污水水处理工艺设计 无封面

第一章、确定废水水质：云南省宣武市生活污水水质各项指标：序号指标浓度（mg/L）高中常低1234567881011121314151617181920212223242526272829总固体（TS）溶解性总固体非挥发性挥发性悬浮物（SS）非挥发性挥发性可沉降物生化需氧量（BOD5）溶解性悬浮性总有机碳（TOC）化学需氧量（COD）溶解性悬浮性可生物降解部分溶解性悬浮性总氮（N）有机氮游离氮亚硝酸盐硝酸盐总磷（P）有机磷无机磷氯化物（Cl-）碱度（CaCO3）油脂1200850525325350752752040020020029010004606007503753758535500015510200200150720500300200220551651020010010016040015025030015015040152500835100100100350250145105200208051005050802501001502001001002081200443605050依据《宣威市污水处理工程项目可行性研究》，并参考曲靖市实测水质，确定宣威市污水处理厂的进水设计水质为：设计进水水质(mg/L)BOD5CODcrSSTKNTP近期远期近期远期近期远期近期远期近期远期水质10015020030018020040354.54污水处理厂出水排入北盘江革香河，根据《云南省地面水环境功能区划分类》，该河在宣威以下河段的水环境功能为V类和IV类，因而污水处理厂出水水质应符合“GB8978−1996”《污水综合排放标准》中城镇二级污水处理厂的二级标准。污水处理厂的出水水质确定为：CODcr≤120mg/LBOD5≤30mg/L49SS≤30mg/LNH3－N≤25mg/LTP≤1.0mg/L第二章、确定废水处理工艺1设计依据《污水综合排放标准》（GB8978-1996）《造纸工业水污染排放标准》（GB3544-92）2工艺设计原则（1）认真执行国家经济建设方针、政策及国家现有的执行标准和规范；（2）贯彻上级部门和有关单位对工程的批示、意见和要求；（3）结合实际情况，制定出合理的工艺路线，力求投资省，占地少，管理简单，运行费用低，避免二次污染出现；（4）在环境综合治理及总体规划的指导下，确保处理后水质达标排放；（5）尽可能采用现代化技术手段，逐步实现自动化管理，做到技术可靠，经济合理；（6）从占地投资、操作管理等方面综合考虑，使运行稳定，管理方便，日常维护保养容易；（7）处理设备在运行上有较大灵活性，以适应水质水量的变化，运行能耗低。3设计方案的选择及论证（1）设计方案的选择废水中污染物成分极其复杂多样，任何一种处理方法都难以达到完全净化的目的，而常常要几种方法组成处理系统，才能达到处理的要求。按处理程度的不同，废水处理系统可分为一级处理、二级处理和深度处理。一级处理只除去废水中的悬浮物，以物理方法为主，处理后的废水一般还不能达到排放标准。对于二级处理系统而言，一级处理是预处理。二级处理最常用的是生物处理法，它能大幅度地除去废水中呈胶体和溶解状态的有机物，使废水符合排放标准。但经过二级处理的水中还存留一定量的悬浮物、生物不能分解的溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物，并含有病毒和细菌。因而不能满足要求较高的排放标准，如处理后排入流量较小、稀释能力较差的河流就可能引起污染，也不能直接用作自来水、工业用水和地下水的补给水源。三级处理是进一步去除二级处理未能去除的污染物，如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等。废水的三级处理是在二级处理的基础上，进一步采用化学法（化学氧化、化学沉淀等）、物理化学法（吸附、离子交换、膜分离技术等）以除去某些特定污染物的一种“深度处理”方法。显然，废水的三级处理耗资巨大，但能充分利用水资源。排放到污水处理厂的污水及工业废水可利用各种分离和转化技术进行无害化处理。表废水物理、化学、生物处理方法的基本原理和常用技术处理方法基本原理常用技术物理法通过物理或机械作用去除废水中不溶解的悬浮固体及油品过滤、沉淀、离心分离、上浮等；化学法加入化学物质，通过化学反应，改变废水中污染物的化学性质或物理性质，使之发生化学或物理状态的变化，进而从水中除去；中和、氧化、还原、分解、絮凝、化学沉淀等；物理化学法运用物理和化学的综合作用使废水得到净化汽提、吹脱、吸附、萃取、离子交换、电解、电渗析、反渗析等生物法利用微生物的代谢作用，使废水中的有机污染物氧化降解成无害物质的方法，又叫生物化学处理法，是处理有机废水最重要的方法活性污泥、生物滤池、生活转盘、氧化塘、厌气消化等其中废水的生物处理法是基于微生物通过酶的作用将复杂的有机物转化为简单的物质，把有毒的物质转化为无毒的物质的方法。根据在处理过程中起作用的微生物对氧气的不同要求，生物处理可分为好气（氧）生物处理和厌气（氧）生物处理两种。好气生物处理是在有氧气的情况下，即好气细菌的作用来进行的。细菌通过自身的生命活动——氧化、还原、合成等过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物（CO2、H2O、NO3－、PO43－等）获得生长和活动所需能量，而把另一部分有机物转化为生物所需的营养物质，使自身生长繁殖。厌气生物处理是在无氧气的情况下，即厌氧微生物的作用来进行。