5万吨城市污水处理厂设计本科毕业设计

XX大学本科毕业设计(论文)第PAGEIII页摘要城市污水主要来源于生活污水、工业废水和少量受污染的地表水，其含有较高的有机物，可生化性较好，适宜采用生物处理方法进行处理。本工艺设计针对处理量为50000m3/d的某城市污水厂，通过仔细查阅相关资料，详细了解城市污水的产生来源、水质和水量特征，以及对比国内外处理城市污水采用的相关技术和工艺，决定采用“曝气沉砂池+CASS工艺曝气沉砂池设置在CASS池前，作用是去除污水中裹携的砂、石与大块颗粒物，防止造成设施淤砂，影响管线设备的正常运行。曝气沉砂池不但具有很高的去除率，还具有预曝气、脱臭、消泡、防止污水厌氧分解以及加速油类分离的作用。在曝气沉砂池中，水力停留时间设计为3min，水平流速为0.09m/s，旋流速度0.3m/s，曝气量为0.2m3空气/m3污水。CASS工艺是传统SBR工艺的一种变形，采用间歇进水，间歇排水。在CASS池中，采用鼓风曝气，污水的停留时间达到16h，污泥龄为20d，污泥负荷0.14kgBOD5/kgMLVSS·d，有机物的去除率预计为90～95%，氮的去除率可以达到70～80%，磷的去除率可达90%。CASS工艺技术成熟，流程简单、管理方便、运行方式灵活、处理效率高、具有良好的脱氮效果、出水水质好，对于中小型城市污水厂投资较省，成本较低。该工艺已经成功运用于工程实践，具有十分良好的经济效益、环境效益和社会效益。城市污水经过处理达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）的一级标准：COD＜60mg/L，BOD＜20mg/L，TP＜0.5mg/L，NH3-N＜15mg/L后排放。关键词：城市污水；曝气沉砂池；CASS工艺；脱氮；去除率XX大学本科毕业设计第PAGEVIII页AbstractMunicipalwastewatermainlyconsistsofdomesticwastewater,industrywastewaterandlittlepollutedsurfacewater.Municipalwastewatercontainshighconcentrationoforganicmatters,anditsbiologicaldegradabilityisgood,itissuitableforbiologicaltreatment.Thedesignisforonemunicipalwastewatertreatmentplantwhichhasatreatingcapacityof50thousandcubemeterperday.Bydetailedlyanalyzingthesource,thecharacterandamountofthemunicipalwastewaterandsometechnologiesadoptedinmunicipalwastewatertreatmentprojectsinhomeandabroadthroughcarefulstudyofmanyreferencematerials，thedesignchoosestheAeratedGritChamberandCASSprocesstotreatthewastewater.TheAeratedGritChamberissettedinfrontofCASSpondtoremovesand,stoneandlargeparticlesthatwastewatertakesalong,avoidtocreatesiltinfacilities,andtoaffectthenormaloperationofpipelinesequipment.TheAeratedGritChambernotonlyhashighefficienciesinremovingpollutants,,butalsohaspre-aeration,deodorizing,anti-foaming,preventanaerobicdecompositionoforganicpollutantsaswellastoacceleratetheseparationoftheoilandwastewater.IntheAeratedGritChamber,thedesignhydraulicretentiontimeis3min,thelevelofflowrateis0.09m/s,Swirlspeedis0.3m/s,andtheAeratedintensityis0.2m3air/m3TheCASS(CyclicActivatedsludgesystem)processistheonekindofmodifiedprocessofSBR(SequencingBatchReactor)process,usstheintermittencetoenterthewater,intermittentdrainingwater.IntheCASSpond,,thewastewaterresidenttimeachieves16h,thesludgeretentiontimeis20days,thesludgeloadingis0.14kgBOD5/kgMLVSSd,,Theestimatedremovalefficiencyoforganicmaterialsisbetween90percentand95percent,theremovalefficiencyofnitrogenrangesfrom70to80percent.,andremovalefficiencyofphosphoruscanreach90%.TheCASSprocessisaripetechnologywithalotofadvantages,suchasbeingeasytomanage,flexibleoperationalways,gooddisposedeffect,andgoodnitrogenremovaleffect.Itissuitableforsmallandmid-scalemunicipalwastewatertreatmentplantsbecauseofitslowinvestmentandoperationalcost.Theprocessinghasbeensuccessfullyappliedforactualengineeringpractice,andhasgoodeconomic,environmentalandsocialefficiency.Municipalwastewaterisallowedtodischargeaftermeetingthefirstdegreeofintegratedwastewaterdischargestandard（GB8978－1996），COD＜60mg/L，BOD＜20mg/L，TP＜0.5mg/L，NH3-N＜15mg/L.keywords：Municipalwastewater；AeratedGritChamber；CASSprocess；Nitrogenremoval；removalefficiency目录第一章综述 11.1我国城市污水处理概况 11.2城市污水来源 11.3城市污水的水质 21.3.1物理性质 21.3.2化学性质 21.4城市污水处理工艺综述 31.4.1传统活性污泥法及其变形 31.4.2氧化沟工艺及其变形 71.4.3SBR工艺及其变形 91.5.