日处理16万吨城市生活污水处理厂的初步设计-卡鲁塞尔式氧化沟.doc

日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 0 - 日处理日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计万吨城市生活污水处理厂的初步设计 目录目录 日处理日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计万吨城市生活污水处理厂的初步设计 .1 目录目录 .1 第一章第一章 设计概况设计概况 .3 1.1 设计依据和设计原则.3 1.1.1原始依据3 1.1.2设计原则4 1.2 设计内容和要求.4 1.3 设计目的.5 1.4 设计任务.5 1.4.1工程规模5 1.4.2进水水质5 1.4.3出水要求5 第二章第二章 工艺流程的确定工艺流程的确定 .6 2.1 城市生活污水处理的现状和发展.6 2.1.1当前存在的问题6 2.1.2今后的发展趋势7 2.2 污水处理中生物方法的比较.7 2.2.1适合于中小型的污水处理厂的脱氮除磷工艺7 2.2.2 sbr工艺和氧化沟工艺的比较9 2.2.3氧化沟较普通活性污泥法的优点10 2.2.4氧化沟的选择10 2.3 工艺流程的确定.13 2.3.1工艺流程图13 2.3.2格栅13 2.3.3 沉砂池.14 2.3.4 氧化沟.14 2.3.5 消毒.14 2.3.6污泥处理15 第三章第三章. 基本构筑物计算基本构筑物计算 16 3.1 格栅.16 3.1.1设计说明16 3.1.2设计计算16 3.2 提升泵房.18 3.2.1设计说明18 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 1 - 2.2.2设计计算18 3.3 沉砂池.19 3.3.1 设计说明.19 3.3.2 设计计算.19 3.4 氧化沟工艺设计.21 3.4.1设计说明21 3.4.2 设计计算.21 3.4.3卡鲁塞尔式氧化沟的应用前景26 3.5 二沉池.26 3.5.设计说明.26 3.5.设计计算.26 3.6 消毒.28 3.6.1设计说明28 3.6.2设计计算29 3.7 污泥泵房.30 3.7.1设计说明30 3.7.2设计计算30 3.8 污泥浓缩池.31 3.8.1设计说明31 3.8.2设计计算31 3.9 污泥消化系统.32 3.9.1设计说明32 3.9.2设计计算32 3.10 贮泥池.34 3.10.1 设计说明.34 3.10.2设计计算34 3.11 脱水机房.35 3.11.1设计说明35 3.11.2设计计算35 第四章第四章 污水处理厂总体布置污水处理厂总体布置 .36 4.1 污水厂厂址选择.36 4.1.1污水厂厂址选择应遵循下列各项原则36 4.2 污水厂平面布置原则.36 4.2.1处理单元构筑物的平面布置36 4.2.2管、渠的平面布置37 4.2.3辅助建筑物37 4.2.4本设计污水处理厂的平面布置37 4.3 污水厂的高程布置.38 4.3.1污水厂高程的布置方法38 第五章第五章.工程造价及成本分析工程造价及成本分析 38 5.1 工程造价.38 5.2 成本分析.38 1电费计算38 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 2 - 2. 药剂费用：39 3年成本表.39 第六章第六章 劳动定员劳动定员 .40 6.1 生产组织.40 6.2 劳动定员.40 6.3 人员培训.41 6.4 劳动定员.41 6.5 劳动定员和运行费用.41 6.6 运行费用和成本.41 小小 结结 .42 参考文献：参考文献： .43 第一章第一章 设计概况设计概况 1.1 设计依据和设计原则设计依据和设计原则 1.1.1 原始依据原始依据 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂初步设计 （1）依据资料： 国家及地方有关环境保护法律法规和技术政策； 污水水质水量情况通过分析确定； 中华人民共和国给排水设计规范1997 年版，给水排水设计手册 （中国建筑工业出版社，2003.10）和环境工程手册水污染防治卷（张自杰 主编，高等教育出版社，1996 年）； 同类污水工程实践经验。 （2）城市概况 jj地处东径113o57116o53,北纬28o47-30o06。全境东西长270公里,南北 宽140公里,总面积18823平方公里,占江西省总面积的11.3%,其中市区规划面积 715平方公里,建成区面积48平方公里.、 jj地势东西高,中部低,南部略高,向北倾斜,平均海拔32米(市区海拔20米), 修水九岭山海拨1794米,为jj最高峰,星子县蛤蟆石附近的鄱阳湖底,海拔-9.37 米,为全市最低处.