(完整版)A2O处理城市污水毕业设计1.doc

1、第一部分第 1章设计概论1.1 设计任务本次毕业设计的主要任务是完成某经济技术开发区A2O 工艺处理城市污水设计。工程设计内容包括：1确定开发区排水体制，完成排水管网规划设计图。2进行污水处理厂方案的总体设计：通过调研收集资料，确定污水处理工艺方案；进行总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图。3进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计和施工图设计 (每位学生要求至少有一个构筑物的设计达到施工图深度 )、设备选型，图中应有设备、材料一览表和工程量表。4进行辅助建筑物 (包括鼓风机房、泵房、加药间、脱水机房等)的设计：包括尺寸、面积、层数的确定；

2、完成设备选型和设备管道安装图。1.2开发区概况及自然条件1.2.1开发区概况1城市规划该经济技术开发区是为适应我国汽车工业布点规划、发展轿车产业，扩大武汉市对外开放，促进湖北省实现“在中部崛起”的方针而决定建立的。开发区以轿车为支柱产业，大力发展外向型经济，力求建设成为武汉市对外开放的窗口，其规划布局合理，318 国道由东北向西南在开发区内穿境而过，将开发区分为东、西两部分，其中东部为工业区，区内主要设有总装厂和与之配套的零件加工厂以及工业街坊，同时布置了仓库区，开发区管理区和部分居住用地。 西部主要为生活区， 该区位于 318国道以西至后宫湖湖岸地带，集中建设开发区生活居住及服务设施、商贸、

3、旅游等第三产业设施和高教、 科研机构等。总之，合理的规划布局，构成了一个功能齐全，配套合理的综合经济开发区。按照开发区的总体规划，至 2015 年，开发区建设面积将达 31km2，规划人口将发展至 20 30 万人。2地面水环境质量状况在开发区范围内有南太子湖等 7 个水体，根据武汉市环境监测中心站编制的武汉经济技术开发区环境质量报告书 ，在上述 7 个水体中共布设监测点 19 个 (其中南太子湖 6 个)，并分枯水期和平水期对其进行采样监测。其中南太子湖水质检测结果为：在枯水期平均值超标的(按地面水环境质量三类标准GB)污染物主要有生化需氧量、亚硝酸盐氮、凯式氮、总磷和大肠菌群等五项；在平水

4、期平均值超标的主要有凯氏氮和总磷两项。其中枯水期BOD 5 值最高值和平均值分别为6.42mgL 和5mgL，分别超标0.6 倍和 0.25 倍，亚硝酸盐氮最高值和平均值分别为0.26mgL 和 0.15mgL，分别超标 0.73 和 0.06 倍，凯式氮最高值和平均值分别为 5.91mgL 和 3.91mgL，分别超标 4.91 倍和 3.91 倍，总磷最高值和平均值分别为 0.197mgL 和 0.089mgL，分别超标 2.94 倍和 0.78 倍，大肠菌群最高值和平均值分别为920000 个升和 191333 个升，分别超标91 倍和 18 倍；而平水期凯式氮最高值和平均值分别为0.0

5、83mgL 和0.073mgL，分别超标 0.66 倍和 0.46 倍。另外根据开发区地面水环境质量评价结果也可以看出，南太子湖污染负荷比最大，在枯水期超标的评价参数是生化需氧量、亚硝酸氮、凯式氮和总磷；在平水期超标的评价参数是总磷和凯式氮。3开发区排水现状及规划开发区为新建区域，根据开发区排水总体规划，以采用雨污分流制的排水系统为宜。开发区范围内的雨水根据道路布置情况，依据道路控制高程分散排入现有明渠或湖汊入湖，开发区污水将汇集排入南太子湖。目前开发区已初具规模， 随着开发区的建设及工业企业的逐步开工，开发区的废水排放量将不断增多， 对上述已被污染的南太子湖将进一步加大其污染负荷比，给开发区

6、环境将带来严重的影响，也将直接影响到开发区的投资环境。另外，开发区位于长江武汉段上游，未经处理的污水直接经过南太子湖排入长江， 也将对武汉市江段的水质及饮用水源的安全造成威胁。 因此，为优化投资环境， 改善和提高城区生活环境质量，保证城市居民身体健康，决定修建分流制排水系统和开发区污水处理厂。1.2.2开发区自然条件1地理位置某经济技术开发区位于武汉市区西南，长江北岸蔡甸区境内的沌口、郭徐岭地区，距母城武汉市区 6 公里，邻近京广铁路，紧靠 318 国道。开发区中心位于东径 11490，北伟 30 29，规划面积 31km2，人口 30 万，前期开发面积 10 km2 。开发区周围有大小湖泊