工艺选择 121.5.1选择原因 121.5.2CASS工艺简介 14第二章设计任务及思路 162.1城市污水基本情况 162.1.1设计对象 162.1.2进水出水水质指标 162.2水质分析及处理思路 162.2.1水质分析 162.2.2设计处理工艺流程 16第三章设计计算书 193.1设计依据 193.2构筑物设计计算 193.2.1粗格栅 193.2.2提升泵房 223.2.3细格栅 253.2.4曝气沉砂池 273.2.5配水井 323.2.6CASS生化反应池 333.2.7消毒池 433.2.8污泥浓缩池 453.2.9脱水机房 473.3高程布置 493.3.1构筑物水头损失 493.3.2管道水力计算 493.3.3污水处理高程布置 50第四章技术经济分析 514.1工程造价估算 514.1.1编制范围 514.1.2编制依据 514.1.3费用计算 514.2运行管理机制与运行费用 534.2.1管理机制及人员编制 534.2.2运行费用计算 534.3主要技术经济指标及效益分析 544.3.1单位处理造价 544.3.2单位处理占地面积 544.3.3单位处理费 544.3.4环境效益 554.3.5经济效益 554.3.6社会效益 55结论 56致谢 57参考文献 58XX大学本科毕业设计第4页第一章综述1.1我国城市污水处理概况国家环保总局2005年6月2日公布的报告说，根据去年对中国500个城市的统计结果，中国城市生活污水处理率平均仅为32.33％，有193个城市的生活污水集中处理率为零。这份题为《中国的城市环境保护》的报告指出，中国城市环境基础设施建设相当薄弱，尚难支撑城市的可持续发展[1]。据监测，全国废污水排放量由1980年的315亿吨增加到2002年的631亿吨。多数城市地下水受到一定程度污染，并且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和健康.而建成的大量污水处理厂,没有发挥应有的效果有关统计资料显示，到2004年底，我国600多座城市已建成的709座污水处理厂，设计日污水处理能力大约4500万吨，但据国家环保总局提供的资料和全国人大常委会执法检查组的典型调查，这些污水处理厂正常运行的只有三分之一，低负荷运行的约有三分之一，还有三分之一开开停停甚至根本就不运行。可以看出我国的污水量大，但是处理率却很低，而且建成的大量污水厂有的没有发挥应有的效果，从而加剧了我国城市污水污染。1.2城市污水来源城市污水来源可分为生活污水、工业废水和城市降水径流。生活污水是人们日常生活排出的污水。主要来自家庭、机关,商业和城市公用设施。其中主要是粪便和洗涤废水,其水量和水质有明显昼夜周期性和季节周期性变化的特点。工业废水来自工业生产过程中排出的废水,包括工艺过程用水、机器设备冷却用水、烟气洗涤水、设备和场地清洗水等。由于各种工业生产的工艺、原材料、使用设备的用水条件等的不同,工业废水的性质相差很大。其中往往含有腐蚀性、有毒、有害、难于生物降解的污染物。因此工业废水一般经预处理后,达到符合城市下水道水质标准后方能进入城市下水道管网系统。城市径流污水是雨雪淋洗城市大气污染物和冲洗建筑物、地面、废渣、垃圾而形成的，这种污染物甚至会高出生活污水数倍。另外,城市污水根据下水道施工质量的优劣及地下水位的高低,下水道有一定的渗入或渗出,一般不考虑渗出量,必要时可按具体情况考虑渗入量[2]。1.3城市污水的水质城市污水的水质，在主要方面具有生活污水的一切特征，但在不同的城市，因工业的规模和性质不同，城市污水的水质也受工业废水水质和水量的影响而明显变化。1.3.1物理性质城市污水的物理性质包括水温、颜色、气味、氧化还原电位。1.颜色：以生活污水为主的污水厂，进水通常为灰褐色，这种污水比较新鲜，但实际上的进水颜色通常变化不定，这取决于城市下水道的排水条件和排入的工业废水的影响。如果进水呈黑色且臭味特别严重，则污水比较陈腐，可能在管道内存积太久。如果进水中混有明显可辨的其他颜色如红、绿、黄等，则说明有工业废水进入。2.气味；污水厂的进水除了正常的粪臭味外，有时在集水井附近有臭鸡蛋味，这是管道内因污水厌氧发酵而产生的少量硫化氢气体所致。3.水温：水温是随季节逐渐缓慢变化的，一天内几乎无变化。如果发现一天内变化很大，则要进行检查，是否有工业废水进入。4.氧化还原电位：正常的城市污水具有约+100mV的氧化还原电位，小于+40mV的氧化还原电位或者负值氧化还原电位说明污水已经厌氧发酵或者有工业还原剂的大量排入，氧化还原电位超过+300mV，指示有工业氧化剂废水大量排入[3]。1.3.2化学性质城市污水化学性质很多，包括PH、碱度、BOD5、COD、SS、TN、TP、重金属等，主要由生活污水和工业废水性质决定。生活污水主要特点是含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、油脂等，以及氮、磷等无机物，还含有病原微生物和较多的悬浮物，BOD5/COD值达到0.5～0.6，可生化性较好，各种营养物质齐全。工业生产污水主要特点是含有大量腐蚀性、有毒、有害、难于生物降解的污染物，一般情况下生物降解性能比生活污水中的有机污染物的生物降解性能差。通常城市污水中生活污水占70%~80%，BOD5/COD比值较大，可生化性好，用生物二级处理效果好，处理费用低[3]。典型的城市污水水质指标如表1-1所示：表1-1典型的城市污水水质项目COD(mg/L)BOD5(mg/L)PHSS(mg/L)NH3-N(mg/L)数值200～500100～3006.5～7.5100～25015～591.4城市污水处理工艺综述污水处理是将污水中的污染物分离去除，使有害的物质转化为无害的物质、有用的物质，水则得到净化，并使资源得到充分利用。城市污水处理技术通常有物理处理技术、化学处理技术、物理化学处理技术、生物处理技术等。典型的物理处理技术在城市污水处理中应用的有沉淀技术、过滤技术、气浮技术等。典型的化学处理技术和物理化学处理技术有中和、加药混凝、离子交换等。典型的生物处理技术有好氧生物氧化分解和厌氧生物发酵技术。城市污水处理工艺，实际上是以上这些技术的应用与组合。目前，污水的生物处理方法有活性污泥法和生物膜法，城市污水处理主要采用活性污泥法。活性污泥法有多种处理工艺，城市二级污水处理厂常用的工艺方法有：传统活性污泥法及其变形(如A—B法(二段曝气法)、A/O脱氮工艺、A2/O除磷脱氮工艺)，氧化沟工艺系列、SBR工艺系列等。现在，传统活性污泥法和氧化沟工艺结合的工艺出现，如OOC工艺、OCO工艺、AOR工艺、AOE工艺等。1.4.1传统活性污泥法及其变形1.工艺概述最早的生物处理技术就是传统活性污泥法，是在废水的自净作用原理下发展而来的。废水在经过沉砂池、初沉池等一级处理工序，去除了大部分悬浮物和部分BOD后即进入一个人工建造的池子，池子犹如河道的一段，池内有无数能氧化分解废水中有机污染物的微生物。同天然河道相比，这一人工的净化系统效率极高，大气的天然复氧根本不能满足这些微生物氧化分解有机物的耗氧需要，因此在池子内需设鼓风或机械翼轮曝气的人工供氧系统，池子也因此被称为曝气池。废水在曝气池停留一段时间后，废水中的有机物绝大多数被曝气池中的微生物吸附、氧化分解成无机物，随后即进入另一个池子——沉淀池。在沉淀池中，成絮状的微生物絮体——活性污泥下沉，处理后的出水——上清液即可溢流而排放。为了使曝气池保持高的反应速率，必须使曝气池内保持足够高的活性污泥微生物浓度。为此，沉淀后的活性污泥又回流至曝气池前端，使之与进入曝气池的废水接触，以重复吸附、氧化分解废水中的有机物。在这一正常的连续生产(连续进水)条件下，活性污泥中微生物不断利用废水中的有机物进行新陈代谢，由于合成作用的结果，活性污泥数量不断增长，因此曝气池中活性污泥的量愈积愈多，当超过一定的浓度时，应适当排放一部分，这部分排出的活性污泥常称作剩余污泥。