太湖流域某城镇污水处理厂设计毕业论文

江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) I 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业论文 太湖流域某城镇污水处理厂设计 of a a n 苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 要 太湖流域是著名的江南水乡，该流域的水资源问题日趋突出，表现在 :水资源开发和利用的程度增高，水资源保护的工作难度加大，水污染治理的步伐不及时，水体污染比较严重，水资源的管理不协调等等。由于环境的退化，生物多样性和生态稳定性下降，水 生植物受到一定程度的破坏，水体的自净能力逐渐减弱，加之部分河道被盲目侵占，其中堵塞也相当严重。太湖流域的水质主要的超标项目为氨氮、总磷、生化需氧量和高锰酸盐指数。 艺是近几年才新起的污水处理工艺，在脱氮除磷方面有着独特的效果。因此，研究 艺的设计技术能够为改善城市废水的脱氮除磷效果提供重要的理论基础。国内外的研究实践表明，该工艺不仅具有较高的 除率，而且在一定程度上解决了其它工艺在脱氮除磷方面面临的问题。本设计针对太湖流域某城镇排放污水，依照城镇污水处理厂污染物排放 标准 (一级 A 标准，选择 理工艺 ,设计污水处理厂。该流程主要包括预处理、生物处理、污泥处理三部分。预处理包括格栅、沉砂池和初沉池；生物处理部分由 化池（厌氧池、缺氧池和好氧池）组成；污泥处理包括污泥的浓缩和脱水。 关键词： 城镇污水处理； 氮除磷；太湖流域 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) is a of of is is so to to a of of is is is a in a of an a SS in is on A）of CT to a CT 苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 录 第一章 绪 论 . 1 国氮磷污染的现状 . 1 国脱氮除磷工艺的应用与发展 . 2 歇式活性污泥法（ . 2 B 改进工艺 . 3 艺 . 3 物接触氧化法 . 3 论 . 4 第二章 工艺选择及流程 . 5 . 5 . 5 艺 . 5 艺 . 5 化沟工艺 . 5 2/. 6 艺流程图 . 7 第三章 构筑物的设计计算 . 8 . 8 设计计算 . 9 定扬程 . 9 算扬程 . 10 水池设计计算 . 12 站辅助设备选型 . 13 . 13 . 15 . 17 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) V . 17 . 18 . 19 . 20 . 21 . 27 . 28 （ 1）二沉池的工艺原理及功能 . 28 . 31 . 31 . 32 . 33 . 33 . 33 . 34 . 35 第四章 污水处理厂的总体布置 . 37 . 37 . 37 . 37 . 38 . 38 第五章 工 程 造 价 估 算 . 41 算依据 . 41 程造价计算 . 41 程直接费用 . 41 计调试、税金 . 43 程总投资 . 43 结 语 . 44 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 考文献 . 45 致 谢 . 47 附 录 . 48 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 1 第一章 绪 论 国氮磷污染的现状 在我国，氮磷的污染来自于工业污染、农业污染、畜禽的污染以及生活污染。这些途径使得氮磷的释放使得我国的氮磷污染越来越严重。本设计针对太湖流域污水处理厂的设计，主要分析水体中的氮磷污染。 体氮磷污染现状 我国的各个水域普遍受到氮磷不同程度的污染，虽然各不相同，但总体上呈逐渐增加的趋势。各项监测资料表明：在中国，各大水系中，近 40%的河段不适合再作为饮 用水的水源，在城市镇乡的河段中有大约 78%的河段不适合作饮用水源，城市的地下水有 50%已经受到了污染 1。对黄河的 312 个监测点进行氮含量的连续 40年的监测，得出如下结论：从 1990 年以后氮含量的增加十分明显，上游 .0 ， N ；一些支流甚至达到 0， N=10 2。 珠江在 1998 年进行的监测结果为：该水系中的氮污染主要是以 式存在， 浓度在 ；氮磷比为 30至 300；叶绿素 a 含量在 mg/口富营养化，其限制因子是浊度和磷浓度 3。 全国范围的湖泊和水库，氮磷污染逐渐加重，水体中藻类因为富营养化而大量繁殖，而且生存的时间长，覆盖范围广，近几年爆发的次数逐渐频繁。 当今，我国已经有几十万平方公里的海域受到氮磷污染的影响，有相当多的地方满足不了养殖的需要，就连水面上娱乐及旅游的水质也难以达到。 