AO基本工艺万方污水处理厂毕业设计方案说明指导书全套CAD图纸.docx

摘要中国水体污染关键来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中因为城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水多年来经过治理虽有所降低，但城市生活污水有增无减，占水质污染51%以上。中国水体污染关键来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中因为城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水多年来经过治理虽有所降低，但城市生活污水有增无减，占水质污染51%以上。本设计要求处理水量为28000m3/d城市生活污水，设计方案针对已运行稳定有效A2/O活性污泥法工艺处理城市生活污水。A2/O工艺因为不一样环境条件，不一样功效微生物群落有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解有机物（CODNB）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提升对CODNB去除效果。它能够同时完成有机物去除，硝化脱氮、磷过量摄取而被去除等功效，脱氮前提是NH3+N应完全硝化，好氧池能完成这一功效，缺氧池则完成脱氮功效。厌氧池和好氧池联合完成除磷功效。关键词：城市生活污水，活性污泥，A2/O 第一章设计任务书1.1 设计题目某县污水处理厂设计1.2 设计资料1.2.1城市概况西北某县，十年后城区计划人口为16万，城市工业关键有食品、酿造、机械、电子、纺织等。工业废水占城市总废水量20%，各工业废水经过处理达成国家标准后排入城市污水管网。1.2.2排水系统雨水和污水采取分流制，生活污水和工业废水为合流制，污水处理厂只考虑处理生活污水和工业废水，输入污水厂污水干管直径为1000mm，管底埋深为地面以下5.3m，充满度为0.5。1.2.3设计水量（1）综合生活污水量每人每日平均污水量定额取n为120L，生活污水量总改变系数依据公式Kz=2.72/Q0.108计算，其中Q单位为L/s。式中：Q平均日平均时污水量，L/s； N设计人口数； n综合生活污水定额，（L/（人*d）；KZ生活污水量综合改变系数。则综合生活污水设计流量为：式中：Qd综合生活污水设计流量，L/s。（2）工业废水水量该城市现有工业废水排放量21000 m3/d，污水处理厂接纳城市生活污水和工业废水，其中工业废水排放量占废水总量20%，Qm=4200 m3/d（3）设计总流量城市污水总设计流量是居住区生活污水设计流量、工业废水设计流量和地下水渗透量三部分之和。通常入渗地下水量按前二者水量之和10%15%计算，此次设计取15%。式中：Qdr平均日平均时污水量，L/s； Qm工业废水设计流量，L/s； Qu入渗地下水量，L/s；1.2.4设计水质原水水质如表1-2-4：表1-2-4 进水水质表水质指标COD(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)NH4-N(mg/l)TN(mg/l)TP(mg/l)测量数值38018020040558注：（1）表中数值为日平均值；（2）污水平均水温为25oC（夏季）和10oC左右（冬季）；（3）工业废水水质不影响生物处理。1.2.5处理要求出水水质达成城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-）中一级B 标准。处理后污水排入水体。出水水质表见表1-2-5：表1-2-5 出水水质表水质指标COD(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)NH4-N(mg/l)TN(mg/l)TP(mg/l)测量数值6020208201.51.2.6厂址说明污水处理厂拟用场地选在城市西郊荒地，地下水位距地面10m，荒地可使用面积足够大，其地势平坦，海拔高度为320.00m。