_生物转盘水处理工艺的设计

1、延安大学西安创新学院课程设计设计题目设计题目 生物转盘水处理工艺的设计生物转盘水处理工艺的设计 院院 系系 建筑工程系建筑工程系 专专 业业 给水排水工程给水排水工程 班班 级级 10021002 学生学号学生学号 10451620351045162035 学生姓名学生姓名 白白 娇娇 指导教师指导教师 段段 跟跟 定定 完成设计时间完成设计时间 20132013 年年 1111 月月目 录摘要.I关键词.IABSTRACT.II1绪论.11.1生物转盘的发展与现状.11.2生物转盘工艺特征.21.2.1生物转盘的构造.21.2.2生物转盘的净化原理.21.2.3生物转盘的工艺特征.22设计说

2、明.42.1设计概况.42.1.1设计原则.42.1.2设计依据.42.2设计基础资料.42.3设计规模.52.4废水处理程度.52.4.1进出水水质.52.4.2废水处理程度.62.5工艺方案的比较和确定.62.5.1稳定塘.62.5.2污水土地处理.62.5.3活性污泥法.62.5.4生物膜.62.6生物转盘工艺流程的选择和评价.82.6.1格栅.82.6.2提升泵房.92.6.3初次沉淀池.92.6.4生物转盘.102.6.5二次沉淀池.102.6.6接触消毒池.102.6.7计量槽.112.7污泥处理工艺流程的选择.112.7.1污泥浓缩池.112.7.2消化池.112.7.3污泥脱水

3、.122.7.4污泥的最终处置.123污水处理构筑物设计计算.133.1泵前格栅.133.1.1设计草图.133.1.2设计参数.133.1.3设计计算.143.1.4设计结果.153.2提升泵房.163.2.1设计参数和设计结果.163.2.2设计计算.163.2.3设计结果.163.3初次沉淀池.173.3.1设计草图.173.3.2设计参数.173.3.3设计计算.183.3.4设计结果.203.4生物转盘.203.4.1设计草图.203.4.2设计参数.213.4.3设计计算.213.4.4设计结果.233.5二次沉淀池.233.5.1设计草图.233.5.2设计参数.243.5.3设

4、计计算.243.5.4设计结果.253.6 消毒接触池.263.6.1设计草图.263.6.2设计参数.263.6.3设计计算.273.6.4设计结果.274污泥处理构筑物设计计算.284.1污泥量计算.284.2污泥浓缩池.284.2.1设计草图.284.2.2设计参数.284.2.3设计计算.294.2.4设计结果.314.3污泥消化池.314.3.1设计草图.314.3.2设计参数.324.3.3一级消化池设计计算.324.3.4二级消化池设计计算.334.3.5设计结果.334.4污泥脱水.345总 结.356致谢词.36参考文献.37- I -生物转盘水处理工艺的设计生物转盘水处理工

5、艺的设计1 绪论1.1 生物转盘的发展与现状生物转盘（Rotating Biological Contactor，简称 RBC） ，又名转盘式生物滤池，是一种生物膜法废水处理技术，是污水灌溉和土地处理的人工强化。生物转盘的最早设想是于 1900 年由德国人 P.Weigand1提出的。20世纪 20 年代后期开始，J. Doman、A. T. Malthy、F. Ppel 和 H. Hertmann1等人相继进行了生物转盘的试验和改进。直至 1954 年，第一套半生产性的生物转盘装置才在西德海尔布隆（Heilbronn）污水处理厂建成2。自此至 20 世纪 80 年代，生物转盘在欧洲广泛应用，

6、共建成生物转盘 2000 多座，其中西德就有 1000 多座以上3。虽然生物转盘技术源于欧洲，但是由于其建造费用大大高于活性污泥法，因此在 60 年代后，生物转盘技术在欧洲的研究实际上停顿了下来；而美国的 Allis-Chalmers 公司在此后却作了许多工作，至 20 世纪 80 年代，共建生物转盘污水处理厂 518 座；同时日本在 70 年代后也大力推广应用了生物转盘技术，目前是世界上具有生物转盘污水厂数量最多的国家，也是转盘技术发展最快的国家。在上述国家地区，大部分生物转盘用于生活污水处理，小部分用于工业废水处理3,4,5。我国对生物转盘技术的研究起步于 20 世纪 70 年代3。但由于

7、生物转盘在冬季温度较低的华北地区不易挂膜，而且适宜采用小型污水厂处理规模，因此使用不普遍6。生物转盘在我国的应用也与欧美、日本截然相反，92%3的应用都集中在印染、造纸、皮革和石油化工等行业的工业废水的处理中，而在生活污水处理上的应用却非常少。从生物转盘建成至今，其研究发展主要可分为以下三大方面：（1）转盘材料盘片是生物转盘的主要构成部分,它与生物转盘的处理效率直接相关。20 世纪 60 年代，Stengelin7公司采用低密度的合成材料做盘片，实现了生物转盘的首次实际应用。此后，人们以实验规模和中试规模的生物转盘中进行了多种低密度材料的研究，如聚苯乙烯（PS） 、聚乙烯（PE） 、聚丙烯（P

8、P） 、纺织材料结构等7，获得了更稳定的生物膜和更高的处理效率。（2）工艺流程对生物转盘工艺流程的研究目的在于降低生物转盘的动力消耗,节省工程投资和提高处理设备的效率，主要发展有气动的生物转盘,与曝气池组合的生物转盘,与沉淀池合建的生物转盘,藻类转盘和生物接触转盘等8。（3）应用领域通过探索生物膜自身的规律9和开展生物转盘用于硝化和反硝化上的研究10,11，可以扩大生物转盘的应用范围和处理规模。如厌氧生物转盘可以用于处理高浓度含碳有机污水，进行污水的反硝化脱氮与除磷，硫酸盐的还原脱硫12。国外目前已发展成熟的厌氧生物转盘污水厂可处理BOD 浓度达 40000 mg/L 的废水；美国和日本等国通

