污水处理厂设计.doc

目录第一章 设计任务及资料31.1设计任务31.2设计目的及意义31.2.1设计目的31.2.2设计意义31.3设计要求31.3.1污水处理厂设计原则31.3.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则41.4设计资料41.4.1项目概况41.4.2 地理位置51.4.3水质情况51.4.4环境条件状况51.5设计依据6第二章 污水处理厂工艺设计方案选择72.1厂址选择72.2污水厂处理流程的选择72.2.1确定处理流程的原则72.2.2污水处理流程的选择82.2.3污水处理工艺的选择和比较82.3设计污水水量102.4污水处理程度计算102.4.1污水的COD处理程度计算102.4.2污水的BOD5处理程度计算102.4.3污水的SS处理程度计算112.4.4污水的氨氮处理程度计算112.4.5污水的磷酸盐处理程度计算11第三章 污水的一级处理构筑物设计计算123.1格栅123.1.1格栅的设计123.1.2设计参数123.1.3中格栅设计计算133.1.4细格栅设计计算153.2 沉砂池163.2.1曝气沉砂池173.2.2设计参数173.2.3曝气沉砂池的设计计算173.3沉淀池223.3.1设计原则设计参数223.3.2设计计算23第四章 污水的二级处理设计计算284.1 生物反应池284.1.1 设计参数294.1.2 设计计算304.2 消毒接触池384.2.1消毒剂的选择384.2.2 消毒设施计算394.3计量设备404.3.1计量设备的选择404.3.2设计参数404.3.3 设计计算414.3.3出水口42第五章 污泥处理设计计算435.1污泥处理(sludge treatment)的目的与处理方法435.1.1污泥处理的目的435.1.2污泥处理的原则435.1.3 污泥处理方法的选择435.2污泥泵房设计445.2.1 集泥池计算445.2.2回流污泥泵的选择445.3污泥浓缩池455.3.1设计参数及原则455.3.2竖流浓缩池455.3.3竖流浓缩池的设计计算455.4贮泥池475.4.1贮泥池的作用475.4.2贮泥池的计算475.5污泥脱水485.5.1设计参数及原则495.5.2污泥设计计算50第六章 污水总泵站516.1 概述516.2 泵站设计516.2.1 设计资料516.2.2 选泵及配套电机526.2.4 泵站类型的确定526.2.5 吸水管路526.2.6 集水池536.2.7 压水管路546.2.8 泵房平面布置556.2.8 泵站水头损失计算556.2.9 泵站高程布置566.2.10 其他57第七章 污水处理厂的布置587.1污水处理厂平面布置587.1.1平面布置原则587.1.2平面布置597.2污水处理厂高程布置607.2.1主要任务617.2.2高程布置原则617.2.3污水处理厂构筑物高程布置计算617.2.4污泥处理构筑物高程布置63第八章 供电仪表与供热系统设计658.1变配电系统658.2监测仪表的设计658.2.1设计原则658.2.2监测内容658.2.3供热系统的设计65第九章 劳动定员669.1定员原则669.2污水厂人数定员66第十章 工程概算和经济效益分析6710.1 土建工程6712.2 供电6710.3 投资估算6810.3.1 估算范围6810.3.2 污水处理厂的直接费用6810.3.3 总投资费用6910.4 经济效益分析69致谢71第一章 设计任务及资料1.1设计任务XX县城8万吨污水处理厂工艺设计。1.2设计目的及意义1.2.1设计目的该县为XX市XX县，县城约为人口53万，城市发展方向为以老城为依托，以XX县大坪至某市江北区的公路沿线作为为轴线，向市区发展。并逐步向经济技术开发区发展。随着城市及工业的发展，城市污水排放量也在逐年增加，至2009年城北排放未经处理污水排放量已达8万吨/日左右。大量的工业废水和生活污水未经处理直接排入资江河，使资江河受到严重污染，致使河水中生物、植物大部分绝迹，破坏了自然景观、污染城区下游地下水源，严重制约着该市经济的发展。为改善环境，治理河水污染问题，建设城市污水治理工程势在必行。1.2.2设计意义设计是实现高等工科院校培养目标所不可缺少的教学环节，是教学计划中的一个有机组成部分，是培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识以及分析解决实际问题能力的重要一环。它与其他教学环节紧密配合，相辅相成，在某种程度上是前面各个环节的继续、深化和发展。我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚。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。虽然如此，我国的污水处理还是落后于许多国家。在我们大力引进国外先进技术、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。其次，做本设计可以使我得到很大的提高，可在不同程度上提高调查研究，查阅文献，收集资料和正确熟练使用工具书的能力，提高理论分析、制定设计方案的能力以及设计、计算、绘图的能力；技术经济分析和组织工作的能力；提高总结，撰写设计说明书的能力等。