某市污水处理厂的初步设计毕业论文.doc

湖南科技大学本科生毕业设计(论文)某市污水处理厂的初步设计毕业论文目录第一章前 言1第二章 当前城镇污水处理概述22.1 城镇污水的组成22.1.1 生活污水22.1.2 工业废水22.1.3 受污染的降水22.2 城镇污水的水质22.2.1 影响城镇污水水质的因素22.2.2 生活污水水质22.2.3 工业生产污水水质32.3 城镇污水的处理方法3第三章 该污水处理厂的规模和处理工艺的确定63.1 设计要求63.1.1 污水处理厂的设计原则63.1.2 污水处理工程运行过程中应遵循的原则63.2 设计资料63.2.1 设计依据63.2.2 水质情况73.3 污水处理流程的比较及选择73.3.1 确定处理流程的原则73.3.2 目前常用的城市污水处理技术83.3.3 污水处理流程方案的介绍与比较93.3.4 工艺的比选113.3.5 工艺流程图123.3.6 设计污水水量123.3.7 污水处理程度计算12第四章 相关构筑物的设计与计算154.1格栅154.1.1格栅的设计154.1.2设计参数154.1.3中格栅设计计算164.1.4细格栅设计计算194.2提升泵站204.2.1泵站设计的原则204.2.2泵房形式及工艺布置204.2.3泵房设计计算214.3 曝气沉砂池244.3.1 沉砂池概述244.3.2 设计概述244.3.3 曝气沉砂池设计计算244.3.4 曝气沉砂池曝气计算284.4 DE型氧化沟设计计算294.4.1设计参数294.4.2 DE型氧化沟计算314.4.3设计参数的较核324.4.4进出水系统计算334.4.5剩余污泥量计算344.4.6需氧量计算344.4.7供气量354.4.8鼓风微孔曝气器空气管路计算374.5 二沉池374.5.1设计原则及参数384.5.2设计计算394.6消毒设施计算474.6.1消毒剂的选择474.6.2消毒剂的投加484.6.3平流式消毒接触池494.7计量设备504.7.1计量设备的选择504.7.2设计参数514.7.3巴氏计量槽514.8 污泥处理设计计算534.8.1污泥处理的目的534.8.2污泥处理的原则544.8.3 污泥处理方法的选择544.8.4 污泥泵房设计544.8.5污泥浓缩池554.8.6 贮泥池594.8.7 污泥脱水61第五章 污水处理厂的布置635.1污水处理厂平面布置635.1.1平面布置原则635.1.2平面布置645.2污水处理厂高程布置665.2.1主要任务665.2.2高程布置原则665.2.3污水处理厂构筑物高程布置计算675.2.4污泥处理构筑物高程布置69第六章 工程概算716.1 设备材料716.2 工程技术经济分析716.2.1 土建费用造价列表716.2.2 直接投资费用726.2.3 运行费用计算726.2.4 运费736.2.5 维护维修费736.2.6 管理费用736.2.7 运行成本核算73第七章 设计体会74参考资料75致 谢76-iv-第一章前 言 地球虽然有70.8的面积为水所覆盖，但淡水资源却极其有限，人类真正能够利用的是江河湖泊以及地下水中的一部分，仅占地球总水量的0.26%，而且分布不均。 20世纪50年代以后，全球人口急剧增长，工业发展迅速。全球水资源状况迅速恶化，“水危机”日趋严重。一方面，人类对水资源的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染8升淡水；所有流经亚洲城市的河流均被污染；美国40的水资源流域被加工食品废料、金属、肥料和杀虫剂污染；欧洲55条河流中仅有5条水质差强人意。20世纪，世界人口增加了两倍，而人类用水增加了5倍。世界上许多国家正面临水资源危机：12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施。近年来，为了遏制水环境受到的严重污染，国家对城市污水处理项目的投入持续增加，相继在大、中城市兴建了多座城市污水处理厂，城市污水处理事业得到了很大发展。目前城市污水处理厂的建设已开始从大、中城市向县级城镇普及，城市污水处理厂的数量将会大幅度增加。目前处理城镇生活污水常用的方法为活性污泥法。活性污泥法是以活性污泥为主体的污水处理技术。活性污泥主要是由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀与水分离，并能使污水得到净化、澄清。本设计选择氧化沟工艺处理城镇生活污水,出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级B标准。第二章 当前城镇污水处理概述2.1 城镇污水的组成城镇污水是排入城镇排水系统中各类废水的总称，泛指生活污水、生产污水（应适当处理后）以及其他排入城镇排水管网的混合污水。在合流制排水系统中包括初期雨水。2.1.1 生活污水生活污水是人们日常生活中使用过并为生活废料所污染的水。例如居民区、宾馆、饭店等服务行业，以及一些娱乐场所产生的污水。2.1.2 工业废水工业废水是工矿企业生产活动中用过的水，是生产污水和生产废水的总称。生产污水即在生产过程中所形成，并被生产原料、半成品或成品等废料所污染的水，也包括热污染水（生产过程中产生温度高于60的高温水）。生产污水需要进行处理，才能排放或再用。生产废水即在生产过程中所形成，但未直接参与生产工艺，未被污染或只是温度稍有上升的水。这种废水一般不需要处理或只需要进行简单处理，即可再用或排放4。2.1.3 受污染的降水主要指初期雨水和雪融水。由于冲刷了地面上的各种污物，污染程度很高，需要进行处理。2.2 城镇污水的水质2.2.1 影响城镇污水水质的因素城镇污水水质主要受居民生活污水、工业生产污水等的水质成分及其混合比例、城市规模、居民生活习惯、季节和气候条件以及排水系统体制等的影响。