobic 即 A A2 O 工艺 对某城市生活污水 进行处理 日处理能力 100000 方 设计包含污水处理工艺流程的确定 工艺流 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 2 程中各单体的计算 施工图纸的绘制等 工程的实施将显著改善受纳水体水质 同时间接产生经济效益 促进经济可持续发展 出水达到 城镇污水处理厂污 染物排放标准 GB18918 2002 规定的一级标准的 B 标准要求 其出水就近排 入水体 1 2 工程概况 1 2 1 设计原始资料 H 市是浙江省的重要工业城市之一 近些年来 随着改革开放的进一步深 入 H 市经济发展迅速 人民生活水平不断提高 H 市属亚热带湿润性季风气 候 经调查和咨询 该城市的气象资料见表 1 1 表表 1 1 污水处理厂所处城市气象资料污水处理厂所处城市气象资料 年平均气温 15 8 月平均最高气温 27 9 月平均最低气温 3 1 最高气温 39 最低气温 4 5 年平均降雨量 1238 8 温度在 10 度以下0 天主风向东南风 平均风速3 2m s 年最大风20 m s H 市北区地势平坦 地形略呈南高北低 原状地面标高一般为 5 0m 5 8m 黄海高程系 局部地带标高仅 4 8 4 9m 厂区平均海拔高程 5 0m 城区地表土层为黄褐色亚粘土 土层厚度约为 1 0m 第二层为灰褐色粉 质粘土 土层厚度约 4 0m 1 2 3 设计规模 根据该市该地区中长期发展规划 2020 年城市人口 30 万 2030 年城市人 口 43 万 目前 H 市居民平均生活用水 120L 人 d 浙江属于第三分区 居住 建筑内设有室内给排水卫生设备和淋浴设备 所以 q 为 110 150 L 人 d 取 q 120 L 人 d 城市公共建筑污水量按城市生活污水量的 30 计 随着经济 的发展 城市化程度越来越高 人口也将随之猛增 人口的大量增加也将导致 生活污水的大量增加 生活污染也将随之加剧 H 市开发建设虽然目前还处于起步阶段 但工业发展势头强劲 工业污染 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 3 物的排放总量势必有较大增长 现日排放工业废水约 3 104m3 d 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 10 万方 主 要处理城市生活污水以及部分工业废水 按生活污水总量来取其时变化系数为 1 3 1 2 2 进出水水质 该水经处理以后 水质应符合 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 规定的一级标准的 B 标准 由于进水不但含有 BOD5 还含有 大量的 N P 所以不仅要求去 BOD5 除还应去除水中的 N P 达到排放标准 进水 PH 为 6 7 总氮为 35mg L 其他见表 1 2 表表 1 2 污水厂设计进出水水质对照表污水厂设计进出水水质对照表 单位 mg L CODcrBOD5SS NH3 N TP 进水 混合 350160150254 出水 602020150 5 1 3 处理方案的确定 1 3 1 城市污水处理概述 城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因 是制约许多城市可持续发 展的主要原因之一 目前 我国正处于城市污水处理事业的大发展时期 尤其 随着国家可持续发展战略的实施 中国环境与生态保护已被提上首要议事日程 城市生活污水处理自 200 年前工业革命以来 越来越受到人们的重视 城 市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志 近 200 年来 城市污 水处理已从原始的自然处理 简单的一级处理发展到利用各种先进技术 深度 处理污水 并回用 处理工艺也从传统活性污泥法 氧化沟工艺发展到 A O A2 O AB SBR 包括 CCAS 工艺 等多种工艺 以达到不同的出水要 求 我国城市污水处理相对于国外发达国家 起步较晚 目前城市污水处理率 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 4 不到 10 在我们大力引起国外先进技术 设备和经验的同时 必须结合我国 发展 尤其是当地实际情况 探索适合我国实际的城市污水处理系统 1 结合我国实际情况 参考国外先进技术和经验 建设城市污水处理厂应符 合以下几个发展方向 1 总投资省 我国是一个发展中国家 经济发展所需资金非常庞大 因 此严格控制总投资对国民经济大有益处 2 运行费用低 运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素 是评 判一套工艺优劣的主要指标之一 3 占地省 我国人口众多 人均土地资源极其紧缺 土地资源是我国许 多城市发展和规划的一个重要因素 4 脱氮除磷效果好 随着我国大面积水体环境的富营养化 污水的脱氮 除磷已经成为一个迫切的问题 我国最新实施的国家 污水综合排放标准 也 明确规定了适用于所有排污单位 