1.3设计要求1.3.1污水处理厂设计原则污水厂的设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须确保污水厂处理后污水达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件）。在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物形式、主要设备设计标准和数据等。污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。污水处理厂（站）设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用，污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全储存等。污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.3.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则在保证污水处理效果同时，正确处理城市、工业、农业等各方面的用水关系，合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力，考虑污水处理厂的发展前景，尽量采用处理效果好的先进工艺，同时合理设计、合理布局，做到技术可行、经济合理。1.4设计资料1.4.1项目概况水是生命之源，也是人类活动和经济发展的支持要素。当今世界，水在某种程度上限制和决定地区的性质、规模、产业结构、布局与发展方向，自然界及社会对水的依存度越来越高。进入21世纪以后，XX县以前所未有的速度推进城市化，与所有发展城市同步，近几年明显加大了土地开发的力度，频频引进各种建设项目，随之人口的增加，大量未经处理的污水直接排入河流，致使资江河水系的水质遭受严重的污染，这种状况必需要改变。随着未来XX县的经济、社会、环境、人口、生活需求的不断发展，城市排水系统和污水治理将承受更大的压力，主要表现有：城市生活污水处理率低，而污水总量却在不断增加；地区饮用水水质下降，对人的健康造成潜在危险；城市排水系统工程和污水处理工程建设远落后于城市的发展；城市化水平的提高，使城市自然滞洪能力和保水功能降低，洪涝灾害、水污染日趋严重。在我国，包括水环境的环境保护已经为一项基本国策加以贯彻，得到了全社会和各级人民政府的高度重视，保护环境和控制污染对城市的经济繁荣、社会稳定具有重要意义。为此，国务院有关部委颁布了有关的法律和法规，以保证这项基本国策的贯彻和执行。我国早在1989年颁布的中华人民共和国环境保护法，是各项有关环境保护法规的基础和依据，其要点如下：环境监督和管理规定了各级政府在制定环境质量标准和环境监督大纲方面的职责，由中央政府制定国家环境标准，各省、市级政府可根据地方条件补充项目和指标。环境保护与污染防治各级政府必需制定工业排污的程序和制度，并提供各种环境保护措施。法律责任授权给各级政府环保部门采取适当的法律程序来警告和惩罚污染者。1.4.2 地理位置XX县地处东经111811250，北纬27152738。位于XX省于中部，东北界A市。东南邻B县。南抵某市、某县。西接C县、北连D县、E市。县城距某市12公里。 XX县位于雪峰山脉东侧，某市盆地和新（化）涟（源）盆地之间。地貌类型多样，平、岗、丘、山兼具，山地占46.97，丘陵占22.47，岗地占12，平原占14.77，水面占22.4。岗地占12，平岩山、金龙山、朗概山和龙山等系列山脉由西向东、横亘中部，地势中部南高北低。海拔1000米以上的山峰131座，最高的岳坪峰，海拔1513.5米，最低的淘金桥，海拔176米。1.4.3水质情况污水处理厂进水水质指标为：BOD150mg/l，COD=350mg/l，SS=240mg/l，NH4-N=20mg/l，T-P=2mg/l，温度 1020处理后的出厂污水水质标准为：BOD20mg/l，COD60mg/l，SS20mg/l，NH4-N15mg/l， T-P1mg/l处理后的水排入资江河里1.4.4环境条件状况1、气候某县属亚热带季风湿润气候，四季分明，气候温和，热量丰富，光照充足，雨量充沛，无霜期长，年平均气温17.2，无霜期276天，年降雨量1115.5毫米，年日照1688.3小时。适宜水稻、油菜、烟叶等多种农作物和竹木生长。2、水文资料某县县境内大小河流69条，分属资水与湘江两大水系，资江自南向北纵贯全境。其中资水干流1条，1级支流18条，2级支流29条，3级支流17条，4级支流4条。水能资源多年平均理论蕴藏量达17.08万kw，可开发理达11.45万kw。资水在县境内流程达成54公里，落差23米，坡降0.43，流经某县县的多年平均径流总量达121亿立方米，多年平均流量383.6立方米/秒。生产生活用水中富，水电开发潜力大。3、工业工业生产稳步发展。某县工业起步早、底子厚，早在70年代，县内“五小”(小机械、小化肥、小钢铁、小水泥、小五金)企业发展迅速。