A2O工艺深度处理及回用

毕业设计（论文）摘 要随着人们对环境保护的认识的加深，废水处理越来越受到重视，世界范围内，大量污水处理厂应运而生。本次毕业设计的内容完成A2/O法城市污水厂的初步设计。该污水处理厂位于大庆市高新技术开发区，主要用于生活污水的处理，处理规模为5万吨/天，出水严格执行污水处理厂污染排放标准(GB8978-1996)一级A类标准，污水深度处理并回用于绿化灌溉用水。污泥作厌氧消化处理，产生的沼气用作供热或者发电。所选择的A2/O工艺，能较好的去除SS和BOD5，并具有良好的脱氮除磷功能。污水处理的工艺流程为：由排水管网收集来的污水进入调节池，经过细隔栅进入曝气沉砂池，进入A2/O反应池，进入辐流式二次沉淀池，进入滤池，进入二氧化氯消毒设施，再进入巴氏计量槽，最后出水；污泥的流程为：从沉淀池排出的污泥进入集泥井，部分回流到A2/O反应池，剩余污泥进入污泥浓缩池，进入污泥消化池，再进入脱水车间，最后处理外运。本设计完成设计说明书和设计计算书各一份，污水处理厂总平面图及污水处理高程图各一张。关键词： A2/O工艺；深度处理及回用；厌氧消化；沼气利用；脱氮除磷92AbstractAlong with deeper and deeper cognition to environmental protection, more and more attention is paid to the treatment of waste water. Large numbers of municipal sewage treatment plant are built all over the world. What I do is to design a municipal sewage treatment plant.Locating in the development area of new and high techonology in Daqing City, the new plant adopts a Anaerobic-Anoxic-Oxic process, with a handling capacity of 50000m3 a day. Sreening, sand sinking, sedimentation, Anaerobic-Anoxic-Oxic biological treatment , filtration, and disinfection are the main unit operations involved in the treatment of waste water. These operations fullfil following tasks: removal of SS and BOD5; removal of and phosphorus and nitrigon; and removal or destruction of pathogenic bacteria and viruses. The outlet water of the plant meets the level one of the National Sewage Discharge Standard (GB8978-1996), thus it can be reused for irrigation of campus landscaping. After concentration and anaerobic disgestion, the surplus sludge is dewatered, and at last carried out of the plant. Marsh gas produced during anaerobic disgestion is collected for heating or power generation.A design specification, a caculation instruction, along with a plan and a altitude chart of the plant are finished .Key words：Anaerobic-Anoxic-Oxic; Removal of nitrogen and phosphorus; Power generation of marsh gas ; Reuse; Anaerobic disgestion前 言城市污水是城市发展中的产物。城市污水的早期处理是通过污水收集系统收集排放到附近下游水体，使其经过水体的稀释和自然净化变污为清，但是随着城市规模的发展，污水排放量大增，水质越来越复杂，水体的自净能力已经不堪污水治理的重负。大量的污水倾泄入水体和土壤，破坏了水体和土壤的自然生态，危害我们的身体健康，造成巨大的经济损失，制约了城市社会经济的可持续性发展，迫切需要开展污水处理工程，改善自己的生存环境。国际上，大规模的水污染治理是在第二次世界大战后，随着50年代经济蓬勃发展带来的60年代日益严重的环境污染而展开的。