1、选题背景第 1 页(共 47 页)目 录1设计任务书 .32.设计说明书 .52.1 工程概况 .52.2 污水处理厂设计规模及污水水质 .52.2.1 设计规模.52.2.2 污水水质及污水处理程度.52.3 污水处理厂工艺设计 .62.3.1 污水处理工艺设计要求.62.3.2 污水处理工艺选择.62.3.3 污泥处理工艺选择.112.4 污水处理厂工程设计 .122.4.1 污水处理厂总平面设计.122.4.2 污水处理厂总高程设计.152.5 各主要构筑物及设备说明 .172.5.1 粗格栅间.172.5.2 水提升泵房.172.5.3 细格栅间.182.5.4 曝气沉砂池.192.5
2、.5 氧化沟.192.5.6 二沉池.202.5.7 接触池.202.5.8 加氯间.212.5.9 污泥回流泵房.212.5.10 污泥浓缩池.222.5.11 污泥脱水间.222.5.12 其他建筑物.233.设计计算书 .233.1 设计依据 .233.2 设计流量 .243.3 格栅设计 .243.3.1 设计参数.243.3.2 设计计算.243.4 曝气沉砂池 .293.4.1 设计参数.293.4.2 设计计算.293.5 氧化沟 .31选题背景第 2 页(共 47 页)3.5.1 设计参数.313.5.2 设计计算.313.6 辐流式二沉池 .383.6.1 设计参数.383.
3、6.2 设计计算.383.7 消毒池 .403.7.1 设计参数.403.7.2 设计计算.403.8 液氯投配系统 .403.8.1 设计参数.403.8.2 设计计算.413.9 计量堰 .413.10 泥回流泵房 .423.11 浓缩池 .423.12 泥脱水间 .424.污水厂成本概算 .434.1 水厂工程造价 .434.1.1 计算依据.434.1.2 单项构筑物工程造价计算.434.2 污水处理成本计算 .45参考文献.46选题背景第 3 页(共 47 页)某大学课程设计任务书 城镇污水处理厂工艺设计（生物脱氮除磷工艺）1设计任务书一、设计任务根据所给的其他原始资料,设计污水处理
4、厂,具体内容包括:(1)确定污水处理厂的工艺流程,选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸；(2)画出污水厂的工艺流程图内容；(3)编写设计说明书、计算书。二、设计资料1.设计规模及水质（1）原始资料该城镇要求设计城市污水处理厂一座，设计污水处理规模 6 万 m3/d，资料显示经由城镇下水道系统集中起来的污水，称为城镇污水。一般城镇下水道系统不仅有住宅，医院，公共场所等处的生活污水排入，而且还有工业污水的排入。（2）设计进水水质：BOD 5 = 250 mg/L，TSS = 300 mg/L，VSS =240 mg/L，TN=60 mg/L，NH 3-N=40 mg/L，TKN=58 mg/L，TP
5、=6 mg/L;（3）设计出水水质：BOD 5 = 20 mg/L，TSS = 20 mg/L，NH 3-N=6 mg/L，TP= 3mg/L, NO3-N = 10 mg/L。2、城市自然状况气候:大陆行季风气候 主导风向:西北风3、污水处理厂厂区概况该污水处理厂为新建污水厂,根据规划位于城市下游,城市海拔高度 340.0m,规划用选题背景第 4 页(共 47 页)地长宽分别为:350mx200m,场地平整.污水厂进水口位于厂区西南角,进水污水管的标高为 336.0m;出水靠重力排入厂区东侧 500m 处某河,该河符合中的 III 类标准.河水最高水位 336.0m.地下水位深度:3-4m.
