O工艺毕业设计Word格式文档下载.docx

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DenitrificationandDephosphorization;

PrimaryDesign

引言

随着工农业的发展和人口的增加，污水的排放量迅速增加与日俱增。

目前我国每年排放的污水量已超过400亿立方米，且处理率低，大量污水直接排入天然水体，造成了严重的水体污染，据统计已有超过80%的河流受到不同程度的污染。

因此，加快污水处理工程的建设，提高污水处理率，保护有限的水资源，已经成为我国环境保护工作的紧迫任务。

1996年的全国第四次环境保护会议强调保护环境是实施我国可持续发展的关键，并将防治水污染作为全国性重点。

根据预测，从2000年至2020年，我国每年新建的污水处理厂的处理能力将达300～400万m3/d，而中小型污水处理厂则是城市污水处理事业的主力军。

我国现有668个城市中，仅有123个城市有307座不同处理等级的城市污水处理厂，其中城市污水二级处理率10%左右，全国17000个建制镇，绝大多数没有排水和污水处理设施。

因此探索适合中小城市的经济实用的污水处理工艺，以较少的投资建成污水处理厂，以较好的管理运转污水处理厂，达到消除污染、保护环境的目的，从而实现城市可持续发展。

1设计说明书

工程概况

1.1.1设计资料

临海市临近北海，以海产养殖、水产品加工、海洋运输为主，工业发展速度较慢。

该市气候温和，年平均21℃，最热月平均35℃，极端最高41℃，最高月平均15℃，最低10℃。

常年主导风向为南风和北风。

夏季平均风速1.8m/s，冬季1.5m/s。

1.1.2水质水量资料

根据该市中长期发展规划，2005年城市人口20万，2015年城市人口28万。

由于临近大海，城市地势平坦，地质条件良好，地表土层厚度一般在10m以上，主要为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成，地基承载力为1㎏/㎝2。

地面标高为123.00m，附近河流的最高水位为121.40m。

目前城市居民平均用水400L/人.d，日排放工业废水2×

104m3/d，主要为有机工业废水，具体水质资料如下：

城市生活污水:

COD400mg/l,BOD5200mg/l,SS200mg/l,NH3-N40mg/l,

TP8mg/l,pH6～8.

工业废水:

COD800mg/l,BOD5350mg/l,SS400mg/l,NH3-N80mg/l,TP12mg/l,

pH6～8.

1.1.3排放标准及设计要求

为保护环境，防止海洋污染，污水处理厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》的一级标准中的B标准即：

（见表1）

表1排放标准

污染物

COD

BOD5

SS

TN

NH3-N

TP

色度

pH

大肠菌群数

排放浓度

≤60mg/l

≤20mg/l

≤8mg/l

≤1mg/l

≤30倍

6～9

≤1×

104个/l

按环境工程专业毕业设计（论文）指导书的相关要求进行毕业设计。

设计图纸与设计计算书严格执行学校的相关要求。

处理方案的确定

1.2.1城市污水处理概述

城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。

目前，我国正处于城市污水处理事业的大发展时期，尤其随着国家西部大开发战略的实施，中国中西部环境与生态保护已被提上首要议事日程。

　　城市生活污水处理自200年前工业革命以来，越来越受到人们的重视。

城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。

近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。

处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。

我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚，目前城市污水处理率只有%。

在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。

结合我国实际情况，参考国外先进技术和经验，建设城市污水处理厂应符合以下几个发展方向：

（1）总投资省。

我国是一个发展中国家，经济发展所需资金非常庞大，因此严格控制总投资对国民经济大有益处。

（2）运行费用低。

运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素，是评判一套工艺优劣的主要指标之一。

　　（3）占地省。

我国人口众多，人均土地资源极其紧缺。

土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。

　　（4）脱氮除磷效果好。

随着我国大面积水体环境的富营养化，污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。

我国最新实施的国家《污水综合排放标准》也明确规定了适用于所有排污单位，非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。

