氧化沟工艺城市污水处理厂设计.docx

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氧化沟工艺城市污水处理厂设计

武汉科技学院

2004届毕业设计（论文）

题目：

氧化沟工艺城市污水处理厂设计

院系：

环境与化学工程系

专业：

环境工程

学生：

学号：

0051190

指导老师：

摘要

本论文主要设计氧化沟工艺处理城市污水。

城市是人类社会经济发展的一个极其重要的组成部分，在城市的社会经济活动中，每天都要消耗大量的水，用于工业、农业、商业活动以及市民的日常生活。

城市污水处理厂是城市发展的重点基础设施，是城市水污染控制、水环境保护工作中的关键工程，它对社会经济的高速、稳定、可持续发展起着保障和促进的作用。

本设计是东北地区的一个城市污水处理厂，其污水流量为6万m3/d，经处理后应达到SS去除率85％，BOD去除率90％。

本设计采用奥巴尔（ORBAL）型氧化沟工艺，氧化沟工艺是一种改良的活性污泥法，是以活性污泥为主体的污水生物处理技术。

奥巴尔（ORBAL）型氧化沟是氧化沟工艺的一种，具有优于传统氧化沟工艺的特殊优点：

工艺流程简单，占地面积小；工艺运行具有灵活性；基建费用和运行费用低，运行管理简单；出水水质好并且有一定的承受水质水量冲击负荷的能力，出水可以达到国家排放标准。

处理工艺流程主要由格栅、沉砂池、氧化沟、二沉池、污泥浓缩池、污泥脱水间等组成。

本设计的平面布置和高程布置合理，各构筑物集中紧凑、节约用地、便于管理，并且基建费用和运行费用低，运行管理简单。

本论文包括城市污水概况，城市污水处理技术及其新发展，工艺方案的比较及选择，构筑物尺寸的计算，设备的选型，平面布置与高程布置，运行成本的核算等。

关键词：

城市污水；设计；ORBAL氧化沟工艺；工艺流程。

ABSTRACT

ThepapermainlydesignsOxidationDitchprocessforthetreatmentofmunicipalwastewater.Thecityisaimportantpartofthedevelopmentofsocialeconomy.Itisagreatdealofwaterusedforindustry,agriculture,businessactivityandcivicdailylifeinthetransactionofcity.Thefactoryofthetreatmentofmunicipalwastewaterisnotonlytheimportantbasicfacilitiesofthecitydevelopment,butalsothemainprojectofthecontrolofmunicipalwastewaterandwaterresourceenvironmentprotectionaswell.Italsoplaysaroleinthesocialeconomicdevelopment.

Thisdesignisafactoryofthetreatmentofmunicipalwastewaterinthenortheast，theflowofwhichis6×104m3/d，theremovalrateofSSis85%andtheremovalrateofBODis90%。

ThemethodofthisdesignisORBALOxidationDitch,theOxidationDitchprocesswhichisaimprovedactivatedsludgeprocessisabiochemicaltreatmenttechnologyforwastewaterwhichmainlybasedontheactivatedsludge.theORBALOxidationDitchthatwechooseisoneofOxidationDitch,Ithasbeencharacterizedassimpleprocessandsmalldimension;smoothoperation;economicalandconvenientforregulation;Ithasfavorableabilityofbearingtheimpingementloadingthewastewatertreatedbytheprocessing;itcanreachthesewagedischargestandard.Theprocessisconsistedofscreenbar、sinksandpond、OxidationDitch、secondaryclarifier、sludgeconcentratedpond、sludgedehydratedroomandsoon.Andtheplanedistributionandelevationdistributionarerational，theconstructionsfollowtheprincipleofcompact，smalldimensionandfully-usedinsoil，convenientforregulation，andthecostofbuildingandrunningarelow，simpleforoperation.

Thispaperisconsistedofthesummaryofmunicipalwastewater,thetechnicalandbreakthroughoftreatmentofmunicipalwastewater,comparisontheprocessesandchooseofmethod,computeofgaugeofconstructions,thechooseofequipment,theplanedistributionandelevationdistribution,thecheckofrunningcostandsoon.

