毕业论文e市城市污水处理厂工艺设计7

目录第1章 总论11.1 设计的背景和目的11.1.1 设计背景11.1.2 设计目的11.2 设计参数21.3 自然环境状况21.3.1 气象资料2地质条件21.3.3 地形地势21.4 设计内容31.5 设计进水31.5.1 设计水质水量31.5.2 污水处理要求41.5.3 污水设计处理程度41.6 设计出水41.6.1 预处理出水水质41.6.2 生化处理出水水质51.7 污水处理厂厂址选择51.8 污水处理工艺流程简述51.8.1 工艺分析51.8.2 工艺选择71.8.3 工艺流程图7第2章 污水处理系统主体构筑物设计92.1 中格栅92.1.1 中格栅的作用92.1.2 中格栅设计数据92.1.3 中格栅的设计计算102.1.4 中格栅设计草图122.1.5 除渣设备选取122.2 污水提升泵房13提升泵房设计计算132.3 细格栅142.3.1 细格栅作用142.3.2 细格栅设计计算142.3.3 细格栅设计草图162.3.4 除渣设备选取162.4 沉砂池162.4.1 沉砂池作用及类型162.4.2 沉砂池一般规定172.4.3 旋流沉砂池设计数据182.4.4 旋流沉砂池设计计算182.4.5 沉砂池设计草图202.4.6 除砂设备选取202.4.7 曝气设备选型202.5 计量设备212.5.1 计量设备的作用212.5.2 计量设备的选择和布置原则212.5.3 计量设备比较及选型212.5.5 巴氏计量槽草图222.6 氧化沟232.6.1 氧化沟的选取232.6.2 卡罗塞尔氧化沟工艺简述232.6.3 卡罗塞尔氧化沟工艺特点232.6.4 卡罗塞尔氧化沟基本参数232.6.5 卡罗塞尔氧化沟设计计算242.6.6 卡罗塞尔氧化沟设计计算草图302.7 配水井302.7.1 配水井的计算302.8 二次沉淀池312.8.1 二沉池作用及选型312.8.2 一般规定312.8.3 二沉池选型与设计计算312.8.4 辐流二沉池设计草图372.9 刮泥设备的选择372.10 计量设施38计量设备的选择382.10.2 设计依据382.10.3 设计计算392.11 污泥处理系统392.11.1 浓缩池作用与选型392.11.2 设计规定及数据402.11.3 设计数据412.11.4 污泥浓缩池的设计与计算412.11.5 污泥泵房432.11.6 脱水机房442.11.7 设计计算442.11.8 污泥浓缩池设计草图452.11.9 污泥浓缩机选型452.11.10 贮泥池设计计算452.11.11 污泥脱水设备选型462.11.12 污泥最终处理462.11.13 压滤机的选型472.12 接触池472.12.1 接触池作用472.12.2 一般规定472.12.3 接触池消毒方法482.12.4 接触池设计计算492.12.5 接触池设计草图512.12.6 加氯机的选择512.12.7 氯库及加氯间的设计51第3章 平面及高程布置533.1 污水厂平面布置533.1.1 平面布置原则533.2 污水厂管道布置543.2.1 管道布置原则543.3 污水厂高程布置54第4章 技术经济分析与监测方法564.1 技术经济分析564.1.1 概述564.1.2 投资估算564.2 监测方法与监测方案574.2.1 监测项目574.2.2 监测点位和频次574.2.3 监测要求574.2.4 监测方法58参考文献59第1章 总论1.1 设计的背景和目的1.1.1 设计背景我国是水资源匮乏的国家，人均水资源占有量仅为世界占有量的1/4，在分布上又很不均匀，严重缺水的城市有50多个。根据有关资料统计，截止到1997年底，全国污水日排量为1亿m3，全国水体82%的河段受到污染，其中已有39%的河段受到严重污染。70%以上的城市河段不适合做饮水水源，50%的城市地下水受到污染，长江等7大水系水质不断恶化，湖泊水库普遍受到污染，沿海水体发生赤潮和水体富营养化现象增多。面对如此严峻的水资源危机，国务院要求，短期内，所有的城市都必须建设污水处理厂。到2005年，50万人口以上的城市，污水处理率应达到60%以上，到2010年，所有城市的污水处理率不低于60%。要实现这个目标，预计至少要建立1000座污水处理厂，每年要新增污水处理能力5000-6000万吨。为达到这个目标，改善我国水环境被污染的状况，保护我国紧缺的水资源，我国大、中、小城镇都在积极兴建城市污水处理厂，中小城镇尤其要加快城市污水处理厂的建设步伐。随着水污染治理工作的发展成水污水处理技术已取得了一定的进展，但城市污水处理厂的建设还不能完全满足处理现有城市污水的需要，因此如何处理日益增多的城市污水和建设城市污水处理厂是非常重要的。1.1.2 设计目的本课程设计是大学专业课教学中的一个重要实践环节，要求综合运用所学的有关知识，掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。1 复习和消化所学课程内容，理论联系实际，学以致用，掌握污水处理具体流程和工艺，为以后的工作提供经验；2 了解并掌握污水处理工程设计的基本方法、步骤和技术资料的运用；3 训练和培养污水处理的基本计算方法及绘图的基本技能。1.2 设计参数E市城市人口60万，工业排水每天5万立方米，其它用水每天1万立方米，水质为：COD=240-360mg/L、BOD=140240、NH3=30-38mg/L、SS=120180 mg/L、pH=6-9、水温T=15-35。