1、毕业论文城镇污水处理厂的污水处理设计摘要本次毕业设计是以相关的资料为依据 , 设计一座城镇污水处理厂 . 其日处理量近期 为10万立方米。由于城市污水的主要成分为有机物 , 所以本次设计采用了氧化沟工艺 主要任务是工艺流程选择及构筑物设计和计算。该污水处理厂的污水处理流程为：污水经过粗格栅，由泵房提升后流过细格栅，进 入沉砂池，再进入氧化沟，二沉池，最后排入江河。在完成污水和污泥处理构筑物的设计计算后 ,根据平面布置的原则 , 综合考虑各方 面因素进行了污水厂的平面布置。据污水的流量对连接各构筑物的管渠进行了选径、确 定流速以及水力坡降 , 然后进行了水力损失计算。据水力损失计算对污水和污泥高
2、程进 行了计算和布置。在最后阶段完成对平面图、高程图及各种主要的构筑物的绘制。关键词： 污水处理； Carrousel 氧化沟；脱氮除磷；污泥浓缩AbstractThis graduati on project is take the related material as the basis, desig ns a tow n sewage treatme nt pla nt. Its day process load in the n ear future will be 100,000 cubic meters. Because the city sewage prin cipal co
3、n stitue nt is an orga nic matter, therefore this desig n has used the oxidati on ditch craft. The main task is the selecti ons of process flow and the desig ns and calculati on con structi ons used in process flow.The process of the sewage treatme nt pla nt: sewage come across the coarse grille, se
4、wage was lifted up by pump and flow by thin- case- bar , and the n it en ters the lam inar flow sand pool, oxidati on ditch, sec on dary sedime ntati on tank, fin ally The water falls out through a pipe a long way out to river.After finishing calculati on of desig n, accord ing to prin ciple of lay
5、ing, con sider the factors syn thetically to confirm the place of the sewage factory. Accordi ng to flow volume of sewage we can select the foot-path , confirm the velocity of flow and water con serva ncy slope , the n calculate water con serva ncy losses.In the end, Floor pla n, profile in elevati
6、on and the other mainly structures draw ing must fini shed.Key words： water treatment; Carrousel oxidation ditch; Phosphorus Sewage and Nitrogen; Sludge concen tratio摘要 1Abstract 2.第一章设计概论 5.1.1设计依据和设计任务 5.1.1.1原始依据 5.1.1.2设计内容和要求 5.1.1.3设计目的 6.1.2进出水水质 6.第二章工艺流程的确定 7.2.1城市污水处理发展和现状 7.2.1.1目前存在的问题 7
7、.2.1.2今后的发展趋势 .8.2.2污水生物处理方法比较 8.2.3工艺流程的确定 .132.3.1工艺流程 132.3.2污水处理部分 .142.3.2污泥处理部分 .152.4物料衡算 17第三章污水处理系统 183.1粗格栅 1.83.2污水提升泵房 203.3细格栅 21.3.4沉砂池 223.5均质池 243.6氧化沟 253.7配水井 303.8 二沉池 31.3.9接触消毒池 333.10加氯间 343.11污泥回流泵房 34第四章污泥处理系统 364.1设计参数 364.2污泥浓缩池 364.3贮泥池 384.4污泥稳定 394.5脱水机房 394.6污泥的最终处置 404
