Carrousel氧化沟系统设计说明书.docx
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Carrousel氧化沟系统设计说明书
Carrousel氧化沟
系统设计说明书
摘要2
1前言4
2工程概述6
2.1项目简介6
2.2设计依据及规范6
2.3设计原则6
2.4白然资料与城市概况7
2.5设计水量及进出水水质9
2.6污水处理程度10
2.7污水处理厂厂址11
3污水处理厂工艺设计13
3.1工艺设计原则13
3.2污水处理工艺比较13
3.3工艺流程的选择19
3.4污泥处理工艺比较22
3.5污水处理厂工艺流程22
4污水处理构筑物的设计及计算24
4.1中格栅24
4.2污水提升泵房29
4.3细格栅30
4.4平流式沉砂池35
4.5卡鲁赛尔型氧化沟40
4.6二沉池的设计50
4.7紫外线消毒57
4.8计量设施59
5污泥处理处理构筑物的设计计算61
5.1污泥浓缩池的设计61
5.2污泥泵房66
5.3污泥脱水机房67
6污水处理厂总体布置71
6.1污水处理厂平面布置71
6.2污水处理厂高程布置73
7污水处理厂劳动定员错误!
未定义书签。
7.1生产组织1
7.2劳动定员1
7.3人员培训2
8污水处理厂工程技术经济分析2
8.1工程概算2
8.2污水处理成本3
9环境保护、建筑防火和职业安全防护5
9.1环境保护5
9.2建筑防火7
9.3职业安全防护7
10结论8
总结与体会9
致谢11
摘要
近年来,随着崇州市城区的不断发展,城市生活污水产生量急剧增加。
该市拟于崇州市崇阳镇徐渡村兴建崇州城市生活污水处理厂,污水厂总设计规模40000m3/d,一期工程为
0m3/d及40000m3/d的配套设施,采用卡鲁赛尔氧化沟工艺
Carrousel氧化沟系统是在普通Carrousel氧化沟前增加了
一个厌氧区和缺氧区(又称前反硝化区)而形成的一个具有良好除磷脱氮效果的污水处理工艺,它综合了A/O法和氧化沟法的
优点,完成有机污染物去除、硝化反硝化脱氮和除磷。
污水处理工艺流程为:
原污水r粗格栅-提升泵站r细格栅r沉砂池
Carrousel氧化沟二沉池紫外光消毒排放。
处理后出水执行国家GB18918-一级B标准。
关键词:
污水处理厂;卡鲁塞尔氧化沟;脱氮除磷
Abstract
Duringrecentyears,theurbansewageoutputincreaseddramatically,withthecontinuouslydevelopingofChongzhouCity.Tosolvethisproblem,ChongzhouCitydecidedtobuildamunicipalsewagetreatmentplantinXuduvillage,ChongyanTown,ChongzhouCity.Thetotaldesignedtreatmentscaleis4000m3/d,thatofthefirstprojectism3/d,concludingthesupportfacilitiesof4000m3/d.ThewastewatertreatmentprocessisCarrouseOxidationDitch.
CarrouseloxidationDitchsystembasedonCarrouseloxidationdithanincreaseofCarrouseloxidationditchananaerobiczoneandanoxiczone(alsoknownaspre-denitrificationzone),hadagoodeffectofremovingphosphorusandnitrogen.ItcombinestheadvantagesofA/Oandoxidationditchmethod,canremoveorganicpollutants,nitrification,denitrificationandphosphorusremoval.Sewagetreatmentprocess:
rawsewagecoarsegrid^pumpstationfinegridgritchamberCarrouselOxidationDitch7secondarysedimentationtankUVdisinfectiondischarge.Aftertreated,thesewagecouldreachtheofnationalGB18918-GradeBstandard.
