水污染控制工程课程设计1

1、 摘 要本设计为拟建的西安市第六污水处理厂工艺设计，处理规模为10万m3/d，设计出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准gb18918-2002一级b标准。经查阅资料和现场调研，通过工艺比选，确定采用卡鲁塞尔氧化沟为西安市第六污水处理厂的主体处理工艺，该工艺具有处理流程简单、操作管理方便、出水水质好、工艺可靠、建设投资省和运行费用低等优点。在此基础上，确定了污水处理流程为：进水井粗格栅提升泵房细格栅曝气沉砂池氧化沟二沉池接触池；污泥处理流程为：剩余污泥泵房浓缩池贮泥池脱水间。进行了各单体构筑物的工艺设计和计算，污水处理厂的平面布置，水力计算和高程设计等。在此基础上，完成了平面图、高程图以及主

2、要构筑物的设计和图纸绘制。本工程的实施将显著改善受纳水体水质，同时间接产生经济效益，促进经济可持续发展。关键词：城市污水；卡鲁塞尔氧化沟；工艺设计 abstract the project is the process design of sixth sewage treatment plant to build in xian. treatment capacity is 100000m3/d. the water quality in effluent will meet the requirement of the state discharging standard of pollut

3、ants for municipal wastewater treatment plant (gb18918-2002) 1b. though resourcing data and investigation and some comparison,this design uses carrousel oxidation ditch process. the process has some advantages like easy operation and management,process reliability,saving investment, good treatment e

4、ffect, and so on 。on this basis, determined the sewage treatment process for:well of waterthick grilleaeration sink sand pooloxidation ditchsecondary sedimentation tankcontact chamber；the sludge treatment process for:excess sludge pump roomconcentrated tankmud storage poolbetween dehydration。the pla

5、n layout of the structures of the monomer process design and calculation, sewage treatment plant, the hydraulic calculation and elevation design, etc.based on this,this design contains the identification, each monomer process of calculation, construction drawings drawing etc.the implementation of th

6、is project will significantly improve the water quality of receiving water, and indirect economic benefits and promote sustainable economic development.key words: urban sewage; carrousel oxidation ditch; process design 目录1前言41.1 城市污水来源41.2 城市污水的危害42 设计计算82.1设计水量及水质82.1.1设计污水量82.1.2进水水质82.1.3出水水质92.1

7、.4各污染物去除率92.2处理工艺流程的确定92.2.1设计方案分析92.2.2原污水可生化性分析112.2.3 污水处理厂工艺方案比选122.2.4 工艺方案选择232.2.5工艺流程242.3构筑物的设计计算252.3.1粗格栅252.3.2提升泵房302.3.3细格栅312.3.4 曝气沉砂池362.3.5厌氧池402.3.6氧化沟402.3.7二沉池502.3.8消毒设施562.3.9 巴氏计量槽582.3.10污泥泵房582.3.11 污泥浓缩池602.3.12贮泥池622.3.13 脱水机房632.4污水处理厂总体布置632.4.1平面布置632.4.2高程布置64总结67参考文献

8、68致谢70 1前言1.1 城市污水来源 在人类的生产和生活用水过程中，水会受到不同程度的污染，并改变其原有的化学成分和物理组成。按来源不同污水可分为以下三种： 生活污水：指人们在日常生活中用过的并被生活废料所污染的水，包括卫生间、厨房、洗衣房，主要来自于住宅、公共场所、机关、学校、医院、餐饮业及工厂中的生活服务设施等的生活用水，生活污水含有较多的有机物，如蛋白质、动植物脂 肪、各种碳水化合物、尿素、氨氮、磷酸盐、及常在粪便中出现的各种病原微生物等；工业废水： 指在工业产生过程中排放的水，用水中除一小部分被耗去外，绝大多数工业用水仅仅是作为洗涤、冷却、地面冲洗等，因此，工业废水中的主要污染物为

9、生产过程中所使用的原料、反应中间体、产物或副产物等； 降水：包括降雨或降雪时冲刷地面后进入城市管网的水，降水受季节、气候的影响较大，初期雨水中含较多的污染物，有时ph值较低。城市污水是生活污水、工业废水及雨水所形成的混合物。1.2 城市污水的危害水是一个国家经济体系运行中不可缺少的一部分，也是人类生存的必要条件。我国是水资源短缺的国家，城市缺水问题尤为突出。随着经济发展和城市化进程的加快，当前相当部分城市水资源短缺，城市缺水范围不断扩大，缺水程度日趋严重；与此同时，水价不合理、节水措施不落实和水污染严重等问题也比较突出。城市污水直接灌溉农田, 通过食物链进行传递, 给人们的生态环境造成了严重破

