郑州五龙口污水处理厂.docx
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郑州五龙口污水处理厂
郑州市五龙口污水处理厂实习报告
一城市概况及排水状况
（1）郑州市排水区域及规划：
一个污水处理厂的建设与一个城市的城市规划特别是城市的排水规划有着密切的联系，郑州市由于陇海铁路和京广铁路以及流经郑州市区的几条河流贾鲁河、金水河、七里河、熊儿河、须水河、潮河自然的分成了几个区域。
郑州市城市排水规划将郑州市整个排水系统分为四个区，东部王新庄污水处理厂区，东北部的马头岗污水处理厂区，西部的五龙口污水处理厂区，以及将来要建设的西北部双桥污水处理厂区。
（2）城市排水现状（五龙口污水厂建设前）：
郑州市2004年度河流水质为II类--劣V类，主要污染物为氨氮、生化需氧量、高锰酸盐指数等。
各条河流水质污染程度由重到轻排序为：
贾鲁河>东风渠双洎河>熊耳河>黄河>金水河>颖河>伊洛河>汜水河。
郑州市地表水17个监测断面中，劣V类、III类水质断面占总断面的比例最大。
其中劣V类水质断面11个、占总断面数的64.7%，III类水质断面4个，占总断面数的23.5%。
按照定性评价标准，郑州市地表水的水质属中污染（郑州市2004年环境质量公报）。
在未建设五龙口污水处理厂之前，郑州市的大型污水处理厂只有王新庄污水处理厂，王新庄污水处理厂位于郑州市金水区，负责郑州市东面污废水的处理，但位于郑州市西部的污废水无法得到有效的处理，完全是直接排放到河流之中，因此有必要建设一个污水处理厂接纳郑州市西部地区的污废水。
二五龙口污水处理厂建设规模及目标
（1）设计年限及规模：
2005年（一期），2009年（二期）。
一期设计规模为10万吨/天，其中回用水量为五万吨/天，二期设计规模为10万吨/天，出水全部达到回用水标准。
（2）五龙口污水收水范围：
西环路以东，沙口路、嵩山路以西，五龙口以南，南三环以北，服务面积为27平方公里，服务人口为37万，二期服务范围为五龙口污水处理厂中一期收水范围内的部分污水，须水组团服务范围，二七区马寨镇的马寨工业园以及须水河，索须河一期截污工程。
（3）进出水水质：
室外排水规范指明城镇污水的设计水质应根据调查资料确定，或参照邻近城镇，工业区或居民区的水质确定，通常情况下需要进行水质监测，同时参照相似服务范围的污水厂的设计水质。
在设计进水水质时，应对远期污水量进行预测，包括对生活污水和工业废水的预测以及它们之间的比例关系。
出水水质根据城镇污水排放标准来进行确定，五龙口污水处理厂的二级出水按照一级B标准排放，一级B的相关参数为BOD≤20mg/L，COD≤60mg/L，SS≤20mg/L，NH3-N≤15mg/L，TP≤1mg/L，粪大肠杆菌数10^4个/L，而五龙口污水厂的回用水采用一级A标准，一级标准的A标准是城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求。
当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级标准的A标准。
一级A标准的相应参数为：
BOD≤10mg/L，COD≤50mg/L，SS≤5mg/L，TN≤19mg/L，TP≤0.5mg/L，粪大肠杆菌数2000个/L。
（3）厂址的选择:
厂址的选择应该符合城镇总体规划和排水专业规划的要求，并且应根据9点综合因素进行考虑，9点综合因素为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便于污泥集中处理与处置，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的影响，防洪标准不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。
