某县污水处理厂工艺设计—奥贝尔氧化沟工艺毕业设计完整版Word下载.doc
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1绪论
在维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。
然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。
在中国尤其严重，中国是世界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，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：
我国江河湖泊普遍遭受污染，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；
对我国118个大中城市的地下水调查显示，有115个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40%。
水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。
我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。
工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。
据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染.
污水处理工程是改善生态环境，保护人民身体健康，造福人类的环境保护工程。
该县污水处理工程的建设，将通过逐步完善污水收集系统，促使老城区的污水截流以及新城区的雨污分流工作顺利进行。
同时，将城市污水集中收集处理、达标排放，保护地表水免受污染，特别是减少贯穿整个县城的县河的污染。
本设计为为某县新建污水处理厂进行工艺设计，设计水质为85%生活污水及15%工业废水，但是近几年，随着该县规模的扩大、经济的发展以及人口的增长，城市的用水量、生活污水量、工业废水量逐年增加。
大量未经处理或处理程度较低的城市污水直接排入附近水体,降低了城市的环境质量，影响了居民的健康生活和工农业生产，更严重的是污染了宝贵的地下水资源和下游的水质。
城市水环境的恶化与城市规模的扩大形成了鲜明对比，所以设计规模为一期规模为2万吨/日，二期规模4万吨/日，出水要求达到国家一级B排放标准。
本次设计采用奥贝尔氧化沟工艺，该工艺流程具有管理方便、投资省、占地省、耐冲击负荷能力强、节约能耗等优点，考虑到本厂是该县的第一座污水处理厂，县财政也并不富裕，污水处理厂管理专业人员较缺乏的特点，因此本次设计采用Orbal氧化沟工艺方案。
通过毕业设计，我们将经受一次较为全面、严格的工程设计训练，能够熟悉并掌握排水工程的设计内容、设计原理、方法和步骤，可在不同程度上提高调查研究，查阅文献，收集资料和正确熟练使用工具书的能力，提高理论分析、制定设计方案的能力以及设计、计算、绘图的能力；
技术经济分析和组织工作的能力；
提高总结，撰写设计说明书的能力等。
2设计说明书
2.1概述
2.1.1设计题目
根据给定的原始资料及相关要求，进行某县污水处理厂处理工艺计计。
2.1.2设计任务
本设计内容是某县污水处理厂一期规模为2万m3/d；
二期规模为4万m3/d。
2.1.3设计阶段（设计程度）
完成整套城市污水治理工程的初步设计（方案设计与单体工艺设计）。
2.1.4设计原始资料
2.1.4.1设计进水水量
本次设计采用城市综合用水定额法和面积比流量法分别对×
×
县县城污水量进行预测，具体预测过程如下：
（1）城市综合用水定额法
根据《×
县县城总体规划文本》和《室外给水设计规范》（GBJ13-86），2010年，×
县县城污水处理厂服务范围内规划人口17.5万人，属于一区的中、小城市。
城市综合用水定额平均日用水量为110~559L/cap.d。
考虑到近期×
县经济发展、居民的生活水平和工业发展水平不是很高的特点，2007年城市综合用水定额取240L/cap。
d；
随着经济的发展、工业区的完善以及人民生活水平的提高，县城居民的综合生活用水量应有所增长，2010年×
县城城市综合用水定额取为350L/cap.d。
最终确定2007年污水量为2.0万m3/d，2010年污水量为3.7万m3/d。
（2）面积比流量法
《×
县县城总体规划文本》确定了×
县县城城市建设用地的类型和面积。
参考国内类似城市污水量预测以及排水设施的设计、管理经验，针对城区不同的用地性质确定城市污水面积比流量。
