8万城市生活污水处理厂工程设计.doc

1、武汉生物工程学院毕业论文(设计)题 目： 8万t/d城市生活污水处理厂工程设计 学 生： 黄 斌 系 别： 化学与环境工程系 专业班级： 08054301 指导教师： 詹 燕 辅导教师： 詹 燕 时 间： 2011年9月2012年5月 学位论文作者声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全了解有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理机构送交论文的复印件和电子版，同意本论文被编入有关数据库进行检索和查阅。本学位论文内容不涉及国家机密。论

2、文题目：8万t/d城市生活污水处理厂工程设计作者单位：化学与环境工程系作者签名：黄 斌 年 月 日 武汉生物工程学院毕业论文（设计）目 录摘要II关键词IIAbstractIIKeywordsII1 本项目污水来源与特点12 设计进出水水质及设计原则12.1 进出水水质指标12.2 设计原则13 工艺比选13.1 工艺流程13.1.1 SBR工艺13.1.2 A2/0工艺23.1.3 氧化沟工艺23.2 工艺说明与比选23.2.1 三种工艺的说明23.4.2 三种工艺的比选34 设计计算34.1 格栅34.1.1 设计说明44.1.2 设计计算44.2 调节池44.2.1 设计说明44.2.2

3、 设计计算54.3 SBR池54.3.1 设计说明54.3.2 设计计算54.4 污泥浓缩池74.4.1 设计说明74.4.2 设计计算74.5 水力损失计算95 经济核算95.1 一次性投资95.2 运行成本估算106 结论11参考文献12附件12- -8万t/d城市生活污水处理厂工程设计摘 要随着城市污水排放量增加，城市生活污水成为水污染的一个重要来源。本设计针对城市生活污水水质特征，对SBR、氧化沟和A2/O工艺进行比选，选择SBR作为主体工艺。污水通过格栅调节池SBR池工艺处理后，达到城镇污水处理厂污染物排放标准的二级排放标准。该工程总投资为2101.72万元，水的处理成本为0.13元

4、/吨。关键词SBR工艺；城市生活污水；脱氮除磷The engineering design of the municipal wastewater treatment plant of quantity of 80000 m3/ d AbstractWith the increase of municipal wastewater discharge, it is an important source of water pollution.The design focused on the quality characteristics of municipal wastewater. SB

5、R, oxidation ditch process and A2/O were compared and SBR was selected as the main process. The Technology process is:wastewater Screen machinethe adjustive poolsSBR poolEffluent. The effluent meets the second-level of the discharge standards, which was ruled in the . The total investment of the des

6、ign is about ￥21.02 million, the cost of the treatment is ￥0.13/ton.Keywords SBR; municipal wastewater; Nitrogen and phosphorus removal- 13 -1 本项目污水来源与特点此污水为北京市生活污水，氮磷含量较高，废水流量较大，日排放量为80000立方米，废水流量变化系数为1.2。污水厂所处地的风向为东风。污水具有以下特征：污水中COD、BOD、SS含量不高，不属于高浓度有机废水，易降解。污水中的氮、磷含量较高，脱氮除磷是污水处理的关键部分。2 设计进出水水质及设计

7、原则2.1 进出水水质指标 表2-1 进出水水质指标表（单位：mg/L）项目SSCODCrBOD5NH4+-N TP污水水质2003001504515排放标准306030151排放标准：城镇污水处理厂污染物排放标准。2.2 设计原则（1）经济效益与环境效益相结合，遵循可持续发展战略。（2）厂区内应绿化美化，绿化面积不少于污水厂面积的30%。（3）厂区内应设有运输污泥的旁门或后门。（4）工艺流程设计以简单、经济、高效为重要原则。（5）遵循国家政策，符合法律规定。（6）在生产活动中不产生二次污染。3 工艺比选生活污水的除了去除有机污染物，必须脱氮除磷，经查阅资料，现在常见的工艺流程有：3.1 工艺

