建模大赛设计CASS_工艺处理城镇污水毕业设计.docx

城镇生活污水厂处理工艺设计方案
摘 要
本次大赛设计是以相关的资料为依据，设计一座城镇生活污水处理厂，其日处理量为20000 m3/dm。由于城市污水的主要成分为固体悬浮污染物（即SS）和 溶解和胶体状态的有机污染物（即BOD）,所以本次设计采用了cass工艺，CASS是周期循环活性污泥法的简称，又称为循环活性污泥工艺，是在SBR的基础上发展起来的，即在SBR池内进水端增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌，其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累--再生理论，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。
　　该工艺最早在国外应用，为了更好地将其引进，开发出适合我国国情的新型污水处理新工艺，有关科研机构在实验室进行了整套系统的模拟试验，分别探讨了CASS工艺处理常温生活污水、低温生活污水、制药和化工等工业废水的机理和特点（高效、稳定、工艺流程简单）以及水处理过程中脱氮除磷的效果，具有较高的自动化水平，可大大降低污水厂的运行成本。获得了宝贵的设计参数和对工艺运行的指导性经验。将研究成果成功地应用于处理生活污水及不同种工业废水的工程实践中，取得了良好的经济、社会和环境效益。
本次设计在构想中充分考虑了环境效益与经济效益之间的联系, 尽量最大限度使两者协调。同时，结合具体事例，介绍cass工艺污水处理厂主要处理构筑物的设计要点，

关键词：污水处理、cass工艺、脱氮除磷、环境效益、技术特征、经济评价

目 录
前 言 3
第一篇 设计说明书 3
一、 污水厂的设计规模及进出水水质 3
二、处理程度的计算 3
三、城市污水处理设计 4
1、工艺流程的比较 4
2、工艺流程的选择 6
四、污水处理构筑物的设计说明 7
1、粗格栅的设计 7
2、集水井和提升泵房 8
3、细格栅 8
4、沉砂池 9
5、CASS 9
6、二沉池 10
7、接触消毒池 10
五、污泥处理构筑物的设计计算 11
1、污泥泵房 11
2、排泥泵房 11
3、污泥浓缩池 11
4、贮泥池及提升泵 12
5、脱水间 12
六、污水厂平面、高程布置 12
1、平面布置 12
2、管道布置 12
3、高程布置 13
第二篇 污水厂设计计算书 13
七、污水处理构筑物设计 13
1、粗格栅的设计 13
2、集水井与提升泵房 15
3、细格栅的设计 16
4、平流沉砂池的设计 18
5、氧化沟的设计 20
6、二沉池的设计 25
7、接触消毒池与加氯间的设计 27
八、 污泥处理构筑物设计 28
1、污泥泵房 28
2、排泥泵房 29
3、污泥浓缩池 29
4、贮泥池及提升泵 31
5、脱水间 32
九、 高程计算 32
1、选用管道 32
2、管道计算 33
3、污水厂的高程布置方法 36
4、各构筑物高程确定 36
十、经济分析 37
1、估算范围及编制依据 37
2、固定资产投资估算 37
2.2设备投资 38
3、 运行费用计算 39
3.2.2 工资福利开支 39
3.2.3 生产用水水费开支 39
3.2.4 运费 39
3.2.5 维护维修费 39
3.2.6 管理费用 39
3.2.7 运行成本核算 39
结 论 40
参考文献 40
致 谢 41

前 言

水是生命之源，是人类环境的重要组成部分，是人类赖以生存和社会发展的必不可少的物质条件之一。但水是不可再生资源，随着社会经济和旅游业的快速发展，城市的污水量与日俱增，污水不经处理直接排放，对人居环境和城市形象造成不良影响，与城市建设步伐不相适应。因此，为了给人民身体健康和投资环境创造一个良好的城区环境，我们就得对水进行处理，即控制污染源，从而达到防止水污染的根本目的。
本方案的设计对象广州市从化区，城镇生活污水厂流量为20000 m3/d，常年风向为东南风。近年来，随着该市工农业的发展及人民生活水平的不断提高，城市生活污水量和工业废水量也相应的大幅度增加。为保障人民的身体健康，提高生活质量，城市排水问题的解决也日益迫切。本设计就是对污水处理厂进行的初步设计，完成污水泵站、污水及污泥处理的方案选择、技术经济分析、工艺设计及部分施工图设计等。本设计的处理对象为城镇生活污水，主要污染物质为悬浮固体（即ss）及溶解和胶体状态的有机污染物（即BOD）。因此，采用活性污泥法，具体的工艺流程为：进水——计量井——粗格栅——提升泵房——细格栅——鼓风机房——cass反应池——消毒间——接触池——出水（农田灌溉及排放）; 贮泥池——污泥浓缩脱水机房——污泥外运

