氧化溝工藝城市污水處理廠設計概述(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 工程占地減少、投資降低。3．具有較強的沖擊負荷調(diào)節(jié)能力，污泥不易膨脹、易于沉淀、脫水性能好，可實現(xiàn)脫氮除磷功能。4．容易設備化，可升級性、可改造性好。1．該工藝要求配備專用排水裝置和自動控制系統(tǒng)，在目前環(huán)保資金還比較緊張的條件下，限制了SBR工藝的高效穩(wěn)定運行。2．該工藝的空氣擴散器堵塞的可能性大于傳統(tǒng)活性污泥法。3．單池處理量較小，單個構筑物利用率低。4．能耗大，費用高。特別適合于中小城鎮(zhèn)的城市污水處理，對于較大水量的連續(xù)操作處理一般要幾套池子組合運行。氧化溝工藝1．處理流程簡單、構筑物少，一般情況下可以不建初沉池和污泥消化池，某些情況下還可以不建二沉池和污泥回流系統(tǒng)。2．處理效果好且運行穩(wěn)定可靠，可以脫氮除磷。3．具有較強的沖擊負荷承受能力。4．出水水質(zhì)好，剩余污泥量少。 1．因為存在于污泥中的有機質(zhì)最終是在氧化溝中部分好氧代謝去除的，氧化溝工藝在節(jié)約能耗、降低運行費用方面不具有優(yōu)勢，但運行成本已算較低。2．池深受到限制。適合于中小型污水處理廠，為節(jié)省投資或降低維護管理難度時，該工藝為首選。根據(jù)污水排放現(xiàn)狀與水質(zhì)現(xiàn)狀以及出水要求，采用生化處理最為經(jīng)濟。根據(jù)國內(nèi)外運行的大、中型污水處理廠的調(diào)查，要達到確定的治理目標，可以采用“SBR工藝”或“氧化溝”工藝。具體比較如下。 SBR工藝SBR工藝具有以下特點：(1) SBR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(diào)節(jié)池，因此要比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)省基建投資30%以上，而且布置緊湊，節(jié)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(xù)的，是典型的非穩(wěn)態(tài)過程，但在曝氣階段其底物和微生物濃度變化是連續(xù)的(盡管是處于完全混合狀態(tài)中)，隨時間的延續(xù)而逐漸降低。反應器內(nèi)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(xiàn)好氧、缺氧、厭氧的環(huán)境，并可以通過改變曝氣量、反應時間等方面來創(chuàng)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(huán)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(tài)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(zhì)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2005年規(guī)劃人口16萬人，2010年規(guī)劃人口為20萬人。污水處理廠的規(guī)模遠期為6萬m3/d，近期為2萬m3/d。近期規(guī)模較小的原因是該市污水收集系統(tǒng)很不完善。該市污水水質(zhì)：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(shù)如下：(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(chuàng)，60年代以來，這項技術在國外許多國家已經(jīng)被廣泛使用，工以及構造有了很大的發(fā)展和進步。隨著對該技術缺點（占地面積大）的克服和對其優(yōu)點（基建投資及運行費用相對較低，運行效果高且穩(wěn)定，維護管理簡單等）的逐步深入，目前已經(jīng)成為普遍采用的一項污水處理技術。氧化溝一般呈環(huán)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(tǒng)。(2) 運行穩(wěn)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(zhì)的沖擊負荷，對濃度較高的工業(yè)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(huán)稀釋水量大。(4) 污泥量少、性質(zhì)穩(wěn)定。由于氧化溝泥齡長。一般為20－30d，污泥在溝內(nèi)已好氧穩(wěn)定，所以污泥產(chǎn)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(chuàng)造好氧、缺氧環(huán)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(tǒng)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(tǒng)計表明在規(guī)模較小的情況下，氧化溝的基建投資比傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)省更多。浙江省東部某縣級市，2010年規(guī)劃人口為15萬人。該市污水水質(zhì)：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(xiàn)已建成2座，2010年再增加2座。氧化溝主要設計參數(shù)為：(kgMLSSd)；污泥泥齡≥15d；；。每池采用3臺表面曝氣機，每臺功率55kW，變頻調(diào)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(yōu)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(zhì)好，耐沖擊負荷，運行穩(wěn)定，并可脫氮除磷，適宜于在中小型污水處理廠中使用。