至70年代末，美国投入了数千亿美元兴建了18000余所城市污水处理厂；英国、法国、德国各耗费了巨额资金兴建了7000至8000座城市污水处理厂。 80年代，这些国家的污水处理水平又有进一步提高，兴建了一批具有脱氮除磷功效的设施，对水体质量改善和水环境保护起了重大的作用。我国从70年代提出“环境保护是我国的基本国策”后，兴建了一批污水处理设施和城市污水处理厂，特别是在改革开放以来，在工业废水治理和城市污水处理方面取得了一些进展。据1995年统计，在全国643座城市中，已经投入数百亿元资金建成了大中型城市污水处理厂167座。这些污水治理项目已经在水体污染、改善水体环境方面发挥了突出作用，但目前，在全国684个城市中仅有200余座在建和建成的城市污水处理厂，并且集中在80多个城市中，全国大约600个城市没有城市污水处理厂，全国城市污水处理率仅为20%左右，这一状况与国家提出“至2000年使水环境污染不断恶化的趋势得到控制，至2010年使总体环境质量得到改善”的发展目标极不相称，污水处理可谓任重而道远。本次毕业设计，我在荆国林老师的指导下设计5万吨的A2/O工艺污水处理厂，希望能通过本次设计，加深我对专业知识的了解，进一步学习污水处理流程和工艺，对各个构筑物的设计、管路计算、高程布置、平面规划及设计有更全面的认识，为将来能为环保事业略尽绵薄之力打下基础。目 录第一部分 设计说明书1第1章 设计概论11.1 设计任务及依据11.2 设计原则11.3 开发区自然条件21.4 设计水量与水质2第2章 工艺选择42.1 污水处理厂址选择42.2 污水处理工艺选择4第3章 主要构筑物的选择123.1 沉砂池123.2 二沉池123.3 污水深度处理设施133.4 污泥处理设施14第4 章 主要生产构筑物工艺设计174.1 调节池174.2 格栅间174.3 沉砂池174.4 配水井184.5 A2/O反应池184.6 鼓风机房184.7 二次沉淀池194.8 集泥井194.9 污水深度处理设施194.10 污泥处理设施214.11 巴氏计量槽22第5章 污水处理厂总体布置245.1 污水厂平面布置245.2 污水厂的高程布置26第6章 劳动定员及其附属构筑物316.1劳动定员316.2人员培训316.3技术管理326.4附属构筑物326.5附属化验设备32第7章 厂区建筑设计347.1设计范围347.2 建筑标准347.3设计主要内容347.4 装修标准35第二部分 设计计算书36第1 章 调节池36第2章 细格栅38第3章 沉砂池41第4章 配水井45第5章 A2/O生物反应池47第6章 二沉池58第7章 污水深度处理系统627.1 单层滤料普通快滤池627.2 ClO2消毒系统66第8章 污泥处理系统698.1 重力浓缩池698.2 贮泥池718.3 中温二级消化池718.4 真空转鼓过滤脱水机81第9章 计量设备83结语84参考文献85致谢87附图88第一部分 设计说明书第1章 设计概论1.1 设计任务及依据本次毕业设计的主要任务是完成大庆市高新技术开发区A2/O法城市污水处理厂的设计。工程设计内容包括1：进行污水处理厂方案的总体设计：通过调研收集资料，确定污水处理工艺方案；进行总体布局、竖向设计、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图。进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计、设备选型等。进行辅助建筑物（包括鼓风机房、泵房、加药间、脱水机房等）的设计：包括尺寸、面积、层数的确定；完成设备选型。设计依据:城镇污水处理厂污染物排放标准；中华人民共和国污水综合排放标准（GB8978-1996）；城市污水处理工程项目建设标准；城市污水处理及污染防治技术政策；典型生活污水水质资料。1.2 设计原则设计应遵循技术先进、安全可靠、质量第一、经济合理的原则，具体说来有以下几项2：必须遵循国家有关环境保护法律、法规，确保经过处理后的排放水的水质达到国家相关标准的要求；合理开发和充分利用各种自然资源，严格控制环境污染，保护和改善生态环境；针对本工程的具体情况和特点，采用目前国内成熟的先进技术，力求运行安全可靠、操作管理简单、处理效率高、经济成本合理，使先进性、可靠性和经济性有机的结合起来；构筑物和建筑物布置合理，工艺流畅，节约土地3；注意周边环境的保护，避免二次污染。1.3 开发区自然条件1.3.1 地理位置及地质地貌大庆市高新区位于黑龙江省西部，松辽盆地中央坳陷区北部，处于松花江、嫩江一级陆地上，无山无岭，地势平坦，地貌表现为波状起伏的平原。1.3.2 气象资料大庆地区处于欧亚大陆东岸，属于温带大陆性季风气候，降水的季节分布表现出明显的大陆性季风气候的特点，季节差异很大，冬季在蒙古冷高压的控制下，盛行西北风，寒冷干燥而漫长，降水量很少，热量严重匮乏，夏季在太平洋副热带高压的控制下，受东南季风的影响，高温多雨短暂，降水最多，且多为雷阵雨，主导风向为西南风；春秋两季为过渡季节，春季冷暖多变，干燥多风，秋季多寒潮，降温急剧。