15万吨天城市污水处理工艺设计毕业设计.doc 114页

'15万吨天城市污水处理工艺设计毕业设计1、总论1.1、毕业设计题目：ASM2D为基础的15万吨/天城市污水处理厂工艺设计1.2、设计任务1、根据设计原始资料、进水水质情况以及处理后的水质要求，结合实际情况，设计提出合理的污水、污泥处理方案。2、对各处理单元进行工艺选择，并通过分析对比不同的构筑物形式，完成对各个单元的池型选择。3、对各单元进行设计计算，完成对各污水、污泥构筑物的基本尺寸、主要构造、进出水等的设计。4、确定污水处理厂的辅助构筑物的规格尺寸。5、根据厂区实际可利用占地情况，对污水处理厂总体进行规划，包括确定各主要处理构筑物、辅助建构筑物的平面位置，完成对污水管道、污泥管道、空气管道等相关管道的布置，并绘制成平面布置图。6、对各构筑物的高程进行计算，并绘制出污水处理厂高程图。7、对污水处理厂进行概预算设计，初步确定污水处理的成本。8、编写水厂设计计算说明书。1.3、毕业设计原始资料：1.3.1、自然条件1.地理位置：北京，东径:119°36′，北纬:32°18′，我国的首都，北方城市。2.气象资料气温：年平均气温约11.5℃；历年最高气温约40℃；历年最低气温约-16℃；月最高平均气温约29℃。风向：以西北风为主。降雨量：年平均降雨量531mm；年最大降雨量700mm； 日最大降雨量106mm。冬季冰冻期：60天；最大冰冻线深度：1米；3.地质资料土壤承载力2.1kg/；地下水位;-6~-7m。地震发生概率以及历年最大地震级：概率较小，最大为四级。1.3．2纳污水体的水文资料亮马河位于污水处理厂的附近，成为了污水处理厂处理后排水的收纳水体。亮马河的单位流量最小时约为30m3/s，相应的水体流速是0.3-0.8m/s。最小流量时，河段内水体的溶解氧浓度范围是5-6mg/L。一些相关数据如下：项目数值排放口处水体最高水位342.76m最低水位201m常水位284.5m水体中BOD58-15mg/LSS20-30mg/L水体温度T18℃1.3.3、进出水水质本设计污水处理厂进水水质如下表所示：名称平均水量（m3∕d）SS(mg/L)COD(mg/L)BOD(mg/L)NH4-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)进水水质15000025035020032405城市污水处理厂的二级处理一般都包含了生化处理工艺，出水水质好。根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》的规定，列出了一级A标水质指标：名称COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)NH4-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)大肠杆菌（个/L）PH 出水水质≦50≦10≦10≦5（8）≦15≦0.5≦10006~91.3.4、回用水水质标准：由于本污水处理工艺是适用在我国首都北京，属于北方城市，人口多，水源稀缺，因此本设计考虑了中水的回用。而由于近年来污水处理要求的提升，城市污水处理厂排水标准一级A标的出水水质基本达到了中水回用的要求，本设计二级生化处理之后，又增加了过滤消毒处理，来实现污水的回用。中水回用排水满足《城市污水再生利用城市杂用水水质》。2、总体设计2.1设计原则1、要保证技术可行。污水处理厂处理工艺的选择首先应确保对污水进行处理过后满足排放标准的要求。否则，便失去了污水处理厂理应具备的功能。结合自身的实际情况，如自然条件、水文条件、地质条件等，设计满足要求的污水处理工艺。2、污水处理厂所使用的设计方法必须可靠，所选择的各个设计参数也同样必须可靠。为此，污水处理厂在进行工艺设计之前应做好准备工作，需要大量查阅相关资料，并向现有污水处理厂学习，为污水处理工艺设计中参数、池型等的选择提供依据，避免因污水处理单元参数选择不当而造成技术上不达标或者是造成经济上的浪费。在设计时要从工程的角度出发，全面的考虑多种因素的影响，来进行设计数据的优化选择。同时，我们应该遵守现有的设计规范，保证一定的安全系数。对于研究不够成熟的新工艺、新技术、新材料的使用，采取慎重的态度，多参考使用相关技术的污水处理厂学习经验。3、污水处理厂工艺及构筑物的设计，在满足技术可行的情况下应充分考虑经济的因素。经济因素是城市污水处理厂考虑的一个重要方面。污水处理在工艺选择、池型选择、相关设施设备选择以及药剂选择等方面都可以做到优化处理，降低污水处理厂的基建以及运行费用。 4、污水处理厂设计必须将安全因素纳入考虑的范围。同其他企业行业相同，城市污水处理厂的安全运行十分重要。目前据国家相关要求，城市污水处理厂必须24小时连续运行，因此污水处理厂应做好相关的安全措施。设计中可以适当设置放空管、超越管线等来提高其运行的安全性。同时，污水处理厂的建造施工以及日常维护管理都应注重设备材料的质量，防止意外事故的发生。5、污水处理厂的设计应做好远期规划。对于一些不宜采取分期建设的单元，如配水井、泵房以及加药间等，基建时应该一次性建成，同时应做好相关设计，为以后的扩建预留好土建用地。2.2各污染物去除率的确定根据进出水水质要求，可以计算出各种污染物质的去除程度。BOD5的去除率：COD的去除率：TP的去除率：TN的去除率：NH3-N的去除率：SS的去除率：2.3处理工艺流程的确定 城市污水处理厂一般采用二级生物处理作为污水处理的主要工艺，污水在进入二级处理构筑物前，先要经过预处理工艺，而二级出水尚需要经过深度处理来达到中水回用的要求。生化处理有活性污泥法和生物膜法，当然要达到中水回用的要求，可以采用膜生物反应器来处理，但膜生物反应器成本较高。活性污泥法目前比较常用的有AA/O、SBR、氧化沟、CASS等工艺，生物膜法常用的有生物接触氧化池、生物滤池、生物转盘等工艺。活性污泥法由于工艺简单、运行稳定、经济性高等优势，在城市污水处理中占有很大比重。本设计也采用活性污泥法，下面叙述了几种常用的活性污泥工艺。AA/O法：AA/O是目前应用最为广泛的城镇污水处理工艺之一，在技术上，它工艺成熟，运行稳定，池体简单，对氮磷有较好的去除效果，污泥沉降性能好；在经济上，它日常维护简单，运行费低，同时厌氧条件下产生的沼气可以作为能源使用；在应用范围上，它更适于用大中型的污水处理厂。氧化沟：氧化沟是延时曝气中的一种，其中的活性污泥处于生长的后期阶段，污泥活性有所下降，因此有机负荷相比较低，水力停留时间较长，对冲击负荷的抗击能力较好。在经济上，它可以采用在廊道内进行沉淀，以此来完成泥水分离，不必单独设置二沉池，节约了基建费用。但是多数情况下需要设置二沉池。在应用范围上，一般适用于中或小流量的城镇污水或工业废水。SBR法：SBR是序批式活性污泥法中常用的一种，它最大的特点是在一个池子内完成由进水、反应、沉淀、出水和闲置5个阶段。SBR进出水不连续，因此需要设置多个池子来保证进出水的连续。在经济上，SBR由于所需池体少而节约了土地和基建费用，但是其池体容积利用率较低。SBR一般在中小型污水处理厂或工业废水应用较多。考虑到本设计处理水量大，出水要求回用，因此需要较高的稳定性。而氧化沟和SBR的运行稳定性一般，AA/O的稳定性很高，因此本设计采用AA/O法，但是应用AA/O最大的缺点是内回流较大。由于经过二级生物处理的污水水质已经基本达到回用要求，中水回用只要在经过过滤和消毒即可满足要求，因此本设计的工艺流程见下： 2.4、处理构筑物形式的确定2.4.1、格栅2.4.1.1、格栅的作用对城镇生活污水进行处理，一般都会设置格栅。格栅是由多条金属栅条平行排列制成，常常安置在污水的进水端如提升泵房前处或者是沉砂池前端。设置格栅的作用是，截留入流污水中大粒径的悬浮物和漂浮物，如纤维、毛发、塑料制品等，防止后续的泵、阀门、管道等出现堵塞问题。2.4.1.2、格栅的种类格栅栅条可以做成不同的尺寸，栅条间的间距也有多种形式。栅条间距范围在50~100毫米的格栅称为粗格栅，间距范围在10~40毫米的格栅称中格栅，间距范围在1.5~10毫米的格栅是细格栅。而由于格栅横断面形状的不同，格栅又可以分别制成平面格栅和曲面格栅。粗格栅、中格栅和细格栅均可以分别制成平面格栅和曲面格栅。格栅的清渣方式有人工清渣和机械清渣两种，人工清渣一般用于水量不大或着是污水中污染物量少的情况，当栅渣量超过0.2m3/d时，则应当采取机械清渣。目前机械清渣方式的格栅种类很多，较常用的有回转式格栅、往复式移动耙格栅、转鼓式格栅、阶梯式格栅。 格栅栅条的断面形状也有多种，常见的有正方形、圆形、方形，也有一些其他流线形状。目前比较常用的是方形格栅，断面是圆形或者按照流线加以修正的格栅，相较与方形格栅，水力条件好，但刚度较差。值得注意的是，一旦格栅断面形状确定，格栅栅条的尺寸也就确定了，只是需要对栅间距进行选择。2.4.1.3、格栅的选择目前污水处理厂一般需要选择2道及以上的格栅来对污水进行预处理，常采用的组合形式是：粗格栅+中格栅、中格栅+细格栅或者粗格栅+中格栅+细格栅的处理工艺。本设计结合了自己的污水水质，综合选择了中格栅+细格栅的处理流程。中格栅采用栅条间距为20mm的回转耙式格栅,细格栅采用栅条间距为8mm的回转耙式格栅，2道格栅均采用机械清渣，格栅断面都是采用锐边矩形。中、细格栅均设置5组，4用1备，4组格栅并联运行。细格栅处设有事故格栅，用于意外情况下污水的紧急处理。格栅处设有时间间隔器，每隔一定时间开启格栅，将栅渣排除。2.4.2、提升泵房一般的，污水处理厂在进行设计时，考虑利用各处理单元间自身的静压差来完成的污水的流通，这就意味着处于流程前端的单元需要较高的静压，然而从市政管网接入的污水静压很低，因此，需要对污水进行提升。污水提升泵房有多种形式，选择何种形式是受多种因素制约的。一般的，泵房形式的确定可以参考下列条件：1、当处理水体小于2m3/s，常常选用上方下圆形的泵房。2、当处理的污水流量大时，则优先选用矩形的泵房。3、污水泵站一般都是需要常年运转，且大型泵站大多数是连续的开泵，因此常常选择自灌式的泵房。4、一般的自灌式泵启动时应该采用合建式的泵房。考虑到本设计处理水量大，最终选用自灌式泵房，泵房和粗格栅合建。泵房为半地下式，呈矩形。 提升泵房中设有集水池，潜水泵淹没在池内，完成对污水的提升。集水池的有效水深应设置合理，过低，则会造成泵的干转，利用率不高，过高则会造成泵的负担过大，影响泵的寿命。清水池内设有液位计，和泵配合使用，调节泵对污水的提升扬程。集水池和格栅井合建，整体设计成半封闭的形式。格栅处设置为敞开形式，集水池封闭，从而减少外来物质的进入，减少污染产生。敞开部分应该设置栏杆，保证检查维修时工作人员的安全。本设计集水池设计成梯形，梯形小口连接着格栅出水口，大口位于提升泵房内，连接着单管出水。2.4.3、沉砂池2.4.3.1沉砂池的作用城镇生活污水难免会存在一些无机颗粒物质，如砂砾、小石子。这些物质会造成泵、搅拌器等设施的磨毁或堵塞，也会在流动过程中对管道造成磨损。若不加以去除还会造成污泥体积增大，既浪费后续污泥处理的药剂，同时增加污泥占地面积。设置沉砂池将它们分离出来，既避免后续处理设施损坏，又减少剩余污泥。由于本设计选址在北京，北方城市风沙大，因此沉砂池的设计十分必要。2.4.3.2沉砂池的形式沉砂池常见的有平流式沉砂池、竖流式沉砂池、旋流式沉砂池和曝气沉砂池。下面叙述了各形式沉砂池的性质特点。平流式沉砂池：对沉砂去除效果好，结构简单，但占地面积大，需要土地面积大，且存在流速不易控制等缺点。旋流沉砂池：目前旋流沉砂池的应用在西方国家十分广泛，它沉砂效果好，尤其对于一些细砂，较难用其他形式沉砂池去除，也有不错的去除效果。同时在经济方面，它的基建和运行费用都不高。曝气沉砂池：曝气沉砂池由于曝气造成水力螺旋流，从而可以对污水进行预曝气、除臭、除泡，且沉砂有机物含量少，不易造成腐臭现象。曝气沉砂池同时也存在运行费用高，易破坏厌氧环境影响磷的释放，进而降低磷的去除率等缺点。2.4.3.3沉砂池的选择考虑到除砂效果和费用，本设计最终选用旋流沉砂池，既经济又有效，也不会对后续厌氧池生物释磷造成影响。 旋流沉砂池是利用机械搅动产生水利涡流作用，以此来完成对无机颗粒的去除。旋流沉砂池的进水设在沉砂池中下部，水流从切线方向呈旋转方向进入沉砂池，从池上部溢流流出池外，池内砂石向下沉淀，其余有机物质向上流出池外。在进水渠的末端设置了一道跌水堰，目的是将进水沉积在进水渠中的砂石滑落至沉砂池。在沉砂池与进水相连部分设置了一个挡板，使得进水能够向下流入沉砂池，避免出现短流现象。沉砂池中间部位设置了可以调节速度的桨板，进水的设计、桨板以及挡板的共同作用，水流在旋流沉砂池内保持了螺旋环状流动。而在沉砂斗部分，由于从外向内池径变小，水流速度反而变大，使得沉砂被离心到斗壁上而落入砂斗。2.4.4、AA/O工艺随着环保意思的加强，城市生活污水处理厂不仅要去除有机物，同时还要对氮磷等营养元素进行设计去除。目前城市污水脱氮除磷工艺很多，最早应用的是AA/O工艺，同时也是应用十分广泛的工艺。AA/O工艺结构简单，由于厌氧、缺氧和好氧交替的环境，丝状菌不能大量繁殖，污泥的沉降性良好。本设计曝气池采用鼓风曝气的方式曝气，厌氧和缺氧池中都设有搅拌器。城镇生活污水进水水质会发生波动，有时会出现碳源不足，导致氮的去除效率下降，出水氮很难达标。目前有效的保证出水氮指标的方法是给予微生物充足的碳源，因此，本设计考虑了外碳源的投加。外碳源采用甲醇，甲醇是目前最为经济的外碳源。本设计同时设计了加药间、加药泵以及溶液池。同时，由于AA/O本身存在着泥龄的矛盾，本设计生物处理优先保证脱氮效果，泥龄势必会较长，因此磷的去除率难以保证。为此本设计了化学除磷工艺。由于二沉池较大，化学污泥较少，将化学除磷药剂投加在二沉池前的混合池中，和活性污泥一起在二沉池沉降。2.4.5配水井在AA/O池和二沉池间，设置配水井，完成对污水的均衡分配。本设计采用2个配水井，将来水均衡分配给4个二沉池。 2.4.6二沉池根据沉淀池在污水处理流程的位置可以将沉淀池分为初沉池、中沉池和二沉池。二沉池是设置在二级生物处理末端的沉淀池，其作用是完成泥水分离，并提供生物处理单元的回流污泥。目前常用的二沉池形式有竖流式沉淀池和辐流式沉淀池，平流式沉淀池和斜板沉淀池应用的较少。本设计采用辐流式沉淀池，中心进水，周边出水。下表列出了几种常见沉淀池的特点性能。池型优点缺点适用范围平流式沉淀池1抗冲击负荷能力强；2能够抵抗温度的变化；3结构简单，工程造价较低。1占地面积大，浪费土地；2若使用机械排泥时，大多数设施设于地下，易造成设备的腐蚀；3机械排泥各泥斗需要分别设置排泥管，管路复杂。适用于地下水位较浅池深不易过大的地区或者是地质状况不好的情况，大中小型污水处理厂都可以应用。竖流式沉淀池1排泥简单，管理操作方便。2占地面积小。1池子深度较大，不利于施工；2较差的对温度变化的适应能力以及抗冲击负荷变化的能力；3造价较高处理水量不大，只适用于小型污水处理厂。辐流式沉淀池1运行效果良好2排泥设备有定型产品。1水流流速不太稳定；2容易造成异重流现象的发生；3池体施工要高，机械排泥较为复杂，造价高适用于地下水位较浅池深不易过大的地区，大中小型污水处理厂都可以应用。2.4.7滤池为了达到中水回用的要求，本设计增加了滤池和消毒池。滤池不仅可以有效降低出水SS的浓度，同时可以提高对浊度、BOB、COD、残留微生物、重金属的去除效果。 滤池可以按水流流过滤池的速度分为慢滤池、快滤池以及高速快滤池；按照滤料设置的层数分为单层滤料滤池（石英砂）、双层滤料滤池（石英砂+无烟煤）、多层滤料滤池（石英砂+无烟煤+重质矿石）、纤维球滤料滤池以及陶粒滤料滤池。下面叙述了一些常用滤池的性能特点。名称性能特点优缺点适用条件滤前水浊度规模普通快滤池单层滤料；水流为下流向；四阀滤池优点：1工艺成熟、运行效果可靠；2滤料一般采用砂滤料，价廉易得;3采用大阻力配水系统进行配水，池体面积可以设计的较大，从而减少池深；4出水水质好，可以采用降速过滤缺点：1阀门较多，压力损失较大；2反冲洗设施复杂小于101大中小型污水处理厂均适用；2单池面积一般不大于100m23更适用于采用表面冲洗和空气助洗设备的污水处理厂双阀滤池水流为下流向的双阀滤池，滤料一般采用砂滤优点：1工艺成熟、运行效果可靠；2滤料一般采用砂滤料，价廉易得;3采用大阻力配水系统进行配水，池体面积可以设计的较大，从而减少池深；4出水水质好，可以采用降速过滤5阀门较普通快滤池少，节约了成本，减少了维修量，同时水头损失下降缺点：1由于减少了阀门，增加了形成虹吸的设备2反冲洗设施复杂小于101大中小型污水处理厂均适用；2单池面积一般不大于100m23更适用于采用表面冲洗和空气助洗设备的污水处理厂优点： V型滤池滤料为均粒砂滤料，水流方向为下流向，反冲洗一般采用带表面扫洗的汽水反冲洗1运行稳定，效果可靠；2滤料一般采用砂滤料，价廉易得；3滤床含污量大，周期长；4出水水质较好，滤速较快；5采用气水联合反冲洗，并带有表面扫洗，反冲洗效果好。