厂区西部百米有自南向北河流。厂区远离城市水源地，和周围居住区有一定距离。1.2.7气象及工程地质（1）气象资料表1-2-7 气象资料气象参数气象资料情况风向整年主导风向为东北风，夏季主导风向为西南风年平均风速3.3m/s降雨量年平均9001200mm，其中2/3集中在夏季，7月15日至8月10日为暴雨集中期温度年平均13oC，极端温度：最高39oC，最低 -10oC地下水位地面下10m（2）污水排水接纳河流资料据1960连续观察，河流平均流量为9.8m3/s，枯水期2.8 m3/s，最大流量24 m3/s。河道最高洪水位标高为314.00m，常水位标高为311.00m，枯水位标高为309.00m。（3）工程地质资料地质钻探结果表明，沿河地质结构（由上而下）由表土层、亚粘土层、细砂中砂层、卵石层和基岩层组成。其中表土层2m以下，亚粘土层3.56.5m。基岩层最浅7m以下，最深12m以下，地基计算强度提议采取2.1kg/cm2，地下水质对各类水泥均无侵蚀作用，地震基础烈度为7度。1.3 设计内容依据计划和所给其它原始资料，设计城市污水处理厂，设计关键内容和深度相当于简化初步设计，类似于工艺设计方案。具体内容包含：1.3.1工艺步骤确实定（1） 叙述现有城市污水处理常见工艺，步骤中各处理单元作用及相互关系；（2）确定本工程工艺步骤，并说明理由；（3）列表说明各单元处理效率。1.3.2构筑物设计（1）在工艺基础上，确定各构筑物和对应配套设备形式；（2）确定各处理单元关键工艺设计参数，据此确定各构筑物大小、外部形状尺寸和占地面积。写出计算过程和结果，对于关键构筑物，用单线结构示意图标注其关键尺寸；（3）汇总构筑物一览表。1.3.3设备选型依据给定条件和计算结果选择所需设备。1.3.4隶属建筑物依据国家城镇污水处理厂隶属建筑和隶属设备设计标准（GJJ 31-89）确定办公室、检验室、机修等占地面积。1.3.5平面和高程部署绘制污水厂工艺平面部署图，内容包含：标出水厂范围、全部处理构筑物及辅助建筑物、主干道及关键管线部署；绘制污水厂工艺步骤高程部署，表示原水、各处理构筑物高程关系、水位高度和污水厂排放口标高。1.4 设计结果完成设计提交设计结果包含：（1）设计说明书对设计内容具体陈说，设计依据和计算过程、工艺步骤框图、设备选型、设备和构筑物一览表、装机总容量等。（2）污水处理厂平面部署图和高程部署图各一张，均采取A1图纸。1.5 关键参考资料1.5.1工艺选择和构筑物计算方面关键参考资料室外排水设计规范() 于尔捷,张杰. 给水排水工程快速设计手册2: 排水工程. 北京: 中国建筑工业出版社, 1996崔玉川等. 城市污水厂处理设施设计计算. 北京：化学工业出版社，张自杰主编，排水工程下册（第四版），北京：中国建筑工业出版社，给水排水设计手册第1册：常见资料给水排水设计手册第5册：城镇排水1.5.2设备选型方面关键参考资料给水排水设计手册第9册：专用机械给水排水设计手册第11册：常见设备第二章处理工艺选择和确定1.1确定处理方案标准城市污水处理目标是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田浇灌，城市景观或工业生产等，以节省水资源。城市污水处理及污染防治技术政策对污水处理工艺选择给出以下几项相关城镇污水处理工艺选择准则：城市污水处理工艺应依据处理规模、水质特征、受纳水体环境功效及当地实际情况和要求，经全方面技术经济比较后优先确定。工艺选择关键技术经济指标包含：处理单位水量投资，削减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益。应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必需对污水现实状况，水质特征，污染物组成进行具体调查或测定，做出合理分析估计。