Keywords:
Sewagetreatmentplants;CarrouseloxidationDitch;nitrogenandphosphorusremoval
1前言
随着经济的快速发展,人口的迅猛增长,城市污水产生量急剧增加。
人民生活水平的不断提升,对生态环境的要求也日益提高,因此越来越多的城市污水需要经过处理达标后再排放。
在全国乃至世界范围内,正在兴建及待建的污水厂也日益增多。
20世纪90年代以来,中国城市污水治理工作取得了较大进展,建成了一批城市污水处理厂,还有一部分正在建设中。
国家在治理废水方面投入了大量人力和物力。
随着水污染治理工作的发展,城市污水处理技术已取得了一定的进展,涌现出大量新工艺、新设备和新材料,在实际中得到了应用和推广。
为了加强城市污水治理,保护水环境,中央增加了投资力度。
1998年分二批下达的城市污水治理项目达117项,投资约300亿元。
1999年又下达近百亿国家债券资金,支持城市污水处理厂建设。
为了确保污水处理厂建设后的正常运行,国家已明确在水价中增收排污费。
一年多来,全国有上百座城市污水处理厂正在建设,按照“七大流域、三大湖泊和重点沿海城市及其近岸海域要新增城市集中式污水处理能力x104m3/d”和“非农业人口50万以上城市都要建设城市污水处理厂”的目标,在年底前,还有上百座城市污水处理厂正立项要
求建设。
中国现有668个城市中,仅有123个城市有307座不同处理等级的城市污水处理厂,其中城市污水二级处理率10%左右,全国
17000个建制镇,绝大多数没有排水和污水处理设施。
纵观世界各国,排水系统和污水处理率均有一个逐步发展和逐步完善的过程。
国
家提出至中国污水处理率要求达到25%,达到40%,这是根据国家
(包括地方)财力,在各方面作出努力后争取达到的目标。
城市污水主要包括城市生活污水和城市工业废水。
而崇州污水处理厂主要处理的对象是崇州市生活污水。
本设计针对崇州市城镇生活污水的进、出水水质情况,决定采用卡鲁塞尔氧化沟工艺对其进行处
理。
该工艺具有具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、不易发生污泥膨胀、除磷脱氮[效率局、污泥易稳定、能耗省、便于白动化控制等优点。
出水水质达到国家GB18918-一级B标准,对改进水环境质量和提高城镇人民的生活水平起到积极的作用。
2工程概述
2.1项目简介
工程名称:
崇州污水处理厂卡鲁赛尔氧化沟设计
设计规模:
总设计规模40000m3/d,一期工程为0m3/d及
40000m3/d的配套设施。
2.2设计依据及规范
〈〈中华人民共和国水污染防治法》(1996)
〈〈污水综合排放标准》(GB18918-)
〈〈室外排水设计规范》(GB50101-)
〈〈氧化沟设计规程》(CECS112:
)
〈〈城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》(CJJ31-89)
〈〈建筑给水排水设计规范》(GB50015-)
〈〈给水排水工程结构设计规范》(GBJ69-84)
〈〈城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-93
〈〈污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)
〈〈地表水环境质量标准》(GB3838-)
2.3设计原则
污水处理厂设计遵循以下原则:
(1)执行国家关于环境保护的政策,符合国家的有关法规、规范及
标准。
(2)积极稳妥地采用新技术,充分利用国内外的先进技术和设备,以提高行业的装备和技术水平。
(3)功能分区明确,生产、生活、人、物、车流向合理。
(4)规划布置四优先:
工艺流程先进,安全可靠优先;运行管理便利,经济优先;环境绿化、美化优先;有利于排水事业能够持续发展优先。
2.4白然资料与城市概况
2.4.1地形地貌
崇州市境内属山地、丘陵、平原兼有的地貌类型,海拔1000米以上的高中山区占了全市总面积的38.4,低山和丘陵为8.7%,平坝为
52.9%。
地势从东南到西北逐渐升高。
西北部多有海拔米以上的山
峰,海拔最高处为苟家乡境内极西处之大雪塘主峰,达5364米。
丘陵和平原地区的平均海拔高度为560米,最低点为三江镇境内之蒙
渡,海拔高度仅480米。
2.4.2工程地质与水文
全市土壤类型有油沙土、紫色冲积土、灰色冲积土、冲积黄泥土和黄壤等。
市境属岷江流域,主要河流有西河、黑石河、金马河。
西河流经市域16个乡镇,纵贯南北,排灌兼用,为全市农业命脉;黑石河南流经7个乡镇,是外江输水干渠之一;金马河系岷江正流,位于市境之东,系市境届河,市内河流总长达10.2公里。
2.4.3气候气象
崇州属四川盆地亚热带湿润季风气候,四季分明,春秋短,冬
