論文設計++(uct)工藝是一項新的污水處理工藝

題目：城市污水處理廠UCT工藝的設計二零一零年五月目錄摘要 5Abstract ……………………….61前言 ………………………….72工程概況 …………………….93粗格柵設計 103.1格柵的工藝原理 103.2設計說明 103.3常規(guī)設計原則 103.4設計參數(shù) 123.5格柵設計計算 114污水提升泵站設計 ………………………...134.1設計說明 134.2設計選型 135旋流沉砂池的設計 ………………………...135.1旋流沉砂池設計參數(shù)選取 135.2旋流沉砂池設計要求 135.3旋流沉砂池工藝尺寸確定 146輻流式初沉池的設計 ……………………...156.1初沉淀池的作用 156.2初次沉淀池的一般設計原則 156.2.1初沉池的設計參數(shù)要求 166.2.2初次沉淀池的工藝尺寸確定 166.2.3初次沉淀池的工藝設計參數(shù)確定 167UCT生化池的設計及運行 …………………177.1生化池設計計算 ……………………...177.1.1設計數(shù)據(jù)確定 177.1.2生化池設計參數(shù) 177.1.3需氧量的計算 187.2生化池設計計算 197.2.1設計參數(shù) 197.2.2設計計算 197.2.3鼓風機的選擇 237.2.4空氣管道的設計 247.3UCT工藝的結構與工作原理 257.3.1常規(guī)UCT工藝 257.3.2改良UCT工藝 267.3.3A2/O工藝 267.3.4倒置A2/O工藝 278二沉池的設計計算 ………………………...288.1二沉池的設計 288.1.1二沉池的工藝原理及功能 288.1.2二沉池設計資料 288.1.3二沉池設計參數(shù) 298.1.4二沉池設計計算 298.2二沉池進水配水槽設計計算 308.3二沉池出水渠設計計算 318.4二沉池排泥部分設計 328.5機械設備的選取 359污泥處理系統(tǒng)設計 ………………………...369.1污泥濃縮設計規(guī)定 369.2污泥濃縮池設計計算 379.2.1已知條件 379.2.2設計計算 379.2.3選用除泥設備 399.2.4污泥濃縮脫水機房 399.2.5污泥儲罐 409.2.6污泥消化系統(tǒng) 4010結論 ……………………….41參考文獻 ……………………...42致謝 …………………………...43摘要(UCT)工藝是一項新的污水處理工藝，在脫氮、除磷及除磷脫氮方面有獨特的效果。因此，研究(UCT)工藝的設計技術能夠為改善城市廢水的脫氮除磷效果提供重要的理論基礎。多功能UCT工藝，可根據(jù)水質(zhì)、水量的變化以及季節(jié)的不同將系統(tǒng)靈活調(diào)整為常規(guī)UCT、改良UCT、A2/0和倒置A2/O等四種不同的處理工藝，從而保證了在不同的環(huán)境條件下均能達到最佳的運行工況。運行結果表明，該工藝既具有較高的COD、BOD、SS去除率，又解決了其他工藝在脫氮除磷時存在的問題，各項出水指標均達到了設計要求。關鍵詞：城市污水處理UCT工藝設計脫氮除磷Abstract(UCT)processisanewsewagetreatmentprocess,inthenitrogen,phosphorusandnitrogenandphosphorusremovalhasauniqueeffect.Therefore,thestudy(UCT)processdesigntechniquescanimprovetheeffectsofurbanwastewaternitrogenandphosphorusprovideanimportanttheoreticalbasis.Multi-UCTprocess,accordingtowaterquality,quantityandseasonalchangesinthesystemflexibilitytoadjustthedifferentconventional（UCT）,improved（UCT）,A2/OandtheinvertedA2/Osuchasfourdifferenttreatmentprocesses,toensuretheenvironmentindifferentcanachieveunderthebestoperatingconditions.TheresultshowsthattheprocesshasbothahighCOD,BOD,SSremovalefficiency,butalsoresolvedwhentheotherprocessinnitrogenandphosphorusremovalproblem,thewaterindexreachedthedesignrequirements.Keywords:MunicipalWastewaterTreatment,UCTProcessdesign,Denitrification,Phosphorus1前言根據(jù)水利部水資源評價結果表明:全國多年平均年河川徑流量為27115億m3，多年平均年地下水資源量為8288億m3，扣除兩者之間的重復計算量7279億m3后，所得多年平均年水資源總量為28124億m3。