完整版环境工程毕业设计.docx
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完整版环境工程毕业设计
摘要
我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。
工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。
本设计要求处理水量为60000m3d的城市生活污水，设计方案针对已运行稳定有效的A2O活性污泥法工艺处理城市生活污水。
A2O工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物（CODNB）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对CODNB的去除效果。
它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3－N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。
厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
关键词：
城市生活污水，活性污泥，A2O
Abstract
Ourmajorwaterpollutionfromtwoaspects,oneistheindustrialdevelopmentofindustrialwastewaterdischargeexceedsbid,urbanizationandurbansewagedischargeduetoseriouslackoffacilitiesforcentraltreatmentofsewagetreatment,withoutdirectlyintothewaterenvironmentalpollution.Inrecentyears,throughthegovernanceofindustrialwastewaterisreduced,butthecitylifesewagegrewmoreandmore,thewaterpollutionupto51%.
Thedesignrequirementsfor60000m3dwatertreatmentofmunicipalsewage,thedesignschemeforstableoperationeffectiveA2Oactivatedsludgeprocessurbansewage.A2Oprocessduetodifferentenvironmentconditions,thedifferentfunctionsofmicrobes,togetherwiththeorganicanaerobic,beopenorbroken,chainN,Pandorganiccarbonwasalsoremoved,andimprovetheeffectofCODNBthere.Itcancompleteremovaloforganicmatter,nitrogenandphosphorusnitrificationandremovetheexcessintakeoffunctions,nitrogenisthepremiseofNH3-Nshouldfullynitrification,aerobicpoolcanfinishthisfunctioniscomplete,oxygenandnitrogenpool.an-oxygenpoolandoxygenpooljointlycompletedphosphorusfunction.
Keywords:
urbansewage，activatedsludge，A2O
引言……………………………………………………………………………...1
1设计概述……………………………………………...………………………2
1.1设计任务2
1.2设计原则2
1.3设计依据3
2工艺流程及说明3
2.1工艺方案分析3
2.2工艺流程4
2.3流程各结构介绍4
2.3.1格栅4
2.3.2沉砂池5
2.3.3初沉池5
2.3.4生物化反应池5
2.3.5二沉池7
2.3.6浓缩池7
3构筑物设计计算7
3.1粗格栅8
3.1.1设计说明8
3.1.2参数选择8
3.1.3设计计算9
3.2污水提升泵10
3.2.1设计参数10
3.2.2泵房设计计算10
3.3细格栅11
3.3.1设计参数11
3.3.2设计计算11
3.4沉砂池13
3.4.1设计说明13
3.5初沉池14
3.5.1设计说明14
3.5.2设计计算15
3.6生化池16
3.6.1设计说明16
3.6.2设计计算17
3.6.3反应池容积17
3.6.4校核氮磷负荷18
3.6.5剩余污泥量18
3.6.6反应池尺寸18
3.6.7反应池进、出水系统计算19
3.6.8曝气系统设计计算20
3.6.9厌氧池设备选择22
3.6.10缺氧池设备选择23
3.6.11污泥回流设备23
3.6.12混合液回流设备23
3.7二沉池24
3.7.1设计说明24
3.7.2设计计算24
3.7.3进水系统计算26
3.7.4出水部分设计26
3.8液氯消毒27
3.8.1设计说明27
3.8.2设计计算27
3.9污泥浓缩池28
3.9.1设计说明28
3.9.2设计计算29
3.10污泥消化池30
3.10.1设计说明30
3.10.2设计计算30
3.10.3消化池各部分表面计算32
3.10.4消化池热工计算33
3.10.5沼气混合搅拌计算36
3.11浓缩污泥提升泵房37
3.11.1设计选型37
3.11.2提升泵房37
3.11.3污泥回流泵站37
3.12污泥脱水间37
3.12.1设计说明37
3.13鼓风机房38
3.14恶臭处理系统38
3.14.1设计说明38
3.14.2设计计算38
3.14.3风机选型39
4污水处理厂总体布置39
4.1总平面布置39
4.1.1总平面布置原则39
4.1.2构筑物的平面布置40
4.1.3污水厂其他建筑物尺寸40
4.2高程布置41
4.2.1高程布置原则41
4.2.2高程的计算41
