水污染课程设计(奥贝尔氧化沟).doc
《水污染课程设计(奥贝尔氧化沟).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水污染课程设计(奥贝尔氧化沟).doc（62页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
课程设计
25000m3/d氧化沟工艺城市污水处理厂设计
学院（部）：
化学与生物工程学院
专业班级：
环境工程专业09级01班
学生姓名：
指导教师：
曾经赵文玉
2012年6月9日
1
25000m3/d氧化沟工艺城市污水处理厂设计
摘要：
本设计内容为25000m3/d氧化沟工艺污水处理厂工艺设计，其处理对象主要为生活污水，要求城市污水经处理后,符合城市污水排放一级A标准。
本污水处理厂工艺主要流程为：
污水先进水中格栅，后进泵房与细格栅，经沉砂池后进入二级处理，即Orbal氧化沟池，然后由最终沉淀池沉淀出水；然后是污泥处理。
关键词：
污水处理；Orbal氧化沟；污泥浓缩；辐流式二沉池
目录
第一章设计任务书 -1-
一、设计题目 -1-
二、原始资料 -1-
三、出水要求 -1-
四、设计内容 -1-
五、设计成果 -1-
六、时间分配表 -2-
七、成绩考核办法 -2-
第二章设计说明书 -3-
一、设计题目 -3-
二、设计原则、依据及执行规范 -3-
三、设计内容和任务 -3-
四、设计水质及处理后排放水质 -3-
五、城市污水、污泥处理方案的确定 -4-
1.污水设计方案的确定 -4-
2.污水处理工艺方案的比较 -5-
3.污泥处理工艺的选择 -9-
4、工艺流程的确定 -10-
5、污水处理构筑物的选择 -11-
6、污泥处理构筑物的选择 -13-
六、污水处理厂的总体布置 -14-
第三章污水处理系统的设计 -17-
一、污水厂进水干管的设计 -17-
二、格栅的设计 -17-
1.中格栅的设计 -18-
2.细格栅的设计 -20-
三、污水提升泵房的设计 -23-
1.设计说明 -23-
2.设计选型 -23-
四、旋流式沉砂池的设计 -25-
1.设计依据 -25-
2.设计参数 -25-
3.设计计算 -25-
4.排砂方法 -26-
5.排砂量计算 -26-
五、配水井 -26-
六、厌氧选择池 -27-
1.设计参数及设计计算 -27-
2.厌氧池尺寸 -28-
3.设计选型 -28-
七、奥贝尔（ORBAL）氧化沟 -28-
1.设计参数 -28-
2.设计计算 -28-
八、二沉池 -35-
1.设计要求 -35-
2.设计参数 -35-
3.设计计算 -36-
九、接触消毒池及加氯间 -37-
1.设计参数 -37-
2.设计计算 -37-
十、计量堰 -39-
1.计量设备的选择 -39-
2.设计依据 -39-
3.设计计算 -40-
十一、污泥处理系统的设计 -41-
1.污泥回流泵房 -41-
2.剩余污泥泵房 -42-
3.污泥浓缩池 -42-
4.贮泥池 -44-
5.脱水机房 -45-
十二、污水处理厂的总体布置 -46-
1.平面布置及平面图 -46-
2.平面布置的一般原则 -46-
3.污水厂平面布置的具体内容 -47-
4.污水厂的高程布置 -47-
5.污水处理厂高程布置应考虑事项 -47-
6.水头损失 -47-
7.高程计算 -48-
十三、污水厂成本概算 -51-
1.水厂工程造价 -51-
2.污水处理成本计算 -52-
第四章总结 -54-
致谢 -55-
参考文献 -56-
-4-
第一章设计任务书
水污染控制工程课程设计任务书
一、设计题目
25000m3/d城市污水处理厂设计（氧化沟法）
二、原始资料
1.设计流量Q＝25000m3/d
2.水质情况：
BOD5=300mg/LCODcr=500mg/LSS=300mg/L氨氮=40mg/L
磷酸盐（以P计）=10mg/LpH=6~9
三、出水要求
符合城市污水排放一级A标准：
BOD5≤20mg/LCOD≤60mg/LSS≤20mg/L氨氮≤15mg/L磷酸盐（以P计）≤0.5mg/L
四、设计内容
1.方案确定
按照原始资料数据进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择各处理构筑物，说明选择理由，进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计方案说明书。
2.设计计算
进行各处理单元的去除效率估算；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算；设备选型计算、效益分析及投资估算。
3.平面和高程布置
根据构筑物的尺寸，合理进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。
4.编写设计说明书、计算书
五、设计成果
1.污水处理厂总平面布置图1张（含土建、设备、管道、设备清单等）
2.高程布置图1张
3.主要单体构筑物（沉砂池、曝气池、二沉池等）平面、剖面图1张
4.设计说明书、计算书一份
六、时间分配表（第15~16周）
序号
教学内容
时间
备注
1
下达设计任务书
1天（15周周一）
2
设计计算
5天（15周周一～15周周五）
3
绘制CAD设计图纸
5天（15周周六～16周周三）
4
编写设计说明书，装订成册
3天（16周周四～16周周日）
5
总计时间
14天
七、成绩考核办法
根据设计说明书、设计图纸的质量及平常考核情况由指导教师按优、良、中、及格、不及格评定成绩。
指导教师：
曾经、赵文玉
长沙理工大学化学与生物工程学院环境工程教研室
2012年5月
第二章设计说明书
一、设计题目
某城市污水处理厂氧化沟法工艺设计
二、设计原则、依据及执行规范
设计原则
1.采用技术先进可靠、占地省、出水水质稳定，效果好，技术经济合理的工艺；