夏长,雨量充沛,日照偏少,无霜期较长。
年平均气温15.9C,最
热月7月平均气温为25C,最冷月1月平均气温为5.4C温差为19.7C。
年平均日照时数为1161.5小时,年平均降雨量1012.4mm,雨日和雨量均为夏多冬少,春季为176.1mm,夏季为588.0mm,秋季218.4mm,冬季为29.9mm。
风向频率以静风最多,占全年的37%;其次是北风,占9%。
年平均风速为1.3m/s。
平均霜日19天,平均无霜期为285天。
年平均雪日3天,且雪量较
小。
主要灾害性天气为连续性阴雨、洪涝、干旱、大风、冰雹、寒潮、霜冻等。
2.4.4城市现状
崇州市(原崇庆县)地处美丽富饶的川西平原,东距成都25公
里,位于天府之国的腹心。
全市面积1090平方公里,平坝区占总面
积的52%,山区占总面积的43%,丘陵区占总面积的5%。
总人口
64.15万人。
市辖25个乡镇。
2.4.5城市总体规划
根据〈〈成都市城市总体规划(一2020)》、〈〈崇州市城市总体规划
(-2020)»,以及其未来发展趋势,城市总体规划如下表:
表2-1规划人口和规划用地规模
2020年
人口
规模
(万人)
用地
规模
(公
顷)
人均
用地
(平方米)
人口
规模
(万人)
用地
规模
(公顷)
人均
用地
(平方米)
人口
规模
(万人)
用地
规模
(公
顷)
人均用地(平方米)
15.0
1667
111
26
2600
100
49.0
4732
97
2.5设计水量及进出水水质
(1)设计水量
总最大设计流量:
Qmax=1.2x400Cm3/d=m3/h=0.56m3/s
一期最大设计流量:
QQ竺2400m3/d100m3/h
2
(2)进水水质
污水处理厂的进水大部分为崇州市崇阳镇徐渡村周边片区的居民
城市生活污水,其余为少量工业废水。
进水水质为:
BOD5=200mg/L
COD=300mg/L
SS=180mg/L
N击N=30mg/L
T-N=40mg/L
T-P=3mg/L
pH=6〜9
(3)出水水质
该城镇污水处理厂排水水质要求达到〈〈污水综合排放标准》
(GB8978—1996)中的一级标准,其出水水质为:
BOD5<20mg/L
Cg60mg/L
SSV20mg/LNH3—N司mg/L
T-N《0mg/LT-PMmg/L
pH=6〜9
2.6污水处理程度
(1)溶解性BOD5的去除率
活注污泥处理系统处理水中的BOD5值是由残存的溶解性BOC5和
非溶解性BOD5二者组成,而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。
活性污泥的净化功能,是去除溶解性BOB。
因此从活性污泥的净化功
能来考虑,应将非溶解性的BOC5从处理水的总BOC5值中减去。
一般
情况下,城镇生活污水中溶解性悬浮物占总悬浮物的70%。
本设计中
取70%,即
VSS=TSSx70%=180x70%=126mg/L
处理水中非溶解性BOD5值可用下列公式求得:
Si1.42(VSS/TSS)TSS(1e0.235)
1.42(126/180)180(1e0235)
10.32mg/L
处理水中溶解性BOD5为20-10.32=9.68(mg/L)
溶解性BOD5的去除率为:
2009.68100%95.16%
200
(2)CODCr的去除率
CODCr的去除率:
30060100%80%
300
(3)SS的去除率
SS的去除率:
18020100%88.88%
180
(4)NH3—N的去除率
NH3—N的去除率:
3^-8100%73.33%
30
(5)T-N的去除率
T-N的去除率:
他笠100%50%
40
2.7污水处理厂厂址
2.7.1污水处理厂厂址选择的原则
城市污水处理厂厂址选择是城市污水处理厂设计的前提,应根据选址条件和要求综合考虑,选出适用的,系统优化的,工程造价低,施工及管理方便的厂址。
具体的说,厂址的选择应当考虑下面几项选择:
(1)污水处理厂应选在成长水体下游,污水处理厂处理后出水排入的河段,应对上下游水源的影响最小。
(2)厂址选择要便于污泥处理与处理。
(3)厂址一般应位于城镇夏季主风向的下风侧,并与城镇、工厂厂区、生活区及农村居民点之间,安环境评价和其它相关要求,保持一定的卫生防护距离。
(4)厂址应有良好的工程地质条件,包括地质、地基承载力和地下水位等因素,可为工程的设计、施工、管理节省造价提供有利条件。
(5)中国耕地少、人口多,选址时应尽量减少拆迁、少占农田和不占良田,使污水厂工程易于实施。
(6)根据城市总体发展规划或工厂与厂区的发展规划,废水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性,必要时留有扩建的余地。
(7)除采用稳定塘等处理工艺外,厂址不宜设在雨季受水淹的地方。
