20万m3d生活污水氧化沟处理工艺设计任务书.doc

20万m3/d生活污水氧化沟处理工艺设计任务书1 概述1.1 设计任务和依据1.1.1 设计题目20万m3/d生活污水氧化沟处理工艺设计。1.1.2 设计任务本设计方案是对某地生活污水的处理工艺，处理能力为200000m3/d，内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、平面布置、高程计算。完成总平面布置图、主要构筑物的平面图和剖面图。1.1.3 设计依据（1）中华人民共和国环境保护法（2014）（2）污水综合排放标准（GB89782002）（3）生活杂用水水质标准（CJ25.189）（4）给水排水设计手册1-10（5）水污染防治法1.2 设计要求（1）通过调查研究并收集相关资料经过技术与经济分析，做到技术可行、经济合理。必须考虑安全运行的条件，确保污水厂处理后达到排放要求。同时注意污水处理厂内的环境卫生，尽量美观。设计原则还包括：基础数据可靠；厂址选择合理；工艺先进实用；避免二次污染；运行管理方便。选择合理的设计方案。（2）完成一套完整的设计计算说明书。说明书应包括：污水处理工程设计的主要原始资料；污水水量的计算、污泥处理程度计算；污水泵站设计；污水污泥处理单元构筑物的详细设计计算；设计方案对比论证；厂区总平面布置说明等。设计说明书要求内容完整，计算正确文理通顺。（3）毕业设计图纸应准确的表达设计意图，图面力求布置合理、正确清晰，符合工程制图要求。1.3 设计参数某地生活污水200000m3/d，其总变化系数为1.4，排水采用分流制。表1-1 设计要求项目进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)BOD5CODSSTNTP26040038050830100302532 生活污水处理工艺比较与确定2.1传统活性污泥法这是活性污泥法最早的形式,并一直沿用至今。传统活性污泥法是污水处理中应用最早且最广泛工艺方法，相对于其它污水处理方法，其工艺成熟，管理运行经验丰富。在污水处理过程中好氧微生物降解污染物需要大量的溶解氧，因此传统活性污泥法处理污水时曝气时间较长，污泥产生量大，对污染物的吸附量大，BOD5去除率可高达8095%，出水水质稳定1。但由于污水中大量存在的溶解氧，导致污水中氮磷的处理程度不高。2.1.1工艺流程图图2-1传统活性污泥法工艺流程图2.1.1.1传统活性污泥法的特点曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。对悬浮物和BOD5的去除率较高。运行较稳定。推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，会增加动力费用2。2.2 SBR工艺序批(间歇)式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor，SBR)是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统，滗水器是该法的一项关键设备。按运行次序分为进水、反应、沉淀、排水和闲置五阶段。进水期用来接纳污水；反应期是在没有进水的情况下，通过曝气使微生物降解有机物，并使氨氮进行硝化；沉淀期是让污泥与水进行分离；排放期用来排放水和活性污泥；闲置期是处于进水等待状态。尤其适用于间歇排放和流量变化较大的场合3。目前在国内有广泛的应用。2.2.1工艺流程图干泥外运进水出水格栅沉砂池SBR反应池消毒接触池浓缩池硝化池污泥脱水 图2-2 SBR工艺流程图2.2.2 SBR工艺优点 （1）运行灵活。可根据水量水质的变化调整各时段的时间，或根据需要调整或增减处理工序，以保证出水水质符合要求4。（2）反应阶段在时间上属于理想的推流状态，生化反应推动力大、效率高且稳定。（3）在某一时刻，SBR反应器内各处水质均匀，具有完全混合的水力特征，因而具有较好的抗冲击负荷能力。（4）在处理周期开始和结束时，反应器内水质和污泥负荷由高到低变化，溶解氧则由低到高变化。就此而言，SBR工艺在时间上具有推流反应器特征，因而不易发生污泥膨胀。（5）工艺流程简单、造价低，主题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、占地面积小。（6）在沉淀阶段，反应器内无水流的干扰属于理想静态沉淀，无异重流或短流现象，污泥也不会被冲走，所以泥水分离效果好，出水悬浮物相对少，污泥浓缩得也好，也可以缩短沉淀时间5。2.2.3 SBR工艺缺点（1）因为运行灵活，运行管理成为处理效果的决定因素。这要求管理人员具有较高的素质，不仅要有扎实的理论基础，还应有丰富的实践经验。