甘肃省某市城市污水回用处理工程毕业设计.doc

兰州交通大学毕业设计(论文)1. 设计说明书1.1 设计概况本设计为平凉市城市污水回用处理工程设计，污水厂位于平凉市市郊，设计占地51912米2，东西方向长252米，南北方向宽206米。市郊河流最高洪水位1509.00m,厂区地面高于河流最高洪水位。要求经过处理的水用于绿化，二沉池剩余污泥经浓缩处理后部分用泵输送至处理厂南面的苗圃作为肥料用，剩余污泥送至市郊添埋。厂区地面稍有坡度，平均的坡度为0.5，地面平整，海拔高度为1515.20米左右，属黄土土质，土质盐碱，全年月平均最高气温21度，最低-5.1度，绝对最高温度34.9度，最低-19.4度。冻土深度为1.0米，全年平均降水量584毫米。夏季主导风向为西南风。厂区土壤承载能力2.5kg/平方厘米。 市区排水干管状况如下： 管径d800(mm),充满度h/d=0.5,管底标高在地面以下3米。 当地土壤资料：垦殖土0.5；砂土0.51.5；中砂1.53；粗砂3。 其他情况： 当地建材供应充足，100kv高压线，电价0.6元/度，自来水2.5元/立方米，液氯由当地供应。 1.2 设计内容该市已建设成完备的各种市政设施。污水水质按一般的生活污水性质考虑。本工程处理水量：近 期：300001.48=44400m3/d， 远 期：600001.48=88800m3/d。处理进出水水质：生活污水与工业废水混合后其水质平均值为：bod5=250mg/l，ss=300mg/l，codcr=360mg/l，tp=7mg/l，nh3-n=49mg/l tn=70mg/l，要求经过处理后水质达到绿化用水标准（bod510mg/l，ss10mg/l，codcr20mg/l，tp0.5mg/l，nh3-n10mg/l，tn15 mg/l）。设计要求按近期一期4.44万吨/天建设完成，污水厂主要处理构筑物拟分为二组，每组处理规模为2.22万吨/天。在满足近期处理水量要求的前提下，要留有空地以备后期扩建之用。污水厂的建设要求：首先，从经济角度，污水厂要求造价最低，并且运行成本不能太高。其次，从技术角度，处理后出水水质要达标，（达到设计要求）。最后，从环境角度，污水厂的建设，不能对市区环境造成不良影响，要于城市规划紧密联系起来。1.3 处理工艺方案比选1.3.1 提出拟选工艺流程（1）传统活性污泥法传统活性污泥系统多采用矩形廓道式曝气池，污水和回流污泥从池首进入，混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成以活塞流的流态逐渐向池尾流动，从池末端出水堰流出，进入二沉池，在二沉池中完成泥水分离后处理水排放，沉淀污泥回流到曝气池，进入下一个循环。该方法是早期开始使用的一种比较成熟的运行方式，处理效果好，运行稳定，bod 去除率可达90%以上，适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水，城市污水多采用这种运行方式。工艺流程见图1：原水格栅泵房沉砂池初沉池曝气池排放消毒二沉池污泥回流图1 传统活性污泥法工艺流程（2）氧化沟又称循环混合式活性污泥法。一般采用延时曝气，同时具有去除bod5 和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。氧化沟处理效率为：bod5 和ss均为95%以上，总氮为70%80%。氧化沟具有工艺流程短，处理效率高。出水水质稳定，运行管理简单等优点。但占地面积过大。在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。污水在沟内的流速v 平均为0.4m/s,氧化沟总长为l，当l 为100500m 时，污水完成一个循环所需时间约为420min，如水力停留时间定为24h,则在整个停留时间要做72360 次循环。可以认为在氧化沟内混合液的水只是几近一致的，从这个意义来说，氧化沟内的流态是完全混合式的。但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。常用的氧化沟系统由卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池交替工作氧化沟。工艺工艺流程见图2：进水二沉池出水污泥泵房回流污泥图2 氧化沟工艺流程（3）a-a-o法本法是在70年代，由美国的一些专家在厌氧-好氧（an-o）法脱氮工艺的基础上开发的，其宗旨是开发一项能够同步脱氮除磷的污水处理工艺。工艺流程见图3：各反应器单元功能与工艺特征：厌氧反应器，原污水进入，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化污水经过第一厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的主要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2q（q原污水流量）。 混合液从缺氧反应器进入好氧反应器曝气池，这一反应器单元是多功能的，去处bod，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有no3-n，污泥中含有过剩的磷，而污水中的bod（或cod）则得到去除。