城镇污水中的污染物质是多种所样的。如油脂、粪尿、洗涤剂、染料、溶液、各类有机和无机物，还有细菌、病毒等致病微生物，以及毒性、酸碱性、放射性和重金属类物质。这些污染物质按化学成分可分为无机和有机两大类，按物理形态可分为悬浮固体、胶体及溶解性污染物质。2.2.2 生活污水水质生活污水包括厨房洗涤、淋浴、洗衣等废水以及冲洗厕所等污水。其成分及其变化，取决于居民生活的状况、水平和习惯。污染物浓度与用水量有关。生活污水的主要污染物是有机物和氮、磷等营养物质，其水质特征是水质稳定但浑浊、色深且具有恶臭，呈微碱性，一般不含有毒物质，含有大量的细菌、病毒和寄生虫卵。在生活污水中，所含固体物质约占总质量的0.1%0.2%，其中溶解性固体（主要是各种无机盐和可溶性有机物质）约占3/52/3，悬浮固体（其中有机成分占4/5）占1/32/5。此外，生活污水中还有氮、磷等物质。2.2.3 工业生产污水水质工业生产污水的水质情况，因产业门类和生产工艺的不同而各有所异。一般来说，工业生产污水的排放量大、污染物含量高、处理难度大，对环境的危害也是比较大的。2.3 城镇污水的处理方法废物处理是用物理、化学或生物方法，或几种方法配合使用以去除废水中的有害物质，按照水质状况及处理后出水的去向确定其处理程度，废水处理一般可分为一级、二级和三级处理。一级处理采用物理处理方法，即用格栅、筛网、沉沙池、沉淀池、隔油池等构筑物，去除废水中的固体悬浮物、浮油，初步调整pH值，减轻废水的腐化程度。废水经一级处理后，一般达不到排放标准（BOD去除率仅25%40%）。故通常为预处理阶段，以减轻后续处理工序的负荷和提高处理效果。二级处理是采用生物处理方法及某些化学方法来去除废水中的可降解有机物和部分胶体污染物。经过二级处理后，废水中BOD的去除率可达80%90%，即BOD含量可低于30mg/L。经过二级处理后的水，一般可达到农灌标准和废水排放标准，故二级处理是废水处理的主体。但经过二级处理的水中还存留一定量的悬浮物、生物不能分解的溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物，并含有病毒和细菌。因而不能满足要求较高的排放标准，如处理后排入流量较小、稀释能力较差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自来水、工业用水和地下水的补给水源。 三级处理是进一步去除二级处理未能去除的污染物，如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等。废水的三级处理是在二级处理的基础上，进一步采用化学法（化学氧化、化学沉淀等）、物理化学法（吸附、离子交换、膜分离技术等）以除去某些特定污染物的一种“深度处理”方法。显然，废水的三级处理耗资巨大，但能充分利用水资源。排放到污水处理厂的污水及工业废水可利用各种分离和转化技术进行无害化处理。 表2.1 污水处理方法简介基本原理常用技术物理法通过物理或机械作用去除废水中不溶解的悬浮固体及油品过滤、沉淀、离心分离、上浮等；化学法加入化学物质，通过化学反应，改变废水中污染物的化学性质或物理性质，使之发生化学或物理状态的变化，进而从水中除去；中和、氧化、还原、分解、絮凝、化学沉淀等；物理化学法运用物理和化学的综合作用使废水得到净化汽提、吹脱、吸附、萃取、离子交换、电解、电渗析、反渗析等生物法利用微生物的代谢作用，使废水中的有机污染物氧化降解成无害物质的方法，又叫生物化学处理法，是处理有机废水最重要的方法活性污泥、生物滤池、生活转盘、氧化塘、厌气消化等 其中废水的生物处理法是基于微生物通过酶的作用将复杂的有机物转化为简单的物质，把有毒的物质转化为无毒的物质的方法。根据在处理过程中起作用的微生物对氧气的不同要求，生物处理可分为好气（氧）生物处理和厌气（氧）生物处理两种。好气生物处理是在有氧气的情况下，藉好气细茵的作用来进行的。细菌通过自身的生命活动氧化、还原、合成等过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物（CO2、H2O、NO3-、PO43-等）获得生长和活动所需能量，而把另一部分有机物转化为生物所需的营养物质，使自身生长繁殖。厌气生物处理是在无氧气的情况下，藉厌氧微生物的作用来进行。厌氧细菌在把有机物降解的同时，需从CO2、NO3-、PO43-等中取得氧元素以维持自身对氧元素的物质需要，因而其降解产物为CH4、H2S、NH3等。用生物法处理废水，需首先对废水中的污染物质的可生物分解性能进行分析。主要有可生物分解性、可生物处理的条件、废水中对微生物活性有抑制作用的污染物的极限容许浓度等三个方面。可生物分解性是指通过生物的生命活动，改变污染物的化学结构，从而改变污染物的化学和物理性能所能达到的程度。对于好气生物处理是指在好气条件下污染物被微生物通过中间代谢产物转化为CO2、H2O和生物物质的可能性以及这种污染物的转化速率。微生物只有在某种条件下（营养条件、环境条件等）才能有效分解有机污染物。营养条件、环境条件的正确选择，可使生物分解作用顺利进行。通过对生物处理性的研究，可以确定这些条件的范围，诸如pH值，温度以及碳、氮、磷的比例等。近年来，在水资源再生利用研究中，人们十分关注各种纳微米级颗粒污染物去除的问题。水中的纳微米级颗粒污染物是指尺寸小于lum的细微颗粒，其组成极其复杂，如各种微细的黏土矿物质、合成有机物、腐殖质、油类和藻类物质等，微细黏土矿物作为一种吸附力较强的载体，表面常吸附着有毒重金属离子、有机污染物、病原细菌等污染物，而天然水体中的腐殖质、藻类物质等，在水净化处理的氯消毒过程中，可与氯形成氯代烃类致癌物，这些纳微米级颗粒污染物的存在不仅对人体健康具有直接或潜在的危害作用，而且严重恶化水质条件，增加水处理难度，如在城市废水的常规处理过程中，造成沉淀池絮体上浮、滤池易穿透，导致出水水质下降、运行费用增加等困难。