5万吨天生活污水厂设计(改良氧化沟工艺)——毕业设计(编辑修改稿)

5万吨天生活污水厂设计(改良氧化沟工艺)——毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

废 水 至细格间 剩余污泥 储泥池 污泥外 运 四沟式氧化沟 栅渣、沉砂外运 污泥回流 废水调节池 9 般设置在处理构筑物前，栅条间隙一般采用 ～ 10mm。 格栅间与沉砂池合建，一层为鼓风机间（沉砂池曝气用），二层安装 XQ— 1000— 1250 型格栅共 2 台，每台宽度 ，栅条间隙 10mm，自动清渣。 进水泵房 污水泵是用来提升污水以满足后续污水处理流程竖向衔接的要求，实现重力流动顺序处理污水。 经粗格栅分离后的污水，已经去除了其中较大的漂浮物及悬浮物，但仍然存在许多细小颗粒，包括无机颗粒、纤维等漂浮物和悬浮物。 由于污水中含有易缠绕或聚束的纤维物，故该种泵的流道易于堵塞，从而使泵不能正常工作，造成排污不畅。 因此，抗堵性是污水泵至关重要的因素 [22]。 目前污水泵形式多样，其中最常用的潜水式为 QW 型潜水污水泵。 QW 系列潜水式排污泵采用独特的单片或双片轮结构，大大提高了污物通过能力，能够使纤维物质与直 径为泵口径约 50%的固体颗粒顺利通过。 它采用硬质耐腐材料进行密封，可使泵安全连续运行 8000 小时以上。 并且整体结构紧凑、体积小、噪声小、节能效果好，检修方便。 目前潜水式排污泵流量为 7～ 2400m3/h，其扬程为7～ 60m，潜水排污泵根据使用介质、安装方式不同，设计制造成同性能参数的WL、 YW、 GW 系列产品。 本污水处理厂选用可提升式无堵塞潜水污水泵，选用 350QW12001145 型的污水泵 [24]。 选择粗格栅与污水提升泵房合建，大大节约了基建面积，节省基建费用，有利于运行管理。 旋流沉砂池 污 水中的无机颗粒若不预先沉降分离去除，不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥活性，而且会在反应池底部板积，减少有效容积，甚至会在脱水时扎破滤带，损坏脱水设备。 旋流沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置 [25]。 钟式沉砂池是旋流沉砂池的一种，是利用机械力控制水流流速与流态，加速砂粒沉降，并使有机物随水流带走的沉砂装置。 该套设备由叶轮、转动轴、电动机、减速器和吸砂系统等部分组成；另外在排沙管与砂泵之间安装一个闸阀，砂泵出口处用管道链接至砂水分离器上部进水口。 10 废水由流入口切线方向进入沉砂区，利用电动机及传动装置带动转盘和斜坡式叶片，根据所受离心力的不同，把砂粒甩向池壁，然后落入砂斗，有机物则被送回废水中。 砂降入砂斗后采用空气提升器排砂，排砂时间每日一次，每次 1～2 小时，所需空气量为排砂量的 15～ 20 倍 [27]。 排出的砂是经 砂水分离器 分离，水排至提升泵站，砂晾干后外 运填埋。 钟式沉砂池剖面图如图所示： 图 3 钟式沉砂池剖面图 出水渠道 与进水渠道建在一起，中间设有闸板，以便在检修沉砂池时超越沉砂池，两渠道夹角为 360176。 ，最大限度地延长沉砂池内的水力停留时间。 图 2 钟式沉砂池工艺图 11 图 4 砂水分离器 厌氧混合池与氧化沟 （一）四沟式氧化沟工艺说明及应用 根据本项目对污水脱氮除磷的要求，并且针对传统三沟式氧化沟在容积利用率和设备利用率不高，该工程决定采用改进型四 沟式氧化沟工艺，可以使氧化沟的容积利用率由三沟式氧化沟的 58%提高到 69%，大大降低了作为沉淀池的边沟容积，使氧化沟总容积减少 11%。 ，提高了设备利用率 [24]。 四沟式氧化沟是Orbal 氧化沟的改良型，是在常规的 Orbal 氧化沟外设置厌氧沟，由四个同心环状沟串联组成，并在 4 沟之间开一个缺口。 并且为提高生物脱氮除磷的效率，将 A2/O 工艺组合进四沟式氧化沟，在氧化沟前增设厌氧池，将作为沉淀功能的边沟中的污泥回流到该池与进水混合，主要目的是富磷污泥的释放和补充活性污泥，实现系统的除磷，改善了污泥的分布状态，进 一步提高了氧化沟的容积利用率。 它兼具氧化沟的耐冲击、适应性强等特点，而且因各沟相对独立，使得沟内处理效果稳定，提高了出水水质；又具有 A2/O 工艺的特点和效能 [25]。 四沟式氧化沟结构紧凑、操作管理简便，适用于新建的中小型污水处理厂。 