城市污水处理厂课程设计.docx

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城市污水处理厂课程设计

2万m3/d城市污水处理厂工艺方案设计

（学年论文）

课题名称：

2万m3/d城市污水处理厂工艺方案设计

学生学号：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

专业班级：

环境监测与治理技术02班

学生姓名：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

学生成绩：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

指导教师：

XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX

课题工作时间：

2010-12-27至2011-1-7

前言

随着经济飞速发展，人民生活水平的提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。

在全国乃至世界范围内，正在兴建及待建的污水厂也日益增多。

有学者曾根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模：

日处理量大于10万m3为大型处理厂，1-10m3万为中型污水处理厂，小于1万m3的为小型污水处理厂。

近年来，大型污水处理厂建设数量相对减少，而中小型污水厂则越来越多。

如何搞好中、小型污水处理厂，特别是小型污水厂，是近几年许多专家和工程技术人员比较关注的问题。

目录

第一章城市污水处理概述--------------------------------------------------------------5

第二章设计原则、范围与依据---------------------------------------------------------5

2.1设计原则--------------------------------------------------------------

2.2设计范围----------------------------------------------------------------

2.3设计依据--------------------------------------------------------------------

第三章工艺流程设计-----------------------------------------------------------------5

3.1污水处理工艺方案比较-------------------------------------------------5

3.2主要污水处理构筑物选型及设计参数------------------------------------12

3.3污水处理辅助构筑物设计-----------------------------------------------------14

3.4污水处理厂平面布置设计------------------------------------------------------15

3.5污水处理厂高程布置设计-------------------------------------------------------15

3.6设计计算------------------------------------------------------------16

第四章经济预算------------------------------------------------------------------------17

第五章总结------------------------------------------------------------------------------19

致谢----------------------------------------------------------------------------------------------19

参考文献------------------------------------------------------------------------------------------20

课程设计（学年论文）摘要（中文）：

本次课程设计的题目是2万m3/d城市污水处理厂工艺方案设计。

某城市位于湖北地区，该地区夏季主导风向为东南风，该污水处理工程污水排放量标准为180L/（人·日），总变化系数Kh=1.43，所处理的污水主要污染物有COD、BOD、SS和NH-N等物质，其污水水质如下：

BOD5=230mg/L，城市污水水质：

SS=200mg/L，要求沉淀池的去除率为60％；BOD5＝220mg/L，CODCr＝480mg/L；当地最高水温为30℃。

拟建一座城市污水处理厂，污水厂地形平坦，地基良好，设计标高为47.00米，地下水为标高为41.00米。

城市污水总管从污水厂南面进入，干管终点水面标高为42.00米。

污水厂北面300米处有一条河流，最高洪水位为45.00米，常水位为41.00米，是该污水处理厂出水的接纳水体。

近期（2015年）设计人口为11万人，远期（2025年）设计人口为22万人，要求经过处理后水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中一级B标准（BOD5≤20mg/L，CODCr≤60mg/L，SS≤20mg/L，TN≤20mg/L,TP≤1mg/L）。

本设计采用厌氧池+DE型氧化沟主体工艺，工艺流程简单，省去了初沉池和污泥消化系统，节省了基建投资和运行费用，同时曝气设备和构造形式多样，运行灵活，管理方便，保证出水达到污水排放标准，做到了水资源的合理利用。

本设计进行了详细的技术方案论证，对工艺处理构筑物进行了选型参数选择和设计计算，对设备进行了选型，进行了平面布置、高程布置、单体构筑物的设计、环境卫生、技术经济分析等方面的设计，污水经处理后可达到要求的排放标准。

该污水处理厂总面积为49150立方米，总投资为2642.5万元，运行费用为288.35万元。

课程设计（学年论文）摘要（英文）：

Accordingtotheengineeringdesign,thedesignofteacherissuedtaskofhubeiprovincecitysewagetreatmentdesigncalculation.Thecomprehensiveconsideration,thisdesignmainprocessingstructuresusingoxidationditch,processedsewagerequirementstothetowntowastewatertreatmentplantofstandardsforpollutantsdischargeGB18918-2002levelBstandard

