排水工程毕业论文开题报告

A2/O工艺处理城市污水（一） (2011-12-03 21:13:00)转载▼标签： 教育 分类： 博文 摘要本次毕业设计的题目为江阴某经济开发区污水处理厂设计— A2/O 工艺。主要任务是完成该经济开发区排水管网布置及污水处理厂初步设计和单项处理构筑物施工图设计。其中初步设计要完成设计说明书一份、污水处理厂总平面图一张及污水处理厂污水与污泥高程图一张；单项处理构筑物施工图设计中，主要是完成A2/O 平面图和剖面图及部分大样图。该污水处理厂工程，近期规模为2.5万吨/日。该污水厂的污水处理流程为：从泵房到沉砂池，进入A2/O 反应池，进入辐流式二次沉淀池，进入接触池，再进入巴氏计量槽，最后出水；污泥的流程为：从A2/O反应池排出的剩余污泥进入集泥配水井，再由污水泵送入浓缩池， 再进入储泥池，最后外运处置。污水处理厂处理后的出水优于国家污水综合排放标准(GB8978-1996)中的一级标准。所选择的A2/O 工艺，具有良好的脱氮除磷功能。关键词：A2/O 工艺；脱氮除磷；ABSTRACT The topic of this graduate design is about the design of the sewage disposalplant in the development area of economy and techonology in Jangyin City. The technics of the plant is the Anaerobic-Anoxic-Oxic. The main task is the primary design of the plant and the shop drawing of the oxidation ditch pond. The task of the primary design isthata design book、a plan of the plant、the high drawing of the disposal of sludge and sewage; in the single disposal build design, the harvest is that the section plane drawing 、the plan and some part magnifying drawings of the Anaerobic-Anoxic-Oxic. The construction of this plant is 25000 steres per day. The process of the sewage in the plant is that the sewage runs from pumphouseto sand sinking pond, enters the pond of sedimentation tank, enters disinfection pond, then enters calculation trough ,at last lets out. The process of the sludge is that: Surplus sludge from the sedimentation tank enters concentration pond, enters digestion pong, then it is dehydrated, at last it is carried out of the plant. The outlet water of the plant meets the level one of the National SewageDischarge Standard (GB8978-1996). There is an Anaerobic-Anoxic-Oxic more than the craft of SBR in the craft of CASS. it prevents sludge from eapending,promots releasing phosphorus ,andstrengthens anti-nitration. Key words： The Anaerobic-Anoxic-Oxic; Taking off the nitrogen and thephosphorus;第一部分第1章 设计概论1.1 设计任务本次毕业设计的主要任务是完成某经济技术开发区A2/O 工艺处理城市污水设计。工程设计内容包括：1.确定开发区排水体制，完成排水管网规划设计图；2.进行污水处理厂方案的总体设计：通过调研收集资料，确定污水处理工艺方案；进行总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图。