2001 年中国海域共记录 18 起赤潮， 2005 年 32 次，面积累计超过 2 万平方公里； 2010 年 35 次 4。发生的频次越来越越大，涉及的范围不断扩大。 体中氮磷的主要来源 我国各个水系中氮磷的污染主要来自于生活污染、农业污染及工业污染。生活污染中氮磷的污染主要来自人畜的排泄物、食品的废物以及合成的洗涤剂等。农业污染表现在：化肥的大量流失，据不完全统计，仅太湖流域化肥的使用量就达 300万 t/年以上；在上海郊区，化肥消耗量在 80 万 /年，流失率大于 40%5。食品加江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 2 工的相关企业、生产化肥的相关企业，其工业废水中含有大量的氮和磷，除此之外，化工行业还向外排放大量含磷的废水。不仅如此，畜禽业、养殖业、 旅游业等也会对本流域的水体富营养化造成一定程度上的压力。 国脱氮除磷工艺的应用与发展 19 世纪 70 年代，环境污染已经引起了国人的关注，随之，城市污水处理厂应运而生。 1984 年开始运行的天津市纪庄子污水处理厂是我国第一座大型城市污水处理厂。该厂的处理规模可以达到 26 万 m3/d。建成的污水处理厂对于有机污染物和悬浮物的处理效果还行，对于氮和磷的处理效果就不尽如人意了。 20 世纪 80 年代以来，污水处理新工艺这个新的名词引起了国内广泛的关注和研究。比较典型的有： 1981 年莘庄污水厂、 1982 年大观园污水厂 、 1983 年吴淞肉联厂污水厂、龙华肉联厂污水厂、乳品五厂，这些污水处理厂采用的工艺有： A/O 工艺、转刷型氧化沟、艺、垂直轴曝气叶轮氧化沟、三槽式交替氧化沟等 6。进入二十世纪九十年代，我国对于水体中各种污染物的限制标准越来越严格。在我国，污水的处理效率比较低，对于氮磷而言，最多只能去除 40%的氮，以及 20%的磷。我国每年的污水量还在不断的增长，跟发达国家相比，废水的重复利用率极低，只有百分之二三十，发达国家一般为百分之七十、甚至百分之百 7。如今，在我国，建污水厂的要求也越来越严格，只要是新建的 城市污水厂，在开工之前必须对潜在的氮磷污染进行合乎逻辑的估算，以此进行对氮磷污染物的控制，提高脱氮除磷的效率。否则随着污水量的不断增多，我国的污水将无处可排，按照这种趋势，在不久的将来，我国污水将不受控制，后果之严重，我想只要是稍微关注环境污染的人，心里还是比较清楚的。现在将简单的介绍我国常用的几种工艺。 歇式活性污泥法（ 该工艺受程序的控制，进水的方式有三种：单纯的注水、曝气、缓速搅拌，根据现实的情况确定合适的方式进行。现在应用的 艺、 艺是 艺、 艺是 艺的第三代。 艺有预反应区和主反应区两部分组成，前一个反应区体积比后反应区小。污水以层流速度进入主反应区，不会造成主反应区混合液的波动，连续进水同时还伴随着污泥的沉淀和厂区正常的排水，这些都不影响污水处理的进程。调查研究表明：采用 论文 ) 3 工艺，出水的 以达到 ， 以达到 8。 艺稳定性高，提高了池积和设备的利用率，增加了整个系统的灵活性。采用 艺的污水处理厂，运行状况均良 好。因为该工艺中周期变化的微生物，脱氮除磷功能比较好。 艺在 础上增加了选择器及污泥回流设施，并对时序做了一些调整，从而大大提高了可靠性及效率。浙江金华市污水处理厂、镇江新区污水处理厂使用的是 艺。实践证明 有很好的脱氮除磷效果，而且系统的抗冲击负荷能力强，对于工业废水比例较高的城市污水的处理较适用。 近年来序列间歇式活性污泥法（ 理养猪场废水越来越受到关注，该工艺相对比于其他工艺简单、剩余污泥处置麻烦少、节约投资投资省、占地少、运行费用低、耐有机负荷和毒物负荷冲击， 运行方式灵活，由于是静止沉淀，因此出水效果好、厌（缺）氧和好氧过程交替发生、泥龄短、活性高，有很好的脱氮除磷效果。且有通过氧化还原电位实时控制 应进程的报道，进一步提高了对氮磷的去除效果、节约了能源和投资。 B 改进工艺 该工艺是一种活性污泥法，包括生物吸附和生物降解两段。在污水浓度高，水质水量变化大的污水处理厂应用的效果更加明显。该工艺抗冲击负荷能力强，缓冲作用比较突出。学者们提出了 艺，其对氮和磷的去除效果比较好。 艺 艺包括厌氧池、缺氧池、好氧 池三个部分。该工艺能同时达到脱氮除磷的目的。在碳源较低的情况下，依然可以保持较好的出水水质。回流污泥回流到缺氧区而不是厌氧区，而缺氧去流出的混合液再回流到厌氧区 9。回流污泥中的硝态氮会先在缺氧去反硝化，进入厌氧池的回流中硝态氮含量几乎为零，保证碳源首先被嗜磷菌利用，不会对除磷产生不利影响。 物接触氧化法 生物接触氧化法是以生物膜为主，进行有机废水净化的一种高效处理工艺。作为主体的生物膜是附着在载体（俗称填料）上的。它同时拥有生物膜法和活性污泥法的优点。