城市污水处理工艺设计(卡鲁塞尔氧化沟)

1、精选优质文档-倾情为你奉上精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业专心-专注-专业精选优质文档-倾情为你奉上专心-专注-专业摘 要随着经济的发展，近几年我国水污染控制所面临的问题也愈加严重。我国人均水资源占有量远小于世界平均水平。而水环境污染的加剧与水质的普遍恶化，使得水资源供需矛盾进一步加剧，这导致了人们开始担心饮用水水质的安全性。如何建设全国城镇污水处理及再生利用设施、提升基本环境公共服务水平、促进主要污染物减排和改善水环境质量成为了当下主要的问题。本次毕业设计的题目为城市污水处理厂工程设计，本设计采用卡鲁塞尔氧化沟工艺。本设计的主要内容是工艺流程的选择；构筑物的设计、选型与计算；平面布

2、置和高程布置；绘制城市污水厂平面布置图、高程图、工艺流程图及主要构筑物的施工图。城市污水的水质特点为水中有机物、氨氮浓度较低，可生化性较好，适宜采用生物处理工艺进行处理。本设计的污水处理厂进水水质为：CODcr=220mg/L，BOD5=100mg/L，SS=200mg/L，TN=30mg/L，NH3-N=20mg/L，pH=69。经组合工艺处理后，污水处理厂出水水质为：CODcr60mg/L，BOD520mg/L， SS20mg/L，TN20mg/L，NH3-N8mg/L，pH=69。满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级B标准。关键词： 城市污水，卡鲁塞尔氧化

3、沟，生物处理 Designing of 1.1105m3/d Municipal Wastewater Treatment ProcessAbstractWith economic development in recent years, the problem of water pollution control are also facing increasingly serious. Chinas per capita possession of water resources far less than the world average. Exacerbate the general

4、 deterioration of water quality and water pollution, water supply and demand makes further intensified. This has led people began to worry about the safety of drinking water. How to build the national sewage treatment and recycling facilities towns, enhance the level of basic public services, the en

5、vironment, and promote emissions of major pollutants and improve the water quality of the environment has become a major problem the moment.The topic of the thesis is finding out some combined technologies to treat the municipal wastewater. The main of the combined technologies is Carrousel oxidatio

6、n ditch process. The main contents of this design is the process of choice; structures design, selection and calculation; plane layout and height layout; draw the plant layout maps, height layout maps, process flow diagrams and the main building of the construction plans for the municipal wastewater

7、 treatment.Low concentrations of organic matter and ammonia is the water quality characteristics of municipal wastewater .And it suitable for processing biological treatment process.The design of the wastewater treatment plant influent water quality: CODcr=220mg/L,BOD5=100mg/L,SS=200mg/L,TN=30mg/L,N

8、H3-N=20mg/L,pH=69. After oxidation ditch process, sewage treatment plant effluent quality is CODcr60mg/L，BOD520mg/L， SS20mg/L，TN20mg/L，NH3-N8mg/L，pH=69. It meets the urban sewage treatment plant pollutant discharge standard (GB18918-2002) in a B standard.Keywords: sewage treatment plant, carrousel o

9、xidation ditch, feed water quality of effluent.目录 TOC o 1-3 h z u 第一章 绪论1.1 城市污水的主要来源城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。 生活污水一般由居民日常生活、餐饮服务、公共卫生服务设施等排放的污水组成。例如：饭店、宾馆、影剧院、体育场馆、机关、学校和商店等，以及工厂的厨房、卫生间、浴室和洗衣房等生活设施中排放的水。这类污水主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。其中主要是粪便和洗涤污水，集中排入城市下

10、水道管网系统，输送至污水处理厂进行处理后排放。其水量水质明显具有昼夜周期性和季节周期变化的特点。相比较于工业废水，生活污水的水质一般比较稳定，浓度较低。 工业废水是工业生产过程中排放的废水，包括生产工艺废水、循环冷却水冲洗废水和综合废水。其中往往含有腐蚀性、有毒、有害、难以生物降解的污染物。由于各种工业生产的工艺、原材料、使用设备的用水条件等的不同，工业废水的性质千差万别。相比较于生活废水，工业废水水质水量差异大，具有浓度高、毒性大等特征，不易通过一种通用技术或工艺来治理，往往要求其在排出前在厂内处理到一定程度。1.2 城市污水的水质水量特点城市污水中普遍含有的污染物主要有有机物，氮磷，悬浮物

11、，病原体等。有机物：污水中的有机物质常常是自然界中广泛分布的，同时也是生化处理中大量存在的微生物的极好营养物质，如、有机酸、醇类等。很容易为细菌所分解，只有、木质素等天然有机物较难降解。污水中有机物的浓度常用五日生化需氧量(BOD5)和化学需氧量(COD)来表示。也可用总需氧量(TOD)、总有机碳(TOC)等指标结合起来评价。常用BOD5与COD的比例来反映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量随时间变化曲线来反映生化降解的快慢，据此选择处理方案。氮和磷：磷的含量在城市污水中曾经每人每年不到1千克，近年来由于大量使用含磷洗涤剂，含量显著增加。来自洗涤剂的磷占生活污水中磷含量的3075。氮的主要来