80年代全县工业已形成“十大拳头”产品，即黄金、精锑、卷烟、碳铵、水泥、水泵、印刷机械、葡萄糖、井岗霉素，90年代，利用有色金属和黄金储量丰富的资源优势，大力发展冶炼工业，扶持县治炼厂，组建高家坳金矿。1997年全县实现“万两黄金县”目标。采掘业发展迅速，全县有煤矿51家，年产煤28万吨以上；有锑矿16家，年产锑金属700吨以上。有建材企业80家，其中水泥厂10家，年设计生产能力45万吨。某县水泥膨胀剂有限公司生产的水泥膨胀剂填补了省内空白。1.5设计依据设计依据主要是国家有关法律法规以及如下文献：1、中华人民共和国环境保护法；2、GB38382002地面水环境质量标准；3、GB189182002城镇污水处理厂污染物排放标准；4、GB500142006室外排水设计规范；5、GB503352002污水再生利用工程设计规范；7、GB/T50265-97泵站设计规范； 8、GB50015-2003 建筑给水排水设计规范；9、GB3838-2002地表水环境质量标准； 10、2001北京 城市污水处理工程项目建设标准（修订）； 11、CJ3025-93城市污水处理厂污水、污泥排放标准； 12、CJJ31-89城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准；13、CJJ60-94城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程。 14、排水工程上下册 中国建筑工业出版社 15、给排水设计手册 16、给排水经济指标 第二章 污水处理厂工艺设计方案选择城市污水处理厂的设计规模与进入处理厂的污水水质和水量有关，污水的水质和水量可以通过设计任务书的原始资料计算。2.1厂址选择在污水处理厂设计中，选定厂址是一个重要的环节，处理厂的位置对周围环境卫生、基建投资及运行管理等都有很大的影响。因此，在厂址的选择上应进行深入、详尽的技术比较。厂址选择的一般原则为：在城镇水体的下游；便于处理后出水回用和安全排放；便于污泥集中处理和处置；在城镇夏季主导风向的下风向；有良好的工程地质条件；少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离；根据城市中体发展规划，污水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性，有扩建的余地；厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不应低于城镇防洪标准，有良好的排水条件；有方便的交通、运输和水电条件。所以，本设计的污水处理厂应建在城区的东北方向较好，又由于城市污水主干管由西北方向流入污水处理厂厂区，则污水处理厂建在城区的西北方向。2.2污水厂处理流程的选择2.2.1确定处理流程的原则城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。城市污水处理及污染防治技术政策对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺选择的准则： 城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定； 工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，削减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益； 应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状、水质特征、污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测； 在水质组成复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究； 积极地采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和生产性试验，提供可靠性设计参数，然后进行运用。2.2.2污水处理流程的选择根据设计的排水水质标准，且BOD5/COD0.3，该城市污水可进行生化处理。处理污水在去除BOD5、COD、SS的同时要达到脱氮除磷的效果，所以污水处理工艺采用二级生化处理，以生物脱氮除磷以达到处理效果。而目前处理该工艺的种类主要有以下几种“方案1：污水格栅间提升泵沉砂池生化池消毒池排放方案2：污水格栅间提升泵沉砂池初沉池生化池消毒池排放方案3：污水格栅间提升泵沉砂池初沉池生化池二沉池消毒池排放由于某县县的污水主要是生活污水，只需要采用二级生化处理达到国家一级排放标准即可排放。方案1虽然可以将污水处理到达标排放，但是污水没有预处理，生化池的负荷很大，能耗很大不经济，而且一旦生化池出现问题，污水得不到初步处理就集中排放，环境受污染度比散点排放更大，考虑运行安全本厂不采用方案1。方案3对污水的处理程度很高，而且运行安全可靠，但是污水处理厂的占地面积很大，运行管理困难，污泥量大增加了污泥处理难度，在目前能脱氮除磷的工艺中大部分工艺将二沉池溶入生化池工艺中，既能减少工程投资和运行成本又能达到预期的处理效果。