水处理课程项目设计方案 41页

水处理课程项目设计方案第一章、概述1.1、背景省W市位于粤西，是中国人居环境奖城市、国家环保模城市、国家卫生城市、国家园林城市。拥有全国著名的两个蔬菜基地，为中国南方大型的蔬菜生产地之一。W市近年来发展迅速，人口数量不断增长，随着国民经济的发展，城市规模建设的迅速扩大，人口急剧的增加，向受纳水体超量排放含氮、磷等营养物质的环境恶化等问题日益突出，如水体富氧化、水中溶解氧降低、废水回用困难等。废水中TN、TP如果不经处理就排入水环境中，就不可避免地造成水环境不同性质或不同程度的污染，从而威危害人民的身心健康，制约社会和经济的可持续发展。随着城区居民生活污、废水排放量的日益增加，以及政府部门对环境保护问题的重视，现有城区污水处理的污水处理规模已远达不到城市污水排放的处理要求，因此，该市为缓解市中心污水处理厂处理压力，拟在周边城县建设不同规模的污水处理厂，同时为城区长期解决污水处理问题积累经验，做技术上的准备，作为W市污水处理建设“一县一厂”专项的一个子项目，G县拟新建一座污水处理厂--G县污水处理厂，该厂目标为降低排入水体的污染物含量，使出水达到一级B污水排放标准，以此来解决由污水量的增加及随意排放所带来的环境污染问题。G县地处珠江三角洲腹地，位于南海区西部，东与狮山县相连，南与西樵县相接，西、北与三水区接壤。距38km，22km，北江支流从县的东边流过，南海区东西干线连接某县城区与芳村隧道口，每天有数十班客车往返于、、西樵之间，水陆交通方便。针对W市城县污水处理“一县一厂”专项，W市市委市政府及有关部门提出“环境第一、技术稳定、效果保证、节省占地”的总体要求。各受委托单位将本着这一要求对污水处理厂进行设计。．1.4、基本资料1设计平均日污水量及污水水质指标、排放标准及设计要求见表1：表1平均日污水量及污水水质指标、排放标准及设计要求水质指标水量（m3/d）CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）TP（mg/L）TN（mg/L）NH3+-N（mg/L）SS（mg/L）pH\n原水20000300150230251507.0-8.0排放标准60201208206.0-9.0设计要求60201208206.0-9.02气象资料：G县属亚热带海洋性季风气候，全年气候温和，夏长冬短。G县日照充足，年平均气温21.8.C，七月平均气温28.8；雨量充沛，年平均降雨量为1563.37mm，4-9月为汛期，其降雨量占全年的81%；7-9月为台风季节，对G县影响较大。3地质条件：G县地处珠江三角洲河网区，水资源比较丰富，以地表径流和人工灌渠为主。县东面为北江干流东平水道，支流罗行涌从县经过，南面为西城涌，关山涌（环山沟）为G县城区的主要涌，贯穿县南北，源于三水，流入北江水道。G县城区地表径流与人工渠大部分与环山沟相连。1.5、设计任务和容1.5.1设计任务：本设计容是G县污水处理厂设计，设计规模为2万m3/d。污水处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB8918-2002）中的一级B标准。1.2设计要求1.2.1设计原则（1）要符合适用的要求。首先确保污水厂处理后达到排放标准。考虑现实的技术和经济条件，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)筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。\n（2）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，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。（3）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，（4）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。（5）污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置放空管、超越管线、沼气的安全储存等。（6）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，设计时应为以后的发展留有挖潜和扩建的条件。1.2.2设计依据及采用标准设计依据及采用标准包括：1.GBJ14-87《室外排水设计规》；2.GB8978-1996《污水综合排放标准》；3.GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》；4.《W市某镇总体规划修编》5.《W市“十五”环境保护规划》6.《城市污水处理及污染物防治技术政策》7.《W市G镇污水处理专项规划》8.G镇地形图(1:10000)9.《室外排水设计规》（GB50014-2006）10.《建筑给水排水设计规》GB50015-2003\n1.2.3设计容污水处理厂工艺设计流程设计说明一般包括以下容:（1）据城市或企业的总体规划或现状与设计方案选择处理厂厂址；（2）处理厂工艺流程设计说明；（3）处理构筑物型式选型说明；（4）处理构筑物或设施的设计计算；（5）主要辅助构筑物设计计算；（6）主要设备设计计算选择；（7）污水厂总体布置(平面或竖向)及厂区道路、绿化和管线综合布置；（8）处理构筑物、主要辅助构筑物、非标设备设计图绘制；（9）编制主要设备材料表。1.3水质分析1.3.1进水水质根据资料进水水质设计见表1-1。表1-1进水水质数据水质指标CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）TP（mg/L）TN（mg/L）NH3+-N（mg/L）SS（mg/L）pH原水300150230251507.0-8.0本项目污水处理的特点：污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.53，可生化性较好，采用生化处理最为经济。BOD/TN＞3.0,COD/TN＞7,满足反硝化需求。1.3.2出水水质污水处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB8918-2002）中的一级标准（B标准），远远满足设计要求。因此该县污水处理厂二级出水标准为：表1-2出水水质数据\n水质指标CODcr（mg/L）BOD5（mg/L）TP（mg/L）TN（mg/L）NH3+-N（mg/L）SS（mg/L）pH原水300150230251507.0-8.0排放标准60201208206.0-9.01.4去除率计算（1）BOD5的去除率%=86.7%（2）COD的去除率%=80.0%（3）SS的去除率%=86.7%（4）TP的去除率%=50.0%（4）NH3+-N的去除率%=68.0%\n第二章、污泥处理工艺流程说明2.1、设计规模根据G县生活污水排放量，结合G县长远规划。G镇污水处理厂建设规模为20000m3/d，远期总处理规模可达50000m3/d，分期建设，现阶段一期占地40000m2；纳污围：该污水处理厂一期纳污围为G镇海田路及大成路一带。项目总投资约为4000万元人民币。该污水处理厂2013年完成设计．2014年1月开工建设，2015年1月全面竣工，4月正式投入运营。2.2、整体工艺流程比选2.2.1污水处理方式比选我国现行《室外排水设计规》(GB50014-2006)的表中给出了污水处理厂BOD5和SS的处理效率见表2－1：表2－1污水处理厂的处理效率处理级别处理方法主要工艺处理效率%SSBOD5一级处理沉淀法沉淀40~5520~30二级处理 生物膜法初次沉淀、生物膜法、二次沉淀60~9065~90活性污泥法初次沉淀、曝气、二次沉淀70~9065~95从表中可以得知，二级活性污泥法的处理效率最高，这也是目前国外大多数城市污水处理厂都用的方法。