8万吨每日城市污水氧化沟工艺处理毕业设计.docx

1、8万吨每日城市污水氧化沟工艺处理毕业设计本科毕业设计（论文）8万吨/日城市污水处理厂 氧化沟工艺设计燕 山 大 学2014年6月 本科毕业设计（论文）8万吨/日城市污水处理厂 氧化沟工艺设计学 院： 燕山大学里仁学院 专 业： 环境工程 学生 姓名： 学 号： 1016100310XX 指导 教师： 张晓春 答辩 日期： 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：燕山大学里仁学院 系级教学单位：建筑与环境化学工程系 学号1016100310学生姓名专 业班 级环境工程10级X班题目题目名称8万吨/日城市污水处理厂氧化沟工艺设计题目性质理工类-工程设计题目类型毕业设计题目来源自选题目主要内容1.确定污

2、水的水质水量，及排放标准；2.确定污水处理的工艺流程；3.计算污水处理工艺参数，确定各个处理构筑物的设计参数；4.通过计算选择泵、风机等设备；5.画出处理系统的平面布置图、高程图。6.画出1个构筑物图基本要求1.查阅文献，提出设计方案；2.设计计算说明书2万字；3.相关翻译（英译汉）3000字；4.图纸折合A0图1.5张。参考资料1.环境保护设备选用手册（水处理设备），化学工业出版社，20022.三废处理工程技术手册：废水卷主编：聂永丰，化学工业出版社，20003.污水处理新工艺与设计计算实例，主编：孙力平，科学出版社，20014.环境工程设计手册主编：魏先勋，湖南科学技术出版社，2002周

3、次14周58周912周1314周1517周应完成的内容实地调研、查阅相关资料，撰写文献综述、开题报告确定主要工艺参数，计算工艺参数以及设备选型完成计算，画高程图、平面图、构筑物图完成设计图、撰写论文、外文翻译论文图纸审查、整理、打印，准备答辩，毕业答辩指导教师：张晓春职称：副教授 2014 年3月 2日系级教学单位审批： 年 月 日摘要本次毕业设计的题目为8万吨/日城市污水处理厂氧化沟工艺设计。主要任务是工艺流程选择及构筑物设计和计算。原污水中各种指标为：BOD浓度为200mg/L，COD浓度为500mg/L，SS浓度为200mg/L，NH3-N浓度为40mg/L，出水执行国家污水综合排放标准

4、（GB18918-2012）一级A标准，出水指标为：BOD10mg/L，COD50mg/L,SS10mg/L, NH3-N5mg/L。本次设计拟采用卡鲁塞尔氧化沟工艺，该污水厂的污水处理流程为：从泵房到沉砂池，进入氧化沟，二沉池，最后出水；污泥的流程为：从二沉池排出的剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后进入消毒池，经过消毒的污泥再送至带式压滤机，进一步脱水后，运至垃圾填埋场。关键词：卡鲁塞尔氧化沟；城市污水处理，工艺设计AbstractThe topic of this design is the design of sewage treatment plant in one City

5、using the oxidation ditch craft. The main task is the selections of process flow and the designs and calculation constructions used in process flow. The influent quality：COD=500mg/L, BOD=200mg/L, SS=200mg/L, NH3-N=40mg/L.The effluent quality: COD50mg/L, BOD10mg/L, SS10mg/L, NH3-N5mg/L。The wastewater

6、 treatment plant sewage treatment process : from the pumping station to Grit Chamber, enter oxidation ditch, two sedimentation tank, the final effluent; Sludge Process : two from the settling tank discharge of the first to reach the remaining sludge thickening tank, sludge thickening, and then enter

7、 Digester, After digestion of sludge sent to the belt filter presses, and further dehydration, transported to the landfill.Keywords: Carrousel Oxidation Dith； Sewage treatment ; Technological design3.6.1二沉池设计说明 233.6.2二沉池设计计算 24 第1章 绪论1.1 课题背景随着我们居住的城市规模的扩大，人口的递增，人民生活水平的提高和工业生产的持续发展,城市水污染物排放量不断增长,造成

