AO工艺污水处理厂课程设计.docx

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AO工艺污水处理厂课程设计

4

1.5

5

5

1.2.15

1.2.25

1.2.36

1.2.46

1.2.5出水水质................................................6

1.2.6设计依据.....7

工程建设的必要性和工程内容7

1.3.1工程建设的必要性7

1.3.2工程建设的内容8

2．工程规模与处理程度8

设计区域现状污水量8

2.1.1生活污水量8

2.1.2工业企业污水量8

2.1.3污水总量8

污水处理厂设计规模.9

设计区域水质情况.9

2.3.1设计进出水水质的确定.9

3．.9

9

3.1.19

10

3.1.310

3.1.410

511

污泥处理与处置11

4．污水处理厂方案的确定11

污水处理厂工艺选择原则11

污水处理方案的比选..12

2.1AO工艺............................................12

4.2.2SBR工艺..............................................14

4.2.3氧化沟工艺............................................16

4.2.4城市污水处理工艺选择.................................17

4.2.5污水厂总平面图的布置.................................18

4.2.6处理筑物设计流量（二级构）.............................18

污水处理构筑物设计.......................................19

4.3.1.中格栅和提升泵房（两者合建在一起）....................19

4.3.2沉沙池...............................................20

4.3.3初沉池...............................................21

4.3.4厌氧池...............................................21

4.3.5缺氧池...............................................22

4.3.6曝气池...............................................22

4.3.7二沉池...............................................22

污泥处理构筑物的设计计算.................................23

4.4.1污泥泵房.............................................23

4.4.2污泥浓缩池...........................................23

污水厂平面，高程布置......................................24

4.5.1平面布置.............................................24

4.5.2管线布置.............................................24

4.5.3高程布置............................................25

5污水厂设计计算书...............................................25

污水处理构筑物设计计算...................................25

5.1.1其设计参数...........................................25

5.1.2设计参数..............................................25

5.1.3设计计算..............................................26

5.1.4污水提升泵房..........................................27

5.1.5设计概述..............................................28

5.1.6集水间计算............................................28

5.1.7水泵总扬程估算........................................29

5.1.8校核总扬程............................................29

沉砂池..................................................30

5.2.1设计参数.............................................30

5.2.2设计计算..............................................30

设计概述..................................................32

5.3.1设计计算..............................................32

厌氧池....................................................34

5.4.1设计参数..............................................34

5.4.2.设计计算.............................................34

缺氧池计算................................................34

5.5.1设计参数..............................................34

5.5.2设计计算..............................................34

曝气池设计计算...........................................35

5.6.1污水处理程度的计算....................................35

5.6.2曝气池的计算与各部位尺寸的确定........................35

曝气系统的计算与设计......................................37

供气量的计算..............................................38

空气管系统计算............................................40

6回流污泥泵房...................................................43

7二沉池.........................................................43

7.1.1设计概述..............................................43

7.1.2．设计计算.............................................43

8．1污泥处理部分构筑物计算.......................................45

8.1.1污泥浓缩池设计计算....................................45

8.1.2浓缩污泥量的计算......................................45

8.1.3浓缩池各部分尺寸计算..................................46

储泥灌与污泥脱水机房设计计算.................................47

高程计算....................................................47

8.3.1污水处理部分高程计算...................................48

8.3.2污泥处理部分高程计算.......................................49

参考文献.........................................................49

致谢附图........................................................51

引言

长期以来，城市污水处理均以去除有机物和悬浮物为目的，其工艺为普通活性污泥法．该法对氮、磷等无机营养物去除效果很差．一般来说*1，氮的去除率只有20％～30％，磷的去除率只有10％～20％．随着大量的化肥、农药、洗涤剂等高浓度氮、磷工业废水的排出，导致城市污水中N、P浓度急剧增加，从而引起水体中溶解氧降低及水体富营养化，同时影响了处理后污水的复用．所以，要求在城市污水处理过程中不仅要有效地去除BOD和SS，而且要有效地脱氮除磷．八十年代以来，生物脱氮除磷工艺已成为现代污水处理的重大课题，特别是以厌氧－缺氧－好氧*2*3（Anaerobic－Anoxic－aerobic，简称A2/O工艺）系统的生物脱氮除磷工艺，因其特有的技术经济优势和环境效益，越来越受到人们的高度重视。

