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1、-城市生活污水处理工艺的设计-第 29 页 城市污水处理工艺的设计 摘 要该毕业设计的题目为5万吨/天城市污水处理工程设计，应用的处理工艺为AAO工艺，具有脱氮除磷的效果。进水水质为CODCr =300mg/L，BOD5 =250mg/L，SS =200mg/L，TN = 30mg/L，TP=6 mg/L , pH=7.08.5，出水水质为CODCr100mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L，TN15mg/L, TP1 mg/L，达到污水排放二级标准。根据毕业设计的原始资料及设计要求对出水水质的要求：及要求脱氮除磷，确定A2/O和氧化沟、SBR、AB法污水处理工艺进行设计和经济技术
2、比较。通过投资概算，运行费用的计算，经济比较及技术比较等最总确定A2/O工艺为最佳方案。该污水厂的处理流程为：从粗格栅到泵房到细格栅到沉砂池，进入反应池，进入辐流式二次沉淀池，再进入消毒池，最后出水；从反应池排出的剩余污泥集中输送到污泥浓缩池，由剩余污泥泵直接输送到污泥脱水房脱水，最后外运处置。关键词：A2/O工艺 脱氮除磷 污水处理AbstractThe subject of graduation is 5104 tons/day of municipal wastewater treatment engineering design,Process the application proc
3、ess for the AAO,Has the effect of nitrogen and phosphorus removal.Influent water quality is CODCr = 300mg / L,BOD5 =250mg / L, SS = 200mg / L, TN = 30mg / L, TP = 6 mg / L, pH = 7.0 8.5,Effluent water quality is CODCr100mg/L,BOD520mg/L,SS20mg/L,TN15mg/L,TP1mg/L,to secondar effluent standards.Accordi
4、ng to the primitiv data of the graduation project and demanding for water quality :Campare A2/O craft with oxidize ditch craft ,SBR craft,AB craft and choose the better one from two major sewage disposal craft.Through the budgtary estimating of investment,operating the calcuiation of the expenses,co
5、mparing of conomy and technology ect,finally we have the A2/O ditch is the best scheme.The sewage treatment plant process is: from coarse to fine grid to the grid to pump grit chamber,Into the reaction pool,Radial flow into the secondary sedimentation tank,Re-entering the disinfection of pool,Finall
6、y outflow of water.Discharged from the reactor sludge concentration delivered to the sludge thickener.By the sludge pump directly to the sludge dewatering house dehydrated, and finally Sinotrans disposal.Keywords: A2/O process, Nitrogen and Phosphorus Removal, Sewage Treatment目 录引言1第一章 概述21.1设计题目21.
7、2设计目的21.3设计要求21.4设计步骤2第二章 污水处理工艺流程说明22.1气象与水文资料32.2厂区地形32.3污水处理工艺流程说明32.3.1工艺方案分析32.3.2工艺流程5第三章 工艺流程设计计算63.1设计流量63.2中格栅的设计计算63.2.1 栅条的间隙数n个63.2.2栅槽宽度 B63.2.3通过格栅的水头损失h173.2.4栅后槽总高度H，m83.2.5栅槽总长度 L，m83.2.6每日栅渣量 W，83.3细格栅的工艺设计计算93.3.1 栅条的间隙数n1个93.3.2 栅槽宽度 B93.3.3通过格栅的水头损失 h93.3.4栅后槽总高度H，m103.3.5栅槽总长度
