山东孤岛新镇A2O工艺污水处理厂设计1.doc

孤岛新镇污水处理厂设计一、项目概况1.1 城市概况孤岛新镇位于山东省黄河入海口的原黄泛区内。东径118050118053，北纬3706437057，向北15公里为渤海湾。向东10公里临莱州，向南20公里为现黄河入海口，距东营市（胜利油田指挥部）约60公里，该镇地处黄河下游三角洲河道改流摆动地区内。该镇附近区域为胜利油田所属的孤岛油田和两桩油田。地下蕴藏着丰富的石油资源。为了开发这些油田并考虑黄河下游三角洲的长远发展。胜利油田指挥部决定兴建孤岛新镇，使之成为孤岛油田和两桩油田的生活居住中心和生产指挥与科研中心，成为一个新型的社会主义现代化的综合石油城。根据该镇总体规划，该镇具有完备的社会基础和工程基础设施。有完备的城市交通、给水排水、供电、供暖、电信等设施，并考虑今后的发展与扩建的需要。1.2 自然条件属北温带季风型半湿润气候区，年平均降雨量800毫米，四季分明，光照充足，年平均气温14.3；1月份为全年最冷月，平均气温为-3.2；7月份为最热月，平均气温为29.6。春季升温迅速，秋季降温幅度大，无霜期为198天。地下水位在地表下9米，无侵蚀性。污水处理厂污水进水总管管径d=800，充满度为0.6，其管底标高（终点泵房处）为43米。当地海拔50米，进水渠水位高度为49.5米，处理水排放到300米外的白银河，河流最高水位是47米（按25年一遇标准计）1.3 设计条件1.3.1设计平均流量： 根据孤岛新镇总体规划，该镇规划人口为220000人，生活污水日均排放标准按200升/人*日计，考虑长期的发展： 最大设计水量：qmax=(l/s)kz=1.39;qmax=0.71 m3/s1.3.2进水水质条件： cod=500mg/l bod=180mg/l ss=250mg/l tn=30 mg/l tp=3mg/l 水温2030 oc ph=6.5-8.51.4 设计要求出水水质要求：bod10mg/l cod60mg/l ss10mg/lnh3-n10mg/l tp51mg/l ph=691.5污水处理程度计算：e=100%bod5处理效率e=100%=94.4%ss处理效率e2=100%=96%cod的处理效率e3=100%=88%tn的处理效率e4=100%=66.7%tp的处理效率e5=100%=66.7%由此表明bod,cod,ss,tp,tn的处理要求较高二、工艺流程的比较目前，我国城市污水多采用二级生物处理工艺，活性污泥法处理效果好 ，净化效率高，占地少，是首选的工艺。常用污水处理技术2.1 传统推流式活性污泥法传统活性污泥法又叫普通活性污泥法，是最早成功运行的方式。工艺流程如下：二次沉淀池曝气池废水空气初次沉淀池出水剩余活性污泥污泥回流该法中污水和回流污泥在曝气池的前端进入，在池内呈推流式流动至池的末端，由鼓风机通过扩散设备或机械曝气机曝气并搅拌，因为廊道的长宽比要求510，所以一般采用35条廊道。在曝气池内进行吸附、絮凝和有机污染物的氧化分解，最后进入二沉池进行处理后的污水和活性污泥的分离，部分污泥回流至曝气池，部分污泥作为剩余污泥排放。传统活性污泥法运行中主要存在的问题：一是池内流态呈推流式，首段有机污染物负荷高，耗氧速率高；二是污水和回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响，适应水质、水量变化的能力差；三是混合液的需氧量在长度方向是逐步下降的，而充氧设备通常是沿池长均匀布置的，这样会出现前半段供氧不足，后半段供氧超过需求的现象。另外，该法由于池容较大，因此占地面积较大2.2 ab法ab法工艺是吸附生物降解(adsorptionbiodegradation)工艺的简称。ab工艺是在传统两段活性污泥法喝高负荷活性污泥法的基础上开发出来的新工艺。由a段曝气池、中间沉淀池、b段曝气池和二次沉淀池组成，两段污泥各自回流。ab法的工艺流程如下：b段剩余污泥剩余污泥格栅沉砂吸附沉淀曝气沉淀污泥回流污泥回流a段该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段（a段）停留时间约20-40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除bod达50%以上。b段与常规活性污泥法相似，负荷较低，泥龄较长。ab法a段效率很高，并有较强的缓冲能力。b段起到出水把关作用，处理稳定性较好。对于高浓度的污水处理，ab法具有很好适 用性的，并有较高的节能效益。尤其在采用污泥消化和沼气利用工艺时，优势最为明显。但是，ab法污泥产量较大，a段污泥有机物含量极高，污泥后续稳定化处理是必须的，将增加一定的投资和费用。另外，由于a段去除了较多的bod，可能造成炭源不足，难以实现脱氮工艺。