非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排 放标准 这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题 2 1 3 2 常用城市污水生物处理技术 污水处理所采用的工艺技术是污水处理厂的核心部分 与进水水质 出水 要求 处理量 投资大小等等因素密切相关 由于城市污水的主要污染物是有 机物 因此目前国内外大多采用生物处理技术处理城市污水 主要有活性污泥 法和生物膜法两大类 其中 生物膜法由于处理效率不高 卫生条件较差 我 国只有少数几座生物膜法城市污水处理厂 而活性污泥法污水处理厂占绝大多 数 其中使用最广泛的主要有四种类型 6 传统活性污泥工艺和其改进型工 艺 AB 工艺 SBR 及其改进工艺 氧化沟及其改进工艺 AB 法工艺 AB 法是吸附生物降解法的简称 是联邦德国亚琛大学 B Bohnke 教授于 20 世纪 70 年代中期 24 在传统两段活性污泥法和高负荷活性污泥法基础上开 发的一种新工艺 属超高负荷活性污泥法 在技术上有所突破 该工艺不设初沉池 由污泥负荷较高的 A 段和污泥负荷较低的 B 段串联组 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 5 成 并分别有独立的污泥回流系统 该工艺从 80 年代开始应用于生产实践 由 于具有技术成熟 处理高浓度生活污水效果好 出水稳定 水质高的特点 越 来越受到污水处理界的青睐 但 A B 法也存在污泥量大 构筑物及设备较多 运行管理复杂 脱氮除磷效果不理想的缺点 青岛海泊河 8 12 万 m d 污水处 理厂采用了该工艺 SBR 及其改进工艺 1 SBR 工艺 SBR 工艺也叫序批式活性污泥法 其最根本的特点是处理工序不是连续的 而是间歇的 周期的 污水一批一批地经过进水 曝气 沉淀 排水 然后又 周而复始 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 该工艺具有以下优点 出水水质稳定 水 质好 耐冲击负荷 运行管理简单 自控水平高 占地面积小 造价低 操作 灵活 但 SBR 法存在的曝气系统易堵塞 故障率高 人工操作管理繁琐 监测 手段要求高等缺点也影响了其使用 美国 Cnmdy3000m d 污水处理厂和澳大利 亚的 Tmmwqdth 污水厂采用了该工艺 23 2 ICEAS 工艺 传统 SBR 是问歇进水 切换频繁 并且至少需要两池以上来回倒换 很不 方便 于是出现了连续进水的 ICEAS 工艺 该工艺的主要改进是在反应池中增 加一道隔墙 将反应池分隔为小体积的预反应区和大体积的主反应区 污水连 续流人预反应区 然后通过隔墙下端的小孔以层流速度进人主反应区 在保持 传统的 SBR 工艺特点的同时 该工艺省去了问歇进水的麻烦 但该工艺设备造 价偏高 技术全部进口 操作运行要求严格 3 CAST 工艺 CAST 工艺是 SBR 工艺中脱氮除磷效率最好的一种 它对 SBR 工艺最大的 改进是在反应池前段增加一个选择段 污水首先进入选择段 与来自主反应区 的回流混合液混合 在厌氧条件下 选择段相当于前置厌氧池 为高效除磷创 造了有利条件 该工艺的另一个特点是利用同步硝化反硝化原理脱氮 在主反应区 反应 时段前期控制溶解氧不大于 0 5mg L 处于缺氧工况 利用池中原有的硝态氮 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 6 反硝化 然后利用同步硝化产生的硝态氮反硝化 到反应时段后期 加大充氧 量 使主反应区处于好氧工况 完成生物除磷反应 并保证出水有足够的溶解 氧 CAST 工艺设计和运行管理简单 处理效果稳定 已被多座中小型污水处 理厂所采用 规模 8 万 m d 的贵阳市小河污水处理厂以及深圳 天津及云南的 一些污水处理厂都采用了该工艺 4 UNITANK 工艺 UNITANK 工艺是 20 世纪 90 年代比利时西格斯公司在三沟式氧化沟的基 础上开发出来的 25 它由 3 个矩形池组成 其中外边两侧的矩形池既可做曝气 池 又可做沉淀池 中间一个矩形池只做曝气池 该工艺连续进水 连续出水 常水位运行 具有脱氮功能及流程简单的特点 同时还有容积利用率低 设备 闲置率高 除磷功能差等不足 要求除磷时则需要化学除磷 我国石家庄高新 区 10 万 m d 污水处理厂 上海石洞口 40 万 m d 污水处理厂及广西梧州污水 处理厂均采用此工艺 5 MSBR 工艺 MSBR 即改良型的 SBR Modified SBR 是 A O 法和 SBR 法工艺组合合成 的工艺系统 它具有二者的一些优点 因而出水水质稳定 MSBR 是一种可连 续进水 高效的污水处理工艺 且简单 容积小 单池 易于实现计算机自动 控制 在较低的投资和运行费用下 能有效地处理含高浓度 BOD5 TSS 氮和 磷的污水 但 MSBR 的结构复杂 各种设备较多 操作管理也比较麻烦 这些 都有待进一步优化改进 加拿大的 Estevan 污水处理厂 深圳市盐田污水处理 厂 北京海淀区某医院污水处理项目均采用了该工艺 氧化沟工艺 氧化沟又称循环曝气池 无终端曝气池 