水污染控制工程课程设计-经济开发区污水处理厂工程初步设计

1、环工原理课程设计 长 沙 学 院 课程设计说明书全套图纸加扣 3346389411或3012250582题目C经济开发区污水处理厂工程初步设计06系(部)生物与环境工程学院专业(班级)环境工程姓名学号指导教师起止日期5月29号-6月9号目 录第1章 总论11.1课程设计的目的11.2课程设计的任务11.3课程设计的内容及要求11.4设计资料1第2章 污水处理工艺流程及方案说明32.1 处理工艺流程图32.2 工艺流程说明3第3章 处理工艺主要构(建)筑物设计计算43.1概述43.2废水处理系统的计算43.2.1水量情况43.2.2粗格栅53.2.3进水泵房63.2.4细格栅83.2.5曝气沉砂

2、池103.2.6 配水井113.2.7氧化沟工艺133.2.8辐流式二次沉淀池173.2.9接触消毒池203.3污泥处理系统的计算223.3.1污泥泵房223.3.2污泥浓缩池223.3.3板框压滤25第4章 污水厂总体布置264.1 污水厂平面布置264.1.1工艺流程布置264.1.2构(建)筑物平面布置264.1.3污水厂管线布置264.1.4厂区道路布置274.1.5厂区绿化布置274.2 污水厂高程布置274.2.1水头损失计算274.2.2高程确定28总结30心得31参考文献32附 录33 第1章 总论1.1课程设计的目的本课程设计是水污染控制工程教学中的一个重要实践环节，要求综合

3、运用所学知识，培养解决实际废水处理工程设计的能力，并进一步巩固和提高所学理论知识。（1） 通过课程设计，掌握水处理工艺选择、工艺计算的方法，掌握平面布置图、高程图及主要构筑物的绘制方法，掌握设计说明书的写作规范。（2） 本设计是水污染控制工程教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。1.2课程设计的任务根据设计资料，现在对长沙市某经开区市政废水处理进行工艺初步设计。其具体任务为：明确市政的处理工艺；对每个构筑物的尺寸、标高进行精确的计算；明确污水管道以及污泥管道的布置；处理流程及工业布局。1.3课程设计的内容及要求根据

4、设计任务，本设计进行以下设计内容，具体为：(1)收集和查阅有关资料，了解市政废水的水质、水量特点及排放要求；(2)通过论证分析和技术经济比较，确定较为合理的污水处理工艺流程；(3)进行构筑物(设备)的选型；(4)选择适宜的设计参数，对构筑物和设备进行工艺计算，确定构筑物的工艺尺寸及主要构造，选择主要设备的规格、型号及配置；(5)进行污水处理工程的平面布置设计和高程布置，合理安排处理构筑物(设备)、站内管道系统及辅助建筑物的平面位置及标高；(6)对主要构筑物进行工艺图设计；(7)污水处理工程的投资和运行费用估算。1.4设计资料(1)地貌概况C经济开发区位于某流域冲击平原，占地约6.38km2，呈

5、长方形，其宽处为2.2km，其长处为2.9km。 (2)自然特征开发区地形由北向南略有坡度，平均坡度为0.6，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高4.06.0，地坪平均绝对标高为5.0m。属冲击粉质砂土区，承载强度810t/m2，地震裂度6度，处于地震波及区。全年最高气温38，最低-6。夏季主导风向为东南风。极限冻土深度为10cm。全年降雨量为1000mm，当地暴雨公式为i=(5.652+4.565×lgP)/(t+2.658)0.662,采用的设计暴雨重现期P=1年，降雨历时t=t1+mt2，其中地面集水时间t1为10min，延缓系数m = 2。污水处理厂出水排入距厂220m的某河中，

6、某河的最高水位约为5.0m，最低水位约为2.0m，常年平均水位约为3.50m。(3)规划资料该开发区将建设各种完备的市政设施，其中排水系统采用完全分流制体系。规划人口：近期50000人，2020年发展为100000人，生活污水量标准为日平均200L/人。工业污水量近期为8000m3/d,远期达16000 m3/d，工业污水的时变化系数为1.3，污水的性质与生活污水类似。生活污水与工业污水混合后的水质预计为： BOD5 =220 mg/L，SS =250 mg/L，CODcr =400mg/L，TN=40mg/L，NH4+-N =28mg/L， TP=3mg/L，VSS与SS比值为0.75。要求