第一篇 设计说明书
一、 污水厂的设计规模及进出水水质
参赛的内容为城镇城镇生活污水处理工程，原水设计水量为20000 m3/d，根据中华人民共和国《环境保护法》、《水污染防治法》、广东省《水污染物排放限值》DB44/26-2001，小区污水处理站的出水就近排入沙溪水库，根据排放水功能区域划分，需达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）III类水质标准，经过处理后出水水质要求达到广东省《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中第二时段一级标准。进出水水质如表1所示：
表1
项目类别
CODCr
BOD5
SS
NH4-N
动植物油
TP
PH
进水水质
250
150
200
40
25
5
6~8
出水水质
90
20
60
10
10
0.5
6~9

从表中可以看出：根据对各项污染物去除率的要求，表明污水处理工艺在满足常规去除BOD和COD以及SS的同时，必须具备脱氮和除磷的功能。采用适宜的除磷脱氮污水生物处理工艺，确保表中污染物的有效去除。
二、处理程度的计算
1、 的去除率为:
2、 的去除率为:
3、 SS的去除率为:
4、 NH4-N的去除率为:
5、 动植物油的去除率为:
6、 TP的去除率为:

三、城市污水处理设计
1、工艺流程的比较
生物处理方法主要有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法是在人工充氧的条件下，对污水和各种微生物群体进行连续的混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥的生物凝聚，吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥回流到曝气池，而剩余污泥则排出。生物膜法则是利用各种不同载体，通过污水与载体的不断接触，在载体上繁殖生物膜，利用膜的生物吸附和氧化作用，以降解去除污水中的有机污染物，而脱落下来的生物膜与水进行分离。
当前国内外城市污水厂大多都采用活性污泥法二级生物处理，同时对活性污泥法有着丰富的管理运行经验和有关技术资料。这种方法能有效地去除城市污水中的主要污染物质，并且处理费用较低。
因此，污水处理厂工艺选用活性污泥法进行比选。
活性污泥法又有多种工艺方案，按上述方案选择的原则，参照国内外的研究成果
., 及污水处理厂的运行实践，在进行多方案比较的基础上，选择了A2/O工艺和CASS活性污泥法工艺两种污水处理方案进行论证及经济技术比较，从而确定最佳方案。

1.1技术比较
方案一
A2/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，目前广泛采用的具有脱氮除磷功能的工艺，是80年代在普通活性污泥法基础上发展起来的新工艺。
A2/O流程的特点是：污水流经厌氧池、缺氧池、再进入好氧池；并将好氧池的混合液和沉淀池的污泥分别回流至缺氧池、厌氧池。使缺氧池中即从原污水中得到充足的有机物，又从回流的混合液中得到大量硝酸盐，而回流污泥则可保证其微生物量，因此可进行反硝化反应，回流污泥中硝酸盐浓度降低，提高了聚磷菌在厌氧区磷的释放，相应提高了在好氧区的磷吸收率，而且在厌氧、高污染物负荷条件下抑制了丝状菌的繁殖，可以有效的防止污泥膨胀，而后在好氧池中进行BOD5的进一步降解和硝化。
A2/O法脱氮工艺流程不需外加碳源，以原废水为碳源，可保证充分的反硝化反应，好氧池设在缺氧池之后，可使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高了出水水质，另外缺氧池放在好氧池之前，一方面可减轻好氧池的有机负荷，另一方面也有利于控制污泥膨胀，反硝化过程中产生的碱度还可补偿硝化过程对碱度的消耗。但要取得较好的脱氮率，必须保证足够大的混合液回流比，这势必增加系统的运行费用，这也是A2／O系统的一个缺点。

