水处理课程设计-- 城市污水处理工艺设计 46页

'武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书ABSTRACTWiththedevelopmentofmodernsocietyandeconomics,environmentalissuesarecomingtoourattentionmoreandmore.Pollutioncausedbydomesticwastewaterisgettingworseandwellnoticed.Sewagetreatmentisbecomingveryimportantandindispensable.Thispaperisfocusedontheprocessdesigninourcountryfordomesticwastewatertreatment,andselectthebestprocessschemetomakethetreatedwaterreachthequalitythatrequired.ThisdesignhaveadoptedtheODprocessandtheprocedureissimple,managementisconvenient,donotneedtoaddthefirstsinkingpool,digestivesystem,reducingbuildingandoperatingexpenses,realizingautomationtotally.Atthesametime,easytomanage,makingthewaterreachsewagedischargestandard,accomplishtherationalutilizationofwaterresource.KEYWORDS:GridPumpingHouseODTheSecondSinkingPoolNitrogenandphosphorremoval1绪论1.1课程设计题目城市污水处理工艺设计1.2设计依据(1)污水水量(a)拟建污水处理规模是平均流量为40000m3/d；(b)城市污水主要包括居民生活污水和工业废水；(c)城市混合污水变化系数：总变化系数Kz=1.37。(2)进水水质BOD5=170mg/L；TN=35mg/L；TP=3.8mg/L；总碱度=2000mg/L。(3)出水水质城市污水经处理后，就近排入厂区附近某河流。污水处理厂出水水质根据GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》的一级排放标准（B标准），污水厂出水水质控制为：BOD5≦20mg/L；CODcr≦60mg/L；SS≦20mg/L；TN≦20mg/L；TP≦1.0mg/l。46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书1.3处理程度污水处理程度是由对象和地区排放标准决定。1.3.1进出水水质进出水水质见表1。表1进出水水质BOD5(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)进水170353.8出水≦20≦20≦1.01.3.2去除率设去除率为E，则有E=×100％式中：——进水物质浓度；——出水物质浓度。（1）BOD5去除率：E=×100％=88.24％（2）TN去除率:E=×100％=42.86％（3）TP去除率：E=×100％=60.53％2城市污水处理方案的确定2.1确定污水处理方案的原则(a)城市污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；保证良好的出水水质，效益高；(b)污水厂的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化，进行回用水设计；(c)为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件；(d)污水处理采用生物处理，污泥脱水采用机械脱水并设事故干化厂；污水采用季节性消毒；(e)提高管理水平，保证运转中最佳经济效果；充分利用沼气资源，把沼气作为燃料；(f)查阅相关的资料确定其方案。46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书最佳的处理方案要体现以下优点：(a)保证处理效果，运行稳定；(b)基建投资省，耗能低，运行费用低；(c)占地面积小，泥量少，管理方便。2.2污水处理方法及工艺流程的的确定根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论确定污水及污泥处理应达到的标准，本节对其处理工艺流程进行方案筛选，并通过论证选择合理的污水及污泥处理工艺流程。2.2.1污水处理方法的选择(1)物理法、化学法与生物处理方法。物理法主要是利用物理作用来分离或回收废水中的悬浮物。