[优秀毕业论文]鞍山市10万立方米每天生活污水SBR处理工艺设计.doc

目 录0引言 11 概述21.1设计任务和依据21.1.1设计任务21.1.2设计依据21.2设计要求21.2.1污水处理厂设计原则21.2.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则31.3设计参数31.4鞍山市城市环境条件概况31.4.1地理位置31.4.2气象水文32 工艺比较分析 53 设计计算 83.1原始设计参数83.2格栅83.2.1设计说明83.2.2设计参数93.2.3设计计算93.3污水提升泵房113.4 泵后细格栅113.5 曝气沉砂池123.5.1 设计说明123.5.2 设计参数133.5.3 设计计算133.6 SBR池153.6.1 设计说明153.6.2 SBR反应池容积计算163.6.3 SBR运行时间与水位控制183.6.4 排水口高度和排水管管径193.6.5 排泥量及排泥系统193.6.6 需氧量及曝气系统设计计算203.6.7 空气管计算223.6.8 滗水器233.7 鼓风机房243.8 絮凝反应池243.8.1 设计说明243.8.2 设计参数253.8.3 设计计算253.9 滤池273.9.1 设计说明273.9.2 设计参数283.9.3 设计计算283.10 接触消毒池293.10.1 设计说明293.10.2 设计参数303.10.3 设计计算303.11 污泥处理系统313.11.1 污泥水分去处的意义和方法313.11.2 各部分尺寸计算313.11.21 集泥井313.11.22 污泥浓缩池333.11.23 污泥贮柜343.11.24 污泥脱水泵房343.11.25 污泥棚353.11.3 堆肥354附属构筑物规划365污水厂平面布置375.1平面布置一般原则375.2建筑物之间的距离375.2.1 防火375.2.2 自然采光和通风385. 3 厂内道路385. 4 总论386污水高程布置396.1高程布置任务396.2高程布置原则397主要仪表417.1 SBR池417.2消毒池417.3污泥浓缩池418 投资估算428.1估算范围428.2编制依据428.3材料价格428.4项目总投资429工程环境、社会、经济效益449.1工程环境效益449.2工程社会效益449.3工程经济效益4410消防、安全、土建工程和劳动定员4510.1消防4510.2安全4510.3土建工程4510.4劳动定员4511环境保护4611.1 施工过程中对环境影响及对策4611.1.1 对交通的影响及缓解措施4611.1.2 扬尘的影响4611.1.3 噪声的影响4611.1.4 生活垃圾的影响4611.1.5 弃土的影响及对策4711.1.6 对地下水的影响4711.2 项目建成后的环境影响及对策4712安全措施4812.1抗震4812.2抗洪4812.3防不良地质4812.4防暑4812.5合理利用风向4812.6减振降噪4812.7防火防爆4812.8 防高温高压4812.9 其它49结论50致谢51参考文献52附录A54附录B62鞍山市10万m3/天生活污水SBR处理工艺设计摘要鞍山市是一座以钢铁工业为主，石油、化工、机械制造、纺织等行业兼备的综合性工业城市，是辽宁省中部的重要工业城市之一。这里人口稠密，污水排放量大，如果不能得到很好的处理与处置，将会对市民的正常生活造成影响。所以使用SBR工艺设计一个鞍山市的污水处理厂。SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。 与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。经过这个废水处理工艺的废水可达到设计要求，可以直接排放。产生的污泥经过浓缩、压滤等处理后，进行堆肥产生一定的经济效益。关键词：鞍山；SBR工艺；生活污水；污泥City 100,000m3/d sanitary sewage SBR of An'shan deals with technological designAbstractAn'shan is that one takes steel and iron industry as the core, such diversified industrial cities where the trade combines with as petroleum , chemical industry , machine-building , textile ,etc., it is one of the important industrial cities of the middle part of Liaoning Province. Here is populous, the sewage is large in emission, if can't get very good treatment and handle , will cause influence on citizens' normal life. So use a sewage treatment plant of An'shan of technological design of SBR.SBR is the abbreviation of the intermittence type active mud law (Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process ) of the array, it is one kind that exposes to the sun the active mud sewage treatment technology that the angry way operates according to the intermittence , also called the criticizing type law of active mud of preface.Different from