10萬m3生活污水處理廠設計

1、1.1 1緒論本課題研究的背景水是一切生物生存必不可少的物質(zhì)之一，沒有水的世界是無法想象的。雖然我國水資源總量非常豐富，居世界第六位，但是由于人口眾多，人均占有僅2300m3,約為世界平均的1/4,屬世界缺水國家之一。人民生活離不開水，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展更離不開水，無論是生活污水還是工業(yè)廢水都會帶來不同程度的污染。城市污水處理的滯后，已經(jīng)成為影響我國區(qū)域水污染防治目標實現(xiàn)的一個重要因素，并且嚴重制約了城市社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，所以加快建設城市污水集中處理刻不容緩1。近年來，國家在污水處理方面又加大了一些工程建設投入，興建了一批城市污水處理廠，在工業(yè)廢水治理和城市污水處理方面取得了很大進展，克服了與

2、國外一些大城市共同存在的自動化缺乏，管道堵塞、設備過時和工作強度過大等的操作問題2。據(jù)初步估算，近3年我國城市污水處理廠規(guī)模的增長相當于建國50多年的建設總量。目前我國新建的城市污水處理廠所采用的工藝中，各種類型的活性污泥法仍為主流，占90%以上，其余則為一級處理、強化一級處理、生物膜法與與其他處理工藝相結(jié)合的自然生態(tài)凈化法等污水處理工藝技術。隨著城市水體富營養(yǎng)化程度加劇，各種具有除磷脫氮的新工藝開始應用，污水處理工藝技術由過去只注重去除有機物發(fā)展為具有除磷脫氮功能。城市污水處理的重點和難點轉(zhuǎn)為氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)的去除。面對淡水資源的寶貴要求，人們重新認識再生水，把再生水利用的渠道拓寬，因地制宜根

3、據(jù)需要確定利用途徑，充分利用經(jīng)污水處理廠凈化后的再生水3總之，在實現(xiàn)四個現(xiàn)代化過程中，水污染控制技術對環(huán)境保護、促進工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和保障人民健康有著現(xiàn)實意義和深遠影響，并使經(jīng)濟建設、城鄉(xiāng)建設與環(huán)境建設同步規(guī)劃、實施和發(fā)展。這樣才能實現(xiàn)經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益的統(tǒng)一4。1.2 本課題研究的意義隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，用水緊張和污水排放的問題已越來越突出。在國家可持續(xù)發(fā)展的新政策下，環(huán)境保護已受到各級政府和全國人民的重視，同時根據(jù)我國經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護需求，結(jié)合我國環(huán)境保護最新研究成果與國際環(huán)境保護技術水平和發(fā)展趨勢，提出一套合理、經(jīng)濟、運轉(zhuǎn)效率高的工藝流程對污水進行處理

4、，以達到標準排放。對于保護環(huán)境，減輕環(huán)境污染，遏制生態(tài)惡化趨勢，有著重要的意義。根據(jù)國民經(jīng)濟和社會發(fā)展“九五”計劃和2010年遠景目標綱要的要求，到2010年城市污水處理率要達到40%50%,用于城市污水處理產(chǎn)業(yè)的投資需求約為1800億元，建成后每年的運行費在70億以上。按照國家城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002),為了滿足出水排放標準，絕大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠都必須采用二級生化處理或深度處理工藝技術5。2污水處理現(xiàn)狀與工藝選擇2.1項目污水來源本課題針對汾河西岸，九院沙河以南，服務范圍包括柴村鎮(zhèn)，西山地區(qū)與河西北中部九院沙河以北地區(qū)，服務面積478平方公里，服務人口約50萬

5、。根據(jù)城市污水水質(zhì)，完成處理工藝設計。2.2 污水處理現(xiàn)狀目前中國污水處理行業(yè)仍處于發(fā)展的初級階段。一方面，我國目前的污水處理能力尚跟不上用水規(guī)模的迅速擴張，管網(wǎng)、污泥處理等配套設施建設嚴重滯后；另一方面，我國的污水處理率與發(fā)達國家相比，還存在著明顯的差距，且處理設施的負荷率低6。按城市污水處理和污染防治技術政策要求推薦，20萬m3/d規(guī)模大型污水廠一般采用常規(guī)活性污泥法工藝，1020萬m3/d污水廠可以采用常規(guī)活性污泥法、氧化溝、SBR、AB法等工藝7,小型污水廠還可以采用生物濾池、水解好氧法工藝等。對脫氮除磷有要求的城市，應采用二級強化處理，如A2/O工藝，A/O工藝，SBR與其改良工藝，

6、氧化溝工藝，以與水解好氧工藝，生物濾池工藝等。由于該設計對脫氮除磷有要求故選取二級強化處理。可供選取的工藝：SBR工藝，氧化溝工藝，A/O工藝，A2/O工藝。SBR工藝SBR是序批間歇式活性污泥法的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥水處理技術，又稱序批式活性污泥法，早在20世紀初已開發(fā)，近年來在國內(nèi)外被引起廣泛重視和研究日趨增多的一種廢水處理工藝。SBR的運行工況以間歇操作為特征，每個SBR反應器在處理廢水時操作過程包括五個階段：進水期、反應期、沉淀期、排水期、閑置期回。五個工序都在一個設有曝氣或攪拌裝置的反應器中依次進行，所以省去了傳統(tǒng)活性污泥法中的沉淀池和污泥回流設施。在處理過程中

