某城镇污水厂初步设计.doc

第1章 概述1.1 设计的任务和依据1.1.1 设计任务书 对A城镇污水处理厂的初步设计，其任务包括： 1）根据所给的原始资料，对进厂的污水进行流量计算： 2）根据水体的情况、地形和上述计算结果，确定污水处理方法、污水处理流程、污泥处理流程、污泥处理方法和相关处理构筑物； 3）各构筑物的工艺选择和计算，包括形式、数量和尺寸等； 4）进行各处理构筑物的总体布置和污水流程、污泥流程的高程设计； 5）进行污水处理厂的人员编制，管理事项说明； 6）对整体设计说明书的编制； 7）绘制建筑工程图（厂区平面图、高程图、各构筑物详图等）1.1.2 执行的主要设计规范和标准 1）中华人民共和国国家标准，城镇污水处理厂污染物排放标准（GB3838-2002） 2）中华人民共和国国家标准，城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002） 3）中华人民共和国国家标准，污水综合排放标准（GB8978-1996） 4）中华人民共和国城镇建设行业标准，污水排入城市地下水道水质标准（CJ3082-1999） 5）中华人民共和国城镇建设行业标准，城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准（CJJ31-89）6）中华人民共和国城镇建设行业标准，城镇污水处理厂污水污泥排放标准（CJ3025-93）7）中华人民共和国国家标准，给水排水制图（GB/T50106-2001）8）中华人民共和国国家标准，给水排水设计基本术语标准（GBJ125-89）9）中华人民共和国国家标准，室外排水设计规范（GBJ14-87，1997年版）1.2设计原始资料（）城镇概况A城镇北临B江，地处东南沿海，北回归线横贯市区中部，该市在经济发展的同时，城市基础设施的建设未能与经济协同发展，城市污水处理率仅为3.4%，大量的污水未经处理直接排入河流，使该城市的生态环境受到严重的破坏。为了把该市建设成为经济繁荣、环境优美的现代化城市，筹建该市的污水处理厂已迫在眉睫。A城镇计划建设污水处理厂一座，并已获上级计委批准。目前，A城镇面积约28Km，根据城镇总体规划，城镇面积40 Km，污水处理厂规划服务人口为14万人，远期规划发展到23万人，其出水进入B江，B江属地面水类水体，要求排入的污水水质执行污水综合排放标准（GB18918-2002）中的一级标准中的B类标准，主要水质指标为：COD60mg/L，BOD20mg/L，SS20mg/L，TN20mg/L，NHN15mg/L，TP1.0mg/L。（二）工程设计规模：1. 污水量 根据该市总体规划和排水现状，污水量如下： 1）生活污水量： 该市地处亚热带，由于气候和生活习惯，该市在国内一向属于排水量较高的地区。据统计和预测，该市近期水量285L/人d；远期水量355 L/人d。 2）工业污水量： 市内工业企业的生活污水和生产污水总量1.4万m/d。 3）污水总量： 市政公共设施及未预见污水量以10%计，总污水量为生活污水量、工业污水量及市政公共设施与未预见水量的总和。2. 污水水质： 进水水质：生活污水BOD为225mg/L；SS为115 mg/L。 工业废水BOD为325mg/L；SS为135 mg/L。 混合污水温度：夏季28，冬季10，平均温度为20。3. 工程设计规模： 该市排水系统为完全分流制，污水处理厂设计规模主要按远期需要考虑，以便预留空地以备城市发展需要。（三）厂区附近地势资料1. 污水厂址区域在海拔标高在+136.5+138m之间，平均海拔在+137m左右，厂区征地面积为东西长1000m，南北长2500m，平均地面坡度为0.30.5，地势东南低，西北高。2.进厂污水管道水面标高为132m；3.厂区附近地下水位标高110m；4.厂区附近土层构造。表土砂质粘土细砂中砂粗砂粗砂、砾石粘土砂岩石层1m1.5m1m2m0.8m1m2m（四）气象资料 该市地处亚热带，面临东海，海洋性气候特征明显，冬季暖和有阵寒，夏季高温无酷暑，历年最高温度38，最低温度5，年平均温度24，冬季平均温度12。常年主导风向为南风。（五）水文资料 最高水位133m；最低水位125m；常水位129m；污水厂具体地形另见附图：第2章 污水设计流量与水质计算2.1 污水设计流量计算据统计，污水处理厂近期服务人口为14万人，远期规划发展到17万人。该城市近期生活污水量为285 L/人d；远期生活污水量为355 L/人d。工业污水量为1.5万m/d；市政公共设施及未预见污水量以10。2.1.1 近期污水流量计算进水污水系统设计时常采用最大日最大时流量为设计流量，其单位为L/S。