城镇污水处理厂设计.docx
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城镇污水处理厂设计
污水厂设计说明书
一、污水厂的设计规模
设计规模：
污水厂的处理水量按最高日最高时流量，污水厂的日处理量为：
该厂按远期2010年一期2.6万吨/天建设完成，污水厂主要处理构筑物拟分为二组，每组处理规模为1.3万吨/天。
这样既可满足近期处理水量要求，有留有空地以三期扩建之用。
远期2.6万吨，一期建设，计算主要按远期计算，由于没有工业废水的变化系数，所以按生活污水量来取其时变化系数。
二、进出水水质
单位：
mg/L
CODcr
BOD5
SS
NH3－N
TP
进水
380
190
238
49
4.9
出水
60
20
20
15
0.5
该水经处理以后，水质应符合国家《污水综合排放标准》（GB8978－1996） 中的一级标准，由于进水不但含有BOD5，还含有大量的N，P所以不仅要求去BOD5 除还应去除不中的N，P达到排放标准。
三、处理程度的计算
1.溶解性BOD5的去除率
活泩污泥处理系统处理水中的BOD5值是由残存的溶解性BOD5和非溶解性BOD5二者组成，而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。
活性污泥的净化功能，是去除溶解性BOD5。
因此从活性污泥的净化功能来考虑，应将非溶解性的BOD5从处理水的总BOD5值中减去。
处理水中非溶解性BOD5值可用下列公式求得:
（此公式仅适用于氧化沟）
处理水中溶解性BOD5为20－13.6＝6.4mg/L
溶解性BOD5的去除率为：
2.CODcr的去除率
3.SS的去除率
4.总氮的去除率
出水标准中的总氮为15mg/L，处理水中的总氮设计值取15mg/L，总氮的去除率为：
5.磷酸盐的去除率
进水中磷酸盐的浓度为4.9mg/L计。
如磷酸盐以最大可能成Na3PO4计，则磷的含量为4.9×0.189=0.93mg/L.注意：
Na3PO4中P的含量在可能存在的磷酸盐（溶解性）中是含量最大的，这样计算出来的进水水质中的磷含量偏大，对整个设计来说是偏安全的。
磷的去除率为
四、城市污水处理设计
1、工艺流程的比较
城市污水处理厂的方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除N，P故可采用SBR或氧化沟法，或A/A/O法,以及一体化反应池即三沟式氧化沟得改良设计.
A SBR法
工艺流程：
污水→一级处理→曝气池→处理水
工作原理：
1）流入工序：
废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓速搅拌三种，
2）曝气反应工序：
当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，除P脱N应进行相应的处理工作。
3）沉淀工艺：
使混合液泥水分离，相当于二沉池，
4）排放工序：
排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为种泥。
5）待机工序：
工处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。
特点：
①大多数情况下，无设置调节池的心要。
②SVI值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。
③通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。
④自动化程度较高。
⑤得当时，处理效果优于连续式。
⑥单方投资较少。
⑦占地规模大，处理水量较小。
B 厌氧池＋氧化沟
工作流程：
污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→厌氧池→氧化沟
→二沉池→接触池→处理水排放
工作原理：
氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。
工作特点：
①在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用。
②对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。
③污泥龄较长，一般长达15－30天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。
④污泥产量低，且多已达到稳定。
⑤自动化程度较高，使于管理。
⑥占地面积较大，运行费用低。
⑦脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。
⑧氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。
CA/A/O法
优点：
①该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺。
②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。
③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。
④运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。
缺点：
①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此。
②脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。
③对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解浓度也不宜过高。
以防止循环混合液对缺反应器的干扰。
D一体化反应池（一体化氧化沟又称合建式氧化沟）
一体化氧化沟集曝气，沉淀，泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独得二沉池。
基本运行方式大体分六个阶段（包括两个过程）。
阶段A：
污水通过配水闸门进入第一沟，沟内出水堰能自动调节向上关闭，沟内转刷以低转速运转，仅维持沟内污泥悬浮状态下环流，所供氧量不足，此系统处于缺氧状态，反硝化菌将上阶段产生的硝态氮还原成氮气逸出。
在这过程中，原生污水作为碳源进入第一沟，污泥污水混合液环流后进入第二沟。
第二沟内转刷在整个阶段均以高速运行，污水污泥混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。
第三沟沟内转刷处于闲置状态，此时，第三沟仅用作沉淀池，使泥水分离，处理后的出水通过已降低的出水堰从第三沟排出。
阶段B：
污水入流从第一沟调入第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。
开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量增加，将逐步成为富氧状态。
第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的污水通过第三沟出水堰排出。
阶段C：
第一沟转刷停止运转，开始泥水分离，需要设过渡段，约一小时，至该阶段末，分离过程结束。