8、L，m103.3.6每日栅渣量 W，113.4 沉砂池设计计算113.4.1 曝气沉砂池设计参数113.4.2曝气沉砂池的设计计算123.5 辐流式初沉池的设计计算153.5.1沉淀池的水面面积153.5.2池径，D，m163.5.3沉淀池的有效水深，163.5.4沉淀池部分有效容积163.5.5沉淀池坡底落差163.5.6污泥斗尺寸173.5.7沉淀池的总高度为，173.6 工艺设计计算173.6.1 设计参数183.6.2有关设计参数183.6.3反应池容积 V ，193.6.4各段水力停留时间和容积：193.6.5剩余污泥量203.6.6反应池进出水系统213.7曝气池233.7.1设计
9、参数243.8二沉池设计计算273.8.1设计参数273.8.2二沉池进水系统计算293.8.3二沉池出水部分设计303.9 消毒接触池设计计算313.10 污泥浓缩池设计计算323.10.1设计参数323.11贮泥池设计计算343.11.1污泥量343.11.2 贮泥池容积343.12脱水间34第四章 高程布置及计算364.1高程布置原则364.2高程布置结果364.3高程计算36第五章 环境保护39致谢40参考文献41引言随着我国国民经济的高速发展和改革开放的不断深入，城市生产力不断增大，与此同时，城市人口数也不断增加。城市速发展每天都会产生的大量污水，若不及时进行收集处理，将严重影响人们
10、的正常的生活。而且我国又是一个严重缺水的国家，水资源分布不平衡，因此大规模建设污水处理厂，将污染物水平降低到符合国家排水的相关规定，有效防止河流被污染，有效的缓解我国水资源紧缺的现状十分重要。 根据世界工业发达国家普遍的实践经验来看，水污染综合防治最有效途径之一是由市政部门建设统一的城市污水处理厂，对生活污水与工业废水进行综合的处理。我们国家在各项事业均衡发展的同时，也开始将目光转移到环境问题上来。从“七五”期间开始，在城市污水处理方面开展了土地处理和稳定塘处理系统，城市污水处理厂的建造数量明显增加，经过治理的河流、湖泊水质明显好转；“八五”期间，为了解决水资源短缺和防止水污染，将污水资源化列
11、了国家重点攻关项目，并在北京建造了全国最大的现代化城市污水处理厂，日处理规模100万m3，其中第一期工程50万m3/d已经投产使用；到“九五”期间，重视水工业技术的纵深发展和集成化方面的研究，例如“集成化的污水处理处置和利用技术”和“污泥处理处置利用技术”等重点技术发展项目。近年来，我国沿海地区的一些城市，充分利用海洋（江、河）大水体的稀释自净能力，将污水适当处理后排海。 当前，在我国水环境保护、水污染防治已深入人心，受到了国家各级领导的高度重视，随着我国经济实力的增强，城市污水处理厂的建设事业将得到长足的发展。诚然，我们建造污水处理厂不是最终目的，我们的目的是保护水资源，使污水处理厂排放的污
12、水更符合国家的标准，以此来保证人民群众的用水健康和用水安全，同时也对维护社会健康发展产生深远的意义。第一章 概述1.1设计题目5万吨的城市污水处理厂设计。1.2设计目的（1） 温习和巩固所学知识、原理；（2） 掌握一般水处理构筑物的设计计算。1.3设计要求（1） 独立思考，独立完成；（2） 完成主要处理构筑物的设计布置；（3） 工艺选择、设备选型、技术参数、性能、详细说明；（4） 提交的成品：设计说明书、工艺流程图、高程图、厂区平面布置图。1.4设计步骤（1） 水质、水量（发展需要、丰水期、枯水期、平水期）；（2） 地理位置、地质资料调查（气象、水文、气候）；（3） 出水要求、达到指标、污水处
13、理后的出路；（4） 工艺流程选择，包括：处理构筑物的设计、布置、选型、性能参数。（5） 评价工艺；（6） 设计计算；（7） 建设工程图（流程图、高程图、厂区布置图）；第二章 污水处理工艺流程说明2.1气象与水文资料风向：多年主导风向为东南风；水文：降水量多年平均为每年2370mm； 蒸发量多年平均为每年1800mm； 地下水水位，地面下67m。年平均水温：202.2厂区地形污水厂选址区域海拔标高在19-21m左右，平均地面标高为20m。平均地面坡度为0.30.5 ，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长224m，南北长276m。2.3污水处理工艺流程说明2.3.1工艺方案分析A2/O脱氮除
