1、给水排水毕业论文设计胶南市污水处理厂三期工程工艺设计 精品毕业设计（论文）说明计算书学 院： 环境与市政工程学院 专 业： 给水排水 学生姓名: 学 号: 设计（论文）题目： 胶南市污水处理厂三期工程工艺设计(5104m3/d)起迄日期: 设计（论文） 地点: 指 导 教 师: 教 研 室 主 任： 日期：2012年6月15日摘 要 本文针对山东胶南市污水处理厂三期工程进行了设计计算。胶南市污水处理厂的建设规模：50000m3/d，进水各项水质指标及处理后须达到的要求如下：水质指标BOD5CODSSNH3NTNTPpH预测数值(mg/L)350900550457076-9 要求处理后水质达到国
2、家城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准的要求，相应指标限值如下：水质指标BOD5CODSSNH3NTNTPpH预测数值(mg/L)1050105（8）150.56-9 本文根据其进水水质，水量及出水情况，分析比较了各种污水处理工艺，确定该污水处理厂采用A2/O工艺，产生的污泥经浓缩，脱水后外运。 主要设计内容包括：污水处理工艺选择及各工艺单元的设计（包括工艺流程的确定及各单体构筑物的设计）；污泥处理工艺设计（包括工艺流程的确定及各单体构筑物的设计）；污水处理厂的平面及高程布置（包括污水处理厂处理构筑物和辅助构筑物的平面图及高程图的绘制）。 关键词：污水处理 ，A2
3、/O工艺，构筑物，工程，设计ABSTRACT The technological design of the small town of Jiaonan wastewater Treatment plants which have the water quality of 50000m3/d are discussed in this paper.Before the treatment the wastewater quality was be forecasted as followed: Water qualityBOD5CODSSNH3NTNTPpHForecasted vaule (
4、mg/L)350900550457076-9 After treatment ,the water need to meet the first class effluent standard of nation ,that is to say the water quality should be changed to :Water qualityBOD5CODSSNH3NTNTPpHForecasted vaule (mg/L)1050105(8)150.56-9 According to the need of wastewater in quality and analyzing se
5、veral technological design of Wastewater Treatment Plants , A2/o process is been into use. A quantity of excess sludge is produced with the treatment ,which will becarried out after sludge-thickened and dewatered.The main content include:selecting of the technological designs and designing every sin
6、gle unit(including the settling of the technological process and designing every single unit of the construct building );designing unit about treatment of sludge (including the settling of the technological process and designing every single unit of the construct building );arranging plane and eleva
7、tion about the wastewater Treatment Plants (including the drawing of the plane figure and elevation figure which about wastewater Treatment construct build and subsidiary construct build).KEY WORDS：wastewater Treatment,A2/Oprocess,construct building ,design ,engineering前言第1章 设计任务1.1 主要内容及要求 1.1.1 设计
8、目的 1.1.2 设计要求1.2 主要技术参数 1.2.1 处理水量 1.2.2 污水水质第2章 工艺方案的选择2.1 工艺方案选择的原则2.2 原污水的生化处理可行性2.3 工艺流程的组成 2.3.1 机械(一级)处理工段 2.3.2 二级生物处理工段2.3.3 污泥处理工段2.3.4 三级处理工段2.4 可供选择的方案比较 2.4.1 常规A/A/O工艺（方案一） 2.4.2 倒置A/A/O工艺（方案二）2.5综合分析2.6 三级处理方案的比选2.7 污水消毒工艺方案比较第3章 污水处理厂设计计算3.1 处理负荷 3.1.1水力负荷3.1.2 污染负荷3.2 污水处理工艺单元设计计算 3.
