污水处理厂设计

摘要：本设计的主要任务是某城镇小型污水处理厂的工艺设计，设计规模为100000，采用了倒置的A2/O工艺。污水处理工艺为倒置的A2/O工艺，污泥处理工艺为污泥浓缩脱水工艺。该污水处理厂的污水处理流程为：污水从格栅到泵房到沉砂池，部分污水进入缺氧池，部分进入厌氧池，然后一起进入好氧池。从好氧池流出的混合液回流到缺氧池前。接下来污水进入二沉池，最后出水。在进入二沉池之前加入同步化学沉析，进行化学除磷，已达到一级A标。污泥处理流程为：二沉池排出的污泥首先进入浓缩池进行污泥浓缩，然后进入储泥池，最后进入污泥脱水间，进行污泥脱水，最后将污泥外运。本设计要改善污水高氮磷含量，与其他脱氮除磷工艺相比有以下优点：（1）对缺氧池和厌氧池采用分点进水方式,使缺氧池中的反硝化和厌氧池的生物除磷效果达到最佳。（2）采用混合液内回流形式,提高系统生物脱氮效率。（3）采用污水完全硝化,确保出水水质达到氨氮排放指标。设计结果表明，污水处理厂的处理后的出水达到一级A标。关键词：城市污水；倒置A2/O；脱氮除磷；工艺设计1.设计任务及资料1.1设计任务某城镇小型污水处理厂工艺设计。1.2设计资料1.2.1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：10万吨/天建设完成。流量变化系数KZ=1.31.2.2废水水质表1设计原水水质（mg/L）项目pH值BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)进水7.0-7.5120-180200-300150-25035-453-6出水6-9105010150.5该水经处理以后，水质稳定，且应符合国家《污水综合排放标准》（GB8978－1996）一级排放A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，COD还应去除水中的N，P以达到排放标准。1.3其他资料1.3.1厂址处理厂空地约80000m2，东西长400m，南北宽200m。1.3.2气象及地质该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为0.06%，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高4.0-5.0m，地坪平均绝对标高为4.5m。属长江冲击粉质砂土区，承载强度为7-11t/m2，地震裂度6度，处于地震波及区。全年最高气温38℃，最低0℃。夏季主导风向为东南风。极限冻土深度为17cm。全年降雨量为1000cm，当地暴雨公式为i=（5.432+4.383×lgP）/(t+2.538)×0.622，采用的设计暴雨重现期P=1年，降雨历时t=t+mt2,其中地面集水时间t1为10分钟，延缓系数m=2。污水处理厂出水排入距厂150m的隋唐河中，隋唐河的最高水位为4.6m，最低水位为1.8m。常年平均水位为3.00m。该地适于修建污水处理厂。1.4设计内容1．工艺流程选择；2．主体构筑物工艺设计计算；3．平面布置；1.5设计成果1．设计说明书（含工艺计算）一份；2．平面布置图一张；绘图比例（1:100~1:1000），配有风玫瑰图3.工艺流程图4.主体构筑物结构图1份5．计算机绘图。1.6基本要求1．工艺论证正确充分；2．流程选择合理，设计参数选择正确；3．说明书书写条理清晰，层次分明，文字通顺，格式规范，并附设计计算示意图；4．图纸表达正确，符合制图规范。1.7其他说明本次设计，由于时间原因，不进行污泥处置系统设计计算，只进行污泥处理构筑物的选择；不进行高程计算。1.8设计期限约5-6周（2013.9.18-2013.10.20）；设计成果电子版（说明书、图）于2013.10.20之前，发给指导老师。1.9参考书目1.《给水排水设计手册》；3．《三废处理工程技术手册》（废水卷）；3．《环境工程手册》（水污染防治卷）；4．《排水工程》（张自杰中国建筑工业出版社）；5．《废水处理工艺设计计算》；6．《给水排水工程专业毕业设计指南》；7．《环境工程毕业设计指南》；8．《水污染控制工程实践教程》2.