該總量居世界第6位，僅次于巴西、俄羅斯、加拿大、美國和印度尼西亞等5國[1]。從總量上來說，我國的水資源不可謂不豐富。但由于我國幅員闊，人口眾多，耕地總面積也不少，以占全球陸地6.4%的國土面積和全世界7.2%的耕地養(yǎng)育著占世界22%的人口，故而水資源的人均、畝均占有量少。據(jù)統(tǒng)計，我國人均占有水量約為2260m3，還不到世界平均值的1/4，居世界第121位;耕地每公頃平均占有水量為28320m3，僅為世界平均數(shù)的80%，遠低于印度尼西亞、巴西、加拿大、日本等國。如果按國際標準，人均擁有水量達2000m3為嚴重缺水邊緣，人均擁有水量達1O00m3為起碼要求，那么，中國己接近嚴重缺水的邊緣，而且我國城市水資源更為缺乏。我國城市污水處理現(xiàn)狀不容樂觀，我國117座污水廠,大多數(shù)以二級生物處理為主,僅有24座一級污水處理廠。二級生物處理廠去除對象主要是BOD5隨著我國城市化和工業(yè)化的發(fā)展,城市污水排放量必將大大增加。近20年來,我國城市污水年排放量以每年6%的速度增長,預測到2020年將超過500億噸。據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)階段我國城市污水處理率30%,二級處理率15%,工業(yè)用水的重復利用率為30%～40%,實際可能更低,而發(fā)達國家為75%～80%,甚至已達100%。經(jīng)預測,如果要在2010年以前基本遏制城市水污染的蔓延趨勢,保護城市供水水源,并在2030年以前使水環(huán)境有明顯改善,2010年全國城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理率應不低于50%,重點城市的污水處理率不低于70%;2030年城市污水的有效處理率必須達到80%以上。否則我國的水污染不僅不能得到控制,甚至還要繼續(xù)擴展[3]。要達到以上目標,我們還要大力興建城市污水處理廠,提高污水處理率?？傊?我國城市污水處理廠的建設和污水回用工程的實施還大有潛力,應給予充分的重視,把它作為解決城市水危機的重要措施來實行。長期以來,我國城市污水在處理過程中忽視對氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)的處理,大量的未經(jīng)過處理或處理不充分的含氮、磷廢水外排,嚴重影響了地表水質(zhì),造成水體富營養(yǎng)化,所以城市對廢水的脫氮除磷要求越現(xiàn)緊迫。一直以來生物法是人們普遍采用的脫氮除磷技術,多年的實際運用過程中,傳統(tǒng)的生物法技術也得到很好的完善,出現(xiàn)了一系列的在脫氮、除磷及除磷脫氮方面有獨特效果的處理技術和工藝[4]。為此研究發(fā)展城市污水處理中脫氮除磷工藝對減少水資源浪費，提高污水處理效果以及水的重復利用率有重要的價值意義為了達到預期的目標，我們必須設計合理的污水處理系統(tǒng)，選擇先進的工藝流程。本設計采用的是UCT工藝，內(nèi)容主要是對UCT工藝中的單元處理設施的設計計算和運行進行具體介紹。內(nèi)容包括：粗格柵、細格柵、平流沉砂池及巴式計量槽、初沉池、UCT生化反應池，二沉池、污泥處理系統(tǒng)、消毒設施等。2工程概況某城市擬建設項目污水處理廠，進水COD=480mg/l，BOD5=220mg/l，SS=350mg/l，NH4+-N=55mg/L,TP=7.0mg/l要求出水COD=80mg/l，BOD5=20mg/l，SS=30mg/l，NH4+-N=20mg/L,TP=3.0mg/L日處理污水量20×104m3/h。該污水處理廠進水中有60%的生活污水和40%的工業(yè)廢水，污水中除有機物含量較高外，NH4+-N和TP的含量也較高。綜合國家現(xiàn)行產(chǎn)業(yè)技術政策對污水處理工藝的限制、環(huán)境要求達到的污染物去除率、運轉經(jīng)濟性、污泥處理等因素后，決定采用UCT工藝，工藝流程見圖1。UCT工藝可以解決硝態(tài)氮對除磷的不利影響，特別對于碳氮比和碳磷比不高的污水，更能顯示其優(yōu)越性進水進水旋流沉沙池砂池提升泵房旋流沉沙池砂池提升泵房細格柵粗格柵粗格柵初沉池二沉池加氯消毒間房UCT生化池池初沉池二沉池加氯消毒間房UCT生化池池河流污泥泵房鼓風機房河流污泥泵房鼓風機房泥餅外排污水脫泥機房泥餅外排污水脫泥機房圖1工藝流程進水首先經(jīng)粗格柵去除大顆粒懸浮固體，然后由進水泵房提升流經(jīng)細格柵、旋流沉砂池進一步去除懸浮固體和細小的砂粒，之后進入UCT反應池，經(jīng)二沉池沉淀后排入河流。3粗格柵設計3.1格柵的工藝原理格柵，是由一組平行的金屬柵條制成的框架，斜置在污水流經(jīng)的渠道上，或泵站集水池的進口處，用以截留大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的污物。