每天生活污水处理工程设计毕业论文 39页

'本科毕业设计2000t/d生活污水处理工程设计学院环境科学与工程专业环境工程年级班别08级环境工程（2）班学号3201000257学生姓名郑伟指导教师张祥丹2012年6月11日 设计总说明随着城市化速度的加快和生活水平的提高，城市生活污水的排放量也逐年增加。城市生活污水污染物含量主要是有机物，如淀粉、脂肪、蛋白质、纤维素、糖类、矿物油等，其中CODcr、BODs、TKN（凯氏氮）、TN、TP也较高。目前我国城市污水处理普遍采用活性污泥、氧化沟、SBR和AB法等。本设计为小区污水处理工程，具有排放量小，可生化性好，含有相当浓度的N和P，排放上具有间歇性和不稳定性等特点，故选择SBR法处理工艺。SBR法工艺流程简单、造价低，主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省，可根据水质、水量情况灵活运行，具有良好的脱氮除磷效果。而生活小区土地面积有限，景观要求高。通过采用SBR法处理小区生活污水，处理效果好，COD、BOD、SS、TNP和NH3一N去除率分别达到88.75％、87.50％、86.10％、84.50％和51.70％，且都达到GB8978—1996中一级排放标准。本设计要求处理水量为2000m3/d。原水进水水质如下：BOD=200mg/L,COD=400mg/L,SS=200mg/L,pH=6.5～8.5，NH3-N=40mg/L，磷酸盐为5毫克/升。要求经过主要处理设备处理后，出水水质参数如下：BOD5≤20mg/L，SS≤60mg/L，COD≤90mg/L，pH＝6～9，NH3-N≤10mg/l。关键词：SBR,生活污水,水处理 GeneralInformationofDesignWiththeaccelerationofthepaceofurbanationandtheimprovementofthelivingstandards,theurbansewagewateremissionsareincreasingyearbyyear.Themainpollutantsincitysewageisinorganicmatter,suchasstarch,fat,protein,cellulose,sugar,mineraloils,whichCODcr,BOD,TKN(Kjeldahlnitrogen),TN,TPisalsohigher.China"surbansewagetreatmentwidelyusedactivatedsludge,oxidationditch,SBRandABprocess.Thedesignofthedistrictsewagetreatmentworkswithsmallemissions,biodegradability,andcontainsignificantconcentrationsofNandP,Emissionisintermittentandstabilitycharacteristics,sochooseSBRProcess.SimpletechnologicalprocessandcostofconstructionarethefeaturesofSBR．Sequencingbatchreactorisitsmainequipment，theequipmentofreturn～udgeandprimarysettlingtankisomitted．Ithasflcompactstructureandflexibilityofoperationbaseonthebasisoftheamountofsewageandsewagequality．Theremovalefficiencyofnitrogenandphosphorusisverygood．Butthelandofhabitatisfinite，soweusedappliedtotreatthedomesticsewageofhabitat．TheseresultsshowedthathighqualityofeffluentcouldbeobtainedbythemeansofSBR，andtheremovalefficiencyofCOD，BOD，SS，TNPandNH3－Nwere88.75％，87.50％，86.10％，84.50％and51.70％respectively．TheeffluentwaterqualitymeetsGB8978—1996Istandard．Thisdesignrequirementshandling2,000m³perdayofwaterInfluentrawwaterqualityareasfollows:BOD=200mg/L,COD=400mg/L,SS=200mg/L,pH=6.5～8.5,NH3-N=40mg/l,Phosphateto5mg/l.Requiremajorprocessingequipmentaftertreatment,theeffluentwaterqualityparameters,asfollows:BOD5≤20mg/L,SS≤60mg/L,COD≤90mg/L,pH=6～9,NH3-N≤10mg/l.Keywords：SBR，domesticsewage，treatmentofsewag 目录1概述11.1设计依据11.2设计范畴11.3设计原则12生活污水的工艺比较与选择22.1生活污水处理工艺比较22.1.1常规活性污泥法22.1.2A²／O工艺32.1.3氧化沟活性污泥法42.1.4序批式(SBR)活性污泥法42.1.5AB两段式活性污泥法62.1.6曝气生物滤池72.1.7生物接触氧化法82.1.8水解酸化—好氧法82.2工艺流程的选择93工艺设计及计算103.1设计流量、水质与工艺流程103.1.1设计流量、水质103.1.2出水水质要求103.1.3工艺流程图103.2处理工艺流程说明113.2.1格栅113.2.2调节池113.2.3SBR反应池113.2.4消毒池113.3SBR池设计要点113.3.1现行流行方法113.3.2SBR池的设计计算要点14 