【基于卡鲁塞尔2000氧化沟工艺的某市污水处理厂初步设计9300字（论文）】

基于卡鲁塞尔2000氧化沟工艺的某市污水处理厂初步设计目录14744摘要 摘要近些年，城镇飞速发展，人们的用水量也日益增多，废水的排放量也急剧增多，所以废水处理已经是非常重要的问题。因此，污水处理厂也需要建的更多才能满足当前的需求。计划在某市建一污水处理厂，某市污水中的氮磷含量较高，所以要选择主要的工艺主要进行脱氮除磷，通过对主要工艺的比选，最终决定采用卡鲁塞尔2000氧化沟工艺。将某市的所有工业废水和生活污水进行集中统一处理，对这些污水处理过后，达到（GB18918-2002）一级A标准即可。标准中磷的去除要求高，只依靠卡鲁塞尔不能达标，所以在二沉池进水处添加铁盐进行化学除磷。关键词：脱氮除磷；污水处理厂；卡鲁塞尔2000第1章绪论1.1研究的目的和意义近些年来，由于城镇的快速发展，用水量日益增多，使得废水的排放量也急剧地增长，为了保证水环境质量，城镇污水处理厂发挥了重大的作用。现在在某市预建一座污水处理厂，将当地污水、工业废水和部分截留雨水进行处理，使污水经过处理后，达到（GB18918-2002）一级A标准。使其排入水体或再次利用。并且结合具体情况，选一套合适的污水处理工艺[1]。现在国家提高了对污水排放标准的要求，所以之前的处理工艺已经达不到排放的标准。由于城镇工业生产发展越来越快，人口越来越多，使得工业废水和生活污水排出量增多，大量污水都没有处理，直接排入河流,严重污染了城镇的环境。同时，水生态系统在城市生态系统中很重要。所以，污水处理的问题急需得到解决。1.2污水进水水质由于某市的快速发展，某市的人们的生活质量逐渐提高，污水的处理率已经成为重要的环境保护指标，现在预建一座污水处理厂，集中处理某市的污水。经调查，某市的污水水质指标如表1-1所示。表1-1城镇污水水质材料污水水质指标(mg/L)SSCODBOD5TNNH4+TP28060020030255.0按照要求，污水处理后，其出水水质要求达到（GB18918-2002）一级A标准。1.3污水的出水要求本次使用的污水处理工艺，需要其出水水质符合（GB18918-2002）一级A标准[1]，然后进行排放，其中需要控制的污染物主要出水浓度如表1-2所示。表1-2城镇污水出水要求浓度污水水质指标(mg/L)SSCODBOD5TNNH4+TP1050101550.5第2章工艺选择2.1污水处理的基本工艺污水厂一般有大、中和小型，相对于不同类型的污水厂，选择的工艺也不一样，这次设计的污水厂是中小型的，其中废水中氮磷含量较高。由于国家对出水的标准要求也更高，因此，合适的工艺有SBR工艺、A2O工艺和氧化沟工艺[2]。2.2污水处理工艺的确定2.2.1工艺比选表2-1常用工艺比选比较内容A2O工艺SBR工艺氧化沟工艺进出水水质很好好好出水稳定性稳定性较好稳定性很好稳定性好污泥产量剩余污泥少剩余污泥较少剩余污泥少运行管理工艺操作较复杂，人员要求高工艺操作复杂，人员要求高工艺操作简单，人员要求低主体占地大较小较大最适用处理规模大型中小型中小型本设计基于各种因素考虑，通过工艺比选，暂时选定为氧化沟工艺。2.2.2工艺可行性论证由进水水质可得BOD/COD＞0.3，废水的可生化性较好，较利于生物降解。其次，本设计TN为30mg/L，BOD为200mg/L,BOD/TN≥4，因此，污水中的碳源量可以保证反硝化的进行[3]。