1.平均日平均时生活污水量计算公式为 Q=qN （21） =0.285 m/人d140000 =39900 m/d=461.8L/S式中Q平均日平均时生活污水量，L/S q居住区生活污水量标准，m/人d N设计人口数，人2. 总变化系数最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值称为总变化系数K生活污水总变化系数： K= （22） = =1.373.生活污水设计流量： Q= Q K=461.81.37=632.7 L/S （23）4.工业污水量： Q=14000m/d=162L/S5.总设计流量： 因市政公共设施及预见水量以10%计，故总设计流量为 Q=1.1（Q+ Q）=1.1（632.7+162）=874.2L/S （24）2.1.2 远期污水流量计算1.平均日平均时生活污水量计算公式为 Q=qN=0.355 m/人d230000=77050 m/ d=891.8 L/S式中Q平均日平均时生活污水量，L/S q居住区生活污水量标准，m/人d N设计人口数，人2. 生活污水总变化系数： K= = =1.283.生活污水设计流量： Q= Q K=891.81.28=1141.5 L/S4.工业污水量： Q=14000 m/d=162 L/S5.总设计流量： 因市政公共设施及预见水量以10%计，故总设计流量为 Q=1.1（Q+ Q）=1.1（1141.5+162）=1433.85 L/S近期水量约为远期水量的一半，故本设计各构筑物按远期发展设计，运转时考虑社会现阶段经济发展，可按城市近期需要先建一部分设备，按近期水量运转。在经济发展后的许可情况下再建元气需要的设备。所以，近期建两套设备，每套处理水量891.8 L/s，即0.8918 m3/s 共处理水量829.35 L/s，即0.83 m3/s。远期增加一套设备，和近期一样，最后处理1433.85 L/s，即1.43 m3/s。2.2城市污水水质计算天然水体是人类宝贵的资源，为了保障天然水体不受污染，必须严格限制污水排放，并在排放前要进行无害化处理，以保证对天然水体水质不造成污染，因此当污水需要排入水体时，应处理到允许排入水体的程度。表21进出水水质项目进水水质mg/L出水水质mg/L生活污水工业污水BOD22532520SS11513520 用加权平均法计算出城市污水的水质，其中生活污水设计流量为632.7 L/S，工业污水量为162 L/S,则1.进水BOD浓度为 S= （25） = =245mg/L式中S生活污水进水有机物污染物（BOD）的浓度，mg/LS工业污水进水有机物污染物（BOD）的浓度，mg/LQ生活污水设计流量，L/SQ工业污水设计流量，L/S2.进水SS浓度为 C= （26） = =119 mg/L式中C生活污水进水有机物污染物（SS）的浓度，mg/LC工业污水进水有机物污染物（SS）的浓度，mg/LQ生活污水设计流量，L/SQ工业污水设计流量，L/S2.3计算污染物去除效率污水处理厂出水水质参考城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级标准中的B类标准，因此确定本污水厂出水水质控制为：COD60mg/L，BOD20mg/L，SS20mg/L，TN20mg/L，NHN15mg/L，TP1.0mg/L。1.BOD去除率： =100% （27） =100% =92%式中 S出水BOD浓度，mg/L2.SS去除率： =100%=100% =83.2% （28）式中 C出水SS浓度，mg/L第3章 污水处理厂方案选择3.1方案选择3.1.1方案确定的原则(1)采用先进、稳妥的处理工艺，经济合理，安全可靠。(2)合理布局，投资低，占地少。(3)降低能耗和处理成本。(4)综合利用，无二次污染。(5)综合国情，提高自动化管理水平。3.1.2工艺的比较一、 传统活性污泥法传统活性污泥法，又称推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池，在曝气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M(污染物量与微生物量之比)值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降浓缩性能也不断地变化。传统活性污泥法的特点是：1) 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。