8、水环境的严重污染。中国七大水系中目前很大部分河段污染严重，86%的城市河段普遍超标，全国7亿多的水中大肠杆菌超标，1.6亿人饮用有机污染严重的水，3500万人饮用硝酸盐超标的水。据我国近几年的实测资料显示，我国的生活污水中的BOD5和SS值有显著地升高，BOD5的值为25-35g/（人d）,而SS值为35-55g/(人d)。并含有一定的N、P等无机盐，这些物质本身并无毒，但可能导致水体富营养化。大量未经处理的生活污水直接排入周围河流，致使城市周围环境污染十分严重，不但直接污染了市区的地下饮用水，而且对河流下游地区的农业生产和人民生活造成了危害，人类和生物赖以生存的生态环境受到了日益严重的威胁。

9、因此对城市污水进行有效的处理才能满足发展生产和生活的需要。我国的污水处理事业发展很迅速，国外污水处理的新技术，新工艺，新设备等都被我国引进，其中氧化沟工艺应用较为广泛，氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化，最早的氧化沟渠不是由钢筋混凝土建成的，而是加以护坡处理的土沟渠，是间歇进水间歇曝气的，从这一点上来说，氧化沟最早是以序批方式处理污水的技术。1.2 国内外研究现状我国城市污水处理事业开始于1921年。上海首先建立了北区氧化沟工艺污水处理厂，1926年又建了西区和东区污水厂，并且也

10、采用氧化沟工艺，总处理能力为4万吨/日。近几年来随着经济的发展，水污染控制所面临的问题也愈加严重，目前不仅大、中、小城市建设氧化沟工艺的污水厂，还有些郊区县也建设了，如上海市嘉定县的污水厂已投人运行十几年了，上海市青浦徐径镇、重庆市渝北区、河南省汝州市、浙江省多个县郊等几十个污水处理厂工程正在兴建中。据2000年统计，全国城镇的污水处理率达到25%，2010年将达到50%。然而，同先进国家相比，我国城市污水处理事业从数量、规模、普及率以及机械化、自动化程度上，还都存在着较大的差距。按照城市污水污染控制技术政策要求，城区人口达50万以上的城市，必须建立污水处理设施;在重点流域和水资源保护区，城区

11、人口在50万以下的中小城市及村镇，应依据当地水污染控制要求，建设污水处理设施，而氧化沟工艺也成了我国污水处理的重要手段之一。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：帕式(Passveer)简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在2.53.5m，转刷动力效率1.61.8kgO2/(kWh)。奥式(Orbal)简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的DO(如外环为0，中环为1，内环为2)，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在4.04.5m，动力效率与转刷接近，现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用。 若能将氧化沟进水设计成多种方式，能有效地抵抗

12、暴雨流量的冲击，对一些合流制排水系统的城市污水处理尤为适用。卡式(Carrousel)简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。三沟式氧化沟(T型氧化沟)，此种型式由三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀池和曝气池。T型氧化沟构造简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池，不具备除磷功能。氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动

13、力效率达2.53.0 kgO2/(kWh)。1.3 发展趋势氧化沟技术发展的优势在于氧化沟的环流，由于这种环流，是造成氧化沟长久不衰的内在原因，外在原因则是其具有多功能性、污泥稳定、出水水质好和易于管理。氧化沟有别于其它活性污泥的主要特征是环形池型，或者说只要保持沟渠首尾相接，水流循环流动，选用的特定设计参数、沟型和运行方式，就会给运行者和设计者带来极大方便，其灵活性和适应性也非常强，并且未来在氧化沟的占地面积，投资，耗能，和提高微生物活性，效率等方面应该有一些完善和突破。第2章 计算说明2.1 设计水量和水质1.设计水量本次设计是根据某城市的供水现状和城市总体规划，拟定的设计水量为80000

