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兰州交通大学毕业设计（论文）11 工程概况西安市是陕西省省会，陕西省政治、经济、文化、科研和交通中心，是西北地区最大的综合性多功能城市，也是我国重要的科研，高等教育及高新技术产业基地。西安市位于黄河流域中部关中盆地，北纬 3342-344430，东经 10740-10949。西安市现管辖九区四县，总面积 10108 km2，总人口 699 多万人。城市建成区面积 187 km2，人口 259.22 多万人，流动人口 70 多万人。拥有工矿企业 4000 多家，高等院校 50 余所，科研机构 700 多个。文物古迹遍布市内，是我国主要的历史文化名城和旅游城市。西安地区南依秦岭，北临渭河，东至骊山，西界沣河，处于渭河断陷盆地中部南缘地带。该地带堆积了巨厚的第三纪、第四纪松散地层，地势东南高，西北低，由东南向西北是阶梯式下降。西安市规划区大部分在渭河以南冲积平原的二、三级阶地上，高出渭河河座 20-40m，整个市区为第四纪松散堆积物覆盖，海拔约 400-450m，总的地势开阔平坦，起伏和缓。西安地区地震基本烈度为 8 度。西安地区属暖湿带大陆性气候，冬季干旱，秋季阴雨，夏季炎热。年平均降雨量 580.2mm，且主要集中在 7-9 月份，占全年降雨量的 45-60%，市区年平均气温 13.3，极端高温 41.7，极端低温-20.6。西安市平均日照时为 1801小时，年平均日照率 45.7%。主导风向为东北与西南风，最大风速 25m/s，最大冻土深度 45cm。按照西安市排水总体规划的要求，第四污水处理厂的纳污范围为西安市城区部分区域、东郊经九路、太华路以西区域、漕运明渠以东、北三环以南区域、漕运明渠以西全部区域及漕运明渠以东北三环沿线的区域，上述区域内的排水采用雨、污分流制，雨水就近排入漕运明渠等水体，污水收集后进入第四污水处理厂。2 污水处理厂设计规模的确定2.1 设计规模根据西安市城市排水规划的规定，西安市第四污水处理厂设计总规模为：50104m3/d；本设计按照近期 25104m3/d 污水处理规模进行工程设计。按远期兰州交通大学毕业设计（论文）250104m3/d 污水处理规模进行总平面布置，并适当的预留中水回用处理用地。2.2 设计水质西安市第四污水处理厂进水水质见下表：表 2.1 单位：mg/L（PH 除外） BOD5 CODcr 名称 TN NH3-N TP范围 200 400 250 40 32 4西安市第四污水处理厂出水水质按设计要求，达到 GB18918-2002 一级 B标准（TP1.5mg/l ） 。出水水质指标见下表：表 2.2 单位：mg/L（PH 除外） 污染物 PH BOD5 CODcr SS TN NH3-N TP浓度范围 69 20 60 20 20 8 1.53 工程设计方案3.1 方案选择原则在污水处理厂方案设计中，遵循以下原则：1从城市发展现状出发，以城市总体规划和排水工程规划为依据，既考虑总体发展又考虑近期城市建设情况，使污水厂建设能分期实施，与城市建设同步发展，起到既保护环境，保护人民身体健康，又适度考虑国内有限的实际情况，少花钱，多办事。2根据工程纳污范围内污水水质及处理程度要求，在选择污水处理工艺的时候，积极采用技术先进可靠，处理效果好，占地面积小，维护管理简单，经常运转费用低的工艺，在设备选型时，优先选用国内先进的材料和设备，对于国产质量尚未过关的关键性设备考虑国外进口，以降低建设成本，同时提高机械化自动化程度和工程的可靠性，改善工人操作条件。3根据 XX 市的污染现状和该市的环境保护规划，按污水厂出水受纳水体的环境容量，本污水处理工艺流程的选择，除了能够达到去除 BOD5 和 SS 要求外，并应具有良好的脱氮除磷效果，以达到降低受纳水体的富营养化程度。4在厂内布局方面使生产设施相对集中密集，厂内绿化率达到 40%以上，建筑物尽量低矮，以避免破坏景观。兰州交通大学毕业设计（论文）33.2 工艺方案选择城市污水处理厂的方案，既要考虑去除 BOD5 又要适当去除 N，P 故可采用 SBR 或氧化沟法，或 A2/O 法。3.2.1 缺氧好氧（A1/O）脱氮工艺基本原理：缺氧池进行反硝化，好氧池进行消化。工艺特点：（1）A1/O 工艺同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用；（2）反硝化缺氧池一般无需外加有机碳源，降低了运行费用；（3）因为好氧池在缺氧池后，可是反硝化残留的有机物得到进一步去除，提高了出水水质；（4）缺氧池中污水的有机物被反硝化菌所利用，减轻了其他好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱度可补充好氧池中消化需要的碱度；（5）脱氮效率较高，一般氮的去除率为（6085）%。3.2.2 厌氧好氧（A2/O）除磷工艺基本原理：厌氧池聚磷菌释磷，缺氧池聚磷菌摄取比在厌氧池下释放的更多的磷，从而达到除磷的目的。工艺特点：（1）工艺流程简单，无混合液回流，其基建费用运行费用较低，同时厌氧池能保持良好的厌氧状态。（2）混合液的 SVI 小于 100，污泥易沉淀，不易发生污泥膨胀，并能减轻好养池的有机负荷。（3）剩余活性污泥含磷高（一般大于 2.5%） 。（4）BOD 去除率=90%；除磷率为（7080 ）%；当 TP/BOD5 比值高，剩余污泥量小，使除磷率难以提高。（5）当沉淀池内污泥停留时间较长时，聚磷菌会在厌氧状态下释放出磷，从而降低除磷率。