综合考虑污水处理厂采用方案2。2.2.3污水处理工艺的选择和比较各种类型的生化法的优缺点和使用范围如表2-1所示表2-1 生化法的比较工艺类型优点缺点适用范围氧化沟法1、设计灵活，结构形式多样，2、对水温、水质、水量的变动有较强的适应性3、污泥产率低，且已达到稳定状态，勿须进行污泥消化。4、运行得当可达到脱磷除氮的效果。1、占地面积大2、电耗高，污水处理费用高。各种处理规模普通曝气池污水处理效果好不能达到脱氮除磷各种处理规模AB法1、出水水质稳定；2、能很好地适应水质变化；3、可达到脱磷除氮的效果。若不能保证A段正常运行，B段不能发挥效应，处理效果易受影响。中小处理规模AAO法1、出水水质稳定；2、冲击负荷强；3、脱氮除磷效果较好。1、占地面积大2、运行管理较复杂各种处理规模SBR法1、出水水质好；2、运行方式灵活；3、具有很强的脱氮除磷功能；4、运行管理简单，全自化控制。1、部分关键设备和自控系统要求严格；2、设备闲置率较高中小处理规模与其他活性污泥处理技术相比较，SBR法具有以下优点：1、SBR系统以一组反应池取代了传统方法中的调节池、初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池，结构简单紧凑，没有复杂的管线，系统操作简单灵活，建设费用和运行管理费用都比较低；2、对水质水量的变化适应能力强，具有较高的抗冲击负荷；3、水力条件良好。沉淀性能好，有机物去除效率高；4、通过对运行方式的调节，同时脱磷除氮，不需要新增反应器。应用电动阀、液位计、自动计时器及可编程序控制器等自控仪表，可实现过程全部自动化，而由中心控制室控制。从系统的可靠性、土建工程量、节能、低运行成本和节约用地等多方面比较，SBR具有明显的优势。SBR工艺运行费用低，出水水质稳定高效，具有较大净化潜力，适合某县县污水处理的要求。从处理效果好、可同时脱磷除氮、流程简单、占地面积小、运行管理灵活和易于实现自动化控制等方面考虑，推荐采用SBR做为某县县污水处理厂的处理工艺。本设计采用SBR工艺，采用时间和空间的相互转换的进水方式可以达到连续进水和高度的脱氮除磷。本设计的工艺流程图如图2-1所示。2.3设计污水水量由设计资料知，该市每天的平均污水量为：查GB500142006室外排水设计规范知其总变化系数KZ=1.275 从而可计算得： 设计秒流量为 (2-1)式中 城市每天的平均污水量，； 总变化系数； 设计秒流量，。 2.4污水处理程度计算城市污水排入受纳水体后，经过物理的、化学的和生物的作用，使污水中的污染物浓度降低，受污染的受纳水体部分地或全部地恢复原状，这种现象称为水体自净或水体净化，水体所具有的这种能力称为水体自净能力。在选择污水处理程度时，既要充分利用水体的自净能力，又要防止水体受到污染，避免污水排入水体后污染下游取水口和影响水体中的水生动植物。2.4.1污水的处理程度计算 （2-2）式中 E1COD的处理程度，%； C进水的COD浓度，mg/L； Ce处理后污水排放的COD浓度，mg/L。则2.4.2污水的处理程度计算 （2-3）式中 E2BOD5的处理程度，%； L进水的BOD5浓度，mg/L； Le处理后污水排放的BOD5浓度，mg/L。则%2.4.3污水的SS处理程度计算 （2-4）式中 E3SS的处理程度，%； C进水的SS浓度，； Ce处理后污水排放的SS浓度，mg/L。则%2.4.4污水的氨氮处理程度计算 （2-5）式中 E4氨氮的处理程度，%； C进水的氨氮浓度，mg/L； Ce处理后污水排放的氨氮浓度，mg/L。则%2.4.5污水的磷酸盐处理程度计算 （2-6）式中 E5 磷酸盐的处理程度，%； C进水的磷酸盐浓度，mg/L； Ce处理后污水排放的磷酸盐浓度，mg/L。则%第三章 污水的一级处理构筑物设计计算3.1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、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。被截留的物质称为栅渣。设计中格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅（1.510mm）；按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅，目前，污水处理厂大多都采用机械格栅；按照安装方式分为单独设置的格栅和与水泵池合建一处的格栅。3.1.1格栅的设计城市的排水系统采用分流制排水系统，城市污水主干管由西北方向流入污水处理厂厂区，主干管进水水量为Q=1180.56L/s，污水进入污水处理厂处的管径为1250。本设计中采用矩形断面并设置两道格栅（中格栅一道和细格栅一道），采用机械清渣。其中，中格栅设在污水泵站前，细格栅设在污水泵站后。中细两道格栅都设置三组即N=2组，每组的设计流量为0.590m3/s。格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。本设计中，格栅与明渠连接，提升泵站的来水首先进入稳压井后，进入格栅渠道。