8、流程3.1.1 SBR工艺污水调节池格栅泵房SBR反应池污泥浓缩池污泥脱水出水图3-1 SBR工艺流程图 污水经过格栅去除大颗粒悬浮物以及部分的BOD5。在通过调节池调节污水的水质水量进入SBR反应器，在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，去除污染物。经沉淀处理后水与活性污泥分离，废水外排。3.1.2 A2/0工艺污水剩余污泥厌氧池缺氧池曝气池二沉池出水混合液回流格栅初沉池污泥浓缩池图3-2 A2/O工艺流程图 污水经由一级处理的隔栅和初沉池进入二级处理的厌氧池、缺氧池和曝气池，然后在二次沉淀池中进行泥水分

9、离，二沉池出水后直接排放。二沉池中一部分污泥作为回流污泥进入二级处理部分，剩余污泥与初沉池污泥进入污泥浓缩池，经浓缩之后的污泥进入脱水机房加药脱水，最后外运。外排消毒预备污水粗格栅泵细格栅泥砂池二沉池氧化沟污泥外运脱水机房污泥浓缩池污泥回流3.1.3 氧化沟工艺图3-3 氧化沟工艺流程图污水经粗细格栅除去颗粒污染物和漂浮物后，在沉砂池进一步去除泥砂，进入氧化沟进行氧化处理去除有机物和脱氮除磷，出水进入二沉池进行泥水分离，上清液外排。从二沉池排出污泥部分回流至氧化沟，剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后再送至带式压滤机，进一步脱水后，运至垃圾填埋场。3.2 工艺说明与比选3.2.1 三种主

10、体工艺的说明（1）SBR工艺SBR工艺采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。（2）A2/0工艺A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺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，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化

11、成VFAs。回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs，并在体内储存PHB。进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流

12、厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。（3）氧化沟 氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。3.4.2 三种工艺的比选根据设计要求和设计特点对SBR工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺进行对比，选择出最适合本设计的方案。（1）A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺这些从

13、活性污泥法派生出来的工艺都可以实现脱氮、除磷，都是比较实用的除磷脱氮工艺。（2）由于规模为8万吨/天的中小型污水处理厂来说，SBR工艺与氧化沟工艺是首选，而A2/O工艺对于中小型污水处理厂的建设费用偏高。（3）就脱氮除磷的效果而言，三者都有着良好的脱氮除磷效果，但是A2/O工艺若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用，而SBR和氧化沟的运行费用偏低。（4）三种工艺当中建设面积属SBR工艺的建设面积最少，对于用地紧张，地皮较高的城市而言，SBR工艺最为有利。（5）工程设计的地址为北京，冬季温度较低，在寒冷的气候条件下，因为表面爆气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度

14、降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，所以，在寒冷地区，采用氧化沟工艺，需要采取一些特殊措施，如将氧化沟加盖，而这些措施都使氧化沟工艺在和其它工艺竞争中，处于不利的地位。（6）在一些水量非常小的小城镇，夜间几乎没有污水产生，这时候SBR工艺和交替式氧化沟工艺有优越性，曝气设备可以白天运转，夜间停止运行。 （7）由于SBR采用鼓风曝气，氧化沟采用机械曝气，鼓风曝气比机械曝气更为省电，就耗能而言，SBR工艺比较节省能源消耗。（8）随着科技水平的提高，污水厂管理更趋向于简单，容易，而对于管理较为复杂A2/O和氧化沟，SBR具有自动化程度高，管理方便的优势，但是对管理人员的技术要求也比较高。（9）

15、水质指标上，SBR与氧化沟都有对BOD5、CODCr、SS较高的去除率，但对于除磷效果方面氧化沟不比SBR好，原因是氧化沟属于延时曝气，污泥龄较长。选择污水厂的处理工艺，是一件复杂的事情，目前的各种处理工艺，都各有优缺点，只有最适合某个工程的工艺，并不存在最先进的工艺。根据进出水水质、污水厂的规模、当地的经济条件、气候情况、厂址情况、地质条件、电价等情况，因地制宜地选择污水处理工艺，努力达到投资少，运转费用低，运行管理简单，在这些因素难以平衡的条件下，应该优选运转费用低，运行简单的工艺。综上所述，从各个方面比较和权衡，决定采用SBR工艺作为本次设计的主体工艺。4 设计计算4.1 格栅格栅是由一

