污水处理厂设计说明书.docx
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污水处理厂设计说明书
第一章绪论
第一节设计任务和内容
一、设计任务
芜湖市朱家桥污水处理厂初步设计，包括：
（一）污水处理工艺设计；
（二）污泥处理工艺设计；（三）污水处理厂平面布置；（四）污水处理厂高程布置。
二、设计内容
（一）设计文件
1．设计说明书：
包括设计总说明和计算书两部分（字数不少于15000字），要求内容完整、简洁明了、层次清楚、文理通顺、装订整齐；插图按比例，可按单线绘制。
2．毕业设计计算书除满足上述要求外，还应计算准确，并附有工艺简图。
3．设计说明书中含英文摘要（约200字），英文摘要撰写所用专业词汇要准确，语句要通顺，无语法错误；关键词数量3～5个，据内含由大到小排列。
（二）设计图纸
所绘图纸应反映出设计的内容。
不得少于8张图，其中至少有1张图纸必须为手绘图，2张1号图，其余为2号图，另装成册。
图纸绘制要符合国家标准。
1．污水厂总平面布置图一张；
2．高程布置图一张；
3．构筑物详图6张。
（三）翻译一篇与本专业相关的外文参考文献（不少于5000字符）。
第二节设计资料
一、设计年限及服务区域
根据《芜湖市朱家桥城区总体规划》，规划年限近期为2015年，远期为2020年，本设计年限为2015年。
服务区域与《芜湖市朱家桥城区总体规划》一致，城市规划总用地11平方公里。
二、污水厂规模
芜湖市朱家桥城区总体规划和该城区给水扩建工程可行性研究报告，一期工程按2015年确定污水厂设计规模为13万m3/d。
远期为2020年为17万m3/d。
三、设计水质
（一）进水水质
由于该市有少量的水泥厂、化肥厂等工业企业，工业废水排放量少，因此城市污水主要以生活污水为主。
参照国内类似城市污水水质，并结合芜湖市朱家桥城区经济发展水平，确定污水厂的进水水质如表1.1所示。
表1.1污水厂进水水质指标单位：
㎎/L
指标
PH
BOD5
CODCr
SS
NH
-N
TP
TN
水质
6-9
160
430
190
31
5
40
（二）出水水质
根据国家《污水综合排放标准》GB8978-2002，污水处理厂出水水质如表1.2所示。
表1.2污水厂出水水质指标单位:
㎎/L
指标
PH
BOD5
CODCr
SS
NH
-N
TN
TP
水质
6-9
20
60
20
15
20
1
四、污水厂厂址自然条件
（一）地形地貌
拟建污水处理厂位于芜湖市朱家桥附近河岸边，夏季主导风向NE。
拟建场地地貌单元属中下游冲积平原,地貌形态为河漫滩，受人为活动影响，地势平坦，沟塘发育,西面略低,地面高程35.9～38m,最大高差2.10m。
（二）地基土层构成及工程特性
根据安徽省工程勘察院编制的《芜湖市朱家桥污水处理厂岩土工程勘察报告》（1999年12月）,场地地层自上而下可划分为以下几层:
1．杂填土（Q4ml）：
杂色，松散，主要由粉质粘土、粉煤灰和砖瓦碎石组成，土质不均，场区分布少，仅在ZK6孔附近即鸠江区环卫所和渠坝埂见到，层厚1.5～2.8m,层底高程5.30～6.40m。
2.粉质粘土（Qal）:
灰黄色-灰色，软-可塑（湿）,见灰白色高铃土团块和Fe、Mn浸染。
表层0.3～0.4m为耕植土,场区分布广泛,层厚0.80～3.02m,层底高程3.07～5.50m，静探Ps值0.7～1.50Mpa,标贯击数3-4击。
3.淤泥质粉质粘土（Q4al）:
灰色，软塑，很湿-饱和，见腐殖质和白色螺壳碎片，略有臭味，具微层理，部分为粘土，局部夹薄层粉砂。
该层分布广泛层厚0.60～14.20m,层底高程9.86～3.84,静探Ps值0.50～1.00Mpa,标贯击数1～7击。
4．粉质粘土（Q4al）:
灰黄-褐黄色，可塑-硬塑,湿-稍湿,见灰白色高铃土团块和Fe、Mn浸染及少量Fe、Mn结核,局部夹粉土。
层厚0.30～6.30m,层底高程-10.16～2.80,静探Ps值0.90～2.50Mpa,标贯击数5～13击。
5．粉质粘土（Q4al）:
黄褐色-黄色,硬塑-坚硬,稍湿,见灰白色高铃土团块和Fe、Mn结核及Fe、Mn该层岩性不均,局部渐变为粘土或薄层粉土。
本次勘探未揭穿，揭露最大层厚度12.20m,最大层顶高程2.8m,静探Ps值2.50～6.40Mpa,标贯击数11～36击。
（三）场地地震效应
本区抗震设防烈度为6度，场地位于长江中下游冲击平原河漫滩相沉积地貌单元，地层变化较大，浅部土层强度低，综合判定为建筑抗震不利地段。
场地土的类型为中软弱场地土，覆盖层厚度（dov）为9m＜dov＜80m，场地类别为Ⅲ类,属抗震不利地段。
（四）水文地质
本区属长江水系，场地地下水埋深10～12.40m,地下水类型空隙潜水及上层滞水,水位标高15.60～16.80m随季节变化。
水质对砼无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。
历史最高洪水位35.458m，常水位26.42m，95%保证率枯水位21.75m。
第三节污水处理厂总体设计
一、设计规模
（一）污水处理厂设计规模
由设计资料可知，污水处理厂近期设计规模为130000m3/d=1504.63L/s，知
；远期设计规模为170000m3/d=1967.59L/s,
。
（二）设计流量
近期：
平均时1504.63L/s
最大时1820.6L/s；
远期：
最大时2302.08L/s。
二、处理程度的确定
（一）进水水质
根据原始资料，污水处理厂进水水质见表1.1。
（二）设计出水水质
污水厂出水水质见表1.2。
（三）处理程度计算
1.BOD5的去除率
2.CODcr的去除率
3.SS的去除率
4.总氮的去除率
5.NH3-N的去除率
6.总磷的去除率
表1.3各种污染物处理程度单位：
mg/L
项目
BOD5
