重庆某污水处理厂初步设计.doc

2010届环境科学专业毕业设计（论文）规模根据污水量预测结果，确定该污水处理厂规模如下：1.近期（2010年）：2.0万m3/d，污水量总变化系数1.49，最大时设计流量1242 m3/h；2.远期（2020年）：4.0万m3/d，污水量总变化系数1.41，最大时设计流量2350 m3/h。表2. 1 生活污水量总变化系数污水平均日流量(l/s)51540701002005001000总变化系数2.32.01.81.71.61.51.41.3生活污水总变化系数是按室外排水设计规范(GBJ14-87，1997年版)确定的。由于本工程服务区内小型工业企业排水规模较小，因此综合污水量变化系数按生活污水考虑3（见表2.5）。2.2污水水质预测表2. 2 污水处理程度表污染物进水浓度(mg/l)出水浓度(mg/l)去除率（%）COD3306081.8BOD51602087.5SS2502092.0TN402050.0NH4-N35877.1TP61.575.02.2.5污泥处理程度污水生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高，且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染5。室外排水设计规范规定，城市污水污泥的处理流程应根据污泥的最终处置方法选定，首先应考虑用作农田肥料。污泥脱水宜采用机械脱水，有条件时，也可采用污泥干化场或湿污泥池。农用污泥的有害物质含量应符合现行的农用污泥中污染物控制标准的规定，并经过无害化处理。城镇污水处理厂污染物排放标准规定：城镇污水处理厂的污泥应进行稳定化处理，稳定化处理后应达到表2.13规定。城镇污水处理厂的污泥应进行脱水处理，脱水后污泥含水率应小于80%。表2. 3 污泥稳定化控制标准稳定化方法控制项目控制指标厌氧消化有机物降解(%)40好氧消化有机物降解(%)40好氧堆肥含水率(%)50蠕虫卵死亡率(%)95粪大肠菌群值0.012.3污水处理厂厂址2.3.1污水处理厂厂址选择原则在城市污水处理系统中，污水处理厂厂址的选定是重要的环节，他与城市的总体规划、城市排水系统的走向、布置、处理后污水的出路都密切相关。污水处理厂厂址的选择应遵循下列原则6：1）符合城市总体规划，尽可能位于规划建成区以外；2）尽可能位于城市集中饮用水水源下游；3）与选定的工艺相适应，有足够的可用地面积，便于污水厂扩建；4）有利于污水收集管网的建设，有利于处理尾水的排放；5）厂址有较好的地质条件；6）厂址标高适宜，不受洪水威胁，也不宜过高，尽量减少污水提升；地形较为平坦，有适当的坡度，场地平整工程量较小；7）尽量位于城市夏季主导风向的下风向；与城镇、居民生活区有适当的卫生防护距离；8）有较好的对外交通条件。2.3.2污水处理厂厂址选择井口污水处理厂近期处理规模2万吨/天，远期增加规模2万吨/天，总规模4万吨/天。根据污水处理厂用地指标计算，规模为4万吨/天的污水处理厂建设用地指标为1.21.5m2/m3.d左右，厂区占地面积约需4.86.0ha，即约需72亩以上。根据该规模的污水处理厂用地条件，厂区占地面积至少约需54亩以上。另依据井口双碑地区嘉陵江段的防洪水位要求，厂址地形标高应在197m以上。根据重庆市发展和改革委员会以渝发改投2004976号文关于主城区井口城市污水处理工程可行性研究报告的批复，以及建设项目环境影响评价的结论，确定井口污水处理厂厂址位于南溪村的双漩子，本初步设计即按上述推荐方案的厂址进行设计的。2.4污水处理工艺2.4.1进水水质分析井口污水处理厂进水水质技术性能指标见表2.14：表2. 4 污水厂进水水质技术性能指标7项 目比 值BOD5/CODCr0.48BOD5/TN4.0BOD5/TP26.67a. 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/CODCr0.25不易生化。井口污水处理厂进水水质BOD5 =160mg/L，CODCr =330mg/L，BOD5/CODCr=0.48，可生化性较好，生化法易于处理。b. BOD5TN（即C/N）比值C/N比值是判别能否有效脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N2.86就能进行脱氮，但一般认为， C/N3.5才能进行有效脱氮；城市污水生物脱氮除磷处理设计规程则规定，C/N宜大于4。本工程进水水质C/N=160/40.0=4，满足生物脱氮要求。