CASS工藝處理生活污水課程設計

1、1. 工程概論21.1項目名稱21.2設計依據(jù)21.3設計原則21.4 工程概述21.4.1 進水水質水量31.4.2 自然資料31.4.3 設計內容32.方案論證32.1.工藝方案初選32.2 循環(huán)活性污泥(CASS)工藝特點72.3工藝流程圖82.4 污泥處理工藝方案92.5工藝流程說明103.工程設計說明與計算103.1格柵103.1.1 格柵的設計要求103.1.2 格柵尺寸計算113.1.3 中格柵計算113.1.4 細格柵設計計算143.2 沉砂池173.2.1 沉砂池的選型173.2.2 設計資料183.2.3設計參數(shù)確定183.2.4計算過程193.3 調節(jié)池213.4 CAS

2、S反應池213.4.1 設計參數(shù)確定213.4.2 反應池設計計算223.5 接觸消毒池與加氯間263.5.1設計說明263.5.2 設計計算 （設置消毒池二座,每座分兩格池體容積）273.6污泥濃縮池273.7 污泥貯存池284. 污水處理廠總體布置295.建設污水處理廠三大效益306.參考資料311.工程概論1.1項目名稱城市污水處理廠初步設計1.2設計依據(jù)中華人民共和國環(huán)境保護法中華人民共和國水污染防治法城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）地面水環(huán)境質量標準(GB3838-88)污水綜合排放標準(GB8978-1996)給排水設計手冊 （GBJ14-1996）1.3設

3、計原則(1)要求處理工藝實用合理，基建投資少，處理效果好，便于運行管理。(2)通過多方案的技術經(jīng)濟比較選擇滿足出水水質要求并且能適合當?shù)氐臈l件、節(jié)約能耗、降低成本的處理工藝，充分發(fā)揮項目的社會、經(jīng)濟和環(huán)境效益。(3)污水處理廠的位置，應符合城市規(guī)劃，位于流域下游，與周邊有一定的衛(wèi)生防護帶，靠近受納水體，少占農田。(4)所采用設計工藝確保排放廢水水質CODCr、BOD5、SS等指標達到國家及地方排放標準。(5)能對廢水水質、水量作出及時調節(jié)，避免人操作的隨意性；所選工藝應能耐受短時間內沖擊負荷，并適應季節(jié)的變化。1.4 工程概述 某城市新建一污水處理廠，為是出水水質能夠達到GB18918-200

4、2一級排放標準，要求設計這一污水處理廠。1.4.1 進水水質水量水質指標BOD5/(mg/L)COD/(mg/L)SS/(mg/L)pH設計處理水量(萬m3/d)總變化系數(shù)進水25013018081.3出水20602081.31.4.2 自然資料(1) 氣象資料。漢水上游，漢中盆地中部，屬亞熱帶濕潤季風氣候。氣候溫和，雨量豐沛，四季分明。年均氣溫14；年平均相對濕度78%，最大年相對濕度89%；多年平均降水量為7001700mm之間；年均平均風速介于1-2.5米/秒之間。(2) 水文資料。本區(qū)域的河流均屬長江流域，漢江東西橫貫，嘉陵江南北縱穿，每平方公里平均河流長度為1.42公里。(3) 地質

5、資料。地形特點南低北高，市內有平原、丘陵和山地等三種地貌，平原區(qū)為漢江沖積平原的一二階梯，海拔500600米之間，地勢平坦，土壤肥沃，占全市面積的34.62%；丘陵為山前洪積扇形成的寬谷淺丘地帶，海拔601800米之間，地勢起伏較大，約占全市面積的28.1%；山地區(qū)是秦嶺南坡形成的淺山和中山地區(qū)，地勢較為復雜，土壤貧瘠，海拔在7012038米之間，約占全市總面積的37.2%。1.4.3 設計內容(1)廢水進入格柵至出水口之間構筑物及配套設施設計。(2)總平面布置。(3)主要構筑物外形尺寸工程樣圖。2.方案論證2.1.工藝方案初選1.本項目污水處理的特點為：污水以有機污染為主，BOD5 /COD

6、cr=150/250=0.6>0.3，可生化性好。典型生活污水水質指標可生化性較好且污水的BOD5 和CODcr都較低，處理水溫20。2.活性污泥法：是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法。活性污泥法是向廢水中連續(xù)通入空氣，經(jīng)一定時間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團為主的微生物群，具有很強的吸附與氧化有機物的能力。 活性污泥法的基本組成： 曝氣池：反應主體 二沉池：進行泥水分離，保證出水水質；保證回流污泥，維持曝氣池內的污泥濃度。 回流系統(tǒng)：維持曝氣池的污泥濃度；改變回流比，改變曝氣池的運行工況。 剩余污泥排放系統(tǒng)：是去除有機物的途徑之一；維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運

