改良型Carrousel氧化沟基本工艺计算说明指导书.doc

摘要本设计为灌南县田楼镇污水处理工艺设计，分两期建设，处理规模为近期m3/d，远期4000m3/d。进水水质为：BOD5=100mg/L，CODcr=280mg/L，SS=120mg/L，NH3-N=30mg/L，TP=3mg/L。出水水质要求达成城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-）一级A排放标准，即：BOD510mg/L，CODcr50mg/L，SS10mg/L，NH3-N5mg/L，TP0.5mg/L。经过对中国外不一样污水处理工艺比较和分析，结合本工程具体情况，最终选择改良型氧化沟工艺作为本工程处理工艺。该工艺是在Carrousel 型氧化沟前设置一个厌氧区，污水经厌氧、缺氧、好氧交替运行，含有同时去除有机物、脱氮、除磷效果。该工艺不仅含有A2O特征，同时保留氧化沟独特水流特征，有利于活性污泥生物凝聚作用，且不需要设置初沉池和污泥消化池，节省投资。污水处理工艺步骤为：进水粗格栅调整池（污水提升泵）细格栅旋流沉砂池改良型氧化沟竖流式二沉池接触消毒池巴氏计量槽出水污泥处理工艺步骤为：污泥泵房幅流式浓缩池贮泥池板框脱水机泥饼外运。关键词：城市污水；改良氧化沟；脱氮除磷；污泥处理AbstractThe project is a design of Tianlou Town sewege treatment plant in Guannan County, construction of two phases.The recent design scale is m3/d and the long-term scale is 4000m3/d.The influent quality is shown as follow: BOD5=100mg/L, CODcr =280mg/L,SS=120mg/L,NH3-N=30mg/L,TP=3mg/L.The effluent water quality requires to reach the level of A discharge standards in emission standard of Urban sewage treatment plant (GB18918-),in which BOD510mg/L, CODcr 50mg/L,SS10mg/L,NH3-N5mg/L,TP0.5mg/L. By comparing and analyzing different wastewater treatment processes at home and abroad, combining with the specific circumstances of this project, an improved oxidation ditch process is chosen as the final process of this project. This process set up an anaerobic zone in front of the Carrousel oxidation ditch and the organic matter, nitrogen and phosphorus are removed with the wastewater flowing through anaerobic, anoxic and aerobic zone alternatively. The process not only has the characteristics of A2O, but also the unique water features of the oxidation ditch, which is benefitial to the biological coagulation of activated sludge.In addition, the process do not need to set up the early pond and the sludge digestion tank,thus it can save investment.Sewage treatment process is: inflowcoarse screenwater regulating pool (sewage lift pump)fine rackvortex-type grit chamberimproved