混合化工废水处理工艺设计说明书 118页

'东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第页毕业设计（论文）混合化工废水处理工艺设计学院资源与材料学院专业环境工程班级学号学生姓名指导教师2014年6月13日 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页混合化工废水处理工艺设计摘要本设计针对南方某小城镇混合化工废水，采用以A/A/O工艺为主体工艺的设计方案。进水由20万人口生活污水与1.5万吨排水城市污水管网的工业废水混合而成，平均日进水量为47000m3/d，最高日进水量为61080m3/d。污水进水水质为：CODCr=448mg/L；BOD5=216mg/L；SS=214mg/L；NH3-N=39mg/L；TN=66mg/L；TP=6mg/L。污水处理主路线为：污水通过中格栅后进入提升泵房，然后通过细格栅、旋流沉砂池、电磁流量计、辐流式初沉池等一级处理构筑物，进入二级处理构筑物A/A/O生物反应池、然后经过辐流式二沉池、接触消毒池、巴氏计量槽后，排入Ⅲ类水体，实行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，初沉污泥和剩余污泥经过污泥浓缩和脱水后进入污泥最终处置系统。各类污染物的去除率为：CODcr≥87.7%；BOD5≥90.7%；SS≥89.8%；NH3-N≥79.5%；TN≥63.6%；TP≥80.0%。污水处理厂总投资费用为4493.06万元，运营费为728.79万元/年，处理成本为0.29元/吨。经计算，本污水处理设计满足相关要求。关键词：污水处理，A/A/O，脱氮除磷，工艺设计 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页DesignOfSewageTreatmentPlantOfMixedChemicalWastewaterAuthor:YanxinWuTutor:QingweiLiAbstractThisdesignisusedforthetreatmentoftheurbansewagewhichcontainschemicalsewageinthesouthofChina，andtheA2Oprocessisusedasthemainprocess.Theinfluentsewageisconsistoftheurbansewagedischargedby200,000peopleand15,000tonsindustrialsewage.Theaverageofdailywaterflowis47000m3/d,andthehighestdailyflowis61080m3/d.ThequalityofinfluentwaterofCODCris448mg/L,BOD5is216mg/L;SSis214mg/L;NH3-Nis39mg/L;TNis66mg/L;TPis6mg/L.Themainrouteforthetreatmentissewageflowthroughthemediumgrill,thenflowintopumpingstation,andthenflowsthroughafinegrid,rotationalflowgritchamber,electromagneticflowmeter,thenitflowsthroughtheprimarysettlingtank,A/A/Obiologicalreactiontank,secondarysedimentationtank,disinfectingtank,finallyitflowsthroughPAPmeteringtankpourintoⅢclasswater.AllofthisprocesscarriesouttheBstandardofthestandardofpollutantsformunicipalsewagetreatmentplant.ThevariouspollutantsremovalisCODcr≥87.72%;BOD5≥3.06%;SS≥90.65%;NH3-N≥82.05%;TN≥87.88%;TP≥80.00%.Thetotalinvestmentcostofthewastewatertreatmentplantis44.9306millionyuan,andtheoperatingcoststhetreatmentcostsis7.2879millionyuaneveryyear,andthecostsis0.29yuaneveryton.Aftercalculation,thesewagetreatmentdesignmeettherelevantrequirements.KeyWords:SewageTreatment,A/A/O,NitrogenandPhosphorusRemoval,Processdesign 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页目录1绪论11.1设计目的及意义11.2国内外研究现状11.2.1国内研究现状及趋势11.2.2国外研究现状21.3城市背景资料41.3.1城市概况41.3.2地理资料51.3.3气象资料51.3.4水文地质资料51.3.5城市排水系统61.4设计原则及依据61.4.1设计原则61.4.2设计依据61.5厂地状况71.5.1厂址选择71.5.2厂地概况71.5.3污水污泥最终去向81.6设计任务及要求81.6.1设计任务书81.6.2设计要求91.7水质水量计算91.7.1水量计算91.7.2水质计算91.7.3出水水质及处理效率计算102工艺流程的确定11 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页2.1水质水量特点分析112.2工艺比较112.2.1一级预处理工艺比较122.2.2二级生化处理工艺比较132.2.3三级深度处理工艺比较152.2.4污泥处理工艺比较162.2.5工艺流程比较172.3工艺选择与论证192.3.1工艺选择192.3.2工艺论证203污水处理构筑物设计计算213.1闸门井213.1.1闸门选型213.2中格栅213.2.1格栅设计213.2.2格栅参数223.2.3设计计算233.2.4设备选型243.2.5中格栅草图243.3提升泵房253.3.1设计原则263.3.2设计形式283.3.3设计计算283.3.4相关设备选型303.4细格栅设计303.4.1格栅设计303.4.2格栅参数313.4.3设计计算31 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页3.4.4细格栅进出水管道设计323.4.5设备选型333.4.6细格栅草图343.5旋流式沉砂池343.5.1沉砂池设计343.5.2设备选型353.5.3参数校核353.5.4沉砂池草图363.5.5砂水分离器计算与选型363.6辐流式初沉池373.6.1沉淀池一般规定373.6.2设计规格与参数383.6.3设计计算383.6.4设备选型403.6.5初沉池草图403.7集配水井设计计算413.7.1集配水井设计413.7.2设计计算413.8生化反应池423.8.1生化反应池设计423.8.2主要设计参数选取423.8.3设计计算423.8.4相关设备计算及选型513.8.5设计草图533.9辐流式二沉池533.9.1二沉池设计533.9.2设计原则533.9.3设计参数54 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页3.9.4设计计算543.9.5设备选型583.9.6二沉池草图583.10接触池593.10.1加氯量计算593.10.2设计计算593.10.3接触池草图613.11巴氏计量槽613.11.1计量槽一般规定613.11.2巴氏计量槽计算校核613.11.3巴氏计量槽计算选型633.11.4设计草图643.12污水处理辅助设备计算与选型643.12.1电磁流量计643.12.2鼓风机房654污泥处理构筑物设计计算664.1污泥处理目的与原则664.1.1污泥的性质664.1.2污泥处理的目的与原则664.2污泥泵房664.2.1污泥量计算664.2.2设备选型674.3污泥浓缩池674.3.1设计说明674.3.2设计参数674.3.3设计计算684.3.4设备选型694.3.5设计草图70 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页4.3.6出水堰计算704.4贮泥池设计714.4.1贮泥池设计计算714.4.2设计计算尺寸图724.5脱水机房725污水处理厂总体布置735.1污水处理厂的平面布置735.1.1平面布置的设计依据735.1.2污水处理厂平面布置内容745.1.3平面布置图所含内容745.2污水处理厂的高程布置755.2.1高程布置原则755.2.2污水系统的高程计算765.2.3污泥系统的高程计算795.3污水处理厂的管道布置806经济技术分析与监测826.1土建工程826.2投资估算826.2.1估算范围826.2.2污水处理厂直接费用826.2.3污水处理厂处理成本估算846.3监测方法与监测方案876.3.1监测项目876.3.2监测点位和频次886.3.3监测要求886.3.4监测方法88结论89致谢90 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页参考文献91附录93附录A英语文献93附录B中文翻译99附录C八张图纸109 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1绪论1.1设计目的及意义随着经济发展越来越迅速，各式各样的环境问题接踵而来，尤为严重的是水污染，因此在各类污染治理中，水污染成为重中之重。对于我国众多河流海域承受着不同污染程度的现状，兴建污水处理厂，无疑是目前保护河流、保护水资源的最好的办法。我国的污水处理开始于20世纪20年代，由于各类原因，早期发展十分缓慢。虽然自改革开放以来有了迅速发展，但至今为止，城市污水处理厂的数量仍远远不能满足城市发展的要求，截至现在，全国依旧有大部分的城市污水得不到合理处理，农村则更低。在城市污水处理的道路上，我们在大力与国际接轨的同时，也必须结合本国国情，走出一条适合自己发展的道路。毕业设计能培养学生综合能力与实践技能，也可以提高学生运用理论知识分析以及解决实际问题的能力，通过毕业设计，我们可以获得以下收获。（1）对大学所学专业知识进行系统的复习。（2）深入学习污水处理系统涉及的工艺、原理、设备。（3）学习污水处理厂设计的整体流程、方法及步骤。（4）查阅资料了解环保产业中水处理行业动态。（5）将以往所学知识在污水处理厂设计中应用实践。（6）增强工程图的认知能力及CAD制图能力。（7）开拓视野，借鉴学习国外先进水处理技术及污水处理厂运行管理经验。1.2国内外研究现状1.2.1国内研究现状及趋势 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页我国在污染治理起步晚，最早的污水处理厂开始建于上海，发展极慢；解放后，水污染治理有了一定的发展，但由于经济情况的限制，以一级污水处理为多；70年代，一些城市开始在郊区建造稳定塘，对城市污水的净化处理开始起步；80年代，随着经济的迅速发展，我国兴建了一大批污水处理厂；尤其在“八五”期间，城市污水处理达到一个高潮时期；第九个五年计划时，随着《国家环境保护“九五”计划和2010年远景目标》、重点治理“三河”、“三湖”等与环境产业相关的重要文件以及政策的发布，环保行业持续蓬勃发展，20世纪末，全国已建成各污水处理厂四百余座，年投资约为一百五十亿元。直至现在，大多数中小城市在国家的扶持下正在兴建或已建好污水处理厂。目前，研究现状如下：（1）活性污泥法是取得最大进展的一种方法，有多种形式，如深井曝气、纯氧曝气、射流曝气等，其目的都是为了提高氧的转移率，从而提高氧气的利用率，曝气池中氧的浓度增加。活性污泥法同时朝多种方向发展，采用的方法有：a.培养细菌，使活性污泥与其它处理方法相结合，国外已在处理工业废水上得到应用；b.活性污泥法与缺氧厌氧工艺结合起来进行脱氮除磷等，最典型的工艺是A/A/O(厌氧—缺氧—好氧)法；c.和化学法结合，多用来提高磷的去除效果。（2）生物膜处理法其形式主要有各类生物滤池、生物接触氧化池和生物转盘等，无论何种方法都是以生物膜为基础[1]，此外空气流化床和三相流化床工艺等流化床的存在，也可以使污水的净化效率提高。（3）厌氧生物处理法近年来兴起厌氧生物处理法，且慢慢发展成熟。如厌氧生物滤池、厌氧接触氧化、厌氧转盘、此外还有UASB的发展也足够迅速，它们的原理都是依靠微生物间相互凝聚成团的特性来处理污水的[1][2]。由于厌氧生物处理法单独使用不易使污水达标，最常用的是和其它生物处理方法联用。厌氧生物处理法还朝着处理低浓度有机污水，能够脱磷脱氮且运行维护方便经济等方面发展。1.1.1国外研究现状1、活性污泥法：活性污泥法现有以下几种，且各有其特点。（1）AB法(Adsorption—Biooxidation) 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页在德国首先被开发。由于负荷高低的差别，该工艺实行二级供氧，A级负荷高，供氧量高，产生的污泥量也大；B级负荷低，供氧量相对低，且泥龄较长；二级池子形成不同的微生物群体，且F/M不同，A池B池中间需设置沉淀池[1]，AB法的优点是节能且可以分期建设，但最好用来处理高浓度废水。（2）SBR法(SequencingBatchReactor)即序批式活性污泥法，在近十年被研发使用。在一座池子里完成其余方法要多个池子协同才能完成的功能，一般来说有进水、曝气、沉淀、出水四个阶段，为了实现连续运行，常常需要三到四个池子构成一组同时运行。此后出现的CASS法、IDEA法、ICEAS法均为SBR的改良工艺，目的是为了能实现连续出水。SBR法一般无二沉池、及相应设备，一般不设调节池[1]，无需初沉池，在众多污水处理方法中，工艺相对简单，占地以及投资较少；此外，由于会有厌氧缺氧段，所以此方法不易产生污泥膨胀；耐冲击负荷、运行灵活也是其优点之一，缺点是池容的利用率不理想，并不适用于大型城市污水处理厂。（3）A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)也称为厌氧-缺氧-好氧活性污泥脱氮除磷方法，，在19世纪70年代，为了防止水体富营养化，脱氮除磷也被列入水体处理标准。因此，大量现有的污水处理设备需要升级改造来完成这一目标。在可用且效果良好的的污水处理工艺中，AAO由于其能同时脱氮除磷而经常被应用。AAO工艺在过去30年中已经广泛应用于各城市污水处理厂。随着反应动力学的发展和对微生物系统更深入的了解，AAO工艺对常规污染物的处理已经有了很大的进步。A/A/O法能达到深度的二级处理，可获得优质出水。A/A/O法有两种功能：一是除磷，厌氧池中，聚磷菌释磷，好氧池中大量聚磷，然后微生物过量吸收的磷通过剩余污泥排出系统。二是脱氮，缺氧池里面，在反硝化菌的作用下，来自好氧池中的硝酸盐被还原成氮气，从而进行脱氮。对一般污水而言，有效的脱氮除磷范围是[1]：BOD/TP为16～40、BOD/TKN为1.5～3.5、COD/TKN为3.5～7.0、COD/TP为30～60。（4）普通曝气法及其变法出现最早，应用最多，标准形式是推流曝气。曝气池一般为长方形，污水与污泥混合物一般从长边端口进入， 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页从另一端口出来，此种方法无脱氮除磷功能。但可以通过一些变形，如减少曝气池容积负荷，来达到脱氮的效果；在曝气池前设置厌氧区，可以用来除磷；此外，也可与化学除磷法来结合；由此可见其变法有多种多样，氧化沟也算其中一种。（5）氧化沟法20世纪中叶开始慢慢形成。是现在应用的热门工艺，有多种形式，有代表性的有一下几种：帕式(Passveer)简称单沟式、奥式(Orbal)简称同心圆式（一般为椭圆形的三环道，三环有不同浓度的溶解氧）、卡式(Carrousel)简称循环折流式、三沟式氧化沟(T型氧化沟此种型式由三池组成，中间是曝气池，左右两池集沉淀池和曝气池于一体）[1]。一般来说，氧化沟法能同时达到脱氮除磷效果，应用也较为广泛。a、曝气生物滤池曝气生物滤池在欧洲大陆兴起于70年代。其实质就是生物接触氧化池，就是在曝气池中添加填料，供微生物吸附固定，运行时在填料下鼓气，相当于活性污泥中的曝气。生物膜法处理污水在国内尚不普及，处理规模不大，一般在5万吨每天。国外处理量有达到36万吨每天的，处理水量与材质，自控程度等多种因素有关。b、UNITANK工艺首先建于澳门行政特区，是SBR法的变型。典型的工艺是三个水池之间进行水力连通，每池都设有曝气系统，外侧的两池进行出水及污泥排放，交替作为曝气池和沉淀池，污水可以进入三池中的任意一个，采用连续进水、周期交替运行[3]，为了能有良好的脱氮除磷效果，三池的好氧、缺氧及厌氧交替运行，因此对自动化控制程度要求高。此外，UNITANK工艺的缺点同样是容积利用率低，池内有效利用容积低于50%，所以此工艺不太适用于大型污水处理厂。1.1城市背景资料1.1.1城市概况本设计背景取自南方A市，地处资江中游、为中国湖南省中部的一座矿业和工业城市，是国家人防重点城市。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页全市户籍人口358305人，其中非农业人口187764人。人口出生率为13.2‰，死亡率3.15‰，自然增长率10.05‰。地处东经111°36’40”～111°36’40”与北纬27°30’49”～27°50’38”之间，为湖南几何中心，总面积439平方公里。