全市山地占总面积的16.4%,丘陵占44.5%,湖泊占18%,耕地 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 3 - 365.22万亩,俗称“六山二水分半田,半分道路和庄园“. jj地处中亚热带向北亚热带过渡区,年平均气温16-17c;年降雨量1300-1600 毫米,其中40%以上集中在第二季度;年无霜期239-266天,年平均雾日在16天以下. 1.1.2 设计原则设计原则 严格遵守国家及地方有关环保法律法规和技术政策； 考虑综合给水排水系统，总体设计布局合理； 贯彻经济性与可靠性并重的设计原则，在达到给定设计情况下，合理降低 工程造价和运行费用，提高工程效益，同时最大限度地提高系统的可靠性； 采用技术先进，运行可靠，操作管理简便的工艺，使先进性和可靠性有机 地结合起来； 在总体规划指导下，结合实际情况，尽量减少投资和占地； 在工程设计中贯彻节能的原则，最大限度地降低污水的处理成本； 最大限度地降低二次污染。 1.2 设计内容和要求设计内容和要求 （1）根据水量水质条件和设计资料，设计二级污水处理厂一座。建议该污水 处理厂生物处理工艺采用氧化沟技术，处理水质达到96年国家污水综合排放二 级标准。 （2）完成一套完整的设计计算说明书。说明书应包括：污水水量的计算；设 计方案对比论证；污水、污泥处理工艺流程确定；污水、污泥处理单元构筑物 的详细设计计算，并配相应的单线草图；厂区总平面布置说明；污水厂环境保 护方案；污水处理工程建设的技术经济初步分析等。 （3）完成以下初步设计图纸：污水处理厂总平面布置图；污水、污泥处理系 统高程布置图；主要构筑物（沉砂池、二沉池、污泥浓缩池）各1张；氧化沟的 平面及剖面施工图；工艺流程图 1张。总共图纸5张，其中计算机绘图至少1张。 （4）按照学校要求完成毕业设计论文。 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 4 - 1.3 设计目的设计目的 随着经济飞速发展，人民生活水平的提高，对生态环境的要求日益提高， 要求越来越多的污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围内，正在兴建及待 建的污水厂也日益增多。有学者曾根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、 小三种规模：日处理量大于10万m3为大型处理厂，1-10m3万为中型污水处理厂， 小于1万m3的为小型污水处理厂。近年来，大型污水处理厂建设数量相对减少， 而中小型污水厂则越来越多。如何搞好中、小型污水处理厂，特别是小型污水 厂，是近几年许多专家和工程技术人员比较关注的问题。 通过城市中小型污水处理厂工艺的选择、设计，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，主要设备造型包括格栅、提升泵、鼓风机、曝气器、 污泥脱水机、砂水分离器、刮泥机、水下搅拌器、淹没式循环泵、加药设备、 消毒设备等，以及平面布置和高程计算。然后根据所确定的工艺和计算结果， 绘制污水处理厂总平面布置图，管线总平面布置图、工艺流程图及各主要构筑 物图。 1.4 设计任务设计任务 1.4.1 工程规模工程规模 城市污水包括生活污水和工业废水两部分。根据当地人口数量、工业发展 情况及所产的污水量，工程规模定为。 3 120000/md 1.4.2 进水水质进水水质 表1-1 进水水质 5 bodcodss 4 nhn 19024023030 table 1-1 .influent water 1.4.3 出水要求出水要求 要求经过处理后，要求出水水质达到96年国家污水综合排放二级标准。 表1-2 出水水质（mg/l） 5 bodcodss 4 nhn 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 5 - 2050208 table 1-1 effluent water 表1-3 96年国家二级排放标准（mg/l） 5 bodcodss 4 nhn 301203025 table 1 -3 96 national emission standards for two 第二章第二章 工艺流程的确定工艺流程的确定 2.1 城市生活污水处理的现状和发展城市生活污水处理的现状和发展 世界任何国家的经济发展，都会推进社会进步、促进工农业生产能力得到 提高，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来不同程度的环境污染。污 水也是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关 注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。中国政府历来重 视环保治理工作，敬爱的周恩来总理曾提出了“全面规划，合理布局，综合利用， 化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民”32字方针，历届政府提 出根治海河、三河三湖的治理的要求。由于各界政府的高度重视，我国的污水 处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒的看到，我国工农业生产发展的 步伐很快，特别是改革开放的20年乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变 化，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，若长此下去将带来环 境受到严重污染的后患。