而目前采用的传统常规处理工艺无法有效去除水中这些纳微米级污染物，一些深度处理技术如超滤膜、反渗透等又由于投资及费用昂贵，难以得到广泛应用，因此迫切需要研究和发展新型、高效、经济的水处理技术4。第三章 该污水处理厂的规模和处理工艺的确定3.1 设计要求3.1.1 污水处理厂的设计原则（1）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，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。（2）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积极慎重的态度。（3）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，（4）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。（5）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。（6）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。（7）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2。3.1.2 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。3.2 设计资料3.2.1 设计依据设计任务书及相关原始数据城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）室外排水设计规范（GB50014-2006）给排水设计手册第二版，第五册（城镇污水）地表水环境质量标准（GB3838-2002）3.2.2 水质情况污水处理厂进水水质指标为：COD 400 mg/lBOD5 200 mg/lSS 210 mg/lNH3-N 35 mg/lpH 6.95 处理后的出厂污水水质标准为： COD 60 mg/l BOD5 20 mg/l SS 20 mg/l NH3N 15 mg/l pH 693.3 污水处理流程的比较及选择3.3.1 确定处理流程的原则城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。城市污水处理及污染防治技术政策对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺选择的准则：（1）在水质组成复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究；（2） 城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定；（3）工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，削减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益；（4）应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状、水质特征、污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测；（5） 积极地采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和生产性试验，提供可靠性设计参数，然后进行运用。3.3.2 目前常用的城市污水处理技术我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚。近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。虽然如此，我国的污水处理还是落后于许多国家。在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。我国城市污水处理技术随着水污染控制与环境治理的实践，在吸取国外技术经验的同时,结合我国国情的特点，逐步改进提高，初步形成了一些适用的技术路线，主要如下：1、对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线；2、以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线；3、以污水扩散排放为主，处理为辅的技术路线；4、以回用为目的的污水深度处理技术路线。结合该污水处理工程的具体情况分析进行选择： 首先，3和4这两条技术路线对于自然环境条件因素要求较高，从而不可取，所以应选择1和2这两条路线，尤其以2这种路线应予以推广。因为随着环境的状况日趋严峻，用水的问题越发突出，从而对雨水的合理使用必将使大家特别重视的课题，所以，下面着重分析以自然生物净化为主与人工生物净化相结合的技术路线和对传统活性污泥法进行改造或予以取代活的人工生物净化即使路线。人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线，对于大规模污水处理厂来说，主要指氧化塘处理和土地法处理，它们都具有运行费用低，外加能源消耗少和管理简单的优点，在我国一些城市也被因地制宜的采用。