师大优秀论文南方某市AO工艺污水处理厂设计.doc

本科生毕业设计 （2010）届设计题目： 南方某市A/O工艺污水处理厂设计学 院： 专 业： 学 号： 姓 名： 指导老师姓名及职称： 题目：南方某市A/O工艺污水处理厂设计内容摘要：近年来，随着经济不断发展，城市规模的扩大，水污染问题日益突出。水质恶化以及水量的减少，不仅严重影响人们的健康和生活，也限制了当地的经济发展。建设污水处理厂，对防治当地水污染起着非常重要的作用。本设计主要任务是根据设计任务书中的原始数据和资料，完成对该污水处理厂的设计和计算，并根据计算所得数据绘制相应的平面、高程图。另外，对该污水处理厂内的主要构筑物，应绘制平剖面图。该污水处理厂设计日处理水量53760立方米。原污水中含氮量较高，经过对各种工艺的优缺点的比较，选用A/O工艺。其特点是工艺流程简单、投资费用较低、沉淀效果好。适用于大中型城市污水处理厂。关键词：水污染；污水处理 ；A/O工艺目 录目录.2-4内容摘要.11. 设计概述.51.1设计依据及设计任务.51.1.1设计题目.51.1.2设计（研究）内容和要求.51.1.3设计原始资料.51.1.4设计任务安排 .61.2设计水量.61.2.1污水来源及状况.71.2.2 污水量的计算.81.3 设计水质.81.3.1 生活污水水质.81.3.2 工业污水水质 .81.3.3混合污水水质. . .91.3.4排水水质 .101.4 设计当量人数.101.4.1 SS 当量人口.101.4.2 BOD当量人口.102.城市污水处理方案的确定.102.1确定污水处理方式的原则 .112.2污水处理工艺的简介 .112.3污水处理工艺流程示意图.112.4 主要构筑物的选择.122.4.1 污水处理构筑物的选择.132.4.2 污泥处理构筑物的选择.133. 污水处理系统的设计.133.1进水观察井 .143.2格栅.153.2.1粗格栅的设计 .173.2.2细格栅的设计.203.3 污水提升泵房的设计.203.3.1 选泵 .213.3.2 集水池.223.3.3 潜水泵的布置.223.3.4 泵房高度的确定.223.3.5 泵房附属设施.233.3.6泵房值班室、控制室及配电间.233.3.7单管出水井的设计.233.4曝气沉砂池设计.233.4.1曝气沉砂池参数.243.4.2曝气沉砂池计算.253.5 A/O工艺的设计.253.5.1 A/O工艺.253.5.2 A/O工艺流程.263.5.3 结构特点.263.5.4A/O工艺设计规定 . . .263.5.5A/O工艺氧化沟的计算.323.5.6 A/O池进出水设计 . . .333.6 二沉池的设计.333.6.1设计要求及参数.333.6.2设计计算.333.7 紫外线消毒 .373.7.1 设计参数.373.7.2 设计计算.373.8 巴氏计量槽设计.383.8.1设计参数.383.8.2设计计算 .39 4.污泥处理系统的设计.414.1浓缩池的设计.414.1.1设计参数及设计要求.414.1.2 设计计算 .424.2 污泥回流泵房.454.3 污泥脱水机房.454.3.1 设计依据.454.3.2 设计参数.455. 污水处理厂的布置.465.1污水处理厂平面布置.465.1.1平面布置原则.465.1.2平面布置.475.2污水处理厂高程布置.495.2.1高程布置原则.495.2.2构筑物高程计算.495.2.3 污水处理构筑物高程计算.495.2.4 污泥处理构筑物高程计算 .53参考献 . .56-58Abstract.59致谢.601.设计概述1.1设计依据及设计任务1.1.1设计题目： 南方某市A/O工艺污水处理厂设计1.1.2设计（研究）内容和要求：（包括设计或研究内容、主要指标与技术参数，并根据课题性质对学生提出具体要求）1、完成一套完整的设计计算说明书。 说明书应包括：污水水量的计算；设计方案对比论证；污水、污泥处理工艺流程确定；污水、污泥处理单元构筑物的详细设计计算，（包括设计流量计算、参数选择、计算过程等，并配相应的单线计算草图）；厂区总平面布置说明等。 2、 绘制图纸不得少于5张，此外其组成还应满足下列要求：（1）污水处理厂工艺总平面布置图1张，包括处理构筑物、附属构筑物、配水、集水构筑物、污水污泥管渠、回流管渠、污水管线、道路、绿化、图例、构筑物一览表、说明等。