9、2.1 粗格栅 3.2.2 进水泵房 3.2.3 细格栅3.2.4 曝气沉砂池3.2.5 初次沉淀池 3.2.6 生物反应池 3.2.7二沉池3.3 污泥处理系统的设计计算 3.3.1 回流污泥 3.3.2 剩余污泥 3.3.3污泥贮池 3.3.4污泥脱水机房第4章 污水处理厂的平面及高程布置4.1 平面布置 4.1.1 平面布置的一般原则 4.1.2 主要构筑物和建筑物的尺寸4.2高程布置 4.2.1 污水处理构筑物高程布置 4.2.2 污泥处理构筑物高程布置总结致谢参考文献前 言随着工业的日益发展，环境污染问题日趋严重，其中，水，气，渣三大公害为主要的污染物，给人们的生活带来了诸多方便。而
10、水体污染表现的极其突出，工业发展迅速，人民生活水平提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。城市污水一般由生活污水和工业废水组成，城市污水的水质与城市的规模，生活水平，工业企业的状况及废水处理水平，排水系统的形成及完善程度，气候环境等因素有关。对一些有毒有害工业废水必须进行预处理才能排入城市下水道，以免对城市污水处理系统造成冲击。城市污水处理程序包括一级处理，二级处理，浓度处理及污泥处理，其中的核心部分是二级生化处理。一级处理构筑物主要包括格栅，沉砂池和初次沉淀池，二级处理构筑物主要包括曝气池，浓度处理构筑物和二沉池。二级处理主要是通过微生物的新陈代谢作用将污水中的大部
11、分有机物转化成CO2和H2O.污泥处理是污水处理的最后一个环节，在污水处理中占有重要地位，污泥处理主要包括浓缩，消化，脱水等。活性污泥法一直是城市污水处理的主导工艺，为满足日益严格的环境要求，并降低运行成本，简化管理，许多新技术 ，新工艺，新设备并被开发出来和推广应用，如：AB工艺，A/O工艺，常规A/A/O工艺，倒置A/A/O工艺，SBR工艺，氧化沟及酸化水解与好氧法的串联处理工艺，新工艺的应用大大提高了我国污水处理的总体水平，降低了投资和运行费用 ，缓和了环保投资严重不足的矛盾。污水处理厂工艺设计针对水量水质特点，从实际出发，因地制宜，力求做到经济，合理，高效。采用A/A/O工艺对该城镇污
12、水经行有效的处理，以达到排放标准。该设计说明书较全面地讲解详细得叙述了该设计方案的选择，主要处理构筑物的设计与计算，污水处理厂平面与高程布置。随着城市建设和经济的快速发展，污水处理厂需要扩大处理规模以满足日益增加的污水处理需求。因此胶南市污水处理厂拟建设三期工程，其处理规模为50000m3/d.设计将根据国家城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)进行合理的初步设计。通过毕业设计，不仅使我们熟悉了污水处理厂设计过程，了解了现代污水处理的工艺流程，还培养分析解决问题的能力，树立高度的工作责任感。第一章 设计任务1.1 主要内容与要求1.1.1设计目的通过完成城镇污水处理工艺的设计
13、，掌握工程设计的基本步骤，掌握城市污水处理工艺设计，厂区平面布置以及各处理单元构筑物设计计算的基本方法。1.1.2设计要求1. 完成城镇污水处理工艺设计与计算;2. 处理水质指标达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准的要求。1.2 主要技术参数1.2.1 处理水量本工程设计规模为50000m3/d。1.2.2 污水水质表1-1 污水水质综合预测水质指标BOD5CODSSNH3NTNTPpH预测数值(mg/L)350900550457076-9一级A（mg/L）1050105150.56-9第二章 工艺方案的选择2.1 工艺方案选择的原则由于城市污水处理厂工程
14、的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中污水处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和降低费用最为关键，因此要从整体优化的观念出发，结合设计规模，污水水质特性以及出水要求，结合当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案。对于中小型污水处理厂工艺选择必须注重经济，高效，节能和简便易行。经济是指占地少，节省征地费用，必要的处理设施少，减少总投资。高效是指出水效果好，在去除有机污染物的同时还能脱氮除磷。节能是指尽可能的减少处理设施的数量，或采用适当的处理工艺，减少剩余污泥的排放以减少运行费用。简便是指对操作运行人员的技术水平要求不高，或减少运行人员的数量，维护管
