水污染控制工程课程设计中山大学东校区污水处理厂设计说明书.doc

水污染控制工程课程设计 中山大学东校区污水处理厂设计说明书目录第一章 设计基础资料31.1 城市概况31.2 自然条件31.2.1 地形、地貌31.2.2 工程地质41.2.3 气象资料41.2.4 水文资料41.3 污水水质、水量41.3.1 进出水水质41.3.2 污水设计水量51.4 设计规范标准5第二章 总体设计62.1 设计依据62.2 设计原则62.3 污水处理方案比较72.4 工艺流程确定13第三章 污水处理厂工艺设计及计算143.1格栅143.1.1 设计说明153.1.2 设计参数：153.1.3 设计计算：153.2 集水池183.2.1 集水池有效容积：183.2.2 集水池一般规定183.2.3 集水池直径193.3 污水泵站193.3.1 污水提升泵房设计计算193.3.2细格栅设计计算213.4 沉砂池233.4.1 钟式沉砂池选型243.4.2 排砂设计253.4.3 进水设计253.4.4 出水设计253.5 生物处理工艺263.5.1 CASS工艺简介263.5.2 设计参数：263.5.3 设计计算273.6 污泥处理303.6.1浓缩池313.6.2 污泥消化池323.6.3 污泥脱水353.7紫外线消毒363.7.1 常用的消毒杀菌方法363.7.2 设计计算403.8 CASS工艺自动控制系统42第四章 辅助建筑物434.1 各附属建筑物的尺寸见下表：434.2 净水厂绿化与道路44第五章 污水处理厂的总体布置455.1 平面布置455.1.1 平面布置原则455.1.2 平面布置455.2 污水处理厂高程布置465.2.1 高程布置原则465.2.2 高程计算46第六章 工程概预算与技术经济指标50第七章 结论55参考文献57致谢58第一章 设计基础资料1.1 城市概况广州大学城位于番禺小谷围岛及南岸地区，西邻洛溪岛，北邻生物岛，东邻长洲岛，与琶洲岛、瀛洲生态公园隔江相望，规划范围约43.3平方公里，可容纳学生18-20万人，总人口达35-40万人（包括村镇人口），相当于一个中等规模的城市。东校区总占地面积113.17万平方米(1697.64亩)，其中教学区87.53万平方米(1313.01亩)，生活区25.64万平方米（384.63亩），规划总建筑面积约62.88万平方米。其中教学区约34.14万平方米，生活区约28.74万平方米。教学楼总建筑面积约4万平方米，2座教学实验大楼总建筑面积5.5万平方米，共有5幢学院专业教学楼、2幢国家实验大楼、2幢科研大楼。同时建有1个多功能体育馆、2个标准运动场、2个游泳池、23个篮球场、10个排球场和12个网球场等。生活区建有可容纳20000人规模的研究生、本科生宿舍，5个师生饭堂，以及配套的公共服务区等。1.2 自然条件1.2.1 地形、地貌中山大学东校区主要为海拔50米以下低丘，地势南北高，中间低。1.2.2 工程地质该区地质主要为台地的地质岩层，大都是下古生代变质岩及侏罗系砂岩、页岩构成。台地久经侵蚀、风化壳厚。1.2.3 气象资料本区地处热带北回归线以南，纬度较低，太阳辐射角度较大，热量资源丰富，光照充足夏长冬短，终年温暖，偶有奇寒，无霜期长。年平均气温21, 最冷月1月份平均为13.3, 最热月7月份，平均为28.4，气温年际变化很少。全区年降雨量1694毫米,主要集中在4-9月,这6个月占全年降雨量的82%。降雨充沛,雨热同期。1.2.4 水文资料该区内河流最高洪水位30米，最低水位18米，平均水位为23米，地下水位为离地面2.0米，厂区内设计地面标高为28米。1.3 污水水质、水量1.3.1 进出水水质单位：mg/LCODcrBOD5SSNH3NTP进 水280140200354出 水40202080.5去除率85.785.79077.187.5该水经处理以后，水质应符合广州市生活污水排放一级标准，由于进水不但含有BOD5，还含有大量的N，P所以不仅要求除去BOD5，还应除去其中的N，P，达到排放标准。1.3.2 污水设计水量本设计规划人口为2万，综合污水量标准为200 L / (人d )，总变化系数为。