重庆X开发区污水处理厂设计.docx
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重庆X开发区污水处理厂设计
单位代码10642密级公开学号200904154043
学士学位论文
论文题目：
重庆X开发区污水处理厂设计
论文作者：
指导教师：
学科专业：
环境科学（环境治理工程方向）
提交论文日期：
2013.01.10
论文答辩日期：
2012.12.11
学位授予单位：
重庆文理学院
中国重庆
2013年01月
重庆X开发区污水处理厂设计
摘要
本次毕业设计的题目为重庆X开发区污水处理厂设计——氧化沟工艺。
主要任务是工艺流程选择及构筑物设计和计算。
其中初步设计要要求完成设计说明书一份、污水处理厂总平面布置图、高程图，流程图，主要设备图，管道布置图；单项处理构筑物施工图设计中，主要是完成氧化沟平面图和剖面图。
本污水处理厂工程，总规模达到2.19万吨/日。
该污水厂的污水处理流程为：
从水泵房到沉砂池，再进入氧化沟，二沉池，最后出水；污泥的流程为：
之后从二沉池排出的剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后进入消化池，再经过消化的污泥再送至带式压滤机，经过进一步脱水后，运至垃圾填埋场处理。
要求处理达到城镇污水处理厂一级B排放标准（GB18918-2002）。
关键词：
卡鲁塞尔氧化沟工艺；污泥处理；消化池
ABSTRACT
ThegraduationdesigntopicforChongQingXdevelopmentzone-oxidationditchsewagetreatmentplantdesignprocess.Maintaskistoprocessselectionandstructuredesignandcalculation.
Amongthemthepreliminarydesigntofinishadesignspecificationrequirements,sewagetreatmentplantgenerallayout,elevationdrawing,flowdiagram,chart,mainequipmentpipinglayout;Singleprocessingstructureconstructiondrawingdesign,mainlycompleteoxidationditchplanandsection.
Thissewagetreatmentplantproject,thetotalscaleof21900tons/day.Thesewageplantofwastewatertreatmentprocessfor:
fromthewaterpumproomtosinksandpool,againintotheoxidationditch,pond,finallyoutofthewater;Fromthesecondpondsludgeprocessis:
afterdischargeexcesssludgefirstintotheconcentratedtank,sludgeconcentration,andthenintothedigester,againafterdigestionofsludgetosenttothebelttypefilterpress,afterfurtherdehydration,shippedtolandfilldisposal.
UrbansewagetreatmentplantlevelrequestprocessingBdischargestandard（GB18918-2002）.
Keywords：
Thecarrouseloxidationditchprocess;sludgetreatment；digestiontank
第一章设计概论
1.1设计依据和设计任务
1.1.1原始依据
1.设计题目:
重庆X开发区污水处理厂设计
2.设计基础资料：
设计方提供原水水质、水量情况如下：
水量：
1.城市生活污水量
（1）开发区设计人口7万人，居住建筑内设有室内给排水卫生设备和淋浴设备。
（2）城市分区：
重庆是特大城市，属2区，查表有：
最高日居民生活用水定额：
140～200L/（cap.d）
平均日居民生活用水定额：
110～160L/（cap.d），本设计取140L/（cap.d）计算
（3）排放系数0.8～0.9，取0.85。
2．城市公共建筑物水量按城市生活污水量的30%计。
