改良型Carrousel氧化沟工艺计算说明书样本

资料内容仅供您学习参考，如有不当之处，请联系改正或者删除。摘要本设计为灌南县田楼镇污水处理工艺设计,分两期建设,处理规模为近期m3/d,远期4000m3/d。进水水质为:BOD5=100mg/L,CODcr=280mg/L,SS=120mg/L,NH3-N=30mg/L,TP=3mg/L。出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-)一级A排放标准,即:BOD5≤10mg/L,CODcr≤50mg/L,SS≤10mg/L,NH3-N≤5mg/L,TP≤0.5mg/L。经过对国内外不同污水处理工艺的比较与分析,结合本工程的具体情况,最终选择改良型氧化沟工艺作为本工程的处理工艺。该工艺是在Carrousel型氧化沟前设置一个厌氧区,污水经厌氧、缺氧、好氧交替运行,具有同时去除有机物、脱氮、除磷的效果。该工艺不但具有A2O的特征,同时保留氧化沟独特的水流特性,有利于活性污泥的生物凝聚作用,且不需要设置初沉池和污泥消化池,节省投资。污水处理工艺流程为:进水→粗格栅→调节池(污水提升泵)→细格栅→旋流沉砂池→改良型氧化沟→竖流式二沉池→接触消毒池→巴氏计量槽→出水污泥处理工艺流程为:污泥泵房→幅流式浓缩池→贮泥池→板框脱水机→泥饼外运。关键词:城市污水;改良氧化沟;脱氮除磷;污泥处理AbstractTheprojectisadesignofTianlouTownsewegetreatmentplantinGuannanCounty,constructionoftwophases.Therecentdesignscaleism3/dandthelong-termscaleis4000m3/d.Theinfluentqualityisshownasfollow:BOD5=100mg/L,CODcr=280mg/L,SS=120mg/L,NH3-N=30mg/L,TP=3mg/L.TheeffluentwaterqualityrequirestoreachthelevelofAdischargestandardsinemissionstandardofUrbansewagetreatmentplant(GB18918-),inwhichBOD5≤10mg/L,CODcr≤50mg/L,SS≤10mg/L,NH3-N≤5mg/L,TP≤0.5mg/L.Bycomparingandanalyzingdifferentwastewatertreatmentprocessesathomeandabroad,combiningwiththespecificcircumstancesofthisproject,animprovedoxidationditchprocessischosenasthefinalprocessofthisproject.ThisprocesssetupananaerobiczoneinfrontoftheCarrouseloxidationditchandtheorganicmatter,nitrogenandphosphorusareremovedwiththewastewaterflowingthroughanaerobic,anoxicandaerobiczonealternatively.TheprocessnotonlyhasthecharacteristicsofA2O,butalsotheuniquewaterfeaturesoftheoxidationditch,whichisbenefitialtothebiologicalcoagulationofactivatedsludge.Inaddition,theprocessdonotneedtosetuptheearlypondandthesludgedigestiontank,thusitcansaveinvestment.Sewagetreatmentprocessis:inflow→coarsescreen→waterregulatingpool(sewageliftpump)→finerack→vortex-typegritchamber→improvedoxidationditch→thesecondarysedimentationtank→disinfectiontank→BaShimeteringtank→effluent.Sludgetreatmentprocessis:sludgepumpingroom→sludgethickener→sludgestoragetank→plantandframefilterpress→transportofmudcake.KeyWords:municipalsewage;improvedoxidationditch;nitrogenandphosphorusremoval;sludgetreatment第一章总论1.1工程内容本工程为灌南县田楼镇污水处理厂设计,建设规模分两期建设,为一期工程,-2025年间根据镇区发展具体状况进行二期工程。一期工程同时结合现状与远期发展衔接,远期工程建设以预留建设用地考虑。出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-)一级A排放标准。