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污水处理厂设计计算说明书
摘要
本工程为##城市污水处理厂工艺设计〔7万m3/d〕,地处##,日处理城市污水7万方.进厂污水氮含量较高,磷含量正常,污水处理重在脱氮,兼顾除磷.
本工程采用不设初沉池的三沟不等体积A2O工艺,采用新型的8阶段同步脱氮除磷运行模式,较传统的6阶段模式强化了除磷功能,减小了边沟体积从而减少了厌氧释磷量,具有良好的脱氮除磷效果.三沟交替运行,构筑物集中个数少,无需初沉池二沉池；抗冲击负荷能力强,出水水质稳定,污泥稳定无需消化.本工程采用水下推流器和薄膜微孔曝气器组合的复合曝气模式,突破了氧化沟的深度限制,达到6m,提高了氧利用效率,节能省地.
污水经过中细格栅、沉砂池等一级处理和A2O二级处理后达到排放标准,直接排放或回用.本工程处理效果好,能耗低,厂内构筑物集约,自动化程度高,管理方便.
Abstract
Thisprojiectis"Jinanwastewatertreatmentfactorytechnologicaldesign<70000m3/d>".ThisprojectlocatesatJinaninShanxiprovince.Enteringfactorysewagenitrogencontentishigher,thephosphorcontentisnormal,thewastewatertreatmentisheavytobetakingoffnitrogen,givesattentiontobothinphosphor.
Thisprojectadoptiondoesn'testablishthreeditchesthatthebeginningsinkspondnottowaitthephysicalvolumeA2Otypetooxidizeaditchcraftandadoptnewof8stagessynchronouslytakeoffnitrogenthephosphorcirculatesmode,besideswhich,moretraditionalof6stagemodesenhancedinadditiontophosphorfunction,letupthesideditchphysicalvolumetoreducetobedisgustedwithoxygentoreleaseamountofLinthus,hadtogoodlytakeoffnitrogeninadditiontophosphoreffect.thewaterfluidmatterstabilizes,dirtymire'sstabilizingdon'tneeddigest.ThisengineeringadoptionunderwaterpushestoflowatinyborePuspiritmachineofmachineandthinfilmtobineofpoundPuspiritmode,brokethedepthrestrictionofoxidizingtheditch,raisedoxygentomakeuseofanefficiency,economizeonenergygroundintheprovince.
Sewagethroughmediumthinspacegrid,sinksandpondetc.anattainexhaustionstandardafteroxidizingthesecondclassprocessingofditch,directlyemissionsortimeisused.Thisengineeringhandleseffective,canconsumelow,constructathinginsidethefactoryintensive,automatedegreeGao,manageconvenience.
设计计算说明书
1.工程概况
1.1.自然条件
本工为"城市污水处理厂工艺设计〞,工程所在地为陕##区,工程所在地的人口、自然、气象、地址条件如下：
1、设计人口〔近期〕46万人.当量人口排污标准：
BOD5：
30g/人·d；SS：
50g/人·d；TN：
8g/人·d；TP：
1g/人·d.
2、市内工业企业的生活用水和生产用水的总量经统计为4000m3/d,工业废水量的时变化系数取1.5.污水在厂内处理后进入市政管网,水质类似生活污水.
3、城市污水
〔1〕冬季平均温度15℃,夏季平均温度25℃.