7、，周而復始地循環(huán)這種操作周期，以實現(xiàn)污水處理的目的9。SBR工藝的優(yōu)點10:1）有機物降解與沉淀均在一個構(gòu)筑物內(nèi)完成，無需設獨立的沉淀池與其刮泥系統(tǒng)，節(jié)省占地，造價低；2）承受水量、水質(zhì)沖擊負荷能力較強；3）污泥沉降性能好，不易發(fā)生污泥膨脹；4）通過控制曝氣池內(nèi)溶解氧的濃度，使池內(nèi)交替出現(xiàn)缺氧、好氧狀態(tài)，實現(xiàn)脫氮功能，沒有混合液回流系統(tǒng)；5）擴建方便。SBR工藝的缺點：1）要求的自動化控制水平較高。反應池的進水、曝氣、沉淀、排水、排泥變化頻繁，且必須按時操作，單用人工管理極為困難。2）工程投資和運行費用相對較高。3）脫氮除磷效果不甚穩(wěn)定11。A/O工藝A/O工藝系缺氧一好氧生物脫氮工藝的簡稱，

8、A（Anacrobic）是缺氧段，用與脫氮除磷；O（Oxic）是好氧段，用于除水中的有機物12。開創(chuàng)于80年代初，因其將缺氧反硝化反應池置于該工藝之首，故該工藝又稱為前置硝化生物脫氮工藝。在A/O工藝中，原污水先進入缺氧池，再進入好氧池，并將好氧池的混合液與沉淀池的污水同時回流到缺氧池。污泥和好氧池混合液的回流保證了缺氧池和好氧池中足夠數(shù)量的微生物，并使缺氧池得到好氧池中硝化產(chǎn)生的硝酸鹽。而原污水和混合液的直接進入，又為缺氧池反硝化提供了充足的碳源有機物，使反硝化反應能在缺氧池得以進行，反硝化反應后的出水又可在好氧池中進行的BOD5的進一步降解和硝化作用13。A/O工藝的優(yōu)點：1）流程簡單、構(gòu)

9、筑物少，只有一個污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，基建費用可大大的節(jié)省；2）反硝化池不需要外加碳源，降低了運行費用；3）此工藝的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機物進一步去除，提高出水的水質(zhì)；4）缺氧池在前，污水中的有機碳被消耗，可以減輕其后好氧池的有機負荷。而且反硝化產(chǎn)生的堿度可以補償硝化所需的堿度。A/O工藝的缺點：1）脫氮效率不高，一般在70%80%之間；2）如果沉淀池運行不當，則在沉淀池內(nèi)會發(fā)生反硝化反應，造成污泥上浮，使處理的水質(zhì)惡化；3）如提高脫氮效率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，會使運行費用增高；4）內(nèi)循環(huán)混合液來自曝氣池（硝化池），含有一定的溶解氧，使反硝化難于維持理想的缺氧狀態(tài)，一

10、般脫氮率難于達到90%。（3）氧化溝工藝氧化溝污水處理技術是二十世紀五十年代在荷蘭研制成功的，經(jīng)過五十余年發(fā)展，已成為一種技術成型的污水處理工藝14。現(xiàn)已發(fā)展形成各種不同的類型，包括卡魯塞爾型、奧貝爾型、二溝或三溝交替工作型、一體化氧化溝等15。氧化溝是一種改良的活性污泥法，其曝氣池成封閉的溝渠形，污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動，因此被稱為氧化溝，又稱環(huán)形曝氣池。六十年代以來，氧化溝技術在歐洲、北美、非洲、大洋洲等地得到迅速推廣和應用，經(jīng)過多年的實踐和發(fā)展，氧化溝處理技術不斷完善，其封閉循環(huán)式的池形尤其適合于污水的脫氮除磷16。氧化溝工藝的優(yōu)點17-18:1）Orbal氧化溝具有較好的脫氮

11、功能；2）Orbal氧化溝溝內(nèi)的水流流態(tài)介于推流式和完全混合式之間，具有較強的抗沖擊負荷能力；3）可通過改變轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟的旋轉(zhuǎn)方向、轉(zhuǎn)速、浸水深度、和轉(zhuǎn)盤、轉(zhuǎn)刷、轉(zhuǎn)碟的安裝個數(shù)等，以調(diào)節(jié)整體供氧能力和電耗，使池內(nèi)溶解氧值控制在最佳工況；4）由于Orbal氧化溝屬于多反應器系統(tǒng)，在一定程度上有利于難降解有機物的去除，且抗沖擊負荷能力較強；5）Orbal氧化溝有三個相對獨立的溝道，進水方式靈活。一般可不設初次沉淀池和污泥消化池。氧化溝工藝的缺點：1）循環(huán)式，運行工況可以調(diào)節(jié)，管理相對復雜；2）表曝法供氧，設備氧管量大；3）污水停留時間長，泥齡長，電耗相對較高。（4）A2/O工藝城市污水中的氮磷

12、是造成水體富營養(yǎng)化和生態(tài)環(huán)境惡化的重要污染污物。A2/O工藝因其較好的除磷脫氮效果而廣泛應用于城市污水處理之中14六十年代在國外引起廣泛重視，并開始研究廢水生物除磷脫氮技術。由于該工藝在去除廢水中有機物的同時，具有良好的除磷脫氮效果，到八十年代在國外得到很快的發(fā)展和廣泛應用。我國自八十年代初開始A2/O生物除磷脫氮工藝的研究，并在八十年代末成功地應用于城市污水處理，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國已有16個城市污水處理廠（包括正在設計、施工的）采用生物除磷脫氮工藝，總處理規(guī)模達80萬噸/日。生物除磷脫氮工藝是我國近十年推廣使用的廢水生物處理新工藝，也是國內(nèi)目前正在深入研究的課題19。A2/O工藝活性污泥反應