厌氧细菌在把有机物降解的同时，需从CO2、NO3、PO43－等中取得氧元素以维持自身对氧元素的物质需要，因而其降解产物为CH4、H2S、NH3等。用生物法处理废水，需首先对废水中的污染物质的可生物分解性能进行分析。主要有可生物分解性、可生物处理的条件、废水中对微生物活性有抑制作用的污染物的极限容许浓度等三个方面。可生物分解性是指通过生物的生命活动，改变污染物的化学结构，从而改变污染物的化学和物理性能所能达到的程度。对于好气生物处理是指在好气条件下污染物被微生物通过中间代谢产物转化为CO2、H2O和生物物质的可能性以及这种污染物的转化速率。微生物只有在某种条件下（营养条件、环境条件等）才能有效分解有机污染物。营养条件、环境条件的正确选择，可使生物分解作用顺利进行。通过对生物处理性的研究，可以确定这些条件的范围，诸如pH值，温度以及碳、氮、磷的比例等。4.综上所述，经过研究和计算，我们选用CAST水处理工艺。CAST工艺，CAST/CASS是循环式活性污泥法的简称。整个工艺在一个反应器中完成，工艺按“进水—出水”、“曝气—非曝气”顺序进行，属于序批式活性污泥工艺，是SBR工艺的一种改进型。它在SBR工艺基础上增加了生物选择器和污泥回流装置，并对时序做了调整，从而大大提高了SBR工艺的可靠性及处理效率。CAST工艺在工程实际中已得到大量的应用。CAST整个工艺在一个反应器中完成有机污染物的生物降解和泥水分离过程。反应器分为三个区，即生物选择区、兼氧区和主反应区。生物选择区在厌氧和兼氧条件下运行，是污水与回流污泥接触区，充分利用活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除，并对难降解有机物起到酸化水解作用，同时可使污泥中过量吸收的磷在厌氧条件下得到有效释放。兼氧区主要是通过再生污泥的吸附作用去除有机物，同时促进磷的进一步释放和强化氮的硝化/反硝化，并通过曝气和闲置还可以恢复污泥活性。工艺特点:1处理效果好，出水水质稳定；2通过程控可达到良好的脱氮除磷的目的；3污泥沉降性能好，稳定化程度高；4能很好缓冲进水水质、水量的波动；5工艺简单，基建投资较低；6采用组合式模块结构设计，方便分期建设和扩建工程；7自动化程度高，运行管理较复杂，要求较高的设备维护水平；8设备闲置率高，维修工作量大。5.CAST工艺的评述（1）CAST工艺是近年来在传统SBR工艺上发起来的一种新型工艺，它是利用不同微生物在不同负荷条件下生长速率差异和污水生物除磷脱氮机理，将生物选择器与传统SBR反应器相结合的产物。这种工艺综合了推流式活性污泥法的初始反应条件（具有基质浓度梯度和较高的絮体负荷）和完全活性污泥法的优点（较强的耐冲击负荷能力），无论对城市污水还是工业废水都是一种有效的方法，有效地防止污泥膨胀。另外如果选择器的厌氧的方式运行，则具有生物除磷作用。由于CAST工艺引入了厌氧选择器，使该系统具有很强的除磷脱氮能力。实际这种说法不完全正确。因为就脱氮而言，CAST系统与传统的SBR没有太多的不同，静止沉淀时的反硝化作用和同时硝化反硝化作用在脱氮过程中起主要的作用。而除磷方面，仅20-30%的回流比，则无法保证选择区内的污泥浓度，举例而言，若反应池内的污泥浓度为6g/L（一般没这么高），回流比为20%时，选择的污泥浓度仅为1g/L。这样低的污泥浓度是很难保证良好的除磷效果的。况且回流是在进水同时进行，这时处在曝气阶段，回流的混合液含有大量的溶解氧和硝态氧，也不利除磷。第三，生物除磷是通过排除富集磷的污泥来实现的，而系统长泥龄低负荷的运行，产泥率很低，同样无法保证良好的除磷效果。实际上，很多实际工程设计中，CAST工艺往往都辅以化学除磷，以保证处理达标。所以，许多数据所介绍的CAST工艺良好的除磷脱氮能力有必要进行进一步的探讨和研究。综上所述，对于小型污水处理厂，传统SBR工艺和CAST工艺是小型污水处理厂的首选工艺。这两种工艺比较而言，CAST工艺有一定的生物除磷效果，而且在进水污染物浓度很低的情况下，CAST工艺可有效的防止污泥膨胀。而传统的SBR工艺则因没有内回流而使处理更为简化。在可变容积和充水和排水(SBR法)系统中进行生物脱氦(硝化和反硝化)已有多年历史，大量运行结果表明：同SBR一样，CAST工艺具有卓越的硝反硝化能力，随着除氦要求的不断提高，CAST工艺将得到日益广泛的应用。其原理为通过每一循环的四个阶段人为地造成厌氧、缺氧、好氧的生物环境。不仅能去除一般有机物和悬浮固体，而且还能去除营养物质氦和磷，处理效果取决于泥龄、供氧情况和一个循环中曝气和非曝气时段的比例。CAST系统中硝反硝化过程不需要单独设置一个缺氧运行阶段以进行反硝化。生物除磷效果达到80~90%左右，如需进一步提高除磷效果，可采用加大循环周期，加大非曝气时间占整个循环时间的比例。CAST反应池分为生物选择区、预反应区和主反应区，如图1所示，运行时按进水-曝气、沉淀、撇水、进水-闲置完成一个周期，CAST的成功运行可将废水中的含碳有机物和包括氮、磷的污染物去除，出水总氮浓度小于5mg/L。循环活性污泥技术1)生物选择器设在池子首部，不设机械搅拌装置，反应条件在缺氧和厌氧之间变化。生物选择区有三个功能：a．絮体结构内底物的物理团聚与动力学和代谢选择同步进行；b．选择器被隔开，保证初始高絮体负荷，以及酶快速去除溶解底物；c.通过选择器的设计，还可以创造一个有利于磷释放的环境，这样促进聚磷菌的生长。