毕业论文城市污水处理厂工艺设计.docx
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毕业论文城市污水处理厂工艺设计
毕业论文:
城市污水处理厂工艺设计
西安建筑科技大学华清学院课程设计(论文)用纸
西安建筑科技大学华清学院课程设计(论文)任务书专业班级:
给水2005级班学生姓名:
指导教师(签名):
一、课程设计(论文)题目
城市污水处理厂工艺设计
二、本次课程设计(论文)应达到的目的
课程设计是高等工科学校给水排水工程专业本科学生培养计划中一个重要的实践性教学环节,学生在学完《水质工程学》课程内容后必须进行两个课程设计,其中一个就是“城市污水处理厂工艺设计”。
通过课程设计,培养学生综合运用《水质工程学》基本理论和专业知识的能力,培养学生进行城市污水处理工艺系统选择和单元构筑物设计计算的工程实践技能,培养学生独立分析问题和解决工程实际问题的初步能力。
通过本课程设计训练学生初步具备阅读中英文文献能力、技术和方案比较能力、理论分析与设计计算能力、应用计算机能力和工程制图及编写说明书的能力。
三、本次课程设计(论文)任务的主要内容和要求(包括原始数据、技术参数、设计要求等)
1.主要内容:
完成城市污水处理厂工艺设计方案。
2.基础资料及设计参数:
(1)设计人口:
近期设计人口为:
(12+班次)×10000人+学号×2000人,排水量
标准180L/人.天;远期发展人口(15+班次)×10000人+学号×2000人,排水
量标准200L/人.天。
(2)工业废水:
该城市工业企业生产废水全部经过厂内废水处理站进行处理后,
33已经达到城市污水管道的纳污能力;近期排水量0.15m/s,远期排水量0.2m/s;
时变化系数K=1.2。
h
(3)污水性质:
COD=400mg/L,BOD/COD=0.5,SS=180mg/L,夏季水温25?
,冬季5
水温15?
,常年平均水温20?
。
(4)纳污河流:
位于城市南侧自西向东(01班)、东侧自北向南(02班)、北侧
3自西向东(03班)、西侧自北向南(04班),流量保证率为95%,流量Q=8m/s,平
平均水深H=2m,平均流速V=0.2m/s,平均水温T=15?
,溶解氧DO=8mg/L,平平
BOD=2.8mg/L,SS=1.0mg/L,河流允许增加悬浮物浓度1.5mg/L,20年一遇洪5
水水位标高412.5m,常水位标高410.3m,城市排污口下游20km处有取水水源点。
(5)根据城市总体规划,污水厂拟建于该城市下游河流岸边,地势平坦,拟建处
的地面标高416.30m。
(6)该城市污水主干管终点(污水厂进水口)的管内底标高411.00m,D=800m,
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i=0.002,v=1.15m/s,h/D=0.56。
(7)气象条件:
主导风向东北(01班)、西南(02班)、西北(03班)、东南(04
班)。
平均气温13.5?
,冬季最低气温-10?
,最大冰冻深度0.65m,夏季最高
气温38?
,年平均降雨量1010mm,蒸发量1524mm。
(8)处理要求:
出水水质COD?
80mg/L,BOD?
20mg/L,SS?
20mg/L,对污泥进行5
稳定化处理、脱水后泥饼外运填埋或作农肥。
处理后的污水纳入河流。
(9)设计规模:
设计应考虑近期和远期城市发展情况,分期建设,说明一期建设
和二期建设各构筑物及建筑物有哪些,并阐明理由。
3.任务要求:
1.设计时间:
2周(2008.12.22~2009.01.02)。
2.完成设计任务说明书:
1份(总篇幅1万字以上)。
内容包括:
?
中英文摘要、?
目录、?
原始资料、?
系统选择、?
单元形
式选择比较、?
设计计算(计算草图、公式、参数、方法)、?
设备选型、?