5劳动定员及经济分析43
5.1劳动定员43
5.2运行费用44
6结论46
致谢47
参考文献48
附录A49
附录B64
引言
水是人类的生命之源。
它孕育和滋养了地球上的一切生物，并从各个方面为人类服务。
水的用途大致有以下几个方面：
生活用水、工业用水、农业用水、渔业用水、交通运输用水等。
一般情况下，与人类生产和生活密切相关的前三种用水不能大规模取用海洋咸水，而只能取用淡水。
但是，水环境中的淡水资源却很少，仅占总量的2.53％，而目前能供人类直接取用的淡水资源仅占0.22％，加之自然水源的季节变化和地区差异，以及自然水体遭到的普遍污染，致使可能直接取用的优质水量日益短缺，难以满足人们生活和工农业生产日益增长的需求，因此保护和珍惜水资源，是整个社会的共同职责。
就我国而言，淡水资源人均不超过2545立方米，不到世界人均值的14，因此我们更应该保护和珍惜水资源。
阜新市位于辽宁省西北部。
作为全国重要的煤炭城市，阜新市污染相对严重，给人们的生活带来了极大的不便，生活废水造成的污染问题亟待解决。
A2O工艺由厌氧池、缺氧池、好氧池串联而成，是20世纪70年代由美国专家再厌氧-好氧处磷工艺的基础上开发出来的。
该工艺同时具有脱氮除磷的功能，是目前采用较为广泛的一种脱氮除磷工艺。
经过比较，最终选择使用A2O工艺，因为这种工艺具有较好的除P脱N功能；具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验技术先进成熟；运行稳妥可靠，最为重要的是该工艺总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建费用，占地面积相对较小，因此最终选择使用。
1设计概述
1.1设计任务
本次课程设计的主要任务是完成某城市污水厂的A2O工艺设计处理生活污水，处理水量为60000m3d，按近期规划人口10万人计算（自定）。
本项目设计进出水水质根据生活污水来源和《广东省地方标准－水污染物排放限
表1-1设计进出水水质
项目
CODcr
BOD5
SS
NH3—N
pH值
Tp
进水水质（mgl）
≤200
≤150
≤200
≤30
6～9
≤3
出水水质（mgl）
≤45
≤10
≤20
≤8
6～9
≤0.5
工程设计内容包括：
（1）细化工艺流程
（2）选定参数
（3）计算（构筑物尺寸、管道、阀门、泵、填料、控制及监测设备、土建要求）
（4）绘制符合规范的工程图
（5）编制设计说明书
1.2设计原则
（1）严格执行国家有关环境保护的各项法规。
（2）采用先进、成熟、合理、可靠、节能的工艺，确保处理量及水质排放达到标准。
（3）流程布局合理，整体感强，外观装饰美观大方，环境绿化优美。
（4）在上述前提下，做到投资少，运行费用低的效果
1.3设计依据
（1）《中华人民共和国环境保护法》；
（3）《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB8978－1996）；
（4）《室外排水设计规范》（GBJ14－87）；
（5）《总图制图标准》（GBT50103－2001）；
（6）《建筑制图标准》（GBT50104－2001）；
（7）《建筑结构制图标准》（GBT50105－2001）；
（8）《给水排水制图标准》（GBT50106－2001）；
2工艺流程及说明
2.1工艺方案分析
本项目污水处理的特点为：
（1）污水以有机污染为主，BODCOD=0.6,可生化性较好，重金属及其它难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；
（2）污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值比国内一般城市污水高70﹪左右；
针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。
由于将来可能要求出水回用，处理工艺尚应硝化，考虑到NH3-N浓度较低，不必完全脱氮。
根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用A2O活性污泥法。
[1]
A2O工艺特点:
（1）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。
（2）在同时脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。
（3）在厌氧—缺氧—好氧交替运行条件下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般少于100，污泥沉降性好。
（4）污泥中磷含量高，一般在2.5%以上。
（5）该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中携带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮效果不可能很高。
2.2工艺流程
具体流程如下图2-1:
图2-1工艺流程图
Fig2-1Flowdiagramoftheparticulateprocess
2.3流程各结构介绍
2.3.1格栅
因为排入污水处理厂的污水中含有一定量较大的悬浮物或漂浮物，所以在处理系统之前设置格栅，以截留这些较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。
格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅，分别用于截留不同粒径的杂物而设计，也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式，可采用人工清渣或机械清渣。
本设计采用粗格栅和细隔栅进行隔渣，分别设置在污水泵房前后,以去除不同大小的废渣,由于栅渣量较大，采用机械清渣方式。
2.3.2沉砂池
沉沙池的功能是去除相对密度较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，他们的相对密度约为2.65）沉沙池一般设置于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可以设置于沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及消除颗粒对污泥厌氧消化处理的影响。
