日處理8300立方米的某工業(yè)園區(qū)污水處理主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算過程案例目錄TOC\o"1-3"\h\u18262第1章引言 2142971.1項(xiàng)目背景 283931.2設(shè)計(jì)依據(jù) 3218241.3設(shè)計(jì)原則 3199541.4污水處理廠入水水質(zhì)特點(diǎn) 313767第3章設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 430672.1設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)水量 456262.1.1設(shè)計(jì)進(jìn)水水量 4289562.1.2設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì) 4224072.2設(shè)計(jì)出水水質(zhì)水量 4213112.2.1設(shè)計(jì)出水水量 4204502.2.2設(shè)計(jì)出水水質(zhì) 4216432.3污水處理廠入水水質(zhì)特點(diǎn)分析 514598第4章工藝比選說明 5198713.1污水處理工藝比選 5157203.1.1國內(nèi)外主流污水處理工藝-活性污泥法 5190073.1.2國內(nèi)外主流污水處理工藝-生物膜法 682763.1.2主體處理工藝比較 7134983.1.3工藝流程圖 8200363.1.4污水處理工藝說明 828003第5章主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算 9156114.1格柵 9140214.2沉砂池 103584.3初沉池 12257204.4好氧反應(yīng)池 13290724.5缺氧反應(yīng)池 15270884.6厭氧反應(yīng)池 1669564.9二沉池 1637604.10消毒接觸池 17234314.11計(jì)量設(shè)施 18引言1.1項(xiàng)目背景生活污水中含有N、P、S、致病細(xì)菌等，是水體的主要污染源之一。其中致病微生物的數(shù)量較多，繁殖速度快并且容易產(chǎn)生抗性很難被消滅。此類致病微生物會(huì)經(jīng)過多種途徑進(jìn)入人體，在體內(nèi)生存，引起人體疾病。此外水體有機(jī)物污染也是水體主要的污染物，這類污染物的特點(diǎn)是這些物質(zhì)進(jìn)入水體后，被微生物轉(zhuǎn)化為H2O、CO2等無機(jī)物質(zhì)。有機(jī)污染物在被分解的過程中需要消耗水中的O。在缺氧條件下污染物被微生物的分解作用分解，并在此過程中造成水質(zhì)的惡化。故污水需要經(jīng)過適當(dāng)?shù)奶幚聿拍軌蚺欧诺江h(huán)境水體中，否則將對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)水環(huán)境等造成嚴(yán)重的損害。目前國內(nèi)外的生活污水處理工藝較為成熟，但在應(yīng)用方面仍需要因地制宜，根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩項(xiàng)l件，氣候、人口、經(jīng)濟(jì)等因素，設(shè)計(jì)與之相符合的方案以滿足當(dāng)?shù)氐奈鬯幚硇枨?。該?xiàng)目設(shè)定為廣東某地某工業(yè)園區(qū)污水處理廠工程設(shè)計(jì)，以滿足工業(yè)園區(qū)生產(chǎn)生活污水處理后排放達(dá)到相關(guān)要求。1.1.1地形地貌污水處理廠所在市地地勢(shì)南高北低，附近的排放水域?yàn)槟柦?.1.2氣候氣象污水處理廠所在市地處北緯21°28′45″—22°41′02″，春秋冬季較為溫暖，夏季較為炎熱。降雨量充足，全年的降雨主要集中在夏秋兩季。1.1.3地質(zhì)地勢(shì)園區(qū)內(nèi)絕大部分都是未征用的山坡地，山地平均高程為海拔60米，地勢(shì)為中間高南北兩頭低1.2設(shè)計(jì)依據(jù)1.廣東省《水污染物排放限值》DB44-26-20012.《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918-20023.《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》CJ-343-20104.