污水处理设计(大学毕业设计).rtf

沈阳化工学院学士学位论文 综述 辽中县位于沈阳市西南、辽河三角洲上游、流经沈阳市大河下游的汇集地区，境 内不仅天然水系、 坑塘较多，而切排灌沟渠较密集。 该地区地貌形态属辽河冲击平原、 土壤肥沃、地质构造多为砂层或含砾砂层。由于这一特点，所以辽中县城区城市污水 的排放不仅直接关系到经我市辽河、 浑河出市断面水质监控指标完成，还会由于地表 水渗漏和用于灌溉直接影响该地区的地下水水质和农作物的质量。 辽中县城目前人口总数约为 11.8万人，日排污水约为2.76万吨，到2010 年人 口总数将达到19.2 万人，日排污水量将达到4.85万吨,对于处于这样的地理位置、 地表水环境和地质结构的辽中县城，如果污水不经处理直接排放，不仅将直接影响 流经辽河、 浑河断面控制指标以及治辽任务的完成，甚至对解决渤海赤潮问题也将有 一定的影响。 改革开放以后，乡镇企业发展很快，中小城镇对水环境污染所占的比重越来越 大，但中小城镇建设污水处理厂的还很少，辽中县筹建适合自己城镇特点的污水处 理厂，摸索一套可行的污水处 理厂运营模式，不仅是改善自己周围水环境和发展本 地区经济的需要，也将为我国中小城镇建设污水处理厂积累经验，所以从宏观角度 看也是很意义的 1 沈阳化工学院学士学位论文 一 设计依据 1.1 设计依据及原则 1.1.11.1.1 设计依据设计依据 1）地表水环境质量标准（GB3838-2002） 2）城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002） 3）污水综合排放标准（GB8978-1996） 4）污水排入城市下水道水质标准（CJ3082-1999） 5）城市污水处理厂污水污泥排放标准（CJ3025-93） 6）城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ31-89） 7）给排水水工程结构设计规范（GBJ69-84） 8）城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程（CJJ60-94） 9）辽宁省污水与废气排放标准（DB21-60-89） 1.1.21.1.2 设计原则设计原则 根据国家有关技术经济政策和该县的国民经济和社会发展规划确定以下编制原 则： 1）依据该县的经济社会发展规划，遵循社会、经济、环境效益兼顾的原则，以促 进该县的可持续发展。 2）依据省市治辽、治浑总体规划，确保省市治辽、治浑总体目标的实现。 3）注意采用新工艺、新技术、新设备，在比较工程方案时，要优先考虑经济上可 行、技术可靠、先进、运行稳定、建设投资少、运行成本低的方案。 4）降低能耗和处理成本，综合利用，无二次污染，尽量利用处理后的产物。 1.2 设计水质确定 1.2.11.2.1 污水种类及设计水量污水种类及设计水量 2 沈阳化工学院学士学位论文 本设计方案处理对象：辽中县城市污水 重点超标项目： CODcr BOD5 SS TN 处理污水水量：5万 m3/d 1.2.21.2.2 设计水质设计水质 CODcr =350mg/L、BOD5 =160mg/L、SS=400mg/L、TN=45 mg/L 1.2.31.2.3 排放标准排放标准 CODcr =100mg/L、BOD5=30mg/L、SS=30mg/L、NH 4-N=10mg/L 3 沈阳化工学院学士学位论文 二 设计方案论证 城市污水处理厂的设计规模与进入处理厂的污水水质和水量有关，污水的水质 和水量可以通过设计任务书的原始资料计算。 2.1 厂址选择 在污水处理厂设计中，选定厂址是一个重要的环节，处理厂的位置对周围环境 卫生、 基建投资及运行管理等都有很大的影响。 因此，在厂址的选择上应进行深入、 详 尽的技术比较。 厂址选择的一般原则为： 1) 在城镇水体的下游； 2) 便于处理后出水回用和安全排放； 3) 便于污泥集中处理和处置； 4) 在城镇夏季主导风向的下风向； 5) 有良好的工程地质条件； 6) 少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离； 7) 有扩建的可能； 8) 厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不应低于城镇防洪标准，有良好 的排水条件； 9) 有方便的交通、运输和水电条件。 所以，本设计的污水处理厂应建在城区的东北方向较好，又由于城市污水主干 管由西北方向流入污水处理厂厂区，则污水处理厂建在城区的西北方向。 2.2 污水厂处理流程的选择 2.2.12.2.1 确定处理流程的原则确定处理流程的原则 城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于 农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。 