表2-2预处理效果表处理单元BODCODSSNH4+TNTP20060028025305预处理进水20060028025305出水20060026625305效率——5%——初沉+卡鲁塞尔+二沉进水20060026625305出水3.2160103150.5效率98%90%96%88%50%90%砂滤池进水46010.63150.5出水3487.43150.2效率25%20%30%——60%出水（≤10）（≤50）（≤10）（≤5）≤15≤0.5是否达标达标达标达标达标达标达标2.2.3工艺流程图2-1工艺流程图2.3构筑物的选择2.3.1格栅的选择格栅栅条断面形状有圆形、矩形和方形等，现在多采用矩形。因此，本设计选用为矩形横截面的平面格栅。2.3.2泵的选择污泥泵的选择主要考虑污泥能否顺利流入泵中，运行的可靠性。选用的泵通常有潜水泵、离心污水泵和螺杆泵。本次设计选用螺杆泵[4]。2.3.3沉砂池选择沉砂池可以分为三种，每种沉砂池都有自己的特点。平流式沉砂池的结构不复杂，污水流动方向为水平方向；曝气沉砂池中污水因为通入空气，而旋转前进，以达到去除颗粒物的效果；旋流式沉砂池具有体积较小，沉砂效果较好的优点[5]。比较过后，选用结构简单的平流式沉砂池。2.3.4二沉池的选择二次沉淀池的功能是让泥水进行分离。二次沉淀池主要有三种，平流式施工不复杂，成本较低，适用于各型污水厂；竖流式排泥方便，易于管理，占地面积小，适用于处理水量较小的污水小型处理厂；辐流式运行操作方便，排泥设备已成形，适用大中型的处理厂[6]。2.4.5氧化沟选择氧化沟又有很多变型工艺，氧化沟的变型工艺在脱氮除磷方面有较好的效果。经过比较，选择了卡鲁塞尔2000。卡鲁塞尔2000属于卡鲁塞尔氧化沟的升级，可以更好地脱氮除磷。在本设计中，除磷不能满足出水水质的要求，采用化学除磷。本设计使用铁盐药剂，通过同步沉淀将其加入到二沉池的进水处[7]。由于本设计中对氮和磷的出水要求较高，所以采用卡鲁塞尔2000作为主要工艺。2.3.6消毒设施的选择在污水处理中不消毒会危害人类的健康，所以应该消毒。紫外线消毒，不需要化学药剂，成本也较低廉，杀菌也较快。如果添加化学药剂消毒的话，会使水中的氯含量增多，影响人类健康[8]。综上所述，本设计采用紫外线消毒。2.3.7浓缩池的选择重力浓缩法的操作简易，也较为实用。有连续和间歇两种类型。本设计采用连续式重力浓缩池。2.3.8过滤池的选择在水处理中的过滤通常是使用来源广泛、成本低廉的过滤材料，去除污水中的杂质。滤池有很多类型，普通快速滤池是使用时间最长和应用较为广泛的一种过滤装置，运转的效果较好，能保证反冲洗效果，适用于大型、中型和小型水厂[9]。综上所述，本设计选择普通快滤池。

第3章构筑物的设计计算3.1设计水量由任务书可知，，Kz为1.6。则3.2格栅3.2.1粗格栅计算栅条净间隙，流速取，倾角为，栅前水深。（1）间隙数n（取49条）（2)槽总宽度B锐边矩形截面的。（3)过栅水头损失式中：—水头损失，；—形状系数，取2.42；—；—阻力系数，；—系数，。(4)格栅后槽总高度H式中：(5)格栅槽的总长度L进水渠道宽，流速，展开角为。式中：—渐宽长度，；—格栅前槽宽，；（取2.5m）/(6)每天栅渣量式中：—污水栅量，m3/s(103m3污水)，取。这个格栅中的渣量，需要使用机器来清除渣量。3.2.3细格栅计算安装两组细格栅，一个格栅的流量。间隙取，倾角为，流速取，格栅前的水深。间隙数n(取50条)（2）槽总宽度B锐边矩形截面的。（取1.0m）（3）经过格栅的水头损失（4）格栅后槽总高度（取1.1m）（5)格栅的总长度L进水渠道宽，流速取，展开角。（取）(6)每日栅渣量W式中：—污水栅量，。这个格栅中的渣量，需要使用机器来清除渣量。3.3提升泵房3.3.1泵的选择（1)确定流量在这次设计中，选择了两台泵，故（2）计算扬程式中：—H1与H2的差值，取10；0.5~1.0—自由水头的估值，取1.0；2.0—吸水口到格栅的水头损失。