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1、某污水处理厂设计倒置AAO工艺摘 要本次毕业设计的题目为xx市某污水处理厂工艺设计倒置AAO工艺。设计主要任务是根据该市污水性质、排污规模的要求完成污水处理厂初步设计和单项处理构筑物设计。其中污水处理厂初步设计要完成设计说明书一份、污水处理厂总平面图一张及污水处理厂污水与污泥高程图一张；单项处理构筑物设计中，主要是完成主体处理构筑物平面图及剖面图及部分大图样。该污水处理厂工程，规模为7万吨/日。该污水处理厂的污水处理流程为：污水由市政排水管网经格栅由泵房提升进入到涡流沉砂池，进入倒置AAO反应池，进入辐流式二沉池，进入接触池，最后出水；污泥的流程为：从二次沉淀池池排出的剩余污泥进入回流污泥泵房
2、，再由污水泵送入浓缩池，再进入储泥池，由浓缩污泥泵房提升送入污泥脱水间，最后泥饼外运处置。污水处理厂处理后的出水优于国家污水综合排放标准（GB)中的二级标准。 所选择的倒置AAO工艺，具有良好的脱氮除磷功能。 关键词：倒置AAO工艺，脱氮除磷 IABSTRACTThe topic of this graduate design is about the design of the sewage treatment plant in the development area of economy and techonology in Da lian City. The technics of t
3、he plant is the inverted AAO process. The main task is the primary design of the plant and the shop drawing of the oxidation ditch pond.The task of the primary design is that a design book、a plan of the plant、the high drawing of the treatment of sludge and sewage; In the single disposal build design
4、, the harvest is that the section plane drawing、the plan and some part magnifying drawings of the inverted AAO process.The construction of this plant is 70000 ton per day.The process of the sewage in the plant is that: The sewage runs from pump house to sand sinking pond, enters the pond of sediment
5、ation tank, enters disinfection pond, then enters calculation trough, at last lets out. The process of the sludge is that: Surplus sludge from the sedimentation tank enters concentration pond, enters digestion pong, then it is dehydrated, at last it is carried out of the plant.The outlet water of th
6、e plant meets the level two of the National Sewage Discharge Standard (GB8978-1996).There is an inverted AAO process prevents sludge from eapending, promots releasing phosphorus ,and strengthens anti-nitration. Key words：The inverted AAO process, Taking off the nitrogen and the phosphorus II目 录 摘 要
7、. I ABSTRACT . II前 言 . 1第一部分 设计说明书 . 2第一章 设计概论 . 21.1 设计任务 . 21.2 设计目的 . 21.3 设计要求 . 21.4 设计数据及材料 . 31.5 处理程度的计算 . 4第二章 总体设计 . 52.1 工艺比较选择 . 52.2 主要生产构筑物工艺设计 . 162.2.1 格栅间 . 162.2.2 污水提升泵房 . 162.2.3 沉砂池 . 162.2.4 倒置AAO池 . 172.2.5 鼓风机房 . 172.2.6 二次沉淀池 . 172.2.7 接触消毒池 . 182.2.8回流污泥泵房 . 182.2.9 污泥浓缩池 .
