污水处理厂设计范例

1、第一章 前 言水是地球上一切生物赖以生存和发展的重要物质。当今人类社会所面临的人口、资源、环境的危机等问题，都和水资源的质量密切相关。水资源在质量在时空上的分布不均，特别是人类活动所导致的水环境污染，已使水资源在质与量上的严重亏缺和污染成为较为严峻的环境问题，并对人类的健康及生产、生活活动构成威胁。采取积极的综合措施防治水体污染，保护好水体环境，对已污染水进行治理，使其对环境的污染降至最低，才能使人类才能使人类得以持续地开发和利用水资源，进而实现可持续发展。改革开放以来，经济发展蓬勃向上，各方面的变化日新月异，国家对基础设施建设投入加大了许多。随着城市工业生产的发展，城市人口的递增，城市规模的

2、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。理论是用于实践的，将自己在课堂上所学的知识，尤其是专业知识用于本次毕业设计之中，以提高自己的工程设计能力，为自己走上工作岗位进行工程设计打下坚固的实践基础。通过毕业设计，能够熟悉并掌握排水

3、工程的设计内容、设计原理、方法和步骤，能根据原始设计资料正确地独立地选定设计方案，掌握污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。第二章 工程概况2.1 城市概况2.1.1 性质、历史特点及行政区划湘乡，湘军故里，楚南重镇，古称龙城。位于湖南省中部，北邻韶山22公里，东距长沙80公里，为长株潭城市群资源节约型，环境友好型社会建设综合配套改革实验区重要工业基地和休闲旅游城市。总面积2011平方公里，人口90万，下辖3乡15镇4个街道办事处。湘乡土地肥沃，农业发达。全市有耕地66万亩，是全国粮猪生产百强县（市）。建有优质水稻、畜牧、水产

4、、水果、经济林等五大类农产品基地；分割肉、皮革、饲料、蛋品已成为全国的集散地；大米、生猪、茶叶、干椒、火培鱼等饮誉海内外。矿藏资源丰富，物产充裕；工业布局合理，门类齐全。现已勘明优质矿藏30多种，“棋梓灰岩”、含锌天然矿泉水、白云石、矽石、石膏、滑石、铁、锰等质优量多。形成了以冶金、建材、食品、机电、化工、制革为主体的现代工业格局。市内有湖南韶峰水泥集团有限公司、五矿（湖南）铁合金有限责任公司、湖南有色氟化学有限责任公司、湖南燕京啤酒有限公司、湘潭碱业有限公司、湖南景湘肥业有限公司等全国大型企业。韶峰水泥、骄杨系列啤酒、皮革产品等一批名优产品畅销全国各地。 2.1.2 自然条件1.地理湘乡市交

5、通便利，电力充足，通信发达。湘黔铁路、洛湛铁路、320国道、娄湘高等级公路、湘柘公路、上瑞高速公路、沪昆高速铁路（建设中）横贯全市东西南北。高标准水泥路通乡到村入户，市内数十条公共汽车线路、5个出租汽车公司，编织了以市城为轴心的交通网络。2.气候湘乡靠近北回归线，是较为典型的亚热带季风湿润气候。四季分明，雨量充沛，雨热同季，土地肥沃，溪河密布，作物生长期长，是著名的粮猪强市。 3.地质地貌全市海拔高程在100米以下，相对高差小于10米，地面坡度小于5度的平原有500平方公里；海拔高程100150米，地面坡度515度，相对高差1060米的岗地约600平方公里；海拔高程120300米，地面坡度15

6、25度，相对高差60200米的丘陵有450平方公里；海拔300米以上，地面坡度25度以上，高差200米以上的山地有400多平方公里。4.水文湘乡市主要水系为涟水汇入的一级支流有13条。涟水最大年径流量为61.43亿立方米，最少年径流量16.80亿立方米2.2 排水现状湘乡市城区排水体制已基本由原来的合流制体制改造为分流制体制，没有污水处理设施，管网总长度为66km，密度为5.46m/km2。县城区排水主管网至拟新建污水处理厂的排水系统已基本形成，通过排水管道汇入紧靠新建污水处理厂的界水暗涵。城区污水通过界水暗涵排至新建污水处理厂，排水系统的输送能力能保证二期污水处理厂4万m3/d的工程规模。2

7、.3 工程建设的必要性近年来，以经济建设为中心，改革开放以来三十年间，城镇建设迅速发展，由于没有污水处理设施，对周围环境已经造成巨大破坏。原有排水体制已远远跟不上经济发展的需要，制约社会经济进一步发展。涟水河，是该市主要的河流。涟水河流经西北边界，该市的主要水源。但近年来涟水河河水质受到严重污染，沿河两岸地下水遭到不同程度的污染，严重影响了湘乡市的经济和两岸人民身体健康。由于该市尚无污水厂，如果污水不加以治理，直接排入河内，则对该市的生态环境也会有严重的影响。目前，国内各城市间除了政策、交通、地理、服务外，提供完善的基础设施，创造优美清新的环境已成为新的竞争点，吸引投资已由初期注重数量转为更加

