md城镇生活污水处理工艺设计.doc
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毕业设计
10000m3/d城镇生活污水
处理工艺设计
环境与安全工程系
学生姓名：
学号：
环境工程
系部：
专业：
指导教师：
二○一五年六月
诚信声明
本人郑重声明：
本设计及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。
本人签名：
年月日
毕业设计任务书
论文题目：
10000m3/d城镇生活污水处理工艺设计
系部：
环境与安全工程系专业：
环境工程学号：
学生：
指导教师（含职称）：
1．课题意义及目标
本毕业设计根据基本工艺技术指标，通过工艺计算，设计10000m3/d城镇生活污水处理工艺设计。
培养学生对污水处理设备的设计能力，提高综合运用所学的环境工程工程专业理论知识和技能去分析、解决实际问题的能力，使学生进一步巩固和提高学过的基础理论和专业知识，对所学过的基础理论和专业知识进行一次全面、系统地回顾和总结，为学生在毕业后从事环境工程方面的工作打好基础。
2．主要内容
毕业设计的主要设计内容如下：
（1）选择合适的综合污水处理工艺，通过对主要设备的设计和选型，对拟处理的污水进行经济有效地处理至达标。
（2）初步思考设计的思路，对设计中涉及的专业知识进行学习和掌握；
（3）根据工艺流程，画出方案的设计图；
（4）计算确定各种建构筑物的主要尺寸及工艺参数，进行工程概预算，得出工程建设成本以及污水处理站的运行成本；
（5）编写设计，绘制相关图纸。
3．主要参考文献
[1]玉川等.城市污水厂处理设施设计计算.北京：
化学工业出版社，2010
[2]张自杰主编.废水处理理论与设计.北京：
中国建筑工业出版社，2011
[3]金兆丰，余志荣主编.污水处理组合工艺及工程实例.北京：
化学工艺出版社，2011
[4]组织编写（第二版）.水处理工程典型设计实例.北京：
化学工业出版社，2009
4．进度安排
设计（论文）各阶段名称
起止日期
1
查阅资料，对设计任务相关的问题进行调研
2014年12月25日~2015年2月28日
2
初步设计方案制定与比较
2015年3月1日~2015年3月16日
3
主要设备选型以及主要设备设计参数计算
2015年3月17日~2015年4月1日
4
绘制工艺图、主设备图、辅助设备图、高程图以及平面图
2015年4月2日~2015年2015年4月20日
5
整理相关计算并且编写设计说明书
2015年4月21日~2015年5月31日
6
图纸和说明书最后整理，完成答辩
2015年6月1日~2015年6月22日
毕业设计
10000m3/d城镇生活污水处理工艺设计
摘要：
这次毕业设计的题目为10000m3/d城镇生活污水处理工艺设计，采用倒置A2O工艺。
设计主要任务是依据该市污水的性质、规模的要求来对污水处理厂进行初步设计。
污水处理厂初步设计要求完成设计说明书一份、污水处理厂总平面图一张及污水处理厂污水与污泥高程图一张；单项处理构筑物设计中，主要是完成主体处理构筑物的选型以及平面图的绘制。
本次设计的污水处理厂处规模为10000m3/d。
这次设计的污水处理的构筑物计算主要有：
格栅、沉砂池、倒置A2O反应池、二沉池、接触消毒池、污泥浓缩池的设计计算的设计计算，其中倒置A2O反应池包括缺氧池、厌氧池、好氧池的设计计算。
最后进行污水处理厂平面以及高程的设计。
污水处理厂处理后的出水要求达到国家污水综合排放标准中的二级标准。
关键词：
生活污水，倒置A2O工艺，脱氮除磷
IV
ABSTRACT：
Themainofthisgraduatedesignisaboutthedesignofthesewagetreatmentplantwhosecapacityis1000m3/d.ThetechnicsoftheplantistheinvertedA2Oprocess.Themaintaskofthedesignisbasedonthenatureofthecitysewage,thesizeoftherequirementstothesewagetreatmentplantpreliminarydesign.