15、理方便。2.2 原污水的生化处理可行性原污水能否采用生化处理，特别是是否适合用于生物脱氮除磷工艺，取决于原污水中各种营养成分的含量及其比例能否满足生物生长的需要，因此首先就判断相关的指标能否满足要求。表2-1 胶南市污水处理厂进水营养化项目BOD5/CODBOD5/TNBOD5/TP比值0.395501. BOD5/COD比值污水BOD5/COD值是判断污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。 一般认为BOD5/COD0.3,微生物可降解，可生化性较好;BOD5/COD0.3较难生化:BOD5/COD0.2不易生化。分析确定污水处理厂进水水质BOD5/COD=0.39，其可生化性较好，因此设计
16、宜采用生物处理工艺进行处理。2. BOD5/TN（即C/N）比值C/N比值是判断能否生物脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N2.86就能进行脱氮，但一般认为，C/N3.5才能进行有效脱氮。分析确定污水处理厂进行水质，C/N=5，可满足生物脱氮要求。3. BOD5/TP比值该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。生物除磷是活性污泥中聚磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时产生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，释放磷；一旦进入好氧环境，除磷又可利用聚-羟基丁酸氧化分解所释放的能量来自超量摄取废水中的
17、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出系统，达到生物除磷的目的。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5/TP是衡量能否生物除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明显。分析确定污水处理厂进水水质BOD5/TP=50，可采用生物除磷工艺。综上所述，胶南市污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生化处理工艺，而且还适用于采用生物脱氮除磷工艺。2.3 工艺流程的组成污水处理厂的总体工艺流程包括机械（一级）处理工段，二级生物处理工段和污泥处理工段。2.3.1机械（一级）处理工段设计设置粗格栅，保护后续提升泵，以防止泵腔堵
18、塞和损坏叶轮；泵后设置细格栅，保护后续处理系统正常运行。为保护后续生物处理工段的正常稳定运行，保证和提高生物反应池的有效利用率，设计设置曝气沉砂池，去除污水中的无机性泥砂。2.3.2二级生物处理工段常规二级生物处理的目标是有机污染物，对污水中同时存在的氮，磷营养物只能去除其中的一小部分，一般氮的去除率只有20%左右，通过生物合成去除的磷也只有15%25%，残存的大部分氮和磷将随水排放到收纳水体，因此不能满足本污水处理厂的处理目标。与生物除磷相比，生物除磷脱氮技术具有对有机物，氮和磷去除率高，投资较低，运行费用省，污泥沉降性能好等优点而受到污水处理界的重视，生物除磷脱氮工艺能将总氮去除率提高到7
19、0%95%，磷酸盐的去除率提高到70%90%，可以稳定可靠的满足本污水处理厂的处理要求。因此该设计的污水处理厂生物处理工段将采用生物除磷脱氮工艺。2.3.3污泥处理工段结合胶南市没有大的污染严重，难生物处理的工业废水和重金属的工业污染源的实际情况，污水处理厂的污泥先经过重力浓缩，再机械脱水，处理后的污泥经农用后农业利用或用于城市绿化。由于污泥中含有的重金属离子可以经过植物的根部富集对人体造成伤害，因此处理后的污泥多用于城市园林绿化。2.3.4三级处理工段三级处理流程主要包括机械混凝池，平流式沉淀池，V型滤池紫外线消毒渠等。 三级处理工段主要作用是进一步降低BOD5、SS、TP等指标，确保出水符