它既可以用于废水的预备处理，也可用于一级处理，但在二级处理及三级处理或深度处理中，只是配合其他主要处理单元。化学法主要是利用化学反应的作用来处理或回收废水中的溶解物或胶体物，如酸碱中和、某些有用物质的萃取、有害溶解气体的吹脱等。化学法既可以单独使用，也可以用于二级处理或三级处理（深度处理）。生物法是利用微生物的作用处理废水的方法。有机物通过生物处理最后转化为二氧化碳与无机盐类，但它不能回收废水中的有用物质。它可以用来进行二级处理或三级处理（脱氮除磷）。以上各种方法都有它的特点和适用条件。一般来说，化学法往往消耗的物料（如药剂）及能耗（燃料、电能）比其他两类方法要大，有时大很多有时候污泥产生量也大，所以运行费用较贵。但是，处理设备较简单，占地面积较小，也可以连续运行。有的废水采用化学处理后能回收一些副产品，补偿较高的支付费用，其优点就比较突出。生物法处理废水具有净化能力强，费用低廉，支付可靠性好等优点，是废水处理的主要的方法。对于某种污染物，若化学法与生物法都能净化的话，一般选用生物法为宜。(2)好氧生物处理法与厌氧生物处理法根据电子受体的性质，生物法可分为好氧和厌氧两类（介于其间的为缺氧），这两类又可分为固着生长系统与悬浮生长系统。废水的好氧处理与厌氧处理既可单独使用，亦可组合使用，这取决于废水的性质、浓度及处理目标。好氧生物处理法与厌氧生物处理法的特性比较列于表2。46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书表2好氧处理与厌氧处理的比较厌氧处理好氧处理能源要求低高处理程度BOD5去除率可达60%-90%BOD5去除率可达90%-95%污泥产生量少多过程的稳定性（对毒物和负荷变化）低至中等中至高等启动时间2—4个月2—4周对营养物的要求低对某些工业废水较高臭气可能有臭气问题较少对碱度要求对某些工业废水要求高低沼气产生有无此外，在去除某些具体的污染物如磷则需要采用厌氧法。因此，根据本次课程设计的设计依据可知应该选择厌氧与好氧组合的方式。综上所述，结合本设计的具体情况，我认为采用传统活性污泥法或对传统活性污泥法进行改造的人工生物净化的技术路线是比较合适的、可行的。2.2.2污水处理工艺的选择现阶段城市污水处理应用工艺较多，如表3所示。表3　几种城市污水处理工艺的适用条件规模常规活性污泥法A/O/OAB法氧化沟SBR法水解-好氧大、特大型√√√————中型√√√√√√—小型————√√√　活性污泥法有很多种形式,使用最广泛的主要有三类:①传统活性污泥法和它的改进型A/O、/O工艺,②氧化沟,③SBR工艺。从表3可以看出,第一种工艺适合于大中型污水处理厂，而氧化沟和SBR工艺较为适合中小型污水厂采用。鉴于数量庞大的中小城市在城市污水水量、水质和经济发展程度等方面具有共性,根据现有的中小城市处理经验,46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书氧化沟工艺更适合被我国中小型污水处理厂采用。目前，我国对污水处理厂的规模按平均日流量划分如表4。表4污水处理厂规模划分依据规模小型污水厂中型污水厂大型污水厂平均日流量（m3/d）≤1万1万—10万＞10万而本次设计处理污水的日平均流量为4万m3/d，属于中型污水厂。另外，由于/O工艺处理单元多,操作管理复杂,特别是污泥厌氧消化要求高水平的管理,消化过程产生的沼气是可燃易爆气体,更要求安全操作,这些都增加了管理的难度。因此，本设计该选择氧化沟工艺。其特点如下(1)特点：氧化沟又名氧化渠或循环曝气池，是1950年由荷兰公共工程研究所研究成功的。其本特征是曝气池呈封闭的沟渠形。污水和活性污泥的混合液在其中不停地循环流动，其水力停留时间一般较长，为15～16h，泥龄长达15～30d，属于延时曝气法。氧化沟处理系统的构造形式较多，有圆形或马蹄形的，有平行多渠道形式以侧渠作为二沉池的，有将二沉池建在渠上或单独分建的等等，其供氧和水流动力都是靠提升曝气设备，这种设备分为早期使用的水平中心轴旋转叶轮和后来出现的卡鲁塞尔氧化沟所用的垂直或带叶片的曝气器，由于氧化沟水深较浅（一般3米左右），而流程较长，可以按照曝气器前作缺氧与曝气器后作富氧段的方式设计运行，提供兼氧菌与好氧菌交替作用的条件，在缺氧段脱硝，在好氧段除碳源需氧量及达到脱N的目的。(2)优点：(a)氧化沟内循环流量很大，进入沟内的原污水立即被大量的循环水所混合和稀释，因此具有很强的承受冲击负荷的能力，对不易降解的有机物也有较好的处理效果。(b)处理效果稳定可靠，不仅可满足BOD5、SS的排放标准，还可以达到脱N除P的效果。(c)由于氧化沟的水力停留时间和泥龄都很长，悬浮物、有机物在沟内可获得较彻底的降解。(d)活性污泥产量少且趋于稳定，一般可不设初沉池和污泥消化池，有的甚至取消二沉池和污泥回流系统，简化了处理流程，减少了处理构筑物，使其基建费用和运行费用都低于一般活性污泥法。(e)承受水质、水量、水温能力强，出水水质好。