为此当今环境污染的治理不能停留在各级政府的重视， 而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要达到经济发展了，生 活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。为 此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标的实现，为人类健康的生存，为子 孙后代留下优质的环境而努力完成自己的责任。 2.1.1 当前存在的问题当前存在的问题 （1）污水处理厂建设资金的短缺； （2）污水处理厂运行经费不能到位； （3）进口设备的维修及设备备件的开发； 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 6 - （4）污水处理工艺选择有一阵风的现象，不结合本地区的实际情况选热门工 艺； （5）污水处理后的再生水得不到充分的利用； （6）污泥没有真正达到无害化，没有最终处置的途径； （7）污水处理厂没有除臭装置。 2.1.2 今后的发展趋势今后的发展趋势 （1）经济发展与污水处理事业协调发展； （2）扶植国内环保产业（污水处理行业）的发展； （3）多方筹资加速污水处理厂的建设，以最短的时间控制、治理已造成污染 的水环境； （4）改变污水处理行业的运营机制，由事业型向企业经营型转变； （5）加强污水处理工艺选择参谋机制，为各地区污水处理厂建设的工艺审查 把关； （6）政府应给予污水处理行业优惠的政策； （7）再生水回用； （8）污泥最终处置要向无害化、资源化方向迈进； （9）建设环保型的污水处理厂； （10）环保要从娃娃抓起，提高全民水的忧患意识。 2.2 污水处理中生物方法的比较污水处理中生物方法的比较 2.2.1 适合于中小型的污水处理厂的脱氮除磷工艺适合于中小型的污水处理厂的脱氮除磷工艺 （1）概论 按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，20万t/d规模大型污水 厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、 氧化沟、sbr、ab法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工 艺等。对脱氮除磷有要求的城市，应采用二级强化处理，如a2 /o工艺，a/o工 艺，sbr及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。 由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。可供选取的工艺： a/o工艺，a2/o工艺，sbr及其改良工艺，氧化沟工艺。 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，都是比较实用的脱 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 7 - 氮除磷工艺。 在上述各种脱氮除磷工艺中，对中小污水厂来讲，比较有发展前 途的工艺是sbr工艺、氧化沟工艺。因为这两种工艺一般都不设初沉池，sbr 工艺和合建式氧化沟工艺也不需要二沉池和污泥回流设施，因此，水、泥处理 流程大为简化，可以达到占地少、能耗低、投资省、运行管理方便的目的，符 合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。采用延时曝气的sbr工艺和氧 化沟工艺产生的剩余污泥已经基本达到好氧稳定，剩余污泥经过浓缩脱水后就 可以直接应用于农田、填埋或者焚烧，不需要搞污泥消化，因此建设、运转的 费用大为减少，这一点对中小城镇污水厂来说，是非常有吸引力的。 （2）氧化沟工艺的特点、各种形式和适用条件 严格地说，氧化沟不属于专门的生物脱氮除磷工艺。但是随着氧化沟技术 的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列脱氮除磷技术与氧化沟技 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。 氧化沟一般呈环形沟渠形式，平面多为椭圆型或圆形，总长为90600m， 池壁多为钢筋混凝土结构，也可按土质情况挖成边坡为1：1.5以上的斜坡，以 100mm素混凝土做护砌而成。通常用管渠从水面上进水，出水设可调堰。多采 用转刷或曝叶轮曝气，沟深取决于曝气装置，一般为26m，水平流速为 0.30.5m/s，在水流的作用下保持活性污泥处于悬浮状态，整个氧化沟处在内源 呼吸阶段，属于延时曝气法。 氧化沟具有以下特点： a.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。 b.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。 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 8 - c.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。 d.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，所以污泥产量较少，污泥不经消化也容易脱水，故污泥处理费用 较低。 e.