污水处理工艺毕业设计 23页

'设计任务书第一章综述1.1设计任务：1500m3/d污水处理工艺设计1.2．任务的提出及目的要求：1.2.1任务的提出及目的：随着城市的发展和城镇开发区的建设，生活污水的比重不断增大，生活污水源日益分散，大规模集中污水处理厂的建设明显滞后，为此，研究和开发处理效率高、投资省、占地少、见效快的生活污水处理技术和设备，对一部分生活污水就地处理，对加快我国城市污水处理步伐具有重要的意义。通过城市污水处理泵站水处理工艺的选择、设计，培养环境工程专业学生利用所学到的水污染控制理论，系统的掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑 物结构设计与参数计算，主要设备造型包括格栅、提升泵、鼓风机、曝气器、污泥脱水机、砂水分离器、刮泥机、水下搅拌器、淹没式循环泵、加药设备、消毒设备等，以及平面布置和高程计算。1.2.2要求要求污水站占地面积小，且外观与周边景观协调，无臭气排出，无噪声干扰附近中午需要休息的工人，出水排入城市管网进入城市污水处理厂。1.3设计基础资料1.3.1水质：项目BOD5CODSSNH3-N单位mg/lmg/lmg/lmg/l进水水质22040030025出水水质≤30≤100≤30151.3.2设计需要使用的有关法规、标准、设计规范和资料需要参考的设计指南、规范和设计手册:1.《室外排水设计规范》（GBJ14-87）2.《地表水环境标准》（GBHZB1-1999）3.《污水综合排放标准》（GB8978-1999）4.《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(GJ3025-93)1.3.3参考书目1.环境工程CAD技术2．污水处理组合工艺3．水污染控制工程4．废水处理工程5．环境工程设备设计6．排水工程7．废水生物处理等1.3.4设计原则1.严格执行国家环境保护有关规定，按规定的排放标准，使处理后的废水达到各项水质指标且优于排放标准；2.处理系统有较大的灵活性，以适应污水水质、水量的变化； 1.要做到方案对比，占地面积小，做到投资省；2.处理工艺流程简单，争取做到组合式设备化，以方便管理；1.3.5设计范围本设计设计范围为：自污水汇流到污水厂经酸化处理后开始，经生物接触氧化处理单元，至处理后的总排放口为止。包括好氧处理工艺流程的设计、污泥处理。系统设计等。第二章方案选择及论证2.1污水好氧处理原理本设计的核心是好氧处理。好氧生物处理就是在不断供氧的环境中，利用好氧微生物来氧化有机物。在好氧过程中，微生物对复杂的有机物进行分解，并利用分解所产生的能量进行繁殖、生长和运动。用作能量的这部分有机物最后转化为稳定的无机物CO2、H2O及NH3，另一部分分解物质则由微生物合成为新细胞，通过以上过程污水中的有机物便得到了去除。O2新细胞供能量耗氧生物有机物分解废物、CO2、H2O、NH3图2-1好氧生物氧化过程示意图2.2方案选择好氧生物处理可采用活性污泥法或生物膜法。具体采用什么方法，应根据处理程度、占地面积、投资规模、运行费用等因素，并通过技术经济比较后确定。现对目前比较常用的各种好氧处理方法的特点及其优缺点做个简单的介绍，以确定采用的具体方法。2.2.1传统活性污泥法（推流法）传统活性污泥系统多采用矩形廓道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入，混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离后处理水排放，沉淀污泥回流到曝气池，进入下一个循环。该方法是早期开始使用的一种比较成熟的运行方式，处理效果好，运行稳定，BOD去除率可达90%以上，适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水，城市污水多采用这种运行方式。传统活性污泥法存在的主要问题有：（1）曝气池首端污泥负荷高，耗氧速度快，为避免出现缺氧状况，BOD 设计负荷不宜采用过高，造成曝气池容积大，占地面积多，基建费用高（2）耗氧速度沿池长逐渐降低，供氧速度恒定，造成池首供氧不足，池尾供氧过剩的状态，运行费用较高。（3）对水质和水量变化的适应性差，抗冲击负荷能力不强。2.2.2渐减曝气法渐减曝气法与传统法基本相同，主要区别是沿池长方向逐渐加大曝气设备的安装间距，减少曝气量，使供氧量与需氧量尽量趋于平衡。渐减曝气法保留了传统推流式的各项优点，在一定程度上克服了供氧和需氧差距较大、能耗过高的缺点。2.2.3分段曝气法分段曝气活性污泥法又称为阶段曝气活性污泥法或多点进水活性污泥法，是对传统推流式的一种改造，主要特点是污水沿池长分散在多点进水池中，污泥负荷和需氧量得到均化。这种改进的成功之处是：（1）在一定程度上克服了传统推流式供氧和需氧差距较大、能耗过高的缺点，充分发挥其降解有机物的能力，容积负荷有所提高。（2）由于污水分散加入，单个进水点的进水量下降到整池进水量的几分之一，加大了混合液的稀释能力，提高了系统抗冲击负荷的能力。（3）曝气池混合液浓度沿池长方向逐渐降低，减轻了二沉池的负荷。2.2.4完全混合法传统的活性污泥法的主要矛盾是供氧和需氧的矛盾，渐减曝气是通过优化扩散器的布置来改善，分段曝气则是通过多点进水来改善的。