东北石油大学水污染课程设计.docx

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1、第一章 设计任务及资料1.1 设计任务10 万人口城市污水处理厂设计1.2 设计目的及任务某地区的一个小城市，居民约 10 万人，城市废水主要为食品工业生产废水及居民生活污水，生产废水的主要污染物乳脂肪、乳糖、乳蛋白、硝酸、NaOH 等；生活污水主要来源于卫生间、洗澡和洗衣间等。某些污水未经处理即排入河流，已造成河流严峻污染，等待解决，并要对可能的污染源进展把握。依据国家相关的法律规定，废水必需经过处理后水质到达国家排放标准才允许排放。现依据该厂污水水质状况及国家标准，设计一套处理量为 10 万 m3/d 的废水处理工艺，去除水中的悬浮物，降低废水的 COD 浓度，从而降低了生物处理负荷，使出

2、水到达污水综合排放标准，削减环境污染。1.3 设计资料1. 进出水水质指标数据，如图 1-1 所示表1-1 进出水水质指标单位：mg/L指 标CODBODSS5进 水二级出水2505020025250502. 周边地区地形地貌及气象资料：风向：多年主导风向为东南风，最大风速为32m/s， 平均为 1.6m/s，历史最高台风 12 级。气温：最冷月平均为28 ；年平均为气温 15.1 ； 水文：站四周河流历年最高洪水的洪水值为 265 米，河流流速为 0.8m/s。四周土壤为砂质粘土，该河即在该厂污水站四周。13. 其他资料：(1) 厂区四周无大片农田。(2) 拟由省属建筑公司承建施工。且各种建

3、筑材料均能供给。(3) 电力供给充分。1.4 设计依据设计依据主要是国家相关法律法规：1. 地面水环境质量标准GB38382023；2. 城镇污水处理厂污染物排放标准GB189182023；3室外排水设计标准GB500142023；4. 污水综合排放标准GB8978-1996；5. 城市污水再生利用 工业用水水质GB/T199232023；6. 污水再生利用工程设计标准GB/503352023。其次章 设计工艺2.1 设计内容简介1、处理工艺确定原则为了同时到达污水处理厂高效稳定运行和基建投资省、运行费用低的目的，依据以下原则进展了污水处理工艺方案选择：技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质到达

4、排放标准；投资低，运行费用省，低投入高效益；选定工艺的技术设备先进、牢靠，国产化程度高，性能好。2、污水处理工艺选择2活性污泥法是一种好氧处理过程。污水在曝气池中通气充氧，使各种活性污泥微生物大量生长生殖，能形成菌胶团的细菌形成絮状体，原生动物附着其上，丝状细菌与真菌也交织穿插期间，形成一颗颗悬浮于混合液中的絮体颗粒，每一颗粒就是一个微生物群体。这样的活性污泥颗粒与进入曝气池的污水相接触，即发生对污水中污染物的吸附、分解、吸取等作用，经过一段时间的通气后，污水中的有机物质大局部被同化为微生物有机体，然后进入沉淀池。絮状化的活性污泥颗粒能很好地沉降至池底部，上清液即为处理过的水，可排出系统外。沉

5、淀的污泥一局部补充、回流到曝气池，与未处理污水混合重复上述作用；另一局部污泥则作为剩余污泥排出。污水进厂后经自动粗格栅进入集水池，在集水池内设潜水泵，污水提升后经细格栅进入曝气沉沙池去除沙粒，再经初沉池去除大局部悬浮固体，初沉出水经厂内高架渠道进入曝气池。曝气池承受循环推流反响形式，其出水经平流式二沉池分别后排入四周河流。初沉污泥与二沉剩余污泥首先进入前浓缩池，经浓缩后进入蛋形消化池中温消化，使污泥稳定。消化后的污泥经后浓缩池进一步浓缩，削减体积，用带式压滤机进展脱水，泥饼外运处置。活性污泥法运行条件： 废水中含有足够的可溶性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥在池内呈悬浮状态