CODcr
SS
TN
NH3-N
P
进水
160
430
190
40
31
5
出水
20
60
20
20
15
1
去除率
87.5%
86.05%
89.47%
50.00%
51.61%
80%
三、平面与高程布置原则
（一）平面布置的一般原则
1.处理构筑物的布置应紧凑，节约土地并便于管理；
2.处理构筑物的布置应尽可能按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形以减少土方量；
3.经常有人工作的地方如办公、化验等用房应布置在夏季主导风的上风向，在北方地区也应考虑朝阳，设绿化带与工作区隔开；
4.构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5—10m；
5.污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以备安全，并方便管理；
6.变电所的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设；
7.污水厂应设置超越管以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流管；
8.污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流；
9.总图布置应考虑远近期结合，有条件时可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列分期建设。
（二）污水处理厂的高程布置
污水处理厂污水处理高程布置的主要任务是：
确定各构筑物和泵房的标高确定处理构筑物之间连接管（渠）的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水位标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的正常运行。
考虑事项：
1.选择一条最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统都能够运行正常；
2.计算水头损失时一般以近期最大的流程作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头；
3.在做高程布置时应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。
第二章污水处理工艺流程比较选择
第一节处理工艺流程选择
一、处理工艺流程方案的提出
由于该污水处理需去除BOD，COD，SS,还需考虑脱氮与除磷效果，所以选择三个比较好的方案：
A2/O工艺，SBR工艺以及卡罗塞尔2000氧化沟工艺。
（一）A2/O工艺
其流程为:
图2.1A2/O处理工艺流程图
（二）SBR工艺
其流程为:
图2.2SBR处理工艺流程图
（三）卡罗塞尔2000氧化沟工艺
其流程为：
图2.3卡罗塞尔2000氧化沟处理工艺流程图
二、工艺流程方案优缺点比较
（一）A2/O工艺
1.优点
（1）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、脱氮除磷的功能。
（2）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。
（3）在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI值一般小于100，不会发生污泥膨胀。
（4）污泥中磷含量高，一般为2.5%以上。
（5）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。
2.缺点：
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。
（二）SBR工艺：
1.优点
（1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。
（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。
（3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。
（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。
（5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。
（6）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。
（7）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。
（8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。
（9）工艺流程简单、造价低。
无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。
2.缺点
（1）自动化控制要求高。
（2）排水时间短（间歇排水时），并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备。
（3）后处理设备要求大：
如消毒设备很大，接触池容积也很大，排水设施如排水管道也很大。
（4）如果不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解决。
（三）卡罗塞尔2000氧化沟工艺
1.优点
（1）可考虑不设初沉池,有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。