3.进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计和施工图设计(每位学生要求至少有一个构筑物的设计达到施工图深度)、设备选型，图中应有设备、材料一览表和工程量表。4.进行辅助建筑物(包括鼓风机房、泵房、加药间、脱水机房等)的设计：包括尺寸、面积、层数的确定；完成设备选型和设备管道安装图。1.2 开发区概况及自然条件1.2.1 开发区概况1.城市规划江阴临港新城位于江阴市西部，东临主城区、北枕长江、西面和南面与常州接壤，下辖“两街、两镇、一办”：夏港街道、申港街道、利港镇、璜土镇、港口办事处，总计行政区划面积188平方公里，总人口约20万人。2005年12月, 临港新城被列入无锡在“十一五”期间重点建设的五大新城之一；2006年1月，临港新城开发建设正式启动；2006年9月，临港新城被国家发改委正式核准同时被省政府批准为省级经济开发区，命名为江苏江阴临港经济开发区。江阴临港新城始终坚持“以港兴城、港以城兴、港城共荣、互动发展”的战略，全力打造苏锡常都市圈临港产业中心和江阴城市副中心。全面做好港口码头、临港产业、国际商务、现代服务、绿色生态等“五篇文章”，加快实施《临港新城培育四大千亿产业集群纲要》，推动经济与城市全面转型、同步提升。产业是城市发展的根本。依托港口，发展低碳、新材料、机械装备、现代物流四大临港特色产业，全力培育千亿级产业集群是构筑临港新城新一轮区域经济发展比较优势，打造临港经济新增长极，实现可持续发展的必由之路。2.地面水环境状况在开发区范围内长江为主水体，根据江阴市环境监测中心站编制的《江阴临港经济技术开发区环境质量报告书》，在上述7 个水体中共布设监测点19 个，并分枯水期和平水期对其进行采样监测。长江水质检测结果为：在枯水期平均值超标的(按地面水环境质量三类标准GB383888)污染物主要有生化需氧量、亚硝酸盐氮、凯式氮、总磷和大肠菌群等五项；在平水期平均值超标的主要有凯氏氮和总磷两项。其中枯水期BOD5 值最高值和平均值分别为6.42mg/L 和5mg/L ，分别超标0.6 倍和0.25 倍，亚硝酸盐氮最高值和平均值分别为0.26mg/L 和0.15mg/L ，分别超标0.73 和0.06 倍，凯式氮最高值和平均值分别为5.91mg/L 和3.91mg/L ，分别超标4.91 倍和3.91 倍，总磷最高值和平均值分别为0.197mg/L 和0.089mg/L，分别超标2.94 倍和0.78 倍， 大肠菌群最高值和平均值分别为920000个/升和191333 个/升，分别超标91 倍和18 倍；而平水期凯式氮最高值和平均值分别为0.083mg/L和0.073mg/L ，分别超标0.66倍和0.46倍。另外根据开发区地面水环境质量评价结果也可以看出，长江申港段污染负荷比最大，在枯水期超标的评价参数是生化需氧量、亚硝酸氮、凯式氮和总磷；在平水期超标的评价参数是总磷和凯式氮。3．开发区排水现状及规划开发区为新建区域，根据开发区排水总体规划，以采用雨污分流制的排水系统为宜。开发区范围内的雨水根据道路布置情况，依据道路控制高程分散排入现有明渠或湖汊入湖，开发区污水将汇集排入长江。目前开发区已初具规模，随着开发区的建设及工业企业的逐步开工，开发区的废水排放量将不断增多，对上述已被污染的长江申港段将进一步加大其污染负荷比，给开发区环境将带来严重的影响，也将直接影响到开发区的投资环境。另外，开发区位于长江江阴段上游，未经处理的污水直接排入长江，也将对武汉市江段的水质及饮用水源的安全造成威胁。因此，为优化投资环境，改善和提高城区生活环境质量，保证城市居民身体健康，决定修建分流制排水系统和开发区污水处理厂。1.2.2 开发区的自然条件1.气象资料开发区属亚热带季风气候，全年四季分明，日照充足，雨量充沛，其气象特征如下:(1) 气温年平均气温：15.1℃；最高气温：38.3℃；最低气温：-3.4℃。(2)降水量年平均降水量：1108.5mm ；年平均降雨天数：105.2 天。(3) 湿度年平均相对湿度：72%(4)降雪24 小时最大积雪深度：15.0cm(2008年南方雪灾) 。年降雪日：一般在10 日以内(5)风全年主导风向为东北偏北，冬季以北风和东偏北为主，夏季多为东南风。年平均风速：2.7m/s ；最大风速：19.1m/s 。(6)雾日数年平均雾日数：28.4 日；年最小雾日数：10 日。(7)蒸发量年平均蒸发量：1294mm 。1.2.3 设计水量与水质⒈ 设计水量污水量标准包括生活污水和工业污水两部分。开发区的综合用水量定为625升/人.日，综合污水量按照给水量标准的80%计，则平均污水量标准为500 升/人.日。按近期规划人口10 万人计算，则该污水处理厂的近期设计污水量为：平均日25000m3/d 。2．