某热带城市污水处理设计方案.docx
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某热带城市污水处理设计方案
某热带城市污水处理设计方案
1项目概括
赤道几内亚领土面积为2.8万km²，巴塔市位于赤道几内亚的大陆部分，该部分称为姆比尼地区（Mbini，也称“木尼河区”RioMuni），位于非洲大陆，大致呈东西长、南北窄的长方形，与喀麦隆、加蓬接壤，木尼河斜贯该地区。
姆比尼地区属热带季风气候。
巴塔是赤几的经济首都，人口约7万人，城市面积非常小，主要是沿着大西洋海岸建，城市走向是西高东低，城市西面为热带林区。
地质是比较常见的红土，巴塔市内取水很方便，打井深度不需要很深即可挖到水。
市区道路比较整洁，宽敞，道路的坡度比较大，由于车辆不多，交通不显拥挤，巴塔的供排水状况较好，雨季下水问题比较严重。
2工程总体方案
2.1排水体制及污水收集系统
根据城市发展过程，城市在早期的排水体制均未实现雨污分流，在新建的城市或城区基本为雨污分流制。
巴塔市也是一个发展较早的城市，其排水体制也应有这样的情况。
故在考虑污水收集系统，应考虑在新城区采用分流制，在主城区采用截流制。
巴塔市是一个沿海城市，城市建设也是沿着海岸发展，早期的雨水管道应该是按照就近排向大海。
本方案在沿海岸设置一条截污管道，雨污水一起截流，截流倍数取n＝1。
（1）建设城市污水处理厂集中处理城市污水。
生活污水的全部，工业废水中的生产污水均进入城市下水道至污水处理厂，对含有重金属离子、有毒生产污水，经企业预处理达标后再进入城市污水厂集中处理。
（2）埋设城市污水管道，收集城市污水。
旧城区结合旧城改造埋设污水管道，新区结合道路施工，遵循“先深后浅”的原则，先埋设污水管道、雨水管道，后埋设其它管道。
具体见附件：
污水收集管网布置图。
2.2工程规模
在设计污水收集、处理和处置设施时，确定污水流量是十分重要的，要使污水系统设计合理，投资最省。
由于目前巴塔市缺乏比较详细的资料，故只有根据国内相似的城市进行估算。
根据国内相似城市的污水排放量及截流倍数，巴塔市的污水处理规模确定为5万m3/d。
2.3污水水质及处理程度
2.3.1设计进水水质
污水处理厂设计进水水质的确定，通常根据现状相似污水水质实测资料、《室外排水设计规范》（GB50014—2006）、国内同类型城市污水进水水质以及城市今后的发展状况等诸多因素进行综合考虑。
本工程BOD5取20g／人·d，SS取35g／人·d。
巴塔市人均生活污水量定额取130L／人·d，则生活污水水质为：
BOD5=150mg／L，SS=270mg／L。
参考国内部分污水厂的实际进水水质（如下表：
）
序号
工程名称
水质项目及指标
BOD5
（mg/L）
COD
（mg/L）
SS
（mg/L）
TN
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
TP
（mg/L）
1
桂林第一污水厂
60
110.0
100.0
2
桂林第四污水厂
91.0
144.8
98.0
14.7
6.5
3
珠海香洲水质净化厂
75.5
158.9
222.5
12.4
3.2
4
珠海吉大水质净化厂
86.4
217.8
193.6
5
广州大坦沙污水厂
45.78
103.8
102.56
20.6
2.15
6
广州开发区污水厂
113.0
235.0
158.0
12.1
1.1
7
昆明第一污水厂
78.0
212.5
102.3
23
19.5
3.24
8
泰安污水厂
78.4
212.5
212.0
30.3
17.5
3.36
9
天津纪庄子污水厂
138.8
344.0
162.0
37.1
21.0
6.17
10
太原北郊污水厂
90.1
198.2
89.4
37.4
1.04
11
昆明第二污水厂
64.91
138.7