12、源是食品、化肥、焦化等工业的废水，以及城市地面径流和粪便。硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐和一些有机磷化合物都能造成地面水体、海水和地下肥水。其中硝酸盐含量过高，将导致饮水有一定的毒性，其能在肠胃中还原成亚硝酸盐而引起肠原性青紫症。悬浮物：悬浮固体是水中未溶解的非胶态的固体物质，在条件适宜时可以沉淀。可分为有机性和无机性两类【2】。污水中的含量一般为200500毫克/升，有时候可超过1000毫克/升。其中无机和胶体颗粒容易吸附有机毒物、重金属、农药、病原菌等，形成危害大的复合污染物。悬浮物可经过混凝、沉淀、过滤等方法去除。病原体：包括寄生虫、病菌、病毒三类。寄生虫可造成各种寄生虫病，常见的寄生虫

13、包括：阿米巴、麦地那丝虫、蛔虫、鞭虫、血吸虫、肝吸虫等。污水中含有的病菌可导致霍乱、伤寒、肠胃炎、婴儿腹泻、痢疾等疾病，常见的病菌是肠道传染病菌，每升污水可达几百万个。病毒种类很多，每升生活污水中病毒可达50万到7000万个，仅人粪尿中就有百余种，常见的是肠道病毒、腺病毒、呼吸道病毒、传染性肝炎病毒等。城市污水中除含以上几类主要污染物外，随污染源的不同还可能含有多种无机污染物和有机污染物，例如：氟、砷、重金属、酚、氰、有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃等。1.3 城市污水处理现状19世纪以来，发达的国家相继出现了各种环境问题，许多国家的河湖水域溶解氧降低，水生生物减少，甚至绝迹。由于水环境污染，人

14、们发病率增加。历史上因水污染导致的公害事件有很多，例如：水俣病，1953至1956年在，由于含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和不知火海的鱼中毒，人食用毒鱼后受害。汞中毒者283人，其中60人死亡；骨痛病，19551972年在富山县神通川流域，由于锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒， 1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。此后世界各国政府逐渐开始认识到加强污水处理的必要性，并投以大量资金兴建污水处理工程。经过很多年的大力整治，各个国家均付出了巨大的代价，才基本控制了形势，使水环境改善，水生生物恢复生长，。污水

15、治理与经济发展无法相适应，这种状况所造成的损失是极大的，教训是深刻的。为此，各国政府对于污水处理工作极为重视，从法律和建设资金上给予保证，并不断开拓新技术，使城市污水处理事业得以迅速发展【6】。我国城市污水处理事业开始于1921年。上海首先建立了北区污水处理厂，1926年又建了西区和东区污水厂【6】。然而随着经济的发展，近几年水污染控制所面临的问题也愈加严重。为应对水污染，国务院办公厅于2012年4月19日印发“十二五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划。其主要目的是为了加快建设全国城镇污水处理及再生利用设施，提升基本环境公共服务水平、促进主要污染物减排、改善水环境质量。其中提出的主要任务

16、是：加大城镇污水配套管网建设力度，全面提升污水处理能力，加快污水处理厂升级改造，加强污泥处理处置设施建设，积极推动再生水利用，强化设施运营监管能力。据2000年统计，全国城镇的污水处理率达到25。2012年5月7日，据住建部网站刊发的中国城镇排水与污水处理状况公报统计，“十一五”末的2010年，我国城市污水处理率达到了82.31%，比2006年飙升26%。由此可见，我国的水污染治理正逐步发展。然而，同先进国家相比，我国城市污水处理事业从数量、规模、普及率以及机械化、自动化程度上，还都存在着较大的差距。按照城市污水污染控制技术政策要求，城区人口达50万以上的城市，必须建立污水处理设施；在重点流域

17、和水资源保护区，城区人口在50万以下的中小城市及村镇，应依据当地水污染控制要求，建设污水处理设施。在宪法中也有明文规定，并组建了许多专门生产环保设备和给排水机械的专业工厂，许多产品已系列化了，但自动化仪表，检测仪与国外差距还很大，资金不足仍是根本性问题【6】。1.4 城市污水的处理方法1.4.1 物理处理方法物理处理是指通过物理方面的重力或机械力作用使污水水质发生变化的处理过程。物理处理方法有：格栅、沉砂、沉淀、反渗透法和超滤法等。物理方法主要是去除污水中较大的悬浮物、经化学处理后的产物及经生物处理后生成的活性污泥【7】。格栅：格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵

18、或工艺管线造成损害。沉砂：沉砂池的设置目的就是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。沉淀：分离悬浮固体的一种常用方法。反渗透法：是一种借助压力促使水分子反相渗透，以浓缩溶液或废水的方法。超滤法：与反渗透法相似。但超滤膜的微孔孔径比反渗透膜大，在0.0051m之间。超滤的过程是动态过滤，即，在超滤膜的表面既受到垂直于膜面的压力，使水分子得以透过膜面并与被截留物质分离，同时有产生一个与膜表面平行的切向力，以将截留在膜表面的物质冲开。1.4.2 化学处理方法化学处理是利用化学反应的作用以去除水中的杂质。化学处理方法有：混凝、消毒、中和等。污水化学处理对象有：

19、污水中溶解性的有害物质，如酸碱性有机物、和各种有机溶剂等。1.4.3 生物处理方法生物处理是微生物在酶的催化作用下，利用微生物的新陈代谢功能，对污水中的污染物质进行分解和转化。1、厌氧生物处理技术：厌氧生物处理时在没有分子氧及化合态氧存在的条件下，兼性细菌与厌氧细菌降解和稳定有机物的生物处理方法【7】。厌氧生物处理技术有：水解酸化池、升流式厌氧污泥床反应器、厌氧生物滤池等。2、好氧生物处理技术：污水的好氧生物处理技术是在有氧存在的条件下，利用好氧微生物，将有机物降解的污水处理方法。污水中存在的各种有机污染物，主要是以胶体状或溶解态存在。这部分有机物经过一系列的生化反应，逐级降解，最终将转化为无

20、机物，达到无害化。（1）活性污泥法活性污泥法是目前污水处理中应用最广泛的好氧生物处理技术，也是一项极具发展前景的污水处理技术。近几十年以来，对其生物反应和净化机理的研究取得了长足的发展，工艺流程渐渐成熟、合理。活性污泥法适用于大规模、较高浓度的污水处理。活性污泥法是以活性污泥为主体的生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通入空气，经一定时间后因好氧性繁殖而形成的污泥状物。其上栖息着以为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化的能力。（2）氧化沟工艺氧化沟是活性污泥法的一种变型，其曝气池呈封闭的沟渠型，所以它在水利流态上不同于传统的活性污泥法，它是一种首尾相连的循环流曝气沟渠，污水渗入其中得到净

21、化，最早的氧化沟渠不是由钢筋混凝土建成的，而是加以护坡处理的土沟渠，是间歇进水间歇曝气的，从这一点上来说，氧化沟最早是以序批方式处理污水的技术。氧化沟的技术特点：氧化沟利用连续环式反应池（Cintinuous Loop Reator,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。 （3）序批式活性污泥法（SBR法）SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge

22、Process）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统【7】。（4）生物膜法生物膜法是利用附着生长于某些固体物表面的微生物（即生物膜）进行有机的方法。生物膜是由高度密集的好氧菌、厌氧菌、兼性菌、真菌、原生动物以及藻类等组成的生态系统，其附着的固体介质称为滤料或载体。生物膜自滤料向外

23、可分为庆气层、好气层、附着水层、运动水层。生物膜法的原理是，生物膜首先吸附附着水层有机物，由好气层的好气菌将其分解，再进入厌气层进行厌气分解，流动水层则将老化的生物膜冲掉以生长新的生物膜，如此往复以达到净化污水的目的【7】。1.5 本设计的意义及主要研究内容 随着工业和农业现代化、城市化的快速发展，以及人口的增加，很多发达国家都经历了严重的水体污染。例如，八大公害事件中日本的水俣病和骨痛病；塞纳河、泰晤士河和莱茵河，都曾出现过严重的污染问题。随着我国经济的快速发展，伴随而来的是各种各样的环境问题，许多未经处理的污水排入江河湖海，使我国某些地区的水质严重恶化。水中生物需氧量、化学需氧量、重金属等

24、都呈现出上升趋势，清江变浊，浊水变臭，鱼虾绝迹，令人触目惊心。水是生命之源，而我国又是一个严重缺水的国家，水资源分布不平衡，南多北少，东多西少。人均水资源占有量远远达不到世界的平均水平。而水环境污染的加剧，水质普遍恶化，使得水资源供需矛盾进一步加剧，导致了人们对饮用水水质安全性的担心。人类的生产生活需要消耗大量的水，为了人类繁衍生息，社会进步，持续发展，必须在污水排放进环境前进行处理，实现水资源的持续利用。本设计以城市污水为研究对象，采用卡鲁塞尔氧化沟组合工艺处理废水，处理后出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 189182002）的一级B的相关要求。设计中将采用CAD制图，绘制城市污水

25、厂平面布置图、高程图、工艺流程图及主要构筑物的施工图。第二章 设计说明2.1 设计概述2.1.1 设计任务（1）水量设计规模为1.1105m3/d。（2）污水水质表21 污水水质项目CODcrBOD5SSNH3-NTNPH进水水质/（mg/L）220100200203069出水水质/（mg/L）6020201520692.1.2 设计依据（1）中华人民共和国国家标准，地表水环境质量标准 (GB38382002) S（2）中华人民共和国国家标准，城镇污水处理厂污染物排放标准(GB189182002) S（3）中华人民共和国国家标准，室外给水设计规范 (GB500132006) S（4）中华人民共

