日处理10万吨城市废水工艺设计

V第1章背景1.1研究的目的及意义近年来，中国工业废水排放的规模一直扩大,但工业污水处理量的增长速率远远赶不上排放量的增长幅度，违规排放未达标的污水情况始终屡禁难止,地表与地下水体中都检测出污染物残留,对国内生态的稳定与人民生活水准产生不良干扰。我国城镇污水厂普遍存在诸多问题，对污水厂处理工艺造成影响，致使出水水质不能长期稳定达标REF_Ref22357\r\h[1]。另外，城市化进程中，污水处理厂还需要应对城市化给水系统的挑战REF_Ref22304\r\h[2]。基于中国环境保护的研究成果，同时参照国际上技术的现状，构造一套高效而且符合绿色发展的污水处理工艺方案。有利于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，促进社会的经济发展和生态的可持续发展REF_Ref22242\r\h[3]。水资源恰好满足生产活动的基本需求，又维系着生态系统的基本平稳，拥有极大动态变化和全局影响力的便是水环境要素REF_Ref22184\r\h[4]。水资源是人类生存和发展的重要基础，近年来，工业废水和农业退水的排放量持续攀升，出现生态失衡现象，对生物多样性保护及公共卫生安全形成重大威胁。为了推动水资源循环利用和生态环境永续发展，污水处理技术不断发展和完善。AAO处理技术在成本控制的前提条件下,对含氮、磷等有机化合物进行降解处理时，效果日益增强,因此在污水处理领域的应用也日益广泛REF_Ref22125\r\h[5]。1.2中国水污染现状REF_Ref19695\r\h我国重点河流的水环境治理进程相对滞后，整体成效仍然不太明显REF_Ref20832\r\h[6]。城市作为人口和产业的集中地，水污染现象尤为突出，具体表现如下：（1）地表水污染严重：中国城市水源都受到不同程度的污染，工业废水未经过处理便排放到直流河道，同时农药的化学残留也流入水体，已经严重影响城市居民生活，几乎大部分地区水域都遭受到严重污染，近一半的城镇水源不符合饮用水标准，水源失去使用价值的情况也时有发生。城市污染物的重要源头仍是有机污染物，关键污染指标涵盖来自工厂排放的石油类、高锰酸钾指数和氨氮等。（2）地下水污染普遍：随着工业化与城市化步伐的加快推进，城市地下水状况呈现恶化趋势。城市市区近一半的地下水污染比较严重，地下水污染现象辐射到城市居民区中，已经严重影响到城市居民的生活。（3）水源污染威胁供水安全：城市工业的不断发展加剧了水污染问题，这些污染对水体功能产生了深远影响。不仅仅是工业与农业方面受到了影响，水污染导致水源的质量大大下降，城市用水供应不足，居民用水也随之受到严重影响。事实上，已暴露的诸多问题显示，我国流域水污染的防治工作仍面临许多挑战。1.3国内外研究现状1.3.1国内现状近年来，伴随着社会经济快速发展，我国水污染问题呈现出愈发严重的态势，同时城市化进程不断加快。城市工厂排放污水操作存在许多不规范现象，导致内陆湖泊氮磷污染日益严重，水体因之遭到严重破坏。在过去几十年中，我国致力于改善处理污水技术，更是把大量的人力物力投入到脱氮除磷技术当中。经过大量的专业人员的刻苦研究，脱氮除磷技术已经接近成熟，投入到生产当中。AAO工艺在污水领域中应用最为广泛，但该工艺要求的建设成本以及运维成本更高，同时需要更高水平的人才引入和更高级的管理模式。同时，由于部分企业环保意识欠缺，没有按照国家规范排放污水，城市工业废水排水量虽有下降，但仍是水污染的主要因素。在近几年中，尽管我国在脱氮除磷方面做了很多工作，但是由于工厂排放不达标，城市居民环保意识薄弱等原因，适合我国国情的理论技术上还没有重大的突破。总之我国水污染情况不容乐观，还面临许多问题，仍然有许多问题要解决。1.3.2国外现状一些经济发达的国家在污水处理方面起步早，在上世纪七十年代初期普遍采用活性污泥法等二级处理工艺，远远超过国内的处理水平。之后，水污染状况不断恶化，导致国外一些发达国家开始对传统的工艺流程进行改进以及准备着手投入研究新的技术，更加注重污水处理的是否具有高效率、是否可以节约能源以及资源是否绿色，是否可以回收利用。在诸多方法中，活性污泥法作为在国外被大量采用的技术，处于不断革新和完善的过程中，尤其在提升处理效能和削减能耗方面不断优化。此外，国外在处理污水时，在资源回收与利用方面也投入许多。例如，如何对污水中的能源进行回收利用，以及对处理后的水进行回用，把污水用于农业灌溉、城市工业用水等方面，改善了棘手的水资源短缺现象。1.4城市工业废水的危害现象现阶段我国工业废水污染的情况仍旧堪忧。随着时间积累，工业生产一直扩张升级，污染治理的难度不断升级，直接干扰了民众日常的生产生活安排REF_Ref21922\r\h[7]。