水污染毕业设计Word文件下载.docx

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（6）污水处理厂的设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全贮存等。

（7）污水处理厂的设计在经济条件允许的情况下，厂内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等适当注意美观和绿化。

1.2设计内容

本设计采用的的是MSBR法处理10万m3/d城市生活污水的工艺设计。

收集和查阅有关资料，了解污水的水质、水量特点及排放要求。

通过论证分析和技术经济比较，选择合理的污水处理工艺流程，通过选择适宜的设计参数，对构筑物和设备进行工艺计算，确定构筑物的工艺尺寸及主要构造。

进行污水处理站的平面布置设计及高程布置，合理安排处理构筑物（设备）及辅助建筑物的平面位置及标高。

对污水处理工程的投资和运行费用估算。

第二章污水处理选择

2.1选择方案的原则

（1）污水处理程度。

（2）处理规模和原污水水质水量变化规律。

（3）新工艺、新技术的实验资料或类似污水处理厂的运行资料。

（4）工程造价与运行费用。

（5）建址条件。

（6）对计量、水质检测及自控的要求。

（7）污水处理工艺的影响。

2.2水质分析

本设计的设计规模为10万m3/d，原水水质指标：

单位：

mg/L

CODMn

BOD5

TN

TP

SS

450~860

390~680

78

11

510

出厂水质要求达到GB18918-2002一级B排放标准，出水水质指标为：

60

20

1.5

要求达到的去除率为：

水质指标

去除率

93.2%

97.1%

74.36%

86.36%

96.07%

2.3工艺流程的选择

2.3.1ICEAS工艺

ICEAS是英文IntermicttentCyclicExtendedAerationSystem的英文缩写，即间歇式循环延时曝气活性污泥法。

该工艺于20世纪80年代初由澳大利亚开发，是一种变型的SBR工艺。

运行方式采用连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水）、间歇曝气、周期排水的方式。

无明显的反应阶段和闲置阶段。

污水从预反应区以很低的流速进入主反应区，对主反应区的泥水分离不会产生明显影响。

ICEAS的优点是采用连续进水系统，减少了运行操作的复杂性，故适用于较大规模的污水处理，但其在工艺改进的同时也丧失了SBR池的沉淀性能好、有机物去除效率高、提高难降解废水的处理效率、抑制丝状菌膨胀、可以除磷脱氮，不需要新增反应器、不需二沉池和污泥回流，工艺简单等，仅仅保留了SBR反应器的结构特征[4]。

工艺流程见图2-1。

进水出水

格栅沉砂池ICEAS反应池消毒池

剩余污泥

污泥贮池压滤机水机

2-1ICEAS工艺流程图

ICEAS工艺原理分析：

反应池分为预反应区和主反应区，在预反应区微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀。

在主反应区内经历一个较低负荷的基质降解过程。

ICEAS工艺集曝气、搅拌、沉淀、滗水于一体，对污染物质的降解是一个时间上的推流过程，微生物处于好氧—缺氧—厌氧周期性变化之中，因此，ICEAS工艺具有较好的脱氮除磷功能。

反应过程由4个阶段组成：

（1）曝气阶段：

由曝气系统向反应池内供氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3-N。

（2）搅拌阶段：

利用液下搅拌器使污水充分混合，反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化，开始进行反硝化作用。

（3）沉淀阶段：

此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。

此时，反应池逐渐过度到厌氧状态继续反硝化。

活性污泥逐渐沉到池底，上层水变清。

（4）滗水阶段：

沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自下而上逐渐排出上清液。

并将产生的剩余污泥排放[5]。

该工艺对BOD的去除率为85~91.7%，COD为76~85%，SS为92.5~94%，TN为76.6~82.5%，TP为75~80%。

其对BOD、COD、SS、TP的去除率均达不到本设计的设计要求。

2.3.2氧化沟工艺

氧化沟又称循环曝气，是活性污泥法的改良与发展，是20世纪50年代荷兰卫生工程研究所首先研究开发的[6]。

其工艺流程见图2-2：

生活污水

脱水机提升汞沉砂池配水井

排入地下管道

消毒池二沉池氧化沟流量计

污泥回流

消毒液

剩余

污泥

污泥浓缩池脱水机房

图2-2氧化沟工艺流程图

氧化沟的工艺原理：

氧化沟工艺的曝气池呈封闭的沟渠形，池体狭长，可达数十至百米以上，曝气装置多采用表面曝气器，污水和活性污泥的混合液在其中做不停的循环流动的过程，有机物质被混合液中的微生物分解。

该工艺对水温、水质和水量的变动有较强的适应性。

在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间，氧化沟内流态是完全混合式的，但又具有某些推流式的特性，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。

