原创污水处理厂工艺设计毕业论文设计.docx
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原创污水处理厂工艺设计毕业论文设计
贵州大学本科毕业论文（设计）
诚信责任书
本人郑重声明：
本人所呈交的毕业论文（设计），是在导师的指导下独立进行研究所完成。
毕业论文（设计）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。
特此声明。
论文（设计）作者签名：
日期：
摘要4
Abstract5
前言6
工程概要7
第一章城市概况9
第一节城市概况9
第二节城市供水及排水系统概况11
第三节工程建设的必要性11
第二章污水处理厂处理工艺的确定12
第一节污水处理工艺方案的选择12
第二节处理工艺的选择18
第三章污水处理厂工艺设计20
第一节粗格栅20
第二节进水泵房22
第三节细格栅22
第四节钟式沉砂池23
第五节SBR生物池24
第六节加氯接触池29
第七节污泥浓缩池设计计算30
第八节污泥泵房31
第九节污泥脱水机房32
第十节鼓风机房33
第十一节其他构筑物34
第四章污水处理厂配套工程设计35
第一节厂区平面设计35
第二节厂区高程设计35
第三节建筑设计35
第五章环境保护36
第一节项目建成后的环境影响及对策37
第二节节能38
第六章工程效益分析39
第一节环境效益39
第二节社会经济效益39
第三节社会效益39
第七章污水处理厂的技术经济分析40
第八章建议42
参考文献43
致谢词44
附：
工艺流程设计图纸
钟式沉砂池设计图纸
生物池设计图
3万m3d生活污水处理厂初步设计
摘要
本次毕业设计的题目为邯郸市某区污水处理厂工程设计。
主要任务是工艺流程选择及构筑物设计和计算。
该污水处理厂工程，设计规模3万m3d，采用SBR工艺。
该工艺具有工艺流程短、处理效果好、出水水质稳定、剩余污泥少、运行管理方便、基建与运行费用低等特点。
该污水厂的污水处理流程为：
从粗格栅到进水泵房，经泵房提升至细格栅，再进入钟式沉砂池，SBR池，最后进入消毒池然后排放；污泥的流程为：
从钟式沉砂池排出的剩余污泥首先进入污泥脱水间；而SBR池排出的污泥进行污泥浓缩间，再送至污泥脱水间，经过进一步压滤脱水，形成泥饼进行外运。
关键词:
污水处理、氧化沟、污泥浓缩、SBR工艺
3millionm3dlifesewagepreliminarydesign
Abstract
Thegraduationdesigntopicforthecitydistrictsewagetreatmentplantengineeringdesign.Maintaskistoprocessselectionandstructuredesignandcalculation.
Thesewagetreatmentplantproject,designthesizeof30000m3d,theSBRprocess.Theprocessandmanagement,infrastructureandlowoperatingcost.
Thesewageplantofwastewatertreatmentprocessfor:
fromthecoarsescreentothefeedwaterpump,thepumpuptothefinescreen,andthenintothebelltypegritchamber,theSBRpool,finallyintothedisinfectionpondandemissions;Sludgeprocessfor:
frombelltypegritchamberbetweenthedischargeofsurplussludgeintothesludgedewateringfirst;AndSBRpondsludgedischargeofsludgeconcentration,andthensenttothesludgedewatering,afterfurtherpressurefiltrationdehydration,formingmudcakesinotrans.