Thetaskoftheprimarydesignisthatadesignbook、aplanoftheplant、thehighdrawingofthetreatmentofsludgeandsewage;Inthesingledisposalbuilddesign,theharvestisthatthesectionplanedrawing、theplanandsomepartmagnifyingdrawingsoftheinvertedA2Oprocess.
Theconstructionofthisplantis10000m3/d.
Thetaskoftheprimarydesignincludes:
grid,sinksandpool,invertedA2Oreactiontank,sedimentationtank,contactdisinfectiontank,sludgeconcentrationtankdesignandcalculationofdesigncalculation,reversedA2Oreactionpoolincludingdesignandcalculationoftheanoxictank,anaerobic,aerobicpool.Thedesignoftheplaneandelevationofthewastewatertreatmentplantisfinallycarriedout.
ThelaterwateroftheplantmeetstheleveltwooftheNationalSewageDischargeStandard.
Keywords：
domesticsewageTheinvertedA2Oprocess,Takingoffthenitrogenandthephosphorus
目录
1前言 1
1.1设计任务 2
1.2设计目的 2
1.3设计要求 2
1.4设计的数据以及资料 2
1.5处理程度的计算 3
2总体设计 5
2.1工艺比较的选择 5
2.2设计流量 8
2.2.1设计规模 8
2.2.2设计最大流量 8
2.3格栅的设计计算 8
2.3.1格栅的作用及种类 8
2.3.2格栅的设计原则 8
2.3.3格栅的设计计算 9
2.4泵房的设计计算 11
2.4.1设计要点 12
2.4.2设计参数 12
2.5沉砂池的设计 12
2.5.1沉砂池的作用及类型 12
2.5.2选型计算 12
2.6倒置AAO生物反应池设计计算 13
2.6.1已知条件 13
2.6.2设计计算 13
2.7二沉池的设计计算 25
2.7.1沉淀池的类型及选择 25
2.7.2设计计算 25
2.8接触消毒池 27
2.8.1概述 27
2.8.2接触池的设计参数 27
2.8.3接触池设计计算 27
2.8.4加氯间设计 28
2.9污泥浓缩池设计计算 29
2.9.1已知条件 29
2.9.2设计计算 29
3污水厂的总体布置 31
3.1污水厂总体布置的内容 31
3.1.1平面布置的内容 31
3.1.2高程布置的内容 31
3.2污水厂的平面布置 31
3.3高程布置 32
3.3.1污水处理厂的的高程布置：
32
3.3.2高程计算 32
结论 36
参考文献 37
致谢 38
1前言
在经济飞速发展的今天，污水处理事业也随之取得了很大的发展，有许多城市建设污水处理厂，很大批工业企业建设了工业废水处理站，越来越多的城市、工厂、企业在规划、筹划、设计污水处理厂。
预防水污染、保护水资源，造福子孙后代的思想已深入人心。
近几十年来，污水处理技术无论在理论研究方面还是在应用发面，都取得了一定的进步，新工艺、新技术大量涌现，氧化沟系统和高效低耗的污水处理技术，如各种类型的稳定塘、土体处理系统、湿地系统都取得了长足的进步和应用。
这些新工艺、新技术已成为水污染防治领域的热门研究课题。
不应回避，我国面临水资源短缺的严重事实，北方一些城市人民生活水平的提高和工农业生产的发展已受到水资源不足的制约。
