城市污水处理工艺设计.docx

城市污水处理工艺设计水处理课程设计题目：城市污水处理工艺设计院系：环境与生物工程学院专业：环境工程班级：环境0801班学生姓名：王剑指导教师：金飙 2011年8月28日38城市污水处理工艺设计目录前言4第一章 设计总况51 原始资料51.1 设计水量、水质及排放要求51.2 地质条件51.3 气象资料52 设计任务和原则52.1 课程设计任务52.2 设计原则6第二章 工艺设计方案确定71 污水的性质72 几种工艺比较72.1 SBR工艺简介72.2 UCT工艺简介82.3 氧化沟工艺简介92.4 Phoredox工艺简介112.5 A2/O工艺简介123 处理工艺确定12第三章 改良A2/O工艺131 常规A2/O工艺131.1 常规A2/O工艺原理131.2 常规A2/O工艺缺点132 改良型A2/O工艺132.1 取消混合液回流的A2O 工艺132.2 倒置型A2O 工艺142.3 A+A2O 工艺152.4 TRIZON 工艺153设计应用163.1 A+A2O 工艺163.2 取消混合液回流的A2O 工艺163.3 倒置型A2O 工艺164 结语17第四章 主要构筑介绍181 格栅181.1 格栅的概念和分类181.2 常用机械格栅除污机及功能特点192 沉砂池202.1 沉砂池概念与作用202.2 沉砂池分类203 初沉池213.1 初沉池（沉淀池）简介213.2 分类及简介214 A+A2/O工艺反应池224.1 厌氧/缺氧调节池224.2 厌氧池224.3 缺氧池234.4 好氧池235 二沉池236 污泥浓缩池23第五章 A+A2/O反应池设计与计算251 A+A2/O生物反应池251.1 设计流量251.2 设计计算251.3 BOD去除率251.4 反应池容积261.5 厌氧池设备选择（以单组反应池及）271.6 缺氧池设备选择（以单组反应池及）281.7 厌氧/缺氧调节池282 曝气系统设计计算282.1 设计需氧量282.2 标准需氧量292.3 所需空气动力（相对压力）293 曝气器数量设计304 供风管道计算30第六章 污泥中重金属去除方法研究展望311 研究意义312 国内外研究现状322.1 物理稳定322.2 化学淋滤322.3 生物方法332.4 电化学333 存在问题34第七章 总结36第八章 参考书目37前言我国是世界上人均占有水资源较少的国家，而且水资源分布不均匀，人均占有量相当于世界平均质的1/4.随着经济的发展，工农业及居民生活用水量的需求也在不断增大，污水量也急剧增多，加剧了我国水资源紧张的局面。由于要求同时脱氮除磷，此次设计选用改良的A2O工艺，同时对比了其他一些工艺，如SBR、氧化沟、UCT、Phoredox。本设计对改良的A2O工艺的各个构筑物进行了简介，并且对主要构筑物进行了设计与计算。对整个厂区进行了布置。第一章 设计总况1 原始资料1.1 设计水量、水质及排放要求某城镇人口约为20万人，排水量为180-210L/人日，工业污水排放量为10万m3/d,总变化系数K总=1.2。产生的污水水质条件为：CODcr=350mg/L，BOD5=200mg/L，SS=250mg/L，NH3-N=50mg/L，TP=6mg/L，大肠杆菌超标。污水经处理后的出水水质要求为：COD100mg/L；BOD530mg/L；SS20mg/L；NH3-N=25mg/L；TP3mg/L；PH=6-9；大肠杆菌 104个/L。1.2 地质条件污水厂地势基本平坦，自南向北逐渐升高，地面标高在60.34米（地面高程60.34米），地面坡度为9%。城市地质资料：厂区土层情况良好，地下2米深以内为黏土层，26.5米为砂粘土，6.588米为砾石层。厂区为地震6级区。1.3 气象资料1.平均气温：23oC；2.夏季主导风：东南风；3.历年平均降水量：_ mm。2 设计任务和原则2.1 课程设计任务1.根据污水水质情况、地形、水文等相关资料，确定污水处理工艺与污水处理流程；2.对污水与污泥处理流程中主要处理构筑物进行工艺计算，确定其型号、数目与尺寸，以及主要设备型号和数量等；3.进行各处理构筑物的总体布置和污水、污泥处理流程的高程设计；4.绘制工艺流程图。2.2 设计原则1.在废水处理工艺方案的选择上应满足以下原则：（1）坚持科学可靠并借鉴同类废水处理的工程实践经验，技术上力求先进，管理方便，操作简单，无二次污染，维护量少，可靠程度高；（2）废水经处理后达标排放，减轻对受纳水体污染，力求以最少的投入获得最大的社会效益、经济效益和环境效益；（3）尽量减少污泥的产生量，力求在系统内消化污泥，以减少污泥处理的投资及运行费用；（4）尽量采用先进可靠的自动化控制系统，提高污水厂管理水平，减少工人的劳动强度。2.