【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)日期 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書發(fā)出日期： 2022年 3月 10 號(hào) 畢業(yè)設(shè)計(jì)成果的提交日期： 2022年 5 月 20日 設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)原則 （ 1）要符合適用的要求。首先確保污水廠處理后達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)?？紤]現(xiàn)實(shí)的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件，以及當(dāng)?shù)氐木唧w情況 (如施工條件 )，在可能的基礎(chǔ)上，選擇的處理工藝流程、構(gòu) (建 )筑物型式、主要 設(shè)備、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)等，應(yīng)最大限度地滿足污水廠功能的實(shí)現(xiàn)，使處理后污水符合水質(zhì)要求。 （ 2）污水處理廠采用的各項(xiàng)設(shè)計(jì)參數(shù)必須可靠。設(shè)計(jì)時(shí)必須充分掌握和認(rèn)真研究各項(xiàng)自然條件，如水質(zhì)水量資料、同類工程資料。按照工程的處理要求，全面地分析各種因素，選擇好各項(xiàng)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，在設(shè)計(jì)中一定要遵守現(xiàn)行的設(shè)計(jì)規(guī)范，保證必要的安全系數(shù)。對(duì)新工藝、新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)和新材料的采用積極慎重的態(tài)度。 （ 3）污水處理廠（站）設(shè)計(jì)必須符合經(jīng)濟(jì)的要求。污水處理工程方案設(shè)計(jì)完成后，總體布置、單體設(shè)計(jì)及藥劑選用等盡可能采用合理措施降低工程造價(jià)和運(yùn)行 管理費(fèi)用， （ 4）污水廠設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)力求技術(shù)合理。在經(jīng)濟(jì)合理的原則下，必須根據(jù)需要，盡可能采用先進(jìn)的工藝、機(jī)械和自控技術(shù)，但要確保安全可靠。 （ 5）污水廠設(shè)計(jì)必須考慮安全運(yùn)行的條件，如適當(dāng)設(shè)置放空管、超越管線 等。 （ 6）污水廠設(shè)計(jì)必須注意近遠(yuǎn)期的結(jié)合，不宜分期建設(shè)的部分，如配水井、泵房及加藥間等，其土建部分應(yīng)一次建成；在無遠(yuǎn)期規(guī)劃的情況下，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)為以后的發(fā)展留有挖潛和擴(kuò)建的條件。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 污水處理廠工藝設(shè)計(jì)流程設(shè)計(jì)說明一般包括以下內(nèi)容 : （ 1）據(jù)城市或企業(yè)的總體規(guī)劃或現(xiàn)狀與設(shè)計(jì)方案選擇處理廠廠址 ； （ 2）處理廠工藝流程設(shè)計(jì)說明； （ 3）處理構(gòu)筑物型式選型說明； （ 4）處理構(gòu)筑物或設(shè)施的設(shè)計(jì)計(jì)算； （ 5）主要輔助構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算； （ 6）主要設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算選擇； （ 7）污水廠總體布置 (平面或豎向 )及廠區(qū)道路、綠化和管線綜合布置； （ 8）處理構(gòu)筑物、主要輔助構(gòu)筑物、非標(biāo)設(shè)備設(shè)計(jì)圖繪制； （ 9）編制主要設(shè)備材料表。 