传统活性污泥工艺系统主要是由曝气池、曝气系统、二次沉淀池、回流系统和剩余污泥排放系统组成。20世纪40年代，美国人史密斯发现污水与活性污泥混合曝气时，沉淀表层水中BOD在开始5~15min内急剧下降，接着又升起，然后在缓慢下降的现象，根据这个现象出现了吸附再生法。到了20世纪80年代，出现了AB法，AB法是两级活性污泥法，降低了工程造价和运行费用，经济效益明显，特别是浓度高的污水更为有利[7]。随着水体富营养化这个严重的环境污染问题的出现，对污水处理提出了脱氮除磷这个新的要求，传统的活性污泥法在这种情况下已经不能满足需要，于是出现了A/O脱氮工艺，但是除磷效果不好。A2/O工艺就是在A/O脱氮工艺的缺氧池前增设了一厌氧区，沉淀池的回流污泥和进水首先进入厌氧区进行磷的厌氧释放，然后再进入缺氧区反硝化。好氧区具有消化功能，好氧区的混合液回流到缺氧区，使之反硝化脱氮。在好氧区，聚磷菌也过量吸磷，通过剩余污泥的排放，达到除磷的目的。在此基础上又出现了各种A2/O的改进型，如UCT工艺，改良型UCT工艺，倒置A2/O工艺，多点进出水倒置A2/O工艺。虽然新型工艺有了长足发展，但是就我国目前污水厂采用的工艺来看，传统活性污泥法的比重还是很高，特别是八九十年代建立起来的一批大型污水处理厂。可以说，传统活性污泥法及其变形工艺在其相关领域里的优势还是别的工艺无法取代的。2.工程实例(1)天津纪庄子污水处理厂天津纪庄子污水处理厂是我国著名的采用传统活性污泥法的城市污水处理厂。厂区占地面积30公顷，其中使用面积20公顷，其余留作污水深度处理用地。1986~1992年间污水处理费用0.139元/t[2]。设计处理能力：平均日污水处理量260000m3，最大日处理污水量312000m3。污水水质：进水SS=250mg/L,BOD5=200mg/L；出水SS≤25mg/L,BOD5≤20mg/L。处理工艺：污水采用普通曝气活性污泥法二级生化处理。污泥采用中温二级消化，部分污泥机械脱水。考虑能源的综合利用，采用沼气发电和余热加热消化污泥。工艺流程图如图1-1曝气池采用推流池型，按普通曝气法设计，并考虑了阶段曝气和吸附再生的运行条件。共设2组4池，每池长80m，宽向为7格迂回廊道，每格宽7.5m，有效水深5.2m，曝气时间8h，污泥负荷按BOD5计为0.25kg/(kg.d)，池内平均污泥浓度2g/L，污泥回流比50%，穿孔管鼓风曝气，相对于单位质量BOD5的供气量为65m3/kg。粗格栅粗格栅泵房细格栅曝气沉砂池初沉池曝气池二沉池回流泵房污泥浓缩贮泥池污泥加热一级消化池二级消化池锅炉房余热交换沼气发电沼气柜污泥脱水外运动力输出出水图1-1天津纪庄子污水处理厂工艺流程天津纪庄子污水处理厂1984年4月通水运行以后，取得了较好的处理效果。表1-2为该污水厂1986~1992年污染物去除率。表1-2天津纪庄子污水处理厂1986～1992年污染物去除率污染物BODCODSS总氮氨氮总磷油类挥发酚去除率/%88.580852440379298污染物硫化物氰化物苯胺铜锌去除率/%7594866265污染物铅汞铬镉砷去除率/%5977705773(2)青岛团岛污水处理厂团岛污水处理厂是一座设计处理规模10万吨/天的二级污水处理厂,总投资3.7亿元人民币,占地面积9公顷，于1998年12月21日通水试运行，2000年4月投入正式运行。设计进出水水质如表1-3[4]。表1-3团岛污水处理厂设计进出水水质项目CODBODSSNH3-NTP进水/mg.L-19004506508010出水/mg.L-11003030253初沉池和二沉池均为平流式沉淀池，其中前者表面负荷为2m3/(m2.h)，后者为1.13m3/(m2.h)。生物池采用改进A/A/O工艺，平行设四格，每格设回流污泥反硝化，生物除磷，反硝化，硝化/反硝化，硝化及除气区等六个区。泥龄为15天，MLVSS为3.3g/L，污泥回流比为100-150%，混合液回流比为400%，反硝化和硝化区的体积比为1:1.95。工艺流程图如图1-2所示。图1-2团岛污水处理厂工艺流程图3.工艺特点从上面的两个工程实例结合工艺原理可以得出传统活性污泥工艺及其变形工艺的特点如下：，去除有机物效果好：从天津纪庄子污水处理厂污染物去除率可以看出，BOD去除率比较高，可达到90%左右，对于油类及一些重金属污染物有一定的去除效率。技术成熟，十分安全可靠：传统活性污泥法是最早应用于污水处理的生物处理方法，不管是研究或者实际工程运用都积累了相当丰富的经验。用于大中型污水处理厂费用较低;从天津纪庄子污水处理厂处理费用来看1986~1992年间污水处理费用0.139元/t。传统活性污泥法脱氮除磷效果较差：如天津纪庄子污水处理厂氨氮的去除率仅为40%，总磷的去除率仅为37%。所以不适用于要求脱氮除磷的污水处理厂。但是传统活性污泥法的一些变形工艺却能达到很好的脱氮除磷效果如现在应用比较广泛的A2/O工艺，从团岛污水处理厂的脱氮除磷效果可以看出，而且还保留了传统活性污泥法的一些优点。剩余活性污泥稳定性差，需要进行消化后才能达到稳定，这是传统活性污泥法及其变形工艺区别于SBR和氧化沟工艺一个很大的特点，消化产生的沼气回收利用经济效益差。占地面积广：天津纪庄子污水处理厂占地30公顷，各种污水处理构筑物齐全，占地面积宽，因此只适用于大中型污水处理厂。传统活性污泥法属于完全混合曝气，已产生污泥膨胀，A2/O工艺厌氧好氧环境的交替有利于抑制污泥膨胀。1.4.2氧化沟工艺及其变形1.工艺概述氧化沟是活性污泥法的发展，一般不设初沉池，并且通常采用延时曝气。在氧化沟中，通道转刷(或转盘和其他机械曝气设备)，使污水和混合液在环状的渠道内循环流动以及进行曝气，典型氧化沟工艺的流程简图见图1-3，混合液通过转刷后，溶解氧浓度提高，随后在渠内流动过程中又逐渐降低。通过设置进水、出水位置及污泥回流位置、曝气设备位置，可以使氧化沟内形成好氧、缺氧、厌氧的环境，完成硝化和反硝化功能。回流污泥回流污泥曝气转刷二沉池进水出水图1-3氧化沟工艺简图传统的氧化沟工艺成熟，对水质适应性强、抗冲击负荷性能好；处理构筑物少，基建投资少、管理简单；剩余污泥产量小，但是脱氮除磷效果不是很理想。根据脱氮除磷理论，产生了具有脱氮除磷效果的氧化沟变形工艺，主要有卡鲁塞尔氧化沟，交替式氧化沟（双沟式氧化沟，三沟式氧化沟），奥贝尔氧化沟，一体化氧化沟。一体化氧化沟还省去了二沉池，节省了占地面积。奥贝尔氧化沟是使用比较广泛的一种氧化沟工艺，现在以奥贝尔氧化沟为例来阐述氧化沟工艺的特点。2.工程实例大同市西郊污水处理厂[9]采用的是奥贝尔氧化沟工艺。设计规模为5×104m3/d。因大同市严重缺水，同时也考虑了中水回用方案，待二级处理工程实施后,采用三级处理，处理后水主要用于工业冷却及市政杂用等方面，中水回用工程设计规模为3.7×104m3/d。进水井进水井粗格栅进水泵房细格栅曝气沉砂池厌氧池奥贝尔氧化沟二沉池污泥浓缩池污泥泵房污泥脱水机房出水剩余污泥回流污泥泥饼外运图1-4大同市西郊污水处理厂工艺流程图生物处理段的设计参数如下：厌氧选择池两座，有效容积V=991m3，停留时间40min，有效水深4.47m，奥贝尔氧化沟3座，设计流量Q=1250m3/h，容积负荷0.321kgBOD5/（m3.d），污泥负荷0.0784kgBOD5/（kgMLSS·d），污泥浓度4.5g/L，剩余污泥产率0.85kgDs/kgBOD5，污泥龄15d，水力停留时间13.5h，设计水温12℃,单池需氧量为(SOR)600kgO2/h，单池容积8000m3，溶解氧(DO)分配为外沟、中沟、内沟分别为0.5mg/L，1mg/L，2mg/L。