1.1.1地理资料地势南北高、中部低，呈不对称马鞍形。市境北部多山脉，北部山地面积155.8平方公里，占市境面积的35.8%。市内海拔400米以上山峰有123座，其中800米以上山峰20座。最高海拔994米。南部山地面积46.79平方公里，占市境面积的10.66%，最高点海拔1072米。中部是资江谷地，以平原、岗地、丘陵地貌为主，平原面积35.94平方公里、岗地面积73.77平方公里、丘陵面积92.41平方公里。市内最低点海拔162米。境内地势相对高差910米，平均比降4.79%，宏观地貌呈一不对称马鞍形。1.1.2气象资料属亚热带大陆性季风气候，光照充足，四季分明，气候宜物宜人，年平均气温为16.7℃，年降雨量1354毫米左右。境内年均日照1401.8小时，平均每天日照3.84小时。境内多年平均气温为16.7℃，1971年7月26日出现过39.7℃的极端最高温，1977年1月30日出现过仅维持1小时的－10.9℃的极端最低温。境内多年平均降水量为1354.6毫米，从空间看具有南多北少的特。市境无霜期历年平均为269天，初霜期一般出现在11月15日前后，终霜期在3月4日前后。1.1.3水文地质资料境内分属资江和湘江两大水系，有5公里以上溪河16条，总长度181.9公里。干流全长713公里，水力蕴藏量224万千瓦。水系范围分布于12县境，支流山溪河流特性明显。地下水类型分为松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水和碳酸岩裂隙岩溶水三大类。以浅变质岩构造裂隙水为主，全区岩溶水分布面积达76.6%。第四纪松散沉积物中砂、砂卵孔隙水，仅分布在河谷阶地中，面积小，水量贫乏。地形以丘陵为主，境内宏观地貌呈一不对称马鞍形，南北高，中部低。最高海拔1072米，最低海拔162米。境内已探明的矿产资源有40余种，矿产地185处，而且品位高、储量大、易开采。其中锑矿储量和锑品产量均占全世界的三分之一以上；无烟煤储量5.5亿吨，现年产煤近600万吨，煤层气储量达500多亿立方米。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1城市排水系统此城市的排水系统为分流制，纳污面积覆盖整个城市，面积达8平方千米。污水收集管网长达40千米，污水处理后受纳体为资江河。1.2设计原则及依据1.2.1设计原则此次设计所秉承的原则如下：1、执行国家关于环境保护的政策，符合国家以及地方的有关法规、规范和标准；2、采用的处理工艺先进成熟，能确保处理后的污水能达到相关国家标准；3、选用优质的设备，使用良好的自控水平，运行管理便捷；4、全面规划、合理布局，污水处理工程要与城市发展要求协调一致；5、妥善处理处置剩余污泥，避免造成二次污染；6、综合考虑环境、经济和社会等各种因素后，在保证出水达标的前提下，尽量减少基建和运行费用。1.2.2设计依据此次设计所遵循的相关法律法规及设计规范如下：1、中华人民共和国国家标准，地表水环境质量标准(GB3838-2002)；2、中华人民共和国国家标准，城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)；3、中华人民共和国国家标准，污水综合排放标准(GB8978-1996)；4、中华人民共和国环境保护行业标准，厌氧/缺氧/好氧活性污泥法污水处理工程技术规范(HJ/576-2010)；5、中华人民共和国城镇建设行业标准，污水排入城市下水道水质标准(CJ343-1999)；6、中华人民共和国城镇建设行业标准，城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准(CJ343-2010)；7、中华人民共和国城镇建设行业标准，城市污水处理厂污水污泥排放标准(CJ3025-93)；8、中华人民共和国国家标准，给水排水制图标准(GB/T50106-2001)； 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页9、中华人民共和国国家标准，给水排水设计基本术语标准(GBJ125-89)；10、中华人民共和国国家标准,室外排水设计规范(GB50014-2011)；11、中华人民共和国环境保护行业标准，厌氧/缺氧/好氧活性污泥法污水处理工程技术规范（HJ/T576-2010）12、《中华人民共和国水污染防治法》(自2008年6月1日开始实施)；13、《地表水环境质量评估》(GB3838-2002)(自2002年6月1日开始实施)；14、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB8918-2002)；15、《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》(CJJ31-89)；1.1厂地状况1.1.1厂址选择厂址选择的一般原则如下：1、为了保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离。2、厂址应设在受纳水体流经城市水源的下游。3、选择厂址时尽可能不占农田，但又要便于农田灌溉和消纳污泥。4、厂址应尽可能在城市和工厂夏季主导风向的下风向。5、厂址最好选在有适当坡度的城市河流下游，可以节约动力消耗。6、厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。7、厂址的地质条件要能满足污水处理厂的兴建条件，且地下水位要低。8、厂址的选择应考虑交通运输及水电供应等条件。9、厂址应结合城市总体规划，考虑长远发展，留有扩建余地。1.1.2厂地概况污水厂地选择在地势较低且相对平坦的城市西部郊区，毗邻资江河下游，且处于风向玫瑰下风向，场地范围内可基本视为平地，海拔250米，高于资江河平均水位10米。初定服务期限为10年，预留10万人口用地。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1污水污泥最终去向污水处理厂最终出水直接排入资江河体，污泥经消化脱水处理后部分被周围农田消纳，部分进入城市污泥处理厂进行最终处理处置。1.2设计任务及要求1.2.1设计任务书（1）设计规模本污水处理厂设计以南方某市为背景，服务人口20万，另有排入城市管网的工业污水进水量15000m3/d。（2）设计水质生活污水进入污水厂水质如下表1.1，工厂排入下水道污水水质见表1.2。表1.1生活污水进水水质Tab.1.1Sewageinfluentquality指标数值指标数值CODcr400mg/LNH3-N20mg/LBOD5200mg/LTP4mg/LSS150mg/LpH6.5～7.5TN50mg/L表1.2工业废水进水水质Tab.1.2Industrialwasteinfluentquality指标数值指标数值CODcr550mg/LNH3-N80mg/LBOD5250mg/LTP8mg/LSS350mg/LpH6.5～7.5TN100mg/L 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1设计要求处理后出水的最终受纳水体为资江河体，资江河A市段要求水质达到《地面水环境质量标准》（GB3838-2002）中的Ⅲ类水体标准，即达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。1.2水质水量计算1.2.1水量计算生活用水采用的是20万人口一区中小城市用水标准，取平均日综合用水标准为每人每天200L，污水定额为用水定额的80%。生活污水水量为：生活污水总变化系数为：工业排水为Q2=15000m3/d平均日总排水量为：最高日总处理水量为：1.2.2水质计算平均CODcr的量为平均BOD5的量为平均SS的量为 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页平均TN的量为平均NH3-N的量为平均TP的量为1.1.1出水水质及处理效率计算根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B排放标准，设定出水水质如下表1.3，设计污水处理厂进出水水质及处理效率如下表1.4。表1.3出水水质要求Tab.1.3Effluentwaterqualityrequirements指标数值指标数值CODcr55mg/LNH3-N8mg/LBOD515mg/LTP1mg/LSS20mg/LTN24mg/L表1.4进出水水质及处理效率Tab.1.4InfluentandEffluentwaterqualityandprocessingefficiency指标平均进水出水处理效率CODcr448mg/L55mg/L87.7%BOD5216mg/L15mg/L97.7%SS214mg/L20mg/L89.8%TN66mg/L24mg/L63.6%NH3-N39mg/L8mg/L79.5%TP5mg/L1mg/L80.0%2 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页工艺流程的确定1.1水质水量特点分析污水厂设计平均日水量为47000m3/d，最高日处理水量为61080m3/d，总变化系数k=1.3，为中型污水处理厂水量标准。五日生化需氧量与氮磷之比为BOD5/TP=36、BOD5/NH3-N=5.5，比率较高；五日生化需氧量与化学需氧量之比为BOD5/CODcr=0.48，污水可生化性能良好。污水排放标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，各污染物处理效率为CODcr=87.7%，BOD5=90.7%，SS=89.8%，TN=63.6%，NH3-N=79.5%，TP=80.0%。对于BOD5、CODcr以及脱氮要求较高。根据城市气象资料可知全年平均气温16.7℃，确定设计温度为20℃。1.2工艺比较一般情况下，城市污水处理厂的工艺流程包括一级物理处理、二级生物处理、三级深度处理和污泥处理。一级处理又叫预处理，用过筛以及沉淀等方法去除水中漂浮物及颗粒，同时也有调节废水pH值，减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的效果。通常包括粗细两道格栅、提升泵房和沉砂池等，这也是污水处理的必须阶段。二级处理又为生物处理，根据设计任务书，所选生化处理工艺应具有脱氮除磷的功能。目前常用的污水处理脱氮除磷工艺主要有传统的AAO工艺、各种氧化沟工艺、SBR及其变型工艺等。三级处理是继二级处理以后的废水处理过程，也称为废水深度处理，通常用于处理二级处理不能处理的氮、磷和致病微生物。一般采用的方法有：臭氧化法、凝聚沉淀法、硅藻土过滤法、砂滤法，活性炭等方法。由于本设计排水为一级B排放标准，无中水回用要求，所以仅设消毒池。污泥处理段是对污泥进行浓缩、脱水、稳定的过程。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页典型的污泥处理工艺包括四个阶段。第一为污泥浓缩；第二为污泥消化，使污泥中的有机物分解，让污泥相对稳定；第三阶段为污泥脱水段，使污泥减少容积，便于运输；最后为污泥最终处置，采用一定方法使污泥得到最后处置。1.1.1一级预处理工艺比较1、格栅格栅种类及分类方式很多，总体可分为格栅机和筛网（条）两大类。格栅机适用于较高悬浮物浓度污水，筛网适用于低悬浮物浓度污水，主要适用于小型污水处理厂[4]，格栅条的断面形式、栅条间距和栅渣清除方式是选择格栅应考虑的因素。（1）格栅栅条常用的断面形状有矩形、圆形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差。矩形刚度好，但水力条件不好，其它形状相对较复杂，一般采用矩形断面。（2）栅条间距与格栅的用途有关。设置在污水处理系统前的格栅栅条间距最大不能超过40mm，水泵后的细格栅间距一般较窄。（3）栅渣的清除方式与格栅拦截的污泥量有关。当栅渣量大于0.2m3/d时，可采用机械清渣方式；当栅渣量小于0.2m3/d时，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。在条件允许的情况下一般采用机械清渣。表2.1常用格栅机适用范围及特点Tab.2.1Thescopeandcharacteristicsofthecommonlyusedgrillemachine类型优 点适用范围缺点臂式格栅机维护方便、寿命长中等深度的宽大格栅构造较复杂、耙齿与栅条对位较难链式格栅机构造简单、占地小深度不大的中小型格栅，主要清除长纤维、带状物杂物可能卡住链条和链轮钢绳式格栅机适用范围广、检修方便固定式适用于深度范围大的中小型格栅，移动式适用于宽大格栅防腐要求高、检修时需停水回转式格栅机结构简单、动作可靠、检修容易、重量轻。深度较小的中小型格栅制造要求高、占地较大（2）本设计属于中型污水处理厂，因此采用中细两道格栅。总提升泵站前设置中格栅（10～40mm），处理系统前设置细格栅（3～10 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页mm）。格栅均采用常用的矩形断面，机械清渣。常用格栅机类型有：钢绳式格栅机、臂式格栅机、回转式格栅机、链式格栅机等。其适用范围与特点见表2.1。针对设计水质中工业废水和生活污水平均进水SS为214mg/L且不含或者少含纤物和带状物的现状，可判断本设计中并不适应链式格栅机。此外，由于污水中的部分工业废水可能会有轻微腐蚀性，钢绳牵引式也不适合此安装设计，综合以上分析，选择结构简单，动作可靠且适用较广的回转式格栅机。2、沉砂池沉砂池的常见工艺有曝气沉砂池、平流式沉砂池及旋流沉砂池。（1）平流式沉砂池是根据颗粒自由沉淀理论进行设计的，是历史最长的一种沉砂工艺，基本上不具备分离沙砾上有机物的作用，沉淀出来的沙砾易腐坏，需另备洗砂工艺[7]。（2）曝气沉砂池以平流沉砂池为基础发展而来，沉砂池两边墙壁设置曝气器，加强池内污水旋流流动，达到强洗砂作用。另外，通过气浮作用，使油脂类物质形成浮渣去除，但也会使恶臭散发，影响操作环境。（3）旋流沉砂池为圆形，池中设有旋转搅拌桨。进水以切向进人沉砂池，出水沿径向或切线流出，通过桨板搅拌形成涡流而达到沉砂的效果，由于旋流沉砂池占地面积小、能耗低、对有机物分离效果好等原因，近年来得到了广泛的应用[5]。综合以上分析，由于其砂水分离特性和沉砂效果，现在应用比较多的是曝气沉砂池和旋流沉砂池，又由于对于具有脱氮除磷处理的工艺来说，生化池的进水池一般为厌氧池，而曝气沉砂池的另一特性是对污水有预曝气效果，会在一定程度上影响厌氧池的除磷效果[5]，由此沉砂工艺选取旋流式沉砂池。1.1.1二级生化处理工艺比较本工程要求对BOD5、COD和NH3-N处理程度较高。根据我国现行《室外排水设计规范》（GB50014—2011），污水厂的处理效率见下表2.2。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页由表2.2可以看出活性污泥法在SS以及BOD的去除效率上要大大优于生物膜法，所以此次二级处理工艺采用活性污泥法。表2.2污水处理厂的处理效率表Tab.2.2Theprocessingefficiencyofwastewatertreatmentplant处理级别处理方法主要工艺处理效率（%）SSBOD5二级生物膜法初次沉淀生物膜反应二次沉淀60～9065～90活性污泥法初次沉淀活性污泥反应二次沉淀70～9065～95鉴于污水需要脱氮除磷，故工艺选择只限于较为成熟的生物脱氮除磷工艺，通常有SBR，氧化沟，AAO三种，特点如下：1、SBR工艺：序批式活性污泥法，集进水，曝气、沉淀于一池，将传统的厌氧、缺氧、好氧、沉淀于一池分步完成，即在时间上进行推流，具有生物脱氮除磷功能。污水处理厂可以通过设置多个SBR池，并联运行，从而实现连续进水。SBR具有节省占地、不需要混合液回流和污泥回流量等优点，但自动化程度要求较高，只适宜中小规模污水处理厂。2、氧化沟：延时曝气法的一种特殊形式，短时间内呈现推流特征，长时间内完全混合。氧化沟具有的特征有：a.水力停留时间长，有机负荷和氨氮负荷低，缺氧、好氧交替运行，利于脱氮除磷；b.处理效果稳定，出水水质好，并且具有较强的脱氮功能；当池前设置厌氧池时，可进行生物除磷；c.剩余污泥少，不需要消化处理，污泥处理费用较低；d.工艺运行稳定，操作简单[10]。3、A/A/O工艺：厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，能同时进行脱氮和除磷。生物除磷是通过聚磷菌具有厌氧释磷及好氧超量吸磷的特性，使好氧段的磷浓度大幅度降低，最终通过排放富含磷的剩余污泥实现除磷目的。生物脱氮是指在亚硝化菌和硝化菌的作用下，首先在好氧作用下将氨态氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，后进入缺氧环境，亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化菌的作用下被还原为氮气[6]。A/A/O工艺具有工艺流程简单、能有效抑制丝状菌、改善污泥沉降性能等特点；脱氮效果受混合液回流比影响，除磷效果受进水BOD浓度、回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮含量的影响[8] 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页，厌氧，缺氧，好氧三种不同微生物的有机配合，能使其同时具有去除有机物以及脱氮除磷的功能，在所有能脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，水利停留时间也少，且运行过程丝状菌不会大量繁殖。三种工艺比较如表2.3。