城市污水处理厂工艺流程实例.docx
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城市污水处理厂工艺流程实例
城市污水处理厂工艺流程实例
第一节北京高碑店污水处理厂二期工程设计（传统活性污泥工艺）
一、工程概况
北京市高碑店污水处理厂设计规模为近期100×104m3/d，远期250×104m3/d。
近期100×104m3/d分两期建设，一期工程50×104m3/d于1993年12月竣工投产，二期工程50×104m3/d于1999年9月通水运行。
一、二期工程是一个整体，二期工程是一期工程的延续，在总平面布置、处理工艺、主要设计参数和构筑物形式等方面都是相同的，具有协调一致性。
但是，由于外部设计条件的变化和总结一期工程实施与运行经验，在某些关键部位做了必要的调整和改进，使二期工程在一期工程的基础上有了较大的完善与提高。
二、设计原则
BOD5=200mg/L；SS=250mg/L；TN=40mg/L；NH3-N=30mg/L；pH=6～9。
由于处理后出水排放至通惠河和通惠灌渠，根据污水综合排放标准（GB8978-1996），应执行二级标准。
同时考虑到处理水将作为工业冷却水使用，故增加NH3-N指标，则处理后出水水质为：
BOD5≤20mg/L；SS≤30mg/L；NH3-N≤3mg/L。
（1）厂内回用水建设一座1×104m3/d规模的中水处理设施，作为厂内设备清洗、冲洗车辆、绿化和清扫杂用水。
（2）工业冷却水二期工程可提高20×104m3/d作为工业冷却水使用。
（3）河湖景观用水处理后出水补给河道及公园河湖，美化城市环境。
（4）农业灌溉用水处理厂出水用于农业灌溉。
因流域内管网系统和处理厂建设规模尚不完全配套，同时考虑到工业废水事故排放对污水处理厂的威胁，保留并改造191号井及溢流道以便在紧急情况下，将污水溢流入通惠河，保护污水处理厂的正常运行。
三、工艺设计特点与主要改进内容
污水处理工艺采用传统活性污泥法二级处理工艺，分为两个系列，每个系列为25×104m3/d。
其中一个系列采用前置缺氧段活性污泥法工艺，即在推流式曝气池前设置缺氧段（占生物处理池总容积的1/12），其目的是改善污泥性质，防止污泥膨胀。
另一个系列采用缺氧好氧脱氮活性污泥法工艺，即在曝气池进口段设置1/6池长作为脱氮池，后续1/6池长作为可变段，并采用内回流泵进行曝气池混合液内循环，内回流比为200%。
本系列出水自成系统，NH3-N≤3mg/L，可直接作为工业冷却水使用。
污水处理工艺流程如图9-1所示。
污泥处理工艺采用重力浓缩、中温两级消化后机械脱水工艺。
消化过程产生的沼气用于发电。
二期工程消化池由原沼气搅拌改为机械搅拌。
一级消化池搅拌以生熟污泥混合为主，二级消化池搅拌以破浮渣为主；污泥加热由原蒸汽间歇直接加热改为热交换器连续加热；消化池上清液用泵回送作为污泥管反冲洗用水，以防污泥管堵塞；沼气发电机改为低压进气方式，取消沼气压缩机层和球形中压储气罐。
改进后的二期污泥消化工程更加完善，操作简单，管理方便，安全可靠。
污泥处理工艺流程如图9-2所示。
四、主要处理构筑物设计
设计规模为100×104m3/d，设置6台立式污水混流泵，一期安装4台，二期再安装2台。
水泵性能如下。
水泵流量3m3/s水泵输出功率600kW
水泵效率80%水泵转速492r/min
水泵扬程15m
形式为矩形平流式，池长L=21m，池宽B=6m，有效水深H=4.25m，共4池，每2池为1组。
主要设计参数如下。
设计流量Q600000m3/d最大流量时的停留时间tmin
（变化系数k=1.2）产砂量q250m3/（池·d）
