城市生活污水处理工艺初步设计（ao法)毕业设计 66页

'齐齐哈尔大学毕业设计（论文）毕业设计(论文)题目80000m3/d城市生活污水处理工艺初步设计（AO法)学院化学与化学工程学院专业班级环境工程101学生姓名指导教师成绩年月日 摘要本设计是针对城市生活污水处理厂的工艺设计，采取的是A/O工艺，处理能力为80000m3/d。该设计说明书主要涉及到设计的目的和意义，A/O工艺脱氮除磷的原理，主体设备的计算和选型，以及工艺流程等。同时也介绍了A/O工艺的特点，并且与其它脱氮除磷工艺进行了对比。该污水厂的污水处理流程为：从泵房到沉砂池，进入A/O反应池，进入辐流式二次沉淀池，进入接触池，最后出水；污泥的流程为：从A/O反应池排出的剩余污泥进入集泥配水井，再由污水泵送入浓缩池，进入消化池，进入贮泥池，再进入脱水机房，最后外送处置。所选择的A/O工艺具有良好的脱氮除磷功能。污水处理厂处理后的水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》G8918-2002中的一级B标准。关键词：A/O工艺；脱氮除磷；污水处理厂I AbstractThisdesignisforthetechnologicaldesignofurbanSewagetreatmentplant,thatadoptsisA/Ocraft.Handlingcapacity80000m3/d.Thedesignspecificationmainlyrelatedtothepurposeandsignificanceofdesign,andtheprincipleoftheA/Ocraftdenitrogenationandeliminatesthephosphorus,andMainbodyequipment"scomputationandshaping,andtechnicalprocessandsoon.SimultaneouslyalsointroducedthecharacteristicofA/Ocraft,Andwerecomparedwithothernitrogenandphosphorusremovalprocess.Theprocessofthesewageintheplantisthat:Thesewagerunsfrompumphousetosandsinkingpond,ettersA/Otank,entersthepondofsedimentationtank,thenentersdisinfectionpond,atlastletsout.Theprocessofthesludgeisthat:SurplussludgefromtheA/Otankenterssludgesettingtank,entersconcentrationpond,entersdigestionpong,enterssludgereservingpond,thenitisdehydrated,atlastitiscarriedoutoftheplant.ThechoiceofA/Oprocesshasthegoodfunctionofdenitrificationandphosphorusremoval.itpreventssludgefromeapending,promotsreleasingphosphorus.Theoutletwateroftheplantmeetsthelevel1BstandardoftheDischargeStandardofPollutantsforUrbanWewageTreatmentplant(G8918-2002).Keywords：TheAnoxic-Oxic;Denitrogenationandeliminatesthephosphorus;Sewagedisposalplant;V 目录摘要IAbstractII第1章绪论11.1设计目的及意义11.1.1设计目的和任务11.1.2设计意义11.1.3国内外污水处理工艺发展现状11.2设计规模及设计水质31.2.1污水厂的设计规模31.2.2进水水质31.2.3设计出水水质31.2.4处理工艺确定原则31.3工艺流程31.3.1处理程度的确定41.3.2处理方法的确定41.3.3工艺流程的比较41.3.4处理流程的确定91.3.5污泥处理工艺方案101.3.6处理水用途11第2章污水处理构筑物设计与计算112.1粗格栅122.1.1设计说明122.1.2设计参数122.1.3设计计算122.1.4设备选型142.2污水提升泵站152.2.1设计说明152.2.2设计参数152.2.3设计计算152.3细格栅162.3.1设计说明162.3.2设计参数162.3.3设计计算162.3.4设备选型182.4沉砂池182.4.1设计说明182.4.2设计参数192.4.3设计计算19V 2.5初沉池212.5.1设计说明212.5.2设计参数212.5.3设计计算212.5.4设备选型242.6A/O池242.6.1设计说明242.6.2设计参数242.6.3设计计算252.7二沉池342.7.1设计说明342.7.2设计参数342.7.3设计计算342.8消毒接触池362.8.1设计说明362.8.2设计参数372.8.3设计计算372.8.4设备选型382.9配水井382.9.1设计说明382.9.2设计参数382.9.3设计计算38第3章污泥处理构筑物设计与计算393.1污泥泵房403.1.1设计参数403.1.2污泥泵403.1.3集泥池403.2鼓风机房413.3污泥浓缩池423.3.1设计说明423.3.2设计参数423.3.3工艺尺寸计算423.3.4设备选型443.4污泥消化池443.4.1设计说明443.4.2设计参数443.4.3设计计算453.5贮泥池463.5.1设计说明463.5.2设计参数463.5.3设计计算463.5.4搅拌设备473.6脱水机房47V 3.6.1设计说明473.6.2设计参数483.6.3设计计算483.6.4设备选型48第4章附属建筑物484.1平面布置494.2管、渠的平面布置494.3厂区道路、围墙设计504.4辅助建筑物50第5章水力及高程计算505.1水力计算515.2高程计算51第6章工程投资估算及效益分析526.1投资估算536.1.1土建费用估算536.1.2材料及设备费用估算536.2运行成本估算536.3效益分析536.3.1环境效益536.3.2社会效益53结论55参考文献56致谢58V 第1章绪论1.1设计目的及意义1.1.1设计目的和任务本次设计任务是建一座城镇污水处理厂，处理来自城市的生活污水,采用的是A/O工艺，经处理厂处理过的水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》G8918-2002中的一级B标准。工程设计内容包括：(1)进行污水处理厂方案的总体设计：通过调研收集资料，确定污水处理工艺方案；进行总体布局、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图。(2)进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计和施工图纸设计、设备的选型，图中应有设备、材料一览表、工程量表。(3)进行辅助构筑物(包括鼓风机房、配电室、加药间、脱水机房等)的设计：包括尺寸、面积的确定；完成设备选型。1.1.2设计意义随着生物技术、材料技术和计算机科学技术的发展，污水处理新技术得以迅速发展，面对我国巨大的环境市场需求，在选用污水处理技术时，结合我国国情，因地制宜地选用相应的污水处理技术，用先进的仪器设备，电子网络监控，高效的处理好各类污水[1]。A/O系统污水处理工艺，在城市污水与工业废水处理与回用中，凭其处理出水水质好、占地面积少、投资省、能耗低、节省药剂以及运行、管理方便等特点受到了广泛的应用，由其改进的多级A/O工艺及/O工艺得到了更加广泛的应用[2]。1.1.3国内外污水处理工艺发展现状近年来，随着国民经济的发展，污水排放量逐年增加，严重的水污染使水资源不能得到良好循环，造成严重生态恶化，直接威胁到人的生命安全。尽管水污染防治工作取得了一定进展，但是水环境形势依然十分严峻，主要水污染物排放量明显超过环境最大容纳量，老百姓对水污染事件的反映和投诉越来越多[3]。