是活性污泥法的一种变型 通常 采用延时曝气 在污水净化的同时污泥得到稳定处理 常见的氧化沟有 Carrousel 氧化沟 交替工作式氧化沟 Orbal 氧化沟 一体化氧化沟等 与活 性污泥法相比 它具有处理工艺及构筑物简单 无初沉池和污泥消化池 一体式 氧化沟还可以取消二沉池和污泥回流系统 泥龄长 剩余污泥少且容易脱水 处理效果稳定等特点 但也存在着负荷低 占地大的缺点 邯郸市东污水厂处 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 7 理水量为 10 万 m d 污水处理厂采用了该工艺 传统活性污泥工艺及其改进型工艺 1 传统活性污泥工艺 传统活性污泥法是应用最早的工艺 它去除有机物和悬浮物的效率很高 对于城镇污水 可确保出水 BOD5 和 SS 达到 30mg L 以下 因此 在 1996 年 前在我国尚未要求去除氮磷 该工艺是城镇污水处理厂的主体工艺 随着 城 镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 的颁布实施 我国对城镇污水 处理厂的出水水质 尤其是对出水的氮 磷指标要求更加严格 传统的活性污 泥工艺已经不能满足国家标准对氮 磷的去除要求 必须加以改造 一种是用 于除磷的厌氧一好氧工艺 A O 一种是用于脱氮的缺氧一好氧工艺 A O 法则 是既脱氮又除磷的工艺 天津纪庄子 30 万 m d 污水处理厂 北京高碑店 100 万 m d 污水处理厂 沈阳北部污水处理厂 40 万 m d 污水中的 20 万 m d 采 用的均是活性污泥污水处理技术 2 A O 工艺 A O 缺氧 好氧 法对于大型活性污泥法污水处理厂来说 处理效果较稳定 且实现了脱氮或除磷的目标 能耗和运营费用也较低 其缺点是处理单元多 管理较复杂 且不能同步脱氮和除磷 用于除磷的 A O 工艺的最主要特征是高 负荷运行 泥龄短 水力停留时间短 用于脱氮的 A O 工艺的负荷很低 泥龄 长 水力停留时间长 沈阳北部污水处理厂设计处理的 40 万 m d 污水中的 20 万 m d 采用的是 A O 脱氮的污水处理技术 3 A O 工艺 A O 厌氧 缺氧 好氧 工艺同时具有脱氮除磷的效果 其工艺原理是磷 在厌氧区被释放 在好氧区被吸收 达到除磷目的 污染物在好氧区被氧化降 解 去除 COD 和 BOD5 同时在硝化菌作用下 有机氮转化的氨氮继续转化为 亚硝酸氮和硝酸氮 含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮 该工艺主要优点是对 COD BOD5 SS 等具有较高的去除率 对脱氮除磷也具 有较高的去除效果 具有运行费用低 占地少 出水水质好等特点 A A O 工艺就是在此基础上在厌氧池前加了一个污泥预缺氧池 以便污泥更好的处理 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 8 1 3 3 工艺方案选择的原则 污水处理工艺流程选择是根据原水水质 出水水质要求 污水处理厂规模 污泥处置方法及当地的温度 工程地质 征地费用 电价等实际条件和要求 选择切实可行且经济合理的处理工艺方案 经全面比较后优选出最佳的总体工 艺方案和实施方式 在确定处理工艺的过程中应遵循以下原则 5 1 采用的工艺运行可靠 技术成熟 处理效果良好 能保证出水水质达 到排放标准 从而减少污水对城市水环境的影响 2 采用的工艺投资省 污水处理厂占地面积小 能耗少 运行费用低 3 安全稳妥的处理处置污泥 既节省投资 又避免而次污染 4 所采用的工艺应运转灵活 能适应一定的水质 水量的变化 5 操作管理简便有效 便于实现处理过程的自动控制 降低劳动强度和 人工费用 提高管理水平 6 污水处理工艺的确定应与污泥处理和处置工艺的方式结合起来考虑 以保证污水处理厂排出的污泥应易于处理和处置 7 所选工艺应最大程度地减少对周围环境的不良影响 如气味 噪声 气雾等 同时也要避免对周围环境产生不安全因素 8 一般来说 大型城市污水处理厂 处理能力为 10 万 20 万 m3 d 的 优选工艺是传统活性污泥法及其改进型 A O 和 A2 O 法 与 SBR 工艺相比最 大的优势就是能耗低 运营费用较低 污水厂规模越大 这种优势越明显 9 中小型污水厂 处理能力小于 10 万 m3 d 的优选工艺是氧化沟法和 SBR 法 这些工艺去除有机物的 效率较高 有的兼有除磷脱氮的功能 基建 费用明显低于传统活性污泥法 且整个处理单元的占地面积只有传统活性污泥 法的的 50 由于中小型污水厂的水质水量变化比较剧烈 因此更适合选用抗 冲击负荷能力强的氧化沟法和 SBR 法 1 3 4 污水处理工艺的选择及流程 一 计算污水量 日人平均生活用水量 Q1 300000 0 12 36000m3 d 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 9 工业废水量 Q2 30000 m3 d 城市公共建筑污水量 Q3 36000 0 3 10800m3 d 污水总量 Q Q1 Q2 Q3 36000 30000 10800 76800m3 d 转化为 m3 s 为单位 