城市污水处理厂设计（氧化沟工艺）.doc
《城市污水处理厂设计（氧化沟工艺）.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《城市污水处理厂设计（氧化沟工艺）.doc（41页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
陕西理工学院毕业设计
城市污水处理厂设计（氧化沟工艺）
贾琳琳
（陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程专业061班，陕西汉中723001）
指导老师：
岳思羽
[摘要]本设计是某城市污水处理厂的初步设计和施工图设计，此污水处理厂主要处理城市生活污水,水质较为复杂。
根据设计要求，该污水处理厂进水中N、P含量均偏高，在去除BOD5和SS的同时，还需要进行脱氮除磷处理，故采用采用以Carrousel氧化沟为主体的污水处理工艺流程，以及以重力式浓缩池为主体的污泥工艺流程。
该工艺具有工艺流程短、处理效果好、出水水质稳定、剩余污泥少、运行管理方便、基建与运行费用低等特点。
因此,更具有广泛的适应性，完全适合本设计的实际要求。
[关键词]城市污水处理厂Carrousel氧化沟重力式污泥浓缩池
ThePrimaryDesignofanUrbanSewageTreatmentPlant
JiaLinlin
（Grade06,Class1,EnvironmentalEngineering,SchoolofChemicalandEnvironmentalSciences,
ShaanxiUniversityofTechnology,Hanzhong723001,Shaanxi）
Tutor:
YueSiyu
Abstract:
Itisaprimarydesignandconstructiondrawingforthesewagetreatmentplantdevelopmentzone.Themunicipalsewageismainlytreatedinthisplant.Itswaterqualityismorecomplicated.Accordingtothedemandsforthedesign,thecontentsofnitrogenandphosphorusarehighinthewaterqualityofthisproject.Sotheyshouldbedealedwith,whileBOD5andSSarecleared.TheplantadoptsthemajortechnologyprocessforCarrouselOxidationDitchandGravitateThickeners.Thetechnologyhascharacterizeforshort-periodprocess,highefficiency,steadywaterquality,smallrestsolidsandlowfeesfortheconstructionandoperationandsoon.Andwhat’smore,itwillbeoperatedandmanagedinaconvenientmanner.Sothecomprehensivecraftexistsextensiveadaptabilityandistotallysuitableforthepracticalpurposeoftheoriginallydesign.
Keywords:
UrbansewagetreatmentplantCarrouselOxidationditchGravitateThickeners
目录
[摘要] 1
ABSTRACT 1
目录 2
引言 5
1概述 5
1.1设计依据及设计任务 5
1.1.1设计题目 5
城市污水处理厂设计（氧化沟工艺） 5
1.1.2设计原始资料 5
1.1.3设计内容及要求 5
1.2处理程度 5
1.2.1进出水水质 6
2城市污水处理方案的确定 6
2.1确定污水处理方案的原则 6
2.1.1确定污水处理方案的原则：
6
2.1.2最佳的处理方案要体现以下优点：
6
2.2污水处理方案的确定 6
2.2.1A2/O工艺与改良的A2/O工艺 7
2.2.2氧化沟工艺 8
2.2.3设计方案的确定 9
2.3工艺流程的确定 9
2.4主要构筑物的选择 9
2.4.1事故溢流闸井 9
2.4.2格栅 9
2.4.3污水泵房 10
2.4.4沉砂池 10
2.4.5沉淀池（二沉池） 11
2.4.6氧化沟 12
2.4.7消毒 13
