天津蓟县污水处理厂初步设计本科生毕业设计.docx

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天津蓟县污水处理厂初步设计本科生毕业设计

第一章前言

水，是人类生存、息养、发展的最基本条件。

然而，人类社会在工业化的进程中大量消耗水资源的同时排出污水，污染和危害环境，造成了严重的后果。

英国及美国都曾发生因引用水源遭生活污水污染而引起的霍乱大流行，二十一世纪工业迅速发展和城市人口剧增更带来了河流水质恶化、生物绝迹的恶果。

近些年，发展中国家经济的飞速发展促进世界经济进一步发展的同时，水污染问题也变得非常突出。

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。

一级处理是用物理方法，如沉淀、筛滤等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。

污水二级处理主要是用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的复杂的有机物氧化降解为简单的物质。

生物处理对污水pH值、水质、水温、水中的溶氧量等有一定的要求。

污水三级处理是在一、二级处理的基础上，应用过滤、混凝、离子交换、反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的磷、氮、有机物等营养性物质。

污水中的污染物组成非常复杂，常常需要以上几种方法组合，才能达到处理要求。

   污水一级处理为预处理，二级处理为主体，处理后的污水一般能达到排放标准。

三级处理为深度处理，出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准，但处理费用高，除在一些极度缺水的国家和地区外，应用较少。

目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂，以解决日益严重的水污染问题[1]。

目前绝大多数小城镇都缺少必要的污水处理设施，有些存在缺陷。

本工程中的蓟县即为其中一例。

为解决现已存在的经济发展与环境不协调的问题，改善该县的整体环境的水体环境，提高城市人民的生活质量和城市的环境投资，从而进一步加快实现蓟县的经济发展，因此需要在原有污水处理厂的规模先进性完善和扩建。

第二章设计概况

第一节设计原则、任务、内容及依据

一、设计题目

天津蓟县污水处理厂初步设计

二、设计内容

1.对工艺流程的选择说明

2.对工艺处理构筑物选型说明

3.主要处理设施的工艺计算

4.污水处理厂的布置

三、设计依据

需要参考的设计指南、规范和设计手册

1.《中华人民共和国环境保护法（试行）》

2.《中华人民共和国水污染防治法实施细则》

3.《中华人民共和国水污染防治法》

四、工艺采用规范标准

1.地面环境质量标准

2.污水综合排放标准

3.《室外排水设计规范》

4.《地表水环境标准》

5.污水排放城市下水道水质标准

五、设计原则

1.贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。

2.从实际情况出发，在城市总体规划的指导下，是工程建设和城市的发展相协调，既保护环境，又能过最大规模的发挥工程效益。

3.根据设计出水水质和出厂水水质，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳定可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。

4.妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免做成为二次污染。

5.为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件，本工程的设备采用优质产品。

6.积极创作一个良好的生产和生活环境。

第二节设计基础资料、规模

一、污水处理厂概况

天津蓟县经济开发区污水处理厂位于开发区二期用地西南角。

西侧厂界40m处为引滦暗渠，周围村庄主要有西侧约500m的凉水泉村，南侧约500m的礼明庄。

污水主要来源于开发区内生活污水和工业园区生产废水，污水生物处理采用SBR工艺，处理后出水经北排明渠进入蓟运河[2]。

二、设计污水处理厂规模

（一）总处理量

参考国内已建同类型的污水处理厂水质情况，结合蓟县经济技术开发区的特点，确定污水处理厂处理规模为50000m3/d。

（二）进出水水质

表2-1进出水水质对比表

单位：

mg/L

CODcr

BOD5

SS

NH3-N

TP

进水

400-500

230

280

25

4

出水

≤60

≤20

≤20

≤5

≤1

该水经处理后，水质符合国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB8918-2002）中的一级B标准。