13、池由厭氧、缺氧、好氧三部分組成，污水首先進入首段厭氧池，與同步進入的從二沉池回流的含磷污泥混合，本池主要功能為釋放磷，使污水中磷的質(zhì)量濃度升高，溶解性有機物被微生物細胞吸收而使污水中BOD質(zhì)量濃度下降；另外NH3N因細胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3N濃度下降，但NO3N含量沒有變化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中有機物作碳源，將回流混合液中帶入的大量NO3N和NO2N還原為N2釋放至空氣中。因此，BOD5質(zhì)量濃度下降，NO3N質(zhì)量濃度下降，而磷的變化很小。在好氧池中，有機物被微生物生化降解下降，有機氮被氨化繼而被硝化，10萬m3生活污水處理廠設計使NO3N濃度顯著下降，但隨著硝化過程，

14、NO3N的質(zhì)量濃度卻增加，磷隨著聚磷菌的過量攝取，也以比較快的速度下降。所以A2/O工藝可以同時完成有機物的去除、硝化脫氮、磷的過量攝取而被去除等功能，脫氮的前提是NO3N應完全硝化，好氧池能完成這一工能，缺氧池則完成脫氮功能，厭氧池和好氧池聯(lián)合完成除磷功能20。A2/O工藝的優(yōu)點7:1) 厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時去除有機物、脫氮除磷。2) 本工藝在系統(tǒng)上稱作是最簡單的同步脫氮除磷工藝，水力停留時間少于3) 其他同類工藝；在厭氧、缺氧、好氧交替運行條件下，絲狀細菌不能大量的繁殖，無污泥膨脹現(xiàn)象的發(fā)生，SVI的值一般小于100;4) 污泥中含磷濃度

15、較高，具有很高的肥效；運行中無需投加藥品，兩個A段之間輕緩攪拌，以不增加溶解氧的量為度，運行費用低。(1) 設計原則根據(jù)污水排放的標準，本方案針對城市生活污水進行處理，使出水水質(zhì)達到城市污水排放標準。(2) 選用運行安全可靠，經(jīng)濟合理的處理方案和工藝流程。盡可能減少基建投資和設備運行管理費用，節(jié)省占地和降低能耗。(3) 積極利用國內(nèi)外的先進技術和設備，提高污水處理廠的技術含量，確保污水處理的效果。(4) 妥善處理和處置污水處理過程中產(chǎn)生的柵渣和污泥等，盡可能作的資源的回收利用，避免二次污染的發(fā)生。2.3 工藝的比選對于城市污水，其BOD5/COD=0.67達到0.5以上，廢水的可生化性能比較好

16、，宜于進行生物處理；廢水是城市污水，含有較豐富的碳水化合物和氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)；重金屬與其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標，針對這些特點，以與出水要求，現(xiàn)有城市污水處理技術的特點，以采用生化處理最為經(jīng)濟。通過好氧生物處理，出水中BOD5與COD值即可控制在較低水平，而生物脫氮需要好氧硝化和缺氧反硝化兩個過程，硝化菌增長速度較緩慢，要求系統(tǒng)有足夠的污泥齡，即必須維持在較低的污泥負荷條件下進行；反硝化則需在缺氧條件，并且要在有充裕的碳源情況下，才能順利進行。生物除磷需要厭氧狀態(tài)和好氧狀態(tài)在時間或空間上交替進行，使聚磷菌成為優(yōu)勢菌，通過厭氧釋磷，然后好氧聚磷，排除高含磷量的好氧剩余污泥，即可獲

17、得低含磷量的凈化處理出水。因此生物脫氮除磷工藝基本包括厭氧、缺氧、好氧三種狀態(tài)210SBR工藝操作管理復雜，自動化程度要求高，基建投資大，脫氮除磷功能差，一般適用于中、小規(guī)模的污水處理廠；氧化溝工藝由于無專門的厭氧區(qū)，其生物除磷效果差，而且，由于交替進行，總的容積利用率低，設備總數(shù)量多，設備空置率高。城市污水中的氮磷是造成水體富營養(yǎng)化和生態(tài)環(huán)境惡化的重要污染污物。A2/O工藝因其較好的除磷脫氮效果而廣泛應用于城市污水處理之中22。A2/O工藝雖然占地稍大，但運行管理經(jīng)驗成熟，可以處理的水量大，不要求很高的自動化水平，有較好的脫氮除磷功能，出水穩(wěn)定可靠，運行費用低，目前相對而言應用廣泛，因此，本

18、設計決定采用A2/O工藝進行設計。3.1 3工藝設計工藝流程采用A2/O工藝對城市污水進行處理，具體的工藝流程見圖3.1城市污水圖3.1A2/O處理工藝流程示意圖3.2 進、出水水質(zhì)和排放標準處理后污水水質(zhì)應滿足城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002)中的一級A標準，其進水水質(zhì)和排放標準見表3.1。表3.1進水水質(zhì)和排放標準單位mg/L項目CODBOD5SSNH3-NTNTP進水水3002001503035303545質(zhì)500300200排放標5010108150.5準3.2.1 設計污水水量情況設計污水量:Q100000m3.d查資料取總變化系數(shù)K1.3從而可計算得：3.2.