20世纪80年代以来，随着生物技术的发展，用先进超前的网络技术，高效全方位的控制污水设备[4]。在全国一百多个大中小城市中，污水生物处理新技术得到迅速发展，同步环境污染防治教育课的开展，使得人们高度认识到了环境破坏对生命财产的威胁。我国现有城市污水处理厂中7060 %以上应用的是活性污泥法，其余采用一级处理、强化一级处理、稳定氧化塘法及土地处理法等。“十二五”国家科技攻关课题的建立与完成，使我国在污水处理新技术、污水再生利用新技术、污泥处理新技术等方面获得了可观的科研成果，一些研究成果还达到国际先进水平[5][6]。同时，借助于外国城市污水处理工程项目的建设，国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到国内，AB法、氧化沟法、A/A/O工艺、SBR法等在我国城市污水处理厂中得到了广泛应用。污水处理工艺技术由过去只注重去除有机物发展到具有脱氮除磷功能。国外很多先进、高效的污水处理专用设备也进入了我国污水处理行业市场，如格栅机、潜水泵、除砂装置、消泡装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、污泥消化搅拌系统等大型设备与装置[7]。据有关部门统计：1997年，全国城市的污水年排放量为351.4亿,但全国不同等级的污水处理厂日处理能力总计为1292万,即年处理量为47.2亿，处理率仅为13.4％[8]。1999年全国近80％的生活污水未处理直接排入江河湖海，年排污量达400亿,造成全国1/3以上的水域受到污染。在全国684个城市中，仅有200余座在建的和建成的污水处理厂，且集中在七八十个大中城市里，全国污水处理率仅为20％左右[9]。在2004年全国城市环境“城考”的结果中，生活污水集中处理率平均为32.33％。其中城市生活污水集中处理率大于60％的城市有143个，占上报城市总数的的28.6％，还有193个城市的生活污水集中处理率为零[10]。2006年上半年，全国化学需氧量排放量比2005年同期增长了3.7个百分点。第三季度以来，虽然增幅明显下降，但时污染物排放量仍在继续增加[11]。全国大中城市浅层地下水不同程度地遭受到污染，约一半的城市市区地下水污染较为严重，大城市的中心地带、城镇周围区以及排污河道两侧、引污灌溉区污染最严重。河北平原和长江三角洲等区域，浅层地下水已呈现面区域污染态势。随着我国对水环境质量要求的提高，修订后的国家《污水综合排放标准》也越来越严，特别是对出水氮、磷的要求提高，使得新建城市污水处理厂必须高度考虑到氮磷的去除问题。由此开发了改良工艺和回流污泥反硝化生物除磷工艺，并已开始在实际建设工程中大量应用[12]。与国际相比，我国城市污水处理率较低且污水处理厂数量少，据资料介绍，美国现在平均每1万人就拥有一座污水处理厂且78%为二级生物处理厂，英国人平均7000人就拥有一座污水处理厂几乎全是二级生物处理厂，日本平均每20万人拥有一座污水处理厂但其中二级处理厂及高级处理厂占98.6%。60 1.2设计规模及设计水质1.2.1污水厂的设计规模设计规模指的是污水处理厂接纳的日平均污水量（单位：）；最大流量指的是污水处理厂最大每小时污水流量（单位：）。本次设计的污水处理厂日处理污水量为1.2.2进水水质BOD----200mg/LCODCr-----400mg/LSS----300mg/L氨氮25mg/L1.2.3设计出水水质该水经处理以后，水质应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》G8918-2002中的一级B标准，由于进水不但含有BOD，还含有大量的氨氮，所以不仅要求去除BOD，还应去除水中的N达到排放标准。BOD----20mg/LCODCr----60mg/LSS----20mg/L氨氮8mg/L1.2.4处理工艺确定原则为了同时达到污水处理厂高效稳定和基建投资、运行费用低的目的，根据下列原则进行了污水处理工艺方案的选择：（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到排放标准。（2）投资低，运行费用省，以尽可能少的投入取得尽可能高的效益。（3）选定工艺的技术设备先进、可靠、国有化程度高、一致性好。1.3工艺流程工艺流程的确定是污水处理厂设计中重要组成部分。一般来说，如果污水处理流程确定后，污水处理厂的投资规模、运行费用以及处理效率等也就相继被确定。因此，工艺流程的选择是设计中的重点。60 1.3.1处理程度的确定（1）BOD去除率（2）COD去除率（3）SS去除率（4）氨氮去除率1.3.2处理方法的确定污水处理分为生物法、物理法、化学法以及相应的各种方法组合。对于城市污水处理来说经过近一个世纪的研究、发展和实践，已经形成了一套实践检验行之有效且经济可靠的处理方法。对于以除碳（COD）处理为主时，其核心处理方法一般为生物法（普通活性污泥法或其改良）。对于以除碳和脱氮为主的处理时，一般也为生物法（硝化-反硝化）。对于以除碳、脱氮和除磷为主时，可选择生物法、生物法-化学法或单纯化学法。本次设计采用的是以生物法处理为主。1.3.3工艺流程的比较按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10～20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级深化处理，如A/O工艺，/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。本设计要求对原水中的氮、磷有较高的去除，应采用二级深化处理。根据《城市污水处理和污染防治技术政策》推荐，以及国内外工程实例和丰富的实践经验，比较成熟且适合余中小规模城镇污水处理除磷、脱氮的工艺有：A/O工艺，/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟及其改良工艺。A/O工艺、/O工艺、各种氧化沟工艺、SBR工艺这些从活性污泥法派生出来的工艺都能够实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较有效的脱氮除磷工艺[13]。60 (1)生物接触氧化生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。拥有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都获得了较好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各种行业的污水处理系统中。生物接触氧化法是一种介于生物滤池与活性污泥法之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，使池体内污水处于流动状态，使得污水与污水中的填料充分接触，避免出现生物接触氧化池中存在的污水与填料接触不均的缺陷。生物处理是经过物理化学方法处理后的环节，也是整个循环流程中的重要环节，在这里氨/氮、亚硝酸、硝酸盐、硫化氰等有害物质都将被去除，对之后流程中水质的进一步处理起到关键性作用。此工艺中微生物所需氧由鼓风曝气提供，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用可造成生物膜的脱落，这样能促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。生物接触氧化法具有以下特点：由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，因而对水质水量的骤变有较强的适应能力；剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理方便。(2)SBR工艺SBR是序批式间歇活性污泥法（SeguencingBatchReactor）的简称。它是近年来在国内外被引起广泛重视和研究日趋增多的一种污水生物处理新技术，目前已有很多生产性装置在运行中。　　我国是近10多年来才开始对SBR污水生物处理工艺进行研究的。1985年，上海市政设计院为上海吴淞肉联厂设计投产了我国第一座SBR污水处理站，设计处理水量为2400t/d。