c. BOD5TP比值该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5TP是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明显。分析本工程进水水质，BOD5TP =160 / 6= 26.7，可以采用生物除磷工艺。综上所述，井口污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生化处理工艺，而且具有采用生物脱氮除磷的工艺条件。2.4.2污水处理工艺选择1.处理工艺选择考虑的因素城市污水处理工艺流程是指达到所要求的处理程度的前提下，污水处理个操作单元的有机组合，确定各处理构筑物的形式，以达到预期的最佳处理效果8。城市污水处理工艺流程由完整的二级处理系统和污泥处理系统所组成。该流程的一级处理是有格栅、沉砂池和初次沉淀池所组成，其作用是去除污水中的固体污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数毫米的悬浮物。污水的BOD值通过一级处理能够去除20%30%。二级处理系统是城市污水处理工程的核心，它的主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。通过二级处理，污水的BOD5值可降至2030mg/L,一般可达到排放水体和灌溉农田的要求5。污泥是污水处理过程的副产品，也是必然的产物。如从初沉池排出的沉淀污泥，从生物处理系统排出的生物污泥等。这些污泥应加以妥善处置，否则会造成二次污染。在城市污水处理系统中，对污泥的处理多采用由厌氧消化、脱水、干化等技术组成的系统。选择污水处理工艺流程时，工程造价和运行费用也是工艺流程选择的重要因素，当然，处理水应当达到的水质标准是前提条件。以原污水的水质、水量及其他自然状况为已知条件，以处理水应达到的水质指标为约束条件，而以处理系统最低的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系。减少占地面积也是降低建设费用的重要措施，从长远考虑，它对污水处理工程的经济效益和社会效益有着重要的影响。当地的地形、气候等自然条件也对污水处理工艺流程的选定具有一定的影响。在寒冷地区应当用低温季节也能够正常运行，并保证取得达标水质的工艺，而且处理构筑物都应建在露天，以减少建设与运行费用。对污水处理工艺流程选择还应与处理后的污水流入水体的自净能力及处理后污水的出路有关。根据水体自净能力来确定污水处理工艺流程，既可以充分利用水体自净能力，使污水处理工程承担的处理负荷相对减轻，又可防止水体遭受新的污染，破坏水体正常的使用价值。不考虑水体所具有的自净能力，任意采用较高的处理深度是不经济的，将会造成不必要的投资9。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).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。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，总体环境效益。3).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。4).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。积极审慎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。2.SBR工艺和氧化沟工艺的对比按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺,10-20万t/d 污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB 法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷或脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O工艺，A/O工艺，SBR 及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。根据该污水处理厂的处理要求，即要求处理工艺既能有效地去除BOD5、COD、SS等，又能达到脱氮除磷的效果，应采用二级强化处理，如A2/O工艺、A/O工艺、SBR及其改良工艺、氧化沟工艺、生物滤池工艺等。对中小污水厂来讲，比较有发展前景的工艺是SBR工艺和氧化沟工艺。