氧化溝工藝城市污水處理廠設計畢業論文設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 工藝流程簡單、管理方便、造價低。 SBR 工藝只有一個反應器，不需要二沉池，不需要污泥回流設備，一般情況下也不需要調節池，因此要比傳統活性污泥工藝節省基建投資 30%以上，而且布置緊湊，節省用地。由于科技進步，目前自動控制已相當成熟、配套。這就使得運行管理變得十分方便、靈活，很適合小城市采用。 (2) 處理效果好。 SBR 工藝反應過程是不連續的，是典型的非穩態過程，但在曝氣階段其底物和微生物濃度變化是連續的 (盡管是處于完全混合狀態中 )，隨時間的延續而逐漸降低。反應器內活性污泥處于一種交替的吸 附、吸收及生物降解和活化的變化過程之中，因此處理效果好。 (3) 有較好的除磷脫氮效果。 SBR 工藝可以很容易地交替實現好氧、缺氧、厭氧的環境，并可以通過改變曝氣量、反應時間等方面來創造條件提高除磷脫氮效率。 (4) 污泥沉降性能好。 SBR 工藝具有的特殊運行環境抑制了污泥中絲狀菌的生長，減少了污泥膨脹的可能。同時由于 SBR 工藝的沉淀階段是在靜止的狀態下進行的，因此沉淀效果更好。 (5) SBR 工藝獨特的運行工況決定了它能很好的適應進水水量、水質波動 。 浙江省某縣級市為海島城市，人口較多，但淡水資源缺乏，因此人 均用水量較低。該市 2020 年規劃人口 16 萬人， 2020 年規劃人口為 20 萬人。污水處理廠的規模遠期為 6 萬 m3/d，近期為 2 萬 m3/d。近期規模較小的原因是該市污水收集系統很不完善，因此近期污水截污率在設計中僅考慮 左右。該市污水水質：BOD 為 160mg/L； COD 為 320mg/L； SS 為 220mg/L。污水處理廠遠期采用 6 座MSBR池，近期建 2座。每座的處理能力為 1萬 m3/d，每座尺寸為 50m40m。MSBR 池主要設計參數如下：污泥負荷 (kgMLSSd)；污泥泥齡 ≥20d；懸浮固體平均濃度 3g/L。每座 MSBR 池采用 18 臺增氧泵進行供氧。 氧化溝工藝 氧化溝污水處理技術，是 20 世紀 50 年代由荷蘭人首創， 60 年代以來，這項技術在國外許多國家已經被廣泛使用，工以及構造有了很大的發展和進步。隨著對該技術缺點（占地面積大）的克服和對其優點（基建投資及運行費用相對較低，運行效果高且穩定，維護管理簡單等）的逐步深入認識，目前已經成為普遍采用的一項污水處理技術。 氧化溝一般呈環形溝渠狀，平面多為橢圓形或圓形，總長可達幾十米，甚至百米以上，溝深取決于曝氣裝置。 氧化溝具有以下特 點： (1) 工藝流程簡單，運行管理方便。氧化溝工藝不需要初沉池和污泥消化池。有些類型氧化溝還可以和二沉池合建，省去污泥回流系統。 (2) 運行穩定，處理效果好。氧化溝的 BOD 平均處理水平可達到 95%左右。 (3) 能承受水量、水質的沖擊負荷，對濃度較高的工業廢水有較強的適應能力。這主要是由于氧化溝水力停留時間長、泥齡長和循環稀釋水量大。 (4) 污泥量少、性質穩定。由于氧化溝泥齡長。一般為 20－ 30d，污泥在溝內已好氧穩定，所以污泥產量少從而管理簡單，運行費用低。 (5) 可以除磷脫氮。可以通過氧化溝中曝 氣機的開關，創造好氧、缺氧環境達到除磷脫氮目的，脫氮效率一般＞ 80%。但要達到較高的除磷效果則需要采取另外措施。 (6) 基建投資省、運行費用低。和傳統活性污泥法工藝相比，在去除 BOD、去除 BOD 和 NH3－ N 及去除 BOD 和脫氮三種情況下，基建費用和運行費用都有較大降低，特別是在去除 BOD 和脫氮情況下更省。同時統計表明在規模較小的情況下，氧化溝的基建投資比傳統活性污泥法節省更多。 浙江省東部某縣級市， 2020 年人口為 萬人， 2020 年規劃人口為 15 萬人。截污率 2020 年采用 ， 2020 年采用 。 2020 年污水總量為 萬 m3/d。該市污水水質： BOD 為 100～ 150mg/L； COD 為 300～ 350mg/L； SS 為 200～250mg/L。污水處理廠采用 4 座卡魯塞爾氧化溝，每座氧化溝處理能力為 1 萬m3/d，每座尺寸為： 76m28m。