水污染课程设计.docx
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水污染课程设计
水污染控制工程课程设计
32
50000m/dA/O工艺城市污水处理厂设计
学院(部):
专业班级:
学生姓名:
指导教师:
2021年1月7日
32
摘要:
本设计内容为50000m/dA/O工艺污水处理厂的工艺设计,其处理对象主要为生
活污水,要求城市污水经处理后,符合?
污水综合排放标准?
一级标准。
本污水处理厂
主要工艺流程为:
污水先由中格栅进水后进入泵房与细格栅,再经沉砂池和平流式初沉池进入二级处理,即A2/O生化反响池,然后进入沉淀池〔辐流式二沉池〕沉淀出水,出
水经紫外消毒后直接排放;剩余污泥经污泥处理系统浓缩脱水后外运做最终的处置。
关键词:
污水处理;A2/O;污泥浓缩;污泥脱水;辐流式二沉池
第一章设计任务书
水污染控制工程课程设计任务书
一、设计题目
50000m3/d城市污水处理厂设计〔A2/O〕
二、原始资料
3
1.设计规模Q=50000m/d
2.水质情况:
BOD5=300mg/LCODCr=600mg/L
SS=250mg/L
氨氮=40mg/L
磷酸盐(以P计)=10mg/LpH=6~9
3.气象与水文资料:
风向:
多年主导风向为东南风;
水文:
降水量多年平均为每年2370mm;
蒸发量多年平均为每年1800mm;
地下水水位,地面下6~7m。
年平均水温:
20℃
4.厂区地形:
污水厂选址区域海拔标高在19-21m左右,平均地面标高为20m。
平均地面坡度为‰~‰,地势为西北高,东南低。
三、出水要求
符合?
污水综合排放标准?
一级标准:
BOD5≤20mg/LCODCr≤60mg/LSS≤20mg/L氨氮≤15mg/L
磷酸盐〔以P计〕≤L
四、设计内容
1.方案确定
按照原始资料数据进行处理方案确实定,拟定处理工艺流程,选择各处理构筑物,
说明选择理由,进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明,论述其优缺点,编写设计
方案说明书。
2.设计计算
进行各处理单元的去除效率估算;各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运
行参数或参考有关手册选用;各构筑物的尺寸计算,要求说明书中有计算草图;设备选
型、效益分析及投资估算。
3.平面和高程布置
根据构筑物的尺寸,合理进行平面布置;高程布置应在完成各构筑物计算及平面布
置草图后进行,各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料,但各构筑物之间的连接管
渠的水头损失那么需计算确定。
4.编写设计说明书、计算书五、设计成果
1.污水处理厂总平面布置图1张〔含土建、设备、管道、设备清单等〕
2.高程布置图1张
3.主要单体构筑物〔沉砂池、曝气池、二沉池等〕平面、剖面图
1张
4.设计说明书、计算书一份六、时间分配表〔第19~20周〕
序号
教学内容
时间
备注
1
下达设计任务书
1天〔19周周一〕
2
设计计算
5天〔19周周二~19周周
六〕
5天〔19周周日~20周周
3绘制CAD设计图纸
四〕
4
编写设计说明书,装订
3天〔20周周五~20周周
成册
日〕
5
总计时间
14天
七、成绩考核方法
根据设计说明书、设计图纸的质量及平常考核情况由指导教师按优、良、中、及格、
不及格评定成绩。
指导教师:
长沙理工大学化学与生物工程学院环境工程教研室
2021年12月
第二章设计说明书
一、设计题目
某城市污水处理厂A2/O工艺设计
二、设计原那么、依据及执行标准
设计原那么
1.采用技术先进可靠、占地省、出水水质稳定,效果好,技术经济合理的工艺;
2.选择造价低、节省电力、效率高的耐用设备;
3.因地制宜、合理布局、方便管理、统一规划。
主要设计依据及执行标准
?
地表水环境质量标准?
〔GB3838-2002〕
?
污水综合排放标准?
〔GB8978-2002〕
?
城市污水处理厂污泥排放标准?
〔CJ3025-93〕
?
室外排水设计标准?
〔2006年版〕
〔GBJ50014-2006〕
?
室外给水设计标准?
〔2006年版〕
〔GBJ50013-2006〕
?
城市污水处理工程工程建设标准?