氧化塘一般分好氧氧化塘、厌氧氧化塘、兼性氧化塘，它们所需要的停留时间都很长，一般需要几天到几十天，占地面积很大，而且对周围环境卫生的影响较大，需要慎重考虑，所以，在没有低洼地可利用的情况下，若购置占用大量的良田，平地筑塘是很不经济的，本工程的情况不宜采用氧化塘处理。土地法处理，就是按照要求对污水达到处理的同时，达到对控制渗流污染的要求，有计划的将污水排放到大面积的土地上下渗，利用土壤的过滤、吸附、分解以及土壤微生物的代谢能力等物理、化学、生物化学等作用，使污水达到净化。这种仿有利于污水中水肥资源的利用和土壤微粒结构的改善，但是，这种处理需要广阔的土地面积，而且要注意对地下水的污染问题。在我国人均土地面积不足的情况下，土地法处理必须与污水灌溉合理的结合，污水灌溉在农业增产方面取得了显著的成绩，但是，这只是对污水的灌溉利用，和污水的土地利用处理还有一定差距。主要表现在：1、污水灌溉按土地处理污水的要求控制水量、水质，但对有些地下水以及其它水源、水体仍会造成污染；2、由于灌溉季节性变化和灌溉面积的限制，不能做到终年昼夜对污水的处理；3、没有经过严格水质控制的灌溉，往往会造成对粮食作物，特别是对蔬菜作物的使用质量的影响，这主要来自一些重金属的污染；所以，污水灌溉作为对适当处理获得城市污水的有效利用，无疑是非常有价值的，但作为对污水的完善土地处理，从而取代其它的污水处理措施，在本工艺的具体条件下，此方法也许不可行。因为：1、 对地下水源有污染危险；2、 做不到终年昼夜对污水的处理；3、 没有也不可能修建储存几个月污水量的大容量调节池，非灌溉季节的排放问题无法解决。综上所述，以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的路线，本工程不具备采用的条件，当然也就不宜采用。人工净化就是人为的创造条件，使微生物大量繁殖，提高微生物净化的效率，主要包括活性污泥法与生物膜法，其中以活性污泥法采用较为普遍，是目前国内外城市污水处理的主体工艺。传统的活性污泥法有较丰富的实践经验和技术资料、运行可靠、处理效果好，但是也存在能活较多和费用高等特点，所以对其流程改革更新后，出现了AB工艺，氧化沟法，SBR间歇活性污泥法，A/O脱氮工艺，A2/O同步脱氮除磷工艺等常用工艺，它们各自具有相对不同的优点5。3.3.3 污水处理流程方案的介绍与比较根据城市污水处理及污染防治技术政策，日处理能力在1020万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N和P，故可选择三种典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺：（1）间歇式活性污泥法（SBR工艺）；（2）氧化沟工艺；（3）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：（1）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： 工艺流程简单，运转灵活，基建费用低； 处理效果好，出水可靠； 具有较好的脱氮除磷效果； 污泥沉降性能良好； 对水质水量变化的适应性强。缺点如下： 反应器容积率低； 水头损失大； 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； 峰值需要量高； 设备利用率低； 管理人员技术素质要求较高。（2）A/O工艺A/O工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Acrophobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Anoxic)是好氧段，用于除水中的有机物。优点： 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； 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； 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； 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： 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。 影响因素：水力停留时间 （硝化6 h ，反硝化2 h ）循环比MLSS（3000 mg/L）污泥龄（ 30 d ）N/MLSS负荷率（ 0.03 ）进水总氮浓度（ 30 mg/L）。（3）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： 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； 处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮； 污泥产量少，污泥性质稳定； 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： 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； 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10。3.3.4 工艺的比选本污水处理厂的进水水质CODcr/BOD5=0.5，同时在去除BOD5和SS的同时，还需要进行脱氮处理，经过比较分析，可以选择A/O法和氧化沟工艺，但是经过再进一步的比较分析，氧化沟工艺除了具有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。