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。 f.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。 g.处理厂与其他工艺相比，臭味较小。同时只需要最低限度的机械设备， 增加了污水处理厂正常运转的安全性。 h.构造形式和曝气设备多样化，曝气强度可以调节，并具有推流式流态的 某些特征。 2.2.2 sbr 工艺和氧化沟工艺的比较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。 （1）sbr工艺由于采用合建式，不需要设置二沉池，同时由于采用微孔曝 气，可以采用的水深一般为46m，比一般氧化沟的水深(34m)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。 （2）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 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 9 - sbr工艺不利。(合建式氧化沟工艺也有这个缺点)。 （3）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。 （4）在寒冷的气候条件下，因为表面曝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，处于不利的地位。 （5）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。 2.2.3 氧化沟较普通活性污泥法的优点氧化沟较普通活性污泥法的优点 与普通活性污泥法相比，氧化沟具有以下特征： （1） 化沟在流态上介于推流式和完全混合式之间，局部流态为推流式，整体 处在完全混合状态，同时具有这两种混合方式的某些特点。 （2） 力停留时间和污泥龄较长，悬浮有机物和溶解有机物可同时得到较彻底 的降解，产泥量少，剩余污泥已得到高度稳定，不需设置初沉池，污泥 不需进行厌氧消化。 （3） 与二沉池合建为一体的氧化沟以及交替运行的氧化沟可以不设二沉池， 处理流程更加简单。 （4） 因省去了初沉池、消化池，有时还可省去二沉池和污泥回流设施，污水 处理厂总占地面积不仅没有增加，反而有所减少。 （5） 具有推流式流态的特征，溶解氧沿池长方向形成浓度梯度，产生好氧、 缺氧和厌氧条件，通过系统合理设计与控制可以取得很好的脱氮除磷效 果。 （6） 污水在氧化沟中停留时间较长，一般在2448h之间，而污水一个循环流 动的时间只有420min,整个系统的流态呈完全混合式，具有抗冲击负荷 能力强的特点。 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 10 - 2.2.4 氧化沟的选择氧化沟的选择 （1）目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯维尔（pasveer）氧化沟、 卡鲁塞尔（carrousel）氧化沟 、奥贝尔（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。而三沟式氧化沟是将曝气与沉淀工序于同一构筑物内， 是一个a-o（兼氧-好氧）活性污泥系统，可以完成有机物的降解和硝化、反硝 化过程，能取得良好的去除效果和脱氮除磷效果。同时该工艺系统依靠 5 bod 三池工作状态的转换，可以免除污泥回流和混合液回流，处理效果稳定且运行 费用大大降低。三沟式氧化沟由于具有出水水质好，处理流程简单，省去而沉 池，运行管理方便，基建费用低，占地少等优点，已经得到了广泛的应用。所 以这里我们也将选择三沟式氧化沟作为生物处理工艺。 （2）各种氧化沟比较 交替工作式交替工作式氧化沟： 交替工作式氧化沟是由丹麦kruger公司开发创建。 根据运行方式和沟的数量分为单沟（a型）、双沟（d型）和三沟（t 型）三种形式。其中双沟在原d型的基础上开发出了vr型氧化沟。这一类 氧化沟主要是为了去除bod，如果要同时除磷脱氮，对于单沟和双沟就要 在氧化沟前后分别设置厌氧池和沉淀池，即成为ae型或de型氧化沟。而 三沟式氧化沟除磷脱氮可在同一反应器中完成。 交替工作式氧化沟系统没有单独设置反硝化区，通过在运行过程中设 置停曝期来进行反硝化，从而获得较高的氮去除率。 单沟交替工作氧化沟由于不能保证连续进水，只能间歇运行，故已经 很少采用。 双沟交替工作氧化沟vr型是将曝气沟渠分为a、b两部分，其间有单 向活扳门相连。利用定时改变曝气转刷的旋转方向，以改变沟渠中的水流 方向，使a、b两部分交替地作为曝气区和沉淀区。d型氧化沟由容积相同 的a、b两池组成，串联运行，交替地作为曝气池和沉淀池，一般以8h为一 个运行周期。该系统出水水质好，污泥稳定，不需设污泥回流装置，但是 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 11 - 最大的缺点是曝气设施利用率仅为37.5%。 三沟式氧化沟（t型）是由3个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元 运行。 