精品資料（2021-2022年收藏）某城市污水處理廠工程設計

1、目錄第二章 任務設計書2第三章 工藝流程的選擇3一、工藝流程的對比和選擇3二、工藝流程7三、主要構(gòu)筑物的選擇8(一)格柵8(二)曝氣沉沙池的設計計算11(三)斜板式沉淀池(初沉池)13(四)輔流式沉淀池(二沉池)15第四章生物接觸氧化池的設計及計算18一、確定設計參數(shù)18二、生物接觸氧化池設計計算18參考書目：20第二章 任務設計書某城市污水處理廠工程設計1. 設計水量：某城鎮(zhèn)設計人口30萬人，人均排污水量150。2. 原水水質(zhì)CODCr400mg/L BOD5200mg/LSS250mg/L pH=693. 排放標準執(zhí)行中華人民共和國國家標準城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB 1891820

2、02)中一級B標準。CODCr60mg/L BOD520mg/LSS20mg/L pH=694.污水廠污水進水總管管底標高(進水泵房處)為-3.41米，相對地面標高±0.00米。5. 設計任務： 污水處理工藝流程、生物處理構(gòu)筑物的設計計算、繪圖2張6. 自然資料5.1 氣象資料年平均氣溫：17.9；年最高氣溫：32.9；年最低氣溫：-10.0；年平均降水量：1034.5mm；年平均蒸發(fā)量：1600 mm；年主導風向：北北東風。5.2 工程地質(zhì)資料 1)地質(zhì)構(gòu)造：廠區(qū)地質(zhì)良好，為亞砂土、亞粘土、砂卵石組成，厚度4.511m，地基承載能力在1kg/cm2； 2)地震：沒有相關(guān)的地震資料，

3、設計地震烈度按8度計算。 3)地下水位：3.5m 4)最大凍土深度：0.7m7. 設計依據(jù)： 1室外排水設計規(guī)范(GBJ1487)，1997年版2城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB 189182002)3.水污染控制工程，高廷耀，顧國維編，高等教育出版社第三章 工藝流程的選擇一、工藝流程的對比和選擇1、A/O工藝特點：(1)傳統(tǒng)A/O工藝，具有較好的硝化和反硝化效果，總氮的去除率在60%70%之間。2)由于該工藝缺少厭氧條件，工藝中磷的去除效果較差，為了達到有效去除磷的效果，必須工藝中添加化學除磷。2、傳統(tǒng)及其改良工藝傳統(tǒng)A2/O法即厭氧/缺氧/好氧活性污泥法。污水流經(jīng)三個不同的功能分區(qū)，在不

4、同微生物菌群的作用下，去除污水中的有機物、氮和磷。其流程簡圖見圖1-1。二沉池厭氧池(A) 缺氧池(A) 好氧(O) 進水 出水混合液回流活性污泥回流 剩余污泥圖1-1A2/O法流程簡圖該工藝在系統(tǒng)上是最簡單的同步除磷脫氮工藝，總水力停留時間小于其它同類工藝，在厭氧(缺氧)、好氧交替運行的條件下可抑制絲狀菌繁殖，克服污泥膨脹，SVI值一般小于100，有利于處理后污水與污泥的分離，運行中在厭氧和缺氧段內(nèi)只需輕緩攪拌，運行費用低。由于厭氧、缺氧和好氧三個區(qū)嚴格分開，有利于不同微生物菌群的繁殖生長，因此除磷脫氮效果非常好。目前，該法在國內(nèi)外使用較為廣泛。但傳統(tǒng)工藝也存在本身固有的缺點。脫氮和除磷外部

5、環(huán)境條件的要求是相互矛盾的，脫氮要求有機負荷較低，污泥齡較長，而除磷要求有機負荷較高，污泥齡較短，往往很難權(quán)衡。為了克服傳統(tǒng)工藝的缺點，出現(xiàn)了多種改良型工藝，其中一種就是UCT工藝。UCT工藝的流程簡圖見圖1-2。 混合液回流 混合液回流二沉池厭氧池(A) 缺氧池(A) 好氧池(O)進水 出水 活性污泥回流 剩余污泥圖1-2 UCT工藝流程簡圖與傳統(tǒng)A2/O法相比，UCT工藝不同之處在于污泥先回流至缺氧池，而不是厭氧池，再將缺氧池部分混合液回流至厭氧池，從而減少了回流污泥中過多的硝酸鹽對厭氧放磷的影響。但是UCT工藝增加了一次回流，多一次提升，運行費用將增加。此工藝流程較長，構(gòu)筑物較多，設備維