現已建成 2 座， 2020 年再增加 2 座。氧化溝主要設計參數為：污泥負荷 (kgMLSSd)；污泥泥齡 ≥15d；懸浮固體平均濃度 ；污泥產率 。每池采用 3 臺表面曝氣機，每臺功率 55kW，變頻調速。 工藝 方案選擇確定 由以上分析比較可知，兩種工藝均可以達到預期的處理效果，均為成熟的工藝，但氧化溝工藝具有明顯的優勢，氧化溝法運行成本較低，構造簡單，易于維護管理，出水水質好，耐沖擊負荷，運行穩定，并可脫氮除磷，適宜于在中小型污水處理廠中使用。根據畢業設計擬建項目的設計要求，較適合采用氧化溝工藝進行二級處理。 工藝方案闡述 氧化溝的類型有很多，主要有基本型、卡魯塞爾（ CARROUSEL）型、三溝式型、奧巴爾（ ORBAL）型等，根據城市污水處理廠設計任務書的要求，我采用 ORBAL 氧化溝工藝， ORBAL 污水處 理系統是氧化溝污水處理工藝的一種，具有優于傳統氧化溝工藝的特殊優點，具體如下： （ 1）垂直布置的反應池墻體，使該污水處理系統具有占地面積小的特點； （ 2）通過調節曝氣轉盤的轉速、浸沒深度以及轉動方向，改變反應池上氧的輸入，在不同的負荷條件下運行，不會影響處理系統的處理效率，具有顯著的工藝運行靈活性； （ 3）控制系統操作簡便，由于機械設備少，所以維修、維護工作也較少； （ 4）澄清系統的占地面積也較小，維護也較方便。 ORBAL 氧化溝出水水質好，一般情況下， BOD5 去除率可達 95％－ 99％，脫氮效率達 90％左右 ，除磷效率達 50％左右，如在處理過程中，適當投加鐵鹽，則除磷效率可達 95％。一般的出水水質為 BOD5＝ 0－ 15mg/l； SS＝ 10－ 20mg/l；NH4N＝ 1－ 3mg/l； P＜ 1mg/l。運行費用較傳統活性污泥法低 30％－ 50％，基建費用較傳統活性污泥法低 40％－ 60％。 擬定工藝流程如下： 污水 泥砂外運 泥餅外運 出水 3 處理構筑物設計 水流量的計算 集水井 污水提升泵 格柵 沉砂池 氧化溝 二沉池 接觸消毒池 剩余污泥泵 濃縮池 污泥提升泵 污泥貯池 污泥脫水間 鼓風機 砂水分離設備 回流污泥 泵 生活污水（ Q1） Q1=(90 10％＋ 140 90％ ) 30 10－ 3= 萬 m3/d 工業廢水（ Q2） Q2=10000m3/d＝ 1 萬 m3/d 平均日流量（ Qd） Qd=+1= 萬 m3/d 本項目最終規模確定為 萬 m3/d＝ 60000m3/d＝ 2500m3/h＝ 最大日流量（ Qmax） Qmax=Kz Qd＝ = 萬 m3/d=3500m3/h＝ 集水井 設計說明 集水井的作用是盡可能減少廢水特征上的波動，為后續水 處理系統提供一個穩定和優化的操作條件，一般采用不大于最大一臺水泵 5min的出水量。 設計參數：設計流量 :Q＝ 2200 2＝ 4400m3/h； 有效水深 :h＝ 3m 水力停留時間 :t＝ 5min。 設計計算 1． 集水井有效容積（ V） V＝ Q t＝ 4400 605 ＝ 367m3 為保證正常工作，設計為有效容積的 倍，則 V= 367＝ 440m3 設計為圓柱體形狀。 2． 集水井圓口面積（ A） A＝ hV ＝ 3440 ＝ 3． 圓口半徑（ R） R＝ 4 1 4 6 ???A m 取 7m 污水提升泵房 設計說明 采用氧化溝工藝，污水處理系統簡單，對于新建污水處理廠，工藝管線可以充分優化，污水可以只考慮一次提升。選用螺旋泵，為敞開式提升泵。 設計參數：設計流量： Qmax= 萬 m3/d=3500m3/h＝ ； 設計計算 污水進入集水井后由提升泵提升到格柵，進水設計為 ，集水井水面及池底相對高 程分別為 、－ 。 污水經過接觸消毒池處理后排出，出水設計為－ ，接觸消毒池水面、輻流式二沉池水面、氧化溝水面、曝氣沉砂池水面及格柵的相對高程分別為、 、 、 、 。 提升泵的揚程（ H） H＝ ＋ 3＝ 取 7m 選用 LXB－ 1500 型螺旋泵 3臺， 2 用 1備。該泵提升流量 2100－ 2300m3/h，取 2200m3/h，提升高度 ，轉速 42r/min，功率 55kW，占地（ ）m2。 