16、组或数组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。4.1.1 设计说明假设采有机械式格栅（锐边矩形），组数为4组栅前流速V=0.8m/s，0.61.0m/s安装倾角=60o 60o90o格栅间隙e=20mm，属于中格栅4.1.2 设计计算（1）过栅水头损失h2h2=h0k=sin603=0.081m =2.42()经核算h2位于0.050.15m内，符合标准（2）栅条间隙数n（3）栅槽总宽度BB=S(n-1)+bn=10(40-1)10-3+2010-340=1.191.2m（4）进水渠

17、道渐扩部分长度L1，取B1=0.3m核算： BB1 V1= =0.72m/s 栅前流速0.61.0m/s 故符合标准 B/B11.2 符合标准（5）栅槽总长度LL2=L1, H1=h0+h1(超高0.3m)L=L1+L2+1.0+0.5+=1.4+0.7+1.0+0.5+0.417=4.017（6）栅槽总高度H=h0+h1+h2=0.3+0.4+0.81=0.781m（7）栅渣量所以采用机械格栅。4.2 调节池4.2.1 设计说明为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。其作用是对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作

18、事故排水。要求：（1） 调节池的位置，应根据所需的调节容积和消落深度，结合地形、地质条件选择，宜利用天然洼地。 （2）调节池的布置方式应根据地形、地质条件选择，可采用与引水渠相结合或相连通、与前池相结合或相连通、通过连接管（渠）直接向压力管道或前池供水等方式。调节池与各连接建筑物的水流衔接经水力计算确定。（3）调节池内设置沉渣斗，沉渣通过排渣管定期排出池外。为防止污水在池内短流，可以在池内设置若干纵向隔板。4.2.2 设计计算采用4个池子。（1）池容积VV=Qmaxt=40004=16000m3（2）池表面积AA=V/(hn)=16000/54=800m3 (h5m) （3）池长与池宽池长：池

19、宽选用21，采用一池双格式L=40m，B=20m（4） 总高H=h+h1=5+0.3=5.3m4.3 SBR池4.3.1 设计说明SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。拥有着自控能力好，占地面积小，良好的脱氮出磷效果，有效地抑制污泥膨胀，耐冲击负荷等优点，是中小型污处处理厂采用的工艺首选。随着科技水平的不断发展，SBR工艺的基础上不断涌现出许多的新型工艺。4.3.2 设计计算（1）运行周期 反应器个数n1=4，周期时间t=6

20、h，周期数n2=4，每周期处理水量5000m3进水时间根据滗水器设备性能，排水时间td=0.5hMLSS取4000mg/L，污泥界面沉降速度。U=4.6104-1.26=4.61044000-1.26=1.33(m)曝气池滗水高度h1=2.2m，安全水深=0.5m，沉淀时间：曝气时间ta=反应时间比：e=ta/t=2.7/6=0.45（2） 曝气池体积V出水溶解BOD5可用下式估算： Se=Sz-7.1Kdfle Kd活性污泥自身氧化系数，典型值为0.06； f二沉池出水SS中VSS所占比例取f=0.75； le二沉池出水SS取le=30mg/L。 Se=30-7.10.060.7530=20

21、.415mg/L 曝气池污泥龄c取25d，活性污泥产率系数Y取0.6，污泥自身氧化系数kd取0.06，曝气池体积： D=32 其中D为直径，（3）复核滗水高度h1，SBR曝气池共设4座，n1=4，有效水深H=5m，滗水高度h1 设定滗水高度2.2m复核结果与及设定值相同（4）复核污泥负荷（5）剩余污泥产量：污泥由生物污泥和非生物污泥组式。 剩余非生物污泥xs计算公式：剩余污泥总量（6）复核出水BOD5（7） 设计需氧量 设计需氧量包括氧化有机物需氧量，污泥自身需氧量，氨氮硝化需氧量和出水带走的氧量。有机物氧化需氧量系数a=0.5，污泥需氧系数b=0.12。 氧化有机物和污泥需氧量AOR1为：进

