[工学]12万污水毕业设计.doc

目 录1绪论11.1城市污水来源、水量及水质特点分析11.2设计依据21.3设计范围21.4设计原则22污水处理方案及选择论证32.1污水主要处理方法32.2污水处理方案的选择53污水处理工艺流程设计及原理说明63.1污水处理工艺流程设计63.2工艺原理及工程说明64污水处理构筑物的设计计算84.1格栅的设计84.2曝气沉砂池设计114.3辐流式初次沉淀池134.4生物处理设备设计154.5二次沉淀池设计244.6消毒池设计295污泥处理构筑物设计计算315.1污泥的来源与特性325.2污泥处理的目的与原则325.3污泥量计算325.4贮泥池325.5污泥浓缩脱水345.6污泥控制室366污水厂总平面的布置366.1平面布置的基本原则377污水处理厂高程布置377.1构筑物高程计算388结论38参考文献40致谢41 长春市某区污水工程设计 姓 名：于长富 专 业：环境工程 指导教师：马秀兰摘 要：本次毕业设计的题目为长春市某区污水工程设计- A2/O工艺。城市生活污水的主要来源生活污水，工业废水，初期雨水，城镇污水。城市污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。污水中的污染物质按其化学性质来分，可分为无机物与有机物，通常无机物为40%，有机物为60%；按其物理性质来分，可分为不溶性物质、胶体性物质和溶解性物质。生活污水的水质一般较稳定，浓度较低，也较容易通过生物化学方法进行处理。本设计采用A2/O工艺，工艺流程为：污水从粗格栅到污水提升泵房，再从泵房到细格栅，然后到曝气沉砂池，再进入生物池（即A2/O反应池），再从生物池进入二沉池，污水再经过接触消毒池后排入自然水体。污泥处理流程为：曝气沉砂池产生的垃圾直接外运处置，二沉池产生的剩余污泥则运入贮泥池，二沉池的回流污泥则通道管道、污泥回流泵房再次进入A2/O反应池，经过贮泥、加药处理后的污泥，进入污泥浓缩脱水车间，最后外运处理。污水处理厂处理后的出水水质要达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 189182002）中的一级b标准。关 键 词：A2/O工艺；脱氮除磷；污水处理；污泥处理day sewage treatment station project designName：Yu Changfu Major：Environmental Engineering Tutor：Ma XiulanAbstract: The subject of this graduation project for a municipal sewage treatment plant process designA2/O process.Main task is to complete the layout of the sewage treatment plant,the preliminary design of the various structures and construction plans of dealing with the design of structures.To complete the preliminary design of a design manual, wastewater treatment plant with a floor plan, flow chart of a sewage treatment plant and the design of three main structures;design of the main design of structures, mainly is the biological pool, secondary sedimentation tank design and contact disinfection tank.The selected A2/O process, has a good Nitrogen and Phosphorus Removal.This sewage treatment plant for the sewage treatment process is: sewage from the coarse grid to enhance the pumping station,then from the pump to the fine grid,And then to the cyclone grit chamber, then entering the biological pool(A2/O reactor),then from the pool into the secondary