2.选择造价低、节省电力、效率高的耐用设备；
3.因地制宜、合理布局、方便管理、统一规划。
主要设计依据及执行规范
《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
《污水综合排放标准》（GB8978-2002）
《城市污水处理厂污泥排放标准》（CJ3025-93）
《室外排水设计规范》（2006年版）（GBJ50014-2006）
《室外给水设计规范》（2006年版）（GBJ50013-2006）
《城市污水处理工程项目建设标准》（2001年修订版）
三、设计内容和任务
1.工艺流程选择、方案确定；
2.各污水构筑物设计计算；
3.氧化沟系统设计；
4.污泥系统设计计算；
5.绘制系统高程布置图、平面布置图各一张，主要单体构筑物（沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等）平面、剖面图1张；
6.编写设计说明书及计算书。
四、设计水质及处理后排放水质
1、设计处理水量：
日处理量：
25000
秒处理量：
0.289
根据《室外排水设计规范》，查表用内插法得：
所以设计最大流量:
2、确定其原水水质参数如下：
BOD5=300mg/LCODcr=500mg/LSS=300mg/L氨氮=40mg/L
磷酸盐（以P计）=10mg/LpH=6~9
3、设计出水水质
符合城市污水排放一级A标准：
BOD5≤20mg/LCOD≤60mg/LSS≤20mg/L氨氮≤15mg/L磷酸盐（以P计）≤0.5mg/L
4、污水处理程度的确定
根据设计任务书,该厂处理规模定为：
25000
进、出水水质:
项目
COD（mg/L）
BOD5（mg/L）
SS（mg/L）
NH-N（mg/L）
TP（mg/L）
进水
500
300
300
40
10
出水
60
20
20
15
0.5
去除率
88%
93.3%
93.3%
62.5%
95%
1．城市污水、污泥处理方案的确定
我国城市污水处理在见过四十多年来取得是很大的成就，污水处理技术随着水污染控制与环境治理的实践，在吸取国外技术经验的同时，结合我国国情的特点，逐步改进提高，初步形成一些适用的技术路线，主要如下：
1）对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线；
2）以自然生物净化为主并附以人工的生物净化技术路线；
3）以深水扩散排放为主，处理为辅的技术路线；
1.1污水设计方案的确定
（1）此废水具有如下特点：
BOD5/CODCr=300/500=0.6，说明废水可生化性很好；有较高的N、P含量；
（2）针对以上特点，要求污水处理系统应该具有以下功能：
（a）具有一定的BOD5去除能力；
（b）具备一定的脱N除P功能，使出水N、P达标；
（c）使污水处理过程中产生的剩余污泥基本达到稳定。
（3）生化处理工艺选择
根据课程设计要求，本设计采用Orbal氧化沟工艺，污泥处理采用浓缩脱水工艺，选择过滤消毒工艺。
1.2污水处理工艺方案的比较
目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟，A2/O法，AB法，SBR法等。
为了使本工程选择最合理的处理工艺，有必要按使用条件，排除不适用的处理工艺后，再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择：
（a）A2/O法
A2/O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。
按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。
A2/O法的特点有：
①A2/O法在去除有机碳污染物的同时，还能去除污水中的氮磷，与传统活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比，不仅投资少、运行费用低，而且没有大量的化学污泥，具有良好的环境效益。
②A2/O法厌氧、缺氧、好氧交替进行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。
③A2/O法工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同样功能的工艺，节省基建投资。
④A2/O法缺点是受泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，不可能同时取得脱氮和除磷都好的双重效果。
该工艺处理效率一般能达到：
BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高
（b）AB法
AB工艺是一种生物吸附―降解两段活性污泥工艺，A段负荷高，曝气时间短，0.5h左右，污泥负荷高2～6kgBOD5/（kgMLSS·d），B段污泥负荷较低，为0.15～0.30kgBOD5/（kgMLSS·d），该段工艺有机物、氮和磷都有一定的去除率，适用于处理浓度较高，水质水量较大的污水，通常要求进水BOD5≥250mg/L，AB工艺才有明显优势。
AB工艺的优点：
具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。
①对有机底物去除效率高。
②系统运行稳定。
主要表现在：
出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。
③有较好的脱氮除磷效果。
④节能。
运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。
经试验证明，AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%～25%.