2.4.8浓缩池 14
3城市污水处理系统的设计计算 15
3.1进水闸井和进水格栅间的设计 15
3.1.1污水厂进水管 15
3.1.2进水闸井工艺设计 15
3.1.3格栅的设计 16
3.2污水泵房的设计 17
3.2.1一般规定 17
3.2.2水泵设计计算 18
3.2.3集水池 18
3.2.4泵房附属设施及尺寸的确定 19
3.3细格栅的设计计算：
19
3.3.1设计参数 19
3.3.2设计计算 19
3.3.3细格栅选用 19
3.3.4皮带输送机选用 20
3.3.5格栅间尺寸的确定 20
3.4旋流沉砂池的设计 20
3.4.1设计要求 20
3.4.2设计参数 20
3.4.3设计计算 20
3.5生物选择器——厌氧池的设计 20
3.5.1设计参数 21
3.5.2污泥回流量计算 21
3.5.3生物选择池（厌氧混合池）设计计算 21
3.5.4生物选择池污泥负荷 21
3.5.5搅拌设备的选择 21
3.6氧化沟的设计 21
3.6.1已知条件 21
3.6.2设计参数 22
3.6.3氧化沟设计计算 22
3.6.4氧化沟表面曝气机选用 24
3.6.5氧化沟推流器选用 25
3.7堰式配水井 25
3.7.1设计参数 25
3.7.2设计计算 25
3.8二沉池的设计 26
3.8.1设计要求 26
3.8.2设计参数 26
3.8.3设计计算 26
3.8.4刮泥设备的选择 28
3.9接触消毒 29
3.9.1设计依据 29
3.9.2设计计算 29
3.9.3加氯机的选择 29
3.9.4氯库及加氯间的设计 30
3.10计量设施 30
3.10.1计量设备的选择 30
3.10.2设计依据 30
3.10.3设计计算 31
4污泥处理工艺的设计及计算 31
4.1污泥泵站的设计 31
4.1.1回流污泥泵设计 31
4.1.2回流污泥泵的选用 31
4.2浓缩池的设计 31
4.2.1设计要求 31
4.2.2设计参数 32
4.2.3设计计算 32
4.3污泥脱水机房 33
4.3.1设计计算 33
4.3.2压滤机的选用 33
5污水厂总体布置 34
5.1平面布置的一般原则 34
5.2厂区平面布置形式 34
5.3污水厂平面布置的具体内容 34
致谢 34
参考文献 35
引言
生命起源于水环境，水是所有生物生存不可缺少的重要因素，亦是人类发展的物质基础，是不可替代的宝贵资源。
据21世纪城市水资源国际学术研讨会透露，联合国已经把我国列为世界上13个最缺水的国家之一，目前我国人均用水量是世界人均用水量的30%左右，人均水资源占有量仅为世界平均水平的四分之一，严重制约着我国社会主义经济的发展。
中国经济的高速发展，我们为止付出的是环境污染的代价。
眼下环境问题受到了人们的普遍关注，为保护环境，解决城市污水的排放对水体的污染，为了保护自然环境和自然生态系统，为了保证人民的身体健康，就必须要建立有效的污水处理设施，来解决这一问题。
综合废水处理工程是一项保护环境、治理污染、促进健康、造福社会的公益事业。
这不仅仅是对现存的污染状况予以有效的治理，而且对将来工、农业的发展以及人民群众健康水平的提高都有极为重要的意义，因此，城市排水问题的合理解决必将带来重大的社会效益。
本设计就是基于水污染的危害性和严重性，以保护环境为宗旨，以达到城镇污水处理厂污染物排放标准为要求对系统进行全面设计。
1概述
1.1设计依据及设计任务
1.1.1设计题目
城市污水处理厂设计（氧化沟工艺）
1.1.2设计原始资料
B市属于西北地区二线城市，地处黄河上游，市区东西狭长，南北狭窄。
市区面积约25km2，人口近19万人，未建污水处理厂。
该市属中温带气候带，地处高原，海拔高度在1900m左右，日照比较充足。
气候年差较大，温度非周期性变化显著。
最大冻土深度0.86m，地震烈度七度。
污水处理厂设计规模为3×104m3/d，设计进出水水质见表1，出水排入夏河。
根据《地面水环境质量标准》（GB3838-88）中水域功能分类，夏河属于水源上游保护区，为Ⅲ类水域。
按照《污水综合排放标准》（GB8978-1996）规定，GB3838-88中Ⅲ类水域，执行一级标准。
TP根据B市夏河环境容量要求和实际要求，放宽到1mg/L左右。
1.1.3设计内容及要求
（1）通过阅读中外文文献，调查研究并收集有关资料，确定合适的污水和污泥处理工艺流程，进行各个构筑物的水利计算，经过技术与经济分析，选择合理的设计方案。
（2）完成一套完整的设计计算说明书。
说明书应包括：
污水处理工程设计的主要原始资料；污水水量的计算、污泥处理程度计算；污水泵站设计；污水污泥处理单元构筑物的详细设计计算；设计方案对比论证；厂区总平面布置说明；污水处理运行分析等。