sedimentation tank,after exposure to water disinfection and then discharged into the natural water ; Sludge treatment process is : vortex grit chamber sludge into the sludge dewatering plant directly,secondary settling tank sludge are also brought into the workshop, secondary sedimentation tank produced returned sludge channel pipes, returned sludge from the pump to re-enter A2/O reactor, after treatment plant sludge dewatering sludge,mud into the storage pool, the last is outward processing. After the sewage treatment plant effluent quality to achieve urban sewage treatment plant emission standards(GB 18918-2002) in a first order and b standard.This standards data is in the table below.Keywords: A2/O process,；Nitrogen and Phosphorus removal；Wastewater treatment,；Sludge treatment481绪论1.1城市污水来源、水量及水质特点分析1.1.1 城市污水来源(1)生活污水生活污水主要来自家庭、商业、机关、学校、医院、城镇公共设施及工厂的餐饮、卫生间、浴室、洗衣房等，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣排水、沐浴排水及其他排水等。生活污水的主要成分为纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机物质，氮、磷、硫等无机盐类及泥沙等杂质，生活污水中还含有多种微生物及病原体。这些物质按其化学性质来分，可分为无机物与有机物，通常无机物为40%，有机物为60%；按其物理性质来分，可分为不溶性物质、胶体性物质和溶解性物质。生活污水的水质一般较稳定，浓度较低，也较容易通过生物化学方法进行处理。(2)工业废水工业废水主要是在工业生产过程中被生产原料、中间产品或成品等物料所污染的水。工业废水由于种类繁多，污染物成分及性质随生产过程而异，变化复杂。一般而言，工业废水污染比较严重，往往含有有毒有害物质，需局部处理达到要求后才能排入城镇排水系统，是城镇污水中有毒有害污染物的主要来源。(3)初期雨水初期雨水是雨雪降至地面形成的初期地表径流。初期雨水的水质水量随区域环境、季节和时间变化，成分比较复杂。影响初期雨水被污染的主要因素有大气质量、气候条件、地面及建筑物环境质量等。(4)城镇污水城镇污水包括生活污水、工业废水等，在合流制排水系统中包括雨水，在半分流制排水系统中包括初期雨水。城镇污水成分性质比较复杂，不仅各城镇间不同，同一城市中的不同区域也有差异，需要进行全面细致的调查研究，才能确定其水质成分及特点。 1.1.2城市污水水量污水水量还会与降雨有一定关系，不过现如今的城市管道系统绝大部分采用的是分流系统，即污水管道与雨水管道分开，这样在很大程度上减少了降水对于污水处理厂的压力。雨水经过收集后只需要经过较少的处理就能达到排放标准排入自然水体。1.1.3城市污水水质特点城市污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。但在不同的城市，因工业的规模和性质不同，城市污水的水质也受工业废水和水量的影响而明显变化。1.2设计依据1.2.1法律法规依据(1)中华人民共和国环境保护法(2)中华人民共和国水污染防治法(3)中华人民共和国污染防治法实施细则1.2.2技术标准及技术规范依据(1)城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 189182002）(2)地表水环境质量标准（GB3838-2002）(3)室外排水设计规范（GB 50014-2006）1.3设计范围本次设计的设计范围为污水流入设计的污水处理厂厂区，再流经各个污水处理构筑物、管渠直至完成处理流程到出水达标排放至自然水体，同时还有污泥的贮存、加药、浓缩脱水以及形成泥饼外运等。