某污水处理厂概念设计

某污水处理厂概念设计赵宇新〔摘要〕某市拟新建一座污水处理厂,根据处理要求,拟采用氧化沟工艺。本文简要介绍各处理单元的主要设计参数和主要设备的技术参数。〔关键词〕污水处理;污水处理厂;卡鲁塞尔;氧化沟;设计参数1工程概况该拟建污水处理厂处理规模为10万t/d(生活污水4万t/d,工业废水6万t/d),总变化系数1.2,最高日最高时流量5000m3,平均日平均时流量4166.7m3。工程总投资约10080万元。2进、出水水质2.1进水水质2.2出水水质设计出水水质满足《国家城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中一级B标准,具体指标如下:3污水处理工艺该污水处理厂污水中的工业废水含量较高(60%左右),根据建设部、环保总局、科技部联合颁发的《城市污水处理及污染防治技术政策(建城〔2000〕124号)》文件精神,结合国内外污水处理厂的建设、当地的运行经验,本设计主体工艺采用目前技术成熟、在国内外广为使用的Carrousel氧化沟,配以分体式沉淀池,为了防止和抑制污泥龄长可能引起的污泥膨胀问题,改善沉淀性能,在氧化沟的入流处设置厌氧选择池。3.1氧化沟处理工艺简介氧化沟工艺从本质上讲也是活性污泥法,其主要区别是构筑物的形式。自从20世纪50年代初世界上第1座循环跑道式氧化沟在荷兰投入运行以来,随着工艺研究和曝气技术的发展,氧化沟已成为城市污水处理首选的工艺之一。从氧化沟沟内水流状态分,有T型、DE型、循环跑道式和Carrousel式等;从氧化沟的结构讲,有单沟式、双沟式、三沟式;从污泥分离的角度讲,有一体式(沟内沉淀)和分体式(另设沉淀池)。现代氧化沟工艺不仅保留了传统氧化沟剩余污泥量少、污泥稳定等基本特征,而且通过改变沟内的供氧状态,使氧化沟在传统除碳(去除COD)的基础上,同时具有脱氮和除磷的功能。因而广泛应用于城市污水处理。氧化沟工艺的主要特点是:(1)剩余污泥量少,且污泥稳定,处理简单,可直接浓缩脱水后作它用或卫生填埋;(2)由于污泥龄长,生物种群丰富,因此,处理效率高且稳定,出水水质好;(3)工艺流程相对简单,运行管理方便。3.2工艺流程工艺流程见附图。污水经粗格栅、细格栅和旋流沉砂池后,直接进入选择池和氧化沟,进行除碳、脱氮和除磷处理,从氧化沟排出的混合液经沉淀池进行固液分离,从沉淀池排出的上清液经接触池消毒后完全达到设计要求直接排放,沉淀的污泥部分返回选择池,部分作为剩余污泥排入污泥处理系统进行污泥处理。与其它工艺相比,氧化沟工艺的污泥处理也相对简单,由于污泥已被好氧稳定,因此,不需要厌氧处理,也不存在磷的释放和处理问题,可直接浓缩、脱水后作为绿化肥料或卫生填埋。4主要构筑物的设计4.1进水井进水井是污水处理厂与排水系统的衔接点。当污水处理系统出现故障或由于其它原因进入污水处理厂的流量大于最大设计流量时,污水可由此溢流。4.2粗格栅间粗格栅为污水厂第1道预处理设施,用于去除污水中大的悬浮物和漂浮物,保证后续处理设施的正常运行。粗格栅的开、停由现场PLC根据格栅前后水位差自动启闭机械栅耙,并联动栅渣输送压榨机,完成栅渣的收集、输送和装箱。栅渣定期运往厂外填埋。4.2.1设计参数设计流量:100000×1.2m3/d;格栅间距:20mm;栅前明渠流速:0.79m/s。4.2.2主要设备(1)LHG型回转式格栅除污机2台,型号:LHG—1.2×5.03,功率:1.5kW。(2)螺旋输送压榨机1台,型号:LYZ300,功率:3kW。4.3提升泵房提升泵房用于将入流污水提升至设计高度,以便自流进入各后续处理单元。该泵房采用半地下式污水泵站,选用潜污泵6台,4用2备,其中一台变频控制,以便进行水量调节。水泵的启停根据集水池内污水水位变化由PLC系统自动控制,必要时也可切换为手动。泵房内配2t电动葫芦一套,以备安装及检修用。4.3.1设计参数设计流量:100000×1.2m3/d;设计扬程:15m;集水池容积:365m3(单台泵10min的最大流量)。