（三）处理程度计算

1.溶解性BOD5的去除率

η=（230-20）∕230=91.3%

2.CODcr的去除率

η=（450-60）∕450=86.7%

3.SS的去除率

η=（280-20）∕280=92.8%

4.总氮的去除率

η=（25-5）∕25=80%

（四）设计基础资料

蓟县地区属暖温带半湿润季风型大陆性气候，四季分明，年平均气温摄氏11.5°C，平均年降雨量678.6毫米，全年日照百分率63%，年平均相对湿度60%，年平均风速2.2米∕秒，无霜期195天。

由于蓟县刨面所处地理位置为南北长24公里一线狭长条带内，其气候特点同属暖温带、半湿润、大陆性、季风型气候。

主要特点：

四季分明，雨热同期。

温度：

极端最低气温在1月份平均-5.5°C；平均最高气温在7月份平均为26°C；年平均气温在10-11°C之间。

降水量：

因特殊的地理、地貌所决定，园区内的降水主要集中在7-9月份，降水量占年总降水量的76%以上，年降水量在700-800毫米左右，是华北地区多雨地带之一。

素有“七十二场浇陵雨”之说。

风向、风速：

年平均风速2.2米∕秒左右，最大风速达25米∕秒，常年主导风向东南风，由于燕山山脉的屏障作用，加之园区内沟谷幽深，山高坡大，故风力又较弱、较缓。

第三章污水处理工艺的确定

第一节方案选择的原则

一、确定污水处理方案的原则

1.城市污水处理应采用先进的污水处理设备，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.污水厂的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化；

3.为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件；

4.污水处理采用生物处理，污泥脱水采用机械脱水；污水采用季节性消毒；

5.提高管理水平，实现现代化管理保证运转中最佳经济效果，实现处理过程自动化；

6.查阅相关的资料确定其方案

二、最佳的处理方案要体现以下几点

1.保证处理效果，运行稳定；

2.基建投资少，耗能低，运行费用低；

3.占地面积小，泥量少，管理方便；

4.污水应达到处理程度。

第二节污水处理工艺概况

污水处理厂目前采用的污水处理工艺主要有：

一、氧化沟工艺

氧化沟是活性污泥法的一种变形，它把连续环式反应池当作生化反应器，混合液在其中循环连续流动。

随着氧化沟技术的不断发展，氧化沟技术已远远超出最初的实践范围，具有多种多样的功能选择、工艺参数、构筑物形式和操作方式。

如卡鲁塞尔（Carrousel2000）氧化沟、三沟式（T型）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟等。

以下是氧化沟的优缺点[3]：

优点：

1.用转刷曝气时，设计污水流量大部分为每日数百立方米。

用叶轮曝气时，设计污水流量可达每日数万立方米。

2.氧化沟是由环形沟渠构成，转刷横跨在其上旋转进而曝气，并使混合液在池内循环流动。

3.氧化沟的流型为循环混合式，污水从环的其中然后一端进入，从另一端流出来，具有完全混合曝气池的特点。

4.间歇运行适用于处理少量污水的时候。

可利用操作间歇时间使沟内混合液沉淀而省去了二次沉淀池，剩余污泥通过氧化沟内的污泥收集器排除。

连续运行适用于处理流量较大的污水，则需另设二沉池和污泥回流系统。

5.工艺简单，管理方便，处理效果稳定，使用日益普通。

缺点：

1.处理构筑物较多；

2.回流污泥溶解氧含量较高，对除磷会产生一定的影响；

3.容积及设备利用率不是很高。

氧化沟运行管理费用高，沟体的占地面积比较大，故本设计亦不宜用此工艺。

二、A／O工艺

A／O工艺——缺氧／好氧生物脱氮工艺，它的功能是去除有机物和脱氮。

用以往的生物处理工艺进行城市污水三级处理，旨在降低污水中以BOD、COD综合指标表示的有机物和悬浮固体浓度。

一般情况下，去除COD可达70％以上，BOD可达90%以上，SS可达85％以上，但氮的去除率只有20%，二级处理出水中除含有少量合碳有机物外还含有氮（氨氮和有机氮）和碘。

