市污水处理方案设计.docx
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市污水处理方案设计
市污水处理方案设计
目录
摘要2
关键词2
Abstract2
Keywords2
1绪论3
1.1设计目的和意义3
1.2设计依据3
2设计资料3
2.1自然条件3
2.2设计水量、水质与出水指标3
3选择处理方案与工艺流程4
3.1可行工艺4
3.1.1A2/O工艺4
3.1.2SBR工艺4
3.1.3氧化沟工艺5
3.2工艺比较5
3.3工艺流程图6
4处理构筑物设计计算6
4.1原始设计参数6
4.2污水提升泵房6
4.3格栅的设计计算6
4.3.1设计参数6
4.3.2细格栅的设计计算6
4.4沉砂池的设计计算8
4.5A2/O设计计算8
4.6二沉池设计计算14
4.7接触消毒池设计计算17
4.8出水泵房17
4.9鼓风机房和回流泵房设计17
4.9.1鼓风机房17
4.9.2回流污泥泵房18
4.9.3混合液回流泵房18
4.10贮泥池设计计算18
4.11污泥浓缩池设计计算18
4.12污泥脱水车间设计计算19
5污水处理厂总体布置19
5.1污水处理厂平面布置19
5.1.1处理单元构筑物平面布置的原则19
5.1.2厂区道路.围墙设计19
5.1.3辅助建筑物19
5.1.4平面布置的内容20
5.2污水处理厂高程布置21
5.2.1高程布置原则及注意事项21
5.5.2污水高程计算21
5.2.3污泥处理流程的高程计算22
6工程经济核算22
6.1投资估算22
6.2经济预算23
7总结24
8致谢24
参考文献24
某市石龙污水处理方案设计
摘要：
本次毕业设计为某市石龙污水处理厂工艺设计.主要任务是完成个该地区污水的处理设计。
该污水处理厂工程.一期规模为4万吨/日.二期规模为6万吨/日。
本设计对一期建设规模将SBR法、A2/O工艺、氧化沟工艺进行了比较.最终确定选用脱氮除磷处理效果好、运行管理方便、投资省的A2/O工艺。
为了进一步提高脱氮除磷效果和节约能耗.对A2/O工艺进行了一定的改良。
该工艺中污水首先由提升泵房提升至细格栅.再经旋流沉砂池的一级处理.进入由缺氧池、厌氧池和好氧池组成的生物反应池.其中加以混合液回流和污泥回流。
厌氧池主要功能是释放磷,同时部分有机物进行氨化；缺氧池的主要功能是脱氮.好氧池能够去除BOD5、硝化和吸收磷。
然后污水进入辐流式二次沉淀池.再进入接触消毒池.最后出水。
而从反应池和二沉池排出的剩余污泥进入贮泥池.再由污水泵送入浓缩池.最后进入污泥脱水机房进行脱水.最后外运处置。
同时设计过程中通过对各构筑物的设计计算及附属构筑物的设计选型.完成了整个工厂的平面、高程布置.进而完成了对城市污水处理厂的工艺设计。
关键词：
某石龙；改良A2/O工艺；污水处理；脱氮除磷；
ThedesignofShilongsewagetreatmentinDongguan
Abstract：
TheprojectisthedesignofShilongsewagetreatmentplantdesignprocess,themaintaskistocompletethedesignoftheregionalsewagetreatment.Thesewagetreatmentplantproject,ascaleof40,000tonsoneday,twoscaleof60,000tonsoneday.DesignaconstructionscaleSBRandA2/Oprocess,oxidationditchprocesswerecomparedtodeterminethefinalselectionofthenitrogenandphosphorusremovaltreatmenteffect,easyoperationandmanagement,investmentintheprovinceoftheA2/Oprocess.Tofurtherenhancetheeffectofnitrogenandphosphorusremovalandreduceenergyconsumption,acertainimprovementoftheA2/Oprocess.Sewageintheprocessfirstbyupgradingthepumpingstationupgradedtofinegrid,andthenswirlgritchamberofahandle,andthenintothebioreactoranoxic,anaerobicpondandaerobicpond,whichtobeamixtureofreturnandsludgereturn.Themainfunctionoftheanaerobicpondisthereleaseofphosphorus,partoftheorganicmatter,ammonification;mainfunctionistoanoxicdenitrification,aerobictankremovalofBOD5,nitrificationandphosphorusabsorption.Sewageintotheradialflowsedimentationtank,andthenenterthecontactdisinfectiontank,thefinaleffluent.Excesssludgedischargedfromthereactiontankandsecondarysettlingtankintothesludgestoragetanks,sewagepumpsintoaconcentratedpool,andfinallyintothesludgedewateringroomfordehydration,andfinallySinotransdisposal.Thedesignprocessthroughthedesignandselectionofthedesigncalculationsofallstructuresandancillarystructures,completeaplane,elevationlayoutoftheentireplant,andthencompletedtheprocessdesignoftheurbansewagetreatmentplants.