22、水总氮N0=45mg/L，出水氨氮Ne=15mg/L，硝化氨氮需氧量AOR2 反硝化产生的氧量： 总需氧量AOR=AOR1+AOR2-AOR3=11712+9468.56-5521.36=15659.2.kg/d= 652.4kg/h （8）标准需氧量SOR微孔曝气头安装在距池底0.3m处，淹没深度H=4.7mb=p+9.8103H=1.47105pa 空气用量 p=SOR/(0.3EA)=938.4/(0.30.2)=15640m3/h= 260m3/min（9） SBR总高H总=5+0.5=5.5m 4.4 污泥浓缩池4.4.1 设计说明污泥浓缩是降低污泥含水率，减少污泥体积的有效方法。污

23、泥浓缩主要减低污泥的间隙水，浓缩后的污泥近似糊状，仍保持着一定的流动性。减少水处理构筑物排出的污泥的含水量，以缩小其体积的一种污泥处理方法。适用于含水率较高的污泥。例如活性污泥，其含水率高达99左右。当污泥含水率由99降至96时，污泥的体积可缩小到原来的1/4。为了对污泥有效地、经济地进一步处理，须先进行浓缩。浓缩后的污泥含水率一般为9597。污泥浓缩中所排出的污泥水含有大量有机物质，一般混入原污水一起处理；不能直接排放，以免污染环境。4.4.2 设计计算进水污泥含水率P1=99.5%污泥固体负荷qs=28kg/m2d浓缩后污泥含水率P2=98%浓缩停留时间T=4hQw=SBR的污泥量=876

24、4/d 采用4个池（1）表面积（2） 池子直径D= =8.9m（3）水力负荷 m3/（m2d）（4）有效水深 h1=uTT为水力停留时间1018h，T为10hh1=25.78符合标准 （5）污泥池容积（6）浓缩池浓缩后总的排泥量m3/d（7）贮泥所需容积V2 V2=QW2t t取值为48hV2=109.05泥斗容积r1为1-2r2为0.5-1取r11.5，r21 h4=1.7320.5=0.866池底沉降池底可贮泥容积2+V1+V22 =7.1总贮泥量 VW=V4+V3 =7.1+4.31=11.41核算VW=15.41V2/2（8）浓缩池高度HH=h1+h2+h3+h4+h5=13.436m

25、（9） 每个浓缩池排水量 Q=QW湿-QW=327.15/d4.5 水力损失计算高程计算原则：根据高程布置的原则，为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为宜，为此，必须精算出污水流动中的水头损失。处理单元沿程损失局部损失其它损失总损失出水-SBR1.51651.30860.30193.127SBR-调节池0.77032.3080.71493.7977调节池-泵房0.28722.038902.3261泵房-格栅0.17131.65310.0811.9054格栅-进水0.14950.667100.8166表4-1 水力损失计算汇总表5 经济核算经济估算的原则：

26、（1）房屋构筑物的经济估算根据本工程设计的水流量以及用员数量来确定房屋的面积，根据每平方300元的比例对所有房屋进行预算。 （2）池体构筑物费用是根据设计计算出每个池体的长宽高，确定其体积的大小。以每立方400元的比例进行预算而得出。 （3）管道费用通过网上搜索和咨询，查出每种管道的单价，再对每种管道的使用长度进行计算，从而得到。 （4）不可预见费用是构筑物费用和管道费用之和的10%到15%。5.1 一次性投资一次性投资包括构筑物费用，管道费用，设备费用，不可预见费用，每部分投资见下列各表。表5-1 房屋构筑物投资表 建筑物尺寸（mm） 面积m2价格(万元)生产管理用房2013 2609.1行

