城市污水处理厂工程设计课件

1、第三讲城市污水处理厂工程设计第1页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要城市污水处理厂设计是工程建设中的一个重要环节，涉及的专业多，牵涉面广，合理进行设计是污水厂日后安全、可靠、达标运行的基础。1 设计进水水质、水量水质、水量关系到：规模、工艺、工程投资、占地、成本等。确定过程为：实地调查、资料分析（多年排水资料）、结合规划（总规和排水规划）、考虑管网普及率和收水率、充分论证后合理确定。第2页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要在调查和分析时，应重点对污水处理厂服务范围内工业企业排污及限期治理情况进行了解，对于超标排污的企业应在企业内部建立预处理装置，对其排放的工业废水进行预处理并使排水水质

2、达到排入城市下水道的标准。通常宜采用多种方法对设计进水水质、水量进行预测，并参考国内同类城市的排水情况。确定设计进水水质、水量时可适当留有余地，但不可过大，以免造成污水处理厂投入运行后进水长年达不到设计负荷，使投资不能充分发挥效益。但同时也不能过小，否则在城市污水处理厂刚刚建成后又要建新的污水处理厂或者使得污水处理厂超负荷运行，影响出水水质。第3页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要一般如无特殊情况，城市污水处理厂的设计规模应与排水规划相符合。城市污水的水质与污水中工业废水所占的比例及浓度有关。目前我国城市污水的水质一般为：BOD5=100200mg/L，SS=200300mg/L，但有时差

3、别较大。第4页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要设计出水水质城市污水处理厂出水一般直接排入受纳水体或回用。因此，根据其最终去向和用途，出水将执行不同的水质标准。城市污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002；一级标准的A 标准是城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求。当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级标准的A 标准。排入GB3838 地表水类功能水域（划定的饮用水水源保护区和游泳区除外）、GB3097 海水二类功能水域和湖、库等封闭或半封闭水域时，执行一级标准的B标准。第5页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要城镇污水处理厂出水排入

4、GB3838 地表水、类功能水域或GB3097 海水三、四类功能海域，执行二级标准。非重点控制流域和非水源保护区的建制镇的污水处理厂，根据当地经济条件和水污染控制要求，采用一级强化处理工艺时，执行三级标准。但必须预留二级处理设施的位置，分期达到二级标准。污水综合排放标准GB8978-1996城市污水再生利用 城市杂用水水质GB/T18920-2002；城市污水再生利用 景观环境用水水质 GB/T18921-2002；第6页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要处理工艺选择城市污水处理工艺应根据设计进出水水质、处理规模、污泥处置及城市经济状况和管理水平等进行确定。符合城市污水处理及污染防治技术政

5、策。技术方案比选时应从以下主要技术经济指标综合考虑：处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、维护管理难易程度及总体环境效益等。应结合项目情况及当地条件综合全面考虑，择优选取。第7页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要典型的城市污水处理工艺流程一般可划分为预处理、一级处理、二级处理、深度处理、污泥处理及污泥处置等几部分。预处理典型流程：粗格栅 提升泵 细格栅 沉砂池。预处理目标：去除污水中大部分漂浮物及砂砾并为污水进入后续构筑物提供所需水头。第8页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要一级处理典型流程：初沉池目标：去除污

6、水中部分悬浮物，同时附带去除部分BOD5等。（SS去除率50%，BOD5去除率25%30%）二级处理典型流程：生化池 二沉池。目标：去除污水中的BOD5、COD、 SS 、N、P二级处理主要为生物处理，方法较多，常用的有常规（普通）活性污泥法、氧化沟、A/O、A2/O、SBR、AB法等，也是工艺选择比较的主要内容。第9页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要深度处理典型流程：混凝反应 沉淀（气浮） 过滤 消毒目标：进一步去除污水中SS、BOD5及其他。便于回用。污泥处理典型流程：污泥浓缩 污泥消化 污泥脱水。目标：污泥减量、稳定及无害化，便于污泥运输及最终处置。当污水厂采用延时曝气、氧化沟等并

7、进行了污泥好氧稳定时，污泥可不消化。第10页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要污泥处置典型流程：农用、填埋、焚烧等目标：污泥最终处置。农用时应达到农用污泥中污染物控制标准GB4284要求。第11页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要厂址选择城市污水处理厂厂址与城市的排水系统和城市总体规划密切相关，厂址在城市总体规划和排水专项规划中已经明确，如无特殊情况，最终采用的厂址应符合规划要求，但在城市污水处理厂总体设计时还需要结合建厂条件进行调查研究和技术经济比较，综合考虑确定。一般厂址选择原则如下：宜设在城镇水体下游。污水处理厂出水排入水体时，应对水体上、下游水源或其他水用途影响最小。应尽量靠近