氧化沟这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应[7]。

此工艺采用的是卡罗塞式氧化沟，除BOD、COD外还具备硝化和一定的脱氮作用。

Carrousel氧化沟系列同常规污水处理系统相比，有以下几个特点[8]：

1工艺稳定可靠，控制简单，对C、N、P具有很高的去除率；

2在处理城市污水时不需设除尘池，污泥稳定，不需消化可直接干化；

3Carrousel氧化沟系列构筑形式从田径跑道式向同心圆式转化，池壁共建，减少占地，降低造价；

4Carrousel氧化沟系列不再使用卧式曝气转刷，而采用导流筒和立式低速搅拌表曝机（OXYRATOR）,可使沟深加大到7.5到8m，大大减少了曝气池的占地面积；

5BOD降解率达到95％~98％，COD降解率达到90％~95％，同时具有较高的脱氮除磷效果。

Carrousel氧化沟以其简单、实用、高效、可靠及其优异的投资效益比，成功的在各地运行。

其对BOD的去除率为95~99%，脱氮率90%，除磷率50%，其对TP的去除率（50%）达不到本设计的设计要求（86.36%）。

若投加铁盐除磷率可达95%，但投加铁盐，又提高了经济费用。

2.3.3MSBR工艺

MSBR技术起源于20世纪80年代，原先为类似于三沟氧化沟的三池系统[9]，目前逐步发展为多单元组合系统，其系统由7个单元格组成[10]。

MSBR工艺全称为改良型序批反应器，是一种集约程度很高的并且具有同时脱氮除磷功能的污水处理工艺，其实质是SBR工艺与A2/O工艺的结合，运行方式为连续进水和连续出水。

其处理工艺见图2-3：

栅渣外运砂外运

脱水机砂水分离机滤液

栅甲醇鼓风机消毒剂

渣回流

进水→格栅→沉砂池———→厌氧池/缺氧池/好氧池—→SBR池—→消毒池→出水

内回流（混合液）

剩

污泥回流余

污

上清液回流泥

泥饼外运污泥脱水机污泥稳定池污泥浓缩池

图2-3MSBR工艺流程图

由于MSBR系统并不是SBR的单元进水，所以即那个大量的有机质从SBR池转移到连续运行的好氧池中，提高了设备的利用率，从连续运行的厌氧池进水并经过缺氧池、好氧池，改善了系统整体的处理效果，提高了冲击负荷力，采用空气堰控制出水，有效的控制了出水悬浮物[11]。

该工艺对BOD的去除率为98.8%，COD为94.1%，SS为97%，TN为80.6%，TP为88.1%。

均达到了本设计要求的出水水质。

2.4最优方案的确定

最终确定的最优方案是MSBR工艺，该工艺的进出水水质指标为：

CODMn

进水水质mg/L

出水水质mg/L

50.74

8.16

15.132

1.309

15.3

%

94.1

98.8

80.6

88.1

97

第三章处理工艺的说明

3.1预处理工艺

3.1.1格栅

在水处理过程中，格栅是用来去除那些有可能堵塞水泵及管道阀门的悬浮物质，并且能保证后续处理工艺设施能正常运行的一种设备。

格栅通常是由一组（或多组）相互平行的用金属栅条制成的框架，倾斜地安装在进水流经的沟渠中[12]。

污水处理用格栅分为泵前格栅和明渠格栅两种。

泵前格栅的作用为保护水泵，而明渠格栅则为保证后续处理系统的正常工作[13]。

格栅按形状不同可分为平面格栅和曲面格栅两种。

按格栅栅条的间距，可分为粗格栅、中格栅和细格栅三种[14]。

根据清渣方式的不同分为人工清理的格栅和机械清理的格栅。

在中小型城市生活污水厂或所需截留的污染物量较少时，一般均设置人工清理的格栅。

在大型污水处理厂，污水提升泵站前设置机械清理的格栅。

根据目前我国机械格栅在实际运行中的情况，使用机械格栅时，一般应不少于2台。

如设置一台，则应同时设置一台人工清理的格栅，以防在机械个啥发生故障时，保证泵站的正常工作。

格栅栅条的断面形状有圆形、矩形及方形等，一般圆形的水力条件较方形的好，但刚度较差。

目前多采用断面形式为举行的栅条。

粗格栅的设计参数值分别为：

栅条宽度10mm；

栅条间隙度20mm（16~25）；

格栅倾角60°

；

栅渣量W1按1000m3污水产渣0.07m3（机械清渣）。

细格栅的设计参数值分别为栅条宽度为10mm；

栅条间隙度10mm；

栅渣量W1按1000m3污水产渣0.1m3（机械清渣）。

3.1.2沉砂池

沉砂池的形式按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和曝气沉砂池三种。

平流式矩形沉砂池是常用的形式，具有构造简单、处理效果较好的优点。

竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒借助重力沉于池底，处理效果一般较差。

曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。

曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定；

受流量变化的影响较小；

同时对污水起预曝气作用。

本设计采用的是平流式沉砂池。

3.2主体处理工艺—MSBR池

3.2.1MSBR系统的原理

MSBR流程的实质与传统A2/O工艺一样，其工艺原理3—1所示。

由于MSBR工艺强化了各反应区的功能，为各优势菌创造了更优越的环境和水力条件，无论从理论上分析，还是从实际的运行结果看，MSBR工艺是一种理想的污水生物脱氮除磷工艺[15]。