即 76800 24 60 60 0 89 m3 s 城市混合污水变化系数 日变化系数 K 日 1 1 总变化系数 Kz 1 3 设计最大时总污水量为 Qmax 76800 1 3 99840 m3 d 1 16 m3 s 二 污水水质特性分析 原污水能否采用生化处理 特别是是否适用于生物除磷脱氮工艺 取决于 原污水中各种营养成分的含量及其比例能否满足生物生长的需要 因此首先应 判断相关的指标能否满足要求 9 污水处理厂进水水质各污染物配比表见表 2 1 表表 2 1 进出水水质各污染物配比进出水水质各污染物配比 项目BOD5 CODCrBOD5 TNBOD5 TP 设计0 464 640 指标 0 3 3 20 1 BOD5 CODCr 污水 BOD5 CODCr 值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法 一般认为 BOD5 CODCr 0 3 可生化性较好 BOD5 CODCr 0 3 较难生化 BOD5 CODCr 0 25 不易生化 设计中 BOD5 CODCr 0 46 因此可生化性较 好 适合采用生物处理工艺进行处理 2 BOD5 TN 即 C N 比值 C N 比值是判别能否有效脱氮的重要指标 由于生物脱氮的反硝化过程中 主要利用原污水中的含碳有机物作为电子供体 该比值越大 表明碳源越充足 反硝化进行越彻底 理论上 BOD5 TN 2 86 时反硝化才能进行 实际运行材料 表明 3 0 时才能使反硝化过程正常进行 当 BOD5 TN 4 5 时 氨氮去除率 80 总氮的去除率 60 设计中的进水水质 C N 4 6 可满足生物脱氮要求 3 BOD5 TP 比值 该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标 生物除磷是活性污泥中除磷菌在 厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时产生 ATP 并利用 ATP 将废水中的脂肪 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 10 酸等有机物摄入细胞 以 PHB 聚 羟基丁酸 及糖原等有机颗粒的形式贮存 于细胞内 同时随着聚磷酸盐的分解 释放磷 一旦进入好氧环境 聚磷菌又 可利用聚 羟基丁酸氧化分解所释放的能量来超量摄取废水中的磷 并把所摄 取的磷合成聚磷酸盐而贮存于细胞内 经沉淀分离 把富含磷的剩余污泥排出 系统 达到生物除磷的目的 进水中的 BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基 质 故是衡量能否达到除磷的重要指标 一般认为该值要大于 20 比值越大 生物除磷效果越明显 分析进水水质 设计中 BOD5 TP 40 20 可以采用生物 除磷工艺 三 处理程度计算 1 BOD 的去除效率 5 87 100 160 20160 2 COD 的去除效率 9 82 100 350 60350 3 SS 的去除效率 7 86 100 150 20150 4 氨氮的去除效率 40 100 25 1525 5 总磷的去除效率 5 87 100 4 5 04 6 总氮的去处率 8 62 100 35 2535 上述计算表明 BOD COD SS TP NH3 N 去除率高 需要采样三级处 理 或深度处理 工艺 四 综合分析 由上述计算 该设计要求处理工艺既能有效地去除 BOD COD SS 等 又能达到同步脱氮除磷的效果 进水水质浓度和对出水水质的要求是选择除磷 脱氮工艺的一个重要因素 对于大部分城市污水 为了达到排放标准 应该选 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 11 用具有除磷和硝化功能的三级处理 根据原水水质 出水要求 污水厂规模 污泥处置方法及当地温度 工程 地质 电价等因素作慎重考虑 通过综合分析比较常用城市污水生物处理工艺 的优缺点 本设计拟采用 A A2 O 脱氮除磷工艺 此工艺的特点是工艺不仅简 单 总水力停留时间小于其他的同类设备 厌氧 缺氧 好氧交替进行 不宜于 丝状菌的繁殖 基本不存在污泥膨胀问题 不需要外加碳源 厌氧和缺氧进行 缓速搅拌 运行费用低 处理效率一般能达到 BOD5和 SS 为 90 95 总氮 为 70 以上 磷为 90 左右 因此宜选采用此方案来处理本次设计的污水 五 工艺流程 污水处理厂拟采用的如下工艺流程 图 1 1 缺氧 反应池 厌氧 反应池 好氧 反应池 回流污泥 25 100 Q 回流混合液 鼓风机房 细 格 栅 中及 格泵 栅站 曝气沉 砂池 砂水 分离器 栅 渣 砂 渣 剩余污泥 污泥浓缩池脱水车间 干泥外运 上清液流至厂内污水管 二 沉 池 消 毒 池 外运处置 污水超越管 图1 1 A A2 O法工艺流程图 污水 出 水 缺氧预 处理池 90 污水 六 流程说明 城市污水通过格栅去除固体悬浮物 然后进入曝气沉砂池去除污水中密度 较大的无机颗粒污染物 如泥砂 煤渣等 10 的进水进入缺氧预处理池和回 流污泥混合 而后剩余 90 的进水和缺氧预处理池的出水混合进入生物池进行 