3.2.3 厌氧缺氧好氧（A/A/O）生物脱氮除磷工艺基本原理：厌氧池释磷，溶解有机物被细胞吸收使 BOD 降低，细胞合成去除部分 NH3-N；在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将回兰州交通大学毕业设计（论文）4流混合液中带入的大量 NO3-N 和 NO2-N 还原为 N2 释放到空气中，BOD 浓度下降，NO 3-N 浓度大幅下降，而磷没什么变化；在好氧池中，有机物被微生物生化氧化，而继续下降，有机氮被氧化继而被消化，使 NH3-N 浓度显著下降，但随着消化过程使 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。厌氧缺氧好氧（A/A/O）工艺可以同时完成有机物的去除、反硝化脱氮、除磷的功能。工艺特点：（1）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同的微生物种群有机配合，能同时去除有机物、脱氮除磷的功能；（2）工艺简单，水力停留时间较短；（3）SVI 一般小于 100，不会发生污泥膨胀；（4）污泥中含磷量高，一般为 2.5%以上；（5）脱氮效果受混合液回流比地影响，除磷效果则受回流污泥中携带溶解氧 DO 和硝酸态氧的影响。3.2.4Carrousel 氧化沟基本原理：进水与回流活性污泥混合后，沿水流方向在沟内作物终端的循环运动。一般在池的一端安装立式表曝机，每组沟安装一个，不仅起到曝气供氧的作用，而且起到搅拌混合的作用，并向混合液传递水平循环动力。表曝机的这种定位布置形成了在装置下游混合液的溶解氧浓度较高，随着水流沿沟长的流动，溶解氧浓度逐渐下降的变化。利用这种浓度梯度变化而形成好氧区、缺氧区的特征，Carrousel 氧化沟除了能获得较高的 BOD 去除率，同时还能在同一池中实现消化和反硝化的脱氮效果。这样不仅可以利用硝酸盐中的氧，节省需氧量，而且通过反硝化补充了消化过程消耗的部分碱度，有利于节约能源和减少碳源的投加。工艺特点：（1）传统的 Carrousel 氧化沟虽然可以有效去除 BOD 但脱氮除磷的能力有限。（2）实践证明，该工艺具有适用范围广、投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和维护运行费用低等优点。兰州交通大学毕业设计（论文）53.2.5SBR 工艺基本原理：SBR 是序列间歇式活性污泥法的简称。通过在时间上的交替来实现传统活性污泥法的整个运行过程，他在流程上只有一个基本单元，将调节池、曝气池和二沉池的功能集于一池，按时间顺序进行进水、反应、沉淀和排水等工序，达到水质水量调节、降解有机物和固体分离的目的。主要特点：（1）处理构筑物少，基建费、运行费较低；（2）运行灵活，通过改变运行周期中各工序运行时间、状态，可完成对碳源有机物、氮、磷的有效去除，处理效果稳定；（3）不发生污泥膨胀；（4）具有耐冲击负荷和处理效率高的优点；（5）泥水分离效果好；（6）运行管理自动化程度要求较高，要求管理工作人员的素质相应提高；（7）适用于中、小型污水处理厂。兰州交通大学毕业设计（论文）64. 工艺设计4.1 污水处理主要构筑物及设备进 水 粗 格 栅 提 升 泵 房 细 格 栅 旋 流 式沉 砂 池厌 氧 池二 沉 池接 触 消毒 池漕 运 明 渠缺 氧 池好 氧 池 回流污泥污 泥 浓 缩 池一 级 消 化 池二 级 消 化 池污 泥 脱 水 间泥 饼 外 运消 化 沼 气沼 气 贮 气 柜沼 气 锅 楼 房剩余污泥（ 含p）回流混合液图 4.14.1.1 粗格栅4.1.1.1 粗格栅格栅系由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或是漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等一般情况下，分粗细两道格栅，粗格栅的作用是拦截交大的悬浮物或漂浮物，以便保护水泵；细格栅的作用是拦截粗格栅未截留的悬浮物或漂浮物。选用回转式机械格栅 10 组，栅槽宽度 B=1.4m，栅后槽总高度为 2.1m，栅槽总长度为 3.48m，每日除渣量为 2.5（m 3d） 。4.1.1.2 进水泵房经过中格栅处理后的污水由污水提升泵提升，泵房尺寸为 12.6m12m2，大部分为钢筋混凝土结构。泵房内配置 7 台泵，5 用 2 备。污水泵型号为兰州交通大学毕业设计（论文）7550QW3000-16-200 的潜污泵。单泵的性能参数如下：流量 Q=3000 m3/h，扬程 H=16m，转速 n=740r/min，水泵效率 =86.18%，功率 200KW，重量 3850kg。4.1.2 细格栅细格栅设十八组，按十八组同时工作设计。栅槽宽度 B=1.4m，栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2=0.28m，栅后槽总高度 H=1.1m，栅槽总长度L=2.73m，每日栅渣量 W=25m3/d。4.1.3 旋流式沉砂池本设计的最大设计流量为 25104m3d，确定旋流式沉砂池的本污水厂设6 座旋流沉砂池，根据设计水量，单座沉砂池的设计水量为 4.2104m3d 尺寸。表 4.1 旋流式沉砂池尺寸设计水量（104m3d） 4.5 砂斗深度m 2.03沉砂池直径m 3.66 驱动机构m 0.75沉砂池深度m 1.52 桨板转速（rmin） 14砂斗直径/m 1.52旋流沉砂池排沙有三种方式：第一种是用砂泵直接从砂斗底部经吸水管排除；第二种是用空气提升器，既在桨板传送轴中插入一空气提升器；第三种是在传动轴中插入砂泵，泵及电机设在沉砂池顶部。