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氧化沟处理工艺

氧化沟处理工艺

城市污水处理厂污水处理工艺设计说明书

第一章概述…………………………………………………………………3

1.1工程概括………………………………………………………………3

1.2设计任务………………………………………………………………3

1.3设计内容………………………………………………………………3

1.4进水水质………………………………………………………………4

1.5主要规范和标准………………………………………………………5

1.6主要政策法律…………………………………………………………6

1.7设计原则………………………………………………………………6

第二章污水处理厂工艺选择……………………………………………7

2.1污水处理方案…………………………………………………………7

2.2污水处理工艺确定……………………………………………………10

第三章污水处理厂各构筑物设计………………………………………10

3.1格栅……………………………………………………………………10

3.2沉砂池…………………………………………………………………12

3.3氧化沟…………………………………………………………………15

3.4二沉池…………………………………………………………………17

第四章效益分析……………………………………………………………20

4.1环境效益分析…………………………………………………………20

4.2社会效益分析…………………………………………………………20

4.3经济效益分析…………………………………………………………21

第五章建议小结……………………………………………………………21

表1.1设计水量一览表

项目

设计水量

m3/d

m3/h

m3/s

L/s

平均日流量

63000

2625

0.73

729.16

最高日流量

69300

2887.5

0.80

802.08

最高时流量

94500

3937.5

1.09

1093.75

（4）平均的BOD5

BOD5=（Q1+Q3）×CBOD5（远期）+Q2×CBOD5工业污水]÷Q

=（46708×115+16000×175）÷62708

=130.30mg/L

（5）平均的SS

SS=（Q1+Q3）×SS（远期）+Q2×SS工业污水]÷Q

=（46708×200+16000×190）÷62708

=197.45mg/L

1.5主要规范和标准

本污水治理工程执行的国家专业技术规范与标准如下：

（1）国家《污水综合排放标准》（8978-1996）

（2）广东省《水污染排放限值》（DB44/26-2001）

（3）《室外排水设计规范》（修订）（GBJ14-87）

（4）《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）

（5）《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

（6）《污水处理工程项目建设标准》（修订）（2001）

（7）《建筑给排水设计规范》（97年版）（GBJJ5-88）

（8）《污水处理厂运行、维护及其安全技术规范》（CJJ605-94）

（9）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）

（10）《给水排水制图标准》（GB/T50106-2001）

（11）《给水排水设计基本术语标准》（GBJ125-89）

（12）《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-1988）（1997年版）

（13）《总图制图标准》（GB/T50103-2001）

1.6主要政策法律

（1）《城市污水处理及污染防治技术政策》建城[2000]124号（2000年6月）

（2）《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）

（3）《中华人民共和国水污染防治法》（1996年5月）

（4）《中华人民共和国水污染防治法实施细则》（1989年7月）

（5）《国务院关于环境保护若干问题的条例》（1996年31号文）

（6）《建设项目环境保护管理办法》（1998年11月）

（7）《建设项目环境保护管理办法》（1987年3月）

（8）《污水处理设施环境保护监督管理办法》（1988年5月）

（9）《饮用水水源保护区污染防治管理规定》（1989年7月）

1.7设计原则

（1）贯彻执行国家环境保护政策，符合国家有关法律、法规、标准、规范以及当地地方法规。

（2）选择合理的工艺路线，确保选择的工艺技术所处理出水的各项指标达到排放要求；选择较优的技术，确保工程总投资在合理的经济范围之内。

（3）充分利用现有场地，对污水处理工程平面布置进行全面规划，使工程建设与城市发展相协调，既保护环境，有最大程度地发挥工程效益。

（4）根据污水进出水水质要求，选用成熟可靠、高效节能、占地少、经济实用、管理方便的污水处理先进工艺及污泥处理先进技术，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。

（5）结合本工程实际情况，采用适合我国国情的自动化仪表、设备及监测仪器，提高自动化管理水平和供电安全程度，以减轻工人劳动强度，改善劳动条件。

（6）通过技术经济论证，优化设计方案和设备选型，力求技术可靠、经济合理。

（7）建构筑物造型简洁美观，厂区的环境设计实现园林化。

第二章污水处理厂工艺选择

2.1污水处理方案

常用的方法有AB法，A2/O法，氧化沟工艺，SBR等

2.1.1氧化沟工艺

氧化沟也称氧化渠或循环曝气池，是于20世纪50年代由荷兰的巴斯韦尔（Pasveer）所开发的一种污水生物处理技术，属活性污泥法的一种变法。

它把连续式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。

氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应器中的混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。