本设计中即采用厌氧－缺氧－好氧（Anaerobic－Anoxic－aerobic，即A2/O工艺）对某城市生活污水进行处理，日处理能力100000方。

出水达到1996年颁布的国家综合污水排放标准*4水质要求。

1设计任务及设计资料

设计任务与内容

该城市污水处理厂的AAO工艺流程设计，对流程进行详细的工艺计算，水力计算，对工程进行概算，绘制总平面图、流程高程图，单体构筑物工艺图。

工艺要求对污水进行生物脱氮除磷。

设计原始资料

1.2.1城市气象资料

经调查和咨询，南京玄武区的气象资料见表1：

表1污水处理厂所处城市气象资料

年平均气温

12℃

月平均最高气温

25℃

月平均最低气温

4℃

最高气温

36℃

最低气温

-4-5℃

年平均降雨量

1000㎜

冰冻线深

300㎜

主风向

西南风

温度在-10℃度以下

0天

相对湿度

70％

1.2.2地质资料

污水处理厂处的地下土壤为：

亚黏土，平均地下水位在地表以下：

20m

1.2.3设计规模

污水厂的处理水量按最高日最高时流量，污水厂的日处理量为10万方。

主要处理城市生活污水以及部分工业废水，按生活污水量来取其时变化系数为。

1.2.4进出水水质

该水经处理以后，水质应符合国家《污水综合排放标准》（GB8978－1996）中的二级标准，由于进水不但含有BOD5，还含有大量的N，P所以不仅要求去BOD5除还应去除不中的N，P达到排放标准。

进水PH为6-7，总氮为44-45mg/L。

其他见表2：

表2污水厂设计进出水水质对照表

单位：

mg/L

COD

BOD5

SS

TN

NH3－NTP

进水

320

160

300

35

264

出水

60

20

30

15

8

城市污水总干管进入污水厂入口处的管径为1米，水量2000毫米，管底埋深2.3米。

该城市地势为东南方向较高，西北方向较低，城市的排水出路在西北方向，在城市北侧有一条河流为污水的最终收纳水体，污水厂址位于城市西北，河流的南岸，污水厂厂区地势平坦，地面标高（黄海高程）为18米，受纳水体洪水位为17米。

1.2.5出水水质

根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，本设计出水水质如下：

表一级B标准（单位：

mg/L）主要指标

B项目

BCODcr（mg/L）

CBOD5（mg/L

SSS（mg/L）

TTN（mg/L）

TTP（mg/L）

一出水标准

2≤60

3≤20

2≤20

4≤20

4≤1

1.2.6设计依据

（1）污水处理工程毕业设计任务书；

（2）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）；

（3）《污水排入城市下水道水质标准》（CJ-3082-2002），中国建筑工业出版社；

（4）《城市污水处理工程项目建设标准》，建设部，2001年；

（5）《室外排水设计规范》（GB50101-2006），中国计划出版社；

（6）《污水综合排放标准》GB8978－1996）；

（7）《城镇污水处理厂附属建筑设备设计标准》（CJJ31-89），中国建筑工业出版社，1989年；

（8）《建筑制图标准汇编》中国建筑工业出版社，1996年。

工程建设的必要性和工程内容

1.3.1工程建设的必要性

随着长三角地带工业迅速发展，各种工厂企业相继兴建起来，大量的污水未经处理排入河流中，及城市污水的排放都造成了对水环境生态系统的严重污染，大大影响了饮用水的水质。

因此，河流水质恶化已成为该区主要环境问题之一，并已成为制约该区经济和生活质量发展的关键因素。

如不尽快治理，整个水环境质量恶化程度势必加剧。

水资源是人类赖以生存的基本物质之一，已成为人类社会可持续发展的重要限制因素。

近年来随着城镇建设和工业的发展，城镇用水量急剧增加，大量不达标污废水的排放不仅污染了环境和水源，更加重了水资源的日益短缺和水质的日益恶化，从而导致生态环境的恶性循环。