图1 方案一生化反应工艺示意图
方案二
CASS工艺是SBR的改进工艺，即“循环式活性污泥法工艺” (cyclic activated sludge system)。CASS工艺是在同一池子内，在不同的时间阶段完成生物处理过程和泥水分离过程，是集生物降解和沉淀等功能为一体的污水生化处理工艺，具有流程简单，运行方式灵活，在空间上是完全混合，在时间上是理想推流等优点。
CASS反应池由三个区域组成，即生物选择区、兼性区和主反应区构成。三者经典的体积比大致为1：5：30。
生物选择区的工艺过程遵循活性污泥的基质积累—再生理论．使活性污泥在生物选择区中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质去除过程。由于该部分活性污泥在高BOD负荷条件下运行，生物吸附作用增强；另一方面，微生物在此区域得到驯化，促进了微生物的增殖。
兼性区(预反应区)在厌氧或兼氧条件下运行时不仅与生物选择区共同对进水水质、水量的变化起到缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和氮的反硝化作用。
主反应区是最终去除有机底物的主场所。运行过程中的曝气阶段，通常将主反应区的曝气强度加以控制，以使反应区内主体溶液中处于好氧状态，而活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制而硝态氮由污泥内向主体溶液的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。
主反应区：有四个阶段。
进水反应阶段：根据情况可采用曝气及半限制曝气的运行方式，在进水的过程或后期进行曝气。在曝气阶段，通过微孔曝气器充氧，在曝气开始时，溶解氧控制在较低水平(约0.2~0.5mg/L)，直到曝气结束前使溶解氧最终达到2~3mg/L，由DO监控系统控制鼓风机进风量与反应池进气阀的开度，保持DO最佳值，为微生物生长创造一个适宜的生长环境，并节约能耗，在好氧条件下完成了有机物的氧化、硝化和吸磷作用。在此阶段，聚磷菌利有机物氧化释放的能量，过量吸收混合液中的磷，使水中的磷转移到污泥中，随剩余污泥排到系统外，达到除磷的目的。这种运行方式不像前置反硝化系统中需较高的内回流，因此省去了内循环系统，而且在系统中不需要单独设置一个缺氧段以进行反硝化，从而达到除氮的目的。
沉淀阶段：反应池静止沉淀，完成泥水分离过程。
滗水阶段：污泥继续沉淀，经过处理的上清液由排水装置(旋转式滗水器)排出池外至最低水位。
闲置阶段：此阶段可进行剩余污泥的排放。
上述各个阶段组成一个循环，并不断重复。循环开始时，由于进水，池子中的水位由某一最低水位开始上升，经过一定时间的曝气和非曝气反应后停止，使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境中沉淀，在完成沉淀后，由旋转式滗水器排出已处理的上清液，使水位下降至池子所设定的最低水位。完成上述各阶段后，系统进入下一循环过程，重复以上操作。
污泥回流/剩余污泥排除系统：在CASS活性污泥法中主反应池内设有潜污泵，污泥通过此潜污泵不断地从主曝气区抽送至生物选择区中。为保持池子中有一个合适的污泥浓度，需要根据产生的污泥量排出相应的剩余污泥。安装在反应池内的剩余污泥泵在沉淀阶段结束后将工艺过程中产生的剩余污泥排出系统。排除剩余污泥一般在沉淀阶段结束后进行，排出的污泥浓度约为8g/l左右。
为了处理连续的进水，在CASS活性污泥法系统中应至少设置二个池子，由于本工程规模小，对本工程将采用2个反应池运行，池子之间和各个运行阶段相互错开。例如，当第一个池子处于进水一一曝气阶段时，第二个池子则处于沉淀和滗水阶段，反之亦然。通过在时间上错开各个池子的进水，可以产生连续的进水，曝气阶段的优化设置可使鼓风机连续工作，风量可调，顺序对各个池子进行曝气。工艺系统采用微孔曝气系统进行供氧，其充氧效率高，可大大节省运行能耗和运行费用。
CASS活性污泥法工艺系统的一个重要特性是在工艺过程中不设专门缺氧段的条件下仍能进行硝化和反硝化，达到去除氮的目的。CASS活性污泥法工艺系统通过将活性污泥从主反应区(好氧)回流到生物选择区以及系统间歇曝气的运行方式可以使活性污泥不断地经历好氧和厌氧的循环，这些反应条件将有利于聚磷菌在系统中的生长和累积。因此循环式活性污泥法工艺系统具有生物除磷的功能。
大量采用CASS活性污泥法工艺的污水处理厂的运行结果表明，在不加任何化学药剂的条件下，生物除磷的除磷效果在80％左右。而NH3-N的去除率达到80％以上，TN去除率达70％以上。
CASS活性污泥法工艺运行可靠灵活，已在各种规模的城市污水和工业废水处理中得到应用。在应用该工艺的这些污水处理厂的运行表明，此项技术已取得较大的进展，以间歇操作的工艺形式处理城市污水已被广泛接受。

