城市污水处理厂设计毕业设计.doc

青岛理工大学毕业设计（论文）用纸摘 要 本次毕业设计的题目为山东省b市城市污水处理厂设计，主要任务是对污水处理厂一期工程进行设计，掌握工程设计的基本步骤，掌握城市污水处理工艺设计、厂区平面布置以及各处理单元构筑物设计计算的基本方法。 污水处理厂三期的总处理规模为4.5万吨/日。进水水质：codcr：550mg/l，bod5：250mg/l，ss：280mg/l，nh3-n：46mg/l，tn：58mg/l，tp：6.5mg/l。要求处理后水质达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）一级 a 标准的要求：codcr50mg/l，bod5 10mg/l，ss10mg/l，nh3-n5mg/l，tp0.5mg/l。 本设计根据其进水水质、水量及出水情况，分析比较了各种污水处理工艺，确定该污水处理厂采用倒置的a/a/o工艺，该工艺具有处理效果好，出水水质稳定，运行管理方便，基建与运行费用低等特点。产生的污泥经浓缩、脱水后外运。 主要设计内容包括：污水处理工艺选择及各工艺单元的设计(包括工艺流程的确定及各单体构筑物的设计)；污泥处理工艺设计(包括工艺流程的确定及各单体构筑物的设计)；污水处理厂的平面及高程布置(包括污水处理厂处理构筑物和辅助构筑物的平面图及高程图的绘制)。 关键词：污水处理，倒置a/a/o工艺，污泥处理，平面布置，高程布置 abstract the graduation design topic is to design b citys wastewater treatment plant of shandong . the main task is to design the wastewater treatment plants first project,master the basic steps in engineering design and the city wastewater treatment process design, factory layout and each processing unit to build a basic method in design and calculation. the total construction scale of the first project is 100000 m3/d; the original water: codcr:550mg/l, bod5:250mg/l; ss:280mg/l; nh3-n: 46mg/l; tn:58mg/l; tp:6.5mg/l for handling the water quality to achieve the country the urban wastewater treatment plant emissions standards (gb18918-2002) level 1a standard requirements: codcr less than 50 mg/l, bod5 less than 10mg/l bod5, ss less than 10mg/l, nh3-n less than 5mg/l, tp less than 0.5 mg/l.in this paper, according to the feed water quality, water quantity and water situation, analyses and compares the all kinds of wastewater treatment process, determine the sewage treatment plant using the separate inflowing reversed a/a/o process, the process has good effect,stable water quality,easy operation and managment,infrastructure and low operation cost.the sludge is transported out of the plant after concentration and dehydration. the main design content includes: choosing the wastewater treatment process and the process of design unit (including process flow and the determination of the monomer structures design); the sludge treatment process design, (including process flow and the determination of the monomer structures