（2）污水处理厂污水和污泥，包括构筑物标高、水面标高、地面标高、构筑物名称等。 （3）污水处理及污泥处理工艺中两个单项构筑物施工平面图和剖面图23张。1.1.3设计原始资料：一、排水体制：完全分流制二、污水量1.城市设计人口15万人，居住建筑内设有室内给排水卫生设备和淋浴设备。2.城市公共建筑污水量按城市生活污水量的30计。3.工业污水量为 15000米3平均日，其中包括工业企业内部生活淋浴污水。4.城市混合污水变化系数：日变化系数K日 1.2 ，总变化系数Kz 1.4 。三、水质： 1.当地环保局监测工业废水的水质为： BOD5 228 mg/L COD 470mg/L SS235 mg/L TN 42mg/L NH3-N= 25 mg/L TP4.0 mg/L PH782.城市生活污水水质： COD410 mg/L NH3-N= 30 mg/L TN40mg/L TP3.5 mg/L3.混合污水：（1）重金属及有毒物质：微量，对生化处理无不良影响；（2）大肠杆菌数：超标；（3）冬季污水平均温度18，夏季污水平均温度28。四、出水水质1、城市污水经处理后就近排入水体。污水处理厂出水水质参考城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级A标准，并尽量争取提高出水水质，因此确定本污水厂出水。 2、水质控制为： CODCr60mg/L SS20mg/L BOD520mg/L TN15mg/L NH3-N=8mg/L TP1mg/L 五、气象资料 l、气温：年平均19，冬季平均气温8，夏季平均气温29.8，最高38.5，最低-4.9。 2、风向风速：该地区属中亚热带湿润季风气候，全年风向以偏北风为主，平均风速为2.22.7m/s。 3、降水量：年平均降雨量1900mm，全年雨量集中在4、5、6、7月，占全年总降雨的40。6、 水体资料 污水厂二级处理出水排入水体，河底标高150.2m，漓江多年平均流量为132. 6m3/s，平均水深2.5 m。七、污水处理厂厂区地坪设计标高为157.5m。八、污水处理厂进水干管数据 管内底标高151.9m，管径1200mm 充满度0.75m1.2设计水量1.2.1污水来源及状况 城市设计人口 15 万人 城市公共建筑物污水量0.54104. 工业平均排水量 1.5104； 城市混合污水变化系数：日变化系数 ，总变化系数 。1.2.2 污水量的计算 (1)生活平均日污水量（据人口数计算） 式中： 居住区生活污水设计流量， ； 设计人口数，人； 居住区居民生活用水量定额设计取 污水排放系数；本设计取=0.875则有： =(2)城市公共建筑水量：(按城市生活污水量的30计） =0.54(3)工业污水量（包括厂区生活与淋浴用水） = 1.5；(4)平均日混合污水量 (5)城市混合污水总变化系数： 日变化系数取： 总变化系数取：表 1-1 设计水量表项目设计用水量平均日水量384001600444.4最大日水量460801920533.3最大日最大时水量537602240621.21.3 设计水质1.3.1 生活污水水质： COD410 mg/L NH3-N= 30 mg/L TN40 mg/L TP3.5 mg/L1. BOD5 的计算：式中： 每人每天排放的BOD5 ，经查阅本设计取 每人每天排放污水的升数，经查阅本设计取则有 BOD5 =245mg/l 2.SS的计算： SS=100040/140x0.875=326.5mg/l1.3.2 工业污水水质 BOD5 228mg/L COD470 mg/L SS235 mg/L TN 42 mg/L NH3-N= 25 mg/L TP4.0 mg/L PH781.3.3混合污水水质：式中： A为生活污水单项平行值 B为工业污水单项平行值 q为生活污水量 Q为工业污水量计算： 1.3.4排水水质 城市污水经处理后，就近排入水体。