8、注重质量，因此更需加强环保及基础设施建设，排水工程作为基础设施和环保的重要组成部分，成为重点建设项目之一。污水处理厂项目的建设，关系到当地居民的切身利益，是发展城镇建设重要的基础设施。项目建成后，可以改善当地居民的生活环境，也可以改善当地的经济发展环境，更可以提高人民的身体健康水平。总之，为使环境保护的步伐能够跟上经济发展的步伐，彻底消除湘乡市污水对湘江流域的污染，保护这一地区的生态环境，保证人民的身体健康，兴建湘乡市污水处理厂是必要的和紧迫的，它具有显著的社会效益、经济效益和环境效益。2.4 建设湘乡市污水处理厂的可行性首先，国家对环境治理、保护水资源、控制水污染提到议事日程，在政策与资金方

9、面给与大力的支持。随着我国国民经济的发展，水体污染问题日益严重，社会各界将更加关注水体的环境保护和治理工作，有利于该工程的尽早实施。该市地处中国的中地区，气候因素对污水处理厂的影响不大，因此，只要污水处理厂的设计参数选用合理，工程措施采用得当，取得良好的处理效果是不存在任何问题的。污水处理工程属于城市公益事业，以往都被无偿使用，导致污水处理厂的建设和运营都存在资金问题。因此，必须早下决心，解决污水的无偿排放问题。这样，由市财政、受益各企事业单位和社会各界共同出资，工程项目资金问题是能够解决的。湘乡市市政府非常重视此项工作，进行了县城总体规划工作，对城市的环境保护做了很多工作。在我国，环境保护工

10、作作为一项基本国策，受到了社会和各级人民政府的重视。中央人民政府和相关的管理部门颁布了一系列法律和法规，以保证这一基本国策的执行。这样一个惠民工程一定能得到政府的大力支持。第三章 方案论证3.1 水质情况的论证3.1.1 进水指标根据湘乡市污水处理厂工程可行性研究报告，湘乡市污水处理厂工程环境影响报告书的批复及湘乡市污水处理厂筹建处提供的水质化验报告，并参考类似工程，确定污水处理厂进厂水质指标如下:COD ：260mg/L BOD5：130mg/ LSS ： 170mg/ L TKN ：23mg/ LTP： 3.5mg/ L T12ºCPH： 7.6 总碱度：270 mg/L（以Ca

11、CO3计）3.1.2 出水指标根据国家现行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002），湘乡市污水处理厂工程可行性研究报告及湘乡市污水处理厂工程环境影响报告书的批复，接纳水体的环境容量确定出厂水质指标为：COD60mg/L BOD520mg/LSS 20mg/L NH4+-N2mg/L NO3-N10mg/L TP 1 mg/L pH：783.1.3 处理程度计算1.BOD5的去除率 2.COD的去除率 3.SS的去除率 4.N的去除率 5.P的去除率 因此可以得到下表表3.1 各种污染物处理程度 单位：mg/L项目BOD5CODSSNP进水130260170233.5出水2060

12、20101去除率 84.6% 76.9%88.2%56.5%71.4%设计计算按以上标准进行。3.2 水量情况的论证本工程根据湘乡市城区的实际情况分二期建设。近期污水量为4×104m3/d，其中生活污水和工业废水所占比例约为1:1.25。近期工业废水量见下表。根据污水量的组成比例，故一期生活污水量最大约为4×104m3/d。远期污水量: 远期增加排放污水量2×104m3/d，预计增加污水量构成如下：生活污水：0.7×104m3/d；工业废水：1.3×104m3/d。所以近期污水量为4×104m3/d，远期的污水量为6×104

13、m3/d。3.3 污水处理厂厂址的论证该污水处理厂处于栏马槽村，为新建污水厂，规划用地面积117.3亩,其中包括二期污水处理预留地和污水再生利用预留地。城市海拔高度105.0m，场地平整。污水厂进水口位于厂区东北角，进水污水管管底标高100.39m。厂址位于湘乡市城区东部，交通便利。连接污水处理厂的排水管网已基本形成。厂区附近建有220KV变电站一座，可满足厂内供电需要。污水经处理后出水靠重力流直接排入涟水河,该河流符合地表水环境质量标准中的类标准。河水最高水位103.40m。地下水水位深度34m。综上所述，项目拟建在湘乡市城区东部，该地区临近河道，规划用地117.3亩，所需土地、水、能源等条

14、件当地能够解决。此外，该地区位于城市主导风向的下风向，不会对县城居民的正常生活造成影响。符合污水处理厂的建设要求。可以在此处建设污水处理厂。3.4 污水处理工艺的论证该设计在水质处理中要求达到上述的处理效果。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。目前，用于城市污水处理具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺可以分为两大类：第一类为按空间进行分割的连续流活性污泥法；第二类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法。按空间分割的连续流活性污泥法是指各种功能在不同的空间（不同的池子）内完成。目前，较成熟的工艺有：A-A-O工艺、氧化沟法和AB法。按时间进行分割的间歇式活