设计的内容包括污水处理工艺流程的选择与设计、污水处理构筑物的设计、污泥处理系统设计、污水管线的设计、污泥管线的设计等。1.4设计原则(1)基础数据可靠认真研究各项基础资料、基本数据，全面分析各项影响因素，充分掌握水质水量的特点和地域特性，合理选择好设计参数，为工程设计提供可靠的依据。(2)厂址选择合理根据城镇总体规划和排水工程专业规划，结合建设地形地区、气相条件，经全面地分析比较，选择建设条件好、环境影响小的厂址。(3)工艺先进实用选择技术先进、运行稳定、投资和处理成本合理的污水污泥处理工艺，积极慎重地采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备，使污水处理工艺先进，运行可靠，处理后水质稳定地达标排放。(4)总体布置考虑周全根据处理工艺流程和各建筑物、构筑物的功能要求，结合厂址地形、地质和气候条件，全面考虑施工、运行和维护的要求，协调好平面布置、高程布置及管线布置之间的相互关系，力求整体布局合理完美。(5)避免二次污染污水处理厂作为环境保护工程，应尽量避免或减少对环境的负面影响，如气味、噪音、固体废物污染等；妥善处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂、污泥和臭气等，避免对环境的二次污染。(6)运行管理方便以人为本，充分考虑便于污水处理厂运行管理的措施。污水处理工程中的自动控制，力求安全可靠、经济实用，以利提高管理水平，降低劳动强度和运行费用。(7)近期远期结合污水处理厂设计应近远期全面规划，污水厂的厂区面积，应按项目总规模控制，并做出分期建设的安排，合理确定近期规模。(8)满足安全要求污水处理厂设计须充分考虑安全运行要求，如适当设置分流设施、超越管线等。厂区消防的设计和消化池、贮气罐及其他危险单元设计，应符合相应安全设计。2污水处理方案及选择论证2.1污水主要处理方法表1 进、出水水质指标Table 1 Water quality index项目进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)BOD25020COD40060SS24020TN258TP51城市污水处理厂的方案，既要考虑有效去除BOD5，又要适当去除N、P，故可采用SBR法、氧化沟法或A2/O法，以及一体化反应池及三沟式氧化沟的改良设计。2.1.1 SBR法工艺流程：污水一级处理曝气池处理水工作原理：流入工序：废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水、曝气、缓速搅拌三种；曝气反应工序：当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，脱氮除磷应进行相应的处理工作。沉淀工艺：使混合液泥水分离，相当于二沉池；排放工序：排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为泥种。待机工序：等处理水排放后，反应器处于停滞状态等候一个周期。优点：(1)可同时脱氮除磷； (2)静置沉淀可获得低SS出水； (3)耐受水利冲击负荷； (4)操作灵活性好。缺点：(1)同时脱氮除磷时操作复杂； (2)滗水设施的可靠性对出水水质影响大； (3)设计过程复杂； (4)维护要求高，运行对自动控制的依赖性强； (5)池体容积较大。2.1.2 厌氧池+氧化沟法污水粗格栅提升泵房细格栅曝气沉砂池厌氧池氧化沟二沉池接触池处理水排放工作原理：氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内做环形流动，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段，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，可以存活时代时间较长的微生物进行特别的反应，如脱氮除磷。工作特点：(1)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。(2)对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。(3)污泥龄较长，一般长达15-30天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可以进行脱氮除磷反应。(4)污泥产量低，且多已达到稳定。(5)自动化程度较高，便于管理。(6)占地面积较大，运行费用低。(7)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理论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。