在水處理流程中，格柵是一種對后繼處理構筑物或水泵機組具有保護作用的處理設備。3.2設計說明在進水前池設置了鋼絲繩式粗格柵6臺，安裝角度為75°，柵條長度為5m，柵條間距d為25mm，裝深度為17m。格柵的截污主要對水泵起保護作用，擬采用中格柵，而提升水泵房選用螺旋泵，為敞開式提升泵3.3常規(guī)設計原則1、設置在水泵前的格柵，其間隙應根據(jù)水泵要求而定。2、污水處理前的格柵柵條間隙，應符合下列要求：人工清除格柵以25～40mm為宜械清除格柵以10～25mm為宜；最大間隙40mm。3、根據(jù)污水水質(zhì)的實際情況設置粗細兩道格柵。4、泵前的格柵間隙不大于25mm時，水泵后可不再設置格柵。5、柵渣的量與當?shù)氐奶攸c、格柵的大小、污水的流量和性質(zhì)以及下水道系統(tǒng)的類型因素有關。(1)格柵間隙在15～25mm時，柵渣量取0.10～0.05m3/10(2)格柵間隙在30～50mm時，柵渣量取0.01～0.05m3/l06、若采用機械格柵時，格柵的數(shù)量不宜少于兩臺，若為一臺時，應設置人工清除格備用。7、過柵流速一般采用0.6～1.0m/s。8、格柵前渠道內(nèi)的水流速度一般采用0.4～0.9m/s。9、格柵的傾角宜采用45度～70度，若采用機械格柵，傾角可達80°。10、通過格柵的水頭損失一般采用0.08～0.15m。11、格柵間必須設置工作臺，臺面高出設計水位0.5m，工作臺上應安裝安全和沖洗口，工作臺過道寬度不應小于0.7m，正面過道寬度按照清柵方式確定，人工清柵時不小于1.5m。12、機械格柵的動力裝置(除水利傳動外)一般宜設置在室內(nèi)，或采用其它保護措施。13、機械清理的齒耙的移動速度為5～1.14、格柵的柵條斷面形狀按表3-1選用。以上內(nèi)容為設計參考資料[6]柵條斷面形狀一般采用尺寸（mm）公式說明正方形邊長20ε取0.64圓形直徑20β=1.79銳邊矩形寬10、厚50β=2.24迎水面為半圓形的矩形寬10、厚50β=1.83迎水面、背水面均為半園形的矩形寬10、厚50β=1.67表3-1柵條斷面形狀及一般尺寸和局部阻力系數(shù)3.4設計參數(shù)柵前流程：v=0.40～9m/s取0.6m/s，柵后流速：v=0.6～1.0m/s取0.8m/s，采用中格柵，柵條間距：16～25mm取20mm柵渣截留量：0.01～0.1m3/10m3污水取0.05m3/10m3污水傾角一般為：600～700，取α=600柵前水深：h=0.4m柵條寬度：S=0.01m進水渠寬：B1=0.75m進水渠漸寬部位的展開角度：α=200設計流量：平均日流量Qd=2×105m3取總變化系數(shù)Kz=1.55，則最大日流量Qmax=2×105m3/d×1.55=12916.7m33.5格柵設計計算1、柵條間隙數(shù)n，取n=34條2、柵槽有效寬度BB=s(n-1)+bn=0.01×(34-1)+0.020×34=1.01柵前流速，符合要v=0.4～0.9m/s3、進水渠道漸寬部位的長度L14、柵槽與出水渠道連接處的漸窄部位的長度,一般取L2=0.5L1=0.17855、格柵的水頭損失：6、格柵前渠道超高，一般取h2=0.3柵后槽的總高度h總=h+h1+h2=0.8+0.056+0.3=1.156格柵前的渠道深度H1=h+h2=0.8+0.3=1.17、柵槽總長度計算8、每日柵渣量（每單位體積污水攔截污物為W1=0.05m3/103圖2即為格柵的設計圖紙攔截物量大于0.2m3/d，須機械除污。需用機械格柵。根據(jù)計算得出的數(shù)據(jù)進行設計:在進水前池設置了鋼絲繩式粗格柵6臺，安裝角度為60°，柵條長度為635mm，柵條間距d為20mm，安裝深度為4污水提升泵站設計4.1設計說明對于新建污水處理廠，污水只考慮一次提升。污水經(jīng)提升后入旋流沉沙池。設計流量Qmax=1.0×1044.2設計選型采用螺旋泵，設計流量Qmax=1.0×104m3/h，采用5臺螺旋泵，單臺提升流量為2000m3/h。根據(jù)上面計算，采用LXB—1500型螺旋泵6臺，5用1備。該泵提升流量為2100～2300m3/h，轉速42r/min，頭數(shù)3，功率55kw,占地面積（2.005旋流沉砂池的設計5.1旋流沉砂池設計參數(shù)選取主要設計參數(shù)的選取是依據(jù)《給水排水設計手冊》以及《室外排水設計規(guī)范》中的規(guī)定。理想的設計進水流速宜選用平均流量時的流速，介于0.6~0.9m/s。初期最小流速不宜<0.15m/s,最大流速不宜>0.6m/s,是小流量下沉積于渠道中的砂重新帶入沉砂池。沉砂池最高時流量的停留時間不應小于30s。設計水力表面負荷宜為150~200m3/（m2.h),用沉砂池的表面負荷來校核選取池體的體積是否滿足設計要求。有效水深宜為1.0~2.0m，池徑與池身比宜為2.0~2.5。污水的沉沙量可安0.03L/m3污水計算；合流制污水的沉沙量應根據(jù)實際情況確定。砂斗的容積不應大于2d的沉沙量，采用重力排砂時，砂斗斗壁與水平面的傾角不應小于550為宜[7]5.2旋流沉砂池設計要求最大設計流量：Qmax=3.5805m3設計水力停留時間：t=30s,水平v=0.1m/s。