AO工艺污水处理厂课程设计.docx
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AO工艺污水处理厂课程设计
4
1.5
5
5
1.2.15
1.2.25
1.2.36
1.2.46
1.2.5出水水质................................................6
1.2.6设计依据.....7
工程建设的必要性和工程内容7
1.3.1工程建设的必要性7
1.3.2工程建设的内容8
2．工程规模与处理程度8
设计区域现状污水量8
2.1.1生活污水量8
2.1.2工业企业污水量8
2.1.3污水总量8
污水处理厂设计规模.9
设计区域水质情况.9
2.3.1设计进出水水质的确定.9
3．.9
9
3.1.19
10
3.1.310
3.1.410
511
污泥处理与处置11
4．污水处理厂方案的确定11
污水处理厂工艺选择原则11
污水处理方案的比选..12
2.1AO工艺............................................12
4.2.2SBR工艺..............................................14
4.2.3氧化沟工艺............................................16
4.2.4城市污水处理工艺选择.................................17
4.2.5污水厂总平面图的布置.................................18
4.2.6处理筑物设计流量（二级构）.............................18
污水处理构筑物设计.......................................19
4.3.1.中格栅和提升泵房（两者合建在一起）....................19
4.3.2沉沙池...............................................20
4.3.3初沉池...............................................21
4.3.4厌氧池...............................................21
4.3.5缺氧池...............................................22
4.3.6曝气池...............................................22
4.3.7二沉池...............................................22
污泥处理构筑物的设计计算.................................23
4.4.1污泥泵房.............................................23
4.4.2污泥浓缩池...........................................23
污水厂平面，高程布置......................................24
4.5.1平面布置.............................................24
4.5.2管线布置.............................................24
4.5.3高程布置............................................25
5污水厂设计计算书...............................................25
污水处理构筑物设计计算...................................25
5.1.1其设计参数...........................................25
5.1.2设计参数..............................................25
5.1.3设计计算..............................................26
5.1.4污水提升泵房..........................................27
5.1.5设计概述..............................................28
5.1.6集水间计算............................................28
5.1.7水泵总扬程估算........................................29
5.1.8校核总扬程............................................29
沉砂池..................................................30
5.2.1设计参数.............................................30
5.2.2设计计算..............................................30
设计概述..................................................32
5.3.1设计计算..............................................32
厌氧池....................................................34
5.4.1设计参数..............................................34
5.4.2.设计计算.............................................34