但常规二级处理工艺对氮、磷的去除是有一定限度的，仅靠从剩余污泥中排除约0~20%的氮和约12~19%的磷，达不到本工程对氮和磷去除率的要求，因此，必须采用脱氮除磷的二级处理工艺。\n污水处理工艺流程总体分为两种：先物化处理，后生化处理；先生化处理，后物化处理；两种方法之间的筛选主要以系统稳定性、吨水投资、日常操作简易型等方面进行考虑。先物化处理，后生化处理的方法，主要针对Ph变化较大，进水中含悬浮物高、有机物含量高、纤维物质较多的情况下，而先生化处理，后物化处理则适用于悬浮物含量低，有机负荷低的情况下；先物化后生化处理可采用不同的药剂，以适应水质的变化，是系统保持稳定，但是投药量大，日常操作难度大，运行费用较高，吨水投资高；先生化后物化处理，投药量低、日常操作难度低、吨水投资低。两者的选择，主要是实际情况出发，实事进行筛选。国外用于废水处理的有效的工艺方法大部分均为物化和生化联合处理工艺。本项目中，进水水质可生化性好，水质、Ph变化不大，考虑投资与运行费用，在可以确保处理先过的前提下，采用先生化处理，后物化处理的方式进行处理，为确保ss、纤维物质的去除，在生化处理之前进行预处理，设置沉砂池，进行沉淀，为后续处理提供良好条件。2.2.1污水处理生物方法比选2.2.1.1污水处理工艺理论分析污水处理方式的确定，应首先确定处理规模的大小，参考《污水处理厂工艺设计手册》，20000m2/d属于小规模处理，故污水处理方式的比较以小规模处理单元设施为准，采用列表法进行比较,具体比较见下表：表2-1污水处理方式比较（小规模单元处理设施）序号项目标准活性污泥法生物转盘法氧化沟法延时曝气法接触曝气法SBR法1初沉池表面负荷35m2/（m2·d），HRT1.5h表面负荷35m2/（m2·d），HRT1.5h可以不设可以不设表面负荷30m2/（m2·d），HRT12.0h可以不设生物处理单元BOD-SS负荷0.2-0.4kg/（kg·d），污泥回流比20%-40%，HRT3.0hBOD面积负荷8g/（m2·d）水力负荷65L/（m2·d）BOD-SS负荷0.03-0.05kg/（kg·d），污泥回流比100%，HRT24hBOD-SS负荷0.2-0.4kg/（kg·d），污泥回流比20%-40%，HRT3.0hBOD容积负荷0.2kg/（m2·d），HRT24hBOD-SS负荷0.2kg/（kg·d）二沉池表面负荷25m3/（m2·d），HRT3.0h表面负荷25m3/（m2·d），HRT3.0h表面负荷15m3/（m2·d），HRT4.0h表面负荷15m3/（m2·d），HRT4.0h表面负荷25m3/（m2·d），HRT3.0h无2BOD去除率90%以上（200mg/L--20mg/L）90%以上△85%（污泥沉淀效果差）×93%以上√93%以上√93%以上√93%以上△3\n抗负荷变化的能力抗水质、水量变化能力有限△抗水量变化能力差，抗浓度变化能力强△抗水量、浓度变化能力强○抗水量变化能力较弱，抗浓度变化能力强○抗水量、水质变化能力强○抗水量变化能力强，抗浓度变化能力差△4有无污泥膨胀发生有△无○有（调整简单）○有△无○有（发生污泥膨胀少，但处理困难）×5污泥回流设备△需要20%的调整△不需要○100%泵动力大△100%泵动力大不需要○不需要○6污泥量多△较少○少√少√较少○较多△7气温、水温的影响水温变化影响小○水温变化影响大×水温变化影响小○水温变化影响小○水温变化影响小○水温变化影响小○8日常操作难易为调节污泥回流量和空气量，需要每天测SV、MLSS、DO等项目，日常操作多△几乎没有调整要素，日常操作简单○几乎没有调整要素，日常操作简单○几乎没有调整要素，日常操作简单○接触曝气槽需要每月一次反冲洗，其他操作简便○自动化程度高时日常管理容易，但是有浮渣问题，手动运行是不可能的△9设备的可靠性（故障时）设有备用鼓风机，水中无驱动装置，可靠性高○转盘故障时高负荷运行。可靠性差×每组两台曝气机，每台与运行对应○设有备用鼓风机，水中无驱动装置，可靠性高○设有备用鼓风机，接触曝气槽的技术评价不明确△污泥膨胀后难以恢复，自动控制发生故障时，手动运行操作复杂×10噪声鼓风机放的隔音处理，无其他机械噪声，污水搅拌声可加盖处理○无噪声问题，无污水搅拌声○有曝气机搅拌污水的声音○鼓风机放的隔音处理，无其他机械噪声，污水搅拌声可加盖处理○无噪声问题，无污水搅拌声○无噪声问题，有间歇污水搅拌声，可加盖处理○卫生以及泡沫、臭气的产生有泡沫飞散和臭气产生，可加盖处理解决○有臭气产生，可加盖处理解决○有臭气产生，可加盖处理解决○有泡沫飞散和臭气产生，可加盖处理解决○有泡沫飞散和臭气产生，可加盖处理解决○有泡沫飞散和臭气产生，可加盖处理解决○美观可建成地下式和半地下式，上不空间可综合利用○可建成地下式和半地下式，上不空间可综合利用○可建成地下式和半地下式，上不空间可综合利用○可建成地下式和半地下式，上不空间可综合利用○可建成地下式和半地下式，上不空间可综合利用○可建成地下式和半地下式，上不空间可综合利用○11设施面积可增加水深，减少占地面积○不可增加水深，占地面积大△增加水深可减少占地面积，但比其他方法要大△同上△占地面积居中○不设二沉池、调节池和初沉池，占地面积小√12能耗一般○少√较少○大△较少○少√13脱氮运行可以实现△容易实现○容易实现○容易实现○容易实现○\n容易实现且脱氮率高√14工程应用实绩应用广泛○城市污水处理应用较少△应用广泛○多○应用较少△应用较少△适用性Q＜1000m3/d○√√√√√Q＜5000m3/d○○√√○○Q＜10000m3/d√○√√○△Q＞1000m3/d√△○△△×15维护管理费一般○少○较少○较多△较少○少○16建设费一般○大×较大△较大△较大△较少○17综合评价1.活性污泥的维护管理比较敏感2.产泥量多3.其他项目居中△1.工程应用实例少2.冬季处理效果差3.转盘数组多，维护管理复杂4.建设费高×1.占地面积大，建设费高，2.其他项目良好，特别是出水BOD维持在20mg/L以下√1.占地面积大，建设费用高，耗能大；2.其他指标良好，特别是出水BOD维持在20mg/L以下√各指标较好，但是工程应用不多，技术发展趋势不明确△1.工程应用实绩不多2.污泥膨胀是难以恢复3.技术发展、运行条件不明确△注：×为差；△为一般；○为良好；√为优良。确定污水处理工艺方案的依据，主要从化以下几个方面考虑：1.污水处理程度；2.处理规模和原污水水质水量变化规律；3.工程造价与运行费用；4.建设条件；5.对计量、水质检验及自控的要求；6.污泥处理工艺的影响。污水处理程度是确定水处理工艺的主要依据，决定于原污水水质和处理后出水水质。G县污水处理厂所处理的污水包括城市生活污水及达标排放的工业废水，根据水质特性污染因子主要为悬浮物、化学需氧量、5日生化需氧量、氮、磷等；从规划受纳水体要求来分析，尾水对氮磷处理要求比较高。其适合的二级处理工艺主要有氧化沟法、生物转盘法、延时曝气法、接触曝气法、SBR法，其中，氧化沟法具有较大优势。\n工程造价及运行费用往往与水质处理效果紧密相关，二期工程在基本达到受纳水体规划水质的基础上，优先考虑减少今后的运营费用，其次是项目建设投资。本项目建设条件在选择工艺时，对项目投资数额有限，且考虑建设项目总体要求：环境第一、技术稳定、效果保证、节省占地。从现有的规模及处理水质要求看，以上几种处理方法都有其优缺点，充分考量，普通活性污泥法、氧化沟法、均适用于本项目。污水处理构筑物排出的剩余污泥性质不同，对选用污泥处理工艺有较大影响。采用普通活性污泥法工艺，污泥一般需进行硝化处理，采用低负荷的氧化沟工艺，剩余污泥处理可不进行厌氧消化。综合上述污水情况及污水处理工艺特点适应性分析，初步选用氧化沟法、普通活性污泥法二种工艺作进一步工程技术方案分析，便于选出一种更适应当地情况的污水处理工艺。在处理规模方面，前文已述，G县污水处理厂一期处理规模为20000m3/d；上表适用于小规模处理。