福州市某15万吨污水处理厂_毕业设计论文.doc
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毕业设计
题目:
福州市某15万t/d污水处理厂
A2/O工艺设计
学生:
XXX
指导老师:
XXX、XXX
系别:
环境与设备工程系
专业:
环境工程
班级:
XXXX
学号:
XXXXXXXXX
目录
1.设计任务及依据 1
1.1毕业设计选题的依据及意义 1
1.2设计原则 2
1.3设计规范及水质排放标准 3
1.4工程项目概况 3
2.设计工艺选择 4
2.1A/O法 4
2.2A2/0法 4
2.3序批式工艺 5
2.4AB工艺 6
2.5氧化沟工艺 6
2.6结论 7
2.7设计污水水量 7
2.8污水的处理程度 8
3.构筑物设计说明书 10
3.1污水处理构筑物的设计说明 10
3.2污泥处理构筑物的设计说明 15
4.污水处理系统 17
4.1格栅 17
4.2旋流沉砂池 23
4.3提升泵房的设计计算 26
4.4辐流式初次沉淀池 27
4.5A2/O生物反应池 31
4.6辐流式二次沉淀池 38
4.7平流式接触消毒池 44
4.8计量设备巴式计量槽 45
5.污泥处理系统 48
5.1污泥稳定处理的目的与处理方法 48
5.2污泥处理的一般规范 49
5.3污泥泵房设计 49
5.4贮泥池的设计计算 50
5.5污泥浓缩脱水处理设施 52
6.污水处理厂的总体布置 54
6.1污水处理厂厂址选择 54
6.2污水处理厂平面布置 54
6.3污水处理厂高程布置 55
7.供电系统及仪表设计 58
7.1配电系统 58
7.2监测仪表的设计 58
8.劳动定员 59
8.1定员原则 59
8.2污水处理厂人员设置 59
9.污水处理厂工程概预算 60
9.1土建工程计算 60
9.2主要机械设备计算 60
9.3经营管理费用 62
9.3工程概预算总结 63
10.效益分析 63
10.1环境效益 63
10.2社会效益和经济效益 63
11、结论 64
12、致谢 64
参考文献 64
外文文献:
65
外文文献译文:
74
II
福州市某15万t/d污水处理厂A2/O工艺设计
摘要:
本项目建设总规模为15万吨/日。
项目建设总用地面积120.3亩。
进厂污水管管内底标高拟定为3.5m(黄海高程),地面标高为7.80m,污水经一次提升后藉重力流经各处理构筑物,尾水自流排入晋安河;最高水位为7.80m。
设计进出水水质:
根据污染物指标法并类比国内同类污水厂的实际水质情况,确定设计进水水质如表一所示。
处理水平按出水达GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准考虑。
随着污水处理事业的发展,已有多种污水处理工艺在我国污水处理厂中得到了应用,其中以A/O,A²/O及其变型工艺、SBR及其变型工艺、氧化沟工艺为主。
同时,随着我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的实施,以及我国污水处理事业技术的发展,使我国的污水处理工艺向着具有脱氮除磷功能、高效低能、成熟可靠、适用于小城镇污水处理厂、污泥量少且能使污泥达到稳定的方向发展。
关键词:
城市污水、脱氮除磷、A2/O生物反应池、工艺设计
Abstract:
Thetotalsizeoftheprojectis15tons/day.Projectswithatotallandareaof120.3acres.Sewagepipeintotheplantisintendedtobewithinthebottomelevationof3.5m(YellowSeaelevation),thegroundelevationof7.80m,afterthefirstupgradesewageflowsbygravityaftereachtreatmentstructures,Jinantailartesianwaterdischargedintotheriver;highestwaterlevelis7.80m.Designoutofwater:
Accordingtothepollutantindexmethodandbyanalogywithsimilardomesticsewagetreatmentplantoftheactualwaterquality,waterqualitytodeterminethedesignshowninTable1.EffluenttreatmentlevelsbyuptoGB18918-2002"urbansewagetreatmentplantpollutantdischargestandard"aBStandardforconsideration.Withthedevelopmentofsewagetreatment,sewagetreatmentprocesshasavarietyofwastewatertreatmentplantsinourcountryhasbeenapplied,inwhichtheA/O,A²/Oanditsvariantsprocess,SBRprocessanditsvariants,mainlyoxidationditchprocess.Meanwhile,asChina's"urbansewagetreatmentplantpollutantdischargestandard"(GB18918-2002)implementation,aswellasthecauseofChina'ssewagetreatmenttechnologydevelopment,sothatourwastewatertreatmentprocesswithnitrogenandphosphorusremovalcapabilitiestowardsefficientlowenergy,maturereliable,andsuitableforsmallurbansewagetreatmentplants,lesssludgeandsludgecanreachastabledirection.
