小型城市污水处理设计方案.doc

成 都 电 子 机 械 高 等 专 科 学 校小 型 城 市 生 活 污 水 理 设 计 方 案课程设计 系 别: 机 电 工 程 系 专 业: 环 境 监 测 与 治 理 技 术 班 级: 08471 学 号: 29 姓 名: 郑 来 军 指导老师：彭 明 江 老 师 绪论随着我过社会主义现代化建设的深入进行、城市化进程的加快以及人民生活水平的不断提高，不仅用水量将迅速增加，而且对水质的要求也会越来越高。从水质角度考虑，人类社会上的水大致可以分为三大类，即天然水（地表水和地下水）、使用水（生活与生产用水）和污染水（生活和生产使用过的水）。水处理则是这三种水质类型转化的重要的手段，从而构成了水的社会循环，这种关系可以如下图所示。水处理I水处理II用户用水（原水） （给水处理） （给水） （排水） （污水废水处理）天然水 使用水 污废水 回用水 达标排放水城市化进程使原本脆弱的水域受到了更为严重污染和破坏，城市生活污水中高浓度的有机物使水体富营养化，严重影响城市生活生产用水的供应和生态系统的破坏，对城市生活污水的处理迫在眉睫。水处理是对水质成分的变革，亦采用各种必要的物理、化学或生物化学的工艺技术，将水中的污染物质分离分解，使水质达到国家水质标准的一种加工净化过程。按照受纳水体的具体类别、地形地貌、气候及要求的排放标准设置不同的工艺进行处理。国家提出“可持续发展战略”，坚持走中国特色社会主义道路，水资源的保护和合理应用是一个最基础、最重要的环节，水就像人体的血液，没有优质的水资源保证，就没有生产和生活的正常进行，国家就无法健康、可持续发展。关键词：城市生活污水、水处理、水质。目录绪论I1课程设计的目的和任务11.1课程设计的目的11.2课程设计的任务11.2.1进水水质指标11.2.2出水水质指标12污水处理方式的确定22.1影响处理方式的因素22.2污水处理工艺比较22.3污水处理工艺的确定33工艺过程的设计43.1格栅的设计43.1.1格栅设计的一般规定43.1.2设计要点43.1.3格栅设计的参数43.2调节池的设计83.2.1调节池的类型83.2.2调节池的选择83.3沉砂池的设计83.3.1沉砂池的具体设计83.4.1氧化沟设计要求113.4.2氧化沟具体设计参数133.5二次沉淀池的设计163.5.1二沉池的设计要求163.5.2二次沉淀池计算公式见表3-6163.5.3二次沉淀具体设计参数17致 谢191课程设计的目的和任务1.1课程设计的目的 通过课程设计，进一步加深、熟悉并掌握污水处理工艺的各个过程的特点和设计，融汇贯通整个大学期间学习的环境监测和治理的知识，做到学以致用，真正掌握污水处理工艺的设计要求和设计过程，为接下来的毕业设计打好基础。1.2课程设计的任务随着城市化进程的提速，城市人口急剧膨胀，城市污染问题日益突显，其中城市生活污水污染受纳水体的时间不断暴发。人们对待城市生活污水的处理方法也是逐渐改变的，从最初的直接排放到受纳水体，到做简单的物理方法处理后排放再到现在经过深化处理逐步完善。这次课程设计的任务是选择合适的污水处理工艺处理进水量20000t/d，出水水质达到国家污水综合排放一级标准的工艺过程。1.2.1进水水质指标表1-1 污水处理厂进水水质指标/单位mg/l项 目CODcrBOD5SS氨氮TN进水水质指标38020015060381.2.2出水水质指标 设计要求达到国家污水综合排放一级标准，一级标准如下表所示：表1-2 污水处理厂出水水质指标/单位 mg/l项目CODcrBOD5SS氨氮TN出水水质指标10030701562污水处理方式的确定2.1影响处理方式的因素影响处理方式与处理人口数、处理水样、原水水质、排放标准、投资建设、运作成本、处理效果及稳定性，工程应用状况、维护管理是否简单方便以及能否与深度处理结合等因素有关。具体可以从以下几方面来考虑。1 出水水质稳定、可靠、卫生安全；2 抗水质、水量变化能力强；3 污泥处理与处置简单；4 建设费和维护管理费低；5 维护管理简单方便；6 必要时可与深度处理工艺进行组合。2.2污水处理工艺比较表2-1污水处理工艺比较 氧化沟法A-A-O法CASS法 优 点a. 处理流程简单，构筑物少，基建费用较省；b. 处理效果好，有较稳定的脱氮除磷功能；c. 