6、修不便，操作管理較復雜，投資略高，相對成熟可靠，處理效果穩(wěn)定，一般運用于較大規(guī)模且具有較高運行管理水平的城市污水廠。3、 SBR法及其變型工藝序批式活性污泥法(SBR)又稱間歇式活性污泥法，早在1914年就由英國學者Ardern和Locket發(fā)明的水處理工藝。80年代前后，由于自動化、計算機等高新技術(shù)的迅速發(fā)展以及在污水處理領(lǐng)域的普及與應用，此項技術(shù)獲得重大進展。使得間歇活性污泥的運行管理也逐漸實現(xiàn)了自動化。由于SBR在運行過程中，各階段的運行時間、反應器內(nèi)混合液體積的變化以及運行狀態(tài)等都可以根據(jù)具體污水的性質(zhì)、出水水質(zhì)、出水質(zhì)量與運行功能要求等靈活變化。對于SBR的反應來說，只是時序控制，無

7、空間控制障礙，所以可以靈活控制。因此，SBR工藝發(fā)展速度極快，近幾年來，已發(fā)展成多種改良型，主要有：ICEAS法、CAST法、Unitank法和DAT-IAT法。CAST工藝和SBR不同，在循環(huán)式活性污泥法中結(jié)合有生物選擇器、生物反應池二個區(qū)域，容積較小的第一區(qū)作為生物選擇器，第二區(qū)為主反應區(qū)。第一區(qū)和第二區(qū)在水力上是相通的。用泵將主反應區(qū)的活性污泥回流到選擇器中。UNITANK的工藝思想、池子布置和運行方式與三溝式氧化溝相類似，但在池體構(gòu)型、曝氣方法、出水方式等方面有所不同，一般由一矩形池子組成，內(nèi)分三格，三格在水力上是相通的。池子外側(cè)二格交替作為曝氣池和沉淀池，中間池始終作為曝氣池，在每一

8、格池子中設置曝氣裝置，可以為表面曝氣設備，也可以是鼓風曝氣系統(tǒng)。SBR類活性污泥法工藝操作靈活，可采用多種運行方式，但是單池處理能力較小，在較大規(guī)模的城市污水廠中采用，分組數(shù)多，控制點多，給操作管理帶來了不便。為減少平面占地，該工藝也可在較大水深下運行(取決于撇水設備的能力)，但水深加大，浪費的水頭較大，運行能耗較高，同時對運行過程的自控技術(shù)要求較高。故國內(nèi)僅有十余座城市污水廠采用該工藝。4、各種氧化溝工藝氧化溝是上世紀中期發(fā)展起來的一種污水處理技術(shù)，因其構(gòu)筑物呈封閉溝渠而得名，屬于活性污泥法的一種，在實際運用中發(fā)展成多種型式，能夠同時實現(xiàn)碳有機物氧化、氮硝化以及生物脫氮是氧化溝的基本特征。常

9、規(guī)氧化溝相當于普通活性污泥法中的曝氣池，氧化溝可以在高、中、低不同負荷條件下運行。一般氧化溝都在低負荷條件下運行，屬于延時曝氣范疇，氧化溝一般具有以下特點：處理流程簡捷，構(gòu)筑物少，一般不設初沉池、污泥消化系統(tǒng)。采用的機械設備種類少，運行管理較方便。耐沖擊負荷，出水水質(zhì)穩(wěn)定，一般不發(fā)生污泥膨脹現(xiàn)象。產(chǎn)生的污泥量少，并且污泥得到一定程度的穩(wěn)定，簡化了污泥處理流程。采用氧化溝工藝的污水處理廠總占地和其它工藝的二級處理廠相比，氧化溝單體體量較大。氧化溝工藝形式較多，主要有Orbal氧化溝、T型三溝式氧化溝、DE型氧化溝、Carrousel氧化溝等。近年來以Orbal、DE氧化溝和三溝式為主導的氧化溝工

