城市生活污水SBR法处理设计计算书.docx

摘要众所周知，城市污水是水污染大户。据不完全统计，2005年全国城市废水年排放总量已超过500亿m3。由此可见，为了控制污染，保护环境，迫切需要解决城市污水同环境保护协调发展的问题。根据城市污水产生的特点和污水的性质，将废水处理同废水回用结合起来作为一个完整的系统加以考虑，似更为合理，使废水处理更能适应环境保护和生产发展的要求。本设计针对城市生活污水水质特征，同时要求脱磷除氮。对SBR、氧化沟和A2/O工艺进行比选，选择SBR作为主体工艺。污水通过格栅调节池SBR池工艺处理后，达到城市污水再生利用杂用水水质标准（GB-T18920-2002）、城市污水再生利用 景观环境用水水质（GB-T 18921-2002）和污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准的一级排放标准。关键词：城市生活污水；设计；SBR法处理；脱氮除磷AbstractAs everyone knows, city sewage water polluters.According to incomplete statistics, in 2005 the national city wastewater discharge gross already exceeded 50000000000 m3.Therefore, in order to control pollution, protect environment, urgent need to solve the city sewage and the coordinated development of environmental protection problem.According to the city sewage and wastewater characteristics of characters, will waste water treatment and wastewater reuse as a combination of a complete system into consideration, a more reasonable, so that the wastewater treatment can adapt to the environment protection and the requirements of production and development.The design for the city sewage water quality characteristics, at the same time dephosphorization nitrogen discharge.On SBR, oxidation ditch technology and A2/O is selected, select SBR as the main process.Sewage through the grille, regulating pond SBR pool process, achieve "sewage treatment plant pollutant discharge standard" one grade discharge standard.Key words: city life sewage；design；SBR process；nitrogen and phosphorus remova目录第一章 引言.51.1本课题研究背景.51.2 生活污水概念.51.3生活污水的回收的意义.61.3.1 开辟城市第二水源，缓解淡水资源的严峻形势.61.3.2 减轻对水环境的污染，保护水资源不受破坏.61.4 中水回用国内外现状.61.4.1国内研究情况.61.4.2 国外研究状况.81.5城市生活污水的来源与组成.101.5.1生活污水.101.5.2工业废水.101.5.3城市污水.102毕业设计（论文）的主要内容.122.1设计目的.122.2设计原始资料.122.2.1地理位置.122.2.2建设情况.122.2.3气象资料.122.2.4建设选址.122.2.5水文.13第3章 