4、气象资料
〔1〕月平均最高温度27℃；
〔2〕月平均最低温度1℃,
〔3〕绝对最高温度42℃,
〔4〕绝对最低温度-5℃,
〔5〕结冰期30天
〔6〕年平均降雨量680mm/年
〔7〕夏季主导风向西北
5、水文资料
〔1〕最高洪水位30米
〔2〕常年水位10米
〔3〕95%保证率枯水位10.5米
〔4〕最大流量10m3/s
〔5〕常水位流量3m3/s
〔6〕95%保证率枯水流量2m3/s
6、污水处理厂区有关资料
〔1〕厂区地形平坦,标高40~42m
〔2〕地下水位标高埋深3m
〔3〕入厂管道管底埋深4.0m,管径D=1200mm
1.2.厂址地形
污水处理厂修建于城市东南郊,厂区面积3.6公顷,厂区地形如下：
1.3.出水水质要求
据该市环保部门要求,城市污水经处理后出水应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》〔GB18918-2002〕一级B标准,即：
BOD5≤20mg/LSS≤20mg/LNH3-N≤8mg/L
TN≤20mg/LTP≤1mg/L
2.主工艺比选
污水处理厂的主工艺为生物反应阶段工艺,该节讨论主工艺的比选.
2.1.污水水质分析
典型的生活污水水质主要特征
表格2-1典型生活污水水质主要特征
指标
浓度〔mg/L〕
高
中常
低
BOD5
400
200
100
SS
350
220
100
TN
85
40
20
TP
15
8
4
碱度
200
100
50
典型中常生活污水中BOD5：
TN：
TP=100：
20：
4；BOD5：
TN=5.原混合污水中总凯氏氮以氨氮计,原混合污水中BOD5、TN、TP分别为197.14mg/L、52.57mg/L、6.57mg/L.原混合污水中BOD5含量正常,TN含量偏高,TP含量正常偏下.
若不设置初沉池,BOD5：
TN：
TP=100：
26.7：
3.33；BOD5：
TN=3.75；BOD5：
TP=30.
若设置初沉池,则通过一级处理BOD5的去除率一般为25%,则原混合污水经过一级处理后的BOD5为196.5mg/L,BOD5：
TN：
TP=100：
35.5：
4.44；BOD5：
TN=2.81；BOD5：
TP=22.5.
表格2-2混合污水水质分析对比表
混合污水水质分析对比表
指标
BOD5
TN
TP
BOD5：
TN：
TP
BOD5：
TN
BOD5：
TP
不设初沉池
197.14
52.57
6.57
100：
26.7：
3.33
3.75
30
设置初沉池
147.86
52.57
6.57
100:
29.7:
1.8
2.81
22.5
活性污泥法的理想营养平衡式为BOD5：
KN：
TP=100：
5：
1,显然N大量过剩,P少量过剩.较中常型典型生活污水,BOD5：
TN偏低,脱氮除磷碳源并不充足.进入生物脱氮、除磷系统的污水,脱氮时,污水中的BOD5与总氮之比宜大于4；除磷时,污水中的BOD5与总磷之比宜大于17；同时脱氮、除磷时,宜同时满足前两款的要求.
综上所属,该污水处理的重点是脱氮,兼顾除磷.为保证脱氮除磷碳源供应可宜不设初沉池或者缩减初沉时间以增加进入生物处理阶段的碳源.
2.2.可选工艺
设计水量7万m³/d,水量较大,不适合应用小型污水处理工艺
根据出水水质要求,各污染物指标的去除率：
BOD5=95%；SS=94%
TN=62%；TP=85%
根据水质特点,优先考虑同步脱氮除磷工艺.如A2/O法、改进型A2/O、UCT、MUCT、T型氧化沟、前置厌氧池的T型氧化沟等工艺.
2.2.1.传统A2/O工艺
A2/O工艺是较为成熟普与的污水处理工艺,该工艺系统是最简单的同步生物脱氮除磷工艺,其除了脱氮、除磷和去除有机物外,还可在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下,抑制丝状菌的繁殖,克服污泥膨胀,使得SVI值一般小于100,有利于泥水分离.由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开,有利于脱氮与除磷的不同微生物菌群的繁殖生长,因而脱氮除磷效果好.