7、7 个，北有南太子湖、三角湖；西有后宫湖；南有汤湖、西北湖和烂泥湖；东有万家湖。2. 气象资料开发区属亚热带季风气候，全年四季分明，日照充足，雨量充沛，其气象特征如下：(1)气温年平均气温： 16.4；最高气温： 41.3 ；最低气温： -3.4 。(2) 降水量年平均降水量： 1237.7mm；年平均降雨天数： 125.2 天；年最大降水量 :2059.7mm； 24 小时最大降水量： 332.6mm(1959 年 )；1 小时最大降水量 :98.6mm(1959 年 )。(3) 湿度年平均相对湿度： 78%(4) 降雪24 小时最大积雪深度： 15.0cm。年降雪日：一般在10 日以内(5

8、) 风全年主导风向为东北偏北，冬季以北风和东偏北为主，夏季多为东南风。年平均风速： 2.7ms；最大风速： 19.1ms。(6) 雾日数年平均雾日数： 28.4 日；年最小雾日数： 10 日。(7) 蒸发量年平均蒸发量： 1494mm。3. 地形地貌开发区地势西北高，东南低，有两个不同的地貌成因类型。(1) 剥蚀堆积岗状平原，相当于长江三级阶地， 绝对标高一般为 2535m(黄海高程，下同 )，全区最高点位于三元寺西北，标高43.9m，主要由第四系中更新统洪冲积层粘土组成。(2) 堆积平原，由长江一级阶地组成，地表较平坦，一般标高在南太子湖以北为 1718m，其余 2022m，洪水期绝大部分被

9、长江堤阻拦不受淹没。4. 水文资料(1) 长江水文 (黄海基面 )历年最高洪水位：28.05m；历年平均水位： 17.39m； P=2% 洪水位： 26.70m；历年最低水位： 9.18m；最大流量： 78800m3s；最小流量：3500m3s；蓄水位： 24.91m。(2) 防洪及排渍沌口防洪区域东为长江大堤，北为江汉干堤，全长约40km，南边和西边均为自然高地堤线，亦称汉阳隔堤。开发区周围的东湖水系流域面积 364.3km2，其中水面36.5km2，建有排水闸一座 (东风闸 )，排水量90m3s，排水泵站一座 (东风泵站 )，装机 8 台，排水量 66m3s。湖控制水位 19.6518.6

10、5m；平均水位 18.31m；最高水位 20.31m。5. 地震根据国家地震烈度区划， 武汉地区地震级为4.75 级，抗震设防烈度为 6度。1.2.3设计水量与水质 设计水量污水量标准包括生活污水和工业污水两部分。开发区的综合用水量定为 625 升人 ?日，综合污水量按照给水量标准的80%计，则平均污水量标准为 500 升人 ?日。按近期规划人口10 万人计算，则该污水处理厂的近期设计污水量为：平均日 50000。2污水水质及净化要求原污水水质： COD 320mgL， BOD5150mgL，SS 200mgL，TN 35 mgL，NH3-N 15mgL，TP 4 mgL。污水经处理后应符合以

11、下具体要求：CODCr60mgL，BOD5 20mgL，SS20mgL，TN 15 mgL，NH3-N5mgL,TP 1 mgL。2.2污水处理厂设计规模污水量标准包括生活污水和工业污水两部分。开发区的综合用水量定为 625 升人 ?日，综合污水量按照给水量标准的80% 计，则平均污水量标准为 500 升人 ?日。按近期规划人口10 万人计算，则该污水处理厂的近期设计污水量为：平均日 50000。3.2.2污水、污泥处理工艺选择1. 处理工艺流程选择应考虑的因素污水处理厂的工艺流程系指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的有机组合。在选定处理工艺流程的同时，还需

12、要考虑各处理单元构筑物的形式，两者互为制约，互为影响。污水处理工艺流程的选定，主要以下列各项因素作为依据。污水的处理程度工程造价与运行费用当地的各项条件原污水的水量与污水流入工程该污水处理厂日处理能力约 5万吨 , 属于中小规模的污水处理厂。 按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐， 20万 td 规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺， 10-20 万td 污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、 SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如 A2 O工艺， AO工艺， SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺

13、，生物滤池工艺等。由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。 可供选取的工艺： AO工艺， A2O工艺， SBR及其改良工艺，氧化沟工艺。2. 适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺该污水处理厂要求对原水中的氮、磷有比较好的去除，应采用二级强化处理。根据城市污水处理和污染防治技术政策推荐，以及国内外工程实例和丰富的经验，比较成熟的适合中小规模具有除磷、脱氮的工艺有： AA O工艺， AO工艺， SBR及其改良工艺，氧化沟及其改良工艺。AO工艺、 AAO工艺、各种氧化沟工艺、SBR工艺这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的除磷脱氮工艺。一 .A

14、2O处理工艺 (如下图所示 )(1)A2 O 处理工艺是 AnaerobicAnoxicOxic 的英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称， A2O 工艺是在厌氧好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。(2)A2 O 工艺的特点：A：厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；B：在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。C：在厌氧 -缺氧 -好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI 一般小于 100，不会发生污泥膨胀。D：污泥中含磷量高，一般为2.5%

15、 以上。二. 氧化沟严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、 卡鲁塞尔氧化沟。 奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。 交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和

16、 SBR 工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停， 既可以节约能源， 又可以实现最佳的除磷脱氮效果。氧化沟具有以下特点：(1) 工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。(2) 运行稳定，处理效果好。氧化沟的 BOD平均处理水平可达到 95%左右。(3) 能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。(4) 污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为 20 30 d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。

17、(5) 可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般 80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。(6) 基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除 BOD、去除 BOD和 NH3 -N 及去除 BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除 BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下， 氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。Carrousel 原指游艺场中的循环转椅，如上图。为一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停的循环流动，采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装一个

18、。靠近曝气器下游的区段为好氧区，处于曝气器上游和外环的区段为缺氧区，混合液交替进行好氧和缺氧，不仅提供了良好的生物脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。Orbal 氧化沟，即“ 0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区 )到中沟 (缺氧区 )之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger 公司创建，如上图。由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。原污水交替地进入

19、两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝气转刷的利用率 (达 59% 左右 )，另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟流程简洁，具有生物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约为55% ，设备总数量多，利用率低。三.SBR工艺SBR 是一种间歇式的活性泥泥系统， 其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。 SBR 通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。SBR 池通常每个周期运行4-6 小时，当出现雨水高峰流量时，SBR 系统就

20、从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。 SBR 系统通常能够承受3-5 倍旱流量的冲击负荷。SBR工艺具有以下特点：(1)SBR 工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。(2) 处理效果好。 SBR工艺反应过程是不连续的， 是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的 ( 尽管是处于完全混合状态中

21、 ) ，随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。(3) 有较好的除磷脱氮效果。 SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。(4) 污泥沉降性能好。 SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于 SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。(5)SBR 工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。3. 适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮

22、工艺比较多，为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺进行经济技术比较。表2-1适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较工AO工SBR工艺氧化沟工艺A2O工艺艺名艺称1. 处理流程1污1. 具有较1.流程十简单，构筑物少，泥沉降性好的除 P脱N功分简单；2. 合建基建费用省； 2. 处能好；污能；2. 具有改式，占地省，处理效果好，有稳定泥经厌氧善污泥沉降性理成本底；3.的除 P脱N功能； 3.消化后达能的作用的能处理效果好，有对高浓度的工业到稳定；力，减少的污稳定的除 P脱 N废水有很大稀释3. 用于大泥排放量； 3.功能；4. 不需要作用；4. 有

23、较强的型水厂费具有提高对难污泥回流系统抗冲击负；用较低；降解生物有机和回流液；不设5.能处理不容易4. 沼气可物去除效果，专门的二沉池；降解的有机物； 6.回 收 利运行效果稳5. 除磷脱氮的优定； 4. 技术先污泥生成量少，污用。厌氧，缺氧和好点泥不需要消化处进成熟，运行氧不是由空间理，不需要污泥回稳妥可靠； 5.划分的，而是由流系统； 7. 技术先管理维护简时间控制的。进成熟，管理维护单，运行费用简单；8. 国内工程低；6沼气可回实例多，容易获得收利用 7. 国内工程设计和管理工程实例多，经验；9. 对于中小容易获得工程型无水厂投资省，设计和管理经成本底； 10. 无须验。设初沉池，二沉池

24、。1. 周期运行，1. 用1. 处理构1.间歇运对自动化控制能于小型水筑物较多； 2， 行，对自动化控力要求高； 2. 污泥厂费用偏污泥回流量制能力要求高；稳定性没有厌氧高；2.沼大，能耗高。2. 污泥稳定性消化稳定； 3. 容积气利用经3. 用于小型没有厌氧消化缺稳定；3. 容积及及设备利用率低；济 效 益水厂费用偏点4. 脱 氮效 果进 一 差；3，污 高； 4. 沼气利 设备利用率低；步提高需要在氧泥回流量用经济效益4. 变水位运行，化沟前设厌氧池。大，能耗差。电耗增大； 5除高。磷脱氮效果一般。综上所述，可得比较适合本经济开发区的工艺是工艺。因为这种工艺具有较好的除 P脱 N功能； 具