工程设计说明.133.1设计排水量计算.143.2 污水处理系统的选择.16第4章 水处理方案的确定.174.1污水处理厂位置的确定.174.2小区污水处理工艺比较以及工艺流程确定.174.2.1氧化沟工艺.174.2.2 AB工艺.174.2.3 普通生物滤池.184.2.4 SBR工艺.18第五章 水处理构筑物的平面布置.22第六章水处理构筑物的计算.236.1格栅.236.1.1格栅的设计与参数.236.1.2 格栅计算.236.2沉砂池 .256.2.1设计要求.266.2.2 设计计算.266.3污水提升泵站.286.3.1一般规定.286.3.2选泵.286.4 SBR处理工艺计算.296.4.1沉淀时间（TS）.306.4.2曝气时间（TA）.316.4.3排水时间（TD）.316.4.4周期数（n）.316.4.5进水时间（TF）.316.4.6反应器容积（V）.316.4.7需氧量（AOR）.326.4.8供氧量（SOR）.326.4.9滗水器.336.5蓄水池.336.6消毒接触池.336.6.1消毒剂的选择.336.6.2消毒剂的投加.336.6.3消毒接触池尺寸计算.346.7鼓风设备.346.8污泥的处理流程及计算.356.8.1污泥浓缩.356.8.2污泥脱水与干化.356.8.3 污泥浓缩池选型.356.8.4重力浓缩池设计计算.366.8.5剩余污泥量计算.36第七章 高程计算.397.1参数设计.397.1.1污水流经各处理构筑物的水头损失.397.1.2处理构筑物及构筑物间连接管渠水力计算.39第8章 污水厂工程概预算.418.1生产班次和人员安排.418.2投资估算.418.2.1直接费.418.2.2 间接费.448.2.3 第二部分费用.448.2.4工程预备费.448.2.5 总投资.44致谢.45参考文献.46第一章 引言 1.1本课题研究背景水资源问题不仅影响、制约现代化社会的可持续发展，而且直接威胁到人类的生存与发展，已成为全球环境的首要问题。中国水资源问题更加严峻：一方，往过是世界上严重缺水的12个国家和地区之一，人均拥有淡水量居世界第88位，全国近80%的城市均有不同程度的缺水，年缺水量达60亿m3，北方尤为严重；另一方面，大量污水未经处理或部分处理排入个大小水体，造成水环境污染，形成恶性循环。毫无疑问，水资源不足将成为制约我国国民经济和社会发展的重要因素，水资源问题能否得到安全解决关系到中华民族的伟大复兴大计。因此，开辟非传统的水资源，改善水环境成为倍受关注的热点1。实施中水回用，属于污水再生利用，是“开源节流”，一举多得的节水措施，从而成为世界节水方式的一大趋势之一。对于中水这个术语的解释，在污水处理方面称为再生水，在工业生产领域叫作循环水或回用水，一般以水质作为划分标志。中水，顾名思义，即指水质界于上水与下水之间，经过一定深度处理后，可回用于冲洗喷洒、绿化、冷却等范围内的非饮用水2。因此，无论大、中、小城市，实施中水回用都有着深远意义。 1.2 生活污水的概念人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。主要是粪便和洗涤污水。城市每人每日排出的 生活污水量150400L，其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等；也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵；无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。人们应该保护水资源。 1.3生活污水的回收的意义1.3.1 开辟城市第二水源，缓解淡水资源的严峻形势犹豫全球性水资源危机正威胁着人类的生存和发展，世界上许多国家和地区都已对污水再生利用作了总体规划，把经处理后的再生污水作为一种新水源，以弥补淡水资源的不足。城市污水就近可得，易于收集输送，水质水量稳定可靠，处理较简单易行，作为第二水源比海水可靠得多。