居民区小型废水处理站的设计

摘要本文是设计城市污水的处理工艺，最终使生活污水出水水质达到国家排放一级标准，以解决生活污水带来的环境污染问题。针对城市污水的特点，考虑到成本、处理技术、进出水水质等多方面因素，本设计主要采用间歇式循环延时曝气活性污泥法（ICEAS）。ICEAS工艺是一种连续进水的改良型SBR工艺，实现连续进水、生物氧化、硝化、反硝化、固液分离等均在一个反应池中进行。ICEAS工艺与传统的SBR法相比，其特点是在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水沉淀期和排水期仍保持进水，间歇排水，没有明显的反应阶段和闲置阶段这种系统在处理城市污水方面具有占地面积小、基建投资省、运行费用低、管理方便的优点，十分适合小型居民区生活污水的处理。综合考虑基建投资、动力消耗、运行成本、占地面积等因素，采用本工艺流程有着十分明显的经济效益和环境效益。关键词城市污水；活性污泥法；ICEAS工艺ABSTRACTTHISPROJECTISDESIGNEDTODEALWITHTHESEWAGEDRAINAGESYSTEMINTHECITYAREASINORDERTOMAKESURETHESEWAGEPRODUCEDBYPEOPLESLIVINGACTIVITIESWILLREACHTHEFIRSTLEVELOFTHENATIONALSTANDARDHENCE,TOSOLVETHEENVIRONMENTALPOLLUTIONWHICHBROUGHTBYTHELIVINGSEWAGETOCONTRASTTHECITYSWAGESCHARACTERS,ANDTHECONSIDERATIONOFTHECOST,DEALINGTECHNIQUES,ANDTHEQUALITYOFTHEWATERETCTHISDESIGNISMAINLYUSETHEINTERMITTENTCYCLEEXTENDEDAERATIONSYSTEM（ICEAS）ICEASISTHETECHNICSOFTHECONTINUOUSWATERINGRESSIONIMPROVEDVERSIONOFSBR,TOACHIEVECLOCKROUNDWATERINGRESSION,BIOOXIDATION,NITRATION,ANTINITRATION,SOLUTIONSEPARATIONANDSOONTOREACTINTHESAMEPOOLEQUALLYTOCONTRASTTHEICEASTECHNICSANDTHETRADITIONALSBR,ITSCHARACTERISTICISTHEWATERINGRESSIONENDAGGRANDIZEDAPREREACTINGREGIONONTHEREACTORSOITSCIRCULATINGMODEWILLBEACONTINUOUSONEBOTHINDEPOSITIONANDWATERDISCHARGINGTIMEANDINTERMITTENTWATERDISCHARGINGMOREOVER,THEREISNOOBVIOUSREACTINGANDOTIOSEPHASESTHISSYSTEMISHAVINGSEVERALADVANTAGESONLESSAREAOCCUPATIONINTHECITYSWAGEDEALINGASPECT,SMALLINPUTONCAPITALCONSTRUCTION,LOWFUNCTIONINGFEES,ANDSUPERVISECONVENIENCYITSEXTRAORDINARYSUITABLEFORMINIRESIDENTIALAREASSEWAGEDRAINAGESYSTEMFORTHECONSIDERATIONOFFACTORSINCLUDEDTHECAPITALCONSTRUCTIONINPUT,POWERCONSUMPTION,FUNCTIONINGCOSTANDTHEAREAOCCUPIEDETCTOADOPTTHISTECHNICSWILLPROVIDEBENEFITSONBOTHECONOMICALANDENVIRONMENTALKEYWORDSSWAGEACTIVATEDSLUDGE；INTERMITTENTCYCLEEXTENDEDAERATIONSYSTEM引言1城市污水的处理现状目前，国内外城市污水处理厂处理工艺大都采用一级处理和二级处理。一级处理是采用物理方法，主要通过格栅拦截、沉淀等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。这一处理工艺国内外都已成熟，差别不大。二级处理则是采用生化方法，主要通过微生物的生命运动等手段来去除废水中的悬浮性、溶解性有机物以及氮、磷等营养盐12。目前，这一处理工艺有多种方法，归结起来，有代表性的工艺主要有传统活性污泥、氧化沟、A/O或A2/O工艺、SBR工艺、CCAS工艺及ICEAS工艺等。目前，这几种代表工艺在国内外都有实际应用。11城市污水的总量我国的淡水资源总量中实际能开发利用的约为1200亿M3，人均资源只有世界人均的1/4，是个水资源短缺的国家。