经几年的实际运行实践表明SBR工艺对污水处理可获得良好的处理效果。目前，SBR艺主要应用在以下几个污水处理领域：①城市污水：主要有家庭生活污水，医疗废水；②工业废水：主要有啤酒、制药、餐饮、造纸、印染、洗涤、屠宰等工业的污水。SBR作为废水处理方法具有下述主要特点：在空间上完全混合，时间上完全推流式，反应速度高，为获得同样的处理效率，SBR法的反应池理论明显小于连续式的体积，且池越多，SBR60 的总体积越小；工艺流程简单，构筑物少，占地省，造价低，设备费用、运行管理费用低；静止沉淀，分离效果好，出水水质高；运行方式灵活，可生成多种工艺路线；同一反应器仅通过改变运行工艺参数就可以处理不同类别的污水；由于进水结束后，原水与反应器隔离，进水水质水量的变化对反应器不再有任何影响，因此工艺的耐冲击负荷能力高；间歇进水、排放以及每次进水只占反应器的2/3左右，其稀释作用进一步提高了工艺对进水冲击负荷的耐受能力。另一方面，SBR法能够有效地控制丝状菌的过量繁殖，这一特性是由缺氧好氧并存、反应中底物浓度较大、污泥泥龄短、比增长速率大决定的。(3)氧化沟氧化沟工艺是活性污泥法的一种变形，其曝气池呈封闭的沟渠形，池体狭长，可达数十至百米以上，曝气装置多采用表面曝气器，污水和活性污泥的混合液在其中做不停的循环流动的过程，有机物质被混合液中的微生物分解。该工艺对水温、水量和水质的变化有较强的适应性，BOD负荷低，污泥泥龄长，反应器内生活着硝化细菌，发生硝化反应。在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间，氧化沟内流态是完全混合式的，但又具有某些推流式的特性，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。氧化沟这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。与传统活性污泥法曝气池相比，氧化沟具有以下特征。构造方面的特征a氧化沟一般呈环形渠状，平面多为椭圆形或圆形，总长可达几十米，甚至百米以上，沟深取决于曝气装置，为3～7米。b氧化沟的进水装置比较简单，只需要伸入一根进水管即可，多沟平行工作时，则应设配水井，采用交替系统工作时，配水井还应设自动控制装置，以便换水投药。在水流混合方面的特征污水在氧化沟内做几十次甚至上百次的循环流动，在这点上可以认为在氧化沟内混合液的水质几乎均匀一致，即认为氧化沟内的流态时是完全混合的。但又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。工艺方面的特征a操作单元少。原水经过格栅沉沙后，即可进入氧化沟，而不需在系统中设置初沉池和调解池。还可以考虑不单设二次沉淀池，使氧化沟和二次沉淀池合建，省去污泥回流装置并节省用地。b处理效果好，运行稳定。氧化沟中的污泥总量比普通气池高10～30倍。在供养充足的情况下，氧化沟中污水被完全净化，处理效果好。氧化沟即使在严冬季节运行，出水仍能达到排放标准。只要BO负荷不超过0.16KgBO/(kgMLSS·d)，就可得到高质量的出水，其中BO平均含量在20mg/L以下，而普通的曝气池的污泥负荷率一般是60 0.3～0.7KgBO/(kgMLSS·d)。c耐冲击负荷。有机负荷、水力负荷和有害物质的冲击负荷对氧化沟做工作的影响不明显，氧化沟有完全混合的特征且其中有大量的活性污泥，这就提高了系统对这些不良因素的抵抗能力。d污泥产泥率低，剩余污泥较稳定，没有臭味，脱水快，可以不经硝化直接脱水。e氧化沟的脱氮能力。以普通氧化沟为例，其脱氮水平为40%～70%，而不需另加建造费和运行费。f适用范围广。氧化沟不仅能处理生活污水，还能处理工业废水；不仅能用于温暖地区，还能用于寒冷地区。在经济方面的特征氧化沟是一种经济的污水处理系统，凡是适宜采用活性污泥法的地方都可以修建氧化沟。(4)/O处理工艺/O处理工艺是Anaerobic－Anoxic－Oxic的英文缩写，它是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，/O工艺是在厌氧－好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。/O工艺的特点：厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不能大量增殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。④污泥中含磷量高，一般为2.5%以上，具有很高的利用价值。(5)A/O生物脱氮工艺A/O(Anoxic/Oxic)法脱氮工艺，是在20世纪80年代初开创的工艺流程，其主要特点是将反硝化反应器放置在系统之前，故又称为前置反硝化生物脱氮系统，这也是目前在城市污水与工业废水处理与回用中采用比较广泛的一种脱氮工艺。自A/O(厌氧/好氧，Anoxic/Oxic)工艺被开发以来，就因其特有的经济技术优势和环境效益，越来越受到人们的广泛重视。通常被称为A/O工艺的实际上可分为两类，一类是厌氧/好氧工艺，另一类是缺氧/好氧工艺。厌氧状态和缺氧状态之间存在着根本的差别:在厌氧状态下既无分子态氧，也没有化合态氧，而在缺氧状态下则存在着微量的分子态氧(溶解氧浓度0.2所以宜采用机械格栅清渣2.1.4设备选型根据每日栅渣量计算可得，设备选定为LJG-2000型链式机械格栅，主要参数见表2-1。60 表2-1LJG-2000型链式机械格栅参数格栅宽度栅条间隙整机功率栅条宽度格栅倾角2000/mm16～30mm2.2kw10mm～15mm60°～75°2.2污水提升泵站2.2.1设计说明污水泵房用于提升污水厂的污水，以保证污水能在后续处理构筑物内畅通的流动。进水泵房设有集水池、休息室、修理室等，集水池可以在一定程度上调节进水的不均匀性、以控制水泵较均匀工作。2.2.2设计参数Qmax=1.2/s选用4台潜水排污泵完成此任务（3用1备）,污水提升前水位-2.23m提升后水位9.2m。2.2.3设计计算（1）设计草图（见图2-2）图2-2提升泵房计算草图（2）水泵选单台流量为提升净扬程9.2-（-2.23）=11.43(m)水泵水头损失取h=2(m),从而需水泵扬程H=Z+h=11.43+2=13.43(m)根据单台水泵的设计差量，采用型螺旋分离心无堵塞泵，主要设计参数见表2-260 表2-2型螺旋分离心无堵塞泵参数型号流量扬程转速效率电机功率（）（m）（）（%）（kw）L×500-400-1324001498075132（3）集水池容积按一台泵最大流量时6min得出水流量设计。则集水池的有效容积:面积取有效水深H为3m，则面积:取集水池长度为10m，则宽度：集水池平面尺寸LB=10m3.6m保护水深为1m，则实际水深为4m2.3细格栅2.3.1设计说明污水由进水泵房提升至细格栅、沉砂池。细格栅用于进一步去除污水中较小地颗粒悬浮、飘浮物。2.3.2设计参数平均流量Q=80000/d=0.93/s污水总变化系数Kz=1.3栅前流速=0.7m/s，　　过栅流速=0.9m/s栅条宽度s=0.01m，　　格栅间隙b=0.01m进水渠展角40°，　　　格栅倾角α=50°单位栅渣量=0.1栅渣/103污水2.3.3设计计算（1)设计草图（见图2-3）。60 图2-3细格栅计算草图(2)最大设计流量按三组格栅同时工作计算：(3)确定格栅前水深:根据最优水力断面公式计算得:则栅前水深(4)栅条间隙数取70(5)栅槽有效宽度(6)过栅水头损失（）因栅条边为矩形截面，取k=3，则m—计算水头损失k—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3ε—阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.4260 (7)栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高=0.3m，则栅前槽总高度=h+=0.54+0.3=0.84(m)栅后槽总高度H=h++=0.54+0.23+0.3=1.07(m)(8)进水渠道渐宽部分长度（其中为进水渠展开角）(9)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(10)格栅总长度(11)每日栅渣量>0.2(/d)所以宜采用机械格栅清渣。