以下是优缺点比较[4]：

优点：

1.流程比较简单，只有一个混合液回流系统和污泥回流系统，基建费用比较低；

2.反硝化池不再需要外加碳源，降低了运行的费用；

3.A/O工艺的好氧池是在缺氧池之后，从而使反硝化残留的有机污染物得到了进一步的去除，提高了出水水质；

4.因为缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌利用，降低了其后好氧池的有机负荷；同时缺氧池中进行的反硝化反应产生的碱度也可以补偿好氧池中进行硝化反应时对碱度的需求。

缺点：

1.构筑物比较多；

2.污泥产生量比较多。

该工艺是采用比较广泛的脱氮工艺，但仅适合于小流量的工程，而该工程污水处理量大，故不宜采用此工艺。

三、传统A2/O工艺

传统A2/O工艺就是厌氧—缺氧—好氧法，它的三个阶段是以空间来划分的，是在具有脱氮功能的缺氧—好氧法的基础上发展起来的，具有同步脱氮除磷的工艺。

该工艺在系统上是最简单的同步脱氮除磷工艺，其总的水力停留时间一般要小于其它类似的工艺（如Bardenpho工艺）。

在经过厌氧、缺氧、好氧一系列运行的条件下，那些丝状菌就不能大量繁殖，无污泥膨胀得顾虑，SVI值一般小于100，处理后的泥水分离效果好。

该工艺在运行时厌氧和缺氧段都需要轻缓搅拌，以防止污泥的沉积，由于生物处理池与二次沉淀池是分开建设的，因而占地面积较大，该工艺在大型污水处理厂中采用较多[5]。

四、传统的SBR工艺

传统的SBR工艺是完全间隙式运行，即周期进水、周期曝气及周期排水。

传统SBR工艺脱氮除磷大体可以分为五个阶段：

阶段A为进水及搅拌，在该阶段聚磷菌会进行厌氧放磷的反应；阶段B为曝气阶段，在该阶段除了会完成BOD5的分解外，还同时进行着硝化和聚磷菌的好氧吸磷反应；阶段C为停止曝气、混合搅拌阶段，在该阶段内进行反硝化脱氮反应；阶段D为沉淀排泥阶段，在该阶段内进行泥水分离的同时，又会排放剩余污泥；阶段E为排水阶段。

阶段E后，有的根据水质要求还设有闲置阶段。

以下是SBR的优缺点[6]：

优点：

1.其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是用空间划分的，而是由时间控制的；

2.不需要回流混液和回流污泥，不设专门的二次沉淀池，构筑物少；

3.占地面积少。

缺点：

1.设备利用率及容积利用率较低（一般低于50%）；

2.管理、操作、维护较复杂；

3.自动化程度高，对工人素质要求高；

4.国内工程实例少；

5.脱氮、除磷的功能一般。

综上所述：

在本次设计中采用SBR工艺。

第三节SBR处理工艺概况

一、SBR简介

SBR活性污泥法又称序批式活性污泥法或间歇式活性污泥法，其污水处理机理与普通活性污泥法完全相同。

1979年由美国Irvine等人根据试验结果提出SBR商业化的工艺，随着自控技术的进步，特别是一些在线仪器仪表，如溶解氧仪、电导率仪、pH计、氧化还原电位（ORP）仪等的使用。

从20世纪70年代开始逐步得到应用.我国于20世纪80年代中期开始了研究与应用，上海市吴淞肉联厂污水处理站是我国第一座应用SBR工艺的污水处理单位[7]。

二、SBR工艺特点

SBR是一个间歇运行的污水处理工艺，与传统连续活性污泥法相比，该工艺把进水、调节、反应沉淀都设在一个池子里，不需要调节池和二沉池等的构筑物，也不需污泥回流设备，工艺流程简单、构筑物少、占地省、造价低、设备及运行管理费用低。

虽然