单位供气量q13气/m3污水最大流量时的水平流速Vm/s
排砂方式为砂泵吸砂，连续排砂。
主要设备：
移动桥式除砂机2台（附带吸砂泵4台）；砂水分离器2套；起重设备5t（手动）1台，5t（电动）1台。
空气来源：
自配小型鼓风机，并保留由曝气池鼓风机房供气的可能性。
小型鼓风机房设置国产离心鼓风机3台（2用1备），风机性能：
风量Q=40m3/min；风压P=5mH2O；功率N=55kW。
形式为矩形平流式主要设计参数如下。
设计流量Q600000m3/d（变化系数k=1.2）单池尺寸
表面负荷q3/（m2·h）池长L75m
水平流速V/s有效水深H
BOD5去除率20%池宽B14m
停留时间t2.52h池数n12池
SS去除率50%
排泥方式：
采用桥式刮泥机，定容式螺杆式污泥泵排泥。
形式为矩形三廊道共两个系列。
一个系列设置1/12池容的前置缺氧段，另一系列为A/O脱氮工艺，增加混合液内回流设施，最大内回流比为200%。
主要设计参数如下。
最大设计流量Qmax550000m3/d（k=1.1）
污泥回流比50%～100%
设计流量Q500000m3/d
污泥负荷kgBOD5/（kgMLSS·d）
停留时间th（其中缺氧段t1=，好氧段t2=）
溶解氧浓度缺氧段≤0.5mg/L，好氧段≥2mg/L
混合液污泥浓度MLSS2000～3000mg/L（设计取平均值MLSS=2500mg/L）
总污泥龄8～10
kgSS/kgBOD5
混合液回流比200%
单池尺寸
池长L
有效水深H6m
池宽B×3（三廊道）
池数n12池
曝气方式：
鼓风曝气，曝气头采用进口膜片橡胶微孔曝气头，按渐减曝气方式布置。
风机形式：
单级风冷离心式，主要设计参数如下。
最大设计风量Q3600m3/min进口压力P11.013bar（1bar=105Pa）
风机台数n8台（6用2备）风量调节范围45%～100%
风机性能出口压力P2
风量Q270～600m3/min功率N900kW
转速n1000r/min
形式为辐流式中心进水周边出水沉淀池。
主要设计参数如下。
设计流量Q500000m3/d表面负荷qm3/（m2·h）
停留时间th回流污泥量50%～100%
采用桥式刮吸结合虹吸式静压排泥，连续运行。
单池尺寸有效水深H4m
直径D50m池数m12座
总高H0超高h1
回流污泥泵形式：
螺旋桨式潜水污泥泵，主要设计参数如下。
污泥回流比50%～100%最大设计流量500000m3/d
数量2座
设备：
采用进口螺旋桨式潜水污泥泵8台，安装6台，库存2台。
剩余污泥泵形式：
螺旋桨式潜水污泥泵，主要设计参数如下。
剩余污泥量Q13000m3/d污泥含水率P%
数量2座
设备：
采用进口螺旋桨式潜水污泥泵6台（4用2备）。
形式为圆形重力浓缩池，主要设计参数如下。
混合污泥质量W1（干重）=t/d（含初期雨水）
W2（干重）=t/d（不含初期雨水）
V1（97%含水率）=m3/d
V2（94%含水率）=m3/d
固体表面负荷G=70kg/（㎡·d）
水力停留时间T=51h
排泥方式：
机械排泥。
单池尺寸：
直径D20m超高hm
上清液层高H32m泥层高H23m
池深H1m数量m6座
形式为二级中温厌氧消化。
主要设计参数如下。
进泥体积V1（94%含水率）m3/d加热方式热交换器（热水）连续加热
沼气产量搅拌方式机械连续搅拌
q1（一级消化池）10m3气/m3（泥）排泥方式溢流排泥
q2（二级消化池）2m3气/m3（泥）单池尺寸
出泥体积V1（95%含水率）m3/d直径D20m
停留时间T1（一级消化）d池数一级消化池6座
T2（二级消化）d二级消化池2座
污泥总消化时间d总高H1m
