某小区日生活污水处理工艺设计方案.doc

某小区日生活污水处理工艺设计方案第一章 城市污水处理1.1 城市污水概述城市污水由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。城市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力，确定污水的处理程度及相应的处理工艺。处理后的污水，无论用于工业、农业或是回灌补充地下水，都必须符合国家颁发的有关水质标准。1.2 污水分类按污水来源分类，污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水,是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物，包括：漂浮和悬浮的大小固体颗粒；胶状和凝胶状扩散物；纯溶液1。按污水的性质来分，水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有：未经处理而排放的工业废水；未经处理而排放的生活污水；大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水；堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾；水土流失；矿山污水。1.3 污水处理程度的划分及处理方法1.3.1 处理程度的划分现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理。一级处理，应用物理方法，如筛滤、沉淀等，主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，物理处理法大部分只能完成一级处理的要求。经过一级处理的污水，BOD一般可去除30%左右，达不到排放标准。一级处理属于二级处理的预处理2。二级处理为主体，主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质（BOD，COD物质），去除率可达90%以上，使有机污染物达到排放标准。处理后的污水一般能达到排放标准2。三级处理为深度处理，进一步处理难降解的有机物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等。主要方法有生物脱氮除磷法，混凝沉淀法，砂率法，活性炭吸附法，离子交换法和电渗分析法等。出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准，但处理费用高，除在一些极度缺水的国家和地区外，应用较少。目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂，以解决日益严重的水污染问题2。1.3.2 常用污水处理方法（1）工业污水的治理方法3一种处理工业污水的方法，属于污水处理技术领域。其是将污水引往集水池，对集水池末尾一格调节pH，用一级溶气水泵提升到一级压力溶气罐，同时吸入空气和聚凝脱色剂，将在一级压力溶气罐内的一级饱和溶气水骤然释放到一级气浮池形成一级处理水；一级处理水溢入缓冲池，再在控制pH用二级溶气水泵将一级处理水提升至二级压力溶气罐内，同时吸入空气和聚凝脱色剂，将二级压力溶气罐内的二级饱和溶气水骤然释放到二级气浮池形成二级处理水并自溢至沉淀池沉淀后排放；一、二级气浮池中的浮泥入浮泥池，压滤成滤饼，滤液回引至集水池。本方法处理的工业污水的CODcr、脱色率、SS、BOD5的去除率分别为80%-90%、95%、90%以上、75%-80%，符合GB8978-1996一级水排放标准。沼气发电是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它利用工业污水经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分利用发电机组的余热用于沼气生产，使综合热效率达80%左右，大大高于一般30%-40%的发电效率，用户的经济效益显著是处理工业污水的好方法。（2）农业污水的治理方法农业污水因为分布面广而分散，难于收集也难于治理，所以只能利用生物的作用将污染物去除，譬如将高密度的高效去污菌，直接投入污染水体，以达到净水的目的。（3）医疗污水的治理方法4医院污水处理，通常包括一级处理和二级处理。一般地说，若处理后出水排入市政下水道，通常只进行一级处理；若处理后出水直接排入河道，则需进行一级处理和二级处理；对排放标准严的地区，为防止水体的富营养化，需进行除磷脱氮三级处理。对酸性废水、洗相废水、放射性污水等特殊的医院污水，应进行严格的收集和处理。有些地区为缓解供水紧张的矛盾，已进行医院污水的深度处理和循环利用。