七万吨 A2O工艺污水处理厂设计任务书.docx
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七万吨A2O工艺污水处理厂设计任务书
《水污染控制》
课程设计任务书
课程设计题目：
泰安市第一污水处理厂设计
班级：
2010级环境工程
（1）班
姓名：
李金桥
学号：
20105948
指导教师：
孙丰霞
山东农业大学资源与环境学院
2012年6月
1设计说明书
1.1工程概况
1.1.1设计任务
污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合；构筑物的选型是指处理构筑物形式的选择。
两者是相互联系，互为影响的。
城市生活污水一般以BOD物质为主要去除对象。
由于经过一级处理后的污水，BOD只去除30％左右，仍不能排放；二级处理BOD去除率可达90％以上，处理后的BOD含量可能降到20-30mg/L，已具备排放水体的标准。
本次毕业设计的主要任务是完成泰安市第一污水处理厂A2/O工艺处理城市污水设计。
工程设计内容包括：
1．进行污水处理厂方案的总体设计：
通过调研收集资料，确定污水处理工艺方案；进行总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图。
2．进行污水处理厂各构筑物工艺计算：
包括初步设计和施工图设计（每位学生要求至少有一个构筑物的设计达到施工图深度）、设备选型。
3．进行辅助建筑物（包括鼓风机房、泵房、加药间、脱水机房等）的设计：
包括尺寸、面积、层数的确定；完成设备选型和设备管道安装图。
1.1.2设计资料
泰安市地处鲁中，北依济南，东临莱芜、临沂，西靠聊城，南接济宁，东西长约176.6km,南北宽约93.5km,总面积达7762平方公里。
地势北高南低，西高东低，南北地形高差达100余米，地形坡度在1-2%之间。
城区中的河流均从西北流向东南，最终流入城区南部大汶河，这是城区雨水和污水的最终排水出路。
气象资料：
1气温：
年平均12.9℃，夏季平均26.3℃，冬季平均-2.7℃。
2非采暖季节主导风向：
东北
3年平均降雨量：
697毫米
4最大冻土深度为460mm,冻土常呈现时冻时化。
1.1.3水质水量资料
1根据该市中长期发展规划，2010年城市人口565万，2020年城市人口580万。
2、由资料知，该城市混合污水水量为70000m3/d（925.3L/s），查GB50014-2006《室外排水设计规范》，取总变化系数K=1.29
3、混合污水水质：
PH:
6-9，SS≤260mg/L，BOD5≤220mg/L，CODcr≤400mg/L，
TN≤45mg/l，NH3-N≤40mg/l，TP≤7mg/l。
1.1.4排放标准及设计要求
为保护环境，污水处理厂出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》的一级标准中的B标准即：
（见表1）
表1排放标准
污染物
COD
BOD5
SS
TN
NH3-N
TP
色度
pH
大肠菌群数
排放浓度
≤60mg/L
≤20mg/L
≤20mg/L
≤20mg/L
≤8mg/L
≤1mg/L
≤30倍
6～9
≤1×104个/L
1.2处理方案的确定
1.2.1污水处理方案概述
1.处理工艺流程选择应考虑的因素
污水处理厂的工艺流程系指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的有机组合。
在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑各处理单元构筑物的形式，两者互为制约，互为影响。
污水处理工艺流程的选定，主要以下列各项因素作为依据。
1污水的处理程度
2工程造价与运行费用
3当地的各项条件
4原污水的水量与污水流入工程
2.由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。
可供选取的工艺：
A/O工艺，A2/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺。
1.2.2工艺选择
A2/O脱氮除磷工艺（即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，亦称A-A-O工艺），它是在A2/O除磷工艺基础上增设了一个缺氧池，并将好氧池流出的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能。
A2/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：
一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下（DO<0.3mg/L），释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。
