污水处理厂毕业设计论文

目 录1 设计说明.11.1 引言 .11.2 工程概况 .21.2.1 设计原始资料.21.2.3 设计规模.21.2.2 进出水水质.31.3 处理方案的确定.31.3.1 城市污水处理概述.31.3.2 常用城市污水生物处理技术.41.3.3 工艺方案选择的原则.71.3.4 污水处理工艺的选择及流程.81.3.5 主要构筑物说明.112. 各单元设计计算.142.1 格栅的设计.142.1.1 设计参数.142.1.2 中格栅.152.1.3 细格栅.182.2 曝气沉砂池的设计 .202.2.1 设计参数.20 2.2.2 设计计算.202.3 主体反应池的设计 .242.3.1 设计参数.242.3.2 设计计算.252.4 配水井的设计 .342.4.1 设计参数.342.4.2 设计计算.342.5 辐流式二沉池的设计 .352.5.1 设计参数.352.5.2 设计计算.352.6 浓缩池的设计 .372.7 污泥贮泥池的设计 .382.8 构筑物计算结果及说明 .393 污水厂平面布置.403.1 布置原则 .403.2 平面布置 .413.3 附属构筑物的布置 .414 高程计算.424.1 水头损失 .424.2 标高计算 .424.2.1 二沉池.42 4.2.2 配水井.434.2.3A2/O 池.434.2.4 沉砂池.434.2.5 格栅.434.2.6 浓缩池.444.2.7 贮泥池.445 结论及建议.445.1 结论 .445.2 建议.45参考文献.46附录.47致谢.48 11 设计说明1.1 引言据2010 年中国环境状况公报公布，2010 年全国废水排放总量为 617.3亿吨，其中城市生活污水排放量 379.8 亿 t，占污水排放总量的 61.5%。废水化学需氧量（COD）排放总量 1238.1 万 t，其中城市生活污水中氨氮排放 93 万t，占废水氨氮排放总量的 71.2%，由此可见，目前我国的水污染形势严峻，特别是城市污水的排放对地表水和地下水水质的影响显得更加突出。据有关资料统计，全国近 70%80%的生活污水未经处理，直接排入江河湖海，年排污量达400 亿 m3，造成全国 1/3 以上的水域受到污染。专家指出，水污染加剧了水资源的短缺，直接威胁着饮用水的安全和人民群众的健康，影响到工农业生产和农作物安全造成的经济损失约为 GNP 的 1.5%3%，水污染已成为不亚于洪灾、旱灾甚至更为严重的灾害。未来城市的最大危害就是污水。造成我国水污染严重的主要原因之一是由于全国城市污水处理率较低，使大量的城市污水未经处理而直接外排，导致了严重的水污染，并加剧了水资源的短缺。而长期以来，城市污水处理均以去除有机物和悬浮物为目的，其工艺为普通活性污泥法。该法对氮、磷等无机营养物去除效果很差一般来说，氮的去除率只有 2030，磷的去除率只有 1020随着大量的化肥、农药、洗涤剂等高浓度氮、磷工业废水的排出，导致城市污水中 N、P 浓度急剧增加，从而引起水体中溶解氧降低及水体富营养化，同时影响了处理后污水的复用所以，要求在城市污水处理过程中不仅要有效地去除 BOD 和 SS，而且要有效地脱氮除磷3八十年代以来，生物脱氮除磷工艺已成为现代污水处理的重大课题，特别是以厌氧缺氧好氧（AnaerobicAnoxicaerobic，简称A2/O 工艺）系统的生物脱氮除磷工艺，因其特有的技术经济优势和环境效益，越来越受到人们的高度重视。本设计中即采用其改进工艺预缺氧厌氧缺氧好氧（AnoxicAnaerobicAnoxicaerobic，即 AA2/O 工艺）对某城市生活污水进行处理，日处理能力 100000 方，设计包含污水处理工艺流程的确定，工艺流 2程中各单体的计算，施工图纸的绘制等，工程的实施将显著改善受纳水体水质，同时间接产生经济效益，促进经济可持续发展，出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)规定的一级标准的 B 标准要求，其出水就近排入水体。1.2 工程概况1.2.1 设计原始资料H 市是浙江省的重要工业城市之一。近些年来，随着改革开放的进一步深入，H 市经济发展迅速，人民生活水平不断提高。H 市属亚热带湿润性季风气候，经调查和咨询，该城市的气象资料见表 1-1：表表 1-1 污水处理厂所处城市气象资料污水处理厂所处城市气象资料年平均气温15.8月平均最高气温27.9月平均最低气温3.1最高气温39最低气温-4-5年平均降雨量1238.8温度在-10度以下0 天主风向东南风平均风速3.2m/s 年最大风20 m/s。H 市北区地势平坦，地形略呈南高北低，原状地面标高一般为5.0m5.8m（黄海高程系） ，局部地带标高仅 4.84.9m。厂区平均海拔高程5.0m。城区地表土层为黄褐色亚粘土，土层厚度约为 1.0m，第二层为灰褐色粉质粘土，土层厚度约 4.0m。1.2.3 设计规模根据该市该地区中长期发展规划，2020 年城市人口 30 万，2030 年城市人口 43 万。目前 H 市居民平均生活用水 120L/人d（浙江属于第三分区，居住建筑内设有室内给排水卫生设备和淋浴设备，所以 q 为 110150 L/人d，取q=120 L/人d） ，城市公共建筑污水量按城市生活污水量的 30计，随着经济的发展，城市化程度越来越高，人口也将随之猛增，人口的大量增加也将导致生活污水的大量增加，生活污染也将随之加剧。H 市开发建设虽然目前还处于起步阶段，但工业发展势头强劲，工业污染 3物的排放总量势必有较大增长，现日排放工业废水约 3104m3/d。污水厂的处理水量按最高日最高时流量，污水厂的日处理量为 10 万方。主要处理城市生活污水以及部分工业废水，按生活污水总量来取其时变化系数为1.3。1.2.2 进出水水质该水经处理以后，水质应符合城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)规定的一级标准的 B 标准，由于进水不但含有 BOD5，还含有大量的 N，P 所以不仅要求去 BOD5 除还应去除水中的 N，P 达到排放标准。进水 PH 为 6-7，总氮为 35mg/L，其他见表 1-2：表表 1- 2 污水厂设计进出水水质对照表污水厂设计进出水水质对照表单位：mg/LCODcrBOD5SSNH3NTP进水（混合）350160150254出水602020150.51.3 处理方案的确定1.3.1 城市污水处理概述城市污水是目前江河湖泊水域污染的重要原因，是制约许多城市可持续发展的主要原因之一。