CAST工艺处理小区生活污水毕业设计（活性污泥法）

安徽工业大学 毕业设计 第 摘要 小区生活污水的处理近年来越来越受到重视。小区污水的特点是可生化性好，适合采用生物处理的方法如：活性污泥法、生物膜法等 。 如 有机物的去除效果好，抗冲击负荷能力强，产泥量小， 不发生污泥膨胀，反应推动力大 ，能在低温环境中长期运行，并保持高的处理效率。与其他二级处理相比 艺投资少、运行费用低、管理方便。 根据设计任务， 本设计选用 为小区生活污水的处理工艺，具有投资少，运行费用低，自动化程度高，噪音小的特点，并且处理水质能达 到国家规定的排放标准。本设计说明书重点说明了 艺在处理小区生活污水时所采用的运行参数、设计 的 计算方法和过程，以及一些常用水处理构筑物的设计计算方法，通过设计能达到预期的处理效果。 关键词 小区生活污 水 活性污泥法 负荷 安徽工业大学 毕业设计 第 he of of is to in of is of of is no is at to of is is to to of of of of is s of of of of in of of 徽工业大学 毕业设计 第 目录 摘要 . i . 言 . 1 1. 文献综述 . 2 现阶段我国水资源状况 . 2 小区生活污水的定义来源及特征 . 2 定义 . 2 来源 . 2 特征 . 2 现阶段国内外生活污水处理工艺 . 3 A/O 工艺 . 3 A/B 工艺 . 3 艺 . 4 氧化沟工艺 . 9 生物膜 . 厌氧工艺 . 13 2. 小区生活处理工艺方案 . 14 处理要求 . 14 水质情况 . 14 处理程度计算 . 14 小区生活污水处理的原则 . 15 小区生活污水处理应注意的问题 . 15 生活污水处理的典型工艺流程 . 15 确定方案 . 16 确定工艺流程 . 16 提 出方案 . 18 方案比较 . 19 工艺比较结果 . 21 3. 工艺设计计算 . 22 泵前粗格栅 . 22 设计参数 . 22 计算 . 22 污水提升泵房设计计算 . 23 集水间的设计 . 24 泵房机器间设计计算 . 25 集配水井设计计算 . 28 初沉设计计算 . 29 反应池的设计计算 . 34 采用间断进水设计的原因 . 34 采用泥龄法设计的原因 . 34 算 . 35 浓缩池的设计计算 . 46 浓缩污泥量的计算 . 46 间歇式浓缩池设计计算 . 48 安徽工业大学 毕业设计 第 高程计算 . 51 污水部分水头损失计算 . 51 污泥部分水头损失计算 . 51 4. 概 预算 . 52 编制依据 . 52 工程投资概算 . 52 直接费用 . 52 间接费用 . 54 直接运营费用 . 54 总结 . 55 致谢 . 56 参考文献 . 57 附录 . 58 安徽工业大学 毕业设计 第 1页 前言 近年来由于水污染越来越严重，我国境内的大部分河流都受到不 同程度的污染，各大湖泊均出现不同程度的水体富营养化现象，大部分污染源来自与城市居民的生活污水，居住小区由于其独特的特点，小区内居民的生活污水经常不经处理就排放到水体，污染相当严重。 针对 小区所排放的生活污水，要求在了解进水水质和所要求处理后达到的排放水质的条件下进行污水处理工程设计。培养工程设计和工程实践的能力，及解决工程问题的能力。锻炼在解决实际问题的过程中文献检索能力和专业外语的应用能力，掌握计算机绘图的基本技能，为毕业后的工作奠定良好的基础。 安徽工业大学 毕业设计 第 2页 1. 文献综述 现阶段我国水资源状况 我国水资源总量 28000多亿立方米，居世界第 6位，但人均水资源占有量只有2300立方米，约为世界人均水平的 1/4。目前在我国 660个城市中，尚有 城市没有污水处理厂，大量生活污水直接排放，造成越来越严重的环境污染问题。 环保总局有关调查报告显示，近年来，城市生活污水排放量以年均 5%的速度递增，并在 1999 年首次超过工业污水排放量，占到全国污水排放总量的 2003年，全国工业废水和城镇生活污水排放总量为 460亿吨，排放化学需氧量 （ 中城镇生活污水排放量为 总量的 总量的 1 小区生活污水的定义来源及特征 定义 医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区，我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。 小 区污水系统的处理能力，各国并无统一的限定。前苏联曾建议单个构筑物的处理能力不宜超过 1400m3/d，美国则把小厂的处理能力限定在 3785m3/d 的范围内。