oxidation ditch the secondary sedimentation tankdisinfection tankBa Shi metering tank effluent.Sludge treatment process is: sludge pumping roomsludge thickener sludge storage tankplant and frame filter presstransport of mud cake.Key Words:municipal sewage; improved oxidation ditch;nitrogen and phosphorus removal;sludge treatment 第一章 总论1.1工程内容本工程为灌南县田楼镇污水处理厂设计，建设规模分两期建设，为一期工程，-2025年间依据镇区发展具体情况进行二期工程。一期工程同时结合现实状况和远期发展衔接，远期工程建设以预留建设用地考虑。出水水质要求达成城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-）一级A排放标准。污水处理厂设计进出水质以下： 项目CODcrBOD5SSNH3-NTP进水水质280100120303出水水质 50 10 10 5（8）0.5去除率% 82.1 90.091.7 83.3 83.3 1.2项目概况1、城镇概况GN县地处黄海之滨，属暖温湿性季风气候，日照充足。大气空气质量为国家二级标准，达成良好要求。全县雨量充沛，拥有15条大河，平均年份水资源总量在65亿立方米左右。人工畜牧类、野生两栖类、爬行类、鸟类、鱼类等动物繁盛，人工植物、野生植物品种繁盛。田楼镇在GN县东北部，东和五队乡毗邻，西和长茂镇接壤，南和响水县双港乡隔河相望，北依新沂河，地处204国道东5公里，连盐高速从境内经过。乡域面积52平方公里，耕地面积2725公顷，辖12个行政村，120个村民小组，8440个农户，3.46万人口。2、区域自然条件（1）地形、地貌GN县属黄泛平原区，在富饶苏北平原北部关键地带。全县地势平坦，县境内无山岗、丘陵，坡降为一万五千分之一至两万分之一，属平原缓坡地带。地势南高北低，西高东低，海拔通常在3-5米，灌河口周围只有1.7米，地形西宽东窄，似镶嵌在黄海之滨一把金钥匙。（2）气候GN县在北温带南缘，是温暖带向亚热带过渡地域，属暖湿性季风气候。全县气候资源较为丰富，光照充足，属高光照区。历年平均气温13.8，年际最大差值2.1。境内雨量充沛，历年来境内平均降水量949.9毫米，平均降水量最高月份是7月，为240毫米，平均降水量最少月份是12月，为15.1毫米。全境地处季风区，年平均风速为3.3米/秒。春季以东北风东南东风为主；夏季以东南风和南南东风为主；秋季以北东风、东北东风为主；冬季以北北东风北东风为主。（3）水文GN境内年均蒸发量最高月份是5月，总量平均是188.3毫米，蒸发量最少月份是1月，总量平均是45.4毫米，干旱指数为1.6，属半湿润区。年均相对湿度为75%，最高年份为79%，最低年份为71%。3、排水现实状况及计划现在各镇区排水体制不健全，排水设施建设滞后。现有排水设施多为雨、污合流就近排入水体，对环境造成较为严重污染。各镇区污水均散排至镇区周围河流，各河流最终汇入黄海，对黄海水质造成了比较严重污染。1.3拟采取研究手段(1)经过查阅相关资料，了解污水处理现实状况及方法。(2)依据污水处理厂实际情况和设计要求，选择适宜污水处理方法，即采取生物方法进行处理。(3)依据所选污水处理方法，确定适宜处理工艺。(4)查阅工艺设计中构筑物参数选择和计算方法，依据污水实际情况，完成构筑物设计。(5)得出污水处理工艺及污水处理厂总设计方案。绘制出关键构筑物CAD图纸及步骤图，并核实工程造价及运行费用，对其进行技术校核和经济效益评定。1.4 关键设计依据1）室外排水设计规范 (GB50014-)-2）给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程 (CECS138:)3）室外给水排水和热力工程抗震设计规范 (GB50032-)4）地面水环境质量标准 (GB 3838-)5）城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB 18918-)6）污水综合排放标准 (GB 8978-1996)7）城镇污水处理厂隶属建筑和隶属设备标准 (CJJ31-1989)1.5毕业设计进程安排起讫日期设计（论文）各阶段工作内容备注3.2-3.8查找搜集文件资料1周3.9-3.23撰写文件综述和英文翻译2周3.24-3.31分析资料、设计方案论证1周4.1-4.22处理构筑物设计计算3周4.23-5.15设计图纸绘制3周5.15-6.1校核和文件整理2周6.1-6.7毕业设计答辩准备1周 第二章 工艺设计2.1工艺方案比选本工程生活污水及工业污水均经过污水搜集系统送至污水处理厂进行处理，排污企业必需根据污水综合排放标准三级排放标准要求排放污水。