10万吨污水处理厂设计说明书氧化沟法精选.docx

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10万吨污水处理厂设计说明书氧化沟法精选

水污染控制工程

设计说明书

姓名：

学号：

班级：

指导老师：

2019年3月24日

1、概述

1.1课程设计目的

1.通过污水处理厂课程设计，巩固学习成果，加深对《水污染控制工程》课程内容的学习与理解，使学生学习使用规范、手册与文献资料，进一步掌握设计原则、方法等步骤，达到巩固、消化课程的主要内容的目的；

2.锻炼独立工作能力，对污水处理厂的主体构筑物、辅助设施、计量设备及污水厂总体规划、管道系统做到一般的技术设计深度，培养和提高计算能力、设计和绘图水平；

3.在教师指导下，基本能独立完成一个中、小型污水处理厂工艺设计，锻炼和提高学生分析及解决工程问题的能力。

1.2课题名称

10万m3/d城市污水处理工程初步设计。

1.3课题要求

某城市位于湖北地区，该地区夏季主导风向为东南风，近期（2020年）设计人口为75万人，远期（2025年）设计人口为150万人，污水排放量标准为200L/（人·日）。

城市污水水质：

BOD5＝170mg/L，SS=180mg/L，COD＝380mg/L，TN=40mg/L，TKN=32mg/L，TP=5mg/L，当地最高水温为30℃，,

。

拟建一座城市污水处理厂，污水厂地形平坦，地基良好，设计标高为26.00米，地下水为标高为20.00米。

城市污水总管从污水厂南面进入，干管终点水面标高为21.00米。

污水经处理后，外排废水能达到城市污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B排放标准（COD≤60mg/L、BOD≤20mg/L、SS≤20mg/L、NH3-N≤8mg/L、TP≤1mg/L）。

污水厂北面500米处有一条河流，最高洪水位为24.00米，常水位为20.00米，是该污水处理厂出水的接纳水体。

1.4设计任务

根据所给资料，综合运用所学的基础、专业基础和专业知识，设计污水处理厂，处理系统出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级B标准。

设计规模要求按近期计算，预留远期面积，用虚线画出。

1.确定污水处理方法和工艺流程；

2.选择各种处理构筑物形式，并进行工艺设计计算（计算书中附计算草图）；

3.估算各辅助构筑物的平面尺寸；

4.进行污水厂平面布置和高程布置。

1.5设计说明书正文内容

1.城市污水处理概述

2.设计原则、范围与依据

3.工艺流程设计

3.1污水处理工艺方案比较

选2个工艺流程进行经济技术比较，如：

可将传统活性污泥法与氧化沟、SBR等进行比较，

3.2主要污水处理构筑物选型及设计参数

介绍各种处理单元的池型、主要设备、主要设计参数。

对于沉砂池、沉淀池、曝气池（推流式与完全混合式曝气池）要进行池型选型说明（比较优缺点，说明你选用某种池型的原因）

3.3污水处理辅助构筑物设计

3.4污水处理厂平面布置设计

3.5污水处理厂高程布置设计

3.6设计计算（设计计算见设计计算书，说明书中只列出计算结果）

污水处理厂主要构筑物设计计算、高程计算。

1.6设计成果要求

1.设计说明书1份1（1.2~1.6万字，含概述、设计原则、范围与依据、污水处理工艺方案比较、构筑物选型及主要设计参数、污水厂的平面布置、高程布置及设计的心得体会等，用A4纸打印）

2.设计计算书1份（污水处理构筑物的设计计算、高程计算、草图，用学校信纸抄写，要有封面，并订好）

3.污水处理厂总平面图1张（1号图，1∶800，CAD制图）；

4.污水处理厂高程图1张（1号图，横向1∶800，纵向1：

50，CAD制图）；

图纸要求：

布置合理、按绘图规定制图。

1.7计划进度

1．2015-12-28，布置任务，收集相关设计参考资料；

2．2015-12-28~2015-12-31，进行污水处理方案经济技术比较，确定污水处理流程，进行污水处理单元构筑物的选型，并进行污水处理厂平面布置，绘制平面布置图；

