处理量6万吨日城市生活污水处理厂初步设计本科生毕业论文

本科生毕业论文（设计）处理量6万吨/日城市生活污水处理厂初步设计thepreliminarydesignofCapacityof60000tons/daycitylifesewagetreatmentplant前言改革开放以来，在我国的大中型城市中，建设了一批污水处理设施，对于保护大中型城市的环境，治理水污染起到了很大作用。随着我国城乡经济的发展，人民生活水平的显著提高，我国农村城市化的速度将大大加快，大量的小城镇将迅速兴起，预计到本世纪末，全国设城市将达1200个左右，建制镇25000至30000个左右，全国城镇人口达6.8亿左右；城市化水平约45%，其中小城镇人口所占比例达65%左右。从发展眼光看，静候我国的大部分人口将生活在中小城镇。目前全国共有17000个建制镇，绝大多数没有排水和污水处理设施，而且，由于二十几年来，乡镇企业的蓬勃发展，造成一些中小城镇尤其是经济比较发达的中小城镇，污染严重，已经影响到人民的生活和健康。我本次设计的正是关于这样的一个新建城镇的污水处理，该镇的污水厂位于江西省瑞金市，征地23808平方米，设计地面标高用河流4.8米。进过处理的水至河流，剩余污泥和氧化沟污泥浓缩处理后用泵输送至农田作为肥料用。因为该镇人口较多城市污水排放量大，如果不处理直接排放到河流，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，所以必须建设污水处理厂对该市排放的污水进行处理。所选择的污水处理工艺应具有一定的脱氮除磷功能以防止水体的富营养化。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，进行处理建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。通过毕业设计，使学生熟悉并掌握排水工程的设计内容，设计原理，方法和步骤，能根据设计原始设计资料正确地选定设计方案，掌握污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法，熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法，并绘制工程图纸。材料科学与工程学院毕业论文（设计） 1.设计任务与依据1.设计任务及依据1.1设计任务江西省瑞金市6万吨/日城市生活污水处理厂工艺设计。已知平均流量Q=6万吨/天=60000m/d=694.44L/s=0.694m/s已知总变化系数K=1.4，则：最大日污水量:Qd=Q×Kd=60000×1.3=7.2×10m/d=833.33L/s最高日最高时污水量:Qz=Q×Kz=60000×1.4=972.222L/s=0.972m/s详细情况如表1-1所示:表1-1污水水量计算Table1-1theyieldofsewagewater项目设计水量m/dm/hL/s平均日污水量600002500694.44最大日污水量720003000833.22最大时污水量840003500972.221.2设计水质进出水水质如表1-2所示:表1-2污水厂进出水水质Table1-2ThedegreeoftreatmentofwaterBOD5CODcrSST-NNH3-N水温pH进水水质(mg/L)1802201704828高25℃低12℃6～9出水水质(mg/L)3010030-25处理程度(%)83.354.582.3-10.71.3设计依据及原则1.3.1设计依据(1)设计题目：处理量6万吨/日城市生活污水处理厂初步设计(2)设计基础资料：①该城市位于我国江西省。②该污水厂接纳的生活废水平均日流量60000m。1.3.2设计原则（1）选用运行安全可靠、经济合理的工艺流程。（2）采用先进的技术和设备，合理利用资金，提高污水处理站的自动化程度和管理水平。（3）根据基础设施统一规划、分步实施的方针，在方案设计中充分考虑远、近期结合，为发展留有余地。（4）污水处理厂的位置，应符合城市规划要求，位于城市下游，与周边有一定的卫生防护带，靠近受纳水体，少占农田。（5）严格执行国家和地方现行有关标准、规范和规定。1.4地形、水文、气象、工程资料1.4.1地形资料瑞金市位于江西省南部，武夷山脉南段西麓，赣江东源贡水上游。东与福建省长汀交界，南与会昌县毗邻，西连于都县，北接宁都、石城二县。地理坐标：115°42′～116°22′，北纬25°30′～26°20′。总人口66万人（2011年户籍），其中非农业人口111250人。国土面积2448平方公里。以市区为中心，323、319、206国道为主干的公路网可直达赣州、南昌及闽粤，交通极为便利。赣龙铁路横贯东西，东与鹰厦铁路漳平坎市支线相通，西与京九线连接，将成为瑞金另一条通往外界的快捷通道。市内邮政、通讯、电力等基础设施齐全。瑞金地处华中气候区与华南气候区的过渡带，属亚热带季风湿润型气候。热量丰富、雨量充沛，光照充足，四季分明，平均无霜期286天，年平均气温18.9℃.最热以7月平均气温28.5℃，最冷的1月平均气温7.6℃。年平均降雨量1710毫米，年均降雨天数163.7天。不寒不热，不湿不燥，宜人宜物。1.4.2水文资料(1)排入水体河流最小流量29.5m3/h，流速0.6m/s，水位标高282m；(2)河流最高水位时流量45m3/h，流速0.75m/s，水位标高284m；(3)河流常水位时流量37m3/h，流速0.65m/s，水位标高283m。1.4.3气象资料(1)气温：年平均18.9℃，夏季平均28.5℃，冬季平均7.6℃；(2)年平均降雨量:1710mm；(3)年平均无霜期286天。1.4.4工程地质资料(1)地坪标高285.10m；(2)土壤承载力：13.8吨/立方米；(3)设计地震烈度：7级；(4)地下水深度：－9.4米。1.4.5污水进厂干管资料进水干管内底标高（进水泵房处）279.413m，水面标高280.260m。1.4.6其它(1)厂区平均地面坡度0.5%，地势为西北高，东南低；(2)厂区征地面积为东西长186米，南北长128米。材料科学与工程学院毕业论文（设计）2.处理工艺方案选择2.处理工艺方案选择2.1工艺方案选择原则作为乡镇基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，乡镇污水处理厂工程的建设和运行意义重大。由于乡镇污水处理厂的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在污水处理厂工艺方案确定中，将遵循以下原则：（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家规定的排放要求。（2）基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。（3）运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处埋构筑物的处理能力。（4）选定工艺的技术及设备先进、可靠。（5）便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。本工程要求的污水处理程度较高，对污水处理工艺选择应十分慎重。本方案设计的污水处理工艺选择针对该城镇污水量和污水水质以及经济条件考虑适应力强、调节灵活、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟先进工艺。下面将对各种工艺的特点进行论述，以便选择切实可行的方案。