7、行。 供氧系統(tǒng)：提供足夠的溶解氧。 活性污泥系統(tǒng)有效運行的基本條件是： 廢水中含有足夠的可容性易降解有機物； 混合液含有足夠的溶解氧； 活性污泥在池內呈懸浮狀態(tài)； 活性污泥連續(xù)回流、及時排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥； 無有毒有害的物質流入。活性污泥法的原理形象說法：微生物“吃掉”了污水中的有機物，這樣污水變成了干凈的水。它本質上與自然界水體自凈過程相似，只是經(jīng)過人工強化，污水凈化的效果更好。污水處理工藝的選擇與污水的原污水水質、出水要求、污水廠規(guī)模、當?shù)販囟?、用地面積、發(fā)展余地、管理水平、工程投資、電價和環(huán)境影響等因素有關。3 .針對以上特點，以及出水要求，現(xiàn)有城市污水處理的特

8、點，以下有幾種處理方法供我選擇：（1）A2O系統(tǒng)用以往的生物處理工藝進行城市污水三級處理，旨在降低污水中以BOD、COD綜合指標表示的含潑有機物和懸浮固體購濃度。一般情況去除COD可達70以上，BOD可達90，SS可達85以上。 優(yōu)點：流程簡單，只有一個污泥回流系統(tǒng)和混合液回流系統(tǒng)，基建費用低；反硝化池不需要外加碳源，降低了運行費用；A2/O工藝的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化殘留的有機污染物得到進一步去除，提高出水水質；缺氧池在前，污水中的有機碳被反硝化菌利用，可降低其后好氧池的有機負荷。同時缺氧池中進行的反硝化反應產(chǎn)生的堿度可以補償好氧池中進行硝化反應對堿度的需求。缺點：由于各個反應階段

9、沒有設計獨立的污泥回流系統(tǒng)，從而不能培養(yǎng)出各自獨特的、適合本段水質特征的微生物種群，難降解物質的降解率較低。若要提高脫氮效率，必須加大內循環(huán)比，因而會加大運行費用。此外，內循環(huán)液來自曝氣池，含有一定的DO，使A段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達到90。脫N 效果受混合液回流比大小的影響，除P效果則受回流污泥中夾帶DO和硝酸態(tài)氮的影響，因而脫N除P效率不可能很高。（2）氧化溝工藝氧化溝是活性污泥法的一種變形，它把連續(xù)環(huán)式反應池作為生化反應器，混合液在其中連續(xù)循環(huán)流動。隨著氧化溝技術的不斷發(fā)展，氧化溝技術已遠遠超出最初的實踐范圍，具有多種多樣的工藝參數(shù)、功能選擇、構筑物形式和操

10、作方式。如卡魯塞爾（Carrousel 2000）氧化溝、三溝式（T型）氧化溝、奧貝爾（Orbal）氧化溝等。格柵沉砂池氧化溝二沉池回流污泥剩余污泥進水出水優(yōu)點：用轉刷曝氣時，設計污水流量多為每日數(shù)百立方米。用葉輪曝氣時，設計污水流量可達每日數(shù)萬立方米。氧化溝由環(huán)形溝渠構成，轉刷橫跨其上旋轉而曝氣，并使混合液在池內循環(huán)流動，渠道中的循環(huán)流速為0.30.6ms，循環(huán)流量一般為設計流量的3060倍。氧化溝的流型為循環(huán)混合式，污水從環(huán)的一端進入，從另一端流出，具有完全混合曝氣池的特點。間歇運行適用于處理少量污水?？衫貌僮鏖g歇時間使溝內混合液沉淀而省去二沉池，剩余污泥通過氧化溝內污泥收集器排除。連續(xù)

11、運行適用于處理流量較大的污水，需另沒二沉池和污泥回流系統(tǒng)。工藝簡單，管理方便，處理效果穩(wěn)定，使用日益普通。氧化溝的設計可用延時曝氣油的設計方法進行。即從污泥產(chǎn)量W00出發(fā)，導出曝氣池的體積，而后按氧化溝的工藝條件布置成環(huán)狀循環(huán)混合式。缺點：盡管氧化溝具有出水水質好、抗沖擊負荷能力強、除磷脫氮效率高、污泥易穩(wěn)定、能耗省、便于自動化控制等優(yōu)點。但是，在實際的運行過程中，仍存在一系列的問題。 污泥膨脹問題。當廢水中的碳水化合物較多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化溝中污泥負荷過高，溶解氧濃度不足，排泥不暢等易引發(fā)絲狀菌性污泥膨脹；非絲狀菌性污泥膨脹主要發(fā)生在廢水水溫較低而污泥負荷較高時。微生物的負

12、荷高，細菌吸取了大量營養(yǎng)物質，由于溫度低，代謝速度較慢，積貯起大量高粘性的多糖類物質，使活性污泥的表面附著水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨脹。泡沫問題。由于進水中帶有大量油脂，處理系統(tǒng)不能完全有效地將其除去，部分油脂富集于污泥中，經(jīng)轉刷充氧攪拌，產(chǎn)生大量泡沫；泥齡偏長，污泥老化，也易產(chǎn)生泡沫。 污泥上浮問題。當廢水中含油量過大，整個系統(tǒng)泥質變輕，在操作過程中不能很好控制其在二沉池的停留時間，易造成缺氧，產(chǎn)生腐化污泥上?。划斊貧鈺r間過長，在池中發(fā)生高度硝化作用，使硝酸鹽濃度高，在二沉池易發(fā)生反硝化作用，產(chǎn)生氮氣，使污泥上浮；另外，廢水中含油量過大，污泥可能挾油上浮。 流速不均及污泥沉積問題。

