德兴市污水处理厂处理工艺设计毕业设计说明计算书.doc

目录第一部分 设计说明书第1章 概述11.1 设计任务及设计资料2第2章 污水处理厂总体设计42.1 国内外城市污水处理研究进展42.2 工艺流程方案的确定92.3 处理构筑物的选择16第3章 污水处理厂的总平面布置18第4章：污水厂的高程布置19第5章 污水厂构筑物设计说明205.1污水处理构筑物的设计205.2污泥处理构筑物的设计22第6章 污水厂总投资、年总成本及经营成本估算246.1计算依据246.2污水厂设计成本24第二部分 设计计算书第1章 泵前中格栅261.1设计依据261.2设计参数261.3设计计算26第2章 污水提升泵房292.1设计依据292.2设计参数292.3设计计算29第3章 泵后细格栅313.1设计依据313.2设计参数313.3设计计算32第4章 沉砂池344.1设计依据344.2设计参数344.3设计计算35第5章 配水井365.1设计参数365.2 设计计算36第6章 厌氧池和卡罗塞尔氧化沟386.1设计依据386.2设计参数406.3设计计算41第7章 二沉池467.1设计依据467.2设计参数467.3设计计算46第8章 消毒设施518.1设计依据518.2设计参数528.3设计计算52第9章 污泥处理构筑物的设计计算549.1 污泥提升泵房549.2 贮泥池549.3 污泥浓缩脱水间55第10章 污水处理厂总体设计及高程布置5610.1设计依据5610.2 污水厂的平面布置5810.2.1 各处理单元构筑物的平面布置5810.2.2 管道及渠道的平面布置5810.2.3 附属建筑物5810.2.4估算占地面积5910.2.5污水处理厂附属建筑及其尺寸6010.3污水厂的高程布置6110.3.1 污水的高程布置6110.3.2水头损失计算6210.3.3污水处理高程计算及布置63第11章 污水厂项目总投资、年总成本及经营成本估算6611.1 项目总投资估算6611.2 污水厂处理成本估算68谢辞71外文资料72参考文献76附录77第一部分 设计说明书第1章 概述水是分布广泛而又十分重要的自然资源。它孕育和滋养了地球上的一切生物，并从各个方面为人类社会服务。水的用途大致有以下几个方面：生活用水、工业用水、农业用水、渔业用水、交通运输用水等。一般情况下，与人类生活和生产密切相关的前三种用水不能大规模取用海洋咸水，而只能取用淡水。发展趋势是世界上任何国家的经济发展,都伴随着人民生活水平的改善和城市化进程的不断加快。但是相应的淡水资源的需求和消耗也在不断增多。水,作为一种必不可少的资源，长期以来一直被认为是取之不尽、用之不竭的。在这种观点的驱使下，水环境的质量越来越恶劣、水资源短缺也越来越严重，这一切都加重了城市的负荷，带来一系列危及城市生存与发展的生态环境问题。2008年，全国废水排放总量为620亿吨，比上年增长4.7%。其中城镇污水排放量246.7亿吨，占废水排放总量的53.8%。可是，2008年我国污水的处理率仅为32%。远低于我国环保规划纲要规定的要求，所以以后重点是解决水污染问题，而水污染中的重点是建设城市污水处理厂。城市污水的性质特征主要与下列因素有关：人们的生活习惯；气候环境条件；生活污水与生产废水所占的比例；所采用的排水体制以及国家、地方部门对水质的要求等。为了经济有效的解决水污染问题，必须深入了解城市污水的各项特性。我国城市基础设施相对国外先进国家较为落后，城市污水处理厂不能很好的满足社会的进步以及人民生活水平日益提高所带来的污水排放问题。污水处理技术没有得到普遍应用，污水处理率低，结果造成大量未经处理的污水排入江河湖海，造成严重污染。因此，应加强对城市污水治理的政策措施，将城市污水处理列为环保工作重点，保证我国水环境和水资源的可持续发展。 根据水利部门的预测，到2030年我国人口増至16亿时，人均水资源将降低到1760m，总缺水量将达到400500亿m，已经达到了世界公认的缺水警戒线。从地区分布情况来看，水资源总量的81%集中分布于长江及其以南地区，其中40%以上又集中于西南五省区，就人均占有淡水资源而言，南方最高地区和北方最低地区相差数十倍，西部比东部甚至高出五、六百倍；这些地区水资源短缺的现状将在一个相当长的时间成为难以解决的问题。 随着人类社会的不断发展，城市规模的不断扩大，城市的用水量和排水量都在不断增加，加剧了用水的紧张和水质的污染，环境问题日益突出，由此造成的水危机已经成为社会经济发展的重要制约因素。 改革开放以来，我国城市化也进入快速发展时期，城市数量由1978年的193个增加到2001年的664个，城镇人口由17，245万人增加到48，064万人。上世纪90年代后，我国城市化速度进一步加快，目前城市化水平达到37%左右。