A2/O工艺也存在一些固有的弊端,主要表现在回流活性污泥外回流直接进入厌氧池,其中夹带的大量硝酸盐氮回流至厌氧池,破坏了厌氧池的厌氧状态,从而影响系统的除磷效果.混合液污泥中的含磷量随污泥负荷的降低而下降,生物除磷需要高的污泥负荷,而生物脱氮则需要低的污泥负荷,所以在工艺中要使两种菌群同时达到最佳状态是困难的,菌群的固有矛盾难以调和,所以传统活性污泥法一般是以生物脱氮为主,生物除磷为辅.
表格2-3A2/O工艺主要参数
2.3.主工艺确定
经过上述可选方案的比选,最终确定该工程主工艺采用结合脱氮除磷的8阶段T型〔三沟式〕交替式氧化沟.工艺流程大致为：
一级处理后进入直接进入污泥处理,不设初沉池二沉池,处理水经消毒后排出.沉淀污泥经短时撇水后直接离心浓缩.详细工艺介绍见后文.
3.工艺流程设计说明
该设计全厂工艺分为两大部分,一级处理段、污泥处理段.工艺流程图如下：
图3-1污水厂工艺流程图
按照设计计算流程以与工艺流程将工艺设计细分为：
一级处理、污泥处理系统、加药3个系统进行说明.
3.1.一级处理设计说明
一级处理构筑物包括超越井、中格栅、提升泵房、细格栅、平流式沉砂池、总配水井.一级处理构筑物全部采用合建,总长度为50.2m,最大宽度20.94m..
3.1.1.中隔栅
中隔栅采用普通平面格栅和机械格栅除污机配合使用,设计总流量为1.204m3/s；格栅设置两格,合建用隔墙分隔.单格设计流量为栅板宽度1600mm,栅槽净宽度1640mm,栅前槽高6700mm,栅后槽高6800mm,槽顶高出地面100mm.
格栅总尺寸3880mm×9200mm.
两格格栅每日共产栅渣量为5.6m3,宜采用机械清渣.选用GH-1600型链条回转式多耙平面格栅除污机2台,单台功率1.1~1.5KW.
3.1.2.污水提升泵房
污水提升泵房总尺寸10200mm×19900mm.污水提升泵的最小静杨程为8.97m、最大静杨程为9.37m；提升平均流量为0.926m3/s、最大流量为1.204m3/s.选用WQK2200-10-110型潜水污水泵三台,流量0.661m/s,杨程10m,两用一备.
泵房分为集水井,吸水井〔安装井〕和出水井.集水井负责手机中隔栅出水,分配给各泵,同时承担一台运行泵停泵5分钟的淤积水量.吸水井相互独立,用闸门与集水井隔离,方便运行管理和检修.吸水井是水泵的安装井.出水井负责手机水泵出水,同时将出水汇集分配给两格细格栅.
出水井设置溢流堰,在短时过载以与试泵期间,过载流量将通过溢流堰溢流,溢流管回到集水井.若后续处理能力持续偏低则必须减小进水流量,否则将淹没泵房.
出水井泄空管也通向溢流管.
3.1.3.细格栅
细格栅采用自动化程度高,处理效果好的D1600型鼓形栅框格栅除污机两台：
栅条间隙e=6mm；最大设计流量0.63m3/s；电机功率1.5KW；安装角35°.栅槽宽度为1640mm,长度为7200mm.细格栅泄空管排水排入附近场内污水管.
3.1.4.沉砂池
沉砂池选用占地省,效果佳的旋流沉砂池,设置两座I-900型旋流沉砂池,单台最大流量0.88m3/s；流量小时单台工作,流量大时来双组同时运行.旋流沉砂池在一级处理构筑物中轴的垂直方向对称分布,中间设置超越闸门,沉砂池井出水均设置闸门.沉砂池出砂通过泵泵送到砂水分离器,井分离后外运.
3.2.污泥处理系统设计说明
污泥处理系统由：
储泥池、污泥提升泵、储泥池曝气搅拌鼓风机房、撇水池、污泥离心浓缩脱水机组成.