13、在氧化溝中，為了獲得其獨特的混合和處理效果，混合液必須以一定的流速在溝內循環(huán)流動。一般認為，最低流速應為0.15m/s，不發(fā)生沉積的平均流速應達到0.3-0.5m/s。氧化溝的曝氣設備一般為曝氣轉刷和曝氣轉盤，轉刷的浸沒深度為250-300mm，轉盤的浸沒深度為480- 530mm。與氧化溝水深（3.0-3.6m）相比，轉刷只占了水深的1/10-1/12，轉盤也只占了1/6-1/7，因此造成氧化溝上部流速較大（約為0.8-1.2m，甚至更大），而底部流速很小（特別是在水深的2/3或3/4以下，混合液幾乎沒有流速），致使溝底大量積泥（有時積泥厚度達1.0m），大大減少了氧化溝的有效容積，降低了處

14、理效果，影響了出水水質。根據(jù)進水水質和水量特點及處理要求，本設計選用CASS工藝。池體內有生物選擇性、兼性區(qū)和主反應區(qū)。該工藝集反應、沉淀、排水功能于一體，污染物的降解在時間上是一個推流過程，而微生物則處于好氧、缺氧、厭氧周期性變化之中，從而達到對污染物去除作用，同時還具有較好的脫氮、除磷功能。沒有二沉池及污泥回流設備，污水處理設施布置緊湊、占地省、投資低。2.2 循環(huán)活性污泥(CASS)工藝特點(1) 操作周期四階段。a.曝氣階段。由曝氣裝置向反應池內充氧，此時有機污染物被微生物氧化分解，同時污水中的NH3-N通過微生物的硝化作用轉化為NO3-N。b.沉淀階段。此時停止曝氣，微生物利用水中剩

15、余的DO進行氧化分解。反應池逐漸由好氧狀態(tài)向缺氧狀態(tài)轉化，開始進行反硝化反應，活性污泥逐漸沉到池底，上層水變清。c.潷水階段。沉淀結束后，置于反應池末端的潷水器開始工作，自上而下逐漸排出上清液。此時反應池逐漸過渡到厭氧狀態(tài)繼續(xù)反硝化。d.閑置階段.即潷水器上升到原始位置階段。(2) 連續(xù)進水，間斷排水。傳統(tǒng)SBR工藝為間斷進水，間斷排水，而實際污水排放大都是連續(xù)或半連續(xù)的，CASS工藝克服了SBR工藝的不足，比較適合實際排水的特點，拓寬了SBR工藝的應用領域。(3) 溶解氧周期性變化，濃度梯度高。CASS在反應階段是曝氣的，微生物處于好氧狀態(tài)，在沉淀和排水階段不曝氣，微生物處于缺氧甚至厭氧狀態(tài)

16、。因此，反應池中溶解氧是周期性變化的，氧濃度梯度大、轉移效率高，對于提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節(jié)約能耗都是有利的。(4) 沉淀效果好。CASS工藝在沉淀階段幾乎整個反應池均起沉淀作用，沉淀階段的表面負荷比普通二次沉淀池小得多，雖有進水的干擾，但其影響很小，沉淀效果較好。實踐證明，當冬季溫度較低，污泥沉降性能差時，或在處理一些特種工業(yè)廢水污泥凝聚性能差時，均不會影響CASS工藝的正常運行。(5) 運行靈活，抗沖擊能力強。CASS工藝在設計時已考慮流量變化的因素，能確保污水在系統(tǒng)內停留預定的處理時間后經(jīng)沉淀排放，特別是CASS工藝可以通過調節(jié)運行周期來適應進水量和水質的變比。多年運行資料表明

17、，在流量沖擊和有機負荷沖擊超過設計值23信時，處理效果仍然令人滿意。而傳統(tǒng)處理工藝雖然已設有輔助的流量平衡調節(jié)設施，但還很可能因水力負荷變化導致活性污泥流失，嚴重影響排水質量。當強化脫氮除磷功能時，CASS工藝可通過調整工作周期及控制反應池的溶解氧水平，提高脫氮除磷的效果。所以，通過運行方式的調整，可以達到不同的處理水質。 (6) 不易發(fā)生污泥膨脹。污泥膨脹是活性污泥法運行過程中常遇到的問題，由于污泥沉降性能差，污泥與水無法在二沉池進行有效分離，造成污泥流失，使出水水質變差，嚴重時使污水處理廠無法運行，而控制并消除污泥膨脹需要一定時間，具有滯后性。CASS反應池中存在著較大的濃度梯度，而且處于

18、缺氧、好氧交替變化之中，這樣的環(huán)境條件可選擇性地培養(yǎng)出菌膠團細菌，使其成為曝氣池中的優(yōu)勢菌屬，有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖，克服污泥膨脹，從而提高系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。 (7) 適用范圍廣，適合分期建設。CASS工藝可應用于大型、中型及小型污水處理工程，比SBR工藝適用范圍更廣泛；連續(xù)進水的設計和運行方式，一方面便于與前處理構筑物相匹配，另一方面控制系統(tǒng)比SBR工藝更簡單。對大型污水處理廠而言，CASS反應池設計成多池模塊組合式，單池可獨立運行。如果處理水量增加，超過設計水量不能滿足處理要求時，可同樣復制CASS反應池，CASS法污水處理廠的建設可隨處理水量的增多而擴建，它的階段建造和擴建較傳統(tǒng)活