19、2 設計秒流量為QmaxKzQ式中Qmax城市每天的平均污水量，L/S；K總變化系數(shù)；m3/d。1.31000002436001.505m3.sQ設計秒流量，Qmax污水處理程度計算城市污水排入受納水體后，經(jīng)過物理的、化學的和生物的作用，使污水中的污染物濃度降低，受污染的受納水體部分地或全部地恢復原狀，這種現(xiàn)象稱為水體自凈或水體凈化，水體所具有的這種能力稱為水體自凈能力。污水的COD處理程度計算式3.1式中EiCOD的處理程度，%;C-一進水的COD濃度，取300mg/L；Ce處理后污水排放的COD濃度，mg/L30050則E1100%83.3%300污水的BOD5處理程度計算式3.210萬m

20、3生活污水處理廠設計式中E2BOD5的處理程度，%;L進水的BOD5濃度，取200mg/L;Le處理后污水排放的BOD5濃度，mg/L。則E220010100%95%200污水的SS處理程度計算式3.3式中E3SS的處理程度，%;C進水的SS濃度，取150mg/L；Ce處理后污水排放的SS濃度，mg/L。則E315010100%93.3%150污水的氨氮處理程度計算式3.4式中E4氨氮的處理程度，%;C進水的氨氮濃度，取30mg/L；Ce處理后污水排放的氨氮濃度，mg/L。則E43-8100%73.3%30污水的磷酸鹽處理程度計算式3.5式中E5磷酸鹽的處理程度，%;C進水的磷酸鹽濃度，取4m

21、g/L；Ce處理后污水排放的磷酸鹽濃度，mg/L。E540.5100%87.5%544主要設備和構(gòu)筑物設計污水量:100000m3/d總變化系數(shù)：Kz=1.34.1 設計最大流量:Qmax1000001.31.505m3/s243600格柵格柵由一組或數(shù)組平行的金屬柵條、塑料齒鉤或金屬網(wǎng)、框架與相關裝置組成，傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的前端，用來截留污水中較粗大漂浮物和懸浮物，如纖維、碎皮、毛發(fā)、果皮、蔬菜、木片、布條、塑料制品等，防止堵塞和纏繞水泵機組、曝氣器、管道閥門、處理構(gòu)筑物配水設施、進出水口，減少后續(xù)處理產(chǎn)生的浮渣，保證污水處理設施的正常運行。本工藝采用矩形斷

22、面粗格柵和細格柵各一道，采用機械清渣，粗格柵設在污水提升泵房之前，其作用是攔截較大的懸浮物或漂浮物，細格柵設在提升泵房之后，用于攔截粗格柵未截流的懸浮物或漂浮物，來保證后續(xù)處理構(gòu)筑物的正常運行23。設計參數(shù)格柵的清渣方式有人工清渣和機械清渣，一般采用機械清渣;機械格柵一般不宜少于兩臺;(4)過柵流速一般采用0.61.0m/s;格柵前渠道內(nèi)的水流速度一般采用0.4-0.9m/s;(5)格柵傾角一般采用45-75;(6)通過格柵的水頭損失一般采用0.08-0.15m;格柵間必須設置工作臺，臺面應高出柵前最高設計水位0.5m,工作臺上應有安全和沖洗設施;(8)格柵間工作臺兩側(cè)過道寬度不應小于0.7m

23、,工作臺正面過道寬度:人工清除不應小于1.2m，機械清除不應小于1.5m。4.1.2粗格柵設計計算格柵設置兩個，可以在水量較少的時候開啟1個運行；達到大水量時,2個同時開啟運行。已知條件：最大設計流量Qmax21.5053.0.753m.s2柵前流速0.7ms亨計算1、柵前斷面水力計算根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式BiB1hvB1v2設計中取污水過柵流速v0.9ms柵前槽寬Bi.2Q.2?：531.29mv0.9柵前水深2、格柵的間隙數(shù)n，則式4.1柵前水深h0.65m,格柵柵條間隙數(shù)b0.025m,格柵傾角60式中n格柵柵條間隙數(shù)，個；Qi最大設計流量，m3/s;格柵傾角，（0），取60;h柵前水深，

24、m,取h0.65m;v過柵流速，ms,取v0.9m's;b格柵柵條間隙數(shù)，m,取b0.025m0.753sin600.0250.650.947.9個，取48個3、格柵柵槽寬度BBSn1bn式4.2式中B格柵柵槽寬度，m;S每根格柵條寬度，m。設計中取S0.01m貝，B0.014810.025481.67m4、進水渠道漸寬部分的長度L1式中Li進水渠道漸寬部分長度，m;i漸寬處角度，取i=20;Bi進水渠寬，m。:i.67i.29Li0.52m2tan205、柵槽與出水渠道連接處的漸寬部分長度-21-2Li0.520.26m22式4.36、通過格柵的水頭損失hi式4.4式中hi水頭損失,

25、格柵條的阻力系數(shù)，查表知2.42;k格柵受污物堵塞時的水頭損失增大系數(shù)，一般取k=3o42則hi32.42e0)30.02529.8sin600.077m7、柵后槽總高度H設柵前渠道超高h20.3m則柵后槽總高度:hhih20.650.0770.3i.027m8、柵槽總長度LLiL20.50.52i.0tan0.650.260.5i.0tan60h2tan0.3tan602.83m9、每日柵渣量W式4.5式中W每日柵渣量，m3/d;Wi每日每1000m3污水的柵渣量，m3/l03m3污水。設計中取W,=0.05m3/l03m3污水W864000.7530.052.5m3d>0.2m3d1