根据我国情况，建议把等于或小于 4000m3/d 的处理厂定义为小区污水处理厂。 来源 厨房，卫生间，粪便冲洗水，淋浴水等 。 烹饪、饮用的水约占 5% ； 不与人体直接接触的生活杂用水如冲厕用水 约占 20% 30%； 小区绿化浇灌用水、空调冷却水、地面冲洗水以及车辆清洗等用水 。 2 特征 水质、水量小时变化系数较大 ,污染物浓度通常比城市污水低 ,污水可生化性好 ,处理难度 较小 。 其特点有三：一是冲洗厕所的水中含有粪便，是多种疾病的传染源；二是生活污水浓度低，其中干物质浓度为 1% 3%， 度仅为 5001000；三是生活污水可降解性较好， 3 小区污水量变化规律如下图 1徽工业大学 毕业设计 第 3页 现阶段国内外 生活 污水处理工艺 A/O 工艺 A/0年代初期先后开发出来的废水处理技术，它能有效的将化工废水中的 废水中的各项污染物指标达标排放。但近十年来，这种性能良好的废水处理技术 并没有得到很好地应用，A/ A/O 法生物去除氨氮原理 污水中的氨氮，在充氧的条件下（ O 段），被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至 缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮波还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到最终脱氮的自的。 硝化反应： 2O 3 2H+ 硝 化反应： 65机物） 5 76 A/O 法生物去除 磷 原理 微生物在厌氧段水解磷酸获得能量吸收污水中的有机物质 ,在好氧阶段分解有机物质获得能量 ,过量吸收污水中的磷。 A/B 工艺 A/吸附生物降解法的简称。该工艺将高负荷法和两段活性污泥法充分结合起来，不设初沉池， A、 B 两段严格分开，形成各自的特征菌群，这样既充分利用了上述两种工艺的优点，同时也克服了两者的缺点。所以 A/B 法工艺具有较传统活性污泥法高的 和氨氮的去除率。但 A/氮、磷的去除量 有限，出水中含有大量的营养物质，容易引起水体的富营养化。 4 原理： A/B 法工艺对污染物的去除主要是通过 A 段的吸附絮凝作用。 A 段直接与污水排水管网相接，污水中悬浮物与细菌混杂在一起成为结构较稳定的共存体，也为 时也产生大量的粘性物质，使其与污水中的悬浮物、颗粒以及游离的细菌等产生吸附絮凝，形成较密实的絮凝体，然后通过沉淀去除；通过生物氧化去除的比例较小。 B 段对有机物的去除机制与普通活性污泥法相似。 （ 1） 不设初沉池，污水经排水系统直接进入 A 段曝气池，使整个排水系统起到一个生物选择器的作用；为 （ 2） A 段吸附曝气池在高负荷、短泥龄条件下运行，微生物处于对数增殖期，安徽工业大学 毕业设计 第 4页 繁殖较快，活性高。 B 段曝气池以中低负荷运行，整体有利于避免污泥膨胀现象的发生。 （ 3） A 段和 B 段串联运行，各自设沉淀池，单独回流，将 A 段和 B 段污泥严格分开，形成各自的特征生物菌群。 （ 4） 此，对负荷、 、温度及毒物有 一定的适应能力。 艺 ） 是间歇式活性污泥法英文缩写的简称。 早在 1914年，英国 人发明的活性污泥法即系间歇运行处理污水。但由于曝气器和自控设备的问题，运行管理极不方便，后来改为连续流活性污泥法工艺。 80年代前后，由于自动化、计算机等高新技术的迅速发展以及在污水处理领域的普及与应用（电动阀、气动阀、溶解氧传感器、水位传感器等），此项技术获得重大进展 。使得间歇活性污泥法的运行管理也逐渐实现了自动化。 1979年，美国 间歇进水，间歇排水。同年1984 年又研究出利用不同负荷条件下微生物的生长速率和污水生物除磷脱氮工艺。 澳大利亚以 十几年来，建成 00余座，其中在中型和大型污水处理厂的应用也日益增多，并 且开始兴建日处理量 21万吨大型 于处理工艺流程简单，处理效果好的独特优点，逐渐引起世界污水处理界的广泛关注。 我国自九十年代中期开始，国家建设部属市政设计研究院和上海、北京、天津等市政设计研究院，开始了 大部分处于试验研究和小型污水处理厂的应用阶段。目前，只有几座城市污水处理厂采用 工艺处理城市混合污水，其处理效果较好，如：昆明市日处理污水量 15万吨的第三污水处理厂，其工艺为 术，自投产以来，运行正常，出水水质稳定，达到了设 计标准。 天津经济技术开发区污水处理厂所采用的 工艺为方案的确定是根据天津市政工程设计研究院和开发区、以及国内有关污水处理专家共同完成的，经过对国内外污水厂的考察并充分论证，认为 艺能够克服天津开发区工业废水比重大、水质水量变化幅度大的水质特征，其处理后的水质能够满足国家的排放标准。 