传统活性污泥法处理日处理万吨城市生活污水处理厂的设计

1、目录摘要IAbstractII1 前 言12 文献综述22.1地区概况22.1.1气象资料22.1.2水文情况22.2相关法规及工程实施准则32.3传统活性污泥法的背景及现状33 工艺说明53.1工艺方法比选53.11 传统活性污泥法53.1.2 A/O工艺73.1.3 SBR工艺83.1.4 氧化沟工艺93.1.5.卡鲁塞尔氧化沟113.2 最佳工艺选择123.2.1.传统活性污泥法123.2.2 A/O工艺123.2.3SBR工艺123.2.4.卡鲁塞尔氧化沟123.2.5.A2/O工艺123.3传统活性污泥法的工艺流程简图134 主要构筑物的设计计算1441格栅144.1.1 粗格栅15

2、4.1.2细格栅174.2 沉砂池选择与设计计算194.2.1沉砂池的选择193.2.2 曝气沉砂池的设计计算204.3 推流式曝气池的设计计算254.3.1已知条件254.3.2设计计算254.4二次沉淀池的选择与设计计算364.4.1二次沉淀池的选择363.4.2辐流式沉淀池设计计算374.5紫外线消毒工艺设计计算403.5.1紫外线消毒工艺特征404.5.2紫外线消毒工艺设计计算404.6 污泥浓缩池设计计算414.6.1剩余污泥量的计算414.6.2设计计算425 平面布置和高程设计455.1污水处理构筑物高程计算455.1.1.构筑物水头损失455.1.2.管渠水头损失455.2.污

3、水处理高程计算及布置475.3泵型的选择485.4污水处理厂的平面布置486.经济分析507.参考文献528. 致谢54景德镇陶瓷学院毕业设计（课题）任务书材料科学与工程 学院 2013 年 9 月 15 日专 业环境工程班级2010学生姓名程健平指导老师梁华银题目活性污泥法处理3万吨/日城市生活污水处理厂初步设计设计技术指标、参数：进水：3万m3/日，BOD5=170mg/L,CODCr=240 mg/L，NH3-N=20 mg/L（T=10），TN=40 mg/L, SS=160mg/L, 碱度（以CaCO3计）=250 mg/L出水：生活污水国家一级排放标准基本要求：1、择合适的处理工艺

4、；2、构筑物及反应装置选择合理，计算正确；图纸包括总平面图，高程图，流程图及主要设备图共5张；要求手工和计算机作图各一半左右；3、设计说明书要求35页以上，要求语句通顺，公式选择合理，排版格式正确，图表规范；4、参考35篇外文，10篇左右中文，并翻译至少3000字符的外文；5、对照工作进度，按时完成。工作进度：第 1-4 周 毕业实习；完成实习日记与实习报告第5 周 查阅文献，选择工艺；第6-12周 设备与工艺的设计计算，完成设计说明书第12-16周 绘制图纸，修改并打印论文第17周 上交论文，准备答辩。摘要本次设计是设计一个日处理量为3万吨的城市生活污水厂的设计，本次设计所实用的工艺为传统的

5、活性污泥法，传统活性污泥的主要流程是污水进入推流式曝气池，在曝气池内的活性污泥利用污水中的有机物进行繁殖，从而达到去除水中有机物的要求，推流式曝气池工艺有其本身的缺点就是前段供养不足，会形成厌氧状态，后期供养过剩。所以在这过程中，池内的微生物会有硝化作用和反硝化，所以能够去除一定量的氨氮，从而达到出水对氨氮的要求。传统活性污泥法相对其他工艺而言更为经济，在不考虑氨氮的出水情况下用传统活性污泥法更为经济。此次设计的进水指标是，BOD5=170mg/L,CODCr=240 mg/L， SS=160mg/L,经过处理后的水质的出水指标BOD5=16mg/L,CODCr=45 mg/L， SS=16m