缺点：1池深较深，基建较复杂；2相应的配套设备多，维修复杂。小于101大中型污水处理厂适用；2单池面积可达150m2多层滤料滤池一层滤料滤池水流方向为下流向，滤料层采用石英砂优点：1纳污能力大；2滤速可以较大，采用降速过滤；3过滤效果好，出水水质较好。缺点：1滤料价格昂贵，且较易流失；2冲洗效果差，容易形成泥球；3一般适合于中阻力配水系统4管理维护复杂小于101适用于中型污水处理厂；2单池面积一般不能超过50-60m2；3需要配合辅助反冲洗设备使用。优点：1纳污能力大；2滤速可以较大，采用降速过滤；3过滤效果好，出水水质较好。小于101适用于大中型污水处理厂； 二层滤料滤池水流方向为下流向，滤料层采用石英砂和无烟煤4在现有普通快滤池基础上方便改造缺点：1滤料价格昂贵，且较易流失；2冲洗效果差，容易形成泥球；2单池面积一般不能超过50-60m2；3需要配合辅助反冲洗设备使用，宜采用大阻力反冲洗系统。三层滤料滤池水流方向为下流向，滤料层采用石英砂、无烟煤和重质矿石优点：1对过滤前进水的要求低，适用范围广，可以直接过滤，而不需其他预处理设施；2降速过滤3过滤效果好，出水水质较好缺点：1工作周期短2池体正常运转要求高3滤料价格昂贵，且较易流失；4冲洗效果差，容易形成泥球小于50-1001适用于处理能力为50000m3/d以下的小型污水处理厂；2需要配合辅助反冲洗设备使用。虹吸滤池无阀滤池，水流方向为下流向，低水头互洗式滤池优点：1不需设置阀门，节省了造价；2不需要专门设置反冲洗水箱和水泵；3便于实现自动化操作运行。缺点：1土建结构复杂；2池深大，单池面积不能太大3反冲洗效果不易控制4采用的变水位等速过滤，过滤效果较降速过滤差。小于101适应于处理能力为20000m3/d-100000m3/d的中型污水处理厂；2单池面积一般不过大；3每组滤池中应包含不少于6个池体。 无阀滤池水流方向为下流向，滤料一般为砂滤，是低水头带水箱反冲洗的无阀滤池优点：1不需设置阀门，节省了造价；2不需要专门设置反冲洗水箱和水泵；3便于实现自动化操作运行；4生产方便，可成套定制。缺点：1运行过程观察不到滤层的状况；2清砂较为困难；3池深较大，单池面积较小；4反冲洗的效果不佳，且反冲洗会造成水量的浪费；5采用的变水位等速过滤，过滤效果较降速过滤差。小于101适用于污水处理能力为10000m3/d的小型污水处理厂；2单池面积不能大于25m2。移动罩滤池优点：1不需要阀门，从而降低了造价；2池体较浅，结构简单；3降速过滤，过滤效果较好；4能实现连续自动运行，不需要设置反冲洗水塔和水泵；5节省能耗和基建费用缺点：1需要移动冲洗设备，且设备的材质，加工要求较高；2对移动罩与隔墙间的密封有较高要求；3尽管起始滤速较高，由于降速过滤，滤池内平均滤速较低。小于101大中型污水处理厂适用；2单池面积一般不过（小于10m2） 水流方向为下流向，滤料一般为砂滤，是反洗连续过滤的低水头无阀滤池由于处理水量较大，本设计选用V型滤池。V型滤池过滤效果较好，滤速较高，单池面积最大可达到150m2，其反冲洗系统采用的是气冲洗、水冲洗以及表面扫洗联合冲洗的方式，反冲洗需水量仅为传统滤池需水量的四分之一左右，大大节省了反冲洗用水量，节省了能耗。2.4.8接触消毒池污水经过上述处理过后，污染物浓度得到明显去除，但是细菌数量仍相当可观，且不能保证无致病菌的存在，因此有必要在污水排放前对其进行消毒处理，以降低细菌及致病菌的数量。目前常用的消毒方法有液氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒以及次氯酸钠消毒等，关于这些消毒剂的适用范围及优缺点列于下表。名称优点缺点适用条件液氯价廉易得，效果持久，投配设备简单，易操作有消毒副产物的产生大、中型污水处理厂次氯酸钠可以现场进行配制，使用方便，投配量便于确定设备较液氯消毒复杂中、小型污水处理厂臭氧除臭、脱色效果好，兼具预氧化作用，无消毒副产物的产生设备复杂，成本高，管理运行复杂对出水水质卫生条件要求较高的污水处理厂二氧化氯效果好，产品定型维修管理复杂中、小型污水处理厂紫外速度快，效果好，无化学物质参与，无有害副产物产生对浊度要求高，能耗大下游水质要求较高的污水处理厂 本设计由于处理规模大，收纳水体无特殊要求，考虑到消毒效果及出于经济方面的考虑，采用液氯消毒。接触消毒池有平流式和竖流式接触消毒池，由于竖流式接触消毒池只适用于小水量，因此本设计采用平流式接触消毒池。2.4.9污泥浓缩池二沉池的污泥含水率很高，一般可以达到百分之九十九。高的污泥含水率使得污泥体积增大，因此需要对污泥进行脱水处理。一般的，污泥的脱水首先要经过污泥浓缩池，其主要完成对污泥游离水的去除。较为经济的污泥浓缩池是重力浓缩池，也是城市污水处理厂最常采用的浓缩池。离心浓缩池和气浮浓缩池尽管产生臭气少，效果较重力浓缩池好，但运行费用高，本设计最终确定选择重力浓缩池。重力浓缩池优点是储存污泥的量大、运行费用低，但是容易造成污水处理厂环境状况的下降，因此，本设计浓缩池封闭建造，将产生的臭气收集起来，通过泵通入生物处理单元，利用微生物的作用，对其进行除臭。本设计考虑了除臭的单元有细格栅、重力浓缩池、贮泥池、污泥脱水机房。其余构筑物由于臭气较轻，考虑到成本因素，并没有纳入设计工艺。重力污泥浓缩池常用的形式有竖流式和辐流式两种，竖流式一般适用于小型污水处理厂。由于设及水量大，泥量相应较大，因此采用辐流式重力浓缩池，中心进泥，周边出泥。2.4.10污泥脱水间污泥经过污泥浓缩池过后，虽然可以分离一部分水分，但此时污泥的含水率仍然在97%左右，应进一步对污泥进行处理，来降低其含水率。污泥处理常常采用污泥脱水装置来对其进行脱水，脱水方法有真空吸滤方式脱水、压滤法脱水、离心式脱水。常用的脱水装置有带式压滤机、板框式压滤机、真空转鼓过滤机以及离心机。下表列出来常用脱水机械的性能特征。名称特点适用范围带式压滤机高的脱水效果、低能耗、工作时产生的噪声低，可以实现连续运行，管理操作方便。应用范围很广，对大中小型规模的污泥都适用。 板框式压滤机结构简单，操作容易，但不能实现连续工作，劳动的强度大。适合小型规模的污泥处理。真空转鼓过滤机可以实现连续运行工作，易于自动化控制，但是结构负杂，操作复杂，运行费用高。应用范围较少，只适用于企业工业污泥处理。离心机高的脱水效果，结构简单，但是工作时产生的噪声大，所消耗的能耗多。应用范围很广，对大中小型规模的污泥都适用。考虑到处理效果和经济两方面的因素，本设计采用带式压滤机对经过污泥浓缩池的污泥进行脱水。2.4.11计量设施为了准确计量水厂实际进水量和出水量，便于进行运行管理，城市污水处理需要设置计量设施。城市污水处理厂常用计量设施包括巴士计量槽、薄壁堰、流量计等，常用流量计包括超声波流量计、涡轮流量计以及电磁流量计等。目前计量设备应用的较多的是巴氏计量槽，其优点是操作简单，水头损失小，不易发生杂物的沉积等。下表列出来几种常见计量设施。名称优点缺点适用范围巴氏计量槽操作简单，水头损失小，不易发生杂物的沉积不具备自动记录数据的功能，施工要求技术较高大、中、小型污水处理厂都适用薄壁堰操作简单，运行稳定，结果可靠水头损失大，堰前易聚集沉淀物质，不具备自动记录数据的功能适用于大型污水处理厂超声波流量计造价高，且一旦损坏，维修困难适用于大或中型污水处理厂 水头损失小，不易聚集沉淀物质，很少发生堵塞，兼具自动记录数据的功能，精度高涡轮流量计兼具自动记录数据的功能，精度高一旦损坏，维修困难适用于中或小型污水处理厂电磁流量计水头损失小，不易聚集沉淀物质，很少发生堵塞，兼具自动记录数据的功能造价高，且一旦损坏，维修困难适用于大或中型污水处理厂本设计综合各种计量设备的优缺点及适用范围，采用巴氏计量槽来进行计量。由于本设计设计最大流量为2.257m3/s，因此采用的巴氏计量槽的测量范围在0.400m3/s～2.800m3/s。3.1、活性污泥模型概述随着我国经济的快速发展，水体的污染日益严重，污水量也持续增加，国家对环境也日益重视，所有城镇污水都必须经处理后达标才能排放。传统的污水处理分为一级处理、二级处理（生物处理）和污水三级处理（深度处理），三级处理用于污水的深度处理，一般用于污水中水回用，而一级处理则适用于地面净水工艺，在城市污水处理中，常常采用二级处理，活性污泥法凭借其独特的优势，成为一种基本而主要的生物处理法，也具有巨大的发展前景。活性污泥法具有对水质水量适应性强，处理效果好、运行灵活，控制性良好，处理成本低、可以通过厌氧、缺氧和好氧区的设置来同时达到脱氮除磷效果等优势。但是，活性污泥法尚一些问题未能解决，其在深度上的研究还待进行。由于污水成分、运行过程和生物过程的复杂性，要想能完全认清其内部的规律，要考虑从数学模型的角度上去研究，从而能够在尽可能降低复杂程度的同时，最大程度的涵盖到各因素的影响。 在理论上，应用数学模型不仅可以借助数学这一得力工具来帮助我们理解整个系统的内在过程，提高我们的认识深度；也可以建立模型来模拟系统不同时间各组分的变化，总结其变化趋势与规律，并通过改变不同参数来评估其影响程度；在实践上，我们可以以实际水质为基础，利用模型进行模拟，然后通过调整相关参数进行优化设计，在保证处理效果的基础上达到处理费用的最低化。活性污泥法数学模型的研究早在一九八二年展开，众多学者提出了许多不同的意见，目前最为认可的是活性污泥法系列数学模型（ASM），它是由国际水污染控制协会（IAWPRC）研究推出，并于一九八七年首次推出活性污泥1号模型（ASM1）。现今，许多学者用ASM1来模拟硝化和反硝化的实际降解情况，并已证实效果可靠。随着研究的不断探索，对活性污泥法认识也有所加深，活性污泥模型也相应的在不断的发展。一九九五年，活性污泥拓展模型—ASM2和ASM2D诞生。三年后，最新研究成果活性污泥法3号模型（ASM3）诞生，弥补了ASM1存在的一些不足。3.2、活性污泥数学模型简介3.2.1、活性污泥一号模型活性污泥一号模型是活性污泥数学模型首先推出的模型，它是基于微生物死亡—再生理论而提出的，涵括了有机碳氧化过程、硝化工程以及反硝化过程，模型并未包括磷的变化过程。在形式上采用矩阵来表达模型，从而使模型更加直观，便于我们理解和使用。在ASM1中，将活性污泥反应池的物质共分成十三个组分，并根据污染物质的去除途径、微生物生长过程以及其他组分的存在情况分为八个过程。以组分为列，过程为行，将曝气池各组分和过程一一对应于模型矩阵中，行与列的交叉处则表示组分对应于相应过程的化学计量系数。在矩阵最右侧，各工艺过程的速率列于表中。任一组分的总速率等于不同过程的速率与化学计量系数之积再求和，然后根据质量守恒定律：进入量+反应量-排出量=0，可以计算出任意过程任意组分的反应量。化学计量系数可以通过过程的COD、氮和碱度的平衡方程求得。在ASM1中还给出了废水特性、动力学参数的估计方法，但是当条件不足时，也可以采用模型给出的推荐值来实际模拟，以寻求进一步的更精确值。 活性污泥一号模型是目前已经被证实的有效研究模拟硝化和反硝化的工具。应用此模型，我们可以将过程的变量和参数控制在一定变化之中，从来来模拟曝气反应池的实际降解情况和各反应池的实际组分浓度，以此来评断处理工艺是否合理；也可以通过对相关处理情况的设置，来进行曝气反应池的优化设计。但是，活性污泥一号模型仅仅考虑了有机物和氮的去除途径，关于反应池体内磷的降解情况，并没有涉及。因此，在城市污水日益要求严格的今天，模型就有待提高和发展，于是活性污泥二号模型应用而生。3.2.2、活性污泥二号模型活性污泥二号模型（包括ASM2和ASM2D）是在活性污泥二号模型基础上的延生。ASM2沿用了ASM1的矩阵表示和质量平衡计算，但它更为复杂，包含了生物除磷过程，划分出了更多的用来描述模型的组分和过程。ASM2与ASM1模型主要不同之处在于其包含的生物区分了细胞结构，因此必须区分出不同作用的微生物，而不能笼统的用微生物质量浓度来表示。另外，除了生物过程，ASM2还定义了二个化学过程，来模拟磷的化学沉淀。ASM2共划分出来十九种组分，十九个过程、二十二个化学计量系数和四十二个动力学参数。它关于活性污泥法同时去除有机物、氮和磷的研究，给我们提供了一个强很好的借鉴，为我们进一步研究开发出生物脱氮除磷的复合模型打下坚实基础。但是模型中关于生物除磷部分的研究，还未能达到足够高的可靠程度。ASM2D模型是在ASM2模型的基础上发展起来的延伸模型，沿用了ASM2模型的基本思想。在ASM2模型中，与PAO相关的反硝化问题并未得到很好的解决。在ASM2D中，假设PAO中包含两部分微生物，其中一部分可以利用NO3-为电子受体在缺氧环境中进行聚磷，同时NO3-得以去除，当然，这部分PAO在缺氧环境中的生长及代谢速率都低于好氧环境。ASM2D模型中共定义了二十个组分、二十一个过程、二十二个化学计量系数以及四十五个动力学参数。与ASM2相比，ASM2D的一大优势在于：对磷酸盐、硝酸盐降解的动力学模拟更为准确。同样的，ASM2D也有其限制因素，主要为：（1）只适用于PH接近7的城镇污水，应用范围受到限制；（2）温度有效范围是10-25℃，过高过低都受到限制；（3）模型中组分发酵产物假定为不溢流至好氧池，若出现溢流，模型不能很好说明。3.2.3、活性污泥3号模型 ASM3模型是最新研究出的活性污泥数学模型，它的思想和ASM1相似，是为了克服ASM1日益出现的问题而生的。ASM3模型包含了有机物的降解、氮的去除过程，对于磷的脱除并未纳入考虑。因此对于包含了厌氧池的污水处理工艺而言，模拟效果可能会有所偏差。ASM3定义了十三个组分，九个反应过程，目前常常被作为一个模块用于自动编程控制中，应用十分方便。3.3、ASM2D模型3.3.1、概念性方法ASM2是在ASM1的基础上延伸而来的模型，ASM2更为复杂，它划分了更多的组分来描述污水和污泥性质，包括了更多的过程来描述曝气池的生物化学反应，在描述有机物氧化和氮去除的过程的同时，阐明了磷的生物去除过程。ASM2与ASM1模型主要不同之处在于其生物量具有了内部细胞结构，因此必须区分出不同作用的微生物，微生物质量浓度不能笼统的用微生物浓度来表示。在此前提下，模型中才能增加生物除磷过程。ASM2D则是根据ASM2思想，增加了两个过程来，说明聚磷菌PAO可以在缺氧环境中利用体内贮藏的内碳源，反硝化聚磷，在反硝化脱氮的同时达到聚磷的效果。与ASM2假设不同，ASM2D假设PAO不仅可以在好氧环境中利用氧气做电子受体来吸磷，也包含着一部分反硝化聚磷菌，它们可以在缺氧环境利用硝酸盐（都以硝酸盐计，不考虑反硝酸盐的存在）来做电子受体进行吸磷。同时，除了生物过程，ASM2D也增加了化学过程，来模拟化学除磷过程。ASM1是以COD来描述颗粒性有机物和活性污泥的总的质量浓度，ASM2则不同，因为它的污泥中包含了一部分聚磷酸盐，而聚磷酸盐并不对COD有任何贡献，因此ASM2引进一个新的组分—总悬浮固体（TSS）。TSS也同时包括了进水和磷的化学沉淀过程中的无机颗粒。关于这一点，ASM2D中与ASM完全相同。ASM2没有区分单个细胞的内部结构，只考虑了生物量总体的平均组成。由于每个细胞不一定处于相同的生长时期，则单个细胞的组成和结构可能和群体有所不同。ASM2所用的动力学表达式是非线性的，因此，平均行为不一定从平均性质来得到。国际水协课题组最终决定从实用性角度出发，采用以平均性质预测平均行为来推导模型。 3.3.2模型基础3.3.2.1．矩阵符号ASM2D模型引用ASM1思想，表述上采用矩阵形式。以组分i为列，过程j为行，将曝气池各组分和过程一一对应于模型矩阵中，化学计量系数ѵji对应于相应的行与列的交叉处。在矩阵最右侧，各工艺过程的速率列于表中。过程速率方程为矢量ρj，组分i的反应速率可以用该组分在所有过程中的生成或消耗速率来计算得到：在化学计量的矩阵中，每个过程j中对应的的某一个化学计量系数ѵjk取值为1或-1，其余化学计量系数则给出了代数方程，该代数方程是根据守恒方程（COD质量守恒、N质量守恒、P质量守恒和电荷守恒）得到。3.3.2.2．守恒方程守恒方程的思想即为元素、电荷、电子既不能产生也不会消失。根据守恒思想可以计算得到化学计量系数。