水力表面負荷取值范圍為150～200m3/(m2·h),本工程取q=200m3/(m2最大流量水力停留時間t=50s。參考平流式沉砂池的設計要求,設計流速取v=0.15～0.20m5.3旋流沉砂池工藝尺寸確定1、沉砂池直徑取D=9m2、有效水深取H=1.7m。3、池總高度:沉砂池直徑為9m，深為3.2m，共有3座，單池設計高峰處理量為4063m3／h。每座沉砂池設進、出水閘門各一個，池內(nèi)裝有功率為1.5kW的軸流攪拌器3套，并配套功率為7.5kW、流量為180m3／h、出口壓力為170kPa的羅茨鼓風機3臺。沉砂池出水經(jīng)3條喉寬為圖3旋流式沉砂池設計圖紙6輻流式初沉池的設計6.1初沉淀池的作用沉淀池主要去除懸浮于污水中的可沉淀的固體物質(zhì)。按在污水處理流程的位置，主要分為初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池的作用是對污水中的無機物為主體的比重大的固體懸浮物進行沉淀分離。二次沉淀池的作用是對污水中的微生物為主體的、比重小的，因水流作用已發(fā)生上浮的生物固體懸浮物進行沉淀分離。此外，還有在二級處理后設置的化學沉淀池，即在沉淀池中投加混凝劑，用以提高難以生物降解的有機物、能被氧化的物質(zhì)和產(chǎn)色物質(zhì)等的去除效率。本工藝采用輻流式沉淀池：池體平面多為圓形，也有方形的。直徑較大而深度較小，直徑為20～100m,池中心水深不大于4m，周邊水深不小于1.5m。廢水自池中心進水管入池，沿半徑方向向池周緩慢流動。懸浮物在流動中沉降，并沿池底坡度進入污泥斗，澄清水從池周溢流入出水渠。其優(yōu)點是：采用機械排泥，運行較好；管理較簡單；排泥設備已趨定型。缺點：機械排泥設備復雜，對施工質(zhì)量要求高。適應條件：適用于大、中型污水處理廠6.2初次沉淀池的一般設計原則1、設計流量應按分期建設考慮：(1)當污水為自流時，應按每期的最大設計流量計算。(2)當污水為提升進入時，應按每期工作水泵的最大組合流量計算。(3)在合流制處理系統(tǒng)中，應按降雨時的設計流量計算。沉淀時間不宜少于30min。2、沉淀池的只數(shù)沉淀池的只數(shù)不應小于2個。3、沉淀池的幾何尺寸沉淀池超高不少于0.3m；緩沖層高采用0.3～0.5m；貯泥斗的斜壁的傾角，方斗不宜小于600，園斗不宜小于550；排泥管的直徑不應小于200mm4、沉淀池出水部分一般采用堰流，在堰口保持水平。出水堰的負荷為：對初沉池，應不大于2.9L/(s.m)5、貯泥斗的容積一般按不大于2日的污泥量計算。6、排泥部分沉淀池采用靜水壓力排泥時，初沉池的應不小于14.71kPa(1.5mH2O)。7、池徑<20m，一般采用中心傳動的刮泥板。池徑>20m，一般采用周邊傳動的刮泥機。8、非機械刮泥時，緩沖層高0.5m。機械刮泥時，緩沖層高上緣宜高出刮泥板0.3m。9、進水口周圍整流板的開孔面積為過水斷面積的6%-20%[8]6.2.1初沉池的設計參數(shù)要求設3座輻流式中進周出沉淀池，單池直徑為42m，池邊有效水深為4.3m，池底坡度為12：1，池容為5400m3，設計表面負荷為1．96m3／(m2·h)停留時間為1.24h。初沉池可以去除約50%的懸浮物、25%6.2.2初次沉淀池的工藝尺寸確定1、表面負荷q立方米/（平方.米小時），初沉池取1.0-2.0，二沉池0.7～1.0本工藝取表面負荷為：q=1.96m3／(m2·2、沉淀池表面積F平方米：3、沉淀池直徑Dm(內(nèi)徑)取整數(shù)Dm=42m4、沉淀池外行尺寸取整值D1m=42.55、池壁d=0.6、沉淀池高度4.57、沉淀池超高0.58、池直徑與有效水深之比6～12；本工藝設計為：9.89、坡向泥斗的底坡≥0.05；10、停留時間宜為：1～1.5h；本工藝設計為：1.24h11、刮泥機轉速為1～3r/h，刮泥機外緣線速度≤3m/min；6.2.3初次沉淀池的工藝設計參數(shù)確定相關參數(shù)：污泥容重：γ=1000kg/m3流量：Q=200000m3污泥儲存時間：T=2d含水率：p=95%懸浮物濃度：C1=500mg/L懸浮物去除率：η=70%圖4普通輻流式初沉池結構圖7UCT生化池的設計及運行7.1生化池設計計算7.1.1設計數(shù)據(jù)確定生化反應池4座。單座池長為160m，寬為62370m，水深為6m，有效池容為57370m3，由厭氧段、缺氧段和好氧段組成，好氧段預留一機動區(qū)，其中厭氧段池容為9120m3，缺氧段池容為9900m3，好氧段池容為38350m3。全池總停留時間為15h，泥齡為12d，氣水比為7.6：l，污泥負荷為0.104kgBOD5／(kgMLSS·d)。每座反應池安裝剛玉曝氣器約12500個，設葉輪直徑為650mm、功率為5kW的攪拌器8臺，葉輪直徑為2200mm、功率為4kW的推進器16臺，安裝內(nèi)回流泵6臺。反應池的幾何池型采用完全混合式和推流式相結合的流態(tài)布置，其中厭氧段和缺氧段采用完全混合循環(huán)流方式，機動區(qū)和好氧段采用推流式。