污水处理厂工艺设计流程设计计算

1、 1 概述1.1 设计依据本设计采用的主要规格和标准：城市污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）二次排放标准室外排水设计规范（1997年版）（GBJ 14-87）给排水工程概算与经济评价手册1.2 设计任务书（附）2 原水量水质及处理要求2.1 原水量和水质Q=60000m 3 /dBOD 5 =190mg/L COD=360mg/L SS=200mg/LNH 3 -N=45mg/L TP=5mg/L2.2 加工要求污水排放要求 执行城市污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）二级排放标准：BOD 5 30mg/L COD100mg/L SS30mg/LNH 3 -N

2、25(30)mg/L TP3mg/L3 污水处理工艺的选择该污水处理厂水质符合城市污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）二级排放标准，其污染物最高内容排放浓度为：BOD 530mg /L； COD100mg/L； SS30mg/L； NH 3 -N25(30) mg/L；总磷3mg/L。城市污水中的主要污染物是易生物降解的有机污染物，因此常采用二级生物处理进行处理。二级生物处理的方法很多，主要分为两类：一类是活性污泥法，主要包括传统活性污泥法、吸附再生活性污泥法、全混合活性污泥法、延迟活性污泥法等。 （氧化沟）、AB工艺、A/O工艺、A 2 /O工艺、SBR工艺等。另一类是生物膜

3、法，主要包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法等工艺。任何工艺都有自己的特点和使用条件。活性污泥法目前应用比较广泛，有比较多的实用参考数据。在此过程中，微生物在处理单元中以悬浮状态存在，因此与污水充分混合接触，无堵塞，对进水有机物浓度的适应范围大。总则认为BOD 5在150-400 mg/L之间，都有很好的处理效果。然而，传统的活性污泥处理工艺已难以满足日益增长的多功能、高效、稳定性和经济合理性要求。特别是1990年代以来，随着水体富营养化的加剧，我国明确制定了严格的氨氮和硝态氮排放标准，使各种具有除磷反硝化功能的污水处理工艺：如A/O工艺、A2/O工艺、SBR工艺、氧化沟等污水处理工艺已经深

4、入，成为当今污水处理工艺的主流。的BOD 5是190约mg/L，要求出水BOD 5低于30mg/L。在出水水质中， 不仅对COD、BOD 5 、SS的去除率有更高的要求，而且对氮、磷的要求也进一步提高。结合具体情况，选择了两种脱氮除磷效果较好的污水处理工艺。过程 - 中国社会科学院工程采用该工艺与卡鲁苏尔氧化沟工艺进行方案的技术经济比较。4 污水处理工艺方案的比较与选择4.1 卡鲁苏尔氧化沟工艺（方案一）氧化沟于1950年代由荷兰巴斯韦尔开发，随后迅速在欧洲和北美普及。 1980年代中期，我国部分地区还建设了氧化沟污水处理工程。近年来，该处理厂的规模也发展到日处理工业废水和城市污水上万立方米的

5、大中型污水处理项目。氧化沟之所以能在近几年得到快速发展，是因为它具有管理简单、运行稳定、工艺简单、耐冲击负荷、处理效果好等优点。特别是氧化沟具有特殊的水流混合特性，氧化沟的优点是曝气装置只设在某些断面，在曝气器下游段附近水流搅动剧烈，溶解氧浓度高。即使在缺氧地区，这种水流变化的特性也能引起硝化反硝化，达到生物反硝化的目的。因此，氧化沟法对NH 3 -N处理有很好的效果。同时，由于厌氧菌和好氧菌的存在，对污水中的磷也有一定的去除率。根据氧化沟结构和运行方式的不同，最常用的有“卡鲁塞尔式氧化沟”、“欧巴尔式氧化沟”、“综合氧化沟”和“交替氧化沟”。 Carrousel氧化沟自动化程度要求高，而Or

6、abal氧化沟较浅，占地面积大。本报告选择卡鲁塞尔氧化沟作为比较方案之一。本设计采用卡鲁塞尔氧化沟工艺。该过程的处理流程图如下图4-1所示：污水中格栅提升泵房细格栅曝气沉砂池厌氧池Carrousel氧化沟二沉池接触池排水浓缩池贮泥池脱水图4-1 卡鲁塞尔氧化沟工艺流程图4.1.1 污水处理系统设计计算4.1.1.1进水闸井设计进水闸井单独设置，为钢筋混凝土结构。设置门井，门的有效面积为1.8m 2 ，其具体尺寸为1.21.5m，有效尺寸为1.2m1.5m4.5m。设置一个矩形门。污水厂正常运行时开启，后续构筑物发生事故维修时，关闭或全部关闭某个闸门，使污水通过溢流管流出污水处理厂。4.1.1.