封冻期长，无霜期短。具体情况如下：年最高气温38.9，年最低气温-33.5，年平均气温5.0；年降水量403.9mm，日最大降水量70.3mm，蒸发量1363.0mm；日照2507.3小时；无霜期180天；年平均风速3.0米/秒，最大风19.0米/秒。1.3.3 水文资料高新区附近没有天然河流，有大量大大小小的常年水泡子，地表水文状况仍属闭流区，地表水碱性偏高。1.4 设计水量与水质1.4.1 设计水量该污水处理厂的近期设计污水量为50000 m3/d，平均流量为578.8L/s，总变化系数Kz=1.34，则最大流量为：Qmax=775.5L/s。1.4.2 污水水质及净化要求原水水质：BOD5（生化需氧量）=200mg/L ，SS（悬浮物）=220mg/L，CODcr（化学需氧量）=400mg/L， pH=6-8，TP =8 mg/L ，NH3-N=30mg/L，TN=40mg/L。 出水水质：由于该处理水将回用作绿化灌溉用水，根据城镇污水处理厂污染物排放标准的标准分级和处理工艺与受纳水体功能的对应关系，处理水应达到一级A类标准。污水经处理后应符合以下具体要求: CODCr60mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L，TN 15 mg/L，NH3-N5mg/L， TP=1mg/L。第2章 工艺选择2.1 污水处理厂址选择污水厂厂址选择应遵循应遵循的基本原则有4： 应选在地质条件较好的地方，并与选定的工艺相适应； 应尽量少占土地和不占良田； 应考虑周围的环境卫生条件，设在城镇集中给水水源的下游并尽可能在夏季主风向的下方，距离城镇或者生活区300m以上； 应设在靠近电源的地方，并考虑排水、排泥的方便；本开发区在总体规划、专业规划及开发区建设中，已按自然地形，用地规划预留了污水处理厂位置。该厂地址于301国道东侧，地质条件较好，距大学城约1500m，处理水可直接用于大学城各高校的绿化灌溉。2.2 污水处理工艺选择2.2.1 水质及处理程度污水处理厂进、出水水质指标如表1-2-1：表1-2-1 进出水水质指标序号项 目进 水/ （mg/L）出 水/ （mg/L）1BOD5200202CODCr400553SS220184TN40155NH3N3056TP81污水的处理程度的计算式为3： （1-2-1）式中 E污水的处理程度，%； Ci未处理污水中某种污染物的平均浓度，mg/L； Ce允许排入水体的一处理污水中该种污染物的平均浓度，mg/L。SS的处理程度BOD5的处理程度COD的处理程度TN的处理程度NH3-N的处理程度TP的处理程度2.2.2 处理工艺的选择原则1工艺选择的原则主要有以下几点： 技术合理； 经济节能，耗电小，造价低，占地少； 易于管理； 重视环境。 工艺选择的主要考虑因素如下： 污水的处理程度这是污水处理工艺流程选定的主要依据，而污水的处理程度由主要取决于处理水的出路、去向。工程造价与费用工程造价和运行费用也是工艺流程选定的重要因素。当然处理水应达到的水质标准是前提条件，这样以原污水的水质、水量及其他自然状况为已知条件，以处理水应达到的水质指标为制约条件，而以处理系统最低的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系。减少占地面积也是降低建设费用的重要的措施。从长远考虑，它对污水处理厂的经济效益和社会效益有重要的影响。当地各项条件当地地形、气候等自然条件也对污水处理工艺流程的选定有一定影响。例如，若有开发利用价值不大的旧河道，可考虑选用稳定塘、土地处理系统等自然生物处理系统。在寒冷地区，采用适当的技术措施后，在低温季节也能正常运行，并保证出水合格，而处理构筑物都硬件在露天，以减少建设与运行费用。当地原材料和电力供应等具体问题时也应考虑的问题。原污水水量及污水流入概况除水质外，原污水水量也是选定处理工艺需要考虑的因素。水质、水量变化较大的原污水应考虑设调节池、事故贮水池或选用承受冲击负荷能力较强的处理工艺。工程施工的难易程度和运行管理需要的技术条件也是选定处理工艺流程需要考虑的因素。地下水位高、地质条件较差的地方，不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。223 可选择工艺简介该污水处理厂日处理能力约5万吨，属于中小规模的污水处理厂。且该设计对脱氮除磷有要求，根据城市污水处理和污染防治技术政策推荐，以及国内外工程实例和丰富的经验，比较成熟的适合中小规模具有除磷、脱氮的工艺有：A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟及其改良工艺。A/O工艺、A2/O工艺、各种氧化沟工艺、SBR工艺这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的除磷脱氮工艺。