五龙口污水处理厂的厂址是因为在五龙口处原先就存在排水泵站，泵站和污水厂合建在一起可以减少新管道投资，借助原有构筑物的优势。
但由于五龙口位于中原区，即城市的中心地带，用地十分紧张，所以在二期建成后，扩建的可能性变得很小。
三污水处理厂工艺的选择：
现在普遍的污水处理厂采用生物处理工艺，并且伴随着国家对氮磷量排放的限制，能提高脱氮除磷效果的工艺成为了优先的选择，目前国内外比较成熟的具有脱氮除磷效果的工艺有三种：
1A2/O工艺，2氧化沟工艺，3SBR及其演化工艺例如CAST。
A2/O工艺是生物脱氮除磷最原始、效果最稳定的一种工艺，该工艺是由厌氧段、缺氧段、好氧段串联而成，污水首先进入厌氧段，污水中的大分子物质在厌氧菌的水解酸化发酵作用下分解成为小分子有机物，从而提高了污水的可生化比，同时在厌氧环境下，释磷菌释放储存在体内的磷元素，为后面好氧段吸收过量的磷元素提供了条件，经过厌氧段的污水与由好氧段回流过来的混合液混合进入缺氧段，在缺氧段中，主要发生反硝化作用，由好氧段彻底氧化分解生成的硝酸盐在反硝化菌的作用下生成亚硝酸盐，最终形成氮气排放到空气中，而好氧段主要进行有机物的氧化分解、释磷菌对磷元素的吸收和氨氮的硝化作用。
在好氧条件下，微生物进行有氧呼吸，消耗大量有机物，并且将有机物彻底氧化生成无机物，大大降低了污水中的COD，BOD。
同时释磷菌在有氧条件下过量摄取水中的磷元素，将磷元素转化为自身体内的物质贮存起来，部分释磷菌沉积到剩余污泥中被外排做最终处理，从而实现污水中磷元素的降低。
水中的氨氮有机物在硝化菌的作用下被分解生成硝酸盐氮，随着混合液回流至缺氧段进行反硝化处理。
氧化沟工艺：
氧化沟最早是在20世纪50年代由巴斯维尔开发的一种生物处理技术，它一般呈环形沟渠状，平面多为圆形或者椭圆形，双行以上平行工作时，通常设配水井，使得进水能够均匀的分配到平行的多组氧化沟，出水一般采用溢流堰式。
氧化沟中水流长介于完全混合与推流之间，这种独特的水流状态有利于将其区分为富氧段和缺氧段，用以进行硝化和反硝化。
氧化沟的优点：
1可考虑不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟中能够达到好氧稳定的程度，2抵抗水质和水量的冲击负荷能力强，3具有不同种的微生物，处理效果稳定，不仅满足SS和COD的排放，而且具有脱氮除磷的效果。
4运行可靠，管理简单便于自动化操作
SBR及其演化工序：
本工艺又叫序批式活性污泥处理系统，该工艺是按间歇方式运行的，本工艺系统最主要特征是集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器，与连续式活性污泥法系统相较，本工艺系统组成简单，无需设污泥沉淀池，曝气池容积也小于连续式，建设费用与运行费用较低。
SBR间歇式活性污泥法系统的优点：
1在大多数情况下，无需设置调节池的必要，2SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象，3通过对运行方式的调节，在单一的曝气池中能够进行脱氮和除磷反应，4运行管理得当，出水水质忧于连续式。
五龙口采用的是氧化沟工艺，氧化沟类型为开鲁塞尔氧化沟，卡鲁赛尔氧化沟是由多沟串联氧化沟及二次沉淀池，污泥回路系统组成。
污水处理厂工程设计
（1）工艺流程：
（2）污水厂单体构筑物