本设计采用空气提升器排砂，该提升装置由设备厂家与桨叶分离机成套供应。4.1.4A2/O(1)设反应池 6 组，每组分两格, 采用 5 廊道式推流式反应池，廊道宽b=8m，单组每格反应池长度 L=63.13m, 反应池总高 H=6m,超高 1m。(2)进水管管径为 DN700mm，出水管管径为 DN1000mm，回流污泥管为DN600mm。进水井平面尺寸取为 2.6m2.6m。孔口尺寸取为 1.8m0.6m。出水井平面尺寸取为 2.8m1.0m；孔口尺寸取为 2.1m1.0m。（3）采用鼓风曝气器，微孔曝气器,单池所需曝气器个数 5407。曝气器敷设于池底，距池底 0.2m，淹埋深度 3.8m，氧转移率 EA=20%。供风干管采用环状布置,取干管管径为 DN700mm。单侧供气（向单侧廊道兰州交通大学毕业设计（论文）8供气）支管（布气横管）, 取支管管径为 DN400mm；双侧供气（向两侧廊道供气）,取支管管径为 DN550mm。（4）厌氧池设导流墙，将厌氧池分成 3 格，每格内设潜水搅拌机 1 台。缺氧池设导流墙，将缺氧池分成 3 格，每格内设潜水搅拌机 1 台。（5）设回流污泥泵房 1 座，内设 2 台潜污泵（1 用 1 备） ，泵的型号为400QW1250-5-30。（6）泵房压力出水总管管径 DN800mm。4.1.5 二沉池1.辐流式沉淀池的出水槽可设在沉淀池中心部位的 1/4R，1/3R ，1/2R 或设在沉淀池的周边。本设计设在沉淀池的周边。2.普通辐流式沉淀池可称为中心进水周边出水辐流式沉淀池。因中心导流筒内的流速较大，可达 100mm/s，当作为二次沉淀池用时，活性污泥在中心导流筒内难以凝聚，并且这股水流向下流动时的动能较大，宜冲击池底污泥，池的容积利用系数也较小（约 48%） 。所以本设计采用向心辐流式沉淀池。3.采用 6 座向心辐流沉淀池，池子直径 D=50m，澄清池高度 ，mh25.3污泥区高度 mh1.24. 池超高 0.3m，池总高 H=6.57m。池边水深 h2=5.16m。污泥斗高度 h4 =0.87m，设污泥斗底直径 D1=1.0，上口直径 D2=2.0m，斗壁与水平夹角 600。5.采用环行平底槽，等距设布水孔，孔径 50mm，并加 100mm 长短管。6.流入槽宽 B=0.8m，流入槽中水深为 0.84m，布水孔数为 647 个，孔距l=0.247m。4.1.6 接触消毒池（1）采用矩形隔板式接触池 6 座，触池水深 h=2.0m，单格宽 b=3m，池长54（m） ，每座接触池的分格数为 4（格）（2）采用液氯消毒。氯是一种具有特殊气味的黄绿色有毒气体。很容易压缩成琥珀色透明液体兰州交通大学毕业设计（论文）9即为液氯，液氯的相对密度约是水的 1.5 倍，氯气的相对密度约是空气的 2.5 倍。液氯的消毒效果与水温、PH 值、接触时间、混合程度、污水浊度、所含干扰物质及有效氯浓度有关。在常温常压下，液氯极易气化，沸点（液化点）为-34.5（101.3Kpa） ；一个体积液氯可气化成 457.6 体积的氯气（0，101.3Kpa） ；1Kg 液氯可气化成0.31m3 氯气。氯气能溶于水，即与水发生水解作用，氯气在 20、101.3Kpa 下的溶解度为 7.3g/L。氯气溶解在水中立即水解成次氯酸，并进一步离解成离子。氯气用于一般PH 范围的自来水消毒时，溶液中很少出现氯分子，主要为次氯酸、次氯酸离子和氯离子。（3）液氯的储备量应按供应和运输条件确定，一般按最大量的 1530d 计算。（4）应有强制通风设备。（5）消毒药剂仓库和加氯间应根据具体情况设置机械搬运设备。常用的有电瓶车、单轨吊车等。（6）为操作和管理方便，氯库和加氯间往往和建，也有和加矾药库和加矾间和建一处，但必须各自设置独立对外的门。(7)液氯仓库应设置漏氯报警仪（器）及漏氯吸收装置或采取其他安全措施。液氯仓库一般设在水厂主导风向的下方，并与厂外经常有人的建筑物保持尽可能远的距离。(8)加氯量 G=72.9kg/h，储氯量 W=26244kg(9)加氯机和氯瓶 采用投加量为 240kg/h 加氯机 3 台，两用一备，并轮换使用。液氯的贮存选用容量为 1000kg 的钢瓶，共 28 只。(10)加氯间和氯库 加氯间与氯库和建。加氯间内布置三台加氯机及其配套投加设备，两台水加压泵。氯库中 28 只氯瓶两排布置，设 14 台称量氯瓶质量的液压磅秤。为搬运氯瓶方便，氯库内设 CD1-D 单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶上方，并通过氯库大门外。(11)氯库外设事故池，池中长期贮水，水深 1.5m。加氯系统的电控柜，自动控制系统均安装在值班控制室内。为方便观察巡视，值班与加氯间设大型观兰州交通大学毕业设计（论文）10察窗及连通的门。(12)根据加氯间、氯库工艺设计，加氯间总容积 V1= 388.8（m 3） ，氯库容积 V2=1036.8（m 3） 。(13)为保证安全每小时换气 812 次。加氯间每小时换气量 G1=388.828=4665.6（m 3）氯库平面布置如图所示: DN70图 4.2兰州交通大学毕业设计（论文）114.1.7 巴氏计量槽图 4.3计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度的 810倍，在计算量槽上游，直线段不小于渠道宽度的 23 倍，下游不小于 45 倍。