【正文】 ............................34 致 謝 ................................................................................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) .........................................................................................................................35 1 1 緒論 我國是水資源缺乏的國家，淡水資源量人均約 2300m3， 相當(dāng)于世界人均水 平的 1/4，居世界第 110 位 [1]。在分布上又很不均衡，約有 80%以上分布在長江流域以及以南地區(qū)，與人口、耕地資源的分布不相匹配：南方水多、人多、耕地少；北方水少、人多、耕地多 [2]。北方有 9 個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市）人均水資源占有量少于 500m3， 常年干旱缺水，水資源的供需矛盾十分突出。中國城市缺水現(xiàn)象始于 20 世紀(jì) 70 年代末，從北方和沿海城市開始，逐步蔓延到內(nèi)地。水資源的匱乏已嚴(yán)重制約我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，廣大地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展在很大程度上受制于缺水，不少地區(qū)因此出現(xiàn)了劇烈的城鄉(xiāng)間、地區(qū)間的爭水矛盾。近年來，水旱災(zāi)害不斷出現(xiàn)，水資源環(huán)境嚴(yán)重遭到人為破壞，再加上開源節(jié)流的投入不足，水利經(jīng)濟(jì)沒有理順，使水資源問題日益成為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要制約因素。 隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，生活污水產(chǎn)生量不斷增大，水質(zhì)污染日趨嚴(yán)重，全國主要江河湖庫的水質(zhì)已受到不同程度污染，符合標(biāo)準(zhǔn)的可供水源急劇減少，進(jìn)一步加劇了城市缺水的矛盾。城市缺水不僅影響居民生活，造成經(jīng)濟(jì)損失，還嚴(yán)重制約著城市社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。 解決水資源短缺和水污染的一個(gè)重要途徑在于水處理。在我國大部分地區(qū)，由于資金和技術(shù)的原因，污水處理設(shè)施嚴(yán)重不足，近 80%的污 水未經(jīng)處理就直接排入自然水體，已使全國近 40%的河段遭受污染， 90%以上的城市水域被污染，近 50%的重點(diǎn)城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標(biāo)準(zhǔn) [3]。 20 世紀(jì) 90 年代以來，水污染問題越來越受到重視，國家在污水治理方面投入了大量的資金和人力，我國污水處理工作取得較大進(jìn)展，建成了一批城市污水處理廠，還有一部分正在建設(shè)中。 污水處理技術(shù)種類繁多，發(fā)展變化很快，選擇一種合理的工藝意義重大。本設(shè)計(jì)依據(jù)城市生活污水的進(jìn)水水質(zhì)和出水要求，在對(duì)多種處理方法進(jìn)行比較的基礎(chǔ)上，選用較為成熟的氧化溝工藝對(duì)其進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)生活污水的循環(huán)再利用。 2 2 設(shè)計(jì)概論 設(shè)計(jì)任務(wù) 、 依據(jù) 和原則 設(shè)計(jì)任務(wù) 日處理能力為 50000m3/d， 設(shè)計(jì) 內(nèi)容包括處理工藝的確定、各構(gòu)筑物的工藝尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選型、平面布置、高程計(jì)算、經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析。 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)所有成果，包括設(shè)計(jì)說明書、計(jì)算書各一份，設(shè)計(jì)圖紙（工藝高程圖、平面布置圖、主要構(gòu)筑物圖等）。 