2.3.4设备选型根据有效栅宽，选取X000型机械格栅，相关技术参数见（表2-3）：表2-3X000型机械格栅设备宽度有效栅宽电动机功率安装角度有效间隙2000/mm1900mm2.2KW70°10mm2.4沉砂池2.4.1设计说明沉砂池的作用是从污水中分离出密度较大的无机颗粒,如砂子、煤渣等。沉砂池一般设于泵站和沉淀池之前，以保护机件和管道，保证后续作业的正常运行。60 按水流形式分，沉砂池分为竖流式、平流式、涡流式和曝气沉砂池四种。竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点；涡流沉砂池利用水力涡流使沙粒和污水分开，从而达到除沙的目的；曝气沉砂池能去除粒径小于0.66mm的细砂，而且沉砂中的有机物含量很小（低于5%）。曝气沉砂池还具有预曝气、脱臭、消泡、防止污水厌氧分解以及加速油类分离的作用。这些特点为沉淀池、消化池等构筑物的正常运行和沉砂的干燥脱水提供了有利条件[14]。本设计采用曝气沉砂池。污水经污水提升泵提升后，经细格栅进入曝气沉砂池。曝气沉砂池的设计参数参考为：水平流速一般取0.08～0.12m/s，污水在池内的停留时间4～6min，最大流量时为1～3min。池的有效深度为2～3m宽深比为1：1.5，长宽比可达5。空气扩散装置设在池子的一侧，曝气沉砂池多采用穿孔管曝气。每立方米污水供气量为0.1～0.2。池内应设消除泡沫装置。2.4.2设计参数设计流量Qmax=1.2/s　水平流速：v=0.08m/s，水力停留时间：t=2.5min有效高度h=2.4m沉砂量：30/106(污水)曝气量d=0.2(空气)/(污水)主干管空气流速12m/s,支管空气流速4.5m/s池底坡度i=0.32.4.3设计计算(1)设计草图（见图2-4）:图2-4曝气沉砂池(2)池子总有效容积V（）(3)水流断面积A（）60 (4)池总宽度B(m)—设计有效水深，取=2.0(m)(5)每个池子宽度b（m）取n=3格宽深比：在1.0-1.5之间，满足要求。(6)池长平面尺寸：(7)集砂区集砂斗倾角，高为0.8m(8)集油区集油区宽1.2m，上部与沉砂区隔断，以便集油；下部与沉砂区相通，以便沉砂返回沉砂斗。(9)沉沙斗上口宽a(m)(2-3)式中—斗高m,取0.35m—斗底宽0.5m(10)集砂量及排沙设备沉砂量沉砂池的沉砂经砂泵旋流式砂水分流器，进行砂水分离，砂脱水后打包外送。(11)曝气系统（1）曝气量60 2.5初沉池2.5.1设计说明沉淀池按工艺布置的不同，可分为初级沉淀池和二级沉淀池。初级沉淀池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，处理的对象是悬浮物质，同时可去除部分BOD。可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD负荷。初级沉淀池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离，可以分为四种：竖流式、平流式、斜管板式及辐流式。竖流式沉淀池无机械刮泥设备、排泥方便、管理简单、占地面积较小；平流沉淀池沉淀效果好、对冲击负荷和温度变化的适应能力较强、施工方便、多个池子易于组合为一体，可节省面积辐流式沉淀池多为机械排泥、运行较好、结构受力条件好、管理较方便、机械刮泥设备已成定型；斜管板式沉淀池沉淀效率高、占地面积较小、停留时间短[15]。本设计选用的是辐流　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　沉淀池。初级沉淀池污泥区容积宜按不大于2d的污泥量计算，沉淀池的有效水深宜采用2～4m，超高为0.3m，缓冲层为0.3～0.5m。沉淀池出水的最大堰负荷，初级沉淀池不宜大于2.9L/(m·s)。污泥斗斜壁与水平的倾角，方斗宜为60o，圆斗宜为55o。本设计采用圆形辐流式沉淀池，4座。2.5.2设计参数设计进水量：Qmax=1.2/s表面负荷：q=2.0/.h水力停留时间（沉淀时间）：T=1.5h出水堰负荷：小于2.9L/s.m中心进水管下部管内流速取1.2m/s上部管内流速取1.0m/s出管流速取取0.8m/s池底坡度i=0.052.5.3设计计算(1)辐流式初沉池示意图（见图2-5）60 图2-5初沉池示意图(2)沉淀部分水面面积F（）(3)单池直径取胜27m(4)有效水深(5)有效容积(6)污泥斗容积上部半径=1.8m，下部半径=0.8m，倾角为60°，泥斗高为1.2m，则泥斗有效容积为(2-4)其中　　()(7)污泥斗以上圆锥部分容积(2-5)其中R-----池子半径60 ----底塔落差因此则可贮存污泥体积为(8)沉淀池周边总高缓冲层高度为0.5m，超高为0.3m，周边高(9)沉淀池总高度(10)中心进水管下部管径取=600mm校核流速：上部管径取=700mm校核流速：出流面积：a设置面积为0.4的出水孔10个，孔口尺寸150mm500mm。(11)导流筒导流筒的深度为池深的一半，1.5m。导流筒的面积按沉淀面积的3%设计，则导流筒的直径取=500cm(12)排泥量污泥量按初沉池对悬浮物（ss）的去除率计算。进水ss为300mg/L，初沉池ss的去除率按50%计:干污泥量Qd=300mg/L8000050%=12000(kg/d)60 污泥含水率设计为95%，污泥密度为1000kg/，则污泥体积VV=0.95Qd/(1-95%)×0.001＝228(/d)。单池泥量QS=QW/4=540/4=135(/d)。2.5.4设备选型选择CGX-C型单周边转动刮泥机，其有关参数见表2-4：表2-4CGX-C型单周边转动刮泥机标准池径/mm池深/m驱动功率/KW周边线速度/m.min-1403.5～5.52.23.82.6A/O池2.6.1设计说明A/O工艺将曝气池分为前段缺氧段和后段好氧段，缺氧段不曝气，利用浸没式搅拌DO不大于0.5mg/L，好氧段进行曝气充氧，DO在2mg/L左右在好氧段中的有机碳得到生物氧化降解的同时有机氮转变成N-N,并被消化菌消化，将好氧段含大量NOX-N的混合液部分回流到前端缺氧段，再反消化菌的作用下，利用进水中BO作为碳源将NOX-N还原成由水中逸出，从而实现脱氮，然后进入后段好氧段去除水中的有机物和N–N的消化[16]。A/O工艺的脱氮效率一般为70%～80%,如果沉淀池运行不当,则会在沉淀池内发生反硝化反应,造成污泥上浮,使处理水质恶化。A/O工艺由缺氧段与好养段两部分组成，两端可分建，也可合建于一个反应器中，但中间用隔板隔开。其中，缺氧短的水力停留时间为0.5～1h，溶解氧小于0.5mg/L。2.6.2设计参数设计流量Qmax=1.2/sr=1.5污泥负荷：Ns=0.15kgBO/（kgMLSSd）（Ns≯0.18kgBO/（kgMLSSd））　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　进水TSS浓度pH=7.0～7.5碱度　　　　　　VSS=189mg/L　出水BO浓度20mg/L　　　　mg/L　　　　　　mg/L污泥体积指数SVI=150　　　　　　　TN=25mg/L60 进水水质：---------200mg/LCOD--------400mg/LSS---------300mg/L氨氮-------25mg/L出水水质：---------20mg/LCOD--------60mg/LSS---------20mg/L氨氮-------8mg/L2.6.3设计计算(1)好氧区容积（动力学方法）出水溶解性BO为使出水所含BO浓度降到30mg/l，出水溶解性BO浓度s应为：(2-6)设计污泥泥龄首先确定消化速率（取设计PH=7.2）计算公式(2-7)式中N—的浓度，取N=10mg/L　—氧的半数常数　—反应池中溶解氧浓度，　T—最低水温，不小于是，取T=14消化反应所需最小污泥龄选用安全系数K=3设计污泥龄60 好氧区容积，(2-8)式中—好氧区有效容积，—进水BO浓度，200mg/L—出水所含溶解性BO浓度，20mg/L—污泥产率系数，d-1，取0.6—内源代谢系数，取为0.08d-1—泥龄，d—混合液挥发性悬浮物固体浓度（MLVSS）·mg/L,=fX—混合液中VSS和SS之比，取=VSS/SS=0.63—混合液悬浮固体MLVSS·mg/l，mg/L(mg/L)好氧区水力停留时间(2)缺氧区容积（动力学方法）需还原的硝酸盐氮量微生物同化作用去出的总氮(2-9)60 被氧化的进水总氮量-出水氨氮量-用于合成的总氮量=25-8-7.18=9.82（mg/L）所需脱硝量=进水总氮量-出水总氮量-用于合成的总氮量　　=25-15-7.18=2.82(mg/L)需还原的硝酸盐氮量反消化速率(2-10)式中—20oC时的反消化速率常数，0.1　　—温度系数，取1.1缺氧区容积(2-11)式中—缺氧区有效容积，—需还原的硝酸盐氮量，kg/d—反消化速率，(3)曝气池总容积V总系统总设计污泥龄=好氧污泥龄+缺氧污泥龄=10.8+10.8×1635/26487=10.8+10.8×0.67=18.04(d)(4)碱度校核60 每氧化1mg需要消耗7.14mg碱度，去除1mgBO产生0.1mg碱度，每还原1mg产生3.57mg碱度。