城市污水处理厂工程设计

1.总论随着科学的发展、时代的进步、人口的迅猛增长，人类赖以生存和发展的环境受到污染，水资源短缺和水环境污染的程度日益加剧，使得城市污水的有效回收利用成为一项紧迫的任务。

水资源的污染及短缺是当今社会面临的一个重大问题。

据统计，2000年我国城市污水排放量已达332亿立方米，其中绝大部分水未经有效处理而排入江河湖海。

全国90％以上的城市水域受到不同程度的污染，近50％的重点城镇的集中饮用水源不符合标准。

我国北方城市大部分受到资源型缺水困扰，南方多水地区由于受到不同程度的污染，已经呈现缺水趋势。

因此，增加污水处理比例和将污水处理之后再回用是今后我国城市污水处理的趋势。

城市污水包括生活污水、工业废水和径流污水等，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。

城市污水处理工艺因地制宜采用多种形式，要根据城市污水的利用或排放去向同时考虑水体的自然净化以及污水在利用过程中的净化作用．确定废水的处理程度及相应的处理工艺。

处理后的污水，无论用于工业、农业或外排，均应符合国家规定标准。

城市污水处理分为三个级别，即一级处理(机械处理)、二级处理(生物处理)、三级处理(高级处理)。

一级处理主要采用格栅、沉砂池、沉淀池等构筑物，去除污水中不溶解的悬浮物等。

二级处理主要去除一级沉淀池出水中的胶体和溶解性有机物。

典型设备是生物曝气池(或生物滤池)和二次沉淀池。

三级处理主要去除二级出水中营养物(氮和磷)及其他难降解物质。

主要方法有絮凝、过滤、吸附、离子交换等物化法。

三级处理的目的是避免水体富营养化或回用水。

1.1设计任务和内容1.1.1工程设计的目的工程设计是环境工程专业重要的实践教学环节，教学时间为三周。

工程设计以城市污水处理厂工艺为主线，要求学生利用所学知识，在教师的指导下提出工艺设计方案，进行工艺设计计算，编制设计说明文件，绘制工艺条件图等系统训练。

1.1.2设计题目某城市污水处理厂工艺设计1.1.3设计要求（1）完成主要处理构筑物的设计布置；（2）工艺选择、设备选型、技术参数、性能、详细说明；（3）提交的成品：设计说明书、单元设备工艺条件图、污水处理厂平面布置图。

1.1.4设计内容（1）进行一般水处理构筑物的工艺设计计算；（2）编制设计说明文件；（3）设计图纸：污水处理厂平面图，绘制单元设备工艺条件图。

1.1.4设计任务设计进、出水水质及排放标准项目CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）NH3-N(mg/L)进水水质CODcr=430mg/L BOD5=220mg/L SS=260mg/L NH3-N=16mg/L出水水质CODcr <70mg/L BOD5<20mg/L SS<30mg/L NH3-N<5mg/L1.2基本资料（1）污水水量与水质:污水处理水量：10万3m污水水质：CODcr=430mg/L BOD5=220mg/L SS=260mg/L NH3-N=16mg/L （2）处理要求:污水经过二级处理后应符合以下具体要求：CODcr <70mg/L BOD5<20mg/L SS<30mg/L NH3-N<5mg/L（3）处理工艺流程污水处理具体流程如下：污水→格栅→污水泵房→沉砂池→初沉池→曝气池（污泥回收）→二沉池→出水（4）厂区地形污水厂址区域海拔标高在64—66m之间，平均地面标高为64.5m。

平均地面坡度0.3%0—0.5%，地形西北高、东南低。

厂区面积为东西厂380m，南北长280m。

2．污水处理工艺流程及构筑物说明2.1污水处理工艺流程处理工艺具体流程如下：污水→粗格栅→污水泵房→细格栅→沉砂池→初沉池→氧化沟→出水2.2主要构筑物说明2.2.1格栅格栅是一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成,倾斜安装在进水的渠道,或进水泵站集水井的进口处,以拦截污水中较大的悬浮物及杂质,以保证后续处理构筑物或设备的正常工作. 按格栅栅条间距的大小不同,格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。

按格栅的清渣方法，有人工格栅和机械格栅两种。

格栅设备一般用于污水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。

当拦截的栅渣量大于0.2m3/d时，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于0.2m3/d时，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。