参考资料、致谢等。
3.完成图纸:
处理系统高程布置图1张(A1),污水处理厂平面布置图1张(A1)。
四、应收集的资料及主要参考文献
《给水排水设计手册》(第1、3、5、6、9、11册),中国建筑工业出版社;
《泵站设计规范》中国计划出版社;
《给水排水设计标准图集》S1、S2、S3,中国建筑工业出版社;
《污水综合排放标准》GB8978-2002;
《水质工程学》教材;
《课堂笔记》及其它有关参考书。
五、审核批准意见
教研室主任(签字)
年月日
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第一章.正文
1.1设计题目
城市污水初步设计
1.2原始资料
1.2.1:
设计人口:
近期设计人口为:
(12+班次)×10000人+学号×2000人,水
量标准180L/人.天;远期发展人口(15+班次)×10000人+
学号×2000人,排水量标准200L/人.天。
近期人口:
(12,2),10000,34,2000,208000(人)
远期人口:
(15,2),10000,34,2000,238000(人)1.2.2:
工业废水:
该城市工业企业生产废水全部经过厂内废水处理站进行处
3理后,已经达到城市污水管道的纳污能力;近期排水量0.15m/s,
3远期排水量0.2m/s;时变化系数K=1.2。
h
1.2.3:
污水性质:
COD=400mg/L,BOD/COD=0.5,SS=180mg/L,夏季水温25?
,冬5
季水温15?
,常年平均水温20?
。
1.2.4:
纳污河流:
3位于城市东侧自北向南,流量保证率为95%,流量Q=8m/s,平
平均水深H=2m,平均流速V=0.2m/s,平均水温T=15?
,溶解平平
氧DO=8mg/L,BOD=2.8mg/L,SS=1.0mg/L,河流允许增加悬浮物5
浓度1.5mg/L,20年一遇洪水水位标高412.5m,常水位标高
410.3m,城市排污口下游20km处有取水水源点。
1.2.5:
气象资料:
主导风向西南。
平均气温13.5?
,冬季最低气温-10?
,最大
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冰冻深度0.65m,夏季最高气温38?
,年平均降雨量1010mm,蒸
发量1524mm。
1.3处理要求
1.3.1:
出水性质:
出水水质COD?
80mg/L,BOD?
20mg/L,SS?
20mg/L。
5
1.3.2:
污泥污水处理反方式:
污水:
处理过的污水纳入河流江心式排放;
污泥:
消化处理,脱水后泥饼外运作农肥。
1.3.3:
分期建设:
考虑近期和远期城市发展的情况。
1.4设计流量
根据城市总体规划,污水厂拟建于该城市南侧,河流西岸,地
势平坦,拟建地面标高为416.30m。
该城市污水主干管终点(污
水厂进水口)的管内底标高411.00m,D=800m,i=0.002,
v=1.15m/s,h/D=0.56。
1.4.1:
生活污水设计流量:
近期排水量:
Q,208000,180
37440000L/天
3,0.44m/s,440L/s
远期排水量:
`Q,238000,200
47600000L/天
3,0.55m/s,550L/s
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1.4.2:
生活污水总变化系数:
2.72.7K,,,1.38近期:
Z0.110.11440Qd
2.72.7K,,,1.35远期:
Z0.110.11550Qd
1.4.3:
平均流量:
平均流量=生活污水流量+工业废水流量
3Q,0.44,0.15,0.59m/s近期:
3Q,0.55,0.20,0.75m/s远期:
1.4.4:
最大设计流量:
最大设计流量=生活污水×生活污水总变化系数Kz,工业废水
×工业废水时变化系数
近期最大设计流量:
Q,0.15,1.2,0.44,1.38
3,0.787m/s
787L/s
远期最大设计流量:
Q,0.2,1.2,0.55,1.35
3,0.983m/s
983L/s
1.4.5:
最小设计流量:
1最小设计流量=(生活污水量+工业废水量)2
13Q,,0.59,0.295m/s近期最小设计流量:
2
1`3远期最小设计流量:
Q,,0.75,0.375m/s2
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1.5处理程度计算
1.5.1:
SS的去除率:
SSSS出原100,,,1100SS原
18020,100,,100180
0,88.9/0
BoD1.5.2:
的去除率:
5
BoD,20mg/LBoD,7.1bXCP出水中总.根据课本公式将55ae183
BoDBoD出水中总的计算成活性污泥的。
55
1公式中:
b—微生物自身氧化率。
取值范围为0.05,0.1;d
XX—在处理水的悬浮物固体中,在活性的微生物所占的比例。
aa
的取值:
对高负荷活性污泥处理系统为0.8;延时曝气系统为
0.1;其他活性污泥处理系统,在一般负荷条件下,可取0.4。
C—活性污泥处理系统的处理水中的悬浮固体浓度mg/L。
e
BoD则出水溶解性为:
5
BoD,7.1bXC5ae
7.1,0.08,0.4,20
4.54mg/L
BoD则:
的去除率为5
100,,,,,200,出水溶解性BoD/200,,25100
100,,,,,200,20,4.54/200,100
92.3
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西安建筑科技大学华清学院课程设计(论文)用纸1.6设计方案
1.6.1污水处理工艺的选择
按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐,20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺,10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺,小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。
对脱氮除磷有要求的城市,应采用二级强化处理,
2如A/O工艺,A/O工艺,SBR及其改良工艺,氧化沟工艺,以及水解好氧工艺,生物滤池工艺等。