Keywords：
Shilong,Dongguan;modifiedA2/Oprocess;sewagetreatment;nitrogenandphosphorusremoval;
1绪论
1.1设计目的和意义
水资源是人类赖以生存的基本物质之一,已成为人类社会可持续发展的重要限制因素。
近年来随着城市建设和工业的发展,人民生活水平也日益提高.城市用水量急剧增加,大量不达标污废水的排放不仅污染了环境和水源,更加重了水资源的日益短缺和水质的日益恶化,从而导致生态环境的恶性循环。
污水进入水体导致了严重的水体污染.使已十分严重的水资源短缺状况更加严峻为保护有限的水资源不被污染.随着人们环保意识的日益增强.对城市环境综合治理的不断深化及各流域水污染治理力度的加大.污水处理厂在控制水环境污染方面发挥着重要作用。
本设计服务范围为石龙旧城区和新城区的生活污水及工业废水.对污水处理构筑物、污泥处理构筑物、必要的生产建筑物进行工艺、土建、电气、仪表自控、通风、经济分析及总图等专业的初步设计优化。
掌握设计手册、设计规范、设计标准的应用；制定城市污水处理厂设计方案.设计计算单体构筑物、管道布置、高程布置.完成详细设计说明书的编制.绘制设计图纸。
1.2设计依据
（1）中华人民共和国国家标准.地表水环境质量标准（GB3838-2002）
（2）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）
（3）中华人民共和国国家标准.污水综合排放标准（GB8978-1996）
（4）中华人民共和国城镇建设行业标准.污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999）
（5）中华人民共和国城镇建设行业标准.城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ31-89）
（6）中华人民共和国城镇建设行业标准.城市污水处理厂污水污泥排放标准（CJ3025-93）
（7）中华人民共和国国家标准.给水排水制图标准（GB/T50106-2001）
（8）中华人民共和国国家标准.给水排水设计基本术语标准（GBJ125-89）
（9）中华人民共和国国家标准,室外排水设计规范（GB50014-2006）
（10）厌氧-缺氧-好氧活性污泥法污水处理工程技术规范,环境保护部（HJ576-2010）
2设计资料
2.1自然条件
某市地质构造上.位于罗浮山断裂带南部边缘的北东向博罗大断裂南西部、某断凹盆地中。
地势东南高、西北低。
地貌以丘陵台地、冲积平原为主.东南部多山.尤以东部为最.山体庞大.分割强烈.集中成片.起伏较大.海拔多在200～600米.中南部低山丘陵成片.为丘陵台地区；东北部接近东江河滨.陆地和河谷平原分布其中.海拔30～80米之间.坡度小.地势起伏和缓.为易于积水的埔田区；西北部是东江冲积而成的三角洲平原.是地势低平、水网纵横的围田区；西南部是滨临珠江口的江河冲积平原.地势平坦而低陷.是受潮汐影响较大的沙咸田地区。
属亚热带季风气候.长夏无冬.日照充足.雨量充沛.温差振幅小.季风明显。
年平均气温为23.1℃,日照时数充足.平均日照时数为1873.7小时。
雨量集中在4～9月份.其中4～6月为前汛期.以锋面低槽降水为多。
7～9月为后汛期.台风降水活跃。
2.2设计水量、水质与出水指标
（1）一期：
平均日污水量4×104m3/d.总变化系数Kz＝1.41.最大时流量2350m3/h。
二期：
平均日污水量6×104m3/d.总变化系数Kz＝1.36.最大时流量3400m3/h。
（2）水质及处理要求
新城区污水处理厂出水排入东江水体.东江水体属于二级水源保护区.本污水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（CBl8918-2002）一级标准中的B标准和广东省地方标准《水污染排放限值》（DB44/26-2001）第二时段的一级标准。
BOD5
CODcr
SS
TN
NH4+-N
TP
进水mg/L
140
250
150
45
25
3.5
出水mg/L
20
40
20
15
8
0.5
3选择处理方案与工艺流程
3.1可行工艺
水处理工艺选择是依据进水水质、水量状况,再依据受纳水体环境容量或者国家规定排放标准,确定应该去除污染物的项目与数量,从而选择合适的污水处理工艺。