Keywords:
urbanwastewater,nitrogenandphosphorusremoval,A2/Oprocess,processdesign.
IV
福州市某15万吨污水处理厂A2/O工艺设计
1.设计任务及依据
1.1毕业设计选题的依据及意义
伴随着改革开放,经济发展伴随环境的破坏,这主要表现在:
水资源短缺的加剧制约了国民经济的可持续发展;饮用水的安全性降低直接威胁着人民的身心健康;废水中的各种污染物严重危害着工业、农业和渔业等生产活动并对河流、湖泊和海洋等生态环境造成巨大损害。
由此可见,严峻的水污染形势对我国今后的可持续发展构成了极大地威胁,因此,城市污水治理已成为我国当前迫切需要解决的问题之一。
国家环境保护“十一五”规划中指出:
加快城市污水处理与再生利用工程建设。
到2010年,所有城市都要建设污水处理设施,城市污水处理率不低于70%,全国城市污水处理能力达到1亿吨/日。
污水处理厂的建设要坚持集中和分散相结合,因地制宜,优化布局,大力推进技术进步和推广先进适用技术。
污水处理设施建设要厂网并举、管网优先,并与供水、用水、节水和污水再生利用统筹考虑。
切实重视污水处理厂的污泥处置,实现污泥稳定化、无害化。
加强污水处理厂的监管,所有污水处理厂全部安装在线监测装置,实现对污水处理厂运行和排放的实时监控。
不断提高城镇污水收集的能力和污水处理设施的运行效率,保证污水处理厂投入运行后的实际处理负荷,在一年内不低于设计能力的60%,三年内不低于设计能力的75%
我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚。
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。
虽然如此,我国的污水处理还是落后于许多国家。
在我们大力引进国外先进技术、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系统。
福州市地处闽江下游,市区位于东径119°17’18”,北纬26°04’08”。
东西宽约17km,南北长约22km,平原高程为罗零5-7m,地势由西北向东南倾斜,西北为中低山地,东南为福州盆地和沿海冲积、海积平原。
闽江自淮安起被南台岛分为南北两港。
新店新区则位于闽江北港。
全市常住人口为7115370人,年平均增长率为1.09%,占全省的人口比重19.29%,人口密度为581人/平方公里。
福州市地处中低纬度,属亚热带季风气候,东临台湾海峡,温暖湿润,四季常青。
据福州市气象站统计,年平均降水量为1394.0mm,降水主要集中在4-10月,约占全年的80%。
因为该市人口较多城市污水排放量大,如果不处理直接排放,将对水体造成污染,因为污水中含氮磷较多,也可使水体富营养化;所以为改善环境,提高生活水平与质量,治理污染问题,必须建设污水处理厂对该市排放的污水进行处理。
所选择的污水处理工艺应具有一定的脱氮除磷功能以防水体的富营养化。
据此,需确定污水处理厂的处理工艺流程和处理构筑物的类型与数量,进行处理构筑物及设备的工艺设计计算和污水厂各构筑物以及各种管渠等总体布置。
1.2设计原则
1.基础数据可靠
认真研究各项基础资料、基本数据,全面分析各项影响因素,充分掌握水质水量的特点和地域特性,合理选择好设计参数,为工程设计提供可靠的依据。
2.厂址的选择合理
根据城镇总体规划和排水工程专业规划,结合建设地区地形、气象条件,经全面地分析比较,选择交涉条件好、环境影响小的厂址。
3.工艺先进实用
选择技术先进、运行稳定、投资和处理成本合理的污水污泥处理工艺,积极慎重地采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备,使污水处理工艺,运行可靠,处理后水质稳定地达标排放。
4.总体布置考虑周全