图2 方案二生化反应工艺示意图
下面将A2/O工艺方案与CASS活性污泥法工艺的方案列表进行比较（表3）。
表3 方案技术优缺点比较表
项目
A2/O工艺
CASS工艺
主要优点

1、工艺成熟，运行稳定。
2、除磷脱氮效果好，出水水质满足要求。
3、处理效果好。

1、流程简单，占地面积省。
2、耐冲击负荷，处理效果稳定。
3、除磷脱氮效果好，出水水质满足要求。
主要缺点

1、处理构筑物相多较多。
2、相对于CASS工艺而言，需要较大的混合液回流和污泥回流。

1、自动化程度高，则管理技术人员水平要求高。
2、排泥和回流不如二沉池均匀。

1.2 经济比较
由上述技术比较可知各自费用的大小：和A2/O工艺相比，CASS工艺在构筑物和运行费用上均胜出。CASS工艺技术上先进，费用上合理，是合乎要求的工艺。

2、污泥处理方案的比选
2. 1污泥的处理要求
在污水处理过程中，要产生污泥，污泥来源于污水处理厂的初沉池和二沉池，前者称为初沉污泥，后者称为剩余污泥。
污水处理中产生的污泥，由于含有大量的有机污染物，易腐化变臭，并含有寄生虫卵,如不进行处理或妥善的处置，将对环境产生不良影响，造成二次污染， 因此，必须对污泥进行必要的处理与处置。污泥处理要求如下：
（1）减少有机物，使污泥稳定化。
（2）减少污泥体积，降低污泥后续处置费用。
（3）减少污泥中有毒物质。
（4）利用污泥中有用物质，化害为利。
（5）因选用生物脱氮除磷工艺，故应避免磷的二次污染。
2.2常用污泥处理的工艺流程

图3 城镇污水二级处理厂污泥处理典型流程

图4 带有生物除磷的城镇污水处理厂污泥处理典型流程

由于污水处理中采用了生物除磷的工艺，所产生的剩余污泥富含无机磷，进行重力浓缩时，浓缩池内呈厌氧状态，会促使磷的释放，因此选择第二种污泥处理工艺。
其中污泥浓缩，脱水有两种方式选择，污泥含水率均能达到 80%以下：
（1）方案一:污泥机械浓缩、机械脱水；
（2）方案二:污泥重力浓缩、机械脱水。
表4 污泥浓缩脱水技术比较
项目
方案一
方案二
主要构筑物
1. 污泥贮泥池
2. 浓缩、脱水机房
3. 污泥堆棚
1. 污泥浓缩池
2. 脱水机房
3. 污泥堆棚
主要设备
1. 污泥浓缩设备
2. 加药设备
1. 浓缩池刮泥机
2. 脱水机
3. 加药设备
占地面积
小
大
对环境的影响
无大的污泥敞开式构筑物，对周围环境影响小
污泥浓缩池露天布置，气味难闻，对周围环境影响大
总土建费用
小
大
总设备费用
一般
稍大
剩余污泥中磷的释放
无
有
由表4可见方案一优于方案二，因此本工程污泥处理工艺选用污泥机械浓缩，机械脱水。

2.3 本次工程设计确定将CASS工艺中产生的污泥由CASS反应池提升至贮泥池，贮泥池内设置水下搅拌器搅拌，再进入污泥脱水机房，经浓缩脱水一体机脱水，含水率由99.2％左右降至80％以下后外运。
最终确定的CASS工艺流程如图5所