3个氧化沟之间双双连通，两侧氧化沟可起曝气和沉淀双重作用，中间 氧化沟一直为曝气池，原污水交替地进入两侧氧化沟，处理水则相应地从 作为沉淀池的两侧氧化沟中流出，这样提高了曝气设备的利用率（可达58%）， 另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟基本运行方式大体分为6个阶段，工 作周期为8h。通过控制系统自动控制进、出水方向，溢流堰的升降以及曝 气设备的开动和停止。 三沟式氧化沟运行方式可根据不同的入流水质及出水要求而改变，所以系 统运行灵活，操作较方便，但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，设备总数量多，利用率低。同时要求 自动控制程度高。 orbal奥贝尔氧化沟，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。典型的奥贝尔氧化沟有三个同心沟，而外沟 约占总容积的50%。由沉砂池来的污水进入外沟在其中以厌氧状态运行，促进 同时硝化和反硝化过程。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。 carrousel卡鲁塞尔氧化沟： 由图2-1可见，carrousel氧化沟是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混 合后在沟内做不停的循环运动，污水和回流污泥在第一个曝气区中混合 该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。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。 该氧化沟表面曝气机单机功率大，其水深可以达到5米以上，使氧化沟占地面积 减小，土建费用降低。同时，具有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力。可以停 止某些曝气器的运行，或者切换较低的转速，在保证水流搅拌混合循环流动的 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 12 - 前提下，节约能量消耗。 图2-1 carrousel 2000系统平面结构图 figure 2-1 carrousel 2000 system planar structure 2.3 工艺流程的确定工艺流程的确定 2.3.1 工艺流程图工艺流程图 本工艺先用中格栅去除污水中大颗粒杂物，然后通过提升泵房把水送至沉 沙池中。 采用的是平流式沉砂池，以减少后继处理的污泥负荷。生物处理采用 卡鲁塞尔氧化沟，去除水中的有机物和氨氮。二沉池采用辐流式沉淀池，除水 效果好。污泥部分回流，而另一部分则通过污泥浓缩池、消化池、污泥脱水然 后外运。 图 2-2 工艺流程 回流污泥 污泥井 接触 沉淀 消毒池 辐流式 沉淀池 氧 化 沟 沉 砂 池 提升 泵房 格 栅 原 水 排放 粗渣外运 污泥浓缩池 污泥 脱水机 外运 污泥 消化池 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 13 - figure 2-2 process map 2.3.2 格栅格栅 本污水处理厂设置的是粗格栅。 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。 格栅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： 粗格栅泵房。 进水粗格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬 浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。 拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装 置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧 凑，调整维修方便，适用于市政污水处理厂污水预处理。 2.3.3 沉砂池沉砂池 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。同时，还对污水起预曝气作用。近年来日益 广泛使用的旋流式沉砂池是利用机械力控制流态，加速砂粒的沉淀，有机物则 被留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的优点。但是为了保证除磷效果，一 般不采用曝气沉砂池。 本设计内容采用的就是曝气沉砂池。 2.3.4 氧化沟氧化沟 主要比较已经在前面叙述，采用卡鲁塞尔式氧化沟。 