根据处理工艺流程和个建筑物、构筑物的功能要求,结合厂址地形、地质和气候条件,全面考虑施工、运行和维护的要求,协调好平面布置、高程布置及管线布置间的相互关系,力求整体布局合理完美。
5.避免二次污染
污水处理厂作为环境保护工程,应避免或尽量减少对环境的负面影响,如气味、噪声、固体废物污染等;妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂、污泥和臭气等,避免对环境的二次污染。
6.运行管理方便
以人为本,充分考虑便于污水厂运行管理的措施。
污水处理过程中的自动控制,力求安全可靠、经济实用,以提高管理水平,降低劳动强度和运行费用。
7.近远期结合
污水处理厂设计应近远期全面规划,污水厂的厂区面积,应按项目总规模控制,并做出分期建设的安排,合理确定近期规模。
8.满足安全要求
污水处理厂设计须充分考虑安全运行要求,如适当设置分流设施、超越管线等。
厂区消防的设计和消化池、储气罐及其他危险单元设计,应符合相应安全设计规范的要求。
1.3设计规范及水质排放标准
污水处理厂工程设计中,依据的主要设计规范有《室外排水设计规范》(GB50014-2006)、《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)、《污水再生利用工程设计规范》(GB50335-2002)、《建筑中水设计规范》(GB50336-2002)、《城镇污水处理厂附属建筑和附属设计标准》(CJJ31-89)及相关设备设计与安装规范。
依据的主要排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)
1.4工程项目概况
1.4.1项目基本概况
本项目建设总规模为15万吨/日。
项目建设总用地面积120.3亩。
进厂污水管管内底标高拟定为3.5m(黄海高程),地面标高为7.80m,污水经一次提升后藉重力流经各处理构筑物,尾水自流排入晋安河;最高水位为7.80m
78
1.4.2设计进水出水水质
设计进出水水质:
根据污染物指标法并类比国内同类污水厂的实际水质情况,确定设计进水水质如表一所示。
处理水平按出水达GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准考虑。
表1.4.2设计进出水水质
水质指标
CODcr
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
SS
(mg/L)
NH3-N
(mg/L)
TP
pH
进水
300
150
200
30
5
6-9
出水
60
20
20
8
1
6-9
2.设计工艺选择
城市污水产生量大、排放集中,影响人口多、范围广,集中排放的城市污水的处理对于全国污染物排放量的消减和水环境质量的改善具有十分重要的作用。
目前,国内外城市污水处理厂厂采用的工艺有普通活性污泥法、A/O法、A2/O法、AB工艺、氧化沟法、SBR间歇式活性污泥法等工艺。
2.1A/O法
A/O工艺法,也叫厌氧好氧工艺法,A/O工艺是anoxic/oxic(兼氧/好氧)或anerabic/oxic(厌氧/好氧)工艺的缩写,是为污水生物除磷脱氮而开发的污水处理技术。
主要用于水处理方面A就是厌氧段,主要用于脱氮除磷;O就是好氧段,主要用于去除水中的有机物。
它除了可去除废水中的有机污染物外,还可同时去除氮、磷,对于高浓度有机废水及难降解废水,在好氧段前设置水解酸化段,可显著提高废水可生化性。
2.2A2/0法
2.2.1传统A2/0工艺
传统A²/O法是目前普遍采用的同时脱氮除磷的工艺,它是在传统活性污泥法的基础上增加一个缺氧段和一个厌氧段。
污水首先进入厌氧池与回流污泥混合,在兼性厌氧发酵菌的作用下,废水中易生物降解的大分子有机物转化为vfas这一类小分子有机物。
聚磷菌可吸收这些小分子有机物,并以聚β羟基丁酸(phb)的形式贮存在体内,其所需要的能量来自聚磷链的分解。