目前，我国正处于城市污水处理事业的大发展时期，尤其随着国家可持续发展战略的实施，中国环境与生态保护已被提上首要议事日程。 城市生活污水处理自 200 年前工业革命以来，越来越受到人们的重视。城市污水处理率已成为一个地区文明与否的一个重要标志。近 200 年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括 CCAS 工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚，目前城市污水处理率 4不到 10%。在我们大力引起国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统1。 结合我国实际情况，参考国外先进技术和经验，建设城市污水处理厂应符合以下几个发展方向： （1）总投资省。我国是一个发展中国家，经济发展所需资金非常庞大，因此严格控制总投资对国民经济大有益处。 （2）运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素，是评判一套工艺优劣的主要指标之一。 （3）占地省。我国人口众多，人均土地资源极其紧缺。土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。 （4）脱氮除磷效果好。随着我国大面积水体环境的富营养化，污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。我国最新实施的国家污水综合排放标准也明确规定了适用于所有排污单位，非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题2。1.3.2 常用城市污水生物处理技术污水处理所采用的工艺技术是污水处理厂的核心部分，与进水水质、出水要求、处理量、投资大小等等因素密切相关。由于城市污水的主要污染物是有机物，因此目前国内外大多采用生物处理技术处理城市污水，主要有活性污泥法和生物膜法两大类。其中，生物膜法由于处理效率不高，卫生条件较差，我国只有少数几座生物膜法城市污水处理厂；而活性污泥法污水处理厂占绝大多数，其中使用最广泛的主要有四种类型6：传统活性污泥工艺和其改进型工艺；AB 工艺；SBR 及其改进工艺； 氧化沟及其改进工艺。AB 法工艺AB 法是吸附生物降解法的简称，是联邦德国亚琛大学 BBohnke 教授于20 世纪 70 年代中期24，在传统两段活性污泥法和高负荷活性污泥法基础上开发的一种新工艺，属超高负荷活性污泥法，在技术上有所突破。该工艺不设初沉池，由污泥负荷较高的 A 段和污泥负荷较低的 B 段串联组 5成，并分别有独立的污泥回流系统。该工艺从 80 年代开始应用于生产实践，由于具有技术成熟、处理高浓度生活污水效果好，出水稳定、水质高的特点，越来越受到污水处理界的青睐。但 A/B 法也存在污泥量大、构筑物及设备较多，运行管理复杂，脱氮除磷效果不理想的缺点。青岛海泊河 812 万 m/d 污水处理厂采用了该工艺。SBR 及其改进工艺（1）SBR 工艺SBR 工艺也叫序批式活性污泥法，其最根本的特点是处理工序不是连续的，而是间歇的、周期的，污水一批一批地经过进水、曝气、沉淀、排水，然后又周而复始。SBR 技术的核心是 SBR 反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统，该工艺具有以下优点：出水水质稳定、水质好；耐冲击负荷；运行管理简单、自控水平高；占地面积小、造价低、操作灵活。但 SBR 法存在的曝气系统易堵塞，故障率高，人工操作管理繁琐，监测手段要求高等缺点也影响了其使用。美国 Cnmdy3000m/d 污水处理厂和澳大利亚的 Tmmwqdth 污水厂采用了该工艺23。（2）ICEAS 工艺传统 SBR 是问歇进水，切换频繁，并且至少需要两池以上来回倒换，很不方便，于是出现了连续进水的 ICEAS 工艺。该工艺的主要改进是在反应池中增加一道隔墙，将反应池分隔为小体积的预反应区和大体积的主反应区，污水连续流人预反应区，然后通过隔墙下端的小孔以层流速度进人主反应区。在保持传统的 SBR 工艺特点的同时，该工艺省去了问歇进水的麻烦。但该工艺设备造价偏高，技术全部进口，操作运行要求严格。（3）CAST 工艺CAST 工艺是 SBR 工艺中脱氮除磷效率最好的一种，它对 SBR 工艺最大的改进是在反应池前段增加一个选择段，污水首先进入选择段，与来自主反应区的回流混合液混合，在厌氧条件下，选择段相当于前置厌氧池，为高效除磷创造了有利条件。该工艺的另一个特点是利用同步硝化反硝化原理脱氮，在主反应区，反应时段前期控制溶解氧不大于 0.5mg/L ，处于缺氧工况，利用池中原有的硝态氮 6反硝化，然后利用同步硝化产生的硝态氮反硝化；到反应时段后期。加大充氧量，使主反应区处于好氧工况，完成生物除磷反应，并保证出水有足够的溶解氧。CAST 工艺设计和运行管理简单，处理效果稳定，已被多座中小型污水处理厂所采用，规模 8 万 m/d 的贵阳市小河污水处理厂以及深圳、天津及云南的一些污水处理厂都采用了该工艺。（4）UNITANK 工艺UNITANK 工艺是 20 世纪 90 年代比利时西格斯公司在三沟式氧化沟的基础上开发出来的25。它由 3 个矩形池组成，其中外边两侧的矩形池既可做曝气池，又可做沉淀池，中间一个矩形池只做曝气池。该工艺连续进水、连续出水、常水位运行，具有脱氮功能及流程简单的特点，同时还有容积利用率低、设备闲置率高、除磷功能差等不足，要求除磷时则需要化学除磷。我国石家庄高新区 10 万 m/d 污水处理厂、上海石洞口 40 万 m/d 污水处理厂及广西梧州污水处理厂均采用此工艺。（5）MSBR 工艺MSBR 即改良型的 SBR(Modified SBR)，是 A/O 法和 SBR 法工艺组合合成的工艺系统，它具有二者的一些优点，因而出水水质稳定。MSBR 是一种可连续进水、高效的污水处理工艺，且简单、容积小、单池，易于实现计算机自动控制。在较低的投资和运行费用下，能有效地处理含高浓度 BOD5，TSS、氮和磷的污水。