3．工业污水量为10000m3/d,其中包括工业企业内部生活淋浴污水。
4．城市污水混合变化系数：
日变化系数K日=1.2，总变化系数KZ=1.4
温度：
5-25℃
pH值：
8.7~9
TP：
5mg/L
SS：
240mg/L
NH3-N：
30mg/L
COD：
500mg/L
BOD：
200mg/L
本工程为重庆某县污水处理工程，要求处理达到城镇污水处理厂一级B排放标准（GB18918-2002）。
5.水量计算
Q生活污水=100000x0.14x0.85=11900m3/d
Q工业废水=10000m3/d
Q总=11900+10000=21900m3/d
Q高日高时=1.2×21900m3/d÷24=0.2535m3/s；
1.1.2设计内容和要求
（1）对城市污水和工业污水来源有所了解以及介绍。
（2）掌握这类污水常用的处理方法。
（3）在此基础上根据本工程的原水水质和相关处理工艺，提出自己的处理方案。
（4）对所提方案和各构筑物进行施工图设计，场地不限，构筑物所在地面按平面考虑，处理水排水管道在地面以下1.5m，处理水进水管道在地面以下 0.5（水位位于管道中线）。
（5）鉴于处理工程的设计深度达到施工图要求，对原水收集管网、排水管网不做要求。
1.1.3设计目的
伴随着我国城乡经济的快速发展，各种各样的环境问题也随之而来，环境污染，生态破坏。
在“三废”污染问题中，水污染问题成为环境问题的重中之重。
水是生命之源，然而我国又是一个严重缺水的国家，我国的水资源的分布十分不平衡，分布为南多北少，东多西少的现状，我国的人均水资源占有量不到世界的平均水平。
面对我国水资源紧缺的现状，面对我国各大河流、湖泊均不同程度的受到了污染的现状，我国推行了一系列政策旨在节约用水，保护现有水资源的政策。
大规模建设污水处理厂，从污水源头治理，无疑是保护河流、湖泊不被污染的最好的办法。
同时，经过污水处理厂处理的污水，其中BOD5、COD、总氮、总磷等主要污染物指标都得到了大幅下降，排水符合国家规定，不会对生态环境造成污染，经过进一步处理的污水，还可作为中水，可用于灌溉、浇花等市政用水，也可用于洗车、冲厕所，可有效的缓解我国水资源紧缺的现状，也同时保护了环境。
通过对城市污水处理厂处理工艺的选择、设计，可以培养环境工程专业学生利用所学到的水污染控制工程理论，系统的掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑物结构设计与参数计算的能力。
1.2进出水水质
处理水质要求处理达到城镇污水处理厂一级B排放标准（GB18918-2002）。
计算去除率如表1-1。
序号
基本控制项目
二级标准
进水水质
去除率
1
COD
60
500
88.0%
2
BOD5
20
200
90.0%
3
SS
20
240
91.7%
4
NH3-N
8
30
73.3％
5
T-P
1.5
5
70.0%
6
pH
6~9
8.7~9
注：
[1]取温水>12℃的控制指标8,水温≤12℃的控制指标15
第二章工艺流程的确定
2.1城市污水处理的现状和发展
随着世界任何国家的经济发展，都会推进社会发展进步、促进工农业生产能力得到明显提高，但是同时也会随之带来不同程序的环境污染。
这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的话题已经被列入世界环保组织的工作日程。
中国历来十分重视环保治理工作，历届政府提出治理海河要求。
由于得到了各界政府的高度重视，我国的污水处理事业得到了长期稳定的发展，但是我们要清楚地看到，我国工农业生产发展的速度很快，特别是改革开放的20年之后乡镇企业的诞生使我国的产业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益时严重忽视了对环境的影响，若长此下去必然将带来环境受到严重污染的后患。
为此当今环境污染的治理不能只停留在各级政府的重视，而是要深化到全民族以及每位公民保护环境的意识的提高。
我们不仅仅要达到经济发展了，人民的生活水平明显提高了，同时还需要做到经济与环境保护协调发展，人民生活的质量不断提高。
因此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标和全面建设小康社会的实现，为了人类健康的生存，为子孙后代留下优越的环境而努力完成自己的责任。
2.1.1目前存在的问题
1.污水处理厂建设不结合本地区实际情况选热门工艺
2.污水处理厂运行经费不能到位