在废水与污泥处理工艺设计过程应依据以下原则：（1）根据废水水质、水量及其变化规律来确定设计参数，并确保计算过程尽量准确、详细；（2）在确定工艺设备时，力求做到质优可靠、管理方便、操作容易，并使投资、运行费用较低；（3）图纸的绘制与计算书的撰写格式应满足各项要求。第二章 工艺设计方案确定1 污水的性质此次所处理的污水主要来自城镇居民的生活污水和工厂排放的工业废水。污水水质条件为：CODcr=350mg/L，BOD5=200mg/L，SS=250mg/L，NH3-N=50mg/L，TP=6mg/L，大肠杆菌超标。根据污水水质及排放要求，所选择的工艺必须同时具有脱氮除磷功能。2 几种工艺比较根据污水的来源以、性质及排放要求，污水处理工艺可以选择SBR、UCT、氧化沟、Phoredox、A2/O。2.1 SBR工艺简介1.工艺简介 序批式反应池（SBR）属于“注水反应排水”类型的反应器，在流态上属于完全混合，但有机污染物却是随着反应时间的推移而被降解的，图1为序批式反应池的基本运行模式，其操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置5个基本过程组成，从污水流入到闲置结束构成一个周期，所有处理过程都是在同一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行，混合液始终留在池内，从而不需要另外设沉淀池。周期循环时间及每个周期内各阶段时间均可根据不同的处理对象和处理要求进行调节。2.SBR工艺特点 （1）理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好 ；（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；图1：序批式反应工艺的操作流程 （3）耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击；（4）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活 ； （5）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理 ； （6）反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀； （7）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改（8）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果；（9）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。3. RSB工艺缺点（1）间歇周期运行，对自控要求高；（2）变水位运行，电耗增大；（3）脱氮除磷效率不太高；（4）污泥稳定性不如厌氧硝化好。2.2 UCT工艺简介UCT工艺（图2）为南非开普敦大学研究开发，其基本思想是减少回流污泥中的硝酸盐对厌氧区的影响，所以与A2/O不同的是，UCT工艺的回流污泥是回到缺氧区而不是厌氧区，从缺氧区出来的混合液硝酸盐含量很低，回流到厌氧区后为污泥的释磷反应提供了最佳条件。由于混合液悬浮固体浓度较低，厌氧区停留时间较长。图2：UCT生物脱氮除磷工艺2.3 氧化沟工艺简介1.工艺简介氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。它是活性污泥法的一种变型。因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。2.工艺特点（1）构造形式多样性基本形式氧化沟的曝气池呈封闭的沟渠形，而沟渠的形状和构造则多种多样，沟渠可以呈圆形和椭圆形等形状。可以是单沟系统或多沟系统；多沟系统可以是一组同心的互相连通的沟渠，也可以是相互平行，尺寸相同的一组沟渠。有与二次沉淀池分建的氧化沟也有合建的氧化沟，合建的氧化沟又有体内式和体外式之分，等等。多种多样的构造形式，赋予了氧化沟灵活机动的运行性能，使他可以按照任意一种活性污泥的运行方式运行，并结合其他工艺单元，以满足不同的出水水质要求。（2）曝气设备的多样性常用的曝气设备有转刷、转盘、表面曝气器和射流曝气等。不同的曝气装置导致了不同的氧化沟型式，如采用表曝气机的卡鲁塞尔氧化沟，采用转刷的帕斯维尔氧化沟等等，与其他活性污泥法不同的是，曝气装置只在沟渠的某一处或者几处安设，数目应按处理场规模、原污水水质及氧化沟构造决定，曝气装置的作用除供应足够的氧气外，还要提供沟渠内不小于0.3m/s的水流速度，以维持循环及活性污泥的悬浮状态。（3）曝气强度可调节氧化沟的曝气强度可以通过两种方式调节。一是通过出水溢流堰调节：通过调节溢流堰的高度改变沟渠内水深，进而改变曝气装置的淹没深度，使其充氧量适应运行的需要。