19、性污泥法簡單得多。 (8) 剩余污泥量小，性質穩(wěn)定。傳統(tǒng)活性污泥法的泥齡僅27天，而CASS法泥齡為25-30天，所以污泥穩(wěn)定性好，脫水性能佳，產(chǎn)生的剩余污泥少。去除1.0kgBOD產(chǎn)生0.20.3kg剩余污泥，僅為傳統(tǒng)法的60%左右。由于污泥在CASS反應池中已得到一定程度的消化，所以剩余污泥的耗氧速率只有10mgO2/g MLSS.h以下，一般不需要再經(jīng)穩(wěn)定化處理，可直接脫水。而傳統(tǒng)法剩余污泥不穩(wěn)定，沉降性差，耗氧速率大于20mgO2/g MLSS.h ，必須經(jīng)穩(wěn)定化后才能處置。 2.3工藝流程圖2.4 污泥處理工藝方案2.4.1 污泥的處理要求污泥處理要求如下：（1）減少有機物，使污泥穩(wěn)

20、定化；（2）減少污泥體積，降低污泥后續(xù)處置費用；（3）減少污泥中有毒物質；（4）利用污泥中有用物質，化害為利；2.4.2 常用污泥處理的工藝流程 （1）：生污泥濃縮消化機械脫水最終處置；（2）：生污泥濃縮機械脫水最終處置；（3）：生污泥濃縮消化機械脫水干燥焚燒最終處置；（4）：生污泥濃縮自然干化堆肥農田；污泥是污水處理過程中的產(chǎn)物，約占處理水量的0.30.5%。組成：水分（9599%）、有機物、營養(yǎng)物質（氮、磷等）、病原微生物、寄生蟲卵、重金屬等，不易采用農田處置方式，干燥焚燒方式?jīng)]有必要，因此綜合比較各處理工藝選用（生污泥重力濃縮厭氧消化機械脫水最終處置）如下圖。其中污泥濃縮，機械脫水污泥含

21、水率能達到80%以下。2.5工藝流程說明城市污水進入污水處理廠后首先經(jīng)過中格柵的過濾，將較大的顆粒物去除以保護泵及后續(xù)處理構筑物；經(jīng)污水泵房提升至地面一定高度，滿足后續(xù)處理設施高程要求；經(jīng)過細格柵將污水中較小的懸浮物去除；流至沉砂池，去除污水中易沉降的無機性顆粒物；流經(jīng)調節(jié)池污水再流入CASS曝氣池，通過好氧活性污泥的作用使污水得到凈化，BOD、COD、SS被進一步去處，有機物含量下降，污水基本達到排放標準；流到接觸池，經(jīng)液氯消毒，殺死水中病菌，從而使水質完全達到排放要求。曝氣池產(chǎn)生的剩余污泥部分回流，剩余污泥則流入貯泥池，再經(jīng)過污泥濃縮脫水機房使污泥脫水變?yōu)槟囡灒詈笸膺\出去進行處理。3.工

22、程設計說明與計算3.1格柵一種截留廢水中粗大污物的預處理設施，是由一組平行的金屬柵條制成的金屬框架，斜置在廢水流經(jīng)的渠道上，或泵站集水池的進口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。截留效果取決于縫隙寬度和水的性質。污水由進水泵房提升至細格柵沉砂池，細格柵用于進一步去除污水中較小的顆粒懸浮、漂浮物。3.1.1 格柵的設計要求（1）水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合下列要求：機械清除 1625mm最大間隙 40mm（2）過柵流速一般采用0.61.0m/s.（3）格柵傾角一般用450750。機械格柵傾角一般為600700.（4）格柵前渠道內的水流速度一般采用0

23、.40.9m/s.（5）柵渣量與地區(qū)的特點、格柵間隙的大小、污水量以及下水道系統(tǒng)的類型等因素有關。在無當?shù)剡\行資料時，可采用： 格柵間隙1625mm適用于0.100.05m3 柵渣/103m3污水；格柵間隙3050mm適用于0.030.01m3 柵渣/103m3污水.（6） 通過格柵的水頭損失一般采用0.080.15m。3.1.2 格柵尺寸計算設計參數(shù)確定： 設計流量Q=8×m3/d，Kz=1.3，所以Qmax=×1.3m3/d=1.20 m3/s設計三組格柵，兩個用一個備用。每一組又有中格柵和細格柵，中格柵采用圓形，細格柵采用迎水面為半圓形的矩形，都采用機械清渣。分流后每