2007年×
县县综合生活污水面积比流量为0.35l/s·
ha，2010年为0.40l/s·
ha；
考虑到近年来工业用水量指标一直存在下降趋势，所以工业废水面积比流量近远期均取为0.55l/s·
ha。
县县城2007年污水处理厂收水范围内规划综合生活用地面积为6.18km2，工业用地为0.87km2；
2010年规划综合生活用地面积为9.38km2，工业用地为2.36km2，最终确定2007年污水量为1.94万m3/d，2010年污水量为4.1万m3/d。
综合以上两种污水量预测方式，考虑到×
县县城现状和规划确定的发展步伐，特别是城市污水收集系统建设的进度，确定×
县污水处理厂2007年处理规模为2.0万m3/d；
2010年污水处理规模为4万m3/d。
县县城污水量进行预测，加上考虑到×
县污水处理厂一期处理规模为2.0万m3/d；
二期污水处理规模为4万m3/d。
2.1.4.2设计进水水质
（1）生活污水水质
根据规范及近年来国内城市实测资料，考虑到×
县县城的具体情况，确定生活污水污染物排放指标：
BOD5为25g/cap·
d，SS为35g/cap·
d。
2010年×
县县城污水服务区人口可达17.5万人，综合生活污水量指标为185L/cap·
d，生活污水总量3.24万m3/d；
BOD5/CODCr按0.50计算。
则生活污水水质BOD5为135mg/l，SS为189mg/l，CODCr为270mg/l。
（2）工业废水水质
县县城的工业类型主要以酿酒、食品、农产品资源开发、综合加工为主。
结合环保部门提供的废水监测报告以及国内其他类似城市污水处理厂的设计、管理经验，确定本次设计的工业废水的综合水质为：
CODCr为470mg/l，BOD5为260mg/l，SS为270mg/l。
通过对以上两部分污水水质的综合预测，考虑到庐江县县城今后的发展方向，拟定本工程设计污水进水水质为：
BOD5=170mg/lCODCr=320mg/lSS=210mg/l
TN=40mg/lNH3-N=30mg/lTP=4mg/l
2.1.4.3设计出水水质
根据GB18918-2002<
<
城市污水处理厂污染物排放标准>
>
的相关规定,要求出水水质达到一级标准（B标准）。
水质情况如下：
BOD5≤20mg/lCODcr≤60mg/lSS≤20mg/l
NH3-N≤8（15）mg/lTN≤20mg/lTP≤1.0mg/l
（二）城市自然状况
气候：
大陆行季风气候
气温：
最低温度:
－13.7℃;
最高气温：
41.3℃
年平均气温：
15.9℃
年平均日照时数：
2308.5小时
多年平均降水量1157.6mm，年最大降水量2177.0mm，年最小降水量631.3mm。
常年主导风向为西北风、北风，平均风速2.7米／秒3、污水处理厂厂区概况
该污水处理厂为新建污水厂,根据规划位于城市下游,县域为江淮和沿江圩区。
全县地形复杂，山丘起伏，岗畈相间，素有东丘、南岗、西山、北圩之称，西南多低山丘陵，属大别山东坡余脉向丘陵的过渡地带。
海拔最高峰牛王寨595m，海拔最低5.8m，相对高差589m。
县城南傍县河，北依塔山。
圩地与低丘山岗交错，地形为四周环岗的丘陵小盆地。
城区西北高东南低。
高程一般在8.5m-16.5m（黄海高程，下同），西门岗顶及北门岗一带为岗地，高程在19m左右，高差4－7m之间。
2.1.5设计工作量
1、设计说明书一份。
①设计概述、城市概况、设计范围、设计任务与资料
②城市污水水量与水质的计算、排水方案与处理方案的选择
③污水厂污水管道平面布置、污水处理厂平面与高程布置
④泵站设计计算与污水管道水力计算
⑤污水处理厂工艺流程及各单体构筑物设计计算
2、扩初设计图纸。
包括城市污水厂平面布置图、城市污水厂工艺高程图、工艺流程图、工艺管道平面布置图、各主要单元处理工艺的设计图纸等。
2.1.6设计要求
1、按照学院关于毕业设计的相关规定的要求，独立按时完成课程设计、要求图面正确、整洁、字迹工整。
2、本设计题目与设计成果同时上交、以便校阅。
2.1.7毕业设计日期
毕业设计任务书发出日期：
2011年3月10号
毕业设计成果的提交日期：
2011年5月20日
2.2设计要求
2.2.1设计原则
（1）要符合适用的要求。
首先确保污水厂处理后达到排放标准。
考虑现实的技术和经济条件，以及当地的具体情况（如施工条件），在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。
（2）污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。