design); wastewater treatment plants the plane and elevation layout (including wastewater treatment plant structures and auxiliary structures plan and elevation drawing). key words:wastewater treatment, reversed a/a/o process, suldge treatment, the plane and elevation layoutiii72目录前 言4第1章 设计任务61.1目的：61.2设计要求61.3污水水质以及出水要求7第2章 污水处理方案论证82.1 污水处理等级论证82.1.1 污水可生化性分析82.1.2 污水可生物处理的衡量指标82.1.3 污水处理等级的确定92.2 工艺方案选择原则102.3二级处理工艺102.3.1二级处理工艺方案简述102.3.2 二级处理工艺方案选择142.4 二级处理工艺方案比较152.4.1 方案论述152.4.2比选方案技术比较162.5 污水处理方案确定162.6 污水消毒工艺方案比较172.7 污泥处理构筑物设计说明18第3章 污水处理系统设计计算193.1 进出水情况193.1.1 处理负核193.2 粗格栅203.2.1设置203.2.2粗格栅设计计算203.2.3进水泵房233.3 细格栅233.3.1设计流量233.3.2设计参数选择及计算243.4 沉砂池273.4.1沉砂池的作用273.4.2几种常用沉砂池的比较273.4.3沉砂池的选用283.4.4设计计算283.5 初次沉淀池323.5.1 初沉池的选用323.5.2 设计计算323.6 生物反应池353.6.1 池体设计计算353.6.2需氧量计算373.7 二沉池393.7.1设计说明393.7.2设计计算40第4章 污泥系统设计计算484.1 重力浓缩池484.1.1污泥量484.1.2设计计算484.2二沉池的采用气浮浓缩504.2.1 剩余污泥量504.2.2气浮浓缩的计算（采用有回流气浮浓缩）514.3.1设计参数534.3.2消化池的主体设计534.5污泥的后浓缩544.5.1 污泥量544.5.2 浓缩池面积544.6 污泥的脱水（采用离心脱水）554.6.1 设计参数554.6.2 设计计算56第5章 三级处理部分585.1投药设备585.1.1 溶液池（混凝）585.1.2 溶解池容积585.1.3 溶解池搅拌设备595.1.4 计量投加设备595.2混合设备605.3絮凝设备605.3.1 絮凝池有效容积605.4沉淀615.4.1 设计参数615.4.2 设计计算615.4.3 核算615.6紫外线消毒625.6.1灯管625.6.2 消毒渠设计63第6章 高程布置646.1 布置原则646.2 各构筑物的水头损失666.3 污泥系统高程计算68结 论69参考文献70致 谢71前 言当今社会经济技术发展速度日益加快，而与此同时，伴随着工业的发展，环境污染问题日趋严重，其中，水、气、渣三大公害作为主要的污染物，给人们的生活带来了诸多不便。特别是水体污染，表现的极其突出。随着经济技术的迅猛发展，生活水平的提高，人们对生态环境的要求日益提高，这就需要越来越多的污水厂改进工艺技术，提高污水处理后水质，以到达更高的水质排放标准。城市污水一般由生活污水和工业废水组成，城市污水的水质与城市的规模、生活水平、工业企业的状况及废水处理水平、排水系统的形成及完善程度、气候环境等因素有关。对一些有毒有害工业废水必须进行预处理才能排入城市下水道，以免对城市污水处理系统造成冲击。 城市污水处理程序包括一级处理、二级处理、深度处理及污泥处理，其中的核心部分是二级生化处理。一级处理构筑物主要包括格栅、沉砂池和初次沉淀池，二级处理构筑物主要包括生物池和二沉池。二级处理主要是通过微生物的新陈代谢作用将污水中的大部分有机物转化成co2和h2o。三级处理是在一级、二级之后，进一步去除难降解的有机物、磷、氮以及能导致水体富营养化的可溶性无机物等，常用方法有混凝沉淀、砂滤法等。污泥处理是污水处理的最后一个环节，在污水处理中占有重要地位，污泥处理主要包括浓缩、消化、脱水等。活性污泥法一直是城市污水处理的主导工艺，为满足日益严格的环境要求，并降低运行成本，简化管理，许多新技术、新工艺、新设备并被开发出来和推广应用，如：ab工艺，a2/o工艺，常规a2/o工艺、倒置a2/o工艺、sbr工艺、氧化沟及酸化水解与好氧法的串联处理工艺，新工艺的应用大大提高了我国污水处理的总体水平，降低了投资和运行费用，缓和了环保投资严重不足的矛盾。污水处理厂工艺设计针对水量水质特点，从实际出发，因地制宜，力求做到经济、合理、高效。采用倒置a2/o工艺对该城镇污水经行有效的处理，以达到排放标准。该设计说明书较全面地讲解详细得叙述了该设计方案的选择，主要处理构筑物的设计与计算，污水处理厂平面及高程布置。本设计将根据国家城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）进行合理的初步设计。