8、 182.2.10 脱水车间 . 19第三章 污水处理厂总体布置 . 203.1 污水厂平面布置 . 203.1.1 污水处理厂平面布置的原则 . 203.1.2 污水处理厂的平面布置 . 22 III3.2 污水厂的高程布置 . 223.2.1 污水处理厂高程的布置方法 . 223.2.2 本污水处理厂高程计算 . 24第四章 组织结构与人员编制 . 27第五章 污水厂投资估算 . 285.1 土建部分 . 285.2 设备部分 . 295.3 总投资费用 . 295.4 经济效益分析 . 30第二部分 设计计算书 . 31第一章 设计流量 . 311.1设计规模 . 311.2 设计最大流
9、量 . 31第二章 格栅设计计算 . 32第三章 泵房设计计算 . 35第四章 沉砂池设计 . 364.1工作原理 . 364.2 设计数据 . 37第五章 倒置AAO生物反应池设计计算 . 39第六章 二次沉淀池设计计算 . 50第七章 接触消毒池设计计算 . 547.1 液氯消毒工艺设计计算 . 547.2 接触池设计计算 . 55第八章 污泥浓缩池设计计算 . 56结 语 . 59参考文献 . 60致 谢 . 62 IV前 言在维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。在中国尤其严重，中
10、国是世界13个缺水国家之一，全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化；90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60%-70%是由于水污染造成的；对我国118个大中城市的地下水调查显示，有115个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40%。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年
11、来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染.本设计为为xx市某新建污水处理厂进行工艺设计，设计水质为85%生活污水及15%工业废水，设计规模为70000m3，出水要求达到国家二级排放标准。设计采用倒置AAO工艺，该工艺流程简单，运行控制方便，占地面积较小，出水水质优于二级排放标准，是目前应用较多的工艺。通过本次毕业设计，我们将经受一次较为全面、严格的工程设计训练，熟悉污水处理厂工艺设计过程，了解现代工程设计计算方法，培养分析解决问题的能
12、力，树立高度的工作责任感。1第一部分 设计说明书第一章 设计概论1.1 设计任务本次毕业设计的主要任务是完成xx市某污水处理厂倒置AAO工艺处理城市污水设计。工程内容包括：1.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；进行总体布局进行、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。2.进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计、设备选型，图中应有设备、材料一览表。3.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；完成设备选型。1.2 设计目的随着城市经济的发展和人们生活水平的不断提高，对环境
13、保护的意识越来越强，污水处理率日益成为城镇及区域环境保护的重要指标。本设计旨在使学生根据污水性质、排放规模、现实的城市条件和排放水域的要求，选择较适宜的城市污水处理工艺，达到排放标准或回用的水质要求。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；2（4） 提交的成品：设计说明书、高程图、厂区平面布置图、主要构筑物（平、剖面）图。1.4 设计数据及材料（1） 设计规模：70000m/d.（2） 废水来源：生活污水85，生产废水15。 （3） 设计进出水质：见下表（4） 气象资料 气温资料（）：3常年主导风向
14、：WS； （5） 地质资料 污水处理厂处： （6） 厂区规划地形图：厂区按整平地形考虑。距河500米，高差0.4米。3（7） 厂区供电情况及其它问题：就近接入电源，设配电箱即可。1.5 处理程度的计算1. BOD5的去除率h=2 .CODcr的去除率 330-201000=93.9 330h=3.SS的去除率 650-100100%=84.6% 650h=4.总氮的去除率 350-20100%=94.3% 350出水标准中的氨氮为25mg/L，处理水中的总氮设计值取20mg/L，氨氮的去除率为：h=5.总磷的去除率 30-20100%=33.3% 30h=6-1100%=83.34% 6 4第
15、二章 总体设计2.1 工艺比较选择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7万吨,属于中等规模的污水处理厂。按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧
16、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、A/O工艺、倒置AAO工艺、SBR及其改良工艺、氧化沟工艺、以及水解好氧工艺、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：A/O工艺，A2/O工艺，倒置AAO工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺。2.适合于中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 5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
17、艺。一. A2/O处理工艺(如下图所示) 图1 /工艺流程 2 (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，A2/O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：优点： 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； 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。 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。 污泥中含磷量
18、高，一般为2.5%以上。缺点： 除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此 。 脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。6 对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺氧反应池的干扰。二、倒置AAO处理工艺与常规A2/ O 工艺相比,倒置AAO 工艺省去了混合液倒置AAO 工艺流程Fig. 1 Flow chart of inverted AAO process 根据进水水质不同，通过缩短初沉时间或者取消初沉池来满足倒置AAO
19、工艺的需要：初沉时间的缩短,一方面使得沉砂池出水中的微生物和部分或全部有机物直接进入生化反应系统,增加了反应池进水的有机物总量,保证了脱氮除磷新工艺对碳源的需要,提高了化反应系统对氮、磷的去除效率;另一方面为微生物提供了良好的栖息场所,使系统的生物种类和数量都大幅度提高。缺氧池、厌氧池配有搅拌设备,好氧池通过曝气维持供氧。三个工艺段的作用如下：缺氧段,微生物利用进水中有机物为碳源,使得回流污泥带来的硝态氮反硝化,形成N2 或NxOy 逸至大气中,达到脱氮目的；厌氧段,水中溶解氧和硝态氮结合氧均已消耗完毕处于厌氧状态,聚磷微生物利用胞内聚磷分解产生的能量吸收污水中的易降解COD ,同时释放磷酸盐
20、;好氧段前段主要降解污水中的有机质并过量吸磷,到好氧区后段则BOD5大幅度降低,BOD5/TKN 值较低利于硝化菌的生长,主要进行硝化反应。缺氧段、厌氧段并无严格的界限,主要取决于工艺构筑物采用的形式和前置反硝化的效果。生化反应池较高的污泥浓度不仅从固定的生化反应池容积中争取到好氧池硝化所需要的反应容积,而且活性污泥絮体内部的缺氧微环境使得硝化和反硝化过程在曝气时段内就同步进行,从而为进一步提高系统的脱氮效率创造了条件。倒置AAO 工艺具有以下特点:7 缺氧区位于工艺系统首端,优先满足反硝化碳源需求,强化了处理系统的脱氮功能;所有的回流污泥全部经过完整的厌氧释磷与好氧吸磷过程,具有“群体效应”
21、,同时聚磷菌经过厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境,其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分利用,提高了处理系统的除磷能力;1.2=0.018m泵房进水水位：-1.21m(高程布置图见附图) 26第四章 组织结构与人员编制人员编制系参考国家有关规定及可行性研究报告，并参照国内已运行的污水处理厂的经验提出的，由于本厂自动化程度高，使劳动定员大大减少。人员编制见表4-1。在确定具体岗位人数时可根据实际情况加以调整。为提高污水处理厂的管理水平，对厂内的机关、工段、独立班等部门进行电脑联网。应用专业管理软件管理整个网络，可在网络内收发电子邮件、查询生产、实验数据，并将对设备、仓库、人事、财务、图
22、片资料进行电脑管理，使污水处理厂达到先进的管理水平。表4-1 污水厂人员编制27第五章 污水厂投资估算5.1 土建部分表5-1 土建部分投资估算表 28表5-2 厂区总图部分投资估算表5.2 设备部分表5-3设备部分投资估算表5.3 总投资费用其他安装费5% ， 73500005367500设计费2%， (16604075+5341850+7350000+367500)2%=29663425 税费3.413%, (16604075+5341850+7350000+367500+29663425)3.413=2024825合计W=59326850+202482561351675元，约6135.2
23、万元。（征地费用另计）。295.4 经济效益分析1 、每立方米污水征收处理费用每吨污水征收处理费w1=0.5元,则每天征收费用为W1=w1Q=0.57104=35000元2、 污水厂运营成本运行电费:总装机功率为2000KW,实际运行1600KW,当地电价w2=0.5元/度. 每天运行电费W2=w2W=0.5160024=19200元 药剂费:液氯投加量为7mg/L,则每天投加490Kg.聚丙烯酰胺PAM，投加量为污泥干重的0.001 药剂费折合成w3=0.08元/吨每天运行药剂费用W3=w3Q=0.087104=5600元 运行管理人员工资费用人均工资1600元/月,折合污水处理费w4=28
