城市污水处理厂设计(氧化沟工艺)

复旦大学毕业设计 第 0 页 共 42 页 城市污水处理厂设计（氧化沟工艺） 贾琳琳 （复旦大学化学与环境科学学院环境工程专业 071 班） 指导老师：岳思羽 摘要本设计是某城市污水处理厂的初步设计和施工图设计，此污水处理厂主要处理城市生活污水,水质较为 复杂。根据设计要求，该污水处理厂进水中 N、P 含量均偏高，在去除 BOD5和 SS 的同时，还需要进行脱氮除磷处理， 故采用采用以 Carrousel 氧化沟为主体的污水处理工艺流程，以及以重力式浓缩池为主体的污泥工艺流程。该工艺具 有工艺流程短、处理效果好、出水水质稳定、剩余污泥少、运行管理方便、基建与运行费用低等特点。因此,更具有广泛 的适应性，完全适合本设计的实际要求。 关键词城市污水处理厂 Carrousel 氧化沟 重力式污泥浓缩池 The Primary Design of an Urban Sewage Treatment Plant Jia Linlin (Grade06, Class1, Environmental Engineering,School of Chemical and Environmental Sciences, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723001, Shaanxi) Tutor:Yue Siyu Abstract: It is a primary design and construction drawing for the sewage treatment plant development zone. The municipal sewage is mainly treated in this plant. Its water quality is more complicated.According to the demands for the design, the contents of nitrogen and phosphorus are high in the water quality of this project .So they should be dealed with,while BOD5 and SS are cleared. The plant adopts the major technology process for Carrousel Oxidation Ditch and Gravitate Thickeners. The technology has characterize for short-period process, high efficiency, steady water quality, small rest solids and low fees for the construction and operation and so on. And whats more, it will be operated and managed in a convenient manner. So the comprehensive craft exists extensive adaptability and is totally suitable for the practical purpose of the originally design. Key words: Urban sewage treatment plant Carrousel Oxidation ditch Gravitate Thickeners 复旦大学毕业设计 第 1 页 共 42 页 目 录 摘要.1 ABSTRACT.1 目 录.2 引 言.5 1 概述.5 1.1 设计依据及设计任务.5 1.1.1 设计题目 .5 城市污水处理厂设计（氧化沟工艺） .5 1.1.2 设计原始资料 .5 1.1.3 设计内容及要求 .5 1.2 处理程度.5 1.2.1 进出水水质 .6 2 城市污水处理方案的确定.6 2.1 确定污水处理方案的原则.6 2.1.1 确定污水处理方案的原则： .6 2.1.2 最佳的处理方案要体现以下优点： .6 2.2 污水处理方案的确定.6 2.2.1 A2/O 工艺与改良的 A2/O 工艺.7 2.2.2 氧化沟工艺 .8 2.2.3 设计方案的确定 .9 2.3 工艺流程的确定.9 2.4 主要构筑物的选择.9 2.4.1 事故溢流闸井 .9 2.4.2 格栅 .9 2.4.3 污水泵房 .10 2.4.4 沉砂池 .10 2.4.5 沉淀池（二沉池） .11 2.4.6 氧化沟 .12 2.4.7 消毒 .13 2.4.8 浓缩池 .14 3 城市污水处理系统的设计计算.15 3.1 进水闸井和进水格栅间的设计.15 3.1.1 污水厂进水管 .15 3.1.2 进水闸井工艺设计 .15 3.1.3 格栅的设计 .16 3.2 污水泵房的设计.17 3.2.1 一般规定 .17 3.2.2 水泵设计计算 .18 复旦大学毕业设计 第 2 页 共 42 页 3.2.3 集水池 .18 3.2.4 泵房附属设施及尺寸的确定 .19 3.3 细格栅的设计计算：.19 3.3.1 设计参数 .19 3.3.2 设计计算 .19 3.3.3 细格栅选用 .19 3.3.4 