在完全混合法的曝气池中，需氧速率和供氧速率的矛盾在全池得到了平衡，它具有以下特点：（1）进入曝气池的污水很快被池内混合液稀释，污水水质和水量的变化对活性污泥的影响得到很大降低，使该方法具有很强的抗冲击负荷能力。（2）曝气池内各点运行参数基本相同，整个系统在一个工况点上工作，处于污泥增长曲线上的一点，可将系统调整到最佳工况点运行。（3）曝气池中需氧速度均匀，曝气供氧的速度等于耗氧速度，能耗低于推流式。（4）由于池内BOD负荷均匀，设计负荷一般高于推流式，基建费较省。2.2.5浅层曝气法浅层曝气与传统曝气相比，空气量是增大了，但风压仅为一般曝气的1/3～1/4，故电耗反而要低一些。浅层曝气的缺点是池深较浅，占地面积相对较大。2.2.6深层曝气法深层曝气法由于水压增大，提高了混合液的饱和溶解氧浓度，加快了氧的传递效率，有利于生物的增殖和有机物降解，池型向纵向发展，减少了占地面积。缺点是施工难度大，当井壁腐蚀或受损时污水会通过井壁渗漏，污染地下水。2.2.7深井曝气法 深井曝气法污水处理效果好，运行稳定，设备简单，操作管理方便，运行费用低，抗冲击符合能力强，还可以考虑不设二沉池。深井曝气池由于水深较大，充氧能力强，可达常规法的10倍，具有占地少、氧吸收率高、动力效率高、产泥量少、不易产生污泥膨胀、不受季节影响等特点。2.2.8吸附再生法这种运行方式的主要特征是将活性污泥降解有机物的两个过程—初期吸附和生物代谢分别在两个构筑物或一个构筑物的两段中进行。吸附再生法的主要特点如下：（1）污水与活性污泥在吸附池中的接触时间较短，只有30～60min，吸附池容积较小，再生池接纳的是已排除了剩余污泥的回流污泥，污泥浓度较高，因此再生池容积也较小，吸附池与再生池容积之和小于传统活性污泥法的曝气池。（2）由于再生池中贮存了大量的活性污泥，当吸附池中活性污泥受到破坏时，可从再生池中得到补充，因此具有一定的抗冲击负荷能力。（3）适用于处理有机物以胶体和悬浮状态为主的污水，不适宜处理溶解性有机物含量较高的污水。由于污水在吸附池中的停留时间较短，吸附再生法的处理效果不如传统活性污泥法。2.2.9纯氧曝气以纯氧代替空气，可以提高生物处理的速度。曝气时间较短，约1.5～3.0h，MLSS较高，约4000～8000mg/L，因而二沉池的运行要注意。在密闭的容器中，溶解氧饱和浓度可提高，氧溶解的推动力也随着提高，氧传递速率增加了，因而处理效果好，污泥的沉淀性也好。纯氧曝气并没有改变活性污泥或微生物的性质，但使微生物充分发挥了作用。纯氧曝气的主要缺点是纯氧发生器容易出现故障，装置复杂，运转管理较麻烦。水池顶部必须密闭不漏气，结构要求高，施工要特别小心。如果进水中混入大量易挥发的碳氢化合物，容易引起爆炸。同时生物代谢中生成的二氧化碳，将使气体中的二氧化碳分压上升，溶解于溶液中，会导致PH值的下降，妨碍生物处理的正常运行，影响处理效率，因而要适时排气和进行PH值的调节。2.2.10氧化沟与普通活性污泥相比，氧化沟具有以下特征：（1）氧化沟在流态上介于推流式和完全混合式之间，局部流态为推流式，整体处在完全混合状态，同时具有两种方式的某些特点。（2）水力停留时间和污泥龄较长，悬浮有机物和溶解有机物可同时得到较彻底的降解，产泥量少，剩余污泥已得到高度稳定，不需要设置初沉池，污泥不需要厌氧消化。（3）与二沉池合建为一体的氧化沟以及交替运行的氧化沟可以不设二沉池，处理流程更加简单。（4）因省去了初沉池和消化池，有时还可以省去二沉池和污泥回流设施，污水处理厂总占地面积不仅没有增加，反而有所减少。（5）具有推流式流态特征，溶解氧沿池长方向形成浓度梯度，产生好氧、缺氧和厌氧条件，通过系统合理设计与控制可以取得很好的脱氮除磷效果。（6）污水在氧化沟中停留时间较长，一般为24～48h之间，而污水一个循环流动的时间只有4～20min ，整个系统的流态呈完全混合式，具有抗冲击负荷能力强的特点。（7）由于存在于污泥中的有机质最终是在氧化沟中部分耗氧代谢去除的，故氧化沟工艺在节约能耗、降低运行费用方面不如传统方法。2.2.11SBR法SBR工艺是间歇式活性污泥系统，又称序批式活性污泥系统。SBR工艺的曝气池，在流态上属完全混合，在有机物降解上，却是时间上的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的，其基本操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置等五个基本过程组成，从污水到闲置结束构成一个周期，在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌的反应器内依次进行的。SBR工艺与连续流活性污泥工艺相比，有以下一些优点：（1）工艺系统组成简单，不设二沉池，曝气池兼具二沉池的功能，无污泥回流设备；（2）耐冲击负荷，在一般情况下无需设置调节池；（3）反应推动力大，易于得到优于连续流系统的出水水质；（4）运行操作灵活，通过适当调节各单元操作的状态可达到脱氮除磷的效果；（5）污泥沉淀性能好，SVI值较低，能有效地防止丝状菌膨胀；（6）该工艺的各操作阶段及各项运行指标可通过计算机加以控制，便于自控运行，易于维护管理。2.2.12AB法AB法就是生物吸附降解法。