10、藝在污水處理工程中得到廣泛的應用。5、生物膜(1)生物轉(zhuǎn)盤生物轉(zhuǎn)盤處理是一種利用微生物來處理有機污水的設備。它集中了接觸氧化法、生物濾池法和活性污泥法。轉(zhuǎn)盤安裝在氧化槽上，其45%的面積浸沒在污水中，在動力驅(qū)動下，轉(zhuǎn)盤慢速旋轉(zhuǎn)，盤片上生長的生物膜吸附污水中的有機物。當盤片離開液面時，微生物得到空氣中的氧氣。微生物通過新陳代謝最終把有機物分解成水、無害的無機物和氣體。特點是：維護管理簡便、動力硝耗小、運行費用低。轉(zhuǎn)盤運行時衛(wèi)生條件好，產(chǎn)生的噪音低。運行靈活，可通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速控制污水與生物膜的接觸時間和曝氣強度。能承受水質(zhì)、水量的沖擊負荷，工作穩(wěn)定。生物膜的培養(yǎng)與馴化快，成熟時間短，一周即可完成

11、。污泥量少，含水率低P9596，沉淀性能好，易于分離脫水。易受水溫、氣溫影響，溫度低時處理效果亦低，因此北方宜建在室內(nèi)。(2)曝氣生物濾池曝氣生物濾池屬于生物膜法的范疇?，F(xiàn)代曝氣生物濾池是在生物接觸氧化工藝的基礎(chǔ)上引入飲用水處理中過濾的構(gòu)思而產(chǎn)生的一種好氧廢水處理工藝。其突出的特點是將生物氧化和過濾結(jié)合在一起，濾池后部不設沉淀池，通過反沖洗再生實現(xiàn)濾池的周期運行。其核心技術(shù)是采用多孔性的濾料作為生物載體，單位體積的生物量數(shù)倍于活性污泥法，因此具有處理負荷高，池體體積小，占地省的特點。生物濾池運行的基本原理如下：經(jīng)預處理后的污水與經(jīng)過硝化后的濾池出水混合后通過濾池進水管進入濾池底部，并向上流經(jīng)填

12、料層的缺氧區(qū)，一方面反硝化細菌利用進水中的有機物將進水中的NO3-N轉(zhuǎn)化為N2，實現(xiàn)反硝化脫氮；另一方面，SS通過一系列復雜的物化過程被填料及其上面的生物膜吸附截流在濾床內(nèi)。經(jīng)過缺氧區(qū)處理的污水進入好氧區(qū)，進一步降解有機物和發(fā)生硝化作用，同時繼續(xù)去除SS。反應時間短、占地少、需空氣量少，節(jié)能等對水量變動有較大適應性，具有很強得消化功能。反沖洗水量大。(3)生物接觸氧化池生物接觸氧化法是生物膜法的主要設施之一，生物膜法是一大類生物處理法的統(tǒng)稱，其主要利用附著生長于某些固體物表面的微生物(即生物膜)進行有機污水處理的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厭氧菌、兼性菌、真菌、原生動物以及藻類等組成的生

13、態(tài)系統(tǒng)，其附著的固體介質(zhì)稱為濾料或載體。生物膜自濾料向外可分為慶氣層、好氣層、附著水層、運動水層。其原理是，生物膜首先吸附附著水層有機物，由好氣層的好氣菌將其分解，再進入?yún)挌鈱舆M行厭氣分解，流動水層則將老化的生物膜沖掉以生長新的生物膜，如此往復以達到凈化污水的目的。老化的生物膜不斷脫落下來，隨水流入二次沉淀被沉淀去除。6、膜處理技術(shù)膜分離法是利用特殊膜(離子交換膜、半透膜)的選擇透過性，對溶劑(通常是水)中的溶質(zhì)或微粒進行分離或濃縮方法的統(tǒng)稱。溶質(zhì)通過膜的過程成為滲析，溶劑通過膜的過程稱為滲透。在污水深度處理中常用的膜分離設備有5種。微濾器(MF)膜孔徑>0.15.0m，工作壓力300k