2.2厂址选择在污水处理厂设计中，选定厂址是一个重要的环节，处理厂的位置对周围环境卫生、基建投资及运行管理等都有很大的影响。因此，在厂址的选择上应进行深入、详尽的技术比较。厂址选择的一般原则为：在城镇水体的下游；便于处理后出水回用和安全排放；便于污泥集中处理和处置；在城镇夏季主导风向的下风向；有良好的工程地质条件；少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离；有扩建的可能；有方便的交通、运输和水电条件。所以，本设计的污水处理厂应建在城区的东北方向较好，又由于城市污水主干管由西北方向流入污水处理厂厂区，则污水处理厂建在城区的西北方向。2.3污水处理工艺流程的确定2.3.1我国污水处理工艺的现状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)以渗水扩散排放为主，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是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后的人工生物净化技术路线。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，主要是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，据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。这种方法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，有些地下水以及其它水源、水体造成污染；(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，不现实或者不可行。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的主体工艺。传统的活性污泥法净化，有较丰富的实践经验和技术资料，运行可靠，处理所效果好，但是也存在能耗较多和费用高等特点，所以对其流程改革更新后，出现了A-B工艺，氧化沟法，SBR间歇活性污泥法，A/O脱氮工艺，A2/O同步脱氮工艺等常用工艺，它们各自具有相对不同的优点。结合本工艺的具体情况，在已排除了前述三个技术路线之后，我认为采用传统活性污泥法或对传统活性污泥法进行改造的人工生物净化技术路线是比较合适，可行的。主要有以下特点：(1)能可靠的保证税制精华的要求；(2)不需要占用大面积的土地；(3)处理后污水可用于灌溉、非灌溉季节排放，又不会造成污染；(4)为以后在经济条件可以的情况下，进行三级处理提供工业回用打下基础。2.3.2污水处理工艺流程方案的介绍与比较在选定了污水处理技术路线后，我们对活性污泥法和人工生物净化的几个方案进行筛选，初步筛选到下列几个方案，在进行比较：传统活性污泥法，A-B两段曝气法，A/O脱氮工艺，氧化沟，A2/O工艺，SBR法。(1)传统活性污泥法这是以传统活性污泥法处理城市污水的典型工艺。其特点是好氧微生物在曝气池中以活性污泥的形态出现，并通过鼓风机曝气供给微生物所需的足够氧量，促使微生物存在和繁殖，以分解污水中的有机物。工艺特点利用曝气池中的好氧微生物，来分解污水中的有机物质。混合液沉淀分离，活性污泥回流到曝气池中去，原污水从池口进入池内，回流污泥也同步注入，废水在池内呈推流形势流动至池的末端，流出池外至二沉池。优点：①该工艺对污水的BOD5和SS总处理效率均为90%～95%，处理效果好；②运行可靠，出水水质稳定；③适宜处理大量污水，所以多用于大中型污水处理厂。缺点：①运行费用高，在曝气池的末端造成供氧的浪费，故提高了运行成本；②基建费用高，占地面积大，对水质、水量变化适应能力低；③由于沉淀时间短和沉淀后碳源不足等情况，对于N、P的去处率低。适用条件：不要求脱氮除磷的大型和较大型污水处理厂。工艺流程见下图：进水进水格栅沉沙池初沉池曝气池二沉池出水剩余污泥回流污泥图2-1传统活性污泥法工艺流程图Figure2-1theprocessofconventionalactivatedsludge(2)A-B两段曝气法A－B法是吸附生物降解法的简称，是原联邦德国亚琛工业大学Bohnke教授于70年代中期所开发的一种新工艺。该工艺不设初沉池，有机污泥负荷率很高的A段和污泥负荷率较低的B段两极污泥系统串联组成，并分别有独立的污泥回流系统。工艺特点：A-B工艺由A，B两端串联的活性污泥法组成，A段在厌氧和兼氧的条件下，进行高负荷曝气，一般曝气时间为0.5h，去除BOD5。B段在好氧条件下，进行低负荷曝气，曝气时间一般为2～6h。AB工艺对BOD5和SS的去处率均为90%～95%，对N，P的去除率取决于B段采用的工艺。优点：①该工艺对污水的BOD5和SS总处理效率均为90%～95%，处理效果好；②基建费和运行费用较活性污泥法低15%左右；③运行稳定，出水水质好。缺点：①与传统法相比，A-B法多了污泥回流系统，而且产泥量较大；②由于泥量大，故增加了污泥处理处置费用，同时运行管理较复杂；③脱氮效果虽然有所提高，但由于污泥龄太短，仅靠吸附作用远不能达到脱氮除磷的要求。适用条件：适用于原水有机物浓度高并且不要求脱氮除磷的，或者需要逐步提高处理标准的大型和较大型污水处理厂。工艺流程见下图：A段A段进水格栅沉沙池吸附池中沉池曝气池二沉池回流污泥出水B段回流污泥图2-2A-B两段曝气法工艺流程图Figure2-2theprocessofA-Btwo-stageaeration(3)A/O脱氮工艺的功能是去处有机物和脱氮工艺特点：该工艺将曝气池分为前段缺氧和后段好氧段。缺氧段不曝气，采用浸没式搅拌，DO不大于0.5mg/L。好氧段进行曝气充氧，DO等于2mg/L左右，在好氧段污水中的有机碳得到生物氧化降解，同时有机氮转变成NH3-N，并被硝化，将好氧段含大量NOX-N的混合液部分回流到前段缺氧段，在反硝化菌的作用下，利用进水中的BOD5作为碳源，将NOX-N还原成N2在水中溢出，从而实现脱氮，然后进入好氧段去除污水中的有机物和NOX-N的硝化。优点：①该工艺对污水的BOD5和SS总处理效率为90%～95%，总氮的处理效率为70%以上；②流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流；缺点：①主要缺点是对P的去处率很低；②反应池和二沉池较活性污泥法大幅增加；③污泥回流量大，能耗较高；④用于中小型污水处理厂费用偏高。适用条件：该工艺一般适合于南方对出水水质要求脱氮的大中型城市污水处理厂。工艺流程见下图：剩余污泥剩余污泥沉沙池回流污泥初沉池进水格栅出水缺氧池好氧池二沉池图2-3A/O脱氮工艺流程图Figure2-3theprocessofA/Onitrogenremoval(4)A/O除磷工艺A/O除磷工艺的功能是去处有机物和脱氮。工艺特点：该工艺将曝气池分为前段缺氧和后段好氧段。缺氧段不曝气，采用浸没式搅拌，DO不大于0.5mg/L。好氧段进行曝气充氧，DO在2mg/L左右，在好氧段污水中的有机碳得到生物氧化降解，同时聚磷菌释放磷，在二沉池中对剩余污泥进行排放，达到除磷的效果。优点：①去除有机物的同时可生物除磷；②污泥沉降性能好；③污泥硝化达到稳定；④沼气可以回收。缺点：①生物脱氮效果差；②沼气回收利用经济效益差③污泥渗出液需化学除磷。适用条件：该工艺一般适合于南方对出水水质要求脱氮的大中型城市污水厂。