Keywords:
SewageTreatment；OxidationDitch；SludgeThickening、SBR
前言
进入二十一世纪以来，由于人口增长和工农业生产更快的发展，生态系统受到了严重的破坏，水环境更是首当其冲，地表水甚至地下水水质进一步恶化。
为减轻和消除水污染所造成的不良影响，许多国家和地区都加大了污染治理力度，众多污水处理厂相继建成并投入运营；许多污水处理技术也在实际中得到了更好的运用与发展，并取得了良好的环境经济效益。
目前，如何使滏阳河水环境不受污染就成为一个急需解决的问题。
本设计根据实际情况，主要阐明了邯郸市某区修建污水处理厂的必要性、污水处理工艺
技术、设计运行参数、设计计算过程及相应辅助设计和工艺设备等。
工程概要
一．项目名称
邯郸某区污水处理厂
二.编制原则
1．在编制的可行性研究报告基础上，对邯郸某区污水实行综合治理，全面解决污水排放对城市地表水及地下水造成的污染，改善了河流水体质量，力求获得最大的社会、经济效益。
2．污水处理工艺因地制宜，在技术先进可靠、经济合理、高效节能、操作方便原则的基础上进行总体设计和单元设计。
3．积极稳妥的采用新技术，在合理利用资金的同时充分利用国外的先进技术和设备，以提高行业的装备和技术水平。
4．污水处理和污水回用相结合，创造条件尽量使处理后的污水用于农业灌溉，景观水体，冲洗杂用等。
5．充分利用现有排水设施，同步完善城市污水管网，使污水处理系统整体效益得到充分发挥。
三．污水处理厂工程内容
1．处理规模：
3万m3d
2．设计进水水质：
进水水质数据
水质指标
BOD5
（mgL）
CODcr
（mgL）
SS
（mgL）
TN
（mgL）
TP
（mgL）
进水水质
750
1200
600
900
30
3．设计出水水质：
出水水质数据
水质指标
BOD5
（mgL）
CODcr
（mgL）
SS
（mgL）
TN
（mgL）
TP
（mgL）
出水水质
<20
<60
<20
<20
<1.5
出水水质是按城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918—2002）中的一级B标准确定。
4．处理工艺：
通过方案评选，技术经济比较后确定邯郸某区污水处理厂的处理工艺为SBR工艺。
5．主要生产性构筑物为：
粗隔栅、进水泵房、细隔栅、钟氏沉沙池、SBR生物池、加氯消毒间、污泥浓缩池、污泥脱水机房和鼓风机房等。
6．处理厂位置：
位于城区北部市区河段中游,占地面积100亩。
四．本工程建成后将产生明显效益：
1．环境效益：
工程建成后每年排放的污水中的主要污染物的削减量为：
主要污染物削减量数据
削减量指标
BOD5
（t）
CODcr
（t）
SS
（t）
TN
（t）
TP
（t）
削减量
2628
4380
3942
657
43.8
2．社会经济效益：
污水治理保护了地下水源，提高了地面水环境质量，人民生活水平有了不断提高。
同时使投资环境得到改善，产生了间接经济效益，促进了经济可持续发展。
第一章城市概况
第一节城市概况
某区位于河北省南部，太行山东麓，区域范围北纬36°20'—36°34'，东经114°3'—114°16'。
地处晋、冀、豫三省交界地带，西临太行山脉，东临冀南平原，北临洺水，南临漳河，距北京500公里。
某区西侧为山间盆地，东侧是倾斜平原，最高海拔891米。
某区地处太行山南段东麓，为太行山与华北平原过渡地带。
中部鼓山纵贯南北，鼓山以西为和村与武安构造断陷盆地组成的浅侵蚀-堆积地形；鼓山以东为坡积-洪积之山前斜地，逐渐过渡进入华北平原。
某区地处中纬度地带，年干燥度为1.4度，属暖温带半湿润大陆性季风气候。
南风北风交替出现，大约每隔4至6天就有一次天气过程。
历年最大风速14m秒。
春季降水量占该地区全年降水量的12.7%截至2010年，某区人口共51万人。
1．地形地貌
某区处于某区地处太行山南段东麓，为太行山与华北平原过渡地带，地势西北高，东南底，最高最高海拔891米。
2．气象条件
平均气温：
20°极低气温：
-10°
极高气温：
38°平均湿度：
35％
平均日照：
1125小时年年平均降雨量：
1100毫米
主风向：
东风年平均风速：
1.1米秒
3．工程地质
因某区处于山峦与平原的过渡地带，市区不同位置地质条件相差较大，拟建的某区污水处理厂位于市区东部，整个场地较为平坦，地质构造单一，无不良地质构造存在。
4．水文现状
我们走访邯郸市环保局和水文局以及当地居民也从他们那里了解了一下滏阳河。
近来,由于连年干旱及某区地下水资源的过量开发与使用,滏阳河源头众多洁净的泉水相继干涸,取而代之的是来自某区各煤矿的矿井水及部分陶瓷厂排放的工业污水,它们成了滏阳河上游水体的主要组成部分,水质为国家三四类水体。