在方案比选时,主要控制的条件有用地范围、尾水排放、污泥出路、地质条件、发展余地、管理水平、运行费用、工程投资、环境影响等诸方面。
在满足出水水质各项指标前提下,应着重研究运行费用与管理水平。
城市污水处理的工艺选择要求：
（1）技术的合理性
要求技术先进而成熟,对水质变化适应性强,出水达标且稳定性高,污泥易于处理。
针对出水有回用要求的要选用深度处理工艺,对有脱氮、除磷要求的要考虑具有脱氮、除磷效果的工艺。
（2）经济节能
“运行费用低、造价低和占地少”是经济节能的基本要求。
对于城市污水处理,运行费用主要是“两大因素”:
一是提升泵房电耗,一般占运行费用的20%～30%,主要与出水水位标高、进水管底高程和工艺流程损失有关;二是鼓风机房电耗,一般占运行费用的50%～60%,主要与进出水BOD5或氨氮等要求有关。
因此不同工艺本身对电耗影响较小,即工艺对运行费用的影响相对较小,但造价和占地则不同,在比较工艺的积极性方面主要是投资和占地因素间的比较。
（3）易于管理
操作管理方便,设备可靠且维修简单是基本要求。
（4）重视环境
污水处理厂的厂区平面布置与周围环境相协调,注意厂内噪声控制和臭气的治理,绿化、道路与分期建设结合好。
最大限度地消除二次污染是污水处理厂进行工艺选择必须考虑的因素之一。
根据以上要求以及对氮、磷污染物等水质处理要求.可采用A/A/O、氧化沟、SBR及其改良工艺等。
3.1.1A2/O工艺
厌氧-缺氧-好氧（简称A/A/O或A2/O）工艺.是在一个系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区.能够同时做到脱氮、除磷和有机物的降解。
在厌氧-好氧除磷工艺中加入缺氧池.将好氧池流出的一部分混合液流至缺氧池前端.以达到反硝化脱氮的目的；在首端厌氧池主要是进行磷的释放.使污水中磷的浓度升高.溶解性的有机物被细胞吸收而使污水中的BOD浓度下降；另外部分NH3-N因细胞的合成得以去除.使污水中的NH3-N浓度下降；在缺氧池中.反硝化菌利用污水中的有机物作碳源.将回流混合液中带入的大量NO3－-N和NO2－-N还原N2为释放至空气.因BOD浓度继续下降.NO3－-N浓度大幅度下降.而磷的下降很小；在好氧池中.有机物被微生物生化氧化.而继续下降.有机氮被氨化继而被硝化.使NH3-N浓度显著下降.但随着硝化过程使NO3－-N浓度增加.而磷随着聚磷菌的过量摄取.也以较快的速率下降。
3.1.2SBR工艺
序批式活性污泥法（SBR—SequencingBatchReactor）是污水生物处理的最初模式。
其操作程序是在一个反应器内的一个处理周期内一次完成进水、生化反应、泥水沉淀分离、排放上清液和闲置等五个基本过程。
可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。
SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标.具有很大的灵活性。
有机物的去除机理为：
在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥.当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧气的存在.微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢.将有机物转化为二氧化碳、水等无机物.同时.微生物细胞增殖.最后将活性污泥与水沉淀分离.废水得到处理。
3.1.3氧化沟工艺
氧化沟利用连续环式反应池作生物反应池.混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环.氧化沟通常在延时曝气条件下使用。
氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置.向反应池中的物质传递水平速度.从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。
氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。
