（完整版）污水处理厂工艺设计说明计算书：城市生活污水0.1万吨每天生物接触氧化法.doc

第一章 工程背景 1.1、项目概述 (1) 以生活污水作为 “原水” , 按下列指标进行模拟水处理的设计: 　　 处理水量: 1000m³/d 原水水质 CODcr:400(mg/l) BOD5:200(mg/l) SS: 350(mg/l) 出水水质 CODcr:100(mg/l) BOD5:30(mg/l) SS:30(mg/l) 去除率 ч 75﹪ 85﹪ 91.4﹪ (2) 采用生物处理方法,有设计依据. (3). 用计算机模拟设计的方式表现设计成果,可以使用相关的设计软件. 1.2、设计原则 （1）、选择国内外处理生活污水技术先进、成熟、稳定的工艺进行设计； （2）、减少土地使用面积,设施、设备尽量采用埋地式； （3）、主要设备选型采用性能优良的合资产品，配件选用优质国产标准件； （4）、系统实现全自动化运行管理，将运行费用控制在经济合理的范围内； （5）、防止二次污染，确保处理厂建成后无噪音无异味，处理后水达到排放要求. 1.3、 污水来源 小型污水主要来自洗浴用水、厨房排水、冲厕排水、以及生活服务设施的排水等。其中厨房排水和冲厕排水经过化粪池后送入污水处理系统，洗浴排水和生活服务设施的排水直接送入污水处理系统 。还有一部分生产废水。 　 1.４、水量水质资料 　以生活污水作为 “原水” , 按下列指标进行模拟水处理的设计: 处理水量: 1000m³/d　　 　　　　 原水水质 CODcr:400(mg/l) BOD5:200(mg/l) SS: 350(mg/l) 出水水质 CODcr:100(mg/l) BOD5:30(mg/l) SS:30(mg/l) 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　第二章　工艺方案的比较和选用 　２.１小型污水处理常用工艺如下： 1. 稳定塘处理 用稳定塘来处理污水已有一百多年的历史，但直到二战后才得以广泛应用。欧美国家中稳定塘特别应用于小型污水处理，美国1983年稳定塘数目就达7000座以上，其中90%建在人口少于5000的小城镇。1986年稳定塘被列入我国“七五”攻关课题，稳定塘在我国迅速发展起来[5]。 　　 利用稳定塘处理污水可以充分利用地形，基建和维护费用低，并能实现污水的资源化，但占地面积大，处理效果易受气候影响。我国北方土地多，但气候寒冷不适合使用；而南方土地资源宝贵，又不利于使用。这使得稳定塘在我国一直难以普及。 2、污水的土地处理 　　 污水的土地处理系统有慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地、地下渗滤等形式，经常同氧化塘结合在一起使用。我国在“七五”期间对污水土地处理进行了深入的研究，并编写了污水土地处理手册。土地处理系统在我国的应用有沈阳西部城市污水慢速渗滤土地处理系统、北京市昌平县污水快速渗滤土地处理系统、天津城市污水湿地处理系统等[6]。 　　 污水灌溉在我国已有很长的历史，但随着污水成分的日益复杂和有毒物质的出现，污水灌溉利用的空间越来越小。 　　 人工湿地污水处理技术对小型污水处理具有独到的优越性，可充分利用自然条件，结构简单，造价和运行费用仅为传统工艺的1/10-1/2[7]。我国从南向北分布着大量的自然湿地，将这些湿地经过适当的人工处理，发展人工湿地技术，具有广阔的空间。 　　 污水土地处理投资省，可以实现污水的资源化。在我国广大的农村地区和小城镇地区，要将污水土地处理和利用结合起来。 3、活性污泥法 　　 由于小型污水处理厂的水量、水质变化较大，活性污泥法对冲击负荷又特别敏感，因此规模太小的污水厂不宜采用活性污泥处理工艺。瑞士东部地区的127个小型污水处理厂中（<1000人口当量），只有8个利用了活性污泥工艺[8]。挪威环境污染控制局1987年对现有的小型污水处理厂调查后认为，活性污泥法经常会因冲击负荷引起污泥流失，运行难以控制。因此建议采用生物膜法处理小型污水，如选用活性污泥法，需要设置单独的污泥池[9]。 　　 氧化沟和SBR作为活性污泥法的发展，对小型污水来说难以控制，也很少应用。延时曝气工艺水力停留时间长，处理成本高。由于经济发展水平的限制，在我国也不宜推广使用。 4、生物膜法 生物滤池在小型污水处理应用不是很多，在我国关于曝气生物滤池、蚯蚓生物滤池[10]的研究很多，但实际工程应用较少。 　　 生物转盘技术始于德国，在西方国家得以广泛应用。