污水处理厂设计说明书

1、 南京理工大学课程设计 题 目: 50000m3/d污水处理工程方案设计目录1. 设计依据 22. 设计范围 23. 项目概况 24. 废水的水质与水量 35. 排放标准 36. 废水处理工艺的确定 37. 构筑物设计及设备选型 88. 工程造价估算 219. 运行费用估算 2310. 技术经济指标 2311. 其它需要说明的问题 24附图：工艺流程图（高程布置图）平面布置图1.设计依据1.1厂提供的有关生产规模、水量、水质等资料1.2国家现行标准与规范 1) 给水排水设计手册 （第6册） 工业排水 2) 给水排水设计手册 （第5册） 城市排水 3) 给排水工程绘图标准（国标） 4) 室外排水

2、设计规范97版 5) 室外排水设计规范-20051.3设计委托书与有关批文1.4环境影响评价报告书1.5水质、水量数据与调查监测资料及水样分析数据1.6小试或中试报告1.7有关的法规和地区环境保护规划1.8其它有关材料 1)水污染与控制工程上册 2）水污染与控制工程下册 2.设计范围本工程为日处理量为50000m3/d的废水处理站设计，处理后的废水达标后排放，涉及到废水处理站以外的管网设计由厂方自行解决。3.项目概况梁山县位于山东省西南部，黄河自西北过境，梁济运河纵贯南北。原县城区没有污水处理厂，排水体制为雨污合流制，居民生活污水及工业废水直接或间接排放至河道，致使河道沿岸环境遭到严重污染。由

3、于梁山县紧靠南四湖，污水不经处理直接排入南四湖，严重影响了湖水水质和湖区水产品质量。为此，政府决定兴建一座污水处理厂。 4.废水的水质与水量4.1水质表4-1 原水水质各项指标codcr （mg/l）bod5（mg/l）氨氮（mg/l）ss（mg/l）tp（mg/l）ph30020030200464.2水量水量为50000m3/d的污水。5.排放标准 根据上级环保局的要求，该厂污水经处理后，在总排放口执行国家城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）中的一级b排放标准 ，主要指标达到：表5-1 经过处理后水质主要需要达到的指标codcr(mg/l）bod5(mg/l)氨氮(mg/

4、l)ss(mg/l)tp(mg/l)ph粪大肠菌群数（个/l）602015201691046.废水处理工艺的确定6.1 处理工艺的可行性论证 处理工艺选择依据：1）根据废水特性提出具有针对性的处理工艺2）参考国内对类似废水采用的工艺3）总投资、操作控制等4）必要时可对几种方案进行简要的比较论证并提出最佳方案或优先方案。6.2 流程说明6.2.1工艺流程框图6.2.2工艺流程选择的理由及基本原理提高中小城市污水治理率是今后污水治理领域的重点，对于规模小于10万吨/天的中小型污水处理厂来说，氧化沟和sbr是首选工艺，目前总体来说应用最多的是氧化沟工艺，在氧化沟各种工艺中，考虑其各自的特点及污水脱氮

5、除磷的要求，推荐中小城市使用较成熟的卡鲁塞尔氧化沟。对于合建式一体化氧化沟，国内应用该工艺的污水厂已超过十余座，其示范工程四川新都污水处理厂已成功运行多年，是未来氧化沟工艺发展的一个主要方向。近年来，在氧化沟中尝试使用各种综合曝气装置，即采用曝气器与水下混合器独立运行，将氧化沟中的水流循环混合作用与曝气传氧作用区分开来，使氧化沟中交替出现缺氧与好氧状态，已达到脱氮除磷目的，同时这种运行方式还能取得节能的效果。据报道，这种综合曝气系统已在国外得到应用，在国内也可尝试并推广采用这种综合曝气设备。污水经过格栅截留水中的钢渣、油渣、生活垃圾等悬浮物（也有缓冲水流作用），之后通过泵房进入沉砂池进行重力沉

6、降，可降低后续生物处理构筑物的有机负荷，接着进入氧化沟进行生物脱氮除磷，并与二沉池形成污泥回流程序。完成生化反应阶段后，污水的cod,bod以及氮磷量可达国家标准，最后经过接触池排放。剩余污泥则通过一系列措施脱水、浓缩、压饼后外运。6.2.3所选工艺的优缺点6.2.3.1氧化沟的优点氧化沟利用连续环式反应池（cintinuous loop reator,简称clr）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。 氧化沟一般由沟体、曝气设备

7、、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、l形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。 氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。氧化沟能保证较好的处理效果，这主要是因为巧妙结合了clr形式和曝气装置特定的定位布置，是式氧化沟具有独特水力学特征和工作特性： 1) 氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，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

8、。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，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。 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

