某12萬噸城市污水處理廠的A2O工藝設(shè)計

某12萬噸城市污水處理廠的A2O工藝設(shè)計某12萬噸/日城市污水處理廠的A2/O工藝設(shè)計摘要本次畢業(yè)設(shè)計的題目為某城市污水處理廠工藝的設(shè)計-A2/O工藝。主要任務(wù)是完成該污水處理廠的平面布置、各個構(gòu)筑物的初步設(shè)計和一些處理構(gòu)筑物施工圖的設(shè)計。初步設(shè)計要完成設(shè)計說明書一份、污水處理廠平面布置圖一張、污水處理廠工藝流程圖一張以及主要構(gòu)筑物設(shè)計圖三張；在主要構(gòu)筑物設(shè)計圖的設(shè)計中，主要是完成生物池、二沉池和接觸消毒池的設(shè)計。該污水處理廠工程，規(guī)模為12萬噸/日。進(jìn)水水質(zhì)見下表：污水進(jìn)水水質(zhì)單位：mg/L項目CODcrBOD5NH4+-NSSTN0TP0含量27013530135303本次設(shè)計所選擇的A2/O工藝，具有良好的脫氮除磷功能。該污水廠的污水處理流程為：污水從粗格柵到污水提升泵房，再從泵房到細(xì)格柵，然后到旋流沉砂池，再進(jìn)入生物池（即A2/O反應(yīng)池），再從生物池進(jìn)入二沉池，污水再經(jīng)過接觸消毒池后排入自然水體；污泥處理流程為：旋流沉砂池產(chǎn)生的垃圾直接外運處置，二沉池產(chǎn)生的剩余污泥則運入貯泥池，二沉池的回流污泥則通道管道、污泥回流泵房再次進(jìn)入A2/O反應(yīng)池，經(jīng)過貯泥、加藥處理后的污泥，進(jìn)入污泥濃縮脫水車間，最后外運處理。污水處理廠處理后的出水水質(zhì)要達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）中的一級b標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)的具體數(shù)據(jù)如下表所示：出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)單位：mg/L項目CODcrBOD5NH4+-NSSTN0TP0含量60201520151關(guān)鍵詞：A2/O工藝,脫氮除磷,污水處理,污泥處理THEA2/OPROCESSDESIGNOFACITYSEWAGETREATMENTPLATEABSTRACTThesubjectofthisgraduationprojectforamunicipalsewagetreatmentplantprocessdesign—A2/Oprocess.Maintaskistocompletethelayoutofthesewagetreatmentplant,thepreliminarydesignofthevariousstructuresandconstructionplansofdealingwiththedesignofstructures.Tocompletethepreliminarydesignofadesignmanual,wastewatertreatmentplantwithafloorplan,flowchartofasewagetreatmentplantandthedesignofthreemainstructures;designofthemaindesignofstructures,mainlyisthebiologicalpool,secondarysedimentationtankdesignandcontactdisinfectiontank.Thissewagetreatmentplantproject,thescaleis120000m3/d.Theinfluentwaterqualityisinthetablebelow.Influentwaterqualityunits:mg/LProjectCODcrBOD5NH4+-NSSTN0TP0Content27013530135303TheselectedA2/Oprocess,hasagoodNitrogenandPhosphorusRemoval.Thissewagetreatmentplantforthesewagetreatmentprocessis:sewagefromthecoarsegridtoenhancethepumpingstation,thenfromthepumptothefinegrid,Andthentothecyclonegritchamber,thenenteringthebiologicalpool(A2/Oreactor),thenfromthepoolintothesecondarysedimentationtank,afterexposuretowaterdisinfectionandthendischargedintothenaturalwater;Sludgetreatmentprocessis:vortexgritchambersludgeintothesludgedewateringplantdirectly,secondarysettlingtanksludgearealsobroughtintotheworkshop,secondarysedimentationtankproducedreturnedsludgechannelpipes,returnedsludgefromthepumptore-enterA2/Oreactor,aftertreatmentplantsludgedewateringsludge,mudintothestoragepool,thelastisoutwardprocessing.Afterthesewagetreatmentplanteffluentqualitytoachieve"urbansewagetreatmentplantemissionstandards"(GB18918-2002)inafirstorderandbstandard.Thisstandard'sdataisinthetablebelow.Effluentwaterqualityunits:mg/LProjectCODcrBOD5NH4+-NSSTN0TP0Content60201520151KEYWORDS:A2/Oprocess,NitrogenandPhosphorusremoval,Wastewatertreatment,Sludgetreatment目錄第1章前言(1)§1.1城市污水來源、水量及水質(zhì)特點分析(1)§1.1.1城市污水來源(1)§1.1.2城市污水水量(2)§1.1.3城市污水水質(zhì)特點(2)§1.1.4城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)及水量(3)§1.2設(shè)計依據(jù)(3)§1.2.1法律法規(guī)依據(jù)(3)§1.2.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范依據(jù)(3)§1.3設(shè)計范圍(3)§1.4設(shè)計原則(4)§1.5執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)(5)第2章污水處理方案及選擇論證(6)§2.1污水主要處理方法(6)§2.1.1SBR法(6)§2.1.2厭氧池+氧化溝法(7)§2.1.3A2/O法(7)§2.1.4一體化反應(yīng)池(8)§2.2污水處理方案的選擇(9)第3章污水處理工藝流程設(shè)計及原理說明(10)§3.1污水處理工藝流程設(shè)計(10)§3.2工藝原理及工程說明(10)§3.2.1格柵(10)§3.2.2旋流沉砂池(11)§3.2.3生物池(11)§3.2.4二沉池(11)§3.2.5接觸消毒池(11)§3.2.6污泥處理(12)第4章主要構(gòu)筑物的工藝設(shè)計與計算(13)§4.1設(shè)計流量的計算(13)§4.2格柵(13)§4.2.1粗格柵設(shè)計計算(14)§4.2.2細(xì)格柵設(shè)計計算(16)§4.3污水泵房(17)§4.3.1水泵的選擇(17)§4.3.2集水間計算(18)§4.4旋流沉砂池(18)§4.4.1設(shè)備選型(18)§4.4.2排沙方法(19)§4.5A2/O反應(yīng)池(19)§4.5.1判斷是否可采用A2/O法(19)§4.5.2有關(guān)設(shè)計參數(shù)(20)§4.5.3設(shè)計計算：(21)§4.6二沉池(29)§4.6.1設(shè)計參數(shù)(30)§4.6.2設(shè)計計算(31)§4.7接觸消毒池(37)§4.7.1消毒劑的選擇(37)§4.7.2消毒劑的投加(37)§4.7.3消毒池設(shè)計計算(38)§4.8污泥處理設(shè)計計算(39)§4.8.1污泥的來源與特性(40)§4.8.1污泥處理的目的與原則(41)§4.8.2污泥泵房設(shè)計(41)§4.8.3貯泥池(42)§4.8.4加藥間(44)§4.8.5污泥濃縮脫水車間(45)第5章污水處理廠平面布置(48)§5.1平面布置的基本原則(48)§5.2平面布置(49)§5.2.1工藝流程布置(49)§5.2.2構(gòu)筑物平面布置(49)§5.2.3污水廠管線布置(49)§5.2.4廠區(qū)道路布置(50)§5.2.5廠區(qū)綠化布置(50)§5.3污水處理廠高程布置(50)§5.3.1高程布置原則(51)§5.3.2構(gòu)筑物高程計算(51)§5.3.3經(jīng)濟技術(shù)分析(54)第6章結(jié)論(56)參考文獻(xiàn)(57)致謝(59)第1章前言§1.1城市污水來源、水量及水質(zhì)特點分析§1.1.1城市污水來源[6]一、生活污水生活污水主要來自家庭、商業(yè)、機關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、城鎮(zhèn)公共設(shè)施及工廠的餐飲、衛(wèi)生間、浴室、洗衣房等，包括廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣排水、沐浴排水及其他排水等。生活污水的主要成分為纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)，氮、磷、硫等無機鹽類及泥沙等雜質(zhì)，生活污水中還含有多種微生物及病原體。