8、.7附属构建筑物 404.8主要构建筑物和设备一览表 40第五章污水处理厂总体布置 .4.35.1污水厂厂址选择 435.2污水厂平面布置 435.3污水厂高程布置 44第六章运行与管理 476.1生产组织 476.2劳动定员 476.3人员培训 47第七章工程技术经济分析 487.1土建费用及主要设备材料费用 487.2运行费用计算 497.3工资福利开支 497.4生产用水水费开支 507.5污泥外运费用 507.6维护维修费 507.7管理费用 507.8运行成本核算 50第八章环境保护、建筑防火和职业安全防护 518.1环境保护 51.8.2建筑防火 51.8.3职业安全防护 51结语
9、 52.致谢 53参考文献 54.第一章设计概论1.1设计依据和设计任务1.1.1原始依据1设计题目：Carrouse氧化沟城镇污水处理厂的设计2设计基础资料：原始数据：Q=100000m3/d进水水质：BOD5=190mg/lCODcr =380mg/lSS=238mg/lNH3-N=49mg/ITP=4.9 mg/l出水水质：BOD5W 20mg/lCOD 40mg/lSS 20mg/lNH3-N 10mg/lTP=0.5 mg/l1.1.2设计内容和要求(DBa） 根据以上水量水质条件和设计资料，设计二级污水处理厂一座。要求该污水处理 厂生物处理工艺采用 Carrouse氧化沟技术，处理
10、水质达到广东省地方标准 44/26-2001）级标准排放要求。b） 完成一套完整的设计计算说明书，说明书应包括：（1） 设计任务；（2） 设计资料；（3） 设计流量、处理效率等计算；（4） 污水、污泥处理流程确定及设计方案对比论证。包括处理流程的阐述，主要处理 构筑物的选型及理由，绘出工艺流程示意图；（5） 处理构筑物设计计算，包括设计流量计算、参数选择、计算过程、计算草图；（6） 厂区总平面布置说明；（7） 处理构筑物一览表：名称、型式（型号）、主要尺寸、数量、参数；（8） 辅助建筑物一览表：名称、面积、尺寸；（9） 污水处理工程建设的技术经济初步分析等。c） 设计图纸内容：（1） 总平面布
11、置图1张（1号图纸）；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、厂 内给水、污水管线、道路、绿化、图例、构筑物一览表、说明等。（2） 高程配置图1张；即污水处理高程纵剖面图，包括构筑物标高、水面标高、地面标高、构筑物名称。（3）主要处理构筑物图34张。d） 完成与设计题目有关的英文翻译1篇（不少于2000汉字）。外文资料的选择在教 师指导下进行，要与城市污水Carrouse氧化沟处理技术紧密联系，严禁抄袭有中文译本 的外文资料。e） 按照学校要求完成毕业设计文件。1.1.3设计目的水是一种宝贵的自然资源，是自然界的基本要素，也是人类和一切生物赖以生存的 物质基础。虽
12、然地球上水的储量很大，但是，人类能直接取用的河、湖淡水资源却十分 有限。随着工农业的发展和人口的增长，污水的排放量迅速增加，且处理率低，大量污 水直接排入天然水体造成了严重的水体污染，据统计已有超过 80%勺河流受到不同程度的污染。因此加快污水处理工程的建设，提高污水处理率，保护有限的水资源，已经成 为我国环境保护工作的紧迫任务。通过对城市污水处理厂处理工艺的选择、设计，可以培养环境工程专业学生利用所 学到的水污染控制理论，系统的掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑物结构设计 与参数计算的能力。1.2进出水水质处理水质达到广东省地方标准（DB 44/26-2001） 一级标准。根据排水要求和
13、进水 水质，计算去除率如表1.1 o表1.1 水质处理效率计算序号基本控制项目广东省一级标准进水水质去除率1COD4038089.5%2BOD 52019089.5%3SS2023891.6%4NH3-N104979.6%5TP0.54.989.8%注：1取温水12C的控制指标&水温W122的控制指标15第二章 工艺流程的确定2.1城市污水处理的发展和现状经济发达国家水污染防治从20世纪60年代的末端治理到20世纪70年代的防治结合， 20世纪80年代的集中治理到20世纪90年代的清洁生产，不断更新处理工艺技术、设施及 设备。近年来，随着可持续发展和循环经济理念的推广，工业文明时代正被人们有意
