武汉理工大学污水处理厂设计计算书.doc

武汉理工大学污水处理厂设计计算书1 概述1.1 设计题目中原城市日处理水量8万m3污水处理厂工艺设计1.2 设计依据给水排水工程快速设计手册（2排水工程）排水工程（第二版）下册水污染控制工程（第三版）下册给水排水设计手册（第二版）城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）1.3 设计内容及要求（一）设计内容（1）污水处理程度计算 根据水体要求的处理水质以及当地的具体条件、气候与地形条件等来计算污水处理程度。（2）污水处理构筑物计算 确定污水处理工艺流程后选择适宜的各处理单位构筑物的类型。对所有单位处理构筑物进行设计计算，包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸等。（3）污泥处理构筑物计算 根据原始资料、当地具体情况以及污水性质与成分，选择合适的污泥处理工艺流程，进行各单位处理构筑物的设计计算。（4）平面布置及高程计算 对污水、污泥及中水处理流程要作出较准确的平面布置，进行水力计算与高程计算。（二）总体要求（1）在设计过程中，要发挥独立思考独立工作的能力。（2）本课程设计的重点训练，是污水处理主要构筑物的设计计算和总体布置。（3）课程设计不要求对设计方案作比较，处理构筑物选型说明，按其技术特征加以说明。（4）设计计算说明书，应内容完整(包括计算草图)，简明扼要，文句通顺，字迹端正。设计图纸应按标准绘制，内容完整，主次分明。1.4 基本资料（1）污水水量与水质污水处理水量：8万m3d；污水水质：CODCr =280mg/L；BOD=140mg/L；SS=200mg/L；TN 50mg/L；NH3-N=40mg/L；TP=3.0mg/L。（2）处理要求污水经二级处理后应符合以下具体要求：CODCr60mg/L；BOD520mg/L；SS20mg/L；NH3-N15mg/L；TP1mg/L。（3）处理工艺流程 污水拟采用活性污泥法工艺处理，具体流程如下：污水泵房一出水井一计量槽一沉砂池生物脱氮除磷工艺一二沉池一消毒池一出水（4）气象与水文资料 风向：多年主导风向为北东风； 气温：最冷月平均为3.5； 最热月平均为32.5； 极端气温，最高为41.9，最低为17.6，最大冻土深度为0.18m； 水文：降水量多年平均为每年728mm； 蒸发量多年平均为每年1210mm；（5）厂区地形污水厂选址区域海拔标高在6466m之间，平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为0.300.50，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长380m，南北长280m。 2 设计水量和水质计算2.1设计水量计算本设计中设计水量的计算包括平均日污水量、最大日污水量、最大时污水量的计算。已知平均污水量Qp=8万m3/d。2.1.1 设计最大日污水量Qmr的计算Qmr=KzQp=1.180000m3/d=88000m3/d2.1.2 设计最大时污水量Qmax的计算Qmax=KzQp=1.380000m3/d=104000m3/d2.1.3 设计水量汇总各设计水量汇总入表2-1中。表2-1 各设计水量汇总项目水量m3/dm3/hm3/sL/s平均日污水量Qp800003333.330.926925.93最大日污水量Qmr880003666.671.0191018.52最大时污水量Qmax1040004333.331.2041203.702.2 设计水质计算污水处理程度是由对象和地区排放标准决定。进出水水质见表2.2。表2-2 污水处理厂设计进出水水质指标项目进水(mg/L)出水(mg/L)排放标准(GB 8978-1996)去除率(%)BOD5140202085.71CODCr280606078.57SS200202090NH3-N40151562.5TP3.01.01.066.673污水处理工艺的比较和选择3.1污水处理工艺的选择依据污水处理工艺的选择应考虑的技术因素：（1）处理规模；（2）进水水质特性, 重点考虑有机物负荷、氮磷含量；（3）出水水质要求, 重点考虑对氮磷的要求以及回用要求；（4）处理程度要求，各种污染物的去除率；（5）气候等自然条件, 北方地区应考虑低温条件下稳定运行；（6） 污泥的特性和用途；（7）用地面积和工程规模根据我国发展规划, 2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50% , 设市城市的污水处理率不低于60% , 重点城市的污水处理率不低于70%。为了引导城市污水处理及污染防治技术的发展, 加快城市污水处理设施的建设, 2000年5月国家建设部、环境保护局和科技部联合印发了城市污水处理及污染防治技术政策。本污水处理站处理工艺须采用二级生物处理方案。根据各种污染物去除率由大到小的排列次序是：SSBOD5CODCr NH3-N TPTN。对于SS、BOD5、CODCr三项指标，一般的二级生物处理工艺均能够较容易地达到本工程所需要的去除率；对NH4-N及TP的去除率要求较高，对TN也要求达到较高的去除率，因此本工程须采用具有脱氮除磷功能的处理工艺。污水处理工艺的选用是与污水处理站进水水质和要求达到的处理效率密切相关的，因此首先需要分析进水水质的技术性能及各种污染物的去除机理和所能达到的去除程度。