這些物質(zhì)按其化學(xué)性質(zhì)來分，可分為無機物與有機物，通常無機物為40%，有機物為60%；按其物理性質(zhì)來分，可分為不溶性物質(zhì)、膠體性物質(zhì)和溶解性物質(zhì)。生活污水的水質(zhì)一般較穩(wěn)定，濃度較低，也較容易通過生物化學(xué)方法進(jìn)行處理。二、工業(yè)廢水工業(yè)廢水主要是在工業(yè)生產(chǎn)過程中被生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品或成品等物料所污染的水。工業(yè)廢水由于種類繁多，污染物成分及性質(zhì)隨生產(chǎn)過程而異，變化復(fù)雜。一般而言，工業(yè)廢水污染比較嚴(yán)重，往往含有有毒有害物質(zhì)，需局部處理達(dá)到要求后才能排入城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)，是城鎮(zhèn)污水中有毒有害污染物的主要來源[6]。三、初期雨水初期雨水是雨雪降至地面形成的初期地表徑流。初期雨水的水質(zhì)水量隨區(qū)域環(huán)境、季節(jié)和時間變化，成分比較復(fù)雜。影響初期雨水被污染的主要因素有大氣質(zhì)量、氣候條件、地面及建筑物環(huán)境質(zhì)量等[6]。四、城鎮(zhèn)污水城鎮(zhèn)污水包括生活污水、工業(yè)廢水等，在合流制排水系統(tǒng)中包括雨水，在半分流制排水系統(tǒng)中包括初期雨水。城鎮(zhèn)污水成分性質(zhì)比較復(fù)雜，不僅各城鎮(zhèn)間不同，同一城市中的不同區(qū)域也有差異，需要進(jìn)行全面細(xì)致的調(diào)查研究，才能確定其水質(zhì)成分及特點?！?.1.2城市污水水量污水水量還會與降雨有一定關(guān)系，不過現(xiàn)如今的城市管道系統(tǒng)絕大部分采用的是分流系統(tǒng)，即污水管道與雨水管道分開，這樣在很大程度上減少了降水對于污水處理廠的壓力。雨水經(jīng)過收集后只需要經(jīng)過較少的處理就能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)排入自然水體?！?.1.3城市污水水質(zhì)特點城市污水的水質(zhì)在主要方面具有生活污水的一切特征。但在不同的城市，因工業(yè)的規(guī)模和性質(zhì)不同，城市污水的水質(zhì)也受工業(yè)廢水和水量的影響而明顯變化。典型的生活污水水質(zhì)變化大體有一定范圍，可參見表1-1。表1-1典型的生活污水水質(zhì)示例[3]濃度(mg/L)指標(biāo)濃度（mg/L）指標(biāo)高中低高中低固體（TS）1200720350可生物降解部分750300200溶解性總固體850500250溶解性375150100非揮發(fā)性525300145懸浮性375150100揮發(fā)性325200105總氮854020懸浮物（SS）350220100有機氮35158非揮發(fā)性755520游離氮502512揮發(fā)性27516580亞硝酸鹽000可沉降物（mg/L）20105硝酸鹽000生化需氧量20010050總磷1584溶解性29016080有機磷531懸浮性1000400250無機磷1053總有機碳400150100氯化物20010060化學(xué)需氧量600250150堿度20010050§1.1.4城市污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)及水量該工程設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)如表1-2所示。表1-2污水進(jìn)水水質(zhì)單位：mg/L該設(shè)計的污水處理量為120000m3/d?！?.2設(shè)計依據(jù)§1.2.1法律法規(guī)依據(jù)一、《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》二、《中華人民共和國水污染防治法》三、《中華人民共和國污染防治法實施細(xì)則》[6]§1.2.2技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及技術(shù)規(guī)范依據(jù)一、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918—2002）二、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）三、《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T14848-93）四、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)五、《室外排水設(shè)計規(guī)范》（GB50014-2006）[6]§1.3設(shè)計范圍本次設(shè)計的設(shè)計范圍為污水流入設(shè)計的污水處理廠廠區(qū)，再流經(jīng)各個污水處理構(gòu)筑物、管渠直至完成處理流程到出水達(dá)標(biāo)排放至自然水體，同時還有污泥的貯存、加藥、濃縮脫水以及形成泥餅外運等。