方案设计.docx

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方案设计

玉田县城污水处理厂

方

案

优

化

设

计

无锡市联创市政工程设计有限公司

二○○七年十二月

前言

受上海电气集团委托对玉田县城污水处理厂工程的初步设计进行方案优化，供天津市政工程设计研究院及上海电气集团进行参考。

文本中提出两个方案优化，一是：

首先进行对原方案的优化；二是在投资、运行管理等方面提出采用C-Orbal氧化沟替代原单一的氧化沟工艺。

第一章工程概况

1.1处理规模

近期4万吨/d，远期8万吨/d。

本工程设计规模为4万吨/d，但预处理构筑物及脱水机房等按远期8万吨/d设计。

1.2进水出水质

序号

污染物

进水水质mg/L

出水水质mg/L

1

CODcr

460

60

2

BOD5

260

20

3

SS

280

20

4

氨氮

40

8

5

TN

60

20

6

TP

3

1

7

PH

6~9

6~9

8

粪大肠菌菌数

104

1.3污水处理构筑物设计规模

按照分期建设的原则，各处理构筑物及配套设备的设计规模如下所示：

（近期规模Q=40000吨/天，总变化系数K总=1.41，远期规模Q=80000吨/天，总变化系数K总=1.31）

近期设计规模：

流量：

Qave=4万m3/d=0.46m3/s

总变化系数：

K总=1.41

最大流量：

Qmax=Qave×K总=5.64万m3/d=0.65m3/s

远期设计规模：

流量：

Qave=8万m3/d=0.93m3/s

总变化系数：

K总=1.31

最大流量：

Qmax=Qave×K总=10.48万m3/d=1.213m3/s

处理单元

土建设计规模

设备设计规模

近期

远期

近期

远期

粗格栅及提升泵站（合建）

√

√

细格栅及旋流沉池（合建）

√

√

C-Orbal氧化沟

√

√

消毒池

√

√

污泥均质池

√

√

脱水机房

√

√

加氯间

√

√

综合楼

√

√

变配电室

√

√

其它附属构筑物

√

√

第二章优化方案

2.1原初步设计的优化

首先针对原初步设计进行方案优化。

通过对原初步设计的研究，发现原方案中缺少脱氮的措施，而污水中氨氮及硝态氮是比较高，目前出水要求也比较严格，故建议原Orbal氧化沟的出水沟建一个硝化液回流井，内设置回流泵，将内沟的污水以100%回流比回流至外沟，完成氮的去除。

设备上每组增加3台硝化液回流泵（2用1备），单台设备技术参数为：

流量Q=294m3/h、扬程h=1.00m、功率P=7.5kW。

氧化沟的形式如附图所示。

2.2氧化沟的优化

Orbal氧化沟工艺开发至今也一直在不断演化和创新，近年来发展出一种带中心岛厌氧选择器、二沉池置于其中心并省却回流泵房的合建式（组合式）氧化沟形式，即C-Orbal氧化沟。

C-Orbal氧化沟，与传统的Orbal氧化沟相比，具有占地面积小、投资成本低、处理效果好、运行费用省的特点。

组合式C-Orbal氧化沟主要由7个部分构成，依进入系统的污水流经次序分别为：

污泥回流及进水区、中心岛沟、外沟、中沟、内沟、出水区、沉淀区，流程示意如下：

整个生物处理系统采用曝气转碟机组低强度曝气的方式供氧，该系统由安装在转轴上的若干碟片、电机及减速机组成。

碟片由特殊塑料或高强度玻璃钢制成，由两个半圆拼成。

通过增减转轴上的碟片数量或者利用出水堰门来调节碟片的吃水深度，可以达到调节曝气量的目的。

所以C-Orbal非常适应因水质、水量变化所造成的需氧量变化。

总之，C-Orbal氧化沟采用了水力负荷/生物动力学模型联合设计，在设计出水水质指标约束条件下优化设计，降低了系统总停留时间，从而节约土地、池容、系统能耗，全方位提高了各项设计指标：

