污水处理厂设计

1第一部分污水处理厂设计说明书第一章前言1.1污水处理的必要性我国淡水资源十分短缺，人均拥有量2300m3，相当于世界人均水平的1/4，居世界110位。1997年起，全国城市污水排放量占废水排放总量的比例接近45%，改变了我国水污染治理工作一直以工业废水治理为主的局面，开始加强城市污水的综合治理工作。1999年我国城市污水污染负荷首次超过了工业废水污染负荷，我国水污染控制重点已经从工业点源污染为主的控制，逐步转变为以城市污水污染为主的控制。据《中国环境状况公报》公布，仅2003年，全国废水排放总量为460亿吨，其中城市生活污水排放量247.6亿吨，占污水排放总量的53.8%。废水化学需氧量（COD）排放总量1333万吨，其中生活污水COD排放821.7万吨，占废水COD排放总量的61.6%，由此可见，我国的水污染形势严峻，特别是城市污水的排放对地表水和地下水水质的影响显得更加突出。据有关资料统计，全国近80%的生活污水未经处理，直接排入江河湖海，年排污量达400亿m3，造成全国1/3以上的水域受到污染。专家指出，水污染加剧了水资源的短缺，直接威胁着饮用水的安全和人民群众的健康，影响到工农业生产和农作物安全造成的经济损失约为GNP的1.5%～3%，水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。未来城市的最大危害就是污水。造成我国水污染严重的主要原因之一是由于全国城市污水处理率较低，使大量的城市污水未经处理而直接外排，导致了严重的水污染，并加剧了水资源的短缺。加上随着城市化和工业化进程的加快，城市污水产生量不断增大，使得水环境污染日益严重。城市污水处理的严重滞后，已经成为影响我国区域水污染防治目标实现的一个重要因素，并且严重制约了城市社会经济的可持续发展。国家专门就城市污水处理问题颁布了一系列政策及技术规定，制订城市治污达标的“时间表”，加快建设城市污水集中处理设施刻不容缓。随着城市人口的不断增多，城市污水量也逐年上升，如果污水未经处理直接外排，会严重污染环境，故城市污水处理厂的建设就十分必要。某市拟建一座污水处理厂，设计水量：Q=15000m3/d；进水水质指标为：COD450mg/L；BOD5：200mg/L；氨氮：15mg/L；磷酸盐3mg/L；悬浮物SS：370mg/L。21.2建设范围与原则1建设范围建设范围为污水处理厂所有污水、污泥处理工程及公用与辅助工程。2建设原则(1)污水处理工程建设过程中应遵从下列原则：(2)污水处理工艺技术方案，在达到治理要求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进的工艺；(3)所用污水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进，更要求成熟可靠；(4)和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设，以使污水处理厂尽快完全发挥效益；(4)污水处理厂出水应尽可能回用，以缓解城市严重缺水问题；(6)污泥及浮渣处理应尽量完善，消除二次污染；尽量减少工程占地。第二章设计原始资料2.1污水性质设计水量：Q=15000m3/d进水水质：BOD5=200mg/LSS=370mg/LCOD=450mg/LNH3-N=15mg/L磷酸盐3mg/L；排水水质：执行广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）第二时段1级标准，出水排入附近的河流。表1进水水质与排放标准表项目CODBOD5SSNH3-N磷酸盐进水水质/mg/L450200370153DB44/26-2001标准/mg/L＜40＜20＜20＜10＜0.5去除率/%≧91≧90≧95≧33≧832.2水文及地质条件(1)排污河流历年最高洪水值为2.65米，该河95%保证率的枯水量为15m3/s，河流3流速为0.8m/s；(2)河水水质：DO=7mg/L；BOD5=25mg/L；(3)土壤为砂质粘土，抗压强度在1.5以上；(4)该河即在该厂污水站附近。