在水质组成，复杂或特殊时，进行污水处理工艺动态试验，必需时应开展中试研究。1.2污水处理工艺方案比选1.2.1污水水质特点分析此次设计污水场污水各项指标去除率详见表1-2-1：表1-2-1 污水各项指标去除率水质指标COD(mg/l)BOD5(mg/l)SS(mg/l)NH4-N(mg/l)TN(mg/l)TP(mg/l)进水水质38018020040558出水水质6020208201.5去除率%848990806482在出水水质要求达成一级B标情况下，进水中SS、TP、NH3-N浓度高。1.2.2所用工艺二级处理工艺1.2.3备选方案依据城市污水处理及污染防治技术政策，在不一样处理规模时二级处理工艺选择情况要求以下：（1）日处理能力在20万立方米以上(不包含20万立方米/日)污水处理设施，通常采取常规活性污泥法。也可采取其它成熟技术。（2）日处理能力在1020万立方米污水处理设施，可选择常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺。（3）日处理能力在10万立方米以下污水处理设施，可选择氧化沟法、SBR法、水解好氧法、AB法和生物滤池法等技术，也可选择常规活性污泥法。本设计水量在每日10万立方米以下，符合第三种情况，所以几乎全部方案全部可作为备选方案。1.2.4方案比较依据计算所得去除率，采取一般活性污泥法二级处理能够满足污水厂对COD、BOD和SS处理要求。不过，查阅相关资料表明，一般活性污泥法对氮去除率仅为2030，磷去除率为520（排水工程38页），远不能满足需要，所以有必需采取除磷脱氮活性污泥法工艺。采取除磷脱氮活性污工艺要求进水水质条件以下：（1）水温应在15以上，当水温低于15时，硝化速度显著降低；（2）水中应有足够碱度，将 1gNH3N氧化成硝态氮需要消耗7.14g碱度；（3）进水溶解性BOD浓度和硝酸态氮浓度之比应在4以上（反硝化）；（4）五日生化需氧量和总磷之比应在17以上，因为比值过低，积磷菌在厌氧池放磷时释放能量不能很好被用来吸收和贮藏溶解性有机物，影响该类细菌在好氧池吸磷。根据以上对进水水质分析，污水厂进水中BOD5/TP=20， BOD5/TN=5，能够满足生物除磷脱氮要求，所以，本工程采取生物脱氮除磷工艺是可行。查阅相关资料，参考各地实际工程运行经验，采取了脱氮除磷工艺活性污泥法，能够使NH3N去除率达成约90，TN去除率达成75以上，TP去除率达成70以上，出水TP在1.0mg/L以下。所以，采取除磷脱氮活性污泥法工艺能够满足出水水质指标要求。下面分别对各个除磷脱氮工艺方案优缺点进行分析。（1）A2/O法优点：a.基建费用低，含有很好脱氮，除磷功效； b.含有改善污泥沉降性能，降低污泥排放量 c.含有提升对难降解生物有机物去除效果，运转效果稳定 d.技术优异成熟，运行稳妥可靠，管理维护简单，运行费用低缺点：a.处理构筑物较多; b.需增加内回流污泥系统（2）氧化沟法优点：a.处理步骤简单，构筑物少，基建费用较省； b.处理效果好，有较稳定脱氮除磷功效； c.有抗冲击负荷能力； d.能处理不易降解有机物，污泥生成少。缺点：a.处理构筑物较多； b.回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定影响； c.容积和设备利用率不高，占地面积大（3）SBR法优点：a.其脱氮除磷厌氧，缺氧和好氧不是由空间划分，而是用时间控制； b.不需要回流污泥和回流混液，不设专门二沉池，构筑物少 c.占地面积少；缺点：a.操作，管理，维护较复杂 b.自控程度高，对工人素质要求较高。1.2.5方案选择结合此次设计水质特点，地形要求和投资费用等方面综合考虑，此次设计选择了A2/O工艺，关键基于以下几点：（1）A2/O工艺结构最简单，总水力停留时间少于其它同类工艺；（2）在厌氧缺氧好氧交替运行下，丝状菌不能大量增值，无污泥膨胀之虞，SVI通常小于100；（3）污泥中含磷浓度高，含有很高肥效；（4）运行中勿需投药，运行费用低。