10、坏。人喝了被污染的水或吃了被水体污染的食物，就会对健康带来危害。因污染物排入水体后，水生动物、植物就会慢慢对其吸收并在物体中有所积累。如果是急性中毒则会使生物很快死亡，这会引起人们的注意，但是许多情况下水体中的中毒国内外发展概况则是慢性的，往往不能被人所注意，如果人吃了这些食物，会使毒物在人体内进一步积累，长期下去人们得病则属必然。同时当水受到污染，会危及到水生生物生长和繁衍，并造成渔业大幅度减产。 为切实加强和改进城市供水、节水和水污染防治工作，促进经济社会的可持续发展。1.3 城市污水处理国内外发展概况 随着人类社会的不断发展，城市规模不断扩大，城市的用水量和排水量都在不断增加，加剧了用水

11、紧张和水质污染，环境问题日益突出，由此造成的水危机已经成为社会经济发展的重要制约因素。我国污水处理事业的历史始于1921年，但是真正是在80年代才得以发展，改革开放三十年来取得了迅速的发展，但仍然滞后于城市发展的需要，处理量的增加仍远远滞后于污水排放量的增长，两者之间的差距还有进一步拉大的趋势。我国城市污水处理相对于国外发达国家，起步较晚，到现在为止，全国还有60%的城市污水得不到妥善的处理，城市污水处理率较低，很多老城区的排水管网甚至不成系统。目前，美国平均每 1 万人拥有一座污水处理厂；瑞典和法 国每 5000 人有一座污水处理厂；英国和德国每 70008000 人拥有一座污水处理厂。国外

12、城市都在为污水处理普及率达到100%而努力，将推广低能耗高性能的污水处理工艺技术，提高水处理排放的标准，完善污水处理的有关政策，多功能的污水处理技术更为流行。我国的城市污水量正以每年 6.5%的速度增大，然而由于资金、能源等方面原因的制约，城市污水处理率很低，我国在建国初期只有几个过去有国外租界留下来的城市污水处理厂，日处理量还不过万吨；解放后，城市污水处理厂有了较大的发展，特别是“六五”期间；截止 1987 年底全国污水处理厂建成投产的已有 78 座；至 1990 年有污水处理的城市56个，省和直辖市增加到21个；1999 年全国建成污水处理厂 389 座，处理率为29.65%，城建系统 1

13、87 座，处理率16.18%；截至2011年底，全国已有637个设市城市建有污水处理厂，占设市城市总数的97%，此外，目前全国正在建设的城镇污水处理项目达1360个，总设计能力约2900万立方米/日。目前，国内外城市污水处理厂处理工艺大都采用一级处理和二级处理。一级处理是采用物理方法，主要通过格栅拦截、沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。这一处理工艺国内外都已成熟，差别不大。二级处理则是采用生化方法，主要通过微生物的生命运动等手段来去除废水中的悬浮性，溶解性有机物以及氮、磷等营养盐。目前，这一处理工艺有多种方法，归结起来，有代表性的工艺主要有传统活性污泥、氧化沟、a/o或a2/o工艺、

14、sbr及ccas工艺等。目前，这几种代表工艺在国内外都有实际应用。在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展规划，尤其是当地的实际情况，探索适合我国实际的污水处理系统。1.4 设计任务一、 毕业设计（论文）的目的与要求毕业设计（论文）是本科生培养目标的重要环节，是专业知识深化和系统提高的重要过程，以培养学生的实践能力、创新精神、理论联系实际能力等综合素质为目的。毕业设计（论文）的基本要求为：1、通过毕业设计（论文）环节，培养学生正确的设计思想和技术经济观点，理论联系实际的工作作风、严肃认真的科学态度。2、在毕业设计（论文）过程中，完成具有一定理论或实践意义的课题，培养学生综

15、合运用、巩固与扩展所学的专业基础和专业知识，提高学生独立分析和解决问题的能力。使学生受到工程设计方法和科学研究方法的初步训练。3、学生在查阅文献和收集资料、理论分析、经济技术分析、方案制定、绘图、计算、实验、数据处理、使用计算机、外文阅读和翻译、撰写设计说明书或论文写作等基本技能方面得到进一步的训练和提高。 二毕业设计（论文）的主要内容（含主要技术参数） （一）论文题目西安市第六污水处理厂污水处理工艺设计（二）设计规模及水质1、设计规模:该污水处理厂服务范围为西安市西郊皂河和太平河之间的工业区和生活服务区的工业废水和生活污水。设计污水量为10104m3/d，其中生活污水和工业废水所占比例约为6

