精品某城镇污水处理厂工艺设计环境污水处理毕业论文设计.docx
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精品某城镇污水处理厂工艺设计环境污水处理毕业论文设计
环境污水处理毕业论文
某城镇污水处理厂工艺设计
摘要
本次设计所处理的对象是某城镇的城镇污水。
本次设计总水量为45000m3/d；COD〈450mg/L；BOD5〈290mg/L；SS〈250mg/L；PH=6~9；TN〈45mg/L；TP〈4.0mg/L；NH3-N<30。
通过一定合适的工艺处理后达到城镇污水处理厂一级A排放标准，即COD≤50mg/L；BOD5≤10mg/L；SS≤10mg/L；PH=6~9；TN≤15mg/L；TP≤0.5mg/L；NH3-N≤5。
通过查阅一定的参考资料，并在导师的精心指导下，决定采用氧化沟工艺作为本次设计的处理方案。
在处理过程中，最终使之达标排放。
确定工艺流程后，根据本设计处理规模45000m3/d，再对各个水处理构筑物进行了选型及工艺参数的取值。
论文中对整个废水处理工艺的选型作了详细的论述和说明；在设计计算说明书中对各个处理构筑物进行了必要的工艺计算。
通过对本方案在处理效果和经济效果上的分析比较，可以得出该方案使可行的。
设计成果包括毕业设计论文和设计计算说明书各一份，设计图纸10张。
关键词城镇污水；氧化沟工艺；脱氮除磷
Somecitiessewagetreatmentplantprojecttechnologicaldesign
Abstract
Theobjectofthisdesignisdomesticwater.
Thetotalcapacityofwateris45000m3/d;chemicaloxygendemand（COD）<450mg/L；biologicaloxygendemand（BOD5）〈290mg/L；suspendsolid（SS）〈250mg/L；PH=6~9；totalnitrogen（TN）〈45mg/L；totalphosphate（TP）〈4.0mg/L；ammonia-nitrogen（NH3-N）<30.Bythewayofsomepropeltreatment,thencanachievethedischargeAstandaradofdomesticwater:
COD≤50mg/L;BOD5≤10mg/L;SS≤10mg/L;PH=6~9;TN≤15mg/L;TP≤0.5mg/L;ammonia-nitrogen（NH3-N）≤5.Iconsultedmanyliteratureandwiththehelpofmyprofessor,thendecidedtoadoptoxidationditchprocessformytreatmentplan.Accordingtomytreatment,theeffluentcanachievethestandard.
Ichosethekindofconstrucbuildingandparameterofprovisionbasedonthedeterminedtreatmentscale.
Ihavedetailedinstructionofallthetechnologycourse,andthere’sanessentialtechnologycalculateintheinstruction.
Comparedwitheconomicandtheeffectoftreatment,Icanhavetheconclusion:
mytreatmenttechnologyisfeasible.
Ourachievementcontainstheinstructionofcalculateand10pieceofdrawiong.
Keywordsdomesticwater；oxidationditchprocess;rmovalofnitrogenandphosphorus
1绪论1
2工程概况2
2.1设计资料2
2.2设计依据2
3原水水量、水质及达标要求3
3.1水量确定3
3.2水质确定及达标要求3
3.2.1进水水质3
3.2.2出水水质4
4污水处理工艺方案比较和选定5
4.1污水处理厂设计原则5
4.2工艺流程选定依据5
4.3工艺方案比较6
4.3.1技术比较6
4.3.2主要构筑物的比较9
4.3.3经济比较10
4.3.4方案确定11
4.3.5工艺流程确定11
5污水处理厂主要构筑物工艺设计计算12
5.1泵前中格栅12
5.2泵房13
5.3细格栅14
5.4旋流沉砂池15
5.5厌氧池16
5.6氧化沟17
5.7二沉池22
5.8混凝反应池24
5.9平流式沉淀池26
5.10滤池29
5.11接触消毒池29
5.12污泥泵房31
5.13污泥浓缩池32
5.14贮泥池33
5.15脱水机房34
6污水处理厂总体布置与高程计算36
6.1污水处理厂的平面布置36
6.2高程计算37
7工程概预算和经济技术指标39
7.1土建费用39
7.2设备费用40
7.3工程总费用概算40
7.4技术经济指标41
7.4.1各项污染物去除率41
7.4.2运行费用42
结论与体会43
参考文献44
附录A译文45
附录B外文原文58
1绪论
我国水资源缺乏，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，且水污染严重，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。
我国水体污染主要来源于超标排放的工业废水和大量未经处理直接进人水体的城市生活污水。
据《2003年中国环境状况公报》公布2003年，全国废水排放总量为460亿t，其中城市生活污水排放量247.6亿t,占污水排放总量的53.8%。
城市生活污水正成为水污染的最大“公害”之一。