城市数量与规模的迅速增加与扩张，带来了严重的城市生活污水和垃圾污染问题。近10年来，我国城市生活污水排放量每年以5%的速度递增，在1999年首次超过工业污水排放量，2001年城市生活污水排放量221亿吨，占全国污水排放总量的53.2%.与此同时，我国城市生活污水处理设施严重滞后和不足。 据统计：目前全国年排污量约为350亿m3,但城市污水集中处理率仅为15，全国超过80的城市污水未经任何有效的收集处理就直接排放到附近的水体，使得原本具有泄洪和美化景观作用的河渠变成了天然污水渠。特别是在全国2200座县城与19200个建制镇中，污水排放量约占污水排放总量的一半以上，但这些中小城市（镇）的污水处理能力都明显低于全国平均水平。 照此发展下去，城市的水环境将每况愈下。并进一步的加剧了水资源的短缺。即使在我国水资源比较丰富的南方地区，由于水体污染，水质型缺水也处于相当严峻地步。而且随着现代工业的发展及人口城市化的加速，城镇污水量将愈来愈大，水环境污染也会日益加重。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。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。1.1 设计任务及设计资料1.1.1设计任务德兴市污水处理厂处理工艺设计。1.1.2设计资料（一）工程概况德兴市位于江西省东北部，德兴市城区地处洎水河两岸，城区地下水基本为潜水，洎水河两岸地势低平，地下水位高，含水丰富，对工程建设有一定影响。德兴市地处中亚热带温湿季风区，具有四季分明，雨量充沛，气候温暖，无霜期长的气候特征；全市多年平均气温17.2，年平均最高气温为18.1，最低为16.6，年际差1.5。；德兴是江西省三个多雨地区之一，多年平均降雨量为1853mm；德兴市全年主导风向为东北风，夏季风向多西南风；洎水河执行类地面水标准。德兴市2010年城市人口为6万人，年工业产值为4亿元；根据德兴市总体规划要求近期2013年城市人口为8万人，年工业产值为10亿元；远期2020年城市人口为11万人，年工业产值为22亿元；平均日综合生活用水指标为250L/capd，工业万元产值耗水量为8.0m3/万元d。（二）市政给排水条件随着工业的全面快速发展，城区洎水河河水受到上游重金属的严重污染，为了经济的发展和人民生活水平的提高拟建污水处理厂。德兴市的城市排水采用合流制排水系统，污水经截污干管截流，合流管的截流倍数为1.5。污水水质如下： 表1-2-1 水质情况项目CODBOD5SSNH3-NTP数值340mg/L180 mg/L200 mg/L25 mg/L3 mg/L污水经处理后，尾水排入洎水河。（污水总管排入污水厂标高为-5.5米）1.1.3 设计内容1、根据排入水体的要求，估算处理厂应处理的程度；2、污水处理工艺流程的选择，进行技术分析；3、主要处理构筑物的设计计算（附计算草图）4、水厂平面布置；水厂高程布置；5、处理构筑物详图。第2章 污水处理厂总体设计2.1 国内外城市污水处理研究进展我国在推进社会主义现代化建设的过程中，环境保护已成为一项基本国策，城市污染防治和生态环境保护已日益得到重视，而兴建城市污水集中处理设施是治理污水的重要途径。2.1.1 主要研究方向活性污泥法的研究（1）氧化沟法氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠形，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，并因此而得名。又称 循环曝气池、无终端的曝气系统。 氧化沟具有独特的工艺特点，-般不设初沉池，通常采用延时曝气。污泥负荷和污泥龄的选取要考虑污水硝化和污泥稳定化两个因素，一般污泥龄为l0d一30d，污泥负荷在0.050.10kgBOD5(kgMLSS.d)之间。氧化沟对有机物的去除效率很高，其不同工艺组合还具有除磷脱氮功能。近年来，随着氧化沟专用设备的开发研制，在技术装备和运行控制上有了一整套技术，如荷兰DHV公司与美国EMICO公司合作推出的Carrousel2000氧化沟、丹麦Kruger公司推出的交替工作式氧化沟、美国Envirex公司推出的Orbal氧化沟、德国Passavant公司推出的转刷曝气氧化沟等。 北京燕山石化公司牛口峪污水处理厂曾对氧化沟进行了工程测试，该厂主要接纳工业废水及少量生活污水，结果表明，Orbal氧化沟处理效果很好，出水各项指标均远远低于设计值，COD、氨氮的去除率都超过90；重庆建筑大学邓荣森等应用侧渠式氧化沟与厌氧处理方法相结合，对高浓度有机废水(屠宰)进行处理，研究表明，组合式氧化沟处理高浓度有机废水是完全可行的，厌氧组合有助于提高出水水质，侧渠合建能实现无泵污泥自动回流；目前，氧化沟以其流程简单、管理方便、处理效果好等优点，在我国中小城市污水处理厂中得到广泛应用。 （2）SBR法(Sequencing Batch Reactor) SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。（3）A/O及A/A/O法 20世纪80年代末90年代初，A/O工艺、A/A/O工艺因其较好的脱氮除磷效果而逐渐应用于城市污水处理之中，并且成为主流。在此接顿，氮磷污染物控制与去除技术的研究及相关技术的应用成为水环境污染控制日益紧迫的重要课题。A/O工艺包括A/O除磷工艺和A/O脱氮工艺，它们对磷、氮的去除率分别达到90%以上和80%左右；而A/A/O工艺不能同时高效脱氮除磷。20世纪90年代以来，随着具有脱氮除磷功能污水处理工艺的研究应用，发现A/A/O工艺本身存在的缺陷，即硝化菌、反硝化菌和聚磷菌在有机负荷、泥龄以及碳源需求上存在着矛盾和竞争，很难再同一系统中同时获得氮、磷的高效去除，阻碍着生物除磷脱氮技术的应用，因此为解决这些工艺矛盾，研究者们进行了大量研究来进行工艺改进，开发出倒置A/A/O、UCT,A+A/A/O等工艺，尤其对倒置A/A/O进行了大量研究，现已完成了对其原理与特点，运行参数的研究，并通过生产试验研究，现已有部分污水厂采用该工艺并取得了良好的运行效果，如常州北城污水厂、青岛团岛污水厂、青岛李村河污水处理厂等。（4）厌氧生物处理技术 厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术。因其效率高、成本低而成为现代先进的废水处理技术之一。 厌氧方法适合处理高浓度的有机废水。同时，采用厌氧生物处理技术时，每去除1 kg COD能产主0.35m3 的甲烷因此废水厌氧处理在食品酿造和制糖工业中得到广泛应用。强志民等9利用好氧污泥转厌氧驯化的方法在厌氧复合床(结合了缺氧生物滤池和UASB的优点内接种培养，处理含酚l gL左右的废水，处理效果明显，苯酚去除率达98.7，COD去除率达98.3。 厌氧工艺处理城市污水最大的缺点是出水水质通常达不到排放标准，因为厌氧处理主要是去除污水里的COD，使得出水水中氨氮和硫化物浓度较高，一些感官性指标如色度、气味也较重。对于处理后出水里的BOD、TSS、N、P和病原体/致病微生物等可采取一些生物方法（如稳定塘），物理化学方法（如石灰投加法等）和化学方法（如加入臭氧等去除）。 在用厌氧处理污水的时候，值得注意的是污水的处理温度和浓度，温度会影响溶解性有机物的降解，在温度低于20时有机物的水解过程会受到抑制，而污水的浓度则影响厌氧微生物的生长速度。 （5）天然净化系统 自然生物处理法是利用在自然条件下生长、繁殖的微生物处理废水的技术。其主要特征是工艺简单、建设与运行费用都较低，但净化功能受自然条件的制约。主要的处理技术有土地处理法、人工湿地和稳定塘等。下面主要介绍土地处理和人工湿地在污水处理中的应用。 1、土地处理法 土地处理法是利用土壤一微生物一植物组成的生态系统对污水中的污染物进行物理、化学和生物净化，并通过系统营养物质和水分的循环利用，使绿色植物生长繁殖，从而实现污水的资源化、无害化和稳定化，是一种高效、节能、经济并符合生态原理的污水处理系统。 污水土地处理技术有5种基本类型：慢速渗滤、快速渗滤、地下渗滤、地表漫流和湿地系统。土地处理系统工艺类型的选择，主要是根据土壤性质、透水性、地形、种植作物种类、气候条件和对废水处理程度的要求等来选择的。 2、人工湿地处理系统 人工湿地是二十世纪七八十年代发展起来的。它是一种利用湿地自然生态系统中的物理、化学和生物学协同作用，通过过滤、吸附、共沉、离子交换、植物吸附和微生物分解来实现对废水的高效净化的污水处理方法。 人工湿地去除污染物的范围很广泛，包括N，P，SS、有机物、微量元素、病原体等。彭超英等13人对某地人工湿地进行探讨和检测，结果表明，其CODCr去除率可达83，总氮去除率达45；李亚治等采用水葫芦一水草人工湿地系统对再生浆造纸废水进行了处理。结果表明：BOD5，CODCr，SS的去除率分别达到98，93和89，而且系统性能稳定。出水水质达到排放标准且可用于农灌生物处理法的新进展生物处理法是目前研究得较多、新技术层出不穷的方法， 无论是好氧生物处理技术，还是厌氧生物处理技术都引起了研究人员的极大兴趣。因为用生物法利用的是微生物的新陈代谢作用，以污染物质为食料，将其代谢成诸如CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子， 它的二次污染小， 对处理生活污水及与之性质相近的有机污水有其独特的优势。生物处理法自从问世以来，其技术已获得了极大的发展， 随着人们生活水平的日益提高， 生活污水中的成也日益复杂， 因此用生物处理方法的目的也从以前能处理降解蛋白质、脂肪、碳水化合物等一类物质增加到也能处理合成洗涤剂、脱氮、脱磷及其它一些难降解的复杂有机物。