淹没深度的变化对曝气设备的推动力也会产生影响，从而可以对进水流速起到一定的调节作用；其二是通过直接调节曝气器的转速：由于机电设备和自控技术的发展，目前氧化沟内的曝气器的转速时可以调节的，从而可以调节曝气强度的推动力。（4）简化了预处理和污泥处理氧化沟的水力停留时间和污泥龄都比一般生物处理法长，悬浮装有机物与溶解性有机物同时得到较彻底的稳定，姑氧化沟可以不设初沉池。由于氧化沟工艺污泥龄长，负荷低，排出的剩余污泥已得到高度稳定，剩余污泥量也较少。因此不再需要厌氧消化，而只需进行浓缩和脱水。3.氧化沟缺点（1）污泥膨胀问题当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。（2）泡沫问题由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。（3）污泥上浮问题当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。（4）流速不均及污泥沉积问题在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为，最低流速应为0.15m/s，不发生沉积的平均流速应达到0.30.5m/s。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250300mm，转盘的浸没深度为480-530mm。与氧化沟水深（3.03.6m）相比，转刷只占了水深的1/101/12，转盘也只占了1/61/7，因此造成氧化沟上部流速较大（约为0.81.2m，甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。2.4 Phoredox工艺简介该工艺有有五单元组成，工艺流程如图3所示 图3：Phoredox(无段)工艺在五单元中厌氧、缺氧和好氧用于除磷、脱氮和碳氧化，第二段缺氧主要用于进一步的反硝化，该工艺的污泥龄1040d（比A2/O工艺长）。2.5 A2/O工艺简介1.工艺简介A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。其工艺流程图如图4所示，在该工艺流程内，BOD5、SS和以各种形式存在的氮和磷将一一被去除。A2O生物脱氮除磷系统的活性污泥中，菌群主要由硝化菌和反硝化菌、聚磷菌组成。图4：A2/O生物脱氮除磷工艺流程2. A2/O工艺优点： （1）工艺简单，总水力停留时间少于同类工艺；（2）厌氧、缺氧、好氧交替运行，丝状菌不易繁殖，基本上不存在污泥膨胀；（3）不需要外加碳源，只需在厌氧、缺氧、好氧段进行缓慢搅拌，运行费用低。3 处理工艺确定综合考虑污水水质及几种处理工艺的优缺点，A2/O工艺比较突出，但A2/O也存在缺点，查找资料及文献，决定选择改良A2/O工艺。（改良后的工艺将在下章进行详细介绍。）第三章 改良A2/O工艺1 常规A2/O工艺1.1 常规A2/O工艺原理由图4可知，污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧环境条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化。污水经过第一个厌氧反应器以后进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是进行脱氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来，通常内回流量为原污水的24倍，部分有机物在反硝化细菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，混合液的COD浓度基本接近排放标准，好氧反应区除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至厌氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。1.2 常规A2/O工艺缺点进入沉淀池的混合液通常需要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反硝化和厌氧释磷，但这会导致回流污泥和回流混合液中有一定的溶解氧，回流污泥中存在的硝酸盐对厌氧释磷过程也有一定的影响，进入二沉池的污水，可能含有大量的硝酸盐，导致出水水质不达标。所排放的剩余污泥中，仅有一部分污泥是经历了完整的厌氧和好氧过程，影响了污泥充分吸磷。碳源不足导致氮的去除率不高。2 改良型A2/O工艺2.1 取消混合液回流的A2O 工艺同济大学的任洁、顾国维等对A2O 工艺进行了取消混合液回流的中试,结果表明,当污泥回流比为150 %时对有机物和氮的去除效果同传统A2O 工艺的相当,而除磷效果较优。