城市污水和工业废水回用，以城市污水作为第二水源的趋势，不久将成为必然。
这就是我国污水事业面临的现实。
作为给水排水工程专业的学生，就更应该深刻地了解这种形势，掌握并发展污水处理的新工艺、新技术，成为跨世纪的工程技术人才，将我国的污水处理事业提升到一个新的高度。
废水,。
设计采用倒置A2O工艺，该工艺流程简单，脱氮除磷效果较好，运行控制方便，占地面积较小，出水水质优于二级排放标准，是目前应用较多的工艺。
通过本次毕业设计，，培养分析解决问题的能力，树立高度的工作责任感。
39
1.1设计任务
本次毕业设计的任务是完成X市X污水处理厂，利用倒置A2O工艺来处理城市污水的设计。
1.2设计目的
（1）巩固和加深已学过的基础和专业知识，提高独立分析和解决污水处理过程中的实际问题的能力。
（2）掌握该污水处理厂污水处理工艺，了解我国甚至全球更多的处理工艺技术，加强自己在专业方面的实践经验。
（3）学会针对要解决的问题，广泛的收集国内外有关资料，了解国内外的水平和状况。
（4）培养自己独立思考和研究，理论联系实际，从经济、技术的观点全面分析和解决问题。
1.3设计要求
（1）确定工艺流程，主要处理构筑物的设计布置；
（2）主要构筑物的选型；
（3）污水处理厂总体布置图和某些构筑物施工图设计。
1.4设计的数据以及资料
（1）设计规模：
。
（2）废水来源：
（3）进出水水质
处理水质达到一级B标准。
根据排水要求和进水水质，计算去除率见表1.1。
表1.1进出水水质
水质参数
进水水质
出水水质
CODCr（mg/L）
650
60
BOD5（mg/L）
330
20
SS（mg/L）
350
50
氨氮（mg/L）
30
8
TP（以P计）（mg/L）
6
1
（4）气象资料
①气温资料（℃）：
见表1.2
表1.2气温资料
年平均气温
12℃
月平均气温
6℃
年最低气温
-10℃
月平均最高气温
25℃
年最高气温
35℃
月平均最低气温
-6℃
温度在-10℃以下的天数
75d
温度在0℃以下的天数
110d
降雨量
500mm
年蒸发量
150mm
②常年主导风向：
西北风
（5）厂区规划地形图
厂区按平地地形考虑，距河边，高差
（6）厂区供电情况及其它问题，就近接入电源。
1.5处理程度的计算
（1）CODcr的去除率
（2）BOD5的去除率
（3）SS的去除率
（4）总氮的去除率
出水标准中的氨氮为，处理水中的总氮设计值取，氨氮的去除率为：
（5）总磷的去除率
2总体设计
2.1工艺比较的选择
污水处理的工艺流程是指在保证处理使水质达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术的各单元的组合。
在确定处理工艺流程的时，还必须考虑各处理单元构筑物的形式，以及各构筑物之间的影响。
主要考虑的因素有以下几个方面
（1）对于污水的处理效果；
（2）工程造价与运行费用；
（3）污水厂周边的各种环境；
（4）对于水质水量的要求。
本次设计对于污水的脱氮除磷有要求，所以可以选取的工艺有A2O工艺AO工艺，SBR及其改良工艺，倒置A2/O工艺。
（1）.A2O处理工艺
A2O处理工艺是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2O工艺是在厌氧－好氧这种除磷工艺的基础上产生的，此工艺可以同时脱氮除磷[1]。
其优缺点如下
优点：
①厌氧、缺氧、好氧不同的环境条件以及不同种类的微生物的有机配合，不仅能去除有机物也能达到脱氮除磷功能；
②在大多数脱氮除磷工艺中，此工艺流程比较简单，水力停留时间也短。
③污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。
缺点：
①对于脱氮除磷的效果难以再进一步提高了。
②对沉淀池需要保持一定的浓度的溶解氧，，以防。
（2）倒置A2O处理工艺
倒置的工艺将缺氧池提前，并且少了混合液内回流，适当的加大了污泥回流比。