因为水量为 3.76m3/s，所以巴氏计量槽各部尺寸选用如下：(1) 计量槽渐宽部分的长度为 A1=1.95m计量槽的喉部长度 A2=0.6m计量槽的渐扩部分的长度 A3=0.9m计量槽的上游渠道长度：B 1=2.28m计量槽下游渠道长度：B 2=1.8m(2)计量槽总长度兰州交通大学毕业设计（论文）12则计量槽上游直线段长度为 L1=6.84m计量槽下游直线段长度为 L2=9m计量槽总长度为 L=19.29m(3)计量槽的水位上游水深 H1=1.02m；下游水深 H2 为 0.7m。(4)渠道水力计算设计中取粗糙度为 0.014。上游渠道计算：过水断面面积：A 1= 2.33m2湿周 4.32m 水利半径 0.54m水利坡度 i1=0.11% 下游渠道计算：过水断面面积 A2=1.26m2湿周 3.2m 水利半径 0.39m 水利坡度 i2=0.61% （5）水厂出水管采用钢筋混凝土圆管，流量为 ，管径为 ，流速smQ/76.3mDN140为 ，坡度为 。sm/86.20.5i4.2 污泥处理主要构筑物及设备4.2.1 贮泥池本污水厂的日产剩余污泥 Q=9162.5m3/d，设贮泥池的尺寸为：长宽高=56335，超高取 0.3m。4.2.2 连续式重力浓缩池本污水厂的日产剩余污泥 Q=9162.5m3/d，含水率 P0=99.4%， （即固体浓度C0=6kg/m3） ，浓缩后使污泥固体浓度为 Cu=30kg/d（即污泥含水率 Pu=97%） 。兰州交通大学毕业设计（论文）13图 4.4（1）n=6 个圆形辐流池。浓缩池直径 D=20m。（2）浓缩池深度 H浓缩池的工作部分的有效水深 h2=3.125超高 h1=0.3m 缓冲层高度 h3=0.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度 i=1/20，污泥斗下底直径 D2=2.5m。池底坡度造成的深度 h4=0.438m污泥斗高度 h5=1.1m浓缩池深度 H=5.26（m）42.3 消化池（1）消化池有效容积 V=36650m3（2）采用中温两级消化，容积比一级：二级=2：1，则一级消化池容积为24433.3m3，采用 4 座池，单池容积为 6108.3m3。二级消化池容积为12216.7m3，用 2 座池。圆柱形消化池几何尺寸。一级、二级消化池采用相同池形，计算如下图所示图 4.5消化池直径采用 20m，集气罩直径 D3=3m，高 h4=3.0m，池底锥底直径d2=3m，锥角采用 150。故 h2=h3=2.3m消化池柱体高度 h1=D=20m。（3）消化池污泥气循环搅拌1.消化池单池有效容积 V=6283.2m3，使用沼气循环搅拌。2. 消化池搅拌方法有多种，沼气循环搅拌法、泵搅拌法、机械搅拌法及混合搅拌法等，现代消化池最常用的是沼气循环搅拌。沼气经压缩机压缩后，通过消化池顶的配气环管，由均匀的竖管输入。竖管的喷气出口位置在消化池半径的 2/3 处。3.搅拌气量 消化池搅拌气量一般按 57m 3/（1000m 3min）计，设计取取6 m3/（1000m 3min） 。兰州交通大学毕业设计（论文）14每座消化池气体用量 1.6m3/s干管 d1=400mm。每座消化池设 36 调竖管，取 d2=100mm。4.竖管长度消化池有效深度 20.45m竖管插入污泥面以下的长度 13.63m（4）六座 6283.2m3 一级消化池，需六台功率为 30kW 的压缩机。4.2.4 污泥消化池沼气收集贮存的容积（1）甲烷产量为 0.6223822=14770（m 3/d） ，沼气产量 27100.8m3/d。（2） 集气管 d1=400mm。沼气管最小直径 d2=100mm。（3）贮气柜的容积 V=6775.2（m 3）选用 7000m3 的单级低压浮盖式湿式贮气柜。4.2.5 污泥脱水间本设计采用离心脱水，用 8 台 LW720W 型号的离心脱水机，6 用 2 备。离心机的外形尺寸为：长宽 高=515627201254mm 3，污泥脱水间的尺寸为603021m3。5 平面布置及总平面图污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、化验室及其他辅助建筑物以及各种管道、渠道、道路、绿化带等的布置。在进行污水处理处理厂厂区平面规划、布置时，应考虑的一般原则阐述如下。本设计污水处理厂的具体平面布置见城市污水厂总平面图。5.1 平面布置的一般原则1.构筑物的布置应紧凑，节约土地并便于管理；2.构筑物的布置应尽可能按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形以减少土方量；3.有人工作的地方如办公、化验等用房应布置在夏季主导风的上风向，在北方地区也应考虑朝阳，设绿化带与工作区隔开；4.构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用 510m；兰州交通大学毕业设计（论文）155.污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以备安全，并方便管理；6.变电所的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设；7.污水厂应设置超越管以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流管；8.污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流；9.在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境；10.