二次沉淀池3座，设计流量Q=1812.5m3/h，水力停留时间5h，表面负荷0.8m3/（m2.h），有效水深4.0m，污泥回流比100%[7]。工艺流程如图1-4该污水处理厂运行以来，进出水水质如表1-4所示，可以看出，出水水质达到了我国《污水综合排放标准》一级标准。标1-4大同市西郊污水处理厂进出水水质项目进水水质出水水质COD/mg.L-1400≤60BOD5/mg.L-1180≤20SS/mg.L-1150≤20NH3-N/mg.L-126≤153.工艺特点由以上工程实例和工艺原理分析得出氧化沟工艺的共同特点如下：应用于中小型污水处理厂比较经济，沟型多变，可以因地形改变，适应性强。绝大多数氧化沟都是采用延时曝气，泥龄长，负荷低，去除有机物效率高，同时脱氮除磷，出水水质好。氧化沟通常不设初沉池和污泥消化池，整个处理工艺非常简单，处理构筑物的规模不及常规活性污泥法的一半，操作管理大大简化，这对于技术力量相对较弱、管理水平较低的中小型污水处理厂很合适。抗冲击负荷好，对水质水量变化剧烈的中小型污水处理厂很有利。氧化沟存在的溶解氧浓度梯度使微生物交替处于好氧状态和厌氧状态，使引起污泥膨胀的丝状细菌处于劣势，而且不设初沉池，增大了污泥中无机固体的比重，提高了污泥沉淀性能，解决了多年来困扰活性污泥法的一大难题——污泥膨胀。污泥稳定性不如厌氧消化好。机械曝气，设备数量多。污水厂规模大于150000~200000m3/d以上时，氧化沟的基建投资将超过传统活性污泥工艺[8]。1.4.3SBR工艺及其变形1.工艺概述SBR活性污泥法(SeuencingBatchReactor)又称序批式活性污泥法、间歇式活性污泥法，其污水处理机理与普通活性污泥法完全相同。常规SBR活性污泥法是将初沉池出水引入具有曝气功能的SBR反应池，按时间顺序进行进水、反应(曝气)、沉淀、出水、待机(闲置)等基本操作，从污水的流入开始到待机时间结束称为一个操作周期。这种操作周期周而复始反复进行，从而达到不断进行污水处理之目的，因此SBR工艺不需要设置专门的二沉池和污泥回流系统，使处理构筑物大大简化，从而节省占地，降低基建投资。SBR工艺与普通活性污泥工艺的最大不同，是普通活性污泥法工艺中各反应操作过程(如曝气、沉淀等)分别在各自的单元(构筑物)进行，而SBR工艺中，各反应操作过程都在同一池中完成，只是依时间的变化，各反应操作随之变化,进出水是间歇的，如图1-5。随着工艺的发展,各种改良型的SBR工艺出现，有的将进水改为连续，有的将部分反应池曝气改为连续，有的将出水改为连续。通过对曝气时间的控制，使污水中的溶解氧浓度按一定规律变化，达到脱氮的效果，通过前置的厌氧池达到除磷的效果，同时有些工艺还实现了同步硝化反硝化，比如CASS工艺。到目前为止，有大量工程实例且广为人知的SBR工艺主要有：常规SBR工艺、ICEAS工艺、CASS工艺、DAT-IAT工艺、UNITANK工艺等[9]。进水反应沉淀进水反应沉淀出水排泥图1-5常规SBR工艺的运行周期安徽阜阳市污水处理工程的一期工程处理颍西区城市污水，设计规模为10×104m3/d(雨季有部分合流制管道截流的雨水汇入,高峰流量为18×104m3/d。污水采用具有除磷脱氮功能的循环式活性污泥法(CASS)进行处理，污泥经机械浓缩、脱水后外运，整个污水厂的工艺流程见图1-6。生物反应池的设计水量为5500m3/h，工作周期为4h(曝气2h，沉淀1h，滗水、排泥1h)，生物反应池分4组，每组分3池，单池容积为6212.5m3(生物选择器、兼氧区、曝气区的容积分别为469、906、4837.5m3)，有效水深为5m，生物反应池尺寸为：A×B×H=50m×25m×6m。生物反应池的污泥回流比为20%，每池设污泥回流泵、剩余污泥排出泵各1台，在曝气、进水的同时将曝气区内的污泥混合液回流至生物选择器。厌氧区设搅拌机4台(在曝气、进水的同时开始搅拌，沉淀阶段停止)。每池设滗水器1台(EarthTechEngineeringLtd生产)，其最大滗水量为1800m3/h、最大滗水高度为2.0m。正常工况下滗水停止后开始排泥(排泥时间为20min)，然后生化池进入闲置待机状态，在雨季可于滗水的同时进行排泥。在生物反应池的曝气区设溶解氧测定仪1台，可在鼓风机房控制室监控鼓风机的运行。污水厂的设计进水水质为：COD=420mg/L，BOD5=220mg/L，SS=260mg/L，NH4+-N=25mg/L，TP=4mg/L。污水经处理后排入颍河并最终汇入淮河，为防止其对水体造成污染，处理出水需达到：COD≤120mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤30mg/L，NH4+-N≤15mg/L，TP≤1mg/L[10]。沉砂出水沉砂出水粗格栅提升泵站细格栅曝气沉砂池CASS生物反应池贮泥池污泥浓缩脱水沙水分离器栅渣压榨机栅渣压榨机外运泥饼外运图1-6安徽阜阳市污水处理工程的一期工程工艺流程图3.工艺特点由以上工程实例和工艺原理得出SBR工艺的共同特点如下：流程简单：不设初沉池、二沉池、回流污泥泵房、消化池和沼气贮存利用设施，整个工序不及常规活性污泥法的一半。管理方便：由于处理设施少，又没有沼气系统，不存在危险性，管理大大简化，小型污水处理厂甚至可以实现无人管理。占地少：比常规活性污泥法少占地30%～50%，是目前各种污水二级处理工艺中占地最少之一。处理效果好：去除有机物效率高，大多有脱氮除磷功能，适应当前的污水排放标准。缓冲能力强：污水进入反应池后立即与大量池液混合，具有很强的承受冲击负荷能力，对水量水质变化剧烈的中小型污水处理厂特别有利。基建投资省：规模≤10万t/d的污水处理厂基建投资比常规活性污泥法可节省10%～20%。处理成本低：规模≤10万t/d的污水处理厂处理成本低于常规活性污泥法。设备国产率高：除自控仪表和调节阀门外，其余设备国内均可提供合格产品，在不久的将来，上述几类设备都能实现国产化。对自控要求高：人工操作基本上不能正常运行，自控系统必须质量好，运行可靠。(10)对操作人员技术水平要求较高：主要是技术型操作管理，要求操作人员具有一定的文化程度和技术水平。(11)设备利用率不高：这是间歇周期运行的必然结果，因而设备费用和装机容量都要增大。1.5.工艺选择1.5.1选择原因1.本设计拟采用CASS工艺。原因如下：规模要求。本设计是50000吨城市污水处理厂工艺设计，可以看出本设计的污水处理厂是中小型污水处理厂。CASS工艺有着SBR工艺系列用于中小型污水处理厂比较经济的优点，而传统的活性污泥法及其变形工艺都不适用于中小型污水处理厂。出水水质要求。水质参数如表1-5。可以看出，要求脱氮除磷，CASS工艺脱氮除磷效果很好，而且不用像SBR其他变形工艺和氧化沟工艺在有除磷要求的情况下需要增加厌氧池。奥贝尔氧化沟虽不用增加厌氧池，但是需要增大池容，调整运行参数，这样增加了基建投资和运行费用。表1-5设计进出水水质项目CODBOD5SSTPNH3-N设计进水水质（mg/L）250~450150~250500520~25设计出水水质（mg/L）＜100＜20＜70＜0.5＜15此外CASS工艺有如下优点：生化池中由于曝气和静止沉淀间歇运行，使基质BOD5和生物体MLVSS浓度随时间的变化梯度加大，保持较高的活性污泥浓度,增加了生化反应推动力，提高了处理效率。静止沉淀时,活性污泥处于缺氧状态,氧化合成大为减弱，但生物体内源呼吸在进行，保证了出水水质。工艺流程简单，运行方式灵活，无二次沉淀池，取消了大型贵重的刮泥机械和污泥设备，扩建方便。