（2）排水时间短（间歇排水时），并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备（出水器），且对排水器的要求很高。（3）后处理设备要求大。如：消毒设备很大，接触池容积也很大。排水设施如排水管道也很大6。2.3氧化沟目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。 在污水脱氮除磷的工艺设计中必须具备厌氧、缺氧、好氧3个基本条件，但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大，从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。而卡鲁塞尔氧化沟将厌氧、缺氧、好氧过程集中在一个池内完成，各部分用隔墙分开自成体系，但彼此又有联系。该工艺充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。2.3.1卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟是1967年由荷兰的DHV公司开发研制的。它的研制目的是为满足在较深的氧化沟沟渠中使混合液充分混合，并能维持较高的传质效率，以克服小型氧化沟沟深较浅，混合效果差等缺陷。至今世界上已有850多座Carrousel氧化沟系统正在运行，实践证明该工艺具有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点。图2-3 Carrousel 氧化沟平面结构图2.3.1.1原理最初的普通Carrousel 氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约23mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去除BOD，但除磷脱氮的能力有限。2.3.1.2特点Carrousel 氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.54.5，宽深比为2:1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器。2.3.2 三槽式氧化沟三槽氧化沟以3条相互联系的氧化沟作为一个整体，每条沟都装有用于曝气和推动循环的转刷。在三沟式氧化沟运行时，污水有进水配水井进行3条沟的进水配水切换，进水在氧化沟内，根据已设定的程序进行工艺反应。污水经生化处理后流入作为沉淀区的另一侧沟体内，泥水分离后由出水堰流出，沉淀沟进水作曝气沟使用，原曝气侧沟作沉淀沟，根据运行模式交替进行，它的循环运行方式非常适合于脱氮。在实际运行中，可通过调整运行方式和曝气量在氧化沟内形成好氧段完成硝化反应和缺氧段完成反硝化反应。曝气沉淀均在沟内交替运行，因而既无二沉池，也无需污泥回流系统。在三个沟当中，中沟一直作为曝气区使用，提高了转刷的利用率7。2.3.2.1原理该工艺具有出水水质好、运行管理方便等优点。但是由于工艺本身所有的独对性，使其在自动控制程度上采用单纯的时间顺序控制，从而无法很好获得最优反应效果并实现减少系统能耗的目的。图 2-4 三槽式氧化沟2.3.2.2 特点三槽氧化沟特点：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。工程费用相当于或低于其他污水生物处理技术。污水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，污泥不经消化也容易脱水，污泥处理费用较低。与其他工艺相比，臭味较小。曝气强度可以调节。 2.3.3奥尔伯（Orbal）氧化沟起源于南非发展于美国的Orbal氧化沟是具有除磷脱氮功能的新工艺之一，因其在技术和经济上具有独特的优势，在国外得到广泛的采用。我国在20世纪80年代就引进了这项技术，但真正被广泛使用是在近几年。近年来，随着北京大兴污水处理厂、山东莱西污水处理厂、温州市污水处理厂、廊坊市东方污水处理厂和无锡市城北污水处理厂等的建成运行，充分显现了该工艺良好的技术性能和工艺优越性。污泥回流泵曝气转碟外沟中沟内沟二沉池中心岛图 2-5奥尔伯（Orbal）氧化沟2.3.3.1原理氮硝化在生物絮体外进行，污水中的有机氮、蛋白氮等在好氧条件下首先被氨化菌转化为氨氮，然后在硝化菌的作用下变成硝酸盐氮。在较高浓度梯度的NO3-N可渗入絮体内部，而在外沟道和中沟道中溶解氧含量又不高，一般控制在01mg/L左右，因此低溶解氧难渗入絮体内，就在微生物絮体中形成了缺氧环境，使絮体内部在反硝化菌的作用下，发生反硝化作用，使硝酸盐氮还原成氮气从污水中逸出。