城市污水工艺设计

摘要生活污水是城市污水的主要来源，随着社会的发展，建设完善的市政设施是也正符合时代的潮流。生活污水如若不经过一定的处理，将对我们的社会环境产生不良影响。城市建设污水处理厂有利于使排水水质达标，来维护城市以及流域的良好水环境，亦可防止排放污染物后对环境产生一定危害。此设计通过研究该市的工程概况及污水水质，结合其水文地质条件与污水排放标准，确定了以A2O工艺为主体的处理工艺。A2O工艺运行比较稳定，对污染物的去除效果较好；在去除有机物的同时，能够脱氮除磷；在具有相当功能的工艺中，此工艺流程为经典流程。为了在常规的二级处理后提高出水水质，在工艺后期污水采用膜过滤的方式来进行深度处理，从而使出水水质得到提高。关键字：生活污水，A/A/O工艺，膜过滤ABSTRACTDomesticwastewateristhemainsourceofurbansewage.Withthedevelopmentofsociety,theconstructionofcompletemunicipalfacilitiesisalsoinlinewiththetrendofthetimes.Ifthedomesticsewageisnotproperlytreated,itwillhaveanadverseeffectonourenvironment.Urbanconstructionsewagetreatmentplantsareconducivetomeetingthestandardofdrainagequality,whileprotectingthegoodwaterenvironmentofcitiesandevenriverbasins,andalsopreventingtheenvironmentalpollutioncausedbypollutantdischarge.Throughthestudyofthecity'sengineeringprofileandthequalityofthesewage,thedesign,combinedwithitshydrogeologicalconditionsandsewagedischargestandards,determinedthetreatmentprocesswiththeA/A/Oprocessasthemainstay.TheA/A/Oprocessisrelativelystableandhasagoodremovaleffectoncontaminants.Meanwhileasremovingorganicmatter,itcanalsoremovenitrogenandphosphorus.Inaprocesswithconsiderablefunctions,thisprocessflowisaclassicprocess.Inordertoimprovethequalityoftheeffluentwateraftertheconventionalsecondarytreatment,thewastewateristreatedwithmembranefiltrationinthelaterstageoftheprocesstoperformadvancedtreatment,sothattheeffluentqualityisimproved.Keywords：domesticwastewater，Anaerobic-Anoxic-Oxic，membranefiltration第1章绪论1.1生活污水概述生活污水就是人们在日常生活中产生的废水。它主要来自于居民的建筑和公共的建筑，诸如教育机构、政府、卫生部门、商店及各种企业的盥洗设备等。生活污水中含有各种致病细菌。生活污水内含的有机污染物异常不稳定，极易发生腐化并引发恶臭，给人带来不愉悦感[1]。而以其中有机物作为营养物质的细菌和病原体肆虐地增殖，亦会导致传染病暴发，从而影响人类的生存质量。所以，生活污水一定要经过污水厂进行相应的处理后排放。1.2污水深度处理工艺概述深度处理亦称污水的三级处理，为污水中去除各种微污染物处理措施，即经过污水二级处理后的污水处理过程。目前，我们国家的污水处理厂对深度处理进行实际应用的不是很多。深度处理是将经二级处理的污水进行相应的脱磷、脱氮处理，用絮凝沉淀法或膜过滤法等除去污水中的剩余污染物,并且将细菌和病毒用氯或臭氧进行消毒杀灭,再将处理后的水送至中水道，成为工业用水、浇灌花草、冲厕所、喷洒街道等水源，达到水资源回用的目的[2]。膜过滤能够完成分子级过滤，是指使用膜的选择透过性把一些微粒从水中分离出来的一个过程[3]。按照溶质或溶剂通过膜的推动力和膜种类的差异，膜过滤可以分成纳滤（NF）、反渗透(RO)、正渗透（FO）。微滤是将流体压力差作为推动力，利用膜的筛分作用对微粒进行过滤分离的膜技术。通过膜两侧的压力差的作用，超过膜孔径分布的颗粒截留在微滤膜的表面，而比膜孔小的微粒则将会透过滤膜，来达到有效的分离[4]。1.3研究内容（1）查明新镇概况及排放污水水质，综合各方面因素来选定处理工艺，并确定合理的污水处理流程。（2）对选定工艺进行相应的设计，并进行工程预算。1.4研究意义完备的污水处理设施可以让该城市污水实现达标排放，减少对周围环境的污染，同时也能够提升城市的良好形象，增加城市居民的幸福感，吸引更多的优秀人才。第2章工程概况2.1城市概况，总建设用地为25km2。本溪市排水系统采用不完全模，现在有城区排水管道8530m。2.2自然条件本溪市属于中温带温润气候区。综观全年气候情况，春天风和日丽，夏季稍热多雨，秋季天高气爽，冬天冰封雪飘。2.3工程规模设计处理量为25000m3/d。2.4污水水质及设计水质污水处理厂出水水质标准以环保部《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中一级A标准来进行执行。表2.1 污水厂进出水水质及去除率指标进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)去除效率(%)COD3105083.87BOD51501093.33SS1502086.67TN351557.14TP40.587.75第3章整体设计方案3.1工艺方案选择污水中以有机污染物为主，可生化性较好。