这也就必然要求人们改革工艺，过去由于厌氧生物处理的效率不尽人意， 处理时间也较慢， 所以未引起人们的重视， 仅仅用来处理污泥或高浓度有机污水的预处理，但现在由于能源紧张， 厌氧生物处理由于能产生能源物质甲烷而越来越引起人们的青睐， 由此也出现了许多新的工艺。表1-2-1生物处理方法对城镇生活污水的处理及性能分析反应器类型污泥产量（kgkgBOD）容积负荷（kg）BOD去除率%上升式曝气生物滤池0.150.25493下降式曝气生物滤池0631.067.575Trikling filter0.30.5高速0.080.48090中速0.240.485070低速0.480.966585生物转盘（RBC）/510（）86淹没式生物反应器0.00.30.0050.78799传统活性污泥法0.60.320.648595SBR/0.080.248595氧化沟/0.100.247595（1） 活性污泥法的新发展到目前为止， 对活性污泥法在运行方式上还没有大的突破， 往往所作的是一些局部的改进， 但在曝气方式上确取得了较大的成果， 如纯氧曝气、深井曝气、射流曝气， 采用微气泡扩散器等， 这些都增大了氧转移率、提高了氧的利用率使曝气池中氧的浓度增加。如美日等国研制出的一种超微气泡扩散器， 气泡直径50Lm， 氧吸收率达90%，Reid Engineering Company of Frederick shurg 等研制的氧化沟下表面曝气也是一种曝气方式的改进， 把冲刷曝气(Brush Aeration) 改进透平曝气(Turbine Aeration) 避免了产生气溶胶、飞溅、结冰等问题。活性污泥法的另一个发展趋势就是朝多功能方向发展， 采用的方法有：培养驯化专用细菌，使活性污泥处理对象不局限于生活污水， 还可以处理如酚一类难降解的有毒有机物，甚至驯化可以处理象氰一类有剧毒的无机物；把活性污泥与其它处理方法结合起来，如活性炭活性污泥法， 它实际上是一种以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的综合处理法； 固定活性污泥法是提供微生物附着的表面， 如合成纤维、塑料、细沙、粘土焦炭等， 使曝气池同时存在附着相和悬浮相的生物；这些都提高了活性污泥的净化效率，提高了抗有毒物质等冲击负荷的能力， 还具有脱色、脱氮、削减泡沫的效果， 国外已用于合成纤维、化工印染、炼油、炼焦等工业生产的污水处理；活性污泥法与厌氧工艺结合来脱氮、脱磷等，最典型的工艺是A-O(anaerobic-oxic) 流程。活性污泥法还可和化学法结合， 提高净化多氯联苯、有机磷的去除效果。（2） 生物膜处理法的新进展生物膜法最早出现的工艺是1893年在英国出现的将污水喷撒在粗滤料上而得以净化的普通生物滤池，它是最早出现而至今仍在不断改进和发展的人工生物处理设备。在它的基础上，出现了高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。近二三十年来，又出现了一些新型的生物膜法处理技术，如生物流化床，它是以砂、焦炭、活性炭等颗粒材料作为载体，其载体表面附着生长着生物膜，充氧后的污水以一定流速自下而上流动使载处于流化状态，载体上的生物膜可以充分地和污水接触，使净化效率提高，它的工艺有空气流床、纯氧流动床、三相流化床和厌氧兼型流化床工艺等。活性生物滤池是将生物滤池、曝气池及二沉池结合为一体的新型污水处理工艺，它的特点是将生物滤池的部分出水回流汇同二沉池的回流污泥一起进入生物滤池，用活性生物滤池处理生活污水和食品加工废水的试验结果表明： 该系统具有处理效果好、效率高、BOD 容积负荷大、不发生污泥膨胀和耐冲击负荷等优点。另外还有空气驱动的生物转盘、生物转盘和曝气池相结合、藻类转盘等。由于生物膜法的生态环境与活性污泥法的不同， 生物膜法生态系统中可以生长藻类、后生动物等， 甚至可以生长硝化菌及反硝化菌等， 因此可以用来脱氮等。（3） 厌氧生物处理法的新发展厌氧生物处理法也有一百多年的历史，它是利用厌氧微生物在无氧的条件下对有机物进行分解的技术。由于处理效率低、速度慢、且甲烷菌对环境要求严格不易控制等缺点， 厌氧生物处理法长期以来一般仅用于污泥处理， 它的主要工艺是化粪池、消化池等。但是由于近年来能源危机及环境污染加重，厌氧生物处理由于其产物具有能源物质而得到人们的重视， 一大批新的厌氧生物处理法技术相继诞生， 为了提高厌氧微生物的浓度，有使厌氧微生物附着在载体表面的厌氧生物膜处理方法如厌氧生物滤池、厌氧转盘、厌氧膨胀床、厌氧接触氧化、厌氧档板反应器、厌氧流化床法， 以及象上流式厌氧污泥床反应器(UASB)依靠微生物之间凝聚造粒而形成的自己固定法方法。