工艺流程见下图：剩余污泥剩余污泥沉沙池回流污泥初沉池进水格栅出水缺氧池好氧池二沉池图2-4A/O除磷工艺流程图Figure2-4theprocessofA/Ophosphorousremoval(5)A2/O工艺优点：①本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱N除P工艺；总的水力停留时间少于其他同类工艺；②在厌氧（缺氧），好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之忧；③厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境和不同的微生物种群的有机配合，能同时去除有机物和除磷脱氮的功能；④脱氮效果受回流液比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带的DO和硝酸态氧的影响。缺点：①除磷效果很难提高，污泥增长有一定的限度，不易提高。②脱氮效果有也难以进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；③进入沉淀池的处理水要保持一定的DO，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释磷现象的发生；但DO浓度不宜太高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰；适用条件：要求脱氮除磷的大型和较大型污水处理厂。工艺流程见下图：沉砂池沉砂池厌氧池缺氧池二沉池好氧池回流污泥回流混合液初沉池进水出水图2-5A2/O工艺流程图Figure2-5theprocessofA2/O(6)传统SBR工艺传统SBR工艺也叫间歇式活性污泥法。优点：①流程十分简单，管理方便；②合建式，占地省，处理成本较低；③有脱氮除磷功能，处理较好；④污泥同步稳定，不需厌氧消化；缺点：①间歇周期运行，对自控要求高；②变水位运行，电耗量高；③脱氮除磷效果不太高；④污泥稳定性不如厌氧消化。适用条件：中小型污水处理厂。工艺流程见下图：原污水原污水沉砂池污泥浓缩池SBR反应器脱水配水井排水消化污泥处理消毒剂图2-6传统SBR工艺流程图Figure2-6theprocessoftraditionalSBR(7)氧化沟氧化沟又称“循环曝气池”，是上世纪50年代由荷兰的Pasveer开发，属于活性污泥法的一种变形。其基本特征是曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在环状渠道中不停的循环流动。工艺特点：氧化沟一般采用延时曝气，并增加了脱氮功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。由于氧化沟水深较浅（一般3m左右），流程较长，可以按照曝气器前作为缺氧段与曝气器后作富氧段的方式设计运行。提供兼氧菌与好氧菌交替作用的条件，达到脱氮的目的。①主要技术参数出如表2-1所示：②氧化沟内的循环流量很大，进入沟内的原污水立即被大量的循环水所混合和稀释，因此具有很强的承受冲击负荷能力，对不易降解的有机物也具有较好的处理效果；③处理效果稳定可靠，不仅可满足BOD5、SS的排放标准，还可以达到脱氮除磷的效果。④由于氧化沟的水力停留时间和污泥龄都很长，悬浮物、有机物在沟内可获得彻底的降解，活性污泥产量少且趋于稳定，一般不设初沉池和污泥消化池，有的甚至取消二沉池和污泥回流系统，简化了处理流程，减小了处理构筑物，使其基建费用低于一般活性污泥法。⑤承受水质、水温、水量能力强，出水质好。表2-1氧化沟工艺主要技术参数表Table2-1themaintechnicalparametersofoxidationditchprocess污泥负荷NS/[kgBOD5/(kgMLSS·d)]0.05～0.15水力停留时间T/h10～24污泥龄/d去除BOD55～8去除BOD5，并硝化10～20去除BOD5，并反硝化30污泥回流比R%50～60污泥浓度Xmg/L2000～6000容积负荷[kgBOD5/(md)]0.2～0.4出水水质mg/LBOD510～15SS10～20NH3-N1～3TP＜1缺点：①一般除磷需另设厌氧池；②机械曝气，设备数目多；③氧化沟沟体占地面积较大；④对于中、大型污水厂，基建费和运行费比普通活性污泥法高，同时无法得到生物能源。工艺流程：格栅格栅沉沙池二沉池出水剩余污泥回流污泥氧化沟进水图2-7氧化沟工艺流程图Figure2-7theprocessofoxidationditch适用条件：适用于中小型污水处理厂。2.4具体工艺流程的确定表2-2处理方案技术经济比较Table2-2economiccomparisonofprocessingscheme方案技术指标经济指标运行情况备注BOD5去除率％基建费能耗占地运行稳定管理情况适应负荷波动A/O85～95>100>100>100一般一般一般需脱氮除磷的污水处理厂氧化沟90～95<100>100>100稳定简便适应适用于中小型污水厂,需要脱氮除磷地区AB法85～95<100<100约100一般简便适应适应可分期建设达到不同的要求SBR法90～99<100100<100稳定简便适应适用于中、小型污水处理厂注：*将传统活性污泥法100作为相对经济指标基准。由以上内容知，处理工艺上优先选择A/O法和氧化沟法，两种工艺都能达到预期的处理效果，且都为成熟工艺，但经分析比较，氧化沟法工艺方案在以下方面具有明显优势。=1\*GB3①氧化沟法方案在达到与传统活性污泥法同样的去除BOD5效果时，还能有更充分的硝化和一定的反硝化效果；=2\*GB3②氧化沟法管理较简单，适合该污水处理管理技术水平现状；③氧化沟法相对A/O法具有更强的适应符合波动能力。综合以上对比分析，本工程以氧化沟法污水处理厂工艺方案作为方案。2.4.1工艺流程图具体流程如下：剩余污泥泥泥饼外运剩余污泥泥泥饼外运进水中格栅泵房细格栅沉砂池分配井三沟式氧化沟浓缩池贮泥池脱水房房集水井接触池计量槽出水Figure2-8theprocessofoxidationditch2.5主要构筑物的选择2.5.1格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵站、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，以减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。2.5.2进水闸井进水闸井与第一道格栅共建在一起。2.5.3污水泵房城市污水处理厂的运行费用大部分来自于电能，其中40%的电能为水泵消耗，所以，确定合理的水泵及水泵站是污水处理厂的关键所在。(1)污水泵站的特点及形式泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形条件、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。污水泵站主要形式：=1\*GB3①合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；=2\*GB3②合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵台数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。