此外污水的氮磷均超标，需要采用能够同时脱氮除磷的工艺，备选的工艺有A²O、氧化沟、SBR。A2O法常用于大中型污水厂，去除有机物的可以同时脱氮除磷而不用另设池体，污泥经厌氧消化可以达到稳定，且出水水质比较好，有利于回收利用；氧化沟流程简单管理方便，运行稳定；但由于其不具有除磷功能，除磷需另设厌氧池，污泥稳定性也不如厌氧消化，周期运行对自动控制要求较高，由于是机械曝气，设备数量较多；SBR法合建式占地面积较小，处理的成本较低，但脱氮除磷效率不高，污泥稳定性不如厌氧消化，间歇周期运行，对自控要求较高，变水位运行，电耗增大。氧化沟和SBR均适用于中小水厂。根据日处理污水量，可将污水处理厂分为大、中、小三种规模:大型污水处理厂日处理量大于10万m3，中型污水处理厂日处理量为1~10万m3，小型污水处理厂日处理量小于1万m3。本污水处理厂预计日处理量12万m3，属于大型水厂。本次设计处理水量较大，考虑到远期的人口增长，采用较大的处理量来设计；污水中含有的N、P较高，使其处理达标需要较高的去除率。综上所诉，选择A²O为本次设计生化工艺。为了污水经过处理后达到出水的标准，本次设计决定对污水进行深度处理，采用膜过滤中的微滤，主要是由于微滤工艺具有传统处理不可比拟长处：滤后水质提高，可以有效地降低出水浊度同时去除部分细菌；出水的水质比较稳定；自动化与小型化的处理装置；使用土地少，微滤设备占地少，易于建设，投入生产后见效快。3.2设计工艺流程该污水处理厂设计的工艺流程图如下所示：平流式平流式沉淀池平流沉砂池提升泵房粗格栅进水细格栅厌氧池缺氧池混凝沉淀池好氧池平流式沉淀池滤池消毒污泥泵房贮泥池污泥脱水机房外运污泥回流内循环出水污泥浓缩池图3.1污水厂设计的工艺流程图第4章污水处理构筑物的工艺设计4.1格栅格栅是污水处理厂中的第一道防线，用以减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使其正常进行由一组平行的金属栅条或筛网制成的最基本的简单处理设备。其作用是截留较大的如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等悬浮物或漂浮物。而被截留下来的物质叫做栅渣。通常将格栅安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部。栅渣量与格栅的间隙大小、当地地区的特点、污水流量以及排水管道系统等因素有关。在无当地运行资料时，可采用:。在本次设计中，将采用机械清除的方式，格栅的栅条间距采用25mm。4.2泵房泵站规模的确定：泵站规模的大小应根据流量发展的需要来进行确定。在投资允许且远景流量已经确定的前提下，泵站可以一次性建成。且同时应该根据技当地的具体情况，及经济技术的具体条件，考虑对其设备、构筑物及(或)建筑物进行分期建设是否有必要。泵站规模的大小通常应根据污水流量的大小来进行确定，也可以用流域的面积及当地的人口当量来表示。同时泵站因为所提升的水质或抽升规律不同，泵站规模的大小也有所不同。其中影响水质的为污泥，工业废水，雨水，污水，合流污水等。而常年抽升，季节性抽升或中途加压抽升将影响抽升规律。泵站占地面积与泵站性质、规模大小以及所处的位置有关。附属设施:1)建筑:一般在泵站附件同时设置有工作人员的休息室、厕所、工具间等以方便工作人员的日常需求。而对交通不方便的泵站或远离居住区的泵站，应根据具体需要设置厨房、煤棚等以保证正常生活的进行。在常年运转的大型泵站或在一组泵站中，应配备设置修配车间，必要时增设小型会议室和淋浴室，以保证泵站的正常运行以及出现问题及时处理解决。2)道路:泵站内部应该设置有一条道路与外部公路相通，以供运输。该道路的具体设置标准可以参考道路设计规范。3)排水:通常院内不应该有积水。应该根据具体需要及当地地形等条件，设置明渠或管道排水。以将生活污水或降水用管道排出。4)绿化:泵站内的绿化面积可参考城市绿化标准的有关规定，但通常情况下绿化面积应最好不少于占地面积的20%。5)给水:应埋设相关的给水管道，以保证供泵站的维护、生活相关需要、及消防设施的用水需求。6)供电:应该就近接通电源。在大型泵站、立交泵站或不允许间断工作的泵站，应该考虑设置双电源。如果没有第二电源，可以设其它动力设施备用。用以保证发生断电等意外时，泵站仍可运行工作。(3)泵站位置:泵站的位置应该结合规划要求，建设在排水需要提升的管段，且距排放水体较近的地方。并应尽量少占耕地且避免拆迁。建设在污水处理厂内的污水泵站或污泥泵站，可同时与其它的构筑物统一进行布置。立交的排水泵站，应该建设在距立交尽可能近的地方。隔离带:为了防止噪音污染，泵站一般设计成独立的院落。且应用绿化带与居住房屋和公共建筑物进行隔离。应据地理位置，地形特征，气象特征等因素确定隔离带的宽度。考虑泵站性质规模不同而有区别，一般不小于30米。当城市土地紧张不能达到设置隔离带宽度的最小要求时，应密植常青树。泵站周围一般设置高2.5~2.8米的围墙。立交泵站可不设围墙，以绿篱或树木与四周建筑物隔开。建筑外观:泵站地上建筑外观应美观大方，形式应与周围的建筑形式相协调。集水池

根据排水规范，集水池的有效容积应根据水量、水泵能力和水泵工作情况等因素确定。一般应符合下列要求:

1)污水泵房的集水池容积，应大于等于最大一台水泵5min的流量。当水泵机组为自动控制时，每小时开动水泵的次数应该小于等于6次。

2)雨水泵房的集水池的容积，应大于等于最大一台水泵30s的出水量。

3)初沉污泥和消化污泥泵房的集水池容积，应按一次排入的污水量和污水泵抽送能力计算;活性污泥泵房的集水池容积，应按排入的回流污泥量、剩余污泥量和污泥泵抽送能力计算。