水質(zhì)分析 進(jìn)水水質(zhì) 根據(jù)資料進(jìn)水水質(zhì)設(shè)計(jì)見表 11。 表 水質(zhì)指標(biāo) BOD5 （ mg/L） CODcr （ mg/ L） SS （ mg/ L） NH3－ N （ mg/ L） TN （ mg/ L） TP （ mg/ L） 原水水質(zhì) 170 320 210 30 40 4 出水水質(zhì) 污水應(yīng)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB89182022）中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（ B標(biāo)準(zhǔn)）。因此確定 西北某市 污水處理廠二級(jí)出水標(biāo)準(zhǔn)為： 表 水質(zhì)指標(biāo) BOD5 （ mg/L） CODcr （ mg/ L） SS （ mg/ L） NH3－ N （ mg/ L） TN （ mg/ L） TP （ mg/ L） 原水水質(zhì) ≤20 ≤ 60 ≤20 ≤ 8 ≤20 ≤ 1 處理程度的計(jì)算 表 2. 3污水處理廠進(jìn)出水水質(zhì)及處理程度 水質(zhì) 類別 BOD5 CODCr SS NH3N TN TP 設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) 170 320 210 30 40 4 設(shè)計(jì)出水水質(zhì) 20 60 20 8 20 1 處理程度（ %） 88 81 90 73 50 75 工藝選擇 污水處理工藝流程設(shè)計(jì)應(yīng)按照以下要求進(jìn)行。 （ 1）污水處理后必須達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2）要盡量采用成熟的、先進(jìn)的、可靠的、效率高的處理技術(shù)。 城市污水處理成熟的處理路線一般為：預(yù)處理、一級(jí)處理、二級(jí)處理、三級(jí)處理和污泥處理，其中核心部分二級(jí)處理要求比較高，不僅要求去除有機(jī)污染物，而且要求能夠脫 N除 P，主要技術(shù)有 AB法， A2/0 法， SBR法，氧化溝法等。 （ 3）防止處理污染物過程中產(chǎn)生二次污染或污染轉(zhuǎn)移。 要避免和抑制污染物無組織排放，特別是剩余污泥的處理。設(shè)置溢流、事故排除口應(yīng)慎重合理。 （ 4）要充分利用和回收能源。污水處理高程安排應(yīng)盡量考慮利用自然地勢(shì)。 （ 5）處理量較大時(shí)宜選擇連續(xù)處理工藝。 （ 6）處理量較小時(shí)宜選用間歇處理工藝。 （ 7）盡可能回收利用有用物質(zhì)。 （ 8）考慮處理能力的配套性和一致性且要有一定 操作的彈性。設(shè)計(jì)的處理能力一般要略大于實(shí)際所需的處理量。對(duì)于易損部件應(yīng)采用雙套切換，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。 （ 9）確定運(yùn)行條件和控制方案。包括整個(gè)系統(tǒng)中各個(gè)單元設(shè)備運(yùn)行時(shí)的溫度、壓力、電壓、電流等，主要構(gòu)筑物在線測(cè)定系統(tǒng)。 （ 10）操作、檢修方便，運(yùn)行可靠。設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和操作人員的技術(shù)素質(zhì)。 （ 11）設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮節(jié)能、節(jié)水。盡量選擇能耗底的處理工藝和設(shè)備。