SBR工艺和氧化沟工艺的共同特点是：1）去除有机物效率很高，有的还能脱氮、除磷或既脱氮又除磷，而且处理设施十分简单，管理非常方便，是目前国际上公认的高效、简化的污水 处理工艺，也是世界各国中小型城市污水处理厂的优选工艺。2）在 10104 m3/d规模以下，氧化沟和SBR法的基建费用明显低于常规活性污泥法、A/O和A2/O法；对于规模为(510)104 m3/d的污水厂，氧化沟与SBR法的基建费用通常要低 10%15%。规模越小，两者差距越大，这对缺少资金建污水厂的中小城市很有吸引力。3）即使在 10104 m3/d规模以下，氧化沟和SBR法的电耗和年运营费用仍高于常规活性污泥法，但如果与基建费用一起来比较，基建费加上20年的运营费总计还是比常规活性污泥法低些。规模越小，低得越多，规模越大，差距越小，当规模为 10104 m3/d时，两类工艺的总费用大致相当。 因此，对于中小型污水厂采用氧化沟与SBR法在经济上是有利的。氧化沟与SBR工艺通常都不设初沉池和污泥消化池，整个处理单元比常规活性污泥法少50%以上，操作管理大大简化，这对于技术力量相对较弱、管理水平相对较低的中小型污水处理厂很合适10。4）氧化沟和 SBR 工艺的设备基本上实现了国产化，在质量上能满足工艺要求，价格比国外设备便宜好几倍，而且也省去了申请外汇进口设备的种种麻烦。5）氧化沟和 SBR 工艺的抗冲击负荷能力比常规活性污泥法好得多，这对于水质、水量变化剧烈的中小型污水厂很有利。正是由于上述种种原因，氧化沟和 SBR 在国内外都发展很快。美国环保局(EPA)把污水处理厂的建设费用或运营费用比常规活性污泥法节省 15%以上的工艺列为革新替代技术，由联邦政府给予财政资助，SBR 和氧化沟工艺因此得以大力推广，已经建成的污水厂各有几百座。欧州的氧化沟污水厂已有上千座，澳大利亚近10多年建成SBR 工艺污水厂近600座11。在国内，氧化沟和SBR工艺已成为中小型污水处理厂的首选工艺。SBR工艺和氧化沟工艺的不同点：1）SBR工艺中一个周期的沉淀时间是由活性污泥界面的沉速、MLSS浓度、水温等因素决定的，浑水时间是由滗水器的长度、上清液的滗除速率等因素决定的，对于一个固定的反应系统，沉淀时间和滗水时间的和基本上是固定的，一般都不应小于2小时，因此，每个周期的时间短，反应时间所占的比例就低，反应池的体积利用系数降低。对于污泥稳定要求不高的污水厂，选择SBR工艺不利11。2）SBR工艺需要频繁地开停进水阀门、曝气设备、滗水器等，因此，对自控设备的要求比较高，目前，某些国产设备的质量尚不过关，如果考虑进口，自控系统所占的投资比例将增加，而且将增大维修费用12。3）采用SBR工艺占地规模大，处理水量较小。4）改良氧化沟工艺具有推流式与完全混合式的优点，耐冲击负荷强，采用倒伞曝气，充氧效率高，兼具推流作用，设备少，便于维护和管理5。5）改良氧化沟工艺的生化反应池由厌氧、缺氧、好氧组成。脱氮除磷效果好。同时进水前段不设曝气设备，人为形成缺氧段，实现充分反硝化，无需内回流泵，减少土建投资13。6）氧化沟没备基本实现了国产化，在质量上能满足使用要求，价格比国外设备便宜很多，能显著降低设备费用14。7）氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。因此，我认为本工程改良型氧化沟法在运行管理及保证出水水质方面，更适合本小型污水处理厂工程需要，故将方案一改良型氧化沟工艺作为污水处理方案。其工艺流程如下：进水沉砂池细格栅提升泵粗格栅混合液回流接触消 毒池出水 二沉池改良型氧化沟回流污泥剩余污泥第三章 污水处理构筑物设计3.1基础数据3.1.1污水处理规模近期规模：2万m3/d，K=1.49，Qave=833m3/h，Qmax=1242m3/h=0.463m3/s；远期规模：4万m3/d，K=1.41，Qave=1666.7m3/h，Qmax=2350m3/h=0.653m3/s。3.1.2进、出水水质进出水水质如表3.1所示： 表3. 1 污水进出水质 单位：mg/L项目BOD5CODSSNH3-NT-NT-P原水水质12033025035406出水水质2060208201.53.2格栅3.2.1格栅设计说明格栅是安装在泵房集水池前或污水厂前端的构筑物，用以截留污水中较大的漂浮物和悬浮物，保护水泵机组和后续处理构筑物的正常运行3。1. 污水处理系统或水泵前，必须设置格栅。2. 格栅分为平面格栅和曲面格栅两种形式；按栅条间隙，可将其分为粗格栅（50100mm），中格栅（1640mm），细格栅（310mm）三种。3. 栅条断面有圆形、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。4. 