大型氧化溝污水處理設(shè)備設(shè)計(jì)方案一、項(xiàng)目概述1.1工程背景隨著城市人口增長與工業(yè)發(fā)展，污水排放量逐年增加，對污水處理能力提出更高要求。某城市擬新建一座大型污水處理廠，設(shè)計(jì)處理規(guī)模為10萬m3/d，出水需達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB____）一級A標(biāo)準(zhǔn)（COD≤50mg/L、BOD?≤10mg/L、NH?-N≤5mg/L、TP≤0.5mg/L）。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，采用Carrousel氧化溝工藝，該工藝具有處理能力大、推流效果好、運(yùn)行穩(wěn)定等特點(diǎn)，適合大型污水廠應(yīng)用。1.2設(shè)計(jì)依據(jù)《城鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB____）；《氧化溝活性污泥法污水處理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ____）；項(xiàng)目可行性研究報(bào)告及業(yè)主需求；當(dāng)?shù)匚鬯芫W(wǎng)規(guī)劃及水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)。1.3處理規(guī)模與水質(zhì)指標(biāo)指標(biāo)進(jìn)水（mg/L）出水（mg/L）去除率（%）COD400≤50≥87.5BOD?200≤10≥95NH?-N30≤5≥83.3TP4≤0.5≥87.5SS200≤10≥95二、氧化溝工藝選擇與設(shè)計(jì)參數(shù)2.1工藝選擇氧化溝工藝主要有Carrousel、Orbal、A2/O氧化溝、一體化氧化溝等類型，結(jié)合大型污水廠的處理規(guī)模與出水要求，選擇Carrousel氧化溝（循環(huán)式活性污泥法），其優(yōu)勢如下：采用表面曝氣器與潛水推進(jìn)器組合，推流效果好，混合液流速穩(wěn)定（0.3-0.5m/s），避免污泥沉淀；溝體呈環(huán)狀，水力停留時間（HRT）長（15-24h），適合硝化與反硝化反應(yīng)，脫氮效果好；設(shè)備布局緊湊，維護(hù)方便，適合大型項(xiàng)目規(guī)?；瘧?yīng)用。2.2設(shè)計(jì)參數(shù)確定根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)與出水要求，結(jié)合《氧化溝活性污泥法污水處理工程技術(shù)規(guī)范》（HJ____），確定以下核心設(shè)計(jì)參數(shù)：參數(shù)取值范圍設(shè)計(jì)值水力停留時間（HRT）15-24h20h污泥齡（SRT）15-30d20d混合液懸浮固體濃度（MLSS）____mg/L4000mg/L污泥負(fù)荷（F/M）0.1-0.3kgBOD/kgMLSS·d0.2kgBOD/kgMLSS·d溶解氧（DO）分布好氧區(qū)2-3mg/L；缺氧區(qū)0.5-1mg/L；厭氧區(qū)≤0.2mg/L好氧區(qū)2.5mg/L；缺氧區(qū)0.8mg/L；厭氧區(qū)0.1mg/L混合液流速0.3-0.5m/s0.4m/s三、核心設(shè)備設(shè)計(jì)3.1曝氣設(shè)備設(shè)計(jì)3.1.1設(shè)備選型Carrousel氧化溝采用倒傘型表面曝氣器，其特點(diǎn)為：氧轉(zhuǎn)移效率高（1.8-2.5kgO?/kWh），動力消耗低；兼具曝氣與推流功能，可減少推流設(shè)備數(shù)量；結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，適合大型氧化溝應(yīng)用。3.1.2需氧量計(jì)算需氧量（O?）包括碳化需氧量、硝化需氧量、污泥自身氧化需氧量，計(jì)算公式如下：\[O_2=a\cdotQ\cdot(S_0-S_e)+b\cdotV\cdotMLSS+c\cdotQ\cdot(NH_3-N_0-NH_3-N_e)\]其中：\(a\)：碳化需氧系數(shù)（取0.5kgO?/kgBOD）；\(b\)：污泥自身氧化需氧系數(shù)（取0.15kgO?/kgMLSS·d）；\(c\)：硝化需氧系數(shù)（取4.57kgO?/kgNH?-N）；\(Q\)：處理規(guī)模（10萬m3/d=4166.7m3/h）；\(S_0-S_e\)：BOD去除量（____=180mg/L=0.18kg/m3）；\(V\)：氧化溝有效體積（\(V=Q\cdotHRT=10萬\cdot20/24=____m3\)）；\(MLSS\)：混合液懸浮固體濃度（4000mg/L=4kg/m3）；\(NH_3-N_0-NH_3-N_e\)：NH?