6、4、通过在设计过程中的思考，主要有一下几点看法：（a） 城市污水处理目前已经形成了一定的模式，污水处理方法比起其他行业污水处理，也相对比较固定。目前用于处理城市污水的主要工艺有 A2/O 工艺、CASS 工艺、氧化沟工艺，这几年来，随着对出水水质要求的不断提高，处理工艺也在原有基本工艺的基础上有了进一步的发展，改革，使工艺更完善、高效。在设计的过程中，除考虑工艺本身的处理效率和经济价值外，主要应该考虑的，应该是工艺在当地的可实现性问题，即环境因素和人文因素。（b） 污水处理工艺选择的关键是各个工艺阶段之间、各个工艺及其配套的辅助设备的协调性问题，设备的发展推动了工艺的进步，工艺的进步又反过来带
7、动了设备的进一步发展。正如一个有凝聚力的团队才是无坚不摧的团队。（c）目前，我国的城市污水处理已经初具规模，但对剩余污泥的处置一直停留在填埋的阶段。据统计，我国城市污水处理厂每年排放的干污泥约 20 万吨，以湿污泥计约为 380 万550 万吨，并以每年 20的速度递增。剩余污泥中含有大量的水分，丰富的有机物及 N， P， K 等营养元素，同时还可能含有重金属元素及病原菌等有害物质。如果不加处理，任意排放，不仅对环境可能引起二次污染，同时也是资源的浪费。目前，由于对污泥的处理并没有做到无害化，仅是简单填埋，这对当地的土壤环境造成了严重的破坏。（d） 污水处理的资源化问题是我们一直都在关注的问题
8、，特别是在北方缺水城市，更成了一条解决缺水问题的途径，通过对城市污水处理厂出水进行深度再处理，出水达到市政用水指标、农业用水指标、及某些工业用水指标，可以用于市政绿化、清扫街道、农业灌溉、某些工业原水、冷却水、循环水等。大大减轻了城市水资源利用的压力。目前在中水回用方面，主要存在的问题是中水管道系统的不完善问题。根据可持续发展理论和生态平衡关系，处于系统循环中的东西才是不灭的，所以不论是污泥处理，还是污水回用，让其回到原有的系统中是最佳的终极处理办法。城市污水处理产生的污泥经过无害化处理后，在应用于农业时污泥最为可行和现实的处置方案。选题背景第 5 页(共 47 页)2.设计说明书2.1 工程
9、概况 设计名称：某城镇 6 万 m3/d 污水处理厂设计设计规模：日处理城镇污水 6 万 m3，包括生活污水和城市工业废水处理工艺：主要处理工艺为奥贝尔氧化沟设计内容：污水处理厂一座，及其他附属建筑物，包括综合楼、配电室、锅炉房、传达室、食堂、浴室、篮球厂等。本设计污水处理厂出水要求达到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）中的一级标准(B 标准)，排入厂区东侧 500m 处某河,该河符合中的 III 类标准。 、2.2 污水处理厂设计规模及污水水质2.2.1 设计规模某城市污水处理厂设计规模为 6 万 m3/d。为城市生活污水和工业废水的混合污水。2.2.2 污水水质及污
10、水处理程度进水水质：BOD 5 = 250 mg/L，TSS = 300 mg/L， VSS =240 mg/L，TN=60 mg/L，NH 3-N=40 mg/L，TKN=58 mg/L，TP=6 mg/L;出水水质：BOD 5 = 20 mg/L，TSS = 20 mg/L，NH 3-N=6 mg/L，TP= 3mg/L, NO3 -N = 10 mg/L。选题背景第 6 页(共 47 页)2.3 污水处理厂工艺设计2.3.1 污水处理工艺设计要求污水处理工艺流程设计应按照以下要求进行。（1）污水处理后必须达到排放标准。（2）要尽量采用成熟的、先进的、可靠的、效率高的处理技术。（3）防止处
11、理污染物过程中产生二次污染或污染转移。（4）要充分利用和回收能源。污水处理高程安排应尽量考虑利用自然地势。（5）设计中应考虑节能、节水。尽量选择能耗底的处理工艺和设备。设计中应尽量较少用水，并考虑经过处理后重复循环利用。（6）在满足处理要求的前提下，减化流程，节约资金。2.3.2 污水处理工艺选择（1）此废水具有如下特点：废水 N、P 含量较高，出水 N、P 应符合要求。有机物含量较少。（2）针对以上特点，要求污水处理系统应该具有以下功能：（a）具备一定的脱 N 除 P 功能，使出水 N、P 达标；（b）使污水处理过程中产生的剩余污泥基本达到稳定。（3）生化处理工艺选择目前处理城市污水应用较多
12、的生化工艺有氧化沟，A 2/O 法，A-B 法，SBR 法等。为了使本工程选择最合理的处理工艺，有必要按使用条件，排除不适用的处理工艺后，再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择。氧化沟工艺，A 2/O 工艺和 CASS 工艺三种工艺均能达到处理要求。在设计可行性分析阶段，对氧化沟工艺，A 2/O 工艺和 CASS工艺的比较分析：（a） A 2/O 工艺一般在 A2/O 工艺中，为同时实现脱 N 除 P 的要求，必须满足如下条件：BOD5/TKN=5-8 实际进水中：BOD 5/TKN=170/60=2.85选题背景第 7 页(共 47 页)BOD5/TP15 BOD 5/TP=170/4.5