生物选择区的设置严格遵循活性污泥种群组成动力学的有关规律，创造合适的微生物生长条件，从而选择出絮凝性细菌。活性污泥的絮体负荷S0/X0(即底物浓度和活性微生物浓度的比值)对系统中活性污泥的种群组成有较大的影响，较高的污泥絮体负荷有助于絮凝性细菌的生长和繁殖。（2）CAST工艺中活性污泥不断地在生物选择器中经历高絮体负荷阶段，这样有利于絮凝性细菌的生长，提高污泥活性，并通过酶反应快速去除废水中的溶解性易降解底物，从而抑制了丝状细菌的生长和繁殖，避免了污泥膨胀的发生。同时当生物选择器处于缺氧环境时，回流污泥存在的少量硝酸盐氮(约为N3-N=20mg/L)可得到反硝化，反硝化量可达整个系统硝化量的20%。当选择器处于厌氧环境时，磷得以有效地释放，为生物除磷做准备。2)预反应区为水力缓冲区，大小与高峰流量有关，若在非曝气阶段，不进水可将其省去。3)主反应区在可变容积完全混合反应条件下运行，完成含碳有机物和包括氮、磷的污染物的去除。运行时通过控制溶解氧的浓度使其从0缓慢上升到2.5mg/L来保证硝化、反硝化以及磷吸收的同步进行。（3）硝化反硝化:同步反硝化意味着在不专门为硝酸盐的去除设混合装置或正常缺氧混合程序的条件下，硝化与反硝化同时在同一反应器发生。通常认为在系统中，氮去除机制与在微生物絮体内由于受扩散限制引起的溶解氧(DO))的浓度梯度有关，这样硝化菌存在于高溶解氧区或正氧化还原点位(OPR)，相反反硝化菌在溶解氧降低区或负氧化还原点位(OPR)下活性十足。CAST工艺运行中控制供氧强度以及混合液溶解氧的浓度使其从0逐渐上升到2.5mg/L左右，这样使活性污泥絮体的外周保持一个好氧环境进行硝化，由于氧在活性污泥絮体内的传递受到限制，而具有较高浓度梯度的硝酸盐则能较好地渗透到絮体内部有效地进行反硝化。另外，该工艺曝气与非曝气交替进行，从而使泥水混合液通过主反应区，顺序经过缺氧-好氧-厌氧环境，尤其在非曝气阶段0.5h-1.0h内污泥层以胞内在生物选择高负荷下储存或吸收的碳为碳源，进行反硝化，在污泥沉淀过程中也有一定的反硝化作用。（4）磷的去除:生物除磷是依靠聚磷菌的作用实现的，生物选择器不曝气这样反应环境非常迅速地从缺氧环境转化为厌氧环境，当选择器处于厌氧环境，聚磷菌依靠水解体内的聚磷(Poly-P)水解释放出正磷酸盐，同时产生能量以吸收水中的溶解性有机底物，并将其在体内合成为细胞学储备物质PHB；在主反应区为好氧环境时，聚磷菌以游离氧为电子受体，将细胞储备物质氧化，并利用该反应所产生的能量，过量地在污水中摄取磷酸盐并合成为ATP，其中一部分转化为聚磷贮存能量，为下一周期的厌氧释磷做准备。由于好氧段的吸磷量要远大于厌氧段的释磷量，所以通过剩余污泥的排放可达到除磷目的。若要在生物除磷的基础上进一步强化除磷效果或达到完全除磷的目的，可加入铝盐或铁盐，根据所去除磷浓度的大小，化学污泥在池子中的浓度约在1.7g/L～2.0g/L左右，化学污泥可以进一步提高沉淀污泥的压缩能力。（5）CAST工艺是活性污泥不断地经过耗氧和厌氧的循环，这将有利于聚磷菌在系统中的生长和积累，当微生物内吸附大量降解物质，而且处在氧化还原点位为+100mV～-150mV的交替变化中时，系统可具有良好的生物除磷功能。此外，在曝气结束后，主反应区进行泥水分离，由于此阶段无进水水力干扰，在静止环境中进行，从而保证系统良好的分离效果。CAST整个工艺过程遵循生物的“积累-再生”原理，生物先在生物选择器经历一个高负荷反应阶段，然后在主反应区经历一个低负荷反应阶段，生物选择其中较高的污泥絮体负荷，可以使废水中存在的溶解性易降解有机物通过酶转移机理予以快速地吸附和吸收进行底物的积累，然后在污泥絮体负荷较低的主反应区完成底物的降解，从而实现了活性污泥的再生。再生的污泥又以一定的比例回流至生物选择器中，进行机制的再次积累，这样不断地循环完成了生物的“积累-再生”，实验和实际应用表明，当高于75%的易降解有机物质通过酶转移机理去除，则剩余可溶解COD小于100mg/L。三、污水处理流程图及污水处理系统工作原理1、本工艺流程图如下滤液回流泥饼填埋（带式脱水机）脱水机房污泥贮存池（污泥浓缩）ＣＡＳＴ剩余污泥排放达标排放紫外消毒鼓风机主反应区预反应区细格栅，沉砂池配水井提升泵房格栅源污水滤液回流泥饼填埋（带式脱水机）脱水机房污泥贮存池（污泥浓缩）ＣＡＳＴ剩余污泥排放达标排放紫外消毒鼓风机主反应区预反应区细格栅，沉砂池配水井提升泵房格栅源污水 2、污水处理系统的工作原理厌氧水解酸化与CAST生化池串联工艺工作原理见图。污水经粗、细格栅进入水解酸化池,水解酸化池使污水的可生化性大大提升,与此同时,污水中的COD、SS会有一定的去除;污水再由水解酸化池进入后续CAST系统,CAST工艺在主反应区(SBR池)的前面设置了生物选择区与缺氧搅拌区。此段有效抑制丝状菌的膨胀,预处理的污水和回流污泥进行混合,同时回流污泥中的硝酸盐氮经反硝化去除,聚磷得到释放,达到了较好的脱氮除磷效果。污水处理后经CAST反应池末端滗水器排出。整个工艺的进水、曝气、沉淀、排水4个过程都在同一池内循环运行,有别于传统活性污泥法构筑物的组成结构,各生化反应池第四章、主要构筑物的选择1格栅格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、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。格栅种类较多，如表5所示。