8、污水排放点，以缩短排水管道，节省投资。厂址处又扩建的可能，以适应将来城市发展的需要。厂址应不受洪水威胁，当必须建在受洪水威胁地区时应采取相应的防洪措施。厂址处工程地质应良好，拆迁少，以降低工程造价。第12页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要总平面布置污水处理厂总平面布置应因地制宜进行。布置内容包括污水处理构筑物，办公、化验及其他辅助建筑物，各类管（渠）道、电缆及道路、绿化等。其一般布置原则如下：厂区功能分区明确，一般分为厂前区、污水区、污泥区、辅助性生产建筑区。其中厂前区应布置在城市常年主导风向的上风向，各区之间相对独立并考虑污水进、出处理厂方便、短捷，工艺流程顺畅等。厂区建筑物风格统一，

9、布置做到美观、协调、有特色。处理构筑物布置应紧凑，能组合的建筑物应尽量组合在一起，以节省占地。对于需要分期建设的污水处理厂，布置上应考虑分期建设内容的合理衔接。是处理构筑物之间连接管（渠）尽量短捷，交通运输方便；宜分设人流及货流大门，保持厂区清洁。第13页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要总平面布置将主要构筑物布置在厂区内工程地质相对较好的区域，节省工程造价。厂区竖向设计应充分利用地形，减少能耗、平衡土方。合理布置厂区内各类管线（沟），避免相互碰撞和干扰。充分考虑绿化面积，创造良好的工作环境，厂区绿化系数不宜小于30%。第14页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要自动控制污水处理厂自动化

10、控制水平应根据污水处理厂的规模及所采用的工艺，从安全可靠、技术先进、操作方便及经济合理的角度出发，结合目前城市污水处理工艺的特点综合考虑。污水处理厂控制的设备主要有各种泵类、阀门、风机、格栅除污设备、沉砂设备、曝气设备、吸刮泥机、污泥浓缩机及污泥消化、脱水设备等。这些设备常常要根据一定的时间顺序和逻辑顺序关系定时开停或根据需要自动调整设备运行工况。根据污水处理厂的工艺特点，一般需要对流量、压力、温度、液位、DO、污水中组分浓度等进行测量，自动控自水平先进、可靠与否首先取决于测量技术是否先进、可靠。第15页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要节能节能应列为污水处理厂设计考虑的重要因素之一。也是

11、判别污水处理厂是否先进的一个重要指标。节能在设计上可从以下几个方面考虑：采用先进的工艺，在保证污水处理厂出水水质的前提下，尽量减少污水处理厂设备总装机容量和使用容量。积极采用节能、高效的设备。平面布置上，尽可能减少连接管线、构筑物等的水头损失，合理布置配电房位置。根据情况采用自动控制。积极进行能量回收（有条件时）。第16页，共44页。城市污水处理厂工程设计纲要注意事项城市污水处理厂建设应与城市排水管网建设同步进行，当污水需要深度处理时，深度处理装置的建设应与回用水管网的建设同步进行。对大、中型污水处理厂，在有条件时，设计前应进行污水处理试验，以便准确地选择工艺参数，优化设计，节省投资。对于需要

12、分期建设的工程，如分期时间间隔不长，工程的办公及其他相关辅助建筑物等可在一期工程时统一设计和建设，以利于节省投资和以后的生产管理。附属建筑物的设置应与当地社会化服务水平相结合。为提高污水处理厂运行的可靠性及灵活性，污水处理构筑物至少应设计成两个系列，并列运行。合理设置处理构筑物的超越管渠。污水处理厂建于寒冷地区时，应考虑冬季的保温和防冻措施。污水处理构筑物宜设计放空管道，以便于检修。第17页，共44页。一、物理处理单元工艺设计1.1 格栅1.1.1 格栅的作用和设置位置（1）格栅的作用：用于去除废水中粗大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保护水泵、阀门、管线（如排泥管道）和其他附属设

13、备（如表面曝气设备、水下搅拌设备等）的正常运行，避免其堵塞、缠绕和破坏。（2）格栅的设置位置：一般情况下，城市污水处理厂格栅宜设置两道，即中格栅和细格栅。中格栅设置于进水泵前，细格栅设在进水泵房和沉砂池之间的渠道上。若上游来水中含大量杂质（如合流制管道）以及后续处理过程中有较多的易堵塞的管道与设备时，宜考虑粗、中、细格栅的设置方案。第18页，共44页。一、物理处理单元工艺设计1.1 格栅1.1.2 设计参数（1）格栅间隙格栅间隙应根据设备和后续处理构筑物的要求确定。粗格栅间隙不宜过大，否则水泵容易堵塞，后续构筑物中出现大量粗大杂质，影响感官，造成设备缠绕、管道堵塞问题；格栅间隙也不宜过小，过小