对高浓度的工业废水有较好的稀释能力；d. 有抗冲击负荷的能力；e. 能处理不易降解的有机物，污泥生成少；f. 技术先进成熟，管理维护较简单；g. 国内工程实例多，容易获得工程管理经验a. 基建费用低，具有较好的脱氮、除磷功能；b. 具有改善污泥沉降性能、减少污泥排放量；c. 具有提高对难降解生物有机物出去效果，运转效果稳定；d. 技术先进成熟，运行稳妥可靠；e. 管理维护简单，运行费用低；f. 国内工程实例多，工艺成熟，容易获得工程管理经验a. 工艺流程简单，运行方式灵活，无二次沉淀池；b. 扩建方便，基建费用低；c. 能较强的适应水量水质的变化；d. 自动化程度高，保证出水水质；e. 半静止状态沉淀，沉淀效果好；f. 特别适合中小型城市污水处理厂的建设g. 能保持较高的活性污泥浓度，增加了生化反应推动力续表氧化沟法A-A-O法CASS法缺点a. 回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响；b. 容积及设备利用率不高a. 处理构筑物较多；b. 须增加内回流系统a. 设备闲置率较高；b. 对操作人员的素质要求较高2.3污水处理工艺的确定 氧化沟又称循环曝气池，污水和活性污泥的混合液在环状曝气渠道中循环流动，属于活性污泥法的一种变形，氧化沟的水力停留时间可达1030h，污泥龄2030d，有机负荷很低0.050.15kgBOD5/(kg MLSSd ),实质上相当于延时曝气活性污泥系统。由于她运行成本低，构造简单，易于维护管理，出水水质好、耐冲击负荷、运行稳定、并可脱氮除磷，可以用于处理水量为72200104m3/d。所以我选择她处理要求水量为20000m3/d的污水处理设计。2.3.1氧化沟的基本工艺流程如图2-2所示。粗格栅细格栅调节池沉砂池氧化沟紫外光消毒二沉池废水 排放 回流污泥 污泥外运 脱泥间 卫生填埋 图2-2污水处理流程 2.3.2氧化沟的处理效果 氧化沟的出水水质好，一般情况下，BOD5的去除率可达95%99%，脱氮率达90%左右，除磷效率在50%左右，在处理过程中，适量投加铁盐，则除磷效率可达95%，运行费用较常规活性污泥法低30%50%，基建费用较常规活性污泥法低40%60%。3工艺过程的设计 3.1格栅的设计 格栅是一种最简单的过滤设备，用来截留污水中粗大的悬浮物和漂流物。格栅的形状和尺寸大小，由它的用途决定。3.1.1格栅设计的一般规定格栅是由一组平行的金属栅条获筛网制成。安装在污水渠道上，泵房集水井的进口处或者污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂流物，如纤维、碎皮、毛发、果皮等。一般分粗细两道格栅，粗格栅的作用是拦截较大的悬浮物或漂流物以保护水泵；细格栅的作用是拦截粗格栅为截留的悬浮物或漂浮物。3.1.2设计要点（一）水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。（二）污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求；1 人工清除2540mm；2 机械清除1625mm；3 最大间隙40mm （3） 格栅栅渣量在无当地资料时采用以下数据。1 格栅间隙1625mm时，0.100.05m3栅渣/103m3污水；2 格栅间隙3050mm时，0.030.01m3栅渣/103m3。（4） 格栅前渠道内的水流速度一般为0.40.9m/s，过栅流速一般为0.61.0m/s,格栅倾角一般为4570，而机械格栅一般为6070，特殊类型可达90。（5） 通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m。3.1.3格栅设计的参数1.已知条件设计污水处理量Q=20000m3/h,总变化系数Kz=1.39：2. 设计计算：（1） 栅槽宽度1 栅条的间隙数n,单位/个公式 Qmax最大设计流量，/s; a格栅倾角，（），取60； b格栅间隙，m,取b=0.021m； n栅条间隙数，个； h栅前水深，m，取h=0.4m； v过栅流速，m/s，取v=0.9m/s。