厌氧+氧化沟污水处理.doc

本 科 毕 业 设 计 题 目 卢沟桥污水处理厂设计 学 院 专 业 班 级 学 生 学 号 指导教师 职称 副教授 目 录 第一章 绪论 1 第二章 设计说明 3 2 1 设计任务 3 2 2 设计目的 3 2 3 设计要求 3 2 3 1 设计要求 3 2 3 2 污水处理厂设计原则 3 2 4 设计原始资料 4 2 5 设计进出水水质 4 2 6 设计内容 5 2 7 设计依据 5 第三章 处理流程选择 6 3 1 现行处理工艺的比较 6 3 2 污水厂处理流程的选择 10 3 2 1 生物处理工艺的选择 10 3 2 2 污泥处理工艺选择 12 3 2 3 出水消毒方案 12 3 2 4 污水处理流程 13 3 3 设计污水量 14 3 4 污水处理程度计算 14 3 4 1 污水的 COD 处理程度计算 14 3 4 2 污水的 BOD5处理程度计算 15 3 4 3 污水的 SS 处理程度计算 15 3 4 4 污水的氨氮处理程度计算 15 3 4 5 污水的磷酸盐处理程度计算 16 第四章 污水的一级处理构筑物 17 4 1 格栅 17 4 1 1 格栅的设计 17 4 1 2 设计参数 17 4 1 3 粗格栅设计计算 18 4 1 4 细格栅设计计算 20 4 2 提升泵站 21 4 2 1 泵站设计的原则 21 4 2 2 泵房形式及工艺布置 21 4 2 3 泵房设计计算 21 4 3 沉砂池 25 4 3 1 旋流沉砂池 25 4 3 2 旋流沉砂池设计计算 25 4 3 3 集配水井计算 27 第五章 污水的二级处理 29 5 1 厌氧池 卡罗塞氧化沟 29 5 1 1 厌氧池设计 29 5 1 2 卡罗塞氧化沟设计参数 29 5 1 3 卡罗塞氧化沟设计计算 30 5 1 4 设计参数校核 32 5 1 5 氧化沟进出水系统 32 5 1 6 剩余污泥量 33 5 1 7 需氧量计算 33 5 2 化学除磷 35 5 2 1 除磷工艺 35 5 2 2 工艺设计计算 35 5 3 二次沉淀池 36 5 3 1 辐流式沉淀池设计参数 36 5 3 2 设计计算 37 5 4 消毒设施计算 43 5 4 1 加氯量计算 43 5 4 2 消毒接触池 43 5 5 计量设施 45 5 4 1 计量设备的选择 45 5 4 2 设计参数 46 5 4 3 巴氏计量槽 46 第六章 污泥处理构筑物计算 49 6 1 污泥量计算 49 6 2 污泥浓缩池 49 6 2 1 设计参数 49 6 2 2 竖流浓缩池的设计计算 50 6 3 污泥脱水 53 6 3 1 脱水污泥量计算 53 6 3 2 附属设施计算 54 6 4 回流污泥泵房 56 6 2 1 集泥池计算 57 6 2 2 集配水井计算 57 6 2 3 回流污泥泵的选择 58 6 2 4 剩余污泥泵的选择 58 第七章 污水处理厂布置 59 7 1 厂址选择 59 7 2 污水处理厂平面布置 59 7 2 1 平面布置原则 59 7 2 2 平面布置 61 7 3 污水处理厂高程布置 62 7 3 1 主要任务 62 7 3 2 高程布置原则 63 7 3 3 污水处理构筑物高程布置 63 7 3 4 污泥处理构筑物高程布置 65 第八章 供电仪表与供热系统设计 68 8 1 变配电系统 68 8 2 监测仪表的设计 68 8 2 1 设计原则 68 8 2 2 监测内容 68 8 2 3 供热系统的设计 68 附 录 69 参考文献 70 外文资料 71 中文翻译 79 致 谢 85 摘 要 本次毕业设计的题目为卢沟桥污水处理厂设计 氧化沟工艺 主要任 务是工艺流程选择及构筑物设计和计算 氧化沟 又称循环曝气池 类似活性污泥的延时曝气法 近年来我国中小城市 污水处理厂采用这一工艺较多 氧化沟不设初沉池 处理设施大大简化 氧化 沟具有传统活性污泥法的特点 有机物去除率高 也具有脱氮功能 氧化沟这 种高效 简单的特点 适合大 中 小型污水处理 氧化沟目前常用的有卡鲁 塞尔氧化沟 奥贝尔氧化沟 三沟及双沟等交替式氧化沟等几种形式 其中以 前两种更为常用 本设计采用的既是卡鲁塞尔氧化沟 该污水处理厂工程 总规模达到20万吨 日 该污水厂的污水处理流程为 从泵房到沉砂池 进入氧化沟 二沉池 最后出水 污泥的流程为 从二沉池 排出的剩余污泥首先进入浓缩池 进行污泥浓缩 然后进入贮泥池 再送至带 式压滤机 进一步脱水后 运至垃圾填埋场 关键字 污水处理 氧化沟工艺 卡鲁塞尔氧化沟 污泥处理 ABSTRACT The topic of this design is the design of sewage treatment plant in Lugouqiao using the oxidation ditch craft The main task is the selections of process flow and the designs and calculation constructions used in process flow Oxidationditch also called the circulation aeration tank the similar active sludge time delay aeration law Our country Small