14、识 地转向环境文明时代，生态环境的标准在日益提高。相应的污水处理标准也在逐步提高， 因此，污水处理的节能降耗和系统的高效稳定运转成为各国科学技术工作者研究的重 点。从世界范围来看，目前对城市污水处理及工业重点污染行业石油、 造纸、纺织印染、化工、焦化、食品、制药、农药等废水的治理大多采用生物处理工艺。因此，先进的污 水生物处理技术对水污染控制十分重要。自1914年英国曼彻斯特活性污泥法处理技术问世以来，一直被世界各国广泛采用， 目前发达国家已普及了二级生物处理。但由于活性污泥法存在着流程负载，投资大，能 耗高，运行管理繁琐等缺点，各国科学技术工作者对该技术不断进行改造和发展。污水处理是一门综合
15、性技术，与其他学科的发展息息相关。目前，先进的自动控制、 测量技术和高效能的设备及构筑物为人们给需要的菌群提供适宜的条件打下了坚实的 基础。随着近代生物学的发展以及人们对生物技术的掌握，不同菌群的生物学特性日益 为人们所熟悉。污水处理技术由以单纯工艺改革向着以生物特性研究、促进工艺改革的 方向发展，以达到高效低耗。生活污水和工业废水脱氮除磷是我国需要紧迫解决的问题， 目前发展趋势为多种技术组合为一体的新技术、新工艺，如同步脱氮除磷好氧颗粒污泥技术、电 -生物耦合技术、吸附-生物再生工艺以及利用光、声、电与高效生物处理技术相结合处理高浓度有 毒有害难降解有机废水的新型物化-生物处理组合工艺技术，
16、如光催化氧化-生物处理新 技术、超声波预处理-高效生物处理技术、电化学高级氧化-高效生物处理技术等。这些 工艺与设备结合正在向模块化方向发展。 2.1.1目前存在的问题a） 污水处理厂建设资金的短缺b） 污水处理厂运行经费不能到位c） 进口设备的维修及设备备件的开发d） 污水处理工艺选择有一阵风的现象，不结合本地区的实际情况选热门艺e） 污水处理后的再生水得不到充分的利用f） 污泥没有真正达到无害化，没有最终处置的途径g）污水处理厂没有除臭装置2.1.2今后的发展趋势a） 经济发展与污水处理事业协调发展b） 扶植国内环保产业（污水处理行业）的发展c） 多方筹资加速污水处理厂的建设，以最短的时间
17、控制、治理已造成污染的水环境d） 改变污水处理行业的运营机制，由事业型向企业经营型转变e） 加强污水处理工艺选择机制，为各地区污水处理厂建设的工艺审查把关f） 政府应给予污水处理行业优惠的政策g） 再生水回用m加大宣传力度，提高全民水的忧患意识2.2污水处理中生物方法的比较2.2.1国内外城市污水处理的流行工艺国内外城市污水处理工艺大致可分为两大类：活性污泥法、生物膜法。标准活性污泥法作为脱氮的主要工艺包含了几种不同溶解氧浓度下的反应， 或者是仅仅一种反应在交互交互式的好氧/缺氧阶段作用下，在非常规情况下，氧含量通常被 控制在硝化和反硝化细菌共存的浓度上，这证明了反硝化作用能发生在有氧的条件下
18、进 行，硝化作用也能在低溶解氧条件下进行，然而，在非常规作用下氮的损失总是引起关 注，这种同时发生硝化和反硝化作用的现象在许多领域都可以观察到，甚至从实验室到 田地里水生植物。22.2.2活性污泥法针对城市污水处理的要求，当前流行的污水处理工艺有： AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法，A2/0法、A/0法、UNITANK等，这几种工艺都是从活性污泥法派 生出来的，且各有其特点。2.2.1.1AB 法（Adsorption Biooxidation；AB 法污水处理工艺，系吸附-生物降解（Adsorption Biodegration）工艺的简称。 是德国亚琛工业大学宾克（Bohnke）教授
19、于70年代中期开创的。从80年代开始用于实 践。由于该工艺具有一系列独特的特征，受到污水处理专家的重视。 该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧， A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/（ kgMLSS?d）以上，池容积负荷6kgBOD/（ m3?q以上；B级负 荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子 F/M（污染物量与微生物量 之比）不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质， A级和B级亦可分期建设。2.2.1.2SBR 法（Sequencing Batch ReactorSBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推
