城市污水处理厂初步设计.doc

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1、1 设计任务及概况11.1 设计任务及依据11.1.1 设计任务11.1.2 设计依据及原则21.1.3设计范围21.2设计水量及水质21.2.1设计水量21.2.2设计水质3 2 工艺设计方案的确定32.1方案确定的原则32.2污水处理工艺流程的确定32.2.1厂址及地形资料32.2.2气象及水文资料42.2.3可行性方案的确定43污水处理工艺流程选择的依据和原则43. 1污水处理级别的确定43. 2工艺流程选择应考虑的技术因素53. 3工艺流程选择的原则54污水处理工艺流程的比较和选择方法2、3、4、554. 1技术比较65中小规模城市污水厂处理工艺流程选择6、7、895. 1根据进水有机

2、物负荷选择处理工艺95. 2根据处理级别选择处理工艺95. 3根据回用要求选择处理工艺95. 4根据气候条件选择处理工艺105. 5根据占地面积选择处理工艺105. 6根据基建投资选择处理工艺105. 7根据运行费用选择处理工艺115. 8污泥处理115.9工艺流程方案的确定136格栅的计算151 设计任务及概况1.1 设计任务及依据1.1.1 设计任务 城市污水处理厂初步设计 1.1.2 设计依据及原则 1.1.2.1 设计依据给水排水工程与环境工程 ，给排水设计规范，污水处理厂工艺设计手册水处理工程技术。1.1.2.2 设计原则(1)执行国家关于环境保护的政策，符合国家地方的有关法规、规范

3、和标准； (2)采用先进可靠的处理工艺，确保经过处理后的污水能达到排放标准； (3)采用成熟 、高效、优质的设备，并设计较好的自控水平，以方便运行管理； (4)全面规划、合理布局、整体协调，使污水处理工程与周围环境协调一致；(5)妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物，以免造成二次污染；(6)综合考虑环境、经济和社会效益，在保证出水达标的前提下，尽量减少工程投资和运行费用。 1.1.3设计范围设计二级污水处理厂，进行工艺初步设计。1.2设计水量及水质1.2.1设计水量污水的平均处理量为=7920=91.67；污水的最大处理量为Qmax=7920=91.67；污水的最小处理量为，总变化系数取为1

4、.62（采用内插法求得）。 生活污水量总变化系数 表1-1平均日流量（L/S）461015254070120200400750K总2.31.2.2设计水质设计水质如表1.1所示。表1.1 设计水质情况 项 目悬浮物 PH入水（）1802006.57.2出水（）25306.57.2去除率（%）87.5852 工艺设计方案的确定2.1方案确定的原则(1)采用先进、稳妥的处理工艺，经济合理，安全可靠。(2)合理布局，投资低，占地少。(3)降低能耗和处理成本。(4)综合利用，无二次污染。 (5)综合国情，提高自动化管理水平。2.2污水处理工艺流程的确定2.2.1厂址及地形资料该城镇污水处理厂厂址位于某

5、市西北部。厂址所在地区地势比较平坦。污水处理厂所在地区地面平均标高为40.50米。地震基本烈度为VI度。2.2.2气象及水文资料某城镇多年平均温度最高为21.7，最低为-3.2，平均降水量为602mm/a，夏季主导风向东北风，最冷平均气温-15.8，最热平均气温35.7，垦殖土小于0.6，地面冻结深度0.58m ，地下水质呈碱性无侵蚀，土壤承压力为1.5kg/cm2。2.2.3可行性方案的确定城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，是水资源可持续发展的重要保证。城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、AB法、

6、氧化沟法、SBR法等等。城市污水二级及二级强化处理一般以好氧生物处理为主, 好氧处理可分为活性污泥法和生物膜法两大类。活性污泥法是利用河川自净原理, 人工创建的生化净化污水处理方法。中小规模城市污水厂适用的方法主要有AB 法、SBR 法、氧化沟法、AO 法、 A 2O 法、水解好氧法等。生物膜法是利用土壤自净原理发展起来的, 通过附着在各种载体上的生物膜来处理污水的好氧生物处理法, 主要包括生物转盘、生物滤池和生物接触氧化法等工艺。3污水处理工艺流程选择的依据和原则3. 1污水处理级别的确定选择污水处理工艺流程时首先应按受纳水体的性质确定出水水质要求, 并依此确定处理级别, 排水应达到国家排放

7、标准(GB8978- 1996)。设市城市和重点流域及水资源保护区的建制镇必须建设二级污水处理设施; 受纳水体为封闭或半封闭水体时, 为防治富营养化, 城市污水应进行二级强化处理, 可先行一级强化处理, 分期实现二级处理。3. 2工艺流程选择应考虑的技术因素处理规模; 进水水质特性, 重点考虑有机物负荷、出水水质要求, 重点考虑对的要求以及回用要求; 各种污染物的去除率; 气候等自然条件, 北方地区应考虑低温条件下稳定运行; 污泥的特性和用途,工艺流程选择应考虑的技术经济因素批准的占地面积, 征地价格; 基建投资; 运行成本; 自动化水平, 操作难易程度, 当地运行管理能力。3. 3工艺流程选