所以本设计选用氧化沟处理工艺。3.3.5 工艺流程图 氧化沟曝气沉砂池细格栅提升泵房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3.1 工艺流程图3.3.6 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/天查GB500142006室外排水设计规范知：1157.41 L/s 1000 L/s 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，L/s； 总变化系数； 设计秒流量，L/s。 3.3.7 污水处理程度计算 （1）污水的处理程度计算式中 的处理程度，%； C进水的浓度,； 处理后污水排放的浓度，。则（2）污水的处理程度计算式中 的处理程度，%； 进水的浓度，； 处理后污水排放的浓度，。则（3）污水的SS处理程度计算式中 SS的处理程度，%； 进水的SS浓度，； 处理后污水排放的SS浓度，。则（4）污水的氨氮处理程度计算式中 氨氮的处理程度，%； 进水的氨氮浓度，； 处理后污水排放的氨氮浓度，。则 第四章 相关构筑物的设计与计算4.1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。设计中格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅（1.510mm）；按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅，目前，污水处理厂大多都采用机械格栅；按照安装方式分为单独设置的格栅和与水泵池合建一处的格栅。4.1.1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1250 ，管道水面标高为-3.00 。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三组即N=3组，每组的设计流量为0.502 。4.1.2设计参数1、格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求： 1) 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。 2) 细格栅：宜为1.510 mm。 3) 水泵前，应根据水泵要求确定。 2、 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。 3、当格栅间隙为1625 mm时，栅渣量取0.100.05污水；当格栅间隙为3050mm时，栅渣量取0.030.01污水。4、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。 5、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。 6、 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。 7、 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。 8、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。 9、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。10、沉砂池的超高不应小于0.3m。4.1.3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=0.8 则 栅前水深：2、格栅的间隙数 n（个） 式中 格栅栅条间隙数，个； 设计流量，； 格栅倾角，； 设计的格栅组数，组； 格栅栅条间隙数，。 设计中取 =0.02 个3、格栅栅槽宽度B 式中 格栅栅槽宽度，； 每根格栅条宽度，。 设计中取=0.0154、进水渠道渐宽部分的长度计算 式中 进水渠道渐宽部分长度，； 渐宽处角度，。 设计中取 = 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 7、栅后槽总高度设栅前渠道超高则 栅后槽总高度：8、栅槽总长度中格栅示意图如图4.1 图4.1 中格栅示意草图9、每日栅渣量 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 应采用机械除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、进水与出水渠道城市污水通过的管道送入进水渠道，然后，就由提升泵将污水提升至细格栅。4.1.4细格栅设计计算设计中取格栅栅条间隙数=0.01，格栅栅前水深=0.9，污水过栅流速=1.0，每根格栅条宽度=0.01，进水渠道宽度=0.8，栅前渠道超高，每日每1000污水的栅渣量=0.04则 格栅的间隙数： 个 格栅栅槽宽度： 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：应采用机械除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。细格栅示意图见图4.2图4.2 细格栅示意图4.2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、格栅和辅助间。