提升泵房占地面積： L B＝ ＝ 格柵 設計說明 格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網制成，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，以便減輕后續處理構筑物的處理負荷，并使之正常運行。擬采用中格柵，同時為了減少柵渣量，格柵柵條間隙（ e）擬定為 。 設計參數：設計流量： Qmax= 萬 m3/d=3500m3/h＝ ； 柵前水深： h=； 過柵流速： v=； 柵條間隙： e=； 格柵安裝角度： ??60? ； 柵條斷面類型：圓形截面 。 設計計算 1．柵條的間隙數（ n） n= ehvsinmax ?Q ＝ ?? ?? ＝ 57條 2．柵槽寬度（ B） 設計采用 10? 圓鋼為柵條，取柵條寬度 S= B=S（ n－ 1） +en=（ 57－ 1） + 57= 選用 GH－ 1600 型鏈式旋轉格柵除污機 1 臺，過柵流速 1m/s，齒耙轉速，柵條組寬 1000mm，電機功率 ，柵條間隙 20mm，安裝 角度60176。 3．進水渠漸寬部分長度（ l1） 取進水渠寬 B1=，漸寬部分展開角 ?201＝? （進水渠道內的流速為） l1= ＝＝?? ?? 20tg2 11?BB 4．柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（ l2）： l2= ?? 5．通過格柵的水頭損失（ h1） 因為柵條為圓形截面，所以取 κ =3， β =，阻力系數ξ = 34)es(?? h1=K h0=Kξg2v2 sin? =3 ）（ ?? sin60176。 = 6．柵后槽總高度（ H） 取柵前渠道超高 h2=，柵前渠道深 H1=h+h2=1+= 則 H=h+h1+h2=1++= 為避免造成柵前涌水，可將柵后槽底下降 h1 作為補償。 7．柵槽總長度（ L） L=l1+l2+++?tg1H =++++? ＝ 格柵間占地面積： L B＝ ＝ 8. 每日柵渣量（ W） 對于柵條間隙 e= 的中格柵，對于城市污水，每單位體積污水攔截污物為 W1＝ ，則 W= 86400z 1m a x ＝＝ ? ??? ??K WQm3/d 攔截污物量大于 ，采用機械排渣。 污物的排除采用機械裝置：選用長度 L為 ，直徑 D 為 300mm 的螺旋輸送機 1臺。 計算圖如圖 1 所示： 圖 1 格柵計算圖 曝氣沉砂池 設計說明 沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中比重較大的無機顆粒（無機性的砂礫、礫石）和少量較重的有機物質。以減輕機械、管道的磨損和減輕后續處理構筑物的處理負荷及改善污泥處理構筑物的處理條件。曝氣沉砂池能夠在一定程度使砂粒在曝氣的作用下產生摩擦，不但可以去除附著在砂粒表面的有機污染物，還可以使污水中的油脂類物質升至水面形成浮渣，通過刮渣機除去 。 設計參數：設計流量 :Qmax= 萬 m3/d=3500m3/h＝ ； 水平流速 :v=； 水力停留時間 :t=； 有效水深 :H1＝ 3m。 設計計算 1．曝氣沉砂池有效容積（ V） V= 3m a x m1 1 5 0 0t60 ＝＝ ??Q 共設 2組，每組分為 2 格，共 4格，則每格有效容積（ V1） V1＝ 41174 ??V （ A） A= 2m a x ＝＝Q 取 12m2 （ B） B＝ m43121 ??HA （ B1） B1 = m2242 ??B （ L） L＝ 7 ??AV 取 10m 對于城市污水，采用曝氣沉砂工藝，產生砂量約為 X1＝ － ，取 ，則 每日沉砂產量 Qs＝ Qmax X1＝ 84000 10－ 5＝ （含 水率 P＝ 60％） 假設貯砂時間為 t＝ ，則 存砂所需容積 V＝ Qs t＝ ＝ 折算為含水率 P＝ 85％的沉砂體積（ V） V= 8510060100?? ＝ 每格曝氣沉砂池設砂斗 2 個，共 8 個砂斗，設砂斗高 ，斗底平面尺寸為（ ） m2，則 砂斗總容積（ V） V＝ 8 32 （ 22＋ ＋ 2 ）＝ 每組曝氣沉砂池的尺寸為： L B H＝ 7．曝氣系統計算 采用鼓風曝氣系統，羅茨鼓風機供風，穿孔管曝氣。 設計曝氣量 q＝ （ m3 h），則 每小時所需空氣量（ Q）