14、pa左右?？捎糜诜蛛x污水中的較細小顆粒物質(zhì)(<15m)和粗分散相油珠等或作為其他處理工藝的預處理，如用作反滲透設備的預處理，去除懸浮物質(zhì)、CODcr、BOD5成分，減輕反滲透的負荷，使其運行穩(wěn)定。超濾器(UF)膜孔徑0.010.1m，工作壓力150700kpa。超濾器可分離水中細小顆粒物質(zhì)(<10m)和乳化油等；在用于污水深度處理時，可去除大分子與膠態(tài)物質(zhì)、病毒和細菌等；或者作為反滲透的預處理。納濾器(NF)膜孔徑0.0010.01m，操作壓力5001000kpa。納濾器可截留分子質(zhì)量為200500的有機化合物，主要用于分離污水中多價離子和色度粒子，可除去二級出水中2/3鹽度、4/

15、5硬度以及超過90的溶解有機碳和THM前體物。納濾進水要求幾乎不含濁度，故僅適用于經(jīng)過砂濾、微濾、甚至超濾作為預處理的水質(zhì)。反滲透(RO)膜孔徑<0.001m，操作壓力>1.0Mpa。反滲透不僅可以去除鹽類和離子狀態(tài)的其他物質(zhì)，還可以除去有機物質(zhì)、膠體、細菌和病毒。反滲透對城市二級處理出水的脫鹽率達90以上，水的回收率在75左右，CODcr、BOD5去除率在85以上，反滲透對含氮化合物、氯化物和磷也有良好的脫除性能。為防止膜堵塞，二級處理出水通常采用過濾和活性炭吸附等預處理工藝，為了減少結(jié)垢的危險有時需要去除鐵、錳等。工藝特點：出水濁度<5NTU，懸浮顆粒SS去除率高達99以

16、上。結(jié)構(gòu)緊湊，占地小，模塊化組合設計適用于各種規(guī)模的處理。投資高，膜壽命短，一般為三年。二、工藝流程根據(jù)任務設計書及各工藝的特點，決定選用生物膜法中的生物接觸氧化工藝。三、主要構(gòu)筑物的選擇(一)格柵一種截留廢水中粗大污物的預處理設施。是由一組平行的金屬柵條制成的金屬框架，斜置在廢水流經(jīng)的渠道上，或泵站集水池的進口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取決于縫隙寬度和水的性質(zhì)。按格柵柵條間距的大小不同,格柵分為粗格柵、中格柵和細格柵3類。按格柵的清渣方法，有人工格柵、機械格柵和水力清除格柵三種。按格柵構(gòu)造特點不同可分為抓耙式、循環(huán)式、弧形、回轉(zhuǎn)式、

17、轉(zhuǎn)鼓式、旋轉(zhuǎn)式、齒耙式和階梯式等多種形式。格柵設備一般用于污水處理的進水渠道上或提升泵站集水池的進口處，主要作用是去除污水中較大的懸浮或漂浮物，以減輕后續(xù)水處理工藝的處理負荷，并起到保護水泵、管道、儀表等作用。1、進水管道的計算根據(jù)流量Q=45000m3/d=1875m3/h=0.521m3/s，污水流量總變化系數(shù)為Kz=1.2,所以設計流量為Qmax=54000m3/d=2250m3/h=0.625m3/s ，所以可選管徑=800mm，2、格柵格柵用以攔截水中較大懸浮物和漂浮物，以減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負荷，用來去除那些可能堵塞水泵機組駐管道的較大的懸浮物，并保證后續(xù)處理設施正常運行的裝置。設

18、計規(guī)定：(1)水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合以下要求：人工清除2540mm機械清除1625mm最大間隙40mm(2)在大型污水處理廠或泵站前大型格柵(每日柵渣量大于0.2m3)，應采用機械清除。(3)人工格柵安裝角度一般與水平面成30°60°，機械格柵傾角一般為60°70°(4)過柵流速一般采用0.61.0m/s設計計算：設中格柵前水深h=0.5m，過柵流速v=0.8m/s，取斷面形狀為正方形的柵條且間隙寬度b=0.020m，柵條傾角=60°，格柵個數(shù)N=23、柵條間隙數(shù)n為： 取37個4、格柵槽總寬度B： B=S(n1)+bn=0.01&