由于该设计中的污水属于生活污水对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理可供选取的工艺:
氧化沟工艺,SBR及其改良工艺等。
氧化沟
严格地说,氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。
但是随着氧化沟技术的发展,它早已超出原先的实践范围,出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。
按照运行方式,氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。
连续工作式氧化沟,如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。
奥贝尔氧化沟在我国应用比较多,这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。
连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。
交替工作式氧化沟一般采用合建式,多采用转刷曝气,不设二沉池和污泥回流设施。
交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式,交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点,可以根据水量水质的变化调节转刷的开停,既可以节约能源,又可以实现最佳的除磷脱氮效果。
氧化沟具有以下特点:
(1)工艺流程简单,运行管理方便。
氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。
有些类型氧化沟还可以和二沉池合建,省去污泥回流系统。
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(2)运行稳定,处理效果好。
氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。
(3)能承受水量、水质的冲击负荷,对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。
这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。
(4)污泥量少、性质稳定。
由于氧化沟泥龄长。
一般为20,30d,污泥在沟内已好氧稳定,所以污泥产量少从而管理简单,运行费用低。
(5)可以除磷脱氮。
可以通过氧化沟中曝气机的开关,创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的,脱氮效率一般,80%。
但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。
2A/O
2A/O处理工艺是Anaerobic,Anoxic,Oxic的英文缩写,它是厌氧,缺
2氧,好氧生物脱氮除磷工艺的简称,A/O工艺是在厌氧,好氧除磷工艺的基础上开发出来的,该工艺同时具有脱氮除磷的功能。
2A/O工艺的特点:
(一):
厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合,能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能;
(二):
在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中,该工艺流程最为简单,总的水力停留时间也少于同类其它工艺。
(三):
在厌氧-缺氧-好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,SVI一般小于100,不会发生污泥膨胀。
(四):
污泥中含磷量高,一般为2.5%以上。
SBR
SBR是一种间歇式的活性泥泥系统,其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。
可通过双池或多池组合运行实
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西安建筑科技大学华清学院课程设计(论文)用纸现连续进出水。
SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标,具有很大的灵活性。
SBR池通常每个周期运行4-6小时,当出现雨水高峰流量时,SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式,通过调整其循环周期,以适应来水量的变化。
SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量的冲击负荷。
SBR工艺具有以下特点:
(1)SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。
SBR工艺只有一个反应器,不需要二沉池,不需要污泥回流设备,一般情况下也不需要调节池,因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资30%以上,而且布置紧凑,节省用地。
由于科技进步,目前自动控制已相当成熟、配套。
这就使得运行管理变得十分方便、灵活,很适合小城市采用。
(2)处理效果好。
SBR工艺反应过程是不连续的,是典型的非稳态过程,但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中),随时间的延续而逐渐降低。
反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中,因此处理效果好。
(3)有很好的除磷脱氮效果。
SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境,并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。
(4)污泥沉降性能好。
SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长,减少了污泥膨胀的可能。