设计说明书要求内容完整，计算正确文理通顺、书写工整，应有300字左右的中英文说明书摘要。
（3）毕业设计图纸应准确的表达设计意图，图面力求布置合理、正确清晰，符合工程制图要求。
此外，其组成还应满足下列要求：
（a）污水处理厂总平面图1张；
（b）污水处理厂主要构筑物工艺设计图3-4张；
1.2处理程度
污水处理程度是由对象和地区排放标准决定。
1.2.1进出水水质
进出水水质见表1.1。
表1.1污水处理厂设计进出水水质指标
项目
进水（mg/L）
出水（mg/L）
排放标准
（GB8978-1996）
去除率（%）
BOD5
≤150
≤20
20
87
COD
≤300
≤60
60
80
SS
≤200
≤20
20
80
NH3-N
≤30
≤15
15
50
TP
≤4
≤1
0.5
75
2城市污水处理方案的确定
2.1确定污水处理方案的原则
2.1.1确定污水处理方案的原则：
（1）基础数据可靠。
认真研究各项基础资料、基本数据，全面分析各项影响因素，充分掌握水质水量的特点和地域特性，合理选择好设计参数，为工程提供可靠的依据。
（2）厂址选择合理。
根据城镇总体规划和排水工程专业规划，结合建设地区地形、气象条件，经全面分析比较，选择建设条件好、环境影响小的厂址。
（3）工艺先进实用。
选择技术先进、运行稳定、投资和处理成本合理的污水污泥处理工艺，积极慎重的采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备，使污水处理工艺先进，运行可靠，处理后水质稳定达标排放。
（4）总体布置考虑周全。
根据处理工艺流程和各建筑物、构筑物的功能要求，结合长治地形、地质和气候条件，全面考虑施工、运行和维护的要求，协调好平面布置、高程布置及管线布置间的相互关系，力求整体布局合理完美。
（5）避免二次污染。
污水处理厂作为环境保护工程，应避免或尽量减少对环境的负面影响，如气味，噪声，固体废物污染等；妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂、污泥和臭气等，避免对环境的二次污染。
（6）运行管理方便。
以人为本，充分考虑便于污水厂运行管理的措施。
污水处理过程中的自动控制，力求安全可靠、经济实用、以利提高管理水平，降低劳动强度和运行费用。
（7）近期远期结合。
污水处理厂设计应近远期全面规划，污水处理厂的厂区面积，应按项目总规模控制，并作出分期建设的安排，合理确定近期规模。
（8）满足安全需求。
污水处理厂设计需充分考虑安全运行的要求，如适当设置分流设施、超越管线等。
厂区消防的设计和消化池。
储气罐及其他危险单元设计，应符合相应安全设计规范的要求。
2.1.2最佳的处理方案要体现以下优点：
（1）保证处理效果，运行稳定；
（2）基建投资省，耗能低，运行费用低；
（3）占地面积小，泥量少，管理方便。
2.2污水处理方案的确定
根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论确定污水及污泥处理应达到的标准，本节对其处理工艺流程进行方案筛选，并通过论证选择合理的污水及污泥处理工艺流程。
我们对活性污泥法和人工生物净化的几个方案进行筛选。
初步选到下列两种工艺三个方案，再进行比较：
（1）A2/O同步脱氮除磷工艺；
（2）氧化沟和改良的氧化沟工艺。
2.2.1A2/O工艺与改良的A2/O工艺
A2/O脱氮除磷工艺（即厌氧一缺氧一好氧活性污泥法，亦称A-A-O工艺），它是在A2/O除磷工艺基础上增设了一个缺氧池，并将好氧池出流的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能。
其工艺流程如下：
图2.1A2/O同步脱氮除磷工艺
图2.1A2/O法工艺流程图
（1）主要特点：
①工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建投资。
②）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱N除P的功能；
③该土艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓速搅拌，节省运行费用。
④便于在常规活性污泥工艺基础上改造成A2/O。
⑤该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果受回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮的影响，因而脱氮除磷效果不可能很高。