6、g/L符合国家出水水质一级B标准。由于本设计所用的是传统活性污泥法因而对氨氮的去除率是比较低的因此本次设计对氨氮无要求。关键词：传统活性污泥法 经济 推流式 设计 城市污水 AbstractThis design is a daily processing capacity of 30,000 tons municipal sewage plant use the traditional activated sludge process, the main process is conventional activated sludge sewage into the plug-flow ex

7、posure gas pools in the aeration tanks of sewage sludge use in organic breeding to achieve the removal of organic compounds in water requirements , plug-flow aeration process has drawbacks of its own front-end support is inadequate , will form an anaerobic state, late dependents surplus. So in this

8、process, the pool of microbial nitrification and denitrification there , so a certain amount of ammonia can be removed , so as to achieve the effluent ammonia nitrogen requirements. Conventional activated sludge process in terms relative to other more economical , without considering the case of amm

9、onia water using conventional activated sludge process more economical. The design is water indicators , BOD5 = 170mg / L, CODCr = 240 mg / L, SS = 160mg / L, after the treated effluent water quality indicators BOD5 = 16mg / L, CODCr = 45 mg / L, SS = 16mg / L a B meet national water quality standar

10、ds . Because of this design is used in the conventional activated sludge process and thus the ammonia removal is relatively low so this design is no requirement for ammonia .Keywords: conventional activated sludge process economic Plug-flow Design Urban sewage60材料科学与工程学院毕业论文（设计） 1 前言1 前 言随着我国社会经济持续快

11、速的发展，环境问题逐渐变得突出，特别是城市水环境的恶化，尤为加剧了水资源的短缺，影响着人民群众的身心健康，水已经成为城市能否可持续发展的严重制约因素。最近年来以来，国家和地方政府非常的重视污水处理事业的发展，城市污水处理工程的建设正在以前所未有的速度向前逐步推进，有数百座污水处理厂正在工程设计和建设中。在建设污水处理厂的这一进程中，城市污水处理工艺的选择必将会是工程界面临的一个不可避免的首要问题。决定城镇污水处理厂投资和运行资本很重要的一个现实因素就是是污水处理工艺的选择。一座污水处理厂处理工艺的选择，虽然是由污水水质、水量、排放标准等因素来确定的，但是污水处理厂投资和运行成本也是一个极为重要

12、的因素，不能过分的强调污水处理工艺的前沿性，先进性，以实际出发才为更加重要。污水处理的实质就是要用有限的资金来解决我们面临的日益严重的水污染问题。城市污水主要是包括生活污水，自然雨水和工业废水的混合污水。对于现在的城市污水的排放现状已经造成了对水环境生态系统的严重污染，修建城市污水处理厂是做好城市污水的处理和再生利用的任务之一，同样也是解决城市污水对水环境污染的重要途径。对于工业废水和城市污水是合并处理还是分别处理,世界各国都有不同的意见,我国更为突出。工业废水与城市污水处理的关系能否更加合理的解决,关系到资金在运转过程中如何才能获得更大的回报。要使得各地区能够正确落实因地制宜,区别对待的方针

13、是极其重要的。我国是一个地域广大,资源丰富，各地的气候、地貌、经济条件的差异时巨大的,城市规模的大小不同、性质也不相同,因此不可能有一种废水处理方案来针对所有城市。只有深入的研究各地区的状况，通过多方案的比较,才能找出适合本地的污水处理的工艺。坚持不同区域吧同对待，因地质疑，分开来建设,近期为主要,远近期结合的方针。这对于合理、快速地解决我国城镇污水水处理问题是很重要的。城市废水厂的建设可以从小到大，从少到多,从低级到高级。结合我国实际现状,尽量开发高效、低耗的处理工艺,以便在财力、物力都不是很不充足的条件下,能够经济有效地解决水污染和防治问题。总而言之，污水处理厂的建设是十分必要的，是迫在眉

14、睫的事情。党的十八大报告也指出，建设中国特色社会主义，总布局是政治建设、经济建设、文化建设、社会建设和生态文明建设五位一体，要大力推进生态文明建设，使得我国的经济更加繁荣，社会更加和谐，人民的物质生活精神神火得到更大的提高。材料科学与工程学院毕业论文（设计） 2 文献综述2 文献综述2.1地区概况A市位于中国中央山地秦巴山区汉水谷地，湖北西北部，汉江中上游，东经109°29至111°16，北纬31°30至33°16。A是湖北省城建综合实力最强的地级市，同时是鄂、豫、陕、渝毗邻地区唯一的区域性中心城市，为秦巴山区10万平方公里三大中心城市之首。全市国土面积