and medium sized town and city Sewage treatment plant used this craft to be many in recent years The oxidation ditch does not suppose initially sinks the pond processes the facility big simplification The oxidation ditch has the traditional actives ludge method characteristic the organic matter remove srate is high also has the denitrogenation function Oxidation ditch this kind highly effective simple characteristic suits the large scale medium and small scale sewage treatment The oxidation ditch commonly used has Carew at present the Sayre oxidation ditch the Austria Bell oxidation ditch three ditches and the double ditch and so on in turn like the oxidation ditch and so on several forms in which beforehand two kinds more commonly used This design also use the Sayre oxidation ditch The sewage treatment plant project the total amount to 200 000 tons day The wastewater treatment plant sewage treatment process from the pumping station to Grit Chamber enter oxidation ditch second sedimentation tank the final effluent Sludge Process two from the settling tank discharge of the first to reach the remaining sludge thickening tank sludge thickening and then enter Storage pool of mud After sent to the belt filter presses and further dehydration transported to the landfill Key words sewage treatment the oxidation ditch craft the Sayre oxidation ditch sludge treatment 0 第一章 绪论 水是人类宝贵的资源 在人类的生产生活中 水是不可缺少的 在我国 总水资源约有 2 7 亿立方米 虽居世界第六位 但人均只占世界的四分之一 而且缺水城市很多 在水资源如此贫乏的我国 每年排入水体中的废水量达 300 亿立方米 其中 85 的废水没经过处理就直接排放 有限的水资源受到严 重污染 要想从根本上挽回环境污染造成的损失 让环境效益和经济效益相协 调 就必须对排入环境中的污染物浓度进行有效控制 把污染物控制在环境自 净能力所及的范围内 尤其是对于我国城市化不断扩大的形势下 对于城市 雨水和冰雪融水应及时排除 否则将积水为害 妨碍交通 甚 至危及人们的生产和日常生活 在人们生产和生活中产生的污水 如不加控制 任意排入水体 江 河 湖 海 地下水 或土壤 使水体受到污染 将破坏 原有的自然环境 以至引起环境问题 甚至造成公害 为保护环境 避免发生 上述问题 现代城市就需要建立一套完整的工程设施来收集 输送 处理和利 用污水 此工程设施就称之为排水工程 它的基本任务是保护环境免受污染 以促进工农业生产的发展和保障人民的健康与正常生活 其主要内容包括 收集各种污水并及时的将之输送至适当地点 妥善处理后排放或再利用 排水工程在我国社会主义建设中有着十分重要的作用 从环境保护方面讲 排水工程有保护和改善环境 消除污水危害的作用 是保障人民健康和造福子 孙后代的大事 从卫生上讲 排水工程的兴建对保障人民健康具有深远的意义 对预防和控制各种疾病 癌症或是 公害病 有着重要的作用 从经济上讲 城市污水资源化 可重复利用于城市或工业 这是节约用水和解决淡水资源短 缺的重要途径 它将产生巨大的经济效益 但是 排水工程即污水处理在我国 还是有待进一步发展的 人类污水处理经历了一个逐步发展的过程 1913 年 英国建立了世界上第 一座活性污泥法实验工厂 1919 年 英国开始有了机械表曝气机 几十年来 污水生物处理技术有了很大发展 在生物膜法方面 出现了塔 式滤池 生物转盘 生物接触氧化等 在活性污泥法方面 出现的阶段曝气 生物吸附 延时曝气 氧化沟 纯氧曝气等 我国是世界上较早采用活性污泥 