图5 CASS工艺流程图

四、污水处理构筑物的设计说明
1、粗格栅的设计
粗格栅用以截留污水中的较大悬浮物或者漂浮物，以减轻后续处理物的负荷，用以去除可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施的正常运行的装置。
1.1设计参数：
栅条宽度b=440mm 、
过栅水头损失 h1=0.129m
格栅安装角度α=60°.
栅前水深h=0.043m
每台过栅流量Qmax= 0.133m3/s
过栅流速 =0.8m/s
栅条的间隙数n=15.
格栅宽度B=0.44m
栅后槽总高度H=1m
栅槽总长度L=2.26m
每日栅渣量W=1.03
设计中的各参数均按规范规定的数值来取。

2.污水提升泵房
2.1功能：将污水提升后重力自流至后续处理构筑物。
2.2设计参数
设计流量：Qmax=956.25 m3/h
泵后构筑物总水损= 2.2m
潜污泵每台流量为500m3/h
扬程H=8m，管径。

3. 细格栅
3.1 功能：用于去除污水中较小的漂浮物，减轻后续处理构筑的负荷。
3.2 设计参数：
设计流量=0.139m3/s
过栅流速=0.8m/s
栅条间隙b=5mm
栅前水深h=0.5m
安装角度70°
设计原理同粗格栅一样
4、平流式沉砂池
4.1功能：对污水中的以无机物为主体、比重大的（如砂子、煤渣等）固体悬浮物进行沉淀分离,减轻CASS生化池的负荷。
沉砂池的作用是去除污水中将比重较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重较大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。
沉砂池设计中，必须按照下列原则：
（1）城市污水厂一般设置沉砂池，座数或分隔数应不小于2座，并按并联运行原则考虑。
（2）设计流量应该按分期建设考虑：
* 当污水自流进入时，应该按照每期的最大设计流量计算
* 当污水用提升泵送入时，应该按照每期工作水泵的最大组合流量
* 合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算
（3）沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主
（4）城镇污水的沉砂量可按每105m3污水沉砂量为30 m3计算，其含水率为60%，容量为1500kg/ m3
（5）贮砂斗容积应按两日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°，排砂管直径不应小于0.3m
（6）沉砂斗的超高不宜小于0.3m
（7）除砂一般采用机械方法，当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。

4.2设计参数：
流速V=0.20m/s
流动时间t=40s
沉砂量X=30/污水
沉砂池长度(L)，L =8m
水流断面积A=0.695m2
池总宽B=2.4m
有效水深h2=0.579m（介于0.25~1.0m之间,符合要求）
贮砂斗所需容积V=0.47
每个污泥沉砂斗容积V0=0.118
沉砂斗容积V=0.118
沉砂池高度H=1.41m
进出水渐宽部位长度为：L1=0.734m
验算最小流量时的流速：vmin=0.25m/s

5、CASS生化池
5.1 CASS的功能：根据设定的运行时间程序周期运行，实现有机物的降解，氮、磷营养盐和SS去除，使处理后的污水达到设计排放标准。
5.2设计参数
设计流量Q=1000m3/h
曝气时间TA=4.6h
沉淀时间TS=1.2h
周期数n=4次
CASS的总高H0=5.5m
剩余污泥量=422.9 m3/d
曝气头数量n=6614个

6、接触消毒池与加氯间
6.1设计说明：因为纳污水体河段水质标准按《地面水环境质量标准》(GB3838-88)Ⅲ类标准考虑，故需消毒后才能排放。采用隔板式接触反应池
6.2设计参数
设计流量Q=1000m3/h（设一座）
水力停留时间：T=0.5h
平均水深：h=2.0m
隔板间隔：b=3.5m
接触池容积V= 500m3
接触池表面积m2
接触池长度L= 24m
接触池长宽比
消毒池容积为V′=528m3
加氯量为ρmax=6.0mg/L,每日投氯量为ω=6kg/h

五、污泥附属构筑物的设计计算
1、集水井
1、1 集水井功能：集水井位于泵房下部，具有调节水质水量的作用，避免负荷冲击对生化处理系统造成不良影响。泵站集水井容积一般按不小于最大一台泵5分钟的出水量计算，有效水深取1.5~2.0米。
1.2 设计计算
本次设计集水井容积按最大一台泵6分钟的出水量计算，有效水深取1.5米

