XXX污水处理工艺毕业设计.docx

XXX污水处理工艺毕业设计.docx

《XXX污水处理工艺毕业设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《XXX污水处理工艺毕业设计.docx（35页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

XXX污水处理工艺毕业设计

设计任务书

第一章综述

1.1设计任务：

1500m3/d污水处理工艺设计

1.2．任务的提出及目的要求：

1.2.1任务的提出及目的：

随着城市的发展和城镇开发区的建设，生活污水的比重不断增大，生活污水源日益分散，大规模集中污水处理厂的建设明显滞后，为此，研究和开发处理效率高、投资省、占地少、见效快的生活污水处理技术和设备，对一部分生活污水就地处理，对加快我国城市污水处理步伐具有重要的意义。

通过城市污水处理泵站水处理工艺的选择、设计，培养环境工程专业学生利用所学到的水污染控制理论，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，主要设备造型包括格栅、提升泵、鼓风机、曝气器、污泥脱水机、砂水分离器、刮泥机、水下搅拌器、淹没式循环泵、加药设备、消毒设备等，以及平面布置和高程计算。

1.2.2要求

要求污水站占地面积小，且外观与周边景观协调，无臭气排出，无噪声干扰附近中午需要休息的工人，出水排入城市管网进入城市污水处理厂。

1.3设计基础资料

1.3.1水质：

项目

BOD5

COD

SS

NH3-N

单位

mg/l

mg/l

mg/l

mg/l

进水水质

220

400

300

25

出水水质

≤30

≤100

≤30

15

1.3.2设计需要使用的有关法规、标准、设计规范和资料

需要参考的设计指南、规范和设计手册:

1.《室外排水设计规范》（GBJ14-87）

2.《地表水环境标准》（GBHZB1-1999）

3.《污水综合排放标准》（GB8978-1999）

4.《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（GJ3025-93）

1.3.3参考书目

1.环境工程CAD技术

2．污水处理组合工艺

3．水污染控制工程

4．废水处理工程

5．环境工程设备设计

6．排水工程

7．废水生物处理等

1.3.4设计原则

1.严格执行国家环境保护有关规定，按规定的排放标准，使处理后的废水达到各项水质指标且优于排放标准；

2.处理系统有较大的灵活性，以适应污水水质、水量的变化；

3.要做到方案对比，占地面积小，做到投资省；

4.处理工艺流程简单，争取做到组合式设备化，以方便管理；

1.3.5设计范围

本设计设计范围为：

自污水汇流到污水厂经酸化处理后开始，经生物接触氧化处理单元，至处理后的总排放口为止。

包括好氧处理工艺流程的设计、污泥处理。

系统设计等。

第二章方案选择及论证

2.1污水好氧处理原理

本设计的核心是好氧处理。

好氧生物处理就是在不断供氧的环境中，利用好氧微生物来氧化有机物。

在好氧过程中，微生物对复杂的有机物进行分解，并利用分解所产生的能量进行繁殖、生长和运动。

用作能量的这部分有机物最后转化为稳定的无机物CO2、H2O及NH3，另一部分分解物质则由微生物合成为新细胞，通过以上过程污水中的有机物便得到了去除。

供能量

图2-1好氧生物氧化过程示意图

2.2方案选择

好氧生物处理可采用活性污泥法或生物膜法。

具体采用什么方法，应根据处理程度、占地面积、投资规模、运行费用等因素，并通过技术经济比较后确定。

现对目前比较常用的各种好氧处理方法的特点及其优缺点做个简单的介绍，以确定采用的具体方法。

2.2.1传统活性污泥法（推流法）

传统活性污泥系统多采用矩形廓道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入，混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离后处理水排放，沉淀污泥回流到曝气池，进入下一个循环。

该方法是早期开始使用的一种比较成熟的运行方式，处理效果好，运行稳定，BOD去除率可达90%以上，适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水，城市污水多采用这种运行方式。