对于污水浓度较低的场合，b段运行较为困难，也难以发挥优势。 目前有仅采用a段的做法，效果要好于一级处理，作为一种过渡型工艺，在性能价格比上有较好的优势，但脱氮除磷效果一般，难以达标，不能达到本设计的出水要求。一般适用于水体自净能力较强的排江、排海场合。2.3 氧化沟法氧化沟又称“循环曝气池”，污水和活性污泥的混合液在环状曝气渠道内循环流动，属于活性污泥法的一种变形，氧化沟的水力停留时间可达1030h污泥龄2030d，有机负荷很低平0.050.15kgbod5/（kgmlssd），实质上相当于延时曝气活性污泥系统。可用于处理水量为7220010m3/d的污水处理厂。氧化沟的工艺流程如下：沉砂池氧化沟沉淀池出水污泥回流剩余污泥进水氧化沟法处理流程简单，构筑物少，基建费用较省；处理效果好，有较稳定的脱氮除磷功能；对高浓度工业废水有很大的稀释能力；有抗冲击负荷的能力；能处理不易降解的有机物，污泥生成量少；技术先进成熟，管理维护较简单；国内工程实例多，容易获得工程管理经验。缺点是处理构筑物较多，回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定影响，容积及设备利用率不高。2.4 a2o法a2o工艺或称aao工艺，在一个处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区，能同时做到脱氮、除磷和有机物的降解，其工艺流程见图：缺氧反应器好氧反应器二沉池厌氧反应器内循环回流污泥进水剩余污泥该工艺流程简洁，污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替运行，丝状菌不能大量繁殖，污泥沉降性能好。该处理系统出水中磷浓度基本可以达到1mg/l以下，氨氮也可以达到8mg/l以下基建费用低，具有较好的脱氮、除磷功能；具有改善污泥沉降性能，减少污泥排放量；具有提高对难降解生物有机物去除效率，运转效果稳定；技术先进成熟，运行稳定可靠；管理维护简单，运行费用低；国内工程实例多，工艺成熟，容易获得工程管理经验。缺点是处理构筑物较多；污泥产生量较多。2.5 sbr法sbr法的基本工艺流程：预处理sbr出水sbr工艺与连续流活性污泥法工艺相比具有一些优点：工艺系统组成简单，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；耐冲击负荷，在一般情况下，无需设置调节池；反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；运行操作灵活，通过适当调节各阶段操作状态可达到脱氮除磷的效果；活性污泥在一个运行周期内，经过不同的运行环境条件，污泥沉降性能好，svi值较低，能有效地防止丝状菌膨胀。sbr工艺对自动化控制要求很高，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不减小。另外，由于撇水深度通常有1.22米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，能耗将有所提高。容积及设备利用率低（一般低于50%）；操作、管理、维护较复杂；自动控制程度高，对工人素质要求较高；国内工程实例少；脱氮除磷效果一般。sbr工艺一般适用于占地省、自动化程度高、规模小的污水处理厂，而本设计为中等水量的污水处理厂，不宜采用此工艺。剩余污泥进水集水池泵房细格栅沉砂池粗格栅初沉池厌氧池缺氧池好氧池二沉池污泥回流内循环加氯经过综合比较，本次设计采用a2o工艺，考虑到对脱氮除磷过程对碳源的需求，本工艺不设初沉池，污水处理流程图如下：2.6污泥处理工艺我国大部分污水处理厂采用的污泥处理工艺为：污泥浓缩消化加药调理机械脱水最终处置本设计也采用此工艺。三、工艺流程设计计算3.1 粗格栅的设计计算格栅计算草图：格栅型号：链条式机械格栅设计流量：qmax=0.71m/s，栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s（1）确定栅前水深：h=;b1=b1=1.42m,h=0.71m(2)格栅间隙数n=51.7个（取52）（3）栅槽总宽度b=s(n1)+bn =0.01(52-1)+520.02=1.55 m(4)过栅水头损失h2=kh0;h0=;h2 过栅水头损失，m；h0 计算水头损失，m；g 重力加速度，9.81m/s2; k 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；栅条断面为锐边矩形，则=2.42，；h0=0.034h2=30.034=0.103 m(5)栅后槽总高度h=h1+h2+h取格栅前渠道超高h1=0.3m；h=0.71+0.103+0.3=1.113m(6)格栅总长度l=l1+l2+0.5+1.0+；=20。