污水厂出水水质按GB 18918一级A排放标准实施，对脱氮除磷有要求，故选择二级强化处理，可供选择工艺有氧化沟工艺，SBR工艺，CASS工艺，A2/O工艺等。（1）氧化沟在中国外中小型城市应用广泛，改良型Carrousel 氧化沟污水处理效果显著，BOD去除率达95%99%，COD去除率达95%，脱氮90%以上，除磷效率50%左右，适量投加铁盐，则除磷效率可达95%。同时氧化沟工艺步骤简单，构筑物少，可不设初沉池，运行管理方便。另外污泥量少，污泥性质稳定，不需要另设污泥消化硝化池。但占地面积较大，因为采取机械曝气，动力效率低，能耗也较大。（2）SBR工艺沉降性能好，有机物去除率90%以上，氨氮去除率75%-80%，除磷率可达90%以上，不需要污泥回流，工艺简单。但不能达成连续进水、连续出水要求，对于多个SBR反应器，其进水和出水阀门自动切换频繁，设备闲置率较高。CASS工艺是SBR工艺变形工艺，关键特点是反应器前端设置生物选择器，并可实现连续进水，增强了系统运行稳定性。（3）A/A/O工艺在中国大中型城市应用广泛，总水力停留时间少于其它同类工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下不易发生污泥膨胀。但脱氮除磷效果有限，总氮去除率在80%-85%左右，总磷去除率在85%左右，而且极难同时取得好脱氮除磷效果。另外构筑物较多，基建费用大，适用处理水量大污水厂。本工程处理水量小，对除磷效果要求高，结合中国小城镇污水处理厂应用现实状况和当地经济等实际情况，推荐采取改良型Carrousel 氧化沟工艺，关键考虑以下多个方面：改良型Carrousel 氧化沟由厌氧区和Carrousel 氧化沟反应器系统组成，一定程度上有利于难降解有机物去除，同时耐冲击负荷能力强；保留了前置反硝化一切优点，可实现硝化液高回流比，达成较高程度总去除率。厌氧区设计能够确保释磷充足，为磷去除发明条件；氧化沟缺点关键变现在占地和能耗，但本工程处理水量小，建设规模不大。厌氧池能够降解部分有机物，降低好氧氧化沟需氧量，从而有效降低了曝气设备能耗，降低生产过程运行成本；氧化沟工艺步骤简单，能够省去首次沉淀池和污泥消化池，运行管理方便2.2工艺步骤本设计拟采取工艺步骤以下： 2.3出水水质分析各关键污水处理构筑物去除率以下：序号名称项目CODcrBOD5SSNH3-NTPmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L1格栅进水280100120303出水280100108303去除率10%2沉砂池进水280100108303出水28010097.2303去除率10%3改良氧化沟进水28010097.2303出水28514.584.51.5去除率90%95%85%85%50%4二沉池进水28514.584.51.5出水26.64.752.9164.51.5去除率5%5%80% 污水经过处理后，BOD5、CODcr、SS、NH3-N均达成一级A标准，TP含量为1.5mg/L，结合化学药剂除磷，使出水TP达成排放标准。 现在荆门夏家湾污水处理厂、南昌象湖污水处理厂、内蒙古包头污水处理厂及咸宁温泉污水处理厂等均采取Carrousel 型氧化沟，已显示出良好实用特征，出水能够达成国家GB 18918一级A排放标准。 第三章 污水处理系统设计3.1原水水量计算 1）生活污水量镇区计划人口为1.74万人，2025年为2.11万人，依据室外给水设计规范（GB50013-）并结合田楼镇综合发展情况及污水实际搜集情况，确定田楼镇综合生活用水量（平均日）为110 L/capd，远期为140 L/capd，同时考虑到污水搜集管网工程完善程度、供水普及率实际情况等，污水排放系数确定为为0.80，2025年为0.90； 生活污水量：；2025年生活污水量：2）工业污水量、2025年计划工业用地面积分别为10公顷、30公顷，工业用地用水指标近、远期均取40m/（公顷天），估计污水处理计算特征年、2025年工业用水量，其排污系数为0.80。