污水处理厂设计论文

PAGEPAGE2毕业设计（论文）选题____污水处理厂设计__________________内容提要水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。周村区排水系统很不完善，大量的城市污水、工业废水无法及时处理，使水体受到严重的污染，当地自然环境正受到严重的威胁，并且已经影响到经济的发展和人民正常生活。建设污水处理厂已成为迫在眉睫的大事。 该污水处理厂原污水中各项指标为：BOD浓度为250mg/L，COD浓度为500mg/L，SS浓度为330mg/L，NH3–N浓度为74mg/L，TN浓度为50mg/L，P浓度为4mg/L经处理后水质要求达到如下排放标准：BOD≤30mg/L，COD≤120mg/L，SS≤30mg/L，NH3–N≤25mg/L，TN≤20mg/L，P≤1mg/L。本设计选定采用CAST工艺，CAST工艺不仅具有经典SBR池的优点：对水质水量的变化适应性极好，极其适宜中小型污水处理厂，且CAST工艺拥有极佳的脱氮除磷效果。CAST工艺成熟，污泥量少，前期投入较高但运行成本较之其它更低，自动化程度高。指导教师批语：成绩：签字：年月日污水处理厂设计TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 1第一章设计说明 21.1毕业设计的目的 21.2主要技术指标 21.3生活污水的特点 41.4污水量及进出水水质分析 4第二章工艺选择 62.1备选方案 62.2工艺流程 72.3CAST工艺原理 72.4CAST系统设计 9第三章污水污泥处理构筑物 113.1污水处理构筑物设计说明 113.2污泥处理构筑物设计说明 11第四章污水厂平面设计 14第五章参考文献 16第六章设计小结 17第七章谢辞 17PAGE18摘要水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。周村区排水系统很不完善，大量的城市污水、工业废水无法及时处理，使水体受到严重的污染，当地自然环境正受到严重的威胁，并且已经影响到经济的发展和人民正常生活。建设污水处理厂已成为迫在眉睫的大事。 该污水处理厂原污水中各项指标为：BOD浓度为250mg/L，COD浓度为500mg/L，SS浓度为330mg/L，NH3–N浓度为74mg/L，TN浓度为50mg/L，P浓度为4mg/L经处理后水质要求达到如下排放标准：BOD≤30mg/L，COD≤120mg/L，SS≤30mg/L，NH3–N≤25mg/L，TN≤20mg/L，P≤1mg/L。本设计选定采用CAST工艺，CAST工艺不仅具有经典SBR池的优点：对水质水量的变化适应性极好，极其适宜中小型污水处理厂，且CAST工艺拥有极佳的脱氮除磷效果。CAST工艺成熟，污泥量少，前期投入较高但运行成本较之其它更低，自动化程度高。关键词:周村区污水处理厂SBR法工艺污水污泥