传统 艺 断排水，而污水排放大都是连续或半连续，所以，实际使用时， 或多个池子并联运行。 气、沉淀、安徽工业大学 毕业设计 第 5页 排水和闲置五个阶段根据时间依次进行。每个工作周期内排水结束时， 进水停止时液位最高，液位的变化幅度取决于处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度。反应池内基质浓度变化也是从高到底，至反应结束时（严格意义上指沉淀结束时）上清液中的基质浓度最低。所以， 质降解是非稳态的。 生物通常处于好氧状态，在沉淀阶段和排水阶段不曝气，微生物处于缺氧状态，而进水 阶段根据具体处理要求及原水指标可曝气或不曝气。因此，反应池中溶解氧是周期性变化的。 优点 : 地面积小，投资较低 ;冲击能力强，可实现不同的处理目标 ;水量较小的场合更显简单和节省投资优势 ;质稳定，降低了污泥处理费用。 应注意的问题 : 应池的进水和出水均为间断的，而处理的污水无论是间断还是连续进入污水处理厂，两者之间都存在水量 的匹配问题，影响 应池的设计参数，也会影响调节池的取设及调节池容积的大小。 一般情况下， 用自动控制方式兼具手动操作功能。后者便于手动调试和自控系统故障时使用，前者便于日常工作使用。但当处理小水量、高浓度工业废水时，由于反应周期长，往往一天只排一次水，采用手动操作工作量不大，只设计手动操作比较经济可靠。 间断曝气的运行方式，容易使水渗入曝气头内部，进入供气支管中，再次曝气时增大了管道阻力，也会造成污泥堵塞微孔。所以，在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式 ，如穿孔管、水下曝气机、伞式曝气器、螺旋曝气器等。当采用微孔曝气时应采用强度高的橡胶曝气盘或管，当停止曝气时，微孔闭合，曝气时开启，不易造成微孔堵塞。 水时应尽可能均匀排出，不干扰沉淀在池底的污泥层。同时，还应防止水面的漂浮物随水流排出。目前，常见的排水方式有固定式的，如沿水池不同深度设置出水管，从上到下依次开启，优点是排水设备简单、投资少，缺点是开启阀门多、排水管中会积存部分污泥，造成初期出水水质差。浮动式排水装置和旋转式排水装置虽然价格高，但排水均 匀、排水量可调节、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随出水排出，因此，这两种排水装置目前应用较多，尤其旋转式排水装置，又称滗水器，以操作灵活、运行稳定性高等优点受到设计人员和用户的青睐。 (1) 浮渣和沉渣的排除方法 ;(2) 排水比的确定 ;(3) 雨季对池内水位的影响及控制 ;(4) 排泥时机及泥龄控制 ;(5) 反应池的长宽比 ;(6) 断排水与前处理及后续处理构筑物的高程及水量匹配问题 ;(7) 气时间最好通过试验确定，对一些难度较大的工业废水 ， 时，一定要注意相互间的匹配问题。 安徽工业大学 毕业设计 第 6页 艺 个池子分为预反应区和主反应区两部分，预反应区一般处于缺氧状态，主反应区是曝气反应的主体。 少了运行操作的复杂性，故适用于较大规模的污水处理，但其在工艺改进的同时也丧失了表 1列出的 5种优点，仅仅保留了。 与经典 坏了其成为理想沉淀的条件。为了减少进水带来的扰动，一般将池子设计成长方形，使出水近似于平流沉淀池。 由于连续进水， 理想推流和对难降解物质去除率高的优点，而且不能控制污泥膨胀的发生，所以需要设置选择区。 连续进水不用进水阀门之间切换，控制简单，从而可应用于较大型的污水厂。 硝 了常规活性污泥法的一沉池和二沉池，其工 作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段，运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数，如有机负荷、工作周期、水力停留时间等。该方法在美国的明尼苏达州草原市污水处理厂、俄亥俄州托莱多废水处理厂、密执安州地区废水处理厂、纽约长岛赛尔顿废水处理厂、新墨西哥州造纸厂废水处理站得到应用，并获得了良好的处理效果。为将该工艺引进、 硝 化，探讨适合我国国情的新型污水处理新工艺，总装备部工程设计研究总院环保中心于 1994年在实验室进行了模拟试验研究，为以后的工程设计提供了宝贵的设计参数。 1 间断进水，间 断排水 ： 污水排放大都是连续或半连续的， 淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。 