污水处理工艺流程比较与选择2.1工艺方案的分析本项目污水处理的特点为：生活污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.60.3，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标，针对这些特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。而本设计污水中含有大量氮磷，因此采用具有较强脱氮除磷效果的生物处理工艺。2.2目前常用的生物脱氮除磷技术所有生物除磷脱氮工艺都包含厌氧、缺氧、好氧三个不同过程的交替循环，主要有三个系列：(1)A2/O工艺；(2)氧化沟工艺；(3)序批式反应器(SBR)。各种工艺有其独特的特点，简单介绍各种工艺。（1）SBR工艺SBR工艺是一种间歇运行的循环式活性污泥法，通过改变运行方式，合理分配曝气阶段和非曝气阶段的时间，创造交替运行的厌氧好氧条件，实现生物除磷脱氮。SBR工艺按周期进行，每个周期包括进水、反应(厌氧、缺氧、好氧)、沉淀、排水和闲置五个工序。SBR工艺有下述特点：(1)基建费用低，无需设置二沉池，工艺流程简单，可省去传统活性污泥法中曝气池与二沉池间的所有连接管道。(2)运行费用低：由于污泥回流比低(通常只有平均El流量的2O％)，同时通过去除营养盐类物质(同时反硝化)及生物耗氧率控制可使能耗降到最低。(3)抗冲击负荷能力较强，能有效地控制污泥膨胀从而使系统稳定运行。生物选择器能自动抑制丝状菌的增长。(4)节省占地面积，sBR的池子结构为矩形，易于扩建。主要缺点是：(1)全自动运行，对设备、自控系统质量及操作管理要求较高；(2)间歇周期运行，容积及设备利用率不高；(3)变水位运行，电耗增大；(4)设备台数多，增加了设备的维护工作量；(5)污泥稳定性不如厌氧消化好。（2）氧化沟工艺氧化沟是由活性污泥法演变发展成的一种新型污水处理工艺，它在水力流态上不同于传统活性污泥法，是一种首尾相接的循环流，污泥与污水的混合液保持V≥O．3m/s的水平推进速度，使污水的污泥的传质作用不断进行，效率很高，通过采取延时曝气，也使污水净化的同时，污泥得到稳定。目前在国内外较为流行的氧化沟有：卡鲁塞尔氧化沟、奥伯尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟及A／O法氧化沟。氧化沟是活性污泥法的一种改进型，具有除磷脱氮功能，废水和活性污泥的混合液在氧化沟中不断循环流动，因此氧化沟又名“连续循环曝气法”。由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力受到限制，导致占地面积大土建费用高，其推广运用受到影响。（3）A2/O工艺传统的A2/O工艺A2/O是2O世纪7O年代在厌氧缺氧工艺上开发出的同步除磷脱氮工艺，传统A2/O法即厌氧一缺氧一好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除。其流程简图见图l。原污水的碳源物质(BOD)首先进入厌氧池聚磷菌优先利用污水中易物降解有机物成为优势菌种，为除磷创造了条件，然后污水进入缺氧池，反硝化菌利用其它可利用的碳源将回流到缺氧池的硝态氮还原成氮气排入到大气中，达到脱氮的目的。A2/O工艺的优点是可以充分利用硝化液中的硝态氧来氧化BOD,回收了部分硝化反应的需氧量，反硝化反应所产生的碱度可以部分补偿硝化反应消耗的碱度，因此对含氮浓度不高的城市污水可以不另外加碱来调节pH。本工艺在系统上是最简单的除磷脱氮工艺，总的水力停留时间小于其它同类工艺；在厌氧(缺氧)、好氧交替运行的条件下，丝状菌不能大量繁殖，无污泥膨胀之虞，SVI一值小于l00，利于处理后污水与污泥的分离；厌氧池与缺氧池只设水下搅拌器，使污水与污泥充分接触，所需电量小，运行成本也低。传统A／O法的缺点：由于厌氧区居前，回流污泥中的硝酸盐对厌氧区产生不利影响；由于缺氧区位于系统中部，反硝化在碳源分配上居于不利地位，因而影响了系统的脱氮效果；由于存在内循环，常规工艺系统所排放的剩余污泥中实际只有少部分经历了完整的放磷、吸磷过程，其余则基本上未经厌氧状态而直接由缺氧区进入好氧区，这对于系统除磷是不利的。为了降低回流污泥中的硝酸盐，必须提高混合液回流量，回流量的提高增加电耗。