14、磷工艺（即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，亦称A-A-O工艺），它是在A2/O除磷工艺基础上增设了一个缺氧池，并将好氧池流出的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能。A2/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。 二是脱氮，缺氧段要控制DO0.2m3/d)宜采用机械清理3.3细格栅的工艺设计计算 选用三道细格栅，两备一用，保证污水处理设施正常运行3.3.1 栅条的间隙数n1个n= 式中 最大设计流量，0.754；a格栅倾角，（），取=60；b格栅间隙，m,取b=0.01m
15、；h栅前水深，m，取h=0.8mv过栅流速，m/s，取v=0.9 m/S 则： n=3.3.2 栅槽宽度 B则栅槽宽度 B=S(n-1)+bn =0.01(98-1)+0.0198 =1.95m3.3.3通过格栅的水头损失 h 细格栅的进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽B1=1.5m，其渐宽部分展开角度，进水渠道内的流速为0.7m/s 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 通过格栅的水头损失 式中 细格栅设计水头损失，m；计算水头损失，m；g重力加速度，；k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，k=3； 阻力系数，设栅条断面为锐边距形断面，。=0.26m3.3.4栅后槽总高度H，m 设栅前渠
16、道超高 栅前槽高3.3.5栅槽总长度 L，m 式中，为栅前渠道深，m =2.64m3.3.6每日栅渣量 W， 式中， 栅渣量，污水，本设计格 栅间隙为10mm ,取=0.1污水。W=(0.3m3/d)故采用机械清渣3.4 沉砂池设计计算沉砂池的作用是去除废水中比重较大的无机颗粒，如砂粒、石子、煤渣等。一般设在泵站后沉淀池前，以减轻水泵和管道的磨损，防止后续构筑物管道的堵塞，缩小污泥处理构筑物的容积，提高污泥有机组分的含量，提高污泥作为肥料的价值。常用的沉砂池有平流沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和涡流式沉砂池。本设计中采用曝气沉砂池，其优点是：通过曝气，使污水产生作旋流运动，产生离
17、心力，去除泥砂，通过曝气量来控制其旋流速度大小，从而控制沉砂量。其排除的泥砂较为清洁，处理起来比较方便。曝气沉砂池除砂率稳定，受流量变化影响小，同时，对污水也起到预曝气作用4。沉砂池是不可缺少的预处理构筑物，能去除水中相对密度较大的无机颗粒，如泥砂等，其设计停留时间一般为3060s。沉砂池通常设于二级处理之前，以减轻后续处理单元的沉积以及机械与管道的磨损。沉砂池大都容量较小，还有卫生方面的问题，应注意及时清渣排砂。不重视日常管理易使沉砂池失效，将泥砂带入氧化沟中，长期下去会减少构筑物的容积等，清掏非常麻烦。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝气沉砂池与竖流式沉砂池等。本设计选择曝气沉砂池。3.4.1
18、 曝气沉砂池设计参数1、废水在曝气沉砂池过水断面周边的最大旋转速度为0.250.30m/s,水平流速宜为0.1m/s。2、最高时流量的停留时间应大于2min。3、宽深比宜为11.5，有效水深取为2.03.0m。4、处理每立方米污水的曝气量宜为0.10.2m3空气。5、进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并考虑设置横向挡板。6、污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L计算。7、砂斗容积不应大于2d的沉砂量，沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。8、池底坡度一般取为0.10.54。3.4.2曝气沉砂池的设计计算本设计中选择一组曝气沉砂池，N=1组。1、沉砂池有效容
19、积 （3-12）式中：沉砂池有效容积，；t停留时间，本设计取t=3。2、水流断面面积 （3-13）式中：A水流断面面积，；水平流速，取 =0.1。3、池总宽度 （3-14）式中：B沉砂池宽度，m；h沉砂池有效水深，取h=2.5m 值在1.01.5之间，符合要求。4、 池长5、每小时所需的空气量 （3-15）式中：q每小时所需的空气量，； d每立方米污水所需要的空气量，本设计取d=0.2污水6、沉砂室所需容积 （3-16）式中：X城市污水沉砂量，一般取X=30污水 T清除沉砂的间隔时间，设计中取T=2d。设计两个沉沙斗，从而可计算得每个沉砂斗的容积为：7、沉砂斗几何尺寸计算本设计取沉砂斗壁与水平