格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：a) 粗格栅：机械清除时宜为1625mm，人工清除时宜为2540mm。特殊情况下，最大间隙可为100mm；b) 细格栅：宜为1.510mm；c) 水泵前，应根据水泵要求确定。5. 污水过栅流速宜采用0.61.0m/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。6. 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。7. 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。8. 通过格栅的水头损失，一般采用0.080.15m。9. 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。10. 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。11. 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。12. 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。13. 栅渣清除方式。按清渣方式，可分为人工清渣和机械清渣两种。一般按格栅渣量而定，当每日栅渣量大于0.2m3，应采用机械格栅除渣机。本设计中城市排水系统采用分流制排水系统，城市污水进水水量Q=40000m3/d，污水进入污水处理厂处的管径为1200mm，管道水面标高为192.50m。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与沉砂池合建。3.2.2粗格栅设计计算采用固定平面锐边矩形断面粗格栅，按4.0万m3/d的规模一次建成，设计为两格，即N=2格,每组格栅的设计流量为0.327 m3/s，近期运行一格。1.栅前水深根据最优水力断面公式计算（式3.1）设计中取过栅流速v=0.9m/s即： 栅前槽宽约0.85m 栅前水深： 3.格栅的间隙数 （式3.2）式中 格栅栅条间隙数（个）； max设计流量（）； 格栅倾角（）； 格栅栅条间隙数。设计中取=60，b=60mm 4.格栅栅槽宽度 （式3.3）式中 格栅栅槽宽度； 每根格栅条宽度。设计中取S=0.01m5.进水渠道渐宽部分的长度计算 （式3. 4） 式中进水渠道渐宽部分长度； 渐宽处角度（）。设计中取=20 6.进水渠道渐窄部分的长度计算 7.通过格栅的水头损失h1 = h0k（m）（式3. 5）（式3. 6）式中 h0计算水头损失，m ； g重力加速度,取9.81m/s2；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，对于矩形断面：（式3. 7） 水头损失，； 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 =3。8.栅后槽总高度设栅前渠道超高栅后槽总高度：（m）（式3. 8）9.栅槽总长度 （式3. 9）10.每日栅渣量 （式3. 10） 式中 每日栅渣量，； 每日每1000污水的栅渣量（污水）。设计中取W=0.05 m3/103m3 故应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。格栅采用链条回转式格栅，它由驱动机构、主传动链轮轴、从动链轮轴、牵引链、齿耙、过力矩保护装置和机架等组成。驱动机构布置在栅体上部的左侧或右侧，通过安全保护装置将扭矩传给主传动链轮轴，主传动链轮轴两侧主动链轮使两条环形链条作回转运动，在环形链条上均布68块齿耙，齿耙间距与格栅栅距配合并插入栅片间隙一定深度，运行时齿耙栅片上的污物随齿耙上行，当齿耙转到格栅体顶部牵引链条换向时齿耙也随之翻转，格栅截留的栅渣脱落到工作平台上端的卸料处，由卸料装置将污物卸至输送机或集污容器中。格栅清渣装置起动由水位差控制开关控制，当格栅前后水位差大于0.1m时，开始工作。11. 格栅除污机的选型格栅选用2台XWB型背耙式格栅除污机，每台的过水流量1.04/3=0.52m3/s。根据江都市亚太环保设备制造总厂提供的该格栅除污机的有关技术资料所选设备的技术参数为：安装角度为60；电机功率为1.5Kw；设备宽度为B+450mm；井宽2800mm；井深6000mm；过栅流速为0.51.2m/s；耙齿栅隙为25mm；水头损失19.6kpa。格栅本体为不锈钢材，清污机耙由计算机根据时间自动控制，同时设机旁急停及启动按钮，高水位时格栅清污机连续工作，与清污机配套的皮带运输机也连续工作。