瑞士规模小于1000人口当量的小型污水处理厂近50%采用了生物转盘技术，英格兰西北部的29个小型污水处理厂中，有21个利用了生物转盘[11]。生物转盘在我国已有应用，济南市南郊宾馆污水处理及回用工程利用了三级和四级转盘并联，运转良好。 　 　新型合成材料的出现，促进了以此作为填料的生物接触氧化的发展。生物接触氧化技术是我国小型污水处理的主要工艺。东莞市珠江花园小区污水治理工程、盐城市毓龙小区污水治理工程、山西省洛安矿物局五阳煤矿工人新村生活污水治理工程以及北京西客站建筑中水工程都利用了生物接触氧化技术[12]。 ２.２. 工艺选用 综上分析可知小型污水处理的不同工艺各有优缺点。各个国家分别有不同的主导工艺，但容易控制和管理的工艺如生物转盘、接触氧化等，以及经济实用工艺如稳定塘、土地处理等应用较普遍。　在我国已建成的小型污水处理厂中，以生物接触氧化技术为主。现在我们就生物转盘和接触氧化两个不同的生物处理工艺进行比较. 方案一. 生物转盘 :优点: 1. 处理程度高,出水清澈. 2. 维护管理简单,动力消耗低,卫生条件好,无盘片堵塞,无苍蝇无恶臭和低噪音. 3. 通过调节转盘的转速,可以控制污水和生物膜的接触时间和曝气强度,运转比较灵活. 4. 承受冲击负荷能力比较强,工作较稳定. 5. 生物膜培训快,成熟时间短,通常在7—10天内完成. 6. 产泥量较少,污泥的沉降性能较好,易于分离脱水,污泥的沉淀速度为0.8—1.2mg/s,污泥含水率为0.95—0.96. 缺点: 1. 容易受低气温的影响,对于北方地区,生物转盘必须加罩,增加了基建投资. 2. 对于含有挥发性有毒物质的污水,因为挥发出有毒气体,不宜采用生物转盘. 根据国内外采用生物转盘处理效果来看,对于小型污水处理厂宜采用单轴多 级的工艺能达到如下的处理效果: 出水 BOD<=30mg/L. BOD的面积负荷为10—20gbod/m³.d 利用三级转盘 BOD的去除率达90﹪. 在本设计要求BOD的去除率达87.5﹪,所以可以采用生物转盘处理法.为了 达到更好的节省投资效果,可以考虑采用与平流式沉淀池相结合的生物转盘的处理工艺. 1一沉淀池 2一水泵房 3一生物转盘室 4一消毒室，5一脱臭塔 方案二 . 生物接触: 优点: 生物接触氧化是一种介于活性污泥和生物滤池之间的处理工艺具有两者的优点,因此,深受污水处理工程领域人们的重视. 1.生物链丰富,没有膨胀. 2.能够有效的提高净化效果. 3.负荷高,效率高. 4.对冲击负荷有较强的适应能力. 5.操作简单,运行方便,易于维护管理,无须污泥回流. 6.污泥生成量少,颗粒污泥较大,易于沉淀. 7.如果运行得当,可以达到脱氮的效果. 缺点: 1.设计或运行不当会造成填料堵塞. 2.布水和曝气可能不均匀,造成死角. 　　　　　结论：综上所述，生物转盘在本设计中明显不如生物接触氧化法来得好，所以我们选用生物接触氧化法。 第三章 构筑物的计算 ３.１格栅的设计： 设计格栅的尺寸： 1．格栅的宽度B： B=s(n-1) +bn N=Qmax×sinα^½÷(b*h*v) 根据给水排水设计规范第6册可知：在构筑物前设置格栅时，格栅的间隙的尺寸为20～25mm 。这里我们取20mm。过格栅的流速为0.8～1.0m/s , 这里我们取0.9 m/s。栅前渠道的流速为0.6～0.8m/s这里我们取0.7 m/s 。格栅倾斜角度为60°～70°，我们这里取60°。 格栅条的断面形式我们选用矩形，尺寸为s=0.01m。Qmax=1000×2.1/86400=0.024m³/s ， 栅前管道的直径 A*v=Qmax , h=20cm 所以 n=0.024×0.93 /(0.02*0.2*0.9)=8我们可以采用1个格栅的 其中格栅的条数为8. B=0.01*7+0.02*8=0.23 m，因为格栅宽度的模数为0.2m,且最小的格栅宽度为0.6m,所以取B=0.6m. 2. 通过格栅的水头损失： h。=ξv。²/2*g=(2.42(0.01/0.02)^1.33)*0.9² *0.86*3/(2*9.8)=0.097 3.格栅后槽的总高度： H=h+h2+h1=0.2+0.3+0.097=0.6m 选用0.8m 4. 格栅总长度：L=L1+L2+1.0+0.5+(h+h2)/tg60° L1=(B-b1 )/0.73=(0.6-0.2)/0.73=0.82m L2=L1/2=0.41 L=0.82+0.41+1.0+0.5+0.3=3m 5.