剩余碱度进水碱度-消化好氧碱度+反消化产生碱度+去除BOD产生碱度=280-7.14×26+3.57×14+0.1（200-20）=280-185.64+49.98+18=162.34(mg/L)≥100(mg/L)此值可持续PH≥7.2，满足要求。(5)污泥回流比以及混合液回流比污泥回流比R。设SVI=150回流污泥浓度计算公式为污泥回流比R=100%曝气池内混合液污泥浓度混合液回流比r混合液回流比取决于所要求的脱氮率。脱氮率可用下式粗略计算：内回流比(6)剩余污泥量生物污泥产量：对存在的惰性物质和沉淀池的固体流失量可采用下式计算(2-12)式中—进水悬浮固体中惰性部分（进水TSS-进水VSS）的含量60 —出水TSS的含量，—非生物污泥量Q—设计流量剩余污泥量去除每千克BO产生的干污泥量=(7)反应池主要尺寸反应池（按推流式反应池设计）。总容积，设反应池有2组单组池容有效水深，单组有效面积采用5廊道式、廊道宽8m反应池长度校核：b/h=10/6=1.67(满足b/h=1～2)超高取1m，则反应池总高H=6+1=7(m)(8)反应池进、出水计算进水管单组反应池进水管设计流量管道流速采用1m/s管道过水断面管径取进水管径DN=1100mm校核管径流速回流污泥管道60 渠道流速则渠道断面积取渠道断面校核流速渠道超高取0.3m渠道总高为1.03+0.3=1.33（m）进水孔过流量孔口流速孔口过水断面积孔口尺寸1m×1.2m④出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算(2-13)式中b—堰宽。H—堰上水头高出水孔过流量孔口过水断面积孔口尺寸取1m×1.2m⑤出水管单组反应池出水管设计流量管道流速管道过水断面管径取水管管径60 校核管道流速(9)曝气系统设计需氧量AOR需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量，并应扣除剩余活性污泥排放所减少的及N—N的氧当量（此部分用于细胞合成并为耗氧），同时还应考虑反硝化脱氮产生的氧量。AOR=碳化需氧量+硝化需氧量-反硝化产氧量=（去除BO的需氧量-剩余污泥中氧当量）+（N—N硝化N—N-剩余污泥中N—N的氧当量）-反硝化脱氮产氧量ａ碳化需氧量(2-14)式中k—BOD分解速度常数。取t—BO实验的时间取ｂ硝化需氧量(2-15)式中—进水总氮浓度，—出水N—N浓度，其余参数意义同前ｃ反硝化脱氮产生的氧量故总需氧量60 最大需氧量与平均需氧量之比为1:1.4，则去除1kg/BO的需氧量标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器敷设于池底，距池0.2m，淹没深度5.8m，氧转移效率EA=20﹪，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR：(2-16)式中Cs（20）─水温20℃时清水中溶解氧的饱和度，mg/LCsm(T)—设计水温T℃时好氧反应池中平均溶解氧的饱和度，mg/LT—设计污水温度，T=25℃CL—好氧反应池中溶解氧的浓度，取2mg/Lα─污水传氧速率与清水传氧速率之比，取0.82β─污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧之比，取0.95ρ─压力修正系数，取ρ=1查表得水中溶解氧饱和度Cs(20)=9.17mg/L,Cs(25)=8.38mg/L。空气扩散器出口的绝对压力：P=Pb+9.8×103H式中　H—空气扩散器的安装深度，mP—大气压力，P=1.013×105PaPb—1.013×105+9.8×103×5.8=1.58×105Pa空气离开好氧反应池时氧的百分比:(2-17)式中EA为空气扩散装置的氧的转移效率，EA=20﹪好氧反应池中平均溶解氧饱和度：60 标准需氧量为相应最大的标准需氧量为：好氧反应池平均的供气量为：最大的供气量为：曝气器数量计算（以单组反应池计算）a按供氧能力计算曝气器数量：(2-18)式中　----按供氧能力所需曝气器个数，个qc----曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力，kg/(h·个)，取qc=0.16kg/(h·个)ｂ以微空曝气器服务面积进行校核，符合要求④供风管道计算供风管道指风机出口至曝气器的管道a.干管供风干管采用环状布置流量流速v=12（m/s）管径60 取干管管径为d=510mm。b.支管单侧供气（向单侧廊道供气）支管（布气横管）QS单＝1/3Gmax/4＝34227.01/12＝2852.25（/h）流速v=12（m/s）管径取支管管径为D00mm。2.7二沉池2.7.1设计说明二沉池的作用是泥水分离,使混合液澄清,污泥浓缩并将分离的污泥回流到生物处理段。其工作效果直接关系到回流污泥的浓度和活性污泥处理系统的出水水质。用于初次沉淀池的平流式沉淀池、辐流式沉淀池、竖流式沉淀池、斜管板式沉淀池，原则上均可作为二次沉淀池使用，但由于二沉池中污泥浓度小，含水量高，呈絮状等特点，使用时略有不同。本次设计选用的是辐流式二沉池，其进水装置有三种布置方式：①中心进水周边出水；②周边进水中心出水；③周边进水周边出水。本次设计选用的是中心进水周边出水辐流式沉淀池。沉淀池的设计流量应按分期建设考虑。当污水为自流进入时，设计流量为每期的最大设计流量；沉淀时间不宜小于30min。沉淀池的有效水深宜采用2～4m，超高为0.3m，缓冲层为0.3～0.5m。二次沉淀池污泥区容积宜按不大于2h的污泥量计算。污泥斗斜壁与水平的倾角，方斗宜为60o，圆斗宜为55o。沉淀池出水的最大堰负荷，二次沉淀池不宜大于1.7L/(m·s)。2.7.2设计参数设计进水量：Qmax=80000/d＝3333.3/h表面负荷：q范围为1.0—1.5/.h，取q=1.4/.h水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5h出水堰负荷：2.5L/s.m，中心进水管下部管内流速取1.2m/s60 上部管内流速取1.0m/s出管流速取取0.8m/s池底坡度i=0.05数量4座沉淀池型圆形辐流式2.7.3设计计算(1)辐流式二沉池（见图2-6）图2-6二沉池示意图(2)沉淀部分水面面积：F=Qv/(nq’)=3333.3/(41.4)=595.23()(3)单池直径：取D=28m。(4)校核堰负荷：(5)池体有效尺寸：有效水深：有效容积：泥斗有效容积：设上部直径3.0m，下部直径1.5m,倾角，泥斗高=1.0m，则泥斗有效容积为：60 (2-19)二沉池的周边总高：------超高，取0.3m------缓冲层高，取0.5m沉淀池的中心高度：2.8消毒接触池2.8.1设计说明水消毒处理的目的是解决水中的生物污染问题。城市污水经过二级处理后水质改善，细菌含量大幅度减少，但细菌的绝对值仍很可观，并存在病原体的可能，为防止对人类健康产生危害和对生态造成污染，在污水排入水体前应进行消毒。消毒方法分为两类：化学方法和物理方法。化学方法是利用各种化学试剂进行消毒。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。