設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量較少用水，并考慮經(jīng)過處理后重復(fù)循環(huán)利用。 （ 12）保溫，防腐設(shè)計(jì)。應(yīng)考慮到東、夏季氣候差異對(duì)構(gòu)筑物的影響，防止裂縫。 （ 13）在滿 足處理要求的前提下，減化流程，節(jié)約資金。 方案對(duì)比 （ 1）此廢水具有如下特點(diǎn)： （ a） BOD5/CODCr=170/320=，說明廢水可生化性很好； （ b）廢水 N、 P含量較高，出水 N、 P應(yīng)符合要求。 （ 2）針對(duì)以上特點(diǎn)，要求污水處理系統(tǒng)應(yīng)該具有以下功能： （ a）具有一定的 BOD5去除能力； （ b）具備一定的脫 N除 P功能，使出水 N、 P達(dá)標(biāo)； （ c）使污水處理過程中產(chǎn)生的剩余污泥基本達(dá)到穩(wěn)定。 （ 3）生化處理工藝選擇 目前處理城市污水應(yīng)用較多的生化工藝有氧化溝 ， A2/O法， AB 法， SBR法等。為了使本工程選擇最合理的處理工藝，有必要按使用條件，排除不適用的處理工藝后，再對(duì)可以采取的處理工藝方案進(jìn)行對(duì)比和選擇。氧化溝工藝， A2/O 工藝和 CASS工藝三種工藝均能達(dá)到處理要求。在設(shè)計(jì)可行性分析階段，對(duì)氧化溝工藝， A2/O工藝和 CASS工藝的比較分析： （ a） A2/O工藝 一般在 A2/O 工藝中，為同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫 N 除 P 的要求，必須滿足如下條件：BOD5/TKN=58 實(shí)際進(jìn)水中： BOD5/TKN=170/60=5 BOD5/TP≥ 15 BOD5/TP=170/=37≥ 15 通過比較 ,采用傳統(tǒng) A2/O工藝，脫 N所需碳源不足，影響脫 N效果，為此采用倒置 A2/O工藝。污水先進(jìn)缺氧段再進(jìn)厭氧段，或厭氧、缺氧段同時(shí)進(jìn)水，這樣既解決了缺氧段的碳源不足的問題，使脫 N能夠很好的進(jìn)行，同時(shí)也有利于除 P，聚磷菌在厭氧段釋放 P，同時(shí)聚集能量，利用厭氧段聚集的能量，在好氧段進(jìn)行好氧吸 P過程，厭氧段結(jié)束后立即進(jìn)入好氧段，能夠使聚磷菌在厭氧段聚集的能量，充分用來吸 P，加強(qiáng)了除 P過程。 （ b） CAST工藝 該工藝是在 SBR 工藝基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，增加了厭 氧段、缺氧段，可實(shí)現(xiàn)脫 N除 P。運(yùn)行簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。 （ c） 氧化溝工藝 氧化溝工藝目前在城市污水處理方面應(yīng)用最為廣泛，處理工藝成熟，結(jié)構(gòu)、設(shè)備簡(jiǎn)單，管理運(yùn)行費(fèi)用低。 表 2. 4 CAST工藝與氧化溝工藝比較 方案一（ CAST 工藝） 方案二（奧貝爾氧化溝） 單池間歇多池連續(xù)。多座反應(yīng)池交替運(yùn)行保持進(jìn)、出水連續(xù) 連續(xù)進(jìn)水，連續(xù)出水。 有機(jī)物降解與沉淀在一個(gè)池子完成，無需設(shè)獨(dú)立的沉淀池及其刮泥系統(tǒng)。 在氧化溝中完成有機(jī)物降解，在沉淀池中進(jìn)行泥水分離，需設(shè)獨(dú)立的沉淀池和刮泥系統(tǒng)。 通過每一個(gè)周期的 循環(huán)，造成有氧和無氧的環(huán)境，對(duì)氮和磷有很好的去除效果。 氧化溝系統(tǒng)三個(gè)溝道的 DO 值呈012的梯次變化，脫氮效果好，除磷效果一般。 固體停留時(shí)間較長(zhǎng)，可抵抗較強(qiáng)的沖擊負(fù)荷。 較長(zhǎng)的固體停留時(shí)間，可抵抗沖擊負(fù)荷。 