每日栅渣量　栅渣量按0.05m³/10³m³污水计算,每日栅渣量为0.05m³。 　　　　　　　　　　　　　　　 ３.２ 集水池和竖流式沉淀池（初沉池）容积的设计 1. 集水池容积的计算: 在小型泵站中的做法是将其设计为 污水最大设计秒流量的2倍,目的是为了保护启动设施,且集水池的容积不宜大于24小时的平均设计流量的10分钟水量. V=0.024*1000*2=0.048m³,因为在上一步计算格栅时,发现上题的设计可以直接当作集水池.具体解释如下:1.47*0.6*0.8=0.7056m³>0.048m³. 2竖流式沉淀池.容积的计算: 出于没有提供试验资料，故根据竖流式沉淀池的—般规定进行设计。 (1) 中心管面积与直径: f1=q/v。=0.024/0.03=0.8m²,d。=(0.8*4/3.14)^0.5=1m (2) 沉淀池的有效沉淀高度，即中心管同度: h2=v*t*3600=0.0006*1.5*3600=3.24m取3.3m. (3) 中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度: h3=q/(v1*3.14*d1)=0.024/(0.3*3.14*1.35)=0.17m , d2=1.3d1=1.3*1.35=1.755m (4) 沉淀池总面积及沉淀池直径: 沉淀池的沉淀区面积: f2=q/v=0.024/0.0006=40m². 所以总面积为: A=f1+f2=40.8m² 总的直径为 D=(4A/3.14)^0.5=(4*40.8/3.14)^0.5=7.2m 取7m. (5) 污泥斗及污泥斗高度: 取α＝60。，截头直径0.4m．则 h5=(7-0.4)/2 *tg60°=5.7m (6) 沉淀池的总高度: H＝h1十h2十h3十h4十h5=0.3+3.3+0.17+0.3+5.7=9.77m. ３.３生物接触氧化池计算 1.设计依据： 采用一段法处理工艺。氧化池为顺流式，外循环型，底部进水、进气，上部出水。中间沉淀和二次沉淀均采用接触沉淀池。处理流程如图 水气比月正常运行时为l ：5。反冲洗时为1：（10~11）。 2.接触氧化池计算： 曝气池容积，当前采用按BOD—污泥负荷率的计算方法。由课本表5-18，可取N=5 kg BOD／(m3*d m3*d) 平均小时流量1000/24=41.6 m3/h V=QSa/XNs=41.6*200/5000=40 m 3 Ns———BOD—污泥负荷率； Q——— 污水设计流量m3/d； Sa———原污水的BOD5值mg/l或kg/ m3； X———曝气池内混合液体悬浮固体浓度； V———曝气池容积； 所需表面积为： F1= W /H1 = 40/3 = 13.3取13.5 m2<25 m2，故此不必分格或分座。 H1———填充层高度，一般取3m 平面尺寸取 3.0*4.5m。 底部布水布气层高度H2，考虑到安装和构造要求 设H2＝0．9m， 上部稳定水层高度H3：0.4m， 保护层高度H4＝0.6m， 氧化池总高度y＝H1十H2十H3十H4 ＝3．0十0.9十0.40十0.6十2*0.25 ＝5.40m。 3.接触氧化所需时间： T= W/Q= 40/41.6= 0.96h 4. 布水和出水方式：沿池长方向，在池底设置管径150mm的布水管一根，布水管上设两个布水喇叭口。采用溢流孔出水。 5.供气系统：采用在填料下直接曝气方式，曝气充氧设备为散流式曝气器，设在氧化池水面以下4.3m处，距池底0.3m。每个曝气器的纵向间距为1m，横向间距1.5m，呈矩形状布置，每格放9只曝气器。 空气干管流速V1取10m/s，支管流速V2取5m／s，设空气支管3根。 ① 所需空气量：所需空气量Q s＝R*q＝5*41.6=208m3／h 每根支管空气量：Q s／n =208/3 =69 m3／h 反冲洗时空气量： R*q＝11*41.6=457.6m3／h 每根支管空气量： R*q/n =457.6/3=152.5 m3／h ② 空气管管径：由课本附录求得空气干管管径为l35mm，3根支管的管径都为106mm。 ③ 供气压力：没空气管沿程阻力损失h1=80mm水柱，空气管局部阻力损失h2=50mm水柱，散流式曝气器中心以上的水深h=4200mm，散流式曝气器孔口出流阻力损失h4＝5mm水柱，则所需供气压力为 h＝h1十h 2十h3十h4＝80十50十4200十5 ＝4335mm水柱 ３.４二沉池的设计过程 1. 