A级以高负荷或超高负荷运行(污泥负荷>2.0kgBOD5/kgMLSS·d)，B级以低负荷运行（污泥负荷一般为0.1～0.3kgBOD5/kgMLSS·d），A、B两级各自有独立的污泥回流系统，两级的污泥互不相混。该工艺处理效果稳定，具有抗冲击负荷、PH值变化的能力，该工艺还可以根据经济实力进行分期建设。如可先建A级，以削减污水中的大量有机物，达到优于一级处理效果，等条件成熟，再建B级以满足更高的处理要求。2.2.13A/O和A2/O法A/O系统和A2/O系统是由缺氧－好氧或厌氧－缺氧－好氧生物处理组成的污水生物脱氮除磷处理工艺。A2/O法的特点有：（1）A2/O法在去除有机碳污染物的同时，还能去除污水中的氮磷，与传统活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比，不仅投资少、运行费用低，而且没有大量的化学污泥，具有良好的环境效益。（2）A2/O法厌氧、缺氧、好氧交替进行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。（3）A2/O法工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同样功能的工艺，节省基建投资。（4）A2/O法缺点是受泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，不可能同时取得脱氮和除磷都好的双重效果。2.2.14生物膜法 生物膜法是一大类生物处理法的统称，这种方法的实质是细菌和微生物以生物膜的方式附着在固体表面上，以污水中的有机物为营养物质进行新陈代谢和生长繁殖，最终使污水得到净化，是与活性污泥法并列的另一种好氧生物处理方法。生物膜法的主要处理设施有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床。生物膜法处理工艺特点有：（1）有较强的抗冲击能力。生物膜法对水质、水量变化有较强的适应性，即使停止工作一段时间，也可以较快地恢复处理能力；（2）污泥产量低且沉降性能好。生物膜法产生的污泥量较活性污泥法少1/4左右，且污泥颗粒大，密度大，沉降性能好，易于固液分离；（3）可处理低浓度污水。生物膜法对低浓度的污水具有较好的处理效果，正常运行时可使原水的BOD5由20～30mg/L降至5～10mg/L；（4）运行费用低，管理方便。与活性污泥相比，生物膜法处理工艺便于管理，而且像生物滤池、生物转盘等工艺，动力费用较低，去除单位质量BOD的耗电量较少。2.2.15工艺比较根据上述介绍，对各种好氧生物处理工艺方法进行技术经济指标比较（如表2-1所示），以确定将要采用的处理方法。表2-1各种好氧生物处理工艺方法的技术经济指标比较方案技术指标（BOD5去除率％）经济指标*运行情况基建费能耗占地运行稳定管理情况适应负荷波动备注传统活性污泥法85～95100100100一般一般不适应适用于中等浓度的生活污水和工业废水，对冲击敏感渐减曝气法85～95100100100一般一般一般空气供应逐渐减小以配合有机负荷的需要分段曝气法85～95100100100一般一般一般处理污水的范围较广完全混合法85～90<100<100>100稳定简便适应一般都能使用，能抗冲击负荷浅层曝气法85～91<100<100>100稳定简便一般适用于中小型规模的污水厂深层曝气法85～95>100<100<100稳定简便适应适用于中小型规模的污水厂深井曝气法85～90>100<100<100稳定一般适应施工难度大，一般不用吸附再生法80～90<100>100<100一般简便一般适用高悬浮固体污水纯氧曝气法85～95>100>100<100一般麻烦适应一般应用于空间较小，有经济氧源的地方氧化沟90～95<100>100>100稳定简便适应适用于中小型污水厂、需要脱氮除磷地区 SBR90～99<100100<100稳定简便适应适用于中、小型污水处理厂AB法85～95<100<100约100一般简便适应可分期建设达到不同的水质要求A/O和A2/O90～95>100>100>100一般一般一般需脱氮除磷的大型污水厂生物膜法>=90<100<100约100稳定简便适应适用于小型污水厂注：*将传统活性污泥法100作为相对经济指标基准。由表2-1，根据该废水水量小，有机污染物较高的特点，以及工程设计要求能耗小、基建少、占地小、运行稳定且管理简便的原则，本设计选择以生物接触氧化法为核心的污水处理工艺方案。2.3方案论证生物接触氧化法技术的实质是将微生物固着生长的填料全部淹没在污水中，并采用与曝气池相同的曝气方法向微生物提供氧化作用所需的溶解氧，并起到搅拌和混合作用。该技术既相当于浸没在污水中的生物滤池，又相当于曝气池中充填供微生物栖息的填料，所以生物接触氧化法又称为“淹没式生物滤池”或“接触曝气法”。生物接触氧化法是一种介于活性污泥和生物滤池两者之间的生物处理技术，具有两种方法的优点，因此在污水处理工程中得到了广泛的应用。生物接触氧化法具有如下特点：（1）填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池。