15、性污泥法，近年来，已发展成多种改良型，主要有：传统SBR法、CASS法等。为达到该处理要求，现提出三种可供选择的处理工艺：3.4.1 A-A-O工艺A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称。按实际意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法更为确切。该工艺在厌氧好氧除磷工艺(A2O)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，以达到硝化脱氮的目的。A2O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。 二是脱氮，缺氧段要控制DO

16、<0.5 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD5作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。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，本池主要功能为释放磷，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BOD5浓度下降；另外，NH3-N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N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NO3-N和NO2-N还原为N2释放至空气，因此BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。

17、 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NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N的浓度增加，P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速度下降。所以，A2O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NH3-N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。 在好氧池的活性污泥中能积累磷的微生物，可以大量吸收溶解性磷，把它转化成不溶性多聚正磷酸盐在体内贮存起来，最后通过二次沉淀池排放剩余污泥达到系统除磷的目的。 1.该工艺流程简单，实现同步除磷、脱氮、去除有机的工艺，具有以下特点

18、：(1)厌氧、缺氧与好氧池三个池子严格分开，为不同微生物群体提供了有利条件。(2)丝状菌在厌氧池与好氧池不断交替运行中受到抑制，克服活性污泥膨胀，活性污泥指数一般小于100mL/g以下，有利于二沉池的泥水分离。(3)厌氧池与缺氧池只设液下搅拌器，使污水和污泥充分接触，所需电量小，运行成本也低。2.目前该法在国内外得到广泛应用，但也存在以下缺点：(1)脱氮和除磷对外部环境条件的要求是相互矛盾的，脱氮要求有机负荷较低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡。(2)回流污泥中含有硝酸盐浓度较高，进入厌氧放磷池后，使厌氧放磷效果下降，也影响好氧池吸磷效率。(3)回流污泥与进水全部

19、进入厌氧池，造成缺氧池碳源不足。(4)为了降低回流污泥中的硝酸盐，必须提高混合液回流量，回流量的提高增加电耗。本工艺在系统上是最简单的同步脱氮除磷工艺，总水力停留时间小于其他同类工艺，在厌氧（缺氧）、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，SVI值一般小于100，有利于处理后污水和污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌，运行费用低。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，因此脱氮除磷效果非常好。目前，该法在国内外使用较为广泛。但传统A-A-O工艺也存在着本身固有的缺点。另外，回流污泥中含有大量的硝酸盐，回流到厌氧池中会影响厌氧环境，对除磷不利。3

20、.4.2 CASS工艺CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，最早产生于美国，90年代初引入中国，CASS池分预反应区和主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。1.优点：（1

21、）建设费用低：省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省10%25%；（2）工艺流程短，占地面积少；（3）运转费用省：由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧的浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10%25%； （4）有机物去除率高，出水水质好；（5）管理简单，运行可靠：污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，工艺本身决定了不发生污泥膨胀； （6）污泥产量低，污泥性质稳定； 2.缺点：（1）微生物种群之间的复杂关系有待研究CASS系统的微生物种群结构与常规活性污泥法不同，菌群主要由硝化菌、反硝化菌、

22、聚磷菌和异氧型好氧菌组成。目前对非稳态CASS系统中微生物种群之间的复杂的生存竞争和生态平衡关系尚不甚了解，CASS工艺理论只是从工艺过程进行一些分析探讨，而理清微生物种群之间的关系对CASS工艺的优化运行是大有好处的，因此仍需加强对这方面的理论研究工作。 （2）生物脱氮效率难以提高一方面硝化反应难以进行完全。硝化细菌是一种化能自养菌，有机物降解由异养细菌完成。当两种细菌混合培养时，由于存在对底物和DO的竞争，硝化菌的生长将受到限制，难以成为优势种群，硝化反应被抑制。此外，固定的曝气时间也可能会使得硝化不彻底。另一方面就是反硝化反应不彻底。CASS工艺有约20%的硝态氮通过回流污泥进行反硝化，

23、其余的硝态氮则通过同步硝化反硝化和沉淀、闲置期污泥的反硝化实现，其效果不理想也是众所周知的。在沉淀、闲置期中，由于污泥与废水不能良好的进行混合，废水中部分硝态氮不能与反硝化细菌接触，故不能被还原。此外，在这一时期，由于有机物己充分降解，反硝化所需的碳源不足，也限制了反硝化效率的进一步提高。这两方面的原因使得CASS工艺脱氮效率难以提高。 （3）除磷效率难以提高污泥在生物选择器中的释磷过程受到回流混合液中硝态氮浓度的影响比较大，在CASS工艺系统中难以继续提高除磷效率。 （4）控制方式较为单一目前在实际应用中的CASS工艺基本上都是以时序控制为主的，其缺点是显而易见的，因为污水的水质不是一成不变

