水污染控制工程课程设计80000m3d城市污水处理厂设计.doc
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1、水污染控制工程课程设计题目:80000m3/d城市污水处理厂设计院 系:化学与生物工程学院专 业:环境工程 班 级:环境工程06-02 姓 名: 学 号: 指导教师: 完成时间:2009年 7月 5 日课程设计评分(按下表要求评定)评分项目设计说明书质量(50分)图纸质量(30分)任务完成情况(10分)学习态度(10分)合计(100分)得分指导教师评语 指导老师签名: 年 月 日教研室主任审核意见 教研室主任签名: 年 月 日课程设计成绩评定表摘要 随着国民经济的发展要求和人民生活水平的提高,水环境质量的重要地位不断提升,这使得我国的水污染控制工程建设项目的数量不断上升。目前,我国中小城市的污
2、水排放量占全国污水排放量总量的一半以上,这说明我国的中小污水处理也在逐渐走向发展的道路。 现在我国的工业发展和城市建设带来大量的污水排放,水污染是当前我国面临的严重环境问题,在水资源日益短缺的今天,做好污水的处理和再生利用,有利于保护水环境,保护水源,促进水资源的持续开发利用。 学生课程设计是加深理解专业知识,培养运用专业知识的能力,再生设计、计算、绘图方面的锻炼,对自己的一次尝试,也是对自己的检验,更能打下一些日后需要的经验和基础,也算是一种过度试验吧,对以后肯定会有不少帮助的。这次的题目是设计一个氧化沟法的中小型城市污水处理厂,知道现在国内外中小型污水处理厂流行氧化沟和SBR法,而观国内,
3、氧化沟得到不少应用,虽与国外发达的还存在不少差距,但是有了应用自然就有进步,在此,特地在网上查了不少资料,以能够更好的完成本次设计,更好的提出设计方案。 最后想说的是,这次水污染控制工程课程设计,是在众位老师指导和不少同学的帮助下完成的,当然也参考了一些前辈、学长的设计和一些实际应用案例,再结合借的参考资料和教材,最后完成作品。 由于本人能力所限,又是第一次水污染设计的尝试,在设计中肯定会存在一些不妥、不足之处,敬请指出错误,批评指正,提出建议。关键词:水污染处理 氧化沟 脱氮除磷 剩余污泥处理目录摘要第一章 设计任务书 1第二章 设计说明书 3 一、设计与题目 3 二、设计原则、依据及执行规
4、范 3 三、设计内容和任务 3 四、设计水质及处理后排放水质 3 五、污水、污泥处理工艺确定、选择 5 1、工艺的确定原则 5 2、工艺的类型、方案 5 3、氧化沟工艺流程选定 14 4、主要构筑物的初步确定 、选择 18 5、总体布置(平面布置、高程布置) 22 6、土建与公用工程 24 7、投资估算(技术经济粗略分析) 25 8、建议措施 26第三章 设计计算书 27 1、污水处理工艺设计计算 27 2、污水处理系统 27 2.1 格栅 272.2 污水提升泵站 312.3 沉砂池 322.4 厌氧池 352.5 氧化沟 352.6 二沉池 412.7 回流污泥泵区 432.8 接触池 4
5、5 3、剩余污泥处理系统 44 4、水头损失和相关高程 48小结体会 51参考文献 52第一章 设计任务书水污染控制工程课程设计任务书一、设计题目 80000m3/d城市污水处理厂设计(氧化沟法)二、原始资料 1. 设计流量Q80000 2. 水质情况: BOD5=500mg/L CODcr=800 mg/L SS=300 mg/L 氨氮=30 mg/L 磷酸盐(以P计)=8 mg/L pH=69 3. 其他:该地全年主导方向为东南风,地势平坦,地质情况良好,满足工程地质要求,地震烈度为6级,其他水文气象条件可暂不考虑,设计中地面标高为150.00 m,进水管底标高144.50m,管径1000
