《水质工程学II》课程设计污水处理厂工艺方案设计.pdf

西安建筑科技大学西安建筑科技大学课程设计（论文）课程设计（论文）题 目：水质工程学 II课程设计 某城市污水处理厂工艺系统方案设计院（系）：环境与市政工程学院 专业班级：姓 名：学 号：指导教师：2014 年 01 月 05 日附：设计任务书附：设计任务书西安建筑科技大学课程设计（论文）水质工程学 II课程设计某城市污水处理厂工艺系统方案设计摘 要：摘 要：该课程设计针对某城市污水处理厂处理工艺进行设计，通过了解基本资料，确定处理工艺和处理程度，然后对污水处理构筑物的工艺尺寸进行了计算，最后综合各方面因素确定了污水厂的平面布置和高程布置,并绘制平面布置图、高程布置图以及辐流式二沉池的剖面图。关键词关键词：污水处理厂；污水处理构筑物；卡鲁赛尔氧化沟；类类 型型：课程设计Course Design ofWater Quality Engineering A Project Design of A City Sewage Treatment Plant Process SystemABSTRACT：This course design proposes a city sewage treatment plant design,first understand the basic data,determine the processing technology and management level,and then the sewage treatment structure parameters were calculated,finally,integrate various factors determine the sewage plant layout and elevation layout,and drawing the plane layout,elevation layout and radial flow sedimentation tank section two.Keywords：Sewage treatment plant；Sewage treatment structure；Carrousel O.D；Paper type：course design 西安建筑科技大学课程设计（论文）目目 录录第第 1 章章 概述概述.11.1 城市水环境污染现状.11.2 城市污水处理的必要性.2第第 2 章章 设计规模及处理程度设计规模及处理程度.42.1 设计水量.42.1.1 设计人口.42.1.2 污水量计算.42.1.3 设计规模确定.42.2 原水水质及处理要求.42.2.1 确定原水水质指标.42.2.2 确定处理水水质要求.52.3 处理程度.5第第 3 章章 工艺流程确定工艺流程确定.63.1 处理流程确定.63.1.1 确定原则.63.1.2 方案选择.63.1.3 处理流程图.83.2 单元构筑物选择.83.2.1 格栅.83.2.2 沉砂池.83.3.3 氧化沟.93.3.4 二沉池.103.3.5 污泥浓缩池.113.3.6 污泥脱水设备.11西安建筑科技大学课程设计（论文）第第 4 章章 设计计算设计计算.124.1 污水处理系统设计计算.124.1.1 分流井.124.1.2 粗格栅室.124.1.3 污水提升泵房.144.1.4 细格栅.154.1.5 沉砂池.164.1.6 生物反应池.174.1.7 二沉池.204.1.8 深度处理系统.224.1.9 接触消毒池.244.1.10 计量设施.254.2 污泥处理系统设计计算.264.2.1 污泥量计算.264.2.2 污泥浓缩池.264.2.3 污泥贮池.284.2.4 脱水机及脱水机房.29第第 5 章章 污水处理厂平面及竖向设计污水处理厂平面及竖向设计.315.1 平面布置.315.1.1 布置原则.315.1.2 平面布置说明.315.2 高程布置.325.2.1 布置原则.325.2.2 高程布置说明.33参考文献参考文献.35致致 谢谢.36西安建筑科技大学课程设计（论文）0第第 1 章章 概述概述1.1 城市水环境污染现状城市水环境污染现状水是人类赖以生存的资源。近年来,随着全球工业经济的迅速发展,城市化进程的加快和人口的不断增加,水环境污染的问题日渐加剧,越来越多的国家已注意到水环境污染对人类生存的威胁。世界各国(特别是发达国家)正投入大量的人力、物力积极治理水环境污染,改善人类的生存空间。水环境污染治理的研究已成为一个全球性的课题。