缺氧池计算................................................34
5.5.1设计参数..............................................34
5.5.2设计计算..............................................34
曝气池设计计算...........................................35
5.6.1污水处理程度的计算....................................35
5.6.2曝气池的计算与各部位尺寸的确定........................35
曝气系统的计算与设计......................................37
供气量的计算..............................................38
空气管系统计算............................................40
6回流污泥泵房...................................................43
7二沉池.........................................................43
7.1.1设计概述..............................................43
7.1.2．设计计算.............................................43
8．1污泥处理部分构筑物计算.......................................45
8.1.1污泥浓缩池设计计算....................................45
8.1.2浓缩污泥量的计算......................................45
8.1.3浓缩池各部分尺寸计算..................................46
储泥灌与污泥脱水机房设计计算.................................47
高程计算....................................................47
8.3.1污水处理部分高程计算...................................48
8.3.2污泥处理部分高程计算.......................................49
参考文献.........................................................49
致谢附图........................................................51
引言
长期以来，城市污水处理均以去除有机物和悬浮物为目的，其工艺为普通活性污泥法．该法对氮、磷等无机营养物去除效果很差．一般来说*1，氮的去除率只有20％～30％，磷的去除率只有10％～20％．随着大量的化肥、农药、洗涤剂等高浓度氮、磷工业废水的排出，导致城市污水中N、P浓度急剧增加，从而引起水体中溶解氧降低及水体富营养化，同时影响了处理后污水的复用．所以，要求在城市污水处理过程中不仅要有效地去除BOD和SS，而且要有效地脱氮除磷．八十年代以来，生物脱氮除磷工艺已成为现代污水处理的重大课题，特别是以厌氧－缺氧－好氧*2*3（Anaerobic－Anoxic－aerobic，简称A2/O工艺）系统的生物脱氮除磷工艺，因其特有的技术经济优势和环境效益，越来越受到人们的高度重视。
本设计中即采用厌氧－缺氧－好氧（Anaerobic－Anoxic－aerobic，即A2/O工艺）对某城市生活污水进行处理，日处理能力100000方。
出水达到1996年颁布的国家综合污水排放标准*4水质要求。
1设计任务及设计资料
设计任务与内容
该城市污水处理厂的AAO工艺流程设计，对流程进行详细的工艺计算，水力计算，对工程进行概算，绘制总平面图、流程高程图，单体构筑物工艺图。
工艺要求对污水进行生物脱氮除磷。
设计原始资料
1.2.1城市气象资料
经调查和咨询，南京玄武区的气象资料见表1：
表1污水处理厂所处城市气象资料
年平均气温
12℃
月平均最高气温
25℃
月平均最低气温
4℃
最高气温
36℃
最低气温
-4-5℃
年平均降雨量
1000㎜
冰冻线深
300㎜
主风向
西南风
温度在-10℃度以下
0天
相对湿度
70％
1.2.2地质资料
污水处理厂处的地下土壤为：
亚黏土，平均地下水位在地表以下：
20m
1.2.3设计规模
污水厂的处理水量按最高日最高时流量，污水厂的日处理量为10万方。
主要处理城市生活污水以及部分工业废水，按生活污水量来取其时变化系数为。
1.2.4进出水水质
该水经处理以后，水质应符合国家《污水综合排放标准》（GB8978－1996）中的二级标准，由于进水不但含有BOD5，还含有大量的N，P所以不仅要求去BOD5除还应去除不中的N，P达到排放标准。
进水PH为6-7，总氮为44-45mg/L。
其他见表2：
表2污水厂设计进出水水质对照表
单位：
mg/L
COD
BOD5
SS
TN
NH3－NTP
进水
320
160
300
35
264
出水
60
20
30
15
8
城市污水总干管进入污水厂入口处的管径为1米，水量2000毫米，管底埋深2.3米。
该城市地势为东南方向较高，西北方向较低，城市的排水出路在西北方向，在城市北侧有一条河流为污水的最终收纳水体，污水厂址位于城市西北，河流的南岸，污水厂厂区地势平坦，地面标高（黄海高程）为18米，受纳水体洪水位为17米。
1.2.5出水水质
根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，本设计出水水质如下：