在可生化条件下，生物接触氧化法可以应用 于多种废水的处理，包括工江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 4 业废水、生活污水、养殖污水等，并且都能够取得不错的经济效益。这种处理方法因其拥有高效、节能、占地小、耐冲击、运行管理方便等特点被广泛应用 10。 生物接触氧化法通常应用于物化处理后，但却是废水处理过程中不可忽略的重要环节。在这个环节中，废水中的氨 /氮、亚硝酸、硝酸盐、硫化氰等有害物质都能够去除，对之后进一步净化水质有着关键作用。 另外，假若生物接触氧化法可以与 型组合式生物填料配合使用，能够加快废水中污染物的分解速度。而且它运行管理简便、投资少、废水处理效果好、能够最大程度上 减少占地。 论 随着中国经济的发展，污水量增加，江河湖库及近海海域普遍受到不同程度的污染。国家的水环境质量标准日趋严格，尤其是氮磷排放标准收紧。我国应用最为广泛的脱氮除磷工艺是 A/O、 、 氧化沟 工艺和 其变型工艺 。为今后城市污水处理厂脱氮除磷工艺设计和运行提供参考。据资深专家预测，在我国不断专研污水处理新工艺的前提下，在未来的 20年内，能够实现对污水的控制，并且对于污水处理率可以达到 50%至 80%。我国应该充分重视污水处理厂的建设、对 建厂前的要求应该严格把关，争取在污水处理上有所突破。目前，我们饱受了由于污水中氮磷的超标排放引发的一系列连锁的后果：富营养化的加重，使我们原本和谐的生物链彻底的失去了往日的平行，表面看来，我们并没有受多大的影响，但是当我走进大自然的深处，我们会不经意间发现，大自然失去了往日的风采，不是因为我们的眼睛被世俗化了，而是植物、动物正在濒临消亡。曾经有科学家做过统计，差不多每隔几个小时，地球上的物种就消亡了一种，难道面对这些数字，我们就没有一点心痛吗？所以，我们要大力发扬生物法，用以对污水进行脱氮除磷，不仅可以减少 水资源的浪费，而且可以有效的提高水资源的重复利用率。江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 5 第二章 工艺选择及流程 质水量及设计标准 某市位于太湖流域，污水处理要求满足城镇污水处理厂污染物排放标准 (一级 A 标准，需选用具有良好除磷脱氮功能的工艺，处理水量为 每天 20000 立方米 ，进出水水质指标见表 2 表 2出水水质指标 of () 项目 S N P 进水 300 200 400 20 35 5 出水 50 10 10 8 15 艺选择 艺 优点：处理流程短，占地小，合建式，处理成本底；泥水 的 分离不 会受到 干扰，能够稳定 出水 ， 理效果好，有稳定的脱氮除磷功能；脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧是由时间控制。在时间上具有推流反应器特征，不易发生污泥膨胀。 缺点：间歇运行，对自动化控制能力要求高；污泥稳定性没有厌氧消 化稳定；容积及设备利用率低；变水位运行，电耗大；脱氮除磷一般 11。 综上所述，可得比较适合本城镇污水处理的工艺是 为这种工艺具有较好的脱氮除磷功能，可以解决硝态氮对除磷的不利影响，特别对于碳氮比和碳磷比不高的污水，更能显示其优越性。 艺 优点：在碳源较低的情况下，依然可以保持较好的出水水质。回流污泥回流到缺氧去而不是厌氧区，而缺氧去流出的混合液再回流到厌氧区。回流污泥中的硝态氮会先在缺氧去反硝化，进入厌氧池的回流中硝态氮含量几乎为零，保证碳源首先被嗜磷菌利用，不会对除磷产 生不利影响。 缺点：较多的回流线路会造成耗电量的增加 12。 化沟工艺 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 6 优点：工艺流程简单，构筑物少，运行管理方便；具有完全混合式和推流式流态的水流特征；构造形式多样，运行灵活；处理效果稳定，出水水质好，并可实现脱氮；能承受水质、水量冲击负荷，对高浓度的工业废水有很大稀释作用；能处理不容易降解的有机物；污泥生成量少，污泥不需要消化处理，不需要污泥回流系统；对于中小型污水厂基建投资省，运行费用低，技术先进成熟，管理维护简单；无须设初沉池、二沉池。 缺点：周期运行，对自动化控制能力要求高；污泥稳 定性没有厌氧消化稳定；容积及设备利用率低；脱氮效果进一步提高需要在氧化沟前设厌氧池 13。 2/O 工艺 优点：该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下 能够 交替运行， 这样 有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能；该工艺 并不 需外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌，节省运行费用；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；便于在常规活性污泥工艺基础上改造成 工艺；合理分配进水，脱氮除磷效果双佳国内。 