城市污水处理及污染防治技术政策 对污水 4 沈阳化工学院学士学位论文 处理工艺的选择给以下几项关于城镇污水处理工艺选择的准则： 1 城市污水处理工艺应根据处理规模、 水质特征、 受纳水体的环境功能及当 地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定； 2工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，削减单位污染 物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行 性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益； 3应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状、 水质特征、污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测； 4在水质组成复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开 展中试研究； 积极地采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和 生产性试验，提供可靠性设计参数，然后进行运用。 2.2.22.2.2 污水处理流程的选择污水处理流程的选择 辽中县污水处理厂的建设规模为 5万 m3/d，建设期为一年。5万 m3/d（平均日 流量）的污水处理厂属中小型无水厂。为了 实现污水处理厂高效稳定运行和节省运 行费用、 建设费用。 要 求选择的处理工艺技术成熟，处理效果稳定，保证出水达到排 放要求；基建投资和运行费用底；运行管理方便；具备脱氮除 磷功能； 污水处理工艺的选择与污水的原污水水质、 出水要求、 污水厂规模、 当地温度、 用地 面积、发展余地、管理水平、工程投资、电价和环境影响等因素有关。 针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理的特点，以下有几种处理方 法供我选择： (1)A0系统 用以往的生物处理工艺进行城市污水三级处理，旨在降低污水中以 BOD、COD综 合指标表示的含泼有机物和悬浮固体购浓度。一般情况7，去除串COD可达70以上 BOD可达 90，6以上SS 可达85以上，但氮的去除串只有2096左离嚼的去除串就更 他因A，二级处理出水中除含有少量合碳有机物尔还合有氮(氨氮和有机氮)和碘(溶 解性露和有规蘑)。 这掸的出水排到封闭水域的湖泊、 河流及内海，仍会增匆水体中的 营养成久从而引起水体中浮游生物和藻类的大量繁 S，造成水体的富营养化对饮用 5 沈阳化工学院学士学位论文 水源、 水产业、 工业用水带来很大的危害。 在水泥缺乏的地区，欲将基级出水作为第二 水6，用于工业冷却水的补充九必须冉经脱氮、除碘等三级处理，还要增加较多的基 逮物乃运行答硼酸。 优点： 1）流程简单，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用低； 2）反硝化池不需要外加碳源，降低了运行费用； 3）A/O工艺的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一 步去除，提高出水水质； 4）缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌利用，可降低其后好氧池的有机负 荷。 同时缺氧池中进行的反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱 度的需求。 缺点： 1）构筑物较多； 2）污泥产生量较多。 (2) 传统A2/O 法 传统 A2/O 工艺即厌氧缺氧好氧法，其三个阶段是以空间来划分的，是在具 有脱N 功能的缺氧好氧法的基础上发展起来的具有同步脱N除P 的工艺。 该工艺在系统上是最简单的同步脱 N 除 P 工艺，其总的水力停留时间一般要小 于其它同类工艺（如Bardenpho工艺）。 在经过厌氧、 缺氧、 好氧运行的条件下，丝状 菌不能大量繁殖，无污泥膨胀之虞，SVI 值一般小于100，处理后的泥水分离效果好。 该工艺在运行时厌氧和缺氧段需轻缓搅拌，以防止污泥沉积，由于生物处理池与二 次沉淀池分开建设，占地面积也较大，该工艺在大型污水处理厂中采用较多，本次 设计不予推荐。 (3) 氧化沟工艺 氧化沟是活性污泥法的一种变形，它把连续环式反应池作为生化反应器，混合 液在其中连续循环流动。 随着氧化沟技术的不断发展，氧化沟技术已远远超出最初的 实践范围，具有多种多样的工艺参数、 功能选择、 构筑物形式和操作方式。 如卡鲁塞尔 （Carrousel 2000）氧化沟、三沟式（T 型）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟等。 卡鲁塞尔氧化沟是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后在沟内做不停的循 6 沈阳化工学院学士学位论文 环运动。污水和会流污泥在第一个曝气区中混合。由于曝气器的泵送作用，沟中流速 保持在0.3m/s。水流在连续经过几个曝气区后，便流入外边最后一个环路，出水从 这里通过出水堰排出，出水位于第一曝气区的前面。 卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组狗渠安装一个，均安装 在同一端，因此形成靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。 这不 仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。BOD 去除率可达95%99%，脱氮效率约 为90%，除磷率为 50%。 在正常的设计流速下，卡鲁塞尔氧化沟渠道中混合液的流量是进水流量的 50100倍，曝气池中的混合液平均每天520min完成一个循环。 