；l2=l1= ml2=0.09 ml=0.18+0.09+0.5+1.0+=2.35 m(7)每日栅渣量w=w=2.21 m3/d 0.2m3/d宜采用机械清除3.2细格栅设计计算设计流量：qmax=0.71m/s，栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s（1）确定栅前水深：h=;b1=b1=1.42m,h=0.71m/s(2)格栅间隙数n=96.2个（取93）（3）栅槽总宽度b=s(n1)+bn =0.01(93-1)+930.02=1.85 m(4)过栅水头损失h2=kh0;h0=;h2 过栅水头损失，m；h0 计算水头损失，m；g 重力加速度，9.81m/s2; k 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；栅条断面为锐边矩形，则=2.42，；h0=0.034h2=30.087=0.26 m(5)栅后槽总高度h=h1+h2+h取格栅前渠道超高h1=0.3m；h=0.71+0.26+0.3=1.27m(6)格栅总长度l=l1+l2+0.5+1.0+；=20。；l2=l1= ml2=0.295 ml=0.18+0.09+0.5+1.0+=2.35 m(7)每日栅渣量w=w=2.21 m3/d3.3提升泵房设计3.3.1、水泵选择设计水量61160m3/d，选择用4台潜污泵(3用1备) q单=m3/h所需扬程6.0m选择350qz-100型轴流式潜水电泵扬程/m流量/(m3/h)转速/(r/min)轴功率/kw叶轮直径/mm效率/%7.221210145029.930079.53.3.2、集水池(1)、容积按一台泵最大流量时6min的出流量设计，则集水池的有效容积(2)、面积取有效水深，则面积(3)、泵位及安装潜水电泵直接置于集水池内，电泵检修采用移动吊架3.4沉砂池设计计算本工艺采用平流式沉砂池设计流量：qmax=0.71m3/s；水平流速为v=0.25m/s，水力停留时间t=40s，设计草图如下（1）长度l=vt=0.2540s=10 m；（2）水流断面面积a=2.84 m2(3)池总宽度取有效水深h2=0.8mb=3.55 m（4）贮砂斗所需容积vv=； x=30m3/106m3（污水）t=2dv=2.65 m3（5）每个沉砂斗容积v0每一格有2个砂斗，则v0=0.66 m3(6)贮砂斗各部分尺寸设斗底宽a1=0.5m 斗壁与水平面倾角为60。，斗高h3=0.35m;则贮砂斗上口宽:a=0.9 m（7）沉砂斗容积v= =0.790.66 符合标准（8）沉砂室高度采用重力排砂，池底坡度为0.06，坡向砂斗l2=3.33 mh3=h3+0.06l2=0.35+0.063.33=0.55 m(9)池总高度设超高h1=0.3 mh=h1+h2+h3=0.3+0.8+0.55=1.65 m(10)核算最小流速vmin=0.26m/s3.5 a2o工艺部分计算3.5.1判断是否可用a2o工艺：=16.78; 0.06符合条件3.5.2设计参数：1.bod5负荷ns=0.15kgbod5/(kgmlss/d)2.回流污泥浓度：xr=8000 mg/l3.回流比r=100%4.混合液悬浮固体浓度x=4000mg/l5.混合液内回流比r内r内=200%6.反应池总容积v=13200 m37.反应池总水力停留时间t=0.3d=7.2h8.各段水力停留时间和容积厌氧：缺氧：好氧=1：1：4厌氧池水力停留时间t厌=1.2h，池容v厌=2200m3缺氧池水力停留时间t缺=1.2h，池容v缺=2200m3好氧池水力停留时间t好=4.8h，池容v好=8800m33.5.3反应池主要尺寸设反应池2组，单组池容v单=6600m3有效水深h1=5m单组池有效面积 s=1320m采用5廊道推流式反应池，廊道宽b=6 m；单组反应池长度：l=44m超高0.7m，反应池总高度h=h1+0.7=5.7m厌氧池池长：l1=44=7.3m；缺氧池池长：l2=44=7.3m；好氧池池长：l3=44=29.3m；厌氧池尺寸：30m7.3m5.7m缺氧池尺寸：30m7.3m5.7m好氧池尺寸：30m29.3m5.7m3.5.4反应池进、出水系统计算3.4.1进水管单组反应池进水管设计流量取管道流速v=0.8m/s管道过水断面积管径取进水管管径dn700mm3.5.4.2进水井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量取孔口流速v=0.6m/s孔口过水断面积孔口尺寸取为0.30.4m3.5.4.3出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算： 