缺点：处理构筑物较多；脱氮效果受污泥回流比影响大，能耗高；用于小型水厂费用偏高；脱氮除磷效果易 受低温影响；要防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生氮气而干扰沉淀 14。 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 7 艺流程图 进水 好氧混合液回流 缺氧混合液回流 出水 回流污泥 液氯消毒剂 泥饼外运 图 2 污水处理工艺流程图 of 氧池 缺氧池 好氧池 二沉池 接触池 污泥浓缩池 贮泥池 脱水机房 粗格栅 泵 房 细格栅 旋流沉砂池 辐流式初沉池 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 8 第三章 构筑物的设计计算 格栅的计算 格栅 的作用是 用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污物 。污水经过格栅后，流入下一个流程，这期间，格栅就保护了其它构筑物， 以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。 已 提供的 数据： 在这个设计中，所选取的 城镇污水的设计流量为 0 0 0 0 33 则， 2m a x （ 1）栅条间隙数： 设栅前水深 h = 过栅流速 ，取 ， 栅条间隙宽度 ， 格栅倾角数 60 ， 0s a x (个 ) 格栅设两组，一组工作，一组停用校核。 （ 2）栅槽宽度 设栅条宽度 S = 43( （ 3） 进水渠道渐宽部分长度 设进水渠道 ，其渐宽部分展开角度 201 ， 进水渠道的流速为： a （ 4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 9 2 （ 5）通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面，则 ，34)( 栅受污染堵塞时水头损失增加倍数，一般取 K=3， 23401 i n)0 2 34 （ 6）栅后槽总高度 设栅前渠道超高 ，则 为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降作为补偿。 （ 7）栅槽的总长度 ， 11 ， m t a 21 a n （ 8）每日栅渣量 在格栅间隙为 栅渣量1333 10/ 水） 般取 4 0 010008 6 4 0 0 31m a x 因此采用机械清渣 15。 泵机组设计计算 定扬程 本设计平均流量为 230L/s，最大秒流量为 370L/s，选用自灌式泵站。管底地下江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 10 深埋 泵提升后最高水位为 站原地高程取为 径 满度 h/D = 从前面的计算得：污水经过格栅的水头损失为 设集水池有效深度 H 为 2m，有效水深为 集水池最低工作水位与所提升最高水位之间的高度为： mH 3 设泵站内部水流损失为 设总出水管中心深埋 部损失为沿线损失的 30%，选用 600铁管，查表的 i= Q /a x 则泵站外管线水头损失为 (出水线水平长度 +竖线长度 )i(13+ 设总安全扬程 1m，则水泵总扬程为： 总 综上选用 300水泵。 水泵各项参数如下 : 流量 217L/s，扬程 13m，转速 980r/效率 79%，配套功率 45水口径 250应机座号 动耦合型号 400过颗粒 1256。 算扬程 吸水管的水头损失，每根吸水管的流量 2303680 ， 管径 00v=s， 1000i= 直管部分长 叭口（ ）， 90500 头（ ）， 门一个 ) ， 00 渐缩管 ) 沿 8 8 2 ）（局江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 11 9 4 8 6 总 泵站内压水管路水头损失计算，选择一条阻力损失最大的管路作为核算对象，计算泵站内压力管路水头损失。每个出水管： 2303680 选用 600径，则： 以 A 点沿着 顺序计算水头损失 : 50 止回阀一个， )2 9 5 2 损失：50 闸阀一个， )0 0 7 2 损失： 90450 g 弯头一个， )0 7 1 2 损失 450250 扩 管， )3 3 8 ,/2 损失： B 7 1 2 8 1 7 5 00 丁字管 )0 5 0 2 损失： 00 直管 )230( 损失：C 0 5 2 2 0 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 12 00丁字管 )0 1 3 2 损失： 00 直管 )008 ,/460( 损失：D 0 2 2 8 3 00 丁字管 )0 2 9 2 损失： 00 直管 )019 ,/680( 损失：E ： 00 丁字管， )2 损失： 00 直管 )067 ,/680( ，损失：F 出水管路总水头损失等于 中的沿程阻力和局部阻力之和，加和等于 总扬程为： 37 5 6 3 7 所以，选用 30017。 