因此，城市生活污水的处理对于改善城市环境质量与居民生存环境，促进社会的可持续发展具有十分重要的意义。
我国城市污水年排放量大约在400亿立方米左右，但城市污水处理率、二级处理率、污水回用率都比较低。
根据“十五”计划纲要的要求，到2005年，我国城市污水集中处理率要达45%。
根据《城市污水处理及污染防治技术政策》:
2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低50%，设市城市的污水处理率不低于60%，重点城市的污水处理率不低于70%。
全国设市城市和建制镇均应规划建设城市污水集中处理设施。
达标排放的工业废水应纳人城市污水收集系统并与生活污水合并处理。
根据我国国情，在不影响经济建设的前提下，提高污水处理率、解决污水处理问题的关键在于污水处理工艺的选择。
某城镇的居民生活污水将排入河道，而该河流入流某具有重要使用功能和水质要求的水源地，该废水中含有许多的有机物、氮、磷等营养物质，拟建的城镇污水处理厂为防治该水源地的富营养化问题，要求对污水进行有效的脱氮除磷处级A标准。
因此该厂所需的废水处理工艺在较好去除有机物的同时，还必须达到较为严格的脱氮除磷要求。
2工程概况
2.1设计资料
某镇现有两个居民新村，居住人口为90000，目前正在规划第三居民新村，设计人口为50000。
居民区有较完善的服务商业系统。
其中有旅馆三家，有医院一家，托儿所、幼儿园两家；有饭店五家，合计排放污水3500m3/d；有食品加工厂一家，每天排放污水约为8000人口当量，排放污染物（CODcr、BOD5及SS等）负荷约为6000当量。
要求废水处理后达
2.2设计依据
《给水排水设计手册》第二版
城市污水处理以及污染物防治技术政策（2002）
3原水水量、水质及达标要求
3.1水量确定
在人类的生活和生产中，使用着大量的水。
水在使用的过程中受到不同程度的污染，改变了原有的化学成分和物理性质，这些水称为污水或废水。
污水也包括雨水及冰雪融化水。
污水按来源的不同，分为生活污水、工业废水和降水三类。
假设设计需要采用分流制，不考虑雨污合建的情况，污水厂的设计规模按污水量和工业废水量来确定。
居民区内有设计人口：
140000人；商业系统合计排放污水3500m3/d；一家食品加工厂每天排放污水约为8000人口当量，排放污染物（CODCr，BOD5及SS等）负荷约为6000当量。
根据给排水手册第5期城镇排水中表1-4人均综合生活污水量Q1的确定
根据设计任务书查得设计地区城市人口数N=140000人，最高日综合生活污水定额对给排水系统完善的地区按用水定额的90%计即采用250L/人·d。
生活污水量的确定以城市人口数，污水量标准或用水标准乘系数，一般取k=1.0左右，即生活污水量：
Q1=k·N·q=1×140000×250L/d=35000m3/d
b.商业系统合计排放污水：
Q2=3500m3/d
c.食品加工厂每天排放污水约为8000人口当量，则：
d.设计最高日污水量Qd的确定
设计地区城市最高日污水量Qd为
Qd=Q1×90%+Q2+Q3=35000+3500+2000=40500m3/d
所以污水厂处理规模为：
Q=45000m3/d
3.2水质确定及达标要求
3.2.1进水水质
应根据调查资料确定，或参照邻近城镇、类似工业区和居住区的水质确定。
表3.1设计进水水质
项目
CODCr
BOD5
SS
TN
NH3-N
TP
进水水质/（mg/L）
450
290
250
45
30
4.0
3.2.2出水水质
a.中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）》中一级A标准
表3.2设计出水水质
项目
CODCr
BOD5
SS
TN
NH3-N
TP
pH
出水水质/（mg/L）
≤50
≤10
≤10
≤15
≤5
≤0.5
≤6～9
a.污水的处理程度
根据处理水的出路和污水的水质，确定污水中各种污染物的处理程度。
污水的处理程度如下表3.3
表3.3污水各种污染物的处理程度
项目
BOD5（mg/L）
COD（mg/L）
SS（mg/L）
NH3-N（mg/L）
TP（mg/L）
TN
（mg/L）
进水
290
450
250
30
4.0
45
出水
10
50
10
5
0.5
15
去除率
96.6%
88.9%
96%
83.3%
87.5%
66.7%
4污水处理工艺方案比较和选定
4.1污水处理厂设计原则
a.从实际情况出发对污水处理厂进行总体规划，统筹安排，与当地的经济发展及现有条件相适应。
b.根据城市污水的实际水质、水量等情况以及地区的发展规划，选择最合适的污水处理工艺，对水质变化适应能力强，运行管理简便、灵活、稳定。
并考虑其低能耗、低运行费用、低投资费用、运行管理简便和工艺成熟的污水处理工艺路线。
c.妥善处置污水处理过程中产生的污泥和栅渣等固废，以及对重点产生噪音的设备进行降噪，避免造成二次污染，污水处理排出的污泥应易于处理和处置
d.选用性能优良的设备，同时尽可能采用自动控制，提高污水厂管理水平，降低劳动强度及运行费用。
e.工艺方案应有利于以后的扩建。
4.2工艺流程选定依据
污水处理厂的工艺流程系指保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，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，还需要考虑确定各技术单元构筑物的型式，两者互为制约，互为影响。
污水处理工艺流程选定，主要以下列各项因素作为依据。
a.污水水质和水量的变化情况
除水质外，原污水的水量也是选定处理工艺需要考虑的因素，水质、水量变化较大的污水，应考虑设调节池或事故贮水池，或选用承受冲击负荷能力较强的处理工艺。
工程施工的难易程度和运行管理需要的技术条件也是选定处理工艺流程需要考虑的因素，地下水位高，地质条件较差的地方，不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物