实际采用何种方式处理医院污水，应综合考虑污水的来源、污水的流向及当地的供水情况等多方面因素。另外，医院污水处理一个非常重要的方面，就是必须进行消毒处理，以杀灭各种病原微生物。（4）生活污水处理生活污水化粪池厌氧池人工湿地（种植根系发达、喜湿、吸收能力强的美人蕉、水葱、菖蒲等植物）经“过滤”后排放的方法进行处理，主要适用于农村分散生活污水处理，建成后运行费用基本为零，使用寿命在10年以上。1.4 我国城市污水处理现状随着改革开放大好形势的不断深入，我国的污水处理事业也得到了快速的发展。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥法工艺应用的同时，AB法、A/O法、A2/O法、CASS法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在污水处理厂的建设中得到应用。由过去只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术发展为具有除磷脱氮多功能的工艺技术，国外一些先进的、高效的污水处理专用设备进入了我国污水处理行业的市场。如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备5。由于建设大型城市污水处理厂的投资很大，我国的建设资金有限，无法适应水污染治理的需要。为此引进国外资金建设污水处理厂成为建设资金的重要组成部分，从而也加快了我国城市污水处理厂的建设速度。一批大型的城市污水处理厂利用国外贷款项目相继建成投产。1.5 我国污水处理存在的问题(1)污水处理厂建设资金的短缺6我国虽然已建成污水处理厂100多座，但是还远远不能满足城市工农业生产和人民生活的需要，表现在某一个城市本身的处理率不高，也就是污水处理的量不够，还表现在大城市已开始着手进行污水处理厂建设的规划和建设计划工作。但在中小城市，特别是在西北部中小城市还没有将污水处理的规划建设纳入城市发展的议程。其主要原因之一就是没有专门建设资金，有的地区的水污染日趋严重，若等待有资金投入时再兴建污水处理厂，就会使环境趋于恶化，给人民生活带来不便，对人民身心健康带来危害。（2）污水处理厂运行经费不能到位全国目前已经建成投产运行的污水处理厂共计100多座，能够满负荷运行的污水处理厂不到1/3。没有满负荷运行的原因：大多数均是由于运行经费不能到位而造成的，有的省市没有收取污水处理费，有的是只收工厂、企业的，不收居民的，有的是工厂、企业、居民的都收了，但收费标准定得很低，远远不能满足污水处理厂正常运行所需的最低费用，使一些污水处理厂出现了能得到多少经费就处理多少吨污水的实际问题。这样长此下去既发挥不了建设污水处理厂应有的效益，也会使仪表、设备受损，同时也无法发挥污水处理厂专业管理人员的作用。（3）进口设备的维修及设备备件的开发由于大批的进口设备进入污水处理行业，经过几年的运转后，设备陆续会出现大小不等的损坏，特别是索赔期后的维修和正常的大修。这就需要有专业技能的技术人员来进行，若请国外的专家来维修，维修成本将会大幅度增高实在难以接受，若使进口设备能够维持正常运转，必须培养对进口设备维修保养的国内专业人员，使其掌握维修技能达到进口设备的维修标准。有了维修的专业人才还得有充足的备品配件，特别是一些将要淘汰的设备被引进中国，备品配件国外也不会再生产了，就需要国内自行测绘、加工制造，只有这样才能使进口设备发挥出它的作用，否则设备的损坏，配件的缺乏会影响污水处理厂的正常运行。（4）污水处理后的再生水得不到充分的利用巨大的投资建设了污水处理厂，经过处理后的再生水不能得到充分利用，甚至有的地区还将处理后的再生水与未经处理的污水混在一起同流合污，有的地区没有将再生水回用却排入大海造成淡水资源的浪费。目前世界的淡水资源极为匮乏，中国淡水资源的占有量在世界上排第121位，人均淡水占有量仅为2000m3。1.6 我国污水处理今后发展趋势 (1)经济发展与污水处理事业协调发展6经济发展与水环境污染是成正比的，也就是说经济发展的速度越快，相应带来的水环境污染就越严重。人民生活离不开水，工农业生产发展更离不开水，排出来的无论是生活污水还是工业废水都会带来不同程度的污染。经济的发展是需要资金投入的，保护环境不受污染，同样也需要钱，当资金有限的时候，就需要将经济发展和保护环境这两项硬指标进行有机的协调，不能造成顾此失彼或厚此薄彼的局面。若顾经济发展失环境保护，就会产生环境严重受到污染，再投入相当的资金也不会治理到原来的清洁环境。国外的反面教训警示了我们，日本的伊势湾受到沿海石化生产废水的污染，使伊势湾的水产品受到严重的损失，产生了不能食用的后果，虽经多年的治理也难以恢复污染前的环境状况。这也充分证明了经济发展与环境保护的密切关系。