20、面的倾角为=，沉砂斗底宽为0.5，沉砂斗高度。沉砂斗的上口宽度为 沉砂斗的有效容积：8、池子总高设池底坡度为0.4，池子超高。则：池底斜坡部分的高度 池子总高 9、进水渠道 格栅的出水通过的管道送入沉砂池的进水渠道，然后进入沉砂池，进水渠道的水流流速式中 进水渠道水流流速，； 进水渠道宽度，； 进水渠道水深，。 设计中取 =1.2，=0.8。 水流经过进水渠道再分别由进水口进入沉砂池，进水口尺寸900900，流速校核：m/s进水口水头损失代入数值得：进水口采用方形闸板，SFZ型明杆或镶钢铸铁方形闸门SFZ900，沉砂斗采用H46Z2.5旋启式底阀，公称直径200mm。10、出水堰计算 出水采用
21、沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为 式中 堰上水头，； 流量系数，一般取0.40.5，设计中取=0.4； 堰宽，等于沉砂池的宽度。 出水堰后自由跌落高度0.12，出水流入出水槽，出水槽宽度1.0，出水槽水深0.6，水流流速。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接，出水槽管径，管内流速，水利坡度，水流经出水槽流入集配水井。3.5 辐流式初沉池的设计计算 沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按在污水流程中的位置，可以分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。沉淀池按水流方向可分为平流式的、竖
22、流式的和辐流式的三种。 本设计采用辐流式初沉池。3.5.1沉淀池的水面面积 最大设计流量， 表面水力负荷，经查表得 为设计沉淀池的数量，取n=23.5.2池径，D，m3.5.3沉淀池的有效水深，停留时间取 同上取直径与水深的比为（宜为612），符合要求3.5.4沉淀池部分有效容积3.5.5沉淀池坡底落差 取坡底落差为3.5.6污泥斗尺寸 污泥斗上口半径，下口半径。池底径向坡度污泥斗壁与水平夹角为60则污泥斗高为因此污泥斗的容积 污泥斗上口面积 污泥斗下口面积设沉淀池超高缓冲层高3.5.7沉淀池的总高度为，3.6 工艺设计计算首段厌氧池，流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本池主要功能
23、为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；另外，NH3-N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。 在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。 在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。所以，A2/O工艺它可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮
24、、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3-N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。 3.6.1 设计参数 项目BOD5CODSSTNTP单位mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L进水水质250300200306出水水质2010020151.0 根据上表数据,判断是否可以采用A2/O法 COD/TN=300/30=108 TP/BOD5=6/250=0.02410)，符合要求。每座曝气池采用三廊道，则每个廊道长 每座曝气池实际面积 单座曝气池平面尺寸 ；取曝气池的超高为1.0m。故曝气池的总高度 ；水力停留时间 曝气系统 需氧量日平均需
25、氧量最大时需氧量最大时需氧量与日平均需氧量之比为470.3/339.4=1.36采用可变微孔曝气器，氧转移效率设计为20%，则空气离开曝气池时的百分比为18.43%，温度为20时清水中的溶解氧饱和浓度为。取。充氧量日平均供气量最大时供气量曝气器 曝气器形式采用HWB-2型微孔曝气器，具体参数见表3-10.表3-10 HWB-2型微孔曝气器直径微孔平均孔径孔隙率曝气量服务面积氧利用率%阻力2001504050130.30.52025150350单个曝气器的通气量为。则曝气器数量为每个曝气池设置曝气器数量1888个。曝气器的布置 每个廊道应布置校核每个曝气器服务面积 符合要求。鼓风机的选定风机供气