Throughthemunicipalsewagepipecollectioninthroughthethickgrilleremoveimpuritiesbylargesuspendedaftersewagepumpingstationascenttowastewatertreatmentplant.Afterfinegrilleentersshaftsinkingsandpoolstreamingsewageintolargerinorganicparticleremoval.Thenenteredthreegroovetypeoxidationditch,useofsewagesludgearenitrogenphosphorus,reducetheBOD,CODsewage.Afterthetreatmentofsewageintocontactpooldisinfection,meetsemissionstandard.Tooxidationditchproducedinsidesludgeconcentration,firstinapoolinthebelttypefilterpresspressurefiltrationdehydrationaftersinotranslandfill.Designofthewholeprocessofeverysubjectstructuressuchasgrille,perpendicularstreamingsinkingsandpool,3oxidationditch,answertheditchtypetouchpoolindetail,thesystemofdesigncalculationandinstructions.TheoreticallythisprocessisgiventoBOD,COD,exceptrateandnitrogenphosphorusremovalefficiency.Inentailedofenrichmentpool,dehydratordesigncalculationandinstructions.Combinedwiththelocalterrainelecrtromachineryanddesigncriterionofsewagetreatmentplants,onlayoutandelevationcalculationthussystemdeterminesvariousprocessingstructureselevationanddecorate.

Afterthetreatmentofsewage,drainagestandardtostructuresofagricultureanirrigationditchandrelievehubeielecrtromachineryandimprovethewatercrisissetelecrtromachineryofenvironmentalproblems.

关键字：

城市污水氧化沟生物处理脱氮除磷

Keyword:

urbanwastewateroxidationditchbiologicaltreatmentnitrogenphosphorusremoval

湖北地处中部地带，这里雨水充足，水资源相当丰沛，且很大一部分水资源水质优良，非常适宜生产生活和农业灌溉。

湖北自来水引自长江水和个湖泊等，但是大量的农田灌溉和生活用水，致使水源水量锐减速度快，所以节约和再利用水源一直是很为迫切的问题。

长期以来，湖北十分重视城市污水的处理，一直致力于对水资源的保护，因此，修建污水厂，对保护长江以及湖泊、改善湖北城市环境卫生状况及保护省内的生态环境，促进省内的可持续发展具有十分重要的意义，同时对处理后的江水为下游江汉平原提供灌溉水源，可以减少湖北水资源的不必要消耗。

湖北省是中国人口数量较多的省区，湖北历来为中国水陆交通运输枢纽。

长江、汉江和交于京广铁路武汉市，京九铁路联络线与武汉相连，使武汉市成为名副其实的“九省通衢”。

内河运输在省内居重要地位，以长江汉江为两大水运干线，全省一半以上县、市处于航运线上，是中国内河航运最发达的省区之一。

铁路干线四通八达。

京广线是中国铁路运输最繁忙运输线之一，纵贯省东部，过境物资运输量远大于省内物资装卸量。

1990年全省铁路营业里程达1673公里,其中复线占1/4以上。

横穿鄂西北山区的襄渝线中的襄阳-重庆段是中国第3条电气化铁路。

公路分布不平衡状况有了极大改善。

“十五”期间，全省新增高速公路１０００公里，一、二级公路４６０９公里，长江、江汉大桥１０座，全省公路通车里程达到６５０００公里，等级公路比重达到９１％，实现省会武汉到各市通达高速公路，市州到县（市）全部通达二级以上公路。