第一章设计说明1.1毕业设计的目的本设计是在学生经过给水排水专业课程学习后，在初步掌握污水和废水处理理论，处理工艺、处理方法和构筑物设计计算的基础上进行，是对学生的基本理论、基本知识、基本技能的一次综合性训练。通过毕业设计使学生掌握以下知识：1．掌握污水处理工程设计的方法和步骤；2．学习利用各种资料确定设计方案的方法；3．熟悉污水处理厂总体布置方法和原则；4．加强工程制图能力。1.1.1、主要设计内容1.根据排放标准，选择污水处理流程；2．选择污水和污泥处理构筑物；3．进行污水和污泥处理构筑物工艺设计计算，确定主要尺寸；4．进行污水处理厂总体布置；5．编制说明书。1.1.2、设计依据设计依据包括：1.GBJ14-87《室外排水设计规范》；2.GB8978-1996《污水综合排放标准》；3.GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》；4.CJ3082-99《污水排入城市下水道水质标准》；5.《给水排水设计手册》；1.2主要技术指标1.2.1地理位置山东省淄博市周村区位于淄博西部,地理坐标为东经117度41分至117度58分,北纬36度39分至36度54分。东临张店区,南接淄川区,西南与章丘县接壤,西北与邹平县毗邻,东北与桓台县连界。东距市政府驻地张店20公里,西距山东省会济南82.5公里。南北最大纵距27.3公里,东西最大横距25.3公里。总面积262.99平方公里，1996年周村城区建成面积15平方公里。1.2.2地形地貌周村区地势南高北低。以胶济铁路为界，南部多为丘陵，北部为平原。南部地势最高点在王村镇西宝山，海拔351.8米,最低处在大姜镇北部邓家村北,海拔高度约24.2米。地面坡降1.09‰,南北相对高差327.6米,最高最低处相距30公里。1.2.3水文状况①地表水境内主要河流有7条，皆属小清河水系。分别为孝妇河、范阳河、泔沟河、淦河、米沟河、玉带河、青杨河。有中型水库-萌山水库，库容9850万立方米。还有小（一）型水库3座，小（二）型水库3座，塘坝60座。②地下水境内地下水总补给量为4180万立方米，水位随降雨的多少而变化。1.2.4气候境内属暖温带大陆性季风型气候区，属半湿润地区，四季分明，雨季集中在7-8月。日照充足，年平均日照时数为2541.2小时。年平均气温为13.1℃。平均地温为15℃。年平均降水量为645.5毫米。年平均气压为1011.1毫巴。主要风向为西南风。年平均绝对湿度为11.6克/1.2.5厂址位置及用地要求周村区污水处理厂厂址最后确定在县城孝妇河西侧，北环路北侧，自流排入孝妇河，孝妇河的最高洪水位标高为6.4米。污水厂厂址地形平坦，高程为污水处理厂建设用地面积约3.7万m²。1.3生活污水的特点生活污水中的“污”肯定跟“生活”离不开关系了。我们生活中产生的废水一般就是冲厕水，普通清洗水，厨房废水，洗涤水（使用洗衣粉等洗涤剂的水）。这些使用过程决定了我们生活废水的“污”类别和含量，也就是你所说的特征。BOD,COD,PH,大肠杆菌，SS，这些都是生活污水治理时必须监测的项目，那么这些也就是生活污水中"污”的主要类型。。。而且随着生活习惯的变化，污水类型也在变化。以前厨房洗碗都是手洗，并且不加东西，所以厨房废水主要是油脂类，而现在洗碗都用洗洁精类，所以废水中又会加入大量其他有机物质。还有就是氮磷含量的减少，以前洗衣服用的洗衣粉中含磷较多，结果造成水体富营养化，所以国家大力推行低氮磷或无氮磷洗衣粉，因此现在的洗衣废水中的氮磷含量反而降低了。生活污水总污染物相对较少，容易处理。1.4污水量及进出水水质分析1.4.1污水量污水处理厂服务的范围为：周村区的生活污水。周村区位于淄博市西部，城市建成区面积19.7ｋｍ2，人口15.9万人，规划2005年达到17.0万人，2010年达到20万人。随着城区规模的扩大和工矿企业的增加，城市污水也随至增加，现状2002年工业和城市生活用水量1434万立方，综合排污率为79.3%，污水排放量为1137万立方，2010年总需水量3284万立方，按生活排污率85%，工业排污率75%。预计周村城区2005年，2010年污水排放量分别为1940万立方，2587万立方。1.4.2污水厂进出水水质污水处理厂接纳的污水为生活污水。本项目污水处理的特点：污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.50，可生化性较好，采用生化处理最为经济。BOD/TN＞3.0,COD/TN＞7,满足反硝化需求。污水排放执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，TN和TP出水标准参照淄博市现有污水处理厂出水设计标准。因此本污水处理厂的设计进出水水质指标如下表：设计进水水质单位：mg/L项目CODcrSSTNTP进水250500330504出水≤30≤120≤30≤20≤≤1（1）BOD5的去除率（2）COD的去除率（3）SS的去除率

第二章工艺选择2.1备选方案本污水处理厂污水需要脱氮除磷，目前，国内外城市污水处理厂采用比较频繁而且运行成熟的生物脱氮除磷工艺有A/A/O工艺、氧化沟法（循环混合式活性污泥法）、SBR(间歇式活性污泥法)等工艺。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、CAST法、IDEA法等。当需要高效率的脱氮除磷时，CASS法和CAST法是极好的选择，但其一般需要污泥内回流。2.1.1由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、和COD为主，则可用A/O工艺。有的城市污水处理的出水不排入湖泊，利用大水体深水排放或灌溉农田，可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑，以节省近期投资。