常用的沉沙池有平流沉沙池、曝气沉沙池等。
由于本设计的处理量不大，并且污水经过粗格栅除渣，对泵站影响不大，为了便于清砂，沉沙池设于泵站后。
本设计沉砂池采用了旋流式沉砂池（分两组设2池，型号旋流式沉砂池Ⅱ7），采用气提排砂，在排砂之前有一气洗过程，这使得排出的砂含有机物较少，有利于污水的后续生物处理及泥砂的处置。
2.3.3初沉池
初沉池是作为二级污水处理厂的预处理构筑物设再生物处理构筑物的前面。
处理的对象是悬浮物质（SS约可去除40%～55％以上），同时也可去除部分BOD5（约占总BOD5的25％～40％，主要是非溶解性BOD），以改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD负荷。
初沉池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。
本设计采用了成本较低，运行较好的平流式沉淀池，该池施工简易，对冲击负荷和温度变化的适应能力较强。
2.3.4生物化反应池
A2O工艺是Anaorobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2O工艺于70年代由美国专家在厌氧－好氧除磷工艺（AO）的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能，可以针对现今污水特点（水体富营养化）进行有效处理。
该工艺在厌氧－好氧除磷工艺（AO）中加入缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。
A2O工艺流程图如图2-2所示：
图2-2A2O工艺流程图
Fig2-2FlowdiagramofA2Oprocess
在厌氧池中，原污水及同步进入的从二沉池的混合液回流的含磷污泥的注入，本段主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；别外，NH3-－N，因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-－N浓度下降，但NO3-－N含量没有变化。
在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-－N和NO2-－N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-－N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。
在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降，有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-－N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-－N浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也比较快的速度下降。
脱氮过程是各种形态的氮转化为N2从水中脱除的过程。
在好氧池中，污泥中的有机氮被细菌分解成氨，硝化作用使氨进一步转化为硝态氨（主要是依靠细菌水解氨化作用和依靠亚硝化菌与硝化菌的硝化作用）；在缺氧池中，硝态氨进行反硝化，硝态氨还原成N2逸出（主要是依靠反硝化菌的反硝化作用）。
除磷过程是使水中的磷转移到活性污泥或生物膜上，而后通过排泥或旁路工艺加以去除。
在厌氧池中，使含磷化合物成溶解性磷，聚磷细菌释放出积储的磷酸盐；在好氧池中聚磷细菌大量吸收并积储溶解性磷化物中的磷合成ATP与聚磷酸盐，而这一过程是依靠好氧菌——聚磷细菌。
整个工艺的关键在于混合液回流，由于回流液中的大量硝酸盐回流到缺氧池后，可以从原污水得到充足的有机物，使反硝化脱氮得以充分进行，有利于降低出水的硝酸氮，同时也可以解决利用微生物的内源代谢物质作为碳源的碳源不足问题，改善出水水质。
所以，A2O工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物（CODNB）能被开环或断链，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对CODNB的去除效果。
它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3－－N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。
厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
2.3.5二沉池
二沉池在二级处理中，在生物反应池构筑物的后面，在活性污泥工艺中，用于沉淀分离活性污泥并提供污泥回流。
二沉池与初沉池相似，按池内水流方向的不同，同样可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。
本设计采用辐流式沉淀池。
其特点有：
运行好，较好管理。
2.3.6浓缩池
浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。
污泥浓缩后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的体积大幅度地降低，从而可以大大降低其它工程措施的投资。
污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。
本设计针对污泥量大、节省运行成本，采用了重力浓缩方法，重力浓缩具有以下几个优点：
①贮存污泥能力高；②操作要求不高；③运行费用少，尤其是电耗。
缺点：
①占地面积大；②会产生臭气；③对于某些污泥作用少
3构筑物设计计算
故总变化系数Kz=2.7Qd0.11=2.76900.11=1.32（1-1）