《建筑給水排水制圖標(biāo)準(zhǔn)》GB/T50106-20105.《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50014-20066.《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》GB8978-19967.《城鎮(zhèn)污水處理廠污水污泥排放標(biāo)準(zhǔn)》CJ3025-938.《泵站設(shè)計(jì)規(guī)范》GB/T50265-971.3設(shè)計(jì)原則出水穩(wěn)定、運(yùn)行可靠、運(yùn)行與維護(hù)成本低的處理工藝；在設(shè)計(jì)中考慮二次污染問題盡量采用二次污染少、運(yùn)行噪音低的設(shè)備設(shè)施；運(yùn)行維護(hù)管理方便、技術(shù)要求簡(jiǎn)單，能夠長(zhǎng)期使用；選擇各個(gè)設(shè)備時(shí)充分考慮經(jīng)濟(jì)性，提高使用效率。1.4污水處理廠入水水質(zhì)特點(diǎn)廣東某地工業(yè)園區(qū)污水處理廠工程設(shè)計(jì)，主要處理該工業(yè)園區(qū)居民的生活污水與部分工業(yè)廢水。N、P含量較高由于污水主要來源于工業(yè)園區(qū)居民生活污水，水中含N、P成分較高。污水中TN、TP分別維持在3.5mg/L與4.0mg/L，故選擇工藝時(shí)應(yīng)考慮能同時(shí)脫氮除磷的工藝，以滿足相關(guān)污水排放要求。CODcr與BOD5含量較高入廠污水中含CODcr與BOD5分別為260mg/L與150mg/L?？缮院梦鬯蠦OD5/CODcr(可生化性)≈

0.58>0.5，故可生化性好污水量較小廣東某市某工業(yè)園區(qū)人口約為2.15萬人，人均污水排放量為0.39（噸/人·日），即一期廣東某地污水排放量為2.15萬×0.39=8385（噸/日），污水的類型以生活污水為主，且含有部分工業(yè)污水。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2.1設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)水量2.1.1設(shè)計(jì)進(jìn)水水量根據(jù)工業(yè)園區(qū)污水排放情況，污水處理廠按照8300m3/d進(jìn)水量進(jìn)行設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)系統(tǒng)運(yùn)行較靈活，在小水量運(yùn)行時(shí)節(jié)能，同時(shí)可滿足檢修不停產(chǎn)的要求。2.1.2設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)廣東某地某工業(yè)園區(qū)入水水質(zhì)見表2.1。表2-1污水廠設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)表項(xiàng)目pHSSCODcrBOD5NH3-NTNTP水質(zhì)6~923026015030354.0注：上表中單位除pH外，其他均為（mg/L）2.2設(shè)計(jì)出水水質(zhì)水量2.2.1設(shè)計(jì)出水水量系統(tǒng)出水水量：8300m3/d2.2.2設(shè)計(jì)出水水質(zhì)該廠出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參照廣東省《水污染物排放限值》（DB44-26-2001）第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，并且取兩者中更嚴(yán)格部分執(zhí)行。相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)見表2-2，2-3。表2-2國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）一級(jí)B標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目pHSSCODcrBOD5NH3-NTNTPPO43-水質(zhì)6~92060208201.00.5注：上表中單位除pH外，其他均為（mg/L）表2-3廣東省《水污染物排放限值》（DB44-26-2001）第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目pHSSCODcrBOD5NH3-NTNTPPO43-水質(zhì)6~920402010201.00.5經(jīng)過對(duì)比，最終所取排放標(biāo)準(zhǔn)見表4-2。