尤其在北方地区，常年雨水较少，在培菌过程中，只依靠常规闷曝方法便可达到很好的效果。 在雨水较多的夏季，一般采用从邻近进水性质相近的污水厂接种培菌，或者投加营养物，提高进水浓度，从而加快培菌过程。 不过，考虑到县城污 12 水处理技术限度及接种培菌的复杂性，建议采用投加营养物来达到所需的菌种 浓度 [32]。 由于我国大多 市政管道属于合流制，雨季时水量很不稳定，不仅进一步降低了进水浓度，而且水量过大时极易造成对氧化沟的冲击，进而影响到出水的稳定性。 因此，必须建立完善的污水管网，并且严格控制进水水质。 当今，众多的应用实例结果均表明，变频式直流脉冲电磁水处理装置能较好的解决循环水管道中的结垢、腐蚀以及微生物堵塞问题，并以其无污染、管理方便、处理效果好的特点及可观的经济效益和明显的环保优势而逐步得以推广和发展 [28]。 工程的污泥回流采用潜水过墙泵，减少了提升扬程，节约了电耗。 同时构筑物的合建也极大地 节省了土建投资。 以下是改进型四沟式氧化沟 6 阶段的同步脱氮除磷运行模式。 见图 4 注： N 为好氧状态； DN 为缺氧状态； A 为厌氧状态； S 为沉淀状态； PS 为预沉状态 图 5 改进型四沟式氧化沟运行模式 （二）氧化沟出水系统设计 传统交替式氧化沟边沟一般配备可调节电动旋转闸门用于出水和调节转刷叶片的浸没深度，但采用此种出水方式需要的设备投资较大且维护管理复杂。 因此，该工程设计时采用可调式三角堰出水。 但这种出水方式也存在许多问题，如 13 在曝气阶段边沟的出水堰内易进入混合液，在预沉淀时污染物会沉积在出水堰内，使出水不 能直接排放。 因此，本工程在设计上采取在出水管上加装浑水排放管的方式加以解决。 这种方法运行维护较简单，设备投资较少 [29]。 二级提升泵房及废水调节池 二级提升泵房 二级提升泵房 主要用于氧化沟的出水，抽出的水将会进入气水反冲洗滤池。 选择的污水泵参数应能够满足水量要求，且对水量的变化能够随时做出调节。 因此，在所选择的泵中应有变频式潜水泵，且有备用。 由于 污水处理厂接收周边 服装、制药、造纸、化工、啤酒工业等 排放的污水以及辖区内 居民住宅区 生活污水，并且还有气水反冲洗滤池排出的水，其水质水量会 随时变化，波动较大。 这些变化对排水设备及废水处理设备，尤其是对污水净化设备的正常发挥其净化功能是极其不利的，甚至有可能损坏设备。 这一问题是不容忽视的，为解决这一问题，废水处理前一般要设置调节池，以调节水质水量的变化。 废水调节池也用于调节滤池反冲洗废水，同时将废水均匀地提升至细格栅，以避免水量冲击负荷 [30]。 废水调节池 调节池可以提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；能够减少处理系统污水流量的波动；且当工厂或其他系统暂时停止排放污水时仍能够对系统继续输入污水，保证系统的正 常运行。 由于污水处理厂地处平原地区，开挖施工难度较小，且县城用地紧张。 并且调节池是提升式进水，结合曝气机和搅拌设备的操作维护，本着节约基建费用的原则，池深可以深些。 二级提升泵房选择与废水调节池合建，土建规模留有远期发展的空间，节约了建设费用。 气水反冲洗滤池与清水池 气水反冲洗滤池 气水反冲洗滤池主要用于去除滤池中滤料层的污泥，使得滤料层恢复原有的功能，以正常运行。 这种滤池早在上世纪初的美国已经开始使用，而后欧洲的许多滤池也多数采用气水反冲洗技术。 但由于其进气量的布配设施欠佳，一直 得不到更大的推广应用。 随着粗粒，均匀滤池深床滤池的应用，才得到完善而被许多 14 国家和地区采用。 在反冲洗 时去除污泥主要是由水流剪力来完成，水流剪力是去除滤料截留物的主要因素，水流流速变化缓慢时，滤料颗粒的相反水冲洗是在反冲洗之前或同时，将空气由滤料层下部通入，使粘附在滤料层的污物分离，再用低速水漂洗，排出废水 [32]。 国内外水厂运行实践表明：先用气冲，然后气水同时冲洗，最后再单独用水冲洗，是冲洗效果最好的运行方式，这种方式已成为滤池气水反冲洗技术发展的一种趋势。 配气配水系统安装长柄滤头，这样既满足均匀布气、不 水的要求，又方便施工，且不影响滤板钢筋布置。 滤头缝隙总面积占单格滤池面积的%— %，安装密度为 50— 60 只 /m2。 滤池供气方式采用鼓风机直接向滤池供气，效率高，设备简单，操作方便。 清水池 气水反冲洗滤池与清水池合建，土建按远期规模设计，设备按目前规模配备。 