天水市污水处理厂工程工艺设计——给水排水工程专业毕业设计.doc

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1、摘 要本设计为天水市污水处理厂工程工艺设计，污水处理厂处理规模为一期40000m3/d。污水主要来源为生活污水和工业废水，主要污染物质为NH3-N、BOD、COD，适宜采用生化处理方法。经过方案比较，确定采用三沟式氧化沟工艺。NH3-N、BOD、COD的去除率分别达到92%、93%、89%，污水处理厂处理后的出水达到污水综合排放标准（GB8978-1996）中的二级标准。污水和活性污泥的混合液在氧化沟中进行不断的循环运动，具有良好的去除BOD、COD及脱氮除磷的功能。另外，工艺流程简单，构筑物少，构造形式多样，运行较为灵活，运行稳定性好，基建投资省，运行费用低，操作管理方便，出水水质好也是氧化

2、沟优于其他处理工艺的地方。关键词：三沟式氧化沟、脱氮除磷AbstractThis design is about the sewage treatment plant in tianshui City. The construction of this plant is 40000 m3/d. The main origin of the sewage is the sanitary sewage and the industrial waste. The main polluting is the NH3-N, BOD, COD. It is suitable to use the bioc

3、hemistry processing method. After the comparison of the plan, the Three Type Oxidation Ditch craft was chosen as the process. The elimination rate of the NH3-N, BOD, COD respectively achieved 92%, 93%, 89%. The outlet water of the treatment meets the level two of the National Sewage Discharge Standa

4、rd (GB8978-1996).The mixed liquor of the sewage and the activated sludge are sporting unceasingly in the oxidation ditch. It is good to exclude BOD、COD and take off the nitrogen and the phosphorus. Additionally, the simple processing, the few buildings, the varied structure, the nimble movement, and

5、 the good stability of the movement, the province initial cost, the low operating cost, the convenient operation and management, the good quality of the letout water are also the places which the oxidize ditch is better than the other technology.Key words : three oxidation . nitrogen and phosphorus

6、removal目录第一章 概述-51.1 城市污水的特征及建造城市污水处理厂的必要性-51.2我国水处理技术的发展-51.3 设计任务及内容-6第二章 污水厂设计方案的确定-92.1 方案初选-92.1.1 活性污泥法的特征-92.1.2 生物膜法的特征-102.2 方案比选-112.3 方案确定-12第三章 污水厂构筑物设计计算-163.1 粗格栅计算-163.2污水提升泵房-203.2.1设计参数-203.2.2泵房设计计算-203.3.细格栅计算-223.4平流沉砂池计算-253.5配水井-293.6 三沟式氧化沟计算-303.7 接触池计算-373.8 污泥泵房计算-403.9污泥浓缩

7、池-413.10 贮泥池计算-443.11 脱水机房计算-45第四章 污水处理厂高程及平面设计-454.1高程布置-464.1.1污水高程计算-464.1.2 中水、污泥高程-484.2平面布置-494.2.1平面布置的一般原则-494.2.2污水厂布置形式-504.2.3污水长布置的具体内容-50第五章 中水处理构筑物设计计算-505.1中水处理工艺流程-505.2隔板式絮凝池-505.3沉淀池-535.4 V型滤池-575.5清水池-645.5.1平面尺寸计算-645.5.2管道系统-655.5.3清水池布置-67第六章 供电仪表与供热系统设计-676.1 变配电系统-676.2 监测仪表

8、的设计-686.2.1设计原则-686.2.2检测内容-686.3 供热系统的设计-68第七章 污水厂的定员-687.1定员原则-687.2 污水厂定员-69第八章 工程概算及其运行管理-698.1工程概算-698.2安全措施-69参考资料-72第一章 概述以前人们认为水是一种“取之不尽，用之不竭”的自然资源，但随着工业化进程人们越来越多地认识到这是一个错误的观点。我国淡水资源总量为2.8亿立方米，居世界第六位，但人均水量只相当世界人均占有量的1/4，居世界第88位。目前，我国有200多个城市缺水。近几年来，随着我国经济发展，可持续发展观更广泛的普及，环境保护意识的加强，加大了对水资源的治理。