9、过将生物转盘运用到污水的脱氮工艺，生物转盘处理厂的规模可达 140000 m3/d。 。目前国内在生物转盘上的研究发展比较滞后，特别是在应用领域，国内的研究还处于小试或中试阶段。1.2 生物转盘工艺特征1.2.1 生物转盘的构造作为废水生物处理反应器，生物转盘主要由盘片、氧化反应槽、转动横轴以及驱动装置等部分组成13。盘片是生物转盘反应器的主体，生物膜固着生长在盘体表面。盘片多呈圆形，一系列相同的盘片垂直固定在转动横轴上，并配合有氧化反应槽，转轴以下部分的盘片浸没于反应槽中，在驱动装置带动下，盘片以一定速度低速转动。盘片材质要求质量轻、耐腐蚀、易加工并且不易变形，工程上多采用聚乙烯硬质塑料或玻

10、璃钢材质的表面呈波纹状的盘片。氧化反应槽常采用砖或钢筋混凝土制作，为避免死角，断面多设计成半圆形，并且断面直径比盘片直径略大，使转盘既可以在槽内自由转动，脱落的残膜又不至于留在槽内。转动横轴一般选用钢质材料，其强度和刚度必须满足盘体自重和运行过程中附加荷重的要求。驱动装置常采用附有减速装置的电动机，根据具体情况，也可采用水轮驱动或空气驱动。根据污水水量与水质、处理水应达到的处理程度和现场条件等因素，进行盘片和转轴的布置，生物转盘一般可布置为单轴单级、单轴多级和多轴多级的形式。1.2.2 生物转盘的净化原理生物转盘作为生物法处理废水的技术之一，其利用的是自然界中微生物群新生代谢的生理功能对废水中

11、的有机污染物进行处理。微生物附着生长在盘片上，浸没在氧化槽中的那部分盘片上的微生物与氧化槽中的污水进行接触吸附，盘片在转动装置的带动下低速转动，当浸没部分离开氧化槽时，污水在盘片表面形成水膜，水膜从空气中吸收氧气，使生物膜在好氧条件下分解吸附的有机物。这样，盘片在不断转动中，与废水和空气交替接触，进行吸附吸氧氧化分解的循环过程，使污水得到净化；同时盘片上的生物膜不断生长、增厚，老化的生物膜靠盘片转动时的剪切力脱落下来，生物膜得到更新。1.2.3 生物转盘的工艺特征作为固着型生物膜处理工艺，生物转盘主要有以下工艺优点： 能耗低通过上述生物转盘的原理可知，生物转盘工艺通过空气的复氧进行微生物对污水

12、中有机物的好氧分解，因此氧化槽无需进行曝气；另外，由于不需要进行污泥回流，所以生物转盘的运行的耗能比较低。机械驱动的生物转盘的运行费用仅为活性污泥的 40%-50%14。 易于维护管理生物转盘不需经常调节 MLSS 和曝气量，不存在活性污泥法中污泥膨胀的问题，没有复杂的机械装置，因此无需高难度运行技术，管理方便。 微生物浓度高 微生物固着生长在转盘上，浓度较高，尤其是在多级生物转盘的最初几级生物转盘上。这就使得生物转盘效率高，同时对 BOD 浓度和水质变化的适应性强。生物转盘能够去除 BOD 浓度从40000 mg/L 到 5 mg/L14范围的废水。 污泥产生量少生物膜上微生物的食物链长，产

13、生污泥量少,运行得当可以有效脱氮除磷。不需设二沉池由于不需回流污泥，污泥产生率低，故可考虑不设二沉池。但同时生物转盘在运行过程中也存在一些不足： 生物转盘的挂膜受温度的影响，在寒冷低温地区不宜挂膜，需要作保温处理，影响应用的普遍性。 处理的水量较小，适用于小规模的污水处理厂。 散发一定量的臭气，对环境造成一定的影响。2 设计说明2.1 设计概况在欧洲和北美有 20%30%的人口利用小型污水处理系统,而我国有 80%的人口分布在农村,城市郊区也有很多城市管网难以延伸到的地方,在人口密度较低的城镇地区,下水道使用效率较低的地方,发展小型污水处理更具现实意义。2.1.1 设计原则 设计必须符合适用的

14、要求，选择的处理工艺流程、构筑物型式、主要设备、设计标准和数据等应最大限度满足生产和使用的需要； 设计采用的各项数据必须可靠，遵循现行的设计规范，保证必要的安全系数； 设计要符合技术上先进、经济上合理的原则，在此原则下，尽可能采用先进技术； 设计必须注意近远期相结合，为今后发展预留收、扩建的条件； 设计应当考虑厂区的美观和绿化，做好卫生防护工作。2.1.2 设计依据地表水环境质量标准 （GB 3838-2002）污水综合排放标准 （GB 8978-1996）城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB 18918-2002）三废处理工程技术手册废水卷给水排水设计手册 ，第 5 册城镇排水污水排入城市下

15、水道水质标准 （CJ 18-16）2.2 设计基础资料设计资料1、城市气象资料：年平均气温()8最冷月平均气温()-8最热月平均气温()29最高气温()36最低气温()20主风向西南2、地质资料(1) 土壤类别： 亚粘土 。(2) 平均地下水位：地下 9 m。(3) 冰冻线：地面以下 1.5 m。(4) 城市污水总干管进入污水厂入口处的管径 1000 mm，管顶覆土为3.3 m。(5) 污水厂所在地面标高为 140 m。3、纳污水体的水文资料：河流洪水水位 148 m，枯水水位 136 m，常水位 142 m。2.3 设计规模本设计中，污水处理厂处理水量 Q =5000m3/d。设计服务年限