水资源的质量随着城市工业废水的排放，不达标现象已经变得越来越差。在一些不符合国家排放标准工厂的影响下，大量未经处理的工业废水排入江河湖海，水体氮磷负荷超标引发的藻类异常增殖，不仅造成水域溶解氧危机，更容易导致沿岸居民消化道疾病患病率增加。某些重金属污染物如汞、镉等在水中生物体内累积，在食物网体系中出现堆积现象，最终导致整个水生生态系统遭到破坏。工业废水还以灌溉等方式污染土壤。废水中的重金属以及难降解性有机污染物在土壤中积累，从而改变土壤构造和特质，影响农作物生长。长期受工业废水污染的土壤会出现板结、盐碱化等问题，导致土地丧失活力，生产力下降。更为严重的是，这些污染物通过一些作物吸收进入食物链，进而影响人类生活，甚至威胁人类健康。此外，工业排放的废水中，挥发性有机物可跟大气中的NOx发生光化学反应。某些恶臭物质还会直接影响城市周边空气质量，致使城市的空气质量大幅度降低，严重干扰居民的日常生活。1.5城市工业废水的防治对策为切实管控工业废水污染，首要任务是完善法律法规体系，制定更为严格的排放标准，并强化执法力度。与此同时，要健全环境监管机制，加大对重点行业和企业的监察，确保污染防治措施落地见效。还可以通过出台优惠政策，为企业工业废水的处理提供先进的技术和高素质的人才支撑REF_Ref21834\r\h[8]。从新时代的角度来分析，工业废水处理过程中，废水重新利用也是比较重要的内容REF_Ref21772\r\h[9]。现阶段科学研究的关键是怎样在原来工艺的基础上开展工艺改进，另外对工艺主要参数的运作调节，提高出水标准，使处理后的水能够二次使用REF_Ref21648\r\h[10]。推动绿色制造工艺和资源循环利用体系的广泛应用，是从根本上控制工业废水排放的根本途径。应该鼓励城市中的企业采用先进生产工艺以及对环境友好的工艺，从而提高资源利用率，从根源减少污染物排放，更好地维护城市环境。同时，推动工业园区建立废水集中处理和回用系统，减少水源浪费现象，从而实现水资源循环利用。城市工业废水治理的关键在于构建处理工艺优化和设备智能运维的双重保障体系。污水处理还关乎到城市可持续发展。且随着水污染问题的日益突出，污水厂氮、磷排放标准不断提高，污水厂运行成本和运行压力不断增加REF_Ref21661\r\h[11]。需要着力构建污水处理技术研发创新体系，提高污水处理技术的效率。对于已建成的废水处理设备，要确保能够有效运转，定期维护，保证出水水质达标。第2章污水处理厂相关参数及设计2.1污水处理厂概况该污水处理装置一日处理城市工业废水100000m³，核心采用AAO处理工艺，设计的出水要满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB-18918-2002）一级A类的相关限值，经方案设计，该工艺对COD、BOD5、SS、NH3-N及TP的去除率分别达85%、91%、90%、83%与81%，处理效果显著，各项指标均能达到排放标准。 原污水水NH3-339111103302.6注：表中单位均为处理要求：我国《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）所规定的一级A限值，要求COD含量不超过50mg/L,BOD5要求为≤10mg/L，SS浓度得满足≤10mg/L，NH3-N浓度不超过30mg/L,总磷含量上限所设定的数值为0.5mg/L，详细数据见表2-2NH3-5注：表中单位均为经处理之后的该水体，排放的水质各项指标需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A类要求。由于进水除了含有BOD5以外,还携有大量氮磷污染物，故而除了把BOD5给去除之外，还需进一步进行脱氮除磷，实现符合标准排放。①CODcr去除率ηCOD=(339-50)÷339×100%=85%②BOD5去除率ηBOD5=(111-10)÷111×100%=91%③悬浮物去除率ηSS=(103-10)÷103×100%=90%④氨氮去除率ηNH3-N=(30-5)÷30×100%=83%⑤总磷去除率ηTP=(2.6-0.5)÷2.6×100%=81%第3章污水处理厂污水处理工艺设计3.1设计原则3.1.1工业废水处理工艺选取原则（1）水质适应性：在选取时要根据城市工业废水的水质特点，选取的时候要考虑污染物的浓度、种类、酸碱度等。（2）经济可行性：在设计方案时，由于不同废水处理工艺所需的设备以及能源消耗不同，所以要综合考虑废水处理工艺的投资成本和运行成本以及占地面积等因素。（3）技术可靠性：处理工艺应优先考虑成熟、稳定的处理技术，要确保工艺在长期运行的过程中具备高度稳定性，避免因故障频发影响污水处理进程。总之，城市工业废水处理需遵循相关规范，处理之后的出水应该符合排放标准。同时在选择工艺时要考虑到工艺与工厂的适配性，以便后续维护。3.2污水处理工艺的选择在确定污水处理技术方案时要综合考虑要测量的水量大小、进出水水质、环境容量和污水与污泥的处理达标效果等，对处理工艺方案进行持续优化。常用的工艺为以下三种。（1）SBR工艺：