我国有80左右的污水未经处理直接排入水域，造成全国1/3以上河段受到污染，90以上城市水域污染严重，近50的重点城镇的水源地不符合饮用水标准。水是一种有限而不可替代的自然资源，也是一种易倍浪费而可以节约的自燃资源。1980年我国每万美元国民生产总值用水量为当时美国的5倍，日本的17倍，前联邦德国的28倍。随着城市污水处理率的上升，污水处理厂的建立是有必要的。12城市污水的来源及成分城市污水，人们日常生活中排出的水，从住户、公共设施（饭店、宾馆、影剧院、体育场、机关、学校、商店等）和工厂的厨房、卫生间、浴室及洗衣房等生活设施中排出的水。通常含有泥沙、油脂、皂液、果核、纸屑和食物屑、病菌、杂物和粪尿等。水质特点是往往含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂等，以及氮、磷等无机物，此外，还含有病原微生物和较多的悬浮物。按其化学性质来分，通常无机物为40，有机物为60；按其物理性质来分，可分为不溶性物质、胶体性物质和溶解性物质。城市污水的水质一般较稳定，浓度较低。城市降水和受污染的地表水在城市污水中还没有占到很大的比例，这类污水水量水质差别较大，常受气候、时间、地理位置及周边环境的影响。在对这类污水进行处理时，应针对具体污水水质选择是否需要与其他污水混合稀释后处理。13城市污水处理的必要性城市污水中含有有机物、病原菌、虫卵等，排入水体后渗入地下造成污染。微生物在分解有机物中消耗了水体中的氧，会影响鱼类生活，当溶解氧耗尽时，在厌氧状态下，使细菌分解有机物产生硫化氢，水体黑臭，鱼虾绝迹，污水中的氮磷等营养物质排入水体，特别是湖泊、水库将引起水体的富营养化。藻类的过度生长将造成溶解氧的急剧变化，水体在一定时间内处于严重缺氧状态，导致鱼类大量死亡。石油化工洗涤剂污染，大多数家庭和餐馆大量使用的各种洗涤用品都是石油化工的产品，难以降解，排入江河中不仅会严重污染水体，而且会积累在水产物中，大量进入人体后会出现中毒现象。为此，作为二十一世纪的环保工作者，应尽量采取有效的措施控制污水排放量，循环利用，综合处理，区域防治和加强管理等综合措施，保证用水和污水的循环利用能够顺利进行35。2居民区污水处理方法所谓污水处理就是采用各种方法将污水中所含有的污染物分离出来，或将其转化为无害和稳定的物质，从而使污水得到净化。现代的污水处理技术，按其作用原理可分为物理法、化学法和生物法。21物理处理方法污水的物理处理法，就是利用物理作用分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质，在处理过程中不改变其化学性质。属于物理法和处理技术的有以下几种。（1）沉淀（重力分离）利用污水中的悬浮物和水密度不同的原理，借重力沉降（或上浮）作用，使其从水中分离出来。沉淀处理设备有沉砂池、沉淀池及隔油池等。（2）筛滤（截留）利用筛滤介质截留污水中的悬浮物。属于筛滤处理的设备有格栅、微滤机、真空滤机、压滤机等。（3）气浮是将空气打入污水中，并使其以微小气泡的形式由水中析出，污水中密度近于水的微小颗粒状的污染物质粘附到空气泡上，并随气泡上升至水面，形成泡沫浮渣而去除。根据空气打入方式的不同，气浮处理设备有加压溶气气浮法、射流气浮法等。为了提高气浮效果，有时需向污水中投加混凝剂。（4）反渗透用一种特殊的半渗透膜，在一定的压力下将水分子压过膜的一侧，而溶解于水中的污染物则被膜所截留，污水被浓缩。被压透过膜的水就是处理过的水。反渗透法是膜分离技术的一种，属于膜分离技术的还有电渗析、渗析等69。属于物理法的污水处理技术还有离心与旋流分离、蒸发等。22化学处理方法污水的化学处理法，就是通过投加化学物质，利用化学反应作用来分离、回收污水中的污染物，或使其转化为无害的物质。属于化学法的有以下几种。（1）混凝法水中的呈胶体状态的污染物质，通常都带有负电荷，胶体颗粒之间互相排斥形成稳定的混合液，若向水中投加带有相反电荷的电解质，可使污水中胶体颗粒改变为呈电中性，失去稳定性，并在分子引力作用下，凝聚成大颗粒而下沉。常用于处理含油废水等。（2）中和法用于处理酸性废水或碱性废水。投加石灰、氢氧化钠、石灰石等可使酸性废水变为中性；吹入含有二氧化碳的烟道气可使碱性废水变为中性。（3）氧化还原法废水中呈溶解状态的有机或无机污染物，在投加氧化剂或还原剂后，由于电子的迁移而发生氧化或还原作用，使其转变为无害的物质。氧化法多用于处理含酚、氰废水等。还原法多用于处理含铬、含汞废水。（4）吸附法将污水通过固体吸附剂，使废水中的溶解性有机污染物媳妇到吸附剂上。常用活性炭、焦炭等。此法可吸附废水中的酚、汞、铬、氰等有毒物质。属于化学法处理技术的还有电解法、离子交换法、化学沉淀法、电解析法、萃取法等。23生物处理方法231好氧处理污水的生物处理法，利用微生物的新陈代谢功能，使污水中呈溶解和胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害的物质，使污水得以净化。主要依赖好氧菌和兼性厌氧菌的生化作用来处理过程的工艺称为好氧生物处理法。