则集水井的面积为50/1.5=33.3m2,取33.5m2。
2、贮泥池
2.1贮泥池功能：对剩余活性污泥起存储调理的作用。
2.2设计计算
采用1d的停留时间。贮泥池污泥流量：Q0=422.9m3/d（由曝气池的剩余污泥量得知）；
设贮泥池平面为圆形，有效水深：h1=3.5m；超高h2=0.5m。
则的直径：

3、污泥浓缩脱水机房
脱水机房尺寸(10×10)m2,泥饼外运填埋。

六、污水厂平面、高程布置
1、平面布置
各处理构筑物是污水处理厂的主体构筑物，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，确定它们在厂区的平面布置应考虑：
（1）将污水处理区、污泥处理区及生产管理和生活设施分区集中进行布置，并保持必要的间距，使污水处理厂各构建筑物之间既有机结合，又相对独立。
（2）将生产管理和生活设施布置在污水厂上风向，从而避免了污水、污泥气味的影响。形成良好的生活、办公环境。
（3）将用电负荷较大的鼓风机房与变配电所靠近布置，便于电缆敷设。
（4）将办公室、控制室、化验等集中布置在综合楼，便于管理，提高办公效率。
（5）厂区平面设计充分考虑环境的美化，充分利用道路两侧的空地进行绿化，栽种灌木草坪，尽量少栽种乔木，避免落叶飘入池中。
厂区道路主干道6.0m，次干道2.5m，人行道1.5m，道路转弯半径分别为6.0m、4.0m，车行道采用混凝土路面，人行道采用预制混凝土块铺砌。
2、管道布置
管道定线应遵循的主要原则是：一般按照主干管、干管、支管的顺序依次进行。定线时通常应考虑的几个因素是：地形和用地布局；排水体制和线路数目；污水厂和出水口数目；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况。
厂区给水由市自来水公司提供，来自于周边供水干管。厂区给水主要用于生活、构筑物及设备冲洗、绿化及消防等。给水干管厂区内呈环网状，利于消防和安全供水。
厂区排水为雨污分流制，厂区雨水由道路雨水口收集后汇入厂区雨水管道，并自流排入附近河流。厂区生活污水、生产污水、上清夜等经厂区污水管道收集后汇入集水池与进厂污水一同处理。
3、高程布置
3.1 高程布置任务及原则
本次设计中，污水全部自流进入污水处理厂。进入粗格栅间的进水管管底标高约为2976.1m，污水提升泵房集水池水位2976.5m，污水经提升后至细格栅间，水位标高为2983.85m，接触池水面标高为2980.9m。
对污水处理流程进行高程布置的主要任务是，确定各处理构筑物的标高，确定处理构筑物之间连接管距的尺寸及其标高，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。高程布置结果见附图。
设计原则如下[1,9]:
(1) 选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能构运行正常。
(2) 计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和灌渠的设计流量。计算涉及远期流量的灌渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。
(3) 设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不易过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。
(4) 在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升污泥量。
3.2水头损失估算
计算厂区内污水在处理流程中水头损失，选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水利计算，并适当地留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。
污水流动中的水头损失包括：污水流经各处理构筑物的水头损失；污水流经连接前后两处理构筑物管渠（包括配水设备）的水头损失。在做初步设计时， 可按表所列数据估算。
表5 污水流经各处理构筑物的水头损失
构筑物名称
水头损失（cm）
构筑物名称
水头损失（cm）
格栅
10～25
沉砂池
10～25
沉淀池：平流
20～40
CASS池
150～250
竖流
40～50
接触接消毒池
10～30
辐流
50～60

完全混合曝气池
20～30
推流曝气池
50～150

3.3构筑物的高程布置
在初步设计中，各构筑物的水头损失与设计提升泵时的取值一样。

第二篇 污水厂设计计算书
七、污水处理构筑物设计
1、粗格栅的设计
1.1 粗格栅
1.1.1粗格栅功能：截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，保证后续处理设施的正常运行。
1.1.2设计计算
流量采用最高日最高时流量计算。
设过栅流速V=0.8m/s[12]，选2台格栅，则
则每台过栅流量Qmax=15000×1.53/2= 11475m3/d= 0.133m3/s

图6 格栅设计计算图
（1）格栅槽总宽度（B）

式中：S…………栅条宽度，取10mm；
n…………栅条间隙数；
b…………栅条间距，取20mm；
Qmax…………处理量，取20000m3/d；
h…………栅前水深，取0.57m；
v…………过栅流速，取0.8m/s；
α…………格栅倾角，取70°。
代入数据得到
(n=15)
B=0.01×(15－1)＋0.02×15=0.44m
（2）过栅水头损失(h1)