综合表中评价，因此标准活性污泥法、氧化沟法、生物转盘法、延时曝气法、接触曝气法、SBR法都符合工艺要求，其中，标准活性污泥法和氧化沟法具有较大优势。G县污水处理厂项目中，污水特点有以下几点：1.污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.5，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；2.污水中主要污染物指标BOD5、CODcr、SS值与国众多污水性质相比，属于偏中等状态状态，采用生化处理会比较经济；3.污水厂建设目标为：环境第一、技术稳定、效果保证、节省占地。针对以上水质条件和处理、建设要求，结合长期发展考虑，未来有可能要求出水回用，氨氮浓度相对较低，不必完全脱氮。根据国大、中型污水处理厂的经验与建设情况，应该考虑采用一般活性污泥法和氧化沟法。具体两者比较如下：表2-2两种工艺优缺点比较方案优点缺点氧化沟法1.氧化沟管理较简单，具有一定承受水质、水量变化的能力2.总体构筑物少，流程简单，图鉴施工方便，产泥量低，且脱水性好3.运行成本低1.曝气池占地多2.去除率能达到要求，但相对而言较普通活性污泥法低普通活性污泥法1.具有SBR法的优点，而又便于管理，可调节厌氧缺氧时间，适应水质变化2.占地省，地基处理费用少3.投资省，运行费用少4.不用回流和污泥回流5.流程简单，构筑物少1.运行管理经验尚待积累2.对自控要求较高常规活性污泥法能满足CODo、BOD，及SS的去除率。但对氮、磷的去除是有限的，仅从剩余污泥中排除氮、磷，其中氮的去除率约10％～25％．磷的去除率约10％～30％，达不到本项目要求，因此，本工程需采用生物除磷脱氮工艺。经过衡量，在目前处理量以及水质情况下，氧化沟法在理论上是最适用的方法。2.2.1.2污水处理工艺实际应用效果分析\n目前，国各地根据水质等各情况，采用了多种污水处理工艺，在实际工程已用上积累了不少经验，通过理论分析，我们可以得出，氧化沟法适合于本项目污水处理建设。目前国外成功运行的污水处理厂，在处理效果、运行管理、维护维修、自控要求等方面各有特色，又有相对的优势和弱点。针对污水处理厂的经济指标作简要分析，有利于建设污水处理厂时合理选择工艺路线，以下数据主要摘自邓荣森教授编写的《氧化沟污水处理理论与技术》。1各污水处理厂建设投资和占地指标比较经过对国24座运行一年以上的污水处理厂进行调查，对其投资及占地指标的分析结果如下。(1)所调查的24个污水处理厂，处理规模为1.0~40.0万吨/d，平均吨水投资1116.5元，平均吨水占地面积1.02m2。(2)采用氧化沟工艺的13个污水处理厂，处理规模为1.0~15.0万吨/d，平均吨水投资888.2元，平均吨水占地面积0.88m2。(3)采用A2/O工艺的3个污水处理厂，处理规模为3.0~10.0万吨/d，平均吨水投资1520元，平均吨水占地面积1.29m2。(4)采用SBR工艺的3个污水处理厂，处理规模为12.0~20.0万吨/d；平均吨水投资1349元，平均吨水占地面积0.81m2。(5)采用其他污水处理工艺的5个污水处理厂(包括传统活性污泥法1个、水解+好氧工艺2个、A/O工艺1个、BIOLAKE工艺1个)，处理规模为1.5~40.0万吨/d，平均吨水投资1491元，平均吨水占地、面积1.01m2。总体情况看出：列举的24个污水处理厂，采用氧化沟的污水处理厂其建设投资和占地指标均相对较低。可见，相比所调研的其他污水处理工艺，氧化沟污水处理工艺具有明显的投资和占地优势。2部分污水处理厂的运行经济指标比较在调查的24个污水处理厂中，抽出11个准确运行数据的污水处理厂进行比较分析。污水处理规模为1.0~4.0万吨/d，分析结果如下。从实际处理的COD负荷的处理成本比较结果来看，氧化沟实际COD平均处理成本为0.97元/kgCOD，而其他工艺的实际COD平均处理成本为1.04元/kgCOD，高于氧化沟。3能耗分析部分调查数据显示，采用氧化沟工艺的污水处理厂的吨水电耗平均为0.30kW·h/m3，采用A2/O工艺的污水处理厂的吨水电耗平均为0.34kW·h/m3，采用SBR工艺的污水处理厂的吨水电耗平均为0.3kW·h/m3，可以看出，三种工艺吨水电耗相差不大，但氧化沟略低。氧化沟能耗较低的主要原因是近年来由于水下推进器的引入，氧化沟曝气设备的混合推流功能被剥离出来由水下推进器承担，这种氧化沟设备的组合十分有利于在运行前根据进水水质的变化灵活调节曝气设备的运行，同时，水下推进器的装机容量远低于曝气设备，因此，大大降了运行能耗。当然在对现有污水处理工艺的调研中,我们发现要评价一个工艺经济与否时，会受到诸多因素的制约与限制，但从我们调研的情况来看，在众多工艺中，氧化沟工艺是发展较快的工艺之一，在我国目前的数百座城市污水处理厂中，氧化沟处理厂的数量占据了相当的比例，特别是中小型城市污水处理厂，氧化沟更是居多。这一现象已表露出氧化沟工艺的技术经济优势。\n在实际应用效果方面，王涛、楼上游在《中国城市污水处理工艺现状调查与技术经济指标评价》一文中提到，通过过对我国城市污水处理厂处理工艺和运行效果的抽样调查、分析与评价，针对我国国情．分析比较了当前我国污水处理厂主要使用工艺的处理效果(普通污染物去除、除磷脱氮)、运行稳定性、自控要求、二次污染等技术指标以及能耗、投资、运行费用、占地面积等经济指标，评价出城市污水处理主体工艺在不同情况的适用性。评价结果可供本项目参考，具体结果如下：（此处采用截图，引用自原文献）【为作图方便，以字母代表各工艺：A普通曝气工艺；B水解-好氧工艺；C为ab工艺；D为A/O工艺；E为A2/O工艺；F为卡罗塞尔氧化沟；G为奥式氧化沟；H为交替式氧化沟；I为一体化氧化沟；J为SBR工艺；K为MSBR工艺；L为IDEA工艺；M为ICEAS工艺；N为CASS工艺；O为UNITANK工艺；P为芦苇湿地处理工艺。】\n从以上各图综合分析，结合理论分析与调查分析，我们可以发现，在各方面的评价中，氧化沟工艺处于中等偏上水平，总体情况较好；针对G县污水处理厂项目特征，以上各图从实际工程应用方面印证了氧化沟工艺的适用性；氧化沟工艺在我国属于使用最为广泛、工程经验最为丰富的处理工艺，对G县污水处理厂的建设，可以提供丰富的工程实践经验；所以，本项目最终确定采用氧化沟工艺。2.3工艺操作单元比选2.3.1一级物化处理阶段一级处理主要去除水中成悬浮或半悬浮状态的污染物质，如纸、塑料袋、泥沙、油、微粒或胶体无机物或有机物，常用的处理结构有格栅，沉砂池、沉淀池、除油池、旋流分离器或离心机等。2.3.1.1格栅的选择格栅是由一组平行的的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水井的井口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污物。在污水处理流程中，格栅是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备。（1）格栅的选择：格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式。\n（2）栅条断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水条件好，但刚度差。一般多采用矩形断面。（3）栅渣清除方式：一般按栅渣量而定，当每日栅渣量大于0.2m3，应采用机械清渣。格栅按栅条的种类可分为直棒式栅条格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅和活动栅条式格栅。由于直棒式格栅运行可靠，布局简洁，易于安装维护，本工艺选用直棒式格栅。格栅与水泵房的设置方式：中格栅→泵房。拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于城市污水处理厂污水预处理。