对于自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴0）低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作简单。非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设蝶阀，故需设计水设备，但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。由以上可知，本设计因水量大，并考虑到造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用自灌式半地下式矩形泵房。(2)泵站的布置该污水泵站设在污水处理厂内，与其它构筑物统一布置，为防止噪声污染，应用绿化带和公共建筑隔离，隔离宽度一般不小于30米。泵站进出口比室外地面高0.2米以上。每台泵应设置单独的吸水管，这不仅改善水力条件，而且可以减少杂质堵塞管道的可能性。(3)泵房内部的排水由于泵房较深，采用电动排水。(4)泵房的通风设施自然通风、机械通风。自然通风：采用全部自然通风布置特点，要有足够自然通风要求，适用于地面泵房或埋深较浅的低下式或半地下式泵房。机械通风：采用全部机械通风和部分机械通风。部分机械通风机械将电机排出的热风抽出，冷空气自然补充。机械排风可以分别是为电机分别排风。也可以多台电机组成排风系统。使用较广泛，一般用于半地下式泵站。2.5.4沉砂池沉砂池的功能的去除率比重较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵站倒虹吸管前，以前减轻无机颗粒对于水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件，沉砂池的形式，按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池三类。(1)平流沉砂池优点：沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。缺点：占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。(2)竖流沉砂池优点：占地少，排泥方便，运行管理易行。缺点：池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。(3)曝气沉砂池优点：克服了平流沉砂池的缺点，使砂砾与外裹的有机物较好的分离，通过调节曝气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率稳定，受流量变化影响小，同时起调节曝气作用，其沉砂量大，且其含有机物少。缺点：由于需要曝气，所以池内应考虑设有消泡装置，其他型易产生偏流或死角，。并且由于多了曝气装置从而使费用增加。基于以上三种沉砂池的比较，本工程设计确定采用平流式沉砂池。2.5.5氧化沟根据构造特征和运行方式的不同，常用的氧化沟系统有以下几种：(1)CarrouseL是氧化沟CarrouseL是氧化沟是一个多沟串联系统，在每一个沟渠安装一台表面曝气器，靠近曝气的下游为富氧区，而曝气器的上游为低氧区。外界还可能成为缺氧区，有利于形成生物脱氮的条件，脱氮除磷效果好。(2)OrbaL型氧化沟OrbaL型氧化沟由多个同心的椭圆形或圆形沟渠组成，污水与回流污泥均进入最外一条沟渠，在不断循环的同时，依次进入下一个沟渠，它相当于一系列完全混合反应池串联而成，最后混合液从内沟渠排除。由于运行过程中，溶解氧能保持一定梯度，这样有利于提高充氧效果，也可脱氮除磷。(3)一体氧化沟所谓一体氧化沟就是将二沉池建在氧化沟内，从而完成曝气—沉淀两个功能。由于一体氧化沟集曝气、沉淀功能于一体，可减少面积，省去污泥回流系统，因此，可省基建和运行费用。(4)交替工作式氧化沟这种氧化沟的特点是二沉池与曝气池合建，其中两沟交替作曝气区和沉淀区。这种系统简化了流程，可以节省基建和运行费用，操作方便，氧化沟出水方便，溢流堰的启闭以及曝气转刷的开动与停止都可以实现自动化控制。本工艺采用交替式氧化沟，而三沟合建T型氧化沟更能体现交替工作的优点，提高了出水水质效果，较DE型氧化沟要好。2.5.6消毒(1)接触池：采用折板往复式池子；(2)消毒剂的选择。=1\*GB3①液氯优点：价格便宜，效果可靠，投配设备简单。缺点：对生物有毒害作用，并且可产生致癌物质。适用于大、中型规模的污水处理厂。=2\*GB3②漂白粉优点：投加设备简单，价格便宜。缺点：除与液氯相同的缺点外，尚有投配量不准确，溶解剂调制不便，劳动强大。适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂。③臭氧优点：消毒效率高，能有效的降解水中残留有机物、色味等，污水温度、PH值对消毒效果影响小，不产生难处理或积累性残余物。缺点：投资大，成本高，设备管理复杂。综上三种消毒剂的比较，本工程采用液氯做消毒剂。2.5.7计量设施在沉砂池和分配井之间建设计量设施—电磁流量计，接触池后的二级出水采用巴氏计量槽计量出水水量。2.5.8浓缩池污泥浓缩池主要是降低污泥中的空隙水，来达到使污泥减容的目的。浓缩池可分为重力浓缩池和浮选浓缩池。重力浓缩池按其运行方式可分为间歇式和连续式。(1)浮选浓缩池：适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，并且运行费用较高，贮泥能力小。(2)重力浓缩池：用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，只用于活性污泥的情况不多，运行费用低，动力消耗小。综上所述，本设计采用间歇式重力浓缩池。2.5.9污泥脱水污泥脱水的方法有自然干化、机械脱水及污泥烧干、焚烧等方法。本设计采用机械脱水，采用板框式压滤机，并设自然干化厂。材料科学与工程学院毕业论文（设计） 3.城市污水处理系统的设计（一）3城市污水处理系统的设计（一）3.1进水闸井的设计3.1.1污水厂进水管的设计（1）污水处理厂进水管要求：进水流速在0.8—1.5m/s(如明渠，v=0.6—0.8m/s)；管材为钢筋混凝土管；非满流设计，n=0.014.（2）污水进水管的设计由前面的计算和Qmax=1203.7,查手册1得：Dg=1200mmh/D=0.701000i=1.40管内v=1.35m/sh=0.71200=0.84m污水厂污水进水总管管内底标高（进水泵房处）为279.413m，水面标高280.260m则管顶标高为：279.413+1.200=280.613m3.1.2进水闸井工艺设计（1）进水闸门的作用为使污水处理在出现故障时能够超越所有构筑物，在进入格栅井前设置闸门井。进水闸井的作用是汇集各种雨水以改变进水方向，保证进水稳定性。（2）进水闸井的设计=1\*GB3①进水闸井前设跨越管，跨越管的作用是当污水厂产生故障或维修时，可是污水直接进入水体，跨越管的管径比进水管大，取为1500mm。=2\*GB3②考虑施工方便以及水力条件，进水闸井采用格栅间同值等边长的正方形截面，污水来水管标高为279.413m，闸井井底标高为m=3\*GB3③考虑格栅间的宽度，进水闸井采用正方形构造，尺寸为：L×B×H=4×4×3=4\*GB3④采用明杆式青铜密封圆形闸门：D=1500mm重量=1120㎏3.1.3启闭机的选择（1）启闭机的计算：式中：W——闸板及螺杆的重量；T——克服水压的阻力，.其中f为摩擦系数，取f=0.3；P——闸门受的总压力。式中：P1——最高水位时的水压力；P2——最不利水位时的水压力。