A2/O处理工艺4（如下图所示）图1-2-1 A2/O处理工艺图A2/O处理工艺是AnaerobicAnoxicOxic的英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺是在厌氧好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷5,6的功能。A2/O工艺的同步脱氮除磷机制由两部分组成：一是除磷，污水中的聚磷菌在厌氧状态下（DO0.3mg/L），分解体内聚磷释放出无机磷，再好氧状态下又将其更多地吸收，以剩余污泥的形式排出；二是脱氮，缺氧段应控制DO0.7mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中的BOD作为氢供给体（有机碳源）将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气或一氧化二氮逸入大气，达到脱氮的目的。其处理污水的过程为：A2/O反应池分为三大部分，分别为厌氧、缺氧、好氧区。原污水从进水井内首先进入厌氧区，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。污水经过第一厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q（Q原污水流量）。混合液从缺氧反应器进入好氧反应器曝气器，这一反应器单元是多功能的，去除BOD5、硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都很重要，混合液中含有NO3-N，污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD5则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应器。A2/O工艺的特点：厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境和三种不同种类的微生物菌群有机配合，同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。 在同时具有脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最简单，总的水力停留时间也少于其他工艺。厌氧-缺氧-好氧交替运行，丝状菌不会大量繁殖，SVI值一般小于100，可防止污泥膨胀，还具有改善污泥沉降性能的作用，减少了污泥的排放量。能提高污水中难降解污染物的去除效果，运行效果稳定，技术先进成熟，管理简单，运行费用较低，国内工程实例多，易获得工程管理经验。处理构筑物较多、污泥回流量较大、能耗高，沼气利用效果较差。污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。氧化沟7图1-2-2 氧化沟构造和工艺图严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。氧化沟具有以下特点： 工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。 运行稳定，处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。 能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。 污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为2030 d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。 可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。 基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3 -N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。 其处理效果会受到气温的影响，温度低于4度时BOD的去除率相当低，故氧化沟工艺不适合北方严寒地方。常见的氧化沟主要有：卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、三沟式交替式氧化沟，各种类型氧化沟的特点、性能见下文。图1-2-3 卡鲁塞尔氧化沟工艺图Carrousel原指游艺场中的循环转椅，如图1-2-3，为一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停的循环流动，采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装一个。靠近曝气器下游的区段为好氧区，处于曝气器上游和外环的区段为缺氧区，混合液交替进行好氧和缺氧，不仅提供了良好的生物脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。