該生化池可根據(jù)需要通過改變進水及內(nèi)外回流的位置，將工藝調(diào)整為常規(guī)UCT、改良UCT、A27.1.2生化池設計參數(shù)當無試驗資料時，設計可采用經(jīng)驗值項目設計參數(shù)BOD污泥負荷N2[kgBOD/(kgMLSS.d)]0.15～0.2(0.15～0.7)TN負荷[kgTP/(kgMLSS.d)]＜0.05TP負荷[kgTN/(kgMLSS.d)]0.003～0.006污泥濃度(mg/L)2000～4000(3000～500)水力停留時間（h）6～8;厭氧:缺氧:好氧=1:1:（3～4）污泥回流比（%）25～100%混合液混流比（%）≥200(100～300)泥齡10～20（20～30d）溶解氧濃度（mg/L）好氧段DO=2mg/L缺氧段DO≤0.5mg/L厭氧段DO＜0.2mg/L表7—17.1.3需氧量的計算脫氮工藝的好氧段需氧量，應包括有機物降解的需氧量和硝化需氧量兩部分，并考慮扣除排放剩余污泥所減少的BOD5和氨氮的氧當量(此部分BOD5和氨氮并未消耗)以及反硝化過程的產(chǎn)氧量，按下式計算：式中：O2為需氧量(kg/d)；Lr為BOD去除量(kg/d)Lr=KQ(Lo-Le)式中：Q為污水平均日流量(m3/d)；K為污水日變化系數(shù)；Lo，Le分別為污水流入、流出的BOD濃度((kg/m3)Nr，為氨氮被硝化去處量((kg/d)，即Nr=QK(NKo-NKe-NKe)-0.12Xw式中：KNo，KNe，分別為進、出水K氏氮濃度(kg/m3)；Xw為每天生成的剩余活性污泥的量(kg/d)；0.12為生物體中氮含量的比例；ND為硝態(tài)氮的脫氮量(kg/d)ND=QK(NKo-NKe-NOe)-0.12Xw式中：NOe為出水中硝態(tài)氨的濃度(kg/m3)，其余符號同上，a',b',c分別為BOD5、NH4+-N和活性污泥氧當量，其數(shù)值分別為1、4.6、1.42，詳細的計算公式為：式中：第一項為有機物降解的需氧量；第二項為氨氮硝化需氧量；第三項為反硝化脫氮所放出的氧量。b'×0.56=4.6×0.56≈2.6，即每千克硝態(tài)氮被反硝化脫氮釋放出2.6kg氧量；第四項為排放剩余污泥氧當量的總和。7.2生化池設計計算7.2.1設計參數(shù)水力停留時間：t=15hBOD污泥負荷：Ns=0.18kgBOD5/(kgMLSSd)回流污泥濃度：污泥回流比：33%曝氣池混合濃度：7.2.2設計計算1、曝氣池容積（1）有效容積（2）有效深度H1=4.5m取超高0.5m,則總高度H=5.0+0.5=5.5(m)（3）有效面積（4）取4個池子，設5廊道曝氣池，廊寬為8m。取65m介于50～70m，合理符合規(guī)定：L≥(5～10)B（5）各段停留時間缺氧池：厭氧池：好氧池=1:1:4缺氧池：t1=2.5h厭氧池：t2=2.5h好氧池：t2=10.0h2、剩余污泥量（1）降解生成污泥量（2）內(nèi)源呼吸分解泥量（3）不可生物降解和惰性懸浮物量NVSS該部分占總TSS的40％（4）剩余污泥量每日生成活性污泥量（5）濕污泥量(剩余污泥含水率p=99.2％)（6）污泥齡（7）內(nèi)回流比3、需氧量的計算（1）最大需氧量（2）平均需氧量（3）去除每千克BOD5的需氧量（4）最大需氧量與平均需氧量之比4、計算曝氣池內(nèi)平均溶解氧飽和度采用網(wǎng)狀膜型中微孔空氣擴散器，敷設于池底，距池底0.2m，淹沒深4.0m，計算溫度為300C在運行正常的曝氣池中，當混合液在l5～300C范圍內(nèi)，混合液溶解氧濃度C能夠保持在1.5～2.0mg/L左右，最不利的情況將出現(xiàn)溫度為30～350Csb為鼓風曝氣池內(nèi)混合液溶解氧飽和度的平均值(mg/L)；Cs為在大氣壓力條件下，氧的飽和度((mg/L)；Pb為空氣擴散裝置出口處的絕對壓力(Pa)；Ot為氣泡離開池面式樣的百分比(％)。（1）空氣擴散裝置出口處的絕對壓力Pb=P+9.8×103×4.5=1.013×105+9.8×103×4.5=1.45×105Pa（2）氣泡離開池面的氧的百分比、EA為空氣擴散裝置的氧的轉移效率一般為6％～12％取10％（3）查表確定20o和30o的氧的飽和度5、計算鼓風曝氣池時脫氧清水的需氧量6、求供氣量每立方米污水的需氧量校核每千克BOD5氣的需氧量7.2.3鼓風機的選擇（1）鼓風機配套電動機的理論輸出功率式中，Gs——供氣量，Gs=1428.05m3P1——空氣進口處的絕對壓力，mmH2O；P2——空氣出口處的絕對壓力，mmH2O；該設計P2=P1+4800+1500=10130+4800+1500=16430(mmH2O)其中，1500mmH2O為空氣管道的壓力損失(500mmH2O)和擴散裝置的壓力損失(1000mmH2O)1000之和。η——電動機傳動效率，一般為0.7；K——空氣壓縮指數(shù)，k=140；（2）鼓風機的選擇取風管的阻力為500mmH20，微孔曝氣頭的裝置壓力損失為350mmH20，則總壓力損失為：850mmH20。