在液位控制水泵自动开停的泵站，可以用集水池的进水和每台水泵抽水之间的规律推算出有效容积的基本公式为:式中：Vmin为集水池最小有效容积（m3）；Tmin为水泵最小工作周期（s）；Q为水泵流量（m3）集水池形式及吸水管布置水泵的运行状态直接由集水池的形状、尺寸及泵吸水管的布置适当与否影响。特别是立式轴流泵、立式混流泵等叶轮靠近吸水管进口的情况，对水泵的运行状态影响更大。要使来水管(渠道)至集水池进口不发生方向上的显著的流速变化，流向集水池的流速范围最好取平均为0.5~0.7m/s,不大于1.0m/s。因为当集水池过宽时也会产生漩涡，为了防止水发生偏流和回流的现象，应设置导流板。加深吸水管的埋设深度，其最小尺寸为吸水管管径的1.5倍。吸水管喇叭口至集水池底距离应该不太大也不太小，否则效率会降低。此距离一般取0.8d或1.0d。机器间机器间尺寸机器间的尺寸主要由设计水量、所选水泵的型号和数目、泵站的深度，管件的布置、起重的条件来决定。要求对地面和空间进行充分的利用。为了保证水泵的拆卸安装以及管理人员的安全通行，泵站机器间布置应符合有关规定。高度泵房室内地面与屋顶梁底之间的距离即为高度。3）地面排水干式水泵间室内地面应做成0.01~0.02的坡度，坡向排水沟或集水坑。4）通风为了使夏季室内温度不超过35℃，应采用机械通风。自然通风时，在开窗方向上，地下部分在对应的位置设拔风筒两个，通向室外，使空气对流。风筒进出风口高度相差两米，一高一低，使空气流通。机械通风采用离心通风机。排风扇设在窗子的高处，排成一排。4.3平流沉砂池沉砂池一般设于泵站、倒虹管前，沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损。沉砂池也可设于初次沉淀池前，从而减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。常用的沉砂池通常分为平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池等四种。4.4初次沉淀池初次沉淀池的作用是为了减轻后续生物处理的负荷并防止无机悬浮物对生物处理的不利影响，从而对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。通常将初次沉淀池根据形状和水流特点分为初次沉淀池分为平流式初次沉淀池、竖流式初次沉淀池、辐流式初次沉淀池以及斜板式初次沉淀池四种。平流式沉淀池平流式沉淀池呈长方形，废水从池的一端流入，从池的别一端流出，水平方向流过池子。在池的进口处底部设贮泥斗，其他部分池底有坡度，倾向贮泥斗。（2）辐流沉淀池辐流沉淀池也称辐射式沉淀池。池斗设在中央，池底向中心倾斜，污泥通常采用机械清除的方式进行处理。本设计中的二沉池采用辐流沉淀池，沉淀池只数为4。4.5A2O反应池(1)缺氧反应器：原污水进入，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥。污水经过第一缺氧反应器进入厌氧反应器，释放磷，同时对部分有机物进行氨化。混合液从厌氧反应器进入好氧反应器——曝气池，这一反应器单元是多功能的，去除BOD，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。沉淀池的功能是将污泥和污水进行分离，污泥的一部分回流缺氧反应器，上清液作为处理水排放。4.6接触消毒池接触消毒池的作用是为了使消毒剂发挥作用。接触池的停留时间与停留形式与采用的方法有关。4.7集配水井设计要求:水力配水设施基本的原理是保持各个配水方向的水头损失相等。配水渠道中的水流速度应该小于等于1.0m/s，以利于配水均匀和减少水头损失。从一个方向和用其中的圆形入口通过内部为圆筒形的管道。4.8鼓风机房(1)对曝气设施的要求:1)在满足曝气池生化反应的需氧量以外，还应使混合液含有一定的剩余DO值，通常按2mg/L计。2)使混合液始不产生沉淀，始终保持悬浮状态，一般应使池中平均水流速度控制在0.25m/s左右。3)设施的充氧能力应有适应需氧变化的灵活性，便于调节。4)充氧装置一般是选用易于购到的可靠商品，附有清水试验的技术资料。5)充氧装置应易于维修。6)应考虑气候因素7)应考虑环境因素。(2)鼓风曝气设施1)风机一般在罗茨式鼓风机，离心式鼓风机，通风机三种中进行选择。2)风管系统的计算:a.风管系统包括由风机出口至曝气头的管道。一般用焊接钢管。b.曝气池的风管为了增加灵活性宜联成环网。风管接入曝气池，为避免回水，管顶应至少高出水面0.5m。4.9回流污泥泵房污泥泵站的特点是将粘稠度比水大的污泥作为提升的介质。4.10脱水机房污泥的自然干化与脱水方法，主要是自然干化和机械脱水。污泥机械脱水的方法分为真空吸滤法、压滤法和离心法三种。常用的污泥脱水机械有真空转鼓过滤机、自动板框压滤机、滚压带式压滤机、离心脱水机四种。第五章污水处理厂设计计算5.1各处理单元设计计算本次设计中污水处理厂的设计污水流量为12万m3/d，即平均日流量。平均日流量一般用来表示污水处理厂的规模。一般用平均日流量来计算污水厂的栅渣量、污泥量、耗药量及年抽升电量。最大设计流量用于污水处理厂中管渠计算及各处理构筑物计算。污水的平均日流量Qa=120000m3/d=5000m3/h=1.389m3/s=1389L/s污水的最大日流量Qmax=Kz×Qa=120000×1.3=156000m3/d=6500m3/h=1.806m3/s=1806L/s污水的最小日流量Qmin=Qa÷Kz=120000÷1.3=92307.69m3/d=3846.15m3/h=1.068m3/s=1068L/s当平均流量大于1000L/s时，变化系数Kz取1.3。故Kz取1.3。