其中土地占用节约近30～40％，池容节约20～30％，池体土建工程量降低25～30％，组合池体系统总水头损失降低30％。

目前，我院已在无锡市城北污水处理厂三期工程（5万吨/天），江西省景德镇污水处理厂一期工程（8万吨/天），安徽省砀山县污水处理厂一期工程（2.5万吨/天）等项目中应用C-Orbal氧化沟工艺，运行效果良好。

其中无锡市城北污水处理厂三期工程（5万吨/天）于2007年12月20日进水试车在短短不到半个月的运行，在进水CODCr高达500mg/L的前提下，运用C-Orbal氧化沟，原设计出水水质为《城市污水处理厂污染物排放标准》中的一级B标准，而现在运行结果一级A标准，即CODCr≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，TN≤

15mg/L，氨氮≤5mg/L，TP≤0.5mg/L。

在整个工程设计中C-Orbal氧化沟的曝气段停留时为16个小时，整个工程投资比原一期、二期（与三期同规模）投资节省约30%，占地面积节省约60%。

上图为无锡城北三期效果图

本合建式高脱氮奥贝尔氧化沟工艺及设备于2007年12月15日已获得建设部的鉴定认可，目前已处理于城市污水处理排放标准一级A的研发与产业化推广阶段。

目前公司拥有专利100多项，其中申请了10项发明专利，实用新型专利20多项，外观专利70多项。

中华人民共和国建设部科技司张辰对该项目最终评定

韩爱兴司长高度肯定该项目成果

2.2.1推荐方案一

以下为图片形式的合建式C-Orbal氧化沟的设计，做为本次推荐的第一种方案。

C-Orbal氧化沟

A、氧化沟：

主要功能：

核心构筑物，去除碳源的同时将废水中的NH3-N转化为NOx-N，并进行生物除磷。

结构类型：

半地下钢混结构

池数：

2座

设计参数：

设计水量Qmax＝28200m3/d＝1175m3/h

污泥负荷NS＝0.074KgBOD5/KgMLSS▪d

容积负荷NV＝0.30KgBOD5/m3.d

污泥浓度MLSS＝4000mg/L

停留时间HRT＝18.5h

有效容积V＝34336m3

单池容积V＝17168m3

有效水深H＝5.5m

污泥回流比：

100%

硝化液回流比：

70%~100%

最大需氧量AOR=828.94kgO2/h

单池各部分尺寸及停留时间如下表所示：

构成部分

中心岛

内沟

中沟

外沟

直线长度（m）

9.0

9.0

9.0

48.0

宽度（m）

15.0

5.0

6.0

7.0

有效水深（m）

5.75

5.5

5.5

5.5

主要设备：

（2座氧化沟）

Ø水下搅拌器

数量8台

单台功率2.2kW

Ø曝气转碟1

供氧量3.18kgO2／片·h，Φ1800mm

规格19片碟片/组，L=7.0m

数量8组

单组功率45kW

Ø曝气转碟2

供氧量3.18kgO2／片·h，Φ1800mm

规格24片碟片/组，L=5.0m

数量4组

单组功率55kW

Ø硝化液回流泵

设备数量6台（4用2备）

设备参数流量Q=294m3/h

扬程h=1.00m

功率P=7.5kW

Ø潜水混流泵

设备数量6台（4用2备）

设备参数流量Q=294m3/h

扬程H=3.0m

功率P=5.5kW

Ø电动堰门

设备数量2组

设备参数长度L=6m

最大调节水深500mm

材质不锈钢

带手电两用起闭机，配电功率为0.37kW

B、沉淀池：

主要功能：

进行固液分离，污泥回流至厌氧池，出水排放

结构类型：

钢混结构，辐流式沉淀池

池数：

1座

单池设计参数：

设计水量Qave＝833.3m3/h

Qmax＝1241.7m3/h

表面负荷qave＝0.74m3/m2.h

qmax＝1.04m3/m2.h

单池直径D＝38m

有效水深H＝5.4m

主要设备：

Ø吸泥机

设备类型：

中心传动吸泥机

设备参数：

周边速度v＝2-3m/min

桥跨L＝38m

功率N＝0.37KW

设备套数：

2台

Ø剩余污泥泵

设备数量3台（2用1备）

设备参数流量Q=25m3/h

扬程H=3.0m

功率P=2.2kW