表2-4污水處理廠設(shè)計(jì)出水水質(zhì)表項(xiàng)目pHSSCODcrBOD5NH3-NTNTPPO43-水質(zhì)6~92040208201.00.5注：表2-3、2-4單位同表2-22.3污水處理廠入水水質(zhì)特點(diǎn)分析1.非溶解性物質(zhì)的影響污水中含有SS等。這些物質(zhì)進(jìn)入生物處理系統(tǒng)后，會(huì)影響生物污泥的傳質(zhì)效率，并增加處理負(fù)荷。因此，在進(jìn)行生物處理前，往往需要去除這些物質(zhì)，以免影響生物污泥的處理效果。2.同時(shí)脫氮除磷城鎮(zhèn)生活污水中富含N、P，在處理中不僅需要去除COD與BOD還需要同時(shí)進(jìn)行脫氮除磷。工藝比選說明3.1污水處理工藝比選根據(jù)上述章節(jié)對(duì)入水污水特點(diǎn)的分析，對(duì)此項(xiàng)目的處理工藝進(jìn)行選擇確定。目前主流的城市污水處理工藝有活性污泥法和生物膜法。其中活性污泥法包括SBR法（序批式活性污泥法）、A2/O工藝（厭氧-缺氧-好氧工藝）、倒置A2/O工藝（缺氧-厭氧-好氧工藝）、UTC（開普敦大學(xué)改良法）工藝等；生物膜法包括生物濾池、曝氣生物濾池和生物流化床法等。近年來，隨著活性污泥法在污水處理特別是城鎮(zhèn)污水處理的工業(yè)化應(yīng)用推廣，為城市污水的處理找到了一條有效的途徑。處理包括初沉池和主體工藝兩部分[16]。3.1.1國內(nèi)外主流污水處理工藝-活性污泥法國內(nèi)外主流活性污泥法特點(diǎn)比較見表3-1。表3-1活性污泥法工藝特點(diǎn)表工藝名稱工藝特點(diǎn)SBR法可以單池運(yùn)行，占地面積較小，能有效降低廠區(qū)占用面積。但同時(shí)脫N除P的操作較為復(fù)雜，設(shè)計(jì)過程復(fù)雜，維護(hù)成本較高，且對(duì)自動(dòng)化控制依賴程度較高，出水不連續(xù)。A2/O法可同時(shí)脫N除P；反硝化過程可以將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為N2并去除有機(jī)物；回流污泥中含有的硝酸鹽如果進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)區(qū)，將會(huì)對(duì)除P效果產(chǎn)生負(fù)面影響。倒置A2/O法倒置A2/O工藝由缺氧-厭氧-好氧段組成，與A2/O工藝不同之處在于，倒置A2/O工藝將缺氧與厭氧段交換，這樣回流的活性污泥中的硝酸鹽先經(jīng)過缺氧池的處理再進(jìn)入?yún)捬醭兀鼙苊饣亓魑勰嘀械南跛猁}對(duì)厭氧池中聚磷菌的影響，提高除磷效率。UTC工藝相比于A2/O工藝，UTC工藝多了一套混合液回流系統(tǒng)，其基本思想是減少回流污泥中的硝酸鹽對(duì)厭氧區(qū)聚磷菌的影響[6]。UTC工藝降低了NO3-的含量，提高了除P效率；建設(shè)成本較高。3.1.2國內(nèi)外主流污水處理工藝-生物膜法生物膜法為一種生物處理方法。目前主流的生物膜法特點(diǎn)比較見表3-2。表3-2生物膜法工藝特點(diǎn)表工藝名稱工藝特點(diǎn)生物轉(zhuǎn)盤法不會(huì)發(fā)生堵塞，污水處理效果好，系統(tǒng)所需的能耗較低，運(yùn)營維護(hù)成本低。但是所需的建設(shè)用地占地面積較大，且由于是開放式設(shè)施，會(huì)產(chǎn)生異味，引來蒼蠅等生物，影響周圍環(huán)境。生物接觸氧化法根據(jù)處理水質(zhì)的特點(diǎn)，生物接觸池內(nèi)設(shè)置填料，并馴化對(duì)應(yīng)的微生物群落。使得填料上附著生物膜。在污水流動(dòng)過程中，污水中的有機(jī)物被附著在填料上的生物膜所吸附，并被微生物分解轉(zhuǎn)化，以此達(dá)到污水凈化的目的。生物接觸氧化池?fù)碛休^高的生物固體含量，且不必設(shè)置污泥回流程序，產(chǎn)泥量較低。但是運(yùn)營維護(hù)成本較高，在填料達(dá)到使用壽命后需要更換填料，且易發(fā)生堵塞。工藝的選擇需要因地制宜，根據(jù)擬設(shè)計(jì)的污水處理廠入水水質(zhì)特點(diǎn)，所選工藝在能去除COD與BOD的同時(shí)還能脫氮除磷。