1.3 自然环境状况1.3.1 气象资料1 气象特征本市属暖温半湿润大陆性季风气候，受海洋影响较大，温度适中，夏季凉爽，年日照百分率为62%。2 风况E市区历年主导风向：夏季为西南风、冬季为东北风。年平均风速3.7m/s，年静风频率为9.6%，最大风速18m/s。3 气温市区全年四季分明，历年平均气温10.6，最大冻土深度85cm，多年平均相对湿度为62%，历年最高气温平均34.18，历年最低气温平均-15.84。4 降水多年平均降水量为690mm，以中小型降水为主。降水主要集中在夏季，一般占全年总降水量的70%，多年平均蒸发量为1711mm。本工程为现状厂地，地层由上至下依次为耕土、杂填土、粉细砂、粉土、细砂、粗砾石、粉质粘土、中粗砂、卵石、强风化混合花岗岩组成，场地地层分布基本稳定。地震设防基本裂度为7度。地震分组为第二组，场地为严重液化等级，本场地属抗震不利地段，需经处理后方可使用。本厂地标准冻土深度为0.85m。1.3.3 地形地势处理站地势较低，自西北向东南方向有缓坡，坡度0.5%。300m内没有生活区和办公楼。处理站面积为200m200m。西北东南走向有一条河流，河流丰水期水位可满足污水处理厂出水水质要求。1.4 设计内容本次设计要求设计一座城市二级污水处理厂，出水要求达到四类水体排放标准，其主要设计内容包括：设计课题的背景和目的；设计任务的概况；处理工艺的选择和工艺流程的概述；主要设备及构筑物的设计计算并附计算草图；实际说明书和计算书的撰写；设计后附一张工艺流程图（选择污水处理厂厂址，确定污水处理厂的工艺流程，画出工艺流程图）和一张主题构筑物图（按初步设计扩大画出主体构筑物平面，立面和剖面图）。1.5 设计进水1.5.1 设计水质水量进水水质：COD=350 mg/L、BOD=200 mg/L、NH3=36 mg/L、SS=160 mg/L、pH=6-9；水温T=20；进水质量：本次设计中，E市城市人口60万，故为大城市，工业排水每天5万立方米，其它用水每天1万立方米。设定该市处于二区城市，根据给排水设计手册，城市综合生活用水定额表，可得二区大城市日用水定额为130210 L/（人天），这里取200 L/（人天），排放系数0.70.9，这里取0.80，则该地区人口每天排水量：m3/d；工业排水量：m3/d；其它用水量：m3/d；平均排水量：m3/d L/s。总变化系数：故本市污水处理厂设计总量为18万吨/天。设计进水水质和出水水质如下表：表1-1 设计进水水质和出水水质指标单位进水水质出水水质CODcrmg/L350100BOD5mg/L20030NH3-Nmg/L3625SSmg/L16030pH6-96-9水温15351.5.2 污水处理要求E城市污水处理厂，要求处理后的出水排入到四类水体中，根据城镇污水处理厂污染物排放标准规定：“城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水、类功能水域或GB3097海水三、四类功能海域时，执行二级标准”。即要求处理后的出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）二级标准。1.5.3 污水设计处理程度表1-2 设计污水处理程度指 标进水水质（mg/L）出水水质（mg/L）处理效率（%）COD3508077BOD520025NH3-N3620SS160251.6 设计出水1.6.1 预处理出水水质预处理COD去除率为30%，BOD5去除率为25%，NH3-N去除率10%，SS去除率为50%，则预处理出水水质如表1-3 表1-3 预处理出水 COD（mg/L）BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）pH水温T（）245150806-9201.6.2 生化处理出水水质生化处理出水水质与要求出水水质相同，出水见表1-4 表1-4 生化处理出水 COD（mg/L）BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）pH水温T()802520256-9201.7 污水处理厂厂址选择在城镇总体规划中，污水厂的位置范围已有规定。但是，在污水厂的总体设计时，对具体厂址的选择，仍须进行深入的调查研究和详尽的技术经济比较。其一般原则如下：（1）厂址与规划居住区或公共建筑群的卫生防护距离应根据当地具体情况，与有关环保部门协商确定，一般不小于300m。（2）厂址应在城镇集中供水水源的下游，至少500m。（3）厂址应尽可能少占农田或不占良田，且便于农田灌溉和消纳污泥。（4）厂址应尽可能设在城镇和工厂夏季主导风向的下方。（5）厂址应设在地形有适当坡度的城镇下游地区，使污水有自流的可能，以节约动力消耗。（6）厂址应考虑汛期不受洪水的威胁。（7）厂址的选择应考虑交通运输、水电供应地质、水文地质等条件。（8）厂址的选择应结合城镇总体规划，考虑远景发展，留有充分的扩建余地。1.8 污水处理工艺流程简述1.8.1 工艺分析根据对各项污染物去除率的要求，为了污水处理厂的污水要求达到工程所要求的污水处理程度，污水处理工艺在满足常规去除BOD和COD以及SS的同时，还必须具备脱氮功能。应采用适宜的污水生物脱氮处理工艺，确保污水中污染物的有效去除。故可选择两种典型的工艺流程：（1）氧化沟工艺；（2）间歇式活性污泥法（SBR工艺）。主要特点如下：（1）氧化沟工艺氧化沟又称循环混合式活性污泥法。反应池呈封闭无终端循环流渠形布置，池内配置充氧和推动水流设备的活性污泥法污水处理方法。