ASM1中的守恒方程包括COD质量守恒、N质量守恒和电荷守恒方程，ASM2D在ASM1的守恒基础上增加了P质量守恒。另外，ASM2D还包含了一个将不同的固体组分都转化为总悬浮固体XTSS的守恒方程。对任意组分i，其参与的所有过程j和质量平衡涉及到的物质c都符合下述守恒方程：式中：ѵji:组分i在过程j中的化学计量系数（Mi/Mk）Ici:转化因子（Mc/Mi）,将组分i换算为参与守恒计量的物质c每个方程中都包含着一个预测性信息，可将其应用于其相应的过程。若其他系数已知，各守恒方程可以允许有一个化学计量系数通过预测确定，无需再通过实验确定。在ASM2及ASM2D中，化学计量系数可以通过以下方程估计：SO2、SNO3和SN2可以通过COD守恒估计SNH4可以通过氮守恒估计SPO4通过磷守恒估计 碱度SALK通过电荷守恒估计总悬浮固体可以从总固体守恒估计下表总结概括了各个转化因子，这些转化因子都是基于化合物为参与守恒的物质，由化学计量学得来。指标因子i守恒所对应的组分单位iCOD,i(gCOD)iN,i(gN)iP,i(gP)iCharge,i(mole+)iTSS,i(gTSS)1SO2g(O2)-12SFg(COD)1iN,SFIP,SF3SAg(COD)1-1/644SNH4g(N)1+1/145SNO3g(N)-64/141-1/146SPO4g(P)1-1.5/317SIg(COD)1iN,SIiP,SI8SALKmol(HCO3)-19SN2g(N)-24/14110XIg(COD)1iN,XIip,XIiTSS,,XI11XSg(COD)1iN,XSiP,XSiTSS,,XS12XHg(COD)1iN,BMiP,BMiTSS,,BM13XPAOg(COD)1iN,BMiP,BMiTSS,,BM14XPPg(P)11/313.2315XPHAg(COD)10.6016XAUTg(COD)1iN.BMiP.BMiTSS,,BM17XTSSg(TSS)-118XMeOHg(TSS)119XMePg(TSS)0.2051 3.3.3模型中的组分该模型中的组分都可认为是在整个系统中均匀的分布，分为溶解性组分和颗粒性组分两大类，溶解性组分用大写字母S表示，颗粒性的组分用大写字母X表示（不同组分通过下标区分）。假设活性污泥只与颗粒性组分有关，由于活性污泥的生物絮凝作用，颗粒组分可以絮凝到活性污泥上，而溶解性组分与活性污泥无关，他们只在水体中迁移。所有颗粒性组分必须不带有离子电荷，即都为中性粒子，而溶解性组分则无此要求，可以带有电荷。4.3.3.1.溶解性组分1发酵产物SA（M（COD）/L）假设发酵产物可按乙酸来模拟，实际上也包含了其他所有的发酵产物。由于发酵进行在生物代谢过程中，其产物有别于其他溶解性物质，需要单独模拟。2污水碱度SALK（mol(HCO3)/L）碱度是用生化反应过程中的电荷平衡来计算得来，划分碱度的目的是判断模型系统中是否会出现低PH值（<7.2）,及时发现并避免低PH对生物的抑制作用。碱度是以重碳酸盐碱度（HCO3-）为统一标准来进行化学计量学的计算。3可发酵的易生物降解有机物SF（M（COD）/L）异养菌直接利用这部分有机物。由于SF定义为了可发酵的易生物降解有机物，因此不包含SA这部分有机物。4惰性溶解性有机物SI（M（COD）/L）溶解性惰性有机物可以来源于颗粒性组分降解而得到，也可以是进水直接带来的。在ASM2D系统中，SI并未得到去除，是COD的一直贡献者。5氮气SN2（M（N）/L）ASM2D模型假设反硝化只有氮气一种产物，并无其他未完全反应产物的产生。气体交换容易对氮气产生影响。6氨氮及铵态氮SNH4（M（N）/L）考虑到电荷平衡的要求，假设SNH4并无气态氨氮存在，全部都是以铵态氮形式存在的。7硝酸盐态氮及亚硝酸盐态氮SNO3（M（N）/L）ASM2D中并没有划分出组分亚硝酸盐，因此SNO3 代表着硝酸盐和亚硝酸盐的总和。在相关化学计量学的计算中，SNO3都是以硝酸盐来进行计算的，没有涉及亚硝酸盐。8溶解氧SO2（M（O2）/L）SO2受气体交换影响。9溶解性无机磷（主要是正磷酸盐）SPO4（M（P）/L）考虑到电荷的平衡，假设在ASM2D模型中，50%质量分数的HPO42-和50%质量分数的H2PO4-也被包含在SPO4中，且PH不影响他们的取值。10易生物降解基质SS（M（COD）/L）易生物降解基质SS是指一些简单的低分子有机物，他们可以直接被异养菌消耗掉而促进了异养菌的生长繁殖。在活性污泥2D模型中SS主要包括SA和SF。3.3.3.2颗粒性组分为了方便表达和模拟，假设慢速生物降解组分都是以颗粒态存在于活性污泥系统中的。（实际上也包含着部分溶解态的基质，他们不能直接被微生物利用，而是需要水解成小分子然后再得以利用）1硝化菌XAUT（M（COD）/L）硝化反应需要靠硝化菌来完成，硝化菌能够利用氨氮或铵态氮在好养环境中进行消化反应，由于硝化菌属于自养菌，在此过程中不需要消耗有机碳来提供碳源，而是可以利用无机碳源来完成。硝化菌在硝化反应过程中需要耗费碱度，为保证硝化反应的顺利进行，需要保证好氧环境中存在足够的碱度。2异养菌XH（M（COD）/L）关于异养菌有许多假设，这些假设将异养菌视为一种理想态的菌种。它们可以在厌氧、缺氧、好氧不同状态下利用有机基质正常生长，且不仅能够在厌氧环境中发生大分子有机物的水解作用，在缺氧和好氧环境同样能够进行有机物水解。在此，尽管反硝化菌也是属于异养菌，但由于其已被单独划分出来了，这里所定义的异养菌不包含反硝化细菌。3惰性颗粒性有机物XI（M（COD）/L）颗粒性惰性有机物可以来源于颗粒性组分降解而得到，也可以是进水直接带来的。在ASM2D系统中，XI同SI一样，并未得到去除，是COD的一直贡献者。 4金属氢氧化物XMeOH（M(TSS)/L）划分出金属氢氧化物这一组分目的是通过模拟其与磷酸盐的结合从而来估算出化学过程去除的磷的量。XMeOH可以是通过进水而带进来的，也可能是模拟过程中外投加的。在相关化学计量学系数的计算中，这个组分均以氢氧化铁为基准，当然，也可以采用其他金属氧化物为基准，只是需要相应的改变化学计量系数以及动力学参数。5金属磷酸盐XMeP（M（COD）/L）上述所说的金属氢氧化物和磷酸盐结合的产物便是金属磷酸盐，统一以磷酸铁来计。若上述金属氢氧化物采用其他的基准，这里也相应作修改，化学计量系数及动力学参数也随之而作调整。6聚磷菌（PAO）XPAO（M（COD）/L）ASM2D中聚磷菌不同于ASM2中的聚磷菌，他认为聚磷菌中包含着一部分具有反硝化聚磷的作用，因此可以在缺氧环境中利用盐酸盐或亚硝酸盐来同时进行反硝化脱氮和吸磷。但应注意的是，聚磷菌XPAO只是指明了菌体本身，不应包含聚磷酸盐XPP和细胞内贮存无XPHA,他们只是贮藏在菌体内部。7聚磷菌的细胞贮存物质（PHA）XPHA（M（COD）/L）聚磷菌的细胞贮存物质即为内碳源，它的主要成分是聚羟基链烷酸。XPHA虽与XPAO有关，但正如前面所叙述的并不包含在XPAO其中。XPHA只是为了模型的方便而划分出来的一个组分，它并不同于分析测定的PHA，也不能用化学法来对它进行测定，但可以以物料守恒的原理被反映在COD中。XPHA在化学计量学计算中都是以与聚β羟基丁酸相同的化学组成来考虑的，即其化学式为：C4H6O2。8聚磷酸盐（PP）XPP（M（P）/L）XPHA虽与XPAO有关，但正如前面所叙述的并不包含在XPAO其中。在生物除磷过程中，磷以聚磷酸盐形式被聚磷菌贮藏在体内，从而使得水体的磷浓度下降模型中假定聚磷酸盐是颗粒态形式存在活性污泥系统的，其化学组成比例式为：（K0.33Mg0.33PO3）n。9慢速可降解基质XS（M（COD）/L） 慢速可降解基质是指有机物不能直接被微生物利用，而是需要水解后才能得以被异养菌吸收利用。慢速可降解基质包括大分子有机基质、颗粒性有机基质、胶体态有机物。10总悬浮固体XTSS（M（TSS）/L）由于ASM2D模型划分出来两个化学沉淀过程，设计了磷的化学去除过程。及考虑到了活性污泥的其他无机成分，因此有必要对总悬浮固体的进行预测。在活性污泥2D号模型中，总悬浮固体的浓度可以利用化学计量学来进行计算。3.3.4、生物过程水体中的微生物数目十分庞大，构成了一个复杂的微生物体系，不同的微生物生长不尽相同，同种微生物由于环境的差异也出现不同得生长变化规律。因此，在活性污泥体系中，我们常常看到的是生物体的非均衡生长，这就要求对生物相进行划分，分部分进行模拟研究。在ASM2D模型中，生物体被划分为三组，分别为异养菌、硝化菌及聚磷菌。这三种菌体用来近似模拟生物反应池中的众多种类的微生物。ASM2D中所涉及到的每一个生物过程都是作用于各基质的多种反应过程，模型中统一用COD来表述这些基质。ASM2D中所有的过程都是基于各种微生物体的平均行为而表述的，且这些生物体都是在平衡态生长过程来模拟的。1、水解过程大分子有机基质、颗粒性有机基质、胶体态有机物等慢速可降解有机基质都不能直接被微生物利用，而是需要经过胞外酶的水解后才能得以被异养菌吸收利用。在ASM2D模型中，区分了不同的电子受体对水解过程的不同影响，即将水解过程划分为厌氧水解、缺氧水解及好氧水解，分别模拟其水解过程。慢速可降解有机基质的厌氧水解过程表述了厌氧条件下（溶氧SO2≈0，氧化性化合物SNO3≈0）基质的水解过程。其水解速率均低于好氧条件下和缺氧条件下的水解速率。慢速可降解有机基质的缺氧水解过程表述了缺氧条件下（溶氧SO2≈0，氧化性化合物SNO3>0）基质的水解过程。其水解速率低于好氧条件下的水解速率,高于厌氧条件下的水解速率。慢速可降解有机基质的好氧水解过程表述了好氧条件下（溶氧SO2 >0）基质的水解过程。其水解速率均高于厌氧条件下和缺氧条件下的水解速率。2、异养微生物的过程异养微生物参与的过程有：慢速可降解基质的厌氧水解、缺氧水解及好氧水解，厌氧环境中由SF到SA的厌氧发酵，缺氧环境中SF与SA的氧化降解和SNO3的反硝化脱氮，好氧环境中SF与SA的降解，以及异养微生物自身的衰减和溶解。3、聚磷菌的过程ASM2D中聚磷菌不同于ASM2中的聚磷菌，他认为聚磷菌中包含着一部分菌体具有反硝化聚磷的作用，因此可以在缺氧环境中以PHA作为内碳源，利用盐酸盐或亚硝酸盐来同时进行反硝化脱氮和吸磷。但是模型中并未考虑糖原的作用，糖原是一种重要的PAO碳贮存物质（ASM2D把PHA作为PAO的碳源贮藏物质，主要组成是聚羟基链烷酸）。聚磷菌直接或间接相关的过程有：XPHA的贮存，聚磷酸盐好氧或缺氧储存（好氧吸磷或反硝化吸磷），聚磷菌好氧或缺氧的生长，聚磷菌的衰减和自溶。4、硝化过程ASM2D模型中假设硝化反应是从氨氮或铵态氮直接生成硝酸盐，而中间不考虑经过亚硝酸盐状态。这是由于从铵态氮到硝酸态氮的硝化过程中间经历一个亚硝酸态氮，同样的，从硝酸态氮还原为氮气的反硝化过程中间也经历一个亚硝酸态氮，这样造成了模拟亚硝酸盐的复杂性。硝化过程涉及的过程有：硝化菌的增殖生长，硝化菌的衰减及自溶。5、磷酸盐的化学沉淀在城市废水中，难免会有一部分金属离子存在，这样会与聚磷菌释放出的浓度较高的磷酸盐发生化学反应，产生沉淀从而降低了磷的浓度，同时也达到了去除金属离子的效果。另外，若进水中金属离子浓度较低，为了强化磷的去除效果，也可以人为的投加适量的盐溶液。目前常用的金属离子盐溶液是铝盐和铁盐。当然，若不需要化学除磷即可达到较好的除磷效果，则此过程可以弃之不用或从模型中删除。磷酸盐的化学沉淀过程主要涉及到SPO4的沉淀过程以及SPO4的再溶解过程。 3.3.5、化学计量系数1水解过程的化学计量学系数下表汇总了水解过程中的化学计量系数，慢速可生物降解有机基质XS一部分降解为易生物降解有机基质SF，一部分转化为惰性溶解性有机基质SI。在此过程中，SNH4、SPO4、SALK可以通过守恒方程来计算得到。序号过程SFSNH4SPO4SISALKXSXTSS1好氧水解1-fsI-YPHAѴ1,PO4fsIѴ1,ALK-1Ѵ1,TSS2缺氧水解1-fsIѴ2,NH4Ѵ2,PO4fsIѴ2,ALK-1Ѵ3,TSS3厌氧水解1-fsIѴ3,NH4Ѵ3,PO4fsIѴ3,ALK-1Ѵ3,TSS2异养菌XH的化学计量系数下表汇总了异养菌XH的化学计量系数，下面对各过程的计量系数作如下说明：序号过程So2SFSASNO3SN2XIXSXH4利用SF的好氧生长15利用SA好氧生长16利用SF缺氧生长17利用SA的缺氧生长18发酵-119溶菌fx1-fx-1——4过程和5过程是异养菌分别基于可发酵有机基质SF及发酵产物SA的好氧的生长过程。这两个过程被认为是两个平行的过程，假设他们有相同的最大生长速率μm和相同的产率系数YH，过程中需要消耗营养物质氮磷（SNH4与SPO3）、溶解氧SO2、可能需要的碱度SALK以及相应过程的可发酵有机基质SF或发酵产物SA。——6过程和7过程是在反硝化过程中，异养菌分别基于可发酵有机基质SF及发酵产物SA的缺氧的生长过程。这两个过程类似于过程4、5的异养菌好氧生长过程，只是是以硝酸盐替代氧气作为电子受体来进行有机基质的降解和异养菌的生长的。 ——8过程是发酵过程。在厌氧条件下，异养菌利用可发酵有机基质SF，使之转化为发酵产物SA，因此过程中可发酵有机基质SF下降而发酵产物SA增加，该工程所需的碱度可以从守恒方程求得。3聚磷菌PAO的过程化学计量系数聚磷菌包含了两部分，其中一部分不仅可以在好氧的环境中利用外碳源吸磷，可以在缺氧的环境中利用内碳源来反硝化吸磷，下表汇总了聚磷菌XPAO各过程的化学计量系数，对各过程的计量系数作如下说明：序号过程SO2SASN2SNO3SPO3XIXSXPAOXPPXPHA10XPHA的贮存-1YPO4-YPO4111XPP好氧贮存-YPHA-11-YPHA12XPP缺氧贮存-Ѵ12,NO3Ѵ12,NO3-11-YPHA13XPAO好氧生长Ѵ13,O2-iP,BM114XPAO缺氧生长-Ѵ14,NO3Ѵ14,NO3-iP,BM115XPAO的溶解Ѵ15,PO4fX1-fX-116XPP的分解1-117XPHA的分解1-1——10过程是XPHA在聚磷菌体内的贮存。在厌氧环境中，聚磷菌PAO能够将体内的聚磷酸盐XPP水解，转化成磷酸盐SPO3释放到水体中，此过程合成的能量可用于将发酵产物SA转化利用，形成XPHA贮存在细胞内。环境中因聚磷菌的活动而导致发酵产物有所降低，而由于磷的厌氧释放而导致其浓度有所升高，为了得到较为准确的化学计量系数YPO4以及动力学参数qPHA ，则需要对其分别测定。——11过程和12过程，分别表示了聚磷酸盐XPP的好氧贮存过程和缺氧贮存过程。水体中溶解性的正磷酸盐SPO3若要以聚磷酸盐XPP的形式贮存在生物体内，则需要相应的能力供给。在好氧环境中，聚磷菌利用好氧呼吸来供能，而在缺氧环境中则利用硝酸盐为电子受体的缺氧呼吸来为聚磷酸盐的形成提供必要的能量。当然，缺氧环境中聚磷酸盐的合成速率小于好氧环境，需要相应的衰减因子来对其进行修饰。不论是好氧环境或者是缺氧环境中的聚磷酸盐的累积，都需要XPHA作为内碳源来为聚磷菌XPAO提供生长所必需的碳素。——13过程和14过程，分别表示了聚磷菌在好氧环境中和缺氧环境中的生长。聚磷菌在消耗体内的胞内贮存物质来进行生长，同时利用水体中的溶解性磷酸盐提供营养物质。在好氧环境中，聚磷菌利用好氧呼吸来供能，而在缺氧环境中则利用硝酸盐为电子受体的缺氧呼吸来为聚磷酸盐的形成提供必要的能量。当然，缺氧环境中聚磷酸盐的合成速率小于好氧环境，需要相应的衰减因子来对其进行修饰。这也说明只有一部分，而并非所有的聚磷菌都可以进行反硝化，或者是因为反硝化的速率较低。——15过程、16过程和17过程，分别表示了聚磷菌的自溶以及它的体内物质聚磷酸盐和胞内贮存物质的溶解。ASM2D假设这三个过程的以相同的速率分解，即生物相的组成不会随衰减而发生变化。衰减产物分别为：聚磷酸盐衰减为磷酸盐，胞内贮存物转化为发酵产物。4硝化过程中的化学计量系数下表汇总了硝化菌XAUT生长、衰减过程中的化学计量学系数，并对其进行相关的说明。序号过程SO2SNH4SNO3SPO3XIXSXAUT18XAUT的好氧生长Ѵ18,NH4-iP，BM119溶菌Ѵ19,NH3Ѵ19,PO4fX1-fX-1—— 18过程是表述硝化菌的生长过程。硝化细菌是自养菌，可以利用无机碳作为碳素，在好氧环境中发生硝化反应，来完成自身的生长繁殖。他以氨氮作为营养物质，最终生成硝酸态氮，此过程碱度减低。同时好氧环境中发生了磷的好氧吸收，溶解性磷酸盐减少。——19过程是硝化细菌的溶解。硝化菌的最终溶解产物为慢速可降解有机基质XS和可发酵有机基质SF，因此，硝化菌的衰减和内源呼吸为了异养菌生长提供了有机基质。