14、则格栅清污困难，易造成格栅堵塞，损坏格栅。目前城市污水处理厂采用较多的格栅间隙为：细格栅：410mm。如果没有初沉池，细格栅的间隙宜取小值，通常35mm左右。如果有初沉池，细格栅间隙可取10mm左右。第19页，共44页。一、物理处理单元工艺设计1.1 格栅1.1.2 设计参数（1）格栅间隙中格栅：1525mm。粗格栅：40mm以上。（2）过栅流速过栅流速宜控制在0.61.0m/s，过栅流速不能太大，否则将把本应拦截下来的软性栅渣冲走，过栅流速也不能太小，否则会引起栅前渠道内的沉淀。（3）栅前渠道流速栅前渠道流速一般控制在0.40.8m/s，太小容易沉淀。过栅流速小于0.6m/s时，栅前渠道流速

15、可能小于0.4m/s。第20页，共44页。一、物理处理单元工艺设计1.1 格栅1.1.2 设计参数（4）过栅水头损失过栅水头损失一般在0.10.3m，不超过0.5m。（5）栅渣量栅渣量与地区特点、格栅间隙大小、污水流量和下水道系统的类型有关，下列数据可以参考：格栅间隙1625mm，渣量0.10.05m3/103m3；格栅间隙3050mm，渣量0.030.01m3/103m3；栅渣含水率一般为80%左右，容重约为960kg/m3。1.1.3 格栅的设备类型城市污水处理厂目前多采用机械格栅，机械格栅的类型有很多，以下为分类情况：第21页，共44页。格栅分类名称配套设备弧形格栅机高链式格栅机回转式格

16、栅机钢丝绳式格栅机直立式格栅机爬式格栅机鼓形螺旋格栅机阶梯式格栅机移动式格栅机皮带输送机螺旋输送机螺旋压榨机液压压榨机破碎机打包机第22页，共44页。钢丝绳牵引式格栅机第23页，共44页。钢丝绳牵引式粗格栅构造第24页，共44页。高链格栅第25页，共44页。高链格栅第26页，共44页。高链格栅机第27页，共44页。高链格栅构造第28页，共44页。高链格栅工作原理第29页，共44页。第30页，共44页。链条回转式粗格栅第31页，共44页。回转式格栅（粗）第32页，共44页。回转式格栅机（细）第33页，共44页。回转式格栅原理第34页，共44页。弧形格栅第35页，共44页。阶梯式格栅第36页，共4

17、4页。阶梯式格栅原理第37页，共44页。螺旋格栅机第38页，共44页。螺旋格栅第39页，共44页。用于唐家沱、鸡冠石污水厂的大型螺旋格栅机第40页，共44页。一、物理处理单元工艺设计1.1 格栅1.1.3 格栅的设备类型不同类型格栅机的比较：（详下表）第41页，共44页。名称适用范围优点缺点链条回转式多耙格栅机深度不大的中小型格栅，主要清除长纤维、带状物等生活污水中的杂质。构造简单，制造方便，占地小。杂物易进入链条和键轮之间，容易卡住，套筒滚子链造价高。高链格栅机深度较浅的中小型格栅，主要去除生活污水中的杂物、纤维、塑料制品废弃物。链条链轮均在水面上工作，易维修保养只适应浅水渠道，不适应超越耙

18、臂长度的水位，耙臂超长咬合力差，结构复杂。背耙式格栅机深度较浅的中小型格栅，主要去除生活污水中的杂物。耙齿从格栅后插入，除污干净。栅条在整个高度之间不能有固定的连接，由耙齿夹持力维持栅距，刚性较差，适用于浅水渠道钢丝绳式格栅机固定式适用于各种宽度、深度的格栅无水下运动部件，维护检修方便，应用范围广钢丝绳在干湿交替处易腐蚀，需采用不锈钢丝绳，钢丝绳易延伸，温差变化时敏感性强，需经常调整。回转式格栅机适用于细格栅，扒除纤维和生活或工业废水中的细小杂物，适用于深度较浅的小型格栅有自清力，动作可靠，污水中杂物去除率高。ABS的犁形耙齿易老化，当缠绕上棉丝易损坏，个别清理不当的杂物返入栅内，格栅宽度较小，池深较浅。弧形格栅机适用于水浅的渠道中，主要清除头道格栅清除不了的杂物。构造简单，制作方便，动作可靠，容易检修维护占地