据有关资料统计，城市供水量的80%变为污水排入下水道，至少有70%的污水可以通过再生处理后回用。因此，实施中水回用，开辟非传统水源，实现污水资源化，对解决水资源危机具有重要的战略意义。 1.3.2 减轻对水环境的污染，保护水资源不受破坏如果水体受到污染，势必降低水资源的使用价值。目前，一些国家和地区已经出现因水源污染不能使用而引起的“水荒”，即所谓的“水质性缺水”。因为污水即使经一定程度的处理后排入外界水体，还是存在着污染水环境的潜在可能。但如果经处理后回用，不仅可以回收水资源以及污水中的其他有用物质，而且可以大幅度地减少污水排放量，从而减轻对受纳水体的污染，经济效益与环境效益都十分显著。1.4 中水回用国内外现状1.4.1国内研究情况我国也是缺水国家之一，全国接近80%的城市存在着不同的缺水问题，缺水总量达1200亿m3/a，我国有50%面积属于干旱和半干旱地区，即便雨量充沛的一些沿海城市如大连、天津、青岛等城市，淡水资源也很紧张。我国水资源短缺的严峻形势，已经引起国家各级领导人和各级政府的重视，也迫使人们不得不把水资源开发的重点转向污水处理回用，并且这个问题的认识也由被动转为主动。几年来，国家有关部门相继对城市污水处理回用提出工作要求。如：1996年2月建设部发布了城市中水设施管理暂行办法，对中水设施的建设与管理提出了明确的要求；1992年中国工程建设标准化协会颁布了中水设施规范；1996年12月建设部、经贸委、国家纪委印发的节水型城市目标导则，提出城市污水会用率60%的目标要求。北京市人民政府（1987）60批准了“北京市中水设施建设管理试行办法”，其中规定：新建的面积20000m3以上的旅馆、饭店、公寓等，新建的面积30000m3以上的机关、科研单位、大专院校、大型文化体育建筑，按规定应配套建设中水设施的住宅小区、集中建设区等都配套建设污水处理设施；现有建筑属前两项的可根据条件逐步配建设施。这些标志着我国污水处理回用工作，已经由自发变为有序、由自愿变成强制，进入了一个新的发展时期。同时，随着优质供水价格的提高，污水处理回用工程的经济效益日益突出，这将有利的调动人们建设污水回用工程的积极性。我国从20世纪70年代中期开始探索以回用为目的的城市污水深度处理技术，北京市环保所于1985年在所内建成的120m3/d规模的中水设施是我国早期中水回用工程之一。目前，北京市已建成北京市首都机场、万泉公寓、劲松宾馆、方庄小区、中国国际贸易中心、清华浴池等几十项中水工程，总设计能力约3000m3/d。1982年，青岛市开展了城市污水回用于养殖和市政用水的试点工作。天津这性研究，处理厂出水已经广泛的用于养鱼。太原市北郊污水治理厂已经建成回用于工业冷却水的回用设施，水量为10000m3/d。长沙有30万m3/d的污水厂出水用于养鱼，鱼塘面积达1430公顷。我国在20世纪80年代以来开始对SBR工艺进行研究。1985年，上海市政设计院为上海吴松肉联厂投产了第一座SBR污水处理站，设计处理水量2400t/d。1989年湖南省湘潭大学完成了应用SBR工艺处理啤酒废水的试研究。自90年代中期开始，国家建设部属市政设计院和上海、北京、天津等市政设计研究院开始了SBR工艺技术的研究和应用。我国城市污水年排放量已经打到414亿立方米，目前，已建污水处理设施400余座，城市污水处理率达到30%，二级处理率达到15%。根据“十五”计划纲要要求，2005年城市污水集中处理率达到45%。这就给污水回用创造了基本条件，凡是污水处理厂都可以将污水再次适当处理后回用。全国污水回用率平均达到20%，“十五”末期年回用量可达40亿立方米，是正常年份缺水60亿立方米的67%。即通过污水回用，可解决全国城市缺水量的一半多，回用规模回用潜力之大，足以缓解一大批缺水城市的供水紧张。经专家论证，只要搞好污水回用，就可以缓上南水北调工程。作为城市污水回用技术的研究早在“七五”已经展开，“八五”在大连、太原、天津和北京等地建立了9套实验基地。通过系统的盛行和实用性工程研究，提供了城市污水回用于工业工艺、冷却、化工、石化和钢铁工业和市政景观等不同用途的技术规范和相关水质标准。大连春柳河回用工程1万m3/d，用于太原刚厂直流高炉冷却水。