(8)氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。2.1.3 A2/O法A2/O处理工艺是AnaerobicAnoxicOxic的英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺是在厌氧好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。优点：(1)能够同时脱氮除磷；(2)反硝化过程为硝化提供碱度；(3)反硝化过程同时去除有机物；(4)污泥沉降性能好。缺点：(1)回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；(2)脱氮受内回流比影响；(3)聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物。2.1.4 一体化反应池（一体化氧化沟又称合建式氧化沟）一体化氧化沟的主要特点为：(1)工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池，污泥能自动回流，投资少、能耗低、占地少以及管理方便；(2)处理效果稳定可靠，其BOD5和SS去除率均在90%95%或更高。COD的去除率也在85%以上，并且硝化和脱氮作用明显；(3)产生的剩余污泥量少，污泥的性质稳定，容易脱水，不会带来二次污染；(4)造价低、建设快、设备事故率低以及运行管理费用较少；(5)固液分离效率比一般二沉池高，池容小，能使整个系统在较大的流量和浓度范围内稳定运行；(6)污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。2.2污水处理方案的选择本项目污水处理的特点为：(1)污水以有机污染为主，BOD/COD =0.5 0.3，可生化性比较好，重金属及其他的难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；(2)污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值为典型城市污水值。此外考虑到NH4+-N出水浓度排放要求比较高，因此需要采用能够同时脱氮除磷且效果较好的工艺；(3)本课题污水处理量大，在达到污水处理要求的前提下，应着重考虑工程占地面积和污水处理费用的节省。针对以上特点以及出水要求，以采用生化处理最为经济。根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“A2/O活性污泥法”。3污水处理工艺流程设计及原理说明3.1污水处理工艺流程设计根据前一章的工艺论证，采用A2/O法工艺，具体的污水处理工艺流程如图所示。进水污水提升泵房粗格栅细格栅曝气沉砂池混合液回流砂砂水分离消毒剂排放初沉池接触池二沉池好氧池缺氧池厌氧池回流污泥污泥泵房 加药间泥饼外运贮泥池污泥浓缩脱水车间图1 污水处理设计工艺流程Fig 1 The design of sewage treatment process3.2工艺原理及工程说明3.2.1格栅格栅是由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属删网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物。因此为了避免其中的较粗大杂质阻塞后续处理程序中的管道或泵从而影响整个水处理工艺，首先设置格栅除去较粗大的悬浮物和颗粒。一般情况下，分粗细两道格栅。 3.2.2曝气沉砂池曝气沉砂池是利用曝气以及水流的旋流作用，污水中悬浮颗粒相互碰撞、摩擦、并受到旗袍上升时的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机污染物得以摩擦去除，螺旋水流还将相对密度较轻的有机颗粒悬浮起来随出水带走，沉于池底的砂粒较为纯净。砂斗内沉砂可采用空气提升、排沙泵排砂等方式排除，再经过砂水分离达到清洁排砂标准。3.2.3 A2/O生物池是A2/O工艺的核心部分，由三个池组成，根据污水的流动方向，可将生物池细分为厌氧池、缺氧池和好氧池。厌氧反应器：原污水与从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入，本反应器主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化； 缺氧反应器：首要功能是脱氮，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为原污水流量）； 好氧反应器：曝气池，这一反应单元是多功能的，去除BOD、硝化和吸收磷等均在此处进行。