式中： b 堰宽，b=7.5m h 堰上水头,m, 出水孔过流量q4=q3=1.42m3/s取孔口流速v=0.6m/s孔口过水断面积孔口尺寸取为1.2m0.2m出水井平面尺寸取为3.2m2.6m3.5.4.4出水管反应池出水管设计流量q5=q1=0.305m3/s取管道流速v=0.8m/s管道过水断面积管径取进水管管径dn700mm校核管道流速3.5.5剩余污泥计算(1)降解bod生成的污泥量：w1=y（so-se）q平=0.6（0.18-0.01）44000=4488 m3/d(2)内源呼吸分解泥量xr=fx=0.754000=3000mg/l=3kg/m3w2=kdvxr=0.05132003=1980kg/m3kd 污泥自身氧化率，取kd=0.05xr 有机活性污泥浓度，xr=fx，（污泥试验法）(3)不可生物降解喝惰性悬浮物w3=srq平50%=（0.18-0.1）44000050%=3740m3(4)剩余污泥量w=w1-w2+w3=4488-1980+3740=6248 m3/d(5)剩余活性污泥量：w=w1-w2=2508m3/d3.6需氧量计算3.6.1设计需氧量 aoraor=去除bod5需氧量剩余污泥中bodu氧当量nh3h 硝化需氧量剩余污泥中nh3h的氧当量反硝化脱氮产氧量式中:a需氧率，取值为 1k变化系数，取值 1.3q每日处理污水量 61160/d s0处理bod5浓度，180mg/l se出水bod5浓度，10mg/l b系数，4.6 tn030mg/l 10mg/l c系数，2.86 =14471.78kgqo2/d=603kgo2/h最大需氧量与平均需氧量之比为1.34，则 去除每1 kg bod5 需氧量 3.6.2标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度4.3m，氧转移效率=20%，计算温度t=25 ，将实际需氧量 aor换算成标准状态下的需氧量 sor式中: 气压调整系数，取值为 1 曝气池内平均溶解氧，取=2mg/l 污水中饱和溶解氧与请水中饱和溶解氧之比，取 0.95 空气扩散器出口处绝对压力： 空气离开好氧反应池时氧的百分比： 好氧反应池中平均溶解氧饱和度： 标准需氧量为： 相应反应池最大时标准需氧量： 好氧反应池平均时供气量 最大时供气量： 所需空气压力(相对压力) 式中: h1+h2供气管道沿程与局部阻力损失之和，取h1+h2=0.2 m h3曝气器淹没水头，h3=4.3 m h4曝气器阻力，取 h4=0.4 m 富余水头，=0.5 m 3.6.3曝气器数量计算按供氧能力计算所需曝气器数量. 式中 按供氧能力所需曝气器个数，个 曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力，kgo2./(h 个)采用微孔曝气器，工作水深4.3 m，在供风量 时，曝气器氧利用率，服务面积0.30.75m2， 充氧能力=0.14 kgo2./(h 个).则： 3.6.4厌氧池设备选择(以单组反应池计算)厌氧池设导流墙，将厌氧池分成3格。每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按池容计算。厌氧池有效容积.1100m3 混合全池污水所需功率为；51100=5500w污泥回流设备污泥回流比回流污泥量；qr=rq=64460m3/d=2548.3m3/h设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵(2用1备)单泵流量;qr单=1274.2m3/h混合液回流设备 混合液回流比 混合液回流量;qr=r内q=261160=5096.7m3/h 设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵(2用1备) 单泵流量;qr单=1274.2m3/h3.7二沉池设计计算3.7.1.沉淀部分水面面积a=849.4 m2qmax最大设计流量，m3/hn池数，个q0表面负荷，取1.5m3/(m3h)3.7.2.池子直径dd=32.9m3.7.3.有效水深h2=q0 tt沉淀时间，取2.5hh2=1.52.5=3.75m3.7.4.沉淀部分有效容积v=3205.7 m33.7.5.污泥斗容积v1v1=r1=2m , r2=1m,污泥斗高度h4=( r1r2)tan60=1.7 mv1=12.46 m3.7.6坡底落差h6=i(d/2-r1)=0.05(16.5-2)=0.73m3.7.7.沉淀池周边之外高度h0=h2+h3+h5=3.75+0.5+0.5=4.75mh3缓冲层高度，取0.5mh5刮泥板高度，取0.5m3.7.8.