传统活性污泥法存在的主要问题有：

（1）曝气池首端污泥负荷高，耗氧速度快，为避免出现缺氧状况，BOD设计负荷不宜采用过高，造成曝气池容积大，占地面积多，基建费用高

（2）耗氧速度沿池长逐渐降低，供氧速度恒定，造成池首供氧不足，池尾供氧过剩的状态，运行费用较高。

（3）对水质和水量变化的适应性差，抗冲击负荷能力不强。

2.2.2渐减曝气法

渐减曝气法与传统法基本相同，主要区别是沿池长方向逐渐加大曝气设备的安装间距，减少曝气量，使供氧量与需氧量尽量趋于平衡。

渐减曝气法保留了传统推流式的各项优点，在一定程度上克服了供氧和需氧差距较大、能耗过高的缺点。

2.2.3分段曝气法

分段曝气活性污泥法又称为阶段曝气活性污泥法或多点进水活性污泥法，是对传统推流式的一种改造，主要特点是污水沿池长分散在多点进水池中，污泥负荷和需氧量得到均化。

这种改进的成功之处是：

（1）在一定程度上克服了传统推流式供氧和需氧差距较大、能耗过高的缺点，充分发挥其降解有机物的能力，容积负荷有所提高。

（2）由于污水分散加入，单个进水点的进水量下降到整池进水量的几分之一，加大了混合液的稀释能力，提高了系统抗冲击负荷的能力。

（3）曝气池混合液浓度沿池长方向逐渐降低，减轻了二沉池的负荷。

2.2.4完全混合法

传统的活性污泥法的主要矛盾是供氧和需氧的矛盾，渐减曝气是通过优化扩散器的布置来改善，分段曝气则是通过多点进水来改善的。

在完全混合法的曝气池中，需氧速率和供氧速率的矛盾在全池得到了平衡，它具有以下特点：

（1）进入曝气池的污水很快被池内混合液稀释，污水水质和水量的变化对活性污泥的影响得到很大降低，使该方法具有很强的抗冲击负荷能力。

（2）曝气池内各点运行参数基本相同，整个系统在一个工况点上工作，处于污泥增长曲线上的一点，可将系统调整到最佳工况点运行。

（3）曝气池中需氧速度均匀，曝气供氧的速度等于耗氧速度，能耗低于推流式。

（4）由于池内BOD负荷均匀，设计负荷一般高于推流式，基建费较省。

2.2.5浅层曝气法

浅层曝气与传统曝气相比，空气量是增大了，但风压仅为一般曝气的1/3～1/4，故电耗反而要低一些。

浅层曝气的缺点是池深较浅，占地面积相对较大。

2.2.6深层曝气法

深层曝气法由于水压增大，提高了混合液的饱和溶解氧浓度，加快了氧的

传递效率，有利于生物的增殖和有机物降解，池型向纵向发展，减少了占地面积。

缺点是施工难度大，当井壁腐蚀或受损时污水会通过井壁渗漏，污染地下水。

2.2.7深井曝气法

深井曝气法污水处理效果好，运行稳定，设备简单，操作管理方便，运行费用低，抗冲击符合能力强，还可以考虑不设二沉池。

深井曝气池由于水深较大，充氧能力强，可达常规法的10倍，具有占地少、氧吸收率高、动力效率高、产泥量少、不易产生污泥膨胀、不受季节影响等特点。

2.2.8吸附再生法

这种运行方式的主要特征是将活性污泥降解有机物的两个过程—初期吸附和生物代谢分别在两个构筑物或一个构筑物的两段中进行。

吸附再生法的主要特点如下：

（1）污水与活性污泥在吸附池中的接触时间较短，只有30～60min，吸附池容积较小，再生池接纳的是已排除了剩余污泥的回流污泥，污泥浓度较高，因此再生池容积也较小，吸附池与再生池容积之和小于传统活性污泥法的曝气池。

（2）由于再生池中贮存了大量的活性污泥，当吸附池中活性污泥受到破坏时，可从再生池中得到补充，因此具有一定的抗冲击负荷能力。

（3）适用于处理有机物以胶体和悬浮状态为主的污水，不适宜处理溶解性有机物含量较高的污水。

由于污水在吸附池中的停留时间较短，吸附再生法的处理效果不如传统活性污泥法。

2.2.9纯氧曝气

以纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。

曝气时间较短，约1.5～3.0h，MLSS较高，约4000～8000mg/L，因而二沉池的运行要注意。

在密闭的容器中，溶解氧饱和浓度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。

纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。

纯氧曝气的主要缺点是纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。

水池顶部必须密闭不漏气，结构要求高，施工要特别小心。

如果进水中混入大量易挥发的碳氢化合物，容易引起爆炸。

同时生物代谢中生成的二氧化碳，将使气体中的二氧化碳分压上升，溶解于溶液中，会导致PH值的下降，妨碍生物处理的正常运行，影响处理效率，因而要适时排气和进行PH值的调节。