水泵扬程：根据计算的数据，综合性考虑后选取QW系列潜水排污泵，这个泵使用起来较为方便。其口径有400mm,最大通过流量为2000m3/h，功率高达85.34kw，转动速度745r/min，有着15m的扬程[10]。3.3.2集水池（1）池的面积泵运行6分钟后到达池子的水，来计算池子的容积，其中池子有效的水深为3。面积为（2）池的尺寸根据上边计算得到的结果，设池子的长度为7米,池子的宽宽为4米,池子的超高为1米，可得池子的有效容积3.4平流式沉砂池这次设计的处理厂,最小流量，。取速度，在沉砂池内停留的总时间，沉砂池的超高为。（1）池子的长度L（2）池中的水流断面面积A（3）池子的总宽度B（3-30）取格，每格宽b=1.2m；则：（4）池子有效的水深（5）沉砂斗的面积V式中：X—某市废水沉砂量，取（污水）T—两次在池子中清理沉砂的时间间隔，d，取。其中沉砂池的一个分格是有两个沉砂斗在里边的，所以单个沉砂斗的容积为（6）沉砂斗容积计算在这里，我们设沉砂斗的长度和宽度都为，其中沉砂斗的壁和水平面成的角度为55°，沉砂斗的高度是；沉砂斗的上口宽贮砂斗的容积V1式中：S1—贮藏砂子的斗的下口面积，；S2—贮藏砂子的斗的上口面积，m2.。（7）沉砂室高度在沉砂池中的沉砂室里，为了节省资源不浪费，排除砂依靠重力，这里把池底的坡度设为0.06，沉砂斗是坡向设置的。式中:—其中两个沉砂斗平台的间隔长度，m，。（8）计算沉砂池的总高度（9）计算其中的流速式中：—工作的沉砂池的最少数目，个；—沉砂池中的最小流量，；—当流量变为最小的时候，经过沉砂池的水的断面面积，。（10）分离器选择在工作过程中，沉砂池池中产生了较多的沉砂，其中沉砂在排除式，总是砂和水的混合物质。因此，需要将其中的砂和水分离开来，需要选择一个专门分离砂和水的分离器。通过一些数据的计算和现实情况的考虑，其中两次除砂相隔2天，使用进入分离器的最大流量为3L/s，分离器的容积为0.6m3，功率0.25kw，水管的直径都为100mm的螺旋型的砂水分离器[11]。3.5配水井在沉砂池的后边设一个配水井，现在对配水井的尺寸进行计算。在这里取配水井进水时的管径D1等于800mm,然后根据公式可计算配水井进水管内的流动速度。配水井中的流动速度不能低于1m/s，计算结果为0.8m/s，所以管径较合适。经过配水井时在其中停留，，配水井中的水柱高度为2.5m。计算配水井的堰上水头，其中一个出水堰的流量为：这里流量等于0.1m3/s，根据流量选择堰的形状为矩形，其中堰的高度。式中：—堰中用来计算的流量系数，根据以上的情况这里取0.33。—堰宽，m，取堰宽；—配水井的堰上水头，m。这里由前边的计算进行判断，当堰的尺寸满足时，才是矩形形状的宽顶堰，所以需要设，然后就可以得出满足对堰的尺寸要求。配水井中还需要进行配水，本文取得配水管的管径D2等于400mm,也需要计算一下在配水井配水管内的流动速度。配水井配水管的流动速度不能低于1m/s，计算结果为0.8m/s，所以管径较为合适。然后需要计算配水漏斗的上口处的口径，这个数按照配水井进水的管径的1.5倍，可以得出其上口处的口径为1200mm。3.6卡鲁塞尔计算3.6.1氧化沟容积（1）在氧化沟内，需要知道各部分的污泥龄，在工艺中，污泥的污泥龄也异常重要，污泥能否稳定跟污泥的污泥龄关系密切，因此这里为了污泥的稳定，使污泥龄等于20天。其中反硝化率的计算公式为式中：—在氧化沟完成了反硝化的氮的浓度，；—进水的时候氮的含量，由设计的进水水质知；—出水的时候氮含量，按照出水要求为；—生化需氧量进水时的值，；—出水时候生化需氧量的值，根据出水的要求为[12]。