改良倒置的A2/O工艺a)混合液内回流　混合液内回流是为了提高污水反硝化率,以达到提高生物脱氮效率而符合我国污水排放标准的目的。b)缺氧池与厌氧池的倒置　将缺氧池放在厌氧池前面,回流污泥、混合液和部分污水先进入缺氧池,回流污泥和混合液中的硝酸盐在此进行反硝化,以确保后边的厌氧池处于绝对厌氧状态,加强了对磷的去除效率。c)污水全部硝化　由于硝化反应主要取决于泥龄,所以要严格控制硝化的程度,按完全硝化进行设计。确保出水水质完全达到氨氮出水指标。d)部分污水(aQ)进入缺氧池,部分污水(bQ)进入厌氧池,分别为反硝化和生物除磷提供碳源,分配系数a和b根据水质条件计算确定,原则是脱氮除磷效果最佳。2.3工艺的比选对SBR工艺，氧化沟工艺，倒置的A2/O工艺的比选。SBR工艺适用于水量较小的污水处理厂，而本设计水量为10万吨/天，且对设备，控制管理要求高，因此不采用SBR工艺。而氧化沟工艺占地面积较大。相比于传统的A2/O工艺，改良倒置的A2/O工艺有以下优点：(1)对缺氧池和厌氧池采用分点进水方式,使缺氧池中的反硝化和厌氧池的生物除磷效果达到最佳。(2)采用混合液内回流形式,提高系统生物脱氮效率。(3)采用污水完全硝化,确保出水水质达到氨氮排放指标。2.4工艺流程图倒置A2O工艺流程图格栅曝气沉砂池厌氧池好氧池污泥回流栅渣砂水分离城市污水缺氧池浓缩池储泥池脱水间剩余污泥接触消毒池出水二沉池混合液内回流格栅曝气沉砂池厌氧池好氧池污泥回流栅渣砂水分离城市污水缺氧池浓缩池储泥池脱水间剩余污泥接触消毒池出水二沉池混合液内回流3.工艺流程的设计计算3.1设计流量平均流量：设计流量3.2中格栅城市污水含有大量悬浮物和漂浮物，故需要设置格栅以拦截较大的悬浮固体物质。格栅的间隙大小对污水处理运行有直接关系，目前设计采用格栅的间隙可分为三级：细格栅间隙为5~10mm，中格栅间隙为15~40mm，粗格栅间隙为10mm以上。格栅的间隙应根据水体的实际需要设置，想用一种规格格栅截留各种漂流物是行不通的，进水格栅的间隙和道数应根据处理要求设计。从城市污水处理厂实际运行资料表明，一般设计中多采用中格栅和细格栅二道[6]。主要设计参数：栅条宽度S=10mm；栅条间隙宽度b=30mm；过栅流速v2=0.8m/s；栅前渠道流速v1=0.55m/s；栅前渠道水深h=0.7m；格栅倾角75°；数量座；单位栅渣量取W1=0.02m3栅渣/1000m3污水。（1）栅条间隙数个（3.2-1）（2）栅槽宽度B（3.2-2）（3）进水渠道渐宽部分的长度设进水渠道宽B=0.1m，渐宽部分展开角α1=20o，此时进水渠道内的流速为0.77m/s（3.2-3）（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度（3.2-4）（5）通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面，（3.2-5）=0.10m式中，h1为设计水头损失，m；ho为计算水头损失，m，；g为重力加速度，m/s2；k为系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；为阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算。（6）栅前栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2=0.3m（3.2-6）（7）栅槽总高度L（3.2-7）式中为栅前渠道深，（8）栅渠过水断面积（3.2-8）栅渠尺寸（宽深）。（9）每日栅渣量W取污水，KZ=1.2，代入数据得（3.2-9）（10）格栅选择采用机械除渣。根据流量及设备选型表，选择两台XHG-1200型回转式格栅除污机。实际过流速度：（3.2-10）3.3进水泵房3.3.1水泵选择设计水量为120000m3/d，选择用台潜污泵（用备）[7]，则单台泵的流量为：（3.3-1）污水处理厂厂区最高水位6.42m，高出地面；最低水位-0.7m，低于地面（地面标高3m）。提升泵房最高水位与最低水位差为，则提升泵扬程为：H=3.42+3.70+3=10.12所需的扬程为10.12m。选择CP(T)-5110-400型沉水式污物泵，泵的性