10万吨每天城市生活污水厂毕业设计.doc

河南城建学院本科毕业设计 目录10万吨每天城市生活污水厂毕业设计目录摘要IAbstractII1设计任务及资料11.1设计任务11.2设计资料11.2.1项目概况11.2.2工程范围及建设规模11.2.3污水来源11.2.4污水水质11.2.5处理后水质要求11.3设计要求21.3.1污水处理厂的设计原则21.3.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则22设计方案论证32.1 工艺方案分析32.2 目前常用的城市污水处理技术32.3 工艺的比选52.4 工艺流程图62.5设计污水水量63一级处理构筑物的计算83.1格栅83.1.1格栅的设计83.1.2设计参数83.1.3中格栅设计计算93.1.4细格栅设计计算113.2提升泵站123.2.1泵站设计的原则123.2.2泵房形式及工艺布置133.2.3泵房设计计算133.3 曝气沉砂池143.3.1 沉砂池概述143.3.2 设计概述143.3.3 曝气沉砂池设计计算153.3.4曝气沉砂池曝气计算194污水的二级处理构筑物设计计算204.1 氧化沟204.1.1设计说明204.1.2 主要技术参数214.1.3 设计计算214.2 二沉池244.2.1 设计原则及参数254.2.2 设计计算264.3消毒设施计算344.3.1消毒剂的选择344.3.2消毒剂的投加354.3.3平流式消毒接触池364.4计量设备384.4.1计量设备的选择384.4.2设计参数384.4.3巴氏计量槽385 污泥处理设计计算425.1污泥处理的目的425.2污泥处理的原则425.3 污泥处理方法的选择425.4污泥处理构筑物计算435.4.1 污泥泵房设计435.4.2污泥浓缩池445.4.3 贮泥池485.4.4 污泥脱水496污水处理厂的布置536.1污水处理厂平面布置536.1.1平面布置原则536.1.2平面布置556.2污水处理厂高程布置566.2.1主要任务566.2.2高程布置原则566.2.3污水处理厂构筑物高程布置计算576.2.4污泥处理构筑物高程布置59结论61参考文献62致 谢63附录642河南城建学院本科毕业设计 设计任务及资料1设计任务及资料1.1设计任务运城10万吨/ d城市污水处理厂方案设计1.2设计资料1.2.1项目概况运城市位于山西省南部，与河南省接壤。城区内有部分工业企业，工业废水和城市居民生活污水排放总量约10104m3/d。由于运城市水资源相对贫乏，这部分污水经过处理后将作为热电厂锅炉补给水使用。1.2.2工程范围及建设规模本工程方案设计书涉及的工程范围包括运城市城市污水处理厂，其规模为100000m3/d，包括该污水处理厂内的污水、污泥处理设施及附属设施；对于污水厂处理后的废水进入热电厂后的深度处理部分，由于对水质硬度、总盐量了解不够，不在本次设计范围之内。1.2.3污水来源污水来源主要为城市居民生活污水和部分工业废水。1.2.4污水水质根据业主提供的要求，该污水处理站设计进水水质如下：CODCr 320mg/L BOD5 150mg/LSS 250mg/LNH3-N 28mg/L1.2.5处理后水质要求根据环保部门对厂方的要求，排放水应达到污水综合排放标准(GB8978-1996)二级标准。其具体指标如下： CODCr 120mg/L BOD5 30mg/L SS 30mg/L NH3-N 25mg/L1.3设计要求1.3.1污水处理厂的设计原则污水厂的设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须确保污水厂处理后污水达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件）。在可能的基础上，应具备选择的处理工艺流程、构（建）筑物形式、主要设备设计标准和数据等。污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用持积极慎重的态度。污水处理厂（站）设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用。污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全储存等。污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.3.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则在保证污水处理效果同时，正确处理城市、工业、农业等各方面的用水关系，合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力，考虑污水处理厂的发展前景，尽量采用处理效果好的先进工艺，同时合理设计、合理布局，做到技术可行、经济合理。河南城建学院本科毕业设计 设计方案论证2设计方案论证2.1 工艺方案分析本项目污水处理的特点为：生活污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.46可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标，针对这些特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。