法的国家之一 早在 1912 年 上海建成了东区 西区污水处理厂 都采用了活 性污泥法处理废水 新中国成立后 在第一个五年计划期间 我国建成了几座 污水处理厂 进入八十年代后 污水处理的重要性逐步为人们所理解 我国污 1 水处理事业得到了快速发展 全国已运行的和正在建设的污水处理厂有几十座 但是 和发达国家相比 我国污水处理事业还处于极其落后的状态 发达国家 的污水处理量基本上达到了 80 其中 像瑞典等发达国家已达 100 根据 我国人口状况 我国应由 3 4 万个污水处理厂 但目前仅有二 三百座 从目 前来看 我国须大力发展国内污水处理事业 总之 在实现四个现代化过程中 排水工程作为国民经济的组成部分 对 环境保护 促进工农业生产和保障人民健康有现实意义和深远影响 并使经济 建设 城乡建设与环境建设同步规划 同步实施 同步发展 这样才能实现经 济效益 社会效益和环境效益的统一 2 第二章 设计说明 2 1 设计任务 北京市卢沟桥日处理量 20 万吨污水处理厂设计 2 2 设计目的 随着城市工业生产的发展 城市人口的递增 城市规模的扩大 工业废水 和生活污水排出量日益增多 大量未经处理的污水直接排入周围河流 致使城 市周围环境污染十分严重 不但直接污染了市区的地下饮用水 而且对河流下 游地区的农业生产和人民生活造成了危害 人类和生物赖以生存的生态环境受 到了日益严重的威胁 同时 水生态系统体现了人与水的和谐共存与协调发展 是城市生态系统的主要组成部分和关键因素 与一个城市的可持续发展密切相 关 因而 城市污水治理已成为当前迫切需要解决的问题之一 2 3 设计要求 2 3 1 设计要求 1 贯彻国家及北京市环保部门制订的有关污染治理的法规 政策 规范和 标准 2 根据该市污水水质及出厂污水水质的要求 采用适合本工程特点的 成 熟的 先进的 并能同时兼顾投资省 能耗低 管理方便 运行稳定可靠的污 水处理工艺 3 妥善处理处置污水处理过程中产生的污泥和栅渣 避免二次污染 降低 噪音 消除异味 改善污水处理厂环境 4 处理厂内设置必要的电气仪表 选用电气仪表能运行稳定 维护方便 处理厂内排水专用设备选用质量好 价格低 效率高的通用设备 减少维修工 作量 2 3 2 污水处理厂设计原则 1 污水厂的设计和其他工程设计一样 应符合适用的要求 首先必须 确保污水厂处理后达到排放要求 考虑现实的经济和技术条件 以及当地的具 体情况 如施工条件 3 2 在可能的基础上 选择的处理工艺流程 构 建 筑物形式 主要 设备设计标准和数据等 3 污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠 设计时必须充分掌握和 认真研究各项自然条件 如水质水量资料 同类工程资料 按照工程的处理要 求 全面地分析各种因素 选择好各项设计数据 在设计中一定要遵守现行的 设计规范 保证必要的安全系数 对新工艺 新技术 新结构和新材料的采用 积极慎重的态度 4 污水处理厂 站 设计必须符合经济的要求 污水处理工程方案设 计完成后 总体布置 单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造 价和运行管理费用 5 污水厂设计应当力求技术合理 在经济合理的原则下 必须根据需 要 尽可能采用先进的工艺 机械和自控技术 但要确保安全可靠 6 污水厂设计必须注意近远期的结合 不宜分期建设的部分 如配水 井 泵房及加药间等 其土建部分应一次建成 在无远期规划的情况下 设计 时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件 7 污水厂设计必须考虑安全运行的条件 如适当设置分流设施 超越 管线 甲烷气的安全储存等 8 污水厂的设计在经济条件允许情况下 场内布局 构 建 筑物外 观 环境及卫生等可以适当注意美观和绿化 2 4 设计原始资料 卢沟桥污水处理厂位于北京市西南部 规划流域面积约为 55 8 平方公里 排水面积 25 1 平方公里 规划占地总面积为 25 公顷 实际占地面积 16 公顷 根据对卢沟桥污水系统的水量预测 卢沟桥污水处理厂设计处理规模确定为 20 万 m3 d 日变化系数为 1 3 由于排放标准对处理厂出水中磷的要求非常严格 即总磷小于 0 5mg l 故 在处理工艺中考虑两步除磷措施 以生物除磷为主 以化学除磷为辅 从而确 保出水满足要求 城市的排水系统采用分流制排水系统 城市污水主干管由东南方向流入污 水处理厂厂区 主干管进入污水处理厂处的管径为 1400mm 管道内底标高为 2 9m 充满度为 0 65 地面标高为 3 80m 采用吴淞高程 2 5 设计进出水水质 参照北京市其它已建污水处理厂实际进水水质以及受纳水体类别及排放标 4 准 卢沟桥污水处理厂设计进 出水水质见表 2 1 表 2 1 卢沟桥污水处理厂设计进 出水水质 编号项 目单位进水水质出水水质 1生化需氧量BOD5mg L20020 2化学需氧量CODcrmg L39060 3总悬浮物 SSmg L27020 4总氮 TNmg L45 5氨氮 NH4 Nmg L3015 6总磷 TPmg L4 50 5 2 6 设计内容 1 根据设计的进出水水质 结合污水厂的设计原则进行处理工艺的方案论 证 选择技术可行 经济合理的污水处理 污泥处置工艺和构筑物的型式 2 进行污水厂的总体布置 