污水处理厂设计本科毕业设计.docx
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污水处理厂设计本科毕业设计
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摘要
近年来，国家和各地方对污水处理厂的排放标准要求越来越严格，中一级B标准的工艺是新建污水处理厂和老污水处理厂升级改造所面临的关键问题。
本设计主要介绍了河南省濮阳市清丰县规模30000m3d的城市污水处理厂的工艺流程、各构筑物的工艺设计和平面高程设计等。
关键词：
污水处理厂排放标准工艺设计
Abstract
Inrecentyears,nationalandlocalonwastewatertreatmentplantemissionsstandardsismoreandmorestrict,choosetobeabletoachievestabilityoftheurbanwastewatertreatmentplantemissionsstandardsandoldsewagetreatmentplantupgradingthekeyproblemfacing.ThisdesignisintroducedZhongMouXianzhengzhoucityscalefor30000m3dcitysewagetreatmentplant,theprocessflowofthevariousstructuresprocessdesignandmajorequipment.
Keywords:
sewagetreatmentplantemissionsstandardsprocessdesign
目录
摘要I
1、绪论1
1.1设计任务1
1.1.1设计水量1
1.1.2设计水质1
1.2城市概况1
1.3处理程度的计算2
1.3.1溶解性BOD5的去除率2
1.3.2CODcr的去除率2
1.3.3SS的去除率2
1.3.4总氮的去除率2
1.3.5总磷的去除率2
2、工艺处理方案确定3
2.1工艺方案选择原则3
2.2工艺方案分析3
2.2.1处理污水特点3
2.2.2选择工艺方案3
2.3工艺流程7
3、污水处理构筑物8
3.1中格栅8
3.1.1设计依据：
8
3.1.2设计参数：
8
3.1.3设计计算9
3.2提升泵房10
3.2.1设计依据10
3.2.2设计参数11
3.2.3设计计算11
3.3细格栅11
3.3.1设计依据11
3.3.2设计参数：
12
3.3.3设计计算12
3.4沉砂池13
3.4.1设计依据13
3.4.2设计参数14
3.4.3设计计算14
3.5厌氧池+氧化沟16
3.5.1设计依据16
3.5.2设计参数19
3.5.3设计计算20
3.6二沉池24
3.6.1设计依据24
3.6.2设计参数24
3.6.3设计计算25
3.7接触消毒池26
3.7.1设计参数27
3.7.2设计计算28
4、污泥处理构筑物30
4.1回流污泥泵房30
4.1.1设计说明30
4.2剩余污泥泵房30
4.2.1设计说明30
4.2.2设计选型31
4.3污泥浓缩池31
4.3.1设计参数31
4.3.2设计计算31
4.4贮泥池及污泥泵33
4.4.1设计参数33
4.4.2设计计算33
5、污水厂总体设计及高程布置35
5.1设计依据35
5.2平面布置37
5.3管线布置37
5.4污水厂的高程布置38
5.4.1污水的高程布置38
5.4.2水头损失计算39
5.4.3高程确定41
参考文献42
致谢43
1、绪论
1.1设计任务
1.1.1设计水量
污水厂的日处理量为3万吨天
1.1.2设计水质
单位：
mgL
CODcr
BOD5
SS
TN
TP
进水
380
190
238
49
4.9
出水
60
20
20
20
1
表1-1
的一级B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 除还应去除水中的N，P达到排放标准。
1.2城市概况
清丰县位于河南省东北部，属濮阳市。
面积869平方公里，人口64.6万，辖17个乡（镇），503个行政村。
东部地势平坦，西部分布一条南北向的沙岗。
最高海拔55米，一般海拔49米。
属典型的中纬度暖温带大陆性季风气候，四季分明，气候温和，雨热同期。
年平均日照2016小时，年平均气温13.4℃。
全年农耕期为309天，作物活跃生长期为217天，无霜期为213天，有利于多种植物生长和农作物复种。
清丰县水资源比较丰富，农业生产条件优越，全县年均降水量616毫米。
县域水资源利用保护情况良好，水质优良。
全县林木覆盖率达到20.43%。
1.3处理程度的计算
1.3.1溶解性BOD5的去除率
溶解性BOD5的去除率为：
1.3.2CODcr的去除率
1.3.3SS的去除率
1.3.4总氮的去除率
1.3.5总磷的去除率
2、工艺处理方案确定
2.1工艺方案选择原则
城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等，以保护环境不受污染，节约水资源。
污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则：
（1）污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。