6、活性污泥连续回流、准时排解剩余污泥，使混合液保持确定浓度的活性污泥； 无有毒有害的物质流入。3、污水处理工艺简介1活性污泥法的根本工艺流程： 活性污泥法的根本工艺流程由曝气池、沉淀池、污泥回流、及剩余污泥排放系统五局部组成。废水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反响3器，通过曝气设备充入空气，空气中的氧溶入混合液，产生好氧代谢状态。随后曝气 池内的泥水混合液流入二沉池，进展泥水分别，活性污泥絮体沉入池底，泥水分别后 的水作为处理水排出二沉池。 二沉池沉降下来的污泥大局部作为回流污泥返回曝气池， 称为回流污泥，其余的则从沉淀池中排解，这局部污泥称为剩余污泥。从上述流程可以

7、看出，要使活性污泥法形成一个有用的处理方法，污泥除了要具有氧化和分解有机物的力气外，还要有良好的分散和沉降性能，以使活性污泥能从混合液中分别出来，得到澄清的出水。（2） SBR 工艺SBR 工艺早在 20 世纪初已有应用，由于人工治理的困难和繁琐未于推广应用。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮番变换运行， 单池由撇水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。优点：a) 工艺流程简洁，运转灵敏，基建费用低一个SBR 池扮演了多个角色：调解混合池、反响池(厌氧、缺氧和好氧三种)、沉淀池和局部浓缩池；它不需要设二沉池和污泥回流设备， 一般状况下也不用设调整池和

8、初沉池。b) 处理效果良好，出水牢靠。c) 较好的除磷脱氮效果。d) 污泥沉降性能良好SBR 法可以有效把握丝状菌的过度生殖，污泥 SV较低，是一种污泥沉降性能较为良好的工艺。e) 对水质水量变化的适应性强。缺点：a) 反响器容积利用率低由于 SBR 反响器水位不恒定，反响器有效容积需要依据最高水位来设计，大多数时间，反响器内水位均达不到此值，所以反响器容积利用率低。b) 水头损失大。c) 不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的承受力气。而且不连续出水，使得 SBR 工艺串联其他连续处理工艺时较为困难。d) 峰值需氧量高，整个系统氧的利用率低。4e) 设备利用率低。f) 不适合用于大型

9、污水处理厂承受 SBR 工艺的污水处理厂规模一般在 20 000t 以下。依据所学水污染把握方法及课余资料补充，选择生物处理。在生物处理中，选择国内技术比较成熟的活性污泥法。依据计算污水量设计流量，可知，10 万人产生的污水量不是特别大，属中型，应选择适宜建设中小型污水处理厂的工艺-SBR 工艺。SBR 工艺的曝气池，在流态上属完全混合，在有机物降解上，是实践上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的。SBR 工艺根本操作流程由进水、反响、沉淀、出水和闲置等五个根本过程组成。SBR 工艺与连续流活性污泥工艺相比有一些优点，本设计中，SBR 工艺进水方式承受间歇进水方式。该工艺系统组成简洁，一般

10、不需设调整池，可省去初沉池，无二沉池和污泥回流系统，基建费、运行费较低，且维护治理便利；该工艺耐冲击负荷力气强，一般不会产生污泥膨胀且运行方式灵敏，可同时具有去除 BOD 和脱氮除磷的功能。SBR 工艺流程图2.2 设计方案的比较1、预处理间：去除污泥中较大的悬浮物质，漂移物纤维物质和固体物体，通过中格栅和细格栅对进厂的污水进展处理，保证后续处理单元正常运行。2、格栅间：主要去除污水中较大的悬浮物，漂移物纤维物质和固体物体，保证后续处理单元正常运行。3、调整池：为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水顶峰流量和浓度变化的影响，需在废水处理设5施之前设置调整池。进入污水处理厂的污水皆承受泵站提升，各

11、泵站排水泵为各自独立间歇运行。4、沉砂池：分别的沉淀物多为颗粒较大的砂子，沉淀物质比重较大，无机成分高，含水量低。污水在迁移、流淌和集合过程中不行避开会混入泥沙。污水中的砂假设不预先沉降分别出去，则会影响后续处理设备的运行。5、A2/O 错误！未指定书签。池:（1） 厌氧反响器： 原污水与从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入，本反响器主要功能是释放磷，同时局部有机物进展氯化；（2） 缺氧反响器： 首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好养反响器送来的，循环的混合液流量较大，一般为 2Q；（3） 好氧反响器： 即曝气池，这一反映单元是多功能的，去除 BOD，硝化和吸取磷等均在此进展。流量为 2Q 的