其中储泥池,污泥提升泵房,污泥搅拌鼓风机房合建,撇水池和污泥离心浓缩脱水机合建在污泥浓缩脱水车间.
3.2.1.储泥、搅拌、提升
经过计算两座氧化沟一天产生的污泥量为713.8方,考虑到运行运行中剩余污泥排除量是有波动,后续污泥处理系统设计剩余污泥处理量W0=1000m3/d.
储泥池储泥池设计储存泥量为半天的最大污泥量,既500方,泥面绝对标高为466.7m,泥面埋深为2.6m.控制储泥池基础埋深在地下水位7m以上,取储泥池内底埋深5m,储泥池泥深2.4m,池面积208m2.储泥池平面尺寸取10m×20m,为防止池外地面雨水杂质进入池内,池壁超出地面0.3m,池体自内底起总高5.3m.
储泥池靠近污泥泵房的一角池底下降1m作为污泥泵吸水井,并凹入泵房.流向撇水池的污泥设计流量为
根据后续污泥系统高程计算,泵杨程为12m,选用80TQW-160Ⅲ型潜水排污泵两台,单台流量8.04L/s,杨程12m,低流量时一台启动,高流量时两台启动.由于储泥池埋深大,无法自流排空,因此污泥提升泵兼作排水泵,若速度不够可使用便携潜水泵.
储泥池内用鼓风曝气搅动,防止污泥沉淀,厌氧释磷.曝气池好氧区曝气能量密度约12W/m3；储泥池容积为500m3,则曝气功率6KW；风压约2.5m.
3.2.2.污泥浓缩脱水车间
传统的污泥重力浓缩浓缩时间长,磷释放严重,势必造成整体除磷效果下降,故本工程借鉴##罗芳污水处理厂二期的方式,采用直接离心脱水,工作环境好,处理效果佳.同时为了降低离心机负荷,设置撇水池,撇水池停留时间2.5h.
浓缩池进泥含水率99%；进泥量为W0=1000m3/d..采用加药沉淀的浓缩方式,混凝剂投加聚丙烯酰胺,池型选用竖流式沉淀池.设计一座撇水池,并加设超越管,事故时污泥超越撇水池直接离心浓缩脱水.
撇水池设计流量为
撇水池出泥含水率下降到97%,两座.浓缩池出泥量为：
.后续离心机负荷大大降低.
离心机的选择考虑了如下问题：
考虑事故时,撇水池不运行,检修时间1d；储泥池储存500m3,后续处理构筑物需处理一半的污泥量,既500m3.
既事故天需处理未撇水污泥量为
设计进泥流量为
；
常规流量约为
；
在此数据基础上选用解放军4819工厂的LWD430W型卧室螺旋卸料沉降离心机：
转鼓直径430mm；转鼓转速2100~3000r/min；分离因数1062~2066；差转数2~20r/min无级可调；处理能力8~15m3/d；电机功率30KW.该型离心机辅机有污泥切割机、污泥进料泵、污泥计量泵、絮凝剂投配系统、加药泵、污泥输送机.泥饼含固率20%~24%.
离心机选用两台,常规情况一用一备,根据进泥流量调节处理能力,交替运行.事故最大污泥量时两台同时开启.
撇水池离心机的上清液排水均排入厂内污水管从超越井回到处理流程.
3.3.加药系统设计说明
氧化沟运行过程中消化过程中要消耗碱度,反硝化过程中会产生碱度,为维持正常的PH,剩余碱度必须保持100mg/L以上,经过计算该工艺碱度不足,需补充碱度.为使混合液PH稳定,碱度补充量拟定为120mg/L.
3.3.1.加药〔碱度补充〕系统
本工艺碱度补充采用投加石灰乳的方式,将市售石灰在加药间内消化,溶解,配成适当比例的悬浊液,通过计量泵根据需要计量投加.设计三组投加泵,两用一备,两组泵分别向两个氧化沟计量加药.根据自动控制系统反馈的监测数据自动控制加药量.每台泵设计流量为：
水量高峰时,峰值加药量为：
选用JD1000/2.5-XF型J型悬浮液计量泵：
泵送流量1000L/h；排除压力2.5MPa；加药间连接中水站的中水管,利用中水水压,将药液与中水混合后加入氧化沟.加药管流量去1L/s,直径DN50.
