污水处理节能减排设计方案（2）

2.5、导流快速沉淀分流系统

主要功能：采用导流沉淀快速分流工艺，污水以下向流的方式，均匀的进入中间沉降区，并借助于流体下行的重力作用，使污泥以4倍于平流沉淀池的沉速，将污泥快速沉降到导流沉淀快速分流系统底部，在上部水的压力下，通过无泵污泥外排系统，将污泥排至污泥干化池进行处理。污水在导流板的作用下，以上向流的方式，经过斜管沉淀区，以8倍于平流沉淀池的沉淀速度，使污泥在重力的作用下，同样快速沉降到导流沉淀快速分流系统底部，污泥同样经无泵排泥系统流至污泥干化池进行处理。污水经导流沉淀快速分流系统处理后，清水流至导流曝气生物过滤系统，进行继续处理。根据该项目的水量而言，为保证污水处理厂的较好的稳定运行，采取两座导流曝气并列进行处理的方式，即每座导流曝气系统的处理能力为625m³/h。

设计参数：Q＝625m³／3600s＝0.1736m³／s

竖沉区设计参数：设计表面水力负荷：4m³／m²·h；则A´1＝625／4＝156.25m²；

斜沉区设计参数：设计表面水力负荷：8m³／m²·h；则A´2＝625／8＝78.125m²；

A´=A´1＋A´2＝156.25＋78.125＝234.375m²；

导流沉淀快速分流池表面积：16×15＝240m²；

设计斜管孔径100mm，斜管长1m，斜管水平倾角60度，斜管垂直调试0.86m，斜管上部水深0.7m，缓冲层高度1m；

池内停留时间：t1＝2.56m／8m³／m²·h＝19.2min（2.56代表池深1＋0.7＋0.86）

t₂＝2.56m／4m³／m²·h＝38.4min

无泵污泥回流区尺寸：L×B＝1×1m；泥斗倾角：45度；泥斗高：1m；

导流沉淀快速分流池总高：0.7＋0.86＋1＋2.8＋0.05m＝5.86m；

停留时间：HRT=2.25h；

每座池体的设计尺寸：L×B×H＝20×12×5.86m；

每座池体的设计容积：1406.4m³；

结构方式：钢筋混凝土地上式；

主要设备：斜管、吸泥管等。

2.6、导流曝气生物过滤系统

系统主要功能：导流曝气生物过滤法充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法、聚磷排泥法等八者的设计手法，集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、无泵污泥回流、定期反冲于一体，使污水在U型双锥这一个单元体内，综合实现三级、三区、三相导流、无泵污泥外排及回流处理全过程，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流，脱氮除磷反应器，处理后的污水优于排放标准，实现中水回用。采取四座导流曝气并列进行处理的方式，即每座导流曝气系统的处理能力为312.5m³/h。

1)、内锥即下向流对流接触氧化区设计：

主要功能：在内锥即下向流对流接触氧化区内装有粒径较小的滤料，滤料下设有水管和空气管。经格栅、调节池、水解酸化池、导流快速沉降分离池预处理后的污水，自上而下进入内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区，通过滤料空隙间曲折下行，而空气是自下而上行，也在滤料空隙间曲折上升，在对流接触氧化池中，与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧的条件下发生气、液、固三相反应。由于生物膜附着在滤料上，不受泥龄限制，因而种类丰富，对于污染物的降解十分有利。污染物被吸附，截留在滤料表面，作为降解菌的营养基质，加速降解菌形成生物膜，生物膜又进一步“俘获”基质将其同化，代谢降解，在碳氧化与硝化合并处理时，靠近内锥上口及进水口的滤层段内有机污染物浓度高，异养菌群占绝对优势，大部分的含碳污染物（CODcr）、BOD₅和SS在此得以降解和去除，浓度逐渐低，在内锥下部自养型细菌如硝化菌占优势，氨氮被硝化。在生物膜内部以及部分滤料间的空隙，蓄积着大量的活性污泥中存在着微生物，因此在内锥可发生碳污染的去除，同时有硝化和反硝化的功能。粒状滤料及生物膜除了吸附截留等作用外，兼有过滤作用，随着处理过程的进行，在滤料空隙间蓄积了大量的活性污泥，这些悬浮状活性污泥在滤料间隙间形成了污泥滤层，在氧化降解污水中有机物的同时，还起到了很好的吸附过滤作用，从而使有机物及悬浮物均得到比较彻底的清除。继而使污水进入导流曝气生物过滤法污水处理池中的第一个区域内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区内，较彻底的实现了污水的第一级处理。