（2）扶植国内环保产业（污水处理行业）的发展污水处理设备虽然有一定的专业个性，但也具有其他行业设备的共性，只要了解污水处理专用设备的用途，设备在处理工艺中的作用以及设备应具有的技术“参数”，就会生产出合格的适用的污水处理专用设备，“七五”期间，国家科技攻关课题59-03-04-04“带式压滤机国产化的研究”，该项目成果已在国内污水处理行业中得到广泛的应用，其效果达到国外同类产品水平，为国家节约大量外汇额度，从而说明污水处理专用设备国产化是可行的，国内大中型企业中有许多是机械制造厂家，他们已具备机械制造行业的基本素质，再把污水处理专用设备的专业特点和要求结合起来，生产出高质量适用的污水处理设备是完全可以的。这条渠道也是今后机械行业谋求生存之路的良好途径，国家再给予一些优惠的环保产业政策，那么这个企业就会兴旺发达起来，同时可以减少购置国外设备的数量，更重要的是从根本上解决了国外设备需要国外专业维修人员进行维修及国外设备淘汰后没有备品备件的实际问题。污水处理厂实行现代化管理，离不开污水处理专用仪表，而目前我国使用的国产仪表是借用化工、热工仪表，因污水处理专业与化工、热工行业有所不同，所以仪表在污水处理厂的运行管理中经常出现问题。另外有些仪表在我国仪表行业中还是空白，这就迫使国内大部分污水处理厂的仪表都采用国外生产的仪表，这不仅是市场被国外占领，也给维修带来不便，为此国内仪表行业应积极投入环境保护领域，国家也应给予相应的优惠政策，使其为我国的污水处理事业发展作好配套工作。（3）改变污水处理行业的运营机制，由事业型向企业经营型转变污水处理行业是消除污染，为民造福的行业，也是耗资较大的行业，每天处理污水20万m3的污水处理厂每年需要运行经费几千万元，一个城市一个地区只建一座污水处理厂，当地政府可勉强承担其运行费用，担负几座污水处理厂的全部运行费用，当地政府就无法承担了。所以发展的趋势逼迫污水处理厂的运营机制由事业型转变为企业经营型，由过去的政府承担运行费转变为企业按照市场经济模式自己去收费（要合理的收费），企业法定代表人就可按照经营型的运作方式去管理运行污水处理厂，这样就避免了一些地区出现的无运行经费而造成停运和有多少经费处理多少污水的不正常状态。由于有了正常的合理的固定的收费渠道，从而也保证了污水处理厂的正常运行，使这项造福于民的行业兴旺发达起来。加大合理收费的力度，保障污水处理厂的正常运行，污水处理厂运行经费的唯一可靠的来源渠道就是收取污水处理费，国家对该收费有了明确的规定，地方政府应按照本地区污水处理行业所需要的经费及当地工厂企业、居民承受的能力，给予加大收费力度的政策。一个地区污水处理厂建设的规模越大，处理的水量就越大，人民受益也相对大，从而污水处理厂的运行费用也高，向工厂、企业、居民收取污水处理费也会相对高些，这个道理人们会理解的。随着工农业生产的发展，人民生活水准的提高，物价会不断上涨，污水处理费的收取也要随之提高。这样才能满足污水处理厂合理开支的需要，才能保障污水处理厂持久地正常运行，才能使污水处理行业沿着良性发展轨道可持续的生存，人民的身心健康才能得到保障，良好的水环境才能得到长期的保留，才能真正办好为子孙后代造福的伟大事业。第二章 序批式活性污泥法（SBR）工艺2.1 SBR工艺简介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测仪表，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。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，单池由撇水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法8。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。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。本次设计选择SBR工艺作为鞍山生活污水处理厂工艺的方案。2.2 SBR工艺设计的特点（1）沉淀性能好。（2）有机物去除效率高。（3）提高了难降解废水的处理效率。（4）抑制丝状菌膨胀可以除磷脱氮。（5）不需要新增反应器，不需二沉池和污泥回流，工艺简单。（6）对自动化控制要求很高，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。 由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不减小。由于撇水深度通常有1.2-2米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，能耗将有所提高。2.3 SBR工艺的适用范围（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。