16、:4。2、设计进水水质:根据水质调查结果，并参考类似工程，确定污水处理厂进厂水质指标如下:cod ： 350mg/l bod5：120mg/lss ： 250mg/l tkn ：45mg/lnh3-n：25mg/l tp： 3mg/lph： 7.6 t12c3、污水处理厂出水水质:出水水质满足城镇污水处理厂污染物排放标准（gb 18918-2002）中的一级b标准，具体主要水质指标如下：cod60mg/l bod520mg/lss 20mg/l nh4+-n： 8mg/l tn 20mg/l t-p 1 mg/l ph：69（三）基础资料1、气象条件：年平均气温：13.2；极端最高气温：41.

17、4；极端最低气温：零下20.8；年平均降水量：537.9 mm；平均日照时数：2247.3小时；年辐射总量：1185千卡/cm；最大风速：16.0 m/s；主导风向为西南风，次主导风向为东北风。2、水文地质潜水：主要分布在黄土状土、粉土、粉细砂和砾石层的孔洞中，水位埋深平均67 m；承压水：地下30 m深度；地质：地表沉积物由第四纪全新世素填土，冲击风积黄土状土，冲击粉质粘土、粉土、粉细纱和砾石层构成，厚度520 m。3、地形地貌规划污水处理厂厂区地面平坦，适合于工程建设，地面平均高程：385m。4、进水管标高：进水管位于规划污水处理厂西侧，进水管管内底标高：379m；5、受纳水体受纳水体位于

18、厂区东侧1500米，该河流水质符合地表水环境质量标准中的类标准。30年一遇河水最高水位383.5m。 2 设计计算2.1设计水量及水质2.1.1设计污水量 设计污水量为10104m3/d，其中，生活污水和工业废水的比率约为6:4。2.1.2进水水质根据水质调查结果，并参考类似工程，确定污水处理厂进厂水质指标见下表2.1。表2.1 设计进水水质项目codbod5sstnnh3-ntppht进水水质/(mg/l)350120250452537.6=122.1.3出水水质依据设计任务书，确定该污水处理厂设计出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准gb18918 -2002一级b标准，相应的水质指标见

19、表2.2。表2.2 设计出水水质 项目codbod5sstnnh3-ntpph最高允许排放浓度/mg/l602020208169 2.1.4各污染物去除率 各污染物去除率见表2.3表2.3 各污染物去除率 项目codbod5sstnnh3-ntp去除率/%82.983.3 9255.66866.72.2处理工艺流程的确定2.2.1设计方案分析污水生物处理技术主要是利用自然界中广泛分布的个体微小、代谢营养类型多、适应能力强的微生物的新陈代谢作用，将污水中的污染物质转化为微生物细胞及co2、h2o、h2s、n2、ch4等多种物质，从而使污水得到净化的过程。污水生物处理技术分为好氧生物处理、缺氧生物

20、处理和厌氧生物处理。好氧生物处理又分为活性污泥法和生物膜法。目前对于城市生活污水的处理多为好氧处理。一、活性污泥法处理系统有效运行的基本条件1、有大量起吸附和分解作用的微生物。2、污水中含有足够的可溶解性易降解有机物，作为微生物生理活动所必需的营养物质。3、混合液中含有足够的溶解氧。4、活性污泥连续回流，同时，还要及时地排出剩余污泥，使曝气池中保持恒定的活性污泥浓度。5、活性污泥在曝气池中呈悬浮状态，能够与污水充分接触。6、没有对微生物有毒害作用物质进入。二、环境因素对微生物生长的影响1、营养物质微生物为合成自生的细胞物质，必须不断地从其周围环境中摄取自身生存所必需的营养物质，主要的营养物质是

21、碳、氮、磷等，微生物还需要硫、钠、钾、钙、镁、铁等元素作为营养，但需要量甚微。对微生物来讲，碳、氮、磷营养有一定的比例，一般为 bod5：n：p=100：5：1。生活污水中大多含有微生物能利用的碳源，氮和磷的含量也高，可以满足生物法处理时微生物的营养需求。如果某种营养元素低于需求可以加淀粉浆料补充碳源，投加尿素、硫酸铵等补充氮源，投加磷酸钾、磷酸钠等补充磷源。2、温度温度是影响微生物正常生理活动的重要因素之一。温度适宜，能够促进、强化微生物的生理活动，温度不适宜，能够减弱甚至破坏微生物的生理活动。可能使微生物死亡。一般好氧生物处理中的微生物多属于中温微生物，其生长繁殖的最适温度范围为2037。