污水在外沟道流动（水平流速约为0.5m/s）150250圈后才能进入中间沟道，经过这种有氧、无氧区的交换次数达5001000次（次数多少取决于沟道上设置了多少道盘），从而完成了有氧、无氧的快速交换，较大程度地发生“同时硝化反硝化”，脱除氨氮。2.3.3.2特点 从外到内，第一渠的容积为总容积的50-55；第二渠为30-35；第三渠为15-20。运行时，应保持第一、第二、第三渠的溶解氧分别为0mg/L、1mg/L、2mg/L。第一渠中可同时进行硝化和反硝化，其中硝化的程度取决于供氧量。由于第一条渠道中氧的吸收率通常很高，一次可在该段反应池中提供90的供氧量，仍可把溶解氧的含量保持在10mg/L的水平上。在以后的几条渠道中，氧的吸收率比较低，因此，尽管反应池中的供养量较低，溶解氧的含量却可以保持较高的水平。2.4 工艺的确定 本项目处理的污水主要以有机污染物为主，BOD5/COD=0.52，可生化性较好，重金属及其它难降解的有毒有害污染物不超标。，三槽式氧化沟能有脱氮除磷效果，根据处理规模，进水水质，出水要求，本设计选择三槽式氧化沟。3 设计计算3.1 格栅3.1.1 设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，在污水处理系统（包括水泵）前，均须设置格栅，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50100mm），中格栅（1040mm），细格栅（310mm）三种。栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。而其中具有强度高，阻力损失小的优点8。本设计采用两道中格栅、两道细格栅，迎水面为半圆形的矩形的栅条,选用机械清渣。3.1.2 设计原则（图）图3-1 格栅结构示意图3.1.3 设计参数（1）原水水量：Q=2.31m3/s；（2）取流量总变化系数为：Kz=1.4；（3）设计流量：Qmax=KzQ=1.42.313.23m3/s；（4）设过栅流速：=0.8m/s；（5）格栅安装倾角： 3.1.4 中格栅（2道）设计计算（1）进水渠道宽度计算根据最优水利断面公式： 代入得：则栅前水深：（2）格栅间隙数式中： Qmax最大废水设计流量 m3/s；格栅安装倾角 取； h栅前水深 m；b栅条间隙宽度，取20mm；过栅流速 m/s。则。验算平均水量流速= 0.80m/s，符合(0.651.0) 。（3）栅槽宽度式中：S栅条宽度，取0.015m； B栅槽宽度，m。代入得：（4）进水渠道渐宽部分的长度计算 式中渐宽部分的展开角，一般采用。代入得：（5）进水渠道渐窄部分的长度计算（6）通过格栅的水头损失式中：水头损失，； 格栅条的阻力系数，查表得知； 格栅污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取。则（7）栅后槽总高度式中：超高，取0.3m。（8）栅槽总长度 （9）每日栅渣量0.2m3/d式中：w1取。应采用机械除渣或无轴传送栅渣，采用机械栅渣打包机降栅渣打包，汽车运走。3.1.5 细格栅（2道）设计计算（1）进水渠道宽度计算根据最优水利断面公式：代入得：则栅前水深：（2）格栅间隙数式中：Qmax最大废水设计流量，m3/s； 格栅安装倾角，取； h栅前水深m；b栅条间隙宽度，取20mm； 过栅流速，1m/s。则 （3）栅槽宽度式中：S栅条宽度，取0.01m B栅槽宽度，m。 （4）进水渠道渐宽部分的长度计算 式中：渐宽部分的展开角，一般采用。则：（5）进水渠道渐窄部分的长度计算（6）通过格栅的水头损失式中：水头损失，； 格栅条的阻力系数，查表得知； 格栅污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取。则（7）栅后槽总高度式中：超高，取0.3m。（8）栅槽总长度 （9）每日栅渣量0.2m3式中：w1取。应采用机械除渣或无轴传送栅渣，采用机械栅渣打包机降栅渣打包，汽车运走。选用NC400型机械格栅两台。设备宽度400mm，有效栅宽250mm，有效栅隙30mm，运动速度3m/min,水流速度1m/s，安装角度，电机功率0.25kw，支座长度960mm，格栅槽深度500mm，格栅地面高度360mm。生产厂：上海南方环保设备有限公司、上海惠罗环境工程有限公司。3.2污水泵房3.2.1 设计说明污水总泵站接纳来自城市排水管网来的所有污水，其任务是将这些污水抽送到污水处理厂，以利于处理厂各构筑物的设置。因采用城市污水与雨水分流制，故本设计仅对城市污水排水系统的泵站进行设计9。排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池和辅助间。泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。污水泵站的主要形式：(1)合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；(2)合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。(3)自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴）低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作简单。(4)非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设低阀，故需设引水设备。但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。由以上可知，本设计因水量较大，并考虑到造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用自灌式半地下式矩形泵房。3.2.2 污水泵房一般规定(1)应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管之设计流量相同；(2)应明确泵站是一次建成还是分期建设，是永久性还是半永久性，以决定其标准和设施；(3)根据污水经泵站抽升后，出口入河道、灌渠还是进处理厂处理来选择合适的泵站位置；(4)污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水隔墙隔开，允许渗漏，做法按结构设计规范要求；分建式，集水井和机器间要保持安全的施工距离，其中集水池多为圆形，机器间多为方形；(5)泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位0.5米的防水措施；(6)选泵机组泵站泵的总抽生能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求；(7)尽量选择类型相同（最多不超过两种型号）和口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；(8)由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵10。3.2.3 水泵设计计算（1）流量的确定：。本设计拟定选用8台潜污泵（6用2备），则每台泵的设计流量为： 。（2）水泵的选用根据水泵在给水排水设计手册第11册上查得采用QW型潜水排污泵。表3-1 350QW1100-10-45型潜水排污泵的规格性能表型号出口直径（）流量（）扬程（）转速（）功率（）效率（）3501100109804574.6生产厂家：石家庄水泵厂3.3 沉砂池3.3.1 沉砂池的对比选择沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的沙粒、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。按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。（1）平流沉砂池优点：沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。缺点：占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。（2）竖流沉砂池优点：占地少，排泥方便，运行管理易行。缺点：池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。（3）旋流沉砂池（钟式沉砂池）优点：占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好，同时由于采用离心力沉砂，不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）。缺点：气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂。（4）曝气沉砂池优点：克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。缺点：由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加。