取消混合液回流最初是基于这样的认识:曝气池在好氧状态下也可进行一定程度的反硝化,如同氧化沟中进行的同步反硝化作用。该工艺的脱氮作用既包括曝气池中微生物的内源反硝化,也包括回流污泥在厌氧区利用原水中的有机物为碳源进行的反硝化(前者所占比例很小,以后者为主) 。值得注意的是,该试验采用的污泥回流比较传统A2O 工艺的大,这应是脱氮效果好的主要原因:回流污泥中的硝酸盐浓度约为混合液中硝酸盐浓度的1倍左右,对脱氮来讲1倍的污泥回流相当于2倍的混合液回流。该工艺实际上是将污泥回流和混合液回流合二为一,在流程上有所减化,使得生产运行与管理也更直观、简单,但其经济性还值得探讨,因为混合液回流泵的扬程为9. 8 kPa ,而污泥回流泵的扬程49 kPa ,电耗差别显而易见。该工艺和倒置型A2O工艺异曲同工,原理和流程十分相似:回流污泥首先同原水混合而自然形成一个缺氧区,污泥中的反硝化细菌利用原水中的有机物为碳源进行反硝化,很快便将回流污泥中的硝酸盐消耗掉,后续区段将处于严格的厌氧状态。2.2 倒置型A2O 工艺同济大学的张波、高廷耀等对倒置型A2O 工艺(见图2) 的原理与特点进行了试验研究与理论探索,在污泥回流比为200 %的条件下得到了更好的脱氮除磷效果,对有机物的去除效果则与传统A2O工艺相当。该工艺的特点是缺氧池位于厌氧池之前。脱氮效果好的原因是:污泥回流比大;缺氧段位于工艺的首端,使得反硝化可优先获得碳源。除磷效果好的原因是:污泥回流比大,且所有回流污泥均经历了完整的厌氧(释磷) 好氧(吸磷) 过程,使得排放的剩余污泥含磷量更高;缺氧池在前可消除硝酸盐的不利影响;微生物经厌氧释磷后直接进入好氧环境,其在厌氧条件下形成的吸磷动力可以得到更充分利用。图5：倒置型A2/O工艺2.3 A+A2O 工艺该工艺在传统A2/O 法的厌氧池之前设置回流污泥反硝化池,来自二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入该池(另90%左右的进水直接进入厌氧池),停留时间为2030 min,微生物利用进水中的有机物作碳源进行反硝化(去除由回流污泥带入的硝酸盐),消除了硝态氮对厌氧释磷的不利影响,保证了除磷效果。该工艺简便易行,也可在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。图6：A+A2/O工艺2.4 TRIZON 工艺法国得利满公司提交的国内某工程的技术方案中推荐了TRIZON 工艺(见图4)。该工艺的显著特点是不在污水主流路上设缺氧区,而是在回流污泥流路上设污泥活化区,在该区内污泥交替经历缺氧和好氧两种状态;第二个特点是污泥活化区、厌氧区、好氧区集中在一个池子内(称为TRIZON 生化池) ,因而占地面积较小;第三个特点是取消了混合液回流。它对生活污水中BOD5、TN、TP的去除效率分别为95% 98%、70%90%、60 %85%。图7：TRIZON 工艺3设计应用3.1 A+A2O 工艺该工艺最早是由中国市政工程华北设计研究院在山东泰安污水处理厂的设计中提出的,主要目的是通过在A2O 工艺的厌氧池前设一个回流污泥反硝化池来去除回流污泥中富含的硝酸盐,以降低或消除硝酸盐对厌氧释磷的影响,从而保证系统的除磷效果。该工艺简便易行(在厌氧池中分出一格,并对进水稍作改动即可) ,目前采用较多。3.2 取消混合液回流的A2O 工艺取消内回流后有机物、NH3-N及TP去除率明显上升,TN 去除率(为65 %)略有下降,这与任洁等人的试验结论基本一致。该结果具有重要的工程意义,因为现行的污水综合排放标准(GB89781996) 对TN不作要求(只限制NH3-N) ,新的城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 189182002)的二、三级标准对TN也不作要求,而一级标准只要求出水TN15 mg/L (A标准)或20 mg/L(B标准)。我国城市生活污水中的TN含量一般在40 mg/L左右,若出水水质按A标准执行,则TN去除率只需63%左右即可,取消内回流后TN去除率约下降5% ,完全可满足要求。因此,该工艺可在现有污水厂和新建的污水厂中推广。不过该工艺有两个问题值得探讨:一是污泥回流比过大并不经济,如何确定一个较佳的回流比;二是好氧区的反硝化作用如何量化、TN 去除率怎么确定及反硝化效率怎么控制。3.3 倒置型A2O 工艺该工艺的内回流是否取消取决于经济性和运行习惯,如取消内回流则污泥回流比需相应加大。由中国市政工程中南设计研究院设计的河南新乡骆驼湾污水处理厂(规模为15104 m3/d) 采用了该工艺,目前已进入施工安装阶段。在国内最近几个大型污水处理厂项目的投标中,一些设计院的设计方案也采用了该工艺。