这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题。

1.2.2常用城市污水生物处理技术

⑴AB法工艺

AB法工艺由德国BOHUKE教授首先开发，是吸附—生物降解（Adsorption—Biodegradation）工艺的简称。

该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。

高负荷段（A段）停留时间约20--40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50%以上。

B段与常规活性污泥法相似，负荷较低，泥龄较长。

　　AB法A段效率很高，并有较强的缓冲能力。

B段起到出水把关作用，处理稳定性较好。

对于高浓度的污水处理，AB法具有很好适用性的，并有较高的节能效益。

尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时，优势最为明显。

　　但是，AB法污泥产量较大，A段污泥有机物含量极高，污泥后续稳定化处理是必须的，将增加一定的投资和费用。

另外，由于A段去除了较多的BOD，可能造成炭源不足，难以实现脱氮工艺。

对于污水浓度较低的场合，B段运行较为困难，也难以发挥优势。

目前有仅采用A段的做法，效果要好于一级处理，作为一种过渡型工艺，在性能价格比上有较好的优势，但脱氮除磷效果一般，难以达标，不能达到本设计的出水要求。

一般适用于水体自净能力较强的排江、排海场合。

⑵SBR工艺

　　SBR是序批式间歇活性污泥法（又称序批式反应器，SequencingBatchReactor）的简称。

此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。

一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由撇水器间歇出水。

该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。

另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。

典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。

　　由SBR发展演变的又有CASS和CAST等工艺，在除磷脱氮及自动控制等方面有新的特点。

　　但是，SBR工艺对自动化控制要求很高，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。

由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。

池子总体容积也不减小。

另外，由于撇水深度通常有—2米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，能耗将有所提高。

　　SBR工艺一般适用于占地省、自动化程度高、规模小的污水处理厂，而本设计为中等水量的污水处理厂，不宜采用此工艺。

⑶氧化沟

氧化沟又称连续循环式反应池或“循环曝气池”引起构筑物呈封闭的沟渠型而得名。

故有人称其为“无终端的曝气系统”。

氧化沟是活性污泥法的一种改型，它把连续式反应池用作生物反应池。

污水和活性污泥混合液在该反应池中以一条闭合式曝气渠道进行连续循环。

氧化沟通常在延时曝气条件下使用，这时水和固体的停留时间长，有机物质的负荷低。

它使用一种带方向控制的曝气和搅拌装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅拌的液体在闭合式曝气渠道中循环。

氧化沟池底水平速度v〉0.3m/s，污泥负荷和污泥龄的选取需考虑污泥稳定化和污水硝化两个因素。

一般污泥龄为10～30d，污泥负荷在～（kgMLVSS·

d）之间，水力停留时间为12～24h，污泥浓度（MLSS）一般在4000～5000mg/l。

氧化沟曝气池占地表面积比一般的生物处理要大，但是由于其不设初沉池，一般也不建污泥厌氧消化系统，因此，节省了构筑物之间的空间，使污水厂总占地面积并未增大，在经济上具有竞争力。

氧化沟的技术特点，主要表现在以下几个方面：

①处理效果稳定，出水水质好，并且具有较强的脱氮功能，有一定的抗冲击负荷能力。

②工程费用相当于或低于其他污水生物处理技术。

③处理厂只需要最低限度的机械设备，增加的污水处理厂正常运转的安全性。

④管理简化，运行简单。

⑤剩余污泥较少，污泥不经消化也容易脱水，污泥处理费用较低。

⑥处理厂与其他工艺相比，臭味较小。

⑦构造形式和曝气设备多样化。

⑧曝气强度可以调节。

⑨具有推流式流态的某些特征。

氧化沟适于脱氮除磷、中水量的污水处理。

设置厌氧、缺氧段的Carrousel氧化沟（文中简称：

A2/O氧化沟）具有生物脱氮除磷功能，是目前城市生活污水处理的主流工艺之一。

但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大，从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。

⑷曝气生物滤池

曝气生物滤池实质上是常说的生物接触氧化池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填（滤）料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。

曝气生物滤池（BAF）70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。

由于选用的填料不同，以及是否有脱氮要求，设计的工艺参数是不同的,如要求处理出水BOD5、SS＜20mg/L,去除BOD5达90%以上的工艺，其容积负荷为～kgBOD5/（m3·

d），水力停留时间1～2h；

以硝化（90%以上）为主的工艺，其容积负荷为～（m3·

d），水力停留时间2～3h。

一般认为，生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大，约5×

104m3/d左右为宜。

国外（主要在欧洲）处理水量有达到36×

104m3/d的，这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关，也与其有长期积累的运行管理经验有关。