46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书(3)缺点：氧化沟运行管理费用较高；氧化沟沟体占地面积大。2.3污水处理工艺流程的确定由前面的论述可以得出本设计的工艺流程如图1所示。污泥污水粗格栅泵房细格栅沉砂池氧化沟配水井污泥浓缩池污泥脱水间二沉池紫外消毒池集水池厌氧池图1污水处理工艺流程图污水汇入集水井，经粗格栅去除大颗粒及漂浮物，保护水泵的正常工作，进入提升泵房，经水泵提升后，由细格栅进一步去除水中的杂质；污水在流经沉砂池去除泥沙，而后进入厌氧选择池池进行厌氧释磷，接着进入氧化沟，在氧化沟内完成生物氧化过程，达到分解有机物、去除水中N、P，使污水得到进一步进化。出水进入二沉池，经泥水分离后，上清液进入接触消毒池，消毒后出水达标排放。当TP指标超标时，启动化学除磷设施，在氧化沟出水处加入无机混凝剂。该工艺不仅具有/O工艺组合进氧化沟工艺，形成改良型/O型氧化沟，整个生物处理过程仅有二沉池回流污泥至厌氧调节池的回流系统，因此该工艺不仅具有/O和氧化沟工艺的特点和效能，且省去污泥回流系统，故维护管理方便，运行费用低。剩余污泥由污泥泵提升至污泥脱水车间处理后外运填埋。2.4主要处理构筑物的选择2.4.1格栅46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。格栅种类较多，如表5所示。表5我国常用的机械格栅及其使用范围类型适用范围优点缺点链条式机械格栅深度不大的中小型格栅，主要清除长纤维，袋装物构造简单，制造方便，占地面积小杂物易进入链条和链轮之间，容易卡住，套筒棍子链造价高。耐腐蚀差移动伸缩臂机械格栅中等深度的宽大格栅，现有类型耙斗适用于污水除污维修方便，可不停水检修，使用寿命长构造复杂，移动时，耙齿与栅条间的对位较困难四周回转式机械格栅深度较浅的中小型格栅构造简单，制造方便，运行可靠，容易检修制造苦难，占地面积较大钢丝绳牵引式格栅固定式为中小型格栅，深度范围较大，移动式为宽大格栅适用范围广，无水下固定部件，检修方便钢丝绳易腐蚀，有水下固定部件，检修时需停水综合上表以及本次设计的条件，选择链条式机械格栅作为粗格栅，移动伸缩臂机械格栅作为细格栅，从而达到预处理的目的。2.4.2污水泵房城市污水处理厂的运行费用大部分来自于电能，其中40%的电能为水泵消耗，所以确定合理的水泵及泵站是污水处理厂的关键所在。泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。目前污水泵站主要有以下几种形式：(a)合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；(b)合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。(c)非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设低阀，故需设引水设备。但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书(d)潜水泵站，潜水泵的电机防水密封，可以长期侵入污水中，不存在受潮问题，潜水泵电机机组整体安装，结构紧凑，运行稳定，便于就位和更换，所以潜水泵站无需上部厂房，也简化了地下结构，降低了工程造价。但是潜水泵在水下运行，所以要有可靠的产品质量、自动化控制和保护功能作技术依托，潜水泵价格较高。本设计因水量较小，并考虑到占地、造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用潜污式矩形泵房。2.4.3沉砂池沉砂池一般设于泵站倒虹吸管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。沉砂池的形式，按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池、旋流沉砂池四类。各沉砂池的特点如表6所示。表6常用沉砂池及其特点类型优点缺点平流式沉砂池截留无机颗粒效果较好，工作稳定，构造简单，排沉砂方便流速不易控制、沉砂中有机性颗粒含量较高、排砂常需要洗砂处理竖流式沉砂池占地少，排泥方便，运行管理易行。池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀曝气沉砂池通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加。旋流沉砂池利用机械力沉砂，能耗低，池前应设置堰板或流量槽，以保持沉砂池内所需水位46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书基于以上四种沉砂池的比较，曝气沉砂池除砂效果较好，且能耗较低；加之曝气沉砂池有很强的除油能力，将有利于以后的氧化沟的表面曝气和运行稳定，本工程设计确定采用曝气沉砂池。2.4.4氧化沟氧化沟技术发展加快，类型多样。