3.1.2设计参数1、格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求： 1) 粗格栅：机械清除时宜为1025mm；人工清除时宜为2540mm。特殊情况下，最大间隙可为100mm。 2) 细格栅：宜为310mm。 3) 水泵前，应根据水泵要求确定。 2、 污水过栅流速宜采用0.61.0ms。除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为6090。人工清除格栅的安装角度宜为3060。 3、当格栅间隙为1625mm时，栅渣量取0.100.05m3/103m3污水；当格栅间隙为3050mm时，栅渣量取0.030.01 m3/103m3污水。4、格栅除污机，底部前端距井壁尺寸，钢丝绳牵引除污机或移动悬吊葫芦抓斗式除污机应大于1.5m；链动刮板除污机或回转式固液分离机应大于1.0m。 5、格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。 6、 格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.71.0m。工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。 7、 粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。 8、格栅除污机、输送机和压榨脱水机的进出料口宜采用密封形式，根据周围环境情况，可设置除臭处理装置。 9、格栅间应设置通风设施和有毒有害气体的检测与报警装置。10、沉砂池的超高不应小于0.3m。3.1.3中格栅设计计算1、进水渠道宽度计算根据最优水力断面公式计算设计中取污水过栅流速=0.8m/s 则 栅前水深：2、格栅的间隙数 （3-1）式中 n格栅栅条间隙数，个；Q设计流量，m3/s；格栅倾角，60；N 设计的格栅组数，组；b格栅栅条间隙数，m。 设计中取 =0.02 个3、格栅栅槽宽 (3-2)式中 格栅栅槽宽度，； 每根格栅条宽度，。 设计中取=0.0154、 进水渠道渐宽部分的长度计算 （3-3）式中 进水渠道渐宽部分长度，； 渐宽处角度，。 设计中取 =5、 进水渠道渐窄部分的长度计算6、 通过格栅的水头损失 （3-4）式中 水头损失，； 格栅条的阻力系数，查表知 =2.42； 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 =3。则 7、栅后槽总高度设栅前渠道超高则 栅后槽总高度： 8、栅槽总长度 中格栅示意图如图31 9、每日栅渣量 （3-5）式中 W每日栅渣量，m3/d； W1每日每1000m3污水的栅渣量，m3/103m3污水。设计中取 =0.05污水应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。10、进水与出水渠道城市污水通过的管道送入进水渠道，然后，就由提升泵将污水提升至细格栅。3.1.4细格栅设计计算设计中取格栅栅条间隙数b=0.01m，格栅栅前水深h=0.9m，污水过栅流速v=1.0m/s，每根格栅条宽度S=0.01m，进水渠道宽度B1=1.08，栅前渠道超高h2=0.3m，每日每1000m2污水的栅渣量W1=0.04 m3/103m3则 格栅的间隙数： 个 格栅栅槽宽度： 进水渠道渐宽部分的长度： 进水渠道渐窄部分的长度计算： 通过格栅的水头损失： 栅后槽总高度： 栅槽总长度：每日栅渣量：应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。细格栅示意图见图323.2 沉砂池沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，沉砂池一般设于泵站倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损，也可设于初次沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。目前应用较多的有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和旋流沉砂池等。平流沉砂池具有截留无机颗粒效果较好，工作稳定，构造简单，排沉砂方便等优点，但其沉砂中约夹杂有15%的有机物使沉砂池的后续处理增加难度，故常需配洗砂机，排砂经清洗之后，有机物含量低于10%，称为清洗砂，再外运。 曝气沉砂池克服了平流沉砂池的缺点，其池内水流因曝气池单侧曝气而作旋流运动，无机颗粒之间的互相碰撞与摩擦机会增加，把表面附着的有机物磨去，此外，由于旋流产生的离心力，把相对密度较大的无机颗粒甩向外层并下沉，相对密度较轻的有机物旋至水流的中心部位随水带走，可使沉砂的有机物含量低于10%，同时，曝气沉砂池还有受流量变化的影响较小，对污水有预曝气作用。本设计采用曝气沉砂池。3.2.1曝气沉砂池 本设计中选择二组曝气沉砂池，N=2组。每组沉砂池的设计流量为0.590。3.2.2设计参数1、水平流速宜为0.1ms。