中国作为一个发展中的国家,水环境污染问题尤为突出。据有关资料统计,到上世纪末,中国城镇生活污水年排放量达 204亿立方米,工业废水年排放量达到198亿立方米,分别比1980年增加了3.8倍和1.5 倍,而这些污水又绝大部分未经处理排入河流、湖泊、水库,造成流经城市的河流 86%遭到比较严重的污染。据有关部门的监测表明,流经城市的大部分河流的水质达不到国家地面水类水体标准的要求,水体中许多对人体有害的指标均严重超标。可见中国的水环境污染已不是一个区域性的问题,而是一个全国性问题。如何在经济建设发展的同时,兼顾社会、环境的发展,达到可持续性发展的目的;如何对严重污染的水环境进行治理,这是一个全国都需研究的课题，国家每年都会投入大量的资金去治理水环境污染，尤其国家“十二五”规划中又着重加强了对环境污染尤其是对水污染的治理。以西安市为例，为了进一步改善水环境质量，完成省政府下达的“十二五”水环境质量目标任务和削减化学需氧量、氨氮约束性考核指标，为西安市经济社会发展提供水环境保障，结合西安市水环境现状，制定了水污染治理实施方案。当前渭河西安段水质仍未达到省上划定的水环境功能区类标准和关中-天水经济区发展规划确定的类水质目标，水污染形势不容乐观，治理任务仍然十分艰巨，其存在的主要问题，一是西安的排污量大，约占渭河陕西段纳污量的 50%左右。据测算，我市每年向渭河排放 14 万吨左右的化学需氧量和 1.3 万吨左右的氨氮（不包括农业源），是渭河的第一排污大市；二是污水处理率低。皂河（含太平河）、新河、漕运明渠均有大量的污水未西安建筑科技大学课程设计（论文）1经处理直排渭河，幸福渠沿岸至今未建成污水处理厂，离国家污水处理率必须达到 95%以上的要求还有很大差距；三是结构性污染严重，工业企业污染治理水平低。太平河、新河由于产业结构原因污染严重，造纸、果汁、化工等高污染、高排放企业还需进一步进行产业结构调整，工业企业废水排放标准远高于水体环境质量标准且不能稳定达标排放。究其原因，一是西安市产业结构不合理，高污染、高排放的企业结构调整不到位；二是污水处理厂建设和配套市政管网建设滞后，未实现污水全收集全处理；三是农村污水治理严重滞后，再生水利用率低，生态补给水不足，河流自净能力差。因此我国当前城市水环境污染现状不容乐观，污染态势非常严峻亟待解决。1.2 城市污水处理的必要性城市污水处理的必要性随着的发展，城市水资源短缺的压力越来越大，追究城市水危机的根本原因，人们越来越认识到，是水的社会循环超出了水的自然循环可承载的范围。因此，只有充分尊重水的自然运动规律，合理地使用水资源，使上游地区的用水循环不影响下游水域的水体功能、社会循环不损害自然循环的客观规律，从而维系或恢复城市乃至流域的良好水环境，才是水资源可持续利用的有效途径。这就要求我们从“取水输水用户排放”的单向开放型的用水模式转变为“节制地取水输水用户再生水”的反馈式循环流程，提高水的利用效率。实现这一重大用水模式的转变，加强污水再生利用是关键。我国约三分之二的城市以地下水为主要水源，而现在地下水开发和保护方面存在很多问题，其中管理不善，超量开采，造成地下水位连续下降，城市地下水资源普遍遭到污染，这些问题直接影响了地下水资源的可持续利用。因此很多城市别无选择，只得采取远距离取水，这样，长距离引水工程项目的建设与日俱增，在此情况下，水资源的紧缺和污染已成为我国国民经济发西安建筑科技大学课程设计（论文）2展的一个制约因素。面对这一严峻形势，必须实行水资源的统一规划与管理，把用水问题，特别是将节水工作纳入社会经济发展规划，建立与健全相应的规章制度，认真贯彻开源节流并重方针，加强节水的科学管理，全面开展节水工作，通过多种途径开辟新水源，加强污水处理，搞好污水回用，保护生态环境。因此，根据我国经济发展和环境保护需求，结合我国环境保护最新研究成果和国际环境保护技术水平和发展趋势，提出一套合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理，以达到标准排放。对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义。