污水处理节能减排设计方案（1）
贵阳市建筑设计院环境工程分院 江静 刘佳奇 刘虹
一、概述
实现节能减排，是环保领域的发展前境和方向，本方案采用“导流曝气生物过滤法”对每小时流量为1250m3，每天流量为30000m3的污水处理后，处理结果优于GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级标准A标准，达到GB／T18921－2002《城市污水再生利用 景观环境用水水质》要求，实现污水处理后再生利用，不受排向影响，今后没有升级改造的后顾之忧。从而实现投次少、耗能低，运行费用损、占地面积小，是目前理想的节能减排新工艺新产品。为促进我国的节能减排工作，本污水处理以简本的形式将设计方案推荐给大家，希望对我国的节能减排工作有一定的促进作用。
二、进水水质设计
根据甲方提供的污水进水水质，确定进口浓度如下：
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CODcr（mg／L） |
BOD5（mg／L） |
SS（mg／L） |
NH3-N（mg／L） |
TP（mg／L） |
pH |
|
320 |
180 |
150 |
45 |
4 |
6~9 |
三、出水要求
考虑到国家环保要求越来越严，如果选用常规的污水处理工艺技术，污水处理后只能达到现行的国家排放标准，如果今后的国家排放标准升级，升级后的污水处理工程又不要投入资金改造后，才能达标。为避免反复整改的不必要耗资，采用前瞻性的“导流曝气生物过滤法污水处理工艺技术”对该污水进行处理，处理效果优于国家排放标准，达到中水回用，没有升级改造的后顾之忧。其处理后的具体指标如下：
|
污染物 |
处理后达到的效果 |
污染物 |
处理后达到的效果 |
|
BOD5 |
≤10mg／L |
PH |
6—9 |
|
CODcr |
≤30mg／L |
SS |
≤10mg／L |
|
动植物油 |
≤3mg／L |
NH3-N |
≤5mg／L |
|
色度 |
≤30mg／L |
硫化物 |
≤1mg／L |
|
挥发酚 |
≤0.3mg／L |
磷酸盐 |
≤0.4mg／L |
|
阴离子表面活性剂 |
≤2mg／L |
粪大肠菌数 |
≤3个／L |
四、主要污染物去除率
根据上述污水水质，采用导流曝气生物过滤法处理污水，其去除率如下：
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项目 |
CODcr |
BOD5 |
SS |
NH3-N |
TP |
粪大肠菌群数 |
|
设计进水水质（mg／L） |
320 |
180 |
150 |
45 |
4 |
不可计数 |
|
设计出水水质（mg／L） |
30 |
7.56 |
10 |
5 |
0.5 |
≤3个／L |
|
处理程度（%） |
90.625 |
95.8 |
93.33 |
88.89 |
87.5 |
≥99.999% |
五、主要污染物处理量
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污染物名称 污染物处理量 |
CODcr |
BOD5 |
SS |
NH3-N |
TP | |
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30000吨污水中每天和每年污染物消除污染物量 |
日处理量(kg／d) |
8700 |
5173.2 |
4200 |
1200 |
105 |
|
年处理量(T／年) |
3175.5 |
1888.218 |
1533 |
438 |
38.325 | |
六、污水处理系统设计
1、工艺流程图
2、系统设计
2.1、格栅池
主要功能：对水中的悬浮物，漂浮物和沉淀物实现有效的截留，确保潜污泵正常稳定地运行。
设计流量：Qmax＝30000m3／d＝1250m3／h＝0.3472m3／s；根据城镇污水总变化系数的取值规定，取总变化系数KZ=1.45067。则Qmax=0.3472×1.45067=0.5037m3／s。
栅前水深h＝0.6m，过栅流速V＝0.6m／s，进水渠道渐宽部分的尺寸角采用α1＝20°，栅前渠道超高取h2＝0.6m，栅条间隙宽度b＝0.01m，栅条宽S＝0.01m，格栅安装倾角α＝60°。
②栅槽宽度B＝S（n－1）＋bn＝0.01（130－1）＋0.01×130＝2.59m
栅槽宽度取2.8m。
③进水渠道渐宽部分的长度L1，设进水渠宽B1＝2.4m，其渐宽部分尺寸角度α1＝20°（进水渠道内的流速为0.466m／s，小于V＝0.6m／s，符合要求）。
因此格栅槽为L×B×H＝3.2×2.8×1.4m。
有效容积：12.5m3。
构 筑 物：由进水室、格栅渠道组成，地上式，砖混结构。在格栅进水室设置应急溢流管，当设备故障或其他非常原因，使进水室的污水超过最高设定水位时，污水通过应急溢流管超越排出，为方便检修，在格栅前设置圆形闸阀。
格栅安装：安装角度60度；过栅损失：0.05m；过栅流速0.6m／s。
设备选型：设计选用HF-2600型自动格栅1台，电机功率：3.0kw，间距：10mm。
自动格栅除污机是一种可以连续自动清除水中各种漂浮物、悬浮物的设备。该机的主要特点是可以连续清除水中污染物，能耗低、噪音低、效率高，并且水下部件采用不锈钢，栅齿采用不锈钢或尼龙制成，提高了耐腐蚀性能。主要用于污水工程的格栅池入口处，以拦截水中各种杂物，作为细格栅用，达到初步净化及保护后续给排水设备的目的。
2.2、沉砂池
主要功能：去除比重较大的无机颗粒，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损。由于曝气沉淀池通过曝气作用，水中的颗粒在旋流运动中不断的相互摩擦，将附着于颗粒上的有机物去除，同时，由于旋流作用产生的离心力，把相对密度较大的无机物颗粒甩向外层并下沉，相对密度较轻旋至水流的中心部位随水带走。由于曝气沉砂池具有较高且稳定的去除效率，因此选择采用曝气沉淀池。
设计参数：Q＝30000m3／86400s＝0.3472m3／s，根据城镇污水总变化系数的取值规定，取总变化系数KZ=1.45067。则Qmax=0.3472×1.45067=0.5037m3／s。
1） 总有效容积
V=60Qmaxt=60×0.5037×2=60.444m3
式中 V——总有效容积，m3；
Qmax——最大设计流速，m3/s。
t——最大设计流量时的停留时间，min。
2）水流断面积
A=Qmax/v=0.5037/0.08=6.296m2
式中 A——水流断面积，m2；
Qmax——最大设计流速，m3/s。
V——最大设计流量时的水平前进流速，m/s。
3）池总宽度
B=A/H=6.296/2.0=3.15m,
式中 B——池总宽度，m；
H——设计有效水深，m。
4）池长
L=V/A=60.444/6.296/2=4.8m
式中 L——池长，m。设两座
5）所需曝气量
q=3600DQmax=60×0.1×0.5037=3.022m3/min
式中q——所需曝气量，m3/min。
D——每m3污水所需曝气量，m3/m3。
6）设计尺寸
根据计算，确定曝气沉砂池规格尺寸为L×B×H=5.0×3.2×2.0m，两座。