15、2.3万平方公里，辖两区五县一市及A经济技术开发区、武当山旅游经济特区，总人口334万。A位于华中、西南、西北三大经济板块的结合部，起着承东启西、通南达北作用，是毗邻地区最大的汽车制造，汽车科研，医疗卫生，商业集散，交通枢纽，旅游文化，生态控制中心，是鄂西生态文化旅游圈的核心城市。A是世界著名道教圣地武当山，南水北调中线工程调水源头丹江口水库，中国第一世界前三的东风商用车公司总部所在地，“武当山”、“丹江水”、“汽车城”三张世界级名片闪耀全球。2.1.1气象资料A地区冬季比同纬度其他地区略为温暖，夏季比较炎热。属于北亚热带大陆性季风气候。光热资源较丰富。年平均日照时数16551958小时，无霜

16、期224255天。平均年降水量800毫米以上，六至八月是本区全年雨水、热能最丰富的季节。夏季平均气温大都高于25，其中七月平均为27左右，积温较多。七、八月份降水量一般都在100毫米以上。旱居各种灾害之首，出现机率一般在80%以上，多发生于七八月。受海拔高度、坡向等地形地貌因素影响，气候复杂多样。该地区的常年主导风向为西南风，风级为34级。2.1.2水文情况A市河流众多，共计2489条。堵河为A市最大河流，全长338.6公里，在湖北省中、小河流中仅次于清江，位居第二。汉江是A市过境河流，流经郧西、郧县和丹江口市，过境长度216公里。由于丹江口水库水质清秀少污染，跨世纪南水北调宏大工程国家已选定

17、中线方案。山泉质量甚优，如房县的“神龙矿泉水”因其含微量元素锶、锂、氡、硒等数十种，具有较高的保健功效，在市场上十分走俏。2.2相关法规及工程实施准则氧化沟活性污泥法污水处理工程技术规范（HJ578-2010）中华人民共和国水污染防治法(自2008年6月1日开始实施) 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)室外排水设计规范(GB50014-2006)室外给水设计规范(GB50013-2006)建筑设计防火规范（GB50016-2006） 生活饮用水卫生标准（GB5749-85）给水排水设计手册.第01册.常用资料给水排水设计手册.第05册.城镇排水 环境保护产品技术要求 污泥

18、脱水用带式压榨过滤机（HJ/T242）环境保护产品技术要求 转刷曝气装置（HJ/T259）环境保护产品技术要求 推流式潜水搅拌器（HJ/T279）环境保护产品技术要求 污泥浓缩带式脱水一体机（HJ/T335）城市工程管线综合规划规范（GB50289-98）厌氧、缺氧好氧活性污泥法污水处理工程技术规范（HJ576-2010）序批式活性污泥法污水处理工程技术规范（HJ577-2010）工业企业总平面设计规范（GB50187）民用建筑设计通则（JGJ37）动力机器基础设计规范（GB50040）给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268）给水排水构筑物施工及验收规范（GBJ141）工业企业设计卫生

19、标准（GBZ1）城市区域环境噪声标准（GB3096）工业企业噪声控制设计规范（GBJ87）工作场所有害因素职业解除限值（GBZ2）2.3传统活性污泥法的背景及现状活性污泥法工艺是一种有效的传统污水处理的方法，同样也是一项很有发展前景的污水处理技术。传统活性污泥法对进水水质的要求不高有很强的适应能力，运行灵活，有良好的控制性。还可以人为的控制厌氧区和好氧区，可以达到脱氮除磷的效果。自其从发展以来就有了很多的改进工艺如传统曝气工艺，完全混合工艺，阶段曝气工艺，吸附再生工艺，延时曝气工艺，高负荷曝气工艺，深井曝气工艺，纯氧曝气工艺。这些工艺都有各自的优缺点，在选着是用何种工艺的时候应该考虑进水水质的