图1-2-4 Orbal 氧化沟工艺图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。图1-2-5 三沟式氧化沟工艺图三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger公司创建，如图1-2-5。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。三沟式氧化沟流程简洁，具有生物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。SBR工艺4,8SBR是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。SBR池通常每个周期运行4-6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量的冲击负荷。其运行周期如下图：图1-2-6 SBR工艺运行周期示意图SBR工艺具有以下特点： SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。 处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的（尽管是处于完全混合状态中），随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。 有较好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。 污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。 SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺比较多，为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺进行经济技术比较。表1-2-2 适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较 工艺名称氧化沟工艺A/O工艺A2/O工艺SBR工艺优点处理流程简单，构筑物少，基建费用省；处理效果好，有稳定的除P脱N功能；对高浓度的工业废水有很大稀释作用；有较强的抗冲； 能处理不容易降解的有机物；污泥生成量少，污泥不需要消化处理，不需要污泥回流系统；技术先进成熟，管理维护简单；国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验；对于中小型无水厂投资省，成本底；无须设初沉池，二沉池。污泥沉降性能好；污泥经厌氧消化后达到稳定；用于大型水厂费用较低；沼气可回收利用。具有较好的除P脱N功能；具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥可靠；管理维护简单，运行费用低；沼气可回收利用；国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验。流程十分简单；合建式，占地省，处理成本底；处理效果好，有稳定的除P脱N功能；不需要污泥回流系统和回流液；不设专门的二沉池；除磷脱氮的厌氧，缺氧和好氧不是由空间划分的，而是由时间控制的。缺点周期运行，对自动化控制能力要求高；污泥稳定性没有厌氧消化稳定；容积及设备利用率低；脱氮效果进一步提高需要在氧化沟前设厌氧池；不适宜在低温条件下运行用于小型水厂费用偏高；沼气利用经济效益差；污泥回流量大，能耗高。处理构筑物较多；污泥回流量大，能耗高；用于小型水厂费用偏高；沼气利用经济效益差。间歇运行，对自动化控制能力要求高；污泥稳定性没有厌氧消化稳定；容积及设备利用率低；变水位运行，电耗增大；除磷脱氮效果一般。 综合考虑以上因素，并结合大庆市高新技术开发区冬季持续时间长、平均温度低的实际，本设计选择A2/O工艺。因为这种工艺具有较好的除P脱N功能； 具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥可靠；管理维护简单，运行费用低9,10,11；沼气可回收利用；国内工程实例多（在严寒的北方也有成功运行的案例），容易获得工程设计和管理经验技术先进成熟，运行稳妥可靠，最为重要的是该工艺总水力停留时间少于其他同类工艺，占地面积相对较小。第3章 主要构筑物的选择3.1 沉砂池沉砂池12一般设在污水处理厂的前端，其作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒，以保护水泵和管道免受磨损，缩小处理构筑物的容积，提高污泥有机组分的含率。沉砂池的类型的类型按其水流水流方向的不同，可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池等，其中曝气沉砂池的集沙槽的一侧装有曝气装置，使池内的水流产生于主流垂直的横向旋流，在旋流产生的离心力的作用下，密度较大的无机颗粒被甩向外侧沉入集沙槽；另外，由于水的漩流运动，增加了无机颗粒之间的相互碰撞和摩擦的机会，把表面附着的有机物除去，使沉砂中的有机物的含量低于10%，除砂效率受水量的变化的影响较小，且能起到预曝气的作用7。