KeyWords:

municipalwastewater;design;ORBALOxidationDitchtechnology;technologyprocess.

1绪论………………………………………………………………………………1

1.1城市污水概况………………………………………………………………1

1.2城市污水处理技术及其新发展…………………………………………1

2城市污水处理工艺选择……………………………………………………6

2.1工艺方案分析比较…………………………………………………………6

2.2工艺方案选择确定…………………………………………………………9

2.3工艺方案阐述………………………………………………………………9

3处理构筑物设计……………………………………………………………10

3.1污水流量的计算…………………………………………………………10

3.2集水井………………………………………………………………………11

3.3污水提升泵房………………………………………………………………11

3.4格栅…………………………………………………………………………12

3.5曝气沉砂池…………………………………………………………………14

3.6砂水分离间…………………………………………………………………16

3.7鼓风机房……………………………………………………………………16

3.8ORBAL型氧化沟……………………………………………………………17

3.9辐流式二沉池………………………………………………………………19

3.10回流污泥泵房……………………………………………………………23

3.11接触消毒池……………………………………………………24

3.12剩余污泥泵房……………………………………………………………25

3.13污泥浓缩池………………………………………………………………25

3.14浓缩污泥贮池……………………………………………………………28

3.15浓缩污泥提升泵房………………………………………………………28

3.16污泥脱水间………………………………………………………………28

4污水处理厂总体布置…………………………………………………28

4.1总平面布置…………………………………………………………………28

4.2高程布置……………………………………………………………………29

5污水处理厂运行成本核算………………………………………………30

5.1劳动定员……………………………………………………………………30

5.2运行费用……………………………………………………………………30

6工程效益………………………………………………………………………32

7全文总结………………………………………………………………………32

参考文献…………………………………………………………………………34

1绪论

1.1城市污水概况

城市是人类社会经济发展的一个及极其重要的组成部分，在城市的社会经济活动中，每天都要消耗大量的水，用于工业、农业、商业活动以及市民的日常生活。

水在使用过程中被带进了洗涤剂、染料、溶液、油脂和粪尿，各类无机物和有机物，细菌、病毒等致病微生物，毒性、酸碱性、放射性和重金属类等物质，以致水的物理性质和化学性质发生明显变化，变成了污水。

污水在城市发展的初期是通过城市污水收集系统收集排放到附近水体，经过清洁水体的稀释和自然净化功能变污为清，成为人类可以循环利用的水资源。

但是，随着城市社会经济发展的规模越来越大，污水越开越多，水质越来越复杂，水体有限的自然净化功能已经不能适应城市水污染控制、水环境保护的需要。

大量源源不断地排入水体（江、河、湖、海和地下水）和土壤（通过农田灌渠）的城市污水，使水体和土壤受到严重污染，毁灭了原有的自然生态，使鱼虾匿迹，物种消失，河湖变成了臭河死水，加剧了有限的水资源危机；使许多河、湖、地下水不能再作为饮用水源，城市只好花巨资去开发新水源；使土壤里重金属和有毒物质富集，污染物通过食物链危害人民的身体健康。

水体的污染造成了巨大的经济损失，水资源的短缺制约了城市社会经济的可持续性发展。

1.2城市污水处理技术及其新发展

城市污水处理就是利用各种设施设备和工艺技术，将污水中所含的污染物质从水中分离去除，使有害的物质转化为无害的物质和有用的物质，水体则得到净化，并使资源得到充分利用。

城市污水处理技术通常有物理处理技术、化学处理技术、物理化学处理技术、生物处理技术等。

典型的物理处理技术有沉淀技术、过滤技术、气浮技术等；典型的化学处理技术和物理化学处理技术有中和、加药混凝、离子交换等；典型的生物处理技术有好氧生物氧化分解和厌氧生物发酵技术。