水池设计计算 集水池容积（ V） 采用相当于一台水泵 6量，则 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 13 33 06230 集水池面积（ S） 集水池高度 2000 因此采用长宽比为 的集水池。 站辅助设备选型 对于水位的控制，我选用的控制器是浮球液位的自动控制的机器。由水位控制器发出信号，测定所需要的水位；对于泵站，其可以采用电磁、超声波流量计，为了防止水中的杂质堵塞管道，应该有相应的的措施，以防运行时出现机器瘫痪。泵站可以采用真空泵引水，需要设置水气分离箱，小型的泵站可以采用密闭 水箱。设置压力冲洗管，冲洗沉积的杂质，杂质由水泵抽走。我们可以在水坑和水池处设置管道，由闸门控制，根据需要开关闭闸门进行排水。为满足机泵安装与维修的需要，排水泵站必须安装起重设备。起重设备的选择与泵房内的水泵、电机、管道与阀门等设备的重量直接相关。门、过道及孔洞可能用于设备出入的地方，要有必要的宽度和净空，为使吊车正常运转，必须避开与出水管、闸阀、支架、走廊等的矛盾 18。表 3参照规范给出的起重量与可采用的起重设备类型，可作为设计的基本依据。 表 3 of of 重量 /t 可采用起重设备类型 起重量 /t 可采用起重设备类型 动吊架或固定吊钩 动或电动桥式行车 动或电动单轨吊车 动式行车 格栅的计算 （ 1）栅条间隙数： 设栅前水深 h = 过栅流速 v 一般控制在 s，取 v = s ， 栅条间隙宽度 b = 格栅倾角数 60 ， 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 14 0s a x (个 ) 格栅设两组，一组工作，一组停用校核。 （ 2）栅槽宽度 设栅条宽度 S = )1134( （ 3）进水渠道渐宽部分长度 设进水渠 道 ，其渐宽部分展开角度 201 ， 进水渠道的流速为： a ， （ 4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 2 （ 5）通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面，则 ，34)( K 为系数，格栅受污染堵塞时水头损失增加倍数，一般取 K=3， 23401 i n)0 0 34 （ 6）栅后槽总高度 设栅前渠道超高 ，则 为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降1 （ 7）栅槽的总长度 11 ， m 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 15 t a 21 a n （ 8）每日栅渣量 在格栅间隙为 ，取栅渣量110/(33 污水生活污水流量总变化系数，一般取 0 0 4 0 01 0 0 08 6 4 0 0 31m a x 因此采用机械清渣 19。 流沉砂池的设计计算 旋流式沉砂池主要涉及参数的选举是依据积水排水设计手册以及室外排水涉及规范中的规定，理想的设计进水流速宜选用平均流量时流速，介于 s，初期最小流速不宜小于 s，最大流速不宜大于 s，使小流量下沉积于渠道中的砂重新带入沉砂池。沉砂池最高时，流量的停留时间不应小于 30s，设计水力表面负荷宜为 )/(200150 23 ，用沉砂池的表面负荷来校核，选取池体的体积是否满足设计要求。有效水深宜为 径与池深比宜为 水的沉沙量可按 3/03.0 算，合流制污水的沉沙量应根据实际情况确定。砂斗的容积不应大于2d 的沉沙量，采用重力排砂时， 砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于 55 20。沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂石分离后贮存或外运。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于 200砂管应考虑防堵塞措施。 设计计算： 平均流量 0 0 0 0 33 最大流量 m a x ，设计中设计两座沉砂池。 （ 1）沉砂池的直径： 大设计流量，取为 q 表面负荷 )/( 23 ，取 )/(200 23 t 时间，取 30s， 江苏科技大学苏州理工学院本科毕业设计 (论文 ) 16 mq m a x ， 取 D=3m （ 2）沉砂池有效水深： 计中取 30s， mD 2m a ，取 （ 3）沉砂室所需体积： X 城市污水沉沙量， 363 10/ 一般取 30 3