19、#215;(371)+0.020×37=1.1m5、過柵水頭損失圖32 格柵水力簡圖計算水頭損失：過柵水頭損失： h2=kh0= 3×0.051=0.153m式中： 阻力系數(shù)；收縮系數(shù)，取0.64；系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大倍數(shù)，一般采用=3。6、 柵后槽的總高度H： H=(0.5+0.3+0.153)m=0.953m式中：柵前水深，m； 格柵前渠道超高，一般取=0.3m； 格柵的水頭損失，m。7、格柵的總長度L：進水渠道漸寬部位的長度： 式中：進水渠道漸寬部位的展開角度，一般取。格柵槽與出水渠道連接處的漸窄部位的長度：=0.5=0.51.90m=0.95m格柵前

20、槽高：=0.5m+0.3m=0.8m格柵的總長度：=1.90+0.95m+0.5m+1.0m+=5.74m3.1.8每日柵渣量W： 計算結(jié)果：柵槽總長度：5.74m 柵槽寬度： 2.18m 柵槽總高度：0.953m 水頭損失： 0.153m選用機械清渣(二)曝氣沉沙池的設計計算空氣擴散裝置設在池的一側(cè)，距池底0.6m，送氣管應設置調(diào)節(jié)氣量的閥門；池子的形狀應盡可能不產(chǎn)生偏流或死角。池寬與池深比為11.5，池長寬比可達5，當池長寬大于5時，應考慮設置橫向擋板；池子的進口和出口布置應防止發(fā)生短路，進水方向應與池中旋流方向一致；出水方向應與進水方向垂直，并宜考慮設置擋板；池內(nèi)考慮消泡裝置；曝氣沉沙池

21、多采用穿孔曝氣，孔徑為2.5-6.0mm，距池底約0.6-0.9m，每組穿孔曝氣管應有調(diào)節(jié)閥門。曝氣沉沙池剖面圖1、工藝結(jié)構(gòu)尺寸 主要確定沉砂池的池長L，池寬B，池深h2等(1)、池容V(有效容積，m3) 停留時間取t=6min V=60Qmaxt=60×0.625×6=225m3 式中 Qmax最大設計流量(m3/s); t最大設計流量時的停留時間(min)。(2)、水流斷面積A(m2) 水平流速取=0.10m/s A=Qmax/=0.625/0.10=6.25m2 式中 最大設計流量時的水平流速(m/s)，一般取0.06-0.12)。(3)、池長L(m) L=V/A=2

22、25/6.25=36m(4)、池寬B(m) 有效水深取h2=2.4m B=A/h2=6.25/2.4=2.6m 式中 h2設計有效水深(m)，一般取2m-3m(5)、每小時所需空氣量q(m3/m3) 取d=0.2 q=3600×d×Qmax=3600×0.2×0.625=450m3/h 式中 d每立方米污水所需空氣量(m3/m3)，一般采用0.2。2、沉砂室設計計算(1)沉砂斗所需容積清楚沉砂間隔時間為2天，城市污水沉砂量(2)沉砂室坡向沉砂斗的坡度取i=0.5。采用2個沉砂斗，則V0=V/2=2.7/2=1.35m3沉砂斗各部分尺寸：設斗底寬a1=1.

23、0m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高h=0.8m，則砂斗上口寬a=1.92m，沉砂斗容積 沉砂室高度：本設計采用重力排砂，池底坡度為0.05坡向砂斗，沉砂室含兩部分：一部分為沉砂斗；另一部分為沉砂池坡向沉砂斗的過渡部分。(0.2為兩沉砂斗之間的壁厚)h3=h+0.05×l2=0.8+0.06×16.98=1.82m超高h1=0.4m，總高度H=h1+h2+h3=0.3+2.8+0.9415=4.0415m3、進出水區(qū) 包括進水區(qū)、配水方式、出水區(qū)等的設計進水：沉砂池進水一般采用管道或明渠將污水直接引入配水區(qū)。配水：由于曝氣沉砂池內(nèi)流水的旋流特性，一般認為對曝氣沉