2.3.1.2污水提升泵房的选择由于该泵站为常年运转且连续开泵，故选用自灌式地下泵房。又由于矩形泵房工艺布置合理，运行管理较方便，现已普遍采用，故选用矩形泵房。(1)污水提升泵房见图1-3图1-3提升泵房\n2.3.1.3沉砂池沉砂池的作用是从污水中分离相对密度较大的无机颗粒，沉砂池一般设于倒虹管、泵站、沉淀池前，保护水泵和管道免受磨损，防止后续处理构筑物管道的堵塞，减小污泥处理构筑物的容积，提高污泥有机组分的含量，提高污泥作为肥料的价值。沉砂池有三种形式：平流式、曝气式和涡流式。平流式矩形沉砂池是常用的型式，具有结构简单、处理效果较好的优点。其缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度加大。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气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，受流量变化的影响小，同时，还对污水起预曝气的作用。涡流式沉砂池是利用水力涡流，使泥砂和有机物分开，以达到除砂目的。该池型具有基建、运行费用低和除砂效果好等优点,在北美国家广泛应用。综上所述，本设计采用曝气沉砂池。图1-4曝气沉砂池2.3.2二级生物处理阶段二级处理主要去除污水中胶体和溶解状态的有机物和无机物。本项目采用氧化沟作为二级处理主题构筑物。2.3.2.1氧化沟工艺的筛选：氧化沟(OxidationDitch)是一种活性污泥法工艺，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，因此被称为“氧化沟”，又称“环形曝气池”。其有机负荷一般低于0.10kgBOD5/(kgMLVSS·d)，属于延时曝气法之列。我国从20世纪80\n年代以来也较多地开展了对氧化沟工艺的研究，并在、、、等地设计建造了一批氧化沟污水处理厂。目前，氧化沟技术已广泛地应用于城市污水、工业废水（包括石油废水、化工废水、造纸废水、印染废水、食品加工废水等）的处理中。经过几十年的发展和工艺改进，目前在我国工程应用术相对成熟且处理效果较好的氧化沟主要卡鲁塞尔型、奥贝尔型、一体化氧化沟及T型、DE型氧化沟五种。卡鲁塞尔氧化沟处理效果好。由于采用了倒伞型立式表曝机。搅拌能力强，传氧效率高，减少了设备数量，易于管理和维护，节能效果显著，因此在所有氧化沟处理工艺中应用最为广泛。奥贝尔氧化沟也是城市污水处理常见的一种工艺。在不增加水下推进器的情况下有效水深可达4.2米左右。主要原因在于奥贝尔氧化沟沟渠的椭圆形结构，能够更有效地利用水流惯性。同时该氧化沟具有推流反应器的特性，去除有机物和氨氮效果更好。其主要缺点是能耗、投资成本、处理成本相对较高，不适于在经济落后的地区推广。一体化氧化沟处理效果不是很好。主要原因有二：一是由于固液分离器和氧化沟渠的一体化设计，使出水易受水质、水量波动的影响，影响处理效果。二是对固液分离器的设计和安装要求较高。但工程上往往达不到要求，但一体化氧化沟也有显著的优点：由于省去了二沉池，占地面积小，污泥自动回流，管理更方便，能耗少、投资成本和运行费用较低，特别是在小城市和小城镇的污水处理、旅游景点的生活污水处理及类似情况下适合推广。T型氧化沟和H型氧化沟属于交替运行式氧化沟.容积利用率都比较低，因此使占地面积远远大于其它氧化沟工艺。因此在选择工艺时，应慎重考虑，权衡利弊。根据长安大学硕士聪在其毕业学位论文《氧化沟工艺处理适用性比较分析研究》中的研究，通过对Orbal、T型、DE型、Carrousel、微曝氧化沟进行工艺设计，从总投资、总能耗、运行费用、占地面积四个量化指标进行对比分析，得出不同类型氧化沟的特点：总能耗方面，Orbal＜T型＜DE型＜微曝＜Carrousel。Orbal与T型、DE型、微曝、Carrousel氧化沟相比较，能耗节约百分比分别为0.3%~3%、6%~8%、7%~10%和9%~14%。运行费用方面，Orbal＜T型＜DE型＜微曝＜Carrousel。Orbal与T型、DE型、微曝、Carrousel氧化沟相比较，运行费用分别节省了1.3%~1.8%、2.3%~4.8%、3%~6.2%和5%~9%。总投资方面，T型＜Orbal＜DE型＜Carrousel＜微曝。T型与Orbal、DE型、Carrousel、微曝氧化沟相比较，总投资分别节省了0.2%~1.3%、1%~4%、4%~6.6%和6.9%~10.7%。占地面积方面，微曝＜Carrousel＜Orbal＜T型＜DE型。微曝氧化沟Carrousel、Orbal、T型、DE型氧化沟相比较，占地面积分别节约了5%~8.8%、10%~23%、12%~37%和20%~43%。由以上分析，结合G镇污水处理厂的项目本身特点，Carrousel氧化沟在能耗与运行费用上投资相对较多，但由于该种工艺搅拌能力强，传氧效率高，减少了设备数量，易于管理和维护，节能效果显著，在运行管理上占有优势，并且工艺成熟，在所有氧化沟处理工艺中应用最为广泛，可借鉴的行经验较丰富；本着“\n环境第一、技术稳定、效果保证、节省占地”的宗旨，在占地方面，Carrousel氧化沟明显占优，G镇有能力承担建设运行费用，所以，权衡利弊，本项目最终选定Carrousel氧化沟工艺为G镇污水处理厂的核心处理工艺。2.3.2.2沉淀池的比选沉淀池按工艺布置的不同,可分为初次沉淀池和二次沉淀池。沉淀池的处理对象是悬浮物质(约去除40%～55%)，同时可去除部分BOD5(约占总BOD5的20%～30%，主要是悬浮性BOD5)，可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。初沉池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二沉池是对污水中的以微生物为主体的比重小的、且因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。沉淀池按池水流方向的不同，可分为平流式沉淀池，辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。平流式沉淀池沉淀效果好、对冲击负荷和温度变化的适应能力强、施工简易。竖流式沉淀池适用于小型污水厂。辐流式沉淀池适用于大中型污水处理厂，运行可靠，管理简单。考虑到工期较短，平流池沉淀效果好，施工简易，本设计二沉池选用平流式沉淀池。2.3.3高级深度处理阶段2.3.3.1消毒工艺的比选先针对现行水处理厂中几种主要的消毒技术进行一下比较：\n（1）液氯优点：效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜缺点：氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害，当污水含工业废水比例大时，氯化可能生成致癌物质适用条件：适用于大、中规模的污水处理厂（2）漂白粉优点：投加设备简单，价格便宜缺点：同液氯缺点外，尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大适用条件：适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂（3）臭氧优点：消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物、色、味等，污水PH、温度对消毒效果影响很小，不产生难处理的或生物及类型残余物缺点：投资大、成本高，设备管理复杂适用条件：适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂（4）次氯酸钠优点：用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地自制电解产生消毒剂，也可买商品次氯酸钠缺点：需要有专用次氯酸钠电解设备和投配设备适用条件：适用于边远地区，购液氯等消毒剂困难的小型污水处理厂（5）氯片优点：设备简单，管理方便，只需定时清理消毒器残渣及补充氯片，基建费用低缺点：要用特制氯片及专用消毒器，消毒水量小适用条件：适用于医院、生物制品所等小型污水处理站（6）紫外线优点：是紫外线照射与氯化共同作用的物理化学方法，消毒效率高缺点：紫外线照射灯具货源不足，技术数据较少适用条件：适用于小型污水处理厂\n污水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅减少，但是细菌的绝对值仍然十分可观，并有存在病毒的可能。