平面和竖向 包括厂区内辅助生产和附属生 活建筑物以及厂区内道路 绿化和管线的综合布置 3 进行工艺计算 各类构筑物附属设备的选型以及污水处理成本估算 阐 明相关工艺参数的确定原则 2 7 设计依据 设计依据主要是国家有关法律法规 室外排水设计规范 GB50014 2006 城镇污水厂综合排放标准 GB18918 2002 城市污水处理厂污水污泥排放标准 CJ3025 93 城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准 CJJ31 89 城市污水处理厂运行 维护及公共安全技术规程 CJJ60 94 建筑结构荷载规范 GBJ5009 2001 5 第三章 处理流程选择 3 1 现行处理工艺的比较 近年来 常用的生物脱氮除磷工艺主要有二类 第一类为按空间进行分割 的连续流工艺 第二类为按时间进行分割的间歇式工艺 1 按空间进行分割的连续流工艺 按空间分割的连续流工艺是指各种功能在不同的空间 不同的池子或分隔 内完成 成熟的工艺有 A O 厌氧 好氧 法 A A O 法 UCT 包括 MUCT 法 AB 法和氧化沟等 a A O 厌氧 好氧 法 A O Anaerobic Oxic 工艺 有硝化 即厌氧 好氧工艺是厌氧区和缺氧区 组成的最简单的强化生物除磷工艺 其工艺流程见图 3 1 图 3 1 A O 法工艺流程框图 回流活性污泥被回流至厌氧区中 污泥中的聚磷菌在厌氧条件下 受到压 抑而释放出体内的磷酸盐 产生能量用以吸收快速降解有机物 并转化为 PHB 聚 羟丁基酸 储存起来 然后混合液进入好氧区 聚磷菌在好氧条件 下降解体内储存的 PHB 产生能量 用于细胞的合成和吸磷 形成高浓度的含磷 污泥 随剩余污泥一起排出系统 从而达到生物除磷的目的 在具有足够的泥龄的条件下 BOD5在好氧池内被降解的同时 也完成硝化 反应 因为回流活性污泥被回流至厌氧区 在好氧区按硝化设计时 该系统也同 时具有脱氮功能 其脱氮效率取决于活性污泥回流比 一般认为 A O 工艺有硝化时存在以下缺点 为了避免回流活性污泥中所含硝酸盐氮破坏厌氧系统影响除磷效果 污泥 回流量需要控制 因此其脱氮效率有限 也就是说该工艺的主要功能在于除磷 因为要进行硝化反应 系统的泥龄比无硝化 A O 工艺的要长 从而使除磷 进水 出水 污泥回流 厌氧区 A 好氧区 O 二沉池 6 效率有所降低 b A A O 法 A A O 法即厌氧 缺氧 好氧活性污泥法 其构造是在 A O 工艺的厌氧区之 后 好氧区之前增设一个缺氧区 好氧区具有硝化功能 并使好氧区中的混合 液回流至缺氧区进行反硝化 使之脱氮 污水在流经三个不同功能分区的过程 中 在不同微生物菌群作用下 使污水中的有机物 氮和磷得到去除 达到同 时进行生物除磷和生物除氮的目的 在系统上 该工艺是最简单的除磷脱氮工 艺 在厌氧 缺氧 好氧交替运行的条件下 可抑制丝状菌的繁殖 克服污泥 膨胀 使得 SVI 值一般小于 100 有利于泥水分离 在厌氧和缺氧段内只设搅 拌机 由于厌氧 缺氧和好氧三个区严格分开 有利于不同微生物菌群的繁殖 生长 脱氮除磷效果好 目前 该法在国内外广泛使用 广州市大坦沙污水厂 一 二期工程即采用 A A O 工艺 运行良好 c 氧化沟工艺 氧化沟工艺是五十年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式 因其构造 简单 易于维护管理 很快得到广泛应用 到目前为止已发展成为多种形式 主要有 Passveer 单沟型 Orbal 同心圆型 Carrousel 循环折流型 D 型双沟式 和 T 型三沟式等 Orbal 氧化沟 由外到内分别形成厌氧 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 不可避免地会带入相当数量的溶解 氧 使得除磷效率较差 D 型氧化沟为双沟交替工作式氧化沟 由池容完全相同的两个氧化沟组成 两沟串联运行 交替地作为曝气池和沉淀池 不单独设二沉池 为了达到脱氮 目的 在 D 型氧化沟的基础上又发展了半交替工作式的 DE 型氧化沟 该沟设 有独立的二沉池和回流污泥系统 两沟交替进行硝化和反硝化 D 型氧化沟的 缺点主要是曝气设备利用率低 池容积利用率低 T 型三沟式氧化沟集缺氧 好氧和沉淀于一体 两条边沟交替进行反应和 沉淀 无需单独的二沉池和污泥回流 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 Carrousel 氧化沟是 1967 年由荷兰 DHV 公司发明的一种污水处理技术 其 形状可以是 田径跑道 式 也可以由多个类似 跑道 串联而成 一般采用 垂直轴叶轮表面曝气机 传统的 Carrousel 氧化沟没有明显的缺氧区 反硝化主要靠同步反硝化 混 合液的回流比也无法控制 因而脱氮效率不高 在原 Carrousel 系统的基础上 DHV 公司和其在美国的专利特许公司 EIMCO 又推出了 Carrousel 2000 系统 7 如图 3 2 所示 进水 厌 氧 区 缺 氧 区 好 氧 区 沉淀池 出水 回流污泥 图 3 2 Carrousel 2000 工艺流程框图 由于 Carrousel 2000 氧化沟采用的是垂直轴叶轮表面曝气机 其服务水深 最大仅达 4 5m 因而氧化沟的占地面积偏大 