表5我国常用的机械格栅及其使用范围类型适用范围优点缺点链条式机械格栅深度不大的中小型格栅，主要清除长纤维，袋装物构造简单，制造方便，占地面积小杂物易进入链条和链轮之间，容易卡住，套筒棍子链造价高。耐腐蚀差移动伸缩臂机械格栅中等深度的宽大格栅，现有类型耙斗适用于污水除污维修方便，可不停水检修，使用寿命长构造复杂，移动时，耙齿与栅条间的对位较困难四周回转式机械格栅深度较浅的中小型格栅构造简单，制造方便，运行可靠，容易检修制造苦难，占地面积较大钢丝绳牵引式格栅固定式为中小型格栅，深度范围较大，移动式为宽大格栅适用范围广，无水下固定部件，检修方便钢丝绳易腐蚀，有水下固定部件，检修时需停水综合上表以及本次设计的条件，选择链条式机械格栅作为粗格栅，移动伸缩臂机械格栅作为细格栅，从而达到预处理的目的。2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泵站是污水处理厂的关键所在。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、地形地物、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。目前污水泵站主要有以下几种形式：(a)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；(b)合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过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。(c)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低阀，故需设引水设备。但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。(d)潜水泵站，潜水泵的电机防水密封，可以长期侵入污水中，不存在受潮问题，潜水泵电机机组整体安装，结构紧凑，运行稳定，便于就位和更换，所以潜水泵站无需上部厂房，也简化了地下结构，降低了工程造价。但是潜水泵在水下运行，所以要有可靠的产品质量、自动化控制和保护功能作技术依托，潜水泵价格较高。本设计因水量较小，并考虑到占地、造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用潜污式矩形泵房。3沉砂池沉砂池一般设于泵站倒虹吸管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。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、旋流沉砂池四类。各沉砂池的特点如表6所示。表6常用沉砂池及其特点类型优点缺点平流式沉砂池截留无机颗粒效果较好，工作稳定，构造简单，排沉砂方便流速不易控制、沉砂中有机性颗粒含量较高、排砂常需要洗砂处理竖流式沉砂池占地少，排泥方便，运行管理易行。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曝气沉砂池通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加。旋流沉砂池利用机械力沉砂，能耗低，池前应设置堰板或流量槽，以保持沉砂池内所需水位基于以上四种沉砂池的比较，曝气沉砂池除砂效果较好，且能耗较低；加之曝气沉砂池有很强的除油能力，将有利于以后的氧化沟的表面曝气和运行稳定，本工程设计确定采用曝气沉砂池。4水解酸化池。水解酸化池设置1座,分4格,设计采用COD负荷为012kgP(m3·d)。水解酸化池为升流流态,污水与回流污泥进入配水井,从水解酸化池底部布水,池顶设有出水堰。水解酸化池内污泥靠重力流入水解酸化池排泥池。用排泥泵提升到污泥缓冲池。生化池的剩余污泥回流到酸化水解池进水井内,当酸化水解池的泥量不足时,酸化水解池的排泥回流进行补充。污水经酸化水解,污水生化性提高的同时,COD去除率为30%,BOD5和SS去除率均为25%。5CAST生化池。水解酸化池出水进入CAST生化池进行后续好氧处理。生化池的工艺设计参数见表2,4座反应池为1组,每座反应池按时间顺序间歇运行,保证每组可以连续进水。每周期分为:进水、曝气、沉淀、滗水(包括排泥、闲置两个工况)。采用6h1周期运行。生化池单池每周期设计最大进水量Q=93715m3,设1组生化反应池,每组4座生化反应池。反应池分3段,第1段生物选择器,第2段缺氧区,第3段好氧区,各区容积比为1∶5∶30。生物选择器采用折流穿孔墙式设计,每座生化池缺氧段设潜水搅拌器3台。生化池的进水时间为115h,在反应池进水的同时进行污泥回流,污泥回流时间115h,污泥的回流是依靠设在每座反应池中后部2台污泥回流泵,回流比35%。在进水015h后开始曝气,曝气时间为310h。沉淀阶段历时115h,在沉淀阶段停止曝气、进水和回流。污水经静止沉淀后,生化反应池内的污泥浓度可达8～10gPL。生化池每周期滗水历时115h,在沉淀开始后110h开始滗水和排泥。每池每周期最大排水量93715m3,平均滗水高度117m,每座反应池末端设1台摇臂式滗水器,为控制滗水速率保证滗水器下降滗水不扰动沉泥层,每座反应池选择堰长14m的滗水器1台,每座反应池中后部设1台剩余污泥泵:单泵流量Q=27m3Ph,扬程H=13m。