9、当今环境污染的治理不能停留在各级政府的重视，而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。1.1 城市污水的特征及建造城市污水处理厂的必要性 2008年，全国废水排放总量为620亿吨，比上年增长4.7%。其中城镇污水排放量246.7亿吨，占废水排放总量的53.8%。可是，2008年我国污水的处理率仅为32%。远低于我国环保规划纲要规定的要求，所以以后重点是解决水污染问题，而水污染中的重点是建设城市污水处理厂。城市污水的性质特征主要与下列因素有关：人们的生活习惯；气候环境条件；生活污水与生产废水所占的比例；所

10、采用的排水体制以及国家、地方部门对水质的要求等。为了经济有效的解决水污染问题，必须深入了解城市污水的各项特性。我国城市基础设施相对国外先进国家较为落后，城市污水处理厂不能很好的满足社会的进步以及人民生活水平日益提高所带来的污水排放问题。污水处理技术没有得到普遍应用，污水处理率低，结果造成大量未经处理的污水排入江河湖海，造成严重污染。因此，应加强对城市污水治理的政策措施，将城市污水处理列为环保工作重点，保证我国水环境和水资源的可持续发展。 1.2我国水处理技术的发展解放初期由于工农业生产刚刚起步，当时的污水污染程度很低，且提倡利用污水进行农业灌溉，特别是北方缺水地区将污水灌溉利用作为经验进行推广

11、，如著名的沈抚灌渠等，所以全国仅有几个城市建设了近十座污水处理厂（还包括19211926年间外国人兴建的3座污水处理厂），在处理工艺上有的还是一级处理，处理的规模也很小，每天只有几千立方米，最大的也只有每天5万立方米左右，致使污水处理技术和管理水平处于较落后的状态。由于工农业生产的不断发展，人民生活水平的逐步提高，城市污水的成分也随之而变化，污染程度由低向高逐渐演变，一些发达的资本主义国家由于污水的污染，使人民身体健康受到威胁的沉痛教训（如，日本国骨疼病、水俣病的出现），引起人们的关注和我国政府的高度重视，建立了国家级环保组织（国务院环境保护办公室），大学也陆续设置环境工程系或环境工程专业，国

12、务院环保办投资在天津兴建污水处理试验厂（天津市纪庄子污水处理试验厂），70年代末开始兴建，处理规模：一级处理0.1m3/s，二级处理0.025m3/s，北京高碑店污水处理试验厂也先后运行。国家和地方都为筹备建设国内大型污水处理厂做前期工作，此刻天津市政府与建设部及有关部委率先决定建设天津市纪庄子污水处理厂，并于1982年破土动工，1984年4月28日竣工投产运行，处理规模26万m3/d。随着改革开放不断深入，我国的污水处理事业也得到了快速的发展。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥工艺应用的同时，AB法、A/O法、A/A/O法、CASS法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土

13、地处理法等也在污水处理厂的建设中得到应用。1.3 设计任务及内容一、 设计题目：天水市污水处理厂的设计二、 设计依据(一)排水体制：完全分流制(二)污水量 1、污水处理厂服务区到2020年设计人口为 32 万人，居住建筑内设有室内给排水卫生设备和淋浴设备。 2、城市公共建筑污水量为 2.3 万米3/日。 3、服务区工业平均污水量为 3.0 万米3日，其中包括工业企业内部生活淋浴污水。 4、城市混合污水变化系数 日变化系数Kd 1.2 ，总变化系数Kz 1.3 。(三)混合污水水质（预测）CODCr=320mg/l SS=200mg/lBOD5=160mg/l NH3-N=30mg/lTN=40

14、mg/l TP=3.0mg/l pH=6.58.0 重金属及有毒物质：微量(四) 出水水质城市污水处理后，处理后的水50%排入渭河。 排水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中二级标准：CODCr100mg/l，SS30mg/l，BOD530mg/l，NH3-N=20mg/l，TP3mg/l。其余50%回用于电厂锅炉冷却用水，排水水质执行城市污水再生利用工业用水水质：CODCr50mg/l，SS10mg/l，BOD510mg/l，NH3-N=10mg/l，TP1mg/l，大肠菌群1个/升。(五)气象资料 l、气温：年平均11.5，最高33.4，最低10.8 2、风向