表2.3三种脱氮除磷工艺的比较Tab.2.3Thecomparisonofthreekindsofremovalprocessofnitrogenandphosphorus工艺类型氧化沟A/A/OSBRCOD、BOD去除率85%～90%85%～90%85%～90%氮磷去除率很好很好很好适宜规模中等规模大中型规模小规模技术成熟性耐冲击负荷，技术成熟能承受较大冲击负荷，技术成熟能承受较大冲击负荷，技术成熟构筑物数量与设备一般一般较少，大水量时需多组并联，自动化程度要求高操作、管理及维护操作管理便利操作管理较复杂无污泥回流、污泥膨胀、操作方便占地面积与普通活性污泥法接近占地面积小占地面积小投资费用较高较高高运行成本成本较高成本较高较低基于工艺分析和对水量水质情况、污染物的去除要求，可以看出A/A/O及氧化沟工艺适用于本中型污水厂的设计，具有较为明显的优势，考虑到技术成熟度以及占地，污水处理厂主体工艺拟采用A/A/O及氧化沟工艺进行设计[3]。1.1.1三级深度处理工艺比较处理后的城市污水，水质已经大大改善，但仍含有大量的致病细菌等。根据国家《城市污水处理及污染防治技术政策》关于“为保证公共卫生安全，防治传染性疾病传播，城市污水处理设施应设置消毒设施”的规定，污水处理厂出水应进行消毒处理[10]。目前国内常用的消毒方法有二氧化氯消毒，液氯消毒，紫外线消毒等。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1、液氯消毒：液氯溶于水后，产生次氯酸，解离出次氯酸根，利用次氯酸跟极强的消毒能力，杀死细菌和病原体。此方法效果可靠，设备简单，价格便宜，虽然出水余氯对生物有一定的毒害作用，同时可能产生某些致癌物质，但仍然是国内最普遍的方法2、二氧化氯消毒：二氧化氯是一种广谱型的消毒剂，它对水中的所有微生物均有较高的杀死作用。此工艺成熟，效果好，只起氧化作用，不会有氯残留，且杀菌能力强，持续时间长，效果可靠，但必须现场制备，设备复杂，原料具有腐蚀性，需化学反应生成，操作管理要求高[12]。3、紫外线消毒：水体受紫外光照射后，能破坏水体细菌中的核酸，使其结构破坏，从而进行消毒。此方法速度快效率高，无需任何化学药剂，对水体无任何影响，操作简单，便于管理，易于实现自动化，但是紫外线不能持续消毒，悬浮物浓度以及色度直接影响消毒效果而且电耗较大。一次投资大[12]。三种消毒方式性能比较见表2.4。表2.4三种消毒方法的比较Tab.2.4Thecomparisonofthreemethodsofdisinfection消毒剂优点缺点液氯①消毒效果好；②设备简单，运行管理方便；在世界范围内大规模水厂应用广泛，具有成熟可靠的运行经验；③投资及运行成本低。①产生致癌物质；②运输和储存具有一定的危险性；③接触时间较长，约30min。二氧化氯①消毒效果好；②能大大降低消毒副产物；①消毒成本较高；②检测手段还不完备；③毒理学认识尚无定论，缺乏大规模污水处理厂的使用和运行经验；④接触时间较长，约30min。紫外线①消毒效果好，广谱性；②无副产物；③无危险品；④接触时间短。①价格高；②属新型消毒工艺，缺乏使用经验，；③缺乏大规模污水处理厂的运行经验。1.1.1污泥处理工艺比较 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页污水处理过程中产生的污泥，一般含有一定数量的有机物、重金属等有毒有害物质，如随意弃置，将形成二次污染，因此，根据国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准+修改单(2006年)》(GB18918-2002)中规定“城镇污水处理厂的污泥应进行稳定化处理，稳定化处理后应达到新标准中的规定，即污泥经厌氧或好氧消化后有机物降解率应大于40%[11]。由于本设计的处理规模相对较小，且由于脱氮要求，污泥泥龄相对较长，产生的污泥量较少，而且稳定。所以剩余污泥自二沉池出来后通过污泥泵房进入浓缩池进行浓缩，然后后采用带式压滤机进行脱水，形成泥饼外用进行后续处理（绿化用泥、堆肥、卫生填埋），从而使污泥达到较彻底的稳定化、无害化。1.1.1工艺流程比较结合前段工艺比较分析，对于脱氮除磷的主体生化反应，有适应于本污水厂设计的两个工艺流程可供选择。分别为厌氧池+Carrousel氧化沟以及AAO-厌氧、缺氧、好氧工艺。1、厌氧池＋Carrousel氧化沟工艺。图2.1厌氧池＋Carrousel氧化沟工艺Fig.2.1Anaerobictank+Carrouseloxidationditchprocess是生物反应池的组合工艺。能同时生物脱氮除。该工艺能污水中的氨氮通过硝化和反硝化达到脱氮目的；磷则通过厌氧-好氧系统中的聚磷菌过量吸收磷储存在污泥中，通过排放剩余富磷污泥来达到除磷目的，其工艺流程见图2.1。整套工艺主要优缺点如下： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页（1）厌氧池＋Carrousel氧化沟工艺的主要优点：a：当SS/BOD小于1.5时，可省去初沉池。b：BOD负荷低，与活性污泥的延时曝气系统相似。（2）厌氧池＋Carrousel氧化沟工艺的主要缺点：a：氧化沟的占地面积过大。b：多采用表面机械曝气，易造成污泥沉淀，使其应用受到一定限制。c：在氧化沟的弯道处，由于横向环流的存在，使弯道局部阻力增加，边墙超高加大，能耗增加，且造成污泥大量沉积。2、AAO法脱氮除磷工艺。图2.2AAO法脱氮除磷工艺Fig.2.2AAOmethodusedinNitrogenandPhosphorusremoval其构造是在A/O工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，好氧区具有硝化功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区进行反硝化，使之脱氮。污水在流经三个不同溶解氧的池体中，在不同微生物的作用下，去除水中的有机物、氮和磷，其工艺流程见图2.2。整套工艺主要优缺点如下。AAO工艺主要优点：（1）出水水质高、能够同时脱氮除磷、节省化学药剂使用。（2）总水力停留时间少于其它同类工艺。（3）厌氧、好氧交替运行，能有效地抑制污泥膨胀。（4）污泥肥效高，剩余污泥含磷量为3%~5%，可用作污泥堆肥。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页（1）污泥沉降性好，无污泥膨胀问题，出水水质好，并具有一定的耐冲击负荷能力，运行稳定，管理简便。（2）采用鼓风曝气，氧利用率高，耗电量较低。（3）设计水深较大，可减少曝气池占地。（4）系统可操作性强，可严格控制出水水质。（5）运行、管理经验成熟。（6）机械设备相对较多。AAO工艺主要缺点：（1）对沉淀池要保持一定的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高，以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰[3]。（2）相比较氧化沟而言，多设初沉池，会增加部分占地面积。（3）脱氮除磷效果在污泥泥龄的选择上具有一定矛盾。1.1工艺选择与论证1.1.1工艺选择于此，本设计选用AAO脱氮除磷工艺，其要点是确保供氧量满足生物处理单元动态变化的O2需要并维持一个期望的混合液DO浓度，同时最大程度地减小曝气能耗。生物反应单元中的DO不足将抑制微生物活性，影响污水处理效果，同时，过度曝气会浪费能量，同时也不利于生物除磷[12]。本设计所选工艺流程如图2.3。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页图2.3工艺流程简图Fig.2.3Simplediagramofsewagetreatmentprocess1.1.1工艺论证1、一级处理部分污水首先经过中格栅，大部分较粗大的悬浮物和漂浮物被阻截去除，随后通过污水提升泵房，将经初步处理后的污水提升至细格栅，进一步去除较小的漂浮物和悬浮物，然后污水进入旋流式沉砂池和初沉池，去除水中的砂类颗粒杂质以及可沉淀有机物质[4]。2、二级处理部分污水和二沉池回流的活性污泥首先进入AAO的厌氧池，聚磷菌在厌氧环境中条件下释放磷，同时部分含氮有机物氨化。随后污水在重力流作用下进入缺氧区，部分有机物在反硝化菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除[4]，随后混合液从缺氧区出来后进入好氧区进行氨氮的硝化和磷的吸收及BOD5的去除，在出水端混合液中的硝态氮回流至缺氧区进行反硝化脱氮，过量吸收的磷通过剩余污泥排出。最后混合液进入二沉池，进行泥水分离。3、三级处理部分处理后的污水由二沉池的溢流堰流出后进入接触消毒池，加氯后在廊道回转式的接触池通过和氯气不小于30min的接触时间进行消毒处理，去除大部分病菌等微生物，达到处理标准后外排到受纳河体。4、污泥处理部分二沉池的剩余污泥通过污泥浓缩池以后进入贮泥池，然后进入脱水机房进行脱水后外运。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页污水处理构筑物设计计算1.1闸门井在格栅井前后均设有闸板，前闸板为速闭闸板，能保证在污水厂事故排放时迅速关闭。格栅井前设置有超越管，以便发生事故时检修。1.1.1闸门选型中格珊前后共设计四个方形铸铁闸板，主要由闸板、基础构造、启闭机装置、启闭连杆和地脚螺栓等组成。具有耐腐蚀、止水密封好、安装简单、使用寿命长等优点。依据中格珊进出水渠宽度及高度选择闸门型号为ZFZ600×600，其详细参数如下表3.1表3.1闸门规格与尺寸Tab.3.1specificationsand规格地脚螺栓外形尺寸G×D×S（mm）参考重量（kg）规格（mm）数量（个）ZFZ600×600M12×2254830×840×851001.2中格栅中格栅是由金属栅条、框架及相关装置组成，栅条净间隙为10～40mm，倾斜安装在污水处理厂的进水口，用来截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮等，用来防止后续设施被堵塞或缠绕，保证污水处理的正常运行。格栅分为平面格栅和曲面格栅，本设计采用平面格栅。1.2.1格栅设计说明1、格栅宽度：总宽不小于进水渠道的2倍，空隙总有效面积大于进水渠有效断面的1.2倍。2、污水处理系统前格栅栅条净间隙，应符合下列要求：人工清除：25～100mm；机械清除：16～100mm； 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页本设计选取栅条净间隙b=20mm，栅条宽度S=10mm。3、栅渣量与格栅的间隙大小、地区的特点、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：格栅间隙16～25mm时，W=0.10～0.05栅渣m3/(103m3污水)；格栅间隙30～50mm时，W=0.03～0.01栅渣m3/(103m3污水)；本设计选取0.08栅渣m3/(103m3污水)。栅渣的含水率一般为80%，密度约为960kg/m3。在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅，每日栅渣量大于0.2m3，一般采用机械清渣。4、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；5、过栅流速一般采用0.6～1.0m/s，本设计取v=0.9m/s；6、格栅前渠道内的水流速度，一般采用0.4～0.9m/s，v1=0.7m/s；7、机械清除格栅，倾角采用60°～90°，本设计取75°；8、格栅间必须设有工作台，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；9、格栅工作平台两侧边道宽度应采用0.7～1.0m。工作平台正面过道宽度；人工清除：不应小于1.2m机械清除：不应小于1.5m10、格栅栅条的断面形状有圆形、矩形、方形或其他流线型；本设计采用断面形式为迎水面为半圆形的矩形栅条，β=1.83；11、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；12、设计格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风措施；13、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[14]。1.1.1格栅参数最大设计流量：Qmax=61080m3/d=0.71m3/s；中格栅间隙：b=30mm；栅条间隙数：n个； 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页格栅倾角：α=75°；栅前水深:h=0.8m；过栅流速1.0m/s；格栅前渠道内的水流速度，一般采用0.4～0.9m/s；栅条形状选择锐边矩形：截面尺寸50mm×10mm；过栅水头损失0.08～0.15m；设计2组格栅，并联使用：N=2；栅渣含水率一般为80%，密度约为960kg/m3。1.1.1设计计算格栅间隙数：格栅槽宽度：取栅槽宽度B=0.9m进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠宽B1=0.6m，渐宽部分展开角α1=20°（进水渠道内的流速为0.7m/s）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：通过格栅的水头损失：（格栅条采用锐边矩形断面）取栅前渠道超高。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页栅后槽总高度栅槽总长度：每日栅渣量在格栅间隙为30mm的情况下，每1000m3污水可产生0.03m3的栅渣每个格栅产生的栅渣量：采用机械清渣。1.1.1设备选型GH型回转式格栅除污机，清污耙固定在两条牵引链条之间，随链条回转。耙齿插入栅叶，污物随耙齿运动，当耙齿转到栅体顶部时，齿耙随之翻转，耙上污物脱落到格栅后的小车里，污物被送出。主要技术参数见表3.2。表3.2GH型回转式格栅除污机Tab.3.2GH-typerotarytypegritremovers栅宽mm栅条间距mm槽深m电动机功率kW安装角度900303175°1.1.2中格栅草图中格栅草图见图3.1 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页图3.1中格栅草图Fig.3.1thesketchofgrid1.1提升泵房1、泵站规模泵站规模选用最大流量确定，一次土建，分期安装。按照排水性质，设计泵房为污水泵站，作用为中途提升泵站，由于本设计采用的AAO工艺相对简单，故只需一次提升，选用离心泵型的合建式举行泵站，启动方式为自灌式，同时采用的是全地下式的永久泵站。2、泵站组成泵站的基本组成见图3.2。进水井粗格栅进水闸门水泵集水池出水池来水图3.2泵站基本流程图Fig.3.2Pumpingbasicflowchart 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页进水闸门采用铸铁闸门，手电两用启闭。格栅设置为机械清渣。集水池容积调节进水量，使水泵机组稳定运行，为钢筋混凝土结构，满足调节容积以及水泵吸水管的安装工艺要求。出水池汇集各水泵出水，出水随后通过细格栅。设置出水闸门，防止水泵停止运转或故障时出现倒流，以及方便维护检修。同时在进水井前设置溢流道。3、泵站选址及面积次污水厂提升泵站设置于中格栅与细格栅间做一次提升，其占地面积控制指标见表3.3。表3.3占地面积控制指标Tab.3.3Coversofdifferentflows流量Q（L/s）占地指标[m2/(L·s)]Q>20001.5~3.02000>Q>10002.0~4.01000>Q>6002.5~5.0600>Q>3003.0~6.0300>Q>1004.0~7.0所以泵房占地面积为S=2×540=1080m24、泵房形式泵房可以布置为干式泵房和湿式泵房，本设计采用湿式泵房，水泵及管件淹没在电机间下面的集水池中，电动机在电机间内。湿式泵房结构简单，有效容积范围大，适用于潜污泵的使用。此设计采用集水池与机器间合建在一起的合建式泵房，为了使布置紧凑，将进水闸门、格栅井、集水池、机器间以及细格栅间合建在一起，占地更小，水头损失少，管理方便。1.1.1设计原则1、水泵的选择（1）流量城市污水的流量是不均匀的，污水泵站一般按最大日最大时流量设计，通过调整水泵工作台数兼顾其他流量时段的情况，本设计最大流量为0.71m3/h； 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页（2）扬程水泵扬程由污水提升高度和吸水管、压水管水头损失确定；（3）水泵台数为了适应不同流量时的情况，工作水泵的台数不应小于2台，但也不宜过多；中小型泵站一般不超过4台。且需准备备用水泵；（4）泵型根据水质、水量和提升高度确定水泵的型号，同一泵站应尽可能选用类型相同、口径相同的水泵，以利于管理和维修[10]；污水泵站一般选用离心泵、轴流泵、混流泵和潜水泵，在流量大、扬程低时选用轴流泵；在流量小时选用离心污水泵；在中等流量时选用混流泵；污泥回流泵站多选用螺旋泵。潜水泵由于辅助设备少、安装方便，近年内受到重视[10]。2、集水池（1）集水池水位集水池的最高水位就是进水管设计水面减去格栅水头损失。集水池最低水位，取决于泵的安装条件和叶淹没深度。（2）集水池最小容积由有效容积和死水容积两部分组成。有效容积即最高水位与最低水位之间的容积，不小于最大一台水泵5min的水量，死水容积即最低水位以下的容积[14]。3、管路系统（1）管径为减少水头损失，水管管径应比水泵进出水口大一级，不小于1000mm，便于清理。（2）吸水管每台水泵设单独的吸水管。