污水畢業(yè)設(shè)計(jì)城市污水處理廠初步設(shè)計(jì)

1、1 設(shè)計(jì)任務(wù)及概況11.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及依據(jù)11.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)11.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)及原則21.1.3設(shè)計(jì)范圍21.2設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)21.2.1設(shè)計(jì)水量21.2.2設(shè)計(jì)水質(zhì)32 工藝設(shè)計(jì)方案的確定32.1方案確定的原則32.2污水處理工藝流程的確定32.2.1廠址及地形資料32.2.2氣象及水文資料42.2.3可行性方案的確定43污水處理工藝流程選擇的依據(jù)和原則43. 1污水處理級(jí)別的確定43. 2工藝流程選擇應(yīng)考慮的技術(shù)因素53. 3工藝流程選擇的原則54污水處理工藝流程的比較和選擇方法2、3、4、554. 1技術(shù)比較65中小規(guī)模城市污水廠處理工藝流程選擇6、7、895. 1根據(jù)進(jìn)水有機(jī)物

2、負(fù)荷選擇處理工藝95. 2根據(jù)處理級(jí)別選擇處理工藝95. 3根據(jù)回用要求選擇處理工藝95. 4根據(jù)氣候條件選擇處理工藝105. 5根據(jù)占地面積選擇處理工藝105. 6根據(jù)基建投資選擇處理工藝105. 7根據(jù)運(yùn)行費(fèi)用選擇處理工藝115. 8污泥處理115.9工藝流程方案的確定136格柵的計(jì)算151 設(shè)計(jì)任務(wù)及概況1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)及依據(jù)1.1.1 設(shè)計(jì)任務(wù)城市污水處理廠初步設(shè)計(jì) 1.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)及原則1.1.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)給水排水工程與環(huán)境工程 ，給排水設(shè)計(jì)規(guī)范，污水處理廠工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)水處理工程技術(shù)。1.1.2.2 設(shè)計(jì)原則(1)執(zhí)行國(guó)家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的政策，符合國(guó)家地方的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

3、； (2)采用先進(jìn)可靠的處理工藝，確保經(jīng)過(guò)處理后的污水能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)； (3)采用成熟 、高效、優(yōu)質(zhì)的設(shè)備，并設(shè)計(jì)較好的自控水平，以方便運(yùn)行管理； (4)全面規(guī)劃、合理布局、整體協(xié)調(diào)，使污水處理工程與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)一致；(5)妥善處理污水凈化過(guò)程中產(chǎn)生的污泥固體物，以免造成二次污染；(6)綜合考慮環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，在保證出水達(dá)標(biāo)的前提下，盡量減少工程投資和運(yùn)行費(fèi)用。 1.1.3設(shè)計(jì)范圍設(shè)計(jì)二級(jí)污水處理廠，進(jìn)行工藝初步設(shè)計(jì)。1.2設(shè)計(jì)水量及水質(zhì)1.2.1設(shè)計(jì)水量污水的平均處理量為=7920=91.67；污水的最大處理量為Qmax=7920=91.67；污水的最小處理量為，總變化系數(shù)取為1.62

4、（采用內(nèi)插法求得）。 生活污水量總變化系數(shù) 表1-1平均日流量（L/S）461015254070120200400750K總2.31.2.2設(shè)計(jì)水質(zhì)設(shè)計(jì)水質(zhì)如表1.1所示。表1.1 設(shè)計(jì)水質(zhì)情況 項(xiàng) 目懸浮物 PH入水（）1802006.57.2出水（）25306.57.2去除率（%）87.5852 工藝設(shè)計(jì)方案的確定2.1方案確定的原則(1)采用先進(jìn)、穩(wěn)妥的處理工藝，經(jīng)濟(jì)合理，安全可靠。(2)合理布局，投資低，占地少。(3)降低能耗和處理成本。(4)綜合利用，無(wú)二次污染。 (5)綜合國(guó)情，提高自動(dòng)化管理水平。2.2污水處理工藝流程的確定2.2.1廠址及地形資料該城鎮(zhèn)污水處理廠廠址位于某市西北