常见的工艺是活性污泥法和生物膜法。（1）活性污泥法是目前使用很广泛的一种生物处理法。将空气连续鼓入曝气池的污水中，经过一段时间，水中即形成繁殖有大量好氧性微生物的絮凝体活性污泥，活性污泥能够吸附水中的有机物，生活在活性污泥上的微生物以有机物为食料，获得能量并不断生长繁殖，有机物被分解、去除，污水得以净化。普通活性污泥法处理系统由以下几部分组成曝气池、曝气系统、二沉池、污泥回流系统、剩余污泥排放系统。活性污泥法净化废水的能力强、效率高、占地面积小、臭味轻微，但产生剩余污泥量大、对水质水量的比阿奴啊比较敏感、缓冲力弱。（2）生物膜法生物膜法是依靠固着于固体介质表面的微生物来净化有机物的，因而这种方法亦称为生物过滤法。生物膜呈蓬松的絮状结构，微孔多表面积大，具有很强的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉积于膜上的有机物为营养料。增殖的生物膜脱落后进入废水，在二次沉淀池中被截留下来，成为污泥。如果有机物负荷比较高，生物膜对吸附的有机物来不及氧化分解时，能形成不稳定的污泥，这类污泥需要进行再处理。生物膜法固着于固体表面上的微生物对废水水质、水量的变化有较强的适应性；和活性污泥法相比，管理较方便；由于微生物固着于固体表面，即使增殖速度慢的微生物也能生息，从而构成了稳定的生态系。高营养级的微生物越多，污泥量自然就越少1013。232厌氧处理利用兼性厌氧菌在无氧的条件下降解有机污染物。主要用于处理高浓度、难降解的有机工业废水及有机污泥。主要构筑物是消化池，近年来开发了厌氧滤池、厌氧转盘、上流式厌氧污泥床、厌氧流化床等高效反应装置、该法能耗低且能产生能量，污泥产量少。近年来，水解酸化工艺也逐步得到应用。其原理是利用水解产酸菌，并将厌氧反应控制在水解酸化阶段，将难于生物降解的物质转化为易于生物降解的小分子物质。233脱氮除磷工艺2331A2/O工艺A2/O即厌氧好氧活性污泥法，亦称AAO工艺，它是在A2/O除磷工艺基础上增设了一个缺氧池，并将好氧池出流的部分混合回流至缺氧池，具有同步脱氮除磷的功能。污水经预处理和一级处理后首先进入厌氧池，在厌氧池中的反应过程与A2/O生物除磷工艺中的厌氧反应过程相同；在缺氧池中的反应过程与A1/O生物脱氮工艺中的缺氧过程相同；在好氧池中的反应过程兼有A2/O生物除磷工艺和A1/O生物脱氮工艺中好氧池中的反应和作用。因此A2/O工艺可以达到同步去除有机物、硝化脱氮、除磷的功能。该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。沉淀池要防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生N2而干扰沉淀。但溶解氧含量也不易过高，以防止循环混合液对缺氧池的影响。2332氧化沟生物处理工艺本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有帕式PASSVEER简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在2535M，转刷动力效率1618KGO2/KWH。奥式ORBAL简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的DO，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在4045M，动力效率与转刷接近。若能将氧化沟进水设计成多种方式，能有效地抵抗暴雨流量的冲击，对一些合流制排水系统的城市污水处理尤为适用。卡式CARROUSEL简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来看，水深一般在30M左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。三沟式氧化沟T型氧化沟，此种由三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀池和曝气池。T型氧化沟构造简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池，不具备除磷功能。氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率和动力效率。2333SBR工艺及其改型SBR（SEQUENCINGBATCHREACTOR）序批式活性污泥法，其改型工艺有CAST、CCAS、ICEAS等。（1）SBR序批式活性污泥法（SEQUENCINGBATCHREACTOR）的运行包括五道工序形成一个周期。SBR工艺是通过在时间上的交替来实现传统活性污泥法的整个运行过程，它在流程上只有一个基本单元，将调节池、曝气池和二沉池的功能集于一池，进行水质水量调节、微生物降解有机物和固液分离等。根据各工序目的的不同，可分为进水、反应、沉淀、排水和闲置。它与连续流系统相比，最显著的特点是它将反应和沉淀分离两个工序放在同一反应器内进行，扩大了反应器的功能。