SBR技术凭借单个池体分阶段实施运行，按照“进水—反应—沉淀—排水”四个工序循环开展，凭借时序控制的曝气搅拌达成氮磷的去除。该工艺达成了结构紧凑化，无需增设二沉池，占地面积不大，但自动化控制是它的关键支撑点，污泥沉降性不稳定，运维复杂，规模扩展受限。适合于小型分散式处理、工业废水或水质波动大的应急处理项目。（2）氧化沟工艺：氧化沟工艺是环形沟渠内持续循环曝气，通过长时间水力停留和交替缺氧/好氧环境实现高效脱氮的工艺。其核心优势为结构简单，工作性能稳定持久，脱氮效果显著，而且能够有效抵御水质、水量波动带来的冲击。但是能耗较大，而且需要化学辅助除磷，会造成一定污染。（3）AAO工艺：厌氧-缺氧-好氧（AAO）工艺通过空间分区实现连续流态运行，其特有的微生物种群梯度分布保障了系统的稳定性，可同步完成聚磷菌厌氧释磷与硝化菌好氧脱氮的协同作用。该工艺运行稳定，技术成熟，抗冲击负荷能力强，而且运维成本低，适合大中型污水处理厂。第4章AAO工艺原理与流程4.1原理AAO工艺采用厌氧、缺氧、好氧三段串联的布局方式,在脱氮及除磷方面均具备生物处理的效能REF_Ref21475\r\h[12]。在缺氧阶段的起始阶段，兼性微生物群体推动大分子有机物实现水解酸化，聚磷菌既释放出磷元素，又利用碳源合成能量储备物，含氮有机物同步实现氨化转变；反硝化反应进程中细菌摄取剩余有机物作为电子的源头，把从好氧区回流的硝酸盐最终变成氮气形式；好氧区则为有机物彻底氧化、氨氮硝化及聚磷菌过量吸磷提供条件，好氧微生物将小分子有机物分解为二氧化碳和水，氨氮经硝化作用转化为硝酸盐，聚磷菌利用储能物质摄取磷合成聚磷酸盐。通过这三个阶段的协同作用，实现污水中有机物、氮和磷的有效去除REF_Ref21403\r\h[13]。4.2工艺流程首先，在厌氧反应器中，回流污泥与进水污水在混合区实现完全接触与均匀混合。反应之后，污水进入缺氧池，与好氧段回流的硝化液充分混合，在反硝化菌的作用下，硝态氮转化为氮气。随后进入好氧生化区，好氧池中氧气充足，微生物有理想的生存环境，好氧微生物对残余有机物进行降解，同时在硝化细菌的作用下，氨氮被氧化为硝酸盐氮，聚磷菌则摄取过量的磷元素，实现了生物除磷的过程。混合液最终流入二次沉淀池完成固液分离过程，分离后的澄清液符合环保排放要求，剩余污泥部分回流至厌氧池用于维持处理性能，其余作为处置产物排出系统。工艺流程如图4.1所示:图4.1AAO工艺流程图4.3工艺方案介绍4.3.1格栅格栅是采用刚性栅条制成的框架，用于拦截去除污水中较大的悬浮物，确保后续处理单元顺利运行。通常情况下，于其他处理构筑物前设置格栅装置，或布设于泵站集水池进口处的渠道内部居多，可切实预防悬浮颗粒物引起构筑物孔道堵塞，降低设备服役周期、破坏机械结构的完好性，会妨碍污水处理的顺利实施。由此可见，格栅既可以实现水质净化，又能保护设备，起到双重作用。针对漂浮物拦截大小的差异，栏栅条依据粗细差别划分成三个级别。针对栅条所截留下来的栅渣，一般采用人工与机械手段作为清除方案。针对靠人工来清理栅渣的小型水厂，格栅操作的面积应留足缓冲的空间，降低工作压力。针对处理产能高的水处理厂，因为处理的量极其庞大，依靠人力来开展工作效率差，肯定要采用大型格栅结构。4.3.2平流式沉砂池沉砂池作为污水处理流程中的主要的预处理设备，其主要作用是从去除污水中密度较高的无机颗粒物，该处理单元通常设置于提升泵站及初沉池前端工艺段，起到保护水泵和管道的作用，同时可以有效降低堵塞风险，通过改良设计污泥处理单元结构使污泥处理建筑的体积得到优化。在工艺中平流式沉砂池是工艺中常用的型式。其结构简单，工艺成熟而且处理效果较好。4.3.3初沉池初沉池的主要处理效果表现是清除悬浮物且降低有机负荷，可同时实现对污水BOD5的降解去除。实现污水首段处理符合规定要求，同步让后续处理的需求变弱，配置初次沉淀池实属必需。4.3.4二沉池二沉池处于二级处理中，建造在在生物反应池构筑物之后。作为生物处理系统的终端分离单元，二沉池通过重力沉降实现污泥-水相分离，实现污泥回流与处理水排放，保证出水水质的澄清度，使出水水质达到排放标准或者回用要求。为了达到水流更稳、进水配水的比例更加合理，污泥存储和排放更加便捷，常采用圆形辐流式二沉池，其特性为处理能力大，沉淀效果好，设备运行可靠。