随后,废水进入缺氧区,反硝化菌利用废水中的有机基质对随回流混合液而带来的NO3-进行反硝化。
废水进入好氧池时,废水中有机物的浓度较低,聚磷菌主要是通过分解体内的聚β羟基丁酸(phb)而获得能量,供细菌增殖,同时将周围环境中的溶解性磷吸收到体内,并以聚磷链的形式贮存起来,经沉淀以剩余污泥的形式排出系统。
好氧区的有机物浓度较低,这有利于好氧区中自养硝化菌的生长,从而达到较好的硝化效果。
2.2.2倒置A2/0工艺
倒置A²/O工艺即缺氧/厌氧/好氧的工艺流程,是对传统A²/O工艺的改进,其脱氮除磷效果更好,其原因在于:
缺氧区位于厌氧区之前,有利于微生物形成更强的吸磷动力,微生物厌氧释磷后直接进入好氧环境充分吸磷;所有参与回流的污泥都经历了完整的释磷、吸磷过程,故在除磷方面具有群体效应优势;缺氧池位于厌氧池前,允许反硝化菌优先获得碳源,因而加强了系统的脱氮能力。
2.3序批式工艺
2.3.1传统的SBR法
SBR是序列间歇式活性污泥法(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。
与传统污水处理工艺不同,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,非稳定生化反应替代稳态生化反应,静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。
它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作,SBR技术的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统。
SBR工艺的特点是具有一定的调节均化功能,可缓解进水水质、水量波动对系统带来的不稳定性。
工艺处理简单,处理构筑物少,曝气反应池集曝气、沉淀、污泥回流于一体,可省去初沉池、二沉池及污泥回流系统,且污泥量少,容易脱水,控制一定的工艺条件可达到较好的除磷效果,但存在自动控制和连续在线分析仪器仪表要求高的特点。
2.4AB工艺
AB活性污泥法废水生物处理技术,即吸附生物氧化法(adsorption-biooxidationprocess),是20世纪70年代由德国亚琛大学(AachenUniversity)B.Bohnke教授开发的,是80年代推广应用的废水处理新工艺、新技术。
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段与常规活性污泥相似,负荷较低,泥龄较长。
AB工艺中不设初沉池,从而使污水中的微生物在A段得到充分利用,并连续不断的更新,使A段形成一个开放性的、不断由原污水中生物补充的生物动态系统。
A段内微生物活性强、世代期短、具有很强的吸附能力。
当A段以兼氧的方式运行时,由于供氧较低,高活性微生物为了满足自身代谢能量的要求,被迫对在好氧条件下把不易分解的有机物进行初步分解,起到大分子断链的作用,使其转化为较小分子的易降解有机物,从而在后续的B段好氧曝气中易于被去除。
B段主要是世代期长的真核微生物,能够保证出水水质。
AB法工艺具有优良的污染物去除效果,较强的抗冲击负荷能力,良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。
2.5氧化沟工艺
氧化沟是传统活性污泥法的变形工艺,其曝气呈封闭的沟渠形,由于污水和活性污泥混合在渠内呈循环流动,因此被称为“氧化沟”。
氧化沟一般采用演示曝气,具有去除BOD5和脱氮的功能,采用机械曝气。
由于氧化沟负荷很低,耐冲击负荷强,出水水质较好,污泥产量少且稳定,构筑物少,氧化沟可以按脱氮设计,也可以略加改进实现脱氮除磷。
20世纪90年代中期,氧化沟工艺因其良好的脱氮效果并且无需沉淀池开始被推广,此时期建设的大型污水处理厂项目基本上采用氧化沟工艺。