各种氧化沟的类型及技术特点如表7：表7几种常见氧化沟的比较优点缺点结构形式曝气设备帕斯维尔氧化沟出水水质好，脱氮效果较明显;构筑物简单，运行管理方便;结构形式多样，可根据地形选择合适的构筑物形状单座构筑物处理能力有限，流量较大时，分组太多占地面积大，增加了管理的难度。单环路，有同心圆型，折流型和U型等形式，多为钢筋混凝土结构。转刷式转盘，水深较深时，配置潜水推进器。卡鲁塞尔氧化沟出水水质好，脱氮效率高；曝气设施单机功率大，调节性能好，并且曝气设备数量少，既可以节省投资，又可以使运行管理简化；有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力；氧化沟沟深加大，使占地面积减少，土建费用降低用电量较大，设备效率一般；设备安装较为复杂，维修和更换繁琐多沟串联立式低速表曝机，每组沟渠只在一端安设一个表面曝气机交替工作式氧化沟出水水质好；可以不单独设置二沉池，处理流程短，节省占地；不需单独设置反硝化区，通过运行过程中设置停曝期，进行反硝化，具有较高的氮去除率；设备闲置率高；自动化程度要求高，增加了运行管理难度单沟（A型），双沟（B型）和三沟（T型），沟之间相互连通水平轴曝气转盘奥贝尔氧化沟出水水质好，脱氮率高，同时硝化反硝化；易于适应多种进水情况和出水要求的变化；容易维护；节约能耗受结构形式的限制，总图布置困难。三个或多个沟道，相互连通水平轴曝气转盘，可以进行多个组合46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书综上所述，各种氧化沟各有优缺点，结合本设计用地较为紧张，以及基建费用、运行成本、运行管理、处理要求等方面考虑，设计采用卡鲁塞尔氧化沟。2.4.5二沉池由于本设计主要构筑物采用氧化沟，可不设初沉池，只设二沉池。二沉池设在生物处理构筑物的后面，用于沉淀去除活性污泥。沉淀池主要有以下几种形式，如表8所示。表8常用二沉池及其使用范围类型优点缺点适用范围平流式沉淀池(1)沉淀效果好；(2)耐冲击负荷和温度的变化适应性强；(3)施工容易，造价低。(1)池子配水不均匀；(2)采用多斗排泥时，每个泥斗需要单设排泥管各自排泥，操作量大。（1）适用于大、中、小型污水处理厂；（2）适用于地下水位较高和地质条件较差的地区。竖流式沉淀池(1)排泥方便，管理简单；(2)占地面积较小。(1)池子深度大，施工困难；(2)对冲击负荷和温度变化的适应性能力较差；(3)造价较高；适用于处理水量不大的小型污水处理厂辐流式沉淀池(1)多为机械排泥，运行较好，管理较简单；(2)排泥设备已趋定型。(1)池内水速不稳定，沉淀效果较差；(2)机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。（1）适用于大、中型污水处理厂；（2）适用于地下水位较高的地区。斜板（管式）沉淀池(1)沉淀效率高，停留时间短；(2)占地面积小。用于二沉池时，当固体负荷较大时其处理效果不太稳定，耐冲击负荷的能力较差。一般常用于小型污水处理厂或工业企业内的小型污水处理站综上所述，四种沉淀池的优缺点比较，并结合本设计的具体资料可知，本工程二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。其结构如图2所示。46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书图2辐流式沉淀池结构示意图2.4.6接触消毒池接触消毒池主要是使消毒剂与二沉池出水充分混合，杀死水中的细菌和病毒。对于消毒剂主要有如下几种可供选择，其优缺点如表9所示。表9常用消毒剂及比较优点缺点适用条件液氯价格便宜，效果可靠，投配设备简单对生物有毒害作用，并且可能产生致癌物质适用于大、中型规模的污水处理厂漂白粉投加设备简单，价格便宜除用液氯缺点外，尚有投配量不准确，溶解剂调制不便，劳动强度大适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理紫外线具有广普性，符合现在社会环境保护的要求，因不需运输、使用、储藏有毒或危险化学药剂，且占地面积小，运行成本较低紫外消毒所用灯管要求高，损坏后不易维修适用于大、中型规模的污水处理46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书综上三种消毒剂的比较，本工程设计采用常用且毒害作用较小的紫外线消毒法。利用紫外灯管产生紫外线来杀灭病毒和细菌。2.4.7污泥浓缩池具有一定规模的污水处理工程中常用的污泥浓缩方法有主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。这三种方法的特点如表10所示。