-N去除量（30-5=25mg/L=0.025kg/m3）。代入數(shù)據(jù)計(jì)算：碳化需氧量：\(0.5\cdot4166.7\cdot0.18=375kgO?/h\)；污泥自身氧化需氧量：\(0.15\cdot____\cdot4/24=86.8kgO?/h\)；硝化需氧量：\(4.57\cdot4166.7\cdot0.025=476kgO?/h\)；總需氧量：\(375+86.8+476=937.8kgO?/h\)。3.1.3設(shè)備數(shù)量計(jì)算倒傘型表面曝氣器的氧轉(zhuǎn)移效率（OTE）取2.2kgO?/kWh，則所需功率為：\[P=\frac{O_2}{OTE}=\frac{937.8}{2.2}=426.3kW\]選擇倒傘型表面曝氣器（單臺功率55kW，氧轉(zhuǎn)移效率2.2kgO?/kWh），則數(shù)量為：\[n=\frac{P}{P_{單臺}}=\frac{426.3}{55}\approx7.75\]取8臺（備用1臺，實(shí)際運(yùn)行7臺）。3.2推流設(shè)備設(shè)計(jì)3.2.1設(shè)備選型為保證混合液流速穩(wěn)定（0.4m/s），采用潛水推進(jìn)器，其特點(diǎn)為：推流能力大（____m3/h），適合大型氧化溝；安裝靈活，可根據(jù)流速調(diào)整安裝位置；噪聲低，運(yùn)行穩(wěn)定。3.2.2推流功率計(jì)算推流功率（\(P\)）計(jì)算公式如下：\[P=k\cdotV\cdotv^2\]其中：\(k\)：推流系數(shù)（取0.002）；\(V\)：氧化溝有效體積（____m3）；\(v\)：混合液流速（0.4m/s）。代入數(shù)據(jù)計(jì)算：\[P=0.002\cdot____\cdot0.4^2=26.7kW\]選擇潛水推進(jìn)器（單臺功率5kW，推流能力1500m3/h），則數(shù)量為：\[n=\frac{P}{P_{單臺}}=\frac{26.7}{5}\approx5.34\]取6臺（均勻布置在氧化溝兩側(cè)，保證混合液流動方向）。3.3沉淀設(shè)備設(shè)計(jì)3.3.1設(shè)備選型氧化溝后續(xù)沉淀采用輻流式二沉池，其特點(diǎn)為：處理能力大（表面負(fù)荷1.0-2.0m3/(m2·h)），適合大型污水廠；污泥沉淀效果好，出水SS低；結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。3.3.2設(shè)計(jì)計(jì)算表面負(fù)荷（\(q\)）：取1.5m3/(m2·h)；單池表面積（\(A\)）：\(A=\frac{Q}{n\cdotq}\)，其中\(zhòng)(n\)為二沉池?cái)?shù)量（取6座）；單池直徑（\(D\)）：\(D=\sqrt{\frac{4A}{\pi}}\)；有效水深（\(H\)）：\(H=q\cdott\)，其中\(zhòng)(t\)為停留時間（取3h）。代入數(shù)據(jù)計(jì)算：單池流量：\(Q_{單池}=\frac{10萬}{24\cdot6}=694.4m3/h\)；單池表面積：\(A=\frac{694.4}{1.5}=463m2\)；單池直徑：\(D=\sqrt{\frac{4\cdot463}{\pi}}\approx24.3m\)（取25m）；有效水深：\(H=1.5\cdot3=4.5m\)。3.4刮泥設(shè)備設(shè)計(jì)3.4.1設(shè)備選型輻流式二沉池采用中心傳動刮泥機(jī)，其特點(diǎn)為：刮泥效果好，可將池底污泥集中至中心泥斗；運(yùn)行穩(wěn)定，維護(hù)方便；適合大型二沉池（直徑20-50m）應(yīng)用。3.4.2設(shè)計(jì)計(jì)算刮泥速度：取0.8m/min（防止污泥攪起）；刮泥機(jī)功率（\(P\)）：根據(jù)池子直徑與污泥量，計(jì)算公式如下：\[P=0.01\cdotD\cdotQ_s\]其中：\(D\)：池子直徑（25m）；\(Q_s\)：單池污泥量（取100m3/h）。代入數(shù)據(jù)計(jì)算：\[P=0.01\cdot25\cdot100=25kW\)？不，實(shí)際刮泥機(jī)功率根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取，直徑25m的中心傳動刮泥機(jī)功率取2.2kW（單臺），數(shù)量為6臺（每池1臺）。