13、=3715 通过比较,采用传统 A2/O 工艺，脱 N 所需碳源不足，影响脱 N 效果，为此采用倒置 A2/O 工艺。污水先进缺氧段再进厌氧段，或厌氧、缺氧段同时进水，这样既解决了缺氧段的碳源不足的问题，使脱 N 能够很好的进行，同时也有利于除 P，聚磷菌在厌氧段释放 P，同时聚集能量，利用厌氧段聚集的能量，在好氧段进行好氧吸 P 过程，厌氧段结束后立即进入好氧段，能够使聚磷菌在厌氧段聚集的能量，充分用来吸 P，加强了除 P 过程。（b）CAST 工艺该工艺是在 SBR 工艺基础上发展而来的，增加了厌氧段、缺氧段，可实现脱 N 除P。运行简单，可实现自动化控制。（c）氧化沟工艺氧化沟工艺目前在
14、城市污水处理方面应用最为广泛，处理工艺成熟，结构、设备简单，管理运行费用低。CAST 工艺与氧化沟工艺比较如表 2-2：CAST 工艺与氧化沟工艺比较方案一（CAST 工艺） 方案二（奥贝尔氧化沟）单池间歇多池连续。多座反应池交替运行保持进、出水连续连续进水，连续出水。有机物降解与沉淀在一个池子完成，无需设独立的沉淀池及其刮泥系统。在氧化沟中完成有机物降解，在沉淀池中进行泥水分离，需设独立的沉淀池和刮泥系统。通过每一个周期的循环，造成有氧和无氧的环境，对氮和磷有很好的去除效果。氧化沟系统三个沟道的 DO 值呈 0-1-2的梯次变化，脱氮效果好，除磷效果一般。固体停留时间较长，可抵抗较强的冲击负
15、荷。较长的固体停留时间，可抵抗冲击负荷。污泥有一定的稳定性 污泥有一定的稳定性采用鼓风曝气，曝气器均布池底，动力效率高；能耗较低；间歇运转须采用高质量的膜式曝气器，设备的闲置率较高，曝气器寿命较短，维修及维护量大。采用表面曝气，设有转碟曝气设备，转碟分点布置；设备少，管理简单，维护量小，但能耗较高。选题背景第 8 页(共 47 页)自动化水平高，对电动阀门等设备的可靠性需求较高，控制管理较复杂。设备少且经久耐用，控制管理简单。耗电量较小，运行费用低。 耗电量较大，运行费用较高。自控系统编程工作量较大，PLC 硬件费用高，自动化水平较高，劳动强度较低，对操作人员的素质要求较高，总设备费用较高。自
16、控系统编程工作量较小，PLC 硬件费用低，自动化水平较低，劳动强度较高，对操作人员的素质要求较低，总设备费用较低。（4）氧化沟工艺与 A2/O 工艺相比，具有如下优势：（a）工艺流程简单，处理构筑物少，机械设备少，运行管理方便。与 A2/O 法比较，可不设初沉池，没有混合液内回流系统，由于污泥相对好氧稳定，一般不设污泥的厌氧消化系统。（b）A 2/O 工艺由于停留时间较短，剩余污泥的稳定性较差，一般需要污泥消化和浓缩过程，这不利于除 P，生物除 P 是通过聚磷菌在好氧条件下，过量吸 P 而使废水中的 P 得到去除的，最终 P 随聚磷菌进入剩余污泥中除去，剩余污泥长时间处于厌氧状态，将导致聚磷菌
17、吸收的 P 重新释放出来，影响除 P 效果。氧化沟的水力停留时间较长，污泥泥龄较长，具有延时曝气的特点，悬浮有机物在沟内可获得较彻底的降解，污泥在沟内达到相对好氧稳定，剩余污泥量少，根据国内外经验，氧化沟不再设污泥厌氧消化处理系统，剩余活性污泥只须经机械浓缩、脱水即可利用或污泥后处置，简化了污泥后序处理程序。污泥在进行机械浓缩、脱水过程中，停留时间很短，基本没有污泥中磷的释放问题。（c）转碟曝气，混合效率较高，水流在沟内的速度最高可达 0.60.7m/s，在沟道使水流能快速进行有氧、无氧交换，交换次数可达 5001000 次，可同时进行有机物的降解和氮的硝化、反硝化，并可有效的去除污水中的磷。
18、沟道的这种脉冲曝气和大区域的缺氧环境，可以较高程度地实现“同时硝化反硝化”的效果。（d）污水进入氧化沟，可以得到快速的有效的混合，由于池容较大，缓冲稀释能力强，耐高流量，高浓度的冲击负荷能力强，具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势，对难降解有机物去除率高，出水水质稳定。（e）供氧量的调节，可以通过改变转碟的转速、浸水深度和转碟安装个数等多种手段来调节整体供氧能力，使池内溶解氧值经常控制在最佳值，保证系统稳定、经济、可靠的运行。选题背景第 9 页(共 47 页)（f）曝气转碟由高强度玻璃钢制成，使用寿命可达 20 年以上，独特的结构设计使其具有较高的混合和充氧能力，新型转碟曝气机可以使氧化沟的
19、工作水深达到 5.0米以上。氧化沟转碟曝气机工作在水面上，而且安装的数量少，安装、巡检、维修方便，可以即时发现了解设备运行情况，随时解除存在隐患。而 A2/O 法所用的鼓风曝气设备使用寿命短，目前市场上的曝气器一般正常使用23 年左右，而且会随着使用时间的增长效率降低。曝气器位于池底，日常无法了解水下设备运行状况，检修或者更换都需要放空，这会给污水厂的运行带来很大的不便。通过对以上三种工艺的比较，可以看出，这三种工艺都能达到要求，各具优势，但考虑到城市现状和对工作人员的要求，最终选择工艺成熟、应用广泛的氧化沟工艺作为此污水处理厂污水生化处理主体工艺。（5） 氧化沟工艺的选择目前用于处理城市污水