2.1粗格栅：
在污水处理系统前，需要设置粗格栅，以阻挡大型的悬浮物质，保护后面的提升泵以及确保其他构筑物的正常运行，减少后面构筑物的负荷。
粗格栅设计应符合室外排水设计规范，具体要求为机械清除时栅条间距宜为16~25mm，过栅流速宜采用0.6m/s~1.0m/s，机械清除格栅的安装角度宜为60~90度，格栅前渠道内的水流速度为0.4~0.9m/s。
粗格栅的设计：
公式应根据给水排水设计手册上的公式计算：
栅槽宽度B以及栅条间隙数n；通过栅条的水头损失h1，计算水头损失h0；栅后总高度H，栅前水深h，栅前渠道超高h2；栅槽总长度L，进水渠道渐宽部分的长度l1，栅槽与出水渠相连部分渐宽长度l2，栅前渠道深H1；每日栅渣量W。
提升泵房：
提升泵房位于粗格栅之后，其作用是将污水提升到一定高度，使污水能够靠重力流经后面的构筑物，以实现一次提升就能使污水流完全程。
提升泵房的设计可按室外排水设计规范中的泵房规范以及给水排水设计手册中的污水泵房进行设计。
提升泵房的设计分为集水池的设计以及泵的选型:
污水泵房集水池的容积不应小于泵房中最大一台水泵5min的出水量，污水泵房集水池设计最高水位应按进水管充满度进行计算，设计最低水位应满足所选水泵吸水头最低水位限制。
水泵的选型，污水泵房的设计流量应按照进水总管的最高日最高时流量确定，水泵的设计扬程H=吸水地形高度H1+压水地形高度H2+吸水管水头损失h1+压水管水头损失h2+安全水头h3。
选泵时应当注意：
设计流量和设计扬程应接近水泵的最高效率点，水泵已选择同型号，水泵进水管设计流速宜为0.7~1.5m/s，出水管设计流速宜为0.8~2.5m/s。
细格栅：
细格栅作用与粗格栅相似，它所去除的是小型杂物，目前五龙口污水处理厂所用的细格栅为转鼓式细格栅机，其相关设计未知。
沉砂池：
沉砂池的作用是去除比重较大的无机颗粒，他可以减轻无机颗粒对管道的磨损、减轻和改善后面构筑物的负荷和处理条件。
沉砂池的总类分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池以及旋流式沉砂池。
平流式沉砂池池中水流沿水平流动，比重较大的无机颗粒在重力的作用下沉到池底，平流沉砂池结构简单，但缺点是在沉沙中会夹杂着约15%的有机物，这使得沉砂需要配有专门的吸砂机，另外沉砂堆积时间长时，有机物会分解，会产生气味。
竖流式沉砂池：
污水自下而上有中心管进入池内，无机颗粒在重力的作用下落入池底，但其处理效果较差。
曝气沉砂池：
曝气沉砂池是在池的一端通入空气，使污水沿池旋转前进，形成旋流，使无机颗粒之间的磨檫机会加大，利用摩擦清除无机颗粒表面的有机物，利用旋流产生的离心力实现无机颗粒与水的分离，无机颗粒在离心力的作用下旋至水流外侧，落入积沙斗中。
曝气沉砂池克服了平流沉砂池的优点，沉砂有机物含量少于10%，不用作处理即可外运。
旋流式沉砂池：
依靠机械力带动进水形成旋流离心力，实现水中砂水分离。
旋流沉砂池占地面积小，沉砂效果好。
五龙口污水处理厂一期采用旋流沉砂池，二期工程为曝气沉砂池。
旋流式沉砂池分为两种类型：
两种均为涡流式沉砂池，2型号增加了阻流板，在进水渠末端设有能产生池壁效应的斜坡。
其相关尺寸与流量的关系可见设计手册中，但其数值是否能设计出良好的旋流式沉砂池，我有点怀疑。
曝气沉砂池的设计：
旋流流速应保持0.25~0.3m/s，水平流速为0.06~0.12m/s，有效水深为2~3m，最大流量时停留时间为1~2min，宽深比约为1~2，长宽比可达5，每立方米的污水曝气量为0.2m3空气，或者3~5m3/（m2*h），空气扩散装置设在池的一段，距池底0.6~0.9m，池的进出口宜考虑设置挡板。