但 MSBR 的结构复杂，各种设备较多，操作管理也比较麻烦，这些都有待进一步优化改进。加拿大的 Estevan 污水处理厂、深圳市盐田污水处理厂、北京海淀区某医院污水处理项目均采用了该工艺。氧化沟工艺氧化沟又称循环曝气池、无终端曝气池，是活性污泥法的一种变型，通常采用延时曝气，在污水净化的同时污泥得到稳定处理。常见的氧化沟有Carrousel 氧化沟、交替工作式氧化沟、Orbal 氧化沟、一体化氧化沟等。与活性污泥法相比，它具有处理工艺及构筑物简单、无初沉池和污泥消化池(一体式氧化沟还可以取消二沉池和污泥回流系统)、泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理效果稳定等特点；但也存在着负荷低、占地大的缺点。邯郸市东污水厂处 7理水量为 10 万 m/d 污水处理厂采用了该工艺。传统活性污泥工艺及其改进型工艺（1）传统活性污泥工艺 传统活性污泥法是应用最早的工艺，它去除有机物和悬浮物的效率很高，对于城镇污水，可确保出水 BOD5 和 SS 达到 30mg/L 以下，因此，在 1996 年前在我国尚未要求去除氮磷，该工艺是城镇污水处理厂的主体工艺。随着城镇污水处理厂污染物排放标准(GB189182002)的颁布实施，我国对城镇污水处理厂的出水水质，尤其是对出水的氮、磷指标要求更加严格。传统的活性污泥工艺已经不能满足国家标准对氮、磷的去除要求，必须加以改造，一种是用于除磷的厌氧一好氧工艺(A/O)，一种是用于脱氮的缺氧一好氧工艺；A/O 法则是既脱氮又除磷的工艺。天津纪庄子 30 万 m/d 污水处理厂、北京高碑店 100万 m/d 污水处理厂、沈阳北部污水处理厂 40 万 m/d 污水中的 20 万 m/d 采用的均是活性污泥污水处理技术。（2）A/O 工艺 A/O(缺氧好氧)法对于大型活性污泥法污水处理厂来说，处理效果较稳定，且实现了脱氮或除磷的目标，能耗和运营费用也较低；其缺点是处理单元多，管理较复杂，且不能同步脱氮和除磷。用于除磷的 A/O 工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短；用于脱氮的 A/O 工艺的负荷很低，泥龄长、水力停留时间长。沈阳北部污水处理厂设计处理的 40 万 m/d 污水中的 20万 m/d 采用的是 A/O 脱氮的污水处理技术。（3）A/O 工艺A/O(厌氧缺氧好氧)工艺同时具有脱氮除磷的效果，其工艺原理是磷在厌氧区被释放，在好氧区被吸收，达到除磷目的；污染物在好氧区被氧化降解，去除 COD 和 BOD5，同时在硝化菌作用下，有机氮转化的氨氮继续转化为亚硝酸氮和硝酸氮，含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮。该工艺主要优点是对 COD、BOD5、SS 等具有较高的去除率，对脱氮除磷也具有较高的去除效果，具有运行费用低、占地少，出水水质好等特点。A+A/O工艺就是在此基础上在厌氧池前加了一个污泥预缺氧池，以便污泥更好的处理。 81.3.3 工艺方案选择的原则污水处理工艺流程选择是根据原水水质、出水水质要求，污水处理厂规模、污泥处置方法及当地的温度、工程地质、征地费用、电价等实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在确定处理工艺的过程中应遵循以下原则5：（1）采用的工艺运行可靠、技术成熟、处理效果良好，能保证出水水质达到排放标准，从而减少污水对城市水环境的影响。（2）采用的工艺投资省、污水处理厂占地面积小，能耗少，运行费用低。（3）安全稳妥的处理处置污泥，既节省投资，又避免而次污染。（4）所采用的工艺应运转灵活，能适应一定的水质、水量的变化。（5）操作管理简便有效，便于实现处理过程的自动控制，降低劳动强度和人工费用，提高管理水平。（6）污水处理工艺的确定应与污泥处理和处置工艺的方式结合起来考虑，以保证污水处理厂排出的污泥应易于处理和处置。（7）所选工艺应最大程度地减少对周围环境的不良影响，如气味、噪声、气雾等，同时也要避免对周围环境产生不安全因素。（8）一般来说, 大型城市污水处理厂（处理能力为 10 万20 万 m3/d）的优选工艺是传统活性污泥法及其改进型 A/O 和 A2/O 法，与 SBR 工艺相比最大的优势就是能耗低、运营费用较低，污水厂规模越大，这种优势越明显。（9）中小型污水厂(处理能力小于 10 万 m3/d) 的优选工艺是氧化沟法和SBR 法，这些工艺去除有机物的 效率较高，有的兼有除磷脱氮的功能，基建费用明显低于传统活性污泥法，且整个处理单元的占地面积只有传统活性污泥法的的 50%，由于中小型污水厂的水质水量变化比较剧烈，因此更适合选用抗冲击负荷能力强的氧化沟法和 SBR 法。1.3.4 污水处理工艺的选择及流程一、计算污水量日人平均生活用水量：Q1=3000000.12=36000m3/d 9工业废水量：Q2=30000 m3/d城市公共建筑污水量：Q3=360000.3=10800m3/d污水总量：Q= Q1+ Q2+ Q3=36000+30000+10800=76800m3/d转化为 m3/s 为单位，即：76800/（246060）=0.89 m3/s城市混合污水变化系数：日变化系数 K 日=1.1，总变化系数 Kz=1.3。设计最大时总污水量为：Qmax=768001.3=99840 m3/d=1.16 m3/s二、污水水质特性分析原污水能否采用生化处理，特别是是否适用于生物除磷脱氮工艺，取决于原污水中各种营养成分的含量及其比例能否满足生物生长的需要，因此首先应判断相关的指标能否满足要求9。污水处理厂进水水质各污染物配比表见表 2-1。表表 2-1 进出水水质各污染物配比进出水水质各污染物配比项目BOD5/CODCrBOD5/TNBOD5/TP 设计0.464.640指标0.3320（1）BOD5/CODCr 污水 BOD5/CODCr 值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为 BOD5/CODCr 0.3 可生化性较好，BOD5/CODCr 0.3 较难生化，BOD5/CODCr 0.25 不易生化。设计中 BOD5/CODCr =0.46，因此可生化性较好，适合采用生物处理工艺进行处理。