2000吨城市污水处理厂设计

1、学校代码： 10128学 号： 水污染控制工程课程设计说明书题 目：20000吨/日城市污水处理厂设计学生姓名：学 院：系 别：专 业：班 级：指导教师： 2012年06月28日 摘要城市污水是城市中各种污水和废水的统称，它由各种生活污水、工业废水和入渗地下水三部分组成。其中含有bod、cod、悬浮固体等，如不对这些物质进行去除，则会对地表水和地下水造成一定危害，比如黑臭现象、水体富营养化等，直接或间接影响人类的健康。根据对此污水的水质、水量的综合分析，且因微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期，而普通活性污泥法曝气时间比较长，当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时，废水中有机物已几

2、乎被耗尽，污泥微生物进入内源代谢期，它的活动能力也相应减弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量少。且处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的bod和悬浮物去除率都很高，达到9095%左右。故对此污水采用传统活性污泥法来处理。关键词：城市污水；传统活性污泥法；推流式曝气池；平流式沉淀池； abstracturban sewage is kind of sewage and waste water in the city of it by all sorts of life，collectively referred to asevil ever

3、， industrial waste and infiltration groundwater of three parts contain bod，cod，suspended solid， such as the right to remove these substances，will surface water and groundwater cause certain harm， such as black smelly phenomenon，eutrophication, directly or indirectly affect human healthaccording to t

4、he comprehensive analysis of the quality and quantity of this sewage , and for general microbial grow in the late period of the logarithm or stationary in the growth curve , while ordinary activated sludges aeration time is long, when it go forward to the end of aeration pool, organic matter in wast

5、ewater has almost be exhausted, sludge microbes enter into internal metabolic period, its activity ability also corresponding abate, so it easy precipite in sediment basins,and there is a small amount of residual organic matter in the water . in hungry condition of sludge back into the aeration pool

6、 and strongly adsorb and oxidate organic matter, so the removal rate of ordinary activated sludges bod and suspended solids is very high, reached 90 95%. so we take the method of ordinary activated sludge dispose this sewage.key words：urban sewage ; the method of ordinary activated sludge; 一、绪论1.1城市

7、污水1.1.1城市污水的来源城市污水是通过下水管道收集到的所有排水，是排入下水管道系统的各种生活污水、工业废水和城市降雨径流的混合水。1.1.2城市污水性质1、物理性质颜色以生活污水为主的污水厂，进水颜色通常为灰褐色，这种污水比较新鲜，但实际上进水的颜色通常变化不定，这取决于城市下水管道的排水条件和排入的工业废水的影响。如果进水呈黑色且臭味特别严重，则污水陈腐，可能在管道中存积太久。如果进水中混有明显可辨的其他颜色如红、绿、黄等，则说明有工业废水进入。对一个已建成的污水厂来说，只要它的服务范围与服务对象不发生大的变化，则进水的污水颜色一般变化不大。要按流程逐个观测各污水池上的污水。活性污泥的颜

8、色也有助于判断构筑物运转状态，活性污泥正常的颜色为黄褐色，正常的气味应为土腥味，运行人员在现场巡视中应有意识地观察与嗅闻。如果颜色变黑或闻到腐败气味，则说明供氧不足，或污泥已发生腐败。气味污水厂的浸信会除了正常的粪臭味外，有时在集水井附近有臭鸡蛋味，这是管道内因污水腐化而产生的少量硫化氢气体所致。活性污泥混合液也有一定气味，当操作工人在曝气池旁嗅到一股土腥味时，则就能断定曝气池运转良好。若城市污水中有汽油、溶剂、香味，可能是有工业废水排入。2、化学指标（1）生化需氧量（bod）城市污水处理中，常用生化需氧量bod指标反映污水中有机污染物的浓度。生化需氧量是在制定的温度和制定的时间段内，微生物在

9、分解、氧化水中有机物的过程中所需要的样的数量，单位为mg/l。由于微生物的好氧分解速度开始很快，约5天后其需氧量即达到完全分解需氧量的70%左右，因此在实际操作中常用5d生化需氧量（bod5）来衡量污水中有机物的浓度。（2）化学需氧量（cod）化学需氧量是指用强氧化剂使被测废水中有机物进行化学氧化时所消耗的氧量。cod测定速度快，不受水质限制，用它指导生产较方便。常用的氧化剂为kmno4和k2cr4o7。kmno4的氧化能力较弱，往往只有一部分被氧化，因此需所测定的结果与实际情况有很大的差别，而k2cr4o7的氧化能力很强，能使污水中的绝大部分有机物氧化，故常用k2cr4o7来测定。在城市污水