污水处理厂设计进出水质如下:项目CODcrBOD5SSNH3-NTP进水水质280100120303出水水质≤50≤10≤10≤5(8)≤0.5去除率%≥82.1≥90.0≥91.7≥83.3≥83.31.2项目概况1、城镇概况GN县地处黄海之滨,属暖温湿性季风气候,日照充分。大气空气质量为国家二级标准,达到良好要求。全县雨量充沛,拥有15条大河,平均年份水资源总量在65亿立方米左右。人工畜牧类、野生两栖类、爬行类、鸟类、鱼类等动物繁盛,人工植物、野生植物品种繁盛。田楼镇位于GN县东北部,东与五队乡毗邻,西与长茂镇接壤,南与响水县双港乡隔河相望,北依新沂河,地处204国道东5公里,连盐高速从境内经过。乡域面积52平方公里,耕地面积2725公顷,辖12个行政村,120个村民小组,8440个农户,3.46万人口。2、区域自然条件(1)地形、地貌GN县属黄泛平原区,位于富饶的苏北平原的北部核心地带。全县地势平坦,县境内无山岗、丘陵,坡降为一万五千分之一至两万分之一,属平原缓坡地带。地势南高北低,西高东低,海拔一般在3-5米,灌河口附近只有1.7米,地形西宽东窄,似镶嵌在黄海之滨的一把金钥匙。(2)气候GN县位于北温带南缘,是温暖带向亚热带过渡地区,属暖湿性季风气候。全县气候资源较为丰富,光照充分,属高光照区。历年平均气温13.8℃,年际最大差值2.1℃。境内雨量充沛,历年来境内平均降水量949.9毫米,平均降水量最高的月份是7月,为240毫米,平均降水量最少的月份是12月,为15.1毫米。全境地处季风区,年平均风速为3.3米/秒。春季以东北风－东南东风为主;夏季以东南风和南南东风为主;秋季以北东风、东北东风为主;冬季以北北东风－北东风为主。(3)水文GN境内年均蒸发量最高的月份是5月,总量平均是188.3毫米,蒸发量最少的月份是1月,总量平均是45.4毫米,干旱指数为1.6,属半湿润区。年均相对湿度为75%,最高年份为79%,最低年份为71%。3、排水现状及规划当前各镇区排水体制不健全,排水设施建设滞后。现有排水设施多为雨、污合流就近排入水体,对环境造成较为严重的污染。各镇区污水均散排至镇区周围河流,各河流最终汇入黄海,对黄海水质造成了比较严重的污染。1.3拟采用的研究手段(1)经过查阅相关资料,了解污水处理现状及方法。(2)根据污水处理厂的实际情况和设计要求,选择合适的污水处理方法,即采用生物方法进行处理。(3)根据所选的污水处理方法,确定合适的处理工艺。(4)查阅工艺设计中构筑物参数的选取和计算方法,根据污水的实际情况,完成构筑物的设计。(5)得出污水处理工艺及污水处理厂总设计方案。绘制出主要构筑物的CAD图纸及流程图,并核算工程造价及运行费用,对其进行技术校核和经济效益评估。1.4主要设计依据1)《室外排水设计规范》(GB50014-)-2)《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》(CECS138:)3)《室外给水排水和热力工程抗震设计规范》(GB50032-)4)《地面水环境质量标准》(GB3838-)5)《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-)6)《污水综合排放标准》(GB8978-1996)7)《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备标准》(CJJ31-1989)1.5毕业设计进程安排起讫日期设计(论文)各阶段工作内容备注3.2-3.8查找收集文献资料1周3.9-3.23撰写文献综述和英文翻译2周3.24-3.31分析资料、设计方案论证1周4.1-4.22处理构筑物设计计算3周4.23-5.15设计图纸的绘制3周5.15-6.1校核和文件整理2周6.1-6.7毕业设计答辩准备1周第二章工艺设计2.1工艺方案比选本工程生活污水及工业污水均经过污水收集系统送至污水处理厂进行处理,排污企业必须按照《污水综合排放标准》的三级排放标准要求排放污水。污水厂出水水质按GB18918－一级A排放标准执行,对脱氮除磷有要求,故选取二级强化处理,可供选取的工艺有氧化沟工艺,SBR工艺,CASS工艺,A2/O工艺等。(1)氧化沟在国内外中小型城市应用广泛,改良型Carrousel氧化沟污水处理效果显著,BOD去除率达95%～99%,COD去除率达95%,脱氮90%以上,除磷效率50%左右,适量投加铁盐,则除磷效率可达95%。同时氧化沟工艺流程简单,构筑物少,可不设初沉池,运行管理方便。另外污泥量少,污泥性质稳定,不需要另设污泥消化硝化池。但占地面积较大,由于采用机械曝气,动力效率低,能耗也较大。(2)SBR工艺沉降性能好,有机物去除率90%以上,氨氮去除率75%-80%,除磷率可达90%以上,不需要污泥回流,工艺简单。但不能达到连续进水、连续出水的要求,对于多个SBR反应器,其进水和出水阀门自动切换频繁,设备的闲置率较高。CASS工艺是SBR工艺的变形工艺,主要特点是反应器前端设置生物选择器,并可实现连续进水,增强了系统运行的稳定性。(3)A/A/O工艺在中国大中型城市应用广泛,总的水力停留时间少于其它同类工艺,在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下不易发生污泥膨胀。但脱氮除磷效果有限,总氮去除率在80%-85%左右,总磷去除率在85%左右,而且很难同时取得好的脱氮除磷的效果。另外构筑物较多,基建费用大,适用处理水量大的污水厂。