2.2.10氧化沟

与普通活性污泥相比，氧化沟具有以下特征：

（1）氧化沟在流态上介于推流式和完全混合式之间，局部流态为推流式，整体处在完全混合状态，同时具有两种方式的某些特点。

（2）水力停留时间和污泥龄较长，悬浮有机物和溶解有机物可同时得到较

彻底的降解，产泥量少，剩余污泥已得到高度稳定，不需要设置初沉池，污泥不需要厌氧消化。

（3）与二沉池合建为一体的氧化沟以及交替运行的氧化沟可以不设二沉池，处理流程更加简单。

（4）因省去了初沉池和消化池，有时还可以省去二沉池和污泥回流设施，污水处理厂总占地面积不仅没有增加，反而有所减少。

（5）具有推流式流态特征，溶解氧沿池长方向形成浓度梯度，产生好氧、缺氧和厌氧条件，通过系统合理设计与控制可以取得很好的脱氮除磷效果。

（6）污水在氧化沟中停留时间较长，一般为24～48h之间，而污水一个循环流动的时间只有4～20min，整个系统的流态呈完全混合式，具有抗冲击负荷能力强的特点。

（7）由于存在于污泥中的有机质最终是在氧化沟中部分耗氧代谢去除的，故氧化沟工艺在节约能耗、降低运行费用方面不如传统方法。

2.2.11SBR法

SBR工艺是间歇式活性污泥系统，又称序批式活性污泥系统。

SBR工艺的曝气池，在流态上属完全混合，在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的，其基本操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置等五个基本过程组成，从污水到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌的反应器内依次进行的。

SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比，有以下一些优点：

（1）工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；

（2）耐冲击负荷，在一般情况下无需设置调节池；

（3）反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；

（4）运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；

（5）污泥沉淀性能好，SVI值较低，能有效地防止丝状菌膨胀；

（6）该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。

2.2.12AB法

AB法就是生物吸附降解法。

A级以高负荷或超高负荷运行（污泥负荷>2.0kgBOD5/kgMLSS·d），B级以低负荷运行（污泥负荷一般为0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS·d），A、B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。

该工艺处理效果稳定，具有抗冲击负荷、PH值变化的能力，该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。

如可先建A级，以削减污水中的大量有机物，达到优于一级处理效果，等条件成熟，再建B级以满足更高的处理要求。

2.2.13A/O和A2/O法

A/O系统和A2/O系统是由缺氧－好氧或厌氧－缺氧－好氧生物处理组成的污水生物脱氮除磷处理工艺。

A2/O法的特点有：

（1）A2/O法在去除有机碳污染物的同时，还能去除污水中的氮磷，与传统活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比，不仅投资少、运行费用低，而且没有大量的化学污泥，具有良好的环境效益。

（2）A2/O法厌氧、缺氧、好氧交替进行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。

（3）A2/O法工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同样功能的工艺，节省基建投资。

（4）A2/O法缺点是受泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，不可能同时取得脱氮和除磷都好的双重效果。

2.2.14生物膜法

生物膜法是一大类生物处理法的统称，这种方法的实质是细菌和微生物以生物膜的方式附着在固体表面上，以污水中的有机物为营养物质进行新陈代谢和生长繁殖，最终使污水得到净化，是与活性污泥法并列的另一种好氧生物处理方法。