24、的，因此采用固定不变的反应时间必然不是最佳选择。 3.4.3 DE氧化沟工艺DE氧化沟是丹麦Kruger公司在间歇运行的氧化沟基础上发展的一种新型的氧化沟。DE氧化沟为双沟半交替工作式氧化沟系统，具有良好的生物脱氮功能。若在DE氧化沟前增设一个厌氧池可实现生物除磷。二沉池与氧化沟分设，并有独立的污泥回流系统。两个氧化沟相互连通，串联运行，交替进水。沟内设曝气转碟，高速运转时曝气充氧，低速工作时只推动水流，基本不充氧，使两沟交替处于缺氧和好氧状态，从而达到脱氮除磷的目的。由于DE型氧化沟也归属于氧化沟，故兼有氧化沟的优点。1.氧化沟共有的优点：（1）氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流

25、和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。入流通过曝气区在循环中很好的被混合和分散，混合液再次围绕CLR继续循环。这样，氧化沟在短期内（如一个循环）呈推流状态，而在长期内（如多次循环）又呈混合状态。这两者的结合，即使入流至少经历一个循环而基本杜绝短流，又可以提供很大的稀释倍数而提高了缓冲能力。同时为了防止污泥沉积，必须保证沟内足够的流速（一般平均流速大于0.3m/s），而污水在沟内的停留时间又较长，这就要求沟内由较大的循环流量（一般是污水进水流量的数倍乃至数十倍），进入沟内污水立即被大量的循环液所混合稀释，因此氧化沟系统具有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有

26、机物也有较好的处理能力，与此同时，对水温、水质、水量的变化适应性较强。（2）氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化反硝化生物处理工艺。氧化沟从整体上说又是完全混合的，而液体流动却保持着推流前进，其曝气装置是定位的，因此，混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高，然后沿沟长逐步下降，出现明显的浓度梯度，到下游区溶解氧浓度就很低，基本上处于缺氧状态。氧化沟设计可按要求安排好氧区和缺氧区实现硝化反硝化工艺，不仅可以利用硝酸盐中的氧满足一定的需氧量，而且可以通过反硝化补充硝化过程中消耗的碱度。这些有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量。（3）可不考虑设初沉池。（4）污泥龄较长，

27、有较好的反硝化脱氮的效果。（5）污泥的产率低，且多以达到稳定状态，故无需设置消化池。（6）构筑物较少，流程较简单。（7）氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。氧化沟的混合液一旦被加速到沟中的平均流速，对于维持循环仅需克服沿程和弯道的水头损失，因而氧化沟可比其他系统以低得多的整体功率密度来维持混合液流动和活性污泥悬浮状态。据国外的一些报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低2030。2.DE型氧化沟除了具有普通氧化沟的优点外，还具有：（1）由于两沟交替硝化与反硝化，缺氧区和好氧区完全分开，污水始终从缺氧区进入，因此可保持较好的脱氮效果，且不需要混合液内回流系统，在这方面，DE型氧化沟是优于CASS

28、工艺的；（2）单独设置二沉池，提高了设备的利用率和池体容积的利用率；（3）同时两沟池体和转刷设备的交替运转均可通过自控程序进行控制运行；（4）加设厌氧池，提高了除磷效果。3.DE型氧化沟的缺点：（1）DE氧化沟存在氧化沟的沟深较浅，因此占地面积较大。（2）由于工艺为了满足两沟交替硝化与反硝化的功能需要，曝气设备按照双电机配置，投资和运行费用较高，并且增加了设备投资和运行检修的复杂性。综上所述，再结合本设计水量4万吨每天的水量（资料表明，在4×104m3/d规模以下，氧化沟的基建费用明显低于A2O工艺），在基建费用方面、能耗方面（氧化沟无需内回流），构筑物的复杂程度方面，DE氧化沟优于

29、A2O工艺，而在脱氮除磷方面DE型氧化沟优于CASS工艺。故本设计选取DE氧化沟工艺。3.5 DE氧化沟的机理DE氧化沟是指两个相同容积的氧化沟组成的处理系统。DE型氧化沟为双沟半交替工作式氧化沟系统，具有良好的生物除氮功能。它与D型、T型氧化沟的不同之处是二沉池与氧化沟分开，并有独立的污泥回流系统。而T型氧化沟的两侧沟轮流作为沉淀池。DE氧化沟内两个氧化沟相互连通，串联运行，交替进水。沟内设双速曝气转碟，高速工作时曝气充氧，低速工作时只推动水流，基本不充氧，使两沟交替处于厌氧和好氧状态，从而达到脱氮的目的。若在该系统前增设厌氧池，回流污泥与原污水在厌氧池中混合，则可以实现生物脱氮除磷。3.5