本工程处理水量小,对除磷效果要求高,结合国内小城镇污水处理厂的应用现状以及当地的经济等实际情况,推荐采用改良型Carrousel氧化沟工艺,主要考虑以下几个方面:①改良型Carrousel氧化沟由厌氧区和Carrousel氧化沟反应器系统组成,一定程度上有利于难降解有机物的去除,同时耐冲击负荷能力强;②保留了前置反硝化的一切优点,可实现硝化液的高回流比,达到较高程度的总去除率。厌氧区的设计能够保证释磷充分,为磷的去除创造条件;③氧化沟缺点主要变现在占地和能耗,但本工程处理水量小,建设规模不大。厌氧池能够降解部分有机物,降低好氧氧化沟的需氧量,从而有效降低了曝气设备的能耗,降低生产过程运行成本;④氧化沟工艺流程简单,能够省去初次沉淀池和污泥消化池,运行管理方便2.2工艺流程本设计拟采用工艺流程如下:2.3出水水质分析各主要污水处理构筑物去除率如下:序号名称项目CODcrBOD5SSNH3-NTPmg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L1格栅进水280100120303出水280100108303去除率——10%——2沉砂池进水280100108303出水28010097.2303去除率——10%——3改良氧化沟进水28010097.2303出水28514.584.51.5去除率90%95%85%85%50%4二沉池进水28514.584.51.5出水26.64.752.9164.51.5去除率5%5%80%——污水经过处理后,BOD5、CODcr、SS、NH3-N均达到一级A标准,TP含量为1.5mg/L,结合化学药剂除磷,使出水TP达到排放标准。当前荆门夏家湾污水处理厂、南昌象湖污水处理厂、内蒙古包头污水处理厂及咸宁温泉污水处理厂等均采用Carrousel型氧化沟,已显示出良好的实用特性,出水能够达到国家GB18918－一级A排放标准。第三章污水处理系统的设计3.1原水水量计算1)生活污水量镇区规划人口为1.74万人,2025年为2.11万人,根据《室外给水设计规范》(GB50013-)并结合田楼镇的综合发展状况及污水实际收集情况,确定田楼镇综合生活用水量(平均日)为110L/cap·d,远期为140L/cap·d,同时考虑到污水收集管网工程完善程度、供水普及率实际情况等,污水排放系数确定为为0.80,2025年为0.90;生活污水量:;2025年生活污水量:2)工业污水量、2025年规划工业用地面积分别为10公顷、30公顷,工业用地用水指标近、远期均取40m³/(公顷﹒天),预测污水处理计算特征年、2025年的工业用水量,其排污系数为0.80。工业污水量:2025年工业污水量:3)平均日污水量总污水量:总污水量:拟建污水处理厂、2025年处理规模分别设计为m3/d和4000m3/d,建设规模分两期建设,为一期工程,-2025年间根据镇区发展具体状况进行二期工程,则污水处理厂一期工程建设规模为Qad=m3/d。4)最高日平均时流量在缺乏实际用水资料情况下,日变化系数宜采用1.1~1.5,本设计取Kd=1.5。则最高日流量Qd=Qad·Kd=×1.5=3000m3/d最高日平均时流量Qah=3000/24=125m3/h5)最高日最大时流量总变化系数Kz=1.93,则最高日最高时流量Qmax=Qad·Kz=×1.93=3860m3/d=0.045m3/s。3.2粗格栅格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成,倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进水口处或污水处理厂的前端,用以截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物,以保证后续构筑物和水泵的正常运行。进水粗格栅为污水处理厂第一道预处理设施,格栅设计主要参数是确定栅条间隙宽度,栅条间隙宽度与处理规模、污水的性质及后续处理设备选择有关。格栅条的断面形状有圆形、矩形、方形或其它流线型,当前多采用断面形式为矩形的栅条。本设计采用回转式机械格栅。3.2.1设计参数栅条宽度S=10mm栅条间距b=20mm过栅流速v2=0.65m/s格栅安装倾角=650栅前水深h=0.35m栅渣量3.2.2粗格栅的设计计算格栅计算草图(1)栅槽宽度①栅条的间隙数n已知该污水厂的最大设计污水流量Qmax=0.045m3/s,栅前水深h=0.35m,过栅流速v=0.65m/s,栅条间隙宽度b=20mm,格栅倾角=650。n===9.4,设计取n=10;实际过栅流速v===0.61m/s在0.6～1.0m/s之间,满足要求。②格栅槽总宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m,取0.3m;则栅槽宽度B=S(n-1)+bn+0.3=0.01×9+0.02×10+0.3=0.59m,取B=0.6m(2)经过格栅的水头损失h1h2=h0kh0==式中h2:设计水头损失,mh0:计算水头损失,mg:重力加速度,m/s2k:系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3;:阻力系数,与格栅断面形状有关,本设计栅条断面形状为锐边矩形断面,=2.42,代入数据得h2=h0k==2.42××××3=0.05m,设计取0.1m(3)每日栅渣量W(m3/d)W==0.2m3/d采用机械清渣。