14、吨/日。2.进水水质生活污水来自城市居民和公共建筑，主要污染物为BOD、COD、SS、NH3-N、磷等，本次设计根据某城市的污水水质监测，确定水质相关参数为：BOD5=200mg/L COD=500mg/L SS=200mg/L NH3-N=40mg/LTP=5mg/L TN=40mg/L3.出水水质出水指标执行国家污水综合排放标准(GB8978-1996)一级A标准：BOD10/L SS10/LCODcr50/L NH3-N5mg/L,TP0.5mg/L TN15mg/L2.2工艺的选择为了是污水处理厂达到预期的标准，在工艺的选择和技术上需要具备以下的条件：1.所选的生化处理工艺必须到达较高

15、的氧转移率，曝气动力效率高，节省动力消耗，为了防止并减少泡沫的产生，必须保证生化处理单元具有较大的污泥浓度，即混合悬浮固体浓度应尽量高；2.所选的好养处理工艺必须具有较大的生化反应推动力，即底物浓度梯度大，所以选择的工艺对难以生物降解的污染物质有较强的分解氧化能力；3.对进水的水质、水量由巨大的稀释能力，不会因为水质水量的急剧变化导致系统瘫痪、停运、失去运作能力；4.适当的选择较低的有机负荷，低负荷对可降解有机物分解彻底，可以达到较高的处理浓度。确保排放水质，便于污水资源化回收利用，并且污泥龄厂，生物污泥混合生成量少，污泥处置费用低；5.在冬季生化反应效果差和其他不利条件下，采用化学絮凝剂可以

16、控制沉淀池出水悬浮物和有机物浓度。综上所述，本次设计决定采用卡鲁塞尔氧化沟处理工艺。工艺流程图如下： 图1 工艺流程图2.3卡鲁塞尔氧化沟工艺的特点（1）在处理某些工业废水时尚需预处理，但在处理城市污水时不需要预沉池；（2）污泥稳定，不需消化池可直接干化；（3）工艺极为稳定可靠；（4）工艺控制极其简单；（5）系统性能显示，BOD降解率达95%98%，COD降解率达90%95%，同时具有较高的脱氮除磷功效；（6）Carrousel氧化沟系统不再使用卧式转刷曝气机而采用立式低速搅拌机，使沟式可增加到5m甚至8m，从而使曝气池的占地面积大大减小；（7）Carrousel氧化沟从“田径跑道”式向“同心

17、圆”式转化，池壁共用，降低了占地面积和工程造价。2.4本章小结本章依据城市相关的原始数据，以及设计要求，确定采用卡鲁塞尔氧化沟工艺，并根据相关水质要求，地理环境和社会环境，合理安排工艺流程。 第3章 基础构筑物的计算3.1 粗格栅3.1.1 设计说明在本工艺中格栅是用来阻挡污水中大体积的悬浮污染物，以确保后面的工艺流程能正常的进行，降低设备的损坏率。粗格栅是用来保护进水泵房的，细格栅的作用是保护后面的构筑物。栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.61.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发

18、生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。 3.1.2设计计算日平均污水量：80000m3/d，生活污水流量总变化系数Kz取1.5，Qmax=80000m3/d1.5=120000 m3/d=5000m3/h=1.39m3/s。设计参数：过栅流速: V=0.9m/s 格栅倾角: =60栅条间隙宽度: b=30mm 栅前渠道水深: h=0.6m栅前渠道流速: V前=0.6m/s 栅条宽度: s=10mm拟建3座平面矩形格栅 计算如下： 图3-1格栅计算草图(1)过栅流量Q1：Q1=Qmax3=1.39m3/s3=0.46m3/s

19、 （3-1）(2)栅条间隙数n： n=26.42 （3-2）取n=27个。(3)栅槽宽度B： B=s（n1）+bn （3-3） = 0.01(271)+0.0327=1.07m(4)进水渠道渐宽部分的长度L1：设进水渠宽B1=1.0m，渐宽部分展开角1=20 L1=0.96m （3-4）(5)栅槽与出水部分连接处的渐窄部分的长度L2： L2=0.962=0.48m （3-5）(6)通过格栅的水头损失h1： h1= h0K=K() 4/3sin （3-6） =32.42()4/3 ()sin60 =0.06m式中：设栅条断面为锐边矩形断面，h1为设计水头损失，mh0为计算水头损失，m=2.42，