设计参数：Q＝7500m³／86400s＝0.0868m³／s

设计BOD₅容积负荷2.0kg／m³·d，设计前段处理BOD₅去除20%，

即进水BOD₅＝180－180×0.2＝144mg／L；

设计该部分去除率为65%，即出水BOD₅＝144－144×0.65＝50.4mg／L；

W填料＝Q(So-Se)／2.0kg／m³·d＝7500×(144－50.4)／2＝351m³；

设计填料高度为2m，则A₁＝351／2＝175.5m²；

2）、外锥即上向流曝气生物过滤区设计：

主要功能：在外锥即上向流对流接触氧化区内也装有粒径较小的滤料，滤料下也设有空气管和水管。经导流沉降无泵污泥回流区沉淀分离后的相对清水，在导流板的作用下进入外锥。经过缓冲区后进入滤层，与空气一道自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，与污水及滤料表面附着的生物膜充分接触，在好氧条件下发生气、液、固三相反应，由于生物膜附着在滤料上，不受泥龄限制，因而种类丰富，对于污染物的降解十分有利。污染物被吸附、拦截在滤料表面，作为降解菌的营养基质，加速降解菌形成生物膜，生物膜又进一步“俘获”基质，将其同化、代谢、降解。在碳氧化与硝化合并处理时，靠近外锥下部进水口的滤层段内有机污染浓度高，异养菌群占绝对优势，大部分的含碳污染物（CODcr）BOD₅和SS在此得以降解和去除，浓度逐渐降低。在外锥的上部的自养型细菌，如硝化菌占优势，氨氮被硝化。在生物膜内部以及部分填料间的空隙，蓄积的大量活性污泥中存在着兼性微生物。因此，在外锥中可发生碳污染物的去除，同时有硝化和反硝化的功能。粒状滤料及生物膜除了吸附拦截等作用外，兼有过滤的作用，随着处理过程的进行，在滤料空隙间蓄积了大量的活性污泥，这些悬浮状活性污泥在滤料缝隙间形成了污泥滤层，在氧化降解污水中有机物的同时，还起到了很好的吸附过滤作用，从而能使有机物及悬浮物均得到比较彻底的清除，继而使污水在导流曝气生物过滤法的第三个区域外锥即上向流曝气生物过滤区内，较彻底实现了污水的第三级处理。

设计参数：Q＝7500m³／86400s＝0.0868m³／s

设计BOD₅容积负荷1.0kg／m³·d；即进水BOD5=50.4mg／L；

设计该部分去除率为85%，即出水BOD₅=50.4－50.4×0.85=7.56mg／L；

W填料=Q(So-Se)／1.0kg／m³·d=7500(50.4-7.56)／1.0=321.3m³；

设计填料高度为2m，则A₂=321.3／2=160.6m²。

3)、导流沉降无泵污泥回流区设计：

导流沉降无泵污泥回流区有三大作用：①把自上而下，通过内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区处理后的污水，在重力作用下导入沉降无泵污泥回流区，通过导流板的作用，并借助流体下行的重力，使重于水的污泥顺势下沉于锥底。②借助于上部的水压作用，压入锥底排泥管，排至污泥槽，流至污泥干化池。污泥流至干化池后，上清液和污泥在干化过程中外排的废液，都通过回流槽，回流到污水处理池前端，进入厌氧池或水解酸化池反硝化处理，干化污泥外运处理。③将导流沉降无泵污泥回流区分离出来的水，通过导流板的作用，导入外锥即上向流曝气生物过滤区继续处理。