同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的,因此沉淀效果更好。
(5)SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。
其中改进工艺包括了ASBR,它是在20世纪90年代,由美国Dague教授等将过去用于好氧生物处理的SBR工艺用于厌氧生物处理,开发了厌氧序批
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西安建筑科技大学华清学院课程设计(论文)用纸式活性污泥法(AnaerobicSequencingBatchReactor,简称ASBR)。
ASBR法是一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺,一个完整的运行操作周期按次序分为进水、反应、沉淀和排水4个阶段。
与连续流厌氧反应器相比,ASBR具有如下优点:
不会产生断流和短流;不需大阻力配水系统,减少了系统能耗;不需要二次沉淀池及出水回流;所需要的搅拌设备和滗水器在国内为定型设备,便于建设运行;运行灵活,抗冲击能力强,能适应废水间歇无规律排放。
根据该地区污水水质特征,污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求,主要的去除目的是BOD,COD和SS,本设计采用传统活性污泥法生物5Cr
处理,曝气池采用传统的推流式曝气池。
1.6.2:
说明
近、远期所设处理构筑物有粗、细格栅、沉砂池、初沉池、曝
气池、二沉池、接触池、浓缩池、消化池、脱水机械。
格栅:
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在污水渠道、泵
房集水井的进口处或污水处理厂的端部,用以截留较大的悬浮物
或漂浮物,如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等,以
便减轻后续处理构筑物的处理负荷,并使之正常进行。
被截留的
物质称为栅渣。
设计中格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间
隙、栅渣清除方式等。
格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形
等。
圆形水力条件好,但刚度差,故一般多采用矩形断面。
格栅
按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式
格栅、活动格栅等;按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅
(1.5,10mm);按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣
格栅,目前,污水处理厂大多都采用机械格栅。
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沉砂池:
沉砂池是城市污水处理厂必不可少的处理设施,主要去除污水中粒径大于0.2mm的砂粒,除砂的目的是为了避免砂粒对后续处理工艺和设备带来的不利影响。
砂粒进入初沉池内会使污泥刮板过度磨损,缩短更换周期;砂粒进入泥斗后,将会干扰正常排泥或堵塞排泥管路;进入泥泵后将使污泥泵过度磨损,使其降低使用寿命;砂进入带式压滤脱水机将大大降低污泥成饼率,并使滤布过度磨损。
以上情况,足以说明除砂对污水处理厂的重要性。
常用的沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和涡流式四种形式。
平流式沉砂池具有结构简单,处理效果较好的优点;竖式沉砂池处理效果一般较差;曝气沉砂池的最大优点是能够在一定程度上使砂粒在曝气的作用下互相磨擦,可以去除砂粒上附着的有机污染物,同时,由于曝气的气浮作用,污水中的油脂类物质会升到水面形成浮渣而被除去;涡流式沉砂池利用水力涡流,使沉砂和有机物分开,以达到除砂目的。
四种形式沉砂池有各自不同的适用条件,其选型应视具体情况而定。
本设计中选用平流沉砂池,它具有颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沙较方便等优点。
BoD初沉池:
处理的对象是悬浮物质,同时可去除部分,可改善生物处5
BoD理构筑物的运行条件并降低其负荷。
设计中采用辐流式初5
沉池,中心进水,周边出水。
优点:
机械排泥,运行可靠,管理简单,排泥设备定型化。
曝气池:
活性污泥的反应器是活性污泥系统核心设备,活性污泥系统的净化效果在很大程度上取决于曝气池的功能是否能正常发挥。
设计采用推流式曝气池,鼓风曝气。
推流式曝气池设有廊道可
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提高气泡与混合液的接触时间,处理效果高,构造简单,管理
方便。
二次沉淀池:
沉淀或去除活性污泥或腐殖污泥。
它是生物处理系统的重
要组成部分。
设计中采用辐流式二沉池。
周边进水,中心出水。
优点:
机械排泥,运行可靠,管理简单,排泥设备定型化。
浓缩池:
污泥浓缩主要是减小污泥体积,降低污泥含水率,为污泥消化
处理提供方便。
污泥中所含水大致分为四类:
颗粒间的孔隙水,
约占总水分的70%;毛细水,约占20%;污泥颗粒吸附水和颗粒
内部水约占10%。
浓缩法主要降低的是污泥的孔隙水。
污泥中采
用重力浓缩。
优点:
污泥含水率可以从99%降低至96%,污泥体
积可减小3/4,含水率从97.5%降低至95%,体积可减小1/2,
为后续处理创造条件。
消化池:
降解污泥中有机物,使污泥得到稳定,实现污泥“四化”(减量
化、稳定化、无害化、资源化)。
设计中采用中温两级厌氧消化。
优点:
条件容易实现,产气量少,但对寄生虫卵及大肠杆菌的杀
菌率降低。
脱水机械:
主要目的在于降低污泥中含水率,为污泥的后续处理打好基
础。
设计中采用带式压滤机脱水,优点:
设备简单,动力消耗少,
可连续生产。
1.6.3:
处理构筑物形式选择:
1.6.3.1:
粗格栅:
a.格栅的设计,应符合下列要求:
3经初步核算每日栅渣量,0.2m/d。
所以采用机械除渣。
我国过栅流速一般采用0.6-1.0m/s。
此次设计采用0.9m/s。
格栅倾角一般采用45?