2) 对悬浮物和BOD的去除率较高。3) 运行较稳定。4) 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，增加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。二、 SBR法SBR工艺早在20世纪初已有应用，由于人工管理的困难和繁琐未于推广应用。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由滗水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。SBR法最显著的一个特点是将反应和沉淀两道工序放在同一反应器中进行，扩大了反应器的功能，SBR 是一个间歇运行的污水处理工艺, 运行时期的有序性, 使它具有不同于传统连续流活性污泥法的一些特性。 1、流程简单, 运行费用低； SBR法的工艺简单, 便于自动控制,其主要设备就是一个具有曝气和沉淀功能的反应器, 无需连续流活性污泥法的二沉池和污泥回流装置, 在大多数情况下可以省去调节池、初沉池和二沉池,但是当处理城市污水时会增加水量调节池， 流程简单, 占地面积小、管理方便, 投资省, 运行费用低。2、固液分离效果好，出水水质好；SBR 在沉淀时属于理想的静止沉淀，固液分离效果好, 容易获得澄清的出水。剩余污泥含水率低, 这为后续污泥的处置提供了良好的条件。3、运行操作灵活，效果稳定； SBR 在运行操作过程中, 可以根据废水水量水质的变化、出水水质的要求调整一个运行周期中各个工序的运行时间、反应器内混合液容积的变化和运行状态。4、脱氮除磷效果好；SBR 工艺在时间序列上提供了缺氧、厌氧和好氧的环境条件, 使缺氧条件下实现反硝化, 厌氧条件下实现磷的释放和好氧条件下的硝化及磷的过量摄取, 从而有效的脱氮除磷。 5、有效防止污泥膨胀； 由于SBR具有理想推流式特点，有机物浓度存在较大的浓度梯度，有利于菌胶团细菌的繁殖，抑制丝状菌的生长，另外，反应器内缺氧好氧的变化以及较短的污泥龄也是抑制丝状菌的生长的因素，从而有效地防止污泥膨胀。 6、耐冲击负荷 ；池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。SBR（序批式活性污泥法）工艺早在1914年即已开发，但由于当时监测手段落后，并没有得到推广应用。1979年美国的L.Irvine对SBR工艺进行了深入的研究，并于1980年在印第安那州的Culver改进并投产了一个SBR污水处理厂。此后随着计算机监控技术、各种新型不堵塞曝气器和软件技术的出现，同时也由于开发了在线溶解氧测定仪、水位计等精度高并且对过程控制比较经济的水质检验仪表，污水处理厂的运行管理逐渐实现了自动化，加之SBR具有均化水质、工艺简单，处理效果稳定，耐冲击负荷力强，出水质好，操作灵活、占地面积少等优点而成为包括美、德、日、澳、加等在内的许多工业发达国家竞相研究和开发的热门工艺。以澳大利亚为例，近10多年来建成采用SBR工艺的污水处理厂就达近600座之多。就近期的技术条件，SBR系统适合以下情况：1) 中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。2) 需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。 3) 水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。 4) 用地紧张的地方。 5) 对已建连续流污水处理厂的改造等。 6) 非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。 而A城镇便是一个中小城镇，排出的污水量也属于中小水量，且接纳排出水的B江属地面水类水体，要求高出水质。由各方面都确定了SBR工艺的处理效果符合本地实际。故本设计选择了SBR工艺作为A城镇生活污水处理厂的设计方案。污水厂设计工艺流程为：经过上面的2个工艺的对比 与工程上的造价与管理的方便及能够形成缺氧-好痒-厌氧好痒的交替环境，去除BOD的同时，取得脱氮 除磷的效果。耗能低等等。所以选择SBR法作为该厂的水处理的工艺。 第4章 主要构筑物及设备的设计与计算4.1 粗格栅 格栅是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备，由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置（与水平夹角一般为）或直立在污水流经的渠道上，或泵站集水井的进水口处，用以截阻较粗大的呈悬浮或漂浮杂质，以便减轻后续处理设施的处理负荷，并使之正常运行。