工业污水量：2025年工业污水量：3）平均日污水量 总污水量： 总污水量：拟建污水处理厂、2025年处理规模分别设计为m3/d和4000m3/d，建设规模分两期建设，为一期工程，-2025年间依据镇区发展具体情况进行二期工程，则污水处理厂一期工程建设规模为Qad= m3/d。4）最高日平均时流量在缺乏实际用水资料情况下，日改变系数宜采取1.11.5，本设计取Kd=1.5。则 最高日流量Qd=QadKd=1.5=3000m3/d最高日平均时流量Qah=3000/24=125m3/h5）最高日最大时流量总改变系数Kz=1.93，则最高日最高时流量Qmax=QadKz=1.93=3860m3/d=0.045m3/s。 3.2 粗格栅格栅由一组或数组平行金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井进水口处或污水处理厂前端，用以截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，以确保后续构筑物和水泵正常运行。进水粗格栅为污水处理厂第一道预处理设施，格栅设计关键参数是确定栅条间隙宽度，栅条间隙宽度和处理规模、污水性质及后续处理设备选择相关。格栅条断面形状有圆形、矩形、方形或其它流线型，现在多采取断面形式为矩形栅条。本设计采取回转式机械格栅。3.2.1 设计参数栅条宽度S=10mm 栅条间距b=20mm过栅流速v2=0.65m/s 格栅安装倾角=650 栅前水深 h=0.35m 栅渣量3.2.2 粗格栅设计计算 格栅计算草图（1）栅槽宽度 栅条间隙数n已知该污水厂最大设计污水流量Qmax=0.045m3/s，栅前水深h=0.35m，过栅流速v=0.65m/s，栅条间隙宽度b=20mm，格栅倾角=650。n=9.4，设计取n=10；实际过栅流速v=0.61m/s在0.61.0m/s之间，满足要求。 格栅槽总宽度B 栅槽宽度通常比格栅宽0.20.3m，取0.3m；则栅槽宽度 B=S(n-1)+bn+0.3=0.019+0.0210+0.3=0.59m，取B=0.6m（2）经过格栅水头损失h1 h2=h0k h0= =式中 h2:设计水头损失，m h0：计算水头损失，m g：重力加速度，m/s2 k：系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，通常采取3； ：阻力系数，和格栅断面形状相关，本设计栅条断面形状为锐边矩形断面，=2.42，代入数据得 h2=h0 k= =2.423 =0.05m，设计取0.1m（3）每日栅渣量W（m3/d） W= =0.2 m3/d 采取机械清渣。 （4）机械格栅选型 采取GSHZ型回转式机械格栅，具体参数以下： 设备型号 设备宽度W0(mm) 设备总宽W1(mm) 有效栅宽W2(mm) 栅渠宽度W3(mm) 有效栅隙(mm) 渠深H1(mm) 排渣高度H2(mm) GSHZ 500 850 340 600 20 2950 800 （5）栅后槽总高度H（m） 设栅前超高h1=2.60m H=h+h1+h2=0.35+2.60+0.1=3.05m （6）栅槽总长度L（m） 进水渠道渐宽部分长度L1 设进水渠宽B1=0.3m，渐宽部分展开角度，此时进水渠道内流速为v= =0.43m/s，在0.40.9m/s之间则L1=0.4m 栅槽和出水渠道连接处渐窄部分长度L2 L2=0.2mL=L1+L2+0.5+1.0+ H1=h+h1=0.35+4.05=4.4m式中，H1为栅前渠道深，m 格栅槽总长度L：L=L1+L2+0.5+1.0+ H1=h+h1=0.35+2.60=2.95m式中，H1为栅前渠道深，m则栅槽总长度L=0.4+0.2+0.5+1.0+ =3.85m 3.3调整池3.3.1设计参数（1）水力停留时间T=4h（2）设计流量Q=3000m3/d=0.035m3/s3.3.2设计计算（1）调整池容积V V=QT=0.03543600=504m3（2）调整池尺寸设计有效水深h=2m则池子面积：A=V/h=504/2=252m2调整池采取方形池，池长L：池宽B=1：1，则L=B=15.87 m，取16m。则池子总尺寸为LBH=16m16m4.2m。在池底设积水坑，水池底以i=0.01坡度坡向集水坑。（3）潜污泵潜污泵设计流量按最高日最高时流量计算确定，设计扬程应依据设计流量时调整池水位和沉砂池水位差和水泵管路系统水头损失和安全水头确定。水泵宜选择同一型号，台数不应少于2台，不宜大于8台；当工作泵台数小于4台时，备用泵宜为1台。水泵吸水管设计流速宜为0.71.5m/s，出水管流速宜为0.82.5m/s。