〔2001年修订版〕
三、设计内容和任务
1.工艺流程选择、方案确定;
2.各污水构筑物设计计算;
3.A2/O生化反响池设计计算;
4.污泥系统设计计算;
5.绘制系统高程布置图、平面布置图各一张,主要单体构筑物〔沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等〕平面、剖面图1张;
6.编写设计说明书及计算书。
四、设计水质及处理后排放水质
1、设计处理水量:
日处理量:
50000
m3/d
秒处理量:
m3/s
Q
50000
0.579m3/s578.70L/s
24
3600
根据?
室外排水设计标准?
,查表并用内插法得:
Kz
所以设计最大流量:
QmaxKzQ1.385000069034m3/d2876.4m33/s
2、确定其原水水质参数如下:
BOD=300mg/L
COD
cr
=600mg/LSS=250mg/L
氨氮=40mg/L
5
磷酸盐(以P计)=10mg/LpH=6~9
3、设计出水水质
符合城市污水排放一级A标准:
BOD5≤20mg/LCOD≤60mg/LSS≤20mg/L氨氮≤15mg/L
磷酸盐〔以P计〕≤L
4、污水处理程度确实定
根据设计任务书,该厂处理规模定为:
50000m3/d
进、出水水质:
工程
COD(mg/L)
BOD(mg/L)
SS(mg/L)
NH-N(mg/L)
TP(mg/L)
5
3
进水
600
300
250
40
10
出水
60
20
20
15
去除率
90%
%
92%
%
95%
五、城市污水、污泥处理方案确实定
我国城市污水处理在见过四十多年来取得是很大的成就,污水处理技术随着水污染
控制与环境治理的实践,在吸取国外技术经验的同时,结合我国国情的特点,逐步改良
提高,初步形成一些适用的技术路线,主要如下:
1〕对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线;
2〕以自然生物净化为主并附以人工的生物净化技术路线;
3〕以深水扩散排放为主,处理为辅的技术路线;
1.污水设计方案确实定
〔1〕此废水具有如下特点:
BOD5/CODCr=300/600=,说明废水可生化性很好;有较高的N、P含量;
(2〕针对以上特点,要求污水处理系统应该具有以下功能:
(a〕具有一定的BOD5去除能力;
(b〕具备一定的脱N除P功能,使出水N、P达标;
(c〕使污水处理过程中产生的剩余污泥根本到达稳定。
(3〕生化处理工艺选择
根据课程设计要求,本设计采用A2/O工艺,污泥处理采用浓缩脱水工艺。
2、污水处理工艺方案的比拟[1][2][4][12]
目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟,AB法,SBR法,A2/O法等。
为了
使本工程选择最合理的处理工艺,有必要按使用条件,排除不适用的处理工艺后,再对
可以采取的处理工艺方案进行比照和选择:
〔a〕AB法
AB工艺是一种生物吸附―降解两段活性污泥工艺,A段负荷高,曝气时间短,左右,
污泥负荷高2~6kgBOD5/(kgMLSS·d),B段污泥负荷较低,为~kgBOD5/(kgMLSS·d),
该段工艺有机物、氮和磷都有一定的去除率,适用于处理浓度较高,水质水量较大的污
水,通常要求进水BOD5≥250mg/L,AB工艺才有明显优势。
AB工艺的优点:
①具有优良的污染物去除效果,较强的抗冲击负荷能力,良好的脱氮除磷效果和
投资及运转费用较低等。
②对有机底物去除效率高。
③系统运行稳定。
主要表现在:
出水水质波动小,有极强的耐冲击负荷能力,有
良好的污泥沉降性能。
④有较好的脱氮除磷效果。
⑤节能。
运行费用低,耗电量低,可回收沼气能源。
经试验证明,AB法工艺较传
统的一段法工艺节省运行费用20%~25%.