7、达到的出水水质达到国家污水综合排放一级B标准。规划污水处理厂的面积约60000m2,厂区设计的绝对标高采用5.00 m,处理厂四角的坐标为：X0，Y200；X0，Y0；X300，Y200 ；X300，Y0。污水处理厂的污水进水总管管径为DN800,进水泵房处沟底标高为绝对标高0.35 m,坡度为1.0，h/D=0.65。初沉污泥和二沉池剩余污泥经浓缩脱水后外运填埋处置。第2章 污水处理工艺流程及方案说明2.1 处理工艺流程图拟采用氧化沟工艺处理，具体流程如图2.1所示。图2.1 工艺流程图2.2 工艺流程说明2.1市政废水处理概况市政废水来源于城市居民产生的生活污水以及周围工厂产生的工业废水，

8、根据调查，开发区的工业主要为低污染的工业，主要污染物为BOD5、COD、SS；而生活污水的主要污染物为TN、TP 和NH4+-N。2.2废水处理工艺的选择2.2.1概述污水处理工艺是指在达到所要求处理程度的前提下，污水处理各操作单元的有机组合，确定各处理构筑物的形成，以达到预期的处理效果。污水处理工艺流程由完整的污水处理系统和污泥处理系统组成。污水处理系统包括一级处理系统、二级处理系统和深度处理系统。污水一级处理是由格栅、沉砂池和初次沉淀池组成，其作用是去除污水中的固体污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数毫米的悬浮物。污水中的BOD通过一级处理能够去除20%30% 。污水二级处理是污水处理系统的

9、核心，它的主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。通过二级处理，污水总的BOD可以降至2030 mg/L，一般可达到排放水体和灌溉农田的要求。各种类型的污水生物处理技术，如活性污泥法、生物膜法以及自然生物处理技术，只要运行正常都能够取得良好的处理效果。二级污水处理工艺包括普通活性污泥法、完全混合活性污泥法、生物接触氧化法等。经过二级处理以后的污水仍然含有一部分污染物。一般来说，二级处理后的污水水质虽然能够满足污水综合排放标准，但有些时候，为了保证收纳水体不受污染或是为了满足污水再生回用的要求，就需要对二级处理出水进行更进一步处理，以降低悬浮物和有机物，并去除氮磷类营养物质，这就是污水

10、的深度处理。亦即三级污水处理工艺，主要包括A2/O工艺、UCT工艺、LINPOR工艺、SBR活性污泥法工艺、氧化沟工艺等。污水处理工艺的组合一般应遵循先易后难、先简后繁的规律，即首先去除大块垃圾和漂浮物质，然后再依次去除悬浮固体、胶体物质及溶解性物质。亦即，首先使用物理法，然后再使用化学法和生物处理法1。2.2.2生化处理工艺选择市政废水处理工艺多种多样，其中主要是集中式污水处理厂(站)(主要工艺包括活性污泥法、氧化沟法、生物接触氧化法、SBR 法、MBR法、A2/O。可根据实际情况进行选择，各工艺特点如下所示。(1)活性污泥法 活性污泥法是一种应用最广的污水好氧生物处理技术。是由曝气池、二沉

11、池、曝气系统、污泥回流系统和剩余污泥排放系统等组成。活性污泥法包括传统活性污泥法及其变型工艺、完全混合活性污泥法。活性污泥法可将多级曝气池串联，并通过调整曝气量以及回流措施，去除污水中的有机物、氮和磷。其优点是工艺变化多，设计方法成熟，容易获得设计参数，可控性强，可以根据处理目的不同来灵活选择工艺流程及运行方式，能取得满意的处理效果。缺点是构筑物的数量多、流程长、运行费用高、运行管理难度大、不适合小水量处理等。(2)氧化沟法 氧化沟工艺的曝气池呈封闭的沟渠形，池体狭长。氧化沟是普通曝气池法的一种变型工艺，氧化沟通常按延时曝气的条件运行，通过延长污水和生物固体的停留时间，来降低有机污染负荷。污水