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 14 - 2.3.5 消毒消毒 先针对现行水处理厂中几种主要的消毒技术进行一下比较： （1）液氯 优点：效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜 缺点：氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害，当 污水含工业废水比例大时，氯化可能生成致癌物质 适用条件：适用于大、中规模的污水处理厂 （2）漂白粉 优点：投加设备简单，价格便宜 缺点：同液氯缺点外，尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大 适用条件：适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂 （3）臭氧 优点：消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物、色、味等， 污水ph、温度对消毒效果影响很小，不产生难处理的或生物及类型残余物 缺点：投资大、成本高，设备管理复杂 适用条件：适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理 厂 （4）次氯酸钠 优点：用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地自制电解产生消毒剂， 也可买商品次氯酸钠 缺点：需要有专用次氯酸钠电解设备和投配设备 适用条件：适用于边远地区，购液氯等消毒剂困难的小型污水处理厂 （5）氯片 优点：设备简单，管理方便，只需定时清理消毒器内残渣及补充氯片， 基建费用低 缺点：要用特制氯片及专用消毒器，消毒水量小 适用条件：适用于医院、生物制品所等小型污水处理站 （6）紫外线 优点：是紫外线照射与氯化共同作用的物理化学方法，消毒效率高 缺点：紫外线照射灯具货源不足，技术数据较少 适用条件：适用于小型污水处理厂 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 15 - 根据本设计污水处理厂的实际情况，采用液氯消毒比较合适。因为液氯对 水中细菌、病毒具有较强的灭活能力。基建费用、运行费用较低，液氯消毒应 用于污水处理工程中比较合适。 2.3.6 污泥处理污泥处理 （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： a.减少有机物，使污泥稳定化； b.减少污泥体积，降低污泥后续处置费用； c.减少污泥中有毒物质； d.利用污泥中有用物质，化害为利； e.因选用生物脱氮除磷工艺，故应避免磷的二次污染。 (2)污泥处理的工艺流程一般有以下几种： a: 生污泥浓缩消化机械脱水最终处置 b: 生污泥浓缩机械脱水最终处置 c: 生污泥浓缩消化机械脱水干燥焚烧最终处置 d: 生污泥浓缩自然干化堆肥农田 由于该工艺选用氧化沟工艺污泥量较少，稳定，但污水中重金属含量较多， 不易采用农田处置方式，干燥焚烧方式没有必要。浓缩后的污泥需要经污泥泵 送至设有搅拌器的均质池，以获得均匀的污泥浓度，确保污泥脱水能正常进行。 因此综合比较各处理工艺，选用的工艺确定为： 生污泥浓缩池均质池机械脱水最终处置。 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 16 - 第三章第三章. 基本构筑物计算基本构筑物计算 3.1 格栅格栅 3.1.1 设计说明设计说明 格栅的主要作用是将污水中的大块污染物拦截,以免其对后续处理单元的机 泵或工艺管线造成损害.泵前设置粗格栅的作用是保护水泵,而明渠格栅的作用是 保证后续处理系统的正常工作.目前普遍的做法是将泵前的格栅均做成明渠栅. 3.1.2 设计计算设计计算 主要设计参数: 设计流量 日均污水量 q 16 万 m3/d 总变化系数 kz为 1.2 ,则设计流量 qmax=19.2 万 m3/d=2.22m3/s 栅条宽度 s 10mm 栅条间隙宽度 b 20mm 过栅流速 v 0.9m/s 栅前渠道流速 0.55m/s 栅前渠道水深 h 1.2m 格栅倾角 a 600. 数量 n 4 座 栅渣量 格栅间隙为 20mm 栅渣量 w1 按 1000m3污水产渣 0.06m3 1. 栅条的间隙数 过栅流量 q1=qmax/4= 43 3 19.2 10/ 0.56(/ ) 4 md ms 栅条间隙数 n=(个) 1 sin0.556sin60 24 0.02 1.2 0.9 o q bhv 考虑格栅倾角的经验系数sin 2. 栅槽宽度 b=+0.21s nbn =+0.20.0124 10.02 24 =0.91(m) 3. 进水渠道渐宽部分的长度 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 17 - 设进水渠宽 b1=0.62m ,其渐宽部分展开角度=20o（进水渠道内的流速为 1 0.77m/s） 4. 栅槽与进水渠道连接处渐窄部分长度 1 2 0.4 0.2( ) 22 l lm 5. 通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面 =2.42 =0.194(m) 4/3 2 1 2 bsv hk bg 取 h1为 0.1m k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数。一般采用 3 g重力加速度 （m/s2） 取 0.64 6. 栅后槽总高度 设栅前渠道超高 h2=0.3m h=h+h1+h2=1.2+0.2+0.3=1.7(m) 7. 栅槽总长度 l= 1 12 0.51.0 h ll tg =0.4+0.2+0.5+1.0+ 1.2 60otg =2.8(m) h1栅前渠道深（m） 8. 