5化学沉淀过程中的化学计量系数下表汇总了磷的协同沉淀过程中的化学计量学系数序号过程SPO4SALKXMeOHＸMePXTSS20沉淀-1Ѵ20,ALK-3.454.871.4221再溶解1Ѵ20,ALK3.45-4.87-1.42——磷的化学沉淀过程。化学沉淀作了假设：参与化学沉淀反应的金属离子盐溶液是铁盐，即氢氧化铁。氢氧化铁和正磷酸盐作用后产生磷酸铁沉淀，从而使得部分磷得以化学去除。在此过程中，溶解性磷酸盐降低，可能产生了部分碱度，总悬浮固体有所增加，碱度和TSS化学计量学系数可有平衡方程求得。3.3.6、ASM2D中的动力学ASM2D模型沿用了ASM1的思想，采用开关函数来表达各个过程的速率，很好的说明了各影响因素对过程速率的影响。下表汇总了ASM2D模型各个过程的速率序数j过程各过程的速率ρ的表达式（ρj≥0(MI/L·T)）水解过程1好氧水解2缺氧水解3厌氧水解 异养菌之XH4利用SF的生长5利用SA的生长6利用SF的反硝化7利用SA的反硝化8发酵9溶菌聚磷菌之XPAO10XPHA的贮存11XPP的好氧贮存12XPP的缺氧贮存 13XPHA的好氧生长14XPHA的缺氧生长15XPAO的溶解16XPP的分解17XPHA的分解硝化菌之XAUT18生长19溶菌磷和氢氧化铁的协同沉淀20沉淀21再溶解3.3.7、ASM2D中化学计量学、动力学常数的典型值下表列出了ASM2D中化学计量系数典型取值物质符号名称数值单位氮溶解性物质iN,SI惰性溶解性有机物SI0.01g(N)/g(COD) 中的氮含量iN,SfI可发酵基质SF中的氮含量0.03g(N)/g(COD)颗粒性物质iN,XI惰性颗粒性有机物XI中的氮含量0.02g(N)/g(COD)iN,XS慢速可降解有机物Xs中的氮含量0.04g(N)/g(COD)iN,BM生物相XH、XPAO、XAUT中的氮含量0.07g(N)/g(COD)磷溶解性物质iP,SI惰性溶解性有机物SI中的磷含量0.00g(P)/g(COD)iP,SfI可发酵基质SF中的磷含量0.01g(P)/g(COD)颗粒性物质iP,XI惰性颗粒性有机物XI中的磷含量0.01g(P)/g(COD)iP,XS慢速可降解有机物Xs中的磷含量0.01g(P)/g(COD)iP,BM生物相XH、XPAO、XAUT中的磷含量0.02g(P)/g(COD)总悬浮固体iTSS,XIXI中的TSS/COD的比值0.75g(TSS)/g(COD)iTSS,XSXS中的TSS/COD的比值0.75g(TSS)/g(COD)iTSS,BM生物相XH、XPAO、XAUT中的TSS/COD的比值0.90g(TSS)/g(COD)典型化学计量常数水解fSI水解过程中溶解性惰性有机物SI的产生量0.00g(COD)/g(COD)异养菌之XH YH产率系数0.625g(COD)/g(COD)fXI微生物溶解产生的惰性有机物含量0.10g(COD)/g(COD)聚磷菌之XPAOYPAO产率系数（生物量/PHA）0.625gCOD)/g(COD)YPO4贮存PHA所需的PP0.40gP)/g(COD)YPHA贮存PP所需的PHA0.20gCOD)/g(COD)fXI微生物溶解产生的惰性有机物含量0.10gCOD)/g(COD)硝化菌之XAUTYA硝化菌的产率系数（生物量/硝酸盐）0.24gCOD)/g(COD)fXI微生物溶解产生的惰性有机物含量0.10gCOD)/g(COD)下表汇总了ASM2D中动力学系数典型取值符号定义典型参考值10℃20℃单位Kh颗粒性组分XS的降解水解速率常数2.003.00d-1ηNO3缺氧水解速率修正系数0.600.60ηfe厌氧水解速率修正系数0.400.40KO2溶氧的饱和系数0.200.20g[O2]/m3KNO3硝酸盐的饱和系数0.500.50g[N]/m3KX颗粒性有机物的饱和系数0.100.10g[XS]/g[XH]μH异养菌XH基于基质的最大生长速率3.006.00g[XS]/g[XH]dqfe发酵的最大速率1.503.00g[XF/g[XH]·dηNO3反硝化速率降低修正系数0.800.80bH溶菌和衰减的速率常数0.200.40d-1KO2溶氧的饱和系数0.200.20g[O2]/m3KF基于SF的生长饱和系数4.004.00g[COD]/m3 KfeSF的饱和系数4.004.00g[COD]/m3KA基于SA生长的饱和系数4.004.00g[COD]/m3KNO3硝酸盐的饱和系数0.500.50g[N2]/m3KNH4氨氮的饱和系数0.050.05g[N2]/m3KP磷的饱和系数0.010.01g[P]/m3KALK碱度的饱和系数0.100.10g[HCO3-]/m3qPHA聚磷菌XPAO基于XPP的PHA贮存速率常数2.003.00g[XPHA]/g[XPAO]dqppPP的贮存速率常数1.001.50g[XPP]/g[XPAO]·dμPAOPAO的最大生长速率0.671.00d-1ηNO3缺氧活性下降的修正因子0.600.60bPAOXPAO的溶菌速率常数0.100.20d-1bPPXPP的分解速率常数0.100.20d-1bPHAXPHA的分解速率常数0.100.20d-1KO2溶氧的饱和系数0.200.20g[O2]/m3KNO3硝酸盐的饱和系数0.500.50g[N]/m3KASA的饱和系数4.004.00g[COD]/m3KNH4氨氮的饱和系数0.050.05g[N]/m3KPSPP贮存的磷的饱和系数0.200.20g[P]/m3KP磷的饱和系数0.010.01g[P]/m3KALK碱度的饱和系数0.100.10g[HCO3]-/m3KPP聚磷酸盐的饱和系数0.010.01g[XPP]/g[XPAO]KmaxXPP/XPAO最大比率0.340.34g[XPP]/g[XPAO]KIppXPP贮存的抑制系数0.020.02g[XPP]/g[XPAO]KPHAPHA的饱和系数0.010.01g[XPHA]/g[XPAO]μAUT硝化菌XAUTXAUT的最大生长速率0.351.00d-1bAUTXAUT的衰减速率0.050.15d-1KO2溶氧的饱和系数0.500.50g[O2]/m3KNH4氨氮的饱和系数1.001.00g[N]/m3 KALK碱度的饱和系数0.500.50g[HCO3-]/m3KP磷的饱和系数0.010.01g[P]/m3kPRE沉淀磷沉淀的速率常数1.01.0M3/g[Fe(OH)3]·dkRED再溶解的速率常数0.60.6d-1kALK碱度的饱和系数0.500.50g[HCO3-]/m3当然，这些参考值并不是适用于任何情况的，他只是在缺少相关资料数据的情况下给我们提供了一个参考，并不是最准确的。我们在进行水厂的相关设计时，应该根据水厂的实际数据进行参数的检核和优化。本设计并没有进行模型参数的确定，而是采用了推荐值。3.3.8、模型限制活性污泥2D号模型是在活性污泥1号模型与活性污泥2号模型基础之上逐渐发展起来的模型，它集成了活性污泥1号模型与活性污泥2号模型的一些优点，同时又立足于解决他们尚未考虑或解决的一些问题。但是，ASM2D仍处于研究阶段，有许多问题还未完全解决，因此也存在着他的不足与缺陷。ASM2D模型的主要限制问题是：（1）此模型是针对城市污水研发的，目前只对城市污水有效；（2）模型中组分发酵产物假定为不溢流至好氧池，若出现溢流，模型不能很好说明；（3）温度只适用于10-25℃之间；（4）PH值应接近中性；（5）污水中需要存在足够的K+和M2+。4、各处理构筑物设计计算4．1格栅4.1.1粗格栅的设计本设计采用粗格栅和进水提升泵房合建的形式。格栅断面为锐边矩形，粗格栅栅条间距为20mm，共设置5组，4用1备，按4组来设计计算。4.1.1.1、设计流量的计算考虑到最大时变化系数为1.3，则设计最大流量为 每组格栅最大设计流量为：4.1.1.2、栅条间隙数由下式计算：式中：α—格栅安装倾角，（º），一般的人工清渣采用30º~60º，机械清渣采用60º~90º。本设计采用α=60º。v—污水过栅流速，（m/s），一般取0.6~1.0m/s。本设计取v=0.8m/s。N—格栅数(个），本设计N=4。h1—栅前水深，（m），本设计取h1=0.80m。b—栅条间隙，（m）,b=0.02m。所以：4.1.1.3、格栅宽度B由于采用锐边矩形，则可查得栅条宽度为0.01m,格栅槽总宽度由下式计算：式中：S—栅条宽度，(m)。设计中S=0.01mn—格栅间隙数，（个）。上述计算得n=42个b—栅条间隙，（m）,b=0.02m所以：4.1.1.4、格栅前槽宽度B1进水渠内水体流速一般的取值范围是0.4~0.9m/s，本设计取为v1=0.8m/s,则栅前部分宽度为 4.1.1.5、进水明渠渐宽部分长度：式中：α1—渐宽部分展开角，（º）。取α1=20º。4.1.1.6、出水渐窄部分的长度l2渐窄部分的长度l2一般设置成渐宽部分的二分之一，即:4.1.1.7、格栅的水头损失h4水头损失可由下式计算：而由于本设计采用的断面是锐边矩形的格栅，因此式中：ξ—格栅阻力系数，（m）,可通过上式计算；v—污水过栅流速，（m/s），一般取0.6~1.0m/s。本设计取v=0.8m/s；α—格栅安装倾角，（º），一般的人工清渣采用30º~60º，机械清渣采用60º~90º。本设计采用α=60º；S—栅条宽度，(m)。设计中S=0.01m；b—栅条间隙，（m）,b=0.02m；β—形状系数，β=2.42。所以： 实际由于格栅在运行时污染物质被截留在格栅处，水头损失增大，应加以修正,则实际水头损失为：式中：k—修正系数，一般取k=3。4.1.1.8、栅后槽总高度H式中：h1—栅前水深，（m），本设计取h1=0.80mh2—过栅水头损失，（m），计算得h2=0.094mh3—超高，（m），本设计取h3=0.30m4.1.1.9、栅槽总长度L式中：l1—进水渐宽部分的长度,（m）,计算得l1=0.51mL2—与出水部分连接的渐窄部分的长度,（m）,计算得l2=0.255m0.5、1.0—见图所示部分H1—格栅前槽高度，（m）,H1=h1+h3=1.1m所以：4.1.1.10、每日栅渣量W格栅间隙为20mm,则其栅渣量应为0.10~0.05m3栅渣/103m3污水,取栅渣量为0.07m3栅渣/103m3污水。则每组格栅每天截留的栅渣量为：因此需采用机械清渣。每日总栅渣量为：W=4W1=4×2.265=10.5m3/d4.1.1.11进出水渠道设计进水管设计:进水总管采用DN1800的铸铁管，其进水管内污水流速为： 进水渠道设计：前面已经设计得出进水渠道宽度是0.88m,有效水深是0.8m.出水部分设计：出水渠道采用和进水渠道相同的规格，即宽×深=0.8m×0.88m。出水管也同进水管一样采用ND1800的铸铁管。4.1.2、细格栅的设计采用断面为锐边矩形的格栅，格栅栅条间距为8mm，共设置5组，4用1备，按4组来进行设计计算。4.1.2..1、设计流量的计算细格栅的流量和中格栅相同，设计最大流量为单组最大设计流量为：4.1.2.2、格栅的栅条间隙数n栅条间隙数可由下式计算：式中：α—格栅安装倾角，（º），一般的人工清渣采用30º~60º，机械清渣采用60º~90º。本设计采用α=60º。v—污水过栅流速，（m/s），一般取0.6~1.0m/s。本设计取v=0.8m/s。N—格栅数(个），本设计N=4h1—栅前水深，（m），本设计取h1=0.80mb—栅条间隙，（m）,b=0.008m所以： 4.1.2.3、格栅槽宽度B由于采用锐边矩形，则可查得栅条宽度为0.01m,格栅槽总宽度由下式计算：式中：S—栅条宽度，(m)。设计中S=0.01mn—格栅间隙数，（个）。上述计算得n=102个b—栅条间隙，（m）,b=0.008m所以：4.1.2.4、进水渐宽部分长度l1取进水渠道内水流速度为v1=0.8m/s(0.4~0.9m/s),则栅前部分宽度为所以进水渠道渐宽部分长度为：式中：α1—渐宽部分张角，（º）。取α1=20º。4.1.2.5、栅槽与出水部分连接处渐窄部分的长度l2渐窄部分的长度l2一般设置为渐宽部分的二分之一，即:4.1.2.6、格栅的水头损失h4格栅的计算水头损失可按下式计算：而由于采用的是断面是锐边矩形的格栅，因此式中：ξ—格栅阻力系数，（m）,可通过上式计算；v—污水过栅流速，（m/s），一般取0.6~ 1.0m/s。本设计取v=0.9m/s；α—格栅安装倾角，（º），一般的人工清渣采用30º~60º，机械清渣一般采用60º~90º。本设计采用α=60º；S—栅条宽度，(m)。设计中S=0.01m；b—栅条间隙，（m）,b=0.008m；β—形状系数，β=2.42。所以：实际由于格栅在运行时污染物质被截留在格栅处，水头损失增大，应加以修正,则实际水头损失为式中：k—修正系数，一般取k=34.1.2.7、栅后槽总高度H式中：h1—栅前水深，（m），本设计取h1=0.80mh2—过栅水头损失，（m），计算得h2=0.32mh3—超高，（m），本设计取h3=0.30m4.1.2.8、栅槽总长度L式中：l1—进水渠宽扩张部分的长度,（m）,计算得l1=1.3mL2—出水前池宽收缩部分的长度,（m）,计算得l2=0.65m0.5、1.0—见图所示部分H1—格栅前槽高，（m）,H1=h1+h3=1.1m所以： 4.1.2.9、每日栅渣量W格栅间隙为20mm,则其栅渣量应为0.10~0.05m3栅渣/103m3污水,取栅渣量为0.10m3栅渣/103m3污水。则每组格栅每天截留的栅渣量为：W2=W2’-W1=3.75-2.625=1.125m3/d>0.2m3/d因此需采用机械清渣。每日总栅渣量为：W=4W1=4×1.125=4.5m3/d4.1.2.10、进出水渠道设计进水管设计:进水总管采用DN1800的铸铁管，其进水管内污水流速为：进水管设计:出水管同进水管一样，采用ND1800的铸铁管，则出水管管内污水流速为：。4.2、提升泵房设计4.2.1、水泵的选择有后续高程计算可知：污水经过粗格栅进入泵房前水面标高是-4.26米，经过提升后，需要提升到的高度是5.74米，需要提升的高度是5.74+4.26=10米。假设到泵提升时损失水头2.8米，考虑到0.5米的安全水头，因此水泵总的扬程应不小于10+2.8+0.5=13.3米。本设计选用水泵5台，4用1备，单台水泵量程为：根据泵的流量和扬程，查阅相关设计手册，最终确定为500WQ2700-16-185型号的潜污泵，下面列出其相关性能指标。 流量：2700m3/h；扬程：16米；转速：725转/分；功率：185kw；效率：82%；出口直径：500毫米。4.2.2集水池的设计集水池中贮存的水量不得小于一台泵五分钟的水量，设计确定为刚好容纳单台泵8min的水量。池子水体有效深度最终定为3.5米，则面积为：采用集水池采用梯形，短底长度为8米，长底长度为16米，宽为6.5米4.2.2泵房的设计进水提升泵房的尺寸设计为：长×宽×高=8m×6m×5m。4.3、沉砂池经过综合分析，采用旋流沉砂池，共分2组，每组旋流沉砂池最大设计流量为2.257/2=1.1285m3/d=4062.5m3/h=97500m3/d。4.3.1沉砂池表面积A式中：Qmax—设计最大流量，（m3/s），本设计为1.128m3/s。q—表面负荷，（m3/m2.h），本设计采用200m3/m2.h。所以：4.3.2、沉砂池直径D设计中取为5.1m 4.3.3、沉砂池有效水深h式中：t—水力停留时间，（s）。T一般的取值范围是20~30s,本设计取t=30s。4.3.4、沉砂室所需体积V’式中：Q—设计流量，（m3/s）。本设计为195000m3/d。T—排砂周期，（d）。本设计确定为1d。X—城市污水沉砂量，（m3/106m3污水）。本设计为30m3/106m3污水。所以：本设计共设置了2个沉砂池，因此单个沉砂池所需砂斗体积为：5.85/2=2.925m34.3.5、设计沉砂池斗容积V式中：d—沉砂斗上口直径，（m）。本设计为1.5mr—沉砂斗下口直径，（m）。本设计为0.5mh4—沉砂斗圆柱体的高，（m）。本设计为1.4mh5—沉砂斗圆锥体的高，（m）。本设计为0.8m则; 满足沉砂要求。4.3.6、沉砂池总高度式中：h1—超高，(m)。本设计确定为0.3m；h2—有效水深，(m)。已计算得到1.67m；h3—缓冲层高度，(m)。可由下式计算：（30º是指缓冲层倾角）h4—沉砂斗圆柱部分的高，（m）。本设计确定为1.4mh5—沉砂斗圆锥部分的高，（m）。本设计确定为0.8m所以：4.3.7、进水渠道设计污水经过细格栅处理后，经DN1800管道送入2个沉砂池的总进水渠，然后分配给单个沉砂池的进水渠道。