奥贝尔氧化沟课程设计.doc

.大 连 海 洋 大 学 课 程 设 计 报 告 纸学院:海洋科技与环境 专业班级:环工二班姓名: 李润博 学号: 1118110201 某城镇污水处理厂设计 项 目 名 称： 某城镇污水处理厂设计 指导老师： 刘恒明 编制日期： 2014 年 9 月 30 日目录第一章概述31.1 我国水污染的现状31.2 城市污水的来源41.3 城市污水处理工艺简介4第二章 编制依据和设计内容72.1 设计任务72.2 设计资料72.3 处理要求72.4 其它资料82.5 原始资料82.5.1 气象资料82.5.2污水排放收纳河流资料92.5.3工程地质资料92.6 设计内容92.7参考文献9第三章 设计流量和水质污染程度103.1 设计流量103.2 水质污染程度10第四章 工艺流程选择104.1 各工艺流程简介104.2 处理工艺的选择114.2.2 氧化沟工艺的选择134.2.3 污泥处理工艺选择154.2.5 污水、污泥处理工艺流程图164.3 污水处理厂工程设计164.3.1污水处理厂总平面设计16第五章 各处理构筑物及其辅助设备工艺及水力计算185.1 中格栅185.2 附属设备的选型205.3集水池的设计215.4 污水提升泵的设计215.5 细格栅的设计计算225.4 附属设备的选型245.5 曝气沉砂池的设计255.5.1 设计说明255.5.2 设计参数255.5.3 设计计算255.5.4 附属设备选型275.6 厌氧选择池的设计275.6.1 厌氧池配水井275.6.2 厌氧选择池285.7 三沟氧化沟的设计计算285.7.1 设计参数285.7.2 设计计算295.7.3 附属设备的选型345.8 二沉池配水井355.8.1 设计参数355.8.2 设计计算355.9 辐流式二沉池365.9.1 设计参数365.9.2 设计计算365.9.3 附属设备的选型385.10 消毒池385.10.1 设计参数385.10.2 设计计算385.11 液氯投配系统385.11.1 设计参数395.11.2 设计参数395.12 污泥回流泵房395.13 污泥浓缩池405.13.1 设计参数405.13.2 设计计算405.14 污泥脱水间42第六章 污水处理厂的总体布置436.1污水处理厂的平面布置436.1.1平面布置的一般原则436.1.2污水厂平面布置的具体内容446.2污水厂的高程布置446.2.1污水处理厂高程布置原则446.2.2污水处理系统高程计算44第一章概述1.1 我国水污染的现状中国人均水资源拥有量仅为世界平均水平的四分之一。我国水资源短缺情况较为严重，根据联合国2008年数据，我国拥有全世界21%的人口，但只占水资源总量的6%，人均水资源量仅为世界人均水平四分之一左右，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。中国658个城市中，有三分之二以上缺水。生活污水的排放数量超过工业废水。2011年我国生活废水排放量428亿吨，占废水排放总量的65%；而工业废水排放量231亿吨，占35%。随着工业发展、城镇化提速以及人口数量的膨胀，我国面临着十分严峻的环境形势。全国主要流域的IIII类水质断面占64.2%，劣V类占17.2%，其中，海河流域为重度污染，黄河、淮河、辽河流域为中度污染。湖泊（水库）富营养化问题仍然突出，56个湖（库）的营养状态监测显示，中度富营养的3个，占5.2%；轻度富营养的10个，占17.2%。4月22日，国土资源部发布的2013中国国土资源公报显示，全国在203个地市级行政区开展了地下水水质监测行动，其中水质呈较差级的监测点2095个，占43.9%；水质呈极差级的监测点750个，占15.7%。“较差”与“差”，二者相加接近六成。近几年，中国重大环境污染以及事故频频发生，水污染事故占一半左右。监察部的统计分析，国内近几年每年水污染事故都在1700起以上。2013年1月山西天脊集团发生苯胺泄漏事故，当地政府事后瞒报，导致苯胺污染了漳河下游，影响了山西、河北和河南等多地居民的正常饮水和生活。2012年2月的广西龙江镉污染，2010年7月紫金矿业水污染和吉林松花江哈工污染，是近几年来影响非常严重的水污染事故。