30、.1 DE型氧化沟生物脱氮过程 DE型氧化沟生物脱氮作用是通过氧化沟本身的特殊的运行方式，创造一定的条件使硝化和反硝化作用在氧化沟中交替发生而完成的。整个运行过程分为四个阶段，如下图所示。每循环一个全过程大约需要4-8小时。1.阶段A污水通过配水井流入转碟低速运行的沟，转碟的转速控制为仅能维持水和污泥的混合并推动水流循环，但并不供氧，使沟处于缺氧状态，迫使该沟利用在前一段运行时产生的硝酸盐中的氧来降解有机物，而进水提供了反硝化所需的能量，进行反硝化。沟转碟高速运行，充氧并进行硝化过程，沟中有足够的氧，以保证有机物的降解，使氨氮转化为硝酸盐。同时沟出水堰降低，处理水由沟流入二沉池。2.阶段B污水

31、还是通过配水井流入沟，不过此时沟转碟高速运行，充氧曝气，进行硝化过程。B段运行时间取决于该段末了时沟中的剩余氧量，沟出水堰还是降低，继续出水。3.阶段C由沟进水改为沟进水，此时沟中转碟高速运行，继续充氧，而沟转碟低速运行，仅维持泥水混合，不供氧，沟出水堰降低，处理后的水由沟流入二沉池。与阶段A类似，惟一不同的是反硝化作用此时在沟进行，而硝化作用在沟进行。4.阶段D阶段D与阶段B相类似，工艺条件相同，唯一不同的是沟和沟的进出水刚好倒过来。3.5.2 DE型氧化沟生物除磷过程为了利用DE型氧化沟进行生物除磷，必须在DE型氧化沟前设置一个厌氧池，该池中配有搅拌器，以防止污泥沉积。污水经过厌氧-好氧段

32、联合达到除磷的目的，而与缺氧-好氧段联合达到脱氮、除磷的目的。DE型氧化沟除磷就是按照此原理进行设计和运行的。整个过程分为四个阶段。1.阶段A 原污水与二沉池的回流污泥均流入厌氧池，池中搅拌器使之充分混合，防止污泥沉淀，混合液经调节堰后流入沟。沟在前一段已进行了充分曝气和硝化作用，细菌已吸收了大量的磷，在阶段A，沟中转碟低速运行，维持缺氧条件；沟出水调节堰板降低，处理后的水由沟排入二沉池。在阶段A末了时，沟中磷的浓度将会上升，因为沟处于缺氧条件，进行反硝化过程，磷将会释放到水中。而沟转碟高速运行，细菌吸收污水中的磷。沟中磷的浓度下降。2.阶段B 原污水与二沉池的回流污泥经混合、配水后还是进入沟

33、，不过此时沟、沟转碟均高速运转进行充氧，进水中的磷和阶段A沟释放的磷进入好氧条件的沟中，沟中混合液磷含量低，水由沟排入二沉池。3.阶段C阶段C与阶段A相类似，沟和沟的工艺条件互换 ，功能刚好相反。4.阶段D阶段D和阶段B相类似，沟和沟的工艺条件相同。两个沟中高速运行充氧使吸收磷的微生物和硝化细菌有更多的工作时间。阶段A阶段B阶段C阶段D图3.1 DE氧化沟运行方式简图初步拟定各阶段的时间 表3.2 氧化沟工作周期的设定阶段阶段A阶段B阶段C阶段D时间（h）1.50.51.50.5从上述的运行过程来看，通过适当调节处理过程的不同阶段，则可以得到低浓度的TP和TN的出水。3.6 确定流程3.6.1

34、 确定工艺流程1.选择处理工艺流程选定应考虑的因素：（1）原废水水质和废水的处理程度（2）工程造价与运行费用（3）当地的自然条件（4）废水的水量及其动态变化（5）运行管理与施工2.工艺流程湘乡市污水处理厂由于水量较少（Q=40000m3/d），属于典型的中型水处理设施，这类中型水处理设施的一般工艺流程如下图 图3.2 工艺流程图（1）前处理设施：前处理设施的目的是保证后续水泵工作以及改善进水水质和水处理功能。在一级处理单元前，进行流量调节、除浮物和砂；由于本设计是为生活污水和工业废水工艺设计，近期污染源主要是居民的厨房、卫生间流出来的有机物质和工厂生产废水，因此需设计中格栅。以有机物居多（糖类

35、、氨氮和脂肪等），含油量较少，因此本设计不设置除油池，只设置沉砂池。（2）污水提升泵：在进水埋深较大且经水处理设施重力流动，使出水能排入水体时，需要设置提升泵。本设计由于地形关系必须在中格栅后设置污水提升泵。（3）初沉池：初沉池是沉淀分离污水中的悬浮物，减轻后续生物处理单元负荷的预处理设施。（4）反应池；是生物处理的主要设施，用于去除污水中的有机物以及氨氮的硝化和反硝化等。（5） 二沉池：将反应池出水进行泥水分离，获得澄清的出水以及浓缩的污泥的重要处理设施，是二级处理的最后处理单元。（6）深度处理设施：指将二级出水进一步处理，获得更好水质的处理设施。在小区中水处理工艺中是必须的处理设施。本设计