给水流在进水渠道中沿着与沉砂池呈切线的方向进入沉砂池，沉砂池的进水流速需要控制在0.6m/s~1.2m/s。本设计取为1.0m/s.进水管道中水流流速为：设计进水渠道宽度为1.0m。进水渠道中有效水深为：进水渠道平直段的长度应是进水渠道宽度的7倍以上，因此进水渠长应大于1×7=7m. 4.3.8、出水渠道设计出水渠道采用的是和进水渠道相邻而建，并保证他们之间的夹角大于270度，以此来保证废水在旋流沉砂池内的流动距离不会过短，避免短流现象的发生。沉砂池出水流速有效范围是0.4m/s~0.6m/s。本设计采取为0.5m/s。设计出水渠道有效水深也为1.25m。则出水渠道宽度为：4.3.9、排砂装置采用空气提升泵将旋流沉砂池内的沉砂提升排出，排沙周期为每天一次，一次2h,采用沉砂量8倍的空气量来进行有效的提升排砂。提升的沉砂经沙水分离器分离后，分离出来的沉砂排放、污水则被回流至进水阀井重新处理。吸砂管管径确定为DN200。4.4、AA/O工艺本设计采用2组曝气池，每组设计流量为1.1285m3/s。4.4.1、设计参数4.4.1.1、判断是否可采用A2/OCODcr/TN=350/40=8.75>8TP/BOD5=5/200=0.025<0.06BOD5/NH3-N=200/28=7.14>4符合要求，故可采用AA/O法处理。4.4.1.2、BOD5污泥负荷曝气池污泥负荷一般为0.15-0.2kgBOD5/kgMLSS·d，常用范围取0.15-0.17kgBOD5/kgMLSS·d，本设计中确定为0.16kgBOD5/kgMLSS·d。4.4.1.3、曝气池内活性污泥浓度MLSS活性污泥法池内MLVSS取值范围为3000~4000mg/L，本设计取为3500mg/L,则MLSS为3500/0.75=4666.67mg/L。4.4.1.4、回流污泥浓度Xr 其中：SVI—污泥体积指数，本设计采用SVI=120(100-150)所以：所以：4.4.1.5、污泥回流比R由公式：带入数据：得：R=0.875取R=0.94.4.1.6、各污染物质去除率e经过了沉砂池不考虑BOD5的下降了，则曝气池进水BOD5为：200mg/L曝气池出水BOD5浓度为10mg/LBOD5去除率：e1=(200-10)/200×100%=95%TP去除率：e2=(5-0.5)/5×100%=90%TN去除率：e3=(40-15)/40×100%=62.5%NH3-N去除率：e4=(28-5)/28×100%=82.14%4.4.1.7、内回流倍数r由公式：所以： 取r=170%利用ASM2D模型进行优化设计，最终确定为内回流比采用350%。4.4.2、平面尺寸设计4.4.2.1、各池容积总容积为：厌氧、缺氧、好氧池水力停留时间比值取为1:1:4，则厌氧池总容积为：55714.24×1/6=9285.7m3缺氧池总容积为：55714.24×1/6=9285.7m3好氧池总容积为：55714.24×4/6=37142.8m3利用asm2d模型进行优化设计，最终确定为：V厌=8000m3;V缺=16000m3;V好=28000m3各池污染物质降解情况见图。AAO共分2组，则单个厌氧池容积为：单个缺氧池容积为：单个好氧池容积为：4.4.2.2、平面尺寸总面积可由下式计算：式中：h—有效水深，本设计取h=5m 所以：AA/O共分2组，则每组总面积为：各池廊道数及单廊道规格：厌氧池：每组AA/O池采用2廊道，单个廊道长×宽×深=50m×8m×5m;缺氧池:采用4廊道，单个廊道长×宽×深=50m×8m×5m;好氧池：采用7廊道，单个廊道长×宽×深=50m×8m×5m;校核:各池宽深比:b/h=8/5=1.6（满足1～2的要求）各池长宽比L/b=50/8=6.25（满足5～10的要求）4.4.2.3、池高取反应池超高0.3m，曝气管廊道高度0.65m故反应池总高H=5+0.30+0.65=5.95m4.4.2.4、剩余污泥量1）降解BOD5产生的污泥量式中：Y—污泥产率系数，（gVSS/gBOD5）。活性污泥法污泥产率系数取值范围一般是为0.5～0.7，本设计取Y=0.6；2）内源呼吸分解污泥量式中：Kd—内源代谢系数，（d-1）。活性污泥法污泥内源代谢系数范围一般是0.05～0.1，本设计取Kd=0.08d-1。3）剩余污泥量为 4）换算成体积为4.4.2.5、碱度校核假设每氧化1毫克的氨态氮碱度减少是7.14毫克；每还原1毫克的硝酸盐氮产碱度增加3.57mg，去除1毫克BOD5碱度增加为0.1毫克。考虑活性污泥中氮的总量以生物量的12.4%来计算，则：由于微生物体增长繁殖而每日所用的总氮量为:0.124×（22230-14625）=943.02kg/d转化为浓度是：所需去除的硝态氮=进水总氮-出水总氮-用于微生物增殖的总氮(40-15-4.836)mg/L=20.164mg/L所需去除的氨氮=(40-5-4.836)=30.164mg/L需要降解的硝酸盐氮为总碱度：SALK=300-7.14×30.164+3.57×20.164+0.1×（200-10）=175.72mg/l>100mg/l（以CaCO3计）因此曝气池内可维持pH≥7.2利用ASM2D模型进行模拟，可以得出碱度为：202.7mg/l4.4.2.6污泥龄计算4.4.2.7、水力停留时间计算 满足6-8h要求。4.4.3、进出水设计4.4.3.1、进水设计沉砂池来水通过DN1200mm的管道进入AAO池进水渠道中，进水管道水流速度为：厌氧池前设置进水渠道，回流污泥和进水汇合至进水渠道中，渠道有效水深1.5,渠宽2,则进水渠道内水流速度为：反应池采用潜孔进水，孔口总面积为：式中：v2—孔口流速，（m/s）。取值范围为0.2-1.5m/s,本设计取为v3=0.5m/s。设计每个孔口尺寸为：0.5×1，则孔口数为：内回流渠道宽为1.5米，有效水深为3米，则内回流渠道内水流速度为：好氧池出水通过矩形孔进入内回流渠道，然后回流至缺氧池，开孔尺寸为宽×高=1m×2m。共开孔4。则开孔内水流速度为：缺氧池前端同样开4个孔，流入来自好氧池的硝化液，开孔尺寸和好氧池一样，即宽×高=1m×2m，其水流流速为0.84m/s。 4.4.3.2、出水设计：AAO反应池采用矩形薄壁堰的出水方式，跌落出水，堰上水头为：式中：Q’—反应池内总流量，（m3/s）。m—流量系数，其取值范围为0.4~0.5。本设计取为m=0.4;b—出水堰宽，（m）。与反应池等宽，即为8。所以AA/O池出水流量为：AA/O出水管路中水流流速取为v3=0.7m/s，则其的出水管径为：AA/O出水管路为DN1400.4.4.4、曝气系统设计3.4.4.1、最大需氧量计算1）去除有机物所需消耗的氧气量D1式中：k—有机物分解速度常数，（d-）。本设计取k=0.23；S0—进入好氧池的污水中剩余未降解的BOD5的浓度，（mg/L）。S0=60mg/L。 t—BOD5测验时间，（d）。取t=5；Se—进过AAO处理后出水BOD5的浓度，（mg/L）。10mg/L。所以：2）硝化所需要的氧气量D2式中：N0—进入好氧池的污水中铵态氮的浓度，（mg/L）。N0=28mg/L。Ne—流出好氧池的铵态氮的浓度，（mg/L）。Ne=5mg/L。所以：3）反硝化产生的氧气量D3:4）剩余活性污泥中带有的氧量D45）需氧量Dmax=D1+D2-D3-D4=14628+20631-4875-10891.4=19132.6kg/d3.4.4.2、平均需氧量计算3.4.4.3、供气量计算目前常用的曝气方式有表面曝气和鼓风曝气，AA/O更经常使用鼓风曝气，本设计采用鼓风曝气的方式，采用WM-180微孔曝气器进行曝气池的曝气。每个扩散器服务的有效面积为0.49m2。扩散铺设在池底上0.2m处，淹没水的深度为4.8m。最不利温度设置成30度，因此计算采用最不利条件下的温度进行计算。将需氧量D换算成30℃时标准状态下的需氧量DΘ。 20℃和30℃时，水中的饱和溶解氧分别为：CS（20）=9.17mg/L；CS（30）=7.63mg/L1、扩散器出口处的绝对压力式中：H—扩散器淹没深度，（m）。本设计中H=4.8m。所以：2、曝气池池面处氧的百分比：式中：EA—空气扩散器的氧转移效率，本设计取为EA=12%。所以：3、好氧池混合液中氧的平均饱和度（按最不利温度条件考虑）式中：Csb(30)—30℃时，好氧池内混合液中溶解氧的平均饱和度，（mg/L）；Pb—扩散器出口处大气压力，（Pa）；Cs—30℃时，在标准压力下，溶解氧的饱和值，（mg/L）4)换算为20℃时，无氧清水中的充氧量为： 式中：Csb(20)—在二十摄氏度时，曝气池内混合液溶解氧的平均饱和度，（mg/L)。R—需氧量，（kgO2/h）；已计算得R=59174.04kg/d=2465.585kg/h；α、β—修正系数，本设计中取α=0.82，β=0.95；C—曝气池出口溶解氧浓度需，（mg/L）。取C=2.0mg/L;ρ—压力修正系数，本设计中取ρ=1.05)曝气池供气量最大供气量为：平均供气量为：3.4.4.4、空气管路计算（以单组池子计算）好氧池1平面面积为50×24=1200m2考虑到单个空气扩散器的服务面积为0.49m2,则共所需空气扩散器的个数为：曝气管路布置：好氧池共七个廊道，在好氧池相邻廊道的隔墙上设置一根曝气干管，共设6根，每根干管分别设置7对14根竖管。 曝气管路系统见曝气设施管路布置图。从鼓风机房开始，选择一条最不利管路进行压力损失计算。管路节点编号及计算结果见下表。3.4.4.5、空压机选择空压机在池底0.2米处，则所需的静压力为4.8米。按照本设计的空气布置，计损失1.0米，空压机提供的压力应不小于（4.8+1.0）×9.8=57米。单组最大供气量为：47162.8m3/h=786.0m3/min单组平均供气量为：36279.0m3/h=604.6m3/min根据供气量和压力损失，选择4L64WD三叶罗茨鼓风机。其流量为95m3/min，因此选用9台，7用2备。需要最大供气量时8用1备。4.4.4.6管路相关计算：干管流量：流速取为10m/s,则管径为：干管采用DN400管子，其流速为：竖管流量： 流速取为10m/s,则管径为：曝气竖管采取DN100，则实际流速为4.4.5、推流器的选择按单组来进行说明。单组厌氧池容积为4000m3,假设厌氧池每每平方米需要消耗5瓦的功率，则需要总功率是5×4000=20000w。单组缺氧池容积为8000m3,假设厌氧池每每平方米需要消耗5瓦的功率，则需要总功率是5×8000=40000w。本设计选择的推流器为QJB015-400型，其功率为1500瓦。厌氧池需要设置推流器14台。缺氧池需要设置28台，厌氧池、缺氧池每格均设置7台。4.5、配水井的设计配水井共2组，一个配水井满足4个二沉池的配水要求。4.5.1配水井的尺寸确定单个配水井的流量为4062.5×1.9=7718.75m3/h配水井的体积为式中：T—停留时间，设计确定为2min。所以：配水井中水体深度设计成6米，则配水井的直径为： 设计配水井的内径为5米。考虑到0.5米的超高，则配水井的尺寸为外径×总高=7.4m×6.5m。4.5.2进水部分确定配水井的进水是来自AAO的出水，共1根DN1600的铸铁管。进水从配水井的池底中央进水管流入，均匀分配整个池内，从配水井内壁矩形孔进入4个渠道，分别流入4个二沉池。其进水管内流速为;进水局部损失：4.5.3出水部分确定4.5.3.1出水孔洞设计内壁上开4个矩形大孔，每个孔的尺寸为长×深=2m×3m,则污水流经时的流速为：污水流经矩形孔的水头损失为：4.5.3.1出水管路设计每个配水井设置4条出水管，管径为DN1000，则出水管内水流速度为：水头损失为：4.6、二沉池二沉池设计共分8组，每四组联合处理来自一组AA/O池的污水。 4.6.1设计参数4.6.1.1单池面积：式中：Q—设计最大流量，Q=2.257m3/s，q’—表面负荷，（0.8-1.5m3/m2h）4.6.1.2直径：本设计取为36m则：单池面积为4.6.1.3沉淀部分有效水深其中;t—水力停留时间，t取值范围为1.5-3.0h,本设计取t=3h。所以二沉池径深比为：36/3=12。（满足6-12要求）4.6.1.4二沉池单池有效容积：4.6.1.5、污泥部分所需容积：4.6.1.6、沉淀池总高度式中：h1—沉淀池超高，取h1=0.3mh2—沉淀池有效水深，前已计算的h2=3.0mh3—沉淀池缓冲层高度,一般取为0.3m。 h4—沉淀池底部圆锥体高度其中：i—沉淀池坡底落差，本设计取i=0.05r’—沉淀池进水竖井半径，一般取为1.0m。h5—沉淀池污泥区高度其中：V1—沉淀池污泥所需体积，前已计算得V1=29473m3V2—沉淀池池底部圆锥体体积，由下式计算：所以：4.6.2进水系统计算前面已经叙述，污水流入二沉池，周边出水、中心进水。在沉淀池的中心处设有中心管，由前端处理构筑物过来的污水流入其中。中心管壁上开设了一些小孔，污水通过这些小孔进入池中央。由于穿孔整流板的挡流作用，污水沿着各个方向流动，较好的实现了均衡布水。污水从好氧池出来，流入DN1200的铸铁管，铸铁管末端接入到进入配水井中心。经过配水井，将污水分为4股，分别以DN1000的铸铁管流入各个二沉池，每个管道上都要安装阀门，便于调控水流的流动状态。4.6.2.1、二沉池进水管设计流量为2.257m3/s，则单池设计污水流量：已经模拟得到生物反应池污泥回流是90﹪，每个池子进水管入流量都是： Q进=（1+R）Q1=（1+0.9）*0.282=0.536m3/s进水管流速采用1.0m/s,则进水管管径为：采用进水管管径DN900，实际流速为4.6.2.2、进水中心管计算入流水在中心管的速度为v=1.0m/s，流经中心管断面面积是：在横断面上开设10个导流孔，每个导流孔面积是：每个孔宽0.2m，则孔高为孔断面尺寸为：0.20.27m设相邻孔相距0.3m，那么由此可以确定中心管的内径：取中心管管壁厚度为200mm，则中心进水管外径为1.6+0.4=2.0m。4.6.2.3、稳流罩设计：罩内流速一般的范围是v3=0.03-0.02m/s，设计中定成0.025。罩内水体过流面积：稳流筒直径为： 稳流罩的罩高设计成1.8m。4.6.3出水部分设计4.6.3.1、出水槽计算沉淀后分离出的水流部分通过三角堰后流出，三角堰选择双边等腰直角三角堰。之后水流进入排水槽流入下一处理构筑物。排水槽距离池壁0.5米，环形布置，在左右两侧分别设置出水汇水口。每侧出水口出水流量：取集水槽中水流流速为0.6m/s,集水槽宽0.5m，则：集水槽中终点有效水深为：集水槽中起点有效水深为：式中：hk—槽内临界水深，（m）。可通过下式计算其中：α—系数，一般采用1；所以：所以：本设计中出水堰出水后水体跌落0.10m，则集水槽高度为0.48+0.10=0.49m，取为高度0.5m,集水槽尺寸为0.5m×0.5m。设出水管路中水流速度为1m/s，则出水管管径为本设计取出水管为DN500的铸铁管。 4.6.3.2、出水堰计算4.6.3.2.1计算二沉池出水是否采用双堰由于二沉池出水堰负荷范围为不大于1.9L/(s.m)若采用出水堰负荷为1.5L/(s.m),则出水堰长度L直径4.6.3.2.2每池出水堰长：采用等腰直角三角形薄壁堰，外堰距池壁0.5m,堰宽为0.10m，可计算得出水堰高度为0.07m。则每池出水堰长度为：实际堰负荷：实际堰个数为：每个三角堰的流量Q1为：过堰水深出水堰总水头损失：考虑出水堰后水头跌落0.15m，则总水头损失为：h+0.15=0.024+0.150=0.174m 4.6.4排泥部分计算4.6.4.1总泥量计算前面已计算出剩余活性污泥量为w1=22230-14560=7670kg剩余污泥排除量为=0.014m3/s。单池剩余污泥排放量为Q1=0.014/8=0.002m3/s。回流污泥量排泥量为：Q回=RQ=0.9×195000=175500m3/d=2.03m3/s单池回流污泥量为：Q2=2.03/8=0.254m3/s4.6.4.3排泥管本设计采用DN200的铸铁管4条进行剩余污泥排泥，则污泥在在排泥管的流速为：回流污泥部分，本设计采用DN800的4条铸铁管进行污泥的回流，则污泥在回流污泥管路中的流速为：4.7、滤池4.7.1、平面尺寸计算：4.7.1.1、总面积计算式中：Q—设计最大流量，2.257m3/sv—设计滤速，一般范围是8m/h-15m/h,本设计取v=10m/h。