表一级B标准（单位：
mg/L）主要指标
B项目
BCODcr（mg/L）
CBOD5（mg/L
SSS（mg/L）
TTN（mg/L）
TTP（mg/L）
一出水标准
2≤60
3≤20
2≤20
4≤20
4≤1
1.2.6设计依据
（1）污水处理工程毕业设计任务书；
（2）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）；
（3）《污水排入城市下水道水质标准》（CJ-3082-2002），中国建筑工业出版社；
（4）《城市污水处理工程项目建设标准》，建设部，2001年；
（5）《室外排水设计规范》（GB50101-2006），中国计划出版社；
（6）《污水综合排放标准》GB8978－1996）；
（7）《城镇污水处理厂附属建筑设备设计标准》（CJJ31-89），中国建筑工业出版社，1989年；
（8）《建筑制图标准汇编》中国建筑工业出版社，1996年。
工程建设的必要性和工程内容
1.3.1工程建设的必要性
随着长三角地带工业迅速发展，各种工厂企业相继兴建起来，大量的污水未经处理排入河流中，及城市污水的排放都造成了对水环境生态系统的严重污染，大大影响了饮用水的水质。
因此，河流水质恶化已成为该区主要环境问题之一，并已成为制约该区经济和生活质量发展的关键因素。
如不尽快治理，整个水环境质量恶化程度势必加剧。
水资源是人类赖以生存的基本物质之一，已成为人类社会可持续发展的重要限制因素。
近年来随着城镇建设和工业的发展，城镇用水量急剧增加，大量不达标污废水的排放不仅污染了环境和水源，更加重了水资源的日益短缺和水质的日益恶化，从而导致生态环境的恶性循环。
综上所述，修建污水处理厂是必要的，刻不容缓的。
1.3.2工程建设的内容
本工程建设总规模为万m3/d，工程内容是：
建设某市某城镇污水处理厂。
2工程规模与处理程度
设计区域现状污水量
该污水厂位于市区东南郊，主要接纳和处理居住区生活污水和少量的工业废水。
2.1.1生活污水量
该镇现状人口万人
该镇现状街区面积216.64ha
人均综合用水指标200L/人·d
生活用水量=×=万m3/d
2.1.2工业企业污水量
企业甲废水产生量万m3/d
企业乙废水产生量万m3/d
工业废水产生量=+=万m3/d
2.1.3污水总量
现状污水产生总量=（+）×80%=9万m3/d
地下水渗入率：
取地下水渗入量为设计污水量的10%
设计水量=9万m3/d+9万m3/d×10%=万m3/d
污水处理厂设计规模
取100000m3/d
设计区域水质情况
2.3.1设计进出水水质的确定
该区域主要污水来源是居民生活污水和少量的工业轻污染废水，污水有机物浓度较低，BOD/COD=，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标。
根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定确定该城镇污水处理厂出水达到一级B标准，具体标准见下表。
表进出水水质要求的（单位：
mg/L）主要指标
B项目
BCODcr（mg/L）
CBOD5（mg/L）
SSS（mg/L）
TTN（mg/L）
TP（mg/L）
3进水水质
1320
3160
2300
435
44
出出水水质
160
520
130
115
去去除率
%
%
990%
%
%
3设计说明书
去除率的计算
3.1.1溶解性BOD5的去除率
活泩污泥处理系统处理水中的BOD5值是由残存的溶解性BOD5和非溶解性BOD5二者组成，而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。
活性污泥的净化功能，是去除溶解性BOD5。
因此从活性污泥的净化功能来考虑，应将非溶解性的BOD5从处理水的总BOD5值中减去。
取原污水BOD5值（S0）为250mg/L，经初次沉淀池及缺氧池、厌氧段处理，按降低25％考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值（S）为：
S
＝320（1-25％）＝240mg/L
计算去除率，对此，首先按式BOD5＝5
（
）=
计算处理水中的非溶解性BOD5值,上式中
C
——处理水中悬浮固体浓度，取用综合排放一级标准20mg/L;
b-----微生物自身氧化率，一般介于之间，取；
X
---活性微生物在处理水中所占比例，取值
得BOD5＝
处理水中溶解性BOD5值为：
＝L
去除率
＝/240=%
3.1.2COD的去除率：
入水COD为320mg/L；
=（320-60）/320=%
3.1.3.SS的去除率：
入水SS为300mg/L
3.1.4.TN的去除率：
TN
=（）/4=%
3.1.5.TP的去除率：
出水标准中的总氮为25mg/L，处理水中的总氮设计值取15mg/L，入水总氮取35mg/L，总氮的去除率为：
=（35-15）/35=%
污泥处理与处置
污泥中含有大量的有毒有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等，同时也含有一些植物营养素（氮、磷、钾）、有机物等。
因此污泥需要及时处理与处置，以便达到如下目的：
（1）使有毒有害物质得到妥善处理或利用；
（2）使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果；
（3）使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理；
（4）使有用物质能够得到综合利用，变害为利。
污泥处置的目的是实现减量化、稳定化、无害化及综合利用。
处置方法包括：
污泥减量（污泥浓缩脱水、干化等去除污泥中的水分）；
污泥稳定（进一步降解污泥中的有机物）等；
污泥的最终处置方法：
卫生填埋、排海、焚烧、土地利用等。
污水处理厂排出的污泥执行《污水综合排放标准》（GB8978－1996），本项目的污泥最终送到田地最肥料使用。
