吨天校园生活污水处理.docx
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吨天校园生活污水处理
目录
1绪论1
1.1设计任务及背景1
1.1.1设计项目名称1
1.1.2课题背景1
1.2.1设计原则1
1.2.2污水处理设施设计一般规定2
2污水厂设计说明书3
2.1建设规模和治理目标3
2.1.1建设规模3
2.1.2污水处理厂设计进出水水质3
2.1.3处理程度计算4
2.2污水处理厂的工艺流程方案的选择4
2.2.1污水处理厂工艺方案的选择原则[2]4
2.2.2污水处理方案的选择4
2.3工艺处理构筑物与设备的设计9
2.3.1格栅9
2.3.2调节池10
2.3.3水解酸化池11
2.3.4生物接触氧化池11
2.3.5二次沉淀池14
2.3.6污泥浓缩池15
2.4主要设备和构筑物15
2.5污水处理厂的总体布置16
2.5.1平面布置16
2.5.2高程布置17
3污水厂设计计算书18
3.1格栅18
3.1.1设计参数18
3.1.2设计计算[8]18
3.2调节池20
3.2.1设计计算20
3.2.2提升泵21
3.3水解酸化池22
3.3.1设计参数22
3.3.2设计计算[22
3.4生物接触氧化池22
3.4.1设计参数22
3.4.2设计计算[6]23
3.5二次沉淀池24
3.5.1设计参数24
3.7脱水间28
4劳动人员管理28
4.1管理及劳动人员28
4.1.1管理28
4.1.2劳动定员28
5投资预算及运行费用28
5.1投资预算[9]28
5.1.1设备费用28
5.1.2土建工程29
5.1.3工程总概算29
5.2运行费用30
5.2.1人工费用30
5.2.2各项运行费用30
5.2.3总运行费用31
5.2.4每立方米废水的处理费用31
5.3土建建设31
5.3.1土建建设原则31
5.3.2土建工程结构类型设计31
5.3.3平面布置32
参考文献32
致谢33
1绪论
1.1设计任务及背景
1.1.1设计项目名称
1000t/d校园生活生活污水处理工程初步设计
1.1.2课题背景
校园生活污水的治理是水污染控制领域中的一项内容。
在20世纪80年代，发达国家就组织起来，共同探索实现住宅可持续发展的道路，制定了相应的技术评估和产品认证体系。
在我国起步相对较晚，近年来，国家大力倡导保护自然资源，创建健康舒适的居住环境，本课题主要处理广东建设职业技术学院的生活污水。
该学院占地面积为172亩，建筑面积8万多m2，学院2007年全日制在校生近7000人。
本次论文设计从校园污水处理的特点及国内外小型生活污水处理通常所采用的工艺着手，重点介绍生物接触氧化法工艺在校园污水处理工程初步设计中的应用。
1.2设计书编写原则和规范
1.2.1设计原则
校园污水不同于城市污水，属于生活污水的范畴。
总量较少，但水质水量变化较大。
校园内对环境要求较高（如气味、噪声、建筑风格等），但其对污水处理设施管理水平不高等特点决定了校园污水处理应遵从以下原则[16]：
1.应根据我国《地面环境质量标准》（GB3838-88）和《污水综合排放标准》（GB8978-96）的有关规定和当地环保部门的要求确定处理程度，以确保出水水质。
2.污水处理设施的设计和建设必须结合校园的整体规划和建筑特点，即外观设计上要与校园建筑环境相协调，以求美观。
3.在污水处理工艺上力求简单实用，以方便管理。
4.在高程布置上应尽量采用立体布局，充分利用地下空间。
平面布置上要紧凑，以节省用地。
5.污水处理厂位置应尽可能位于校园下风向，与其它建筑物有一定的距离，以减少对环境的影响。
6.设备化，定型化，模块化，施工安装方便，运行简易，设备性能稳定，适合分期建设。
7.处理程度高，污泥产量少，并尽可能采用节能处理技术。