3．2016-1-4~2016-1-7，根据平面布置图进行污水处理厂的高程计算、高程布置和高程流程图的CAD图纸绘制；

4．2016-1-8~2016-1-10，按设计说明书和计算书要求编写设计说明书（按学校统一要求编写，用A4纸打印）和设计计算书（用学校信纸抄写）。

2、设计原则、范围与依据

2.1设计原则

（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；有利于排水事业可以持续发展优先。

2.2设计范围

本设计范围为对污水处理厂厂内的污水处理构筑物、污泥处理构筑物及必要的附属建筑进行工艺及总图的初步设计。

2.3设计依据

（1）设计任务书及相关原始数据

（2）有关自然条件的资料：

本地区气象特征资料、历史数据；水文资料；水文地质资料；地质资料。

（3）有关地形资料：

污水处理工程所处地段的地形图及室外给水排水管网和总排放口位置的地形图。

（4）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）

2.4工程规模和处理水质要求

工程规模：

设计要求的每日最大污水处理量为100000m3/d。

处理后的水质要达能达到城市污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B排放标准（COD≤60mg/L、BOD≤20mg/L、SS≤20mg/L、NH3-N≤8mg/L、TP≤1mg/L）。

2.5水量的确定

生活污水量Q:

Q=500000×200L/d=100000m3/d

取污水流量变化系数Kz=1.30，所以,

设计最大流量Qmax=1.30×100000=130000m3/d=1.50m3/s

2.6水质的确定

根据《污水综合排放标准》城镇二级污水处理厂排放标准如下；

SS=20mg/L,BOD5=20mg/L,CODcr=60mg/L,TP=0.5mg/L

根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B类标准如下:

BOD5=20mg/L,CODcr=60mg/L,SS=20mg/L,TN=20mg/L,TP=1mg/L

所以，得到污水处理厂的进、出水水质见表1-1。

表1-1出水水质表

污染物种类

SSmg/L

BOD5mg/L

CODcrmg/L

TNmg/L

TPmg/L

进水水质

出水水质

处理程度

290

20

93%

230

20

91%

470

60

87%

40

20

50%

5

1

80%

2.7城市污水处理工程的厂址选择

（1）应与选定的污水处理工艺相适应。

（2）厂址必须位于集中给水水源的下游，并应设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主风向的下风向。

为保证卫生要求，厂址应与城镇、工厂厂区、生活区及农村居民点保持约300m以上的距离，但也不宜太远，以免增加管道长度，提高造价。

（3）当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时，厂址应考虑与用户靠近，或者便于运输。

当处理水排放时，则应与受纳水体靠近。

（4）厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处。

靠近水体的处理工程，要考虑不受洪水威胁。

厂址尽量设在地质条件较好的地方，以方便施工，降低造价。

（5）要充分利用地形，应选择有适当坡度的地区，以满足污水处理构筑物高程布置的需要，减少土方工程量。

若有可能，宜采用污水不经水泵提升而自流入处理构筑物的方案，以节省动力费用，降低处理成本。

（6）根据城市总体发展规划，污水处理工程厂址的选择应考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。

3、工艺流程设计

3.1工艺流程的比较

根据《城市污水处理及污染防治技术政策》，日处理能力在10至20万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺。

本市污水处理厂方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除NH3-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—缺氧（A/O）脱氮工艺。

各种工艺都有其独特的方面，一般根据具体情况而定。

主要特点如下：

①SBR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水处理技术，又称序批式活性污泥法。

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，所以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

。

优点如下：

1）工艺流程简单，运转灵活，基建费用低；

2）处理效果好，出水可靠；

3）具有较好的脱氮除磷效果；

4）污泥沉降性能良好；

5）对水质水量变化的适应性强。

缺点如下：

1）反应器容积率低；

2）水头损失大；

3）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；

4）峰值需要量高；

5）设备利用率低；

6）管理人员技术素质要求较高。

②A/O工艺

AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A（Anacrobic）是厌氧段，用与脱氮除磷；O（Oxic）是好氧段，用于除水中的有机物