它时间顺序运行的特点，使它的运行十分灵活，可以适应多种复杂操作的需要，还可一池多用。SBR污水处理技术与传统污水处理技术是不相同的。SBR技术采用的是时间分割操作替代空间分割操作，非稳态生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代动态沉淀等。它在运。原则上SBR的主体工艺设备,只有一个间歇反应器SBR。它与普通活泥法工艺流程相比,不需设二沉池、污泥回流设备,一般情况下不必设调节池,多数情况下可省去初沉池。为获得同样的处理效率SBR法的反应池上明显小于连续池的体积,且池越多，SBR的总体积越小尤其是利用SBR法处理小城镇污水,要比用普通活性污泥法节省基建投资30多，并且还具有布置紧凑，节约占地面积的特点。据美国GRUNDYCENTER污水处理厂评价，采用SBR法在二级处理中建设费用节省了19，整个污水厂的费用节省了8。（2）ICEAS全称为间歇式循环延时曝气活性污泥法（INTERMITTENTCYCLEEXTENDEDAERATION），其最大的特点就是在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水，无明显的反应阶段和闲置阶段。污水从预反应区以很低的流速进入主反应区，对主反应区的泥水分离不会产生明显影响。由于ICEAS设施简单、管理方便，尤其是处理市政污水和工业废水方面比经典的SBR系统费用更省，因此在国内外受到了广泛重视。自20世纪80年代初在澳大利亚兴起以来，目前已建成投产了300多座污水处理厂。ICEAS的运行方式将SBR反应池沿长度方向分为两个部分，前部为预反应区，后部为主反应区。预反应区可起调节水流的作用，主反应区是曝气、沉淀的主体。ICEAS是连续进水工艺，不但在反应阶段进水，在沉淀和排水阶段也进水。污水进入预反应区后，通过隔墙底部的连接口以平流流态进入主反应池，在主反应池中进行间歇曝气和沉淀排水，成为连续进水、间歇出水的SBR反应池，使配水大大简化，运行也更加灵活。ICEAS工艺中各操作单元的作用为A、曝气阶段由曝气系统向反应池内间歇供氧，此时有机物经微生物作用被生物氧化，同时污水中的氨氮经微生物硝化反硝化作用，达到脱氮的效果。B、沉淀阶段此时停止向反应池内供氧，活性污泥在静止状态下降，实现泥水分离。C、排水阶段在污泥沉淀到一定深度后，排水器系统开始工作，排出反应池内上清液。在排水过程中，由于污泥沉降于池底，浓度较大，可根据需要启动污泥泵将剩余污泥排至污泥池中，以保持反应器内一定的活性污泥浓度。排水结束后，又进入下一个新的周期，开始曝气，周而复始，完成对污水的处理。（3）CCAS即连续循环曝气系统工艺（CONTINUOUSCYCLEAERATIONSYSTEM），是一种连续进水式SBR曝气系统。这种工艺是在SBR的基础上改进而成。SBR工艺早于1914年即开发成功，但由于人工操作管理太烦琐、监测手段落后及曝气器易堵塞等而难以在大型污水处理厂中推广。SBR工艺曾被普遍认为适用于小规模污水处理厂。进入60年代后，自动控制技术和监测技术有了飞速，新型不堵塞的微孔曝气器也研制成功，为广泛采用间歇式处理法创造了条件。1968年澳大利亚的新南威尔士大学与美国ABJ公司合作开发了“采用间歇反应器体系的连续进水，周期排水，延时曝气好氧活性污泥工艺”。1986年美国国家环保局正式承认CCAS工艺属于革新代用技术（I/A），成为最先进的电脑控制的生物除磷、脱氮处理工艺。CCAS工艺对污水预处理要求不高，只设机械格栅和沉砂池。生物处理核心是CCAS反应池，除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成，出水可达标排放。经预处理的污水连续不断地进入反应池前部的预反应池，在该区内污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，并一起从主、预反应区隔墙下部的孔眼以低流速进入反应区。在主反应区内依照“曝气、闲置、沉淀、排水”程序周期运行，使污水在“好氧缺氧”的反复中完成去碳、脱氮，和在“好氧厌氧”的反复中完成除磷。各过程的历时和相应设备的运行均按事先编制，并可调整的程序，由机集中自控。24本设计处理工艺的研究及确定241方案选定原则结合我国实际情况，国外先进技术和经验，城市污水处理厂应符合以下几个发展方向（1）总投资省。我国是一个发展中国家，经济发展所需资金非常庞大，因此严格控制总投资对国民经济大有益处。（2）运行费用低。运行费用是污水处理厂能否正常运行的重要因素，是评判一套工艺优劣的主要指标之一。（3）占地省。我国人口众多，人均土地资源极其紧缺。土地资源是我国许多城市发展和规划的一个重要因素。（4）脱氮除磷效果。随着我国大面积水体环境的富营养化，污水的脱氮除磷已经成为一个迫切的问题。我国最新实施的国家污水综合排放标准（GB89781996）也明确规定了适用于所有排污单位，非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准。