综上所述，修建污水处理厂是必要的，刻不容缓的。

1.3.2工程建设的内容

本工程建设总规模为万m3/d，工程内容是：

建设某市某城镇污水处理厂。

2工程规模与处理程度

设计区域现状污水量

该污水厂位于市区东南郊，主要接纳和处理居住区生活污水和少量的工业废水。

2.1.1生活污水量

该镇现状人口万人

该镇现状街区面积216.64ha

人均综合用水指标200L/人·d

生活用水量=×=万m3/d

2.1.2工业企业污水量

企业甲废水产生量万m3/d

企业乙废水产生量万m3/d

工业废水产生量=+=万m3/d

2.1.3污水总量

现状污水产生总量=（+）×80%=9万m3/d

地下水渗入率：

取地下水渗入量为设计污水量的10%

设计水量=9万m3/d+9万m3/d×10%=万m3/d

污水处理厂设计规模

取100000m3/d

设计区域水质情况

2.3.1设计进出水水质的确定

该区域主要污水来源是居民生活污水和少量的工业轻污染废水，污水有机物浓度较低，BOD/COD=，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标。

根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定确定该城镇污水处理厂出水达到一级B标准，具体标准见下表。

表进出水水质要求的（单位：

mg/L）主要指标

B项目

BCODcr（mg/L）

CBOD5（mg/L）

SSS（mg/L）

TTN（mg/L）

TP（mg/L）

3进水水质

1320

3160

2300

435

44

出出水水质

160

520

130

115

去去除率

%

%

990%

%

%

3设计说明书

去除率的计算

3.1.1溶解性BOD5的去除率

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。

取原污水BOD5值（S0）为250mg/L，经初次沉淀池及缺氧池、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

＝320（1-25％）＝240mg/L

计算去除率，对此，首先按式BOD5＝5

（

）=

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，一般介于之间，取；

X

---活性微生物在处理水中所占比例，取值

得BOD5＝

处理水中溶解性BOD5值为：

＝L

去除率

＝/240=%

3.1.2COD的去除率：

入水COD为320mg/L；

=（320-60）/320=%

3.1.3.SS的去除率：

入水SS为300mg/L

3.1.4.TN的去除率：

TN

=（）/4=%

3.1.5.TP的去除率：

出水标准中的总氮为25mg/L，处理水中的总氮设计值取15mg/L，入水总氮取35mg/L，总氮的去除率为：

=（35-15）/35=%

污泥处理与处置

污泥中含有大量的有毒有害物质，如寄生虫卵、病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等，同时也含有一些植物营养素（氮、磷、钾）、有机物等。

因此污泥需要及时处理与处置，以便达到如下目的：

（1）使有毒有害物质得到妥善处理或利用；

（2）使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果；

（3）使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理；

（4）使有用物质能够得到综合利用，变害为利。

污泥处置的目的是实现减量化、稳定化、无害化及综合利用。

处置方法包括：

污泥减量（污泥浓缩脱水、干化等去除污泥中的水分）；

污泥稳定（进一步降解污泥中的有机物）等；

污泥的最终处置方法：

卫生填埋、排海、焚烧、土地利用等。

污水处理厂排出的污泥执行《污水综合排放标准》（GB8978－1996），本项目的污泥最终送到田地最肥料使用。

4污水处理厂方案的确定

污水处理厂工艺选择原则

污水处理工艺流程的选择是工程建设成败的关键，它关系到水处理系统的处理效果、处理出水水质、运行稳定性、建设投资、运行成本等。

需考虑到污水的处理程度、当地的各项条件、原污水的水量与污水流入工况、施工的难易程度和运行管理所需要的技术条件等因素[3]。

因此，各个地区、各个城市的具体情况不同，需求不同，选择的工艺亦有所不同。

根据统计资料，目前世界上使用最多的是活性污泥法，其中又有不同的模式，如传统活性污泥法、阶段曝气法、曝气沉淀池、AB法、A-O法等。

当然，也有采用其它方法的如:

生物膜法、物理化学法以及自然处理法、氧化塘等。

每种处理工艺方法均有其各自的特点及适应范围，应根据当地的各种不同条件和要求选择处理形式。

在工程设计上要因地制宜，综合考虑排水系统现状或规划、厂区地形及地质、温度、降雨、污水量、水质、排放标准、设备等，

还要按照一定的原则。

1.主要按以下原则确定：

（1）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；

（2）设备选型合理、可靠、先进；

（3）采用工艺先进、成熟，管理方便的设计方案；

（4）减少投资和日常运行费用；

（5）便于实现处理工艺运转的自动控制，以尽可能少的投入取得尽可能大的效益；

（6）运行管理方便，运转方式灵活，并可根据不同的进水水质调整运行方式和参数，最大限度地发挥处理装置和构筑物的处理能力。

2.最佳的处理方案要体现以下优点：

（1）保证处理效果，运行稳定；

（2）占地面积小，泥量少，管理方便；

（3）基建投资省，耗能低，运行费用低。

污水处理方案的比选

2.1AO工艺

在A/O工艺基础上，加入一个缺氧池，并将好氧池中的混合液回流到缺氧池，达到反硝化脱氮的目的，这就是A2/O工艺[8]，如图所示。

图3.1A2/O示意图

1.A2/O工艺特点

（1）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；

（2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100；

（3）污泥中含P浓度高，一般为%以上，具有很高的肥效；

（4）运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低；

（5）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；

（6）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和硝酸态氧的影响，因而脱N除P效率不可能很高。

2.存在的问题

（1）除磷效果难于再行提高，特别是当P/BOD值高时更是如此；

（2）脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般不宜太高；

（3）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磷现象出现，但DO浓度也不宜过高，以防循环混液对缺氧反应器的干扰。

4.2.2SBR工艺

SBR工艺是通过时间上的交替来实现传统活性污泥法的整个运行过程，它在流程上只有一个基本单元，将调节池、曝气池和二沉池的功能集于一池，进行水质水量调节、微生物降解有机物和固、液分离等。

经典SBR反应器的运行过程为：

流入→反应→沉淀→排放→待机。

图SBR示意图

1.SBR工艺的工作过程

（1）流入工序：

废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓速搅拌三种；

（2）曝气反应工序：

当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，脱N除P应进行相应的处理工作；

（3）沉淀工序：

使混合液泥水分离，相当于二沉池；

（4）排放工序：

排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为种泥；

（5）待机工序：

处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。

2.SBR工艺的优点

SBR工艺由于采用合建式，不需要设置二沉地，同时由于采用微孔曝气，可以采用的水深一般为4～6m，所以SBR工艺的占地面积小，如果污水处理厂所在地的征地费用比较高，对SBR工艺有利。

（1）处理效果稳定，对水量、水质变化适应性质、耐冲击负荷；

（2）理想的推流过程使生化反应推力大、效率高；

（3）污泥活性高，浓度高且具有良好的污泥沉降性能；

（4）脱氮除磷效果好。

3.SBR工艺的缺点

（1）和合建式氧化沟一样，因为在一个较长停留时间的曝气系统内，只有50%左右的池容用于曝气，SBR工艺的容积利用率也不高；

（2）连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池；

（3）对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁，因此，对自控设备的要求比较高，目前，某些国产设备的质量尚不过关，如果考虑进口，自控系统所占的投资比例将增加，而且将增大维修费用；

（4）无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求；

（5）设备的闲置率较高；

（6）污水提升水头损失较大；

（7）如果需要后处理，则需要较