一般采用延时曝气，同时具有去除BOD和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。氧化沟的主要优点： 氧化沟的液态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的。 处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。 污泥厂量少，污泥性质稳定。 能承受水量，水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力。氧化沟的缺点：虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质、水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，即基建费用高。（2）SBR工艺SBR是序批间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥法。SBR的运行工况以间歇操作为特征。五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的。优点如下： 工艺流程简单，运转灵活，基建费用低； 处理效果好，出水可靠； 具有较好的脱氮除磷效果； 污泥沉降性能良好； 对水质水量变化的适应性强。缺点如下： 反应器容积率低； 水头损失大； 不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力； 峰值需要量高； 设备利用率低； 管理人员技术素质要求较高。1.8.2 工艺选择对SBR工艺、氧化沟工艺进行比选。氧化沟除了具有 A/O 的效果外，还具有如下特点：（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果。（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。（3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温，水质，水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。（4）脱氮效果还能进一步提高。（5）电耗较小，运行费用低。而SBR工艺仅适合处理量为10万t/d以下的处理厂，所以本课题选择氧化沟处理工艺。各种氧化沟各有优缺点，设计采用卡罗塞尔氧化沟，其处理污水原理如下：氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。在充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效去除BOD，但脱氮除磷的能力有限。卡罗塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及为外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，还是活性污泥易于沉降。BOD5的去除率可达到95%99%，脱氮效率约为90%，除磷率约为60%。1.8.3 工艺流程图根据设计题目要求，采取卡罗塞尔氧化沟工艺，流程如图栅渣外运巴氏计量槽接触消毒池卡罗塞尔氧化沟污水提升泵房出水二沉池旋流沉砂池细格栅中格栅污泥回流污泥泵房砂水分离器沉砂外运剩余污泥滤液上清液贮泥室污泥浓缩池脱水机房剩余污泥泵房污水主管线污泥管线栅渣外运污水回流管线沉砂管线第2章 污水处理系统主体构筑物设计2.1 中格栅2.1.1 中格栅的作用中格栅是由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，其栅条净间隙为1040mm，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留较大的悬浮物和漂浮物，如：纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等，以防止后续的水泵机组、管道阀门、处理构筑物配水等设施被堵塞或缠绕，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。被截留的物质成为栅渣。2.1.2 中格栅设计数据（1）水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。（2）污水处理系统前格栅栅条净间隙，应符合下列要求： 1）人工清除：25-100mm 2）机械清除：16-100mm 3）最大间隙：100mm污水处理厂可设置中、细两道格栅，大型污水处理厂亦可设置粗、中、细三道格栅。（3）栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：3栅渣/103 m3污水。3栅渣/103 m3污水。 栅渣的含水率一般为80%，密度约为960kg/ m3。（4）在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2 m3），一般应采用机械清渣。小型污水处理厂也可采用机械清渣。（5）机械格栅不宜少于2台。如为1台时，应设人工清除格栅备用。（6）过栅流速一般采用0.6-1.0m/s。（7）格栅前渠道内的水流速度，一般采用0.4-0.9m/s。（8）格栅角度，一般采用45o-75o。人工清除的格栅倾角小时，较省力，但占地多。（9）通过格栅的水头损失，一般采用0.08-0.15m。