5.1.1粗格栅单位栅渣量w1=0.07m3栅渣/103m3污水栅条间隙数设栅前水深h=0.96m过栅流速v=0.9m/s选用粗格栅,栅条间隙宽度b=0.025(机械格栅b=16~25mm)格栅倾角α=60°(α=45°~75°)确定格栅前水深根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽栅前水深设置三组格栅按两组同时工作设计一个停用两个工作校核(两用一备)取71个栅槽宽度设栅条宽度S=0.01m栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m取0.2mB=s(n-1)+bn+0.2=0.01×(71-1)+0.025×71+0.2=2.675m进水渠道渐宽部分的长度其渐宽部分展开角度α=20°进水渠道渐宽2.35÷2=1.175mm栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度通过格栅的水头损失h1=h0k代入数据得栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3栅前槽高H1=h+h2=1.06+0.3=1.36则H=h+h1+h2=1.06+0.077+0.3=1.437≈1.44m式中h为栅前水深h1为过栅的水头损失h2为栅前渠道超高栅槽总长度L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tanα=2.06+1.03+1.5+1.36÷tan60=5.375m每日栅渣量>0.2m3/d所以宜采用机械清渣5.1.2集水池和进水泵房(1)最大秒流量最大秒流量Qmax=1806L/s=1.806m3/s选用矩形泵房。设水泵有四台，三用一备则每台水泵流量Q=0.602m3/s选用矩形泵房（2）扬程的估算其中根据《给水排水设计手册》，选择型号为24SA-18J的SA型单极双吸中开离心清水泵表5.1水泵性能型号流量m3/h流量L/s扬程H(m)转速n(r/min)轴功率(kW)电动机功率(kW)效率(%)叶轮直径(mm)24SA-18J2600694.4417.5730134160895355.1.3细格栅设计参数栅前流速v1=0.7m/s过栅流速v2=0.9m/s栅条宽度s=0.01m格栅间隙b=10mm栅前部分长度0.5m格栅倾角α=60°单位栅渣量w1=0.07m3栅渣/103m3污水确定栅前水深根据最优水力断面公式根据最优水力断面公式计算得栅前槽宽栅前水深栅条间隙数设栅前水深h=1.02m过栅流速v=0.9m/s选用细格栅,栅条间隙宽度b=0.010m(机械格栅b=3~10mm)格栅倾角α=60°(α=45°~75°)设置四组格栅三用一备184÷3≈62根栅槽宽度B=s(n-1)+bn=0.01×(62-1)+0.01×61=1.23m总槽宽B=1.23×4+0.2×2=4.92+0.4=5.32进水渠道渐宽部分的长度设进水渠水宽B1=0.85m渐宽部分展开角度α=20°栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=1/2L1=2.64÷2=1.32m通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面，栅条阻力系数β=2.42，栅条阻力增大系数k=3栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m栅前槽高H1=h+h2=1.06+0.3=1.36mH=h+h1+h2=1.06+0.26+0.3=1.62m其中h为栅前水深h1为过栅的水头损失h2为栅前渠道超高栅槽总长度L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tanα=2.64+1.32+1.5+1.36÷tan60=6.25m每日栅渣量>0.2m3/d宜采用机械清渣5.1.4平流沉砂池共设两座平流沉砂池，则Q=1/2Qmax=1.806÷2=0.903m3/s沉砂池长度设水力停留时间t=30s，水平流速v=0.25m/s则L=vt=0.25×30=7.5m水流断面积A=Q/V=0.903÷0.25=3.612m2池总宽取n=4格每格宽b=0.8m则B=nb=4×0.8=3.2m有效水深h2=A/B=3.612÷3.2=1.13m沉砂斗容积其中T为排砂周期取T=2dX为城镇污水沉砂量取X=30m3/106m3Q为进水流量带入数据每个沉砂斗容积每一格设一个沉砂斗则V0=1/4V=3.6÷4=0.9m3沉砂斗各部分尺寸设贮砂斗底宽b1=0.5m斗壁与水平面倾角60°贮砂斗高h3，=1.0m则贮砂斗上口宽贮砂斗容积>0.75m3(符合要求)其中h3’为贮砂斗高度s1为贮砂斗上底面积s2为贮砂斗下底面积沉砂室高度h3设采用重力排砂，池底坡度i=0.06，坡向砂斗，沉砂斗之间墙壁厚0.2mL2=1/2（L-2b2-0.2）=（7.5-2×1.65-0.2）÷2=2mh3=h3’+0.06L2=1+0.06×2=1.12m其中h3’为沉砂斗高度L2为栅槽与出水渠道连接渐窄部分长度L为栅槽总长度b2为沉砂斗上口宽度池子总高度设超高h1=0.3mH=h1+h2+h3=0.3+1.13+1.12=2.55m其中h1为超高h2为有效水深h3为沉砂室高度进水部分渐宽部分长度m出水渐窄部分长度L3=L1=6.044m校核最小流速在最小流速时，采用平均日流量，只用一格工作（n=1）Amin=bh2=0.8×1.13=0.904m2>0.15m/s符合要求5.1.5初沉池设两座平流式沉淀池，则单池的处理量Qmax=0.903m3/h池子总表面积设表面负荷q=2.0m3/（m2·h）沉淀部分有效水深设沉淀时间t=2.0hh2=qt=2×2=4m沉淀部分有效容积V’=Qmax·t×3600=0.903×2×3600=6501.6m2沉淀池长度设水平流速v=6mm/sL=vt·3.6=6×2×3.6=43.2m池子总宽度B=A/L=1625.4÷43.2=37.625m池子只数设每格池子宽b=10mn=B/b=37.625÷10=3.7625≈4个校核长宽比L/b=43.2÷10=4.32(4~5，符合要求)L/h2=43.2÷4=10.8(8~12，符合要求)污泥部分所需总容积V=SNT/1000S为每人每日污泥量L/（人·d）一般采用0.3~0.8L（人·d）N为设计人口数取240万人T为两次清除污泥间隔时间取T=2d取污泥量为25g/（人·d）污泥含水率为95%每人每日污泥量每格池污泥所需容积V’’=V/2n=2400÷2÷4=300m3污泥斗容积污泥斗以上梯形部分污泥容积设流入口至挡板距离0.5m，流出口至挡板距离0.3mL1=43.2+0.5+0.3=44mL2=10mh4’=(43.2+0.3-10)×0.01=0.335m污泥斗和梯形部分污泥容积V=V1+V2=288.63+90.45=379.08m3>300m3池子总高度设缓冲层高度h3=0.5m超高h1=0.5mh4=h4’+h4’’=0.335+8.227=8.562mH=h1+h2+h3+h4=0.5+4+0.5+8.562=13.562m其中h1为超高h2为沉淀部分有效水深h3为缓冲层高度h4为污泥部分高度5.1.6进水及配水井平均分配之配水井，再让它进入沉淀池。