武汉理工大学水污染控制工程课程设计

目 录1概述21.1设计依据21.2污水处理程度32城市污水处理方案的确定42.1确定污水处理方案的原则42.2污水处理方案的确定42.3污水处理工艺流程方案介绍52.4工艺流程的确定92.5主要构筑物的选择93城市污水处理系统的设计计算153.1污水处理工艺设计计算污水处理工艺具体设计计算163.2格栅的设计163.3污水泵房的设计213.4集水池223.5曝气沉砂池233.6厌氧池253.7氧化沟253.8二沉池304主要构筑物设计尺寸一览375污水厂平面布置38参考文献40致谢411概述1.1设计依据1.1.1设计题目某城市污水处理厂工艺设计1.1.2设计依据(1)污水水量拟建污水处理规模为5.4×104m3/d;(2)进水水质BOD5=138mg/L;CODcr=290mg/L;SS=120mg/L;TN=39mg/L;氨氮=29mg/L。(3)出水水质城市污水经处理后，就近排入厂区东侧某河流。污水处理厂出水水质根据GB189182002城镇污水处理厂污染物排放标准的一级排放标准（B标准），污水厂出水水质控制为：BOD525mg/L； CODcr60mg/L；SS30mg/l；氨氮10mg/L。1.2污水处理程度污水处理程度是由对象和地区排放标准决定。处理程度计算按公式1-1可得。 (1-1)式中：进水物质浓度；出水物质浓度。溶解性BOD去除率：活性污泥处理系统处理水中的BOD5值是由残存的溶解性BOD5 (Se)和非溶解性BOD5二者组成，而后者主要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考虑，应将非溶解性BOD5从水的总BOD5值中减去。处理水中非溶解性值可用下列公式求得，此公式仅适用于氧化沟（本设计初定为氧化沟）。· =0.7×Ce×1.42(1×5)=0.7×25×1.42(1×5)=17mg/L处理水中溶解性BOD5为25-17=8mg/L溶解性BOD5的去除率为: E=(138-8)/138×100%=94.2%CODcr去除率： E=(290-60)/290×100%=79.3%SS去除率： E=(120-30)/120×100%=75%氨氮去除率：E=(29-10)/29×100%=65.5%2城市污水处理方案的确定2.1确定污水处理方案的原则2.1.1确定污水处理方案的原则(a)城市污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；保证良好的出水水质，效益高；(b)污水厂的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化，进行回用水设计；(c)为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件；(d)污水处理采用生物处理，污泥脱水采用机械脱水并设事故干化厂；污水采用季节性消毒；(e)提高管理水平，保证运转中最佳经济效果；充分利用沼气资源，把沼气作为燃料；(f)查阅相关的资料确定其方案。2.1.2最佳的处理方案要体现以下优点：(a)保证处理效果，运行稳定；(b)基建投资省，耗能低，运行费用低；(c)占地面积小，泥量少，管理方便。2.2污水处理方案的确定根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论确定污水及污泥处理应达到的标准，本节对其处理工艺流程进行方案筛选，并通过论证选择合理的污水及污泥处理工艺流程。2.2.1污水处理路线的选择我国城市污水处理在建国四十多年来取得是很大的成就，污水处理技术随着水污染控制与环境治理的实践，在吸取国外技术经验的同时，结合我国国情的特点，逐步改进提高，初步形成了一些适用的技术路线，主要如下：(a)对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线；(b)以自然生物净化为主并附以人工的生物净化技术路线；(c)以深水扩散排放为主，处理为辅的技术路线；(d)以回用为目标的污水深度处理技术路线，结合该污水处理工程的具体情况分析进行选择。首先，c和d这两种技术路线对于自然环境条件因素要求较高，从而不可取，所以应选a和b两种路线。尤其是以b这种路线应予以推广，因为随着环境状况的日趋严峻，用水问题越发突出，从而对于水的合理使用必将是大家特别重视的课题，所以，结合本工程的具体情况，在已排除了前述三个技术路线后，我们认为采用传统活性污泥法或对传统活性污泥法进行改造的人工生物净化的技术路线是比较合适的、可行的。主要有以下特点：(a)能可靠的运行并保证水质净化的要求；(b)不需要占用大面积的土地；(c)处理后污水即可用于灌溉、非灌溉季节排放，又不会造成污染；(d)为以后在经济条件可以的情况下，进行三级深度处理从而回用打下基础。2.3污水处理工艺流程方案介绍现阶段城市污水处理应用的多是生物处理系统，应用较多的工艺有A2/O、氧化沟，及传统活性污泥法，现对这三个工艺进行比较，选出最合适的工艺。2.3.1传统活性污泥法其工艺流程见图2-1。 活性污泥法处理城市污水的典型工艺，其特点是好氧微生物在曝气池中以活性污泥的形态出现，并通过鼓风机曝气供给微生物所必需的足够氧量，促使微生物生存和繁殖以分解污水中的有机物。混合液经沉淀分离后，其活性污泥大量被回流到曝气池中。生物氧化作用主要在这一级曝气程序中完成。该法一般BOD5污泥负荷率为0.20.4kgBOD5/kgMLSS·d，曝气池停留时间约为46h，水气比1:8。