污泥总投配率%有效泥深H225m
11．污泥脱水机房
形式为带式压滤机，主要设计参数如下。
进泥体积V（95%含水率）m3/d泥饼量V0m3/d
泥饼含水率P75%工作时间t16h/d（二班制）
进泥干重G（干重）t/d
主要设备：
进口带式压滤机（带宽2.6m）5台。
12．湿式储气柜
形式为浮动顶盖式，主要设计参数如下。
总沼气量Q26500m3/d储存时间Th
每柜容积3000m3柜数2座
13．脱硫装置
形式为湿式脱硫，主要设计参数如下。
设计流量Q26500m3/d单塔尺寸
进脱硫塔H2S浓度0.1～10g/m3，设计直径Dm
取g/m3塔数2座（1用1备）
设计压力P500mmH2O塔高H6.2m
设计温度T25℃
14．沼气发电机房
形式为单燃料低压进气式沼气发电机，主要设计参数如下。
沼气量Q26500m3/d发电机进气压力P500～1000mmH2O，
发电效率η38%（1mmH2O=9.8Pa）
发电量W1956kW发电机冷却方式水冷
热回收率r50.1%发电机台数3台（每台发电量652kW）
五、土建设计
1．主要构筑物设计
构筑物采用钢筋混凝土结构，除二沉池采用预制壁板、装配式结构和污泥消化池采用无黏结预应力工艺外，均为现浇钢筋混凝土。
2．附属建筑物设计
建筑物主面和外装修均与一期工程相协调，结构形式采用排架式或砖混结构。
六、采暖通风设计
1．采暖
采暖热煤为95～70℃热水，由锅炉房供给。
全厂总热负荷量为40万大卡（1大卡=4.18kJ）。
采暖系统为上行下给式或下行下给式。
2．空调
控制室采用分体柜式空调机，温度控制在24～28℃。
3．通风
变压器室、高低压变配电室采用轴流通风机，通风量按6次/h计算。
砂水分离间、鼓风机房、管廊、脱水机房、沼气发电机房，采用屋顶风机。
七、机械设计
1．设备标准
该工程主要设备是瑞典政府贷款的进口设备。
设计和制造标准为ISO9000，DIN或供货国的相关标准。
国内设备大部分为闸阀类，闸门标准为我国建设部CJ/T3006-92《供水排水用铸铁闸门》以及机械部相关标准。
2．材质
进口非标设备材质为水上部件采用铝合金或不锈钢，水下部件采用不锈钢制造。
八、电气设计
1．电源
二路10kV电源，变压器总容量11650kV·A，10kV主接线为单母线分段，两台变压器同时工作，当一路发生故障时，另一路可负担全部负荷的80%。
沼气发电机3台652kW的发电量并入城市电网。
2．变电所及变电室
总变电所：
10kV供配电，6kV变电（变压器容量2×4000kV·A），380V变配电，（变压器容量2～800kV·A）。
污水区变电室：
6kV供配电，380V变配电（变压器容量2×500kV·A）。
污泥区控制室：
380V变配电（变压器容量2×500kV·A）。
此外，还设有厂区照明、建筑物防雷、电话、广播系统、火灾报警及可燃气体报警系统等。
九、仪表自控设计
1．仪表设计
监测仪表总计489块，主要功能除分析仪表外，均为液位、流量、温度、压力、界面、速度、电流和电压等仪表。
主要分析仪表有溶解氧分析仪，侵入式污泥浓度计，污泥界面计，管道式超声波流量计、明渠式超声波流量计，电磁流量计，pH计及余氯计，大部分为进口仪表。
户外进口仪表，防护等级≥IP65，使用环境温度为-28～41℃。
2．自控设计
功能为集中监视，分散控制。
由上位机工作站、下位机工作站、可编程序控制器（PLC）组成。
全场控制器输入/输出（I/O）数量为3406点。
系统控制主要有以下内容。
初沉池排泥系统的定时、条件控制；回流污泥量设定值控制；剩余污泥量条件控制；污泥浓缩、消化系统的批量、定时、条件控制；曝气池溶解氧——鼓风机风量调节系统闭环控制；四系列曝气池内回流污泥泵调速控制等。