9、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) 氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝。传统曝气的功率密度一般仅为2030瓦/米3，平均速度梯度g大于100秒1。这不仅有利于氧的传递和液体混合，而且有利于充分切割絮凝的污泥颗粒。当混合液经平稳的

10、输送区到达好氧区后期，平均速度梯度g小于30秒1，污泥仍有再絮凝的机会，因而也能改善污泥的絮凝性能。有污水需要处理的单位，也可以到污水宝项目服务平台咨询具备类似污水处理经验的企业。 4) 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20%30%。 另外，据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单，超作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等

11、特点。6.2.3.2氧化沟的缺点尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。 1）污泥膨胀问题 当废水中的碳水化合物较多，n、p含量不平衡，ph值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，svi值很高，形成污泥膨胀。 针对污泥膨胀的起因，可采取不同对策：由缺氧、水温高造成的

12、，可加大曝气量或降低进水量以减轻负荷，或适当降低mlss（控制污泥回流量），使需氧量减少；如污泥负荷过高，可提高mlss，以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间；可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡（bod5：n：p=100：5：1）；ph值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%0.6%投加），能抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀11。 2） 泡沫问题 由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。用表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0

13、.51.5mg/l。通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，也能有效控制泡沫产生。当废水中含表面活性物质较多时，易预先用泡沫分离法或其他方法去除。另外也可考虑增设一套除油装置。但最重要的是要加强水源管理，减少含油过高废水及其它有毒废水的进入。 3）污泥上浮问题 当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。 发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整操作。污泥沉降性差，

14、可投加混凝剂或惰性物质，改善沉淀性；如进水负荷大应减小进水量或加大回流量；如污泥颗粒细小可降低曝气机转速；如发现反硝化，应减小曝气量，增大回流或排泥量；如发现污泥腐化，应加大曝气量，清除积泥，并设法改善池内水力条件。 4）流速不均及污泥沉积问题 在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为，最低流速应为0.15m/s，不发生沉积的平均流速应达到0.30.5m/s。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250300mm，转盘的浸没深度为480 530mm。与氧化沟水深（3.03.6m）相比，转刷只占了水深的1/101/12，转盘也

15、只占了1/61/7，因此造成氧化沟上部流速较大（约为0.81.2m，甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。 加装上、下游导流板是改善流速分布、提高充氧能力的有效方法和最方便的措施。上游导流板安装在距转盘（转刷）轴心4.0处（上游），导流板高度为水深的1/51/6，并垂直于水面安装；下游导流板安装在距转盘（转刷）轴心3.0m处。导流板的材料可以用金属或玻璃钢，但以玻璃钢为佳。导流板与其他改善措施相比，不仅不会增加动力消耗和运转成本，而且还能够较大幅

16、度地提高充氧能力和理论动力效率。 另外，通过在曝气机上游设置水下推动器也可以对曝气转刷底部低速区的混合液循环流动起到积极推动作用，从而解决氧化沟底部流速低、污泥沉积的问题。设置水下推动器专门用于推动混合液可以使氧化沟的运行方式更加灵活，这对于节约能源、提高效率具有十分重要的意义。 5）导致有较多的大肠杆菌散发到空气中，引发了毒黄瓜的事件。 6）对于bod较小的水质完全没有处理能力。7.构筑物设计及设备选型 7.1格栅7.1.1格栅的作用和位置格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房等的进水口处或污水处理厂的端部。用以截留较大悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理的负荷，并使之正常运行

17、。被截留物质为栅渣。7.1.2格栅的设计与计算设计流量q=50000m3/d，设总变化系数kz=1.20，则最大设计流量qmax=qkz=50000m3/d1.20=60000m3/d=2500m3/h=0.6944m3/s。(1)栅条间隙数设栅前水深h=0.3m，污水流经格栅的速度v=0.6m/s，栅条间隙宽度b=0.02m，格栅安装倾角=60，则(2)栅槽宽度设栅条宽度s=0.01m (3)进水渠道渐宽部分长度设进水渠宽b1=2.5m，其渐宽部分展开角度1=20(进水渠道内的流速为0.65m/s)(4)栅槽与出水渠道处的渐窄部分长度(m)(5)通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面 (

18、6)栅后槽总高度设栅前渠道超高(7)栅槽总长度(8)每日栅渣量在格栅间隙20mm下，设栅渣量为每1000m3污水产泥0.07m3。 宜采用机械清渣。7.2初沉池(沉砂池)7.2.1初沉池的作用初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、bod的20%，按去除单位质量bod或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理。初沉池的主要作用如下。 1）去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷。 2）使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果。 3）对胶体物质具有一定的吸附去除作用。 4）一定程