脱氮除磷氧 培养不同微生物的协调作用 在处理常规有机物的同时脱氮除磷 经过生物降解之后的污水经配水井流至二沉池 进行泥水分离 二沉池的出水 达到 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918 2002 的一级标准中的 B 标 0 200 Q 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 12 准 即可排放 二沉池的污泥除部分回流外其余经浓缩脱水后外运 1 3 5 主要构筑物说明 一 格栅 格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成 安装在污水渠道上 泵房集水 井的进口处或污水处理厂的端部 用以截流较大的悬浮物或漂浮物 城市污水 中一般会含有纤维 碎皮 毛发 果皮 蔬菜 塑料制品等 均须进行拦截从 而防止管道堵塞 提高处理能力 本设计先设中格栅拦截较大的污染物 再设 细格栅去除较小的污染物质 本设计设计参数 1中格栅 栅条间隙 e 0 02m 栅条间隙数 n 43 个 栅条宽度 S 0 01m 栅槽宽 B 1 3m 栅前水深 h 0 7m 格栅安装角 60 栅后槽总高度 H 1 12m 栅槽总长度 L 3 13m 2细格栅 栅条间隙 e 0 01m 栅条间隙数 n 86 个 栅条宽度 S 0 01m 栅槽宽 B 1 7m 栅前水深 h 0 7m 格栅安装角 60 栅后槽总高度 H 1 26m 栅槽总长度 L 2 4m 二 曝气沉砂池 沉砂池的设置目的就是去除污水中泥砂 煤渣等相对密度较大的无机颗粒 以免影响后续处理的构筑物的正常运行 它的功能是利用物理原理去除污水中 密度较大的无机颗粒污染物 普通沉砂池的沉砂中含有约 15 的有机物 使沉砂的后续处理难度增加 采用曝气式沉砂池可克服这一缺点 曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气 使 池内水产生与主流垂直的横向旋流 曝气式沉砂池的优点是通过调节曝气量 可以控制污水的旋流速度 使除砂效率较稳定 受流量变化的影响较小 同时 还对污水起预曝气作用 本设计设计参数 L 12m B 4 64m H 4 15m 有效水深 h 2 5m 水 力停留时间 t 2min 曝气量 q 1303 2m3 h 排渣时间间隔 T 1d 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 13 三 预缺氧池 回流污泥和 10 的原水进入预缺氧池 通过反硝化来去除回流污泥中的硝酸 盐 以降低或消除后续工艺中硝酸盐对厌氧释磷的影响 从而保证系统的除磷效果 四 厌氧池 二级处理的主体构筑物 是活性污泥的反应器 即厌氧 缺氧 好氧反应 器 污水在厌氧反应器与预处理后的回流污泥混合 在厌氧条件下 聚磷菌释 放磷 同时部分有机物发生水解酸化 本设计设计参数 L 26 B 9 H 7 有效水深 6m 超高 1m 污泥 回流比 R 100 水力停留时间 t 1 0h 五 缺氧池 污水在厌氧反应器与污泥回流液混合后再进入缺氧反应器 发生生物反硝 化 同时去除部分 COD 硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应 本设计设计参数 L 39 B 9 H 7 有效水深 6m 超高 1m 污泥 回流比 R 100 水力停留时间 t 1 5h 六 好氧池 发生生物脱氮后 混合液从缺氧反应器进入好氧反应器 曝气池 在好 氧作用下 异养微生物首先降解 BOD 同时聚磷菌大量吸收磷 随着有机物浓 度不断降低 自养微生物发生硝化反应 把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮 具 体反应 HOHNOONH42232 2224 亚硝酸菌 322 22NOONO 硝酸菌 本设计设计参数 L 43 B 27 H 7 有效水深 6m 超高 1m 曝 气方式 采用表面曝气 水力停留时间 t 5 0h 出水口采用跌水 七 二沉池 二次沉淀池的主要作用是泥水分离 使污泥初步浓缩 同时将分离的部分 污泥回流到厌氧池 本法回流到缺氧预处理池 为生物处理提高接种微生物 并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷 本设计本设计采用辐流式沉淀池 其设计参数 D 40m H 7 35m 有 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 14 效水深 h 3 75m 沉淀时间 t 2 5h 八 污泥浓缩池 采用间歇式重力浓缩池 设计规定及参数 1 进泥含水率 当为初次污泥时 其含水率一般为 95 97 当为剩 余活性污泥时 其含水率一般为 99 2 99 6 2 污泥固体负荷 负荷当为初次污泥时 污泥固体负荷宜采用 80 120kg m2 d 当为剩余污泥时 污泥固体负荷宜采用 30 60kg m2 d 3 浓缩时间不宜小于 12h 但也不要超过 24h 运行参数 设计流量 每座 302kg d 采用 2 座 进泥浓度 8 