生物膜法的主要处理设施有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生

物流化床。

生物膜法处理工艺特点有：

（1）有较强的抗冲击能力。

生物膜法对水质、水量变化有较强的适应性，即使停止工作一段时间，也可以较快地恢复处理能力；

（2）污泥产量低且沉降性能好。

生物膜法产生的污泥量较活性污泥法少1/4左右，且污泥颗粒大，密度大，沉降性能好，易于固液分离；

（3）可处理低浓度污水。

生物膜法对低浓度的污水具有较好的处理效果，正常运行时可使原水的BOD5由20～30mg/L降至5～10mg/L；

（4）运行费用低，管理方便。

与活性污泥相比，生物膜法处理工艺便于管理，而且像生物滤池、生物转盘等工艺，动力费用较低，去除单位质量BOD的耗电量较少。

2.2.15工艺比较

根据上述介绍，对各种好氧生物处理工艺方法进行技术经济指标比较

（如表2-1所示），以确定将要采用的处理方法。

表2-1各种好氧生物处理工艺方法的技术经济指标比较

方案

技术指标

（BOD5去

除率％）

经济指标*

运行情况

基建费

能耗

占地

运行

稳定

管理

情况

适应负

荷波动

备注

传统活性

污泥法

85～95

100

100

100

一般

一般

不适应

适用于中等浓度的生

活污水和工业废水，对冲击敏感

渐减曝气法

85～95

100

100

100

一般

一般

一般

空气供应逐渐减小以配合

有机负荷的需要

分段曝气法

85～95

100

100

100

一般

一般

一般

处理污水的范围较广

完全混合法

85～90

<100

<100

>100

稳

定

简便

适应

一般都能使用，

能抗冲击负荷

浅层曝气法

85～91

<100

<100

>100

稳定

简便

一般

适用于中小型规模的污水厂

深层曝气法

85～95

>100

<100

<100

稳定

简便

适应

适用于中小型规模的污水厂

深井曝气法

85～90

>100

<100

<100

稳定

一般

适应

施工难度大，一般不用

吸附再生法

80～90

<100

>100

<100

一般

简便

一般

适用高悬浮固体污水

纯氧曝气法

85～95

>100

>100

<100

一般

麻烦

适应

一般应用于空间较小，

有经济氧源的地方

氧化沟

90～95

<100

>100

>100

稳定

简便

适应

适用于中小型污水厂、

需要脱氮除磷地区

SBR

90～99

<100

100

<100

稳定

简便

适应

适用于中、小型污水处理厂

AB法

85～95

<100

<100

约100

一般

简便

适应

可分期建设达到不同的

水质要求

A/O和A2/O

90～95

>100

>100

>100

一般

一般

一般

需脱氮除磷的大型污水厂

生物膜法

>=90

<100

<100

约100

稳定

简便

适应

适用于小型污水厂

注：

*将传统活性污泥法100作为相对经济指标基准。

由表2-1，根据该废水水量小，有机污染物较高的特点，以及工程设计要求能耗小、基建少、占地小、运行稳定且管理简便的原则，本设计选择以生物接触氧化法为核心的污水处理工艺方案。

2.3方案论证

生物接触氧化法技术的实质是将微生物固着生长的填料全部淹没在污水中，并采用与曝气池相同的曝气方法向微生物提供氧化作用所需的溶解氧，并起到搅拌和混合作用。

该技术既相当于浸没在污水中的生物滤池，又相当于曝气池中充填供微生物栖息的填料，所以生物接触氧化法又称为“淹没式生物滤池”或“接触曝气法”。

生物接触氧化法是一种介于活性污泥和生物滤池两者之间的生

物处理技术，具有两种方法的优点，因此在污水处理工程中得到了广泛的应用。

生物接触氧化法具有如下特点：

（1）填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。

生物接触氧化池内容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池。

因此，生物接触氧化池具有较高的有机容积负荷，处理效率高，有利于减小池容，减小占地面积；

（2）生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；

（3）由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；

（4）生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产量低，污泥颗粒大，易于沉淀。

我们将采用普通快滤池（也就是我们通常说的接触沉淀池），而不是采用一般的二次沉淀池，因为普通快滤池的水力负荷是一般沉淀池的2.5～7倍，可大大减少池容，节约工程费用，同时接触氧化池中出水夹带很多生物膜碎片，一般单靠短时间重力沉淀困难，而普通滤池的滤料可截留下来，提高出水水质；虽然滤池会增加一些水流阻力（水头损失）和反冲洗管理，但是其优势相对一般的沉淀池来说还是较为明显，所以本设计选用普通快滤池。

本设计整个工艺方案为：

水解酸化－生物接触氧化－普通快滤池。

第三章设计计算

3.1工艺流程

本设计采用的工艺流程简图见图3-1，详图见附图1。

进水出水

上清液

泥饼外运,填埋

工艺流程说明：

生活污水通过泵站提升到细格栅，去除大颗粒固体物质和可悬浮物质，流入集水沉淀池，集水沉淀池的作用主要是调节水量，使出水稳定，有利于后续处理。

集水调节池出水进入水解酸化池，将污水中固体状态的大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，降低COD总量，提高污水的可生化性，同时两者结合可以使整个处理工艺能耗降低、停留时间变短和污泥产量减少。

该组合池出水流入生物接触氧化池（因污水有机物浓度较高，采用二段式生物接触氧化法）进行好氧生化处理，在充氧曝气和生物膜的作用下将有机物降解为二氧化碳和水，经过普通快滤池，出水。