（10）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。（11）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： 1）人工清除：不应小于1.2m。 2）机械清除：不应小于1.5m。（12）机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。（13）设计格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风措施。（14）格栅间应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修、栅渣的日常清除。2.1.3 中格栅的设计计算设四台中格栅，格栅间隙b=20mm，栅条宽度s=0.01m，格栅倾角，设栅前水深h=0.60m，过栅流速v=0.9 m/s，栅前流速v1=0.7 m/s，单位栅渣量取W13栅渣/1000m3污水，每台格栅前设置闸门，采用机械清渣。（1） 单台格栅的间隙数量：（2） 单台格栅栅槽宽度：（3） 通过中格栅水头损失（设栅条断面为锐边矩形断面）：，代入数据得（4） 栅后槽的总高度：式中：h-栅前水深，取0.60m；h2-格栅前渠道超高，h2（5） 栅前渠道深：（6） 栅槽的总长度L： 进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B1=0.85m，其渐宽部分展开角度（进水渠道内的流速为0.77m/s）， 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2（m） （7）栅渠过水断面积S：（8） 每日栅渣量W：故采用机械清渣 式中：W1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙为16-25mm时，W1-3/103m3污水，取W13/103m3污水。2.1.4 中格栅设计草图图2.1 中格栅设计计算草图2.1.5 除渣设备选取采用机械除渣。根据流量及设备选型表，选择5台（4用1备）SGL-1500型高链式格栅除污机。表2-1 SGL-1500型高链式机械格栅清污机主要技术参数格栅宽度(mm)格栅间距(mm)电机功率(kw)格栅高度H(m)格栅倾角 杷行速度 (m/min) 150012-251.1-275 2.2 污水提升泵房提升泵房设计计算泵站选用集水池与机器间合建的矩形泵站。本设计拟定选用5台泵（4用1备），则每台泵的设计流量为：1表2-2 各构筑物水头损失构筑物估算水头损失（cm）设计中取的水头损失值（cm）格栅102525沉砂池102525辐流沉淀池506050反应池255050接触池103025泵后构筑物总水头损失=接触池水损+氧化沟水损+辐流沉淀池水损+沉砂池水损+细格栅水损+富余水头=0.25+0.50+0.5+0.25+0.25+0.5=2.25m水泵扬程=常水位最低水位+泵后构筑物总损失+泵站内水头损失+富余水头=2+2.25+2.0+1.0=7.25m水泵提升的流量按最大时流量考虑，Q=7670m3/h，按此流量和扬程来选择水泵。选择TLW型立式污水泵，型号为350TLW-625I，共5台，4用1备，单泵性能参数为：表2-3 350TLW-625 I立式污水泵性能参数型号流量Q(m3/h)扬程H(m)转速n(r/min)电动机功率N(kW)效率气蚀余量 (NPSH)r(m)重量(kg)350TLW-625I20001735132826.043803.集水池的设计计算泵站集水池容积一般按不小于最大一台泵5分钟的出水量计算，本次设计集水池容积按最大一台泵6分钟的出水量计算，有效水深取2.5米。则集水池的最小面积F为2.3 细格栅2.3.1 细格栅作用细格栅是由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，其栅条净间隙为1.510mm，倾斜安装在提升泵后端，是拦截污水中较小的飘浮物和颗粒粗杂质等，细格栅可把杂物及砂粒从废水中分离出来，同时可除掉一部分有机负荷，以防止后续的管道阀门、处理构筑物配水等设施被堵塞或缠绕，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。2.3.2 细格栅设计计算设四台细格栅，格栅间隙b=8mm，栅条宽度S=0.01m，格栅倾角，设栅前水深h=0.80m，过栅流速v=0.9 m/s，栅前流速v1=0.7 m/s，单位栅渣量取W13栅渣/1000m3污水，每台格栅前设置闸门，采用机械清渣。（1）单台格栅的间隙数量：（2）单台格栅栅槽宽度：（3）通过栅水头损失（设栅条断面为锐边矩形断面）：，代入数据得：（4）栅后槽的总高度：式中：h-栅前水深，取0.80m；h2-格栅前渠道超高，h2（5）栅前渠道深：（6）栅槽的总长度L：进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B1=0.90m，其渐宽部分展开角度0m/s），栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2（m）（7）栅渠过水断面积S2.3.3 细格栅设计草图图2.2 细格栅设计草图2.3.4 除渣设备选取采用机械除渣。根据流量及设备选型表，选择5台（4用1备）XWB-背耙式格栅除污机。