同时，MSBR工艺的厌氧区还可作为系统的样样酸化阶段，对进水中的高分子难降解有机物起到厌氧水解作用，聚磷菌释磷过程中释放的能量，可供聚磷菌主动吸收乙酸、H+和e-、使之以PHB形式贮存在菌体内，从而促进有机物的酸化过程，提高污水的可生化性和好氧过程的反应速率，厌氧、缺氧、好氧过程的交替进行使厌氧区同时起到“生物选择器”的作用[16]。

MSBR系统原理如图3—1所示

1.3Q70.5Q0.8Q

1.5Q0.5Q

2.8Q1.5Q

1.3Q5432

6Q进水

Q1

剩余污泥

图中单元1和单元7是SBR池，单元2是污泥浓缩池，单元3和单元5是缺氧池，单元4是厌氧池，单元6是好氧池[17]。

污水先进入厌氧池，回流活性污泥中的聚磷菌在次充分放磷，然后混合液进入缺氧池进行反硝化。

反硝化后的废水进入好氧池，有机物被氧化分解、硝化和吸收磷。

活性污泥吸收磷后部分混合液，再进入其沉淀作用的SBR池，沉淀后排放。

从好氧池流出的混合液另一部分进行内循环，回流量一般为（1.3~1.5）Q，内回流混合液先经过另一SBR池进行反硝化、硝化和静置预沉，然后流入浓缩池，浓缩后上清液进入好氧池，而浓缩污泥则先进入缺氧池进行反硝化和消耗回流污泥中的溶解氧和硝酸盐，为随后进行的厌氧释磷创造条件，再进入厌氧池。

另外，从好氧池流出的混合液另一部分进行外循环，回流量一般为（1.3~1.5）Q，回流到缺氧池，以便充分的进行反硝化[18]。

3.3.2MSBR法的运行方式

MSBR工艺将SBR池一个运行周期分为6个时段，由3个时段组成一个半周期。

在两个相邻的半周期内，除SBR池的运行方式外，其余各个单元的完全一样。

MSBR各单元的工作状态见表3-2：

时段\单元

单元1

单元2

单元3

单元4

单元5

单元6

单元7

1

搅拌

浓缩

搅拌

曝气

沉淀

2

曝气

3

预沉

4

5

6

表3-2MSBR各单元的工作状态

单元1和单元7设计间歇曝气，厌氧时段和预沉时段之和并不是曝气时段的整倍数，为了使鼓风机房的供气较为均匀以便降低瞬时负荷，各个序批池的运转时段应彼此错开。

MSBR工艺在主曝气池内安装溶解氧测定仪，根据主曝气池内DO水平自动调节鼓风机运行频率，特别是在主曝气池与序批池同时供氧切换为主曝气池单独供氧时自动调节鼓风量以节省能耗，运行周期的切换及各设备的时序操作均实行自动控制[17]。

MSBR工艺6个时段中浓缩污泥和上清液回流途径见表3-3：

时段

回流种类

回流途径（流经单位格）

浓缩污泥回流

1→2→3→4→5→6→1

上清液回流

1→2→6→1

无回流

7→2→3→4→5→6→7

7→2→6→7

表3-3MSBR工艺各时段浓缩污泥和上清液回流途径

3.3后处理工艺—消毒池

消毒是保证污水安全排放或回用的最后环节。

尽管在污水处理过程中，水中的微生物和可能的致病菌已绝大部分被杀死（氧化）或随着沉淀物一起被去除，但经二级处理的城市污水中仍可能含有一些游离的微生物（致病菌），其排放仍可能对水体的卫生安全（尤其是排放水体作为饮用水源或其他可能与人类接触的用途时）造成威胁。