因此，生物接触氧化池具有较高的有机容积负荷，处理效率高，有利于减小池容，减小占地面积；（2）生物接触氧化法不需要污泥回流，也就不存在污泥膨胀问题，运行管理简便；（3）由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强的适应能力；（4）生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产量低，污泥颗粒大，易于沉淀。我们将采用普通快滤池（也就是我们通常说的接触沉淀池），而不是采用一般的二次沉淀池，因为普通快滤池的水力负荷是一般沉淀池的2.5～7倍，可大大减少池容，节约工程费用，同时接触氧化池中出水夹带很多生物膜碎片，一般单靠短时间重力沉淀困难，而普通滤池的滤料可截留下来，提高出水水质；虽然滤池会增加一些水流阻力（水头损失）和反冲洗管理，但是其优势相对一般的沉淀池来说还是较为明显，所以本设计选用普通快滤池。本设计整个工艺方案为：水解酸化－生物接触氧化－普通快滤池。第三章设计计算3.1工艺流程本设计采用的工艺流程简图见图3-1，详图见附图1。水解酸化池普通快滤池二段接触氧化池一段接触氧化池调节沉淀池格栅　　 进水出水污泥浓缩池污泥脱水间上清液泥饼外运,填埋工艺流程说明：生活污水通过泵站提升到细格栅，去除大颗粒固体物质和可悬浮物质，流入集水沉淀池，集水沉淀池的作用主要是调节水量，使出水稳定，有利于后续处理。集水调节池出水进入水解酸化池，将污水中固体状态的大分子和不易生物降解的有机物降解为易于生物降解的小分子有机物，降低COD总量，提高污水的可生化性，同时两者结合可以使整个处理工艺能耗降低、停留时间变短和污泥产量减少。该组合池出水流入生物接触氧化池（因污水有机物浓度较高，采用二段式生物接触氧化法）进行好氧生化处理，在充氧曝气和生物膜的作用下将有机物降解为二氧化碳和水，经过普通快滤池，出水。调节沉淀池、水解酸化池、接触氧化池排出的污泥分别排至污泥浓缩池浓缩，送所污泥经板框压滤机进行压滤脱水，上清液经泵提升回流到调节池，泥饼外运填埋处理。3.2设计流量1.污水排放量：1500m3/d2.平均时污水量：1500÷24＝62.5m3/d3.最大时污水量：62.5×2.0＝125m3/h（K=2.0）4.最小时污水量：62.5×1/3＝20.8m3/h（约为平均时流量的1/2～1/3）5.污水浓度：BOD：220mg/L取安全系数（1.2～1.5）为1.4，则BOD浓度为220×1.4=308(mg/L)；COD：400mg/L取安全系数（1.2～1.5）为1.4，则COD浓度为400×1.4=560(mg/L)；SS：300mg/L取安全系数（1.2～1.5）为1.4，则SS浓度为300×1.4=420(mg/L)。污水站主要工段处理效率分配如表3-1所示。表3-1污水站各工段处理效率分配 反应器指标(mg/L)进水(mg/L)出水(mg/L)去除率%水解酸化池BOD5CODCrSS30856042023139212625~3530~4570~80一段生物接触氧化池BOD5CODCrSS23139212646.2117.637.880~9070~7570~80二段生物接触氧化池BOD5CODCrSS46.2117.637.89.2435.2811.3480~9070~7570~80为简便计算，本设计只计水解酸化和生物接触氧化部分的去除率，实际上污水处理各工段对BOD、COD、SS去除均有贡献。3.3格栅设计格栅的设计内容包括尺寸计算、水力计算、栅渣量计算以及清渣机械的选用等。3-1图为格栅计算草图。图3-1格栅计算草图1.格栅QMAX=0.035m3/sK§=1.89栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.3m/s.用中格栅，栅条间隙e=10mm,格栅安装倾角α=600栅条间隙数,n=QMAaX*sqr(sinα)/(ehv)=0.035*sqr(sin600)/(0.011*0.4*0.3)=27栅槽宽度:取栅条宽度s=0.01mB=s(n-1)+en=0.01*(27-1)+0.01*27=0.53进水渠道渐宽部分长度：若进水渠宽B1＝0.4m，渐宽部分展开角α1＝20。，此时进水渠道内的流速为0.3975m/sl1=(B-B1)/(2tanα1)=(0.53-0.4)/(2*tan20。)=0.178m l2=l1/2=0.178/2=0.089m因栅条为矩形截面，取k=3,根据将已知数据代入上式，得h1=0.029m栅后槽总高度：取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1＝h1+h2＝0.7mH=h+h1+h2=0.7+0.029=0.8m栅槽总长度：L=l1+l2+0.5+1.0+H1/tan600=0.178+0.089+1.5+0.7/tan600=2.17m每日栅渣量：取W1=0.08m3/103m3,根据下式计算，代入数据求得W=0.128m3/d,采用机械清渣.3.4调节沉淀池设计3.4.1沉砂池两闸板之间的长度为水流部分长度：L=v*t=0.2*40=8m(最大流速v=0.2m/s,停留时间t=40s)3.4.2水流断面积A=Qmax/v=0.035/0.2=0.175m33.4.3设计池有效水深h2=0.25m池总宽度：B=A/h2=0.175/0.25=0.7m3.4.4沉砂斗容积：V=86400*Qmax*t*x1/（105*k总）=86400*0.35*3*2/（105*1.89）=0.096m3斗壁倾角取55。