西安建筑科技大学课程设计（论文）3第第 2 章章 设计规模及处理程度设计规模及处理程度2.1 设计水量设计水量2.1.1 设计人口设计人口 近期人口：（人）(101)300010200086000 远期人口：（人）(101)80001030001180002.1.2 污水量计算污水量计算 近期污水量：近期人口 86000 人、污水产生率：0.80、收集率：90%QQQ近期计算生活污水工业废水 33860000.220.80.90.128640023990.4(/)0.2777(/)mdms 远期污水量：远期人口 118000 人、污水产生率：0.80、收集率：100%QQQ远期计算生活污水工业废水 331180000.240.81.00.148640034752(/)0.4022(/)Qmdms2.1.3 设计规模确定设计规模确定，取远期水量为 3.5；3=3.5yqyqjsQQwmd3m d万，取近期水量为 2.5；3=2.4jqjqjsQQwm d3m d万2.2 原水水质及处理要求原水水质及处理要求2.2.1 确定原水水质指标确定原水水质指标根据地区状况和当地居民的生活习惯，通过连续不间断的进行取样调查，并且参照相近已建成的污水处理厂的资料，综合分析后确定原水水质指标如表 2.1 所示。其中，进出水厂的水温：夏季水温 2225，冬季水温 1015，常年平均水温约为 20。西安建筑科技大学课程设计（论文）4表表 2.1 污水处理厂进水主要水质指标污水处理厂进水主要水质指标COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)pH46022020045355.0692.2.2 确定处理水水质要求确定处理水水质要求针对污水厂处理后水排放的河流水质要求，该污水处理厂的处理水应该达到 城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-2002 中一级 A 类排放标准，确定处理后的出水水质指标如表 2.2 所示。表表 2.2 污水处理厂出水主要水质指标污水处理厂出水主要水质指标COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)pH50101012（15）5（8）0.569同时，污水处理厂的污泥应该达到稳定化及脱水处理（含水率 60%以下）。2.3 处理程度处理程度根据 12 中原水水质指标和污水水质指标，计算确定各项污染物的处理程度如表 2.3 所示。表表 2.3 污水处理厂各污染物处理程度污水处理厂各污染物处理程度水质指标COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）TN（mg/L）NH3-N（mg/L）TP（mg/L）pH原 水46022020045355.069出 水50101012（15）5（8）0.569处理程度90%95%95%74%（67%）86%（78%）90%-西安建筑科技大学课程设计（论文）5第第 3 章章 工艺流程确定工艺流程确定3.1 处理流程确定处理流程确定3.1.1 确定原则确定原则1、新建的城镇污水处理厂所采用的污水处理流程不但要有很高的 SS、BOD5，CODcr 去除能力，而且要具有很高的脱氮除磷功能；2、处理工艺技术合理、成熟可靠；3、工程造价低，节省能耗，节省运行费及占地少；4、运行管理简单，控制环节少，易于操作；5、因地制宜，污水处理厂应分期，分达标实施；6、污水、污泥要资源化。3.1.2 方案选择方案选择污水处理厂的处理流程分为一级物理处理，二级生化处理，三级深度处理和污泥处理。以下对四种处理方案做一选择。1、一级物理处理一级处理工艺主要去除原水中的漂浮物、垃圾和沙粒等固体不溶性物质，一般可采用粗格栅、细格栅、沉砂池等工艺来去除。2、二级生化处理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，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如 A2/O 工艺，A/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。这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的除磷脱氮工艺。在上述各种脱磷除氮工艺中，对中小污水厂来讲，比较有发展前途的工艺是 SBR 工艺、氧化沟工艺。因为这两种工艺一般都不设初沉池，SBR 工西安建筑科技大学课程设计（论文）6艺和合建式氧化沟工艺也不需要二沉地、污泥回流设施，因此，水、泥处理流程大为简化，可以达到占地少、能耗低、投资省，运行管理方便的目的，符合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。