3.进口设备的维修及设备备件的开发
4.污水处理工艺选择有一阵风的现象
5.污水处理后的再生水得不到充分的利用
2.1.2今后的发展趋势
1.经济发展与污水处理事业协调发展
2.扶植国内环保产业（污水处理行业）的发展
3.加强污水处理工艺选择机制，为各每个地区污水处理厂建设工艺审查严格把关
4.政府应给予污水处理行业优惠的政策
5.再生水回收利用
6.加大宣传力度，提高全民水的忧患意识
2.2污水处理中生物方法的比较
2.2.1SBR工艺和氧化沟工艺的比较
SBR工艺和氧化沟工艺都适用于中小型污水厂，都可以取得比较好的除磷脱氮效果。
但是两种工艺又各有优缺点，分别适用于不同的水质情况。
A）SBR过程和类型,不需要设置两个水槽,因为使用微孔曝气的同时,可以使用水深度一般为4至6米,比一般的氧化沟深度（3~4米）深,因此在相同荷载条件、占地面积小的SBR工艺,如果污水处理厂位于土地购置成本较高,SBR工艺的优点。
B）沉淀在SBR过程是一个周期是由活性污泥界面的速度、MLSS浓度、温度、确定的因素如浑水是时间的长度滗水器,轻轻倒出上清液的除速度等因素,对于一个固定的反应系统,沉降时间和水倾注时间和基本固定,一般不应少于2小时,因此,每个周期时间短,比例低,反应时间反应池容积利用系数降低。
对污水处理厂污泥稳定性要求不高,选择SBR工艺。
（&型氧化沟工艺的缺点）。
C）SBR过程和交替氧化沟需要频繁打开水阀、曝气设备、水等,因此,自动控制设备要求较高,目前,一些国内设备质量不过关,如果考虑到进口,自动控制系统的投资比例将增加,会增加维护成本。
D）在寒冷的气候条件下,由于表面曝气会导致表面冷却或冻结的温度,降低污水,污水温度降低,生化反应的影响,尤其是在较大的硝化反应,因此,在寒冷的区域,采用氧化沟工艺,需要采取一些特殊的措施,如氧化沟盖,这些措施使氧化沟工艺在竞争,和其他过程处于不利地位。
E）在一些小城镇很少量的水,几乎没有污水产生在晚上,当SBR工艺和交替式氧化沟工艺的优越性,曝气设备可以工作在白天,在晚上停止运行。
2.2.3选择氧化沟
1,选择
类型的氧化沟已经广泛应用于目前包括:
通过（Pasveer）氧化沟堰,旋转木马,卡鲁塞尔氧化沟Orbal氧化沟,奥尔,,T型氧化沟、三沟式氧化沟和集成的DE型氧化沟和氧化沟。
氧化沟的,因为不同的结构和操作,所以各有其特点。
在污水脱氮除磷工艺设计必须有三个基本的厌氧、缺氧、好氧条件,但在执行过程中,由于需要处理结构的污泥回流量大,导致投资大、能耗、操作和管理的复杂性。
集中了卡鲁塞尔氧化沟的厌氧、缺氧、好氧过程中执行一个游泳池,部分隔开一个分区,自成体系,但又有联系。
该技术充分利用流传在氧化沟污水流动特性的污水处理在有氧区和缺氧区,根据功率流的有机结合是实现。
保存混合物能量流动去除硝酸盐氮消费。
卡鲁塞尔氧化沟由于其良好的脱氮除磷能力,抗冲击负荷能力和方便的操作和管理,已得到广泛应用。
所以在这里我们也将选择卡鲁塞尔氧化沟生物处理工艺。
2,比较
Orbal氧化沟,即“0,1,2,”技术,从外到内分别形成了厌氧、缺氧、厌氧三个区域,使用盘曝气。
由于从内槽（有氧区）到槽（缺氧）没有回流设施之间,所以,总氮去除效率很差。
在厌氧区表面搅拌设备,不可避免地,成大量的溶解氧,使磷去除效率很差。
三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟,由丹麦克鲁格公司。
由三个系列,卷的沟,两边的池曝气池和沉淀池,时而在池塘中央一直作为曝气池。
未经处理的污水池中交替,两侧的手柄,因此随着沉淀池池中的水外流,这样提高效率的转移曝气刷（约59%）,但也有利于生物反硝化作用。
由图2-1显示,卡鲁塞尔氧化沟和定向控制曝气和搅拌装置,该混合物转移水平速度,搅拌的混合循环在氧化沟渠道关闭。
因此氧化沟具有特殊液压流动状态,具有两个特点完全混合反应器,并推流反应器的特点,槽存在明显的溶解氧浓度梯度。
氧化沟截面是矩形或梯形,平面形状是椭圆形,更多的坡口深度一般是2.5~4.5米,宽深比是2:
1,也有一个深度高达7米,沟水平均速度为0.3米/秒。
氧化沟曝气搅拌设备表面曝气池,曝气刷或转盘、射流曝气器和导管式曝气器和立管式曝气器等,也用于水下司机在最近几年。
图2-1Carrousel氧化沟平面结构图
4.Carrousel氧化沟处理污水的原理
最初的普通卡鲁塞尔氧化沟工艺与回流污泥污水直接进入氧化沟系统。
在表面曝气池溶解氧浓度的增加使混合物做大约2~3mg/L。