所以：4.7.1.2、单组面积计算V型滤池共分为2组，则单组滤池面积为 4.7.1.3、每格滤池面积每组滤池分为6格，则每格滤池面积为：4.7.1.4、V型滤池的长宽确定一般的，V型滤池的长宽比为：2:1-4:1，本设计取为L/b=3:1。所以：所以实际单格面积为：实际长宽比为、一般的，V型滤池长度不应小于11m，在滤池中央设置水气分配槽，滤池从而被分为两半，每一半宽度不应大于4m。本设计符合要求。4.7.2、滤速的计算正常过滤时的滤速假设有一格反冲洗时滤速为：均满足V型滤池正常滤速范围。4.7.3、进水系统的计算4.7.3.1、进水总渠可由下式计算进水总渠宽度 式中：H1—进水总渠水深；本设计取为1.5mB1—进水总渠宽度Q1—单组滤池流量V1—进水总渠内水流流速，一般范围为0.6m/s-1.0m/s，本设计取为0.8m/s.所以：4.7.3.2、气动隔膜阀的阀口面积式中：Q2—单格滤池的流量，本设计为2.257/12=0.188m3/sV2—水流在气动隔膜阀的流速，一般取值范围为0.6m/s-1.0m/s，本设计取0.8m/s。所以：4.7.3.3、气动隔膜阀阀口处的水头损失式中：ξ—气动隔膜阀阀口的局部阻力系数，取ξ=1。所以：4.7.3.4、进水堰上水头式中：m—薄壁堰流量系数，一般的取值范围为0.42-0.50，本设计取0.46b—堰宽，取为3m。 所以：4.7.3.5、V型进水槽有效水深式中：Q3—进入V型槽内的流量，滤池每格设置2个V型进槽，因此Q3=Q2/2=0.094m3/sα—V型槽夹角，一般取值范围为50-55，本设计取为50.V3—水流在V型进水槽的流速，一般取值范围为0.6m/s-1.0m/s，本设计取0.8m/s；所以：所以V型槽宽度为0.444×tan50=0.53m。4.7.3.6V型槽扫洗小孔2.2.6.1V型槽扫洗小孔的进水流量为式中：q2—表面扫洗强度，一般的取值范围为1.4L/sm2—2.3L/sm2，本设计确定为1.8L/sm2。所以：2.2.6.2V型槽小孔总面积：式中：μ—V型槽扫洗小孔孔口的流量系数，本设计确定为0.62。H3—V型槽进水槽内的有效水深，前面已经计算得h3=0.444m。所以： 2.2.6.3扫洗小孔直径式中：n2—单格扫洗小孔数目。本设计确定为每格V型槽为70个，即每个V型槽上扫洗小孔数目为35个。所以：2.6.2.4验算小孔流速：4.7.4反冲洗系统设计V型滤池的反冲洗系统常常采用水气联合反冲洗，同时配合着上述的表面扫洗，反冲洗效果好，从而提高了滤池的过滤效果。4.7.4.1配水渠道考虑到反冲洗需要大量的水，远大于正常工作时的进水量，因此，配水渠道只要按照反冲洗时的水流量来计算即可满足要求。1配水渠设计水流量为：式中：q1—反冲洗强度，一般的取值范围是4L/sm2—6L/sm2，本设计采用5L/sm2。所以：2配水渠的宽度 式中：H2—配水渠内有效水深，本设计确定为0.8m；V5—配水渠内水流的流速，一般的取值范围为1.0m/s-1.5m/s，本设计确定为1.0m/s。所以：3反冲洗进水管路假设进水管管内水流的速度为1m/s，则进水管管径为：所以反冲洗进水管路选用DN700mm。4.7.4.2配水方孔在配水渠道两侧，分别设置配水方孔来使来水进入V型滤池进行过滤。2.4.2.1配水方孔总面积式中：v6—水流流过配水方孔时的流速，一般取为0.5m/s。所以：2.4.2.2配水方孔规格采取配水方孔的规格为0.10m×0.10m，则每个配水方孔的面积为0.10×0.10=0.01m2，因此配水方孔的个数是：4.7.4.3反冲洗所需空气量采用配水渠来布气进行空气反冲洗，反冲洗所需要的空气量为 式中：q2—反冲洗所用空气强度，一般的取值范围是13L/sm2—17L/sm2，本设计采用15L/sm2。所以：4.7.4.4布气圆孔设计布气圆孔的设计同布水方孔，他们均采用相同的个数和间距。布气圆孔采用的规格是直径为60mm的圆孔。单孔面积为：圆孔总面积为：F2=f2×68=0.192m2空气流过圆孔的流速为：4.7.5底部配水系统设计底部配水系统采用的是QS型长柄滤头来进行水气的均匀分配，长柄滤头采用的是ABS工程塑料，抗腐蚀，使用寿命长。滤头安装在混凝土结构的滤板上，而滤板则固定在混凝土结构的滤梁上，滤板一般做成方形或矩形，单边长度一般不应超过1.2m。单个滤头长为28.5厘米，滤冒上设置有36条缝隙，滤柄上设置有直径为2毫米的气孔以及长×宽=65mm×1mm的缝隙。4.7.6过滤系统设计过滤系统的滤料采用的是石英砂滤料，价格低廉，容易获得。选用石英砂滤料的粒径范围是0.95mm-1.35mm，不均匀系数K80一般是1.0-1.3，滤料层厚度一般的范围是1.2-1.5m,本设计确定为1.4m左右，滤料层上的水深一般应为1.2m-1.3m，本设计确定为1.2m。 4.7.7排水系统设计4.7.6.1排水渠终点水深式中：B2—排水渠宽度，本设计中排水渠与配水渠宽度相同，即排水渠宽度也为0.8m;V7—排水渠内水流的流速，一般的流速应大于1.5m/s，本设计中取为1.6m/s。所以：4.7.6.2排水渠终点水深式中：i—排水渠池底坡度，本设计取为0.08;l—排水渠的长度，本设计取排水渠长度等于V型滤池长度，即为14.2m;H2—排水渠的临界水深，可由下式计算而得：所以：一般的，排水槽堰顶应该在石英砂滤料顶0.5米以上，则排水渠总高=滤板下水深+滤板厚度+滤料层厚度+0.5=0.9+0.1+1.4+0.5=2.9m4.7.7滤池的总高度式中：H5——滤板下水深，如前述H5=0.9m；H6—滤料层厚度，如前述H6=1.4m； H7—滤料层上水的深度，前面已取为1.2m；H8—滤板厚度，取为0.1m；H9—超高，H9=0.3m。所以：4.8、接触消毒池4.8.1.1加氯量的确定城市污水二级处理后出水需进行消毒处理，若采用液氯消毒，加氯量一般为5-10mg/L,本设计取8mg/L。式中：q0—加氯量，（mg/L）,本设计取8mg/L；所以：4.8.1.2加氯设备加氯设备所需加氯量为1560kg/d,即65kg/h。加氯设备采用ZJ-1型真空转子加氯机，加氯机采用三台，2用1备，关于ZJ-1型加氯机参数见下表型号加氯量（kg/h）水射器H(mm)A(mm)B(mm)B1(mm)进水压力（MP）被压力（MP）进水管（mm）出水管(mm)ZJ-140>0.2<0.0540308007804003754.8.1.3加氯瓶设计本设计采用容重为500kg的氯瓶，共2组，1用1备。每组8只氯瓶，每组容重为500×8=4000kg。氯瓶工作周期为4000/1560=2天。 4.8.1.3加氯间设计设计贮存一个月的药剂，则需要的药剂量为：考虑到加氯间放有称重设施、运送设施以及空地，设计加氯间尺寸为为：长×宽×高=15m×15m×4.5m。4.8.2接触消毒池设计接触消毒池分为平流式接触消毒池和竖流式接触消毒池，竖流式接触消毒池仅适用于小型污水处理厂，因此本设计采用平流式接触消毒池。平流式接触消毒池采用4组3廊道形式。4.8.2.1接触消毒池容积总容积由下式计算：式中：Q—进水流量，（m3/min）本设计为195000m3/d=135.42m3/min；t—消毒接触时间，一般采用30min。所以:单池容积4.8.2.2消毒接触池表面积式中：h2—接触池有效水深,本设计取h2=3.0m所以：单池表面积为： 4.8.2.3消毒接触池池长单池池长式中：b—接触池各廊道宽度，本设计取为b=3.0m因此长宽比：满足要求。4.8.2.4池高H=h1+h2=0.3+3.0=3.3m式中:h1—接触消毒池超高，本设计取为0.3m。4.8.2.5消毒接触池规格上述已计算得接触消毒池单廊道长×宽×高=37.62m×3.0m×3.3m。4.8.2.6污泥部分设计接触消毒池在池底设置成0.02坡度的池底，便于集泥排泥，同时在每组接触池进水口部分设置集泥斗和排泥管。由于经过了二沉池处理，泥量较少，污泥斗可以设置的较小，本设计污泥斗上口直径为2.5m,下口直径为1m,侧壁倾角为60，则污泥斗高度为：每组污泥斗体积为：污泥斗总体积为13.27×4=53.1m3。4.8.2.7进出水部分设计1、进水渠道每2组接触消毒池采用一个进水渠道，污水经进水渠穿孔进入接触消毒池。每组进水渠流量为0.564m3/s,进水渠宽为2.0m,有效水深为1.0m,进水流速为： 2、进水潜孔城市污水进水可以采用进水潜孔的方式，一般进水潜孔进水流速是控制在0.2m/s-0.4m/s，本设计中采用0.3m/s。单池进水潜孔面积为：进水潜孔尺寸为0.m×0.3m,则需要进水潜孔个数为：实际进水潜孔总面积为实际潜孔流速为（满足0.2m/s-4m/s）查手册得：水流经孔口局部水头损失系数为1.06，则污水经过进水潜孔水头损失为：3、出水堰接触消毒池出水采用90度直角三角堰出水，三角堰总宽即为接触消毒池池宽，即为b=3m，三角堰顶宽为0.10m。污水经三角堰出水后流入集水渠，然后经排水管路流出接触消毒池。集水渠宽为1.0m。每组池体中三角堰数量三角堰流量为三角堰堰上水头： 式中：m—流量系数，一般取0.42b—单廊道宽度，本设计中b=3m所以：设污水经三角堰后自由跌落0.1m,则经过三角堰总水头损为0.1+0.217=0.317m。4、混合接触消毒池中投加的消毒剂需要混合均匀，本设计采用管道混合，加氯管直接和进水管相连，同时为了提高混合效果进而提高消毒效果，在接触管道后设置一个静态混合器。4.9清水池污水经过处理最后进入清水池，清水池用于贮存出水，调节出水量以及作为消防备用水的水源。另外，在清水池中，消毒剂对出水进行消毒，提高了出水的消毒效果，降低了出水中细菌的数目。4.9.1清水池的容积本设计清水池共设置2座，每座的体积为：式中：k—经验系数，一般的取值范围是10%-20%。所以：4.9.2清水池平面尺寸取有效水深为5m,则：清水池面积为取单个清水池规格为：长×宽=48m×40m。4.9.3清水池高度取清水池超高为0.3m,则清水池总高度为：H=h1+h2=5+0.3=5.3m。 4.9.4清水池管道系统设计4.8.4．1进水管设计污水经过消毒处理后流入清水池，流入清水池的水流流速一般为0.7m/s-1.0m/s,本设计取为0.7m/s，则进水管管径为：采用DN1400的铸铁管，所以进水管内水流的流速为：4.8.4.2出水管设计本设计取清水池的出水管中水体流速为0.7m/s，则出水管管径为：取为DN1400的不锈钢管，同进水管相同，实际流速为0.73m/s。4.8.4.3溢流管设计清水池需要设置溢流管，溢流管取为和进出水管相同的管径，即为DN1400。与进出水管不同的是，溢流管上不设置控制阀门，需要在进水端设计成喇叭口。4.8.4.4放空管设计为了便于维修检查，清水池需要设置放空管。设计中假设2小时将清水池中的流体全部防空，来进行设计计算。取放空管中水流速度为1.2m/s，则放空管管径为：因此采用DN1200的铸铁管。4.9.5清水池的布置4.8.5.1导流墙的设置 为了防止清水池内有死角的出现，在清水池内设置了导流墙，同时也增加了消毒的时间，保证了氯在水中接触时间不少于30分钟。本设计中，每组清水池中设置三条导流墙，将整个清水池分成4个隔间，每格宽度均为10m。同时考虑到清水池清洗时的排水方便，在每个导流墙底部距离池底0.2m处，设置一系列方孔，方孔之间的间距为1m,规格为0.1m×0.1m。4.8.5.2通气孔的设置一般的清水池要设计建造成封闭式，所以为了保持池内空气的流通良好，通常需要在清水池的池顶设置通气孔。本设计每格设置通气孔10个，各通风口孔径为200mmd。具体布置见清水池构筑物图。4.8.5.3检修口的设置为了便于意外异常情况下对清水池进行检查维修，在清水池池顶设置2个检修口，检修口外径为Φ1200mm。具体布置见图。4.8.5.4池顶覆土一般的要求清水池设计成封闭式，并在顶部有0.5m-1.0m的覆土层,同时做好绿化工作。本设计覆土曾厚度设置成1.0米。4.10、计量设备4.10.1计量槽主要部分尺寸4.10.1.1渐缩部分长度A1：可由下式计算：式中：A1—渐缩部分长度b—喉部宽度，本设计取0.8m所以：4.10.1.2喉部长度A2：一般的取喉部长度为0.6m,即4.10.1.3渐扩部分长度A3一般取渐扩部分长度为0.9m，即4.10.1.4上游渠道宽度B1上游渠道宽度可由下式计算： 4.10.1.5下游渠道宽度B2下游渠道宽度可由下式计算：4.10.2计量槽总长度计量槽设置的位置应该是在渠道的直线段上，渠道的直线段长度应该大于或等于渠道宽度的8-10倍。另外，应保证在计量槽的上游部分，直线段长度不小于渠宽的2-3倍，在计量槽下游保证直线段长度不小于渠道宽度的4-5倍。4.10.2.1、计量槽上游直线段长度L1可由下式计算：4.10.2.2、计量槽下游直线段长度L2可由下式计算：4.10.2.3计量槽总长L4.10.2.4校核L/b=12.92/0.8=16.15>12,满足要求。4.10.3计量槽的水位由式子：得0.50m.由于当b=0.3-2.5m时，自由流满足H2/H1<0.7，所以H2<1.16×0.7=0.812m，取H2=0.8m。0.32所以计量水头损失为：H1-H2=1.16-0.80=0.36m。0.18 4.10.4渠道水力计算4.10.4.1上游渠道3.8.4.1.1过水断面积3.8.4.1.2湿周3.8.4.1.3水力半径3.8.4.1.4流速3.8.4.1.5水力坡度式中：n—粗糙度，一般取0.013。4.10.4.2下游渠道3.8.4.2.1过水断面积3.8.4.1.2湿周3.8.4.1.3水力半径3.8.4.1.4流速3.8.4.1.5水力坡度 式中：n—粗糙度，一般取0.013。4.10．5出水管路计算巴氏计量槽出水采用的是重力流铸铁管，取流速为1.0m/s，则管径为取出水管管径为DN1800，实际流速为4.11、化学除磷部分目前，城市污水处理厂对磷的去除效果不太稳定，出水常常达到了1mg/l，，因此，考虑到污水处理的长久稳定性，确保出水能够达标，本设计也将化学除磷部分纳入了设计之中。化学除磷辅助生物除磷，设置在二沉池之前的单元，这样的好处是，可以避免重新建筑体积很大的沉淀池，节省预算。化学除磷部分包括混合池以及一个沉淀池。4.11.1化学除磷药剂量的确定本设计选用的是氯化铝作为化学除磷的药剂。由反应Al3++PO43-=AlPO4↓可知每去除1mol磷酸根需要1mol铝离子，产生1mol磷酸铝沉淀，即每去除1g磷需要消耗铝的质量为0.87g。考虑到实际情况，反应并不是完全有效进行，需要附加一个系数，一般的取为1.5。假设经过二沉池后磷的浓度为1.0mg/l，则每天需要去除的磷的质量为：W1=Q(C1-C2)=195000×(1-0.5)=97500g=97.5kg需要的铝离子的质量为：W2=1.5×0.87×97.5=126.75kg假设选用的氯化铝中铝元素的质量分数为6%，需要的化学药剂的质量为： 考虑到密度为1.3kg/l,则氯化铝的体积为：产生的干污泥量为湿污泥的质量为污泥体积为：4.11.2溶液罐设计前面已经计算得出每天需要氯化铝溶液的体积为1.625m3，本设计每天配置氯化铝溶液一次，设计中溶液罐设计成直径为1.2m,有效深度为1.5m,则实际溶液罐体积为V=πr2h=3.14×0.62×1.5=1.70m3溶液罐设计2个，一用一备。4.11.3贮药间计算设计贮存一个月的药剂，则需要的药剂量为：由于氯化铝密度为2.48kg/l,则所需体积为：18.8/2.5=7.58m3堆放高度设计成1.5米，则堆放面积考虑到贮药间放有称重设施、运送设施以及空地，贮药间总面积按有效面积的百分之三十来计，则贮药间总面积为：1.3×5.1=6.7m2设计中取为7m2。设计为长3.5m，宽2m,考虑方便，要有一定的预留高度，则贮药间尺寸为长 ×宽×高=3.5m×2m×2m。贮药间外放有2台泵，根据流量选择JD80/2.0，流量为80L/h,溶液罐、泵和贮药间合建，总尺寸为5m×3.5m×2m。4.11.4静态混合器的设计前面已经计算得出需要投加氯化铝的量为1.625m3/s加药管采用DN100则管内流速为：氯化铝药剂在二沉池前采用静态混合器进行混合。利用下式计算需要采用的混合单元数。式中：h—混合器水头损失，一般不小于0.5m。d—混合器所在管道直径，本设计为1200mm。n—混合单元数所以：得n=8个加药点在第一个混合单元前。4.12、外碳源投加部分设计4.12.1确定外碳源的量通过模拟后，对氨氮的去除完成的很好，但是由于硝态氮含量较高，导致总氮的去除效果不够保证稳定运行，因此，本设计增加了外加碳源部分。