2.4 工艺选择原则（1）活性污泥处理工艺应根据处理规模、水质特性、排放标准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。（2）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。（3）应切合实际地确定废水进水水质，优化工艺设计参数。必须对废水的现状水质特性、污染物构成进行详细的调查或测定，做出合理的分析预测。在水质构成复杂或特殊时，应进行处理工艺的动态试验，必要时进行中试。（4）积极审慎地采用高效经济的新工艺。对在国内首次应用的新工艺，必须经过中试和生产性试验，提高可靠的设计参数后进行应用。2.5 活性污泥的性能及其评价指标活性污泥发的关键在于足够数量和性能良好的活性污泥，其数量可以用污泥的浓度表示：（1）混合液悬浮固体浓度（MLSS），即表示混合液中活性污泥的浓度，在单位体积混合液内所含有活性污泥固体物的总重量，即：MLSS=Ma+Me+Mi+Mii。（2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS），表示活性污泥中有机性固体物质的浓度。即：MLVSS=Ma+Me+Mi在一定条件下，MLVSS/MLSS 比较稳定。式中：Ma具有活性的微生物群体；Me微生物自身氧化的残留物； Mi原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物质； Mii原污水挟入的无机物质。活性污泥的性能主要表现为沉淀性和絮凝性。性能良好的具有一定浓度的活性污泥在30min 内即可完成絮凝沉淀和成层沉淀过程。(3）污泥沉降比（SV），是指混合液在量筒内静置30min 后所形成沉淀污泥的容积占原混合液的容积的百分数。SV 能够相对地反映污泥浓度和污泥的絮凝沉降性能。(4）污泥体积指数（污泥指数）（SVI），指在曝气池出口处混合液经30min静置后，每克污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，以ml计。2.6 SBR工艺的流程出水SBR反应池曝气沉砂池调节池一级提升泵 细格栅进水污泥贮泥池污泥浓缩池污泥处理图2-1 SBR工艺流程第三章 污水处理构筑物的设计计算3.1 原始设计参数原水水量 表3-1 污水流量总变化系数平均日流量L/S461015254070120200400系数KZ2.32.22.12.01.891.801.691.591.511.40根据表3-1，应用内差法，流量总变化系数为：解得： 设计流量： (3-1)3.2 格栅 3.2.1 设计说明 格栅（见图3-1）一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失达到10-15厘米时就该清洗。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50-100mm），中格栅（10-40mm），细格栅（3-10mm）三种8。根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。本设计栅渣量大于0.2m3/d,为改善劳动与卫生条件，选用机械清渣，由于设计流量小，悬浮物相对较少，采用一组中格栅，既可达到保护泵房的作用，又经济可行，设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽，便于排除故障。栅渣量与地区特点，格栅的间隙大小，污水流量以及下水道系统的类型等因素有关，在无当地资料时，可采用：（1）格栅间隙16-25mm，处理0.10-0.05栅渣/103m3污水。 （2）格栅间隙30-50mm，处理0.03-0.01栅渣/103m3污水栅渣的含率一般为80%，容重约为960kg/m3。栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。而其中迎水面为半圆形的矩形的栅条具有强度高，阻力损失小的优点。图3-1 格栅结构示意图 3.2.2 设计参数(1) 平均日流量：；(2) 最大日流量：；（3）设过栅流速：（取）；（4）格栅间隙： b=0.005m；（5）通过格栅的水头损失：(取0.08-0.25m)；（6）栅前水深：h=0.4m (取0.3-0.5m)；（7）格栅安装倾角： (取)；（8）机械清渣设备：采用链条式格栅除污机。3.2.3 设计计算(1)细格栅（2个，一用一备)格栅间隙数 （3-2） 式中： Qmax最大废水设计流量 m3/s； 格栅安装倾角； h 栅前水深 m； b 栅条间隙宽度； v 过栅流速。（2）栅渠尺寸：栅格宽度： （3-3） 式中：B格栅宽度； S栅条宽度 取0.01m。进水渠宽度： （3-4）式中：v1 栅前流速（0.4-0.8m/s） 取v1=0.6m/s。 