22、3、ph值微生物的生理活动与环境的酸碱度密切相关，只有在适宜的酸碱度条件下，微生物才能进行正常的生理活动。ph值对微生物的影响主要作用于：引起细胞膜电荷的变化，从而影响了微生物对营养物质的吸收，改变生长环境中营养物质的可给性。ph值的变化还能改变有害物质的毒性。高浓度的氢离子还可导致菌体表面蛋白质和核酸水解而变性。4、溶解氧溶解氧是影响生物处理效果的重要因素。在好氧生物处理中，如果溶解氧不足，其活性将受到影响，新陈代谢能力降低，同时对溶解氧要求较低的微生物将逐步成为优势种属，影响正常的生化反应过程，造成处理效果下降。5、有毒物质（抑制物质）有毒物质对微生物生理功能毒害作用的原因，效果都比较复杂

23、，取决于较多的因素。2.2.2 进水水质分析 污水处理厂进水营养物比值见表2.4。表2.4 进水营养物比表项目比值bod5/ cod0.34bod5/ tn2.67bod5/ tp40污水生物处理是以污水中所含污染物质作为营养物质，利用微生物代谢作用使污染物被降解，从而使污水得到净化。因此，对污水营养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。bod5和cod是污水处理过程中常见的两个水质指标，一般情况下，bod5/ cod的比值越大，说明污水可生物处理性越好。综合国内外的研究成果，一般认为bod5/ cod的比值0.45可生化性较好，bod5/ cod的比值0.3较难

24、生化，bod5/ cod的比值0.25不易生化。 bod5/ tn（即c/n）是鉴别能否采用生物脱氮的重要指标，由于反硝化细菌是在分解有机物的过程当中进行硝化脱氮的，在不投加外来碳源的条件下，污水中必须有足够的有机物，才能保证反硝化的顺利进行。一般认为，c/n3，即可认为污水有足够的碳源供反硝化菌利用，才能进行有效脱氮。bod5/ tp（即c/p）是鉴别能否采用生物除磷的重要指标，生物除磷是活性污泥中除磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时放出h3po4和atp，并利用atp将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞，以phb（聚-羟基丁酸）及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时随着聚磷酸盐的分解，

25、释放磷；一旦进入好氧环境，除磷菌又可以利用聚-羟基丁酸氧化分解所释放的能量来超量摄取废水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐而贮存于细胞内，经沉淀分离，把富含磷的剩余污泥排除污泥，达到生物除磷的目的。进水中的bod5是作为营养物质供除磷菌活动的基质，bod5/ tp是衡量能否达到除磷的重要指标，当原水cod低于500 m g /l时, 总磷去除率随原水cod的提高而提高, 而当cod超过500 m g /l时, 总磷去除率随着cod的提高而逐渐下降, 但cod去除效果不受影响。当cod /tp在低于70左右时, 随着cod /tp的增大除磷率也迅速上升, 超过70后除磷效果逐渐下降。因此, 污水

26、的cod浓度对间歇式生物接触氧化反应器的除磷效果有直接影响, 总磷去除率随着cod的提高而提高, cod浓度为500 m g /l左右时, 除磷效果最好, 而后开始下降。根据试验结果, 当污水的cod /tp值约为50 100时, 可以达到较好的除磷效果。一般认为该值要大于20，比值越大，生物除磷效果越好。综上所述，该城市污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生物工艺，而且还适宜于采用生物脱氮除磷工艺。2.2.3 污水处理厂工艺方案比选城市污水处理厂设计处理方案时，既要考虑有效去除bod5又要考虑适当去除n、p。城市污水处理的工艺有很多，而相对来说处理效果好而且技术成熟的工艺有a/o、a2/o、

27、氧化沟、周期循环曝气活性污泥法（cass）以及序批式活性污泥法（sbr）等，下面对各种工艺及使用的条件进行简要论述。（1）a/o工艺a/o是anoxic/oxic的缩写，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以a/o法是改进的活性污泥法。 a/o工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，a段do不大于0.2mg/l，o段do=24mg/l。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行