设最高水位为279.413m，则最不利水位与管顶平齐即280.613m，则P2=1000×（280.613-280.260）=1300kg/则所以，启闭机为（2）启闭机的选择根据启闭机在手册上查的采用QPL15型手电两用螺杆启闭机，其性能如下表：表3-1启闭机性能表Table3-1thecapacitytableofhoist型号形式启闭能力（吨）启闭速度（m/min）手摇人数OPL3手电两用螺杆式启闭手动电动上升下降30.150.25213.2进水格栅间的设计本设计采用两道格栅，一道中格栅、一道细格栅。中格栅设于污水泵站前，细格栅设于污水泵站后。3.2.1设计参数（1）水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。（2）污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：=1\*GB3①人工清除25—40mm；=2\*GB3②机械清除16—25mm；=3\*GB3③最大间隙40mm。（3）栅清量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及排水管道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：=1\*GB3①格栅间隙16～25mm,0.10—0.05栅渣污水；=2\*GB3②格栅间隙30～50mm，0.03—0.01栅渣污水。（4）大型污水处理厂或泵站前的格栅（每日栅渣量大于0.2）一般应采用机械清渣。（5）机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。（6）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s。（7）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s。（8）格栅倾角一般采用～。（9）通过格栅的水头损失，粗格栅一般为.2m,细格栅一般为0.3～0.4m。（10）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m。工作台上应有安全和冲洗设施。（11）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，人工清除不应小于1.2m；机械清除不应小于1.5m。（12）机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护没备的措施。（13）设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。（14）在北方地区格栅的设置应考虑防止栅渣结冰的措施。（15）格栅间内应安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修，栅渣的日常清除。3.2.2中格栅的设计计算本设计设计三组格栅，两用一备。设计图见，图3-1，图3-23-1图格栅设计简图Figure3-1grille3-2图格栅的结构简图Figure3-2grille（1）设栅前水深h=0.4m，过栅流速取V=0.9m/s，用中格栅，栅条间隙b=0.021m，格栅安装倾角α=60°。栅条间隙数;栅槽宽度;式中：B—栅槽宽度，m（栅槽宽度一般比格栅宽0.2m—0.3m,取0.2m）;s—栅条宽度，m;b—栅条间隙，50—100mm;n—格栅间隙数；Qmax—最大设计流量，/s；α—倾角；60°；h—栅前水深，取0.4m;v—过栅流速，m/s，取0.8—1.0m/s，取0.9m;设s=0.01，则图3-3格栅各部分尺寸Figure3-3eachpartofsizeofgrille（2）进水渠道渐宽部分的长度，见图3-3。式中：——进水渠道渐宽部分的长度;m.B1——进水渠道宽度，取0.8mα——其渐宽部分展开角度，取20°；（3）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度式中：L2——栅槽与出水渠道连接渠的渐缩部分长度，m。（4）通过格栅的水头损失设格栅为矩形锐边断面取k=3式中：h1——过栅（设计）水头损失，m；h0——计算水头损失，m；g——重力加速度，9.81；k——系数，一般采取3；——阻力系数，与栅条断面形状有关，,当为矩形断面时，β=2.42为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1为补偿。所以：（5）栅后槽总高度H设栅前渠道超高；（6）栅槽总长度L，：式中为栅前渠道深，（7）栅槽总宽度（8）每日栅渣量（公式3.11）式中：——每日栅渣量，/d;——栅渣量,污水。格栅间隙为16—25mm时，=0.10—0.03污水；格栅间隙为30—50mm时，=0.03—0.10污水。本设计格栅间隙21mm,取=0.07污水。（取0.1-0.01）,——生活污水流量总变化系数。在格栅间隙为21mm每1000m3污水产0.03。采用机械清渣。3.2.3格栅选择本设计选用回转式平面格栅，GH-1200，参数规格见表3-2：表3-2GH—1200回转格栅参数Table3-2theparametersofGH-1200rotarygrille型号格栅宽度(mm)格栅间距(mm)电动机功率（kw）栅条截面积(mm)格栅倾角GH—10001000501.1—1.5105060°—70°3.3细格栅的设计3.3.1设计参数(1)细格栅间隙3-10mm，0.10-0.50栅渣/103；(2)格栅不宜少于两台，如为一台时，应设人工清除格栅备用；(3)过栅流速一般采用0.6-1.0m/s；(4)格栅前渠道内水流速度一般采用0.4-0.9m/s；(5)格栅倾角一般采用45°-75°通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.17m；(6)格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台设有安全和冲洗设施；(7)格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m,工作台正面过道宽度：人工清除，不小于1.2m,机械清除，不小于1.5m，(8)机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其他保护设备的措施；(9)设置格栅装置的构筑物必须考虑设有良好的检修、栅渣的日常清除。3.3.2细格栅的设计计算设栅前水深为0.40m，过栅流速取，用细格栅，栅条间隙b=6mm，格栅安装倾角α=60°。设置三组格栅两用一备(1)栅条间隙数式中：B—栅槽宽度，m；s—栅条宽度，m；b—栅条间隙，10-40mm，取b=0.02m；n—格栅间隙数；Qmax—最大设计流量，/s；α—倾角；h—栅前水深，0.4m；—过栅流速，m/s，取0.8—1.0m/s设s=0.01则(2)进水渠道渐宽部分的长度式中:——进水渠道渐宽部分的长度;mB1——进水渠道宽度，取0.85mα——其渐宽部分展开角度，取20°；(3)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=L1/2式中：L2——栅槽与出水渠道连接渠的渐缩部分长度，m。