(1)主要特点：利用曝气池中的好氧微生物，依靠鼓风机曝气供给的氧来分解污水中的有机物。混合液进行沉淀分离，活性污泥回流到曝气池中去，原污水从池首端进入池内，回流污泥也同步注入，废水在池内呈推流形式流动至池的末端，流出池外至二沉池。(2)优点：(a)处理污水效果好，BOD5的去除率可达90%；(b)有丰富的技术资料和成熟的管理经验；(c)适宜处理大量污水，运行可靠，水质稳定。(3)缺点:(a)运行费用高，由于在曝气池的末端造成的浪费，故提高了运行成本；(b)基建费用高，占地面积大；(c)对外界条件的适应性差；(d)由于沉淀时间短和沉淀后碳源不足等情况，对于N、P去除率非常低，TN去除率仅有20%的效果，NH3-N用于细胞合成只能除1218%，P的去除率也很低。2.3.2 A2/O工艺其工艺流程见图2-2图2-2 A2/O工艺流程图(1)主要特点:(a)本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱N除P工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；(b)在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虑，SVI值一般均小于100；(c)污泥中含P浓度高，一般为2.5%以上，具有很高的肥效；(d)运行中无需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低；(e)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，能同时具有去除有机物、脱N除P的功能；(f)脱N效果受混合液回流比大小的影响，除P效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氮的影响，因而脱N除P效率不可能很高。存在的问题:(a)除P效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此；(b)脱N效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；(c)进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的DO，减少停留时间，防止生产厌氧状态和污泥释放P的现象出现，但DO浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。2.3.3氧化沟工艺其工艺流程见图2-3：废水沉砂池格栅二沉池氧 化 沟出水回流污泥图2-3 氧化沟工艺流程图(1)特点：氧化沟又名氧化渠或循环曝气池，是1950年由荷兰公共工程研究所研究成功的。其本特征是曝气池呈封闭的沟渠形。污水和活性污泥的混合液在其中不停地循环流动，其水力停留时间一般较长，为1516h，泥龄长达1530d，属于延时曝气法。氧化沟处理系统的构造形式较多，有圆形或马蹄形的，有平行多渠道形式以侧渠作为二沉池的，有将二沉池建在渠上或单独分建的等等，其供氧和水流动力都是靠提升曝气设备，这种设备分为早期使用的水平中心轴旋转叶轮和后来出现的卡鲁塞尔氧化沟所用的垂直或带叶片的曝气器，由于氧化沟水深较浅（一般3米左右），而流程较长，可以按照曝气器前作缺氧与曝气器后作富氧段的方式设计运行，提供兼氧菌与好氧菌交替作用的条件，在缺氧段脱硝，在好氧段除碳源需氧量及达到脱N的目的。 (2)主要技术参数BOD5：NS=2.04.0 kgBOD5/m·d；N=0.050.15kgBOD5/kgMLSS·d；水力停留时间：t=1030h；泥龄：ts=1030d；MLSS：X=25006000mg/l；出水BOD5：1015mg/l；出水SS：se=1020 mg/l；出水NH3-N：Ne=13mg/l；沟内水流速度：V=0.30.5m/s；环流周期：T=1530min；沟内水深：H=2.54.5m；宽深比：B：H=2：1。(3)优点(a)氧化沟内循环流量很大，进入沟内的原污水立即被大量的循环水所混合和稀释，因此具有很强的承受冲击负荷的能力，对不易降解的有机物也有较好的处理效果。(b)处理效果稳定可靠，不仅可满足BOD5、SS的排放标准，还可以达到脱N除P的效果。(c)由于氧化沟的水力停留时间和泥龄都很长，悬浮物、有机物在沟内可获得较彻底的降解。(d)活性污泥产量少且趋于稳定，一般可不设初沉池和污泥消化池，有的甚至取消二沉池和污泥回流系统，简化了处理流程，减少了处理构筑物，使其基建费用和运行费用都低于一般活性污泥法。(e)承受水质、水量、水温能力强，出水水质好。(4)缺点氧化沟运行管理费用高；氧化沟沟体占地面积大。综上所述：在本次设计中采用氧化沟工艺。2.4工艺流程的确定本设计的工艺流程图见图2-42.5主要构筑物的选择2.5.1事故溢流闸井进水闸井与第一道格栅共建在一起。2.5.2格栅格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。2.5.3污水泵房城市污水处理厂的运行费用大部分来自于电能，其中40%的电能为水泵消耗，所以，确定合理的水泵及泵站具污水处理厂的关键所在。泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。目前污水泵站主要有以下几种形式7：合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。对于自灌