主要设备：曝气沉砂装置一套。鼓风系统与生物曝气系统共用。
2.3、调节池
主要功能：调节污水水量、水峰和均衡水质，以削减高峰负荷，利于下一步后续处理，同时用污水提升泵将污水提升，满足污水处理构筑物高程布置。
设计参数：Q＝30000m3／86400s＝0.3472m3／s，根据城镇污水总变化系数的取值规定，取总变化系数KZ=1.45067。
水力停留时间HRT=4h；
即有效容积V=30000/24×4×1.45067=7500m3；
设计两座调节池。
每座设计尺寸：L×B×H=20×25×8
结构方式：钢筋混凝土地下式。
调节池的修建：新建调节池两座。
主要设备及控制方式：潜水式无堵塞污水提升泵4台，型号：200QW600－12－37，三用一备，Q＝600m3／h，H＝12m，N＝37kw。
WQ型系列潜水排污泵采用德国ABS公司先进的技术，特别适用于输送含有坚硬固体、纤维物的液体，以及特别脏、粘和滑的液体。在污水中工作不会堵塞，无需在泵上加装滤网，运行极其可靠。WQ系列可根据用户需要配备双导轨自动耦合安装系统，它给安装、维修带来极大方便，人可不必为此而进入污水坑。
2.4、水解酸化池
主要功能：将大的不易降解的高分子有机物通过水解作用分解为小分子易降解有机物，然后小分子有机物再通过后续装置设备得到更进一步降解。采用升流式厌氧硝化工艺，废水均匀地进入厌氧池的底部，以向上流的运行方式通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床完成水解和酸化厌氧的全过程，在厌氧硝化去除悬浮物的同时，改善和提高原污水的可生化性，以利于后续处理。利用水解（酸化）生物处理工艺，可以在短的停留时间（HRT=2.5h）和相对高的水力负荷下[>1.0m3/(m2•h)]获得较高的悬浮物去除率（平均85%的SS去除率）。这一工艺可以改善和提高原污水的可生化性和溶解性，CODcr去除率为40%～50%，起到预酸化作用。
设计参数：
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设计进水容积负荷 设计2座 | |||
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（1）尺寸设计 | |||
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V＝QS／U（有效容积） |
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| |
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Q：流量 |
30000m3／d＝1250m3／h |
| |
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S：进出水有机物浓度差（CODcr） |
320－30＝290mg／L |
| |
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U：进水有机物容积负荷 |
2kgCODcr／（m3／d） |
由于进水浓度低，采用低负荷设计 | |
|
V＝QS／U（m3） |
4350 |
考虑检修不至于停产，设计两座 | |
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每个反应器的容积m3 |
2175 |
| |
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反应器高度h（m） |
6.5 |
| |
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反应器的面积A（m2） |
334.6 |
| |
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设计反应池宽（m） |
17 |
| |
|
反应池长（m） |
20 |
| |
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上升流速V（m／h） |
1.868 |
符合要求 | |
|
水力停留时间T（h） |
3.264 |
符合要求 | |
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单个尺寸L×B×H（m） |
20×17×7.0 |
钢筋混凝土地上式 | |
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（2）三相分离器结构设计 | |||
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沉淀区表面负荷（m3／m2·h） |
1.868 |
1.0～2.0m3／m2·h，符合要求 | |
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上下三角形集气罩夹角（度） |
55 |
| |
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保护高度h1（m） |
0.5 |
| |
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下三角形高h3（m） |
1 |
| |
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上三角形顶水深h2（m） |
0.5 |
| |
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bl＝h3／tan55°（m） |
0.70 |
| |
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单元三相分离器宽度b（m） |
2.4 |
| |
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下集气罩宽b2＝b－2b1（m） |
1.00 |
| |
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下三角形集气缝隙b2中水流上升速度v1 |
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回流缝总面积a1＝b2×l×n＝1.00×17×8.33（m2） l＝池宽 n＝三相分离器数量＝池长／b＝20／2.4＝8.33 |
141.6 |
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v1＝Q／al（m／h）＝1250／2/141.6 |
4.41 |
＜5m／h，符合要求 | |
结构方式：钢筋混凝土地上式地上式结构。
主要设备材料：池中装半软性填料，规格：Φ=150mm，L=2m，体积为17×20×2.0×2＝1360m3上下用钢条牢固，池底排泥管。
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