在氧化沟中，缺氧区也会进行反硝化的作用，。然后通过氧化沟中缺氧区在氧化沟总的容积的占比，计算缺氧区的式中：—氧化沟中的缺氧区容积，；—总容积，；—氧化沟中缺氧区的污泥龄，。（2）在这个工艺中，要求污泥负荷要满足在这个区间。得到的结果在这个区间，所以满足。（3）计算氧化沟的容积缺氧区容积好氧区容积（4）厌氧池氧化沟中，厌氧池中的污泥要大于氧化沟中污泥的10%。厌氧池中的污泥量较多。，，，其的水力停留时间T取1.5h。污泥浓度3.6.2氧化沟需氧量需氧量，，计算BOD的去除量时，需要知道1kgBOD的耗氧量为，。进行硝化的氨氮量反硝化脱氮量氧化沟每个小时的需氧量为每小时需氧量为需氧量修正系数K0式中：—的建议值为0.85；—建议值为0.9；T—反应池中日照最强天平均的水体温度（℃），算时使用的温度相同；—压力为Pa，温度是T℃的时候水的饱和溶解氧，；—正常标准情况下水中的饱和溶解氧，；—其中混合的液体的溶解氧含量，。标准需氧量为3.6.3氧化沟沟型计算根据计算数据，用4座氧化沟。（1）单座氧化沟的有效容积氧化沟的有效水深，其超的高度。（2）氧化沟面积（3）每座氧化沟沟道的长度氧化沟中有个分隔处有两个圆弧占用了池子的容积，把圆弧按直线计算，其为3m,加上这段长度，可以计算总长度。L为（4）氧化沟分隔处弯道直接不计算，计算剩下的弯道长度。L1为（5）一共有4个沟道，通过总长度和弯道的长度可以计算，一个沟道长度（6）计算缺氧沟沟的长度总池子的容积里边的20%为缺氧沟的，圆弧按直线计算长度为3m，缺氧沟有1.5m，可计算沟道长度LD、弯道长度和直线的长度一共4个沟道，一个沟道直线长度式中:m—沟道数目，。（7）厌氧池容积氧化沟都需要厌氧池，则一共得有四座，计算一个厌氧池容积氧化沟中厌氧池的尺寸需要自己来设，需要选择一个合适尺寸，这里设，，宽为根据相关的资料，实际情况下，TP去除率较低，所以采用化学除磷，加铁盐。铁盐中，FeSO4除磷比FeCl3更有优势，所以投加FeSO4。投加多少铁盐，需安装自动投药的装置，监测磷的浓度进行加药。加药量大于20mg/L时，对磷的去除率基本在80%以上[13]。（8）进水管和出水管其进水管流量为0.1m3/s,污泥回流比，其中流动速度要小于管道的流速，管道中水流过的断面则进水管管径出水管流量出水管的流动速度出水管水流过的断面面积出水管管径为3.6.4剩余污泥量的计算经过氧化沟的处理之后，污泥也会有所剩余，其中剩余的为它的流量为排入到处理系统的污泥量3.7二次沉淀池3.7.1二沉池池体二次沉淀池有很多类型，这里选择的是辐流的，其沉淀时间为，直径和有效水深之比。（1）沉淀部分水面面积A这里因为工艺的需要，使用了4座二沉池，由于生物的特性，这里表面的负荷要取。（2）池子直径D为了池子设计的方便性，这个池子的直径取23米。（3）对固体的负荷进行核对计算经过上式的计算结果，可得固体的负荷满足相关的要求。（4）沉淀部分的有效水深其中池子的沉淀时间取。（5）污泥区的容积V二沉池的隔2个小时清除一次污泥，其中，式中：—二沉池进水时SS的浓度，；—二沉池出水时SS的浓度，；P0—池子中污泥含水的量，%，。（6）污泥区的高度污泥斗的高度在这里，二沉池的污泥斗中，池子底部的坡度，其上半部分的半径，斗的低部半径，。圆锥体的高度总高度（7）沉淀池的总高度这里将沉淀池的超高设为，它的缓冲层高度将池子的高度取7m，计算设计将更加便捷。3.7.2.进水管计算（1）进水管流量进水管的流动速度应该满足，这里其的管内直径为。在进水的井处管的直径为，则其的流动速度为它的流动速度满足在这个区间内的流动速度，。