20、g为重力加速度，m/s2k为系数，格栅受污染物堵塞是水头损失增大倍数，一般采用3。(7)栅槽总高度H：设栅前渠道超高h2=0.3m H=h+h1+h2=0.6+0.06+0.3=0.96m （3-7）H1=h+h2=0.6+0.3=0.9m(8)栅槽总长度L: L=L1+L2+1.0+0.5+ （3-9） =0.96+0.48+1.0+0.5+ =3.45m(9)每日栅渣量W:格栅间隙在1625mm时，栅渣量w1=0.10.05m3/1000m3.污水，格栅间隙在3050mm时,栅渣量w1=0.030.01m3/1000m3.污水，本工艺格栅间隙为30mm，w1取0.02m3/1000m3.污

21、水。 W = （3-10）=1.6m3/d0.2m3/d因此采用机械清渣。（10）清渣设备选择亚太环保公司的FH型旋转式格栅除污机，2台，N=1.5KW。3.2提升泵房设计水量为80000m3/d，考虑到经济效应和实用性，拟采用螺旋泵作为污水提升装置为了避免设备24小时运转，准备共配备6台提升泵，四用二备，在平时工作中需6台水泵替换使用，这样可以有效延长设备使用寿命，并且在某台水泵出现故障的时候，可以启用备用水泵，从而实现污水处理厂的不间断持续运转。单台泵的设计水量为：Q单= （3-11）=0.35m3/s=1251m3/h取污水提升前水位为-2.5m，细格栅与水平基准面相差5.4m，所以污水

22、总提升扬程为7.9m。可选用LX350-300-12型泵，该泵提升流量为1400m3/h，扬程为12m。转速为980rad/min，效率为72%，电机功率为75KW。3.3细格栅设计参数：设计流量Qmax=1.39m3/s栅前水深h=1.0m过栅流速v=0.9m/s栅条间隙b=10mm格栅倾角a=60栅条宽度S=10mm拟建2座设计计算：(1)栅条间隙数n：过栅流量Q1=Qmax/2=1.392=0.695m3/s n= （3-12）= =71.86取n=72个。(2)栅槽宽度B：B=s（n-1）+bn （3-13）=0.01（72-1）+0.0172=1.43m(3)进水渠道渐宽部分的长度L

23、1:设进水渠宽B1=1.0m，其渐宽部分的展开角度为1=20。 L1=0.59m （3-14）(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度L2： L2=0.592=0.295m （3-15）(5)通过格栅的水头损失h1：设格栅的断面为锐边矩形度断面 h1= h0K=K() 4/3sin （3-16） =32.4210.92（29.8）sin60 =0.35m式中：设栅条断面为锐边矩形断面h1为设计水头损失，mh0为计算水头损失，m=2.42，g为重力加速度，m/s2k为系数，格栅受污染物堵塞是水头损失增大倍数，一般采用3。(6)栅后槽总高度H:设栅前渠道超高h2=0.3m H=h+h1+h2=1

24、.0+0.35+0.3=1.65m （3-17）H1=h+h2=1.0+0.3=1.3m(7)栅槽总长度L:L=L1+L2+1.0+0.5+ （3-18） =0.59+0.295+1.0+0.5+ =3.14m(8)每日栅渣量W格栅间隙为10mm，取栅渣量w1=0.02m3/1000m3.污水。 W = （3-19）=1.6m3/d0.2m3/d采用机械出渣，清渣设备可选择如下：1. JT-10型格栅除污机2台，电机功率2.2kw 2. SY型栅渣压榨机,功率1.5kw 3.4曝气沉砂池沉砂池一般分为平流式、竖流式、环流式（离心式）和曝气式。由于曝气沉砂池和环流式沉砂池对流量变化的适应性较强，

25、除砂效果好且稳定，曝气沉砂池还可以克服普通平流式沉砂池的缺点：在其截流的沉砂中夹杂着一些有机物，对被有机物包裹的砂粒，截流效果也不高，沉砂易于腐化发臭，难于处置，所以本次设计选用曝气式沉砂池。设计计算：(1)池子的有效容积V： V=Qmaxt60 （3-20） =1.39360 =250.2m3式中：Qmax为最大设计流量，m3/s,Qmax=1.39m3/s,t为最大设计流量时的停留时间（min），t一般在13中取，本次设计取t=3min(2)水流断面A: A=1.390.1=13.9m2 （3-21） 式中：A为水流断面面积，（m2）v1为最大设计流量时的水平流速，（m/s），一般在0.0

