厌氧池和DE氧化沟污水处理毕业设计计算书

XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 0 X X 工 业 大 学 毕业设计说明书 作 者： XX 学 号： XXXXXX 学 院： 土木工程学院 系(专业)： 给水排水工程 题 目： 我国水污染现状 及某市 25 万吨污水处理工程设计 指导者： XXX 讲师 评阅者： (姓 名) (专业技术职务) 2016 年 12 月 XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 1 中文摘要中文摘要 我国水污染现状及某市我国水污染现状及某市 2525 万吨污水处理工艺流程万吨污水处理工艺流程 摘要摘要： 随着社会经济的发展，人类生产和生活对水的需求量越来越多，水体污染 和水资源短缺成为目前人类生存和发展面临的重大问题之一。如何解决水污染 问题，保证用水安全是未来人类生存的一大挑战。本文主要从我国的水环境问 题出发，在正确分析所需处理水的水量、水质的情况下，结合国内外水处理工 艺，并对比了各工艺的优缺点，最终采用 DE 氧化沟法对某市 25 万吨污水进行 了处理，该工艺同时具有脱氮除磷和去除有机物的功能，而且能够避免了污泥 膨胀，保证工艺的正常运行，达到污水排放的标准。在正确设计和计算的基础 上，绘制了污水厂的平面图和高程图以及各个单体的剖面图，使整个设计更加 清晰直观。 关键词：关键词：水环境；污水；DE 氧化沟； XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 2 外文摘要外文摘要 TitleTitle：ChinasChinas waterwater pollutionpollution statusstatus andand thethe processprocess ofof tonstons ofof sewagesewage treatmenttreatment AbstractAbstract： With the development of social economy, more and more water is demanded in peoples life and production. But water pollution and water shortages has become one of the major problems hindering peoples survival and development. How to solve the problem of water pollution and ensure water security is a major challenge for the future survival of mankind. According to the water environment, after analyzing water quality and water quantity, and comparing the advantages and disadvantages of each process ultimately choose DE Oxidation Ditch to treat 250,000 tons of water. The process has both nitrogen and phosphorus removal and removal of organic functions, and can avoid the sludge bulking, to ensure the normal operation of the process and achieve effluent discharge standards. On the basis of proper design and calculation, drawing a sewage plant plan and elevation map and cross-sectional view of each monomer, so that the whole design seems more clear and intuitive. KeyKey wordswords：water environment；polluted water；DE Oxidation Ditch XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 3 目录目录 中文摘要.1 外文摘要.2 1 绪论.- 1 - 1.1 污水处理厂的基础资料.- 1 - 1.1.1 设计资料.- 1 - 1.1.2 水质特点.- 1 - 1.2 我国水污染现状.- 2 - 1.3 国内外研究现状.- 3 - 1.3.1 研究现状.- 3 - 1.3.2 处理工艺的比较.- 4 - 1.4 工艺流程的确定.