二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体（有机碳源），将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。
A2/O工艺适用于对氮、磷排放指标均有要求的城市污水处理，其特点如下：
①工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建投资。
②该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。
③该工艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌，节省运行费用。
④便于在常规活性污泥工艺基础上改造成A2/O。
⑤该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除鳞效果受回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮的影响，因而脱氮除磷效果不可能很高。
⑥沉淀池要防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生N2而干扰沉淀。
但溶解氧含量也不易过高，以防止循环混合液对缺氧池的影响。
1.2.3污水处理工艺计算
1.2.3.1计算依据
①设计污水量
设计水量总变化系数K，得K=2.7/Q0.11=1.29
设计日处理水量：
70000*1.29=90300m3/d=1045.16L/s
②污染物浓度
PH:
6-9，SS≤260mg/L，BOD5≤200mg/L，CODcr≤400mg/L，
TN≤45mg/l，NH3-N≤40mg/l，TP≤7mg/l。
③污水生化处理的相关计算
设进水BOD5=200mg/L，CODcr=400mg/L，TN=45mg/l，NH3-N=40mg/l，
TP=7mg/l。
可生化性：
BOD/COD=200/400=0.5>0.45，易生化处理，去除BOD：
200-20=180mg/L。
根据BOD：
N：
P=100：
5：
1，去除180mg/LBOD需消耗N和P分别为N：
9mg/L，P：
1.8mg/L。
允许排放的TN：
8mg/L，TP：
1mg/L。
由于氮、磷浓度较高，超量的△N=40-9-8=23mg/L，△P=7-1.8-1=4.2mg/L，必须通过生化处理（或脱氮除磷）去除。
1.2.3.2处理程度计算
①BOD的去除效率
活泩污泥处理系统处理水中的BOD5值是由残存的溶解性BOD5和非溶解性BOD5二者组成，而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。
活性污泥的净化功能，是去除溶解性BOD5。
因此从活性污泥的净化功能来考虑，应将非溶解性的BOD5从处理水的总BOD5值中减去。
BOD5值（S0）为200mg/L，经沉砂池及缺氧池、厌氧段处理，按降低25％考虑，则进入曝气池的污水，其BOD5值（S）为：
S＝200（1-25％）＝150mg/L。
计算去除率，对此，首先按式BOD5＝5（1.42bXC）=7.1XC计算处理水中的非溶解性BOD5值,上式中
C——处理水中悬浮固体浓度，取用综合排放一级标准20mg/L;
b-----微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之间，取0.09；
X---活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4。
得BOD5＝7.10.090.420＝5.1mg/L
处理水中溶解性BOD5值为：
20-5.1＝14.9mg/L
去除率＝
②COD的去除效率
③SS的去除效率
④氨氮的去除效率
⑤总磷的去除效率
上述计算表明，BOD、COD、SS、TP、NH3-N去除率高，需要采用三级处理（或深度处理）工艺。
1.2.3.3综合分析
由上述计算，该设计要求处理工艺既能有效地去除BOD、COD、SS等，又能达到同步脱氮除磷的效果。
进水水质浓度和对出水水质的要求是选择除磷脱氮工艺的一个重要因素。
对于大部分城市污水，为了达到排放标准，应该选用具有除磷和硝化功能的三级处理。
根据原水水质、出水要求、污水厂规模，污泥处置方法及当地温度、工程地质、电价等因素作慎重考虑，通过综合分析比较常用城市污水生物处理工艺的优缺点，本设计拟采用A2/O脱氮除磷工艺。
此工艺的特点是工艺不仅简单，总水力停留时间小于其他的同类设备，厌氧（缺氧）/好氧交替进行，不宜于丝状菌的繁殖，基本不存在污泥膨胀问题，不需要外加碳源，厌氧和缺氧进行缓速搅拌，运行费用低，处理效率一般能达到BOD5和SS为90%～95%，总氮为70%以上，磷为90%左右。
因此宜选采用此方案来处理本次设计的污水。
1.2.3.4工艺流程
1.2.3.5流程说明
城市污水通过格栅去除固体悬浮物，然后进入曝气沉砂池去除污水中密度较大的无机颗粒污染物（如泥砂，煤渣等），流入厌氧池，再进入缺氧好氧区，培养不同微生物的协调作用，在处理常规有机物的同时脱氮除磷。