充氧动力效率偏低 这在一定程 度上限制了 Carrousel 2000 氧化沟的应用 实际上 Carrousel 2000 氧化沟的除磷脱氮原理与 A A O 工艺是一致的 只是 Carrousel 2000 氧化沟不需设置专门的混合液回流设备而已 因此比 A A O 工艺运行费用略低 投资更省 故在我国得到了广泛的应用 Carrousel 2000 氧化沟与传统 Carrousel 氧化沟的不同之处在于沟内增设了预反硝化区 占氧化沟体积的 15 这种设计使系统中有了专门的缺氧区 并且混合液 的量可通过回流调节门予以控制 因而脱氮效果得以明显地改善 2 按时间分割的间歇式活性污泥法 序批式活性污泥法 序批式活性污泥法 又称间歇式活性污泥法 近几年来 已发展成多种改 良型 主要有 传统 SBR 法 ICEAS 法 CAST 法 Unitank 法和 MSBR 法 a 传统 SBR 法 其反应是在同一容器中进行 在同一容器中进水时形成厌氧 此时不曝气 缺氧 而后停止进水 开始曝气充氧 完成脱氮除磷过程 并在同一容器中沉 淀 再通过撇水器出水 完成一个程序 这种方法与以空间进行分割的连续流 系统有所不同 它不需要回流污泥 也无专门的厌氧区 缺氧区 好氧区 而 是在同一容器中 分时段进行搅拌 曝气 沉淀 形成厌氧 缺氧 好氧过程 这种方法 总容积利用率低 一般小于 50 因此适用于较小污水量场合 b ICEAS 法及 CAST 法 ICEAS CAST 工艺即连续进水 间歇操作运转的活性污泥法 ICEAS 工 艺与传统 SBR 工艺比较其不同之处为 该工艺是连续进水间隙出水 而传统 SBR 工艺是间隙进水间隙出水 在构造上 该工艺分预反应区和主反应区两段 其预反应区对生物具有选择作用 因而也称生物选择区 通过设置生物选择区 该工艺可有效地抑制丝状菌的生长 从而改善了污泥的沉降性能 使出水水质 更好 其构造见图 3 3 8 预 反 应 区 水位变化区 主反应区 连续进水 出水 间歇排泥 微孔曝气管 图 3 3 ICEAS 反应器基本构造 但该 ICEAS 工艺无污泥回流 除磷脱氮时需在主反应区设置搅拌设施 设 置非曝气时段 设备闲置率较高 除磷效果得不到保证 昆明第三污水处理厂 采用的就是这种工艺 设计规模为 15 万 m3 d 已建成投入运行 CAST 工艺运行方式为间隙进水 间隙排水 比 ICEAS 工艺增加主反应与 生物选择区的污泥回流 回流比 20 曝气时对鼓风量加以限制 其反应器构 造见图 3 4 预 反 应 区 水位变化区 主反应区 连续进水 出水 间歇排泥 微孔曝气管 回 流 污 泥 图 3 4 CAST 法反应器构造图 CAST 工艺前置一道 生物选择区 形成浓度梯度 中间设厌氧区 可使 磷释放 后设主反应区 主反应区除去除 BOD 和脱氮外 另有一部分污泥回流 至生物选择区 污泥回流量约为进水量的 20 左右 通过以上改进 既保留了 传统 SBR 静态沉淀 出水 SS 低的优点 又构造了专门厌氧区 预反应区只设 9 搅拌 使除磷效果稳定可靠 通过对鼓风量的限制 主反应 DO 有 50 时间接 近零 30 时间 DO 接近 1mg l 20 时间 DO 接近 2mg l 从而造成了同步硝 化与反硝化 不仅使脱氮得到保证 而且氧的利用率也显著提高 CAST 工艺是 SBR 工艺的一种变型 该工艺结合了活性污泥法和 SBR 工艺 的特点 具有如下特点 1 无需初沉池和二沉池 处理流程非常简单 占地面积小 2 具有完全混流和推流式曝气池的双重优势 无丝状菌污泥膨胀发生 运 行效果稳定 出水水质好 3 能很好地缓冲进水水量 水质的波动 运行灵活 4 无需大量的污泥回流和内回流 供氧效率高 可节省能耗 5 自动化程度要求较高 6 污泥产量少 且相对好氧稳定 污泥较易处置 CAST 法虽有它的优点 可在一组池中完成脱氮 去除 BOD5全过程 但 每座池子都需安装曝气设备 沉淀的滗水器及控制系统 间歇排水 水头损失 大 设备的闲置率较高 利用率低 设备投资大 要求自动化程度相当高 3 2 污水厂处理流程的选择 3 2 1 生物处理工艺的选择 1 根据污水处理厂的进出水水质要求 结合场地特征 对目前国内成熟污 水处理工艺的技术研究结果 筛选出序列间歇式活性污泥法和氧化沟两种工艺 进行技术经济比较 由3 1节可清楚的知道序列间歇式活性污泥法和氧化沟两种工艺的优缺点 对比下来 氧化沟不仅具有序列间歇式活性污泥法一些优点 而且在很多方面 有其他工艺部可替代的优势 在众多氧化沟类型中 Carrousel氧化沟是目前国 内外运用最多的一种 它与其他工艺比较有如下特点 1 稳定可满足出水要求 工艺成熟有丰富的运转经验 是近几年在我国广 泛应用的新工艺 2 整套系统连续运行 连续进水连续出水 3 氧化沟特有的循环流态及较长的固体停留时间 可抵抗冲击负荷 4 具有较好的污泥沉淀性能 5 泥龄较长 污泥有一定的稳定性 无须进行污泥的厌氧消化处理 6 采用表面曝气 设有表面曝气设备 设备分点布置 设备少 管理简单 维修维护量少 7 自动化程度较高 正常运行操作劳动强度小 10 结合本设计的要求 最终确定 Carrousel 氧化沟为处理工艺 其特点与本设 计十分符合 由于设计中对除磷要求较高 所以对传统的氧化沟工艺进行改良 在氧化沟前设置一个厌氧选择区 以增加其除磷效果 由于出水对磷要求较高 生物处理达不到排放要求 