6、mm,出水排放水位149.00m。三、出水要求 符合城市污水排放一级标准: BOD520mg/L COD60 mg/L SS20mg/L 氨氮15mg/L 磷酸盐(以P计)0.5mg/L四、设计内容 1.方案确定 按照原始资料数据进行处理方案的确定,拟定处理工艺流程,选择各处理构筑物,说明选择理由,进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明,论述其优缺点,编写设计方案说明书。 2.设计计算 进行各处理单元的去除效率估算;各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用;各构筑物的尺寸计算;设备选型计算、效益分析及投资估算。 3.平面和高程布置 根据构筑物的尺寸,合理进行平面布置;
7、高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行,各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料,但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。 4.编写设计说明书、计算书五、设计成果 1.污水处理厂总平面布置图1张(含土建、设备、管道、设备清单等) 2.高程布置图1张 3.主要单体构筑物(沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等)平面、剖面图1张 4.设计说明书、计算书一份六、时间分配表(第1819周)序号教学内容时间备注1下达设计任务书1天(18周周一)2设计计算5天(18周周一18周周五)3绘制CAD设计图纸5天(18周周六19周周三)4编写设计说明书,装订成册4天(19周周四19周周日)5总计时间1
8、4天七、成绩考核办法 根据设计说明书、设计图纸的质量及平常考核情况由指导教师按优、良、中、及格、不及格评定成绩。 指导教师:曾经、刘春华、赵文玉、彭青林 长沙理工大学化学与生物工程学院环境工程教研室 2009年5月第二章 设计说明书一、设计题目 某城市污水处理厂氧化沟法工艺设计二、设计原则、依据及执行规范 设计原则1.采用技术先进可靠、占地省、出水水质稳定,效果好,技术经济合理的工艺;2.选择造价低、节省电力、效率高的耐用设备;3.因地制宜、合理布局、方便管理、统一规划。主要设计依据及执行规范污水综合排放标准 (GB8978-2002)城市污水处理厂污泥排放标准 (CJ3025-93)室外排水
9、设计规范(2006年版) (GBJ50014-2006)室外给水设计规范(2006年版) (GBJ50013-2006)城市污水处理工程项目建设标准 (2001年修订版)三、设计内容和任务1. 工艺流程选择、方案确定;2. 各污水构筑物设计计算;3. 氧化沟系统设计;4. 污泥系统设计计算;5. 绘制系统高程布置图、平面布置图各一张,主要单体构筑物(沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等)平面、剖面图1张;6. 编写设计说明书及计算书。四、设计水质及处理后排放水质1 、设计处理水量: 日处理量: 80000 时处理量: 3333.3 因为总变化系数:所以设计最大流量: 2、确定其原水水质参数如下:
10、COD:800 mg/L; BOD:500 mg/L; SS :300mg/L; 氨氮=30 mg/L ;磷酸盐(以P计)=8 mg/L ; PH:693、设计出水水质符合城市污水排放一级标准:BOD520mg/L; COD60 mg/L; SS20mg/L; 氨氮15mg/L; 磷酸盐(以P计)0.5mg/L4、污水处理程度的确定根据设计任务书,该厂处理规模定为:80000进、出水水质:项目COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH-N(mg/L)TP(mg/L)进水800500300308出水602020150.5处理程度计算:溶解性BOD去除率:活性污泥处理系统处理水中的