4污水处理厂方案的确定
污水处理厂工艺选择原则
污水处理工艺流程的选择是工程建设成败的关键，它关系到水处理系统的处理效果、处理出水水质、运行稳定性、建设投资、运行成本等。
需考虑到污水的处理程度、当地的各项条件、原污水的水量与污水流入工况、施工的难易程度和运行管理所需要的技术条件等因素[3]。
因此，各个地区、各个城市的具体情况不同，需求不同，选择的工艺亦有所不同。
根据统计资料，目前世界上使用最多的是活性污泥法，其中又有不同的模式，如传统活性污泥法、阶段曝气法、曝气沉淀池、AB法、A-O法等。
当然，也有采用其它方法的如:
生物膜法、物理化学法以及自然处理法、氧化塘等。
每种处理工艺方法均有其各自的特点及适应范围，应根据当地的各种不同条件和要求选择处理形式。
在工程设计上要因地制宜，综合考虑排水系统现状或规划、厂区地形及地质、温度、降雨、污水量、水质、排放标准、设备等，
还要按照一定的原则。
1.主要按以下原则确定：
（1）城市污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；保证良好的出水水质，效益高；
（2）设备选型合理、可靠、先进；
（3）采用工艺先进、成熟，管理方便的设计方案；
（4）减少投资和日常运行费用；
（5）便于实现处理工艺运转的自动控制，以尽可能少的投入取得尽可能大的效益；
（6）运行管理方便，运转方式灵活，并可根据不同的进水水质调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。
2.最佳的处理方案要体现以下优点：
（1）保证处理效果，运行稳定；
（2）占地面积小，泥量少，管理方便；
（3）基建投资省，耗能低，运行费用低。
污水处理方案的比选
2.1AO工艺
在A/O工艺基础上，加入一个缺氧池，并将好氧池中的混合液回流到缺氧池，达到反硝化脱氮的目的，这就是A2/O工艺[8]，如图所示。
图3.1A2/O示意图
1.A2/O工艺特点
（1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱N除P工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；
（2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100；
（3）污泥中含P浓度高，一般为%以上，具有很高的肥效；
（4）运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低；
（5）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱N除P的功能；
（6）脱N效果受混合液回流比大小的影响，除P效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱N除P效率不可能很高。
2.存在的问题
（1）除磷效果难于再行提高，特别是当P/BOD值高时更是如此；
（2）脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般不宜太高；
（3）进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的DO，减少停留时间，防止生产厌氧状态和污泥释放磷现象出现，但DO浓度也不宜过高，以防循环混液对缺氧反应器的干扰。
4.2.2SBR工艺
SBR工艺是通过时间上的交替来实现传统活性污泥法的整个运行过程，它在流程上只有一个基本单元，将调节池、曝气池和二沉池的功能集于一池，进行水质水量调节、微生物降解有机物和固、液分离等。
经典SBR反应器的运行过程为：
流入→反应→沉淀→排放→待机。
图SBR示意图
1.SBR工艺的工作过程
（1）流入工序：
废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓速搅拌三种；
（2）曝气反应工序：
当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，脱N除P应进行相应的处理工作；
（3）沉淀工序：
使混合液泥水分离，相当于二沉池；
（4）排放工序：
排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为种泥；
（5）待机工序：
处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。
2.SBR工艺的优点
SBR工艺由于采用合建式，不需要设置二沉地，同时由于采用微孔曝气，可以采用的水深一般为4～6m，所以SBR工艺的占地面积小，如果污水处理厂所在地的征地费用比较高，对SBR工艺有利。
（1）处理效果稳定，对水量、水质变化适应性质、耐冲击负荷；
（2）理想的推流过程使生化反应推力大、效率高；
（3）污泥活性高，浓度高且具有良好的污泥沉降性能；
（4）脱氮除磷效果好。
3.SBR工艺的缺点
（1）和合建式氧化沟一样，因为在一个较长停留时间的曝气系统内，只有50%左右的池容用于曝气，SBR工艺的容积利用率也不高；
（2）连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池；
（3）对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁，因此，对自控设备的要求比较高，目前，某些国产设备的质量尚不过关，如果考虑进口，自控系统所占的投资比例将增加，而且将增大维修费用；
（4）无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求；
（5）设备的闲置率较高；
（6）污水提升水头损失较大；
（7）如果需要后处理，则需要较
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