8.处理构筑物对水力负荷和有机物负荷的适应范围较大，使系统有较好的经受冲击负荷的能力。
9.校园内的人口是逐渐增加的，因此校园污水处理厂应留有发展余地。
1.2.2污水处理设施设计一般规定
1.处理设备设计流量：
各种设备选型计算时，按最大日最大时流量设计。
2.管渠设计流量：
按最大日最大时流量设计。
3.各种处理构筑物部应小于组（个或格）。
1.2.3主要的设计规范和标准
1、《室外排水设计规范》 GB50101-2005
2、《污水综合排放标准》 GB8978-1996
3、《给水排水工程结构设计规范》 GB 500069-2002
4、《地面水环境质量标准》 GB3838-2002
5、《水污染物排放标准》GB4426-89
6、《城市污水处理厂污水污泥排放标准》CJJ3025-93
7、《城镇污水处理厂附属建筑物和附属设备设计标准》CJJ31-89
8、其他有关设计规范
1.2.4相关法律
在我国，环境保护作为一项基本国策，受到全社会人民和各级政府的高度重视。
在执行上述原则和标准的基础上，污水处理厂的建设设计方案是在以下法律文件的背景下编写的：
《中华人民共和国环境保护法》1989年12月
《中华人民共和国环境防治法》1984年5月
《中华人民共和国水污染防治实施细则》2000年3月
《污水出设施环境保护监督管理办法》1989年5月
《建设项目环境保护管理办法》1986年3月
《建设项目环境保护设计规范》1897年3月
2污水厂设计说明书
2.1建设规模和治理目标
2.1.1建设规模
1.最大流量
根据设计任务书可知生活污水总变化系数KZ=2.20
Qmax=QdKZ=1000×2.20=2200m3/d=91.67m3/h=0.0255m3/s
2.1.2污水处理厂设计进出水水质
污水处理厂的进水水质根据此学校的具体水质测定的；排放标准根据该小区所处的城市的总体规划和排水规划，排放标准要求达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）之一级标准[1]。
污水处理厂进出水水质如表2.1。
表2.1设计进出水水质
项目
CODcr
BOD5
SS
NH3-N
P
进水水质/mg/L
250
150
200
20
8
出水水质/mg/L
≤90
≤20
≤60
≤10
≤0.5
注：
出水的PH为6～9.
2.1.3处理程度计算
COD去除率
=
100%=64%
BOD5去除率
=
100%=87%
SS去除率
=
100%=70%
NH3-N去除率
=
100%=50%
P去除率
=
100%=94%
2.2污水处理厂的工艺流程方案的选择
2.2.1污水处理厂工艺方案的选择原则[2]
1.考虑到收纳水体的环保要求，满足出水水质的要求，尽量降低占地、运行费用和工程投资。
2.工艺先进可靠，对水质变化适应能力强，运行管理简便、灵活、稳定。
3.与当地的经济发展及现有条件相适应。
4.工艺方案应有利于以后的扩建。
5污水处理排放出来的污泥应易于处置和处理。
2.2.2污水处理方案的选择
根据本工程进入污水处理厂的原污水水质情况，其处理主工艺宜采用生物处理方法。
生物处理技术是目前各国普遍采用的废水处理工艺，它在防止水体污染中已经并将继续发挥积极的作用。
在当前城市污水处理工程中，活性污泥法是应用最广泛的污水处理技术之一，它具有处理效果好，有机物去除率高，运行稳定，运行经验丰富等优点，经过在实际生产上的广泛应用和技术上的不断改进，并在此基础上派生出氧化沟、SBR等工艺，活性污泥法已成为污水处理的主要技术。
随着人口的不断膨胀和经济的飞速发展，废水排放量急速增长，全球性水污染问题已对人类生存和社会经济的发展构成严重的威胁，因此各国对污水处理要求也越来越严格，使得传统活性污泥法工艺在多功能性、稳定性和经济性等方面已难以满足不断提高的要求。