经过生物降解之后的污水经配水井流至二沉池，进行泥水分离，二沉池的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》的一级标准中的B标准，即可排放。
二沉池的污泥除部分回流外其余经浓缩脱水后外运。
1.2.4主要构筑物说明
1.2.4.1格栅
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上，泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截流较大的悬浮物或漂浮物。
城市污水中一般会含有纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，均须进行拦截从而防止管道堵塞，提高处理能力。
本设计先设粗格栅拦截较大的污染物，再设细格栅去除较小的污染物质。
设计参数：
⑴中格栅
栅条间隙b=0.025m栅条间隙数n=58个栅条宽度S=0.01m
栅槽宽B=2.020m栅前水深h=0.7m格栅安装角
栅后槽总高度H=1.065m栅槽总长度L=2.46m
⑵细格栅
栅条间隙b=0.01m栅条间隙数n=141个栅条宽度S=0.01m
栅槽宽B=2.81m栅前水深h=0.87m格栅安装角
栅后槽总高度H=1.47m栅槽总长度L=3.25m
1.2.4.2平流式沉砂池
沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中密度较大的无机颗粒污染物，普通沉砂池的沉砂中含有约15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。
采用平流式沉砂池可克服这一缺点。
曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水产生与主流垂直的横向旋流。
曝气式沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。
同时，还对污水起预曝气作用。
设计参数：
L＝15m、B＝5m、H＝2.63m，有效水深h=0.98m，水力停留时间t=60s，
1.2.4.3厌氧池
污水在厌氧反应器与回流污泥混合。
在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，同时部分有机物发生水解酸化。
设计参数：
L＝42m、B＝20m、H＝4.8m，有效水深：
4.5m，超高：
0.3m，污泥回流比R=100%，水力停留时间t=1h。
1.2.4.4缺氧池
污水在厌氧反应器与污泥混合后再进入缺氧反应器，发生生物反硝化，同时去除部分COD。
硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应。
设计参数：
L＝42m、B＝20m、H＝4.8m，有效水深：
4.5m，超高：
0.3m，污泥回流比R=100%，水力停留时间t=1h。
1.2.4.5好氧池
发生生物脱氮后，混合液从缺氧反应器进入好氧反应器——曝气池。
在好氧作用下，异养微生物首先降解BOD、同时聚磷菌大量吸收磷，随着有机物浓度不断降低，自养微生物发生硝化反应，把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮。
具体反应：
2组曝气池。
设计参数：
五廊式L＝212.5m（L1=42.5m）、B＝8m、H＝5.3m，有效水深：
4.5m，超高：
0.3m，曝气方式：
采用表面曝气，水力停留时间t=4.8h，出水口采用跌水。
1.2.4.6二沉池
二次沉淀池的作用是泥水分离，使污泥初步浓缩，同时将分离的部分污泥回流到厌氧池，为生物处理提高接种微生物，并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷。
本设计采用4个辐流式沉淀池。
其设计参数：
D＝32m、H＝6.13m，有效水深h=3.6m，沉淀时间t=3h。
2设计计算书
2.1格栅的设计
2.1.1设计参数
每日栅渣量大于0.2m3,一般应采用机械清渣。
过栅流速一般采用0.6～1.0m/s。
格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s。
格栅倾角一般采用45°～75°。
通过格栅的水头损失，粗格栅一般为0.2m，细格栅一般为0.3～0.4m。
2.1.2设计计算
格栅斜置于安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。
一般情况下，分粗细两道格栅。
2.1.2.1中格栅
采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用，格栅安装倾角为60°。
设计流量
栅前流速，过栅流速v2=0.8m/s
设栅前水深h=0.7m，栅前部分长度0.5m,格栅倾角α=，单位栅渣量
1、进水渠道宽度计算
根据最优水力断面公式计算
设计中取污水过栅流速=0.8m/s
则栅前水深：
⑵栅条间隙数n
式中：
n——栅条间隙数，个；
Qmax——最大设计流量，m3/s；