每周期排泥量为2612m3,排泥历时110h。曝气配置罗茨鼓风机3台,标准状态下(20℃)需空气量为4515m3Pmin,出口压力0169Pa,N=90kW,流量调节范围45%～100%。每座循环式活性污泥生化池的好氧段采用膜片式微孔曝气器1068个。气量采用218m3Ph。参数数值MLSSP(mg·L-1)3500BOD5负荷P(kg·kg-1·d-1)0.1TN负荷P(kg·kg-1·d-1)0.014TP负荷P(kg·kg-1·d-1)0.001V(气)PV(水)8.6：16接触消毒池接触消毒池主要是使消毒剂与二沉池出水充分混合，杀死水中的细菌和病毒。对于消毒剂主要有如下几种可供选择，其优缺点如表9所示。表9常用消毒剂及比较优点缺点适用条件液氯价格便宜，效果可靠，投配设备简单对生物有毒害作用，并且可能产生致癌物质适用于大、中型规模的污水处理厂漂白粉投加设备简单，价格便宜除用液氯缺点外，尚有投配量不准确，溶解剂调制不便，劳动强度大适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理紫外线具有广普性，符合现在社会环境保护的要求，因不需运输、使用、储藏有毒或危险化学药剂，且占地面积小，运行成本较低紫外消毒所用灯管要求高，损坏后不易维修适用于大、中型规模的污水处理综上三种消毒剂的比较，本工程设计采用常用且毒害作用较小的紫外线消毒法。利用紫外灯管产生紫外线来杀灭病毒和细菌。7污泥浓缩池具有一定规模的污水处理工程中常用的污泥浓缩方法有主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。这三种方法的特点如表10所示。表10各种污泥浓缩方法的优缺点浓缩方法优点缺点重力浓缩贮存污泥能力强，操作要求不高，运行费用低，动力消耗小占地面积大，污泥易发酵，产生臭气；对于某些污泥工作不稳定，浓缩效果不理想离心浓缩只需少量土地就可以取得较高的处理能力；几乎不存在臭气问题要求专用的离心机，电耗大；对操作人员要求较高气浮浓缩浓缩效果较理想，出泥含水率较低，不受季节影响，运行效果稳定；所需池容积仅为重力法的1/10左右，占地面积较小；能去除油脂和沙砾运行费用低于离心浓缩，但高于重力浓缩法；操作要求较高，污泥贮存能力小，占地比离心浓缩大重力浓缩池又可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种，由于本工艺设计水量较少，结合氧化沟工艺污泥稳定，且污泥量较少，本设计采用间歇式重力浓缩池。7污泥脱水方法的选择TC"3.4.1污泥脱水方法的选择"\fC常用的污泥机械脱水方法有：板框压滤、带式压滤、离心脱水和螺旋压榨式脱水，其中带式过滤脱水的方法的优点是机器制造容易，附属设备少，投资、能耗低，噪声小；连续运操作管理维修简便；滤带可以回旋，脱水能力大。缺点是必须正确选用有机高分子混凝剂，运行费用高；必须预先进行充分的絮凝，形成大而强度高的凝絮，以便能加强过滤段的自由脱水，并能适应进一步逐渐加压脱水；脱水效率较低，脱水后泥饼的含水率较高，大致与离心脱水相当。它适用于无机性污泥的脱水，有机黏性污泥脱水不宜采用。四种脱水机械的能耗如表11所示。表11脱水机的耗能比较序号脱水机类型能耗/（kW·h/t干固体）1带式压滤脱水机5～202板框式压滤机15～403离心脱水机30～604螺旋压榨式脱水机3～15根据以上比较，本设计采用带式脱水压滤机。五、各种主要构筑物的设计计算（一）泵前粗格栅进水粗格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。其计算图如图3所示。图3格栅计算图1设计原则(a)格栅间隙一般采用10～40mm；(b)格栅不宜少于两台，如为一台时，应设人工清除格栅备用；(c)过栅流速一般采用0.4～0.9m/s；(d)格栅倾角一般采用45º～75º,机械格栅一般为60º～70º，特殊类型可达90º；(e)通过格栅的水头损失一般采用0.08m/s～0.17m/s；(f)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，工作台有安全和冲洗设施；(g)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；(h)机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其它保护设备的措施；(i)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。.2设计参数(1)日平均流量Q平均=30000QUOTEm3/m3d≈1250m3/h=0.347m3/s=347查生活污水流量系数变化表，由内插法求得=1.45(2)最大设计流量Qmax=·Q平均=1.45×0.347m3/s=0.503(3)栅条净间隙为e=30mm，栅前流速=0.7m/s；(4)过栅流速0.8m/s，栅前部分长度为0.5m；(5)格栅倾角δ=60°(6)单位栅渣量：w1=0.05m3栅渣/3设计计算(1)确定栅前水深根据最优水力断面公式计算得：所以栅前进水渠宽约1.35m。栅前水深h≈0.68m(2)栅条间隙数n