設微孔曝氣器設在距池底0.2m處，則H'：4.5-0.2=4.3(m)，鼓風機所需的風壓：H0=4.3+0.85=5.15(mH20)，再加上超高的0.5mH20的剩余壓力，H0=4.3+0.85=5.15(mH20)，再加上超高的0.5mH20的剩余壓力，則總壓力為H總=5.15+0.5=5.65(mH20)。根據(jù)以上計算，選用8臺LG60/7000型羅茨鼓風機，其電動功率230KW，其中一臺備用。7.2.4空氣管道的設計總需氧量為取24m3/s（1）干管取干管的空氣流速為V1=14m/s干管截面積則干管直徑即1092mm取1100mm（2）支管取支管的空氣流速為V2=8m/s每隔3.0m安一根，每根長8.0m則支管個數(shù)為支管截面積為支管直徑取240mm每根支管并行2根穿孔管，穿孔管長0.5m取每個孔眼直徑為D3=20mm則每個孔眼的面積為取氣體出眼流速為V3=12m3則每個孔眼的出氣量為孔眼數(shù)為每孔眼間距為45mm7.3UCT工藝的結構與工作原理本工程進水中約有40％的工業(yè)廢水，水質(zhì)、水量變化較大，為此在工程設計中采用了可以調(diào)節(jié)的多功能UCT工藝，生化池的平面結構如圖5所示。其中4為好氧段，由5條串聯(lián)廊道組成，2為缺氧段，1和3在不同的工藝可調(diào)整為厭氧段或缺氧段，1、2和3均設有進水調(diào)節(jié)堰門，1和2還設有好氧段混合液回流閘門和二沉池回流污泥閘門，1設有缺氧段混合液回流閘門。在實際運行中，根據(jù)水質(zhì)、水量和季節(jié)的變化，通過調(diào)節(jié)1、2和3的堰門和閘門可將系統(tǒng)靈活轉變?yōu)槌Ｒ?guī)UCT工藝、改良UCT工藝、A2/O工藝和倒置A2/O工藝。圖5UCT生化池平面結構7.3.1常規(guī)UCT工藝打開圖5中的1進水調(diào)節(jié)堰門和缺氧段混合液回流插板閘，以及2回流污泥插板閘、2好氧段混合液回流閘門，關閉其余可調(diào)堰門及閘門即可轉變成常規(guī)UCT工藝，工藝流程如圖3所示，此時1為厭氧段，2和3為缺氧段。缺氧混合液回流缺氧混合液回流二沉池出水二沉池出水好氧池缺氧池厭氧池好氧池缺氧池厭氧池一級出水一級出水好氧混回液回流好氧混回液回流回流污泥剩余污泥回流污泥剩余污泥圖6常規(guī)UCT工藝流程在常規(guī)UCT工藝中，二沉池的回流污泥和好氧段的混合液分別回流到缺氧段，其中攜帶的NO；通過反硝化得以去除，另增設了缺氧段至厭氧段的混合液回流，實現(xiàn)生物釋磷。這樣就有效地避免了反硝化和釋磷爭奪有機質(zhì)而相互影響，實現(xiàn)了高效脫氮除磷。但該工藝由于增加了兩段混合液內(nèi)回流會造成運行費用增加。對于污水中有機物、氮、磷濃度都較高，又處于滿負荷運轉的冬、春季節(jié)，該工藝是一種最理想的處理工藝。7.3.2改良UCT工藝打開圖5中的1進水調(diào)節(jié)堰門和缺氧段混合液回流插板閘及2回流污泥插板閘，關閉其余調(diào)節(jié)堰門及閘門即轉變成改良UCT工藝，工藝流程如圖4所示，此時1仍為厭氧段，2和3為缺氧段。缺氧污泥回流二沉池缺氧污泥回流二沉池出水好氧池缺氧池厭氧池出水好氧池缺氧池厭氧池一級出水一級出水回流污泥剩余污泥回流污泥剩余污泥圖7改良UCT工藝流程與常規(guī)UCT工藝相比，改良UCT工藝減少了好氧段向缺氧段的混合液回流，這主要適用于污水中有機物、SS磷含量都較高，而氮含量不是很高，污泥具有較好的吸附凝聚性能的春季。該工藝同樣克服了反硝化和釋磷爭奪有機質(zhì)的問題，而且減少了一段混合液內(nèi)回流，運行費用也會降低。7.3.3A2/O工藝打開圖5中的1進水調(diào)節(jié)堰門、1回流污泥插板閘以及2進水調(diào)節(jié)堰門、2好氧段混合液回流插板閘，關閉其余調(diào)節(jié)堰門及閘門即可轉換成A／O工藝，工藝流程如圖5所示，此時1仍為厭氧段，2和3為缺氧段。缺氧混合液回流缺氧混合液回流二沉池二沉池出水好氧池缺氧池厭氧池出水好氧池缺氧池厭氧池一級出水一級出水剩余污泥回流污泥剩余污泥回流污泥圖8A2/O工藝流程A2/O工藝的分點進水方式，保證了缺氧池中的反硝化和厭氧池的生物除磷對碳源的需求，其混合液內(nèi)回流形式提高了系統(tǒng)的生物脫氮效率。但二沉池回流污泥直接回流到厭氧段，會造成回流污泥中NO；在厭氧段反硝化時與釋磷菌爭奪碳源，導致不能充分釋磷，使出水中磷含量偏高。因此，該工藝目前在強化脫氮除磷的污水處理廠的應用逐步減少。但該工藝只有一段混合液內(nèi)回流，運行費用相對較低，可用于進水中有機物、氮含量較高，而SS、磷含量不是很高，且污泥吸附凝聚性能不是很好的秋、冬季節(jié)。7.3.4倒置A2/O工藝打開圖5中的1進水調(diào)節(jié)堰門、1回流污泥插板閘、l好氧段混合液回流插板閘及2好氧段混合液回流插板閘、3進水調(diào)節(jié)堰門，關閉其余調(diào)節(jié)堰門及閘門，即可轉換成倒置A／0工藝，工藝流程如圖6所示，此時1和2為缺氧段，3為厭氧段。