4 结语取消混合液回流和倒置A2O工艺在国内大规模的工程应用和生产运行的实践尚不多见,并且加大污泥回流比的经济性还值得进一步考虑、比较,所以对这两种工艺的采用要谨慎。对于执行一级标准(要求脱氮) 的大型城市污水处理厂或出水排入封闭性水域(如滇池) 的城镇污水处理厂,如采用改良型A2O 工艺则应在设计时保留内回流,运行时则可根据水质情况再决定是否取消;对于中、小型城镇污水处理厂而言,如所排放水体的等级较低,则在采用改良型A2O工艺时应大胆取消内回流,出水水质同样可达到排放标准。TRIZON 工艺系国外水处理公司开发的商业性工艺,国内还没有对其进行系统性试验研究,缺少设计和运行经验,目前还不具备工程应用的条件。但该工艺的思路较为新颖(有些类似于传统活性污泥法的回流污泥再生) ,建议有关科研、设计单位进行该工艺的系统试验研究,或者引进、消化、吸收,以使其完全国产化,促进脱氮除磷污水处理技术的发展。在目前的条件下,如城市污水浓度较高(如北方城市) ,同时又有脱氮除磷要求,建议采用A+A2O工艺。该工艺成熟、可靠,解决了回流污泥中的硝酸盐对厌氧释磷的不利影响,不失为一种实用的改良型A2O工艺。如城市污水浓度较低且对氮的排放要求不高时采用A2O工艺要慎重,这时对进水水质的预测最好在实测资料的基础上结合城市发展来进行,以选择合适的工艺。在南方城市污水中的BOD5和TN浓度普遍偏低,用常规活性污泥法处理即可使出水TN达标,在这样的条件下如对磷的排放有要求则采用AO除磷活性污泥法是一种较好的选择(化学强化一级处理等工艺另当别论)。需要注意的是,该工艺也要采取措施来消除硝态氮对释磷的不利影响。 第四章 主要构筑介绍图8：污水处理流程图1 格栅1.1 格栅的概念和分类格栅是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、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物。格栅栅条间的空隙宽度可根据清除污物的方式和水泵的要求来设定，人工清除格栅间隙一般为1625mm。沉砂池或沉淀池前的格栅一般采用15-30mm，最大为40mm。常用的机械清渣设备有三种，即链条式、移动式及钢丝绳牵引式格栅清污机。按格栅栅条间距的大小不同,格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅3类。按格栅的清渣方法，有人工格栅、机械格栅和水力清除格栅三种。按格栅构造特点不同可分为抓耙式、循环式、弧形、回转式、转鼓式、旋转式、齿耙式和阶梯式等多种形式。格栅设备一般用于污水处理的进水渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮物，以减轻后续水处理工艺的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。当拦截的栅渣量大于0.2m3/d时，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于0.2m3/d时，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。1.2 常用机械格栅除污机及功能特点1.链条式格栅除泥机 常用于较深的格栅井，去除水中的漂浮物。由栅条、耙斗、链条传功组成。传动的机械、电机在水面上，格栅两边的链条带动耙斗在栅条上上下下往复工作，可以去除在栅条上的拦截物。用链条传动较稳定可靠，维修保养较为方便，根据工艺要求设计栅条的间距，可作为粗格栅或细格栅。2.一体式三索式格栅除泥机 常用于城市污水厂中处理粗大的固体悬浮物。由栅条、耙斗、主动钢丝绳、主传动机构与差传动机构组成。在控制系统指令下，主差动机构驱动耙斗自动交替往复工作，去除水中的固体悬浮物。3.回转式格栅除泥机 它是耙齿配成一组回转格栅链，在电机减速器的驱动下，耙齿逆水流方向回转运动，当耙齿运动到设备的上部时，因槽轮和弯轨的导向作用，使每组耙齿间产生相对运动，大部分固体颗粒靠重力落下，另一部分靠清扫器的反向运动把粘在耙齿上的杂物清除干净。该装置分离效率高、动力消耗少、噪音低，耙齿材料为ABS工程塑料，耐腐蚀，设备自身具有较强自净能力，不产生堵塞适宜做细格栅。表格一：格栅的栅条间距与截留污物栅条间距/mm截留污染物/L/(人d)栅条可安装的水泵型号栅条间距/mm截留污染物/L/(人d)栅条可安装的水泵型号204621/4PWA700.86PWA402.74PWA900.58PWA2 沉砂池2.1 沉砂池概念与作用污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带起立。