26、和国国家标准，给水排水工程构筑物结构设计规范(GB 2002) S（5）中华人民共和国城镇建设行业标准，城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准(CJJ3189) S（6）中华人民共和国国家标准，总图制图标准(GB/T501032010) S（7）中华人民共和国国家标准，建筑污水排水制标准(GB/T501062010) S（8）中华人民共和国国家标准，房屋建筑制图统一标准(GB/T2010) S（9）中华人民共和国国家标准，室外排水设计规范(GB500142006) S（10）中国工程建设标准化协会标准，氧化沟设计规程CECS 112:2000 S2.1.3 去除率表22 去除率基本控制项目进

27、水水质/（mg/L）出水水质/（mg/L）去除率CODcr220600.73BOD5100200.8SS200200.9NH3-N20150.25TN30200.332.2 方案选择2.2.1 确定污水处理方案的原则（1）采用生物处理法，从而使污水得到净化；（2）污水厂的处理构筑物要求占地面积小，投资少，且便于科学管理；安全可靠，保证一定的出水水质；（3）污泥处理要求为：减少有机物，使污泥稳定化；减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；减少污泥中有毒物质；利用污泥中有用物质，化害为利；应选用生物脱氮除磷工艺，故应避免磷的二次污染；（4）应该采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物。最佳的处理方案要体现以

28、下优点：（1）出水水质稳定可靠卫生安全；（2）抗水质水量变化能力强；（3）污泥处理与处置简单；（4）建设费和维护管理费低；（5）维护管理简单方便；2.2.2 污水处理方案的比选按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐，在对氮、磷污染物有控制要求的地区，日处理能力在10万立方米以上的污水处理设施，一般选用A/O法、A/A/O法等技术。也可审慎选用其他的同效技术。日处理能力在10万立方米以下的污水处理设施，除采用A/O法、A/A/O法外，也可选用具有除磷脱氮效果的氧化沟法、SBR法、水解好氧法和生物滤池法等。必要时也可选用物化方法强化除磷效果。在上述各种除磷脱氮工艺中，对污水厂来讲，比较有发展前途

29、的工艺是SBR工艺、氧化沟工艺。因为这两种工艺一般都不设初沉地，因此，水、泥处理流程大为简化，可以达到占地少、能耗低、投资省。运行管理方便的目的，符合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。采用延时曝气的SBR工艺和氧化沟工艺产生的剩余污泥已经基本达到好氧稳定，剩余污泥经过浓缩脱水后就可以直接应用于农田、填埋或者焚烧，不需要对污泥进行消化处理，因此建设、运转的费用大为减少，这一点对污水厂来说，是非常有吸引力的。表23 氧化沟法与SBR法比较名称优点缺点氧化沟（1）处理流程简单，构筑物少，基建费用较省；（2）处理效果好，有较稳定的脱氮除磷功能；（3）氧化沟特殊的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚

30、作用。（4）可以考虑不设初沉池。也可以考虑不单独设二沉池，从而省去污泥回流系统；（5）BOD 负荷低，对水温、水质、水量变化的适应性强；（6）技术先进成熟，管理维护较简单；（7）国内工程实例多，容易获得工程管理经验。（1）处理构筑物较多；（2）回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响；（3）容积及设备利用率不高。SBR（1）污水在理想的静止状态下沉淀, 需要的时间短、效率高, 运行效果稳定, 出水水质好;（2）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;（3）反应池内存在浓度梯度, 有效控制活性污泥膨胀;（4）适合于组合式构造方法, 利于污水厂的扩

31、建和改造;（5）实现好氧、缺氧、厌氧状态的交替, 具有良好的脱氮除磷效果;（6）工艺流程简单、占地面积小、造价低。（1）容积及设备利用率较低；（2）操作、管理、维护较复杂；（3）对自动控制技术和连续在线分析仪表要求高,操作复杂；（4）国内工程实例少。综上所述，任何一种方法，都能达到降磷脱氮的效果，且出水水质良好，但相对而言，SBR法一次性投资较少，占地面积较大，且后期运行费用高于氧化沟，氧化沟虽然一次性投资较大，但占地面积也不少，耗电量低，运行费用较低和运行管理各个方面都优于其他处理方法。因此，采用氧化沟为本设计的工艺方案。工业流程图如下。污泥污泥污泥外运粗格栅提升泵站细格栅沉砂池卡鲁塞尔氧化

32、沟辐流式沉淀池污泥井贮泥池污泥脱水机污泥浓缩池排放粗渣外运回流污泥液氯消毒接触池原水图 21工艺流程图2.2.3 格栅格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。本污水处理厂设置粗、细两道格栅。进水粗格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。 细格栅的作用是拦截粗格栅未截流的悬浮物或漂浮物。格栅按栅条的种类按栅条净间隙可分为粗格栅、中格栅和细格栅。按格栅形状分可分为平面格栅和曲面格栅。本工艺选用平面格栅。 格栅与水泵房的设置方式如下图示：粗格栅粗格栅泵房细格栅图22