36、处理的水达到国家排放标准后将直接排入河流中不做中水回用。（7）消毒设施：是为了保证出水安全而设置的，用于杀死处理水中的大肠菌等细菌。因此，排入受纳水体前应考虑消毒。3.6.2 工艺流程的确定生产构筑物有：粗格栅、进水泵房、细格栅、沉砂池、厌氧池、DE氧化沟、二沉池、回流污泥泵房、紫外线消毒池、浓缩脱水机房；1.粗格栅、进水泵房(1)粗格栅、进水粗格栅是污水厂的第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物和悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。本次粗格栅设计，选择了两种形式:钢丝绳格栅除污机和回转式固液分离机，钢丝绳格栅除污机国内外使用较多，运转性能较好，性能稳定，特

37、别适用于深水使用。国内该类产品质量及性能与进口设备相比差距较大，但进口产品价格昂贵。回转式固液分离机近年在国内使用较多，运转效果较好，该设备由动力装置、机架、清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于市政污水处理厂预处理工艺。这两种设备均能满足使用要求，但考虑到维护保养，运行效果及产品适用性等多种因素，本设计推荐采用回转式固液分离机。(2)进水泵房污水进入污水处理厂后，须由污水泵提升至沉砂池，污水泵选型选用TLW型无堵塞立式污水泵，维护时用起吊设备吊起，因此进水泵房设在集水池上面，留有检修的空间即可。2.沉砂池沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，

38、密度大于2.65t/m3的砂粒。以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖井式、曝气式和旋流式四种。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果较好、工作稳定的优点；竖井式沉砂池通常用于去除较粗（粒径在0.6mm以上）的砂粒，结构比较复杂，污水由中心管进入池内后自下向上流动，无机物颗粒借助重力沉于池底，处理效果一般较差，目前生产中采用较少；曝气沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒间产生摩擦作用，可使砂粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于砂粒和有机物的分别处理和处置；旋流式沉砂池则是利机械控制污水的流态和流速，加速砂

39、粒的沉淀，具有沉砂粒径小、效果好、占地省的优点。综合考虑各种因素，本设计采用了旋流沉砂池。3.生物处理池生物处理池是污水处理的主体构筑物，在DE氧化沟内，而微生物则处于好氧、缺氧周期性变化之中，本设计在DE氧化沟前增设厌氧池，不仅去除BOD，同时还具有较好的脱氮、除磷功能；DE氧化沟的供氧采用转碟曝气机。4.二沉池沉淀池主要用于完成混合液的分离和污泥额部分浓缩，使出水悬浮物浓度达到所要求的排放标准和回流污泥达到一定的浓度。常用的二沉池有圆形二沉池和矩形二沉池两种，结合国内的使用经验和本工程的实际情况，从投资省、管理简单、运行可靠角度考虑推荐采用中间进水周边出水的圆形二沉池，本设计采用辐流式二沉

40、池，由于本设计每组的流量不是很大，故采用中心进水周边出水的辐流式二沉池。5.回流污泥泵房由于DE氧化沟增设了厌氧池，故需要污泥回流泵房。6.消毒城市污水经二级处理后，水质改善，但仍可能含有超标的大肠杆菌和病毒，因此，排入受纳水体前应考虑消毒。污水处理厂常用的接触消毒灭菌方法有投氯消毒和紫外线消毒两种。初步拟定紫外线消毒。3.7 污泥处理和处置工艺污水处理过程中一部分污染物质转化成了污泥。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。污水处理厂的全部建设费用中，用于处理污泥的约占20% 50%，甚至70%。所以污泥

41、处理是污水处理系统的重要组成部分，必须予以充分重视。综合考虑各种因素，并且选择合理的处理方法。污泥处理的目的是：降低水分，减少污泥体积，便于运输和处置；避免磷的释放和污染。图3.3 城市污水处理厂传统的污泥处理流程3.7.1 污泥浓缩脱水剩余活性污泥直接用浓缩脱水一体机脱水。3.7.2 污泥稳定氧化沟，工艺产生的剩余污泥量较少，污泥稳定性好，脱水性能佳，通常不需要再进行稳定化处理，可直接脱水。3.8 污泥最终处置目前我国城市污水处理厂污泥大都采用填埋方式处置，国外许多国家对污泥处置采用较多的方法是焚烧、卫生填埋、堆肥、干化利用等。3.8.1 焚烧对污泥进行焚烧处置，可以做到污泥的无机化和无害化

42、。用于污泥焚烧处理的焚烧炉有多层焚烧炉、流化床焚烧炉、点红外焚烧炉、复合床焚烧炉等，常用的是多层焚烧炉和流化床焚烧炉。1.焚烧处置的优点 （1) 对污泥处置迅速，减容量大（7090%），无害化程度高。 （2) 占地面积小。2.焚烧处置的缺点 （1) 工艺复杂，一次性投资大。 （2) 设备数量多，操作管理复杂，能耗高，运行管理费亦高。 （3) 潜在的大气污染及二噁英危险。焚烧法适于经济发达地区。3.8.2 堆肥污泥与其它填充剂混合高温堆肥，污泥腐熟程度高，病原体和寄生虫卵去除较彻底。堆肥可使富含氮、磷等元素的污泥用作肥料或者土壤改良剂。生污泥、消化污泥或经过化学稳定处理的污泥都可以进行堆肥处理。