调节沉淀池、水解酸化池、接触氧化池排出的污泥分别排至污泥浓缩池浓缩，送所污泥经板框压滤机进行压滤脱水，上清液经泵提升回流到调节池，泥饼外运填埋处理。

3.2设计流量

1.污水排放量：

1500m3/d

2.平均时污水量：

1500÷24＝62.5m3/d

3.最大时污水量：

62.5×2.0＝125m3/h（K=2.0）

4.最小时污水量：

62.5×1/3＝20.8m3/h（约为平均时流量的1/2～1/3）

5.污水浓度：

BOD：

220mg/L取安全系数（1.2～1.5）为1.4，

则BOD浓度为220×1.4=308（mg/L）；

COD：

400mg/L取安全系数（1.2～1.5）为1.4，

则COD浓度为400×1.4=560（mg/L）；

SS：

300mg/L取安全系数（1.2～1.5）为1.4，

则SS浓度为300×1.4=420（mg/L）。

污水站主要工段处理效率分配如表3-1所示。

表3-1污水站各工段处理效率分配

反应器

指标（mg/L）

进水（mg/L）

出水（mg/L）

去除率%

水解酸化池

BOD5

CODCr

SS

308

560

420

231

392

126

25~35

30~45

70~80

一段生物接触

氧化池

BOD5

CODCr

SS

231

392

126

46.2

117.6

37.8

80~90

70~75

70~80

二段生物接触

氧化池

BOD5

CODCr

SS

46.2

117.6

37.8

9.24

35.28

11.34

80~90

70~75

70~80

为简便计算，本设计只计水解酸化和生物接触氧化部分的去除率，实际上污水处理各工段对BOD、COD、SS去除均有贡献。

3.3格栅设计

格栅的设计内容包括尺寸计算、水力计算、栅渣量计算以及清渣机械的选用等。

3-1图为格栅计算草图。

图3-1格栅计算草图

1.格栅

QMAX=0.035m3/s

K§=1.89

栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.3m/s.用中格栅，栅条间隙e=10mm,格栅安装倾角α=600

栅条间隙数,n=QMAaX*sqr（sinα）/（ehv）=0.035*sqr（sin600）/（0.011*0.4*0.3）

=27

栅槽宽度:

取栅条宽度s=0.01m

B=s（n-1）+en=0.01*（27-1）+0.01*27=0.53

进水渠道渐宽部分长度：

若进水渠宽B1＝0.4m，渐宽部分展开角α1＝20。

，此时进水渠道内的流速为0.3975m/s

l1=（B-B1）/（2tanα1）=（0.53-0.4）/（2*tan20。

）=0.178m

l2=l1/2=0.178/2=0.089m

因栅条为矩形截面，取k=3,根据

将已知数据代入上式，得h1=0.029m

栅后槽总高度：

取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1＝h1+h2＝0.7m

H=h+h1+h2=0.7+0.029=0.8m

栅槽总长度：

L=l1+l2+0.5+1.0+H1/tan600=0.178+0.089+1.5+0.7/tan600=2.17m

每日栅渣量：

取W1=0.08m3/103m3,根据下式计算，代入数据求得W=0.128m3/d,采用机械清渣.

3.4调节沉淀池设计

3.4.1沉砂池两闸板之间的长度为水流部分长度：

L=v*t=0.2*40=8m

（最大流速v=0.2m/s,停留时间t=40s）

3.4.2水流断面积

A=Qmax/v=0.035/0.2=0.175m3

3.4.3设计池有效水深h2=0.25m

池总宽度：

B=A/h2=0.175/0.25=0.7m

3.4.4沉砂斗容积：

V=86400*Qmax*t*x1/（105*k总）=86400*0.35*3*2/（105*1.89）=0.096m3

斗壁倾角取55。

，取2个沉砂池

3.4.5沉砂池总高度

H=h1+h2+h3=0.3+0.25+1.4=1.95m

取h3=1.4m

3.5生物接触氧化池设计

接触氧化池主要由池体、填料床、曝气装置及进出水装置等构成，具体结构如图所示。

图3-3生物接触氧化池的构造示意图

生物接触氧化池设计要点：

（1）生物接触氧化池一般不应少于2座；

（2）设计时采用的BOD5负荷最好通过实际确定。

也可以采用经验数据，一般处理城市污水可用1.0～1.8kgBOD5/（m3·d），处理BOD5≤500mg/L的污水时可用1.0～3.0kgBOD5/（m3·d）；

（3）污水在池中的停留时间不应小于1～2h（按有效容积计）；

（4）进水BOD5浓度过高时，应考虑设出水回流系统；

（5）填料层高度一般大于3.0m，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高度为1m，蜂窝孔径不小于25mm；当采用小孔径填料时，应加大曝气强度，增加生物膜脱落速度；

（6）每单元接触氧化池面积不宜大于25m2，以保证布水、布气均匀；

（7）气水比控制在（10～15）：

1。

因废