26、60.12m/s中取，本设计取0.1m/s(3)沉砂池总宽度B: B= （3-22）式中：B为沉砂池总宽度，（m）h2为设计有效水深，（m），一般取23m，本设计中取h2=2.3m B=6m （3-23）(4)每格池子的宽度b:沉砂池分两格，即n=2 b=B/n （3-24）=62=3m(5)池长L： L= （3-25） =250.2/13.9=18m式中：L为沉砂池长度，（m）V为沉砂池有效容积，（m3）A为水流断面面积，（m2）平面尺寸BL=618=108m2(6)每小时所需空气量q: q=dQmax3600 （3-26）式中：q为每小时所需空气量，（m3/h）d为每立方米污水所需空气量，

27、（m3空气/m3污水），一般采用0.10.2m3/m3污水。本次设计中取d=0.2m3/m3污水 q=0.21.393600=1000.8m3 （3-27） (7)沉砂室沉砂斗体积V0: V0= （3-28）式中：X为城市污水沉沙量（m3/106m3污水），一般取X=30m3/106m3污水。T为进出沉砂的间隔时间（d），一般取12d。kz为城市生活污水总变化系数，一般取1.5V0=4.8m3 （3-29）每个沉砂斗的容积V1：设每一个分格有2个沉砂斗，一共4个沉砂斗。 V1=4.84=1.2m3 （3-30）(8)沉砂斗上口宽度a: a=+a1 （3-31）式中：a为沉砂斗伤口宽度，（m）h

28、3为沉砂斗高度,(m) ,本设计取1.2m 为沉砂斗壁与水平面的倾角(),一般采用圆形沉砂池, =55a1为沉砂斗底部的宽度(m),一般采用0.40.5m,本设计中取0.5m a=+0.5 （3-32）=2.18m(9)沉砂斗有效容积V0: v0=(a2+aa1+a12) （3-33） =1.23(2.182+2.180.5+0.52) = 2.4m3(10)沉砂室的高度h3:本次设计采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉沙池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为2(L2+a)+0.2 L2=(L-2a-0.2)/2 （3-34） =(18

29、-22.18-0.2)/2 =6.72m式中：0.2m为两沉砂斗壁厚。 h3=h3+0.06L2 （3-35） =1.2+0.066.72=1.60m(11)沉砂池总高度H： H=h1+h2+h3 （3-36）式中：h1为沉砂池超高（m），一般取0.3m H=0.3+1.6+2.3=4.2m （3-37）3.5氧化沟采用卡鲁塞尔氧化沟，去除BOD5和CODcr之外，还具备一定的硝化和脱氮除磷的作用，从而使水中的NH3-N达到排放要求。3.5.1设计参数设计水量：Q=80000m3/d，碱度=280mg/L（以CaCo3计），BOD=200mg/L，氨氮=40mg/L，SS=200mg/L，TP

30、=5mg/L。设计最低温度为10，最高温度为25，污泥可以达到稳定状态，为确保污泥处于稳定，采用的最小污泥龄为30d。选取MLSS=4500mg/L，并且设定其75%是可挥发性的。即MLVSS/MLSS=0.75。好氧沟段的溶解氧：1.5mg/L（平均）；硝化所需氧：4.6mgO2/mgNH4-N；反硝化可得到氧：2.6mgO2/mgNO3-N；污泥产率系数：Y=0.5.mgVSS/mgBOD5衰减系数：Kd=0.05d-1；20时：NO3-N去除速率（qdn）20=0.030kgNO3-N/(kgMLVSS/d)；k=0.23d-1；Ko=1.3mg/L。剩余碱度：100mg/L（保持PH=7.2时）；所需碱度：7.14mg碱度/mgNH4-N氧化；产出碱度：3.