某城市污水处理厂初步设计-氧化沟工艺

学校代码：11517

学 号：200910407139

HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING

毕业设计（论文）

题 目 某城市污水处理厂初步设计 学生姓名 张运坤 专业班级 环境工程 0941 学 号 200910407139 系 （部） 资源与环境 指导教师(职称) 马培（讲师） 完成时间 2013 年 6 月 10 日

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目 录

摘 要 ..................................................... V ABSTRACT .................................................... VI 第一章 设计任务及资料 ....................................... 1

1.1设计任务 .............................................. 1 1.2 设计依据及背景 ....................................... 1

1.2.1 设计依据 ........................................ 1 1.2.2 设计背景 ........................................ 1 1.3污水排放现状及污水处理要求 ............................ 1 1.4设计成果 .............................................. 2 第二章 污水处理设计方案的确定 ............................... 3

2.1污水厂处理流程的选择 .................................. 3

2.1.1确定处理流程的原则 .............................. 3 2.1.2污水处理流程的选择 .............................. 3 2.1.3国内常用的污水处理工艺 ........................... 4 2.1.4污水处理流程方案的确定 ........................... 6 2.2设计污水水量 .......................................... 6 2.3污水处理程度设计计算 .................................. 7

2.3.1污水的COD去除率计算 ............................ 7 2.3.2污水的BOD5处理程度计算 .......................... 7

2.3.3污水的固体悬浮合颗粒去除率计算 ................... 8 2.3.4污水中氨氮的去除率计算 ........................... 8

第三章 污水的一级处理构筑物设计计算 .......................... 9

3.1格栅 .................................................. 9

3.1.1格栅的设计 ...................................... 9 3.1.2格栅参数设计计算 ................................ 9 3.1.3中格栅设计计算 ................................. 10 3.1.4细格栅设计计算 ................................. 12 3.2沉砂池 ............................................... 13

3.2.1设计参数 ....................................... 14 3.2.2曝气沉砂池的设计计算 ........................... 14 1、沉砂池有效容积 .................................... 14 4.1 DE型氧化沟工艺计算 .................................. 18

4.1.1设计参数 ....................................... 18 4.1.2 DE氧化沟设计计算 .............................. 20 4.1.3较核设计参数 ................................... 22 4.1.4 进出水系统计算 ................................. 22 4.1.5剩余污泥量计算 ................................. 24 4.1.6 需氧量计算 ..................................... 24 4.1.7供气量 ......................................... 25 4.2辐流式沉淀池设计计算 ................................. 26

4.2.1设计原则及参数 ................................. 26 4.2.2设计计算 ....................................... 27 4.3消毒设备 ............................................. 32

4.3.1消毒剂的选择 ................................... 33 4.3.2消毒剂的投加 ................................... 34 4.3.3平流式消毒接触池 ............................... 34 4.4计量设备 ............................................. 36

4.4.1计量设备的选择 ................................. 36 4.4.2计量槽设计计算 ................................. 36 5.1污泥处理的目的与原则 ................................. 40

5.1.1污泥处理的目的 ................................. 40 5.1.2污泥处理的原则 ................................. 40 5.2污泥浓缩池 ........................................... 41

5.2.1设计参数及原则 ................................. 41 5.2.2浓缩池设计计算 ................................. 41 5.4贮泥池 ............................................... 43

5.4.1贮泥池的作用 ................................... 43 5.4.2贮泥池的计算 ................................... 43 5.5污泥脱水 ............................................. 44 第六章 污水处理厂总体规划布置 .............................. 46

6.1污水处理厂建筑平面布置 ............................... 46

6.1.1平面布置原则 ................................... 46 6.1.2平面布置 ....................................... 47 6.2污水处理厂高程布置 ................................... 48

6.2.1高程布置原则 ................................... 48 6.2.2污水处理厂构筑物高程布置计算 .................... 48 6.3污水提升水泵设计计算 ................................. 51 致 谢 ...................................................... 53 参考文献 .................................................... 54