靠近水体的处理厂,要考虑免受洪水及其它白然灾害的威胁。
当污水处理厂有可能污染地下水时应考虑防渗措施。
(8)有良好的交通、运输和水利条件,有利于缩短污水厂建造周期和污水厂的日常管理。
(9)如有可能,选择在有适当坡度的位置,以有利于处理构筑物高程布置,减少土方工程量。
2.7.2污水处理厂选址
该市的地形地势是从东南到西北逐渐升高,西河、金马河及黑石
河等3条主要河流同市境内180多条大小支流相联结,在全市构成
水道网,至新津县境内汇入岷江,风向频率以静风最多,占全年的
37%;其次是北风,占9%。
年平均风速为1.3m/s,并根据城市总体规划、污水管网的布局、污水的走向及处理后污水的出路,确定污水
处理厂厂址选定崇州市崇阳镇徐渡村。
该厂址周围500m的范围内,
无工厂和生活区,厂区地势相对受纳水体较高,不易被水淹,交通便利,利于运输,回填土方量小,能够节省工程投资。
3污水处理厂工艺设计
3.1工艺设计原则
(1)选择污水处理工艺,首先应考虑处理工艺的实际效果,使处理工艺的去除效果满足污水处理的要求,使污水处理工程出水水质达到国家排放标准。
(2)在国家GB18918-一级B标准,除了对CODcr、BOD5、SS提出更严格的要求外,还提高了对脱氮除磷的效果,同时在选择污水处理工艺时,还要考虑工艺的可靠性、稳定性。
(3)在保证达标前提下,则应考虑工艺的经济指标,投资少、运行费用低是该工艺选择的重点。
(4)占地少,工艺流程短,运行管理方便亦是选择工艺时应注意的问题,选择的设备必须质量优、较先进、运行稳定、维修方便,具有良好的性价比。
3.2污水处理工艺比较
根据〈〈城市污水处理及污染防治技术政策》,中小型污水处理厂常采用工艺,有氧化沟法、SBR法、AB法和生物滤池法等技术,也可选
用常规活性污泥法。
本城市污水处理厂的方案,既要考虑有效去除BOD5又要适当去
除N,故可选择三种典型的工艺流程,有三种可供选择的工艺:
(1)
间歇式活性污泥法(SBR工艺);
(2)氧化沟工艺;(3)好氧一缺氧(Ai/O)脱氮工艺。
以下是三种工艺流程的比较:
(1)SBR工艺
SBR是序批间歇式活性污泥法的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。
其工艺流程图如图3-1所示。
鼓号机
原污「预处E配水Lsbr反L出
图3-1传统SBR工艺流程简图
SBR工艺的一个完整的操作过程,亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括五个阶段:
①进水期;②反应期;③沉淀期;④排水排泥期;⑤闲置期。
SBR的运行工况以间歇操作为特征。
五个工
序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行,因此省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。
在处理过程中,周而复始地循环这种操作周期,以实现污水处理的目的。
SBR工艺的优点如下:
a.工艺流程简单,运转灵活,基建费用低;
b.处理效果好,出水可靠;
c.具有较好的脱氮除磷效果;
d.污泥沉降性能良好;
f.对水质水量变化的适应性强。
SBR工艺的缺点如下:
a.反应器容积利用率低;
b.水头损失大;
c.不连续的出水,要求后续构筑物容积较大,有足够的接受能力;
d.峰值需氧量局;
e.设备利用率低;
f.管理人员技术素质要求较高。
对于小型污水处理厂而言,SBR是一种系统简单、投资节省、处
理效果较好的工艺,可是它用于大型污水处理厂就不太适合了。
因为大型污水处理厂的进水量大,需要设计多个SBR反应池进行并联运
行,个数增多,必定使操作管理变得复杂,运行费用也会提高。
而且由于SBR法是一种设备利用率低的处理工艺,用于大型污水处理厂时,基建费用也高。
(2)氧化沟工艺
氧化沟又称循环混合式活性污泥法。
一般采用延时曝气,同时具有去除BOB和脱氮的功能,它采用机械曝气,一般不设初沉池和污
泥消化池。
氧化沟处理效率为:
BOD5和SS均为95%以上,总氮为
70%〜80%。
氧化沟具有工艺流程短,处理效率高。
出水水质稳定,运行管理简单等优点。
但占地面积过大。
在流态上,氧化沟介于完全混合与推流之间。
污水在沟内的流速v平均为0.4m/s,氧化沟总长为L,
当L为100~500m时,污水完成一个循环所需时间约为4~20min,
如水力停留时间定为24h,则在整个停留时间要做72〜360次循环。
能够认为在氧化沟内混合液的水只是几近一致的,从这个意义来说,氧化沟内的流态是完全混合式的。
可是又具有某些推流式的特征,如在曝气装置的下游,溶解氧浓度从高向低变动,甚至可能出现缺氧段。
氧化沟的这种独特的水流状态,有利于活性污泥的生物凝聚作用,而且能够将其区分为富氧区、缺氧区,用以进行硝化和反硝化,取得脱氮的效应。