AB工艺的缺点：
①A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。
②当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD55%～60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮。
③污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。
总体而言，AB法工艺适合于污水浓度高、具有污泥消化等后续处理设施的大中规模的城市污水处理厂，有明显的节能效果。
对于有脱氮要求的城市污水处理厂，一般不宜采用。
（c）SBR法工艺
SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）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。
它是一个完整的操作过程，包括进水、反应、沉淀、排水排泥和闲置5个阶段。
SBR工艺有以下特点：
①生物反应和沉淀池在一个构筑物内完成，节省占地，土建造价低。
②具有完全混合式和推流式曝气池的优势，承受水量，水质冲击负荷能力强。
③污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀。
④对有机物和氮的去除效果好。
但传统的SBR工艺除磷的效果不理想，主要表现在：
对脱氮除磷处理要求而言，传统SBR工艺的基本运行方式虽充分考虑了进水基质浓度及有毒有害物质对处理效果的影响而采取了灵活的进水方式，但由于这种考虑与脱氮或除磷所需要的环境条件相背，因而在实际运行中往往削弱脱氮除磷效果。
就除磷而言，采用非限量或半限量曝气进水方式，将影响磷的释放；对脱氮而言，则将影响硝化态氮的反硝化作用而影响脱氮效果。
表1生物处理方案技术经济比较
方
案
技术
指标
经济指标
运行情况
备
注
BOD5去
除率％
基建
费
能
耗
占
地
运行
稳定
管理
情况
适应负荷波动
A2/O
85～95
>100
>100
>100
一般
一般
一般
需脱氮除磷的污水处理厂
氧化沟
90～95
<100
>100
>100
稳定
简便
适应
适用于中小型污水厂,需要脱氮除磷地区
AB法
85～95
<100
<100
约100
一般
简便
适应
适应可分期建设达到不同的要求
SBR法
90～99
<100
100
<100
稳定
简便
适应
适用于中、小型污水处理厂
（d）氧化沟工艺的选择
① 卡鲁塞尔氧化沟
卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟环形氧化沟，主要采用表面曝气机，兼有供氧和推流的作用。
污水在沟内转折巡回流动，处于完全混合状态，有机物不断得以去除。
表曝机少，灵活性差，设备维修期间沟不能工作，沟内混合液自由流程长，由于紊流导致的流速不均，很容易引起污泥沉淀，影响运行效果。
单沟氧化沟的平均溶解氧维持在2mg/L左右，加之单点供氧强度过大，耗氧较高。
在一般情况下，单沟很难形成稳定的缺氧段，不利于脱N。
② 三沟式氧化沟
三沟式氧化沟工艺有两个边沟，一个中沟，当一个曝气时，另外两个作为沉淀池使用。
一定时间后改变水流方向，使两沟作用相互轮换，中沟则连续曝气，三沟式氧化沟无需污泥回流装置，如果条件合适，还可以进行反消化。
缺点：
进、出水方向，溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统；自控系统要求管理水平高，稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作。
由于侧沟交替运行，设备利用率较低。
③ 一体化氧化沟
一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内，即氧化沟的一个沟内设沉淀槽，在沉淀池两侧设隔板，底部设一导流板。
在水面上设集水装置以收集出水，混合液从沉淀池底部流走，部分污泥则从间隙回流至氧化沟。
一体化氧化沟将曝气、沉淀功能集于一体，免除了污泥回流系统，但其结构有待进一步完善。
④ 奥贝尔氧化沟
奥贝尔氧化沟由三个同心椭园形沟道组成，污水由外沟道进入沟内，然后依次进入中间沟道和内沟道，最后经中心岛流出，至二次沉淀池。
在各沟道横跨安装有不同数量转碟气机，进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。
外沟道体积占整个氧化沟体积的50—55%，溶解氧控制趋于0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用：
中间沟道容积一般为25%—30%，溶解氧控制在1.0mg/L，作为“摆动沟道”，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积约为总容积的15%—20%，需要较高的溶解氧值（2.0mg/L左右），以保证有机物和氨氮有较高的去除率。
外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右，但80%以上的BOD5可以在外沟道中去除。
由于外沟道溶解氧平均值很低，绝大部分区域DO为0mg/L，所以，氧传递作用是在亏氧条件下进行的，大大提高了氧传递效率，达到了节约能耗的目的。
一般情况下，可以节省电耗20%左右。
内沟道作为最终出水的把关，一般应保持较高的溶解氧，但内沟道容积最小，能耗是较低的。
中沟道起到互补调节作用，提高了运行的可靠性和可控性。
因此，奥贝尔氧化沟可以在确保处理效果的前提下，可以获得较大的节能效益。
对于每个沟道内来讲，混合液的流态为完全混合式，对进水水质、水量的变化具有较强的抗冲击负荷能力；对于三个沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，且具有完全不同溶解氧浓度和污泥负荷。
