氧化沟工艺城市污水处理厂设计

氧化沟工艺城市污水处理厂设计内容摘要：

下还可以省去调节池和初沉池，因而使整个工程占地减少、投资降低。 3．具有较强的冲击负荷调节能力，污泥不易膨胀、易于沉淀、脱水性能好，可实现脱氮除磷功能。 4．容易设备化，可升级性、 可改造性好。 1．该工艺要求配备专用排水装置和自动控制系统，在目前环保资金还比较紧张的条件下，限制了 SBR 工艺的高效稳定运行。 2．该工艺的空气扩散器堵塞的可能性大于传统活性污泥法。 3．单池处理量较小，单个构筑物利用率低。 4．能耗大，费用高。 特别适合于中小城镇的城市污水处理，对于较大水量的连续操作处理一般要几套池子组合运行。 氧化沟工艺 1．处理流程简单、构筑物少，一般情况下可以不建初沉池和污泥消化池，某些情况下还可以不建二沉池和污泥回流系统。 2．处理效果好且运行稳定可靠，可以脱氮除磷。 3．具有 较强的冲击负荷承受能力。 4．出水水质好，剩余污泥量少。 1．因为存在于污泥中的有机质最终是在氧化沟中部分好氧代谢去除的，氧化沟工艺在节约能耗、降低运行费用方面不具有优势，但运行成本已算较低。 2．池深受到限制。 适合于中小型污水处理厂，为节省投资或降低维护管理难度时，该工艺为首选。 武 汉 科 技 学 院 2020 届 毕 业 设 计 论 文 根据污水排放现状与水质现状以及出水要求，采用生化处理最为经济。 根据国内外运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可以采用“ SBR 工艺”或“氧化沟”工艺。 具体比较如下。 SBR 工艺 SBR 工艺具有以 下特点： (1) SBR 工艺流程简单、管理方便、造价低。 SBR 工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。 由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。 这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。 (2) 处理效果好。 SBR 工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的 (尽管是处于完全混合状态中 )，随时间的延续而逐渐降低。 反应器内活性污泥处于一种交替的吸 附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。 (3) 有较好的除磷脱氮效果。 SBR 工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。 (4) 污泥沉降性能好。 SBR 工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。 同时由于 SBR 工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。 (5) SBR 工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。 浙江省某县级市为海岛城市，人口较多，但淡水资源缺乏，因此人 均用水量较低。 该市 2020 年规划人口 16 万人， 2020 年规划人口为 20 万人。 污水处理厂的规模远期为 6 万 m3/d，近期为 2 万 m3/d。 近期规模较小的原因是该市污水收集系统很不完善，因此近期污水截污率在设计中仅考虑 左右。 该市污水水质：BOD 为 160mg/L； COD 为 320mg/L； SS 为 220mg/L。 污水处理厂远期采用 6 座MSBR池，近期建 2座。 每座的处理能力为 1万 m3/d，每座尺寸为 50m40m。 MSBR 池主要设计参数如下：污泥负荷 (kgMLSSd)；污泥泥龄 ≥20d；悬浮固体平均浓度 3g/L。 每座 MSBR 池采用 18 台增氧泵进行供氧。 氧化沟工艺 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，这项技术在国外许多国家已经被广泛使用，工以及构造有了很大的发展和进步。 随着对该技术缺点（占地面积大）的克服和对其优点（基建投资及运行费用相对较低，运行效果高且稳定，维护管理简单等）的逐步深入认识，目前已经成为普遍武 汉 科 技 学 院 2020 届 毕 业 设 计 论 文 采用的一项污水处理技术。 