由于氧化沟运行成本低，构造简单，易于维护管理，出水水质好，运行稳定，并可以进行脱氮除磷，因此日益受到人们的重视，并逐步得到推广。

工艺流程

氧化沟工艺可不建初沉池和污泥消化池，有时还可以将曝气池与二沉池合建而省去污泥回流系统，常用的处理城市污水的氧化沟工艺流程如图所示:

进水格栅沉砂池氧化沟二沉池出水

回流污泥剩余污泥

图2-1氧化沟工艺流程图

氧化沟特点:

1）工艺流程简单，运行管理方便，氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池，有此类氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。

2）运行稳定，处理效果好，氧化沟的BOD平均处理水平可达95%左右。

3）能承受水量水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力，这主要是由于氧化沟水力停留时间长，泥龄长，一般为20~30d，污泥在沟内达到除磷脱氮的目的，脱氮效率一般＞80%，但要达到较高的除磷效果，则需要采取另外措施。

基建投资省，运行费用低和传统活性污泥工艺相比，在去除BOD，去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮情况下更省，同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法更省。

2.1.2间歇式活性污泥处理系统（简称SBR工艺）

本工艺又称序批式活性污泥处理系统。

间歇式活性污泥处理系统的工艺流程:

本工艺系统最主要特征是采用集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器—间歇曝气池。

SBR是传统活性污泥法的一种变形，它的净化机理与传统活性污泥法基本相同，但SBR的各个运行期在时间上的有序性，使它具有不同于连续流活性污泥法（Fs）和其他生物处理的一些特性。

SBR工艺的特点:

1）处理效果稳定，对水量、水质变化适应性强，耐冲击负荷。

2）SBR在运行操作过程中，可以通过时间上的有效控制和变化来满足多功能的要求，具有极强的灵活性。

SBR可以调节曝气时间来满足出水要求，因此运行可靠，效果稳定。

另外，SBR独特的时间推流性与空间完全混合性，使得可以对其运行有效的交换，以达到适应多种功能的要求，极其灵活。

3）理想的推流过程使生化反应推力大、效率高。

4）污泥活性高，浓度高且具有良好的污泥沉降性能。

5）由于有机物浓度存在较大浓度梯度，有利于菌胶团的形成，所以可有效地抑制丝状菌的生长，防止污泥膨胀。

SBR在沉淀时没有进出水流的干扰，可以避免短流和异重流的出现，是一种理想的静态沉淀，固液分离效果好，易获得澄清的出水。

剩余污泥含水率低，浓缩污泥含固率可达到2.5%~3%，为后续污泥的处置提供了良好的条件。

6）脱氮除磷效果好

7）SBR工艺的时间序列性和运行条件上的较大灵活性为其脱氮除磷提供了得天独厚的条件。

8）工艺简单，工程造价及运行费用低，是小规模污水治理的有效方法。

9）目前，我国乡镇企业发展很快，排放污水总量不大，且间断排放，加之技术管理水平较低，经费少，若采用常规的连续式活性污泥系统进行治理，难度很大，若采用间歇法，则具有均化水质，勿需污泥回流，不需二沉池，建设与运行费用都较低等优点，SBR是一种高效、经济、管理简便，适用于中小水量污水。

2.1.3AB法（A+A2/O）

AB法是吸附生物降解法（Absorption.Bio-Degradation）的简称，是原联邦德国亚琛工业大学宾克（Bohnke）教授于70年代中期开发的一种新工艺。

AB法的工艺流程与机理

AB法的工艺流程的主要特点是不设初沉池。

由AB二段活性污泥系统串联运行，并有各自独立的污泥回流系统。

污水由城市排水管网经格栅和沉砂池直接进入A段，该段充分利用原污水中的微生物，并不断繁殖，形成一个开放性的生物动力学系统，A段污泥负荷率高达2~6kgBOD5/（kg·d），水力停留时间短（一般为30min），污泥龄短（0.3~0.5d）。

A段中污泥的絮凝吸附作用为主，生物降解为辅，对污水中BOD5的去除率的去除率可达40%~70%，然后再通过B段处理，B段可为常规的活性污泥法，由此构成的工艺为常规AB法BOD5的去除率为90%，而总磷的去除率为50%~70%。