2.1.2氧化沟法

本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率［达2.5—3.0kgO2/(kW·h)］。2.1.3SBR法(SequencingBatchReactor)

此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。根据本污水厂的特点：Ａ、要求脱氮除磷的效率高Ｂ、水量小，属于中型污水处理厂Ｃ、属于周村区的污水处理厂，水质水量不够稳定终上所述选定采用CAST工艺，CAST工艺不仅具有经典SBR池的优点：对水质水量的变化适应性极好，极其适宜中小型污水处理厂，且CAST工艺拥有极佳的脱氮除磷效果。CAST工艺成熟，污泥量少，前期投入较高但运行成本较之其它更低，自动化程度高。2.2工艺流程2.3CAST工艺原理（1）CAST工艺是处理生活污水和工业废水的先进工艺之一，是基于常规活性污泥法、间歇活性污泥法、Pasveer和Carrousse氧化沟等工艺在去除氮磷方面不断改进而研发的新工艺。CAST工艺在主反应区(SBR池)的前面设置了生物选择区和接触区。生物选择区可在厌氧或缺氧的条件下运行，能有效抑制丝状菌的膨胀，经预处理的污水和回流的活性污泥首先进入这里进行混合；接触区具有明显的基质浓度梯度，活性污泥能快速吸附和水解水中的有机物，同时回流污泥中的硝酸盐氮经反硝化去除，聚磷得到释放，达到了较好的除磷脱氮效果。CAST反应池的末端安装了可升降的自动撇水装置——滗水器，整个工艺的曝气、沉淀、排水三个过程都在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池。各池体交错运行，可间断进水、排水，而总的生产线则保持连续进水、出水。（2）CAST工艺的主要技术特征CAST工艺的主要技术特征：a.间断进水，间断排水：污水排放大都是连续或半连续的，CAST工艺比较适合这样的排水特点。CAST工艺设计时可采用一个或两个以上池子并联运行。b.运行上的时序性：CAST反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。c.运行过程的非稳态性：每个工作周期内排水开始时CAST池内液位最高，排水结束时，液位最低，液位的变化幅度取决于排水比，而排水比与处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。d.溶解氧周期性变化：CAST在反应阶段是曝气的，在沉淀阶段和排水阶段不曝气，因此，反应池中溶解氧是周期性变化的。（3）CAST工艺的优点a.工艺简单，占地面积小，投资较低：CAST的核心构筑物为反应池，没有二沉池，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑，占地省和投资低。b.曝气阶段生化反应推动力大：这有利于减少曝气池容积，降低工程投资。c.沉淀效果好：CAST工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用池，沉淀阶段的表面负荷比沉淀池小得多，没有进水的干扰，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响CAST工艺的正常运行。实验和工程中曾遇到SV30高达96%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。CAST反应池中存在较大的基质浓度梯度，而且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件不利于丝状微生物的优势生长，可有效防止污泥丝状膨胀。d.运行灵活，抗冲击能力强：CAST工艺是按时间顺序运行的，各阶段的长短均可根据进水、出水水质及污水量的变化灵活调整，可以在满足排放标准的条件下达到经济运行的目的。CAST工艺集曝气、沉淀等功能于一体，池容相对较大，抗水质、水量冲击能力较大。当进行脱氮除磷时，可通过间断曝气控制反应池的溶解水平，提高脱氮除磷的效果。e.CAST工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程，比SBR工艺适用范围更广泛。f.运行稳定性好。