43、常见的污泥堆肥方法有三种。1.好氧静态堆肥脱水泥饼与粗的填充剂如木削混合，混合物堆放在填料床上，填料床内设有风管，采用鼓风机进行供氧，空气流动方式可以上流式或下流式。料堆表面用一层熟料覆盖，以便隔离和吸收臭气。堆肥过程完成后，可以将堆料打碎，采用筛分机把填充剂分离出来，以便再用。2.好氧动态堆肥混合料被堆放成长条形，料堆应具有较大的比表面积，以便进行空气的对流与扩散。也可以强制鼓风。料堆由机械设备进行周期性的翻堆。还有一种DANO工艺，污泥在旋转的滚筒中进行好氧发酵，需氧由鼓风机供给。该法机械化程度高，周期短，环境条件好，是最先进的堆肥工艺。但动力消耗和维护工作量大。3.料仓堆肥混合料从堆肥仓

44、的一端进入，向堆肥仓的出料端运动，达到足够的停留时间后离开堆肥仓。采用强制鼓风的方式使空气通过堆肥仓，混合料则可以以不进行扰动的推流方式或进行周期性混合的方式经过堆肥仓。在堆肥过程中，微生物活动需要氧气，产生二氧化碳、水蒸气和热量。虽然堆肥的温度可以超过70，但是常用的堆肥温度为5060，经过310d，堆肥温度逐渐下降。在堆肥过程中除需要供氧外，还需要除去废气、水蒸气和热量。通气量可以控制堆肥温度和干化速率。堆肥过程可以除去水分，污泥的含固率可以由40%提高到50%。堆肥最大的缺点是生产周期较长，必须严格控制污泥中的重金属等有害物，堆肥产品受市场影响较大。3.8.3 卫生填埋污泥卫生填埋是把脱

45、水污泥运到卫生填埋场与城市垃圾一起，按卫生填埋操作进行处置的工艺。常见的有厌氧和兼氧卫生填埋两种。卫生填埋法处置具有处理量大、投资省、运行费低、操作简单、管理方便，对污泥适应能力较强等优点。但亦具有占地大，容易堵塞渗滤液收集系统，渗滤液及臭气污染较重等缺点。卫生填埋法适宜于填埋场地容易选取、运距较近、有覆土的地方。迄今为止，卫生填埋法是国内外处理城市污水处理厂脱水污泥最常用的方法。根据湘乡市的实际情况，污泥最终处置方法建议将脱水泥饼运送至垃圾卫生填埋场，与城市垃圾一并填埋处理。第四章 污水处理厂工程设计4.1 厂区平面设计4.1.1 厂区总平面布置原则1.功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地

46、面积。2.流程力求最短、顺畅，避免迂回重复。3.变电中心布置在靠近主要用电负荷处，以便降低能耗。4.建筑物尽可能布置为南北朝向。5.厂区绿化率不低于30%，总平面布置满足消防要求。6.道路连接顺畅，便于管理。4.1.2 功能分区 处理厂平面按功能分为厂前区、生产区，各区之间采用道路和绿化带相隔和连接，保证良好的工作环境和方便工作。4.1.3 厂区平面设计1.厂前区布置厂前区设在全厂的南面，布置有厂区主出入口、综合楼、停车场等等。厂前区与生产区之间用绿化隔离带和道路分开，保证厂前区优美的环境。综合楼楼上可以俯视污水厂全厂及厂区周围，风景优美，视野开阔。2.生产区布置 污水从厂区的东北角引入，处理

47、后从西面排入涟水河。污水处理系统布置在厂区的中部。远期预留地设在北面污泥浓缩脱水间布置在厂区的西北角，也便于运泥，厂区的污泥、栅渣等从厂区北面的侧门进出，可以避免对厂前区环境的影响。 以上布置紧凑，功能分区明确，流程顺畅。3.厂区道路为了便于交通运输、消防、设备的安装维护，道路布置成环状，每个建（构）筑物间均有道路相通，厂内道路宽7m，道路转弯半径大于6m，混凝土路面。4.厂区给排水（1) 厂区给水厂区给水通过市政给水管网供给。主要用于生活、生产及消防等。生产生活引入管和消防引入管分开，分别从市政管网引入。（2) 厂区排水厂区排水为雨污分流制，厂区雨水由道路雨水口收集后汇入厂区雨水管道，并自流