3.3.3SBR设计主要参数153.4设计计算部分173.4.1格栅173.4.2调节池183.4.3SBR反应池193.4.4污泥浓缩池233.4.5消毒池243.5阻力计算及设备选择253.5.1污水泵选型253.5.2污泥泵选型263.5.3鼓风机选型273.5.4滤压机274主要构筑物及设备一览表284.1构筑物一览表284.2主要机械设备一览表285工程投资概算295.1设备费用295.2土建工程305.3工程总概算305.4运行费用305.4.1运行电费305.4.2人工费用315.4.3折旧提成315.4.4检修维护315.4.5总运行费用315.4.6单位运行费用31总结32参考文献33致谢34 1概述1.1设计依据《污水污水综合排放标准》GB8978—1996《地表水环境质量标准》GB3838—2002《水污染物排放标准》GB4426—89《广东省水污染物排放限值标准 》《室外给水设计规范》GB50013—2006《室外排水设计规范》GB50014—2006《城镇污水厂附属建筑和附属设备设计标准》GJJ31—89《污水泵站设计规程》DBJ08—23—911.2设计范畴广州市某学校生活小区污水系统工程的处理方案，包括工艺流程、构筑物设计计算过程和成本估算等。1.3设计原则1.设计方案严格执行有关方面环境保护和工程建设的规定，由于该生活小区位于广州市内，污水处理后必须保证出水各项指标达到国家标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准和地方污水排放要求。2.采用经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省投资和运行管理费用。3.设备选型兼顾通用性和先进性，处理稳定可靠、效率高、管理方便，维修、维护工作量少，价格适中。4.工作设计完成后，力争达到社会效益、经济效益和环境效益的统一。34 2生活污水的工艺比较与选择2.1生活污水处理工艺比较生活污水与其他污水相比，具有可生化性好，含有相当浓度的N和P，排放上具有间歇性和不稳定性等特点。其成份复杂，主要由一些无毒有机物，如糖类、淀粉、纤维素、油脂、蛋白质、尿素等组成。其中含氮、磷、较高。此外，还伴有各种洗涤剂，这是另一类污染源，它们对人体有一定危害。在污水中还含有相当数量的微生物，其中一些病源体，如病菌、病毒、寄生虫等，都对人的健康有较大危害。如不经处理，任其排放，会使天然水体受到污染，尤其在高温的夏天水质恶化，变黑、变臭。严重影响城区环境。废水中细菌的传播还直接影响人们的身体健康。处理好小区生活污水，既可以减少对城市的污染，又可以把部分水处理成达标无害的水进行回用，使有限的水资源得到充分的利用。目前，生活小区的污水处理有很多方法，各种方法也各有所长。下面对一些常用的城市污水处理工艺作一些简单介绍。2.1.1常规活性污泥法1.工艺介绍常规活性污泥法是污水处理中最早的生物处理技术形式。活性污泥法是使具有净化功能的絮凝状的微生物增殖体，根据需要在生物反应体系内不断地循环，而且通过人为的控制，使反应器内的底物（污水中BOD表示的物质）和微生物的比率经常保持一定的水平，并在溶解氧存在的条件下，使底物和不同种群微生物所形成的絮凝体(即一般称之为活性污泥）充分接触，并进行好氧微生物代谢和有机物分解的污水生物处理方法。2.适用范围活性污泥法曾经是对城市污水最有效的生物处理方法，该技术在世界范围内研究及应用已有九十年的历史。但是它对氮、磷等营养物质的去除效果不是很理想，我省近二十年来建设的城市污水处理厂，普遍采用的是常规活性污泥法，一般情况下,其处理效率为：COD＞75％、BOD5＞85％、SS＞85％，对于城市污水可达到国家规定的二级排放标准（GB18918－2002）。运行稳定，最适合于20万吨/天以上的大型城市污水处理厂。34 3.常规活性污泥法工程实例：项目天津纪庄子污水长概况投产日期1984规模（万吨/天）26投资（万元）8879主要设计参数曝气池（BOD污泥负荷，kg/kg·d）0.225二沉池8－φ451984年～1992年平均去除率BOD88.5%COD80%SS85%TN24%TP37%2.1.1A²／O工艺1.工艺介绍A²／O工艺即厌氧／缺氧／好氧工艺。它把除磷、脱氮和降解有机物三个生化过程巧妙的结合起来。但工艺控制条件比较复杂。A²／O法的工艺流程见图:硝化混合液回流出水进水进水泵房沉砂池初沉池厌氧池缺氧池好氧池沉淀池消毒池回流污泥(r)回流泵房剩余污泥加药污泥浓缩污泥脱水污泥消化泥饼运出沼气利用图2.1A²/O生物脱氮除碘基本处理工艺流程示意2.A²／O法工程实例项目泰安污水处理厂概况投产日期1992规模（万吨/天）5主要设计参数厌氧区t＝0.76h缺氧区t＝2.37h34 好氧区t＝3.02h1984年～1992年平均去除率BOD93.9%COD90.8%SS91.3%TN48.3%TP52.1%2.1.1氧化沟活性污泥法1.工艺介绍氧化沟是活性污泥法的改进处理形式之一，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因而氧化沟又名“连续循环曝气池”。氧化沟构造简单，运行管理方便且处理效果稳定。随着对氧化沟污水处理技术的不断改进，氧化沟的脱氮功能得到增强，在一定条件下，也可以获得较好的生物除磷效果。氧化沟也具有工艺流程简单的优点。一般可不设初次沉淀池和污泥消化池。悬浮状有机物可在氧化沟内基本得到好氧稳定，这比设初沉池及单独处理初沉污泥要简便经济。