8、择的原则保证出水水质达到要求; 处理效果稳定, 技术成熟可靠、先进适用; 降低基建投资和运行费用, 节省电耗; 减小占地面积; 运行管理方便, 运转灵活; 污泥需达到稳定; 适应当地的具体情况; 可积极稳妥地选用污水处理新技术。4污水处理工艺流程的比较和选择方法2、3、4、5在选定污水处理工艺流程时可以采用下面介绍的一种或几种比较方法。4. 1技术比较在方案初选时可以采用定性的技术比较, 城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特性、排放方式和水质要求、受纳水体的环境功能以及当地的用地、气候、经济等实际情况和要求, 经全面的技术比较和初步经济比较后优选确定。方案选择比较时需要考虑的主要技术经济指标

9、包括: 处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度、总体环境效益等。定性比较时可以采用有定论的结论和经验值等, 而不必进行详细计算。几种常用生物处理方法的比较见表2。(1)4. 2经济比较在选定最终采用的工艺流程时, 应选择2 3 种工艺流程进行全面的定量化的经济比较。可以采用年成本法或净现值法进行比较。4. 2. 1年成本法。将各方案的基建投资和年经营费用按标准投资收益率, 考虑复利因素后, 换算成使用年限内每年年末等额偿付的成本- 年成本, 比较年成本最低者为经济可取的方案。4. 2. 2净现值法。将工

10、程使用整个年限内的收益和成本(包括投资和经营费) 按照适当的贴现率折算为基准年的现值, 收益与成本现行总值的差额即净现值, 净现值大的方案较优。4. 2. 3多目标决策法。多目标决策是根据模糊决策的概念, 采用定性和定量相结合的系统评价法。按工程特点确定评价指标, 一般可以采用5 分制评分, 效益最好的为5 分, 最差的为1 分。同时, 按评价指标的重要性进行级差量化处理(加权) , 分为极重要、很重要、重要、应考虑、意义不大五级。取意义不大权重为1 级, 依次按2n- 1 进级, 再按加权数算出评价总分, 总分最高的为多目标系统的最佳方案。评价指标项目及权重应根据项目具体情况合理确定。例如确

11、定某城市污水处理厂工艺流程时采用了表2 所示的评价指标及权重2进行工艺流程选择时, 可以先根据污水处理厂的建设规模, 进水水质特点和排放所要求的处理程度, 排除不适用的处理工艺, 初选2 3 种流程, 然后再针对初选的处理工艺进行全面的技术经济对比后确定最终的工艺流程。5中小规模城市污水厂处理工艺流程选择6、7、85. 1根据进水有机物负荷选择处理工艺进水BOD5 负荷较高(如 250m g.L ) 或生化性能较差时, 可以采用AB 法或水解- 生物接触氧化法、水解- SBR 法等; 进水BOD5 负荷较低时可以采用SBR 法或常规活性污泥法等。5. 2根据处理级别选择处理工艺二级处理工艺可选

12、用氧化沟法、SBR 法、水解好氧法、AB 法和生物滤池法等成熟工艺技术, 也可选用常规活性污泥法; 二级强化处理要求除磷脱氮, 工艺流程除可以选用AO 法、A 2O 法外, 也可选用具有除磷脱氮效果的氧化沟法、CA SS 法和水解- 接触氧化法等; 在投资有限的非重点流域县城, 可以先建设一级强化处理厂, 采用水解工艺、生物絮凝吸附(即AB 法的A 段) 和混凝沉淀等物化强化一级处理, 待资金等条件成熟后再续建后续生物处理工艺, 形成水解好氧法、AB 法等完整工艺。5. 3根据回用要求选择处理工艺严重缺水地区要求污水回用率较高, 应选择 BOD5 和SS 去除率高的污水处理工艺, 例如采用氧化

13、沟或SBR 工艺, 使BOD5 和SS 均达到20m g.L 以下甚至更低, 则回用处理只需要直接过滤就可以达到生活杂用水标准, 整个污水处理及回用厂流程非常简捷、经济。5. 4根据气候条件选择处理工艺冰冻期长的寒冷地区应选用水下曝气装置, 而不宜采用表面曝气; 生物处理设施需建在室内时, 应采用占地面积小的工艺, 如UN ITAN K 等; 水解池对水温变化有较好的适应性, 在低水温条件下运行稳定, 北方寒冷地区可选择水解池作为预处理; 较温暖的地区可选择各种氧化沟和SBR 法。5. 5根据占地面积选择处理工艺地价贵、用地紧张的地区可采用SBR 工艺(尤其是UN TAN K) ; 在有条件的

14、地区可利用荒地、闲地等可利用的条件, 采用各种类型的土地处理和稳定塘等自然净化技术, 但在北方寒冷地区不宜采用。用水解池作为稳定塘的预处理, 可以改善污水的生化性能, 减小稳定塘的面积。5. 6根据基建投资选择处理工艺为了节省投资, 应尽量采用国内成熟的, 设备国产化率较高的工艺。基建投资较小的处理工艺有水解- SBR 法、 SBR 法及其变型、水解- 活性污泥法等。用水解池作预处理可以提高对有机物的去除率, 并改善后续二级处理构筑物污水的生化性能, 可使总的停留时间比常规法少30%。采用水解- 好氧处理工艺高效节能, 其出水水质优于常规活性污泥法。氧化沟法在用于以去除碳源污染物为目的二级处理