2、最高时流量的停留时间应大于2min。3、有效水深宜为2.03.Om，宽深比宜为11.5。4、处理每立方米污水的曝气量宜为0.10.2m3空气。5、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，并宜设置挡板。6、污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L计算；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。 7、 砂斗容积不应大于2d的沉砂量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于55。 8、池底坡度一般取为0.10.5。9、沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。排砂管应考虑防堵塞措施。3.2.3曝气沉砂池的设计计算1、池体设计计算 池的总有效容积V （3-6）式中 V总有效容积(m3)；t最大流量时的停留时间(min，取为2)则： 池断面积设污水在池中的水平流速v为 0.1m/s，则水流断面面积为： 池宽度 设有效深度 2m，则沉砂池总宽度 B 为：设沉砂池两座，则每座池宽 b 为：宽深比，符合要求(11.5 之间)。 池长 长宽比符合要求。 由以上计算得：共一组曝气池分2格，每格宽2.95m，水深2m，池长12m。2、沉砂室设计 排砂量计算 对于城市污水，采用曝气沉砂工艺，产生砂量约为X1=2.03.0m3/105m3，则每日沉砂量Q设计为(含水率 60)设贮砂时间 t=1d则砂槽所需容积为 V= Q设计t=3.061=3.06 m3 折算为含水率 85的沉砂体积为 砂室个部分尺寸设砂坡向沉砂槽，沉砂槽为延池长方向的梯形断面渠道，每池设一个共两个，每个沉砂槽所需容积为砂槽容积取值为：a1=0.5m h3=0.5m =60则沉砂槽体积符合要求3、提砂泵房与砂水分离器 选用直径0.2m的钢制压力试旋流砂水分离器1台，砂水分离器的外形高度H1=11.4m，入水口离地面相对高度11.0m，则抽砂泵静扬程为H=14.5m，砂水分离器入口压力为H2=0.1mpa=10.0mH2O 则抽砂泵所需扬程为选用螺旋离心泵Q=40.0 m3/h H=25.0mH2O 电动机功率为 N=11.0kw 4、曝气沉砂池总体尺寸沉砂槽尺寸：a10.5m a2=1m h3=0.5m 沉砂池尺寸：b1=1.75m I=0.10.5 取 0.2 取3.2m式中 h1超高取 0.3m h2有效水深 2m h3沉砂室高度 0.85m5、曝气系统设计计算 采用鼓风曝气系统，穿孔管曝气 空气用量 （3-7）式中 q所需曝气量， m3/h； D每 m3污水所需曝气量，m3/m3设 D 为 0.2，代入得： 空气干管设计 v 干管1015m/s 支管设计 因为q=850 m3/h，每池 6 根支管带一根穿孔管，每一根穿孔管通过140 m3/h 空气量 穿孔管设计 每根穿孔管长1.8m，孔径3mm，孔距15mm，两穿孔管轴间距200mm。图3-3所示为根据已布置的空气扩散器绘制成的空气管路计算图，以此进行计算。选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路，在空气 流量变化处设计计算节点，统一编号后列表进行空气管路计算， 计算结果见表3-1。表3-1空气管道计算表管道编号管道长度空气流量空气流速管径配件管段当量管段计算压力损失（Pa/m）m3/hm3/min9.8KPa9.8Pa1-22141.661.8527.0075弯头一个5.297.291.1078.072-32283.323.7047.85100三通一个2.804.80.9564.633-42424.985.55611.85100三通一个2.804.82.0709.944-52566.647.4086.99150三通一个3.425.420.4552.475-62708.39.2608.74150三通一个3.425.420.6953.776-75085011.11210.9150三通一个7.979.970.9879.84所需气压和气量 沿程损失h1+h2=72.72mH2O/m 曝气装置以上水深h3=h0.5=1.5m 充氧装置阻力 h4=250mmH2O 剩余压力取值 h5=200mmH2O 支管与穿孔管水力损失不计 Hh1+h2h3h4h5 72.721500250200 2022.72mH2O/m 气量 Qmax=850m3/h 砂水分离后，通入气水混合液洗砂，气和水分别冲洗，气和水的冲洗强度均为8l/m3s，则用气量0.88m3/min 洗砂用压缩空气与曝气沉砂池曝气，均来自鼓风机房，鼓风机总供气量为15.05m/min。 6、管路设计 泵房出水井 设出水井尺寸为1.06m2，出水采用堰跌落，堰宽为1000mm，堰上水头查手册第一册： 矩形堰 （3-8）式中 Q流量，为 1.18m3/s； m0流量系数； H溢流堰上水头高，（m）； P堰高，（m）； b堰宽 根据上式可算出 H0.1 （3-9）式中 a安全系数取 1.2出水堰尺寸 取1.3m 沉砂池的进水 水经潜孔进入沉砂池，过孔流速不宜过大，取 V0.4m/s。