某城镇污水处理厂设计.doc

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设计说明书一、设计任务某城镇污水处理厂设计二、环境条件2.1气象资料：（1）气温：全年平均气温为18.5，最高气温为42.0，最低气温为-6.0。（2）降雨量：年平均1025.5mm，日最大273.3mm，（3）最大积雪深度500mm, 最大冻土深度60mm（4）主要风向： 冬季西北风 夏季东南风风 速：历年平均为3.15m/s，最大为15.6m/s2.2排水现状：城镇主干道下均敷设排污管、雨水管，雨污分流。2.3排放水体：污水处理厂厂址位于镇西北角，厂区地面标高为40.2米，排放水体常年平均水位标高为37.2米，最高洪水位标高为38.8米。该水体为全镇生活与灌溉水源，镇规划确保其水质不低于三类水标准。三、设计依据1、给水排水设计手册第05期.城镇排水2、室外排水设计规范（gb50014-2006）3、城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）4、城市排水工程规划规范 gb50318-20005、污水综合排放标准（gb8978-1996）6、中华人民共和国环境保护法1989年12月26日7、中华人民共和国水污染防治法1996年5月15日8、中华人民共和国水污染防治法实施细则2000年3月20日9、中华人民共和国河道管理条例1988年6月10日四、设计规模某城镇位于江苏苏中地区，现有常住人口55000人。该镇规划期为十年（2005-2020），规划期末人口为60000人，生活污水排放定额为250升/人天，拟建一城镇污水处理厂，处理全城镇污水。预计规划期末镇区工业废水总量为5000吨/日，同时，要求所有工业废水排放均按照污水排入城市下水道水质标准（cj18-86）执行。现规划建设一城市污水处理厂，设计规模为20000吨/ 日。五、设计进出水水质污水处理厂排放标准为中华人民共和国国家标准城镇污水处理厂污染物排放标准（gb189182002）中一级标准的b标准,主要原水水质与排放控制指标如下：指标codcrbod5ssphnh3-n总磷原水指标250-350120-180200-3006-9304排放指标60mg/l20mg/l20mg/l6-98mg/l1.0mg/l六、方案比较城镇污水处理厂的方案，既要考虑有效去除bod5又要适当去除n，p故可采用a/o法，a/a/o法，氧化沟法或sbr法。6.1 a/o工艺 a/o工艺法也叫厌氧好氧工艺法，a(anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；o(oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。 1. a/o法脱氮工艺的特点： (a)流程简单，勿需外加碳源后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低； (b)反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分； (c)曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；(d)a段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免do的增加。o段的前段采用强曝气，后段减少气量，使内循环液的do含量降低，以保证a段的缺氧状态。 2.a/o法存在的问题： (a)由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低； (b)若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。从外，内循环液来自曝气池，含有一定的do，使a段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90 (c)影响因素 水力停留时间（硝化6h，反硝化2h）循环比mlss（3000mg/l）污泥龄（30d）n/mlss负荷率（0.03）进水总氮浓度（30mg/l）6.2 a2/o工艺 a2/o工艺亦称a-a-o工艺，是英文anaerobic-anoxic-oxic第一个字母的简称（生物脱氮除磷）。按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法，生物脱氮除磷工艺的简称。 原废水与含磷回流污泥一起进入厌氧池，除磷菌在这里完成释放磷和摄取有机物；混合液从厌氧池进入缺氧池，本段的首要功能是脱氮，硝态氮是通过循环由好养池送来的，循环的混合液量较大，一般为2倍的进水量。然后，混合液从缺氧池进入好氧池曝气池，这一反应池单元式多功能的，去除bod，硝化和吸收磷等反应都在本反应器内进行。最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放。 本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。而且在厌氧-缺氧-好氧交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。 运行中切勿投药，厌氧池和缺氧池只有轻缓搅拌，运行费用低。该工艺处理效率一般能达到：bod5和ss为90%95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但a2/o工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。