5、部。廠址所在地區(qū)地勢(shì)比較平坦。污水處理廠所在地區(qū)地面平均標(biāo)高為40.50米。地震基本烈度為VI度。2.2.2氣象及水文資料某城鎮(zhèn)多年平均溫度最高為21.7，最低為-3.2，平均降水量為602mm/a，夏季主導(dǎo)風(fēng)向東北風(fēng)，最冷平均氣溫-15.8，最熱平均氣溫35.7，墾殖土小于0.6，地面凍結(jié)深度0.58m ，地下水質(zhì)呈堿性無(wú)侵蝕，土壤承壓力為1.5kg/cm2。2.2.3可行性方案的確定城市污水的生物處理技術(shù)是以污水中含有的污染物作為營(yíng)養(yǎng)源，利用微生物的代謝作用使污染物降解，它是城市污水處理的主要手段，是水資源可持續(xù)發(fā)展的重要保證。城市二級(jí)污水處理廠常用的方法有：傳統(tǒng)活性污泥法、AB法、氧化溝

6、法、SBR法等等。城市污水二級(jí)及二級(jí)強(qiáng)化處理一般以好氧生物處理為主, 好氧處理可分為活性污泥法和生物膜法兩大類(lèi)?；钚晕勰喾ㄊ抢煤哟ㄗ詢粼? 人工創(chuàng)建的生化凈化污水處理方法。中小規(guī)模城市污水廠適用的方法主要有AB 法、SBR 法、氧化溝法、AO 法、 A 2O 法、水解好氧法等。生物膜法是利用土壤自凈原理發(fā)展起來(lái)的, 通過(guò)附著在各種載體上的生物膜來(lái)處理污水的好氧生物處理法, 主要包括生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物濾池和生物接觸氧化法等工藝。3污水處理工藝流程選擇的依據(jù)和原則3. 1污水處理級(jí)別的確定選擇污水處理工藝流程時(shí)首先應(yīng)按受納水體的性質(zhì)確定出水水質(zhì)要求, 并依此確定處理級(jí)別, 排水應(yīng)達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)(

7、GB8978- 1996)。設(shè)市城市和重點(diǎn)流域及水資源保護(hù)區(qū)的建制鎮(zhèn)必須建設(shè)二級(jí)污水處理設(shè)施; 受納水體為封閉或半封閉水體時(shí), 為防治富營(yíng)養(yǎng)化, 城市污水應(yīng)進(jìn)行二級(jí)強(qiáng)化處理, 可先行一級(jí)強(qiáng)化處理, 分期實(shí)現(xiàn)二級(jí)處理。3. 2工藝流程選擇應(yīng)考慮的技術(shù)因素處理規(guī)模; 進(jìn)水水質(zhì)特性, 重點(diǎn)考慮有機(jī)物負(fù)荷、出水水質(zhì)要求, 重點(diǎn)考慮對(duì)的要求以及回用要求; 各種污染物的去除率; 氣候等自然條件, 北方地區(qū)應(yīng)考慮低溫條件下穩(wěn)定運(yùn)行; 污泥的特性和用途,工藝流程選擇應(yīng)考慮的技術(shù)經(jīng)濟(jì)因素批準(zhǔn)的占地面積, 征地價(jià)格; 基建投資; 運(yùn)行成本; 自動(dòng)化水平, 操作難易程度, 當(dāng)?shù)剡\(yùn)行管理能力。3. 3工藝流程選擇的原

8、則保證出水水質(zhì)達(dá)到要求; 處理效果穩(wěn)定, 技術(shù)成熟可靠、先進(jìn)適用; 降低基建投資和運(yùn)行費(fèi)用, 節(jié)省電耗; 減小占地面積; 運(yùn)行管理方便, 運(yùn)轉(zhuǎn)靈活; 污泥需達(dá)到穩(wěn)定; 適應(yīng)當(dāng)?shù)氐木唧w情況; 可積極穩(wěn)妥地選用污水處理新技術(shù)。4污水處理工藝流程的比較和選擇方法2、3、4、5在選定污水處理工藝流程時(shí)可以采用下面介紹的一種或幾種比較方法。4. 1技術(shù)比較在方案初選時(shí)可以采用定性的技術(shù)比較, 城市污水處理工藝應(yīng)根據(jù)處理規(guī)模、水質(zhì)特性、排放方式和水質(zhì)要求、受納水體的環(huán)境功能以及當(dāng)?shù)氐挠玫亍夂?、?jīng)濟(jì)等實(shí)際情況和要求, 經(jīng)全面的技術(shù)比較和初步經(jīng)濟(jì)比較后優(yōu)選確定。方案選擇比較時(shí)需要考慮的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)包括:

9、 處理單位水量投資、削減單位污染物投資、處理單位水量電耗和成本、削減單位污染物電耗和成本、占地面積、運(yùn)行性能可靠性、管理維護(hù)難易程度、總體環(huán)境效益等。定性比較時(shí)可以采用有定論的結(jié)論和經(jīng)驗(yàn)值等, 而不必進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算。幾種常用生物處理方法的比較見(jiàn)表2。(1)4. 2經(jīng)濟(jì)比較在選定最終采用的工藝流程時(shí), 應(yīng)選擇2 3 種工藝流程進(jìn)行全面的定量化的經(jīng)濟(jì)比較。可以采用年成本法或凈現(xiàn)值法進(jìn)行比較。4. 2. 1年成本法。將各方案的基建投資和年經(jīng)營(yíng)費(fèi)用按標(biāo)準(zhǔn)投資收益率, 考慮復(fù)利因素后, 換算成使用年限內(nèi)每年年末等額償付的成本- 年成本, 比較年成本最低者為經(jīng)濟(jì)可取的方案。4. 2. 2凈現(xiàn)值法。將工程使用

10、整個(gè)年限內(nèi)的收益和成本(包括投資和經(jīng)營(yíng)費(fèi)) 按照適當(dāng)?shù)馁N現(xiàn)率折算為基準(zhǔn)年的現(xiàn)值, 收益與成本現(xiàn)行總值的差額即凈現(xiàn)值, 凈現(xiàn)值大的方案較優(yōu)。4. 2. 3多目標(biāo)決策法。多目標(biāo)決策是根據(jù)模糊決策的概念, 采用定性和定量相結(jié)合的系統(tǒng)評(píng)價(jià)法。按工程特點(diǎn)確定評(píng)價(jià)指標(biāo), 一般可以采用5 分制評(píng)分, 效益最好的為5 分, 最差的為1 分。同時(shí), 按評(píng)價(jià)指標(biāo)的重要性進(jìn)行級(jí)差量化處理(加權(quán)) , 分為極重要、很重要、重要、應(yīng)考慮、意義不大五級(jí)。取意義不大權(quán)重為1 級(jí), 依次按2n- 1 進(jìn)級(jí), 再按加權(quán)數(shù)算出評(píng)價(jià)總分, 總分最高的為多目標(biāo)系統(tǒng)的最佳方案。評(píng)價(jià)指標(biāo)項(xiàng)目及權(quán)重應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目具體情況合理確定。例如確定某城

11、市污水處理廠工藝流程時(shí)采用了表2 所示的評(píng)價(jià)指標(biāo)及權(quán)重2進(jìn)行工藝流程選擇時(shí), 可以先根據(jù)污水處理廠的建設(shè)規(guī)模, 進(jìn)水水質(zhì)特點(diǎn)和排放所要求的處理程度, 排除不適用的處理工藝, 初選2 3 種流程, 然后再針對(duì)初選的處理工藝進(jìn)行全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比后確定最終的工藝流程。5中小規(guī)模城市污水廠處理工藝流程選擇6、7、85. 1根據(jù)進(jìn)水有機(jī)物負(fù)荷選擇處理工藝進(jìn)水BOD5 負(fù)荷較高(如 250m g.L ) 或生化性能較差時(shí), 可以采用AB 法或水解- 生物接觸氧化法、水解- SBR 法等; 進(jìn)水BOD5 負(fù)荷較低時(shí)可以采用SBR 法或常規(guī)活性污泥法等。5. 2根據(jù)處理級(jí)別選擇處理工藝二級(jí)處理工藝可選用氧化