石灰乳配置车间设置药库,药库尺寸10m×20m.药库外围预留空地,方便粉末颗粒罐车装卸.加药间和药库合建,平面尺寸取10m×30m.
4.污水厂布置说明
4.1.整体布局
该工程所在地常年主导风向为西北风,所以整体布局时,生活工作区设置在厂区西北角,污水处理放在厂区中部,污泥处理系统放置在东南角.
其中一级处理构筑物在厂区西侧中部,动力区设置在西南角,两座氧化沟在厂区中部,消毒、加药、污泥处理设置在东南角,中水池、中水站设置在消毒渠后方,东北角闲置作为预留地,方便后续改造.
厂内主干道9m,次干道6m,道路转弯半径6m,方便车辆通行.绿化带最小设置3m,设置原则为方便设备吊装,管线布置.
场内不单独设置雨水管等,所有雨水,工艺排水泄空水等等均汇入厂内污水管,回到超越井进入处理流程.
4.2.办公生活区
办公生活区都设置在综合楼内,主要负责行政办公和提供生活服务.综合楼功能齐全使用方便,主要有员工宿舍,餐厅,办公室,会议室浴室等等.
全厂的实验,检测控制都集中设置在综合楼南侧的实验楼,实验楼负责污水处理的研究,监测,工艺实验,各种自动控制装置的集中监测控制等等.控制大厅设置在楼东南侧的全景大厅内,方便观察和参观.
4.3.污水处理区、动力区
污水厂从厂区西侧中部进厂,一级处理构筑物设置在此.超越管从超越井开始,穿越全厂从东侧和处理水管汇合后出厂.
两座氧化沟对称布置在污水厂东西中轴两侧氧化沟附近管线复杂,氧化沟设备也较大,故氧化沟绿化带适当加宽,取8m.
污水厂的动力由动力区的高低压配电室控制供给,耗电大户鼓风机房也设置在该区.
4.4.污泥区、加药区
消毒渠、污泥区和加药构筑物均在厂区东南角,因为污泥处理构筑物有异味而石灰可能产生粉尘,因此设置在东南角.
污泥区各构筑物用绿化带和道路分隔,方便运输,也起到绿化美化的作用.
在该区还设置了多功能中水池.消毒槽出水集水井安装一台潜水泵将将消毒后的水引入中水池,池内内设吸水井过滤罩,并设置加压泵房,负责场内部分设备用水、园林景观用水.如格栅冲洗用水、设备清洁、绿化、石灰消化溶解、污泥处理等对水质要求不高的地方.
中水池做成池塘形式,池内可种植水生植物,养殖水生鱼类等,起到净化水质,同时能够检测出水水质,通过水生生物的存活生长情况直观的了解出水水质状况.
中水池出水通过成套纤毛球过滤设备过滤作为中水回用,中水池加压泵站也设置市政给水官网接口,出水水质恶化时切换到市政官网供水,保证中水用户的运行.泵房安装自动变频泵,向中水官网供水.
中水池水深定为1.5m,平面尺寸约30m×20m.
附：
参考文献：
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2000:
412
[2]GB50014-2006.室外排水设计规X[S]:
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[3]X光明.A2/O生物同步脱氮除磷与其改良工艺进展[N].##大学自然科学学报:
2010.12<27卷6期>
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[5]X中和.给水排水设计手册第六册工业排水[M].第二版.:
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[6]杨卓.T型氧化沟脱氮除磷功能与运行参数控制研究.2005.12
[7]赵忠富等.##罗芳污水处理厂二期工程设计与运行[N].给水排水.2006.
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