所以在工艺中辅以化学除磷 以达到出水要求 2 化学除磷是向污水中投加三价盐 一般是铝盐或铁盐 二价铁应保证在 曝气池内被氧化成三价铁 使之与污水中的磷酸盐形成难溶化合物 经过沉 淀从水中去除 固液分离可单独进行也可与初沉污泥和二沉污泥的固液分离相 结合 按化学药剂投加点的不同 化学除磷又可以分为前置沉淀 协同沉淀和 后置沉淀三种 前置沉淀是将化学药剂投加于初沉池进水处 形成的沉淀物与 初次沉淀污泥一起排除 同步沉淀的投加点可以是初沉池出水口 曝气池或二 沉池进水口 形成的沉淀与剩余污泥一起排除 后置沉淀的投加点是二级处理 后的专属除磷设施中 化学除磷在德国应用广泛 一般去除 1 千克磷需投加 2 7 千克 Fe 或 1 3kg Al 投加量由试验确定 它与进水 TP 及期望去除率密切相关 化学除磷使产泥量增加 仅由沉淀剂与磷结合生成的干泥量达 2 3kg kgFe 或 3 6kg kg Al 若考虑污水中其他沉淀物 实际泥量可达 2 5kg kgFe 或 4 0kg kg Al 在初沉池投药 初沉泥量增加 50 100 如设后续生物处理 全厂泥量增加 60 70 在二沉池中投药活性污泥增加 35 45 全厂泥 量增加 10 25 本设计中采用同步沉淀的化学除磷方式 在沉淀池进水处投加药剂 3 能否采用生物除磷脱氮工艺主要取决于生物处理过程中生物自身所需营 养能否平衡 相关的指标能否达到要求 现分析如下 1 BOD5 CODCr 该指标是鉴定污水可生化性的最简便易行和最常用的方 法 一般认为 BOD5 CODCr 0 45 可生化性较好 BOD5 CODCr 0 3 较难生化 BOD5 CODCr 0 25 不易生化 本设计的 BOD5 CODCr 200 390 0 51 可采用生 物处理方法 2 BOD5 TN 即 C N 比值 C N 比值是判别能否有效脱氮的重要指标 从理论上讲 C N 2 86 就能进行脱氮 但一般认为 C N 3 5 才能进行有效 脱氮 本设计的 C N 125 35 4 44 3 5 可满足生物脱氮要求 3 BOD5 TP 该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标 进水中的 BOD5是 作为营养物供除磷菌活动的基质 故 BOD5 TP 是衡量能否达到除磷的重要指标 一般认为该值要大于 20 比值越大 生物除磷效果越明显 本设计 BOD5 TP 44 4 可以采用生物除磷工艺 因此 本设计中污水处理厂进水水质不仅适宜采用二级生化处理工艺 而 且还适宜采用生物脱氮除磷工艺 11 3 2 2 污泥处理工艺选择 污水处理过程中大部分污染物质转化成污泥 生污泥含水率高 有机物含 量较高 不稳定 还含有致病菌和寄生虫卵 若不妥善处理和处置 将造成二 次污染 因此 必须对污泥进行处理和处置 污泥处理的目的是 分解有机物 杀灭致病菌和寄生虫卵 使污泥稳定化 降低水分 减少污泥体积 便于运输和处置 尽量利用污泥中的资源 避免磷 的释放和污染 常用污泥处理的工艺流程 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 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 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 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b法 经氧化沟处理 污泥龄较长 硝化较完全 故对于剩余污泥可不必进行消化处理 b法正适合该工艺 能使污泥得到处理 而且节省了建造消化系统的费用 3 2 3出水消毒方案 为了有效地保护水体 防止传染性病原菌对人们的危害 降低水源的总大 肠菌群数 对污水处理厂出水进行消毒是十分必要的 1 消毒方法概述 常用的消毒方法有氯消毒 ClO2 紫外线 臭氧 膜过滤等 a 加氯法 加氯法主要是投加液氯或氯化合物 液氯是迄今为止最常用的方法 其特 点是液氯成本低 工艺成熟 效果稳定可靠 由于加氯法一般要求不少于 30 min 的接触时间 接触池容积较大 氯气是剧毒危险品 存储氯气的钢瓶属高 压容器 有潜在威胁 需要按安全规定兴建氯库和加氯间 液氯消毒将生成有 害的有机氯化物 在国外和我国 污水采用液氯消毒往往是应急措施 只是季 节性或疫病流行时使用 12 含氯化合物包括次氯酸钠 漂白粉和二氧化氯等 其特点与液氯相似 但 危险性小 对环境影响较小 但运行成本较高 在法国 离海岸较近的部分污 水排放口和南部的几个排河二级污水处理厂采用了二氧化氯消毒 b 氧化法 氧化剂可以作为二级处理出水的消毒剂 最常用的是臭氧 臭氧消毒是杀 菌彻底可靠 危险性较小 对环境基本上无副作用 接触时间比加氯法小 缺 点是基建投资大 运行成本高 目前 一般只用于游泳池水和饮用水的消毒 北美个别污水处理厂采用 O3消毒污水 德国有几个污水厂在结合紫外线照射法 做试验 c 紫外线消毒法 紫外线是近十多年来发展得最快的一种方法 在一些国家 紫外线有逐步 取代氯消毒 成为污水处理厂主要消毒方式的趋势 紫外线消毒的基本原理为 紫外线对微生物的遗传物质 即 DNA 有畸变 作用 在吸收了一定剂量的紫外线后 DNA 的结合键断裂 细胞失去活力 无 法进行繁殖 细菌数量大幅度减少 达到灭菌的目的 