（2）可考虑不单设二次沉淀池,使二次沉淀池与氧化沟合建，可少去污泥回流装置。
（3）BOD负荷低。
（4）处理水量从200m3/d到650000m3/d，BOD去除率达95%～99%，脱氮效果可达90%以上，除磷率在50%左右。
2.缺点：
占地面积较大，若想提高除磷效果，需在前边设厌氧选择池。
三、处理工艺经济技术比较分析
（一）工艺选择
根据以上三种工艺优缺点可知：
卡罗塞尔2000氧化沟工艺与其他两种工艺相比具有以下优点：
可考虑不设初沉池,有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度；二次沉淀池可与氧化沟合建，省去污泥回流装置，减少基建费用；并且污泥产率低，且多已达到稳定的程度，勿需进行消化处理，可不设污泥消化池，在经济方面比较占优势。
综上所述，该污水厂选择卡罗塞尔2000氧化沟处理工艺，工艺流程图如图2.3所示。
（二）Carrousel氧化沟处理污水的原理
最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化
沟系统。
表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。
在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。
在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>0.3m/s）。
微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。
经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。
该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。
由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去处BOD，但除磷脱氮的能力有限。
为了取得更好的除磷脱氮的效果，Carrousel2000系统在普通Carrousel
氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）。
全部回流污泥和
10-30%的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源
条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创造绝氧条件。
同时，厌氧区中的兼性细菌
将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。
厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根），在此绝氧环境下，70-90%的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。
绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷。
最后，混合液在氧化沟富氧区排出，在富氧环境下聚磷菌过量吸磷，将磷从水中转移到污泥中，随剩余污泥排出系统。
这样，在Carrousel2000系统内，较好的同时完成了去除
BOD、COD和脱氮除磷。
Carrousel氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，已经得到了广泛的应用。
第二节处理构筑物的确定及其设计要点
一、格栅
本设计采用泵前格栅为中格栅，可与提升泵房合建，泵后格栅为细格栅，设计要点如下：
（一）格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：
1．粗格栅机械清除时宜为16～25mm，人工清除时宜为25～40mm。
特殊情况下，最大间隙可为100mm；
2．细格栅：
宜为1.5～10mm；
3．水泵前，应根据水泵要求确定。
（二）污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s。
除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为60°～90°，人工清除格栅的安装角度宜为30°～60°。
（三）粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。
（四）格栅除污机、输送机和压榨脱水机的进出料口宜采用密封形式，根据周围环境情况，可设置除臭处理装置。
（五）格栅间应设置通风设施和有毒有害气体的检测与报警装置。
二、沉砂池
（一）沉砂池分类
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.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。
2.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
3.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。
4.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，维护较复杂。
基于以上四种沉砂池的比较，本设计确定采用平流式沉砂池。
（二）设计要点
1.最大流速应为0.3m/s，最小流速应为0.15m/s；
2.最高时流量的停留时间不应小于30s；
3.有效水深不应大于1.2m，每格宽度不宜小于0.6m
