课程设计城镇污水脱氮除磷工艺设计.docx

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课程设计城镇污水脱氮除磷工艺设计

课程设计-城镇污水脱氮除磷工艺设计

城镇污水脱氮除磷工艺设计

【摘要】随着社会进步，人们对于城市污水的处理的要求愈加严格。

除了基本的去除污水中BOD和SS的要求外，通常还要求脱氮除磷，以保护水体环境。

本设计即采用了众多脱氮除磷工艺中较为经济合理的氧化沟工艺对进入污水厂的污水进行处理。

设计污水处理厂处理所在城市生活污水，日处理能力9万方，有效去除水中BOD以及氮、磷元素，出水质量将达到国家污水综合排放标准二级标准。

本设计对污水处理厂处理流程、处理构筑物、以及高程进行了初步设计。

【关键词】：

Carrousel2000氧化沟生物脱氮除磷BOD二沉池

引言

长期以来，城市污水处理均以去除有机物和悬浮物为目的，其工艺为普通活性污泥法．该法对氮、磷等无机营养物去除效果很差．一般来说*1，氮的去除率只有20％～30％，磷的去除率只有10％～20％．随着大量的化肥、农药、洗涤剂等高浓度氮、磷工业废水的排出，导致城市污水中N、P浓度急剧增加，从而引起水体中溶解氧降低及水体富营养化，同时影响了处理后污水的复用．所以，要求在城市污水处理过程中不仅要有效地去除BOD和SS，而且要有效地脱氮除磷．氧化沟减小了构筑物的体积，有较好的生物脱氮除磷和去除BOD5D的效果。

，因其特有的技术经济优势和环境效益，越来越受到人们的高度重视。

本设计中即采用前置厌氧池的Carrousel2000氧化沟对某城市生活污水进行处理，日处理能力10万方。

出水达到国家综合污水排放标准的水质要求。

第一章设计概论

1.1污水处理原始数据及任务

设计题目:

10万m3/d城镇污水脱氮除磷工艺设计

已知技术参数：

原始数据:

Q=100000m3/d

进水水质：

BOD5=200mg/lCOD=320mg/l

TSS=150mg/lVSS=105mg/l

TN=35mg/lNH3-N=26mg/l

TP=4mg/lSALK=280mg/l

PH为7.0-7.5

出水水质：

BOD5=20mg/lCOD=60mg/l

TSS=20mg/lNH3-N<8mg/l

TN<15mg/lTP=1.5mg/l

设计要求：

流程选择合理，设计参数选择正确；

计算说明书条理清楚，计算准确，并附设计计算示意图；

图纸表达准确，规范。

设计任务：

完成课程设计工作量及其技术要求，以及设计说明书的撰写，并且设计一张一号工艺流程图纸。

1.2污水处理的重要性和作用

污水未经处理直接排入水体，大量的有机物、营养物、有毒物质等源源不断的向江河湖泊排放并历年积累，导致水质污染不断恶化，破坏了天然水资源的循环，使生态系统和生物多样性遭到破坏，严重威胁人类生存。