污水量为：Q200L/(人*d)*20000人24*3600s/d*1.77=0.082(m3/s)7084.8(m3/d)1.4 设计规范标准（1）GBJ14-1999 室外排水设计规范；（2）GB8978-1996 污水综合排放标准；（3）GB18918-2002 城镇污水处理厂污染物排放标准；（4）CJ3082-99 污水排入城市下水道水质标准；（5）给水排水设计手册；第二章 总体设计2.1 设计依据1、室外排水设计规范 GBJ14-1999；2、广州市生活污水综合排放标准；3、城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-2002；4、城市区域环境噪声标准；5、给水排水设计手册6、学校的实际情况与特殊要求；7、学校建设总平面图；8、污水排放预测指标和设计参数；2.2 设计原则1、采用技术先进、合理、维修方便、管理简单、自动化程度高、投资少、运行费用低的处理工艺，确保水质安全稳定；2、污水处理设施的设计和建设必须结合小区的整体规划和建筑特点,即外观设计上要与小区建筑环境相协调,以求美观；3、为确保校园安静，采取减震、隔音等措施减少噪声污染，夜间噪声控制45dB 以下；4、 在污水处理工艺上力求简单实用,以方便管理。5、 在高程布置上应尽量采用立体布局,充分利用地下空间。平面布置上要紧凑,以节省用地。6、 污水处理厂位置应尽可能位于校区下风向,与其它建筑物有一定的距离,以减少对环境的影响。7、 设备化,定型化,模块化,施工安装方便,运行简易,设备性能稳定,适合分期建设。8、 处理程度高,污泥产量少,并尽可能采用节能处理技术。9、 处理构筑物对水力负荷和有机物负荷的适应范围较大,使系统有较好的经受冲击负荷的能力。10、小区内的人口是逐渐增加的,因此小区污水处理厂应留有发展余地。2.3 污水处理方案比较校区污水不同于城市污水(常包括部分工业废水) ,属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为:水质水量变化较大,污染物浓度偏低,即比城市污水低,污水可生化性好,处理难度小。根据校区废水处理的原则,应选择处理效果稳定、产泥少、节能、管理方便、与环境相协调的处理方法。常用的处理工艺有：SBR工艺SBR法（序列间歇式活性污泥法）是一种改进的活性污泥法，它是由原始的间歇式污泥法发展而来，与其他活性污泥法相比，SBR法没有设置二沉池和污泥回流设备，布置更为紧凑，占地面积少，基建及运行费用较低，不易产生污泥膨胀问题，耐冲击负荷，处理效果稳定。有资料显示，SBR法的主要构筑物的容积为常规活性污泥法的50%60%，运行费用及占地面积均可减少20%左右。SBR法典型的操作工序为：进水、反应、沉淀、排水、闲置等五个工序。整个工艺经厌氧、好氧缺氧三个阶段。根据出水情况可随时调整各工序的时间以达到最佳出水效果。SBR法工艺是极具发展潜力的一种处理工艺，但也存在着曝气装置易堵塞，自动控制技术及连续在线分析仪表要求高等缺点。SBR法工艺流程图：污水格栅调节池SBR池出水 图2-1 间歇式活性污泥法曝气池运行工序示意图生物接触氧化法生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。生物接触氧化法具有以下特点：1、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷；2、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力；3、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。主要缺点：填料、斜管等器材使用年限一般是35年，如不更换将影响污水处理效果；更换填料会增加运行成本。生物接触氧化法工艺流程图：污水格栅调节池生物接触氧化池沉淀池出水 图2-2 生物接触氧化池构造示意图氧化沟法氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水力流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净化，由于氧化沟水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长的多，悬浮状有机物可以再曝气池中与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定，因此在预处理部分可考虑省去初沉池。溶解氧浓度不断降低，沟内沿水流方向呈现出好氧区-缺氧区-好氧区交替变化，再好氧区内，污水中有机物被好氧菌氧化分解，污水中氨氮被亚硝化菌和硝化菌氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，嗜磷菌大量吸收水中的磷。使污水中的有机氮磷得以去除。需要指出的是氧化沟内硝化菌和反硝化菌是同时存在的，在不同的环境下起着不同的作用。