沉淀池总高度h=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.75+0.5+1.7+0.73=6.98mh1-沉淀池超高，取0.3m3.8浓缩池计算本设计污泥浓缩池采用2座圆形辐流式浓缩池，设计参数：含水率99.4%，固体浓度6kg/m3,污泥固体负荷60kg/(m2d)；浓缩后污泥含水率97%3.8.1.浓缩池的面积a=501.6m2每个浓缩池的面积a0=250.8m23.8.2.浓缩池直径d=17.9m3.8.3.浓缩池工作部分高度取污泥浓缩时间16hh1=3.3m3.8.4.浓缩池总高度浓缩池超高h2=0.3m缓冲层高度h3=0.3mh=h1+h2+h3=3.3+0.3+0.3=3.9m3.8.5.浓缩后污泥体积v2=501.6m3/d3.8.6.排泥斗体积的计算v1=h4=0.78mv1=76m3v3=h5=0.5mv3=0.56m3排泥斗体积：v=v1+v3=76+0.56=76.56m3污泥浓缩池计算草图：d=17.9mi=0.1hd1d2h2h1h3h4h5d1=2.4m ;d2=1.8m四、污水处理厂平面布置布置原则为了使平面更经济合理，污水厂平面布置应遵循下列原则：1、污水厂的厂区面积，应按项目总规模控制，并作出分期建设的安排，合理确定近期规模，近期工程投入运行一年内水量宜达到近期设计规模的60。2、污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气候和地质条件，优化运行成本，便于施工、维护和管理等因素，经技术经济比较确定。3、污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观，节省材料，选材适当，并应使建筑物和构筑物群体的效果与周围环境协调。4、生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求合理，并应与处理构筑物保持一定距离。5、污水和污泥的处理构筑物宜根据情况尽可能分别集中布置。处理构筑物的间距应紧凑、合理，符合国家现行的防火规范的要求，并应满足各构筑物的施工、设备安装和埋设各种管道以及养护、维修和管理的要求。6、污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用地形，符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的要求。7、厂区消防的设计和消化池、贮气罐、污泥气压缩机房、污泥气发电机房、污泥气燃烧装置、污泥气管道、污泥干化装置、污泥焚烧装置及其他危险品仓库等的位置和设计，应符合国家现行有关防火规范的要求。8、污水厂内可根据需要，在适当地点设置堆放材料、备件、燃料和废渣等物料及停车的场地。9、污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道，通道的设计应符合下列要求要车行道的宽度：单车道为3.54.0m，双车道为6.07.0m，并应有回车道；车行道的转弯半径宜为6.010.0m；人行道的宽度宜为1.52.0m；通向高架构筑物的扶梯倾角一般宜采用30，不宜大于45；天桥宽度不宜小于1.0m；车道、通道的布置应符合国家现行有关防火规范要求，并应符合当地有关部门的规定。10、污水厂周围根据现场条件应设置围墙，其高度不宜小于2.0m。11、污水厂的大门尺寸应能容运输最大设备或部件的车辆出入，并应另设运输废渣的侧门。12、污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠。13、污水厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通，在条件适宜时，应采用明渠。管廊内宜敷设仪表电缆、电信电缆、电力电缆、给水管、污水管、污泥管、再生水管、压缩空气管等，并设置色标。管廊内应设通风、照明、广播、电话、火警及可燃气体报警系统、独立的排水系统、吊物孔、人行通道出入口和维护需要的设施等，并应符合国家现行有关防火规范要求。14、污水厂应合理布置处理构筑物的超越管渠。15、处理构筑物应设排空设施，排出水应回流处理。16、污水厂宜设置再生水处理系统。17、厂区的给水系统、再生水系统严禁与处理装置直接连接。18、污水厂的供电系统，应按二级负荷设计，重要的污水厂宜按一级负荷设计。当不能满足上述要求时，应设置备用动力设施。19、污水厂附属建筑物的组成及其面积，应根据污水厂的规模，工艺流程，计算机监控系统的水平和管理体制等，结合当地实际情况，本着节约的原则确定，并应符合现行的有关规定。20、位于寒冷地区的污水处理构筑物，应有保温防冻措施。21、根据维护管理的需要，宜在厂区适当地点设置配电箱、照明、联络电话、冲洗水栓、浴室、厕所等设施。22、