2.2 目前常用的城市污水处理技术根据城市污水处理及污染防治技术政策，日处理能力在10至20万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺。本市污水处理厂方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除NH3-N，故可选择三种典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺： 间歇式活性污泥法（SBR工艺）；氧化沟工艺； 好氧缺氧（A/O）脱氮工艺。各种工艺都有其独特的方面，一般根据具体情况而定。主要特点如下：SBR工艺SBR是序批间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥法。SBR的运行工况以间歇操作为特征。五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的。优点如下：1）工艺流程简单，运转灵活，基建费用低；2）处理效果好，出水可靠；3）具有较好的脱氮除磷效果；4）污泥沉降性能良好；5）对水质水量变化的适应性强。缺点如下：1）反应器容积率低；2）水头损失大；3）不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力；4）峰值需要量高；5）设备利用率低；6）管理人员技术素质要求较高。A/O工艺AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物。 优点： 1）流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低；2）反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；3）曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质； 4）A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。O段的前段采用强曝气，后段减，少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态。缺点： 1）由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；2）若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。从外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90。 3）影响因素：水力停留时间（硝化6h ，反硝化2h ）、循环比MLSS（3000mg/L）、污泥龄（ 30d ）、N/MLSS负荷率（ 0.03 ）、进水总氮浓度（ 30mg/L）。氧化沟工艺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。普通卡鲁赛尔氧化沟处理污水的原理如下：氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。在充分掺氧的条件下，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。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一个池子内。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效去除BOD，但脱氮除磷的能力有限。氧化沟的主要优点如下：1） 氧化沟的液态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的。2） 处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。3） 污泥厂量少，污泥性质稳定。4） 能承受水量，水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力氧化沟的缺点如下：1） 单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低，需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。2） 虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质，水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，也即增加了基建费用。2.3 工艺的比选根据水质的具体要求，对SBR工艺、氧化沟工艺、A/O工艺进行比选。氧化沟除了具有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。而SBR工艺适合处理量较小的污水处理厂，而且本设计的污水 NH3-N浓度较低，所以本设计选择氧化沟处理工艺。常见的氧化沟有奥贝尔氧化沟、卡鲁赛尔氧化沟、帕斯维尔氧化沟、DE氧化沟等。与其他几种氧化沟相比，卡鲁赛尔氧化沟具有以下几个主要优点：1）污泥稳定，不需消化池可直接干化；2）工艺极为稳定可靠；3）工艺控制极其简单；4）系统性能显示，BOD降解率达95%98%，COD降解率达90%95%，同时具有较高的脱氮除磷功效；5）卡鲁赛尔氧化沟系统不再使用卧式转刷曝气机而采用立式低速搅拌机，使沟式可增加到5m甚至8m，从而使曝气池的占地面积大大减小；6）卡鲁赛尔氧化沟从“田径跑道”式向“同心圆”式转化，池壁共用，降低了占地面积和工程造价。