缺点：占地也较大，与校区周围环境难以协调氧化沟工艺流程图：污水格栅沉砂池氧化沟出水图2-3 奥贝尔型氧化沟CASS工艺CASS工艺是近年来在传统SBR工艺上发起来的一种新型工艺，它是利用不同微生物在不同负荷条件下生长速率差异和污水生物除磷脱氮机理，将生物选择器与传统SBR反应器相结合的产物。这种工艺综合了推流式活性污泥法的初始反应条件（具有基质浓度梯度和较高的絮体负荷）和完全活性污泥法的优点（较强的耐冲击负荷能力），无论对城市污水还是工业废水都是一种有效的方法，有效地防止污泥膨胀。另外如果选择器的厌氧的方式运行，则具有生物除磷作用。 CASS工艺对污染物质降解是一个时间上的推流过程，集反应.沉淀，排水于一体，是一个好氧缺氧厌氧交替运行的过程，因此具有一定脱氮除磷效果。采用CASS工艺处理小区污水，出水水质稳定，优于一般传统生物处理工艺，通过简单的过滤和消毒处理后，就可以作为中水回用。与传统活性污泥工艺相比，CASS工艺有以下优点：（1）建设费用低。省去初沉池，二沉池及污泥回流设备，建设费用可节省20%-30%。（2）运转费用省。由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费可节省10%-25%。（3）有机物去除率高，出水水质好。不仅能有效去除污水中有机碳源物质，而且具有良好脱氮除磷功能。（4）管理简单，运行可靠，不宜发生污泥膨胀。（5）污泥产量低，性质稳定。CASS的主要缺点为：设备闲置率较高，因采用降堰排水，水头损失大，由于自动化程度高，故对操作人员对素质要求也高。CASS法工艺流程图：污水格栅调节池CASS池出水图2-4 CASS反应池的运行工序表2-1 各处理方案的综合比较项目CASS工艺SBR工艺生物接触氧化法氧化沟(奥贝尔氧化沟)BOD590%95%85%90%90%95%90%95%COD85%85%85%90%SS85%90%85%80%90%NH3+-N75%50%65%80%TP85%75%70%70%耐冲击能力强较强较强较强占地面积较少较少较少较大运行管理自动化程度高自动化程度高简单简单与环境协调性好好一般（有气味）较差出水水质较稳定较稳定受滤料影响稳定污泥量较少较少较少一般投资与运行费用投资与运行费一般投资省运行费低投资费用一般运行费较高投资省运行费低根据校区废水的处理原则，经过分析比较，本设计采用CASS工艺。选择CASS工艺的理由如下：1、不设置一沉池、二沉池，没有污泥回流系统，取消了大型贵重的刮泥机械和污泥设备，因此可减少占地，降低造价。2、具有良好的除磷脱氮作用。3、半静止状态沉淀，表面水力和固体负荷低，沉淀效果好4、不易发生污泥膨胀生。5、进水水量、水质的波动可用改变曝气时间的简单方法予以缓冲，具有较强的适应性。6、自动化程度高，保证出水水质。7、剩余污泥量少，性质稳定。2.4 工艺流程确定工艺流程的确定主要依据污水水量、水质及变化规律，以及对出水水质和对污泥的处理要求来确定，做到技术先进，经济合理，安全可靠。图2-5 CASS工艺污水处理流程图来自排污管的污水首先经过细机械格栅，拦截杂物；再进入集水池，完成水质、水量调节，保证污水水质均匀，水量稳定。起到预处理的作用，能去除水中部分的有机物。集水池内设液位控制器与提升泵连锁，待液位达到设定高度时，水泵自动启动，将污水提入CASS 池内。污水首先进入预反应池，在池内微生物通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶解性的有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水的水质、水量、pH 和有毒有害毒物起到较好的缓冲作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区内经历一个较低负荷的基质降解过程。CASS 工艺集反应、沉淀、排水于一体，对污染物的降解是一个时间上的推流过程，微生物处于厌氧缺氧好氧周期性变化之中，因此，CASS工艺具有较好的脱氮、除磷功能。生化出水经紫外线消毒后，处理水达标排放。 沉砂池和CASS池的污泥用泵提升送到污泥池，进行浓缩消化脱水综合处理，以达到减量、稳定、无害化的目的。第三章 污水处理厂工艺设计及计算3.1格栅进水中格栅是，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。拟用回转式固污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于生活污水预处理。3.1.1 设计说明 栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.61.