55.12
23.01
2.66
12
河北邯鄣东污水厂
130.0
250.0
160.0
42.0
22.0
2.50
根据以上论述，建议巴塔市污水处理厂的进水水质为：
BOD5=160mg／LCOD=300mg／LSS=240mg／L
TN=45mg／LNH+4—N=35mg／L
3.3.2设计出水水质及处理程度
由于目前还不了解赤道几内亚关于污水排放的相关标准，参照国内相关标准。
巴塔市临近大西洋，其污水厂的排放水体为海洋，故其出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。
因此，污水厂出水水质标准为：
BOD5≤20mg／LCOD≤60mg／LSS≤20mg／L
TN≤20mg／LNH3－N≤8mg／L
根据设计进水水质和出水水质，确定本工程处理程度见下表。
污水处理程度表
项目
COD
BOD5
SS
NH3-N
设计进水水质
（mg/L）
300
160
240
35
设计出水水质
（mg/L）
≤60
≤20
≤20
≤8
去除率（%）
≥80
≥87.5
≥91.7
≥77.1
3污水厂处理工艺方案
活性污泥处理系统，在当前污水处理领域，是应用最为广泛的处理技术之一，它有效地用于以生活污水为主的处理。
常用的活性污泥处理工艺有氧化沟、间歇式活性污泥法（SBR）、A2/0以及AB法处理工艺等。
以下对氧化沟和SBR法两种方案进行比较。
方案一：
氧化沟法
1、氧化沟工艺方面的特征
（1）可考虑不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能沟达到好氧稳定的程度。
（2）可考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟与二次沉淀池合建，可省去污泥回流装置。
（3）BOD负荷低，耐水质水量水温冲击。
由于设计泥龄较长，污泥产率低，且多已达到基本稳定的程度，可直接浓缩脱水，勿需再进行消化处理。
（4）污泥龄长，可以存活与繁殖时代时间长、增殖速度慢的微生物，氧化沟能够具有反硝化脱氮的效应。
（5）氧化沟独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用。
（6）构造简单，管理方便，运行成本低。
2、氧化沟一般占地面积较大，建设费用较高。
方案二：
SBR法
1、SBR法工艺方面的特征
（1）工艺系统组成简单，勿需设污泥回流设备，不单独设二次沉淀池，建设费用较低。
（2）在大多数情况下，无设置调节池的必要。
（3）SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象。
（4）通过对运行方式的调节，在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应。
（5）运行管理得当，处理水水质优于连续式。
2、SBR法的缺点
（1）连续进水时，对于单一SBR反应器需要较大的调节池。
（2）对于多个SBR反应器，其进水和排水的阀门自动切换频繁。
（3）无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。
（4）设备的闲置率较高。
（5）污水提升水头损失较大。
（6）如果需要后处理，则需要较大容积的调节池
（7）关键设备技术要求比较高
从上述各工艺机理的定性分析来看，每种工艺各有优缺点，均可达标排放。
考虑到本工程规模不是很大等具体情况，宜采用管理方便的工艺。
从上述两种工艺中推荐采用氧化沟法，具体采用三沟式氧化沟（T型氧化沟）。
三沟式氧化沟集曝气沉淀于一体，工艺更为简单。
此种型式由三池组成，中间始终作曝气池，左右两池交替作沉淀池和 曝气池。
构造简单，处理效果好。
4工程设计
4.1污水处理厂设计
4.1.1工程分组