…………计算水头损失；
…………设计水头损失；
K…………格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；
…………，=1.79。
代入数据得到
0.043m
m
（3）进水渠道渐宽部分长度（L1）
设进水渠宽B1=0.20m，取渐宽部分展开角为20°
m
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（L2）
L2=L1/2=0.12m
（5）取栅前渠道超高h2＝0.3m，栅前槽高H1=h+h2＝0.57+0.3＝0.87m
栅槽后总高度m
（6）栅槽总长度 (L)

=0.33+0.12+1.0+0.5+=2.26m
（7） 每日栅渣量
取W1=0.07 m3/103m3

==1.03m3/d >0.2 m3/d，则采用机械清渣。
1.1.3主要工程内容
粗格栅间一座，设格栅渠道2条，选用旋转式机械格栅除污机2台， 2台格栅机1用1备。格栅机共用1台无轴螺旋输送机输送栅渣，栅渣输送至渣斗后外运。
格栅除污机前后设有渠道闸门，以供检修和切换使用。
1.1.4运行方式
格栅除污机根据其前后液位差或按时间周期自控运行，也可机旁手动控制；无轴螺旋输送机与其连锁运行。

2.污水提升泵站
2.1功能：将污水提升后重力自流至后续处理构筑物。
2.2设计计算
设计流量：Qmax=备，2用一备，每台流量为500m3/h，设扬程H=8m，管径。
污水提升泵站一座，20000×1.53÷24=1275m3/h
泵后构筑物总水损=接触池水损＋CASS池水损＋平流沉砂池水损＋细格栅水损＋富余水头=0.50＋0.60＋0.3＋0.3＋0.5=2.2m
2.3主要工程内容
设潜污泵3台，2用一平面尺寸为10×4.8m，地下部分深3.6m；为方便设备的安装与检修，设电动葫芦1台，起重量3t。

3细格栅
3.1功能：用于去除污水中较小的漂浮物，减轻后续处理构筑的负荷。
3.2设计计算：
设计流量按水泵的最大组合流量计,选用2台细格栅，每个平流沉砂池对应1台细格栅，则=0.139m3/s；设过栅流速=0.8m/s；栅条间隙b=5mm；栅前水深h=0.5m；安装角度70°。
设计原理同粗格栅一样，计算内容如下：
（1）格栅槽宽度（B）
栅条间隙数==67.4（n=68）
设栅条宽度s=0.01m, 栅槽宽度B=s（n-1）+bn=0.01×（68-1）+0.005×68=1.01m
（2）设进水渠宽B1＝0.50m，渐宽部分展开角，
进水渠渐宽部分长度m
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m
（3）设栅条为矩形断面，取k=3，过栅水头损失
m
取栅前渠道超高h2＝0.3m，栅前槽高H1=h+h2＝0.5+0.3＝0.8m，栅后槽总高度H
H=h+h1+ h2 =0.5+0.088+0.3=0.888m
栅槽总长度
m
（4）栅渣量m3/d>0.2 m3/d
3.3主要工程内容
格栅渠道两条，每条宽1m，旋转格栅除污机2台，正常情况2台同时工作，当需检修时，1台工作，1台检修。
2台格栅除污机共用1台无轴螺旋输送机输送栅渣，栅渣输送至渣斗后外运。格栅除污机前后设有渠道闸门以供检修和切换使用。

4、平流式沉砂池
4.1功能：对污水中的以无机物为主体、比重大的（如砂子、煤渣等）固体悬浮物进行沉淀分离,减轻CASS生化池的负荷。
4.2设计计算
最大设计流量时的流速V=0.20m/s，最大设计流量时的流行时间t=40s，城市污水沉砂量X=30/污水。沉沙池每2天清除一次。
（1）沉砂池长度(L)，L=vt=0.20×40=8m
（2）水流断面积(A)
取每格最大流量Qmax=0.139/s（设计1座，分为2格）
则：A=Qmax/v=0.139/0.20=0.695m2
（3）池总宽度(B)
取每格宽取b=1.2m则：
池总宽B=nb=2×1.2=2.4m
（4）有效水深(h2)
h2=A/b=0.695/1.2=0.579m（介于0.25~1.0m之间,符合要求）
（5）贮砂斗所需容积V
设：T=2d
则：
其中： X…………城市污水沉砂量，一般采用30/106，
（6）每个污泥沉砂斗容积（V0）
设：每一分格有2个沉砂斗
则： V0= V/(2×2)=0.47/4=0.118
（7）沉砂斗各部分尺寸及容积(V)
设：沉砂斗底宽b1=0.5m，斗高=0.35m，斗壁与水平面的倾角为60°
则：沉砂斗上口宽：