12、溝法、SBR 法、水解好氧法、AB 法和生物濾池法等成熟工藝技術(shù), 也可選用常規(guī)活性污泥法; 二級(jí)強(qiáng)化處理要求除磷脫氮, 工藝流程除可以選用AO 法、A 2O 法外, 也可選用具有除磷脫氮效果的氧化溝法、CA SS 法和水解- 接觸氧化法等; 在投資有限的非重點(diǎn)流域縣城, 可以先建設(shè)一級(jí)強(qiáng)化處理廠, 采用水解工藝、生物絮凝吸附(即AB 法的A 段) 和混凝沉淀等物化強(qiáng)化一級(jí)處理, 待資金等條件成熟后再續(xù)建后續(xù)生物處理工藝, 形成水解好氧法、AB 法等完整工藝。5. 3根據(jù)回用要求選擇處理工藝嚴(yán)重缺水地區(qū)要求污水回用率較高, 應(yīng)選擇 BOD5 和SS 去除率高的污水處理工藝, 例如采用氧化溝或S

13、BR 工藝, 使BOD5 和SS 均達(dá)到20m g.L 以下甚至更低, 則回用處理只需要直接過(guò)濾就可以達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn), 整個(gè)污水處理及回用廠流程非常簡(jiǎn)捷、經(jīng)濟(jì)。5. 4根據(jù)氣候條件選擇處理工藝冰凍期長(zhǎng)的寒冷地區(qū)應(yīng)選用水下曝氣裝置, 而不宜采用表面曝氣; 生物處理設(shè)施需建在室內(nèi)時(shí), 應(yīng)采用占地面積小的工藝, 如UN ITAN K 等; 水解池對(duì)水溫變化有較好的適應(yīng)性, 在低水溫條件下運(yùn)行穩(wěn)定, 北方寒冷地區(qū)可選擇水解池作為預(yù)處理; 較溫暖的地區(qū)可選擇各種氧化溝和SBR 法。5. 5根據(jù)占地面積選擇處理工藝地價(jià)貴、用地緊張的地區(qū)可采用SBR 工藝(尤其是UN TAN K) ; 在有條件的地區(qū)可

14、利用荒地、閑地等可利用的條件, 采用各種類(lèi)型的土地處理和穩(wěn)定塘等自然凈化技術(shù), 但在北方寒冷地區(qū)不宜采用。用水解池作為穩(wěn)定塘的預(yù)處理, 可以改善污水的生化性能, 減小穩(wěn)定塘的面積。5. 6根據(jù)基建投資選擇處理工藝為了節(jié)省投資, 應(yīng)盡量采用國(guó)內(nèi)成熟的, 設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率較高的工藝?；ㄍ顿Y較小的處理工藝有水解- SBR 法、 SBR 法及其變型、水解- 活性污泥法等。用水解池作預(yù)處理可以提高對(duì)有機(jī)物的去除率, 并改善后續(xù)二級(jí)處理構(gòu)筑物污水的生化性能, 可使總的停留時(shí)間比常規(guī)法少30%。采用水解- 好氧處理工藝高效節(jié)能, 其出水水質(zhì)優(yōu)于常規(guī)活性污泥法。氧化溝法在用于以去除碳源污染物為目的二級(jí)處理時(shí),

15、與各種活性污泥法相比, 優(yōu)勢(shì)不明顯, 但用于還須去除氮磷的二級(jí)強(qiáng)化處理時(shí), 則投資和運(yùn)行費(fèi)用明顯降低。5. 7根據(jù)運(yùn)行費(fèi)用選擇處理工藝節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用的途徑有降低電耗、減少污泥量、減少操作管理人員等。電耗較低的流程有自然凈化、氧化溝、生物濾池、水解好氧法等, 污泥量較少的有氧化溝和SBR 等, 自動(dòng)化程度高、管理簡(jiǎn)單的流程有SBR 等。綜合比較, 在基建費(fèi)相當(dāng)?shù)臈l件下, 運(yùn)行費(fèi)用較低的處理方法有氧化溝、SBR、水解好氧法等。5. 8污泥處理中小規(guī)模城市污水處理廠產(chǎn)生的污泥可進(jìn)行堆肥處理和綜合利用, 采用延時(shí)曝氣的氧化溝法、SBR 法等技術(shù)的污水處理設(shè)施, 污泥需達(dá)到穩(wěn)定化。本次設(shè)計(jì)對(duì)污泥工藝不做考