具体循环时间取决于 渠道长度、渠道流速及设计负荷。这种状态可以防止短流，还通过完全混合作用产生 很强的耐冲击负荷力。 以下是氧化沟的优缺点： 优点： 1)用转刷曝气时，设计污水流量多为每日数百立方米。 用叶轮曝气时，设计污水 流量可达每日数万立方米。 2)氧化沟由环形沟渠构成，转刷横跨其上旋转而曝气，并使混合液在池内循环 流动，渠道中的循环流速为0.30.6ms，循环流量一般为设计流量的3060倍。 3)氧化沟的流型为循环混合式，污水从环的一端进入，从另一端流出，具有完 全混合曝气池的特点。 4)间歇运行适用于处理少量污水。 可利用操作间歇时间使沟内混合液沉淀而省去 二沉池，剩余污泥通过氧化沟内污泥收集器排除。 连续运行适用于处理流量较大的污 水，需另没二沉池和污泥回流系统。 5)工艺简单，管理方便，处理效果稳定，使用日益普通。 缺点： 1)处理构筑物较多； 2)回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响； 3)容积及设备利用率不高。 (4) 污水生化处理 污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物 7 沈阳化工学院学士学位论文 为主要目的，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、生物膜法、生物稳定塘法和 土地处理法等四大类。日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。生物处理的原 理是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将 有机污染物转变成无害的气体产物（CO2）、液体产物（水）以及富含有机物的固体 产物（微生物群体或称生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离， 从净化后的污水中除去。 (5)传统的SBR 工艺 传统的SBR 工艺是完全间隙式运行，即周期进水、 周期排水及周期曝气。 传统SBR 工艺脱N 除P大致可分为五个阶段：阶段A 为进水搅拌，在该阶段聚磷菌进行厌氧 放磷；阶段B 为曝气阶段，在该阶段除完成BOD5分解外，还进行着硝化和聚磷菌的 好氧吸磷；阶段C 为停止曝气、混合搅拌阶段，在该阶段内进行反硝化脱氮；阶段 D 为沉淀排泥阶段，在该阶段内既进行泥水分离，又排放剩余污泥；阶段 E为排水阶 段。在阶段E 后，有的根据水质要求还设有闲置阶段。 以下是SBR 的优缺点： 该工艺具有以下优点： 1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池 内厌氧、好氧处 于交替状态，净化效果好。 2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时 间短、效率高， 出水水质好。 3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓 冲作用，有效抵 抗水量和有机污物的冲击。 4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行 灵活。 5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 6）反应池内存在 DO、BOD5 浓度梯度，有效控制活性污泥 膨胀 7）SBR 法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处 理厂的扩建和改 造。 8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、 缺氧、 厌氧 状态交替，具有良 8 沈阳化工学院学士学位论文 好的脱氮除磷效果。 9）工艺流程简单、 造价低。 主体设备只有一个序批式间歇 反应器，无二沉池、 污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略， 布置紧凑、占地面积省。 缺点： 1）容积及设备利用率较低（一般低于 50%）； 2）操作、管理、维护较复杂； 3）自动化程度高，对工人素质要求较高； 由此可见，污水处理工艺的作用仅仅是通过生物降解转化作用和固液分离，在 使污水得到净化的同时将污染物富集到污泥中，因此极易腐败发臭，很容易造成二 次污染，消除污染的任务尚未完成。污泥必须经过一定的减容、减量和稳定化无害化 处理井妥善处置。污泥处理处置的成功与否对污水厂有重要的影响，必须重视。如果 污泥不进行处理，污泥将不得不随处理后的出水排放，污水厂的净化效果也就会被 抵消掉。 综上所述，能够满足辽中县的污水处理工艺很多，其基本原理都是相同的，每 一种工艺均各有特点，分别适用于各种不同场合，应该具体问题具体分析后加以采 用。根据本工程特点，采用SBR法。 2.3 工艺流程图 见图2.1 9 沈阳化工学院学士学位论文 进水出水 粗 格 栅 提 升 泵 房 曝 气 沉 沙 池 细 格 栅 污泥浓缩池脱水间 SBR 池 图2.1 工艺流程示意图 2.4 工艺说明 SBR工艺是 Sequencing Batch Reactor的英文缩写，它是序批式活性污泥工艺简 称，SBR工艺在（充排式）反应器的基础上开发出来的，该工艺适合当前水处理的 发展趋势，属于简易、高效、低耗的污水处理工艺，与传统的活性污泥工艺相比具有 很大的优势，同时具有脱氮除磷的功能。 