还有人为地固定微生物包埋固定化法， 它是人为地把增殖速度缓慢的厌氧微生物高浓度地保持在处理系统中，提高处理速度、缩小处理设备并可用于处理低浓度的有机污水。如日本本田等人1988年采用包埋固定厌氧微生物处理TOC为150mg/L 的人工配水， TOC的去除率可达95%以上。在厌氧处理中， 甲烷的增殖速度慢成为产气的决定步骤， 因此为了保持甲烷发酵中高浓度的微生物， 出现了利用膜的固液分离法， 如柏分等人1988年利用超滤膜(UF)进行甲烷发酵试验， 结果表明： 提高了反应器内甲烷的浓度，TOC的容积负荷为2mg/L日， 其去除率可达98.4%以上。厌氧生物处理法目前的发展趋势是和其它生物处理方法联用， 如厌氧好氧复合工艺等， 具有节约投资、节省能源、污泥产量少、出水水质好等一系列优点。厌氧生物处理法正朝着能处理低浓度有机污水，能够脱磷脱氮且运行维护方便经济等方面发展。（4） 活性污泥工艺的新进展通过几十年的研究与实践，活性污泥工艺已经成为一种比较完善的工艺，在池型、运行方式、曝气方式、载体等方面已经很难有较大的发展。用常规手段也已经很难在生物学方面有所突破。有学者认为该工艺未来两个大的方向是膜离技术和分子生物学技术的应用。1膜分离技术的应用用膜分离代替沉淀进行泥水分离，可带来活性污泥工艺的以下变化： 不再存在污泥膨胀问题。在调控活性污泥系统时，不必再考虑污泥的沉降性能问题，从而使工艺控制大大简化； 曝气池的污泥浓度将大大提高(MLSS可以大于20000mg/L)从而使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行，充分满足去除各种污染物质的需要；在同样的处理要求下，可使曝气池容积大大减小，节省处理厂的占地面积；污泥浓度的提高，将要求较高的曝气速率，因而纯氧曝气将随着膜分离而被大量采用 虽然膜分离目前还存在易堵塞等方面的问题，但这些问题正逐步得到解决。实际上，目前已有一批膜分离活性污泥系统在运行，如日本Hiroshiwa市的Hiroshiwa污水处理厂的膜分离系统已连续运行3年。2分子生物技术的应用目前分子生物技术已开始应用于污水处理领域。为搞清聚磷菌除磷的生化机理，已开始用分子诊断技术获取聚磷菌的遗传信息。现在从活性污泥中已发现的30多种丝状菌中，只有4种准确命名及生物分类学定位，因为这些丝状菌大部分无法进行分离纯培养。目前正用分子诊断技术进行这些丝状菌的生物学定位，以进一步准确了解其特性。分子诊断技术的大量应用，活性污泥微生物基因库的建立，在此基础上用基因技术培育具有高效活性的污泥菌种，进一步提高处理效果，是未来发展的方向。2.2 工艺流程方案的确定2.2.1污水处理程度污水处理程度计算结果见表1-2-3表1-2-3 污水处理的程度表项目进水水质指标（mg/L）180340200253出水水质指标（mg/L）20602081处理程度88.89%82.35%90.0%68.0%66.67%2.2.2 设计水量及规模水量计算结果见表2-3表1-2-4 水量计算结果表期限单位近期/d1.800.222.025.052.700.262.967.66远期/d2.500.503.007.403.600.604.2010.50表中：生活污水平均流量，104m3/d； 工业废水平均流量，104m3/d；污水平均流量，104m3/d； 合流污水平均流量，104m3/d；生活污水最大流量，104m3/d；工业污水最大流量，104m3/d；污水平均流量，104m3/d； 合流污水最大流量，104m3/d本设计污水处理厂近期处理规模为2.2104m3/d，远期处理规模为3.0104m3/d2.2.3 工艺方案的确定原则 城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等，以保护环境不受污染，节约水资源。污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则： 污水处理应依据室外排水设计规范GB50014-2006。 污水处理工艺的投资和运行费用合理，工程投资和运行费用达到的处理程度是选择工艺的主要也是工艺流程选择的重要因素之一。根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较，确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。 根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况，因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。考虑分期处理与排放利用情况。