traditional sewage disposal craft, SBR technology adopt operation mode that time cut apart substitute operation mode that space cut apart, stabilize biochemistry is it substitute stable state biochemistry react , quiet to put ideal precipitate and substitute the traditional dynamic sediment to react. On main characteristic of it operate in order and intermittence operate, core, SBR of technology that SBR reacts in the pool, this pool collects melting , sinking for the first time , function that biodegradation , two sink ,etc. in one pond, there is no mud backset current system. Can reach the designing requirement through the waste water of this waste water treatment craft , can discharge directly . Mud that produce after concentrating , pressing and straining etc. dealing with , go on compost produce sure economic benefits.Key words: An'shan ；SBR craft；sanitary sewage ；mud0 引言水是人类的生命之源。它孕育和滋养了地球上的一切生物，并从各个方面为人类服务。水的用途大致有以下几个方面：生活用水、工业用水、农业用水、渔业用水、交通运输用水等。一般情况下，与人类生产和生活密切相关的前三种用水不能大规模取用海洋咸水，而只能取用淡水。但是，水环境中的淡水资源却很少，仅占总量的2.53，而目前能供人类直接取用的淡水资源仅占0.22，加之自然水源的季节变化和地区差异，以及自然水体遭到的普遍污染，致使可能直接取用的优质水量日益短缺，难以满足人们生活和工农业生产日益增长的需求，因此保护和珍惜水资源，是整个社会的共同职责。就我国而言，淡水资源人均不超过2545立方米，不到世界人均值的1/4，因此我们更应该保护和珍惜水资源。鞍山市地处辽宁省中部，是辽宁省的交通要塞。作为辽宁省的第三大城市，鞍山人口稠密，污染相对严重，给人们的生活带来了极大的不便，生活废水造成的污染问题亟待解决。SBR工艺早在20世纪初已有应用，由于人工管理的困难和繁琐未于推广应用。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由撇水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。本次设计选择SBR工艺作为鞍山生活污水处理厂工艺的方案。1概述1.1 设计任务和依据1.1.1设计任务本设计方案的编制范围是鞍山市生活污水处理工艺，处理能力为10万m3/d,内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、管道铺设、平面布置、高程计算、经济技术分析。完成总平面布置图、剖面图、一个主要构筑物的详图。1.1.2 设计依据（1）中华人民共和国环境保护法和水污染防治法（2）污水综合排放标准GB89781996（3）建设部标准生活杂用水水质标准（CJ25.189）（4）毕业设计任务书（5）毕业设计大纲（6）业主提供的有关设计文件和基础数据1.2 设计要求1.2.1 污水处理厂设计原则（1） 污水厂的设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须确保污水厂处理后达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件）。在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物形式、主要设备设计标准和数据等。（2） 污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。（3） 污水处理厂（站）设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用，（4） 污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。（5） 污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。（6） 污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全储存等。（7） 污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.2.2 污水处理工程运行过程中应遵循的原则在保证污水处理效果同时，正确处理城市、工业、农业等各方面的用水关系，合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力，考虑污水处理厂的发展前景，尽量采用处理效果好的先进工艺，同时合理设计、合理布局，作到技术可行、经济合理。1.3设计参数鞍山市4166.7m3/h生活污水SBR处理工艺设计表1-1 设计要求项目进水水质(mg/l)出水水质(mg/l)BODCODSSTNTP18040030530510501010 0.51.4鞍山市城市环境条件概况1.4.1地理位置鞍山市位于东经1221012313与北纬402741 34之间，地处辽宁省中部，辽东半岛北部，其北距沈阳89km，南距大连308km，通过沈大高速公路及中长铁路与南北两大城市连接，地理位置优越，对外交通十分便利。