流量为2q的混合液从这里回流缺氧反应器。沉淀池的功能是泥水分离，污泥的一部分回流厌氧反应器，上清液作为处理水排放。1.3.2三种工艺的比较1传统活性污泥法优点：(1)活性污泥法适合处理城市污水，并且其适合处理的水量比较大，处理效果比较好，可以除去污水中大部分的有毒有害的物质；(2)活性污泥法利用活性微生物去氧化、分解、去除污水中的有机物，保持活性污泥的活性，就可以达到好的处理效果；(3)活性污泥法不需要滤料等微生物的载体，可避免滤料堵塞等一系列不良问题的出现；(4)活性污泥法的微生物繁殖较快，微生物的种类较多、世代时间短，可以保证活性污泥的活性；(5)活性污泥法对环境的适应性较强；(6)活性污泥法工艺中的污泥接种和驯化的操作比较简单、用时比较短，可以较快的投入运行；(7)活性污泥法对营养的要求比较低，一般c：n：p=100：5：1 即可满足要求，而城市污水中的营养物质可以满足活性微生物的营养要求，故不需要另外投加营养物质，可以降低运行费用；(8)活性污泥法运行管理较方便，便于维修。缺点：(1)对水质、水量变化的适应能力较低,运行效果易受水质、水量变化的影响；(2)处理单元较多,操作管理复杂, 体积负荷率低，曝气池庞大，占用土地较多，基建费用高；(3)在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象，会浪费了动力费用；(4)产生的污泥量大 。2 氧化沟 本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有： 帕式(passveer)简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在2.53.5m，转刷动力效率1.61.8kgo2/(kwh)。 奥式(orbal)简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的do(如外环为0，中环为1，内环为2)，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在4.04.5m，动力效率与转刷接近，现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用。 卡式(carrousel)简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来看水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。工作原理：氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。工作特点：在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用。对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。污泥龄较长，一般长达1530天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。污泥产量低，且多已达到稳定。自动化程度较高，使于管理。占地面积较大，运行费用低。脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。 氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率达2.53.0 kgo2/(kwh)。 缺点： 由于表面曝气机数量少，沟内混合液自由流程很长，由紊流导致的流速不均有可能引起污泥沉淀，影响运行效果。 难以避免供氧和搅拌的矛盾，尤其在进水水质较淡的情况下，为达到节能效果，必须降低表面曝气机的转速，这样将急剧减弱搅拌能力，导致严重沉淀，淤积污泥。 对于大中容积的氧化沟，水深不宜超过3.5米，否则应增设水下推进器，投资和成本会有所增加。3 a-a-o法由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧缺氧好氧组成的工艺。工作原理：该工艺利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。a/a/o法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(do0.3mg/l)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制do12.5)，bod/tkn为1.53.5，cod/tp为3060，bod/tp为1640(一般应20)。工作特点：该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总体占地面积少于其它的工艺 。在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，svi值一般均小于100。污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。