2.适用范围氧化沟工艺流程简单，运行管理方便，出水水质好，处理过程稳定可靠，不仅能去除污水中的有机物，而且兼有生物脱氮除磷功能。因此，氧化沟工艺适用范围广，不仅适用于要求处理程度高的污水处理厂，也可用于处理程度不太高的二级污水处理厂。2.1.2序批式(SBR)活性污泥法1.工艺介绍SBR（SequenceBatchReactor）工艺在同一反应池中，完成进水、反应、沉淀、滗水、排泥等工序，与其他处理工艺相比，SBR工艺污水处理构筑物少，处理工艺流程大大简化。SBR工艺早在1914年即已开发，但由于当时人工管理繁琐，自动控制手段落后，使其难以推广应用。近年由于微机在自控方面的广泛应用，同时也由于开发了在线溶解氧测定仪、水位计等精度高并且对过程控制比较经济的水质检测仪表，污水处理厂的运行管理逐渐实现了自动化，SBR工艺以其独特优势引起广泛注意，近年来得以迅速推广，成为目前世界上污水处理技术中的热门工艺。34 2.SBR工艺的主要特点优点：（1）构筑物少且简单，设备少，可靠性高，当采用潜水曝气设备时，运行噪声最低；（2）占地省，基建及运行费低；（3）沉淀效果好，有机物去除率高；可除磷脱氮，运行管理简单，前面设选择器可以有效防止污泥膨胀；（4）自动化运行，工作人员少；（5）运行可调，对水质、水量冲击负荷适应性强；（6）一般采用低负荷运行，产泥少，污泥好氧稳定，不需消化直接脱水。缺点：（1）对自控要求高；（2）设备装置利用率较低。3.适用范围由于工艺利用自动控制及配备相应的硬件设备和仪器仪表系统，通常适用于中小规模的城市污水处理工程，也适用于进水水质波动较大，而出水水质要求严格的情况，对同时要求脱氮除磷的污水处理也较适合。就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况：（1）中小城镇污水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。（2）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。（3）水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。（4）用地紧张的地方。（5）对已建连续流污水处理厂的改造等。（6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。表2.0SBR主要工艺类型比较表工艺名称反应池分格进水方式是否回流适用规模工程实例34 传统SBR单池，不分格间歇交替进水无小型全国几百座小型污水厂ICEAS有中格墙分成预反应区和主反应区连续进水需要回流大、中型昆明第三污水厂DAT-IAT中隔墙分为DAT池及IAT池连续进水回流比200-300%大、中型天津开发区污水厂抚顺三宝屯污水厂CAST分为选择区和主反应区间歇交替进水回流比20-35%中、小型镇江新区污水厂UNITANK用隔墙分为三池间歇交替进水无中、小型上海石洞口污水处理厂MSBR连续进水图2.1SBR法反应池2.1.5AB两段式活性污泥法1.工艺介绍AB两段活性污泥法处理工艺是把常规的活性污泥法分成两个系统，即A段与B段。A段在相当高的污泥负荷下运行，Fs＞2kgBOD5/（kgMLSS·d），B段污泥负荷较低Fs＝0.3kgBOD5/（kgMLSS·d）。在A段及B段后面，通过中间沉淀池及二次沉淀池，污泥各自回流，其流程如图6-3所示。AB法通常不设初次沉淀池。2.适用范围AB法是属于活性污泥法的一种改进方法，故凡采用活性污泥法处理城市污水、工业废水，均可采用此方法，也可在现有的常规一段法基础上改用AB法。此外，AB法还特别适用于下列情况：（1）对处理复杂的和变化较大的污水水质，具有较大的适应能力。（2）可大幅度地去除污水中难降解物质，用于处理复杂的工业废水可作为预先单独处理的一种方法，处理后再纳入城市污水厂。（3）与一级活性污泥法相比，具有更高处理效率和更好的过程稳定性。34 （4）工艺过程中产生较多的含有机物高的生物污泥，可进行中温消化，回收能量，节约能源。（5）可先建A段工艺，后建B段工艺，便于分期建设。2.1.1曝气生物滤池曝气生物滤池是20世纪80年代末在欧美发展起来的一种新型的污水处理技术，该技术己被证明是一种高效能、低成本和体积小的污水处理系统。工艺介绍曝气生物滤池起源于20世纪初，在80年代才逐渐广泛应用，并有了统一的名称。在最近几年，曝气生物滤池技术又有了长足的进步。同时，该工艺技术在我国的中水处理、生活污水处理和工业废水处理也不断地得到应用。该技术在国外飞速发展并被广泛应用是有其背景的。首先，在20世纪80年代末，欧洲出台了更严格的出水排放标准，要求处理出水达到脱氮除磷的要求，而常规二级生化处理要达到该目标是困难的。由于环境标准日益严格，而污水处理工艺的去除率对于某种技术而言又是相对保持在一个特定的水平上，这势必造成一种矛盾，而解决的唯一办法是对技术进行革新。此外，污水处理设施被建在离城区越来越近的地方可利用的土地是很有限的。这样，处理设施必须能达到处理要求，系统必须紧凑，另外还要避免气味和噪音的产生，这些目标及市场需求刺激了污水处理技术的进步，鼓励一些新型的类似生物曝气固定膜系统技术的发展。而曝气生物滤池是有代表性的一种，其应用范围之广泛足以说明该技术的优点与特色。适用范围任何一种技术由于其技术特点都有它的最佳适用范围，曝气生物滤池也不例外。曝气生物滤池的主要特点有以下几个方面。（1）占地较小；（2）处理效果好；（3）处理效果稳定在实际应用中，曝气生物滤池是否是最优的选择，还要在占地、处理效果、建设投资和运行费用等诸多方面进行综合比较，经科学的评价后选择最佳的工艺路线。2.1.2生物接触氧化法1.工艺介绍34 生物接触氧化法是由生物滤池和接触曝气氧化池演变而来的。早在20世纪30年代，已在美国出现生产型装置。