4.3.5浓缩池浓缩池的主要作用是对污泥进行浓缩，从而降低处理过程的污泥体积。在浓缩工程中，浓缩池对活性污泥进行一定的浓缩，提升污泥的固体含量比例，同时污泥的水分占比有所降低，污泥的减量化处理可显著提升后续污泥的处置效率，从而节约其他过程的成本。本设计采用了重力浓缩方法，依靠污泥自身的重力作用实现固液分离，适合于污泥量大的中大型污水处理厂，同时大大压缩了成本。4.4AAO工艺处理污水的特性（1）工艺步骤较少且简单、成本较低且实惠、总水力停留时间较短且不长、效果稳定REF_Ref21331\r\h[14]。（2）该技术利用厌氧发酵和好氧环境交替产生作用的途径，有力抑制丝状菌的过量繁殖，调整淤泥的沉降状态。（3）此工艺不必添加过量的氮源，不用维持厌氧发酵池与曝气池的快速搅拌情形，减省能源花销。（4）把微生物处理工艺改造为AAO工艺，呈现出明显优势。（5）针对现有的污水处理厂这一情况而言，因多种条件的掣肘，普遍出现水力负荷大幅度波动的情形，瞬时水负荷的变化幅度最高可至4倍REF_Ref21253\r\h[15]。该工艺的脱氮作用效果与水溶液回流参数直接挂钩，除磷的效能跟回流污泥带的DO以及硝酸盐含量关系紧密，脱氮和除磷预期效果的提升空间很有限。（6）沉淀池需阻止厌氧反应及缺氧现象的产生情形，杜绝聚磷菌释磷让出水水质变糟，同时躲开曝气池氮气对沉淀的干扰情况。不过，必须防止溶解氧含量升得过高，防止氧浓度过高对循环水系统形成干扰。第5章设计参数及计算5.1格栅5.1.1粗格栅格栅平均每日可过滤100000立方米污水。采用两套机械管式格栅系统，栅条采用的是50mm标准宽度规格，进水侧周边的水位高度为1.67m，把格栅按照60°倾斜角度配置，把污水过栅的流速设定成0.8m/s。平均日流量：Q=1000000m³/d=4166.7m³/h=1.16m³/s总变化系数：KZ=2.7Q最大设计流量：Qmax(1)栅前水深B式中：Qmaxv1——栅前流速，取0.5（2）格栅间隙数n=n=式中：最大设计流量——单个格栅1.39m格栅倾角——α=sina—经验数值，用来修正结果的系数。b——栅条间隙，取50.00mmv——过栅流速，取1.2mh——栅前水深，取0.5m(3)设计格栅槽的宽度及计算B=SB=0.01×（44-1）+0.05×44=2.63m式中：B——格栅总的间距即总宽，mS——栅条的间距总宽，取10mmb——栅条间隙，取20.00mmn——栅彼此之间空隙的数量。（4）过栅水头损失hh=3×=0.式中：h2——污水经格栅处理的水头损失量，由流动阻力造成的水头降低量，mh0——结果算出来的水头损失值大小，mζ——计算结果矫正阻力大小的系数值，取β=2.42g——重力所引起的加速度大小，g=9.81m/s2k——系数，采用k=3(5)栅后槽的总高度H=h+H=式中：H——格栅后面槽子高度的数值总和，mh——格栅前污水深度读数，取0.5mh1——格栅前部跟池顶之间的最大允许超高距离，取h1=0.3m（6）格栅槽的总长度 H1HLLL=L=0式中：L1——进水过程中，沟体断面加宽过渡地带的空间跨度，mB1——输水起始点的渠道宽度参数。a1——输水之际渠道断面展宽造就的张角。取a1=45°L2——格栅槽与出水口链接的长度值。L2取0.5H1——格栅前面水槽的高度数值，m（7）每日栅渣量WW式中：W——每日栅渣量，m3/dω1——每单位体积产生废渣的数量，m3/(1000m3污水)，一般取0.1~0.01粗格栅取最小值，细格栅取最大值；取ωKZ——污水水量变化系数的总和，由计算所得：W=2.00m5.1.2细格栅的设计及计算该细格栅一天处理污水的量可达100000m3。安排阶梯型格栅除污设备跟机械清渣单元联合操作，栅条设计时宽度采用100mm，栅前区域把水深定为800mm，采用10mm的标准作为栅条间隔，采用60°作为格栅的安装倾斜角度，把格栅处污水流速设定为0.8m/s。（1）栅前槽宽：式中：Qmaxv1——栅前流速，取0.5（2）栅前水深m(3)栅条间隙数（4）栅条宽度（5）污水过栅时的水头损失的计算过栅阻力h2能够按公式测算：（6）设计栅后槽的总高度及其计算h1——（7）设计格栅槽及其总长度的计算（8）设计每天的栅渣量及其计算W=5.2平流式沉砂池最大设计流量：Q（1）沉砂部分的长度LL=vt=0.3×50=15m式中：L——沉砂池沉砂部分长度，mv——流量设计呈极值状态下的流速参数，取0.20m/s；t——最大设计流量的停留时间，取45s（2）水流断面面积AA=式中：A——水流断面面积，㎡Qmax——最大设计流量，取1.39m³/s.