(4)机械格栅选型采用GSHZ型回转式机械格栅,具体参数如下:设备型号设备宽度W0(mm)设备总宽W1(mm)有效栅宽W2(mm)栅渠宽度W3(mm)有效栅隙(mm)渠深H1(mm)排渣高度H2(mm)GSHZ500850340600202950800(5)栅后槽总高度H(m)设栅前超高h1=2.60mH=h+h1+h2=0.35+2.60+0.1=3.05m(6)栅槽总长度L(m)①进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽B1=0.3m,渐宽部分展开角度,此时进水渠道内流速为v===0.43m/s,在0.4～0.9m/s之间则L1==0.4m②栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2L2==0.2mL=L1+L2+0.5+1.0+H1=h+h1=0.35+4.05=4.4m式中,H1为栅前渠道深,m格栅槽总长度L:L=L1+L2+0.5+1.0+H1=h+h1=0.35+2.60=2.95m式中,H1为栅前渠道深,m则栅槽总长度L=0.4+0.2+0.5+1.0+=3.85m3.3调节池3.3.1设计参数(1)水力停留时间T=4h(2)设计流量Q=3000m3/d=0.035m3/s3.3.2设计计算(1)调节池的容积VV=QT=0.035×4×3600=504m3(2)调节池的尺寸设计有效水深h=2m则池子的面积:A=V/h=504/2=252m2调节池采用方形池,池长L:池宽B=1:1,则L=B==15.87m,取16m。则池子总尺寸为L×B×H=16m×16m×4.2m。在池底设积水坑,水池底以i=0.01的坡度坡向集水坑。(3)潜污泵潜污泵的设计流量按最高日最高时流量计算确定,设计扬程应根据设计流量时的调节池水位与沉砂池的水位差和水泵管路系统的水头损失以及安全水头确定。水泵宜选用同一型号,台数不应少于2台,不宜大于8台;当工作泵台数不大于4台时,备用泵宜为1台。水泵吸水管设计流速宜为0.7～1.5m/s,出水管流速宜为0.8～2.5m/s。调节池集水坑内设2台潜污泵,一用一备,水泵流量Q=3860m3/d=160.8m3/h,调节池水面标高为-2.75m,细格栅栅前水位3.07m,水头损失为0.18m,则潜污泵扬程H=2.75+3.07+0.18=6m。选择QW型潜污泵,具体参数如下:型号流量()扬程(m)转速()功率()效率()150QW140-7-5.5140714405.579.1(4)搅拌机为防止污水中悬浮物的沉积和使水质均匀,采用潜水搅拌机进行搅拌。根据调节池的有效容积,搅拌功率一般按1m3污水4～8W选配搅拌设备。本设计取6W,则调节池潜水搅拌机的总功率为504×6=3024W选择2台潜水搅拌机,单台设备的功率为1.5KW。设备具体参数如下:型号功率电流叶轮直径叶轮转速重量KWAmmr/minKgQJB1.5/6-260/3-9801.5426098065校核:每立方米污水所配功率W==5.95w,满足要求。将2台潜水搅拌机分别安装在进水端和进水端对角线方向。3.4细格栅3.4.1设计参数栅条宽度S=10mm栅条间距b=10mm过栅流速v2=0.65m/s格栅安装倾角=650栅前水深h=0.35m栅渣量3.4.2细格栅的设计计算(1)栅槽宽度①栅条的间隙数n已知该污水厂的最大设计污水流量Qmax=0.045m3/s,栅前水深h=0.35m,过栅流速v=0.65m/s,栅条间隙宽度b=10mm,格栅倾角=650。n===18.8≈20(个)实际过栅流速v===0.61m/s在0.6～1.0m/s之间,满足要求。②格栅槽总宽度B栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m,取0.3m;则栅槽宽度B=S(n-1)+bn+0.3=0.01×19+0.01×20+0.3=0.69m,取B=0.7m(2)经过格栅的水头损失h2h2=h0kh0==式中h2:设计水头损失,mh0:计算水头损失,mg:重力加速度,m/s2k:系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3;:阻力系数,与格栅断面形状有关,本设计栅条断面形状为锐边矩形断面,=2.42,代入数据得h2=h0k==2.42××××3=0.12m(3)每日栅渣量W(m3/d)W=采用机械清渣,机械格栅设一台。(4)格栅选型采用GSHZ型回转式机械格栅,具体参数如下:设备型号设备宽度W0(mm)设备总宽W1(mm)有效栅宽W2(mm)栅渠宽度W3(mm)有效栅隙(mm)渠深H1(mm)排渣高度H2(mm)GSHZ60095044070010850500(5)栅后槽总高度H(m)设槽前渠道超高h1=0.5m,则H=h+h1+h2=0.35+0.5+0.12=0.97,取H=1.0m(6)栅槽总长度L(m)①进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽B1=0.3m,渐宽部分展开角度,此时进水渠道内流速为v===0.43m/s,在0.4～0.9m/s之间,满足要求。