设计参数：Q＝7500m³／86400s＝0.0868m³／s

竖沉区设计参数：设计表面水力负荷：4m³／m²·h；则A´1＝312.5／4＝78.125m²；

斜沉区设计参数：设计表面水力负荷：8m³／m²·h；则A´2＝312.5／8＝39.0625m²；

A´=A´₁＋A´₂＝78.125＋39.0625＝117.1875m²；

沉降分离停留时间：t1＝2.56m／8m³／m²·h＝19.2min（2.56代表池深1＋0.7＋0.86）

t2＝2.56m／4m³／m²·h＝38.4min

总停留时间：t=19.2＋38.4=57.6min

底部四周45°锥底，锥底高度：0.5m；

导流沉降无泵污泥回流区与上部的内锥下向流对流接触氧化区和外锥上向流曝气生物过滤区系上下结构，因此为构造的需要，设计尺寸调整与上部面积等同。

4)、导流曝气生物过滤法污水处理池池体设计

A=A₁+A₂=175.5+160.6=336.1m²，设计340m²，4座，

滤池顶部水深0.5m，滤料2m，缓冲层0.5m，导流沉降无泵污泥外排回流区（二区）高3m，超高0.3m，池总高6.3m；

设计单池容积：2142m³；

单座设计尺寸：L×B×H＝20×17×6.3

结构方式：钢筋混凝土半地上式。

5)、需氧量设计计算

①内锥即下向流对流接触氧化区需氧量计算：O2=a’Q(So-Se)＋b’XvV

a’活性污泥微生物每降解1kgBOD₅所需氧量，以kg计。

b’每kg污泥自身氧化的需氧量，以kg计。

Xv，单位曝气池容积MLVSS量，以kg／m³计。

a’=0.9；Q=3000m³／d，So＝160m/L，Se=48mg／L, b’=0.42mg／m²·h=10.08mg／m²·d；填料体积：1404m³，比表面积：200m²／m³；V=351×4×200=280800m²；

生物膜每日内源口吸需氧量：280800×10.08=2830464mg／d=2.9kg／d；

需氧量O²=0.9×30000×(144－50.4)／1000＋2.9

=2530.1kg／d；

实际供氧量：R=O₂×（1.33∽1.61）=2530.1×1.47=3719.25kg／d；

所需空气量：G=R×100／(0.3×Ea)；

Ea：氧利用率采用微孔曝气头，取30%，

则G=3719.25／（0.3×0.3）=41325m³／d；

气水比：1.38∶1；

②外锥即上向流曝气生物过滤区需氧量的计算

降解BOD₅实际需氧量：OR=0.82×(△BOD₅／BOD₅)＋0.32×(Xo／BOD₅)

△BOD₅：外锥即上向流曝气生物过滤区单位时间内去除可溶性BOD₅mg／L；

BOD₅：外锥即上向流曝气生物过滤区内单位时间进入BOD₅mg／L；

Xo：外锥即上向流曝气生物过滤区单位时间内进入SSmg／L；

经水解酸化池处理SS去除率80%，即曝气生物过滤区单位时间内进入SS（mg/L）量为Xo=150-150×80%=30mg/L。

设K₂₀=0.3，θ=1.035，V_SS／SS=0.7，进水溶解性BOD₅/进水BOD₅=0.5；

冬季10℃的反应常数：K₁₀=K₂₀θt-20=0.3×1.03510-20=0.21；

出水SS的BOD₅量：S_SS=V_SS／SS×Xe×1.42×(1－e^－k·5)

                    =0.7×20×1.42×(1-e^-0.21×5)=12.9mg／L；

出水溶解性BOD₅的量：Se=20－12.9=7.1mg／L；

去除溶解性BOD₅的量：△BOD₅=0.5×50.4－7.1=18.1mg／L；

夏季28℃的生化反应常数：K₂₈=K₂₀Өt－20=0.3×1.03528－20=0.40

出水SS的BOD₅量：S_SS=V_SS／SS×Xe×1.42×(1－e^－k·5)

                    =0.7×20×1.42×(1-e^-0.4×5)=14.6mg／L；

出水溶解性BOD₅的量：Se=20－14.6=5.4mg／L；

去除溶解性BOD₅的量：△BOD₅=0.5×50.4－5.4=19.8mg／L；

实际需氧量：冬季单位需氧量：

OR=0.82×（0.0181／0.0504）＋0.32×(0.030／0.0504)