1.4.2 气象水文（1）气象气候本地区属温带大陆性季风气候，四季分明。夏季炎热多雨，多南风；冬季寒冷干燥，多北风。常年主导风向为SSW，春季盛行SSW，平均风速为4.3m/s；夏季为SSE，平均风速为2.9m/s；秋季主导风为SE，平均风速为2.1m/s；冬季多风向为NNE，平均风速为2.9m/s；多年年平均风速为2.9m/s。年平均气温8.310C最冷月（一月）平均气温-10.3，极端最低气温-30.4，最热月（七月）平均气温29.4，极端最高气温36.9，该区常年降水量为713.5mm。（2）地面水系及水文地质 鞍山市境内的河流有南沙河、运梁河、杨柳河，由东向西汇入太子河。运梁河穿过鞍山市铁东、铁西河郊区，南沙河则流经鞍山北部市区及西部郊区。太子河发源于辽宁省东部山区，流经新宾县、本溪市、辽阳市、鞍山市和海城市五个市县，在三岔河与浑河汇合后成为大辽河，由营口市流入渤海。 鞍山市目前用水主要取自于辽阳市汤河水库，其地下水源主要位于海城市。地质构造系以古生代前寒武纪的浅肉色混合花岗岩、燕山期花岗岩为主，其次为震旦纪的石英岩纪太古代和元古代的千枚岩、片岩纪含磁铁的石英岩等，地下水属孔隙水和微承压水。（3）社会经济概况 鞍山市是一座以钢铁工业为主，石油、化工、机械制造、纺织等行业兼备的综合性工业城市，是辽宁省中部的重要工业城市之一。鞍山市行政区划分为铁东、铁西、立山和千山四个行政区，辖管海城市、台安县、岫岩县等三个市县，总面积为9251km2，人口339.60万，城市规划控制区面积624.29 km2，总人口145.60 万。其中：城市人口128.60万，中心城市的城市人口为121.00 万，农业人口17.00万，市区煤气化率达95以上。鞍山市是全国闻名的钢铁基地，1998年生产总值以达到482.67亿元。近些年随着城市的发展，除钢铁工业外，机械、纺织、轻工、电子、化工、建材、医药等行业逐渐形成支柱行业，加之以千山风景区为龙头的众多旅游点，旅游设施的日趋完善，使鞍山市已经形成了门类齐全的工业体系和较发达的旅游业，产业结构也逐步趋于合理。2 工艺比较分析（1）传统活性污泥法传统活性污泥法，又称推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池，在曝气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降浓缩性能也不断地变化1。图2-1传统活性污泥法工艺流程图传统活性污泥法的特点是2：曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。对悬浮物和BOD的去除率较高。运行较稳定。推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。（2）SBR工艺SBR工艺早在20世纪初已有应用，由于人工管理的困难和繁琐未于推广应用。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由撇水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。图2-2 SBR工艺流程图该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。表2-1 SBR工艺的优点优 点机 理沉淀性能好有机物去除效率高提高难降解废水的处理效率抑制丝状菌膨胀可以除磷脱氮，不需要新增反应器不需二沉池和污泥回流，工艺简单理想沉淀理论理想推流状态生态环境多样性选择性准则生态环境多样性结构本身特点但是，SBR工艺也有一些缺点。它对自动化控制要求很高，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。 由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不减小。另外，由于撇水深度通常有1.22米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，能耗将有所提高3。SBR（序批式活性污泥法）工艺早在1914年即已开发，但由于当时监测手段落后，并没有得到推广应用。1979年美国的L.Irvine对SBR工艺进行了深入的研究，并于1980年在印第安那州的Culver改进并投产了一个SBR污水处理厂。此后随着计算机监控技术、各种新型不堵塞曝气器和软件技术的出现，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，加之SBR具有均化水质、工艺简单，处理效果稳定，耐冲击负荷力强，出水质好，操作灵活、占地面积少等优点而成为包括美、德、日、澳、加等在内的许多工业发达国家竞相研究和开发的热门工艺。以澳大利亚为例，近10多年来建成采用SBR工艺的污水处理厂就达近600座之多4。SBR工艺一般适用于中小规模、土地紧张、具有引进设备条件的场合。所以选用SBR工艺。3 设计计算3.1 原始设计参数原水水量 Q=100000m3/d=4166.7m3/h 取流量总变化系数为 Kz=1.24设计流量 Qmax=KzQ=1.43m3/s 3.2 格栅3.2.1设计说明格栅（见图3-1）一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失达到1015厘米时就该清洗。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50100mm），中格栅（1040mm），细格栅（310mm）三种。图3-1 格栅结构示意图根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。本设计栅渣量大于0.2m3/d,为改善劳动与卫生条件，选用机械清渣，由于设计流量小，悬浮物相对较少，采用一组中格栅，既可达到保护泵房的作用，又经济可行，设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽，便于排除故障。