常用的消毒方法见表2-5有以下几种：表2-5常用消毒剂优缺点比较消毒剂优点缺点适用条件液氯效果可靠、投配简氯化形成的余氯及某些含适用于中、大规模污水单、投量准确，价氯化合物低浓度时对水生处理厂格便宜物有毒害，但污水含工业污水比例大时，氯化可能生成致癌化合物漂白粉投加设备简单，价格同液氯缺点外，尚有投加适用于出水水质较好，便宜量不准确，溶解凋制不便排入水体卫生条件要求60 续表消毒剂优点缺点适用条件累性残余物次氯酸钠用海水或一定浓度的需要特制氯片及专用的消毒适用于医院、生物制品盐水，有处理厂就地消毒水量小所等小型污水处理站。自制电解产生，消毒溶解调制不便，劳动强度大高的污水处理厂。臭氧消毒效率高，并能有投资大成本高，设备管理适用于出水水质较好，效降解污水中残留的复杂排入水体卫生条件要求有机物，色，味等，高的污水处理厂。污水中PH、温度对消毒效果影响小，不产生难处理的或生物积2.8.2设计参数设计廊道式接触反应池1座，水利停留时间t为30min，廊道水流速度为0.3m/s。二级处理后采用液氯消毒，投氯量按7mg/l计，仓储量按15d计。2.8.3设计计算（1）接触池容积（2）接触池表面积接触池平均水深设计为2.0m，则接触池面积（3）廊道宽取2m。60 （4）接触池宽（采用5个隔板，则有6个廊道）B=62=12(m)（5）接触池长度，取60m（6）加氯量氯量按每立方米污水投加5g计，则每天需氯量储氯量2.8.4设备选型1.加氯机和氯瓶选用投加量为0～20Kg/h的加氯机三台，两用一备，MJL-2型加氯机，并轮换使用，液氯的储存容积选用容量为1000Kg的钢瓶，共6只。2.加氯间和氯库加氯间和氯库和建，加氯间内布置三台加氯机及其配套投加设备，两台加压泵，氯库中6只氯瓶两排布置，设六台称量氯瓶质量的液压磅称为搬运氯瓶方面，氯库内设C-6单轨电动葫芦一个、跪倒在氯瓶上方，并通道氯库大门外。2.9配水井2.9.1设计说明在污水处理厂中，同一种构筑物的个数不应少于两个，并应均匀配水，使之能均衡的发挥各个处理构筑物运行能力的作用，并保证各处理构筑物经济有效运行。绝大多数配水设施采用水利配水，不仅构造简单，操作也很方便，无须人员操作即可自动均匀地配水。常见的水利配水设施有非对称式和对称式堰式，本设计采用对称堰式配水。进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入各个水斗再流向各构筑物。这种配水井是利用等宽度堰上水头相等，过水流量就相等的原理来进行配水。优点是配水均匀不受通向构筑物管道状况的影响，即使是长短不同也能做到配水均匀因而可不受构筑物平面位置的影响，可以对称布置也可以不对称布置。2.9.2设计参数设计中共有2座配水井，一座放在初沉池之前，一座放在二沉池之前。设计参数：Qmax=80000/d，V=1.2m/s。60 2.9.3设计计算（1）进水管管径配水井进入管的设计流量为2.4/s，当进水管管径=1600mm时，得V=1.19m/s。满足设计要求。（2）堰上水头矩形堰的流量(2-20)式中q—矩形堰的流量，/s。H—堰上水头，m。b—堰宽，m取堰宽b=0.6m。—流量系数取0.33。则（3）配水管管径(m)所以D取900mm。校验实际V=0.93m/s。（4）配水斗上口径D按配水井内径的1.5倍设计D=1.5=1.51600=2400(mm)60 60 第3章污泥处理构筑物设计与计算城市污水处理厂的污泥主要有：栅渣、沉砂池沉渣、初次沉淀池污泥和二次沉淀池生物污泥等。栅渣呈垃圾状，在沉砂池沉渣中无机颗粒含量较高，所以，这两种一般作为垃圾处理。二次沉淀池污泥基本上是微生物机体，含水率高，数量多，因此在处理前通常要进行一些必要的处理。处理的目的主要是减量化和稳定化。3.1污泥泵房3.1.1设计参数污泥回流比正常回流比为50%，泵房回流能力按100%计；设计回流污泥流量10000ｍ³/d；剩余污泥流量18393.36㎏/d；以体积计的剩余污泥量式中Pss—产生的悬固体，㎏ss/d　P—污泥含水率—污泥密度，㎏/污泥回流泵房1座3.1.2污泥泵污泥回流和剩余污泥排放分别独立进行，便于操作。回流污泥泵2台（1用1备），型号型螺旋泵，主要参数见表3-1。表3-1型螺旋泵主要参数型号流量转速螺旋外径（）(r/min)mm1010341800剩余污泥泵2台（1用1备），型号150Q45-15-11型潜污泵60 3.1.3集泥池（1）容积按一台泵最大流量时6min得出流量设计，则集泥池的有效容积V考虑到每个集泥池安装4台泵（2台回流泵，2台剩余污泥泵），取集泥池容积为200ｍ³。（2）面积有效水深H取5m，则集泥池面积集泥池长取10m，则宽度集泥池平面尺寸集泥池底部保护水深为1.2m，则实际水深为5.2m。（3）泵位及安装潜污泵直接置于集水池内，经核算集水池面积远大于潜污泵的安装要求。潜污泵检修采用移动吊架。3.2鼓风机房鼓风机房主要是向A/O池的好氧段及曝气沉砂池等用气点提供空气。已算得A/O池的好氧段总供气量为，曝气沉砂池总供气量为864/h。（每立方米污水用气量d按0.2算）设计需气量为34227.01+864=39091.01/h，即为584.9/min。设置离心鼓风机5台，4台工作1台备用。该设计采用5台00-31-1.4型离心式鼓风机4用1备，每台设计供气量为。00-31-1.4型离心式鼓风机主要技术参数见表3-2：表3-200-31-1.4型离心式鼓风机主要技术参数电机型号进口流量/min出口压力KPa电机功率KWY50-2W500392500可以根据曝气池内溶解氧含量，自动调整鼓风机供气量。为消除噪音，鼓风机的进气和排气口设置在地下室，并设置消音装置，以减少噪声对周围的影响。60 为方便安装和维修，机房内设置起重量为10吨的桥式起重机一台。3.3污泥浓缩池3.3.1设计说明污泥中含有大量的水分，为了便于处理和运输，需要减少污泥的含水量，剩余污泥的含水率一般高达99%～99.5%。在硝化前必须进行浓缩，将低含水率，减少污泥体积，同时增加含固率，减少污泥硝化时加热污泥的能量消耗，降低运行费用，一般浓缩后的污泥的含水率可降至97%左右[17]。污泥浓缩的方式有气浮浓缩和重力浓缩。如果选择厌氧消化进行污泥稳定，一般采用重力浓缩；当采用好氧消化进行污泥稳定时，两者均可使用。重力浓缩分为连续式和间歇式，一般大中型污水处理厂选择连续式[18]。本设计选择的是连续式重力浓缩池。重力浓缩池一般采用水密性钢筋混凝土建造，设有进泥管、排泥管、排上清液管，平面形式有圆形和矩形两种。3.3.2设计参数剩余污泥=1009.4ｍ³/d；含水率=99.5%；浓缩后=97%；浓缩池类型：圆形辐流式；　座数：2座3.3.3工艺尺寸计算（1）浓缩池示意图（见图3-1）图3-1污泥浓缩池（2）浓缩池总面积A(m²)60 式中Q—污泥量（ｍ³）；C—进入浓缩池的污泥固体浓度（kg/ｍ³），它与含水率（%）的关系为：G—固体通量[kg/(m²d)]，对于剩余污泥G为30～60。则（3）浓缩池直径D(m)单池面积直径取D=11m（4）浓缩池工作部分高度(m)式中T—设计浓缩时间，设为16h；（5）浓缩池有效水深H(m)H=h1+h2式中—缓冲层高度，一般为0.3m；则H=+＝4+0.3=4.3(m)（6）浓缩池总高度H总(m)(3-1)式中—超高，取0.3m；—圆锥体高度，(3-2)—池底坡度.取1/20；—污泥斗上底直径，取2.0m则—污泥斗高度，m；(3-3)60 —污泥斗下底直径，取1.2m；则（7）浓缩池污泥体积(ｍ³)(3-4)式中Q—需浓缩的污泥量（ｍ³）；，—分别为进泥和浓缩后污泥的含水率。（8）澄清液量(ｍ³)3.3.4设备选型选择NG-C型浓缩池刮泥机，其主要参数见表3-3：表3-3单边是传动提耙式刮泥机的主要参数型号标准池径/mm驱动功率/KW运转速度/m.min-1CG-25CT250.55～0.751.0～2.03.4污泥消化池3.4.1设计说明污泥消化的功能是通过消化使污泥稳定。污泥消化分为厌氧消化和好氧消化两种形式。厌氧消化是传统的消化方法。其原理是通过厌氧微生物的作用将污泥中的有机物、贮存在微生物体内的有机物以及部分生物体转化为甲烷，从而达到污泥稳定；好氧消化则是通过供氧在好氧条件下对污泥进行稳定[19]。本设计选用的是厌氧消化。污泥厌氧消化池时用于处理污水生化处理系统所产生的剩余污泥的一种处理构筑物。厌氧消化池时消化池在无氧条件下，借兼性菌及专业细菌降解有机污染物，分解产生以甲烷为主的污染气这一基本原理来处理剩余污泥[20]。