E由室外排水设计规范表6.6.20，A2/O各项指标去除率为8595%（BOD5），50 75%（TP），5580%（TN），能满足二级B标处理要求。1.2.6污泥处理方案选择现在常见污泥处理方案关键有：中温消化方案，污泥焚烧方案，污泥脱水方案三种。三种方案比较如表1-2-6所表示：表1-2-6 污泥处理方案比较评价项目内容含义中温消化方案污泥焚烧方案污泥脱水方案工程技术可行性适用性应用广泛性，对污泥性质适用程度应用广泛，对城市污水厂污泥适用性较强中国城市污水厂还未应用，对含水率高，无机物多污泥不适用适适用于小型污水厂优异性技术水平优异性，可靠程度技术成熟，可靠性高技术优异，可靠性通常技术成熟，可靠环境评价对外界影响对大气污染污染小污染大污染小污泥最终处理污泥最终处理难易程度困难较易，根本困难能源利用耗能耗电，耗其它燃料较少较多最少产能沼气产生产沼气不产沼气不产沼气运行管理条件操作运转操作运转方便性较方便较难较方便维护管理维修工作量较少较多最少综合上表比较，考虑到投资费用节省和日常管理方便，选择污泥脱水方案。1.3污水处理构筑物比选此次设计因除磷脱氮需要，为确保足够五日生化需氧量，不设初沉池，故比选沉沙池和二次沉淀池。1.3.1沉砂池比选沉砂池功效是去除比重较大无机颗粒。沉砂池通常设于泵站前、倒虹管前，方便减轻无机颗粒对水泵、管道磨损；也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物处理条件。常见沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池。（1）平流沉砂池优点：a. 配水简单、水头损失小； b. 矩形水池部署紧凑；缺点：a. 设备复杂、除砂系统轻易发生故障；（2）曝气沉砂池优点：a. 对污水起预曝气作用，有效去除砂砾上附着有机物b. 对于 0.2 m3/d，采取机械清渣。1.2.5 格栅选型表3-1-2 SG1.5格栅技术参数项目井宽Bm栅条间距mm安装角度电机功率KW卸渣高度mm参数1.520601.57502 提升泵房2.1设计参数本设计采取地下湿式矩形合建式泵房，土建一次完成。2.2泵房设计计算2.2.1集水池计算最大设计流量为Q=1167m3/h，采取五台污水泵，三用两备，则每台污水泵设计流量为Q=389 m3/h；按一台泵最大流量时5min出水量设计，集水池容积V=Qt=33.3m3；取有效水深h=1.5，集水池面积F=V/h=50m2。集水池平面尺寸LB=6m4m，保护水深0.5m。2.2.2水泵选型进水管管底标高为285.00m，设计粗格栅前槽底标高为284.50m，则粗格栅前水面标高为284.80m。依据后继计算，水泵扬程取为8m。选择型号为200QW-400-10-30污水泵。具体性能参数以下：表3-2-1 200QW-400-10-30污水泵技术参数型号流量m3/h扬程m功率KW转速r/min效率出口直径200QW-400-10-30400103098077.8%2003 细格栅3.1最大设计流量最大设计流量：3.2设计计算3.2.1栅槽宽度（1）栅条间隙数n个式中Qmax-最大设计流量，m3/s； -格栅倾角，(o)，取=60 0； b -栅条间隙，m，取b=0.01 m； n-栅条间隙数，个； h-栅前水深，m，取h=0.4m； v-过栅流速，m/s,取v=0.9 m/s；隔栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。则：则每组细格栅间隙数为65个。（2）栅槽宽度 B设栅条宽度 S=0.01m栅槽宽度通常比格栅宽0.20.3 m,取0.2 m;则栅槽宽度 B2= S(n-1)+bn+0.2 =0.01(65-1)+0.0165+0.2 =1.49单个格栅宽1.50m，两栅间隔墙宽取0.60m，则栅槽总宽度 B=1.502+0.60=3.60m3.2.2经过格栅水头损失 h1（1）经过格栅水头损失 h1，m h1=h0k式中 h1-设计水头损失，m; h0 -计算水头损失，m; g -重力加速度，m/s2 k -系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，通常采取 3； -阻力系数，和栅条断面形状相关；设栅条断面为锐边矩形断面，=2.42。