巴塔市污水处理厂设计总规模为5.0万m3／d，分为两组，则每组处理规模为2.5万m3／d。
设计分组后，既能适应污水量的逐步发展，又能保证在某一组停产检修时，另一组处理构筑物能继续运转。
4.1.2污水处理工艺
本工程推荐方案近期主要生产构筑物包括：
粗格栅、进水泵房、细格栅、旋流沉砂池、三沟式氧化沟、加氯间及接触消毒池、储泥池、浓缩及脱水车间。
工艺流程图详见下：
4.1.3粗格栅、进水泵房
粗格栅与进水泵房合建。
按5.0万m3/d规模建设。
（1）粗格栅
a、功能：
拦截污水中较大悬浮物，确保水泵正常运行。
b、设计参数
设计流量：
Qmax=2916.6m3/h
过栅流速：
v=0.9m/s
栅条间隙：
b=20mm
栅前水深：
h=0.8m
安装角度：
α=75°
c、主要工程内容
设机械格栅二套，每套宽1.3m，栅条宽10mm，配用电机功率0.75kw。
在粗格栅井前设有事故排放管，闸门控制，当出现停电等事故时，所有污水临时排入大海。
每套粗格栅前后设有手动闸门（共4台）备作检修和切换用。
地下埋深6.5m。
d、运行方式
根据格栅前后水位差或按时间周期自动控制清渣，也可机旁手动控制清渣。
（2）进水泵房
a、功能：
将污水提升入处理构筑物。
b、设计参数
设计流量：
Q=2916.6m3/h
设计扬程：
H=12m
c、主要工程内容
选用350QW600-15-45型潜污泵5台（4用1备）。
水泵技术参数如下：
型号
流量（m3/h）
扬程
（h）
效率
（%）
功率（kW）
备注
350QW600-15-45
800
12
82
55
4用1备
d、运行方式
水泵的开、停，根据集水井内水位计自动控制。
泵房尺寸：
5.8×11.0m，地下埋深8.0m。
4.1.4细格栅、旋流沉砂池
细格栅与旋流沉砂池合建。
规模为5.0万m3/d。
（1）细格栅
a、功能：
截除污水中较小漂浮物。
b、设计参数
设计流量：
Q=2916.6m3/h
过栅流速：
v=0.9m/s
栅条间隙：
b=10mm
栅前水深：
h=0.8m
安装角度：
α=75°
c、主要工程内容
采用机械阶梯细格栅二套，每道宽1.5m，栅条间隙10mm，配用电机功率1.1Kw。
格栅拦截的栅渣量约为1.6m3／d，含水率约60％。
栅渣由螺旋输送机输送至螺旋压榨机脱水后打包外运。
每套细格栅前后设有手动闸板备作检修和切换用。
d、运行方式
根据格栅前后水位差或按时间周期自动控制清渣，也可机旁手动控制清渣。
（2）旋流沉砂池
a、功能：
去除污水中粒径≥0.2mm的砂粒，使无机砂粒与有机物分离开来，便于后续生化处理。
b、设计参数
设计流量：
Q=2916.6m3/h
水力表面负荷：
167m3/（m2·h）
水力停留时间：
30s
c、主要工程内容
旋流沉砂池两座，每座直径3.65m，水深1.5m，砂斗直径1.50m，砂斗深度2.20m。
每座池中间设有1台可调速的带中空轴的立式浆叶分离机（功率0.75kW）和1个空气提升器，功率为1.5KW。
气源由2台小型鼓风机（1用1备）提供，每台风量2.0m3／min，风压50kPa，功率3.0kW。
砂水混合物通过气提输送至砂水分离器（每组1台，共2台），功率为0.75KW，分离后的干砂外运。
近期排砂量约1.0m3/d，含水率约60％。
d、运行方式
浆叶分离机连续运转，提砂泵按程序控制定时运转，砂水分离器与提砂泵同步运转。
4.1.5三沟式氧化沟
a、功能：
利用缺氧、好氧区的不同功能，去除BOD5，同时进行生物脱氮除磷。
b、设计参数
设计流量：
5.0万m3/d，分为两组，每组规模2.5万m3/d。
设计最低水温：
14℃。
污泥龄：
25d
污泥浓度：
MLSS=4000mg/L
污泥负荷：
0.06kgBOD5/kgMLSS·d
总停留时间：
HRT=15.6h
有效水深：
3.5m
好氧区停留时间：
7.6h
缺氧区停留时间：