20、广。此法集进水、曝气、 沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地 间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性 SBR 工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于 只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下 可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝 气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。当序批式活性污泥系统工作时，单个反应器就可以实现硝化、反硝化和除磷过程。 和标准活性污泥系统相比，序批式活性污泥系统有很多优势，
21、如 ：运行费用较低、脱氮除磷效率高、污泥膨胀少等。另外，处理阶段的先后顺序可以适用于各种处理方法。例 如：当营养物生物去除（BNR）工艺对处理阶段顺序进行如下调整时，工艺已经可以非 常成功地被使用；对填充物、填料、厌氧段、缺氧段、好氧段、空闲段等进行安排，使 每一段维持特定的时间。为了促进传统活性污泥法系统聚磷微生物的生长，厌氧-好氧的次序和厌氧段中脂 肪酸短链的存在性都有要求。在厌氧条件下，聚磷菌通过它们的细胞膜吸收利用细胞内 聚磷水解释放的能量，将脂肪酸转化为醋酸。然后再转化为植物血凝素和糖类。在厌氧 条件下，磷的释放与有机物的存贮有关。在好氧条件下，糖类被用作细胞生长和聚磷的 能量源。当
22、磷的聚集量超过细胞正常生长所需要的量或者生物量过剩时，普遍认为生物 除磷能力会提高。因为在基质可以被除磷生物体利用之前，反硝化菌消耗了一部分基质， 所以反硝化作用使生物除磷过程更加复杂。这就限制了该系统的除磷作用。因此，氮的 转化抑制了厌氧区磷的释放。根据最近的研究表明，一些除磷微生物可以利用硝酸盐代 替氧气和好氧嗜磷菌之类作为电子受体。减少磷释放的一个可能原因是反硝化细菌吸收 硝酸盐的同时对磷酸盐进行积累。如果聚磷菌完全不同于反硝化菌，它们对有机基质的 争夺将会造成脱氮能力的下降。对于标准的生物除磷系统来说，像硝酸盐或氧气这样的电子受体，电子供体（COD） 都包含在厌氧阶段中。在实践中，生物
23、除磷通常和脱氮同时进行。因此，这很容易将硝 酸盐引入厌氧段。厌氧区中磷的释放要么在无氧条件下利用硝酸盐作为最终电子受体， 要么在有氧条件下利用溶解氧作为最终电子受体。 CAomeau报道说,当回流污泥硝酸盐浓度小于5毫克/升时，磷在厌氧阶段可以被释放。PH值的变化通常可以为持续生物反 应提供了一个很好的指示。监测序批式活性污泥法系统营养物去除 PH值的分布将可以提供处理工艺的优化方法。因为每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头 损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂 。2.2.1.3氧化沟法（Oxidation Ditch）如
24、同活性污泥法一样，自从第一座氧化沟问世以来，至今氧化沟工艺演变出了许多变形工艺方法及配套设备。根据氧化沟构造和运行特征，并根据不同的发明者和专利情 况可分为以下几种有代表性的类型。氧化沟是需要较长时间的污泥生物处理法的积极改进，同时也实现部分的脱氮作 用，氧化沟法最大的优势就是实现了脱氮作用在较简单的操作和较低的运行成本上，在 过去的两个十年，超过一百个它们被建造在市政污水处理上。a） 卡鲁塞尔氧化沟应用立式低速表面曝气器供氧并推动水流前进，由荷兰 Carrousel发明，该发明人 为DHV （Dars-Heederik-Verhey）技术咨询公司雇员，开发这种氧化沟的，目的是寻求 渠道更深的
25、氧化沟和效率更高、机械性能更好的系统设备，以弥补当时氧化沟的占地面 积大等缺点。目前为了适应脱磷脱氮的要求，又开发了卡鲁塞尔 2000等类型的氧化沟。b） 交替工作式氧化沟早期是丹麦Kr tger公司开发的工艺流程，目前该公司被法国 OTV公司兼并，称为OTV-Kruger公司。在国外采用的形式主要是双沟（D ）式氧化沟，即双沟交替在好氧和 沉淀的状态下工作，以免除分离式的二次沉淀池，并可完成硝化与反硝化过程。由于双 沟式氧化沟的设备闲置率高（利用率50%）,所以该公司为了占领发展中国市场，又开 发了三沟式（T型）氧化沟，提高了设备利用率（58.3%）。c） 奥贝尔氧化沟由多个同心的环形沟渠组
