污水处理设计教学提纲.docx

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污水处理设计教学提纲

课程设计

题目：

某城市污水处理厂工艺设计

前言

水资源是人类耐以生存的物质之一，已成为人类社会可持续发展的重要限制因素。

近年来随着城镇建设和工业的发展，城镇用水量急剧增加，大量不达标污废水的排放不仅污染了环境和水源，更加重了水资源的日益短短缺和水质的日益恶化，从而导致生态系统的恶性循环。

目前我国城市污水的处理量仅为排放总量的10%左右，大量污水进入水体导致了严重的水体污染，使已经十分严重的水资源短缺状况更加严峻。

我国政府历来重视环保治理工作，使得我国的污水处理事业得到了长足发展，但是我们要清醒的看到，我国工业农业的发展步伐很快，特别是改革开放的20年乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益是忽视了社会、环境效益，若长此下去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停留在各级镇府的的重视，而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。

我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。

为此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标的实现，为人类健康的生存，为子孙后代留下优质的环境而努力付出自己的责任吧。

第1章某城市污水处理厂设计说明...................................1

1.1设计概况...................................................1

1.2设计原则、范围与依据.......................................1

1.3工程规模和处理水质要求.....................................2

1.4污水处理工艺的选择与比较...................................2

1.4.1污水处理工艺的选择原则.................................2

1.4.2污水处理工艺的比较.....................................3

1.4.3污水处理工艺的选择.....................................6

1.5水处理构筑物设计说明.......................................7

1.5.1粗格栅.................................................7

1.5.2污水提升泵房...........................................8

1.5.3细格栅.................................................8

1.5.4曝气沉砂池.............................................8

1.5.5氧化沟.................................................8

1.5.6二沉池.................................................8

1.5.7接触消毒池.............................................9

1.6污泥处理构筑物设计说明.....................................9

1.6.1污泥泵房...............................................9

1.6.2污泥浓缩池.............................................9

1.6.3储泥池.................................................9

1.6.4脱水机房..............................................10

1.7平面与高程布置............................................10

1.7.1污水处理厂的平面布置..................................10

1.7.2污水处理厂的高程布置..................................11

第2章城市污水处理厂设计计算书..................................12

2.1泵前粗格栅................................................12

2.1.1设计参数..............................................12

2.1.2设计计算..............................................12

2.2泵后细格栅................................................13

2.2.1设计参数..............................................13

2.2.2设计计算..............................................13

2.3污水提升泵房..............................................14

2.3.1设计计算..............................................14

2.4曝气沉砂池................................................15

2.4.1设计参数..............................................15

2.4.2设计计算..............................................15

2.5氧化沟....................................................17

2.5.1设计参数..............................................17

2.5.2设计要点..............................................17

2.5.3设计计算..............................................17

2.6二沉池....................................................22

2.6.1设计参数..............................................22

2.6.2设计计算..............................................22

2.7接触消毒池................................................24

2.7.1设计参数..............................................24

2.7.2设计计算..............................................24

2.8污泥泵房..................................................25

2.9污泥浓缩池................................................25

2.9.1设计参数..............................................25

2.9.2设计计算..............................................25

2.10储泥池...................................................26

2.11脱水机房.................................................26

2.12水利及高程计算...........................................27

总结..............................................................28

参考文献..........................................................29

2012～2013学年第1学期环境学院2010环工

水污染控制工程课程设计任务书

指导教师：

张丽莉

一、课程设计题目

某城市污水处理厂工艺设计

二、课程设计内容

1．污水水量：

2万m3/d（学号末位1-9）；4万m3/d（学号末位10-18）；6万m3/d（学号末位19-27）；；8万m3/d（学号末位28-36）12万m3/d（其余学生）。