序批式活性污泥工艺的核心是反应池，集多种功能于一体，工艺简洁，自动化程度 很高，管理简单。 所谓序批式指一是运行空间按序列间歇运行，二是每个反应器运行 操作分阶段按顺序进行，典型的 SBR工艺包括五个阶段，进水阶段、反应阶段、沉淀 阶段、 排水阶段、 闲置阶段。 在实际的操作中常常将部分阶段合并或者去掉，如闲置阶 段。 10 沈阳化工学院学士学位论文 三 工艺流程设计计算 3.1 设计流量 平均流量： s a mhmmdtQ /333 579. 0/208450000/50000 总变化系数: 34. 1 013. 2 7 . 2 579 7 . 27 . 2 11. 011. 0 Q kz (3-1) 所以设计流量： (3-2) 3.2 粗格栅间 3.2.13.2.1 设计说明设计说明 粗格栅间的主要功能是去除污水中粗大的漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。 设计参数：栅条间隙e=40.0mm,栅前水深h=1.7m，过栅流速v=0.8m/s，安装倾角 a= 3.2.2.3.2.2.格栅计算格栅计算 （1）栅条间隙数n 为 n=Qmax(sina)1/2ehv=0.752( )1/2（0.041.00.8）23 条 (3-3) b.栅槽有效宽度B 设计用直径为20mm 圆钢为栅条，即S=0.02m。 B=S(n-1)+en=0.02(23-1)+00423=1.36m (3-4） （2）长度计算 设进水渠道宽 =0.65m，渐宽部分展角为 20则： 渐宽部分长度：L1=(B-B1)/2tg20 =0.98m （3-5) 渐窄部分长度：L2=1/2L1=0.49m (3-6) 设计栅条断面为矩形断面，取 k=3，则通过格栅的水头损失： 11 沈阳化工学院学士学位论文 (3-7) 栅后槽总高度：设栅后渠道超高 0.3m。栅后槽总高度: (3-8) 栅槽总长度 (3-9) W= = (3-10） 拦截污物量大于0.2 m3/d，须机械格栅。 3.3 污水提升泵房 3.3.1 3.3.1 泵房设计计算泵房设计计算 设计日最大流量为65000 ，集水池最低水位为5.725m，出水管提升至细格栅， 出水管长度为5m，细格栅前水面标高为11.625m细格栅后水面标高为11.524。泵站 设在处理厂内，泵站的地面高程为 10m，地面标高为11m.泵房示意图见图3.1 图 3-1 泵房示意图 （1）集水池的设计计算 设计中选用3台污水泵（2用 1备），则每台污水泵的设计流量为： (3-11)，按一台泵最大流量时5min的出水量设计，则集水池的容积为： (3-12) 取集水池的有效水深为 集水池的面积为： (3-13) 集水池保护水深0.5m， 提升泵房设计为 3.3.23.3.2 水泵总扬程估算水泵总扬程估算 （1）集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为： 12 沈阳化工学院学士学位论文 11.528-（5.629-2.5）=8.4m (3-14) （2）出水管管线水头损失 每一台泵单用一根出水管，其流量为 ，选用的管径为 的铸铁管，查 给水排水 设计手册 第一册常用资料得流速 （介于0.82.5 之间）， 。 出水管出水进入一进 水渠，然后再均匀流入细格栅。 设局部损失为沿程损失的30%，则总水头损失为： mh022. 02 . 1 1000 68. 3 5 (3-15) 泵站内的管线水头损失假设为 1.5m，考虑自由水头为1.0，则水泵总扬程为： mH992.100 . 14 . 8022. 05 . 1 (3-16) 3.3.33.3.3 选泵选泵 本设计单泵流量为 33 1 0.376/1354/Qmsmh= ，扬程 m11 。查给水排水设计手 册第11 册常用设备，选用350WL-5401425-11.5型的潜水排污泵。该泵的规格性能 见表3-1。 表3-1 350WL-5401425-11.5 型的潜水排污泵规格性能 流量 Q 扬程 H m 转度 n minr 扬程 效率 % 电动机功N kW 气蚀余量 NPSH r m 重量 kg hm3 sL 轴功率 配用 功率 142539611.559011.57857.1754.02000 3.3.43.3.4 泵站总扬程的校核泵站总扬程的校核 水泵的平面布置形式可直接影响机器间的面积大小，同时，也关系到养护管理 的方便与否。机组间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。机组的布置应保持运行安 全、装卸、维修和管理方便，管道总长度最短，接头配件最少，水头损失最小，并应 考虑泵站有扩建的余地。 13 沈阳化工学院学士学位论文 （1）吸水管路的水头损失 每根吸水管的流量为 1 376QL s= ，选用的管径为 mmDN600 ，流速为 smv5 . 1 ，坡度为 68. 31000i 。 吸水管路的直管部分的长度为1.0m，设有喇叭口（ 1 . 0 ）， mmDN600 的90弯头 1个（x=0.67）， mmDN600 的闸阀1个（x= 0.06）， 350600DNDN 渐缩管1个（x=0.20）。 喇叭口 喇叭口一般取吸水管的1.31.5倍，设计中取1.3 则 喇叭口直径为： mmD7806004 . 1 ，取800mm mmmmDL7106408008 . 08 . 