生活污水处理率大幅度提高。2011年，全国生活污水排放量为428亿吨，同比上升12.7%，占全国废水排放总量的65%。我国城镇生活污水处理率有了快速提升，从2001年的18.5%提升到2010年的72.9%。2006年以来工业废水排放量稳中有降，达标率逐年递增。2011年，我国工业废水排放量为230.9亿吨，同比下降2.8%。在废水排放总量中的占比也从2000年的46.8%下降到35%。工业废水排放达标率基本呈逐年递增的趋势，2011年的达标率高达95.3%，比2001年的85.6%提升了9.7个百分点。1.2 城市污水的来源城市污水是通过下水管道收集到的所有排水，是排入下水管道系统的各种生活污水、工业废水和城市降雨径流的混合水。 生活污水是人们日常生活中排出的水。它是从住户、公共设施（饭店、宾馆、影剧院、体育场馆、机关、学校和商店等）和工厂的厨房、卫生间、浴室和洗衣房等生活设施中排放的水。这类污水的水质特点是含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂等，以及氮、磷、等无机物，此外，还含有病原微生物和较多的悬浮物。相比较于工业废水，生活污水的水质一般比较稳定，浓度较低。 工业废水是生产过程中排出的废水，包括生产工艺废水、循环冷却水冲洗废水以及综合废水。由于各种工业生产的工艺、原材料、使用设备的用水条件等的不同，工业废水的性质千差万别。相比较于生活废水，工业废水水质水量差异大，具有浓度高、毒性大等特征，不易通过一种通用技术或工艺来治理，往往要求其在排出前在厂内处理到一定程度。 降雨径流是由降水或冰雪融化形成的。对于分别敷设污水管道和雨水管道的城市，降雨径流汇入雨水管道，对于采用雨污水合流排水管道的城市，可以使降雨径流与城市污水一同加以处理，但雨水量较大时由于超过截留干管的输送能力或污水处理厂的处理能力，大量的雨污水混合液出现溢流，将造成对水体更严重的污染。1.3 城市污水处理工艺简介传统的污水处理有物理处理、化学处理和生物化学处理。在实际污水处理中这些方法常常组合使用,形成各种不同的污水处理工艺流程。如厌氧好氧处理法(A/O法)、厌氧一缺氧一好氧处理法(A2/O法)、连续循环曝气(氧化沟法、序批式好氧活性污泥法或间歇式活性污泥法(SBR法)等。一、A/O工艺A/O是Anoxic/Oxic的缩写，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法。A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=24mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。二、A2/O工艺 A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。三、氧化沟 氧化沟（oxidationditch）又名连续循环曝气池（Continuousloopreactor），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。至今，氧化沟技术己经历了半个多世纪的发展，在构造形式、曝气方式、运行方式等方面不断创新，出现了种类繁多、各具特色的氧化沟。从运行方式角度考虑，氧化沟技术发展主要有两方面：一方面是按时间顺序安排为主对污水进行处理；另一方面是按空间顺序安排为主对污水进行处理。属于前者的有交替和半交替工作式氧化沟；属于后者的有连续工作分建式和合建式氧化沟。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟、（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。四、SBR法序批式间歇活性污泥法（SBR），在当前污水处理领域是应用较为广泛的处理技术。它有效地用于生活污水，城市污水和有机性工业废水的处理，它是被日本下水道协会和美国环保局评估了的少数富有革新意义和较强竞争力的废水生物处理技术之一。随着SBR应用的日趋广泛，又发展了一些SBR的变型工艺，例如ICEAS工艺、CASS工艺、IDEA工艺、DATIAT工艺、UNITANK工艺。