近几年来,国内对各种类型氧化沟工艺的除磷脱氮效果、设计、充氧设备及运行控制等方面进行了大量的研究。
对多种氧化沟都进行了一定的革新,如carrousel氧化沟由第一代的普通的carrousel氧化沟发展为具有脱氮除磷功能的carrousel2000型氧化沟,后又发展为第三代的carrousel3000型氧化沟。
国内许多污水处理厂使用的情况证明,氧化沟工艺是一种工艺流程简单、管理方便、投资省、运行费用低、工艺稳定性高的污水处理技术,目前国内较多采用的氧化沟主要有orbal氧化沟、carrousel氧化沟、T型氧化沟、DE型氧化沟、一体化氧化沟等。
2.6结论
伴随着污水处理事业的发展,已有多种污水处理工艺在我国污水处理厂中得到了应用,其中以A/O,A²/O及其变型工艺、SBR及其变型工艺、氧化沟工艺为主。
同时,随着我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的实施,以及我国污水处理事业技术的发展,使我国的污水处理工艺向着具有脱氮除磷功能、高效低能、成熟可靠、适用于小城镇污水处理厂、污泥量少且能使污泥达到稳定的方向发展。
本工程设计采用A²/O活性污泥法。
工艺流程图如下:
图2.6.1污水处理工艺流程图
2.7设计污水水量
由设计资料知,该市每天的平均污水量为:
万吨/天
查GB50014-2006《室外排水设计规范》知:
则,取总变化系数
从而可计算得:
设计秒流量为
式中 城市每天的平均污水量,;
总变化系数;
设计秒流量,。
2.8污水的处理程度
2.8.1污水的处理程度计算
式中 的处理程度,%;
进水的浓度,;
处理后污水排放的浓度,。
则
2.8.2污水的处理程度计算
式中 的处理程度,%;
进水的浓度,;
处理后污水排放的浓度,。
则
2.8.3污水的SS处理程度计算
式中 SS的处理程度,%;
进水的SS浓度,;
处理后污水排放的SS浓度,。
则
2.8.4污水的氨氮处理程度计算
式中 氨氮的处理程度,%;
进水的氨氮浓度,;
处理后污水排放的氨氮浓度,。
则
2.8.5污水的磷酸盐处理程度计算
式中 磷酸盐的处理程度,%;
进水的磷酸盐浓度,;
处理后污水排放的磷酸盐浓度,。
则
3.构筑物设计说明书
3.1污水处理构筑物的设计说明
3.1.1中格栅
(1)构筑物:
功能:
去除污水中较大漂浮物,并拦截直径大于20mm的杂物,以保证潜水泵的正常运行。
类型:
地下室钢筋砼结构。
数量:
1座,与进水泵房合建。
设计流量:
(2)主要设备
A.中格栅
设备类型:
回转式格栅除污机
数量:
2台
设计参数:
单台过栅流量:
栅条间隙:
40mm
过栅流速:
0.8m/s
栅槽宽:
1.99m,2台并联安装
安装角度:
75°
过栅损失:
150mm
控制方式:
根据格栅前后液位差,由PLC自动控制,也可按时间定时控制
B.螺旋压榨机
设备类型:
无轴式螺旋输送压榨一体机
数量:
1台
设计参数:
能力:
2m3/h
长度:
L=3.0m
直径:
DN=300mm
电机功率:
1.5kw
控制方式:
根据格栅前后液位差,由PLC自动控制,也可按时间定时控制
3.1.2提升泵房
(1)构筑物:
功能:
将污水一次提升,然后依靠重力自流输送至各处理构筑物。
类型:
地下式钢筋砼结构
数量:
1座
尺寸:
L=10m,B=15m
设计流量:
(2)主要设备:
A.潜水泵
设备类型:
型潜水排污泵
数量:
8台,6用2备
设计参数:
扬程:
10m
功率:
75kw
控制方式:
根据集水池液位,由PLC自动控制,水泵按顺序轮值运行,也可现场手动控制
3.1.3细格栅
(1)构筑物:
功能:
去除污水中较大漂浮物,并拦截直径大于10mm的杂物。
类型:
地下室
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