水体污染将危害人体健康，降低农作物的产量和质量，影响渔业生产的产量和质量，制约工业发展，加速生态系统的退化和破坏，造成经济损失等。

所以污水处理很重要。

污水处理的作用：

通过污水处理，保障了人类社会对水的持续需求和用水水质的安全性。

降低排放的污染物的浓度，减小水环境的负荷，恢复各类水体的使用功能和生态环境。

第二章工艺比选

2.1脱氮除磷工艺的选择

常用脱氮除磷的工艺比较：

表2-1具有脱氮除磷功能的污水处理工艺比较

工艺方法

优点

缺点

氧化沟法

Ø处理流程简单，构筑物少；

Ø处理效果好，出水水质好，处理效果稳定，有较好的脱氮除磷功能；

Ø对高浓度工业废水有很大的稀释能力；

Ø有抗水质和水量冲击负荷的能力；

Ø能处理不易降解的有机物，污泥生成少；

Ø技术先进成熟，操作灵活，运行管理方便；

✧处理构筑物较多；

✧回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响；

改良Bardenpho法

Ø脱氮效果好；

Ø污泥沉降性能好；

✧池体分隔较多

✧池体容积大

A-A-O法

Ø有同时脱氮除磷功能；

Ø污泥沉降性能好，减少污泥排放量；

Ø反硝化过程在去除有机物的同时为消化提供碱度；

✧处理构筑物较多；

✧脱氮效果受内回流比影响；

✧聚磷菌和反硝化菌都需要易降解的有机物；

✧回流的硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；

SBR法

Ø脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是由空间划分，而是用时间控制；

Ø不需要回流污泥和回流混合液，不设专门的二沉池，构筑物少；

Ø出水SS低，操作灵活；

Ø耐水力冲击负荷；

✧容积及设备利用率较低；

✧池体容积大；

✧操作、管理、维护较复杂；

✧对自动化控制依赖性强；

倒置的A-A-O法

Ø同时脱氮除磷；

Ø厌氧区释磷无硝酸盐的干扰；

Ø无混合回流时，流程简洁，节能；

Ø反硝化过程同时去除有机物；

Ø好养吸磷充分；

Ø污泥沉降性能好

✧厌氧释磷得不到优质易降解的碳源；

✧无混合回流时总氮的去除效果不高；

UCT

Ø减少了进入厌氧区的硝酸盐量，提高了除磷效率

Ø对有机物浓度偏低的污水，除磷效果有所改善

Ø脱氮效果好

✧操作较复杂

✧需增加附加回流系统

Phostrip

Ø易于同现有的设施结合和改造；

Ø过程灵活性好

Ø除磷性能不受进水有机物浓度限制

Ø加药量比直接采用化学沉淀法小很多

Ø出水磷酸盐浓度可稳定小于1mg/L

✧需要投加化学药剂

✧混合液需要保持较高的DO浓度

✧需附加的池体用于磷得解析

✧用石灰存在结垢问题

经过上述工艺的比选，综合各方面的因素，拟用氧化沟处理污水。

氧化沟技术发展加快，类型多样，根据其构造和特征，主要分为帕斯维尔氧化沟；卡罗塞尔氧化沟；交替工作式氧化沟；奥贝尔氧化沟；一体化氧化沟。

各种氧化沟的优缺点如下：

表2-2氧化沟的性能比较

工艺方法

优点

缺点

帕斯维尔氧化沟

Ø出水水质好，脱氮效果较明显；

Ø构筑物简单，运行管理方便；

Ø结构形式多样，可根据地形选择合适的构筑物形状；

✧单座构筑物处理能力有限，

✧流量较大时，分组太多占地面积，增加了管理的难度。

卡罗塞尔氧化沟

Ø出水水质好，由于存在明显的富氧区和缺氧区，脱氮效率高；

Ø曝气设施单机功率大，调节性能好，并且数量少，既节省投资，又使运行管理简化；

Ø有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力；

Ø氧化沟沟深加大，使占地面积减少，土建费用降低。

✧用电量较大，设备效率一般；

✧设备安装较为复杂，

交替工作式氧化沟

Ø出水水质好；

Ø可以不设置二沉池，处理流程短，节省占地；

Ø不需要单独设置反硝化区，具有较高的氮去除率；

✧设备闲置率高；

✧自动化程度要求高，工艺技术要求不易达到，增加了运行管理难度。

奥贝尔氧化沟

Ø出水水质好，脱氮率高，同时硝化反硝化；

Ø可以在未来负荷增加的情况下加以扩展，易于适应多种进水情况和出水要求的变化；

✧受结构形式的限制，总图布置困难。

一体化氧化沟

Ø工艺流程短，构筑物和设备少；

Ø不设置单独的二沉池，氧化沟系统占地面积较小；

Ø沟内设置沉淀区，污泥自动回流，节省基建投资和运行费用；

Ø造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少；

Ø固液分离比一般二沉池高；

✧氧化沟沟深加大，

✧构造复杂

综上所述，各种氧化沟各有优缺点，此处污水处理将设计采用卡罗塞尔氧化沟，现将卡罗塞尔氧化沟再做以下较为全面的介绍。

卡罗塞尔氧化沟采用垂直轴的表面曝气器，沟渠一般为廊道式。

氧化沟的水深在4.5m左右，需设沉淀池和回流装置。

此处采用Carrousel2000,在普通的氧化沟前增加一个厌氧区和缺氧区。

其BOD去除率高达95%-99%，脱氮率可达95%以上，出水磷可降到1-2mg/l。

由于课题对除磷的要求比较高，当除磷率不能达标时，可以加少量化学除磷剂达到出水标准。

在厌氧池时，聚磷菌厌氧释磷，当厌氧池的BOD5与磷的浓度之比大于10时，出水磷浓度可降低到1mg/l，此池中BOD5与磷的浓度之比为40，出水TP为1.2mg/l。