，取2个沉砂池3.4.5沉砂池总高度H=h1+h2+h3=0.3+0.25+1.4=1.95m取h3=1.4m3.5生物接触氧化池设计接触氧化池主要由池体、填料床、曝气装置及进出水装置等构成，具体结构如图所示。 图3-3生物接触氧化池的构造示意图生物接触氧化池设计要点：（1）生物接触氧化池一般不应少于2座；（2）设计时采用的BOD5负荷最好通过实际确定。也可以采用经验数据，一般处理城市污水可用1.0～1.8kgBOD5/(m3·d)，处理BOD5≤500mg/L的污水时可用1.0～3.0kgBOD5/(m3·d)；（3）污水在池中的停留时间不应小于1～2h（按有效容积计）；（4）进水BOD5浓度过高时，应考虑设出水回流系统；（5）填料层高度一般大于3.0m，当采用蜂窝填料时，应分层装填，每层高度为1m，蜂窝孔径不小于25mm；当采用小孔径填料时，应加大曝气强度，增加生物膜脱落速度；（6）每单元接触氧化池面积不宜大于25m2，以保证布水、布气均匀；（7）气水比控制在(10～15)：1。因废水的有机物浓度较高，本次设计采用二段式接触氧化法。设计一氧池填料高取3.5m，二氧池填料高取3m。3.5.1填料容积负荷Nv=0.2881Se0.7246=0.2881*9.240.7246=1.443[kgBOD5/(m3*d)]式中Nv—接触氧化的容积负荷,kgBOD5/(m3*d);Se—出水BOD5值,mg/l3.5.2污水与填料总接触时间t=24*S0/(1000*Nv)=24*231/(1000*1.443)=3.842(h) 式中S0——进水BOD5值，mg/L。设计一氧池接触氧化时间占总接触时间的60％：t1=0.6t=0.6*3.842=2.305(h)设计二氧池接触氧化时间占总接触时间的40％：t2=0.4t=0.4*3.842=1.537(h)3.5.3接触氧化池尺寸设计一氧池填料体积V1V1=Qt1=1500*2.305/24=144m3一氧池总面积A1-总:A1-总=V1/h1-3=144/3.5=41.2(m2)>25m2一氧池格数n取2格,设计一氧池宽B1取4米,则池长L1:L1=144/(3.5*4)=10.3m剩余污泥量：在《生物接触氧化池设计规程》中推荐该工艺系统污泥产率为0.3～0.4kgDS/kgBOD5，含水率96％～98％。本设计中，污泥产率以Y＝0.4kgDS/kgBOD5，含水率97％。则干污泥量用下式计算：WDS=YQ(S0-Se)+(X0-Xh-Xe)Q式中WDS——污泥干重，kg/d；Y——活性污泥产率，kgDS/kgBOD5；Q——污水量，m3/d；S0——进水BOD5值，kg/m3；Se——出水BOD5值，kg/m3；X0——进水总SS浓度值，kg/m3；Xh——进水中SS活性部分量，kg/m3；Xe——出水SS浓度值，kg/m3；。设该污水SS中60％可为生物降解活性物质，泥龄SRT取5d，则一氧池污泥干重：WDS＝0.4*1500*5*（0.231－0.0462）+（0.126－0.126*0.6－0.027）*1500×5=648.9（kg/5d）污泥体积：QS=WDS/(1-97%)=648.9/(1000*0.03)=21.62m3泥斗容积计算公式Vs=(1/3)*h(A’+A’’+sqr(A’*A’’)式中Vs——泥斗容积，m3；h——泥斗高，m；A’——泥斗上口面积，m2；A’’——泥斗下口面积，m2；设计一氧池泥斗高2.0m，泥斗下口取1.0m×1.0m，则一氧池泥斗体积：Vs1=(1/3)*2.0*(41.2+1.0+sqr(41.2*1.0)=32.4(m3)>21.63m3一氧池超高h1-1取0.5m，稳定水层高h1-2取0.5m，底部构造层高h1-4取0.8m，则一氧池总高H1： H1=h1-1+h1-2+h1-3+h1-4+h泥斗=0.5+0.5+3.5+0.8+2.0=7.3(m)则一氧池尺寸：L1*B1*H1=10.3m*4.0m*7.3m二氧池填料体积V1V2=Qt2=1500*1.573/24=98.3m3二氧池总面积A1-总:A2-总=V2/h2-3=98.3/3=32.8(m2)>25m2二氧池格数n同样取2格,设计二氧池宽B1取4米,则池长L2:L2=32.8/4=8.2m设该污水SS中60％可为生物降解活性物质，泥龄SRT取5d，则二氧池污泥干重：WDS＝0.4*1500*5*（0.0462－0.00924）+（0.0378－0.0378*0.6－0.01134）*1500×5=139.23（kg/5d）污泥体积：QS=WDS/(1-97%)=139.23/(1000*0.03)=4.64m3本设计接触氧化池泥斗高0.9m，泥斗下口取0.5m×0.5m，则二氧池泥斗体积：Vs2=(1/3)*0.9*(32.8+0.25+sqr(32.8*0.25)=10.77(m3)>4.64m3二氧池超高h2-1取0.5m，稳定水层高h2-2取0.5m，底部构造层高h2-4取0.8m，则一氧池总高H2：H2=h2-1+h2-2+h2-3+h2-4+h泥斗2=0.5+0.5+3+0.8+0.9=5.7(m)则二氧池尺寸：L2*B2*H2=8.2m*4.0m*5.7m一氧池污泥和二氧池污泥汇合。