-75?
。
机械清除国内一般采用60?
-70?
本
设计采用60?
。
第12页共40页
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格栅前渠道内水流速度一般取0.4-0.9m/s。
本设计取0.9m/s。
b.设计参数:
3Q,0.89m/d设计流量:
;格栅间隙:
;e,60mmmax
0过栅流速:
v,0.90m/s;格栅倾角:
,601
栅条宽度:
;s,0.01m
设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。
2Bv11
(1)确定格栅前水深,根据最优水力断面公式计算得:
Q,12
20.443,B1.132Q11栅前槽宽==1.13m,则栅前水深hm,,,0.56B,10.7v221
Qsin,0.443sin60,:
1
(2)栅条间隙数:
(取n=42)n,,,41.73ehv0.020.560.9,,2
(3)栅槽有效宽度:
B=s(n-1)+en=0.01×(42-1)+0.02×42=1.24m0
考虑0.5m隔墙:
B=2B+0.5=2.98m0
(4)进水渠道渐宽部分长度:
Q0.886max,进水渠宽:
Bm,,,2.25vh0.70.56,1
BB,,2.982.25Lm,,,1.011,2tan2tan20:
1
(其中α为进水渠展开角,取α=)20:
11(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:
L1.011,0.51Lm,,222
(6)过栅水头损失(h)1
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设栅条断面为锐边矩形截面,取k=3,则通过格栅的水头损失:
422v0.010.923,,,,,,:
,,hkhkmsin32.42()sin600.1011020.0229.81g,
4/3,,,(/)se其中:
h:
水头损失;0
k:
系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增加倍数,取k=3;
ε:
阻力系数,与栅条断面形状有关,当为矩形断面时β=2.42。
(7)栅后槽总高度(H)
本设计取栅前渠道超高h2=0.3m,则栅前槽总高度
H=h+h=0.56+0.3=0.86m12
H=h+h+h=0.56+0.101+0.3=0.96m12
(8)栅槽总长度
L=L+L+0.5+1.0+(0.64+0.30)/tanα12
=1.01+0.51+0.5+1.0+(0.64+0.30)/tan60?
=2.89m
(9)每日栅渣量
在格栅间隙在20mm的情况下,每日栅渣量为:
Qmax,,,864000.890.0586400,,331Wmdmd,,,,2.95(/)0.2/K,,10001.301000Z
所以宜采用机械清渣。
1.6.3.2污水提升泵房设计计算
a(提升泵房设计说明
本设计采用传统活性污泥法工艺系统,污水处理系统简单,只考虑一次提升。
污水经提升后再过细格栅,然后经平流沉砂池,自流通过初沉池、曝气池、二沉池及接触池,最后由出水管道排入纳污河流。
3设计流量:
Q=0.89m/s
1)(泵房进水角度不大于45度。
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西安建筑科技大学华清学院课程设计(论文)用纸2)(相邻两机组突出部分得间距,以及机组突出部分与墙壁的间距,
应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸,并不得小于0.8。
如电动机容量大于55KW时,则不得小于1.0m,作为主要通道宽
度不得小于1.2m。
3).泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式,尺寸为15m×12m,
高12m,地下埋深7m。
4).水泵为自灌式。
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- 毕业论文 城市 污水处理 工艺 设计