结合处理量，本设计采用曝气沉砂池。3.2 二沉池沉淀池设在A2/O反应池之后，对污水中以微生物为主体的相对密度较小的，且因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行沉淀分离。其处理对象具有浓度高（2000-4000mg/L）、有絮凝性、质轻、沉速慢等特点，沉淀时泥水之间有清晰的界面，属于成层沉淀。此外，二沉池还有污泥浓缩的作用13。按水流方向，常见的二沉池有平流式、辐流式、竖流式3种形式。每种沉淀池均包括5个区，即进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区，沉淀池各种池型的优缺点和使用条件11见表1-3-1。表1-3-1 各种沉淀池比较池型优点缺点适用条件平流式沉淀效果好；对冲击负荷和温度变化的适应能力较强；施工简易，造价较低池子配水不均匀；采用多斗排泥时，每个排泥斗需要设排泥管单独排泥，操作量大，采用链带式刮泥机排泥时，链带的支承件和驱动件都浸于水中，易锈蚀；占地面积适用于地下水位较高级地质较差的地方；适用于大中小型污水处理厂 序表1-3-1池型优点缺点适用条件竖流式排泥方便，管理简单；占地面积较小池子深度大，施工困难；对冲击负荷和温度变化的适应能力较差；造价较高；池径不宜过大，否则布水不均匀适用于处理水量不大的小型污水处理厂，常用于地下水位较低的地区辐流式多为机械排泥，运行较好，管理较简单；排泥设备已趋定型；对池底污泥的干扰小，容积利用率高机械排泥设备复杂，对施工质量要求较高适用于地下水位较高地区；适用于大中型污水处理厂综合考虑各种池型的优缺点、适用条件、拟建污水处理厂的处理量及高新区的地质状况，辐流式沉淀池有较大的优势，本设计采用辐流式二沉池。3.3 污水深度处理设施随着经济发展和城市化进程的加快，我国目前相当部分城市严重缺水，已影响到人民群众的生活及社会的可持续发展，污水处理后回用已成为缓解水资源危机的一种重要手段14。城市污水的深度处理的基本方法有15：物理方法（筛滤截留、重力分离、离心分离等）、化学方法（化学沉淀、中和、氧化还原、电解）、物理化学法（离子交换、萃取、气体与吹脱、吸附处理）、膜分离技术（电渗析、扩散渗析、反渗透、超滤）、生物法，污水再生利用技术通常需要多种工艺的合理组合。二级出水砂滤消毒工艺（二级出水添加絮凝剂）是传统简单实用的污水深度处理工艺，利用砂滤去除水中细小颗粒，再经消毒制取再生水，可用作工业循环冷却用水，城市市政用水（浇洒、绿化等）等2,16。本设计拟采用此工艺。3.3.1过滤设施为了去除水中呈分散悬浊状的无机质和有机质粒子，污水回用处理普遍采用过滤工艺16。过滤具有以下作用：进一步去除污水中的生物絮体和悬浮物；进一步降低出水的有机物含量，对重金属、细菌、病毒也有较高的去除率；去除化学絮凝过程中产生的铁盐、铝盐、石灰等沉积物，去除水中的不溶性磷。常用的滤池有以下几种：普通快滤池（包括单层滤料和双层滤料两种）、接触双层滤料滤池、虹吸滤池、无阀滤池（包括重力式和压力式两种）、压力滤池。根据拟建污水处理厂的规模、进水及出水水质、管理运行经验的获得等因素，并综合考虑各种滤池的性能特点，本设计拟采用单层滤料普通快滤池，滤料为石英砂。单层滤料普通快滤池具有以下性能特点：运行管理可靠，又成熟的运行管理经验；池深较浅；一般为大阻力配水，需设置冲洗设备。3.3.2 消毒设施污水经过二级处理以后，水质改善，细菌含量大幅度减少，但细菌的绝对值仍很可观，并存在病原菌的可能，为防止对人类健康产生危害和对生态造成污染，在污水排入水体前应进行消毒，污水处理厂最常用的消毒剂仍是液氯，其次尚有次氯酸钠、二氧化氯、臭氧17，近年刚刚兴起紫外线消毒。二氧化氯中氯的以正四价态存在，活性可为氯的2.5倍，故具有较高的杀菌效果；且二氧化氯不与水中的有机物发生反应，避免生成有毒的有机卤代烃，有除臭、脱色的能力13。本次设计拟采用二氧化氯消毒。3.4 污泥处理设施3.4.1 重力浓缩池为去除污泥中的大量水分，从体积上减量，常将污泥进行浓缩处理。污泥浓缩的主要方法有重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩、带式浓缩机浓缩和转鼓机械浓缩。重力浓缩是利用污泥中固体颗粒与水之间的相对密度差来实现泥水分离的，其特征是区域沉降，其具有贮存污泥能力强，操作要求不高，运行费用低，动力消耗小等优点13,18，且是目前应用最多的污泥浓缩法，具有丰富的工程经验，本次设计拟采用重力浓缩法。重力浓缩池设设于厌氧消化池之前，用于处理二沉池污泥。3.4.2 中温厌氧消化系统由于污水污泥中含有50%以上的有机物，极易腐败，并产生恶臭，需要对其进行稳定化处理，常用的污泥稳定化工艺有：厌氧消化、好氧消化、好氧堆肥、碱法稳定和干化稳定等。目前厌氧消化在世界上应用较为广泛，技术较为成熟，具有广阔的应用前景。