格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。则： 2 栅槽的宽度B栅槽的宽度一般比格栅的宽度宽0.20.3m，取0.2m；设栅条宽度S=10mm(0.01m)则栅槽宽度： 3 通过格栅的水头损失h1 式中 h1 计算水头损失，m； K考虑截留物引起担任阻力增大系数，一般取K=23，这里取K=3； 阻力系数，依表3-1计算；表3-1格栅截面积形状与阻力系数关系的对照计算栅条截面形状计算公式形状系数矩形=2.42圆形带半圆的矩形双头半圆额矩形正方形为收缩系数，一般取0.64设栅条断面为矩形，=2.42,(m)a. 进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B1=0.5m，其渐宽部分展开角度a=20，进水渠道内的流速为0.77m/s。（m）b. 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m=/2=0.09(m)c. 栅后槽总高度H，m设栅前超高h2=0.3md. 栅槽总长度L，me. 每日栅渣量W，m3/d，取W1=0.07注释：采用机械清渣3.2调节池的设计 城市污水水质水量是变化的不定的，我们要求进入污水处理厂的水质水量尽可能均衡，所以我们必须设计调节池来调节水质水量。城市污水的水质变化相对稳定，水量波动比较大，如遇雨水丰沛的夏季等，所以我们在污水处理工艺流程中设计水量调节池。3.2.1调节池的类型 沉砂池常见的形式有：水量调节池、水质调节池、水质水量调节池。3.2.2调节池的选择 由于我们的目的是调节进水水量，所以，我们设计水量调节池，由于没有具体的实测数据为依据，所以这里我们不给出具体的设计参数，只是要说明一点水量调节池一天能够容纳的污水水量将超过20000立方米，不然就失去了水量调节池存在的意义，我们假设一天的容量为25000立方米的水量进入水量调节池。3.3沉砂池的设计沉砂池的功能是利用物理原理除去污水中较大的无机颗粒物，如泥沙、煤渣等，在沉砂池各种类型中，曝气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，使沉砂池的除沙效率较稳定。我们采用机械表面曝气装置曝气。3.3.1沉砂池的具体设计1 设该工艺流程最大设计流量为0.8m3/s;沉砂池的总有效容积V，m3式中 Qmax最大设计流量，m3/s，Qmax=0.6m3/s t _最大设计流量时的流行时间，min,取t=2min则：2 水流断面面积A，式中 为最大设计流量时的水平流速，m/s，取=0.1m/s则：=0.8/0.1=8(m2)3 沉砂池宽度B，m式中，为设计有效水深，m，取=2m则： 4 每个池子的宽度b，取n=2格， （宽深比b/h2=2/2=1 ,满足要求）5 池长L，m 6 每小时所需空气量q，m3/h式中 d 为每立方米污水所需空气量，m3 ,d=0.2m3/m3污水。则： 7 沉砂池沙沉砂斗体积 V0 ，m3 设沉砂砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉砂斗体积为： 式中a - 沉砂斗上顶宽，m，取1m，沉砂池室高度h3=0.51 - 沉砂斗下底宽，|m，取0.5m设沉砂斗得坡度i=0.2;沉砂斗侧壁与水平的夹角,取则： 8 沉砂池总高度H, m3.4氧化沟的设计要点氧化沟一般又沟体、曝气设备、进水分配进、出水溢流堰和导流装置等部分组成。氧化沟进水水温宜为1025C,PH宜值为69，严禁有害物质超标。3.4.1氧化沟设计要求表3-2氧化沟工艺设计参数表名 称数 值污泥负荷0.030.15水利停留时间T/h1048污泥龄去除BOD时，58，去除BOD5并硝化时，1020，去除BOD5并反硝化时，30污泥回流比R/%50200污泥浓度20006000容积负荷/0.20.4出水水质/BOD51015SS1020NH3-N13必要需氧量/1.42.2表3-3氧化沟工艺计算公式名 称公 式符 号 说 明 碳化氮硝化容积（好氧区容积）或者V1碳氧化氮硝化容积，m3;Q污水设计流量，m3/d;X污泥浓度，kg/m3 ;L0、Le进、出水BOD5浓度，mg/L;Lr=,L0-Le去除BOD5浓度mg/L，污泥龄，d；Y污泥净产率系数；，kgMLSS/kgBOD5；Kd污泥自身净化率，d-1,对于城市污水。