33、格栅与水泵房的设置方式2.2.4 沉砂池 沉砂池可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池和曝气沉砂池。平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单、截留物及颗粒效果较好的优点。竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气式沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向旋流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物分别处理和处置。曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水旋流的速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。同时，还对污水起预曝

34、气作用。本设计采用平流式沉砂池。2.2.5 氧化沟 目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯维尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、奥贝尔（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。卡鲁塞尔氧化沟将厌氧、缺氧、好氧过程集中在一个池内完成，各部分用隔墙分开自成体系，但彼此又有联系。该工艺充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐及氮所需混合液回流的能量消耗。卡鲁塞尔氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便

35、等优点，已经得到了广泛的应用。卡鲁塞尔氧化沟的结构如下图示。图23卡鲁塞尔氧化沟奥贝尔氧化沟，即“0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。 奥贝尔氧化沟的结构如下图示。图24 奥贝尔氧化沟三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。原污水交替地进入两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝气转刷的利用率（达59

36、%左右），另外也有利于生物脱氮。但由于其无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，且由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%。所以此种氧化沟不在本设计选择范围内。下面重点比较奥贝尔氧化沟和卡鲁塞尔氧化沟的优缺点。表24 奥贝尔氧化沟和卡鲁塞尔氧化沟的比较名称性能特点结构形式曝气设备适用条件奥贝尔氧化 沟1.节能，比其他任何氧化沟系统在运行时需要的动力都小2.可以在未来负荷增加的情况下加以扩展3.易于适应多种进水情况和出水要求的变化4.容易维护5.受结构形式的限制，总图布置困难三个或多个沟道，相互连通水平轴曝气转盘（转碟）可进行多个组合出水较高的大中型污水处理厂卡鲁塞尔氧化沟1.出水水质好，由于存

37、在明显的富氧区和缺氧区，脱氮效率高2.曝气效率单机功率大，调节性能好，并且曝气设备数量少，既可节省投资，又可使运行管理简化3.有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力4.氧化沟沟深加大，使占地面积减少，土建费用降低5.用电量较大，设备效率一般6.设备安装较为复杂，维修和更换繁琐多沟串联立式低速表曝机，每组沟渠只在一端安设一个表面曝气机大中型污水处理厂，特别是用地紧张的大型污水处理厂卡鲁塞尔氧化沟占地面积小，土建费用低。同时还具有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力。所以本设计采用卡鲁塞尔氧化沟工艺。卡鲁塞尔氧化沟处理污水的原理：普通的卡鲁塞尔氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混

38、合液中溶解氧DO的浓度增加到大约23mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。2.2.6 沉淀池常见的沉淀池类型有平流式沉淀池、辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。表25 三种常用沉淀池的特点平流式沉淀池1.平流式沉淀池的构造有池体、流入装置、流出装置、排泥装置等组

39、成。2.流入装置由设有侧向或槽底潜孔的配水槽、挡流板组成。流出装置由流出槽和挡板组成，流出槽多采用自由溢流堰式集水槽，缓冲层的作用时避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷，污泥区起贮存、浓缩和排泥作用，排泥方式有静水压力法、机械排泥法。辐流式沉淀池一般为圆形或正方形，水流沿池体半径方向流动。池直径660m，最大可达100m，池周水深1.53.0m。竖流式沉淀池池型可用圆形或正方形。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用47m。沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体。本设计采用辅流型沉淀池。2.2.7 接触池水消毒处理的目的是解决水中的生物污染问题。城市污水经过二级处理后，水质改善，虽然细菌含量

40、大幅度减少，但细菌的绝对值仍然很高，为防止病菌对人类健康产生危害和对生态造成污染，在污水排入水体前应进行消毒。目前，城市污水处理厂中最常用的消毒剂仍是液氯，其次尚有次氯酸钠、二氧化氯、臭氧。紫外线消毒应用于大中型污水处理厂是近年刚刚兴起的。液氯消毒的一次性投资低，技术成熟，运行简单。表26 几种常用消毒剂的性能比较项目液氯次氯酸钠二氧化氯二氧化氯紫外线优点技术成熟，投配设备简单，有后续消毒作用可用海水或浓盐水作原料，也可购买商品次氯酸钠，使用方便使用安全可靠，有定型产品能有效去除污水中残留有机物、色、臭味，受pH、温度影响杀菌迅速，无化学药剂缺点有臭味、残毒，使用时安全措施要求高现场制备设备复

41、杂，维护管理要求高须现场制备，维修管理要求较高须现场制备，设备管理复杂，剩余臭氧需作消除处理消毒消毒受出水水质影响较大。设备无定型产品，货源不足适用条件大、中型污水处理厂，最常用方法中、小型污水处理厂中、小型污水处理厂要求出水水质较好、排入水体的卫生条件高的污水厂小型污水厂，随着设备逐渐成熟，正日益广泛采用本设计采用液氯消毒。2.2.8污泥处理（1）污泥的处理要求污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。污泥处理要求为：a减少有机物，使污泥稳定化；b减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；c减少污泥中有毒物质；d利用