（2）BOD5/TN （即 C/N）比值C/N 比值是判别能否有效脱氮的重要指标。由于生物脱氮的反硝化过程中主要利用原污水中的含碳有机物作为电子供体，该比值越大，表明碳源越充足，反硝化进行越彻底。理论上 BOD5/TN 2.86 时反硝化才能进行；实际运行材料表明 3.0 时才能使反硝化过程正常进行；当 BOD5/TN =45 时，氨氮去除率80%，总氮的去除率60%。设计中的进水水质 C/N=4.6 可满足生物脱氮要求。（3）BOD5/TP 比值该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。生物除磷是活性污泥中除磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时产生 ATP，并利用 ATP 将废水中的脂肪 10酸等有机物摄入细胞，以 PHB（聚-羟基丁酸）及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时随着聚磷酸盐的分解，释放磷；一旦进入好氧环境，聚磷菌又可利用聚-羟基丁酸氧化分解所释放的能量来超量摄取废水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐而贮存于细胞内，经沉淀分离，把富含磷的剩余污泥排出系统，达到生物除磷的目的。进水中的 BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，故是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于 20，比值越大，生物除磷效果越明显。分析进水水质，设计中 BOD5/TP=40 20 可以采用生物除磷工艺。三、处理程度计算（1）BOD 的去除效率%5 .87%10016020160（2）COD 的去除效率%9 .82%10035060350（3）SS 的去除效率%7 .86%10015020150（4）氨氮的去除效率%40%100251525（5）总磷的去除效率%5 .87%10045 . 04（6）总氮的去处率%8.62%100352535上述计算表明 BOD、COD、SS、TP、NH3-N 去除率高，需要采样三级处理（或深度处理）工艺。四、综合分析由上述计算，该设计要求处理工艺既能有效地去除 BOD、COD、SS 等，又能达到同步脱氮除磷的效果。进水水质浓度和对出水水质的要求是选择除磷脱氮工艺的一个重要因素。对于大部分城市污水，为了达到排放标准，应该选 11用具有除磷和硝化功能的三级处理。根据原水水质、出水要求、污水厂规模，污泥处置方法及当地温度、工程地质、电价等因素作慎重考虑，通过综合分析比较常用城市污水生物处理工艺的优缺点，本设计拟采用 A+A2/O 脱氮除磷工艺。此工艺的特点是工艺不仅简单，总水力停留时间小于其他的同类设备，厌氧(缺氧)/好氧交替进行，不宜于丝状菌的繁殖，基本不存在污泥膨胀问题，不需要外加碳源，厌氧和缺氧进行缓速搅拌，运行费用低，处理效率一般能达到 BOD5和 SS 为 90%95%，总氮为 70%以上，磷为 90%左右。因此宜选采用此方案来处理本次设计的污水。五、工艺流程污水处理厂拟采用的如下工艺流程（图 1-1）缺氧反应池厌氧反应池好氧反应池回流污泥（25%-100%）Q回流混合液鼓风机房细格栅中及格泵栅站曝气沉砂池砂水分离器栅渣砂渣剩余污泥污泥浓缩池脱水车间干泥外运上清液流至厂内污水管二沉池消毒池外运处置污水超越管图1-1 A+A2/O法工艺流程图污水出水缺氧预处理池90%污水六、流程说明城市污水通过格栅去除固体悬浮物，然后进入曝气沉砂池去除污水中密度较大的无机颗粒污染物（如泥砂，煤渣等） ，10%的进水进入缺氧预处理池和回流污泥混合，而后剩余 90%的进水和缺氧预处理池的出水混合进入生物池进行脱氮除磷氧，培养不同微生物的协调作用，在处理常规有机物的同时脱氮除磷。经过生物降解之后的污水经配水井流至二沉池，进行泥水分离，二沉池的出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002 的一级标准中的 B 标（0-200%）Q 12准，即可排放。二沉池的污泥除部分回流外其余经浓缩脱水后外运。1.3.5 主要构筑物说明一、格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上，泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截流较大的悬浮物或漂浮物。城市污水中一般会含有纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，均须进行拦截从而防止管道堵塞，提高处理能力。本设计先设中格栅拦截较大的污染物，再设细格栅去除较小的污染物质。本设计设计参数：1中格栅栅条间隙 e=0.02m 栅条间隙数 n=43 个 栅条宽度 S=0.01m 栅槽宽 B=1.3m 栅前水深 h=0.7m 格栅安装角 60栅后槽总高度 H=1.12m 栅槽总长度 L=3.13m2细格栅栅条间隙 e=0.01m 栅条间隙数 n=86 个 栅条宽度 S=0.01m 栅槽宽 B=1.7m 栅前水深 h=0.7m 格栅安装角 60栅后槽总高度 H=1.26m 栅槽总长度 L=2.4m二、曝气沉砂池沉砂池的设置目的就是去除污水中泥砂、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理的构筑物的正常运行。它的功能是利用物理原理去除污水中密度较大的无机颗粒污染物。普通沉砂池的沉砂中含有约 15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气式沉砂池可克服这一缺点。曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水产生与主流垂直的横向旋流。曝气式沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。同时，还对污水起预曝气作用。本设计设计参数：L12m、B4.64m、H4.15m，有效水深 h=2.5m，水力停留时间 t=2min，曝气量 q=1303.2m3/h，排渣时间间隔 T=1d。 