26、量最大时：平均时：根据所需压力及空气量，决定采用RF245型罗茨鼓风机8台。该型风机风压88.2KPa， 风量64.6。正常条件下，6台工作，2台备用；高负荷时7台工作，1台备用。表3-11 RF245型罗茨鼓风机风机型号口径转速进口流量所需轴功率所配电机功率RF24580064.61351603.8二沉池设计计算二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。本设计中二沉池主要接纳生物池即A2/O反应池的出水，用以去除生物悬浮固体的沉淀池。通常，大中型污水处理厂均采用辐流式沉淀池，机械排泥，其沉淀效果好，排泥通畅，运行稳定可靠，辐流式沉淀池有中心进
27、水周边出水和周边进水周边出水两种形式。本工程采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池。3.8.1设计参数为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。二沉池为中心进水，周边出水，幅流式沉淀池，共2座。二沉池面积按表面负荷法计算，水力停留时间t=2.5h，表面负荷为1.5m3/（m2h-1）。1、沉淀池部分水面面积 最大设计流量， n池数，个。取n=2 q表面负荷，2、池子的直径D3、沉淀池有效水深 h2 水力停留时间取直径与水深的的比为，符合要求。4、沉淀池部分有效容积:5、沉淀池坡底落差，取坡底落差，污泥斗下口半径1m.6、污泥斗容积 设污泥斗底直径D2=1m,上
28、口直径D1=4.0m,斗角与水平夹角为45度则污泥斗高度因此,贮泥斗容积7、池底可储存的污泥量为8、二沉池缓冲区高度h3=0.5m，超高为h1=0.3m，沉淀池坡度落差H5=0.5m3.8.2二沉池进水系统计算1、进水系统计算 （1） 进水管计算单池设计污水流量进水管设计流量选取管径DN1000mm v1=1.0m/s （2）进水竖井进水竖井采用D2=1.5m，流速为0.10.2m/s出水口尺寸0.451.5m,共6个，沿井壁均匀分布出水口流速（3）紊流筒计算筒中流速紊流筒过流面积紊流筒直径3.8.3二沉池出水部分设计1、单池设计流量0.377m3/s2、环形集水槽内流量3、环形集水槽设计采用
29、周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水口，安全系数k取1.2集水槽宽度取槽深取0.7m，采用双侧集水环形集水槽计算，取槽宽b=0.8m，槽中流速槽内终点水深槽内起点水深集水槽总高度为0.7+0.2（超高）=0.9m，采用90三角堰。4、出水溢流堰的设计采用出水三角堰（90） （1)堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）H1=0.05m（H2O）（2)每个三角堰的流量q1（3）三角堰个数n1（4）三角堰中心距3.9 消毒接触池设计计算经过处理后，污水出水水质已经达标，但是处理水中含有细菌、病毒和病卵虫等致病微生物，因此采用液氯、臭氧或紫外线消毒将其杀灭，防止其对人类及牲畜的健康产生危害和对环
30、境造成污染，使排水达到国家规定的细菌学指标。消毒方法分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有氯及其化合物、各种卤素、臭氧、重金属离子等。城市污水经一级、二级处理后，水质有所改善，细菌含量大幅减少，但细菌的绝对值仍然很可观，并存有病原菌的可能。因此，在排放水体或农田灌溉之前，应进行消毒处理。本设计采用液氯为消毒剂，其原理是污水与液氯混合后，其产生的OCl一，是很强的消毒剂，可以杀灭细菌与病原体。其特点是：效果可靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜，适用于大、中型规模的污水处理厂。 每座池容积 则水
31、流长度L=将每座接触池分为3格,则每格池长为 4、加氯间、加氯量按每立方米投加5g计，则、加氯设备选用3台REGAL-2100型负压加氯机（2用1备），单台加氯量为10kg/h3.10 污泥浓缩池设计计算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。气浮浓缩适用于疏水性污泥或者悬浊液很难沉降且易于混合的场合，例如，接触氧化污泥、延时曝气污泥和一些工业的废油脂等。离心浓缩主要适用于场地狭小的场合，其最大不足是能耗高，一般达到同样效果，其电耗为其它法的10倍。从适用对象和经济上考虑，故本设计采用连续重力浓缩池。形式采用连续式的，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。采用水密性钢筋混凝土建造，设有进泥管、排泥管和排上清夜管。3.10.1设计参数初沉池污泥含水率大约951、浓缩池面积A 浓缩污泥为剩余活性污泥，根据下表，污泥固体通量选用。浓缩池面积 式中 Q污泥量，；污泥固体浓度，；G污泥固体通量，。2、浓缩池直径D设计采用个