污水处理厂出水水质参考城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级B标准，并尽量争取提高出水水质，因此确定本污水厂出水水质控制为： CODCr60mg/L SS20mg/L BOD520mg/L TN15/L NH3-N=8mg/L TP1mg/L 结合排放水要求和出水水质，计算去除率，如表12 所示： 式中： 进水物质浓度； 出水物质浓度 表 1-2 水质去除率计算序号基本控制项目一级B标准进水水质去除率160433.9386%220238.291.6%320290.041540.863.2%513.754%6NH3-N(8)28.071.4%769781.4 设计当量人口数 当量人口数：式中: 当量人口数，人； 混合污水中 ，； 混合污水量，； 每人每天排放的 或SS 的克数，；由给水排水设计手册（第五册）第246页查知： 按 计时，； 按 BOD5计时， 。1.4.1 SS 当量人口 取 , 则 （人）1.4.2 BOD当量人口 取 , 则 （人）2.城市污水处理方案的确定2.1确定污水处理方式的原则影响物水处理方式与处理的相关状况如;处理水量、排放标准、原水水质、建设投资、运 行成本、处理效果及稳定性，工程应用状况、维护管理是否简单方便以及能否与深度处理组合等因素相关。具体污水方式确定的原则1见表2-1。 表2-1污水处理方式的原则原则序号 具体原则内容 1 出水水质稳定、可靠、卫生安全； 2 抗水质、水量变化能力强； 3 污泥处理与处置简单； 4 建筑管理和维护费低； 5 维护管理简单方便； 6 必须时可与深度处理工艺进行组合。2.2污水处理工艺的简介 根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论确定污水及污泥处理应达准，根据以上的分析和综合，并且结合当地的经济状况，故本设计所选择的工艺为A/O工艺。 A/O工艺特点2:反硝化产生碱度补充硝化反应之需，可以补偿硝化反应碱度的50%左右；可以利用污水中有机碳源；反硝化菌对碳源利用更加广泛，及包括难降解的有机物；可以有效控制污泥膨胀；工艺流程简单，基建费用和运行费用较低，脱氮率在70%左右但出水中仍有部分硝酸盐，在二次沉淀池终会造成反硝化反应污泥上浮。2.3污水处理工艺流程示意图 污水进水观察井粗格栅 污水提升泵房细格栅 沉砂池 回流污泥 氧化沟 脱水车间浓缩池 剩余污泥 回流泵房 二沉池 泥饼 紫外消毒出水图2-1污水净化厂流程图2.4 主要构筑物的选择2.4.1 污水处理构筑物的选择1格栅 格栅主要是为了截留较大的悬浮物及漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷。清除截留污物的方法有两种：人工清除和机械清除。大型污水处理厂，一般用机械清除截留物。 本设计确定采用两道格栅，50mm 的粗格栅和10mm的细格栅。2进水观察井 进水观察井于厂区进水管和粗格栅间之间。3污水泵房 根据污水处理规模及相关情况选泵；污水泵站建设根据泵站规模大小、地质水文条件、地形及施工方案、管理水平、环境要求等。 本工程设计确定采用与粗格栅合建的潜水泵房。4沉砂池3 沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。A.竖流沉砂池排砂方便，效果好，构造简单工作稳定。池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。B.平流沉砂池沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。C.曝气沉砂池克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加，并对污水进行预曝气，提高水中溶解氧。D.旋流沉砂池（钟式沉砂池）占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好，同时由于采用离心力沉砂，不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）。气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂。 基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计确定采用曝气沉砂池。5二沉池4 由于本设计主要构筑物采用A/O工艺，可不设初沉池。