一般为0.050.1d-1；Ns污泥负荷率，污泥龄确定fb可生物降解的VSS占总VSS的比例最大需氧量需氧量，kg/d；=1.47、=4.6、=1.42；氨氮的去除量，kg/m3；硝态氮去除量，kg/m3；剩余活性污泥量kg/d剩余活性污泥量污水平均日流量水利停留时间V氧化沟容积；t水利停留时间污泥回流比R污泥回流比，%；二沉池底污泥浓度，mg/L污泥负荷Ns污泥负荷，；XvMLVSS浓度，mg/L续表项 目公 式符 号 说 明反硝化区脱氮量W反硝化区脱氮量，kg/d；去除的总氮浓度，kg/L；进水总氮浓度，kg/L;出水总氮浓度，kg/L饭消化区所需污泥量G反硝化区所需污泥量，kg；VDN反硝化速率，反硝化区容积V2反硝化区容积，m3氧化沟容积K剧有活性作用的污泥占总污泥量的比例3.4.2氧化沟具体设计参数1 我选择T型氧化沟来处理课程设计要求的污水，已知条件是：污水设计流量20000m3/d,Kz=1.3，要求脱氮，进水水质如表3-4所示表3-4污水进水水质指标项 目CODcrBOD5SS氨氮TN进水水质指标38020015060382 出水水质如表3-5表3-5出水水质指标要求项目CODcrBOD5SS氨氮TN出水水质指标10030701563 设计参数：污泥龄：污泥浓度X=40000mg/L；Kd=0.05，查图知当时，Y=0.564 氧化沟总容积（V）计算a. 碳氧化、氮硝化区容积V1的设计计算b. 反硝化区脱氮量W设计计算c. 反硝化区所需污泥量d. 反硝化区容积e. 澄清沉淀区容积 T型沟二条边沟可以轮换作澄清沉淀作用f. 氧化沟总容积氧化沟分三组，则魅族容积为V/3，即氧化沟水深取H=3m,则每组氧化沟平面面积为3条 沟中每条沟的平面面积取氧化沟为矩形断面，且单沟宽B=12m,则单沟直线段长度为平面尺寸如图3-6所示5 剩余污泥量设计计算湿式污泥量 6 校核水力停留时间 （在10h48h之间)污泥负荷 （在0.030.15之间）6 最大需氧量设计计算3.5二次沉淀池的设计二次沉淀池有别于其他沉淀池，首先在作用上有其特点：它出了进行泥水分离外，还进行污泥浓缩，并由于水质、水量的变化，还要暂时贮存污泥。由于二次沉淀池需要完成污泥的浓缩的作用，所需要的池面积大于只进行泥水分离的池面积。3.5.1二沉池的设计要求1 中心管中的下降流速不应超过0.03m/s;2 采用静水压力排泥的二次沉淀池静水头可降至0.9m，污泥斗底坡与水平夹角不应50；3 采用辐流式二次沉淀池时，出流堰的长度要相应增加，使单位堰的出流量不超过583.5.2二次沉淀池计算公式见表3-6表3-6二次沉淀池计算公式项 目公 式符 号 说 明池表面积或A-池表面积，m2；Q-最大时污水量，m3/h；q-水力表面负荷，；u-正常活性污泥成层沉淀的沉速，mm/s，一般为0.20.5mm/s；R-污泥回流比，%；X-混合液污泥浓度，kg/m3；qs-固体负荷率，,一般为120150；n-池个数池直径D-池直径，m沉淀部分有效水深H-池边有效水深，m，一般为2.54m；t-水力停留时间，h,一般为1.01.5h续表污泥区容积XR-回流污泥浓度，mg/L；-污泥斗中平均污泥浓度，mg/L校核出水堰最大负荷不宜大于1.7. 3.5.3二次沉淀具体设计参数1 已知条件：设计流量20000m3/d,Kz=1.3,水力表面负荷q=1.01.5，出水堰负荷设计规范规定为1.7；沉淀池个数n=8,沉淀时间T=3h2 池表面积3 单池面积A=A/8=2084(m2)4 池直径（设计时取D=52）5 沉淀部分有效水深6 沉淀部分有效容积7 沉淀池底坡落差，取池底坡度i=0.058 沉淀池周边有效水深（D/H0=12，规范规定二沉池D/H0=612)式中 h3-缓冲层高度，取0.5m； h5-刮泥板高度，取0.5m。9 沉淀池总高度式中 h1是沉淀池超高，取0.3m3.6消毒、污泥处置 在排放之前，采用紫外光消毒，在排放到受纳水体。污泥的处置方式采用卫生填埋，定期组织调配车辆外运填埋。致 谢感谢我的导师彭明江老师，他学识渊博、学术精湛，一直是我心中的奋斗目标，他一丝不苟、严谨细致的工作作风一直是我学习的榜样；他