12、经过氧化沟工艺的处理，出水通常能够达到或者优于城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的一级标准。如果受纳水体有对氮的处理要求，则需要将氧化沟不同区域的供氧量进行调整，使其具备较高的脱氮功能。在氧化沟前增设厌氧池，可以提高除磷效率。氧化沟一般不设初沉池，优点是结构与设备简单，低负荷运行，耐冲击负荷，剩余污泥量少，运行管理简便，处理效果好，应用范围广。氧化沟的缺点主要体现在污泥龄长的运行情况下，使得有时出水中悬浮物含量较高，影响出水水质；与其他好氧生物处理工艺相较而言，传统氧化沟占地面积大、耗电量高于曝气池2。(3)SBR 法序批式活性污泥污水处理法(SBR)是集进水、曝气、沉

13、淀、出水在一池中完成，间歇运行，其特点是工艺简单，SBR 只有一个反应池，不需要设二沉池、回流污泥及设备，一般情况下可不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省了占地面积和投资费用，耐冲击负荷，运行方式灵活，可从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，来实现脱氮除磷。SBR 具有工艺流程简单，基建费用低，运转灵活等优点，能承受较大的水质水量波动，具有较强的耐冲击负荷能力3。但SBR 对自控系统有较高的要求；间歇排水，池容的利用率不太理想；在实际运行过程中，废水的排放规律与 SBR 间歇进水的要求不匹配，特别是水量较大时，则需要多套反应池并联来运行，使其控制系统更加复杂。(4)MBR 法 膜-生物

14、反应器(MBR)是一种将传统污水生物处理工艺与膜分离技术有机结合的新型高效污水处理与回用工艺。两项处理技术通过有机结合高效的出水并具有高品质，MBR 已经成为了世界先进、最具有前途的污水处理新技术之一。MBR 将水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(STR)完全分离。其高效的固液分离能力使得出水水质良好，悬浮物和浊度接近于零，并可截留大肠菌等生物性污染物，处理后出水可以直接回用或者外排。MBR 技术优点：出水水质优且稳定，耐冲击负荷；剩余污泥量少；占地面积小，不受场合限制，可以做成地面式、半地下式和地下式；可以去除氨氮及难降解的有机物；操作管理方便，易于实现自动控制。但 MBR 基建费用比较高

15、，而且由于膜的成本高，需要定期清洗，操作相对复杂，也使其运行成本增加。2.2.3设计方案的确定氧化沟是常规活性污泥的一种改型和发展。基本特征是曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中做不停地循环流动，其水力停留时间长达1040 h；污水反复经历好氧、缺氧区，为生物脱氮除磷提供了优良的环境条件，具有比较好的生物脱氮除磷效果。氧化沟出水水质好，一般情况下，BOD5去除率可达95%99%，脱氮率达90%左右，除磷效率达50%左右，如在处理过程中，适量投加铁盐，则除磷效率可达95%。一般的出水水质为BOD5=015 mg/L；SS=1020 mg/L；NH4+-N=13 mg/L；P<

16、1 mg/L。运行费较常规活性污泥法低30%50%，基建费用较常规活性污泥法低40%60%。氧化沟适用于对污染物浓度相对较高的污水进行处理，适合市政水处理。由于本设计需脱氮除磷，且根据本设计污水特性以及工艺成本计算比较，本设计卡鲁塞尔（Carrousel）式氧化沟。卡鲁塞尔（Carrousel）式氧化沟是一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停的循环流动。卡鲁塞尔（Carrousel）2000氧化沟的主要特点：氧化沟由若干条带有分隔墙的沟道组成，各沟道相连成一个闭合的环路；系统曝气设备采用低速竖直轴叶轮表面曝气机略带有一个前置反硝化区，且不需要额外的混合液泵送设备用于内回流。

17、卡鲁塞尔（Carrousel）2000氧化沟除了BOD/COD的去除外，通过前置反硝化区和厌氧池的设置，还可实现强化的生物脱氮除磷以及污泥的好氧稳定化。2.3污泥处理系统及构筑物说明(1)辐流式沉淀池沉淀池接收来自生物消化后的废水，将活性污泥法前段工序处理过的水再次进行沉淀，上清液溢流，污泥则被沉降，二沉池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，是生物处理工艺的一个重要组成部分。辐流式沉淀池亦称辐射式沉淀池，多成圆形，有时亦采用正方形。池的进水在中心位置，出口在周围。水流在池中呈水平方向向四周辐射，由于过水断面面积不断变大，故池中的水流速度从池中心向池四周逐渐