如图4-1图4-1格栅计算示意图4.1.0设计参数1) 最大设计流量：Qmax=874.2L/s0.8742m3/d2) 流速：格栅通过设计流量时的流速一般采用0.61.0m/s，。3) 格栅倾斜角度：格栅倾斜角度为3060，污水设计流量Qmax=874.2L/s=0.8742m3/s。4) 水头损失：通过格栅的水头损失一般采用0.080.25m。5) 栅前水深：栅前水深一般为0.30.5m。6) 每日栅渣量：要求泵站前的大型格栅每日栅渣量大于0.2m3。7) 为了安全考虑，粗格栅与细格栅均设两座，一用一备，每座格栅流量仍以最大设计流量Qmax计。4.3.2 泵前中格栅功能：斜置在进水泵站之前的格栅，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物。此格栅采用机械清污，使用的清污机为WGS型转链式格栅除污机，型号为WGS-1800，运行速度2m/min，整机功率1.5kW，排渣高度700，安装角度60754.3.3 泵前中格栅功能：斜置在进水泵站之前的格栅，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物。此格栅采用机械清污，使用的清污机为WGS型转链式格栅除污机，型号为WGS-1800，运行速度2m/min，整机功率1.5kW，排渣高度700，安装角度60751. 栅条间隙数（n）个 （2-8）式中 格栅倾角，一般机械清污时70，人工清污时60，此取60； b 格栅间隙数，机械清渣时为16100mm，取30mm，即0.03m； h 栅前水深，取0.5m； v 过栅流速，泵前格栅采用0.81.0m/s，此取0.9m/s。验算平均水量流速为0.88m/s，符合0.81.0m/s。2. 栅槽宽度（B）栅条断面形式一般采用尺寸（mm）栅条断面形状一般采用尺寸（mm）正方形迎水面为半圆形的矩形圆形迎水、背水面均为半圆形的矩形锐边矩形栅槽宽度为： （2-9）式中 S栅条宽度，栅条断面形状为边长20mm的正方形，故栅条宽度为0.02m。采用4套格栅机 2套备用 3. 通过格栅的水头损失（h1）表4-2 阻力系数计算公式表栅条断面形状公式说明锐边矩形引水面为半圆的矩形圆形引水面 背水面为半圆形的矩形形状系数正方形收缩系数，一般采用0.641) 由于选用格条断面为正方形，则阻力系数为： （2-10）2) 通过格栅的水头损失为： （3-1）式中 g 重力加速度，m/s2； K 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3。核算：h1=0.12m，符合要求。4. 栅后槽总高度（H） （3-2）式中 栅前渠道超高，一般采用0.3m。5. 栅槽总长度（L）1) 进水渠道渐宽部分的长度为： （3-3）式中 B1进水渠宽，一般为0.60.9m，此取0.8m； 进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可采用202) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度为： （3-4）3) 栅前渠道深为： （3-5）4) 栅槽总长度为： （3-6）6. 每日栅渣量（W） （3-7）式中 W1栅渣量，中格栅，一般为W1=0.050.03，此取W1=0.01m3/103m3污水； KZ生活污水总变化系数。核算：W=0.50.2，符合要求。4.3.4 泵后细格栅功能：置于提升泵站之后，污水处理系统之前，主要拦截污水中的较小的，没有被粗格栅所拦截的杂质。此格栅采用机械清污，使用的清污机为HXGS型弧形除污机，此机型适用于拦截和清除较小的颗粒及漂浮物。整机结构简单，安装使用方便。设计两台型号为HXGS-1000（格栅半径1000mm）的除污机。1. 栅条间隙数（n）个式中 格栅倾角，此取30； b 格栅间隙数，取10mm，即0.01m； h 栅前水深，取0.5m； v 过栅流速，取0.9m/s。验算平均水量流速为0.9m/s，符合0.81.0m/s。2. 栅槽宽度（B）式中 S栅条宽度，栅条断面形状为锐边矩形，故栅条宽度为0.01m。采用4套格栅机，2套备用3. 通过格栅的水头损失（h1）1) 由于选用格条断面为正方形，则阻力系数为：2) 通过格栅的水头损失为：4. 栅后槽总高度（H）5. 