表2-4 XWB-背耙式格栅除污机主要技术参数栅间隙(mm)提升速度 (m/min)电机功率 (kw)外形尺寸（mm） A H B715 4 800 1500 4502.4 沉砂池2.4.1 沉砂池作用及类型污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥活性，而且会板积在反应池底部减小反应器有效容积，甚至在脱水时扎破滤带损坏脱水设备。沉砂池的设置目的就是去除污水中的泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。沉砂池按水流方向的不同可分为的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类1，2，比较如表2-5：表2-5 沉砂池比较名称优点缺点平流沉砂池沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化；工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流；有机物含量较高，增加后续处理难度竖流沉砂池占地少，排泥方便，运行管理易行池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀曝气沉砂池除砂效率较稳定，受流量变化影响小，起预曝气作用，沉砂量大，含有机物少需安装消泡装置，易产生偏流或死角旋流沉砂池占地面积小，可通过调节转速，使沉砂效果最好；采用离心力沉砂不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）气提或泵提排砂，增加设备；维护复杂基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计采用旋流沉砂池，去除污水中比重较大、粒径大于0.2mm的无机砂粒，以减轻后续处理构筑物和设备的磨损、堵塞，保证后续流程顺利运行。2.4.2 沉砂池一般规定（1）城市污水处理厂一般都应该设置沉砂池。（2）沉砂池按去除比重2.65、粒径0.2mm粒径以上的沙粒设计。（3）当设计流量应按分期建设考虑时：1）当污水为自流进入时，应该按每期的最大设计流量算2）当污水为提升进入时，应该按每期工作水泵的最大组合流量计算3）在合流制处理系统中，应该按降雨时的设计流量计算4）沉砂池的个数或者分格数不应该少于2个，并宜按并联系列设计。当污水量较小时，可以考虑一个工作，一个备用。5）城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂30m3计算，其含水率为60%，容量为1500kg/m3；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。6）砂斗容积应按不大于2天的沉砂量计算，斗壁与水平面的倾角不应小于55。7）除砂一般宜采用机械方法，并设置储砂池或者晒砂场，采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。8）当采用重力排砂时，沉砂池和储砂池应尽量靠近，以缩短排砂管长度，并设排砂阀门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。9）沉砂池的超高不宜于0.3m。2.4.3 旋流沉砂池设计数据（1）旋流速度应保持0.25-0.3m/s。（2）水平流速为0.06-0.12m/s。（3）最大流量时停留时间为1-3min。（4）有效水深为2-3m，宽深比一般采用1-2。（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。3空气，或3-5 m3/(m2h)。（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6-0.9m，送气管应设置调节气量的闸门。（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。（9）池子的进口和出口布置，应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜考虑设置挡板。（10）池内应考虑设消泡装置。2.4.4 旋流沉砂池设计计算（1）选型计算 1）设计流量 沉砂池按最高时流量设计。本例最高时流量：选择钟式沉砂池2座，每座沉砂池设计流量： 2）规格选择 查给水排水手册，选择下表所示钟式沉砂池，钟式沉砂池各部分尺寸如表2-6。表 2-6 钟式沉砂池各部分尺寸型号流量（L/S）ABCDEFGHJKL13001320（2）参数校核： 1）表面负荷： 2）停留时间： a）沉砂区体积V b）停留时间HRT c）参数调整。停留时间不足，沉砂区水深J调整为1.0m，则：（3）进水渠流速 （4）出水渠流速 2.4.5 沉砂池设计草图图2.3 沉砂池设计草图2.4.6 除砂设备选取沉砂池的沉砂经排砂装置排除的同时，往往是砂水混合体，为了进一步分离出砂和水，需配套砂水分离器。每天沉砂量：根据该工程的流量及排砂量，选用2台北京嘉德清洋环保科技 生产的SLF型螺旋砂水分离机，1用1备。该设备的主要技术性能参数见表2-7。表2-7 SLF-420型螺旋式砂水分离机主要性能参数池容积（m3）流量（m3/h）电机功率（kW）分离粒径(mm)3201101302.4.7 曝气设备选型选用两台电动机型号为Y132型的RD-100罗茨鼓风机给旋流沉砂池曝气，1用1备。