18、减慢。泥斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥通常用刮泥机机械排除。沉淀池由五个部分组成，即：进水区、出水区、沉淀区、贮泥区及缓冲区。进水区和出水区的功能是使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率；沉淀区是沉淀池进行悬浮固体分离的场所；缓冲区介于沉淀区与贮泥区之间，缓冲区的作用是避免已沉污泥被水流搅起带走以及缓解冲击负荷；贮泥区是存放沉淀污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放的作用6。(2)污泥浓缩池污泥浓缩池可以对体积较大，含水率较高的污泥进行初步减容，为后续处理或处置带来方便。若污泥浓缩之后脱水，又可减少脱水机的台数，并能降低污泥调质时所需的絮凝剂投加量。污泥浓缩的方式有重力浓缩和气浮浓缩两

19、种。重力浓缩法主要依靠重力使得污泥在浓缩池渐渐将水分离，使其浓缩。此方法主要用于浓缩初沉污泥和剩余活性污泥，其池体一般为圆柱形，由中心筒进泥，进泥点一般在池深一半处。浓缩池下层颗粒间隙水在上层颗粒的重力作用下被挤压出来，导致泥水分离，从而使得污泥浓缩。上清液则由池周围的溢流堰溢出后，回流至污泥处理系统处理。(3)污泥脱水间现在用的较多的污泥脱水机械有离心机、带式压滤机、板式压滤机和真空过滤机等。设计采用板式脱水机，相比于其他脱水方式，板式脱水机具有脱水性能好、投资小、耗钢材少、耗电量低、运行稳定及管理方便等优点。第3章 处理工艺主要构(建)筑物设计计算3.1概述根据设计资料，本设计工艺流程的主

20、要构(建)筑物为格栅、泵房、集水池、沉砂池、配水井、氧化沟、污泥浓缩池、二沉池和消毒池，并对以上构(建)筑物进行设计计算。3.2废水处理系统的计算3.2.1水量情况近期：生活污水平均流量：50000×200×10-3 = 10000 /d = 115.741 L/s生活污水变化系数：Kz = 2.7/ = 1.6生活污水设计流量：Q1 = 10000×1.6 = 16000 /d 工业污水设计流量：= 8000 ×1.3=10400/d 最大设计流量：Qmax= Q1+Q2= 26400 /d = 0.306 /s远期：生活污水平均流量：100000&#

21、215;200×10-3 = 20000 /d = 231.5 L/s生活污水变化系数：Kz = 2.7/ = 1.5生活污水设计流量：Q1 = 20000×1.5 = 30000 /d 工业污水设计流量：= 16000 ×1.3=20800/d 最大设计流量：Qmax= Q1+Q2= 50800 /d = 0.588 /s3.2.2粗格栅图3.1 格栅设计草图粗格栅设置在废水处理流程的前端，用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，从而保证后续处理构筑物的正常运行，减轻后续构筑物的处理负荷。在工程运用中主要是平面格栅，所以本设计中采用平面格栅。

22、污水处理厂的污水由一根污水管从城区直接接入格栅间1。格栅设置两个（一用一备）已知条件：最大流量Qmax= 0.306 /s，过栅流速一般采用0.61.0 m/s，取栅前明渠水流速度v = 0.6 m/s。（1）栅条的间隔数（n）设栅条间隙b = 0.01 m，栅前水深h = 600 mm = 0.6m，过栅流速v = 0.9 m/s，格栅倾角=60°，则： (3-1)式中：b-栅条间隙宽度，m； h-格栅前水深，m； v-过栅流速，m/s； -格栅倾角，°（2）栅槽宽度（B）设栅条宽度：S = 10 mm；栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3 m，取0.2 mB = S(n-1

23、)+bn+0.2 = 0.01×(53-1)+0.02×26+0.2 = 1.24m (3-2）（3）进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽 = 0.6 m，其渐宽部分展开角度= 20° (3-3) 式中：B-栅槽总宽，m； B1-栅前渠道宽度，取B1= 0.6m； 1-进水渠道渐扩部分展开角度，取1=20°。 （4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 (3-4)（5）通过格栅的水头损失（h1） 设栅条断面为锐边矩形断面 (3-5)为安全起见，取0.25m式中：k-比例系数，格栅受污物堵塞使水头损失增大倍数，一般采用3； -与断面形状有关的系数，= 2