20世纪90年代以来污水生物处理新工艺、新技术的研究、开发、应用取得了长足的进步，许多新工艺应运而生，这些新工艺的共同特点是：
高效、稳定、节能，并具有脱氮除磷等多种功能。
其中典型的工艺及其特点如下：
1.SBR方案
SBR（sequencingbatchreactor）即为序批式活性污泥法的简称。
序批式活性污泥法在1914年开始开发，但由于该工艺在当时人工管理复杂，自控和在线监测系统落后，使其难以大规模推广应用。
近年来由于计算机在自控方面的广泛应用，同时也由于自控和监测仪表设备的不断的更新和技术水平的不断提高，特别是时间程序控制器、在线溶解氧测定仪、在线液位计和泥位计等高精度并且对过程控制比较经济的水质检测仪表的出现，使污水处理厂的运行管理逐步实现自动化，SBR工艺以其独特的优势引起了人们的广泛关注，近年来得以迅速推广应用，成为目前世界上污水处理技术中的热门工艺。
SBR工艺每一操作循环过程又是个阶段组成，即：
进水-曝气-沉淀-滗水-闲置。
这五个过程组成一个循环，并不断重复进行。
循环开此时相池内注水，池中的水位从某一最低水位开始上升至某一设定水位，并进行曝气；在经过一定时间的曝气后，停止曝气，以使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境中进行沉淀；在完成沉淀后由一个移动式的滗水器排出已处理达标的上层清液，使水位下降至池子所设定的最低水位。
完成上述操作阶段后，系统进入下一循环过程，并重复以上操作[4]。
归纳起来，SBR法具有以下主要特征和优点：
1工艺流程简单，布置紧凑，运行灵活，处理效果好；
2无需设置二沉池，土建和设备投资相应减少；
3不需大规模的污泥回流系统，可节省大量能耗；
4整个工艺系统的操作完全自动化，可减轻劳动强度；
5具有一定的抗冲击负荷能力；
6占地面积比氧化沟工艺稍少。
除上述优点外，SBR法还具有以下缺点：
①由于工艺过程对自控系统要求较高，所以自控仪表、元件质量的好坏直接影响到工艺的正常运行，并对操作和维护人员的技术水平要求很高。
②由于工艺要求间隙式运行，所以正常运行时总有部分反应池和设备处于待机状态，使反应池和设备闲置率较高
③滗水器的水头损失较大。
2.氧化沟方案
氧化沟污水处理技术是20世纪60年代由荷兰DHV公司开发成功的。
自60年代以来这项技术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国家和地区已被广泛采用，至今工艺早有了很大的发展和进步。
氧化沟是以活性污泥法为基础的一种污水处理工艺。
氧化沟为连续环形曝气池，由若干个沟渠组成。
氧化沟采用一种带方向控制的曝气和搅动装置，相反应池的混合也传递水平流速，从而使搅动的混合也在沟渠内循环流动，它具有特殊的纯环流态，即完全混合时，又具有推进式的特征。
污水通常在封闭的沟渠中循环流动多次，并且由于曝气装置在沟渠中的布置的特点，使得氧化沟中的溶解阳呈现分区变化。
氧化沟中溶解氧浓度在远离曝气装置的某一点接近于零，使得氧化沟中某一段会出现缺氧区，这样在氧化沟内形成的溶解氧、有机物和氨氮浓度梯度十分有利于活性污泥的生物絮凝和生物脱氮，池中形成好氧区及缺氧区交替出现的状态，在沟内同时实现硝化和反硝化，将碳源代谢、硝化和反硝化等一系列生物化学组成一个闭合环路中连续进行[3]。
氧化沟工艺可以不设初沉池，由于氧化沟的泥龄较长，剩余污泥得到一定程度的好氧稳定，污泥不再需要进行厌氧消化处理，从而简化了污泥处理的流程。
氧化沟工艺具有以下优点：
1运行中水利条件好，因此使出水水质稳定；
2循环流量大使进水达到快速混合稀释，具有很强的抗冲击负荷的能力，同时由于氧化沟负荷低，一般是延时瀑气条件下运行，水和固体停留时间长，固体总量大，因而对冲击负荷也有一定的缓冲作用；