这样就使河水在流经了邯郸市区后会变成脏臭不堪的超五类水质，我们一起循看滏阳河,发现市区内来自饭店、居民区、洗车店等地方的污水正源源不断地排到河中,使原本就有些污染的河水变得更加污浊。
邯郸市北环路以北的情况更加触目惊心：
我们发现一南一北分别有“黑”、“黄”两条污水沟向滏阳河喷吐着污水。
据介绍,南边的来自邯郸市纺织工业区,北面的来自化工区。
据当地的居民说,在不久以前,农民用北边渠水浇地造成麦田大面积死亡。
而且我们也了解到,随着城区工业经济的发展及市内人口的急剧膨胀,城市产生的工业、生活污水与日俱增。
目前由于城市污水处理能力相对滞后,致使大部分污水未经处理便直接排到了滏阳河中。
河水也因此由进市时的三四类水质,变成了出市后的超五类水质,致使其原有的饮用、渔业养殖等功能基本丧失。
第二节城市供水及排水系统概况
根据某区用水现状及人口自然增长、工业生产发展、某区规划局对今后几年供水量规划如下:
2012年供水量12万立方米天;2013年供水量15万立方米天;2014年供水量18立方米天。
根据资料统计除城区自来水公司供水外全市自备水（地下水）供水能力约18万立方米天。
据统计，市区每天工业废水和生活废水近10万吨排入滏阳河及其支流，总长220.6千米，其中，污染河段长110.7千米，占总河段的50.2％。
污染河段水量为3285万立方米年，城区地面水已受到严重污染，滏阳河某段水质经常发黑，并出现藻类和轮虫等浮游生物，枯水季节黑臭现象更为明显，使滏阳河不仅丧失了水体应有的功能，而且严重影响了市容、景观。
由于某区市河流流经岩溶发育地段,地面水和地下水存在互补关系,废水大量排放和地面水的污染也导致地下水污染,根据环境地质大队调查资料,城区岩溶受到不同程度污染影响，占市区总面积的20％,被污染的地下水资源约为1.5万立方米天。
第三节工程建设的必要性
综前所述,我们认为某区污水处理厂工程的建设是十分必要的,原因如下:
某区污水处理厂接纳并处理城市上游的生活废水,对于改变城区段滏阳河水质可起到立竿见影的作用,由于城市地形西北高于东南,排水比降大,于是自然形成某区污水处理厂的格局。
多年来某区人民政府对滏阳河的整治作了大量的工作,沿河修建截流沟已使滏阳河的污染部分得到控制,但由于截流沟只有一小段,因此对河水的污染仍然是造成城区段水质严重污染的主要原因,目前河流已丧失了Ⅲ类水体的功能,冬春枯水季节水质更为恶化,河水发臭,发黑,严重缺氧,鱼类死亡现象时有发生,严重影响了市容,景观及农业生产和人民生活。
因此,建设某区污水处理厂,将流入河流的污水收集起来进行处理,达到有关标准后,再汇入滏阳河显然是改善某区河段水体质量,美化河流景观的有效措施,这也是全区人民迫切的愿望。
第二章污水处理厂处理工艺的确定
第一节污水处理工艺方案的选择
1．活性污泥法的特征
（1）曝气池内是混合液，在曝气系统的搅动下，混合液中的有机物、活性微生物、氧气充分混合。
达到较好的接触效果。
（2）曝气池内的混合也必须不断充氧，维持微生物氧化有机物所需要的氧量。
使有机物更好地被分解。
（3）二次沉淀池的作用是泥水分离、使混合液澄清、污泥浓缩，是经过处理的污水达标排放。
需要设置污泥回流系统，是需要回流的污泥得到浓缩，从而减少污泥回流系统的体积和运行费用。
（4）污泥回流系统包括：
污泥提升泵、剩余污泥排出系统、污泥回流管道。
其微生物接种的作用。
2．生物膜法的特征
生物膜法的优点：
（1）固体停留时间长、微生物浓度高；
（2）微生物多样化、微生物分层且各个层可以配有有力的微生物；
（3）微生物食物链长、世代长和微生物存活率高；
（4）对水质、水量变化的适应性强、对温度适应性强、可以处理低浓度废水；
（5）产生污泥少、容易固液分离、动力费用较低、有较好的脱氮除磷效果；
生物膜法的缺点：
（1）生物膜法的微生物膜不易刮起、用的时间比较长；
（2）生物膜法适合处理的水量比较小；
（3）生物膜法的布水不太均匀、容易产生池蝇和散发臭味；
（4）生物膜法采用滤料作为生物膜的载体，这样滤料容易堵塞；
（5）处理构筑物出现问题，维修不便；
由上面的比较可以知道，对于设计中这样的水质采用活性污泥法比较适合。
城市污水中的BOD5、COD、SS的含量均属于中低浓度，国内外对城市污水的处理工艺多采用活性污泥法，可以将污水处理到排放标准，保护环境从而达到可持续发展的目的，有较好的效果。
以前建设的好多水处理项目都属于活性污泥法，不过是普通的活性污泥法，随着经济的发展和时间的推移。
活性污泥法出现了一系列新的工艺，达到了处理效果更好，投资费用更低的目的。
活性污泥法新工艺主要有：
氧化沟工艺、SBR工艺、A—O工艺、A2O工艺等一系列先进的处理工艺。
另外活性污泥法还有以下的特点：
（1）活性污泥法适合处理城市污水，并且其适合处理的水量比较大，处理效果比较好，可以除去污水中大部分的有毒有害的物质；
（2）活性污泥法利用活性微生物去氧化、分解、去除污水中的有机物，保持活性污泥的活性，就可以达到好的处理效果；