0 (3-17) 闸阀 600Dnmm ， 600L mm。 渐缩管 选用 350600DNDN 65015035060021502dDL mm (3-18) 其中 2 2 350 600 v v ， 得 smv4 . 4 。 管道总长为： 直管部分为1.0m 89. 265. 06 . 064. 00 . 1L m (3-19) 68. 3i 则 沿程损失为： mLih011. 000368. 089. 2 1 (3-20) 局部损失为： g v h 2 2 1 11 m293. 0 81. 92 4 . 4 2 . 0 81. 92 5 . 1 67. 006. 01 . 0 22 (3-21) 吸水管路水头损失为： 14 沈阳化工学院学士学位论文 mhhh304. 0293. 0011. 0 111 (3-22) （2）出水管路水头损失 出水管直管部分长为5m，设有渐扩管1个（x=0.20），闸阀1个（x= 0.06），单向止回阀（x=1.7， mmL800 ）。 沿程水头损失： mLih026. 000368. 08 . 06 . 065. 05 2 (3-23) 局部水头损失： m g v h28. 0 81. 92 5 . 1 2 . 07 . 1 81. 92 4 . 4 06. 0 2 22 2 2 22 (3- 23) 总出水水头损失： mhhh306. 028. 0026. 0 222 (3-25) （3）水泵总扬程 水泵总扬程用下式计算： 1234 Hhhhh+ (3-26) 式中 1 h吸水管水头损失，m； 2 h 出水管水头损失，m； 3 h集水池最低工作水位与所提升最高水位之差，m； 4 h 自由水头，一般取4 h =1.0m 。 mH01.100 . 14 . 8306. 0304. 0 (3-27) 故选用3台 300TLW-540IB 型的立式污水泵是合适的。 泵房内设电动单梁起重机1台，起重量3t。 各水泵的出水管汇集于出水井，出水 集中后通过连接渠进入细格栅渠。 3.4 细格栅设计计算 3.4.13.4.1 设计参数设计参数 格栅栅条间隙数b=0.01m 格栅栅前水深h=1.7m 污水过栅流速v=0.8 sm 每根格栅条宽度S=0.01m 进水渠道宽度 1 B=1.0m 栅前渠道超高mh3 . 0 2 格栅的倾斜角 75 15 沈阳化工学院学士学位论文 3.4.23.4.2 格栅设计计算 格栅设计计算 格栅的间隙数： Nbhv Q n sin 93 8 . 00 . 101. 0 75sin752. 0 个 (3-28) 格栅栅槽宽度： mbnnSB85. 19301. 019301. 01 (3-29) 进水渠道渐宽部分的长度： m BB l18. 1 20tan2 0 . 185. 1 tan2 1 1 1 (3-30) 进水渠道渐窄部分的长度计算： m l l51. 0 2 18. 1 2 1 2 (3-31) 通过格栅的水头损失： m gg v b S kh23. 075sin 2 8 . 0 01. 0 01. 0 42. 23sin 2 )( 2 3 4 2 3 4 1 (3-32) 栅后槽总高度： mhhhH23. 23 . 023. 07 . 1 21 (3-33) 栅槽总长度： tantan 0 . 15 . 0 25cos 1 2 21 hh llL m64. 4 75tan 3 . 00 . 1 0 . 15 . 01 . 151. 018. 1 (3-34) 每日栅渣量： 10001000 86400 11max WQ K WQ W Z (3-35) 式中 W每日栅渣量， dm3 ； 1 W 每日每1000 3 m污水的栅渣量， 333 10 mm 污水。 设计中取 1 W=0.05 333 10 mm 污水 dmdm WQ K WQ W Z /2 . 0/5 . 2 1000 05. 0105 10001000 86400 33 4 11max (3-36) 应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将 栅渣打包，汽车运走。 应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将 栅渣打包，汽车运走。 细格栅示意图见图3-2 16 沈阳化工学院学士学位论文 3-2细格栅示意图 3.5 曝气沉砂池 3.5.13.5.1 沉砂池沉砂池 沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的砂粒、石子、煤渣等无 机颗粒沉降，以去除相对密度较大的无机颗粒。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉 砂池、 竖流式沉砂池、 涡流式沉砂池和多尔沉砂池。 这几种沉砂池各有其优点，但是在 实际工程中一般多采用曝气沉砂池。 本设计中采用曝气(aeration)沉砂池，其优点是 通过调节曝气量可控制污水旋转流速，使之作旋流运动，产生离心力，去除泥砂， 排除的泥砂较为清洁，处理起来比较方便；且它受流量变化影响小，除砂率稳定。 同 时，对污水也起到预曝气作用。 3.5.23.5.2 曝气沉砂池设计计计算曝气沉砂池设计计计算 17 沈阳化工学院学士学位论文 本设计采用曝气沉砂池，沉砂池在设计采用一组，设计流量为 0.752ms/ 3 设计简 图见图3-3 3-3曝气沉沙池示意图 （1）沉砂池有效容积 V=60Qt (3-37) 式中 V沉砂池有效容积（m3）; Q设计流量（m3/s）； t停留时间（min），一般采用 1-3min。 