SBR的工作程序是由流入、反应、沉淀、排放和闲置五个程序组成。污水在反应器中按序列、间歇地进入每个反应工序，每个SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列间歇运行的。在流入工序实施前，闲置工序处理后的污水已经排放，曝气池中残存着高浓度的活性污泥混合液。当污水注入流入时，曝气池可以起到调节池的作用，如果进行曝气可以取得预曝气效果，也可使污泥再生，恢复其活性。反应工序是SBR工艺最主要的一道工序。当污水注入达到预定容积后，可开始反应操作，如去除BOD、硝化、磷的吸收，以及反硝化等。根据反应需要达到的程度，进行短时间的微量曝气，以吹脱污泥上粘附的气泡或氮，以保证排泥顺利进行。在排泥工序，停止曝气和搅拌，使混合液处于静止状态，活性污泥与水分离，相当于二次沉淀池的作用。经过沉淀后的上清液作为处理出水排放，沉淀的污泥作为种泥留在曝气池内，起到回流污泥的作用。在闲置工序，处理出水排放后，反应器处于停滞状态，等待下一个操作周期。在此期间，应间断或轻微曝气以避免污泥的腐化。经过闲置的活性污泥处于营养物的饥饿状态，因此当进入下个运行周期的流入工序时，活性污泥就可以发挥较强的吸附能力增强去除作用。闲置工序是SBR工艺中的重要内容。第二章 编制依据和设计内容2.1 设计任务根据所给的原始资料,设计某城镇污水处理厂,具体内容包括:1、确定污水处理的工艺流程以及有关的处理构筑物；2、对各处理构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸（附必要的草图）；3、进行各处理构筑物的总体布置和污水与污泥处理流程的高程设计。2.2 设计资料1、排水系统：雨水与污水采用分流制，生活污水与工业废水为合流制，污水处理厂只考虑处理生活污水与工业废水，原水主要为生活污水。输入污水厂的污水干管直径为1400mm，管底埋深为地面以下6.0m，充满度为0.75。 2、 工业废水与生活污水的水量与水质见表1所示: 表1.1 设计进水水量 单位：m3/d项 目流量进水10104表1 设计进水水质 单位：mg/L（pH除外）项 目BOD5CODSSpHTNNH3-NTP进水 1903802606945344.2注: (1) 生活污水流量总变化系数为1.25 ; (2) 污水平均水温为20(夏季)和13左右(冬季); (3) 工业废水的水质不影响生物处理。 2.3 处理要求该城市污水处理厂排水执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级B标准,可满足受纳水体水质要求。见表2:表2 设计出水水质 单位：mg/L（pH除外）项 目BOD5CODSSpHTNNH3-NTP出水 2060206920812.4 其它资料该城镇地面由北向南坡度为0.8%，污水处理厂拟用场地选在某城镇南部，此处由西北向东南方向的坡度为0.4%。进入污水厂的排水管端点的地面标高为25.00m。2.5 原始资料2.5.1 气象资料表2 水文地质及气象资料风向全年主导风向为北风，夏季主导风向为南风年平均风速3.3m/s降雨量年平均700800mm，其中2/3集中在夏季温度年平均14.7，极端温度：最高32，最低-2.5土壤冰冻深度0.240.33m地基承载力各层均在100kPa以上地下水位6.58.2 m（地面下）地震烈度小于7级2.5.2污水排放收纳河流资料据19602000年连续观测，河道的最高洪水水位标高为19.00m，常水位标高为16.00m，枯水位标高为14.00m。2.5.3工程地质资料地质钻探结果表明，处理厂厂址土壤性质良好，地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。2.6 设计内容（1）目录；（2）概述设计任务和依据，简要分析设计资料的特点；（3）污水与污泥处理流程选择的各种因素分析和依据说明；（4）各处理构筑物的工艺计算及其工作特点的说明；（5）污水与污泥处理构筑物之间的水力计算及其高程设计；（6）处理构筑物总体布置的特点及依据说明。说明书应简明扼要，力求多用草图、表格说明，要求文字通顺、段落分明。图纸包括总平面图和污水、污泥高程图。