4.2.1泵站设计的原则 1、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。2、集水池池底应设集水坑，倾向坑的坡度不宜小于10%。3、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。4.2.2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。1、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2m3/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。2、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。4.2.3泵房设计计算 1、设计参数 设计流量为，集水池最高水位为-5.29m，出水管提升至细格栅，出水管长度为5m，细格栅水面标高为3.00m。泵站设在处理厂内，泵站的地面高程为0.00m。2、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集水池的面积为：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1）集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为： 3.00-（-5.29-2）=10.29m2）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： 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+10.29+1.0=12.8m（3）选泵本设计单泵流量为，扬程12.8m。选择CP(T)-5110-400型沉水式污物泵，泵的性能参数表4.1。表4.1 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、泵站总扬程的校核水泵的平面布置形式可直接影响机器间的面积大小，同时，也关系到养护管理的方便与否。机组间距以不妨碍操作和维修的需要为原则。机组的布置应保持运行安全、装卸、维修和管理方便，管道总长度最短，接头配件最少，水头损失最小，并应考虑泵站有扩建的余地。（1）吸水管路的水头损失每根吸水管的流量为，选用的管径为，流速为，坡度为。吸水管路的直管部分的长度为1.0m，设有喇叭口 （），的弯头1个（0.67），的闸阀1个（0.06），渐缩管1个（0.20）。 喇叭口喇叭口一般取吸水管的1.31.5倍，设计中取1.3则 喇叭口直径为：，取800 闸阀DN600mm，mm。渐缩管选用mm其中，得。 直管部分为1.0m，管道总长为： m 则 沿程损失为：局部损失为： 吸水管路水头损失为：（2）出水管路水头损失出水管直管部分长为5m，设有渐扩管1个（0.20），闸阀1个（0.06），单向止回阀（1.7，）。沿程水头损失：局部水头损失：总出水水头损失： （3）水泵总扬程水泵总扬程用下式计算： 式中 吸水管水头损失，m； 出水管水头损失，m； 集水池最低工作水位与所提升最高水位之差，m； 自由水头，一般取=1.0m 。 H=0.242+0.244+10.29+1.0=11.8m故选用4台CP(T)-5110-400型沉水式污物泵是合适的。4.3 曝气沉砂池4.3.1 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。4.3.2 设计概述 1、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。2、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。4.3.3 曝气沉砂池设计计算 本设计中选择三组曝气沉砂池，N=3组。每组沉砂池的设计流量为0.502。 1、沉砂池有效容积 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 式中 水流断面面积，；水平流速，。设计中取 =0.1 3、池总宽度 式中 沉砂池宽度，；沉砂池有效水深，。 设计中取 =2 在11.5之间。 4、池长 5、每小时所需的空气量 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： 7、沉砂斗几何尺寸计算设计中取沉砂斗底宽为0.5，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：沉砂斗的有效容积： 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： 池子总高： 9、验算流速 当有一格池子出故障，仅有两格池子工作时：当有两格池子出故障，仅有一格池子工作时：10、进水渠道 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：进水口水头损失代入数值得：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。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 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0.12，出水流入出水槽，出水槽宽度1.0，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