AO工艺10万方污水处理厂毕业设计说明书[全套CAD图纸].doc

17毕业网 登陆下载全套毕业设计模板摘要我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于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。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于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。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。本设计要求处理水量为28000m3/d的城市生活污水，设计方案针对已运行稳定有效的A2/O活性污泥法工艺处理城市生活污水。A2/O工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物（CODNB）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对CODNB的去除效果。它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3+N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，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。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，十年后城区规划人口为16万，城市工业主要有食品、酿造、机械、电子、纺织等。工业废水占城市总废水量的20%，各工业废水经过处理达到国家标准后排入城市污水管网。1.2.2排水系统雨水与污水采用分流制，生活污水与工业废水为合流制，污水处理厂只考虑处理生活污水与工业废水，输入污水厂的污水干管直径为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，生活污水量总变化系数根据公式Kz=2.72/Q0.108计算，其中Q的单位为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生活污水量综合变化系数。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的20%，Qm=4200 m3/d（3）设计总流量城市污水总的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入量三部分之和。一般入渗地下水量按前两者水量之和的10%15%计算，本次设计取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）工业废水的水质不影响生物处理。1.2.5处理要求出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中的一级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的河流。厂区远离城市水源地，与周边居住区有一定距离。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全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19602008年连续观测，河流平均流量为9.8m3/s，枯水期2.8 m3/s，最大流量24 m3/s。河道的最高洪水位标高为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、卵石层以及基岩层构成。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，地基计算强度建议采用2.1kg/cm2，地下水质对各类水泥均无侵蚀作用，地震基本烈度为7度。1.3 设计内容根据规划和所给的其它原始资料，设计城市污水处理厂，设计的主要内容和深度相当于简化的初步设计，类似于工艺设计方案。具体内容包括：1.3.1工艺流程的确定（1） 论述现有城市污水处理常用工艺，流程中各处理单元的作用及相互关系；（2）确定本工程的工艺流程，并说明理由；（3）列表说明各单元的处理效率。1.3.2构筑物设计（1）在工艺的基础上，确定各构筑物和相应的配套设备的形式；（2）确定各处理单元的主要工艺设计参数，据此确定各构筑物的大小、外部形状尺寸和占地面积。写出计算的过程和结果，对于主要构筑物，用单线的结构示意图标注其主要尺寸；（3）汇总构筑物一览表。1.3.3设备选型根据给定条件和计算结果选择所需的设备。1.3.4附属建筑物根据国家城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（GJJ 31-89）确定办公室、检验室、机修等的占地面积。1.3.5平面和高程布置绘制污水厂的工艺平面布置图，内容包括：标出水厂的范围、全部处理构筑物及辅助建筑物、主干道及主要管线的布置；绘制污水厂工艺流程高程布置，表示原水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及污水厂排放口的标高。1.4 设计成果完成设计提交的设计成果包括：（1）设计说明书对设计内容的详细陈述，设计的依据和计算的过程、工艺流程框图、设备选型、设备和构筑物一览表、装机总容量等。（2）污水处理厂平面布置图和高程布置图各一张，均采用A1图纸。1.5 主要参考资料1.5.1工艺选择与构筑物计算方面主要参考资料室外排水设计规范(2014年版) 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，2004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，2000给水排水设计手册第1册：常用资料给水排水设计手册第5册：城镇排水1.5.2设备选型方面主要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：常用设备第二章处理工艺的选择与确定1.1确定处理方案的原则城市污水处理的目的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灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。城市污水处理及污染防治技术政策对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺选择的准则：城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定。工艺选择的主要技术经济指标包括：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须对污水的现状，水质特征，污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测。在水质组成，复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究。1.2污水处理工艺方案比选1.2.1污水水质特点分析本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在出水水质要求达到一级B标的情况下，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备选方案根据城市污水处理及污染防治技术政策，在不同处理规模时二级处理工艺的选择情况规定如下：（1）日处理能力在20万立方米以上(不包括20万立方米/日)的污水处理设施，一般采用常规活性污泥法。也可采用其它成熟技术。（2）日处理能力在1020万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺。（3）日处理能力在10万立方米以下的污水处理设施，可选用氧化沟法、SBR法、水解好氧法、AB法和生物滤池法等技术，也可选用常规活性污泥法。本设计水量在每日10万立方米以下，符合第三种情况，因此几乎所有方案都可作为备选方案。1.2.4方案比较根据计算所得的去除率，采用普通活性污泥法二级处理可以满足污水厂对COD、BOD和SS的处理要求。