（2）污水处理工艺的投资和运行费用合理，工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重要因素之一。
根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较，确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。
（3）根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况，因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。
尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。
（4）施工与运行管理：
如地下水位较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。
也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动控制等。
2.2工艺方案分析
2.2.1处理污水特点
由于本项污水以有机污染为主，BODCOD=0.5，可生化性较好，重金属及其它难以降解的有毒有害污染物一般不超标。
且氨氮、总氮的进口浓度与处理目标相差较远，所以要选取除氮效率相对较高的工艺方案。
2.2.2选择工艺方案
（1） SBR法
工艺流程：
污水→一级处理→曝气池→处理水
工作原理：
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，除P脱N应进行相应的处理工作。
3）沉淀工艺：
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：
工处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。
特点：
①大多数情况下，无设置调节池的心要。
②SVI值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。
③通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。
④自动化程度较高。
⑤得当时，处理效果优于连续式。
⑥单方投资较少。
⑦占地规模大，处理水量较小。
（2） 厌氧池＋氧化沟
工作流程：
污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→厌氧池→氧化沟
→二沉池→接触池→处理水排放
工作原理：
氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。
工作特点：
①在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用。
②对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。
③污泥龄较长，一般长达15－30天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。
④污泥产量低，且多已达到稳定。
⑤自动化程度较高，使于管理。
⑥占地面积较大，运行费用低。
⑦脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。
⑧氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。
（3）AAO法
优点：
①该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺。
②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。
③污泥中含磷浓度高，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，以不啬溶解氧浓度，运行费低。
缺点：
①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当PBOD值高时更是如此。
②脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。
③对沉淀池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出现，但溶解浓度也不宜过高。
以防止循环混合液对缺反应器的干扰。
（4）一体化反应池（一体化氧化沟又称合建式氧化沟）
一体化氧化沟集曝气，沉淀，泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独得二沉池。
基本运行方式大体分六个阶段（包括两个过程）。
阶段A：
污水通过配水闸门进入第一沟，沟内出水堰能自动调节向上关闭，沟内转刷以低转速运转，仅维持沟内污泥悬浮状态下环流，所供氧量不足，此系统处于缺氧状态，反硝化菌将上阶段产生的硝态氮还原成氮气逸出。
在这过程中，原生污水作为碳源进入第一沟，污泥污水混合液环流后进入第二沟。
第二沟内转刷在整个阶段均以高速运行，污水污泥混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。