12、混合液从这里回流到缺氧反响器。（4） 沉淀池： 功能是泥水分别，污泥一局部回流至厌氧反响器，上清液作为处理水排放。初沉池的出水送到厌氧-好氧池，为了最大效率地优化生物脱氮除磷工艺，MBR 的设计结合了 A2/O 的间歇曝气工艺的优势，回流污泥从膜池回流至生化池前端，然后按确定的比例分别送至缺氧和间歇曝气区。为了提高生物反硝化除磷效果，缺氧时设计成推流式，同时在缺氧池的其次阶段中，含有聚磷菌的混合液与原污水完全混合，使聚磷菌能够充分得到原污水中的有效碳源这种设计能够强化生物脱氮除磷效果，因此 MBR 系统可以满足出水要求并最大限度地降低化学药剂和投加量和活性污泥的生成量。6、加药间：通过参与硫酸

13、铜和聚丙烯酰等絮凝剂将水中的微笑的悬浮粒子在反响沉淀池中进展絮凝沉淀从而实现泥水分别的效果。7、反响沉淀池：在水进入反响沉淀池之前，要向水中参与絮凝剂。常用的絮凝剂有明矾十二水硫酸铝钾，十二水硫酸铝钾在溶于水后会和水反响，生成氢氧化铝，氢氧化铝是一种絮状沉淀，盘旋浮在水中由于氢氧化铝有较大的外表积，所以很简洁吸附水中的悬浮杂质，水中的悬浮杂质被氢氧化铝吸附后，其颗粒会有小变大，直至其所受重力大于其所受浮力之时，杂质会6与明矾一起沉淀下来。由明矾变成氢氧化铝的过程是一个化学变化过程，但是氢氧化铝吸附悬浮物质的过程是一个物理变化过程。不同沉淀池的优缺点： 平流式优点： 1.沉淀效果好； 2.对冲击

14、负荷和温度变化的适应力气较强； 3.施工简洁，造价低；缺点： 1.池子配水不宜均匀； 2.操作量大；3.承受机械排泥时，机械设备和驱动件都浸入水中，易锈蚀； 适用条件：1.适用于地下水位高及地质较差地区；2.适用于大、中、小型污水处理厂。竖流式优点： 1.排泥便利，治理简洁； 2.占地面积较小；缺点： 1.池子深度大，施工困难； 2.对冲击负荷和温度变化的适应能； 3.造价较高 4.池径不宜过大，否则布水不均匀；适用条件：适用于处理量不大的小型污水处理厂。辐流式优点：1.采为机械排泥，运行较好，治理简洁 2.排泥设备已有定型产品缺点：1.池水水流速度不稳定 2.机械设备排泥简洁，对施工质量要求

15、高适用条件：1.适用于地下水位较高的地区 2.适用于大、中型污水处理厂8、曝气生物滤池：就是在生物滤池处理装置中设置填料，通过人为供氧，使填料生长大量的微生物，是一种生物膜法处理工艺，工艺具有去除 SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除 AOX(有害物质)的作用。曝气生物滤池集生物氧化和截留悬浮固体一体，节约了后续沉淀池二沉池，具有容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好；运行能耗低， 运行费用少的特点。7接触池： 利用构筑物和污水的充分接触对污水进展消毒。9、加氯间：加氯的主要作用是消毒，即利用物理或化学方法杀灭废水中的病原微生物，以防止其对人类及禽畜的安康产生

16、危害和对生态环境造成污染。10、污泥脱水间:污泥脱水间是对剩下的污泥进展脱水的。进入污泥脱水间与配好的药剂聚炳烯酰氨混 合，药剂与水之比为 3%-5%。混合好的药剂进入带式污泥浓缩脱水一体机。在脱水机上有一离心式脱水装置，在含水率极高的稀污泥甩出从管道中排出，排出的污泥均匀的进入履带中， 通过履带的上下挤压使污泥枯燥脱水，脱水后的污泥排出后自然晾干，制成泥饼运出用来制化肥，脱出来的水从地下排水管道排出。在脱泥机上有一接泵管道用于排解房中的臭气。污泥压滤脱水承受 CP2023FII RF91 带式浓缩脱水一体机，耗水量为 14.1m3/h，产泥量为600kg/h。11、鼓风机：进展曝气的装置，为