24、.42； v-过栅流速，m/s； -格栅倾角，°； g-重力加速度，m/s2。（6）栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2=0.3m H = h1+h2+h = 0.6+0.25+0.3= 1.15m (3-6)（7）栅槽总长度（L） (3-7)式中：L-栅槽总长度，m； H1-栅前槽高，m； L1-进水渠渐宽部分长度，m； L2-栅槽与出水渠连接的渐缩长度，m； B1-进水渠道宽度，m； 2-进水渠展开角，°，本设计取36°。（8） 每日栅渣量W在格栅间隙为200mm情况下，设栅渣量为1000m3污水产0.07m3 (3-8)式中：Qmax-最大设计流量，m3/s；

25、W1-栅渣量，m3/103m3污水,格栅间隙宽度为1625 mm时，取栅渣量为0.100.05 m3/1000 m3污水，格栅间隙宽度为3050 mm时，取栅渣量为0.030.1 m3/1000 m3污水，本设计格栅间隙宽度为40 mm时，取栅渣量为0.03 m3/1000 m3污水。因为1.157m3/d，故采用机械清渣。（9）格栅占地面积 =2×L×B=2×2.782×0.97=5.40 (3-9)3.2.3进水泵房1)设计说明采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，污水只考虑一次提升。污水经提升后进入细格栅，然后自流通过旋流沉砂池、氧化沟、二沉池及紫

26、外消毒池，最后由出水管排出。污水提升泵房设计的原则是： (1)应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管设计流量相同；(2)应明确泵站是一次建成还是分期建设，是永久性还是半永久性，以决定其设施。并根据污水经泵站抽升后，出口入河道、灌渠还是进处理厂处理来选择合适的泵站位置。(3)污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间必须使用防水隔墙隔开，不允许渗漏，做法按结构设计规范要求；集水池与机器间分建时，集水井和机器间要保持施工距离，避免不均匀沉降，其中集水池多为圆形，机器间多为方型；(4)泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位0.5 m的防水措施。（2）泵

27、房设计计算1、 污水泵站选泵应考虑因素5 选泵机组泵的总抽升能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求； 尽量选择类型相同和相同口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求； 由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵。2、 选泵具体计算泵站选用集水池与机器间合建式的矩形泵站。 流量的确定Q： 本设计拟订选用2台泵（1用1备），则泵的设计流量为： Qmax=306L/s 集水池容积V泵站集水池容积一般取最大一台泵56分钟的流量设计 (3-10)有效水深H为2m，则水池面积F为: ，取46m (3-11) 3、扬

28、程的估算H （3-12） 式中： 水泵吸水喇叭口到沉砂池的水头损失； 自由水头； 水泵集水池的最底水位H1与水泵出水管提升后的水位H2之差； 出水管水头损失；集水池最低水位与所需提升最高水位之差 （3-13） 出水管水头损失：每台水泵单用一根出水管，每台水泵每根吸水管的管径为600mm,查表得,设总管长为20m,局部损失占沿程损失的计，则总损失为 (3-14)根据公式（3-13）可知 (3-15) （3）选泵12由Q=306L/S，H=14.22m，可查手册5得：选用200YW93V-20-90型立式污水泵，其各项性能如下：型号流量m3/h扬程m转速r/min轴功率kw电动功率kw效率%重量k

29、g200YW93V-20-90665.0-1140.020.0-13.0730907068-761160表3.1 泵的选择参数备注 ：水泵控制器型号：FK-90，转速：1450r/min，出口直径：DN800尺寸：A=800mm B=1350mm L=1-7m H1=480mm H2=200mm 3.2.4细格栅(1) 设计参数细格栅设置2个，1用1备。根据相关设计资料1，7，主要选用以下设计参数，具体为： 生活污水和工业污水流量Qd1 = 10000 (m3/d)Qd2 = 8000（m3/d）； 生活污水和工业污水总变化系数分别为Kz = 1.6、Kz=1.3； 最大设计流量Qmax =