当时的生物接触氧化池，填料的材质是砂石、竹木制品和金属制品，主要用于处理低浓度、低有机负荷的污水，它克服了活性污泥法在处理此类污水时，因污泥流失而不能维持正常运行的缺点，并取得了较好的效果。进入70年代，随着大孔径、高比表面积的蜂窝直管填料和立体波纹塑料填料的出现，使生物接触氧化法的应用范围得到拓宽，它不仅可用于处理生活污水，而且可用于处理高浓度有机废水和有毒有害工业废水，与其他生物处理方法相比，展现出了优越性。我国在70年代开始对生物接触氧化法进行了研究，第一座生产性试验装置用于处理城市污水，在处理效果、动力消耗、经济效益和管理维护等方面都明显优于活性污泥法。随后十余年的大量实践，对氧化池结构形式、填料的品种和安装方式、供气装置的种类和布置形式等方面进行了不断创新、不断优化。目前，生物接触氧化技术已经广泛应用于处理生活污水、生活杂用水和不同有机物浓度的工业废水。2.适用范围生物接触氧化工艺能大大地提高单位生物池容积中的生物量，另外，在生物膜上能生存世代时间较长的微生物（如硝化细菌），因而能提高处理效果。在一些原有生物反应池不能满足处理要求，为了减少处理构筑物投资，可以向曝气池中投加填料，增加处理效果，在不增加土建投资的情况下，提高处理能力。所以，这种工艺对于城市发展迅速，污水处理量超过原有的设计能力，而资金有困难的城市，进行处理能力的提高，很有益处。2.1.1水解酸化—好氧法1.工艺简介34 水解酸化一好氧活性污泥工艺是国内自主开发的城市污水处理新工艺。该工艺是在传统的活性污泥法基础上，用水解池取代了传统的初沉池，形成了水解（酸化）一好氧活性污泥工艺。工艺中的水解池是一种新型的厌氧反应器，它是在污水厌氧处理技术研究的基础上，采用较短的水力停留时间，从而省去了厌氧反应中时间长、控制条件要求高的甲烷发酵阶段，而利用水解、产酸菌可以迅速降解水中有机物的特点，形成以水解产酸菌为主的厌氧上流式污泥床。由于水解池集生物降解、物理沉降和吸附为一体，在与初沉池停留时间相近的情况下，有机物去除效果显著高于初沉池。并且能将污水中的难降解的大分子有机物转化为小分子有机物，提高了污水的可生物降解性，使得后续的好氧处理所需的停留时间缩短，能耗降低。与此同时，部分悬浮固体物质（包括进水悬浮物和后续好氧处理中的剩余污泥）被水解为可溶性物质，降低了污泥产量，并使污泥得到处理，从而取消了传统工艺中的污泥消化池，实现了污水和污泥的一次性处理。2.适用范围由于水解（酸化）一好氧工艺与传统好氧生物处理工艺相比较，具有能耗低、停留时间短和污泥产量少的特点，特别是水解池具有改善污水可生化性的特点，使得本工艺不仅适用于易于生物降解的城市污水，同时更加适用于含有大量工业废水的不易生物降解的城市污水。由于水解一好氧生物处理工艺中的关键技术为水解池，其后续好氧可以根据不同的需要采用不同的工艺，如SBR、氧化沟、氧化塘、土地处理等，这就更加扩大了水解一好氧工艺的适用范围。2.1工艺流程的选择工艺流程的选择遵循以下几个原则：1、由于地处广州市区，所以应选择占地面积小的工艺流程，从而减少污水厂的投资。2、由于污水的水量、水质变化大，所以应该选择一个对该特点废水能比较稳定运行的流程。3、选择工艺上尽量选择简单，容易管理和维护的工艺流程。4、采用的机械设备尽量的少，使运行简单。5、处理投资省，运行成本低。根据上述的工艺特点比较与设计的水质特点，遵从上述原则，同时鉴于居民小区污水排放量小，可生化性好，含有相当浓度的N和P，排放上具有间歇性和不稳定性等特点，本设计选择SBR法处理工艺。34 3工艺设计及计算3.1设计流量、水质与工艺流程3.1.1设计流量、水质1、设计流量：2000（t/d）2、进水水质：COD（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）磷酸盐（mg/L）pH4002002004056.5～8.53.1.2出水水质要求COD（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）pH≤90≤20≤60≤106～93.1.3工艺流程图格栅提升泵进水消毒池排放图3.1SBR处理工艺流程图SBR反应池调节池鼓风机房污泥泵污泥浓缩池污泥脱水间34 3.2处理工艺流程说明3.2.1格栅污水中含有大量的粗大杂物，严重影响了后续处理。设置格栅可以将这些杂物与废水分离，防止堵塞水泵和管道。格栅由一组相平行排列的金属栅条和诓架组成，倾斜置于废水流经的渠内，以拦截污水中粗大的悬浮物质，保证后续处理设施能正常运行。3.2.2调节池由于小区生活污水水质、水量的波动较大，这种波动对污水处理设施的正常运行和管理不利，严重影响处理效率。所以在进行污水处理前设置调节池，均化水质和调节水量，以使后续处理系统能在良好的环境下运行。3.2.3SBR反应池SBR池内预先培养驯化一定量的活性污泥微生物（活性污泥），当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机污染物转化为CO2和水等无机物，同时微生物细胞繁殖，最后将微生物细胞物质（活性污泥）与水沉淀分离，废水得到处理。3.2.4消毒池由于生活污水里含有有害细菌和病毒，所以出水前得经过加氯消毒处理。使出水达到细菌学指标。减少对人体的危害。3.3SBR池设计要点3.3.1现行流行方法1、负荷法　　该法与连续式曝气池容的设计相仿。已知SBR反应池的容积负荷或污泥负荷、进水量及进水中BOD5浓度，即可由下式迅速求得SBR池容：　1）容积负荷法　　V=nQ0C0／Nv　　　　　　　(1)34 　　　　　　　　　Vmin=［SVI·MLSS／106]·V　　2）污泥负荷法　Vmin=nQ0C0·SVI／Ns　　　(2)　　　　　　　　　V=Vmin+Q02、曝气时间内负荷法　　鉴于SBR法属间歇曝气，一个周期内有效曝气时间为ta，则一日内总曝气时间为nta，以此建立如下计算式：　　1）容积负荷法　V=nQ0C0tc／Nv·ta　　　　(3)　　2）污泥负荷法　V=24QC0／nta·MLSS·NS　　　(4)3、动力学设计法　　由于SBR的运行操作方式不同，其有效容积的计算也不尽相同。