基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计确定采用曝气沉砂池。3.3.2 设计说明普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池（见图3-2）可以克服这一缺点11。图3-2 曝气沉砂池示意图3.3.3 设计参数（1）水平流速为0.1m/s；（2）最大流量时停留时间为13min；（3）有效水深应为2.03.0m，宽深比一般采用11.5；（4）处理每立方米污水的曝气量宜为空气；（5）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；（6）污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L计算，合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定；（7）砂斗容积不应大于2d的沉砂量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于；（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板；（9）池底坡度一般取为；（10）沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。3.3.4 设计计算（1）池子总有效容积V设t=2min，则 （2）水流断面积A设=0.1m/s（水平流速）。A=（3）池总宽度B设h2=2.5（设计有效水深），B=12.92m沉砂池分为四格（n=4）,则每格宽度b，b=B/4=3.23m。，在之间。 （4）池长L （5）每小时所需空气量q式中：1污水所需空气量，污水。设计中：=污水则。（6）沉砂室所需容积V，设T=2d（清除沉砂的间隔时间）V=式中：城市污水沉砂量(污水)，设计中取；生活污水流量总变化系数。则：=11.9612.0（7）沉砂斗各部分尺寸设斗底宽=0.5m，斗壁与水平面的倾角为，沉砂斗高度。则沉砂斗的上口宽度为：沉砂斗的有效容积： （8）池子总高设池底坡度为，坡向沉砂斗，池子超高则池底斜坡部分的高度：H=+=2.5+0.3+1+0.8=4.6m（9）进水渠道格栅的出水通过DN1300mm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：式中：进水渠道水流流速，； 进水渠道宽度，取1.2；进水渠道水深，取0.8。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，流速校核： （10）进水口水头损失进水口采用方形闸板，SFZ型明杆或镶钢铸铁方形闸门SFZ-900，沉砂斗采用H46Z-2.5旋启式底阀，公称直径200mm。（11）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：式中：流量系数，一般取，设计中取；堰宽，则：出水堰后自由跌落高度，出水流入出水槽，出水槽宽度，出水槽水深，水流流速。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，管内流速，水利坡度，水流经出水槽流入配水井。（12）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。3.4配水井设计计算配水井中心管直径式中：D配水井中心直径，m；中心管内污水流速，一般采用。设计中取，取整为2500mm。配水井直径： 式中配水井内污水流速，一般采用设计中取3.5 三槽式氧化沟3.5.1 处理要求表3-2 污水进出水水质要求项目进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)BODCODSSTNTP260400380508301003025 33.5.2 设计计算（1）污泥龄稳定化法： 式中：细胞降解过程中有23的残余物为不可生物降解物质；污泥稳定化污泥龄；微生物自身氧化率，取0.05；VSS可生物降解系数；MLSS中有机部分，。代入得：（2）验证出水出水中包括水中溶解性的和出水中。 出水中溶解性：式中：最大比底物利用速率与饱和常数的比值，易降解城市污水常取0.083。则出水SS中：则验证（3）计算氧化有机物和硝化氨氮所需容积（4）氧化有机物和硝化氨氮所需停留时间 （5）脱氨量的计算假设总氮中非氨态氮没有硝酸盐的存在形式，而是大分子中的化合态氮，其在生物氧化过程中需要经过氨态氮这一形态，所以，需要氧化的氨氮浓度为：式中：进水中总氮的浓度，；出水中氨氮的浓度，。