20、合一级A的要求。2.4 可供选择的方案比较污水生物脱氮的基本原理是在好氧条件下进行硝化反应.先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下（溶解氧不存在或浓度很低）的反硝化反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中除去。因此生物脱氮除磷工艺均包括缺氧段和好氧段。在常规二级生物处理系统中磷作为活性污泥微生物正常生长所需求的元素也成为生物污泥的组分，从而引起磷的去除，活性污泥含磷量一般为干重的1.5%2.3%，通过剩余污泥的排放仅能获得10%30%的除磷效果。 在污水生物除磷工艺中，通过厌氧段和好氧段的交替操作，利用活性污泥的超量磷吸收现象，使细胞含磷量相当高的细菌群体能在处理系统的基质竞争中取得优势，剩余污泥的
21、含磷量可达到3%7%，进入剩余污泥的总磷量增大，处理出水的磷浓度明显降低。 所有生物除磷脱氮工艺都包含厌氧，缺氧，好氧三个不同的交替循环。按照构筑物的组成形式，运行性能以及运行操作方式的不同，可将已有的生物除磷脱氮工艺分为几种系列：SBR，常规A/A/O工艺和倒置A/A/O工艺。设计主要是进行常规A/A/O工艺和倒置A/A/O工比较选择。2.4.1 常规A/A/0工艺(方案一)将最初单独的除磷和脱氮工艺结合在一起，构成既能除磷又脱氮的厌氧/脱氧/好氧系统（A/A/O）简称A2/O 工艺。工艺在首段高厌氧区，污水和回流污泥进入该区，并借助水下助推器的作用使其混合。回流污泥中的聚磷菌在厌氧条件下可
22、吸收去除一部分有机物，同时释放大量磷。溶解性有机物被细胞吸收而使污水中的BOD浓度下降，另外NH3-N因细胞合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。在缺氧段，回流污泥中反硝化菌利用污水中的有机物作炭源，将回流混合液带入的大量硝态氮（NOX-N）还原为N2，而达到脱氮的目的。同时在缺氧段中BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N浓度增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速率下降。所以，A/A/O工艺可以完成有机物的去
23、除，硝化脱氮，磷的过量摄取而被去除等功能。脱氮的前提是好氧池完成NH3-N硝化这一功能。缺氧池则完成脱氮功能，厌氧池和好氧池联合完成除磷功能，但污泥回流中的硝酸盐将对厌氧池产生不利影响，降低除磷效果。其污水，污泥处理工艺流程见下图图2-1 常规A/A/O工艺流程图2.4.2 倒置A/A/O工艺（方案二）倒置A/A/O工艺生物脱氮除磷工艺是在常规A/A/O工艺的基础上改良开发的工艺。工艺将缺氧段调整于工艺首端，允许反硝化优先获得碳源，加强了系统的脱氮能力，也避免了回流污泥携带的硝酸盐对厌氧释磷的不利影响。聚磷菌厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分的利
24、用；同时，由于所有参与回流的污泥全部经历完整的厌氧释磷与好氧吸磷过程，形成了整体优势，提高了系统的除磷效率。而且，由于混合液回流（好氧混合液与缺氧混合液）与污泥回流系统合二（甚至合三）为一，工艺流程大大简化，不仅便于运行管理，也使投资与运行成本大大下降。实际应用结果表明，倒置A/A/O工艺具有较高的脱氮除磷效率，而且对外界环境条件变化和进水水质变化引起的冲击负荷具有较高的适应能力。其污水，污泥处理工艺流程如下图。图2-2 倒置A/A/O工艺流程图2.5 综合分析1环境影响设计提出的两个工艺方案均建立在相同的处理标准上，污水经过处理后均能达到排放要求，实现预期的环境目标。两方案均为延时曝气活性污
25、泥法，污泥量少且基本趋于稳定，对厂区环境影响较小，综合比较二者环境影响及效益基本相当。2能源消耗两方案的曝气效率均较高。但方案一流程长，污泥提升，污水内循环等消耗大，运行费用高。因此实际运行中方案二能量消耗较为经济。3分期建设 方案一和方案二构筑物都较为单一，生物反应部分设置两套独立的处理单元，可根据规模先上一组，对于分期建设和运行均具有巨大的灵活性，并且，采用连续流运行，操作管理非常方便，既可在人工状态下运行，也可自动状态下运行。但是，方案二除磷脱氮效果好，投资省，运行费用较低，操作管理方便，在总体上更适合于胶南市污水处理厂，因此设计倒置A/A/O工艺作为污水处理的工艺。2.6 三级处理方案