30、Kz×Qd + Kz×Qd = 1.6×0.306+1.3×8000 = 0.306 (m3/s) 经过格栅的水流速速一般采用0.61.0 m/s； 栅前渠道中的流速一般采用0.40.9 m/s； 格栅的倾斜角度取45°75°； 格栅的水头损失在0.080.15 m范围内。（2）栅条的间隔数（n）设栅条间隙b = 0.01 m，栅前水深h = 600 mm = 0.6m，过栅流速v = 0.8 m/s，格栅倾角=60°，则： (3-16)式中：b-栅条间隙宽度，m； h-格栅前水深，m； v-过栅流速，m/s； -格栅倾角，

31、°。（3）栅槽宽度（B）设栅条宽度：S = 10 mm；栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3 m，取0.3 mB = S(n-1)+bn+0.2 = 0.01×(59-1)+0.01×59+0.2 =1.37m (3-17）（4）进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽 = 0.5 m，其渐宽部分展开角度= 20° (3-18)式中：B-栅槽总宽，m； B1-栅前渠道宽度，取B1= 0.5 m； 1-进水渠道渐扩部分展开角度，取1=20°。 （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 (3-19) （6）通过格栅的水头损失（h1） 设栅条断面为锐边矩

32、形断面 (3-20)为安全起见，取0.3m式中：k-比例系数，格栅受污物堵塞使水头损失增大倍数，一般采用3； -与断面形状有关的系数，= 2.42； v-过栅流速，m/s； -格栅倾角，°； g-重力加速度，m/s2。（7）栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2=0.2m H = h1+h2+h = 0.3+0.2+0.5= 1.0m (3-21)（8）栅槽总长度（L） (3-22)（9） 每日栅渣量W在格栅间隙为200mm情况下，设栅渣量为1000m3污水产0.08m3 (3-23)故采用机械清渣。式中：Qmax-最大设计流量，m3/s； W1-栅渣量，m3/103m3污水,格栅间隙宽度

33、为200 mm时，取栅渣量为0.100.05 m3/1000 m3污水，格栅间隙宽度为3050 mm时，取栅渣量为0.030.1 m3/1000 m3污水，本设计格栅间隙宽度为10 mm时，取栅渣量为0.08 m3/1000 m3污水。（10）格栅占地面积 =2×L×B=2×3.36×1.25=8.40 (3-24)3.2.5曝气沉砂池(1)设计说明 曝气式沉砂池是在一个长形廊道的一侧安装曝气装置，池底设有沉砂斗，并有0.10.5的坡度以利于砂粒滑入砂斗。污水经过沉砂池存在两种运动形式，一是水流原来的水平运动，同时由于曝气作用，水流在横断面上形成旋转运动

34、，因此水流整体上产生螺旋前进的运动形式。由于曝气及水流的旋转作用，污水中的悬浮颗粒相互碰撞、摩擦，并受到上升气泡的冲刷作用，使粘附在砂粒上的有机物得以分离并被水流带走，减少了对污水中有机物含量的损失。最终进砂卸入汽车外运。因具有良好的耐冲击性、避免脱出的砂粒发生腐败，利于沉砂的干燥脱水、对污水起到预曝气、脱臭、防止污水发生厌氧分解等优点，所以本设计采用曝气式沉砂池。(2)设计参数 最大设计流量Qmax=0.306 m3/s；污水总变化系数kz = 1.6； 旋流速度应保持0.250.30 m/s； 水平流速v为0.07 m/s； 最大流量时停留时间为13 min； 有效水深为23 m，宽深比一

35、般采用11.5，本设计有效水深h2取2.5 m； 每1 m3污水的曝气量为0.3 m3空气。(3)设计计算1）池子有效容积（m3） 设设计流量下的流行时间t=3min，则： V=Qmaxt×60=0.588×3×60=105.84 m3 （3-25）2）水流断面面积A（m3） 设水平流速V1=0.07m/s，则： （3-26）3）池总宽度B（m） 设有效水深为2m，则： （3-27） 每个池子宽度b，m取n=3格， （3-28）池长L，m （3-29）宽深比=b:h2=2:2=1，符合要求4)每小时所需空气量q（m3/h）设每立方米污水所需空气量d=0.3m3/m