北京高啤店和天津东郊污水厂分别将1和0.4万m3/d的回用水站，经微滤膜处理后用于冲洗汽车。山东枣庄和泰安分别建成3和2万京高啤店污水回用一期工程投产，将20万m3/d二级处理后的污水送到高啤店湖，作为热电厂的冷却水源，10万m3/d二级处理后的污水送到自来水六厂，利用原有设施处理后，其中5万m3/d用于东郊工业区，另5万m3/d送至南护城河沿岸，用于公园、道路两岸绿地、浇洒道路及河湖补水。总的来讲，我国城市污水回用刚刚起步，目前运行的回用水项目规模除北京外均较小，在1万m3/d左右，回用的范围也是局部的。目前正在建设的污水回用项目规模有所增大。国家计委在天津、大连、青岛、西安和牡丹江五个北方缺水城市进行污水水回用示范工程情况。其他一些城市如鞍山西部回用水工程8万m3/d和石家庄桥西10万m3/d利用国债建设。保定鲁岗回用水工程4万m3/d和西安纺织城5万m3/d，正在做前期准备。正在建设的回用水工程规模均在510万m3/d之间，处理工艺多采用传统深度处理，应用范围也多集中在工业冷却、工业工艺、城市道路、绿化、景观水体用水。几年也在纪庄子污水处理厂开展污水再生回用的探索。1.4.2 国外研究状况城市污水一般是由生活污水和工业废水两者混合组成的，其水量很大，约占城市用水的50%到80%，水质污染较轻，污染物仅占0.1%左右，其中绝大部分是可以再利用的清水，同时水质相对稳定，不受气候等自然条件的影响，而且城市污水就近可取，易于收集，不需长距离引水，其再生处理比海水淡化成本低廉的多，处理技术也比较成熟，建设投资比远距离引水更为经济当今世界各国在解决缺水问题时，不少城市把污水回用作为开发新水源的途径之一，有人称其为“污水资源化”或“第二水源”。污水净化后的主要用途有：一是作为城市自来水的补充源；二是作为工业用水和城市杂用水；三是作为灌溉用水；四是作为人工回灌的水源。作为缓解城市水资源危机的途径之一，日本早在1962年就开始了中水回用，70年代已初见规模。90年代，日本在全国范围内进行了废水再生回用的调查研究与工艺设计，对污水回用在日本的可行性进行了深入的研究和示范工程，在严重缺水的地区广泛推广回用水技术，使日本今年来的取水量逐年减少，节水初见成效。濑户内海地区污水回用已经达到该地区所用淡水总量的2/3，新鲜取水量仅为淡水量的1/3，大大缓解了濑户内海地区水资源严重短缺的问题。经过大量的示范工程后，在1994年日本的“造水计划”中明确将污水回用技术作为最主要的开发研究内容加以资助，开发了很多污水处理厂生产的中水恢复了一条干涸的小河，收到了良好的生态环境效益。美国也是世界上采用污水再生利用最早的国家之一。间歇式活性污法于1914年开创于英国曼彻斯特，试验证明处理效果优于连续式活性污泥法，但是当时由于运行管理繁琐而逐渐被连续式所取代。20世纪70年代，由于计算机与自动化控制技术迅猛发展，SBR法又逐步引起各国的重视。与此同时，美国Nature dame大学的Irvine教授及其同事对SBR法重新进行了试验研究，试验证明该工艺有较好的脱氮除磷效果，并于1980年在美国EPA的资助下，在印第安纳州的Culver城改建并投产了世界上第一个污水处理厂。继后，日本、德国、法国、澳大利亚等国都对SBR工艺进行了研究。澳大利亚是最为广泛利用SBR的国家之一，BHP公司声称拥有世界上最先进的SBR法脱氮除磷工艺。美国最大处理厂的规模为11。法国的Degrement公司还将SBR反应器最为定型产品供小型污水处理站使用。美国利用回收水始于1926年，70年代初开始大规模建设污水处理厂，随后开始回用污水。80年代开始有近30家工厂连续使用处理后的城市污水，年用量约为3亿m3。加利福尼亚每年利用净化污水2.7亿m3，相当于100万人口一年的用水量，净化污水主要用于灌溉、浇灌公园花木。1992年美国国家环保局制定的水再生利用导则中列举了大量的示范工程，并制定了相应的政策、法规和标准，以便更好的推广此项节水措施。目前，有357个城市回用污水，再生用水、工艺用水、工业冷却水、锅炉补充水以及回灌地下水和娱乐养鱼水等多种用途。尽管20世纪70年代以来30余年，总用水量增加了1.4倍，但总取水量反而减少了，中水利用使美国这一工业和农业大国的水资源利用取得了骄傲人的成绩。