这就意味着今后绝大多数城市污水处理厂都要考虑脱氮除磷的问题。（5）先进技术与环保工程的有机结合。现代先进技术，尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善，为环保工程的发展提供了有力的支持。目前，国外发达国家的污水处理厂大都采用先进的计算机管理和自控系统，保证了污水处理厂的正常运行和稳定的合格出水，而我国在这方面还比较落后。计算机控制和管理也必将是我国城市污水处理厂发展的方向。242几种方案的比较由于预处理等物理工艺处理效果差不多，主要区别在BOD、N和P的去除工艺，以及一些外部因素的比较。CCAS工艺，独特结构和运行模式使其在工艺上具有独特的优势。缺点各池子同时间歇运行，人工控制几乎不可能，全赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。SBR工艺，污泥活性强,污泥的质量浓度高。对水量、水质变化的适应性强,有机物去除率高。静止沉淀效果好，不易出现污泥膨胀，脱氮除磷效果好。缺点间歇进水。ICEAS工艺，由于城市污水的流量变化大、短时间的有机负荷和水力负荷增加较快，这一点正适应于ICEAS工艺的特性。ICEAS工艺能够通过调节周期来适应进水量和水质的变化，在暴雨时，可经受晴。243方案确定通过以上的比较分析，可以看出ICEAS工艺更适合本设计。ICEAS将传统活性污泥工艺中的初沉池，曝气池、二沉池这三个池子合为一个ICEAS池，故构筑物简洁，明显节省占地面积和投资。ICEAS工艺中活性污泥性能好，反应池中活性污泥吸附了一定量的有机物，因此在曝气的初期和末期，ICEAS池内存在较高的BOD5负荷和随时间变化的BOD5浓度差，而且在一个池内交替进行曝气和沉淀，反复出现好氧缺氧厌氧状态的有效平衡，这样不但有利于菌胶团细菌的生长，使污泥结构紧密，沉降性能好，SVI一般在100之内，不会产生污泥膨胀。3本设计的意义环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。随着我国社会和经济的高速发展，城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。因城市污水排放量大，如果不处理直接排放，将对水体造成污染，因为污水中含氮磷较多，也可使水体富营养化，所选择的污水处理工艺应具有一定的脱氮除磷功能以防水体的富营养化。据此，需确定污水处理厂的处理工艺流程和处理构筑物的类型与数量，进行处理构筑物及设备的工艺设计计算和污水厂各构筑物以及各种管渠等总体布置。从可持续发展的观点出发，本着发展与环境保护相同步的原则，在大力发展生产和建设现代化城市的同时，致力于环境治理，对生活污水加以处理，达到国家要求的污水排放标准。能够保证社会经济与人类居住环境的协调发展。1污水处理资料11设计规模流量Q5000M/D。312进出水水质表1进出水水质表BOD5MG/LCODCRMG/LSSMG/LNH3NMG/LTPMG/L进水2003502504949出水2060201505处理后水质达到污水综合排放标准（GB89781996），一级排放标准。13处理程度的计算（1）BOD5的去除率（20020）/200100900（2）CODCR的去除率（35060）/350100829（3）SS的去除率（25020）/250100920（4）NH3N的去除率（4915）/491006942居民区污水处理站设计方案21工艺流程的比较由于城市污水中含磷，目前常用的处理方法有生物处理法，以及生物与化学相结合的处理方法。不同处理工艺处理后的出水均能达到国家污水排放的一级标准。（1）ICEAS工艺ICEAS工艺，其最大的特点就是在反应器的进水端增加了一个预反应区，运行方式为连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水），间歇排水，无明显的反应阶段和闲置阶段。污水从预反应区以很低的流速进入主反应区，对主反应区的泥水分离不会产生明显影响。由于ICEAS设施简单、管理方便，尤其是处理市政污水和工业废水方面比经典的SBR系统费用更省，因此在国内外受到了广泛重视。（2）SBR工艺SBR是一种好氧微生物污水处理技术,是连续进水、间歇排水的周期循环间歇曝气系统。该工艺集调节、初沉、曝气、二沉、生物脱氮等过程于一池，按不同的时间顺序进行各种目的不同的操作，全部过程都在一个池体内周而复始地进行，工艺流程简洁,布局紧凑合理，是一种先进的污水处理系统。（3）CCAS工艺CCAS工艺，即连续循环曝气系统工艺（CONTINUOUSCYCLEAERATIONSYSTEM），是一种连续进水式SBR曝气系统。这种工艺是在SBR的基础上改进而成。SBR工艺早于1914年即开发成功，但由于人工操作管理太烦琐、监测手段落后及曝气器易堵塞等而难以在大型污水处理厂中推广。综上所述，任何一种方法，都能达到处理效果，且出水水质良好，但相对而言，ICEAS工艺在基建投资、动力消耗、运行成本、占地面积等因素各个方面都优于其他处理方法。