2.4 工艺流程图以氧化沟为主工艺的工艺流程图见图2-1。提升泵房细格栅氧化沟曝气沉砂池中格栅城市污水计量设备出水回流污泥消毒设施二沉池污泥浓缩池剩余污泥贮泥池外运污泥脱水图2-1 卡鲁赛尔型氧化沟的污水处理工艺流程2.5设计污水水量由设计资料知，该市每天的平均污水量为： 万吨/天 式（2.1）查GB500142006室外排水设计规范知： 则 取总变化系数 从而可计算得： 设计秒流量为 式中 城市每天的平均污水量，； 总变化系数； 设计秒流量，。 式（2.2）71河南城建学院本科毕业设计 一级处理构筑物的计算3一级处理构筑物的计算3.1格栅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或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。被截留的物质称为栅渣。格栅的间隙大小对污水处理运行有直接关系，目前设计采用格栅的间隙可分为三级：细格栅间隙为510mm，中格栅间隙为1540mm，粗格栅间隙为10mm以上。格栅的间隙应根据水体的实际需要设置，想用一种规格格栅截留各种漂流物是行不通的，进水格栅的间隙和道数应根据处理要求设计。从城市污水处理厂实际运行资料表明，一般设计中多采用中格栅和细格栅二道。3.1.1格栅的设计城市的排水系统采用分流制排水系统，主干管进水水量为，污水进入污水处理厂处的管径为1250mm，管道水面标高为-3.20m。本设计中采用矩形断面并设置两道格栅（中格栅一道和细格栅一道），采用机械清渣。其中，中格栅设在污水泵站前，细格栅设在污水泵站后。中细两道格栅都设置2组即N=2组，每组的设计流量为0.752 m/s。3.1.2设计参数格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求： 粗格栅：机械清除时宜为1625 mm；人工清除时宜为2540 mm。特殊情况下，最大间隙可为100 mm。 细格栅：宜为1.510 mm。 水泵前，应根据水泵要求确定。 污水过栅流速宜采用0.61.0 m/s。除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为6090。人工清除格栅的安装角度宜为3060。 当格栅间隙为1625 mm时，栅渣量取0.100.05m/10m污水；当格栅间隙为3050mm时，栅渣量取0.030.01m/10m污水。格栅除污机，底部前端距井壁尺寸，钢丝绳牵引除污机或移动悬吊葫芦抓斗式除污机应大于1.5m；链动刮板除污机或回转式固液分离机应大于1.0m。 格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。 格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.71.0m。工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。 粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。 格栅除污机、输送机和压榨脱水机的进出料口宜采用密封形式，根据周围环境情况，可设置除臭处理装置。 格栅间应设置通风设施和有毒有害气体的检测与报警装置。沉砂池的超高不应小于0.3m。3.1.3中格栅设计计算进水渠道宽度计算根据最优水力断面公式 式（3.1）设计中取污水过栅流速=0.8 式（3.2）则 栅前水深：格栅的间隙数 n（个） 式（3.3）式中 格栅栅条间隙数，个； 设计流量，； 格栅倾角，； 格栅栅条间隙，。 设计中取 =0.02 个格栅栅槽宽度B 单组格栅栅槽宽度 式（3.3）式中 单组格栅栅槽宽度，； 每根格栅条宽度，。 设计中取=0.015两组间隔1.0m则总槽宽 式（3.4）进水渠道渐宽部分的长度计算 式（3.5）式中 进水渠道渐宽部分长度，； 渐宽处角度，。 设计中取 = 进水渠道渐窄部分的长度计算 式（3.6）通过格栅的水头损失 式（3.7）式中 水头损失，； 格栅条的阻力系数，查表知 =2.42； 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 =3。则 栅后槽总高度设栅前渠道超高则 栅后槽总高度： 式（3.8） 栅槽总长度 式（3.9）每日栅渣量 式（3.10）式中 每日栅渣量，； 每日每1000污水的栅渣量，污水。设计中取 =0.05污水 格栅型号 JGS型阶梯式机械格栅3.1.4细格栅设计计算设计中取格栅栅条间隙数=0.005，格栅栅前水深=0.87，污水过栅流速=1.0，每根格栅条宽度=0.01，进水渠道宽度=1.73，栅前渠道超高，每日每1000污水的栅渣量=0.01则 格栅的间隙数： 个 单组格栅栅槽宽度 两组间隔1.0m则总槽宽 进水渠道渐宽部分的长度： 进水渠道渐窄部分的长度计算： 通过格栅的水头损失： 栅后槽总高度：栅槽总长度： 每日栅渣量： 格栅型号：JGS型阶梯式机械格栅3.2提升泵站污水总泵站接纳来自整个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。