氧化沟一般呈环形沟渠状，平面多为椭圆形或圆形，总长可达几十米，甚至百米以上，沟深取决于曝气装置。 氧化沟具有以下特 点： (1) 工艺流程简单，运行管理方便。 氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。 有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。 (2) 运行稳定，处理效果好。 氧化沟的 BOD 平均处理水平可达到 95%左右。 (3) 能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。 这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。 (4) 污泥量少、性质稳定。 由于氧化沟泥龄长。 一般为 20－ 30d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。 (5) 可以除磷脱氮。 可以通过氧化沟中曝 气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞ 80%。 但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。 (6) 基建投资省、运行费用低。 和传统活性污泥法工艺相比，在去除 BOD、去除 BOD 和 NH3－ N 及去除 BOD 和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除 BOD 和脱氮情况下更省。 同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。 浙江省东部某县级市， 2020 年人口为 万人， 2020 年规划人口为 15 万人。 截污率 2020 年采用 ， 2020 年采用。 2020 年污水总量为 万 m3/d。 该市污水水质： BOD 为 100～ 150mg/L； COD 为 300～ 350mg/L； SS 为 200～250mg/L。 污水处理厂采用 4 座卡鲁塞尔氧化沟，每座氧化沟处理能力为 1 万m3/d，每座尺寸为： 76m28m。 现已建成 2 座， 2020 年再增加 2 座。 氧化沟主要设计参数为：污泥负荷 (kgMLSSd)；污泥泥龄 ≥15d；悬浮固体平均浓度 ；污泥产率。 每池采用 3 台表面曝气机，每台功率 55kW，变频调速。 工艺 方案选择确定 由以上分析比较可知，两种工艺均可以达到预期的处理效果，均为成熟的工艺，但氧化沟工艺具有明显的优势，氧化沟法运行成本较低，构造简单，易于维护管理，出水水质好，耐冲击负荷，运行稳定，并可脱氮除磷，适宜于在中小型污水处理厂中使用。 根据毕业设计拟建项目的设计要求，较适合采用氧化沟工艺进行二级处理。 工艺方案阐述 氧化沟的类型有很多，主要有基本型、卡鲁塞尔（ CARROUSEL）型、三沟武 汉 科 技 学 院 2020 届 毕 业 设 计 论 文 式型、奥巴尔（ ORBAL）型等，根据城市污水处理厂设计任务书的要求，我采用 ORBAL 氧化沟工艺， ORBAL 污水处 理系统是氧化沟污水处理工艺的一种，具有优于传统氧化沟工艺的特殊优点，具体如下： （ 1）垂直布置的反应池墙体，使该污水处理系统具有占地面积小的特点； （ 2）通过调节曝气转盘的转速、浸没深度以及转动方向，改变反应池上氧的输入，在不同的负荷条件下运行，不会影响处理系统的处理效率，具有显著的工艺运行灵活性； （ 3）控制系统操作简便，由于机械设备少，所以维修、维护工作也较少； （ 4）澄清系统的占地面积也较小，维护也较方便。 ORBAL 氧化沟出水水质好，一般情况下， BOD5去除率可达 95％－ 99％，脱氮效率达 90％左右 ，除磷效率达 50％左右，如在处理过程中，适当投加铁盐，则除磷效率可达 95％。 一般的出水水质为 BOD5＝ 0－ 15mg/l； SS＝ 10－ 20mg/l；NH4N＝ 1－ 3mg/l； P＜ 1mg/l。 运行费用较传统活性污泥法低 30％－ 50％，基建费用较传统活性污泥法低 40％－ 60％。 