20、特点以及出水指标等情况。传统活性污泥法处理流程包括曝气池、沉淀池、污泥回流及剩余污泥排除系统等基本组成部分。污水和回流污泥一起进入曝气池形成混合液。曝气池是一个生物反应池，曝气设备将空气传入污水中，空气重的氧气溶入污水中，污泥中的微生物发生好氧代谢反应，消耗掉污水中的有机物，同样利用污水中的有机物微生物自身也进行繁殖，增加了活性污泥的量，污水经过二沉池之后将污泥沉淀，出水经过紫外消毒渠后将有害的微生物杀灭。出水即符合国家出水标准。材料科学与工程学院毕业论文（设计） 3 工艺说明3 工艺说明3.1工艺方法比选3.11 传统活性污泥法（1）基本原理 向生活污水不断地注入空气，维持水中有足够的溶解氧

21、，经过一段时间后，污水中即生成一种絮凝体。这种絮凝体是由大量繁殖的微生物构成，易于沉淀分离，使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。活性污泥法就是以悬浮在水中的活性污泥为主体，在微生物生长有利的环境条件下和污水充分接触，使污水净化的一种方法。它的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池，基本流程如图1所示。需处理的污水和回流活性污泥一起进入曝气池，成为悬浮混合液，沿曝气池注入压缩空气曝气，使污水和活性污泥充分混合接触，并供给混合液足够的溶解氧。这时污水中的有机物被活性污泥中的好氧微生物群体分解，然后混合液进入二次沉淀池，活性污泥与水澄清分离，部分活性污泥回流到曝气池，继续进行净化过程，澄清水则溢流排放。由于

22、在处理过程中活性污泥不断增长，部分剩余污泥从系统中排出，以维持系统稳定。（2）传统活性污泥的优缺点普通活性污泥法优点：a废水浓度从池子的首端至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较高；b推流式曝气池也可采用多种运行方式。缺点：a耐冲击技能差；b需氧量沿池长前大后小，而空气的供应是均匀的，这就是造成前段氧量不足后段氧量过剩的现象。若要维持前段足够的溶解氧。则会造成后段大大超过需要，造成浪费（3）传统活性污泥的工艺比较a 阶段曝气法：阶段曝气法又称逐步曝气法，是为了克服普通法的第b个缺点而发展起来的。在阶段曝气法中，污水沿池长分段多点进入，使有机物负荷分

23、布较为均匀，对氧的需求变得较为均匀。微生物在有机物比较均匀的条件下，能充分发挥分解有机物的能力。另一个特点是污泥浓度沿池长逐步降低，出流污泥浓度低，有利于二次沉淀池的运行。因此，阶段曝气法可以提高空气利用率和曝气池的工作能力，并且能减轻二沉池的负荷。阶段曝气法特别适用于大型曝气池及浓度高的废水。其不足是，进水若得不到充分混合，会引起处理效率的下降。b 完全混合法：其流程和普通法相同。完全混合法有两个优点，其一是进入曝气池的污水立即与池内原有浓度低的大量混合液混合，得到了很好的稀释，所以进水水质的变化对污泥的影响将降低到很小程度，能较好地承受冲击负荷；其二是池内个点有机物浓度(F)均匀一致，微生

24、物群的性质和数量（M）基本相同，池内各部分工作情况几乎完全一致。由于微生物生长所处阶段主要取决与F：M，所以完全混合法有可能把整个池子工作情况控制在良好的同一条件下进行，微生物活性能够充分发挥，这一特点是推流曝气池所不能具备的。其基本流程如图2所示。完全混合法分为加速曝气法和延时曝气法两种。加速曝气法是一种利用处于对数增长阶段微生物处理废水的方法。由于微生物活力强，分解有机物快而多，大大提高了曝气池的处理能力。采用这种方法一般有机废水曝气时间仅需要24小时，BOD5去除率即可达90。池中污泥浓度一般在36g/L左右。它的主要缺点是微生物活力强，凝聚性能差，出水中含有机物较多，处理效果不如普通法