設(shè)計的內(nèi)容包括污水處理工藝流程的選擇與設(shè)計、污水處理構(gòu)筑物的設(shè)計、污泥處理系統(tǒng)設(shè)計、污水管線的設(shè)計、污泥管線的設(shè)計等?！?.4設(shè)計原則[6]一、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠認(rèn)真研究各項基礎(chǔ)資料、基本數(shù)據(jù)，全面分析各項影響因素，充分掌握水質(zhì)水量的特點和地域特性，合理選擇好設(shè)計參數(shù)，為工程設(shè)計提供可靠的依據(jù)。二、廠址選擇合理根據(jù)城鎮(zhèn)總體規(guī)劃和排水工程專業(yè)規(guī)劃，結(jié)合建設(shè)地形地區(qū)、氣相條件，經(jīng)全面地分析比較，選擇建設(shè)條件好、環(huán)境影響小的廠址。三、工藝先進(jìn)實用選擇技術(shù)先進(jìn)、運行穩(wěn)定、投資和處理成本合理的污水污泥處理工藝，積極慎重地采用經(jīng)過實踐證明行之有效的新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備，使污水處理工藝先進(jìn)，運行可靠，處理后水質(zhì)穩(wěn)定地達(dá)標(biāo)排放。四、總體布置考慮周全根據(jù)處理工藝流程和各建筑物、構(gòu)筑物的功能要求，結(jié)合廠址地形、地質(zhì)和氣候條件，全面考慮施工、運行和維護(hù)的要求，協(xié)調(diào)好平面布置、高程布置及管線布置之間的相互關(guān)系，力求整體布局合理完美。五、避免二次污染污水處理廠作為環(huán)境保護(hù)工程，應(yīng)盡量避免或減少對環(huán)境的負(fù)面影響，如氣味、噪音、固體廢物污染等；妥善處置污水處理過程中產(chǎn)生的柵渣、沉砂、污泥和臭氣等，避免對環(huán)境的二次污染。六、運行管理方便以人為本，充分考慮便于污水處理廠運行管理的措施。污水處理工程中的自動控制，力求安全可靠、經(jīng)濟實用，以利提高管理水平，降低勞動強度和運行費用。七、近期遠(yuǎn)期結(jié)合污水處理廠設(shè)計應(yīng)近遠(yuǎn)期全面規(guī)劃，污水廠的廠區(qū)面積，應(yīng)按項目總規(guī)?？刂?，并做出分期建設(shè)的安排，合理確定近期規(guī)模。八、滿足安全要求污水處理廠設(shè)計須充分考慮安全運行要求，如適當(dāng)設(shè)置分流設(shè)施、超越管線等。廠區(qū)消防的設(shè)計和消化池、貯氣罐及其他危險單元設(shè)計，應(yīng)符合相應(yīng)安全設(shè)計?！?.5執(zhí)行排放標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）的水污染物排放濃度限值如下表1-3。表1-3基本控制項目最高允許排放濃度單位：mg/L第2章污水處理方案及選擇論證§2.1污水主要處理方法城市污水處理廠的方案，既要考慮有效去除BOD5，又要適當(dāng)去除N、P，故可采用SBR法、氧化溝法或A2/O法，以及一體化反應(yīng)池及三溝式氧化溝的改良設(shè)計。§2.1.1SBR法[6]工藝流程：污水→一級處理→曝氣池→處理水工作原理：一、流入工序：廢水注入，注滿后進(jìn)行反應(yīng)，方式有單純注水、曝氣、緩速攪拌三種；二、曝氣反應(yīng)工序：當(dāng)污水注滿后即開始曝氣操作，這是最重要的工序，根據(jù)污水處理的目的，脫氮除磷應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)的處理工作。三、沉淀工藝：使混合液泥水分離，相當(dāng)于二沉池；四、排放工序：排除曝氣沉淀后產(chǎn)生的上清液，作為處理水排放，一直到最低水位，在反應(yīng)器殘留一部分活性污泥作為泥種。五、待機工序：等處理水排放后，反應(yīng)器處于停滯狀態(tài)等候一個周期。優(yōu)點：一、可同時脫氮除磷；二、靜置沉淀可獲得低SS出水；三、耐受水利沖擊負(fù)荷；四、操作靈活性好。缺點：一、同時脫氮除磷時操作復(fù)雜；二、潷水設(shè)施的可靠性對出水水質(zhì)影響大；三、設(shè)計過程復(fù)雜；四、維護(hù)要求高，運行對自動控制的依賴性強；五、池體容積較大?！?.1.2厭氧池+氧化溝法[2]污水→粗格柵→提升泵房→細(xì)格柵→旋流沉砂池→厭氧池→氧化溝→二沉池→接觸池→處理水排放工作原理：氧化溝一般呈環(huán)形溝渠狀，污水在溝渠內(nèi)做環(huán)形流動，利用獨特的水力流動特點，在溝渠轉(zhuǎn)彎處設(shè)曝氣裝置，在曝氣池上方為厭氧段，下方則為好氧段，從而產(chǎn)生富氧區(qū)和缺氧區(qū)，可以進(jìn)行硝化和反硝化作用，取得脫氮的效應(yīng)，同時氧化溝法污泥齡較長，可以存活時代時間較長的微生物進(jìn)行特別的反應(yīng)，如脫氮除磷。