表10各种污泥浓缩方法的优缺点浓缩方法优点缺点重力浓缩贮存污泥能力强，操作要求不高，运行费用低，动力消耗小占地面积大，污泥易发酵，产生臭气；对于某些污泥工作不稳定，浓缩效果不理想离心浓缩只需少量土地就可以取得较高的处理能力；几乎不存在臭气问题要求专用的离心机，电耗大；对操作人员要求较高气浮浓缩浓缩效果较理想，出泥含水率较低，不受季节影响，运行效果稳定；所需池容积仅为重力法的1/10左右，占地面积较小；能去除油脂和沙砾运行费用低于离心浓缩，但高于重力浓缩法；操作要求较高，污泥贮存能力小，占地比离心浓缩大重力浓缩池又可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种，由于本工艺设计水量较少，结合氧化沟工艺污泥稳定，且污泥量较少，本设计采用间歇式重力浓缩池。2.4.8污泥脱水方法的选择常用的污泥机械脱水方法有：板框压滤、带式压滤、离心脱水和螺旋压榨式脱水，其中带式过滤脱水的方法的优点是机器制造容易，附属设备少，投资、能耗低，噪声小；连续运操作管理维修简便；滤带可以回旋，脱水能力大。缺点是必须正确选用有机高分子混凝剂，运行费用高；必须预先进行充分的絮凝，形成大而强度高的凝絮，以便能加强过滤段的自由脱水，并能适应进一步逐渐加压脱水；脱水效率较低，脱水后泥饼的含水率较高，大致与离心脱水相当。它适用于无机性污泥的脱水，有机黏性污泥脱水不宜采用。四种脱水机械的能耗如表11所示。46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书表11脱水机的耗能比较序号脱水机类型能耗/（kW·h/t干固体）1带式压滤机5～202板框式压滤机15～403离心脱水机30～604螺旋压榨式脱水机3～15根据以上比较，本设计采用带式压滤机。3城市污水处理系统的设计计算3.1泵前粗格栅进水粗格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。其计算图如图3所示。图3格栅计算图3.1.1设计原则46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书(a)格栅间隙一般采用10～40mm；(b)格栅不宜少于两台，如为一台时，应设人工清除格栅备用；(c)过栅流速一般采用0.4～0.9m/s；(d)格栅倾角一般采用45º～75º,机械格栅一般为60º～70º，特殊类型可达90º；(e)通过格栅的水头损失一般采用0.08m/s～0.17m/s；(f)格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台有安全和冲洗设施；(g)格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面过道宽度：人工清除，不小于1.2m；机械清除，不小于1.5m；(h)机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其它保护设备的措施；(i)设置格栅装置的构筑物必须考虑设有良好的检修、栅渣的日常清除。3.1.2设计参数(1)日平均流量=40000/d≈1667/h=0.463/s=463L/s查生活污水流量系数变化表，由内插法求得=1.37(2)最大设计流量=·=1.37×0.463/s=0.634/s(3)栅条净间隙为e=30mm，栅前流速=0.7m/s；(4)过栅流速0.8m/s，栅前部分长度为0.5m；(5)格栅倾角δ=60°(6)单位栅渣量：=0.05栅渣/污水。3.1.3设计计算(1)确定栅前水深根据最优水力断面公式计算得：所以栅前进水渠宽约1.35m。栅前水深h≈0.68m(2)栅条间隙数n46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书式中：n—粗格栅间隙数；—最大设计流量，/s；e—栅条间隙，取30mm；h—栅前水深；v—过栅流速，取0.8m/s；α—格栅倾角，设计60°；(3)栅槽有效宽度栅槽宽度一般比格栅宽0.2—0.3m，在此取0.2m。本设计采用ø10圆钢为栅条，S=0.01m。0.01×(37-1)+0.03×37+0.2=1.67m≈1.7m式中：B—栅槽有效宽度，m；S—栅条宽度，取0.01m(4)进水渠道渐宽部分的长度：设渐宽部分展开角=20º,则进水渠道渐宽部分长度为：0.48m(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：=/2=0.48/2=0.24m(6)通过格栅的水头损失：=K式中：—计算水头损失；g—重力加速度；K—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，则(7)栅后槽总高度H：设栅前渠道超高=0.3mH=h++=0.68+0.3+0.035=1.015m46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书(8)栅槽总长度L：L=＋＋1.0＋0.5＋式中:—栅前渠道深=h＋,m则L=0.48+0.24+1.0+0.5+=2.8m(9)每日栅渣量W对于栅条间距b=30.0mm的中格栅，并对于城市污水，每单位体积污水拦截污物为=0.05栅渣/污水。