城市污水处理工艺实际上就是以上这些技术的应用和组合。

城市污水处理厂是城市发展的重点基础设施，是城市水污染控制、水环境保护工作中的关键工程，它对社会经济的高速、稳定、可持续发展起着保障和促进的作用。

目前，我国的城市污水处理设施数量的总体规模很小，城市污水处理率严重不足，水环境污染的趋势还在发展，今后的水污染控制、水环境保护工作任重道远。

随着水污染治理工作的发展，城市污水处理技术已经取得了一定的进展，涌现出大量新工艺、新设备和新材料，在实际的处理过程中得到了应用和发展。

我国现有城市污水处理厂80％以上采用的是活性污泥法，其余采用一级处理、强化一级处理、稳定塘法及土地处理法等。

同时，国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国，AB法、氧化沟法、A/O工艺、A/A/O工艺、SBR法在我国城市污水处理厂中均得到应用，污水处理工艺技术由过去只注重去除有机物发展为具有除磷脱氮功能。

国外一些先进、高效的污水处理专用设备也进入了我国污水处理行业市场，如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备与装置。

1.2.1普通活性污泥法工艺

我国80年代以前建设的城市污水处理厂大部分采用普通曝气法活性污泥处理工艺，由于该工艺主要以去除BOD和SS为主要目标，对氮磷的去除率非常低。

为了适应水环境及排放要求，一些污水处理厂正在进行改造，增加或强化脱氮和除磷功能。

北京高碑店污水处理厂100万m3/d已运行，其工艺流程如下：

（1）污水处理工艺流程：

原污水

出水

（2）污泥处理工艺流程：

剩余污泥

与城市电网并网

另外还有天津纪庄子污水处理工程26万m3/d已运行，天津东郊污水处理厂40万m3/d已运行，山东济南市污水处理厂22万m3/d已运行，湖北武汉市水质净化厂5万m3/d已运行等采用普通活性污泥法。

1.2.2AB工艺

AB法污水处理工艺于80年代初开始在我国应用于工程实践。

由于其具有抗冲击负荷能力强、对pH值变化和有毒物质具有明显缓冲作用的特点，故主要应用于污水浓度高、水质水量变化较大，特别是工业污水所占比例较高的城市污水处理厂。

山东青岛市海泊河污水处理厂8万m3/d已运行，表1为设计的进水出水指标:

表1青岛海泊河污水处理厂设计的进水出水指标

项目BOD5CODcrSSNH3-NT-P

进水浓度/（mg/L）800150011001008

出水浓度/（mg/L）40150403

去除率/%95909662

另外还有山东淄博市污水处理厂14万m3/d已运行，广东深圳市罗芳污水处理厂10万m3/d已运行，广东广州猎德污水处理厂22万m3/d已运行等采用AB工艺。

1.2.3氧化沟工艺

目前氧化沟工艺是我国采用较多的污水处理工艺技术之一。

应用较多的有奥贝尔氧化沟工艺，由我国自行设计、全套设备国产化，已有成功实例。

DE型氧化沟和三沟式氧化沟在中高浓度的中小型城市污水处理中也有应用。

采用卡罗塞尔氧化沟工艺的城市污水处理厂大部分为外贷项目。

氧化沟工艺不仅出水水质好，污泥在氧化沟内也能得以充分地好氧稳定，其剩余污泥不需再进行厌氧消化，直接进行污泥浓缩与脱水。

山东莱西市污水处理厂工程4万m3/d已运行ORBAL，该城市污水厂最早应用奥贝尔（Orbal）氧化沟，表2为处理效果表：

表2污水处理厂处理效果表

项目BOD5CODSSNH4-N

进水浓度/（mg/L）1232287196811.3

出水浓度/（mg/L）771232.5

去除率/%99.497.597.677.9

安国市污水处理厂采用奥贝尔氧化沟工艺，建设一座日处理4万立方米的污水处理厂。

其工艺流程如下：

污水

泥饼外运

出水

另外还有北京北京大兴黄村污水处理厂8万m3/d已运行ORBAL，河北廊坊市污水处理厂8万m3/d已运行ORBAL，广东中山市污水处理公司10万m3/d已运行CARROUSE，河北邯郸市东污水处理厂10万m3/d已运行三沟式，安徽合肥市王小郅污水厂（一期）15万m3/d已运行单沟式，陕西西安市北石桥污水净化中心15万m3/d已运行DE型等采用氧化沟工艺。