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为25.00mm。3.1.2 设计参数：栅条净间隙为b=25.0mm 栅前流速V1=0.7m/s过栅流速0.6m/s 栅前部分长度：0.5m格栅倾角=60 单位栅渣量：1=0.05m3栅渣/103m3污水3.1.3 设计计算：3.1.3.1 确定栅前水深根据最优水力断面公式计算得： 所以栅前槽宽约0.66m。栅前水深h0.24m3.1.3.2 格栅计算说明： Q max最大设计流量，m3/s； 格栅倾角，度（）；h栅前水深，m； 污水的过栅流速，m/s。栅条间隙数（n）为 =栅槽有效宽度（）设计采用10圆钢为栅条，即S=0.01m。=0.76(m)通过格栅的水头损失h2h0计算水头损失； g重力加速度；K格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面， 所以：栅后槽总高度HH=h+h1+h2=0.24+0.3+0.025=0.565(m) （h1栅前渠超高，一般取0.3m）栅槽总长度L 0.24+0.30.54L1进水渠长，m； L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m；B1进水渠宽，； 1进水渐宽部分的展开角，一般取20。图一 格栅简图3.1.3.3 栅渣量计算 对于栅条间距b=25.0mm的中格栅，对于生活污水，每单位体积污水烂截污物为W1=0.05m3/103m3，每日栅渣量为=0.2m3/d本设计拦截污物量为0.2m3/d，为改善劳动和卫生条件，可以采用机械清渣方法。3.2 集水池由于来自各时的水质、水量均衡不一，一般高峰流量为平均处理量的24倍。因此，为使污水处理系统连续地运行，减少处理设备的容量，降低工程造价，并且可调节污水的浓度，所以设计集水池。集水池内置潜污泵，以保证一定的额定流量提升至污水处理设备。该泵为液下型水泵，具有无堵塞，使用寿命长，能耗低等特点。3.2.1 集水池有效容积：污水泵房集水池的最小容积应不小于最大一台泵5min的容量，故 V82*5*60/100024.6（m3/d）取V25（m3/d）。有效水深采用H=2.0m，则集水池面积为S（m2/s）集水池与泵站合建。3.2.2 集水池一般规定集水池最低水位应符合下列规定：池底至吸水喇叭口下缘不小于0.4m，本设计取0.7m。最低水位距吸水喇叭口上缘高度应满足下列要求：喇叭口流速V1.0m/s时，h0.4；V2.0m/s时，h0.8m；V3.0m/s时，h1.6m。本设计中故取h0.4m。3.2.3 集水池直径集水池与泵房合建为便于沉井施工，节约投资，采用下圆上方泵房，直径为：取D=10m。3.3 污水泵站本污水处理厂主要处理的是生活污水，由于存在高峰期，所以为了调节水质水量，减少后续构筑物的地下深度，需要设置泵房，在泵房前面设置一集水井，采取泵房与集水井合建的形式。这样对水量进行调解，有利于污水泵的有效安全工作。另外当后面构筑物发生故障或需要进行设备检修时，可以在集水井上设置一个闸阀，将污水排放，污水不让进入到处理系统中去。以便进行维修，这样的集水井有两种功能。泵房的池形大小和深度可以根据其流量进行计算。3.3.1 污水提升泵房设计计算 3.3.1.1 设计说明本设计水量较小，可采用合建式圆形污水泵房，自灌式工作，水泵不超过2台，圆形结构受力条件好，便于采用沉井法施工，可降低工程造价。当泵房直径为715m时，工程造价比矩形低，水泵启动方便，易于根据吸水井中水位实现自动操作。泵房内设置立式离心泵可克服机器间机组及附属设备布置困难的缺点。3.3.1.2 功能污水泵中的水泵对污水产生提升作用，确保后续处理构筑物中污水可以重力流的形式流动，以减小动力消耗及能量损失。3.3.1.3 设计流量污水泵站设计流量Q0.082(m3/s)82（L/s）考虑选用2台水泵，1用1备，每台水泵Q82（L/s）3.3.1.4选泵前总扬程估算1) 参数选取：经过格栅的水头损失为0.025m； 进水管管底高程23.520m，管径450mm，充满度为0.63，则水面高程23.804m；出水井水面高程为31.670m泵站设在处理厂内，地面高程为28.000m2) 集水池设计最高水位高程：进水管内水面标高格栅水头损失23.804-0.02523.779m3) 集水池设计最低水位高程：设计最高水位-有效水深23.779-2.021.779m4) 集水池最低工作水面与所需提升泵站最高水位差值：出水井水面高程-集水池最低水位高程31.670-21.7799.891m3.3.1.5管线水头损失泵站内的管线水头损失假设为2.0m，考虑自由水头为1.0m3.3.1.6水泵总扬程H=2.0+1.0+9.89112.891m，取13.0m3.3.1.7水泵选型本设计单泵流量为Q82（L/s），扬程13m。