3.2工艺流程选择原则污水处理的目的主要有两个，其一是保护水资源不受污染，因此处理后出水要达到水质标准；其二是污水回用，处理后出水用于农田灌溉、城市中水和工业生产等，为此处理水要满足相应的用水要求，水处理工程师手册对工艺流程的选择给出了以下的原则和要求，所以污水处理工艺的选择也要按照下面的原则和要求进行。（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，结合建设地区地形、气象条件，经全面分析比较，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，积极慎重的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，结合长治地形、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，应避免或尽量减少对环境的负面影响，如气味，噪声，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，充分考虑便于污水厂运行管理的措施。污水处理过程中的自动控制，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，污水处理厂的厂区面积，应按项目总规模控制，并作出分期建设的安排，合理确定近期规模。（8）满足安全需求。污水处理厂设计需充分考虑安全运行的要求，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。储气罐及其他危险单元设计，应符合相应安全设计规范的要求。3.3 进水水质的技术性能分析本污水处理厂进水水质技术性能指标见表3-1：表3-1污水站进水水质技术性能指标项目比值BOD5/CODCr0.50BOD5/TN3.04BOD5/TP46.67对进水水质分析如下：（1）BOD5/CODCr比值污水BOD5/CODCr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODCr0.45可生化性较好，BOD5/CODCr0.3可生化，BOD5/CODCr0.3较难生化，BOD5/CODCr20，完全可以采用生物除磷工艺。综上所述，本污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生化处理工艺，而且可以采用生物脱氮除磷工艺。3.4 污水处理工艺的比较3.4.1传统活性污泥法1.概述活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。2.工艺流程废水和回流活性污泥从曝气池的首段进入，呈推流式至曝气池末端流出。活性污泥对有机物吸附、氧化和同化过程是在一个统一的曝气池内连续进行的。曝气池进口处有机物浓度高，沿池长逐渐降低，需氧量也沿池长逐渐减少，当进水BOD5浓度较高时，进水端污泥处于对数增殖期，当进水BOD5浓度很低，活性污泥微生物细胞内的储藏物质也将耗尽，BOD5去除率一般为90%95%。出水水质好。3.传统活性污泥法的工艺流程图传统活性污泥法工艺流程如下图所示：图3-1 传统活性污泥法工艺流程图4.活性污泥系统有效运行的基本条件是： 废水中含有足够的可容性易降解有机物； 混合液含有足够的溶解氧； 活性污泥在池内呈悬浮状态； 活性污泥连续回流、及时排除剩余污泥，使混合液保持一定浓度的活性污泥； 无有毒有害的物质流入。5.传统活性污泥法的优缺点(1)优点处理效果好，适用于处理净化程度和稳定程度较高的污水，去除有机物效率高。根据具体情况，可以灵活调整污水处理程度的高低。进水负荷升高时，可通过提高污泥回流比的方法予以解决。能耗较低，运营费用较低。适用于大中型城市污水处理厂，日处理能力在20万平方米以上的污水处理厂。(2)缺点曝气池容积大，占地面积多，基建投资多。为避免曝气池首端混合液处于缺氧或厌氧状态，进水有机负荷不能过高，因此曝气池容积负荷一般较低。曝气池末端有可能出现供氧速率大于需氧速率的现象，动力消耗较大。对冲击负荷适应能力较差。对氮和磷的去除率比较低。6.影响因素入流水质水量：BOD5：N：P=100：5：1 混合液悬浮固体浓度（MLSS）：包括活细胞、无活性又难降解的内源代谢残留物、有机物和无机物，前三类有机物约占固体的成分的7585。 用挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）指标不包括无机物，更准确反映活性物质量，但测定较麻烦。对给定的废水，MLVSS /MLSS介于0.750.85之间。 有机负荷：有进水负荷和去除负荷两种，前者指单位重量的活性污泥在单位时间内要保证一定的处理效果才能承受的有机物的量；后者指单位重量的活性污泥在单位时间内去除的有机物量。有时也用单位曝气池容积作为基准。 剩余污泥排放量和污泥龄：微生物代谢有机物同时增值，剩余污泥排放量等于新净增污泥量。用新增污泥替换原有污泥所需时间称为泥龄c。 混合液溶解氧浓度 水温：在一定范围内，随着温度升高，生化反应速率加快，增值速率也快；另一方面细胞组织入蛋白质、核酸等对温度很敏感，温度突升并超过一定的限度时，会产生不可逆的破坏。3.4.2 A/O工艺1.概述 A/O是Anoxic/Oxic的缩写，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法。