流量为2Q的混合液从这里回流到缺氧反应器。3.2.4二沉池二沉池主要接纳生物池即A2/O反应池的出水，用以去除生物悬浮固体的沉淀池。在A2/O法中，从曝气池流出的混合液在二次沉淀池中进行泥水分离和污泥浓缩，澄清后的出水溢流外排，浓缩的活性污泥部分回流至曝气池，其余作为剩余污泥外排。3.2.5接触消毒池经过处理后，污水出水水质已经达标，但是处理水中含有细菌、病毒和病卵虫等致病微生物，因此采用液氯、臭氧或紫外线消毒将其杀灭，防止其对人类及牲畜的健康产生危害和对环境造成污染，使排水达到国家规定的细菌学指标。3.2.6污泥处理污泥处理的目的是使污泥达到减量化、稳定化、无害化及综合利用。初沉池、生物池及二沉池底部的污泥，通过污泥泵房被送入污泥浓缩脱水车间，进行浓缩脱水处理。将含水率降至97%后将污泥外运至污泥填埋场进行处理。4污水处理构筑物的设计计算4.1格栅的设计栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。本设计中，格栅于明渠连接，提升泵的来水首先进入稳压井后，进入格栅渠道。 图2 格栅设计草图 Fig 2 Grille design sketch图中：B1进水渠道宽度；B栅槽宽度；L1进水渠道渐宽部分长度；L2栅槽与出水部分连接处的渐窄部分长度。格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物、纤维物质和固体颗粒物质。以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止堵塞排泥管道。在污水处理系统前，均须设置格栅。按形状，可分为平面格栅和曲面格栅两种；按栅条净间隙，可分为粗格栅(50100mm)、中格栅(1640mm)、细格栅(310mm)三种；按清渣方式，可分为人工清除格栅和机械清除格栅两种。本设计中采用矩形断面并设置两道格栅（粗格栅一道和细格栅一道），采用机械清渣。其中，粗格栅设在污水泵站前，细格栅设在污水泵站后。粗细两道格栅都设置三组，按两组同时工作设计，两用一备。4.1.1 格栅的设计参数（1）大型污水处理厂（每日栅渣量大于0.2m3 ）一般采用机械凊渣。（2）机械格栅不少于2台。（3）过栅流速一般采用0.6m/s-1.0m/s。（4）格栅前渠道内水流速度一般采用0.4m/s-0.9m/s（5）格栅倾角一般为4575（6）通过格栅的水头损失一般采用0.08m0.15m。（7）格栅间必须设置工作台，台面应高出格栅前最高设计水位0.5m。（8）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面过道宽。4.1.2 格栅设计计算 (1)栅条数计算：设栅前水深h=0.8m，过栅流速为v=0.9m/s，栅条间隙宽度b=20mm，格栅倾角=60，格栅设置3组，两组同时使用，一组备用，则栅条间隙数n为： (2)栅槽宽度：栅槽宽度一般比格栅宽0.2-0.3m，取0.2m。 取栅条宽度S=0.01m。则栅槽宽度为：(3)进水渠道渐宽部分长度L1：设进水渠宽B1=1.0m，展开角度1=20，（进水渠道内水流速度v1=0.87m/s） (4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2： (5)水流通过格栅的水头损失为h1：本设计格栅采用锐边矩形断面 (6)栅后槽总高度H: 取栅前渠道超高h2=0.3m，则： (7)栅槽总长度 ：取栅前矩形部分长度为0.5m；栅后矩形部分长度为1.0m，则有： =3.275m 3.28m(8)格栅每日产生的栅渣量：在格栅间隙20mm情况下，设栅渣量为1000m3污水产0.07m3 ，Kz=1.39 m3/d0.2m3/d ( 采用机械凊渣） (9)格栅选型 选用FH1100旋转式格栅除污机，设备宽度为1100mm，过栅流速为0.9m/s，齿耙转速为2.14r/min，电动机功率为0.9kw。4.1.3 污水泵房泵房采用干式半地下式矩形合建式泵房，具有布置紧凑、占地少、结构较省的特点，便于开槽施工，适用于自灌式泵站。集水池和机器由隔水墙分开，而且只有吸水管和叶轮淹没在水中，这样可保持机器间干燥，有利于水泵的保养和检修，也可以避免污水对轴承、管道、仪表的腐蚀。在自动化程度较高的泵站，较重要的地区的雨水泵站、以及开启频繁的污水泵站中，尽量采用自灌式泵站。它的优点是启动及时可靠，不需要引水的辅助设备，操作简便，缺点是泵房较深，增加工程造价。而且由于噪音较大，妨害工作人员判断水泵是否正常工作。采用自灌式泵站时水泵叶轮（或轴承）低于集水池的最低水位，在最高、中间和最低水位三种情况下都能直接启动，启动可靠。操作方便。但增加了泵站的深度，增加地下工程造价。