总平面图中应表示各构筑物的确切位置、外形尺寸、相互距离；各构筑物之间的连接管道及场区内各种管道的平面位置、管径、长度、坡度；其它辅助建筑物的位置、厂区道路、绿化布置等；污水、污泥高程图中标出各种构筑物的顶、底、水面以及重要构件的设计标高、地面标高等。2.7参考文献1张自杰.排水工程(上、下册)（第四版）.北京:中国建筑工业出版社2韩洪军.水处理工程设计计算.北京:中国建筑工业出版社3彭党聪.水污染控制工程实践教程（第二版）.北京：化学工业出版社4给水排水设计手册（第1、5、9册）（第二版）.北京:中国建筑工业出版社5崔玉川，刘振江，张绍怡编著. 城市污水厂处理设施设计计算（第二版）.化学工业出版社6曾科，卜秋平，陆少鸣主编，污水处理厂设计与运行（第二版）.化学工业出版社7室外排水设计规范（GB50014-2010）8有关最新环境标准第三章 设计流量和水质污染程度3.1 设计流量表1.1 设计进水水量 单位：m3/d项 目流量进水101043.2 水质污染程度表1 设计进水水质 单位：mg/L（pH除外）项 目BOD5CODSSpHTNNH3-NTP进水 1903802606945344.2注: (1) 生活污水流量总变化系数为1.25 ; (2) 污水平均水温为20(夏季)和13左右(冬季); (3) 工业废水的水质不影响生物处理。第四章 工艺流程选择4.1 各工艺流程简介目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟，A2/O法，A-B法，SBR法等。为了使本工程选择最合理的处理工艺，有必要按使用条件，排除不适用的处理工艺后，再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择。氧化沟工艺，A2/O工艺和CASS工艺三种工艺均能达到处理要求。在设计可行性分析阶段，对氧化沟工艺，A2/O工艺和CASS工艺的比较分析：（a） A2/O工艺一般在A2/O工艺中，为同时实现脱N除P的要求，必须满足如下条件：BOD5/TKN=5-8 实际进水中：BOD5/TKN=190/45=4.25208.33m3/h，可以满足要求。5.5 细格栅的设计计算（1)栅条间隙数的计算两用一备 n细= 式中：n细 格栅间隙数； Qmax 最大设计流量，0.723m3/s； e 栅条间隙，取8mm； h栅前水深，取1.2m； v过栅流速，取1.0m/s 格栅安装倾角度； 所以：；取n=70。（2）栅槽宽度B B=S(n细1)bn 式中：B栅槽宽度，m； S格条宽度，取0.01m。 栅槽宽度一般比栅条宽0.20.3m，取0.2m。 则栅槽宽度 B=S(n1)+bn+0.2 =0.01 =1.59m(3) 通过格栅的水头损失h： 进水渠道渐宽部分的长度L若进水渠宽B1=1.0m，减宽部分展开角1=20。，则此进水渠道内的流速 m 细格栅栅槽后与出水渠道连接处渐窄部分长度： 过栅水头损失： h细=k式中：h细细格栅水头损失，m；系数，当栅条断面为矩形时取2.42；k系数，一般取k=3。 h细=0.43m（4）栅后槽总高度H 取栅前渠道超高h0=0.3m 栅前槽高H1=h0+h1=0.31.2=1.5m（5）栅槽总长度L L=L1+0.5+1.0+L2式中：L栅槽总长度，0.5细格栅距格栅前进水渠减宽部分长度；1.0细格栅距格栅后出水渠减窄部分长度；L1格栅距出水渠连接处减宽部分长度；L2细格栅距出水渠连接处减窄部分长度。 L=0.55+0.50+1.0+0.275=3.48m 取3.5m（6）每日栅渣量W w= 式中：w每日栅渣量，m3/d； w0 栅渣量m3/103m3污水，一般为0.10.01 m3/103m3，细格栅取0.08 m3/103m3。 5.4 附属设备的选型根据有效栅宽选择XGS型旋转格栅除污机XGS型旋转格栅除污机为新型的细格栅除污设备，可拦截并连续自动清除污水中的各种形状的固体杂物。它不仅适用深池格栅井中的颗粒悬浮物的截留，对线池也同样适用。该机分为不锈钢网齿和非金属网齿两种，最大特点是能自动固液分离。此结构设计合理，正常运行时有自净作用，无堵塞现象。设备动力消耗少，工作时无噪声。 