25、。 延时曝气法的特征是曝气时间长（约13天），微生物生长在内源代谢阶段，不但去除了水中污染物，而且氧化了合成的细胞物质，基本上没有污泥外排，省去了污泥处理设施，管理方便，处理效果稳定。缺点是池容积大，曝气时间长，基建费和动力费都较高。这种方法一般适用于要求高而又不便于污泥处理的中小城镇或工业废水处理。（4）传统活性污泥的工艺图污水通过预处理之后进入曝气池，在曝气池内微生物进行生化反应，曝气装置将空气传入水体中，微生物利用空气中的氧气发生氧化反应，消耗污水中的有机物，同时微生物也进行自身的繁殖，产生的污泥一部分回流，剩余的污泥排出，经过曝气池中的污水进入二沉池后便可外排 二沉池曝气池 进水出水回

26、流污泥剩余污泥图1.1传统活性污泥工艺图Figure 1.1 The process of conventional activated sludge3.1.2 A/O工艺(1)基本原理A/O工艺的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法。A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大于0.2 mg/L，O段DO=24 mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺

27、氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化，游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。(2)A/O内循环生物脱氮工艺特点a效率高；b流程简单，投资省，操作费用低；c缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率；d容积负荷高；e缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。(3)A/0工艺的缺点a由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有

28、独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；b若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。另外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90%。(4)工艺流程本工艺设计主要是以除氮为主，所以应采用缺氧好氧（A/O）工艺，基本工艺流程如下：混合液回流缺氧池预处理二沉池好氧池进水出水污泥回流剩余污泥排放图1.2缺氧好氧工艺流程Figure 1.2The process of anoxic aerobic3.1.3 SBR工艺(1)定义指在同一反应池（器）中，按时间顺序由进水、曝气、沉淀、排水和待机几个基本工序组成的活性污泥污水处理方法

29、，简称SBR法。其主要变形工艺包括循环式活性污泥工艺（CASS或CAST工艺）、连续和间歇曝气工艺（DAT-IAT工艺）、交替式内循环活性污泥工艺（AICS工艺）等。(2)基本原理在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机物降解并同时使微生物细胞增殖。将微生物细胞物质与水沉淀分离，废水即得到处理。其处理过程主要由初期的去除与吸附作用、微生物的代谢作用、絮凝体的形成与絮凝沉淀性能几个净化过程完成。(3)SBR工艺特点a 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。b

30、 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。c 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。d 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。e 处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。f反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。g 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造。h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。i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

31、、占地面积省。(4)SBR工艺的缺点a间歇周期运行，对自控要求高；b变水位运行，电耗增大；c脱氮除磷效率不太高；d污泥稳定性不如厌氧硝化好。(5) 污染物去除率（如表1.1）表1.1 SBR工艺的污染物去除率Table 1.1 The pollutant removal of SBR process污水类别主体工艺污染物去除率（%）SSBOD5CODcrTNNH3-NTP城镇污水初次沉+SBR70-9080-9580-9085-9560-8550-85工业废水预处理+SBR70-9070-9070-9085-9555-8550-85注：根据水质、SBR工艺流程等情况，决定是否设置初次沉淀池3.

32、1.4 氧化沟工艺(1)氧化沟简介氧化沟，又名连续循环曝气池，是活性污泥法的一种变形。指反应池呈封闭无终端循环流渠形布置，池内配置充氧和推动水流设备的活性污泥法污水处理方法。主要工艺包括单槽氧化沟、双槽氧化沟、三槽氧化沟、竖轴表曝机氧化沟和同心圆向心流氧化沟，变形工艺包括一体氧化沟、微孔曝气氧化沟。(2)氧化沟工艺特点a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

33、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。b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，如采用表面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。c曝气强度可调节氧化沟的曝气强度可以通过两

34、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。d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，故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