水泵的选择原则：(1)污水泵站一般按最大日最大时流量设计，通过调整水泵工作台数兼顾其他流量时段的情况。(2)水泵扬程由污水提升高度和吸水管、压头管水头损失确定。(3)为了适应不同流量时的情况，考虑采用四台水泵，其中一台备用。(4)根据水质、水量和提升高度确定水泵的型号，同一泵站应选用类型相同、口径相同的水泵，以便利于管理和维修。4.2曝气沉砂池设计沉砂池是城市污水处理厂不可缺少的处理 工序,沉砂池去除的所谓砂子主要包括杂粒、石子、煤渣或其它一些重的固体构成的渣滓,其密度和沉降速度远大于污水中易于腐烂的有机物,其中杂粒还包括蛋壳、骨屑、种子以及废弃食品之类的有机物。 和其它形式的沉砂池相比,曝气沉砂池的特点是:一,可通过曝气来实现对水流的调节,而其它沉砂池池内流速是通过结构尺寸确定的,在实际运行中几乎不能进行调解;二,通过曝气可以有助于有机物和砂子的分离。如果沉砂的最终处置是填埋或者再利用(制作建筑材料),则要求得到较干净的沉砂,此时采用曝气沉砂池较好,而且最好在曝气沉砂池后同时设置沉砂分选设备。通过分选一方面可减少有机物产生的气味,另一方面有助于沉砂的脱水。图3 曝气沉砂池草图 Fig 3 Aerated grit chamber sketch4.2.1设计参数（1）旋流速度应保持在0.25m/s-0.3m/s.（2）水平流速为0.1m/s。（3）最大时流量的停留时间为1-2min。（4）有效水深为2-3m，宽深比一般采用1-1.5.（5）沉砂池个数或分格数不应少于2个。（6）砂斗容积应按大于2d的沉沙量计算，斗壁与水平面的夹角不小于55。（7）沉砂池的超高不宜小于0.3m。（8）曝气沉砂池多采用穿孔曝气，穿孔孔径为2.5-6.0mm，距池底约0.6-0.9m。（9）曝气沉砂池的进水方向与出水方向垂直，进水方向与池中旋流方向一致。4.2.2曝气沉砂池的设计计算（1）池子总容积V：设池子呈矩形，两用一备，停留时间t=2min （2）水流断面面积A：设水平流速v1=0.1m/s （3）池子总宽度B：设有效水深h2=2.6m 宽深比：符合要求（4）池子长度L： （5）每小时所需空气量q：设每立方米污水所需空气量d=0.2m3 （6）沉砂斗所需容积V1：设T=2d （7）沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55，斗高h3=1.3m，沉砂斗上口宽： 沉砂斗容积： （8）沉砂室高度h3：设池底坡度0.1，坡向砂斗。 （9）池子总高度H：设超高h1=0.3m 4.3辐流式初次沉淀池幅流式沉淀池亦称辐射式沉淀池，是一种大型沉淀池，池径最大可达100m，池周水深1.53.0m。有中心进水与周边进水两种形式。幅流式沉淀池多呈圆形，有时亦采用正方形。中心进水幅流式沉淀池的进水部分在中心位置，出口在周围。水流在池中呈水平方向向四周辐射，由于过水断面面积不断增大，故池中的水流流速从池中心向池四周逐渐减慢。池斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥通常用刮泥机机械排除。本设计采用中心进水周边出水幅流式沉淀池，设集水、回流污泥剩余污泥井两座。采用双层集水井形式。每座沉淀池设刮吸泥机一座。各吸泥管中分别通入空气以利排泥。 图4辐流式初次沉淀池草图 Fig 4 Radial flow type primary sedimentation tank sketch图中：h1超高，取0.3m；h2沉淀池有效水深，m；h3缓冲层高度，m；h4圆锥体部分高度，m；h5污泥斗高度，m。4.3.1设计参数（1）池子直径与有效水深的比值为6-12.（2）池子直径不小于16m。（3）坡向泥斗的坡度不宜小于0.05（4）一般采用机械刮泥，中心进水周边出水。（5）池径大于20m，采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在支架的外缘。（6）一般沉淀时间不小于1.0h，有效水深2-4m，辐流式沉淀池指其池边水深，中心水深2.5-5m。4.3.2辐流式初次沉淀池设计计算（1）沉淀部分水面面积F：设沉淀池四用一备，Q=120000m3/d=5000m3/h，表面负荷q=2m3/(m2*h)，池数n=4 （2）池子直径D： （3）沉淀部分有效水深h2：设停留时间t=1.5h （4）沉淀部分有效容积V： （5）污泥部分多需要的容积V：设每人每日污泥量S一般采用0.30.5，取S=0.5L/(人*d)两次清除间隔时间T=4h，采用机械刮泥，设计人口N=50万 （6）污泥斗容积V1：设污泥斗上部半径r1=2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角=60则污泥斗高度h5： （7）污泥斗以上圆锥体部分容积V2：设池子半径R，底坡落差h4 （8）污泥总容积： （9）沉淀池总高度H：设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高度h3 在0.30.5m，取h3=0.5m （10）沉淀池池边高度H： （11）径深比： 在612范围内，满足需求。