α——格栅倾角度；
b——栅条净间隙，粗格栅b＝50～100mm，中格栅b＝10～40mm，细格栅b＝3～10mm；中格栅b取25mm。
h——栅前水深，m
v——过栅流速，m/s。
将数值代入上式：
⑶栅槽宽度B
B=S（n-1）+bn
式中：
B——栅槽宽度，m；
S——栅条宽度，m,取0.01m；
n——栅条间隙数，个；
b——栅条净间隙，粗格栅b＝50～100mm，中格栅b＝10～40mm，细格栅b＝3～10mm。
将数值代入上式：
B=S（n-1）+bn＝0.01×（58-1）+0.025×58=2.020m
⑷过栅水头损失h1
式中：
H1——过栅水头损失，m；
h0——计算水头损失，m；
g——重力加速度，9.81m/s2；
k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；
ξ——阻力系数，与栅条断面形状有关
当为矩形断面（锐边矩形）时，ξ=0.71
——格栅条的阻力系数，查表知=2.42；
∴h1=kh0=k=3×0.71××sin70°=0.065m
（5）栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h2=0.3m，
H=h+h1+h2=0.7+0.065+0.3=1.065m
*进水渠道渐宽部分的长度L1
进水渠道渐宽部分的长度计算
式中——进水渠道渐宽部分长度，；
——渐宽处角度，º。
设计中取=
进水渠道渐窄部分的长度计算
*栅前渠道深：
=h+h2=0.7+0.3m
（6）栅槽总长度
（7）每日栅渣量W
式中——每日栅渣量，；
——每日每1000污水的栅渣量，污水。
设计中取=0.05污水
易采用机械清渣。
⑻提升泵房，污水经提升后进入细格栅。
泵房设计计算
采用A2/O工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。
污水经提升后入旋流沉砂池，然后自流通过A2/O池、接触池，最后由出水管道排出。
设计参数选定
设计流量：
Qmax=90300m3/d，泵房工程结构按远期流量设计,考虑选取6台潜水排污泵（四用二备），则每台流量为：
。
集水池容积采用相当于一台水泵的6min的流量，即：
设集水池有效水深h=2m
集水池面积F=W/h=48m2
集水池保护水深0.71m，实际水深2.0+0.71=2.71m
污水提升前水位-6.30m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位3.50m（即出水井水面标高）。
所以，提升净扬程Z=3.50－（-6.30）=9.80m
水泵水头损失取2.0m
从而需水泵扬程H=Z+h=11.80m
（9）选泵
本设计单泵流量为Q=262L/s，扬程。
查《给水排水设计手册》第11册常用设备，采用QW系列潜水污水泵（250QW700-12）。
该泵扬程12m，转速980r/min，功率37kW。
占地面积为12*10=120m2，高10m,泵房为半地下式，地下埋深5m。
3、泵站总扬程的校核
（1）吸水管路的水头损失
每根吸水管的流量为，选用的管径为，流速为，，坡度为。
吸水管路的直管部分的长度为1.0m，设有喇叭口（），的弯头1个（0.67），的闸阀1个（0.06），渐缩管1个（0.20）。
①喇叭口
喇叭口一般取吸水管的1.3~1.5倍，设计中取1.3
则喇叭口直径为：
，取800
②闸阀
，mm。
③渐缩管
选用
mm
其中，
得。
④直管部分为1.0m，管道总长为：
m
‰
则沿程损失为：
局部损失为：
吸水管路水头损失为：
（2）出水管路水头损失
出水管直管部分长为5m，设有渐扩管1个（0.20），闸阀1个（0.06），单向止回阀（1.7，）。
沿程水头损失：
局部水头损失：
总出水水头损失：
（3）水泵总扬程
水泵总扬程用下式计算：
式中——吸水管水头损失，m；
——出水管水头损失，m；
——集水池最低工作水位与所提升最高水位之差，m；
——自由水头，一般取=1.0m。
故选用6台QW系列潜水污水泵（250QW700-12）是合适的。
2.1.2.2细格栅
采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用，格栅安装倾角为60°。
（1）设计流量
栅前流速，过栅流速v2=0.8m/s
格栅倾角α=，单位栅渣量
（1）确定栅前水深h
∴栅前水深h=0.865m
⑵栅条间隙数n
式中：
n——栅条间隙数，个；
Qmax——最大设计流量，m3/s；
α——格栅倾角度；
b——栅条净间隙，粗格栅b＝50～100mm，中格栅b＝10～40mm，细格栅b＝3～10mm；
v——过栅流速，m/s。
将数值代入上式：
⑶栅槽宽度B
B=S（n-1）+bn
式中：
B——栅槽宽度，m；
S——栅条宽度，m,取0.01m；
n——栅条间隙数，个；
b——栅条净间隙，粗格栅b＝50～100mm，中格栅b＝10～40mm，细格栅b＝3～10mm。
将数值代入上式：
B=S（n-1）+bn＝0.01×（141-1）+0.01×141=2.81m
⑷过栅水头损失h1