3可以通过改变曝气机的工作数量、转速调节其供氧能力和电耗水平；
4该工艺由于泥龄长，污泥在氧化沟中趋于相对稳定；
5该工艺流程简单，构筑物少，控制管理较方便。
氧化沟工艺具有以下缺点：
1由于池深较浅，有机负荷低，占地面积较大，基建投资较高；
2由于受水质和温度等条件的影响，氧化沟在实际运行中容易产生污泥膨胀，必须增加选择器来解决；
3必须建设较庞大的二沉池和污泥回流系统，使占地面积和工程造价进一步增加；
3.生物接触氧化法
生物接触氧化法于1971年在日本首创，近年来，该技术在国内外都得到了较为广泛的研究与应用，用于处理生活污水和某些工业有机污水，并取得了良好的处理效果。
生物接触氧化法的原理如下：
生物接触氧化法在池内设有填料，部分微生物以生物膜的形式固着生长在填料表面，部分则絮状悬浮生长在水中。
因此，他兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点。
生物接触氧化法中微生物所需要的氧通常通过人工曝气供给。
生物膜生长至一定厚度后，近填料比的微生物将由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜将随水流出池外[3]。
生物接触氧化法的主要特点：
1兼有活性污泥法的特点
生物接触氧化法是利用固着在填料上的生物膜，吸附水中的有机污染物，并加以氧化分解，使污水净化。
由于填料浸没在水中，固着在填料上的生物膜，不象生物滤池那样呈近与平面结构，而是立体结构，浸没于整个空间，一端固着，一端漂浮，多数是发育极好的丝状菌胶团，并有大量丝状菌穿插其间，形成密集的生物群体，增进了污水与微生物的接触表面积。
由于生物膜浸没在水中，要像活性污泥一样，设置曝气装置，不断地向水中曝气供氧。
可见，接触氧化法是一种兼有活性污泥法特点的生物膜法。
②容积负荷高，处理时间短
由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好，生物接触氧化池内单位容积的生物固体高于活性污泥法曝气池的生物固体量，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷。
在一般情况下，活性污泥法的容积负荷为1千克BOD5/米3曝气池容积日，需要曝气时间为4-8小时；塔式生物滤池体积符合为1-3千克BOD5/米3曝气池容积日，一立方米填料每天能处理10立方米水，相当于停留时间为2.4小时；而接触氧化法的体积符合为3-5千克BOD5/米3曝气池容积日，一般只需要0.5-1.5小时。
由于缩短了处理时间，同样大小的设备体积，处理能力提高2-8倍，使污水生物处理工艺，趋向高效和节省用地。
3不存在污泥膨胀问题
由于相当一部分微生物固着生长在填料表面，生物接触氧化法不需要设污泥回流系统，也不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。
4对水质的适应能力强
由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流属完全混合型，生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力。
在进水浓度短期突变时，出水水质影响很少；在毒物和PH的冲击下，生物膜受影响小，而且恢复快。
5污泥产量低
由于生物接触氧化池内生物固体多，当有机溶剂符合较高时，其F/M可以
保持在一定的水平，一次污泥产量可相当于或低于活性污泥法。
从以上对三种污水处理常用工艺的分析中可以看出，三种工艺都可行，且都为成熟工艺。
但是对于小区污水处理水量少，水质变化较大等特点，相对而言，生物接触氧化法具有停留时间短、易挂膜，适合设备化、工程投资省、占地面积少、运行管理费用低等优点，所以本设计工程选用生物接触氧化法作为方案。