4.4生物处理设备设计4.4.1 判断是否可采用A2/O法A2/O脱氮除磷工艺主要设计参数如下表。表2 A2/O池设计参数Table 2 A2/O design parameters项目数值BOD5污泥负荷 kgBOD5/（kgMLSS.d）0.150.2TN负荷 kgTN/（kgMLSS.d）0.05(好氧段)TP负荷 kgTP/（kgMLSS.d）0.06(厌氧段)污泥浓度MLSS（mg/L）30004000污泥龄c(d)1520各段停留时间比例A1：A2：O（1：1：3）（1：1：4）污泥回流比R（%）50100混合液回流比R内(%)200溶解氧浓度DO(mg/L)厌氧池0.2缺氧池0.5好氧池=2COD/TN8TP/BOD50.06因此：本设计的COD/TN=400/25=168（符合要求） TP/BOD5=5/250=0.020.06（符合要求）所以可采用A2/O工艺。4.4.2 有关设计参数(1)设计最大流量： Q=120000m3/d(2)BOD5污泥负荷N在0.13-0.2kgBOD5/（MLSSkg*d）(3)初沉池对BOD5的去除率为20-30，取30则剩余BOD5含量S0： (4)初沉池对SS的去除率为40-55，取40则剩余SS含量： 4.4.3 设计计算：(1)好氧池生物固体停留时间c：设安全系数K 1.2-1.5，取K=1.5冬季平均水温12-15 (2)回流比和回流量：设MLSS浓度X =2000-3000mg/L，回流污泥浓度XR=6000mg/L污泥回流比： 已知： TN 去除率: 混合液回流比： 取R内=250(3)反应池容积V： (4)反应池总水力停留时间t： (5)各段水力停留时间和容积：厌氧缺氧好氧=113厌氧池水力停留时间: 厌氧池容积:缺氧池水力停留时间:缺氧池容积 : 好氧池水力停留时间 : 好氧池容积 : (6)校核氮磷负荷：好氧段TN负荷为： kgTN/(kgMLSSd) 厌氧段TP负荷为：kgTN/(kgMLSSd)符合要求 (7)剩余污泥量X，（kg/d）：设污泥增殖系数Y=0.5，污泥自身氧化率Kd=0.05 设湿污泥含水率为99.5，则剩余污泥量Qs： (8)反应池主要尺寸：反应池总容积 V=43750m3，设反应池4组，单组池容积 V单=V/4=10937.5 m3有效水深h=6m；则： S单= V单 /h=10937.5/6=1822.92m2 采用五廊道式推流式反应池，廊道宽b=7 m，则单组反应池长度L： L=S单/B=18822.92/(57)= 52.09m；取55 m 校核：b/h=7/6=1.2 (满足b/h=12) L/b=55/7=7.9 (满足L /b=510)取超高为0.7 m，则反应池总高 H=6+0.7=6.7 m(9)反应池进、出水系统计算a、进水管单组反应池进水管设计流量Q1: 管道流速v=0.8 m/s管道过水断面积为A：A=Q1/v=0.34750.8=0.434375 m2 则管径为d： 取DN= 800 mmb、回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量为QR： 管道流速取 v1=0.8 m/s管道过水断面积为A： A=Q1/v=0.34750.8=0.434375 m2 则管径为d： 取DN= 800 mmc、进水井进水孔过流量为Q2： Q2=(1+Rr)Q/4=(1+1)1.394=0.695m3/s孔口流速 v=0.60m/s孔口过水断面积为A: A=Q2/v=0.6950.60=1.1583 m2孔口尺寸取为： 1.5m0.5m进水井平面尺寸取为 ：2.5m2.5md、出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算： 式中： 式中：b堰宽，b=7 m：H堰上水头，m 出水孔过流量为Q4：Q4=Q3=1.56375 m3/s孔口流速 v=0.6 m/s孔口过水断面积为A： A=Q4/v=1.563750.6=2.60625 m2孔口尺寸取为： 2.0m1.4m出水井平面尺寸取为： 2.6m2.6me、出水管设2个出水管，则反应池出水管设计流量为Q5：Q5=Q3/2=1.56375/2=0.782m3/s管道流速 v=1.0 m/s管道过水断面为：A=Q5/ v=10.7821=0.782 m2则管径为：取出水管管径为 DN 1000 