24、一組Qmax=0.60 m3/s。3.1.3 中格柵計算柵前流速：V1=0.7m/s， 過柵流速：V2=0.9m/s；渣條寬度：s=0.02m， 柵條間隙：b=0.04m；柵前部分長度：0.5m， 格柵傾角：=70°；單位柵渣量：柵條間隙取40mm時，w1=0.07m3柵渣/103m3污水。設計中的各參數(shù)均按照規(guī)范規(guī)定的數(shù)值來取的。此設計中的粗格柵以及細格柵均采用鏈條式格柵除渣機。鏈條式格柵除渣機可以清除生活污水中長纖維和帶狀物，并且構造簡單，占地面積小。 (1)柵條間隙數(shù)： n= = =20.195所以n取21個。式中：Qmax最大設計流量，m3/s； b柵條間隙，m； h為柵前水

25、深，m，本設計h取0.8m；v為污水流經(jīng)格柵的速度，m/s；a為格柵安裝傾角，（8）；（2）柵槽總寬度（ 柵槽寬度一般比格柵寬0.20.3m,取0.2m）： 1.44式中：B為格柵槽寬度，m； S為柵條寬度，m； b為柵條間隙，m； n為柵條間隙數(shù)。（3）過柵水頭損失h0，通過格柵的水頭損失h2可按下式計算： 0.02m式中：h2為過柵水頭損失，m； h0為計算水頭損失，m；j為阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當柵條斷面采用圓形時j=1.79。； g為重力加數(shù)度，取9.8m/s2; k為系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大倍數(shù)，一般采用k=3。（4）柵后槽總高度（H）本設計取柵前渠道超高h1=0

26、.3m，則柵前槽總高度式中：H為柵后槽總高度，m； h為柵前水深，m； h1為格柵前渠道超高，一般取h1=0.3m h2為格柵水頭損失，m。（5）柵槽總長度L進水渠道漸窄部分的長度計算：m（其中1為進水渠展開角，取1=）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度：m所以，m式中：L格柵總長度，m；L1進水渠道漸寬部位的長度，m； L2格柵與出水槽道連接處的漸窄部位的長度，一般取L2=0.5L1，m；H1格柵前槽總高度，m，H1=h+；B1進水渠道寬度，m； a1進水渠道漸寬部位展開角度，一般取208。（6）每日柵渣量 .式中：W1柵渣量（m3/103m3污水），取0.10.01，粗格柵用小值，細格柵用

27、大值，中格柵用中值；經(jīng)計算W=2>0.2 m3/d，故應采用機械清渣。3.1.4 細格柵設計計算細格柵的設計和中格柵相似。設計參數(shù)確定： Qmax=0.70m/s柵前流速：V1=0.7m/s， 過柵流速：V2=0.8m/s；渣條寬度：s=0.01m， 柵條間隙：b=0.01m；柵前部分長度：0.5m， 格柵傾角：=70°；設計中的各參數(shù)均按照規(guī)范規(guī)定的數(shù)值來取的。（1）柵調間隙數(shù) 式中：Qmax最大設計流量，m3/s； 柵條間隙，m； 為柵前水深，m，本設計h取0.7米；為污水流經(jīng)格柵的速度，m/s；a為格柵安裝傾角，（8）； (2)柵槽總寬度: =2.27m式中：B為格柵槽寬

28、度，m； S為柵條寬度，m； b為柵條間隙，m； n為柵條間隙數(shù)。(3)過柵水頭損失h0，通過格柵的水頭損失h2可按下式計算 =0.05 式中：h2為過柵水頭損失，m； h0為計算水頭損失，m； j為阻力系數(shù)，為阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當柵條斷面采用迎水面為半圓的矩形時j=1.83。 g為重力加數(shù)度，取9.8m/s2; k為系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大倍數(shù)，一般采用k=3。（4）柵后槽總高度（H） 本設計取柵前渠道超高h1=0.3m，則柵前槽總高度 式中：H為柵后槽總高度，m； h為柵前水深，m； h1為格柵前渠道超高，一般取h1=0.3m h2為格柵水頭損失，m。（5）柵槽總長

29、度L 進水渠道漸窄部分的長度計算：（其中1為進水渠展開角，取1=）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度 ：m所以 =2.5 式中：L格柵的總長度，m； L1進水渠道漸寬部位的長度，m； L2格柵與出水槽道連接處的漸窄部位的長度，一般取L2=0.5L1，m； H1格柵前槽總高度，m，H1=h+h2； B1進水渠道寬度，m； a1進水渠道漸寬部位展開角度，一般取208（6）每日柵渣量在格柵間隙在30mm的情況下，每日柵渣量為： 式中：W為每日柵渣量，m3/d； W1單位體積污水柵渣量，m3/（103m3），格柵間隙為1625mm時W1取0.100.05m3 （103m3），本設計中W1取0.07m3

30、/（103m3）； 經(jīng)計算柵渣量W=4m3/d > 0.2 m3/d，故應采用機械清渣。3.2 沉砂池污水在遷移、流動和匯集過程中不可避免會混入泥砂。污水中的砂如果不預先沉降分離去除，則會影響后續(xù)處理設備的運行。最主要的是磨損機泵、堵塞管網(wǎng)，干擾甚至破壞生化處理工藝過程。沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保護管道、閥門等設施免受磨損和阻塞。其工作原理是以重力分離為基礎，故應將沉砂池的進水流速控制在只能使比重大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶起立。平流式沉砂池是平面為長方形的沉砂池。沉砂池的主體部分，實際是一個加寬、加深了的明渠，由入流