设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。
按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。
对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。
（3）污水处理厂（站）设计必须符合经济的要求。
污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用，
（4）污水厂设计应当力求技术合理。
在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。
（5）污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置放空管、超越管线等。
（6）污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；
在无远期规划的情况下，设计时应为以后的发展留有挖潜和扩建的条件。
2.2.2设计内容
污水处理厂工艺设计流程设计说明一般包括以下内容:
（1）据城市或企业的总体规划或现状与设计方案选择处理厂厂址；
（2）处理厂工艺流程设计说明；
（3）处理构筑物型式选型说明；
（4）处理构筑物或设施的设计计算；
（5）主要辅助构筑物设计计算；
（6）主要设备设计计算选择；
（7）污水厂总体布置（平面或竖向）及厂区道路、绿化和管线综合布置；
（8）处理构筑物、主要辅助构筑物、非标设备设计图绘制；
（9）编制主要设备材料表。
2.3水质分析
2.3.1进水水质
根据资料进水水质设计见表1-1。
表2.1进水水质数据
水质指标
BOD5
（mg/L）
CODcr
（mg/L）
SS
NH3－N
TN
TP
原水水质
170
320
210
30
40
4
2.3.2出水水质
污水应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB8918-2002）中的一级标准（B标准）。
因此确定西北某市污水处理厂二级出水标准为：
表2.2出水水质数据
≤20
≤60
≤8
≤1
2.4处理程度的计算
表2.3污水处理厂进出水水质及处理程度
水质
类别
CODCr
NH3-N
设计进水水质
设计出水水质
20
60
8
1
处理程度（%）
88
81
90
73
50
75
2.5工艺选择
污水处理工艺流程设计应按照以下要求进行。
（1）污水处理后必须达到排放标准。
（2）要尽量采用成熟的、先进的、可靠的、效率高的处理技术。
城市污水处理成熟的处理路线一般为：
预处理、一级处理、二级处理、三级处理和污泥处理，其中核心部分二级处理要求比较高，不仅要求去除有机污染物，而且要求能够脱N除P，主要技术有A-B法，A2/0法，SBR法，氧化沟法等。
（3）防止处理污染物过程中产生二次污染或污染转移。
要避免和抑制污染物无组织排放，特别是剩余污泥的处理。
设置溢流、事故排除口应慎重合理。
（4）要充分利用和回收能源。
污水处理高程安排应尽量考虑利用自然地势。
（5）处理量较大时宜选择连续处理工艺。
（6）处理量较小时宜选用间歇处理工艺。
（7）尽可能回收利用有用物质。
（8）考虑处理能力的配套性和一致性且要有一定操作的弹性。
设计的处理能力一般要略大于实际所需的处理量。
对于易损部件应采用双套切换，保证系统正常运行。
（9）确定运行条件和控制方案。
包括整个系统中各个单元设备运行时的温度、压力、电压、电流等，主要构筑物在线测定系统。
（10）操作、检修方便，运行可靠。
设计中应考虑到当地的实际情况和操作人员的技术素质。
（11）设计中应考虑节能、节水。
尽量选择能耗底的处理工艺和设备。
设计中应尽量较少用水，并考虑经过处理后重复循环利用。
（12）保温，防腐设计。
应考虑到东、夏季气候差异对构筑物的影响，防止裂缝。
（13）在满足处理要求的前提下，减化流程，节约资金。
2.5.1方案对比
2.5.1.1污水处理工艺对比
（1）此废水具有如下特点：
（a）BOD5/CODCr=170/320=0.53，说明废水可生化性很好；
（b）废水N、P含量较高，出水N、P应符合要求。
（2）针对以上特点，要求污水处理系统应该具有以下功能：
（a）具有一定的BOD5去除能力；
（b）具备一定的脱N除P功能，使出水N、P达标；
（c）使污水处理过程中产生的剩余污泥基本达到稳定。
（3）生化处理工艺选择
目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟，A2/O法，A-B法，SBR法等。