20、的氧化沟主要有以下几种：（a）卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟环形氧化沟，主要采用表面曝气机，兼有供氧和推流的作用。污水在沟内转折巡回流动，处于完全混合状态，有机物不断得以去除。表曝机少，灵活性差，设备维修期间沟不能工作，沟内混合液自由流程长，由于紊流导致的流速不均，很容易引起污泥沉淀，影响运行效果。单沟氧化沟的平均溶解氧维持在 2mg/L 左右，加之单点供氧强度过大，耗氧较高。在一般情况下，单沟很难形成稳定的缺氧段，不利于脱 N。（b）三沟式氧化沟三沟式氧化沟工艺有两个边沟，一个中沟，当一个曝气时，另外两个作为沉淀池使用。一定时间后改变水流方向，使两沟作用相互轮换，中沟则连续曝气，三沟
21、式氧化沟无需污泥回流装置，如果条件合适，还可以进行反消化。缺点：进、出水方向，溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统；自控系统要求管理水平高，稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作。由于侧沟交替运行，设备利用率较低。（c）一体化氧化沟一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内，即氧化沟的一个沟内设沉淀槽，在沉淀池两侧设隔板，底部设一导流板。在水面上设集水装置以收集出水，混合液从沉淀池底部流走，部分污泥则从间隙回流至氧化沟。一体化氧化沟将曝气、沉淀功能集于一体，免除了污泥回流系统，但其结构有待进一步完善。选题背景第 10 页(共 47 页)（d）奥贝尔氧化沟奥贝尔氧化沟由三个同心椭园形沟道组成，
22、污水由外沟道进入沟内，然后依次进入中间沟道和内沟道，最后经中心岛流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量转碟气机，进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。外沟道体积占整个氧化沟体积的5055%，溶解氧控制趋于 0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用：中间沟道容积一般为25%30%，溶解氧控制在 1.0mg/L，作为“摆动沟道” ，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积约为总容积的 15%20%，需要较高的溶解氧值（2.0mg/L 左右） ，以保证有机物和氨氮有较高的去除率。外沟道的供氧量通常为总供氧量的 50%左右，但 80%以上的 BOD5可以在外沟道中去除。由于外沟道溶解氧平均值很低，
23、绝大部分区域 DO 为 0mg/L，所以，氧传递作用是在亏氧条件下进行的，大大提高了氧传递效率，达到了节约能耗的目的。一般情况下，可以节省电耗 20%左右。内沟道作为最终出水的把关，一般应保持较高的溶解氧，但内沟道容积最小，能耗是较低的。中沟道起到互补调节作用，提高了运行的可靠性和可控性。因此，奥贝尔氧化沟可以在确保处理效果的前提下，可以获得较大的节能效益。对于每个沟道内来讲，混合液的流态为完全混合式，对进水水质、水量的变化具有较强的抗冲击负荷能力；对于三个沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，且具有完全不同溶解氧浓度和污泥负荷。奥贝尔氧化沟实际上是多沟道串联的沟型，同时具有推流式和完全混合
24、式两种流态的优点，这种特殊设计兼有氧化沟和 A2/O 工艺的特点，耐冲击负荷，可避免普通完全混合式氧化沟易发生的污泥膨胀现象，可以获得较好的出水水质和稳定的处理效果。不同工艺的处理效果与其所配套的附属设备是分不开的，往往是新设备的产生、发展带动了工艺的改革，使其处理优越性得以突现。奥贝尔氧化沟采用的曝气转碟，其表面有符合水力特性的一系列凹孔和三角形突起，使其在与水体接触时将污水打碎成细密水花，具有较高的充氧能力和混合效率。通过改变曝气机的旋转方向、浸水深度、转速和开停数量，可以调整其供氧能力和电耗水平。尤其是蝶片可以方便拆装，更为优化运行提供了简便手段。另一方面，由于转碟直径达 1.5m，并在碟片最大切线区设置 T 形推流和切割叶片，增强切割气泡，推动混合液的能力。平行切入在水中旋转运行，具有极强的整流和推流能力。实践证明，在水深为 5m ，在不需要水下推进器时，氧化沟池底流速仍可达 0.2m/s 以上。当污水