36、3污水，则：q=0.3×0.588×3600=635.04 （m3/h）取曝气干管管径DN100，支管管径DN50,。 （3-30）5）沉沙室沉砂斗体积V（m3） 设T = 3d，城市污水的含沙量X=30m3/106m3，则： （3-31）设每一个分格有1个沉沙斗 V0 = 3/3 = 1m3 沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽a1 = 0.5m，斗高 h3 = 0.5m，沉沙斗上口宽为：a = 2m 沉砂斗容积为： （符合要求） （3-32）6)池总高度H（m）设超高h1=0.5m， H=h1+h2+h3=0.5+2+0.5=3m （3-33）机械选型：选择BX-5000型泵吸砂

37、机1台泵功率3kW，行走功率1.1kW；选择LSF-355型螺旋砂水分离器1台，功率3kW。3.2.6氧化沟工艺(1) 概述拟用卡鲁塞尔氧化沟，去除COD与BOD之外，还具备硝化和一定的脱氮作用，以使出水NH3-N低于排放标准。Carrousel 2000的主要特点是：氧化沟是由若干条带有分隔墙的沟道组成，各沟道相连成为一个闭合的环路；系统曝气设备采用低速竖直轴叶轮表面曝气机；带有一个前置反硝化区，且不需要额外的混合液泵送设备用于内回流。（2）设计参数平行设计两组氧化沟，每组设计流量 Q=13200m3/d 设计进水水质：BOD5 = 220 mg/L，SS = 250 mg/L（SS与VSS

38、的比值是0.75） ，CODcr = 400mg/L， NH4+-N = 28mg/L，TN = 40mg/L， TP = 3mg/L设计出水水质（采用一级B标准）：BOD5320 mg/L ，SS=20 mg/L，CODcr=60 mg/L， NH4+-N8 mg/L，TN=20mg/L，TP=1 mg/L考虑污泥稳定化:污泥总产率系数：Y=0.5kgVSS/kg；混合悬浮固体浓度(MLSS)X=4000 mg/L；混合 挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)Xv=3000 mg/L；污泥泥龄取30d ；污泥自身氧化系数 Kd=0.05；（3）计算硝化菌的生长速率n硝化所需最小污泥平均停留时间cm

39、，取最低温度15，氧的半速率常数KO2取2.0mg/L,pH按7.2考虑。 （3-37） 满足硝化最小污泥停留时间为cm=1/n=4.5d,选择安全系数来计算氧化沟设计污泥停留时间。由于考虑对污泥进行部分的稳定，实际设计泥龄为=30d，对应的生长速率u=1/30=0.033d-1。（4） 计算去除有机物及硝化所需的氧化沟的体积除非特殊说明，以下均按每组进行计算。 （3-38）（5）计算反硝化所要求的氧化沟的体积（单组）设反硝化条件时溶解氧的浓度DO=0.2mg/L,计算温度仍采用15，20反硝化速率rDN,取0.07mgNO3-N/(mgVSSd)，则 （3-39）根据MLVSS浓度和计算所得

40、的反硝化速率，反硝化所要求增加的氧化沟的体积。由于合成的需要，产生的生物污泥中约含有12%的氮，因此首先计算这部分的氮量。每日产生的生物污泥量为: （3-40）由此，生物合成的需氮量为12%×528=63.38kg/d，折合每单位体积进水用于生物合成的氮量为：63.38×1000÷13200=4.8mg/L反硝化NO3-N量NO3=40-4.8-20=15.2mg/L所需去除氮量因此，反硝化所要求增加的氧化沟体积为 （3-41）所以，每组氧化沟总体积为 （3-42）氧化沟设计水力停留时间为 （3-43）（6）确定氧化沟的工艺尺寸（单座） 设计有效水深H=4.5m，

41、墙厚0.25m，超高取0.6m（如下图）图3.3 氧化沟计算草图 氧化沟左边部分半圆面积A 氧化沟右边部分半圆面积 则氧化沟总面积 氧化沟中间部分面积为 则氧化沟中间部分长，取40m（7）每组氧化沟需氧量的确定速率常数K取0.22/d （3-44） 式中：N0-进水总凯氏氮浓度，g/m3； Ne-出水总凯氏氮浓度，g/m3。 如取水质修正系数，压力修正系数，温度为20，25时的饱和 溶解氧浓度分别为： 标准状态需氧量 （3-45） 根据公式（3-43）可知 采用垂直轴表面曝气器，根据设备性能，动力效率为1.8kg/(kw.h）,因此需要的设备功率为145kw，每组沟采用2台功率150kw垂直轴