35、浓缩和脱水。(3)氧化沟工艺的缺点：a污泥膨胀问题；b泡沫问题；c污泥上浮问题；d流速不均及污泥沉积问题(4)污染物去除率表1.2 氧化沟污染物去除率Table 1.2 Pollutant removal rate of oxidation ditch污水类别主体工艺污染物去除率SSBOD5CODcrTNNH3-NTP城镇污水预(前)处理+氧化沟、二沉池70-9080-9580-9055-8585-9550-75工业废水预(前)处理+氧化沟、二沉池70-9070-9070-9045-8570-9540-75注：根据水质、工艺流程等情况，可不设置初沉池，根据沟型需要可设二沉池(5)工艺流程预处理

36、二沉池氧化沟出水回流污泥剩余污泥排放图1.3 氧化沟工艺流程Figure 1.3 Ditch process of oxidation 3.1.5.卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后在沟内不停地循环运动。污水和回流污泥在第一个曝气区种混合。由于曝气器的泵送作用，沟中的流速保持在0.3m/s左右。水流在连续经过几个曝气区后，便流入外边最后一个环路，出水从这里通过出水堰排出，出水位于第一曝气区的前面。卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，还

37、是活性污泥易于沉降。BOD去除率可达95%99%，脱氮效率约为90%，除磷率约为50%。在正常的设计流速下，卡鲁塞尔氧化沟渠道中混合液的流量是进水流量的50100倍，曝气池中的混合液平均每520min完成一个循环。具体循环时间取决于渠道长度、渠道流速及设计负荷。这种状态可以防止短流，还通过完全混合作用产生很强的耐冲击负荷能力。卡鲁塞尔氧化沟的表面曝气机单机功率大（可达150 kW),其水深可达5 m以上，使氧化沟占地面积减小，土建费用降低。同时具有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力。当有机负荷较低时，可以停止某些曝气器的运行，或者切换较低的转速，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。由

38、于曝气机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥曝气池中强度高得多，使得氧的转移效率大大提高，平均传氧效率达到2.1 kg/(kW·h)。3.2 最佳工艺选择3.2.1.传统活性污泥法传统活性污泥法与其他的处理工艺相比较，传统法更为经济，并且传统法的进水的废水浓度从池首到池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，废水降解反应的推动力较大，效率较高；推流式曝气池也可采用多种运行方式。3.2.2 A/O工艺由于AO工艺没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；AO工艺若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。另外，内循环液来自曝气

39、池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达标。3.2.3SBR工艺SBR工艺的后处理设备要求大：如消毒设备很大，接触池容积也很大，排水设施如排水管道也很大；SBR法一般不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解决；SBR工艺间歇周期运行，对自控要求高；变水位运行，电耗增大；脱氮除磷效率不太高；污泥稳定性不如厌氧硝化好。3.2.4.卡鲁塞尔氧化沟卡鲁塞尔氧化沟采用多沟串联，适用于大中型污水处理厂，特别是用地紧张的大型污水处理厂。其出水水质好，由于存在明显的富氧区和缺氧区，脱氮效果高；曝气设施单机功率大，调节性能好，并且曝气设备数量少，既可节省投资，又可使运行管

40、理简化；有极强的混合搅拌于耐冲击负荷能力；氧化沟沟深加大，使占地面积减少，土建费用降低。3.2.5.A2/O工艺 由于A2/O工艺在运行的时候厌氧区是居前的，回流污泥中带有大量的硝酸根，破坏厌氧环境因此对厌氧区聚磷菌厌氧对磷的释放是不利的。缺氧区处在工艺的中间，反硝化时脱氮碳源供应不足，使得系统对脱氮受限制。由于整个工艺中存在内循环系统，常规工艺系统所排放的剩余污泥实际中只有一部分经历了一部分经历了完整的对磷的释放和吸附的过程，其余的都没有哦经历过完整的过程，因此会对处理效果产生很大的影响。3.3传统活性污泥法的工艺流程简图进水通过粗格栅去除一部分的SS之后通过提升泵之后到达细格栅之后再进一步