污水水质及净化要求原污水水质：COD 320mg/L，BOD5 150mg/L，SS 200mg/L，TN 35 mg/L，NH3-N 15mg/L，TP 4 mg/L。污水经处理后应符合以下具体要求：CODCr≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，TN ≤15 mg/L，NH3-N≤5mg/L,TP 1 mg/L。第2 章总体设计2.1 排水体制在城市和工业企业中通常有生活污水、工业废水和雨水，排水系统,也就是将城镇的污水、废水和雨水系统有组织地排除与处理的工程设施。排水系统通常由排水管网和污水处理厂组成。这些污废水是用一个管渠系统还是用两个、三个管渠系统来排，构成了不同的排除方式，称之为排水系统的体制。2.1.1 合流制排水系统目前我国大多数城市排水体制为合流制，合流制排水系统就是将生活污水、工业废水和雨水用一个管渠系统汇集排除的系统。这种体制有下面两种方式：1.合流制这种方式是将管渠系统分成若干排出口，将混合污水不经任何处理直接就近排八水体。这是一种合流制排水方式，国内外许多老城市几乎者是采用这种简单的排水方式。在过去，工业尚不发达，人口少，污水相对不大，采取水体的自净作用，这种排水体制被长期采用。但是在当今，科技的发展，人口增加，使污水不断增加，水质也日趋复杂，从环保卫生上来看，合流制是水环境污染的主要原因，所以在目前情况就不宜再采用这种排水体制。2.1.2 截流式合流制这种方式就是在江河岸边修建截流干管，并在合流干管与截流干管交汇设置溢流井。晴天时，混合污水全部由截流干管送至污水处理厂处理后排放；雨天时，当混合水是超过截流干管输水能力后，其超出部分通过溢流并泄八水体。这种体制对带有较多悬浮物的初期雨水和污水都进行处理，对保护水体是有利的，但周期性地给水体带来一定程度的污染，很明显，同为合流制，它又前者优越。这种方式，对一些旧城合流制排水系统改造是可以考虑加以采用的。2.1.3 分流制排水系统当生活污水、工业废水和雨水用两个或两个以上排水管渠排除时，称为分流制排水系统。其中排除生活污水，工业废水的系统称为污水排水系统；排除雨水的系统称为雨水排水系统。这种体制又有两种方式： 1.完全分流制将城市生活污水及工业废水排到污水系统和雨水排入到雨水系统的体制为分流制。污水排至污水处理厂进行处理，雨水直接排入水体，对于新建城市、新的开发区和新建住宅小区，大都采用这种形式，分流制系统是把城市污水全部送到污水处理厂处理后排放水体，对环保卫生及防止水体污染方面无疑是比较好的排水体制。2.不完全分流制只建污水排水系统，未建雨水排水系统，雨水沿着地面、道路边沟和明渠泄入水体。对于常年少雨、气候干燥的城市可采用这种制。2.1.4 排水体制的比较排水体制的选择直接影响到对环境的污染。直泄式合流制是不经任何处理把混合污水排入水体，其对水体污染的严重性是不言而喻的，截流式合流制能将晴天时全部生活和工业废水及降雨时较脏的初期雨水截走，送往污水处理厂，这对保护水体是有利的，但在暴雨时，仍有部分混合污水通过溢流井进入水体，造成污染。分流制排水系统，将城市污水全部送至污水厂处理，但初期雨水未经处理直接排入水体，是其不足之处。一般情况下，分流制比截流式合流制在防止水体污染方面更为优越，而且较灵活，较易适应发展的需要，因此应用较广泛。从基建投资方面来看，合流制只需一套管渠系统，其断面尺寸与完全分流制的雨水管渠基本相同，虽然合流制在污水泵站及处理厂规模上要大一些，造价要高一些，但在总体造价还是低于完全分流制，大约要低20－40％。不完全分流制由于没有雨水排水系统，所以其投资最省，施工期最短，发挥效益也快，所以对于一般新建地区，地形坡度比较好，雨水又能沿坡度流入水体，为节约初期投资，可先采用不完全分流制，以后随着建设的发展，再逐步造雨水管渠。从维护管理方面来看，合流制管渠维护管理较简单，对于管渠中的沉积物也可利用雨天的大流是来冲刷，但污水泵站、处理厂因晴雨天的排水量变化幅度较大，增加了运行管理上复杂性。相比之下分流制污水管渠和污水处理厂，流量变化不大，不致产生沉淀物，有利于污水处理厂和管渠的运行管理。2.1.5 排水体制选择选择排水体制时，应当根据当地的实际条件和环保要求，通过技术经济比较来确定。1.新建城市(1)对于新建城市，当地形有利，在城市发展初期，可采用不完全分流制。人卫生角度上看，虽然雨水沿着地面流动，会带入一些污染物质进入水体，但由于最肮脏的生活污水已用污水管渠收集并加以处理，因此不致于对环境卫生产生很大影响；从经济上看，由于只建污水管渠，造价可大为降低，这在城市发展初期具有很大经济意义；从技术上看，由于已预留雨水管渠的位置，它可随城市发展逐步增设雨水管渠，成为较理想的完全分流制。(2)对于建设水平要求较高且面积较大的开发区城市，应采用完全分流制。2.旧城改造和扩建旧城排水系统的改造和扩建，应在原排水体制的基础上加以考虑。