则宜采用机械清渣(10)粗格栅选用根据格栅间距、宽度在《给水排水设计手册》第9册上查得采用GH型链条式回转格栅除污机，其性能见表12。表12GH-1500型链条式回转格栅性能规格表型号格栅宽度(mm)格栅净距(mm)安装角()过栅流速(m/s)电动机功率(kW)GH-15001500306011.11.53.2污水提升泵房3.2.1设计参数设计流量：Q=634L/s，泵房结构工程按远期流量设计。3.2.2泵房设计计算采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后进入集水井，然后自留通过旋流沉砂池、厌氧池、氧化沟、二沉池及接触消毒池，最后由出水管道排入附近水体。根据设计流量Q=634L/s=2282m3/h，采用3台QW系列潜水排污泵，单台提升流量761/h。（由于本设计没有涉及管道计算，故无法确定具体水泵的扬程，在此只根据设计流量来选取水泵型号）因此在《给水排水设计手册》第11册上查得采用46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书QW系列潜水排污泵（300QW800—15—55）4台，3用一备。其性能见表13。表13QW型潜水排污泵的规格性能表型号排出口径（mm）流量(/h)扬程(m)转速(r/min)功率(kW)效率（%）重量（kg）300QW800—15—55300800159805577.51350泵房占地面积为S==3.14×=78.5，即为圆形泵房，其直径D=10m,高12m，泵房为半地下式。地下埋深7m，水泵为自灌式。3.3集水池污水泵站的集水池宜采用敞开式，本工程设计的集水池与泵房和共建，属封闭式。(1)集水池容积计算泵站集水池容积一般按不小于最大一台泵5分钟的出水量计算，有效水深取1.5—2.0米。本设计集水池容积按最大一台泵5分钟的出水量计算，有效水深取1.8m。则V==66.67取V=80(2)集水池面积计算：式中：—集水池的容积，—有效水深，2.0m则A=80/2.0=40根据《给排水设计规范》中的规定：集水池的长宽比为2，可计算出该集水池的长为9m，宽为4.5m,则集水池有效容积尺寸为9×4.5×2m。3.4细格栅3.4.1设计参数(1)设计流量Q=4×m3/d=0.634m3/d(2)栅前水深h1=0.65m；(3)过栅流速v=0.9m/s，栅前流速=0.7m/s；(4)栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm；(5)格栅安装倾角θ=60º，栅前部分长度为0.5m；(6)单位栅渣量=0.1栅渣/m3污水。3.4.2设计计算46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书(1)确定栅前水深根据最优水力断面公式计算得：栅前槽宽=1.35m，则栅前水深(2)栅条间隙数n==96.4（取n=100）设计两组格栅，每组格栅栅条间隙数为50(3)栅槽有效宽度栅槽宽度一般比格栅宽0.2—0.3m，在此取0.2m。本设计采用ø10圆钢为栅条，即S=0.01m。则0.01（501）+0.0150+0.2=1.2m，考虑到中间隔墙厚0.2m所以总槽宽为1.22+0.2=2.6m。(4)进水渠道渐宽部分的长度：设渐宽部分展开角α1=20º，进水渠道内的流速为0.45m/s=1.69m(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：=/2=1.69/2=0.85m(6)过栅水头损失：=K式中：h0—计算水头损失；g—重力加速度；K—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于矩形断面则(7)栅后槽总高度H：设栅前渠道超高=0.3m，则栅前总高度H1=h+=0.68+0.3=0.98m,栅后槽总高度为：H=h++=0.68+0.3+0.26=1.24m(8)栅槽总长度L：L=＋＋1.0＋0.5＋=1.69+0.85+1.0+0.5+46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书=4.6m(9)每日栅渣量W==4.0/d>0.2/d宜采用机械格栅清渣。(10)细格栅的选用根据格栅间距、宽度在《给水排水设计手册》第11册上查得采用XWB-Ⅲ系列背耙式格栅除污机，其性能见表14。表14XWB-Ⅲ系列背耙式格栅除污机性能表型号格栅宽度（mm）耙齿有效长度（mm）安装角()提升质量（kg）格栅间距（mm）提升速度（m/min）电动机功率(kW)XWB-Ⅲ-1.0-2.51000100602001030.53．