栅槽总长度（L）1) 进水渠道渐宽部分的长度为：2) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度为：3) 栅前渠道深为：4) 栅槽总长度为：6. 每日栅渣量（W）式中 W1栅渣量，细格栅，一般为W1=0.100.05，取W1=0.05m3/103m3污水。4.3.5 污水泵站4.3.5.1 泵房形式的选择1) 由于污水泵站一般为常年运行，大型泵站多为连续开泵，故选用自灌式泵房比较方便。采用自灌式泵房时，水泵叶轮低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位三种情况下都能直接启动。2) 流量小于2 m3/s时，常选用下圆上方形泵房，其设计和施工均有一定的经验，故被广泛选用。3) 分建与合建式泵房的选择，一般自灌启动时应采用合建式泵房。合建式泵房机器间与集水池上下设置，合建式泵房的特点是：紧凑、占地少、结构较省。4.3.5.2 集水池按进水管设计流量Q=874.2L/s， 取800L/s。设4台水泵（1台备用），每台水泵的容量为：300L/s。集水池选用方形，与机器间分建。集水池容积，采用相当于1台泵6min的容量：有效水深采用3m，则集水池面积为：集水池尺寸：宽度采用6m，长度为36/6=6m2。4.3.5.3 选泵采用SBR工艺方案，污水处理系统简单，但由于在SBR反应池之前有一水量调节池，故污水两次被提升。污水经提升后通过格栅进入旋流沉砂池，然后自流通过水量调节池再提升至SBR反应池及自流至接触池，最后由出水管道排入B江。1) 泵扬程的估算城区排水干管进厂处管底设计标高为132m，沉砂池水面标高为139.54m，泵的净扬程：H=139.54-132=7.54 m将安装高度、水头损失综合考虑，设计泵的扬程取9m。b. 流量：75530m3/d =3141m3/h， c. 选泵选用300QW950-20-90型潜水泵4台，1台备用，其性能如下：4.4沉砂池4.4.1 沉砂池的选用沉砂池的形式，按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池。平流式沉砂池具有工作稳定，构造简单等优点，但是平流式沉砂池沉砂中约夹杂有15%的有机物，使沉砂的后续处理增加难度。而竖流式沉砂池的处理效果一般较差。曝气沉砂池的除砂效率较稳定，受流量的变化的影响较小，但需要设置曝气系统进行曝气。近年来日益广泛使用旋流式沉砂池，原本常用的曝气沉砂池逐渐地被代替。因为旋流沉砂池不仅仅是对粒径相对较易去除的大颗粒作用显著，而且对于细小砂粒的去除效率也远高于曝气沉砂池。旋流沉砂池的能耗低于曝气沉砂池，占地也较曝气沉砂池小，且维护管理方便。旋流沉砂池所排出的砂粒几乎都是干砂。故本设计采用旋流式沉砂池。、沉砂池选择曝气沉砂池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。采用曝气沉砂池可以克服这一缺点，曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水旋流速度，使沉砂效率稳定，受水量变化的影响较小，同时还对污水起预曝气作用。设计数据 漩流速度应保持0.250.3m/s; 水平流速为0.060.12m/s； 最大流量时停留时间为13min； 有效水深为23米，宽深比一般采用12； 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。 每立方米污水的曝气量为0.10.2m3空气； 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闸门； 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； 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，并考虑安装挡板； 池内应考虑设消泡装置。