根據(jù)畢業(yè)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(jù)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(tǒng)是氧化溝污水處理工藝的一種，具有優(yōu)于傳統(tǒng)氧化溝工藝的特殊優(yōu)點，具體如下：（1）垂直布置的反應池墻體，使該污水處理系統(tǒng)具有占地面積小的特點；（2）通過調(diào)節(jié)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(tǒng)的處理效率，具有顯著的工藝運行靈活性；（3）控制系統(tǒng)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(tǒng)的占地面積也較小，維護也較方便。ORBAL氧化溝出水水質(zhì)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(zhì)為BOD5＝0－15mg/l；SS＝10－20mg/l；NH4N＝1－3mg/l；P＜1mg/l。運行費用較傳統(tǒng)活性污泥法低30％－50％，基建費用較傳統(tǒng)活性污泥法低40％－60％。擬定工藝流程如下：鼓風機氧化溝沉砂池格柵污水提升泵集水井污水回流污泥泵砂水分離設備 泥砂外運二沉池剩余污泥泵濃縮池污泥提升泵污泥貯池接觸消毒池污泥脫水間泥餅外運 出水3 處理構筑物設計 水流量的計算 生活污水（Q1）Q1=(9010％＋14090％)3010－3= 工業(yè)廢水（Q2）Q2=10000m3/d＝1萬m3/d 平均日流量（Qd）Qd=+1=＝60000m3/d＝2500m3/h＝ 最大日流量（Qmax）Qmax=KzQd＝=＝ 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(xù)水處理系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定和優(yōu)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(shù)：設計流量:Q＝22002＝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＝Qt＝4400＝367m3為保證正常工作，則V=367＝440m3 設計為圓柱體形狀。2． 集水井圓口面積（A）A＝＝＝3． 圓口半徑（R）R＝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(tǒng)簡單，對于新建污水處理廠，工藝管線可以充分優(yōu)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(shù)：設計流量：Qmax=＝； 設計計算污水進入集水井后由提升泵提升到格柵，、－。污水經(jīng)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、、。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，轉速42r/min，功率55kW，占地（）m2。提升泵房占地面積：LB＝＝ 格柵 設計說明格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，以便減輕后續(xù)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）。設計參數(shù)：設計流量：Qmax=＝；柵前水深：h=；過柵流速：v=；柵條間隙：e=；格柵安裝角度：；柵條斷面類型：圓形截面。 設計計算1．柵條的間隙數(shù)（n） n=＝＝57條2．柵槽寬度（B）設計采用圓鋼為柵條，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，柵條組寬1000mm，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（）l1=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(shù)ξ=h1=Kh0=Kξsin=3sin60176。=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+++=++++＝ 格柵間占地面積：LB＝＝8. 每日柵渣量（W）對于柵條間隙e=，對于城市污水，每單位體積污水攔截污物為W1＝，則 W=m3/d，采用機械排渣。污物的排除采用機械裝置：，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(zhì)。以減輕機械、管道的磨損和減輕后續(xù)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(chǎn)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(zhì)升至水面形成浮渣，通過刮渣機除去。設計參數(shù)：設計流量:Qmax=＝；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=共設2組，每組分為2格，共4格，則每格有效容積（V1） V1＝（A） A= 取12m2（B） B＝（B1） B1 =（L） L＝ 取10m對于城市污水，采用曝氣沉砂工藝，產(chǎn)生砂量約為X1＝－，則每日沉砂產(chǎn)量Qs＝QmaxX1＝8400010－5＝（含水率P＝60％）假設貯砂時間為t＝，則存砂所需容積V＝Qst＝＝折算為含水率P＝85％的沉砂體積（V） V=＝每格曝氣沉砂池設砂斗2個，共8個砂斗，斗底平面尺寸為（）m2，則砂斗總容積（V） V＝8（22＋＋2）＝