17、微生物供给氧气，进展曝气目的是防冻。12、紫外消毒：外线消毒消毒膜块上的紫外灯发出中心辐射的短波紫外线对流经沟渠的水体进展杀菌消毒， 从而解决处理后的污水细菌指标的超标问题，使最终排放水体的细菌学标到达并超过国家相关排放标准及水质标准要求。第三章 一级处理工艺3.1 设计污水水量由设计资料知，该市每天的平均污水量为：100000 1000Q = 100000m3 /d =24 3600= 2.08 103m3 /h = 578.7L/s578.7 Ls 1.5m 28. 池子总高设池底坡度为 0.4，池子超高h= 0.3m 。则：1池底斜坡局部的高度 h= 0.4 B - b= 0.4 2.0

18、5 - 2.0= 0.102m322池子总高H = h + h+ h+ h= 2 + 0.3 + 1.3 + 0.102 = 3.702m1239. 验算流速当有一格池子出故障，仅有一格池子工作时：V=Q=0.81= 0.2m/s 0.1m/sminnhb1 2 2.0510排砂装置承受吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，吸砂泵管径 DN=200mm。曝气沉砂池示意图见以以以以下图 3-2 所示：16图 3-2 曝气沉砂池示意图3.4.4 曝气沉砂池曝气计算1. 空气干管设计干管中空气流速一般为 1015m/s,本设计取 12m/s,则4qv4 295.2 23.14 12 3600d = 0.

19、132m/s2. 支管设计干管上设 6 根配气管，则每根竖管上的供气量为：q = 295.2= 49.2m 3/h 根66沉砂池总平面面积为：LB = 4.1 2 = 8.2m 2.选用 YBM-2 型膜式集中器，每个集中器的效劳面积为 1.5m2，直径为 500mm，则需空气集中器总数为： 8.2/1.55.56 个。则每根配气管有 1 个空气集中器，每个集中器的配气量为：295.2 = 49.2m3/h 6第四章 污水二级处理设计计算污水经过一级处理后会处理掉局部 BOD 、COD 和悬浮物SS等，处理程度按表4-1 取5值。表 4-1 污染物经处理程度17处理级别处理效率SS一级40%5

20、0%BOD520%30%设计中取处理效果为：SS= 40% ，BOD = 20% 。5则进入曝气池中污水的 BOD5浓度：S = Sa0(1- 20%) = 200 0.8 = 160mg/L进入曝气池中污水的 SS 浓度：S = Sa0(1- 40%) = 250 0.6 = 150mg/L4.1 UASB 设计4.1.1 设计说明UASB 即上流式厌氧污泥床，集生物反响与沉淀于一体，是一种构造紧凑，效率高的厌氧反响器。它的污泥床内生物量多，容积负荷率高，废水在反响器内的水力停留时间较短，因此所需池容大大缩小。设备简洁，运行便利，勿需设沉淀池等装置，不需充填填料，也不需在反响区内设机械搅拌装

21、置，造价相对较低，便于治理，且不存在堵塞问题14。4.1.2 设计参数1. 参数选取设计参数选取如下：（1） 容积负荷Nv6.0kgCOD/(m3d)；（2） 污泥产率 0.1kgMLSS/kgCOD；（3） 产气率 0.5m3/kgCOD 2设计水质18设计水质如下表 4-2 所示：表 4-2UASB 反响器进出水水质指标水质指标CODBODSS进水水质(mg/l)150160150去除率%758090出水水质(mg/l)37.532153、设计水量Q100000m3/d=2080m3/h=0.58 m3/s4.1.3 设计计算1. 反响器容积计算QSV=04-1有效Nv式中： V有效UAS

22、B 有效容积Q 设计流量，m3/sS 进水 COD 含量,mg/L0N 容积负荷,kgCOD/(m3d)vV=1000003760/10.0有效=18800m3将 UASB 设计成圆形池子，布水均匀，处理效果好，取水力负荷 q0.95m3/(m2h)， 则：A= Qq= 2080/0.95=2189m219h = V= 18800= 8.6mA2189承受 4 座一样的 UASB 反响器则A =A/42189/4= 547.25 m214A14 547.253.14D = 26.3m, 取 D=26.5m则实际横截面积为11A =D2=3.1426.52244=551.3m2实际外表水力负荷为