本工艺具有如下特点： （1）本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间和总产占地面积少于其他同类工艺 （2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虞，svi值一般均小于100 （3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效 （4）运行中勿需投药，两个a断只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用高 本法也存在如下各项的待解决问题 ：（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当p/bod值高时更是如此 （2）脱氮效果也难于进一步提高，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浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现、但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰6.3 氧化沟工艺 oxidation dictch（do）氧化沟污水处理工艺使用一般原理： 从本质上看氧化沟工艺是传统活性污泥工艺的一种变形，所以工作原理本质上与活性污泥法相同，但运行方式不同。 池改为沟 传统工艺的曝气池有推流式和完全混合式两种，推流式一般为矩形，完全混合式一般为圆形池。氧化沟则改成了封闭的环状沟，因此氧化沟也称为连续循环曝气池。 污水和混合液（包括回流污泥）在沟内进行连续循环几十圈才能流出沟外。这种沟型结构，具备了推流式和完全混合式的双重特点。首先，污水一经进入池中，立即与池内混合液完全混合，经几十圈的循环，各点的污染物浓度基本一致。若某时刻进入高浓度或有毒工业废水进入沟内后，其浓度会很快被稀释，使其影响降低至最小。这是氧化沟工艺抗冲击负荷能力强的主要因素。其次，从循环一圈来看，氧化沟又有推流的特征，因为污水在沟中要循环几十圈，不产生像完全混合式那样，易发生短路。由此可见，氧化沟工艺综合了推流式和完全混合式的优点。低负荷高污泥龄 由于氧化沟运行方式污水在沟内循环几十圈，决定了水力停留时间和曝气时间充分延长，从而使有机物负荷低污泥龄长的特点，在这样条件下运行使出水水质好，污泥在氧化沟中得以充分地稳定，不需再进行厌氧消化处理。 曝气设备简化 氧化沟的曝气形式主要以表曝为主，常见的曝气设备有水平轴曝气转刷或转碟、垂直轴曝气机、射流曝气器等，与传统工艺的鼓风曝气形式相比，氧化沟的曝气系统大为简化，运行管理方便。氧化沟的主要缺点是占地面积大，自动化程度要求高，水力驱动能耗高。6.4 sbr工艺sbr是序列间歇式活性污泥法（sequencing batch reactor activated sludge process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。1、工艺流程： 污水 一级处理 曝气池 处理水2、工艺特点：与传统污水处理工艺不同，sbr技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，sbr技术的核心是sbr反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。正是sbr工艺这些特殊性使其具有以下优点： （1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。 （2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。 （3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。 （4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。（5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 （6）反应池内存在do、bod5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。（7）sbr法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的 扩建和改造。 （8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。（9）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。3、sbr系统的适用范围由于上述技术特点，sbr系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。就近期的技术条件，sbr系统更适合以下情况： （1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。 （2）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化 （3）水资源紧缺的地方。sbr系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。 （4）用地紧张的地方。 （5）对已建连续流污水处理厂的改造等。 （6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。 七、方案确定本项目污水处理特点为：1、污水以有机污染为主，bod和coc浓度较低，可生化性较好；2、污水治理对脱氮除磷和去处ss的要求较高。通过几个工艺流程的技术经济比较可知，sbr法工艺过程中适当控制运行方式会具有良好的脱氮除磷效果，而且各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。该工艺流程简单，便于操作和维护管理。造价低、布置紧凑、占地面积省，非常适合处理小水量的中小城镇生活污水治理。所以sbr法较适用于该镇污水处理厂。