（3）出水管污水泵站每台水泵最好设置单独出水管，流速一般采用1.2～1.8m/s。（4）阀门格栅前设置总进水阀门，以便于清淤、检修或事故时使用。对于自灌式泵站，在每台泵的吸水管上设截止阀，进水阀在运行中常开。多台共用一条出水管时，应在每台水泵的出水管上设置阀门，避免水泵之间串水现象，影响出水量；并在闸阀与水泵之间设置止回阀[14]。4、水泵机组的布置（1）水泵的排列形式水泵机组的布置应以运行安全、维修和管理方便，管道长度短、接头配件少、水头损失小为原则，少于4台的小型泵站，一般用单排布置；多余4台可采用双排布置[14]。（2）水泵机组的安装间距设备与墙壁之间应保留一定的间距，可参考下表3.4。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页表3.4水泵机组间的安装间距Tab.3.4Installationspacingbetweenthepumpunit泵站大门至机组或管道最大设备宽度+1m，但≧2m水管与水管≧0.7m水管外壁与配电设备低压设备≧1.5m，高压设备≧2m水泵（或基础）与墙壁≧1m电机与墙壁电机轴长+0.5m，但≧3m水管外壁与相邻机组≧0.7m，电机容量大于55KW时≧1m1.1.1设计形式本设计采用AAO工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后流过细格栅后入旋流沉砂池，然后自流通过后续设备，最后由出水管道排入河流。本设计采用潜污泵湿式安装，即泵直接放在集水池中，泵的效率较高，而且节省投资和运行费用。采用5台潜污泵（4用1备），取有效水深h＝2m，水泵水头损失取2m。1.1.2设计计算1、流量的确定采用5台潜污泵，4用1备，则每台水泵的流量2、扬程的确定式中h1——水泵吸水喇叭入口到细格栅的水头损失，m，取h1=2m；——安全水头估算值，m，取=1.5m。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页则水泵的扬程：3、选泵由Q=636.25m3/h，H=6.5m，查《给排水设计》第11册选150QW200-10-15型立式污水泵。水泵的各项性能如下表3.5。表3.5水泵性能表Tab.3.5Formsofpumpperformance型号流量m3/h扬程m转速r/min电动机功率(KW)效率%泵重（kg）150QW200-10-1520010146041579.425904、集水池本次设计集水池容积按最大一台泵6分钟的出水量计算，V=200×5×6/60=100m3取100m3取有效水深h=3.5m则集水池的面积5、水泵机组基础的确定和污水泵站的布置（1）水泵机组基础的确定查手册得水泵机组基础尺寸为1050×850mm，机组总重量W=2590+592=3182kg，则基础深度（为安全计取H=4.5m）式中——基础长度，m；——基础宽度，m；——基础所用材料的容重，混凝土基础=2400kg；——机组总重量，kg。（2）污水泵站的布置泵房采用矩形 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页，泵采用横向排列；基础尺寸1050×850mm；基础净间距为1.0m；泵房尺寸为L×B=12m×4m。7、泵房高度的确定（1）地下部分集水池最高水位为进水管水面标高即集水池最低水位H1=61.1-1.8=59.3m设水泵吸水管中心标高在最低水位以下0.6m，则吸水管中心线标高为59.3-0.6=58.7m，则泵轴标高为58.7+0.44+0.35=59.49m。机组基础部分埋于地下，露出地面0.2m，则基础顶标高为59.49+0.3=59.79m，基础地面标高为59.79+0.2=59.81m。则泵房的地下埋深H1=63.80-59.81=3.99m（2）地上部分式中n——一般采用不小于0.1m，这里取为0.1m；a——行车梁高度，m，取a=0.7m；c——行车梁底至吊钩中心距离，m，取c=1.06m；d——起重绳的垂直长度，m，取d=0.72m；e——最大一台水泵或电动机高度，m，e=J+B+C=0.41+1.155+0.932=2.497m，取e=2.5m；h——吊起物底部与泵房进口处室内地坪的距离，m，取h=0.2m。则泵房高度H=H1+H2=3.99+5.28=9.27m取10m。污泥提升泵房长为12m，宽为4m，高为10m。1.1.1相关设备选型1.2细格栅设计1.2.1格栅设计 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页细格栅栅条净间隙为3～10mm，倾斜装在泵房集水井的后端，用来截留较小的未被中格栅截取的悬浮物和漂浮物，被截留的物质成为栅渣，本设计采用平面格栅。1.1.1格栅参数最大设计流量Qmax=61080m3/d=0.71m3/s格栅间隙b=5mm栅条间隙数（个）n格栅倾角α=75°栅前水深h=1.0m过栅流速0.7m/s格栅前渠道内的水流速度，一般采用0.4～0.9m/s栅条形状选择锐边矩形：截面尺寸50mm×10mm过栅水头损失0.08～0.15m设计格栅3组，并联运行栅渣含水率一般为80%，密度约为960kg/m31.1.2设计计算1、格栅间隙数：2、格栅槽宽度：取格栅槽宽1.08m3、进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B1=0.75m，渐宽部分展开角α1=20°：4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页5、通过格栅的水头损失，格栅条采用锐边矩形断面：6、栅后槽总高度取栅前渠道超高7、栅槽总长度具体计算如下：8、每日栅渣量在格栅间隙为10mm的情况下，每1000m3污水可产生0.1m3的栅渣每个格栅每天产生的栅渣量为：采用机械清渣。1.1.1细格栅进出水管道设计格栅进出水管道均为非金属管，根据《第05册城镇排水》有关标准，设计充满度为0.55，流量为：，流速取1.0m/s。1、水流有效断面面积：2、水管面积为： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页3、水管直径：所有进出水总管采用管径为1500mm。1.1.1设备选型表3.6FH500旋转式格栅除污机参数Tab.3.6FH500rotarygritremoversparameters型号FH500安装角度75°耙齿间隙5mm耙齿节距100mm电动机功率0.75kW过水流量27000t/d流体流速≥0.5设备总宽1080mm排渣高度100mm水槽宽度750mm本细格栅选用FH型旋转式格栅除污机，该除污机由动力装置、机架、耙齿链、清洗机及电控箱构成。耙齿链一部分浸在水中，运动时分离出杂物，当筛网运转到设备上部时，固体杂物自由下落。根据《给排水材料设备》（续册3）采用FH500旋转式格珊除污机，其主要规格及参数见表3.6。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1细格栅草图图3.2细格栅草图Fig.3.2Thesketchoffinegrid1.2旋流式沉砂池污水中无机颗粒会磨损设备和管道，降低污泥的活性，减小反应器有效容积，也能使污泥脱水设备受到损害。沉淀池能从污水中去除砂子、煤渣等无机颗粒，保证后续处理构筑物的正常运行。常用的沉砂池形式有曝气沉砂池、平流式沉砂池、旋流沉砂池等。其工作原理是以重力或者离心力为基础，控制池内的污水流速或旋流速度，使密度大的无机颗粒下沉，而有机物在水流冲刷作用下掉落，则随水流带走[4]。从截留无机颗粒效果好且构造简单来看，使用旋流沉砂池。1.2.1沉砂池设计1、设计流量 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页此污水处理厂为分流制处理系统，污水由提升泵提升进入细格栅然后进入沉砂池，按最大流量计算。2、沉砂池个数为两个，并联使用，同时投入使用。3、沉砂量按106m3污水沉砂30m3计算，含水率为60%。4、除砂采用气提式机械排砂，并设置砂水分离器。4、沉砂池的超高不宜小于0.3m[15]。1.1.1设备选型采用两座旋流式沉砂池并联运行，每座的流量为：根据《给水排水设计手册》（第05册城镇排水），选用型号为I-1300旋流沉砂池。尺寸如下:3.7。表3.7旋流沉砂池尺寸（mm）Tab.3.7Swirlgritchamberdimensions(mm)型号流量（L/S）ABCDEFGHJKL1300132054801500110022004002200100061063080018501.1.2参数校核1、表面水力负荷q2、沉砂区体积V3、停留时间 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页4、进水渠流速v15、出水流速v21.1.1沉砂池草图图3.3沉砂池草图Fig.3.3ThesketchofGritChamber1.1.2砂水分离器计算与选型1、除砂量按106m3污水沉砂30m3计算，其含水率为60%，在本设计中可知，单台沉砂量为： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页2、砂水分离器选型已知处理含水的砂子量为0.92m3/d根据《给水排水材料设备》（续册3）选用LSSF-260型螺旋式砂水分离器，其主要参数如下表3.8。表3.8砂水分离器主要参数Tab.3.8MainparametersofSandwaterseparator型号LSSF-260处理量（L/s）12电动机功率（kW）0.37L(mm)3840机体最大宽度(mm)1170H(mm)1500H1(mm)1550H2(mm)2100L1(mm)3000L2(mm)10001.1辐流式初沉池1.1.1沉淀池一般规定1、沉淀池个数不少于2，并联设计。2、无实际资料，设计数据可按照表3.9选用。3、池子超高不小于0.3m。4、缓冲层高度一般为0.3~0.5m。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页表3.9沉淀池设计数据Tab.3.9designdataofSedimentationtank沉淀池类型沉淀时间（h）表面负荷（日平均流量）[m3/(m2·h)]污泥含水率（%）固体负荷[kg/(m2·d)]堰口负荷[L/(s·m)]初次沉淀池1.0~2.51.2~2.095~97≤2.9二次沉淀池活性污泥法后2.0~5.00.6~1.099.2~99.6≤150≤1.7生物膜法后1.5~4.01.0~1.596~98≤150≤1.75、污泥斗倾角，方斗不小于60°，圆斗不小于55°。6、初沉池污泥区容积不大于2d，机械排泥按照4h污泥量计算，污泥浓度为混合液浓度与底流浓度的平均浓度[14]。7、排泥管径大于200mm。8、一般采用静水压力排泥，初沉池水头大于1.5m，二沉池曝气池后不小于0.9m。重力排泥时，污泥斗排泥管采用铸铁管，在水下1.5~2.0m处，借由静水压力水平排出[14]。9、沉淀池的入口及出口均需整流。1.1.1设计规格与参数（1）设池子直径与有效水深的比值为10。（2）池径为25m，表面负荷2.0m3/(m2·h)，池底坡度0.05，沉淀时间2h，池边深度4m，堰口负荷2.8L/(s·m)，污泥含水率95%，缓冲层高度0.4m。（3）机械刮泥，静水排泥，贮泥时间为4h。采用中进周出布水方式，周边传动。（4）整流板开孔面积为池子断面的15%，设置在进水口周围。1.1.2设计计算1、表面负荷为2.0m3/(m2·h)，池体两个，并联运行，最高日流量为Q=61080m3/d=2545m3/h。则沉淀部分水面面积为： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页2、池子直径为D取30m3、设t=1.5h，沉淀池部分有效水深为：4、沉淀池部分有效容积为：5、污泥部分所需的容积：设S=0.5L/（人·d），T=4h6、污泥斗容积：设r1=2m，r2=1m，a=60°，则7、污泥斗以上圆锥体部分污泥容积：设池底径向坡度为0.05，则8、污泥总容积9、设h1=0.3m，h3=0.5m，则沉淀池总高度为10、沉淀池池边高度 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页11、径深比符合要求1.1.1设备选型选择初沉池刮泥机型号为GSSG型周边传动刮泥机，已知土建初沉池池径D=30m，池深h=3m，所以选用GSSG-30型号的周边传动刮泥机。工作原理为驱动滚轮使其在走道平台上做圆周运动，刮泥版将污泥挂到集泥槽内，由出口排除；表面浮渣由刮板刮至排渣斗排出。参数见表3.10。表3.10GSSG-30周边传动刮泥机主要技术参数[16]Tab.3.10maintechnicalparametersofGSSG-30peripheraldrivescraper型号池径（m）车轮行驶速度（m/d）电动机功率（kw）池深（m）GSSG-30301-30.431.1.2初沉池草图图3.4初沉池草图Fig.3.4ThesketchofPrimarysedimentationtank 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1集配水井设计计算1.1.1集配水井设计由于沉砂池数量为2座，初沉池数量为2座，生化池数量为2座，二沉池数量为2座，所以在各构筑物之间需要进行集水及配水设计。本次设计1座配水井为沉砂池及初沉池配水，1座集配水井为生化池和沉淀池进行配水，这里进行集配水井的配水计算。配水井能自动均匀的配水，保证各构筑物经济有效的运行。设计要求如下：1、基本的原理是使各个配水方向的水头损失相等；2、了配水均匀及减少水头损失，渠道中的水流速度不大于1.0m/s；1.1.2设计计算1、进水管管径D1配水井进水管设计流量为Q=0.54m3/s，当进水管径为D1=1000mm时，查水力计算表可知v=0.69m/s<1m/s，满足设计要求。2、矩形宽顶堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入2个水斗再由管道接入2座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量为q=0.54/2=0.27m³/s，配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。（1）堰上水头H因单个出水溢流堰的流量为q=0.27m³/s=270L/s，一般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰，故本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。矩形堰的流量其中：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；m0——流量系数，通常采用0.327~0.33，取0.33。则 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页（2）堰顶厚度B根据有关资料，当2.5＜<10时，属于矩形宽顶堰。取B=1.2m，此时（在2.5~10范围内），所以该堰属于矩形宽顶堰。（3）配水管管径D2设配水管管径D2=500mm，流量q=270L/s。查水力计算表，得v=0.98m/s。（4）配水漏斗上口口径D按配水井内径的1.5倍设计，D=1.5D1=1500mm1.1生化反应池1.1.1生化反应池设计生化池由三段组成，即厌氧段、缺氧段、好氧段。在厌氧段，聚磷菌缺氧而释放出磷酸盐，同时有机物得到一定的去除。缺氧段虽不供氧，但有好氧池混合液回流供给NO3-N作为电子受体从而反硝化脱氮。在好氧段中，好氧微生物进行硝化和大量去除有机物，也大量吸收溶解性磷酸盐，并将其贮藏在体内，通过排放剩余污泥达到除磷效果。1.1.2主要设计参数选取根据《中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T576-2010》，厌氧/缺氧/好氧活性污泥法污水处理工程技术规范，设计参数如表3.11。1.1.3设计计算1、设计计算参数确定（1）BOD5污泥负荷Ls=0.1kgBOD5/（kgMLVSS·d)；回流污泥浓度：（2）污泥回流比R=80%；水温10~20℃；混合液悬浮固体浓度： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页（3）混合液内回流比：（4）为了保证脱氮效果，混合液内回流比取表3.11A2/O脱氮除磷工艺设计参数Tab3.11designparametersofnitrogenandphosphorusremovalA2/Oprocess项目数值BOD5污泥负荷Ns/[kgBOD5/（kgMLVSS·d)]0.05～0.2TN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MLVSS/(mg/L)2000～4000污泥龄c/d10～20水力停留时间t/h厌氧1~2缺氧1~3好氧6~14停留时间比例A:A:O（1：1：3）～（1：1：4）污泥回流比R/%40～100混合液回流比R内/%200～400溶解氧浓度DO/(mg/L)<0.2(厌氧池)；≤0.5(缺氧池)；=2(好氧池)需氧量O2（kgO2/kgBOD5）1.0~1.8COD/TN>8(厌氧池)TP/BOD5<0.06(厌氧池)总处理效率η/%85~95（BOD5）50~80（TP）55~80（TN）2、设计计算 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页（1）反应池容积：（2）生物反应池总水力停留时间：（3）厌氧池、缺氧池和好氧池的水力停留时间及有效容积：设厌氧:缺氧:好氧水力停留时间为1:1:4，则厌氧池水力停留时间t1=2.25h，缺氧池水力停留时间t2=2.25h，好氧池水力停留时间t3=9h，根据技术规范，调整其时间为t1=2h、t2=2.25h、t3=9.25h。