采用延时曝气的 SBR 工艺和氧化沟工艺产生的剩余污泥已经基本达到好氧稳定，剩余污泥经过浓缩脱水后就可以直接应用于农田、填埋或者焚烧，不需要搞污泥消化，因此建设、运转的费用大为减少，这一点对中小城镇污水厂来说，是非常有吸引力的。但是相比 SBR 氧化沟具有以下优点：(1)工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。(2)运行稳定，处理效果好。氧化沟的 BOD 平均处理水平可达到 95%左右。(3)能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。(4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为 2030d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。(5)可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般大于 80%。(6)基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除 BOD、去除 BOD 和 NH3-N 及去除 BOD 和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除 BOD 和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。本城市中的污水处理厂处理规模较小，二期只能达到 6，属于3m d万中小规模污水处理厂。鉴于氧化沟有着比较好的优势，所以通过综合比较，最终确定二级生化处理工艺采用氧化沟工艺。3、三级深度处理西安建筑科技大学课程设计（论文）7根据国家新规范规定，新建污水处理厂处理水质都要达到一级 A 标准，而前面的物理处理和生化处理还不能达到该要求，尤其对于 P 的处理还不能达标。所以要加入深度处理工艺，即混凝、沉淀、过滤消毒工艺。4、污泥处理工艺根据国家新规范规定，新建污水处理厂的污泥含水率要达到 60%以下，所以对于污泥处理提出了更高的要求。目前普遍采用的污泥处理工艺只能将含水率降到 80%，所以为达到要求应该选择污泥浓缩、厌氧消化、污泥脱水和焚烧来解决。3.1.3 处理流程图处理流程图最终确定污水处理厂的工艺流程如图 3.1 所示。原水分流井格栅沉砂池氧化沟二沉池深度处理消毒排放浓缩池污泥储存池污泥脱水外运填埋污泥回流图图 3.1 污水处理厂工艺流程图污水处理厂工艺流程图3.2 单元构筑物选择单元构筑物选择3.2.1 格栅选择格栅选择该工艺流程中采用机械清除的粗格栅（50100mm）和细格栅（310mm）。3.2.2 沉砂池选择沉砂池选择常用沉砂池有平流式沉砂池、竖流式沉砂池、旋流式沉砂池和曝气沉砂池四种形式。其各自特点如下：平流式沉砂池为常用形式，污水在池中沿水平方向流动，具有结构简单，截留无机颗粒效果好的优点；西安建筑科技大学课程设计（论文）8竖流式沉砂池是污水自下而上从中心管进入池内，无机颗粒借重力沉淀于池底，处理效果一般较差；旋流式沉砂池是近来日益广泛使用的池型，它利用机械控制流态与流速，加速砂砾的沉淀，有机物则被留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的优点；曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，它可以通过调节曝气量，控制污水旋流速度，使除沙效率稳定，受流量变化小，同时还对污水起预曝气作用。鉴于该工艺流程中后续是采用氧化沟进行生化处理，曝气沉砂池可以对污水起到预曝气作用，有利于后续工艺进行，而且除砂效果稳定，所以该工艺选择曝气沉砂池。3.3.3 氧化沟选择氧化沟选择氧化沟具有多种形式，如 Carrousel 氧化沟、奥贝尔氧化沟、交替式氧化沟和双沟式氧化沟等多种形式。其中 Carrousel 氧化沟是一种由多渠道串联组成的氧化沟形式，在沟一端设置曝气器，使系统中形成好氧区和厌氧区，具有脱氮功能；在内部内置反硝化区，不仅使得脱氮功能加强，而且又具有除磷功能；在系统前加生物选择区又能 抑制丝状菌生长，防止污泥膨胀；其独特的圆形缠绕式设计还可降低建设成本和减少污水厂占地。而其它类型的氧化沟虽也具有脱氮除磷的功能，但是却存在溶解氧分配不均、设备利用率低等缺点。Carrousel 氧化沟独有的优势是其它类型的氧化沟不可比拟的。因此该工艺中我们选择改良型的 Carrousel 氧化沟改良型 6 廊道 Carrousel 氧化沟 2000（如图 3.2），完全可以满足该污水厂运行中脱氮除磷的功能。