⑥沉淀池耍防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生N:
而干扰沉淀。
但溶解氧含量也不易过高，以防止循环混合液对缺氧池的影响。
（2）存在问题
（a）除P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；
（b）脱N效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；
（c）进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的DO，减少停留时间，防止厌氧状态和污泥释放P的现象出现，但DO浓度也不宜过高，以防循环混液对缺氧反应器的干扰。
改良型A2/O工艺,其工艺流程如下：
细格栅
污水提升泵房
粗格栅
城市污水
缺氧池
初沉池
厌氧池
沉砂池
出水
二沉池
好氧池
剩余污泥
图2.2改良的A2/O同步脱氮除磷工艺
（1）对A2/O工艺的改进
将回流污泥分两点加入，减少加入到厌氧段的回流污泥量，从而减少进入厌氧段硝酸盐和DO，在保证总的污泥回流比为60%—100%的情况下，一般到厌氧段的回流污泥比为10%，既可满足磷的需要，而其余的回流污泥回流到缺氧段以保证N的需要；A2/O工艺系统中剩余污泥含P量较高，在其消化过程中P会重新释放和溶出。
同时由于剩余污泥沉淀性能好，所以可取消污泥消化池，直接经浓缩后作为肥料使用。
在硝化好氧段，污泥负荷率应小于0.18kgBOD5/kgMLSS·d，而在除P厌氧段污泥负荷率应在0.10kgBOD5/kgMLSS·d以上。
（2）相关分析
A2/O工艺在去除污水中有机碳污染（BOD污染）的同时，还能有效的去除污水中N和P污染，为污水复用和资源化开辟了新的途径，它与普通回流污泥法二级处理后再进行三级物化处理相比，不仅投资和运行成本低，而且无大量难以处理的化学污泥，具有良好的环境效益和经济效益，改良型A2/O工艺不仅具有A2/O工艺的各种优点，而且增加了部分污泥回流在缺氧池提高了脱N除P的效果。
2.2.2氧化沟工艺
工艺流程如下：
图2.3氧化沟工艺
（1）特点：
氧化沟又称连续循环式反应池或“循环曝气池”，是1950年由荷兰公共工程研究所研究成功的，因其构筑物成封闭的沟渠型而得名。
故有人称其为“无终端的曝气系统”。
其本特征是曝气池呈封闭的沟渠形。
污水和活性污泥的混合液在其中不停地循环流动，其水力停留时间一般较长，为15～16h，泥龄长达15～30天，属于延时曝气法。
氧化沟处理系统的构造形式较多，有圆形或马蹄形的，有平行多渠道形式以侧渠作为二沉池的，有将二沉池建在渠上或单独分建的等等，其供氧和水流动力都是靠提升曝气设备，这种设备分为早期使用的水平中心轴旋转叶轮和后来出现的卡鲁塞尔氧化沟所用的垂直或带叶片的曝气器，由于氧化沟水深较浅（一般3米左右），而流程较长，可以按照曝气器前作缺氧与曝气器后作富氧段的方式设计运行，提供兼氧菌与好氧菌交替作用的条件，在缺氧段脱硝，在好氧段除碳源需氧量及达到脱N的目的。
（2）技术特性
主要技术参数：
负荷：
N=2.0～4.0kgBOD5/N=0.05～0.15kgBOD5/kg
水力停留时间：
HRT=10～30h泥龄：
SRT=10～30d
MLSS：
X=2000～6000mg/l出水BOD5：
10～15mg/l
出水SS：
Se=10～20mg/l出水NH3-N：
Ne=1～3mg/l
沟内水流速度：
V=0.3～0.5m/s环流周期：
T=15～30min
沟内水深：
H=2.5～4.5m宽深比：
B：
H=2：
1
（3）优点
（1）处理效果稳定，出水水质好，不仅可满足BOD5、SS的排放标准，还可以达到脱N除P的效果，具有一定的抗冲击负荷能力。
（2）工程费用相当于或低于其他污水生物处理技术。
（3）处理厂只需最低限度的机械设备，增加了污水处理厂正常运转的安全性。
（4）管理简化，运行简单。
（5）由于氧化沟的水力停留时间和泥龄都很长，悬浮物、有机物在沟内可获得较彻底的降解。
剩余污泥较少，污泥不经消化也容易脱水，污泥处理费用较低。
（6）处理厂与其他工艺相比，臭味较小。
（7）构造形式和曝气设备多样化。
（8）曝气强度可调节。
（9）具有推流式流态的某些特征。
（4）缺点
氧化沟运行管理费用高；氧化沟沟体占地面积大。
2.2.3设计方案的确定
本设计选用三个方案：
A2/O同步脱氮除磷工艺，Carrousel氧化沟工艺和奥贝尔氧化沟工艺进行比较。