15、时, 与各种活性污泥法相比, 优势不明显, 但用于还须去除氮磷的二级强化处理时, 则投资和运行费用明显降低。5. 7根据运行费用选择处理工艺节省运行费用的途径有降低电耗、减少污泥量、减少操作管理人员等。电耗较低的流程有自然净化、氧化沟、生物滤池、水解好氧法等, 污泥量较少的有氧化沟和SBR 等, 自动化程度高、管理简单的流程有SBR 等。综合比较, 在基建费相当的条件下, 运行费用较低的处理方法有氧化沟、SBR、水解好氧法等。5. 8污泥处理中小规模城市污水处理厂产生的污泥可进行堆肥处理和综合利用, 采用延时曝气的氧化沟法、SBR 法等技术的污水处理设施, 污泥需达到稳定化。本次设计对污泥工艺

16、不做考虑。 下面对传统活性污泥法和SBR法两种方案进行比较（工艺流程见图2.1,2.2），以便确定污水的处理工艺。传统活性污泥法的方案特点：(1)工艺成熟，管理运行经验丰富；(2)曝气时间长,吸附量大,去除效率高9095%；(3)运行可靠，出水水质稳定；(4)污泥颗粒大，易沉降;(5)不适于水质变化大的水质；(6对氮、磷的处理程度不高；(7)污泥需进行厌氧消化，可以回收部分能源；SBR法的方案特点：(1)处理流程简单，构筑物少，可不设沉淀池；(2)处理效果好，不仅能去除有机物，还能有效地进行生物脱氮；(3)占地面积小，造价低；(4)污泥沉降效果好；(5)自动化程度高，基建投资大；(6)适合于中

17、小水量的污水处理工艺图2.1 传统活性污泥法图2.2 SBR法从上面的对比中我们可以得到如下结论：从工艺技术角度考虑，普通曝气法和SBR法出水指标均能满足设计要求。但是，SBR法对自动化控制程度要求较高且处理规模一般小于10万立方米/天，这与实际情况不符（污水厂自动化水平不高且本设计规模属大型污水处理厂）。故普通曝气法更适合于本设计对污水进、出水水质的要求（水质变化小），故可行性研究推荐采用普通曝气法为污水处理厂的工艺方案。5.9工艺流程方案的确定 SBR法是间歇式活性污泥法或序批式活性污泥法的简称，相对于传统活性污泥法，SBR法工艺是一种正处于发展、完善阶段的技术，因为从SBR法的再次兴起直

18、至应用到今天只不过十几年的历史，许多研究工作刚刚起步，缺乏科学的设计依据和方法以及成熟的运行管理经验。SBR法现阶段在基础研究方面、实践应用方面、工程设计方面仍存在问题。例如：SBR的适宜规模、合理的设计和运行参数的选择，建立完整的运行维护和管理方法，运行模式的选择于设计方法脱节等等。污水工艺流程的确定主要依据污水水量、水质及变化规律，以及对出水水质和对污泥的处理要求来确定。本着上述原则，本设计选传统活性污泥法作为污水处理工艺。方案如下：污水 格栅 沉砂池 初次沉淀池 曝气池 6格栅的计算 (1) 栅条间隙数 式中：栅条间隙数，个； 最大设计流量，=0.15；格栅倾角，取= 60；栅条间隙，

19、，取=20；栅前水深，取=0.2；过栅流速，取=0.9；生活污水流量总变化系数，根据设计任务书=1.62。则：=0.15/(0.02)(2) 栅槽宽度 式中：栅条宽度，取10。则： =0.01（20-1）+0.0220=0.59(3) 通过格栅的水头损失 式中：设计水头损失，；计算水头损失，；重力加速度，取=9.8；系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用=3；阻力系数，其值与栅条断面形状有关；形状系数，取=2.42（由于选用断面为锐边矩形的栅条）。则： =0.28 =0.01 (4) 栅后槽总高度 式中：栅前渠道超高，取=0.3。则： =0.2+0.3+0.03=0.0579。(5)

20、 栅槽总长度 式中： 进水渠道渐宽部分的长度，；进水渠宽，取=1.7；进水渠道渐宽部分的展开角度，取=20；栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，；栅前渠道深，.则：=（0.59-0.4）2=0.26m =0.262=0.13m=(6) 每日栅渣量 式中：栅渣量，取=0.01。则： 0.2 , 宜采用机械清渣(7) 校核 式中：栅前水速，；一般取0.4m/s0.9m/s最小设计流量，；=2.87进水断面面积，； 设计流量，取=。 则：在之间，符合设计要求。6.1.选型选用型链式旋转格栅除污机，其性能如表3.1所示。表3.1 粗格栅性能表项 目型 号安装角过栅水速 电机功率 性 能型链式旋转格栅除污机600.9 1.5