其优点有：有机物降解率高、如果气体被利用，可降低净运行费用；应用性广，生物固体适合农用，病原体活性低；总污泥量减少，净能量消耗低。污泥厌氧消化的原理：伯利特等人提出厌氧消化三阶段理论：第一阶段：有机物在水解和发酵细菌的作用下，使碳水化合物、蛋白质、脂肪，经水解和发酵作用转化成单糖、氨基酸、脂肪酸、甘油、二氧化碳等。第二阶段：在产氢和产乙酸菌的作用下，把第一阶段的产物转化成氢、二氧化碳和乙酸。第三阶段：通过产甲烷菌的作用，将氢和二氧化碳转化成甲烷或对乙酸脱羧产生甲烷。有机厌氧消化模式图如图1-3-1：图1-3-1 有机物厌氧消化模式图厌氧消化工艺按消化温度的不同可分为中温消化（适应温度区为30-38）和高温消化（适应温度区50-57）。高温消化对寄生虫的杀灭率高，可达99%，且有机物降解率高，反应速率快，能改善污泥脱水性能，但消化过程中出现挥发性有机酸积累的现象，使运行不稳定，中温消化则不会出现这种情况，且高温消化过程中上清夜水质不好，含有大量固体颗粒。按运行方式的不同可分为一级消化和二级消化，一级消化是指在一个消化装置内完成全过程的消化，二级消化是将消化池一分为二，污泥先在一级消化池中进行消化，然后进入二级消化池，继续消化并浓缩。二级消化可避免一级消化热量浪费、污染环境等问题。两级中温厌氧消化产生的污泥更稳定，更容易脱水17,18。根据各种消化工艺的特点及大庆冬季气温低的现实，本次设计拟采用中温两级厌氧消化19。选定工艺和核心构筑物后，污水处理厂的处理流程也就确定了：由排水管网收集来的污水进入调节池，经过细格栅进入沉砂池，进入A2/O反应池，进入辐流式二次沉淀池，进入滤池，进入二氧化氯消毒设施，再进入巴氏计量槽，最后出水；污泥的流程为：从沉淀池排出的污泥进入集泥井，部分回流到A2/O反应池，剩余污泥进入污泥浓缩池，进入污泥消化池，再进入脱水车间，最后处理外运。流程图见图1-3-2。 图1-3-2 污水厂处理工艺流程图第4章 主要生产构筑物工艺设计4.1 调节池生活污水的水量随时间的变化幅度较大，为保证后续构筑物或设备的正常运行，须设调节池，对废水的水量进行调节，废水由排水管网收集来以后首先进入调节池，然后再泵入后续构筑物13。调节池的主要设计参数为：容积16128 m3，池内有效水深4.5m，采用方形池，长宽均为60m；进水管标高为地坪下-2.0m；池底设集水坑，水池以i=0.01的坡度坡向集水坑，配置20台QJB4/12-615/3-480潜水搅拌机，潜水搅拌机的性能参数为：电机功率4kW，额定电流14A， 叶轮转速980r/min。选用5台300QW800-18型潜水泵，4用1备，潜水泵性能参数为：流量752 m3/h，扬程15.9m，电机功率45kW，转速980r/min，排出口径300mm。4.2 格栅间设两道进口细格栅一道机械细隔栅和一道人工应急隔栅，安装在调节池与沉砂池的连接渠道上，用于去除进厂污水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理工艺的安全运行。主要设计参数为：过栅流速0.9m/s，栅前水深0.75m，格栅倾角60，栅隙宽度10mm，过栅水头损失0.077m，单个隔栅宽度1.2m，栅槽总宽度3.0m，栅后槽总高度1.127m，进水渠道渐宽部分长度1.37m，格栅与出水总渠道连接处的渐窄部分长度0.69m，栅槽总长度4.2m，格栅的运行由格栅前、后水位差自动控制。工作台台面高出栅前最高水位0.50m，台上设安全和冲洗设备，工作台两侧过道宽度为0.80m，台正面宽度为2.0m。选用阶梯式格栅除污机20，确定参数后工厂定做。栅渣由设于平台面以下的国产无轴螺旋输送器输出后外运处置。4.3 沉砂池沉砂池采用曝气沉砂池（设两格），旋流速度为0.28m/s，水平流速v1=0.09m/s， 最大流量时的停留时间t=2min，池长11m，池总宽度4.31m，每格宽度2.1m，每小时所需的空气量559 m3 ，沉砂斗总容积3 m3，单个沉砂斗容积1.5 m3，沉砂室高度0.66m，沉砂池坡向沉砂斗的坡度0.3，沉砂斗侧壁与水平面的夹角700，有效水深h2=2.0m，超高0.3m，沉砂室高度0.66m，总高度3.0m。根据处理量选配砂水分离器：污水厂处理量为2792 m3/h，选择SFXA-30型砂水分离器（其性能参数为：处理水量3000 m3/h，电机功率1.5kW）。4.4 配水井 设计采用堰式配水井，进水管管径1000mm，进水从配水井底部中心进入，经等宽度堰溢流入2个水斗，再由管道接入2座A2/O反应池，配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管，配水管管径800mm，堰上水头0.29m，堰顶厚度0.8m，配水井漏斗上口径1500mm。4.5 A2/O反应池A2/O生物池分两组（共2座），污泥负荷为013kg BOD5/（kgMLSSd），污泥浓度为3.0g/L，混合液回流比200%，污泥回流比100%。单池平面尺寸为69.67m38.1m（包括隔墙厚度），池深为5.5 m（有效水深为4.5 m），每池分三区厌氧区、缺氧区及好氧区。