26、.31000應采用機械除渣與皮帶輸送機或無軸輸送機輸送柵渣，采用機械柵渣打包機將柵渣打包，汽車運走。10、格柵除渣機的選擇經(jīng)計算本工程采用機械清渣，格柵清污采用GH鏈條式回轉(zhuǎn)除渣機，其功能如下：表4.1GH-1800鏈式旋轉(zhuǎn)除污機技術參數(shù)型號電機功率(kw)格柵寬度(mm)整機重量(kg)柵條間隙安裝角(mm)度GH-10000.752.210003500-55002560°11、進水與出水渠道城市污水通過DN1200的管道送入進水渠道，然后，就由提升泵將污水提升至細格柵。(1) 提升泵站一般規(guī)定應根據(jù)污水量，確定污水泵站的規(guī)模，泵站設計流量一般與進水管設計流量相同；應明確泵站是一次

27、建成還是分期建設，是永久性還是半永久性，以決定其標準和設施。(2) 根據(jù)污水經(jīng)泵站抽升后，出口入河道、灌渠還是進處理廠處理來選擇合適的泵站位置；污水泵站的集水池與機器間在同一構(gòu)筑物內(nèi)時，集水池和機器間須用防水隔墻隔開，允許滲漏，做法按結(jié)構(gòu)設計規(guī)范要求；分建式，集水井和機器間要保持的施工距離，其中集水池多為圓形，機器間多為方形；泵站構(gòu)筑物不允許地下水滲入，應設有高出地下水位0.5米的防水措施。選泵1、污水泵站選泵應考慮因素選泵機組泵站泵的總抽升能力，應按進水管的最大時污水量計，并應滿足最大充滿度時的流量要求；盡量選擇類型相同(最多不超過兩種型號)和口徑相同的水泵，以便維修，但還須滿足低流量時的需

28、求；由于生活污水，對水泵有腐蝕作用，故污水泵站盡量采用污水泵，在大的污水泵站中，無大型污水泵時才選用清水泵。2、具體計算泵站選用集水池與機器間合建式流量的確定本設計擬定選用4臺泵(3用1備)，則每臺泵的設計流量為:Q100°00m3d1388m3h選泵前揚程估算設計進水管管底高程為4.3m,管徑DN1300,充滿度0.75;出水管提升后的水面高程為12.80m;原地面高程為0.00m;經(jīng)過格柵的水頭損失取0.5m。集水池正常工作水位與所需提升經(jīng)常高水位之間的高差:0.750.518.8m（集水池有效水深2m,正常按1m計）水泵總揚程：總水力損失為2.80m，考慮安

29、全水頭0.5mH12.1m根據(jù)總揚程和水量選用350QW15001590型型潛污泵24表4.2350QW15001590型潛污泵參數(shù)型號流量m3/h轉(zhuǎn)速揚程功率效出口直徑mmr/minmKw率%350QW150015901500990159082.13504.3細格柵設計細格柵兩組(1用1備)：最大設計流量Q堂OWM/S設計中取格柵柵條間隙數(shù)b=0.01m,污水過柵流速v=1.0Ws,每根格柵條寬度S=0.01m,柵前渠道超高h20.3m,每日每1000m3污水的柵渣量W=0.05m3.103m3則設計中取污水過柵流速V0.9ms柵前槽寬B2QB1v20.7531.29m0.

30、9柵前水深格柵的間隙數(shù):0.753'.sin60107.8個取1080.010.651.0格柵柵槽寬度:BSn1bn0.0110810.011082.15m進水渠道漸寬部分的長度:LiBB12tan12.151.292tan201.2m進水渠道漸窄部分的長度計算:通過格柵的水頭損失:2sin2g0.0132.420.011.02sin600.32m2g柵后槽總高度:h20.650.320.31.27m柵槽總長度：LL1L2h2h0.51.0tantan<八0.650.31.0tan60tan603.8m每日柵渣量:WQ1W86400Kz1000864000.75

31、30.052.5m3d>0.2m3d1.31000應采用機械除渣與皮帶輸送機或無軸輸送機輸送柵渣，采用機械柵渣打包機將柵渣打包，汽車運走。表4.3XHG-1400回轉(zhuǎn)格柵除污機技術參數(shù)型號電機功率格柵寬度總寬度柵條間隙安裝(kw)(m(mm)(mm)角m)度4.4 XHG-14000.75-1.1140015001060°沉砂池由于城市污水中含有大量的無機懸浮顆粒，這些物質(zhì)在后面的生物處理過程中，對活性污泥會產(chǎn)生許多不良的影響。并且這些物質(zhì)沉降下來后，會對污泥的處理帶來許多得不便，因此這些物質(zhì)在進入生物處理階段前必須去除。采用沉砂池，用來去除這些無機懸浮顆粒。4.4.1 沉砂池

32、一般分為平流式、豎流式、環(huán)流式和曝氣式。由于曝氣沉砂池和環(huán)流式沉砂池對流量變化的適應性較強，除砂效果好且穩(wěn)定，條件許可時，建議盡量采用曝氣式沉砂池和環(huán)流式沉砂池。曝氣沉砂池還可以克服普通平流式沉砂池的缺點：在其截流的沉砂中夾雜著一些有機物，對被有機物包裹的砂粒，截流效果也不高，沉砂易于腐化發(fā)臭，難于處置，故本次設計選用曝氣式沉砂池250設計參數(shù)(1) 水平流速宜為0.1m/s;(2) 最高時流量的停留時間應大于2min;(3) 有效水深宜為2.03.0m，寬深比宜為11.5;(4) 處理每立方米污水的曝氣量宜為0.10.2m3空氣；進水方向應與池中旋流方向一致，出水方向應與進水方向垂直，并設置