42、污泥中有用物质，化害为利。（2）常用污泥的工艺流程：方案一：生污泥浓缩消化机械脱水最终处置；方案二：生污泥浓缩机械脱水最终处置；方案三：生污泥浓缩消化机械脱水干燥焚烧最终处置；方案四：生污泥浓缩自然干化堆肥农田。本设计选用第二种处理工艺（生污泥浓缩机械脱水最终处置）。 其中污泥浓缩、脱水有两种方式选择，污泥含水率均能达到80%以下。 方案一：污泥连续式重力浓缩、机械脱水； 方案二：污泥机械浓缩、机械脱水。表27 污泥浓缩、脱水方案比较项目方案一方案二主要构筑物1.污泥贮泥池2.浓缩，脱水机房3.污泥堆棚1.污泥浓缩池2.脱水机房3.污泥堆棚主要设备1.浓缩池刮泥机2.污泥浓缩设备3.加药设备1

43、.脱水机2.加药设备占地面积小一般对环境的影响环境影响小环境影响比较大总土建费用一般大总设备费用一般稍大剩余污泥中磷的释放有有由表可见方案一优于方案二，因此本设计污泥处理工艺选用污泥重力浓缩，机械脱水。第三章 设计计算3.1 粗格栅 3.1.1 设计依据栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.61.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。 选用平面矩形格栅4座。表31污水总变化系数KZ

44、平均日流量/(L/s)51540701002005001000总变化系数KZ2.32.01.81.71.61.51.41.3水的日变化系数；设计流量；栅前流速，一般采用0.40.9；过栅流速,一般取0.61.0 m/s；栅条宽度；格栅间隙,细格栅一般为410mm，中栅格一般为1525mm，粗栅格一般大于40mm；栅前水深；格栅倾角；栅前渠道超高，一般取；水渠道宽度；进水渠道渐宽部位的展开角度；单位栅渣量(污水)，格栅间隙为1625mm时，W1=0.100.05；格栅间隙为3050mm时，W1=0.030.01；栅前部分长度0.5m。3.1.2 设计计算3.1.2.1 格栅的间隙数量 取n=27

45、 式中: n栅条间隙数，个；b栅条间距（细格栅一般为410mm，中栅格一般为1525mm，粗栅格一般大于40mm），m；Qmax最大设计流量，m3/s；h栅前水深（不能大于来水管的水深），m；v污水流经栅格的速度（一般取0.61.0 m/s），m/s；栅格安装倾角（一般为4575），。3.1.2.2 格栅的建筑宽度采用圆钢为栅条，即S=0.01m式中: B栅槽宽度，m，应保证栅前槽内流速不小于0.5m/s；S栅条宽度，m；3.1.2.3 过栅水头损失栅条断面形状设为锐边矩形式中: 形状系数，栅条断面形状为锐边矩形时，=2.42阻力系数，其值与栅条断面形状有关k格栅受污物堵塞时水头损失增大的倍数

46、，一般取k=3g重力加速度，取g=9.81m/s2；h0计算水头损失，m；h1过栅水头损失，m。3.1.2.4 栅后槽的总高度式中: H栅后槽总高度，m；h栅前水深，m；h2栅前渠道超高，一般取h2=0.3m；h1过栅水头损失，m。3.1.2.5 格栅的总建筑长度取进水渠道宽度B1=1.2m ，进水渠道渐宽部位的展开角度1=20。式中：L格栅的总长度，m；l1进水渠道渐宽部位的长度，m；l2格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，m；H1格栅前槽高，m；1进水渠道渐宽部位的展开角度。B1进水渠道宽度3.1.2.6 每日栅渣量的计算工程格栅间隙为40mm，取W1=0.03m3/103m3因为每日

47、栅渣量0.3m3/d，宜采用机械清渣。3.1.2.7 清渣设备 GH型链条式回转格栅除污机，4台，N=0.75KW。3.1.2.8 构筑物大小（单座） 2.31 m（长）1.34m（宽）0.918 m（高）3.1.3 计算草图图31格栅3.2 进水泵房 3.2.1 设计依据采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入沉砂池，然后自流通过、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入河流。3.2.2 设计计算设计流量：最大流量为5958.33m/h，选择用6台潜水泵（四用二备），则单台流量为：选择350QW150026潜水泵。

48、3.3 细格栅3.3.1 设计依据细格栅的作用是拦截粗格栅未截留的固体悬浮物和漂浮物。选用平面矩形格栅（3座）栅前流速，一般采用0.40.9；过栅流速,一般取0.61.0 m/s；栅条宽度；格栅间隙,细格栅一般为410mm，中栅格一般为1525mm，粗栅格一般大于40mm；栅前水深；格栅倾角；栅前渠道超高，一般取；水渠道宽度；进水渠道渐宽部位的展开角度；单位栅渣量(污水)，格栅间隙为1625mm时，W1=0.100.05；格栅间隙为3050mm时，W1=0.030.01；栅前部分长度0.5m。3.3.2 设计计算3.3.2.1栅条的间隙数 取n=90 式中: n栅条间隙数，个；b栅条间距（细格