。

优点：

1）流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低；

2）反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；

3）曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；

4）A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。

O段的前段采用强曝气，后段减，少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态

。

缺点：

1）由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；

2）若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。

从外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90％。

3）影响因素：

水力停留时间（硝化＞6h，反硝化＜2h）、循环比MLSS（＞3000mg/L）、污泥龄（＞30d）、N/MLSS负荷率（＜0.03）、进水总氮浓度（＜30mg/L）。

③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BOD5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。

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，这种氧化沟虽然可以有效去除BOD，但脱氮除磷的能力有限

。

氧化沟的主要优点如下：

1）氧化沟的液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。

2）处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。

3）污泥厂量少，污泥性质稳定。

4）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：

1）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。

2）虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但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。

3.1.1工艺的比选

根据水质的具体要求，对SBR工艺、氧化沟工艺、A/O工艺进行比选。

氧化沟除了具有A/O的效果外，还具有如下特点：

1）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，而且可以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。

2）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。

3）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。

4）脱氮效果还能进一步提高。

5）电耗较小，运行费用低。

而SBR工艺适合处理量较小的污水处理厂，而且本设计的污水NH3-N浓度较低，所以本设计选择氧化沟处理工艺。

常见的氧化沟有奥贝尔氧化沟、卡鲁赛尔氧化沟、帕斯维尔氧化沟、DE氧化沟等。

与其他几种氧化沟相比，卡鲁赛尔氧化沟具有以下几个主要优点：

1）污泥稳定，不需消化池可直接干化；

2）工艺极为稳定可靠；

3）工艺控制极其简单；

4）系统性能显示，BOD降解率达95%～98%，COD降解率达90%～95%，同时具有较高的脱氮除磷功效；

5）卡鲁赛尔氧化沟系统不再使用卧式转刷曝气机而采用立式低速搅拌机，使沟式可增加到5m甚至8m，从而使曝气池的占地面积大大减小；

6）卡鲁赛尔氧化沟从“田径跑道”式向“同心圆”式转化，池壁共用，降低了占地面积和工程造价。

以氧化沟为主工艺的工艺流程图见图

图2-1卡鲁赛尔型氧化沟的污水处理工艺流程

3.2主要污水处理构筑物选型及设计参数

3.2.1中格栅

设计参数

栅条宽度S：

10mm（迎水面为半圆的矩形）

栅条间隙宽度b：

20mm（16—25mm，机械清除）

过栅流速v：

0.8m/s（0.6—1.0m/s）

栅前渠道流速v1：

0.9m/s（0.4—0.9m/s）

栅前渠道水深h：

0.7m

格栅倾角

：

60°（60°—70°）

数量：

四座

栅渣量:

格栅间隙为20mm，栅渣量W1按1000m3污水产渣0.07m3

格栅选择：

选择GH-2000型机械格栅；规格及技术参数见表2-2

表2-2GH-2000型机械格栅规格及技术参数

设备宽度/mm

有效栅宽/mm

有效间隙/mm

水流速度/m/s

电动机功率/kw

安装角度

2000

1800

20

0.3~1

2.2

60

3.2.2泵站

设计中选用8台污水泵（4用4备），则污水泵的设计流量为：

Q=376.15L/s。

选泵

本设计单泵流量为

，扬程10.6m。

选择CP（T）-5110-400型沉水式污物泵，泵的性能参数表2-1

表2-1CP（T）-5110-400型沉水式污物泵参数

出口直径/mm

流量m3/h

扬程/m

极数

效率﹪

功率/kW

3.2.3细格栅

设计参数

日平均污水量Q为100000m3/d，总变化系数KZ值为1.30

则设计流量（最大流量）：

Qmax=1.30×100000=130000（m3/d）,即Qmax=1.50（m3/s）

栅条宽度S：

10mm（迎水面为半圆的矩形）

栅条间隙宽度b：

10mm

过栅流速v：

0.75m/s（0.6—1.0m/s）

栅前渠道流速v1：

0.85m/s

栅前渠道水深h：

0.7m

格栅倾角

：

60°（60°—70°）

数量：

四座

栅渣量：

格栅间隙为10mm,栅渣量W1按1000m3污水产渣0.1m3（机械清渣）

格栅选择

选择GH-2500回转式机械格栅，规格及主要技术参数见表2-3

表2-3GH-2500型机械格栅规格及技术参数

设备宽度/mm

有效栅宽/mm

有效间隙/mm

水流速度/m/s

电动机功率/kw

安装角度

2500

2490

10

0.3~1

2.2

60

3.2.3沉沙池

本设计中选择两个两格平流沉砂池（两格工作，两格备用）。

沉砂池的设计流量为0.75

。

平流式沉砂池是常用的池型,污水在池内沿水平方向流动,具有构造简单, 截流无机颗粒效果较好的优点。

竖流式沉砂池由于除砂效果差,运行管理不便,因而在国内外城市污水厂极少采用

曝气沉砂池其优点是,通过调节曝气量,可以控制污水的旋流速度,使除砂效率较稳定,受流量变化影响小,同时还对污水起到预曝气作用。

但按生物除磷脱氮

设计的污水处理工艺,为了保证处理效果,一般不推荐采用曝气沉砂池

所以本设计采用平流式沉砂池

L×B×H=15m×12.5m×2.57m

有效水深h2＝0.3m

3.2.4卡鲁塞尔氧化沟计算

共设氧化沟2组设计每组氧化沟有6条沟每组氧化沟有6条沟，每沟断面尺寸为B=7m,H=4m.

处理能力1.30×105m3/s,长度100m

常见氧化沟有Carrousel 氧化沟、Orbal 氧化沟、交替工作型氧化沟、DE 型氧化沟及一体化氧化沟等

本设计采用卡鲁塞尔氧化沟。

卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。

这不仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉降，而且创造了良好的生物脱氮功能。

BOD的去除率可达到95%-99%，脱氮效率约为90%，除磷率约为70%-80%，如配以投加铁盐，除磷效率可达95%。

3.2.5二沉池

幅流式沉淀池采用机械排泥，运行较好，设备较简单，排泥设备已有定型产品，沉淀性效果好，日处理量大，对水体搅动小，有利于悬浮物的去除。

设计中选择四组辐流沉淀池,n=4,每组设计流量为0.376m3/s

水池直径34m，水深3m，面积902.8m2。

3.2.6平流式消毒接触池

本设计采用2个3廊式平流式消毒接触池，长90.3,池高3.3m。

3.3污水处理辅助构筑物设计

3.3.1泵房设计

泵房形式

为运行方便，采用自灌式泵房。

自灌式水泵多用于常年运转的污水泵站，它的优点是：

启动及时可靠，管理方便。

该泵站流量小于2m3/s，且鉴于其设计和施工均有一定经验可供利用，故选用矩形泵房。

由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合建，前后设置。

大开槽施工。

3.3.2曝气机数量

选用DY325倒伞型表面曝气机，单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h,曝气机所需数量为32。

3.3.3加氯设备

液氯由真空转自加氯机加入，加氯机设计三台，采用二用一备。

每小时的加氯量为：

21.7kg/h

设计中采用

型转子加氯机。

3.3.4集泥池

设计中选用6台（4用2备）回流污泥泵，2台（1用1备）剩余污泥泵。

则每台回流泵的流量为：

302.7L/h.