16、510年。实际设计中，应采用污水厂的处理水量的最高日最高时流量进行计算。按表 2-3 所示的生活污水量总变化系数，设计流量 Qmax = 5000 m3/d1.73 = 8650m3/d。表 2-3 生活污水量总变化系数污水平均流量（L/s）总变化系数（Kz）52.3102.1401.8701.691201.592001.517501.3016001.202.4 2.4 废水处理程度2.4.1 进出水水质设计要求处理水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中的一级B标准后排放，处理前后水质如表2-4所示。表 2-4 设计水质情况单位：mg/LCODcrBOD5SS总氮

17、总磷水温进水50030060308出水602020151202.4.2 废水处理程度结合上表所示的设计水质情况，利用公式2-1计算去废水处理的去除率，去除率如表2-5 所示。 （2-%100oeoCCCE1） 式中：进水物质浓度；oC 出水物质浓度；eC表2-5 水质去除率计算序号基本控制项目进水水质（mg/L）一级排放 B 标准(mg/L)去除率1CODcr5006088.0%2BOD53002093.3%3SS602066.7%4总氮301550.0%5总磷8187.5%2.5 工艺方案的比较和确定本设计中污水处理厂的规模为 5000 m3/d，属于小型污水处理厂。目前，小型生活污水处理厂

18、采用的工艺主要有：稳定塘、污水的土地处理、活性污泥法和生物膜法。2.5.1 稳定塘利用稳定塘处理污水可以充分利用原有地形，基建和维护费用低，并能实现污水的资源化；但是稳定塘处理工艺占地面积大，处理效果易受气候影响，我国北方土地多，但气候寒冷不适合使用，而南方土地资源宝贵，使用稳定塘工艺不经济。因此本设计没有采用此工艺。2.5.2 污水土地处理污水的土地处理系统有慢速渗滤、快速渗滤、地表漫流、湿地、地下渗滤等形式,一般同氧化塘结合在一起使用；污水土地处理系统可充分利用自然条件，结构简单，造价和运行费用低，但是不能承受有毒物质的冲击，而且设计厂址附近没有氧化塘处理工艺，因此不采用土地处理工艺。2.

19、5.3 活性污泥法活性污泥法生物相单一，食物链短，对冲击负荷比较敏感，处理的废水浓度范围窄，不适用于水质水量变化较大的小型污水处理厂；另外，活性污泥法的主要工艺（如氧化沟、SBR 法）对小型污水厂来说难以控制，同时延时曝气工艺水力停留时间长，处理成本高，活性污泥法的运行管理费用昂贵是生物处理工艺中最高的14。 考虑上述原因不采用活性污泥法的工艺。 2.5.4 生物膜生物膜法微生物相丰富，食物链长，对于水质水量的变化具有较强的适应性，并且能够处理低浓度的污水，同时，生物膜法工艺产生的剩余污泥量少，不需回流污泥，运行管理方便，耗能少，费用低。本设计要求出水 BOD5达 20 mg/L，生物膜法可以

20、达到于这样优质的出水。因此本设计考虑采用生物膜法工艺，对其典型工艺进行了比较：（1）生物滤池工艺流程： 污水一级处理生物滤池二沉池后处理处理水生物滤池系统中，污水先进入初沉池，在去除可沉性悬浮污泥后，进入生物滤池；经过生物滤池的污水与脱落的生物膜一起进入二沉池，在经过固液分离，净化后的污水排放。工艺特点： 生物滤池具有构造简单、操作容易、水力停留时间较短、对有毒物质的冲击有一定的承受和适应能力、自然通风，运行费用低等优势。但是，由于微生物附着在滤料固定的表面生长，不能改变生物量，使得生物滤池对于污水浓度或流量的变化适应性差；同时无限制增长的生物膜也会最终导致滤料堵塞，使净化工作完全停滞下来，这

21、是生物滤池处理废水最大的缺陷20。要保证生物滤池的正常工作，就要投入大量运行管理的费用，来调整、控制水力冲刷及进水有机负荷，使过剩的生物膜及时脱落，随水体排出。（2）生物接触氧化池工艺流程：污水一级处理生物接触氧化池二沉池后处理处理水生物接触氧化的工艺流程可分为一级、二级、多级。在一级处理流程中，原污水经初次沉淀与处理后进入接触氧化池，出水经二次沉淀池进行泥水分离后作为处理水排放；在二级处理流程中，两段接触氧化池串联运行，其中间可设中间沉淀池或免设；多级处理流程则连续串联三座或以上的接触氧化池。工艺特点：由于填料的比表面积大，池内充氧条件良好，生物接触氧化池的容积负荷较高，水力停留时间短，节约

22、占地面积，对水质水量的骤变有较强的适应能力。但是生物接触氧化池采用曝气装置，能耗相对较大，而且曝气可能会不均匀，局部会出现死角。当曝气不均匀时，填料的选择若不适宜，也易造成填料堵塞。（3）生物转盘：工艺流程：污水一级处理生物转盘二沉池后处理处理水生物转盘的工艺流程与生物滤池和生物接触氧化池的工艺流程相似，均具有生物膜法工艺流程的优势：不需回流污泥。工艺特点：如前所述，除了具有生物膜法工艺的共同特征之外，如对水质水量具有较强的适应性，生物相多，能够处理浓度范围较广的废水等，生物转盘与工艺与生物滤池、生物接触氧化池相比，还具有自身的特点： 生物转盘比表面积大，废水接触时间比生物滤池法和生物接触氧化