而且近年来，新发展了一种地埋式生物滤池，它将生物接触氧化池埋于地下，全部处理设施群处于地下，节省地面占地面积，预留的地表面可以种花、植树、绿化等作用。
地埋式生物氧化池适用于小区污水处理，既节省了小区的用地，又不会出现一般地面式生物接触氧化池所出现的臭气和影响视觉美观等缺点。
地埋式生物接触氧化池系统构筑物是初次沉淀池、生物接触氧化池、二次沉淀池、贮泥池等构筑物组成[5]。
工艺流程图如图2.1所示
图2.1
2.3工艺处理构筑物与设备的设计
2.3.1格栅
格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水井的进口处，用以截止大块的呈悬浮或漂浮状态的污染物。
在污水处理流程中，格栅是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备。
拷虑到因为该设计的污水处理厂所处理的校园生活污水中所含的较粗大的悬浮物不多，为清除大部分的栅渣，拟采用细格栅，取栅条间隙为0.01米。
1、设计数据[7]
⑴过栅流速一般采用0.6～1.0m/s，取v=0.6m/s
⑵粗格栅栅条间隙为取b＝0.01m；
⑶格栅倾角一般采用45º——75º，取α=60°；
⑷栅前渠道内的水流速度一般采用0.4——0.9m/s,取v1=0.4m/s。
2、计算结果
⑴栅条的间隙数n=20个；
⑵栅槽宽度B=0.39m；
⑶进水渠道渐宽部分长度L1=0.15m；
⑷栅槽与出水渠道连接处渐宽部分长度L2=0.076m；
⑸过栅水头损失h1=0.085m；
⑹栅前槽总高度H1=0.45m；
⑺栅后槽总高H=0.535m；
⑻栅槽总长度L=1.98m；
⑼每天栅渣量W=0.1m3/d，宜采用人工清渣。
2.3.2调节池
因为校园处理的都是生活污水，居住的成员比较单一，上下课时间都比较集中，所以污水水质、水量波动变化较大。
这样对污水处理厂的处理设备，特别是生物处理设备处理功能正常发挥是不利的，甚至遭到破坏。
因此，应在污水处理系统前设置均化调节池，以均和水之、存盈补缺。
调节池的形状宜为方形或圆形，以利于形成完全混合状态。
1、设计参数
⑴水力有效停留时间t=10h；
⑵有效水深h=4.2m，总高度H=5m；
2、计算结果
⑴有效容积V=208m3
⑵调节池的尺寸为：
长×宽×高=7.0m×7.0m×5.0m
2.3.3水解酸化池
水解酸化池是一种高负荷厌氧生物处理单元，运行负荷是一般厌氧生物处的3-5倍。
水解酸化池构造适宜简单，它起负荷调节，酸化作用。
1、设计参数
⑴2、计算结果
⑴⑵⑶2.3.4生物接触氧化池
生物接触氧化池主要去除污水中的BOD、COD、氨氮、油类等污染物，使其达到排放标准要求达到国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）之一级标准。
1、设计要点[6]
⑴生物接触氧化池一般不应少于2座；
⑵设计师采用的BOD5负荷最好通过试验确定，也可采用经验数据，一般处理城市污水可用1.0～1.8BOD5/（m3·d）；处理BOD5≤500mg/L的污水时，可用1.0～3.0（m3·d）；
⑶污水在池中停留时间一般为6～7h（按有效容积算）；
⑷进水BOD5浓度过高时，应考虑设出水回流系统；
⑸填料层高度一般大于3.0m，当采用蜂窝填料时，应分层填装，每层高度为1m，蜂窝孔径应不小于25mm；当采用小孔填料时，应加大曝气强度，增加生物膜脱落速度。
⑹每单元接触氧化池面积不宜大于25m2,以保证布水、布气均匀；
⑺气水比控制在3：
1
⑻滤池超高h1=0.6，填料以上水深h2=0.5，填料层间隙高h3=0.3，填料层数m=3，配水区高度h4=1.5。
2、计算结果
⑴生物接触氧化池的有效容积V=130m3；