7、2网格的设计与计算其计算图如图4-2所示(1)格子间隙数：设置格子前方水深h=0.5m，通过格子的速度v=0.9m/s，格子间隙宽度b=0.02m，格子倾角60 ，建议网罩数量为2个，1个备用，1个使用。=68个(2)格栅宽度:设栅条宽度S=0.01m,B=S(n-1)+bn=0.01(68-1)+0.0268=2.032.00m(3)进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠道宽B1=1.60m,其渐宽部分的展开角20（入口通道流速为0.82m/s），=0.56m(4)栅槽与出水渠道连接处渐窄部分的长度： EMBED Equation.3 =0.28m(5)通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面

8、（=2.42, =3),= = =0.103m (6)栅后槽总高度：设栅前渠道超高=0.3m,=0.5+0.103+0.30.9m(7)栅槽总长度： =2.8m(8) 日筛渣量：当栅距为20mm时，筛渣量设定为每1000m 3污水0.07m 3 。=m 3 /d0.2 m 3 /d应使用机械清洁。图4-2网格计算示意图4.1.1.3精细光栅设计计算其计算图如图4-2所示(1)格子间隙数：设置格子前方水深h=0.5m，通过格子的速度v=0.9m/s，格子间隙宽度b=0.006m，格子倾角=60 0 ，网格数为 2。=109个(2)格栅宽度：设栅条宽度S=0.01m,B=S(n-1)+bn=0.0

9、1(109-1)+0.006109=1.731.75m(3)进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠道宽B1=1.6m,其渐宽部分的展开角=20 （入口通道流速为0.82m/s），=0.22m(4)栅槽与出水渠道连接处渐窄部分的长度： EMBED Equation.3 =0.11m(5)通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面（=2.42, =3),= = =0.51m (6)栅后槽总高度：设栅前渠道超高=0.3m, EMBED Equation.3 =0.5+0.3+0.511.3m(7)格子槽总长度：=2.41m(8) 日筛渣量：当格栅间隙为6mm时，筛渣量设定为每1000m 3污水0.07m

10、 3 。=m 3 /d0.2 m 3 /d应使用机械清洁。4.1.1.4加气沉砂池设计计算曝气沉砂池的设计是为污水的后处理做准备。建议设置两套沉砂池，一套备用，一套备用。其计算图如图4-3所示。具体计算过程如下：(1) 池的总有效体积：设置t=2min，V= t60=0.652260=78 m 3(2)水流截面积：一个=9.31m2沉砂池设两格，有效水深为2.00m，单格的宽度为2.4m。(3)池长：L= =8.38m，取L=8.5m(4)每个沉砂池沉砂池容量：=0.61.08.5=5.1 m 3(5)每个沉砂池的实际沉砂量：设定含砂量为20 m 3 /10 6 m 3污水，每两天排放一次。=

11、1.135.1 m 3（6）每小时所需风量：设置曝气管浸水深度为2.5m，查表发现水池单位长度所需风量为28m 3 / (mh),q=288.5(1+15%)2=547.4 m 3在公式中 (1+15%) 是考虑进口条件而增加的池长度。图4-3加气沉砂池计算示意图4.1.1.5厌氧池设计计算4.1.1.5.1设计参数设计流量为60,000 m 3 /d，两个区块的设计流量均为30,000 m 3 /d。水力停留时间：H。污泥浓度：=3000mg/L污泥回流液浓度：=10000 毫克/升4.1.1.5.2设计计算(1)厌氧池容积：=300002/24= 2500 m 3(2)厌氧池尺寸：取水深=

12、5，则厌氧池面积：= 500米2 。厌氧罐直径：= = 25 米。考虑超高0.3，水池总高度=5.3m。(3)污泥回流计算回流比的计算：=0.42污泥回流：=0.4230000= 12600 m 3 /d4.1.1.6 Carrousel氧化沟设计计算氧化沟又称循环曝气池，是一种活性污泥工艺。氧化沟计算图见图4-4 。本设计采用转盘式氧化沟，一共有两组。每组设计如下：图4-4 Carrousel氧化沟计算示意图4.1.1.6.1设计参数设计流量Q=30000m 3 /d 设计进水水质BOD 5 =190mg/L； COD=360mg/L； SS=200mg/L； NH 3 -N=45mg/L；