26、成，废水从外沟依次流入内沟，曝气设备采用曝气转盘， 各沟有机物和溶解氧浓度均不相同，因此可以实现脱氮除磷的目的。这种类型氧化沟在 美国应用较多。d） 一体化氧化沟氧化沟和二沉池合建为一体的氧化沟称为一体化氧化沟，可省去污泥回流系统，基 建投资较省。e） 微孔曝气氧化沟由广东省环境工程装备总公司发明的微孔曝气氧化沟（专利号 ZL00227846.4）,采用微孔曝气，具有工艺先进、出水水质稳定、占地少、节能等特点。f） 其他类型氧化沟如射流曝气（JAC）氧化沟、U-型氧化沟等。5氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型 而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气
27、，加大水深，能有效地提高氧的利 用率（提高20%和动力效率达 2.53.0 kgO2/（kW?h）。2.2.1.4普通曝气法及其变法本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大 的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不 足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除 B0D5,在池型上有多种形式（如下文所述的氧化沟），工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普 通曝气法。2.2.1.5A2/0
28、法（An aerobic Ano xic oxic）由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内 10年前开发此厌氧一缺氧一好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处 理工艺。A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧 状态下（DO12.5），BOD/TKN 为 1.5 3.5，COD/TP 为 3060, BOD/TP为1640（ 般应20）。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、 BOD5和COD为主，则可用A/O工艺。2.2.1.6UNITANKE艺它和类似的TCBS工艺、MSBR工艺一样，都是SBR法新的变型和
29、发展。它集“序 批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的优点， 克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。典型的UNITANK工艺是三个水池，三池之间水力连通，每池都设有曝气系统，外 侧的两池设有出水堰及污泥排放口，它们交替作为曝气池和沉淀池。污水可以进入三池 中的任意一个，采用连续进水、周期交替运行。在自动控制下使各池处在好氧、缺氧及 厌氧状态，以完成有机物和氮磷的去除。UNITANK工艺由比利时Seghers公司首先建在我国的澳门特区，该厂污水处理量 140km3/d（不下雨时平均处理水量为70km3/d），池型圭寸闭，设计采用的容积负荷为
30、 O.58kgBOD/（m3?d）,总的反应池体积为46800m3，曝气池水力停留时间为8h,出水的 BOD5、SSv 20mg/L。这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形，可以采用活性污泥工艺的设计方法对 不同的污染物加以去除，其负荷一般在 0.050.10 kgBOD5/（kgMLSS?d）（考虑硝化）， 硝化率视污水温度而异。而要求污泥稳定化，其污泥负荷和污泥龄要远远超过硝化时的 数值。容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题，就是说在一个较长停留时间的 曝气系统内，有50流右的池容用于沉淀。UNITANK工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备， 因此引进技术， 消化、吸收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题。一般认为， UNITANK工艺不太适用于大型（100km3/d）的城市污水处理厂。222生物膜法生物膜法主要是指曝气生物滤池，它实质上是常说的生物接触氧化池，相当于在曝 气池中添加供微生物栖附的填（滤）料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。 曝气生物滤池（BAF）70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技 术和设备产品。由于选用的填料不同，以及是否有脱氮要求，设计的工艺参数是不同的， 如要求处理出水