25、有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥可靠；管理维护简单，运行费用低；沼气可回收利用；国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验技术先进成熟，运行稳妥可靠，最为重要的是该工艺总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建费用，占地面积相对较小，在市场经济的形势下，寸土寸金，该工艺无疑具有非常大的吸引力。4. 法同步脱氮除磷工艺的原理：分为三大部分，分别为厌氧、缺氧、好氧区。原污水从进水井内首先进入厌氧区，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。污水经过第一厌氧反应

26、器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q(Q原污水流量 ) 。混合液从缺氧反应器进入好氧反应器曝气器，这一反应器单元是多功能的， 去触，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有，污泥中含有过剩的磷，而污水中的则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应器。选定核心构筑物后 , 本设计的工艺流程也就相应确定了。污水、污泥处理工艺流程见图。湖子太南至水出池毒消触接加氯消毒井池泥沉集二 污 泥水配房池机o风/2鼓A器池离砂分沉栅 渣 水流砂涡,栅置砂 渣格细处运外站泵升提水原,栅格粗水污市城

27、管水污内厂至液清上池缩浓泥污管池水泥污储内厂至液间清车上水脱运外泥干管越超故事图意示程流艺工理处泥污、水污3.3 主要生产构筑物工艺设计3.3.1进水泵房污水进水泵房由格栅间、泵房组成 (泵房配电间设于离泵房不远的地方，具体布置见污水厂平面总体布置图，另外厂内另设有集中变配电间、中控室 )。 格栅间平面尺寸：长宽 =7.15 米 6.60 米，地下深 6.53 米，为钢筋砼结构，格栅间内设三道进口粗格栅， 两道为机械格栅，另一道为人工辅助格栅。机械格栅宽 1.00 米，高 2.70 米，栅条间隙 20 毫米，安装倾角 600 ，机械除渣。人工格栅 (在机械格栅检修时做应急用 )宽 2.00 米

28、，高 2.70 米，栅条间隙、安装倾角均同机械格栅。 泵房采用半地下室钢筋砼结构，平面尺寸：长宽 =8.00 米 16.60 米，地下埋深 6.78 米，采用立式污水泵抽升污水， 泵房内设五台型号为250QW7001137 的立式污水泵 (四用一备 )。单泵流量为690 米3 时，扬程为 11.5 米，转速 970 转分，电机功率 37 千瓦。每台泵出水管上设微阻缓闭止回阀，起吊设备采用电动单梁起重机，最大起重量为2 吨。3.3.2细格栅和沉砂池共设两道进口细格栅，安装在出水井与沉砂池的连接渠道上，用于去除进厂污水中较大的漂浮物和悬浮物， 以保证后续处理工艺的安全运行。细格栅 ( 一期 ) 分

29、两组设置，每组设 2 道进口机械弧形细格栅 ( 旋转角为 90。) 及 1 道人工应急格栅 ( 国产 ) ，渠宽为 13 m，栅隙宽为 10 mm，最大过栅流速为0.9 ms。格栅的运行由格栅前、后水位差自动控制。栅渣由设于平台面以下的国产无轴螺旋输送器输出后外运处置。沉砂池采用了旋流式沉砂池 ( 分两组设 2 池，型号旋流式沉砂池7) ，单池直径为 3.05 m、池深为 3.13 m ，采用气提排砂，在排砂之前有一气洗过程，这使得排出的砂含有机物较少， 有利于污水的后续生物处理及泥砂的处置。由两座沉砂池排出的泥砂经 2 台国产的砂水分离器处理后外运处置。3.3.3 A 2O池A2O 生物池分两组 (共 2 座)，污泥负荷为 012kgBODs(kgMLSSd)，污泥浓度为 3.3 gL，单池平面尺寸为 51.80 m38.7m(包括隔墙厚度 )，池深为 5.2 m(有效水深为 4.5 m)，每池分三区即厌氧区、缺氧区及好氧区，厌氧区设 4 台、缺氧区设 4 台进口潜水搅拌机，单台搅拌机的功率为 2.3 kW 。好氧区设有 2938 个进口膜式微孔曝气器，曝气量为。每池设有 3