13三、预缺氧池回流污泥和 10%的原水进入预缺氧池,通过反硝化来去除回流污泥中的硝酸盐,以降低或消除后续工艺中硝酸盐对厌氧释磷的影响,从而保证系统的除磷效果。四、厌氧池二级处理的主体构筑物，是活性污泥的反应器，即厌氧、缺氧、好氧反应器。污水在厌氧反应器与预处理后的回流污泥混合。在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，同时部分有机物发生水解酸化。本设计设计参数：L26、B9、H7，有效水深：6m，超高：1m，污泥回流比 R=100%，水力停留时间 t=1.0h。五、缺氧池 污水在厌氧反应器与污泥回流液混合后再进入缺氧反应器，发生生物反硝化，同时去除部分 COD。硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应。本设计设计参数：L39、B9、H7，有效水深：6m，超高：1m，污泥回流比 R=100%，水力停留时间 t=1.5h。六、好氧池发生生物脱氮后，混合液从缺氧反应器进入好氧反应器曝气池。在好氧作用下，异养微生物首先降解 BOD、同时聚磷菌大量吸收磷，随着有机物浓度不断降低，自养微生物发生硝化反应，把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮。具体反应：HOHNOONH422322224亚硝酸菌32222NOONO硝酸菌本设计设计参数：L43、B27、H7，有效水深：6m，超高：1m，曝气方式：采用表面曝气，水力停留时间 t=5.0h，出水口采用跌水。七、二沉池二次沉淀池的主要作用是泥水分离，使污泥初步浓缩，同时将分离的部分污泥回流到厌氧池，本法回流到缺氧预处理池，为生物处理提高接种微生物，并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷。本设计本设计采用辐流式沉淀池。其设计参数：D40m、H7.35m，有 14效水深 h=3.75m，沉淀时间 t=2.5h。八、污泥浓缩池采用间歇式重力浓缩池。设计规定及参数：（1）进泥含水率：当为初次污泥时，其含水率一般为 95%97%;当为剩余活性污泥时，其含水率一般为 99.2%99.6%。（2）污泥固体负荷：负荷当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80120kg/(m2.d)当为剩余污泥时，污泥固体负荷宜采用 3060kg/(m2.d)。（3）浓缩时间不宜小于 12h，但也不要超过 24h。运行参数：设计流量：每座 302kg/d ，采用 2 座进泥浓度 8.6g/L 污泥浓缩时间 16h进泥含水率 99.2% 出泥含水率 970%泥斗倾角 60 度 高度 2.5m贮泥时间 16m 上部直径 12m浓缩池总高 4.40m 泥斗容积 133.35m3九、消毒池城市污水经一级或二级处理后，改善水质，细菌含量也大幅度减少，但仍存在有病原菌的可能，因此污水排放水体前应进行消毒。本设计中采用液氯为消毒剂，其优点是效果可靠，投配设备简单、投量准确、价格便宜。 污水处理厂常用消毒试剂：NaClO、液氯、CaClO 等，其有效成分均为次氯酸根。2. 各单元设计计算2.1 格栅的设计2.1.1 设计参数（1）格栅的清渣方式有人工清渣和机械清渣，每日栅渣量大于 0.2m3,一般 15采用机械清渣；（2）机械格栅一般不宜少于两台；（3）过栅流速一般采用 0.6-1.0m/s；（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用 0.4-0.9m/s；（5）格栅倾角一般采用； 75-45（6）通过格栅的水头损失一般采用 0.08-0.15m；（7）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位 0.5m，工作台上应有安全和冲洗设施；（8）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于 0.7m，工作台正面过道宽度：人工清除不应小于 1.2m，机械清除不应小于 1.5m；（9）机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设施；（10）格栅间内应安装吊运设备，以利于进行格栅及其他设备的检修、栅渣的日常清理10。2.1.2 中格栅格栅斜置于泵站集水池进水处，采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,过栅流速 v2=0.9m/s，格栅间隙为 e=20mm，格栅安装倾角为60。前面计算可知：Qmax=1.16 m3/s，计算草图 2-1图 2-1 格栅示意图 16（1）栅前水深 h 设计流量为：Q=Qmax2=1.162=0.58m3/s 代入数据 2212vhQ 27 . 0)2(58. 02h栅前水深 h = 0.7（2）栅条间隙数 n ehvQnsin21max式中：n 栅条间隙数，个；Qmax 最大设计流量，m3/s； 格栅倾角度， （） ；e 栅条净间隙，m； 栅前水深，m；hv 过栅流速，m/s。将数值代入上式： )(43.907 . 002. 060sin58. 0sin210max个ehvQn（3）栅槽宽度 B B = S（n-1）+ en式中：B 栅槽宽度，m；S 栅条宽度，m,取 0.01m；n 栅条间隙数，个；e 栅条净间隙， ； 将数值代入上式：B = S（n-1）+ en0.01(43-1)+0.0243=1.3m（4）进水渠道渐宽部分的长度 L1设进水渠道宽取 B1=0.85m，渐宽部分展开角 1= 20， 则进水渠道渐宽部分长度：mtgBB7 . 0tg2020.851.3 2L o11 1 17（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mLL35. 027 . 0212（6）过栅水头损失 h101khh sin220gvh 式中：h1 过栅水头损失，m；h0 计算水头损失，m；g 重力加速度，9.81m/s2；k 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般 k=3； 阻力系数，与栅条断面形状有关 ，；3/4)(eS当为矩形断面时，=2.42。