排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池和辅助间。3.2.1泵站设计的原则 污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量；如水泵机组为自动控制时，每小时开动水泵不得超过6次。集水池池底应设集水坑，倾向坑的坡度不宜小于10%。水泵吸水管设计流速宜为0.71.5 m/s。出水管流速宜为0.82.5 m/s。 其他规定见GB500142006室外排水设计规范。3.2.2泵房形式及工艺布置本设计采用地下湿式矩形合建式泵房，设计流量选用最高日最高时流量。泵房形式为运行方便，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。该泵站流量小于2m/s，且鉴于其设计和施工均有一定经验可供利用，故选用矩形泵房。由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合建，前后设置。大开槽施工。工艺布置本设计采用来水为一根污水干管，无滞留、涡流等不利现象，故不设进水井，来水管直接经进水闸门、格栅流入集水池，经机器间的泵提升污水进入出水井，然后依靠重力自流输送至各处理构筑物。3.2.3泵房设计计算设计参数设计流量为，集水池最高水位为-3.06m，池底标高-5.77，出水管提升至细格栅，出水管长度为5m，细格栅水面标高为2.29m。泵房的设计计算1）集水池的设计计算 设计中选用5台污水泵（4用1备），则每台污水泵的设计流量为：，按一台泵最大流量时5min的出水量设计，则集水池的容积为： 式（3.11） 取集水池的有效水深为集水池的面积为： 式（3.12）集水池保护水深0.71m，实际水深为2.0+0.71=2.71m。 2）水泵总扬程估算a.集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为： b.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： 式（3.13）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： H=1.5+0.024+8.06+1.0=10.6m 式（3.14）3）选泵本设计单泵流量为，扬程10.6m。选择CP(T)-5110-400型沉水式污物泵，泵的性能参数表3-1。表3-1 CP(T)-5110-400型沉水式污物泵参数出口直径/mm流量m3/h扬程/m极数效率功率/kW3.3 曝气沉砂池3.3.1 沉砂池概述沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中密度较大的无机颗粒污染物，如泥沙、煤渣等，它们的相对密度约为2.65。城市污水处理厂一般均应设置沉砂池。沉砂池常见的形式有平流式沉砂池、曝气式沉砂池、竖流式沉砂池及涡流式沉砂池等。由于曝气沉砂池和环流式沉砂池对流量变化的适应性较强，除砂效果好且稳定，条件许可时，建议尽量采用曝气式沉砂池和环流式沉砂池。曝气沉砂池还可以克服普通平流式沉砂池的缺点：在其截流的沉砂中夹杂着一些有机物，对被有机物包裹的砂粒，截流效果也不高，沉砂易于腐化发臭，难于处置，故本次设计选用曝气式沉砂池。3.3.2 设计概述一般规定普通沉砂池的沉砂中含有约15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气式沉砂池可以克服这一缺点。曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水流产生与主流垂直的横向旋流。曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。同时，还对污水起预曝气作用。设计参数1）旋流速度应保持在0.250.3m/s；2）水流速度为0.1m/s；3）最大时流量的停留时间为13min；4）有效水深为23m，宽深比一般采用11.5；5）长宽比可达5，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板；6）处理每立方米污水的曝气量为0.10.2m空气；7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.60.9m，送气管应设置调节气量的阀门；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）池子的进口和出口布置，应防止发生短路，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）池内应考虑设置消泡装置。3.3.3 曝气沉砂池设计计算 本设计中选择2组曝气沉砂池，N=2组。每组沉砂池的设计流量为0.752。1 沉砂池有效容积 式（3.15）式中 沉砂池有效容积，；停留时间，。本设计中取 =3 2 水流断面面积 式（3.16）式中 水流断面面积，；水平流速，。设计中取 =0.1 3 池总宽度 式（3.17）式中 沉砂池宽度，；沉砂池有效水深，。 设计中取 =2.5 在11.5之间。4 池长 式（3.18） 5 每小时所需的空气量 式（3.19）式中 每小时所需的空气量，； 1的污水所需要的空气量，。 设计中=0.2污水 6 沉砂室所需容积 式（3.20）式中 城市污水沉砂量，设计中取=30 污水 清除沉砂的间隔时间，设计中取=2。 