这里我们的沉淀池的直径为，根据池子的直径，这里选择使用周边进行转动的刮泥机，这个刮泥机的型号为ZBG23，其池子的深度为，这个泥机的线速为，其工作的效率为2.2kw，其周围的轮压为，轮的中心长度为[14]。3.8砂滤池（1）流量在这里这个滤池，使用的是普通的快速的根据相关资料，然后选择池中滤料的材质。使用石英砂为其主要的材料。流量中还有自己用的水量，占总流量的5%。（2）滤池面积在池中，其每天不停的工作，每天过12h冲洗一次池子，每次冲洗的时间需要0.1h，所以可以得到其每天实际工作23.8h，根据实际的时间可以计算面积。这里一共有4个池，排列是都在一行的。式中：N—池子的个数，；—一个池子的面积，（3）核算速度根据上面的面积计算，使用池中的长和宽的比为1.5m，所以取池子的长度为6m，池子的宽度为4m。（4）滤池总高度这个池子的高分为几部分，其中它的超高，支撑的高，它池子材料的层高，池子的水深。（5）配水系统池子的配水的系统需要进行冲洗，它的强度取，这个强度较为合适，管子的直径。流量管内流动速度池的支管数池的两个分支管的中心距离：分支的管入口流量分支管的流动速度其中它的直径是。孔眼总面积它的直径式中：K—它的总面积与池子的面积的比值，。一个分支管的孔眼数由于孔眼没有小数，所以要。水头损失需要通过算出分支的管长，和一排里边两个小孔的眼距离。式中：—关于流量的参数，。核算在正常的情况中，要求的是分支的管长跟它直径的比值要小于这个值。（6）洗砂排水槽槽长等于之前的长度，这里。单槽的排水量为槽面的尺寸洗砂槽总面积式中：—槽的根数，。（7）池中管渠计算：进水管流量这里的渠的宽度根据情况得，它水的深度。进水的管径。冲洗管流量实际情况时，池中很清的水流量，这里一共有四个池子，则一个池中水流的量。池中排出去的水量等于在冲洗过程中的流量。（8）冲洗水箱容积在这个管冲洗的时候，每次都是6分钟。（9）水头损失池中的配水管和冲洗的水箱之间的损失的和值。在整个配水的流程中，其损失值为支撑层的损失池中料层的损失值这个池子的材料，当时选择的是石英砂，它的相对密度是，它没有膨胀时是具有一定空隙的，其值为。总损失值是上边所有的值的和，还需要有所剩余，所以又安装了一个水头，所以其总的损失值3.9紫外线消毒这种消毒方式，处理起来符合环境的要求，不会产生一些致癌的物质。它在消毒时接触的时间很短。太阳照的时间在10~100s这个区间，这里我们根据一些数据和情况，选择了一个较合适的消毒系统，为UV3000PLUS这种类型的。这种消毒系统它能处理的最大水量在5700~76000m3/d这个区间，最小的在2900~38000m3/d这个区间内，灯管用化学的方式进行机械清洗，其中根据水量3800m3/d，就得需要14根灯管来处理，其中它的一根灯管的功率250W，模块的灯管数有以下几个数值4、6、8，这里一个模块有8个管[15]。（1）峰值流量（3-149）（2）灯管数（根）（3-150）（根）（3-151）这里根据上边的结果可知，模块的个数N在10（个）＜N＜16（个）这个区间之间。（3）消毒渠设计过水断面积渠的数据应该跟设备有关，这里由于设备的原因，所以渠的深度为，其中水流的速速为。（3-152）渠面宽度（3-153）计算消毒渠的宽是，这里将它的值取为，这样更便于它的设计。渠中的灯管较多，灯管间相距10cm，渠宽，因此一共可以安11个模块，这里使用这个型号的系统，有两个伏安灯组，其中一个灯组的模块数为9。渠道长度一个模块的长度是，两个灯组相距1m,调节堰到灯组也有1m，由上边的长度可得出总长度。（3-154）第4章污泥处理系统4.1浓缩池选用两座连续式重力浓缩池。