2.工艺流程A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=24mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。3. A/O工艺流程图图3-2 A/O法工艺流程图4.A/O生物脱氮工艺特点 根据以上对生物脱氮基本流程的叙述，总结出(A/O)生物脱氮流程具有以下优点： (1)效率高。该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于54h，经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀，可将COD值降至100mg/L以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在70%以上。 (2) 流程简单，投资省，操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。 (3)缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。如COD、BOD5和SCN-在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%和36%，故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。 (4) 容积负荷高。由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比，具有较高的容积负荷。 (5) 缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。通过以上流程的比较，不难看出，生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时，也降解酚、氰、COD等有机物。结合水量、水质特点，我们推荐采用缺氧/好氧(A/O)的生物脱氮 (内循环) 工艺流程，使污水处理装置不但能达到脱氮的要求，而且其它指标也达到排放标准。5.A/O工艺的优缺点 （1）优点系统简单，运行费低，占地小； 以原污水中的含碳有机物和内源代谢产物为碳源，节省了投加外碳源的费用；好氧池在后，可进一步去除有机物；缺氧池在先，由于反硝化消耗了部分碳源有机物，可减轻好氧池负荷；反硝化产生的碱度可补偿硝化过程对碱度的消耗。（2）缺点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； 若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。另外，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。 6.影响因素（1）水力停留时间（硝化时间大于6h ，反硝化时间小于2h）（2）污泥浓度MLSS（大于3000mg/L）（3）污泥龄（ 大于30d ）（4）N/MLSS负荷率（小于0.03 ）（5）进水总氮浓度（小于30mg/L）。3.4.3 A2/O工艺1.概况 A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。2.工作原理生物池通过曝气装置、推进器(厌氧段和缺氧段)及回流渠道的布置分成厌氧段、缺氧段、好氧段。在该工艺流程内，BOD5、SS和以各种形式存在的氮和磷将一一被去除。A2O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。在好氧段，硝化细菌将入流中的氨氮及有机氮氨化成的氨氮，通过生物硝化作用，转化成硝酸盐；在缺氧段，反硝化细菌将内回流带入的硝酸盐通过生物反硝化作用，转化成氮气逸入到大气中，从而达到脱氮的目的；在厌氧段，聚磷菌释放磷，并吸收低级脂肪酸等易降解的有机物；而在好氧段，聚磷菌超量吸收磷，并通过剩余污泥的排放，将磷除去。 3. A2/O工艺特点： （1）污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。（2）污泥沉降性能好。（3）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。 （4）脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。 （5）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。（6）在厌氧缺氧好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。（7）污泥中磷含量高，一般为2.5以上。4.A2/O工艺的缺点 （1）反应池容积比A/O脱氮工艺还要大； （2）污泥内回流量大，能耗较高； （3）用于中小型污水厂费用偏高； （4）沼气回收利用经济效益差； （5）污泥渗出液需化学除磷。3.4.4氧化沟法1. 概况 氧化沟工艺是活性污泥法的一种变形工艺，属于延时曝气的活性污泥法。1954年荷兰第一座氧化沟污水处理厂投入使用 , 随着工业技术和水处理工艺的不断发展以及污水排放标准的不断提高 , 氧化沟工艺和构型已经得到很大发展。氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。氧化沟工艺一般都采用封闭的环状沟，污水和活性污泥在沟内进行几十圈甚至更多的循环后排出系统。这种池型构造和运行方式，使氧化沟在流态上兼具推流式和完全混合式的双重特点；采用低负荷（污泥负荷为0.050.15 kgBOD/kgMLSSd；在考虑硝化的情况下，污泥负荷一般小于0.10 kgBOD/kgMLSSd）和高污泥龄（SRT=1530d, 在要求完全硝化的情况下，一般污泥龄大于20 d），污泥在氧化沟内充分好氧稳定，不需要厌氧消化；通常氧化沟均采用表曝设备，如转刷、转碟和表曝机等，曝气设备同时满足充氧、混合、推动混合液循环运动以及防止活性污泥沉淀等多方面要求。 防止活性污泥沉积的混合液的平均流速要求不小于0.3m/s。供氧量的控制通常通过改变曝气设备的运行台数、转动速度和调节浸水深度来实现。2.氧化沟工艺特点（1）构造形式多样性 基本形式氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多样，沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状。可以是单沟系统或多沟系统；多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠，也可以是相互平行，尺寸相同的一组沟渠。有与二次沉淀池分建的氧化沟也有合建的氧化沟，合建的氧化沟又有体内式和体外式之分，等等。多种多样的构造形式，赋予了氧化沟灵活机动的运行性能，使他可以按照任意一种活性污泥的运行方式运行，并结合其他工艺单元，以满足不同的出水水质要求。（2）曝气设备的多样性常用的曝气设备有转刷、转盘、表面曝气器和射流曝气等。不同的曝气装置导致了不同的氧化沟型式，如采用表曝气机的卡鲁塞尔氧化沟，采用转刷的帕斯维尔氧化沟等等，与其他活性污泥法不同的是，曝气装置只在沟渠的某一处或者几处安设，数目应按处理场规模、原污水水质及氧化沟构造决定，曝气装置的作用除供应足够的氧气外，还要提供沟渠内不小于0.3m/s的水流速度，以维持循环及活性污泥的悬浮状态。（3）曝气强度可调节氧化沟的曝气强度可以通过两种方式调节。一是通过出水溢流堰调节：通过调节溢流堰的高度改变沟渠内水深，进而改变曝气装置的淹没深度，使其充氧量适应运行的需要。淹没深度的变化对曝气设备的推动力也会产生影响，从而可以对进水流速起到一定的调节作用；其二是通过直接调节曝气器的转速：由于机电设备和自控技术的发展，目前氧化沟内的曝气器的转速时可以调节的，从而可以调节曝气强度的推动力。（4）简化了预处理和污泥处理 氧化沟的水力停留时间和污泥龄都比一般生物处理法长，悬浮装有机物与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定，姑氧化沟可以不设初沉池。由于氧化沟工艺污泥龄长，负荷低，排出的剩余污泥已得到高度稳定，剩余污泥量也较少。因此不再需要厌氧消化，而只需进行浓缩和脱水。3.氧化沟工艺的缺点（1）污泥膨胀问题当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。（2）泡沫问题由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。（3）污泥上浮问题当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。（4）流速不均及污泥沉积问题在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为，最低流速应为0.15m/s，不发生沉积的平均流速应达到0.30.5m/s。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250300mm，转盘的浸没深度为480530mm。与氧化沟水深（3.03.6m）相比，转刷只占了水深的1/101/12，转盘也只占了1/61/7，因此造成氧化沟上部流速较大（约为0.81.2m，甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。3.4.5 SBR法1.概况SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。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。2.工艺原理 在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机物降解并同时使微生物细胞增殖。将微生物细胞物质与水沉淀分离，废水即得到处理。其处理过程主要由初期的去除与吸附作用、微生物的代谢作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀性能几个净化过程完成。3.工艺流程图图3-3 SBR工艺流程图4.SBR工艺特点 （1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。 （2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。