皮带输送机选用 .20 3.3.5 格栅间尺寸的确定 .20 3.4 旋流沉砂池的设计.20 3.4.1 设计要求 .20 3.4.2 设计参数 .20 3.4.3 设计计算 .20 3.5 生物选择器厌氧池的设计.20 3.5.1 设计参数 .21 3.5.2 污泥回流量计算 .21 3.5.3 生物选择池（厌氧混合池）设计计算 .21 3.5.4 生物选择池污泥负荷 .21 3.5.5 搅拌设备的选择 .21 3.6 氧化沟的设计.21 3.6.1 已知条件 .21 3.6.2 设计参数 .22 3.6.3 氧化沟设计计算 .22 3.6.4 氧化沟表面曝气机选用 .24 3.6.5 氧化沟推流器选用 .25 3.7 堰式配水井.25 3.7.1 设计参数 .25 3.7.2 设计计算 .25 3.8 二沉池的设计.26 3.8.1 设计要求 .26 3.8.2 设计参数 .26 3.8.3 设计计算 .26 3.8.4 刮泥设备的选择 .28 3.9 接触消毒.29 3.9.1 设计依据 .29 3.9.2 设计计算 .29 3.9.3 加氯机的选择 .29 3.9.4 氯库及加氯间的设计 .30 3.10 计量设施.30 3.10.1 计量设备的选择 .30 3.10.2 设计依据 .30 3.10.3 设计计算 .31 4 污泥处理工艺的设计及计算.31 4.1 污泥泵站的设计.31 4.1.1 回流污泥泵设计 .31 复旦大学毕业设计 第 3 页 共 42 页 4.1.2 回流污泥泵的选用 .31 4.2 浓缩池的设计.31 4.2.1 设计要求 .31 4.2.2 设计参数 .32 4.2.3 设计计算 .32 4.3 污泥脱水机房.33 4.3.1 设计计算 .33 4.3.2 压滤机的选用 .33 5 污水厂总体布置.34 5.1 平面布置的一般原则 .34 5.2 厂区平面布置形式 .34 5.3 污水厂平面布置的具体内容 .34 致 谢.34 参考文献.35 复旦大学毕业设计 第 4 页 共 42 页 引 言 生命起源于水环境，水是所有生物生存不可缺少的重要因素，亦是人类发展的物质基础，是不 可替代的宝贵资源。据21世纪城市水资源国际学术研讨会透露，联合国已经把我国列为世界上13个 最缺水的国家之一，目前我国人均用水量是世界人均用水量的30%左右，人均水资源占有量仅为世 界平均水平的四分之一，严重制约着我国社会主义经济的发展。中国经济的高速发展，我们为止付 出的是环境污染的代价。眼下环境问题受到了人们的普遍关注，为保护环境，解决城市污水的排放 对水体的污染，为了保护自然环境和自然生态系统，为了保证人民的身体健康，就必须要建立有效 的污水处理设施，来解决这一问题。综合废水处理工程是一项保护环境、治理污染、促进健康、造 福社会的公益事业。这不仅仅是对现存的污染状况予以有效的治理，而且对将来工、农业的发展以 及人民群众健康水平的提高都有极为重要的意义，因此，城市排水问题的合理解决必将带来重大的 社会效益。本设计就是基于水污染的危害性和严重性，以保护环境为宗旨，以达到城镇污水处理厂 污染物排放标准为要求对系统进行全面设计。 1 1 概述 1.1 设计依据及设计任务设计依据及设计任务 1.1.1 设计题目设计题目 城市污水处理厂设计（氧化沟工艺） 1.1.2 设计原始资料设计原始资料 B 市属于西北地区二线城市，地处黄河上游，市区东西狭长，南北狭窄。市区面积约 25km2， 人口近 19 万人，未建污水处理厂。该市属中温带气候带，地处高原，海拔高度在 1900m 左右，日 照比较充足。气候年差较大，温度非周期性变化显著。最大冻土深度 0.86m，地震烈度七度。 污水处理厂设计规模为 3104 m3/d，设计进出水水质见表表 1，出水排入夏河。根据地面水环 境质量标准 （GB 3838-88）中水域功能分类，夏河属于水源上游保护区，为类水域。按照污 水综合排放标准 （GB 8978-1996）规定，GB 3838-88 中类水域，执行一级标准。TP 根据 B 市 夏河环境容量要求和实际要求，放宽到 1mg/L 左右。 1.1.3 设计内容及要求设计内容及要求 （1）通过阅读中外文文献，调查研究并收集有关资料，确定合适的污水和污泥处理工艺流程， 进行各个构筑物的水利计算，经过技术与经济分析，选择合理的设计方案。 （2）完成一套完整的设计计算说明书。说明书应包括：污水处理工程设计的主要原始资料； 污水水量的计算、污泥处理程度计算；污水泵站设计；污水污泥处理单元构筑物的详细设计计算； 设计方案对比论证；厂区总平面布置说明；污水处理运行分析等。设计说明书要求内容完整，计算 正确文理通顺、书写工整，应有300 字左右的中英文说明书摘要。 （3）毕业设计图纸应准确的表达设计意图，图面力求布置合理、正确清晰，符合工程制图要 求。此外，其组成还应满足下列要求： （a）污水处理厂总平面图1 张； （b）污水处理厂主要构筑物工艺设计图3-4 张； 1.2 处理程度处理程度 污水处理程度是由对象和地区排放标准决定。 复旦大学毕业设计 第 5 页 共 42 页 1.2.1 进出水水质进出水水质 进出水水质见表1.1。 表 1.1 污水处理厂设计进出水水质指标 项目进水(mg/L)出水(mg/L) 排放标准 (GB 8978-1996) 去除率(%) BOD5150202087 COD300606080 SS200202080 NH3-N30151550 TP410.575 2 2 城市污水处理方案的确定城市污水处理方案的确定 2.1 确定污水处理方案的原则确定污水处理方案的原则 2.1.1 确定污水处理方案的原则：确定污水处理方案的原则： （1）基础数据可靠。