总氮的去除率为30%~40%，其除磷效果比常规一般活性污泥法好，但不能达到防止水体富营养化的排放标准，所以可把B段设计成生物脱氮除磷工艺。

如果要求以脱氮为重点，B段采用A1/O，此时AB工艺为A+A1/O工艺；如果要求除磷为重点，则B段采用A2/O工艺，此时AB工艺为A+A2/O工艺。

如氮和磷均需高效去除则B段为A2/O工艺，此时AB工艺为A+A2/O工艺。

AB法工艺特点:

1）不设初沉池，A段由曝气吸附和中沉池组成，为AB工艺为第一处理系统。

2）B段由曝气池和二沉池组成。

A段和B段由独自的污泥回流系统，因此二段有各自独立的生物群体，所以处理效果稳定。

3）AB工艺对BOD5、COD、SS、N、P的去除率一般高于常规活性污泥阿法。

4）A段负荷高达2~6kgBOD5/（kgMLSS·d），它具有很强的抗冲击负荷的能力，并具有对PH、有毒有害物质影响的缓冲能力，水力停留时间和污泥龄短，污泥中全部是繁殖很快的细菌。

5）A段活性污泥法吸附能力强，能吸附污水中某些重金属难降解有机物以及氮、磷等植物性营养物质，这些物质通过剩余污泥的排放得到去除，故A段具有去除一部分上述物质的功能。

6）由于A段的高效絮凝作用，使整个工艺中通过絮凝吸附由污泥排放途径去除的BOD5量大大提高，从而使AB工艺比常规活性污泥法可省去基建投资20%，节省运行能耗15%左右。

7）AB法很适用于分布建设，使之缓冲投资上的困难，又能取得较好的处理效果，然后建B段。

8）AB工艺不仅适用于新厂建设，还适用于旧厂改造和扩建。

2.2处理工艺确定

该城市属于小型城市，设计人口为20万，日产污水量不是很大，属于小型污水处理厂，中小型污水处理厂往往具有以下特点:

1）负担的排水面积小，污水量较小，一天内水量水质变化不大，频率较高。

2）一般要求自动化程度高，以减少工作人员配置，降低经营成本。

3）城市已轻工业、冶金、家电等工业为主体考虑其以后的发展需要脱氮除磷等效果。

综上所述，结合所列各项工艺特点，选择氧化沟处理工艺

第三章污水处理厂各构筑物设计

3.1格栅

3.1.1格栅的作用及选择

格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。

被截留的物质成为栅渣。

关于格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。

栅条断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。

圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。

格栅分为平面格栅和曲面格栅两种形式；按栅条间隙，可将其分为粗格栅（40~100mm），中格栅（16~40mm），细格栅（3~10mm）三种。

3.1.2格栅的设计

主要设计参数：

设计总流量:

Qmax=1.09m3/s

栅条间隙e=20mm

过栅流速v=1.1m/s

格栅倾角&=60°

栅前水深h=1.0m

格栅计算过程：

（1）格栅的间隙数

=

=47.56取48

（2）格栅宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.2m栅条宽度s=10mm

B=s（n-1）+en+0.2

=0.01（48-1）+0.02×48+0.2

=1.45m

（3）通过中格栅的水头损失h1

a.进水渠道渐宽部分的长度

b.栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度L2=

/2≈1.8m

c.设栅条断面为锐边矩形断面

=2.42

（6）格栅总高度H

H=h+h1+h2=1+0.15+0.3=1.45m

（7）格栅总长度L

L=

+0.5+1+L2+H1/tan60。

=0.35m+0.18m+0.5m+1m+0.66m

=2.69m

中格栅每日栅渣量W＇:

=

a）平面图

b）剖面图

图3-1格栅计算简图

3.2沉砂池

3.2.1沉砂池的作用及选择

1）沉砂池按去除密度大于2.65，粒径大于0.2mm的砂粒设计。

2）a.当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算。

b.当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量进行计算。

c.在河流制处理系统中，应按降雨所得设计流量计算。

3）沉砂池的格数不应小于2格，并应按并列系列设计，水量较小时可考虑一格工作，一格备用。

4）城市污水的沉砂量可按106m3污水沉砂30m3计算，其含水率为60%，堆密度为1500kg/m3；合流制污水的沉砂池应根据实际情况确定。

5）砂斗容积按不大于2d的沉砂量计算取2d，斗壁与水面倾角不应小于45度取55~60º。

6）除砂一般采用机械方法，采用人工时，排砂管直径不应小于200mm。

沉砂池超高不宜小于0.3m。

7）采用曝气沉砂池，在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生于主流垂直的横向恒速环流。

曝气沉砂池的优点是能够去除砂粒上的附着的有机物，有利取得较为纯净的砂粒，从曝气池中排出沉砂，有机物只占5%左右，一般长时间搁置也不会腐败。

设2座曝气沉砂池，并联运行，当污水量较少时，可以考虑1个工作，1个备用。

3.2.2曝气沉砂池的设计

主要设计参数：

Qmax=1.09m3/s

水平流速v1=0.12m/s

最大设计流量时的流行时间t=2min

池子有效水深h2=2.5m

设每立方污水的曝气量为d=0.2m3/m3

排出污泥间隔天数T=2d

曝气沉砂池的计算过程：

（1）沉砂池总有效容积

V=Qmaxt=（1.09×2×60）m3=130.8m3

（2）水流断面面积

A=Qmax/v1=（1.09/0.12）m2=9.1m2

（3）池总宽度

B=A/h2=（9.1/2.5）m=3.64m

（4）每个池子的宽度设2格则图3-2沉砂池计算简图

（1）

b=3.64m÷2=1.82m图3-2沉砂池计算简图

（1）

宽深比B:

h2=3.64/2.5=1.456符合要求（1-1.5之间）

（5）池总长度

L=V/A=（130.8÷9.1）m=14.37m

长宽比L:

B=14.34/3.64=3.933.93<5符合要求

（6）每小时所需空气量

q=dQmax=（0.2×1.09×3600）m3/h=784.8m3/h

（7）沉砂斗所需容积已知城市污水沉砂量X=30m3（106m3·污水），生活污水流量总变化系数KZ=1.5，则

V=

=

m3=3.77m3

沉砂室坡向沉砂斗的坡度i=0.1～0.5,取i=0.5。

每个分格有2个沉砂斗，共有4个沉砂斗，则3.77m3÷4=0.9425m3

（8）沉砂斗各部分尺寸设斗底宽为a1=0.8m斗壁与水平面倾角为55°，取斗高h4为0.6m

沉砂斗上口宽a=

+a1=

m+0.8m=1.64m

沉砂斗容积V1=h4÷6×（2a2+2aa1+2a12）

=0.928m3

（9）沉砂室高度采用重力排砂，设计池底坡度0.06，坡向砂斗。

沉砂室油两部分组成:

一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过度部分，沉砂池坡向沉砂斗的过度部分宽l2=

=0.38m（

为两沉砂斗之间隔壁厚）

则沉砂室高h0=h3+0.06l2=（0.5+0.06×0.38）m=0.52m

池总高度H设超高h1=0.3m图3-3沉砂池计算简图

（2）

H=h1+h2+h0=（0.3+2.5+0.52）m

=3.32m

3.3.氧化沟

3.3.1氧化沟的选择

氧化沟又名连续循环曝气池，是活性污泥的一种变形。

氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。

自从1954年在荷兰的首次使用以来。

由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。

目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：

帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡罗塞式、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。

这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。

三沟式氧化沟是氧化沟的一种典型构造型式，目前采用的三沟式氧化沟工艺，是丹麦在间歇式运行的氧化沟基础上开创的，它实际上仍是一种连续流活性污泥法，只是将曝气、沉淀工序集于一体，并具有按时间顺序交替轮换运行的特点，其运转周期可根据处理水质的不同进行调整，从而使其运行操作更趋于灵活方便，本设计采用这种工艺。

沉砂池来水经过配水井进入沟内，每沟之间相互连通，两侧沟上设有启闭式可调堰，剩余污泥一般从中间排放，其具体运行分为六个阶段一个运行周期，每周期历时8小时。

第一阶段：

污水进入沟Ⅰ，沟Ⅰ内转刷低速运行，沟Ⅱ内转刷高速运行，沟Ⅲ内转刷停转，沟Ⅰ内出水堰关闭，沟Ⅲ内出水堰开启并排水，该阶段中，沟Ⅰ为缺氧区，只推动不曝气，反硝化脱氮在此沟进行，沟Ⅱ为曝气区，沟Ⅲ为沉淀区，进行泥水分离（该阶段历时1.5h）。

第二阶段：

污水进入沟Ⅱ，沟Ⅱ和沟Ⅰ内转刷均高速运行，沟Ⅲ内转刷停转，沟Ⅰ出水堰仍关闭，沟Ⅲ出水堰仍开启并排水，在该阶段，沟Ⅰ为闷曝气沟，沟Ⅲ为沉淀区（该阶段历时1.5h）

第三阶段：

污水仍进入沟Ⅱ，沟Ⅰ内转刷停转，沟Ⅱ内转刷继续高速运转，沟Ⅲ内转刷仍停转，沟Ⅰ出水堰仍关闭，沟Ⅲ出水堰仍开启并排水，在该阶段中，沟Ⅰ为静沉区，沟Ⅱ为曝气区，沟Ⅲ为沉淀区（该阶段历时为1.0h）