2.3气象条件（1）该区平均气压为730.2mmHg柱；（2）年平均气温为20.1℃；冬季最低为8℃；（3）常年主导风向为东南风。最大风速为32m/s，平均为1.6m/s；（4）历史最高台风11级；2.4工程现状资料（1）河流已轻度污染，污水必须达标处理后排放；（2）厂区附近无大片农田；（3）拟由省属建筑公司承建施工，各种建筑材料均能供应；（4）电力供应充足；2.5组织施工资料1）该厂道路交通、地面、地下建筑施工图；2）该厂各种管线的位置及其标高断面图；3）建筑制品，机械设备供应计划；4）厂区施工平面总图。第三章工艺选型3.1工艺方案分析本项目污水处理的特点为：①污水主要污染物BOD5、COD、SS、NH3-N和磷酸盐。②污水以有机污染为主，COD及BOD5高达450mg/L及200mg/L，BOD5/COD=0.44，可生化性较好；4③磷酸盐浓度较高，NH3-N浓度较低，所以脱氮除磷时主要考虑除磷效果；④本项目处理为15000m3/d，规模较小。针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生物工艺处理较为经济。根据国内外已运行的小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“间歇式活性污泥法”或“氧化沟法”。3.1.1间歇式活性污泥法方案分析间歇式活性污泥法（SBR）的优点：工艺流程简单，运转灵活，基建费用低；处理效果良好，出水可靠；有较好的除磷脱氮效果；污泥沉降性能良好；对水质水量变化的适应性强等。间歇性活性污泥法首先用于处理生活污水，取得了在去除有机物的同时实现脱氮除磷的良好效果，引起了许多国家学者的重视。1980年，美国环保局率先投资将印第安纳州Culvere城污水处理厂改进SBR处理工艺并投入运行。在德国，20世纪60年代氧化沟工艺较为流行，自80年代引入SBR技术后，至今至少200家以该工艺运行的污水厂正在改建或已投入使用。有关SBR工艺的研究，我国虽然起步较晚，但发展也比较快。20世纪80年代中期，我国上海中药三厂全套引进了澳大利亚的SBR装置处理制药废水取得了良好的效果。随后的几年对该法的中试和研究都取得了较大的发展。90年代，上海、北京、广州等地都陆续引进了SBR法处理系统，处理效果良好，至今，SBR技术已在我国污水处理领域广泛应用，并取得了良好的效果。间歇式活性污泥法的局限性：反应器容积利用率低；水头损失大；不连续出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力；设备利用率低；峰值需氧量高；对管理人员技术素质要求较高；对于大型污水处理厂不太适用。据对德国最近建设的189家采用SBR工艺处理的污水厂来看，有138家用于处理生活污水，51家用于处理工业污水。而且，采用SBR工艺的污水厂规模一般在20000pe以下，规模大于100000pe的污水处理厂几乎不采用SBR工艺。3.1.2氧化沟方案分析氧化沟污水处理技术是20世纪50年代由荷兰人首创。60年代以来，这项技术在欧5洲、北美、南非、澳大利亚等国已被广泛采用，工艺及构造有了很大的发展和进步。据报道1963～1974年英国共兴建了300多座氧化沟，美国已有500多座，丹麦已建成300多座。目前世界上最大的氧化沟污水厂是德国路德维希港的BASF污水处理厂，设计最大流量为76.9万m3/d，1974年建成。氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，成为A/O工艺；氧化沟前增加厌氧池可成为A2/O(A-A-O)工艺，实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。氧化沟工艺的优点:①工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便；②处理效果稳定，出水水质好；③基建投资省，运行费用低；④污泥量少，污泥性质稳定；⑤具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力；⑥占地面积少。