⑵生物接触氧化池的总面积A=43.3m2；
⑶每格滤池面积f=21.67m2；
⑷有效接触时间t=3.12h；
⑸滤池总高度H0=6.6m；
⑹污水在池内实际停留时间t′=6.24h；
⑺填料总体积V′=130m3；
⑻所需空气量D=7500m3/d；
⑼每格滤池所需空气量D1=156.25m3/h
3、填料的选择
生物接触氧化法目前填料种类繁多且还在不断推陈出新。
目前常用的用粒状填料﹙诸如炉渣、沸石、塑料球、纤维球等﹚、蜂窝填料、软性纤维填料、半软性填料等。
根据进水的BOD5=150，选择以下规格的蜂窝型玻璃钢填料[6]，见表2.3
表2.3蜂窝型玻璃钢填料的规格
孔径
mm
重量
kg/m3
壁厚
mm
比表面积
m2/m3
空隙率
％
进水BOD5
mg/L
价格
元/m3
块体规格
mm
25
31～33
0.2
158
98.7
100～200
324
800×800×230
4、曝气系统的设计
⑴鼓风机设计
采用罗茨鼓风机，其特点是在最高设计压力范围内，管网阻力变化是流量变化很小，故在流量要求稳定而阻力变化幅度较大的场合使用，工作适应性强。
此外，它具有结构简单，维护方便等特点。
此设计选择两台（一备一用）L14LD型罗茨鼓风机。
其性能参数[11]如表2.4
表2.4L14LD型罗茨鼓风机性能参数
型号
转速
升压
进口流速
L14LD
2950r/min
19.6Kpa
3.54m3/min
轴功率
电动机型号
电动机功率
电动机重量
1.58kw
Y90L-2
2.2kw
110kg
⑵空气管道的设计
选用可变孔（微孔）曝气软管。
可变孔曝气软管所有的面都有气孔，均能曝气。
气孔的孔径呈狭长的细缝，其宽度可随气量的增减在0～200um之间变化。
气泡上升速度慢，布气均匀，氧的利用率高，一般为20％～25％，而价格较其他微孔曝气器低。
供氧是不需要空气过滤设备，使用时可以随时停止曝气，不会堵塞，耐腐蚀。
其各项目技术指标[11]如表2.5：
表2.5变孔（微孔）曝气软管的各项目技术指标
出孔气泡直径
行程气泡直径
气孔孔径
耐压强度
曝气量
服务面积
出气阻力
1.0mm
1~5mm
0~200mm
0.1Mpa
0~10m3/h
0.5~1m2/m
1745.6pa
曝气软管的长度为2.7m，数量为：
5000÷10÷24=21条
曝气软管的总服务面积为：
21×2.7×0.5=28.35m2＞14.5m2符合要求。
2.3.5二次沉淀池
1、设计概述
池型为圆形，废水从设在池中央的中心管进入，从中心管的下端经过反射板后均匀缓慢地分布在池的横断面上，由于出水口设置在池面或池墙四周，故水的流向基本由下向上。
2、竖流式沉淀池设计参数
⑴设计流速v0=0.03m/s=108m/h
⑵表面负荷q0＝0.72m3/（m2×h）⑶污泥含水率96％～98％
3、计算结果
⑴每个沉淀池的流量qmax
⑵中心管过水断面面积f=0.43m2
⑶中心管直径d0＝0.74m
⑷缝隙高度h3:
=0.38m
⑸沉淀区有效断面积F=32.8m2
⑹沉淀池直径D＝6.8m
⑺沉淀池有效水深h2＝3.5m
⑻污泥斗所需容积W=5.4m3
⑼污泥斗容积V=8.5m3
⑽沉淀池总高H=6.16m
2.3.6污泥浓缩池
污泥浓缩用于降低污泥中水分，缩小污泥的体积，但仍保持其流体性质，有利于污泥的运输、处理与利用。
本设计选用间歇式重力浓缩池。
1设计参数
⑴含水率p1=97%
⑵污泥浓度6g/L，
⑶设浓缩池的有效深度h1=3m
2计算结果
⑴浓缩池的面积F:
=4m2
⑵池的直径D:
＝2.26m
⑶污泥斗的高度h2=1.8（m）
⑷浓缩池总高度H==5.4m
2.4主要设备和构筑物
1、主要构筑物[7]和设备[
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