(3)池总宽度BB=式中：B——池总宽度，m；h2——设计有效水深，取0.5m（4）贮砂斗所需容积VV式中：V——沉砂斗容积，m³；T——相邻排沙作业的时间间隔值，取1d；X——沉砂斗容积，取0.03L/m³（5）贮砂斗部分尺寸计算：设贮砂斗底宽b1=0.5m，倾角为60。，贮砂斗上口宽bbb则贮存砂粒斗子的容积即V1为： V2V式中:V2——贮存砂粒的斗子的容积，m3h3S1，S2——池中砂斗上下平面的总面积，m3。（6）贮砂室及其高度h3：如果选用重作用力排砂，水池中设过滤坡度砂斗，则有 L1=Lh3h3（7）沉砂池高度的总和大小H：H=H=0.3+1.0+0.61=1.91m式中：H——池子总高度和，m；h1——池子中污水最多能超过的高度值，h(8)最小流速vminvv式中：Qminn1Amin——流量最小时沉砂池的断面面积5.3沉淀池的计算(1)沉淀池表面积AA=A=式中：Qmax——最大设计流量，mq——表面水力负荷，取q=3（2）沉淀区水的有效深度hht——沉淀时间，取t=1.5h。（3）初沉池的有效容积V=A·V=1（4）沉淀池长度L=3.6vtL=3.6×5×1.5=27m式中：L——沉淀池长度，mv——最大设计流量时的水平流速，mm/s,取5mm/s(5)沉淀区的总宽度BB=B=B——沉淀区总宽度，m（6）沉淀池的个数n=n=62式中:n——沉淀池的数量或分格数b——每座或每格沉淀池的宽度，m，取6m（7）校核长宽比：Lb（8）污泥部分所需的总容积V已知进水SS浓度c0=103mg/L，初沉池效率设计50%，则出水SS浓度C=设污泥含水率97%，两次排泥时间间隔T=2d，污泥密度（9）池的总高度HH== 式中：H——池的总高，m；h1——h2——h3——h4——h4'h4''贮泥斗容积V1式中：V1——贮泥斗容积，m³，——贮泥斗的上、下口面积，㎡污泥斗以上梯形部分污泥容积：式中：V2——污泥斗以上梯形部分污泥容积，m³L1，L2——梯形上下底边长，m5.4生化处理即AAO工艺的设计计算Q=100000m³/d=4166.7m³/h=1.1.16m³/s设计参数：设计最大日平均流量Q=100000m3/d设计进水水质：COD=339mg/L；BOD5=111mg/L；SS=103mg/L；总氮30mg/L；总磷2.6mg/L；设计出水水质：COD=50mg/L；BOD5=10mg/L；SS=10mg/L；总氮5mg/L；总磷0.5mg/L。初沉池去除BOD5为15%，生物反应池进水BOD5为污泥负荷N=0.1kgBOD5/(kgMLSS·d)，污泥浓度（MLSS）Xa=3.0g/L，回流污泥浓度污泥回流比设，挥发性活性污泥浓度：（1）反应池的总容积VV式中：S——进出水BOD5的差N——污泥负荷，取0.1kgX——污泥浓度，取3.0g/L（2）反应池水力停留时间t（3）各段水力停留时间和容积： 厌氧区水力停留时间厌氧池容积缺氧池容积好氧池水力停留时间好氧池容积（4）反应池主要尺寸：反应池总容积V=33666.7m³设反应池4座，单组池容积V有效水深h=5.0m单组有效面积S采用5廊道式反应池，廊道宽b=7.5m单组反应池长度校核b/h=7.5/5.0=1.5(满足b/h=1~2）L/b=45/7.5=6（满足L/b=5~10）取超高为1.0m,则反应池总高H=5.0+1.0=6.0m（5）反应池进出水系统计算单组反应池进水管设计流量管道流速v=0.8m/s管道过水断面面积管径取进水管径DN1m（6）回流污泥设备污泥回流比R=1设混合液回流的泵房2座，每座泵房中设置4台潜污泵单泵流量混合液回流管路：经潜污泵施加压力后进入缺氧段前段，回流混合液凭借重力从出井自然淌入泵房。混合液的回流管道设计的流量泵房的进水管的设计流速运用V=0.8m/s（7）管道的进水断面的面积管径泵房压力的出水管设计流量Q1=Q6=0.695m3/s设计流速采用V1=1.3m/s（8）管道的过水断面积管道（9）进水井反应池进水孔尺寸：进水孔过流量：孔口流速，V=1.2m/s孔口过水断面积孔口尺寸取进水竖井平面尺寸1.2m×1.2m（10）出水堰及出水竖井按矩形堰流量公式：Q=式中：堰宽b=2.4m堰上水头高 H=30.出水孔过水流量Q孔口流速v=1.3m/s孔口过水断面面积A=（11）出水管单组反应池出水管设计流量： Q5管道流速v=1.3m/s管道过水断面积 A=Q5管径 d=4Aπ=校核管道流速 v=（12）剩余污泥量降解BOD所产生的污泥量：W内源呼吸分解泥量：W不可生物降解及惰性悬浮物（NVSS）：W剩余污泥量：W=5.5反应池回流系统计算（1）污泥回流系统采用的污泥回流比达100%，直径DN1000mm的污泥回流管将二沉池的沉淀物质送至工艺流程开头的厌氧步骤。