2.5 计量设备2.5.1 计量设备的作用为了提高污水厂的工作效率和管理水平，并积累技术资料，以总结运转经验，为今后处理厂的设计提供可靠的数据，必须设置计量设备，正确掌握污水量、污泥量、空气量，以及动力消耗等。气体流量和耗电量有现成的计量装置可直接应用。2.5.2 计量设备的选择和布置原则（1）测量污水或污泥的装置应当是水头损失小，精度高，操作简便，并且不易沉积杂物。（2）分流制污水处理厂计量设备一般设在沉砂池后，初沉池前的渠道上，或设在污水厂的总出水管道上。（3）测量原水或污泥的装置，宜采用不易发生沉淀的设备，如咽喉式计量槽、电磁流量计、文氏观、超声流量计等，其中以咽喉式计量槽应用最广泛。（4）咽喉式计量槽以巴氏（Parshall Flume）最常见。2.5.3 计量设备比较及选型污水处理厂中常用的计量设备有巴氏计量槽、薄壁堰、电磁流量计、超声波流量计、涡轮流量计等。各种计量设备的比较见表2-8表2-8 计量设备比较名称优点缺点适用范围巴氏计量槽水头损失小、不容易发生沉淀，操作简单施工技术要求高、不能自动记录数据 大、中、小型污水厂薄壁堰稳定可靠、操作简单水头损失较大、堰前易沉积污泥、不能自动记录数据小型污水厂电磁流量计水头损失小、不易堵塞、精度高、能自动记录数据价格较贵、维修困难大、中型污水厂 超声波流量计水头损失小、不易堵塞、精度高、能自动记录数据价格较贵、维修困难大、中型污水厂涡轮流量计精度高、能自动记录数据 维修困难中、小型污水厂污水测量装置的选择原则是精度高、操作简单，水头损失小，不易沉积杂物，其中以巴氏计量槽应用最广泛。其优点是水头损失小，不易发生沉淀。本设计中污水处理为大规模：；处理最小规模：，因此采用巴氏计量槽作为测量流量的计量设备。其主要设备参数见下表2-9。表2-9 巴氏计量槽主要设计参数测量范围(m3/s)W(m)B(m)A(m)2/3A(m)C(m)D(m)2.5.5 巴氏计量槽草图图2.4 巴氏计量槽计算草图2.6 氧化沟2.6.1 氧化沟的选取拟用传统卡罗塞尔（Carrousel ）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3 -N低于排放标准。设计最大流量：Qmax=184080m3/d=7670m3/h ；设计平均流量：Qa=156000m3/d ； 座数：6； 总污泥龄：12.5d；MLSS=4000mg/L； 污泥产率系数Y=0.76kgSS/kgBOD； 曝气装置：采用倒伞式表曝机，曝气池内DO1.5mg/L。2.6.2 卡罗塞尔氧化沟工艺简述见总论1.8污水处理工艺流程简述。2.6.3 卡罗塞尔氧化沟工艺特点本设计采用传统Carrousel氧化沟。传统卡罗塞尔氧化沟的脱氮功能是通过沟中溶解氧沿沟长的浓度实现的。卡鲁塞尔氧化沟的曝气设备是表曝机，它安装在转弯处。表曝机的转动将水流提升向四周扩散，形成漩涡流并向前推进，它同时发挥着充氧、搅拌和推流的功能。（1）当泥龄（7dC20d）时，可用最大日流量计算。（2）沟深根据曝气设备确定，采用曝气叶轮时最大沟深可达5m以上，通常为4.5m，有初沉池可取较大值，无初沉池宜取较小值。沟宽也要参数所选曝气设备确定，一般取510m。（3）氧化沟出水处应设置可调堰，控制调节沟内水位，调节曝气叶轮浸没深度，改变曝气机功率在充氧、搅拌和推流几方面的分配，从而达到最佳水力条件和充氧效率。（4）未设表曝机的转弯处需设置导流墙，改善流态，提高内侧流速，防止污泥沉淀。2.6.4 卡罗塞尔氧化沟基本参数（1） 设计进水水质和出水要求表2-10 设计进水水质和出水水质指 标单位进水水质出水水质CODcrmg/L245100BOD5mg/L15030NH3-Nmg/L25TSSmg/L8030VSSmg/L60pH76-9水温20碱度mg/L280（2）设计污水处理程度表2-11 设计污水处理程度指 标进水水质（mg/L）出水水质（mg/L）处理效率（%）COD2458067.3BOD51502583.3NH3-N20SS8025（3）氧化沟设计参数设计流量为156000m3/d考虑污泥稳定化：污泥产率系数（VSS/BOD5）Y=0.55kg/（kgd）混合液悬浮固体浓度（污泥含量MLSS）X=4000 mg/L，取值范围为（3500，4500）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）Xv=2800 mg/L污泥龄c=30天（20，30）内源呼吸速率Kd-120时反硝化速率（NO3-N / MLVSS）qD，20=0.035 kg/（kg.d）反硝化温度校正系数=1.09，SS的污泥转换率f=0.6gMLSS/gSS。，曝气池好氧DO=2mg/L2.6.5 卡罗塞尔氧化沟设计计算（1）去除BOD5 1）氧化沟出水溶解性BOD5浓度S： 2）好氧区容积V1：由于采用设缺氧区的氧化沟工艺，同时污泥达到好氧稳定，因此本设计污泥浓度取：X=4000mg/L经过好氧稳定后，污泥的沉降性能得到很大改观，取污泥的容积指数为：SVI范围为，本设计取120污泥在二沉池的浓缩时间取：取故回流污泥浓度为则相应的回流比 3）好氧区水力停留时间t1： 4）氧化沟剩余污泥量的计算1，6氧化沟剩余污泥量：每去除1kgBOD5产生的干污泥量：（2）脱氮 1）需氧化的氨氮量N1。氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮量为：需要氧化的NH3-N量N1=进水TKN-出水NH3-N-生物合成所需氮N0=45-15-3.40=(mg/L) 2）脱氮量Nr： 3）碱度平衡。