总图布置应考虑远近期结合，有条件时可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列分期建设。5.2 厂区平面布置形式“一”字型布置：该种布置流程管线短，水头损失小；“L”型布置：该种布置适宜出水方向发生转弯的地形，水流转弯一般在曝气池处。本厂采用“一 ”字型布置。5.3 污水厂平面布置的具体内容1 处理构筑物的平面的布置；2 附属构筑物的平面的布置；3 管道、管路及绿化带的布置。5.4 各构筑物单元的平面布置处理构筑物是污水处理厂的主体构筑物，在做平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：1 贯通、连接各处理构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折；2 土方量作到基本平衡，并避免劣质土壤地段。3 在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值 510m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化气贮罐等，其间距应按有关规定确定；4 各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。兰州交通大学毕业设计（论文）165.5 管渠和渠道的平面布置1 在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能使各处理构筑物独立运行的管、渠，当某一处理构筑物因故停止工作时，使其后接处理构筑物，仍能够保持正常的运行。2 应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。3 在厂区内还设有：给水管、以及输配电线路。这些管线有的敷设在地下，但大部都在地上，对其安排，既要便于施工和维护管理，但也要紧凑，少占用地，也可以考虑采用架空的方式敷设。污水处理厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰，管道复杂时可设置管廊，在污水处理厂厂区内，应有完善的雨水管道系统，必要时应设置防洪沟渠。5.6 附属构筑物污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、水质分析化验室、变电所、机修、仓库、食堂等。他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。本设计附属建筑物尺寸大小见表 4。表 5.1 附属建筑物一览表序 号 名 称尺寸规定/（mm）1 综合办公楼 60122 机修车间 30127 锅炉房 20188 停车厂 6099 加药间 35.4910 加氯间 35.41211 鼓风机房 302012 回流污泥泵房 211514 污泥脱水机房 6030有可能时，可设立试验车间，以不断研究与改进污水处理技术。辅助建筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。如鼓风机房应设于曝气池附近，以节省管道与动力；变电所宜设于耗电量大的构筑物附近等。化验室应远离机器间兰州交通大学毕业设计（论文）17和污泥干化场，以保证良好的工作条件。办公室、化验室等均应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处。操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察个处理构筑物运行情况的位置。在污水处理厂内应广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于 30%。在污水处理厂内，应合理的修筑道路，方便运输；应设置通向各处理构筑物和辅助建筑物的必要通道，通道的设计应符合如下要求：1.主要车行道的宽度：单车道为：6m，双车道为 8m。2.车道的转弯半径不宜小于 6m.3.人行道的宽度为：1.52m。4.通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于 45 度。5.天桥宽度不宜小于 1m.6 污水处理厂高程布置 污水处理厂污水处理高程布置的主要任务是：确定各构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管(渠)的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使水沿处理流程在处理构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的正常运行。6.1 污水处理构筑物的注意事项1 选择一条最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统都能够运行正常；2 计算水头损失时一般以近期最大的流程作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头； 3 在做高程布置时应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。