西安建筑科技大学课程设计（论文）9图图 3.2 Carrousel 2000 系统平面结构图系统平面结构图3.3.4 二沉池选择二沉池选择沉淀池一般分为平流式、竖流式和辐流式沉淀池三种类型。三种沉淀池优缺点及其适用条件见表 3.1.表表 3.1 各沉淀池优缺点及适用条件各沉淀池优缺点及适用条件池型优点缺点适用条件平流式沉淀效果好，抗冲击能力强，施工简易，布置紧凑配水不均，排泥量大，排泥设备复杂，施工质量高适用大、中、小型污水厂竖流式排泥方便，简单易行池深大，施工困难，抗冲击能力差适用小型污水厂辐流式多为机械排泥，运行可靠，管理简单，排泥设备已定型化排泥设备复杂，施工质量要求高适用大、中型污水厂通过对比分析，我们在该工艺中选择机械化程度较高，而且占地面积较小的辐流式沉淀池。西安建筑科技大学课程设计（论文）103.3.5 污泥浓缩池污泥浓缩池重力式污泥浓缩池是目前常用的污泥浓缩池型，其具有结构简单，运行控制方便，造价低，占地少等优点。因此我们在该工艺中选择重力式污泥浓缩池。3.3.6 污泥脱水设备污泥脱水设备由于压滤脱水具有良好的脱水效果，所以在该工艺中我们采用板框压滤机脱水。西安建筑科技大学课程设计（论文）11第第 4 章章 设计计算设计计算4.1 污水处理系统设计计算污水处理系统设计计算4.1.1 分流井分流井如图 4.1 为分流井示意图，该分流井设计为矩形竖井，井内设置 3 支水管，1 支为进水管，1 支为出水管，1 支为超越管，安装有两个手自一体闸板，一个控制进水，一个控制出水，一个控制超越。具体设计数据：（1）进水管：,D进水=1200mm；管内底标高：410.50m，i=0.005,v=1.01.15m/sh/D=0.450.5.出水管：D出水=D进水=1200mm；高程为：410.4m,低于进水管100mm；（3）超越管：D 超越=1200mm，高程为：410.3m,低于出水管 100mm;（4）闸板：出水管闸板采用：1100mm1100mm；超越管闸板采用：1300mm1300mm；（5）分流井尺寸：LBH=2100mm2300mm5500mmDN进水 DN出水 DN超越DN进水 DN出水 DN超越图图 4.1 分流井示意图分流井示意图4.1.2 粗格栅室粗格栅室设计数据：Kh=1.3；Q最大时=Q平均Kh=350001.3=4.55104 m3/d=0.53m3/s；栅条间隙：50mm100mm，取 50mm；过栅流速：0.6m/s1.0m/s，取 0.8m/s；西安建筑科技大学课程设计（论文）12栅前流速：0.4 m/s0.9 m/s；取 0.7m/s；倾斜角度：45C 75C，取 70C；过栅水头损失：0.08m0.15m，取 0.1m；栅条断面采用正方形 20mm20mm；近期采用二组格栅，远期采用三组格栅；采用机械清渣方式。图图 4.2 格栅示意图格栅示意图（1）栅槽宽度：设栅前水深 h=0.5m；10.02 15 10.05 151.10BS nbnm0.53 3sin7090.05 0.5 0.8n（2）进水渠道渐宽长度：设进水渠道宽 0.85m；渐宽展开角度1l1201111.100.850.352220BBlmtgtg（3）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度：2l120.182llm（4）通过格栅的水头损失：；22100.8sin1.41sin7030.1322 9.8vhh kKmg 211.41bsb（5）栅后槽总高度：设栅前渠道超高=0.3m2h西安建筑科技大学课程设计（论文）13120.50.130.31.0Hhhhm（6）栅槽总长度：1121.00.5HLlltg 0.50.30.350.18 1.00.52.3270mtg（7）每日栅渣量：在格栅间隙 50mm 情况下，设栅渣量为每 1000m3污水产 0.05m3，3max1864000.91 0.05 864002.8510001.38 1000ZQWWm dK4.1.3 污水提升泵房污水提升泵房本设计采用氧化沟工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经提升后再过细格栅，然后经平流沉砂池，自流通过初沉池、曝气池、二沉池及接触池，最后由出水管道排入纳污河流。设计参数：设计参数：设计流量：Q=0.70m3/s，泵房工程结构按远期最大流量设计设计要求：设计要求：1）泵房进水角度不大于 45 度。2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于 0.8。