49、栅一般为410mm，中栅格一般为1525mm，粗栅格一般大于40mm），m；Qmax最大设计流量，m3/s；h栅前水深（不能大于来水管的水深），m；v污水流经栅格的速度（一般取0.61.0 m/s），m/s；栅格安装倾角（一般为4575），。3.3.2.2格栅的建筑宽度设栅条宽度S=0.01m。式中: B栅槽宽度，m，应保证栅前槽内流速不小于0.5m/s；S栅条宽度，m；3.3.2.3 过栅水头损失设格栅断面为锐边矩形断面式中: 形状系数，栅条断面形状为锐边矩形时，=2.42；阻力系数，其值与栅条断面形状有关；k格栅受污物堵塞时水头损失增大的倍数，一般取k=3；g重力加速度，取g=9.81m/

50、s2；h0计算水头损失，m；h1过栅水头损失，m。3.3.2.4 栅后槽总高度式中: H栅后槽总高度，m；h2过栅水头损失，m；h栅前水深，m；h2栅前渠道超高，一般取h2=0.3m；h1过栅水头损失，m。3.3.2.5 格栅的总建筑长度取进水渠道宽度B1=1.3m ，进水渠道渐宽部位的展开角度1=20。 式中：L格栅的总长度，m；l1进水渠道渐宽部位的长度，m；l2格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，m；H1格栅前槽高，m；1进水渠道渐宽部位的展开角度；B1进水渠道宽度。3.3.2.6 每日栅渣量的计算工程格栅间隙为8mm，取W1=0.1m3/103m3因为每日栅渣量0.3 m3/d，宜

51、采用机械清渣。3.3.2.7 清渣设备 TGS系列回旋式格栅除污机TGS1500，2台，N=2.2kw。3.3.2.8 构筑物大小（单座）2.98m（长）1.61m（宽)1.45m（高）3.4 沉砂池 3.4.1 设计依据沉砂池的作用是去除密度较大的无机颗粒。一般设在初次池前，或泵站、倒虹管前。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝气沉砂池、竖流式沉淀池、涡流式沉砂池和多尔沉砂池等。平流式沉砂池构造简单，处理效果较好，工作稳定。但沉砂中夹杂一些有有机物，易于腐化散发臭味，难于处置，并且对有机物包裹的沙粒去除效果不好。平流式沉砂池平面为长方形，横断面多为矩形，一般是一渠两池。沉渣的排除方式有机械排砂和重

52、力排砂。有效水深应不大于1.2m，一般采用0.251.0m，每格宽度不宜小于0.6m池底坡度一般为0.010.02，当设置除砂设备时，可根据除沙设备的要求，确定池底的形状。最大设计流量时的水平流速，一般取；最大设计流量时的流行时间，不应小于30s，一般采用3060s，s；设计有效水深，不大于1.2m一般采用0.251m斗底宽；贮砂斗高度；斗壁与水平面的倾角为60。3.4.2 设计计算设计4个沉砂池平行处理3.4.2.1 沉砂部分的长度取v=0.3m/s，t=35s。式中：v最大设计流量时的水平流速，一般取v=0.3m/s；t最大设计流量时的流行时间，不应小于30s，一般采用3060s，s；L沉

53、砂池的长度，m。3.4.2.2 水流断面式中：A水流断面面积，m2。3.4.2.3 池总宽度设h2=1m 共分为2格，每格宽：式中：b每格宽，m；h2设计有效水深，m，不大于1.2m一般采用0.251m；B沉砂池的总宽度，m。3.4.2.4 贮砂斗容积式中：V0贮砂斗总容积，m3；X城市污水沉砂量，一般采用0.03L/m3(污水)；T排沙时间的间隔，d，取T=2d；Kz-污水流量总变化系数，取Kz=1.3。3.4.2.5 每个贮砂斗容积设每一分格有2个贮砂斗，共有4个贮砂斗。式中：V-每个贮砂斗所需容积，m3。3.4.2.6 贮砂斗各部分尺寸设斗底宽b1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60贮砂

54、斗上口宽:贮砂斗容积：VV，尺寸合适。式中：b1斗底宽，m；V贮砂斗容积，m3；h3-贮砂斗高度，m；S1贮砂斗下口的面积，m2 S2贮砂斗上口的面积，m2。3.4.2.7 贮砂室高度采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。二沉砂斗之间隔壁厚b取0.2m。式中：b二沉砂斗之间隔壁厚h3贮砂室高度，m。3.4.2.8 池总高度取超高h1=0.4m式中：H沉砂池总高，m3.4.2.9 核算最小流速在最小流量时，只用两格工作(n1=2)，式中：Qmin最小流量，m3/s；n1最小流量时工作的沉砂池数目，个；Amin最小流量时沉砂池中的水流断面面积，m2。3.4.2.10 设备选取PXSI型行车