认真研究各项基础资料、基本数据，全面分析各项影响因素，充分掌握 水质水量的特点和地域特性，合理选择好设计参数，为工程提供可靠的依据。 （2）厂址选择合理。根据城镇总体规划和排水工程专业规划，结合建设地区地形、气象条件， 经全面分析比较，选择建设条件好、环境影响小的厂址。 （3）工艺先进实用。选择技术先进、运行稳定、投资和处理成本合理的污水污泥处理工艺， 积极慎重的采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备，使污水处理工艺先进， 运行可靠，处理后水质稳定达标排放。 （4）总体布置考虑周全。根据处理工艺流程和各建筑物、构筑物的功能要求，结合长治地形、 地质和气候条件，全面考虑施工、运行和维护的要求，协调好平面布置、高程布置及管线布置间的 相互关系，力求整体布局合理完美。 （5）避免二次污染。污水处理厂作为环境保护工程，应避免或尽量减少对环境的负面影响， 如气味，噪声，固体废物污染等；妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂、污泥和臭气等，避 免对环境的二次污染。 （6）运行管理方便。以人为本，充分考虑便于污水厂运行管理的措施。污水处理过程中的自 动控制，力求安全可靠、经济实用、以利提高管理水平，降低劳动强度和运行费用。 （7）近期远期结合。污水处理厂设计应近远期全面规划，污水处理厂的厂区面积，应按项目 总规模控制，并作出分期建设的安排，合理确定近期规模。 （8）满足安全需求。污水处理厂设计需充分考虑安全运行的要求，如适当设置分流设施、超 越管线等。厂区消防的设计和消化池。储气罐及其他危险单元设计，应符合相应安全设计规范的要 求。 2.1.2 最佳的处理方案要体现以下优点：最佳的处理方案要体现以下优点： (1) 保证处理效果，运行稳定； (2) 基建投资省，耗能低，运行费用低； (3) 占地面积小，泥量少，管理方便。 2.2 污水处理方案的确定污水处理方案的确定 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到的标准，本节对其处 理工艺流程进行方案筛选，并通过论证选择合理的污水及污泥处理工艺流程。 复旦大学毕业设计 第 6 页 共 42 页 我们对活性污泥法和人工生物净化的几个方案进行筛选。初步选到下列两种工艺三个方案，再 进行比较： (1) A2 /O 同步脱氮除磷工艺； (2) 氧化沟和改良的氧化沟工艺。 2.2.1 A2/O 工艺与改良的工艺与改良的 A2/O 工艺工艺 A2/O 脱氮除磷工艺(即厌氧一缺氧一好氧活性污泥法，亦称 A-A-O 工艺)，它是在 A2/O 除磷工 艺基础上增设了一个缺氧池，并将好氧池出流的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能。 其工艺流程如下： 图 2.1 A2/O 同步脱氮除磷工艺 图 2.1 A2/O 法工艺流程图 （1）主要特点： 工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建投资。 )厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去 除有机物、脱 N 除 P 的功能； 该土艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌，节省运行费用。 便于在常规活性污泥工艺基础上改造成 A2/O。 该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果受回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮的 影响，因而脱氮除磷效果不可能很高。 沉淀池耍防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生 N:而 干扰沉淀。但溶解氧含量也不易过高，以防止循环混合液对缺氧池的影响。 (2)存在问题 (a)除 P 效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当 P/BOD 值高时更是 如此； (b)脱 N 效果也难于进一步提高，内循环量一般以 2Q 为限，不宜太高； (c)进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的 DO，减少停留时间，防止厌氧状态和污泥释放 P 的 现象出现，但 DO 浓度也不宜过高，以防循环混液对缺氧反应器的干扰。 改良型 A2/O 工艺,其工艺流程如下： 复旦大学毕业设计 第 7 页 共 42 页 城市污水 粗格栅 细格栅 初沉池 厌氧池缺氧池 好氧池 二沉池出 水 剩余污泥 图 2.2 改良的 A2/O 同步脱氮除磷工艺 （1）对 A2/O 工艺的改进 将回流污泥分两点加入，减少加入到厌氧段的回流污泥量，从而减少进入厌氧段硝酸盐和 DO，在保证总的污泥回流比为 60%100%的情况下，一般到厌氧段的回流污泥比为 10%，既可满