污水处理厂可以按照实际运行情况，调节是否需要开启外加碳源，也可以根据水质调节投加的量。本设计按照生物处理单元出水氨氮达标，总氮为20mg/l来进行设计计算。由于规定的排放标准是总氮15mg/l,需要去除的氮为：N=20-15=5mg/l所需外加的COD浓度为：Cm=5N=5×5=25mg/l所需总投加COD为：Cd=QCm=195000×25=4785kg/d 本设计外加的碳源为甲醇，他的COD当量是1.5kgCOD/kg，因此：需投加的甲醇为：污水处理厂设有化验室，需要每天对AAO各池进行水质的化验，根据各池COD的实际数值来确定是否需要投加外碳源，将外碳源投加至厌氧池或者是缺氧池。外碳源采用湿式投加的方式，投加的甲醇质量分数为5%，天需要投加的甲醇溶液质量为：甲醇溶液密度985kg/m3甲醇溶液体积为4.12.2溶液罐的确定每天配置1次溶液，设计2个溶液罐，每个溶液罐的尺寸为直径×高=5m×2m。溶液罐体积为：甲醇从外碳源经隔膜泵进入生物处理单元，在进入生物处理单元前设置了管式混合器，确保外碳源与污水充分混合。在甲醇官道上设有阀门，方便对甲醇的投加情况进行控制。4.10.3贮药间的确定按照贮存甲醇30天来设计贮药间。共贮存甲醇的量为3190×30=95700kgJ甲醇密度为800kg/m3，所以甲醇所占体积为95700÷800=120m3假设甲醇有效高度为4米，则面积为120÷4=30m2.由于贮药间内设有计量设施、运送设施等，考虑到此部分占有效面积的30%，则总面积为30×1.3=39m2，取为40m2.设计贮药间长为8米，宽为5米，考虑到0.5米的超高，则贮药间尺寸为：长×宽×高=8m×5m×4.5m。 贮药间外放有2台泵，型号为RYZ1000，其流量为0.8M3/s.溶液罐、泵和贮药间合建，总尺寸为15m×15m×4.5m。4.12.4静态混合器的设计前面已经计算得出需要投加甲醇的量为68.4m3/d=0.0008m3/s加药管采用DN50则管内流速为：甲醇在加入生物反应池内采用静态混合器进行混合。利用下式计算需要采用的混合单元数。式中：h—混合器水头损失，一般不小于0.5m。d—混合器所在管道直径，本设计为1200mm。n—混合单元数所以：得n=8个加药点在第一个混合单元前。4.13、污泥浓缩池4.13.1设计污泥流量本设计选择2个污泥浓缩池污泥流量为：Q=1023m3/d=42.625m3/h=0.012m3/s。单池流量为Q1=0.006m3/s=21.31m3/h。4.13.2单池沉淀部分有效面积式中：C—进入污泥浓缩池中的污泥浓度，一般采用10000kg/m3；G—固体通量，一般的取值范围是0.8（kg/m2h)-1.2（kg/m2h)本设计确定为1.0（kg/m2h)。 所以：4.13.3浓缩池直径4.13.4浓缩池单池容积式中：T—污泥浓缩池的水力停留时间，一般的取值范围是10h-16h，本设计确定为15h。所以：4.13.5浓缩池有效水深4.13.6浓缩后剩余污泥量式中：P—污泥经浓缩过后的含水率，一般经过污泥浓缩池后污泥含水率是97%。P0—污泥未经浓缩前的污泥含水率，一般取值为99%。所以：=0.002m3/s.4.14.7浓缩池池底高度辐流式污泥浓缩池常常采用中心驱动刮泥机，泥斗设置在底部中心部位，池底建成0.02的坡度，便于收集污泥。池底高度可按下式得到： 4.13.8污泥斗部分高式中：α—污泥斗部分的倾角，本设计中确定为55；a—污泥斗上口半径，本设计取为1.2m；b—污泥斗下口半径，本设计确定为0.3m.所以：4.13.9污泥斗容积4.13.10泥斗中污泥停留时间：4.13.11污泥浓缩池总高度式中：h1—超高，本设计确定为0.3m；h2—浓缩池有效水深，前面已计算得1.4m；h3—缓冲层高度，本设计确定为0.3m；h4—浓缩池池底高度，前面已经计算得0.0965m；h5—污泥斗高度，前面已经计算得出1.29m；所以：4.13.12浓缩后分离出来的总污水量 4.13.13溢流堰设计计算污泥浓缩池分离出来的污水经过溢流堰流入出水槽，经过出水槽流入出水管道，回流至集水井进行处理。设计中出水槽宽0.3m,则溢流堰堰长为：采用的是堰顶宽度为0.10m的90度等腰直角三角堰，则所需三角堰数量为50/0.10=500个。三角堰堰负荷为：每个三角堰的流量为：三角堰水流深度为：考虑到出水堰自由跌落水头为0.10m，则出水堰的水头损失为0.10+0.0085=0.1085m。4.13.14出水槽的设计出水槽宽为0.3m,槽内水流深度为0.08m,则槽内水流流速为：4.13.15进泥管的设计进泥管采用DN200，则管内流速为:4.13.16溢流管的设计采用的溢流管管径为DN100，每池一根，则溢流管管内水流流速为：4.13.17排泥管的设计排泥管采用的是DN200的铸铁管，其管内污泥流速为： 4.13.18刮泥机选择：本设计采用中心驱动式的刮泥机，将污泥收集到污泥斗中，通过排泥管排除污泥浓缩池中。4、14贮泥池污泥经过污泥浓缩池后，含水率达到了一定的去除，进入贮泥池，一般的贮泥池的作用包括以下几点：1、起到对污泥量的调节作用，起到调节池的作用，平衡污泥流量的不均。2、起到药剂投加池的作用，可以在此投加要求对污泥进行调节，改善其脱水性能。3、当采用池外对污泥加热时，可以起到预加热池的作用。在本设计中，贮泥池主要起到均质和调节流量的作用。贮泥池设计进泥量为浓缩后的剩余污泥，本设计共设置贮泥池2座，单池进泥流量为232.70m3/d=0.0027m3/s。4.14.1贮存污泥所需的容积式中：t—贮泥时间，一般的取值范围是8h-12h,本设计取10h。所以：4.14.2设计贮泥池污泥斗高度式中：α—污泥斗的倾角，本设计采用60度。a—污泥斗的上口直径，本设计设计为5m。b—污泥斗的下口直径，本设计设计为1m。所以： 4.14.3设计的贮泥池容积式中：h2—贮泥池的有效深度，本设计取为3.0m。h3—贮泥池泥斗的深度，前面已经计算得3.46m。所以：满足贮泥要求。4.14.4贮泥池高度式中：h1—超高，取为0.3m。h2—贮泥池有效深度，如前述为3.0m。h3—贮泥池泥斗的高度，如前述为3.46m。所以：4.14.5、管道部分每个贮泥池的进泥管道采用1根DN200的铸铁管，排泥管采用DN150，两个贮泥池间采用DN200的铸铁管联通。4.15、污泥脱水机房本设计采用带式压滤机对经过污泥浓缩池的污泥进行脱水。带式压滤机共3台，2用1备。其相关参数设计如下：4.15.1脱水后污泥量的计算 式中：Q1—污泥脱水前的污泥流量，前面已计算得单台带式压滤机的污泥流量为0.0027m3/s。Q2—污泥脱水后污泥流量P1—污泥脱水前的污泥含水率，P1=97%。P2—污泥脱水后的污泥含水率，P2=75%所以：每天形成的75%污泥质量为：w=Q2×ρ=27.99×1000=27990kg/d。每天形成的纯污泥质量为：w=Q2×ρ×（1-0.75）=6998.4kg/d。4.15.2污泥脱水机的选择本设计选用DY—3000带式压滤机3台，2用1备，其性能参数如下：干污泥产量为600kg/h。泥饼含水率为75%。絮凝剂采用干污泥量的2.00‰来进行投配。则每天带式压滤机工作的时间为：取为每天每台带式压滤机需要工作12h。4.15.3加药系统设计本设计采用聚丙烯酰胺作为絮凝剂来提高污泥脱水效果。4.15.3.1、每日所需的药剂量为：4.15.3.2、单个溶药罐体积：式中：b—溶药池药剂的浓度，一般的取值范围是1%-2%，本设计取b=1%。所以： 4.15.3.3、溶液罐由于聚丙烯酰胺溶解较慢，水解时间一般较长，一般需要8-48h，本设计将溶药水解时间确定为24h,因此设计中多设计了2个同样型号规格的溶液罐2个，起到了溶解药剂、贮存药剂的作用。4.15.3.4加药泵本设计选用50PWF型号的耐腐蚀加药泵，电机功率为1.1KW，共设计5台，4用1备，每个溶药罐和溶液罐各一台。4.15.4、臭气处理污泥在脱水过程中会产生臭气，本设计从经济角度出发，采用的处理工艺是将臭气收集起来送入前端生物处理单元进行生物处理，价格低廉，既具有一定的生物脱臭作用，同时对生物处理单元起到了搅拌的作用。4.16、污泥泵房4.16.1泵的选择从后面的高程计算可以知道，回流污泥泵对污泥的提升高度应大于5.36+0.76=6.12米，假设泵在工作时水头损失为3米，再考虑0.5米的安全系数，则回流污泥泵的扬程不小于6.12+3+0.5=8.62米。剩余污泥泵对污泥的提升高度应大于4.81+0.502=5.312米，假设泵在工作时水头损失为3米，再考虑0.5米的安全系数，则回流污泥泵的扬程不小于5.312+3+0.5=8.82米。污泥回流泵共设置2台，一用一备，单台流量为：Q=7308m3/h。因此回流泵选用FR式离心污泥泵，泵的流量为8000m3/h，扬程最大可达70米。剩余污泥泵也设置2台，一用一备，单台流量为：50.4m3/h>因此剩余污泥泵选用100WL126-5型号泵，流量为126m3/h，扬程为15米。4.16.2泵房的布置剩余污泥泵房尺寸规格设计成长×宽×高=6m×5m×8m。回流污泥泵房尺寸规格设计成长×宽×高=6m×5m×6m 5应用ASM2D模型进行AA/O的设计5.1污水进水组分的确定由于本设计中进水水质为：名称平均水量（m3∕d）SS(mg/L)COD(mg/L)BOD(mg/L)NH4-N(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)进水水质15000025035020028405按照活性污泥2D号模型的组分划分方法，将进水中各污染组分值确定，结果见下表：符号名称COD百分比数值单位溶解性组分SO2溶氧0g(O2)/m3SF易生物降解有机质1242g(COD)/m3SA发酵产物1035g(COD)/m3SNH4氨氮28g(N)/m3SNO3硝酸盐氮0g(N)/m3SPO4磷酸盐5g(P)/m3SI溶解惰性不可降解有机物1035g(COD)/m3SALK重碳酸盐碱度5Mol(HCO3-)颗粒性组分XI颗粒惰性不可降解有机物1035g(COD)/m3XS慢速可降解基质46161g(COD)/m3XH异养菌生物相1242g(COD)/m3XPAO聚磷菌0g(COD)/m3XPP聚磷酸盐0g(P)/m3XPHAPAO的有机贮存物0g(COD)/m3XAUT硝化菌生物相0g(COD)/m3XMeOH氢氧化铁0g(Fe(OH)3)/m3XFeP磷酸铁0g(FePO4)/m3XTSS颗粒组分250g(TSS)/m3 5.2建模过程在熟读活性污泥数学模型相关资料的基础上，利用守恒方程来对AA/O工艺建立数学模型来进行设计计算。守恒方程的思想是：对于各污染组分，进入池体的量=降解的量+流出池体的量。进入池体的部分包括上个池子流入的、回流进入的。另外，虽然本设计并未设计成分点进水，但模型在设计时将分点进水考虑进去，以便于在实际运行时出现水质波动，可以灵活调节各池的进水量，做到优化运行。在优化设计后，也可以改变不同的进水比例，模拟实际的污染物质衰解情况。式中：Qr—回流量，对于厌氧池，缺氧池都有回流的存在，好氧池无回流，则Qr=0。Qup—由上个池子流入的水流量，对于厌氧池即为设计水量；厌氧池流入缺氧池的水流，则包含了污泥回流量，流量有所增加；缺氧池流入好氧池的流量又增加了内回流量，水流大大提高。Q0—分点进水污水量，在利用模型设计时，假设没有采用分点进水，污水全部流入厌氧池，因此厌氧池此部分即为最大设计流量，缺氧池、好氧池为零。Qr—流出池子污水量，对于厌氧池，流出量为入流污水量和回流污泥量之和；缺氧池为入流污水量加回流污泥量加内回流量；好氧池也是入流污水量加回流污泥量加内回流量。Kr、k0、kup、k1—分别为回流水组分，分点进水组分、上个池体流入水组分、流入下个池体的水体组分。其中K0已经确定，Kup、k1可以在模拟过程中得到，回流组分的确定在查阅相关资料的基础上采用多次试算法。rk—污染组分降解相，需要建立程序来模拟。由于污水处理是一个连续的过程，各个池内进出污水浓度、降解速率会有所不同，因此建立的模型也要连续模拟污染组分在池体内的存在情况。这就需要用到积分这一数学工具给予我们帮助。基本守恒方程都是以微分方程的形式列出，然后求解各个微分方程，得到任意时刻的污染组分浓度值，便可以实现对其的连续模拟。各个池子建立的程序块见图。 5.3利用matlab进行仿真与设计计算在确立了建模思想后，利用matlab软件编程来进行仿真设计。Matlap是一款可以操作十分便利的编程软件，其语言相比较于其他编程语言十分简单，同时具有simlink功能，可以对污水处理情况进行实际模拟，因此常常用于污水处理的实际仿真模拟和优化设计。4.4.3.1、matlab程序模块的建立利用matlab编写基础数据m文件，在基础数据m文件完成后，可以建立成基础文件库，加载后可以直接调用。若需要修改，matlab提倡在原始文件里修改，这样可以保证后续所以调用处都同步修改，避免了出现少改漏改的情况，保证了程序运行的正确性。紧接着，编写各个过程的速率模块。ASM2D模型各个过程的速率可以查阅相关资料得出，各过程速率乘上参与此过程的各个组分的动力学系数，便可以得到在本过程，每组组分的降解速率。建立了过程速率模块后，又建立了各组分降解速率模块。只需要将前面过程速率乘上相应系数，得到每种组分在参与的过程中的降解速率，然后将参与的各个过程的速率相加，便得到该组分总的降解速率。其中过程速率的使用可以直接调用过程速率模块。然后，建立了各个池体的反应模块。根据各个池体具体有无回流相、实际进出水水量的大小、以及回流进出水组分来建立模块。在厌氧池中，回流组分的确定，本设计采用的方法是：先将回流得各个组分值定为一个较低的值，然后进行一遍模拟，将最终出水的值再带回回流组分值处，再次进行模拟，依此进行多次，直到前后两次出水组分差别很小，便可以将最终出水组分值确定为回流组分值。最后，建立模拟测试程序块。三个池子依次连接起来，进行模拟，可以详细清晰的了解各个池子中污染情况。由于ASM2D包含二十个组分和二十一个过程，需要编写的程序块很多，设计只画出了一部分来说明。4.4.3.2、应用matlab进行AA/O反应池的设计 由于利用matlab进行相关设计时，需要许多参数，因此本设计采取先用传统的方法进行AA/O池体的设计，然后将设计得出的基本数据导入模型中，以此模拟池体内实际污染物去除情况，并通过修改调整各个参数做到优化设计，既力求达到好的处理效果，又尽可能将池体、回流比控制在合理范围，降低成本。厌氧池的设计：厌氧池设计所需输入项分别是污泥回流比、进水流量、回流污泥中各组分分布浓度、预缺氧池池体体积。其中污泥回流比、预缺氧池体积采用传统方法计算得来，回流污泥中组分浓度可以查阅相关资料，确定部分浓度，其余部分未知的采用多次试算法。缺氧池设计：缺氧池设计所需输入项分别是内回流比、内回流中各组分分布浓度、分点进水流量以及组分、上个池体流入的流量及其组分值、缺氧池池体体积。其中内回流比、缺氧池体积采用传统方法计算得来，回流液中组分浓度可以查阅相关资料，确定部分浓度，其余部分未知的采用多次试算法。上个池子流入水流以及组分，可以由上个池子出水直接读出。好氧池设计：缺氧池设计所需输入项分别是分点进水流量以及组分、上个池体流入的流量及其组分值、缺氧池池体体积、曝气量。其中好氧池体积采用传统方法计算得来，上个池子流入水流以及组分，可以由上个池子出水直接读出。将传统方法设计的有关数据呢带入模拟，发现出水的总氮过高，磷和氨氮很低，COD可以达标。回流污泥组分见下表：符号名称数值单位溶解性组分SO2溶氧0.4g(O2)/m3SF易生物降解有机质0g(COD)/m3SA发酵产物0g(COD)/m3SNH4氨氮5g(N)/m3SNO3硝酸盐氮8g(N)/m3SPO4磷酸盐0.5g(P)/m3SI溶解惰性不可降解有机物30g(COD)/m3SN2氮气0g(N)/m3SALK重碳酸盐碱度3.5Mol(HCO3-) 颗粒性组分XI颗粒惰性不可降解有机物5g(COD)/m3XS慢速可降解基质5g(COD)/m3XH异养菌生物相3195g(COD)/m3XPAO聚磷菌300g(COD)/m3XPP聚磷酸盐4.5g(P)/m3XPHAPAO的有机贮存物2g(COD)/m3XAUT硝化菌生物相300g(COD)/m3XMeOH氢氧化铁0g(Fe(OH)3)/m3XFeP磷酸铁0g(FePO4)/m3XTSS颗粒组分10000g(TSS)/m3内回流组分见下表：符号名称数值单位溶解性组分SO2溶氧2g(O2)/m3SF易生物降解有机质1g(COD)/m3SA发酵产物0.5g(COD)/m3SNH4氨氮5g(N)/m3SNO3硝酸盐氮9g(N)/m3SPO4磷酸盐0.5g(P)/m3SI溶解惰性不可降解有机物32g(COD)/m3SN2氮气0g(N)/m3SALK重碳酸盐碱度3Mol(HCO3-)颗粒性组分XI颗粒惰性不可降解有机物30g(COD)/m3XS慢速可降解基质33g(COD)/m3XH异养菌生物相940g(COD)/m3XPAO聚磷菌94g(COD)/m3XPP聚磷酸盐5g(P)/m3XPHAPAO的有机贮存物2g(COD)/m3XAUT硝化菌生物相94g(COD)/m3 XMeOH氢氧化铁0g(Fe(OH)3)/m3XFeP磷酸铁0g(FePO4)/m3XTSS颗粒组分4700g(TSS)/m3将传统负荷法设计的参数代入模拟，得出各生物反应池污染组分降解情况。