13、污水温度25c、设计出水水质BOD 5 30mg/L； COD100mg/L； SS30mg/L； NH 3 -N25(30)mg/L；总磷3mg/L。污泥产率系数Y=0.55；污泥浓度（MLSS）X=4000mg/L；挥发性污泥浓度（MLVSS）X V =2800mg/L；污泥龄=30d；内源性代谢系数K d =0.055。4.1.1.6.2设计计算(1) 去除 BOD氧化沟出水溶解 BOD 浓度 S。为了保证沉淀池出水的BOD浓度Se30mg/L，必须控制溶解的BOD浓度S 2 ，因为沉淀池出水的VSS也是BOD浓度的一个组成部分。S=S e -S 1S 1为沉淀池出水由VSS组成的BOD

14、浓度。S 1 =1.42(VSS/TSS)TSS(1-e) =1.420.720(1-e)=13.59 (mg/L)S=20-13.59=6.41(mg/L)好氧区容积V1。好氧区容积计算采用动力学计算方法。V1= 10247立方米_好氧区的水力停留时间：t= =8.20h剩余污泥量XX= 2096 (公斤/天)每 1kg BOD 产生的干污泥量5 =0.499 ( kgD S /kgBOD 5 )。(2)脱氮被氧化的氨氮量N 1 。氧化沟产生的剩余污泥含氮量为12.4%，因此用于生物合成的总氮为：N 0 =3.82(mg/L)需要氧化的氨氮量N1=进水TKN-出水NH3-N-生物合成所需要的

15、氨N。N1=45-15-3.82=26.18(mg/L)脱氮量NR=进水TKN-出水TN-生物合成所需要的氨N=45-20-3.82=21.18(mg/L)脱氮所需要的容积V2脱硝率qdn(t)= qdn(20)1.08(T-20)=0.0351.08(14-20)=0.022kg脱氮所需要的容积:V2=10315 m3脱氮水力停留时间:=8.25 h氧化沟总体积V及停留时间t:V=V1+V2=10247+10315=20562m3t=V/Q=16.45 h校核污泥负荷=0.083(3)氧化沟尺寸：取氧化沟有效水深为5m，超高为1m，氧化沟深6m。氧化沟面积为A= 20562 /5= 4112

16、.4米2单沟宽10m，中隔墙宽0.25m。那么弯曲部分的面积为：A 1 = =965.63m 2直线段面积：A 2 = = 4112.4 -965.63= 3146.77 m 2单槽直线长度：L= = = 78.67米，走79米。进出水管：污泥回流率R=63.4%，进出水管流量为：Q 1 = =1.634 30000 m 3 /d= 0.568 m 3 /s，管道流速为1.0小姐。然后是管道的过水段：A= = = 0.568 m 2管径d= 0.850 m ，取管径850 mm。检查管道流量：v= =0.94m(4)需氧量实际需氧量：AOR=D 1 -D 2 -D 3 +D 4 -D 5去除

17、BOD 5需氧量：D 1 = =7754.03(kg/d) (其中=0.52, =0.12)剩余污泥需氧量：D 2 = =1131.64(kg/d)NH 3 -N耗氧量：D3 = _=454.57(kg/d) （0.124为污泥含氮率）去除NH3-N的需氧量：D4=4.6（TKN-出水NH3-N）Q/1000=3450(kg/d)脱氮产氧量：D5=2.86脱氮量=1514.37(kg/d)AOR= D1-D2-D3+D4-D5=8103.45(kg/d)考虑安全系数1. 2，则AOR=8103.451.2=11344.83(kg/d)去除每1kgBOD5需氧量=2.95 (kgO 2 /kgB

18、OD 5 )标准状态下的需氧量 SORSOR=(C S(20) 20C 氧饱和度，取 9.17 mg/L；T=25C；C S(T) 25C 氧饱和度，取8.38mg/L； C溶解氧浓度，取2mg/L； =0.85； =0.95； =0.909)SOR= =20764.89(kg/d)每1kg BOD去除5需氧量=5.41（kgO 2 /kgBOD 5 ）曝气设备的选择：设置两台倒伞形表面曝气机，参数如下：叶轮直径：4000mm；叶轮转速：28R/min；浸入深度：1m；电机功率：210KW；增氧量：2.1kgO 2 /(kWh)。4.1.1.7 二沉池设计计算其计算图如图4-5所示4.1.1.