15、风速：平均风速3.0m/s，最大风速12m/s主导风向及风频率：夏季西南风15% 冬季西北风18% 3、降水量：年平均降雨量574mm 4、冰冻期：120d，土壤冰冻深度最大80cm（六）水体、水文地质资料 l、水体资料污水厂二级处理出水排入渭河，河底标高为1134m，平均水深3.1m，平均流量为6.5 m3/s。 (七)工程地质资料 1、地基承载力 250 KPa，设计地震烈度8度。 2、土层构成：由上至下包括黄土状亚粘土、饱和黄土状亚粘土、细粉砂与中粗砂、亚粘土等。(八)污水处理厂地形图(见附图)，厂区地坪设计标高为1142.5m。(九)污水处理厂进水干管数据 管内底标高1135.8m，管

16、径 1400 mm 充满度 0.75 。三、 设计内容及要求1、设计计算说明书污水及污泥处理工艺方案比较和处理构筑物的选型；污水处理工程水处理构筑物的设计计算；污水处理工程污泥处理构筑物的设计计算；中水回用处理构筑物的设计计算；污水处理和污泥处理高程的计算；污水处理厂的工程概算。2、翻译一份6000字以上的与设计有关外文文献3、水处理工艺施工图一套要求至少8张1#图（35张手工绘图和35张计算机绘图），其组成应满足下列要求： （1）污水处理厂工艺及污水回用总平面布置图1张，包括处理构筑物、附属构筑物、配水、集水构筑物、污水污泥管渠、回流管渠、放空管、超越管渠、空气管路、厂内给水、污水管线、中水

17、管线、道路、绿化、图例、构筑物一览表、说明等。 （2）污水处理厂污水和污泥及污水回用工程高程布置图 1张，即污水、污泥、中水处理高程纵剖面图，包括构筑物标高、水面标高、地面标高、构筑物名称等。 （3）污水总泵站或中途泵站工艺施工图l张 （4）污水处理及污泥处理工艺中两个单项构筑物施工平面图和剖面图及部分大样图45张。（5）污水回用工程中主要单体构筑物工艺施工图12张。4、按照学校要求完成毕业设计文件。四、设计时间安排设计任务安排与资料查阅 1周 毕业实习 3周设计计算 45周绘图 56周 计算说明书整理 1周五、参考资料1、执行的主要设计规范和标准 (1) 中华人民共和国国家标准，地表水环境质

18、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

19、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(GB/T18920-2002) 2、主要参考书目 (1) 排水工程上、下册，中国建筑工业出版社；(2) 给水排水设计手册，第1册，第5册，第9册，第10册，第11册和第12册，中国建筑工业出版社；(3) 给水排水工程快速设计手册(第1、2册)，中国建筑工业出版社；(4) 水污染治理新工艺与设计，海洋出版社；(5) 污水处理新工艺与设计计算实例，科学出版社；(6) 污水处理构筑物设计与计算，哈尔滨工业大学出版社；(7) 环境工程手册水污染防治卷，高等教育出版社；(8) 污水除磷脱氮技术，中国建

20、筑工业出版社；(9) 给水排水工程专业毕业设计指南，中国水利水电出版社；（10）水处理工程师手册，化学工业出版社；（11）污水生物处理与化学处理技术，中国建筑工业出版社；（12）废水处理及再用，中国建筑工业出版社；（13）近年来发表在给水排水与中国给水排水近年来的。第二章 污水厂设计方案的确定污水处理厂设计应进行近期及远期规模的研究，以合理确定工程分期。以远期规模做为污水处理厂选址的依据，其选址用地条件应满足远期处理用地的需要，以利于工程的扩建。对中小城市污水处理厂，近期建设规模不宜过大。原因如下： 中小城市污水管网普及率较低，污水管网的改造耗时较长，至少3-5年。 中小城市基础资料缺乏，存在