采用矩形断面 =2.42， =2.42=0.963/4)(eS3/4)02. 001. 0(h1=kh0=k=30.96sin60=0.102msin22gv81.92.902（7）栅后槽总高度 H设栅前渠道超高 h2=0.3m， 栅前槽高：H1 = h + h2 =0.7+0.3=1.0mH= h + h1 + h2 =0.7+:0.102+0.3=1.102 m（8）栅槽总长度 LL = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + 0.7+0.35+0.5+1.0+ =3.13 m601tgH600 . 1tg（9）每日栅渣量 W 100086400 W 1zKQW式中：W 每日栅渣量，m3/d； 18W1 单位体积污水栅渣量， （m3/103m3 污水）取 W1 = 0.01 m3/103m3；Kz生活污水总变化系数，Kz=1.3代入各值：= 0.39m3/d3 . 110008640001. 00.58W 采用机械清渣。2.1.3 细格栅采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,过栅流速为v2=0.9 m/s，格栅间隙为 e=10mm，采用机械清渣，格栅安装倾角为 60。（1）栅前水深 h 代入数据： 2212vhQ 27 . 0)2(58. 02h栅前水深 h = 0.7m（2）栅条间隙数 n ehvQnsin21max式中：n 栅条间隙数，个；Qmax 最大设计流量，m3/s； 格栅倾角度， （） ；e 栅条净间隙，m；h栅前水深，m；v 过栅流速，m/s。将数值代入上式： )(86.907 . 001. 060sin58. 0sin210max个ehvQn（3）栅槽宽度 B B = S（n-1）+ en式中：B 栅槽宽度，m； 19S 栅条宽度，m 取 0.01m；n 栅条间隙数，个；e 栅条净间隙，m； 将数值代入上式：B = S（n-1）+ en0.01(86-1)+0.0186=1.7m（4）进水渠道渐宽部分的长度 L1设进水渠道宽 B1=1.5m，渐宽部分展开角 1= 20， 则进水渠道渐宽部分长度：mtgBB28. 0tg2021.51.7 2L o11 1（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mLL14. 0228. 0212（6）过栅水头损失 h101khh sin220gvh 式中：h1 过栅水头损失，m；h0 计算水头损失，m；g 重力加速度，9.81m/s2；k 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般 k=3； 阻力系数，与栅条断面形状有关 ， ；3/4)(eS采用矩形断面 =2.42，=2.42=2.423/4)(eS3/4)01. 001. 0(h1=kh0=k=32.42sin60=0.26msin22gv81. 92.902（7）栅后槽总高度 H设栅前渠道超高 h2=0.3m，栅前槽高：H1 = h + h2 =0.7+0.3=1.0mH= h + h1 + h2 =0.7+0.26+0.3=1.26m（8）栅槽总长度 L 20L = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + 0.28+0.14+0.5+1.0+ =2.4 m601tgH600 . 1tg每日栅渣量 W 100086400 W 1zKQW式中：W 每日栅渣量，m3/d；W1 栅渣量， （m3/103m3 污水）取 0.10.01；W1 = 0.08 m3/103m3，代入各值：= 4.0m3/d3 . 110008640008. 00.58W 采用机械清渣。2.2 曝气沉砂池的设计2.2.1 设计参数（1）旋流速度应保持 0.250.3m/s；（2）水平流速为 0.060.12m/s；（3）最大流量时停留时间为 13min；（4）有效水深为 23m，宽深比一般采用 12；（5）长宽比可达 5，当池长比池宽大得多时，应考虑设计横向挡板；（6）每立方米污水的曝气量为 0.10.2m3空气，或 35 m3/（m2h） ；（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约 0.60.9m，送气管应设置调节气量的阀门；（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板13。2.2.2 设计计算本设计中选用曝气沉砂池，其截面示意图 2-2 和计算草图 2-3，所示： 21坡度=0.1-0.5头部支座集砂槽扩散设备空气干管支管图 2-2 曝气沉砂池示意图图 2-3 曝气沉砂池计算草图（1）总有效容积 VtQVmax60式中：V 总有效容积，m3；Qmax 最大设计流量，m3/s；t 最大设计流量时的停留时间，min，取 t =2min。将数值代入上式：3max2 .139216. 16060mtQV（2）池断面积 A 22VQAmax式中：A 池断面积，m2；V 最大设计流量时的水平流速，m/s，取 V=0.1 m/s。将数值代入上式： 2max6 .111 . 016. 1mVQA（3）池总宽度 BHAB 式中：B 池总宽度，m；H 有效水深，m,取 H = 2.5m。将数值代入上式：mHAB64. 45 . 26 .11（4）校核宽深比 宽深比：，宽深比在 12 之间，符合要求。86. 15 . 264. 4Hb（5）池长 LmAVL126 .112 .139（6）校核长宽比：，符合要求5 . 264. 412bL（7）曝气系统设计计算：采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供风，穿孔管曝气。穿孔曝气管设置在集砂槽一侧，距池底 0.8,距池壁 0.5m，则穿孔管的淹没深度为m7 . 18 . 05 . 28 . 02 hH。最大时所需空气量 qmaxqmax=dQmax3600式中：d 每立方米污水所需空气量，m3空气/m3污水，取 d=0.2 m3空气/m3污 23水。