运行中勿需投药，两个a段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。 缺点：除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当p/bod值高时更是如此 。脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2q为限，不宜太高，否则增加运行费用。对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解 浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。1.4 本设计工艺流程本设计典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺：1）普通a/a/o法处理工艺。2）氧化沟处理工艺。3）传统活性污泥处理工艺。三种工艺经过比较，氧化沟除了具有a/a/o的效果外，还具有如下特点：（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果。（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。（3）bod负荷低，使氧化沟具有对水温、水质、水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。（4）脱氮效果还能进一步提高。（5）电耗较小，运行费用低。所以本课题选择氧化沟处理工艺，并且再生水用于厕所冲洗水和浇撒用水。本设计工艺流程见图4： 1.5 水处理构筑物设计说明1.5.1中格栅（1）设计概况格栅是安装在泵房集水池前或污水厂前端的构筑物，用以截留污水中较大的漂浮物和悬浮物，保护水泵机组和后续处理构筑物。城市大中型污水处理厂或泵站前截留杂物大于0.2 m3/d的格栅，清除杂物量较大，一般采用机械清除设备。采用机械除渣设备时，一般采用单独格栅井。格栅按形状分可分为平面格栅和曲面格栅。本设计中中格栅采用平面格栅，其各项设计数据见设计计算书，其中中格栅设计尺寸按远期水量进行设计。（2）设计要求1）在污水处理系统或水泵前，必须设置格栅；2）泵站集水池前的格栅间隙宽度应根据水泵允许通过的污物能力来确定； 3）污水过栅流速宜采用0.61.0 m/s，设计流量应采用最大日最大时流量或污水泵站最大设计提升流量，格栅倾角宜采用4590，并考虑格栅上杂物的清除，格栅的清洗和工作人员的安全设施； 4）栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9 m/s； 5）格栅上部必须设置工作台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全和冲洗设施； 6）格栅工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面过道宽度，采用机械时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m； 7）通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m； 8）机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用，为防止格栅事故，一般要设旁通管； 9）室内格栅应设置通风设施，室外格栅要设防雨棚； 10）栅渣量与地区的特点，格栅间隙的大小，污水量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：格栅间隙1625mm 适用于0.100.05 m3栅渣/103m3污水；格栅间隙3050mm 适用于0.030.01 m3栅渣/103m3污水；栅渣含水率一般为80%，密度约为960/m3。11）格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除；12） 单台格栅机工作宽度一般不大于3.0m，超过时可用两台。1.5.2污水泵站(1)设计概况为运行方便，本设计采用采用自灌式泵房。自灌式水泵多用于常年运转的污水泵站，它的优点是：启动及时可靠，管理方便。且鉴于其设计和施工均有一定经验可供利用，故常选用方形泵房。由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合建，前后设置。泵房选用半地下式。(2)设计要求1)进水角度不大于45度；2)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)为矩形半地下式，lb=14.1m9.2m，高13m，地下埋深7m；4)泵为自灌式；5)吸水管断面比水泵吸入口大一级并不应小于100mm；6)每台泵设单独的吸水管；7)不设底阀，设喇叭口，直管或90弯头。水平段应有向水泵上升的坡度；8)吸水管流速0.81.5m/s,不得小于0.7m/s；9)采用偏心渐缩管时关顶应成水平，管底成斜坡；10)出水管断面比水泵吐出口大一级，并不应小于100mm；11)流速1.21.8m/s,不得小于1.0m/s，并不应大于2.5m/s；12)压力干管的高点应设排气装置，最低点设泄水装置。