代入得脱氮的量，需要扣除生物合成的氮量，假设生物中的含氮量为C，则需要的脱氮量为：式中：产泥量中有机部分，。（6）脱氮需要的体积 式中：温度T时反硝化速率； 温度修正系数，1.09； 温度20时反硝化速率，取0.05。代入：（7）脱氮需要的停留时间（8）氧化沟总体积和停留时间（9）排泥量及排泥系统产泥量计算所有生物反应池中的泥包括两部分，一部分是无机的，一部分是有机的，无机的部分是悬浮物，有机的是微生物代谢的产泥量。无机部分的污泥量：式中：进入反应池中无机悬浮物的浓度；出水生物反应池悬浮物的浓度，用出水指标。代入：排泥量：设污泥含水率排泥系统剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井。（10）需氧量计算考虑脱氮工艺的需氧量为有机物氧化需氧量、微生物自身氧化需氧量、保持好氧池一定溶解氧所需氧、硝化需氧量之和减去反硝化产氧量。即 每小时的需氧量 式中：曝气时间则考虑安全系数1.4，则去除每的需氧量：标准状态下需氧量为：式中：污水中杂质影响修正系数，取0.85； 污水含盐量影响修正系数，取0.95； C混合液溶解氧浓度，取C=4.0 最小为2； 气压修正系数 =1；20时氧的饱和度，取；25时氧的饱和度，取。则（11）氧化沟尺寸设氧化沟五座，工艺反应的有效系数，单座氧化沟有效容积三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积：取每组沟道单沟宽度B=22m，有效水深h=4.5m，超高为0.5m，中间分隔墙厚度b=0.15m。每组沟道面积：弯道部分面积：直线段部分面积：直线段长度：3.5.3 曝气设备选择此项目选择转刷曝气机。（1）单座氧化沟需氧量：采用直径D=1000mm的转刷曝气机，充氧能力25，单台转刷曝气机有效长度为6m。（2）每组氧化沟需曝气机有效长度所需曝气转刷台数台。通过计算，选用Mammoth-1000型转刷曝气机，具体规格如下：表3-4 转刷曝气机规格和性能型号直径(m)有效长度(m)电动机功率(kw)叶片浸深(mm)充氧能力(kgO2/m2h)M-1000163025-30253.6 消毒设施3.6.1 设计说明污水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅度的减少，但是细菌的绝对值还十分可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水在排入水体前，应进行消毒处理。目前，用消毒剂消毒能产生有害物质，影响人们的身体健康已广为人知，氯化是当今消毒采用的普遍方法。消毒设备应按连续工作设置，消毒设备的工作时间、消毒剂投加量，可根据所排放水体的卫生要求及季节条件掌握。一般在水源的上游、旅游日、夏季应严格连续消毒，其他情况时可视排出水质及环境要求，经有关单位同意，采用间断消毒或酌减消毒剂投量12。3.6.2 消毒剂的对比选择（1）液氯优点：价格便宜，效果可靠，投配设备简单。缺点：对生物有毒害作用，并且可产生致癌物质。适用于大、中型规模的污水处理厂。（2）漂白粉优点：投加设备简单，价格便宜。缺点：除与液氯相同的缺点外，尚有投配量不准确，溶解剂调制不便，劳动量大。适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂。（3）臭氧优点：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。缺点：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。此项目选择加氯消毒。3.6.3 消毒剂的投加（1）加氯量计算二级处理出水采用液氯消毒，液氯的投加量为。则加氯量为： （2）加氯设备液氯由真空转自加氯机加入，加氯机设计三台，采用二用一备。设计中采用ZJ-1型转子加氯机。3.6.4 接触消毒池的选择本设计采用传统的隔板反应池，设计数量为1座。3.6.4.1 接触消毒池的设计参数（1）水力停留时间t=30min；（2）隔板间距2.5m；（3）池体有效水深2.0m；（4）池底坡度2%3%；（5）超高0.3m；（6）排泥管管径150mm。3.6.4.2 接触消毒池的设计计算接触池容积：表面积：隔板数采用4个，则廊道总宽为：接触池长度：实际消毒池容积为：3.7 污泥处理系统3.7.1 污泥泵房的设计计算污泥泵的选型由剩余污泥量为据污泥量选用4台PN型污泥泵，3用1备，其型号、规格见下表：表3-5 PN型污泥泵型号流量Q（）扬程H（m）转速n（）泵轴功率（kw）配用电动功率（kw）效率（）泵重（kg）4PN10041147024.3554610003.7.2 污泥浓缩池的选择及设计计算（1）污泥浓缩池的选择污泥浓缩池主要是降低污泥中的空隙水，来达到使污泥减容的目的。