处理规模城市污水处理厂生物处理工艺设计

1、摘要1第一章 设计概述2第一节 设计原则、任务、内容及依据2一、设计题目2二、设计原则2三、设计内容2四、设计依据2第二节 设计规模3第二章 工艺流程及说明4第一节 工艺路线选定(处理方法和工艺流程)4工艺流程框图5第二节 流程各结构介绍5第三章 工艺流程设计计算7第一节 粗格栅7一、 设计说明7二、 设计参数7三、 设计计算7四、 机械设备选型9第二节 污水提升泵房9一、设计说明9二、设计参数9三、泵房设计计算10第三节 细格栅10一、 设计说明10二、 设计参数10三、 设计计算10四、 机械设备选型12第四节 曝气式沉砂池13一、 设计说明13二、 设计参数13三、 设计计算13四、 机

2、械设备选型15第五节 平流式初沉池15一、 设计说明15二、 设计参数15三、 设计计算16第六节 生化反应池18一、 设计参数18二、 设计计算18三、 生物反应池主要尺寸20五. 生物反应池进、出水系统计算21六 配水井设计22七有关设备计算与选择23第七节 辐流式二沉池的设计24一、设计说明24二、设计计算24第八节 污泥回流泵房与污泥脱水27一、设计计算27第九节 紫外线消毒槽29一、设计说明29二、设计参数29第四章 平面布置和高程布置29第一节 平面布置29一. 平面布置29第二节 污水厂的高程布置30一、概述30二、高程布置原则31三、高程计算3140000m3/d处理规模城市污

3、水处理厂生物处理工艺设计摘要第一章设计概述第一节 设计原则、任务、内容及依据一、设计题目二、设计原则三、设计内容四、设计依据第二节 设计规模污水总量按40000m3/d计算，设计原水质状况为：CODCr：250mg/L； BOD5：100mg/LSS: 100mg/L NH3-N：30mg/L磷酸盐（以P计）： 5mg/L表1.1 设计进出水水质主要污染物原水水质排放标准去除率（%）（mg/l)(mg/l)CODCr2504084以上BOD51002080以上SS1002080以上NH3-N301067以上磷酸盐50.590以上第二章 工艺流程及说明 第一节 工艺路线选定(处理方法和工艺流程)

4、A2/O工艺特点:1) 厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。2) 在同时脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。3) 在厌氧缺氧好氧交替运行条件下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般少于100，污泥沉降性好。4) 污泥中磷含量高，一般在2.5%以上。5) 该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中携带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮效果不可能很高。工艺流程框图具体流程如下图2.1:图2.1 工艺流程图第二节 流程各结构介绍一、 格栅因为排入污水处理厂的污水中有杂物，所以在处理系统的

5、前设置格栅，以拦截较大的杂物，防止杂物堵塞处理系统的管理、孔口和辅助设施。设计采用了粗、细两道格栅，分别拦截较粗和较细的杂物，又因杂物量多，可采用机械清渣。一、 沉砂池城市污水中含有一定数量的无机物，例如砂粒，砂粒如随着污水进入处理构筑物后，在流速比较慢的地方会沉下来，例如曝气池的底部、沉淀池底部等，还会随污泥系统，砂粒会造成管道和机构的损坏，因此城市污水处理系统中一般都设有沉砂池。本工艺选用了曝气式沉砂池。其功能是从污水中分离密度大的砂粒，将粒径大于0.2mm的砂粒去除。二、 初沉池初沉池的预处理可以去除30%的BOD5与55%的悬浮物。本设计采用平流式沉淀池。三、 生物化反应池1. A2/

6、O工艺是Anaorobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺于70年代由美国专家在厌氧好氧除磷工艺（A2/O）的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。该工艺在厌氧好氧除磷工艺（A2/O）中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氧的目的。2. A2/O工艺流程图如图2-3所示： 图2-3：A2/O工艺流程图 3. 工艺原理首段厌氧池流入原污水及同步进入的从二沉池回流的含磷污泥，本段主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；外，NH3N，因细胞的合成而被