27、政办公用房186 1043.64污水泵房14.34.56565.281.96污泥泵房21.353.3471.3092.14鼓风机房17.054.61578.692.361脱水机房25.49228.66.858化验室1415 2107.35机修间13.510 1354.725冷工作棚96 541.89电修间205 401.4水表间202 401.4泥木工间202 401.4车库8.510 852.975仓库209 1806.3食堂2820 48016.8浴锅1310 1304.55传达室104 401.4宿舍208 1605.6露天休息室85 401.4自行车棚104 401.4球场3020 6

28、0024堆棚1010 1003.5绿化用房107 702.45合计114.599表5-2 池体构筑物投资表池体构筑物尺寸（mmm）体积（m3）价格(万元)格栅4.170.7811.222.560.9024调节池40205.312720508.8SBR池D=32，H=4.521704868.16污泥浓缩池D=8.9，H=11.75013200.52合计1578.3824表5-3 设备投资表名称数量 价格（万元）功率其他参数污泥泵100ZQ-3830.4860kw污泥量200m3/h鼓风机RD-15035.108kw空气量260m3/min污水泵400TSW-530I30.360.28kw板框式压

29、滤机 BAMY60/870-V26.001.5kw机械格栅HG-120047.20 污泥搅拌设备ZJ-700612.001.8kw浓缩机NX-2416.202kw 合计 37.34表5-4 管道投资表管路名称长度（m）管径（mm）投资(万元)材质污水管66870037.211钢管污泥管626.5DN65-10200.738钢管超越管428PC-A400(75)3.848砼管放空管221PC-A400(75)1.9828砼管上清液回流管3383502.1钢管雨水管2665PC-AB600(110)59砼管空气管345UPVC排水管d1100.025塑料管栅渣外运管50.52000.7113钢管

30、合计 105.62 表5-5 一次性投资汇总表项目构筑物费用管道费用设备费用不可预见费用一次性投资总费用投资额（万元）1692.9814105.6237.34265.782101.72145.2 运行成本估算表5-6 运行成本估算表项目成本备注电费1元/度52857.6元/月人工费2000元/（月人）240000元/月维修费5%设备费用18670元/月处理1吨水所需成本0.13元/吨6 结论（1）工程设计的目标污水为北京市的城市生活污水，日平均流量为80000m3/d，水量变化系数为1.2。其污水的进水水质为CODCr=300 mg/L，BOD5 =150 mg/L，NH4+-N=45 mg/

31、L，SS=200 mg/L，TP=15 mg/L，出水水质为CODCr=60 mg/L，BOD5 =30 mg/L，NH4+-N=15 mg/L，SS=30 mg/L，TP=1 mg/L，设计后的出水指标均达到设计要求，符合国家城镇生活污水处理厂综合排放标准二级排放标准。（2）工程设计主体采用SBR工艺。污水经过格栅，去除大颗粒物质，悬浮物和一部分的SS，达到污水的一级处理，随后通过调节池进入SBR主体反应器当中，实现好氧缺氧好氧交替运行，能有效的去除BOD5，CODCr，达到良好的脱氮除磷效果。最后经过SBR后排出的污泥进入污泥浓缩池后，在脱水间经过处理随后外运。（3）通过构筑物费用，管道费

32、用，设备费用，不可预见费用的计算，得出工程总成本为2101.7214万元。每吨水的处理成本为0.13元。（4）随着城市化的不断发展和人民生活水平的提高，城市生活污水的排放数量大，呈逐年增长趋势，且污水成分日趋复杂，是导致水体环境恶化的主要污染源，所以城市生活污水的治理十分重要。就目前而言，城市生活污水治理的方法主要是生物处理方法，这些方法运用到城市生活污水治理中能有效地解决污水治理问题。科学技术的不断更新发展，相信在未来城市污水治理的方法更加科学更加环保更加有效。 参考文献1 闪红光环境保护设备选用手册水处理设备M北京：化学工业出版社，20042 高廷耀，顾国维，周琪水污染控制工程M北京：高等

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