在清水池内设置导流墙，以防止池内出现死角，池子顶部还设置有检修孔，以方便检修。 为了是清水池内保持空气流通，保证水质的新鲜，清水池顶部还应设置有通气孔；清水池顶部应有 — ，并加以绿化，美化环境。 清水池内设 置溢流管，在溢流管的管端设置喇叭口，管上不设阀门。 出口处设置网罩，可以防止虫类等活物进入池内 [33]。 清水池检修时需要放空，因此还应设置排水管。 清水池内布置如图 6： 检修孔溢流管检修孔通风管集水坑排水管出水管进水管 图 6 清水池平面布置示意图 15 消毒池 采用紫外线消毒工艺对尾水进行消毒，杀死影响出水水质的微生物，使出水更易达到允许排放的标准。 消毒池都有配套的现场控制箱。 紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线对微生物的辐射损伤，破坏微生物机体细胞中的 DNA 或 RNA 的分子结构，使微生物自身不能复制，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消 毒的效果。 加药间 采用投加聚合氯化铝药剂进行化学除磷，并且化学除磷加药间与污泥浓缩脱水机房合建，加药间留有一定的发展空间，按远期规模设计。 药剂投加点为改进型四沟式氧化沟厌氧区出水处和气水反冲洗滤池前端，两处投加量不同。 污泥储泥池 污泥储泥池用于调蓄剩余污泥，同时它还使得控制剩余污泥中的磷在厌氧条件下不再重新释放，剩余污泥在储泥池内的停留时间应控制在 4h 以内。 剩余污泥的含水率高达 99%，若含水率减小为 98%，则相应的污泥体积降为原体积的一半。 污泥浓缩脱水机房 污泥浓缩的主 要目的是为了减少污泥体积，以便后续的单元操作。 目前，污泥浓缩的技术界限大致为：活性污泥含水率可降至 97%— 98%，初次沉淀污泥可降至 90%— 92%。 目前，污泥浓缩的方法有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。 污泥颗粒在重力浓缩池中的沉降行为属于成层沉降，沉降开始不久沉降污泥即出现分层现象，最上层为清水层，其下为浓度均匀的匀降曾，再下面为浓度渐变的过渡层，最下面是压缩层，四层之间有三个界面 [34]。 16 污水处理厂构筑物和机械设备有粗格栅、污水提升泵房、细格栅、旋流沉砂池、四沟式 氧化沟、曝气设备、二级提升泵房、气水反冲洗滤池、紫外消毒池等。 机械设备平均工作时间按 10h 设计。 粗格栅的设计 污水处理厂设计水量 Q 平 = ╳ 105m3/d =总变化系数 Kz = 最高时： Qmax= KzQ 平 ==1. 设计参数 最大设计流量 Qmax ． 7m/s 栅条净间隙 b 栅前流速 V1 m/s 栅条宽度 s 格栅倾角 α 60176。 2. 设计计算 说明： Qmax— 最大设计流量，为 ； 设计采用 ⊙ 10 圆钢为栅条，即栅条宽度为 S = ① 根据最优水力断面公式 221max VBQ 计算得：  vQB m ax1 2  21Bh 所以栅前槽宽约为。 栅前水深约为。 ② 格栅的间隙数量 bhvQn sinm ax 60s   = 56（条） ③ 栅槽宽度 B： B = S（ n1） + bn = (561)+56= ④ 过栅水头损失 h2 ： g vh 2sin 20   17 设栅条断面形状为锐边矩形 )( 34  bs 其中 β= g vh 2sin 20   m0 8 2   h2=kho= K — 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用 K=3。 ⑤ 栅后槽的总高度 H h1— 格栅前渠道超高，一般去 h1= H = h + h1 + h2=++= ⑥ 格栅的总长度 L： t a 121 HmmLLL   1tan2 11 αBBL mLL  H1 = h + h1 =+ = t a 121 HmmLLL  a 0 1   式中： L1— 进水渠渐宽部位的长度， m； L2— 栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度， m； B1— 进水渠宽度，栅前槽宽， m； α1— 进水渐宽部分的展开角，一般取 20176。 ⑦ 每日栅渣量 W 计算  1000* 86400** 1m a xKz WQW m3/d 拦截污物量远大于 m3/d，宜采用机械清渣。 式中： W— 每日栅渣量， m3/d；。