33、擋板；(5) 污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L計算；合流制污水的沉砂量應根實際情況確定；砂斗容積不應大于2d的沉砂量，采用重力排砂時，砂斗斗壁與水平面的傾角不應小于55°(6) 池底坡度一般取為0.10.5;沉砂池除砂宜采用機械方法，并經(jīng)砂水分離后貯存或外運。采用人工排砂時，排砂管直徑不應小于200mm,并考慮防堵塞措施。曝氣沉砂池的設計計算本設計中選擇一組曝氣沉砂池分為兩格，沉砂池的設計流量Q1.505m3/s。1、沉砂池有效容積VV60Qt式4.6式中V沉砂池有效容積，m2;t停留時間，min。本設計中取t2min3貝，V601.5052180.6m32、水流斷面面積A式

34、4.7式中A水流斷面面積，m2;vi水平流速，ms0設計中取v1=0.1ms則3、池總寬度B式4.8式中B沉砂池寬度，m;h沉砂池有效水深，m。設計中取h=3m15.0535.02m在1.02.0之間，符合要求每個池子寬度b,m取n2格，4、沉砂池長L5、每小時所需的空氣量qq3600Qd4.9式中q每小時所需的空氣量，mVh;d1m3的污水所需要的空氣量，m3/m3污水設計中d=0.2m3/m3污水則q36001.5050.21083.6m3h6、沉砂斗設計計算(1) 沉砂室所需容積V式4.10式中X城市污水沉砂量m3/106m3污水；T清除沉砂的間隔時間,設計中X=30m3/106m3污水

35、T=2d每個沉砂斗的容積4_1010302c36mV。設每個分格有2個沉砂斗，共有4個沉砂斗沉砂斗各部分尺寸設計中取沉砂斗底寬為ai沉砂斗壁與水平面的傾角為沉砂斗高度凡1.2m則沉砂斗的上口寬度為:2h2tan60a21.20.5tan601.9m沉砂斗的有效容積:V魚a2aa13a12旨192190.50.521.9m21.5m2符合要求7、沉砂室高度h2設池底坡度為0.06，坡向沉砂斗；由沉砂池長度L2l2a0.2,得,L2a0.21221.90.2l24m22h2h20.0641.44m8、沉砂池總局H設超高h30.3m則Hhh2h331.440.34.74m9、驗算流速式4.11式中：

36、Qmin最小流量，m3/s,；最小流量時沉砂池的水流斷面面積（m2）,hb；n1最小流量時工作的沉砂池數(shù)目，最小流量時，只有一格工作n=1。則Vmin圣=0.20ms0.06msn1KZ132.5110、砂水分離器沉砂池的沉砂經(jīng)排砂裝置排除的同時，往往是砂水混合體，為進一步分離出砂和水，需配套砂水分離器。選用螺旋式砂水分離器兩臺，一用一備，螺旋式砂水分離器由砂斗、溢流堰、出水管、無軸螺旋帶與驅(qū)動裝置等組成。11、風機選擇根據(jù)設計流量，選用兩臺RE-250型羅茨鼓風機（一用一備），鼓風機性能見表4.4。表4.4RE-250型羅茨鼓風機性能H:mm二3.min":RE-250117025

37、0A76.718224.5.1 初沉池設計概述本設計中采用中央進水幅流式沉淀池4座，采用周邊傳動刮泥機。每座沉淀池設計流量為0.376m3/s;表面負荷qb取2.0m3/(m2h),一般為1.53.0m3/(m2h);水力停留時間(沉淀時間)為2h。4.5.2 設計計算1、沉淀池面積按表面負荷計算:2.0A06000.3763600676.8m2qb2、沉淀池直徑D4676.84A3.1429m有效水深為：hqbT2.024m徑深比3、貯泥斗容積本污水處理廠設計服務人口數(shù)為50萬人。貯泥時間采用Tw=4h,初沉池污泥區(qū)所需存泥容積:10410.42m3SNT0.550Vw_1000n10004

38、24設池邊坡度為0.05,進水頭部直徑為2m,貝J:h10.05Rr0.0514.510.68m錐體部分容積為:122VhRRrr310萬m3生活污水處理廠設計13一，一2，一，0.6814.514.5133151.17m10.42m4、初沉池總高度取初沉池池緩沖層高度h20.4m，超高為ha0.3m則初沉池總高度：Hh1h2h340.68m5、吸泥機選擇采用周邊傳動吸泥機，為了符合型號規(guī)格，取直徑為D29m,由給水排水設計手冊（第2版）第11冊P593查知，選取周邊傳動吸泥機ZBX30,其性能參數(shù)如下表4.5所示:規(guī)格型池徑周邊線速電機功率壓縮空氣壓力號D(m)(m/mi

39、n)(kW)(MPa)ZBX30301.571.520.1A2/O生化反應池表4.5ZBX30性能參數(shù)4.6生化池由三段組成，既厭氧段、缺氧段、好氧段。在厭氧段，回流的好氧微生物因缺氧而釋放出磷酸鹽，同時得到一定的去除。缺氧段雖不供氧,但有好氧池混合液回流供給NO3N作電子受體，以進行反化硝脫氮。在最后的好氧段中，好氧微生物進行硝化和去除剩余BOD的同時，還能大量吸收溶解性磷酸鹽，并將其轉(zhuǎn)化為不溶性多聚正磷酸鹽而在菌體內(nèi)貯藏起來,通過沉淀池排放剩余污泥而達到除磷的目的。設計進水水質(zhì)和出水水質(zhì)設計進水水質(zhì)：COD300mgL;BOD5200mg'L;SS150mg/L;10萬m3生活污水