二沉池设在生物处理构筑物的后面，用于去除活性污泥或腐殖污泥。二沉池有平流沉淀池、辐流沉淀池、竖流沉淀池、斜板（管）沉淀池。 综合比较，四种沉淀池的优缺点，结合本设计的具体资料要求，本设计二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。6 A/O池 本设计结合设计初始数据和经济情况及污水厂所在地气候条件，采用A/O型工艺。7消毒 污水处理厂一般消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、紫外线消毒和臭氧消毒等四种，比较其优缺点本设计采用紫外线消毒。2.4.2 污泥处理构筑物的选择1污泥浓缩5 浓缩池有重力浓缩池和浮选浓缩池。重力浓缩池由运行方式分间歇式或连续式重力浓缩池。浮选浓缩池用于浓缩活性污泥及生物滤池等较轻型污泥，贮泥能力小运行费用较高。重力浓缩池适用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，动力消耗小运行费用低。 综合比较，本设计采用连续式重力浓缩池。2污泥脱水 污泥脱水的方法：机械脱水、自然干化和污泥烧干、焚烧等。 本设计综合各种方法后采用带式压滤机的机械脱水。 3. 污水处理系统的设计3.1进水观察井 污水处理若出现故障时，为了维修故障构筑物，保护所有构筑物，在进入格栅井前设置进水观察井。1、进水观察井的作用： 汇集各种来水并改变进水方向，确保进水的稳定性。2、进水观察井前设跨越管，跨越管的作用： 当污水厂出现故障或维修时，可使污水直接排入水体，跨越管的管径比进水管要略大，取为 3、进水观察井设计要求如下6： 设在污水处理前，在具体构筑物粗格栅、集水池前；形式为圆形、矩形或梯形； 井底高程不得高于最低来水管管底，水面不得淹没来水官管顶。4、考虑施工方便以及水力条件具体设计要求： 进水观察井尺寸取、井深 、井内水深； 进水观察井井底标高为149.5m，进水观察井水面标高为151.5m， 超越管位于进水管顶 处，即超越管管底标高为 。 采用 ZMQF 型明杆式铸铁方井门：尺寸为 启闭机的选择 根据启闭力在给水排水手册第11册P705-706上查得采用LQD型启闭机。 LQD型启闭机尺寸为 LQD型启闭机是手、电两用螺杆式启闭机。5、污水厂进水管设计1.设计依据：(1)进水流速在；(2)进水管管材为钢筋混凝土管；(3)进水管按非满流设计，。2.设计计算(1)取进水管径为，流速，设计坡度 。(2)已知最大日污水量；(3)初定充满度h/D=0.75，则有效水深；(4)已知管内底标高为154.9m，则水面标高为：；(5)管顶标高为：；(6)进水管水面距地面距离： 。3.2格栅格栅设计要求7(1) 污水处理系统前格栅条间隙应符合a、人工清除2540mm,b、机械清除1625mm,c、最大间隙40mm；(2) (2)水泵前格栅间隙不大于25mm,污水处理前可不再设置格栅；(3)粗格栅间隙一般采用 50150mm，细格栅采用310mm；(4) 过栅流速一般采用0.61.0m/s；格栅前渠道水流速度一般采用0.40.9 m/s；(5) 格栅倾角一般采用 ；(6) 通过格栅的水头损失一般采用 ；(7) 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于；(8) 工作台正面过道宽度：人工清除，不小于 ；机械清除，不小于 ；(9) 机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其它保护设备的措施；(10) 格栅间应安设调运设备，以进行检修、栅渣的日常清除。3.2.1粗格栅的设计1.粗格栅设计参数：(1)栅前水深 ：h=0.6m；(2)过栅流速：v=1m/s；(3)格栅间隙：b粗=40mm；(4)栅条宽度 ；(5)格栅安装倾角=60。2.粗格栅的设计计算8(1)栅条间隙数：式中： 粗格栅间隙数 最大设计流量，0.62； b粗栅条间隙，取 40mm，即 0.04m； 栅前水深，取0.6m； 过栅流速，取1m/s； 格栅倾角，取 60。 (2)栅槽宽度式中： 栅槽宽度，； 栅条宽度，取。