沉砂池主要有平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。现代设计的主要有旋流沉砂池。2.2 沉砂池分类沉砂池有平流式、曝气式和旋流式三种形式。1.平流式沉砂池平流式沉砂池是平面为长方形的沉砂池。沉砂池的主体部分，实际是一个加宽、加深了的明渠，由入流渠、沉砂区、出流渠、沉砂斗等部分组成，两端设有闸板以控制水流。在池底设置12个贮砂斗，下接排砂管。设计流速为0.15-0.3m/s，停留时间应大于30秒。沉砂含水率为60%，容重1.5t/m3。采用机械刮砂，重力或水力提升器排砂。2.曝气沉砂池曝气沉砂池是一长形渠道，沿渠壁一侧的整个长度方向，距池底60-90cm处安设曝气装置，在其下部设集砂斗，池底有i=0.1-0.5的坡度，以保证砂粒滑入。由于曝气作用，废水中有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较为纯净的砂粒。 在旋流的离心力作用下，这些密度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽，而密度较小的有机物随水流向前流动被带到下一处理单元。另外，在水中曝气可脱臭，改善水质，有利于后续处理，还可起到预曝气作用。 普通沉砂池截留的沉砂中夹杂有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加，采用曝气沉砂池，可在一定程度上克服此缺点。3.旋流式沉砂池典型的旋流式沉砂池都为圆型结构，需要处理的污水顺着平而直的进水渠到达沉砂池，它使得进水的紊流降低至最小。在进水渠的末端设有一个能产生附壁效应的斜坡，促使砂粒下沉，并使部分已沉降在渠底的砂粒能顺势滑入沉砂池底。沉砂池的中央设有轴向的螺旋桨，它在池中形成一定程度的旋流，使水流沿着池壁转动，并被逐渐引导至沉砂池的中央。轴向的螺旋桨再将沉砂池中央的水向上提升，并从出水渠中排出 由于旋流造成的离心力，促使已沉降在池底的砂粒被吸至沉砂池的中央，通过一个环形孔口跌入底部的储砂斗中。由于旋流的作用，跌入储砂斗中的砂粒已被洗去了附着的较轻的有机物。当储砂斗中的砂粒集聚到一定量时，自动运行的砂泵将其提升至脱水设备处理。3 初沉池3.1 初沉池（沉淀池）简介沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物的一种构筑物。沉淀池在废水处理中广为使用。3.2 分类及简介沉淀池的型式很多，按池内水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式三种。平流式沉淀池 由进、出水口、水流部分和污泥斗三个部分组成。平流式沉淀池多用混凝土筑造，也可用砖石圬工结构，或用砖石衬砌的土池。平流式沉淀池构造简单，沉淀效果好，工作性能稳定，使用广泛，但占地面积较大。若加设刮泥机或对比重较大沉渣采用机械排除，可提高沉淀池工作效率。竖流式沉淀池 池体平面为圆形或方形。废水由设在沉淀池中心的进水管自上而下排入池中，进水的出口下设伞形挡板，使废水在池中均匀分布，然后沿池的整个断面缓慢上升。悬浮物在重力作用下沉降入池底锥形污泥斗中，澄清水从池上端周围的溢流堰中排出。溢流堰前也可设浮渣槽和挡板，保证出水水质。这种池占地面积小，但深度大，池底为锥形，施工较困难。辐流式沉淀池池体平面多为圆形，也有方形的。直径较大而深度较小，直径为20100米，池中心水深不大于4米，周边 水深不小于1.5米。废水自池中心进水管入池，沿半径方向向池周缓慢流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流入出水渠。近年设计成的新型的斜板或斜管沉淀池。主要就是在池中加设斜板或斜管，可以大大提高沉淀效率，缩短沉淀时间，减小沉淀池体积。但有斜板、斜管易结垢，长生物膜，产生浮渣，维修工作量大，管材、板材寿命低等缺点。正在研究试验的还有周边进水沉淀池、回转配水沉淀池以及中途排水沉淀池等。 沉淀池有各种不同的用途。如在曝气池前设初次沉淀池可以降低污水中悬浮物含量，减轻生物处理负荷在曝气池后设二次沉淀池可以截流活性污泥。此外，还有在二级处理后设置的化学沉淀池，即在沉淀池中投加混凝剂，用以提高难以生物降解的有机物、能被氧化的物质和产色物质等的去除效率。4 A+A2/O工艺反应池4.1 厌氧/缺氧调节池二沉池的回流污泥和10%左右的进水进入该池，微生物利用短暂的停留时间和进水中的有机物去除回流中的硝态氮，保证厌氧池的稳定。4.2 厌氧池污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧环境条件下释磷，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化。