根据本设计污水处理厂的实际情况，采用液氯消毒比较合适。因为液氯对水中细菌、病毒具有较强的灭活能力。基建费用、运行费用较低，液氯消毒应用于污水处理工程中比较合适。2.3.4污泥处理处置阶段2.3.4.1污泥处理流程比选污水厂的污泥是指处理污水所产生的固态、半固态及液态的废弃物，除灰分外，含有大量的水分(95%～99%)、挥发性物质、病原体、寄生虫卵、重金属、盐类及某些难分解的有机物，体积非常庞大，且易腐化发臭，如不加处理的任意排放会对环境造成严重的污染。随着城市化进程加快，污水处理设施的普及、处理率的提高和处理程度的深化，污水的排放量呈快速上升趋势，污泥的排放量也快速增长。污泥处理的目的是减量化、稳定化、无害化及为最终处置与利用创造条件。本项目处理流程的比选，是建立在前人研究的基础上，通过研究现有污泥处理流程，结合G县污水处理厂及G县规划的实际情况，经济技术可行性等因素综合考虑，进行必选，以便在前人丰富的工程经验指导下设计出更加合适的工艺流程。从我国已建成的污水处理厂来看，污泥处理处置工艺大致可分为18种工艺流程，如表2-2所示。表2-1中国已建污水处理厂污泥处理流程编号污泥处理流程应用比例（%）1浓缩池-最终处置21.632双层沉淀池污泥-最终处置1.353双层沉淀池污泥-干化场-最终处置2.704浓缩池-消化池-湿污泥池-最终处置6.765浓缩池-消化池-机械脱水-最终处置9.466浓缩池-湿污泥池-最终处置14.877浓缩池-两相消化池-湿污泥池-最终处置1.358浓缩池-两级消化池最终处置2.709浓缩池-两级消化池-机械脱水-最终处置9.4610初沉池污泥-消化池-干化场-最终处置1.3511初沉池污泥--两级消化池--机械脱水--最终处置1.3512接触氧化池污泥--干化场--最终处置1.3513浓缩池--消化池--干化场--最终处置1.3514浓缩池--干化场--最终处置4.0515初沉池污泥--浓缩池--两级消化池--机械脱水--最终处置1.3516浓缩池--机械脱水--最终处置14.87\n17初沉池污泥--好氧消化--浓缩池--机械脱水--最终处置2.7018浓缩池--厌氧消化--浓缩池--机械脱水--最终处置1.35从以上18种现有工艺来看，运用得比较多的是1、6、9、16四种处理流程，这四种方式由于处理方式简单，运作简单，投资费用低，相对运用得比较多，以上几种方式，行业经验丰富，施工、管理经验较多，且由于该工艺选用氧化沟工艺，污泥量较少，稳定，污水中重金属含量少，采用农田处置方式则量太少，干燥焚烧方式没有也必要；污泥消化可得沼气量少，不宜采用消化方式；为使污泥的含水率足够低，避免含水率过高腐化发臭，同时又节省污泥处理处置的投资，经过考虑，拟将污泥经过脱水以后，外运到有资质的污泥处置站进行统一处理。浓缩后的污泥需要经污泥泵送至设有搅拌器的贮泥池，氧化沟工艺污泥量少、稳定，可确保污泥脱水能正常进行。因此综合比较各处理工艺，选用的工艺确定为：剩余污泥→浓缩池→贮泥池→提升泵房→污泥脱水机房→泥饼外运图1-6污泥处理流程1.污泥浓缩现阶段浓缩方法主要有重力浓缩法、气浮浓缩发、离心浓缩法等。各种浓缩方法的比较如表2-5所示：表2-5各种污泥浓缩方法的优缺点比较浓缩方法优点缺点重力浓缩贮存污泥能力强，运行费用低，动力消耗小占地面积大，污泥易产生臭气，浓缩效果不理想气浮浓缩浓缩效果较理想，出泥含水率较低，不受季节影响，所需池容仅为浓缩法的10%左右，占地面积小，臭气问题小，能去除油脂和沙粒运行费用高于重力离心法，但低于立新浓缩，操作要求高，污泥贮存能力小，占地毕立新浓缩大离心浓缩相同处理能力占地面积最小，几乎不存在臭气问题要求专用的离心机，电耗大，对操作人员要求高表2-6各浓缩方法处理效果与能耗分析浓缩方法污泥类型浓缩后含水率%比能耗干固体/（kw·h/t）脱除水/（kw·h/t）重力浓缩初沉污泥90-951.750.20\n重力浓缩剩余活性污泥97-988.810.09气浮浓缩剩余活性污泥95-971312.18框式离心浓缩剩余活性污泥91-922112.29无孔转鼓离心浓缩剩余活性污泥92-951171.23从表中可以看出，初沉污泥用重力浓缩法最为经济，对于混合污泥来说，由于混合污泥浓度低，有机物含量高，浓缩困难，采用重力浓缩发效果不好，而采用气浮浓缩、离心浓缩法则设备复杂、费用高，也不适合，W市污水处理厂污泥处理处置土地可利用面积较大，基本可以解决占地的问题，初沉池污泥和剩余活性污泥均进入污泥浓缩池中进行浓缩，这样作的好处是比较经济，也简化管理。经过一级消化后上清液与污泥不能很好的分离，为减少污泥体积，设计后浓缩池，另外以起到释气作用，本工程由于有足够的工程面积，针对重力浓缩浓缩效果不理想的状况，后浓缩段也可确保离心段能顺利进行。所以，本工程选用重力浓缩法。综上所述，本设计采用辐流式连续运行的重力浓缩池，其特点是浓缩结构简单、操作方便、动力消耗小、运行费用低、贮存污泥能力强。浓缩池剖面图如下图：图1-7浓缩池2.污泥脱水污泥经浓缩、消化后，尚有95％～97％含水率，且易腐败发臭，需对污泥作干化与脱水处理。污泥脱水其目的是使固体富集，减少污泥体积，为污泥的最终处置创造条件。为使污泥液相和固相分离，必须克服它们之间的结合力，所以污泥脱水所遇到的主要问题是能量问题。针对结合力的不同形式，有目的采用不同的外界措施可以取得不同的脱水效果。常用脱水方法有自然干燥和机械脱水两种，国现有的污泥脱水措施主要是机械脱水，其中带式压滤脱水和离心脱水应用最广，而干化场由于受到地区、气候条件的限制很少被采用。\n根据国大多数污水厂的经验，采用带式压滤机进行消化污泥的脱水，在耗药量、泥饼含固率方面都比较好，操作和维护也都较简单。对于带式脱水机，可以看得到加药以后的絮凝状况，便于人工调整药剂加入量，带式脱水机成本相对较低，据了解，到时脱水机30多万，而离心脱水机120多万。至于带式脱水机的缺点也有不少，首先，带式脱水机的工作现场十分不清洁，到处滴水，滴泥，另外，带式脱水机工作不稳定，经常发生脱水带偏侧等情况，尤其是国产货。其滤布需冲洗要耗费较多的清水，而且难以做到全封闭，工作中要散发臭味并有细小水珠溅出，对操作间环境造成不良影响甚至危害操作工人的身体健康。据市大坦沙污水厂统计，开带式脱水机的人，红血球明显下降。各种疾病的发病率都比其它岗位要明显偏高。离心脱水机在国外早以普遍采用，我国污水处理行业应用较晚，但使用效果都很好。这种脱水机靠高速旋转造成的强大动力，把固体颗粒的沉降力由重力浓缩的MG，提高到几千倍的MG，因而固液分离效果好，节省混凝剂用量并且可以得到更高的含固率，整个生产过程都是完全密闭的，因而没有任何臭味散发出来，操作环境十分卫生，在连续工作时也不需要用水冲洗。但是噪音特别大，无隔音措施，据释，现在所用的离心脱水机噪音问题依然没有得到很好的解决，且造价、能耗较高。经多次衡量，确定本工程采用离心脱水机进行消化污泥的脱水。2.4工艺确定设计：格栅提升泵沉砂池流量计氧化沟二沉池接触池分水井加氯机集泥井回流泵浓缩池贮泥池污泥脱水机污泥泵砂泵砂水分离器鼓风机栅渣打包机超越闸防洪闸液氯空气图2-1G县污水处理厂氧化沟法污水处理及污泥处理工艺流程\n（1）汇总污水先进入粗格栅及提升泵房，经粗格栅去除大的固体漂浮物后经提升进入旋流沉砂池，而后自流进入初沉池，沉淀后污水进入水解池；水解酸化是污水生物处理厌氧三阶段理论的第一阶段，水解是微生物通过释放自由胞外酶和连接在细胞外壁上的固定酶完成生物催化氧化反应，将悬浮性固体有机质转变为溶解性有机底物，将难降解大分子物质转化为小分子物质的过程。