例如根据当地城市规划，先建一期工程，再建二期工程。施工与运行管理：如地下水位较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动控制等。2.2.4 污水处理中生物方法的比较 根据本地区的污水特点：（一） 有机物浓度比较低，COD浓度为340mg/L，属于普通的城市污水；（二） BOD/COD=0.53大于0.3，污水的可生化性能比较好，易于进行生物处理；（三） 悬浮物的浓度比较低；（四） 废水是城市污水，含有较丰富的碳水化合物和氮、磷等营养物质；由上可见，对这样的城市污水，其各项控制指标都属于普通城市污水的范围之内，用生物处理法进行处理比较合适。目前比较流行的生物处理方法有氧化沟活性污泥法和SBR工艺。这两种处理方法各有自己的优缺点。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。 SBR工艺的特点：a) SBR工艺由于采用合建式，不需要设置二沉地，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。b) 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SBR工艺不利。(合建式氧化沟工艺也有这个缺点)。 c) 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。d) 在寒冷的气候条件下，因为表面爆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。e) 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。SBR工艺主要有以下几种类型： 传统式SBR工艺，它的所有操作都是间歇的、周期性的，四川巴中污水厂、沈阳新民采油厂生活污水处理场、深圳富士康污水处理站就是这种工艺。它的脱氮除磷效果不够稳定，如要求脱氮除磷，需做一些改进。适用于小型的污水处理厂。 ICEAS工艺，即间歇式循环延时曝气活性污泥法，它用隔墙将反应池分为两部分，前面是预反应区，后面是主反应区，采用连续进水，间歇曝气、沉淀、排水、排泥，已用在昆明第三、第四污水厂。它可以脱氮除磷，但效果不够理想。适用于大中型的污水处理厂。 DATIAT工艺，即连续曝气和间歇曝气相结合的工艺，反应池中部用隔墙分为两部分，前边的DAT连续曝气，后边的IAT间歇曝气、沉淀、排水、排泥，已用于天津开发区污水处理厂、抚顺三宝屯污水厂。它的脱氮除磷功能一般，需增加设施才能提高脱氮除磷效率。适用于大中型的污水处理厂，微型污水处理设施也有应用（如秦皇岛市山海关开发区交通酒店的污水处理设施）。 CAST工艺，即循环式活性污泥法，它的反应池用隔墙分为选择区和主反应区，进水、曝气、沉淀、排水、排泥都是间歇周期性运行。它的脱氮除磷效果好，防止污泥膨胀的性能好，目前镇江新区污水厂、北京航天城污水厂、以及深圳、天津、云南的一些污水处理厂都采用此种工艺。适用于中小型的污水处理厂。 UNITANK工艺，是三个矩形池并联，按照类似三沟式氧化沟的周期运行模式工作，但把转刷曝气改为鼓风曝气，可加大池深，把出水可调堰改为固定堰，简化了排水，上海石洞口污水处理厂就是采用这种工艺，它的功能和三沟式氧化沟类似。适用于中小型的污水处理厂。 氧化沟的特点：氧化沟污水处理技术，是20世纪50年代由荷兰人首创。60年代以来，这项技术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国已被广泛采用，工艺及构造有了很大的发展和进步。随着对该技术缺点（占地面积大）的克服和对其优点（基建投资及运行费用相对较低，运行效果高且稳定，维护管理简单等）的逐步深入认识，目前已成为普遍采用的一项污水处理技术。据报道，19631974年英国共兴建了300多座氧化沟，美国已有500多座，丹麦已建成300多座。目前世界上最大的氧化沟污水厂是德国路德维希港的BASF污水处理厂，设计最大流量为76.9万m3/d,1974年建成。氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，成为A/O工艺；氧化沟前增加厌氧池可成为A2/O（A-A-O）工艺，实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的革新的活性污泥法工艺，与传统活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点。 工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。