1.2.4SBR工艺

多种类型的SBR工艺在我国均有应用，如属第二代SBR工艺的ICEAS工艺，属第三代的CAST工艺、UNITANK工艺等。

SBR间歇式活性污泥法氧利用率高，基建费用和运行费用均较低，不易产生污泥膨胀。

同时通过对运行方式的调节，具有脱氮除磷的功能，且处理水质优于连续式，但该工艺要求程序控制，自动化水平较高。

北京某开发区污水处理厂，规模属于小型污水处理厂，采用ICEAS工艺，该工艺为SBR工艺的一种变形，具有工程投资省和运行费用低的优点，其工艺流程如下：

进水

栅渣、沉砂外运

泥饼外运

出水

另外还有云南昆明市第三污水处理厂15万m3/d已运行ICEAS，浙江金华市污水处理厂工程8万m3/d已运行CAST，贵州遵义市污水处理厂8万m3/d已运行SBR，广西梧州污水处理厂10万m3/d初设UNITANK等采用SBR工艺。

1.2.5A/O除磷或脱氮工艺，A/A/O或改良A/A/O除磷脱氮工艺

随着我国对水环境质量要求的提高，修订后的国家《污水综合排放标准》（GB8978－1996）也越来越严，特别是对出水氮、磷的要求提高，使得新建城市污水处理厂必须考虑氮磷的去除问题。

由此开发了改良A/A/O工艺和回流污泥反硝化生物除磷工艺，并已开始在实际工程中应用。

佛山市第一座城市污水处理厂兴建于1992年，针对该厂进水浓度较低碳源不足的特点，在不能同时供应除磷和反硝化所需要的碳源的情况下，选择了除磷和将氨氮进行硝化，部分进行反硝化的除磷除氨氮的A/O工艺。

该厂在工艺流程的设计上也大胆地取消了初沉池，使处理流程跟更简单和合理，表3为处理效果表：

表3佛山镇安污水处理厂A/O工艺处理效果

项目BOD5SST-NNH3-NT-P

进水浓度/（mg/L）68.3437.9320.5415.102.52

出水浓度/（mg/L）9.415.429.341.490.90

去除率/%86.285.754.590.164.3

我国第一座应用A2/O工艺的污水处理厂是广州大坦沙污水处理厂，15万m3/d已运行，经12年的运行结果证明，A2/O工艺适应能力强，对低浓度和高浓度的污水处理效果都很好，运行管理方便，不会产生污泥膨胀，对除磷脱氮也能获得较好的处理效果,表4为处理效果表：

表4广州大坦沙污水处理厂A2/O工艺处理效果

项目BOD5SST-NNH3-NT-P

进水浓度/（mg/L）72.83102.2319.9516.372.4

出水浓度/（mg/L）8.6911.939.951.980.52

去除率/%88.0788.3450.1387.978.3

苏州某旅游度假区污水处理厂采用A2/O工艺，其工艺流程如下：

原污水

加氯排砂外运

出水

污泥外运

絮凝剂

另外还有浙江杭州七格污水处理工程40万m3/d已运行A/O，河北保定市银定庄污水处理厂8万m3/d已运行A/O，山东青岛市李村河污水处理厂8万m3/d已运行改良A/O，云南昆明市第二污水处理厂10万m3/d已运行A/A/O，山东泰安市污水处理厂5万m3/d已运行A+A/A/O，山东青岛市团岛污水处理厂10万m3/d已运行改良A/A/O等。