某城市污水处理工艺设计

摘 要

本次设计的任务是某城市生活污水处理工艺的选择和和结构的设计和计算。该污水处理厂设计污水处理设计能力为8万吨/天，处理使用DE氧化沟工艺。该工艺具有工艺流程短，效果好，出水水质稳定，剩余污泥少，操作方便，管理和运营成本低的特点。本文主要介绍了设计的过程，结构和设计参数，以及环境，经济分析，平面和高程布局，并附加了工艺图纸等。该污水处理厂的污水进入厂区后从提升泵提升进入格栅，再经沉砂池进入氧化沟，最后进入沉淀池，排出的污泥首先进入污泥浓缩池等处理后再集中外运。

本设计中对整个工艺流程设计的结构，如格栅，曝气沉砂池，氧化沟，辐流式沉淀池的设计进行了详细的计算和解释。在理论上，计算出了这个过程中对给出的BOD，COD，和氮的去除效率。并给出了在污泥处理中的增稠剂，脱水机的设计计算和解释。最后进行了污水处理厂的整体布局和设计的计算，以及污水处理个各个处理结构和高程的布局。

关键词 氧化沟/工艺流程/污泥/工艺设计

A municipal wastewater treatment process design

ABSTRACT

The task is to process sewage treatment choices and structures design and calculation. The sewage treatment plant design capacity of eighty thousand tons / day  DE oxidation ditch process using the card. The process has a short process, good effect, water quality and stability, less sludge, convenient operation and management, infrastructure and low operating costs. This paper introduces the process, the main characteristics of structures and design parameters and engineering budget, the environment, economic analysis, plane, elevation layout, process drawings. The sewage treatment plant sewage flow from the pump to enhance the inflow grille grit chamber into the oxidation ditch two final settling tank sludge process effluent from the secondary settling tank sludge discharged first into sludge thickener concentrate further dewatered sludge Sinotrans.

The design of the entire process flow of the body structures, such as grille, vertical flow grit chamber, three oxidation ditch, touch pools for a detailed system design calculations and explanations. Theoretically this process gives the BOD, COD, and nitrogen removal efficiency. In the dirt road in the thickener, dewatering machine design calculations and explanations. The sewage treatment plant layout and elevation calculations, allowing the system to determine the elevation of each processing structures and layout. KEY WORDS Oxidation Ditch / Process / sludge / process design

第一章 设计任务及资料

1.1设计任务

选用一种生物处理工艺处理某城市污水

1.2 设计依据及背景

1.2.1 设计依据

《污水处理厂工艺设计手册》，给排水设计规范，《室外排水设计规范》(gb50014-2006)，《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002

1.2.2 设计背景

在人类生活和生产活动中，水是保持社会可持续发展的不可或缺的因素。随着城市化和工业化快速发展的社会，我们面临的水污染问题已经越来越严重，而很多城市，很多人在此类问题上的认识还有很多误区，推广污水处理建设城市污水处理厂是一项很有现实意义的行为。

在中国，我们面临的水环境污染问题十分严重，在经济高速发展的情况下，相关处理设施建设很不到位，每年大量未经处理的污水直接排放到自然水体，使水环境所收到的压力大大超过了自净能力所能承受的水平，破坏了自然水体生态环境的平衡，同时也影响了社会的可持续发展。

1.3污水排放现状及污水处理要求

表1-1 设计进出水水质表

检测项目

进水水质(mg/L) 出水水质(mg/L)

城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918----2002二级标准 去除率

COD 500 ≤63 100

BOD 160 ≤14 30

SS 180 ≤30 30

氨氮 50 ≤3 25

87.4 92.5 83.4 94.0

1.4设计成果

1. 设计说明书一份 2. 设计计算书一份 3. 平面布置图一张 4. 工艺流程（高程）图一张 5. 主要构筑物工艺图剖面图

第二章 污水处理设计方案的确定

2.1污水厂处理流程的选择

2.1.1确定处理流程的原则0

城市污水处理的目的是能够达标排放减轻环境压力、减少污染和重复利用，处理后出水可以用于灌溉、景观用水和工业生产等，可以节约大量资源。

城市污水处理在选择污水处理工艺和处理流程是，应该参照以下准则来进行： 1 在选择城市污水处理工艺技术时，应根据设计需要处理污水规模，进出水水质要求等进行经济技术比较后综合确定，同时受纳水体环境条件，以及当地对排水水质的要求等都应该纳入考虑范围；