查给水排水手册第11册，选用6PW型单级单吸悬臂式离心污水泵。其主要性能参数如下：流量Q56111（L/s），扬程H=16-12m；转速n980（r/min），轴功率N=30kw。3.3.2细格栅设计计算3.3.2.1设计说明格栅是污水泵房中最主要的辅助设备。格栅一般由一组平行的金属栅条组成，斜置于泵房集水池的进口处。格栅后应设置工作台。工作台一般应高出格栅上游最高水位0.5m，对于人工清渣的格栅，其长度不小于1.5m，两侧通道宽度不小于0.7m，工作台上应有栏杆和冲洗设施。3.3.2.2 设计参数：1) 过栅流速一般采用0.81.0 m/s，取0.9 m/s。2) 栅前流速采用0.60.8 m/s。3) 格栅倾角一般采用4575，本设计采用60。3.3.2.3 设计计算：1) 栅条间隙数因为集水池进水管管底与格栅底的落差不小于0.5m，故取栅前水深h0.5+0.631.13m，过栅流速v0.9m/s，栅条间隙宽度b=5.0mm，格栅倾角=60，则=2) 栅槽总宽度设栅槽宽度S=0.01m。=0.215(m)3) 过栅水头损失设栅条断面为锐边矩形断面，故4) 栅槽总高度H=h+h1+h2=1.13+0.65+0.32.08m5) 每日栅渣量对于栅条间距b=5.0mm的细格栅，设每单位体积污水烂截污物为W1=0.03m3/103m3，每日栅渣量为6) =0.12（m3/d）0.2 （m3/d）采用人工清渣。3.4 沉砂池沉砂池的功能是去除比较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，它们的相对密度为2.65、粒径0.2mm以上）。沉砂池设于生物处理构筑物前，以减轻生物处理构筑物负荷及能使无机颗粒与有机颗粒分离便于分别处理和处置，改善污泥处理构筑物的处理条件。目前应用较多的沉砂池池型有平流沉砂池、曝气沉砂池、竖流沉砂池和旋流沉砂池（又叫涡流沉砂池）。平流沉砂池是常用的形式，具有构造简单、截留无机颗粒效果较好、排砂较方便的优点；但平流沉砂池的主要缺点是沉砂中约夹杂有15%的有机物，增加了沉砂的后续处理难度，故常需配洗砂机，把排砂清洗后，使有机物含量低于10%，再外运。曝气沉砂池能克服平流沉砂池的上述缺点，它通过调解曝气量，可以控制污水的旋流速度，使无机颗粒之间相互碰撞与摩擦机会增加，把表面附着的有机物磨去。此外，由于旋流产生的离心力，把相对密度较大的无机颗粒甩向外层并下沉，相对密度较轻的有机物旋至水流的中心部位随水带走。除砂效率较稳定，受流量变化的影响小，沉砂中的有机物含量低于10%，同时还对污水起预曝气的作用。竖流沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒藉重力沉于池底，处理效果差。旋流沉砂池是利用机械力控制流态和流速，加速砂粒的沉淀，有机物则被留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的优点。 本设计采用CASS工艺，生物处理池的首端为厌氧段，为避免曝气沉砂池预曝气对后续厌氧池可能产生的不利影响，拟选用旋流沉砂池以满足后续处理工艺要求。旋流沉砂池分为钟氏沉砂池和比氏沉砂池两种。沉砂池在设计时个数不能少于2个，并宜按并联系列设计。这里选用钟氏沉砂池，2用1备。3.4.1 钟式沉砂池选型 据城市污水处理厂的设计水量Q设计=551.97L/s，则每个池子的设计水量Q=12Qmax822（L/s）41（L/s）故选钟氏沉砂池型号50的池子。其尺寸见下表。 型号50钟式沉砂池尺寸 （单位：m）流量（L/s）ABCDEFGHJKL501.831.00.3050.6100.301.400.300.300.200.801.103.4.2 排砂设计 城市污水的含砂量按106m3污水沉砂30 m3计算，其含水率为60%，容量为1500kg/m3。则每天排砂量为0.2125 m3，即318.82kg。沉砂通过吸砂泵送至砂水分离器，脱水后的清洁砂粒外运，分离出来的水回流至泵房吸水井。3.4.3 进水设计 污水通过泵房出水渠后，由沉砂池的进水渠分流到两个钟式沉砂池中。3.4.4 出水设计 污水经过沉砂池后由出水渠流进出水渠，出水渠将两个沉砂池的出水通过管道生物处理构筑物CASS生物池。