氧化沟工艺的城市污水处理工程设计2823893167ec102de2bd8981

第页共25页1目录1设计概论1.1设计依据和设计任务1.1.1原始依据（1）设计题目:基于氧化沟工艺的城市污水处理工程设计（2）设计基础资料：原始数据:Q=150000m3/d，变化系数1.2进水水质：BOD5=230mg/lCOD=400mg/lSS=200mg/lTN=40mg/lTP=5.0mg/l水温10~30℃出水水质：BOD5=20mg/LCOD=60mg/lSS=20mg/lNH3-N=8mg/lTN=20mg/LTP=1mg/L厂址情况：规划污水处理厂场地的长宽比为1.5:1，厂区设计地坪绝对标高采用8.00m。污水处理厂出水排入距厂250米的河流中，该河流的最高水位约为7米，最低水位4米，常年平均水位约为6米。污水处理厂进水泵房处沟底绝对标高为3米。1.1.2设计内容和要求（1）设计说明书——说明设计任务、工程规模、水量水质、处理程度、工艺流程选择、设计参数、主要构筑物的尺寸及个数、主要设备情况说明及数量、平面布置及高程布置情况等。（2）设计计算书——各构筑物的计算过程、主要设备（水泵、鼓风机等）的选取计算过程、污水处理厂的高程计算过程等。（3）设计图纸——工艺流程图、污水污泥处理单体构筑物三视图、污水处理厂总平面布置图和高程布置图等。毕业设计内容的编排参考《上海水产大学本科学生毕业设计报告（论文）撰写规范》。1.1.3设计目的伴随着我国城乡经济的快速发展，不可避免的带来了各种各样的环境问题，环境污染，生态破坏。在“三废”污染问题中，水污染问题成为重中之重。水是生命之源，而我国又是一个严重缺水的国家，水资源分布不平衡，南多北少，东多西少，人均水资源占有量不到世界的平均水平。面对我国水资源紧缺的现状，面对我国各大河流、湖泊均不同程度的受到了污染的现状，我国推行了一系列旨在节约用水，保护现有水资源的政策。大规模建设污水处理厂，从源头治理，无疑是保护河流、湖泊不被污染的最好的办法。同时，经过污水处理厂处理的污水，其中BOD5、COD等主要污染物指标都得到了大幅下降，排水符合国家规定，不会对生态环境造成污染，经过进一步处理的污水，还可作为中水，可用于灌溉、浇花等市政用水，也可用于洗车、冲厕所，可有效的缓解我国水资源紧缺的现状，也保护了环境。通过对城市污水处理厂处理工艺的选择、设计，可以培养环境工程专业学生利用所学到的水污染控制理论，系统的掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑物结构设计与参数计算的能力。第页共25页21.2进出水水质处理水质达到设计要求。根据排水要求和进水水质，计算去除率如表1-1。表1-1各指标去除率Table1-1clearanceofeachtarget序号基本控制项目出水水质进水水质去除率1COD6040085.0%2BOD52023091.3%3SS2020090.0%4TN204050.0%5TP15.080.0%2工艺流程的确定2.1城市污水处理的现状和发展2.2污水处理中生物方法的比较2.2.1SBR工艺和氧化沟工艺的比较如前所述，SBR工艺和氧化沟工艺都比较适合于中小型污水厂，如果设计管理的好，都可以取得比较好的除磷脱氮效果。但是这两种工艺又各有优缺点，分别适用于不同的情况。SBR工艺由于采用合建式，不需要设置二沉地，同时由于采用微孔曝气，可以采用的水深一般为4～6m，比一般氧化沟的水深(3～4m)要深，因此在同样的负荷条件下，SBR工艺的占地面积小，如果污水处理厂所在地的征地费用比较高，对SBR工艺有利。SBR工艺中一个周期的沉淀时间是由活性污泥界面的沉速、MLSS浓度、水温等因素确定的，浑水时间是由滗水器的长度、上清液的滗除速率等因素决定的，对于一个固定的反应系统，沉淀时间和滗水时间的和基本上是固定的，一般都不应小于2小时，因此，每个周期的时间短，反应时间所占的比例就低，反应池的体积利用系数降低。对于对污泥稳定要求不高的污水厂，选择SBR工艺不利。(合建式氧化沟工艺也有这个缺点)。SBR工艺和交替式氧化沟需要频繁地开停进水阀门，曝气设备，滗水器等，因此，对自控设备的要求比较高，目前，某些国产设备的质量尚不过关，如果考虑进口，自控系统所占的投资比例将增加，而且将增大维修费用。在寒冷的气候条件下，因为表面爆气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，所以，在寒冷地区，采用氧化沟工艺，需要采取一些特殊措施，如将氧化沟加盖，而这些措施都使氧化沟工艺在和其它工艺竞争中，第页共25页3处于不利的地位。在一些水量非常小的小城镇，夜间几乎没有污水产生，这时候SBR工艺和交替式氧化沟工艺有优越性，曝气设备可以白天运转，夜间停止运行。2.2.2氧化沟的选择（1）选择目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。在污水脱氮除磷的工艺设计中必须具备厌氧、缺氧、好氧3个基本条件，但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大，从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。而卡鲁塞尔氧化沟将厌氧、缺氧、好氧过程集中在一个池内完成，各部分用隔墙分开自成体系，但彼此又有联系。该工艺充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。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。所以这里我们也将选择卡鲁塞尔氧化沟作为生物处理工艺。