需要设计的数据为池子的总容积V，水流断面面积A，池总宽度B，池长L，每小时所需空气量q。
氧化沟：
五龙口所用的是改良型开鲁赛尔氧化沟，所谓改良是指在氧化沟前端设有反硝化段，即相当于西安污水处理厂的厌氧选择池，而在二期改良型氧化沟前加有水解酸化池，对进入氧化沟中污水的有机物进行水解，使大分子有机物降解成小分子有机物。
进一步减轻氧化沟的负荷，提高氧化沟的脱氮除磷的能力。
氧化沟设计：
混合液在沟中的循环速度为0.25~0.35m/s，以确保混合液呈悬浮状态。
氧化沟污泥回流比采用60%~200%，设计污泥浓度为1500~5000mgMLSS/L，氧化沟中的氧转移效率为1.5~2.1kg/（Kw*h）。
泥龄：
氧化沟的设计泥龄范围为4~48d，通常的泥龄取值为10~30d。
有机负荷：
氧化沟常用的设计有机负荷取值0.16~0.35BODDkg/（m3*d），污泥负荷：
0.03~0.10BODkg/（kgMLSS*d）。
水力停留时间：
对于城市污水，采用的数值为6~30h。
设计氧化沟的一般步骤：
一氧化沟体积的计算
5选择安全系数来计算氧化沟的设计污泥停留时间，6计算取出有机物和消化作用所需的氧化沟的体积和水力停留时间，7计算在消化过程中消耗的碱度和在反硝化过程中生成的碱度，确保水中大于100mg/L的剩余碱度，8确定反硝化速率，9根据反硝化速率和MLSS计算所需增加的氧化沟的体积。
二需氧量Q，三沉淀池的设计，四剩余污泥量的计算。
二沉池：
五龙口采用的是辐流式沉淀池，设计要求：
池子的直径与有效水深的比值宜为6~12，池径不宜小于16m，池底坡度一般采用0.06，一般采用机械排泥，当池径小于20m时，一般采用中心驱动装置，当大于20m时，宜采用周边驱动的刮泥机，刮泥机的旋转速度一般为1~3r/h，外周刮泥板的线速度不超过3m/min，一般采用1.5m/min。
相关计算参数：
沉淀部分水面面积F，池子面积D，校核堰口负荷q1，校核固体负荷q2，澄清区高度h2’，污泥区高度h2’’,池边水深h2，沉淀池总高度H。
污泥泵房：
污泥泵房与提升泵房相似，包括集泥池体积的设计和污泥泵的选择。
在抽升活性污泥时，集泥池的容积可按一台回流泵不小于5min的抽升能力进行计算，污泥泵的选择主要是由污泥的粘度决定的，对于低粘度的污泥，可以选用离心污水泵和潜污水泵，或者选用螺旋泵。
高粘度污泥通常采用单螺杆泵，具体型号的选取与提升泵的选取原则相似。
污泥浓缩池：
污泥浓缩可以使污泥体积得到降低，可以减少至原来体积的几分之一，为后续工程或处置提供方便。
污泥浓缩分为重力浓缩，气浮浓缩以及离心浓缩。
污泥消化：
污泥消化的作用是消耗污泥中的有机物，使污泥稳定，不易造成腐败，同时消化作用杀死污泥中的部分病菌和微生物，实现污泥的无害化目的，但由于氧化沟的微生物作用，可以不设置污泥消化池，五龙口污水处理厂未设置污泥消化池。
污泥脱水：
由二沉池产生的剩余污泥体积巨大，含水率为99%~97%，状态为液态，因此在外运前需要对污泥进行处理，污泥浓缩初步减低了污泥中的含水率，但浓缩脱去的是污泥中的间隙水，污泥脱水是将污泥中的吸附水和毛细水脱去，进过脱水处理后的污泥体积会大大减少，可达浓缩前的1/10，脱水前的1/5。
污泥脱水分为自然干化、机械脱水、污泥烘干及焚烧。
自然干化，日常运行费用低，但所需基建费用高，气味大，占地面积大，不符合尽量减少用地的要求；随着经济和技术的发展，机械脱水成为污水处理厂最常用的手段，而污泥的烘干和焚烧处理成本高，而且对环境易造成污染，故这项工作常由专门的处理场所进行处理。