从而可计算得每个沉砂斗的容积为： 式（3.21）7 沉砂斗几何尺寸计算设计中取沉砂斗底宽为1，沉砂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： 式（3.21）沉砂斗的有效容积： 式（3.22） 8 池子总高 设池底坡度为0.4，破向沉砂斗，池子超高则 池底斜坡部分的高度： 式（3.23）池子总高： 式（3.24） 验算流速 当有一格池子出故障，仅有两格池子工作时 式（3.25） 9 水渠道 格栅的出水通过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（3.26） 式中 进水渠道水流流速，； 进水渠道宽度，； 进水渠道水深，。 设计中取 =1.2，=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900900，流速校核： 式（3.27） 进水口水头损失 式（3.28） 代入数值得： 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。10 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（3.29）式中 堰上水头，； 流量系数，一般取0.40.5，设计中取=0.4； 堰宽，等于沉砂池的宽度。 出水堰后自由跌落高度0.12m，出水流入出水槽，出水槽宽度B=1.0m，出水槽水深0.6，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，水流经出水槽流入集配水井。11 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200。3.3.4曝气沉砂池曝气计算 空气干管设计干管中空气流速一般为1015m/s,取空气流速12m/s,则 式（3.30） 支管设计干管上设10根配气管，则每根竖管上的供气量为：根 式（3.31）沉砂池总平面面积为：LB = 选用YBM-2型号的膜式扩散器，每个扩散器的服务面积为1.5m2，直径为500mm，则需空气扩散器总数为： 个 式（3.32）则每根配气管有1个空气扩散器，每个扩散器的配气量为： 式（3.33）河南城建学院本科毕业设计 二级处理构筑物的计算4污水的二级处理构筑物设计计算污水经过一级处理后会处理掉一部分的悬浮物（）和，处理程度按表4-1取值，而氮磷按不变计算表4-1 处理厂的处理效果处理级别处理方法主要工艺处理效果一级沉淀法沉淀（自然沉淀）二级生物膜法初次沉淀、生物膜反应、二次沉淀活性污泥法初次沉淀、活性污泥反应、二次沉淀 设计中取处理效果为：=，=则 进入曝气池中污水的浓度： 式（4.1） 进入曝气池中污水的浓度： 式（4.2）4.1 氧化沟4.1.1设计说明 氧化沟又称连续循环式反应池或“循环曝气池”，其特征是曝气池呈封闭的沟渠形。污水和活性污泥的混合液在其中不停地循环流动，其水力停留时间一般较长，为15-16天，污泥泥龄长达15-30天，属于延时曝气法。 氧化沟处理系统的构造形式较多，有圆形的或马蹄形的，有平行多渠道形式以侧渠作为二沉池的，有将二沉池建在渠上或单独分建的等等，其供氧和水流动力都是考提升曝气设备这种设备分为早期适用的水平中心轴旋转叶轮和后期出现的卡鲁塞尔氧化沟所用的垂直或带叶片的曝气器，由于氧化沟水深较浅（一般为3米左右），而流程较长，可以按照曝气器前作缺氧或曝气器后作富氧段的方式设计运行，提供兼氧菌与好氧菌交替运行的条件，在缺氧段脱硝，在好氧段除碳源需氧量及达到脱氮的目的。 综合考虑，本设计采用卡鲁塞尔氧化沟。卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，因此形成了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降，而且创造了良好的生物脱氮功能。BOD的去除率可达到95%-99%，脱氮效率约为90%，除磷率约为70%-80%，如配以投加铁盐，除磷效率可达95%。 卡鲁塞尔氧化沟的表面曝气机单机功率大（可以达到150kw）,其水深可采用3.6-5.5m，沟内水流速度约为0.3-0.5m/s。使氧化沟占地面积小，土建费用降低。同时具有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力。当有机负荷较低时，可以停止某些曝气器的运行，或者切换较低的转速，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。由于曝气机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥曝气池中的强度高得多，使得氧的转移效率大大提高，平均传氧效率达到2.1kg/kwh。4.1.2 主要技术参数 污泥体积负荷=2.0-4.0kgBOD/m3d 污泥容积负荷=0.05-0.15 kgBOD/kgMLSSd 水力停留时间HRT=10-30 h 泥龄SRT=10-30d MLSS:X=2000-6000mg/L 出水BOD:10-15 mg/L 出水SS：10-20 mg/L 出水氨氮：1-3 mg/L 沟内水流速度：0.3-0.5m/s 环流周期：15-30min 沟内水深：2.5-4.5m 宽深比：2:14.1.3 设计计算 流量 污泥负荷 进水浓度 氧化沟去除率95% 出水浓度 式（4.3） 进水浓度 氧化沟去除率90% 出水浓度 式（4.4）污泥浓度MLSS=5500mg/l污泥f=0.6,MLVSS=3300mg/l 氧化沟所需总容积 式（4.5） 式中 去除的浓度，mg/l代入数据得： V= 式（4.6）共设氧化沟2组，则每组容积为 式（4.7）氧化沟设计有效水深为=4.0米，则每组氧化沟平面面积为 式（4.8） 设计每组氧化沟有6条沟，每沟断面尺寸为,氧化沟直线段长=84.9m,圆弧段长度为=7.175m。