因为当紫外线的波长为 254nm 时 DNA 对紫外线的吸收达到最大 在这一波长具有最大能量输出的低 压水银弧灯被广泛使用 在水量较大时 也使用中压或高压水银弧灯 紫外线消毒的主要优点是灭菌效率高 作用时间短 危险性小 无二次污 染等 并且消毒时间短 不需建造较大的接触池 建消毒渠即可 占地面积和 土建费用大大减少 缺点是设备投资高 灯管寿命短 运行费用高 管理维修 麻烦 抗悬浮固体干扰的能力差 对水中 SS 浓度有严格要求 目前在北美 已 有 1000 多套紫外线消毒装置在运行 在欧洲 有一些紫外线装置正在试运行中 国内已有多家污水处理厂采用或准备采用紫外线消毒 d 膜过滤法 膜过滤法主要用于饮用水和特种工业用水的消毒处理 用于废水消毒的只 有英国和澳大利亚 各有一个厂在运行 德国有几个厂在试验中 该法的特点 是除消毒外 还可去除其它杂质 由于孔易堵塞 膜易积垢且冲洗困难 能耗 高 化学药昂贵 成本也高 目前无法推广 目前常用的污水消毒剂是液氯 其次是漂白粉 臭氧 次氯酸钠 氯片 氯氨 二氧化氯和紫外线等 其中液氯效果可靠 投配设备简单 投量准确 价格便宜 其他消毒剂如漂白粉投量不准确 溶解调制不便 臭氧投资大 成 本高 设备管理复杂 其他几种消毒剂也有很明显的缺点 所以目前液氯仍然 是消毒剂首选 结合当地实际情况 本设计中决定采用液氯消毒法 3 2 4污水处理流程 根据所选工艺 确定本设计处理流程如下图3 5 13 城市污水粗格栅提升泵房细格栅沉砂池厌氧池 卡式氧化沟 二次沉淀池消毒设备 计量设备出水 回流污泥剩余污泥 污泥浓缩 贮泥池 污泥脱水 外运 图3 5 污水处理流程图 3 3 设计污水量 由设计资料知 该市设计污水量为 20 Q万吨 天 dmdt 344 10201020 sm3 4 315 2 360024 1020 总变化系数 3 1 K 从而可计算得 平均污水量为 sm K Q Q Z 3 78 1 3 1 315 2 3 4 污水处理程度计算 城市污水排入受纳水体后 经过物理的 化学的和生物的作用 使污水中 的污染物浓度降低 受污染的受纳水体部分地或全部地恢复原状 这种现象称 为水体自净或水体净化 水体所具有的这种能力称为水体自净能力 在选择污水处理程度时 既要充分利用水体的自净能力 又要防止水体受 到污染 避免污水排入水体后污染下游取水口和影响水体中的水生动植物 3 4 1 污水的 COD 处理程度计算 14 3 1 1 e CC E C 式中 的处理程度 1 ECOD C 进水的浓度 CODmg L 处理后污水排放的浓度 e CCODmg L 则 6 84 100 390 60390 1 E 3 4 2 污水的 BOD5处理程度计算 3 2 2 e LL E L 式中 的处理程度 2 E 5 BOD 进水的浓度 L 5 BODmg L 处理后污水排放的浓度 e L 5 BODmg L 则 90 100 200 20200 2 E 3 4 3 污水的 SS 处理程度计算 3 3 3 e CC E C 式中 SS 的处理程度 3 E 进水的 SS 浓度 Cmg L 处理后污水排放的 SS 浓度 e Cmg L 则 6 92 100 270 20270 3 E 3 4 4 污水的氨氮处理程度计算 3 4 4 e CC E C 15 式中 氨氮的处理程度 4 E 进水的氨氮浓度 Cmg L 处理后污水排放的氨氮浓度 e Cmg L 则 50 100 30 1530 4 E 3 4 5 污水的磷酸盐处理程度计算 3 5 5 e CC E C 式中 磷酸盐的处理程度 5 E 进水的磷酸盐浓度 Cmg L 处理后污水排放的磷酸盐浓度 e Cmg L 则 9 88 100 5 4 5 05 4 5 E 16 第四章 污水的一级处理构筑物 4 1 格栅 格栅是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 被截留的物质称为栅渣 设计中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 格栅断面有圆形 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 格栅按照栅条形式分为直棒式格栅 弧形格栅 辐流 式格栅 转筒式格栅 活动格栅等 按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅 1 5 10mm 按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅 目前 污水处理厂大多都采用机械格栅 按照安装方式分为单独设置的格栅和与水泵 池合建一处的格栅 4 1 1 格栅的设计 本设计中采用矩形断面并设置两道格栅 粗格栅一道和细格栅一道 采用 机械清渣 其中 粗格栅设在污水泵站前 细格栅设在污水泵站后 粗格栅设 置四组即 N 4 组 细格栅设置六组即 N 6 组 4 1 2 设计参数 1 格栅栅条间隙宽度 应符合下列要求 1 粗格栅 机械清除时宜为 16 25mm 人工清除时宜为 25 40mm 特 殊情况下 最大间隙可为 l00mm 2 细格栅 宜为 1 5 10mm 3 水泵前 应根据水泵要求确定 2 污水过栅流速宜采用 0 6 1 0m s 除转鼓式格栅除污机外 机械清 除格栅的安装角度宜为 60 90 