6.2 各构筑物高程布置各构筑物高程布置见下表表 6.1 污水高程计算表 (单位：m)编号 名 称 上游水面标高 下游水面标高 构筑物水面标高兰州交通大学毕业设计（论文）181 出水口至计量槽 372.02 370.002 计量槽 372.30 372.02 372.163 计量槽至消毒接触池 373.40 372.304 消毒接触池 373.70 373.40 373.555 消毒接触池至二沉池 375.65 373.706 二沉池 376.15 375.65 375.907 二沉池至集水井 376.54 376.158 集水井 376.94 376.54 376.749 集水井至 A/A/O 池 378.87 376.9410 A/A/O 池 379.27 378.87 379.0711 A2/O 至旋流式沉沙池 381.39 379.2712 旋流式沉砂池 381.99 381.39 381.6913 旋流式沉砂池至细格栅 382.18 381.9914 细格栅 382.53 382.18 382.36表 6.2 污泥高程计算表 (单位：m)编号 名 称 上游水面标高 下游水面标高1 污泥脱水间 377.00 377.002 污泥脱水间至消化池 377.942 377.003 消化池 378.34 377.9424 消化池至浓缩池 379358 378.345 浓缩池 379.88 379.586 浓缩池至贮泥池 380.31 379.887 贮泥池 380.61 380.31二沉池至贮泥池的沿程损失为 1.258m。兰州交通大学毕业设计（论文）197 绪论7.1 概述7.1.1 环境概述随着科学技术的不断发展，环境问题越来越受到人们的普遍关注，为保护环境，解决城市排水对水体的污染以保护自然环境、自然生态系统，保证人民的健康，这就需要建立有效的污水处理设施以解决这一问题，这不仅对现存的污染状况予以有效的治理，而且对将来工、农业的发展以及人民群众健康水平的提高都有极为重要的意义，因此，城市排水问题的合理解决必将带来重大的社会效益。本设计是针对西安市的部分城市污水进行系统全面的设计。7.1.2 本设计的目的和依据1、毕业设计是教学计划最后一个重要教学环节，是学生获得学士学位的必要条件。通过毕业设计，培养良好的科研素质和独立工作能力。2、学生在教师的指导下，通过毕业设计受到一次综合运用所学的理论知识和技能的训练，进一步提高分析问题和解决问题的能力；初步掌握科研工作的基本方法和基本技能。3、学会阅读参考文献，收集、运用设计原始资料的方法以及如何使用规范、手册、产品目录、选用标准图的技能，从而提高设计计算及绘图的能力。4、具有独立处理数据和撰写论文的能力。 给水排水工程设计手册1、11，给排水设计规范， 污水处理厂工艺设计手册 。7.1.3 设计内容1、确定污水处理工艺; 2、计算各构筑物尺寸； 3、污水处理厂工艺流程的设计；4、污水泵站设计；5、污水处理厂平面及高程布置；6、编制污水处理工程设计说明书（包括各部分计算书） 。兰州交通大学毕业设计（论文）207.2 设计原始资料7.2.1 概况西安市是陕西省省会，陕西省政治、经济、文化、科研和交通中心，是西北地区最大的综合性多功能城市，也是我国重要的科研，高等教育及高新技术产业基地。西安市位于黄河流域中部关中盆地，北纬 3342-344430，东经 10740-10949。西安市现管辖九区四县，总面积 10108 km2，总人口 699 多万人。城市建成区面积 187 km2，人口 259.22 多万人，流动人口 70 多万人。拥有工矿企业 4000 多家，高等院校 50 余所，科研机构 700 多个。文物古迹遍布市内，是我国主要的历史文化名城和旅游城市。西安地区南依秦岭，北临渭河，东至骊山，西界沣河，处于渭河断陷盆地中部南缘地带。该地带堆积了巨厚的第三纪、第四纪松散地层，地势东南高，西北低，由东南向西北是阶梯式下降。西安市规划区大部分在渭河以南冲积平原的二、三级阶地上，高出渭河河座 20-40m，整个市区为第四纪松散堆积物覆盖，海拔约 400-450m，总的地势开阔平坦，起伏和缓。西安地区地震基本烈度为 8 度。西安地区属暖湿带大陆性气候，冬季干旱，秋季阴雨，夏季炎热。年平均降雨量 580.2mm，且主要集中在 7-9 月份，占全年降雨量的 45-60%，市区年平均气温 13.3，极端高温 41.7，极端低温-20.6。西安市平均日照时为 1801小时，年平均日照率 45.7%。主导风向为东北与西南风，最大风速 25m/s，最大冻土深度 45cm。按照西安市排水总体规划的要求，第四污水处理厂的纳污范围为西安市城区部分区域、东郊经九路、太华路以西区域、漕运明渠以东、北三环以南区域、漕运明渠以西全部区域及漕运明渠以东北三环沿线的区域，上述区域内的排水采用雨、污分流制，雨水就近排入漕运明渠等水体，污水收集后进入第四污水处理厂。根据西安市城市排水规划的规定，西安市第四污水处理厂设计总规模为：50104m3/d；本设计按照近期 25104m3/d 污水处理规模进行工程设计。按远期50104m3/d 污水处理规模进行总平面布置，并适当的预留中水回用处理用地。兰州交通大学毕业设计（论文）217.2.2 进出水水质西安市第四污水处理厂进水水质见下表：表 7.1 单位：mg/L（PH 除外） 名称 BOD5 CODcr SS TN NH3-N TP范围 200 400 250 40 32 4西安市第四污水处理厂出水水质按设计要求，达到 GB18918-2002 一级 B标准（TP1.5mg/l ） 。