每日栅渣量 =9.6m3/d0.2m3/d max1 8640086400 2.22 0.06 10001000 1.2 z qw w k 宜采用机械清渣 格栅的选择，宜选用 nc800 型机械格栅，数量为 4 座。 选择 nc800 型旋转式格栅除污机 4 台。生产厂家：上海南方环保设备有限公司。 1 1 1 0.91 0.62 0.4( ) 2220o bb lm tgtg 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 18 - 3.2 提升泵房提升泵房 3.2.1 设计说明设计说明 qw 系列潜水污水泵,主要用于输送带固体及各种长纤维的淤泥,废水,城市生 活污水,被输送介质温度不超过.60oc 2.2.2 设计计算设计计算 1. 设计流量为 19.2 万 m3/d 即为 8000m3/h.选用 6 台潜污泵.(5 用 1 备).则单台流 量 3 max 1 8000 1600(/ ) 55 q qmh 选用 350qw2500-7-110 型潜污泵.详细参数见下表 表 3-1 潜污泵参数表 table 3-1.submersible sewage pump parameters list 3. 集水池 a.容积 按一台泵最大流量时 6min 的出流量设计,则集水池的有效容积 3 1700 6170() 60 vm b. 面积 取有效水深 h 为 3m.则面积 2 170 43() 4 v fm h 集水池长度 l20m 则宽度 取 5m 43 4.8( ) 9 f bm l 集水池平面尺寸 95lbmm 保护水深为 1.2m 实际水深为 4.2m 型号排出 口径 (mm) 流量 (m3/h) 扬程 (m) 转速 (r/min) 功率 (kw) 效率 (%) 重量 (kg) 550qw3500-7- 110 35017007980110732100 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 19 - 3.3 沉砂池沉砂池 3.3.1 设计说明设计说明 曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水流产生与主流垂直的横向 旋流。同时，还对污水起曝气作用 3.3.2 设计计算设计计算 （1）池子总有效容积 v，m3 max 60vqt 式中 qmax最大设计流量，=2.2； 3 /ms max q 3 /ms t最大设计流量时的流行时间，min，取 t=2min。 则：v=2.2260=198（） 3 m （2）水流断面积 a, 2 m 2 max 1 2.2 22 0.1 q am v 式中，为最大设计流量时的水平流速，取=0.1。 1 v/m s 1 v/m s （3）池总宽度 b,m 2 22 10 2.2 a bm h 式中，为设计有效水深，取。 2 hm 2 2hm （4）每个池子宽度 b,m 取 n=4，则 ，则宽深比：，符合要求2.5 4 b bm 2 2.5 1.4(1,2) 2.2 b h （5）池长 l,m 198 9 22 v lm a （6）每小时所需空气量 q, 3 /mh 3 max 36000.2 2.2 36001584(/ )qdqmh 式中，d 为每立方米污水所需空气量，取 d=0.2/污水。 3 m 3 m 3 m （7）沉沙室沉沙斗体积, o v 3 m 设沉沙斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉沙斗体积为： 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 20 - 1 3 2 o aa vhl 式中 a沉沙斗上顶宽，m; 沉沙斗下底宽，m. 1 a 沉沙室坡向沉沙斗的坡度为；沉沙斗侧壁与水平面的夹角；0.10.5:55o 5. 沉砂斗所需容积 设 t=2d 为清除沉砂的间隔时间 v= 3 max 66 864001.013 30286400 4.2() 101.25 10 z qxt m k x为城市污水沉砂量。一般用 30 6. 每个沉砂斗容积 （v0） ，设没一分格有两个沉砂斗 v0= 3 4.2 0.35() 62 m 7. 沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽 a1=0.7m,斗壁与水平面的倾角为 55o. 斗高，沉砂斗上口宽： 3 0.35hm 3 1 220.35 0.71.2( ) 5555 oo h aam tgtg v0= 2222 3 11 0.35 (222)(2 1.22 1.2 0.72 0.7 ) 66 h aaaa 33 0.35()( 0.32)mm 8. 沉砂室高度 h3,采用重力排砂，池底坡度为 0.06，坡向砂斗 332 0.060.350.062.650.51( )hhlm 9. 池总高度（h） 设超高 h1=0.3m 10. 验算最小流速（vmin） 在最小流速时，只用一格工作， （n1=1） vmin= min 1min 0.15 0.25(/ )0.15(/ ) 1 0.6 1.0 q m sm s n w 123 0.30.940.511.75()hhhhm 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 21 - 3.4 氧化沟工艺设计氧化沟工艺设计 3.4.1 设计说明设计说明 本设计采用卡鲁塞尔氧化沟工艺 3.4.2 设计计算设计计算 （1）去除 5 bod 氧化沟出水溶解性浓度 s。