7、去除一部分，使污水中NH3N浓度下降，但NO3N含量没有变化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3N和NO2N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降，有机氮被氨化继而被硝化，使NH3N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3N浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也比较快的速度下降。所以，A2/O工艺它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。

8、五、 二沉池二沉池在二级处理中，在生物反应池后面，其作用将活性污泥沉与水分离，使污水与水分离，使污水尽量不带悬浮物，达到清澈的水质排放。采用辐流式沉淀池是因为其运行较好，管理较简单，排泥设备已趋定型。六、 浓缩池城市污水含水率高，体积大，因此对污泥的处理、利用及输送都造成困难，故先浓缩。浓缩后的污泥近似糊状，体积缩小，但仍可保持其流动性，可以用泵输送，运送方便，可大大降低运输费用和后续处理费用。对剩余污泥的处理，尤其不可缺少。本工艺过程采用了重力浓缩池。由浓缩池出来的污泥经脱水机脱水后外运填埋处理。第三章 工艺流程设计计算 第一节 粗格栅一、 设计说明粗格栅用以截留水中的大悬浮物或大漂浮物，以

9、减轻后续处理构筑物的负荷，并保证后续处理设施能正常运行的装置。格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。倾斜安装在进水渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中较粗大的悬浮物及杂质。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。二、 设计参数本设计格栅分粗细两道格栅，粗格栅位于提升泵前的集水井进口处，细格栅位于提升泵出口处的管渠上。具体设计参数如下：粗格栅用以截留水中的大悬浮物或大漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，并保证后续处理设施能正常运行的装置。共设两组，其中一组备用

10、。设计参数：格栅斜置于泵站集水池进水处，采用栅条型格栅，设两组相同型号的格栅，其中一组为备用。渠内栅前流速v1=0.7 m/s，过栅流速v2=0.9 m/s，由于污水处理第一道格栅间隙较粗一些，一般采用1640mm，所以该粗格栅格栅间隙取e=30mm，采用人工清渣，格栅安装倾角为60。日平均流量 Qd=30000m3/d =0.347m3/s=347L/s （5 L/sQd1000 L/s )故总变化系数 Kz=2.7/Qd0.11=2.7/3470.11=1.42三、 设计计算1. 栅前水深h Qmax=0.3471.42=0.49(m3/s)由得栅前水深 h = 0.6m2. 栅条间隙数n

11、 3. 栅槽宽度BB=S（n-1）+enS为栅条宽度，取0.01m；得 ，取B=1.3m4.过栅水头损失h2因栅条边为圆形截面，取k=3，=1.79其中栅后槽总高度H由栅前水深h=0.6m，设栅前渠道超高h1=0.3m，水头损失h2=0.044m，H= h + h1 + h2 =0.6+0.3+0.044=0.944 (m)5. 栅槽总长度LL = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + L1为L2为 所以L=0.31+0.155+0.5+1.0+0.52=2.485(m)每日栅渣量W 四、 机械设备选型采用HF型回转式格栅除污机，可连续自动清除污水中细小的毛发、纤维及各种悬浮物。该设备由

12、电动减速机驱动，牵引不锈钢链条上设置的多排工程塑料齿片和栅条，将漂浮污物送上平台上方，齿片与栅条旋转过程中自行将污物挤落，属于自清式污机的一类。根据上述计算选HF1100回转式格栅机。第二节 污水提升泵房一、设计说明提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。二、设计参数设计流量Q=3104m3/d 最大流量0.49m3/s泵房工程结构按远期流量设计。三、泵房设计计算采用A2/O工艺方案，污水处理系统简单，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入曝气式沉砂池，然后自流通过厌氧池、A2/O、二沉池及接触池，最后由出水管道排出。各构筑物的水面标高和池底埋深