- 7 - 2 污水处理构筑物的设计计算.- 8 - 2.1 格栅.- 9 - 2.1.1 设计概述.- 9 - 2.1.2 设计要点.- 9 - 2.1.3 设计参数：.- 10 - 2.1.4 设计计算.- 10 - 2.2 污水提升泵房设计计算.- 13 - 2.2.1 泵房选择条件.- 13 - 2.2.2 设计计算.- 14 - 2.3 泵后细格栅的计算.- 14 - 2.3.1 设计参数：.- 14 - 2.3.2 设计计算.- 15 - XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 4 2.3.3 进水与出水渠道.- 16 - 2.4 平流式沉砂池的计算.- 17 - 2.4.1 设计概述.- 17 - 2.4.2 设计要点.- 17 - 2.4.3 设计参数.- 17 - 2.4.4 设计计算.- 18 - 2.5.厌氧池+DE 型氧化沟工艺计算.- 20 - 2.5.1.设计参数.- 20 - 2.5.2 厌氧池计算.- 21 - 2.5.3 DE 型氧化沟计算.- 22 - 2.5.4 设计参数的较核.- 24 - 2.5.5 剩余污泥量计算.- 24 - 2.5.6 需氧量的计算：.- 25 - 2.5.7 供气量计算.- 26 - 2.5.8 曝气机数量计算（以单组反应池计算）.- 28 - 2.6 二沉池的计算.- 28 - 2.6.1 设计参数.- 29 - 2.6.2 设计计算.- 29 - 2.6.3 进水部分设计.- 32 - 2.6.4 出水部分设计计算：.- 33 - 2.7 消毒设施计算.- 34 - 2.7.1 消毒剂的选择.- 34 - 2.7.2 消毒剂的投加.- 35 - 2.7.3 平流式消毒接触池.- 36 - 2.8 计量设备.- 38 - 2.8.1 计量设备的选择.- 38 - 2.8.2 设计参数.- 38 - 2.8.3 巴氏计量槽.- 38 - 3 污泥处理构筑物设计计算.- 41 - XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 5 3.1.污泥浓缩池的设计计算.- 41 - 3.1.1 回流污泥量计算.- 41 - 3.2 辐流浓缩池的设计计算.- 42 - 3.2.1 设计说明.- 42 - 3.2.2 设计计算.- 42 - 3.3 贮泥池的设计计算.- 44 - 3.3.1.贮泥池设计进泥量.- 44 - 3.3.2.贮泥池的容积.- 44 - 3.3.3.贮泥池高度.- 45 - 3.4 污泥脱水.- 45 - 4 污水厂平面布置.- 46 - 4.1 平面布置概述.- 46 - 4.2 布置的一般原则.- 46 - 4.3 具体平面布置.- 49 - 4.3.1 工艺流程布置.- 49 - 4.3.2 构（建）筑物平面布置.- 49 - 4.3.3 污水厂管线布置.- 50 - 4.3.4 厂区道路布置.- 51 - 4.3.5 厂区绿化布置.- 52 - 5 污水厂高程布置.- 52 - 5.1 高程布置概述.- 52 - 5.2 高程布置的主要任务.- 52 - 5.3 高程布置的主要原则.- 52 - 5.4 高程布置计算部分.- 53 - 5.4.1 构筑物之间管渠的连续及污水水头损失的计算.- 53 - 5.4.2 构筑物之间管渠的连续及污泥水头损失的计算.- 59 - 5.5 其他附属设施的设计.- 61 - 5.5.1 门的设计.- 61 - 5.5.2 窗的设计.- 61 - XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 6 5.5.3 走廊.- 62 - 5.5.4 通风设计.- 62 - 5.5.5 排水设计.- 62 - 结论.- 63 - 参考文献.- 64 - 致谢.- 65 - 附录：.66 XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 - 1 - 1 1 绪论绪论 1.11.1 污水处理厂的基础资料污水处理厂的基础资料 1.1.1 设计资料 (1) 气候条件 荣成属暖温带季风型湿润气候区，年平均气温为 12左右，年平均日照 2600 小时左右，年平均降雨量 800 毫米左右。 (2) 主导风向 常年主导风向为东南风；最大风速：12m/s，年平均风速为 3.8m/s， 。 (3) 地质状况 地质条件良好，地势平坦，结构稳定，无强烈发育的岩溶、塌陷、断裂、 滑坡等不良地质构造。地基承载力标准值为170 千帕。根地震基本烈度为 6 度。 土层深厚，土壤质地较好，地面标高为 110m，冰冻线深度为-1.1m。 (4) 纳污河流 位于城市的西部自南向北流，常水位标高为 98.5m，20 年一遇洪水水位标 高为 102.3m，最低水位标高为 95.2m。 1.1.2 水质特点 污水处理厂日处理水量约为 25 万 t/d。 