复核沉砂斗容积：
＞V0=0.118
（8）沉砂池高度(H)
设采用重力排砂，池底坡度i＝6％，坡向砂斗，则： m

设：超高h1=0.3m
则：H=h1+h2+h3=0.3+0.58+0.53=1.41m
（9）进出水渐宽部位长度为：L1=(B-B1)/2tan20°=(2.6－2.1)/0.728=0.734m
（10）验算最小流量时的流速：
在最小流量时只用一格工作，即n=1,最小流量即平均流量Q=15000/d=0.17 /s
则：vmin=Q/A=0.174/0.70=0.25m/s
沉砂池要求的设计流速在0.15 m/s~0.30 m/s之间， 符合要求。
4.3主要工程内容
平流沉砂池一座，采用机械排砂，排出的砂经洗砂后外送。

图7平流沉砂池计算草图

5、CASS生化池
5.1CASS的功能：根据设定的运行时间程序周期运行，实现有机物的降解，氮、磷营养盐和SS去除，使处理后的污水达到设计排放标准。
5.2设计计算
设计流量：Q=1000m3/h，分为2组，每组四座。构造见图
水温：10℃～25℃
（1）曝气时间TA
h取4.6h
S0………进水的平均BOD5,190mg/L；
LS………污泥负荷，取0.1kgBOD5/(kgMLSS·d)；
1/m………排水比，取1/4；
X………曝气池内MLSS浓度,取2500mg/L。
（2）沉淀时间TS

Vmax………污泥界面沉降速度；
T…………设计水温，按设计最低水温计，取12℃；
H…………反应池内有效水深，取5m；0.5为安全高度或称缓冲层高度，m。
（3）周期数的确定（n）
排水时间TD：设计为0.8h,由此选择滗水器的排水性能。
一个周期所需时间
TC=TA+TS+TD=4.6+1.2+0.8=6h
周期次数为 n=24/6=4次
（4）反应池容积V,采用负荷法计算，

………出水的平均BOD5，20 mg/L
………污泥负荷率，取典型值0.15 kgBOD5/(kgMLVSS·d)；
………混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，一般为0.7～0.8，取0.7；
………反应时间比，即反应时间比周期时间。
（5）CASS的池型
总高H0=H+0.5=5.5m

B׃H为1～2，L׃B为4～6 , 其中B为池长,L为池长，
则尺寸为，H=5m， B=10m, L=51m，
V=5×10×51=2550m3
三者经典的体积比大致为1：5：30。
可以得到生物选择区Va，兼性区Vb，主反应区Vc区之比为1׃5׃30
m3， 354.5 m3，70.9×30=2127m3
生物选择区长度m
兼性区长度m
主反应区长度m
（6）连通孔口尺寸
隔墙底部设连通孔，连通两区水流，连通孔数量选择见表4[8]。
表4 CASS池区与区之间连通孔数量选择
池宽B／m
≤4
6
8
10
12
连通孔个数n3个
1
2
3
4
5

生物选择区与兼性区的连通孔尺寸
m2
H1=H×m=5÷4=1.25m
式中：A1………隔墙底部连通孔单个尺寸；
n1………CASS池子个数；
u………孔口流速，m/h，一般为20m/h～50m/h，本次设计中取25 m/h；
H1………池内设计最高水位至滗水后最低水位之间的水深；
………连通孔个数，取4个。
孔口间距单孔时设在隔墙中央，多孔时沿墙均匀分布，孔口宽度为0.4m~0.6 m，孔口高度不宜大于1.0m。
最后校核，得孔口宽度b=0.60m；孔口高度L=1.00m，取五个。
（7）剩余污泥量

式中：