一般情况下，氧化沟工艺可比传统活性污泥法少建初沉池和污泥厌氧消化系统，基建投资少。另外，由于不采用鼓风曝气的空气扩散器，不建厌氧消化系统，运行管理要方便。 处理效果稳定，出水水质好。实际运行效果表明，氧化沟在去除BOD5和SS方面均可取得比传统活性污泥法更高质量的出水，运行也更稳定可靠。同时，在不增加曝气池容积时，能方便地实现硝化和一定的反硝化处理，且只要适当扩大曝气池容积，能更方便地实现完全脱氮的深度处理。 基建投资省，运行费用低。实际运行证明，由于氧化沟工艺省去初沉池和污泥厌氧消化系统，且比较容易实现硝化和反硝化，当处理要求脱氮时，氧化沟工艺在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多（当只需去除BOD5时，可能节省不多）。同样，当仅要求去除BOD5时，对于大规模污水厂采用氧化沟工艺运行费用比传统活性污泥法略低或相当，而要求去除BOD5且去除NH3-N时，氧化沟工艺运行费用就比传统活性污泥法节省较多。 污泥量少，污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达2030d，污泥在沟内得到了好氧稳定，污泥生成量就少，因此使污泥后处理大大简化，节省处理厂运行费用，且便于管理。 具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。水流在氧化沟中流速为0.30.4m/s，氧化沟的总长为L，则水流完成一个循环所需时间t=L/S,当L=90600m时，t=520min。由于废水在氧化沟中设计水力停留时间T为1024h，因此可计算出废水在整个停留时间内要完成的循环次数为30280次不等。可见原污水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环量所稀释，因此具有一定承受冲击负荷的能力。 占地面积少。由于氧化沟工艺所采用的污泥负荷较小、水力停留时间较长，使氧化沟容积会大于传统活性污泥法曝气池容积，占地面积可能会大些，但因为省去了初沉池和污泥厌氧消化池，占地面积总的来说会少于传统活性污泥法。我国自20世纪80年代起，也已普遍采用氧化沟技术处理污水，如桂林东（4万m3/d）、昆明兰花沟（6万m3/d）、邯郸东（一期6.6万m3/d）、长沙第二（14万m3/d）、西安北石桥（一期15万m3/d）等城市污水处理厂都采用此工艺，均取得了很好的效果，出水BOD5一般为10mg/L左右。污水处理厂的基建投资和运行费用与各厂的污水浓度和建设条件有关，但在同等条件下的中、小型污水厂，氧化沟法比其他方法低，据国内众多已建成的氧化沟污水处理厂的资料分析，当进水BOD5在120180mg/L时，单方基建投资约为700900元/（m3/d），运行成本为0.150.30元/m3污水。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、奥尔伯（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。而卡鲁塞尔氧化沟将厌氧、缺氧、好氧过程集中在一个池内完成，各部分用隔墙分开自成体系，但彼此又有联系。该工艺充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。Carrousel氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，已经得到了广泛的应用。所以这里我们也将选择卡鲁塞尔氧化沟作为生物处理工艺。 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。 三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger公司创建。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。Carrousel 氧化沟的结构：由图2.1可见，Carrousel 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，沟内水深一般为2.54.5，宽深比为2:1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。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。 图1.2.1 Carrousel 氧化沟平面结构图Carrousel 氧化沟处理污水的原理 ：最初的普通Carrousel 氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约23mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去除BOD，但除磷脱氮的能力有限。 