因此，采用ICEAS工艺为本设计的工艺方案。22工艺流程的选择经过多方面的考虑，最终的处理流程见图1图1拟采用城市污水处理工艺流程污水格栅调节池沉砂池ICEAS工艺出水污泥浓缩池贮泥池脱水间泥饼外运3污水处理构筑物设计31格栅311作用设于污水处理厂中所有处理构筑物之前，或设在泵站前，用于截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物，防止其后处理构筑物的管道阀门或水泵堵塞。312设计参数设计流量Q5000M3/D58L/S栅前流速V105M/S过栅流速V207M/S栅条宽度S001M格栅间隙E20MM栅前部分长度05M格栅倾角60单位栅渣量1007M3栅渣/103M3污水313设计计算（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式计算得栅前211VBQ槽宽，则栅前水深1120584QBMV10482HM（2）栅条间隙数取N1812SIN058SIN610247QEHV（3）栅槽有效宽度BS（N1）EN001（181）00218053M（4）进水渠道渐宽部分长度（其中11105380692TANT2BLM为进水渠展开角），（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度12035L（6）过栅水头损失（H1）因栅条边为矩形截面，取K3，则442223310017SINSIN2SIN602398VVHKKMGG（/E）式中（S/E）4/3H0计算水头损失K系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取3阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时242（7）栅后槽总高度（H）取栅前渠道超高H203M，则栅前槽总高度H1HH202403054M栅后槽总高度HHH1H2024006230306023M（8）格栅总长度LL1L20510077/TAN006900350510077/TAN60205M（9）每日栅渣量Q平均日13507/1035M3/D02M3/D以宜采用机械格栅清渣。32污水泵站计算321设计计算（1）积水池容积设计流量580L/S，选择积水池与机器间合建的矩形泵站，考虑2台水泵（其中一台备用），每台水泵的流量为580/1580L/S积水池容积采用相当于一台水泵10分钟的容量W5806010/1000348M3有效水深采用H2M,则积水池面积为F174M2占地面积为R2174M2，即为圆形泵房的D55M（2）选泵前总扬程估算已知进入泵站前高程为039M，充满度H/D075M，提升后高程为6M,则最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为6（0391207520）749M出水管管线水头损失出水管Q580L/S，选用管径为450MM的铸铁管，查表得V18M/S；1000I990M设出水管中心埋深11M，局部损失为沿程损失的30，则泵站外管线水头损失为（出水管线水平长度竖直长度）I13即126（039）119913/1000024M泵站内的管线水头损失设为15M，考虑自由水头为1M，则水泵总扬程H1502374911022M选用12PWL型污水泵，Q250L/S，H12M泵站计算简图2中图2泵站示意图33调节池331作用调节池的作用是减小和控制污水水量，水质的波动，为后续处理提供最佳运行条件。水量及水质的调节可以提高废水的可处理性，减少在生化处理过程中可能产生的冲击负荷，对微生物有毒的物质可以得到稀释，短期排出的高温废水还可以得到降温处理。又由于自身的相互作用，PH值可以得到稳定，减少由于PH值调节所需的酸碱量。本例采用的调节池的结构如图3所示。这种形式调节池的出水槽是沿池的对角线方向设置的，池内设有若干纵向隔板。废水经左右两侧的水槽进入池内。由于隔板之间形成的水流通道长度不同，同一时间进入池内的废水，需要停留不同的时间才能达到出水槽。反而言之，出水槽内，同一时刻的废水是不同时刻流入池内的，在槽中相遇并混合，实现水质均一。图3对角线进水调节池如图所示，调节池液面可以上下自由波劫，当进水量大于出水量时，则池内应能贮存盈余，反之，应能补充短缺，以此实现水量调节。池底设置沉渣斗，通过排渣管定期排渣。332设计参数设计流量Q5000M3/D污水停留时间4H333设计计算调节池的设计计算的主要内容是池容积的计算。VQT式中V为调节池容积，M3；T为废水在调节池内的停留时间，H；Q为T小时内废水平均流量，M3H。对角线式调节池有VQT14式中14经验参数。所以调节池的容积V（M3）VQT14（4Q/24）/14（45000/24）/145952M3，取600M3，设计调节池的尺寸为101063M超高03M34沉砂池341作用一般设在泵站、沉淀池前，保护水泵和管道免受磨损，防止管道发生堵塞，提高后续工序产出的污泥中有机物质的含量，以利于进一步对污泥加以利用，增大曝气池后续构筑物的有效容积，延长设备使用寿命。