10、处理分析中，把的bod5/cod比值作为可生化性指标。当bod5/cod0.3时，可生化性较好，适宜采用生化处理工艺。城市污水的bod5和cod的均值之间保持着一定的相关关系，通过大量的数据分析对比，可以近似地从cod推求bod5。（3）溶解固体（ds）和悬浮固体（ss）城市污水中含有大量的固体物质，按其物理性质可分为悬浮固体ss和溶解固体ds。悬浮固体（ss）简称悬浮物，是检测污水的重要指标。ss指标的意义为：表示污水的污染情况，ss含量的多少直接影响着水环境的外观情况，也不利于水的复氧过程；可以反映用简单沉淀法去除污染物的效果和难易程度。1.2 设计内容、原则及依据1.2.1设计内容1题目

11、 20000吨/日城市污水处理厂设计。2.目的与意义根据城市污水水质、水量的特性，及处理程度的需要，综合考虑社会、经济、环境等方面制定恰当的城市污水处理系统方案，使学生进一步巩固加深所学基础理论、基本技能和专业知识，全面掌握污水处理厂的设计步骤和方法，加强学生计算、绘图、设计文件、使用规范化手册等最基本的工作实际能力的培养。1.2.2设计要求1、污水水质该污水处理厂污水主要来源与生活污水，日平均处理20000吨污水，变化系数kz为1.3进水水质：codcr ：500mg/l;bod5：225mg/l;ss:200mg/l出水水质：codcr ：80mg/l;bod5：20mg/l;ss:20m

12、g/l该水经处理以后，要求水质应符合国家污水综合排放标准（gb18918-2002）中的二级标准，bod5/cod=0.450.3是可生化降解的。所以可采用生物法对其进行处理。 2.工作内容、进度安排本课程设计要求设计格栅，初沉池，曝气池，并对他们的工艺尺寸进行计算说明书和设计图，设计二级处理为初步设计。设计内容：工艺设计：给出污水二级处理流程图，并说明理由。按比例绘制曝气池的构造。设计成果：设计说明书或计算书一份。设计图纸：平面尺寸图。1.2.3 设计依据污水处理厂工程设计的主要依据包括工程建设单位的设计委托书及设计合同、工程可行性研究报告及批准书、污水处理厂建设的环境影响评价、城市现状与总

13、体规划资料、排水专业固化及现有排水工程概况，以及其他与工程建设有关的文件。（1）gb8978-1996 污水综合排放标准。（2） 给水排水设计手册。（3）严格执行国家有关环境保护和污水处理方面的各项法律法规。 二、主要工艺流程的比较及确定2.1.各水质指标去除率要求 根据任务书可知，各污染物的去除率应达到以下数值： 设计中只考虑bod5,cod,ss，不用考虑脱氮除磷问题,所以采用二级处理即可达标。2.2工艺的比较及确定2.2.1 工艺比较1.推流式曝气池特点推流式曝气池亦称作长廊式曝气池，一般采取与鼓风曝气系统相结合的内部曝气方式。推流式曝气池的水力特征是污水由长池的池首流入，以推进形式沿池

14、长方向流经整个曝气池后，由池尾流出，在此过程中完成与空气、回流污泥的相互接触混合。根据池横断面上的水流情况，又可将推流式曝气池分为平流推流和旋转推流两种形式。(1)平流推流是曝气池底铺满扩散器，池中的水流只沿池长方向流动。(2)旋转推流式的扩散器装于横断面一侧，由于气泡形成密度差，池水产生旋流。池中的水除沿池长方向流动外，还有侧向旋流。根据扩散器在曝气池高度上的位置，旋转推流式曝气池又分为底层曝气、浅层曝气和中层曝气。2.完全混合式曝气池特点完全混合式曝气池亦简称为全混曝气池，一般采取与竖式表面曝气机相结合的表面充氧方式。为了与曝气机叶轮的作用范围相适应，池型以圆形、方形和多边形为主。竖式表面

15、曝气机设置在池的表层中，污水由池的底部中心进入，在表面曝气机的提升搅拌作用下，污水一进池就立即与全池混合液充分混合，因而全池各部位的水质基本均匀，不象推流式那样首尾端水质有明显的区别。2.2.2工艺确定推流式曝气池污水和回流污泥一般都是从池体的一端进去，水流呈推流形，理论上在推流很短面上浓度一致，纵向不存在掺混，底物浓度在进口处最高，出口处最低。其曝气方式多采用鼓风曝气，据多面水流状态分为平流推流式和旋转推流曝气。推流式曝气池较完全混合式的优点：bod降解菌为优势菌，可避免产生污泥膨胀现象；运行灵活，可采用多种运行方式，运行方式可调整从而增加净化功能；能耗低、处理效果甚好。虽然前段供氧量不足，