11、BOD5值是由残存的溶解性BOD5(Se)和非溶解性BOD5二者组成,而后者主要以生物污泥的残屑为主体。活性污泥的净化功能,是去除溶解性BOD5。因此从活性污泥的净化功能考虑,应将非溶解性BOD5从水的总BOD5值中减去。处理水中非溶解性值可用下列公式求得,此公式仅适用于氧化沟(本任务已定为氧化沟)。 =0.7Ce1.42(15)=0.7201.42(15)=13.6mg/L所以:处理水中溶解性BOD5为20-13.6=6.4mg/L所以:溶解性BOD5的去除率为:=100=98.72CODCr的去除率:=100%=96%SS的去除率:=100%=93.33%氨氮的去除率:=100%=50%总
12、磷的去除率:=100%=93.75%而根据设计任务书要求,要采用氧化沟法来进行处理。五、污水、污泥处理工艺确定、选择该废水的BOD5/ COD为0.625大于0.5,说明该废水可生物降解性较好,就规模而言,本项目属于中小型的城市废水处理。根据本工程水质的浓度和处理程度要求(B/C比值较大有0.625),所选的污水处理工艺能有效去除有机物就行;但其进水指标较高(BOD有500 mg/L,COD有800 mg/L,见下表)1、工艺的确定原则 为了同时达到污水处理厂高效稳定运行和基建投资省、运行费用低的目的,依据下列原则进行了污水处理工艺方案选择。(1)技术成熟,处理效果稳定,保证出水水质达到排放标
13、准;(2)投资低,运行费用省,以尽可能少的投入取得尽可能高的效益;(3)选定工艺的技术设备先进、可靠,国产化程度高,一致性好;(4)技术经济估算可行。2、工艺类型、方案 在这里,我先介绍一下当前国内中小型城市污水处理厂的主要工艺方案、类型:SBR、氧化沟(重点介绍)、AB、/O法。SBR法SBR法是序列间歇式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process)的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同,SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式,非稳定生化反应替代
14、稳态生化反应,静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作,SBR技术的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池,无污泥回流系统。SBR工艺的主要特征与传统活性污泥工艺相比,SBR工艺主要具有以下主要特征: 无需设置二沉池,其曝气池兼具二沉池的功能; 无需设置污泥回流设备; 在处理某些工业废水时,一般无需设置调节池,曝气池可以兼作调节池,耐冲击负荷; 由于SBR的运行过程中,会使得其中的活性污泥交替处在好氧、缺氧状态,且反应器从时间上来看呈典型的推流式,因此其活性污泥的SVI值较低,易于沉淀,一般不会产生污泥膨胀现象; 易于维护管理,如运行管理
15、得当,处理出水水质将优于连续式,反应推动力大; 通过对运行方式的适当调节,在单一的曝气池内可完成脱氮和除磷的效果; 工艺系统组成简单,易于实现自动化控制而就近期的技术条件和其特点,SBR系统更适合以下情况: 1) 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水,尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。2) 需要较高出水水质的地方,如风景游览区、湖泊和港湾等,不但要去除有机物,还要求出水中除磷脱氮,防止河湖富营养化。3) 水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理,不需要增加设施,便于水的回收利用。4) 用地紧张的地方。5) 对已建连续流污水处理厂的改造等。6) 非常适合处理小水量,间歇排放的工业