每个孔的流量为： 取孔口尺寸800mm1000mm，则流速： 符合要求 进水损失： （3-10）式中 局部损失系数，查手册可知为 0.92 代入得： 沉砂池出水 采用非淹没式矩形薄壁堰，取堰宽 2.0m，则可列方程： （3-11） 式中 Q流量，为 0.62476m3/s； m0流量系数； H溢流堰上水头高，（m）； P堰高，（m）； b堰宽，为 2m。 可求得 H=0.15m 堰后跌落0.15m，a安全系数取 1.2 出水槽尺寸 式中 Q集水槽设计流量 B集水槽宽度 H1集水槽起端水深 进出水损失 7、放空管 各设管径300mm 的放空管于沉砂池末端。3.3沉淀池初沉池的处理对象是悬浮物质（英文缩写SS，约可去除40%55%以上）。同时可去除部分BOD5（约占总BOD5的20%30%，主要为悬浮性BOD5），可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。沉淀池按池内水流方向的不同可分为平流式沉淀池，辐流式沉淀和竖流式沉淀池。这四种沉淀池的工艺优缺点如表3-2所示表3-2 沉淀池的工艺优缺点名称工艺优点工艺缺点平流沉淀池结构简单 沉淀效果好 动力消耗低不宜做二沉池/占地面积较大普通辐流沉淀池沉淀效果好结构复杂/易冲击池底污泥，容积利用系数小向心辐流沉淀池沉淀效果好/负荷较高结构复杂/布水不均匀竖流沉淀池沉淀效果好布水不均匀/池径小，池数多综上考虑采用本设计采用辐流式沉淀池，而辐流式沉淀池一般采用对称布置，有圆形和正方形。主要由进水管、出水管、沉淀区、污泥区及排泥装置组成。按进出水的形式可分为中心进水周边出水、周边进水中心出水和周边进水周边出水三种类型，其中，中心进水周边出水辐流式沉淀池应用最广。周边进水可以降低进水时的流速，避免进水冲击池底沉泥，提高池的容积利用系数。本设计中采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。3.3.1设计原则设计参数1、沉淀池的设计数据宜按下表的规定取值3-3 沉淀池的设计数据沉淀池类型沉淀时间表面水力负荷m3/(m2h)每人每日污泥量g/(人d)污泥含水率固体负Kg/m2d初次沉淀池1.52.01.54.5163695972、沉淀池的超高不应小于0.3m。 3、沉淀池的有效水深宜采用2.04.Om。 4、当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为60，圆斗宜为55。 5、排泥管的直径不应小于200mm。 6、沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。 7、水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比宜为612，水池直径不宜大于50m。8、宜采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为13rh，刮泥板的外缘线速度不宜大于3mmin。当水池直径(或正方形的一边)较小时也可采用多斗排泥。9、缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m；机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m，坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。 3.3.2设计计算设计中选择四组辐流沉淀池，每组设计流量为0.295m3/s，设计计算草图如图3-4所示1、沉淀池表面积式中 Q污水最大时流量，m3/s； 表面负荷，取； n沉淀池个数，取4组。池子直径： 取26。2、实际水面面积实际负荷，符合要求。3、沉淀池有效水深 （3-11）式中 沉淀时间，取1.5h。 径深比为：(612)合格。4、每座沉淀池每天污泥量 由式（3-12）计算。 (312) 式中 S每人每天产生的污泥量； N设计人口数（人）； t污泥在污泥斗内贮存时间，去 4h； n沉淀池个数（个）。 设 T2d，污泥量25g/d，污泥含水率95，则每人每日污泥量 按悬浮物去处50计 式中 C1进水悬浮物浓度（t/m3） C2出水悬浮物浓度（t/m3） Kz生活污水量总变化系数 R污泥容重（t/m3）取 1.0 P0污泥含水率（） 比较和，取 V13.39 m3/d 5、沉淀池可贮存污泥的体积 可由式（3-13）计算 (313) 式中 h5污泥斗高度， 污泥斗倾角（60）； r1污泥斗上部半径（m），2.0m； r2污泥斗下部半径（m），1.0m。 经计算得到V1为 12.7m3。 底坡落差 因此池低可储存污泥的体积为 (314)式中 R沉淀池半径（m），此处为 13m； h4池底落差，设池底坡向污泥斗的坡度为0.05，则代入式（4-13）经计算得到 V2为 114.56m3。 所以，可贮存污泥的总体积足够 6、沉淀池总高度 (315)式中 h1保护高度（m），取 0.3m； h2有效水深（m），取 3m； h3缓冲层高（m），取 0.5m； h4沉淀池底坡落差（m），0.55m； h5污泥斗高度（m），1.73m。 