池型的选择: 二次沉淀池是活性污泥系统重要的组成部分，它的作用是泥水分离，使混合掖澄清、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. 在原则上，用于初次沉淀他的平流式沉淀他、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池都可以作为二次沉淀池使用。但也有某些区别，大、中型污水处理f—多采用机械吸泥的圆形辐流式沉淀池，中型污水处理也有采用多斗式平流沉淀他的，小型污水水处理厂则比较普遍采用竖流式沉淀池。在本工艺中选用竖流沉淀池作为二沉池. 2. 容积的计算: (1) 中心管面积与直径: f1=q/v。=0.024/0.02=1.2m², d。=(1.2*4/3.14)^0.5=1.2m (2) 沉淀池的有效沉淀高度，即中心管同度: h2=v*t*3600=0.0006*2.5*3600=5.2m (3) 中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度: h3=q/(v1*3.14*d1)=0.024/(0.3*3.14*1.35*1.2)=0.14m , d2=1.3d1=1.3*1.62=2.102m (4) 沉淀池总面积及沉淀池直径: 沉淀池的沉淀区面积(因为污泥在二沉池完成浓缩作用)所以可以在求的的面积适当加大: f2=q/v+10=0.024/0.0006+10=50m² 所以总面积为: A=f1+f2=51.2m² 总的直径为 D=(4A/3.14)^0.5=(4*51.2/3.14)^0.5=8.1m 取8m. (5) 污泥斗及污泥斗高度: 取α＝60。，截头直径0.4m．则 h5=(8-0.4)/2 *tg60°=6.6m (7) 沉淀池的总高度: H＝h1十h2十h3十h4十h5=0.3+5.4+0.14+0.33+6.6=12.57m. 　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　第四章　平面布置 布置原则: 1.最大限度地满足生产、管理包括设备维修的要求 2.力求处理工艺流程，布置简短流畅。 3.充分利用地形，以节省挖填方的工程量，使处理水或排放水能 自流输送。 4.水流路线简短，避免不必要的拐弯和管道的立体交叉，并尽 量避免把管线埋放在地面下面。 5.考虑环境卫生安全，结合地理条件和自然条件，在构筑物的布 置上避免对周围居民区及学校产生环境的污染 6.在没有构筑物的空地上尽量搞好绿化，提高污水厂的环境条件， 及周围的空气条件。 　　 　　　　　　　　　　　　第五章　　高程布置 污水处理厂的污水流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房的标高。确定构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高。通过计算确定各部分的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证处理厂的正常运行。 为了减低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜为此必须精确的计算污水流动中的水 头损失，水头损失包括污水流经处理构筑物的水头损失，在做初步设计时，可按一些参考资料上得数据估算，但应认识到污水流经处理构筑物本体的水头损失则较小，污水流经连接前后 两处理构筑物管渠的水头损失，在对污水处理厂污水处理流经的高程布置时，应考虑下列注意事项。 选择一条距离最长，水头损失最长的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够正常运行。计算水头损失时，一般应以近期最大的流量作为构筑物和管渠的设计流量，计算远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。设置终点泵站的污水处理厂，水利计算常以接受处理后污水水体的最高水位做起点，逆污水处理流程向上倒推计算，而水泵需要的扬程较小，运行费用也较低。 　　　　　　　　　　　第六章　人员编制与管理 该污水处理站自动化程度较高，设计先进、可靠、易操作。由具有水电管理经验的专业人员经短期培训后，就可正确操作，因此，对该设备的使用和维护不需增加专业人员，设计方将制定详细的设备操作规范，并协助使用方制定严格的规章制度，确保污水站达标、稳定运行。额定工作人员1—2名。