根据动力学原理演算(过程略)，SBR反应池容计算公式可分为下列三种情况：　　限制曝气　V=NQ(C０-Ce)tf／[MLSS·Ns·ta]　　　　(5)　　非限制曝气　V=nQ(C０-Ce)tf／[MLSS·Ns(ta+tf)]　　　(6)　　半限制曝气　V=nQ(C0-Ce)tf／[LSS·Ns(ta+tf-t0)]　　(7)4、总污泥量综合设计法该法是以提供SBR反应池一定的活性污泥量为前提，并满足适合的SVI条件，保证在沉降阶段历时和排水阶段历时内的沉降距离和沉淀面积，据此推算出最低水深下的最小污泥沉降所需的体积，然后根据最大周期进水量求算贮水容积，两者之和即为所求SBR池容。并由此验算曝气时间内的活性污泥浓度及最低水深下的污泥浓度，以判别计算结果的合理性。其计算公式为：　TS=naQ0(C0-Cr)tT·S　　　　　(8)　Vmin=AHmin≥TS·SVI·10-3　　(9)　Hmin=Hmax-ΔH　　　　　(10)　V=Vmin+ΔV　　　　　　　　(11)式中TS——单个SBR池内干污泥总量，kg　　tT·S——总污泥龄，d　　A——SBR池几何平面积，m2　Hmax、Hmin——分别为曝气时最高水位和沉淀终了时最低水位，m34 　　ΔH——最高水位与最低水位差，m　Cr——出水BOD5浓度与出水悬浮物浓度中溶解性BOD5浓度之差。其值为：　Cr=Ce-Z·Cse·1.42(1-ek1t)　　　　(12)式中Cse——出水中悬浮物浓度，kg/m3　k1——耗氧速率，d-1　t——BOD实验时间，d　Z——活性污泥中异养菌所占比例，其值为：　Z=B-（B2-8.33Ｎs·1.072(15-T)）0.5　　　(13)B=0.555+4.167(1+TS0/BOD5)Ns·1.072(15-T)　　(14)　　Ns=1/a·tT·S　　　　(15)式中a——产泥系数，即单位BOD5所产生的剩余污泥量，kgMLSS/kgBOD5，其值为：a=0.6(TS0/BOD5+1)-0.6×0.072×1.072(T-15)1/[tT·S+0.08×1.072(T-15)(16)式中TS、BOD5——分别为进水中悬浮固体浓度及BOD5浓度，kg/m3　　T——污水水温，℃　　由式(9)计算之Vmin系为同时满足活性污泥沉降几何面积以及既定沉淀历时条件下的沉降距离，此值将大于现行方法中所推算的Vmin。　　必须指出的是，实际的污泥沉降距离应考虑排水历时内的沉降作用，该作用距离称之为保护高度Hb。同时，SBR池内混合液从完全动态混合变为静止沉淀的初始5～10min内污泥仍处于紊动状态，之后才逐渐变为压缩沉降直至排水历时结束。它们之间的关系可由下式表示：　vs(ts+td-10/60)=ΔH+Hb　　　　(17)　vs=650/MLSSmax·SVI　　　　　(18)由式(18)代入式(17)并作相应变换改写为：　　［650·A·Hmax／TS·SVI］(ts+td-10/60)=ΔＶ/Ａ+Hb　　　　　(19)式中vs——污泥沉降速度，m/h　MLSSmax——当水深为Hmax时的MLSS，kg/m3　　34 ts、td——分别为污泥沉淀历时和排水历时，h　　式(19)中SVI、Hb、ts、td均可据经验假定，Ts、ΔV均为已知，Hmax可依据鼓风机风压或曝气机有效水深设置，A为可求，同时求得ΔH，使其在许可的排水变幅范围内保证允许的保护高度。因而，由式(10)、(11)可分别求得Hmin、Vmin和反应池容。3.3.2SBR池的设计计算要点1、运行周期（T）的确定SBR的运行周期由充水时间、反应时间、沉淀时间、排水排泥时间和闲置时间来确定。充水时间（tf）应有一个最优值。如上所述，充水时间应根据具体的水质及运行过程中所采用的曝气方式来确定。当采用限量曝气方式及进水中污染物的浓度较高时，充水时间应适当取长一些；当采用非限量曝气方式及进水中污染物的浓度较低时，充水时间可适当取短一些。充水时间（tf）一般取1～4ｈ。反应时间（tR）是确定SBR反应器容积的一个非常主要的工艺设计参数，其数值的确定同样取决于运行过程中污水的性质、反应器中污泥的浓度及曝气方式等因素。对于生活污水类易处理废水，反应时间可以取短一些，反之对含有难降解物质或有毒物质的废水，反应时间可适当取长一些。一般在2～8h。沉淀排水时间（tS+D）一般按2～4h设计。闲置时间（tE）一般按2h设计。一个周期所需时间tC≥tf﹢tR﹢tS﹢tD+tE，周期数n﹦24／tC2、反应池容积的计算假设每个系列的污水量为q，则在每个周期进入各反应池的污水量为q/n·N。各反应池的容积为：V:各反应池的容量1/m：排出比n：周期数（周期/d）N:每一系列的反应池数量Q：每一系列的污水进水量（设计最大日污水量）（m3/d）3、曝气系统序批式活性污泥法中，曝气装置的能力应是在规定的曝气时间内能供给的需氧量，在设计中，高负荷运行时每单位进水BOD为0.5～1.5kgO2/kgBOD，低负荷运行时为1.5～2.5kgO2/kgBOD。34 在序批式活性污泥法中，由于在同一反应池内进行活性污泥的曝气和沉淀，曝气装置必须是不易堵塞的，同时考虑反应池的搅拌性能。常用的曝气系统有气液混合喷射式、机械搅拌式、穿孔曝气管、微孔曝气器，一般选射流曝气，因其在不曝气时尚有混合作用，同时避免堵塞。4、排水系统①上清液排除出装置应能在设定的排水时间内，活性污泥不发生上浮的情况下排出上清液，排出方式有重力排出和水泵排出。②为预防上清液排出装置的故障，应设置事故用排水装置。③在上清液排出装置中，应设有防浮渣流出的机构。