同時(shí)擬設(shè)計(jì)的污水處理廠為中小型污水處理廠日流量不大，從污水處理需求與經(jīng)濟(jì)性的考慮，初步確定該廠工藝定為A2/O與倒置A2/O工藝。3.1.2主體處理工藝比較根據(jù)《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50014-2006），可以得知相關(guān)工藝的處理效率如下表3-3所示。表3-3污水處理廠處理效率表處理程度處理方法主要工藝處理效率（%）SSBOD5一級(jí)沉淀法沉淀（自然沉淀）40-5520-30二級(jí)生物膜法初次沉淀、生物膜法、二次沉淀60-9065-90活性污泥法初次沉淀、活性污泥法、二次沉淀75-9065-95通過對(duì)比可知，活性污泥工藝（處理程度為二級(jí)）的處理效率最高，但是普通的活性污泥法只能有效地去除BOD5、COD和SS，但對(duì)P和N的去除效果不佳，僅能通過排放剩余污泥而去除水中的P和N，N的去除率約為15%，P的去除率約為17%，達(dá)不到污水排放標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)P和N含量的要求。所以，必須采用去除P、N效率較高的工藝。由于該廠處理的污水主要是生活污水和工業(yè)污水，污水中主要的污染物為有機(jī)物和S、P，且一期工程處理污水量較少（約8000噸/日），四季多雨，冬暖夏熱，四季溫度變化不大。倒置A2/O工藝與傳統(tǒng)A2/O工藝的特點(diǎn)比較如表3-4所示。表3-4工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比表工藝名稱特點(diǎn)A2/O工藝可同時(shí)脫N除P；反硝化過程可以將硝酸鹽和亞硝酸鹽還原為N2并去除有機(jī)物；回流污泥中含有的硝酸鹽如果進(jìn)入?yún)捬醴磻?yīng)區(qū)，將會(huì)對(duì)除P效果產(chǎn)生負(fù)面影響。倒置A2/O工藝倒置A2/O工藝由缺氧-厭氧-好氧段組成，與A2/O工藝不同之處在于，倒置A2/O工藝將缺氧與厭氧段交換，這樣回流的活性污泥中的硝酸鹽先經(jīng)過缺氧池的處理再進(jìn)入?yún)捬醭?，能避免回流污泥中的硝酸鹽對(duì)厭氧池中聚磷菌的影響，提高除磷效率。因倒置A2/O工藝相較于傳統(tǒng)的A2/O工藝將缺氧反應(yīng)池前置，回流污泥先經(jīng)過缺氧反應(yīng)池。在缺氧反應(yīng)池中回流污泥中的硝酸鹽與亞硝酸鹽被還原為N2而被去除，從而避免了亞硝酸鹽和硝酸鹽對(duì)厭氧反應(yīng)池內(nèi)的聚磷菌厭氧釋磷的影響，提高了系統(tǒng)的除磷效率。因此本項(xiàng)目采用倒置A2/O工藝。3.1.3工藝流程圖圖1-1倒置A2/O工藝流程圖3.1.4污水處理工藝說明脫氮：（1）氨化反應(yīng)在好氧或厭氧反應(yīng)池中有機(jī)N化合物被氨化微生物分解成氨態(tài)氮。（2）硝化反應(yīng)氨態(tài)氮被亞硝化細(xì)菌和硝化細(xì)菌轉(zhuǎn)化為NO2-和NO3-。（3）反硝化反應(yīng)在缺氧反應(yīng)池中，硝酸鹽和亞硝酸鹽在反硝化細(xì)菌的作用下被還原為氮?dú)?。除磷：污水進(jìn)入?yún)捬醭?，污泥中的磷混合污水在聚磷菌的作用下釋磷，然后進(jìn)入好氧池，在聚磷菌的作用下污水中的磷被聚磷菌吸收，固定在污泥中，再進(jìn)入二沉池，排放含有大量磷的剩余污泥，以此達(dá)到去除污水中的磷的目的。除COD：1、吸附階段：水中的有機(jī)物被活性污泥所吸附。2、穩(wěn)定階段：被水中的活性污泥所吸附的有機(jī)物質(zhì)被活性污泥中的微生物氧化分解為CO2和H2O等物質(zhì)或被吸收成為細(xì)胞質(zhì)。主要構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算4.1格柵（1）柵條的間距數(shù) 式中：Qα——格柵傾角，α=65°；h——柵前水深（m），h=0.81m；v——過柵流速（m/s），取v=0.65m/s；b——格柵間隙寬度（m），b=0.031m；N——格柵組數(shù)，N=2。代入得計(jì)算得n=32（2）柵槽寬度設(shè)柵條寬度S=0.1m，則柵槽寬度B=S(n?1)+bn 代入各值，得B=0.1×（32?1）+0.023×35=1.55m （3）柵槽總長(zhǎng)度L=0.3+1.2+ L=0.52+0.23+0.28+1.31+0.32=2.75m4.2沉砂池沉砂池的作用是初步去除污水中的無機(jī)物雜質(zhì)，以降低流速使無機(jī)顆粒沉淀下來。