生化池分生物选择器、厌氧区和主曝气区,利用生物选择器及厌氧区对磷的释放、反硝化作用以及对进水中有机底物的快速吸附及吸收作用,增强了系统的稳定性;同时,曝气区和静止沉淀的过程中都同时进行着硝化和反硝化反应,因而具有除磷脱氮的作用。生物选择器的作用，是集中接纳含有高浓度有机物的来水和处于“饥饿”状态的回流活性污泥。具有抑制专性好氧丝状菌生长的作用，可有效的防止污泥膨胀。进水水量水质的波动可用改变曝气时间的简单方法予以缓冲,具有较强的适应性。自动化程度高，保证出水水质。半静止状态沉淀，表面水力和固体负荷低,沉淀效果好。处理费用低，以以遵义市污水处理厂为例,其运行费用仅为0.28元/m3(不含折旧)，如表1-6所示，有人统计的各种工艺方案经济指标的比较，可以看出这三种工艺中，CASS工艺最经济。表1-6各种工艺方案经济指标的比较[11]项目A/O工艺CASS工艺氧化沟工艺设计规模/×104m3·d-1666工程总投资/万元11574956810862占地/hm202020运行成本/元·t-10.500.400.55年运行直接成本/万元10808641188缺点可以克服。CASS法主要缺点为设备闲置率较高,因采用降堰排水,水头损失大。由于自动化程度高,故对操作人员的素质要求也高。这个缺点随着自动化技术的发展，综合考虑优缺点，这里采用CASS工艺利大于弊。1.5.2CASS工艺简介1.工艺原理CASS工艺是将序批式活性污泥，SBR的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区,后部为主反应区，在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，间歇进水间歇排水的周期循环运行，集曝气、沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个好氧、缺氧、厌氧交替运行的过程，具有一定脱氮除磷效果。废水以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化、反硝化和生物除磷。对于一般城市污水CASS工艺并不需要很高程度的预处理，只需设置粗格栅、细格栅和沉砂池，无需初沉池和二沉池，也不需要庞大的污泥回流系统(只在CASS反应器内部有约40%的污泥回流)[8]。2.CASS反应池组成CASS是一种具有脱氮除磷功能的循环间歇废水生物处理技术，每个CASS反应器由3个区域组成，即生物选择区，兼氧区和主反应区。其最大的特点就是设置了生物选择区。(1)生物选择区是设置在CASS前端的容积约为反应器总容积的10%水力停留时间为0.5h~1.0h，通常在厌氧或兼氧条件下运行。通过主反应区污泥的回流并与进水混合，不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除并对难降解有机物也起到良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。设置选择器，还有利于改善污泥的沉降性能，防止污泥膨胀问题的发生。此外，选择器中还可发生比较显著的反硝化作用。回流污泥混合液中通常含2mg/L左右的硝态氮，其所去除的氮可占总去除率的20%左右，选择器可定容运行，亦可变容运行，多池系统中的进水配水池也可用作选择器。CASS工艺生物选择器的设置对进水水质、水量、PH值和有毒有害物质起到了较好的缓冲作用，并能通过酶的快速转移迅速吸收并去除部分易降解的溶解性有机物，由此而产生的底物积累和再生过程，有利于选择出絮凝性细菌。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的底物积累——再生理论，使活性污泥在生物选择器中经历一个高负荷的吸附阶段，底物积累，随后在主反应区经历一个较低负荷的底物降解阶段，以完成整个底物去除过程。预反应区体积仅占反应池总体积的10%~15%，因此，该部分活性污泥在高BOD负荷条件下运行，一方面强化了生物吸附作用，另一方面促进了微生物的增殖。一般，污泥膨胀是由于丝状菌的过量繁殖造成的，丝状菌比菌胶团的比表面积大，有利于摄取低浓度底物，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解基质与增殖，而丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，因此其增殖量也较小，从而相比之下，菌胶团的增殖量大，从而占有优势。CASS工艺生物选择器就是利用底物作为推动力选择性地培养菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌。所以，CASS工艺的预反应区发挥了生物选择器的作用，能有效抑制丝状菌的生长和繁殖，避免污泥的丝状膨胀，提高了系统的运行稳定性。另外，在这个区内的难降解大分子物质易发生水解作用，这对提高有机物的去除率具有一定的作用。(2)兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质、水量变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化的作用。(3)主反应区即好氧区，是去除营养物质的主要场所，通常控制ORP在100mv~150mv溶解氧DO在0mg/L~2.5mg/L,运行过程中，通常将主反应区的曝气强度加以控制使反应区内主体溶液处于好氧状态，完成降解有机物的过程，而活性污泥内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制而硝态氮由污泥内向主体溶液的传递不受限制，使主反应区中同时发生污染物的降解及同步硝化和硝化作用。(4)CASS池末端设潜水泵，污泥通过潜水泵不断从主曝气区抽送至预反应区[12]。3.CASS工艺运行完整的CASS工艺可分为4个阶段，以一定的时间序列运行。(1)曝气阶段:由曝气装置向反应池内充氧，此时有机污染物被微生物氧化分解，同时污水中的NH3-N通过微生物的硝化作用转化为NO3--N。(2)沉淀阶段:此时停止曝气，微生物利用水中剩余的DO进行氧化分解。反应池逐渐由好氧状态向缺氧状态转化,开始进行反硝化反应。活性污泥逐渐沉到池底,上层水变清。(3)滗水阶段:沉淀结束后，置于反应池末端的滗水器开始工作，自上而下逐渐排出上清液。此时反应池逐渐过渡到厌氧状态继续反硝化。(4)闲置阶段:闲置阶段即是滗水器上升到原始位置阶段。第二章设计任务及思路2.1城市污水基本情况2.1.1设计对象本设计针对某城市的城市污水，包括城市居民生活中产生的污水(生活污水)、各工业企业在生产制造过程中产生的生产废水（工业废水）以及少量受污染的地表水。2.1.2进水出水水质指标设计进出水水质如表2-1表2-1设计进出水水质项目CODBOD5SSTPNH3-N设计进水水质（mg/L）250~450150~250500520~25设计出水水质（mg/L）＜600＜20＜70＜0.5＜15污水经过处理达到《污水综合排放标准》（GB8978－1996）的一级标准后排放。2.2水质分析及处理思路2.2.1水质分析城市污水水质，主要受居民生活污水、工业生产污水等的水质成分及其混合比例、城市规模、居民生活习惯、季节和气候条件以及排水系统体制等的影响。生活污水主要特点有：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，还含有病原微生物和较多的悬浮物，BOD5/COD值达到0.5～0.6，可生化性较好，各种营养物质齐全。工业生产污水主要特点有：含有大量腐蚀性、有毒、有害、难于生物降解的污染物，一般情况下生物降解性能比生活污水中的有机污染物的生物降解性能差。