5曝气沉砂池3.5.1设计原则(1)旋流速度应保持0.25～0.3m/s；(2)水平流速为0.06～0.12m/s；(3)最大流量时停留时间为1～3min；(4)有效水深为2～3m，宽深比一般采用1～2；(5)长宽比可达5，当池长比池宽大的多时，应考虑设置横向挡板；(6)每立方米污水的曝气量为0.1～0.2m3空气；(7)空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6～0.9m，送气管应设置调节气量的闸门；(8)池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽的附近可安装纵向挡板；(9)46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书池子的进口和出口布置，应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并应考虑设置挡板；(10)池内应考虑消泡装置。3.5.2设计参数(1)本设计沉砂池采用一座，分两格；(2)最大设计流量=0.634m3/s；(3)水力停留时间t取2min；(4)水平流速取0.08m/s；(5)有效水深=2m。3.5.3设计计算(1)沉砂池有效容积=0.634260=76.1m3(2)水流断面面积(3)池总宽度(4)每格池宽度设n=2格(5)池长(6)每小时所需空气量设每立方米污水所需空气量d=0.2/，则(7)沉砂斗所需容积V取清除沉砂的间隔时间T=2d式中：X——为城市污水沉砂量，一般取0.03/L(污水)46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书每个沉砂斗容积（V0），设每一分格有六个沉砂斗(8)沉砂斗各部分尺寸计算(a)沉砂斗上口宽a取沉砂斗斗高，斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55o(b)沉砂斗容积V0=0.2(9)沉砂室高度采用重力排砂，池底坡度为0.06，坡向砂斗式中为两砂斗之间宽度，取0.2m。(10)池总高度设超高h1=0.3mH=h1++=0.3+2+0.57=2.87m3.5.1厌氧池为使氧化沟具有除磷脱氮的功能，在氧化沟之前设生物选择器及厌氧池，这样，污水可以在这里进行厌氧中重要的释磷作用以及部分反硝化作用。3.5.1.1设计参数考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h，所以设计水量按最大日平均时考虑。(1)污水日平均流量=463.0L/s,分四座厌氧池，每座设计流量为Q=115.8L/s；(2)水力停留时间t=2.5h；(3)污泥浓度：X=3000mg/L(4)污泥回流液浓度：=10000mg/L3.5.1.2厌氧池的设计计算(1)厌氧池容积V=Q·t46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书式中：V—厌氧池容积,m3t—水力停留时间,s则V=115.8×2.53600=1042m3(2)厌氧池尺寸取有效水深为h=4.0m则厌氧池表面积：=261厌氧池直径：D=18.2m(取D=19m)考虑到0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m(3)污泥回流量计算污泥回流比为R=污泥回流量为=RQ=0.43115.8=49.79L/s=4302m3/d3.5.2氧化沟工艺设计3.5.2.1设计参数拟采用卡鲁塞尔式氧化沟，除去除BO和COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水-N低于排放标准。设计参数如下(1)污水量：Q=40000/d；(2)总污泥龄：30d；(3)MLSS=3600mg/L,MLSS/MLVSS=0.75，则MLVSS=2700；(4)污泥产率系数Y＝0.55；(5)进水TN=42mg/L，-N=32mg/L；(6)出水TN=20mg/L，-N=8mg/L；(7)碱度SALK=2000mg/L(以CaCO3计)；(8)最低水温T＝10；(9)浓度=245mg/L，=20mg/L；46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书(10)内源呼吸系数Kd=0.055；(11)20时脱氮率qdn=0.0353.5.2.2设计计算(1)去除计算(a)氧化沟出水溶解性浓度为了保证沉淀池出水浓度，必须控制氧化沟出水所含溶解性浓度，因为沉淀池出水中的VSS也是构成浓度的一个组成部分。=-1.42=20-1.420.720=6.4mg/L(b)好氧区容积(c)好氧区的水力停留时间t1(d)剩余干污泥量△X去除每1kg产生的干污泥量为：剩余总污泥量（按含水率99%计）=(2)校核总磷的去除量46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书剩余污泥中含有总磷量==4060.80.05=203.0kg/d设计要求去除的总磷量=（3.95-1.0）×40000×1.37/1000=161.66kg/d因此，只用氧化沟就可以使出水中总磷的含量达到排放要求，不再需要化学除磷。