工作特點：一、在液態(tài)上，介于完全混合與推流之間，有利于活性污泥的適于生物凝聚作用。二、對水量水溫的變化有較強的適應(yīng)性，處理水量較大。三、污泥齡較長，一般長達(dá)15-30天，到以存活時間較長的微生物，如果運行得當(dāng)，可以進(jìn)行脫氮除磷反應(yīng)。四、污泥產(chǎn)量低，且多已達(dá)到穩(wěn)定。五、自動化程度較高，便于管理。六、占地面積較大，運行費用低。七、脫氮效果還可以進(jìn)一步提高，因為脫氮效果的好壞很大一部分決定于內(nèi)循環(huán)，要提高脫氮效果勢必要增加內(nèi)循環(huán)量，而氧化溝的內(nèi)循環(huán)量從理論上說可以不受限制，因而具有更大的脫氮能力。八、氧化溝法自問世以來，應(yīng)用普遍，技術(shù)資料豐富?！?.1.3A2/O法[6]A2/O處理工藝是Anaerobic－Anoxic－Oxic的英文縮寫，它是厭氧－缺氧－好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱，A2/O工藝是在厭氧－好氧除磷工藝的基礎(chǔ)上開發(fā)出來的，該工藝同時具有脫氮除磷的功能。優(yōu)點：一、能夠同時脫氮除磷；二、反硝化過程為硝化提供堿度；三、反硝化過程同時去除有機物；四、污泥沉降性能好。缺點：一、回流污泥含有硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響；二、脫氮受內(nèi)回流比影響；三、聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機物?！?.1.4一體化反應(yīng)池（一體化氧化溝又稱合建式氧化溝）[3]一體化氧化溝的主要特點為：一、工藝流程短，構(gòu)筑物和設(shè)備少，不設(shè)初沉池、調(diào)節(jié)池和單獨的二沉池，污泥能自動回流，投資少、能耗低、占地少以及管理方便；二、處理效果穩(wěn)定可靠，其BOD5和SS去除率均在90%—95%或更高。COD的去除率也在85%以上，并且硝化和脫氮作用明顯；三、產(chǎn)生的剩余污泥量少，污泥的性質(zhì)穩(wěn)定，容易脫水，不會帶來二次污染；四、造價低、建設(shè)快、設(shè)備事故率低以及運行管理費用較少；五、固液分離效率比一般二沉池高，池容小，能使整個系統(tǒng)在較大的流量和濃度范圍內(nèi)穩(wěn)定運行；六、污泥回流及時，減少污泥膨脹的可能。各種方法的技術(shù)對比見表2-1。表2-1各種方法的技術(shù)對比類型氧化溝SBR工藝A2/O工藝污泥負(fù)荷0.03～0.100.2～0.3＜0.18（kgBOD/kgMLSS?d）污泥齡(天)20～3016.5＞10污泥回流比(%)50～2003050～100水質(zhì)要求總氮(mg/L)/30～40＜30占地面積小較小小穩(wěn)定性一般一般好§2.2污水處理方案的選擇本項目污水處理的特點為：一、污水以有機污染為主，BOD/COD=0.5〉0.3，可生化性比較好，重金屬及其他的難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標(biāo)；二、污水中主要污染物指標(biāo)BOD、COD、SS值為典型城市污水值。此外考慮到NH4+-N出水濃度排放要求比較高，因此需要采用能夠同時脫氮除磷且效果較好的工藝；三、本課題污水處理量大，在達(dá)到污水處理要求的前提下，應(yīng)著重考慮工程占地面積和污水處理費用的節(jié)省。針對以上特點，以及出水要求，以采用生化處理最為經(jīng)濟。根據(jù)國內(nèi)外已運行的中、小型污水處理廠的調(diào)查，要達(dá)到確定的治理目標(biāo)，可采用“A2/O活性污泥法”。第3章污水處理工藝流程設(shè)計及原理說明§3.1污水處理工藝流程設(shè)計根據(jù)前一章的工藝論證，采用A2/O法工藝，具體的污水處理工藝流程如圖3-1所示。圖3-1污水處理工藝流程§3.2工藝原理及工程說明§3.2.1格柵格柵是由一組或數(shù)組平行的金屬柵條、塑料齒鉤或金屬刪網(wǎng)、框架及相關(guān)裝置組成，傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的前端，用來截留污水中較粗大的漂浮物和懸浮物[6]。因此為了避免其中的較粗大雜質(zhì)阻塞后續(xù)處理程序中的管道或泵從而影響整個水處理工藝，首先設(shè)置格柵除去較粗大的懸浮物和顆粒。一般情況下，分粗細(xì)兩道格柵?！?.2.2旋流沉砂池[6]旋流沉砂池是利用機械力控制水流流態(tài)與流速、加速沙粒的沉淀并使有機物隨水流帶走的沉砂裝置。污水由流入口切線方向流入沉砂區(qū)，旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片使沙粒呈螺旋形流動，促使有機物和沙粒的分離，由于所受離心力的不同，相對密度較大的沙粒被甩向池壁，在重力作用下沉入砂斗，有機物隨出水旋流帶出池外。通過調(diào)整轉(zhuǎn)速，可達(dá)到最佳沉砂效果。砂斗內(nèi)沉砂可采用空氣提升、排沙