厂外监测站主要监测流量、酸度、温度等。
工业电视（1TV）监视系统6套。
工艺流程模拟屏与一期共用，即一期预留二期屏面。
十、劳动定员与工程数量
1．劳动定员
全厂劳动定员（1000000m3/d）543人
2．工程数量
土石方量470000m3水60000t
建筑面积15000m2道路40000m2
混凝土量170000m3钢材17000t
地下管线45km
十一、主要经济指标
工程总投资万元（不含厂外配套工程万元）
单位水量耗电量kW·h/m3污水
单位水量运行成本元/m3污水
单位水量投资指标1798.4元/m3污水
第二节山东莱阳市污水处理工程（一体化氧化沟工艺）
一、工程概况
莱阳市地处胶东半岛中部，蓝烟铁路中段，位于东经120º31′～120º59′12″，北纬36º34′10″～37º9′52″。
东临海阳市，西接莱西市，北界栖霞、招远两市，南邻即墨市，东南隅濒黄海丁字弯。
莱阳地形为低山丘陵区，山丘起伏和缓，沟壑纵横交错，因受胶东脊背地形影响，地势由北向南倾斜。
北部、东部、中部、东南部、西南部均有互不连接的低山丘陵群，属低山丘陵地貌类型。
莱阳市污水厂建成运行前，蚬河和城区内的自然排水沟是市区的主要排水河道。
2002年污水排放量约为4×104m3/d，其中30%的污水量排入蚬河，70%的污水量排入自然排水沟，由自然排水沟在城区的下游汇入蚬河，城市污水经蚬河、五龙河最终排入黄海。
污水厂建成前城市污水不经处理就直接排放，严重影响了下游河道人民的饮用水水质和黄海入海口的渔业生产。
莱阳市污水处理厂是莱阳市第一座污水处理厂，由山东省城建设计院设计和施工，工程设计总规模为80000m3/d，一次设计，分两期实施，一期建设规模40000m3/d（其中预处理及污泥处理土建按总规模建设）已于2002年建设完成并投入运行，二期工程将于2008年开工建设，莱阳市污水处理厂的建成运行，对保护环境，改善水质，保证人民的身体健康和渔业生产发挥了重要作用。
二、设计规模及进出水水质
1．设计规模
2002年污水量为40000m3/d，2010年预测污水量为73000m3/d。
根据莱阳市总体规划、排水系统情况、预测污水量和经济发展状况。
确定莱阳市污水处理厂设计总规模为80000m3/d，一次设计，分两期实施，一期建设规模40000m3/d。
2．设计进水水质
SS≤200mg/LCODcr≤450mg/L
TN≤35mg/LTP≤3mg/L
BOD5≤200mg/L
3．设计出水水质
莱阳市污水厂处理后的出水排入蚬河，而蚬河为Ⅳ类功能水体，要求排入其内的出水必须满足现行的《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的二级标准，即处理后的出水水质应满足以下要求。
CODcr≤120mg/LNH3-N≤15mg/L
SS≤30mg/LTP≤
BOD5≤30mg/L
三、处理工艺方法的选择及特点
1．处理工艺的确定
综合考虑该工程的建设规模、进水特性、处理要求、工程投资、运行费用和维护管理以及工程的资金筹备情况，经过技术经济比较、分析，确定采用一体化氧化沟生物处理工艺。
2．工艺说明
一体化氧化沟工艺的基本特点是将生物处理和固液分离合为一体，是一个集厌氧、缺氧、好氧为一体的生化处理技术，是传统氧化沟的改进技术。
在该工艺中，固液分离是在氧化沟的侧沟固液分离器中进行的，它们是一体化氧化沟工艺的关键，同时具有固液分离和污泥回流两大功能，直接决定着出水水质。
侧沟固液分离器具有与二沉池相同的功能，但沉淀机理与主要是重力作用的二沉池又有显著的不同。