四、輔助設(shè)備設(shè)計(jì)4.1進(jìn)水泵房設(shè)計(jì)水泵選型：采用潛水排污泵（流量大、揚(yáng)程適中）；流量：單泵流量取500m3/h（10萬m3/d=4166.7m3/h，需8臺泵，1臺備用）；揚(yáng)程：根據(jù)管網(wǎng)壓力（0.2MPa）與氧化溝水位（3m），取25m；功率：單泵功率取75kW（效率85%）。4.2污泥泵房設(shè)計(jì)污泥產(chǎn)量：根據(jù)MLSS與SRT，計(jì)算得剩余污泥量為1200m3/d；水泵選型：采用螺桿泵（適合輸送高濃度污泥）；流量：單泵流量取60m3/h（需2臺泵，1臺備用）；揚(yáng)程：取18m（輸送至污泥脫水機(jī)房）；功率：單泵功率取15kW。4.3消毒設(shè)備設(shè)計(jì)消毒方式：采用紫外線消毒（無二次污染，適合大型項(xiàng)目）；設(shè)計(jì)參數(shù)：紫外線劑量取30mJ/cm2（滿足一級A標(biāo)準(zhǔn)）；設(shè)備選型：模塊化紫外線消毒系統(tǒng)，每模塊處理能力1萬m3/d，共10個模塊（備用1個）；功率：每模塊功率取10kW，總功率90kW。4.4計(jì)量設(shè)備設(shè)計(jì)進(jìn)水計(jì)量：采用電磁流量計(jì)（量程____m3/h，精度0.5級）；出水計(jì)量：采用超聲波流量計(jì)（量程____m3/h，精度0.5級）；污泥計(jì)量：采用渦街流量計(jì)（量程0-100m3/h，精度1.0級）。五、設(shè)備布置與安裝要求5.1設(shè)備布置原則氧化溝呈環(huán)狀布置，曝氣器安裝在溝的一端，推流設(shè)備安裝在溝的兩側(cè)，保證混合液流動方向；二沉池布置在氧化溝旁邊，污泥泵房布置在二沉池附近，減少污泥輸送距離；進(jìn)水泵房布置在廠區(qū)入口處，靠近污水管網(wǎng)；消毒設(shè)備布置在出水總管上，靠近出水口；設(shè)備之間預(yù)留足夠的維護(hù)空間（≥1.5m），便于檢修。5.2主要設(shè)備安裝要求潛水推進(jìn)器：安裝在溝底的支架上，支架采用不銹鋼材質(zhì)，固定牢固，葉輪中心標(biāo)高低于氧化溝水位1.5m；倒傘型表面曝氣器：安裝在氧化溝的中心島，電機(jī)與減速機(jī)采用防水設(shè)計(jì)，曝氣器葉片與水面夾角取15°；中心傳動刮泥機(jī)：安裝在二沉池中心，中心軸垂直于池底，刮泥板與池底間隙取20-30mm；紫外線消毒設(shè)備：安裝在出水總管上，水流方向與燈管平行，設(shè)備前后預(yù)留10倍管徑的直管段。六、運(yùn)行與維護(hù)6.1設(shè)備啟動氧化溝啟動：先注入清水至設(shè)計(jì)水位，然后加入接種污泥（MLSS取1000mg/L），逐漸增加進(jìn)水負(fù)荷（每天增加10%），直至達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)荷；曝氣設(shè)備啟動：先啟動1臺曝氣器，待混合液流速穩(wěn)定后，再啟動其他曝氣器；推流設(shè)備啟動：與曝氣設(shè)備同步啟動，保證混合液流速。6.2運(yùn)行參數(shù)調(diào)整DO控制：通過調(diào)整曝氣器運(yùn)行數(shù)量，保持好氧區(qū)DO=2.5mg/L，缺氧區(qū)DO=0.8mg/L；MLSS控制：通過調(diào)整排泥量，保持MLSS=4000mg/L；混合液流速控制：通過調(diào)整推流設(shè)備運(yùn)行數(shù)量，保持混合液流速=0.4m/s；出水水質(zhì)監(jiān)控：每天監(jiān)測COD、BOD、NH?-N、TP等指標(biāo)，及時調(diào)整工藝參數(shù)。6.3日常維護(hù)曝氣設(shè)備：每周檢查葉片磨損情況，每季度清理葉片上的雜物；推流設(shè)備：每月檢查葉輪纏繞情況，每半年更換密封件；刮泥設(shè)備：每周檢查刮泥板與池底間隙，每季度清理泥斗內(nèi)的積泥；紫外線消毒設(shè)備：每周清理燈管上的污垢，每半年更換燈管（使用壽命8000h）。七、環(huán)保與安全7.1噪聲與振動控制曝氣設(shè)備：采用低噪聲電機(jī)（噪聲≤75dB(A)），基礎(chǔ)采用減振墊；推流設(shè)備：采用潛水電機(jī)（噪聲≤60dB(A)），安裝時采用減振支架；泵房：墻面采用隔音材料（隔音量≥30dB(A)），門窗采用隔音門窗。7.2電氣安全所有電氣設(shè)備采用接地保護(hù)，接地電阻≤4Ω；潛水設(shè)備采用漏電保護(hù)裝置（動作電流≤30mA）；廠區(qū)設(shè)置防雷裝置，防雷接地電阻≤10Ω。7.3應(yīng)急措施停電應(yīng)急：配備柴油發(fā)電機(jī)（功率≥1000kW），保證進(jìn)水泵、曝氣設(shè)備、推流設(shè)備