污水处理厂各构筑物的设计计算.doc

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1、|第二章 设计方案城市污水处理厂的设计规模与进入处理厂的污水水质和水量有关，污水的水质和水量可以通过设计任务书的原始资料计算。2.1 厂址选择在污水处理厂设计中，选定厂址是一个重要的环节，处理厂的位置对周围环境卫生、基建投资及运行管理等都有很大的影响。因此，在厂址的选择上应进行深入、详尽的技术比较。厂址选择的一般原则为：1、 在城镇水体的下游；2、 便于处理后出水回用和安全排放；3、 便于污泥集中处理和处置；4、 在城镇夏季主导风向的下风向；5、 有良好的工程地质条件；6、 少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离；7、 有扩建的可能；8、 厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不

2、应低于城镇防洪标准，有良好的排水条件；9、 有方便的交通、运输和水电条件。由于该地夏季盛行东南风，冬季盛行西北风，所以，本设计的污水处理厂应建在城区的东北或者西南方向较好，最终可根据主干管的来向和排水的方便程度来确定厂区的位置。 2.2.2 常用污水处理工艺根据设计原则和设计要求，本工程拟比选出一个投资省、运行费用低、技术成熟、处理效果稳定可靠、运行管理方便、要求操作运转灵活、技术设备先进、成套性好、便于分期实施的处理工艺。从进、出水水质要求来看，本工程对出水水质要求较高，要求达到一级A标准，不但COD、BOD指标要求高，还要求脱氮除磷，所以需从出水水质要求来选择处理工艺。1、 A2/O 工艺

3、1A2/O 脱氮除磷工艺（即厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，亦称 A-A-O 工艺） ，它是在 Ap/O 除磷工艺上增设了一个缺氧池，并将好氧池出流的部分混合液回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷功能。其基本工艺流程如图 1 所示：进水 内回流回流污泥剩余污泥 图 1 A2/O 工艺基本流程图污水经预处理和一级处理后首先进入厌氧池，在厌氧池中的反应过程与Ap/O 生物除磷工艺中的厌氧池反应过程相同；在缺氧池中的反应过程与 An/O生物脱氮工艺中的缺氧过程相同；在好氧池中的反应过程兼有 Ap/O 生物除磷工艺和 An/O 生物脱氮工艺中好氧池中的反应和作用。因此 A2/O 工艺可以达到同步去除有机物、硝化

4、脱氮、除磷的功能。A2/O 工艺适用与对氮、磷排放指标都有严格要求的城市污水处理，其优缺点如下：优点：（1）该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺 。（2）在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI 值一般均小于 100。（3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。中格栅 细格栅 沉砂池 厌氧池 缺氧池 二沉池好氧池 接触池 排入白银河浓缩池 消化池 脱水机房泥饼外运污水提升泵房2（4）运行中勿需投药，两个 A 段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。缺点：（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是

5、当 P/BOD 值高时更是如此 。（2）脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以 2Q 为限，不宜太高，否则增加运行费用。（3）对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解浓度也不宜过高。以防止循环混合液对反应器的干扰。2、氧化沟工艺氧化沟又称循环曝气池，属活性污泥法的一种变形，其工艺流程如图 2 所示。进水 回流污泥剩余污泥 图 2 厌氧池+氧化沟处理工艺流程氧化沟又称循环曝气池，氧化沟是常规活性污泥法的一种改型和发展。污水和活性污泥混合液在环状曝气渠道中循环流动，属于活性污泥法的一种变形，氧化沟的水力停留时间可达 10-30h，有机负荷很低

6、，实质上相当于延时曝气活性污泥系统。由于它运行成本低，构造简单，易于维护管理，出水水质好、耐中格栅 细格栅 沉砂池 厌氧池 氧化沟 二沉池 接触池 排入白银河浓缩池 消化池 脱水机房泥饼外运污水提升泵房3冲击负荷、运行稳定、并可脱氮除磷，可用于大中型水厂。优点：（1）氧化沟具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物絮凝作用，而且可以将其工作区分为富氧区、缺氧区，用以进行消化和反消化作用，取得脱氮的效果。（2）不使用初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。（3）氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行，电耗较小，运行费用低。（1）污泥膨胀问题。当废水中的碳水化合物较多，N

7、、P 量不平衡，pH值偏低，氧化沟中的污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀。（2）泡沫问题。（3）污泥上浮问题。（4）流速不均及污泥沉积问题。（5）氧化沟占地面积很大。3、CASS 工艺CASS 为周期循环活性污泥法的英文（Cyclic Activated Sludge System）的缩写，是将好养的生物选择器与传统的连续进水 SBR 反应器相结合的产物。CASS 工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一种系统组成简单的污水处理新工艺。目前 CASS 工艺在欧美等国家已得到广泛的应用，从运行效果看，处理效果好，除磷脱氮效果也不错。其基本工艺流程如图