=0.485kgO₂／kgBOD₅；

实际需氧量AOR=1.4×OR×Se×Q=1.4×0.485×0.0504×30000

=1026.6kgO₂／d=42.773kgO₂／h

夏季单位需氧量：OR=0.82×(0.0198／0.0504)＋0.32×(0.03／0.0504)

                  =0.322＋0.19=0.513kgO₂／kgBOD₅；

实际需氧量：AOR=1.4×OR×Se×Q=1.4×0.513×0.0504×30000

               =1084.8kgO₂／d=45.2kgO₂／h

标准需氧量换算：SOR=AOR×Cs／［a(βрCsm-Co)×1.024T-20］

SOR：标准需氧量kgO₂／h

Cs：标准条件下，清水中饱和溶解氧9.2mg／L

a：混合液中氧转移系数(KLa)与清水中Kla之比，一般0.8-0.85

β：混合液饱和溶解氧与清水饱和溶解氧之比，一般0.9-0.87

P：大气压修正系数

Csm：曝气装置在水下深度至水面平均溶解氧mg／L

Co：混合液剩余溶解氧值mg／L

T：混合液温度

Csm=Ct(Ot／42＋Pb／2.026×10⁵)

Ct：t温度时，清水饱和溶解氧mg／L

Ot：滤池中溢出气体含氧量

Pb：曝气装置处绝对压力

Ot=21(1-Ea)×100／［79+21×(1- Ea)］

混合液中剩余溶解氧Co：3mg／L；a：0.8，β：0.9，p=1.0；

Pb=1×10⁵＋9.8×10³×h_H20=1.44×10⁵

Ot=21×(1-0.3)×100／［79＋21×(1-0.3)］=15.7%

冬季：Csm=Ct(Ot／42＋Pb／2.026＋10⁵)

=11.3×(15.7／42＋1.44×10⁵／2.026×10⁵)=12.256mg／L

SOR=AOR×Cs／［a(βрCsm-Co)×1.024^T-20］

=42.773×9.2／[0.8×(0.9×1.0×12.256-3.0)×1.024^10-20]

=77.7kgO₂／h

夏季：CSM=Ct(ot／42＋Pb／2.026＋105)

=7.9×(15.6／42＋1.44×10⁵／2.026×10⁵)=8.55mg／L

SOR=45.2×9.2／[0.8×(0.9×1.0×8.55-3.0)×1.024^28-20]

   =91.6kgO₂／h

需氧量选最大值91.6kgO₂／h，

Gs=SOR／0.3×Ea=91.6／0.09=1017.8m³／h

③硝化需氧量

AOR=4.57×Q×(No-Ne)／1000=4.57×(45－5)×30000／1000

   =5484kgO₂／d=228.5kgO₂／h

④外锥总需氧量：91.6＋228.5=320.1kgO²／h

Gs=320.1／0.3×Ea=3556.7m³／h=85360m³／d

⑤导流曝气生物过滤池总需氧量：41325＋85360＝126685m³／d =87.98m³／min，曝气头单位服务面积：0.75m²／个；则共需曝气头1815个。气水比：4.2∶1；

6)、鼓风机压力：曝气头安在滤池填料下0.5m处

鼓风机压力：50kpa。

7)、设备选型

设计鼓风机3台，二用一备，型号TSR200，风量Q=50.92m³／min，风压50Kpa，电机功率55Kw。

2.7、清水反冲洗系统

内锥和外锥在运行过程中，随着生物膜的新陈代谢，脱落在生物膜及滤料上截留的杂质不断增加，滤料中水头损失增大，水位上升，到一定时期，需对滤料进行反冲洗。导流曝气生物过滤装置以其贮存在清水池中清澈的出水作为反冲用水，不另设反冲水池，反冲洗废水通过排水管回流到预处理设施。