16、慮。下面對(duì)傳統(tǒng)活性污泥法和SBR法兩種方案進(jìn)行比較（工藝流程見(jiàn)圖2.1,2.2），以便確定污水的處理工藝。傳統(tǒng)活性污泥法的方案特點(diǎn)：(1)工藝成熟，管理運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富；(2)曝氣時(shí)間長(zhǎng),吸附量大,去除效率高9095%；(3)運(yùn)行可靠，出水水質(zhì)穩(wěn)定；(4)污泥顆粒大，易沉降;(5)不適于水質(zhì)變化大的水質(zhì)；(6對(duì)氮、磷的處理程度不高；(7)污泥需進(jìn)行厭氧消化，可以回收部分能源；SBR法的方案特點(diǎn)：(1)處理流程簡(jiǎn)單，構(gòu)筑物少，可不設(shè)沉淀池；(2)處理效果好，不僅能去除有機(jī)物，還能有效地進(jìn)行生物脫氮；(3)占地面積小，造價(jià)低；(4)污泥沉降效果好；(5)自動(dòng)化程度高，基建投資大；(6)適合于中小水量的

17、污水處理工藝圖2.1 傳統(tǒng)活性污泥法圖2.2 SBR法從上面的對(duì)比中我們可以得到如下結(jié)論：從工藝技術(shù)角度考慮，普通曝氣法和SBR法出水指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)要求。但是，SBR法對(duì)自動(dòng)化控制程度要求較高且處理規(guī)模一般小于10萬(wàn)立方米/天，這與實(shí)際情況不符（污水廠自動(dòng)化水平不高且本設(shè)計(jì)規(guī)模屬大型污水處理廠）。故普通曝氣法更適合于本設(shè)計(jì)對(duì)污水進(jìn)、出水水質(zhì)的要求（水質(zhì)變化小），故可行性研究推薦采用普通曝氣法為污水處理廠的工藝方案。5.9工藝流程方案的確定 SBR法是間歇式活性污泥法或序批式活性污泥法的簡(jiǎn)稱，相對(duì)于傳統(tǒng)活性污泥法，SBR法工藝是一種正處于發(fā)展、完善階段的技術(shù)，因?yàn)閺腟BR法的再次興起直至應(yīng)用到

18、今天只不過(guò)十幾年的歷史，許多研究工作剛剛起步，缺乏科學(xué)的設(shè)計(jì)依據(jù)和方法以及成熟的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)。SBR法現(xiàn)階段在基礎(chǔ)研究方面、實(shí)踐應(yīng)用方面、工程設(shè)計(jì)方面仍存在問(wèn)題。例如：SBR的適宜規(guī)模、合理的設(shè)計(jì)和運(yùn)行參數(shù)的選擇，建立完整的運(yùn)行維護(hù)和管理方法，運(yùn)行模式的選擇于設(shè)計(jì)方法脫節(jié)等等。污水工藝流程的確定主要依據(jù)污水水量、水質(zhì)及變化規(guī)律，以及對(duì)出水水質(zhì)和對(duì)污泥的處理要求來(lái)確定。本著上述原則，本設(shè)計(jì)選傳統(tǒng)活性污泥法作為污水處理工藝。方案如下：污水格柵沉砂池初次沉淀池曝氣池6格柵的計(jì)算(1) 柵條間隙數(shù)式中：柵條間隙數(shù)，個(gè)；最大設(shè)計(jì)流量，=0.15；格柵傾角，取= 60；柵條間隙，取=20；柵前水深，取=0.2；過(guò)柵流速，取=0.9；生活污水流量總變化系數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)=1.62。則：=0.15/(0.02)(2) 柵槽寬度式中：柵條寬度，取10。則：=0.01（20-1）+0.0220=0.59(3) 通過(guò)格柵的水頭損失式中：設(shè)計(jì)水頭損失，；計(jì)算水頭損失，；重力加速度，取=9.8；系數(shù)，格柵受污物堵塞時(shí)水頭損失增大倍數(shù)，一般采用=3；阻力系數(shù)，其值與柵條斷面形狀有關(guān)；形狀系數(shù)，取=2.42（由于選用斷面為銳邊矩形的柵條）。則：=0.28=0.01(4) 柵后槽總高度式中：柵前渠道超高，取=0.3。則：=0.2+0.3+0.03=0.0579。(5