【正文】 ............................34 致 謝 ................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 .........................................................................................................................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 個省（自治區(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。中國城市缺水現象始于 20 世紀 70 年代末，從北方和沿海城市開始，逐步蔓延到內地。水資源的匱乏已嚴重制約我國社會經濟的發(fā)展，廣大地區(qū)工農業(yè)生產的發(fā)展在很大程度上受制于缺水，不少地區(qū)因此出現了劇烈的城鄉(xiāng)間、地區(qū)間的爭水矛盾。近年來，水旱災害不斷出現，水資源環(huán)境嚴重遭到人為破壞，再加上開源節(jié)流的投入不足，水利經濟沒有理順，使水資源問題日益成為我國社會經濟發(fā)展的重要制約因素。 隨著城市化進程的不斷加快，生活污水產生量不斷增大，水質污染日趨嚴重，全國主要江河湖庫的水質已受到不同程度污染，符合標準的可供水源急劇減少，進一步加劇了城市缺水的矛盾。城市缺水不僅影響居民生活，造成經濟損失，還嚴重制約著城市社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。 解決水資源短缺和水污染的一個重要途徑在于水處理。在我國大部分地區(qū)，由于資金和技術的原因，污水處理設施嚴重不足，近 80%的污 水未經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%的重點城鎮(zhèn)水源不符合飲用水標準 [3]。 20 世紀 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展，建成了一批城市污水處理廠，還有一部分正在建設中。 污水處理技術種類繁多，發(fā)展變化很快，選擇一種合理的工藝意義重大。本設計依據城市生活污水的進水水質和出水要求，在對多種處理方法進行比較的基礎上，選用較為成熟的氧化溝工藝對其進行處理，實現生活污水的循環(huán)再利用。 2 2 設計概論 設計任務 、 依據 和原則 設計任務 日處理能力為 50000m3/d， 設計 內容包括處理工藝的確定、各構筑物的工藝尺寸設計計算、設備選型、平面布置、高程計算、經濟技術分析。 完成畢業(yè)設計所有成果，包括設計說明書、計算書各一份，設計圖紙（工藝高程圖、平面布置圖、主要構筑物圖等）。 設計依據 根據以下設計依據 [4]： 《中華人民共和國環(huán)境保護法》 《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準》（ GB189182020） 《中華人民共和國農田灌溉 水質標準》（ GB5084——GB2020） 《城市污水處理和污染防治技術政策》 設計原則 污水處理廠的設計一般要符合以下原則 [5]： （ 1） 工藝先進實用 選擇技術先進、運行穩(wěn)定、投資和處理成本合理的污水污泥處理工藝，積極慎重地采用經過實踐證明行之有效 的 新技術、新工藝、新材料和新設備，使污水處理工藝先進、運行可靠，處理后水質穩(wěn)定地達標排放。 （ 2） 廠址選擇合理 根據城鎮(zhèn)總體規(guī)劃和排水工程專業(yè)規(guī)劃，結合建設地區(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，經全 面地分析比較，選出適用的、系統(tǒng)化的、工程造價低的、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 根據處理工藝流程和各構筑物的功能要求，結合廠址地形、地質和氣候條件，全面考慮施工、運行和維護要求，協(xié)調好平面布置、高程布置及管線布置間的相互關系，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)境保護工程，應避免或盡量減少對環(huán)境的負面影響，如氣味、噪聲、固廢污染等；妥善處置污水處理工程中產生的柵 渣、沉砂、污泥和臭氣等，避免對環(huán)境的二次污染。 （ 5） 運行管理方便 以 人為本，充分考慮便于污水廠運行管理的措施。污水處理過程中的自動控制，力求安全可靠、經濟實用，以利于提高管理水平，減低勞動強度和運行費用。 （ 6） 近期遠期結合 污水處理廠設計應 長 期全面規(guī)劃，污水廠的廠區(qū)面積，應按項目總規(guī)?？刂?，并做出分期建設的安排，合理確定近期規(guī)模。 （ 7） 滿足安全要求 污水處理廠設計須充分考慮安全運行要求，如適當設置分流設施、超越管線等。廠區(qū)消防的設計和消化池、儲氣罐及其他危險單 元設計，應符合相應安全設計規(guī)范的要求。 設計水量和進出水水質 設計水量 Q 為 50000m3/d，取總變化系數 ZK 為 [6]，則 ： smhmdmQ /5 7 ??? ： smhmdmdmQKQ Z /8 2 ??????? 進水水質 表 21 進水水質 BOD5 ( mg/L) COD( mg/L) SS ( mg/L) NH3N( mg/L) pH 4 300 600 250 100 8～ 10 出水水質 表 22 出水水質 BOD5 ( mg/L) COD( mg/L) SS ( mg/L) NH3N( mg/L) pH ? 20 ? 60 ? 20 ? 