因此，H=0.3+3.0+0.5+0.55+1.73=6.08 m 沉淀池周边处底高度 H= h1+h2+h3=0.3+3+0.5=3.8m7、进出水设计 在四沉淀池中间各设一座集配水井，由沉砂池过来的输水管道直接进入内层套筒，进行流量分配，通过两根管径 600mm的管道送往两个沉淀池，管道内最大流速 0.81m/s。 a 集配水井 如图 4-5，集配水井内径 D 采用 3m。来水由底部进入，上部出水经溢流堰至配水井，溢流堰筒直径采用 2m，井内流速为 0.01m/s。外径取为 5m，中间墙壁厚 300mm，上设闸门以便超越。 b 沉淀池进水 水管由池底中心进入，至上端管径扩至1m，周围有孔洞，使水流由四周辐射流动，在该管周围设一直径为4m 的穿孔挡板，来使水流流动均匀平稳，中心管出水孔对称设置 8 个，每个0.25m1m。渐扩管长度h=（1.0-0.7）/2tg20 =0.42（m） c 排泥 采用机械法排泥，刮泥机由桁架及传动装置组成。本设计因池径大，所以采用周边传动，转速1.5m/min。将污泥推入污泥斗，然后用静水压力排除。 d 出水 挡渣板 在出水堰前设一高出水面0.2m，水面下0.3m 的挡板，拦截浮渣，在刮泥机上设有刮渣板来收集浮渣。 出水堰 出水堰为保证出水均匀，克服施工时薄壁堰不能做到很平整，采用倒等腰三角形薄壁堰，出水堰采用双侧集水，出水槽距池壁0.4m. 此时堰上负荷为： 符合要求。出水堰 在距池壁内侧 0.5m 处设一道集水槽，流量为： 21.24952/16=0.156m3/s设其宽为 0.4m，深 0.7m，则水： 流速 v=0.156/0.35=0.445m/s； 湿周 f=B+2h=1.9m； 水力半径 R=A/F=0.35/1.9=0.184m；水力坡度水头损失 总水头损失 设堰后自由落水0.2m，又由堰上水头为0.04m。则： h=0.2+0.02+0.04=0.24m 取为 0.4m 初沉池出水 初沉池的出水设管道 DN800mm。 e 排泥 利用静水压力排泥，排泥管管径取为 200mm。 f 放空管 污泥斗中设放空管，管径300mm。第四章 污水的二级处理设计计算4.1 生物反应池本次设计采用序批式活性污泥法（SBRSequencing Batch Reactor），是早在1914 年就由英国学者Ardern 和Locket发明了的水处理工艺。70 年代初，美国Natre Dame大学的 R.Irvine 教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究，并于1980 年在美国环保局（EPA）的资助下，在印第安那州的CuLwer城改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。SBR 工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、反应、沉淀、滗水、闲置。 SBR是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。经典SBR工艺形成ICEAS、CASS、UNITANK等几种新型的SBR工艺，大部分新型SBR仍然拥有经典SBR的主要特点，并且还形成了一些独特的优点。经典SBR反应器的运行过程为：进水曝气沉淀滗水待机。SBR工艺的特点和四种类型的SBR工艺特点分别见表4-1和表4-2表4-1 SBR工艺的优点优 点机 理沉淀性能好理想沉淀理论有机物去除效率高理想推流状态提高难降解废水的处理效率生态环境多样性抑制丝状菌膨胀选择性准则可以除磷脱氮，不需要新增反应器生态环境多样性不需二沉池和污泥回流，工艺简单结构本身特点表 4-2 不同类型 SBR 工艺的特点特 点经典SBRICEASCASSUNITANK沉淀性能好，处于理想沉淀状态是不不不抑制污泥膨胀(选择性准则)强弱(设选择池改善)弱(设预反应段改善)弱处理难降解废水效率高(生态多样性)强弱弱(设预反应段改善)非常弱除磷脱氮性能(厌氧、缺氧和好氧等多种状态)除N、P除N除N、P理想推流状态，有机物去除率高是不不不不需二沉池和污泥回流，工艺简单是是仅需回流是连续进水不是是是连续出水不不不是注： UNITANK 的布置比较紧凑，但是流程比其他的 SBR 要复杂。通过以上比较，本设计采用经典的SBR工艺，以高负荷间歇方式进水，周期大，排出比大，脱磷，反应工序如图4-1所示。4.1.1 设计参数1、进水参数：污水进水量为Qmax=80000m3/d，进水BOD5=150mg/L，水温为1020，处理水质为BOD520mg/L；2、直径（D）不宜超过20m，国内较普遍采用的数值是15m，最大为17m，直径过大，充氧和搅拌能力都受到影响；3、水深不宜超过5m，水深过大，搅拌不良池底易于沉泥，影响运行效果；4、沉淀区水深（h3），一般在12之间，不宜小于1m，过小会影响上升水流稳定；5、曝气区直壁段高度（h2）应大于导流区的高度（h1），一般h2-h10.414B（B为导流区宽度）；6、曝气区应有0.81.2m的保护高；7、池底