的情况下充分混合氧,获得足够的溶解氧去除BOD微生物;同时,氨被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐,此时,混合物在有氧条件。
通过曝气带在下游的曝气器、水紊流状态状态后,维持在一个最低水平对流流动速度,保证活性污泥在悬浮状态（>0.3m/s）的平均速度。
微生物氧化过程会消耗水中的溶解氧,直到值降为零,混合物在缺氧的状态。
反硝化后的缺氧区、混合有氧区,完成一个循环。
在此系统中,身体退化是一个持续的过程,硝化反硝化发生在相同的池。
原因的限制结构的氧化沟,虽然能有效去除BOD,但除磷脱氮能力是有限的。
氧化沟具有以下特点:
（1）工艺流程简单、操作方便和管理。
初的氧化沟工艺不需要沉池和污泥消化池。
有
某些类型的氧化沟也可以和第二个池塘&,节省污泥回流系统。
（2）稳定运行,良好的治疗效果。
身体的氧化沟处理可以达到平均95%。
3。
能承受冲击载荷的水量、水质、高浓度工业废水有较强的适应能力。
这主要是由于氧化沟长水力停留时间、污泥年龄和长周期的稀释水。
（4）污泥量少,性质稳定。
由于氧化沟污泥龄长。
一般为20~30d,污泥具有良好的稳定的氧气在槽,所以少污泥生产和管理简单,运行费用低。
（5）对氮的去除。
可以开/关开关在氧化沟曝气池、好氧、缺氧的环境
目的对生物脱氮和脱氮效率>80%一般。
6。
基础设施投资、低操作成本。
与传统的活性污泥法工艺、施工成本和操作
成本较低,尤其在去除BOD和氮更省。
统计数据显示,对于较小的同时,氧化沟的基础设施投资比传统活性污泥法节省更多。
2.3工艺流程的确定
由于氧化沟工艺具有良好的除PN功能;有效果,改善污泥沉降性能
减少污泥排放能力;提高耐火材料的有机物去除效率,稳定的运行效果
先进的和成熟的技术,运行安全可靠,管理简单的维护、低运营成本;沼气可以回收
使用;国内工程实例,方便工程设计和管理经验的高级和成熟的技术,可以安全地运行
靠,是最重要的是这个过程的总水力停留时间少于其他类似的工艺,节省施工成本,占
土地面积相对较小,在这种情况下的市场经济,增加,这个过程有非常大的吸力
引力。
2.3.1工艺流程如图2-2
图2-2氧化沟处理工艺流程图
2.3.2污水处理部分
1.格栅
这个污水处理厂设置粗和细网格。
网格的主要功能是大块的碎片从污水拦截,避免后续处理单元或工艺管道泵和造成伤害。
根据闸门类型可分为直酒吧、弧型闸门,径向光栅的光栅,转鼓格栅动类型。
因为直条格栅和运行可靠,布局简单,容易安装和维护,这个过程选择直条型格栅。
格栅与水泵房的设置。
2。
沉砂池的
沉砂池的形式由池水流方向不同,可分为水平流动,垂直流和涡流三;池类型可分为平面流沉砂池,垂直沉降、加气沉砂池和砂砾池涡流沉砂池。
平面流沉砂池是一种常见的污水流入池在水平方向,具有结构简单,拦截和粒子效果好。
垂直流沉砂池是污水的中心管入池从下到上,无机粒子在重力沉在底部,一般治疗效果较差。
曝气沉砂池是空气通过管道输送进来,在一边的池使污水沿池旋转,导致一个恒定的速度与主流的垂直环流。
曝气沉砂池的优点是,通过调节空气,可以控制速度,除砂效率的污水气旋是相对稳定的,影响较小,流量变化
平衡,在考虑拟议的水质特点,从污水处理厂实际的加工效率和经济运行成本,决定采用平面流沉积盆地。
3。
氧化沟
主要比较被描述在前面,卡鲁塞尔氧化沟。
4。
沉淀池的
一）平面沉积盆地
从流入设备,设备、降水、缓冲层、污泥和泥浆设备等等;
流入设备由水槽、阻塞流板、流动单元由流槽和挡板,避免当缓冲层的作用已经重污泥水是耸动,减轻冲击负荷、污泥领域扮演一个角色的存储,浓缩和泥浆,泥浆方式有静水压力法、机械疏通方法。
B）径向流沉淀池
呈圆形或方形池类型、直径（或长度）的6只60米,周池深度是1.5-3.0米,与机械疏浚、海底坡度不应小于0.05。
可以在开始一个池塘,或第二个池塘。
C）垂直流型湖盆
圆形或方形池类型可用。
为了均匀分布的水在池,池直径不宜太大,一般使用4到7米。
俯冲带是圆柱形,污泥斗是截锥。
径向流沉淀池技术是成熟的,适合广泛采用。
2.3.2污泥处理部分
1。
污泥处理需求
污泥生物处理过程会产生大量的生物污泥和有机质含量较高和不稳定,容易腐败,和寄生虫卵,如果不妥善处理和处置,将会造成二次污染。
污泥处理要求如下:
减少有机物,使污泥稳定化
减少污泥体积,减少后续污泥处置费用
减少污泥中的有毒物质
2。
常见的污泥处理过程:
城市污水处理厂污泥产生大约0.5%的处理水的体积——大约1.0%。
这些污泥通常富含有机物、细菌等,如果随意堆放没有处理,会造成新的污染周围的环境。