3.5 生物处理工艺3.5.1 CASS工艺简介CASS（Cyclic Activated Sludge System）工艺是循环活性污泥技术的一种型式。其主要原理是：把序批式活性污泥法的反应池沿长度方向分为两部分，前部为预反应区，后部为主反应区。在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，对进水水质、水量、ph和有毒物质起到较好的缓冲作用，可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程，完成对污水中有机物质的降解。CASS工艺流程简单，自动化程度高、管理的环节少，对水质、水量的变化适应性强，出水稳定，具有脱氮除磷功能，满足改项目出水要求较高的需要。尤其是改工艺前置、后续构筑物较少，构筑物保温措施容易实现，适合该地区气候和实际条件。3.5.2 设计参数：1) 单元CASS池设计运行标准周期为4小时，具体比例如下：进水、曝气时间：120分钟静置沉淀时间：60分钟滗水时间：60分钟2) 本设计流量为7084.8m3/d，共建4座CASS生物池，每座池分为选择区、厌氧区和主反应区。每个CASS池设计规模为1771.2m3/d，这里取1772 m3/d。3) 设计水温：最高30，最低12平均污泥负荷率采用Ns 0.1kgBOD5 /（kgMLSSd）平均污泥浓度设计为MLSS=3000mg/L设VSS/SS=0.70，则平均活性污泥浓度为MLVSS=2100mg/L3.5.3 设计计算1) CASS主反应区并不需要通过回流污泥来，为了在生物选择区起到生物选择的效果和除磷的功能，设计回流比为25平均容积负荷：NvNsX0.1030.30 kgBOD/（m3d）单元CASS池设计运行标准周期为4小时，1天的周期数为6个周期。单元CASS池子的主反应区的有效总容积为：V= 1002.5 m3So处理后，进入曝气池污水含有的有机污染物的浓度，kg/m3；Se经生化处理后，处理水中残留的有机污染物的浓度，kg/m3；Ns平均污泥负荷率, kgBOD5 / （kgMLSSd）X混合液污泥浓度（MLSS）, kg/m3f混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，这里取0.2) 滗水器的高度设计为H1 1.6m 则单个CASS池的主反应区的面积为；A 184.5 m2n1CASS池数量，本设计为4；n2每天的处理周期，这里为6；3) CASS池的有效高度为：H = 5.4m设计CASS池的超高为0.5m 那么它的总高度为 H0 H + 0.5 5.9 m4) 池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的容积称为变动容积；由于每组周期为4个小时，每天有6个周期，因此，每个周期单个池子进水的体积即为单个池子的变动体积为；V1 1772 m/d6 d-1 295.3 m35) 通常SVI在100200之间，经过慎重考虑预设SVI100，则活性污泥最高泥面至池底的高度和容积分别为；H3 HXSVI10004300010010000001.8mV3 H3A 1.8 184.5332.1 m36) CASS池的撇水水位为：H2 HH1H3 5.41.61.8 2.0m其撇水容积为：V2 H2A 2.0184.5 369.0 m37) 单个CASS池的主反应区的容积为V4 V1+V2+V3 295.3+369.0+332.1 996.4 m38) 生物区的容积比接触区的容积比主反应区的容积为：1：5：30。因此，单个CASS池的生物选择区的容积为：V5 V4/30 996.4/3033.2 m3接触区的容积为：V6 5V5 533.2 166.0 m39) 单个CASS 池的总容积为V7 V4+V5+V6 996.4+33.2+166.0 1195.6 m310) 取y 0.5（kgMLSSd）/ kgBOD5，Kd 0.05d-1 ，污泥泥龄设计为15 d 则剩余污泥的量为： 0.286 0.2867084.8（140-20）10-3243.15 kg/d若含水率为99.5，则污泥产量为48.63 t/d，约48.63 m3/d式中： 表观污泥产率；11) 需氧总量： =1645.8 kg/d式中：Qs需氧总量，g/d； 系统每天排除的剩余污泥量，g/d； 进水总凯氏氮浓度，g/m3； 出水总凯氏氮浓度，g/m3；12) 供气量：a) 总供气量按式:Gs式中：Gs需氧量，/d；0.28标准状况下空气中的含氧量，kg/m3；标准状况下空气体积，温度为20，气压为1个大气压。