（2）比较Orbal氧化沟，即“0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger公司创建。由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。原污水交替地进入两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝气转刷的利用率（达59%左右），另外也有利于生物脱氮。。（3）Carrousel氧化沟的结构：由图2-1可见，Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.5～4.5ｍ，宽深比为2:1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器。图2-1Carrousel氧化沟平面结构图第页共25页4Fig.2-1Theichnographyplanofoxidationditch（4）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除BOD，但除磷脱氮的能力有限。2.3工艺流程的确定2.3.1工艺流程如图2-2图2-2氧化沟处理工艺流程图Fig.2-2Thetechnologicalflowofsheetoxidationditch2.3.2污水处理部分（1）格栅本污水处理厂设置粗、细两道格栅。格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。按栅条的种类可分为直棒式栅条格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅和活动栅条式格栅。由于直棒式格栅运行可靠，布局简洁，易于安装维护，本工艺选用直棒式格栅。格栅与水泵房的设置方式。（2）沉砂池沉砂池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种；按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单、截留物及颗粒第页共25页5效果较好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒藉重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水旋流的速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小权衡比较之后，考虑到拟建污水处理厂的水质特点，从实际处理效率和经济运行成本出发，决定采用平流式沉沙池。（3）氧化沟主要比较已经在前面叙述，采用Carrousel氧化沟。（4）沉淀池平流式沉淀池由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成；流入装置由配水槽、挡流板组成，流出装置由流出槽与挡板组成，缓冲层的作用时避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷，污泥区起贮存、浓缩和排泥作用，排泥方式有静水压力法、机械排泥法。辐流式沉淀池池型呈圆形或正方形，直径（或边长）6-60m，池周水深1.5-3.0m，用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05。可用作初沉池或二沉池。竖流沉式淀池池型可用圆形或正方形。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用4-7m。沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体。辐流沉淀池工艺成熟，适合范围广，故采用之。2.3.3污泥处理部分（1）污泥的处理要求污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。污泥处理要求如下：减少有机物，使污泥稳定化减少污泥体积，降低污泥后续处置费用减少污泥中有毒物质（2）工艺流程：第页共25页6城市污水处理厂所产生的污泥约为处理的水的体积的0.5%-1.0%左右。这些污泥一般富含有机物、病菌等，若不加处理随意堆放，将对周围环境造成新的污染。在几种常用的工艺中，b法仅对污泥做脱水处理，方法过于简单，不能起到污泥稳定的作用，其中的微生物也不能杀灭。C法则设备投资和运行费用过于昂贵，目前仅用于工业污泥和垃圾的处理。D法直接作用于农田，对重金属的含量要求十分严格，该污水处理厂同时处理生活污水和工业废水，其中工业废水中将不可避免的含有较多量的重金属。因此，经过几种工艺的比较，我们选用a法，污泥首先进入浓缩池，然后进入消化池，去除其中的大部分挥发性固体，然后经由带式压滤机脱水，最后运出厂外集中处置。其中污泥浓缩，脱水有两种方式选择，污泥含水率均能达到80%，方案如下：（1）方案一:污泥机械浓缩、机械脱水（2）方案二:污泥重力浓缩、机械脱水表2-1两种污泥浓缩方法比较Table2-1Comparingoftwosludgeconcentrationmethod项目方案一方案二主要构筑物①污泥贮泥池②浓缩、脱水机房①污泥浓缩池②脱水机房主要设备①浓缩池刮泥机①浓缩池刮泥机②脱水机占地面积小大絮凝剂总用量3.0-4.0kg/TDs≤4.0kg/TDS对环境的影响小大总土建费用小大总设备费用一般稍大由表2-1可见方案一优于方案二，因此本工程污泥处理工艺选用污泥机械浓缩，机械脱水。3污水处理系统设计计算3.1进水闸井3.1.1计算h/D=0.75，污水管管径D=1400mm，