序批式活性污泥的排出装置在沉淀排水期，应排出与活性污泥分离的上清液，并且具备以下的特征：①应能既不扰动沉淀的污泥，又不会使污泥上浮，按规定的流量排出上清液。（定量排水）②为获得分离后清澄的处理水，集水机构应尽量靠近水面，并可随上清液排出后的水位变化而进行排水。（追随水位的性能）③排水及停止排水的动作应平稳进行，动作准确，持久可靠。（可靠性）排水装置的结构形式，根据升降的方式的不同，有浮子式、机械式和不作升降的固定式。5、排泥设备设计污泥干固体量=设计污水量×设计进水SS浓度×污泥产率／1000，在高负荷运行（0.1～0.4kgBOD/kgSS·d）时污泥产量以每流入1kgSS产生1kg计算，在低负荷运行（0.03～0.1kgBOD/kgSS·d）时以每流入1kgSS产生0.75kg计算。在反应池中设置简易的污泥浓缩槽，能够获得2～3%的浓缩污泥。由于序批式活性污泥法不设初沉池，易流入较多的杂物，污泥泵应采用不易堵塞的泵型。3.3.3SBR设计主要参数序批式活性污泥法的设计参数，必须考虑处理厂的地域特性和设计条件（用地面积、维护管理、处理水质指标等）适当的确定。用于设施设计的设计参数应以下值为准：34 项目参数BOD-SS负荷(kgBOD/kgSS·d)0.03～0.4MLSS(mg/l)1500～5000排出比(1/m)1/2～1/6安全高度ε(cm)(活性污泥界面以上的最小水深)50cm以上序批式活性污泥法是一种根据有机负荷的不同而从低负荷（相当于氧化沟法）到高负荷（相当于标准活性污泥法）的范围内都可以运行的方法。序批式活性污泥法的BOD-SS负荷，由于将曝气时间作为反应时间来考虑，定义公式如下：QS：污水进水量（m3/d）CS：进水的平均BOD5(mg/L)X：曝气池内混合液平均MLSS浓度(mg/L)V：曝气池容积e：曝气时间比e=n·TA/24n:周期数TA:一个周期的曝气时间序批式活性污泥法的负荷条件是根据每个周期内，反应池容积对污水进水量之比和每日的周期数来决定，此外，在序批式活性污泥法中，因池内容易保持较好的MLSS浓度，所以通过MLSS浓度的变化，也可调节有机物负荷。进一步说，由于曝气时间容易调节，故通过改变曝气时间，也可调节有机物负荷。在脱氮和脱硫为对象时，除了有机物负荷之外，还必须对排出比、周期数、每日曝气时间等进行研究。在用地面积受限制的设施中，适宜于高负荷运行，进水流量小负荷变化大的小规模设施中，最好是低负荷运行。因此，有效的方式是在投产初期按低负荷运行，而随着水量的增加，也可按高负荷运行。34 3.4设计计算部分日处理2000吨生活废水主要设备计算水量Q＝2000t/d＝83.3m³/h＝0.023m³/s日变化系数Kz取1.3Qmax=Kz×Q=1.3×2000m³/d=2600m³/d=108.3m³/h=0.03m³/s3.4.1格栅主要用于拦截污水中粗大的悬浮物及杂质，并保证后续处理设施能正常运行。格栅设计如下：1、栅条的间隙数(n)设栅前水深为h=0.3m，过栅流速为0.6m/s，栅条间隙宽度b=0.016m，格栅倾角为α＝60º。n===9.7=10（条）2、栅槽宽度（B）设栅条S=0.01m，B=S(n－1)＋bn=0.01×（10－1）＋0.016×10＝0.25m，3、进水渠道渐宽部分的长度（l1）设进水渠道B1=0.2m，其渐宽部分展开角度＝20ºl1=4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）l2=l1/2=0.14/2=0.07m5、通过格栅的水头损失（h2），设格栅断面为锐边矩形断面。h2==0.062m6、栅后槽总高度（H）设栅前超高渠道超高为h1=0.3m，H=h＋h1＋h2=0.3＋0.3+0.062＝0.662m34 7、栅槽总长度（L）L=l1+l2+0.5+1.0+=0.14+0.07+0.5+1.0+(0.3+0.3)/tg60º=2.056m8、每日栅渣量（W）栅条间隙b＝0.016m情况下，W1为0.05～0.1m3/10³·m³，取0.07m3/10³·m³，W＝W1：栅渣量（m3/10³·m³污水），栅条间隙为16～25mm时，W1＝0.05～0.10，栅条间隙为30～50mm时，W1＝0.03～0.01。3.4.2调节池为了使管道和处理构筑物正常工作，高峰流量或浓度变化和影响，所以设置调节池，达到匀质和匀量的要求。1、停留时间(HRT)取HRT＝3h。2、调节池容积(V)V=Qmax·HRT=108.3×3=325m³3、调节池水深(h)取h=5m,超高0.3m4、调节池总面积(A)A=V/H=325/5=65m34 5、计算池长(L)和池宽(B)取L=10m，又L·B=72m2，得B=6.5m。3.4.3SBR反应池1、设计参数：BOD－SS负荷（Ls）：0.20kgBOD/（kgMLSS·d）排水比：1/m＝1/2.5MLSS（X）:2500mg/L安全高度ε＝0.5m反应器个数（N）：2个有效水深：H＝5m2、反应池运行周期各工序时间计算[3]1)曝气时间（TA）：TA=取4h.2)沉淀时间（Ts）：水温t＝10°C时，初期沉降速度Vmax＝=＝1.24m/h水温t＝20°C时，初期沉降速度Vmax＝=＝2.48m/hTs＝＝34 1)运行周期：取进水时间＝2h，排水时间=2h，闲置时间=2h则SBR工艺运行周期T＝+TA+Ts++＝2+4+2+2+2＝12h1、周期数n：n＝24/T＝24/12＝2（个）2、反应器容积VV==＝1250m³反应器所占面积S=V/H=1250/5=250m²反应池的形式为完全混合型，反应池十分紧凑，占地很少。形状以矩形为准，池宽与池长之比大约为1：1～1：2，所以池的尺寸为：20×12.5根据实测资料知，高峰流量时安全容积为时最大流量乘以4小时[3]，即＝＝433.3m³则峰值水平为所以池高取H´=6m反应池尺寸为：20×12.5×63、SBR反应池运行时间与水位控制5m水深中，换水水深为1.8m，存泥水深2.0m，保护水深1.2m。