第三沟沟内转刷处于闲置状态，此时，第三沟仅用作沉淀池，使泥水分离，处理后的出水通过已降低的出水堰从第三沟排出。
阶段B：
污水入流从第一沟调入第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。
开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量增加，将逐步成为富氧状态。
第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的污水通过第三沟出水堰排出。
阶段C：
第一沟转刷停止运转，开始泥水分离，需要设过渡段，约一小时，至该阶段末，分离过程结束。
在C阶段，入流污水仍然进入第二沟，处理后污水仍然通过第三沟出水堰排出。
阶段D：
污水入流从第二沟调至第三沟，第一沟出水堰开，第三沟出水堰关停止出水。
同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起流入第二沟，在第二沟曝气后再流入第一沟。
此时，第一沟作为沉淀池。
阶段D与阶段A相类似，所不同的是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。
阶段E：
污水入流从第三沟转向第二沟，第三沟转刷开始高速运转，以保证该段末在沟内为硝化阶段，第一沟作为沉淀池，处理后污水通过该沟出水堰排出。
阶段E与阶段B类似，所不同的是两个外沟功能相反。
阶段F：
该阶段基本与C阶段相同，第三沟内的转刷停止运转，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。
其主要特点：
①工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池，调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资省，能耗低，占地少，管理简便。
②处理效果稳定可靠，其BOD5和SS去除率均在90％-95％或更高。
COD得去除率也在85％以上，并且硝化和脱氮作用明显。
③产生得剩余污泥量少，污泥不需小孩，性质稳定，易脱水，不会带来二次污染。
④造价低，建造快，设备事故率低，运行管理费用少。
⑤固液分离效率比一般二沉池高，池容小，能使整个系统再较大得流量和浓度范围内稳定运行。
⑥污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。
综上所述，任何一种方法，都能达到降磷脱氮的效果，且出水水质良好，但相对而言，SBR法一次性投资较少，占地面积较大，且后期运行费用高于氧化沟，厌氧池－氧化沟虽然一次性投资较大，但占地面积也不少，耗电量低，运行费用较低，产污泥量大，运行管理各个方面都优于其他处理方法。
本设计的处理水量较大在，且处理水量可达30万吨天，因此，采用厌氧池+氧化沟为本设计的工艺方案。
根据任务书上所给的原始资料，与濮阳市污水处理厂比较，有很多相类似的地方。
因此在做本设计时，参照其运行设计污水厂方案。
2.3工艺流程
旱流时水中的各项指标均较高，故应设二级处理单元去除水中的BOD5及NH3-N和P，厌氧池加氧化沟及其四沟式循环的独特构造，使它具有很强除磷脱氮功能。
故选用此工艺流程。
各级处理构筑物设计流量（二级）
最高日最高时3万吨
最高日平均时2.0万吨
平均日平均时1.5万吨
3、污水处理构筑物
3.1中格栅
3.1.1设计依据：
《给水排水设计手册》第5册[5.1.1]
栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小，污水量以及下水道系统的类型等因素有关。
在无当地有运行资料时，可采用：
格栅间隙16~25mm,0.10~0.05m³栅渣10³m³污水
格栅间隙30~50mm,0.03~0.01m³栅渣10³m³污水
1）污水处理系统或水泵前，必须设置格栅。
2）格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：
粗格栅：
机械清除时宜为16～25mm，人工清除时宜为25～40mm。
特殊情况下，最大间隙可为100mm；
细格栅：
宜为1.5～10mm；
水泵前，应根据水泵要求确定。
3）污水过栅流速宜采用0.6～1.0ms。
除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为60°～90°。
人工清除格栅的安装角度宜为30°～60°。
4）格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。
5）格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m。
工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。
6）粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。
3.1.2设计参数：
设计流量Q=3×104m3d=0.35m3s
栅前流速v1=0.7ms，过栅流速v2=0.9ms
栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=20mm
栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°
单位栅渣量ω1=0.05m3栅渣103m3污水
3.1.3设计计算
（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得:
栅前槽宽
，则栅前水深
（2）栅条间隙数
（取n=38）
（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（38-1）+0.02×38=1.13m
（4）进水渠道渐宽部分长度
（其中α1为进水渠展开角）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
（6）过栅水头损失（功率：
55kW
效率：
82.5%
3.3细格栅
3.3.1设计依据
《给水排水设计手册》第5册[5.1.1]：
栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小，污水量以及下水道系统的类型等因素有关。
在无当地有运行资料时，可采用：
格栅间隙16~25mm,0.10~0.05m³栅渣10³m³污水
格栅间隙30~50mm,0.03~0.01m³栅渣10³m³污水
1）污水处理系统或水泵前，必须设置格栅。
2）格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：
粗格栅：
机械清除时宜为16～25mm，人工清除时宜为25～40mm。
特殊情况下，最大间隙可为100mm；
细格栅：
宜为1.5～10mm；
水泵前，应根据水泵要求确定。
3）污水过栅流速宜采用0.6～1.0ms。
除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为60°～90°。
人工清除格栅的安装角度宜为30°～60°。
4）格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。
5）格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m。
工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。
6）粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。
3.3.2设计参数：
设计流量Q=3×104m3d=0.35m3s
栅前流速v1=0.7ms，过栅流速v2=0.9ms
栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm
栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°
单位栅渣量ω1=0.10m3栅渣103m3污水
3.3.3设计计算
（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽，则栅前水深
（2）栅条间隙数
（取n=70）
设计两组格栅，每组格栅间隙数n=35条
（3）栅槽有效宽度B2=s（n-1）+en=0.01（35-1）+0.01×35=0.69m
所以总槽宽为0.69×2+0.2＝1.58m（考虑中间隔墙厚0.2m）
（4）进水渠道渐宽部分长度
（其中α1为进水渠展开角）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
（6）过栅水头损失（=2格，每格宽取b=1.2m>0.6m，池总宽B=2b=2.4m
（4）有效水深：
=Q平均日A=0.231.4=0.164>0.15ms，符合要求
3.5厌氧池+氧化沟
3.5.1设计依据
《城市污水处理厂设计计算》
《水处理构筑物设计计算》
1）根据去除碳源污染物、脱氮、除磷、好氧污泥稳定等不同要求和外部环境条件，选择适宜的活性污泥处理工艺。
2）生物反应池的超高，当采用鼓风曝气时为0.5～1.0m；当采用机械曝气时，其设备操作平台宜高出设计水面0.8～1.2m。
3）污水中含有大量产生泡沫的表面活性剂时，应有除泡沫措施。
4）每组生物反应池在有效水深一半处宜设置放水管。
5）廊道式生物反应池的池宽与有效水深之比宜采用1:
1～2:
1。
有效水深应结合流程设计、地质条件、供氧设施类型和选用风机压力等因素确定，一般可采用4.0～6.0m。
在条件许可时，水深尚可加大。
6）生物反应池中的好氧区（池），采用鼓风曝气器时，处理每立方米污水的供气量不应小于3m3。
好氧区采用机械曝气器时，混合全池污水所需功率一般不宜小于25Wm3；氧化沟不宜小于15Wm3。
缺氧区（池）、厌氧区（池）应采用机械搅拌，混合功率宜采用2～8Wm3。
机械搅拌器布置的间距、位置，应根据试验资料确定。
7）生物反应池的设计，应充分考虑冬季低水温对去除碳源污染物、脱氮和除磷的影响，必要时可采取降低负荷、增长泥龄、调整厌氧区（池）及缺氧区（池）水力停留时间和保温或增温等措施。
8）原污水、回流污泥进入生物反应池的厌氧区（池）、缺氧区（池）时，宜采用淹没入流方式。
9）氧化沟前可不设初次沉淀池。
10）氧化沟前可设置厌氧池。
11）氧化沟可按两组或多组系列布置，并设置进水配水井.