如下表所示：
表2.1三个方案的比较
A2/O脱氮除磷工艺
Carrousel氧化沟工艺
奥贝尔氧化沟工艺
污泥负荷
中
低
低
污泥龄（d）
5～15
20～30
20～30
污泥量
较多
少
少
污泥处理方式
消化浓缩脱水
直接浓缩脱水
直接浓缩脱水
曝气方式
鼓风曝气
表曝机
曝气转刷
能耗水平
高
低
中
碳化效果
好
好
好
脱氮效果
好
好
好
除磷效果
好
较好
较好
厂区环境
一般
好
好
综上所述：
在本次设计中采用在国内广泛使用，技术相对成熟Carrousel氧化沟工艺，污泥处理采用浓缩脱水工艺。
2.3工艺流程的确定
本工艺设计的工艺流程图2-4：
细格栅
污水提升泵房
粗格栅
沉砂池
进水
加氯消毒
二沉池
氧化沟
厌氧选择池池
出水
回流污泥
剩余污泥
脱水车间
浓缩池
泥饼
图2.4设计氧化沟工艺流程图
2.4主要构筑物的选择
2.4.1事故溢流闸井
进水闸井于厂区进水管和中格栅之间。
2.4.2格栅
格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，在污水处理系统（包括水泵）前，均须设置格栅，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。
截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。
大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。
本工程设计确定采用两道格栅，20mm的中格栅和8mm的细格栅。
2.4.3污水泵房
城市污水处理厂的运行费用大部分来自于电能，其中40%的电能为水泵消耗，所以，确定合理的水泵及泵站具污水处理厂的关键所在。
泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：
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。
目前污水泵站主要有以下几种形式：
（1）干式泵房；干式泵房集水池和机器间用隔墙分开，只有水泵的吸水管和叶轮淹没在水中，机器间能保持干燥，也避免了污水的污染。
具有养护管理条件好，便于机组检修的优点。
已经成为城镇排水泵站普遍采用的形式。
（2）湿式泵房；立式电动机设在上部的电机间内，水泵及管件淹没在电机间下面的集水池中。
优点是结构简单，集水池有效容积的范围大。
缺点是养护管理条件差，设备直接受污水腐蚀。
适合在半永久雨水泵站采用。
潜水泵由于电动机、水泵特有的潜水功能，设置成湿式泵房是完全合适的。
（a）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；
（b）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，水泵启动方便。
（c）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，便于自控。
缺点是泵房深度达，增加地下工程的造价和施工难度，上下巡视也不方便，在地下水高的地方，电机容易受潮，必须加设通风和烘干空气的设施。
自灌式泵房在排水泵站应用广泛，特别是在要求开启频繁的污水泵站要求及时启动的立交泵站，应尽量采用自灌式泵房，并按集水池的液位变化自动控制运行。
（d）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。
（e）潜水泵站，潜水泵的电机防水密封，可以长期侵入污水中，不存在受潮问题，潜水泵电机机组整体安装，结构紧凑，运行稳定，便于就位和更换，所以潜水泵站无需上部厂房，也简化了地下结构，降低了工程造价。
但是潜水泵在水下运行，所以要有可靠的产品质量、自动化控制和保护功能作技术依托，潜水泵价格较高。
本设计因水量较小，并考虑到占地、造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用潜污式矩形泵房。
2.4.4沉砂池
沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒，他一般设在污水处理厂前端，保护水泵和管道免受磨损，缩小污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。
沉砂池的类型，按池内水流方向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。
（1）平流沉砂池，是常用的
升级会员 