每个工作周期内排水开始时 水结束时，液位最低，液位的变化幅度取决于排水比，而排水比与处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的，基质降解是非稳态的。 ，在沉淀阶段和排水阶段不曝气，因此，反应池中溶解氧是周期性变化的。 安徽工业大学 毕业设计 第 7页 地面积小，投资较低 ： 有二沉池，一般情况下不设调节池及初沉池。因此，污水处理设施布置紧凑，占地省和投资低。 这有利于减少曝气池容积，降低工程投资。 淀阶段的表面负荷比沉淀池小得多， 没 有进水的干扰，沉淀效果较好。实践证明，当冬季温度较低，污泥沉降性能差时，或在处理一些 特种工业废水污泥凝聚性能差时，均不会影响 验和工程中曾遇到 6%的情况，只要将沉淀阶段的时间稍作延长，系统运行不受影响。 且处于缺氧、好氧交替变化之中，这样的环境条件不利于丝状微生物的优势生长，可有效防止污泥丝状膨胀。 冲击能力强 ： 艺是按时间顺序运行的，各阶段的长短均可根据进水、出水水质及污水量的变化灵活调整，可以在满足排放标准的条件下达到经济运行的目的。 淀等功能于一体，池容相对较大 ，抗水质、水量冲击能力较大。当进行脱氮除磷时，可通过间断曝气控制反应池的溶解水平，提高脱氮除磷的效果。 型及小型污水处理工程，比 艺适用范围更广泛 。 质稳定。 工业废水和生活污水的排放通常是不均匀的 ,如何充分发挥 选择的设计流量关系很大，如果设计流量不合适，进水 高峰时水位会超过上限，进水量小时反应池不能充分利用。当水量波动较大时， 应考虑设置调节池。 一般情况下， 者便于手动调试和自控系统故障时使用，前者日常工作使用。 间断曝气容易造成污泥堵塞微孔。所以，在选择曝气头时要尽量采用不堵塞的曝气形式，这一点与 艺相同。 前，常用的设备为旋转式撇水机，其优点是排水均匀、排水量可调节、对底部污泥干扰小，又能防止水面漂浮物随水排出。 (1)浮渣和沉渣的排除方法 ； (2)排水 比的确定 ； (3)雨季对池内水位的影响及控制 ； (4)排泥时机及泥龄控制 ； (5)反应池的长宽比 ； (6)间断排水与后续处理构筑物的高程及水量匹配问题。 安徽工业大学 毕业设计 第 8页 艺 艺主体构筑物是由两个串联的反应池组成，即需氧池（ 间歇曝气池（ 一般情况下 出水进入 淀、滗水和排除剩余活性污泥 5。 基本操作运行程序如下： ： 污水连续进入 经连续曝气后，通过 与 之间导流设施进入 直接排放处理水，因此不像连续进连续出水的活性污泥法容易受负荷变化的影响。 反应工艺分两部分进行。首先发在 。该池在连续进水的同时连续曝气。去除有机物的机理和操作与连续流活性污泥法相同。 反应工序的第二部分发生在 工艺设置进行一定时间的曝气以达到好氧的目的。 沉淀工序仅发生在 。当 停止曝气以后，活性 污泥絮体开始重力沉淀和泥水分离。 ： 排水工序只发生在 。池池水位达到最高水位，并经过沉淀工艺以后，上清液由设置在 池水位达到处理周期开始时的最低水位时，停止滗水。 ： 在 该时段内可根据需要进行搅拌或曝气。在厌氧条件下搅拌比好氧条件下的曝气要省能量，同时对保持污泥的活性也是有利的。在以脱磷为目的的装置中，剩余污 泥的排放一般是在闲置工序之初和沉淀工序的最后进行。 工艺特点 ： 理效率高，出水质量好 ； 理流程简化 ； 动化程度高，操作运行简单，调度灵活。 艺 三个池子通过共壁上的开孔实现水力连接，无需用泵输送 每个池中都装有曝气系统 (可以是表曝也可以是鼓风曝气 )，同时外面的两个池子都装有溢流堰用于排水，既可以用作反应区也可以用作沉淀池。每个池 子都可以进水，剩余污泥也是从边缘两个作沉淀池的池子排出。与传统活性污泥法一样， 毕业设计 第 9页 统是连续运行的，但是其单个池子是按一定周期运行的。 时从整个系统来看它已经不属于 交替运转的三沟式氧化沟非常相似，更接近于传统的活性污泥法，这是该工艺最为显著的一个特点； 水采用固定堰而不是滗水器，在任一时刻总有一个池子作为沉淀池，这个沉淀池相当于平流式沉淀池，所以在设计上需要满足平流沉淀池的功能， 这是 第二个特点；标准的 补了单个反应器完全混合的不足，这是其第三个特点。 氧化沟工艺 氧化沟（ 名连续循环曝气池（ 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年在荷兰的首次投入使用以来。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 6。 目前应用较为广泛的 氧化沟类型包括：帕斯韦尔（ 化沟、卡鲁塞尔、奥尔伯（ 化沟、 沟式氧化沟）、 些氧化沟由于在结构和运行上存在差