31、渠、沉砂區(qū)、出流渠、沉砂斗等部分組成，兩端設有閘板以控制水流。在池底設置12個貯砂斗，下接排砂管。設計流速為0.15-0.3m/s，停留時間應大于30秒。沉砂含水率為60%，容重1.5t/m3。采用機械刮砂，重力或水力提升器排砂。3.2.1 沉砂池的選型 沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保護管道、閥門等設施免受磨損和阻塞。沉砂池有平流式、豎流式、曝氣式和旋流式四種形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建費用低的優(yōu)點；豎流式沉砂池污水由中心管進入池后自下而上流動，無機物顆粒借重力沉于池底，處理效果一般較差；區(qū)旗沉砂池則是在池的一側通入空氣，使污水沿池

32、旋轉前進，從而產(chǎn)生與主流方向垂直的橫向恒速環(huán)流。砂粒之間產(chǎn)生摩擦作用，可使沙粒上懸浮性有機物得以有效分離，且不使細小懸浮物沉淀，便于沉砂和有機物的分別處理和處置。平流式沉砂池具有構造簡單、處理效果好的優(yōu)點。本設計采用平流式沉砂池。3.2.2 設計資料1.沉砂池表面負荷200m3/(m2h),水力停留時間50s；2.進水渠道直段長度為渠道寬度的7倍，并不小于4.5 米，以創(chuàng)造平穩(wěn)的進水條件；3.進水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情況下為0.6-0.9m/s，在最小流量時大于0.15m/s；但最大流量時不大于1.2m/s；4.出水渠道與進水渠道的夾角大于270 度，以最大限度的延長水流在沉

33、砂池中的停留時間，達到有效除砂的目的。兩種渠道均設在沉砂池的上部以防止擾動砂子； 5.出水渠道寬度為進水渠道的兩倍。出水渠道的直線段要相當于出水渠道的寬度； 6.沉砂池前應設格柵。沉砂池下游設堰板，以便保持沉砂池內需要的水位；7.沉砂池得座數(shù)或分格數(shù)不得少于兩個，宜按并聯(lián)系列設計。污水量較小時，一備一用;較大時，同時工作； 8.設計流量的確定一般按最大設計流量計算； 9.設計有效水深應不大于1.2m，一般采用0.251.0m，每格池寬不宜小于0.6m，超高不宜小于0.3m； 10.沉砂量的確定，生活污水得沉砂量一般按每人每天0.010.02L; 11.池底坡度一般為0.010.02，并可根據(jù)除

34、砂設備要求，考慮池底得外形。3.2.3設計參數(shù)確定 設計三個沉砂池，兩個使用，一個備用，每個沉砂池分成四個格一共八個斗。設計參數(shù)：池內流速： 0.15 m3/s <v <0.3 m3/s 取v=0.25 m3/s停留時間： 30s<t<60s 取t=50s有效水深： 0.25m<h<1.0m 取h=0.75 設計中的各參數(shù)均按照規(guī)范規(guī)定的數(shù)值來取的。 3.2.4計算過程 （1）沉砂池長度 m式中：L為沉砂池長度（m）； V為最大設計流量時流速（m/s）； t為最大設計流量時的停留時間（s）；（2）水流斷面面積 式中： A為每格水流斷面面積（m2）； 為最大設

35、計流量（m3/s）。（3） 沉砂池總寬度式中：B池總寬度，m； 設計有效水深，m。（5） 貯泥區(qū)所需容積： 設計清楚塵砂的間隔時間T=2d，即考慮排砂間隔天數(shù)為2天，則沉砂斗容積： 式中：V為貯砂斗所需容積，m3； T為排砂時間間隔，d； X為城鎮(zhèn)污水沉沙量，一般采用0.03L/m3； KZ污水流量總變化系數(shù)； （每格沉砂池設兩個沉砂斗，四格共有八個沉砂斗）每個沉砂斗的容積： m3（6）沉砂斗各部分尺寸計算 設計斗底寬b1=0.5m，斗壁與水平面的傾角為55°，斗高h3'=0.55m，則沉砂斗上口寬： 式中：b2為貯砂斗上口寬(m)；h3'為貯砂斗高度(m)；a斗壁與

36、水平面的傾角（o）。b1為貯砂斗下底寬（m）；沉砂斗容積： （V1=0.48m30.3m3，符合要求） 式中：V1為貯砂斗容積（m3）；（7）沉砂池高度 采用重力排砂，設計池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度： 式中：L為沉砂部分的長度（m）； 0.2為二沉砂斗之間的壁厚，一般取經(jīng)驗值0.2m。 則貯砂室的高度為h3： 池總高度H（m） ：（超高一般取h1=0.3m）（8）校核最小流量時的流速 式中：Qmin設計最小流量（m3/s）； n1最小流量時工作的沉砂池數(shù)目； 最小流量時沉砂池的過水斷面面積（m2）； 則>0.15m/s，符合要求.3.3 調節(jié)池調節(jié)池的調節(jié)容積按日處理量的3550