60 3.4.2设计参数污泥量初沉污泥为228ｍ³/d，剩余污泥量经浓缩后为269.17ｍ³/d，总计497.17ｍ³/d；污泥投配率5%；停留时间20d；消化温度33～35℃（计算温度为35℃）；新鲜污泥年平均温度17.5℃全年平均气温12.4℃冬季室外计算器问，采用历年平均的日平均温度-5℃；消化池各部分传热系数：池盖=0.81w/(m²k)；池壁在地面以上部分=0.7w/(m²k)。3.4.3设计计算（1）有效容积V(ｍ³)式中V—生污泥量（ｍ³/d）n—污泥投配率（%），中温消化投配率为3%～5%，即消化时间为20～30ｄ。采用2座消化池，则单池容积（2）消化池尺寸采用圆柱形消化池，消化池直径D取为36ｍ，集气罩直径，池低下锥底直径。集气罩高度取2ｍ，消化池柱体高度取13ｍ（13660（m³）（4）消化池表面积集气罩表面积盖表面积下锥体表面积消化池柱体表面积故消化池总面积3.5贮泥池3.5.1设计说明贮泥池的作用是调节消化池排泥和污泥脱水两个单元的污泥平衡。贮泥池的体积越大，贮泥时间越长，脱水间的工作灵活性越大。要求经济实效。贮泥池一般设计为圆形，内置搅拌机，防止污泥结块和沉淀影响污泥从贮泥池到脱水机间的运输。3.5.2设计参数设计流量消化池排泥量停留时间12－24h有效水深5－8m60 3.5.3设计计算（1）消化污泥量剩余污泥量269.17ｍ³/d，含水率95%；初沉污泥量228ｍ³/d，含水率95%；消化前污泥总量消化后污泥的含水率为92%，则消化后污泥量为（2）贮泥池容积设计贮泥池周期2d，则贮泥池容积（3）贮泥池尺寸取池深为8ｍ，则贮泥池面积设计圆形贮泥池2座，单池面积：取3.5.4搅拌设备为防止污泥在贮泥池中沉淀，贮泥池内设置搅拌设备。设置液下搅拌机两台（一个池子一台），功率10kw。3.6脱水机房3.6.1设计说明污泥经浓缩后，仍含有95%～97%的水分，体积很大，污泥脱水是将污泥的含水率降至85%以下的操作，污泥经脱水后，一般形成泥饼，体积大大减少，以便于最终的处理。在脱水前要对污泥进行调理，改善污泥的脱水性能。主要方法为投加絮凝剂（一般采用高分子絮凝剂）。60 污泥脱水方法有自然干化和机械脱水：城市污水处理厂一般由于场地的限制，污泥脱水主要采用机械脱水；机械脱水的特点是占地面积小，工作效率高，卫生条件好。机械脱水的方式有真空过滤、板框过滤、带式压滤和离心过滤等。大中型的污水处理厂普遍采用带式压滤或离心过滤[21]。本设计采用的是带式压滤机。3.6.2设计参数设计流量污泥消化池的排泥量絮凝剂PAM投加量剩余污泥干固体的0.3%－0.5%3.6.3设计计算（1）压滤机的设计计算过滤流量310.73m³/d，设置4台压滤机（3用1备），每台工作16h，则每台压滤机处理量：Q=310.73/(316)=6.47(ｍ³/h)；（2）加药量计算设计流量310.73ｍ³/d；絮凝剂PAM投加量以干固体的0.4%计，即3.6.4设备选型选择D000型带式压滤脱水机见表3-4：表3-4D000型带式压滤脱水机型号处理能力/.h-1气压/MPa泥饼含水量/％D00012-150.3-0.665-8560 第4章附属建筑物4.1平面布置污水处理厂平面布置遵循国家有关标准和规范进行。本设计将污水处理厂厂区平面按功能划分，并进行相关布置。厂区分为办公生活服务区、污水处理区、污泥处理区三大部分，各区既相互联系，又有有机联系，既能最大限度的减少占地和管道连接，又便于管理处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑[22]：(1)贯通、连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。(2)土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段(3)在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求5～10m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。设计路宽为6m。(4)有效利用空地进行场区绿化，改善厂区空气环境。(5)各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，减少占地面积。4.2管、渠的平面布置厂区主要管道有污水管道、厂区给水管道、超越管道、厂区污水管、雨水管道、污电缆管线及泥管道等，设计如下：(1)污水管道污水管道为各污水处理构筑物连接管线及厂区污水管道，管道的布置原则是线路短，埋深合理。厂区污水管道主要是排除厂区生活污水、生产污水、清洗污水、构筑物数量大。厂区污水经污水管收集后接入厂区进水泵房，与进厂污水一并处理。事故排放管在泵房格栅前调置事故排放管，一旦格栅或水泵发生故障以及需检修时，关闭格栅前后闸门，进水污水可通过事故排放管益流临时排除厂区。厂区给水管厂内给水由城市给水管道直接接入，给水管到的布置考虑各处生活饮用水和消防水。污水厂的各构筑物的冲洗，辅助建筑物的用水绿化等用处理出水。超越管60 主要在进水泵房设事故超越管（直接排放），以便在进水泵房发生事故时污水能全部进入构筑物。④雨水管道为避免产生积水，影响生产，在厂区设污水排放管，厂区雨水直接排出厂外。⑤电缆管线厂内电缆管线主要采取电缆沟形式敷设，局部辅以穿管埋地方式敷设。(2)污泥管道污泥管道主要是A/O反应池出泥管，污泥泵房出泥管以及脱水机房污泥管。管道设计时考虑污泥的特点，选择适当的管经及设计坡度以免瘀积。4.3厂区道路、围墙设计为了便于交通运输和设备的安装、维护，厂区主要道路宽为6米，道路转弯半径均为8米，道路布置成网格的交通网络。路面采用混凝土结构铺建。4.4辅助建筑物污水处理厂的辅助建筑物有泵房，鼓风机房，办公室和变电所等，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，在污水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，增加植树面积绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%[23]。60 第5章水力及高程计算5.1水力计算污水处理厂厂区水力计算包括管道设计和相应的构筑物水头损失及管道阻力计算。管道设计包括管材的选择，管径及流速确定。为了便于维修，本设计除泵房（提升泵房、污泥泵房）内及相关压力管道选择铸铁管和气体管道选择钢管外，其余管道均选择钢筋混凝土管。构筑物水头损失在各构筑物设计完成的基础上，根据相关的具体设计可确定相应的水头损失，也可按照有关的设计规范进行估算。本设计采用估算的办法。在流速和管材确定后，根据各管段负担的流量，估算确定各管段的管径，然后根据管段长度（有平面图确定）确定相应的沿程水头损失。5.2高程计算其主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高；确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。高程布置原则(1)做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。(2)协调好高程布置与平面布置的关系，做到即减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。(3)充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。通过高程计算，同时确定提升泵房水泵的扬程。提升泵房后的构筑物高程计算方法为受纳水体逆推计算；提升泵房前的构筑物高程计算顺推。两者的差值加上泵房集水池最高水位与最低水位的差值即为提升泵的扬程。本设计的水力及高程计算见表5-1。表5-1水力及高程计算结果表构筑物流量连接管径流速构筑物间距管的水头损失总损失地面标高水面标高60 名称（s-1）（mm）（ms-1）（m）(m)(m)(m)(m)进水管1.212001.06进水井1.200.000.201.0-0.89粗格栅间1.200.90.000.111.0-2.08提升泵房1.21200×21.06100.090.184.2-3.80细格栅间1.200.9100.000.071.0-2.55沉砂池1.200.0830.000.124.23.40初沉池1.21000×40.80100.060.662.92.60A/O池1.2800×40.98160.190.752.01.50二沉池1.2800×40.8770.080.910.70.40接触池1.212000.3030.42-0.95污泥泵房1.230036.40-1.75浓缩池1.030032.352.05消化池1.0150310.06.70贮泥池030041.140.84脱水机房030047.0060 第6章工程投资估算及效益分析6.1投资估算6.1.1土建费用估算土建投资估算见表6-1。