23、池的时间长，废水的处理效率较高，不易造成滤料的堵塞； 生物转盘的运行过程中，存在“富氧-缺氧”的交替过程，可以对废水进行生物脱氮处理； 生物转盘运行管理费用是最低的14 建造成本低于生物滤池，运行费用低于生物接触氧化池，虽然占地面积大，但从长期效益来看仍具有优势； 生物转盘虽受温度影响较大，现已有成熟的保护措施：如在转盘单元上加一个盖子（一般用玻璃纤维材料） ，可保护设备免受恶劣天气、冻结以及日晒等因素的影响21，同时也可控制生物转盘产生的臭气，综上所述，生物转盘在生活污水的处理效率、经济的综合效益上最优，因此，本设计推荐采用生物转盘作为小型污水处理厂的工艺方案。2.6 生物转盘工艺流程的选择

24、和评价工艺流程的选择、设计主要是依据污水水量、水质及变化规律，以及对出水水质和对污泥的处理要求进行。本次设计的污水处理工艺流程如图 2-1 所示。进入一级处理系统，即前处理系统流程。在此流程中设置格栅和初次沉淀池为主要构筑物。经一级处理后，污水进入二级处理系统，即为此设计的中心处理流程。在此流程中将生物转盘和二次沉淀池作为主要构筑物。最后，经二次处理的污水进入接触消毒池进行杀菌的后处理排放。图 2-1 生物转盘工艺流程生物转盘工艺流程中主要构筑物的选择如下：2.6.1 格栅在城市污水处理系统中，格栅起到越来越重要的作用，格栅设计的是否合理，直接会影响整个污水处理设施的运行效果。流格栅的主要作用

25、是用于截留污水中粗大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质。本设计在前处理系统中首先采用中格栅，主要就是考虑上述作用，从而避免对后续处理单元的水泵或构筑物造成损害，保证污水处理设施的正常运行。格栅按栅条净间隙可分为粗格栅、中格栅、细格栅三种，栅条间隙依据处理规模、污水性质及后续处理设备进行选择。本设计流量较小，污水中渣量相对较少，因此考虑在提升泵前设置一组细格栅。细格栅选用栅条间隙 10 mm。泵前格栅间隙不大于 25 mm，污水中心处理系统前可不再设置格栅。因此泵后为不在设置格栅。泵前中格栅采用断面为圆形的栅条。每日栅渣量大于 0.2 m3时，一般应采用机械清渣，次设计虽然栅渣量相对较小，

26、但是由于人工清渣的劳动强度很大，因此本设计还是考虑机械清渣，选用 GH-200040 型链式旋转格栅除污机。2.6.2 沉砂池 沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒（如煤渣，泥砂等等。他们的相对密度约为 2.65） 。沉砂池一般设于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设在初沉池之前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。常用的沉砂池由平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池、竖流沉砂池和钟式沉砂池。本设计采用竖流式沉砂池。2.6.3 提升泵房提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，并调节污水进入后续构筑物的流量，使后续构筑物达到最佳处理效率

27、。因此本设计在格栅后设置提升泵房，进行污水水位的提高，保证污水在进入初沉池的水位和流量。考虑到水力条件、工程造价和布局的合理性，本设计采用长方形泵房。为充分利用时间，选择集水池与机械间合建的半地下式泵房，这种泵房布置紧凑，占地少，机构省，操作方便。水泵及吸水管的充水采用自灌式，其优点是启动及时可靠，不需引水的辅助设备，操作简便。泵站采用为半地下式。采用 LXB-1000 系列污水泵 2 台（1 用 1 备） 。2.6.4 初次沉淀池沉淀池是分离悬浮固体的一种常用构筑物，沉淀池的主要作用去除污水中的悬浮固体，可以去除 SS 约 40%50%，同时可去除 20%30%的BOD5。设计在格栅处理后选

28、用沉淀池，主要是考虑初次沉淀池的上述作用，以期经济有效地进一步去除污水中的悬浮固体，同时去除一部分呈悬浮状态的有机物，以减轻后续处理构筑物的有机负荷。常用沉淀池的类型有：平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池和斜板（管）式沉淀池四种21。四类沉淀池的特点及适用条件如表 2-6所示。表 2-6 四类沉淀池的特点及适用条件池 型优 点缺 点适 用 条 件平 流 式沉淀效果好；耐冲击符合；施工容易；造价低配水不易均匀；多斗士构造复杂，排泥不方便，造价高；设备易腐蚀，维护困难适用于地下水位较高地质较差的大、中、小型污水处理厂竖 流 式静压排泥系统简单；排泥方便；占地面积小池深池径比值大，施工困难；耐

29、冲击负荷能力较差适用于地下水位低、处理水量不不大的小型污水处理厂辐 流 式沉淀效果好；排泥设备成套性能好、管理简单中心进水时配水不易均匀；机械排泥系统复杂，对池体施工质量要求高适用于地下水位较高、地质条件较好的大中型污水处理厂斜板（管）式沉淀效果好、效率高；占地面积小；维护方便构造复杂；造价高适用于地下水位低的小型污水处理厂结合厂址所在地区的地质情况、设计服务年限，根据沉淀的要求、处理的规模，本设计选择竖流式沉淀池，以期最优经济环境效益。沉淀池设计一般规定采用沉淀池个数不小于 2，由于处理规模较小，因此本设计采用两座初次沉淀池和一座备用初沉池。沉淀池和贮泥斗断面均采用圆形，单斗排泥。2.6.5