厌氧池、缺氧池、好氧池有效容积分别为：、、（4）剩余污泥量a.污水处理生成污泥量（干重）：代入上式得：b.内源呼吸作用分解的污泥（干重）：c.不可生物降解和惰性悬浮物量（干重）：该部分占TSS约50%，故，d.剩余污泥量（干重）： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页e.剩余污泥含水率为99.2%，相对密度为1，则剩余污泥量湿重体积为：（5）泥龄：代入数值得：（6）生物反应池主要尺寸，设2池运行：a.厌氧池：其有效容积为3935m3，取有效水深为H=4.0m。则其水平面积为：取其长25米，宽20米（分四个廊道，每廊道宽5米，形成闭路循环）；设超高为h=0.3米，由此可知厌氧池尺寸为：25m×20×4.3mb.缺氧池：其有效容积为3090m3，取有效水深为H=4.0m。则其水平面积为：取其长28米，宽20米（分四个廊道，每廊道宽5米，形成闭路循环）；设超高为h=0.3米，由此可知缺氧池尺寸为：28m×20m×4.3mc.好氧池：好氧池有效容积为18199m3，取有效水深H=4.0m。则其水平面积为：取其长53米，宽43米（分四个廊道，每廊道宽10.7米），设超高h=0.3米，则其尺寸设计为：53m×43m×4.3m（7）曝气计算：a.最大需氧量与平均需氧量设计需氧量： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页碳化需氧量：硝化需氧量：根据微生物合成所需BOD:N:P=100:5:1的比例，去除216-15=201mg/L)有机物的同时需要同化（201/100）×5=10.05(mg/L)的氨氮，故被氧化的氨氮为：反硝化脱氮产氧量:由于实际需要最低反硝化的氨氮为：故设计需氧量：最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则：b.标准需氧量本设计拟采用微孔暴气，取氧转移效率EA=20%，工程所在地年平均水温为25℃,将设计需氧量换算成标准状态下的需氧量SOR[6,20]： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页空气扩散气出口处绝对压为：空气离开好氧反应池时氧的百分比：好氧反应池中平均溶解氧饱和度：故标准需氧量为：相应最大时标准需氧量为：c.好氧反应池平均时供气量： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页单池反应池平均时供气量：9470m3/h，EA为氧利用率%，设计拟采用SA-II型微孔曝气管，其氧利用率为20%。好氧反应池最大时供气量：单池最大小时供气量为：13258m3/hd.曝气器设计表3.12曝气管选型参数Tab.3.12Parametersselectionofaerationtube型号氧利用率%动力效率kgO2/kWh通气量m3/h只服务面积m3/只阻力损失mmH2O只SA-II16.5-26.81.45-7.83-150.6-1.230-100好氧池单池有效面积为：2275m2；单池反应池平均时供气量：9470m3/h；设计空气干管为直径300mm，支管为150mm，曝气器拟采用SA-II型微孔曝气管，其技术性能参数如表3.12。SA-II型曝气管平均时曝气量为10m3/h，则每个好氧池需安装的曝气管为：9470/10=947（个）。由于好氧池设计尺寸为长53米，宽43米（分5个廊道，每廊道宽10.6米），每个廊道安置190个，单廊道宽10.6m，故曝气管平面布置如图3.5。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页图3.5好氧池曝气管布置图Fig.3.5Aerobicpondaerationtubelayout（8）生物反应池进、出水系统设计计算a.进水管渠反应池进水管设计流量：取管道平均流速：则管道过水断面积：进水管渠断面尺寸：管径为取1000mm。b.回流污泥管通过污泥泵输送至厌氧池。二沉池回流至污泥泵房的污泥管设计流量： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页管道为满流设计，取管道平均流速为管道过水断面积：管径：c.好氧池出水堰按矩形堰流量公式计算：d.好氧池至集配水井取管道平均流速。管道过水断面积：管径：支管管径为1200mm。（9）配水井设计为保持配水井向二沉池配水均匀且尽可能降低水头损失，配水渠道中的水流速度以不大于1.0m/s为宜。本设计水流设计速度取1.0m/s。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1相关设备计算及选型根据GB50014-2006第6.6.7条，厌氧区、缺氧区应采用机械搅拌，混合功率宜采用2～8W/m3。1、厌氧池厌氧池池内设水下推进器，因池内污水、污泥流量为：厌氧区水下推进器按6W/m3，厌氧区体积为1000m3；混合全池污水需要功率=6×1000=6(kW)；表3.13MRPGS100型中速潜水推流器外形尺寸Tab.3.13MRPGS100mediumspeeddiveflowmakersDimensions型号搅拌叶轮直径/mm电机功率/kW重量（kg）MRPGS100-1.5-3B17001.5120根据《给排水设计材料设备续册3》中流场以及机器功率，选用MRPGS100-1.5-3B1型号中速潜水推流器，单台功率为1.5kW。每廊道厌氧区设置1台，共有6台。共选用8台潜水推流器，6用2备。具体参数如表3.13。2、缺氧池好氧池混合液固体浓度与厌氧池相同，单台池体积为560m3，但其流量增加了180%的内回流，故实际内流量为:缺氧区水下推进器按6W/m3，厌氧区体积为1120m3。混合全池污水需要功率为：K=6×1120=6.72(kW)同样在缺氧区内设水下推进器6台，依据《材料设备续册3》选用MRPGS100型中速潜水推流器，单机功率1.5kW，6用2备，具体参数如表3.14。表3.14MRPGS100型中速潜水推流器外形尺寸Tab.3.14MRPGS100mediumspeeddiveflowmakersDimensions型号搅拌叶轮直径/mm电机功率/kW重量（kg）MRPGS100-1.5-3B17001.5120 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页3、好氧池好氧池通过曝气进行搅拌，不需要另设水下推进装置，曝气搅拌功率能达到活性污泥处于悬浮状态，并保持微生物、污水、空气三相充分传质。缺氧池回流混合液需要水下推进设备输送，回流比为180%（即回流量为1.8×0.54m3/s=0.972m3/s）。所需功率为1.8×6.72=12.1，选用MRPGS100-3.0-3B1推进器4台，4用1备，具体参数如下表3.15。表3.15MRPGS100型中速潜水推流器外形尺寸Tab.3.15MRPGS100mediumspeeddiveflowmakersDimensions型号搅拌叶轮直径/mm电机功率/kW重量（kg）MRPGS100-3.0-3B18003.0133回流泵选型参数如表3.16，共2台，2用1备。每池各安装一台。装在好氧池与缺氧池的隔墙上。表3.16回流泵选型Tab.3.16ModelOptionsofRefluxpump型号排出口径/mm流量/m3/h扬程/m功率/kW台数/台800QW-3000-10800300010202 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1设计草图图3.6生化池设计草图Fig.3.6Sketchdesignofbiochemicalpool1.2辐流式二沉池1.2.1二沉池设计二沉池系统重要的组成部分，能同时达到固液分离以及污泥浓缩的要求，直接影响出水水质和回流污泥浓度。本设计选择辅流式二沉池，并采用机械吸泥。1.2.2设计原则1、二沉池的设计流量为污水的最大设计流量。2、二沉池个数不少于2个，并联设置。3、沉淀池中心稳流筒的下降流速不超过0.03m/s。4、固体负荷一般为140~160kg/(m2·d)。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页5、出水堰负荷不大于1.7L/(s·m)。6、二沉池污泥斗能贮存和浓缩沉淀污泥，提高回流污泥浓度，减少回流量。污泥斗的容积不能过大，因为活性污泥易缺氧而腐化，一般规定污泥斗的贮泥时间为2h。7、二沉池宜采用连续机械排泥。当静水压力排泥时，二沉池的进水水头不小于0.9m[14]。1.1.1设计参数1、辅流沉淀池表面负荷一般不大于2.5m3/(m2·h)2、出水堰负荷不大于4.34L/(s·m)3、污泥固体负荷为140~160kg/(m2·d)[14]。1.1.2设计计算1、二沉池池径拟设2座二沉池，则每座沉淀池表面积（F）和池径（D）：代入数值计算得：2、校核堰口负荷：3、校核固体负荷G： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页污泥固体负荷不在140~160kg/(m2·d)之间，不符合设计要求。当D=40m时，F=1256，计算得固体负荷G=155.62，符合设计要求。所以取池径为40m。4、沉淀部分的有效水深h2设沉淀时间t=2h。5、污泥区的容积V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。代入数据计算得：每个沉淀池污泥区的容积：6、污泥区高度h4a.设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径D2=1.5m，上部直径D1=3.0m，倾角60°，则b.圆锥体高度c.竖直段污泥部分的高度 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页d.污泥区的高度：7、沉淀池的总高度H设超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.5m，则：a.周边有效水深：b.中心有效水深：8、中心进水导流筒及稳流筒a.中心进水导流筒进水D0=1000mm，进水管流速v0为：中心进水导流筒内流速v1取0.8m/s，导流筒直径D3为：中心进水导流筒设4个出水孔，出水孔尺寸B×H=0.55×1.45m，出水孔流速v2为：b.稳流筒稳流筒下缘淹没深度为水深的30%~70%，低于中心导流筒出水孔下缘0.3m以上。稳流筒内下降流速v3取0.03m/s，则筒内水流面积f为：稳流筒直径D4为：c.放空管直径取400mm。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页9、出水系统计算a.出水集水槽采用集水槽双侧90°三角堰口出水。集水槽沿二沉池池边1.5m处环形布置，集水槽集水流量为：取集水槽中水流速度v=0.6m/s、集水槽宽度0.8m，则集水槽终点水深：取集水槽起点三角堰出水自由跌落0.2m，则出水口槽深为0.7+0.2=0.9（m），集水槽起点断面尺寸为0.9m×0.8m，出水口处断面尺寸为0.8m×0.8m，集水槽底坡为0.012。b.出水堰设计参数如下:式中，q为三角堰单堰流量，L/s；Q为单池进水流量，L/s；L为集水堰总长度，L1和L2分别为内侧堰和外侧堰长度，m；n为三角堰数量，个；b为三角堰单宽，m，取单宽0.10m；q0为堰上负荷，L/(m·s)，则： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页介于1.5～2.9L/(m·s)之间，符合设计规范要求[9]。c.出水管取管内出水流速1.0m/s，则管径为：10、排放剩余污泥量每池每天污泥量W(前面已经计算)；剩余污泥量（干重）：剩余污泥含水率取99.2%，相对密度为1，则剩余污泥量湿重与体积为：1.1.1设备选型设计二沉池池径为40m，选用两台ZBGN型周边传动半桥式刮泥机，其参数见表3.17。表3.17ZBGN-40型周边传动半桥式刮泥机主要参数[16]Tab.3.17MainparametersofZBGN-40-typeperipheraldrivehalfbridgescraper参数ZBGN-40池直径D（m）40池边深度H（m）41.1.2二沉池草图图3.7二沉池草图 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页Fig.3.7ThesketchofSecondarysedimentationtank1.1接触池1.1.1加氯量计算二沉池出水后采用液氯消毒，投加量一般为5～10mg/L，本设计采用7.0mg/(s·L)。则每日的加氯量：代入值得：1.1.2设计计算采用氯消毒工艺，设计隔板式反应池，接触时间t=30min。1、接触池容积：2、接触池表面积：设有效水深为，超高取3、接触池长度：采用3个挡板，即4廊道消毒池，设单廊道宽2.0m，则长宽比：消毒池实际高度为： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页4、实际接触池容积：本设计中，廊壁宽度为30cm，则池宽5、进水部分设计：进水管径D=800mm，v=1.0m/s。6、混合：管道混合，加氯管线直接接入接触消毒池进水管。7、出水部分：平顶矩形堰出流，堰宽为接触池单廊道宽度，即b=2.0m，堰上水头：代值得：堰后自由跌落0.10m，出水槽宽：出水槽水深为：超高设为0.3m，接触池总高度为1.3m。出水管径为D=1000mm的铸铁管；附属设备有闸门两个：圆形，直径为1.0m,矩形，尺寸为900×400mm，启闭器两台。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1接触池草图图3.8接触池草图Fig.3.8ThesketchofContacttank1.2巴氏计量槽1.2.1计量槽一般规定1、计量槽的轴线应与渠道中心线重合。2、计量槽的喉宽一般为上游渠道水面宽度的1/3~1/2。3、设计计量槽时，应尽可能做到自由流，要在上下游设置水位观测装置。4、设计计量槽时，要计算其通过最大最小流量的工作条件。5、计量槽在自由流的条件下，其流量Q（m3/s）计算公式为：1.2.2巴氏计量槽计算校核1、上游渠道宽:上游渠道水流速v1=0.4m/s，最高时污水量为0.71m3/s，水深取H1=1m上游渠道长度： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页2、咽喉宽度W计量槽咽喉宽度取渠道宽的1/2倍，则3、校核上游渠道宽度4、渐扩段出口宽度5、下游渠道水深下游与上游水深比取0.6，则下游渠道水深：6、上游渐缩段长度7、上游水位观测孔位置上游渐缩段渠道壁长度为：水位观测位置：喉长取600mm，下游渐扩段长取，900mm。8、巴氏槽长度咽喉段长度0.6m，下游渐扩段长度取0.9m，巴氏槽总长度为：9、下游渠道长度 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页10、上下游渠道及巴氏槽总长度符合要求。1.1.1巴氏计量槽计算选型1、最大流量Q=0.71m3/s=710L/s2、喉道宽度根据《城市排水流量堰槽测量标准巴歇尔量水槽》（CJ/T3008.3-1993），确定计量槽喉道宽b=1.00m，此时，则上游水头3、标准巴谢尔量水槽尺寸根据喉道宽度b=1.00m，选择计量槽尺寸如表3.6，单位：m。表3.18巴氏计量槽尺寸表Tab.3.18ThesizetableofPapmeasuringtank类别序号喉道段收缩段扩散段墙高标准型bLNB1L1LaB2L2KD90.600.600.231.201.501.00.900.920.080.95其中，L——喉道长度；L1——进水段轴线长度；L2——出水段轴线长度；b——喉道宽；B1——进水段上游底宽；B2——出水段下游底宽； 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页p1——槽脊高度；p2——出水段末端至脊顶的高度；x——下游观测孔与槽底的高度；y——下游观测孔与槽底的水平距离；D——边墙高度。计量槽有效长度：L0=L+L1+L2=0.6+1.5+0.92=3.02m3、水厂出水管采用重力流铸铁管，流量Q＝0.71m3/s，DN=1000mm。1.1.1设计草图图3.9巴氏计量槽草图Fig.3.9ThesketchofPapmeasuringtank1.2污水处理辅助设备计算与选型1.2.1电磁流量计根据JB/T9248-1999，依据设计流量，选用内径为250mm的电磁流量计，其最小与最大可测流量分别为17.6m3/h与2650m3/h。电磁流量计装于沉砂池与初沉池之间，以便测量进水流量。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1鼓风机房鼓风机房主要给曝气池鼓风曝气，所需曝气量为26516m3/h，即7.36m3/s。选用L22LD罗茨鼓风机，1用1备。具体参数如3.19。表3.19鼓风机参数Tab.3.19TheparametersofBlowers型号转速（r/min）乔压（kPa）进口流量（m3/s）轴功率（kW）电机功率（kW）主机重量（kg）L22LD295019.67.663.2341752 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页污泥处理构筑物设计计算1.1污泥处理目的与原则1.1.1污泥的性质本设计中产生的污泥分别为初沉污泥和剩余活性污泥。