污水处理厂课程设计设计说明书及方案模版.docx

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污水处理厂课程设计设计说明书及方案模版

1概述

1.1工程概况

依据城市总体规划，华东某市在城西地区兴建一座城市污水处理厂，以完善该地区的市政工程配套，控制日益加剧的河道水污染，改善环境质量。

该城市现状叙述如下：

1、2号居住区人口3万，污水由化粪池排入河道；3、4号居住区人口5万，正在建设1年内完成；5号居住区人口4.5万，待建，2年后动工，建设周期2年。

还有部分主要公共建筑，宾馆5座，2000个标准客房；医院2座，1500张床。

以上排水系统均采用分流制系统。

同时新区内还有部分排污工厂：

电子厂每天排水1500m3，BOD5污染负荷为3000人口当量；食品厂每天排出污水量500m3，污染负荷为1500人口当量。

旧城区原仅有雨水排水系统，污水排水系统的改造和建设工程计划在10年内完成，届时整个排水区域服务人口将达到18万。

依据上述情况，整个工程划分为近期和远期两个建设阶段，现在实施的工程为近期建设。

近期建设周期大概在3年左右，设计服务范围应该包括新区5个已建和待建的居住区、新区内部分主要公共建筑以及2个工厂。

依据环保部门以及排放水体的状况，排放水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

1.2设计依据

《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）

《室外排水设计规范》（GB50101）

《城市污水处理工程项目标准》

《给水排水设计手册》，第5册城镇排水

《给水排水设计手册》，第10册技术经济

城市污水处理以及污染物防治技术政策（2002）

污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999

地表水环境质量标准GB3838-2002

城市排水工程规划规范GB50381-2000

1.3设计任务和范围

（1）收集相关资料，确定废水水量水质及其变化特征和处理要求；

（2）对废水处理工艺方案进行分析比较，提出适宜的处理工艺方案和工艺流程；

（3）确定为满足废水排放要求而所需达到的处理程度；

（4）结合水质水量特征，通过经济技术分析比较，确定各处理构筑物的型式；

（5）进行全面的处理工艺设计计算，确定各构筑物尺寸和设备选型；

（6）进行废水处理站平面布置及主要管道的布置和高程计算；

（7）进行工程概预算，说明废水处理站的启动运行和运行管理技术要求

2原水水量与水质和处理要求：

2.1原水水量与水质

一期工程：

Q=36000m3/d

BOD5=230mg/lSS=280mg/l

TN=40mg/lTP=4.5mg/l

PH=6.5-8.0

二期工程：

Q=47000m3/d

2.2处理要求

污水排放的要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准

BOD5≤20mg/lSS≤20mg/l

TN≤20mg/lTP≤1mg/l

PH=6.5-8.0

3.工艺流程选择和评价

3.1水质分析

该城市污水由市政废水与工业废水组成，其中工业废水的量占的相当小，污水中主要是可溶性有机物、氮、磷等，而且有机物的浓度不是特别高，可生化性较好，在处理时需要考虑常规的脱氮除磷。

3.2流程的拟定

3.2.1国内外城市污水处理的流行工艺

一、活性污泥法

针对城市污水处理的要求，当前流行的污水处理工艺有：

AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O法、UNITANK等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。

①AB法（Adsorption—Biooxidation）

该法由德国Bohuke教授首先开发。

该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/（kgMLSS•d）以上，池容积负荷6kgBOD/（m3•d）以上；B级负荷低，污泥龄较长。

A级与B级间设中间沉淀池。

二级池子F/M（污染物量与微生物量之比）不同，形成不同的微生物群体。

AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。

②SBR法（SequencingBatchReactor）

SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。

此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。

现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。

这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。

但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。

③A/A/O法（Anaerobic—Anoxic—Oxic）

由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。

利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。

A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：

一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下（DO<0.3mg/L），释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。

二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体（有机碳源），将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。

为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0（完全脱氮COD/TKN>12.5），BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40（一般应＞20）。

若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O工艺。

有的城市污水处理的出水不排入湖泊，利用大水体深水排放或灌溉农田，可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑，以节省近期投资。