通过毕业设计，我们不仅可以熟悉污水处理厂设计过程，了解了现代污水处理的工艺流程，还培养分析解决问题的能力，树立高度的工作责任感，为今后的学习工作打下坚实的基础。 第1章 设计任务 1.1目的： 根据给定资料完成城镇污水处理工艺的设计，掌握工程设计的基本步骤，掌握城市污水处理工艺选择、各处理构筑物设计、工程制图的基本方法。设计要求：（1）完成城镇污水处理厂的设计及计算；（2）处理出水指标达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）一级a标准的要求；（3）完成厂区内污水及雨水管道的设计计算 1.2设计要求 污水处理厂设计平均日流量：45000m3/d，最小时流量：1500m3/h 设计进水水质：codcr: 550 mg/l; bod5 : 250mg/l; ss: 280 mg/l; nh4+-n: 46mg/l; tn: 58mg/l; ph: 6.57.5； tp: 6.5mg/l 设计出水水质：处理出水指标达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）一级a标准的要求； 污水厂占地总面积5.5ha; 污水厂进水总管水面标高：-3.5m 污水处理厂处地面标高0m，尾水排入下游河道，河道丰水期最高水位-2.7m。 1.3污水水质以及出水要求名称codcrbod5ssnh4+-ntntpph进水550mg/l250mg/l280mg/l46mg/l58mg/l6.5mg/l6.5-7.5出水（一级a标准50mg/l10mg/l10mg/l5mg/l15mg/l0.5mg/l6-9第2章 污水处理方案论证2.1 污水处理等级论证2.1.1 污水可生化性分析 污水生物处理是以污水中所含污染物作为营养物质，利用微生物的代谢作用使污染物被降解，污水得以净化。因此对污水成分的分析以及判断污水能否采用生物处理是设计污水生物处理工程的前提。所谓污水可生化性的实质是指污水中所含的污染物通过微生物的生命活动来改变污染物的化学结构，从而改变污染物的化学和物理性能所能到达的程度。研究污染物可生化性的目的在于了解污染物质的分子结构能否在生物作用下分解到环境所允许的结构形态，以及是否有足够快的分解速度。所以对污水进行可生化性研究只研究可否采用生物处理，即使有机污染物被生物污泥吸附而去除也是可以的。因为在停留时间较短的处理设施中，某些物质来不及被分解，允许其随污泥排放处理。事实上，生物处理并不要求将有机物全部分解成co2、h2o和硝酸盐等，而只要求将水中污染物去除到环境所允许的程度。2.1.2 污水可生物处理的衡量指标 1. bod5和cod是污水生物处理过程中最常用的两个水质指标，用bod5/cod值评价污水的可生化性是广泛采用的一种最为建议的方法，一般情况下，bod5/cod值越大，说明污水可生化处理性越好，综合国内外的研究成果，可参照表2-1中所列的数据来评价污水的可生物降解性能。表2-1 污水可生化性评价参考数据 bod5/cod0.450.30.450.20.30.2m3/d式中：w1栅渣量，m3/103m3，污水设计取值0.76 m3/103m3 代入数据得： l=3.52m(考虑到设备的操作空间，实际设计取值5.52m) 9) 设备的选择 选用ch型链条式回转格栅。 设备台数：两台（一用一备） 设备基本参数：公称栅宽 b1.7m(有效宽度) 格栅间隙 b21mm 安装角度 60 电机功率 n2.2kw 栅条截面积 5010mm2 3.2.3进水泵房 采用潜水泵站。潜水泵站不同于干式泵站，潜水泵的电机防水密封，可以长期浸入清水和雨污水池中，不存在受潮问题，潜水泵电机机组整体安装，结 构紧凑，运行稳定，便于就位和更换，所以潜水泵站无需上部厂房，也简化了地下结构，降低了工程造价，但是由于潜水泵在水下运行，要有可靠的产品质量、自动控制和保护功能作依托，因此，潜水泵价格较高。 2潜水泵的选择 选用qw型潜水式排污泵。 设备型号：350qw11001045 设备台数：三台（两用一备） 设备基本参数：单台流量 q1100m3/h 设计扬程 h12m 单台功率 n55kw 口 径 d350mm 3.3 细格栅 3.3.1设计流量 细格栅用最大设计流量进行设计计算: qmax2568.75 m3/h0.7135m3/s 选用两套设备,每台设备的设计流量为: qmax0.36m3/s 3.3.2设计参数选择及计算 根据室外排水设计规范，细格栅采用机械清除时格栅栅条净间隙应满足1.5mm10mm；污水过栅流速应满足0.6m/s1.0m/s;格栅渠道内的水流速一般为0.6m/s0.8m/s;机械清除格栅倾角应满足6090(倾角小时较省力,但占地多)。 （1）栅条间隙数 式中：qmax最大设计流量，0.7135m3/s； 格栅倾角设计取60； b 栅条间隙宽度，设计选用b=0.01m； h 栅前水深，设计取1m； v 过栅流速，一般采用0.61.0m/s,设计取0.6m/s。 