2.2.2设计处理工艺流程根据综述的分析，采用CASS工艺设计的工艺流程图如图1-7所示。工艺说明：(1)格栅的目的是去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗粒悬浮物及杂质，以保证后续处理设施的正常进行。一般需在城市污水厂设置一道或两道格栅。(2)提升泵房提升泵房的作用是提升污水以满足后续污水处理流程竖向衔接的要求，实现重力流动顺序处理污水。节流井节流井粗格栅提升泵站鼓风机房细格栅曝气沉砂池CASS生物反应池污泥脱水机房选择池进水出水栅渣沉砂外运泥饼外运回流污泥注：水路栅渣和沉砂走向风路泥路沙水分离器剩余污泥污泥浓缩池配水井图2-1设计污水处理工艺流程图(3)沉砂池污水在提升泵的作用下进入沉砂池。沉砂池的作用是从污水中分离出密度较大的无机颗粒，如砂子、煤渣等。沉砂池一般设在沉淀池之前，以保护机件和管道，保证后续作业的正常进行。本设计选用曝气沉砂池，不但具有很高的去除率，还具有预曝气、脱臭、消泡、防止污水厌氧分解以及加速油类分离的作用。(4)配水井污水进入配水井，其作用是保证污水均匀分配进入CASS池。⑸CASS池污水进入CASS池进行生化反应，有机物得以降解，氨氮和磷得以去除。⑹消毒池消毒池的作用是加氯消毒，杀灭污水中的病原菌，消毒后的水直接排放。⑺污泥处理系统二沉池的剩余污泥进入污泥浓缩池，通过加药可以增加污泥的絮凝性，经重力浓缩之后进入污泥脱水机房，污泥脱水后外运。污泥浓缩池的上清夜和污泥脱水后的滤液进入污水提升泵房，与原水汇合后处理。第三章设计计算书3.1设计依据水量：设计水量Q=5×104m3/d=2083.3m3/h=0579m3/s，取变化系数K=1.3；则Qmax=Q×K=6.5×104m3/d=2708.3m3/h=0.7523m3/s；Qmin=Q/K=3.85×104m3/d=1604.2m水质指标：处理后的污水应达到《污水综合排放标准》(GB8978－1996)的一级标准，进出水水质指标如表3-1所示表3-1设计污水进出水水质指标指标(mg/L)CODcrBOD5SSTNTPpH进水3502005002556.5～7.5出水602020150.56~9进入污水处理厂的城市污水干管的管底标高：-8m3.2构筑物设计计算3.2.1粗格栅1.栅槽宽度(1)栅条的间隙数式中n—格栅条间隙数（个）；α—格栅倾角（°），一般采用45°～75°[13]；Qmax—设计流量（m3/d）；b—格栅栅条间隙（m）；h—栅前水深（m）；v—过栅流速（m/s），一般采用0.6m/s～1.0m/s设计中取α=60°，b=0.02m，h=0.6m，v=0.8m/s[1]，格栅设三组，两用一备，按两组同时工作设计（个）≈34（个）(2)栅槽宽度式中B—栅槽宽度（m）；s—栅条宽度（m）；0.2—栅槽一般比格栅宽（m）。设计中取s=0.01mm≈1.25m2.通过格栅的水头损失(1)进水渠道渐宽部分的长度式中B1—进水渠宽（m）；v—进水渠道内流速（s/m）。设计中取v=0.7m/sm≈0.9m式中α1—渐宽部分展开角（°）；L1—渐宽部分长度（m）。设计中取α1=20°m(2)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m(3)通过格栅的水头损失h2=h0×k式中h2—设计水头损失（m）；h0—计算水头损失（m）；g—重力加速度（m/s2）；k—系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数；ξ—阻力系数，其值与栅条断面形状有关，设计中采用断面形状为矩形的栅条。设计中取k=3，ξ=2.42m3.栅后槽总高度式中H—栅后槽总高度（m）；h2—栅前渠道超高（m）。设计中取h2=1.0m≈1.7m4.栅槽总长度式中L—栅槽总长度（m）；H1—栅前渠道深（m），等于h+h1=0.6+1.0=1.6m≈3.1m。5.每日栅渣量式中W1—栅渣量取W1（m3/103m3污水）。设计中取W1=0.08m3/10m3/d>0.2m3/d采用机械清渣。6.设备选型选用GH-1200链式旋转格栅除污机，设备性能参数如表3-2。表3-2GH-1200链式旋转格栅除污机参数（mm）型号格栅宽度有效栅宽设备总宽水槽宽度设备地面高GH-1200120090014901250≤24503.2.2提升泵房1.水泵的选择考虑用4台离心式水泵，三用一倍，最小水量时运行2台泵。最大流量时，每台水泵的流量Q1i=Qmax/3=2708.3/3=903m2/h最小水量时，每台水泵流量Q2i=Qmin/2=1604.2/2=802m2/h2.进水管式中DN—管径（m）；v—流速（m/s），一般采用0.8m/s～1.5m/s[13]设计中取流速取v=1.3m/s则进水管管径m取DN=500mm。校核管内流速：最大流量时m/s满足要求（0.8~1.5m/s）最小水量时考虑2台水泵工作，m/s满足要求。3.出水管流速选取v=1.6m/s则出水管管径m取DN=450mm。校核流速：最大流量时m/s满足要求（1.2~1.8m/s）最小流量时m/s满足要求4.总出水管管径取速为v=1.5m/s则总出水管管径为m取DN=800mm5.集水池集水池的容积取最大一台泵20min中的出水量，则有V=903/3=301m有效水深采用H=2m则集水池面积F=301/2=151m2集水池地布设有集水坑，其深度取为1.2m,池底向坑口倾斜，坡度取为0.1。6.扬程计算其中—吸水管水头损失（m），；—出水管水头损失（m），；—水位差（m），取10m；—自由水头（m），取1m。计算沿程损失：直管部分长1.2m，选用500mm管径，v=1.28m/s，1000i=4.21m[2]m局部损失：拦污网一个=1.0，喇叭口一个=0.1，电动蝶阀一个=0.1，渐缩管一个=0.2，DN500mm90°弯头一个=0.5所以=0.005+0.159=0.164m计算沿程损失：直管部分长13m，选用450mm管径，v=1.28m/s，1000i=7.53m局部损失：电动蝶阀=0.1，渐扩=0.2，标准铸铁90°弯头2个=0.67×2=1.34，单向阀1个=0.1，异径丁字管一个=1.84m所以=0.098+0.456=0.554m所以H≥0.164+0.554+10+1=11.67m7.设备选型选用的离心式水泵性能参数如表3-3。表3-312MN-19C离心式水泵性能参数表泵型号转速(r/min)流量(m3/s)扬程(m)功率(kw)效率(%)轴功率配用功率12MN-19C97091516.651.077581NPSHR(m)进水管径(mm)出水管径(mm)4.52542543.2.3细格栅1.栅槽宽度(1)栅条的间隙数式中n—格栅条间隙数（个）；α—格栅倾角（°）；Qmax—设计流量（m3/d）；b—格栅栅条间隙（m）；h—栅前水深（m）；v—过栅流速（m/s）。取α=60°，b=0.01m，h=0.8m，v=0.8m/s，格栅设两组，按两组同时工作设计，则（个）≈55（个）(2)栅槽宽度式中B—栅槽宽度（m）；s—栅条宽度（m）；0.2—栅槽一般比格栅宽（m）。取s=0.01m。m2.通过格栅的水头损失(1)进水渠道渐宽部分的长度式中B1—进水渠宽（m）；v—进水渠道内流速（s/m）。取α1=20°，v=0.7m/sm≈0.7m式中α1—渐宽部分展开角（°）；L1—渐宽部分长度（m）。