（3）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。（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 （5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 （6）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 （7）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。 （8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。 （9）工艺流程简单、造价低。主体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、占地面积省。5. SBR工艺的优缺点（1）优点理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。 运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。 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。 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。 脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。工艺流程简单、造价低。主体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、占地面积省。（2）缺点间歇周期运行，对自控要求高；变水位运行，电耗增大；脱氮除磷效率不太高；污泥稳定性不如厌氧硝化好。3.4.6 CASS工艺1、CASS工艺原理 CASS生物处理法是周期循环活性污泥法的简称，CASS池分预反应区和主反应区。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，这对进水水质、水量、PH和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生长起到抑制作用，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。CASS工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体，污染物的降解在时间上是一个推流过程，而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中，从而达到对污染物去除作用，同时还具有较好的脱氮、除磷功能。2、CASS工艺特点（1）运行灵活可靠生物选择器可以根据污水水质情况，以好氧、缺氧和厌氧三种方式运行。选择器可以恒定容积也可以可变容积运行；可任意调节状态，发挥不同微生物的生理特性；选择器容积可变，避免产生污泥膨胀，提高了系统的可靠性；抗冲击负荷能力强，工业废水、城市污水处理都适用。（2）处理构筑物少，流程简单；池子总容积减少，土建工程费用低；不需设二次沉淀池及其刮泥设备，也不用设回流污泥泵站。（3）可实现除磷脱氮调节生物选择器可变容积的曝气和非曝气顺序，提高了生物除磷脱氮效果（4）节省投资构筑物少，占地面积省；设备及控制系统简单；曝气强度小，不须大气量的供气设备；运行费用低。3.工艺优缺点（1）优点工艺流程简单、占地面积小、投资较低、运转费用低；运行灵活，抗冲击能力强，对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好； 处理工艺在国内外处于先进水平，设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制；整个工艺运转操作较为简单，维修方便； 投资较省，处理成本低，工艺有推广应用价值；适用范围广，适合分期建设；污泥产量低，污泥性质稳定。 （2）缺点间歇周期运行，对自控要求较高；电耗较大；容积利用率较低； 生物脱氮效率难以提高。3.5 污水处理方案的确定通过上述对污水处理工艺的介绍，将A2/O 同步脱氮除磷工艺，Carrousel氧化沟工艺和奥贝尔氧化沟工艺进行工艺参数、处理效果的比较。如下表所示：表 3-1 三个方案的比较A2/O脱氮除磷工艺Carrousel氧化沟工艺奥贝尔氧化沟工艺污泥负荷中低低污泥龄（d）51520302030污泥量较多少少污泥处理方式消化浓缩脱水直接浓缩脱水直接浓缩脱水曝气方式鼓风曝气表曝机曝气转刷能耗水平高低中碳化效果好好好脱氮效果好好好除磷效果好较好较好厂区环境一般好好综上所述 ：根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论，确定污水及污泥处理应达到的标准，对其处理工艺流程进行方案筛选，并通过论证选择合理的污水及污泥处理工艺流程。本次设计采用在国内广泛使用， 技术相对成熟的Carrousel氧化沟工艺。本工艺设计的工艺流程图3-4：细格栅污水提升泵房粗格栅沉砂池进水加氯消毒二沉池氧化沟厌氧选择池出水 回流污泥 剩余污泥 浓缩池脱水车间泥饼图3-4 设计氧化沟工艺流程图4污水处理构筑物设计计算4.1 进水闸井的设计4.1.1污水厂进水管1.