配水井中心管上升速度v1=0.7m配水井中心管径配水井内流速v2=0.3m/s配水井直径5.1.7进水管及配水花墙沉淀池选用中心进水，从进水花墙和稳流罩进水，它进水管选钢管，用管径500mm，取管内流速0.6m/s，水力坡度可有0.48‰，把管径800mm的进水管道安在穿孔花墙的顶部。当稳流罩的直径有1.5m，高为1.0m，在它的上面平均布置82个直径为50mm的孔洞，来均衡地进水。过孔流速v3=Q/bhn其中孔洞的数量n为8，,孔洞宽度b为0.2m，孔洞高度h0.4m，那过孔流速：v3=0.903÷0.2÷0.4÷8=1.41m/s5.1.8反应池表5.2污水厂进出水水质及去除率指标进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)去除效率(%)COD3105083.87BOD51501093.33SS1502086.67TN351557.14TP40.587.75表5.3反应池进出水水质及去除率项目CODBOD5SSTNTP一级处理进水水质mg/L310150150354一级处理去除量mg/L603030100.6一级处理去除率%19.4202028.5715二级处理进水水质mg/L250120120253.4二级处理去除量mg/L200110100153二级处理去除率%8091.6783.336085.29出水水质501020150.5判断是否可采用A2O法COD/TN=310÷35=8.857>8TP/BOD5=4÷150=0.02667<0.06符合要求有关设计参数设BOD5污泥负荷N=0.15kgBOD5/(kgMLSS·d)回流污泥浓度XR=8000mg/L污泥回流比R=100%混合液悬浮固体浓度TN去除率混合液回流比取R内=200%设MLVSS/MLSS=0.75挥发性活性污泥浓度Xv=0.75X=0.75×4000=3000mg/L设计计算反应池总有效容积反应池总水力停留时间各段水力停留时间与容积厌氧：缺氧：好氧=1：1：4厌氧池水力停留时间t厌=4.8÷6=0.8h池的容积V厌=31200÷6=5200m3缺氧池水力停留时间t缺=4.8÷6=0.8h池的容积V缺=31200÷6=5200m3好氧池水力停留时间t好=4.8÷6×4=3.2h池的容积V好=31200÷6×4=20800m3校核氮磷负荷好氧段总氮负荷=<0.05符合要求厌氧段总磷负荷=<0.06符合要求剩余污泥量取污泥增值系数Y=0.6污泥自身氧化率kd=0.05d-1反应池主要尺寸反应池总容积V=31200m3设反应池2组单组池容积V单=V/2=15600m3有效水深h=5.0m单组有效面积S单=V单/h=15600÷5=3120有厌氧池1廊道，缺氧池1廊道，好氧池4廊道共6廊道每条廊道宽8m则每条廊道长L=S/bn=3120÷6÷8=65m校核：L/b=65÷8=8.125（满足L/b=5~10）b/h=8÷5=1.6（满足b/h=1~2）取超高为1.0m则反应池总高H=5.0+1.0=6.0m5.1.9反应池进、出水系统计算进水管管道流速v=0.8m/s管道过水断面积A=Q/v=1.806÷0.8=2.2575m2管径取进水管管径DN1700mm进水井污水流入进水井以及水流从厌氧段进入设进水井宽为1.2m，水深1.0m井内最大水流速v=Q1/bh=1.806÷1.2÷1.0=1.505m反应池进水孔尺寸取孔口流速v=0.8m/s孔口过水断面积A=Q1/v=1.806÷0.8=2.2576m2孔口尺寸取0.8×0.8m则孔口数n=A/f=2.2576÷0.8÷0.8=3.5275取n=4个出水堰按矩形堰流量公式：Q2=（1+R+R内）Q=（1+1+2）×1.806=7.224m3/s堰上水头其中堰宽b=5.5m流量系数m=0.45H为堰上水头高，m出水井Q2=（1+R+R内）Q=（1+1+2）×1.806=7.224m3/s设流速v=0.8m则过水断面积A=Q2/V=7.224÷0.8=9.03m出水井的平面尺寸选取为3.0×3.0出水管反应管出水管的设计流量Q3=Q2=7.224m3/s选取管道流速v=0.8m/s管道的过水断面积A=Q3/v=7.224÷0.8=9.03m管径取出水水管管径DN3400mm剩余污泥量降解BOD所产生的污泥量W1=YQ1（S0-Se）=0.6×156000×（120-10）×10-3=10296kg/d取污泥增值系数Y=0.6内源呼吸分解泥量W2=KdVXv=0.05×31200×3000×10-3=4680kg/d取污泥自身氧化率Kd=0.05Px=W1-W2=10296-4680=5616kg/d不可生物降解及惰性悬浮物（NVSS）W3=LrQ1×50%=（120-20）×10-3×156000×50%=7800kg/d剩余污泥量W=W1-W2+W3=5616+7800=13416kg/d则湿污泥量5.1.10反应池回流系统计算污泥回流比100%Q4=R×Q1=1.0×1.806=1.806m3/s混合液回流混合液回流比R内=200%QR=R内Q=2.0×1.806=3.612m3/s设混合液由4条回流管到厌氧池单管流量Q单=1/4×QR=1/4×3.612=0.903≈1.0m泵房进水管设计流速采用v=0.8m/s管道过水断面积A=Q单/v=1.0÷0.8=1.25m2管径取泵房进水管管径DN1300mm泵房压力出水总管到的设计流量Q5=Q单=1.0m/s设计流速取v=1.0m/s管道过水断面积A=Q5/v=1.0÷1.0=1m2管径取泵房压力出水管的管径DN1200mm5.1.11曝气系统计算(1)需氧量AOR。