13、见第四章的高程计算。进水、出水高差5.58m，水泵提升高度11.06m。第三节 细格栅一、 设计说明细格栅用以截留水中的悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，并保证后续处理设施能正常运行的装置。二、 设计参数格栅斜置于泵站集水池进水处，采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用。渠内栅前流速v1=0.7 m/s，过栅流速v2=0.9 m/s，格栅格栅间隙取e=10mm，采用人工清渣，格栅安装倾角为60。日平均流量 Qd=30000m3/d =0.347m3/s=347L/s （5 L/sQd1000 L/s )故总变化系数 Kz=2.7/Qd0.11=2.7/3470.11=1

14、.42三、 设计计算1. 确定格栅前水深。 Qmax=0.3471.42=0.49(m3/s)设计流量为：由得栅前水深 h = 0.42(m)2. 栅条间隙数n 设计三组格栅，每组格栅间隙数n=43条S为栅条宽度，取0.01m因栅条边为圆形截面，取k=3，=1.79L = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + L1为L2为 所以L=0.23+0.115+0.5+1.0+0.42=2.265(m)四、 机械设备选型第四节 曝气式沉砂池一、 设计说明由于城市污水中含有大量的无机悬浮颗粒，这些物质在后面的生物过程中，对活性污泥会产生许多不良的影响，并且这些物质沉降下来后，会对污泥的处理带来许多

15、的不便，因此这些物质在进入生物处理阶段前必须被去除。采用沉砂池可以去除这些无机悬浮颗粒。采用曝气沉砂池。曝气沉砂池呈矩形，池底一侧有i=0.10.5的坡度，坡向另一侧的集砂槽。曝气装置设在集砂槽一侧，空气扩散板距池底0.60.9m，使池内水流作旋流运动，无机颗粒之间的相互碰撞与摩擦机会增加，把表面附着的有机物磨去。此外，由于旋流产生的离心力，把相对密度较大的无机物颗粒甩向外层并下沉，相对密度较轻的有机物旋至水流的中心部位随水带走。集砂槽中的砂可采用机械刮砂、空气提升器或泵吸式排砂机排除。二、 设计参数 设置两个沉砂池，一个备用。旋流速度为0.28m/s;水平流速为0.1m/s，最大流量时水力停

16、留时间2min；有效水深为2.5m，超高0.6m，宽深比为1.225；长宽比为4；每立方米污水所需曝气量为0.2m，空气扩散装置设在池的一侧，其距池底0.8m，送风管设置调节气量砸门。三、 设计计算1. 总有效容积V最大设计流量，停留时间t=2min=120s，代入上式，得 2. 池断面面积A最大设计流量，最大设计流量时的水平流速v=0.1m/s，代入上式得，3. 池总宽度池断面面积A=4.9，有效水深H=2m代入上式，得宽深比=，在12范围内，符合要求。4. 池长L由，A=4.9m所以长宽比=，符合要求。取池超高h1=0.5(m)，取池底底坡（m）取池底砂槽深h4=0.5m则设计池深H=h1

17、+h2+h3+h4=0.5+2+0.735+0.5=3.735（m）5. 所需曝气量 每立方米污水所需曝气量D=0.2，所以供气采用一根干管送气，每池设4根配气管。每根竖管上的供气量为：四、 机械设备选型1LB=122.45=29.4选用YBM-2型号的膜式扩散器，每个扩散器的服务面积为2m2，直径为200mm，则需空气扩散器总数为： 个。2. 砂粒采用SHX3200型行车式真空吸砂机，整机功率5.15kW，行车速度1.3m/min。3 砂水分离采用SLF320型螺旋渣水分离器，处理能力为电机功率0.37kW。 第五节 平流式初沉池一、 设计说明初沉池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，或作为二