反应池回流污泥渠道设计流量Q（2）混合液回流混合液回流比R内=100%混合液回流量：Q混合液由四条回流管回流到缺氧池。单管流速： Q单=14泵房进水管设计流速采用管道过水断面积： A=管径： d=4Aπ取泵房进水管管径DN700mm（3）需氧量计算平均时需氧量设a' =0.6×=473最大时需氧量Q=0.6×=524最大时需氧量与平均需氧量之比 Q2maxQ2（4）每日去除BOD5值 BOD5（5）去除每千克BOD5的需氧量 ΔQ5.6曝气池采用气泡微孔扩散装置，采用4.3米深的水下淹没深度，计算时采用的温度为30℃。按照附表查得20℃与30℃之际，水体中溶解氧饱和浓度为：（1）空气离开曝气池面时氧的百分比Qt（2）曝气池混合液中平均氧饱和度Cab(r)（3）换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量α=0.8，β=0.95，ρ=1.0，C=2.0实际运行参数显示曝气池R(Q2)每小时氧量达473kg,其每小时最大的需氧量为R0(max)（4）曝气池平均时供气量GS（5）曝气池最大时供气量G（6）去除每千克BOD5的供气量（7）每立方米污水的供气量（9)空气管系统设计计算采用单根干管把两廊道中部连接起来，合计要敷设四根干管。采用方式是让13对配气竖管与每根干管相连，全部配气竖管合起来有26根，曝气池配气竖管最终的总量为104根，各个配气竖管输送的气量为：曝气池平面面积SS=54把0.49m2作为单个扩散器可服务的范围，于是算出空气扩散器需求量为：(10)设备选型依照气体输送需求采用L100系列风机，采用的型号为JS137-12。技术参数如下：JS137-12型L100系列罗茨鼓风机电机重量电机功率电压风机重量1800kg155kw380v16600kg5.7二沉池二沉池为中心进水，周边出水，辐流式沉淀池，共2座。设计参数如下：污水流量Qmax=1.2×105m³/d =4166.7m³/h=1.39m3/s式中：表面负荷沉淀时间二沉池各部分尺寸（1）池表面积A A=取沉淀池个数n=2 A（2）池直径D D=4（3）沉淀部分有效水深h2 （4）沉淀部分有效体积V （5）沉淀池底坡落差h4取池底坡度i=0.06(0.06~0.08)，泥斗上底半径取r1=3m， （6）沉淀池周边有效水深:符合辐流式二沉池的（7）沉淀池总高度H 其中超高h1=0.3m。（8）泥斗尺寸排泥周期T=1.4h，污泥体积： 2、设备选型选用CG-A型刮泥机，型号为CG30A。表5.5CG-A型刮泥机基本参数池径池深周边线速度驱动功率46m2.5-3.5m2.5m/min22kw5.8消毒池消毒即为实现对微生物菌种的彻底清除，多采用化学制剂开展消毒工作。能实现消毒目的的化学药物统称消毒剂。把消毒液与污水充分融合在一起，具备消毒功能的化合物REF_Ref20757\r\h[16]。接触消毒池设计及计算（1）池子的长度L： L=式中：水平流速取v=0.2m/s接触时间取T=15min。采用6廊道，则廊道长度为 （2）池断面积F： F=（3）接触池总高度： H=h+h1式中：h——有效水深为2mh1(4)廊道宽b接触池尺寸：30m×17.4m消毒剂的选择:目前，液氯依旧是城镇污水厂消毒药剂的首选，次氯酸钠、二氧化氯以及臭氧等也都被采用。紫外线消毒在大中型污水处理厂的应用是近年内才开始崭露头角的。液氯有着稳定的消毒功效，设备构造简易，投加剂量精准恰当，如漂白粉等消毒剂，实际投加时，剂量的把控不太容易，调制操作麻烦又繁琐。臭氧应用存在资金投入极大、成本压力显著和设备管控棘手的难题，这证明液氯现在仍是消毒剂的主要选择REF_Ref10169\r\h[17]。本系统采用液氯作为消毒用剂，每升污水进行10mg氯气的投加，按照10天的氯气消耗预留库存。储存量M：M=10氯瓶容积1000kg，则需氯瓶个数nn=10000加氯间总容积v1氯库容积V2为保证安全每小时换气8~12次4、加氯量的计算设计最大加氯量ρ选用5+1冗余模式配置的REGAL-2100负压加氯机组，每台设备的氯气每小时投加量为10kg5.9污泥处理构筑物的计算5.9.1回流污泥泵房二沉池内的活性污泥借助负压吸泥装置完成集中，借助中央降泥管及排泥管线输送到外围套筒阀井。运用压力管道实现污泥往泵站的回流，池底留存的剩余污泥借助刮泥设备推送到集泥井，继而采用气动传递方式把污泥送往泵站泥井。以QR设计为回流污泥量，污泥回流比R的数值取50%～100%，依照上限水平处理。回流污泥泵设计选型：配置上采用5台LXB-900螺旋泵，实行4用1备方案，单台设备每小时可输送480m3，可实现2.0m至2.5m跨度内的提升，标定的电机转速n=48r/min，通过55kW电动机实施驱动。