6g L 污泥浓缩时间 16h 进泥含水率 99 2 出泥含水率 970 泥斗倾角 60 度 高度 2 5m 贮泥时间 16m 上部直径 12m 浓缩池总高 4 40m 泥斗容积 133 35m3 九 消毒池 城市污水经一级或二级处理后 改善水质 细菌含量也大幅度减少 但仍 存在有病原菌的可能 因此污水排放水体前应进行消毒 本设计中采用液氯为消毒剂 其优点是效果可靠 投配设备简单 投量准 确 价格便宜 污水处理厂常用消毒试剂 NaClO 液氯 CaClO 等 其有效 成分均为次氯酸根 2 各单元设计计算 2 1 格栅的设计 2 1 1 设计参数 1 格栅的清渣方式有人工清渣和机械清渣 每日栅渣量大于 0 2m3 一般 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 15 采用机械清渣 2 机械格栅一般不宜少于两台 3 过栅流速一般采用 0 6 1 0m s 4 格栅前渠道内的水流速度一般采用 0 4 0 9m s 5 格栅倾角一般采用 75 45 6 通过格栅的水头损失一般采用 0 08 0 15m 7 格栅间必须设置工作台 台面应高出栅前最高设计水位 0 5m 工作 台上应有安全和冲洗设施 8 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于 0 7m 工作台正面过道宽度 人工清除不应小于 1 2m 机械清除不应小于 1 5m 9 机械格栅的动力装置一般宜设在室内 或采取其他保护设施 10 格栅间内应安装吊运设备 以利于进行格栅及其他设备的检修 栅 渣的日常清理 10 2 1 2 中格栅 格栅斜置于泵站集水池进水处 采用栅条型格栅 设三组相同型号的格栅 其中一组为备用 过栅流速 v2 0 9m s 格栅间隙为 e 20mm 格栅安装倾角为 60 前面计算可知 Qmax 1 16 m3 s 计算草图 2 1 图 2 1 格栅示意图 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 16 1 栅前水深 h 设计流量为 Q Qmax 2 1 16 2 0 58m3 s 代入数据 2 21 2 vh Q 2 7 0 2 58 0 2 h 栅前水深 h 0 7 2 栅条间隙数 n ehv Q n sin 2 1 max 式中 n 栅条间隙数 个 Qmax 最大设计流量 m3 s 格栅倾角度 e 栅条净间隙 m 栅前水深 m h v 过栅流速 m s 将数值代入上式 43 907 002 0 60sin58 0 sin 2 1 0 max 个 ehv Q n 3 栅槽宽度 B B S n 1 en 式中 B 栅槽宽度 m S 栅条宽度 m 取 0 01m n 栅条间隙数 个 e 栅条净间隙 将数值代入上式 B S n 1 en 0 01 43 1 0 02 43 1 3m 4 进水渠道渐宽部分的长度 L1 设进水渠道宽取 B1 0 85m 渐宽部分展开角 1 20 则进水渠道渐宽部分长度 m tg BB 7 0 tg202 0 851 3 2 L o 1 1 1 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 17 5 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 m L L35 0 2 7 0 2 1 2 6 过栅水头损失 h1 01 khh sin 2 2 0 g v h 式中 h1 过栅水头损失 m h0 计算水头损失 m g 重力加速度 9 81m s2 k 系数 格栅受污物堵塞后 水头损失增大的倍数 一般 k 3 阻力系数 与栅条断面形状有关 3 4 e S 当为矩形断面时 2 42 采用矩形断面 2 42 2 42 0 96 3 4 e S 3 4 02 0 01 0 h1 kh0 k 3 0 96 sin60 0 102m sin 2 2 g v 81 92 90 2 7 栅后槽总高度 H 设栅前渠道超高 h2 0 3m 栅前槽高 H1 h h2 0 7 0 3 1 0m H h h1 h2 0 7 0 102 0 3 1 102 m 8 栅槽总长度 L L L1 L2 0 5 1 0 0 7 0 35 0 5 1 0 3 13 m 60 1 tg H 60 0 1 tg 9 每日栅渣量 W 1000 86400 W 1 z K QW 式中 W 每日栅渣量 m3 d 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 18 W1 单位体积污水栅渣量 m3 103m3 污水 取 W1 0 01 m3 103m3 Kz 生活污水总变化系数 Kz 1 3 代入各值 0 39m3 d 3 11000 8640001 0 0 58 W 采用机械清渣 2 1 3 细格栅 采用栅条型格栅 设三组相同型号的格栅 其中一组为备用 过栅流速为 v2 0 9 m s 格栅间隙为 e 10mm 采用机械清渣 格栅安装倾角为 60 1 栅前水深 h 代入数据 2 21 2v h Q 2 7 0 2 58 0 2 h 栅前水深 h 0 7m 