設(shè)計(jì)依據(jù) 根據(jù)以下設(shè)計(jì)依據(jù) [4]： 《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》 《中華人民共和國水污染防治法》 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB189182020） 《中華人民共和國農(nóng)田灌溉 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（ GB5084——GB2020） 《城市污水處理和污染防治技術(shù)政策》 設(shè)計(jì)原則 污水處理廠的設(shè)計(jì)一般要符合以下原則 [5]： （ 1） 工藝先進(jìn)實(shí)用 選擇技術(shù)先進(jìn)、運(yùn)行穩(wěn)定、投資和處理成本合理的污水污泥處理工藝，積極慎重地采用經(jīng)過實(shí)踐證明行之有效 的 新技術(shù)、新工藝、新材料和新設(shè)備，使污水處理工藝先進(jìn)、運(yùn)行可靠，處理后水質(zhì)穩(wěn)定地達(dá)標(biāo)排放。 （ 2） 廠址選擇合理 根據(jù)城鎮(zhèn)總體規(guī)劃和排水工程專業(yè)規(guī)劃，結(jié)合建設(shè)地區(qū)地形、氣象條件、城市與工廠廠區(qū)的總體規(guī)劃、污染與自凈情況等，經(jīng)全 面地分析比較，選出適用的、系統(tǒng)化的、工程造價(jià)低的、施工及管理方便的、環(huán)境影響小的廠址。 （ 3）總體布局考慮周全 3 根據(jù)處理工藝流程和各構(gòu)筑物的功能要求，結(jié)合廠址地形、地質(zhì)和氣候條件，全面考慮施工、運(yùn)行和維護(hù)要求，協(xié)調(diào)好平面布置、高程布置及管線布置間的相互關(guān)系，力求整體布局合理完美。 （ 4） 避免二次污染 污水處理廠作為環(huán)境保護(hù)工程，應(yīng)避免或盡量減少對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響，如氣味、噪聲、固廢污染等；妥善處置污水處理工程中產(chǎn)生的柵 渣、沉砂、污泥和臭氣等，避免對(duì)環(huán)境的二次污染。 （ 5） 運(yùn)行管理方便 以 人為本，充分考慮便于污水廠運(yùn)行管理的措施。污水處理過程中的自動(dòng)控制，力求安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用，以利于提高管理水平，減低勞動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)行費(fèi)用。 （ 6） 近期遠(yuǎn)期結(jié)合 污水處理廠設(shè)計(jì)應(yīng) 長 期全面規(guī)劃，污水廠的廠區(qū)面積，應(yīng)按項(xiàng)目總規(guī)?？刂?，并做出分期建設(shè)的安排，合理確定近期規(guī)模。 （ 7） 滿足安全要求 污水處理廠設(shè)計(jì)須充分考慮安全運(yùn)行要求，如適當(dāng)設(shè)置分流設(shè)施、超越管線等。廠區(qū)消防的設(shè)計(jì)和消化池、儲(chǔ)氣罐及其他危險(xiǎn)單 元設(shè)計(jì)，應(yīng)符合相應(yīng)安全設(shè)計(jì)規(guī)范的要求。 設(shè)計(jì)水量和進(jìn)出水水質(zhì) 設(shè)計(jì)水量 Q 為 50000m3/d，取總變化系數(shù) ZK 為 [6]，則 ： smhmdmQ /5 7 ??? ： smhmdmdmQKQ Z /8 2 ??????? 進(jìn)水水質(zhì) 表 21 進(jìn)水水質(zhì) BOD5 ( mg/L) COD( mg/L) SS ( mg/L) NH3N( mg/L) pH 4 300 600 250 100 8～ 10 出水水質(zhì) 表 22 出水水質(zhì) BOD5 ( mg/L) COD( mg/L) SS ( mg/L) NH3N( mg/L) pH ? 20 ? 60 ? 20 ? 