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 - 1 - 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 - 2 - 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 - 3 - 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 - 4 - 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 - 5 - 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 - 6 - 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 - 7 - （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 - 8 - 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 - 9 - 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 - 10 - 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 - 11 - 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