可調(diào)進水可調(diào)進水出水二沉池出水二沉池一級出水好氧池厭氧池缺氧池一級出水好氧池厭氧池缺氧池好氧混合液回流好氧混合液回流剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥圖9倒置A2/O工藝流程倒置A2/O工藝是將A2/O工藝的厭氧段、缺氧段倒置，缺氧段設在厭氧段之前?；亓魑勰唷⒑醚醵位旌弦夯亓骱痛蟛糠治鬯冗M人缺氧池，回流污泥和好氧段混合液中的；在此進行反硝化去除，使脫氮能力得到顯著加強，也避免了回流污泥中攜帶的NO3-段的不利影響，確保后續(xù)厭氧池處于絕對厭氧狀態(tài)。聚磷微生物經(jīng)歷厭氧環(huán)境之后直接進入生化效率較高的好氧段，其在厭氧環(huán)境下形成的吸磷動力得到了更有效的利用，從而提高了對磷的去除效率。該工藝對于氮磷含量都較高、水溫相對較低的污水都有較好的去除效率。8二沉池的設計計算8.1二沉池的設計8.1.1二沉池的工藝原理及功能二沉池是設置于曝氣池之后的沉淀池，是以沉淀、去除生物處理過程中產(chǎn)生的污泥獲得澄清的處理水為其主要目的的。二沉池有我于其他沉淀池，其作用一是泥水分離(沉淀)、二是污泥濃縮，并因水量水質(zhì)的時常變化還要暫時貯存活性污泥。一般二沉池有輻流式、平流式、豎流式三種形式，池型有圓形、方形。影響二沉池運行設計的幾個主要因素：1、在沉淀過程的影響因素有：（1）污水：流量、水溫；（2）沉淀池：表面積和出流量、池高度、溢流堰長度、地點和負荷、進水形式、池型、污泥收集系統(tǒng)、水利條件、水波和自然風影響；（3）污泥：負荷、區(qū)域沉淀速度、污泥體積指數(shù)、硝化程度；（4）生物處理情況：活性污泥模式、BOD負荷。2、在濃縮過程中的影響因素有：（1）污水：混合液流量（2）池體：池表面積、池高、污泥收集系統(tǒng)；（3）污泥：沉速、SVI、混合液濃度和負荷、回流比、污泥槽高度。欲獲得滿意的二沉池運行效果，就必須適當?shù)臐M足二沉池運行的諸多的條件，設計中主要因素有如下幾點：（4）活性污泥的沉降性能。（5）回流污泥、回流比、回流污泥濃度、濃縮時間[10]。8.1.2二沉池設計資料采用圓形輻流式中心進水二沉池1、池子直徑(或正方形的一邊)與有效水深之比值，一般采用6～12。2、池徑不宜小于16m。3、池底坡度一般不小于0.05。4、一般均采用機械刮泥，也可附有機械提升或靜水頭排泥設施5、進出水的布水方式可分為：中心進水周邊出水；周邊進水中心出水；周邊進水周邊出水。6、池徑小于20m，一般采用中心轉動刮泥機，其驅(qū)動裝置設在子中心走道板上；池徑大于20m，一般采用周邊轉動刮泥機，其驅(qū)動裝置設在桁架的外緣。7、刮泥機旋轉速度一般為1～3r/h，外周刮泥板的線速度不超過3m/min，一般采用1.5m/min。8、在進水口周圍應設整流板，整流板的開孔面積為過水斷面面積的6%～20%即可[11]。8.1.3二沉池設計參數(shù)設計流量：最大日流量Qmax=2×105m3/d×1.55=12916.7m平均日流量Qd=2×105m3/d=8333.3m3表面負荷：q=1.28m3/（mh）一般在1.0～1水力停留時間：t=3.6h設計污泥回流比：T=50～100%取50%8.1.4二沉池設計計算①表面面積采用8個池子，則②直徑選取45m③有效水深④沉淀部分有效容積⑤沉淀池底坡落差取池底坡度為i=0.03，上口半徑為r1=3⑥沉淀池周邊（有效水深）Ho=h2+h3==4.6+1.0=5.6規(guī)范規(guī)定介于6～12之間式中h3為緩沖層高度（0.5m）+刮泥板高度（⑦泥斗容積上口、下口半徑為r1=3m,r2傾角為⑧總高度h1為沉淀池超高，一般取0.48.2二沉池進水配水槽設計計算采用環(huán)形平底配水槽，等距設布水孔，孔徑100m，并加100m×L150mm短管，配水槽底配水渠設擋水裙板，高0.8m。1、配水槽配水流量2、設配水槽寬1.0m，水深則配水槽流速：3、設配水孔孔距為1.10m取n=126（條），則實際s=1.09(m)4、配水孔眼流速5、槽底環(huán)形配水區(qū)平均流速6、環(huán)形配水平均速度梯度符合要求8.3二沉池出水渠設計計算1、設計流量2、環(huán)形集水槽內(nèi)流量3、環(huán)形集水槽采用周邊集水槽，單側集水，每池只有一個總出水口。集水槽寬度為取b=0.4m(k為安全系數(shù)，采用1.2～1.5，取1.4)集水槽起點水深為終點水深為槽深均取0.6m，集水槽總高度為0.6+0.4（超高）=1.0（m）4、出水溢流堰采用出水90°三角堰堰上水頭（即三角堰底部及上游水面的高度）每個三角堰的流量三角堰的個數(shù)取232個三角堰中心距（單側出水）取0.600m排水管徑設水流流速為2m/s，則8.4二沉池排泥部分設計1、總污泥量為回流污泥量加剩余污泥量回流污泥量剩余污泥量Y為污泥產(chǎn)率系數(shù)，取0.7，Kd為自身氧化率，取0.5總污泥量為：2、集泥槽沿整個池徑為兩邊集泥，故其設計流量集泥槽寬：取700mm起點泥深：取h1=0.6m終點水深：取h2=0.9m集泥槽深均取0.6m（超高0.3圖10二沉池平面結構圖8.5機械設備的選取1、選用CX-A系列輻流式沉淀池中心傳動垂架式刮泥機規(guī)格為：CX25A周邊線速度為：2.0m/min驅(qū)動功率為：2.0kw2、選取吸泥泵選用IS型單級單吸懸臂式離心泵規(guī)格為：IS200-150-250流量為：380m揚程為：18m轉速為：1460轉/分驅(qū)動功率為：30KW9污泥處理系統(tǒng)設計本工程采用污泥機械脫水污泥通過二級脫水后，從二級硝化池排出時污泥含水率為92％左右，應進行機械脫水，使含水率降低到60％～80％。