5 69 5 3 污水處理廠設(shè)計(jì) 污水處理工藝方案的選擇 [7] 長期以來，城市污水的處理均以去除有機(jī)物和懸浮固體為目標(biāo)，隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，工業(yè)化和城市化程 度的不斷提高，污水排放總量的不斷增加以及化肥合成洗滌劑和農(nóng)藥的廣泛應(yīng)用，來自生活污水和一些工業(yè)廢水的氮、磷進(jìn)人水體，污水中氮、磷含量呈上升趨勢(shì)，氮、磷對(duì)水體環(huán)境的影響最為突出的是造成水體的富營養(yǎng)化，破壞水體生態(tài)平衡，其中硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮會(huì)形成對(duì)人類具有“三致”作用的有害物質(zhì)。水環(huán)境污染和水質(zhì)富營養(yǎng)化問題的尖銳迫使越來越多的國家和地區(qū)制定嚴(yán)格的氮、磷排放標(biāo)準(zhǔn)，這就意味著今后絕大多數(shù)城市污水處理廠都需要考慮對(duì)氮、磷的處理。所以，本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于對(duì)氮、磷的處理。 氧化溝設(shè)計(jì)可按要求安排好氧區(qū)和缺氧區(qū)實(shí)現(xiàn) 硝化 反硝 化工藝 ，不僅可以利用硝酸鹽中的氧滿足一定的需氧量，而且可以通過反硝化補(bǔ)充硝化過程中消耗的堿度。 另外根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)中采用的工藝要求先進(jìn)成熟、有除磷脫氮效果、處理效率高、操作管理方便、自動(dòng)化程度高，并盡可能地節(jié)省占地面積能耗，降低運(yùn)行費(fèi)用。所以進(jìn)行綜合考慮后， 采用氧化溝處理工藝。 氧化溝的選擇 氧化溝工藝與其它生物處理技術(shù)相比有一些明顯的特點(diǎn)，在經(jīng)濟(jì)技術(shù)方面有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn) [8]： （ 1）工藝流程簡單，構(gòu)筑物少運(yùn)行管理方便。一般情況下，氧化溝工藝可以比傳統(tǒng)活性污泥法少建初沉池和污泥厭氧消化系統(tǒng)， 基建投資少。 （ 2）處理效果穩(wěn)定出水水質(zhì)好，實(shí)際運(yùn)行效果表明，氧化溝在去除 BOD 和 SS 方面均可取得比傳統(tǒng)活性污泥法更高質(zhì)量的出水，運(yùn)行也穩(wěn)定可靠。 （ 3）基建投資省，運(yùn)行費(fèi)用低。由于氧化溝工藝省去初沉池和污泥厭氧消化系統(tǒng)，氧化溝在投資方面比傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)省很多。 （ 4）污泥量少，污泥性穩(wěn)定。由于氧化溝所采用的污泥齡一般長達(dá) 20~30d，污泥在溝內(nèi)得到了好氧穩(wěn)定，污泥生成量少。 6 （ 5）具有一定的承受水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷的能力，原污水一進(jìn)入氧化溝，就會(huì)被幾十倍甚至上百倍的循環(huán)流量所稀釋。 氧化溝法大體上可分為 四類 [9]： （ 1）多溝交替式，系合建式，采用轉(zhuǎn)刷曝氣，無單獨(dú)的二沉池； （ 2）卡魯塞爾式，系分建式，采用表曝機(jī)曝氣，有單獨(dú)的二沉池，溝深大于多溝交替式； （ 3）奧貝爾式，系多建式，采用轉(zhuǎn)碟曝氣，溝深較大，有單獨(dú)二沉池； （ 4）一體化式，不設(shè)初沉池和單獨(dú)的二沉池，集曝氣沉淀、泥水分離和污泥回流功能為一體。 這些氧化溝由于在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上存在差異，因此各具特點(diǎn) 。 卡魯塞爾式 氧化溝工藝 能 充分利用污水在氧化溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的特性，把好氧區(qū)和缺氧區(qū)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力回流，節(jié)省了去除硝酸鹽氮所需混合液回流的能量消耗。設(shè) 計(jì)中，在每座氧化溝前都設(shè)置了厭氧池，實(shí)現(xiàn)了 “厭氧 好氧 缺氧 ”一體化，具有除磷脫氮和抗沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。因此，本設(shè)計(jì)采用 卡魯塞爾式 氧化溝 工藝。工藝流程圖如下圖 31 所示： 消毒劑 污泥回流 圖 31 氧化溝工藝流程圖 工藝流程說明 （ 1） 預(yù)處理 污水通過進(jìn)水管導(dǎo)入粗格柵池， 進(jìn)入 污水泵站 ，經(jīng) 提升后進(jìn)入細(xì)格柵池，再流入 平 流 式沉砂池。