3.2处理工艺选择考虑到该项目污水水量较小、主要污染物是COD、BOD5、SS、氨氮和磷酸盐等，同时BOD5/COD约在0.44，可生物降解性较好。为了达到较好的生物处理效果，一般采用卡鲁塞尔氧化沟工艺去处理污水，从而达到处理目的。对于上述生物处理方法从经济、技术等方面做一个分析（参见表2），以采用合理经济的工艺方法。表2间歇式活性污泥法和氧化沟工艺性能比较表序号项目SBR工艺氧化沟工艺1处理能力/（万m3/d）1.51.52进水水质/（mg/L）COD450450BOD5200200SS370370氨氮1515磷酸盐333出水水质/（mg/L）COD≦40≦40BOD5≦20≦20SS≦20≦20氨氮≦10≦10磷酸盐≦0.5≦0.56序号项目SBR工艺氧化沟工艺4要求管理水平较复杂较简单5总占地面积约30000m2约24000m26基建总投资较多较少7运行费用一般一般推荐方案；由以上内容知，两种工艺都能达到预期的处理效果，且都是成熟工艺，但经分析比较，氧化沟法工艺在以下方面有明显的优势。①氧化沟方案在达到与间歇式活性污泥法相同去除BOD5效果时，还能有更充分的硝化和反硝化效果；②氧化沟工艺管理较方便；③氧化沟法和间歇式活性污泥法的运行费用基本一样，但氧化沟法的基建总投资较少；综合以上分析，本工程以氧化沟法污水处理厂工艺方案作为推荐方案。3.3氧化沟工艺分析氧化沟是活性污泥法的一种，曝气池呈封闭渠道型，污水和活性污泥在循环水流的作用下混合接触，完成有机物的净化过程。3.3.1氧化沟的特征氧化沟一般呈环形沟渠形式，平面多为椭圆形或圆形，总长为90—600m，属于延迟曝气法。与普通活性污泥法相比，氧化沟具有以下特征。（1）氧化沟在流态上介于推流式和完全混合式之间，局部流态为推流式，整体处于完全混合状态，同时具备这两种混合方式的某些特点。（2）水力停留时间和污泥龄较长，悬浮有机物和溶解有机物可同时得到较侧地的讲解，产泥量少，甚于污泥已得到高度稳定，不需设置初沉池，污泥不需进行厌氧消化。（3）与二沉池合建一体的氧化沟，以及交替运行的氧化沟，可以不设二沉池，使处理流程更加简单。（4）因省去了初沉池、消化池，有时还可以省去二沉池和污泥回流设施，使污水处7理厂总占地面积不仅没有增加，反而减少了用地。（5）具有推流式流态的特征，溶解氧沿着池长方向形成浓度梯度，产生好样、缺氧和厌氧条件，通过系统设计和合理控制，可以取得很好的脱氮除磷效果。（6）污水在氧化沟中停留时间较长，一般在24—48小时之间，二污水一个循环流动的时间只有4—20min，整个系统的流态呈完全混合式，具有抗冲击负荷能力强的特点。3.3.2氧化沟的分类自氧化沟问世以来，经过几十年的不断研究和发展，已经演变成多种形式。（1）根据使用曝气设备的不同，将采用表面曝气设备的成为表面曝气氧化沟；将采用射流曝气设备的成为射流曝气氧化沟。（2）根据氧化沟的沟渠数目和运行特点，将双沟式和三沟式氧化沟成为交替（运行）式氧化沟。（3）根据氧化沟和二沉池的建造形式，将二沉池设在氧化沟内的成为一体氧化沟。（4）根据引进项目的原名进行分类，如卡罗塞氧化沟、奥贝尔氧化沟等。3.4四种氧化沟的特征和适用条件8根据污水处理的要求和污水处理厂的基本情况选择氧化沟的形式。几种主要的氧化沟的特征和适用条件见表3表3几种氧化沟的特征和适应条件氧化沟类型特征使用条件卡罗赛型1、曝气器的下游为富营养区，上游为低氧区，外环还可能出现缺氧区，有利于生物凝聚和沉淀，形成生物脱氮的环境条件；2、BOD去除率高达95%—99%，脱氮效率可达90%以上，除磷率在50%左右，如配以投加混凝剂，除磷效果可达95%；3、立式表面曝气器功率大，调节性能好，当负荷低时，在保证搅拌混合的前提下，可停止部分曝气器的运行，节能效果显著；4、氧化沟深度可达5m以上，减少了占地面积和土建费用。1、处理规模范围大，为200—65000m³/d；2、适用于脱氮处理工艺；3、适用于除磷工艺；4、适用于对处理要求高，不宜进行污泥处理的污水。奥贝尔型1、圆形和椭圆形的平面形状，比沟渠较长的氧化沟更能充分利用水流的惯性，可停止部分曝气器的运行，节能效果显著；2、多渠串联的形式可减少污水的短流现象；3、曝气转盘的氧利用率高，混合效果好，渠深可达3.5—4.5m，沟底流速为0.3—0.9m/s；4、沟渠