m=1.0m(2)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m(3)通过格栅的水头损失h2=h0×k式中h2—设计水头损失（m）；h0—计算水头损失（m）；g—重力加速度（m/s2）；k—系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数；ξ—阻力系数，其值与栅条断面形状有关，设计中采用断面形状为矩形的栅条。设计中取k=3，ξ=2.42≈0.21m3.栅后槽总高度式中H—栅后槽总高度（m）；h2—栅前渠道超高（m）。取栅前渠道超高h1=0.3mm4.栅槽总长度式中H1—栅前渠道深（m）。取H1=h+h1=0.8+0.3=1.1m≈3.5m5.每日栅渣量式中W1—栅渣量取W1（m3/103m3污水）。设计中取W1=0.1m3/103m3污水m3/d>0.2m3/d采用机械清渣。6.设备选型选用的格栅性能参数如表3-4表3-4格栅性能参数表型号电机功率(kw)清污耙运动速度(m/min)设备宽W0(mm)安装沟宽W1(mm)GZ14000.75-1.1约7.214001500格栅井上部设备高H0(mm)卸料口高度H2(mm)生产厂家2400-57001000江苏泉溪环保股份有限公司3.2.4曝气沉砂池1.池子总有效容积V=Qmax×t×60式中V—池子总有效容积（m3）；t—最大设计流量时的停留时间（min），一般采用1~3min[13]。设计中取t=3min。V=Qmax×t×60=0.7523×3×60=135m2.水流断面积式中A—水流断面积（m2）；—水平流速，一般采用0.06~0.12m/s。设计中取=0.09m/sm2,取8m2校核流速m/s满足要求。3.池总宽度式中B—池总宽度（m）；h2—有效水深，一般采用2~3m。设计中取h2=2mm4.每个池子宽度b=B/n式中n—池子个数。设计中取n=2b=B/n=4/2=2m宽深比b/h2=2/2=1，满足要求。5.池长L=V/A=135/8=16.8≈17m6.每小时所需空气量q=d×Qmax×3600式中q—每小时所需空气量（m3）；d—每m3污水所需空气量。取0.2m3/m3q=d×Qmax×3600=0.15×1.5×3600=542m37.风管的计算：式中d—管径（m）；q—风量（m3/s）；v—风速（m/s），一般采用10m/s~15m/s。(1)干管：设计中取风量m3/h=015m3/s，风速v=12.0m/s则管径m，取d=150mm。校核风速m/s﹤15m/s满足要求。(2)支管：设计中沿池长方向布置向下的竖管，每1.5m设一根，距离池底0.7m，共11×2=22根，每根的风量m/s，为了保证池中污水的旋流速度达到要求，取风速为v=5.0m/s，（4m/s~5m/s）则管径，取d1=50mm。校核风速m/s满足要求。在支管的末端布置管径为50mm的横向穿孔管，单边向下45°打孔，孔径选择5.0mm，间距为100mm。(3)压力计算(相对压力)所需空气压力式中p—所需空气压力（mmH2O）；—供气管道总阻力损失（mmH2O），取500mmH2O；—空气扩散装置的阻力损失（mmH2O），取400mmH2O；—穿孔曝气管淹没水深（mmH2O）,取1900mmH2O；—富余水头（mmH2O），取500mmH2O。p=500+400+1900+500=3400mmH2O=3.3kPa8.风机的选择：流量Q=406m3/h=6.77m3/min选用一台L型罗茨鼓风机，设备性能参数如表3-5表3-5罗茨鼓风机性能参数表型号风量(m3/min)静压力(mmH2O)电机功率(Kw)总重量(kg)生产厂家L20-7/0.35735007.5334天津鼓风机厂9.贮砂斗所需体积式中V—总沉砂斗体积（m3）；X—城市污水的沉砂量；一般采用30m3/10T—排砂周期（d），取2d。m3每个贮砂斗的容积V0=V/2=1.5m10.贮砂斗各部分尺寸计算式中b2—贮砂斗上口宽（m）；b1—贮砂斗底宽（m）；60°—斗壁与水平面的倾角；h3′—斗高（m）。设计中取b1=0.4m，h3′=0.3m。m贮砂斗的容积m3>1.5m3，满足要求。11.沉砂室的高度式中i—池底坡度,一般采用0.1～0.5。设计中取i=0.5，坡向砂斗，则≈0.6m12.沉砂池总高度H=h1+h2+h3式中h1—超高（m）。设计中取h1=0.5m。H=h1+h2+h3=0.5+2+0.6=3.1m13.验算最小流量时流速在最小流量时，只有一格工作，Qmin=0.4456m3m/s在0.08～0.12m/s之间，符合要求。14.吸砂设备选型选用的吸沙设备性能参数如表3-6所示表3-6细砂设备性能参数表型号池宽潜水泵型号提靶装置功率驱动装置功率SXS-21～3mAV14-40.55kw≦0.37kw3.2.5配水井1.进水管管径D1配水井进水管的设计流量为Qmax=Q×K=6.5×104m3/d=2708.3m取进水管管径D1=1000mm时，得知v=0.96m/s(<1.0m/s)，满足设计要求。2.配水井内中心管直径式中v2—配水井内中心管上升流速，一般采用v2≥0.6m/s[15]；设计中取v2=0.7m/sm取1200mm校核流速m/s满足要求3.矩形宽顶堰进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入4个水斗接入4座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量应为q=2708.3/4=677.1m3/h=188.1L/s。配水采用矩形宽顶溢流堰之至配水管。(1)堰上水头因单个出水溢流堰的流量q=188.1L/s（>100L/s），一般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。矩形堰的流量式中H—堰上水头（m）；b—堰宽（m）；m0—流量系数，通常采用0.4~0.5。设计中取b=1.0m，m0=0.4m(2)堰顶厚度B根据有关实验资料，当2.5<B/H<10时，属于矩形宽顶堰。取B=1.2m，这时B/H=5.45（在2.5～10范围内），所以，该堰属于矩形宽顶堰。3.出水管管径D4设出水管管径D4=600mm，流量q=677.1m3/h，查水力计算表，得知v=0.82m/s。4.配水井直径D3式中v3—配水井内污水流速（m/s），一般取v2=0.2～0.4m/s。设计中取v3=0.3m/sm≈2.2m3.2.6CASS生化反应池通过前面的处理，BOD5和CODcr的去除率约为10%；SS去除率约为30%，则进入CASS生化反应池的水质：BOD5=200×（1－10%）=180mg/L；CODcr=350×(1－10%)=315mg/L；SS=500×(1－30%)=350mg/L。设计进水水质：BOD5浓度S0=180mg/L；TSS浓度X0=350mg/L；VSS=262.5mg/L(取城市污水VSS/TSS=0.75)；NH4+－N=25mg/L；最低水温T=14℃；最高水温T=25℃。设计出水水质：BOD5浓度Se=20mg/L；CODcr=60mg/LTSS浓度Xe=20mg/L；NH4+－N=15mg/L；TP=0.5mg/L；1.选定参数[14]周期参数，按CASS工艺的惯例选用周期数N=6（1/d）周期长Tc=4h进水时间Tj=2h/周期反应时间TF=2h/周期沉淀时间TS=1h/周期排水时间Te=1h/周期污泥实际沉淀时间TS′=TS+Te-1/6=1.833h池数M=8最高水位H=4.5m超高H0=0.5m安全高度Hf=0.7m污泥产率系数Y=0.4kgSS/kgBOO52.设计流量计算泥量的设计水量Qd=Q=5×104最高水量Qmax=6.5×104m3/d=2708.3m单池小时进水量Qih=m3/(池.h)3.