n=式中：n—粗格栅间隙数；—最大设计流量，m3/s；e—栅条间隙，取30mmh—栅前水深；v—过栅流速，取0.8mα—格栅倾角，设计60°；(3)栅槽有效宽度栅槽宽度一般比格栅宽0.2—0.3m，在此取0.2m。本设计采用ø10圆钢为栅条，S=0.01m。0.01×(30-1)+0.03×30+0.2=1.39m≈1.4m式中：B—栅槽有效宽度，m；S—栅条宽度，取0.01m(4)进水渠道渐宽部分的长度：设渐宽部分展开角α1=200.48m(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2L2=L1/2=0.48(6)通过格栅的水头损失：=K式中：h0g—重力加速度；K—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，则(7)栅后槽总高度H：设栅前渠道超高h1=H=h+h1+h2=0.68+0.3+0.035(8)栅槽总长度L：L=L1＋L2＋1.0＋0.5式中:H1—栅前渠道深H1=h＋则L=0.48+0.24+1.0+0.5+=2.8m(9)每日栅渣量W对于栅条间距b=30.0mm的中格栅，并对于城市污水，每单位体积污水拦截污物为w1=0.05m3栅渣/

W=宜采用机械清渣(10)粗格栅选用根据格栅间距、宽度在《给水排水设计手册》第9册上查得采用GH型链条式回转格栅除污机，其性能见表12。表12GH-1500型链条式回转格栅性能规格表型号格栅宽度(mm)格栅净距(mm)安装角伪(掳)过栅流速(m/s)电动机功率(kW)GH-15001500306011.11.5(二)污水提升泵房（1）设计参数设计流量：Q=503L/s，泵房结构工程按远期流量设计。（2）泵房设计计算采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后进入集水井，然后自留通过旋流沉砂池、厌氧池、氧化沟、二沉池及接触消毒池，最后由出水管道排入附近水体。根据设计流量Q=503L/s=1810.8m3/h，采用3台QW系列潜水排污泵，单台提升流量761m3因此在《给水排水设计手册》第11册上查得采用QW系列潜水排污泵（300QW800—15—55）4台，3用一备。其性能见表13。表13QW型潜水排污泵的规格性能表型号排出口径（mm）流量(m3扬程(m)转速(r/min)功率(kW)效率（%）重量（kg）300QW800—15—55300800159805577.51350泵房占地面积为S==3.14×=78.5，即为圆形泵房，其直径D=10m,高12m，泵房为半地下式。地下埋深7m，水泵为自灌式。（三）集水池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共建，属封闭式。(1)集水池容积计算泵站集水池容积一般按不小于最大一台泵5分钟的出水量计算，有效水深取1.5—2.0米。本设计集水池容积按最大一台泵5分钟的出水量计算，有效水深取1.8mV==66.67m3取V=80m(2)集水池面积计算：式中：—集水池的容积，m3—有效水深，2.0m则A=80/2.0=40根据《给排水设计规范》中的规定：集水池的长宽比为2，可计算出该集水池的长为9m，宽为4.5m,则集水池有效容积尺寸为9×4.5×2m（四）细格栅1．设计参数(1)设计流量Q=3×104m3/d=0.503m3(2)栅前水深h1=0.65m；(3)过栅流速v=0.9m/s，栅前流速V1=0.7m(4)栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm；(5)格栅安装倾角θ=60º，栅前部分长度为0.5m；(6)单位栅渣量w1=0.1栅渣/103m2．设计计算QUOTE(1)确定栅前水深根据最优水力断面公式计算得：栅前槽宽=1.35m，则栅前水深(2)栅条间隙数n=0.503×sin600.01×0.68×0.9=71.18=QUOTE=0.634×（取n=80）设计两组格栅，每组格栅栅条间隙数为40(3)栅槽有效宽度栅槽宽度一般比格栅宽0.2—0.3m，在此取0.2m。本设计采用ø10圆钢为栅条，即S=0.01m。则0.01（401）+0.0140+0.2=0.99m，考虑到中间隔墙厚0.2m所以总槽宽为0.992+0.2=2.18m。(4)进水渠道渐宽部分的长度：设渐宽部分展开角α1=20º，进水渠道内的流速为0.45m/s=1.69m(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：=/2=1.69/2=0.85m(6)过栅水头损失：=K式中：h0—计算水头损失；g—重力加速度；K—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于矩形断面则(7)栅后槽总高度H：设栅前渠道超高h1=0.3m，则栅前总高度H1=h+h1栅后槽总高度为：H=h+h1+h2=0.68+0.3+0.26(8)栅槽总长度L：L=L1＋L2＋1.0＋0.5＋=1.69+0.85+1.0+0.5+QUOTE0.98tg60o=4.6m(9)每日栅渣量

