石家庄桥东污水处理厂三沟式氧化沟工艺设计.doc

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目录

1　概　况 5

1.1　污水厂设计污水量 5

1.2　设计水质 5

1.3　水文、气象、工程资料 6

1.3.1　水文资料 6

1.3.2气象资料 6

1.3.3工程地质资料 6

1.3.4污水进厂干管资料 6

1.3.5其它 6

2城市污水处理方案的确定 7

2.1确定处理方案的原则 7

2.2常见的水处理方案工艺对比 7

2.2.1我国污水处理工艺的现状 7

2.2.2污水处理工艺流程方案的介绍与比较 9

2.3具体工艺流程的确定 16

2.4主要构筑物的选择 17

2.4.1格栅 17

2.4.2进水闸井 17

2.4.3污水泵房 17

2.4.4沉砂池 18

2.4.5氧化沟 19

2.4.6消毒 20

2.4.7计量设施 20

2.4.8浓缩池 21

2.4.9污泥脱水 21

3城市污水处理系统的设计

（一） 22

3.1进水闸井的设计 22

3.1.1污水厂进水管的设计 22

3.1.2进水闸井工艺设计 22

3.1.3启闭机的选择 23

3.2进水格栅间的设计 24

3.2.1设计参数 24

3.2.2中格栅的设计计算 25

3.2.3格栅选择 28

3.3细格栅的设计 29

3.3.1设计参数 29

3.3.2细格栅的设计计算 29

3.3.3格栅的选择 32

3.4污水泵房的设计 32

3.4.1一般规定 32

3.4.2选泵参数计算 32

3.4.3选泵 33

3.4.4吸、压水管路实际水头损失的计算 34

3.4.5集水池 35

3.4.6水泵机组基础的确定和污水泵站的布置 36

3.4.7泵房高度的确定 37

3.4.8泵房附属设施及尺寸的确定 38

4城市污水处理系统的设计

（二） 40

4.1沉砂池 40

4.1.1沉砂池的类型 40

4.1.2曝气沉砂池的 40

4.2氧化沟· 44

4.2.1概述 44

4.2.2设计参数 47

4.2.3设计计算 47

4.3消毒 53

4.3.1消毒的注意事项 53

4.3.2液氯消毒的设计计算 53

4.3.3加氯机的选择 54

4.3.4氯瓶的选择 54

4.3.5加氯间应采取下列安全措施 54

4.4接触池 55

4.4.1设计参数 55

4.4.2.设计计算 55

4.5计量槽 56

4.5.1设计参数 56

4.5.2设计计算 56

4.5.3计量槽的选择 57

5污泥系统处理工艺设计 58

5.1工艺流程的选择 58

5.1.1概述 58

5.1.2处理工艺流程选择 58

5.1.3污泥处理流程 58

5.2污泥泵房 58

5.2.1剩余污泥量 58

5.2.2选污泥泵 59

5.2.3污泥泵房集泥池 59

5.2.4泵房的布置 59

5.3浓缩池的设计 59

5.3.1概述 59

5.3.2设计参数 59

5.3.3设计计算 60

5.4贮泥池及提升污泥泵 61

5.4.1贮泥池 61

5.4.2污泥泵的选择 62

5.5污泥脱水机房 62

5.5.1概述 62

5.5.2选择压滤机 62

5.5.3脱水机房的布置 63

6构筑物的计算 64

6.1鼓风机房 64

6.1.1概述 64

6.1.2鼓风机房的布置 64

6.2配水井的计算 64

6.3厂内给水排水以及道路 65

7污水厂总体布置 66

7.1概述 66

7.2平面布置 66

7.2.1平面布置的一般原则 66

7.2.2布置方式 66

7.2.3平面布置的内容 67

7.3高程布置 67

7.3.1水处理厂高程布置考虑事项 67

7.3.2污水厂高程布置 67

7.3.3构筑物间的确定 68

7.3.4计算方法 70

7.4平面布置 71

7.5厂区竖向布置 71

8电仪表与供热系统设计 73

8.1变配电系统 73

8.2仪表的设计 73

8.2.1设计原则 73

8.2.2监测内容 73

8.2.3供热系统的设计 73

9工程概预算及运行管理 74

9.1定员 74

9.1.1定员原则 74

9.1.2污水厂人数定员 74

9.2工程概算 74

9.2.1概述 74

9.2.2水厂的工程造价 74

9.2.3污水处理成本计算 76

9.3安全措施 77

9.4污水厂运行管理 77

9.5污水厂运行中注意事项 77

1　概　况

1.1　污水厂设计污水量

已知平均流量Q=8万吨/天=80,000m3/d=925.926L/s=0.926m3/s

已知日变化系数Kd=1.280，查手册5得总变化系数Kz=1.3，

则：

最高日污水量:

Qd=Q×Kd=80000×1.280=1.02400×105m3/d=1185.19L/s

最高日最高时污水量:

Qh=Q×Kz=80000×1.3=1203.704L/s=1.204m3/s

详细情况如表1-1所示:

表1-1污水水量计算

项目

设计水量

m3/d

m3/h

L/s

平均日污水量

80000

3333

925.926

最大日污水量

102400

4267

1185.185

最大时污水量

104000

4333

1203.704

1.2　设计水质

进出水水质如表1-2所示:

表1-2污水厂进出水水质

单位：

mg/L

CODCr

BOD5

SS

NH3-N

TP

进水

360

170

240

32

4.5

出水

≤100

≤30

≤30

≤25

≤3

1.3　水文、气象、工程资料

1.3.1　水文资料

（1）排入水体河流最小流量29.5m3/h，流速0.6m/s，水位标高282m；

（2）河流最高水位时流量45m3/h，流速0.75m/s，水位标高284m；

（3）河流常水位时流量37m3/h，流速0.65m/s，水位标高283m；

1.3.2气象资料

（1）气温：

年平均13℃，夏季平均33℃，冬季平均－6℃；

（2）年平均降雨量:

630mm；

（3）年平均冰冻期60天。

1.3.3工程地质资料

（1）地坪标高285.10m；

（2）土壤承载力：

13.8吨/立方米；

（3）设计地震烈度：

7级；

（3）地下水深度：

－9.4米；

（5）土壤冰冻深度：

60cm。

1.3.4污水进厂干管资料

进水干管内底标高（进水泵房处）279.413m，水面标高280.260m。

1.3.5其它

（1）厂区平均地面坡度0.5%，地势为西北高，东南低；

（2）厂区征地面积为东西长186米，南北长128米。

2城市污水处理方案的确定

2.1确定处理方案的原则

确定污水处理方案的原则:

（1）城市污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；

（2）污水厂的处理布局合理，建设投资少，占地少；

（3）要求节能和污水资源化，并且最大限度的处理水能回用；

（4）提高自动化的程度，为科学管理创造条件；

（5）为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；

（6）污水采用季节性消毒；

（7）提高管理水平和保证运转中最佳经济效果；

（8）查阅相关的资料确定其方案。

2.2常见的水处理方案工艺对比

2.2.1我国污水处理工艺的现状

我国城市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，初步形成了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的人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线；

（3）以渗水扩散排放为主，处理为辅的技术路线；

（4）以回用为目的的污水深度处理技术路线，结合该污水处理工程的具体情况分析进行选择。

首先，3和4这两条技术路线对于自然环境条件因素要求较高，从而不可取，所以应选择1和2这两条路线，尤其以2这种路线应予以推广。

因为随着环境的状况日趋严峻，用水的问题越发突出，从而对雨水的合理使用必将是大家特别重视的课题，所以，下面着重分析以自然生物净化为主与人工生物净化相结合的技术路线和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。

人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线，对于大规模污水处理厂来说，主要是氧化塘处理和土地法处理，它们都具有运行费用低，外加能源消耗少和管理简单的优点，在我国一些城市也被因地制宜的采用。

氧化塘一般分好氧氧化塘、厌氧氧化塘、兼性氧化塘，它们所需要的停留时间都很长，一般需要几天到几十天，占地面积很大，而且对周围环境卫生的影响较大，需要慎重考虑，所以，在没有低洼地可利用的情况下，若购置占用大量的良田，平地筑塘是很不经济的，据本工程的情况不宜采用氧化塘处理。

土地法处理，就是按照要求对污水达到处理的同时，达到对控制渗流污染的要求，有计划的将污水排放到大面积的土地上下渗，利用土壤的过滤、吸附、分解以及土壤微生物的代谢能力等物理、化学、生物化学等作用，使污水达到净化。