19、度上，初沉池可起到调节池的作用，对水质起到一定程度的均质效果。减缓水质变化对后续生化系统的冲击。 5）有些废水处理工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池，发挥二沉池污泥的生物絮凝作用，可吸附更多的溶解性和胶体态有机物，提高初沉池的去除效率。7.2.2初沉池的设计及计算选用平流式初沉池。(1)沉淀池表面面积设初沉池表面负荷 (2)沉淀部分有效水深设停留时间(3)沉淀部分有效容积 (4)池长设最大设计流量时水平流速为5mm/s (5)池子总宽度 (7)校核长宽比、深宽比长宽比 符合要求长深比 符合要求(8)污泥部分所需的总容积设最大污泥回流比r为0.5，污泥在二沉池浓缩时间ts为2h。(9)污泥斗容

20、积泥斗上口尺寸为10000mm10000mm，下口尺寸为500mm500mm。泥斗高度(11)污泥斗以上梯形部分污泥容积梯形高度梯形下底边长 (12)污泥斗和梯形部分污泥容积 (13)池子总高度 设缓冲层高度 沉淀池超高 斗内污泥可用静水压或水射泵排除。(14)刮泥机 采用日本潜水式刮泥机2台 单机功率0.75kw7.3.氧化沟7.3.1氧化沟的选型选用卡罗塞尔卡式氧化沟，除去除cod与bod之外，还具有脱氮除磷作用。采用卡式氧化沟的优点：立式表曝机单机功率大，调节性能好，节能效果显著；有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力；曝气功率密度大，平均传氧小绿达到至少2.1kg/(kw*h)；氧化沟沟深加

21、大，可达到5.0以上，使氧化沟占地面积减小，土建费用降低。氧化沟采用垂直曝气机进行搅拌、推进、充氧，部分曝气机配置变频调节器，相应于每组氧化沟内安装在线溶解氧测定仪，溶解氧讯号传至中控室微机，给微机处理后再反馈至变频调速器，实现曝气根据溶解氧自动控制。7.3.2氧化沟的设计及计算设计流量：29600=0.343进水bod5： =200mg/l 出水bod5： 20 mg/l 进水codcr ：=400mg/l 出水codcr： 60 mg/l进水ss = 220 mg/l 出水 ss 20 mg/l 污泥负荷 =0.1kgbod5/(kgvssd) 污泥浓度x为：mlss=8000mg/l m

22、lvss/mlss=0.8 mlvss=6400 mg/l污泥泥龄=10d a. 池体的设计（1）好氧区池体体积（）设计中微生物增长常数即每消耗单位底物所形成的微生物量，一般为0.350.8 ，设计中取=0.5进行计算，微生物自身氧化率一般为0.050.1d-1，设计中取=0.08进行计算。 （2）厌氧区池体体积（）水力停留时间t=2h（3）氧化沟总体积（）=+=（4）氧化沟的主要尺寸分成6座氧化沟，则每座氧化沟的体积为 取池水深h=3.0m，安全高度=0.3，沟宽为b=5m，则氧化沟的长度为：每座氧化沟面积为 单沟直线长度为 取整数为72m；b. 曝气机选型（1）每日需氧量（）设计中有机物代

23、谢的需氧系数，一般为0.250.76 kg/kgbod5，设计中取0.5进行计算；污泥自身氧化需氧系数，一般为0.100.37 kg/(kgmlvssd)，设计中取0.2进行计算。碳化需氧量 硝化需氧量 污泥自身氧化需氧量 合计实际需氧量 标准需氧量为（2）曝气机数量选用bdy-300型倒伞式叶轮曝气机。则曝气机数量n 台每组氧化沟曝气数量为 台，取3台考虑到备用，每组共设4台曝气机c.剩余污泥的计算（）设计中污泥合成系数即每去除1kgbod5形成的活性污泥的kg数，=0.300.72，设计中取0.6进行计算，污泥自身氧化系数，单位d-1，=0.020.18，设计中取0.05进行计算.污泥负荷

24、 =0.1kgbod5/(kgvssd)，bod5去除率去除负荷即单位重量活性污泥在单位时间所去除的有机物重量，kgbod5/(kgvssd)。 每日氧化沟排除的污泥量为 则算为含水率p=99.0%的湿污泥量 7.4二沉池7.4.1二沉池的作用二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。7.4.2二沉池的设计及计算选用平流式二沉池。(1)沉淀池表面面积设初沉池表面负荷 (2)沉淀部分有效水深设停留时间(3)沉淀部分有效容积 (4)池长设最大设计流量时水平流速为5mm/s (5)池子总宽