4.3.2主要设备(1)潜污泵6台,型号:CP3306/605,Q=1500m3/h,H=15m,功率:90kW。(2)潜水搅拌机2台,型号:QJB2.2/8-320/3-740/C/S,功率:2.2kW。4.4细格栅间细格栅可进一步去除污水中的悬浮物和漂浮物,保证后续设备和工艺的正常运行。细格栅采用连续运行方式,栅渣由一台无轴螺旋压实输送机收集脱水后运往厂外填埋。为了方便管理和维护,细格栅间与沉砂池合建,细格栅间出水直接进入沉砂池。4.4.1设计参数设计流量:100000×1.2m3/d;栅条间距:6mm;栅前明渠流速:0.95m/s。4.4.2主要设备回转式格栅除污机,4台,型号:HF1000,功率:0.75kW。4.5旋流沉砂池沉砂池的作用是将污水中物理、化学及生物性质不同的无机颗粒和有机颗粒(悬浮物)进行分离,以便于分别最终处置。沉砂池目前主要采用平流式曝气沉沙池和旋流沉沙池。其中,平流式曝气沉砂池主要用于大水量;而旋流式沉砂池由于对流量变化的适应性强、除砂效果稳定、设备与构筑物简单、投资小等优点,尤其适用于中小规模的场合。因此,本设计采用旋流式沉砂池。原污水沿切线方向进入旋流池,在池内安装的搅拌机的协助下,完成对泥砂的分离。沉砂经吸砂泵输送至砂水分离器,经砂水分离后装车外运。4.5.1设计参数设计流量:100000×1.2m3/d;沉砂池数量:2座;设计表面负荷:150m3/(m2·h);水力停留时间:1min。4.5.2主要设备(1)浆叶式搅拌机2台,转速:15r/min,功率:1.1kW;(2)砂水分离器1台,型号:HPXS-300,功率:0.5kW。4.6选择池该选择池分为两格,进水与从二沉池回流的活性污泥快速混合、接触,利用活性污泥中的厌氧菌对污水中的溶解态和胶态可生物降解有机物进行吸附,促进该部分微生物的增长和繁殖,选择有利于沉淀的菌胶团微生物,抑制污泥膨胀。同时,选择池出水采用可调堰板,作为后继的4个氧化沟的配水设施。4.6.1设计参数设计流量:10万m3/d;水力停留时间:30min;形式:串联连续搅拌池式;数量:1座。4.6.2主要设备(1)浆叶式潜水搅拌机2台,型号:ZJ-470,功率:2.2kW。(2)手电动可调堰板4台,型号:AEW-5000/0.5,功率:0.5kW。4.7卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟为整个污水处理系统的主体和核心。其功能为利用培养的活性污泥生物絮凝能力对污水中剩余的SS进行捕集,去除废水中的悬浮物;利用活性污泥中的硝化菌对污水中的氨氮进行生物硝化,去除废水中的氨氮;利用活性污泥中的厌氧菌对硝酸盐进行反硝化、BOD降解以及生物除磷,从而保证出水中的SS、COD、BOD、NH+4-N、TN和TP达到规定的设计要求。本设计中设置卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟4个,2个1组。曝气方式采用微孔曝气,每沟设有潜水推进器4台。4.7.1曝气方式的选择供氧是城市污水二级处理主要的能源消耗,因此,供氧(曝气)方式的效率和运营费用与建设投资密切相关。氧化沟的曝气方式有机械曝气和鼓风曝气。由于机械曝气的散水作用,当环境温度低于水温时,机械曝气会使废水降温,而鼓风曝气由于风机对空气的压缩,可使水温升高。生物处理的效率,与温度关系密切,尤其当要求脱氮时,脱氮菌对温度较为敏感,温度偏低时,生物处理效率明显降低。因此,目前普遍的观点是在气温低于零度的地区,氧化沟不宜采用机械曝气。某市的极端最低温度为-20℃,一月份多年平均气温-0.5℃。该市已建成的北石桥污水净化中心采用转刷机械曝气,冬季由于曝气作用转刷周围大量结冰,致使水温降低,碳、氮和磷的去除率明显下降。经综合考虑,本设计方案采用鼓风曝气。