3.3.5回流污泥泵的选择

选用350QW1100-10-45型潜水排污泵，单台提升能力为1100m3/h，提升高度为10m,电动机转速n=990r/min,功率N=45kW，效率为76.4%，出口直径为350mm，重量为1500kg。

3.3.6剩余污泥泵选择

选用50QW30-30-7.5型潜水排污泵，单台提升能力为30m3/h，提升高度为30m,电动机转速n=1440r/min,功率N=5.5kW，效率为79.1%，出口直径为100mm，重量为150kg。

3.3.7竖流浓缩池的设计

进入竖流浓缩池的剩余污泥量为564m3/d，设计中选用1座浓缩池。

设计中浓缩前污泥含水率为p=99.3%，浓缩后污泥含水率为p1=97%。

浓缩池直径8.2m,有效水深：

4.32m.

贮泥池的计算

贮泥池边长3.5m,高3m,泥斗底边边长1m,泥斗高2.17m.

3.3.8污泥脱水

脱水机型号的选择

设计中选用3台DY-1000型带式压滤机，2用1备，带式压滤机的主要技术指标为

，泥饼含水率

。

工作周期定为12小时。

则每次处理的泥量为：

9600kg/d。

3.4构筑物表格

序号

主要构筑物

工艺参数

数量

备注

1

提升泵房

提升能力1.30×105m3/d

L×B×H=10m×8m×12m

1座

砖混

2

平流沉砂池

处理能力1.30×105m3/d

L×B×H=15m×12.5m×2.57m

有效水深h2＝0.3m

停留时间T＝50s

2座

钢砼

3

卡鲁塞尔氧化沟

处理能力1.30×105m3/d

L=84.9m

水力停留时间t=7.3h

2座

钢砼

4

鼓风机房

L×B＝10m×5m

1座

砖砼

6

辐流式

二沉池

处理能力1.30×105m3/d

D×H＝Φ19m×6.3m

水力表面负荷q＝1.1m3/m2.h

沉淀时间T＝2h

4座

钢砼

7

加药间

L×B＝8m×6m

1座

砖砼

8

接触消毒池

处理能力1.30×105m3/d

L×B＝30.1m×5m

消毒接触时间t=30min,

消毒接触池有效水深h1=3.0m

1座

钢砼

9

污泥泵房

L×B＝8m×6m

1座

砖砼

10

污泥浓缩池

处理能力624m3/d

D×H＝Φ8.2m×10.14m

有效水深h2=2.0m

污泥浓缩时间12h

浓缩后污泥含水率

97%

1座

钢砼

11

贮泥池

处理能力141.1m3/d

D×H＝Φ6m×5.47m

贮泥时间t=8h

1座

钢混

12

污泥脱水间

处理能力9.6m3/d

L×B＝10m×8m

出泥含水率P275%

1座

砖砼

3.5设备表

序号

名称

型号

设计参数

数量

1

中格栅

GH-2000

栅条间隙20mm

栅前水深0.7m

栅前流速0.9m/s

过栅流速0.8m/s

单个宽度2.0m

安装倾角60°

长度2.62m

4座

2

污水提升泵

300TLW-540IB

提升能力1980m3/h

电机功率110kw

扬程H=4m

8台，4用4备

3

细格栅

GH-2500

栅条间隙10mm

栅前水深0.7m

栅前流速0.6m/s

过栅流速0.8m/s

单个宽度2.5m

安装倾角60°

长度3.12m

4座

4

DY325倒伞型表面曝气机

STEDCO300

供气量1～3

服务面积0.3～0.75

充氧能力

32台

5

回流污泥泵

350QW1200-18-90

流量333.3L/s

扬程H=18m

电机功率90kw

电机转速n=990r/min

6台，4用2备

6

加氯机

加氯量21.7kg•h-1

2台，1用1备

7

带式压滤机

DYL-3000

带宽3000mm

处理量400

滤带速度0.5～4

主传动1.5kw

3台，2用1备

3.4污水处理厂平面布置设计

3.4.1平面布置原则

1）污水厂的厂区面积，应按项目总规模控制，并作出分期建设的安排，合理确定近期规模，近期工程投入运行一年内水量宜达到近期设计规模的60％。

2）污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气候和地质条件，优化运行成本，便于施工、维护和管理等因素，经