为了保证沉淀池出水浓度 5 bod 5 bod ，必须控制氧化沟出水所含溶解性 浓度，因为沉淀池出水20/ e smg l 5 bod 2 s 中的 vss 也是构成浓度的一个组成部分。 5 bod 1e sss 为沉淀池出水中的 vss 所构成的浓度 1 s 5 bod 0.23 5 1 1.42(/)(1)13.59(/ )svss tsstssemg l 20 13.596.41(/ )smg l 氧区容积 v。好氧区容积计算用动力学计算方法 好氧区的水力停留时间 t1 1 1 78400 0.4089.8 192000 v tdh q 剩余污泥量x 1 () 1 0.55 192000(0.190.00641)() 10.05530 192000(0.230.161)1920000.02 7315.89132483840 16723.89(/) e d y xq sqxqx kc kg d 去除每 1kg产生的干污泥量 5 bod () oe x q ss 16723.89 192000 (0.190.02) 5 0.5124(/) s kgdkgbod （2）脱氮 需氧化的氨氮量。 氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为 12.4% 1 n 则用于生物合成的总氮量为： 3 0 1 ()0.55 30 192000 (0.190.00641) 78400() (1)2.8(1 0.055 30) c d yqss vm xvkc 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 22 - 0.124() 1000 1 4.725(/ ) 192000 d o y s kc nmg l 脱氮量 3084.72517.275(/ ) r nmg l 碱度平衡。一般认为，剩余碱度达到mg/l（以 caco3计） ，即可保 持,生物反应能够正常进行。每氧化mgnh3-n 需要消耗 7.14mg 碱度;7.2ph 每氧化 1mg产生 0.1mg 碱度；每还原 1mgno-3-n 产生 3.57mg 碱度。 5 bod 剩余碱度 salk1=原水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+ 氧化产生碱度 5 bod =180-7.1417.275+3.5717.275+0.1190 =137.3（mg/l） 此值可保持，硝化和反硝化反应能够正常进行7.2ph 脱氮所需要的容积 2 v 脱氮率 (20) ( )(20) 1.08 t dn tdn qq 度时 10t (10 20) 3 0.035 1.080.016()/ dn qkgnonkgmlvss 还原的 脱氮所用容积 3 max 2 192000 17.275 74036 0.016 2800 r dnv qn vm q x 脱氮水力停留时间 2 2 74036 0.3869.3 192000 v tdh q (3)氧化沟总容积 v 以及停留时间 t 3 12 7840074036152436vvvm 152436 19.1 192000 v th q 污泥负荷率 5 192000 0.19 0.085/(. ) 2.8 152436 o qs nkgbodkgmlvss d xv ， 满足要求。0.050.10n (4).需氧量 实际需氧量 aor aor=去除 bod5需氧量-剩余污泥中 bod5氧当量+去除 nh3-n 耗氧量-剩 余污泥中 nh3-n 的耗氧量-脱氮产氧量 a.去除 bod 需氧量 d1 4 1 ()0.52 19.2 10(0.190.00641)0.12 152436 2.8 o da q ssbvx 日处理 16 万吨城市生活污水处理厂的初步设计 - 23 - 18329.6351218.50 69548.13 b.剩余污泥中 bod 的需氧量 d2（用于生物合成的那部分 bod 需氧量） （kg/d） 21 1.421.42 7315.8910388.56dx c去除 nh3-n 需氧量 d3 每 1kg nh3-n 硝化需要消耗 4.6kgo2 3 4.6 ( 4.6 (308) 192000 19430(/ ) 10001000 tnn dkg d 余余 余q d.剩余污泥中 nh3-n 耗氧量 d4 41 4.64.6 0.124 7315.894173(/ )dxkg d余余余余余余余余余 e.脱氮产氧率 d5 每还原 1kgn2 产生 2.86kgo2 d5 =2.86脱氮量 =2.8617.275192000/1000 =9486（kg/d） 总需氧量 12345 aorddddd 69548.13 10388.56 1943041739486 64930.57 考虑安全系数 1.4，则 aor=1.464930.57=90902.8（kg/d） 去除每 1kgbod5 的需氧量 0 () aor q ss 90902.8 192000 (0.190.00641) 25 2.58(/)kgokgbod 标准状态下需氧量 sor 120 (20) ( ) ()1.024 s t s t aorc sor cc (20) 90902.8 9.17 0.85