人工清除格栅的安装角度宜为 30 60 3 当格栅间隙为 16 25mm 时 栅渣量取 0 10 0 05污水 当 333 10 mm 格栅间隙为 30 50mm 时 栅渣量取 0 03 0 01污水 333 10 mm 4 格栅除污机 底部前端距井壁尺寸 钢丝绳牵引除污机或移动悬吊葫芦 抓斗式除污机应大于 1 5m 链动刮板除污机或回转式固液分离机应大于 1 0m 17 5 格栅上部必须设置工作平台 其高度应高出格栅前最高设计水位 0 5m 工作平台上应有安全和冲洗设施 6 格栅工作平台两侧边道宽度宜采用 0 7 1 0m 工作平台正面过道宽度 采用机械清除时不应小于 1 5m 采用人工清除时不应小于 1 2m 7 粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送 细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输 送 8 格栅除污机 输送机和压榨脱水机的进出料口宜采用密封形式 根据周 围环境情况 可设置除臭处理装置 9 格栅间应设置通风设施和有毒有害气体的检测与报警装置 4 1 3 粗格栅设计计算 1 格栅的间隙数 4 1 Nbhv Q n sin 式中 格栅栅条间隙数 个 n 设计流量 Qsm3 格栅倾角 设计的格栅组数 组 N 格栅栅条间隙数 bm H 格栅栅前水深 m V 栅前过栅流速 s m 根据最优水力断面公式计算 22 2 11 11 B v B BhvBQ 设计中取污水过栅流速 0 8vsm m Q B4 2 8 0 315 2 22 1 则 栅前水深 m B h2 1 2 1 设计中取 0 025 Q 2 315 3 s 60 bmm 18 23 8 02 1025 0 4 60sin315 2 n 个 2 格栅栅槽宽度 4 bnnSB 1 2 式中 格栅栅槽宽度 Bm 每根格栅条宽度 Sm 设计中取 0 015Sm mB79 0 2302 0 123015 0 3 通过格栅的水头损失 4 sin 2 2 3 4 1 g v b S kh 3 水头损失 1 hm 格栅条的阻力系数 查表知 2 42 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数 一般取 3kk 则 m g h11 0 60sin 2 8 0 025 0 015 0 42 2 3 2 3 4 1 粗格栅示意图如下图 4 1 图 4 1 粗格栅布置图 4 每日栅渣量 4 10001000 86400 11max WQ K WQ W Z 19 4 式中 每日栅渣量 Wdm3 每日每 1000污水的栅渣量 污水 1 W 3 m 333 10 mm 设计中取 0 05污水 1 W 333 10 mm 69 7 10003 1 05 0 315 2 86400 Wdm3 应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣 采用机械栅渣打包 机将栅渣打包 汽车运走 5 进水与出水渠道 城市污水通过的管道送入进水渠道 设计中采取进水渠道与格1250DNmm 栅同宽 出水渠道亦相同 由于城市截污干管埋深较深 故格栅的操作平台设 置在地面上 其具体设置和高度详见设计图纸 6 选型 选用 LXG 链条旋转背耙式格栅除污机 4 1 4 细格栅设计计算 设计采用 6 组细格栅 N 6 组 设计流量为 Q 2 315 3 s m 1 格栅的间隙数 设计中采用 0 005 v 0 005 s 60 bmmh2 1 m 个 4 Nbhv Q n sin 75 2 18 0005 0 6 60sin315 2 5 2 格栅栅槽宽度 4 mbnnSB485 175005 0 175015 01 6 3 通过格栅的水头损失 4 m gg v b S kh89 060sin 2 8 0 005 0 015 0 42 2 3sin 2 2 3 4 2 3 4 1 7 3 栅后槽总高度 超高 h2 0 3m 4 mhhhH39 23 089 02 1 21 20 8 4 栅槽总长度 4 tantan 0 15 0 2 hh L 9 m3 3 60tan 3 0 60tan 2 1 0 15 0 5 每日栅渣量 设计中取 0 04污水 1 W 333 10 mm 4 15 6 10003 1 04 0 315 2 86400 Wdm3 10 应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣 采用机械栅渣打包 机将栅渣打包 汽车运走 6 进出水渠道 污水经提升泵站输送至细格栅进水渠道 分配至每组格栅 经格栅处理后 污水经出水渠道进入每组沉砂池 细格栅进出水渠道同宽 7 选型 选用 ZD B 型垂直链条式处污机 4 2 提升泵站 污水总泵站接纳来自整个城市排水管往来的所有污水 其任务是将这些污 水抽送到污水处理厂 以利于处理厂各构筑物的设置 排水泵站的基本组成包 括 机器间 集水池 格栅和辅助间 4 2 1 泵站设计的原则 1 污水泵站集水池的容积 不应小于最大一台水泵 5min 的出水量 如水泵机组为自动控制时 每小时开动水泵不得超过 6 次 2 集水池池底应设集水坑 倾向坑的坡度不宜小于 10 3 水泵吸水管设计流速宜为 0 7 1 5 m s 出