1.5.3细格栅 细格栅是安装在污水泵房后的格栅，其作用是拦截中格栅未截留的悬浮物和漂浮物，设计形式和中格栅相似。本设计中细格栅采用平面格栅，除渣采用机械除渣设备，并设有单独的格栅井。1.5.4曝气沉砂池(1)设计概况沉砂池的作用是从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大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带起立。曝气沉砂池的平面呈矩形，横断面多为梯形或矩形，一侧设有曝气装置，迟底一侧有i=0.10.5的坡度，坡向另一侧的集砂槽。曝气装置设在集砂槽一侧。空气扩散板距池底0.60.9m。曝气的作用是使池内的水流做旋转运动，水流在池内从进口呈螺旋形流向出口，这种流态有利于砂粒和有机物的分离，同时还起到预曝气的作用。曝气沉砂池除砂效果稳定，受流量变化小。但由于要曝气，其运行费用较高。城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格)，并按并联运行原则考虑。(2)设计要求1)当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；2)当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算；合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。3)污水在池内水平流速为0.060.12 m/s；4)空气量应使污水的旋流速度保持0.250.3 m/s；5)污水最大流量时在池内的停留时间为13 m/s；6)有效水深为23m,宽深比为12；7)长宽比可达5，当池长比池宽大的多时，应考虑设置横向挡板；8)所需空气量为0.10.2m3空气/m3污水，或23m3空气/（m2池表面h）；9)进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜设置挡板；10)空气扩散装置设在池的一侧，距池底0.60.9m，送气管应设置调节气量的阀门；11)池子的形状应尽可能不产生死角或偏流，在集砂槽附近，可安装纵向挡板；12)曝气沉砂池呈矩形，池底一侧有i=0.10.5坡度，坡向另一侧的集砂槽，池应考虑设置消泡装置。1.5.5氧化沟与传统活性污泥法曝气池相较，氧化沟具有下列各项特征：(1)氧化沟一般呈环形沟渠状，平面多成椭圆形或圆形，总长可达几十米，甚至百米以上。沟深取决于曝气装置，自2米至6米。(2)单池的进水装置比较简单，只要深入一根进水管即可，如双池以上平行工作时，则应设置配水井，采用交替工作系统时，配水井还要设置自动控制系统，以变换水流方向。出水一般采用溢流堰式，易于采用可以升降式的，以调节池内的水深。采用交替工作系统事，溢流堰应能自动启闭，并与进水相符合以控制水流方向。(3)在水流混合方面的特征在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。污水在沟内的流速v平均为0.4m/s,氧化沟总长为l，当l为100-500米之间时，污水完成一个循环的时间是420min，如水利停留时间定位24h，则在整个水利停留时间内要做72360次循环。可以认为在氧化沟内混合液的水质是几近一致的，从这个意义上来说，氧化沟内的流态是完全混合式的。但又具有一些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧的浓度从高到低变动，甚至可能出现缺氧段。氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区,缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。(4)在工艺方面的特征可考虑不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好痒稳定成度。可考虑不设二次沉淀池，使氧化沟与二次沉淀池合建，可省去污泥回流装置。bod负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统，对此，具有下列各项效益：a 对水温，水质，水量的变动有较强的变动性。b 污泥龄(生物固体平均停留时间)，一般可达1530天，为传统的活性污泥系统的36倍。可以存活，繁殖世代时间长，增值速度时间慢的微生物，如硝化细菌，在氧化沟内可能产生硝化反应。如运行得当，氧化沟能具有反硝化脱氮的效应。c 污泥产率低，且多以达到稳定的程度，无需再进行消化处理。（5）技术特点处理效果稳定，出水水质好，并且具有较强的脱氮功能，有一定的抗冲击负荷能力。工程费用相当与或低于其它污水生物处理技术。处理厂只需要最低限度的机械设备，增加了污水处理厂正常运转的安全性。管理简化，运行简单。剩余污泥较少，污泥不经硝化页容易脱水，污泥处理费用较低。处理厂与其它工艺相比，臭味较小。构造形式和曝气设备多样化。曝气强度可以调节。具有推流式流态的某些特征。