剩余污泥量污泥流量则单座池的流量（1）有效容积V式中：取（2）有效面积A（3）直径D（取7m）（4）总高度斗的高度，超高。（5）浓缩后剩余的污泥量式中：—初始污泥含水率，取—浓缩后污泥含水率，取（6）上清液Q24.2污泥泵房从二沉池到氧化沟中，则该回流污泥的流量为回流泵每台的流量为，污泥回流到4座氧化沟。故而选择五台泵，其中一台为备用。污泥提升泵主要考虑污泥能不能流到泵内，运行可不可靠，故而选用螺杆泵。选择的这个泵的型号为，它的扬程在这个区间中，工作时有的效率，转动的速度为，马力为，它的直径为，进入流量的区间为[16]。4.3贮泥池（1）需要容积贮泥时间取，流量。（2）设计容积取，,；（3）池高H超高这里选择的搅拌机为中等速度，它的型号选择为，其转动速度为，机叶直径为，机的功率为。4.4脱水机房化学除磷时，产生了污泥，使用PAM来解决，用自动投药的设备来添加药剂，一天产生的污泥量污泥含水率为75%，则污泥量为根据上面的内容，这里选择了一个压滤机，它是带式的，型号选为,它运转的速度在这个区间之中，其功率为。第5章污水处理厂总体布置5.1平面布置5.1.1平面布置的原则（1）每个构筑物的间距为，易于管理；（2）构筑物的布置要整齐，应充分利用原有地形，尽量减少土地占用率；（3）污水处理厂内的绿化面积通常不少于整个处理厂面积的30%。5.2高程布置5.2.1高程布置的原则（1）最大限度地利用重力流，减少提升，以减少能耗和操作便捷；（2）用最长的流程线水力计算，损失最大，可保证正常运作[17]。5.2.2高程计算水头损失：（1）构筑物的内部水头损失；（2）管渠间的水头损失。沿程水头损失局部水头损失1.构筑物的水头损失表5-1构筑物水头损失构筑物水头损失（m）构筑物水头损失（m）构筑物水头损失（m）粗格栅0.02配水井0.2二沉池0.5细格栅0.05厌氧池0.1砂滤池1.8沉砂池0.3氧化沟0.8紫外消毒渠0.32.管渠水力计算钢筋混凝土圆管充满度是，。表5-2污水管渠水力计算表管渠流量（L/s）（mm）(m/s)（‰）（m）沿程损失（m）局部损失（m）水头损失泵房至细格栅2006000.831.3200.0260.0350.061细格栅至沉砂池2006000.831.3100.0130.0180.031沉砂池至配水井4007501.071.6150.0240.0580.082配水井到厌氧池1004500.731.51200.180.0270.207厌氧池至氧化沟1004500.731.5100.0150.0180.033氧化沟至二沉池1004500.731.5650.0980.0070.105二沉池至砂滤池1004500.731.51300.1950.0240.219砂滤池至消毒渠4007501.071.6150.0240.0290.053消毒渠至出水口4007501.071.61000.160.0580.2183.污泥高程计算表5-3污水高程计算表[18]构筑物沿程损失局部损失构筑物合计水面标高出水口0.0出水口至消毒渠0.160.05800.2180.218消毒渠0018消毒渠至砂滤池0.0240.02900.0530.571砂滤池0071砂滤池至二沉池0.1950.02400.2192.59二沉池009二沉池至氧化沟0.0980.00700.1053.195氧化沟0095氧化沟至厌氧池0.0150.01800.0334.028厌氧池0028厌氧池至配水井0.180.02700.2074.235配水井0035配水井至沉砂池0.0240.05800.0824.517沉砂池0017沉砂池至细格栅0.0130.01800.0314.848细格栅000.050.054.898细格栅至泵0.0260.03500.06