第四阶段：

污水改为进入沟Ⅲ，沟Ⅰ内转刷仍停止，沟Ⅱ内转刷高速运转，沟Ⅲ内转刷低速运转，沟Ⅰ出水堰开启并排水，沟Ⅲ出水堰关闭，在该阶段中沟Ⅰ为沉淀区，沟Ⅱ为曝气区，沟Ⅲ为缺氧区（该阶段历时1.5h）

第五阶段：

污水改为进入沟Ⅱ，沟Ⅰ内转刷继续停转，沟Ⅱ内转刷继续高速曝气，沟Ⅲ内转刷亦改为高速运转，沟Ⅰ出水堰仍开启并排水，沟Ⅲ出水堰仍关闭，在该阶段中，沟Ⅰ为沉淀区，沟Ⅱ为曝气区，沟Ⅲ为闷曝区，该阶段历时1.5h

第六阶段：

污水仍进入沟Ⅱ，沟Ⅰ内转刷继续停转，沟Ⅱ内转刷继续高速运转，沟Ⅲ内转刷停转，沟Ⅰ出水堰开启并排水，沟Ⅲ出水堰仍关闭，在该阶段中，沟Ⅰ为沉淀区，沟Ⅱ为曝气区，沟Ⅲ为静沉区，该阶段历时1.0h

3.3.2氧化沟的设计

（1）定混合液污泥浓度cx

污泥负荷率NS=0.03～0.07kgBOD5/（kgMLSS•d）取0.05kgBOD5/（kgMLSS•d）

容积负荷NV=0.1～0.2kgBOD5/（m3•d）取0.1kgBOD5/（m3•d）

cx=NV÷NS=2kgMLSS/m3=2000mg/L

（2）氧化沟总容积（v）计算

a.活性污泥系数Y

污泥浓度为2000mg/L，污泥龄Øc=15dkd=0.05:

则活性污泥系数为0.56

去除的BOD5浓度Cr

原污水的BOD5值S0为150mg/L，处理水中的BOD5=20mg/LCr=150-20=130mg/L

b.碳氧化、氮消化区容积V计算

V===39312m3

氧化沟分两组，则每组三沟式氧化沟容积为V/2=V’

V’=39312/2=19656m3

氧化沟水深取H=2.70m，则每组氧化沟平面面积为

S1=V’/H=19656/2.70=7280m2

三沟中每条沟的平面面积为

S11=S1/3=7280/3=2426m2

取氧化沟为矩形断面，且单沟宽20m，则单沟直线段长度为

L1=（2426-3.14×102）/20=105.6m

（3）余污泥量的计算

a=0.5b=0.05d-1

=（150-20）/150=0.8

P=aVcxNS

－bVcx=aQcso

-bVcx

=（0.5×94500×0.15×0.8-0.05×39312×2）kg/d

=1738.8kg/d

（4）最大需氧量计算

参照表5-12（给排水工程设计实践教程）a’=0.5b’=0.18

D=a’Q

r+b’VXV

=0.5×94500×0.13+0.18×39312×0.75

=11450kg/d

式中：

D―混合液需氧量（kgO2/d）；

a’―活性污泥微生物对有机物氧化分解过程的需氧率，即活性污泥微生物生物每代谢1kgBOD所需要的氧量（kg）；

Q―污水流量（m3/d）；

r―经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量（mg/L），以BOD值计；

b’―活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即每kg活性污泥每天自身氧化需要的氧量；

V―曝气池容积（m3）

XV―单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量（kg/m3）

3.4辐流式二沉池

3.4.1辐流式二沉池要求及特点

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，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。

起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，用于初次沉淀池的平流式沉淀池、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、中型污水处理厂多采用机械吸泥的圆形辐流式沉淀池，中型污水处理厂也有采用多斗式平流沉淀池的，小型污水处理厂则比较普遍采用竖流式沉淀池。

根据本设计的设计水量，采用辐流式二沉池。

二次沉淀池的特点:

二次沉淀池有别于其他沉淀池，首先在作用上有其特点。

它除了进行

泥水分离外，还进行污泥浓缩，并由于水量、水质的变化，还要暂时贮存污泥。

由于二次沉淀池需要完成污泥浓缩的作用，所