在充分掺氧的条件下.微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时.氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐.此时混合液处于有氧状态。
在曝气机下游.水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态.水流维持在最小流速.保证活性污泥处于悬浮状态。
微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧.直到DO值降为零.混合液呈缺氧状态。
经过缺氧区的反硝化作用.混合液进入有氧区.完成一次循环。
该系统中.BOD降解是一个连续过程.硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。
由于结构的限制.这种氧化沟虽然可以有效去除BOD.但脱氮除磷的能力有限。
3.2工艺比较
A2/O工艺与其他常规生物处理工艺的比较见下表。
表3-1氧化沟、A2/O、SBR三种工艺的比较
工艺名称
氧化沟工艺
A2/O工艺
SBR工艺
优点
1.处理流程简单.构筑物少.基建费用省；2.处理效果好.有稳定的除P脱N功能；3.对高浓度的工业废水有很大稀释作用；4.有较强的抗冲击负荷；5.能处理不容易降解的有机物；6.污泥生
成量少.污泥不需要消化处理.不需要污泥回流系统；7.技术先进成熟.管理维护简单；8.国内工程实例多.容易获得工程设计和管理经验；9.对于中小型无水厂投资省.成本底；10.无须设初沉池.二沉池。
1.具有较好的除P脱N功能；2.具有改善污泥沉降性能的作用的能力.减少的污泥排放量；3.具有提高对难降解生物有机物去除效果.运行效果稳定；4.技术先进成熟.运行稳妥可靠；5.管理维护简单.运行费用低；6沼气可回收利用7.国内工程实例多.容易获得工程设计和管理经验。
1.流程十分简单；2.合建式.占地省.处理成本底；3.处理效果好.有稳定的除P脱N功能；4.不需要污泥回流系统和回流液；不设专门的二沉池；5.除磷脱氮的厌氧.缺氧和好氧不是由空间划分的.而是由时间控制的。
缺点
1.周期运行.对自动化控制能力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.脱氮效果进一步提高需要在氧化沟前设厌氧池。
1.处理构筑物较多；2.污泥回流量大.能耗高。
3.用于小型水厂费用偏高；4.沼气利用经济效益差。
1.间歇运行.对自动化控制能力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.变水位运行.电耗增大；5.除磷脱氮效果一般。
根据以上工艺比较.本设计选取相对较好的A2/O工艺.但是为了进一步提高脱氮除磷效果和节约能耗.对A2/O工艺进行了改进.将厌氧池和缺氧池倒置后的A2/O改良工艺。
3.3工艺流程图
图3-1A2/O工艺处理污水流程图
4处理构筑物设计计算
4.1原始设计参数
一期：
设计水量：
Q＝40000m3/d＝1666.7m3/h＝0.46m3/s.污水流量总变化系数：
Kz＝1.41.设计最大流量：
Qmax＝2350m3/h＝0.65m3/s
二期：
设计水量：
Q＝60000m3/d＝2500m3/h＝0.69m3/s.污水流量总变化系数：
Kz＝1.36.设计最大流量：
Qmax＝3400m3/h＝0.94m3/s
4.2污水提升泵房
设计流量按远期考虑.污水流量2500m3/h.泵房设计为L×B×H＝10m×8m×8m。
为了适应污水量的变化.采用大小泵搭配的方式进行提升污水。
泵房内设两种型号的离心式潜水污水泵。
小型潜水污水泵.单台流量为Q＝250m3/h.扬程H＝8m.电机功率为15kW.共设3台。
大型潜水污水泵.单台流量为Q＝960m3/h.扬程H＝8m.电机功率为45kW.共设2台。
4.3格栅的设计计算
4.3.1设计参数
（1）设计流量：
Q＝60000m3/d＝2500m3/h.Qmax＝3400m3/h＝0.94m3/s
（2）设栅前水深：
h＝0.8m；
（3）设过栅流速：
v＝0.9m/s；
（4）格栅安装倾角：
α＝60°；
（5）格栅间2座.一用一备。
（6）机械清渣设备：
采用链条式格栅除污机2台。