进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。[2]4、排水口高度和排水管管径1)排水口高度为保证每次排水V=（2000/24）×2＝166.7m3的水量及时排出，以及排水装置运行的需要，排水口应在反应池最低水位以下约0.5—0.7m，34 设计排水口在最高水位以下2.5m.,设计池内底埋深1.0m，则排水口相对地坪标高为1.5m，最低水位相对地面标高为2.2m。[2]1)排水管管径每池设滗水器一套，出水口两个，排水管一根；固定设于SBR墙上，排水管管径为DN200mm。排水时间为2h，则排水量q＝166.7/2＝83.4m3/h＝0.023m3/s则流速v=q/s＝0.023/（）＝0.73m/s2、排泥量及排泥系统SBR的剩余污泥主要来自微生物的代谢，还有少部分来自进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代谢产泥量为：[3]式中a-------微生物代谢系数b-------微生物自身氧化率根据经验数据，取a＝0.83，b＝0.05=0.18kg/m³假定污泥含水率为99％,排泥量为：则SBR池每天排泥两池合计36m3/d。3、需氧量及曝气系统设计①需氧量34 设去除1kgBOD 需要1kgO2计算AOR=2000×(200-20)×10-3×1=360kgO2/d②供氧量：设计算温度为20°C，C=1.0mg/L，，，氧转移率E=10%曝气头距池底0.2m，则淹没水深为4.8m，O==19.3%r=供氧量SOR===391.6kgO2/d＝16.32kgO2/h每池供氧量：SOR==195.8kgO2/d＝8.16kgO2/h曝气阶段应供给的氧量为：SOR×=8.16×=24.48kgO2/h③供风量Gs=××=××=15.6m3/min＝936m3/hEa为氧利用率,空气密度,Qw为空气的重量34 每立方污水的供气量为：去除每千克BOD5的供气量为：去除每千克BOD5的供氧量为：1、空气管计算空气管的平面布置如图所示。鼓风机房出来的空气供气干管，在两SBR池的隔墙上设两根供气支管，为两SBR池供气。在每根支管上设10条配气竖管，为SBR配气，两池共20条配气竖管。每条配气管安装TD－1动态曝气器5个，每池共50个曝气器，每个曝气器的服务面积为250m²/50（个）＝5m²/个。曝气器布置如图所示图3.1SBR池空气管平面布置图（单位：mm）图3.2单池SBR池底扩散器布置图（单位：mm）3.4.4污泥浓缩池停留时间T取48小时，则污泥量：34 把池体设计成近似方形，尺寸取为L×B×H=5m×4m×4m，底部设计成近似漏斗型，如图。图3.3污泥浓缩池3.4.5消毒池设计废水在消毒池的停留时间为0.5小时，则消毒池的有效容积为：V=Q×t=(2000/24)×0.5=41.6m³取42m³设池长：L=5m池宽：B=4m则池面积：F=5=20m2则池深：H=V/F=42/20=2.1m消毒池实际尺寸为：L×B×H=5m×4m×2.1m设计最大投氯量为ρmax＝3.0mg/L，则每日投氯量为：W＝ρmaxQ＝3.0×2000×1.3/1000＝7.8kg/d34 3.5阻力计算及设备选择在废水处理过程中经常用到许多泵和风机等设备,选择一个合适设备可以使其他设备的运行达到良好的效果。本设计根据系统的阻力损失选择合适的设备。3.5.1污水泵选型本设计的流量为Q=2000m³/d=83.3m³/h，安全系数为k=1.3Qmax=Q×Kz=83.3×1.3=108.3m³/h由调节池到SBR反应池潜水泵的计算选型1、吸水管水头损失∑h由于潜水泵直接放置在调节池内，所以吸水管段水头损失很小，与后面的压水管段水头损失相比可忽略不计。2、压水管水头损失∑h’压水管采用DN100mm钢管，管长L=10m，流量Q=83.3m3/h，流速v=1.0m/s，水力坡度i＝0.3，1）沿程水头损失h1＝i×L=0.3×10=3m2）局部水头损失（按沿程水头损失10％算）h2＝h1×10％＝0.3m3）安全水头:取h3＝1.5m因此压水管水头损失为：∑h’＝h1+h2+h3＝3+0.3+1.5＝4.8m3、潜水泵的选型选用100QW100-7-4潜水泵机电一体不需另选电机。规格如下：表3.1潜水泵的具体参数型号排水口径(mm)流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)功率(KW)效率(％)重量(kg)100QW100-7-410010071440477.4130调节池配两台污水泵,一用一备。34 3.5.2污泥泵选型1、吸泥管水头损失吸泥管采用DN200mmPVC管，管长10m，流量10m³/h，流速1m/s，水力坡度i=0.1。1）沿程水头损失2）局部水头损失3）安全水头，取1.5m因此吸泥管水头损失=++1+0.1+1.5＝2.62、压泥管水头损失压泥管采用DN200mmPVC管，管长10m，流量10m³/h，流速1m/s，水力坡度i=0.2。1)沿程水头损失2)局部水头损失3）安全水头，取1.5m压泥管总水头损失为：3、总水头损失H+=2.6+2.7＝5.3m4、污泥泵选型选择立式污泥泵。污泥泵型号80WG，配备电动机Y180-2，具体工作性能如下：34 表3.2污泥泵具体参数表型号流量Q（m³/h）扬程H（m）转速n（r/min）泵轴功率（KW）配电动机（KW）允许吸上真空高度Hs(m)叶轮直径D（m）效率泵重KG80WG20-5311.6-10.211401.33-2.16347-68819670选用两台，一用一备3.5.3鼓风机选型1、风压空气管局部阻力损失1.5米，微孔曝气器淹没深度4.8米阻力损失，富余风压0.1米。