2 栅条间隙数 n ehv Q n sin 2 1 max 式中 n 栅条间隙数 个 Qmax 最大设计流量 m3 s 格栅倾角度 e 栅条净间隙 m h 栅前水深 m v 过栅流速 m s 将数值代入上式 86 907 001 0 60sin58 0 sin 2 1 0 max 个 ehv Q n 3 栅槽宽度 B B S n 1 en 式中 B 栅槽宽度 m 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 19 S 栅条宽度 m 取 0 01m n 栅条间隙数 个 e 栅条净间隙 m 将数值代入上式 B S n 1 en 0 01 86 1 0 01 86 1 7m 4 进水渠道渐宽部分的长度 L1 设进水渠道宽 B1 1 5m 渐宽部分展开角 1 20 则进水渠道渐宽部分长度 m tg BB 28 0 tg202 1 51 7 2 L o 1 1 1 5 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 m L L14 0 2 28 0 2 1 2 6 过栅水头损失 h1 01 khh sin 2 2 0 g v h 式中 h1 过栅水头损失 m h0 计算水头损失 m g 重力加速度 9 81m s2 k 系数 格栅受污物堵塞后 水头损失增大的倍数 一般 k 3 阻力系数 与栅条断面形状有关 3 4 e S 采用矩形断面 2 42 2 42 2 42 3 4 e S 3 4 01 0 01 0 h1 kh0 k 3 2 42 sin60 0 26m sin 2 2 g v 81 9 2 90 2 7 栅后槽总高度 H 设栅前渠道超高 h2 0 3m 栅前槽高 H1 h h2 0 7 0 3 1 0m H h h1 h2 0 7 0 26 0 3 1 26m 8 栅槽总长度 L 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 20 L L1 L2 0 5 1 0 0 28 0 14 0 5 1 0 2 4 m 60 1 tg H 60 0 1 tg 每日栅渣量 W 1000 86400 W 1 z K QW 式中 W 每日栅渣量 m3 d W1 栅渣量 m3 103m3 污水 取 0 1 0 01 W1 0 08 m3 103m3 代入各值 4 0m3 d 3 11000 8640008 0 0 58 W 采用机械清渣 2 2 曝气沉砂池的设计 2 2 1 设计参数 1 旋流速度应保持 0 25 0 3m s 2 水平流速为 0 06 0 12m s 3 最大流量时停留时间为 1 3min 4 有效水深为 2 3m 宽深比一般采用 1 2 5 长宽比可达 5 当池长比池宽大得多时 应考虑设计横向挡板 6 每立方米污水的曝气量为 0 1 0 2m3空气 或 3 5 m3 m2 h 7 空气扩散装置设在池的一侧 距池底约 0 6 0 9m 送气管应设置调节 气量的阀门 8 池子的形状应尽可能不产生偏流或死角 在集砂槽附近可安装纵向挡 板 13 2 2 2 设计计算 本设计中选用曝气沉砂池 其截面示意图 2 2 和计算草图 2 3 所示 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 21 坡度 0 1 0 5 头部 支座 集砂 槽 扩散设备 空气干管 支管 图 2 2 曝气沉砂池示意图 图 2 3 曝气沉砂池计算草图 1 总有效容积 V tQV max 60 式中 V 总有效容积 m3 Qmax 最大设计流量 m3 s t 最大设计流量时的停留时间 min 取 t 2min 将数值代入上式 3 max 2 139216 1 6060mtQV 2 池断面积 A 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 22 V Q A max 式中 A 池断面积 m2 V 最大设计流量时的水平流速 m s 取 V 0 1 m s 将数值代入上式 2max 6 11 1 0 16 1 m V Q A 3 池总宽度 B H A B 式中 B 池总宽度 m H 有效水深 m 取 H 2 5m 将数值代入上式 m H A B64 4 5 2 6 11 4 校核宽深比 宽深比 宽深比在 1 2 之间 符合要求 86 1 5 2 64 4 H b 5 池长 L m A V L12 6 11 2 139 6 校核长宽比 符合要求5 2 64 4 12 b L 7 曝气系统设计计算 采用鼓风曝气系统 罗茨鼓风机供风 穿孔管曝气 穿孔曝气管设置在集 砂槽一侧 距池底 0 8 距池壁 0 5m 则穿孔管的淹没深度为 m7 18 05 28 0 2 hH 最大时所需空气量 qmax qmax dQmax 3600 式中 d 每立方米污水所需空气量 m3空气 m3污水 取 d 0 2 m3空气 m3污 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 23 水 将数值代入上式 hmq 2 83516 1 2 03600 3 max 供气压力 P h1 