主要技术参数：5.5 曝气沉砂池的设计5.5.1 设计说明常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池。普通沉砂池的沉砂中约有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池可克服这一缺点，曝气沉砂池能够在一定程度上使沙粒在曝气的作用下互相摩擦，可以大量去除沙粒上附着的有机污染物；同时由于曝气的气浮作用，污水中的油脂物质会升至水面形成浮渣而被去除。曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。同时还对污水起到预曝气的作用，可减轻后续处理构筑物的负荷，并改善其运行条件。5.5.2 设计参数 表3-2 曝气沉砂池的设计参数旋流速度 水平流速 最大停留时间 有效水深 宽深比0.250.30 m/s 0.060.12m/s 13min 23m 11.5 5.5.3 设计计算 （1）池子总有效容积V 设计污水停留时间t=2min , 则 V=Qmax60=1.447260=173.64m3 （2）水流断面积A 设v1=0.1m/s, 则 A=Q/v1=1.447/0.1=14.47m2 （3）池总宽度B 设有效水深h2=2.0m B=A/h2=14.47/2.0=7.2m （4）每格池子宽度b 设每组池子为三格，则b=B/n=7.2/2=3.6m b/h2=3.6/2.0=1.8介于1.01.5之间(符合规定)（5）池长 L=V/A=173.64/14.47=12m（6）每小时所需空气量q 设每立方污水所需空气量d=0.2m3/m3污水 , 则 q=dQ3600=0.21.4473600=1041.84m3/h（7）沉砂室沉砂斗体积Vo 设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道， 则沉砂斗体积 其中：a为沉砂斗上顶宽，a1为沉砂斗下顶宽 （a）沉砂斗上口宽a 取斗高h4=0.42m，斗底宽a1=0.55m，斗壁于水平面的倾角a=60 （b）沉砂斗体积Vo Vo=（1.180.55）/20.42124.36m3（8）沉砂室高度h3 设沉砂室颇向沉砂斗的坡度为i=0.2 有 计算得h3=0.48m （9）沉砂池总高度 取超高h1=0.6m H=h1h2h3h4=0.62.00.480.42=3.5m曝气系统 曝气量 其中，d为每立方米污水所需的空气量，取 q为每小时所需空气量， 则 5.5.4 附属设备选型吸砂机的选型选用BXS-型行车吸砂机。该机适用于污水处理工程中曝气沉砂池的沉砂排除。该机为中心传动行车式，靠液下泵排砂，控制线可采用电缆。 表3-3 BXS-型行车吸砂机的主要技术参数5.6 厌氧选择池的设计5.6.1 厌氧池配水井设一座厌氧池配水井用于向两个厌氧池中配水，承接来自沉砂池的污水与回流污泥，进行混合。采用配水堰配水。厌氧池配水井设计参数如下：来自沉砂池进水管径：D1=1500mm回流污泥管管径：D3=800mm配水管管径：D2=800mm配水漏斗上口口径：D=2.0D1=2.01500=3000mm堰顶宽：B=1000mm堰上水头：h=0.3m5.6.2 厌氧选择池（2）设计参数厌氧选择池设三座，分别与三座氧化沟相连。设计有效水深：h=5.0m设计水力停留时间：t=2.0h则厌氧池总容积： V=Qt=1000001.252/24=10416.66m3单座厌氧池面积： S1=V/2h=10416/(34)=868m2（2）实际参数厌氧池直线段长度:L=35m两边半圆半径：r=9.0m单座池实际面积： 厌氧池总容积：V=3hs1=34.0884=10608m3水力停留时间： t=V/Q=1060824/60000=4.2432h厌氧池中间设导流墙，导流墙宽200mm。5.7 奥贝尔氧化沟的设计计算5.7.1 设计参数（1）设计水量Q=1000001.25=12500m3/d （2） 设计进水水质 BOD5浓度=190mg/L； TSS浓度 =238mg/L； VSS=167mg/L (VSS/TSS=0.7)；TN=49 mg/L；TP=4.9mg/L （3）出水水质 BOD5浓度Se=20 mg/L； TSS浓度Xe=20mg/L；