五龙口采用的是机械脱水机，我们参观的是二期脱水机房，机房布置与西安第三污水处理厂的分区相似，不同的是五龙口药剂与污水的混合是在机器内部进行，加药管和污泥管直接连进机器内部，而西安第三污水处理厂则在机器前端设置搅拌筒，先混合均匀后，再进入机器内部。
脱水机器建在四楼，这样方便由机器下端排放的污泥靠重力的作用进入集泥斗和外运卡车内。
中水回用系统
中水回用工艺流程：
深度处理的工艺与城市给水厂的工艺相似，其构筑物的设计也参考给水构筑物的设计。
一般性中水所采用的视二级出水水质而定，对于一般的二级出水水质，出水中溶解性有机物含量少，可采用最普遍的工艺：
混凝、沉淀、过滤、消毒。
对于除水中含有大量溶解性有机物的出水（常见于高负荷、泥龄短的生物处理系统）则需要较为复杂的工序。
（1）提升泵房：
回用水提升泵的作用与粗格栅后的提升泵的作用相同，泵及泵房的设计与粗格栅后的提升泵房的设计相同。
（2）混凝反应池：
所谓混凝反应是指通过添加药剂，使水中的胶体物质通过压缩双电层、吸附架桥、卷扫网捕作用形成矾花，从而能从水中去除，混凝沉淀主要去除的水中的SS，同时对除磷有一定的作用。
混凝反应的设计包括加药设备的设计、混合设备的选择及反应池的设计。
加药设备的设计包括1药剂的选择:
通常所用的药剂为PAC，助凝剂为PAM，2药剂的投机方式：
分为重力投加和压力投加两种类型,重力投加方式有泵前投加和高位溶液池重力投加，压力投加方式有水射投加和计量泵投加。
3溶液池的体积W1的计算，4溶液池的体积W2的计算。
混合设备：
在给排水处理过程中原水与混凝剂，助凝剂等药剂的充分混合是使反应完善，从而使得后处理流程取得良好效果的最基本条件。
混合的方式主要有管式混合、水力混合、水泵混合以及机械混合等。
五龙口所采用的是水力混合。
反应池的设计：
经过混合设备饿药剂与水完全混合，在水流的作用相互碰撞形成加大的颗粒物的过程叫做絮凝，完成絮凝功能的池子叫做反应池。
反应池分为水力和机械两大种，具体分为隔板絮凝池、波折板絮凝池、网格絮凝池、机械絮凝池。
五龙口采用的是网格絮凝池，网格絮凝池有多格竖井组成，水流从一个网格通过穿孔墙进入下一个网格之中。
通过网孔时水流速度减小，通过网孔后流速增加。
网格絮凝池设计：
设计要求1一般絮凝时间为10~15min，2絮凝池分格大小由竖向流速确定，
池体积V，池面积A，池高H，分格面积f，分格数n，竖井之间孔洞尺寸A2,总水头损失h。
沉淀池：
形成矾花的颗粒在沉淀池中与上清液分离，五龙口的沉淀池为平流式沉淀池，其主要设计参数为水平流速、沉淀时间、池深、池宽、长宽比、长深比。
沉淀时间应根据原水水质和沉淀后的水质，通过实验或参考相似沉淀池的沉淀时间，通常采用1~3h。
沉淀池内平均水平流速约为10~25mm/s，有效水深一般为3.0~4.0m，超高一般为0.3~0.6m，吃的长宽比为4：
1，每格宽度或导流墙间距一般为3~9m。
最大可为15m。
池的长深比应不小采用吸泥机时，池底应为平坡，泄空时间一般不超过6h，弗劳德数一般控制在Fr=1*104~1~105，设计时应注意隔墙设置，以减少水力半径R,减少雷诺数。
沉淀池的设计一般按水平流速和沉淀时间来确定，池长L，池平面积F，池宽b，弗劳德数的计算Fr，雷诺数。
常用的机械排泥方式有桁架式排泥、牵引式排泥、中心悬挂式，桁架式排泥又分为虹吸式和泵吸式，五龙口采用的是虹吸式排泥方式：
分为桁架行车、驱动装置、虹吸管路、行车转换装置，用于地上式或者是半地下式沉淀池。
滤池：
进水经过滤池的滤料层，水中的悬浮物质被滤料层截留住水的浊度得到进一步的降低，部分微生物和病菌被截留下来，而且随着悬浮的去除，微生物失去了庇护的场所，在接下的消毒处理中更易被杀死。