选用一台栅渣压榨机，压榨能力为0.7m3/h。3.2.3细格栅的设计计算采用固定平面锐边矩形断面细格栅，按4.0万m3/d的规模一次建成，设计为两格，即N=2组，每组细格栅与沉砂池合建，近期运行一组。1.格栅的间隙数 个（式3.11）式中 格栅栅条间隙数，（个）； max设计流量，； 格栅倾角，（）； 格栅栅条间隙数，。设计中取过栅流速v=0.9m/s，=60，b=20mm，h=0.425m2.格栅栅槽宽度 （式3.12） 式中 格栅栅槽宽度，； 每根格栅条宽度，。设计中取S=0.01m3.进水渠道渐宽部分的长度计算 （式3.13） 式中-进水渠道渐宽部分长度，； -渐宽处角度，（）。设计中取=204.进水渠道渐窄部分的长度计算 5.通过格栅的水头损失 h1=h0k=0.06863=0.206 m（式3.14） （式3.15）式中 h0-计算水头损失，m ； g -重力加速度,取m/s2；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，对于矩形断面： =2.42（式3.16） -水头损失，； -格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 =3。6.栅后槽总高度设栅前渠道超高栅后槽总高度：（式3.17）7.栅槽总长度（式3.18）8.每日栅渣量 （式3. 19）故应采用机械格栅。式中 -每日栅渣量，； -每日每1000污水的栅渣量（污水）。 设计中取W=0.07m3/103m39.格栅除污机的选型格栅选用2台CH型正耙回转式格栅除污机，每台的过水流1.04/2=0.52m3/s。所选设备的技术参数为：安装角度为60；井深20007500mm；地面以上高度1700mm；耙齿栅隙为5mm。12. 进水与出水渠道城市污水通过DN=1200mm的管道送入进水渠道，格栅的进水渠道与格栅槽相连，格栅与沉砂池合建一格，格栅出水直接进入沉砂池，3.3污水泵站3.3.1泵站的设计说明污水泵站接纳来自整个城市排水管往来的所有污水，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。排水泵站的基本组成包括：机器间、集水池、格栅和辅助间4。l 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室外排水规范。l 泵房形式选择的条件：(1)由于污水泵站一般为常年运转，大型泵站多为连续开泵，故选用自灌式泵房。 (2)流量小于2m3/s时，常选用下圆上方形泵房。(3)大流量的永久性污水泵站，选用矩形泵房。(4)一般自灌启动时应采用合建式泵房。3.3.2泵房的形式及工艺布置本设计采用地下湿式矩形合建式泵房，按远期一次性建成，设计流量选用最高日最高时流量，即：Qmax=1.4140000 m3/d =2350 m3/h1、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，故常选用下圆上方形泵房。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，经机器间的泵提升来水进入出水井，然后依靠重力自流输送至各处理构筑物。3.3.3泵站的设计计算1.设计参数进水管D1200管底标高185.90m，设计地面标高199.00198.80m，设计泵房地面199.20m设计流量Qmax=1.4140000 m3/d =2350 m3/h，出水管提升至细格栅，出水管长度为5m，细格栅水面标高为200.45m。2、设备选型设计中选用2台潜污泵（1用1备），则每台污水泵的设计流量为： m3/h选用350QW1500-15-90型的潜污泵。该泵的规格性能见表3.1表3. 2 350QW1500-15-90型的潜污泵型号型号流量m3/h扬程m转速r/min功率kw效率%出口直径mm重量kg350QW1500-901500159009082.135020003. 集水池的设计计算按一台泵最大流量时5min的出水量设计，则集水池的有效容积为：V=11755/60 = 98 m3取集水池的有效水深为则 集水池的有效面积： F=98/2= 49 m2集水池长取10.0m， 则集水池的宽度： B=4.9 m 取5.0m集水池的平面尺寸为： LB=105.0 m取集水池保护水深1.2m，则实际水深为2.0+1.2=3.2m。 4.泵的安装潜污泵直接置于集水池内。3.4沉砂池3.4.1沉砂池的设计说明沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的砂粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，以去除相对密度较大的无机颗粒。