酸化则是在胞酶作用下将进入发酵菌的细胞的小分之物质，分解为各种挥发性脂肪酸（VFA），如乙酸、丙酸、丁酸以及乳酸等。（2）通过水解酸化池中兼氧菌的分解，使污水中的大分子难降解的有机物降解为小分子易生化的物质，不容性物质水解为可溶性物质，提高废水的B/C比，既有利于后续好氧处理，又可去除部分CODcr及SS。（3）水解酸化的工业污水与旋流沉砂后的生活污水一道进入DAT-IAT池。该池中设有生物选择池，在这里，大量的硝化液在缺氧状态下产生反硝化作用，释放出氮气，起到良好的脱氮作用。经脱氮的废水进入连续好氧反应器（DAT段），活性污泥在好氧情况下起硝化反应，在IAT池中厌氧、缺氧和好氧交替进行，可有效脱氮除磷。同时，在好氧的情况下，大量有机污染物也同时得到有效的去除。（4）终沉池中加药去除部分难生化的有机物和悬浮物，出水经消毒后达标排放。（5）远期考虑到中水回用，则出水经消毒池后在进入回用水池去回用。第三章基本构筑物计算3.1设计基础数据的确定本设计中污水处理厂的设计流量为2万m3/d，即平均日流量。平均日流量一般用来表示污水处理厂的规模，用来计算污水厂的栅渣量、污泥量、耗药量及年抽升电量；最大设计流量用于污水处理厂中管渠计算及各处理构筑物计算。污水的平均处理量为：Q=20000m3/d=833.3m3/h=0.2315m3/s;污水的最大处理量为:\nQ=Q==0.2778m3/s;总变化系数取为1.2。3.2格栅设计参数:设计流量日均污水量Q=2万m3/d总变化系数KZ为1.29,则设计流量Qmax=2.58万m3/d=0.2986m3/s格栅计算：（1）栅条间隙数栅条间隙数用以下公式计算：N=式中Q设计——污水厂设计流量（m3/s）；α——格栅倾角（o），取α=60o；h——栅前水深（m），h=0.4m；v——过栅流速（m/s），取v=0.9m/s；b——格栅间隙宽度（m），取b=0.020m；n——格栅组数，取n=1。将上述数值代入上式，则栅条间隙数：n==30(个)（2）栅槽宽度设栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度B=S（n-1）+bn=0.01×（30-1）+0.02×30=0.87m（3）进水渠道渐宽部分长度设进水渠道渐宽部分展开角a=20o，渠宽B=0.70m，l===0.23（4）栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度\n出水渠渐窄部分长度为进水渠渐宽长度的一半，即：l2==0.12m（5）通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面，水头损失可用下式计算：h=式中k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般k=3；β——形状系数，本设计中栅条采用锐边矩形断面，β=2.42；S——栅条宽度（m）；g——重力加速度（m/s2）。则通过格栅的水头损失：h=0.103m;取0.10m。（6）栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H=h+h2=1.0m栅槽总高度：H=h+h+h2=0.7+0.1+0.3=1.1m栅槽总长度：L=l+l+0.5+1.0+=0.23+0.12+0.5+1.0+=2.43m（7）每日栅渣量W=式中W1——栅渣量（m3/103m3）,本设计取W1=0.07；Q平均——污水厂平均污水量（m3/s）。带入上述数值，则每日栅渣量：W==1.167m3/d>0.2m3/d故采用机械清渣。\n格栅采用链条回转式格栅，它由驱动机构、主传动链轮轴、从动链轮轴、牵引链、齿耙、过力矩保护装置和机架等组成。驱动机构布置在栅体上部的左侧或右侧，通过安全保护装置将扭矩传给主传动链轮轴，主传动链轮轴两侧主动链轮使两条环形链条作回转运动，在环形链条上均布6～8块齿耙，齿耙间距与格栅栅距配合并插入栅片间隙一定深度，运行时齿耙栅片上的污物随齿耙上行，当齿耙转到格栅体顶部牵引链条换向时齿耙也随之翻转，格栅截留的栅渣脱落到工作平台上端的卸料处，由卸料装置将污物卸至输送机或集污容器中。格栅清渣装置起动由水位差控制开关控制，当格栅前后水位差大于0.1m时，开始工作。　图2-2细格栅计算草图2.3.2泵房设计设计说明：采用氧化沟工艺方案污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，管线可以充分优化，故污水采用一次提升，污水均经提升后进入曝气沉砂池，然后自流通过氧化沟、二沉池和消毒池。设计流量Q=m3/h，进水管管底高程为H=24.8m，管径D=600mm，充满度H/D=0.75，出水管提升后水面高程为39.80m，经过320m管长至处理构筑物，泵房处地面高成为31.80m，地下水位高成为29.30m，最低位28.0m。设计计算：Q=20000m3/d=833.33m3/h=231.5L/s；最大秒流量Qmax=231.5*1.29=298.6（L/s）（取300L/s）选择集水池与机器间合建的圆形泵站，考虑用4台泵（3用1备），每台水泵的容量为300/3=100L/s；\n集水池容积：采用相当于1台泵6分钟的容量，W=100*6*60/1000=36（m3）有效水深采用H=2m，则集水池面积F=18m2；选泵前总程估算：经过格栅的水头损失为0.1m；集水池最低位与所需提升最高水位之间的高差为：39.8-（24.8+0.6*0.75-0.1-2.0）=16.65（m）；出水管线水头损失：总出水管：Q=200L/s；1000i=8.93m，当一台泵运转时,Q=100L/s，v=0.8m/s＞0.7m/s；设出水总管中心埋深为0.9m，局部损失为沿线损失的30%，则泵站外管线水头损失为：【320+（39.8-31.8+0.9）】*8.93/1000*1.3=3.82（m）；泵站水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1m，则水头总程：H=1.5+3.82+16.65+1=22.97=23（m）选用6PWA型污水泵，每台Q=100L/s，H=23.3m核算：吸管水头损失计算：每根吸水管Q=100L/s，选用350口径，v=1.04m/s；1000i=4.62m，直管部分长度喇叭口（ε=0.1），Dg=350mm，90度弯头一个（ε=0.5），Dg=350mm阀门一个（ε=0.1），Dg=350*dg=150（mm）渐缩管（由大到小，ε=0.25）沿程损失：1.2*4.62/1000=0.056（m），局部损失：（0.1+0.5+0.1）*1.04*1.04/2g+0.25*5.7*5.7/2g=0.453（m）吸水管路水头总损失：0.453+0.006=0.459=0.46（m）出水管路水头总损失计算：每根出水管Q=100L/s，选用300mm管径，v=1.41m/s，1000i=10.2m，以最不利点为起点，逐点求取水头损失，可得：出水管总水头损失：3.82+0.85+0.02+0.152+0.007+0.013+0.049+0.168=5.061（m）则水泵所需总程：0.46+5.061+16.65+1=23.171（m），故所选泵合适。水泵三用一备，占地面积2.00*16.00m2；泵体室安装，电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室安装，另外考虑一定的检修空间。