这种方法有利于污水中水肥资源的利用和土壤微粒结构的改善，但是，这种处理需要广阔的土地面积，而且要注意对地下水的污染问题。

在我国人均土地面积不足的情况下，土地法处理必须与污水灌溉合理的结合，污水灌溉在农业增产方面取得了显著的成绩，但是，这只是对污水的灌溉利用和污水的土地利用处理还有一定差距。

主要表现在：

（1）污水灌溉按土地处理污水的要求控制水量、水质，有些地下水以及其它水源、水体造成污染；

（2）由于灌溉季节性变化和灌溉面积的限制，不能做到终年昼夜对污水的处理；

（3）没有经过严格水质控制的灌溉，往往会造成对粮食作物，特别是对蔬菜作物的使用质量的影响，这主要来自一些重金属的污染；

所以，污水灌溉作为对适当处理获得城市污水的有效利用，无疑是非常有价值的，但作为对污水的完善土地处理，从而取代其它的污水处理措施，在本工艺的具体条件下，不现实或者不可行。

因为：

（1）对地下水源有污染危险；

（2）做不到终年昼夜对污水的处理；

（3）没有也不可能修建储存几个月污水量的大容量调节池，非灌溉季节的排放问题无法解决；

综上所述，以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的路线，本工程不具备采用的条件，当然也就不宜采用。

人工净化就是人为的创造条件，使微生物大量繁殖，提高微生物净化的效率，主要包括活性污泥法与生物膜法，其中以活性污泥法采用较为普遍，是目前国内外城市污水处的主体工艺。

传统的活性污泥法净化，有较丰富的实践经验和技术资料，运行可靠，处理所效果好，但是也存在能耗较多和费用高等特点，所以对其流程改革更新后，出现了A-B工艺，氧化沟法，SBR间歇活性污泥法，A/O脱氮工艺，A2/O同步脱氮工艺等常用工艺，它们各自具有相对不同的优点。