(4)通过格栅的水头损失式中：h1——过栅(设计)水头损失，m；h0——计算水头损失，m；g——重力加速度，；k——系数，一般取3；ξ——阻力系数，与栅条断面形状有关，,当为矩形断面时，β=2.42为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1为补偿。(5)栅后槽总高度设栅前渠道超高栅前渠道深(6)栅槽总长度L：（7）栅槽总宽度：(8)每日栅渣量式中：W——每日栅渣量，/d;W1——栅渣量（取0.1-0.01）K——生活污水流量总变化系数。在格栅间隙为6mm每1000污水产0.01。故本设计的中格栅宜采用机械清渣。3.3.3格栅的选择选用回转式平面格栅，GH—1400，参数规格如下表：表3-3参数规格Table3-3Parameterspecification型号格栅宽度（mm）格栅净距(mm)电动机功率（kw）栅条截面积(m2)格栅倾角GH—1400100061.1-2.2105060°—70°3.4污水泵房的设计3.4.1一般规定(1)应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管设计流量相同；(2)应明确泵站是一次建成还是分期建设，是永久性还是半永久性，以决定其设施。并根据污水经泵站抽升后，出口入河道、灌渠还是进处理厂处理来选择合适的泵站位置；(3)污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水隔墙隔开，不允许渗漏，做法按结构设计规范要求；分建时，集水井和机器间要保持的施工距离，其中集水池多为圆形，机器间多为方型；(4)泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位0.5米的防水措施。3.4.2选泵参数计算(1)污水泵站选泵应考虑因素=1\*GB3①选泵机组泵的总抽升能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求；=2\*GB3②尽量选择类型相同和相同口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；=3\*GB3③由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵。(2)选泵具体计算泵站选用集水池与机器间合建式的矩形泵站。=1\*GB3①流量的确定Q本设计拟订选用5台泵（4用1备），则每台泵的设计流量为：=2\*GB3②集水池容积V泵站集水池容积一般取最大一台泵5～6分钟的流量设计取V=100，有效水深h为2.5m，则水池面积F为:取(3)扬程的估算H式中：水泵吸水喇叭口到沉砂池的水头损失；取2.0；自由水头；取1.0；H静——水泵集水池的最底水位H1与水泵出水管提升后的水位H2之差；H1=进水管底标高+h–集水池有效水深=279.413+3.4-2.5=280.313mH2=接触池水面标高+沉砂池至接触池间水头损失=286.5+4.5=291.0m沉砂池至接触池间水头损失为3.5—4.5m，取4.5m则：H2=286.50+4.5=291.00mH静=H2-H1=291-280.813=10.20则水泵扬程为：H=H静+2.0+1.0=10.20+2.0+1.0=13.20m取14m。3.4.3选泵由Q=243L/S=874.8m3/h，H=14m，可查手册11得：选用250WDL型立式污水泵，其各项性能如下：表3-4泵的选择参数Table3-4selectionparameterofpump型号流量m3/h扬程m转速r/min轴功率kw电动功率kw效率%气蚀余量m重量kg250WDL750-125027.5-22.59907557.8774.825703.4.4吸、压水管路实际水头损失的计算（1）设计依据=1\*GB3①吸水管流速0.8—2.0m/s，安装要求有向水泵不断向上的坡度；=2\*GB3②压水管流速一般为1.2—2.5m/s；=3\*GB3③吸压水管实际水头损失不大于2.5m/s。（2）具体计算=1\*GB3①Q=243L/s，吸水管选用DN=500mm的铸铁管，压水管为DN=400mm的铸铁管。查手册1知：1000i=18.2查手册1知：1000i=5.58水泵进出口径分别为300mm，250mm.=2\*GB3②吸水管路损失吸水管上有：一个喇叭口Dg=700mm,ξ1=0.1；Dg500的闸阀一个，ξ2=0.06，Dg300的90°弯头一个，ξ3=0.52；Dg500300的偏心渐扩管一个，ξ4=0.20，直管部分长度为1.5m设吸水管直管部分长度为1.5m，则h沿程=iL=2.333/1000=0.00吸水管总损失h=0.463+0.009=0.472m;=3\*GB3③压水管路损压水管上有：Dg250400的渐缩管一个，=0.24;Dg400的截止阀一个，=2.5；Dg400的闸阀一个，=0.07；Dg400的90°弯头两个，=0.60；设压水管管长8m，则h沿程=il=818.2/1000=0.15m压水管总损失h=1.70+0.150=1.850m=4\*GB3④水泵扬程校核H=H静+∑h+1.0=0.472+1.850+15.84+1=18.16﹤22.5m所选水泵扬程为27.5-22.5m，能够满足需求，故选泵合适。3.4.5集水池（1）集水池形式：污水泵站的集水池宜采用敞开式，本工程设计的集水池与泵房和格栅共建，属封闭式。（2）集水池的通气设备集水池内设通气管，通向地外，并将管口做成弯头或加罩，以防止雨水及杂质入内（3）集水池清洁及排空措施集水池设有污泥斗，池底做成不小于0.01的坡度，坡向污泥井，从平台到底应设供上下用的扶梯，台上应有吊泥用的梁沟滑车。（4）集水池容积计算=1\*GB3①集水池容积按一台泵5分钟的流量设计：取80=2\*GB3②有效水深采用2.5m，则：集水池的面积为：F=32m（5）集水池的排砂污水杂质往往发表沉积在集水池内，时间长腐化变臭，甚至堵塞集水坑，影响水泵正常吸水，因此，在压水管路上设有压力冲洗管D=100mm伸入集水坑，定期将沉渣冲起，由水泵抽走集水池可设连通的两格，以便检修。3.4.6水泵机组基础的确定和污水泵站的布置（1）水泵机组基础的确定机组安装在共同基础上，基础的作用是支撑并故定机组，使之运行稳定。不致发生剧烈震动，更不允许发生沉降，对基础的要求：=1\*GB3①坚实牢固，除能承受机组静荷载外，还能承受机械振动荷载。=2\*GB3②要浇制在较坚实的地基上，以免发生不均匀沉降或基础下沉。（2）水泵基础深度的计算查手册，算得水泵机组基础尺寸为12001200mm，机组总重量W=800kg，基础深度H可按下式计算：式中：L——基础长度，m；B——基础宽度，m；γ——基础所用材料的容重，混凝土基础γ=2400kg；W——机组总重量，kg；则：（3）污水泵站的布置因为所选用的台数多于4台，所以泵房采用矩形，泵房内泵采用横向排列，这样随增加了泵房的长度，但由于立式泵占地面积小、跨度小、水力条件好、节省电耗。=1\*GB3①进水侧基础与墙壁的净距为1.5m；=2\*GB3②基础尺寸为12001250mm；=3\*GB3③基础间净距为1.5m；=4\*GB3④出水侧基础与墙壁的净距为2m;=5\*GB3⑤泵房尺寸为212007750mm；3.4.7泵房高度的确定（1）起吊设备最大起升重量为2570kg,即3吨。