旧城排水系统，一般均为没有污水处理厂的合流制排水系统，污水就近排入水体，没有预留埋设其他管线的地方。因此要将它改造为完全分流制，这在经济上要花费一笔可观的费用，在技术上也十分困难，往往难以实现。且附近水体又缺乏足够的自净能力时，才可考虑改建成其他体制。3.因此，对某城区排水系统的改造和扩建工程中，采用具有截流制合流制排水系统为宜，截流后污水排入到污水处理厂进行处理。总之，影响排水体制的因素较多，我们应立足于本地实际条件，同时考虑污水管排水能力发展的余地，使城市排水体制更加合理完善。根据该经济开发区的较为平坦的地势因素，故管道敷设主要以管长最短为原则，沿街道敷设，一起送入污水处理厂处理后排入长江。2.2 污水处理厂设计规模污水量标准包括生活污水和工业污水两部分。开发区的综合用水量定为625 升/人.日，综合污水量按照给水量标准的80%计，则平均污水量标准为500 升/ 人.日。按近期规划人口10 万人计算，则该污水处理厂的近期设计污水量为：平均日25000m3/d。第3 章污水处理厂设计3.1 污水处理厂址选择污水厂厂址选择应遵循下列各项原则1、应与选定的工艺相适应2、尽量少占农田3、应位于水源下游和夏季主导风向下风向4、应考虑便于运输5、充分利用地形本开发区在总体规划、专业规划及开发区建设中，已按自然地形，用地规划预留了污水处理厂位置。3.2 污水污泥处理工艺选择3.2.1 水质根据《江阴临港新城经济开发区污水处理厂可行性研究报告》及江阴临港新城经济技术开发区委员会“污水处理厂可行性研究报告评审会专家组意见”，开发区管委会参照类似地区的污水水质及国家《污水综合排放标准》(GB18918-2002) 提出污水处理厂进、出水水质指标列于表3.1 污水处理厂进、出水水质指标单位：毫克/升 表3.1序号 项目 原污水质 出水水质1 BOD5 160 202 CODCr 400 603 SS 125 204 TN 45 205 NH3—N 28 8（15）6 TP 5 13.2.2 污水、污泥处理工艺选择1. 处理工艺流程选择应考虑的因素污水处理厂的工艺流程系指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的有机组合。在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑各处理单元构筑物的形式，两者互为制约，互为影响。污水处理工艺流程的选定，主要以下列各项因素作为依据。① 污水的处理程度② 工程造价与运行费用③ 当地的各项条件④ 原污水的水量与污水流入工程该污水处理厂日处理能力约2.5万吨,属于中小规模的污水处理厂。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。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2 /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。A2O工艺污水处理量：25000m3/d氧化沟工艺污水处理量：3000m3/dSBR工艺污水处理量：5000m3/d2.适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺该污水处理厂要求对原水中的氮、磷有比较好的去除，应采用二级强化处理。根据《城市污水处理和污染防治技术政策》推荐，以及国内外工程实例和丰富的经验，比较成熟的适合中小规模具有除磷、脱氮的工艺有：AA /O 工艺，A/O 工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟及其改良工艺。A/O工艺、AA/O工艺、各种氧化沟工艺、SBR工艺这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的除磷脱氮工艺。一、A2O处理工艺 (1)A2/O 处理工艺是Anaerobic－Anoxic－Oxic 的英文缩写，它是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/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。(2)A2/O 工艺的特点：A：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；B：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。C：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。D：污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理，并且污水处理量25000m3/d。