b.工程造价和运行费用
工程造价与运行费用也是工艺流程选定的重要因素，当然处理水应当达到的水质标准是前提条件。
这样，以原污水的水质、水量及其他自然状况为已知条件，以处理水应达到的水质指标为制约条件，而以处理系统最低的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系。
减少占地面积也是降低建设费用的重要措施，从长远考虑，它对污水处理厂的经济效益和社会效益有着重要的影响。
c.当地的各项条件
当地的地形、气候等自然条件也对污水处理工艺流程的选定具有一定的影响。
当地的原材料与电力供应等具体问题，也是选定处理工艺应当考虑的因素。
d.运行管理
对于运行管理水平有限的小型污水处理厂或工业废水处理站，宜采用操作简单、运行可靠的处理工艺；对于运行管理水平较高的大型污水处理厂，应尽量采用处理效率高、净化效果好的新工艺。
对于地质条件较差的地区，不宜采用池体较深、施工难度较大的处理构筑物。
4.3工艺方案比较
在当前城市污水处理工程中，随着人口的不断膨胀和经济的飞速发展，废水排放量急剧增长，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，传统活性污泥工艺在多功能性、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年代以来废水生物处理新工艺、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功能性，其中较典型的有：
（1）氧化沟工艺；
（2）A2/O工艺；（3）SBR工艺；（4）生物膜法等等。
上述工艺中考虑到工艺成熟程度、处理规模、运行管理等因素。
选用厌氧池+氧化沟和A2/O进行比较，确定最终方案。
4.3.1技术比较
技术比较范围：
污水处理厂的污水及污泥处理工程以及附属建筑等工程。
1.A2/O工艺
A2/O称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。
A2/O工艺是流程最简单，应用最广泛的脱氮除磷工艺。
污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。
回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs，并在体内储存PHB。
进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。
污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。
最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。
该工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。
而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。
该工艺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，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
但A2/O工艺的基建费和运行费较高，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。
该工艺具有如下特点：
①在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺
②在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100
③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。
也存在如下各项的待解决问题
①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高
②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
③进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，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，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。
2.厌氧池+氧化沟
氧化沟又名连续循环曝气池，是活性污泥法的一种变形。
氧化沟工艺在城市生活污水及工业废水处理领域已经得到广泛应用，并成为当前占主导地位的活性污泥污水处理技术。
氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。
工作特点：
①在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用。
②对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。
③污泥龄较长，一般长达15－30天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。
④污泥产量低，且多已达到稳定。
⑤自动化程度较高，使于管理。
⑥占地面积较大，运行费用低。
⑦脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。
⑧氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。
两者技术比较可简单总结为下表：
氧化沟
A2/O法
主要优点
运行成本相对较低，构造简单；
耐负荷冲击能力强；