栅渣量与地区特点，格栅的间隙大小，污水流量以及下水道系统的类型等因素有关，在无当地资料时，可采用：（1） 格栅间隙1625mm ，处理0.10-0.05栅渣/103m3污水（2） 格栅间隙3050mm ，处理0.03-0.01栅渣/103m3污水栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/ m3。栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。而其中迎水面为半圆形的矩形的栅条具有强度高，阻力损失小的优点5。3.2.2设计参数（1）变化系数 平均日流量： =100000=4166.7 =1.157() （2）最大日流量： =1.244166.7=5166.7 ()=1.43() （3）设过栅流速：=0.8m/s (取0.61.0m/s)（4）通过格栅的水头损失：(取0.080.25)（5）栅前水深：h=0.4 (取0.30.5m)（6）格栅安装倾角： (取)（7）机械清渣设备：采用链条式格栅除污机3.2.3设计计算（1）中格栅（3个）格栅间隙数 n=46个 (3-1) Qmax最大废水设计流量 m3/s 格栅安装倾角 取 h栅前水深 m b栅条间隙宽度 取30mm 过栅流速 m/s 验算平均水量流速= 0.80m/s 符合(0.651.0)（2）栅渠尺寸B2=s(n-1)+nb=0.02(46-1)+0.0346=2.28(m) (3-2)圆整取B2=2.5ms栅条宽度 取0.02mB2格栅宽度 mB1 =1.5(m) (3-3) B1进水渠宽 m栅前扩大段 L1=1.37(m) (3-4) 渐宽部分的展开角，一般采用栅后收缩段 L2=0.5L1=0.67(m) (3-5)栅条总长度 L=L1+0.5+1.0+L2 =1.37+0.5+1.0+0.67 =3.94(m) (3-6)栅前渠道超高，采用0.3m（3）水通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面 =2.42 k=3 (3-7) =0.12(m) (3-8) （4）栅渣量（总）W=3.0(m3/d) (3-9)W1取0.03, 宜采用机械清渣。选用NC400型机械格栅三台。设备宽度400mm,有效栅宽250mm，有效栅隙30mm，运动速度3m/min,水流速度1m/s,安装角度，电机功率0.25kw,支座长度960mm，格栅槽深度500mm,格栅地面高度360mm；生产厂：上海南方环保设备有限公司、上海惠罗环境工程有限公司。3.3污水提升泵房根据污水流量，泵房设计为L×B=10×10m。提升泵选型：采用LXB型螺旋泵型号： LXB-1100螺旋外径D： 1100mm转速： 48r/min流量Q： 875m3/h提升高度： 5m功率： 15Kw购买6台，5台工作，1台备用。3.4泵后细格栅（4个） 公式计算同上（1）格栅间隙数 n=138(个)其中 b取5mm 取0.9m/s h取0.4m反带验算得 =1.0m/s 符合(0.61.0m/s)（2）栅渠尺寸B2=s(n-1)+nb=0.01(138-1)+0.005138=2.06(m) 圆整 2.0m栅条宽度s取0.01m进水渠宽 B1=0.80(m)栅前扩大段 L1=1.04(m)取栅后收缩段 L2=0.5 L1=0.52m栅条总长度 =3.52(m)（3）水通过格栅的水头损失设栅条断面为圆形断面=1.83=0.50m（4）每日栅渣量W： 在b=5mm情况下，设栅渣量为0.05m3/103m3污水 >0.2(m3/d)采用机械清渣。选用NC300型机械格栅三台。设备宽度300mm,有效栅宽200mm，有效栅隙5mm，运动速度3m/min,水流速度1m/s,安装角度，电机功率0.18kw,支座长度960mm，格栅槽深度500mm,格栅地面高度360mm；生产厂：上海南方环保设备有限公司、上海惠罗环境工程有限公司。3.5 曝气沉砂池3.5.1设计说明沉砂池有4种：平流式、竖流式、曝气式、钟式和多尔式。普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池（见图3-2）可以克服这一缺点6。 图3-2 曝气沉砂池示意图3.5.2设计参数（1）旋流速度应保持：0.250.3m/s（2）水平流速为0.060.12 m/s（3）最大流量时停留时间为13min（4）有效水深应为23m，宽深比一般采用12（5）长宽比可达5，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板（6）1m3污水的曝气量为0.2m3空气（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.60.9m,送气管应设置调节气量的闸门（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板（9）池子的进口和出口布置应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板（10）池内应考虑设消泡装置7 3.5.3设计计算（1）池子总有效容积（V） 设t=2min，则 () (3-10)（2）水流断面积（A） 设=0.1m/s（水平流速），则 A=14.3() (3-11)（3）池总宽度（B） 设（设计有效水深），则B=5.72(m) (3-12)（4）每格池子宽度（b）设n=2格，则 =3.0(m) (3-13)（5）池长（L）L=12(m) (3-14)（6）每小时所需空气量(q)设d=0.2（1污水所需空气量），则=0.21.433600=1029.6() (3-15)（7）沉砂室所需容积（V） 设T=2d（清除沉砂的间隔时间），则V=5.9786() (3-16)式中，X城市污水沉砂量(污水) 取30生活污水流量总变化系数（8）每个沉砂斗容积（） 设每一分格有2个沉砂斗，则 =1.5()