40、處理廠設計TN35mg/L;NH3N30mg/L;TP4mgL;堿度SALK280mg/L。設計出水水質(zhì)：COD50mg/L;BOD510mg/L;SS10mg/L;TN15mg/L;NH3N8mg/L;TP0.5mg/L。4.6.1 設計計算口1、判斷是否可以采用A2/O工藝>8<0.06符合要求。2、有關設計參數(shù)BOD5污泥負荷，Ns0.18kgBODjkgMLSSd;回流污泥濃度，Xr10500mg/L;污泥回流比，R50%;曝氣池混合液濃度XR0.5XXr105003500mgL(2) R10.51內(nèi)回流比Rj式中：%57%1-57%133%取Rj200%3、設計計算反應池

41、容積V式4.12式中：S0進水BOD5的濃度，S0200mg/L;NsBOD5污泥負荷，Ns0.18kgBODkgMLSSd;X曝氣池混合液濃度，X3500mg/L;Q設計流量，Q100000m3/d。1000002000.183500331746m反應池總水力停留時間tV31746Q1000000.32d7.86h各段水力停留時間和容積厭氧:缺氧:好氧=1:1:4厭氧池水力停留時間，池容缺氧池水力停留時間，池容好氧池水力停留時間，池容13V 厭一317465291m3;613V 厭一317465291m3;64_3V厭3174621164m。64、校核氮磷負荷，kgTN/kgMLSSd好氧段

42、總氮負荷:QTNXV好100000353500211640.047kg<0.05kg符合要求厭氧段總磷負荷:QTPXV好1000004350052910.022kg<0.06kg符合要求5、剩余污泥量WWaL0LeQbVXvS0SeQ50%4.13式中：a污泥產(chǎn)率系數(shù)kgMLVS&kgBOD5，一般為0.50.7;b污泥自身氧化速率d-1，一般為0.05;Xv揮發(fā)性懸浮固體濃度，XvfX,f0.75；X混合液濃度，X3500mg/L;分別為生化反應池進、出水SS的濃度kg/m31-0、Le分別為生化反應池進、出水BOD5的濃度kg/m3V生化池有效容積;Q設計流量m3/d;

43、50%不可降解和惰性懸浮物量(NVSS)占TSS的百分數(shù)。降解BOD5生成的污泥量WWaL0LeQ0.550.20.0110000010450kgd內(nèi)源呼吸產(chǎn)生的污泥量雙揮發(fā)性懸浮固體濃度XvXvfX0.7535002625mgL2.6gLW2bVXv0.05317462.64126.98kgd不可生物降解和惰性懸浮物量,該部分占總懸浮物的50%WS0SeQ50%0.150.011000000.57000kgd剩余污泥量WWWW4W3104504126.98700013323.02kgd每日生成的活性污泥量XwXwWW2104504126.986323.02kgd(5)濕污泥量Qs(剩余污泥含

44、水率P99.2%)QsW1P100013323.0210.99210001665.38m3.d6、堿度校核每氧化ImgNH3-N需堿度7.14mg，每還原ImgNO-3-N產(chǎn)生堿度3.57mg，去除ImgBOD5產(chǎn)生堿度0.1mg。剩余堿度S進水堿度硝化堿度反硝化產(chǎn)生堿度去除BOD5產(chǎn)生堿度生物污泥中的含氮量以12.4%計，則每日用于合成的總氮0.124Xw0.1246116.71758.47kg.d即進水總氮中有758.4710007.58mg/L用于合成100000被氧化的NH3N進水總氮出水NH3N用丁合成的總氮量19.42mg/L所需脫硝量35157.5812.42mgL需還原的硝酸鹽

45、氮量12.42Nt1000001242kgd1000所以，剩余堿度2807.1419.423.5712.420.120010204.7mgL100mgL7、反應池主要尺寸反應池總?cè)莘eV31746m3設反應池2組,單組池容V單31746315873m32有效水深h5m單組有效面積S單1587323174.6m5采用5廊道推流式反應池，廊道寬b8m單組反應池長度L3174.679.4m58校核，符合要求。取超局為1.0m,則反應池總局h16mo8、反應池進、出水系統(tǒng)計算(1) 進水管單組反應池進水管設計流量:10000022436000.58m3.s管道流速v1.0m/s,管道過水斷面面積:管徑計

46、算：d.4A40.580.86m取進水管管徑DN900mm(2) 回流污泥管與回流污泥泵房回流比R50%單組反應池回流污泥管設計流量:QrQ0R0.580.50.29m3s管道流速v1.0ms取回流污泥管管徑DN900mm(3) 進水井進水孔流量:Q210.510000022436000.87m3.s口徑流速v0.6ms孔徑過水斷面面積：A全0.871.45m2v0.6孔口尺寸取為0.65m0.65m,取4個孔徑(4) 進水井平面尺寸取為2.5m2.5m進水堰與出水井按矩形堰流量計算：22Q30.42J莎H，1.86bH3式4.14式中：b堰寬，b7.5m;堰上水頭,根據(jù)Q31RR內(nèi)Q20.5