4.7.2设计参数设计流量:10万m3/d;污泥浓度:4000mg/L;水力停留时间:12.7h(各段水力停留时间比为:厌氧∶缺氧∶好氧=1∶2∶6);污泥负荷:0.08kgBOD5/kg(SS)/d;设计污泥龄:22d;水气比:1∶54.7.3主要设备(1)曝气头5700个,型号:DB400T(2)水下推进器16台,型号:SR4670-410,功率:13kW4.8二沉池二沉池的作用是对氧化沟排出的混合液进行泥水分离,保证出水水质和回流污泥的浓度。本设计中二沉池采用中心进水周边出水圆形辐流式沉淀池,连续运行,池内设单周边传动刮泥机。4.8.1设计参数数量:4座设计流量:16.25万m3/d(污泥回流比按62.5%计);表面负荷:1.35m3/(m2·h);水力停留时间:2.4h。4.8.2主要设备单周边传动刮泥机4台,型号:DZG-40,功率:0.55kW。4.9接触消毒池生物处理后的出水在此投加消毒剂,经充分混合和接触(维持足够的接触时间),杀灭出水中的致病菌,保证最终排水的卫生安全。消毒剂采用液氯,由加氯间制备,加氯间内配备加氯机3台(二用一备)。4.9.1设计参数消毒剂种类:液氯;消毒剂浓度:7.5mg/L;设计流量:10万m3/d;水力停留时间(接触时间):0.5h;接触池形式:折流式。4.9.2主要设备液氯自动投加机3台,型号:V20004.10鼓风机房鼓风机房分为机房、进风室和值班室。风机出口管上均设有止回阀、安全阀、消声器、压力开关和温度开关等。鼓风机采用连续运行方式,并由PLC自动控制,PLC主控制器将保持系统主风管中的压力恒定,并通过调节各氧化沟的空气控制阀来调节溶解氧含量。主风道中的压力传感器将压力信号输送给主控制器,主控制器根据该信号与预先设定值的对比结果控制鼓风机的出风量,以保持压力恒定。同时,氧化沟中的溶解氧仪根据池内溶解氧的变化来调节空气控制阀,以保持沟内溶解氧浓度。4.10.1设计参数设计流量:70万m3/d(最大);设计风压:66.7kPa。4.10.2主要设备离心鼓风机5台(四用一备),型号:HV-TURBOKASSV-GK200,功率:160kW。4.11污泥提升泵房内设多台潜污泵,将终沉池沉淀的部分污泥回流至氧化沟,保证氧化沟所需的污泥浓度,同时将剩余的污泥提升到贮泥池。4.11.1设计参数回流污泥流量:6.25万m3/d(最大值:10万m3/d);污泥回流比:62.5%(最大值:100%);剩余污泥量(含水率99.3%计):62.5m3/h;数量:2座。4.11.2主要设备(1)污泥回流泵每座2台(一用一备),型号:350QW1500-15-90,功率:90kW。(2)剩余污泥泵每座2台(一用一备),型号:80QW60-10-3,功率:3kW。(3)潜水搅拌机每座一台,型号:QJB5/12-620/3-480,功率:5kW。4.12贮泥池贮泥池可调节氧化沟排出的剩余污泥和污泥浓缩脱水机工作之间的泥量平衡。为了维持污泥的好氧状态,防止磷的释放,在池底布置空气管对污泥进行充氧曝气,同时还可起到混合的作用,防止污泥沉淀。4.12.1设计参数设计流量:1500m3/d;停留时间:12h;数量:1座。4.13污泥浓缩脱水机房机房内的浓缩脱水一体机对剩余污泥进行浓缩和脱水处理,减少污泥的含水率和污泥体积。经脱水处理后,污泥的含水率可降至80%左右,成为滤饼,便于最终处置。脱水机每天连续运行16h。加药装置与浓缩脱水一体机同步运行。污泥脱水机房内设药库一间,可存放15d左右的絮凝药剂,并配备冲洗水泵、空压机、污泥投配泵、加药泵等。4.13.1设计参数污泥量:1500m3/d;干固体产生量:15t;工作周期:16h;药剂种类:PAM(粉状);加药量:0.4%(按干固体计);泥饼含水率:80%。4.13.2主要设备浓缩脱水一体机3台,型号:DY-2000,功率:40kW。5结语氧化沟工艺一直是国内外城市污水处理的主要方法之一。在上世纪90年代后,由于除磷脱氮的需要,氧化沟技术本身经过曝气、沟道、推流等技术的不断完善,完全可满足各种工艺和处理要求。目前,氧化沟的脱氮除磷功能主要通过在沟内设置厌氧和缺氧区来完成,此外,在氧化沟前端增设单独的选择池,使氧化沟内的污泥在较长的污泥龄下获得较好的沉淀性能,不仅脱氮除磷效率高,