本设计所采用的污泥处理见图4.1。图4.1污泥处理流程图Fig.4.1TheflowchartofSludgeprocessing1.1.2污泥处理的目的与原则经处理后的污泥，可以实现减量化，稳定化无害化。污泥经过有效的处理处置，可以防止其对环境产生二次污染，且减少水分，使体积减少，便于运输和处置。污泥浓缩可使污泥减容，污泥脱水可以进一步减少水分，使其体积减小，为后续处理或处置带来方便[14]。1.2污泥泵房1.2.1污泥量计算此次设计采用初沉污泥与剩余污泥合并处理，选择在浓缩池中进行合并，合并之前二沉池出泥分出定量的活性污泥经泵房回流至生化池前。剩余污泥与回流污泥泵房合建。初沉污泥量为 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页剩余污泥量为Q=755m3/d=31.46m3/h，回流污泥量为1.1.1设备选型选用为CP型的潜水排污泵，剩余污泥与初沉污泥选用相同型号，5用1备，回流污泥选用三台CP型潜水排污泵，3用1备。其性能见下表：表4.1水泵性能[17]Tab.4.1PumpPerformance污泥类别型号流量m3/h扬程m转速r/min电动机功率(kw)电压（V）出口直径（mm）初沉污泥CP-50,75-5012815000.7538050回流污泥CP-537-30072012.51500373803001.2污泥浓缩池1.2.1设计说明(1)浓缩时间在12h和24h之间；(2)有效水深为3m至4m；(3)定期排泥时，两次排泥间隔时间一般为8h；(4)当采用刮泥机时，不宜小于0.01，刮泥机的回转速度为0.75～4r/h。在刮泥机上可设栅条用来提高浓缩效果，在水面设除浮渣装置，去除浮渣。1.2.2设计参数2座辐流式重力连续式污泥浓缩池，静压排泥，带栅条的刮泥机刮泥，剩余污泥泵房将二沉池污泥送至浓缩池。设计参数如下： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1、剩余污泥进泥浓度Xr=8000mg/L；2、设污泥浓度=1000kg/m3；3、初沉污泥含水率96%；剩余污泥含水率为99.2%。4、设计浓缩后含水率P2=97.0%；5、设污泥固体负荷=45kgSS/(m2·d)；6、浓缩池个数N=2座，并联；7、污泥浓缩时间20h。1.1.1设计计算当相对密度为1时：剩余污泥量湿重与体积为初沉污泥体积为污泥总体积为设计2组重力浓缩池，则单池的泥量为：1、池表面积：2、每座池子的直径为：护栏直径为13m。3、实际池表面积： 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页4、污泥浓缩时间T=20h，则浓缩池工作部分高度h1为：5、超高h2，取0.3m。缓冲层高度h3，取0.3m。6、泥斗上方锥体的坡度i=0.03，泥斗上部直径D1=2.5m，泥斗下部直径D2=1.0m。倾角取60°，锥体高度为：7、泥斗高度：则浓缩池总高度：8、浓缩后污泥体积：浓缩后的污泥含水率取P2=97%，浓缩后体积为：9、每日回流上清液：1.1.1设备选型根据设计尺寸，选用WNG型重力式污泥浓缩池悬挂式中心传动刮泥机，主要技术参数见表4.2。表4.2WNG型浓缩池刮泥机参数Tab.4.2TheparametersofWNG-typethickenerscraper型号池直径（m）刮壁直径（m）池边深度（m）集泥坑高度（m）集泥坑上部直径（m）刮板外缘线速度（m/s）电动机功率（kW）WNG121211.64.00.62.00.017-0.0330.37 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1设计草图图4.2浓缩池草图Fig.4.2ThesketchofThickener1.1.2出水堰计算1、浓缩池上清液采用三角堰单边出水，上清液经过出水堰进入出水槽，然后汇入出水管（上清液管）排出单个浓缩池出水槽上清液流量为q=276.5m3/d，取出水槽宽b=0.3m，出水堰周长：式中：b——出水槽宽，m2、出水堰采用单侧90角形出水堰，三角形顶宽0.1m，堰顶之间的间距为0.05m，每个浓缩池有三角堰：取三角堰240个3、三角堰单堰流量qi4、单堰堰上水头h 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页5、出水槽的高度为：，取0.9m式中：q——出水堰的流量m³/s；h——出水槽的超高,m。则上清液回流管可设为400mm，污泥管设为200mm，上清液回流至格栅。1.1贮泥池设计1.1.1贮泥池设计计算1、浓缩后的污泥含水率取P2=97%污泥池体积按5h停留时间污泥量体积设计，则贮泥池有效体积为：V=204.1×5÷24=42.52（m3）取60m3；取有效池深3m，超高1.0m，则污泥池面积为20m2；设池宽4m，则池长5m，故污泥池设计尺寸为：5000mm×4000mm×4000mm。2、搅拌机选型见表4.3。表4.3搅拌机设备选型Tab.4.3TheequipmentselectionofMixer型号桨叶外径D（mm）桨叶标高H（mm）搅拌功率（kW）混合容积（m3）ZHJ-1500150015007.5100 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1.1.1设计计算尺寸图图4.3贮泥池草图Fig.4.3ThesketchofSludgestoragetank1.2脱水机房1、污泥产量经浓缩池浓缩后为含水率为97%的污泥共204.1m3/d=8.5m3/d。选用DSY系列带式压滤机，脱水系统拟采用两套，一用一备，具体参数见表4.4。表4.4DSY2000参数表Tab.4.4ParametersTableofDSY2000型号处理能力m3/h电机功率kW泥饼含水率滤带宽度mmDSY20006~122.266%～81%2000脱水机房设计尺寸为：10000mm×5000mm×4000mm，2、污泥的最终处置泥饼外运，部分作有机肥用，部分与生活垃圾混合填埋。2 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页污水处理厂总体布置1.1污水处理厂的平面布置在污水处理厂厂区内含有：主体构筑物；辅助性建筑物；管、渠、及其他管线以连接各构筑物；道路和绿地等，处理量为5吨每天的水厂占地面积一级处理约为3平方米，二级处理约为平方米[14]。1.1.1平面布置的设计依据污水处理中厂址选择和总体布置如下：1、污水厂位置的选择，应符合城镇总体规划要求，并符合以下规定：（1）在水体的下游；（2）便于处理后出水回用和安全排放；（3）便于污泥集中处理和处置；（4）在城镇夏季主导风向的下风侧；（5）有良好的工程地质条件；（6）少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离；（7）有扩建的可能；（8）不受洪涝灾害影响，有良好的排水条件；（9）有方便的交通、运输和水电条件[18]。2、厂区面积有分期建设的安排，合理确定近期规模。3、生产管理建筑物和生活设施集中布置，且与处理构筑物保持一定距离。4、污水和污泥的处理分别集中布置。5、工艺流程宜充分利用地形，符合降低能耗、排水通畅、平衡土方的要求。6、厂区消防的设计应符合国家现行有关要求。7、可根据需要设置杂物堆放场地。8、污水厂应设置必要通道，通向各主要以及辅助建筑物。9、围墙高度不小于2.0m。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页10、设置大门及运渣侧门。11、并联运行筑物间应设均匀配水装置，且有可切换的连通管渠。12、污水厂内各种管渠应全面安排，在条件适宜的时候构筑物间可以采用明渠联通。13、合理布置超越管渠，排空设施，排出水回流处理。14、处理构筑物设置栏杆等安全措施。1.1.1污水处理厂平面布置内容污水厂总平面图上应有构（建）筑物一览表、风向玫瑰图、占地面积指标表及说明，比例尺一般为1：（200～500），有方向指向，步骤如下。1、对处理构筑物和建筑物进行组合安排；对管线、道路和高程等协调处理；可以把几个构筑物和建筑物进行组合布置。组合原则如下。（1）对工艺过程无害，施工和结构过程方便的可以组合，如曝气池与沉淀池的组合、反应池与沉淀池的组合。（2）关系密切的可以合并，如变配电室与鼓风机房、调节池和泵房等。构筑物间的间距一般为5～20m，也可据实而定。2、生产辅助建筑物尽量考虑组合布置；3、考虑预留用地；4、生活附属建筑物尽量与处理构筑物分开，避免风向干扰影响正常生活活动，以及放在厂区前；5、要合理规划花坛、草坪等，使厂区景色园林化；但曝气池、沉淀池等露天水池周围不宜种植乔木，以免落叶进入池子；6、污泥区与污水处理相互独立，放在厂区后部，也可以污泥与污水处理设施进行组合；7、要有渠联通各构筑物，同时构筑物内也有渠管进行联通，还要合理设置超越管，空气管[15]。1.1.2平面布置图所含内容主厂道：大门进入，通向生活区、生产区及控制区。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页车行道：各个主要构（建）筑物布置车行道，环状布置。步行道：无运输要求的建筑物，要求步行道与主厂道或行车道相系。厂区绿化：空余地段尽量进行绿化。构（建）筑物布置：整个厂区可分为以下几区。1、污水处理区，由各污水处理设施组成，安排在主导风向的下风向，直线型或者L型，一般有污水格栅、泵站、沉砂池、计量设施、配水井、生物池、二沉池、接触池等构筑物；2、污泥处理区，同样在厂区主导风向下风向，与污水处理区相对独立，一般包括污泥浓缩池，贮泥池，脱水设备；3、生活、控制区，主要包括住宿楼、化验室、综合楼、控制楼、锅炉房、食堂，一般安排在厂前；4、辅助生产区，包括仓库、机修间、篮球场、配电室[19]。平面布置图见污水处理厂平面布置图。1.1污水处理厂的高程布置首先确定各构筑物水面高程，然后通过地面高程算出构筑物埋深，同时得出水泵的扬程。高程布置的内容有：各构筑物的标高（顶、底、水面等）、各管渠尺寸及其标高。本污水处理厂主要有中细两道格栅，沉砂池，电磁流量计，初沉池，生化池，二沉池，消毒池以及各污泥处理设施等。由于沿线够长，高程图一般垂直的比例尺大（取1:100），水平的比例尺小（1:500）[19]。1.1.1高程布置原则1、经过一次提升之后，污水能顺利自流。2、计算污水管道沿程以及局部损失，各处理构筑物的水头损失等，要留有一定的余地；此外，当某座构筑物因故停止运行时，另外一建筑物能独立运行。3、考虑到远期发展，水量应增加一定的预留水头。4、计算时选择一条水头损失最大的管道，即主管道。5、以最大流量计算水头损失。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页6、尽量减少需要提升的污泥量。7、尽量减少占地，且要有利于污水污泥输送，从而最大限度减少运营及基建成本。1.1.1污水系统的高程计算1、污水高程计算的水头损失包括：（1）处理构筑物的水头损失（2）连接管渠的水头损失计算中认为水流为均匀流，水头损失主要有沿程水头损失和局部水头损失。根据相关规范，本设计计算主干流的水头损失。a.沿程水头损失:hf=iL式中i——管道坡度；L——管道的长度，m。表5.1构筑物水头损失经验值Tab.5.1Theheadlossexperiencepointsofstructures构筑物名称水头损失/m构筑物名称水头损失/m格栅0.1～0.25曝气池沉砂池0.1～0.25污水潜流入池0.25～0.5沉淀池污水跌水入池0.5～1.5平流0.2～0.4生物滤池（工作高度为2m时）竖流0.4～0.5装有旋转式布水器2.7～2.8辅流0.5～0.6装有固定喷洒布水器4.5～4.75双层沉淀池0.1～0.2混合池或接触池0.1～0.3污泥干化场2～3.5b.局部水头损失式中ζ——局部阻力系数可参考《给水排水设计手册》取值；v——水流速度，m/s；g——重力加速度，m/s2。c.各构筑物水头损失经验值见表5.1。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页2、水头损失计算（1）构筑物水头损失：本设计构筑物水头损失估算值见表5.2。表5.2构筑物水头损失Tab.5.2Theheadlossofstructures构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）格栅0.2辐流式沉淀池0.5钟式沉砂池0.15曝气池0.4巴氏计量槽0.1集配水井0.2配水井0.2接触池0.15（2）管渠水头损失：管渠水力计算见表5.3。表5.3污水流经各处理构筑物水头损失表Tab.5.3Theheadlossofeverystructure序号管道及构筑物名称管道设计参数水头损失（m）流量QL/s管径Dmm坡度I‰流速vm/s管长Lm沿程局部构筑物合计1出水口至计量槽710100020.931.90.0630.037--0.1002计量槽710------------0.10.13　计量槽至接触池710100020.93.30.0060.008--0.0144接触池710------------0.150.155接触池至集配水井710100020.929.30.0590.037--0.0966集配水井2840------------0.20.27集配水井至二沉池3558002.10.75.030.0100.005　--0.015 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页续表5.3序号管道及构筑物名称流量QL/s管径Dmm坡度I‰流速vm/s管长Lm沿程局部构筑物合计8二沉池355------------0.50.59二沉池至集配水井3558002.80.75.030.0140.005--0.0191011集配水井至生化池生化池63910002.20.8127.40.0600.006--0.066126------------0.40.412生化池至配水井3558002.80.73.10.090.005　0.09513配水井2698　　　　　　0.20.214配水井至初沉池35580020.741.30.0820.005　0.08715初沉池355　　　　　　0.50.516初沉池至配水井35580020.713.90.0280.005　0.03317配水井7100.20.218配水井至沉砂池35580020.88.20.0010.0040.00519沉砂池355　　　　　　0.150.1520沉砂池至细格栅710120020.913.70.0270.002　0.02921细格栅710　　　　　　0.20.22271012002.10.920.0040.001　0.005 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页细格栅至提升泵房注：1.局部阻力系数：全开闸阀——0.19，90°弯头——0.9。2.沿程水头损失hf=iL。局部水头损失：。2、污水处理系统高程计算及布置以出水口高于河水的常水位一定数值作为起点，沿处理流程向前推算，计算各高程，计算结果见下表5.4。设计河水常水位19m，排水口高出常水位1m。表5.4各处理构筑物标高Tab.5.4ElevationofEachdisposalstructure构筑物名称水面标高（m）水面标高构筑物顶标高（m）构筑物底标高（m）上游下游m巴氏计量槽20.220.120.1520.417.1接触池20.36420.21420.28920.58916.289集配水井20.66020.46020.56620.80015.260二沉池21.36020.86021.10121.41017.110生化池21.84521.44521.64522.04517.645配水井22.14021.94222.04122.44118.041初沉池23.14022.64022.89023.19018.890沉砂池23.52823.37823.45323.75319.453细格栅23.75723.55723.65724.05719.657提升泵房23.8621.1.1污泥系统的高程计算1、水头损失计算（1）构筑物水头损失表5.5构筑物水头损失Tab.5.5Theheadlossofstructures构筑物名称水头损失（m） 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页浓缩池0.2贮泥池0.22（2）管渠水头损失管渠水力计算见表5.6。表5.6污泥管道水头损失计算表Tab.5.6Headlosscalculationtableofsludgepipe管道及构筑物名称管道设计参数水头损失（m）流量Q（L/s）管径Dmm坡度I‰流速vm/s管长Lm沿程局部合计浓缩池至脱水机房2.3620050.0575.30.030.0220.025贮泥池至浓缩池8.7420050.2387.30.0340.0350.273泵站至贮泥池8.7420050.2384.80.020.0420.0622、污泥处理系统高程布置表5.7各处理构筑物的标高Tab.5.7ElevationofEachdisposalstructure构筑物名称水面标高（m）构筑物顶标高（m）构筑物底标高（m）贮泥池24.6825.0321.35浓缩池24.1724.4720.471.1污水处理厂的管道布置污水处理厂管道配置如下表5.8。厂区的设计管道主要有污水管，污泥管，雨水管，加药管，空气管，厂区污水管，厂区雨水管，上清液回流管，超越管等管道，各管道管程管径以及规格名称见下表5.8，详细管道配置见管道布置图。