从实践上来说，曝气生物滤属新工艺，国内尚缺少经验，因此不建议采用。

⑸A2/O工艺

A2/O脱氮除磷工艺（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（DO<

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DO<

mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体（有机碳源），将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。

A2/O工艺适用于对氮、磷排放指标均有要求的城市污水处理，其特点如下：

①工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建投资。

②该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。

③该工艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌，节省运行费用。

④便于在常规活性污泥工艺基础上改造成A2/O。

⑤该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除鳞效果受回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮的影响，因而脱氮除磷效果不可能很高。

⑥沉淀池要防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生N2而干扰沉淀。

但溶解氧含量也不易过高，以防止循环混合液对缺氧池的影响。

1.2.3污水处理工艺流程的选择

1.2.3.1计算依据

①设计污水量

居民日平均生活用水量：

280000×

400×

103=112000m3/d

转化为L/s为单位，即：

（112000×

1000）/（24×

60×

60）=1296.30L/s

由此查表——生活污水量总变化系数K总，得K总=

设计生活污水：

112000×

=145600m3/d

∴设计总污水量为：

设计生活污水量+工业废水=145600+20000=165600m3/d

②平均污染物浓度

由于水质资料中分别给出了生活污水和工业废水不同的污染物浓度，因此要用以下的方法算出平均的污染物浓度。

平均COD=（145600×

103×

400+20000×

800）/165600×

103=448mg/L

平均BOD=（145600×

200+20000×

350）/165600×

103=218mg/L

平均SS=（145600×

400）/165600×

103=224mg/L

平均NH3-N=（145600×

40+20000×

80）/165600×

103=45mg/L

平均TP=（145600×

8+20000×

12）/165600×

103=8mg/L

平均pH6～8

③污水生化处理的相关计算

可生化性：

BOD/COD=218/448≈〉，易生化处理

去除BOD：

218-20=198mg/L。

根据BOD：

P=100：

5：

1，去除198mg/LBOD需消耗N和P分别为N：

mg/L，P：

mg/L。

允许排放的TN：

8mg/L，TP：

1mg/L。

由于氮、磷浓度较高，超量的△N==mg/L，△P==mg/L，必须通过生化处理（或脱氮除磷）去除。

1.2.3.2处理程度计算

①BOD的去除效率

②COD的去除效率

③SS的去除效率

④氨氮的去除效率

⑤总磷的去除效率

上述计算表明，BOD、COD、SS、TP、NH3-N去除率高，需要采样三级处理（或深度处理）工艺。

1.2.3.3综合分析

由上述计算，该设计要求处理工艺既能有效地去除BOD、COD、SS等，又能达到同步脱氮除磷的效果。

进水水质浓度和对出水水质的要求是选择除磷脱氮工艺的一个重要因素。

对于大部分城市污水，为了达到排放标准，应该选用具有除磷和硝化功能的三级处理。

根据原水水质、出水要求、污水厂规模，污泥处置方法及当地温度、工程地质、电价等因素作慎重考虑，通过综合分析比较1.2.2常用城市污水生物处理工艺的优缺点，本设计拟采用A2/O脱氮除磷工艺。

此工艺的特点是工艺不仅简单，总水力停留时间小于其他的同类设备，厌氧（缺氧）/好氧交替进行，不宜于丝状菌的繁殖，基本不存在污泥膨胀问题，不需要外加碳源，厌氧和缺氧进行缓速搅拌，运行费用低，处理效率一般能达到BOD5和SS为90%～95%，总氮为70%以上，磷为90%左右。

因此宜选采用此方案来处理本次设计的污水。

1.2.3.4工艺流程

临海市城市污水处理厂拟采用的如下工艺流程（图1）。

1.2.3.5流程说明

城市污水通过格栅去除固体悬浮物，然后进入曝气沉砂池去除污水中密度较大的无机颗粒污染物（如泥砂，煤渣等），流入厌氧池，再进入缺氧好氧区，培养不同微生物的协调作用，在处理常规有机物的同时脱氮除磷。

经过生物降解之后的污水经配水井流至二沉池，进行泥水分离，二沉池的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》的一级标准中的B标准，即可排放。

二沉池的污泥除部分回流外其余经浓缩脱水后外运。

1.2.4主要构筑物说明

1.2.4.1格栅

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上，泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截流较大的悬浮物或漂浮物。

城市污水中一般会含有纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，均须进行拦截从而防止管道堵塞，提高处理能力。