24、1600710430=0.021元每天人员工资W4=w4Q=0.0217104=1493元 设备折旧和维修费用设备折旧和维修用折算成每吨污水0.01元 每天的折旧和维修费用为 W5=w5Q=0.017104=700元 总运行费用为W=W2+W3+W4+W5=19200+5600+1493+700=26993元. 3 、年收益污水处理厂每天的收益为W=W1-W=35000-26993=8007元 年收益为W=8007365=2922555元4 、年可收回成本进入投资回报期。 N=Ww= 6135.2292.26=21.0年30第二部分 设计计算书第一章 设计流量1.1设计规模本设计设计规模Q=7
25、0000m/d,属中型污水处理厂（5万10万m/d），这种设计流量一般用来计算污水厂的栅渣量、沉砂量、年抽升电量、耗药量、处理总水量、总泥量等。 331.2 设计最大流量（m3/h或L/s）污水厂进水管设计用此流量，污水厂各构筑物（另有规定除外）及厂 （式1-1）Q =70000 m3/d=2916.67 m3/h=810.2L/s代入可得 Kz=2.0.1170000=1.29（2）设计最大流量的确定Qmax=2916.671.29=3762.5( m3/h)=810.21.29=1045.16(L/s) 31第二章 格栅设计计算2.1 已知条件设计平均流量Q=810.2L/s=0.81 m
26、3/s， 总变化系数Kz=1.292.2设计计算（1） 栅槽宽度 栅条的间隙数n,个 n=Qmax （式2-1） bhv式中 Qmax最大设计流量，m3s； a格栅倾角，（），取=60； b格栅间隙，m,取b=0.02 m； n栅条间隙数，个；h栅前水深，m，取h=0.4 m； v过栅流速，m/s，取v=0.9 m/s图1 格栅计算示意32格栅设两组，按两组同时工作设计。即： Q=Qmax/21.045Sin60o则： n=67.568(个) 20.020.40.9 栅槽宽度 B栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3m，取0.2m；设栅条宽度 S=10mm (0.01m)则栅槽宽度 B=S(n-1)
27、+bn+0.2 （式2-2） =0.01(68-1)+0.0268+0.2=2.23 (m)(2) 通过格栅的水头损失 h1 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a1=20o，进水渠道 （式2-3） 2tana12tan20o 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2,mL2=L11.00=0.5(m) 22 通过格栅的水头损失h1,mh1=h0k （式2-4）v2Sh0=xsina,x=b2gb式中 h1设计水头损失，m； 43 （式2-5）h0计算水头损失，m；g重力加速度，s2；k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；x阻力系数，与栅条断面
28、形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐边距形断面，b=2.42。33Sh1=h0k=bbv2sinak 2g0.01=2.420.02=0.103 （m）（3）栅后槽总高度H，m设栅前渠道超高 h2=0.3m 430.92sin60o3 19.6(m)0.8(m) H=h+h1+h2=0.4+0.103+0.3=0.803（4）栅槽总长度 L, mL=L1+L2+1.0+0.5+H1 tana式中，H1为栅前渠道深，H1=h+h2，m。L=1.0+0.5+1.0+0.5+0.4+0.3 tan60o=3.404（m）（5）每日栅渣量 W，m3dW=86400QmaxW1
29、 (式2-6) 1000kz式中， W1为栅渣量，格栅间隙为1625mm时，W1=0.10m33m3污水，0.05m33m3污水。格栅间隙为3050mm时，W1=0.030.1m33m3污水。本设计格栅间隙为20mm ,取W1=0.07m33m3污水。W=864001.0450.08=2.8(m3d)0.2(m3d) 210001.29采用机械清渣。 34第三章 泵房设计计算3.1设计要点（1）泵站形式：(自灌式)考虑到场地地形、地势及水量采用半地下式方形泵站。（2）选泵原则：根据流量、扬程选择污水泵。3.2 设计参数选定设计流量：Qmax=1045L/s，泵房工程结构按最大流量设计,考虑选取
30、5台潜水排污泵(四用一备)，则每台流量为：10454=261.25L/s=940.5m3/h。集水池容积采用相当于一台水泵的6min的流量，即：W=261.25606=94.05(m3) 10003.3 泵房设计计算采用倒置AAO工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入涡流沉砂池，然后自流通过倒置AAO池、接触池，最后由出水管道排入厂东边的河流。各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。污水提升前水位-1.21m(既泵站吸水池最底水位),提升后水位4.325 m(即出水口水面标高)。所以，提升净扬程Z=4.325（1.21）=5.