则L1==0.55m②栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2L2==0.27mL=L1+L2+0.5+1.0+H1=h+h1=0.35+0.5=0.85m式中,H1为栅前渠道深,m则栅槽总长度L=0.55+0.27+0.5+1.0+=3.52m3.5沉砂池3.5.1沉砂池选型沉砂池主要去除较大的无机颗粒,按池型能够分为平流式、竖流式、旋流式和曝气沉砂池。(1)平流式沉砂池是常见的形式,污水在池内沿水平方向流动。优点:构造简单、截留无机颗粒效果较好,耐冲击负荷能力强,适应温度变化。缺点:占地面积大,配水不均匀,易出现短流和偏流。(2)竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内,无机物颗粒借重力沉于池底。优点:占地少,排泥方便,运行管理方便。缺点:池深大,施工困难,造价高,对耐冲击负荷和温度变化适应能力较差。(3)旋流式沉砂池是利用机械力控制流态与流速,加速砂粒的沉淀,有机物则被留在水中。优点:占地面积小,能够经过调节转速使沉砂效果最好。缺点:气提或泵提排砂,增加设备投资和运行费用。缺点:增加曝气装置而费用增多,对生物除磷有影响。(4)曝气沉砂池是在池的一侧通入空气,使污水沿池旋转前进,从而产生与主流垂直的横向恒速环流。优点:经过调节曝气量,能够控制污水的旋流速度,使沉砂效率较稳定,受流量变化的影响较小。同时还起到预曝气的作用。3.5.2平流式沉砂池设计(一)设计依据1.最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/s;2.最大流量时停留时间不小于30s,一般采用30～60s;3.有效水深应不大于1.2m,一般采用0.25～1m;每格宽度不宜小于0.6m;4.进水头部应采取消能和整流措施;5.池底坡度一般为0.01～0.02,当设置除砂设备时,可根据设备要求考虑池底形状。(二)设计计算(1)长度L:设v=0.25m/s,t=30s,则L=vt=0.25×30=7.5m(2)水流断面面积A:A===0.18m2(3)池总宽度B:设有效水深为h2=0.25m,则b==0.72m,取b=0.75m设n=2格,由于水量较小,设计一格工作,一格备用,则每格宽度b=0.75m,池子总宽度B=1.5m。(4)沉砂室所需容积V:设T=2d,则沉砂池所需容积V===0.12m3其中,T—排砂时间间隔,T=2d;KZ=1.93X—城镇污水沉砂量,X=30m3/106m3污水(5)每个沉砂斗容积V0:设每一分格有两个沉砂斗,则V0==0.06m3(6)沉砂斗各部分尺寸:设斗底宽=0.25m,斗壁与水平面的倾角为,斗高=0.35m,则沉砂斗的上口宽:===0.65m;沉砂斗的容积:V0==×(2×0.652+2×0.65×0.25+2×0.252)=0.076m3,略大于0.06m3,满足要求。(7)沉砂室高度h3:采用重力排砂,设池底坡度为0.06,坡向砂斗。沉砂室由两部分组成:一部分为沉砂斗,另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分,沉砂室的宽度为L=2(L+a)+0.2则L2===3m(0.2m为二沉砂斗之间隔壁厚度)沉砂室的高度h3=+0.06L2=0.35+0.06×3=0.53m(8)池总高度H:

设超高h1=0.5m,则H=h1+h2+h3=0.5+0.25+0.53=1.28m(9)验算最小流速vminvmin=式中Qmin:最小流量,本设计Qmin==0.035m3/sn1:最小流量时工作的沉砂池格数,n1=1:最小流量时沉砂池中的水流断面面积,m2则vmin==0.19m/s>0.15m/s,满足要求。3.5.3旋流式沉砂池设计(一)设计参数1.沉砂池水力表面负荷不大于200m3/(m2·h),最高流量时水力停留时间不小于30s。沉沙区水深1.0m～1.2m,径深比控制在2.0～2.5m。2.进水渠道直段长度应为渠道宽的7倍,而且不小于4.5m,以创造平稳的进水条件。3.进水渠道流速,在最大流量的40%～80%情况下为0.6～0.9m/s,在最小流量时大于0.15m/s;但最大流量不大于1.2m/s。4.沉砂池区与贮砂区的过渡段应有不小于250的坡度,以利于砂粒滑入贮砂区。贮砂区底部锥斗坡度不小于450;(二)设计计算(1)设计水量Qmax=0.045m3/s=162m3/h,设计一座沉砂池。(2)规格选择当前国内已经形成系列化的涡流式沉砂池和配套设备,在选型后需对部分参数进行校核,不满足要求时应进行调整。本设计选择直径1.83m的涡流式沉砂池,各部分尺寸如下表:设计水量/(m3/h)180沉沙区底坡降G/m0.30沉砂区直径A/m1.83进水渠水深H/m0.20贮砂区直径B/m0.91沉沙区水深J/m0.80进水渠宽度C/m0.31超高K/m0.30出水渠宽度D/m0.61沉沙区深度L/m1.10锥斗底径E/m0.31驱动机构/W0.56贮砂区深度F/m1.52桨板转速/(N/min)20(3)参数校核①表面负荷q===61.62[m3/(h·m2)]②停留时间a.沉砂池体积VV===2.56m3b.停留时间HRTHRT===56.89s>30s,满足要求。③径深比A/J=1.83/0.8=2.3在2.0～2.5之间,满足要求。④进水渠流速v1v1===0.73m/s⑤出水渠流速v2v2===0.37m/s⑥验算最小进水流速vminvmin=Qmin==0.035m3/s则vmin==0.56m/s>0.15m/s,满足要求。