需氧量主考虑碳化需氧量和硝化需氧量，另要像及反硝化脱氮的产氧量AOR=O碳化+O硝化-O反硝化脱氮碳化需氧量D1其中k为BOD5分解速度常数，取k为0.24d-1t为BOD5试验时间，取t为5d则硝化需氧量D2=4.6Q（N0-Ne）-4.6×12.4%×Px其中N0为进水总氮浓度，mg/LNe为出水NH3-N浓度，取10mg/LD2=4.6×156000×（0.025-0.01）-4.6×12.4%×5616=7560.6336（kgO2/d）反硝化脱氮所产生的氧量D3D3=2.86NT其中NT是反硝化脱除的硝态氮量，取NT=536kg/dD3=2.86×536=1532.96（kgO2/d）故总需氧量AOR=D1+D2-D3=16581.46+7560.63-1532.96=22609.13（kgO2/d）=942.04（kgO2/h）标准需氧量鼓风曝气，设置微孔曝气器于池底，并距池底有300mm，且淹没深度3700mm，及氧转移的效率20%AOR换算成标准状态下的需氧量来计算空气扩散器出口绝对压力Pb=P+9.8×103H=1.013×105+9.8×103×3.7=1.3756×105（Pa）空气离开好氧池时候氧气的百分比Ot好氧反应池中平均溶解氧饱和度为其中，CL=2mg/Lα=0.81β=0.96考虑工程所在地区大气压1.013×105Pa，压力修正系数水中溶解氧的饱和度CS（20）=9.17mg/LCS（25）=8.38mg/L代入上述数据得好氧池的平均时供气量所需要的空气压力P（相对压力）其中h1为供风管道的沿程阻力h2为供风管道的局部阻力h3为曝气器的淹没水头h4为曝气器的阻力，取0.005MPa为富裕水头，取0.005MPa取h1+h2=0.002MPa则P=0.002+0.037+0.005+0.005=0.049MPa=49kPa曝气器数量的计算（按单组反应池来算）曝气器数量可以根据供养能力来算m1=SOR/qc其中m1为按供氧能力所需曝气器个数qc为供氧能力，kgO2/（h·个）用微孔曝气器，有工作水深4.2m，并供风量q为1~3m3/（h·个），且曝气器氧利用率20%，服务的面积0.3~0.75m2，其充氧能力qc=0.14kgO2/（h·个）则m1=2797.83÷2÷0.14=9992.25（个）取9993个供风管道的计算供风干管选用环状布置的形式流量QS=Gs/2=46630.5÷2=23315.25m3/h流速v=10m/s，则管径取干管管径DN910mm支管单侧供气（向单侧廊道供气）支管流量QS单=1/3×GS/2=46630.5÷6=7771.75m3/h流速v=10m/s，则管径取支管管径DN550mm双侧供气（向两侧廊道供气）流量为QS双=2/3×GS/2=46630.5÷3=15543.5m3/h流速v=10m/s，则管径取支管管径DN750mm5.1.12厌氧区与缺氧区的设备选择选用DQT型潜水搅拌器作为厌氧区和缺氧区的搅拌设备，两区的廊道分别设置2台，共有4台，该机的性能参数列于下表中：表5.4搅拌设备的有关参数型号电动机的功率（kW）叶轮的直径（mm）转速（r/min）外形尺寸（长×宽×高）（mm）重量（kg）生产商BQT0555.51800421300×1800×1800320安徽中联环保设备有限公司混合液回流量QR=R内Q=2×1.806=3.612m3/s混合液由两条回流管回流到厌氧池单管流量Q单=1/2QR=1/2×3.612=1.806m3/s=6500m3/h在好氧池与缺氧池之间设6台潜污泵(4用2备)，1/4Q单=6500÷4=1625m3/h选取QW型潜水排污泵，该泵的性能参数列于下表：表5.5排污泵的有关参数型号流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）功率（kW）效率（%）出口直径（mm）重量（kg）400QW1692-7.25-5516927.257405575.740013505.1.13鼓风机选择供风量GS=46630.5m3/h=777.175m3/min选三台鼓风机，采用2用1备，则鼓风机供风量为388.5875m3/min。选择罗茨鼓风机，型号为RG-500，口径为500A，转速为670r/min,在9.8kPa压力下的供风量为413.4m3/min。5.1.14二沉池设四座辐流式二沉池，取用中心进水，周边出水。沉淀部分水面面积F根据生物处理段的特性，取二沉池表面负荷q=0.9m3/（m2·h）F=Qmax/nq=6500÷4÷0.9=1805.56m2池子直径D取D=48m校核固体负荷GQ0=1/4Q=6500÷4=1625m3/h<150符合要求其中X为曝气池混合液浓度，取X=3kg/m3沉淀部分的有效水深设沉淀时间t=2.5hh2=qt=0.9×2.5=2.25m污泥区的容积设计采用周边传动的刮泥机排泥。污泥区容积按2h贮泥时间确定则每个沉淀池污泥区的容积V’=9230.77÷4=2307.69m3污泥区高度污泥斗高度设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径D2=1.5m，上部直径D1=3.0m，倾角为60°，则圆锥体高度竖直段污泥部分的高度污泥区高度沉淀区的总高度设超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.5m则H=h1+h2+h3+h4=0.3+2.25+0.5+3.295=6.345m中心进水导流筒及稳流筒中心进水导流筒。