如电动机容量大于55KW 时，则不得小于 1.0m，作为主要通道宽度不得小于 1.2m。3）泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为 15 m12m，高 12m，地下埋深 7m。4）水泵为自灌式。泵房设计计算泵房设计计算水泵扬程=细格栅最高水位+水泵损失+吸压水管路损失+集水池最低水位到地面的高程差+富裕水头（1m）即：H=2.76+2+2+8.25+1=16.01m西安建筑科技大学课程设计（论文）14根据设计流量 0.70m3/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用 5 台350QW1200-18-90 型潜污泵（流量 1200m3/h，扬程 18m，转速 990r/min，功率 90kw），4 用 1 备，流量：330.70.175/630/44QQmsmh集水池容积：考虑不小于一台泵 5min 的流量：36305552.56060QWm取有效水深 h=1.2m，则集水池面积为:352.543.81.2WAmh泵房采用钢筋混凝土结构,尺寸为 15 m10m,泵房为半地下式，水泵为自灌式。4.1.4 细格栅细格栅设计数据：Kh=1.3；Q最大时=Q平均Kh=350001.3=4.55104 m3/d=0.53m3/s；栅条间隙：3mm10mm，取 5mm；过栅流速：0.6m/s1.0m/s，取 0.8m/s；栅前流速：0.4 m/s0.9 m/s；取 0.7m/s；倾斜角度：45C 75C，取 70C；过栅水头损失：0.08m0.15m，取 0.1m；栅条断面采用正方形 20mm20mm；近期采用二组细格栅，远期采用三组细格栅；采用机械清渣方式。（1）栅槽宽度：设栅前水深 h=0.5m10.02 15010.005 1503.73BS nbnm0.53 3sin70860.005 0.5 0.8n（2）进水渠道渐宽长度：设进水渠道宽 1.50m；渐宽展开角度1l1201113.73 1.503.12220BBlmtgtg（3）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度：2l121.552llm（4）通过格栅的水头损失：西安建筑科技大学课程设计（论文）15；22100.8sin1.41sin7030.1322 9.8vhh kKmg 211.41bsb（5）栅后槽总高度：设栅前渠道超高=0.3m2h120.50.130.31.0Hhhhm（6）栅槽总长度：1121.00.5HLlltg 0.50.33.1 1.55 1.00.56.4470mtg（7）每日栅渣量：在格栅间隙 5mm 情况下，设栅渣量为每 1000m3污水产 0.1m3，3max1864000.91 0.1 864005.7010001.38 1000ZQWWm dK4.1.5 沉砂池沉砂池经过细格栅的污水中仍然含有较多的泥沙、悬浮油类，本设计中根据原水水质选择曝气沉砂池，（1）池子总有效容积：设；2mint 3max600.70 2 6084VQtm（2）水流断面积：设；10.1vm s2max1848.40.1QAmv（3）沉砂池设 2 格，每格断面形状见图 4.3.池宽 2000mm，池底坡度 0.5，超高 0.6m，全池总高 3900mm。西安建筑科技大学课程设计（论文）16图图 4.3 曝气沉砂池断面形状图曝气沉砂池断面形状图（4）每格沉砂池实际进水断面面积22.0 1.02.0 2.00.75.02Am（5）池长：848.410VLmA（6）每格沉砂池沉砂斗容量：301.0 0.6 116.6Vm（7）每格沉砂池实际沉沙量：设含沙量为，每两天排一次砂，3632010mm33620 0.4686400 21.606.610Vmm（8）每小时所需空气量：设曝气管浸水深度为 2.5m，查给排水设计手册可知单位池长所需空气328mm h328 12 1 15%2772.8qm4.1.6 生物反应池生物反应池1、进出水水质要求见表、进出水水质要求见表 2.3.2、由进出水水质可得：、由进出水水质可得：BOD5/COD0.4，所以可以进行生物处理；BOD5/TN3，BOD5/TP15，故可估算具有较好的生物脱氮除磷效果；3、脱氮除磷参数计算、脱氮除磷参数计算该工艺中 Carrousel 氧化沟采用 4 组平行的氧化沟，每组 Q=15000m3/d，近期采用 3 组，远期采用 4 组；处理效果出水除 SS 指标按照一级 B 标准计算外，CNP 的计算都按照一级 A 出水标准；为提高系统的抗符合变化能力，选择混合污泥的浓度 MLSS=4000mg/L，f=MLVSS/MLSS=0.7，溶解氧浓度C=2.0mg/L。