单池厌氧区、缺氧区分别设两道导流墙。单池厌氧区和缺氧区分别选用8台QJB1.5/8-400/3-740型潜水搅拌机，8台均匀分布。单池好氧区设有3821个进口膜式微孔曝气器，曝气量为13m3/（h个）。每池设有3根进气总管，每根总管设有1个进口电动空气调节蝶阀（用于调节供氧量），进气管道干管直径DN800mm；第一至四廊道采用双侧供气支管，第一、二廊道支管直径DN400mm，第三、四廊道支管直径DN360mm，第五廊道采用单侧供气支管，支管直径DN250mm。设进水井和出水井，进水井平面尺寸4.5m4.5m，进水孔尺寸1.55 m1.0m；出水井平面尺寸2.0m6.5m。进水管径DN680mm，污泥回流管径DN770mm，出水管径DN1000mm。污泥回流量2500m3/h，设回流泵房一座，内设3台300QW1100-28A型潜水泵（2用1备）。混合液回流量5000 m3/h，设回流泵房两座，每座内设3台300QW1100-28A型潜水泵（2用1备）。在该池中独辟厌氧区除磷及设置前置反硝化区脱氮等有别于常规氧化沟的池体结构，充氧方式采用高效的鼓风微孔曝气、智能化的控制管理，这大大提高了氧的利用率，在确保常规二级生物处理效果的同时，经济有效地去除了氮和磷。4.6 鼓风机房鼓风机房的土建部分一次建成，其平面尺寸为30.6m9.8m。机房内设4台进口单级离心鼓风机（型号为KA22SGL225，电机功率为500 kW），该机带有可调节扩散器，风量调节范围为额定流量的45%100%，风机控制系统可根据生物池内的溶解氧含量自动调节单机的送风量及机组开启台数，实现了生物池充氧系统的智能化控制管理，使整个生物处理系统得以经济、正常地运行。该风机具有整机体积小、能耗低、效率高、噪声小等特点，随机配有进、出口空气消音器，进口配有空气过滤器。风机房内还设有1台国产10 t电动单梁起重机用于设备的安装及维护。4.7 二次沉淀池二次沉淀池分为两组共两座。二沉池采用中心进水，周边出水辐流式沉淀池，每座池内径42m，为半地下式钢筋砼结构。单池沉淀区容积2777.76m3，表面负荷1.008m3/（m2h），停留时间2.5h，沉淀部分有效水深2.2m，超高0.3m，污泥区高度4.1m，池底径向坡度0.05，污泥斗上直径4.0m，下直径2.0m，高度1.73m，二沉池总高度7.12m。出水采用周边集水槽（集水槽外框距池壁0.8m），集水槽宽0.66m，深0.83m，每池一个出水口。双侧三角堰板（90）出水，三角堰中距0.25m，堰上负荷1.67L/（sm），堰上水头0.04m,共1102个三角堰本设计采用DZG型单周边传动刮泥机。4.8 集泥井集泥井设于二沉池之后，外圈半径4.6m，内圈半径3.0m，采用钢筋砼结构。集泥井内设有回流污泥泵和剩余污泥泵，均采用进口潜污泵。设一大一小两台回流污泥泵，最大回流比为100%。大泵（型号350QW-1440-5.5-37）流量1440 m3/h，扬程5.0m，转速980转/分，电机功率37kW，效率76%。小泵（型号300QW-720-6-22）流量720 m3/h，扬程5.8m，转速970转/分，电机功率22 kW，效率74%。集泥井内还设有两台剩余污泥泵，单台流量400 m3/h，扬程10.0m，转速1470转/分，电机功率18.5 kW，效率81.2%。4.9 污水深度处理设施4.9.1 单层滤料普通快滤池设计采用单层滤料普通快滤池，共9个，分3行排列，滤料为石英砂，二级出水在进入滤池前添加铁盐或铝盐混凝剂。滤速5m/s，冲洗强度14L/（sm2），冲洗时间6min，冲洗周期12h，有效工作时间23.8h。单池面积58.8，长8.75m，宽6.73m。滤料层厚度0.7m，承托层厚度0.45m，砂面上水深1.7m，超高0.3m，滤池总高度3.15m。单池冲洗量0.823 m3/s，设四个冲洗排水槽，槽长6.73m，两槽中心距 2.2m，槽内流速0.6m/s，排水槽设置于滤层面上1.15m。集水渠采用矩形断面，渠宽0.75m，渠始端水深0.86m，集水渠底低于排水槽底1.06m。配水采用大阻力配水系统，配水干管采用矩形断面暗渠结构，干渠始端流速1.3m/s，流量1.823 m3/s，干渠平面尺寸0.8m0.8m。设70根配水支管，支管直径80mm，长度2.86m，中心距0.25m，支管流量0.012 m3/s，流速2.39m/s，支管上设孔眼，孔径12mm，每根支管18个孔眼，分两排交错排列，孔眼中心距0.32m。冲洗水箱容积445m3，圆形水箱直径12.7m，水深3.5m，水箱设置高度8.3m。浑水进水、废水排出和过滤后清水均采用暗渠输送，冲洗水采用管道，参数如下表表4-1 主干管渠参数管渠名称流量/（ m3/s）流速/（m/s）管渠截面积/ m2管渠断面有效尺寸/mm浑水进水渠清水进水渠冲洗进水管废水排水渠0.730.730.8230.8231.01.02.141.270.720.720.500.84bh=1.20.6bh=1.20.6D冲=0.8bh=1.20.74.9.2 ClO2消毒设施本设计采用ClO2消毒系统。消毒系统主要包括二氧化氯