24、沙池的配水要求不十分嚴格，通常采用配水渠淹沒配水。出水：沉砂池出水一般采用出水堰出水，出水堰的寬度一般與沉砂池寬度相同，依此根據(jù)堰流計算公式可確定相應的堰上水頭。4、工藝裝備：包括供氣方式、曝氣設備、排砂設備、集油設備、砂水和油水分離設備等計。供氣方式：鼓風曝氣，曝氣沉沙池的供氣可與曝氣池供氣聯(lián)合進行或獨立進行。曝氣設備：一般采用穿孔管，孔徑一般為2mm-5mm。排砂設備、集油設備：曝氣沉沙池的排砂一般采用排砂泵抽吸：浮油的收集通常采用撇油的方式：吸砂泵和撇油設備通常置于行車上。(三)斜板式沉淀池(初沉池)初沉池可除去廢水中的可沉物和漂浮物。廢水經(jīng)初沉后，約可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、

25、BOD的20%，按去除單位質(zhì)量BOD或固體物計算，初沉池是經(jīng)濟上最為節(jié)省的凈化步驟，對于生活污水和懸浮物較高的工業(yè)污水均易采用初沉池預處理。初沉池的主要作用如下。(1) 去除可沉物和漂浮物，減輕后續(xù)處理設施的負荷。(2) 使細小的固體絮凝成較大的顆粒，強化了固液分離效果。(3) 對膠體物質(zhì)具有一定的吸附去除作用。(4) 一定程度上，初沉池可起到調(diào)節(jié)池的作用，對水質(zhì)起到一定程度的均質(zhì)效果。減緩水質(zhì)變化對后續(xù)生化系統(tǒng)的沖擊。 (5) 有些廢水處理工藝系統(tǒng)將部分二沉池污泥回流至初沉池，發(fā)揮二沉池污泥的生物絮凝作用，可吸附更多的溶解性和膠體態(tài)有機物，提高初沉池的去除效率。 另外，還可在初沉池前投加含鐵

26、混凝劑，強化除磷效果。含鐵的初沉池污泥進入污泥消化系統(tǒng)后，還可提高產(chǎn)甲烷細菌的活性，降低沼氣中硫化的含量，從而既可增加沼氣產(chǎn)量，又可節(jié)省沼氣脫硫成本。根據(jù)水量、原水水質(zhì)及排放標準選用斜板式沉淀池作初沉池1、每座沉淀池表面積初沉池采用n=4個，設表面積水力負荷 ，每座沉淀池表面積式中 0.91斜板區(qū)面積利用系數(shù)最大設計流量，2、池子平面尺寸設沉淀池為方形池，池子邊長3、池內(nèi)停留時間設斜板長為1.1m，斜板傾角，斜板高度設斜板區(qū)上部，池內(nèi)停留時間式中 4、污泥部分所需容積設每人每日污泥量S=0.6L/(人·d)，排泥時間T=2.0d，污泥部分所需容積式中 N設計人口數(shù)5、污泥斗容積設污泥

27、斗下部邊長，污泥斗高度污泥斗容積6、池子總高度設沉淀池的超高，斜板下緩沖層的高度，池子總高度(m)式中 (四)輔流式沉淀池(二沉池)沉淀池是分離懸浮固體的一種常用構(gòu)筑物，二沉池是活性污泥處理系統(tǒng)的重要組成部分，其作用是泥水分離，使混合液澄清，濃縮和回流活性污泥。沉淀池常按池內(nèi)水流方向不同分為平流式沉淀池、豎流式沉淀池和輻流式沉淀池三種。本設計中二沉池采用中心進水，周邊出水的輻流式沉淀池。輻流式沉淀池多呈圓形，池的進水在中心為止，出口在周圍。水流在池中呈水平方向向四周輻射，由于過水斷面面積不斷變大，故池中的水流速度從池中心向池四周逐漸減慢。泥斗設在池中央，池底向中心傾斜，污泥常用刮泥機(或吸泥機)機械排除。其主要的特點是采用機械排泥，運行較好；排泥設備有定性產(chǎn)品。、輔流式沉淀池1