反冲洗水强度设计：2L／m²·s

反冲洗水量：175.5×2×3600／1000=1263.6m³／h

反冲洗水头：5m

反冲洗泵：350WQ1500-11-75，流量：1500m³／h，扬程：11m，电机功率：75kw

反冲气体强度：4L/m2·s

反冲洗气量：175.5×4×3600／1000=2527.2m³／h=42.12m³／min

反冲洗气泵与前面曝气鼓风机合用，不再另设鼓风机。

2.8、砂滤系统

作用是进一步去除污水中的杂质，使后续快渗系统能够稳定运行。滤池采用上向流，滤速取4.0m／h；反冲强度10L／（m²·s）；反冲时间5分钟。

数    量：两座

单座设计容积：507m³；

结构方式：钢筋混凝土半地上式；

砂滤层厚度取2.5m，垫层0.3m；

池    形：方形，地上式；

滤料：体积：V₁=10m×17m×2.5m=425m³

垫层：体积：V₂=10m×17m×0.3m=51m³

2.9、清水池

数    量：两座

水力停留时间30min；

反冲时间5min；

气水联合反冲时间5min；

冲洗总时间10min。

反冲洗气泵与前面曝气鼓风机合用，不再另设鼓风机。

设计尺寸： L×B×H=10m×20m×3m

单座设计容积：600m³。

结构方式：钢筋混凝土半地上式结构。

2.10、消毒池

主要功能：消毒是水处理的重要工序之一，根据传染病防治法和2000年6月由建设部、国家环保总局、科技部联合发布的［2000］124号文中规定“为保证公共卫生安全，防止传染性疾病传播，污水的污水处理应设置消毒设施”。因此污水处理必须设置完善的消毒设施，选用完善的消毒设备。

污水的消毒由消毒设施和消毒设备两部分组成。消毒设施主要保证污水与消毒剂有效混合和消毒接触时间两个方面，污水消毒设备主要考虑消毒剂的自产和消毒剂的储存和准确投加三个方面。

设计参数：Q＝30000m³／24h＝1250m³／h；

设计流量：Q₁＝1250m³/h

消毒设施：翻腾S推流接触消毒工艺，保证污水混合和消毒接触效果；

该工艺由下翻腾混合段、S型推流接触消毒段、上翻腾三部分组成。

下翻腾段水力停留时间：60s；

S型推流接触消毒段水力停留时间：1.0h；

上翻腾段水力停留时间：60s；

消毒池有效容积：1250m³

消毒设备：采用智能化虹吸式二氧化氯消毒装置，消毒剂的来源由二氧化氯发生系统产生，产生的消毒剂二氧化氯储存在投药箱中，二氧化氯的投加量由虹吸投配，保证投药稳定。

消毒剂用量：30000m³×8mg／L＝240kg／d＝10kg／h＝10000g／h，选10000g／h二氧化氯发生器即节约又达标。

结构方式：钢筋混凝土半地上式。

主要设备：JW型虹吸式智能化二氧化氯消毒装置1台（10000g／h）。

①、工作原理

JW型系列智能化全自动二氧化氯消毒剂发生器是在吸收国内同类产品的先进技术和引进国外现代科技开发研制出来的新产品。该产品在人机界面、触屏操作、双温双控、负压曝气、可编程序、智能转换的条件下，使含氯无机盐被酸化，从而化学反应产生二氧化氯为主的最新型发生器。

二氧化氯是氯系消毒剂的第四代产品，它是以二氧化氯为主，氯气为辅的混合消毒剂，是一种强氧化消毒、杀菌、灭藻除臭剂，具有广谱、高效、快速、稳定的强力杀菌效果，灭菌率是液氯的五倍，次氯酸钠的十倍，而且安全无毒，对人体无副作用，经它处理后的各种水（饮用水、高层楼二次供水、游泳池循环用水、浴室废水、医院污水等）无三致物质产生，应用十分广泛，已被国际公认为新一代广谱强力杀菌剂、漂白剂，是氯系消毒剂最理想的替代产品。