污泥量＝21.63＋4.64＝26.27m3，选用DN175mm排污管，流速=0.7m/s，i＝0.56%，排泥时间＝3.57min。3.5.4校核BOD负荷BOD容积负荷为：I=QS0/[(V1+V2)*1000]=1500*231/[(144+98.3)*1000]=1.43[kg/(m3*d)]BOD去除负荷为：I’=Q(S0-Se)/[(V1+V2)*1000]=1500*(231-9.24)/[(144+98.3)*1000]=1.37[kg/(m3*d)]均符合设计要求。3.5.5填料选择计算本设计采用YCDT立体弹性填料,YCDT型立体弹性填料筛选的聚烯烃类和聚酰胺中的几种耐腐、耐温、耐老化的优质品种，混合以亲水、吸附、抗热氧等助剂，采用特殊的拉丝，丝条制毛工艺，将丝条穿插着固着在耐腐、高强度的中心绳上，由于选材和工艺配方精良，刚柔适度，使丝条呈立体均匀排列辐射状态，制成了悬挂式立体弹性填料的单体，填料在有效区域内能立体全方位舒展满布，使气、水、生物膜得到充分混渗接触交换，生物膜不仅能在运行过程中获得愈来愈大的比表面积，又能进行良好的新陈代谢，这一特征与现象是国内目前其他填料不可比拟的。由于该填料独特的结构形式和优良的材质工艺选择，使其具有使用寿命长、充氧性能好、耗电小、启动挂膜快、脱膜更新容易、耐高负荷冲击，处理效果显著、运行管理简便、不堵塞、不结团和价格低廉等优点。YCDT 型立体填料与硬性类蜂窝填料相比，孔隙可变性大，不易堵塞；与软性类填料相比，材质寿命长，不粘连结团；与半软性填料相比，比表面积大，挂膜迅速、造价低廉。因此，该填料可确认是继各种硬性类填料、软性类填料和半软性填料后的第四代高效节能新颖填料。YCDT型立体填料材质特征[26]如表3-2所示。结构部件材质比重断裂强力拉伸强度(MPa)连续耐热温度(℃)脆化温度(℃)耐酸碱稳定性丝条中心绳聚烯烃类(聚酰胺)0.930.95120N71.4DaN≥30≥15　　80-10080-100-15-15稳定稳定表3-2YCDT填料材质特性主要技术参数：填料单元直径：150mm丝条直径：0.35mm安装距离：150mm成膜后重量：50～100kg/m3填料上容积负荷：2-3kgCOD/m3·d比表面积：50～300m2/m3空隙率：>99％填料安装：一段接触氧化池内填料安装的根数：长：0.15*(n+1)=5.15n=34宽：0.15*(n+1)=4.0n=26则一段接触氧化池填料安装根数：(34*26)*2＝1768根二段接触氧化池内填料安装的根数：长：0.15*(n+1)=4.1n=27宽：0.15*(n+1)=4.0n=26则二段接触氧化池填料安装根数：(27*26)*2＝1404根氧化池共有填料:1768+1404=3172根填料安装：采用悬挂支架，将填料用绳索或电线固定在氧化池上下两层支架（10cm）上，以形成填料层。用于固定填料的支架可用塑料管焊接而成，栅孔尺寸与栅条距离与填料安装尺寸相配合。3.5.6接触氧化池需气量计算Q气=D0*Q=18*1500=27000(m3/d)=18.75(m3/min)式中Q气—需气量,m3/d,D0—1m3污水需气量，m3/m3，一般为15～20m3/m3；Q—污水日平均流量，m3/d一氧池需气量：Q1-气=0.6Q气=0.6*18.75=11.25(m3/min)二氧池需气量：Q2-气=0.4Q气=0.4*18.75=7.5(m3/min)接触氧化池曝气强度校核：一氧池曝气强度：Q1-气/A1=5.25/(41.2/2)=0.25[m3/(m2*min)]=15.3[m3/(m2*h)]二氧池曝气强度：Q2-气/A1=32.8/2=16.4[m3/(m2*min)]=12.8[m3/(m2*h)] 二池均满足《生物接触氧化法设计规程》要求范围的[10～20m3/(m2*h)].综合以上计算，接触氧化池总需气量Q气＝18.75m3/min，加上15%的工程预算QS=18.75*(1+15%)=21.56m3/min3.6普通快滤池设计计算接触氧化池后应用沉淀池，任何形式的沉淀池均可选用。但是为了提高沉淀效果，并且与接触氧化池建设上更好匹配，减少工程量，节省费用，常常选用普通快滤池（接触沉淀池）。普通快滤池主要由滤料层、承托层、配水系统、集水渠、洗砂排水槽五个部分组成。快滤池的运行过程主要是过滤和反冲洗两个过程的交替循环。进水经洗砂排水槽流入滤池，经滤料层过滤截流水中悬浮物，清水则经配水系统收集，由清水干管流出滤池。由于在过滤过程中滤层的不断截污，滤层孔隙逐渐减小，水流阻力不断增大，当滤层的水头损失达到最大允许值或当过滤出水水质接近超标时，应停止滤池运行，进行反冲洗。滤池运行周期如图3-4所示。进行反冲洗时，水流逆向通过滤料层使滤层膨胀、悬浮，借水流剪切力和颗粒碰撞摩擦力清洗滤料层并将滤层内污物排出。滤床滤料粒径通常为1.0～2.0mm（最大使用到6.0mm），滤床厚1.0～3.0m，滤速达3.7～37m/h，冲洗强度13～16L/(s·m2)，水反冲洗时只发生膨胀，约为45%，一般一个滤池工作周期应大于8～12h，滤池个数一般通过技术经济比较来确定，单不应少于2个，单个滤池面积≤30m2时，长宽比一般为1：1，当单个滤池面积≥30m2时，长宽比为1.25：1～1.5：1。