因此，消毒是污水（尤其是城市污水、医院污水、屠宰污水等含有人类及动物代谢物的污水）处理必需的最终处理单元。

尤其是随着新的或一些未知病原的传染病的频繁发生，污水消毒的重要性日益受到重视。

污水消毒常用的消毒剂为氯系消毒剂，主要为液氯和漂白粉。

消毒过程在接触池中进行。

接触池有水平隔板式、垂直隔板式和搅拌池等，由于水平隔板式（又称廊道式）流态稳定，不易短流和形成涡流，且阻力较小，因此为最常见的接触池池型。

3.4污泥处理工艺

3.4.1污泥浓缩池

初沉污泥的含水率约为95%~97%，腐殖污泥约为96%~98%，活性污泥约为99.2%~99.6%，可见污泥的体积都非常大，后续处理困难。

故需要对污泥做减容处理，最经济有效地减容方法是浓缩。

污泥所含水分可分4种：

污泥颗粒的间隙水（约占总水分的70%）；

毛细水，即颗粒之间的毛细管内所含水分（约占20%）；

颗粒吸附水和颗粒内部水（约占10）。

浓缩法主要去除空隙水；

自然风干法与机械脱水主要去除毛细水；

干燥与焚烧法主要去除吸附水与内部水[18]。

污水处理厂中常用的污泥浓缩方法主要有重力浓缩和气浮浓缩两种。

重力浓缩法是应用最广、操作最简便的一种浓缩方法，它的主要构筑物是污泥浓缩池。

浓缩的原理是在重力浓缩池中污泥沉降速度顺序存在着自由沉降、絮凝沉降、区域沉降和压缩沉降的连续过程，所谓重力浓缩，实际上是自重压密的过程。

气浮浓缩适用于活性污泥和生物膜等较轻的污泥。

能把含水率为99.5%的活性污泥浓缩到94%~96%，其含水率低于采用重力浓缩池能达到的含水率，但运行费用较高[19~20]。

如果选择厌氧消化进行污泥稳定，一般采用重力浓缩；

当采用好氧消化进行污泥稳定时，两者均可选择。

重力浓缩分为连续式和间歇式。

一般大中型污水处理厂均选择连续式。

3.4.2污泥消化池

污泥消化是城市污水二级处理除氧化沟工艺外必需的处理单元，其功能是通过消化使污泥稳定。

污泥消化分为好氧消化和厌氧消化两种方式。

厌氧消化是传统的消化方法，其原理是通过厌氧微生物的作用将污泥中的有机物、贮存在微生物体内的有机物以及部分生物体转化为甲烷，从而达到污泥稳定；

好氧消化则是通过供氧在好氧条件下对污泥进行稳定。

厌氧消化虽可产生甲烷（燃料），但如果当地的甲烷气利用不便或环境温度较低时，由于加热等反而需要外加能量。

此外，由于厌氧消化速率低，污泥稳定所需的时间长，因此所需的构筑物容积较大。

与厌氧消化相比，好氧消化速率快，所需的时间短，因此，构筑物较小，此外，好氧消化受温度的影响相对较小，因此，效果较为稳定，而且工艺简单，管理方便，无异味，无压力容器等，因此，对城市污水的污泥稳定目前国外倾向于好氧消化，尤其是中小型污水处理厂。

但是从可持续发展的角度，许多专家仍建议对污泥进行厌氧消化稳定。

3.4.3污泥脱水

污泥脱水是将污泥的含水率降至85%以下的操作（污泥的极限游离水含量为20%）。

污泥经脱水后，一般形成泥饼，体积大大减小，以便于最终的处置。

在脱水前要对污泥进行调理，改善污泥的脱水性能。

工程上调理的主要方法为投加絮凝剂。

絮凝剂一般采用高分子絮凝剂。

污泥脱水方法有自然干化和机械脱水。

城市污水处理厂一般由于场地的限制，污泥脱水主要采用机械脱水。

机械脱水的方式有真空过滤、板框压滤、带式压滤和离心过滤等。

板框压滤为间歇操作，一般适于小型污水处理厂；

大中型污水处理厂目前普遍采用带式过滤或离心过滤。

本设计采用的是离心过滤。

第四章处理构筑物的设计与计算

4.1预处理工艺的设计与计算

4.1.1粗格栅

1、主要设计参数

设计流量Q为10万m3/d；

总变化系数Kz为1.2；

则设计流量的最大流量为12万m3/d；

栅条宽度S：

10mm；

栅条间隙宽度b：

20mm（16-25）；

过栅流速v：

0.9m/s（0.6-1.0）；

栅前渠道流速v1：

0.55m/s；

栅前渠道水深h：

1.2m；

数量2座；

栅渣量：

格栅间隙为20mm,栅渣量W1按1000m3污水产渣0.07m3（机械清渣）。

2、工艺尺寸

（1）、格栅尺寸：

过栅流量：

Q1=Qmax/2=120000/2=0.6945（m3/s）；

栅条间隙数n：

n=Q1（sinα）1/2/bhv=0.6945*（sin60°

）1/2/0.02*1.2*0.9=29.9

取n为30；

栅槽宽度B：

B=S（n-1）+bn=0.01*（30-1）+0.02*30=0.89m。

（2）、进水渠道渐宽部分的长度L1：

设：

进水渠宽B1=0.65m，其渐宽部分展开角度α1=20°

，

L1=（B-B1）/2tanα1=（0.89-0.65）/2tan20°

=0.33m

格栅与出水渠道连接处的渐