设计依据1:(1)进水流速在0.9-l.lm/s；(2)进水管管材为钢筋混凝土结构；(3)进水管按非满流设计，n=0.014。2.设计计算(1)取进水管流速为v=1.l0m/s，由给水排水设计手册(第二版)第1册查知，取管径为D=1250mm设计坡度i=0.009；(2)已知最大日污水量Qmax=1.204m/s；(3)初定充满度h/D=0.85，则有效水深h=12500.85 =1062.5mm；(4)己知管内底标高为392.38m，则水面标高为：393.44(5)管顶标高为:392.38+1.25=393.63m；(6)进水管水面距地面距离398.88-393.44=5.44m。4.1.2进水闸井工艺设计进水闸井的作用是汇集各种来水以改变进水方向，保证进水稳定性。进水闸井前设跨越管，跨越管的作用是当污水厂发生故障或维修时，可使污水直接排入水体，跨越管的管径比进水管略大，取为1400mm，进水闸井的设计要求如下2：(1)设在进水闸、格栅、集水池前；(2)形式为圆形、矩形或梯形；(3)井底高程不得高于最低来水管管底，水面不得淹没来水管管顶。考虑施工方便以及水力条件，进水闸井尺寸取64.5m，井深6.5m，井内水深1.2m，闸井井底标高为392.19m，进水闸井水面标高为393.39m，超越管位于进水管顶1.0m处，即超越管管底标高为394.63m。由水处理工程师手册第566页表6.1.3选用HZJ5-I型闸门，其安装尺寸参数如下表4-1所示：表4-1 HZh1型闸门安装参数DH0AQEF(F1)G(G1)HH1d2PS25002500278012501125285(265)390(370)332011803818012(4)启闭机的选择 由水处理工程师手册第566页表6.13查得选用LOD型电手动两用启闭机。4.2格栅4.2.1格栅的作用及种类格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属网、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漂浮物和悬浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行3。按照格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅；按照格栅净间距，可分为粗格栅(50-100mm)、中格栅(10-40mm)、细格栅(1.5-l0mm)三种，平面格栅和曲面格栅都可以做成粗、中、细三种3。本工艺采用矩形断面中格栅和细格栅各一道，采用机械清渣，中格栅设在污水提升泵房之前，细格栅设在提升泵房之后。4.2.2格栅的设计原则本设计中格栅的设计原则主要有11：(1)格栅的清渣方式有人工清渣和机械清渣，一般采用机械清渣；(2)机械格栅一般不宜少于两台；(3)过栅流速一般采用0.6-1.0m/s；(4)格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4-0.9m/s；(5)格栅倾角一般采用45-75；(6)通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.15m；(7)格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全和冲洗设施；(8)格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面过进宽度：人工清除不应小于1.2m，机械清除不应小于1.5m；(9)机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设施；(10)格栅间内应安装吊运设备，以利于进行格栅及其他设备的检修、栅渣的日常清理。4.2.3 格栅的设计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两组即N=2组，每组的设计流量为0.602m3/s。一 中格栅设计计算1、进水渠道宽度计算根据最优水力断面公式计算设计中取污水过栅流速v=0.7m/s栅前槽宽：则栅前水深：2、栅条间隙数式中 n格栅栅条间隙数，个；Q设计流量，m3/s；a格栅倾角，；N设计的格栅组数，组；b格栅栅条间隙数，m；v2过栅流速，取0.9m/s。设计中取a=60，b=0.02m。(取n=50)设置两台格栅，单台格栅间隙数n=50个。3、格栅栅槽宽度式中 B格栅栅槽宽度，m；S每根格栅栅条宽度，m。设计中取S=0.01m4、进水渠道渐宽部分长度式中 L1进水渠道渐宽部分长度，m； a1渐宽处角度，。设计中取a1=205、进水渠道渐窄部分长度6、过栅水头损失其中 h1水头损失，m； 格栅条的阻力系数，查表知当为矩形断面时=2.42； k格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取k=3阻力系数，与栅条断面形状有关。则7、栅后槽总高度取栅前渠道超高h2=0.3m则栅前槽总高度H1=h+h2=0.655+0.3=0.955m栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.655+0.103+0.3=1.058m8、格栅总长度9、每日栅渣量式中 W每日栅渣量，m3/d； W1每日每1000m3污水的栅渣量，m3/103m3污水。 