3.6.1滤池面积及尺寸设计本设计采用单层滤料普通快滤池，滤料采用石英砂，粒径为1.0～2.0mm，滤速取5.0m/h，冲洗强度f取15L/(s·m2)，停留时间30min，冲洗时间t1取6min，滤池工作周期时间18h，则滤池实际工作时间：T=T0-t0-t1=18-30/60-6/60=17.4(h)t0式中T——滤池实际工作时间，h；T0——滤池工作周期，h；t0——滤池运行后停留时间，h；t1——滤池反冲洗时间，h。滤池总面积FF=Q/vT=1500/(5*17.4)＝17.14(m2)式中F——滤池总面积，m2Q——设计日流量，m3/d v——滤速，m/h。采用滤池数2个，则每个滤池面积为：f=17.14/2=8.6(m2)≤30m2设计滤池长宽比为1：1，则滤池尺寸：L=B=8.6^0.5=3m校核强制滤速：V=Nv/(N-1)=10m/h，符合(10～14m/h)。3.6.2滤池总高承托层采用天然砾石，高度H1取0.4m，其组成如表3-4所示。表3-4滤池承托层组成层次（由上至下）粒径/mm厚度/mm12～410024～810038～16100416～32100滤料层高度H2取1.0m，滤料上水深H3取1.5m，超高H4取0.5m，滤板厚度H5取0.15m，则滤池总高H为：H＝H1+H2+H3+H4+H5＝0.4+1.0+1.5+0.5+0.15＝3.55(m)3.6.3滤池水头损失设计支管直径d＝75mm，壁厚b＝5mm，孔眼d0＝0.9mm，管式大阻力配水系统水头损失h2：h2=(q/10aμ)^2/2g式中q——冲洗强度，L/(s·m2)；a——孔眼面积与滤池面积之比，采用0.25%～0.30%；μ——孔口流量系数，一般为0.65。则h2=(15/10*0.0025*0.65)^2/(2*9.8)=4.35m砾石承托层水头损失：h3=0.022H1q=0.022×0.4×15＝0.13m滤料层水头损失：h4=(γ1/γ-1)(1-m0)H2＝(2.7/1-1)×(1−0.41)×0.7 ＝0.70(m)式中h4——滤料层水头损失，m；γ1——滤料相对密度，石英砂为2.6～2.7g/cm3；γ——水的相对密度，g/cm3；m0——滤料膨胀前的孔隙率，石英砂为0.41；H2——滤料膨胀前厚度，m。3.6.4冲洗水供应设备1.水箱供水水箱的水深不宜大于3m，冲洗水箱的有效容积应大于一格滤池冲洗水量的2倍。水箱底至滤池配水管间的沿程及局部损失之和为1m。1h则冲洗水箱底高出滤池配水管的垂直高度H0为H0=h1+h2+h3+h4+h5＝1.0+4.35+0.13+0.7+1.5=7.68m，取7.70m式中h5——富余水头，取1.5m反冲洗水箱的容积：V=1.5fqt1=1.5×4×15×6×60＝32400(L)＝32.4m3式中f——单个滤池面积，m2；q——反冲洗强度，L/(s·m2)；t1——反冲洗时间，min。2.反冲洗水泵水泵所需要的扬程为：H=H1+h0+h2+h3+h4+h5＝3.5+1.0+4.35+0.13+0.7+1.5＝11.47m选用50WQ15-15-2.2型无堵塞潜水排污泵两台（一用一备），其技术参数如下：排出口径：50mm流量：15m3/h扬程：15m转速：2860r/min电机功率：2.2kW效率：52％这种泵安装灵活简便，无需建造泵房以减少工程造价。3.7污泥处理处置系统设计本设计污泥处理系统主要由污泥浓缩和污泥脱水组成。污泥主要来自调节沉淀池、水解酸化池、ABR反应池和接触氧化池在处理污水过程中产生的剩余污泥。3.7.1排泥管道水力计算（1）管段水头损失h h=i(L+L0)式中L——计算管段长度，mL0——管段配件当量长度，mi——每米管道的水头损失（水力坡度），m/m，式中n——粗糙系数，d＝150mm时，n＝0.013；d＝200mm时，n＝0.011；d＝250mm时，n＝0.011；υ——流速，m/s；R——水力半径，m。（2）管段配件当量长度：0LL0=αξ式中α——管件当量长度系数，管径D=150mm时，α=3.8；管径D=200mm时，α=5.6；管径D=250mm时，α=7.5；铸管和钢管，α=4.75D4/3ξ--管件局部阻力系数。各排泥管管径及长度详见表3-3表3-3排泥管段一览表管段编号管段名称管径/mm管段长度/m1调节池排泥管1505.002水解池排泥管1502.903调节＋水解1757.704ABR池排泥管1503.005调节＋水解＋ABR2006.306一氧池排泥管1507.207二氧池排泥管1502.008一氧＋二氧17512.509总管2509.42各段排泥管道水头损失详见表3-4表3-4管路水头损失计算表管道编号管段长度L(m)排泥流速U(m/s)管径D(mm)配件局部阻力系数ξ当量长度L0(m)计算长度L+L0(m)水头损失i(m/m)H(m) 