42、表面曝气器，设置在沟的一侧。(8)回流污泥量计算 根据物料平衡进水： （3-46） 其中SVI取100，取1，XR取10000mg/L，回流比R=62.5% （9）每组沟剩余污泥量计算 （3-47） 3.2.7辐流式二次沉淀池二沉池是设置在生物处理构筑物之后的沉淀池，它具有固液分离和污泥浓缩两项功能。二沉池的处理效果对整个活性污泥法系统的处理效能至关重要，直接影响污水处理厂的水质。本次设计为了使沉淀池内水流更稳，进水配水更均匀，存排泥更方便，采用周边进水，周边出水的圆形辐流式二次沉淀池，座数设为2座。 最大设计流量为26400m³/d =305.56m³/h=0.306m3

43、/s，每座最大设计流量为0.306/2 =0.153m3/s； 池子直径与有效水深的比值，一般采用612； 池底坡度一般采用0.050.10； 池径不宜小于16 m； 一般均采用机械刮泥，也可附有空气提升或静水头排泥设施。（1） 沉淀部分水面面积F F=/nq=26400/（24×2×1.0）=550 (3-48)取表面负荷q=1.0m3/(m2/h)。 池子直径D （3-49） （2） 校核堰口负荷q （3-50）（3） 校核固体负荷G （3-51）（5）澄清区高度h2，设沉淀时间t=2h （3-52）（6） 污泥区高度h2，设污泥停留时间2h （3-53）（7）池边水深

44、h2h2 = h2+h2=2.0+1.59=3.59m （3-54）（8）污泥斗高h4设污泥斗底部直径D2=1.5m，上部直径D1=3.0 m，倾角60º。则 （3-55）（9）池总高H 二次沉淀池拟采用单管吸泥排泥，池底坡度0.05 池中心与池边落差： （3-56） 超高h1=0.3m: H=h1+h2+h3+h4=0.3+3.59+0.6+1.3=5.79m （3-57）（10） 进出水系统计算（1）进水槽计算采用环形平底配水槽，等距设布水孔，孔径Ø100mm×L150mm短管； 配水槽配水流量： （3-58）设配水槽宽度B=0.7m，配水槽流速v为1.0m/

45、s。槽中水深 （3-59）布水孔平均流速：取水温为时，； （3-60）布水孔数n: （3-61） 孔距l: （3-62）校核Gm:设导流絮凝区的宽度与配水槽同宽，则 （3-63） （3-64）Gm在10-30之间，合格取进水管管径D=450mm，校核进水速度 （3-65）2） 出水槽计算采用双边90°三角堰出水槽集水，出水槽沿池壁环形布置，环形槽中水流由左右两侧汇入出水口。集水槽中流速：V=0.6m/s设集水槽宽：B=0.5m槽内终点水深： （3-66）槽内起点水深: （3-67） （3-68）设计中取出水堰后自由跌落0.10m，集水槽高度：0.77+0.20=0.97m，取1.0m

46、。集水槽断面尺寸为：。集水堰总长度L（设计中取b=0.10m，水槽距池壁8m）集水堰外侧堰长： 集水堰内侧堰长： 三角堰数量n: 堰上水头h： 堰上负荷:根据规定二沉池出水堰上负荷在1.5-2.9L/(s.m)之间，计算结果符合要求。计算出水流速V（ 出水管管径取450mm）： 3）排泥装置 沉淀池采用周边传动刮泥机，周边传动刮泥机的线速度为2-3m/min。刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排除池外。排泥管管径为450mm，回流污泥量183.88L/s,流速为0.65m/s。（11） 辐流式沉砂池设计计算示意图如下图所示； 图3.4 辐流式二次沉淀池3.2.8紫外消毒池由于现在较常用的氯气消毒具有一定的危险性，从安全的角度考虑，本设计采用紫外消毒技术。紫外消毒具有广谱性，合乎环保要求。（1）设计参数选用设备型号UV3000PLUS；辐射时间：10100s。（2）设计计算1、灯管数UV3000PLUS紫外线消毒设备每3800m3/d需14根，每根灯管的功率为250W。采用单组布设的形式。则平均日流量时需：n平=26400/380