16、后端供氧量太大而损失，但我们可以安排曝气量从开始到最后逐级递减。综上所述，采用推流式曝气池为主要处理工艺设备。 三、设备说明3.1前处理单元3.1.1格栅废水进入处理水厂，首先通过格栅去除水中较大颗粒的有机物和漂浮物，设备与水平面呈安装在水渠中，污水从鼓的端头流入鼓中，水通过栅网的栅缝流出， 固体垃圾被过滤在栅网筐内，带有耙齿的清洁臂在圆周运动时清理格栅缝隙，耙齿伸入栅网中，将固体取出，当清洁臂处于最高点时，通过水的冲洗及挡渣板的作用， 将垃圾从耙齿上清除下来，并掉入垃圾收集装置螺旋输送斗中，在输送过程中通过变螺距的作用被脱水，在最上端压缩区被挤干，而挤压水被回流至水渠， 垃圾最后送入集装箱或

17、后继设备，再进行处理。3.1.2提升泵房一般的污水厂都需要设置提升泵房，进过泵房的一次提升作用，污水以后的流动就依靠重力自然流动。选泵的时候主要考虑以下几个因素：（1） 设计水量，水泵全扬程的工况点应该靠近水泵的最高效率点。（2） 由于水泵在运行过程中，集水池中的水位是变化的，所选水泵在这个变化范围处于高效区。（3） 当泵站内设有多台水泵时，选择水泵时应该注意不但在联合使用时，而且在单泵运行时都应该处在高效区。（4） 尽量选用同样型号的泵，方便维护管理，水量变化时，水泵的台数较多时，采用大小搭配较为合适。（5） 远期污水量发展的泵站，水泵要有足够的适应能力。污水泵站尽量采用污水泵，并且根据来水

18、水质，采用不同的材质。3.1.3平流式沉淀池平流式沉淀池是沉淀池的一种类型。池体平面为矩形，进口和出口分设在池长的两端。池的长宽比不小于4，有效水深一般不超过3m，池子的前部的污泥设计。平流式沉淀池沉淀效果好，使用较广泛，但占地面积大。常用于处理水量大于15000立方米/天的污水处理厂。 平流式沉淀池由进、出水口、水流部分和污泥斗三个部分组成。池体平面为矩形，进出口分别设在池子的两端，进口一般采用淹没进水孔，水由进水渠通过均匀分布的进水孔流入池体，进水孔后设有挡板，使水流均匀地分布在整个池宽的横断面；出口多采用溢流堰，以保证沉淀后的澄清水可沿池宽均匀地流入出水渠。堰前设浮渣槽和挡板以截留水面浮

19、渣。水流部分是池的主体，池宽和池深要保证水流沿池的过水断面布水均匀，依设计流速缓慢而稳定地流过。污泥斗用来积聚沉淀下来的污泥,多设在池前部的池底以下，斗底有排泥管，定期排泥。3.2 主处理单元3.2.1推流曝气池推流式曝气池是水流流动形式为推流式的曝气池。一般在长方形水池内水流推流前进，进入池内的全部颗粒在池内停留时间相同，由于部分活性污泥从二次沉淀池回流入池，有些颗粒可能多次通过水池。真正有回流的推流系统污水处理效果较好，但由于水流过程中纵向扩散现象存在，但难得到真正的推流状态。缺点是耐冲负荷较差。活性污泥生物处理过程中的传统活性污泥法、阶段曝气法、生物吸附法等方法中均为推流式曝气池。3.3

20、 污泥处理 3.3.1污泥浓缩池主处理工艺的剩余污泥，进入污泥浓缩池，污泥浓缩降低污泥的含水率，缩小污泥的体积，经过浓缩后的污泥仍然保持液体的特性。减少水处理构筑物排出的污泥的含水量，以缩小其体积，适用于含水率较高的污泥。活性污泥，其含水率高达99左右，为了对污泥有效地、经济地进一步处理，须先进行浓缩。浓缩后的污泥含水率一般为9597。污泥浓缩中所排出的污泥水含有大量有机物质，一般混入原污水一起处理；不能直接排放，以免污染环境。3.3.2污泥脱水 将流态的原生、浓缩或消化污泥脱除水分，转化为半固态或固态泥块的一种污泥处理方法。经过脱水后，污泥含水率可降低到百分之五十五至百分之八十，视污泥和沉渣