本设计采用平流式沉砂池。342设计参数设计流量Q5000M3/D58L/S设计流速V017M/S水力停留时间T30S343设计计算（1）沉砂池长度LVT01730510M（2）水流断面积AQ/V0058/017035M2（3）池总宽度设计N2格，每格宽取B07M06M，池总宽B2B14M（4）有效水深H2A/B035/14025M（介于0251M之间）（5）贮泥区所需容积设计T2D，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积31550/206821QTXVMK（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）式中X1城市污水沉砂量3M3/105M3，K污水流量总变化系数11（6）沉砂斗各部分尺寸及容积设计斗底宽A105M，斗壁与水平面的倾角为60，斗高HD05M，则沉砂斗上口宽MAAD1506TN260TN1沉砂斗容积32221240501656MAAHVD（略大于V1026M，符合要求）3（7）沉砂池高度采用重力排砂，设计池底坡度为006，坡向沉砂斗长度为24952138LAM则沉泥区高度为H3HD006L2050061380583M池总高度H设超高H103M，HH1H2H303025058113M（8）进水渐宽部分长度1140812TAN20TABLM（9）出水渐窄部分长度L3L1121M（10）校核最小流量时的流速最小流量即平均日流量Q平均日Q/K580/115273L/S则VMINQ平均日/A005273/0350151015M/S，符合要求35ICEAS反应池351作用全称为间歇式循环延时曝气活性污泥法，是SBR的改型，作用是用于去除污水中的BOD和N。352设计参数Q5000M/D3NHN49MG/L，3SS250MG/L，BOD200MG/L反应池个数2；每组4格MLSS4000MG/L；353设计计算（1）运行周期（T）的确定反应池常规工作周期5个24H，每个周期为48H,其中搅拌08H，曝气TA20H，沉淀TS1H，排水TD1H。（2）曝气池体积V的确定出水溶解性BOD5可用下式估算71EZDESKFC式中SE出水溶解性BOD5；SZ出水总BOD5，取20MG/L；KD活性污泥自身氧化系数，典型值为006；出水SS中VSS所占比例，取075；FCE出水SS，取20MG/L。（MG/L）ES2071曝气段污泥龄取20/D，污泥产率Y取06，污泥自身氧化系数KDC取006，曝气池体积（M3）0637651COEDCYQSVXFK（3）排水高度HICEAS反应池共设2座，即2，有效水深1NH5M，排水高度H1（M）1532HQHNV（4）污泥负荷（KGBOD/KGMLSS）0015OSSNEX55剩余污泥产量剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成。剩余生物污泥XV计算公式1010OEVDSXXYQKVF式中，075，006F2D剩余生物污泥量01364006545037651VX25418（KG/D）剩余非生物污泥计算公式S10OESBCXQF式中设计进水SS，M3/D；OC进水VSS中可生化部分比例，设07。BFBF（KG/D）250501746251SX剩余污泥总量（KG/D）2548625043VS污泥固体浓度CO（4000MG/L），得剩余污泥总量QO20011（M3/D）（6）出水BOD5（MG/L）2A42401053TN187524OSLCHKXF式中K动力学参数，取00182出水BOD可以达到设计要求。5（7）出水NHN30981515108372TMTODOEPHK式中标准水温（15C）时硝化菌最大比增长速度，D，取15105；T设计条件下污水温度，取10；DO曝气池内平均溶解氧，取2MG/L；KO溶解氧半速度常数，取13；PH污水PH值，取72。将有关参数代入，得01910M855TNTKE式中标准水温（15C）是硝化菌半速度常数，051515NKMG/L。将有关参数代入，得028MG/L10NK2204TNTB式中为20C时的值，004。20NB20将有关参数代入，得002710硝化菌比增长速度为（D）1270NCB1出水NHN为3MG/L1010801997NEMK出水水质可以满足要求。（8）设计需氧量设计需氧量包括氧化有机物需氧量，污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量和出水带走的氧量。有机物氧化需氧系数05，污A泥需氧系数012。氧化有机物和污泥需氧量为B1AOR1OEAORAQSBXVF20136400552376501（KG/D）764进水总氮NO49MG/L，出水氨氮019MG/L，硝化氨氮需氧量10EN2AOR246210OECNVXFQ49045376505112（KG/D）9823反硝化产生的氧量AOR36012JEWCNTVNFQ4954037650212（KG/D）37总需氧量123AORAOR07649870（KG/D）（KG/H）56（9）曝气装置采用水下机械曝气，混合液水温设为20，混合液DO为2MG/L，根据需氧量，污水温度以及大气压力进行换算，供氧能力为R0为1047KG/H。