一般认为，剩余碱度达到100mg/L（CaCO3计），即可保持pH7.2，生物反应能够正常进行。每氧化1mgNH3-N需要消耗7.14mg碱度；每氧化1mgBOD5产生0.1mg碱度；每还原1mgNO3-N产生3.57mg碱度。此值可保持pH7.2，硝化和反硝化反应能够正常进行。 4）脱氮所需的容积V2：脱硝速率：14时脱氮所需的容积： 5）脱氮水力停留时间t2（3）氧化沟总容积V及停留时间t；校核污泥负荷： （4）需氧量 1）实际需氧量AOR 去除BOD需氧量D1为：剩余污泥中BOD的需氧量D2(用于生物合成的那部分BOD需氧量)为：每硝化1kgNH32，则去除NH3-N的需氧量D3为：剩余污泥中NH3-N的耗氧量D4为：每还原1kgN22，则脱氮产氧量D5为： 考虑安全系数1.4，则每去除1kgBOD5的需氧量 2）标准状态下需氧量SOR式中Cs(20)取9.17mg/L，T取25，Cs(T)取8.38mg/L，C取2mg/L，取0.85，取0.95。每去除1kgBOD5的标准需氧量 （5）氧化沟尺寸 设氧化沟6座。单座氧化沟有效容积取氧化沟有效水深H=6m，超高为1m，氧化沟深度h=6+1=7m。中间分隔墙厚度为0.25m。氧化沟面积：单沟道宽度b=12m，则直线段部分面积单沟直线段长度（6）进水管和出水管 污泥回流比R=1.19，进出水管流量： ；管道流速v=1.0m/s；则管道过水断面：管径；取m（1000mm）。校核管道流速：（7）出水堰及出水竖井 初步估算，因此按照薄壁堰来计算。 1）出水堰 ，式中，取堰上水头H=0.2m，则为了便于设备的选型，堰宽b取4.7m，校核堰上水头H 2）出水竖井。考虑可调堰安装要求，堰两边各留0.3m的操作距离。出水竖井长 出水竖井宽B=1.5m（满足安装要求），则出水竖井平面尺寸为，氧化沟出水孔尺寸为。（8）曝气设备选择 单座氧化沟需氧量SOR1为，式中，n为氧化沟的个数。每座氧化沟设3台卡罗塞尔专用表面曝气机(DSS225倒伞型表面曝气机)。充氧能力为18kgO2/(kWh)，所需电机功率，取。表面曝气机叶轮直径。表2-12 DSS225倒伞型表面曝气机主要参数型号叶轮直径(mm)电动机功率(kW)充氧量(kg/h)叶轮升降动程(mm)重量(t)DSS225225022181402.6.6 卡罗塞尔氧化沟设计计算草图图2.5 卡罗塞尔氧化沟设计计算草图2.7 配水井2.7.1 配水井的计算（1）配水井中心管径式中：集配水井的设计流量，本设计取。中心管内污水流速，一般采用。，本设计取1.8m。（2）配水井的直径式中：配水井内污水流速，。，本设计取3.5m2.8 二次沉淀池2.8.1 二沉池作用及选型 二沉池是活性污泥处理系统的重要组成部分，其作用是泥水分离、使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。沉淀池常按池内水流方向不同分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池三种。本设计中二沉池采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池。辐流式沉淀池多呈圆形，池的进水在中心为止，出口在周围。水流在池中呈水平方向向四周辐射，由于过水断面面积不断变大，故池中的水流速度从池中心向池四周逐渐减慢。泥斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥常用刮泥机（或吸泥机）机械排除。其主要的特点是采用机械排泥，运行较好。2.8.2 一般规定（1）径深比的要求。根据辐流沉淀池的流态特征，径深比宜为612。（2）排泥方式及排泥机械的要求。近年来，国内各地区设计的辐流沉淀池，其直径都较大，配有中心传动或周边驱动的桁架式刮泥机，已取得成功经验。故规定宜采用机械排泥。当池子直径较小，且无配套的排泥机械时，可考虑多斗排泥，但管理较麻烦。参照日本指南，规定排泥机械旋转速度为13r/h，刮泥板的外缘线速度不大于3m/min。2.8.3 二沉池选型与设计计算（1）二沉池选型比较二沉池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥（指生物膜法脱落的生物膜）。沉淀池主要有以下几种形式，比较如下1，2：表2-13 二次沉淀池比较名称优点缺点适用条件平流沉淀池沉淀效果好，耐冲击负荷和温度的变化，施工容易，造价低池子配水不均匀；采用多斗排泥时，每个泥斗需要单设排泥管，操作量大大、中、小型污水厂；地下水位较高和地质条件较差地区辐流式沉淀池多为机械排泥，运行较好，管理较简单池内水速不稳定，沉淀效果较差；机械排泥设备复杂，对施工质量要求高大、中型污水处理厂；地下水位较高的地区竖流式沉淀池排泥方便，管理简单，占地面积较小池子深度大，施工困难；对冲击负荷和温度变化的适应性能力较差；造价较高；池径不宜过大，否则布水不均匀处理水量不大的小型污水处理厂斜板（管）沉淀池淀效率高，停留时间短；占地面积小固体负荷较大时其处理效果不太稳定，耐冲击负荷的能力较差；运行管理成本高综上所述，四种沉淀池的优缺点比较，并结合本设计的具体情况；设计水量较大，本设计的二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。（2）设计要求要求如下1，4：a.沉淀池的直径一般不小于10m，当直径小于20m时，可采用多斗排泥；当直径大于20m时，应采用机械排泥；b.沉淀池有效水深大于3m，池子直径与有效水深比值不小于6；c.池子超高至少应采用0.3m；d.