41、去除一部分的SS，之后污水到达沉砂池之后去除较大的密度较大的颗粒，污水进而进入曝气池进行生化反应，去除大部分的有机物之后通过二沉池去除悬浮物，通过紫外消毒渠之后便可排除。 进水 出水 污泥回流 污泥外运曝气池二沉池粗格栅沉砂池细格栅紫外消毒提升泵房污泥浓缩池污泥脱水机图1.4传统活性污泥工艺流程图Figure 1.4 conventional activated sludge process flow diagram材料科学与工程学院毕业论文（设计） 4 构筑物计算4 主要构筑物的设计计算 41格栅（1）.进出水指标及日处理量日处理量Q=30000m3/d=0.347m3/s=347L/s总变

42、化系数Kz=1.4日处理水量的最大值表4.1进出水指标Table 4.1Import water index BOD5CODcrNH3-NTNSS进水（mg/l）1702402040160出水(mg/l)206082020去除率(%)88.275605087.5格栅草图如图4.1所示：图4.1 格栅Figure 4.1 grille sketch4.1.1 粗格栅（1）栅槽宽度a栅条的间隙数n（个）式中：Qmax最大设计流量，Qmax=0.486 m3/s)； 格栅倾角，取=60°； b栅条间隙，m，取b=0.04 m； n栅条间隙数，个； h栅前水深，m，取h=0.4（m）； v过

43、栅流速，m/s,取v=0.8 (m/s)。格栅设2组，按2组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。则栅条间隙数为： ，取18个。b栅槽宽度B。栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3 m，取0.2 m；设栅条选择用锐边矩形，设栅条宽度S=10 mm=0.01 m，则栅槽宽度为：(2) 通过格栅的水头损失h1 (m)式中： h1设计水头损失，m； h0计算水头损失，m； g重力加速度，m/s2； k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，与栅条断面开关有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算。因栅条断面为锐边矩形断面，所以取=2.42，代入数据得：(3) 栅后槽总高

44、度H（m） 设栅前渠道超高h2=0.3m，则（4）栅槽总长度L (m)a进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B1=0.85 m，其渐宽部分展开角度1=200b栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2(m)式中：H1栅前渠道深，m。c每日栅渣量W（m3/d)式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙为1625 mm时，W1=0.010.03 m3/103 m3污水；格栅间隙为3050 mm时，W1=0.030.1 m3/103m3污水。本设计粗格栅间隙为4 mm，取W1=0.07 m3/103m3污水。故采用机械清渣。4.1.2细格栅(1) 栅槽宽度a栅条的间隙数n（个）式中 ：Qmax

45、最大设计流量，Qmax=0.486 (m3/s)； 格栅倾角，取=600； b栅条间隙，m，取b=0.02； n栅条间隙数，个； h栅前水深，m，取h=0.4（m）； v过栅流速，m/s,取v=0.8 (m/s)。格栅设2组，按2组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。则栅条间隙数： ，取36个。b栅槽宽度B。栅槽宽度一般比格栅宽0.20.3 m，取0.2 m；设栅条选择用锐边矩形，则栅条宽度S=10 mm=0.01 m，则栅槽宽度为：(2) 通过格栅的水头损失h1 (m)式中：h1 设计水头损失，m； h0 计算水头损失，m； g 重力加速度，m/s2； k 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增

46、大倍数，一般采用3；§阻力系数，与栅条断面开关有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算。因栅条断面为锐边矩形断面，所以取=2.42，代入数据得：(3) 栅后槽总高度H（m） 设栅前渠道超高h2=0.3 m，则(4) 栅槽总长度L (m) 进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B1=1.0 m，其渐宽部分展开角度1=200。 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 (m)式中，H1为栅前渠道深，m。(5) 每日栅渣量W（m3/d)式中：W1为栅渣量，m3/（103 m3污水），本设计细格栅间隙为20mm，取W1=0.02 m3/（103 m3污水）。故采用机械清渣。4.2 沉砂池选择

47、与设计计算4.2.1沉砂池的选择沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中密度较大的无机颗粒污染物，如泥沙、煤渣等，他们的相对密度均为2.65.城镇污水处理厂一般均应设置沉砂池。沉砂池一般设于泵站倒虹吸管前，以前减轻无机颗粒对于水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。沉砂池常见的形式有平流式沉砂池、曝气式沉砂池、竖流式沉砂池及涡流式沉砂池等。(1) 平流式沉砂池优点：沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。缺点：占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。