（2）栅后槽总高度H，m设栅前渠道超高h2=0.3m H=h+h1+h2=0.4+0.25+0.3 =0.95m3.2.3栅槽总长度L，m（1）进水渠道渐宽部分长度l1。设进水渠道B1=0.8 m，其渐宽部分展开角度1=20 0。格栅和出水总渠道连接处渐窄部分长度l2，m （2）栅槽总长度 L 式中：l1 进水渠道渐宽部分长度，m；B1进水渠宽， m ，取 B1=0.8m ；1 进水渠道渐宽部分展开角度，取1 =20 ；l2栅槽和进水渠道连接处渐窄部分长度， m ；H1栅前渠道深， m , m。3.2.4 每日栅渣量W，m3/d1.72式中：W1栅渣量，m3/103m3污水，取W1=0.07 m3/103m3污水。格栅日栅渣量为：W = 1.97 0.2 m3/d，采取机械清渣。3.2.5 格栅选型表3-3-1 SG1.5格栅技术参数项目井宽Bm栅条间距mm安装角度电机功率KW卸渣高度mm参数1.510601.57504 沉砂池4.1设计参数考虑到本处理规模较小，若采取曝气沉砂池，则宽深比不符合规范，所以采取适宜于小型污水厂平流式沉砂池。设置两组沉砂池，每组两个沉砂斗。按雨季最高日最高时流量Q=0.50 m3/s设计，每组沉沙池设计流量Q=0.25m3/s，4.2设计计算（1）沉沙池长度沉砂池两闸板之间长度即为水流部分长度： L=vt式中：t最高时流量停留时间，取t=40s，v为最大流速，取为0.25m/s L=10m （2）水流断面面积 =0.5/0.25=2m2（3）沉砂池总宽度BB = nb式中： n 池子分格数，个，设置 n =2。b 池子单格宽度，b=1.2m。则B = nb= 21.2=2.4m（4）有效水深h2h2= A/B =2/2.4=0.84m（5）沉砂室计算沉砂量V：式中： X 城市污水沉砂量， m3106 m3污水，取 X =30m3106 m3污水；K 生活污水流量总改变系数，由设计任务 K =1.5。T 沉砂周期， d ，取 T = 2d 。每个砂斗所需容积V1：式中：N砂斗个数，设沉砂池每个格含两个沉砂斗，有 2 个分格，沉砂斗个数为 4 个。（6）沉砂斗尺寸a沉砂斗上口宽a，式中：a1斗底宽， m, 取 a1=0.5 m ；h3斗高，取0.35mtan60斗壁和水平面倾角。则：b沉砂斗容积V0式中：a1斗底宽， m, 取 a1=0.5 m ；a斗上口宽， m, 取 a=0.904 m ；h3斗高，取0.35mc沉砂室高度h3h3= h3+0.06L2L2为过渡部分宽度，0.06为过渡部分坡度L2=(L-2a-0.2)/2=（10-21-0.2）/2=3.9m则h3=0.35+0.063.9=0.58m（7）沉砂池总高度H取超高h1为0.3mH=h1+h2+ h3=0.3+0.84+0.58=1.72m式中：h1超高， m, 取 a1=0.3 m ；h2有效水深， m；h3沉砂室高度，m。（8）砂水分离器选择依据设计排沙量，选择LSSF-260型砂水分离器。表 3-4-1 LSSF-260型砂水分离器技术参数型号处理量电动机功率长度宽度LSSF-26012l/s0.37kw3840mm1170mm5A2/O反应池计算图3-5-1 A2/O反应池简图5.1设计参数（1）BOD5污泥负荷N=0.13 kgBOD5/(kgMLSS.d)（2）回流污泥浓度XR=6600 mg/L（3）污泥回流比R=100%（4）混合液悬浮固体浓度 X=R/(1+R) XR=1/26600=3300 mg/L（5）混合液回流比R内TN去除率5.2设计计算5.2.1反应池容积（1）厌氧池设计计算，取平均停流时间1.8h