选择CD1-3-12D型电动葫芦，其规格见表3-5表3-5起吊机选择规格Table3-5liftingmachinechoosethespecifications型号起重量t起升高度m起升速度m/min运行速度m/min工字梁轨道型号最大轮压kg重量kgCD1-3-12D31286020a～451650360主起升电动机慢速起升电动机运行电动机钢丝网功率kw转速r/min功率kw转速r/min功率kw转速r/min直径mm结构4.513800.413800.4138013637+1-1-80-I-b（2）高度的确定H=a++b+c+d+e+h式中：a—单轨吊车梁的高度，取0.1mb—滑车的高度，取0.6mc—起重葫芦在钢丝绳绕紧状态下的长度，取1080mmd—起重绳的垂直长度；对于水泵为0.85x=0.851080=0.92m;e—最大一台水泵或电动机的高度；e=J+B+C=0.415+0.658+1.510=2.58m;h—吊起物底部与泵房进口处室内地坪的距离，0.2m。H=0.1+0.6+1.080+0.918+2.58+0.2=5.48m则泵房高度H总=H+室内地坪标高-泵房底部标高H总=5.48+285.10-279.413=11.53m≈12m3.4.8泵房附属设施及尺寸的确定（1）水位控制为适应污水泵房开停频率的特点，采用自动控制机组运行，自动控制机组启动停车的信号，通常是由水位继电器发出的。（2）计量设备由于污水中含有机械杂质，其计量设备考虑被堵塞的问题，可采用电磁流量计，采用压水干管的弯头作为计量设备。（3）排水在机器间的地板上应设有排水沟和集水坑。排水沟沿墙设置，坡度I=0.01，集水坑平面尺寸为0.50.5m，深为0.5m在吸水管上接出DN100mm的小管伸到集水坑内，当水泵工作时把坑内积水抽走。（4）采光、采暖与通风集水坑一般不需要采暖设备，因为集水坑较深热量不易散失，且污水温度通常不低于10-20℃，机器间如需采暖时，可采用火炉也可以采用暖气设施。泵房在上层工作间设置窗户，保证有充足的自然采光，检修操作点是采用集中照明。泵房通风主要解决高温散热和空气污染问题，污水泵站的机械间机组台数较多，功率较大，且电机设在底平面以上，除四周设置窗户进行自然通风外，还设置机械通风和通风管。（5）泵房值班室、控制室及配电间值班室设在机器间一侧有门相通，并设置观察窗，根据运行控制要求设置控制和配电柜，其面积约为12-18m，能满足1-2人值班，因长年运行，因此安装电话。本设计泵房值班室及控制室合建，面积取为39m，配电间尺寸为39m。（6）门窗及走廊、楼梯=1\*GB3①门：机器间至少应有满足设备的最大部件搬迁出入的门，宽不小于4m。取宽2.0m、高4.0m，泵房靠近值班室一侧设小门，取门高2.0m、宽1.0m，泵房与配电间之间设小门，尺寸与值班室小门相同，配电间通往室外的门也与其相同。=2\*GB3②窗：泵房于阴阳两侧开窗，便于通风采光，开窗面积不小于泵房的1/5，于两侧设八扇窗，其尺寸为18002400mm。=3\*GB3③走道：在泵房四周设走道，走道栏杆高1.0m，在机器间的一侧设有楼梯，楼梯坡度倾角为1/0.75、宽0.8m、扶手1.0m。（7）卫生为了管理人员清刷地面和个人卫生，应就近设洗手池，接25mm的给水管，并备有供冲洗的橡胶管。材料科学与工程学院毕业论文（设计） 4.城市污水处理系统的设计（二）4城市污水处理系统的设计（二）4.1沉砂池沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒，如泥砂，煤渣等，它们相对密度约为2.65。沉砂池一般设在泵站前以便减小无机颗粒对水泵，管道的磨损，也可设在沉淀池前以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。4.1.1沉砂池的类型（1）曝气沉砂池曝气沉砂池克服了平流沉砂池的缺点；但增加了曝气装置，运行费用较高；工作稳定，通过调节气量可控制污水的旋流速度；应设有消泡装置。（2）平流沉砂池它具有截流无机颗粒效果好，工作稳定，构造简单，排沙方便等优点；但沙中夹有有机物，是沉砂的后续处理增加了难度；占地大配水不均匀；已出现短流和偏流。（3）竖流沉砂池占地小，排泥方便；运行管理易行；但池深大，施工困难，造价高，耐冲击负荷和温度的适应性差，池径受到限制，过大的池径会使配水不均匀。基于3种沉砂池的比较，本工程选用曝气沉砂池。4.1.2曝气沉砂池的(1)设计中应注意的问题=1\*GB3①废水在曝气沉砂过水断面周边的最大旋转速度为0.25m/s～0.30m/s在池内水平前进的速度为0.08m/s～0.12m/s，如果考虑预曝气的作用，可以将曝气沉砂池过水断面增长为原来的3～4倍。=2\*GB3②废水在最大流量时，在曝气沉砂池内的停留时间为1～3分钟，如果考虑预曝气则延长池身，使停留时间为10～30分钟。=3\*GB3③池内有效水深为2m～3m，宽深比一般采用1～1.5，长宽比可以达到5。若池长比池宽大得多，则应考虑设置横向挡板，池的形状应尽可能不产生死角或者偏流，集砂槽附近安装纵向挡板。=4\*GB3④曝气沉砂池使用的空气扩散装置安装在池的一侧，距离池底约0.6m～0.9m，送气管上应设置调节空气的阀门，连接带有2.5mm～6.0mm小孔的曝气管，处理每立方米的曝气量为0.1～0.2m3空气。=5\*GB3⑤池子的进口和出口布置，应防止发生短路，曝气沉砂池的进水方向与水在池内的旋流方向一致，出水口常用淹没式，出水口方向与进水口垂直，并宜设置挡板。⑥池内应考虑设消泡装置。（2）设计计算=1\*GB3①池子的有效容积式中：——沉砂池的总有效容积，；——最大设计流量，；——最大设计流量时流行时间，min，1min～3min，本设计取2min；=2\*GB3②水流断面面积式中：——沉沙池过水断面面积，m——最大设计流速，m/s；一般取0.06m/s——0.12m/s，本设计取0.1m/s图4-1曝气沉砂池Figure4-1aeratedgritchamber=3\*GB3③池总宽度设h2=2.0m式中：B——沉砂池总宽度，m；h2——设计有效水深，m；一般取2m—3m，本设计取2.0m；宽比一般采用1—2；=4\*GB3④每格池子宽度设n=2格介于1.0～1.5之间(符合规定)=5\*GB3⑤池长=6\*GB3⑥每小时所需空气量，式中：q——每小时所需空气量，m/h；d——每立方米污水所需空气量，m空气/m3污水；一般采用0.1m空气/m污水—0.2m空气/m污水，本设计采用0.2m污水/m污水；=7\*GB3⑦沉砂斗所需容积V——沉沙室所需容积，mQmax——日设计流量，m/dX——城市污水沉沙量；m/106污水，取污水T——清除沉沙间隔时间，d，一般采用两天——污水流量总变化系数，取=8\*GB3⑧沉砂槽尺寸的确定图4-2沉砂槽Figure4-2riffler设空气扩散装置距池底约为0.75m，斗底宽，沉砂池坡向沉砂斗的坡度为（本设计采用）斗壁与水平面的倾角大于（本设计取），则沉沙池上口宽。=9\*GB3⑨沉沙槽总高度，设超高=沉沙槽容积为：H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.0+0.25+0.45=3.00m——中心管至沉沙面的距离取0.25m。=10\*GB3⑩排沙采用泵吸式排沙机排除。4.2氧化沟4.2.1概述氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的一种变形，是50年代荷兰首先设计的。最初一般用于处理在5000以下的城市污水。