5.9.2剩余污泥泵房（1）设计说明二沉池与另外的处理构筑物排出的污泥，凭借重力沿地下管道流入集泥井，地下式的污泥泵把剩余污泥送往浓缩池。（2）选泵选用1PN污泥泵Q=7.2~16m3/d，H=12~14m，N=3kw（3）污泥浓缩池依靠栅条刮泥设备开展污泥刮除，静压排泥工作开展后，剩余污泥被输送至两座重力式辐流圆形连续浓缩池。单池污泥设计流量采用251.5m3/d，刚开始的污泥浓度是6g/L，初沉污泥里水分占比95%，污泥里水分占比99%，污泥含水率达97%，从贮泥池出口流出的污泥含水92%，污泥经过20h的浓缩过程后排出，浓缩池所采用的固体负荷是30kg/。采用两座圆形辐流式进行重力连续浓缩的污泥池，采用带栅条的刮泥机具完成刮泥任务，借助静压之力完成排泥，剩余污泥凭借泵房动力输送到浓缩池。面积： 直径： 高度：工作高度 取超高h2=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m总高度 浓缩后污泥流量 （4）贮泥池污泥量：浓缩污泥日产出量为167.67m3/d，具有97%的水分含量初沉污泥量350m3/d，含水率95%污泥量 设贮泥时间为4h，则贮泥池的容积 贮泥池尺寸取池深H=4m，则贮泥池面积为 构思一个圆形污泥储存池体，把D设成3.8m。搅拌设备选择：为化解贮泥池中污泥的滞留现象，得在贮泥池里面装配搅拌设备。在核算完成后采用10kw功率的液下搅拌装置。（5）脱水间压滤机选型：平均每日可过滤89.8m3/d，准备采用两套压滤系统，每台机器每天处理时长达7h，由上述条件可得单台处理量选择DY15型带式压滤脱水机。加药量计算：设计流量89.8m3/d，絮凝剂PAM投加量，以干固体的0.4%计算 第6章污水处理厂总体布置6.1平面安置按照科学原则对污水处理厂建筑群开展系统布局，是维持污泥处置高效效率的核心要素。作为该厂污水处理工序的核心设施是污泥处置构筑物，结合当地地质情况、地形特性及水力参数，凭借各类物质的特定功能实施平面布置方案，厂区空间配置需着重留意下列控制要点：（1）维持管路直接贯通，做到各建筑构件间管路的无阻碍联通，减少管道形成非直线走向的现象。（2）按远期规模统筹布置，分期实施，预留污泥处理及深度处理用地REF_Ref20548\r\h[18]。（3）选址应当定在城镇、工业带、生活圈和水源下游REF_Ref20486\r\h[19]。按照施工要求，各栋建筑相互之间要维持5-10米的净间距。（4）高效整合跟单元组合设计,以降低经营空间的占地规模，增加土地集约利用水平，让布局一直保持紧凑REF_Ref20316\r\h[20]。6.2管线布置（1）厂区超越管道的空间排布，当出现故障的时候，跨接管道中的水质可实时排出。（2）除在厂区之中部署超越管线发挥关键功能外，厂区里面需配置输变电装置，生活用水管网和雨水排泄设施的布置同样十分必要。主体构筑物及附属建筑群构成了污水处理厂的核心，污水处理厂的配套建筑群由下面几种类型组成：配设泵站存放的空间，由诸如鼓风机房、变电站等构成的辅助建筑，以及具备总控室的配套设施。化学实验室及别的公共建筑整合构成辅助建筑群，各辅助房屋占地面积大小一般和其工程建筑价值直接相关。为缩短往返走动的距离，附属用房可采用紧凑式的布局间距，抬高安全系数；变电站宜设置于电力消耗较大的建筑旁边；化学实验室布置时要离设备操作间及污泥处理设施远一些，建议摆放在建筑群夏季主导风向的下风处及通风开阔的场所。为实现高效运送，污水处理厂的主干线路优先采用环形布局结构为宜，污水处理厂的绿地覆盖率应达到30%及以上水平。主干道路面宽度以设置为6至10米为宜，次干道宽度应设为2到3米为宜，推荐把环形布局半径设成8米，该方案相对合理。6.3高程布置6.3.1布置原则1、依托重力自流输水系统设计，减少厂区内部压力提升频次。通过优化水力计算并预留安全余量，确保流体输送稳定性，以降低能耗和长期运维成本。2、污水处理厂开展整体布局的阶段，应采用水力高程优化途径，用合理方式对各处理单元加以布置。3、必须对污水、供水与污泥管线统筹安排，杜绝管线发生交叉和绕行情形REF_Ref20195\r\h[21]。4、针对污水处理厂的竖向空间规划，要将土方填挖关系协调好，还得便于排水REF_Ref10208\r\h[22]。把重力流作为污水流动性的基础驱动力量，可降低日常管理方面的费用，日常养护开支。设计标高的厘定，大多选择占地面积较大的构筑物作为首要参照点，随后采用跟守恒定律相关的计算途径，对水口动能损耗现象开展量化分析，按照此结果得出前后结构的相对高程。拿既有水面高程作为设计水位的参照参照系，由此间接算出各构筑物与参考水面的高度差。