每个反应池设2台曝气装置,每台供氧量为5235KG/H台。（10）反应池的尺寸设2组反应池，每组4格。池深50M，有效水深45M单组尺寸380M140M50M，2组反应池总有效体积5320M。34污泥处理构筑物的设计计算41浓缩池设计计算本设计污泥浓缩池采用一座圆形辐流式浓缩池，设有刮泥设备，采用周边传动，周边线速度为20M/MIN（12M/MIN）（1）浓缩池的直径采用带有竖向栅条污泥机的辐流式重力浓缩池，浓缩池污泥固体通量M取30KG/M2D（当为活性污泥时，污泥固体通量负荷采用2030公斤/米2日）。产生污泥的体积Q为Q100（XW）/（100P）其中P污泥含水率，取为992；污泥密度，以计。310MKG污泥量为20011M3/D,污泥固体浓度为6KG/M3浓缩池的面积AQC/M200116/304002M2，取41M2。采用一个浓缩池，浓缩池的面积为41M2，则浓缩池的直径D723M，取75M。（2）浓缩池的高度计算取污泥浓缩时间为T15H则浓缩池工作部分高度H1为H1TQ/24A1520011/（2441）305M，取31M浓缩池的超高H2取03M。缓冲层高度H3为03M。浓缩池的高度为HH1H2H331030337M。（3）浓缩后污泥体积的计算污泥含水率P1994，浓缩后含水率P297，浓缩后污泥浓度为30KG/M3则V2Q（1P1）/（1P2）20011（10994）/（1097）4002M3取41M3（4）各种管道的确定（D取300400MM，V取0809M/S）进泥管采用D300MM，排泥池采用D300MM，排上清液采用D300MM。HDH2121354图4污泥浓缩池42贮泥池及污泥泵（1）贮泥时间按T12H考虑设有两个贮泥池，每个设计进泥量为QW400/2200M3/DVQWT12200/24100M3（2）斗部容积将贮泥池设为正方形取斗底边L15M，池边长L3M，50H1（1505）TAN5012M取保护高度为10M，则斗内有效容积为V01015232（15232）1/2525M33（3）斗上容积及高度V1VV010525475M3HV1/9475/9053M（4）贮泥池总高度设超高H205MHH1H2H1205053223M，取25M贮泥池尺寸LBH3325M43污泥干化污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的粒状或絮状物质的疏松结构，因此在污泥处理和处置中都需降低其含水率。污泥脱水的方法，一般有自然干化，机械脱水，及污泥烘干，焚烧等方法。本设计采用带式压滤机TOP1000式，处理量150450KG/H干污泥。这种脱水方法的特点是滤带可以回旋，脱水效率高、噪音小、能源消耗省、附属设备少、操作管理维修方便。其中干泥量为402312M3/D因此选用一台压滤机。外形尺寸长宽高523M5污水厂平面，高程布置51平面布置511各处理单元构筑物的平面布置处理构筑物是污水处理的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑（1）贯通连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免曲折，造成管理不便。（2）土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段。（3）在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求510M，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。（4）各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，减少占地面积。512辅助建筑物污水处理的辅助建筑物有泵房、办公室、集中控制室、水质分析化验室，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便、安全。化验室应设置在脱水间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。52高程布置521污水部分高程计算管道部分的水头损失构筑物的水头损失30高程部分的水头损失管道部分的水头损失构筑物的水头损失构筑物的水头损失30构筑物的水头损失构筑物的水头损失13表2各个构筑物的水头损失格栅（M）调节池（M）沉砂池（M）ICEAS池（M）取值范围010250607010250405实际取值02060205格栅0213026M格栅的高度为026M，调节池的高度定为50M，调节池到沉砂池0613078M，沉砂池液面标高50078422M，沉砂池到ICEAS池0513065M，ICEAS池液面标高