b) 单池小时供气量：（ Gs）ih1.2*1.2*29389.29/48734.73 式中：（ Gs）ih单池小时供气量，； Gs全厂每日供气量，； 3.6 污泥处理城市污水处理主要是通过生物降解作用和固液分离，使污水得到净化，同时产生一些处理副产物-剩余污泥。污泥含有大量的有机物和病原体，而且极易腐败发臭，很容易造成二次污染。污水处理过程中产生的污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不经妥善处理，将造成二次污染，必须引起重视。污泥处理指城市污水处理厂对污水处理过程中产生的污泥进行减量化、稳定化、资源化和无害化处理，使之对环境的负面影响降至可接受的范围，并便于贮存、运输和应用。 3.6.1浓缩池浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。污泥浓缩后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的体积大幅度地降低，从而可以大大降低其他工程措施的投资。污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。本设计针对污泥量大、节省运行成本，采用了重力浓缩方法，重力浓缩具有以下几个优点：贮存污泥能力高；操作要求不高；运行费用少，尤其是电耗。缺点：占地面积大；会产生臭气；对于某些污泥作用少。3.6.1.1设计说明污泥含水率，固体浓度，浓缩后污泥固体浓度为 CU =32(kg/m3) (即污泥含水率 P2=97.8%)。3.6.1.2设计计算 图6-1 污泥浓缩池示意图1) 浓缩污泥为剩余污泥,污泥固体通量选用 20(kg/(m2.d)浓缩池面积 式中：A-浓缩池面积Q污泥量，m3/d；Co污泥固体浓度，kg/m3；G污泥固体通量，kg/(.d)；2)浓缩池直径,设计采用圆形辐流二次沉淀池：直径 取 D=4.5(m)3)浓缩池深度 ，取T 为浓缩时间=18h，则 4)超高：h2=0.3m，缓冲层：h3=0.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i1/20，污泥斗下底直径D1=0.5m，上底直径D2=1.2m。6)池底坡度造成的深度 7) 污泥斗高度 污泥斗倾角；8)有效水深 ：H1=h1+ h2+ h3 =2.5+0.3+0.3=3.13m，符合规定。9)浓缩池总深度： H=H1+ h4+ h5=3.10+0.11+0.61=3.82m3.6.2 污泥消化池污泥厌氧消化池是用于处理污水生化处理系统所产生剩余污泥的一种处理构筑物。厌氧消化池是消化池在无氧条件下，借助兼性菌及专性厌氧细菌降解有机污染物，分解产生以甲烷为主的污泥气这一基本原理来处理剩余污泥。3.6.2.1 设计说明本设计采用两相消化中，第一相消化池容积用投配率100，第二相消化池用投配率用1517，在此采用16。3.6.2.2 设计计算1) 第一相消化池A.有效容积进入消化池污泥量：有效容积：V=7.6/100%=7.6m3/dB.消化池各部分尺寸的确定:消化池直径取D取2m集气罩直径d1取0.5m池底下锥底直径d2取0.5m集气罩高度h1取0.8m上锥体高度h2取1.5m消化池柱体高度h3应大于D/21m,取2.5m小锥体高度h4取0.5m则消化池总高度为 Hh1+h2+h3+h40.8+1.5+2.5+0.55.3 mC. 消化池各部分容积的计算 集气罩容积为 V1 弓形部分容积为 V2= 圆柱部分容积为 V3=下锥体部分容积为 则消化池的有效容积为 2) 第二相消化池A.有效容积进入消化池污泥量：有效容积：V=7.6/16%47.5m3/dB.消化池各部分尺寸的确定:消化池直径D取4m集气罩直径d1取0.8m池底下锥底直径d2取0.8m集气罩高度h1取1.2m上锥体高度h2取2m消化池柱体高度h3应大于D/22m,取3.5m小锥体高度h4取1m则消化池总高度为 Hh1+h2+h3+h41.2+2+3.5+18.7 mC. 消化池各部分容积的计算 集气罩容积为 V1 弓形部分容积为 V2= 圆柱部分容积为 V3=下锥体部分容积为： 则消化池的有效容积为 3.6.3 污泥脱水目前，常用的污泥脱水设备有板框压滤脱水机、带式压滤脱水机和离心脱水机。本设计采用带式压滤脱水机。带式压滤机的基本原理是通过设置一系列压辊及滚筒，将上下层滤带张紧，滤带间的污泥不断受挤压剪切后，加速泥水的分离。带式压滤机一般分为三个阶段，重力脱水段，楔形预压段，中/高压段。 