处理效果高，出水水质好；
脱氮、除磷功能稳定；
技术较先进，成熟；
能处理不容易降解的有机物；
污泥量少，污泥性质稳定。
运行稳妥可靠，效果稳定；
管理维护简单，运行费用低；
较好的除磷脱氮功能；
具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少污泥排放量；
主要缺点
占地面积较大；
周期运行，对自动化控制能力要求高；
构筑物较多、基建费用大，用于中小型污水厂费用偏高；
污泥内回流量大，能耗较高；
沼气回收利用经济效益差；
污泥渗出液需化学除磷。
4.3.2经济比较
经济比较范围包括污水处理工程基建投资、设备、运行费用和其他费用等。
表4.1工艺方案技术经济指标比较表
序号
项目
氧化沟工艺
A2/O工艺
1
处理能力/（万m3/d）
4.50
4.50
2
进水水质/（mg/L）
BOD5
290.0
290.0
CODcr
450.0
450.0
SS
250.0
250.0
NH3-N
30.0
30.0
TP
4.0
4.0
TN
45.0
45.0
3
出水水质/（mg/L）
BOD5
≤10
≤10
CODcr
≤50
≤50
SS
≤10
≤10
NH3-N
≤5
≤5
TP
≤0.5
≤0.5
TN
≤15
≤15
4
要求管理水平
较简单
复杂
5
土建费用（万元）
2666.8
2931.96
6
设备费用（万元）
780.66
823.6
7
间接费用（万元）
448.16
488.22
8
其他费用（万元）
517.12
563.33
9
工程总投资（万元）
4412.76
4807.11
4.3.3方案确定
由以上内容知，两种工艺都能达到预期的处理效果，且都为成熟工艺，但考虑到本设计规模较小，属于中小型城镇污水处理厂，在处理效果均理想的情况下，相对而言，A2/O的基建费用较高，而厌氧池+氧化沟工艺虽然占地面积大，但其构造简单，运行成本相对较低，处理效果、出水水质好，管理维护相对方便，在中小规模污水处理厂的运用中优势相对突出。
综合以上对比分析，本工程以氧化沟法污水处理厂工艺方案作为最终封方案。
4.3.4工艺流程确定
工艺主要流程图
对出水水质要求达到中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918－2002）》中一级A标准，故应设深度处理单元进一步去除水中的BOD5及NH3-N和P，厌氧池加氧化沟及其四沟式循环的独特构造，使它具有很强除磷脱氮功能。
故选用此工艺流程。
5污水处理厂主要构筑物工艺设计计算
5.1泵前中格栅
中格栅（栅条间距为10~40mm）。
设置中格栅的目的主要是截留污水中的大块悬浮固体，对水泵起保护作用。
1．设计参数：
栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s
栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=0.02m
栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°
单位栅渣量ω1=0.06m3栅渣/103m3污水
渐扩部位展开角α1=20°，设栅前水深h=0.4m
格栅计算草图
2．设计计算：
设有两台中格栅并联运行，进水由渠道经过中格栅
总变化系数：
，则设计流量Q=521L/s
（1）格栅的间隙数
n===33.734（个）
（2）栅槽宽度设计采用锐边矩形钢条为栅条，即栅条宽度s=0.01m
B=S（n-1）+bn=0.01×（34-1）+0.02×34=1.01m
（3）进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠宽=0.65m，其渐宽部分展开角度α1=20°，
=（1.01-0.65）/（2tg）0.49m
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
（5）通过格栅的水头损失,设栅条断面为锐边矩形断面,
=2.42×（0.01/0.02）×sin60°×3×（）=0.103m
（6）栅后槽总高度
设栅前渠道超高h2=0.3m,为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1作为补偿。
H=h+h1+h2=0.4+0.103+0.3=0.803m
（7）栅槽总长度
L=++1.0+0.5+H1/tgα
=0.49+0.245+1.0+0.5+（0.4+0.3）/tg60°
=2.64m（H1为栅前渠道深=h+h2）
（8）每日栅渣量的计算
在格栅间隙20mm时，设栅渣量为0.06（m3/103m3污水）），有
W==
=1.8>0.2宜采用机械清渣
5.2泵房
通过高程计算，从吸水面到泵后细格栅栅栅前水深之间距离为10.579m，水泵自身水头损失2.0和安全水头损失为2.0m，所以提升扬程在15m左右，参照选泵r/min，出口直径50mm,泵重60kg,两用一备。
5.3细格栅
1.设计参数：
细格栅的栅条间距为3~10mm，设置细格栅的目的主要是截留污水中的悬浮固体，对后续生物池等处理设施起保护作用。
栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.8m/s
栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=0.06m
栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=75°
单位栅渣量ω1=0.02m3栅渣/103m3污水
渐扩部位展开角α1=20°，设栅前水深h=1.0m
细格栅计算草图
2.计算过程：
设有两台细格栅并联运行，进水由两条渠道经
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