25、度 (7)校核长宽比、深宽比长宽比 符合要求长深比 符合要求(8)污泥部分所需的总容积设最大污泥回流比r为0.5，污泥在二沉池浓缩时间ts为2h。(9)污泥斗容积泥斗上口尺寸为10000mm10000mm，下口尺寸为500mm500mm。泥斗高度(11)污泥斗以上梯形部分污泥容积梯形高度梯形下底边长 (12)污泥斗和梯形部分污泥容积 (13)池子总高度 设缓冲层高度 沉淀池超高 斗内污泥可用静水压或水射泵排除。(14)刮泥机 采用日本潜水式刮泥机2台 单机功率0.75kw7.5接触消毒池7.5.1接触消毒池的作用与加氯污水经以上的构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌的数量也大幅的减少，但是细

26、菌的绝对值还十分可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水在排放水体前，应进行消毒处理。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、氯胺、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。所以本设计选用液氯作为消毒剂。7.5.1接触消毒池的设计与计算及加氯时间设计流量=29600=1233.3=0.343；水力停留时间t=0.5h；设计投氯量为为c=3.05.0mg/l（1）设置消毒池（接触式）一座池体容积v=t=1233.30.5=616.7消毒池池长l=27m，池分4格，每格池宽b=6.0m，长宽比为l/b=4.5接触消化池总宽 b=nb=46.0=2

27、4.0m消毒池有效水深 h=1.5m实际消毒池容积=blh=24.0271.5=972（2）加氯量计算设计最大投氯量=5.0mg/l每日加氯量为w=5.02960010=148kg/d=6.2kg/h选用贮氯量为600kg的液氯钢瓶，每日投加量为1/5瓶，共贮存12瓶。加氯机两台，单台投加量为1020kg/h。7.6污泥浓缩池7.6.1污泥浓缩池的作用 减少污泥体积，以便后续的单元操作。该工艺采用浮选浓缩池，因为其可将含水率99.6%的污泥浓缩到9496%，减少后续处理设备体积。7.6.2污泥浓缩池的设计与计算选用气浮浓缩池。（1）总污泥量初沉池：设进水ss浓度c1为300mg/l，去除率为5

28、0%， kz=1.2，污泥含水率为95%，容重近似为1000kg/m3。二沉池：取剩余活性污泥xvss为151.2kgvss/d，密度为1000kg/m3,含水率为99.5%。总污泥量：（2）气浮浓缩池面积污泥流量为污泥负荷取，污泥密度为，含水率取99.3%。（3）回流比r：据经验，气固比取0.02，采用装设填料的压力罐，f=0.9，20时，空气饱和溶解度sa=2.18mg/l。流入的污泥浓度7000g/m3。回流水量：溶气罐净体积（不包括填料）按溶气水停留3min计算，则：以水力负荷校核气浮池面积：符合要求。 （4） 总流量 （5） 所需空气量 当温度为0，一个大气压时，空气的容重为1.25

29、2kg/m3，则。 计算所得空气量为理论计算值，实际需要量应再乘以2。则为 （6）溶气罐容积计算：溶气罐直径dd：取空罐，过流密度i=1500m3/(m2*d)溶气罐高h:（7）浓缩后污泥体积设浓缩后的污泥含水率为98%7.7脱水设备7.7.1脱水的作用将污泥含水率降到80%以下的操作为脱水。脱水后的污泥有固体特性，成泥块状，能用车运输，便于最终处理运用。该工艺选用的是水平自动板框压滤机。7.7.2脱水设备的设计与计算通过试验确定或参考类似的压滤运行数据，过滤机产率一般为。压滤脱水周期。压滤机过滤面积7.7主要构筑物一览表表7-1 主要构筑物一览表序号构筑物名称尺寸(m)结构与材质数量1格栅3

30、.653.41.9562初沉池（沉砂池）36138.94钢筋混凝土43氧化沟105.2484.0钢筋混凝土44二沉池36138.94钢筋混凝土85接触池1004035钢筋混凝土26污泥浓缩池d9.55.4钢筋混凝土17.8主要设备与器材一览表表7-2 主要设备与器材一览表序号设备型号数 量功率（kw）单台费用（万元）备 注1中格栅hg-40020.60.52污水泵as75-4cb型57.50.153用2备3污泥泵32wq12-15-1.5型21.50.251备1用4潜水式排污泵25wq8-22-1.1型41.10.252备2用5多孔管鼓风曝气47.50.2416用4备6无动力浮筒旋转式滗水器ft4002 无47日本潜水式刮泥机30.750.332用1备8链条式刮泥机11.519螺旋推进式固体排放机10.7518.工程造价估算8.1 直接费用1）土建工程费（构筑物、土建与设备基础） 表8-1 土建工程费项目建筑材料尺寸：长宽高（直径）m粗格栅井钢筋混凝土调节池钢筋混凝土初沉池钢筋混凝土反硝化器钢筋混泥土好氧反应器钢筋混凝土二沉池钢筋混凝土气浮池钢筋混凝土脱水间钢筋混凝土消毒池钢筋混凝土设每立方米混凝土造价1000元，仓库