(3)脱氮量计算(a)需氧化的氨氮量氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮量为：需要氧化的氨氮量=进水-出水-N-生物合成所需氮量,即：=32-8-6.14=17.86mg/L(b)脱氮量Nr=进水总氮量-出水总氮量-生物合成所需的氮量Nr=42-20-6.14=15.86mg/L(c)脱氮所需要的容积脱氮率：考虑最不利的条件水温，最低水温为10时脱氮所用容积停留时间(4)氧化沟总容积及停留时间t校核污泥负荷设计规程规定氧化沟污泥负荷应为0.05～0.1kgBOD5/(kgMLVSS.d)，因此满足要求。46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书(5)需氧量计算(a)设计需氧量AORAOR=去除需氧量－剩余污泥中的需氧量+去除-N耗氧量－剩余污泥中-N的耗氧量－脱氮产氧量①去除BOD需氧量式中：d—微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取0.52；b‵—活性污泥自身氧化需氧率，取0.12；则=0.52×40000（0.245-0.0064）+0.12×36694×2.7=16951.7kg/d②剩余污泥中BOD的需氧量D2（用于生物合成的那部分BOD需氧量）③去除NH3-N需氧量D3每1kgNH3-N硝化需要消耗4.6kg④剩余污泥中NH3-N耗氧量D4=4.6污泥含氮率剩余污泥量⑤脱氮产氧率每还原1kgN2产生2.86kgO2=2.86×脱氮量=2.86×15.86×40000/1000=1814.4kg/d总需氧量=16951.7-5766.3+6256-1924.0-1814.4=13343kg/d考虑安全系数1.2，则AOR=1.2×13343=16011.6kg/d校核去除每1kg的需氧量46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书(b)标准状态下需氧量SOR式中：——20时氧的饱和度取9.17mg/L——25时氧的饱和度取8.38mg/LC——溶解氧的浓度取2mg/L——修正系数，取0.85——修正系数，取0.95T——进水最高温度，SOR=25771.8kg/d校核去除每1kgBOD的标准需氧量=(6)氧化沟的尺寸计算(a)设计氧化沟4座,分为2组，则每座氧化沟容积为，即(b)设计氧化沟有效水深h=5m，超高为1m，氧化沟深度H=5+1=6m，中间分隔墙厚度为0.25m，则氧化沟的面积为(c)设计单沟道宽度b=8m弯道部分的面积46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书直线段部分面积：单沟道直线段长度L：(7)进水管和出水管计算污泥回流比R=43%进出水管流量进出水管控制流速V=1.0m/s则管道过水断面管径，取0.5m,即500mm校核管道流速,满足要求。(8)出水堰以及出水竖井计算为了能够调节氧化沟的运行及出水，氧化沟出水处设置出水竖井，竖井内安装电动可调节堰。初步估计δ/H<0.67，因此按照薄壁堰来计算(a)出水堰式中：b—堰宽；H—堰上水头高取0.2m。=1.02m为了便于设备选型b取1.0m,校核堰上水头H(b)出水竖井46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书考虑可调堰安装要求堰两边各留0.3m的操作距离出水竖井长L=0.32+b=0.6+1.0=1.6m出水竖井宽B取1.4m(考虑安装要求)则：出水竖井平面尺寸为LB=1.6m1.4m氧化沟出水孔尺寸为bh=1.0m0.5m(9)曝气设备选择单座氧化沟需氧量每座氧化沟设2台卡鲁塞尔专用倒伞形叶轮表面曝气机,单台曝气机所需充氧能力为268.45/2=134.2kgO2/h。3.8堰式配水井3.8.1设计参数(1)污水量Q=40000/d；(2)=1.37；(3)回流污泥量=4302/d；(4)氧化沟出水经配水井至四座二沉池3.8.2设计计算(1)进水管管径配水井进水管的设计流量为当进水管管径=1200mm时满足设计要求(2)顶堰设计计算混合液从配水井底中心进入，经相等宽度的4个堰口流入4个水斗，再由管道接入4座辐流式沉淀池。每个沉淀池的分配水量为q=2462.6/4=615.7/h=0.17/s，采用矩形宽顶溢流堰。(a)堰上水头H46 武汉理工大学《水污染控制工程》课程设计说明书设计拟采用堰高H=0.4m矩形堰的流量式中：q——矩形堰的流量，m3/sH——堰上水头，mb——堰宽，m，取0.6mm——流量系数，通常采用0.327－0.332，在此取0.33则基本与设计拟定堰高相等，则符合要求(b)堰顶厚度B根据有关试验资料，当2.5