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页表5.8污水处理厂管道配置一览表Tab.5.8Sewagetreatmentplantpipelineconfigurationlist序号名称规格长度(m)备注1进水管DN100015--3--DN100061.3--4--DN80026.8--8污泥管DN20043.2--9上清液回流管DN20039.5--10空气管DN60034.9--11厂区给水管DN10087.4--12厂区污水管DN500172.4--13厂区雨水管DN200632.5-- 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页1经济技术分析与监测1.1土建工程厂区地质条件满足各类土建要求，无需对地基进行其余处理。主体构筑物均为钢筋混泥土结构；附属建筑物为砖混结构；回流污泥泵房地下为钢筋混泥土结构，地上为砖混结构；污泥脱水机房采用框架结构[20]。1.2投资估算1.2.1估算范围本次估算包括厂区内管线、污水处理以及污泥处理各构筑物、其他附属建筑工程、道路、公用工程、绿化等费用。1.2.2污水处理厂直接费用此次估算采用《城市基础设施工程投资概算指标》、《城市基础设施工程投资估算指标》中相关指标进行估算。1、第一部分费用第一部分费用包括器材、建筑工程费、设备、工具等购置费、安装工程费等，由表6.1、表6.2、表6.3总合计估算投资费用为21254025元，约为2125.40万元。2、第二部分费用第二部分费用包括征地拆迁费、供电费、建设单位管理费、工程监理费、设计费等。根据有关资料统计，按第一部分费用的50%计。2125.40×50%=1062.7万元3、第三部分费用第三部分费用包括价格因素预备费、工程预备费、建设期贷款利息、铺底流动资金。可按实际情况进行计算，也可按第一部分费用的百分比计算，工程预备费用按10%计，价格因素预备费按5%计，贷款期利息、铺底流动资金按20%计[20]。合计：2125.4×（10%+5%+20%）=743.89万元 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页表6.1计算各单项构筑物工程造价Tab.6.1Singleprojectcostofeachstructures构筑物名称数量（座）尺寸B×L×H或D,H（m）单价（m3/元）投资（元）中格栅23×1×33002700提升泵房19×9×520081000细格栅23×1.5×33004050旋流沉砂池25.5×450011000辐流式初沉池230×55001766250A/A/O反应池253×63×4.35007178850辐流式二沉池240.0×6.3500126000接触池19.5×27×1.3300100035巴氏计量槽13×1.2×1200720污泥泵房112.0×6.0×5.020072000浓缩池212×5500282600贮泥池15.0×4.0×4.030024000脱水车间110.0×5.0×4.045090000仓库118.0×10.0×5.010090000加药间13.0×2×5.02006000综合楼124.0×16×9.04801658880食堂118.0×12.0×3.0480311040配电室112×8.0×4.0350151200机修间116.0×8.0×4.0300153600宿舍楼121.0×15.0×123001134000传达室16.0×4.0×3.020014400合计13258325合计：1326.8325万元 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页表6.2厂区总图部分投资估算Tab.6.2Thetotalinvestmentestimatesofplant名称单价（元/100m2）投资估算（元）备注土建42003395700厂区总面积为345m×330m厂区设施100000绿化100000合计：3595700元表6.3设备部分投资估算Tab.6.3Someinvestmentestimateofequipment名称数量单位投资（元）格栅机4套500000鼓风机2台800000脱水机2套400000砂水分离器1台100000泵8台1800000加氯设备1套300000管阀适量100000管配件适量100000变配电设备2套250000微孔曝气管190个50000合计：4400000元(4)项目总投资工程项目总投资=第一部分费用+第二部分费用+第三部分费用=2125.4+1062.7+743.89=3932万元1.1.1污水处理厂处理成本估算成本通常包括工资福利、折旧费、药剂费、检修维修费、电费、行政管理费等各项费用[17]。1、药剂费E1=365×10-6Q(a1b1+a2b2) 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页=365×10-6×47000×（1.5×800+5×800）=8.8万元/年式中，a1为聚丙烯酰氨，a1=1.5mg/L，b1=800元/吨；a2为加氯量，取a2=5mg/L，b2=800元/吨。2、动力费（电费）E2=Q×N×E/k=1944×267.91×0.6/1.3=3128575元=299.87万元/年式中，N—水泵、鼓风机等设备的电动功率之和，见表6.4。（不包括备用设备的功率），kW；E—电费单价，元/kW•h；k—污水量总变化系数。表6.4各用电设备电功率之和Tab.6.4Theelectricalpowerofallelectricalequipment设备规格（台）功率（kw/台）总功率（kw）中格栅电动机20.751.5砂水分离器电动机10.370.37初沉池电动机20.40.8厌氧池推流器61.59缺氧池推流器61.59好氧池推流器4312鼓风机144二沉池电动机20.40.8浓缩池电动机20.370.74贮泥池电动机17.57.5脱水机房电动机12.22.2污水泵445180污泥泵22040总计267.91 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页3、工资福利费E3＝A×M＝20000×60=120万元/年式中A—职工每人每年的平均工资福利费（元）；M—劳动定员（人），M=60。4、折旧提成费E4＝S×P＝4493.06×84%×4.5%＝169.84万元/年式中S—工程费用(万元)（基建投资的84％计）；P—综合折旧提成率，一般可取4.5%。5、摊销费E5=0.84S×P2=0.84×4493.06×0.4%=15万元/年式中P2—摊销费提成率，一般可按0.2%—0.4%计，取0.4%。6、检修维修费E6＝S×1%（万元/年）＝4493.06×1%＝44.93万元/年7、其他费用间接费用，如办公费、差旅费等。常按照以上费用之和的一定百分比计，通常取10%。E7＝(E1+E2+E3+E4+E5+E6)×10%E7＝（12.9+299.87+120+169.84+15+44.93）×10%=66.26万元/年8、年经营费用∑E＝E1+E2+E3+E4+E5+E6+E7＝728.79万元/年9、污水厂综合成本年平均处理水量Qnp：Qnp=365Q=365×68035.5=2483.3万吨单位处理成本T：T=E/Qnp=728.79/2483.3=0.29元/吨。由以上计算可知，相关费用如表6.5。表6.5污水处理厂设计相关费用表Tab.6.5RatescheduleofSewageTreatmentPlant项目总投资（万元）年经营费用（万元/年）单位处理成本（元/吨） 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页4493.06728.790.291.1监测方法与监测方案1.1.1监测项目根据《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》规定，常规水质监测指标为：总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、进出水的pH值、化学需氧量（CODCr）、表6.6污水处理厂控制项目的监测分析方法Tab.6.6Monitoringandanalysismethodstocontrolthesewagetreatmentplantproject控制项目测定方法方法来源测定下限（mg/L）化学需氧量（COD）重铬酸盐法GB11914-8930生化需氧量（BOD5）稀释与接种法GB7488-872悬浮物（SS）重量法GB11901-89-动植物油红外光度法GB/T1648-19960.1石油类红外光度法GB/T1648-19960.1阴离子表面活性剂亚甲蓝分光光度法GB7494-870.05总氮碱性过硫酸钾-消解紫外分光光度法GB11894-890.05氨氮蒸馏和滴定法GB7478-870.2总磷钼酸铵分光光度法GB11893-890.01色度稀释倍数法GB11903-pH值玻璃电机法GB6920-86-总汞冷原子吸收分光光度法GB7468-870.001双硫腙分光光度法GB7469-870.002烷基汞气相色谱法GB/T14204-9310总镉螯合萃取法GB7475-870.001双硫腙分光光度法GB7471-870.001总铬高锰酸钾氧化-二苯碳酰二肼分光光度法GB7466-870.004 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页总铅螯合萃取法GB7475-870.01双硫腙分光光度法GB7470-870.01亚硝酸盐氮（NO-2-N）、生化需氧量（BOD5）、总固体（TS）、悬浮固体（SS）、溶解氧（DO）、硝酸盐氮（NO-3-N）、碱度、挥发酚、挥发酸指标[21]。具体监测项目见表6.6。1.1.1监测点位和频次监测点为污水处理厂进出口、各个工艺单元的进出口。监测频次为每季度监测一次。1.1.2监测要求1、所在城市环境监测站负责监测；2、样品的采集、运输、保存、处理以及质保按《地表水和污水监测技术规范HJ/T91-2001》的规定去执行[21]。1.1.3监测方法不同控制项目的测定方法见表6.6。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页结论本设计平均日进水量为47000m3/d，最高日进水量为61080m3/d。污水进水水质为：CODCr=448mg/L；BOD5=216mg/L；SS=214mg/L；NH3-N=39mg/L；TN=66mg/L；TP=6mg/L。污水处理主体工艺为污水通过中格栅后进入提升泵房，然后通过细格栅、旋流沉砂池、电磁流量计、辐流式初沉池等一级处理构筑物，进入二级处理构筑物A/A/O生物反应池、然后经过辐流式二沉池、接触消毒池、巴氏计量槽后，排入Ⅲ类水体。其中一级处理主要去处包括大部分SS在内的各种无机物；二级处理主要针对大部分N，P，以及BOD与COD的去除；三级处理杀灭污水中的致病菌等微生物。出水实行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，初沉污泥和剩余污泥经过污泥浓缩和脱水后进入污泥最终处置系统。各类污染物的去除率为：CODcr≥87.7%；BOD5≥90.7%；SS≥89.8%；NH3-N≥79.5%；TN≥63.6%；TP≥80.0%。污水处理厂总投资费用为4493.06万元，运营费为728.79万元/年，处理成本为0.29元/吨。经过计算后，本污水处理设计满足相关要求。共完成设计计算说明书，八张图纸的绘制，分别是工艺流程图、厂区平面布置图、高程布置图、管道布置图、A/A/O平剖面图、初沉池平剖面图、污泥浓缩池平剖面图、接触消毒池平剖面图，以及英文翻译一篇。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页结论本设计平均日进水量为47000m3/d，最高日进水量为61080m3/d。污水进水水质为：CODCr=448mg/L；BOD5=216mg/L；SS=214mg/L；NH3-N=39mg/L；TN=66mg/L；TP=6mg/L。污水处理主体工艺为污水通过中格栅后进入提升泵房，然后通过细格栅、旋流沉砂池、电磁流量计、辐流式初沉池等一级处理构筑物，进入二级处理构筑物A/A/O生物反应池、然后经过辐流式二沉池、接触消毒池、巴氏计量槽后，排入Ⅲ类水体。其中一级处理主要去处包括大部分SS在内的各种无机物；二级处理主要针对大部分N，P，以及BOD与COD的去除；三级处理杀灭污水中的致病菌等微生物。出水实行《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准，初沉污泥和剩余污泥经过污泥浓缩和脱水后进入污泥最终处置系统。各类污染物的去除率为：CODcr≥87.7%；BOD5≥90.7%；SS≥89.8%；NH3-N≥79.5%；TN≥63.6%；TP≥80.0%。污水处理厂总投资费用为4493.06万元，运营费为728.79万元/年，处理成本为0.29元/吨。经过计算后，本污水处理设计满足相关要求。共完成设计计算说明书，八张图纸的绘制，分别是工艺流程图、厂区平面布置图、高程布置图、管道布置图、A/A/O平剖面图、初沉池平剖面图、污泥浓缩池平剖面图、接触消毒池平剖面图，以及英文翻译一篇。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页致谢本次毕业设计的顺利完成，首先要感谢我的毕业指导老师李清伟老师的悉心指导，从开题到中期答辩直到现在，在李老师的引导和严格要求下，这篇毕业设计慢慢成形，从成稿到修改，从设计到绘图，无不倾注着老师的心血。其次，要感谢环境专业的所有老师，周秀艳老师、赵喆老师、李娜老师、王玉恒老师、王瑞杰老师、吴明松老师……是你们教给我专业领域的各种知识，为本科学习打下了坚实的基础。然后，我还要感谢一起合作的小组成员李敏、何佳等一起的团结互助，共同探讨，让整个毕业设计历程更显充实有趣。感谢环境专业的所有同学，四年的学习生活，终于在最后一刻画上了圆满的句号。感谢各位老师带给我的财富，感谢同学朋友的相依相伴，也感谢自己一如既往的坚持，最后，感谢母校！ 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页参考文献[1]许萍,汪慧贞,张雅君,朱文发.污水深度处理技术发展趋势[J].建设科技,2008,19:50-52.[2]ZhangZ,LiBL,XiangXYetal.2012.3.Variationofbiologicalandhydrologicalparametersandnitrogenremovaloptimizationofmodifiedanaerobic/anoxic/oxicprocess[J].JournalofCentralSouthUniversity.[3]冯杰.城市污水处理工艺综合比选研究[D].重庆大学,2007.[4]高廷耀,顾国维,周琪.水气污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2007.[5]邹启贤,张金松,曲志军.沉砂池类型及其应用[J].西南给排水,2005,04:8-11.[6]马传明.浅谈城市污水处理工艺选择[J].黑龙江科技信息,2011,08:70.[7]靳君,李宇斌.污水处理厂污泥处理系统集成[J].环境保护与循环经济,2009,09:55-58.[8]项忠伟.A2O工艺浅析[J].上海松江西部水环境净化有限公司;上海,2012.[9]高俊发等编.污水处理厂工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社,2003.8[10]《给水排水设计手册》第11册[M],北京市政工程设计研究总院.[11]沈光范.城市污水处理厂的污泥处理和处置[M].中国国际工程咨询公司专家委员会北京,2003,4.[12]吴昌永,彭永臻,王然登,李晓玲.溶解氧浓度对A2O工艺的影响[M].中国给排水,2012.2[13]BrdjanovicD，SlametA，vanLoosdrechtMCM，etal．Impactofexcessiveaerationonbiologicalphosphorusremovalfromwastewater［J］.WaterRes，1998，34(1):2008[14]《给水排水设计手册》第5册,中国建筑工业出版社.[15]柴晓利,冯沧,党小庆等.环境工程专业毕业设计指南[M].北京:化学工业出版社，2008.5.[16]《给排水设计手册》材料设备续册3[M],中国建筑工业出版社.[17]《给排水设计手册》材料设备续册2[M],中国建筑工业出版社.[18]《室外排水设计规范》,中国计划出版社,2011.[19]游映玖.《新型城市污水处理构筑物图集》[M].中国建筑工业出版社.2009,3.[20]袁洪林.城市污水处理工艺的能耗评价体系研究[D].西安建筑科技大学,2010,5.[21]国家环境保护总局《水和废水监测分析方法》编委会.水和废水监测分析方法[M].第三版.北京：中国环境科学出版社,1989. 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页附录附录A 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页附录B中文翻译AAO工艺在城市污水有毒物质减少中作用摘要：本研究致力于优化AAO工艺在处理城市污水时的运行参数及估计此工艺的污染物处理能力。方法是采用发光菌检测每个AAO反应池进出水的毒性。结果显示对发光菌毒性减少的最优操作参数如下：厌氧水力停留时间（HRT）=2.8h，缺氧水力停留时间（HRT）=2.8h，好氧水力停留时间（HRT）=6.9h，污泥泥龄（SRT）=15d，内循环比（IRR）=100%。甚至当入水甲苯浓度在120.7mg/L时，在改良的AAO工艺里面仍然能观察到污染物浓度的显著降低。可以得出在市政污水处理中AAO工艺的处理效果是显著的，也能承受住较大的毒物冲击负荷。