\n提升泵房占地面积为（15+0.5+11.0）*10=265m2，其工作间占地面积为11.0*10=110（m2）\n2.3.3平流式沉砂池设计（1）设计说明：污水经过污水泵提升后进入平流曝气沉砂池，最大设计流量为0.299m3/s（取0.3m3/s）；设计水利停留时间为2.0min，水平流为v=0.25m/s，有效水深为m。A：容积：设v=0.25m/s，t=30s，L=vt=0.25*30=7.5m；B：水流断面面积：A=Qmax/v=1.2m2；c：池总宽度：设n=2格，每格宽0.8m，B=nb=1.6m；d：有效水深：h=A/B=1.2/1.6=0.75（m）e：沉沙室所需容积：设T=2d，V=QmaxXT*86400/Kz/106=0.3*30*2*86400/1.29/1000000=1.21(M3)每个沉沙斗容积：设每一分格有两个沉沙斗，V0=1.21/2/2=0.3025（m3）沉沙斗各部分尺寸：设斗底宽a1=0.6m，斗壁与水平面的倾角为55度，斗高h3为0.4m。沉沙斗上口宽：a=（2*h3/tan55）+a1=1.16m沉沙斗容积：V0=h3/6*（2a2+2aa1+2a2）=0.4*6/（2*1.16*1.16+2*1.16*0.6+2*0.6*0.6）=0.36m3＞0.3025m3；沉沙室高度：采用重力排沙，设池底坡度为0.06，坡向沙斗，h‘3=h3+0.06L=0.4+0.06*2.65=0.56m；池总高度：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.75+0.56=1.61（m）2.3.4提砂泵房设计选用直径0.5m钢制压力式旋流砂水分离器，外形高度H1=11.4m，入水口离地面相对高程为11.0m，则抽砂泵净程为H0=11.0-（-3.5）=14.5mH2O，砂水分离器入口压力为H2=0.1Mpa=10.0mH2O\n则抽砂泵所需扬程为H=H1+H0=24.5（mH2O）选用螺旋离心泵，一用一备，Q=10m3/h，H=25mH2O，N=11.0kW；提砂泵房尺寸：L*B=（7*3.5）m2;2.3.5鼓风机房设计砂水分离后，通入气水混合液洗砂，气和水分别冲洗或联合冲洗，气和水的冲洗强度均为10L/（m2/s），则用气量为1.1m3/min。洗砂用压缩空气来自鼓风机房。2.3.6氧化沟设计（参考《污水处理厂工艺设计手册2011》）设计说明：采用卡努塞尔式氧化沟，去除COD与BOD以外，还具备硝化和一定的脱氮作用，以使出水NH3-N低于排放标准，故污泥负荷和污泥泥龄应分别低于0.15kgBOD/（kgVSS·d）和高于20.0d。氧化沟采用垂直轴曝气机进行搅拌、推进、充氧，部分曝气机配置变频调速器，相应于每组氧化沟安装在线溶解氧测定仪，溶解氧讯号传至中控室微机，给微机处理后在反馈至扁平调速器，实现曝气根据溶解氧自动控制。设计流量Q=20000m3/d=833.33m3/h进水BOD5S0=150mg/L出水BOD5=15mg/L（为确保任何时候达标，取值较标准稍严）进水NH3-N=25mg/L出水NH3-N=6mg/L污泥负荷Ns=0.14kgBOD5/kg（kgVSS·d）污泥浓度MLVSS=5000mg/L污泥f=0.6，MLSS=3000mg/L；\n设计计算：氧化沟所需总容积V：V=QSr/（XvNs）=20000*0.185/3.0/0.14=8809.52（m2）设氧化沟1组。氧化沟设计有效水深为H1=3.5m，则每组氧化沟平面面积为A1=V1/H1=2517（m2）设计每组氧化沟有六条沟，每沟断面尺寸为：BxH1=7.0*3.5m设计说明：该污水处理厂的氧化沟为1组，设计流量按最大日平均流量设计，拟定为300L/s，即25920m3/d。总污泥泥龄一般为10~30d左右，取18d，曝气池溶解氧浓度DO=20mg/L。设计计算：A：碱度平衡计算由于出水BOD5为20mg/L，处理水中非溶解性BOD5值可用下列公式计算：BOD5f=0.7*Ce*1.42*（1-e-0.23*5）=0.7*20*1.42*（1-e-0.23*5）=13.6mg/L式中，Ce为出水BOD5浓度，mg/L。因此，处理水中BOD5的浓度为20-13.6=6.4mg/L采用污泥泥龄18d，则日产泥量根据供式aQLr/（1+btm）=0.6*26920*（150-6.4）/【1000*（1+0.05*18）】=1220kg/d\n式中：Q--氧化沟设计流量，m3/d；a--污泥增长系数，kg/kg，一般为0.5~0.7kg/kg，这里取0.6kg/kg；b--污泥自身氧化率，d-1，一般为0.04~0.1d-1，这里取0.05d-1；Lr--(L0-Le)去除的BOD5浓度，mg/L；tm--污泥泥龄，d;L0--进水BOD5浓度，mg/L；Le--出水BOD5浓度，mg/L；一般情况下，有其中12.4%为氮，近似等于总凯氏氮（TKN）中合成部分为0.124*1220=151.28kg/d；TKN中有151.28*1000/25920=5.84mg/L用于合成，需用于还原的NO3-N=29.6-11.1=18.5mg/L，需用于氧化的NO3-N=40-5.84-2=32.16mg/L。一般去除BOD5所产生的碱度（以CaCO3计）约为1mg碱度/去除1mgBOD5，进水碱度为280mg/L。所需碱度一般为7.1mg碱度/mgNO3-N氧化，还原为硝酸盐，氮所产生碱度3.0毫克碱度/mgNO3-N还原。剩余碱度=280-7.1*29.6+3.0*18.5+0.1*2.14=146.74mg/L；B：硝化区容积计算：消化所需氧量NOD=4.6mg/mgNO3-N氧化，可利用氧2.6mg/mgNO3-N还原。脱氮速率：qDN=0.0312kgNO3-N/（kgMLVSS·d）。硝化速率为µN=【0.47e0.098（T-15）】*【2/（2+100.05*15-1.158）】*【2/（2+1.3）】=0.204L/d故t（无穷）=1/0.204=4.9d采用安全系数为3.5，故设计污泥龄=3.5*4.9=17.15d。\n原假定污泥泥龄为18d，则消化速率µN=1/18=0.056L/d。单位基质利用率µ=（µN+b）/a=（0.056+0.05）/0.6=0.177kg/（kg·d）式中µN--硝化速率，1/d；a--污泥增长系数，一般为0.5~0.7，取0.6；b--污泥自身氧化率，d-1，一般为0.04~0.1d-1。取0.05d-1；活性污泥浓度MLSS一般为2000~4000mg/L，（也可以高达6000mg/L）这里取MLSS=40000mg//L，在一般情况下，MLVSS（混合液可挥发性悬浮固体浓度）与MLSS的比值是比较固定的，在0.75左右，在这里取0.7.故MLVSS=0.7*4000=2800mg/L；所需MLVSS总量=214*25920/0.177/1000=31338.3kg；硝化容积VN=31338.3/2800*1000=11192.3M3;水利停留时间tN=11192.3/25920*24=10.36h。C：反硝化区容积21.8℃时，反硝化速率为qDN=【0.03*（F/M）+0.029】θ（T-20）=【0.03*（220/4/1000/16*24）+0.029】1.08（21.8-20）=0.0362kg/（kg·d）式中F--有机物降解量，即BOD5的浓度，mg/L；M--微生物量，mg/L；Θ--脱销温度修正系数，取1.08；还原NO3-N的总量=18.5/1000*25920=479.52脱氮所需MLSS=479.52/0.0362=13246.41kg；脱氮所需池容VDN=13246.41/2.8=4730.9m3；\n水利停留时间tDN=4730.9/25920*24=4.38h。D：氧化沟总容积总水利停留时间为t=tN+tDN=10.36+4.38=14.74h，与一般取值10~24h之间一致。总池容为V=VN+VDN=11192.3+4730.9=15923.2m3；E：氧化沟的尺寸采用6廊道式卡努塞尔氧化沟，根据所采用的曝气设备，池深为2.5~8m，氧化沟采用表面曝气器，故取池深4m，宽8m。