26、的比选1.絮凝剂的选择 PAC具有混凝效果好，用量少，成本低等优点，且铝盐还可以去除一部分磷，保证除磷效果，所以本设计采用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂。其他混凝剂如三氯化铁，聚丙烯酰胺等，从处理成本，处理效果等综合效益上较PAC差。2.絮凝池类型的选定 三级处理一般考虑的絮凝池类型有折板絮凝池、隔板絮凝池、机械絮凝池。污水中含有机物较多，适合藻类、微生物生长，藻类有可能在折板絮凝池、隔板絮凝池之中大量生长，影响絮凝效果，且污水流量不均匀采用折板絮凝池、隔板絮凝池不能根据水量大小调节絮凝效果。而机械絮凝池则无上述缺点故设计中考虑采用机械絮凝池。3.滤池的选择 三级处理中过滤工艺的选择可考虑V型
27、滤池、普通快滤池、移动罩滤池等常规砂滤池，或滤布滤池。 滤布滤池具有过滤水头损失小，出水水质符合要求、设备简单、造价低、运行管理方便等优点，非常适合污水厂三级处理工艺，唯一缺点是滤布造价相对比较高，且易损坏，需定期更换。考虑到国内滤布制造技术尚不成熟，本设计考虑采用实际运行中已相当成熟的V型滤池，以确保稳定运行，提高出水水质。2.7 污水消毒工艺方案比较 生活污水中通常含有大量细菌，其中部分可能为病原菌。经水传播的疾病主要有肠道传染病，如伤寒、痢疾、霍乱、肠炎等。污水处理厂未经消毒而任意排放这类废水可能会导致严重的公共卫生问题。因此城镇污水处理污染物排放标准对污水厂出水中粪大肠菌群数提出了要求
28、，城市污水厂出水必须经过消毒才能排放至水体。 城市污水处理厂污水消毒是通过消毒剂或其他消毒手段杀灭水中致病微生物的处理过程。污水消毒方法大体上可分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐射、紫外线和微波消毒方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有多种氧化剂（如氯、臭氧、溴、高锰酸钾等），某些重金属离子及阳离子型表面活性剂等。 采用氯消毒经济有效，且余氯具有持续消毒作用，但是，采用液氯消毒将导致许多有机氯化物的产生。这些物质已被确认或被怀疑对人体健康有害。为此出有采用二氧化氯或氯胺作消毒剂，以替代直接投加液氯消毒。 氯胺消毒不仅能减低三卤甲烷和氯酚的产生，减轻
29、氯消毒时所产生的氯味或减低氯味，还能延长管网中剩余氯的持续时间抑制细菌生成。但是消毒作用比液氯进行的慢，需要较长接触时间，且需要增加加胺设备，操作管理麻烦。 紫外线消毒具有杀菌效率高，需要的接触时间短，不改变水的物理及化学性质，不会产生有机氯化物和酚味且具有成套设备，操作方便的优点，但是紫外线消毒适用于出水水质较好的情况。针对设计，出水水质要求达到一级A标准，水质较好，适用紫外线消毒，因此为了将来运行管理方便，安全，设计选用紫外线消毒。第三章 污水处理厂设计计算3.1处理负荷3.1.1 水力负荷 1.设计平均流量 Q ave=50000m3/d=2083m3/h=578.6l/s2.设计最大流
30、量 Qmax=2874m3/h=0.798m3/s3.变化系数查表得Kz=1.383.1.2污染负荷1.进水 COD=900mg/L=36000kg/dBOD5=350mg/L=14000g/dSS=550mg/L=22000kg/dTN=70mg/l=2800kg/dNH3-N=45mg/L=1800kg/dTP=7mg/L=280kg/d2.出水COD=50mg/L=2000kg/dBOD5=10mg/L=400 kg/dSS=10mg/L=400kg/dTN=15mg/L=600kg/dNH3-N=5mg/L=200kg/dTP=0.5mg/L=20kg/d粪大肠菌群数103个/L3.去除量COD=33984kg/dBOD5=13594kg/dSS=21604kg/dTN=2200kg/dNH3-N=1600kg/dTP=260kg/d4.去除率COD:100%=94.4% BOD5:100%=97.1% SS:100%=98.2%NH3-N:100%=88.9% TN:100%=78.6% TP: 100%=92.8%3.2 污水处理工艺单元设计计算3.2.1 粗格栅1.设置粗格栅同集水井、进水泵房,合建成整体构筑物，进水井设在粗格栅前