W=宜采用机械格栅清渣。(10)细格栅的选用根据格栅间距、宽度在《给水排水设计手册》第11册上查得采用XWB-Ⅲ系列背耙式格栅除污机，其性能见表14。表14XWB-Ⅲ系列背耙式格栅除污机性能表型号格栅宽度（mm）耙齿有效长度（mm）安装角伪(掳)提升质量（kg）格栅间距（mm）提升速度（m/min）电动机功率(kW)XWB-Ⅲ-1.0-2.51000100602001030.5(五)曝气沉砂池1设计原则(1)旋流速度应保持0.25～0.3m/s；(2)水平流速为0.06～0.12m/s；(3)最大流量时停留时间为1～3min；(4)有效水深为2～3m，宽深比一般采用1～2；(5)长宽比可达5，当池长比池宽大的多时，应考虑设置横向挡板；(6)每立方米污水的曝气量为0.1～0.2m3(7)空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6～0.9m，送气管应设置调节气量的闸门；(8)池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽的附近可安装纵向挡板；(9)池子的进口和出口布置，应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并应考虑设置挡板；(10)池内应考虑消泡装置。2设计参数(1)本设计沉砂池采用一座，分两格；(2)最大设计流量=0.503m3/s；(3)水力停留时间t取2min；(4)水平流速v1取0.08(5)有效水深h2=2m3设计计算(1)沉砂池有效容积=0.503260=60.36m3(2)水流断面面积

A=(3)池总宽度B=(4)每格池宽度设n=2格b=(5)池长L=(6)每小时所需空气量设每立方米污水所需空气量d=0.2m3/m

q=d(7)沉砂斗所需容积VV=取清除沉砂的间隔时间T=2d式中：X——为城市污水沉砂量，一般取0.03m3每个沉砂斗容积（V0），设每一分格有六个沉砂斗(8)沉砂斗各部分尺寸计算(a)沉砂斗上口宽a取沉砂斗斗高，斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55(b)沉砂斗容积V0==0.2m3(9)沉砂室高度采用重力排砂，池底坡度为0.06，坡向砂斗式中a‘为两砂斗之间宽度，取0.2m(10)池总高度设超高h1=0.3mH=h1+h2+h3（五）CAST工艺的设计计算2.1CAST池容积CAST池容积采用容积负荷计算法确定，并用排水体积进行复核。1)负荷计算法。V=Q×(Sa－Se)/(Ne×Nw×f)(1)式中：V—CAST池容积，m3；Q—污水日流量，m3/d；Nw—混合液污泥(MLSS)浓度，3g/L～4g/L；Ne—B0D污泥负荷率，其中Ne=K2×Se×f/η，K2取值见表1；f—混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，即f=MLSS/MLVSS，0.7～0.8.表1生活污水及部分的K2工业废水值序号名称K2值1生活污水0.0168～0.O2812合成橡胶废水O.O6723化学废水O.001444脂肪精致废水0.0365石油化工废水O.0o672带入数据计算得出CAST池的容积：V=2.2选择器容积CAST池中间设一道隔墙，将池体分隔微生物选择区和主反应区两部分。靠进水端为全物选择区，其容积为CAST池总容积的20%左右，另一部分为主反应区。选择器的类别不同，对选择器的容积要求也不同。一般来讲，对于好氧生物选择器，其混合液接触时间T为15min～30min，对缺氧和厌氧生物选择器一般取30min～60min。因此其容积为：V=(Qi+Qr)×T(7)式中：Qi，Qr——进水、回流污泥流量，m3/h。注：生活污水回流量为旱季流量的20%，一般以主反应区的污泥24h全部循环一次来确定污泥回流量[1]。生物选择器的大小和污泥回流比，可根据实验和实际情况找出最佳条件。选择器容积：V=2.3循环时间分配及DO控制典型的操作循环设计为4h，其中2h用于进水和曝气，2h用于沉淀和撇水，这一循环操作广泛用于单池和多池处理系统中；为使池子中溶解氧浓度与工艺要求相一致，最大程度地减少曝气强度，可采用探头测定曝气阶段中溶解氧浓度作为调节曝气强度和排除剩余污泥的控制参数。(六)堰式配水井1设计参数(1)污水量Q=30000m3/d(2)=1.45；(3)回流污泥量QN=4302m3/(4)提升泵房出水经配水井至细格栅2设计计算(1)进水管管径配水井进水管的设计流量为当进水管管径D1=1满足设计要求(2)顶堰设计计算混合液从配水井底中心进入，经相等宽度的4个堰口流入4个水斗，再由管道接入4座辐流式沉淀池。每个沉淀池的分配水量为q=2462.6/4=615.7m3/h=0.17m(a)堰上水头H设计拟采用堰高H=0.矩形堰的流量式中：q——矩形堰的流量，m3/sH——堰上水头，mb——堰宽，m，取0.6mm——流量系数，通常采用0.327－0.332，在此取0.33则基本与设计拟定堰高相等，则符合要求(b)堰顶厚度B根据有关试验资料，当2.5<B/H<10时，属于矩形宽顶堰，取B=1.5m。这时B/H=4.4(在2.5－10之间)所以该堰属于矩形宽顶堰。(c)配水管管径D二沉池设计进水管径为500mm符合流速0.6-0.9m/s要求(d)配水漏斗上口口径按配水井内径的1.5倍设计=1.5D=1.5×1200=1800mm（七）接触消毒池1设计说明消毒的方法分为两类:物理方法和化学方法.物理方法主要有加热,冷冻,辐照,紫外线和微波消毒等方法.化学方法是利用各种化学药剂进行消毒。本实验采用紫外线消毒法。紫外线通过改变细菌、病毒和其他微生物细胞的遗传物质（DNA），使其不再繁殖而达到对水和废水进行消毒的目的。紫外线消毒具有广普性，符合现在社会的环境保护的要求，因不需要运输、使用、储藏有毒或危险化学药剂，且占地面积小，运行成本较氯低等优点而越来越受到青睐。2设计计算紫外线消毒设备采用浸水式，其紫外线利用率高，杀菌效能好。（1）峰值流量