常用的污泥脫水機械有折帶式真空轉鼓過濾機、自動板框壓濾機、滾壓帶式壓濾機、離心脫水機。9.1污泥濃縮設計規(guī)定污泥濃縮用于降低污泥中的空隙水，因空隙水占污泥水分的70％，故濃縮是污泥減容的主要方法。污泥濃縮的方法有：重力濃縮和氣浮濃縮、機械濃縮三種，以重力濃縮最常用。重力濃縮的構筑物稱重力濃縮池，根據(jù)運行方法的不同分為連續(xù)式和間歇式兩種[12]。1、濃縮原理在重力濃縮池中污泥沉降速度順次存在著自由沉降、絮凝沉降、區(qū)域沉降、壓縮沉降的連續(xù)過程。所謂重力濃縮，實際上是自重壓密的過程。2、重力濃縮池的形式①輻流式：A、帶有刮泥機及攪拌柵的圓形輻流式濃縮池。B、多斗方形輻流式連續(xù)濃縮池。②豎流式：當濃縮池較小時使用。③帶中心管的間歇式濃縮池④不帶中心管的間歇式濃縮池3、重力濃縮池的設計規(guī)定①進泥為剩余污泥時，進泥含水率一般為99.2％～99.6％，濃縮后污泥含水率為97％～98％。②進泥為初沉池污泥時，進泥含水率一般為95％～97％，濃縮后污泥含水率為92％～95％。③進水為混合污泥時，進泥含水率一般為98％～99％，濃縮后污泥含水率為94％～96％。④濃縮時間大于12h，小于24h。⑤濃縮池有效水深不小于3m，一般4m為宜。⑥污泥池容積，應根據(jù)排泥方法和排泥間隔時間確定，排泥間隔定期排泥時一般為8h。⑦集泥裝置：不設刮吸泥機時，泥斗壁與水平面的傾角小于500。采用吸泥機時，池底坡度為0.003。采用刮泥機時，池底坡度不宜小于0.0l。⑧排泥管內(nèi)管徑150mm。以下設計按照以上規(guī)定[13]9.2污泥濃縮池設計計算9.2.1已知條件濃縮前含水率為P1=99％濃縮后含水率為P2=95％9.2.2設計計算a、污泥量的計算初沉池污泥量二沉池污泥量V2=107.12m3總污泥量V=V1+V2=7760+107.12=7867.12m3b、濃縮池面積污泥濃度按l000kg/m3計污泥固體通量M取60kg/(m2d)則濃縮池面積為直徑取41mc、濃縮池高度取濃縮時間T=16h則高度為d、有效水深H1=h1+h2+h3=0.3+3.99+0.3=4.6m>3m池超高h1,取0.3緩沖層高度,h3取0.e、池底坡度造成的深度取上口半徑為r1=2m坡度為i=0.02則f、泥斗容積泥斗上、下口半徑分別為r1=2m,r2=0.5m泥斗深度為泥斗容積為泥斗以上錐體部分的體積g、總深度取7.3mh、污泥體積設污泥清理時間隔為4h則每次清理污泥量為：檢驗：265.3>262.2符合要求j、排泥管徑設排水速度為1.0m/s取800mmk、出水管徑設排水速度為1.8m/s取570mm9.2.3選用除泥設備選用NGC型濃縮池刮泥機規(guī)格為：NG6～10C周邊線速度為：0.7～2.0m/min驅(qū)動功率為：0.37kw選取吸泥泵選用IS型單級單吸懸臂式離心泵規(guī)格為：IS100—100—125流量為：100m3揚程為：5m轉速為：1460轉/分驅(qū)動功率為：2.2KW9.2.4污泥濃縮脫水機房(1)濃縮系統(tǒng)。污泥濃縮采用5套螺壓式污泥濃縮機(4用1備)，單機處理量100m3/h，每天工作16h，電機功率3．5kW。每套濃縮機分別配套1臺進料泵和1臺出料泵。進出料泵均選用單螺桿泵。進料泵單泵流量Q=80～lOOm3/h，出口壓力2kg/cmz，電機功率15kW。出料泵單泵流量Q=15～20m3/h，出口壓力2kg/cm2，電機功率5.5kW。絮凝劑選用PAM，按4gPAM/kgDS計算，配藥濃度0.2％，藥液經(jīng)二次稀釋至0.(2)脫水系統(tǒng)。消化后的污泥脫水采用4套離心式污泥脫水機(3用1備)，單機處理量70m3/h，每天工作12h，電機功率140kW。每套脫水機配套l臺進料泵。進料泵選用單螺桿泵，單泵流量Q=50～80m3/h，出口壓力4kg/cmz，電機功率18.5kW。絮凝劑選用P』蝴，按5gPAM/kgDS計算，配藥濃度0.5％，藥液經(jīng)二次稀釋至0.9.2.5污泥儲罐本工程共設4座鋼筋混凝土污泥儲罐，每天本工程共設4座鋼筋混凝土污泥儲罐，每天脫水后污泥(含水率80％)量約為350m3，停留時間24h，單座污泥儲罐體積為114m3。污泥儲罐下部泥斗斜壁水平傾角取55。下設一直徑為1m的液壓刀閘，出料口距地高度為9.2.6污泥消化系統(tǒng)污泥消化采用二級中溫消化，工作溫度為33～350C，攪拌采用沼氣攪拌方式。一級消化池加熱、攪拌；二級消化池不加熱、攪拌。全廠共設5座圓柱形消化池，其中4座一級消化池，1座二級消化池。一級消化池污泥停留時間為24