泥龄要求污泥同步稳定的污泥龄，不管夏天冬天都应该保持20天泥龄，所以反应污泥龄则总泥龄4.反应污泥量式中XF—反应污泥量（kgMLSS）。=50000×20×0.4×(180-20)×10-3=64000kg总污泥量5.池容(1)主反应池容积式中V—主反应池容积（m3）；SVI—污泥体积指数，取300。=31431m(2)选择器容积1048m3(3)总池容31431+1048=32479m3(4)兼养区、好氧区容积①反硝化的硝态氮量Nr=N-0.05(S0-Se)-Ne式中Nr—反硝化的硝态氮量（mg/L）；N0—进水NH4+－N浓度（mg/L）；S0—进水BOD5浓度（mg/L）；Se—出水BOD5浓度（mg/L）；Ne—出水NH4+－N浓度（mg/L）。Nr=N0-0.05(S0-Se)-Ne=25-0.05(180-20)-15=7mg/L②脱氮所需的容积VN式中qdn—14℃时脱硝率（NO3－N/kgMLVSS）；XV—污泥浓度（mg/L），由后面计算得出3940mg/L。脱硝率qdn(t)=qdn(20)×1.08(t-20)14℃时qdn=0.035×1.08(14－20)=0.022kg(还原的NO3－N)/kgMLVSS则m3好氧区容积m3则有按CASS工艺一般原则，生物选择器、兼氧区、好氧区的容积比为1∶5∶30，所以取m3m36.排水深度ΔHm满足要求7.最低水位HLHL=H-ΔH=4.5-1.5=3m8.污泥浓度最小浓度g/L最大浓度g/L满足要求9.单池尺寸单池体积m3单池面积m2取宽B=20m则长L=45.2m总高HT=H+H0=5m单池贮水容积10.污泥负荷LSkgBOD5/kgMLSS在0.1~0.2kgBOD5/kgMLSS之间满足要求11.水力停留时间h12.需氧量，供气量(1)去除含碳有机物单位好氧量OCOC=1.33kgO2/kgBOD[3](查表取T=25℃时)(2)BOD的去除量St=fc(S0-Se)Q/1000式中St—BOD的去除量（kgBOD/d）；fc—BOD波动系数，取1.72。St=fc(S0-Se)Q/1000=1.12×(180-20)×50000/1000=8960kgBOD/d(3)硝化的氨氮量=50000×[25-0.05（180-20）-2]/1000=750kgN/d反硝化的硝态氮量式中Nr=N0-0.05(S0-Se)-Ne=25-0.05(180-20)-15=7mg/L(4)实际需氧量=1.33×8960+4.57×750-2.86×350=14343kg/d单位需氧量=(5)修正系数K0Ot=式中T—最热月反应池平均水温，取T=25℃；α—取值为0.85；β—混合液饱和溶解氧值与清水饱和溶解氧值之比，取0.9；CS—标准条件下清水中饱和溶解氧，取值9.2mg/L；CSW—清水在T和实际计算压力时的饱和溶解氧；C0—混合液生于溶解氧值，由于是同步硝化反硝化，取0.5mg/L；EA—曝气器效率，取20%取曝气器效率EA=20%曝气器水下深度0.42mCSt=8.4mg/L则有Pb=1.013+0.42=1.433×105PaOt=得mg/L所以有=1.14mg/L(6)标准需氧量OS=K0O2=1.14×14343=16351kgO2/dNm3/d(7)供气量总供气量标准状态下的空气量，温度20℃，气压为一个大气压。单池小时供气量Nm3/（池.h）13.主要设备(1)曝气器选用固定式平板型微孔曝气器型号为HWB-2，曝气板为φ200mm的微孔陶板，参数为：平均孔径100~200μm空隙率40%~50%服务面积0.3~0.75m2氧利用率20%~30%充氧能力0.04~0.19kg/(m3.h)动力效率4~6kg/(kW.h)单盘通气阻力1.47~3.92kPa(150~400mm水柱)曝气量0.8~3Nm3/h曝气器数量按实际小时供气量计算。设备个曝气器供气量为2Nm3/h每池曝气器数量为MI=个全厂需曝气头MT=1690×8=13520个校核服务面积m2/个满足要求(2)风管A、主干管：流量Q1=291982Nm3/d=12208Nm3/h=3.4Nm3/s风速取v1=15m/s,则管径m取DN1=600mm校核风速m/s满足要求B、每组CASS池设一根进气管流量Q2=m3/s取风速v2=12m/s,则管径m取DN2=300mm校核风速m/s满足要求C、每根进气管设两根支气管流量m3/s取风速v3=5m/s,则管径m取DN2=50mm校核风速m/s满足要求D、压力计算(相对压力)所需空气压力其中—供气管道总阻力损失，取500mmH2O；—空气扩散装置的阻力损失，取400mmH2O；—曝气器淹没水深,取4200mmH2O；—富余水头，取500mmH2O。所以p=500+400+4200+500=5600mmH2O=55kPa(3)鼓风机全长八个反应池分两个系列，两个系列工况完全相同，因此一台鼓风机可以同时向两个系列的两个池供气，在由于曝气时间由完全错开得池，故一台风机可向四座反应池供气。去厂设3台风机，两用一备，每台流量为Q风=Nm3/h=112.7Nm3/min鼓风机选用C型离心鼓风机，性能参数如表3-7表3-7C型离心鼓风机规格和性能型号出口压力（绝对大气压）流量(m3/min)所需功率（kW）电动机重量（不包括电动机）（kg）功率（kW）电压（V）C125-1.51.512514018538011572(3)滗水器每池贮水量ΔVi就是滗水量，每池设滗水器1台，全厂8台，每台参数为Q=1354m(4)潜水搅拌器考虑泥水要充分混合，需设潜水搅拌机，每池设一台搅拌机，选型参数如表3-8表3-8搅拌机性能参数表型号额定功率额定电流叶轮直径叶轮转速重量水推力QJB2.5/8-400/3-740/S2.5kW9A400mm740r/min70kg600N(5)剩余污泥泵全厂8台，每池1台剩余污泥从反应池排放，排泥是要注意不影响沉淀和滗水全厂剩余污泥量为反应池中污泥浓度是变化的，最高水位时污泥浓度最低，XH=3.94g/L，最低水位时污泥浓度最高XL=5.91g/L.在计算污泥体积时，按最不利的情况，即XH计算剩余污泥体积m3/d每池每周期排泥量m3排泥时间按0.5h计算，剩余污泥泵的流量为m3/d取流速0.72m/s查表得剩余污泥管管径为125mm。剩余污泥泵选型参数如表3-9表3-9剩余污泥泵性能参数表泵型号出水口径流量扬程转速功率轴功率配用功率50QW42-950mm42m29m2840r/min1.34kW2.2kW泵效率重量生产厂家74.8%70kg扬州市亚太特种水泵厂(6)回流污泥泵回流量按40%计，则回流量m3/h每池选用一台泵，每台流量为Q=208m3/h，取流速0.79，查表得回流污泥管直径为300mm回流污泥泵选型参数如表3-10表3-10回流污泥泵性能参数表泵型号出水口径流量扬程转速功率轴功率配用功率150QW42-9150mm210m27m1440r/min4.84kW7.5kW泵效率重量生产厂家80.5%200kg扬州市亚太特种水泵厂3.2.7消毒池采用液氯消毒，投氯量按q0=7mg/L计算，仓库储量按20d计算。1.每日加氯量式中G—每日加氯量（kg/d）；kg/d2.储氯量式中W—储氯量（kg）；kg3.氯瓶及加氯机氯瓶数量采用容量为1000kg的氯瓶，共7只。加氯机选型液氯由真空转子加氯机加入，加氯机设置二台ZJ—1型转子加氯机，采用一用一备。每小时加氯量：G0=G/24=14.6kg/h4.平流式接触消毒池[15]本设计采用2个三廊道平流式接触消毒池，单池设计计算如下.(1)接触池容积V=Qmax×t式中V—接触池单池容积（m3）；t—消毒接触时间（min）。设计中取