AB工艺的缺点:
①A段在运行中如果控制不好,很容易产生臭气,影响附近的环境卫生,这主要
是由于A段在超高有机负荷下工作,使A段曝气池运行于厌氧工况下,导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。
②当对除磷脱氮要求很高时,A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除
BOD55%~60%,因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低,不能有效的
脱氮。
③污泥产率高,A段产生的污泥量较大,约占整个处理系统污泥产量的80%左右,
且剩余污泥中的有机物含量高,这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。
总体而言,AB法工艺适合于污水浓度高、具有污泥消化等后续处理设施的大中规
模的城市污水处理厂,有明显的节能效果。
对于有脱氮要求的城市污水处理厂,一般不
宜采用。
〔b〕SBR法工艺
SBR是序列间歇式活性污泥法〔SequencingBatchReactorActivatedSludge
Process〕的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批
式活性污泥法。
它是一个完整的操作过程,包括进水、反响、沉淀、排水排泥和闲置5个阶段。
SBR工艺有以下特点:
①SBR装置结构简单,运转灵活,操作管理方便;
②投资省,运行费用低;Ketchum等人的统计结果说明:
采用SBR工艺处理小城镇污水要比用普通活性污泥法节省基建投资30%;
③可抑制丝状菌生长繁殖,不易发生污泥膨胀,SVI值较低,有利于活性污泥的沉淀和浓缩;
④SBR处于好氧/厌氧交替运行的过程中,在出去含碳有机污染物的同时实现脱氮
除磷;
⑤SBR处理工艺系统构筑物少、布置紧凑、节省占地,同时也减少了基建投资费
用;
由于SBR工艺有很多的优点,近年来在我国污水处理中也得到较广泛的应用,但它也存在一些缺乏之处:
①废水排放规律与SBR间歇进水的要求存在不匹配的问题,需要较大的调节池;
②设备的闲置率较高;
③排水水位较低,一般不能直接自流排放;
④进水、曝气和排水周期运行,设备启停、阀门启闭完全依赖自动控制系统来实现,处理污水量较大时,要求多个SBR池并联运行,增加了控制系统的复杂性。
(c〕氧化沟工艺
氧化沟污水处理工艺是活性污泥法的一种变形,其曝气池为封闭的沟渠,废水和活
性污泥的混合液在其中不断循环流动,因此氧化沟又有“无终端循环曝气池〞的说法。
过去由于其曝气装置动力小,使池深及充氧能力受到限制,导致占地面积大、土建费用
高,其推广及运用受到影响。
近10年来由于曝气装置的不断改良、完善及池形的合理
设计,弥补了氧化沟过去的缺点。
现代的氧化沟具有工艺流程简单,管理简便,处理效
果好,耐冲击负荷强、运行稳定等一系列优点,而且可根据需要选择不同的泥龄和池形,
满足不同的处理目标和处理程度的需要。
技术成熟、在国内外应用得最为广泛的氧化沟
有以下几种:
①卡鲁塞尔氧化沟
卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟环形氧化沟,主要采用外表曝气机,兼有供氧和推流的作用。
污水在沟内转折巡回流动,处于完全混合状态,有机物不断得以去除。
表曝机少,灵活性差,设备维修期间沟不能工作,沟内混合液自由流程长,由于紊流导致的流速不均,很容易引起污泥沉淀,影响运行效果。
单沟氧化沟的平均溶解氧维持在2mg/L左右,加之单点供氧强度过大,耗氧较高。
在一般情况下,单沟很难形成稳定的缺氧段,不利于脱N。
②三沟式氧化沟
三沟式氧化沟工艺有两个边沟,一个中沟,当一个曝气时,另外两个作为沉淀池使用。
一定时间后改变水流方向,使两沟作用相互轮换,中沟那么连续曝气,三沟式氧化沟无需污泥回流装置,如果条件适宜,还可以进行反消化。
缺点:
进、出水方向,溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统;自控系统要求管理水平高,稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作。
由于侧沟交替运行,设备利用率较低。
③一体化氧化沟
一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内,即氧化沟的一个沟内设沉淀槽,在沉淀池两侧设隔板,底部设一导流板。
在水面上设集水装置以收集出水,混合液从沉淀池底部流走,局部污泥那么从间隙回流至氧化沟。
一体化氧化沟将曝气、沉淀功能集于一体,免除了污泥回流系统,但其结构有待进一步完善。
④奥贝尔氧化沟
奥贝尔氧化沟由三个同心椭园形沟道组成,污水由外沟道进入沟内,然后依次进入
中间沟道和内沟道,最后经中心岛流出,至二次沉淀池。
在各沟道横跨安装有不同数量
转碟气机,进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。
外沟道体积占整个氧化沟体积的