项目厌氧池数值缺氧池数值好氧池数值So2SF12.5411.410.6014SA33.7317.170.3116SI32.6332.3332.33SNH318.1912.20.997SN22.4062.9433.073SNO31.3914.28715.06SPO43.6292.6640.3094SALK240.8212.22.785XI22.3826.6829.44XS74.3148.7330.37XH143812001263XPAO190145.1146.1XPP1.6753.034.953XPHA4.2114.8230.9359XAUT141.6118.9120.7XTSS486447814960分析发现氨氮、磷的浓度很低，尤其是氨氮，出水只有0.997mg/l，因此好氧池的容积可以适当减小。但是硝酸盐浓度很高，已经超出总氮排放标准15mg/l，因此需要修改参数降低总氮。本设计从增大内回流比和增大缺氧池容积两个方面入手，调整设计。同时，总磷浓度也很低，厌氧区也可以考虑适当减少容积。经过多次调试，最终确定为厌氧池总体积：8000m3；缺氧池总体积：16000m3;好氧池总体积：28000m3。污泥回流比：90%；内回流比：350%。 出水COD：92.25；出水NH3：3.678；出水总氮14.88；出水总磷：0.4135。其中溶解性COD33.12mg/l,颗粒性COD59.13mg/l。各生物反应池污染组分降解情况如下表。项目厌氧池数值缺氧池数值好氧池数值So2SF15.8110.640.5604SA27.999.0510.3344SI32.6332.2232.22SNH317.839.7493.678SN22.2532.8192.853SNO31.5595.69411.21SPO43.481.7080.4135SALK4.8733.7423.025XI2227.9329.06XS75.3641.8230.08XH153411461158XPAO151.9114.8115.8XPP1.7193.684.86XPHA3.1873.7511.713XAUT99.295.8298.74XTSS4851475347645.4分析与认识各项指标中，氨氮、磷已经达标，且出水水质较好，考虑到COD在二沉池中可以被微生物吸附或沉降一部分，一般的颗粒性COD在二沉池基本都可以去除，溶解性的则去除率较小。AA/O池出水颗粒性COD为59.13mg/l，溶解性COD为33.12mg/l，假设二沉池颗粒性COD去除95%，考虑二沉池出水含有微生物10mg/l,则剩余COD为：33.12+59.13×0.05+10=46.1mg/l。可以达标。 但是，由于出水总氮已经非常接近最低排放标准，若水质出现了波动，则有可能出现总氮不达标的现象。在设计过程中，将内回流比调高到500%，缺氧池体积增大到30000m3,硝酸盐氮的量下降的也很少。考虑到经济因素，最终确定为内回流350%，缺氧池体积16000m3。为了保证氮的达标，本设计考虑了外碳源投加。将外碳源投加到厌氧池COD375mg/l，可以模拟得出出水总氮为：项目进水组分厌氧池数值缺氧池数值好氧池数值So20SF67SA35SI35SNH328SN20SNO30SPO45SALK6XI35XS161XH42XPAO0XPP0XPHA0XAUT0XTSS250在确定的处理构筑物的规模下，可以模拟允许的水质波动范围。经过模拟，当进水流量增大到200000m3/d时，污水氨氮和磷浓度仍不高，但总氮达到3.728+11.31=15.038，开始超标。项目厌氧池数值缺氧池数值好氧池数值So2SF23.1412.780.9SA19.156.5240.3622 SI32.6332.2232.22SNH317.239.5463.728SN20.35652.2072.23SNO33.4396.32511.31SPO43.041.5070.4222SALK4.8373.7262.991XI21.0327.5828.69XS83.9244.3336.02XH153611471159XPAO151.6114.6115.3XPP1.993.8224.818XPHA1.4832.9381.221XAUT99.4295.7196.81XTSS486547614764当进水流量达到2500000m3/d时，出水总磷刚刚超出标准，氨氮也接近出水上阀。项目厌氧池数值缺氧池数值好氧池数值So2SF18.8510.620.908SA25.148.050.5081SI32.6332.229.614SNH317.679.6144.74SN21.7782.4662.497SNO32.0176.04710.83SPO43.3591.6010.5033SALK4.8753.7233.259XI21.7727.6728.52XS76.9543.5536.9XH153411471158 XPAO151.8114.6115.3XPP1.7393.7514.705XPHA2.7763.2381.733XAUT99.2595.796.61XTSS486147524765当进水氨氮浓度达到45mg/l时，出水刚刚超出标准。项目厌氧池数值缺氧池数值好氧池数值So2SF14.1411.410.8388SA30.6911.150.4562SI32.6332.2432.24SNH329.5814.885.009SN22.2553.2513.284SNO31.5425.01214.7SPO43.5322.3010.4781SALK240.8203.7202.5XI22.162829.26XS75.2641.3933.29XH144011301143XPAO189.9131.8133.1XPP1.7173.4995.169XPHA3.794.8812.106XAUT141.6112.1114XTSS486347554772进水总磷达到5.8mg/l时，出水总磷开始超标：项目厌氧池数值缺氧池数值好氧池数值So2SF15.810.630.856SA289.0530.4325 SI32.6332.2232.22SNH317.839.7493.658SN22.2372.822.854SNO31.5585.69311.33SPO441.8830.5026SALK4.8733.7423.024XI2227.9329.06XS75.3641.8234.08XH15341146116.8XPAO151.9114.8116.9XPP1.7263.694.964XPHA3.193.7521.696XAUT99.296.8296.76XTSS488147524764当进水COD达到450时，出水溶解有机物35.66mg/l、颗粒有机物达到69.44mg/l，二沉池颗粒有机物去除95%，则颗粒有机物贡献COD3.47，加上10mg/l的微生物贡献的COD，总COD为49.13mg/l。项目进水厌氧池数值缺氧池数值好氧池数值So20SF5419.7612.921.029SA4535.5911.70.5521SI4537.8934.0734.07SNH32817.99.793.63SN202.6272.9883.033SNO301.1675.52211.52SPO453.5521.7950.4291SALK64.8693.7443.061XI4527.2729.7930.93XS20796.5447.9838.51 XH54154211491165XPAO0151.8114.7115.7XPP01.6643.64.811XPHA03.2983.9611.933XAUT099.235.6296.74XTSS2504860474947656、污水处理厂平面布置6.1平面布置的原则城市污水处理厂在进行平面布置时，需要着重考虑以下几点：1污水、污泥处理各构筑物的布置宜采用按处理流布置的方式，这样可以确保构筑物之间连接管路最短，要尽量减少管路间的转弯和重叠，保证污水污泥处理过程中的水头损失最小。各处理构筑物单元布置要紧凑，条件合适时尽量采取合建的方式。如出格栅可以和提升泵房合建在一起，细格栅可以和形式合适的沉砂池合建在一起。但是，在整体布局紧凑的同时，要保证各构筑单元之间留有适当的间距，以便于工作人员进行维护和检修。2污水处理厂在进行平面布置时，必须结合当地的风向风频率。整个污水处理单元要位于处理厂的下风向处，生活办公区位于上风向上，避免污水处理过程中产生的臭气影响整个厂区的环境质量。同时，污水处理厂的选址也与风向息息相关，城市污水处理厂一般建设在整个城市的下方向上，避免对城市的空气环境造成不良影响。3污水处理厂在进行平面布置时宜采用按功能区来进行集中布置。污水处理厂中，污水处理单元、污泥处理单元、生活办公区等都应该集中分布，且污水污泥处理单元和综合生活办公区间要有较长的间距，保证办公生活良好的环境质量状况。4污水处理厂在进行平面布置时要注意近远期规划的相结合考虑，做到既满足在近期处理规模的条件下处理流程的完整，同时又保证为以后的扩建留有足够的土地。5为了便于检修和意外事故发生时便于清空管道内的积水，理论上应在所有构筑物上、构筑物之间设置超越管，并在各处理构筑物上设置放空管道。 6.2平面布置设计本设计充分考虑到节约用地、因地制宜的原则，采用按功能区划分布置各处理构筑物。同时将物料运输便利、施工方便纳入考虑，并为后期扩建做好土建空地。首先，污水处理部分按照处理流程采用直线型布置的方法，从进水到出水整个流程均呈直线分布，优点有处理构筑物管线短、管理施工方便、便于未来逐组扩建等。其次，将综合楼、、职工宿舍、食堂、传达室等组合建为生活办公区。生活办公区进门附近处设置，便于接待外来人员，取得与外来人员的联系，减少对污水处理系统不必要的干扰。再次，将机修间、配电室、电修间、化验室、配电室、管配件室、仓库等，组合建为一区，即为维修区。由于维修区占地面积较大，堆放配零件多而散，不宜和处理区混为一体，设计时应将其和污水处理单元分开，形成一个独立的区域。最后，将污水处理构筑物与污泥处理单元分开建造，这样既这管理维护方便，同时又利于整个厂区的环境卫生。污水处理厂应积极做好绿化措施，本设计建有绿化用地，既具有环境效益，又可以作为扩建预留地。6.3辅助型构筑物的面积由于厂区处理规模为195000吨/天，根据处理规模确定附属构筑物尺寸。1值班室：6×5=30㎡2综合办公楼面积：25×20=500㎡3车库：10×6=60㎡4职工宿舍：20×10=200㎡5食堂：15×10=150㎡6机修间：20×10=200㎡7仓库：30×10=300㎡8主道路：宽度10m 6.4水厂管线设计本设计管线包括：污水管线、污泥管线、加药管线、空气管线、超越管线以及防空管线。前面已经设计过各单元进出水部分，且也确定了相邻单元连接管子的管径，按照平面布置的要求，可以得出连接管路的长度。污水管线要和污水渠道相配套。污泥管线的设计和污水管道类似。为了污水运行的安全，确保某一构筑物发生故障时其余流程能够保持畅通，污水处理厂需要设置超越管。超越管需将各相邻构筑物联通。放空管设计是为了在维修、例行检查时能够即使便利的将构筑物内的水体放出。主要构筑物、易出现故障的构筑物都应设置放空管。7污水处理厂高程设计污水处理厂需要进行高程上的规划设计，从而确定各个构筑物的水面标高，便于施工与运行。在进行高程设计时，一般需要选择一条水头损失最大的流程进行计算，或者是流程最长、或者是其他局部损失最大的流程作为计算对象，保证整个流程中污水能够做到依靠重力自流完成流通，避免出现水头不足而需要额外设置提升装置，造成费用的增加。本设计清水池的水面标高和地面相同，通过计算污水流经各单元的损失以及相邻构筑物连接管道的损失，依此反向推导其他构筑物的水面标高，并通过前面计算得出的构筑物高度计算出各个单元池底和池顶的高度。7.1污水部分高程计算构筑物流量数量管路设计水面标高水面标高池顶高度池底高度DIvL沿程局部总和出水口-计量槽2.257118000.40.891000.040.0020.04计量槽2.25710.32-0.58-0.08-1.74计量槽-清水池2.257118000.40.891500.060.200.26清水池1.12820.20.000.30-5.001.128212000.8621120.010.040.05 清水池-接触池接触池0.56440.30.250.55-2.75接触池-滤池0.56449000.9960.89350.030.060.09滤池0.189122.20.640.94-2.96滤池-二沉池0.141165000.4910.721100.0540.100.154二沉池0.53680.53.03.30-2.06二沉池-配水井0.536810000.5900.68180.010.050.06配水井2.14320.23.564.05-2.44配水井-AA/O2.143214000.671.0800.0540.1620.216AAO池1.12820.84.074.37-0.93AAO池-沉砂池1.128212000.862360.030.270.30旋流沉砂池1.12820.25.175.470.3细格栅-沉砂池2.217118000.40.89300.120.120.24细格栅0.56440.325.615.914.49细格栅-泵房0.56449000.9960.89100.010.120.13提升后5.74提升前-4.26粗格栅0.56440.1-4.16-0.6-6.4粗格栅-计量槽2.257118000.40.8970.0280.090.12计量槽2.25710.36-3.68-3.25-4.34 计量槽-进水阀井2.257118000.40.8980.0320.00020.032进水阀井2.25710.2-3.450.5-4.95计量槽-出水口：计量槽-清水池：接触池-清水池：滤池-接触池：二沉池-滤池：配水井-二沉池AAO-配水井旋流沉砂池-AAO池细格栅-沉砂池： 提升泵房-细格栅：进水阀井-巴氏计量槽：巴氏计量槽-粗格栅：7.2.污泥部分高程计算污泥计算部分分为2块，一部分是回流污泥计算，一部分是剩余污泥计算，回流污泥计算以二沉池污泥到厌氧池前进水槽来计算损失，剩余污泥高程计算则选取脱水泵房泥面为2米，反向计算贮泥池、污泥浓缩池的泥面高度，然后根据总的池深来计算出池底和池顶的高度。回流污泥泵和剩余污泥泵的选择是根据此部分计算得出的泵提升前后的压差来选型。名称管径（mm）流速(m/s)管长（m）沿程损失(m)局部损失(m)总损失(m)泥面标高(m)池顶高度(m)池底高度(m)二沉池1.2-0.4二沉池-回流污泥泵房DN8001.01800.170.190.36回流污泥泵房进水泥面-0.76泵提升后泥面5.36回流污泥泵房-厌氧池进水渠DN10001.292000.240.250.49二沉池-剩余污泥泵房DN2000.221200.010.0030.013-0.502 剩余污泥泵房进水泥面泵提升后泥面4.81剩余污泥泵房-污泥浓缩池DN2000.221500.050.010.06污泥浓缩池1.53.25污泥浓缩池-贮泥池DN2000.22600.020.010.03贮泥池1.22.02贮泥池-污泥脱水间DN2000.22250.010.010.02污泥脱水间2.2污泥沿程损失计算：式中：CH—污泥浓度系数，99%时取值是81,97%时取值是71,95%时取值是53。二沉池—回流污泥泵房回流污泥泵房—AA/O二沉池—剩余污泥泵房剩余污泥泵房—污泥浓缩池污泥浓缩池—贮泥池 贮泥池—污泥脱水间局部损失：二沉池—回流污泥泵房回流污泥泵房—AA/O二沉池—剩余污泥泵房剩余污泥泵房—污泥浓缩池污泥浓缩池—贮泥池贮泥池—污泥脱水间8概预算设计'