该市废水主要是来自居民生活污水和 市区内的工业废水，该工业废水在排入市政管网之前已经过适当处理，可直接排 入污水处理厂进行进一步处理。 该生活污水和工业废水经市政排水管网收集之固 定排放口。 XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 - 2 - 表表 1-11-1 荣成市污水厂进水水质与水量荣成市污水厂进水水质与水量 项目设计水量(m3/d)SS(mg/L)COD(mg/L) BOD5(mg/L) 总氮(mg/L) 总磷(mg/L) pH 水温 指标2154352593297922 表表 1-21-2 出水排放标准出水排放标准 1.21.2 我国水污染现状我国水污染现状 我国是一个水资源相对短缺的国家。近年来由于工业的快速增长、人口压 力以及农药化肥使用量的不断增加，我国地面水、地下水的质量都有较大的下 降，现今水资源非常短缺，水资源污染情况又非常严重，全国 90%以上的城市 水域受到不同程度的污染，近 50%的重点城市的集中饮用水源不符合取水标准， 并且污染危害范围愈演愈烈。 我国城市水体污染主要来自两方面:一是工业发展中超标排放的工业废水； 二是城市生活污水。我国每年约有 1/3 的工业废水和 90以上的生活污水未经 处理就排入水域。 工业排放的污水是水污染的主要来源。据统计，2008 年，全国工业废水排 放量 241.7 亿吨，占废水排放总量的 42.3%。工业废水大都来自造纸、冶金、化 工以及采矿工业，这些废水中含有大量不易分解的重金属如铅、汞、铬、镍、 铜、铁和氮、酚等有害物质等致癌、有毒物质，且工厂为降低成本，大都未对 工业废水进行处理，导致这些工业废水直接排放到了自然水体中，造成污染。 此外，工业生产过程中产生的废气也会在遇冷后凝结重新降落到地面，暴雨把 城市的大量污染物冲进河流，特别是下水道超负荷溢流，洪水的泛滥，城市地 表上的微尘颗粒含有大量的有机质和无机质，尤其是汽车的废气里含有大量的 汞、铅，工厂里的灰尘，居民的生活垃圾而汇入表水从而造成水体污染。 城市水污染对人体和水生生物都会造成危害。人类生活和工农渔木业都离 不开水，人的一切生理活动都需要在谁的参与下完成。水体受到污染，水的质 项目CODBOD5SSTNTP 指标（mg/L） 602020201.0 XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 - 3 - 量恶化，不仅会降低甚至丧失其使用功能，加剧水资源短缺，还会对人体健康 和生态环境产生一系列危害。被污染的水体中含有农药、苯类、重金属、氰化 物、放射性元素、致病菌等有害物质，他们有很强的毒性，有的具有致癌、致 畸、致突变的作用。另外，在良好的水体中，各类水生生物之间，水生生物与 其生存环境之间处于动态平衡。当在人类的活动下，水体受到污染，就会破坏 这种动态平衡，引起生态环境的恶化。水体中含有大量氮磷时，就会发生水体 富营养化的变化，导致水体中的藻类大量繁殖，同时会引起水中含氧量减少， 使得厌氧微生物大量繁殖，产生硫化氢等有害物质，造成水质恶化，进而水生 动物大量死亡，使水质进一步恶化。 1.31.3 国内外研究现状国内外研究现状 1.3.1 研究现状 针对城市污水，在处理过程中，我们普遍采用的是传统活性污泥法、 SBR、氧化沟等，这些处理工艺发展较为成熟有效，所以在世界各地被广泛的 应用。 在目前城市污水处理，只有社会效益，没有经济效益的情况下，如此庞大 的投资和运行费用，对经济不够发达的我国而言无疑是一个沉重负担。因此， 本文以我国城市污水处理情况为基础，从排污系统建设、污水处理要求和效果 等方面，对国内外城市污水处理工艺作了归纳，为提高我国的城市污水治理水 平，最终促进经济与环境的协调发展提供技术参考。 近二十年来,一些发达国家为 了解决日益严重的水质污染问题， 不惜巨额投资兴建了大量不同规模 的城市污水处理厂。 国内外对污水处理已经达成了 共识，即污水的集中处理（大型化） 是目前城市污水处理厂规划建设的 目标。针对不同城市的不同特点， 如城市格局、发展规划、地理水文 1-11-1 DEDE 氧化沟运行示意图氧化沟运行示意图 XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 - 4 - 等具体情况，应该对污水处理厂进行合理规划，保证建设资金使用的有效性， 处理效果的高效性。 当前流行的污水处理工艺有：AB 法、SBR 间歇式活性污泥法、DE 氧化沟 法、普通曝气法、A/A/O 生物脱氮除磷法、A/O 生物脱氮活性污泥法、接触氧 化池法等，这几种工艺都各有其特点。 1.3.2 处理工艺的比较 （1）DE 氧化沟 DE 型氧化沟工艺具有独立的二沉池及回流污泥系统，氧化沟内可交替进行 硝化与反硝化，具有较好的脱氮效果。前置厌氧段可加强生物除磷效果，我国 不少污水处理厂都在传统生物处理段前增设厌氧段以保证污水中磷的去除效果 DE 氧化沟的运行周期为 3 h，每周期分 4 个阶段，即 ABCD，如图 2 所示。阶段 A：污水通过配水井流入低速运行的沟 1，沟 2 转刷高速运行，处 理出水由沟 2 流人二沉池。