出水水质指标见下表：表 7.2 单位：mg/L（PH 除外） 污染物 PH BOD5 CODcr SS TN NH3-N TP浓度范围 69 20 60 20 20 8 1.58 构筑物的选择及工艺方案的确定8.1 污水厂的设计规模8.1.1 污水处理厂的设计规模根据任务书，近期水量 Q 近 =25104m3d=10416.67m3h=2.89 m3s=2893.52 m3s，远期水量 Q 远 =50104m3d=20833.33m3h=5.79 m3s=5787.04 m3s。8.1.2 设计流量查室外排水设计规范(GB50014-2006)K Z 近 =KZ 远 =1.3最高日最大时流量：Qmax 近 =Qh 近 KZ=32.5104m3d=13541.67m3h=3.76 m3s=3761.58 m3sQmax 远 =Qh 远 KZ=65104m3d=2.7104m3h=7.52 m3s=7523.15 m3s8.2 污水处理程度的确定8.2.1 进出水水质西安市第四污水处理厂进水水质见下表：表 8.1 单位：mg/L（PH 除外） 名称 BOD5 CODcr SS TN NH3-N TP范围 200 400 250 40 32 4西安市第四污水处理厂出水水质按设计要求，达到 GB18918-2002 一级 B标准（TP1.5mg/l ） 。出水水质指标见下表：表 8.2 单位：mg/L（PH 除外） 兰州交通大学毕业设计（论文）22污染物 PH BOD5 CODcr SS TN NH3-N TP浓度范围 69 20 60 20 20 8 1.58.2.2 处理程度的计算BOD5 的去除率=（200-20 ）/200=90%CODcr 的去除率 =(400-60)/400=85%SS 的去除率=(250-20)/250=92%TN 的去除率=(40-20)/40=50%NH3-N 的去除率=(32-8)/32=75%TP 的去除率=(4-1.5)/4=62.5%8.3 污水污泥的处理工艺流程设计8.3.1 污水处理厂的选址城市污水处理工程的厂址选择，应遵循下列各项原则1 应与选定的污水处理工艺相适应，尽量做到少占农田和不占农田。 2 厂址必须位于集中给水水源的下游，并应设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主风向的下风向。为保证卫生要求，厂址应与城镇、工厂厂区、生活区及农村居民点保持与 300m 以上的距离，但也不宜太远，以避免增加管道长度，提高造价。3 当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时，厂址应考虑与用户靠近，或者便于运输。当处理水排放时，则应与受纳水体靠近。4 厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处。靠近水体的处理工程，要考虑不受洪水威胁。厂址尽量设在地质条件较好的地方，以方便施工，降低造价。5 要充分利用地形，应选择有适当坡度的地区，以满足污水处理构筑物的高程布置的需要，减少土方工程量。若有可能，宜采用污水不经水泵提升而自流入处理构筑物的方案，节省动力费用，降低处理成本。6 根据城市总体发展规划，污水处理工程厂址的选择应考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。8.3.2 本工程采用生物脱氮除磷工艺的可行性BOD5：N：P 的比值是影响生物脱氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率随着BOD5/N 和 BOD5/P 比值的增加而增加。理论上，BOD5/N2.86 才能有效地进行脱氮，实际运行资料表明，兰州交通大学毕业设计（论文）23BOD5/N3 时才能使反硝化正常进行。在 BOD5/N=45 时，氮的去除率大于50%，磷的去除率也可达 60%左右。本工程 BOD5/N=4.74,可以满足生物脱氮的要求。对于生物除磷工艺，要求 BOD5/P=33100。本工程 BOD5/P 等于 60，能满足生物脱氮除磷工艺对碳源的要求，由此本工艺采用生物脱氮除磷的工艺。在脱氮方面，由脱氮除磷的机理可知，有机负荷是影响硝化反应的重要因素之一，在碳化与硝化合并处理工艺中，硝化菌所占的比例很小，约 5%。一般认为处理系统的 BOD5 负荷小于 0.15kg BOD5/kgMLSS.d 时，处理系统的硝化反应才能正常进行。根据所给定的污水水量及水质，参考目前国内外城市污水处理厂的设计及运转经验，对于生活污水占比例较大的城市污水而言，以下几种方法最具代表性：A 2/O 法、循环式活性污泥法（改良 SBR） 、氧化沟法。8.3.3 工艺比较及确定表 8.3工艺类型 氧化沟 SBR 法 A/A/O技术比较污水在氧化沟的停留时间长，污水的混合效果好；污泥的 BOD 负荷低，对水质的变动有较强的适应性。处理流程短，控制灵活；系统处理构筑物少，紧凑，节省占地；低成本，高效能，能有效去除有机物；能迅速准确的监测污水处理厂进出水质的变化；经济比较可不单独设二沉池，使氧化沟二沉池和建，节省了二沉池和污泥回流系统。投资省，运行费用低，比传统活性污泥法基建费用低 30%。能耗低，运行费用较低，脱氮除磷优势明显，能满足元近期规划要求。适用范围中小流量的生活污水和工业废水。 中小型处理厂居多。出水水质较高的各种污水处理厂。稳定性 一般 一般 稳定考虑到 A2/O(厌氧/缺氧/好氧)工艺对 COD、BOD 5、SS 等具有较高的去除率，对脱氮除磷也具有较高的去除效果，它与普通回流污泥法二级处理后再进行三级物化处理相比，不仅投资和运行成本低，而且无大量难以处理的化学污泥，运行费用低、占地少，出水水质好，具有良好的环境效益和经济效益，所兰州交通大学毕业设计（论文）24以本设计采用 A2/O 艺。