37、計算，即相當于8.412.0倍的平均時水量，調節(jié)池設兩個。 （1）設計進水量Q： ，取Q=3334（2）停留時間t： 取設計停留時間t9.0h （3）有效容積V： VQt/23334×9.0/215003（m3） （4）有效水深h： 有效水深采用h5.0m （5）池子的面積F： （6）池子的平面尺寸： 采用L×B50m×60m（7）池子的總高度H： 設超高h10.5m 固Hhh15.00.55.5（m） （8）池子的幾何尺寸： 采用L×B×H50m×60m×5.5m 3.4 CASS反應池CASS反應池沿長度方向分為兩部分，

38、前部為生物選擇區(qū)也稱預反應區(qū)，后部為主反應區(qū)，在主反應區(qū)后部安裝了可升降的潷水裝置，實現(xiàn)了連續(xù)進水間歇排水的周期循環(huán)運行，集曝氣、沉淀、排水于一體。CASS工藝是一個好氧/缺氧/厭氧交替運行的過程，具有一定脫氮除磷效果，廢水以推流方式運行，而各反應區(qū)則以完全混合的形式運行以實現(xiàn)同步硝化一反硝化和生物除磷。3.4.1 設計參數(shù)確定考慮格柵和沉砂池可去除部分有機物及SS，取COD,去除率為20%，SS去除率為35%。此時進水水質： COD=250mg/L×（1-20%）=200mg/L BOD5=130mg/L×（1-20%）=104mg/L SS=180mg/L×（

39、1-35%）=117mg/L混合液懸浮固體濃度（MLSS）：Nw=3200mg/L，一般取30005000 mg/L反應池有效水深H一般取3-5m,本水廠設計選用4.0m充水比：= =0.4BOD-污泥負荷（或稱BOD-SS負荷率）（Ns）Ns=NsBOD-污泥負荷（或稱BOD-SS負荷率）,kgBOD5/(kgMLSS·d)；K2有機基質降解速率常數(shù)，L/(mg·d),生活污水K2取值范圍為0.0168-0.0281，本水廠取值0.0244；有機基質降解率，%；=曝氣池出水的平均值，mg/L；懸浮固體濃度的比值，一般在生活污水中，f值為0.7-0.8,本水廠設計選用0.7

40、5。代入數(shù)值，得=之后把本數(shù)值代入得Ns=0.45 kgBOD5/(kgMLSS·d)3.4.2 反應池設計計算（1）曝氣時間TA ，取1.5h 式中：TA曝氣時間，h S0進水平均BOD5，/L m排水比 1/m = 1/2.5Nw混合液懸浮固體濃度（MLSS）：X3200mg/L(2) 沉淀時間TS活性污泥界面的沉降速度與MLSS濃度、水溫的關系，可以用下式進行計算。Vmax = 7.4×104×t×XO -1.7 (MLSS3000) Vmax = 4.6×104×XO-1.26(MLSS3000)式中 Vmax活性污泥界面的初

41、始沉降速度。t水溫，X0沉降開始時MLSS的濃度，X0Nw=3200mg/L，則Vmax = 4.6×104×3200 -1.26 = 1.76 m/s 沉淀時間TS用下式計算 ，T取1.8h 式中：TS沉淀時間，h ； H反應池內水深，m； 緩沖層高度，取1.2m。（3）運行周期t根據(jù)城市污水處理廠運行經(jīng)驗，本水廠設置排水時間取為0.5h，閑置時間取0.2h運行周期T= TA +TS+TD+=1.5+1.7+0.5+0.3=4h每日運行周期數(shù)t=6(4) CASS池容積 曝氣池個數(shù)n=4（共5個，一個備用），每座曝氣池容積為,取V=10834(5) CASS池外

42、形尺寸（） 因反應池形狀以矩形為準，池寬與池長之比大約為1：11：2，水深36米。故取L=60 m，H=5m。B=（）CASS池總高，H0（m）取池體超高0.5m，則H0=H0.55.5m（）微生物選擇區(qū)L1，（m）CASS池中間設1道隔墻，將池體分隔成微生物選擇區(qū)（預反應區(qū)）和主反應區(qū)兩部分?？窟M水端為生物選擇區(qū)，其容積為CASS池總容積的10%左右，另一部分為主反應區(qū)。選擇器的類別不同，對選擇器的容積要求也不同。L110L=10%60=6m（）反應池液位控制排水結束時最低水位（m）基準水位h2為5m；超高0.5m；保護水深 = 1m。污泥層高度（m） 則：撇水水位和泥面之間的安全距離，H2

43、=hs=2m(6) 復核出水溶解性BOD5Se=4.53mg/L<20 mg/L 設計結果滿足設計要求。(7) 計算剩余污泥量 理論分析，知溫度較低時，產(chǎn)生生物污泥量較多。本設計時活性污泥自身氧化系數(shù)為： 剩余生物污泥量： =4606.50(Kg/d)剩余非生物污泥量：公式中，進水VSS中可生化部分比例，取fb =0.7；C0設計進水SS，m3/d；設計出水SS，m3/d；剩余污泥總量：剩余污泥濃度NR：NR=剩余污泥含水率按99.3%計算，濕污泥量為(8) 污泥泥齡(9) 復核潷水高度 曝氣池有效水深H=5m，潷水高度為復核結果與設定結果相同。(10) 設計需氧量設計需氧量包括氧化有機