28、好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的n或氨基酸中的氨基）游离出氨（nh3、nh4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将nh3-n（nh4+）氧化为no3-，通过回流控制返回至a池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将no3-还原为分子态氮（n2）完成c、n、o在生态中的循环，实现污水无害化处理。 改良的a/o工艺流程图见图2.1 鼓风机房 折流式沉淀池好氧反应池缺氧反应池 污泥泵房 图2.1改良的a/o工艺流程图根据以上对生物脱氮基本流程的叙述，结合多年的焦化废水脱氮的经验，我们总结出(a/o)生物脱氮流程具有以下优点： 1）

29、效率高。该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于54h，经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀，可将cod值降至100mg/l以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在70%以上。 2）流程简单，投资省，操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。 3）缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。如cod、bod5和scn-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%和36%，故反硝化反应是最为经济

30、的节能型降解过程。 4）容积负荷高。由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比，具有较高的容积负荷。 5）缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。通过以上流程的比较，不难看出，生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时，也降解酚、氰、cod等有机物。结合水量、水质特点，我们推荐采用缺氧/好氧(a/o)的生物脱氮(内循环) 工艺流程，使污水处理装置不但能达到脱氮的要求，而且其它指标也达到排放标准。 a/o工艺的缺点如下： 1）由于没有独立的污泥回流系统，从

31、而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低； 2）若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。另外，内循环液来自曝气池，含有一定的do，使a段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90%。 3）影响因素 ：水力停留时间 （硝化6h ，反硝化3000mg/l）污泥龄（ 30d ）n/mlss负荷率（0.03g/gvss/d ）进水总氮浓度（ =0.4m/s) 栅前渠道水深：h=1.0m；(0.61.2m)格栅倾角：=60； ()数量：2座；栅渣量：工程格栅间隙为20mm(1625mm)，取w1=0.1污水. (0.050.1污水) 3）设计计算过栅流量：

32、q1= qmax/2=130000/2/ d=0.752/s；格栅的间隙数量n n=q1/(bhv) = =35.9 取n=36式中: qmax最大设计流量,/s a-格栅倾角 b-栅条间隙,m h-栅前水深,m v-污水流经格栅的速度,m/s流速的校核，用最小流量来校核： = =0.73 ， 符合条件实际过流速度v： = =0.946m/s格栅的建筑宽度 b b=s (n-1)+bnb =选择格栅除污机 选取gh1100型链条式回转格栅除污机【11册p521】，性能参如表2.5。 表2.5 gh1100型链条式回转格栅性能参数公称栅宽安装角度a 栅条间隙电动机功率栅条截面积整机重量生产厂 1

33、100 20mm0.752.2kw35005500kg无锡通用机械厂格栅的外形尺寸如图2.8所示 图2.8 gh型链条式回转格栅外形尺寸 栅渠过水断面及尺寸：过水断面： s= /v =0.752/0.6=1.253()；栅渠尺寸： 1200mm1100mm栅前渠道水深h： 取超高，水深h=1.0m 则h= h+ =1.0+2.0=3.0m栅渠长度l栅渠长度： =5.73m过栅水头损失格栅断面为锐边矩形断面，则格栅水头损失： =0.113 式中:-阻力系数，其值与栅条断面形状有关，锐边矩形断面取 k-格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3.每日栅渣量的计算工程格栅间隙为20mm，取w1=0.

34、1污水, = =10/d式中：kz生活污水流量总变化系数，取1.3因为每日栅渣量0.2，宜采用机械清渣。粗格栅间粗格栅间内地下有两条渠道，其断面尺寸为1.21.1m，渠道内各安装gh1100型链条式回转格栅除污机一台，渠道两边各留1m的人行道，栅渣定期运往厂外填埋，格栅间平面尺寸为：。 2.3.2提升泵房 1）设计说明：提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。 2）设计参数：泵房进水角度=45度；相邻两机组突出部分的间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8m，如电动机容量大于55kw时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。 3）水泵的选择每台泵的设计水量为： q=1.5053600/31806m3/所需的扬程为h=11.83m,水力计算见附表。流量qmax=1.505m3/s，拟采用400qw2000-15-132型泵作为污水提升装置为了避免设备24小时运转，决定共配备4台螺旋泵，3用1备，在平时4台水泵替换使用，可有效延长设备使用寿命，同时，在某台水泵出现故障时，可启用备用水泵，实现污水处理厂的不间断持续运转。400qw2000-15-132型污水泵性能参数见表2.6。【11册