經(jīng)過粗格柵時(shí)，污水中的較大的雜物 會(huì)被 去除，能夠起到保護(hù)下階段設(shè)備的作用。而污水提升泵則起到提高水位的作用， 其內(nèi)安裝潛水泵， 使所有污水全部流入細(xì)格柵。流經(jīng)細(xì)格柵時(shí)，污水中較細(xì)的雜物在此得以去除。污水進(jìn)入 平流式 沉砂池后， 由于平流沉淀從而消毒池 污泥濃縮池 配水井 脫水機(jī)房 氧化溝 厭氧池 二沉池 粗格柵 提升泵 細(xì)格柵 沉砂池 進(jìn)水 出水 7 達(dá)到 除砂的目的 。 預(yù)處理階段產(chǎn)生的雜物、砂粒等可以定期運(yùn)至垃圾填埋場處理。 （ 2）主要 處理系統(tǒng) 自沉砂池的出來的污水通過配水井后，然后進(jìn)入?yún)捬醭?+氧化溝（ 由 好氧 段 和缺氧 段 組成），流經(jīng)二沉池 ， 上清液經(jīng)消毒后達(dá)標(biāo)后排放。在氧化溝前設(shè)置厭氧池，使污水和回流污泥在厭氧池內(nèi)混合，在厭氧條件下進(jìn)行釋磷，然后進(jìn)入氧化溝，先在缺氧條件下反硝化，再在好氧條件下過量地達(dá)到磷的去除。在氧化溝 表面 采用 轉(zhuǎn)刷曝氣器 充氧，水下推流器推流，以 保證池內(nèi)流速，調(diào)整缺氧段和好氧段的比例，運(yùn)轉(zhuǎn)管理比較靈活。經(jīng)過生物降解之后的污水經(jīng)二沉池進(jìn)行泥水分離，二沉池 部分污泥進(jìn)行回流。 二沉池的出水經(jīng)過液氯消毒后，達(dá)到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) GB189182020》的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中的 B 標(biāo)準(zhǔn)，即可排放。 （ 3） 污泥的處理 污泥的處理采用先進(jìn)的“濃縮 脫水”一體化帶式壓濾機(jī)，其泥餅含水率不大于 80%，可用一般運(yùn)輸工具直接外運(yùn)至垃圾填埋場。 設(shè)計(jì)中剩余污泥量產(chǎn)生較少，并且南方城市由于污水進(jìn)水濃度低，污泥熱值較低，消化難，能耗大，費(fèi)用高，而且污泥消化設(shè)施投資費(fèi)用高，設(shè)備制造要求高，因此不進(jìn)行消化處理。經(jīng)綜合考慮后，產(chǎn)生的污泥則由污泥泵轉(zhuǎn)送到脫水機(jī)房，污泥經(jīng)帶式脫水機(jī)脫水后，以外運(yùn)填埋的方式進(jìn)行剩余污泥的處理處置。 主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì) 粗格柵 [11,15] 由于生活污水水質(zhì)特點(diǎn)，污水處理前設(shè)置格柵 ，作為污水處理中的預(yù)處理方法，用來去除污水中較大懸浮物、漂浮物、纖維類物質(zhì)，以防止漂浮物堵塞構(gòu)筑物的孔道、閘門和管道或損壞水泵等機(jī)械設(shè)備，保護(hù)后續(xù)處理設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行及提升泵的運(yùn)轉(zhuǎn)。因此，格柵起著凈化水質(zhì)和保護(hù)設(shè)備的雙重作用。設(shè)計(jì)采用粗、細(xì)格柵兩道 ， 格柵井采用鋼混結(jié)構(gòu)。 選用 兩個(gè) 規(guī)格一樣的粗格柵， 一用一備 。 8 圖 32 格柵水力計(jì)算簡圖 (1) 柵條間隙數(shù) n max sinQn bhv ?? 式中： n ——柵條間隙數(shù)，個(gè)； maxQ ——最大設(shè)計(jì)流量， m3/s， maxQ =； ? ——格柵傾角， ，取 ? = 60 ； b ——柵條間隙， m ，取 b = m； h ——柵前水深， m，取 h =； v ——過柵流速， m/s，取 v = m/s； Kz ——生活污水流量總變化系數(shù)。 則： ? ? 60s in8 2 inm a x ??? ???? b h vQn ? （ 2） 柵槽寬度 B ( 1)B S n bn? ? ? 式中： S ——柵條寬度， m ，采用 直徑 20mm 的 圓 鋼為柵條，即 S=。 則： ( 1)B S n bn? ? ? ? ? ?????? （ 3） 過柵水頭損失 h2 9 20h h k?? 2 sin2vh g??? 43()sb??? 式中： 2h ——過柵水頭損失 ， m ； 0h ——計(jì)算水頭損失， m ；