污泥有一定的穩(wěn)定性 污泥有一定的穩(wěn)定性 采用鼓風(fēng)曝氣，曝氣器均布池底，動(dòng)力效率高；能耗低；間歇運(yùn)轉(zhuǎn)須采用高質(zhì)量的膜式曝氣器，設(shè)備的閑置率較高，曝氣器壽命較短，維修及維護(hù)量大。 采用表面曝氣，設(shè)有轉(zhuǎn)碟曝氣設(shè)備，轉(zhuǎn)碟分點(diǎn)布置；設(shè)備少，管理簡(jiǎn)單，維護(hù)量小，但能耗較高。 自動(dòng)化水平高，對(duì)電動(dòng)閥門等 設(shè)備的可靠性需求高，控制管理 復(fù)雜。 設(shè)備少且經(jīng)久耐用，控制管理簡(jiǎn)單 。 自控系統(tǒng)編程工作量較大， PLC硬件費(fèi)用高，自動(dòng)化水平較高，勞動(dòng)強(qiáng)度較低，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較高，總設(shè)備費(fèi)用較高。 自控系統(tǒng)編程工作量較小， PLC硬件費(fèi)用低，自動(dòng)化水平較低，勞動(dòng)強(qiáng)度較高，對(duì)操作人員的素質(zhì)要求較低，總設(shè)備費(fèi)用較低。 （ 4） 氧化溝工藝與 A2/O 工藝相比，具有如下優(yōu)勢(shì)： （ a）工藝流程簡(jiǎn)單，處理構(gòu)筑物少，機(jī)械設(shè)備少，運(yùn)行管理方便。與 A2/O法比較，可不設(shè)初沉池，沒有混合液內(nèi)回流系統(tǒng)，由于污泥相對(duì)好氧穩(wěn)定，一般不設(shè)污泥的厭氧 消化系統(tǒng)。 （ b） A2/O 工藝由于停留時(shí)間較短，剩余污泥的穩(wěn)定性較差，一般需要污泥消化和濃縮過程，這不利于除 P，生物除 P是通過聚磷菌在好氧條件下，過量吸 P而使廢水中的 P 得到去除的，最終 P 隨聚磷菌進(jìn)入剩余污泥中除去，剩余污泥長(zhǎng)時(shí)間處于厭氧狀態(tài)，將導(dǎo)致聚磷菌吸收的 P重新釋放出來，影響除 P效果。 氧化溝的水力停留時(shí)間較長(zhǎng)，污泥泥齡較長(zhǎng)，具有延時(shí)曝氣的特點(diǎn)，懸浮有機(jī)物在溝內(nèi)可獲得較徹底的降解，污泥在溝內(nèi)達(dá)到相對(duì)好氧穩(wěn)定，剩余污泥量少，根據(jù)國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，氧化溝不再設(shè)污泥厭氧消化處理系統(tǒng)，剩余活性污泥只須經(jīng)機(jī)械濃縮、脫水 即可利用或污泥后處置，簡(jiǎn)化了污泥后序處理程序。污泥在進(jìn)行機(jī)械濃縮、脫水過程中，停留時(shí)間很短，基本沒有污泥中磷的釋放問題。 （ c）轉(zhuǎn)碟曝氣，混合效率較高，水流在溝內(nèi)的速度最高可達(dá) — ，在溝道使水流能快速進(jìn)行有氧、無氧交換，交換次數(shù)可達(dá) 500— 1000 次，可同時(shí)進(jìn)行有機(jī)物的降解和氮的硝化、反硝化，并可有效的去除污水中的磷。溝道的這種脈沖曝氣和大區(qū)域的缺氧環(huán)境，可以較高程度地實(shí)現(xiàn)“同時(shí)硝化反硝化”的效果。 （ d）污水進(jìn)入氧化溝，可以得到快速的有效的混合，由于池容較大，緩沖稀釋能力強(qiáng)，耐高流量，高濃 度的沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，具有完全混合式和推流式曝氣池的雙重優(yōu)勢(shì)，對(duì)難降解有機(jī)物去除率高，出水水質(zhì)穩(wěn)定。 （ e）供氧量的調(diào)節(jié)，可以通過改變轉(zhuǎn)碟的轉(zhuǎn)速、浸水深度和轉(zhuǎn)碟安裝個(gè)數(shù)等多種手段來調(diào)節(jié)整體供氧能力，使池內(nèi)溶解氧值經(jīng)?？