氧化沟实际平面面积为 式（4.9）则实际容积为 式（4.10） 出水每组氧化沟设出水槽一座，其中安装出水堰门来氧化沟内水位和排水量。每沟设出水堰两扇，启闭机2台。 曝气机设计选型1）需氧量计算碳化需氧量为 式（4.11）硝化需氧量 式（4.12）污泥自身氧化需氧量 式（4.13）式中 活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kg所需要的氧量，kg/kg; 活性污泥微生物內源代谢的自身氧化过程的需氧率，即每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kg/kg生活污水为0.42-0.53之间，这里取0.5；值介于0.11-0.19之间，这里取0.15。则 kg/d kg/d kg/d合计实际需氧量为 kg/d标准需氧量为 式（4.14） =kg/d2)曝气机数量选用DY325倒伞型表面曝气机，单台每小时最大充氧能力为125kg/h,曝气机所需数量为n，则 ,取32台。 式（4.15）每组氧化沟曝气机数量为16台。 剩余污泥量 考虑污泥稳定化：污泥产率系数Y=0.55，污泥泥龄=30，自身氧化系数=0.055剩余污泥量 式（4.16） 设污泥含水率为，则湿污泥量 式（4.17） 设计校核 氧化沟水力停留时间为 T= 式（4.18） 实际污泥负荷 式（4.19） 污泥泥龄 20d 式（4.20）4.2 二沉池二次沉淀池（简称二沉池）是整个活性污泥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，它的工作效果将直接影响系统的出水水质和回流污泥浓度。从利用悬浮固体与污水的密度差以达到固液分离的原理来看，二沉池与一般的沉淀池并无两样；但是，二沉池的功能要求不同，沉淀的类型不同。因此，二沉池的设计原理和构造上都与一般的沉淀池有所区别。二沉池的构造与污水处理厂的初沉池类似，可以采用平流式、竖流式和辐流式。对于大中型城市污水处理厂，一般在设计沉淀池时，选用平流式和辐流式沉淀池。因为本设计水量较大，为节省空间和基建费用，故采用辐流式二沉池。为了使沉淀池内水流更稳定、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式沉淀池。辐流式沉淀池一般采用对称布置，有圆形和正方形。主要由进水管、出水管、沉淀区、污泥区及排泥装置组成。按进出水的形式可分为中心进水周边出水、周边进水中心出水和周边进水周边出水三种类型，其中，中心进水周边出水辐流式沉淀池应用最广。周边进水可以降低进水时的流速，避免进水冲击池底沉泥，提高池的容积利用系数。这类沉淀池多用于二次沉淀池。本设计中采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。4.2.1 设计原则及参数1) 沉淀池的设计数据宜按下表的规定取值表4-2 沉淀池的设计数据沉淀池类型沉淀时间表面水力负荷每人每日污泥量污泥含水率固体负荷初次沉淀池二次沉淀池生膜法后活性污泥法后2) 沉淀池的超高不应小于0.3m。 3) 沉淀池的有效水深宜采用2.04.0m。 4) 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。 5) 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。6) 排泥管的直径不应小于200mm。 7) 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。 8) 二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7L/(sm)。 9) 沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。 10) 水池直径(或正方形的一边)与有效水深之比宜为612，水池直径不宜大于50m。11) 宜采用机械排泥，排泥机械旋转速度宜为13r/h，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min。当水池直径(或正方形的一边)较小时也可采用多斗排泥。12) 缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m；机械排泥时，应根据刮泥板高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m。13) 坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。4.2.2 设计计算 设计中选择四组辐流沉淀池，每组设计流量为0.376。 1) 沉淀池表面积 式（4.21）式中 污水最大时流量，； 表面负荷，取； 沉淀池个数，取4组。 池子直径： 取34。 式（4.22） 2) 实际水面面积 式（4.23） 实际负荷 ，符合要求。 式（4.24