⑦校核贮砂容积设排砂时间间隔T=2d,城镇污水沉砂量X=30m3/106m3污水则沉砂区所需容积:V===0.24m3贮砂区容积V=+=+×=0.832>0.24m3,满足要求。(4)沉砂池高度HH=L+G+F=1.1+0.3+1.52=2.92m,其中超高0.3m。(5)砂水分离器的选择沉砂池的沉砂经排砂装置排除时往往是砂水混合体,为进一步分离出砂和水,需配套砂水分离器。排沉砂时间间隔2d,排砂量为0.12m3。沉砂含水率约为60%,容重为1.5t/m3,转化成含水率为60%的砂水混合物Wt=0.12/(1-60%)=0.3m3。设计选择LSSF-260螺旋式砂水分离器,处理量1～3L/s,电动机功率0.37KW。外形尺寸L×B×H=4350mm×1260mm×2100mm。综上述计算,涡流式沉砂池占地面积小,而且能够经过调节转速使沉砂效果最好,本设计选择涡流式沉砂池。3.6氧化沟3.6.1设计参数本设计的改良型Carrousel型氧化沟设计参数如下:(1)设计一座氧化沟,设计流量采用最高日平均时流量,则氧化沟流量为Q=3000m3/d;(2)氧化沟的设计泥龄范围一般取10～30d,本设计取θc=30d;(3)氧化沟有机负荷较低,一般为0.05～0.1KgBOD5/(KgMLSS·d),设计取0.1KgBOD5/(KgMLSS·d);(4)混合液悬浮固体浓度(MLSS)X=3000mgMLSS/L。混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)Xv=2100mg/L(MLVSS/MLSS=0.7);(5)水力停留时间HRT=18～28h;(6)沟中流速v1=0.3m/s,内回流渠的流速v2=0.4m/s。3.6.2设计计算(1)好氧区容积V1污泥总产率系数Yt=1.05KgVSS/KgBOD5;污泥自身氧化系数Kd=0.05d-1V1===2835m3好氧区水力停留时间t1为t1=V1/Q=2835/3000=0.945d=22.68h(2)缺氧区容积V2缺氧区容积采用反硝化动力学计算。V2=式中V2:缺氧区有效容积,m3;Nk:生物反应池进水总凯氏氮浓度,mg/L;Nte:生物反应池出水总氮浓度,mg/L;:排出生物反应池系统的微生物量,KgMLVSS/d;Kde:脱氮速率,Kg-N/(KgMLVSS/d);①脱氮速率Kde(T)设计水温为T=20,则Kde(T)=Kde(20)=0.06Kg-N/(KgMLSS·d)②排出生物反应池系统的微生物量=yYt式中Yt:污泥总产率系数,KgMLSS/KgBOD5,取1.05KgMLSS/KgBOD5;y:MLSS中MLVSS所占比例,取y=0.7S0:进水BOD5浓度,mg/L;Se:出水BOD5浓度,mg/L。=0.7×1.05×=198.45kg/d③缺氧容积V2V2==416.53m3缺氧区水力停留时间t2(h)t2=V2/Q=416.53/3000=0.14d=3.36h(3)厌氧区容积V3(m3)根据规范,厌氧区水力停留时间1～2h,设计取1.5h,则V3=Qt3=×1.5=187.5m3(4)氧化沟总容积V及停留时间tV=V1+V2+V3=2835+416.53+187.5=3439m3t=V/Q=3439/3000=1.146d=27.5h校核污泥负荷N===0.05[KgBOD5/(KgMLVSS·d)](符合要求)。(5)剩余污泥量(kg/d)按污泥龄计算:===283.5kgSS/d折算成含水率为99.5%的湿污泥W==56700kg/d,湿污泥密度按1000kg/m3计,则湿污泥流量Qw==56.7m3/d(6)需氧量①污水需氧量AORAOR=0.001aQ(S0-Se)-c+b[0.001Q(Nk-Nke)-0.12]-0.62b[0.001Q(Nt-Nke-Noe)-0.12]=0.001×1.47×3000×(100-10)-1.42×198.45+4.57×[0.001×3000×(40-5)-0.12×198.45]-0.62×4.57×[0.001×3000×(40-15)-0.12×198.45]=341.1(kgO2/d)式中AOR:污水需氧量,kgO2/d;Q:生物反应池进水流量,m3/d;:排出生物反应系统的微生物的量kg/d;Nk:生物反应池进水总凯氏氮浓度,mg/L;Nke:生物反应池出水总凯氏氮浓度mg/L;Nt:生物反应池进水总氮浓度,mg/L;Noe:生物反应池出水硝态氮浓度,mg/L;0.12:排出生物反应池系统的微生物中含氮量;kg/d;a:碳的氧当量,含碳物质以BOD5计时,取1.47;b:常数,氧化每公斤氨氮所需氧量(kgO2/kgN),取4.57;c:常数,细菌细胞的氧当量,取1.42。最大需氧量与平均需氧量之比为1.58,则AORmax=1.58AOR=1.58×341.1=538.94(kgO2/d)=22.46(kgO2/h)去除1kgBOD5需氧量==2.0kgO2/kgBOD②标准状态下需氧量SORSOR=式中T取20,CS(20)=9.17mg/L,C=2mg/L,水质修正系数=0.85,=0.95;压力修正系数取=1则SOR==548.29kg/d=22.85kg/h相应最大时标准需氧量为SORmax=1.58SOR=1.58×548.29=866.3kgO2/d=36.1kgO2/h(7)曝气设备的选择每组氧化沟设2台DS(倒伞)型表面曝气机,具体参数如下:型号叶轮直径mm电动机功率KW充氧量kg/h叶轮升降动程mm重量tDS25525503011～56±1402.8(8)氧化沟尺寸氧化沟有效容积为V=3439m3取氧化沟有效水深为h=4m,超高为1m,则氧化沟面积为A=V/h=3439/4=859.75m2氧化沟高度H=4+1=5m①好氧区尺寸氧化沟好氧区容积V1=2835m3好氧区面积A1=V1/h=2835/4=708.75m2好氧区采用2沟道,单沟道宽度b=6.0m,中间分隔墙厚度为0.25m。