19、7.1设计参数=652L/s=2347.2 /h；氧化沟悬浮物浓度=4000mg/L；二沉池底流生物固体浓度=10000mg/L；污泥返还率R=63.4%。4.1.1.7.2设计计算(1) 沉淀部分水面面积根据生物处理段的特点，二沉池的表面负荷选择为q=0.9m/(m 2 h)，设置二个二沉池。(米2 )(2)水池直径(m)，取=40m。(3) 检查固载=141.18 公斤/（米d) (符合要求)(4) 沉淀部分的有效水深将沉淀时间设置为 2.5 小时。0.92.5=2.25（米）(5) 污泥面积体积=1945.2 (m 3 )(6) 污泥区高度污泥桶高度。设池底径向坡度为0.05，污泥斗底径

20、=1.6m，上径=4.0m，倾角为60，则：=60=60=2.1(m)=13.72(m3)圆锥体高度= = =0.9（米）= =418.25(m 3 )竖剖面污泥部分高度= = =1.16（米）污泥区高度=2.1+0.9+1.16=4.16(m)沉淀池总高度设置超高=0.3m，缓冲高度=0.5m。但是=0.3+2.25+0.5+4.16=7.21m取=7.2米4.1.1.8 联系池设计计算使用挡板式接触反应池。其计算图如图 4-5 所示。图4-5 二沉池设计计算图4.1.1.8.1 设计参数水力停留时间：t=30min平均水深： =2.4m。分区间隔：b=1.5m。底部坡度：3%泥浆管直径：D

21、N=200mm。4.1.1.8.2 设计计算接触细胞体积：0.6523060=1174 m 3水流速度：小姐表面积：米2走廊总宽度：如果分区数为10，则走廊总宽度为B=11b=111.5=16.5m。接触电池长度：= 29.6m 取 30m。水头损失，取0.4m。4.2 CASS流程（方案二）4.2.1 CASS工艺特点1、该工艺的建设成本低。与传统的活性污泥法相比，省去了初沉池、二沉池和污泥回流设备。工艺流程简单，建设成本可节省10%25%。它可以减少 20% 到 35%。2、节省运营成本。由于曝气是周期性的，重新开始曝气时，氧气浓度梯度大，传递效率高，节能效果显着，可节约运行成本10%25

22、%。此外，本项目采用水下曝气器代替传统鼓风机进行曝气，消除了噪声污染。3、有机物去除率高，出水水质好。4、管理简单，运行可靠，可有效防止污泥膨胀。与传统的SBR工艺相比，CASS最大的特点是增加了生物选择区，连续进水（沉降和排水期连续进水），没有明显标示的反应阶段和闲置阶段。设置生物选择区的主要目的是使系统选择好的絮凝生物。5、污泥产量低，性质稳定。4.2.2 CASS工艺设计与计算CASS工艺的设计源材料与氧化沟的设计源材料相同。并且该工艺中的中格栅、污水提升泵房、细格栅和曝气沉砂池的设计与方案一相同。方案二的污泥处理系统的计算也与方案一相同，此处不再重复计算。本设计中的 CASS 反应池分

23、为两组，每组四个池。每组处理流量为25000m 3 /d。这里只进行 CASS 工艺的设计计算。计算如图 5-7 所示。其具体计算如下：1、曝气时间设置混合液污泥浓度=2500mg/L，污泥负荷=0.1kgBOD 5 /kgMLSS，注水比=0.24，曝气时间为：= =3.74(h)2、沉淀时间当污泥浓度小于3000mg/L时，污泥界面的沉降速度为：式中，为污水温度。设置污水温度=10，污泥界面沉降速度：=7.410 4 102500 -1.7 =1.24(m/h)设置曝气池深度=5m，缓冲层高度为m，沉降时间为：= =1.371.5(h)3. 运行周期设置排水时间=0.5h，运行周期=4+1.5+0.5=6(h)每天的周期数：=44、曝气池容积 曝气池数量=4，每个曝气池容积：= =6510 (米3 )5、审核出水溶解度BOD 5根据设计出水水质，出水溶解度BOD 5应小于10.55mg/L。本设计中的水溶性 BOD 5 ：= =5.6 （毫克/升）计算结果符合设计要求。6、计算剩余污泥量活性污泥自氧化系数：= =0.041残留生物污泥：在式中出水溶解度BOD 5 ; 二沉池出水总BOD 5 ，