与常规的A2O工艺比较，倒置A2O依据进水水质不同，利用缩短沉淀时间或者取消初沉池来满足倒置A2O工艺的需要[2]。
初沉时间的缩短,一方面为促进微生物的良好生长提供了良好的生存空间，促使微生物很好的生长。
另一方面使得沉砂池出水中的微生物和部分或全部有机物直接进入生化反应系统,保证了脱氮除磷新工艺对碳源的需要,提高了化反应系统对氮、磷的去除效率;
倒置A2O处理工艺具有以下特点：
①将缺氧区置于工艺系统的前端,第一时间满足反硝化碳源需求,增强了工艺的脱氮功能；
②过减少初沉池的停留时间或者不设初沉池,在增加了系统脱氮除磷所需的碳源的基础上,也提高了处理系统内的污泥浓度,强化了好氧区内的同步反硝化作用,进一步缓解了处理系统内的碳源矛盾,提高了处理系统的脱氮除磷效率;
③工艺流程简单易行，投支费用少。
（3）氧化沟工艺
按照运行方式，氧化沟可以分为交替工作式、半交替工作式和连续工作式。
优点：
①处理流程简单。
②构筑物少、建设费用较省、处理效果好。
③对高浓度工业废水有很大的稀释能力、有抗冲击负荷能力、能处理不易降解的有机物，污泥产量少。
缺点：
处理构筑物多，回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响，容积及设备利用率不高
（4）SBR工艺
SBR是一种间歇式的活性泥泥系统，其最大的特点是可以在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。
SBR工艺优点：
①不需要回流和回流混液。
②不设专门的二沉池构筑物少。
③占地面积少，可实现污泥的颗粒化
缺点:
气固液的分离一体化适用于各种高难度有机废水耐冲击负荷占地面积小，产泥量少。
综合考虑，本次设计采用倒置A2O工艺。
因为这种工艺对于除磷脱氮有很好效果；对于难降解生物有机物去除效果明显，运行费用便宜，管理较为方便。
表2.1倒置AAO工艺的主要运行参数
运行参数
取值
缺氧区水力停留时间h
2.0～4.0
厌氧区水力停留时间h
2.0～4.0
好氧区水力停留时间h
6.0～10.0
污泥回流比R
1.5～2.5
泥龄SRTd
8～20
好氧区溶解氧DOmg/L
1.5～2.0
污泥负荷
常温
＜0.15
低温
＜0.10
污泥浓度
（g/L）
传统活性污泥法老厂改造
5～7
常规A2O工艺污水厂改造
4.0
新建污水厂
4.0
污水处理工艺流程见下图2.1
进水
格栅
沉砂池
回流污泥
缺氧区
消毒池
二沉池
好氧区
厌氧区
剩余污泥
出水
污泥浓缩
图2.1工艺流程图
2.2设计流量
2.2.1设计规模
本设计设计规模Q=10000m3/d,属小型污水处理厂。
2.2.2设计最大流量
（1）总变化系数的确定
（式2.1）
代入可得
（2）最大流量的确定
污水厂进水管设计用最大流量，污水厂各构筑物及厂内管渠都应满足最大流量。
设计最大流量用来计算各构筑物工艺尺寸及厂内管道的大小。
2.3格栅的设计计算
2.3.1格栅的作用及种类
格栅是污水进入污水处理厂的第一道程序，因此设置在污水处理工艺流程中的核心处理设施之前。
一般情况下，可以分为粗格栅、中格栅、细格栅。
粗格栅的作用是拦截比较大的悬浮物或漂浮物，用来保护水泵以防损坏；细格栅的作用则是拦截较小的物体，去除粗格栅余留下的较小的悬浮物。
中格栅是介于细格栅和粗格栅之间。
格栅上的拦截物成为栅渣，栅渣包括各种各样的废物。
2.3.2格栅的设计原则
格栅的设计原则主要有：
①按栅条净间隙，可分为粗格栅：
，中格栅：
，细格栅：
；
②当栅条间隙为时，栅渣截留量为，当栅条间隙为时，栅渣截留量为;
③格栅安装倾角一般采用；
④污水流经格栅的速度，一般取。
2.3.3格栅的设计计算
（1）已知条件
设计的平均流量
总的变化系数
（2）栅槽宽度
①栅条的间隙数n个
（式2.2）
式中：
——最大设计流量，；
a——格栅倾角，（°），取α=60°；
b——格栅间隙，m,取b=0.02m；
n——栅条间隙数，个；
h——栅前水深，m，取h=0.4m；