弯道部分面积为A1弯==113.04m2直线段部分面积A1直=A1-A1弯=708.75-113.04=595.71m2直线部分长度L1直===49.64m②缺氧段尺寸氧化沟缺氧区容积V2=416.53m3缺氧区面积A2=V2/h=416.53/4=104.13m2缺氧区宽度B2与好氧区沟道同宽,则B2=6.0+6.0+0.25=12.25m缺氧区长度L2=A2/B2=104.13/12.25=8.50m③厌氧区尺寸单组氧化沟厌氧区容积V3=187.5m3厌氧区面积A3=V3/h=187.5/4=46.88m2厌氧区长度L3与好氧区沟道同宽,则L3=6.0+6.0+0.25=12.25m厌氧区宽度B3=A3/L3=46.88/12.25=3.83m(9)进水管、回流污泥管及进水井进水和回流污泥进入进水井,经过混合后经过进水潜孔进入厌氧池。①进水管氧化沟进水管设计流量Q1=3000m3/d=0.035m3/s进水为重力流,设计管径d1=300mm,管道流速v1=0.76m/s,充满度h/D=0.48,坡度i=0.003。②污泥回流管污泥回流比R=100%,则单组氧化沟回流污泥管设计流量QR=RQ=3000m3/d=0.035m3/s管道流速v2=1.0m/s,则管径d2===0.21m,取回流污泥管DN200mm。③进水井。进水潜孔设于厌氧池前端。进水孔流量Q2=Q1+QR=0.035+0.035=0.07m3/s孔口流速v1=1.0m/s,则孔口过水断面积A=Q2/v1==0.07m2孔口边长a==0.26m,取d=300mm。设污水在进水井中停留时间为t=5min,则进水井体积V4=Q2t=0.07×5×60=21m3,有效水深取4m,则面积为5.25m2,进水井平面尺寸为2.3m×2.3m。(10)出水堰及出水井、出水管氧化沟出水处设置出水竖井,竖井内安装可调节堰。初步估算δ/H<0.67,因此按薄壁堰来计算。①出水堰设计梯形堰,过堰流量q=1.86bh3/2氧化沟出水流量Q’=Q1+QR=0.07m3/s=70L/s,取h=0.1m,则b===1.19m为便于设备的选型,堰宽b取1.2m校核堰上水头H===0.1m选用电动可调节堰门,通径1.2m×0.2m。②出水竖井考虑可调堰安装要求,堰两边格留0.5m的操作距离。出水竖井长L=1.2+0.5×2=2.2m出水竖井宽度取B=2m,则出水竖井平面尺寸为L×B=2.2m×2m③出水管出水管设计流量Q3=Q1+QR=0.07m3/s设计管径d3=400mm,充满度h/D=0.6,流速v3=0.92m/s,坡度i=0.003。(11)内回流计算为使反硝化脱氮效果达到最佳,在好氧区与缺氧区之间设置内回流渠,并设置内回流门,对混合液内回流流量进行控制。混合液内回流比R内=100%～400%,则内回流流量Q内=R内Q=(1～4)×3000/86400=(0.035～0.139)m3/s内回流控制门通径0.45m×0.45m。(12)厌氧区、缺氧区设备选择根据规范要求,厌氧区、缺氧区采用机械搅拌,混合功率采用2～8W/m3。①厌氧区混合功率按6W/m3池容计算厌氧区有效容积V3=187.5m3混合全池污水所需功率=6×187.5=1125W厌氧区内设置2台QJB0.75/6-260/3-980型潜水搅拌机,单台功率为0.75KW校核:混合全池污水所需功率==8W/m3,满足要求。搅拌机具体参数如下:型号功率电流叶轮直径叶轮转速重量KWAmmr/minKgQJB0.75/6-260/3-9800.75324068062②缺氧区混合功率按6W/m3池容计算缺氧区有效容积V2=416.53m3混合混合全池污水所需功率=6×416.53=2499.18W缺氧区内设2台QJB1.5/6-260/3-980型潜水搅拌机,单台功率为1.5KW校核:混合全池污水所需功率==7.2W/m3在2～8W/m3之间,满足要求。搅拌机具体参数如下:型号功率电流叶轮直径叶轮转速重量KWAmmr/minKgQJB1.5/6-260/3-9801.5426098065(13)推流器的选择氧化沟最小流速v=0.3m/s,需要设水下推流机强化流速。功率按5～8W/m3池容计算,所需功率为(5～8)×2835=(14175～22680)W设计4台QJB5/4-2500/2-56P型潜水推流器,单台功率为5KW,具体参数如下:型号功率电流叶轮直径叶轮转速推力重量KWAmmr/minNKgQJB5/4-2500/2-56P511.925005631002803.6.3化学除磷设计计算二级处理系统出水的总磷指标一般很难满足GB18918-一级A标准,因此需要化学辅助除磷。(1)化学药剂的选择化学除磷的常见药剂有石灰、硫酸铝、聚合氯化铝(PAC)、聚合硫酸铝(PAS)、三氯化铁、硫酸铁和硫酸亚铁。