八、废水处理的工艺流程及说明8.1工艺流程8.2设计流量qd=30000 m3/d =0.35 m3/s =1250 m3/h; kz=2.7/qd0.11=1.42; qmax=1.420.35 =0.497 m3/s九、各种构筑物的工艺设计参数9.1格栅9.1.1格栅的作用及选择格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。被截留的物质成为栅渣。关于格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。栅条断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。按栅条间隙，可将其分为粗格栅（50100mm），中格栅（1640mm），细格栅（310mm）三种。按清渣方式，格栅可分为人工清渣和机械清渣两种。一般按格栅渣量而定，当每日栅渣量大于0.2m3，应采用机械格栅除渣机。小型污水处理厂可采用人工清渣。但目前，小型污水处理厂为了改善劳动条件和有利于自动控制，采用机械格栅清渣。9.1.2粗格栅的计算1、格栅的间隙数n=16个式中: qmax污水厂最大设计流量，0.497m3/s； 格栅倾角，60o； e栅条净间距，粗格栅e=50mm；h栅前水深（m），h=0.6m；v过栅流速，取v=1m/s；2、栅槽宽度设格条宽度s=0.01m,则栅槽宽度:b=s (n-1) +en=0.01(16-1)+0.059=0.6m格栅设两组，当一个出现故障时另一个可接替，则栅槽总宽:b=2b=20.6=1.2mhj =32.24sin60(0.01/0.05) 4/3/(29.8) =0.035m3、通过格栅的水头损失式中：k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3; 当为矩形断面时，=2.42 g重力加速度，（m/s2）； 其他字母含义同前4、栅槽总高度为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降hj作为补偿，则栅槽总高度为h=h+hj+h2=0.6+0.035+0.3=0.935 m式中：h2栅前渠道超高，m,一般采用0.3m=0.350.0286400/(1.421000)=0.426 m3/d5、每日栅渣量式中：w1栅渣量（m3/10m3）,取0.1-0.01，粗格栅用小值取0.02；则每日栅渣量 w=0.426 m3/d 0.2 m3/d,故采用机械清渣。6、格栅清污机的选型由于池深为中等深度，栅条间距为50mm，安装角度为60 ，所以格栅清污机宜选用2台ch型正耙回转格栅9.1.3细格栅的计算1、栅条的间隙数n=77个式中: qmax污水厂最大设计流量，0.497m3/s； 格栅倾角，60o； e栅条净间距，粗格栅e=5mm；h栅前水深（m），h=1.2m；v过栅流速，取v=1m/s；2、栅槽宽度设格条宽度s=0.01m,则栅槽宽度:b=s (n-1) +en=0.01(77-1)+0.0059=0.8m格栅设两组，当一个出现故障时另一个可接替，则栅槽总宽:b=2b=20.8=1.6m3、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2进水渠道渐宽部分的长度l1。设进水渠宽b1=0.65m，其渐宽部分展开角，进水渠道内的流速为0.77m/s=(0.8-0.65)/( 2tan20)=0.22mhj =32.24sin60(0.01/0.005)4/3/(29.8) =0.75ml2=l1/2=0.11m4、通过格栅的水头损失式中：k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3; 当为矩形断面时，=2.42 g重力加速度，（m/s2）； 其他字母含义同前5、栅槽总高度为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降hj作为补偿，则栅槽总高度为h=h+hj+h2=1.2+0.75+0.3=2.25 m式中：h2栅前渠道超高，m,一般采用0.3m6、栅槽总长度ll=l1+l2+0.5+1.0+=0.22+0.11+1.5+1.5/tan20=5.9 m式中：h1=h+h2=1.5m7、每日栅渣量=0.350.0286400/(1.421000)=0.426 m3/d式中：w1栅渣量（m3/10m3）,取0.1-0.01，粗格栅用小值取0.02；则每日栅渣量 w=0.426 m3/d 0.2 m3/d，故采用机械清渣。8、格栅清污机的选型由于格栅宽度0.8m，栅条间距为5mm，安装角度为60 ，所以格栅清污机宜选用2台zf自动固液筛分机。9.2进水泵房及集水池9.2.1泵站形式本设计采用湿式矩形地下合建式泵房，它具有布置紧凑，占地少，结构较省的特点，集水池和机器由隔水墙分开，采用潜污泵。9.2.2水泵的选择水泵的选择应以最大流量来选择，污水的最大流量为0.497 m3/s，采用3台污水泵，两用一备，每台泵的流量q为1250/2=625 m3/h=173.6 l/s,故泵站占地指标为5 m3/（l/s）。9.2.3水泵扬程的估算各构筑物间的连接管以0.5m计，格栅损失以0.75m计,沉砂池的损失以0.7m计，沉砂池配水渠的损失以0.3m计，溢流堰的损失以0.3m计，配水井的损失以0.3m计，曝气池的损失以0.5m计，沉砂池与泵房间的水损为0.3m。综上，沿程水头损失为3.65m，泵房自由水头为1m。所以泵扬程约为5m。 因此采用3台300qw720-5.5-18.5型泵，两用一备。型号流量m3/h扬程m转速r/min功率kw效率kw出口直径mm重量kg300qw720-5.5-18.57205.597018.574.1300520生产厂家：南京制泵集团股份有限公司(wq型11160kw)9.2.4集水池的有效容积根据排水规范，集水池有效容积不应小于最大一台水泵5min的出水量，故集水池容积为60 m3。