以色列也是中水回用方面具有特色的国家。它地处干旱半干旱地区，是个水资源极其贫乏的国家，人口600多万，水资源总量19.69亿m3，人均水资源占有仅300m3左右。因此，中水回用也就成了解决水资源与用水需求间矛盾的重要措施。以色列占全国污水处理量46%的出水直接用于灌溉，其余33.3%和约20%分别回灌于地下或排入河道用于补水，最终又被间接用于各个方面。除日本、美国和以色列外，俄罗斯、欧西各国、印度南非等国家的污水回用事业也很普遍。莫斯科市东南区有36家工厂用污水总量达5.5105m3/d；南非和纳米比亚等国甚至建起了饮用再生水制造厂，南非的约翰内斯堡每天有0.94105m3饮用水来自再生水工厂；纳米比亚于1968年建成了世界上第一个再生水工厂，日产水量6200m3，水质达到世界卫生组织和美国环保标准。1.5城市生活污水的来源与组成在人们的生活和生产活动中，每天都在使用和接触着水。在这一过程中，水受到人类活动的影响，其物理性质与化学性质发生了变化，就变成了污染过的水，简称污水。污水主要包括生活污水和工业废水。1.5.1生活污水生活污水是人们日常生活中排出的水。它是从住户、公共设施（饭店、宾馆、影剧院、体育馆、机关、学校、商店等）和工厂的厨房、卫生间、浴室及洗衣房等生活设施中排出的水。生活污水中通常含有泥沙、油脂、皂液、果核、纸屑和食物屑、病菌、杂物和粪尿等。这些物质按其化学性质来分，可以分为无机物和有机物，通常无机物为40%，有机物为60%，按其物理性质来分可分为不溶性物质、胶体物质、和溶解性物质。相比较于工业废水生活污水的水质一般比较稳定浓度较低，也较容易通过生物化学方法进行处理。1.5.2工业废水工业废水是从工业生产过程中排出的水，它来自工厂的生产车间与厂矿。由于各种工业生产的工艺、原材料、使用设备的用水条件等等不同，工业废水的性质千差万别。相比较于生活污水，工业废水水质水量差异大，通常具有浓度大、毒性大等的性质，不易通过一种通用的技术或工艺来治理，往往要求其在排出前在厂内处理到一定的程度。1.5.3城市污水城市污水是通过下水道收集到所有的排水，是排入下水道系统的各种生活污水、工业废水和城市融雪、降雨水的混合水，是一种混合污水。正是由于城市污水是一种混合水，各座城市之间的城市污水的水质存在一定的差异，主要决定于工业废水所占比例的影响，也受到城市规模、居民生活习惯气候条件及下水道系统形式的影响第二章 毕业设计（论文）的主要内容2.1设计目的本设计是在学生经过专业课程学习后，在掌握污水和废水处理理论，处理工艺、处理方法和构筑物设计计算及其他相关课程学习的基础上，对学生的基本理论、基本知识、基本技能的一次综合性训练。通过毕业设计使学生了解废水的来源、特点；掌握废水处理工程设计的方法和步骤；学习利用各种资料确定设计方案的方法；熟悉构筑物工艺设计计算方法；熟悉废水处理站总体布置方法和原则；加强工程制图能力。2.2设计原始资料2.2.1地理位置崇阳一中位于崇阳县城西电力大道旁。2.2.2建设情况崇阳一中校舍占地400余亩，现共有教职工268人，在校学生4300人，学校设施可容纳6000名学生。学生全部住学生公寓，实行封闭式管理。现有教职工住宅3栋，108户，拟增建住宅2栋，72户。学校建有1栋二层的饮食中心、3栋教学楼，另有2个化学实验室、2个物理实验室、1个生物实验室及微机房等。校园污水需处理排放。处理水用于校园道路及绿地浇洒，多余尾水通过校园景观小溪进入排水港，最终进入隽水河。污水排放执行城市污水再生利用杂用水水质标准（GB-T18920-2002）、城市污水再生利用 景观环境用水水质（GB-T 18921-2002）和污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准。2.2.3气象资料崇阳县属亚热带季风气候，日照充足，雨量充沛，四季分明。年平均气温16.6，极端最高气温40.7，极端最低气温-14.9。无霜期259天，年雨量1395毫米。最大冻土深度9.3。冬季北风，夏季南风，平均风速2.3 m/s。2.2.4建设选址位于天城镇西边，污水站用地面积约为2亩。厂址已三通一平，地面标高约68.10m（黄海）。地基岩石分布均匀，无不良地质现象。