123456789合计5.002.907.73.006.37.22.0012.59.420.70.70.70.70.70.70.70.70.7150150175150200150150175250闸阀1个三通1个单向阀1个弯头1个单向阀1个闸阀1个单向阀1个闸阀1个单向阀1个闸阀1个三通1个单向阀1个闸阀1个单向阀1个闸阀1个弯头1个闸阀1个单向阀1个三通1个闸阀1个弯头1个三通1个弯头1个闸阀1个0.171.51.70.851.70.171.70.171.70.171.51.70.171.70.170.850.171.71.50.170.851.52.550.1716.47.118.7912.8110.4710.3412.817.831.6521.0410.0116.4915.8116.7717.5414.8120.3041.070.0070.0070.00560.0070.0470.0070.0070.00560.00340.1470.0700.0920.1110.0790.1230.1040.1140.1400.980由表3-4可知：调节沉淀池到浓缩池的水头损失＝0.458m，调节沉淀池水位标高为5.90m，则浓缩池理论水位标高＝5.90－0.458＝5.442m；水解酸化池到浓缩池的水头损失＝0.381m，水解酸化池水位标高为6.10m，则浓缩池理论水位标高＝6.10－0.381＝5.719m；一氧池到浓缩池的水头损失＝0.377m，一氧池水位标高为5.50m则浓缩池理论水位标高＝5.50－0.377＝5.123m；二氧池到浓缩池的水头损失＝0.358m，二氧池水位标高为5.20m，则浓缩池理论水位标高为5.20－0.358＝4.842m；为确保各个排泥池顺利排泥，污泥浓缩池水位标高取最低值，即4.842m。3.7.2污泥浓缩池设计选型污泥量：调节沉淀池：38.57m3/5d，含水率为96％；水解酸化池：99.28m3/5d，含水率为98％； 接触氧化池：52.33m3/5d，含水率为97％。则总的含水率为：（38.57*0.96+99.28*0.98+52.33*0.97）/（38.57+99.28+52.33）=97.3%污泥浓缩池每5天处理一次，污泥量为：38.57+99.28+52.33=190.18m3污泥浓缩池面积A：A＝QC/M＝190.18*26/60＝82.4(m2)式中Q——污泥量，m3；C——污泥固体浓度，kg/L，含水率为97.4％，C＝(1－97.3％)×1000＝27kg/L；M——污泥固体通量，25～80kg/(m2·d)取M=60kg/(m2·d)。本设计采用辐流式污泥浓缩池。污泥浓缩池直径D：D=(4A/π)^0.5=(4*82.4/3.14)^0.5=10.25(m)本设计设计污泥浓缩时间T=24h，浓缩池超高h2取0.5m，缓冲层高度h3取0.5m.为便于污泥收集和污泥泵抽送，池底部设计成泥斗状，泥斗深1.5m，泥斗下口为1.0m×1.0m正方形，污泥斗容积为：1/3*1.5(82.4+1+(82.4*1)^0.5)=45.7m3，污泥斗上部有效高度：（190.18－45.7）÷82.4＝1.75(m)浓缩池工作高度：h1＝1.50＋1.75＝3.25m，取3.25m>3m浓缩池总高度：H=h1＋h2＋h3=3.25＋0.5＋0.5＝4.25m<4.842m故污泥浓缩池可直接建在地面上。污泥浓缩池污泥浓缩后含水率为94%(94%～98%)，排出的污泥量为：190.18×(1−97.3%)/(1-94%)＝85.58(m3)。选用板框压滤机，污泥脱水后含水率为45%～80%，取含水率为65%，则泥饼体积=85.58×(1−94%)/(1−65%)＝14.67m3/5d。浓缩池浓缩后上层清液和压滤机脱出水排入浓缩池附设的集水井内，通过污水泵输送至调节池。排出上清液：190.18－85.58＝104.6m3，板框压滤机脱出水：85.58－14.67＝70.91m3， 总量为：104.6+70.91＝175.51m3，集水井设为4×3×3.5m，上清液排出管选用DN250mm的钢管，设三个出水口，每个出水口相隔0.5m。提升高度约6.5m，加上管道阻力损失估计为1.5m，采用和滤池反冲洗泵型号一样的污水泵一台，备用台共用，以减少投资费用。抽送时间=91.35/15=6.09h3.7.3板框压滤机设计选型选用BA/MY液位自动保压板框压滤机BA/MY60/900-U一台，。主要技术参数如下：过滤面积：60m2框内尺寸：800×800mm框外尺寸：900×900mm滤饼厚度：30mm板框数：60副滤池容积：0.9m3管道口径：60mm外形尺寸：4860×1300×1330mm质量：4.5t工作温度：-5～120C°工作压力：≤5.0MPa。污泥压滤前先将上层清液排出。假设板框压滤机每处理一次泥需时间为15min，则整个处理过程所需时间为15*85.58/(60*0.03)＝713.17min＝11.9h。3.7.4污泥泵选型抽送量为85.58m3，输送高度为4.5m左右，污泥含水率为94%，选用CP-(T)-51.5-80型沉水式污物（泥）泵两台，一用一备，其主要技术参数如下：口径：80m功率：1.5kw极数：4扬程：5m流量：0.8m3/min(48m3/h)抽送时间：42.76m3/(0.8m3/min)＝53.45min。第四章污水处理的总体设计表4-1构(建)筑物一览表序号名称备注1格栅井钢混2调节沉淀池一个，钢混4一段接触氧化池二格，钢混5二段接触氧化池二格，钢混6普通快滤池两个，钢混7污泥浓缩池一个，钢混 8板框压滤机钢混'