8.4 主要构筑物的选择8.4.1 格栅格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留雨水、生活污水和工业废水中较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮等，起净化水质，保护水泵的作用，同时也减轻后续处理构筑物的处理负荷，使之正常运行。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。8.4.2 沉砂池沉砂池的形式有旋流式、竖流式、曝气沉砂池。其中旋流式沉砂池利用机械控制污水的流态和流速，加速砂粒的沉淀，具有沉砂粒径小、效果好、占地省的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池体的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向环流。其优点：通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效果较稳定；受流量变化的影响较小；同时还对污水起预曝气作用，而且能克服平流式沉砂池的缺点 。综上所述，采用旋流式沉砂池。8.4.3 曝气池本设计选用厌氧缺氧好氧（A/A/O）生物脱氮除磷工艺。厌氧池释磷，溶解有机物被细胞吸收使 BOD 降低，细胞合成去除部分NH3-N；在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将回流混合液中带入的大量 NO3-N 和 NO2-N 还原为 N2 释放到空气中，BOD 浓度下降，NO3-N 浓度大幅下降，而磷没什么变化；在好氧池中，有机物被微生物生化氧化，而继续下降，有机氮被氧化继而被消化，使 NH3-N 浓度显著下降，但随着消化过程使 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。厌氧缺氧好氧（A/A/O）工艺可以同时完成有机物的去除、反硝化脱兰州交通大学毕业设计（论文）25氮、除磷的功能。共设 12 组 A2/O 池8.4.4 消毒接触池城市污水经二级处理后，水质改善，但仍有存在病原菌的可能，因此在排放前需进行消毒处理。常用消毒方法表 8.4方法 分子式 优缺点 适用条件液氯Cl2优点：1. 具有余氯的持续消毒作用2. 价格成本较低3. 操作简单，投量准确4. 不需要庞大的设备缺点：1. 原有机物高时会产生有机氯化物2. 原水含酚时产生氯酚味3. 氯气有毒，使用时需注意安全，防止漏氯液氯供应方便的地点氯氨 NH2ClNHCL2优点：1. 能减低三卤甲烷和氯酚的产生2. 能延长管网中剩余氯的持续时间抑制细菌生成3. 减轻氯消毒时所产生的氯酚味和氯味缺点：1. 消毒作用比液氯进行的慢，需较长接触时间2. 需增加加氨设备，操作管理麻烦原水中有机物多以及输水配水管线较长时漂白粉CaOClO2漂粉精Ca（ClO）2优点：1. 具有余氯的持续消毒作用2. 投加设备简单3. 价格低廉4. 漂粉精含有效氯达 60%70% ，使用方便缺点：1. 同液氯，将产生有机氯化物和氯粉味2. 易受光热潮气作用而分解失效，需注意贮存3. 漂白粉的溶解及调制不便4. 漂白粉含氯量只有 20%30% ，因而用量大，设备容积大。漂白粉只适合于生产能力较小的水厂，漂白粉使用方便，一般在水质突然变化时投加，适用于规模较小的水厂。兰州交通大学毕业设计（论文）26次氯酸钠 NaOCl优点：1. 具有余氯的持续消毒作用2. 操作简单，比投加液氯安全、方便3. 使用成本虽较液氯高，但较漂白粉低。缺点：1. 不能贮存，必须现场制取使用2. 目前设备尚小，产气最小，使用受限制3. 必须耗用一定电能及食盐适用于小型水厂，或管网中途加氯二氧化氯 ClO2优点：1. 不会生成有机氯化物2. 较自由氯的杀菌效果好3. 具有强烈的氧化作用，可除臭、去色、氧化锰、铁等物质4. 投加量少，接触时间短，余氯保持时间长缺点：1. 成本较高2. 一般需现场随时制取使用3. 制取设备较复杂4. 需控制氯酸盐和亚氯酸盐等副产物适用于有机污染严重时紫外线消毒优点：1. 杀菌效率高，需要的接触时间短2. 不改变水的物理化学性质，不会生成有机氯化物和氯酚味3. 已具有成套设备，操作方便缺点：1. 没有持续的消毒作用，易受重复污染2. 电耗较高，灯管寿命还有待于提高适用于工矿企业，集中用户用水，不适用管路过长的供水。臭氧消毒 O3优点：1. 具有强氧化能力，为最活跃的氧化剂之一，对微生物，病毒、芽孢等均具有杀伤力，消毒效果好，接触时间短2. 能除臭、去色，及去除铁锰等物质3. 能去除酚，无氯酚味4. 不会生成有机氯化物缺点：1. 基建投资大，经常电耗高2. 臭氧在水中不稳定，易挥发，无持续消毒作用3. 设备复杂，管理麻烦4. 治水成本高适用于有机污染严重，供电方便处，可结合氧化用作预处理或与活性炭联用。鉴于液氯具有：余氯的持续消毒作用；价格成本较低；操作简单，投量准兰州交通大学毕业设计（论文）27确；不需要庞大的设备等诸多优点，且适用于大型污水处理厂。与本设计所需的条件相符，所以本设计采用液氯消毒。液氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂，它是氯气经压缩液化后，贮存在氯瓶中，氯气溶解在水中后，水解为 HCl 和次氯酸，其中次氯酸起主要消毒作用。氯气投加量一般控制在 1-5mg/L,接触时间为 30 分钟。接触池分 4 个廊道，每廊道长 54m，宽 8m。8.4.5 计