栅前扩大段： （3-5） 式中：1渐宽部分的展开角，一般采用。 栅后收缩段： （3）废水通过格栅的水头损失： 设格栅断面为锐边矩形断面 因此 （3-6） （3-7） 栅条总长度 ： （3-8） 式中：h2 栅前渠道超高，采用0.3m（4）栅渣总量 ： 在格栅间隙为0.005m的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.05m3。 （3-9） 采用人工清洗。（5）格栅间容积： 根据上述格栅的计算，预备构建格栅间容积为10x10x5m3。3.2.4 常用格栅目前常用的格栅除渣机及性能比较表9见表3-2表3-2 常用格栅除渣机及性能比较表类型适用范围优点缺点格 栅 链条式主要用于粗、中格栅，深度不大的中小型格栅，主要清除长纤维及条状杂物。1、构造简单，制造方便。2、站点面积小。1、杂物进入链条与链轮叶容易卡住。移动伸缩臂式主要用于粗、中格栅，深度中等的宽大格栅，耙斗式适用于较深格栅1、 设备全部在水面上。2、 钢绳在水面上运行，寿命长。3、 可不停水检修。1、 移动部件构造复杂。2、 移动时耙齿与栅条间隙对位较困难。钢绳牵引式主要用于中、细格栅，固定式用于中小格栅，移动式用于宽大格栅。1、 水下无固定部件者，维修方便。2、 使用范围广。1、 水下有固定部件者，修要停水维修。2、 钢丝绳易腐蚀。回转式主要用于中、细格栅，耙沟式用于较深中小格栅，背耙式用于较浅格栅。1、 用不锈钢或塑料制造耐腐蚀2、 封闭式传动链条，不易被杂物卡住。1、 耙沟易磨损，造价高。2、 塑料件易破损。旋转式主要用于中、细格栅，深度浅的中小格栅。1、 构造简单，制造方便。2、 运行稳定，容易维修。筒形，梯形栅条格栅制造技术要求较高。本设计选用链条式格栅。3.3 一级提升泵的设计（1）设计说明污水泵从集水井中吸水压至调节池，污水泵设置于地面上，不能自灌，设置引水筒（2）集水井 污水泵总提升能力按Qmax考虑，即Qmax=125m3/h，选一台泵，则每台泵流量为130m3/h。选100QW100-12.5污水泵一台，另备用一台，单泵提升能力130m3/h，扬程10.2m，电动机功率7.5KW，转速1450r/min,泵重208kg。集水井容积按最大一台泵5min出流量计算，则其容积为： V=集水井最高水位（与格栅槽连接）-0.5m，最低水位-2.5m，井底-3.0m，平面尺寸5.0mx1.5m，安装两台100QW100-12.5污水泵于集水井一侧地面上，平均流量时相当于一用一备。（3）污水泵计算 污水泵流量： 取130m3/h=0.036m3/s 污水泵扬程：管头损失计算，污水泵吸水管水头损失，管径DN150,v=2.0m/s,i=0.01，L=3.0m，管径损失。计算取DN150，v=2.0m/s，i=0.026，L=1.0m。引水筒出水管管径损失。局部水头损失，各项局部阻力系数如下： 吸水管入口： 引水筒出口： 引水筒出水管闸阀： 则 （3-10） 污水泵出水管水头损失，出水管管径DN150，Q=130m3/h，v=2.0m/s，i=0.081，管段长5.0m，则沿程水头损失为。出水管各项局部阻力系数为：异径管 ：止回阀DN100mm： 闸阀DN100mm： 弯头DN100mm： （3-11） 污水泵管路总水头损失： （3-12） 污水泵提升高度：h2=3.0-(-2.5)=5.5m。出水管出水自由水头：h3=2.0m。污水泵所需扬程为： （3-13） 污水泵的启动集水井最高水位-0.5m，最低水位-2.5m，中间水位-2.0m和-1.0m，通过手动和电动两种方式控制，使水位为-2.0m、-1.0m时启动污水泵，当水位为-2.5m时，泵全部停止工作。3.4 调节池的设计3.4.1 设计说明根据生产非说的排放规律，后续处理构筑物对水质水量稳定性的要求，调节池停留时间取8.0h。调节池采用半地下式，便于利用一次提升的水头，并便于污泥重力排入集泥井，并有一定的保温作用，由于调节池内不安装工艺设备管道，考虑土建筑结构可靠性高时，故障少，只设一个调节池。3.4.2 设计计算 调节池调节周期T=8.0h； 调节池有效容积； 调节池有效水深h=3.5m； 调节池规格20mx12mx5m=1200m3。 调节池设污泥斗四个，每斗上口面积，下口面积，泥斗倾角，泥斗高2.25m。 （3-14） 泥斗容积共 调节池最高水位设置为+3.00m，超高为0.50m，顶标高为3.50m，最低水位-0.50m，池底标高-3.20m。3.5 曝气沉砂池3.5.1 设计说明 沉砂池有4种：平流式、竖流式、曝气式、钟式和多尔式。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（见图3-2）可以克服这一缺点。