1.2.6其它工艺

除以上各种处理工艺外，一级及强化一级处理工艺与其它一些先进的工艺也在实际工程中应用。

如：

海南海口污水处理厂30万m3/d已运行A段+排海，山东威海市污水排海工程8万m3/d已运行一级+排海，江苏南京市秦淮河污水处理工程54万m3/d已运行一级+排江，上海上海竹园污水处理工程170万m3/d可研强化一级+排江；广东花都市新华净水厂4万m3/d已运行氧化塘，河北秦皇岛市污水处理厂工程4万m3/d已运行射流曝气等。

从工程规模上看，一批大型污水处理厂的相继建成投产标志着我国污水处理事业发展到一个崭新的阶段。

如：

我国20世纪最大的污水处理厂高碑店污水处理厂，处理规模100万m3/d；目前全国最大的城市污水处理厂上海竹园污水处理厂正在设计之中，其规模为170万m3/d。

以上所举例均为我国部分城市污水处理工程项目，基本代表了我国城市污水处理工艺技术的现状水平。

目前我国新建及在建的城市污水处理厂所采用的工艺中，各种类型的活性污泥法仍为主流，占90％以上，其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理工艺技术。

从国情出发，我国城市污水处理发展趋势：

（1）氮、磷营养物质的去除仍为重点也是难点；

（2）工业废水治理开始转向全过程控制；（3）单独分散处理转为城市污水集中处理；（4）水质控制指标越来越严；（5）由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化及经济、政策、标准的综合性研究；（6）污水再生利用提上日程；（7）中小城镇污水污染与治理问题开始受到重视。

2城市污水处理工艺选择

2．1工艺方案分析比较

1．本项目污水排放现状

（1）生活污水量现状该城市居民区用水人口为30万人，有室内给排水设备，无淋浴设备的占10％，标准为90升/人·日；室内有给排水设备，有淋浴设备的占90％，标准为140升/人·日，生活污水排放系数为0.8，则总生活污水量为0.8×（90×10％＋140×90％）×30×10－3＝3.24万m3/d。

（2）工业废水量现状总工业废水量为10000m3/d＝1万m3/d。

（3）城市混合污水水量现状城市污水排放总量为3.24＋1＝4.24万m3/d。

2．本项目混合污水水质现状

（1）悬浮物250mg/L；

（2）BOD180mg/L；

（3）pH7～7.4；

（4）有毒物质微量，对生化处理无不良影响。

城市污水处理工艺的确定，是根据城市水环境质量要求、来水水质情况、可供利用的技术发展状态、城市经济状况和城市管理运行要求等诸方面的因素综合确定的。

最近几年国内应用较多的有A-O或A-A-O工艺、SBR工艺、氧化沟工艺等。

工艺技术性能比较如下（表5）：

表5工艺技术性能比较表

处理工艺

优点

缺点

适用范围

A-O或A-A-O工艺

1．与传统活性污泥法比，能大大提高脱氮、除磷的效果，是一种经济有效的脱氮除磷技术。

2．工艺运行经验多，效果较稳定。

1．需增加一些构筑物和设施（如曝气池、回流设施等），工程投资要增加。

2．构造复杂，运行管理复杂。

3．能耗大，费用高。

适用于城市污水处理后排入需防止富营养化的水体，污水处理后回用，或处理N含量较高的工业污水（如化肥厂废水等）。

SBR工艺

1．比传统活性污泥法具有更高的污染物净化效果，尤其对高浓度难生物降解的污水。

2．可以省去二沉池、污泥回流设施，某些情况下还可以省去调节池和初沉池，因而使整个工程占地减少、投资降低。

3．具有较强的冲击负荷调节能力，污泥不易膨胀、易于沉淀、脱水性能好，可实现脱氮除磷功能。

4．容易设备化，可升级性、可改造性好。

1．该工艺要求配备专用排水装置和自动控制系统，在目前环保资金还比较紧张的条件下，限制了SBR工艺的高效稳定运行。

2．该工艺的空气扩散器堵塞的可能性大于传统活性污泥法。

3．单池处理量较小，单个构筑物利用率低。

4．能耗大，费用高。

特别适合于中小城镇的城市污水处理，对于较大水量的连续操作处理一般要几套池子组合运行。

氧化沟工艺

1．处理流程简单、构筑