式中：
h1——过栅水头损失，m；
h0——计算水头损失，m；
g——重力加速度，9.81m/s2；
k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；
ξ——阻力系数，与栅条断面形状有关，ξ，
当为矩形断面时，ξ=2.25
∴h1=kh0=nk=3×2.25××sin60°=0.19m
（5）栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h1=0.3m，
栅前槽高
H1=h+h1=0.87+0.3=1.17m
H=h+h1+h2=0.87+0.30+0.3=1.47m
（6）格栅总长度L
*进水渠道渐宽部分的长度L1
进水渠道宽B1=1.73m，设渐宽部分展开角α1=20°，此时进水渠道内的流速为：
则进水渠道渐宽部分长度：
*栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+
=0.71+0.36+0.5+1.0+=3.25m
（7）每日栅渣量W
采用机械清渣。
式中：
W——每日栅渣量，m3/d；
W1——栅渣量，（m3/103m3污水）
格栅间距为16-25毫米时，W1=0.10-0.05；格栅间距为30-50毫米时，W1=0.03-0.01
因为是细格栅，所以W1=0.1m3/103m3，代入各值：
2.2平流式沉砂池的设计
沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，保证后续处理构筑物的正常运行。
选型：
平流式沉砂池
2.2.1设计参数
设计流量:
当污水为提升进入时，设计流量应按每期工作水泵的最大组合流量计算
污水泵站使用250QW700-12潜水污水泵，单台最大提升流量为303L/s,四用二备
其最大组合流量：
303x4=1212L/s=1.212m3/s
设计水力停留时间t=60s
水平流速v=0.25m/s
2.2.2设计计算
（1）长度：
L=vt=0.25×50=15m
（2）水流断面面积A：
A=Qmax/v=1.212/0.25=4.85，取4.9
（3）池总宽度：
设计n=2格，每格宽取b=2.5m>0.6m，池总宽B=2b=5m
有效水深:
（介于0.25～1m之间）
（4）贮区砂斗所需容积：
设计T=2d，即考虑排砂间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积
其中：
城市污水沉砂量X＝30m3/106m3
K：
污水流量总变化系数1.29
（5）每个沉砂斗得容积（）
设每一分格有2格沉砂斗，两格共有四个沉砂斗，则
（6）沉砂斗各部分尺寸：
设贮砂斗底宽a1＝0.5m；斗壁与水平面的倾角60°，贮砂斗高h’3＝1.0m
沉砂斗上口宽：
（7）贮砂斗容积
符合要求
（8）贮砂室高度：
设采用重力排砂，池底坡度i＝6％，坡向砂斗，则
，
取1.3m
（9）池总高度：
H，设超高，
H=h1+h2+h3=0.3+0.98+1.35=2.63m
（10）核算最小流速
——最小流量m3/s
——最小流量时工作的沉砂池数目（个）
——最小流量时沉砂池中的水流断面面积m2
符合要求,采用机械刮泥。
（11）计算草图如下：
图3平流式沉沙池设计计算草图
2.3主体反应池A2/O的设计
2.3.1设计参数
1、设计最大流量Q=90300m3/d=1045.14L/s
2、设计进水水质SS≤260mg/L，BOD5≤200mg/L，CODcr≤400mg/L，
TN≤45mg/l，NH3-N≤40mg/l，TP≤7mg/l。
3、设计出水水质COD=60mg/L；BOD5=20mg/L；SS=20mg/L；NH3-N=8mg/L
2.3.2设计计算
设计流量：
最大日平均时流量Q=1045.14L/s
水力停留时间：
T=1h
2.3.2.1厌氧池计算
（1）厌氧池容积：
V=Q′T=1.04514×1×3600=3762.5m3
（2）厌氧池尺寸：
水深取为h=4.5m。
则厌氧池面积：
A=V/h=3762.5/4.5=837m2
池宽B=20m
池长L=A/B=837/20=41.85。
取42m。
设双廊道式厌氧池。
考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4.5+0.3=4.8m。
2.3.2.2缺氧池设计计算
设计流量：
最大日平均时流量Q=1045.14L/s
水力停留时间：
T=1.6h
（1）缺氧池容积：
V=Q′T=1.04514×1×3600=3762.5m3
（2）缺氧池尺寸：
水深取为h=4.5m。
则缺氧池面积：
A=V/h=3762.5/4.5=837m2
池宽B=20m，池长L=A/B=837/20=41.85。
取42m。
考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4.5+0.3=4.8m。
本设计采用传统推流式曝气池
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