设计参数设计流量：Q=1443.8L/s（按远期算，设计2组，分为2格）设计流速：v=0.1m/s（最大设计水平流速）水力停留时间：t=2min设计有效水深h 22.5m设计计算池子总有效容积VQmaxt601443.8L/s260173.56m3水流断面积A=池子总宽度B=A/h214.35/2.55.74m（设两格，则每格宽度为5.74/22.87m，不计隔墙宽度）宽深比2.74/2.51.15（在1.01.5范围）池长L=V/A=173.56/14.35=12m，、每小时所需空气量（d0.2m3/m3，每m3污水的曝气量为0.10.2 m3空气）qdQmax36000.21.443836001039.536 m3/h每小时需氧量R=q27/32kg/m34940.320.27/327.93kgO2/h根据排水工程附录查得所需要的泵形曝气叶轮直径D0.55m、贮泥区所需容积为（T=2d，即排泥间隔天数）其中 X：城市污水沉砂量30m3/106m3，K：污水流量总变化系数1.28每格设两个沉砂斗，共4个，则每个沉砂斗的容积为5.87/41.40m3沉砂斗各部分尺寸及容积为：设计斗底宽为a11.1m，斗壁和水平面的倾角为55，斗高h3=0.6m，则沉砂斗上口宽为a沉砂斗容积为沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向砂斗为L2=沉泥区高度为h3h3+0.06L2=0.6+0.064.060.844池总高度H:设池超高为h10.3m则H= h1+ h 2+ h3=0.3+2.5+0.844=3.644m进水渐宽部分长度为L1=出水渐窄部分长度L3=L1=13.27m较核最小流量时的流速：Q平时7.553104m3/d874.2m3/s符合要求4.5调节池4.5.设计说明1. 调节池类型调节池可以调节水量，均和水质，分为水量调节池和水质调节池。就城市污水而言，水质的变化相对较小，水量的波动相对较大，所以，水量调节池的应用较水质调节池的多。（见图4-3）调节池的位置在污水处理工艺流程中的最佳位置，应依每个处理系统的具体情况而定。某些情况下，调节池可设于一级处理之后、生物处理之前，这样可减少调节池中的浮渣和污泥。根据污水厂进水量的变幅和污水厂的处理工艺，通常水量调节池可分为两种形式：其一，进水量是变化的，处理系统是连续运行的（指进入处理系统的污水量）；其二，进水量是均匀的，处理系统是阶段性运行的（如单组SBR反应池）。设计要点:1) 水量调节实际是一座变水位的贮水池，进水一般为重力流，出水用泵提升。池水中最高水位不高于进水管的设计高度，有效水深一般为23m，最低水位为死水位。2) 调节池的形状宜为方形或圆形，以利形成完全混合状态。长形池宜设多个进水口和出口。4.5.1设计参数1. 流量：Q=874.2L/s=3141m3/s；2. 水力停留时间：T=2h；4.5.2设计计算3. 调节池容积为：V=QT=31412=6282 m3 （4-11）4. 调节池各个部位尺寸1) 设调节池总池高H=5.5m，有效水深（h）为5m，则单座调节池池面积为： （4-13）2) 采用方形池，池长L与池宽B相等，所以 （4-14）4.5.3提升泵由于调节池与集水池一样建于地下，故从调节池到SBR反应池的污水需要用提升泵来提升。2) 泵扬程的估算调节池最低水位设计标高为132.9m，沉砂池水面标高为139.65m，泵的净扬程：H=139.65-132.9=6.75 m将安装高度、水头损失综合考虑，设计泵的扬程取8m。b. 流量：75530m3/d = 3141m3/h， c. 选泵选用300QW900-20-90型潜水泵4台，1台备用，其性能如下： 4.6 SBR反应池本设计采用SBR法（又称序批式活性污泥法），该法对BOD的处理效果可达90%以上。SBR工艺的曝气池，在流态上属于完全混合，在有机物降解上，却是时间上的的推流，有机物是随着时间的推移而被降解的。推流式曝气特点是：废水浓度自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，废水降解反应的推动力较大，效率较高；推流式曝气池可采用多种运行方式；对废水的处理方式较灵活；由于沿池长均匀供氧，会出现池首供气不足，池尾供气过量的现象，增加动力费用的现象。完全混合式曝气池的特点是：冲击负荷的能力较强；由于全池需氧要求相同，能节省动力；曝气池与沉淀池合建，不需要单独设置污泥回流系统，便于运行管理；连续进水、出水可能造成短路；易引起污泥膨胀；适于处理工业废水，特别是高浓度的有机废水。设4个反应池，池宽与池长之比为1/2，结构以钢筋混凝土建造为准。采取高负荷间歇式进水方式。4.6.1设计参数1) 设计流量：75530m3/d = 3141m3/h；2) 进水悬浮物（SS）的浓度：XO=115 mg/L；已知： 污水进水量 75530m3/d = 3141m3/h 处理水质 BOD5=20mg/L 进水BOD Cs=245m4.6.2选定参数1. 周期参数周期数 =6（1/d）周期长 =4 h反应时间 =2 h/周期沉淀时间 =1 h/周期滗水时间 =1 h/周期2. 池数为了实现连续排水和便于配水，以2池为宜，同时考虑到运行的安全性，采用两个系列，故选定：n=4池3. 