21、的性质和脱水设备的效能而定。污泥的进一步脱水则称污泥干化，干化污泥的含水率低于百分之十。一般来说，采用机械脱水可以获得20%30%的含固率，所形成的污泥也被称为泥饼。泥饼的含水率仍然较高，具有流体性质，其处置难度和成本仍然较高，因此有必要进一步减量。 此时，在自然风干之外，只有通过输入热量形成蒸发，才能够实现大规模减量。采用热量进行干燥的处理就是热干化。四、污水处理厂构筑物的计算4.1粗格栅尺寸计算4.1.1最大设计流量 （qmax） （4-1-1）设计流量q=20000m3/d，变化系数kz=1.3则：最大流量qmax1.320000m3/d=260000m3/d0.300m3/s 4.1.

22、2栅条的间隙数（n） （4-1-2）式中： h-栅前水深,取0.5m,v-过栅流速，取0.8m/s,b-格栅条间隙宽度，取0.02m,-格栅倾角，取60则：栅条间隙数(取n=35)4.1.3栅槽宽度(b) （4-1-3）式中： s-栅条宽度，取0.015m则：b=s（n-1）+bn=0.015（35-1）+ 0.0235=1.21m4.1.4过格栅的水头损失（h2） （4-1-4）阻力系数=（s/b）4/3，与栅条断面形状有关取栅条断面为锐边矩形断面，所以=2.42式中： k-格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3h0-计算水头损失，m则：4.1.5栅后槽总高度(h) （4-1-5）式中：

23、 h1-栅前渠道超高,取0.3m 则：栅后槽总高度h=h+h1+h2=0.5+0.3+0.141=0.941m4.1.6进水渠道渐宽部分长度(l1) (4-1-6)式中： b1-进水渠宽,取0.9m,1-渐宽部分展开角，取20（进水渠道前的流速为0.6m/s）则：, 4.1.7格栅总长度(l)l=l1+l2+0.5+1.0+ h1/tan (4-1-7)式中： l2-格栅槽与出水渠道连接处的减窄部位的长度，取l2=0.5l1h1-格栅前槽高，h1= h+h1=0.5+0.3=0.8ml=l1+l2+0.5+1.0+ h1/tan=0.426+0.15+0.5+1.0+0.8/tan60=2.5

24、36m 4.1.8. 每日栅渣量(w) （4-1-8）式中： w1-单位体积污水栅渣量，取0.01m3栅渣/（103m3污水）则：w=m3/d 因为w0.23 m3/d,所以宜采用机械格栅清渣4.2细格栅尺寸计算4.2.1最大设计流量 （qmax） （4-2-1）设计流量q=20000m3/d，变化系数kz=1.3则：最大流量qmax1.320000m3/d=260000m3/d0.300m3/s 4.2.2栅条的间隙数（n） （4-2-2） 式中： h-栅前水深,取0.4m,v-过栅流速，取0.8m/s,b-格栅条间隙宽度，取0.01m,-格栅倾角，取60则：栅条间隙数(取n=88)4.2.

25、3栅槽宽度(b) （4-1-3） 式中： s-栅条宽度，取0.01m则：b=s（n-1）+bn=0.01（44-1）+ 0.0144=0.87m 所以总槽宽为0.872+0.21.94m（考虑中间隔墙厚0.3m）4.2.4过格栅的水头损失（h2） （4-2-4）阻力系数=（s/b）4/3，与栅条断面形状有关取栅条断面为锐边矩形断面，所以=2.42式中： k-格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3h0-计算水头损失，m则：4.2.5栅后槽总高度(h) （4-2-5）式中： h1-栅前渠道超高,取0.3m则：栅后槽总高度h=h+h1+h2=0.5+0.3+0.083=0.883m 4.2.6进

26、水渠道渐宽部分长度(l1) (4-2-6)式中： b1-进水渠宽,取1.8m,1-渐宽部分展开角，取20则：， 4.2.7格栅总长度(l)l=l1+l2+0.5+1.0+ h1/tan (4-2-7)式中： l2-格栅槽与出水渠道连接处的减窄部位的长度，取l2=0.5l1h1-格栅前槽高，h1= h+h1=0.5+0.3=0.8ml=l1+l2+0.5+1.0+ h1/tan=0.4+0.2+0.5+1.0+0.8/tan60=2.564.2.8. 每日栅渣量(w) （4-2-8）式中： w1-单位体积污水栅渣量，取0.08m3栅渣/（103m3污水）则：w=m3/d 因为w0.23 m3/d