30、 生物转盘污水经格栅、沉淀池构成的一级处理系统后，进入二级处理系统，也即中心处理流程。城市污水二级处理系统主要为生物处理系统，以生物处理技术为主体，主要作用在于大幅度去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物，BOD5去除率达 85%95%。本设计采用生物转盘作为二级处理的主构筑物，后接二次沉淀池。污水流经转盘上附着生长的生物膜时，利用微生物对污水中的有机物质进行降解，起到污水处理作用。生物转盘一般可布置为单轴单级、单轴多级和多轴多级的形式。考虑转轴的承重等因素，本设计按多轴多级形式布置生物转盘。转盘组数和转盘级数一般都不小于 2，因此本设计采用 2 组四轴四级生物转盘，并采用圆形硬聚氯乙烯板盘片

31、。2.6.6 二次沉淀池二次沉淀池进行生物处理后的固液分离主要是用来分离悬浮生长生物处理工艺中的活性污泥和生物膜法工艺中脱落的生物膜。本设计在生物转盘之后设置沉淀池，主要目的就是沉淀、去除生物转盘中产生的生物膜，以获得澄清的处理水。二沉池有别于一般的沉淀池，在功能上要同时泥水分离(沉淀)和污泥浓缩，因此其设计与一般的沉淀池有所差别。二沉池的构造与初沉池类似，也可以采用平流式、竖流式和辐流式三种形式。但泥斗的容积要考虑污泥浓缩的要求，并应设置浮渣的收集、撇除、输送和处置装置。本设计选用竖流沉淀池型，采用两座沉淀池和一座备用沉淀池。二沉池和贮泥斗断面均采用圆形，单斗排泥。2.6.7 接触消毒池城市

32、污水经过一级或二级处理(包括活性污泥法和膜法)后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行处理，即后处理系统流程。本设计在二级处理后采用接触消毒法处理污水，进一步改善水质。消毒剂的选择见下表 2-7：表 2-7 消毒剂的比较消 毒 剂优 点缺 点适 用 条 件液 氯效果可靠、投配简单、投量准确，价格便宜余氯及某些含氯化合物对水生物有毒害，氯化可能生成致癌化合物适用于大、中规模的污水处理厂漂 白 粉投加设备简单，价格便宜。除了有液氯的缺点外，还有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大的缺点适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处

33、理厂紫外线快速、无化学药剂、杀菌效果好，无残留有害物质能耗较大，对浊度要求高下游水体要求较高的处理厂臭 氧消毒效率高，除色、除臭效果好，不产生残留的有害物质，增加溶解氧投资大，成本高，设备管理复杂适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂经过以上的比较，并根据污水处理厂处理规模，决定使用二氧化氯消毒剂。采用射流泵加二氧化氯，使得处理污水与消毒液充分接触混合，以处理水中的微生物，尽量避免造成二次污染。采用 2 个 4 廊道平流式接触消毒池。2.6.8 计量槽为提高污水厂的工作效率和运转管理水平，并积累技术资料，以总结运转经验，为今后处理厂的设计提供可靠的依据，设计计量设备，以正确掌握

34、污水量、污泥量、空气量以及动力消耗等。本设计选用巴式计量槽23，设在污水处理系统的末端。2.7 污泥处理工艺流程的选择工艺过程中初沉池和二沉池分离产生的剩余污泥经泵房调节流量后，需进一步处理、处置。污泥的处理流程如图 2-2 所示。图 2-2 污泥处理流程污泥处理工艺流程的主要构筑物选择如下：2.7.1 污泥浓缩池污泥浓缩的主要目的是通过降低污泥中的空隙水来减少污泥体积。因为空隙水占污泥水分的 70%，故浓缩是污泥减容的主要方法。若后续处理为厌氧消化，则消化池容积可大大缩小24。所以本设计首先采用污泥浓缩池浓缩污泥，然后采用消化池进行污泥的稳定。浓缩池常用形式有重力浓缩池、气浮浓缩池和离心浓缩

35、池等。重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法，按运行方式分为连续式和间歇式，前者适用于大中型污水厂，后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂。本设计采用重力竖流浓缩池将初沉污泥和二沉池的污泥进行浓缩，用带栅条的刮泥机，采用静圧排泥。2.7.2 消化池污泥消化是污泥稳定的方法，其主要作用就是减少污泥中的有机物含量和致病微生物的数量，降低污泥利用的风险，同时其产生的沼气能作为能源，可发电用。本设计采用中温二级消化处理，消化池停留时间 30 d，消化池控制温度 3335，新鲜污泥年平均温度 17.3，日平均最低温度 12，池外界质为空气时全年平均气温 9，介质为土壤时全年平均气温 111

36、6。一级消化池加热搅拌，二级消化池不加热，不搅拌，均采用固定盖式消化池。池形采用圆柱形，优点是减少耗热量，减少搅拌所需能耗，熟污泥含水率低。2.7.3 污泥脱水污泥脱水的主要目的是进一步降低污泥的含水率，经脱水后的污泥可直接进行最终处置。污泥脱水得方式主要有机械脱水和自然干化。与自然干化相比较，机械脱水的优点是脱水效率较高，效果好，不受气候影响，占地面积小。机械脱水的常用设备有真空过滤机、板框压滤机及带式压滤机等。常用脱水机的主要特点见表 2-8。表 2-8 常用脱水机的主要特点类 型优 点缺 点适 用 条 件真空过滤机能够连续生产，可以自动控制构造复杂，附属设备多，运行费用高适用工业企业的污