2 从经济的角度选择合适的处理方式：处理单位水量投资，投资减少污染物的单位，工艺功耗和水的单位成本，功耗和削减污染物排放的单位成本，覆盖，性能，可靠性，管理和维护的难易程度，整体的环境效益;

3 如果需要处理污水水质复杂，有必要时则可以进行污水处理动态实验研究； 4 积极尝试新技术，本着节能环保的目标创造出更多的经济效益。

2.1.2污水处理流程的选择

相较于世界其他国家来说，中国的城市污水处理起步较晚。由几十年前的传统活性污泥法不断的发展到现在，已经发展出了多种不同的污水处理技术，并且开发出了适合我国国情的污水处理工艺，在不断学习国外技术的同时，也在不断累积自己的污水处理厂建设运营经验。

我国城市污水处理技术，污染控制和环境管理实践，从经验中学习，并不断学习国外的技术，逐渐形成了符合我国国情的处理技术，主要内容简要介绍如下：

1、改良传统活性污泥法，采用人工生物净化技术路线；

2、采用人工净化和自然净化相结合，并以自然净化技术为主导的技术方案； 3、优先选择扩散稀释的方法，同时以污水处理为辅的方案；

4、污水的处理及回用技术；

在条件许可的情况下通常优先考虑采用自然生物净化减少人为对环境的干预，充分利用环境的自净能力，通常设计污水处理厂在有限资金投资和既定处理规模和标准的情况下，要尽量优先选用运行费用低，能源消耗少和管理简单等优点的工艺来设计污水处理厂。

自然生物净化原则是减少人为干预，尽量利用自然界的自净作用，利用微生净化水体，利用这种方法可以有计划地将污水排放到大面积的土地上下渗，利用土壤以及微生物等物理、化学、生物作用，使污水达到净化。这种处理方法有利于污水中营养物质的利用和土壤的改善，但同时这种工艺也对地质和污水水质和水量的要求条件比较苛刻，本设计不拟采用。

人工净化就是人为的为微生物的生长繁殖提供有利条件，以微生物降解的方式来处理污水中有机物以及有害物质的方式，目前国内污水处理厂常用的有活性污泥法与生物膜法，活性污泥法起步早、技术成熟，有很丰富的使用经验、技术资料和运行技术，是目前国内外城市污水处理广泛采用的主体工艺。传统活性污泥法在多年建设经验和技术发展更新的同时，也发展出了AB工艺，氧化沟法，SBR法，A/O工艺，A2/O等衍生工艺。根据国内现有的条件，目前国内的污水处理厂大部分使用此类方法。结合本污水处理厂设计要求的具体情况，对污染物的去除有较高负荷的，常用的处理方法有AB法，SBR，A2/O法，氧化沟工艺等。

2.1.3国内常用的污水处理工艺

1、AB法

AB处理污水时法通常分为高负荷和低负荷两段处理，这种污水处理工艺是在传统的活性污泥法的基础上发展改革而来，在对污水的处理效果以及处理设施建设费用上都较传统的活性污泥法有很大的优势；AB法使污水经过两次的分段曝气和沉淀，既保证了在污水高负荷下对有污水中有机物的处理，又能保证处理后的出水有较好的水质。在高负荷的污水处理中，使用这种污水处理方法有很好的效果，相较于其他形式的处理工艺来说有很明显的优势。

2、SBR法

SBR法是一种一体化的污水处理工艺，通常的活性污泥法处理污水时，不同处理步骤在不同的构筑物中顺序完成，而在SBR法中，只设置一个反应池，在处理污水的不同步骤时，同一个池子可以在不同状态下切换，对污水进行好氧，厌氧处理，集齐了污水处理中所有功能在反应池中完成。由于污水通常是持续不断的输入污水处理厂，故SBR法污水处理厂中一般设置若干个反应池构成一组，顺序式的使用完成污水处理的各个步骤，这样的设置有效的利用了厂区的土地资源，土地使用效率的得到了很大的提高，同时也降低了固定资产的投资，但由于污水处理全部步骤在同一个容器中完成，有时还需要排空处理，故在此法中污水的水头损失很大，通常在小规模的污水处理厂中使用此法。