当混合液由主沟进入固液分离组件后，由于组件的特殊构造，水流方向发生很大变化，造成较强烈的紊动。
这时混合液中的污泥颗粒正处于前期絮凝阶段，紊动对絮凝的影响不大。
随着絮凝的不断进行，污泥颗粒越来越大，污泥的絮凝过程到了后期絮凝阶段，紊动的不利影响也越来越大，与絮凝过程的要求相适应，这时混合液流过组件弯折，流速大大降低，并且流动开始趋于缓和。
因此，在固液分离组件下部的很小底层，絮凝作用已基本完成。
絮凝成形的污泥颗粒在不断上升的过程中，密度越来越大，流速越来越小，慢慢开始发生沉降污泥颗粒还会被池底不断涌入的混合液的上升水流冲击，当重力与向上的冲击力相等时，污泥保持动态的静止，于是形成了一个活性污泥悬浮层。
悬浮层中的颗粒由于拦截进水中的杂质而不断增大，污泥颗粒沉速不断提高，从而可以提高水流上升流速和产水量。
因此，不仅提高了分离器的表面负荷，还获得了较高质量的出水。
3．工艺特点
①特殊的水力学设计，使得反应器具有了很强的稀释、缓冲能力，因而特别适合于耐受流量和水质变化引起的冲击负荷，出水水质稳定。
②厌氧段的回流液来自缺氧段，使厌氧段中硝态氮含量偏低，有助于厌氧段聚磷菌的释磷。
③利用不同菌群的生物特性，是生物系统在降解碳源有机物的同时能去除一定的氨氮。
④缺氧段和好氧段之间实现了混合液的水力内回流，省掉了一套机械回流装置。
⑤运行可靠、管理简便，易于实现自动化操作，也能在人工手动操作条件下正常运行，适合莱阳市目前的管理水平。
⑥污泥泥龄长，污泥产量低。
利用侧沟进行泥水分离，不设二次沉淀池。
4．工艺流程
污水污泥处理工艺流程如图9-3所示。
图9-3污水污泥处理流程
四、工程设计
1．总平面设计
（1）厂址根据莱阳市总体规划、污水工程规划及莱阳市实际情况，污水处理厂位于市区规划区南边，铎山路以南，清水路以东，蚬河西岸，靠近自然排水沟和蚬河交汇处的平坦开阔地带。
k㎡，按照各构筑物的功能和流程要求，结合厂区地形、气象和地质条件等因素，莱阳市污水处理厂总平面布置分为四大功能区：
预处理区（含格栅、泵站、沉砂池）、一体化氧化沟区、污泥处理区、生活管理区。
2．主要构筑物设计
（1）粗格栅功能：
去除污水中较大漂浮杂物以保证污水提升泵的正常运行。
采用机械格栅，正常情况下两条渠道同时运行，事故时一条运行。
构筑物：
地下钢筋混凝土平行渠道（两条）。
3/s（按总规模80000m3m3m3/s。
设计参数：
栅条间隙b20mm过栅水位差ΔH150mm
格栅宽度B1200mm主要设备LHG-1200型机械格
格栅倾角α75º栅除污机2台
格栅高度H900mm
（2）进水泵房功能：
提升污水以满足后续污水处理流程竖向衔接的要求，实现重力流动顺序处理污水。
构筑物：
地下钢筋混凝土结构。
3m3m3/s。
主要设备：
可提升式无堵塞潜水污水泵6台（4用2备），一期安装3台，二期安装3台，设备型号350QW1200-11-45，扬程H=11m。
（3）细格栅功能：
去除污水中较为细小的漂浮杂物，以保证后续处理流程的正常运行。
构筑物：
钢筋混凝土平行渠道（两条）。
3m3m3/s。
格栅宽度B1600mm栅条间隙b5mm
过栅水位差ΔH250mm主要设备机械细格栅2台（互为备用）
（4）钟式沉砂池功能：
去除粒径较大的无机砂粒，以保证后续处理流程的正常运行，减少后续处理构筑物发生沉积。
构筑物：
钢筋混凝土池体。
3m3m3/s。
池数：
2座。
m3/s。
直径：
4.87m。
主要设备：
桨板式水平旋流器2套；ZXS18型空气提砂机2套；砂水分离器设备1套。
（5）一体化氧化沟
①厌氧段功能：
去除污水中部分污染物，并适当投加化学药剂加强除磷功能。