50—55%,溶解氧控制趋于L,高效地完成主要氧化作用:
中间沟道容积一般为25%—30%,
溶解氧控制在L,作为“摆动沟道〞,可发挥外沟道或内沟道的强化作用;内沟道的容积
约为总容积的15%—20%,需要较高的溶解氧值〔L左右〕,以保证有机物和氨氮有较高
的去除率。
奥贝尔氧化沟工艺特点如下:
①工艺流程简单,处理构筑物少,出水水质良好,具有很好的除磷脱氮效果。
②污泥不易发生污泥膨胀,管理简便。
③具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势,能承受水量、水质变化较大的冲
击负荷,处理效果稳定。
④采用延时曝气,污泥产量较少。
但奥贝尔氧化沟工艺也存在一定的缺乏:
转碟曝气效率低,耗电量大,占地多,且其投资及运行费用均高于A2/O工艺。
(d〕A2/O法
A2/O工艺亦称A-A-O工艺,是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称〔生
物脱氮除磷〕。
按实质意义来说,本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法生物脱氮除磷工艺的简
称。
该工艺中,首段为厌氧池,原污水及回流污泥同时进入本段,其主要功能是聚磷菌
进行磷的释放,为在好氧段进行磷的超量吸收实现生物除磷创造条件。
在缺氧池中,反
-
硝化菌利用污水中的有机物做碳源,将回流混合液中带入的大量NO3-N复原为N2释放至
空气,到达脱氮的目的并使BOD5浓度有所下降。
在好氧池中,有机物被微生物生化降解,氨氮被硝化成NO3--N。
同时聚磷菌进行磷
的超量吸收,在排除剩余污泥的过程中被除去,完成生物降磷。
所以,A2/O工艺可以同
时完成有机物的去除、除磷和脱氮等功能。
好氧池进行有机物的氧化和氨氮的硝化,缺
氧池那么完成脱氮功能,厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
A2/O法的特点有:
①该工艺将厌氧段放在工艺的第一级,充分发挥了厌氧菌群承受高浓高度、高有
机负荷能力的优势,处理效果好,产生的污泥量较一般的生物法少;
②该工艺将将脱氮除磷统一在同一个系统中,既简化了污水处理的操作,又增加
了处理工艺的功能。
本工艺在系统上可称为最简单的脱氮除磷工艺,总的停留时间少于
其他同类工艺;
③该工艺可用于处理工业废水比重较大的城市污水;
④该工艺是在普通活性污泥法的根底上开展起来的,因而也较容易用于生物法处
理的老污水处理厂的改造,可减少基建费用;
⑤该工艺在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下,丝状菌不能大量增值,不易发生
污泥膨胀,SVI值一般小于100;
⑥该工艺污泥中含磷量较高,具有很高的肥效;
⑦该工艺为污水回用和资源化开辟了新的途径,具有良好的环境效益和经济效益。
但A2/O工艺的主要缺点是机械设备相对较多。
综合比拟,选用A2/O工艺进行污水处理。
3、污泥处理工艺的选择
污水处理所产生的剩余污泥必须按照减量化,无害化的原那么进行妥善平安的处理、处置。
本工程污水处理工艺,采用生物脱氮除磷的A2/O工艺,污泥龄达15天以上,污泥已根本稳定,无需厌氧消化,可以直接进行机械浓缩脱水,同时可以防止磷的厌氧释放,保证了除磷效果。
选择带式浓缩压滤一体机,泥饼含固率高,能耗底,可连续运行,生产效率高。
二沉池污泥经贮泥池,直接进入机械脱水阶段,同时投加PAM等药剂,以强化污泥脱水性能。
4、工艺流程确实定
本设计的工艺流程为〔见图一〕
砂水别离器出砂外运
中
集
细
旋
平
流
流
进水
A2/O反响池
格
水
泵
格
沉
式
栅
井
房
栅
砂
初
池
沉
池
污泥脱水间
辐
贮泥池
污泥浓缩池
回流污泥泵房
流
式
二
沉
泥饼外运
池
紫外消毒
出水
图一污水处理厂工艺流程图
5、污水处理构筑物的选择
1〕格栅
格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成,
倾斜安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或污水处理厂的前端,用来截留污水中较
粗大漂浮物和悬浮物,防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水
设施、进出水口,减少后续处理生产的浮渣,保证污水处理设施的正常运行
[2]。
本设计采用两道格栅,40mm的中格栅和10mm的细格栅,为减轻劳动强度,采用机
械去除截留物。
2〕污水泵房
污水泵站的特点及形式[1]:
泵站行驶的选择取决于水里条件和工程造价,其他考虑因素还有:
泵站规模大小、
泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、
选用水泵的形式及能否就地取材等。
污水泵站的主要形式[1]:
〔1〕合建式矩形泵站,装设立式泵,自灌式工作台,水泵数为4台或更多时,采用
矩形,机器间、机组管道和附属设备布置方便,启动简单,占地面积大;