本设计取停留时间 t=1.5min V=600.7521.5=67.68m3 （2）水流过水断面 1 Q A v = (3-37) 式中 A水流过水断面（m2）； v1水平流速（m/s），一般采用 0.06-0.12m/s。 本设计取水平流速 v1=0.08m/s 4 . 9 08. 0 752. 0 A m2 （3）沉砂池宽度 ）（383 2 h A B 18 沈阳化工学院学士学位论文 式中 B沉砂池宽度（m）； h2沉砂池有效水深（m），一般采用 2-3m。 本设计取沉砂池有效水深h2=2m mB7 . 4 2 4 . 9 设沉砂池两格,则每格池宽 b 为: m B b35. 2 2 7 . 4 2 (3-39) 宽深比 b:h=2.352=1.175,符合要求(1-2 之间)。 （4）沉砂池长度 V L A = (3-40) 式中 L沉砂池长度（m）； mL10 4 . 9 24.90 长宽比 Lb=102.35=4.255符合要求 （5）每小时所需空气量 q = 3600Qd (3-41) 式中 q每小时所需的空气量（m3/h）； d每m3污水所需空气量（m3/m3污水），一般采用0.1-0.2m3/m3污水。 本设计取每 m3污水所需空气量d=0.2m3/m3污水 q=36000.7520.2=542m3/h （6）沉砂室所需容积 6 10 86400 Z K TXQ V (3-43) 式中 Q平均流量（m3/s）； X城市污水沉砂量（m3/106m3污水），一般采用30m3/106m3污水； T清除沉砂的间隔时间（d），一般取 1-2d。 本设计取清除沉砂的间隔时间 T=1d，城市污水沉砂量X=30m3/106m3污水污水 19 沈阳化工学院学士学位论文 流量变化系数 Z K =1.34 每个沉砂斗容积： 0 V 3 6 73. 0 1034. 12 86400130752. 0 2/mV (3-44) （7）沉砂斗上口宽度 ）（453 tg 2 1 3 a h a 式中 a-沉砂斗上口宽度（m）； h3沉砂斗高度（m）； -集砂槽壁与水平面的倾角（）； a1沉砂斗底宽度（m），一般采用 0.4-0.5m。 本设计取沉砂斗高度h3=1m，沉砂斗壁与水平面的倾角 =60，沉砂斗底宽a1=0.5m 2 1 0.51.65 60 am tg =+= （8）沉砂斗有效容积 22 3 011 () 3 h Vaa aa=+ (3-46) 式中 0 V集砂槽有效容积（m3）； 322 0 m26. 1)5 . 05 . 065. 165. 1 ( 3 1 V （9）沉砂室高度：(h3) 设采用重力排砂，池底坡度i6，坡向砂斗，则 mLhlhh6 . 02/ )2 . 0129(06. 04 . 02/ )2 . 02(06. 006. 0 23233 (3-43) （10）池总高度： (H)设超高0.3m mhhhH7 . 26 . 08 . 13 . 0 321 (3-47) （11）核算最小流速 min v 设只有一格沉沙池工作 1 1 n ， 20 沈阳化工学院学士学位论文 smsmv/15. 0/17. 0 8 . 19 . 11 579. 0 min (3-48) (符合要求) （12）进水渠道 格栅的出水通过 900DNmm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后进入沉砂池， 进水渠道的水流流速 11 1 HB Q v (3-49) 式中 1 v 进水渠道水流流速， sm ； 1 B 进水渠道宽度，m； 1 H 进水渠道水深，m。 设计中取 1 B=0.8m， 1 H=0.6m。 smv/605. 0 6 . 08 . 0 290. 0 1 sm 水流经过进水渠道再分别由进水口进入沉砂池，进水口尺寸 800800，流速校 核： max 0.752 0.783/ 0.8 0.8 1.5 Q vm s A = 创 (3-50） 进水口水头损失 06. 1 2 2 g v h （3-51） 代入数值得： 2 0.783 1.060.033 2 9.81 hm= 进水口采用方形闸板，SFZ 型明杆或镶钢铸铁方形闸门SFZ900，沉砂斗采用 H46Z2.5 旋启式底阀，公称直径200mm。 （13）出水堰计算 出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒 定，堰上水头为 3 2 2 2 2 gmb Q H （3-52） 式中 1 H 堰上水头，m； m流量系数，一般取 0.40.5，设计中取m=0.4； 21 沈阳化工学院学士学位论文 2 b 堰宽，m，等于沉砂池的宽度。 mH17. 0 81. 9235. 24 . 0 29. 0 3 2 2 出水堰后自由跌落高度 0.17m，出水流入出水槽，出水槽宽度 2 B 0.6m，出水 槽水深 2 h 0.4m，水流流速 2 . 1 2 vsm 。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接， 出水槽用钢混管，管径 900DNmm= ，管内流速3 1.4v=sm ，水利坡度 2.39i= ， 水流经出水槽流入SBR 池。 （14）放空管 各设管径 300mm 的放空管于沉砂池末端。 （15）排砂装置 采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排出沉砂池， 吸砂泵管径 DN 200mm。 