31、535m水泵水头损失取2.0m从而需水泵扬程H=Z+h=7.535m再根据设计流量1045L/s=3762m3/h，采用5台QW系列污水泵，单台提升流量940.5m3/h。采用QW系列潜水污水泵(300QW900-8-37)5台，四用一备。该泵提升流量900m3/h，扬程8m，转速980r/min，功率37kW。占地面积为816.6=132.8m2，高9.54m,泵房为半地下式，地下埋深3.13m。 35第四章 沉砂池设计由于本设计采用倒置AAO工艺，市政污水经沉砂池直接进入倒置AAO反应池，故不宜采用曝气沉砂池。通过对平流式沉砂池、竖流式沉砂池、钟式沉砂池及涡流式沉砂池进行优缺点比较分析，最
32、终选择佩斯塔（Pista）涡流式沉砂池。4.1工作原理涡流沉砂池利用水力涡流，使泥沙和有机物分开，以达到除砂目的。污水从切线方向进入圆形沉砂池，进水渠道末端设一跌水槛，使可能沉积在渠道底部的砂子向下滑入沉砂池；还设有一个挡板，使水流及砂子进入沉砂池时向池底流行，并加强附壁效应。在沉砂池中间设有可调速的桨板，使池内的水流保持循环。桨板、挡板和进水水流组合在一起在沉砂池内产生螺旋状环流（如下图示），在重力作用下，使砂子沉下，并向池中心移动，由于越靠中心水流断面越小，水流速度逐渐加快，最后将沉砂落入砂斗。而较轻的有机物，则在沉砂池中间部分与砂子分离。池内的环流在池壁处向下，到池中间则向上，加上桨板的
33、作用，有机物在池中心部位向上升起，并随着出水水流进入后续构筑物。平面图2 涡流沉砂池水砂流线图 364.2 设计数据（1） 沉砂池水力表面负荷为200m3/m2h,水力停留时间约为20至30s；（2） 进水渠道直段长度应为渠宽的7倍，并且不小于4.5m，以创造平稳的进水条件；（3） 进水渠道流速，在最大流量的4080情况下为0.60.9m/s，在最小流量时大于0.15 m/s；但最大流量时不大于1.2 m/s。（4） 出水渠道与进水渠道的夹角大于270，以最大限度的延长水流在沉砂池内的停留时间，达到有效除砂目的。两种渠道均设在沉砂池上部以防扰动砂子。（5） 出水渠道宽度为进水渠道的2倍。出水渠
34、道的直线段长度要相当于出水渠的宽度。（6） 沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板或巴氏计量槽，以便保持沉砂池内所需的水位。该沉砂池采用砂泵排砂。佩斯塔沉砂池除砂效率大于95（砂粒d0.297mm），有机物分离效率大于95，优于钟式沉砂池。根据设计流量Q=7万m3，设计选用两套佩斯塔沉砂池并联使用，其规格见下表。 37平面 图3 佩斯塔沉砂池结构图 38第五章 倒置AAO生物反应池设计计算5.1已知条件3（1） 设计流量 Q=7000。 m0（不考虑变化系数）（2） 设计进水水质 COD=650L；BOD5浓度S0=330L；TSS浓度X0=350mgL；VSS=245L MLVSS=0.7；TN
35、=43L；MLSSNH3-N=30L；TP=6L。（3） 设计出水水质 COD=100mgL；BOD5浓度Se=20mgL；TSS浓度Xe=20mgL；TN=25L；NH3-N=20L；TP=1L。5.2设计计算 (污泥负荷法)（1） 判断可否采用倒置AAO法COD650=15.18 TN43TP6=0.020.06 BOD5330符合要求。（2） 有关设计参数 BOD5污泥负荷N=0.15kgBOD5(kgMLSSd)。 回流污泥浓度XR=6000L。 污泥回流比R=200。 混合液悬浮固体浓度X=3R2XR=6000=4000(mgL)。 1+R1+2（3） 反应池容积 V ，m V=QS
36、070000330=38500(m3) （式5-1） NX0.154000反应池总水力停留时间：39t=V38500=0.55(d)=13.2(h) Q70000各段水力停留时间和容积：缺氧厌氧好氧=124缺氧池水力停留时间 t缺=池容 V缺=厌氧池水力停留时间 t厌=池容 V厌=好氧池水力停留时间 t好=池容 V好=113.2=1.89(h)， 7138500=5500(m3) 7213.2=3.77(h)， 7238500=11000(m3) 7413.2=7.54(h)， 7438500=22000(m3) 7（4） 校核氮磷负荷，kgTNkgMLSSd) 好氧段总氮负荷=合要求） 厌氧段总磷负荷=合要求）（5） 剩余污泥量 DX,kgdDX=PX+PS