滤池分为普通快滤池、V型滤池、无阀滤池、移动罩滤池、虹吸滤池。
五龙口污水处理厂采用的是V型滤池，V型滤池的设计要点：
滤池的布置分为单排布置和双排布置，当滤池个数少于3个时，可采用单排布置，多于3个时应采用双排布置；单池中的布置一般采用双格对称布置。
滤速可采用较高滤速，一般为8~11m/h，过滤周期：
过滤周期较长，一般采用24~48h进行冲洗。
单池宽度：
单格滤池的宽度一般在3.5m一下，最大宽度为5m。
滤层上水深：
滤层上设计水深，在过滤工况条件下，一般为1.2~1.5m，进水及布水系统的设计：
包括进水总槽、进水孔、控制闸阀，溢流堰、过水堰板及V型槽，冲洗水排水系统，配水配气系统：
一般采用长柄滤头。
其具体各部分的设计参照给排水设计手册。
反冲洗系统：
五龙口的反冲洗方式为气冲、气水联合冲洗、水冲。
加氯系统：
五龙口的加氯系统因为某些原因并未见到
清水池：
清水池的设计未知。
送水泵房：
送水泵房的流量根据用户需求来进行调节。
五龙口污水处理厂相关参数（一期）：
1粗格栅：
栅条间距20mm，格栅倾角75度，控制方式时间和栅前栅后水位差控制。
2提升泵房：
4台干式离心泵，单泵流量500L/s，扬程12m，功率20kw。
细格栅：
3台转鼓式格栅机，转鼓直径1800mm，栅条间距6mm，3旋流沉砂池：
2座，Pista形式，单径为4870mm，深度4860mm，4生物池：
开鲁塞尔氧化沟，8个廊道，有效水深6m，采用微孔曝气，廊道下设有水下推进器，生物池设计参数BOD5污泥负荷0.084kg/kg*d，污泥浓度3.5g/L，产泥率为0.9kg/kg，设计水温12摄氏度。
沉淀池：
辐流式沉淀池，3座，单池直径55m，有效水深4.1m，表面负荷0.76m3/（m2^h），鼓风机房：
单机风量15600m3/h，污泥泵房：
4台回流污泥泵，单泵流量390L/s，污泥脱水机房：
3台污泥脱水机，单台处理能力为80~100m3/h。
中水系统：
平流沉淀池有效水深3.5m，HRT2h，V型滤池：
滤池总高度4.6m，支撑梁高1.1.m，滤板厚0.1m，承托层厚0.1m，滤料层厚1m，清水高1.5m，滤速6m/h，反冲洗强度：
气洗15L/（s*m2），水洗6L/，表面扫洗3，冲洗周期24h。
清水池：
加二氧化氯，有效池深4m。
四实习感悟
这次实习并没有达到预定的目的，仅仅是增加了自己对五龙口污水处理厂的的认识，其作用没有在西安第三污水处理厂参观实习深刻，原因很多，主观因素是自己没有准备好，自己在餐馆前应该对五龙口的情况做准备，这点在西安第三污水厂做的相对充分，另外由于生病的原因，自己草草看看了。
客观上来说，时间太短，仅用一个上午的时间就将一个污水厂的流程以及回用水流程参观完毕，讲解员没有西安污水处理厂讲解细致，许多问题都没有解决，而且五龙口厂的施工图纸也没有像西安那样展出，很难对各个构筑物的结构有深入的认识。
由于种种原因，本意是想从建设和运行的角度来看待五龙口污水处理厂，但关于如何运行污水处理厂，自己并没有搞清楚，而且自己所记的笔记数据较少，因此本篇的实习报告仅从如何建设一个污水处理厂的角度来说明五龙口污水处理厂。
有很大一部分东西来自设计规范及手册，通过重新复习手册及规范，发现当时只设计了一个A2O生物池，对其他构筑物没有关注过，其他构筑物的设计也是相当费精力的。
如果大二下学期时间空闲时，真想将其他的构筑物也设计设计。
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