21、诸多不确定因素，如产业结构调整、某些重点污染企业的周期性运行等，其水质水量较难准确预测。如果近期建设规模过大，污水处理厂长期达不到设计规模，造成大量设备闲置，投资效益降低。目前城市污水生化处理技术发展很快，工艺类型较多。除广泛采用的传统活性污泥法外，近年来国内外应用较多的有氧化沟法、A/A/O法、A/O法、A-B法、SBR法等。城市污水处理方案有好几种，在这一节中所进行的处理工艺大方案的比选。2.1 方案初选根据本地区的污水特点：(一)有机物浓度比较低，COD 浓度在320 mg/L 左右,属于普通的城市污水；(二)BOD/COD=0.50.3，废水的可生化性能比较好，宜于进行生物处理；(三)

22、悬浮物的浓度比较低；(四)废水是城市污水，含有较丰富的碳水化合物和氮、磷等营养物质；(五)废水呈中性，PH=6.58.0，这一项指标符合污水排放标准；由上可见，对这样的城市污水，其各项控制指标的属于普通城市污水的范围之内，用生物处理法方进行处理比较合适。目前比较流行的生物处理方法有活性污泥法和生物膜法。这两种处理方法各有自己的优缺点。2.1.1 活性污泥法的特征(1)曝气池内是混合液，在曝气系统的搅动下，混合液中的有机物、活性微生物、氧气充分混合。达到较好的接触效果。(2)曝气池内的混合也必须不断充氧，维持微生物氧化有机物所需要的氧量。使有机物更好地被分解。(3)二次沉淀池的作用是泥水分离、使

23、混合液澄清、污泥浓缩，是经过处理的污水达标排放。需要设置污泥回流系统，是需要回流的污泥得到浓缩，从而减少污泥回流系统的体积和运行费用。(4)污泥回流系统包括：污泥提升泵、剩余污泥排出系统、污泥回流管道。其微生物接种的作用。2.1.2 生物膜法的特征优点：(1)固体停留时间长、微生物浓度高；(2)微生物多样化、微生物分层各个层可以配有有力的微生物；(3)微生物食物链长、世代长和微生物存活率高；(4)对水质、水量变化的适应性强、对温度适应性强、可以处理低浓度废水；(5)产生污泥少、容易固液分离、动力费用较低、有较好的脱氮除磷效果；缺点：(1)生物膜法的微生物膜不以刮起、用的时间比较长；(2)生物膜

24、法适合处理的水量比较小；(3)生物膜法的布水不太均匀、容易产生池蝇和散发臭味；(4)生物膜法采用滤料作为生物膜的载体，这样滤料容易堵塞；(5)处理构筑物出现问题，维修不便；由上面的比较可以知道，对于设计中这样的水质采用活性污泥法比较适合。城市污水中的BOD5、COD、SS 的含量均属于中低浓度，国内外对城市污水的处理工艺多采用活性污泥法，可以将污水处理到排放标准，保护环境从而达到可持续发展的目的，有较好的效果。以前建设的好多水处理项目都属于活性污泥法，不过是普通的活性污泥法，随着经济的发展和时间的推移。活性污泥法出现了一系列新的工艺，达到了处理效果更好，投资费用更低的目的。活性污泥法新工艺主要

25、有：氧化沟工艺、SBR 工艺、AO 工艺、A2/O 工艺等一系列先进的处理工艺。有着较好的发展前景， 目前比较流行的是氧化沟工艺。活性污泥法还有以下的特点：(1)活性污泥法适合处理城市污水，并且其适合处理的水量比较大，处理效果比较好，可以除去污水中大部分的有毒有害的物质；(2)活性污泥法利用活性微生物去氧化、分解、去除污水中的有机物，保持活性污泥的活性，就可以达到好的处理效果；(3)活性污泥法不需要滤料等微生物的载体，可避免滤料堵塞等一系列不良问题的出现；(4)活性污泥法的微生物繁殖较快，微生物的种类较多、世代时间短，可以保证活性污泥的活性；(5)活性污泥法对环境的适应性较强；(6)活性污泥法