2．水质：

CODCr320mg/L,BOD5240mg/L,SS180mg/L，TN32mg/L，TP4mg/L

3．处理要求：

CODCr≤70mg/L,BOD5≤20mg/L,SS≤30mg/L，TN15mg/L，TP0.5mg/L

4.设计内容：

对工艺构筑物选型作说明；主要处理设施（例如：

格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池、消化池）工艺计算

5.设计成果：

设计计算说明书；手绘设计2号图纸3张（平面布置图、高程图、主体构筑物图）

三、时间安排

14周—15周

四、基本要求

1．设计计算说明书有封面、目录，工艺说明、处理工艺中所有构筑物均有相应计算，字迹工整。

2.图纸绘制有标题栏、按图纸绘制规范绘制，图中尺寸标注与计算内容相符。

教研室主任签名：

年月日

第一章某城市污水处理厂设计说明

1.1设计概况

城市污水一般由生活污水和工业废水组成，城市污水的水质与城市的规模、生活水平、工业企业的状况及废水处理水平、排水系统的形式及完善程度、气候环境等因素有关。

城市污水处理站一般由预处理、生化处理、污泥处理三部分组成。

城市污水处理程序包括预处理、一级处理、二级处理、深度处理及污泥处理、其中的核心部分为二级生化处理。

城市污水一级处理系统主要由格栅、筛网、沉砂池、沉淀池等组成。

格栅和沉砂池也常作为城市污水的预处理系统。

城市污水常挟带大量悬浮物和漂浮物，通过一级处理系统可以拦截和沉淀体积和密度较大的污染物，以保护后续处理设施，保证处理出水效果达标。

因此，是污水处理工艺前必不可少的组成部分。

城市污水二级处理系统主要为生物处理系统，以生物处理技术为主体。

城市污水二级处理系统可以大幅度去除污水中呈胶体和溶解性状态的有机污染物，BOD5去除率达85%～95%，而一级处理只能去除BOD520%～30%。

目前，城市污水二级处理技术主要有活性污泥法、AB法、氧化沟法、SBR法、生物膜法等。

污泥处理是污水处理厂的重要组成部分，主要包括浓缩、消化、脱水和干化等。

污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合，以满足污水处理要求。

采用何种处理流程还要根据污水的水质、水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体规定。

1.2设计原则、范围与依据

1.2.1设计原则

①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积极稳妥地采用新技术，充分利用国内外的先进技术和设备，以提高行业的装备和技术水平。

③功能分区明确，生产、生活、人、物、车流向合理。

④规划布置四优先：

工艺流程先进，安全可靠优先；运行管理便利，经济优先；环境绿化、美化优先；有利于排水事业可以持续发展优先。

1.2.2设计范围

本设计范围为对污水处理厂厂内的污水处理构筑物、污泥处理构筑物及必要的附属建筑进行工艺及总图的初步设计，不包括收集管网及泵站部分。

1.2.3设计依据

设计的相关原始数据

《污水综合排放标准》（GB8978-96）

《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）

《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）

《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）

1.3工程规模和处理水质要求

工程规模：

某城市污水处理厂的每日最大污水处理量为8万m3/d。

处理后的水质要求达到《城镇污水处理厂污染排放标准》（GB18918-2002）一级标准B标准。

表1设计污水处理厂生化处理阶段污染物去除率

指标CODCr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）

进水水质320240180324

出水水质≤70≤20≤30150.5

处理率78.1%91.7%83.3%53.1%87.5%

1.4污水处理工艺的选择与比较

1.4.1污水处理工艺的选择原则

在确定处理工艺的过程中应该遵照以下原则：

1）采用成熟、合理、先进的处理工艺。

2）废水处理具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余。

3）在满足工艺要求的条件下，尽量减少建设投资,降低运行费用。

4）处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求。

5）处理设施应有利于调节、控制、运行操作。

6）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命。

7）根据地形地貌，结合站区自然条件及外部物流方向，并尽可能使土石方平衡，减少土石方量，以节约基建投资，降低运行费用。

8）总图设计应考虑符合环境保护要求；

9）工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向；

10）管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求；

11）所有设计应满足国家相关专业设计规范和标准；

13）所有工程及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。

1.4.2污水处理工艺的比较

1）SBR工艺

SBR是序批间歇式活性污泥法的简称，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。

SBR工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括五个阶段：

①进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期。

SBR的运行工况以间歇操作为特征。

五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。

在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的。

SBR工艺的优点如下：

①工艺流程简单，运转灵活，基建费用低；②处理效果好，出水可靠；③具有较好的脱氮除磷效果；④污泥沉降性能良好；⑤对水质水量变化的适应性强。

SBR工艺的缺点如下：

①反应器容积利用率低；②水头损失大；③不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力；④峰值需氧量高；⑤设备利用率低；⑥管理人员技术素质要求较高。