图 3-2 曝气沉砂池示意图3.5.2 设计参数（1）旋流速度应保持：0.25-0.3m/s；（2）水平流速为：0.06-0.12 m/s；（3）最大流量时停留时间为：1-3min；（4）有效水深应为2-3m，宽深比一般采用1-2；（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）1m 污水的曝气量为0.2m 空气；（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6-0.9m，送气管应设置调节气量；（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，并宜考虑设置挡板；（10）池内应考虑设消泡装置。3.5.3 设计计算（1）池子总有效容积（V） 设t=2min，则 （3-15） （2）水流断面积（A） 设v1=0.03m/s（水平流速），则 （3-16） （3）池总宽度（B） 设h2=2.0m（设计有效水深），则 （3-17） 为方便施工取B=1.5m （4）每格池子宽度（b）设n=1格，则 （3-18） （5）池长（L） （3-19） （6）每小时所需空气量(q)设d=0.2m3/m3（1m3污水所需空气量），则： （3-20） （7）沉砂室所需容积（V） 设T=7d（清除沉砂的间隔时间），则 （3-21） 式中： X城市污水沉砂量m3/106m3(污水) 取30 （8）每个沉砂斗容积（V0 ） 设每一分格有2个沉砂斗，则： （9）沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽a1=0.5m,，斗壁与水平面的倾角为,斗高，沉砂斗上口宽： (3-22) 最终沉砂斗容积： (3-23) （10）沉砂室高度(h3)采用重力排砂，设池底坡度为0.05，坡向砂斗，则，设池底坡度为0.05，坡向砂斗，由沉砂池长度： (3-24) 得： (0.2m为沉砂斗之间的隔壁厚)。 则： (3-25) 沉砂池总高度 取沉砂池超高h1=0.3m (3-26) 取H=3m （11）格栅出水通过DN150的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入沉砂池，进水渠道的水流速度： （3-27） 式中：v2进水渠道的水流速度（m/s）； B2进水渠道宽度（m）； H2进水渠道水深（m）。设计中取B2=1.1m，H2=0.3m （12）出水装置 出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可以保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头。 (3-28)式中：H3堰上水头（m）； Q1沉砂池内设计流量（m2/s）； m流量系数，一般采用0.40.5； b2堰宽（m），等于沉砂池的宽度。设计中取m=0.4,b2=0.6m 出水堰后自由跌落0.1m，出水流入出水槽，出水槽宽度B2=0.5m，出水槽水深h2=0.25m，水流流速v2=0.8m/s。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接，出水管道采用钢管，钢管DN=500，管内流速v2=0.9m/s。 （13）排砂装置 采用吸砂泵排砂，排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DN=150。3.6 SBR反应池3.6.1 设计说明 设计方法有两种：负荷设计法和动力设计法，本工艺采用负荷设计法。根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点，因而选用SBR法。SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。 其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。污水连续按顺序进入每个池，SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。对于单个的SBR反应器来说,在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。SBR工艺的操作过程如下10： （1）进水期进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充水后期曝气）。 （2）反应期在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧缺氧好氧的交替过程。虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。 （3）沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。 （4）排水期活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。 （5）闲置期作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。表3-3 原水与处理要求项目进水水质出水水质BOD290020COD4700100SS74070TN3614TP740103.6.2 设计计算 根据BOD5/CODcr=2900/4700=0.621而且该废水中不含特别难降解的污染物和有害物质，SBR运行的周期中反应时间，根据类似工程经验确定为4-5h，且运行周期中不设闲置阶段。（1）设SBR 运行每一周期时间为8h，进水2.0h，反应(曝气)（4.0-5.0h）取4h，沉淀1.0h，排水（0.5h-1.0h）取1h。周期数： SBR处理污泥负荷设计为根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置1个（2）SBR反应池所需污泥量为： （3-29） 式中：Sr去除的BOD5(kg/m3)。设计沉淀后污泥的SVI（污泥容积指数）=120ml/g，（SBR工艺中一般取80-150）SVI在100以下沉降性能良好，则污泥体积为： （3-30） （3）SBR反应池容积计算 SBR反应池容积： （3-31）式中 ： Vsi代谢反应所需污泥容积 VF反应池换水容积（进水容积） Vb保护容积 VF反应池换水容积（进水容积），即 Vs=4147.2m3,则单池污泥容积为： 则 （4）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。SBR反应池单池平面（净）尺寸为（长比宽在1.1-2.1），水深为5.0m池深6m。单池容积为： 则保护容积： 总容积： 3.6.3 SBR反应池运行时间与水位控制 SBR池总水深5.0m,按平均流量考虑，则进水前水深为3.2m，进水结束后5.0m,排水时水深5.0m,排水结束后3.2m。 5.0m水深中，换水水深为1.8m,存泥水深2.0m,保护水深1.2m,保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。3.6.4 排水口高度和排水管管径 (1)排水口高度为保证每次换水VF=250m3的水量及时快速排出，以及排水装置运行的需要，排水口应在反应池最低水位之下约0.5-0.7m，设计排水口在最高水位之下2.5m，设计池内底深埋1.5m，则排水相对地坪标高为1.0m，最低水位相对地面标高1.7m。 (2)排水管管径每池设自动排水装置一套，出水口两个，排水管一根；固定设于SBR墙上。排水管管径DN300。设排水管排水平均流速为1.3m/s，则排水量为： （3-32） 则每周期（平均流量时）所需排水时间为： 3.6.5 排泥量及排泥系统 (1) SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成。SBR生物代谢产泥量为： （3-33）式中：微生物代谢增系数，kgVSS/kgBOD； 微生物自身氧化率，1/d。 根据生活污泥性质，参考类似经验数据，设a =0.70，b =0.05,则有： （3-34） 假定排泥含水率为98%，则排泥量为： （3-35） 或 （P=99.2%）考虑一定安全系数，则每天排泥量为700m3/d。 (2)排泥系统每池池底向排泥坑坡度i=0.01，池出水端池底设排泥坑一个，每池排泥坑中接出泥管DN200一根，排泥管安装高程相对地面为0.4m，相对于最低水位为1.3m。剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井。3.6.6 需氧量及曝气系统设计计算 (1)需氧量计算 SBR反应池需氧量O2 计算式为： （3-36）式中：微生物代谢有机物需氧率 kg/kg 微生物自氧需氧率 1/d经查有关资料表，取,需氧量为： (2)供气量计算 设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR 反应池池底，淹没深度H=4.5m。SX-1 型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。 查表知20，30时溶解氧饱和度分别为Cs(20)=9.17mg/l、Cs(30)=7.63mg/l，空气扩散器出口处的绝对压力Pb为： （3-37） 空气离开曝气池时，氧的百分比为： (3-38)曝气池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算） （3-39） 水温20时曝气池中溶解氧平均饱和度为： （3-40） 20时脱氧清水充氧量为： （3-41）式中:污水中杂质影响修正系