代入数据得：n=110个 (2)栅槽宽度 b =s(n-1)+bn( (式3-11) 式中：b栅条间隙宽度，m； n栅条间隙数，个； s栅条宽度，m。 已知n=110个，b=0.01m； 设栅条宽度 s=0.01m 代入数据得：b=2.19m (3) 设备的选择选用tgs-1200设备台数：两台（同时工作）设备基本参数：齿耙宽度1060mm 单个设备宽1550mm 两台设备总宽度 3500mm 格栅间隙10mm 安装角度（4） 进水渠道渐宽部分长度 式中：-进水渠宽，m -渠渐宽部分展开角 -栅槽宽度，m已知=2.19m设进水渠宽=1m ，渠渐宽部分展开角=代入数据得=1m 代入数据得=0.5m（5） 通过格栅的水头损失 式中：-形状系数，设栅条断面为锐边矩形断面，则取值2.42 -格栅倾角 k-系数，格栅受污物堵塞式水头损失增大倍数，一般用3 g-重力加速度，已知b=0.01m，s=0.01m，v=0.6，g取9.8代入数据得=0.12m(7) 栅槽后总高度 式中：栅前渠道超高,一般采用 0.3m。已知 h=1m, h1=0.12m 代入数据得：h=1.42m (8)栅前渠道深 已知 h=1m, h2=0.3m 代入数据得： h1=1.3m 细格栅示意图(9) 栅槽总长度 代入数据得： l=2.85m (10) 栅渣量 采用机械清渣。3.4 沉砂池3.4.1沉砂池的作用 沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞，缩小的砂粒污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。其工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。 3.4.2几种常用沉砂池的比较 沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；普通平流沉沙池主要缺点是沉沙中含有 15%的有机物，使沉砂后的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池可以克服这一缺点。池断面呈矩形，在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。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，同时还对污水起预曝气作用。 3.4.3沉砂池的选用 经比较，本设计选用曝气沉砂池，设一组池子。污水经潜水式排污泵提升后经细格栅，由进水渠进入曝气沉砂池，经曝气沉砂池处理后，进入出水渠，渠端口处设管道，污水由管道进入初沉池。3.4.4设计计算 （1） 池子的有效容积 v=60t 式中：qmax最大设计流量，m3/s； t 最大设计流量时的停留时间，取 8min代入数据得：v=342.5m3（2） 水流断面面积 式中：v最大设计流量时的水平流速 v0.1m/s（一般采用 0.060.12m/s）。代入数据得：a=7.135m2(3) 池总宽度 式中：h2有效水深，取值 2.5m(一般采用23m)。代入数据得：b2.854m 取3m宽深比 b/ h2=2.854/2.5=1.145（符合要求）(4) 池长 代入数据得：l48m(5) 每小时所需空气量 q=d qmax 3600 式中：qmax最大设计流量，m /s； d 每 m3污水的曝气量，取0.2m3。代入数据得：q=513.72m /h曝气系统的选择：采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供气，穿孔管曝气。（6） 空气管系统计算一根干管上设26 条配气竖管。 1）每根竖管的供气量 式中：n配气竖管的总数，设计取 26个。代入数据得：q =19.76m3/h2) 所需空气扩散孔总数 式中：a=9513； a=（r=2mm）代入数据得：n =757 个 设计采用每个横管上安设 29 个空气扩散孔 3） 横管长1.8m，0.058m一个孔(7) 沉沙槽所需容积 v= qmaxxt/106 式中：x产生砂量，x=2.03.0m3/105m3，取x=3.0 m3/105m3。 t贮泥时间,取t=2.0d。 代入数据得：v = 3.12m3 (8)沉沙槽几何尺寸确定 沉沙槽上口宽为：b2=2h3ctgb1式中：h3沉沙槽高度，设 h30.3m； 沉沙槽斜壁与水平面的夹角，设60； b1沉沙槽底宽，设 b10.3m。 代入数据得：b20.646m (9)池底斜坡部分的高度 式中：i池底坡度，设为1，坡向沉沙槽； b单个池宽，m； b2沉砂槽上口宽，m。 代入数据得：h41.1m (10)池子总高 hh1+h2+h3+h4+h5 式中： h1池子超高，不宜小于0.3m,安全考虑,设计选用0.5m； 已知h22.5m，h31.1m, h40.3m 代入数据得：h4.9m (11)排砂方式 沉沙池底采用沉砂斗集砂，沉砂有离心泵自斗底抽升至高架集砂槽，由集砂槽经排砂管排入砂水分离器，砂水分离器通入压缩空气洗砂，污水排入厂区排水管，净砂直接由汽车外运。 用直径1.2m