全套污水厂课程设计

湖南大学毕业设计第1页B市磨子山污水处理厂扩大初步设计设计说明书1设计资料1.1城市概况B市位于湖南省东北部，地处洞庭湖与长江交汇口，素有“湘北门户”之称。B市是长江中游一座历史文化古城和新兴工业城市，目前以形成以石油、化工、织纺、食品、港口贸易和风景旅游为主导的新型开放城市。1.2自然条件1.2.1地质、地形城区境内山丘起伏，湖汊纵横，地形自东南向西北倾斜，海拔一般在30—60之间。污水处理厂位置地形标高34—30m。1.2.2气象B市属亚热带绿阔叶林，气候为亚热带季风气候，全年气候温和，雨量充沛，日照充足，四季分明，主要气象资料如下：年平均气温17℃最大冻土深度5㎝年降雨量829—2336mm年主导风向NNE夏季主导风向南风1.2.3水文洞庭湖集三湖四水汇入江最高洪水位34.82m最低枯水位17.06m1.3城市排水情况及污水治理规划目前，B市城市排放的污水总量为33万3/md，其中生活污水占65%，工业废水占35%。城市下水管长度31.5㎞，下水道服务面积2125ha，全市没有一座污水处理厂，生活污水未经处理就近排入江湖。湖南大学毕业设计第2页B市现有排水系统除部分新建小区为分流制外，其余均为合流制。磨子山污水自上而下纳污水区西部濒临东洞庭湖东岸，纳污区目前有部分污水直接排入洞庭湖，湖水北流3㎞进入B市北门自来水厂水源地。磨子山无水厂纳污区南端为南湖，是国家重点风景名胜保护区。而沿湖区有大量的生活污水和工业废水排入南湖。为确保洞庭湖水质的污染程度得到控制和改善，保护城市水源，改善城市居民的生活环境和投资环境，促进B市经济和旅游事业的发展，兴建磨子山无水厂工程已是当务之急。1.4水量水质1.4.1水量生活污水近期6.1万吨，远期12.1万吨工业污水近期3.43万吨，远期4.81万吨1.4.2工程设计规模磨子山污水处理厂设计规模拟定为近期10万3/md，远期为183/md。1.4.3设计水质表1.1进水水质5BODCODSS3NHNTP进水水质(mg/L)150350250253出水水质(mg/L)3060201512处理流程的确定2.1国内外城市污水处理的流行工艺2.1.1活性污泥法针对城市污水处理的要求，当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法，A/A/O法、A/O法、UNITANK等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，湖南大学毕业设计第3页且各有其特点。2.1.1.1AB法(Adsorption—该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS•d)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3•d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。2.1.1.2SBR法SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。2.1.1.3A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。A/A/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(DO0.3mg/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DO0.7mg/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。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O工艺。湖南大学毕业设计第4页有的城市污水处理的出水不排入湖泊，利用大水体深水排放或灌溉农田，可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑，以节省近期投资。2.1.1.4普通曝气法及其变法本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除BOD5，在池型上有多种形式(如下文所述的氧化沟)，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。2.1.1.5氧化沟法本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。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2.5～3.5m，转刷动力效率1.6～1.8kgO2/(kW•h)。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4.0～4.5m，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，湖南大学毕业设计第5页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%)和动力效率［达2.5～3.0kgO2/(kW•h)］。2.1.1.6UNITANK工艺它和类似的TCBS工艺、MSBR工艺一样，都是SBR法新的变型和发展。它集“序批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的优点，克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。典型的UNITANK工艺是三个水池，三池之间水力连通，每池都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，它们交替作为曝气池和沉淀池。污水可以进入三池中的任意一个，采用连续进水、周期交替运行。在自动控制下使各池处在好氧、缺氧及厌氧状态，以完成有机物和氮磷的去除。UNITANK工艺由比利时Seghers公司首先建在我国的澳门特区，处理水量14×104m3/d(不下雨时平均处理水量为7×104m3/d)，池型封闭，设计采用的容积负荷为0.58kgBOD/(m3•d)，总的反应池体积为46800m3，曝气池水力停留时间为8h，出水的BOD5、SS＜20mg/L。这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形，可以采用活性污泥工艺的设计方法对不同的污染物加以去除，如考虑硝化，其负荷一般在0.05～0.10kgBOD5/(kgMLSS•d)，硝化率视污水温度而异。而要求污泥稳定化，其污泥负荷和污泥龄要远远超过硝化时的数值。容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题，就是说在一个较长停留时间的曝气系统内，有50%左右的池容用于沉淀。UNITANK工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备，因此引进技术，消化、吸收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题。一般认为，UNITANK工艺不太适用于大型(10×104m3/d)的城市污水处理厂。2.1.2生物膜法生物膜法主要是指曝气生物滤池，它实质上是常说的生物接触氧化池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填(滤)料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。曝气生物滤池(BAF)70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。由于选用的填料不同，以及是否有脱氮要求，设计的工艺参数是不同的，如要求处理出水BOD5、SS＜20mg/L，去除BOD5达90%以上的工艺，其容积负荷为0.7～湖南大学毕业设计第6页3.0kgBOD5/(m3•d)，水力停留时间1～2h；以硝化(90%以上)为主的工艺，其容积负荷为0.5～2.0kgBOD5/(m3•d)，水力停留时间2～3h。一般认为，生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大，约5×104m3/d左右为宜。国外(主要在欧洲)处理水量有达到36×104m3/d的，这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关，也与其有长期积累的运行管理经验有关。2.2去除率计算5BOD：15020100%87.5%150SS：25020100%92%2503NHN：2515100%40%25TP：31100%66.7%32.3流程选择从设计水质来看，磨子山污水处理工程既有传统的BOD、SS去除要求，还要求脱氮除磷，除磷要求还较高（66.7％，氧化沟除磷只有50％左右）。从当前运用较多的脱氮除磷活性污泥法中选择以下两种工艺：2.3.1设有前置反硝化区的卡罗塞（Carrousel）氧化沟＋厌氧区（以下简称氧化沟）其流程图如下：3氧化沟法3.1一级处理3.1.1概述由上面的流程图可以看出，一级处理流程是经过中格栅后，由泵房抽送至污水处理厂，中格栅泵房细格栅沉砂池厌氧区前置反硝化区氧化沟二沉池消毒池湖南大学毕业设计第7页再经细格栅和沉砂池。该工艺的特点决定了可以不设初沉池。3.1.2中格栅与泵房3.1.2.1污水经管道收集进入泵站，经中格栅拦截较大的悬浮物和漂浮物，再集水池由污水泵抽送污水厂。本工程采用集水池和泵房合建，按近期处理水量设计。设计流量maxQ：查表得污水小时变化系数hK＝1.15，而4310104167/24hQmh，所以33max41671.154792/1.33/hhQQKmhms.选用四台污水泵，三用一备，则每台的3max/34792/31597/Qmh。1597/3.6=4431597/12扬程为12.7m选三台350QW1500-15-903.1.2.2集水池集水池容积相当于一台泵6min的抽水量31600616060Vm有效水深H取3m，则集水池的面积为2/54FVHm693LBVmmm3.1.2.3中格栅（1）栅条宽度b=25mm，栅前水深h=1.0m，过栅流速v=0.9m/s,格栅倾角＝060，采用迎背水面均为半圆的矩形栅条，S=10mm,对应的＝1.670maxsin1.33*sin60550.9*1.0*0.025Qnbhv＝B=S(n-1)+bn=0.01*54+0.025555＝1.92m（2）进水渠道渐宽部分宽11.8Bm，其渐宽部分展开角度0110，1