16、废水与分散点源污染的治理。其流程如下:污水 缺氧搅拌 好氧分解 厌氧发酵,反硝化,脱氮 释放磷 曝气,硝化反应,磷吸收 静置沉淀 处理水排放氧化沟法 氧化沟(oxidation ditch)也称氧化渠,又称连续循环曝气池(Continuous loop reactor),是封闭环流式反应池(closed loop reacter,CLR)的延时曝气法的一种特殊形式,是活性污泥法的一种变形;是20世纪50年代荷兰的帕斯韦尔首先设计的。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。尤其在我国,污水处理厂的建设以中小型规模为主,各类氧化沟工艺
17、得到普遍应用,其中奥贝尔氧化沟应用较广,DE及T型多沟交替式在中高浓度污水处理厂应用较多,而卡鲁塞尔氧化沟以外贷项目为主。另外,据国内外统计资料显示,与其他污水生物处理方法相比,氧化沟具有处理流程简单,操作管理方便;出水水质好,工艺可靠性强;基建投资省,运行费用低等特点。氧化沟的工艺流程:污水 缺氧搅拌 好氧分解 厌氧发酵,反硝化,脱氮 释放磷 曝气,硝化反应,磷吸收 静置沉淀 处理水排放氧化沟及氧化沟系统图原废水沉砂池格栅二沉池氧 化 沟出水回流污泥以氧化沟为主的废水处理一般流程氧化沟的特征: 池体狭长,(可达数十米甚至上百米);池深度较浅,一般在2米左右; 曝气装置多采用表面机械曝气器,竖
18、轴、横轴曝气器都可以; 进、出水装置简单; 氧化沟呈完全混合推流式;沟内的混合液呈推流式快速流动(0.40.5m/s),由于流速高,原废水很快就与沟内混合液相混合,因此氧化沟又是完全混合的; BOD负荷低,类似于活性污泥法的延时曝气法,处理出水水质良好; 对水温、水质和水量的变动有较强的适应性; 污泥产率低,剩余污泥产量少; 污泥龄长,可达1530d,为传统活性污泥法的36倍; 世代时间很长的细菌如硝化细菌能在反应器内得以生存,从而使氧化沟具有脱氮的功能。以下为几种常见氧化沟的类型结构示意图:多沟交替式氧化沟交替工作氧化沟由丹麦Kruger公司所开发的,有二沟和三沟式两种形式;其主要特点是其中
19、的每一条沟均交替用做曝气池和沉淀池,而无需二沉池和污泥回流装置;但其中的曝气转刷的利用率较低,D型二沟只有40%,三沟式则提高到了58%;其中的三沟式氧化沟,特点如下: 两侧的A、C二沟交替地作为曝气池和沉淀池,而B沟则一直充作曝气池; 原废水交替地从A沟和C沟进入,而出水则相应地从C沟及A沟流出; 曝气器的利用率较高(58%); 交替运行的方式,为脱氮创造了条件,有良好的BOD去除效果和脱氮效果,如果前面配加厌氧池的话,同时能够除磷。卡鲁塞尔氧化沟 Carrousel 式氧化沟又称平行多渠形氧化沟;是60年代末荷兰DHV公司开创的。采用竖轴低速表面曝气器;水深可达44.5m,沟内流速达0.3
20、0.4m/s;混合液在沟内每520min循环一次;沟内混合液总量是入流废水量的3050倍;BOD5去除率可达95%以上,脱氮率可达90%,除磷效率可达50%;应用广泛,最大规模为650000m3/d。一体化氧化沟一体化氧化沟是一种采用曝气与沉淀合建的形式,是美国于80年代初至今一直开发研究的一种新型污水处理系统,即将船形二沉池设置于氧化沟内。一体化氧化沟设计的关键在于沉淀船的设计,其形式应该能够充分利用水力学原理及沟内的水流作用,保证船内压力大于船外压力,积泥斗的水流方向应自上而下,这样才能使进入沉淀船中的活性污泥沉淀后从船底集泥斗顺利流回沟内被带走。当氧化沟内的活性污泥浓度大于1000mg/
21、L时,COD浓度在236.674037.62mg/L的进水,不经污水处理系统的调节池,而直接进入氧化沟,进水的BOD负荷在0.120.30kg/MLSS.日,处理水质均达到了设计标准。这说明一体化氧化沟在一定范围内有较强的抗负荷冲击能力;一体化氧化沟的沉淀池建在沟内,不用另建沉淀池,而且污泥回流及时,可大大缩小沉淀池容积,节省1/3左右的占地;污泥回流依靠自身重力及沟内水力条件,不须另建污泥回流系统,可大大节省投资。奥贝尔氧化沟Orbal氧化沟又称同心圆型氧化沟,其主要特点如下: 圆形或椭圆形的沟渠,能更好地利用水流惯性,可节省能耗; 多沟串联可减少水流短路现象; 最外层第一沟的容积为总容积的
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