12）氧化沟可与二次沉淀池分建或合建。
13）延时曝气氧化沟的主要设计参数，宜根据试验资料确定，无试验资料时，可按本规范表6.6.25的规定取值。
表:
延时曝气氧化沟主要设计参数
项目
单位
参数值
污泥浓度（MLSS）Xa
gL
2.5～4.5
污泥负荷Ls
kgBOD5kgMLSS·d
0.03～0.008
污泥龄θC
d
>15
污泥产率Y
kgVSSkgBOD5
0.3~0.6
需氧量O2
kgO2kgBOD5
1.5~2.0
水力停留时间HRT
h
≥16
污泥回流比R
%
75～150
总处理效率η
%
＞95（BOD5）
14）当采用氧化沟进行脱氮除磷时，宜符合本规范6.6.17～6.6.20条的有关规定。
15）进水和回流污泥点宜设在缺氧区首端，出水点宜设在充氧器后的好氧区。
氧化沟的超高与选用的曝气设备类型有关，当采用转刷、转碟时，宜为0.5m；当采用竖轴表曝机时，宜为0.6～0.8m，其设备平台宜高出设计水面0.8～1.2m。
16）氧化沟的有效水深与曝气、混合和推流设备的性能有关，宜采用3.5~4.5m。
17）根据氧化沟渠宽度，弯道处可设置一道或多道导流墙；氧化沟的隔流墙和导流墙宜高出设计水位0.2～0.3m。
18）曝气转刷、转碟宜安装在沟渠直线段的适当位置，曝气转碟也可安装在沟渠的弯道上，竖轴表曝机应安装在沟渠的端部。
19）氧化沟的走道板和工作平台，应安全、防溅和便于设备维修。
20）氧化沟内的平均流速宜大于0.25m∕s。
21）氧化沟系统宜采用自动控制。
22）生物反应池中好氧区的供氧，应满足污水需氧量、混合和处理效率等要求，一般宜采用鼓风曝气或表面曝气等方式。
23）生物反应池中好氧区的污水需氧量，根据去除的五日生化需氧量、氨氮的硝化和除氮等要求，宜按下列公式计算：
O2=0.001aQ（So－Se）－c△XV+b[0.001Q（Nk－Nke）－0.12△XV]
－0.62b[0.001Q（Nt－Nke－Noe）－0.12△XV]（6.8.2）
式中：
O2—污水需氧量（kgO2d）；
Q—生物反应池的进水流量（m3d）；
So—生物反应池进水五日生化需氧量浓度（mgL）；
Se—生物反应池出水五日生化需氧量浓度（mgL）；
△XV—排出生物反应池系统的微生物量；（kgd）；
Nk—生物反应池进水总凯氏氮浓度（mgL）；
Nke—生物反应池出水总凯氏氮浓度（mgL）；
Nt—生物反应池进水总氮浓度（mgL）；
Noe—生物反应池出水硝态氮浓度（mgL）；
0.12△XV—排出生物反应池系统的微生物中含氮量（kgd）；
a—碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47；
b—常数，氧化每公斤氨氮所需氧量（kgO2kgN），取4.57；
c—常数，细菌细胞的氧当量，取1.42。
去除含碳污染物时，去除每公斤五日生化需氧量可采用0.7～1.2kgO2。
24）选用曝气装置和设备时，应根据设备的特性、位于水面下的深度、水温、污水的氧总转移特性、当地的海拔高度以及预期生物反应池中溶解氧浓度等因素，将计算的污水需氧量换算为标准状态下清水需氧量。
25）鼓风曝气时，可按下列公式将标准状态下污水需氧量，换算为标准状态下的供气量。
（6.8.4）
式中：
Gs—标准状态下供气量（m3=0.0312kgNO3-NkgMLVSS·d
K1=0.23d-1Ko2=1.3mgL
剩余碱度100mgL（保持PH≥7.2）:
所需碱度7.1mg碱度mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度mgNO3-N还原
硝化安全系数：
2.5
脱硝温度修正系数：
1.08
3.5.3设计计算
1.厌氧池
（1）厌氧池容积：
V=Q1′T=135×10-3×2.5×3600=1215m3
（2）厌氧池尺寸：
水深取为h=4.0m。
则厌氧池面积：
A=V。
当池子直径较小，且无配套的排泥机械时，可考虑多斗排泥，但管理较麻烦。
3.6.2设计参数
设计进水量：
Q=10000m3d（每组）
表面负荷：
qb范围为1.0—1.5m3m2.
设计投氯量为：
ρ＝4.0mgL
平均水深：
=48rmin,功率N=55kW
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