三、卡罗塞尔氧化沟
本设计采用卡罗塞尔2000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。
（一）性能特点：
出水水质好，由于存在明显的富氧区和缺氧区，脱氮效率高；曝气设施单机功率大，调节性能好，并且曝气设备数量少，既可以节省投资，又可以使运行管理简化；有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力；氧化沟沟深加大，使占地面积减少，土建费用降低；用电量较大，设备效率一般；设备安装较为复杂，维修和更换繁琐。
（二）结构形式：
多沟串联。
（三）曝气设备：
立式低速表曝机，每组沟渠只在一端安设一个表面曝气机。
（四）适用条件：
大中型污水处理厂，特别是用地紧张的大型污水处理厂。
（五）设计要点：
1.污泥负荷力：
0.05～0.15kgDOD/（kgMLSS.d）；
2.水力停留时间：
6～30h；
3.设计流量采用平均流量。
四、二次沉淀池
由于本设计主要构筑物采用氧化沟，可不设初沉池。
二沉池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥。
（一）沉淀池分类
沉淀池主要有以下几种形式，比较如下：
1.平流沉淀池优点：
沉淀效果好；耐冲击负荷和温度的变化适应性强；施工容易，造价低。
它的主要缺点为：
池子配水不均匀；采用多斗排泥时，每个泥斗需要单设排泥管各自排泥，操作量大。
适用条件：
适用于大、中、小型污水处理厂；适用于地下水位较高和地质条件较差的地区。
2.辐流式沉淀池优点：
多为机械排泥，运行较好，管理较简单；排泥设备已趋定型。
它的主要缺点为：
池内水速不稳定，沉淀效果较差；机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。
适用条件：
适用于大、中型污水处理厂；适用于地下水位较高的地区。
3.竖流式沉淀池优点：
排泥方便，管理简单；占地面积较小。
它的主要缺点为：
池子深度大，施工困难；对冲击负荷和温度变化的适应性能力较差；造价较高；池径不宜过大，否则布水不均匀。
适用条件：
适用于处理水量不大的小型污水处理厂。
4.斜板（管）沉淀池优点：
沉淀效率高，停留时间短；占地面积小。
它的主要缺点为：
用于二沉池时，当固体负荷较大时其处理效果不太稳定，耐冲击负荷的能力较差；运行管理成本高。
综上所述，四种沉淀池的优缺点比较，并结合本设计的具体情况；设计水量较大，并且本设计地区为发展性的城市，所以本设计采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池作为二沉池。
（二）设计要点
1.沉淀池的直径一般不小于10m，当直径小于20m时，可采用多斗排泥；当直径大于20m时，应采用机械排泥；
2.沉淀池有效水深大于3m，池子直径与有效水深比值不小于6；
3.池子超高至少应采用0.3m；
4.池底坡度不小于0.05。
五、消毒接触池
污水处理厂常用的消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等四种，本设计采用液氯消毒，具有以下优点：
价格便宜，效果可靠，投配设备简单。
适用于大、中型规模的污水处理厂。
六、污泥浓缩池
污泥浓缩池主要是降低污泥中的间隙水，来达到使污泥减容的目的。
经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。
浓缩池可分为气浮浓缩池、重力浓缩池和离心浓缩池。
重力浓缩池按其运行方式分为间歇式或连续式。
（一）污泥浓缩池比较选择
1.气浮浓缩池：
依靠微小气泡与污泥颗粒产生粘附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。
适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，并且运行费用较高，贮泥能力小；
2.连续式重力浓缩池：
用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，只用于活性污泥的情况不多；
3.间歇式重力浓缩池：
主要靠阀门控制污泥的进出和上清液的排出，无刮泥系统，管理简单。
4.离心浓缩池：
利用污泥中的固、液相得密度不同，在高速旋转地离心机中受到不同的离心力二是两者分离，达到浓缩目的。
离心分离一般要加入助凝剂，且耗电量大，在达到相同的浓缩效果时，其电耗约为气浮法的10倍。
综上所述，本设计采用重力浓缩池。
（二）设计要点
1.浓缩活性污泥时，重力式污泥浓缩池的设计，应符合下列要求：
（1）污泥固体负荷宜采用30～60kg/（m·d）；
（2）浓缩时间不宜小于12h；
（3）由生物反应池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，为99.2%～99.6%时，浓缩后污泥含水率可为97%～98%；
（4）有效水深宜为4m；
（5）采用栅条浓缩机时，其外缘线速度一般宜为1～2m/min，池底坡向泥斗的坡度不宜小于0.05。
2.污泥浓缩池一般宜设置去除浮渣的装置。
3.当采用生物除磷工艺进行污水处理时，不应采用重力浓缩。
4.当采用机械浓缩设备进行污泥浓缩时，宜根据试验资料或类似运行经验确定设计参数。
5.污泥浓缩脱水可采用一体化机械。
6.间歇式污泥浓缩池应设置可排出深度不同的污泥水的设施。
七、污泥的机械脱水
污泥的机械脱水方法选择带式压滤机，它具有以下优点：
工艺简单、消耗动力少，能连续运行。
综上所述，本设计处理工艺流程如下图所示：
图2.4本设计处理工艺流程图
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