48、 (2) 涡流式沉砂池优点：适应流量变化能力强；水头损失小，典型的损失值仅6 mm；细砂粒去除率高，140（0.104 mm）目的细砂也可达73%；动能效率高。 缺点：搅拌桨上会缠绕纤维状物体；砂斗内砂子因被压实而抽排困难，往往需高压水泵或空气去搅动，空气提升泵往往不能有效抽排砂粒；池子本身虽占地小，但由于要求切线方向进水和进水渠直线较长，在池子数多于两个时，配水困难，占地也大。(3) 曝气沉砂池优点：克服了平流沉砂池的缺点，使砂砾与外裹的有机物较好的分离，通过调节曝气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率稳定，受流量变化影响小，同时起调节曝气作用，其沉砂量大，且其含有机物少。缺点：由于需要曝气，

49、所以池内应考虑设有消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置从而使费用增加。由于曝气沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点，故采用曝气沉砂池。3.2.2 曝气沉砂池的设计计算(1).设计水量：日处理量Q=30000m3/d=0.347m3/s=347L/s日变化系数Kz=1.4日处理水量的最大值 图3.2 曝气沉砂池Fig. 3.2 sketch of aerated grit chamber(2) 池体计算a 池子总有效容积V(m3)式中： Qmax最大设计流量，m3/s，Qmax=0.486 m3/s； t 最大设计流量时流行时间，min，取 t=2 min。 b水流断面积A

50、(m2)式中 v1最大设计流量时的水平流速，m/s,取v1=0.1 m/s。c池总宽度B (m)式中： h2设计有效水深，m，取h2=1.5 m。d每个池子宽度b (m)，取n=2格，则宽深比：，满足条件e池长L(m)f每小时所需空气量q(m3/h)式中： d每立方米污水所需空气量，m3，取d=0.2 (m3/m3)污水。则(4) 沉砂室尺寸计算a沉砂部分所需容积V (m3)式中：X城镇污水沉砂量，m3/106 m3污水，取X=30 m3/106 m3污水； T清除沉砂的间隔时间，d，取T=2d； Kz污水流量总变化系数，取Kz=1.4。(2)每个沉砂斗容积V0(m3)式中： N沉砂斗个数，设

51、每一分格有2个沉砂斗，共有4个分格，则：c沉砂池尺寸沉砂斗上口宽 (m)式中 斗高，m，取=0.4 m； 斗底宽，m，取=0.5 m； 斗壁与水平面的倾角，一般在55°60°（取60°）代入上式得： 沉砂斗容积V1 (m3)验算容积V1V0 ，所以符合设计要求。沉砂室高度h3 (m) 采用重力排砂，设池底坡度为0.02，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2（L2 +)+0.2，其中0.2为二沉砂斗之间隔壁厚。沉砂池总高度H(m) 取超高h1=0.3 m,则：验算最小流速vmin (m/s) 在最小流量

52、时，用1格工作式中： Qmin最小流量，m3/s； n1最小流量时工作的沉砂池数目，个； wmin最小流量时沉砂池中的水流断面面积，m2。d排砂采用重力排砂，排砂管直径D=300 mm，在沉砂池旁设贮砂池，并在管道首端设贮砂阀门。贮砂池容积贮砂池平面面积A式中：贮砂池有效水深，取=2.0 m，代入上式得：4.3 推流式曝气池的设计计算4.3.1已知条件(1) 设计流量与水温=3.0×104（t/d）=3.0×104（m3/d）=347（L/s）=0.347（m3/s）（不考虑变化系数）。夏季平均水温为T=250C，冬季平均水温为T=100C。(2)设计进水水质：表4.3进水水质Table 4.3 Influent quality BOD5CODcrNH3-NTNSS预处理去除（%）3035101540进水指标(mg/L)119156183496 4.3.2设计计算(1) 估算出水溶性 BOD5 二沉池处说BOD5由溶解性BOD5和溶解性BOD5组成，