4.3 缺氧池污水经过第一个厌氧反应池以后进入缺氧反应池，本反应池的首要功能是进行脱氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来，通常内回流量为原污水的24倍，部分有机物在反硝化细菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。4.4 好氧池混合液从缺氧反应池进入好氧反应区，混合液的COD浓度基本接近排放标准，好氧反应池除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至厌氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。5 二沉池接纳废水二级处理的出水，用以去除生物悬浮固体的沉淀池。在此次工艺中，从好氧池流出的混合液在二次沉淀池中进行泥水分离和污泥浓缩，澄清后的出水溢流外排，浓缩的活性污泥部分回流至厌氧/缺氧调节池，其余作为剩余污泥外排。整个污水处理系统的处理效能与二沉池的设计和运行是否良好密切相关。6 污泥浓缩池污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩主要减缩污泥的间隙水。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。 减少水处理构筑物排出的污泥的含水量，以缩小其体积的一种污泥处理方法。适用于含水率较高的污泥。例如活性污泥，其含水率高达99左右。当污泥含水率由99降至96时,污泥的体积可缩小到原来的1/4。为了对污泥有效地、经济地进一步处理，须先进行浓缩。浓缩后的污泥含水率一般为9597。污泥浓缩中所排出的污泥水含有大量有机物质，一般混入原污水一起处理；不能直接排放，以免污染环境。污泥浓缩的方法有重力沉降法、气浮法和离心法。重力浓缩法 采用污泥浓缩池，有连续式和间歇式两种。浓缩池的构造类似沉淀池,大多采用直径为520米的圆池，内设搅拌机械作缓慢搅拌。污泥在浓缩池中的停留时间，一般为12小时左右。浓缩池的表面污泥固体负荷率，视污泥性质而不同,初次沉淀池污泥为100150公斤/(米2日),活性污泥为2040公斤/(米2日)。在浓缩池中,固体颗粒借重力下降,水分从泥中挤出，浓缩污泥从池底排出，污泥水从池面堰口外溢(连续式)或从池侧出水口流出。气浮浓缩法 和重力浓缩法相反，使污泥颗粒附上微细气泡而上浮至水面，然后用刮板将浓缩污泥刮入排泥槽，污泥水则从池底流出（见气浮）。对于颗粒比重仅略大于1的污泥，如活性污泥和需气消化法的污泥,本法尤为适用。气浮浓缩常用溶气气浮法，设备有气浮池、加压泵、溶气罐和减压释气器（阀）。溶气压力一般为0.30.5兆帕。每平方米气浮池每日处理的固体量，对一般污水污泥为100200公斤,对活性污泥为25100公斤。为提高气浮浓缩效果，亦可投加混凝剂。离心浓缩法 在专门制造的离心浓缩器中进行。利用污泥中固、液比重不同，有不同离心倾向，以分离泥水，达到浓缩的目的。 第五章 A+A2/O反应池设计与计算1 A+A2/O生物反应池1.1 设计流量生活污水Q生=200000210=4.2104m3/d工业废水Q工=1105m3/d总污水量Q=1.42105m3/d最大设计流量Qmax=QK总=1.421051.2m3/h=7100m3/h1.2 设计计算1.有关设计参数1）BOD5污泥负荷 N=0.17KgBOD5/(KgMLSS*d)2）回流污泥浓度 Xr=11000(mg/L)3）污泥回流比 R=90%4）水力停留时间 HRT为t=8h5）混合液悬浮固体浓度 X=R1+RXr=0.91+0.911000=5211(mg/L)6）混合液回流比 R内NH3-N去除率 NH3-N=50-2550=50%所以混合液回流比 R内=50%1-50%=100%1.3 BOD去除率初沉池对BOD5的去除率取30%，进入曝气池的BOD5的浓度为S0=200（1-0.2）=160mg/L计算出水中非溶解性BOD5浓度 BOD5=7.1KdXeCe=7.10.10.430=8.52mg/L所以出水中溶解性BOD5浓度 =30-8.52=21.48mg/L所以去除率 =160-21.48160=86.6%1.4 反应池容积1.有效容积 V=Qmaxt=71008=56800m32.各段水里停留时间和容积厌氧:缺氧:好氧=1:1:3厌氧池水力停留时间 t1=158=1.6h厌氧池容积V1=1556800=11360m3缺氧池水里停留时间t2=158=1.6h缺氧池容积 V2=1556800=11360m3好氧池水里停留时间t3=358=4.8h好氧池容积V3=3556800=34080m33.