（3）活性污泥法不需要滤料等微生物的载体，可避免滤料堵塞等一系列不良问题的出现；
（4）活性污泥法的微生物繁殖较快，微生物的种类较多、替代时间短，可以保证活性污泥的活性；
（5）活性污泥法对环境的适应性较强；
（6）活性污泥法工艺中的污泥接种和驯化的操作比较简单、用时比较短，可以较快的投入运行；
（7）活性污泥法对营养的要求比较低，一般C：
N：
P=100：
5：
1即可满足要求，而城市污水中的营养物质可以满足活性微生物的营养要求，故不需要另外投加营养物质，可以降低运行费用；
（8）活性污泥法运行管理较方便，便于维修；
根据上述的特点和比较可知，对于本市区的污水易用活性污泥法进行处理，故可以确定大的方案是活性污泥法。
3．方案比选
在方案比选中，已经确定用活性污泥法进行处理。
国内外比较成熟的活性污泥法的工艺有以下几种：
（一）普通活性污泥法；
（二）A—B工艺；
（三）SBR工艺；
（四）A—O工艺；
（五）A2O工艺；
各个工艺的优缺点比较如下：
（一）普通活性污泥法：
1．优点
（1）有机物在曝气池内的降解经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过
程，活性污泥也经历了对数增长、减速增长、内源呼吸的完整生长周期；
（2）对无水的处理效果好，BOD去除率和达到90%以上；
（3）适合用于处理净化程度高和稳定程度要求较高的污水；
2．缺点
（1）曝气池首端有机物负荷高，耗氧速率较高，为了避免由于缺氧而形成厌氧状态，进水的有机物浓度不宜过高，则曝气池的容积大、占用的土地比较多、基建费用较高；
（2）耗氧速率沿池长是变化的，而供养速率难于与其相吻合。
在池前可能出现好氧速率高于供养速率，在池后又有可能出现溶解氧过剩的现象，从而影响处理效果；
（3）对进水水质、水量变化的适应性较低，运行结果容易受到水质、水量变化的影响；
（4）脱氮除磷效果不太理想；
（二）A—B工艺
该法由德国Bohuke教授首先开发。
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2.5kgBOD（kgmlss·d）以上，池容积负荷6kgBOD（m3·d）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FM（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。
1．优点
（1）不设初次沉淀池，A、B作为各自独立的处理过程，均有各自独立的污泥回流系统，因此易于培养各自有力的微生物群体，所以处理效果较稳定；
（2）对BOD5、COD、SS、N、P的去除率一般高于普通活性污泥法；
（3）A段的负荷较高，抗冲击能力较强、对PH值和有毒物质的缓冲能力较强，污泥停留时间较短，细菌繁殖较快；
（4）A段吸附能力较强，对重金属、难降解的有机物和营养物质有一定的吸附能力；
（5）投资少、能耗少，此工艺适合分步建设，可以缓冲建设资金上的困难；
（6）A—B工艺不仅适用于新厂建设，还适用于旧厂的扩建；
2．缺点
（1）A段产泥量高，增加了污泥处理的费用；
（2）AB法处理中的A段直接影响B段的处理效果；
（3）A段受制因素也较多；
（三）SBR工艺
SBR工艺是序批式活性污泥法的简称。
SBR的操作程序由进水，反应，沉淀，出水和待机等五个基本操作过程组成。
从污水流入开始到待机时间结束算作一个周期。
在一个周期内，所有过程都在一个设有曝气和搅拌装置的反应池内依次进行，这种操作周而复始进行，达到不断进行污水处理的目的，因此不需要传统活性污泥法中必须设置的沉淀池，回流污泥泵等装置。
SBR是在单一的反应池中进行，在时间上进行目的不同的操作。
1．优点
（1）工艺简单，处理构筑物少，无二沉池和污泥回流系统，基建费用和运行费用较低；
（2）此工艺用于工业废水处理，不需要设置调节池；
（3）污泥的SVI较低，污泥易于沉淀，一般不会产生污泥膨胀现象；
（4）调节SBR的运行方式，可以具有去除BOD和脱氮除磷的功能；
（5）当运行管理得当，出水的水质优于连续式；
（6）其运行操作、参数控制可实现自动化控制，以使其最佳运行；
2．缺点
（1）在其运行过程中的几个工序，其时间控制上不好确定；
（2）难以控制使其处于最佳状态；
（3）出水水质不稳定，有时达不到排放标准，影响处理效果；
（4）间歇曝气、间歇排水的自动化程度要求高；
（四）A—O工艺
AO法系缺氧—好氧生物脱氮工艺的简称。
开创于80年代初，因其将缺氧反硝化反应池置于该工艺之首。
故该工艺又称为前置硝化生物脱氮工艺。
其基本原理是在传统的二级处理中将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮，再经过反硝化作用将硝态氮转化为氮气，从而达到从废水中脱氮的目的。