Qmax=0.69×1.32=0.91m3s
3.1粗格栅
3.1.1设计说明
格栅用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污染物，是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备。
如图3-1
图3-1粗格栅简图
Fig3-1Sketchofcoarsebarscreen
3.1.2参数选择
设计平均流量
设计最大流量
栅前流速，过栅流速
栅条宽度，格栅间隙
栅前部分长度0.5m，格栅倾角
单位栅渣量
3.1.3设计计算
（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽：
则栅前水深:
（1-2）
（2）栅条间隙数：
（取n=41）（1-3）
（3）栅槽有效宽度：
（1-4）
选用HG-2000回转式机械格栅2台（一用一备），设备宽度2000mm，整机功率2.2kW，格栅倾角75°。
（4）进水渠道渐宽部分长度:
（1-5）
（其中α1为进水渠展开角）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
（1-6）
（6）过栅水头损失h1：
（1-7）
其中
=121（1-14）
设计两组格栅，每组格栅间隙数n=61条
（3）栅槽有效宽度：
（1-15）
总槽宽：
（考虑中间隔墙厚0.4m）（1-16）
选用HG-1200回转式机械格栅4台（两用两备），设备宽度1200mm，整机功率1.8kW，格栅倾角75°。
（4）进水渠道渐宽部分长度：
（1-17）
（其中α1为进水渠展开角）
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：
（1-18）
（6）过栅水头损失h1：
（1-19）
其中
3.4沉砂池
3.4.1设计说明
根据日处理污水量为6万，选定型号为1300的钟式沉砂池，该沉砂池的特点是：
在进水渠末端设有能产生池壁效应的斜坡，另砂粒下沉，沿斜坡流入池底，并设有阻流板，以防止紊流；轴向螺旋桨将水流带向池心，然后向上，由此形成了一个涡形水流，平底的沉砂分选区能有效的保持涡流形态，较重的砂粒在靠近池心的一个环行孔口落入集砂区，而较轻的有机物由于螺旋桨的作用而与砂粒分离，最终引向出水渠。
[2]
图3-3钟式沉砂池
Fig3-3clock-typegritchamber
钟式沉砂池型号1300的尺寸（mm）
型
号
流量
（）
A
B
C
D
E
F
G
H
J
K
L
1300
1320
5480
1500
1100
2200
400
2200
1000
620
630
800
1850
3.5初沉池
3.5.1设计说明
池体设计如图3-4所示
图3-4平流式沉淀池
Fig3-4HorizontalSettlingTank
3.5.2设计计算
（1）池子总面积A，m2
式中，q——表面负荷，m3（m2.，取每个池子分格宽度b=4.5m
则（个）
（7）校核长宽比
（符合要求）
（8）污泥部分需要的总容积V`,取污泥量25g（人.d），污泥含水率95％，设计人口N=10万，两次清除污泥间隔时间T=2d
则每人每日污泥量g（人.d）
m3
（9）每格池污泥所需容积
V``=Vn＝10014＝7.1（m3）
（10）污泥斗容积
tank
3.7.2设计计算
（1）沉淀部分水面面积F，根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷[8]
（2）池子直径D
，取D=36m
（3）沉淀部分的有效水深，设沉淀时间：
（4）污泥区高度
①污泥斗高度.设池底的径向坡度为0.05,污泥斗直径
上部直径,倾角,则
②圆锥体高度
③竖直段污泥部分的高度
=
污泥区高度
（5）沉淀池总高度
设超高=0.3m,缓冲层高度m.
3.7.3进水系统计算
（1）进水管计算
进水管径设计
取管径D1=900mm
（2）进水井径采用D2=1.5m
出水口尺寸：
0.45×1.5㎡，共8个沿井壁均匀分布
出口速度
（3）稳流筒计算
取筒中流速v=0.03ms
稳流筒过流面积f=Q进v=0.6120.03=20.4㎡
稳流筒直径
3.7.4出水部分设计
（1）采用单侧集水，一个总出水口
集水槽宽度
取b=0.5m
（2）集水槽起点水深h起=0.75b=0.75×0.5=0.375m
集水槽终点水深h终=1.25b=1.25×0.5=0.625m
槽深均取0.8m
（3）采用出水90°三角堰（见下图3-7）
取堰上水头H1=0.05m（H2O）
（4）每个三角堰流量q
（5）三角堰个数n
（6）三角堰中心距
L=3.14（D-2b）n=3.14×（36-2×0.5）373=0.295m
图3-7出水90o三角堰
Fig3-7Effluentof90otriangularweir
3.8液氯消毒
3.8.1设计说明
设计说明设计流量Q=60000m3d＝2500m3pond
3.9.2设计计算
（1）浓缩池面积A,浓缩污泥为剩余污泥,污泥固体通量选用27（kg（m2.d））[10]
浓缩池面积
（取130m2）
Q——污泥量，m3d；
Co——污泥固体浓度，kgm3；
G——污泥固体通量，kg（㎡.d）；
（2）浓缩池直径,设计采用圆形辐流二次沉淀池：
直径
取D=13.0
（3）浓缩池深度，取T为浓缩时间=16h，则
（4）超高：
·l000m3池容），则用气量
b．曝气立管管径
曝气立管的流速采用12ms，则所需立管的总面积为0.2512=0.0208m2
选用立管的直径为DN=60mm时，每根断面A=0.00283m2，所需立管的总数则为0.02080.00283=7.35根，采用8根。
[13]
核算立管的实际流速为
，符合要求
3.11浓缩污泥提升泵房
3.11.1设计选型
采用A²O工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管道可以充分优化，故污水只考虑一次提升。
污水经提升后入细格栅。
然后自流通过曝气沉砂池、生物反应池、二沉池及消化池。
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