校核氮磷负荷TN负荷 QmaxTNXV3=17040050521134080=0.048KgTNKgMLSS*d(0.05 符合)TP负荷QmaxTPXV3=1704006521134080=0.0058KgTNKgMLSS*d(在0.0030.006之间 符合)4.剩余污泥假设初沉池对SS的去除率达到40% W=aQpLr-bVX+SrQp50%(Kg/d) W1=0.7160-21.481000710024=16522.7Kg/d W2=0.005568005211=14799.2Kg/d W3=SrQp50%=250(1-40%)10000.5710024=10244Kg/d所以W=11967.5Kg/d5.湿污泥量 P取99.4% Qs=W1000(1-P)=11967.51000(1-0.994)83.1m3/h6.污泥龄 Qc=VXvWX=568000.755.21111967.5=18.5d（1520天 符合）7.碱度校核每氧化 1molNH3-N需消耗碱度7.14mg，每还原1molNO3-N产生碱度3.57mg，去除1mgBOD5产生碱度0.1mg。假设生物污泥中含氮量以12.5%计。每日用于合成的总氮量=0.125(W1-W2)=215.4Kg/d即进水总氮中有215.4100056800=3.79mg/L被氧化的NH3-N=50-25-3.79=21.21mg/L所需要脱销量=50-25-3.79=21.21mg/L需要还原的硝酸盐含量NT=5680021.2111000=1204.73mg/L8.反应池主要尺寸 反应池总容积 V=56800m3设反应池3组，单组池容积V单=V318933m3有效水深取5m，单组有效面积 S单3采用5廊道式推流式反应池，廊道宽取9m，单组反应池长度L单=S单59=3786.65984.1m校核 b/h=1.8(满足b/h:12) L/b=9.3（满足L/b:510）超高去0.5m所以 反应池总高度H=5+0.5=5.5m1.5 厌氧池设备选择（以单组反应池及）厌氧池设导流墙，将厌氧池分为3格，每格内设潜水搅水泵一台，所需功率按5W/（m3池容），厌氧池有效容积V厌=84.159=3784.5m3，混合全部污水所需功率W=3784.55=18922.5W1.6 缺氧池设备选择（以单组反应池及）缺氧池设导流墙，将缺氧池分为3格，每格内设潜水搅水泵一台，所需功率按5W/（m3池容），厌氧池有效容积V厌=84.159=3784.5m3，混合全部污水所需功率W=3784.55=18922.5W1.7 厌氧/缺氧调节池只设一个,取水力停留时间30min，10%的原污水进入厌氧/缺氧调节池，所以流量Q=236.7m3/h,有效容积V=118.4m3,所以取有效水深h=1.2m，池宽b=1.6m，池长L=13m。经校正，符合.2 曝气系统设计计算2.1 设计需氧量OD=去除BOED5需氧量-剩余污泥中的BOD5氧当量+NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N的氧当量-反硝化脱氮产氧量 碳化需氧量 O1=QmaxS0-Se1-e-0.255-1.42Px=568000.16-0.021481-e-0.235-1.421723.5 =9066.18KgO2/d硝化需氧量O2=4.6QmaxN0-Ne-4.60.125Px =4.65680050-25-4.60.1251723.5 =6531.01KgO2/d反硝化脱氮产生的氧量O3=2.86NT=2.861204.73=3084.1KgO2/d所以 OD=12513.09KgO2/d=521.38KgO2/h最大需氧量与平均需氧量之比为1.4 ODmax=1.4OD=1.4521.38=729.93KgO2/h去除1KgBOD5的需氧量=ODQmax(S)=12513.0956800(0.16-0.02148)=1.59KgO2/d2.2 标准需氧量采用鼓风曝气微孔曝气器，曝气器铺设于池底，距池底 0.5m，淹没深度5m，氧转移效率EA=20%，计算温度21oC，将实际需氧量转换成标准状态需氧量OD标=ODCsb(20)Csm25-CL1.024(T-To)取=1,CL=2mg/L,=0.95,CS(20)=9.17mg/L,CS(25)=8.38mg/L,空气扩散器出口处绝对压力Pb=1.013105+9.81035.5=1.552105Pa空气离开好氧反应池的百分比Qt=21(1-EA)79+(1-EA)21=17.54%好氧反应池中平均溶解氧饱和度Csm25=Cs25Pb2.066105+Qt42 =8.38(1.5521052.066105+0.175442) =6.33mg/L OD标=1384.20KgO2/h相应反应池最大时标准需氧量OD标max=1.4OD标=1.41384.20=1937.88KgO2/h好氧反应池平均时供氧量Gs=OD标0.3EA=1384.200.320