2.2.3推荐方案二

C-Orbal氧化沟不断发展，针对氧化沟不需要放空的特点，C-Orbal氧化沟发展出如下形式，既一个氧化沟中包含两个沉淀池。

本工艺已于07年12月13日在06年申请的“高脱氮合建式orbal氧化沟”的基础上申请发明子专利，命名为“类ORBAL氧化沟型的除磷脱氮一体化A2O工艺”，并由相关专利组保护，最大的优点在于，水流方向为“逆行”，完全符合国家倒置A2O除磷脱氮的规范，对比传统的氧化沟由两个二沉池与一个大氧化沟合建，即方便检修又节省30%的投资和工程量，节省50%以上的占地面积，拟向连云港工业区污水厂推广，此前，必须通过大量的试验获得相关数据。

（5）C-Orbal氧化沟

A、氧化沟：

主要功能：

核心构筑物，去除碳源的同时将废水中的NH3-N转化为NOx-N，并进行生物除磷。

结构类型：

半地下钢混结构

池数：

1座

设计参数：

设计水量Qmax＝56400m3/d＝2350m3/h

污泥负荷NS＝0.076KgBOD5/KgMLSS▪d

容积负荷NV＝0.267KgBOD5/m3.d

污泥浓度MLSS＝3500mg/L

停留时间HRT＝16.0h

有效容积V＝37600m3

单池容积V＝43069m3

有效水深H＝5.5m

污泥回流比：

100%

硝化液回流比：

70%~100%

最大需氧量AOR=828.94kgO2/h

单池各部分尺寸及停留时间如下表所示：

构成部分

中心岛

内沟

中沟

外沟

直线长度（m）

55.0

55.0

55.0

132.0

宽度（m）

6.50

6.50

8.5

12.0

有效水深（m）

5.75

5.5

5.5

5.5

主要设备：

Ø水下搅拌器

数量4台

单台功率4.5kW

Ø曝气转碟1

供氧量3.18kgO2／片·h，Φ1800mm

规格31片碟片/组，L=12.0m

数量8组

单组功率75kW

Ø曝气转碟2

供氧量3.18kgO2／片·h，Φ1800mm

规格41片碟片/组，L=6.5+8.5m

数量4组

单组功率90kW

Ø硝化液回流泵

设备数量4台（3用1备）

设备参数流量Q=783m3/h

扬程h=1.00m

功率P=15.0kW

Ø潜水混流泵

设备数量4台（3用1备）

设备参数流量Q=783m3/h

扬程H=3.0m

功率P=11kW

Ø电动堰门

设备数量1组

设备参数长度L=12m

最大调节水深500mm

材质不锈钢

带手电两用起闭机，配电功率为0.37kW

B、沉淀池：

主要功能：

进行固液分离，污泥回流至厌氧池，出水排放

结构类型：

钢混结构，辐流式沉淀池

池数：

2座

单池设计参数：

设计水量Qave＝833.3m3/h

Qmax＝1175m3/h

表面负荷qave＝0.75m3/m2.h

qmax＝1.06m3/m2.h

单池直径D＝37.5m

有效水深H＝5.32m

主要设备：

Ø吸泥机

设备类型：

中心传动吸泥机

设备参数：

周边速度v＝2-3m/min

桥跨L＝37.5m

功率N＝0.37KW

设备套数：

2台

Ø剩余污泥泵

设备数量3台（2用1备）

设备参数流量Q=25m3/h

扬程H=3.0m

功率P=2.2kW

第3章经济技术分析

以下对三种方案进行了经济技术分析：

序号

项目名称

方案一

方案二

方案三

一

土建工程

1832.6

1364.97

1511.69

二

工艺设备

1536.7

1256.08

1360.08

三

安装工程

219.0

121.50

128.36

四

其它费用

35.0

35.0

35.0

五

工程总投资

4791.6

3892.27

4200.89

六

单位制水成本

0.61

0.52

0.57

七

单位经营成本

0.43

0.29

0.31

八

占地面积（亩）

150

100.3

87.89

从以上分析可知，无论在技术可行性及投资可行性上，合建设式C-Orbal氧化沟均优于原方案。

故，我们推荐采用合建式高脱氮氧化沟工艺做为本工程的设计方案。