55、式泵吸砂机，PXS-3000，功率为0.15kW。3.4.3 计算草图图32沉砂池3.5 卡鲁塞尔氧化沟3.5.1 设计依据卡鲁塞尔氧化沟主要采用特殊设计的立式低速表曝机作为主要设备。表曝机的泵作用（即水力提升作用）可以保证足够的混合液渠道流速。表曝机与分隔墙的布局使表曝机将混合液从上游经曝气区推进到下游。在曝气区，混合液与原水得到彻底的混合。共设3座卡鲁塞尔氧化沟，按最大日平均时流量设计进水BOD5=100mg/l，TN=30mg/l。出水BOD5=20mg/l，TN=20mg/l。取混合液污泥浓度MLSS为3000mg/l(25004500), 活性污泥的产率系数Y=0.48, 内源代谢系

56、数Kd=0.06d-1, 污泥龄C与对象有关，要求去除BOD5并脱氮时，C取30d，Y=0.48。3.5.2 设计计算 每座氧化沟设计流量为 3.5.2.1 好氧区所需容积 式中：V1曝气池容积，m3；Y活性污泥的产率系数（0.40.8），gVSS/gBOD5； Q与曝气时间相当的平均进水流量，m3/d；S0曝气池进水的平均BOD5值，kgBOD5/m3；Se曝气池出水的平均BOD5值，kgBOD5/m3；Sr曝气池进、出水BOD5浓度差值，kgBOD5/m3；XV-曝气池混合液污泥浓度MLVSS（20005000），mg/L；Kd内源代谢系数（0.040.075），d-1；C污泥泥龄（SRT

57、），d。3.5.2.2 好氧区水利停留时间式中：t1好氧区水利停留时间，h3.5.2.3反硝化区脱氮量 式中： Nr反硝化区脱氮量，kg/d；CTN(0)进水中总氮浓度，kgN/m3；CTN(e)出水中总氮浓度，kgN/m3；1.24系数，微生物细胞分子式C5H7NO3中N占12.4%。3.5.2.4 反硝化区需要的污泥量式中：G反硝化区需要的污泥量，kg；Kde脱氮速率，kgNO3N/(kgMLSSd)；值宜根据试验资料确定；无试验资料时，20CKde值可采用0.030.06 kgNO3N/(kgMLSSd)。3.5.2.5 反硝化区容积式中： V2反硝化区容积，m3；3.5.2.6 反硝化

58、区水利停留时间式中：t2反硝化区水利停留时间，h。3.5.2.7 氧化沟的总容积式中：V氧化沟的总容积，m3。3.5.2.8 氧化沟的总水利停留时间式中：t氧化沟的总水利停留时间，h。3.5.2.9 校核污泥负荷在0.030.15kgBOD5/(kgMLSSd)范围内，满足要求。式中：XMLSS，X=4000mg/l, MLVSS/MLSS比值一般在0.75左右。3.5.2.10 剩余污泥量假定剩余污泥含水率P=99.2%式中：W剩余污泥量，kg/d；C0SS进水含量，mg/L；CeSS进水含量，mg/L；XW-氧化沟每日微生物的增值量，kg/d；P剩余污泥含水率，%；q剩余污泥容积量，m3/

59、d。3.5.2.11 最大需氧量3.5.2.12 氧化沟尺寸取氧化沟水深H=4m，则每座氧化沟平面面积S1取氧化沟每个廊道宽B=7m，中间隔墙厚度b=0.25m。则弯道部分面积近似为：直道部分面积：直线段长度：3.5.2.13 设备选择选取倒伞叶轮曝气机两个，尺寸：4m，功率：73.6kw3.5.3 计算草图图3-3 卡鲁塞尔氧化沟3.6 二沉池 3.6.1 设计依据 二次沉淀池的作用是泥水分离，使生物处理构筑物出水（混合液）澄清。原则上，用于初次沉淀池的平流式沉淀池、辅流式沉淀池和竖流式沉淀池等都可以作为二次沉淀池使用。由于二次沉淀池不仅具有泥水分离的作用，而且应保证污泥得到足够的浓缩，以便

60、供给曝气池所需的回流污泥。因此，二次沉淀池的设计计算应满足两项负荷，既水利表面负荷和固体表面负荷。3.6.2 设计计算 3.6.2.1 沉淀部分水面面积 设表面负荷q=1.5 m3/(m2h)，采用4个池子。 式中：F每座沉淀池表面积，m；q-表面水利负荷， m3/ (m2h)，通过查表得；Qmax最大设计流量，m3/h；n沉淀池座数。3.6.2.2 池子直径 （取D=37m）式中：D沉淀池直径，m，不宜小于16m，池子直径与有效水深的比值，一般采用612。3.6.2.3 沉淀部分有效水深设沉淀时间2.5h，有效水深 式中：h2沉淀池的有效水深，m，一般不大于4m；t沉淀池时间，h。3.6.2