由于构筑物本身结构可靠，因而得在设计图里面清晰地标注其与路面的高度差。6.3.2水头损失1、计算原则为兼顾经济层面与管理的便捷状况，处理系统各环节里污水的流动，推荐采用重力流样式，务必精准算出污水流动之际的水头损失量。水头损失由下面的部分共同组成：（1）各个处理单元当中污水流动的水头损失，处理构筑物中污水输送期间的水头下降现象，多汇聚在处理构筑物的进出口及跌水段，处理设施内部水头的降幅相对而言比较小。（2）污水经过前后处理构筑物间管渠（含配水装置）时所引发的水头损失，含有沿程摩擦引发的损失以及局部压降。（3）计量设备引起的污水流动水头的损失。管渠水头损失表6.1各构筑物管道水头损失构筑物名称设计流量(m3/s)管径DN(mm)管道流速(m/s)I(%)管路长度(m)沿程损失(m)局部阻力损失(m)水力损失(m)粗格栅到集水井0.6148000.80.0009100.00910.00270.0119集水井到细格栅0.2328000.60.0005100.00510.00150.0066细格栅到沉砂池0.2329000.60.0004200.00840.00250.011沉砂池到初沉池0.0583500.870.0032150.04790.01440.0622初沉池到生物反应池0.2327000.60.0012200.02360.00710.0307生物反应池到二沉池0.2327000.80.001200.02080.00620.027二沉池到接触池0.46310000.80.0006200.01230.00370.0163、构筑物水头损失表6.2构筑物水头损失构筑物名称水头损失(m)构筑物名称水头损失(m)格栅0.1生化池0.5沉砂池0.2二沉池0.5初沉池0.4接触池0.1浓缩池0.5巴士计量槽0.2结论本方案处理的污水中，有机物为核心污染物，经计算获取BOD/COD=0.52这一比值，且生物降解潜力良好，全部重金属与有毒难降解物指标均合格。按照污水的处理量级，污水厂的核心要求是高效去除COD，且需要对氮磷污染物实施靶向处理。此工艺可协同实现对氮磷的去除，以系统构型简化为基础，当系统进行厌氧、缺氧、好氧的交替运行时，对比传统工艺，水力停留时间下降了15个百分点，污泥膨胀情形不多见。针对AAO工艺现存缺陷，优化污泥回流路径，削减厌氧区污泥回流量，使60%-100%的污泥回流至厌氧段可明显提高除磷能力，缺氧段接收剩余污泥回流以稳固脱氮性能，以此实现多种污染物的协同去除目的。处理前污水参数显示：化学需氧量为339mg/L，生化需氧量检测值为111mg/L，悬浮固体测得103mg/L，总氮检测结果为41mg/L；起始阶段总磷为2.6mg/L，pH处于7至8范围。工艺末端排出水参数为：COD50mg/L，BOD与SS检测值均为10mg/L；总氮量15mg/L，总磷量1.0mg/L；pH处于6到9的范围。系统采用双中格栅结构且全部启用，设计采用带有44个间隙的栅条，栅槽宽度选定2.63；两套细格栅模块，单机过栅流量采用0.8立方米每秒这一参数；采用平流式沉砂池，池子容积为3立方米，其长度为15米，宽度是13.9米，高度为1.91米，装配4台初沉处理池，其规格为27米×62米；厌氧池与缺氧池的容积均为6733.3m³，好氧池容积多达20200m³;二沉池为辐流式沉淀池2座，直径为46m；消毒池采用液氯作消毒剂；接触池尺寸为30m×17.4m.污水资源化不仅是缓解我国水资源短缺的关键路径，更是推动水循环经济可持续发展的核心举措。参考文献RoyDany,LemayJean-François,DroguiPatrick,TyagiRajeshwarD,LandryDany,RahniMohamed.IdentifyingthelinkbetweenMBRs'keyoperatingparametersandbacterialcommunity:Asteptowardsoptimizedleachatetreatment.[J].Waterresearch,2020,172.胡敏.基于AAO工艺城镇污水处理厂减污降碳路径分析[J].广东化工,2024,51(14):119-120,127.DOI:10.3969/j.issn.1007-1865.2024.014.035.CuiN,CaiM.RunofflossofnitrogenandphosphorusfromaricepaddyfieldintheeastofChina:Effectsoflong-termchemicalNfertilizerandorganicmanureapplications[J].GlobalEcologyandConservation,2012