18、级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。初沉池的作用是去除污水中的悬浮物质（SS去除率4055），同时可去除部分BOD（约占总BOD的2030），以改善生物处理构筑物的运行条件，并降低其BOD负荷，初沉池中沉淀的物质称为初沉污泥。本设计采用平流式沉淀池。二、 设计参数设计流量按最大设计流量设计，沉淀池长宽比不小于4，以45为宜；长深比不小于8，以812为宜；沉淀区有效水深多介于2.53.0m之间；池底坡不小于0.005，一般采用0.010.02；最大水平流速为初沉池7mm/s，二沉池5mm/s；设计表面负荷初沉池为1.52.5m/（。进口处应设挡板，其高出池内水面，0.10.15m

19、。挡板淹没深度为进口处不应小于0.25m，出水口一般0.30.4m。挡板位置距进水口0.51.0m，距出水口0.250.5m。堰流多采用三角堰出水，水面宜位于池高的处。出水堰前需要设置收集和排除浮渣的设施；污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，管径不小于200mm，下端伸入斗底中央，顶端敞口，高出水面200mm以上，静水排泥三通高度与污泥性质有关，对活性污泥应大于0.9m、生物膜法腐质污泥应大于1.2m、初沉池污泥应大于1.5m。三、 设计计算1. 沉淀区水面积A式中，A为沉淀区水面积，；为最大设计流量，为0.49；q为表面水力负荷，取q=2.02. 沉淀池有效水深式中，为有效水深，m；t为沉淀时间，

20、取2h。得3. 沉淀区有效容积V 由沉淀区水面积A=882，有效水深=3m，则4. 池长L 式中，L为沉淀池长度，m，一般为3050m,长宽比不小于4.长深比不小于8,；v为最大设计流量时的水平流速，一般不超过取5mm/s ，本装置取v=5mm/s。所以得5. 池子总宽度B 6. 沉淀池分格数n n为沉淀池分格数；b为每格宽度，一般为510m，取6m。则7. 校核长宽比校核长深比8. 斗高度h4贮泥斗斜壁倾角取55，池子每一格宽度为6m，下斗直径取0.5m，则10. 沉淀池的总高度 式中，H为总高度，m；h1为超高，采用0.3m；h2为有效水深，为4m；h3为缓冲区高度，当无刮泥机时，取0.5

21、m，有刮泥机时，取0.3m；本装置设置刮泥机，所以h3=0.3m。h4为污泥区高度，为4.016m。11. 污泥斗容积由式中，f1为斗上口面积， f2为斗下口面积，则第六节 生化反应池一、 设计参数 BOD污泥负荷： 回流污泥浓度（MLSS） 污泥回流比二、 设计计算1. 曝气池混合液浓度（Xr） 2. 混合液内回流比（）因为TN去除率为 所以混合液回流比为了保证脱氮效果，实际混合液回流比取260.3. 反应池容积（V） 式中，V为曝气池容积，m；N为活性污泥负荷，取Q为与曝气时间相当的平均进水量，取30000；So为曝气池进水的平均BOD5值，取100mg/L；Se为曝气池出水的平均BOD5

22、值，20mg/L；X为曝气池混合液污泥浓度，MLSS或MLVSS，2400mg/L.所以， 4. 生物反应池总水力停留时间（t） 5. 厌氧池、缺氧池和好氧池的水力停留时间和有效容积 设厌氧：缺氧：好氧水力停留时间比1:1:2，则厌氧池水力停留时间，缺氧池水力停留时间，好氧池水力停留时间则厌氧池有效容积 缺氧池有效容积 好氧池有效容积6. 剩余污泥量（W）污泥处理生成污泥量（干重）（W1） 式中，Y为污泥增殖系数，取0.6.带入式中得内源呼吸作用分解的污泥（干重）（W2）： 式中，代入上式得，不可生物降解和惰性 的悬浮物量（干重）；根据微生物分解代谢和合成代谢关系，可降解有机物内源代谢后产生的