Q=30000×1.45×1.2=52200（2）灯管数初步选用UV4000PLUS紫外线设备，每3800需2.5根灯管，故n拟选用6根灯管为一模块。则模块数N取6。（3）消毒渠设计按设备要求渠道深度为129cm，设渠中水流速度为0.3m/s。则渠道过水断面积

A=渠道宽度

B=若灯管间距为8.89cm，模块宽为b=8.89×6=则：

Bb故选用UV4000PLUS系统，两个UV组，每个UV组模块长度为2.46m，两个灯组间距1.0m，渠道出水设堰板调节。调节堰与灯组间距1.5m，则渠道总长L为：复核辐射时间紫外线消毒渠道布置如下图所示。图4紫外线消毒渠（八）污泥处理设计及计算在污水处理过程中，分离和产生出大量的污泥，其中含有大量的有毒有害物质有机物易分解，对环境有潜在的污染能力，同时污泥含水率高，体积庞大，处理和运送很困难，因此污泥必须经过及时处理与处置，以便达到污泥减量、稳定、无害化及综合利用。1污泥泵站的设计二沉池的污泥流入污泥泵房，一部分回流至厌氧选择池，其余的剩余污泥进入污泥浓缩池进一步处理。在污泥泵房里设计污泥回流泵和剩余污泥泵。2回流污泥泵的设计回流污泥量的确定QN=4302m3/d=179.3本设计拟定选用3台潜污泵（2用1备），则每台泵的设计流量为：QN‘=179.3/2=89.7由于本设计没有涉及管道计算，也就没有计算管道水头损失，故无法确定污泥泵的具体扬程，在此只根据设计流量来选取污泥泵型号，下边剩余污泥泵也因此只根据设计流量选取。3回流污泥泵的选用根据污泥泵的设计流量QN‘=89.7m3/h，在《给水排水设计手册》第11册上查得采用QW型潜水排污泵，2用表15QW型潜水排污泵性能表型号流量（m3/h扬程（m）转速（r/min）电动机功率（kW）效率（%）出口直径（mm）重量（kg）100QW100-7-410071440477.4100130（1）剩余污泥泵设计剩余污泥量的确定Qs=343.8m3本设计拟定选用2台潜污泵（1用1备），则每台泵的设计流量为：Qs'=Q（2）剩余污泥泵的选用根据水泵Q`H=14.3m3/h，H=13m在《给水排水设计手册》第11册上查得采用QW型潜水排污泵，1用1备，其性能如表表16QW型潜水排污泵性能表型号流量（m3扬程（m）转速（r/min）电动机功率（kW）效率（%）出口直径（mm）重量（kg）59QW18-15-1.5181528401.562.85060（3）污泥泵站的建造污泥泵站为地下式钢筋混凝土结构，上部建造控制室。污泥泵站需要最小容积根据满足最大一台泵运行5～6min要求，最小容积为30m3，为了使污泥泵站有一定的调节能力，适当加大其容积，使在某些不利情况（如污泥泵故障）下能尽量小的影响其他处理单元的运行。设计污泥泵站的容积为60m3，其容积尺寸6m×4m×2.5m,其地下部分高度为4m，地上部分高4重力浓缩池的设计TC"4.2重力浓缩池的设计"\fC①设计原则TC"4.2.1设计原则"\fC(1)连续流重力浓缩池可采用沉淀池形式，一般为竖流式或辐流式；(2)浓缩时间一般采用10—16h进行核算，不宜过长；活性污泥含水率一般为99.2%—99.6%，c.污泥固体负荷采用20—30kg/m2·d(3)浓缩池的有效水深一般采用4m(4)浓缩池的上清夜应重新回流到初沉池前进行处理；(5)池子直径与有效水深之比不大于3，池子直径不宜大于8m，一般为4—7(6)浮渣挡板高出水面0.1—0.15m，淹没深度为0.3-0.4m②设计参数TC"4.2.2设计参数"\fC(1)浓缩时间T采用16h；(2)浓缩后污泥含水率按97%计；(3)浓缩池的有效水深h2取5m③设计计算(1)剩余污泥量由前面氧化沟部分的计算可知，剩余污泥量为Qs==14.3m由于污泥量较小，本设计采用一座间歇式重力浓缩池。(2)浓缩池各部分尺寸的确定(a)浓缩池有效容积=Q.T式中Q——设计污泥量，m3/h；T——浓缩时间，本设计取16h。=(b)浓缩池面积：A=()/h(c)浓缩池直径==7.6m本设计取D=8m(d)污泥斗高度设污泥斗上底直径为，下底直径，倾角为，则m(e)池底坡度造成的深度取池底坡度i=0.05(f)浓缩池总深度取超高，缓冲层高度(2)浓缩后污泥量：Q=式中Q——浓缩后污泥量，m3/d；P1——浓缩前污泥的含水率；P2——浓缩前污泥的含水率。m3/d(3)进排泥管：浓缩前污泥量343.8m3/d，浓缩后污泥量114.6m3/d，均较大，故进泥管用DN300mm的铸铁管，取排泥时间间隔为20min，排泥管选用DN300图5重力浓缩池计算图⒌贮泥池浓缩后的污泥经污泥泵送至设有搅拌器的贮泥池，以获得均匀的污泥浓度，确保污泥脱水正常运行。设计贮泥池周期为1d,则贮泥池容积取池深h为4m,则贮泥池面积贮泥池直径为取贮泥池超高h1=0.5mH=h1+h=0.5+4.0=设备选择：为防止污泥在贮泥池中沉淀，贮泥池内设置搅拌设备。采用JBL型螺旋桨式搅拌机，功率为10KW。（八）脱水设备1设计说明根据每日的处理量选择合适型号和数量，脱水装置每天的工作时间设在18小时2设计计算(1)污泥脱水主要采用机械压缩方法，采用聚炳烯酰胺作为脱水剂，投加量为3%，脱水剂用量为：M=114.6