〔2〕合建式圆形泵站,装设立式泵,自灌式工作台,水泵数不超过4台,圆形结构
水力条件好,便于沉井施工法,可降低工程造价,水泵自动方便。
〔3〕对于自灌式泵房,采用自灌式水泵,叶轮〔泵轴〕低于集水池最低水位,在最
高、中间和最低水位都能直接启动,其优点为启动及时可靠,不需引水辅助设备,操作
简单。
〔4〕非自灌式泵房,泵轴高于集水池最高水位,不能直接启动,由于污水泵水管不
得设低阀,故需设引水设备。
但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。
由以上可
知,本设计因水量较大,并考虑到造价、自动化控制等因素,以及施工的方便与否,采
用自灌式半地下式矩形泵房。
3
〔5〕流量小于2m/s时,常选用下圆上方形泵站,其设计和施工均有一定的经验,
故被广泛使用。
本设计确定采用与中格栅合建的下圆上方形潜水泵房。
3〕沉砂池
沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。
按水流方向的不同可分为的不同可分为
平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。
比拟如下[1][2]:
a.平流沉砂池优点:
沉淀效果好,耐冲击负荷,适应温度变化。
工作稳定,构造
简单,易于施工,便于管理缺点:
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%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。
b.竖流沉砂池优点:
占地少,排泥方便,运行管理易行。
缺点:
池深大,施工困
难,造价较高,对耐冲击负荷和温度的适应性较差,池径受到限制,过大的池径会使布
水不均匀
c.曝气沉砂池优点:
克服了平流沉砂池的缺点,使砂粒与外裹的有机物较好的分
离,通过调节布气量可控制污水的旋流速度,使除砂效率较稳定,受流量变化影响小,
同时起预曝气作用,其沉砂量大,且其上含有机物少。
缺点:
由于需要曝气,所以池内
应考虑设消泡装置,其他型易产生偏流或死角,并且由于多了曝气装置而使费用增加,
并对污水进行预曝气,提高水中溶解氧。
d.旋流沉砂池〔钟式沉淀池〕优点:
占地面积小,可以通过调节转速,使得沉砂
效果最好,同时由于采用离心力沉砂不会破坏水中的溶解氧水平〔厌氧环境〕缺点:
气
提或泵提排砂,增加设备,水厂的电气容量,维护较复杂。
基于以上四种沉砂池的比拟,本工程设计确定采用旋流沉砂池。
4〕初沉池
初沉池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀别离。
按照初沉池的形状和
水流特点,通常分为平流式、竖流式、辐流式及斜管四种。
比拟如下[1][2][4]:
a.平流沉淀池优点包括:
沉淀效果好;耐冲击负荷和温度的变化适应性强;施工容易,造价低。
它的主要缺点为:
池子配水不均匀;采用多斗排泥时,每个泥斗需要单设排泥管各自排泥,操作量大。
适用条件:
适用于大、中、小型污水处理厂;适用于地下水位较高和地质条件较差的地区。
b.辐流式沉淀池优点包括:
多为机械排泥,运行较好,管理较简单;排泥设备已趋
定型。
它的主要缺点为:
池内水速不稳定,沉淀效果较差;机械排泥设备复杂,对施工
质量要求高。
适用条件:
适用于大、中型污水处理厂;适用于地下水位较高的地区。
c.竖流式沉淀池优点包括:
排泥方便,管理简单;占地面积较小。
它的主要缺点为:
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,否那么布水不均匀。
适用条件:
适用于处理水量不大的小型污水处理厂。
d.斜板〔管〕沉淀池优点包括:
沉淀效率高,停留时间短;占地面积小。
它的主要缺点为:
用于二沉池时,当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;运行管理本钱高。
综上所述,四种沉淀池的优缺点比拟,并结合本设计的具体情况;设计水量较大,
本设计初沉池采用平流式初沉池。
2
5〕A/O反响池
本设计选用A2/O反响池,比拟已在前面列出。
6〕二沉池
二沉池设在生物处理构筑物后面,用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥〔指生物膜法
脱落的生膜〕。
沉淀池主要形式与初沉池一样,主要分析及比拟已在前面列出。
综合四种沉淀池的优缺点比拟,并结合本设计的具体情况;设计水量较大,本设计
二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。
7〕消毒
污水处理厂常用的消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等四
种,他们的优缺点和使用条件如下[1][2][4]:
a.液氯消毒优点:
价格廉价,效果可靠,投配设备简单。
缺点:
对生物有毒害作用,
并且可能产生致癌物质。
适用于大、中型规模的污水处理厂。
b.漂白粉消毒优点:
投加设备简单,价格廉价缺点:
除用液氯缺点外,尚有投配量不准确