3.6 SBR 池设计计算 污水进水量50000m3/d，进水BOD5= 160mg/L，水温1020，处理水质 BOD5= 30 mg/L本工艺采用四个序批反应池。SBR简图见图3-4 3-4 SBR 池示意图 3.6.13.6.1 参数拟定参数拟定 22 沈阳化工学院学士学位论文 BOD污泥负荷：NS=0.25kgBOD5/(kgMLSS.d); 反应池数： n=4; 反应池水深： H=4.5m; 排出比： 1/m=1/2.5; 活性污泥界面以上最小水深：=0.5m; MLSS浓度 LmgCA/3000 3.6.23.6.2 反应池运行周期各工序时间计算反应池运行周期各工序时间计算 （1）曝气时间 h mCN C T As s A 1 . 2 30005 . 225. 0 1602424 （3-53） （2）沉降时间 初期沉降速度： 辽中县全年的平均气温为10C -20C 左右 ）（5439 . 0300010104 . 7104 . 7 7 . 14 7 . 1 4 10 hCtV A ）（5538 . 1300020104 . 7104 . 7 7 . 14 7 . 1 4 20 hCtV A 因此，必要的沉降时间为： h V mH T8 . 2 9 . 0 5 . 0)5 . 2/1 (5)/1 ( max 10 （3-56） h V mH T4 . 1 8 . 1 5 . 0)5 . 2/1 (5)/1 ( max 20 （3-57） （3）排出时间 沉降时间在1.42.8h 之间变化，取中间值2.0h，排出时间为1.5小时左右，合计 为3.5 小时。 （4）一个周期所需要的时间 DsAc TTTT =2.1+3.5=5.6小时 所以周期次数n 为24/5.6=4.29h n以4 记，则每一个周期为6小时。 （5）进水时间 23 沈阳化工学院学士学位论文 hNTT cF 5 . 14/6/ (3-58) 根据以上结果一个周期的工作过程如下： 进水1.5小时沉淀2小时排水2小时曝气2小时 3.6.33.6.3 反应器容积的计算反应器容积的计算 （1）反应池容量 3 5 .781250000 44 5 . 2 mQ Nn m V S （3-59） （2)进水流量的变动的计算 根据进水时间和进水流量的变化模式，一个周期的最大进水变化比为 r=1.5.超 过一个周期的进水流量 2 . 05 . 2/ ) 15 . 1 (/ ) 1(/mrVQ （3-60） 如其他反应池尚未接纳容量，考虑流量之变动，各反应池的修正容量为V 3 m =V（1+ Q /V)=7812.5(1+0.2)=9375 3 m（3-61） 反应池水深4.0m，则必要的水面积为 93754.0=2344 3 m 此外在沉淀排除工艺中可能接受污水进水亮的 11%,则反应池必要的安全容量为 3 8449375)11. 02 . 0(mQQV （3-62） 3 102188449375mVVV（3-62） 反应池水深4.0m，则必要的水面积为 102184.0=2554 3 m （4)反应器的尺寸构造如下： 设计反应池为长方形方便运行，一端进水一端出水，SBR 池单池的平面面积为 2 4064m，单池的容积为 V=0 . 44064=10240 3 m每池分为四格，每格尺寸为64 10m 2 水深4.0m，池深 4.5m。 总的容积为 10240440960 3 m 排水结束时水位 mh2 . 2 5 . 2 15 . 2 1 . 1 1 4 1 (3-63) 24 沈阳化工学院学士学位论文 基准水位 mh64. 3 1 . 1 1 4 2 (3-64) 高峰水位 mh4 3 警报溢流水位 mh5 . 45 . 00 . 4 3 (3-65) 污泥界面 mhhs5 . 15 . 00 . 25 . 0 1 (3-66) 3.6.4 SBR 3.6.4 SBR 池污泥产量池污泥产量 SBR 池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增殖污泥，还有很少部分由进水悬浮 物沉淀形成，SBR 池生物代谢产泥量为 X =aQSr-bXrV=aQSr-bQSr/Ns= r r s Q S a Q Sb N -鬃 = () sr ab N Q S- (3-67) a微生物代谢增殖系数kgVSS/kgBOD b微生物自身氧化率1/d Sr每日的有机污染物降解量kg/d Sr=S0-Se Q污水的日流量 X每日挥发性悬浮固体（VSS）的净增加量 根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a=0.70，b=0.05,则有： 325010130105)25. 0/05. 07 . 0( 34 X (kg/d) (3-68) 污泥含水率99.2，排泥量为： 3 10(1) s x Q P D = (3-69) 406 %)2 .991 (10 3250 3 S Q (m3/d) (P=99.2%) 考虑一定安全系数，则每天排泥量为 450m3/d。 