2.2.5 工艺流程方案的提出由上述计算，该设计在水质处理中要求达到如表三的处理效果。即要求处理工艺既能有效地去除BOD5、CODcr、SS等，又能达到脱氮除磷的效果。为达到该处理要求，现提出两种可供选择的处理工艺：、厌氧池+氧化沟处理工艺、CASS处理工艺2.2.6 方案比较两个方案见图2.2和图2.3。两个方案的技术比较见表四。总的说来，这两个方案都比较电耗较小，运行费用低。好，都能达到要求处理的效果，但方案一工有较大的脱氮能力，电耗较小，运行费用低。所以，本设计采用方案一作为污水厂处理工艺。图1.2.2 厌氧池+氧化沟处理工艺流程图1.2.3 CASS处理工艺流程表1-2-5 工艺流程方案技术比较表方案一(厌氧池+氧化沟工艺)方案二(CASS处理工艺)优点：(1)、氧化沟具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物絮凝作用，而且可以将其工作区分为富氧区、缺氧区，用以进行消化和反消化作用，取得脱氮的效果。(2)、不使用初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。(3)、氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行，电耗较小，运行费用低。(4)、脱氮效果还能进一步提高。因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环量，要提高脱氮效果势必要增加内循环量。而氧化沟的内循环量从理论上说可以是不受限制的，从而氧化沟具有较大的脱氮能力。缺点：(1)、污泥膨胀问题。当废水中的碳水化合物较多，N、P量不平衡，pH值偏低，氧化沟中的污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀。(2)、泡沫问题(3)、污泥上浮问题(4)、流速不均及污泥沉积问题(5)、氧化沟占地面积很大优点：(1)、工艺流程简单、管理方便、造价低。CASS工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥汇流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比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。(2)、处理效果好。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中，因此处理效果好。(3)、有较好的脱氮除磷效果。CASS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脱氮除磷效果。(4)、污泥沉降性能好。CASS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CASS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。(5)、CASS工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质的波动。缺点：由于进水贯穿于整个运行周期，沉淀阶段进水在主流区底部，造成水力紊动，影响泥水分离时间，进水量受到一定限制，水力停留时间较长。 根据上述，本设计中采用厌氧池+卡鲁赛尔氧化沟工艺。2.3 处理构筑物的选择2.3.1 沉砂池的选择表1-2-6 沉砂池的比较池型优点缺点平流式沉砂池（1） 截留无机颗粒效果较好（2） 工作稳定，构造简单（3） 易于排除沉砂（1） 占地面积大（2） 沉砂中夹杂一些有机物，使沉砂的后续处理增加难度曝气沉砂池（1） 可通过调节曝气量控制污水的旋流速度，使沉砂效率较稳定（2） 受水量变化的影响小（3） 可对污水起预曝气作用（1） 如果后续工艺中需厌氧条件则不适用（2） 造价较高旋流沉砂池（1） 砂水分离器的效率较高（2） 占地面积较小（3） 能耗低，管理方便（4） 造价低，基建费低如上表，经比较本设计中采用旋流沉砂池。2.3.2 沉淀池的选择表1-2-7 沉淀池的比较池型优点缺点适用条件平流式（1）沉淀效果好（2）对冲击负荷和温度变化的适应能力强（3）施工简易（4）平面布置紧凑（5）排泥设备已趋定型（1）配水不易均匀（2）采用多斗排泥时每个泥斗需单独设排泥管，操作量大（3）采用机械排泥时，设备复杂，对施工质量要求高适用于大、中、小型污水处理厂竖流式（1）排泥方便，管