23、q= Q1A=2080/(4551.3)=0.941.0故符合设计要求。4.1.4 配水系统设计本系统设计为圆形布水器，每个 UASB 反响器设 126 个布水点111. 相关参数每个池子流量：Q2080/4 = 520 m3/h 2设计计算布水系统设计计算草图见以以以以下图 4-1 所示：20图 4-1 ASB 布水系统设计计算图圆环直径计算：每个孔口效劳面积为:D20= 4 123 = 4.37m 2a在 25m2 之间，符合设计要求。0可设 6 个圆环，最里面的第一圈设6 个孔口，其次圈设12 个孔口，第三圈18 个，第四圈 24 个，第五圈 30 个，第六圈 36 个。（1） 第一圈

24、6 个孔口设计效劳面积：S 64.37=26.22m2，折合为效劳圆的直径为：14S14 26.223.14D= 5.78m1用效劳圆的直径作一个虚圆，在该圆内等分效劳圆虚圆面积处设一实圆环，其上布 6个孔口，则圆的直径计算如下：d 211=S4-2421212S1则：d=1= 4.1m2 26.223.14（2） 其次圈 12 个孔口设计效劳面积：S =124.37=52.44m2，折合成效劳圆直径为：24(S + S )124 (26.22 + 52.44)3.14D= 10m2其次圈实圆直径计算如下：11(102-d 2) S4222d =8.162依次算得第三圈效劳圆面积 S = 78

25、.66m2，效劳圆直径 D =14.16m，实圆直径 d =12.26m；333第四圈效劳圆面积为 S =104.88m2，效劳圆直径 D =18.28m，实圆直径 d =16.35m；444第五圈效劳圆面积为 S =131.1m2，效劳圆直径 D =22.38m，实圆直径 d =20.4m；555第六圈效劳圆面积为 S =157.32m2,效劳圆直径 D =26.48m，实圆直径 d =24.5m；6664.2 二次沉淀池二次沉淀池有别于其他沉淀池，首先在作用上有其特点。它除了进展泥水分别外，还进展污泥浓缩；并由于水质水量的变化，还要临时贮存污泥，由于二次沉淀池需要完成污泥浓缩的作用所需要的

26、池面积大于只进展泥水分别所需要的池面积。进入二沉池的活性污泥混合液在性质上也有其特点。活性污泥混合液浓度为2023-4000mg/L 具有絮凝性能，属于成层沉淀。辐流式沉淀池多承受对称布置，有圆形和正方形。主要由进水管、出水管、沉淀区、污泥区及排泥装置等组成。按进出水的形式可分为周边进水中心出水、中心进水周边出水和周边进水周边出水三种类型，其中，中心进水周边出水辐流式沉淀池应用最为广泛。本设计中向心式圆形辐流沉淀池，进水方式为中心进水周边出水。4.2.1 设计原则设计参数1. 沉淀池的设计数据宜按下表 4-5 的规定取值224-5 沉淀池的设计数据沉淀池类型沉淀时间外表水力负荷每人每日污泥量(

27、污泥含水率固体负荷()hm3m2 h)%g 人 dkgm2 d初次沉淀池0.5 2.01.5 4.516 3695 97二次沉淀池生物膜法1.5 4.01.0 2.010 2696 98 150活性污泥1.5 4.00.6 1.512 3299.2 99.6 1502. 沉淀池的超高不应小于 0.3m。3. 沉淀池的有效水深宜承受 2.04.0m。4. 当承受污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为 60，圆斗宜为 55。5. 活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按不大于 2h 的污泥量计算，并应有连续排泥措施；生物膜法处理后的二次沉淀池污泥

28、区容积，宜按 4h 的污泥量计算。6. 排泥管的直径不应小于 200mm。7. 当承受静水压力排泥时，二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m，活性污泥法处理池后不应小于 0.9m。8. 二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于 1.7L/(sm)。9. 沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。10. 水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比宜为 612，水池直径不宜大于 50m。11、宜承受机械排泥，排泥机械旋转速度宜为13r/h，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min。当水池直径(或正方形的一边)较小时也可承受多斗排泥。12. 缓冲层高度，非机械排泥时宜为 0.5m；机械排泥时，应依据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板 0.3m。2313. 坡向泥斗的底坡不宜小于 0.05。4.2.2 二沉池设计计算设计中选择两组辐流沉淀池，n=2，每组设计流量为 0.81m3/s。1沉淀池外表积F = Qnq= 0.81 36002 1.5= 972m 2式中：Q污水最大时流量，m3/s；q外表负荷，取1.5m 3/ m 2 h ；n沉淀池个数，取 2