g.基质去除率较高。

h.剩余污泥量小，性质稳定。2.4CAST系统设计(1).CSAT系统的循环操作过程a.运行方式CASTCAST工艺是一种循环式活性污泥法，其运行模式与传统SBR法类似，有进水、反应、沉淀和出水及必要的闲置等五个阶段组成，五个阶段为一个周期。(a).进水/曝气段：污水在足够的曝气条件下进行充分的好氧除碳和生物硝化。此过程一般占整个周期的一半时间，即60.5=3h左右。(b).沉淀段：不进水、不曝气、不回流，使污水混合液获得一个静止的絮凝沉淀环境。(c).撇水段：不进水、不曝气、不回流，通过浮动撇水器将上清液排出，当液面降低至最低控制水位时，停止排水。(d).闲置段：不曝气、不回流，视具体情况而定，可作为整个CAST运行系统的调节。（2）混合液回流及污泥回流系统的设计混合液回流可在进水/曝气段进行，回流量约为进水量的1/5左右。剩余污泥排放在沉淀结束后立即进行，污泥量计算同连续活性污泥法相同。（3）六个CAST池体的循环操作以1——6顺序表好六个CAST池体。每2个池体为一组，单组池体中的两个CAST池运行相差3h进度，以此可使进水主干管和进气主干管连续运行，并便于PLC自动调节。3组池体运行相差1h进度，即第1号和第3号池体，第3号和第5号池体均相差1h进度，此可实现全厂的连续排水和进水。以6h的运行时间为例，各池体的进水过程如下：六个CAST池体的循环运行（4）单个CAST池体的循环运行单个CAST池体在一周期中的运行过程如下第三章污水污泥处理构筑物3.1污水处理构筑物设计说明3.1.1污水储存池3.1.2中格栅中格栅与提升泵站合建。中格栅主要用于拦截较大的颗粒悬浮物，保护水泵。中格栅按远期规模一次建成，处理水量2.9万。3.1.3提升泵站提升泵站用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。本工程污水只经一次提升。泵站按远期规模设计，水泵机组按近期规模配置。处理水量2.2万。泵站选用集水池与机器间合建式泵站。选择立式单级单吸离心式污水泵，4台，型号8PWL，单台流量97.2L/s，扬程15.5m3.1.4细格栅细格栅和沉砂池合建。细格栅的作用是进一步去除污水中的污染物，以免其对后续处理单元特别是CAST池造成损害。细格栅按远期规模一次建成，处理水量2.9万。3.1.5平流式沉砂池沉砂池的主要作用是去除污水中相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒，以使后面的管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。选择平流式沉砂池。平流式沉砂池由入水渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。它具有截留无机颗粒效果好，工作稳定，构造简单，排沉砂较方便等优点。按远期规模一次建成，处理水量2.9万。设计3组，每组2格，每格2个沉砂斗。余砂排入晒砂池。集中外运。污水经管道流入配水井。3.1.6配水井配水井的作用是均衡的发挥各个处理构筑物运行的能力，保证各处理构筑物经济有效的运行。进水从配水井底部中心进入，经过等宽度三角堰流入4个水斗，再由管道流入4组CAST池（近期三组，远期增一组）。配水井的设计流量Q=29000。3.1.7CAST系统CAST是处理污水的主体构筑物。脱氮除磷均在池内完成。设计流量Q=2.2万，有效水深H=5m，超高1.5m，排水深度=1.46m；周期长=6h，周期数N=4，反应时间=4h，池数3组2池/组=6池，单池长×宽=35m×18m。可实现全厂连续进水，连续出水，连续排泥。3.1.8巴氏计量槽巴氏计量槽的作用是测量总水量，安装在污水厂的出水管渠上。它具有水头损失小，底部洗刷小，不易沉积杂物等优点。3.1.9污泥浓缩池污泥浓缩的目的在于去除污泥颗粒间的空隙水，以减少污泥体积，为污泥的后续处理提供便利条件。采用圆形辐流式圆形重力连续式污泥浓缩池，2座，采用带栅条的刮泥机刮泥，静压排泥。选用刮泥机，型号WNG-8。刮板外缘线速度为1-3电动功率为0.37-0.55kW。3.1.10污泥脱水机房进泥量Q=130.31=5.43。选用NP-1000型重载带式压滤机，功率为0.75kW，带宽为1000mm，处理量为3-6.5，外形尺寸：长×宽×高=4620mm×1580mm×2380mm。3.1.11紫外线消毒系统设计流量Ｑ＝1200。选用新大陆NLC15K型紫外线消毒系统。两套。功率4.3kW，消毒水量600t/h，系统控制箱尺寸80cm×120cm，杀菌效率（99.9-99.99）﹪3.1.12在线检测自动化检测仪表是自控系统中关键的子系统之一。一般的自动化检测仪表主要由三个部分组成：①传感器，利用各种信号检测被测模拟量；②变送器，将传感器所测量的模拟信号转变为4～20mA的电流信号，并送到可编程序控制器（PLC）中；③显示器，将测量结果直观地显示出来，提供结果。这三个部分有机地结合在一起，缺少其中的任何一部分，则不能称为完整的仪表。自动化检测仪表以其测量精确、显示清晰、操作简单等特点，在工业生产中得到了广泛的应用，而且自动化检测仪表内部具有与微机的接口，更是自动化控制系统中重要的部分，被称为“自动化控制系统的眼睛”。