地质岩性构成为第四纪粘性红壤。地震基本烈度为6度。2.2.5水文白石港南向北进入隽水。排污口处河水历年最高水位59.07m，多年平均水位45.11m。隽水自西南向东北流，汇集千溪万壑，冲出瓶瓮之喉的壶头峡，流入赤壁境内陆水水库，最后注入长江。第三章 工程设计说明3.1设计排水量计算规划期内学生6000名,住宅5栋,共180户,按每户3人计算,该中学位于一区的中小城市,因实验室用水需回收处理,故不计算在内,按人均综合生活用水定额250L/d,计算,排水按用水定额90%计,则日平均排水量为: Q均=(6000+180×3) ×250×90%=1471500L/d=17.03 L/s查给排水设计手册可知该流量对应的生活污水量总变化系数为1.9，则最高日最高时排水量为： Qmax=17.03×1.9=32.36 L/s=0.0324 m3/s每人每天排放的BOD5克数（g /(cap·d)），一般取30g /(cap·d)，则BOD5的含量为：取生活污水SS为40g/(人·d)，则SS浓度为：根据任务书要求，污水处理后应满足城市污水再生利用杂用水水质标准（GB-T18920-2002）、城市污水再生利用 景观环境用水水质（GB-T 18921-2002）和污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准。污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准见表1。表1 标准基本控制项目最高允许排放浓度(日均值)序号基本控制项目一级标准二级标准三级标准A 标准B 标准1化学需氧量（COD）（mg/l）5060601001201202生化需氧量（BOD）（mg/l）10202030603悬浮物（SS）（mg/l）10202030504动植物油（mg/l）120320520205石油类（mg/l）110310510156阴离子表面活性剂（mg/l）0.55152557总氮（以N 计）（mg/l）15208氨氮（以N 计）（mg/l）5(8)/158(15)/1525(30)/259总磷(以P 计)（mg/l）2005年12月31日前建设的11.5352006年1月1日起建设的0.513510色度（稀释倍数）3050305040805011pH6912粪大肠菌群数（个/L）103104104城市污水再生利用杂用水水质标准（GB-T18920-2002）见表2。 表2 城市杂用水水质标准序号项目冲厕道路清扫、消防城市绿化车辆冲洗建筑施工1pH6.0-9.02色/度303嗅无不快感4浊度/NTU510105205溶解性总固体/（mg/L)1500150010001000-6五日生化需氧量（BOD5）/（mg/L)10152010157氨氮/（mg/L)10102010208阴离子表面活性剂/（mg/L)1.01.01.00.51.09铁/(mg/L)0.3-0.3-10锰/（mg/L)0.1-0.1-11溶解氧/（mg/L)1.012总余氯（mg/L)接触30min后1.0，管网末端0.213总大肠菌群/（个/L) 33.2 污水处理系统的选择 本污水处理厂的设计要求BOD、SS 浓度达到国家一级排放标准，即生物化学需氧量（BOD），污水中悬浮固体浓度（SS）均低于20mg/L。并且应满足环境容量的要求。因此，本设计需要采用完整的二级处理工艺。因为对于校园生活污水其处理的主要对象是BOD物质，进水BOD的浓度为133mg/L,而一级处理工艺，即物理处理法，只能去除25%的BOD物质，不能达到国家一级排放标准。而二级处理工艺可将BOD去除90%以上。因此必须采用完整的二级处理工艺，并经过过滤、消毒。从而达到回用排放标准。第四章 水处理方案的确定4.1污水处理厂位置的确定处理厂位于天城镇西边，污水站用地面积约为2亩。厂址已三通一平，地面标高约68.10m（黄海）。地基岩石分布均匀，无不良地质现象。地质岩性构成为第四纪粘性红壤。地震基本烈度为6度。处理水用于校园道路及绿地浇洒，多余尾水通过校园景观小溪进入排水港，最终自南向北进入隽水河。排污口处河水历年最高水位59.07m，多年平均水位45.