常見的沉砂池有平流式沉砂池、旋流式沉砂池、曝氣沉砂池。平流式沉砂池優(yōu)點(diǎn)：1、截流無機(jī)顆粒的效果較好；2、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，技術(shù)成熟，施工難度和成本較低；3、運(yùn)營維護(hù)成本較低。缺點(diǎn)：1、流速不易控制；2、排砂經(jīng)常需要洗砂處理；3、沉砂中有機(jī)顆粒的含量較高。（2）曝氣式沉砂池優(yōu)點(diǎn)：沉砂中含有的有機(jī)物量較低，一般低于5%；池中設(shè)置有曝氣設(shè)備，所以具有預(yù)曝氣、除泡、加速污水中的浮渣與油的分離的作用。缺點(diǎn)：曝氣運(yùn)行時(shí)需要消耗能量，對(duì)于生物脫N除P系統(tǒng)的厭氧段的運(yùn)行有不利影響；（3）旋流式沉砂池優(yōu)點(diǎn)：可以直接選型，有成熟的設(shè)施可選，工藝成熟；對(duì)無機(jī)物的去除效率較高。缺點(diǎn)：池的深度較深，施工難度與成本較高；設(shè)備較多，運(yùn)行維護(hù)成本較高。本設(shè)計(jì)采用的是倒置A2/O工藝，該工藝運(yùn)行時(shí)需要一定的碳源，為了保證處理效果與經(jīng)濟(jì)效益最大化，該項(xiàng)目選用平流式沉砂池[10]。（1）沉砂池長(zhǎng)度設(shè)v=0.2m/s，t=30sL=vt=0.2×30=6m（2）水流斷面積 式中：Q（3）池總寬度取n=6，每格寬為b=1.2m，則B=nb=6×1.2=7.2m圖4-2沉砂池平面圖圖4-3沉砂池計(jì)算簡(jiǎn)圖4.3初沉池平流式沉淀池有耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)[12]。適用于地下水位較高及地質(zhì)較差的地區(qū)。適合中小型污水處理廠選用。本污水處理廠所在地地下水位較高且為中小型污水處理廠。平流式沉淀池分為中心進(jìn)水型和周邊進(jìn)水型。中心進(jìn)水型的優(yōu)點(diǎn)是活性污泥在中心導(dǎo)流筒內(nèi)難以絮凝，沉淀效果較好，但有沉淀池的容積利用率較低，進(jìn)水向下流動(dòng)時(shí)的動(dòng)能較高的缺點(diǎn)，導(dǎo)致易沖擊池底已沉淀污泥。周邊進(jìn)水型的優(yōu)點(diǎn)是布水比較均勻。缺點(diǎn)是配水渠內(nèi)浮渣難以清除且容易結(jié)殼。豎流式沉淀池有除泥較易、維護(hù)簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單、占地面積較小的優(yōu)點(diǎn)。但池的挖深較大，施工成本高，適用于小型污水處理廠。綜上所述，本工程選用平流式沉淀池。（1）沉淀池表面積參考《水污染控制工程》設(shè)表面負(fù)荷為q=2.1m3/(m2（2）池長(zhǎng)設(shè)水平流速v=5mm/s，則L=3.6vt=3.6×3×1.5=16.2m（3）池總寬度B=A÷L=252÷16.2=15.6m（4）池個(gè)數(shù)設(shè)每個(gè)池子寬4m，則n=B÷b=15.6÷4=2.4取n=2個(gè)。 （5）池總高度設(shè)池子超高h(yuǎn)1=0.2mhH=h4.4好氧反應(yīng)池(1)好氧池的計(jì)算好氧池的計(jì)算采用污泥齡法。①計(jì)算污泥齡式中：N——出水NHT——污水溫度（℃），T=20℃；DO——好氧池中的溶解氧濃度（mg/L），DO=2mg/L；K設(shè)pH=7.2，代入各值，得=0.426d?1最小污泥停留平均時(shí)間為則設(shè)計(jì)污泥停留時(shí)間式中：SF——安全系數(shù)，取SF=2.0。代入各值，得=4.70d②確定混合液懸浮固體濃度Xr=式中：r——系數(shù)一般r取1.2；SVI——污泥指數(shù)，SVI=133。代入，得Xr=設(shè)污泥回流比R=48%，曝氣池內(nèi)混合液污泥濃度③計(jì)算好氧池尺寸 式中：Q——污水的設(shè)計(jì)入水流量（mY——污泥產(chǎn)率系數(shù)，取Y=0.6；X——好氧池混合液懸浮固體濃度（mgMLSS/L）；Kθ代入各值，得設(shè)四組好氧池，則每組好氧池的體積為V=水力停留時(shí)間為t=V0Q=20143.005250.89=3.84h 好氧池深取h2=5.2m池寬取B=8.0m，B/h2池長(zhǎng)長(zhǎng)寬比L/B=124.16/7.8=15.92>10每組好氧池設(shè)3條廊道，廊道長(zhǎng)=40.