37、泥处理板框压滤机构造简单劳动强度大，不能连续工作适用小型污泥处理装置带式压滤机可以连续工作，脱水效率高，噪音小，能耗低，操作管理方便所需药剂费用较高适用大中小型污泥处理装置离心机构造简单、脱水效果好动力消耗大，噪声较大适用于大中小型污泥处理装置本设计选用 DY3000 型带式压滤机23对污泥进行机械脱水。设计共采用 3 台（2 用 1 备） ，工作周期 12 小时。另外，为防止突发事故，设置事故干化场，使污泥自然干化。2.7.4 污泥的最终处置污泥经浓缩、稳定机脱水处理后，不仅体积大大减小，而且在一定程度上得到了稳定，但污泥作为污水处理过程中的副产物，还需考虑其最终去向，及最终处置。目前，污泥

38、的最终处置有污泥填埋，污泥焚烧，污泥堆肥和污泥工业利用四种途径。该厂的污泥主要来源于城市污水，完全可以再利用。只需在厂内进行预处理将重金属去除，该厂的污泥用于农业是完全可能的。目前暂时有困难，也可将污泥用于园林绿化，使污泥中的肥分得以充分利用，污泥也可得以妥善处置。根据上述原则，决定污泥采用中温厌氧二级消化，再经机械脱水后运出厂外处置，这时的污泥已基本实现了无害化，不会对环境造成二次污染。污泥消化产生的沼气用于烧锅炉和发电，热量可满足消化池污泥加热需要，电能供本厂使用。3 污水处理构筑物设计计算3.1 泵前格栅3.1.1 设计草图泵前细格栅设计草图如 3-1 所示。图 3-1 泵前中格栅设计草

39、图3.1.2 设计参数设置两个细格栅同时运行，设计流量33max5000 1.734325/0.05/22zQKqmdms按设计要求，泵前细格栅的设计参数如表 3-1 所示。表 3-1 中格栅设计参数项目参数栅前流速 10.7 m/s过栅流速 0.8 m/s栅条宽度 S0.01 m栅条净间隙 e10 mm格栅倾角 60进水渠道渐宽处角度 120栅前水深 h0.4 m栅前渠道超高 h20.4 m栅渣量 W10.1m3/103m33.1.3 设计计算（1）格栅槽宽度（B） 根据格栅间隙数公式： （3-1）Nehqnsinmax确定格栅间隙数个（取 20 个）188.03.001.0160sin05

40、.0n 根据格栅槽宽度公式： （3-2）bnnSB1 确定格栅槽宽度 mB4 . 02001. 012001. 0（2）通过格栅的水头损失（h2） 根据计算水头损失公式： sin220gh （3-3）式中 阻力系数，值与栅条断面几何形状有关，现采用面； 重力加速度，取 9.81 m/s2。g查表，取 1.67，得34eS，mh047. 060sin81. 928 . 001. 001. 067. 12340 根据过栅水头损失公式： （3-4）01hkh式中 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失的增长倍数，一k般采用。3k确定过栅水头损失mh14. 0047. 031校核过栅水头损失在 0.080.

41、15 m 的范围内，符合要求。（3）栅后槽总高度（H）根据栅后槽总高度公式： （3-5）21hhhH确定栅后槽总高度mH84. 014. 03 . 04 . 0（4）栅槽总长度（L） 根据进水渠道渐宽部分长度公式： （3-6） 1112tgBBL式中 进水明渠宽度，小于格栅槽宽度，取 0.20m，进水1B渠道渐宽处角度 1=20，此时进水渠道内的速度为 0.77 m/s确定进水渠道渐宽部分长度 mtgL29. 020220. 040. 01 出水渠道渐窄部分长度一般取，得出水渠道渐窄部分长度125 . 0 LL mL15. 029. 05 . 02 根据栅前槽高公式： （3-7）21hhH确定

42、栅前槽高mH70. 03 . 04 . 01 根据栅槽总长度公式： （3-8）tgHllL1215 . 00 . 1确定栅槽总长度mtgL35. 26070. 05 . 00 . 115. 029. 0（5）每日栅渣量（W）根据每日栅渣量公式： （3-9）zKWqW10002864001max每日栅渣量386400 2 0.05 0.10.50/1000 1.73Wmd 3.1.4 设计结果将中格栅设计结果列入表 3-2：表 3-2 格栅设计结果项目尺寸格栅安装倾角 60格栅槽宽度 B0.80 m格栅总高度 H0.84 m格栅总长度 L2.08m每日栅渣量0.50 m3/d3.2 沉砂池3.2

43、.1 设计参数 图 3-2 竖流沉砂池设计草图设计流量= 5000 m3/d 2.1 = 8650 m3/d = 0.1 m3/szKQQmax按设计要求，竖流沉砂池的设计参数如表 3-3 所示。表 3-3 沉砂池设计参数项目参数污水管中流速 10.3 m/s污水在池内的上升速度 20.05 m/s最大流量是流行时间 t30s两次清除沉砂相隔时间 T2d圆锥部分下地半径 r0.25m截锥部分倾角 155城市污水沉砂量 X30m3/106m3沉砂池超高 h10.3 m中心管底部至沉砂面的距离 h30.25m3.2.2 设计计算(1)中心管直径(d) max14qdv 设沉砂池的组数 n=2，每组

44、最大设计流量3maxmax0.1=0.05/22Qqms max144 0.050.463.14 0.3qdmv(2)沉砂的直径（D） max121 24()40.05(0.30.05)1.223.140.3 0.05qvvDmv v(3)水流部分的高度 2h22=0.05301.50hv tm(4)沉砂部分所需容积（V） max68640010zQTXVK确定沉砂部分的容积 36864000.1230=0.30101.73Vm 每个沉砂部分的容积() 0V30=0.152VVm(5)沉砂部分的高度() 4h4()tan55 =0.512Dhrm(6)圆锥部分实际容积() 1V 2241223