浓缩池可分为重力浓缩池和浮选浓缩池。重力浓缩池按其运行方式可分为间歇式和连续式。浮选浓缩池：适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，并且运行费用较高，贮泥能力小。重力浓缩池：用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，只用于活性污泥的情况不多，运行费用低，动力消耗小13。综上所述，本设计采用间歇式重力浓缩池。采用矩形泵房，泵房长12m，宽5m，高5m。（2）污泥浓缩池的设计计算设计参数：污泥固体通量：浓缩池面积式中：Q污泥量，；污泥固体浓度，；污泥固体通量，；则浓缩池直径设计采用n=4个圆形辐流池单池面积：浓缩池直径：浓缩池深度H浓缩池工作部分的有效水深：超高，缓冲层高度，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i=1/20，污泥斗下底直径D1=1.0m，上底直径D2=2.4m。池底坡度造成的深度：污泥斗高度：浓缩池深度：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+4.29+0.3+0.604+1.0=6.494m3.7.3 污泥脱水机（1）污泥脱水方法及压滤机的选择污泥脱水的方法有自然干化、机械脱水及污泥烧干、焚烧等方法。污泥经泥泵到达压滤机，加药时药剂在溶解池内搅拌加入清水溶解，经加药泵打入压滤机与污泥反应脱水，泥饼经皮带输送外运。本设计采用污泥机械脱水法。本工艺采用带式压滤机，其优点有：运行可连续运转，生产效率高，噪音小；耗电少，仅为真空过滤机的十分之一；低速运转时，维护管理简单，运行稳定可靠；运行费用低，附件设备较少14。（2）带式压滤机的设计计算从池中排出的污泥体积每日所产污泥量（设污泥脱水后含水率为70）每小时处理污泥（按带式压滤机每天工作16小时计算）压滤机型号采用DY1000带式压滤机五台，四用一备，其规格见下表：表3-6 DY1000带式压滤机型号过滤带处理量（kg/h2m2）传动电机宽度（mm）速度（m/min）型号功率（kw）转速（r/min）DY100010004150-440YCT-32-42.21000-12503.7.5 脱水机房的布置机房设有4台泵，其中2台加泥泵，将污泥从贮泥池抽到压滤机，另2台泵为投药泵，向污泥中投加混凝剂，投加的药剂为阳离子聚丙烯酰胺，投加药量占污泥干重的0.2%，以改善污泥的脱水性能，提高压滤机的生产能力，污泥脱水后，有皮带输出，直接由运输车运走。脱水机房的尺寸为32m12m3.5m，房内包括值班室，加药间和污泥外运存车处。4 污水厂平面布置4.1 平面布置原则该污水处理厂总平面布置包括：处理工艺构筑物的布置；办公楼、化验楼及其他辅助建筑的布置；各种管道、绿化的平面布置；设施的总平面布置；各种辅助建筑物与设施的平面布置。4.2 平面布置本污水厂地址东西向布置，厂区整体布局紧凑，根据城市污水处理工艺流程的设计，各建、构筑物从东向西布置，东侧集水井与市区排水总管衔接，达标排水由西侧总排水口排入河流。处理厂东西南北四个方向围墙距马路4m。处理厂的主要出入口设在东侧。为预防暴雨季节集水，厂区内设雨水口及雨水管道。暴雨时雨水沿地面自然径流汇入厂区路边雨水口，排至厂外15。（1）工艺流程布置工艺流程布置采用直线型布置。这种布置方式生产联络管线短，水头损失小，管理方便，且有利于日后扩建。（2）构筑物平面布置按照功能，将污水厂布置分成三个区域：污水处理区：该区位于东至西贯穿厂区，由各项污水处理设施组成，呈直线型布置。包括污水总泵站、格栅间、曝气沉砂池、消毒池、鼓风机房、加氯间。污泥处理区；该区位于厂区东南部，处于主导风向的下风向。由各项污泥处理设施组成，呈直线型布置。包括浓缩池、污泥脱水机房。生活区；该区位于厂区东北部，处于主导风向的上风向，卫生条件较好。该区是将办公楼、宿舍、食堂、锅炉房、浴室等建筑物组合在一个区内。为不使这些建筑过于分散，将办公楼与化验室，食堂与宿舍，浴室与锅炉房合建，使这些建筑相对集中，靠近污水厂大门，便于外来人员联系。根据废水生产的来源和污泥处理工艺流程，污水处理厂位置和布置参见平面布置图。5 污水高程布置5.1 高程布置任务污水处理厂污水处理高程布置的任务是：确定各构筑物和泵房的标高；确定污水处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；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构筑物之间畅通的流动，保证污水处理厂的正常运行。