V厌1.528000/241.82100m3（2）各段水利停流时间和容积比厌氧池：缺氧池：好氧池1：1：3即V好321006300m35.2.2校核氮磷负荷kgTN/(kgMLSS.d)符合要求kgTP/(kgMLSS.d)符合要求5.2.3剩下污泥量依据规范，剩下污泥量可按下列公式计算：其中Px=YQ(S0-Se)-KdVXV式中：V总容积，Y为污泥产率系数，取0.6kgVSS/kgBOD5 S0、Se分别为进出水五日生化需氧量，Kd为衰减系数，取0.05Xv生物应池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度，取0.75X fSS污泥转化率，取0.6g MLSS/gSSSS0、SSe生物反应池进出水悬浮物浓度 X=0.628000（180-20）0.001-0.0563003.30.75+0.6280000.001（200-20）=2864kg/d其中Px=YQ(S0-Se)-KdVXV=825kg/d5.2.4反应池尺寸反应池总体积V=21005=10500m3设反应池2组，单组池容积 V单V/2=10500/2=5250 m3有效水深 h4.0m单组有效面积 S单V单/h5250/4.01312.5采取5廊道式推流式反应池，廊道宽 b7.0m单组反应池长度 LS单/B=1312.5/5/7.0=37.5m校核： b/h=7.0/4.0=1.75(满足 12) L/b=37.5/7.0=5.4（满足510）取超高为1.0m，则反应池总高 H4.0+1.05.0 m5.2.5反应池进、出水系统计算（1）进水管单组反应池进水管段计算流量 Q1=Q/2=28000/2=0.162 (m3/s)管道流速 v=0.8 m/s管道过水断面积 A= Q1/v=0.162/0.8=0.202管径取进水管管径DN500mm（2）回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量 Q内RQ/21Q/20.162 (m3/s)取回流污泥管管径DN500mm（3）进水井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量Q2（1+R）Q/2Q0.324 (m3/s)孔口流速 v0.6 m/s孔口过水断面积 AQ2/v=0.324/0.6=0.54孔口尺寸取为 1.14m0.5m进水井平面尺寸取为 2.40m2.40m（5）出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算：式中 Q3（1+R+ R内）Q/22Q/864000.685 (m3/s) b堰宽，取7.5m H堰上水头，m出水孔过流量Q4Q30.685 (m3/s)孔口流速 v=0.6 m/s孔口过水断面积 AQ/v0.685/0.61.14 孔口尺寸取为 1.0m1.0m出水井平面尺寸取为 2.4 m2.4m（6）出水管反应池出水管设计流量Q5Q30.685 (m3/s)管道流速 v0.8m/s管道过水断面 AQ5/v0.685/0.80.856 管径取出水管径DN1000mm校核管道流速vQ5/A0.6854/3.14/110.87 m/s5.2.6曝气系统设计计算（1）设计需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量-剩下污泥中BODu氧当量+NH3-N硝化需氧量-剩下污泥中NH3-N氧当量-反硝化脱氮产氧量碳化需氧量D1=Q(S0-Se)/(1-e-0.235)-1.42Px =28000(0.2-0.02)/( 1-e-0.235)-1.42825 =2432.8-825 =2580kgO2/d硝化需氧量D2=4.6Q(N0-Ne)-4.612.4%Px =4.628000（0.04-0.01）-4.612.4%825 =1343-470 =873kgO2/d生物污泥中含氮量为12.4%每日用于合成生物污泥总氮为0.124=108.3kg/d