对于小型污水处理厂而言，SBR是一种系统简单、投资节省、处理效果较好的工艺，但是它用于大型污水处理厂就不太适合了。

因为大型污水处理厂的进水量大，需要设计10多个SBR反应池进行并联运行，个数增多，必定使操作管理变得复杂，运行费用也会提高。

而且由于SBR法是一种设备利用率低的处理工艺，用于大型污水处理厂时，基建费用也高。

2）氧化沟工艺

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交替工作氧化沟。

氧化沟可分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。

连续工作式氧化沟如帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁赛尔（Carrousel）氧化沟。

普通卡鲁赛尔氧化沟处理污水的原理如下：

氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。

在充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。

在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态。

微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。

经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。

该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。

由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效去除BOD，但脱氮除磷的能力有限。

氧化沟的主要优点如下：

①氧化沟的流态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果；另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的。

②处理效果稳定，出水水质好，并可实现脱氮。

③污泥厂量少，污泥性质稳定。

④能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力。

氧化沟的缺点如下：

①单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低，需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。

②虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质、水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，也即增加了基建费用。

3）好氧—缺氧（A1/O）脱氮工艺

好氧—缺氧（A1/O）脱氮工艺的基本原理：

污水在好氧条件下使含氮有机物被细菌分解为氨，然后在好氧自养型亚硝化细菌的作用下进一步转化为亚硝酸盐，再经好氧自养型硝化细菌作用转化为硝酸盐，至此完成了硝化反应；在缺氧条件下，兼性异氧细菌利用或部分利用污水中原有的有机物碳源为电子供体，以硝酸盐替代分子氧作电子受体，进行无氧呼吸，分解有机质，同时，将硝酸盐中氮还原为气态氮，至此完成了反硝化反应。

A1/O工艺不但能取得比较满意的脱氮效果，而且通过上述缺氧—好氧循环操作，同时可取得高的COD和BOD的去除率。

A1/O的工艺特点：

①A1/O工艺同时去除有机物和氮，流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，节省基建费用；②反硝化缺氧池一般无需外加有机碳源，降低了运行费用；③因为好氧池在缺氧池后，可使反硝化残留的有机物得到了进一步去除，提高了出水水质；④缺氧池中污水的有机物被反硝化细菌所利用，减轻了其他好氧池的有机物负荷，同时缺氧池中反硝化产生的碱度可补充好氧池中硝化需要的碱度；⑤脱氮效果较高，一般氮的去除率约为60%～85%。

三种工艺经过比较，氧化沟除了具有A1/O的效果外，还具有如下特点：

（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果。

（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。

（3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温、水质、水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。

（4）脱氮效果还能进一步提高。

（5）电耗较小，运行费用低。

而SBR工艺仅适合处理量为10万m3/d以下的处理厂，所以选择氧化沟处理工艺。

1.4.3污水处理工艺的选择

本设计的工艺流程初定如下：

氧化沟处理工艺（Carrousel2000型氧化沟）。

Carrousel2000型氧化沟是在在原Carrousel氧化沟的基础上发明的，该工艺具有适应范围广、投资省、处理效果高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点。

Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。

因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。

氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.5～4.5ｍ，宽深比为2:

1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。

氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器。

Carrousel2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）。

全部回流污泥和10-30%的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创造绝氧条件。

同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。

厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根），在此绝氧环境下，70-90%的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。

绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。

最后，混合液在氧化沟富氧区排出，在富氧环境下聚磷菌过量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。

这样，在Carrousel2000系统内，较好的同时完成了去除BOD、COD和脱氮除磷。

工艺流程图见下图。

粗格栅

提升泵房

细格栅

曝气沉砂池

氧化沟

二沉池

接触消毒池

污泥泵房

浓缩池

储泥池

脱水间

排放

城市污染

污泥回流

栅渣栅渣砂水分离

剩余污泥

泥饼外运

Carrousel2000型氧化沟的污水处理工艺流程

1.5水处理构筑物设计说明

1.5.1粗格栅

在城市污水一级处理中，格栅主要去除污水中体积较大的悬浮物或悬浮物，沉砂池主要去除密度较大的无机颗粒，初沉池主要去除无机颗粒和部分有机物质，一级处理能去除污水中40%～55%的固体悬浮物，以及20%～30%左右的BOD5。

污水处理厂一般设置两道格栅，提升泵房站前设置粗格栅或中格栅，沉砂