8、3 所示。、CASS 工艺尤其适合含有较多工业污水的城市污水及要求除磷脱氮的污水的处理。其优缺点如下：优点：（1）工艺流程简单、管理方便、造价低。CASS 工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥汇流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，占地面积可减少 35%。4（2）处理效果好。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程中，因此处理效果好。（3）有较好的脱氮除磷效果。CASS 工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高脱氮除磷效果。（4）污泥沉降性能好。C

9、ASS 工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于 CASS 工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。（5）CASS 工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质的波动。缺点：由于进水贯穿于整个运行周期，沉淀阶段进水在主流区底部，造成水力紊动，影响泥水分离时间，进水量受到一定限制，水力停留时间较长。4、SBR工艺SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）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。与传统污水处理工

10、艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR具有以下优点：（1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。（3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行

11、灵活。5（5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。（6） 反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。（7）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。（8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。（9）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。SBR系统的适用范围（1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。（2）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出

12、水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。（3）水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。（4）用地紧张的地方。（5）对已建连续流污水处理厂的改造等。（6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。注：SBR工艺管理较为复杂，排泥受到一定限制，在本工程中不予考虑。2.2.3污水处理工艺的确定表 1 生化处理方案综合比较表比较内容氧化沟 CASS A/A/O（1）氧化沟具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物絮凝作用，而且可以将其工作区分为富氧区、（1）工艺流程简单、管理方便、造价低。CASS 工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污

13、1）该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺 。6工艺特点缺氧区，用以进行消化和反消化作用，取得脱氮的效果。（2）不使用初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。（3）氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行，电耗较小，运行费用低。（4）脱氮效果还能进一步提高。因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环量，要提高脱氮效果势必要增加内循环量。而氧化沟的内循环量从理论上说可以是不受限制的，从而氧化沟具有较大的脱氮能力。泥汇流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，占地面积可减少35%。（2）

14、处理效果好。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程中，因此处理效果好。（3）有较好的脱氮除磷效果。CASS 工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高脱氮除磷效果。（4）污泥沉降性能好。CASS 工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于 CASS 工艺的沉淀（2）在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于 100。（3）污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。（4）运行中勿需投药，两个 A 段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。7阶

15、段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。（5）CASS 工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质的波动。缺点（1）污泥膨胀问题。当废水中的碳水化合物较多，N、P 量不平衡，pH 值偏低，氧化沟中的污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀。（2）泡沫问题。（3）污泥上浮问题。（4）流速不均及污泥沉积问题。（5）氧化沟占地面积很大。由于进水贯穿于整个运行周期，沉淀阶段进水在主流区底部，造成水力紊动，影响泥水分离时间，进水量受到一定限制，水力停留时间较长。（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当 P/BOD值高时更是如此 。（2）脱氮

16、效果也难于进一步提高，内循环量一般以 2Q 为限，不宜太高，否则增加运行费用。（3）对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解浓度也不宜过高。以防止循环混合液对反应器的干扰。运行管理运行成本低，构造简单，易于维护管理工艺流程最简单，处理效果好，除磷脱运行成本低，构造简单，处理效果好，易于8氮效果也不错，易于管理日常维护管理占地 占地面积大 占地面积小 占地面积最小综上所述，本项目的工艺流程确定如下：总的说来，这三个方案都比较好，都能达到要求处理的效果。考虑到该污水厂设计水量较小，且方案一工艺流程更为简单、管理更为方便、占地少、造价低、运行费用

17、少等优势，所以，本设计采用 A/A/O 方案一作为污水厂处理工艺。2.3 设计污水水量由设计资料可知，该镇日流量为：Q=80000+27*9000=323000 立方米/天查 GB500142006室外排水设计规范知： sLsL1089450则用内插法可得 总变化系数 Kz=1.17从而可计算得： 设计秒流量为 QK式中 城市每天的平均污水量， ；QsL总变化系数；K设计秒流量， 。sQ=1.17*6.64=0.76 立方米|秒2.4 污水处理程度计算城市污水排入受纳水体后，经过物理的、化学的和生物的作用，使污水中的污染物浓度降低，受污染的受纳水体部分地或全部地恢复原状，这种现象称为水体自净或

18、水体净化，水体所具有的这种能力称为水体自净能力。在选择污水处理程度时，既要充分利用水体的自净能力，又要防止水体受到污染，避免污水排入水体后污染下游取水口和影响水体中的水生动植物。2.4.1 污水的 处理程度计算COD1eE9式中 的处理程度，%；1ECODC 进水的 浓度, ；mgL处理后污水排放的 浓度， 。e CODg则 %93061E2.4.2 污水的 处理程度计算5BOD2eL式中 的处理程度，%；2E5进水的 浓度， ；LBODmgL处理后污水排放的 浓度， 。e 5则 %6.974201E2.4.3 污水的 SS 处理程度计算3eC式中 SS 的处理程度，%；3E进水的 SS 浓度， ；mgL处理后污水排放的 SS 浓度， 。eC则 %5.974013E2.4.4 污水的氨氮处理程度计算 4eC式中 氨氮的处理程度，%；4E