在几个常见的工艺、方法只对污泥脱水处理,方法过于简单,不能有稳定的影响,也不能污泥杀死微生物。
C法设备投资和运行成本太昂贵,目前仅用于工业污泥和垃圾处理。
D的方法直接影响到农田,是非常严格的学科内容的重金属、污水处理厂和污水和工业污水处理、工业废水将不可避免地含有更多量的重金属。
通过比较几种过程,因此,我们选择使用一个方法,第一个进入污泥浓缩池,然后进入消化池,去除其中最挥发性固体,然后通过一个带式压滤机脱水,最后运在厂外进行集中处理。
污泥浓缩、脱水,有两种方法可以选择,污泥水分含量可以达到80%,解决方案如下:
（1）方案1:
机械浓度、污泥脱水
（2）解决方案2:
重力浓缩、机械污泥脱水
项目
方案一
方案二
主要构筑物
①污泥浓缩池②脱水机房
①污泥贮泥池
主要设备
①浓缩池刮泥机
①浓缩池刮泥机
占地面积
大
小
絮凝剂总用量
≤4.0kg/TDS
3.0-4.0kg/ＴDs
对环境的影响
大
小
总土建费用
大
小
总设备费用
稍大
一般
表2-1两种污泥浓缩方法比较
由表2-1可见方案2优于方案1，所以此工程污泥处理工艺选用污泥机械脱水、浓缩。
2.4物料衡算
表2-2物料衡算表（单位：
mg/l）
BOD5
COD
进水
出水
去除率
进水
出水
去除率
粗格栅
—
—
—
—
—
—
细格栅
—
—
—
—
—
—
平流式沉沙池
200
190
5%
500
490
2%
卡式氧化沟
190
20
89%
490
110
77.8%
二沉池
20
18
10%
110
105
4.5%
NH3-N
SS
进水
出水
去除率
进水
出水
去除率
粗格栅
—
—
—
240
200
20%
细格栅
—
—
—
190
175
7.8%
平流式沉沙池
40
39
0.25%
175
80
54%
卡式l氧化沟
39
0.8
97%
80
25
68%
二沉池
0.8
0.75
6.3%
25
23
8%
第三章污水处理系统设计计算
3.1粗格栅
设计说明：
栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。
如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。
此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。
如前面所述，选用平面矩形格栅（三座）
计算草图3-1
图3-1格栅示意图
3.1.1格栅的间隙数量n
取过栅流速，0.9m/s, 格栅倾角α=60°,，栅条间距b=30 mm ,栅前水深0.6m
取n=11
式中:
Qmax－最大设计流量,m3/s
a-格栅倾角
b-栅条间隙.m
h-栅前水深,m
v-污水流经格栅的速度,m/s
3.1.2格栅的建筑宽度B
设计采用圆形钢为栅条，即s =0.01m
3.1.3过栅水头损失
栅条断面形状为圆形
式中:
ξ-阻力系数，其值与栅条断面形状有关，圆形取1.79
k-格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3
3.1.4栅后槽的总高度
式中:
h2-栅前渠道超高，取0.3米
3.1.5格栅的总建筑长度
式中:
L1—进水渐宽部位长度，m
b1—进水渠渠宽，取0.8米；
a1—进水渠渐宽部分展开20度
L2—出水的渠道渐窄部分的长度，L2= 0.5L1=0.61m
3.1.5每日栅渣量的计算
工程格栅间隙为，30mm，取W1=0.02m3/103m3
式中：
KZ—生活污水流量总变化系数，取1.5
因为每日栅渣量＞0.2ｍ3／ｄ，宜采用机械清渣
3.1.6 清渣设备
亚太环保公司的FH型旋转式格栅除污机，2台，N=1.5KW。
3.1.7 构筑物大小
7.53m（长）×0.66m（宽）×1.09m（高）
3.2 泵站
设计流量Qmax=0.926立方米/秒,考虑到经济实用性,提出了采用螺杆泵举升设备污水。
为了避免设备24小时操作,决定都配备6台螺杆泵,四两,6更换泵使用平时,能有效地延长设备的使用寿命,同时,在一个泵故障,可以启用备用水泵,实现污水处理装置连续运行。
每台泵的设计水量为：
Q＝0.926/4＝833m3/ｈ
集水池容积采用相当于一台泵的15min流量，
即：
3.3细格栅
拟建2座
3.3.1设计参数
设计流量,Qmax=0.926m
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