将数值代入上式：hmq/2 .83516. 12 . 036003max供气压力 P=(h1+h2+h3+h4+h) 9.8式中：h1 + h2供风管道沿程局部损失之和，取 0.2m； h3 曝气器淹没水头，1.7m； h4 曝气器阻力，取 0.4m ；h 富余水头，取 0.5m。P=(0.2+1.7+0.4+0.5)9.8=27.44kpa （8）沉砂斗所需容积 V 6max1086400zKXTQV式中：X城市污水沉砂量，m3/106m3，可按照 106m3污水沉砂 1530m3计算，取X=20m3/106m3污水；T清除沉砂的间隔时间，d，取 T=2d；Kz生活污水总变化系数，Kz=1.3； 366maxm08. 3103 . 18640022016. 11086400zKXTQV （9）每个沉砂斗的容积 VonVV 0式中：V0每格沉砂斗容积；n沉砂斗个数，本设计中设每格池子有两个沉砂斗，则 n=2； 30m54. 1208. 3nVV（10）沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽 a1=0.6m，斗壁与水平的倾角为 60o ，斗高 h3=1.1m 沉砂斗上 24口宽：m87. 16 . 060tan1 . 1260tan213aha沉砂斗容积：（1.54m3）322121230m83. 1)6 . 026 . 087. 1287. 12(61 . 1)222(6aaaahV（11）沉砂室高度 H采用重力排砂，设池底坡度为 0.2。坡向砂斗，超高 h1=0.3mm13. 4287. 1212222aLlm35. 125. 12 . 01 . 1233ilhh池总高度:m15. 435. 15 . 23 . 0321hhhH（12）验证最小流速 1minminnQV式中：Qmin最小流量，m3/s，/sm89. 03zmaxminKQQ最小流量时沉砂池的水流断面面积（m2） ，bh2 最小流量时工作的沉砂池数目，最小流量时，只有一格工作=11n1ns/m06. 0s/m08. 064. 45 . 213 . 116. 164. 45 . 21max1minminzKQnQV2.3 主体反应池的设计2.3.1 设计参数表表 2-1 设计参数设计参数项目数值BOD5污泥荷 kgBOD5/（kgMLSS.d）0.15 25TN 负荷 kgTN/（kgMLSS.d）0.05(好氧段)TP 负荷 kgTP/（kgMLSS.d）0.06(厌氧段)污泥浓度 MLSS（mg/L）30004000污泥龄 c(d)1520水力停留时间 t(h)811各段停留时间比例 A1：A2：A3：O（0.5：1：1：5）（1：2：2：10）污泥回流比 R（%）50100混合液回流比 R内(%)100300溶解氧浓度 DO(mg/L)厌氧池0.2 缺氧池0.5 好氧池=2COD/TN8TP/BOD50.062.3.2 设计计算（1）有关参数判断是否可采用 A2/O 法81035350TNCOD06. 0025. 01604BOD5TP符合要求。BOD5污泥负荷 N 为保证生物硝化效果，BOD 负荷取:0.12 kgBOD5/（kgMLSS.d） 。回流污泥浓度 XR 根据rSVIXR610式中:SVI 污泥指数，取 SVI=150r 一般取 1.2将数值代入上式：LmgrSVIXR/80002 . 1150101066 26污泥回流比 R=100%。混合液悬浮固体浓度 )/(400080001111LmgXRRXR混合液回流比 R内TN 去除率%8.62%100352535%100TNTNoeoTNTN混合液回流比 R内%41%10029. 019.20%1001TNTN为了保证脱氮效果，实际混合液回流比 R内内取 100（2）反应池容积 V325600400012. 016076800mNXQSVo反应池总水力停留时间：)(.08)(33. 07680025600hdQVt各段水力停留时间和容积：预缺氧段 0.5h,厌氧段 1.0h,缺氧段 1.5h,好氧段5.0h。池容：V缺=1600m3, V厌厌=3200m3, V-缺=4800m3, V好=16000m3。校核氮磷负荷(kg/(kgMLSSd)好氧段总氮负荷= =0.04 kgTN/(kgMLSSd)好XVQTN01600040003576800 0.05 kgTN/(kgMLSSd)， 符合要求厌氧段总磷负荷= =0.022kgTP/(kgMLSSd)厌XVQTP034004000476800符合100(mg/l) (以CaCO3 计)可维持 PH 在 69。硝化需氧量 D2)/(29.55762611124. 06 . 410001)1535(768006 . 4)(%4 .126 . 4)(6 . 42212dkgOWWNNQDeo反硝化脱氮产生的氧量 D3D3 = 2.86NT = 2.86432.8 = 1237.8kgO2/d总需氧量 AOR = D1+D2-D3 = 12021.03+5576.29-1237.8= 16359.52kgO2/d =681.65 kgO2/h最大需氧量与平均需氧量之比为 1.4，则AORmax = 1.4AOR = 1.416359.52 = 19123.33kgO2/d =954.3.8kgO2/h去除每 1kgBOD5的需氧量： 3152/52. 1)02. 016. 0(7680052.16359)(kgBODkgOSSQAORo标准需氧量氧转移效率 EA=20%，计算温度 T=25，设计中将微孔曝气器设在距池底0.2m 处，淹没水深为 5.8m， 。将实际需氧量 AOR 换算成标准状态下的需氧量SOR。)20()()20(024. 1)(TLTsmSCCCAORSOR式中：气压调整系数，工程所在地区实际大气压510013. 1所在地区实际气压约为 1.013105Pa，故此110013. 110013. 155CL 曝气池内平均溶解氧，取 CL=2mg/L；CS（20） 水温 20时清水中溶解氧的饱和度，mg/L；Csm(T) 设计水温 T时好氧反应池中平均溶解氧的饱和度，mg/L； 污水传氧速率与清水传氧速率之比，取 0.82；污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧之比，取 0.95。