mm(10)曝气系统设计计算a、设计需氧量AOR：AOR=去除BOD5需氧量剩余污泥中BOD5氧当量氨氮硝化需氧量剩余污泥中氨氮的氧当量反硝化脱氮产氧量 碳化需氧量D1： 硝化需氧量D2： 反硝化脱氮产生的氧量D3： 总需氧量为：AOR= D1+D2D3=17698.461=737.44 最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则： AROmax=1.4AOR=1.4737.44=1032.41 去除1kgBOD5的需氧量为： b、标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度4.3m，氧转移效率=20%，计算温度T=25，将实际需氧量 AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。 式中: 气压调整系数，取值为 1； 曝气池内平均溶解氧，取=2 mg/L； 污水中饱和溶解氧与请水中饱和溶解氧之比，取 0.95。查表得水中溶解氧饱和度：空气扩散器出口处绝对压力： 空气离开好氧反应池时氧的百分比： 好氧反应池中平均溶解氧饱和度： 标准需氧量为： 相应最大时标准需氧量： 好氧反应池平均时供气量: 最大时供气量： c、所需空气压力(相对压力) 式中：h1+h2供气管道沿程与局部阻力损失之和，取h1+h2=0.2 m h3曝气器淹没水头，h3=4.3 m h4曝气器阻力，取 h4=0.4 m 富余水头，=0.5 md、曝气器数量计算(以单组反应池计算)按供氧能力计算所需曝气器数量: 式中: 按供氧能力所需曝气器个数，个； 曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力， kgO2/(h个)。采用MT215型薄膜盘式微孔曝气器，动力充氧效率7.0kgO2/(kwh)，工作水深4.3 m，在供风量时，曝气器氧利用率,充氧能力=0.14 kgO2/(h个).则：曝气总功率为：e、供风管道计算供风干管采用树状布置流量为：流速为：则管径为：取干管管径为 DN800mm单侧供气(向单廊道供气) 支管 流速为：则管径为：取支管管径为 DN600mm 图5 A2/O脱氮除磷工艺图 Fig 5 Nitrogen and phosphorus removal process diagram4.5二次沉淀池设计二次沉淀池是整个活性污泥法系统中非常重要的组成部分。整个系统的处理效能与二沉池的设计和运行密切相关，在功能上要同时满足澄清（固液分离）和污泥浓缩（提高回流污泥的含固率）两方面的要求，它的工作效率将直接影响系统的出水水质和回流污泥浓度。沉淀池常按池内水流方向的不同分为平流式、竖流式及幅流式三种。幅流式沉淀池亦称辐射式沉淀池，是一种大型沉淀池，池径最大可达100m，池周水深1.53.0m。有中心进水与周边进水两种形式。幅流式沉淀池多呈圆形，有时亦采用正方形。中心进水幅流式沉淀池的进水部分在中心位置，出口在周围。水流在池中呈水平方向向四周辐射，由于过水断面面积不断增大，故池中的水流流速从池中心向池四周逐渐减慢。池斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥通常用刮泥机机械排除。本设计采用中心进水周边出水幅流式沉淀池，共设六座，采用双层集水井形式。二沉池设出泥井，且在泥管上设阀门控制出泥量。池底部设放空管。每座沉淀池设刮吸泥机一座。各吸泥管中分别通入空气以利排泥。4.5.1 设计参数(1)沉淀池的超高不应小于0.3m；(2)沉淀池的有效水深宜采用2.04.0m；(3)当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为60，圆斗宜为55；(4)活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按不大于2h的污泥量计算，并应有连续排泥措施；生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按4h的污泥量计算；(5)排泥管的直径不应小于200mm；(6)当采用静水压力排泥时，二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m，活性污泥法处理池后不应小于0.9m；(7)二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7 L/(sm)；(8)沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施；(9)水池直径与有效水深之比宜为612，水池直径不宜大于50m。4.5.2 幅流式沉淀池设计计算(1)已知条件反应池悬浮固体浓度X为：二沉池底生物固体浓度为Xr为