在C阶段，入流污水仍然进入第二沟，处理后污水仍然通过第三沟出水堰排出。
阶段D：
污水入流从第二沟调至第三沟，第一沟出水堰开，第三沟出水堰关停止出水。
同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起流入第二沟，在第二沟曝气后再流入第一沟。
此时，第一沟作为沉淀池。
阶段D与阶段A相类似，所不同的是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。
阶段E：
污水入流从第三沟转向第二沟，第三沟转刷开始高速运转，以保证该段末在沟内为硝化阶段，第一沟作为沉淀池，处理后污水通过该沟出水堰排出。
阶段E与阶段B类似，所不同的是两个外沟功能相反。
阶段F：
该阶段基本与C阶段相同，第三沟内的转刷停止运转，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。
其主要特点：
①工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池，调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资省，能耗低，占地少，管理简便。
②处理效果稳定可靠，其BOD5和SS去除率均在90％-95％或更高。
COD得去除率也在85％以上，并且硝化和脱氮作用明显。
③产生得剩余污泥量少，污泥不需小孩，性质稳定，易脱水，不会带来二次污染。
④造价低，建造快，设备事故率低，运行管理费用少。
⑤固液分离效率比一般二沉池高，池容小，能使整个系统再较大得流量和浓度范围内稳定运行。
⑥污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。
综上所述，任何一种方法，都能达到降磷脱氮的效果，且出水水质良好，但相对而言，SBR法一次性投资较少，占地面积较大，且后期运行费用高于氧化沟，厌氧池－氧化沟虽然一次性投资较大，但占地面积也不少，耗电量低，运行费用较低，产污泥量大，而且构筑物多而复杂。
一体化反映池科技含量高，投资省，运行管理各个方面都优于其他处理方法。
本设计的处理水量较大在，且处理水量可达30万吨/天，因此，采用一体化反映池为本设计的工艺方案。
根据任务书上所给的原始资料，与上海石洞口污水厂比较，有很多相类似的地方。
因此在做本设计时，参照其运行设计污水厂方案。
2、工艺流程的选择
旱流时水中的各项指标均较高，故应设二级处理单元去除水中的BOD5及NH3-N和P，厌氧池加氧化沟及其四沟式循环的独特构造，使它具有很强除磷脱氮功能。
故选用此工艺流程。
3、各级处理构筑物设计流量（二级）
最高日最高时2.6万吨
最高日平均时2.0万吨
平均日平均时1.7万吨
说明：
雨天时不能处理的流量采用溢流井溢流掉，只处理初期雨水。
五、污水处理构筑物设计
1.中格栅和提升泵房（两者合建在一起）
中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。
提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。
设计参数：
因为格栅与水泵房合建在一起。
因此在格栅的设计中，做了一定的修改，特别是在格栅构造和外型上的设计，突破了传统的“两头小，中间大”的设计模式，改建成长方体形状利于均衡水流速度，有效的减少了粗格栅的堵塞。
建成一座潜地式格栅，因此在本次得设计中，将不计算栅前高度，格栅高度，直接根据所选择的格栅型号进行设计。
（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
1）人工清除25～40mm
2）机械清除16～25mm
3）最大间隙40mm
（2）在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3）,一般应采用机械清渣。
（3）格栅倾角一般用450～750。
机械格栅倾角一般为600～700，
（4）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。
（5）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s。
运行参数：
栅前流速0.7m/s过栅流速0.9m/s
栅条宽度0.01m栅条净间距0.02m
栅前槽宽0.94m格栅间隙数36
水头损失0.103m每日栅渣量0.87m3/d
设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。
提升泵房说明：
1．泵房进水角度不大于45度。
2．相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。
如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。
3.泵站为半地下式，直径D＝10m，高12m，地下埋深7m。
4.水泵为自灌式。
2、细格栅和沉沙池
细格栅的设计和中格栅相似.
运行参数：
栅前流速0.7m/s过栅流速0.9m/s
栅条宽度0.01m栅条净间距0.01m
栅前部分长度0.88m格栅倾角60o
栅前槽宽1.58m格栅间隙数70（两组）
水头损失0.26m每日栅渣量1.73m3/d
沉砂池设计
沉砂池的作用是从污水中将比重较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带起立。
沉砂池设计中，必需按照下列原则：
1.城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座（格），并按并联运行原则考虑。
2.设计流量应按分期建设考虑：
（1）当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
（2）当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算；
（3）合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。
3.沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。
4.城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，其含水率为60%，容量为1500kg/m3。
5.贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°排砂管直径应不小于0.3m。
6.沉砂池的超高不宜不于0.3m。
7.除砂一般宜采用机械方法。
当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。
说明：
采用平流式沉砂池，具有处理效果好，结构简单的优点，分两格。
运行参数：
沉砂池长度7.5m池总宽2.4m
有效水深0.5m贮泥区容积0.26m3（每个沉砂斗）
沉砂斗底宽0.5m斗壁与水平面倾角为600
斗高为0.5m斗部上口宽1.1m
3、厌氧池和氧化沟
说明：
本设计采用的是卡罗塞（Carrousel）氧化沟。
二级处理的主体构筑物，是活性污泥的反应器，其独特的结构使其具有脱氮除磷功能，经过氧化沟后，水质得到很大的改善。
运行参数：
共建造两组厌氧池和两组氧化沟，一组一条。