6.1.2材料及设备费用估算材料及设备费用估算见表6-26.2运行成本估算电价：每吨水费用0.08元/吨（按0.5元/度计算）。药剂费：絮凝剂药剂费：0.067元/吨。人工费：人员配置8人，每人每月按1000元计，人工费：0.003元/吨。运行费用：电费+药剂费+人工费=0.099元/吨6.3效益分析6.3.1环境效益该污水处理厂处理规模为80000/d，污水经过处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》G8918-2002一级B标准，能显著改善受纳水体水质。有效的解决了城市的水污染问题，改善了水环境生物圈多样性，提高城市居民的用水质量，保障了城市居民的用水安全。6.3.2社会效益污水治理工程保护了地下水源、提高了地面水环境质量，使人们的生活水平得到提高，改善了生态环境。同时使投资商在经济和环境之间双丰收，吸引更多的“环境爱好投资者”，促进经济可持续发展。60 序号名称尺寸（长×宽×高）数量结构价格/万元1粗格栅2钢混1.22细格栅2钢混1.23格栅间1砖混3.54集水池1钢混3.05泵房1砖混4.06沉砂池1钢混2.57初沉池4钢混1.08污泥斗4钢混50.09A/O池2钢混2.510二沉池4钢混2.011消毒接触池1钢混2.512配水井2砖混1.513集泥池1砖混3.014鼓风机房1砖混3.015污泥浓缩池2砖混3.016污泥消化池2砖混3.017贮泥池2砖混3.018脱水机房1砖混3.019加药间1砖混1.020中央控制室1砖混3.021综合办公大楼（双层）1砖混10.022配电室1砖混3.0小计（）106.9表6-1土建投资估算表60 表6-2土建投资估算表序号名称规格型号数量单位单价/万元总价/万元1粗格栅LJG-20002台3.06.02污水泵L×500-400-134台0.52.03细格栅XP-20002台3.06.04排沙泵X53台0.30.95砂水分离器SF-3201台0.50.56潜水搅拌器QJ/6-400/3-980S6台0.84.87微孔曝气器BZQ-W8000个0.02160.08罗茨鼓风机JAS-2504台3.012.09污泥泵L×B-18002台0.51.010污泥泵150Q45-15-112台0.51.011滗水器XB8台2.016.013刮泥机CGX-C4台3.212.814带式脱水机DY-30003台20.060.015螺杆泵0-13台0.51.516加药箱1套0.50.517电控柜4套0.31.218管道（含配件、阀门）252519电缆及线管121220护栏、楼梯88小计331.260 结论城市污水处理厂是对收集到的污水及其污泥进行处理的工厂。包括污水处理系统和污泥处理系统两大部分。前者应是污水厂的主体。污水厂的处理工艺是指对污水处理所采用的一系列处理单元的组合。处理工艺选择的主要依据是原水水质、处理程度、处理厂规模以及其他条件。本次设计的内容主体为整个污水处理系统及污泥处理系统。主要包括粗格栅、污水提升泵房、细格栅、沉砂池、初次沉淀池、A/O池、二次沉淀池、消毒接触池、污泥泵房、污泥浓缩池、污泥消化池、污泥贮泥池、污泥脱水机房，还包括出水井及其他相关的附属设备。本次设计采用的是A/O法处理工艺作为污水处理厂的主体工艺，之所以选用A/O法处理工艺作为污水处理厂的主体工艺是因为污水排放中N、P含量超标，导致水体富营养化。该设计的目的是通过本次的设计与工艺选择，使出水的水质达标排放。该设计通过所给定的设计参数，首先确定污水厂处理的主体工艺，其次查找相应公式进行各预处理阶段的设备设施设计计算、一级处理工艺的设计、二级处理工艺的设计、深度处理工艺的设计、污泥处理工艺的设计及污水处理工程的平面布置和高程布置，再次通过和各单体构筑物的设计计算结果，选择单体构筑物的设备型号主要包括格栅、排砂刮泥机、潜污泵、风机等的选型。通过整个污水处理厂的工艺设计与计算，包括设备选型等，保证了污水厂的出水水质，使其达到相应的国家排放标准。60 参考文献[1]谢有奎,颜强.污泥负荷对污水生物去除氮、磷和有机物的影响[J].重庆建筑大学学报，2009,26(3):63-65.[2]荣宏伟,陈志强,吕炳南.有机碳源对生物除磷的影响[J].南京理工大学学报，20010,28(4):440-443.[3]李勇,黄勇,潘杨.泥龄对生物除磷效率影响的分析[J].苏州城建环保学院学报，2008,14(1):16-18.[4]毕学军,张波,高廷耀.低负荷运行对城市污水生物除磷的影响[J].上海环境科学，2009,21(2):93-96.[5]张杰,藏景红,杨宏.A/O工艺的固有缺陷和对策研究,给水排水，2010,29(3):22-26.[6]北京市市政工程设计研究总院.给排水设计手册第五册.2版.北京：中国建筑工业出版社，2004:26-30[7]聂梅生.水工业工程设计手册：废水处理及应用[M].北京：中国建筑工业出版社，2009.[8]贺延龄,废水的厌氧生物处理[J].北京：中国轻工业出版社，2007.[9]张忠祥，钱易.废水生物处理新技术[M].北京：清华大学出版社，2009.[10]钱易，废水生物处理的发展与前景[M].北京：清华大学出版社，2010.[11]耿安朝，张洪林.废水生物处理发展与实践[M].辽宁：东北大学出版社，2008.[12]许保玖，龙腾锐.当代给水与废水处理原理[M].北京：高等教育出版社，2007.[13]郑兴灿,李亚新.污水生物除磷脱氮技术[M].北京:中国建筑工业出版社，2008.[14]张希衡.废水厌氧生物处理工程[J].北京：中国环境科学出版社，2007.[15]张自杰，周帆等.活性污泥生物学与反应动力学[M].北京：中国环境科学出版社，2011.[16]冯孝善，方士.厌氧消化技术[M].浙江：杭州科学技术出版社，2010.[17]韩相奎等.生化需氧量与化学需氧量[J].吉林：长春科学技术出版社，2011.[18]任南琪，周大石.水污染控制微生物学[M].黑龙江：哈尔滨科学技术出版社，2007.[19]GradyCPL,DaiggerGT,LimHC.废水生物处理.2版.张锡辉，刘勇弟译.北京：化学工业出版社，2008.[20]TakashiOsada,KiyyonriHaga,YasuoHarada.RemonaLofnitrogenandphophorusfromswinewastewaterbytheactivatedsLudgeuniteswithintermittentaeration.,2010:32-36[21]Metcalf&EddyInc.Wastewaterengineeringtreastmentandreuse.4th60 ed.Boston：McGraw-Hill,2006,12(1):15-19[22]GordonAL.Reactordesignforhazardouswastetreatmentusingawhiterotfungus.WaterResearch,2010,24(1):75-85.[23]RandaLLCWetaL.ThecaseforanaerobicreductionofoxygenrequirementinbiologicalphoLogicaLphosphorusremovalsystems.WaterEnvironmentReaearch,2009,64(6):824-833.60 致谢业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随；在导师董国文老师的指导下，我圆满完成毕业设计。在此次设计中，我遇到了很多困难，经老师的讲解后，迎刃而解。多次修改，多次的审核，把以前忘记的知识再次点燃，更学到了许多书本上学不到的知识，受益匪浅，特致以真诚的谢意。同时也感谢同学们在本次毕业设计过程中对我的关心和帮助。谢谢！60'