调整池集水坑内设2台潜污泵，一用一备，水泵流量Q=3860m3/d=160.8m3/h，调整池水面标高为-2.75m，细格栅栅前水位3.07m，水头损失为0.18m，则潜污泵扬程H=2.75+3.07+0.18=6m。选择QW型潜污泵，具体参数以下：型 号 流量 () 扬程 (m) 转速 () 功率 () 效率 () 150QW140-7-5.5 140 7 1440 5.5 79.1 （4）搅拌机 为预防污水中悬浮物沉积和使水质均匀，采取潜水搅拌机进行搅拌。 依据调整池有效容积，搅拌功率通常按1m3污水48W选配搅拌设备。本设计取6W，则调整池潜水搅拌机总功率为5046=3024W选择2台潜水搅拌机，单台设备功率为1.5KW。设备具体参数以下：型号 功率 电流 叶轮直径 叶轮转速 重量 KW A mm r/min Kg QJB1.5/6-260/3-980 1.5 4 260 980 65 校核：每立方米污水所配功率W= =5.95w，满足要求。将2台潜水搅拌机分别安装在进水端和进水端对角线方向。 3.4细格栅3.4.1 设计参数栅条宽度S=10mm 栅条间距b=10mm过栅流速v2=0.65m/s 格栅安装倾角=650 栅前水深 h=0.35m 栅渣量3.4.2 细格栅设计计算（1）栅槽宽度 栅条间隙数n已知该污水厂最大设计污水流量Qmax=0.045m3/s，栅前水深h=0.35m，过栅流速v=0.65m/s，栅条间隙宽度b=10mm，格栅倾角=650。n=18.820（个）实际过栅流速v=0.61m/s在0.61.0m/s之间，满足要求。 格栅槽总宽度B 栅槽宽度通常比格栅宽0.20.3m，取0.3m；则栅槽宽度 B=S(n-1)+bn+0.3=0.0119+0.0120+0.3=0.69m，取B=0.7m（2）经过格栅水头损失h2 h2=h0k h0= =式中 h2:设计水头损失，m h0：计算水头损失，m g：重力加速度，m/s2 k：系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，通常采取3； ：阻力系数，和格栅断面形状相关，本设计栅条断面形状为锐边矩形断面，=2.42，代入数据得 h2=h0 k= =2.423 =0.12m（3）每日栅渣量W（m3/d） W=采取机械清渣，机械格栅设一台。（4）格栅选型采取GSHZ型回转式机械格栅，具体参数以下：设备型号 设备宽度W0(mm) 设备总宽W1(mm) 有效栅宽W2(mm) 栅渠宽度W3(mm) 有效栅隙(mm) 渠深H1(mm) 排渣高度H2(mm) GSHZ 600 950 440 700 10 850 500 （5）栅后槽总高度H（m）设槽前渠道超高h1=0.5m，则H=h+h1+h2=0.35+0.5+0.12=0.97，取H=1.0m（6）栅槽总长度L（m） 进水渠道渐宽部分长度L1设进水渠宽B1=0.3m，渐宽部分展开角度，此时进水渠道内流速为v=0.43m/s，在0.40.9m/s之间，满足要求。则L1= =0.55m 栅槽和出水渠道连接处渐窄部分长度L2 L2=0.27mL=L1+L2+0.5+1.0+ H1=h+h1=0.35+0.5=0.85m式中，H1为栅前渠道深，m 则栅槽总长度L=0.55+0.27+0.5+1.0+ =3.52m 3.5沉砂池3.5.1 沉砂池选型沉砂池关键去除较大无机颗粒，按池型能够分为平流式、竖流式、旋流式和曝气沉砂池。（1）平流式沉砂池是常见形式，污水在池内沿水平方向流动。优点：结构简单、截留无机颗粒效果很好，耐冲击负荷能力强，适应温度改变。缺点：占地面积大，配水不均匀，易出现短流和偏流。（2）竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒借重力沉于池底。优点：占地少，排泥方便，运行管理方便。缺点:池深大，施工困难，造价高，对耐冲击负荷和温度改变适应能力较差。（3）旋流式沉砂池是利用机械力控制流态和流速，加速砂粒沉淀，有机物则被留在水中。优点：占地面积小，能够经过调整转速使沉砂效果最好。缺点：气提或泵提排砂，增加设备投资和运行费用。缺点：增加曝气装置而费用增多，对生物除磷有影响。（4）曝气沉砂池是在池一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生和主流垂直横向恒速环流。优点：经过调整曝气量，能够控制污水旋流速度，使沉砂效率较稳定，受流量改变影响较小。同时还起到预曝气作用。3.5.2 平流式沉砂池设计（一）设计依据1.最大流速为0