45、3()3223.14 0.51 0.61()0.61 0.250.25 320.310.15hDDVrrmm (7)沉砂池总高度(H) 12340.30 1.500.250.512.56Hhhhhm3.2.3 设计计算结果沉砂池设计参数如表 3-4 所示。表 3-4 沉砂池设计结果项目参数中心管直径 d0.46m沉砂池的直径 D1.22水流部分的高度 h21.50 m沉砂部分所需容积 V0.30 m沉砂部分的高度 h40.51 m圆锥部分的实际容积1V0.31 m沉砂池总高度 H2.56 m3.3 提升泵房3.3.1 设计参数和设计结果提升泵房设计参数如表 3-5 所示。表 3-5 提升泵房设

46、计参数项目参数泵房提升流量 q0.1 m/s泵房进水角度 45泵房地下部分高 h16.2 m泵房地上部分高 h26.3 m污水提升前水位 z1-5.23 m提升后水位 z23.65 m泵房水头损失 h2 m3.3.2 设计计算（1）泵房高度（H）根据公式确定泵房高度：mhhH5 .123 . 62 . 621（2）提升净扬程（Z）根据公式确定提净扬程：mzzZ88. 8)23. 5(65. 312（3）需水泵房扬程（H1）根据公式确定需水泵房扬程mZhH88.1088. 8213.3.3 设计结果提升泵房设计结果如表 3-6 所示。表 3-6 提升泵设计结果项目尺寸泵房高 H12.5 m 提升

47、净扬程 Z8.88 m需水泵房扬程 H110.88 m泵站直径 D10 mh5h1h2h3Dd03.4 初次沉淀池3.4.1 设计草图初沉池的设计草图如图 3-3 所示。图 3-3 初沉池设计草图3.4.2 设计参数采用池数，每池最大设计流量2nsmnQq3maxmax05. 021 . 0按设计要求，竖流沉淀池作为初沉池的设计参数如表 3-7 所示。表 3-7 初次沉淀池设计参数项目参数沉淀池超高 h10.3 m中心管流速 00.03 m/s喇叭口至反射板之间的间隙流出速度 10.03 m/s污水在污泥区的上升速度 0.0007 m/s沉淀时间 t1.5 h沉淀效率 50%进水悬浮物浓度 c

48、160mg/L两次排泥的时间间隔 T2 d污泥含水率 097%污泥容重 1 t/m3缓冲层高 h40.3 m泥斗倾斜角 60泥斗底部直径 d0.4m3.4.3 设计计算（1）中心管的面积（f1）与直径（d0）根据中心管面积公式： （3-10）0max1qf 确定中心管面，中心管直径2167. 103. 005. 0mfmfd5 . 167. 14410（2）沉淀池有效断面面积（f2）沉淀池有效断面面积公式： （3-11）vqfmax2确定沉淀池有效断面面积，取 72m22243.710007. 005. 0mf（3）沉淀池直径（D）沉淀池直径mffD6 . 9)7267. 1 (4)(421（

49、4）沉淀池有效水深（h2）根据有效水深与沉淀时间、污水在沉淀区的上升速度的关系： （3-12）tvh 36002确定有效水深mh78. 35 . 10007. 036002校核池径水深比3，符合要求。53. 278. 36 . 92hD（5）集水槽每米出水堰的过水负荷（q0）根据过水负荷公式： （3-13）Dqqmax0校核集水槽每米出水堰的过水负荷，符合sLsLq/9 . 2/66. 16 . 905. 00要求。（6）中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度（h3） 喇叭口直径（d1）和反射板直径（d2），得喇叭口直径，0135. 1dd mdd9 . 15 . 135. 135. 101，得反

50、射板直径1230. 1dd mdd47. 29 . 130. 130. 112 根据间隙高度公式： （3-13）11max3dqh定中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度mh20. 047. 208. 103. 005. 03（7）污泥部分所需容积（V）和每池污泥体积（V）根据水中悬浮物浓度计算公式： （3-14）6021max10)100(10086400)%50(zKTssssQV确定污泥部分所需容积3600.1010)97100(173. 1100864002%)506060(1 . 0mV及每池污泥体积300. 52/00.10/mnVV（8）泥斗容积（V1）由公式得泥斗高度 mtgdDh

51、28. 724 . 06 . 96025根据泥斗容积公式： （3-15）4)2/ ()2/(32251DddDhV确定泥斗容积322165.100)44 . 06 . 92 . 08 . 4(34mV泥斗足够容纳污泥量。（9）沉淀池总高度（H）根据沉淀池总高公式： （3-16）54321hhhhhH确定沉淀池总高度mH86.1128. 730. 020. 078. 330. 03.4.4 设计结果将初次沉淀池设计及结果列入表 3-7。表 3-7 竖流沉淀池设计结果项目尺寸中心管直径 d01.50 m中心管喇叭口直径 d11.90 m反射板直径 d22.47 m沉淀池直径 D9.60m沉淀池水面

52、至中心管喇叭口距离 h23.78 m中心管喇叭口到反射板之间的间隙高 h30.20m泥斗倾斜角 60泥斗底部直径 d0.40 m沉淀池总高 H11.86 mdLrL1L2L3L4DDdLrL1L2L3L43.5 生物转盘3.5.1 设计草图生物转盘的设计草图如图 3-4 所示。图 3-4 生物转盘设计草图3.5.2 设计参数处理流量。设计采用两组四轴四级式生物转盘，每个氧dmQ/50003化槽处理水量。dmQ/62542100031BOD5去除率 93.3%时，盘面负荷 LA取 20 g BOD5/(m2d)，水力负荷Np=90 L/(m2d)= 0.09 m3/(m2d)。按设计要求，生物转