④普通曝气法及其变法

本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。

普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。

传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。

近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。

采用普通曝气法去除BOD5，在池型上有多种形式（如下文所述的氧化沟），工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。

⑤氧化沟法

本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。

氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：

帕式（Passveer）简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在2.5～3.5m，转刷动力效率1.6～1.8kgO2/（kW•h）。

奥式（Orbal）简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的DO（如外环为0，中环为1，内环为2），有利于脱氮除磷。

采用转碟曝气，水深一般在4.0～4.5m，动力效率与转刷接近，现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用。

若能将氧化沟进水设计成多种方式，能有效地抵抗暴雨流量的冲击，对一些合流制排水系统的城市污水处理尤为适用。

卡式（Carrousel）简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。

三沟式氧化沟（T型氧化沟），此种型式由三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀池和曝气池。

T型氧化沟构造简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。

不设厌氧池，不具备除磷功能。

氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。

建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率（提高20%）和动力效率［达2.5～3.0kgO2/（kW•h）］。

⑥UNITANK工艺

它和类似的TCBS工艺、MSBR工艺一样，都是SBR法新的变型和发展。

它集“序批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的优点，克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。

典型的UNITANK工艺是三个水池，三池之间水力连通，每池都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，它们交替作为曝气池和沉淀池。

污水可以进入三池中的任意一个，采用连续进水、周期交替运行。

在自动控制下使各池处在好氧、缺氧及厌氧状态，以完成有机物和氮磷的去除。

UNITANK工艺由比利时Seghers公司首先建在我国的澳门特区，处理水量14×104m3/d（不下雨时平均处理水量为7×104m3/d），池型封闭，设计采用的容积负荷为0.58kgBOD/（m3•d），总的反应池体积为46800m3，曝气池水力停留时间为8h，出水的BOD5、SS＜20mg/L。

这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形，可以采用活性污泥工艺的设计方法对不同的污染物加以去除，如考虑硝化，其负荷一般在0.05～0.10kgBOD5/（kgMLSS•d），硝化率视污水温度而异。

而要求污泥稳定化，其污泥负荷和污泥龄要远远超过硝化时的数值。

容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题，就是说在一个较长停留时间的曝气系统内，有50%左右的池容用于沉淀。

UNITANK工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备，因此引进技术，消化、吸收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题。

一般认为，UNITANK工艺不太适用于大型（>10×104m3/d）的城市污水处理厂。

二、生物膜法

生物膜法主要是指曝气生物滤池，它实质上是常说的生物接触氧化池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填（滤）料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。

曝气生物滤池（BAF）70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。

由于选用的填料不同，以及是否有脱氮要求，设计的工艺参数是不同的，如要求处理出水BOD5、SS＜20mg/L，去除BOD5达90%以上的工艺，其容积负荷为0.7～3.0kgBOD5/（m3•d），水力停留时间1～2h；以硝化（90%以上）为主的工艺，其容积负荷为0.5～2.0kgBOD5/（m3•d），水力停留时间2～3h。

一般认为，生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大，约5×104m3/d左右为宜。

国外（主要在欧洲）处理水量有达到36×104m3/d的，这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关，也与其有长期积累的运行管理经验有关。

3.2.2比较工艺的选择以及叙述

通过以上论述，初步确定运用的工艺应该为活性物泥法，在活性污泥法中，根据《室外排水设计规范》（GB50101-2005）推荐对于设计流量小于10×104m3/d的城市污水处理厂可以采用氧化沟法、SBR、A/A/O法进行设计。

由于氧化沟对于脱氮除磷效果不是很好，而且占地比较大，所以采用A/A/O和SBR的变形CASS工艺进行比较。

方案一：

A/A/O工艺

A/A/O工艺流程图如图3-1所示：

图3-1

关于方案一的说明：

第一阶段为预处理部分，即粗格栅+细格栅+曝气沉砂池+初沉池，中格栅去除城市污水中较大的漂浮物，细格栅去除城市污水中较细小的漂浮物，后续工艺以及设备的正常运行提供保证。

水经过泵房提升后进入曝气沉砂池，去除砂粒，经吸砂机将沉砂池中的砂吸走至砂水分离器，砂水分离器工作，截留下砂，而水则自重力流向前方泵房的