所以A2O工艺符合要求。因为这种工艺具有较好的除P脱N功能；具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥可靠；管理维护简单，运行费用低；沼气可回收利用；国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验技术先进成熟，运行稳妥可靠，最为重要的是该工艺总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建费用，占地面积相对较小，在市场经济的形势下，寸土寸金，该工艺无疑具有非常大的吸引力。3.A2/O 法同步脱氮除磷工艺的原理：A2/O 分为三大部分，分别为厌氧、缺氧、好氧区。原污水从进水井内首先进入厌氧区，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。污水经过第一厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q(Q——原污水流量)。混合液从缺氧反应器进入好氧反应器——曝气器，这一反应器单元是多功能的，去触BOD ，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有NO3-N ，污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD 则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应器。选定核心构筑物后,本设计的工艺流程也就相应确定了。3.3 主要生产构筑物工艺设计3.3.1 进水泵房污水进水泵房由格栅间、泵房组成(泵房配电间设于离泵房不远的地方，具体布置见污水厂平面总体布置图，另外厂内另设有集中变配电间、中控室)。⑴ 格栅间平面尺寸：长×宽=7.15 米×6.60 米，地下深6.53 米，为钢筋砼结构，格栅间内设三道进口粗格栅，两道为机械格栅，另一道为人工辅助格栅。机械格栅宽1.00 米，高2.70 米，栅条间隙20 毫米，安装倾角600 ，机械除渣。人工格栅(在机械格栅检修时做应急用)宽2.00 米，高2.70 米，栅条间隙、安装倾角均同机械格栅。⑵ 泵房采用半地下室钢筋砼结构，平面尺寸：长× 宽=8.00 米× 16.60 米，地下埋深6.78 米，采用立式污水泵抽升污水，泵房内设五台型号为250QW700—11—37 的立式污水泵(四用一备)。单泵流量为690 米3/时，扬程为11.5 米，转速970 转/分，电机功率37 千瓦。每台泵出水管上设微阻缓闭止回阀，起吊设备采用电动单梁起重机，最大起重量为2 吨。3.3.2 细格栅和沉砂池共设两道进口细格栅，安装在出水井与沉砂池的连接渠道上，用于去除进厂污水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理工艺的安全运行。细格栅(一期)分两组设置，每组设2 道进口机械弧形细格栅(旋转角为90。)及1 道人工应急格栅(国产)，渠宽为1．3m，栅隙宽为10mm，最大过栅流速为0.9m／s 。格栅的运行由格栅前、后水位差自动控制。栅渣由设于平台面以下的国产无轴螺旋输送器输出后外运处置。沉砂池采用了旋流式沉砂池(分两组设2 池，型号旋流式沉砂池Ⅱ7)，单池直径为3.05m、池深为3.13m，采用气提排砂，在排砂之前有一气洗过程，这使得排出的砂含有机物较少，有利于污水的后续生物处理及泥砂的处置。由两座沉砂池排出的泥砂经2 台国产的砂水分离器处理后外运处置。3.3.3 A2/O 池A2/O 生物池分两组(共2 座)，污泥负荷为0．12kgBODs／(kgMLSS·d)，污泥浓度为3.3 g／L，单池平面尺寸为51.80m×38.7m(包括隔墙厚度)，池深为5.2 m(有效水深为4.5 m)，每池分三区即厌氧区、缺氧区及好氧区，厌氧区设4台、缺氧区设4 台进口潜水搅拌机，单台搅拌机的功率为2.3 kW。好氧区设有2938 个进口膜式微孔曝气器，曝气量为1~3m3 /( h × 个)。每池设有3 根进气总管，每根总管设有1 个进口电动空气调节蝶阀(用于调节供氧量)。A2/O 工艺需有大量的混合液回流(一般为处理水量的2～4 倍)，这使得其能耗较高。为此，在设计时结合了循环流式生物池的特点，采用了类似氧化沟循环流式水力特征的池型，省去了混合液回流以降低能耗，同时在该池中独辟厌氧区除磷及设置前置反硝化区脱氮等有别于常规氧化沟的池体结构，充氧方式采用高效的鼓风微孔曝气、智能化的控制管理，这大大提高了氧的利用率，在确保常规二级生物处理效果的同时，经济有效地去除了氮和磷。该系统较常规A2/O 工艺降低能耗约0．045(kW·h)／m3。