小于1.5mg/l,能达到出水要求。

在Carrousel2000氧化沟中，总N的去除率为71.4%，出水TN为10mg/l，小于15%。

达到出水总氮的去除率。

氨氮的去除率为73.08%，出水氨氮含量为1.2mg/l，小于1.5mg/l,达到出水水质要求。

所以选择前置厌氧池的Carrousel2000氧化沟能够达到出水要求。

2.2沉砂池的比选

沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。

按水流方向可分为平流式、竖流式、曝气和旋流式四类。

比较如下：

表2-3沉砂池的性能比较

沉砂池种类

优点

缺点

平流沉砂池

Ø沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。

Ø工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理

✧占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流；

✧排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物

曝气沉砂池

Ø使除砂效率较稳定，受流量变化影响小；

Ø同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少

✧易产生偏流或死角；

✧费用增加；

✧对污水进行预曝气，提高水中溶解氧

旋流沉砂池

Ø占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好；

Ø采用离心力沉砂不会破坏水中的溶解氧水平

✧气提或泵提排砂，增加设备；

通过对沉砂池的性能比较，为了节省占地和获得较好的沉砂效果，拟用平流沉砂池。

2.3沉淀池（二沉池）的比选

由于设计主体构筑物采用Carrousel氧化沟，可不设初沉池。

二沉池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀去除活性污泥。

沉淀池主要有以下几种形式。

优缺点比较如下：

表2-4沉淀池类型比较

沉淀池类型

优点

缺点

平流式沉淀池

Ø沉淀效果好；

Ø耐冲击负荷和温度的变化适应性强；

Ø施工容易，造价低；

Ø若采用多斗排泥时，每个泥斗需要单设排泥管各自排泥，互不干扰。

✧池子配水不够均匀；

竖流式沉淀池

Ø排泥方便，管理简单；

Ø占地面积较小。

✧池子深度大，施工困难；

✧对冲击负荷和温度变化的适应性能力较差；

✧造价较高；

✧池径不宜过大，否则布水不均匀。

辐流式沉淀池

Ø多为机械排泥，运行较好，管理较简单；

Ø排泥设备已趋定型。

✧机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。

斜板（管）沉淀池

Ø沉淀效率高，停留时间短；

Ø占地面积小。

✧用于二沉池时，若固体负荷较大时其处理效果不太稳定，耐冲击负荷的能力较差；

✧运行管理成本高。

根据各沉淀池的功能，此处选择向心式的辐流沉淀池。

2.4工艺流程的确定

本设计的工艺流程为：

进水

粗格栅

泵房

细格栅

沉砂池

厌氧池

carrousel氧化沟

沉淀池

消毒

出水

泥饼

污泥脱水干化

浓缩池

剩余污泥

回流污泥

运出

图2-1脱氮除磷工艺流程图

第三章格栅

3.1格栅参数

粗格栅参数

栅前水深：

h=1.0m过栅流速：

v=1m/s

栅条间隙宽度：

b=20mm格栅倾角α＝

若进水渠宽，渐宽部分展开角

—系数，当栅条断面为矩形时候为2.42

—系数，一般取k=3。

栅前渠道超高=0.3m

—栅渣量污水，一般为粗格栅取0.06m3/103m3。

共设两组，便于维修和清洗

细格栅参数

栅前水深：

h=0.90m过栅流速：

v=1.1m/s

栅条间隙宽度：

b=10mm格栅倾角α＝700

若进水渠宽，渐宽部分展开角

—系数，当栅条断面为矩形时候为2.42

—系数，一般取k=3。

栅前渠道超高=0.3m

—栅渣量污水，一般为细格栅取0.1m3/103m3。

共设两组，便于维修和清洗。

3.2粗格栅的设计计算与选型

格栅设计草图：

图3-1格栅的计算草图

（1）流量Q=100000/（3600*24）=1.1