8.0h
脱硝速率：
0.022kgNO3-N／kgMLSS·d
污泥产率：
0.55kgSS／kgBOD5·d
最大需氧量（标准需氧量）：
640kgO2/h
c、主要工程内容
设三沟式氧化沟2座，每座平面净尺寸100×60m，总高度4.0m。
氧化沟内设曝气转刷，每座池内设12台，每台转碟轴长9m，直径1.0m，充氧量81kgO2/h，配电功率45kw。
每座氧化沟的出水采用堰板控制，每座堰长5.0m。
d、运行方式
三沟式氧化沟是带有沉淀功能的氧化沟，平行排列的三个氧化沟组成一个单元。
在每个氧化沟中均布置有一定数量的转刷，以达到曝气和混合的要求。
三沟通过配水井相互连通。
该配水井有三个自动控制的出水堰，可调节进入每沟的流量。
基本运作方式分为六个阶段：
阶段A：
通过调节配水井堰门，污水进入第一沟，沟内转刷以低速运行，仅沟内污泥在悬浮状态下环流，所供氧量则不足以使沟内有机物氧化。
此时，活性污泥中微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮作为氧化剂，有机物被氧化，硝态氮还原成氮气逸出。
同时，沟内自动调节出水堰上升，废水与活性污泥通过接管进入第二沟。
第二沟内的转刷在整个阶段内均以高速运转，此时废水与活性污泥混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。
沟内转刷则处于闲置状态，此时第三沟仅作沉淀池，使泥水分离，处理后的污水通过已降低的出水堰从第三沟排出。
阶段B：
污水入流从第一沟转向第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。
开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量的增加，逐步成为富氧状态。
在第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的废水通过出水堰排出。
阶段C：
第一沟的转刷停止，开始泥水分离，至该阶段末端，分离过程结束。
在C段，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水仍然通过第三沟出水堰排出。
阶段D：
污水入流从第二沟转入第三沟。
第一沟出水堰降低，第三沟出水堰升高。
同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起从第三沟流向第二沟。
在第二沟曝气后再流入第一沟，此时，第一沟仍作为沉淀池。
阶段D与阶段A相类似，所不同的仅仅是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。
阶段E：
污水入流从第三沟转入第二沟，第三沟的转刷开始高速运行，以保证在该段末端内有余氧。
第一沟仍作为沉淀池，处理后的污水通过该出水堰排出，阶段E与阶段B类似，所不同的仅仅是两个外沟功能相反。
阶段F：
该阶段基本与阶段C相同，第三沟内的转刷停止运行，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。
该氧化沟系统非常灵活，运行方式有多种，可随不同的入流水质及出流水质要求而改变。
4.1.6储泥池
a、功能：
为污泥浓缩、脱水调蓄部分剩余污泥。
为了避免高含磷的剩余污泥中的磷在厌氧条件下重新释放，本工程采用污泥机械浓缩，而不采用重力浓缩，因此，储泥池的停留时间不宜过长，最好控制在30min以内。
b、设计参数
剩余污泥量：
800m3/d
停留时间：
30min
c、主要工程内容
设储泥池2座，每座平面尺寸2.2m×2.2m，高度3.15m。
池内设1台搅拌器，功率为0.37kw。
储泥池上进行加盖处理。
4.1.7污泥浓缩、脱水机房
a、功能：