为了使本工程选择最合理的处理工艺，有必要按使用条件，排除不适用的处理工艺后，再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择。
氧化沟工艺，A2/O工艺和CASS工艺三种工艺均能达到处理要求。
在设计可行性分析阶段，对氧化沟工艺，A2/O工艺和CASS工艺的比较分析：
（a）A2/O工艺
一般在A2/O工艺中，为同时实现脱N除P的要求，必须满足如下条件：
BOD5/TKN=5-8实际进水中：
BOD5/TKN=170/60=2.8<
5
BOD5/TP≥15BOD5/TP=170/4.5=37≥15
通过比较,采用传统A2/O工艺，脱N所需碳源不足，影响脱N效果，为此采用倒置A2/O工艺。
污水先进缺氧段再进厌氧段，或厌氧、缺氧段同时进水，这样既解决了缺氧段的碳源不足的问题，使脱N能够很好的进行，同时也有利于除P，聚磷菌在厌氧段释放P，同时聚集能量，利用厌氧段聚集的能量，在好氧段进行好氧吸P过程，厌氧段结束后立即进入好氧段，能够使聚磷菌在厌氧段聚集的能量，充分用来吸P，加强了除P过程。
（b）CAST工艺
该工艺是在SBR工艺基础上发展而来的，增加了厌氧段、缺氧段，可实现脱N除P。
运行简单，可实现自动化控制。
（c）氧化沟工艺
氧化沟工艺目前在城市污水处理方面应用最为广泛，处理工艺成熟，结构、设备简单，管理运行费用低。
表2.4CAST工艺与氧化沟工艺比较
方案一（CAST工艺）
方案二（奥贝尔氧化沟）
单池间歇多池连续。
多座反应池交替运行保持进、出水连续
连续进水，连续出水。
有机物降解与沉淀在一个池子完成，无需设独立的沉淀池及其刮泥系统。
在氧化沟中完成有机物降解，在沉淀池中进行泥水分离，需设独立的沉淀池和刮泥系统。
通过每一个周期的循环，造成有氧和无氧的环境，对氮和磷有很好的去除效果。
氧化沟系统三个沟道的DO值呈0-1-2的梯次变化，脱氮效果好，除磷效果一般。
固体停留时间较长，可抵抗较强的冲击负荷。
较长的固体停留时间，可抵抗冲击负荷。
污泥有一定的稳定性
采用鼓风曝气，曝气器均布池底，动力效率高；
能耗低；
间歇运转须采用高质量的膜式曝气器，设备的闲置率较高，曝气器寿命较短，维修及维护量大。
采用表面曝气，设有转碟曝气设备，转碟分点布置；
设备少，管理简单，维护量小，但能耗较高。
自动化水平高，对电动阀门等设备的可靠性需求高，控制管理复杂。
设备少且经久耐用，控制管理简单。
自控系统编程工作量较大，PLC硬件费用高，自动化水平较高，劳动强度较低，对操作人员的素质要求较高，总设备费用较高。
自控系统编程工作量较小，PLC硬件费用低，自动化水平较低，劳动强度较高，对操作人员的素质要求较低，总设备费用较低。
（4）氧化沟工艺与A2/O工艺相比，具有如下优势：
（a）工艺流程简单，处理构筑物少，机械设备少，运行管理方便。
与A2/O法比较，可不设初沉池，没有混合液内回流系统，由于污泥相对好氧稳定，一般不设污泥的厌氧消化系统。
（b）A2/O工艺由于停留时间较短，剩余污泥的稳定性较差，一般需要污泥消化和浓缩过程，这不利于除P，生物除P是通过聚磷菌在好氧条件下，过量吸P而使废水中的P得到去除的，最终P随聚磷菌进入剩余污泥中除去，剩余污泥长时间处于厌氧状态，将导致聚磷菌吸收的P重新释放出来，影响除P效果。
氧化沟的水力停留时间较长，污泥泥龄较长，具有延时曝气的特点，悬浮有机物在沟内可获得较彻底的降解，污泥在沟内达到相对好氧稳定，剩余污泥量少，根据国内外经验，氧化沟不再设污泥厌氧消化处理系统，剩余活性污泥只须经机械浓缩、脱水即可利用或污泥后处置，简化了污泥后序处理程序。
污泥在进行机械浓缩、脱水过程中，停留时间很短，基本没有污泥中磷的释放问题。
（c）转碟曝气，混合效率较高，水流在沟内的速度最高可达0.6—0.7m/s，在沟道使水流能快速进行有氧、无氧交换，交换次数可达500—1000次，可同时进行有机物的降解和氮的硝化、反硝化，并可有效的去除污水中的磷。
沟道的这种脉冲曝气和大区域的缺氧环境，可以较高程度地实现“同时硝化反硝化”的效果。
（d）污水进入氧化沟，可以得到快速的有效的混合，由于池容较大，缓冲稀释能力强，耐高流量，高浓度的冲击负荷能力强，具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势，对难降解有机物去除率高，出水水质稳定。
（e）供氧量的调节，可以通过改变转碟的转速、浸水深度和转碟安装个数等多种手段来调节整体供氧能力，使池内溶解氧值经常控制在最佳值，保证系统稳定、经济、可靠的运行。
（f）曝气转碟由高强度玻璃钢
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