26、工艺中的污泥接种和驯化的操作比较简单、用时比较短，可以较快的投入运行；(7)活性污泥法对营养的要求比较低，一般C：N：P=100：5：1 即可满足要求，而城市污水中的营养物质可以满足活性微生物的营养要求，故不需要另外投加营养物质，可以降低运行费用；(8)活性污泥法运行管理较方便，便于维修；根据上述的特点和比较可知，对于本市区的污水易用活性污泥法进行处理，故可以确定大的方案是活性污泥法。2.2 方案比选在方案比选中，已经确定用活性污泥法进行处理。活性污泥法的工艺有：(一) 普通A2/O 工艺；2.2.1 普通A2/O 工艺2.2.2 氧化沟工艺；2.2.1 普通A2/O 工艺其工艺流程见下图2-

27、1 A/A/O处理工艺流程图优点：该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺 。在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。缺点：除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此 。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，否则增加运行费用。对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，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 浓度也不宜过高。以防

28、止循环混合液对缺反应器的干扰。2.2.2 氧化沟工艺：又称循环混合式活性污泥法。一般采用延时曝气，同时具有去除BOD5 和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。氧化沟处理效率为：BOD5 和SS均为95%以上，总氮为70%80%。氧化沟具有工艺流程短，处理效率高。出水水质稳定，运行管理简单等优点。但占地面积过大。在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。污水在沟内的流速v 平均为0.4m/s,氧化沟总长为L，当L 为100500m 时，污水完成一个循环所需时间约为420min，如水力停留时间定为24h,则在整个停留时间要做72360 次循环。可以认为在氧化沟内混合液的水只是几近

29、一致的，从这个意义来说，氧化沟内的流态是完全混合式的。但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。常用的氧化沟系统由卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池交替工作氧化沟。1优点(1)氧化沟特殊的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用。可以将其分为好氧区和缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮效果；(2)可以考虑不设初沉池。也可以考虑不单独设二沉池，从而省去污泥回流系统；(3)BOD 负荷低，对水温、水质、水量变化的适应性

30、强；(4)污泥龄较长，有较好的反硝化脱氮效果；(5)污泥的产率低，且多已达到稳定状态，故不需设置消化池；2.3 方案确定通过上面的方案比较，本设计决定采用的处理方案是氧化沟工艺。氧化沟工艺又称为“循环曝气法工艺”，属于活性污泥法的一种变法。污水和活性污泥在环形曝气渠道中循环流动。氧化沟是20 世纪50 年代由荷兰的巴斯维尔开发。近几年新建的大部分污水处理厂均采用氧化沟工艺，传统的活性污泥法脱氮除磷效果不太好，而这些营养物质进入水体之后，会对水体产生污染，是水体富营养化。氧化沟工艺的脱氮除磷效果比较好。至20 世纪90 年代中期，我国已经兴建了30 多座氧化沟工艺的污水处理厂。故本设计采用这种工

31、艺。常见的氧化沟系统1卡鲁塞尔氧化沟工艺2三沟式氧化沟工艺3. 奥巴勒型氧化沟工艺常见氧化沟工艺优缺点2.3.1 卡鲁塞尔氧化沟工艺(1) 工艺特点卡鲁塞尔氧化沟是一个多沟串连的系统，进水和活性污泥混合后在沟内做不停的循环运动。污水和回流污泥在第一个曝气区中混合。由于曝气器的泵送作用，沟中的流速保持0.3m/s。水流在连续经过几个曝气区后，便流入外边最后一个环路，出水从这里通过出水堰排出，出水位于第一曝气区的前面。卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。BOD 去除率可达到95%99%，脱氮效率约为90%，除磷率约为50%。在正常的设计流速下，卡鲁塞尔氧化沟渠道中混合液的流量时进水流量的50100倍，曝气池中混合液平均每520min 完成一个循环。具体循环时间取决于渠道长度、渠道流速、设计负荷等。这种状态可以防止短流，还通过完全混合作用产生很强的耐冲击负荷能力。卡鲁塞尔氧化沟的表面曝气机单机功率大（可达150kw）,其水深可达5m 以上，使氧化沟占地面积减小，土建费用降低。同时具有很强的混合搅拌和耐冲击负荷能力。当有机负荷较低时，可以停止某些曝气机的运行，或者切换较低的转速，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。