三沟式氧化沟是氧化沟的一种典型构造形式，目前采用的三沟式氧化沟工艺是丹麦在间歇式运行的氧化沟基础上开创的，它实际上仍是一种连续流活性污泥法，只是将曝气、沉淀工序集于一体，并具有按时间顺序交替轮换运行的特点，其运转周期可根据处理水质的不同进行调整，从而使其运行操作更趋于灵活方便。这种工艺流程简单，无需另设一次、二次沉淀池和污泥回流装置，使氧化沟工艺的基建投资和运行费用大为降低，并在一定程度上解决了以往氧化沟占地面积大的缺点。

三沟式氧氧化沟工艺主要按下面六个阶段轮换运行。

阶段一：污水经配水井进入沟Ⅰ，沟内转刷以低速运转，转速控制在仅能维持水和污泥混合，并推动水流循环流动，但不足以供给徽生物降解有机物所需的氧。此时，沟Ⅰ处于缺氧状态，沟内活性污泥利用水中的有机物作为碳源，活性污泥中的反硝化菌则利用前一段产生的硝酸盐中的氧来降解有机物，释放出氮气，完成反硝化过程。同时沟I的出水堰自动升起，污水和污泥混合液进人沟Ⅱ．沟Ⅱ内的转刷以高速运行，保证沟内有足够的溶解氧来降解有机物，并使氨氮转化为硝酸盐，完成硝化过程．处理后的污水流入沟Ⅲ，沟Ⅲ中的转刷停止运转，起沉淀池的作用，进行泥水分离，由沟Ⅲ处理后的水经自动降低的出水堰排出。

阶段二：进水改从处于好氧状态的沟Ⅱ流入，并经沟互Ⅲ沉淀后排出。同时沟Ⅰ中的转刷开始高速运转，使其从缺氧状态变为好氧状态，并使阶段一进入沟Ⅰ的有机物和氨氮得到好氧处理，待沟内的溶解氧上升到一定值后，该阶段结束。

阶段三：迸水仍然从沟Ⅱ注入，经沟Ⅲ排出．但沟Ⅰ中的转刷停止运转，开始进行泥水分离，待分离完成，该阶段结束。阶段一、二、三组成了上半个工作循环。

阶段四：进水改从沟Ⅲ流入，沟Ⅲ出水堰升高，沟Ⅰ出水堰降低，并开始出水。同时，沟Ⅲ中转刷开始低速运转，使其处于缺氧状态．沟Ⅱ则仍然处于好氧状态，沟Ⅰ起沉淀池作用。阶段四与阶段一的水淹方向恰好相反，沟Ⅲ起反硝化作用，出水由沟Ⅰ排出。

阶段五：类似于阶段二，进水又从沟Ⅱ流入，沟Ⅰ仍然起沉淀他作用，沟Ⅲ中的转刷开始高速运转，并从缺氧状态变为好氧状态。

阶段六：类似于阶段C，沟Ⅱ进水，沟Ⅰ沉淀出水。沟Ⅲ中的转刷停止运转，开始泥水分离。至此完成整个循环过程。

通常一个工作循环需4-8小时，在整个循环过程中，中间的沟始终处于好氧状态，而外侧两沟中的转刷则处于交替运行状态，当转刷低速运转时，进行反硝化过程，转刷高速运转时，进行硝化过程，而转刷停止运转时，氧化沟起沉淀池作用。不难看出，若调整各阶段的运行时间，就可达到不同的处理效果，以适应水质、水量的变化。目前运行的这种工艺，大部分是预先将各阶段的运行时间，根据具体的水质、水量，编入运行管理的计算机程序中，从而使整个管理过程运行灵活、操作方便。本工艺采用的氧化沟工艺属于交替工作式氧化沟，三条同体积的沟槽串联组成，两侧边池交替作为曝气池与沉淀池，中间池一直作为曝气池。原污水交替进入两侧边池，处理出水相应地从作为沉淀池的另一边池流出，这样，提高了曝气转刷的利用率，使其达到59%左右，另外也有利于生物脱氮。由于本设计没有要求总氮，只要求氨氮，所以本设计中的三沟式氧化沟的设计按照硝化工艺设计，其运行模式如下图:转刷运转转刷停转图4-3氧化沟六阶段消化运行程序Figure4-3thesix-stagegastrointestinaloperationofoxidationditch4.2.2设计参数（1）污泥龄一般取θc=20～30d（去除BOD5时5～8d；去除BOD5并硝化时10～20d，去除BOD5并反硝化时30d）；（2）污泥负荷一般取N=0.05～0.1kgBOD5/(kgMLVSS·d)；（3）污泥浓度：X=3500～4500mg/l；（4）污泥产率系数：Y＝0.55kgSS/kgBOD；（5）内源代谢系数：Kd=0.055。4.2.3设计计算图4-4三沟式氧化沟计算简图Figure4-4tripleoxidationditch（1）去除BOD5①好氧区容积m好氧区容积计算采用动力学计算方法式中：——污水设计流量，m/d；——混合液挥发悬浮固体浓度，，取3100；、——进出水浓度，；——内源代谢系数，取0.055；——污泥产率系数，取0.55。②好氧区水力停留时间t1(h)③剩余污泥量()式中，——出水水质TSS浓度————进水TSS浓度——进水VSS浓度，本设计取去除每1kgBOD5产生的干污泥量为（2）脱氮①需氧化的氨氮量N1，氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为7.5%，则用于生物合成的总氮量为：需要氧化的NH3-N量N1=进水TNK-出水NH3-N-生物合成所需氮N0N1=28-25-2.60=0.4（mg/L）②脱氮所需的容积V2脱硝率14℃时=0.022kg(还原的脱氮所需的容积：③脱氮水力停留时间t2(3)氧化沟总容积V及停留时间tV=V1+V2=16808+351.91≈17160（m3）校核污泥负荷污泥负荷过高，故需调整氧化沟容积取V=35000m3符合要求。(4）需氧量计算①设计需氧量AORAOR=去除需氧量-剩余污泥中的需氧量+去除NH3-N耗氧量-剩余污泥中NH3-N的耗氧量-脱氮需氧量BOD5需氧量D1D1=aQ(S0-S)+bVXv=0.52×60000×(0.18-0.03)+0.12×35000×3.1=4680+13020=17700(kg/d)式中，a——活性污泥微生物对有机污染物分解过程的需氧量率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，以千克计，取0.52kg；Q——污水流量，；——经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，以BOD5值计；b——活性污泥微生物同国内原代谢的自身氧化过程的需氧率，即每kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，以kg计，取0.12kg；V——氧化沟容积，；Xv——单位氧化沟容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量，。剩余污泥中BOD5的需氧量D2（用于生物合成的那部分BOD5需氧量）D2=1.42×1=1.42×2084.21=2959.57(kg/d)去除NH3-N的需氧量D3。每1kgNH3-N硝化需要消耗4.6kgO2。D3=4.6×(进水NH3-N—出水NH3-N)×Q/1000=4.6×(28-25)×80000/1000=828(kg/d)剩余污泥中NH3-N的耗氧量D4D4=4.6×污泥含氮率×氧化沟剩余污泥=4.6×0.75×2084.21=719.05（kg/d）脱氮产氧量D5。每还原1kgN2产生2.86kgO2。D5=2.86×脱氮量=2.86×0.4×60000/1000=68.64（kg/d）总需氧量AOR=D1-D2+D3-D4-D5=17700-2959.57+828-719.05-68.64=13520.74(kg/d)考虑安全系数1.4，则AOR=1.4×13520.74=18929.036(kg/d)②标准状态下需氧量SOR式中，——20℃时氧的饱和度，取=9.17mg/L;——25℃时氧的饱和度，取=8.38mg/L;——溶解氧浓度；α——修正系数，取0.85；β——修正系数，取0.95；T——进水最高温度，℃；(5)氧化沟尺寸。设氧化沟三座，工艺反应的有效系数=0.58，单座氧化沟有效容积三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积每组沟道单沟宽度B=12m，有效水深h=3.5m，超高为0.5m，中间分隔墙厚度b=0.25m。每组沟道面积=461.63(m2)直线段部分面积A2=A-A1=1915.7-461.