传统活性污泥法中，污水中氮磷的去除量仅为微生物细胞合成而从污水中摄取的数量，其去除率低。
而AO工艺的脱氮率可达70%～80%。
在AO工艺系统中，微生物在厌氧条件下将细胞中的磷释放，然后进入好氧状态，并在好氧条件下摄取比在厌氧条件下所释放的更多的磷。
即利用其对磷的过量摄取能力将高含磷污泥以剩余污泥的方式排出处理系统，从而降低处理出水中磷的含量。
在磷与BOD之比较高的情况下，由于BOD负荷较低，剩余污泥量较少，因而比较难以达到稳定的运行效果。
其与传统生物脱氮工艺相比具有流程简短，工程造价低的优点。
工艺流程可表示为：
1．优点
（1）流程简单、构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用可大大的节省；
（2）反硝化池不需要外加碳源，降低了运行费用；
（3）此工艺的好氧池在缺氧池之后，可以使残留有机物进一步去处，提高出水的水质；
（4）缺氧池在前，污水中的有机碳被消耗，可以减轻其后耗氧池的有机负荷。
而且反硝化产生的碱度可以补偿硝化所需的碱度；
2．缺点
（1）脱氮效率不高，一般在70%—80%之间；
（2）如果沉淀池运行不当，则在沉淀池内会发生反硝化反应，造成污泥上浮水质恶化；
（3）如提高脱氮效率，必须加大内循环比，会使运行费用增高；
（4）内循环混合也来自曝气池（硝化池），含有一定的溶解氧，使反硝化难于维持理想的缺氧状态，一般脱氮率难于达到90%；
（五）A2O工艺
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—缺氧—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，是一种二级处理工艺。
AAO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（DO<0.3mgL），释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。
二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7mgL，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体（有机碳源），将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。
为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，CODTKN为3.5～7.0（完全脱氮CODTKN>12.5），BODTKN为1.5～3.5，CODTP为30～60，BODTP为16～40（一般应＞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，则用
A2O工艺。
工艺流程图可表示为：
1．优点
（1）本工艺在系统上称作是最简单的同步脱氮除磷工艺，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，丝状细菌不能大量的繁殖，无污泥膨胀现象的发生，SVI的值一般小于100；
（3）污泥中含磷浓度较高，具有很高的肥效；
（4）运行中无需投加药品，两个A段之间轻缓搅拌，以不增加溶解氧的量为度，运行费用低。
2．缺点
（1）除磷效果难于再次提高，污泥增长有一定的限度不易提高，特别是PBOD值高时更加如此；
（2）脱氮效果也难进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；
（3）进入沉淀池的处理水要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象的出现。
但是溶解氧的浓度不能太高，要防止循环混合液对缺氧反应器的干扰，这一点难以控制；
第二节处理工艺的选择
该城镇污水处理厂主要是用于处理城区生活污水，对氮磷的去除有一定要求。
按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2O工艺，AO工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。
故该设计应选取二级强化处理。
鉴于SBR工艺具有以下特点：
（1）工艺流程简单、管理方便、造价低。
SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资30%以上，而且布置紧凑，节省用地。
由于科技进步，目前自动控制机相当成熟、配套。
这就使
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