3、A2/O法

城市生活污水中，由于日常生活中使用了如洗衣粉等用品含氮含磷较高，故对于城市生活污水的处理也有去除污水中氮和磷的要求。对于污水中的BOD5,COD的处理通常能构很容易的降低含量，但在面对城市污水中的氮和磷的处理要求时，往往需要进行更加深度的处理，因此出现了一种由厌氧到缺氧到好氧的连续污水处理工艺，在处理污水中的磷时，通常按照吸收分离污水中溶解磷在集中处理的思路进行，污水中的磷可以在厌氧状态下被吸收，然后在后续好氧工艺中被释放至污泥中，达到污水脱磷的目的，在此同时污水中的氮也被一氮气的形式释放到大气中。

4、氧化沟工艺

氧化沟工艺从最初开发发展到现在已有完整的技术标准和开发运营经验经验已有60多年，在不断开发出变种工艺的同时，其技术特征也在不断进步，相对建设运行成本也在不断优化。到目前为止已经衍生出了多种形式的氧化沟工艺。

基本形式氧化沟工艺，氧化沟工艺的最初形式，在结构上简单，这种工艺一般采用转刷曝气，通常处理规模也不是很大，现在已经较少使用，适合小规模的污水处理厂。

奥贝尔型氧化沟工艺，这种污水处理工艺通常由几道同心的圆环形状的污水处理沟渠组成，并且在他们之间以串联的方式连接，污水由外环进入在内环出，有很好的脱氮除磷效果，曝气方式一般多使用转碟曝气，其有效水深一般在4米，这种方式的氧化沟现阶段已经在许多国内污水处理厂成功使用，有比较可靠的使用经验。

三沟式氧化沟也通常称作为T型氧化沟，由三组氧化公并列组成，通常左右两边沟渠分别交替用作曝气池和沉淀池的功能，循环使用，而中间沟渠通常用作曝气池使用。这这种形式的氧化沟设计对水中的BOD,COD以及氮等有较好的处理效果，但是这种形式的氧化沟厌氧处理效果差，对污水中含有的磷去除效果也不好。

交替式氧化沟，一般常用的有双沟型交替氧化沟和三沟型交替氧化沟两种。这种形式的氧化沟具在去除污水中BOD,COD以及水中的氮都有很好的效果。

2.1.4污水处理流程方案的确定

DE氧化沟构造简单，工艺成熟，对污水的处理也有很好的效果。其主体部分工作区由好氧区，却氧区，厌氧区三部分组成，在同一沟渠中，可以进行硝化和反硝化作用，达到脱氮的目的并且产生了很好的效果；并且这种污水处理工艺具有对水体条件如水温，水质的要求不高的特点，能够处理大量污水，能耗较小，建造运营成本很低，这种污水处理工艺现在已大量应用于国内的污水处理厂中，有着很成熟的设计建造技术和很多的运营经验可以借鉴。

所以本设计选用氧化沟工艺。

2.2设计污水水量

根据设计任务设计要求，本处理厂每天平均污水量为： 8 104t/d 0.9259m3/s 925.9L/s 考虑到污水总变化系数，取值K 1.3； 则本设计中设计流量为0：

Q K Q （2-1） 式中 Q污水处理厂每天接收的平均污水量，Ls；

K 污水水量总变化系数； Q 污水处理厂设计流量，Ls。

9L/s 120.73L/s Q 1.3 92.5

Q 8万吨/天

2.3污水处理程度设计计算

城市生活污水中，很大一部分污染物的来源就是生活污水中含有的大量有机物质，生活污水在排入受纳水体后，经过一段时间的沉降等物理作用，污水中物质自发反应降解等化学以及污水中微生物对水体有机物质的降解和吸收，在一段时间以后污水中的污染物的浓度值会显著的下降，污水的水质情况也逐步恢复污染前的情况，水体逐步得到净化，这种现象被称为水的自净作用；但如果污水中的污染物浓度水平过高，或者超出受纳水体的净化能力，则会造成水生生物生存条件的恶化，水体的这种自净能力也会下降。

在选择污水处理厂的处理工艺和污水处理水平时，充分的去利用水的的自净能力能够有效的降低生产建设成本；同时也应该注意控制排放水水质污染物浓度，以避免过度污水排入水体后，造成污染，影响取水口下游水生动植物生存条件。