进水时间4. 设计高水位H=5m5. 安全高度=0.54.6.3 SBR反应池各部分尺寸设计计算1. 污泥量1) 反应污泥量为： （4-15）式中 Y 污泥产泥系数kgVSS/（kgBOD5d），20时为0.40.8，本设计取中间值0.6； SO进水有机物（BOD5）的浓度，SO=245mg/L； Se出水有机物（BOD5）的浓度，Se=20mg/L。2) 总污泥量为： （4-16）2. 反应池容积（V）1) 实际沉淀时间为：在沉淀过程初期，反应结束后的残余混合能量仍然存在，池液处于紊流状态，一般需经10min左右，池液才趋于平静开始沉淀。进入排水时期，池液仍处于平静，污泥连续下沉，直至排水结束转入反应阶段。因此，实际沉淀时间是沉淀时间加上排水时间再减去最初的10min，（见图4-5）即： 式中 实际沉淀时间，h。图4-5 常规SBR反应池沉淀和排水过程示意图2) 反应池容积为： （4-18） 式中 SVI 污泥容积指数，mg/L。SBR工艺中一般取80150，而SVI在100以下的沉降性能是最好的，故本设计取90mg/L。3. 排水深度（） （4-19）4. 液位 （4-20） （4-21）式中 HL最低水位，即排水结束时水位，m； HS最低泥位，即排水结束时泥位，m。5. 单池参数1) 单池容积为： （4-22）2) 单池面积为： （4-23）3) 单池贮水容积： （4-24）4) 反应池其他部分尺寸：SBR反应池构造尺寸 SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区，而SBR池的长宽比要求为1:2或1:1，则曝气尺寸为：LBH=5829（5+0.5）6. 核算污泥负荷 （4-25）7. 污泥浓度（MLSS）由于， （4-26）式中 Sa 应去除的有机物（BOD）浓度，Sr=S0-Se ，mg/L。故， （4-27）8. 水力停留时间 （4-28）4.6.4 SBR反应池运行时间与水位控制SBR池总水深为5m，安全高度为0.5m，最低水位为3m，最低泥位为2.5m。（见图4-6）图4-6 SBR反应池运行水位示意图进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。5 需氧量及曝气系统设计计算1. 需氧量计算 （4-29）式中 O2 曝气池混合所需氧量，kg O2/d； a代谢每公斤BOD所需氧的公斤数，一般0.420.53，本设计取中间值0.475； QSr 被微生物降解的有机物数量，kg/d，Sr=S0-Se，Q为污水流量，m3/d； b污泥自身氧化需氧率，d-1，即每公斤污泥MLVSS每天所需氧的公斤数，一般0.190.11，本设计取中间值0.15； VXV 曝气池中混合液挥发性悬浮固体总量，kg，V为曝气池容积，m3，XV为MLVSS，mg/L。由于f = （4-30）式中 f 固定值，对城市污水f =0.75。在下面计算式中插入公式（4-38），即XV= fX=0.75X= （4-31）将公式（4-42）代入公式（4-40）中，得需氧量为：2. 供气量计算SBR工艺要求曝气装置应具备不易堵塞、能供给需氧量和对混合液进行充分搅拌的性能。故设计采用固定螺旋空气扩散装置，其特点是设备简单，水中无转动部件，安装使用方便可避免腐蚀和堵塞，维护较简便，氧转移效率较高阻力小，提升和搅拌作用好，曝气均匀，不易产生沉淀。固定螺旋空气扩散装置分为固定单螺旋、固定双螺旋和固定三螺旋三种，设计采用固定三螺旋空气扩散装置。固定三螺旋空气扩散装置动力效率为1.52.5kgQ2/kWh，氧的利用率为10%15%，服务面积为38m2。固定三螺旋空气扩散装置敷设于反应池池底，淹没深度H=4.5m，设氧利用率EA=14%。查表（氧在蒸馏水中的溶解度）知20，30时溶解氧饱和度分别为， 空气扩散器出口处的绝对压力Pb为：式中 P 大气压力，Pa，P=1.013105。气泡离开池面时氧的百分比为： （4-33）曝气池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算） （4-34）水温20时曝气池中溶解氧平均饱和度为：20时脱氧清水充氧量为： （4-35）式中: 污水中杂质影响修正系数，取0.825(0.780.99)； 污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.90.97)； C混合液溶解氧浓度，取C=4.0 最小为2； 气压修正系数，。SBR反应池供气量为： （4-36）每立方污水供气量为： （4-37）式中 反应池贮水容积，m3。