进水D0=700mm，进水管流速v0为中心进水导流筒内流速v1取0.6m/s，导流筒直径D3为中心导流筒设四个出水孔，出水孔尺寸B×H=0.35m×1.35m出水孔流速v2为稳流筒稳流筒内下降速度v3按最高时流量设计时一般控制在0.02~0.03m/s之间，取v3=0.03，则稳流筒内水流面积f为稳流筒直径D4为验算二沉池表面负荷二沉池有效沉淀区面积A为二沉池实际表面负荷q’为盐酸二沉池固体负荷G‘5.1.15进出水系统进水管的计算Q1=Q0+RQ其中Q1为进水管设计流量，m3/sQ0为单池设计流量，m3/sR为总回流比，%设计中取Q0=0.139m3/s，Q=0.036m3/s，R=100%则Q1=0.139+100%×0.036=0.175m3/s进水管管径取D1=300mm则出水槽计算集水通过单边90°的三角堰出水槽，池壁上布设环型出水槽环形，让环形槽水流可以从左右两侧汇至出水。当单侧流量Q0=0.139m3/h，有集水槽宽b=400mm。则集水槽起点水深h起=0.75b=0.3m集水槽终点水深h终=1.25b=0.5m若取槽深0.6m，则以双侧集水环形集水槽算，槽宽有0.6m，且槽中流速0.6m/s。当环形槽水深0.6m，且超高0.3m，则有集水槽总高为0.9m。出水堰当用90°出水三角堰，且堰上水头H1=0.050m，那则每个三角堰流量q1=1.343H12.47=1.343×0.0502.47=0.000821m3/s三角堰个数：n1=Q单/q1=0.139÷0.000821=169.3个，取170个三角堰中心距（单侧进水）L1=L/n1=n（D-2b）/n1=3.14×（24-0.8）÷170=0.43m出水管取管内流速v=0.8m/s，则取出水管管径DN500mm5.1.16设备选型若二沉池取周边转动刮泥机，那用ZBG型周边传动刮泥机，配1台表5.6ZBG-24型周边传动刮泥机有关参数型号池径（m）池边深（m）周边线速（m/min）电动机功率（kW）ZBG-242459801.55.1.17集配水井(1)集配水井其中D4为配水井中心管直径，mV1为管内污水流速，v1≥0.6m/sQa为进水的流量，m3/s选取v1=0.8m/s，Qa=1.806m3/s，则配水井中心管直径计算如下配水井直径其中D5为配水井直径，mV2为配水井内污水的流速，一般为0.2~0.4m/s,取v2=0.4m/s集水井直径其中D6为集水井直径V3为集水井内污水流速，一般为0.2~0.4m，取v3=0.3m/s总出水管管内流速v=0.8m/s取出水管管径DN1700mm5.1.18膜过滤三级处理主要是处理难降解有机物，可溶性无机营养物（N、P）及悬浮物等。因使用微滤的方式，故使用微滤膜。微孔膜过滤器的流量为200m3/h=55.56L/s进出膜组件的溶液流量平衡关系式膜分离前后溶质质量物料平衡关系式即55.56×52.5=44.45×20+11.11×182.5淡液回收率浓缩倍数膜进料侧的溶质平衡浓度：其中Qf为进料流量，L/sQp为淡液流量，L/sQr为浓缩液流量，L/sCf为进料浓度，mg/LCp为淡液浓度，mg/LCr为浓缩液浓度，mg/L据计算选取合适的微孔膜过滤器，型号：Sc-150-40，规格：150芯40”，流量：200m3/h，数量：5。5.1.19消毒池加氯设备取2台ZL-II型转子真空加氯机投加液氯，1台使用用1台备用，加氯量Q=0.001aQ1其中a为最大投加量，mg/LQ1为待消毒水量，m3/h最大投加量假定为a=10μg/ml，Q1=5000m3/h则加氯量为Q=0.001×10×5000=50kg/h设计消毒接触池若取矩形平流接触消毒池，有单座，其水量Q0=5000m3/h则单池流量为Q=5000m3/h设接触时间为T=30min则单池容积V=QT=5000×0.5=2500m3设有效水深h1=5m则单池表面积F=V/h1=2500÷5=500m2设采用4个廊道，每格廊道单宽B=2.5m则廊道总长L=F/nB=500÷4÷2.5=50m设超高h2=0.5m则接触池总高H=h1+h2=5+0.5=5.5m接触池尺寸为L×B×H=50×2.5×5.5进水管采用水管DN400mm，采用矩形溢流堰，堰上水头其中m为流量系数，取0.42b为堰宽，取单廊道2.5mg为重力加速度H为堰上水头则5.1.20污泥处理(1)污泥泵房集泥池回流量Q1=RQmax=1×1.806=1.806m3/s剩余污泥量Q2=Ws=2683.2m3/d=111.8m3/h=0.031m3/s总污泥量计算Q=Q1+Q2=1.806+0.031=1.837m3/s台污泥回流泵，4用1备；选2台剩余污泥泵，1用1备每一台污泥回流泵的流量q1=1.806÷4=0.4515m3/s=451.5L/s每一台剩余污泥泵的流量q2=0.031m3/s=31L/s若有效水深h1=4.0m，那集泥池面积A1=135.15÷433.7875m2回流泵房采用QW型排污泵表5.6排污泵的有关参数型号流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）功率（kW）效率（%）出口直径（mm）重量（kg）400QW1692-7.25-5516927.257405575.74001350剩余污泥泵选用QW型排污泵表5.7排污泵的有关参数型号流量（m3/h）扬程（m）转速（r/min）功率（kW）效率（%）出口直径（mm）重量（kg）100QW120-10-5.51201014405.577.21001905.1.21储泥池设置1座储泥池，取储泥时间t为10h，则储泥池的容积V2=Q2t=111.8×10=1118m3选取有效水深h2为8m，则储泥池平面面积A2=V2/h2=1118÷8=139.75m2选用圆形储泥池，直径为8m，选取超高为0.5m，则储泥池的总高h3为8.5m。在储泥池内设置搅拌设备来防止污泥沉淀，取QJB100/6-E5型潜水搅拌器，它额定功率11000W，转速950r/min5.1.22脱水间A2O入适量药剂来调节泥质，再进行机械脱水。