则总沟长为=15923.2/4/8=497.6，其中好氧段长度349.75m，缺氧段147.85m，弯道处长度5*4*π+16+2*π=85.115m则单个直道长68.75m，故氧化沟总池长为68.75+8+16=92.75m，总宽度为6*8=48m。F：需氧量计算采用以下经验公式计算氧量=AxLr+BxMLSS+4.6xNr-2.6xNO3式中A--经验系数取0.5；Lr--去除的BOD5的浓度，mg/L；B--经验系数取0.1；MLSS--混合液悬浮固体浓度，mg/L；Nr--需要硝化的氧量为29.6*25920/1000=767.232其中第一项为合成污泥的需氧量，第二项为活性污泥源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥所需氧量，第4项为反硝化污泥需氧量。RO2=0.5*25920*（0.22-0.0064）+0.1*11192.3*4+4.6*767.232-2.6*479.52=9611.22kg/d=400.5kg/h20℃时脱氮的充氧量为：\nRO=RCs（20）/a/【βpCs（30）-C】/1.024（T-20）=400.5*9.17/0.8/（0.9*7.63-2）/1.024（T-20）=744.1kg/h式中a--经验系数，取0.8；β--经验系数，取0.9；P--相对密度，取1.0；Cs（20）--20℃时水中溶解氧饱和度，9.17mg/L;Cs（30）--30℃时水中溶解氧饱和度，7.63mg/L;C--混合液中溶解氧浓度，取2mg/L；T--温度，取30℃；选用DY325倒伞型表面曝气机，直径3.5m，N=55kW，单台每小时最大充氧能力125kg/h，曝气机数量为n，则N=144.1/125=5.956，取n=6考虑备用，共设7台曝气机，其中3台变频调速。G：回流污泥量可由下式求得:240*25920+10000*R*25920=(1+R)25920*4000R=62.7%考虑到回流至厌氧池的污泥回流浓度XR=10g/L，则回流比计算为：R=X/（XR-X）=3/（10-3）=0.42式中X--氧化沟中混合液污泥浓度，mg/L；XR--二沉池回流液污泥浓度，mg/L；\n回流污泥量QR=RQ=0.42*300/1000*86400=10886m3/d则回流到氧化沟的污泥总量为51.7%Q。H：剩余污泥量Qw=1220/0.7+240*0.25/1000*25920=3298.06m3/d若由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量3298.06/10=329.81m3/d。氧化沟工艺设计计算图：（参考文献截图，外形仅供参考）\n2.3.7二沉池设计设计说明对于小规模的城市污水处理厂，一般在设计沉淀池时，选用平流式沉淀池或竖流式沉淀池，考虑到平流是沉淀池施工简单，投资较低，竖流式沉淀池施工较难，投资较大，故采用平流式沉淀池。污水厂最大设计流量为Qmax=0.3m3/s沉淀时间1.5h，采用链式刮泥机刮泥。设计计算1.池子总表面积设表面负荷q=2m3/m2·h，A=Qmax*3600/q=0.3*3600/2=540（m2）2.沉淀部分有效水深h2=qt=2*1.5=3.0（m）3.沉淀部分有效容积V=Qmax·t·3600=1620（m3）4.池长设水平流速v=3.7mm/sL=vt·3.6=3.7*1.5*3.6=20（m）5.池子总宽度B=A/L=540/20=27（m）6.池子个数设每格池宽b=4.5m，N=B/b=27/4.5=6（个）7.校核长宽比、长深比长宽比L/b=20/4.5=4.4＞4，（符合要求）长深比L/h2=20/2.4=8.3，符合要求8.污泥部分所需总容积设T=2天，污泥量为V=Qmax（C1-C2）86400x100T/Kz/γ/（100-p0）\n=0.3*（150-20）*10-6*86400*100*2/1.29/1/（100-5）=104.48m39.每格池污泥部分所需容积V”=V/n=104.48/6=17.42（m3）10.污泥斗容积采用污泥斗尺寸如下图：（文献截图，标注仅供参考）V1=1/3*h4”（f1+f2+（f1f2）1/2）h4”=（4.5-0.5）/2tan60=3.46（m）V1=1/3*3.46*（4.5*4.5+0.5*0.5+（4.5*4.5*0.5*0.5）1/2）=26（m3）11.污泥斗以上梯形部分污泥容积h4’=（20+0.3-4.5）*0.01=0.158（m）l1=20+0.3+0.5=20.8（m）l2=4.5mV2=（l1+l2）h4’b=（20.8+4.5）/2*0.158*4.5=9.0（m3）12.污泥斗和梯形部分污泥容积V1+V2=26+9=35（m3）13.池子总高度设缓冲层高度h3=0.5mH=h1+h2+h3+h4h4=h4’+h4”=0.158+3.46=3.62（m）H=0.3+3.0+0.5+3.62=7.42（m）斗污泥可用静水压或水射泵排除。\n2.3.8污泥回流泵房设计设计说明二沉池活性污泥由吸泥管吸入，输送至污泥回流泵站。设计回流污泥量为13400.64m3/d~25920m3/d=453.6m3/h~833.33m3/h。污泥回流比R=51.7%~100%。污泥回流泵设计选型1.程二沉池水面相对地面标高为+0.5m，套筒阀井泥面相对高程为0.1~0.2m，回流泵房泥面相对标高为-0.2~0.3m。氧化沟水面相对标高为1.0m。污泥回流泵所需提升高度为1.3m。2.流量453.6~833.33m3/h。3.泵房污泥回流泵站占地面积为（15.0*7.7）m2；2.3.9接触池设计设计说明\n因为纳污河段水质标准为《地面水环境质量标准》（GB3838-88）中“IV”标准，故出水需经消毒后才能排放。设计流量Q=20000m3/d=833.33m3/h；水力停留时间T=0.5h，设计投氯量C=3.0~5.0mg/L设计计算1.设置消毒池（接触式）一座池体容积V=QT=416.67m3消毒池长L=20m，每格池宽b=3.5m，长宽比L/b=5.7接触消毒池总宽B=nb=3*3.5=10.5m消毒池有效水深设计为H1=2m实际消毒池容积为V’=BLH1=3*3.5*20*2=420（m2）＞416.67（m2）满足有效停留时间的要求。2.加氯量计算设计最大投氯量pmax=5.0mg/L；每日投氯量为W=pmax·Q=5.0*20000/1000=100（kg/d）=4.167（kg/h）选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为5/6瓶，共贮用8瓶，每日加氯机投氯量为3~5kg/h。配置注水泵两台，一用一备，要求注水量1~1.5m3/h，程不小于20mH2O.混合装置在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机两台（立式），混合搅拌机功率为：N0=μQTG2/100式中QT--混合池容，m2；μ--水力黏度，20℃时，μ=10.6*10-4kg·s/m2；\nG--搅拌速度梯度，对于机械混合，G=500s-1；N0=1.06*10-4*416.67*30*5002/100=110.41w=3.3kW实际选用JBK-2200框式调速搅拌机，搅拌器直径2200mm，高度2000mm，电动机功率为4.0kW；接触池设计为纵向折流反应池，在第一格，每隔4m设纵向垂直折流板，第二格每隔6.67m设垂直折流板，第三格不设。2.3.10污泥处理系统设计1.污泥回流泵房设计说明二沉池产生剩余活性污泥及其他处理构筑物派出污泥有地下管道自流入集泥井，剩余污泥（采用地下式）将其提升至污泥处理系统。共设污泥回流泵房一座，污水处理系统每日排出污泥329.81m3/d污泥含水率为99%。