1.5.6二沉池(1)设计概况二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，一般布置在生化处理构筑物后面，主要用以澄清混合液，并回收浓缩活性污泥，其效果的好坏，直接影响出水的水质和回流污泥的浓度。因为沉淀和浓缩效果不好，出水中就会增加活性污泥悬浮物，从而增加出水的bod浓度，同时回流污泥浓度也会降低，从而降低曝气池中混合液浓度，影响净化效果。二沉池除了进行泥水分离外，还需要进行污泥浓缩，同时由于进水的水量和水质的变化，它还要暂时贮存污泥。由于二沉池需要起到污泥浓缩的作用，往往所需要的池面积大于只进行泥水分离所需要的池面积。二沉池的设计主要内容包括池型的选择及沉淀池面积，有效水深和污泥区容积的计算。本设计中二沉池采用中心进水周边出水的普通辐流式沉淀池。(2)设计要求1)设计流量应按分期建设考虑，当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算，当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算。2)沉淀池的个数或分格数不应小于2个，并宜并联考虑。3)城市污水沉淀池的设计数据宜按表1.1采用。表1.1 沉淀池的设计数据类别沉淀池位置沉淀时间h表面负荷m3/（m2h）污泥量干物质g（人d）污泥含水率%固体负荷kg/（m2d）堰口负荷l（ms）初沉池单独沉淀池1.52.01.52.5151795972.9二级处理前1.02.01.53.0142595972.9二沉池活性污泥法后1.52.51.01.5102199.299.41501.7生物膜法后1.52.51.02.07996981501.74）沉淀池的超高不应小于0.3m。5）一般均采用机械刮泥，也可附有空气提升或静水头排泥设施。6）当池径（或正方形的一边）较小（小于20m）时，也可采用多斗排泥。7）污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于60，圆斗不宜小于55。8）排泥管直径不应小于200mm。9）沉淀池的污泥，采用机械排泥时可连续排泥或间歇排泥。不用机械排泥时应每日排泥，当采用重力排泥时，污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其下端伸入斗内，顶端敞口，伸出水面，以便于疏通。在水面以下1.52.0m处，由排泥管接出水平排出管，污泥借静水压力由此排出池外，初沉池的静水头不应小于1.5m，二沉池的静水头生物膜法后不应小于1.2m，曝气池后不应小于0.9m。10）采用多斗排泥时，每个泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。11）进水管有压力时，应设置配水井，进水管由池壁接入，不宜由井底接入，且应将进水管的进口弯头朝向井底。12）沉淀池应设置撇渣设施。1.5.7重力式无阀滤池（1）设计概况无阀滤池是一种不设闸阀，不需真空设备，运行完全由水力自动控制的滤池。他因没有闸阀而得名。重力式无阀滤池适用于中小型水厂，其优点是不设闸阀，管理维护较简单，能自动冲洗。缺点是清砂较为不便。（2）设计要求1）滤速46m/h。2）冲洗时间45min。3）冲洗强度属变强度冲洗，可采用平均值为1416。4）冲洗前的期终允许水头损失一般为1.52.0m。5）滤料层的粒径和厚度参见表1.2。表1.2 滤料层参数滤料层滤料名称粒径/mm筛网（目/in）厚度/mm单层滤料砂0.51.03618700双层滤料无烟煤砂1.21.61.00.5161218363004006）承托层的材料和组成与配水方式有关，可参见表1.3。表1.3 配水方式和承托层的材料组成配水方式承托材料粒径/mm厚度/mm滤板粗砂12100格栅卵石12244881680707080续表1.3 配水方式和承托层的材料组成配水方式承托材料粒径/mm厚度/mm尼龙网卵石122448每层50100滤帽（头）粗砂121007）浑水区，即顶盖与滤层之间的空间。顶盖面与水平面夹角为1015。浑水区（不包括顶盖锥体部分）高度一般按滤料层厚度50%膨胀率，再加10cm设计。8）集水室要具有一定高度，使冲洗配水均匀，一般可采用0.300.50m（面积大时，采用较大值）。9）连通管的作用是在过滤时将滤后清水送入清洗水箱，冲洗时将冲洗水送入滤池，其形式大小应该满足水头损失和布水均匀的要求。其布置方式目前有三种，即池外池内与池角。10）虹吸管管径取决于冲洗水箱平均水位与排水井水封水位的高差和冲洗过程中平均强度下各项水头损失的总和。虹吸下降管管径应比上升管管径小12级。11）虹吸破坏管管径一般采用1520m。12）管中流速参见表1.4。表1.4 管中流速管道名称流速/(m/s)管道名称流速/(m/s)进水管出水管0.50.70.50.7虹吸上升管虹吸下降管1.01.52.02.51.5.8接触消毒池（1）设计概况城市污水经一级或二级处理后，水质得到改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能，因此，污水排放水体或在农田灌溉前应进行消毒。污水消毒应连续运行，特别是在城市水源地的上游，旅游区，夏季或流行病流行季节，应严格连续消毒。非上述地区或季节，在经过卫生防疫部门的同意后，也应该考虑采用间歇消毒或酌减消毒剂的投加量。污水消毒的主要方法是向污水中投加消毒剂。