53、盘的设计参数列表 3-9 所示。表 3-9 生物转盘设计参数项目参数BOD5进水浓度 S0220 mg/LBOD5出水浓度 S120 mg/L盘片直径 D4 m盘片厚度 b4 mm一级盘片净距离 d125 mm二级盘片净距离 d220 mm三级盘片净距离 d315 mm四级盘片净距离 d410 mm中心轴与槽内水面的距离 r300mm盘片边缘与处理槽内壁的间距d200 mm转轴直径803.5.3 设计计算（1）转盘总面积（A） ，原污水 BOD5值为 300 mg/L，经初次沉淀池处理 BOD5按降低 25%考虑，进入生物转盘的污水 BOD5值为So=300 (1-26.7%)=220mg/L

54、根据转盘总面积公式： （3-17）ALQSA0确定转盘总面积25000 2205500020Am根据水力负荷公式 ANQA 确定转盘总面积 ,故取 A=56250 m225625009. 05000mA（2）转盘盘片数（m）根据盘片数公式： （3-18）224DAm确定盘片总数片，取 2240 片。2239425625042m采用两组四轴四级式的生物转盘，每座每轴盘片数 280 个，一、二级每级盘片数 80 片，三、四级每级 60 片。（3）氧化槽有效长度（L）根据有效长度公式： （3-19） KbdmL)(式中 K系数，一般取 1.2。确定各级有效长度：mLmLmLmL008. 12 . 1

55、)004. 0010. 0(60368. 12 . 1)004. 0015. 0(60304. 22 . 1)004. 0020. 0(80784. 22 . 1)004. 0025. 0(804321每个氧的有效长度12342.7842.304 1.3668 1.0087.464LLLLLm氧化槽有效长度 L7.6 m，符合要求。（4） 氧化槽有效容积（V）和净容积（V1）根据公式： （3-20）LDV2)2)(335. 0294. 0( （3-21）)()2)(335. 0294. 0(21mbLDV现时，系数取 0.319, 取 150mm0.30.0754rD确定氧化槽有效容积3200

56、.4446. 7)15. 024(319. 0mV及氧化槽净容积32140.37)004. 028046. 7()15. 024(319. 0mV（5） 转盘的最小转速（n0）根据转速公式确定转盘最小转速 （3-min6.3716.371(0.9)(0.9)1.40 / min490pnrDN22） 校核转盘转速，在 0.83.0 r/min 范围内，符合要求。（6） 污水在氧化槽内的停留时间（t）根据停留时间公式： （3-23）11QVt 确定污水在每个氧化槽内的停留时间hQVt45. 12462540.3711（7）校核容积面积比值 G 2137.4 85.32 /56250VGL mA设

57、计满足的 59要求。2/L m3.5.4 设计结果将设计结果列入表 3-10。表 3-10 生物转盘设计结果项目尺寸转盘总面积 A56250 m2转盘盘片总数 m2240 片每轴转盘盘片总数 m280 片一级转盘距离 L12.784m二级转盘距离 L22.304 m三级转盘距离 L31.386 m四级转盘距离 L41.008 m每个氧化槽的有效长度 L7.464 m每个氧化槽的有效容积 V44.00 m3每个氧化槽的净容积 V137.4 m3转盘最小转速 n1.40 r/min污水在氧化槽内的停留时间 t1.45 h污泥产量 W0.6Kg/Kg 去除 BOD3.6 二次沉淀池3.6.1 设计草

58、图h5h1h2h3d0二沉池设计草图如图 3-5 所示。图 3-5 二沉池设计草图3.6.2 设计参数采用两座竖流沉淀池作二次沉淀池，每池最大设计流量。smnQq3maxmax05. 021 . 0按设计要求，竖流沉淀池作为二次沉淀池的设计参数列表 3-11。表 3-11 二次沉淀池设计参数项目参数沉淀池超高 h10.3 m中心管流速 00.03 m/s喇叭口至反射板之间的间隙流0.02 m/s出速度 1水在污泥区的上升速度 0.0007 m/s沉淀时间 t1.5h污泥在二沉池的浓缩时间 t12 h两次排泥间隔时间 T4 h进水悬浮物浓度 ss130 mg/L出水悬浮物浓度 ss020mg/L

59、污泥含水率 098%缓冲层高度 h40.3污泥斗倾角 60 污泥斗底部直径 d0.4进水 BOD5浓度 c1220 mg/L出水 BOD5浓度 c220 mg/L3.6.3 设计计算二沉池采用竖流沉淀池，与初沉池计算相似。（1）中心管的面积（f1）与直径（d0）根据公式，确定中心管面积20max167. 103. 005. 0mqf及中心管直径mfd5 . 167. 14410（2）沉淀池有效断面面积（f2）和沉淀池直径（D）根据公式，确定沉淀池有效断面面积，取2max24 .710007. 005. 0mvqf72m 及沉淀池直径 mffD6 . 9)7267. 1 (4)(421（3）沉淀

60、池有效水深（h2）根据有效水深与沉淀时间、水在污泥区的上升速度的关系公式，确定有效水深mvth78. 30007. 05 . 1360036002校核池径水深比3，符合要求。53. 278. 36 . 92hD（4）校核集水槽每米出水堰的过水负荷（5），符合要求。sLsLDqq/9 . 2/53. 26 . 905. 0max0（6）中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度（h3） 喇叭口直径，mdd90. 15 . 135. 135. 101 反射板直径 mdd47. 290. 130. 130. 112 确定中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度mdqh20. 047. 203. 005. 011m