关键词：AAO工艺；市政污水处理；工艺优化；污染物冲击负荷引言我们通常用污染物的去除效率来评估和优化污水处理工艺。污水处理开始以降低水体的气味为主要目标，因此BOD5和SS是主要评价指标。后来，在19世纪70年代，为了防止水体富营养化，脱氮除磷也被列入，因此，大量现有的污水处理设备需要升级改造来完成这一目标。在可用且效果良好的的污水处理工艺中，AAO由于其能同时脱氮除磷而经常被应用。AAO工艺在过去30年中已经广泛应用于各城市污水处理厂。随着反应动力学的发展和对微生物系统更深入的了解，AAO工艺对常规污染物的处理已经有了很大的进步。然而，很少有针对AAO工艺减少城市污水中有毒物质的研究。众所周知，城市污水包含有多种对人体存在潜在危害的有毒物质。然而，对COD或单一毒物等传统指标的分析，由于各物质的交互作用和在城市废水中发现的生物活动性的不同，并不能完全反应出废水对动植物和人体的潜在副作用。随着废水循环利用的发展，增加了人们对关于废水的生态及环境安全的担忧。因此对目前应用的污水处理工艺中有毒物质的减少能力的评估便就有了一个强大的需求。我们在此次试验中研究优化AAO工艺的操作参数，通过在实验室里面进行研究从而分析此工艺对有毒物质的降解能力，从而评估它对有毒物质降解能力。研究水力停留时间、污泥泥龄和内回流比对有毒物质和营养物质去除率的影响。此外，也利用甲苯评估生物处理过程对毒物冲击负荷的抵抗性。材料和方法 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页发光菌毒性检测根据国家环境保护局(NEPA)国家标准方法对样品进行发光细菌生物毒性检测。从中国南京土壤科学学术研究所购买了海洋细菌冻干粉(发光细菌phosphoreum)和测试仪器(毒性分析仪DXY-2)。通过定量测量在配置成3%的氯化钠溶液的废水里生活15分钟后发光菌发光的减少量来测定废水毒性。发光菌的发光抑制度（LBIR）被证明对所有环境样本的毒性是一个有效的指标。因此，本研究中以发光菌的发光抑制度来表现废水毒性。水质的化学分析根据国家环保局的标准，水质监测项目有水温、pH、DO、BOD5、COD、SS、NH3-N、TP和TOC。利用总碳分析仪(TOC-Vcpn,日本岛津公司公司)测量TOC，气相色谱法(GC)定量分析甲苯。实验中使用的气相色谱仪为Agilent6890N(30.0m×0.32mm×0.25μm,HP-5column,氮气作为载气)。气相色谱仪使用的温度为首先在100℃温度下保持1分钟，然后以2℃/min速度线性增加到150℃，最后在此温度下保持2分钟。系统操作条件本研究中使用三个完全混合的玻璃反应器进行串联。组成反应的厌氧池、缺氧池和好氧池，容积分别为7L，7L和21L。实验室的AAO工艺模型来自中国上海的一个地方市政污水处理厂。系统污泥来自于一个使用AAO工艺的中等规模污水处理厂的回流污泥。整个实验在25℃的室内恒温下进行。计算污染物在厌氧，缺氧，好氧反应器的浓度根据1-3式进行计算。（1）（2）（3）整体AAO工艺的污染物的去除效率用式4计算总污染物去除率（%）=（4） 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页总污染物去除率是厌氧、缺氧、好氧和沉淀池去除污染物百分比相加的和。污染物去除率计算公式分别为5-8。厌氧池去除率（%）=（5）缺氧池去除率（%）=（6）好氧池去除率（%）=（7）沉淀池去除率（%）=（8）在以上等式中，Ci是污染物(COD、TP、TN、TOC)的进水浓度；C1、C2、C3、Ce分别是污染物(COD、TP、TN、TOC)在厌氧池，缺氧池，好氧池和沉淀池的出水浓度，Ce1是污染物(COD、TP、TN、TOC)在回流污泥中的浓度，Ci1、Ci2、和Ci3分别是污染物(COD、TP、TN、TOC)在厌氧池，缺氧池，好氧池和沉淀池的混合液里的浓度。Q和Qw是进水流量和剩余污泥量，R和r是污泥回流比和混合液回流比。实验结果当系统运行稳定的时候，逐一改变操作参数以找出处理市政污水有毒物质时最适宜的运行条件。整个实验过程中，回流污泥率保持在100%。水力停留时间对有毒物质去除的影响研究表明，在市政污水处理厂中，水力停留时间对吸附、生物转化和污染物分解有显著的影响。为了研究水力停留时间对毒物质处理的影响，我们保持内回流比为200%，然后通过逐渐增加流量来增加水力停留时间，在六组实验中逐渐增加水力停留时间，实验结果如表1。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页表1AAO工艺中不同水力停留时间的处理效果n参数项目系统水力停留时间，h6.08.010.011.514.019.53NH3-N平均去除率，%84.087.288.688.686.486.0标准偏差3.42.64.10.63.01.03COD平均去除率，%91.090.090.490.692.092.7标准偏差2.11.60.80.22.52.93LBIR平均去除率，%76.780.984.783.183.482.1标准偏差4.91.60.30.91.91.6表1表明，水力停留时间的改变对整个处理过程的污染物去除率并没有明显影响。当系统的水力停留时间从6h增加到19.5h时，平均COD去除率为89%-92%，NH3-N的去除率为84%-88%。此外，当系统水力停留时间超过8h时，有毒物质的去除率可以稳定在80%以上。表2AAO工艺中厌氧池水力停留时间对COD和LBIR去除率的影响n参数项目厌氧池水力停留时间，h1.21.62.02.32.83.93COD平均去除率，%53.953.260.562.662.659.9标准偏差5.74.53.53.63.03.13LBIR平均去除率，%8.122.29.79.626.520.4标准偏差0.52.01.41.32.53.5表2-表4表明，废水有毒物质主要在好氧池内得到去除，当水力停留时间为6.9h时，LBIR的减少能达到40.7%。厌氧池中当水力停留时间为2.8h时，LBIR的最高减少率为13.2%，是三个池子里面有毒物质去除效率最低的。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页表3AAO工艺中缺氧池水力停留时间对COD和LBIR去除率的影响n参数项目缺氧池水力停留时间，h1.21.62.02.32.83.93COD平均去除率，%2.89.28.410.76.95.3标准偏差1.61.32.33.11.21.63LBIR平均去除率，%1.04.65.66.513.26.9标准偏差0.72.31.33.62.82.2表4AAO工艺中好氧氧池水力停留时间对COD和LBIR去除率的影响n参数项目缺氧池水力停留时间，h3.64.866.98.411.73COD平均去除率，%24.922.228.727.828.928.1标准偏差1.25.02.15.32.51.13LBIR平均去除率，%32.025.635.840.733.930.6标准偏差0.62.84.40.42.12.8污泥泥龄对有毒物质去除的影响很明显缩短污泥泥龄能提升磷的去除效果，但由于硝化菌的世代周期长，短的污泥泥龄反而不利于氮的去除。因此，设计一个污水处理系统时，需要仔细考虑合理的污龄。图1AAO工艺在不同的污泥泥龄下污染物去除状况 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页在此阶段，我们保持内回流比为200%，厌氧池水力停留时间(HRT)为2.8h，缺氧池水力停留时间(HRT)2.8h，好氧池水力停留时间(HRT)6.9h，污泥泥龄从8d逐步增加到26d。COD和NH3-N的去除率分别高达85%和82%。同时，TN的去除效率从46.9%增加到74.2%，但TP的的去除率从80.5%减少到42.7%.很显然TN和TP的去除效率受污泥泥龄影响较大。内回流比对有毒物质去除的影响在处理城市市政污水时，Metcalf和Eddy建议保持内回流比在100%和300%之间。在污泥泥龄15天，水力停留时间为12.5小时的情况下，设置内回流比分别为(0,100%,200%,300%)进行试验，Mulkerrins发现当内回流比从100%增加到300%时,可以提升系统中氮氧化物的去除效果。与此一致的是，研究发现当内回流比增加两倍时，废水中氮氧化物的浓度从12.8mg/L减少到9.4mg/L（见图2）。图2不同内循环比对AAO工艺的影响甲苯冲击负荷对AAO工艺的影响根据对进水以及中国上海几个市政污水处理厂废水的气象色谱分析结果，发现甲苯在废水中仍分布广泛。AAO工艺中有毒物质浓度的增加可能会导致污泥恶化，因此，本实验中采用甲苯作为一种典型的毒物质来分析AAO工艺对有毒物质的处理效果。研究选择不同的甲苯浓度进行为期2周的实验，图3表示了不同毒物冲击负荷下的AAO工艺处理效果。 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页图3添加不同浓度甲苯对AAO工艺的处理效果的影响讨论水力停留时间对有毒物质处理效果的影响在厌氧反应池中，超过50%的COD能被去除，但在有毒物质的去除率较低，在水力停留时间为2.8h的时候，最大有毒物质去除率为26.5%。这可能由于在厌氧反应池中一些难处理的有毒物质分解转化为另外几种有毒物质。当水力停留时间为2.8h时，缺氧池中发光抑制度减少最多，仅有13.2%，是三个池子中最低的。污泥泥龄对有毒物质处理效果的影响当污泥泥龄分布在8d-20d时，污泥泥龄的增加有利于有毒物质的去除。当污泥泥龄达到20d时，有毒物质的减少能达到82.6%。然而，当污泥泥龄超过20d时，有毒物质的处理效率是降低的，这可能是由于当有毒物质浓度过高时污泥发生了衰退。内回流比对有毒物质处理效果的影响混合液从好氧池回流到缺氧池有利于废水中有毒物质的去除。当内回流比为100%时，有毒物质的去除效率是最高的，继续增加内回流比对有毒物质影响并不大。当内回流比从100%增加到300%时，对有毒物质的处理效果没有提升。总而言之，AAO工艺处理有毒物质时最佳参数为：HRT=12.5h,SRT=15d和IRR=100%。在以上条件下，NH3-N，COD，BOD5和有毒物质的去除率分别是90.0%，80.0%，81.2%和82.2%。甲苯冲击负荷对AAO工艺处理效果的影响图3表明，AAO工艺能承受住由甲苯造成的毒物冲击负荷。当甲苯添加浓度为16.06mg/L，58.90mg/L和120.70mg/L 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页时，对系统稳态不会造成大的扰动，与进水相比，流出废水中甲苯浓度是非常低的。即使在进水甲苯浓度在120.7mg/L的情况下，对有毒物质的处理效率仍然能高于50%。结论本研究在实验室里评估了AAO工艺在处理市政污水时对有毒物质的处理效果。结果表明，AAO工艺在COD和NH3-N之外，还可以有效降低城市污水中有毒物质的量。HRT，SRT和IRR等操作参数对处理效果有显著影响。实验稳定污泥回流比在100%，AAO工艺最佳操作参数为：污泥泥龄15天，厌氧水力停留时间2.8h，缺氧水力停留时间2.8h，好氧水力停留时间6.9h，内回流比100%。在上述条件下，NH3-N，COD和BOD5的去除率分别是90.0%，80.0%和81.2%。发光菌的发光抑制度减少82.2%。即使是在甲苯浓度高达120.7mg/L的进水条件下，有毒物质冲击负荷的实验中有毒物质的减少仍然是显著的。鸣谢感谢中国国家科学基金项目(No.50878165、21007010)、大学新世纪优秀人才计划(NCET-08-0403)、中国高等教育博士项目研究基金会(No.20090075120007)、中国上海科学技术委员会(No.09230500200)、中央大学基础研究基金(No.10D11308)、水体污染控制和处理关键科学项目(2008ZX07316-003)和上海领先学科项目(No.B604)的资金支持。参考文献1.HuangMH,LiYM,GuGW(2008).TheeffectsofhydraulicretentiontimeandsludgeretentiontimeonthefateofDEHPinalaboratory-scaleanaerobic-anoxic-aerobicactivatedsludgesystem.BioresourTechnol99,8107-8111.2.KoichiSoejima,ShinyaMatsumoto,SatoshiOhgushi(2008).Modelingandexperimentalstudyontheanaerobic/aerobic/anoxicprocessforsimultaneousnitrogenand3.phosphorusremoval:Theeffectofacetateaddition.ProcessBiochem43,605-614.4.BaezaJA,GabrielD,LafuenteJ(2004).Effectofinternalrecycleonthenitrogenremovalefficiencyofananaerobic/anoxic/oxic(A2O)wastewatertreatmentplant(WWTP).ProcessBiochem39,1615-1624.5.SatoshiTsuneda,TakashiOhno,KoichiSoejima,etal.(2006).Simultaneousnitrogenand 东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页phosphorusremovalusingdenitrifyingphosphate-accumulatingorganismsinasequencingbatchreactor.BiochemEngJ27,191-196.1.AdrianOehmen,PauloCL,GildaC,etal.(2007).Advancesinenhancedbiologicalphosphorusremoval:Frommicrotomacroscale.WaterRes41,2271-2300.2.YuanLM,ZhangCY,ZhangYQ,etal.(2008).Biologicalnutrientremovalusinganalternatingofanoxicandanaerobicmembranebioreactor(AAAM)process.Desalination221,566-575.3.AnkleyGT,BurkhardLB(1992).Identificationofsurfactantsastoxicantsinaprimaryeffluent.EnvironToxicolChem11,1235-1248.4.LiuXW,HeR,ShenDS(2008).Studiesonthetoxiceffectsofpentachlorophenolonthebiologicalactivityofanaerobicgranularsludge.JEnvironManag88,939-946.5.NasuM,GotoM,KatoH(2001)Studyonendocrinedisruptingchemicalsinwastewatertreatmentplants.WatSciTech43,101-108.6.DoergerJU,MeierRA,DobbsRA,etal.(2002).Toxicityreductionevaluationatamunicipalwastewatertreatmentplantusingmutagenicityasanendpoint.ArchEnvironContamToxicol22,384-388.7.OndaK,YangSY,MiyaA,etal.(2002).Evaluationofestrogen-likeactivityonsewagetreatmentprocessusingrecombinantyeast.WatSciTech46,367-373.8.WangCX,WangY,KieferFetal.(2003).Ecotoxicologicalandchemicalcharacterizationofselectedtreatmentprocesseffluentsofmunicipalsewagetreatmentplant.EcontoxicolEnvironSaf56,211-217.9.ChineseNationalEnvironmentalProtectionAgency(NEPA)(2002).Standardmethodfortheexaminationofwaterandwastewater,Fourthedition,EnvironmentalSciencePress,Beijing,China,p50-78.10.StefanoG,ElidaN,MariaG(2008).Monitoringofenvironmentalpollutantsbybioluminescentbacteria.AnalyticaChimicaActa608,2-29.11.AgnesY,RajeshwarD,RejeanS(2001).Assessmentoftoxicityreductionaftermetalremovalinbiologicalsewagesludge.WaterRes35,1415-1424.12.ZhuXW,LiuSS,GeHL(2009).Comparisonbetweentheshort-termandthelong-term 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东北大学秦皇岛分校毕业设计（论文）第109页附录C八张图纸1．工艺流程图2．平面布置图3．管道分布图4．高程图5．初沉池6．A/A/O生化池7．接触池8．污泥浓缩池'