48、排除厂外；厂内生活污水、生产污水等经厂内污水管道收集后汇入粗格栅前的进水闸井，与进厂污水一并处理。4.2 厂区竖向设计4.2.1 设计地面高程1.现状地面高程根据厂区地形图，厂区较为平坦，现状高程基本为海拔105.0m左右。2.厂区设计地面高程污水处理厂的处理水靠重力直接排入涟水河，河水最高水位为103.40m。4.2.2 竖向设计在保证工程设施安全的基础上，充分考虑土方平衡以及运行费用的条件，尽可能减少构筑物的基础处理、挖填方量和节省运行费用。构筑物的设计高程根据排放水体的高程计算，保证处理后的水靠重力排入涟水河。排放水体的高程按河水最高水位103.40m计，则以此为基础计算整个污水厂构筑物

49、的高程，同时核对与地质条件的关系，尽量减少基础处理的费用。4.3 污水处理生产构（建）筑物工艺设计污水处理生产构筑包括粗格栅、进水泵房、细格栅、旋流沉砂池、厌氧池、DE氧化沟池、紫外线消毒池、污泥浓缩脱水机房等。4.3.1 粗格栅格栅间1.设计规范规定（1） 粗格栅：机械清除时宜为1625mm，人工清除时宜为2540mm。特殊情况下，最大间隙可为100mm；（2）水泵前，应根据水泵要求确定。（3）污水过栅流速宜采用0.61.0m/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°。（4）格栅除污机，底

50、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。（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0.71.0m。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；（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。2.设计水量计算 近期： 远期：3.进出

51、水闸井工艺设计进出水闸井与格栅间合建，相关尺寸参见格栅间的尺寸。进水闸井的的作用就是使汇集来的污水稳定，以利于后续处理。进水闸井长为2.5m。出水闸井的长为2.5m。选取QFZh24W-0.5轻型方闸门，规格为800mm800mm,4套。进水闸井和闸门的水头损失估为0.25m。4.格栅间的计算（1）格栅间隙数 （4.1）格栅间隙数Qmax设计流量(m3/s)b格栅栅条间隙(m)h格栅栅前水深(m) v格栅过栅流速(m/s)格栅倾角(°)设计中Q=0.634 m3/s，h=0.8m，b=0.02m，v=0.8m/s，=75°。取24（2）格栅槽宽度B=S(n-1)+bn （4

52、.2）B=S(n-1)+bn =0.015×23+0.02×24=0.825mB格栅槽宽度(m)S每根格栅条的宽度(m)设计中S=0.015m。 表4.1 粗格栅选型型号设备宽度mm格栅间隙mm安装角度电机功率kwGH-800-208002075°0.75由 B=S(n-1)+bn0.015×(n-1)+0.02×n=0.8mn=23.28,n取23v=0.85m/s（3）栅前渠道长度取l1取1200mm（规范规定不小于1000mm）。（4）由于格栅井设置在地下，本水厂地面高程为105.0m，格栅井的地板高程约为99.92m,故格栅井水平投影长

53、约为。（5）出水渠道的长度由于要安装皮带运输机，方便工作人员操作，栅后出水渠道取3m（大于规范规定的配水长度500mm）。（6）通过格栅的水头损失 （4.3）h1通过格栅的水头损失;格栅条的阻力系数，栅条断面为镜边矩形时=2.42;k格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。=（实际取0.2m）（7）格栅槽总长度（包括进出水闸井长度和各池壁厚）L=0.5+2.5+0.4+1.2+1.5+3.0+0.4+2.5+0.5=12.5mL格栅槽总长度0.5格栅井壁厚0.4闸井和明渠之间的壁厚（8）每日栅渣量 （4.4）W每日栅渣量(m3/d)；W1每日每103m3污水的栅渣量(m3/103m

54、3),一般采用0.04-0.06(m3/103m3)。本设计=0.05 m3/103m3=2 m3/d0.2 m3/d应采用机械除渣及皮带输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。（9）进出水设计城市污水通过混凝土管道（按远期设置）送入进水闸井，查的混凝土管的曼宁粗糙系数n为0.013-0.014，取0.013，查最小坡度条件下的非满管流量表,对应远期流量0.91 m3/s，在最小坡度为0.0006，应取充满度为0.75，对应管径为1300mm的管道。进、出水闸井宽为3.6m，长均为2.5 m，栅前水深0.80 m，出水深度0.75 m。4.3.2 进水泵房的设计1.特点及一般规定（1）特点：污水泵站的特点是连续进水，水量较小，但变化幅度大；水中污杂物含量多，对周围环境的污染影响大。所以污水泵站应该使用适合污水的水泵和清污量大的格栅除污机，集水池要有足够的调蓄容积，水泵的运行时间长，应考虑备用泵；泵站的设计应尽量减少对环境的污染，站内要提供较好的管理、检修条件。（2）一般规定：应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模。泵站设计流量应与进水管之设计流量相同。应明确泵站是一次建成，还是分期建设，是永久性还是半永久性，以决定其标准和设施。并根据污水经泵站抽升后，出水入河渠，还是进水处理厂处理来选定合适的泵站位置。在分流制排