m3/s设计流量Q0.16m3/s
池数8条沟有效水深
构筑物钢筋混凝土结构有效容积1060m3
单沟设计参数水力停留时间HRT
L×B×H21m×m×
②氧化沟段功能：
去除污水中大部分污染物，特别是可生物降解的有机物质，是该工程的核心构筑物。
构筑物钢筋混凝土结构污泥负荷Fw0.073㎏BOD5/（㎏MLSS·d）
池数4组8条沟总需氧量140×4㎏O2/h
m3/s单沟参数：
水力停留时间HRT15.6h有效容积V6500m3
污泥龄SRT25d单沟沟宽B21m
混合液浓度MLSS4000mg/L直段长L80m
（MLVSS=0.7MLSS）有效水深h
③侧沟分离区功能：
进行沉淀分离，使出水水质达到要求，提供污泥浓度。
m3/（㎡·h）
分离器规格L×B65m×4m沉淀时间
主要设备：
a.曝气转盘每条氧化沟设3台曝气转盘，其参数如下。
转盘直径1.4m动力效率≥㎏O2/（kW·h）
转盘轴长9m转速50r/min
每台功率37kW浸没深度500mm
㎏O2/（㎡·h）总台数共32台
b．水下推动器每条氧化沟设4台水下推动器。
功能：
用于保证混合循环流动以节省能耗。
每台功率4kW总台数共32台
型号QJB4/2-2500/2-42/P
氧化沟出水经分离器沉淀分离后引出氧化沟。
氧化沟剩余污泥排至浓缩压滤间进行浓缩脱水。
（6）污泥浓缩压滤机房功能：
对剩余污泥进行浓缩压滤脱水，使污泥含水率降低到尽可能低的程度，以减少污泥体积并便于装卸作业。
构筑物砖混结构污泥产量8320㎏/d
平面尺寸24m×18.7m进泥含水率99.6%
层高5.2m日排剩余污泥260m3/d×4
数量1座出泥含水率75%～80%
设备：
带宽为1.5m的带式压缩压滤机4台。
五、主要设备
该工程所用到的主要设备如表9-1所示。
表9-1主要设备一览表
序号
名称
规格型号
单位
数量
备注
1
机械粗格栅
B=1200，e=20，H=900
套
2
2
机械细格栅
B=1600，e=5，H=1250
套
2
3
栅渣压滤机
SY-350
台
1
3kW/台
4
潜水排污泵
350QW1200-11-45
台
6
4用2备
5
无轴螺旋输送机
WLS-300
台
1
2.2kW/台
6
旋流除砂机
YR-SFX-18
台
2
7
砂水分离器
SF-380
台
1
8
曝气转盘
D=1400㎜，L=9m
台
24
9
水下推动器
QJB4/2-2500
台
32
4kW/台
10
水下搅拌器
20
台
16
2.2kW/台
11
刮沫吸泥机
GM5000
台
8
12
分离器组件
2000㎜×1000㎜×500㎜
组
544
13
回流泵
台
8
14
带式浓缩压滤机
DNY1500-N
套
4
15
自动加药装置
套
1
16
超声波流量计
DN1200
台
1
六、工程投资及成本计算
1．工程总投资污水厂一期工程总投资3050万元，其中固定资产投资为2775万元。
2．成本计算一期工程成本计算如表9-2所示。
表9-2一期工程成本计算表
序号
费用名称
单位
计算公式
费用价值
1
动力费
万元/年
E1=[400×8760×0.50元/（kW·h）+1250×60元/（kV·A·年）]×10-4
2
药剂费
万元/年
E2=t×50000元/t×10-4
3
工资福利费
万元/年
E3=9600元/（人·年）×40人×10-4
4
固定资金折旧
万元/年
E4=2775×4.8%
5
大修费
万元/年
E5=2775×1.7%
6
检修维护费
万元/年
E6=2775×1.0%
7
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