去除每千克BOD5的供气量为： （4-38）式中 S0要去除的BOD5，mg/m3。去除每千克BOD5的供氧量为： （4-39）4.7加氯接触池与氯库的计算 城市污水经一级、二级处理以后，水质有所改善，细菌含量大幅度减少，但其绝对值仍然可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水排放前应进行消毒。本设计采用液氯作为消毒剂，其特点是：效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜，适用于大、中规模的污水处理厂。（见图4-9）图4-9 加氯接触池示意图4.7.1设计参数1) 设计流量：Q=3141m3/h；2) 水力停留时间：T=0.5h；3) 设计投氯量一般为15mg/d，本工艺取最大投氯量为q=5.0mg/L。4.7.2设计计算1. 设计接触池一座，池体容积为：V=QT=31410.5=1570.5 m3 （4-54）2. 接触池平面尺寸计算设有效水深H=4m，则池面积为：设廊道宽b=3.5m，共三条廊道，即池总宽B=10.5m，则池长为：3. 加氯量W=Qq=3141510-315.7kg/h=376.8kg/d （4-55）4. 加氯设备本设计采用ZJ-1型转子加氯机一台，此加氯机加氯量545kg/h，外形尺寸（LBH）为（6503101000）mm，质量40kg。5. 加氯间与液氯库选用贮氯瓶为250kg的液氯钢瓶，每日加氯量1瓶，液氯库的面积按30d的液氯贮藏量计。加氯间属危险品建筑，应与其他工作间分开并靠近投加点；建筑物应坚固、防火、耐冻、保温，并保持良好的通风、大门外开。通风设备的排气口应设于低处，通风设备可按每小时换气12次设计选型。第5章 污泥处理系统的设计计算5.1 设计说明污水处理厂的污泥是由液体和固体两部分组成的悬浮液。污泥处理最重要的步骤就是分离污泥中的水分以减少污泥体积，否则其他污泥处理步骤必须承担过量不必要的污泥体积负荷。污泥中的水分和污泥固体颗粒是紧密结合在一起的，一般按照污泥水的存在形式可分为外部水和内部水，其中外部水包括孔隙水、附着水、毛细水、吸附水。污泥颗粒间的孔隙水占污泥水分的绝大部分（一般约为70%80%），其与污泥颗粒之间的结合力相对较小，一般通过浓缩在重力的作用下即可分离。附着水（污泥颗粒表面上的水膜）和毛细水（约10%22%）与污泥颗粒之间的结合力强，则需要借助外力，比如采用机械脱水装置进行分离。吸附水（5%8%，含内部水）则由于非常牢固的吸附在污泥颗粒表面上，通常只能采用干燥或者焚烧的方法来去除。内部水必须事先破坏细胞，将内部水变成外部水后，才能被分离。5.2 污泥浓缩池采用一座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，将污泥送至浓缩池。1.产泥量计算1) 全厂剩余污泥量为： （4-40）式中 反应污泥量，kg； 污泥龄，d。2) 污泥体积 （4-41）式中 X 污泥浓度，kg/m3。3) 每池每周期排泥量： （4-42）4) 排泥时间按1h计，剩余污泥泵流量为：1.2. 设计参数1) 进泥浓度：2461mg/L2.5g/L2) 每座污泥总流量:Qo10260kg/d=1026m3/d=43m3/h3) 污泥含水率为P199.4，即固体浓度C0=6kg/m3；4) 设计浓缩后含水率：P2=97.0，固体浓度为CU=30kg/m3；5) 污泥浓缩时间：T=13h（浓缩时间不宜小于12h）；3. 设计计算1) 浓缩池面积（A） 选用污泥固体通量为G=30kg/（m3d）。浓缩池所需表面积为： （5-1）2) 浓缩池直径（D） 设计采用n=2个圆形辐流池。单池面积为：浓缩池直径为： （5-2）3) 浓缩池深度（H） 浓缩池工作部分的有效水深为： （5-3）超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度=1/20，污泥斗下底直径D1=2.0m，上底直径D2=5m。池底坡度造成的深度为： （5-4）污泥斗斜壁与水平面形成的角度为55（一般不小于50），则污泥斗高度为：浓缩池深度为：（5）浓缩池计算草图：图5-1 浓缩池计算草图5.3 污泥脱水污泥经浓缩后，尚有97%的含水率，体积仍很大。为了综合利用和最终处置，需进一步将污泥减量，进行脱水处理。脱水方法主要是机械脱水。常用的污泥机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法。压滤脱水虽能适用于各种污泥，却不