设备选型： 带式压滤机两台性能参数：滤带有效宽度 泥饼含水率 用电功率 3.7紫外线消毒3.7.1 常用的消毒杀菌方法3.7.1.1加氯消毒加氯消毒是投加液氯或氯化合物。当在不含氨的水中加入氯气后 , 产生下列反应:Cl +HO=HOCl+H +Cl , HOCl=H +OClHOCl 和OCl 都有较强的氧化能力 , 其中 HOCl 容易扩散到细菌表面 , 并渗入细菌体内 ,借氯原子的氧化作用破坏细菌体内的酶 , 从而达到灭菌效果。氯气是剧毒危险品 , 存储氯气的钢瓶属高压容器 , 有潜在威胁 , 需要按安全规定兴建氯库和加氯间; 消毒过程中如存在一定的有机物质则可能生成有害的有机氯化物。氯化合物具有危险性小 , 对环境影响较小 , 但运行成本较高 。3.7.1.2 臭氧消毒臭氧在常温常压下极不稳定 , 分解时放出新生态氧O:O3 =O2 +OO具有强氧化能力 , 对微生物如病毒、芽孢等具有很强的杀伤力 , 不需要很长的接触时间就能杀死一般的细菌。臭氧除了不受水中氨氮和pH值影响外 , 同时还能氧化水中的有机物 , 去除嗅、味和色度。缺点是基本建设投资大 , 耗电量大 , 运行成本高。目前 , 主要用于游泳池水和饮用水的消毒 。3.7.1.3 紫外光消毒通常在200400nm范围内的光波 , 被称为紫外光。依其在不同的物理及医学上的用途分类:A波段 , 黑斑效应紫外线 400320nm ;B 波段 , 红斑效应紫外线 320275nm ;C波段 , 灭菌紫外线 275200nm ;D波段 , 真空紫外线 200100nm 。紫外线 C波段 通过对微生物的辐射损伤和破坏核酸的功能使微生物致死 , 从而起到消毒杀菌的作用。紫外线对核酸的作用可导致键和链的断裂、股间交联和形成光化产物等 , 改变了DNA的活性 , 造成致死性损伤 , 从而使微生物自身不能复制 , 无法繁殖 。紫外线消毒的特点: 杀菌能力强 , 杀菌效率高且稳定 , 能有效的消灭如贾第虫或隐孢子囊虫等病菌;杀菌速度快 , 停留时间短; 不需投加化学药剂 , 没有运输及贮存化学药物之危险 , 不会产生有害副产品 , 无二次污染; 系统组装式模块设计 , 便于安装及维护等操作 , 并且可满足污水厂扩容的需要; 可通过在线自动化监测仪器在线监测污水水质变化 , 由控制系统自动调节紫外光灯的输出强度 , 实现自动化的控制; 全自动化清洗系统 , 保证紫外光投加量的稳定 , 减少操作工人的劳动强度 , 改善劳动条件; 系统所需用地面积少 , 土建费用低; 设备一次性投资高 , 紫外光灯管寿命短。3.7.1.4 热处理消毒热处理消毒是最彻底的消毒方法。为保证可靠的灭菌效果 , 废水要在高压、高温的条件下加热一定时间 , 处理水排放前又要降低到排放要求的温度。该法适用于一些要求高、危险性大的废水 , 如用于医院、基因工程工厂、动物尸体销毁站等的废水消毒。3.7.1.5 膜过滤法主要用于饮用水和特种工业用水的消毒处理。但能耗高 , 化学药剂昂贵 , 成本也高 ,目前还处在研究阶段 , 尚无法在城市污水处理中推广应用 。消 毒 剂优 点缺 点适 用 条 件 氯液效果可靠、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紫外线紫外线利用率高，杀菌效能好；无毒和化学药品，安全可靠；占地面积少设备构造复杂，投资费用较高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表7-1 常见消毒工艺的比较根据上述比较，本设计采用紫外线消毒。紫外光通过改变细菌、病毒和其它微生物细胞的遗传物质（DNA）,使其不再繁殖而达到对水和废水进行消毒的目的。紫外光波长为200310nm的杀菌能力最强。紫外线消毒应用于污水处理工程时，由于受到处理规模、设备技术性能及投资运行费用等因素的限制，使用不广泛。近年来随着公众对环境、健康问题的关注以及新型设备的出现正在逐渐推广使用。 紫外线消毒器主要有两种，浸水式和水面式。浸水式是把光源置于水中。此法的特点是在紫外线利用率高，杀菌效能好，但设备的构造复杂。水面式紫外线消毒器构造简单，利用反射罩将紫外光辐射到水中。由于反射罩吸收紫外光，以及光线散射，杀菌效果不如前者。3.7.2 设计计算3.7.2.1 设计说明本设计中选用加拿大TROJAN公司生产的紫外线消毒系统UV3000PLUS,其设备主要参数如下：设备型号处理水量/（m3/d）性能出水水质要求每模块灯管数/根每根灯管功率灯管清洗方式峰值均值UV3000PLUS570076000290038000二级出水每3800m3/d需14根灯管TSS:1030mg/LUVT=45704/6/8250机械加化学自动清洗3.7.2.2