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、竖流式沉砂池、涡流式沉砂池和多尔沉砂池8。本设计采用涡流式沉砂池，它由进水口、出水口、沉砂分选区、集砂区、砂提升管、排沙管、电动机和变速箱组成。污水由流入口沿切线方向流入沉砂区，利用电动机及传动装置带动转盘和斜坡式叶片旋转，在离心力的作用下，污水中密度较大的砂粒被甩向池壁，掉入砂斗，有机物则被留在污水中。调整转速，可达到最佳沉砂效果。沉砂用压缩空气经砂提升管、排砂管清洗后排出，清水回流至沉砂区5。 在设计中，需按照下列原则：1)城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格)，并按并联运行原则考虑4。2)设计流量应按分期建设考虑：(1) 当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；(2) 当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算；(3) 合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。3)沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。4)城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，其含水率为60%，容量为1500kg/m3。5)贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55排砂管直径应不小于0.3m。6)沉砂池的超高不宜不于0.3m。7)除砂一般宜采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。3.4.2沉砂池的设计计算沉砂池分为两格，分别与细格栅连接，每格沉砂池设计流量为0.327 m3/s.1.沉砂池表面积 A= m2 （式3.20） 式中 A-沉砂池表面积（m2）；细格栅 Q-设计流量（m3/s）； q-表面负荷m3/(m2h),设计中采用200 m3/(m2h)。2.沉砂池直径 D=m（式3.21） 式中 D-沉砂池直径（m）。3.沉砂池有效水深 h2 = q t = 20030/3600 = 1.67m（式3.22） 式中h2-沉砂池有效水深（m）； t -停留时间（s）,一般采用2030，设计中取t=30s。4.沉砂池所需容积 （式3.23） 式中 -平均流量（m3/s）； X-城市污水沉沙量（m3/106m3污水），一般采用30 m3/106m3； T-清除沉砂的间隔时间（d），一般采用12d。设计中取T=1 d，X=30 m3/106m3污水5.每个沉砂斗容积 （式3.24） 式中 V-沉砂斗容积； d-沉砂斗上口直径 h4-沉砂斗圆柱体的高度（m）； h5-沉砂斗圆锥体的高度（m）； r-沉砂斗下底的直径（m），一般采用0.40.6；设计中取d=1.4m, h4=1.4m,r=0.4m, h5=0.8m6.沉砂池总高度 H =h1+ h2+ h3+ h4+ h5=0.3+1.67+0.67+1.4+0.8=4.84 m （式3.25） 式中 H-沉砂池总高度（m）； h1-沉砂池超高（m），一般采用0.30.5m； h3-沉砂池缓冲层高度（m），h3=。设计中取h1=0.3m, h3=7.进水渠道当格栅的出水通过DN1200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，进水渠道采用与涡流式沉砂池呈切线方式进水，进水可以在沉砂池内产生涡流。 B1=（式3.26） 式中B1-进水渠道宽度（m）； h1-进水渠道水深（m）； v1-进水流速(m/s)，一般采用0.61.2 m/s。 设计中取h1=0.8m, v1=1.0 m/s 8.出水渠道出水渠道与进水渠道建在一起，并且满足夹角大于2700，以延长污水在涡流式沉砂池内流动距离。 B2=（式3.27） 式中B2-出水渠道宽度（m）； h2-出水渠道水深（m）； v2-出水流速(m/s)，一般采用（0.40.6） v1。设计中取v2=v1=0.5 m/s，h2=0.8m 9.排砂装置采用空气提升泵从涡流式沉砂池底部空气提升排砂，排砂时间每日一次，每次12小时，所需空气量为排砂量的1520倍。