其具体氧化沟参数计算如下。（1）硝化菌生长速率和设计条件下硝化所需最小污泥平均停留时间n；cm西安建筑科技大学课程设计（论文）1720.098150.0511.1580.471 0.833 7.210TnTONDOepHNKDO0.098 15 150.051 15 1.158520.471 0.833 7.27.25 1022e10.47 0.93 0.50.219d则最小停留时间：14.6cmnd（2）计算氧化沟设计污泥停留时间2.5 4.611.5cdcmSFd考虑污泥稳定，实际泥龄为；30d对应实际生长速率：11/300.033nd实际（3）计算去除有机物所需的氧化沟体积和水力停留时间（除非特殊说明，以下均按照每组进行计算）：030.5 15000 220 1030675014000 0.7 1 0.05 30edYQ SSVmXK（4）计算反硝化所需要增加的氧化沟体积（每组），如假设，反硝化条件时溶解氧的浓度 DO=0.2mg/L，计算温度仍然采用 15C，20C 反硝化速率,取0.07mgNO3-_N/（mgVSS d），则DNr2015 2031.0910.07 1.091 0.20.036/()TDNDNrrDOmgNONmgVSSd 根据 MLVSS 浓度和计算所得的反硝化速率，反硝化增加的氧化沟体积。由于合成需要，产生的生物污泥中约含有 12%的氮，因此首先计算这部分的氮量：每日产生的生污泥量：300.515000(220 10)10630/11 0.05 30VSSedYxQ SSkg dK 生物合成需氮量：12%630=75.6kg/d 折合每单位体积进水用于生物合成氮量：75.61000/15000=5.04mg/L西安建筑科技大学课程设计（论文）18 反硝化 NO3-_N：3455.04534.96/NOmg L 所需去除氮量：334.96 15000/1000524.4/NOSkg d因此，反硝化所需要增加的氧化沟的体积为33524.452022.8 0.036NODNSVmXr所以每组氧化沟总体积：36750520211952VVVm总 氧化沟水力停留时间：11952/1500019.1HRTVQh总（5）确定氧化沟的工艺尺寸：设计有效水深 4.0m，宽度 6m，则所需沟总长度为 498m，其中好氧段长度为 281.25m，缺氧段长度为 216.75m，弯道处长度，则单个直道，故54 162116.53m 498 116.53664m氧化沟总池长 64+8+16=88m，总宽度，超高取 0.5m。6 848m（6）每组沟需氧量的确定：速率常数 K 取 0.22d-102031.424.50.562.61eVSSeVSSKtSSOQxQ NNxQ NOe0.22 515000220 1015000150001.42 6304.545 120.56 6302.634.961000110001000e4701.5894.62227.5352.8 1363.44318.2kg d如取水质修正系数，压力修正系数，温度为0.850.95120C、25C 时的饱和溶解氧浓度分别为，209.17Cmg L258.4Cmg L标准状态下需氧量：20225 205259.17 4318.269232881.0240.85 0.95 1 8.42 1.024C OSORkg dkg hCC 采用垂直表面曝气器，根据设备性能，动力效率为 1.8kgO2/(kWh)，因此需要设备功率为 160kW。每组沟采用两台 80 kW 垂直表面曝气器，设置在沟的一侧。（7）回流污泥量计算：西安建筑科技大学课程设计（论文）19根据物料平衡：RRRTSS QX QQQX200 15000 10000150004000RRQQ39500RQm d其中：661010110000100RXmg LSVI 所以，回流比63%R（8）每组沟剩余污泥量计算：1dctexQ S Y fKX QX Q 315000220 100.5 0.7 1 0.05 3020 1500010（其中 Xt未知，不计入）600kg d4.1.7 二沉池二沉池二次沉淀池分期建设，并且与氧化沟对应，近期建设 3 组，远期采用 4组（增加 1 组）；二沉池污水自流进入，设计流量按每期最大流量计算；沉淀池选辐流式沉淀池，采用沉淀效率比较高的周进周出的进出水形式，具体设计参数选择如下（如非特殊说明，以下均按照单组设计）：设计流量 Q=15000m3/d=625m3/h，氧化沟出水混合液悬浮浓度 Nw=4kg/m3回流污泥浓度 Cu=10000mg/L，污泥回流比 R=0.63，表面负荷采用规范建议数据（如表 4.1）1.0，停留时间 t=1.5h，超高 0.3m。