(3)粗格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度 L1 若进水渠宽渐宽部分展开角， 则此进水渠道内的流速， 即： (4)粗格栅与提升泵房连接处渐窄部分长度：粗格栅的过栅水头损失：式中: 细格栅水头损失 系数，当栅条断面为矩形时候为2.42 k 系数，一般取 k=3(5)栅前槽总高度： 设栅前渠道超高： 栅前槽高：(6)栅后槽总高度：(7)栅槽总长度式中： 栅槽总长度 粗格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度； 粗格栅与提升泵房连接处渐窄部分长度(8)每日栅渣量 式中： 每日栅渣量, m3/d； 栅渣量污水一般为每污水产粗栅取0.03 ； 故采用机械清渣。由给水排水设计手册第5册，采用旋转式格栅除污机型号GH-1400。3.2.2细格栅的设计91.细格栅设计参数(1)栅前水深： ；(2)过栅流速： ；(3)格栅间隙：=10mm；(4)栅条宽度： ；(5)格栅安装倾角：。2.细格栅的设计计算(1)栅条间隙数式中： 细格栅间隙数； 最大设计流量，0.62m3/s； b细栅条间隙，取 6mm，即 0.006m； 栅前水深，取1.2m； 过栅流速，取 0.7m/s； 格栅倾角，取600；设计用的格栅数量为2 道=70（个）(2)栅槽宽度：式中： B栅槽宽度，m； S栅条宽度，取0.005m。经过计算得，(3)细格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度 ： 若进水渠宽，渐宽部分展开角， 则此进水渠道内的流速， 即： (4)细格栅与曝气沉砂池连接处渐窄部分长度L2 (5)细格栅的过栅水头损失：式中： h1细格栅水头损失，； 系数，当栅条断面为矩形时取 2.42m； k系数，一般取 k=3(6)栅前槽总高度 取栅前渠道超高： 栅前槽高：(7)栅后槽总高度： (8)栅槽总长度：式中： 栅槽总长度 细格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度； 细格栅与提升泵房连接处渐窄部分长度(9)每日栅渣量式中： W每日栅渣量, m3/d W1栅渣量m3/103m3污水一般为每1000m3 污水产0.01-0.1 m3 ，细格栅取0.07 m3 故采用机械清渣。由给水排水设计手册第5册，选用弧形格栅除污机（两台）HGZ-1000。3.3 污水提升泵房的设计3.3.1 选泵10 泵站选用集水池与格栅、机器间合建的圆形泵站。1.流量的确定 本设计拟定选用5台泵（4用1 备）则每台 2.扬程的估算式中： 2.0 污水泵及泵站管道的水头损失，m； 1.52.0 自由水头的估算值，m，取1.8m； H静水泵集水池的最低水位H1与水泵出水水位H2 之差； 单管出水井的最高水位与地面的高差估计为 7.0m 则水泵扬程为：3.选泵由可查手册附录4得选用250QW520-22A 型潜水排污泵；各项性能如下： 表 3-3 250QW520-22A型潜水排污泵性能表型号流量 Q（）扬程 H（m）转速n(r/min)轴功率W（kw）效率（%）重量（kg）250QW520-22A309.1611.214.720.5980454512803.3.2 集水池111.集水池形式 泵站的污水集水池一般采用敞开式，本设计的集水池与泵房共建，属封闭式。2.集水池清洁及排空措施 集水池设有污泥斗，池底作成不小于 0.01 的坡度，坡向污泥井。从平台到池底应设下的扶梯，台上应有吊泥用的梁钩滑车。3.集水池的通气设备 集水池内设通气管，并配备风机将臭气排出泵房。4.集水池容积计算 集水池容积一般按不小于最大一台泵 5 分钟的出水量计算，有效水深取1.52.0 米。 集水池容积按最大一台泵 30分钟的出水量计算，有效水深取1.8米。 则， 则，集水池的最小容积 F: 结合QW 潜水泵的安装尺寸，集水池的尺寸为： 则集水池的有效容积：（合格）3.3.3 潜水泵的布置 本设计中共有 5 台潜水泵，五台泵并排布置，具体的尺寸为： 泵轴间的间距为：2000mm； 泵轴与半圆直径墙的直线间距为：3000mm； 泵轴与进水半圆墙的切线间距为：5000mm； 泵轴与出水半圆墙切线的间距为：2500mm。 具体其他安装数据，参考设备厂家所提供的数据。3.3.4 泵房高度的确定121.地下部分 集水池最高水位为粗格栅出水水位标高即： 集水