47、100000Q3H1.86b2.031.867.52.03m3.s2243600230.28m進水孔過水流量Q4210000022436001.16m3.s孔口流速v0.6ms孔口過水斷面積a全里61.93m2v0.6孔口尺寸取2.0m1.0m(5) 進水豎井平面尺寸2.5m2.0m出水管反應池出水管設計流量:Q510.510000022436000.87m3.s管道流速v1.0ms過水斷面面積A全0870.87m2v1.0管徑d40.871.05m校核管道流速Q(mào)5vA取出水管管徑DN1100mm0.870.92ms(1) -1.1249、曝氣系統(tǒng)設計計算設計需氧量AORAOR去除BOD5需氧

48、量剩余污泥中BOD5的氧當量NH3-N硝化需氧量碳化需氧量Di蜓1e硝化需氧量Se)0.2351.42Xw100000(0.150.01)1.426116.7111801.18kgO2d10.23e5D24.6QN0Ne4.610000010008931kgO2d4.635812.4%4.6Xw0.1246116.71反硝化脫氮產(chǎn)生的氧量D32.86Nt2.8612423552.12kgO2.d總需氧量AORDiD2D311801.1889313552.1217180.06kgOd715.8kgO2d最大需氧量與平均需氧量之比為1.4,則AORmax1.4AOR24052.08kgO2d100

49、2.12kgO2h去除每1kgBOD5的需17180.061000000.20.010.9kgO2.kgBOD5標準需氧量SOR采用鼓風曝氣，微孔曝氣器，曝氣敷設于池底，距池底0.2m,淹沒深度4.8m，氧轉(zhuǎn)移效率Ea=20%，計算溫度T=25攝氏度。將實際需氧量AOR轉(zhuǎn)換成標準狀態(tài)下的需氧量SORSORCSmTCl2；.024T20式4.15式中：氣壓調(diào)整系數(shù),所在地區(qū)實際氣壓"Z51.01310工程所在地區(qū)實際大氣壓為0.970105Pa,所以；Cl曝氣池內(nèi)平均溶解氧，取Cl2mg/L;C2020攝氏度下氧的飽和溶解度，mg/L;CSmT在溫度T下，氧的飽和溶解，mg/L;污水中

50、飽和溶解氧與清水中飽和溶解氧之比，取0.95查相關手冊可知，水中溶解氧飽和度：CS209.17mg/LCs258.38mgL空氣擴散器出口處絕對壓為:Pb1.0131.0131.48353109.810H53109.8104.8_5105Pa空氣離開好氧反應池時氧的百分比:Ot21(17921(1Ea)100%17.54%好氧反應池中平均溶解氧飽和度:標準需氧量為:Csm25Pb""52.066101.483105""_2.066109.51mgLCs258.384217.544217180.069.17SOR0.820.950.969.5121.024

51、25571.2kgO2.d1065kgOh相應最大時標準需氧量:SORmax1.4SOR1.425571.235799.68kgOd1491.7kgOh好氧反應池平均時供氣量:-SORGs0.3Ea1001065310017750m3h0.320最大供氣量:GSmax1.4Gssmaxs1.41775024850m3h(3)所需空氣壓力p(相對壓力)h1h2h3h44.16式中：h1h2供風管道沿程與局部阻力之和，取hhh20.2m;10萬m3生活污水處理廠設計h3曝氣器淹沒水頭，h34.8m;h4曝氣器阻力，取h40.4m;h富余水頭，h0.5m。所以p0.55.9m(4)

52、曝氣器數(shù)量計算(以單組反應池計算)按供氧能力計算所需曝氣器數(shù)量式4.17式中：Ni按供氧能力所需曝氣器個數(shù)，個；qc曝氣器標準狀態(tài)下，與好氧反應池工作條件接近時的供氧能力，kgOh個。采用微孔曝氣器，工作水深4.8m，在供氣量13m3/(h個)時,曝氣器氧利用率Ea=20%,服務面積0.30.75m33600,充氧能力qc0.14kgOh個。Ni14917人5327.5個20.14以微孔曝氣器服務面積進行校核：f上5037.50.21符合要求N15327.5(5) 供風管道計算供風干管采用環(huán)狀布置流量QsGSmax2485012425m3h3.45m3.s風速v10ms管徑d.化.43-450

53、.66m,v10取干管管徑為DN700mm單側(cè)供氣（向單廊道供氣）支管1GsmaxQ祥二3248503-1.15m.s2流速v41.15管徑dv10ms4Qs單100.38m取支管管徑為DN400mm雙側(cè)供氣（向兩側(cè)廊道供氣）空！2.3m3s233600流速v10m/s管徑d、g雙42.3vT102Q斂一3取支管管徑為DN550mm0.54m10、厭氧池設備選擇以單組反應池計算，厭氧池設導流墻，將厭氧池分為3格，每格內(nèi)設潛水攪拌機一臺，所需功率按5W/m3計算。厭氧池有效容積V厭50841600m3混合全池污水所需功率516008000W11、缺氧池設備選擇以單組反應池計算，所需功率按5W/m

54、3池容計算。缺氧池有效容積V缺40751400m3混合全部污水所需功率為514007000W12、污泥回流設備污泥回流比R50%污泥回流量QrRQ0.510000050000m3.d2083.3m3h設回流污泥泵房1座，內(nèi)設3臺潛污泵(2用1備)，則11.單泵流量Qr單Qr2083.31041.7mh22水泵揚程根據(jù)豎向流程確定。(1) 12、混合液回流設備混合液回流泵混合液回流比昭200%混合液回流量QrR內(nèi)Q2100000200000m3d8333.3m3h1 設混合液回流泵房1座，內(nèi)設3臺潛污泵(2用1備)Q13(2) 單泵流重Qr單一R-8333.32083.3mh24混合液回流管回流