本设计采用机械格栅。

本设计格栅为平面型，倾斜安装机械格栅。

格栅过栅流速不宜小于0.6m/s，不宜大于1.5m/s。

栅前水深应与入厂污水管规格相适应。

2.2.2沉砂池沉砂池一般是设在污水处理厂生化构筑物之前的泥水分离的设施。

分离的沉淀物质多为颗粒较大的砂子，沉淀物质比重较大，无机成分高，含水量低。

污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。

污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。

最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。

本设计选用平流式沉砂池，两座并行运行，水力停留时间宜选50s，沉砂量可选0.05-0.1L/m3，贮砂时间为两天，连续排砂。

2.2.3初沉池沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。

在生化之前的称为初沉池，沉淀的污泥无机称为较多，污泥含水率相对于二沉池污泥低些。

辐流式，表面负荷为q＝2.0—3.0 m3/（m2·h），沉淀时间为1.5—2h，SS去除率50-60％。

2.2.4曝气池利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。

池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。

曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。

池体一般用钢筋混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。

曝气方法主要有鼓风曝气和机械曝气。

本设计采用鼓风曝气，污泥负荷为0.3kg BOD5/kgMLVSS·d，SVI值选120-150ml/g，污泥浓度不宜大于3500mg/L。

2.2.5曝气池利用卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟的说明氧化沟（Oxidation Ditch）是本世纪50年代由荷兰工程师发明的一种新型活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此被称为“氧化沟”。

实际上它是活性污泥法的一种变型，因为废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动，有人称其为“循环曝气池”、“无终端的曝气系统”。

自1954年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来，氧化沟在欧洲、北美、南非及澳大利亚得到了迅速的推广应用。

至1985年，美国已建有553座氧化沟污水处理厂，荷兰216座，西德226座，丹麦300座。

其工艺和构造也有了很大的发展和进步，处理能力不断提高，至今已有规模达65万m3／d的大型氧化沟处理厂；处理范围不断扩大，不仅能处理生活污水，也能处理工业废水、城市废水，而且在脱氮除磷方面表现了极好的性能。

我国近年来在氧化沟技术的研究及推广应用方面有了很迅速的发展。

尤其在城市污水处理厂中获得应有的推广。

（1）氧化沟的技术特征氧化沟污水处理技术能在近五十年来取得迅速的发展，主要是由于它出水水质好，运行稳定，管理方便，并具有区别于传统活性污泥法的一系列技术特征，现概括如下：1．采用的技术参数：氧化沟常用的技术参数如下：有机物容积负荷0.2～0.4 kgBOD5／m3·d有机物污泥负荷0.05～0.15 kgBOD5／kgVSS·d水力停留时间10～24hr污泥龄10～30day活性污泥浓度2000～6000 mg/L出水水质BOD5 10～15mg/LSS 10～20mg／LNH3-N 1～3mg／L氧化沟所采用的有机物负荷和水力停留时间与延时曝气法接近，但所取得的出水水质较好。

当然，氧化沟也可采用不同于上列的技术参数。

如采用较高的有机物负荷、较短的水力停留时间，使其运行的特征接近于高负荷活性污泥法或其他类型的活性污泥法。

2．采用的处理流程：以氧化沟处理城市污水时，可不设初次沉淀池，悬浮状有机物可在氧化沟中得到好氧稳定，这比设初沉池及污泥稳定池要经济。

由于氧化沟所采用的污泥龄很长，其剩余污泥量少于一般活性污泥法，而且已经得到好氧稳定，不需再经污泥消化处理。

为防止无机沉渣在氧化沟中积累，原污水应先经格栅及沉砂池预处理。

一般，氧化构污水厂的处理流程如图1-1所示：2.2.6氧化沟的优缺点分析氧化沟优点：一体化氧化沟除一般氧化沟所具有的优点外，还有以下独特的优点：①工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池；②污泥自动回流，投资少、能耗低、占地少、管理简便；③造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少；④固液分离效果比一般二次沉淀池高，使系统在较大的流量浓度范围内稳定运行。

氧化沟缺点：尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。

但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。

1.污泥膨胀问题当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。

微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。

针对污泥膨胀的起因，可采取不同对策：由缺氧、水温高造成的，可加大曝气量或降低进水量以减轻负荷，或适当降低MLSS（控制污泥回流量），使需氧量减少；如污泥负荷过高，可提高MLSS，以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间；可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡（BOD5：N：P=100：5：1）；pH值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%~0.6%投加），能抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀。

2.泡沫问题由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。

用表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0.5~1.5mg/L。

通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，也能有效控制泡沫产生。

当废水中含表面活性物质较多时，易预先用泡沫分离法或其他方法去除。

另外也可考虑增设一套除油装置。

但最重要的是要加强水源管理，减少含油过高废水及其它有毒废水的进入3.污泥上浮问题当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。