目前用于污水消毒的消毒剂有液氯漂白粉臭氧次氯酸钠等。这些消毒剂的优缺点和适用条件参见表1.5。表1.5 消毒剂优缺点和适用条件消毒剂优 点缺 点适 用 条 件液 氯效果可靠、投配简单、投量准确，价格便宜氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害，当污水含工业污水比例大时，氯化可能生成致癌化合物 。适用于，中规模的污水处理厂漂白粉投加设备简单，价格便宜。同液氯缺点外，沿尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂臭 氧消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物，色，味，等，污水中ph，温度对消毒效果影响小，不产生难处理的或生物积累性残余物投资大成本高，设备管理复杂适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂次氯酸钠用海水或一定浓度的盐水，由处理厂就地自制电解产生，消毒需要特制氯片及专用的消毒器，消毒水量小适用于医院、生物制品所等小型污水处理站经过以上的比较，并根据现在污水处理厂现在常用的消毒方法，决定使用液氯毒。液氯消毒其原理为：cl2+h2o hocl+hcl hocl h+ocl_所产生的ocl-，是极强的消毒剂，可以杀灭细菌和病原体。消毒效果与水温、ph值、接触时间、混合程度、污水浊度及所含干扰物质，有效氯浓度有关。加氯量应根据试验确定，对生活污水，当无实测资料时，可参用下列数值：一级处理后的污水2030mg/l；不完全人工二级处理的污水1015mg/l；完全人工二级处理后的污水510mg/l。（2）设计要求接触池大小设计按照远期流量设计；生物滤池后的二次沉淀池，当污水不回流时，可作为加氯消毒的接触池，曝气池后的二沉池不能兼做接触池；接触池计算公式同竖流式沉淀池，沉淀速度采用11.3mm/s；氯与污水接触时间（包括接触池后的污水在管渠中流动的全部时间）采用30min，并保证剩余氯不少于0.5mg/l； 消毒设备的设计与计算，参见给水排水设计手册第3册，城镇给水。1.6 污泥处理构筑物在城镇污水处理过程中，产生大量的污泥，如果不予以有效的处理和处置，还会对环境产生影响。污泥在最终处置之前必须进行处理，目的是降低有机质含量并减少水分，使最终处置的体积减少，便于运输和处理。在城镇污水生物处理中，产生的污泥主要为初沉池沉淀后的污泥。初沉池污泥的ph值一般在5.57.5之间，平均为0.5左右。略显酸性，含固量一般在2 4%之间，取决于初沉池的排泥操作。初沉池污泥的有机成分一般在5570%之间。初沉污泥的产量取决于污水水质和初沉池的运行效果。污泥量除与污水的ss值及沉淀效率有关外，还取决于沉淀池排泥浓度。剩余活性污泥是指活性污泥是指活性污泥法系统排出的污泥。剩余活性污泥含固率一般在.0.50.8%之间，取决于所采用的不同生化处理工艺。有机成分常在7085%之间，与污水处理中是否设初沉池及泥龄的长短有关。剩余活性污泥的ph值在6.57.5之间，取决于污水处理系统的工艺以及控制状态。由于活性污泥的含固率一般都小于1%，因而其流动性能及混合性能与污水基本一致，但不易沉降。活性污泥的产量取决于污水处理所采用的生化工艺类型，传统活性污泥工艺、a-b工艺以及a2/o等工艺的产泥量都有出入。1.6.1污泥泵站本设计的污泥泵站负责将二沉池产生的活性污泥一部分作为回流污泥输送至生物池中的厌氧池，另一部分作为剩余污泥由地下管道输送至浓缩池进行浓缩处理。污泥泵设计参数同污水泵站中的参数。其中设计回流污泥量为qr=rq,污泥回流比r=100，即qr=100%395.7m3/d=395.7m3/d。1.6.2浓缩池（1）设计概况 在污水处理中，产生大量的污泥，其数量约占处理水量的0.30.5%左右，污泥中含有大量的有毒物质。因此，污泥需要及时处理与处置，以便达到以下目的。使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果；使有毒物质得到妥善处理或利用；使得腐化发臭的有机物得到稳定处理；使有机物能够得到综合利用，变害为利。除沉池污泥含水率约为9597%，活性污泥约为99.299.4%，可见污泥的体积非常大，其后续处理困难，故需对污泥做减害处理，最有效、经济的减害方法就是浓缩。污泥浓缩的方法主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种。各种浓缩方法的优缺点和适用范围如表1.6。