由排水工程（第四版） （下册）附录 121查知：水中溶解氧浓度：CS（20）=9.18 mg/L，CS（30）=8.38 mg/L空气扩散气出口处绝对压为： pb=9.8103H= 1.013105+9.8103H = 1.013105+9.81035.8= 1.6105 Pa空气离开好氧反应池时氧的百分比：%54.17%100%)201 (2179%)201 (21%100)1 (2179)1 (21AAtEEO好氧反应池中平均溶解氧饱和度：LmgOpCCtbssm/30. 9)4254.1710066. 2106 . 1(63. 7)4210066. 2(555)30()30( 标准需氧量为： 32hkgOdkgOCCCAORSORTLTsmS/02.1069/53.25656024. 1)230. 9195. 0(82. 018. 952.16359024. 1)(22)2025()20()()20(相应最大时标准需氧量：SORmax = 1.4SOR = 1.425656.53 = 35919.14kgO2/d = 1496.63kgO2/h好氧反应池平均时供气量：hmESORGAs/17817100203 . 002.10691003 . 03最大时供气量：Gsmax = 1.4Gs = 24943.8 m3/h供气压力 P=(h1+h2+h3+h4+h) 9.8式中：h1 + h2 供风管道沿程局部损失之和，取 0.2m；h3 曝气器淹没水头，取 3.8m；h4 曝气器阻力，取 0.4m ；h 富余水头，取 0.5m。P=(0.2+3.8+0.4+0.5)9.8=40.82kpa曝气头数量计算（以单组曝气池计算）按供氧能力计算曝气器数量qcSOR24=1h式中：h1 按供氧能力所需曝气器个数，个；qc曝气器标准状态下，与曝气池工作条件相似的供氧能力，kgO2 /（h个）。采用微孔曝气器，参照有关工作手册，工作水深5.8m，在供风量13m3 /（h个）时曝气器氧利用率EA=20%，服务面积0.30.75m2，充氧能力qc =0.14 kgO2 /（h个），则：好氧池中曝气器数量 33h1=1337（个）14. 0893.1496（7）厌氧池设备选择（以单组反应池计算）厌氧池设导流墙，将厌氧池分成 2 格，每格内设潜水搅拌机 1 台。 厌氧池有效容积 V厌=2697=1638m3（8）缺氧池设备选择（以单组反应池计算）两座缺氧池设导流墙，将缺氧池分成 2 格，每格内设潜水搅拌机 1 台。预缺氧池有效容积 V 缺=1587=840m3缺氧池有效容积 V 缺=3997=2457m3（9）污泥回流设备污泥回流比 R=100% 污泥回流量 QR=RQ=199840=99840m3/d=4160m3/h设回流污泥泵房 1 座，内设 3 台潜污泵（2 用 1 备）单泵流量hmQR/2080416021Q213R单水泵扬程根据竖向流量确定（10）混合液回流设备混合液回流泵混合液回流比 R内=100%混合液回流量 QR=R内Q=199840=99840m3/d=4160m3/h 设混合液回流泵房 1 座，内设 2 台潜污泵（2 用 1 备） 单泵流量hmQR/2080416021Q213R单混合液回流管回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房，经潜污泵提升后送至缺氧段首端。混合液回流管设计流量 s/73. 08640029984012Q36mRQ内泵房进水管设计流速采用 v=1m/s管道过水断面积26. 7 . 0173. 0mvQA 34管径mAd96. 014. 373. 044取进水管管径 DN1000mm校核管道流速smQv/93.00.140.73A26泵房压力出水总管设计流量s/73. 0367mQQ 设计流速采用 v=1m/s管道过水断面积2773. 0173. 0mvQA管径mAd96. 014. 373. 044取进水管管径 DN1000mm2.4 配水井的设计2.4.1 设计参数水力配水设施基本的原理是保持各个配水方向的水头损失相等。配水渠道中的水流速度应不大于 1.0m/s，以利于配水均匀和减少水头损失。2.4.2 设计计算（1）进水管管径 D1配水井进水管的设计流量为 Q = 99840/24 = 4160m3/h,当进水管管径D1=1550mm 时，查水力计算表，得知 v=1.0m/s，满足设计要求。（2）矩形宽顶堰进水从配水井底部中心进入，经等宽度堰流入 4 个水斗再由管道接入 4 座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量为 q = 4160/4 = 1040 m3/h 。配水采用矩形宽顶溢流堰至配水井。 35堰上水头 H因单个出水溢流堰的流量为 q = 4160/4 = 1040 m3/h = 288.89L/s，一般大于100 L/s 采用矩形堰，小于 100 L/s 采用三角堰，所以，本设计采用矩形堰（堰高 h 取 0.5m） 。矩形堰的流量：gHbHmqo2式中：q 矩形堰的流量，m3/s；H 堰上水头，m；b 堰宽，m，取堰宽 b = 1.2m；mo 流量系数，通常采用 0.3270.332，取 0.33。则，mgbmqH3 . 0)8 . 922 . 133. 02889. 0()2(31222312202堰顶厚度 B 根据有关实验资料，当时，属于矩形宽顶堰。取 B = 105 . 2HB1.2m，这时（在 2.510 范围内） ，所以，该堰属于矩形宽顶堰。43 . 02 . 1HB配水管管径 D2设配水管管径 D2 = 900mm,流量 q = 4160/4 = 1040 m3/h = 288.89L/s，查水力计算表，得知 v=0.7m/s。配水漏斗上口口径 D按配水井内径的 1.5 倍设计，D = 1.5D1 = 1.51550 = 2325 mm2.5 辐流式二沉池的设计2.5.1 设计参数（1）池子直径（或者正方形的一边）与有效水深的比值大于 6；（2）池径不宜小于 16m；（3）池底坡度一般采用 0.050.1m； 36（4）一般采用机械刮泥，也可附有空气提升或净水头排泥设施；（5）当池径（或正方形的一边）较小（小于 20m）时，也可采用多斗排泥；（6）停留时间 2.53h