27、,所以宜采用机械格栅清渣4.3沉淀池尺寸计算4.3.1最大设计流量 （qmax） （4-3-1） 设计流量q=20000m3/d，变化系数kz=1.3则：最大流量qmax1.320000m3/d=260000m3/d0.300m3/s 4.3.2沉淀区的表面积（ a ） （4-3-2）式中： q-表面负荷,取2.5m3/(m2h)则 4.3.3沉淀部分有效水深（ h2 ） （4-3-3）式中： t-沉淀时间，取1h 则 4.3.4 沉淀区有效容积（ v ） （4-3-4）4.3.5沉淀池长度（ l ） （4-3-5）式中： v-最大设计流量时的水平流速，取3.5mm/s 则 4.3.6沉淀区的

28、总宽度（ b ） （4-3-6）4.3.7沉淀区的数量（ n ） （4-3-7）式中： b-每座沉淀池的宽度，取 3m 取n=12 4.3.8 校核长宽比 （符合要求） （4-3-8）4.3.9 污泥区的容积( vw )已知进水ss浓度=200mg/l, 出水ss浓度，取c1=200%=120mg/l （4-3-9） 式中： p0-含水率，取97 t-两次排泥时间间隔，人工排泥，取2d -污泥容重，取1000kg/m3,4.3.10沉淀池总高度（ h ) （4-3-10） 式中： h1-沉淀池超高，取0.3m h3-缓冲层高度，取0.3m h4-贮泥斗高度， h4-梯形部分的高度，取0.3m

29、则 4.3.11贮泥斗的容积（v1） （4-3-11） 式中： s1,s2-贮泥斗的上、下口面积， 则 4.3.12贮泥斗以上梯形部分的容积v2 （4-3-12） 式中： l1、l2-梯形上、下底边长，分别取3m、0.3m 4.4推流式曝气池尺寸计算 处理效率 4.4.1曝气池容积( v ) （4-4-1） 式中： y-产率系数，取0.6 vss/gbod5 kd-内源代谢系数,取0.06 d-1 c-污泥龄，取7d x-曝气池混合液污泥浓度，取2700 mg/l 则 4.4.2尺寸设2组曝气池，则每组容积为 （4-4-2） 式中： h-有效水深，取3.5m曝气池面积 （4-4-3） 式中：

30、b-廊道宽，取m， 介于1-2之间，符合规定廊道总长 ，取120m 符合规定l（5-10）b采用三廊道式曝气池，单廊道长 （4-4-4）每座曝气池实际面积 单座曝气池平面尺寸 （4-4-5）取超高1m,则池的总高h=1+h=4.5m水力停留时间 （4-4-6）4.4.3曝气系统 （4-4-7）剩余污泥量xv （4-4-8）曝气池生化需氧量( vo2 ) （4-4-9）曝气池所需空气量（ v空 ）-空气密度为1.201kg/m3，0-空气中含有的氧量为23.2ea-氧利用率，取8%所需理论空气量 （4-4-10）实际所需空气量 （4-4-11）设计所需空气量 （4-4-12）4.4.4.曝气器

31、采用微孔曝气，hwb-3微孔曝气器，其性能见下表 项目 指标 项目 指标服务面积（m2/个） 0.3-0.6 氧利用率% 18.7-21.7通气量m3/（h个） 3 动力效率kg/(kwh) 阻力损失 3.0m曝气器数量为 （4-4-13）每个曝气池设置曝气器数量 n/2=3746/2=1878个曝气器的布置 每个廊道应布置 1878/3=626 个校核 每个曝气器服务面积 ，符合要求则相邻曝气器间距为 3. 风机选择 采用离心鼓风机两台，单台风量，一用一备4.4.5工艺流程图二沉池曝气池初沉池沉沙池细格栅提升泵房粗格栅接触池进水 出水 泵房栅渣 砂 污泥回流 脱水间贮泥池浓缩池消化池 剩余污泥 五、经济性分析和可行性分析传统推流式活性污泥法整个工艺流程比较简单，所需要的构筑物也比较简单，整个二级处理过程中，主要的能量消耗都在曝气池和提升泵房部分，所需要的能耗相比其他工艺来说不是很大的。在运行的过程过程也不要投加其他的化学物质。由于结构简单，所以便于运行管理，对技术的要求不是很高。推流式活性污泥