表1.6 浓缩方法的优缺点和适用范围方法优点缺点适用范围重力浓缩1 贮存污泥的能力高2 操作要求不高3 运行费用少，节省能耗1 占地面积大，需时长2 会产生臭气3 对于某些污泥工作不稳定适用于消化污泥，初沉污泥与二沉污泥的混合污泥、活性污泥特别是延时曝气法和传统曝气法的污泥、低负荷腐殖污泥气浮浓缩1 浓缩后污泥含水率较低2 比重力浓缩所需占地面积少，臭气少3 可使砂砾不混于污泥中4 能去除油脂1 运行费用低2 占地比离心浓缩大3 污泥贮存能力小4 操作要求比重力浓缩要求高适用于比重接近于1的污泥，如活性污泥，好氧消化污泥、接触稳定污泥、不经初沉的延时曝气污泥等离心浓缩1 占地面积在三者中最少2 几乎没有或无臭气的问题3 浓缩后含水率低1 要求专用的离心机2 电耗大，维修费用高3 对操作人员要求高适用于任何污泥（2）设计要求进泥含水率：当为初次污泥时，其含水率一般为95%97%;当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%99.6%；污泥固体负荷：负荷当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80120kg/(m2.d)当为剩余污泥时，污泥固体负荷宜采用3060kg/(m2.d)；浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h；有效水深一般宜为4m,最低不小于3m。本设计采用连续运行的重力浓缩池，浓缩来自二沉池的污泥。见图5：1-进水槽；2-中心管；3-反射板；4-挡板；5-排泥管；6-缓冲层；7-集水槽；8-出水管；9-桥。图5连续式重力浓缩池1.6.3脱水机房（1）设计概况经过浓缩后的污泥进一步脱水，以减少体积，便于运输和后续处理。一般可使污泥含水率从96%左右降低至6085%，其体积减少至原来的1/51/10。目前采用的脱水机械主要有板框压滤机、带式过滤机和离心机；自然干化也有应用。（2）设计要求本设计采用加压过滤的方法，其设计要求如下：用压滤机为城市污水处理的污泥脱水时，过滤能力一般为210kg干污泥/（m2h）；当为城市污水处理的消化污泥时，投加三氯化铁的量为47%，氧化钙为1122%，过滤能力一般为24kg干污泥/（m2h），过滤周期一般为1.54h；压滤机设置台数应不少于2台，常用板框压滤机和箱式压滤机；污泥压入过滤机一般有两种方式，一种是用高压污泥泵直接压入；另一种是利用压缩空气，通过污泥罐将污泥压入过滤机，常用的高压污泥泵有离心式污泥泵或柱塞式污泥泵。当采用柱塞式污泥泵时，应设减压阀及旁通回流管。每台过滤机应单独配备一台污泥泵；污泥压滤后需要压缩空气来剥离泥饼，所需的空气量按每立方米滤室容积需气2m3/（m2min）计算，压力为0.10.3mpa；当用传送带运送污泥时，应考虑卸落时的冲力，并应附有破碎泥饼的钢丝格栅，以防泥饼塑化。1.7 平面与高程布置1.7.1平面布置污水处理厂的平面布置包括：处理构筑物、办公、化验及其它辅助建筑物，以及各种管道、道路、绿化等的布置。根据处理厂的规模大小，采用12001500比例尺的地形图绘制总平面图，管道布置可单独绘制。平面布置的一般原则如下：（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理；池型的选择应考虑占地多少及经济因素。圆形池造价比较低，但进出水构造较复杂。方形池或矩形池池墙较厚，但可利用公共墙壁以节约造价，且布置可紧凑，减少占地。一般小型污水处理厂采用圆形池较经济，而大型处理厂则以采用矩形池为经济。除了占地、构造和造价等因素以外，还应考虑水力条件、浮渣清除，以及设备维护等因素；（2）每一单元过程的最少池数为两座，但在大型污水厂中，由于设备尺寸的限制，往往有多池。当发生事故，一座池子停止运转时，其余的池子负荷增加，必须计算其对出水水质的影响，以确定每一池子的尺寸。根据生产实践，每一单独处理池的能力可达1020万m3/d；（3）在选择池子的尺寸和数目时，必须考虑污水厂的扩建。对每一种单元过程的全部处理池，最好采用相同的尺寸，且应避免在初期运行时有过大的富余能力；（4）处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量；（5）经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳；（6）在布置总图时，应考虑安装充分的绿化地带；（7）总图布置应考虑远近期结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。远景设施的安排应在设计中仔细考虑，除了满足远景处理能力的需要增加的处理池以外，还应为改进出水水质的设施预留场地；（8）构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用510m；（9）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并管理方便。污泥消化池应距初沉池较近，以缩短污泥管线，但消化池与其他构筑物之间的距离不应小于20m。贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理；（10）变电站的位置宜设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免杂一厂内架空敷设；（11）污水厂内管线种类很多，应考虑综合布置，以免发生矛盾。污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。