3.5改良型氧化沟3.5.1改良型氧化沟的设计说明氧化沟是活性污泥法的改良和发展，曝气池呈封闭渠道形，污水和活性污泥循环水流的作用下混合接触，完成有机物的净化过程，又称循环曝气池。氧化沟在流态上介于推流式和完全混合式之间，局部流态为推流式整体为完全混合状态，同时具有这两种混合方式的某些特点16。在氧化沟中，污水和活性污泥的混合液在外加动力的作用下，不停的循环流动，有机物在微生物的作用下得到降解。该工艺对水温、水质和水量的变化有较强的适应性，污泥龄长、剩余污泥少。对于城市污水，氧化沟系统通常的预处理采用粗细格栅和沉淀池，一般不设初沉池。混合液在沟内的循环速度为0.250.35m/s，以确保混合液呈悬浮状态。氧化沟污泥回流比采用60%200%，涉及污泥浓度为15005000mg MLSS/L,氧化沟中的氧转移效率为1.52.1kg/(kwh) 4。氧化沟工艺的重要设计参数及相应取值如下：1、厌氧池的水力停留时间为。2、氧化沟的设计泥龄范围为448d,通常的泥龄取值为1030d；氧化沟常用的设计有机负荷取值为0.160.35 BOD5kg/(m3d)；污泥负荷为0.030.10 BOD5kg/(kgMLSSd)。3、对于城市污水，水力停留时间采用的数值为630h.。4、进水和回流污泥点宜设在缺氧区首端，出水点宜设在充氧器后的好氧区。氧化沟的超高与选用的曝气设备类型有关，当采用转刷、转碟时，宜为0.5m；当采用竖轴表曝机时，宜为0.60.8m，其设备平台宜高出设计水面0.81.2m。 5、氧化沟的有效水深与曝气、混合和推流设备的性能有关，宜采用3.54.5m。 6、根据氧化沟渠宽度，弯道处可设置一道或多道导流墙；氧化沟的隔流墙和导流墙宜高出设计水位0.20.3m。 7、氧化沟内的平均流速宜大于0.25m/s，混合液在渠内流v=0.40.5m/s.本设计中选用改良型氧化沟工艺，按近期规模2.0万m3/d建成，远期再扩建，设计中取两座改良型氧化沟，则每座的设计流量为10000 m3/d。3.5.2厌氧池的设计计算水力停留时间： T=2h污泥浓度： X=3000mg/L污泥回流液浓度： Xh=10000 mg/L1.厌氧池容积：V= Q1T=100002/24=833.3m3（式3.28）2.厌氧池尺寸：水深取为h=4.0m。 则厌氧池面积：A=V/h=833.3/4=208.3m2 厌氧池直径：m （取D=17m）（式3.29） 考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m。3.污泥回流量计算： 1）回流比计算 R =X/（Xr-X）=3/（10-3）=0.43 2）污泥回流量QR =RQ1=0.4310000=4300m3/d3.5.3氧化沟的设计计算l 设计参数总污泥龄：30d污泥浓度（MLSS）一般取值20006000 mg/L 之间，设计中取X=4000mg/L，MLVSS/MLSS=0.75，则MLVSS=3000溶解氧浓度：DO=2.0 mg/L设计进水水质BOD5=160mg/L； COD=330mg/L；SS=187mg/L（考虑到格栅以及曝气沉砂池对SS的去除率为25%）；NH3-N=35mg/L；设计水温T=14；设计出水水质BOD5=20mg/L； COD=80mg/L；SS=20mg/L；NH3-N=8mg/L污泥产率系数Y=0.5;挥发性污泥浓度（MLVSS）XV=2800mg/L; 内源代谢系数Kd=0.05.l 设计计算1.计算硝化菌的生长速率笑话所需最小污泥平均停留时间： （式3.30） =0.195 d-1设计中取温度T为15，氧的半速常数K取2.0 mg/L，PH按7.2考虑，则 满足硝化最小污泥停留时间： =1/=5.1d选择安全系数来计算氧化沟设计污泥停留时间: d（式3.31）设计中SF为安全系数，通常取2.03.0，此处取F=2.5由于考虑对污泥进行部分的稳定，实际设计污泥龄=30d，对应的生长速率 =1/30=0.033 d-12.计算去除有机物及硝化所需的氧化沟体积和水力停留时间： m3（式3.32） 式中 Y-污泥产率系数，对城市污水取0.30.5； Q-处理污水量（m3/d）； S0-进水BOD5浓度（mg/L）； Se-出水BOD5浓度（mg/L）； Kd-污泥内源呼吸系数（d-1），对城市污水， Kd取0.030.10 d-1。设计中污泥内源呼吸系数Kd=0.05, 污泥产率系数Y =0.5.3.计算反硝化所要求增加的氧化沟的体积（每组）：如假设，反硝化条件时溶解氧的浓度DO=0.2 mg/L，计算浓度仍采用15，20反硝化速率rDN，取0.07 mgNO3-N/(mgVSSd)则： rDN = rDN1.09（T-20）(1-DO)=0.071.09(15-20)(1-0.2)=0.036 mgNO3-N/(mgVSSd)（式3.33）根据MLVSS浓度和计算所得的反硝化速率，反硝化容积所需要增加的氧化沟的体积。