4.3.2细格栅的设计计算
（1）栅条间隙数n设栅条间隙宽度b＝0.02m.则
个
（2）栅槽总宽度B设栅条宽度S＝0.01m.则
m
（3）进水渠道渐宽部分的长度L1设渐宽部分展开角度α1＝20°.则
进水渠道宽
m
m
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度L2
m
（5）通过格栅的水头损失h1
设栅条断面为锐边矩形断面.取k＝3.其形状系数β＝2.42.则
m
（6）栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2＝0.3m.则
m
（7）栅槽总长度L
m
（8）每日栅渣量W
在格栅间隙为20mm的情况下.设栅渣量为每1000m3污水产0.1m3.则
m3/d＞0.2m3/d
所以宜采用机械清渣。
图4-1格栅水力计算简图
4.4沉砂池的设计计算
设计采用旋流沉砂池.该沉砂池的特点是：
在进水渠末端设有能产生池壁效应的斜坡.另砂粒下沉.沿斜坡流入池底.并设有阻流板.以防止紊流；轴向螺旋桨将水流带向池心.然后向上.由此形成了一个涡形水流.平底的沉砂分选区能有效的保持涡流形态.较重的砂粒在靠近池心的一个环行孔口落入集砂区.而较轻的有机物由于螺旋桨的作用而与砂粒分离.最终引向出水渠。
沉砂用的砂泵经砂抽吸管、排砂管清洗后排除.清洗水回流至沉砂区。
污水量为60000m3/d.选定型号为200的旋流式沉砂池4座。
采用气提方式排砂.4座旋流沉砂池采用2套砂水分离器.流量12L/s.功率0.37kW。
沉砂池设搅拌设备4套.功率0.55kW。
表4-1旋流式沉砂池型号200的尺寸（m）
型号
流量（L/s）
A
B
C
D
E
F
G
H
J
K
L
200
180
2.43
1.0
0.45
0.90
0.30
1.35
0.40
0.30
0.40
0.80
1.15
图4-2钟式沉砂池各部分尺寸
4.5A2/O设计计算
（1）设计参数
设计最大流量：
Q＝40000m3/d
设计进水水质：
COD＝250mg/L；BOD5（S0）＝140mg/L；SS＝150mg/L；TN＝45mg/L；NH3-N＝25mg/L；TP＝3.5mg/L；pH＝7~9。
设计出水水质:
COD＝40mg/L；BOD5（Se）＝20mg/L；SS＝20mg/L；TN＝15mg/L；NH3-N＝8mg/L；TP＝0.5mg/L。
（2）设计计算
①BOD5污泥负荷N＝0.13KgBOD5/（kgMLSS·d）
②回流污泥浓度XR＝6000mg/L
③污泥回流比r＝100%
④混合液悬浮固体浓度
（mg/L）
⑤TN去除率
⑥混合液回流比
取R＝200%
⑦反应池容积
（m3）
⑧反应池总水力停留时间
⑨各段水力停留时间和容积缺氧：
厌氧：
好氧＝1：
1：
3
缺氧池水力停留时间t缺＝8.96/5＝1.79（h）.池容V缺＝14933.33/5＝2986.7（m3）
厌氧池水力停留时间t厌＝8.96/5＝1.79（h）.池容V厌＝14933.33/5＝2986.7（m3）
好氧池水力停留时间t好＝8.96×3/5＝5.37（h）.池容V好＝14933.33×3/5＝8960（m3）
（3）剩余污泥量
ΔX＝PX＋PsPX＝YQ（So－Se）－kdVXPs＝（TSS－TSSe）×50%
取污泥增殖系数Y＝0.6.污泥自身氧化系数kd＝0.05.MLVSS/MLSS＝0.7.将各值代入：
PX＝0.6×40000×（0.14－0.02）－0.05×14933.33×3.0×0.7
＝2880－1568＝1312（kg/d）
Ps＝（0.15－0.02）×40000×50%＝2600（kg/d）
ΔX＝1312＋2600＝3912（kg/d）
（4）碱度校核
每氧化1mgNH4+-N需消耗碱度7.14mg.每还原1mgNO3－-N产生碱度3.75mg.去除1mgBOD5产生碱度0.1mg。
剩余碱度SALK1＝进水碱度－硝化消耗碱度＋反硝化产生碱度＋去除BOD5产生碱度
假设生物污泥中含氮量以12.4%计.则
每日用于合成的总氮＝0.124×1312＝162.69（kg/d）
即进水总氮中有（162.69×1000）/4
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