5.2 高程布置考虑事项（1）选择一条最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统都能够正常运行；（2）计算水头损失时，一般以近期最大的流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，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）在作高程布置时应该注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少抽升的污泥量16。 5.3 构筑物间的确定从便于维修和清刷的要求考虑，连接污水处理构筑物之间的渠道以矩形为宜，在必要时或必要部位，也可采用钢筋混凝土管或铸铁管，在零碎区域为防止冬季污水在明渠内冻结，在明渠上加盖板为防止管道中的悬浮物在管渠内沉淀，污水在明渠内必须保持一定的流速，在最大流量时，流速可介于15m/s之间，在低流速时，流速不得小于0.40.6m/s，在管道中的流速应大于明渠中的流速，并应尽可能大于1m/s。5.4 高程布置设计计算表5-1污水处理厂高程计算表构筑物名称格栅曝气沉砂池氧化沟接触池水头损失（cm）10-2510-2525-5010-30（1）水头损失计算沿程水头损失： 式中：L计算管段长度，； 每米管道的水头损失（水力坡度），。根据管道的DN以及相应的流速范围，采用对应的公式进行计算。局部阻力损失流体流经各种局部障碍装置如阀门、弯头、变截面管等时，由于过流断面变化、流动方向改变，速度重新分布而产生的阻力称为局部阻力。流体克服局部阻力所消耗的机械能，称为局部损失。通常局部损失可以用下式表示：表5-2 各处理构筑物连接水力计算序号名称流量（m3/h）流速（m/s）管径（mm）坡度1000i长度（m）沿程损失局部损失构筑物损失合计1842121.6113002.2400.0880.0260.1142742120.30.336-742121.6113002.234.50.0760.0220.09846842.40.50.555-6842.40.79813000.92270.0250.0130.38650.370.3774-542120.62313000.91600.0550.0560.1118421060.30.393-442120.020.050.0711314040.120.12122-3421210000.91200.0470.4840.531备注： 1粗格栅；2提升泵；3细格栅；4曝气沉砂池；5配水井；6氧化沟；7接触消毒池；8出厂管式中：局部阻力系数，一般取。钢制焊接弯管90o弯头局部阻力损失系数（管径为1000mm）取1.08。总水头损失（2）管道的确定：根据各处理构筑物连接水力计算，在满足水力要求及施工管理的条件下，管径见表5-2。6 系统与仪表6.1 变配电系统（1）变配电采用10千伏双电源供电，380伏变配电系统；（2）污水泵，回流污泥泵房自动控制；（3）配电间，低压电瓶设有紧急按钮，污水泵可按水位自动停车；（4）变配电间从邻近接触220伏照明电源。6.2 仪表的设计（1）污水泵房：集水池液位应集中显示，并设上下限报警；（2）沉砂池：水温指示记录，pH值指示记录；（3）氧化沟：水温，DO监测仪，pH值；（4）接触池：水温指示记录，pH指示记录，DO指示记录；（5）浓缩池：泥温，泥位指示记录，并设上下限报警，pH指示记录；（6）污泥脱水机房：污泥流量指示记录，加药量指示记录7 工程概预算及运行管理7.1 生产组织污水处理厂生产受当地环保部门监督。污水处理厂工程统一由专设排水公司管理（定员另定），包括城区内的污水提升泵站和污水处理厂。污水处理厂按二级组织机构设置，厂部设行政办公室、计划财务等职能科室。下设污水处理、污泥处理、化验室、机修、电修等车间或工段。7.2 人员编制按劳动定员试行规范规定：日处理量10-20万吨的城市二级污水处理厂职工定员不少于50人，日处理量在5吨以下的职工人数为2030人（不包括管理人员和干部）占全厂人数的70%。本设计污水厂污水量为200000吨，采用职工人数为65人。管理人员及干部15人占23%，工人45人占70%，其它5人占7%。7.3 安全生产和劳动保护在工程设计中已考虑安全生产和劳动保护工程措施。（1）各处理构筑物走道或构筑物与构筑物之间之走道均设置保护栏杆、防滑梯、水池边配备救生圈、绳索等安全措施。（2）在产生有毒气体工段如污水提升泵站、化验室、加氯间等设置测定仪及通风装置。（3）危险品仓库与其他构(建)筑物的安全距离不小于10m，并由专人管理。（4）加氯间的安全防护符合GBJ1386室外给水设计规范的有关规定。（5）厂区管道闸阀均考虑采用操作转援杆至地面以上，便于操作。（6）所有电器设备的安装