那脱水前污泥含水率P1为99.50%，再取脱水后污泥含水率75.0%选取污泥的调质药品0.4%来计算，那加药量：W=0.4%M=0.4%×559=2.236kg/h用型卧螺离心式污泥脱水机组5.2工艺高程水力计算5.2.1出水口——消毒池Q=1.806m3/s，D=500mm，v=1.37m/s，1000i=4.81，L=20m则沿程水头损失如下h1=iL=0.00481×20=0.096m一个90°弯管则局部损失计算h2=出水堰堰口水头损失堰自由跌落0.2m，取堰宽b=3.0m则堰口水头损失计算如下消毒池—出水泵房总水头损失H=h1+h2+h3=0.096+0.092+0.47=0.658m故消毒池水面相对标高计算如下4.00+0.658=4.658m5.2.2消毒池——二沉池总管：Q=1.806m3/s,D=500mm,v=1.37m/s,1000i=4.81，L=60m则沿程损失计算h1=iL=0.00481×60=0.289m集水支管Q1=Q/2=0.903m3/s，D=400mm，v=1.08m/s，1000i=4.11，L=40m则沿程损失计算h2=iL=0.00411×40=0.164m进口，出口，400mm管段上有一个90度的弯头，4个三通，在500mm管段上设置一个90°弯头，则每一条支管的局部水头损失出水堰水头损失：总水头损失H=h1+h2+h3+h4=0.289+0.164+0.474+0.37=1.297m则二沉池的相对水面标高1.297+4.658+0.2=6.155m出水堰水面标高为6.155m5.2.3二沉池——配水井D=400mm，v=1.08m/s，1000i=4.11，L=15m则沿程水头损失h1=iL=0.0041×15=0.062m进口，出口，有一个90°的弯头，一个阀门局部水头损失出水堰：堰自由跌落0.2m，堰的宽b为3.6m，那出水堰水头损失二沉池配水井总水头损失H=h1+h2+h3=0.062+0.129+0.399=0.59m配水井相对地面标高为6.155+0.59=6.745m出水堰水面标高为6.745-0.2=6.545m5.2.4配水井——A2O反应池管径D=500mm，v=1.37m/s，1000i=4.81，L=16m沿程水头损失h1=iL=0.00481×16=0.077m有90°的弯管一个，进口，出口局部水头损失出水堰水头损失m则总水头损失为H=h1+h2+h3=0.077+0.236+0.335m=0.648m水面相对标高计算6.745+0.648+0.2=7.593m出水堰水面标高为7.593-0.2=7.393m5.2.5A2O反应池——初沉池v=1.37m/s,D=500mm,1000i=4.81,L=12m,则沿程水头损失h1=iL=0.0481×12=0.058m进口，出口，带90°弯管，阀门，局部水头损失出水堰水头损失为则总水头损失H=h1+h2=h3=0.058+0.243+0.406=0.707m水面相对标高7.593+0.707+0.2=8.5m故出水堰水面标高为8.3m5.2.6初沉池——配水井L=14m，v=1.37m/s，D=500mm，1000i=4.81，沿程水头损失h1=iL=0.00481×14=0.067m进口，出口，局部水头损失出水堰取堰自由跌落距离是0.2，堰的宽度b是3.5m，出水堰水头损失初沉池——配水井总水头损失H=h1+h2+h3=0.067+0.144+0.45=0.661m配水井水面相对地面标高8.5+0.661=9.161m出水堰水面标高为8.961m5.2.7配水井——沉砂池钢管D=500mm，v=1.37m/s，1000i=4.81，L=25m沿程水头损失h1=iL=0.00481×25=0.120m进口，出口，则局部水头损失配水井——沉砂池总水头损失H=h1+h2=0.120+0.144=0.264m沉砂池相对地面标高9.161+0.264=9.425m5.2.8细格栅过栅水头损失为h1=h0k=0.2598m,栅后水位为9.425m栅前水位9.425+0.2598=9.685m5.2.9粗格栅栅前水位0.5+0.75×1=1.25m，过栅水头损失为h1=h0k=0.077m栅后水位1.25-0.077=1.173m5.2.10集水井集水井有效水深2.0m则集水井的最低水位1.173-2.0=-0.827m5.2.11进水泵房集水池的最低处与细格栅的标高之差9.685-（-0.827）=10.512m污水处理厂平面布置6.1处理单元构筑物的平面布置处理构筑物是污水处理厂的主要建筑物，在进行平面布置的时候，应该根据各个构筑物的水里要求和功能要求，结合地形和地质条件，最终确定他们在厂区的平面位置，对此应考虑交通顺畅，使施工，管理方便构筑物布置力求紧凑便于管理为了节能考虑，变配电间布置在既靠近污水厂进线，又靠近用电负荷大的构筑物处。各处理构筑物应避免管线迂回，顺流程布置。6.2管渠的平面布置厂区主要管道有污水管道、污泥管道、空气管道及电缆管线等，设计如下：污水管道污水管道的布置原则是线路短，埋深合理。污泥管道污泥管道设计时考虑污泥含水率相对较低的特点，选择适当的管径及设计坡度以免淤积。电缆管线厂内电缆管线主要采用电缆沟形式铺设，局部辅以穿管埋地方式铺设。6.3厂区道路，围墙设计厂区内主要道路宽为8m和6m，为便于交通运输和设备的安装、维护，道路转弯半径一般均在6m以上。道路布置成网格状的交通网络。6.4辅助建筑物污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、办公室、综合楼、变电所、维修间、仓库、食堂等。其建筑面积大小应按具体情况与条件而定。在污水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，广为植树绿化美化厂区。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。6.5污水处理厂的平面布置根据污水处理厂平面布置的原则，本设计污水处理厂的平面布置按照功能，将污水厂布置分成三个区域：污水处理区该区位于厂区中部，由各项污水处理设施组成。包括粗格栅提升泵房，细格栅，沉砂池，反应池，二沉池，滤池，鼓风机房，加氯间等。污泥处理区该区位于厂区东北部。由各项污泥处理设施组成，呈直线型布置。包括污泥回流泵房，浓缩池，脱水机房。生活区该区位于厂区西部，卫生条件较好。该区是将办公楼、宿舍、食堂、浴室等建筑物组合。为不使这些建筑过于分散，将食堂与宿舍合建，使这些建筑相对集中，靠近污水厂大门，便于外来人员联系。经济分析7.1建设施工污水厂的建设施工包