23、残留物为，进水中SS中惰性悬浮物比例为1-f=25，故二者占TSS的比例为38.44，计算取40百分号。故剩余污泥产量（干重）：。 设剩余污泥含水率为99,相对密度为1，则剩余污泥量湿重与体积为：7. 泥龄（Qs） 式中，V为曝气池或好氧池有效容积，m；X为曝气池混合液浓度，mg/L；W为曝气池日增长活性污泥量，kg/d。将上述计算数据代入得 三、 生物反应池主要尺寸设2组并联运行1. 厌氧池厌氧池有效容积V1为2400，取有效水深4m，则单池面积： 取其长30m,宽10m（分两个廊道，每廊道宽5m，形成闭路循环）；设超高0.3m，则其设计尺寸为。2. 缺氧池 缺氧池的有关尺寸计算同厌氧池，超

24、高取0.4m，其设计尺寸为。3. 好氧池好氧池有效容积V3为7202m，取有效水深4m，则单池面积：取其长30m，宽20米（分四廊道，每廊道宽5m）；设超高0.5m，则其设计尺寸为 。校核：四. 曝气计算设计需氧量： 式中，为碳化需氧量（或去除BOD5需氧量剩余污泥中BODu氧当量），kg/d; 为氨氮硝化需氧量（即扣除剩余污泥氨氮氧当量的实际硝化需氧量），kg/d；为反硝化脱氮产氧量，kg/d。其中碳化需氧量： 硝化需氧量 根据微生物合成所需BOD：N：P=100:5：1的比例， 去除100-20=80（mg/L）有机物的同时需要同化（80/100）5=4（mg/L）的氨氮，故被氧化的氨氮为

25、：反硝化脱氮产氧量 由于实际需要最低反硝化的氨氮为： 故设计需氧量 ）最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则五. 生物反应池进、出水系统计算1. 进水管渠单组反应池进水管设计流量： 取管道平均流速，则管道过水断面积：进水管渠断面尺寸：管径2 回流污泥管 二沉池活性污泥先依靠重力流回流至污泥管池，后通过污泥泵分别提升至各厌氧池。二沉池回流至污泥池的污泥管设计流量： 管道为满流设计，取管道平均流速v=0.7m/s。管道过水断面积 管径：3 好氧池出水堰按矩形堰流量公式计算：式中，b为堰宽，取6m；H为堰上水头，m。因为 所以 4 好氧池至二沉池配水井出水管取管道平均流速v=0.8m/s。管径过水断

26、面积：管径：六 配水井设计 为保持配水井向各二沉池配水均匀且尽可能降低水头损失，配水渠道中的水流速度以不大于1.0m/s为宜。本设计取水流设计速度1.0m/s。因为配水井总进水量为（1+R）Q或3，即0.936；二沉池采用2座，配水采用矩形宽顶堰制水，则每个堰口出流流量为0.468；根基矩形堰流流量计算公式： 式中，H为堰上水头，m；b为堰宽，去堰宽b=1.5m；为流量系数，通常采用0.3270.332，取0.33。则此时，在范围内，满足设计要求。七有关设备计算与选择 1. 厌氧池厌氧池单池内设水下推进器，因池内污水、污泥流量为查水下推进器的相关技术参数进行选型(QJB11/6型)，可得单台设备功率为11kW。每台安装2台，共4台。2. 缺氧池缺氧池混合液固体浓度、池体积与厌氧池相同，但其流量增加了的内回流，故实际池内流量为单台水下推进设备功率20kW。 每池安装2台，共4台。3. 好氧池 好氧池通过曝气进行搅拌，曝气搅拌功率能够达到活性污泥处于悬浮状态，并保持微生物、污水、空气三相充分传质量，不需要投资另设水下推进装置。但缺氧池回流混合液需要水下推进设备输送，因回流比为，故设水下推进设备一台，选择QJB11/6型，功率为11kW。