阶段 B：污水还是通过配水井流人沟 1，不过此时 沟 1 转刷高速运行，充氧曝气；沟 2 继续出水。阶段 C 与阶段 A 相似、阶段 D 与阶段 B 相似，不同的是沟 1 和沟 2 的工作状态互换。其中，A、C 阶段运 行 1 h，B、D 阶段运行 05 h。 （2） A2/O A2/O 处理工艺是 AnaerobicAnoxicOxic 的英文缩写，它是厌氧缺氧 好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O 工艺是在厌氧好氧除磷工艺的基础上 开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。 A2/O 工艺的特点： （一）：厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群 的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能； （二）：在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总 的水力停留时间也少于同类其它工艺。 （三）：在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI 一般小 于 100，不会发生污泥膨胀。 （四）：污泥中含磷量高，一般为 2.5%以上。 （3） SBR XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 - 5 - SBR 是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污 水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续 进出水。SBR 通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具 有很大的灵活性。SBR 池通常每个周期运行 4-6 小时，当出现雨水高峰流量时， SBR 系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适 应来水量的变化。2SBR 系统通常能够承受 3-5 倍旱流量的冲击负荷。SBR 工 艺具有以下特点： 1）SBR 工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR 工艺只有一个反应器， 不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比 传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科 技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、 灵活，很适合小城市采用。 2）处理效果好。SBR 工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程， 但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中)， 随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生 物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。 3）有很好的除磷脱氮效果。SBR 工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、 厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱 氮效率。 4）污泥沉降性能好。SBR 工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌 的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于 SBR 工艺的沉淀阶段是在静止的状 态下进行的，因此沉淀效果更好。 5）SBR 工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。 其中改进工艺包括了 ASBR，它是在 20 世纪 90 年代 ,由美国 Dague 教 授等将过去用于好氧生物处理的 SBR 工艺用于厌氧生物处理 ,开发了厌氧序批 式活性污泥法(Anaerobic Sequencing Batch Reactor ,简称 ASBR ) 。ASBR 法是 一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺 ,一个完整的运 行操作周期按次序分为进水、反应、沉淀和排水 4 个阶段。