池底坡度不小于0.05。（3）设计参数参数如下4：a.曝气池水位较深，最低曝气强度表面负荷一般取，沉淀率40%-60%b.S=0.5L/(人*d) ，T=2h；c.池底坡度一般采用0.05-0.08；d.排泥管设于池底，管径大于200mm，管内流速大于0.4m/s，排泥静水压力1.22.0m，排泥时间大于10min。（4）设计计算设计选用4座辐流式沉淀池。 1）二沉池单座池表面积 2）二沉池的直径，取45m 3）校核固体负荷G(Q0表示单池设计流量)（符合要求） 4）沉淀部分有效水深h2，设沉淀时间t=2.5h。 5）沉淀部分有效容积（5）污泥池部所需要容积 设计采用周边传动的刮吸泥机排泥，污泥区容积按2h贮泥时间确定。每个沉淀池污泥区的容积（6）污泥容积，设： ， ，（7）污泥都以上圆锥体部分污泥容积，坡度总容积（8） 竖直段污泥部分的高度故污泥区的高度（9）沉淀池总高度H，设超高，则（10）沉淀池池边高度：（11）中间进水导流筒及稳定筒 1）设计参数11 进水管流速： 中心管流速： 中心管出水流速： 中心管外的流速： 中心管开孔高度： 中心管开孔宽度： 2）池内管路的计算及校核11 进水管：取，则进水管流速： 进水竖井：取，则中心进水导流筒内流速：在0.20.5m/s之间，满足要求。中心进水导流筒设8个出水孔，出水孔尺寸，出水孔流速v3为： 稳流筒。稳流筒用于稳定由中心筒流出的水流，防止对沉淀产生不利影响。稳流筒下缘淹没深度为水深的30%-70%，且低于中心导流筒出水孔下缘0.3m以上。稳流筒内下降流速v4按最高时流量设计时一般控制在0.03-0.05m/s之间，v4取0.05，稳流筒内水流面积f为：稳流筒直径D4为：(12)挡板的设计挡板高度：穿孔挡板的高度为有效水深的=穿孔面积：挡板上开孔面积总面积占挡板面积的10%20%，本设计取15%，则：开孔个数n：孔径为100mm，则：个（13）拦浮渣设施及出水堰计算拦浮渣设施，浮渣用刮板收集，刮渣板装在刮泥机行架的一侧，在出水堰前设置浮渣挡板，以降低后续构筑物的负荷。（14）出水堰的计算 1）单池设计流量： 2）环形集水槽的设计 环形集水槽内流量：本设计采用周边集水槽，单侧集水，每侧只有一个总出水口。集水槽宽度为：式中：b集水槽宽度集水槽起点水深为：集水槽终点水深为：槽深 3）出水溢流堰的设计采用出水三角堰（90）设计堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）每个三角堰的流量：三角堰个数： ，本设计取646个三角堰中心距：2.8.4 辐流二沉池设计草图图2.6 辐流式二沉池2.9 刮泥设备的选择根据设计池直径45m，在给水排水设计手册第11册上查的采用4台ZBG-45周边传动刮泥机，4台ZBX-45周边传动吸泥机，其参数如下：表2-14 刮泥机型号型号池径D（m）功率（KW）周边线速（m/min）推荐池深（mm）周边轮压（kN）周边轮中心（m）生产厂ZBG-45453000-50008645.5扬州天雨给排水设备公司表2-15 吸泥机型号型号池径D（m）功率（KW）周边线速（m/min）压缩空气压力（MPa）生产厂ZBX-45452.22扬州天雨给排水设备公司2.10 计量设施2.10.1计量设备的选择本设计采用巴氏计量槽设在总出口处，其特点是1：a.精确度可达9598%；b.水头损失小，底部冲刷力大，不易沉积杂污；c.操作简单；d.施工技术要求高，尺寸不准确测量精度将会受到影响2.10.2 设计依据依据如下1：a.计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽的8-10倍；在计量槽的上游，直线段不小于渠宽的2-3倍；下游不小于4-5倍。当下游有跌水而无回水影响时可适当缩短；b.计量槽中心线应与渠道中心线重合，上下游渠道的坡度应保持均匀，但坡度可以同；c.计量槽喉宽一般采用上游渠道宽度的 1/31/2；d.当喉宽W为0.25m时，为自由流，大于此数为潜没流；当喉宽 W=0.32.5m时，为自由流，大于此数为潜没流；e.当计量槽为自由流时，只需记上游水位，而当其为潜没流时，则需同时记下游水位。设计计量槽时，应尽可能做到自由流，但无论在自由流还是在潜没流的情况下，均宜在上下游设置观察井；f.设计计量槽时，除计算其通过最大流量时的工作条件外，尚需计算通过最小流量时的条件。2.10.3 设计计算（1） 根据最大出水量为：和平均出水量选择的计量槽各部分尺寸查给水排水设计手册第5册表10-3，选计量槽的测量范围为：3/s，其各部分尺寸见下表。表2-16 计量槽各部分尺寸（m）（m）（m）(m)（m）(m)1.251.8201.8411.551.981 污泥处理系统1.1 浓缩池作用与选型污泥处理系统产生的污泥，含水率很高，体积很大，输送、处理或处置都不方便。污泥减量通常采用的方法是浓缩，其目的是减少污泥中的空隙水（约占污泥水分的65%-85%），使污泥减容。当污泥含水率从97.5%降低到95%时，体积可以减少一半。污泥浓缩可使污泥初步减容，并使污泥稳定，从而为后续处理或处置带来方便。污泥浓缩主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种形式。国内目前以重力浓缩为主。本设计中采用重力浓缩池对污泥进行浓缩处理。重力浓缩本质上属于压缩沉淀。浓缩前由于污泥浓度较高，颗粒之间彼此接触支撑。浓缩开始后，在上层颗粒的重力作用下，下层颗粒间隙中的水被挤出界面，颗粒之间相互拥挤得更加紧密。通过这种拥挤和压缩过程，污泥浓度进一步提高