结合本工艺的具体情况，在已排除了前述三个技术路线之后，我认为采用传统活性污泥法或对传统活性污泥法进行改造的人工生物净化技术路线是比较合适，可行的。

主要有以下特点：

（1）能可靠的保证税制精华的要求；

（2）不需要占用大面积的土地；

（3）处理后污水可用于灌溉、非灌溉季节排放，又不会造成污染；

（4）为以后在经济条件可以的情况下，进行三级处理提供工业回用打下基础。

2.2.2污水处理工艺流程方案的介绍与比较

在选定了污水处理技术路线后，我们对活性污泥法和人工生物净化的几个方案进行筛选，初步筛选到下列几个方案，在进行比较：

传统活性污泥法，A-B两段曝气法，A/O脱氮工艺，氧化沟，A2/O工艺，SBR法。

2.2.2.1传统活性污泥法

这是以传统活性污泥法处理城市污水的典型工艺。

其特点是好氧微生物在曝气池中以活性污泥的形态出现，并通过鼓风机曝气供给微生物所需的足够氧量，促使微生物存在和繁殖，以分解污水中的有机物。

A工艺特点

利用曝气池中的好氧微生物，来分解污水中的有机物质。

混合液沉淀分离，活性污泥回流到曝气池中去，原污水从池口进入池内，回流污泥也同步注入，废水在池内呈推流形势流动至池的末端，流出池外至二沉池。

a优点：

①该工艺对污水的BOD和SS总处理效率均为90%～95%，处理效果好；

②运行可靠，出水水质稳定；

③适宜处理大量污水，所以多用于大中型污水处理厂。

b缺点：

①运行费用高，在曝气池的末端造成供氧的浪费，故提高了运行成本；

②基建费用高，占地面积大，对水质、水量变化适应能力低；

③由于沉淀时间短和沉淀后碳源不足等情况，对于N、P的去处率低。

B适用条件：

不要求脱氮除磷的大型和较大型污水处理厂。

C工艺流程见下图：

进水

格栅

沉沙池

初沉池

曝气池

二沉池

出水

剩余污泥

回流污泥

图2.1传统活性污泥法工艺流程图

2.2.2.2A-B两段曝气法

A－B法是吸附生物降解法的简称，是原联邦德国亚琛工业大学Bohnke教授于70年代中期所开发的一种新工艺。

该工艺不设初沉池，有机污泥负荷率很高的A段和污泥负荷率较低的B段两极污泥系统串联组成，并分别有独立的污泥回流系统。

A工艺特点：

A-B工艺由A，B两端串联的活性污泥法组成，A段在厌氧和兼氧的条件下，进行高负荷曝气，一般曝气时间为0.5h，去除BOD5。

B段在好氧条件下，进行低负荷曝气，曝气时间一般为2～6h。

AB工艺对BOD5和SS的去处率均为90%～95%，对N，P的去除率取决于B段采用的工艺。

a优点：

①该工艺对污水的BOD和SS总处理效率均为90%～95%，处理效果好；

②基建费和运行费用较活性污泥法低15%左右；

③运行稳定，出水水质好。

b缺点：

①与传统法相比，A-B法多了污泥回流系统，而且产泥量较大；

②由于泥量大，故增加了污泥处理处置费用，同时运行管理较复杂；

③脱氮效果虽然有所提高，但由于污泥龄太短，仅靠吸附作用远不能达到脱氮除磷的要求。

B适用条件：

适用于原水有机物浓度高并且不要求脱氮除磷的，或者需要逐步提高处理标准的大型和较大型污水处理厂。

C工艺流程见下图：

A段

进水

格栅

沉沙池

吸附池

中沉池

曝气池

二沉池

回流污泥

出水

B段

回流污泥

图2.2A-B两段曝气法工艺流程图

2.2.2.3A/O脱氮工艺

A/O脱氮工艺的功能是去处有机物和脱氮。

A工艺特点：

该工艺将曝气池分为前段缺氧和后段好氧段。

缺氧段不曝气，采用浸没式搅拌，DO不大于0.5mg/L。

好氧段进行曝气充氧，DO等于2mg/L左右，在好氧段污水中的有机碳得到生物氧化降解，同时有机氮转变成NH3-N，并被硝化，将好氧段含大量NOX-N的混合液部分回流到前段缺氧段，在反硝化菌的作用下，利用进水中的BOD5作为碳源，将NOX-N还原成N2在水中溢出，从而实现脱氮，然后进入好氧段去除污水中的有机物和NOX-N的硝化。

a优点：

①该工艺对污水的BOD和SS总处理效率为90%～95%，总氮的处理效率为70%以上；

②流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流；

b缺点：

①主要缺点是对P的去处率很低；

②反应池和二沉池较活性污泥法大幅增加；

③污泥回流量大，能耗较高；

④用于中小型污水处理厂费用偏高。

B适用条件：

该工艺一般适合于南方对出水水质要求脱氮的大中型城市污水处理厂。

C工艺流程见下图：

剩余污泥

沉沙池

回流污泥

初沉池

进水

格栅

出水

缺氧池

好氧池

二沉池

图2.3A/O脱氮工艺流程图

2.2.2.4A/O除磷工艺

A/O除磷工艺的功能是去处有机物和脱氮。

A工艺特点：

该工艺将曝气池分为前段缺氧和后段好氧段。

缺氧段不曝气，采用浸没式搅拌，DO不大于0.5mg/L。

好氧段进行曝气充氧，DO在2mg/L左右，在好氧段污水中的有机碳得到生物氧化降解，同时聚磷菌释放磷，在二沉池中对剩余污泥进行排放，达到除磷的效果。

a优点：

①去除有机物的同时可生物除磷；

②污泥沉降性能好；

③污泥硝化达到稳定；

④沼气可以回收。

b缺点：

①生物脱氮效果差；

②沼气回收利用经济效益差

③污泥渗出液需化学除磷。

A适用条件：

该工艺一般适合于南方对出水水质要求脱氮的大中型城市污水厂。

B工艺流程见下图：

剩余污泥

沉沙池

回流污泥

初沉池

进水

格栅

出水

缺氧池

好氧池

二沉池

图2.4A/O除磷工艺流程图

2.2.2.5A2/O工艺

A优缺点

a优点：

①本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱N除P工艺；总的水力停留时间少于其他同类工艺；

②在厌氧（缺氧），好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之忧；

③厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境和不同的微生物种群的有机配合，能同时去除有机物和除磷脱氮的功能；

④脱氮效果受回流液比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带的DO和硝酸态氧的影响。

b缺点：

①除磷效果很难提高，污泥增长有一定的限度，不易提高。

②脱氮效果有也难以进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；

③进入沉淀池的处理水要保持一定的DO，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释磷现象的发生；但DO浓度不宜太高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰；