设计中取W1=0.05m3/103m3污水所以宜采用机械格栅清渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。10、计算草图图4-1 中格栅计算草图二 细格栅设计计算1、进水渠道宽度计算根据最优水力断面公式计算，设计中取污水过栅流速v=0.7m/s。栅前槽宽：则栅前水深：2、栅条间隙数 设计中取a=60，b=0.01m，N=2组。(取n=96) 设置两台细格栅，单台格栅间隙数n=96个。3、格栅栅槽宽度设计中取S=0.01mB=s（n-1）+bn=0.01（96-1）+0.0196=1.91m4、进水渠道渐宽部分长度式中 L1进水渠道渐宽部分长度，m； a1渐宽处角度，。设计中取a1=205、进水渠道渐窄部分长度6、过栅水头损失其中 h1水头损失，m； 格栅条的阻力系数，查表知当为矩形断面时=2.42； k格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取k=3 阻力系数，与栅条断面形状有关。则7、栅后槽总高度取栅前渠道超高h2=0.3m则栅前槽总高度H1=h+h2=0.655+0.3=0.955m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.655+0.260+0.3=1.215m8、格栅总长度9、每日栅渣量式中 W每日栅渣量，m3/d； W1每日每1000m3污水的栅渣量，m3/103m3污水。 设计中取W1=0.05m3/103m3污水所以宜采用机械格栅清渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。10、计算草图如下图4-2 细格栅计算草图4.3 污水提升泵房4.3.1 泵房的作用及种类城市污水处理厂的运行费用大部分来自于电能，其中40%的电能为水泵消耗，所以，确定合理的水泵及泵站具污水处理厂的关键所在。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。目前污水泵站主要有以下几种形式：（1）干式泵房：干式泵房集水池和机器间用隔墙分开，只有水泵的吸水管和叶轮淹没在水中，机器间能保持干燥，也避免了污水的污染。具有养护管理条件好，便于机组检修的优点。已经成为城镇排水泵站普遍采用的形式。（2）湿式泵房：立式电动机设在上部的电机间内，水泵及管件淹没在电机间下面的集水池中。优点是结构简单，集水池有效容积的范围大。缺点是养护管理条件差，设备直接受污水腐蚀。适合在半永久雨水泵站采用。潜水泵由于电动机、水泵特有的潜水功能，设置成湿式泵房是完全合适的。 (a)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；(b)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。(c)对于自灌式泵房，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，便于自控。缺点是泵房深度达，增加地下工程的造价和施工难度，上下巡视也不方便，在地下水高的地方，电机容易受潮，必须加设通风和烘干空气的设施。自灌式泵房在排水泵站应用广泛，特别是在要求开启频繁的污水泵站要求及时启动的立交泵站，应尽量采用自灌式泵房，并按集水池的液位变化自动控制运行。(d)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。(e)潜水泵站，潜水泵的电机防水密封，可以长期侵入污水中，不存在受潮问题，潜水泵电机机组整体安装，结构紧凑，运行稳定，便于就位和更换，所以潜水泵站无需上部厂房，也简化了地下结构，降低了工程造价。但是潜水泵在水下运行，所以要有可靠的产品质量、自动化控制和保护功能作技术依托，潜水泵价格较高。本设计因水量较小，并考虑到占地、造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用潜污式矩形泵房。4.3.2 泵房设计计算1.设计参数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：Qmax=kQ=1.380000m3/d=104000m3/d=1203.70L/s2.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： 取集水池的有效水深为h=2.0m 集水池的面积为： 集水池保护水深0.7m，实际水深为2.0+0.7=2.7m。（2）出水管管线水头损失采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排出。各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。污水提升前水位61.455m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位67.671m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=67.671-61.455=6.216m。水泵水头损失取2m。从而需水泵扬程H=Z+h=8.216m再根据设计流量1