公路建设以“六路六桥”为主，完成高速公路１０００公里以上，完成长江大桥６座，同时完成一、二级公路４６０９公里。

民用航空事业发展迅速。

武汉市是中国航空运输中心之一。

武汉天河机场是华中地区规模最大、功能最齐全的现代化航空港，设计为4E级国家一级民用兼国际备降机场，是全国十大机场之一。

空中航线共１０７条。

省内有航线通往沙市、宜昌和恩施，省外有航线通往北京、上海、广州、成都等地。

以产值而论，湖北支柱产业主要为：

汽车、钢铁、石化、电子信息、食品加工及建筑业。

其中东风汽车公司、武汉钢铁（集团）公司、湖北省电力公司、湖北建筑第三工程有限公司等生产厂家排污量较大。

湖北省地理位置为北纬29°05′～33°20′、东经108°21′～116°07′之间，主要属北亚热带季风气候，具有从亚热带向暖温带过渡的特征，气候特点:

冬季寒冷湿润，夏季炎热高温。

光照充足，热量丰富，无霜期长，降水丰沛，雨热同季，利于农业生产，有“湖广熟，天下足”的民谚。

全省年均温15～17℃，7月均温为27～29℃，江汉平原最高温在40℃以上，有“火炉”之称，为中国酷热地区之一。

全省平均日照1150—2245小时，无霜期在230—300天之间。

年均水量在800—1600毫米之间，由于受地形影响，大神农架南部等地为全省多雨中心，江汉平原在梅雨期长的年份常发生洪涝灾害。

鄂本北山区昼夜温差较大，年平均气温在15－22之间。

全省树种有1300余种，其中用材林约占一半。

主要有马尾松、栎类、杉木、桦、楠竹等，经济林甚多，有油桐、油茶、乌桕、漆树、核桃、板栗和果树等。

此外有野生动物570余种，其中20多种列为国家保护对象，主要为金丝猴、闽中羊、苏门羚、金钱豹、毛冠鹿等；药用植物1300多种，以党参、黄连、天麻、贝母等产量最大，并产名贵药材，是驰名中外的天然动植物园。

湖北污水主要来源为生活污水和工业废水两大类。

前者是人类生活活动过程中排出的废水，后者是人类工业生产过程中排出的废水。

湖北城市的工业废水主要来源于食品、药品及轻工业加工等工业.其中这些定西市安定区生活废水主要来源于城市人口的生活活动，如人们的排泄物及人们生活活动产生的废弃物，动植物残片等。

这些物质使得生活污水中含有大量的碳水化合物、蛋白质、尿素、脂肪、硫酸盐、氯化物及氮、磷等物质，但其中以碳水化合物为主。

湖北省内的生活污水主要来源于城市人口的生活活动，如人们的排泄物及人们生活活动产生的废弃物，动植物残片等。

这些物质使得生活污水中含有大量的碳水化合物、蛋白质、尿素、脂肪、硫酸盐、氯化物及氮、磷等物质，但其中以碳水化合物、蛋白质、尿素、脂肪、硫酸盐、氯化物及氮、磷等物质，但其中以碳水化合物、蛋白质、氮、磷为最主要的物质，使得生活污水的有机含量居高。

湖北的工业废水主要来源于汽车、钢铁、石化、电子信息、食品加工及建筑业。

第一章城市污水处理概述

城市污水既包括工业废水，也包括生活废水，随着经济和人口的飞速增长，生活污水与城市污水在数量与种类方面都有增无减，城市污水的处理在水污染的治理中扮演的角色举足轻重，且能较大程度上缓解水资源的短缺。

湖北省作为我国重要的工业基地之一，其城市污水的处理不容小觑。

现拟定在位于湖北地区的某城市修建一个中小型污水处理厂，污水厂地形平坦，地基良好，设计标高为47.00米，地下水为标高为41.00米。

城市污水总管从污水厂南面进入，干管终点水面标高为42.00米。

污水厂北面300米处有一条河流，最高洪水位为45.00米，常水位为41.00米，是该污水处理厂出水的接纳水体。

。

由有关资料可知该地区夏季主导风向为东南风，近期（2015年）设计人口为11万人，远期（2025年）设计人口为22万人，污水排放量标准为180L/（人·日），总变化系数Kh=1.43。