拟定工艺流程如下： 污水 泥砂外运 泥饼外运 出水 3 处理构筑物设计 水流量的计算 集水井 污水提升泵 格栅 沉砂池 氧化沟 二沉池 接触消毒池 剩余污泥泵 浓缩池 污泥提升泵 污泥贮池 污泥脱水间 鼓风机 砂水分离设备 回流污泥泵 武 汉 科 技 学 院 2020 届 毕 业 设 计 论 文 生活污水（ Q1） Q1=(90 10％＋ 140 90％ ) 30 10－ 3= 万 m3/d 工业废水（ Q2） Q2=10000m3/d＝ 1 万 m3/d 平均日流量（ Qd） Qd=+1= 万 m3/d 本项目最终规模确定为 万 m3/d＝ 60000m3/d＝ 2500m3/h＝ 最大日流量（ Qmax） Qmax=Kz Qd＝ = 万 m3/d=3500m3/h＝ 集水井 设计说明 集水井的作用是尽可能减少废水特征上的波动，为后续水 处理系统提供一个稳定和优化的操作条件，一般采用不大于最大一台水泵 5min的出水量。 设计参数：设计流量 :Q＝ 2200 2＝ 4400m3/h； 有效水深 :h＝ 3m 水力停留时间 :t＝ 5min。 设计计算 1． 集水井有效容积（ V） V＝ Q t＝ 4400 605 ＝ 367m3 为保证正常工作，设计为有效容积的 ，则 V= 367＝ 440m3 设计为圆柱体形状。 2． 集水井圆口面积（ A） A＝ hV ＝ 3440 ＝ 3． 圆口半径（ R） R＝ 141 Am 取 7m 污水提升泵房 设计说明 武 汉 科 技 学 院 2020 届 毕 业 设 计 论 文 采用氧化沟工艺，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，污水可以只考虑一次提升。 选用螺旋泵，为敞开式提升泵。 设计参数：设计流量： Qmax= 万 m3/d=3500m3/h＝ ； 设计计算 污水进入集水井后由提升泵提升到格栅，进水设计为 ，集水井水面及池底相对高 程分别为 、－。 污水经过接触消毒池处理后排出，出水设计为－ ，接触消毒池水面、辐流式二沉池水面、氧化沟水面、曝气沉砂池水面及格栅的相对高程分别为、 、 、 、。 提升泵的扬程（ H） H＝ ＋ 3＝ 取 7m 选用 LXB－ 1500 型螺旋泵 3 台， 2用 1备。 该泵提升流量 2100－ 2300m3/h，取 2200m3/h，提升高度 ，转速 42r/min，功率 55kW，占地（ ）m2。 提升泵房占地面积： L B＝ ＝ 格栅 设计说明 格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。 拟采用中格栅，同时为了减少栅渣量，格栅栅条间隙（ e）拟定为。 设计参数：设计流量： Qmax= 万 m3/d=3500m3/h＝ ； 栅前水深： h=； 过栅流速： v=； 栅条间隙： e=； 格栅安装角度： 60 ； 栅条断面类型：圆形截面。 设计计算 1．栅条的间隙数（ n） n= ehvsinmax Q ＝   ＝ 57条 2．栅槽宽度（ B） 设计采用 10 圆钢为栅条，取栅条宽度 S= 武 汉 科 技 学 院 2020 届 毕 业 设 计 论 文 B=S（ n－ 1） +en=（ 57－ 1） + 57= 选用 GH－ 1600 型链式旋转格栅除污机 1 台，过栅流速 1m/s，齿耙转速，栅条组宽 1000mm，电机功率 ，栅条间隙 20mm，安装 角度60176。 3．进水渠渐宽部分长度（ l1） 取进水渠宽 B1=，渐宽部分展开角 201＝ （进水渠道内的流速为） l1= ＝＝  20tg2 11BB 4．栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（ l2）： l2=  5．通过格栅的水头损失（ h1） 因为栅条为圆形截面，所以取 κ =3， β =，阻力系数ξ = 34)es( h1=K h0=Kξg2v2 sin =3 ）（  sin60176。 = 6．栅后槽总高度（ H） 取栅前渠道超高 h2=，栅前渠道深 H1=h+h2=1+= 则 H=h+h1+h2=1++= 为避免造成栅前涌水，可将栅后槽底下降 h1作为补偿。 7．栅槽总长度（ L） L=l1+l2+++tg1H =++++ ＝ 格栅间占地面积： L B＝ ＝ 8. 每日栅渣量（ W） 武 汉 科 技 学 院 2020 届 毕 业 设 计 论 文 对于栅条间隙 e= 的中格栅，对于城市污水，每单位体积污水拦截污物为 W1＝ ，则 W= 86400z 1m a x ＝＝  。