自流管道应绘制纵断面图；（12）如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管道沟内，以利于维护和检修；（13）污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流；（14）在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽69m次干道宽34m，人行道宽1.5m2.0m曲率半径9m，有30%以上的绿化；（15）污水厂的占地面积，随处理方法和构筑物选型的不同，而有很大的差异。1.7.2高程布置污水处理厂在进行平面布置的同时，必须进行高程布置，以确定各处理构筑物及连接管渠的高程，并绘制处理流程的纵断面图，其比例一般采用：纵向1501100，横向150011000或示意图上应注明构筑物和管渠的尺寸、坡度、各节点水面、内底以及原地面和设计地面的高程。在整个污水处理过程中，应尽可能使污水和污泥为重力流，但在多数情况下，往往需抽升。高程布置的一般规定如下：（1）为保证污水在各构筑物之间能顺利自流，必须精确计算各构筑物之间的水头损失，包括沿程损失、局部损失及构筑物本身的水头损失。此外，还应考虑污水厂扩建时预留的储备水头；（2）进行水力计算时，应选择距离最长，损失最大的流程，并按最大设计流量计算。当有两个以上并联运行的构筑物时，应考虑某一构筑物发生故障时，其余构筑物必须负担全部流量的情况。计算时还须考虑管内淤积，阻力增大的可能。因此，必须留有充分的余地，以防止水头不够而发生涌水现象；（3）污水厂的出水管渠高程，须不受水体洪水顶托，并能自流进行农田灌溉；（4）各处理构筑物的水头损失（包括进出水渠的水头损失）可按表1.7估算。表1.7 污水流经各处理构筑物的水头损失构筑物水头损失（cm）构筑物水头损失（cm）格栅1025生物滤池270280沉砂池1025曝气池2550平流沉淀池2040混合池1030竖流沉淀池4050接触池1030续表1.7 污水流经各处理构筑物的水头损失构筑物水头损失（cm）构筑物水头损失（cm）辐流沉淀池5060（5）污水厂的场地竖向布置，应考虑土方平衡，并考虑有利排水。（6）高程布置应确定控制点的标高，在本设计中，厂区控制点的标高是排放水体的最高洪水位标高，只要使得消毒池出水井的高度能够保证水能自流过去，并且有一定的富裕水头即可。整个污水处理部分的高程主要围绕两部分损失来进行：构筑物内水头损失，管路损失。其中构筑物损失主要是进水配水以及出水集水时会带来水头损失，管道主要是沿程阻力损失，以及管道弯头、三通具有阻力。本设计中配水井也有跌水的水头损失，需要说明的是，配水井的跌水需要通过二倍流量校合是否井内会有壅水的可能性。由此可以算出每一段管路上的损失，并且依次推算前一个构筑物的水面标高，从而定出每一个构筑物相对于地面的位置。所有在主干道以下的管道均需0.7m或0.7m以上的覆土厚度，在平面上相互重叠的管道在高程图上外壁必须有0.2-0.3m的高程差。经行高程计算时考虑管道内的经济流速，选择合适的管道。出水处有一点需要说明，即最高洪水位的情况不是很多，所以考虑最不利情况（流量增大，而且遇到最高洪水位）时需要考虑设泵将水打出。尤其是通二期流量时，在扩建时应该注意这个问题。（7）在污水处理厂中，经沉淀处理后的污泥经管道流动，所以应计算污泥流动中的水头损失，进而计算污泥处理流程高程。污泥高程计算顺序与污水相同，即从控制性标高点开始。污泥在管道中水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。由于目前有关污泥水力特征的研究还不够，因此，污泥管道水力计算主要是按污泥局部为沿程水头损失的30%计算1.8 配水设施 处理构筑物往往建成两座或两座以上并联运行，配水均匀与否，成为一个重要问题。（1）配水方式可用于明渠或暗管，构筑物数目不超过4座，否则，层次过多，管线占地过大。这种配水形式必须完全对称；（2）在场地狭窄处，也有配水。这种形式采用较少，因为流量是变化的，水力计算不可能精确，因此配水很难达到均匀；（3）当污水厂的规模较大时，构筑物的数目较多，往往采用配水渠道向一侧进行配水的方式；在这种情况下，由于配水渠道很长，渠中水面坡降可能很大，而渠道终端又可能出现壅水，故配水很难均匀。解决的办法是适当加大配水渠道断面，使其中水流流速小于0.3m/s，以降低沿程水头损失，这样，渠中水面坡降极小，较易达到均匀配水的目的。为了避免渠中出现沉淀，可在渠底设曝气管搅动。对于大中型污水厂，此种配水方式更为适用；（4）为了均匀配水，辐流沉淀池一般采用中心配水井，中心配水井分为有堰板和无堰板两种，前者水头损失较大，但配水均匀度较高；（5）各种配水设备的水头损失，可按一般水力学公式计算。1.9 计量设施为了提高污水厂的工作效率和管理水平，并积累技术资料，以总结运转经验，为今后处理厂的设计提供可靠的数据，必须设置计量设施。本设计采用咽喉式巴氏计量槽，这种设备的优点是水头损失小，不易发生沉淀，精确度可达9598%。它的缺点是施工技术要求较高，尺寸如不准确，即影响测量精度。一般规定如下：（1）计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度的810倍。在计量槽上游，直线段不小于渠宽的23倍，下游不少于45倍，当下游有跌水而无回水影响时，可适当缩短。（2）计量槽的轴线应与渠道的坡度中心线重合。（3）计量槽上下游渠道的坡度应保持均匀，但坡度可以不同。（4）计量槽的喉宽一般采用上游渠道水面宽度的1/31/2。（5）当喉宽为0