则总风压：1.5+4.8+0.1=6.4mH2O2、供气量3、选择WD型罗茨鼓风机，型号3L52WD风机性能如下：风量：18m3/min静压力：7000mmH2O转速：980r/min配套电机Y250M－6功率：37kw配备两台，一用一备3.5.4滤压机带式滤压机是连续运转的固液分离设备，污泥经絮凝低真空脱水，低压脱水和高压脱水，泥饼随滤布运行到御料时落下。本设计选用的带式滤压机的型号是CPE____1000S规格和性能如下：带宽：1000mm带速：0.5~0.9m/min电动机功率：4.5kw外型尺寸：34 冲洗水量：10L/min冲洗压力：0.7Mp重量：6.0吨4主要构筑物及设备一览表4.1构筑物一览表表4.1构筑物一览表名称尺寸L×B×H(m³)材料数量格栅2.0×0.25×0.78不锈钢1调节池10.0×6.5×5.3钢筋混凝土1SBR反应池20.0×12.5×6钢筋混凝土2污泥浓缩池5.0×4.0×4.0钢筋混凝土1消毒池5.0×4.0×2.1钢筋混凝土1控制室5.0×4.0×3.0砖混1泵房5.0×4.0×3.0砖混1鼓风机房6.0×4.0×3.0砖混1污泥脱水间6.0×4.0×3.0砖混14.2主要机械设备一览表表4.2主要设备一览表序号名称规格型号配有设备数量1机械格栅格栅间隙e=0.016m－12鼓风机WD型罗茨鼓风机3L52WD电机Y250M－623滗水器SPSQ－24污水泵100QW100-7-4－25污泥泵80WG电动机Y180-226曝气器TD－1动态曝气器－10034 7带式压滤机CPE-1000S－15工程投资概算5.1设备费用设备名称套数价格（万元）100QW100-7-4潜水泵20.2580WG立式污泥泵20.6Y180-2电动机20.163L52WD型罗茨鼓风机20.32Y250M－6电动机20.16TD－1动态曝气器1000.02×100滗水器21.50×2管道、阀门和配件等1批7带式压滤机14电器及自动控制系统1套10液位控制器2套1安装费用－10%杂费－4%小计－32.4834 5.2土建工程序号项目数量总价（万元）1格栅池10.502调节池116.253SBR反应池21504消毒池12.105污泥浓缩池14.006污泥脱水房11.007泵、风机房11.008控制室11.5小计176.45.3工程总概算1.土建费（万元）176.42.设备费（万元）32.483.设计费（万元）6.914.调试费（万元）6.915.税收管理费（万元）6.916.工程总概算（万元）2305.4运行费用5.4.1运行电费表6.1总装机容量列表设备名称使用情况功率（KW）实际工作时间(h)100QW100-7-4潜水泵一用一备4880WG立式污泥泵一用一备3434 3L52WD型罗茨鼓风机一用一备3716带式压滤机1台4.51总装机电器容量为：48.5KW实际运行电耗为(4×8+3×4+37×16+4.5×1)×0.80＝512.4元/天电费按0.80元/KW·h计算5.4.2人工费用按照每天两班，每班2名工人计算，负责污水处理的全面运行，每人按照1000元/月计算，总人工费4000/月，即133元/天。5.4.3折旧提成230×4.2%=9.64万元/年=264元/天5.4.4检修维护230×1%=2.3万元/年＝63元/天5.4.5总运行费用512.4+133+264+63＝972.4元/天5.4.6单位运行费用实际运行时972.4÷2000＝0.50元/吨水34 总结本设计是污水排放量为2000m³/d的广州市某学校生活小区污水处理工程，设计的目的是建造一个工艺简单合理、总投资省、耗能低、处理效果好、操作简单，同时兼顾经济效益、社会效益和环境效益三统一的污水处理系统。本设计处理目标是达到国家标准《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准和地方污水排放要求。SBR处理工艺的重点和核心是SBR反应池的设计，它是影响出水水质最重要的部分。在设计SBR处理系统时，我既向老师同学请教，又查阅了很多有关的资料，努力把设计做到合情可行。毕业设计的主要目的是考察我们对大学所学知识的综合运用能力，为以后工作打下良好基础。在毕业设计期间，从资料收集、筛选、专业知识的运用将书面知识与实际情况相结合，以及后期的画图制作、整理成书，是我大学四年专业学习的总结，对环境工程专业深一层的全面认识。因此，我对毕业设计十分重视，充分利用参考资料，结合实际情况，认真地完成自己的设计任务。尽管力求做到最好，但是由于本人知识水平有限，在设计上若存在不足之处，请老师和同学们给予指点和批评。郑伟2012年6月3日34 参考文献[1].张自杰.排水工程.中国建工出版社[2].曾科.污水处理厂设计与运行.化学工业出版社[3].高俊发，王彤，郭红军.城市污水处理及回用技术.化学工业出版社[4].给水排水设计手册第3册，第5册，第10册，第11册[5].史惠祥.实用水处理设备手册.化学工业出版社[6].沈耀良，王宝贞.废水生物处理新技术.中国环境科学出版社[7].三废处理工程技术手册废水卷.国家城市环境污染控制工程技术研究中心.化学工业出版社[8].高廷耀，顾国维.水污染控制工程.高等教育出版社[9].孙力平.污水处理新工艺与设计计算实例.科学出版社[10].杨岳华，徐新年，刘传富.废水处理工程及实例分析.化学工业出版社[11].Electro-chemicallyimprovedbio-degradationofmunicipalsewage34 致谢能顺利完成这份毕业设计，首先得感谢张祥丹老师在此次毕业设计中给予的热情和无私的帮助。在我遇到问题，能和我们热心探讨，给予指导。另外，还要感谢所有在此次毕业设计中，曾给予我帮助的所有老师和同学，是各位老师和同学的帮忙，我才能顺利地完成好设计。在此，向各位老师和同学表示我衷心的感谢。34'