常见的氧化沟系统由卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池交替工作氧化沟。
氧化沟工艺流程见图3-2所示:
原污i
预处
—A
氧化;
f
沉淀
―►
出
图3-2氧化沟工艺流程简图
普通卡鲁赛尔氧化沟处理污水的原理如下:
氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。
在充分掺氧的条件下,微生物得到足够的溶解氧来去除BOD;同时,氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐,此时,混合液处于有氧状态。
在曝气机下游,水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态,水流维持在最小流速,保证活性污泥处于悬浮
状态。
微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧,直到DO值降为零,混
合液呈缺氧状态。
经过缺氧区的反硝化作用,混合液进入有氧区,完成一次循环。
该系统中,BOD降解是一个连续过程,硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。
由于结构的限制,这种氧化沟虽然能够有效去除BOD,但脱氮除磷的能力有限。
氧化沟的主要优点如下:
a.氧化沟的流态在整体上是完全混合的,而局部又具有推流特性,使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体,提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果;另外,其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的。
b.处理效果稳定,出水水质好,并可实现脱氮。
c.污泥厂量少,污泥性质稳定。
d.能承受水量、水质冲击负荷,对高浓度工业废水有很大的稀释能力。
氧化沟的缺点如下:
a.单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低,需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。
b.虽然污泥产量少,耐冲击负荷,可是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的,且要求处理构筑物内水深要浅,而这又决定了在处理相同水质、水量污水的情况下,该工艺是最占土地的,也即增加了基建费用。
(3)好氧一缺氧(Ai/O)脱氮工艺
好氧一缺氧(A1/Q)脱氮工艺的基本原理:
污水在好氧条件下使含氮有机物被细菌分解为氨,然后在好氧白养型亚硝化细菌的作用下进一步转化为亚硝酸盐,再经好氧白养型硝化细菌作用转化为硝酸盐,至此完成了硝化反应;在缺氧条件下,兼性异氧细菌利用或部分利用污水中原有的有机物碳源为电子供体,以硝酸盐替代分子氧作电子受体,进行无氧呼吸,分解有机质,同时,将硝酸盐中氮还原为气态氮,至此完成了反硝化反应。
Ai/q工艺不但
能取得比较满意的脱氮效果,而且经过上述缺氧一好氧循环操作,同时可取得高的CQD和BQD的去除率。
Ai/Q的工艺特点:
a.Ai/Q工艺同时去除有机物和氮,流程简单,构筑物少,只有一个污泥回流系统和混合液回流系统,节省基建费用;
b.反硝化缺氧池一般无需外加有机碳源,降低了运行费用;
c.因为好氧池在缺氧池后,可使反硝化残留的有机物得到了进一步去除,提高了出水水质;
d.缺氧池中污水的有机物被反硝化细菌所利用,减轻了其它好氧池的有机物负荷,同时缺氧池中反硝化产生的碱度可补充好氧池中硝化需要的碱度;
e.脱氮效果较高,一般氮的去除率约为60%~85%。
三种工艺经过比较,氧化沟除了具有Ai/O的效果外,还具有如下
特点:
a.具有独特的水力流动特点,有利于活性污泥的生物凝聚作用,而且能够将其工作区分为富氧区,缺氧区,用以进行硝化和反硝化作用,取得脱氮效果。
b.不设初沉池,有机性悬浮物在氧化沟内能
达到好氧稳定的程度。
c.BOD负荷低,使氧化沟具有对水温、水质、水量的变动有较强的适应性,污泥产率低,勿需进行硝化处理。
d.脱
氮效果还能进一步提高。
e.电耗较小,运行费用低。
因此本设计选择
氧化沟处理工艺。
3.3工艺流程的选择
氧化沟可分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。
连续工作
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- Carrousel 氧化 系统 设计 说明书