要求沉淀池的去除率为60％。

平均日流量（m3/d）：

2万m3/d

城市污水水质：

（mg/L）

（mg/L）

（mg/L）

480

220

200

出水水质确定：

处理系统出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级B标准

注：

当地最高水温为30℃。

第二章设计原则、范围与依据

（1）根据湖北省污水处理的标准，用此方案对城市污水进行处理，使其达到排放标准。

（2）确保运行安全，尽量减少占地、能耗和设备费用。

（3）依据专业知识选择合适设备，提高污水处理的效率。

（4）妥善处理处理过程中产生的污染物，尽量回收利用。

第三章工艺流程设计

3.1污水处理工艺方案比较

对于城市污水的处理，目前较为流行实用的有活性污泥法和氧化沟这两种方法，这两种方法各有优缺点。

1、活性污泥法

（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。

优点

（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、世代时间短，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

缺点

所需停留时间长,设备庞大,基建投资大,因而要加各种构筑物,使各种构筑物容积增大,从而使处理厂面积增大,增加管理人员及管理难度。

2、氧化沟

又称循环混合式活性污泥法。

一般采用延时曝气，同时具有去除BOD5和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。

氧化沟处理效率为：

BOD5和SS均为95%以上，总氮为70%～80%。

氧化沟具有工艺流程短，处理效率高。

出水水质稳定，运行管理简单等优点。

但占地面积过大。

在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。

污水在沟内的流速v平均为0.4m/s,氧化沟总长为L，当L为100～500m时，污水完成一个循环所需时间约为4～20min，如水力停留时间定为24h,则在整个停留时间要做

72～360次循环。

可以认为在氧化沟内混合液的水只是几近一致的，从这个意义来说，氧化沟内的流态是完全混合式的。

但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。

氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。

常用的氧化沟系统由卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池。

优点：

（1）氧化沟特殊的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用。

可以将其分为好氧区和缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮效果；

（2）可以考虑不设初沉池。

也可以考虑不单独设二沉池，从而省去污泥回流系统；

（3）BOD负荷低，对水温、水质、水量变化的适应性强；

（4）污泥龄较长，有较好的反硝化脱氮效果；

（5）污泥的产率;且多已达到稳定状态，故不需设置消化池

缺点：

尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。

但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。

1污泥膨胀问题

当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。

微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。

针对污泥膨胀的起因，可采取不同对策：

由缺氧、水温高造成的，可加大曝气减少；如污泥负荷过高，可提高MLSS，以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间；可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡（BOD5：

N：

P=100：

5：

1）；pH值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%~0.6%投加），能抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀[11]

2泡沫问题

由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。

用表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0.5~1.5mg/L。

通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，也能有效控制泡沫产生。

当废水中含表面活性物质较多时，易预先用泡沫分离法或其他方法去除。

另外也可考虑增设一套除油装置。

但最重要的是要加强水源管理，减少含油过高废水及其它有毒废水的进入

3污泥上浮问题

当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。

发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整操作。

污泥沉降性差，可投加混凝剂或惰性物质，改善沉淀性；如进水负荷大应减小进水量或加大回流量；如污泥颗粒细小可降低曝气机转速；如发现反硝化，应减小曝气量，增大回流或排泥量；如发现污泥腐化，应加大曝气量，清除积泥，并设法改善池内水力条件

4流速不均及污泥沉积问题

在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。

一般认为，最低流速应为0.15m/s，不发生沉积的平均流速应达到0.3~0.5m/s。

氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250~300mm，转盘的浸没深度为480~530mm。

与氧化沟水深（3.0~3.6m）相比，转刷只占了水深的1/10~1/12，转盘也只占了1/6~1/7，因此造成氧化沟上部流速较大（约为0.8~1.2m，甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。

加装上、下游导流板是改善流速分布、提高充氧能力的有效方法和最方便的措施。

上游导流板安装在距转盘（转刷）轴心4.0处（上游），导流板高度为水深的1/5~1/6，并垂直于水面安装；下游导流板安装在距转盘（转刷）轴心3.0m处。

导流板的材料可以用金属或玻