刂圃谧罴阎担ＷC系統(tǒng)穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、可靠的運(yùn)行。 （ f）曝氣轉(zhuǎn)碟由高強(qiáng)度玻璃鋼制成，使用壽命可達(dá) 20年以上，獨(dú)特的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使其具有較高的混合和充氧能力，新型轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)可以使氧化溝的工作水深達(dá)到 米以上。氧化溝轉(zhuǎn)碟曝氣機(jī)工作在水面上，而且安裝的數(shù)量少，安裝、巡檢、維修方便，可以即時(shí)發(fā)現(xiàn)了解設(shè)備運(yùn)行 情況，隨時(shí)解除存在隱患。 而 A2/O 法所用的鼓風(fēng)曝氣設(shè)備使用壽命短，目前市場(chǎng)上的曝氣器一般正常使用 2~3 年左右，而且會(huì)隨著使用時(shí)間的增長(zhǎng)效率降低。曝氣器位于池底，日常無法了解水下設(shè)備運(yùn)行狀況，檢修或者更換都需要放空，這會(huì)給污水廠的運(yùn)行帶來很大的不便。 通過對(duì)以上三種工藝的比較，可以看出，這三種工藝都能達(dá)到要求，各具優(yōu)勢(shì)，但考慮到城市現(xiàn)狀和對(duì)工作人員的要求，最終選擇工藝成熟、應(yīng)用廣泛的氧化溝工藝作為此污水處理廠污水生化處理主體工藝。 （ 5） 氧化溝工藝的選擇 目前用于處理城市污水的氧化溝主要有以下幾種： （ a）卡魯塞爾氧化溝 卡魯塞爾氧化溝是一種單溝環(huán)形氧化溝，主要采用表面曝氣機(jī)，兼有供氧和推流的作用。污水在溝內(nèi)轉(zhuǎn)折巡回流動(dòng)，處于完全混合狀態(tài)，有機(jī)物不斷得以去除。 表曝機(jī)少，靈活性差，設(shè)備維修期間溝不能工作，溝內(nèi)混合液自由流程長(zhǎng)，由于紊流導(dǎo)致的流速不均，很容易引起污泥沉淀，影響運(yùn)行效果。單溝氧化溝的平均溶解氧維持在 2mg/L 左右，加之單點(diǎn)供氧強(qiáng)度過大，耗氧較高。在一般情況下，單溝很難形成穩(wěn)定的缺氧段，不利于脫 N。 （ b）三溝式氧化溝 三溝式氧化溝工藝有兩個(gè)邊溝，一個(gè)中溝，當(dāng)一個(gè)曝氣時(shí)，另外兩個(gè)作為沉淀池使用。一 定時(shí)間后改變水流方向，使兩溝作用相互輪換，中溝則連續(xù)曝氣，三溝式氧化溝無需污泥回流裝置，如果條件合適，還可以進(jìn)行反消化。缺點(diǎn)：進(jìn)、出水方向，溢流堰的起閉及轉(zhuǎn)刷的開動(dòng)于停止必須設(shè)自動(dòng)控制系統(tǒng)；自控系統(tǒng)要求管理水平高，稍有故障就會(huì)嚴(yán)重影響氧化溝正常工作。由于側(cè)溝交替運(yùn)行，設(shè)備利用率較低。 （ c）一體化氧化溝 一體化氧化溝就是將沉淀池建在氧化溝內(nèi) ，即氧化溝的一個(gè)溝內(nèi)設(shè)沉淀槽，在沉淀池兩側(cè)設(shè)隔板，底部設(shè)一導(dǎo)流板。在水面上設(shè)集水裝置以收集出水，混合液從沉淀池底部流走，部分污泥則從間隙回流至氧化溝。一體化氧化溝將曝氣、 沉淀功能集于一體， 免除了污泥回流系統(tǒng) ，但其結(jié)構(gòu)有待進(jìn)一步完善。 （ d）奧貝爾氧化溝 奧貝爾氧化溝由三個(gè)同心橢園形溝道組成，污水由外溝道進(jìn)入溝內(nèi)，然后依次進(jìn)入中間溝道和內(nèi)溝道，最后經(jīng)中心島流出，至二次沉淀池。在各溝道橫跨安裝有不同數(shù)量轉(zhuǎn)碟氣機(jī)，進(jìn)行供氧兼有較強(qiáng)的推流攪拌作用。外溝道體積占整個(gè)氧化溝體積的 50— 55%，溶解氧控制趨于 ,高效地完成主要氧化作用：中間溝道容積一般為 25%— 30%，溶解氧控制在 ，作為 “ 擺動(dòng)溝道 ” ，可發(fā)揮外溝道或內(nèi)溝道的強(qiáng)化作用；內(nèi)溝道的容積約為總?cè)莘e的 15%— 2