由于合成的需要，产生的生物污泥中约含有12%的氮，因此首先计算这部分的氮量。每日产生的生物污泥量为： Xvss=Q(S0-Se) =10000(160-20)（式3.34） =280 kg/d由此，生物合成的需氧量为12%280=33.6 kg/d折合每单位体积进水用于生物合成的氮量为：33.61000/10000=3.36 mg/L反硝化NO3N量NO3=40-3.36-20=16.64 mg/L所需去除氮量SNO3=16.6410000/1000=166.4kg/d因此，反硝化所要求增加的氧化沟体积为：m3（式3. 35）所以每组氧化沟的总体积为：V总=V+V，=2800+1651=4451 m3氧化沟设计水力停留时间为：HRT= V总/Q=4451/10000=10.7 h4.确定氧化沟的工艺尺寸：设计有效水深4.0m,宽度为5.0m，则所需沟的总长度为222.55m。超高取0.5m.5.每组沟需氧量的确定：速率常数K取0.22d-1. O2 = Q （式3.36） =2566 kg O2/d如果水质修正系数，压力修正系数，温度为20、25时的饱和溶解氧浓度分别为： C20=9.17 mg/L C25=8.4 mg/L标准状态需氧量： （式3.37）选用ZPQ-5-1320转盘式氧化沟曝气机，水平轴有效长度5m，盘片19片，浸没深度460mm，充氧能力33.5KgO2/h，电机功率15Kw。考虑水量和水质的波动，单座氧化沟配置6台曝气机，氧化沟充氧量201 KgO2 / h，总功率90 Kw。其中末端2台为双速。6.回流污泥量计算：根据物料平衡，进水：（TSS）Q+XRQR=（Q+QR）X 式中QR-回流污泥量（m3/d） XR-回流污泥浓度，根据公式：XR=（式3.38） SVI取100，取0.9，则XR=9000 mg/L 25010000+9000QR=（10000+QR）4000 QR =7500 m3/d 则 外回流污泥比7.每组沟剩余污泥量计算： （式3.39）近期每日污水2万吨处理规模时，干污泥量1.22672=2.4534吨/日；远期每日污水4万吨处理规模时，干污泥量为4.9068吨/日；8.进水设计沉砂池的出水通过2根DN=800mm的管道进入集配水井，然后，用3条管道送入每组的改良型氧化沟，送水的管径为DN=800mm，管内的流速为v=1.0 m/s。回流污泥也同步流入。9.出水设计氧化沟的出水采用矩形堰跌落出水，则堰上水头 （式3.40） 式中 H-堰上水头（m） -氧化沟的出水量，指污水的最大流量与回流污泥量之和(m3/s) -流量系数，一般取0.40.5 -堰宽（m）设计中取 =0.4 =5.0 Q=28200+10714=38914 m3/d= 0.45m3/s出水总管管径采用2根管道把水送入配水井，管内的污水流速为1.2 m/s。回流污泥管管径为，管内的污泥流速为。3.6二沉池3.6.1二沉池的设计说明本设计采用辐流沉淀池，辐流式沉淀池一般采用对称布置，有圆形和正方形。主要由进水管、出水管、沉淀区、污泥区及排泥 装置组成。按进出水的形式可分为中心进水周边出水、周边进水中心出水和周边进水周边出水三种类型5。其中，中心进水周边出水辐流式沉淀池应用最广。1） 沉淀池的设计数据宜按下表的规定取值表3.3 沉淀池的设计数据沉淀池类型沉淀时间表面水力负荷每人每日污泥量污泥含水率/固体负荷初次沉淀池0.52.01.54.51636二次沉淀池生膜法后1.54.01.02.01036活性污泥法后1.54.00.61.512322）沉淀池的超高不应小于0.3m。 3）沉淀池的有效水深宜采用2.04.Om。 4）当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为60，圆斗宜为55。 5）活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按不大于2h的污泥量计算，并应有连续排泥措施；生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按4h的污泥量计算。 6）排泥管的直径不应小于200mm。 7）当采用静水压力排泥时，二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m，活性污泥法处理池后不应小于0.9m。 8）二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7L(sm)