与连续流厌氧反应 XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 - 6 - 器相比 ,ASBR 具有如下优点:不会产生断流和短流;不需大阻力配水系统 ,减少 了系统能耗;不需要二次沉淀池及出水回流;所需要的搅拌设备和滗水器在国内为 定型设备 ,便于建设运行;运行灵活 ,抗冲击能力强 ,能适应废水间歇无规律排放。 （4）. 生物流化床 两相生物流化床工艺流程见 图 1。它的主要特点是充氧过程 与流化过程分开并且完全依靠水 流使载体流化。在流化床外设脱 膜设备和充氧设备，在流化床内 只有固、液两相。 三相生物流化床反应器内气、液、固三相共存，污水充氧和载体流化同时 进行，废水有机物在载体生物膜的作用下进行生物降解，空气的搅动使生物膜 及时脱落，故不需脱膜装置。但有小部分载体可能从床中带出，需回流载体。 三相生物流化床的技术关键之一， 是防止气泡在床内合并成大气 泡而影响充氧效率，为此可采用 减压释放或射流曝气方式进行充 氧或充气。 近期，国内环保设备企业开 发较多的是内循环式生物流化床， 其工艺流程如图 2 所示。该流化 床由反应区、脱气区和沉淀区组 成，反应区由内筒和外筒两个同心圆柱组成，曝气装置在内筒底部，反应区内 填充生物载体。混合液在内筒向上流、外筒向下流构成循环。 1.41.4 工艺流程的确定工艺流程的确定 山东荣成的水质特点如下： XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 - 7 - 表表 1-31-3 山东荣成水质特点山东荣成水质特点 水质参数进水水质设计出水水质 CODcr435mg/L 60mg/L SS215mg/L 20mg/L BOD5259mg/L 20mg/L TP9mg/L（以 P 计)1.0mg/L TN33mg/L 20mg/L 由公式（-的处理程度，%； C-进水的浓度， C CC E E 1 1 E CODCOD ；-处理后污水排放的浓度，。 ）可以算出 COD 的去除率。 mg L e C COD mg L 同理可以依次算出 SS，BOD，总磷，总氮的去除率。 所以根据上述数据可知：COD 去除率达 86.2%，SS 去除率达 90%，BOD 去除率达 92%，总磷去除率达 89%，总氮去除率达 39%。因而，需选择有较高 有机物去除效率的工艺，使得处理出水中的有机物含量达到设计要求。 根据荣成的水质特点选择 DE 氧化沟工艺，DE 氧化沟工艺是一种具有较强 适应性的污水处理，工艺，其较长的水力停留时间和较长的污泥龄使得其对有 机污染物的去除效果良好，从运行数据来看，其对冲击负荷也有很好的耐受力 该厂主要工艺流程如图所 XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 - 8 - 1-41-4 工艺流程图工艺流程图 污水经粗格栅、提升泵房及细格栅、沉砂池，去除污水中较大的漂浮 物、悬浮物及其他无机颗粒之后，进入厌氧池、DE 氧化沟生物处理系统，去除 有机物及氮磷等污染物。从二沉池回流过来的活性污泥一部分进入 DE 氧化沟， 一部分作为硝化液回流到厌氧池。DE 氧化沟运行一个周期需 3 h，分为四个阶 段。在阶段一污水先进入沟 1 进行处理，处理后的水由沟 2 流人二沉池，其中 沟 1 转刷低速运行，沟 2 转刷高速运行，此阶段运行时间为 1 h。阶段二污水还 是先进入沟 1，然后由沟 2 流出，不过此时沟 1 转刷高速运行，充氧曝气。沟 2 继续出水，此阶段运行时间为 05 h。阶段三与阶段一相似，阶段四与阶段 二相似，不同的是沟 1 和沟 2 的工作状态互换。 2 2 污水处理构筑物的设计计算污水处理构筑物的设计计算 本设计中污水处理厂的设计流量为 25 万 m3/d，即平均日流量。平均日流 量一般用来表示污水处理厂的规模，用来计算污水厂的栅渣量、污泥量、耗药 量及年抽升电量；最大设计流量用于污水处理厂中管渠计算及各处理构筑物计 算。 污水的平均处理量为： （2- /sm89 . 2 /hm67.10416/dm250000 333 平 Q 1） 污水的最大处理量为: =； (2-2)； max Q 平 Q f K 取=1.3； f K =2.891.3=3.757m3/s； max Q 2.12.1 格栅格栅 2.1.1 设计概述 格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进 XX 工业大学 2016 级本科毕业设计说明书 - 9 - 口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、 毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使 之正常进行。被截留的物质称为栅渣。设计中格栅的选择主要是决定栅条断面、 栅条间隙、栅渣清除方式等。格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆 形