奥贝尔氧化沟实际上是多沟道串联的沟型，同时具有推流式和完全混合式两种流态的优点，这种特殊设计兼有氧化沟和A2/O工艺的特点，耐冲击负荷，可避免普通完全混合式氧化沟易发生的污泥膨胀现象，可以获得较好的出水水质和稳定的处理效果。
不同工艺的处理效果与其所配套的附属设备是分不开的，往往是新设备的产生、发展带动了工艺的改革，使其处理优越性得以突现。
奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟，其表面有符合水力特性的一系列凹孔和三角形突起，使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花，具有较高的充氧能力和混合效率。
通过改变曝气机的旋转方向、浸水深度、转速和开停数量，可以调整其供氧能力和电耗水平。
尤其是蝶片可以方便拆装，更为优化运行提供了简便手段。
另一方面，由于转碟直径达1.5m，并在碟片最大切线区设置T形推流和切割叶片，增强切割气泡，推动混合液的能力。
平行切入在水中旋转运行，具有极强的整流和推流能力。
实践证明，在水深为5m，在不需要水下推进器时，氧化沟池底流速仍可达0.2m/s以上。
当污水浓度下降，为节能而减少曝气机运行台数时，一般也不必担心沉淀的发生。
这是曝气转碟和奥贝尔沟型所独具的优点。
奥贝尔氧化沟的沟道布置，便于采用不同种类的工艺模式。
在使用普通活性污泥法时，内沟道用于曝气，外沟道用于需氧消化；使用接触稳定和分段曝气时，是把进水和回流污泥引入相应的沟道中；为了保证高质量而稳定的处理效果和减少污泥量，需要进行硝化时采延时曝气模式。
综合比较，选用奥贝尔氧化沟，其兼具氧化沟和A2/O工艺的双重优势。
1.3污泥处理工艺的选择
污水处理所产生的剩余污泥必须按照减量化，无害化的原则进行妥善安全的处理、处置。
本工程污水处理工艺，采用生物脱氮除磷的奥贝尔氧化沟工艺，污泥龄达15天以上，污泥已基本稳定，无需厌氧消化，可以直接进行机械浓缩脱水，同时可以防止P的厌氧释放，保证了除P效果。
选择带式浓缩压滤一体机，泥饼含固率高，能耗底，可连续运行，生产效率高。
出砂外运
砂水分离器
二沉池污泥经贮泥池，直接进入机械脱水阶段，同时投加PAM等药剂，以强化污泥脱水性能。
1.4工艺流程的确定
本设计的工艺流程为（见图一）
奥贝尔氧化沟
厌氧池
配水井
旋流沉砂池
进水
细格栅
中格栅
泵房
集水井
污泥脱水间
贮泥池
污泥浓缩池
回流污泥泵房
二沉池
泥饼外运
出水
接触池
图一污水处理厂工艺流程图
1.5污水处理构筑物的选择
1）格栅
格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理生产的浮渣，保证污水处理设施的正常运行[2]。
本设计采用两道格栅，20mm的中格栅和10mm的细格栅，为减轻劳动强度，采用机械清除截留物。
2）污水泵房
污水泵站的特点及形式[1]：
泵站行驶的选择取决于水里条件和工程造价，其他考虑因素还有：
泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。
污水泵站的主要形式[1]：
（1）合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；
（2）合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵自动方便。
（3）对于自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴）低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作简单。
（4）非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设低阀，故需设引水设备。
但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。
由以上可知，本设计因水量较大，并考虑到造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用自灌式半地下式矩形泵房。
（5）流量小于2m3/s时，常选用下圆上方形泵站，其设计和施工均有一定的经验，故被广泛使用。
本设计确定采用与中格栅合建的下圆上方形潜水泵房。
3）沉砂池
沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。
按水流方向的不同可分为的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。
比较如下[1,2]：
a.平流沉砂池优点：
沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。
工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理缺点：
占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。
b.竖流沉砂池优点：
占地少，排泥方便，运行管理易行。
缺点：
池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀
c.曝气沉砂池优点：
克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。
缺点：
由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加，并对污水进行预曝气，提高水中溶解氧。
d.旋流沉砂池（钟式沉淀池）优点：
占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好，同时由于采用离心力沉砂不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）缺点：
气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较
升级会员 