随着科学技术的发展，自动化检测技术也得到了很大的发展，自动化检测仪表在污水处理中也得到广泛的应用，使污水处理厂不仅节约了大量的人力、物力，更重要的是可以及时对工艺进行调整。本文将以南宁市琅东污水处理厂为例介绍自动化检测仪表在污水处理中的应用。3.2泥处理构筑物设计说明3.2.1污泥处理的意义污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，除灰分外，含有大量的水分(95%～99%)、挥发性物质、病原体、寄生虫卵、重金属、盐类及某些难分解的有机物，体积非常庞大，且易腐化发臭，如不加处理的任意排放会对环境造成严重的污染。随着城市化进程加快，污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污水的排放量呈快速上升趋势，污泥的排放量也快速增长。污泥处理的目的是减量化、稳定化、无害化及为最终处置与利用创造条件。3.2.2污泥处理流程污泥处理流程见图剩余污泥→浓缩池→贮泥池→污泥脱水机房→泥饼外运3.2.3污泥的浓缩污泥浓缩的对象是颗粒间的孔隙水，浓缩的目的是在于缩小污泥的体积，便于后续处理。浓缩池的形式有重力浓缩池、气浮浓缩池和离心浓缩池等。重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法，按运行方式分为连续式和间歇式，前者适用于大中型污水厂，后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂。气浮浓缩池适用于粒子易于上浮的疏水性污泥，或悬浊液很难沉降且易于凝聚的场合。离心浓缩池主要用于场地狭小的场合，最大足是能耗高，一般达到同样的浓缩效果，其电耗为气浮法的10倍。综上所述，本设计采用辐流式连续运行的重力浓缩池，其特点是浓缩结构简单、操作方便、动力消耗小、运行费用低、贮存污泥能力强。3.2.4污泥脱水的原理污泥机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等。其基本原理相同，污泥机械脱水是以过滤介质两面的压力差作为推动力，使污泥水分被强制通过过滤介质，形成滤液；而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼，从而达到脱水的目的第四章污水厂平面设计4.1平面布置的原则：(1)布置应尽可能紧凑，以减小处理厂的占地面积和连接管线的长度。(2)生产性处理构筑物作为处理厂的主要构筑物，在作平面布置时，必须考虑各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形、地质条件，合理布局，减少投资、运行管理方便。(3)对于辅助建筑物，应根据安全方便等原则布置。如泵房、鼓风机等应尽量靠近处理构筑物，变电所应尽量靠近最大用电户，以节省动力管道；办公室、化验室等与处理构筑物保持一定的距离，并处于它们的上风向，以保证良好的工作条件；废水处理厂内的管道应方便运输。(4)废水管渠的布置应尽量短，避免交叉。此外还必须设置事故排放水渠和超越管，以便发生事故或检修时，废水能超越该处理构筑物。(5)厂区内给水管、空气管、蒸汽管及输配电线路的布置，应避免互相干扰，既要便于施工和维护管理，又要占地紧凑。当很难敷设在地上时，也可敷设在地下或架空敷设。(6)要考虑扩建的可能，留有适当的扩建余地，并考虑施工方便。[14]4.2布置的内容(1)生产性构筑物包括各种污水处理构筑物、污泥处理构筑物、泵房、鼓风机房、消毒间、等。在考虑一种处理构筑物有多个池子时，要使配水均匀。为此，在平面布置时，常为每组构筑物设置配水井。此外，应在适当的位置上设置污水、污泥、气体等的计量设备。(2)辅助建筑物：包括办公楼、机修车间、化验室、仓库、食堂。(3)各种管线：包括污水与污泥的管或渠，主要有污水管、污泥管、空气管、放空管、超越管、事故排放管、上清液回流管等。(4)其它：包括道路、围墙、大门、绿化设施等。4.3各处理单元构筑物的平面布置处理构筑物之间，应保持一定的距离，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距取5-10m。第五章参考文献【1】陈克玲詹键CAST工艺处理城市污水原理及设计环境科学与技术第27卷第4期200