其化学反应式为：2NaClO₃＋4HCl＝2ClO₂＋Cl₂＋2NaCl＋H₂O

②、杀菌机理

二氧化氯对细胞壁有较强的吸附和穿透能力，可有效地氧化细胞内含硫基酶和快速地抑制生物蛋白质的合成来破坏微生物。

③、性能特点

1、引进日本技术，采用可编程序，实现全自动、智能化运行。

2、采用双温双控触屏式操作，只需操作人员手指一点，就能完成操作任务和随心所欲的各种数据修改。

3、负压过小和超温运行时，该机自动完成失压保护和温度调节，自动完成设备的稳定运行和保护。

4、自动报警、自动补水，实现恒温系统的自我保护。补水完毕，报警自动解除。

5、自动加药，延时保护，自动关机，无设备损坏之忧。

6、体积小，占地1－2平方米，重量轻，安装简单，操作方便，只需一人兼管。

7、投资小，运行费用低。

8、设备运行无噪声，特别适宜各种要求安静的环境。

　　9、ClO₂含量大于70%，吸收率80%以上；生产1g有效氯消耗氯酸钠0.65g、盐酸1.3g每克二氧化氯折合人民币0.004元。

10、二氧化氯用量：（有效氯消耗量g／m³）

中水回用	饮用水 （地下水）	饮用水 （地表水）	医院污水	游泳池水	城市污水	工业循环水
3－8	0.5－1	1－2	20－30	2－5	5－10	3－8

2.11、脱氯系统

脱氯系统由脱氯池和无动力脱氯系统两部分组成，脱除多余的氯，保证中水回用。经氯系消毒处理后的污水,由于污水中的余氯量大于0.5mg/L，会与水中的有机物发生化学反应，生成卤代有机致癌物，对人类的身体健康极其不利，因此，污水处理不但要处理各种理化指标，同时还要脱除多余的氯，使污水中的余氯仅小于或等于0.5mg/L。其功能是：利用加入的脱氯药剂控制废水中残余的有效氯在标准要求的范围内，新建脱氯池一座。

设计参数：Q=30000m³/86400s=0.3472m³/s

推流翻腾S工艺，脱氯停留时间30min，余氯量≤0.5mg/L；

结构方式：钢筋混凝土半地上式结构；

设计容积：625m³

2.12、污泥池

外排污泥流到干化池后，上清液回流到污水池前端继续处理，污泥干化后外运处理，污泥干化池上部采用采钢瓦防止雨水进入。

设计基础：污泥量按每m³污水产生0.01m³污泥计算，日产污泥量=0.01×30000=300m³（含水率为99%），按固定负荷10kg/m²·d计算，则浓缩区面积：A=300×1000×(1-99%)/10=300m²,消化区池深取3.5m。

结构方式：砖混结构；

设计容积：1200m³；

主要设备：采用污泥浓缩脱水一体化设备。

配套设备：穿孔滤水管一套。

2．13、自动控制

(1)系统组成

自动控制系统由二台PLC工业控制机（可编程控制器）为核心，集中控制系统为辅组成，控制整个污水处理系统所有的输入/输出开关量，起动或停止动力设备、执行机构，检测工业系统的各种状态参数等。

（2）工业PLC机控制系统

工业PLC控制机负责整个污水处理站动力设备的输入/输出开关量，由PLC机，主控台等组成。可根据工艺要求通过主控制台的开关按钮发出各种控制指令，自动控制系统方框图见下图：

 

上位机控制模式如下框图。

 

2.14、污水处理房

设污水处理综合设备楼一栋，一层分别布置为设备间、加药间、贮药间、风机房等，二层布置为值班室、办公室等。

2．15污泥处理

采用相试或板（）亚滤机

2.16、噪声

污水处理综合房采用吸音及隔音措施，同时对风机进行减震，安装隔声罩、出口安消声器。

2.17、净化水排出口设计

污水处理成中水达到中水回用水质，流入中水池、中水池上安装提升泵，供洒水车加水，用不完的中水可通过排水口外排水口，建议用户自行采购，在线监测系统主要检测CODcr和氨氮。

2.18、管道防腐设计

场内埋地钢管：均采用环氧煤沥青防腐，其处理等级按加强防腐即底漆一道，面漆四道，涂层间缠绕玻璃布3层，每次厚度0.8mm。当施工温度在10℃以上时采用常温快干固化剂，在气温近于0℃时，采用低温快干固化剂。

室内外明设管道防腐：在管道表面清锈后，先刷底漆（冷底子油2道），再刷面漆2道，面漆颜色按给水、污水、气、冲洗管等工种不同，以颜色区分。本工程建议：给水：蓝色；污水：绿色；气：黄色；冲洗管：红色，其余管道颜色现场另行商定。

设备防腐：主要为水泵电机、鼓风机等，参照室内明设管道做法。

　　中钢管及钢构件防腐：采用氯磺化聚乙烯2道防腐。