2.3.1污水的COD去除率计算

E1

C Ce

（2-2） C

式中 E1污水中COD的去除率，%； C 污水中COD含量,mgL；

Ce处理后污水处理厂设计出水中COD含量，mgL。 则

E1

500 63

87.4% 500

2.3.2污水的BOD5处理程度计算

E2

L Le

（2-3） L

式中 E25的处理程度，%；

L 进水的BOD5浓度，mgL；

LeBOD5浓度，mgL。 则

E2

160 14

91.3% 160

2.3.3污水的固体悬浮合颗粒去除率计算

E3

式中 E3的去除率，%；

C SS的含量，mgL； CeSS的含量，mgL。 则

180 30

83.4% 180180 20E3 88.89%

180E3

C Ce

C

2.3.4污水中氨氮的去除率计算

E4

式中 E4%；

C mgL； Ce处理后污水中的氨氮含量，mgL。 则

E4

50 3

94% 50

C Ce

C

第三章 污水的一级处理构筑物设计计算

3.1格栅

在污水处理厂设计中，格栅是用来过滤废水中体积较大物质的的构筑物。 通常来说，格栅由平行的金属条并排焊接而成，金属条间预留的间隙可以供污水通过，流向下一构筑物完成污水净化过程，同时污水中的体积较大的固体物质被拦截收集，以免影响后续污水处理工艺。格栅金属条之间的空隙大小不同，也造成了格栅水通过速度的不同，同时也影响了格栅对体积较大的固体物质的截留效果，格栅空隙过大则对污水中的大体积固体物质截留效果不理想，但空隙太小也影响径流速度。按照设计要求，根据不同的拦截要求设计不同规格的格栅以达到拦截效果。

污水处理厂中设置的格栅栅条间空隙一般按照污水处理的设计要求，结合实际情况来制定，一般来说如果格栅清渣方式采用人工清渣的话，栅条间隙一般设定为16～25mm。采用机械设备清渣的话，常用的格栅清污机有链条式、移动式及钢丝绳牵引式三种。

3.1.1格栅的设计

本设计中，城市污水经合流后进入污水处理厂厂区，设计进水水量为

Q 1203.7Ls。

所以本本设计采用中、细两道矩形断面格栅过滤污水，由于处理流量较大，栅渣较多，故格栅栅渣清渣方式采用机械清渣，粗格栅设置在污水提升泵站前，细格栅设置其后。

3.1.2格栅参数设计计算

对于污水处理中格栅的设计，应该该符合以下标准：

对于粗格栅来说，若用机械设备清除栅渣，则应选用16～25mm栅条间隙，这时栅渣量一般为0.10～0.05m33m3；人工清除则应选用25～40mm，栅渣量一般选为

0.03～0.01m33m3污水，但是通常来说，为了保证格栅的拦截效果，设置格栅时格栅间隙也不适合过大，一般最大不超过100mm。对细格栅来说则在1.5-10mm之间较为适合。过栅流速0.6～1.Om／s，对于机械清除格栅安装角度一般要求为60～90°，人工清除格栅为30°～60°0。

设计中，应该在格栅上部设置工作台以方便污水处理厂运营时的管理维护，工作台上必须配备好安全防护措施，工作台高度应该适当留出水的安全高度，对于格栅栅渣的运输，带式输送机适合粗格栅栅渣，螺旋输送机适合细格栅栅渣。

除此之外，由于污水集中空间密闭环境空气条件不稳定，在格栅间应该设置去除污水以及污水中杂物异味的设备，为预防可能发生的危害，应该对格栅间的空气进行检测，设置有毒有害气体报警装置。

3.1.3中格栅设计计算

1、污水进水渠道规格计算 最优水力断面公式

B1B12

Q B1hv B1v （3-1）

22

过栅流速v=0.8ms 进水渠道宽度

B1

栅前水深：

2Q

2 1.204

1.735m 0.8

h

2、栅条的间隙数0

n 式中 n—格栅的栅条间隙数，个； Q—设计流量，m3/s；

B1

0.867m 2

Q （3-2） bhv

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