本设计先设粗格栅拦截较大的污染物，再设细格栅去除较小的污染物质。

设计参数：

⑴粗格栅

栅条间隙e=0.06m栅条间隙数n=21个栅条宽度S=0.01m

栅槽宽B=1.46m栅前水深h=0.73m格栅安装角

栅后槽总高度H=1.11m栅槽总长度L=3.44m

⑵细格栅

栅条间隙e=0.01m栅条间隙数n=123个栅条宽度S=0.01m

栅槽宽B=2.45m栅前水深h=0.73m格栅安装角

栅后槽总高度H=1.35m栅槽总长度L=2.6m

1.2.4.2曝气沉砂池

沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中密度较大的无机颗粒污染物，普通沉砂池的沉砂中含有约15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。

采用曝气式沉砂池可克服这一缺点。

曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水产生与主流垂直的横向旋流。

曝气式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，还对污水起预曝气作用。

L＝12m、B＝6.4m、H＝4.24m，有效水深h=3m，水力停留时间t=2min，

曝气量

，排渣时间间隔T=1d。

1.2.4.3厌氧池

污水在厌氧反应器与回流污泥混合。

在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，同时部分有机物发生水解酸化。

L＝72、B＝12、H＝8，有效水深：

7m，超高：

1m，污泥回流比R=100%，水力停留时间t=。

1.2.4.4缺氧池

污水在厌氧反应器与污泥混合后再进入缺氧反应器，发生生物反硝化，同时去除部分COD。

硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应。

1.2.4.5好氧池

发生生物脱氮后，混合液从缺氧反应器进入好氧反应器——曝气池。

在好氧作用下，异养微生物首先降解BOD、同时聚磷菌大量吸收磷，随着有机物浓度不断降低，自养微生物发生硝化反应，把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮。

具体反应：

L＝72、B＝36、H＝8，有效水深：

1m，曝气方式：

采用表面曝气，水力停留时间t=，出水口采用跌水。

1.2.4.6二沉池

二次沉淀池的作用是泥水分离，使污泥初步浓缩，同时将分离的部分污泥回流到厌氧池，为生物处理提高接种微生物，并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷。

本设计采用辐流式沉淀池。

其设计参数：

D＝40m、H＝6.95m，有效水深h=3.75m，沉淀时间t=。

2设计计算书

格栅的设计

2.1.1设计参数

每日栅渣量大于0.2m3,一般应采用机械清渣。

过栅流速一般采用～1.0m/s。

格栅前渠道内的水流速度一般采用～0.9m/s。

格栅倾角一般采用45°

～75°

。

通过格栅的水头损失，粗格栅一般为0.2m，细格栅一般为～0.4m。

2.1.2设计计算

2.1.2.1粗格栅

格栅斜置于泵站集水池进水处，采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速v1=0.9m/s，过栅流速v2=1.0m/s，格栅间隙为e=60mm，采用人工清渣，格栅安装倾角为60°

⑴栅前水深h

设计流量为：

代入数据

∴栅前水深h=0.73m

⑵栅条间隙数n

式中：

n——栅条间隙数，个；

Qmax——最大设计流量，m3/s；

α——格栅倾角度；

e——栅条净间隙，粗格栅e＝50～100mm，中格栅e＝10～40mm，细格栅e＝3～10mm；

v——过栅流速，m/s。

将数值代入上式：

⑶栅槽宽度B

B=S（n-1）+en

B——栅槽宽度，m；

S——栅条宽度，m,取0.01m；

e——栅条净间隙，粗格栅e＝50～100mm，中格栅e＝10～40mm，细格栅e＝3～10mm。

B=S（n-1）+en＝×

（21-1）+×

21=1.46m

⑷进水渠道渐宽部分的长度L1

设进水渠道宽B1=0.8m，渐宽部分展开角α1=20°

，此时进水渠道内的流速为：

则进水渠道渐宽部分长度：

⑸栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

⑹过栅水头损失h1

h1——过栅水头损失，m；

h0——计算水头损失，m；

g——重力加速度，9.81m/s2；

k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；

ξ——阻力系数，与栅条断面形状有关，ξ

，

当为矩形断面时，β=。

∵采用矩形断面β=，ξ

=×

=

∴h1=kh0=k

=3×

×

sin60°

=0.08m

⑺栅后槽总高度H

设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高

H1=h+h2