厌氧池直径D=19m，高H=4.3m
氧化沟尺寸L×B=80m×28m，高H=3.8m
给水系统：
通过池底放置的给水管，在池底布置成六边行，再加上中心共七个供水口，利用到职喇叭口，可以均化水流，减少对膜式曝气管得冲刷。
尽可能的提高膜式曝气管得使用寿命。
出水系统：
采用双边溢流堰，在边池沉淀完毕，出水闸门开启，污水通过溢流堰，进行泥水分离。
澄清液通过池内得排水渠，排到接触消毒池。
在排水完毕后，出水闸门关闭。
曝气系统：
采用表面机械曝气DY325型倒伞型叶轮表面曝气机。
排泥系统：
采用轨道式吸泥机，由于池体为氧化沟，其边沟完成沉淀阶段后，转变为缺氧池，因此其回流污泥速度快，避免了污泥的膨胀。
所以此工艺排泥量少，有时可以不排泥。
吸泥机启动时间在该池沉淀结束时。
4、二沉池
设计参数：
设计进水量：
Q=10000m3/d（每组）
表面负荷：
qb范围为1.0—1.5m3/m2.h，取q=1.0m3/m2.h
固体负荷：
qs=140kg/m2.d
水力停留时间（沉淀时间）：
T=2.5h
堰负荷：
取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0L/（s.m）
运行参数：
沉淀池直径D=23m有效水深h＝2.5m
池总高度H=5.43m贮泥斗容积Vw＝706m3
5．接触消毒池
1、城市污水经过一级或二级处理（包活性污泥法和膜法）后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。
因此，污水排入水体前应进行消毒。
消毒剂的选择见下表：
消毒剂
优点
缺点
适用条件
液氯
效果可靠、投配简单、投量准确，价格便宜
氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害，当污水含工业污水比例大时，氯化可能生成致癌化合物。
适用于，中规模的污水处理厂
漂白粉
投加设备简单，价格便宜。
同液氯缺点外，沿尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大
适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂
臭氧
消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物，色，味，等，污水中PH，温度对消毒效果影响小，不产生难处理的或生物积累性残余物
投资大成本高，设备管理复杂
适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂
次 氯 酸 钠
用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地自制电解产生，消毒
需要特制氯片及专用的消毒器，消毒水量小
适用于医院、生物制品所等小型污水处理站
经过以上的比较，并根据现在污水处理厂现在常用的消毒方法，决定使用液氯毒。
设计参数：
设计流量：
Q′=20000m3/d=231.5L/s（设一座）
水力停留时间：
T=0.5h=30min
设计投氯量为：
ρ＝4.0mg/L
平均水深：
h=2.0m
隔板间隔：
b=3.5m
采用射流泵加氯，使得处理污水与消毒液充分接触混合，以处理水中的微生物，尽量避免造成二次污染。
采用隔板式接触反应池。
运行参数：
池底坡度 2%～3% 隔板用 3块
长20m 宽11m
水头损失取0.5m 水流速度0.75m/s
六、污泥处理构筑物的设计计算
1、污泥泵房
（1）回流污泥泵选用LXB-900螺旋泵3台（2用1备），单台提升能力为480m3/h，提升高度为2.0m－2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=55kW。
（2）回流污泥泵房占地面积为9m×5.5m。
（3）剩余污泥泵选两台，2用1备，单泵流量Q>2Qw/2＝5.56m3/h。
选用1PN污泥泵Q7.2－16m3/h,H14-12m,N3kW。
（4）剩余污泥泵房占地面积L×B=4m×3m，集泥井占地面积
。
2、污泥浓缩池
采用辐流式浓缩池，用带栅条的刮泥机，采用静圧排泥。
设计规定及参数：
1进泥含水率：
当为初次污泥时，其含水率一般为95%～97%;当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%。
2污泥固体负荷：
负荷当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80～120kg/（m2.d）当为剩余污泥时，污泥固体负荷宜采用30～60kg/（m2.d）。
3浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。
4有效水深一般宜为4m,最低不小于3m。
运行参数：
设计流量：
每座1344.4kg/d，采用2座
进泥浓度10g/L 污泥浓缩时间13h
进泥含水率99.0% 出泥含水率96.0%
池底坡度0.08 坡降0.16m
贮泥时间4h上部直径6.2m
浓缩池总高4.36m泥斗容积2.8m3
七、污水厂平面，高程布置
1、平面布置
各处理单元构筑物的平面布置：
处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑：
（1）贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。
（2）土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段
（3）在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求5～10m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。
（4）各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。
2、管线布置
（1）应设超越管线，当出现故障时，可直接排入水体。
（2）厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管，消化气管管线。
辅助建筑物：
污水处理厂的辅助建筑物有泵房，鼓风机房，办公室，集中控制室，水质分析化验室，变电所，存储间，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。
在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。
主干宽6～9m次干道宽3～4m，人行道宽1.5m～2.0m曲率半径9m，有30%以上的绿化。
3、高程布置
为了降低运行费用和使维护管理，污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜，厂内高程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高，然后根据水头损失，通过水力计算，递推出前后构筑物的各项控制标高。
根据氧化沟的设计水面标高，推求各污水处理构筑物的水面标高，根据和处理构筑物结构稳定性，确定处理构筑物的设计地面标高。
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