B适用条件：

要求脱氮除磷的大型和较大型污水处理厂。

C工艺流程见下图：

沉砂池

厌氧池

缺氧池

二沉池

好氧池

回流污泥

回流混合液

初沉池

进水

出水

图2.5A2/O工艺流程图

2.2.2.6传统SBR工艺

传统SBR工艺也叫间歇式活性污泥法。

A特点:

a优点：

①流程十分简单，管理方便；

②合建式，占地省，处理成本较低；

③有脱氮除磷功能，处理较好；

④污泥同步稳定，不需厌氧消化；

b缺点：

①间歇周期运行，对自控要求高；

②变水位运行，电耗量高；

③脱氮除磷效果不太高；

④污泥稳定性不如厌氧消化。

B适用条件：

中小型污水处理厂。

C工艺流程见下图：

原污水

沉砂池

污泥浓缩池

SBR反应器

脱水

配水井

排水

消化

污泥处理

消毒剂

图2.6传统SBR工艺流程图

2.2.2.7氧化沟

氧化沟又称“循环曝气池”，是50年代由荷兰的Pasveer开发，属于活性污泥法的一种变形。

其基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环状渠道中不停的循环流动。

A工艺特点：

氧化沟一般采用延时曝气，并增加了脱氮功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。

由于氧化沟水深较浅（一般3m左右），流程较长，可以按照曝气器前作为缺氧段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，达到脱氮的目的。

①主要技术参数出如表2-1所示：

表2-1氧化沟工艺主要技术参数表

污泥负荷NS/[kgBOD5/（kgMLSS.d）]

0.05～0.15

水力停留时间T/h

10～24

污泥龄

/d

去除BOD5

5～8

去除BOD5，并硝化

10～20

去除BOD5，并反硝化

30

污泥回流比R%

50～60

污泥浓度Xmg/L

2000～6000

容积负荷[kgBOD5/（m3d）]

0.2～0.4

出水水质mg/L

BOD5

10～15

SS

10～20

NH3-N

1～3

TP

＜1

②氧化沟内的循环流量很大，进入沟内的原污水立即被大量的循环水所混合和稀释，因此具有很强的承受冲击负荷能力，对不易降解的有机物也具有较好的处理效果；

③处理效果稳定可靠，不仅可满足BOD5、SS的排放标准，还可以达到脱氮除磷的效果。

由于氧化沟的水力停留时间和污泥龄都很长，悬浮物、有机物在沟内可获得彻底的降解，活性污泥产量少且趋于稳定，一般不设初沉池和污泥消化池，有的甚至取消二沉池和污泥回流系统，简化了处理流程，减小了处理构筑物，使其基建费用低于一般活性污泥法。

⑤承受水质、水温、水量能力强，出水质好。

B缺点：

①一般除磷需另设厌氧池；

②机械曝气，设备数目多；

③氧化沟沟体占地面积较大；

④对于中、大型污水厂，基建费和运行费比普通活性污泥法高，同时无法得到生物能源。

C工艺流程：

格栅

沉沙池

二沉池

出水

剩余污泥

回流污泥

氧化沟

进水

图2.7氧化沟工艺流程图

D适用条件：

适用于中小型污水处理厂。

2.3具体工艺流程的确定

由于本设计的设计规模为8万m3/d，属于中小型污水处理厂，按照设计要求，采用氧化沟工艺，具体流程如下：

剩余污泥

泥饼外运

进水

中格栅

泵房

细格栅

沉砂池

分配井

三沟式氧化沟

浓缩池

贮泥池

污泥脱水机房

集水井

接触池

计量槽

出水

图2.8氧化沟工艺流程图

2.4主要构筑物的选择

2.4.1格栅

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵站、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，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，以减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。

2.4.2进水闸井

进水闸井与第一道格栅共建在一起。

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，确定合理的水泵及水泵站是污水处理厂的关键所在。

（1）污水泵站的特点及形式

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、地形条件、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。

污水泵站主要形式：

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，水泵台数不超过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。

对于自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴0）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。

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蝶阀，故需设计水设备，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。

（2）泵站的布置

该污水泵站设在污水处理厂内，与其它构筑物统一布置，为防止噪声污染，应用绿化带和公共建筑隔离，隔离宽度一般不小于30米。

泵站进出口比室外地面高0.2米以上。

每台泵应设置单独的吸水管，这不仅改善水力条件，而且可以减少杂质堵塞管道的可能性。

（3）泵房内部的排水

由于泵房较深，采用电动排水。

（4）泵房的通风设施

自然通风、机械通风