将污水处理过程中产生的污泥进行浓缩、脱水，降低含水率，便于污泥运输和最终处置。
b、设计参数
剩余污泥干重：
4000kg/d
需浓缩脱水污泥量：
670m3/d，含水率99.4％
浓缩后污泥量：
200m3/d，含水率98％
浓缩脱水后污泥量：
16m3/d，含水率75％
絮凝剂投加量：
3.0-5.0g/kg（干泥）；
c、主要工程内容
浓缩、脱水机房及泥库平面尺寸31.2×9．0m，高度6.4m。
安装设备如下：
带式浓缩脱水一体机3台（2用l备），处理能力浓缩量Q=20～50m3/h，脱水量Q=5～12m3/h，配用电机功率2.25kW。
配套辅助设备有：
污泥进料泵3台（2用1备），流量7—31m3/h，扬程30m，电机功率5.5kW。
絮凝剂配投装置2套，Q=1000L/h，电机功率2.2kW。
加药泵3台（2用1备），Q=1000L/h电机功率0.37kw。
空压机3台（2用1备），Q=0.3m3/h，P=0.7MPa，电机功率2.2kw。
水平螺旋输送器1台，配电功率2.2kw。
倾斜螺旋输送器1台，配电功率2.2kw。
冲洗水泵2台（1用1备），流量24m3／h，扬程60m，电机功率7.5KW。
d、运行方式
与氧化沟排泥协调运行。
4.1.8紫外线消毒池
a、功能：
对出水进行一定波长范围的紫外光消毒，,使污水消毒达标排放。
b、设计参数
平均设计流量：
2083.3m3/h
最大设计流量：
2916.6m3/h
平均流速：
0.3m/S
接触时间：
20s
c、主要工程内容
池数：
2组
有效水深：
1.0m
每组紫外线灯管数量：
128根，功率250W。
接触池宽为1.35，长8m。
自动清洗系统采用机械清洗方式。
液位控制由出水末端的自动水位调节装置来自控控制。
4.1.9尾水排放
巴塔市临近大西洋，尾水排放的水体为海洋。
为了保证该海域的水质不致因城市排污而遭到破坏，有利于该海域大环境和不致于限制今后海域测的使用功能，本工程尾水排放采用深海排放方式。
用1根DN1000的排海管排入大西洋，利用强大的海洋水动力进一步稀释和降解污染物，降低污染物浓度。
4.2总平面设计
总平面布置依据污水厂工艺设计流程、工艺设计总体布局的要求，服从城市总体规划布局与城市空间环境景观要求，营造厂区的建筑空间环境景观与园林绿化环境景观。
从污水厂的生态环境和微气候出发，采用大片绿化用地以提高环境的艺术价值和生活质量。
总平面布置结合工艺设计总体布局，合理安排污水厂的功能分区，形成各自的生产、办公、管理与生活区域，组织便捷的厂区交通网络，创造优良、高效的生产管理秩序。
整个污水处理厂按5.0万m3/d统一规划考虑。
污水处理厂总图布置原则如下：
（1）厂区道路系统按污水厂工艺流程走向布置，功能分区明确、通畅、便捷，符合交通运输与消防安全规范的要求。
（2）各相邻处理构筑物之间间距的确定，考虑各类管渠施工维修方便。
（3）厂区主要人流与货流分开，避免人流和货流交叉及货流外运对厂前区的干扰、污染。
（4）按照不同功能，夏季主导风向和全年风频，合理分区布置，并用绿带隔开。
（5）变配电间布置临近用电负荷中心。
（6）按照建成花园式处理厂要求，进行绿化小品布置。
（7）便于分期建设，减少首期投资。
（8）考虑与周围环境的协调。
（9）工艺流程流畅，顺流程及排出的位置综合布置。
（10）处理构筑物布置紧凑，节约用地便于管理。
详细总平面布置图请见附图：
污水厂总平面布置图。
4.3辅助建筑物设计
污水厂内辅助建筑物按5.0万m3/d规模设计。
根考虑到本工程的实际情况，各主要附属建筑物建筑面积如下：
（1）综合楼
总建筑面积：
1100m2
内设生产管理、行政管理、会议室、中心控制室、化验室及值班宿舍。
（2）传达室
建筑面积45m2。
（3）机修仓库、车库
建筑面积275m2
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