3.6.53.6.5 曝气部分计算曝气部分计算 25 沈阳化工学院学士学位论文 （1)需氧量计算 SBR 反应池需氧量 O2计算式为 O2= r a Q Sb X V+鬃鬃 = () rrs a Q Sb Q SN+鬃 = ( ) sr ab N Q S- (3-69) 式中:a微生物代谢有机物需氧率，kg/kg b微生物自氧需氧率，l/d r S 去除的 BOD5(kg/m3) r S = 0r SS- 经查有关资料表，取a=0.50，b=0.18,需氧量为： rS SQNba）（/ =（0.5+0.18/0.2） 4 105 3 10130 =9100(kgO2/d) =380(kgO2/h) (3-70) （2）供气量的计算 采用WBB1.0-S型微孔曝气器 ,每个扩散器的服务 面积2.8 ,敷设于距池底0.2m 处,淹没深度3.8m,计算温度 定为20。 查得10和20时,水中饱和溶解氧值为: Cs(10)=11.13mg/l. Cs(20)=9.17mg/l; 空气扩散器出口处的绝对压力Pb为： Pb= 53 1.013 109.8 10H创 = 53 1.013 109.8 103.8创= 5 1.386 10(Pa) (3-71) 空气离开曝气池池面时,氧的百分比为: 100 )1 (2179 )1 (21 A A t E E Q (3-72) 式中 EA空气扩散器的氧转移效率,此处为20%; 代入得: Ot=17.5% 曝气池混合液中平均氧饱和度 曝气池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算） (20) 5 () 2.066 1042 bt sbs PO CC=+ =9.17( 5 5 1.386 1017.5 2.066 1042 +)=1.09 9.17=9.97(mg/L) (3-73) 水温10时曝气池中溶解氧平均饱和度为： 26 沈阳化工学院学士学位论文 (20)sb C =1.09 11.13=12.13(mg/L) (3-74) 10时脱氧清水充氧量为： (10) 0 20 ( ) 1.024 sb T sbj R C R CTCa b r - = -鬃 (3-75) 式中: a污水中杂质影响修正系数，取 0.8(0.780.99) b污水含盐量影响修正系数，取 0.9(0.90.97) j C 混合液溶解氧浓度，取c=4.0 最小为2 r气压修正系数 r= P P 标 =1 曝气池中溶解氧在最大流量时不低于 2.0mg/L,即取Cj=2.0，则计算得： 2 0 (20 10) 12.13 0.8 (0.9 1.0 12.132.0) 1.024 O R - = 创 （3-76）=1.34 2 O =1.34 380=510(kgO2/h) SBR反应池供气量 s G 为: s G = A E R 25. 0 0 = 2 . 025. 0 510 =10200( 3 m /h)=170( 3 m /min) (3-77) 每立方污水供气量为: sF G V = 2708 10200 =3.8( 33 m/m空气污水) (3-78) F V 反应池进水容积( 3 m /h) 去除每千克BOD5的供气量为: s Fr G VS = 3 10)30160(2708 10200 =29( 3 5 m/kgBOD空气 ) (3-79) r S 去除的BOD5( 3 kg/m) 去除每千克BOD5的供氧量为 0 Fr R VS = 3 10)30160(2708 510 =1.5( 25 kgO /kgBOD ) (3-80) （3）空气管计算 鼓风机房出来的空气供气干管，在 SBR池相邻的隔墙上设两根供气支管，为 4 个SBR 池供气。每池共2根供气支管，四池共8 根供气支管.在每根支管上设16 条配 27 沈阳化工学院学士学位论文 气竖管，为SBR 池配气，四池共128条配气竖管竖管。每条配气管安装HYW-I扩散器 160个，每格池共 1280个扩散器，每池共5120个扩散器。每个扩散器的服务面积为 2560m2/5120个=0.5m2/个 每根配气竖管的供气量 10200/128=80 m3/h 空气扩散器的配气量 80/160=0.5 m3/h 扩散器示意图见图3-5 图3-5 SBR池底扩散器 选用HYW-I 型微孔曝气器，氧转移效率20-25%，氧动力效率4-5.6kg/(kW h), 供气量0.8-3m3/h,服务面积 0.3-0.75m2/个。 3.6.6 SBR 3.6.6 SBR 池进出水管路设计池进出水管路设计 来水由曝气沉沙的集配水井设一条管径为 900mm 的 管道进入 SBR 池,然后水通过设在配水管道流入 SBR 池内。在 管道内水流速为 0.98m/s,曝气尘沙池集配水井与曝气池进水井之间设阀门井,并接出超 越管线。 每个曝气池采用管径为 200mm 的管道采 用污泥泵输送污泥,管道内流速为 2.22m/s。 每池设自动排水装置一套，出水口一个，排水管 1 根；固定设于 SBR 墙上。排 水管管 径 DN1000 mm 。 28 沈阳化工学院学士学位论文 水管流速1.4m/s，则排水水量为 q=/4 2 dv=3.14/4 2 11.4=1.1m3/s=3960 3 m/h (3-81) 则每周期所需排水时间为 v/q=64402.3/3960=1.491.5h (3-82) 本设计中共设立4个曝气池,每2个建在一起,共两座, 每对面两池一起从中心进水，每池进水采用配水管配水使 水分布均匀。污泵提升设于每池的池尾。 放空管设在迟末端底部,管径 300mm,在曝气池池底，设槽深 0.5m。 3.6.73.6.7 上清液排出装置上清液排出装置 进水量 dmQ/65000 3 ，池数为 4个，周期为2.1h，每一个池子的排出负荷为 min/34 60 1 244 65000 3 m TnN Q Q D D