①石灰优点:价格便宜,取得方便,在除磷同时还能够降低水的硬度;缺点:没有凝聚功能,需要絮凝剂的帮助,另外石灰乳没有溶解部分不能有效利用,投药量加大。用石灰除磷,污泥量较铁盐或铝盐大得多。②铁盐优点:同时具有除磷作用和凝聚作用;缺点:有可能增大水的色度,三氯化铁、氯化亚铁、硫酸铁和硫酸亚铁都具有很强的腐蚀性,需要考虑设备的防腐措施。③铝盐优点:具有除磷和凝聚作用,同时不会导致水的色度增加;缺点:除磷作用和凝聚作用不如铁盐,硫酸铝液体有很强的腐蚀性。当溶解性磷较少时,选用聚合类铁盐或铝盐均能够取得较好的除磷效果。综上比较,设计采用聚合氯化铝(PAC)作用除磷药剂。(2)化学除磷工艺的选择根据药剂投加点的不同,化学除磷工艺分为预沉淀、同步沉淀和后沉淀。①预沉淀预沉淀是在沉砂池之前向污水中投人药剂,产生的沉淀物能在初沉池中沉淀分离去除。优点:能够同时去除污水中部分有机物,减轻后续生物处理工艺负荷,而且由于先进行化学除磷,生物反应池的无机污泥含量不会增加。缺点:由于去除水中部分有机物,导致水中碳源不足,给反硝化脱氮带来困难,而且产生的沉淀污泥需要单独处理。②同步沉淀向曝气池中投人药剂。优点:经过污泥回流充分利用沉淀药剂,金属盐药剂使污泥重量增加,从而防止污泥膨胀,应用最为广泛。缺点:污泥量增加,磷酸盐污泥和生物剩余污泥混合在一起,无法回收磷酸盐,在厌氧状态下污泥中磷会再溶解。另外,由于回流泵会破坏絮体,但投加高分子絮凝助凝剂可减轻。③后沉淀沉淀药剂投加在沉淀池后。优点:磷酸盐的去除是在一个单独的构筑物内进行的,对前面的生物处理工艺基本没有影响,加药量的多少可根据磷的负荷随时控制。缺点:投资大,运行费用高。综上,设计采用同步沉淀的除磷工艺。(3)化学药剂量的计算原水中总磷为3mg/L,设氧化沟出水中总磷为1mg/L,投加药剂后,使出水总磷含量达到0.5mg/L。则需沉析去除的磷为:P负荷=3000×(0.001-0.0005)=1.5kg/d设计采用投加系数=1.5,液态PAC密度1.19kg/L,Al2O3含量10%,盐基度70%(盐基度为PAC中OH-与Al3+的当量百分比)。Al2O3相对分子质量为102,其中铝为54。则PAC中铝的含量=(54/102)×10%=5.3%。设计Al的投加量为1.5×(27/31)×1.5=2.0kgAl/d折算成需要药剂量为:2.0/5.3%=37.7kgPAC/d折算成体积量为:Q=37.7/1.19=31.7L/d=1.32L/h选择2台J1-WM型计量泵投加,单台泵投加流量为Q=1.32/2=0.66L/h具体参数如下:型号流量(L/h)排出压力(MPa)转速(次/min)功率(KW)进出口直径(mm)J1-WM1-2.510.1-2.5300.124贮药量按15d计算,则贮存容积V=31.7×15=475.5L。(4)污泥量增加量采用铝盐或铁盐做混凝剂时,同步投加,污泥量增加15%～50%,设计按30%考虑,则污泥增加量Qwz=56.7×30%=17.01m3/d污泥总量Qwt=56.7+17.01=73.7m3/d3.7二沉池二沉池是整个活性污泥法系统中非常重要的组成部分,整个系统的处理效能与二沉池的设计与运行密切相关,在功能上要同时满足澄清和污泥浓缩两方面的要求,其工作效果直接影响回流污泥的浓度和活性污泥处理系统的出水水质。二沉池的设计包括池型选择、沉淀池面积、有效水深计算、污泥区容积计算、沉淀池结构尺寸设计等。3.7.1二沉池的选型沉淀池一般分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和幅流式沉淀池。沉淀池各种池型优缺点及适用条件如下:三种沉淀池的特点及适用条件池型优点缺点适用条件平流式(1)沉淀效果好(1)配水不易均匀适用于大、中、小型污水处理厂(2)对冲击负荷和温度变化的适应能力强(2)采用多斗排泥时,每个泥斗需单独设排泥管各自排泥,操作量大(3)施工简易(3)采用机械排泥时,设备复杂,对施工质量要求高(4)平面布置紧凑(4)采用机械排泥时,大部分设备位于水下,易腐蚀(5)排泥设备已趋定型(1)排泥方便,管理简单(1)池子深度大,施工困难适应于处理水量不大的小型污水处理厂竖流式(2)对冲击负荷及温度变化适应能力较差(2)占地面积较小(3)造价较高(4)池径不宜太大(1)采用机械排泥,运行较好(1)水流速度不太稳定(1)适应地下水位较高地区幅流式(2)管理较方便(2)易于出现异重流现象(3)排泥设备有定型产品(3)机械排泥设备复杂,对池体施工质量要求高(2)适用于大、中型污水处理厂本设计水量小,采用竖流式沉淀池。3.7.2二沉池的设计(一)设计参数(1)设计两座二沉池,单座流量Q=1500m3/d=0.0174m3/s(2)中心管流速不大于0.03m/s,设计取v0=0.03m/s(3)表面负荷一般取0.6～1.5m3/(m2·h),本设计取=0.8m3/(m2·h)(4)沉淀时间t一般为1.5～4.0h,取t=3h(二)设计计算(1)中心管面积f(m2):设采用2个竖流式沉淀池,则单座沉淀池的设计流量为qmax=Q=0.0174m3/s中心管流速v0=0.03m/s,则中心管面积为f===1.16m2(2)中心管直径d0:d0===1.22m(3)中心管喇叭口下缘至反射板的垂直高度h3(m)h3=式中v1:污水由中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出流速,取v1=0.015m/s;d1:喇叭口直径,m