5 69 5 3 污水處理廠設計 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物和懸浮固體為目標，隨著我國社會經濟的快速發(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藥的廣泛應用，來自生活污水和一些工業(yè)廢水的氮、磷進人水體，污水中氮、磷含量呈上升趨勢，氮、磷對水體環(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)氮會形成對人類具有“三致”作用的有害物質。水環(huán)境污染和水質富營養(yǎng)化問題的尖銳迫使越來越多的國家和地區(qū)制定嚴格的氮、磷排放標準，這就意味著今后絕大多數城市污水處理廠都需要考慮對氮、磷的處理。所以，本設計的難點在于對氮、磷的處理。 氧化溝設計可按要求安排好氧區(qū)和缺氧區(qū)實現 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充硝化過程中消耗的堿度。 另外根據設計要求，設計中采用的工藝要求先進成熟、有除磷脫氮效果、處理效率高、操作管理方便、自動化程度高，并盡可能地節(jié)省占地面積能耗，降低運行費用。所以進行綜合考慮后， 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相比有一些明顯的特點，在經濟技術方面有其獨特的優(yōu)點 [8]： （ 1）工藝流程簡單，構筑物少運行管理方便。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)定出水水質好，實際運行效果表明，氧化溝在去除 BOD 和 SS 方面均可取得比傳統(tǒng)活性污泥法更高質量的出水，運行也穩(wěn)定可靠。 （ 3）基建投資省，運行費用低。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 20~30d，污泥在溝內得到了好氧穩(wěn)定，污泥生成量少。 6 （ 5）具有一定的承受水量、水質沖擊負荷的能力，原污水一進入氧化溝，就會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，采用轉刷曝氣，無單獨的二沉池； （ 2）卡魯塞爾式，系分建式，采用表曝機曝氣，有單獨的二沉池，溝深大于多溝交替式； （ 3）奧貝爾式，系多建式，采用轉碟曝氣，溝深較大，有單獨二沉池； （ 4）一體化式，不設初沉池和單獨的二沉池，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構和運行上存在差異，因此各具特點 。 卡魯塞爾式 氧化溝工藝 能 充分利用污水在氧化溝內循環(huán)流動的特性，把好氧區(qū)和缺氧區(qū)有機結合起來，實現無動力回流，節(jié)省了去除硝酸鹽氮所需混合液回流的能量消耗。設 計中，在每座氧化溝前都設置了厭氧池，實現了 “厭氧 好氧 缺氧 ”一體化，具有除磷脫氮和抗沖擊負荷能力強、運行管理方便等優(yōu)點。因此，本設計采用 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） 預處理 污水通過進水管導入粗格柵池， 進入 污水泵站 ，經 提升后進入細格柵池，再流入 平 流 式沉砂池。經過粗格柵時，污水中的較大的雜物 會被 去除，能夠起到保護下階段設備的作用。而污水提升泵則起到提高水位的作用， 其內安裝潛水泵， 使所有污水全部流入細格柵。流經細格柵時，污水中較細的雜物在此得以去除。污水進入 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 脫水機房 氧化溝 厭氧池 二沉池 粗格柵 提升泵 細格柵 沉砂池 進水 出水 7 達到 除砂的目的 。 預處理階段產生的雜物、砂粒等可以定期運至垃圾填埋場處理。 （ 2）主要 處理系統(tǒng) 自沉砂池的出來的污水通過配水井后，然后進入厭氧池 +氧化溝（ 由 好氧 段 和缺氧 段 組成），流經二沉池 ， 上清液經消毒后達標后排放。在氧化溝前設置厭氧池，使污水和回流污泥在厭氧池內混合，在厭氧條件下進行釋磷，然后進入氧化溝，先在缺氧條件下反硝化，再在好氧條件下過量地達到磷的去除。在氧化溝 表面 采用 轉刷曝氣器 充氧，水下推流器推流，以 保證池內流速，調整缺氧段和好氧段的比例，運轉管理比較靈活。經過生物降解之后的污水經二沉池進行泥水分離，二沉池 部分污泥進行回流。 二沉池的出水經過液氯消毒后，達到了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準 GB189182020》的一級標準中的 B 標準，即可排放。 （ 3） 污泥的處理 污泥的處理采用先進的“濃縮 脫水”一體化帶式壓濾機，其泥餅含水率不大于 80%，可用一般運輸工具直接外運至垃圾填埋場。 設計中剩余污泥量產生較少，并且南方城市由于污水進水濃度低，污泥熱值較低，消化難，能耗大，費用高，而且污泥消化設施投資費用高，設備制造要求高，因此不進行消化處理。經綜合考慮后，產生的污泥則由污泥泵轉送到脫水機房，污泥經帶式脫水機脫水后，以外運填埋的方式進行剩余污泥的處理處置。 主要構筑物的設計 粗格柵 [11,15] 由于生活污水水質特點，污水處理前設置格柵 ，作為污水處理中的預處理方法，用來去除污水中較大懸浮物、漂浮物、纖維類物質，以防止漂浮物堵塞構筑物的孔道、閘門和管道或損壞水泵等機械設備，保護后續(xù)處理設備穩(wěn)定運行及提升泵的運轉。因此，格柵起著凈化水質和保護設備的雙重作用。設計采用粗、細格柵兩道 ， 格柵井采用鋼混結構。 選用 兩個 規(guī)格一樣的粗格柵， 一用一備 。 8 圖 32 格柵水力計算簡圖 (1) 柵條間隙數 n max sinQn bhv ?? 式中： n ——柵條間隙數，個； maxQ ——最大設計流量， 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。 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 ——計算水頭損失， m ；