h2 h3 h4 h 9 8 式中 h1 h2 供风管道沿程局部损失之和 取 0 2m h3 曝气器淹没水头 1 7m h4 曝气器阻力 取 0 4m h 富余水头 取 0 5m P 0 2 1 7 0 4 0 5 9 8 27 44kpa 8 沉砂斗所需容积 V 6 max 10 86400 z K XTQ V 式中 X 城市污水沉砂量 m3 106m3 可按照 106m3污水沉砂 15 30m3计算 取 X 20m3 106m3污水 T 清除沉砂的间隔时间 d 取 T 2d Kz 生活污水总变化系数 Kz 1 3 3 66 max m08 3 103 1 8640022016 1 10 86400 z K XTQ V 9 每个沉砂斗的容积 Vo n V V 0 式中 V0 每格沉砂斗容积 n 沉砂斗个数 本设计中设每格池子有两个沉砂斗 则 n 2 3 0 m54 1 2 08 3 n V V 10 沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽 a1 0 6m 斗壁与水平的倾角为 60o 斗高 h3 1 1m 沉砂斗上 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 24 口宽 m87 1 6 0 60tan 1 12 60tan 2 1 3 a h a 沉砂斗容积 1 54m3 322 1 2 1 23 0 m83 1 6 026 087 1 287 1 2 6 1 1 222 6 aaaa h V 11 沉砂室高度 H 采用重力排砂 设池底坡度为 0 2 坡向砂斗 超高 h1 0 3m m13 4 2 87 1 212 2 2 2 aL l m35 1 25 1 2 01 1 233 ilhh 池总高度 m15 4 35 1 5 23 0 321 hhhH 12 验证最小流速 1 min min n Q V 式中 Qmin 最小流量 m3 s sm89 0 3 z max min K Q Q 最小流量时沉砂池的水流断面面积 m2 bh2 最小流量时工作的沉砂池数目 最小流量时 只有一格工作 1 1 n 1 n s m06 0 s m08 0 64 4 5 213 1 16 1 64 4 5 21 max 1 min min z K Q n Q V 2 3 主体反应池的设计 2 3 1 设计参数 表表 2 1 设计参数设计参数 项目数值 BOD5污泥荷 kgBOD5 kgMLSS d 0 15 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 25 TN 负荷 kgTN kgMLSS d 0 05 好氧段 TP 负荷 kgTP kgMLSS d 0 06 厌氧段 污泥浓度 MLSS mg L 3000 4000 污泥龄 c d 15 20 水力停留时间 t h 8 11 各段停留时间比例 A1 A2 A3 O 0 5 1 1 5 1 2 2 10 污泥回流比 R 50 100 混合液回流比 R内 100 300 溶解氧浓度 DO mg L 厌氧池 0 2 缺氧池 0 5 好氧池 2 COD TN 8 TP BOD5 0 06 2 3 2 设计计算 1 有关参数 判断是否可采用 A2 O 法 810 35 350 TN COD 06 0 025 0 160 4 BOD5 TP 符合要求 BOD5污泥负荷 N 为保证生物硝化效果 BOD 负荷取 0 12 kgBOD5 kgMLSS d 回流污泥浓度 XR 根据r SVI XR 6 10 式中 SVI 污泥指数 取 SVI 150 r 一般取 1 2 将数值代入上式 Lmgr SVI XR 80002 1 150 1010 66 武汉纺织大学外经贸学院 2012 届毕业设计论文 26 污泥回流比 R 100 混合液悬浮固体浓度 40008000 11 1 1 LmgX R R X R 混合液回流比 R内 TN 去除率 8 62 100 35 2535 100 TN TN o eo TNTN 混合液回流比 R内 41 100 29 0 1 9 20 100 1 TN TN 为了保证脱氮效果 实际混合液回流比 R内 内取 100 2 反应池容积 V 3 25600 400012 0 16076800 m NX QS V o 反应池总水力停留时间 08 33 0 76800 25600 hd Q V t 各段水力停留时间和容积 预缺氧段 0 5h 厌氧段 1 0h 缺氧段 1 5h 好氧段 5 0h 池容 V缺 1600m3 V厌 厌 3200m3 V 缺 4800m3 V好 16000m3 校核氮磷负荷 kg kgMLSS d 好氧段总氮负荷 0 04 kgTN kgMLSS d 好XV QTN0 160004000 3576800 0 05 kgTN kgMLSS d 符合要求 厌氧段总磷负荷 0 022kgTP kgMLSS d 厌XV QTP0 34004000 476800 符合100 mg l 以CaCO3 计 可维持 PH 在 6 9 硝化需氧量 D2 29 5576 2611124 0 6 4 1000 1 1535 768006