9.3沉砂池平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点，本设计采用平流式沉砂池。污水经污水泵提升后经细格栅，进入沉砂池，共两组，每组分为两格。9.3.1设计参数1)沉砂池的格数不应小于2格，并应按并列系列设计，水量较小时可考虑一格工作，一格备用。2)沉砂池按去除密度大于2.65t/ m3，粒径大于0.2mm的沙粒设计。3)设计流量的确定。当污水由水泵提升时按水泵的最大组合流量计算，当污水自流进入时，应按最大设计流量计算。4)设计流速的确定。设计流量时水平流速、最大流速应为0.3m/s，最小流速应为0.15m/s，最大设计流量时，污水在池内停留时间不应小于30s，一般为3060s。5)设计水深确定。设计有效水深不应大于1.2m，一般采用0.251.0m，每格宽度不宜小于0.6m。6)沉砂量的确定。城市污水的沉砂量，可按3m3/10104m3污水计算，沉砂含水率设为60%，容重为1.5t/m3。7)砂斗容积按2d的沉砂量计算，斗壁倾角5560。8)池底坡度为0.010.02。9)除砂一般采用机械方法，采用人工时，排砂管直径不应小200mm。10)沉砂池超高不宜小于0.3m。9.3.2沉砂池的计算1、沉砂池水流部分的长度 沉砂池两闸板之间的长度为水流部分长度：l=vt=0.330=9 m式中：l水流部分长度，m; v最大流速，m/s;t最大设计流量时的停留时间，s2、水流断面积a=qmax/v=0.497/0.3=1.66 m23、池总宽度b=a/h2=1.66/0.5=3.3 m式中：h2设计有效水深，m4、沉砂室容积=0.49730286400/（1.42106）=1.81 m3式中：x城市污水沉砂量，一般用30m3/106m3； t清除沉砂的间隔时间，d；每个沉砂斗容积v0=1.81/(22)=0.45 m35、沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面倾角为55，斗高h3=0.35m。沉砂斗上口宽：贮砂斗的容积：贮砂斗的高度：采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，则 l2=(l-2a-a1)/2=(9-21-0.5)/2=3.25 mh3=h3+0.06l2=0.35+0.063.25=0.545 m6、沉砂池总高度h=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.45=1.345m式中：h1超高，0.3m.7、核算最小流速vminvmin=qmin/ n=qmax/ kz n=0.497/(1.4211.66)=0.210.15 m/s式中：qmin设计最小流量，；最小流量时工作的沉砂池数目； 最小流量沉沙池中的水流断面面积 9.4 sbr池计算sbr反应器，既序批式反应器，指进水、反应、沉淀、排水等都在同一反应器中。qd=30000m3/d,kz=1.429.4.1运行周期：反应器个数n1=4，周期时间t=6h，周期数n2=4即每周期各工序分配的时间： 进水时间：te=6/4=1.5h 曝气时间：ta=2.5h 沉淀时间：ts=1h 滗水时间：td=0.5h 闲置时间：tx=0.5h反应时间比：e=t0/t=25/6=0.429.4.2曝气池容积：=20-7.10.060.7520=13.61mg/l出水溶解性bodsz二沉池出水总量，取sz=20mg/lkd活性污泥自身氧化系数，取0.06f 二沉池中出水ss中vss所占比例，取0.75ce二沉池出水ss，取20 mg/l曝气段污泥龄c=20d-1，污泥产率系数y取0.6即曝气池容积为v=yqdc(s0-se)/exf(1+kdc)= 0.63000020(120-13.61)/0.3350000.75(1+0.0620)=14068 m反应器的尺寸构造如下：设计反应池为长方形方便运行，一端进水一端出水，sbr池单池的平面面积为12*16m2，水深5m。9.4.3复核：sbr池共设4座，即n2=4有效水深h=5m水高度 h1=hqd/n2v=530000/(414069)=2.67m, 即满足要求。9.4.4复核污泥负荷：ns=qds0/exv=30000120/(0.33500014068)=0.16 (kgbod5/kgmlssgd)即满足要求。9.4.5剩余污泥产量：剩余污泥是由生物污泥和非生物污泥组成的。剩余生物污泥t=18.5xv =0.630000(120-13.61)/1000-0.330.057140680.755000/1000 =922.7kg/d剩余非生物污泥式中：c0进水ss，取280mg/lfb进水vss中可生化部分比例，取0.65xs=30000(1-0.650.75) 28020/1000=3997.5 kg/d剩余污泥总量为x=xv+xs=922.7+3997.5=4920.2 kg/d剩余污泥含水率按99计算。（3）sbr剩余污泥泵的选择选3台ds3127型潜水涡流耐磨泵，两用一备，功率7.5kw。在反应池的建排泥坑。坡度为0.019.4.6复核出水bod5: 即满足要求。9.4.7复核出水氨氮： 式中：um(15) 标准温度（15）时硝化菌最大比增长速度d-1，取um(15)=0.5;d0曝气池内平均溶解氧，取2mg/l;k0溶解氧速度常数，取1.3ph污水ph值，取7.0硝化菌增长速度常数：硝化菌比增长速度：式中：硝化菌自身氧化系数=0.038 出水氨氮：9.4.8需氧量计算：r=aqsr+bvxv生活污水的ab的取值a：0.420.53，b：0.110.18。此设计中a=0.5；b=0.15r=0.5*30000*0.16+0.15*30000*0.16/0.15=7200kg/dqmax=q1.4=10080kg/d曝气时间以4.5h计，则每小时的需氧量为： 10080/24*4.5=1890kgo2/h每座反应池的需氧量：=1890/4=472.5kg/h9.4.9鼓风曝气量及设备选型：设计算水温30，混合液d