q 32()mmh表表 4.1 二次沉淀池设计数据二次沉淀池设计数据沉淀池类型沉淀时间（h）表面负荷（日平均量）32()mmh污泥含水率（%）固体负荷2/kgmd堰口负荷Ls m活性污泥法后2.05.00.61.099.299.61501.52.9 具体沉淀池尺寸计算如下（计算示意图见图 4.4）。西安建筑科技大学课程设计（论文）20图图 4.4 辐流式沉淀池计算示意图辐流式沉淀池计算示意图（1）沉淀部分水面面积：26256251.0QFmq（2）池子直径：，取 D=29m44 62528.23.14FDm（3）实际水面面积：2223.14 2966044DFm（4）实际表面负荷：326250.95()660QqmmhF（5）校核堰口负荷：16251.93.63.6 3.14 29QqLs mD校核固体负荷：02221241 0.63625 4 24148/150/660wR Q NqkgmdkgmdF 符合要求（6）澄清区高度：，02625 1.51.42660Q thmF按在澄清区最小允许深度 1.5m 考虑，取1.5m2h（7）污泥区高度：0211 0.63625 4 1.51.320.50.5 4 10660wwuR Q N thmNCF（8）池边深度：，取 3.5m221.42 1.320.33.04hhhm西安建筑科技大学课程设计（论文）21（9）沉淀池高度：设池底坡度为 0.05，污泥斗直径 d=2m，池中心与池边落差，超高 h1=0.5m，污泥斗高度 h4=1.0m30.050.682Ddhm12340.53.50.68 1.05.68Hhhhhm 污泥回流设备鉴于采用鼓风曝气，所以污泥回流设备采用气力提升，如图 4.5.图图 4.5 气力提升污泥回流示意图气力提升污泥回流示意图4.1.8 深度处理系统深度处理系统1、深度处理工艺选择及原因、深度处理工艺选择及原因污水通过一级物理处理和二级生化处理可以出去绝大部分的悬浮物和氮磷等物质，但是还是无法达到一级 A 标准，所以要进行三级深度处理，具体原因如下。污水经过生化处理工艺后，认为氧化沟中活性污泥把所有的氮磷物质转化为生物体物质，但是由于二沉池依靠重力沉淀，沉淀效果有限，而且污水在二沉池内部分水力停留时间有限，不能把所有的物质沉淀下来，会有部分的 N、P（尤其是 P）会附着到水中细小的颗粒物而随水流出，导致从二沉池出水不能达到一级 A 标准。即污水经过一级物理处理和二级生化处理之后能西安建筑科技大学课程设计（论文）22将大部分的 SS，全部的 COD、BOD5转化或者去除，但是还是会有 SS 和 P的超标。因此，为了使得最后的出水能够达到一级 A 标准，二沉池后要加入深度处理工艺，主要用于去除水中的 SS，在去除 SS 的同时，也会有部分的 N、P（尤其是 P）附着在上面而被去除。而去除 SS 最好的工艺选择给水处理中的混凝沉淀过滤消毒工艺。2、深度处理工艺设计计算（、深度处理工艺设计计算（1）配水井）配水井采用机械混合圆柱形混合池，按照远期规模计算，一次建成。配水井容积：30.7 6042VQtm 配水井面积：设水深为 4.0m，则24210.54VAmH 配水井直径：，取 D=4.0m44 10.53.73.14ADm（2）絮凝池）絮凝池采用往复式隔板絮凝池，按照近期规模建设分为三池，远期预留一池位置。总容积：设絮凝时间 T=20min，245000 206256024 60QTWm 分 2 池，每池平面面积：设池内水深 H=2.4m，26251312 2.4WFmnH取每池容积 F=135m2，宽度与沉淀池对应 B=6m，长度 L=F/B=22.5m（3）沉淀池）沉淀池采用平流式沉淀池，按照近期规模建设分为三池，远期预留一池位置，与往复式隔板絮凝池相对应。水深 3.03.5m，取 h=3.0m；超高 0.3m；沉淀池内平均水流速度 1025mm/s，取；沉淀时间 1.53.0h，取 T=1.5h;10/vmm s西安建筑科技大学课程设计（论文）23 沉淀池池长：3.63.6 10 1.554LvTm 沉淀池容积：3625 1.5937.5VQTm 沉淀池宽度：，取 B=6.0m937.55.854 3.0VBmLH 沉淀