44、物需氧量、污泥自身需氧量。 = 18160(O2/d) 式中 Oa 需氧量，O2/d； 活性污泥微生物每代謝1BOD需氧量，一般生活污水取為0.420.53，本設計取0.48； 1活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，一般生活污水取為0.110.188，本設計取0.14。(11) 標準需氧量 假設工程所在海拔高度900m，大氣壓力p為，壓力修正系數(shù)為 微孔曝氣頭安裝在距池底0.3m處，淹沒深度4.7m,其絕對壓力為微孔曝氣頭氧轉移率為20%，氣泡離開水面時含量為水溫，清水氧飽和度為8.4mg/L，曝氣池內平均溶解氧飽和度為標準需氧量為空氣用量 最大氣水比=463667/80000=5.803.5

45、接觸消毒池與加氯間3.5.1設計說明設計流量Q=80000m3/d= 3333.3m3/h；水力停留時間T=0.5h；設計投氯量C=3.05.0mg/L。3.5.2 設計計算 （設置消毒池二座,每座分兩格池體容積）V=QT=3333.3×0.5 =1666.65m3 每座容積為V1=1666.65÷2=833.325m3 消毒池池長L=21m，每格池寬b=5.0m接觸消毒池總寬 B=nb=2×5.0=10.0m 接觸消毒池有效水深設計為H1=4m加氯量計算設計最大投氯量為5.0mg/L；每日投氯量為W=250kg/d=10.4kg/h。選用貯氯量500kg的液氯鋼

46、瓶，每日加氯量為0.5瓶，共貯用10瓶。每日加氯機兩臺，一用一備；單臺投氯量為1020kg/h。3.6污泥濃縮池污泥濃縮主要是減小污泥體積，降低污泥含水率，為污泥消化處理提供方便。污泥中所含水大致分為四類：顆粒間的孔隙水，約占總水分的70%;毛細水，約占20%；污泥顆粒附水和顆粒內部水約占10%。濃縮法主要降低的是污泥的孔隙水。污泥中采用重力濃縮。點：污泥含水率可以從99%降低至96%，污泥體積可減小3/4，含水率從97.5%降低至95%，可減小1/2，為后續(xù)處理創(chuàng)造條件。（1）污水處理系統(tǒng)每日排出污泥干重W=391.6(kg/h) 污泥含水率 P1=99.0% 污泥流量 Qw=9398.3/

47、(1%×1000)=939.83m3/d 設計濃縮后含水率P2=96% 設計固體負荷 q=2.0kg.SS/(m2×h)-1（2）濃縮池池體計算 濃縮池所需表面面積A： A=QC/q=W/q=391.6/2= 195.8m2 濃縮池設一座每座面積Ai =195.8 m2 濃縮直徑 D=（4Ai/）1/2=16m 水力負荷u u=Qw/Ai=939.83÷24÷195.8=0.2 m3/(m2 · h) 水力停留時間T12.0h 則有效水深 h1=uT=0.20×12=2.4m （3）排泥量與存泥容積設計污泥層厚度為1.25m，池底坡度

48、為0.02，坡降為0.13m，則存泥區(qū)容積為： 式中： 泥斗傾角，為保證排泥順暢，圓形污泥斗傾角本設計取558； 污泥斗上口半徑（m）；本設計取1.25m； 污泥斗底部半徑(m)，本設計取0.25m； 存泥時間 T=6.75/0.78=8.6h （4）濃縮池總深度H 有效水深h1=2.4 m；緩沖層高度h2=1.5；存泥區(qū)高度h3=1.25m；池體超高h4=0.5m；池底坡降h5=0.13m；則濃縮池總深度為 H=h1+h2+h3+h4+h5 = 2.4+1.5+1.25+0.5+1.43 =7.08m 另外，池中心排泥積泥斗高H6=1.5m。3.7 污泥貯存池濃縮后排出含水率P2=96.0%

49、的污泥 Qw=1.62×103/(4%×1000)=40.5 m3/d=6.75 /h 貯泥池貯泥時間 T=1.0d設計貯泥池池長為 L×B×H=10.0m×5.0m×3.0m 貯泥分為兩格，貯泥池有效容積為 V=125m3 4. 污水處理廠總體布置污水處理廠廠區(qū)平面布置遵循國家有關標準和規(guī)范進行。本設計將污水處理廠廠區(qū)平面按功能區(qū)劃分，并進行相關布置。廠區(qū)分為辦公生活服務區(qū)，污水處理區(qū)，污泥處理區(qū)三大部分，各區(qū)既相互獨立又相互聯(lián)系，最大限度的減小占地和管道連接，又便于管理。由于污水處理廠平面布置的合理與否直接影響用地面積、日常的運行管理與維修條件，以及周圍地區(qū)的環(huán)境衛(wèi)生等，所以污水處理廠的平面布置應遵循如下基本原則：1. 處理構筑物與生活、管理設施宜分別集中布置，其位置和朝向力求合理，生活、管理設施應與處理構筑物保持一定距離。功能分區(qū)明確，配置得當，一般可按照廠前區(qū)、污水處理區(qū)和污泥處理區(qū)設置。2. 處理構筑物宜按流程順序布置，應充分利用原有地