v——过栅流速，m/s，取v=0.5m/s
格栅设两组，按两组同时工作设计。
所以：
那么：
②栅槽宽度B
栅槽宽度一般比格栅宽；
故可以设栅条宽度
则栅槽宽度（式2.3）
（3）通过格栅的水头损失
①进水渠道渐宽部分的长度。
设进水渠宽=1.5m，其渐宽部分展开角度，进水渠道内的流速为0.73m/s。
②栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
③通过格栅的水头损失
（式2.4）
（式2.5）
式中：
——设计水头损失，m；
——计算水头损失，m；
g——重力加速度，；
k——系数，；
——阻力系数，与栅条断面形状有关；取栅条断面为锐边距形断面，。
代入数据
（式2.6）
（4）栅后槽总高度H
设栅前渠道超高
（式2.7）
（5）栅槽总长度L
（式2.8）
式中，H1为栅前渠道深，
（6）每日栅渣量W
（式2.9）
式中:
为栅渣量，污水。
本设计格栅间隙为,取污水。
采用机械清渣。
格栅简图简图2.1
图2.1格栅
2.4泵房的设计计算
设计说明：
污水泵房用于提升污水厂的污水，以便保证污水能在后续处理构筑物内正常运行。
它由机器、集水池、格栅、辅助间等组成，集水池在一定程度上调节来水的不均匀性，以便水泵正常运行。
2.4.1设计要点
（1）泵站的类型
综合地形、地势、水量的综合考虑确定为半地下式方形泵站。
（2）选泵的原则
依据流量、扬程来确定污水提升泵。
2.4.2设计参数
设计流量：
泵房工程结构按最大流量设计，考虑选取两台潜水排污泵，一用一备。
集水池的容积采用相当于一台水泵的6min的流量，即：
2.5沉砂池的设计
2.5.1沉砂池的作用及类型
污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。
污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。
最大危害是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。
沉砂池的设置目的就是去除污水中泥砂、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理的构筑物的正常运行。
由于本设计采用倒置A2O工艺，市政污水经沉砂池直接进入倒置A2O反应池。
若采用曝气沉砂池，会使水中溶解氧浓度增高，而脱氮除磷需要污水处于厌氧状态，脱氮需要污水处于缺氧状态，曝气沉砂池出水如果溶解氧浓度过高，就会对脱氮除磷所需要的厌氧环境造成一定影响，故不宜采用曝气沉砂池。
对平流式沉砂池、竖流式沉砂池、钟式沉砂池及涡流式沉砂池进行优缺点比较分析，最终选择佩斯塔涡流式沉砂池。
2.5.2选型计算
（1）设计流量
沉砂池按最高时流量设计：
（式2.11）
沉砂池设两座，每座沉砂池的设计流量
（2）选用沉砂池的各尺寸：
表2.2沉砂池各尺寸
设计水量m3/h360
沉砂区底坡降G/m0.30
沉砂区直径A/m2.13
进水渠水深H/m0.25
贮砂区直径B/m0.91
沉砂区渠水深J/m0.80
进水渠宽度C/m0.38
超高K/m0.30
出水渠宽度D/m0.76
沉砂区深度L/m1.1
锥斗底径E/m0.31
驱动机构/w0.86
贮砂区深度F/m1.52
桨板转速/（n/min）20
2.6倒置AAO生物反应池设计计算
2.6.1已知条件
（1）设计流量
（不考虑变化系数）。
（2）设计进水水质
COD=650mg/l BOD5浓度S0=330mg/lTSS浓度X0=350mg/lVSS=245mg/lTN=43mg/lNH3-N=30mg/lTP=6mg/l
（3）设计出水水质
COD=60mg/l BOD5浓度SE=20mg/lTSS浓度XE=20mg/lTN=15mg/lNH3-N=8mg/lTP=1mg/l
2.6.2设计计算
（1
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