但是，查阅相关资料表明，普通活性污泥法对氮的去除率仅为2030，磷的去除率为520（排水工程38页），远不能满足需要，因此有必要采用除磷脱氮的活性污泥法工艺。采用除磷脱氮的活性污工艺要求的进水水质条件如下：（1）水温应在15以上，当水温低于15时，硝化速度明显降低；（2）水中应有足够的碱度，将 1gNH3N氧化成硝态氮需要消耗7.14g碱度；（3）进水溶解性BOD浓度与硝酸态氮浓度之比应在4以上（反硝化）；（4）五日生化需氧量与总磷之比应在17以上，因为比值过低，积磷菌在厌氧池放磷时释放的能量不能很好的被用来吸收和贮藏溶解性有机物，影响该类细菌在好氧池的吸磷。按照以上对进水水质的分析，污水厂进水中BOD5/TP=20， BOD5/TN=5，能够满足生物除磷脱氮的要求，因此，本工程采用生物脱氮除磷工艺是可行的。查阅相关资料，参考各地的实际工程运行经验，采用了脱氮除磷工艺的活性污泥法，可以使NH3N的去除率达到约90，TN的去除率达到75以上，TP的去除率达到70以上，出水的TP在1.0mg/L以下。因此，采用除磷脱氮的活性污泥法工艺能够满足出水水质指标的要求。下面分别对各个除磷脱氮工艺方案的优缺点进行分析。（1）A2/O法优点：a.基建费用低，具有较好的脱氮，除磷功能； b.具有改善污泥沉降性能，减少污泥排放量 c.具有提高对难降解生物有机物去除效果，运转效果稳定 d.技术先进成熟，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.处理流程简单，构筑物少，基建费用较省； b.处理效果好，有较稳定的脱氮除磷功能； c.有抗冲击负荷的能力； d.能处理不易降解的有机物，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，对除磷有一定的影响； c.容积和设备利用率不高，占地面积大（3）SBR法优点：a.其脱氮除磷的厌氧，缺氧和好氧不是由空间划分，而是用时间控制的； b.不需要回流污泥和回流混液，不设专门的二沉池，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方案选择结合本次设计的水质特点，地形要求和投资费用等方面综合考虑，本次设计选择了A2/O工艺，主要基于以下几点：（1）A2/O工艺结构最简单，总的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一般小于100；（3）污泥中含磷浓度高，具有很高肥效；（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各项指标的去除率为8595%（BOD5），50 75%（TP），5580%（TN），能满足二级B标的处理要求。1.2.6污泥处理方案选择目前常用的污泥处理方案主要有：中温消化方案，污泥焚烧方案，污泥脱水方案三种。三种方案的比较如表1-2-6所示：表1-2-6 污泥处理方案比较9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的广泛性，对污泥性质的适用程度应用广泛，对城市污水厂污泥适用性较强国内城市污水厂尚未应用，对含水率高，无机物多的污泥不适用适用于小型污水厂先进性技术水平的先进性，可靠程度技术成熟，可靠性高技术先进，可靠性一般技术成熟，可靠环境评价对外界影响对大气的污染污染小污染大污染小污泥最终处理污泥最终解决的难易程度困难较易，彻底困难能源利用耗能耗电，耗其他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的比较，考虑到投资费用的节省和日常管理方便，选用污泥脱水的方案。1.3污水处理构筑物比选本次设计因除磷脱氮的需要，为保证足够的五日生化需氧量，不设初沉池，故比选沉沙池和二次沉淀池。1.3.1沉砂池比选沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵站前、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；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的处理条件。常用的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. 矩形水池布置紧凑；缺点：a. 设备复杂、除砂系统容易发生故障；（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的有机物b. 对于 0.2 m3/d，采用机械清渣。1.2.5 格栅的选型表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设计参数本设计采用地下湿式矩形合建式泵房，土建一次完成。2.2泵房的设计计算2.2.1集水池计算最大设计流量为Q=1167m3/h，采用五台污水泵，三用两备，则每台污水泵的设计流量为Q=389 m3/h；按一台泵最大流量时5min的出水量设计，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。根据后继计算，水泵扬程取为8m。选用型号为200QW-400-10-30的污水泵。具体性能参数如下：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）栅条的间隙数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：则每组细格栅的间隙数为65个。（2）栅槽宽度 B设栅条宽度 S=0.01m栅槽宽度一般比格栅宽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通过格栅的水头损失 h1（1）通过格栅的水头损失 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，一般采用 3； -阻力系数，与栅条断面形状有关；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）进水渠道渐宽部分的长度l1。设进水渠道B1=0.8 m，其渐宽部分展开角度1=20 0。格栅与出水总渠道连接处的渐窄部分长度l2，m （2）栅槽总长度 L 式中：l1 进水渠道渐宽部分的长度，m；B1进水渠宽， m ，取 B1=0.8m ；1 进水渠道渐宽部分的展开角度，取1 =20 ；l2栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度， 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。格栅的日栅渣量为：W = 1.97 0.2 m3/d，采用机械清渣。3.2.5 格栅的选型表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，若采用曝气沉砂池，则宽深比不符合规范，因此采用适宜于小型污水厂的平流式沉砂池。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的长度即为水流部分的长度： L=vt式中：t最高时流量的停留时间，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 生活污水流量总变化系数，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斗壁与水平面的倾角。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）砂水分离器的选择根据设计排沙量，选用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剩余污泥量根据规范，剩余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的污泥转化率，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采用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-剩余污泥中BODu氧当量+NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中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 =2