日处理量为2万的城市生活污水的设计说明

....24/242万吨的城市生活污水处理设计生物工程系学生焕林指导老师梅丽摘要:本设计采用A/O工艺(即厌氧—好氧工艺)处理城市生活污水,处理量为20000m3.在处理前段,污水通过曝气沉砂池进行预曝气处理,为后续工序的处理减轻负荷.水质去除率可达到:BOD5为22%;COD为20%;SS为10%.在处理过程中,污水通过厌氧塘和生物接触氧化池这两个重要工艺段,分别进行厌氧—好氧处理。在厌氧段中,厌氧塘的结构采用了UASB反应器的一些结构形式,再加上布水器具有促使污泥与原有有机物充分混合的作用，使得厌氧程度得到进一步加深。处理水质为:COD浓度为500mg/l;BOD5浓度为180mg/;SS浓度为50mg/l.在好氧段中,生物接触池采用二段式的生物接触氧化池.污水经过两次氧化池,两次沉淀池交替作用，去除率可达到：COD为82%;BOD5为88%;SS为50%.最终出水指标为:COD浓度为55mg/l;BOD5浓度为15mg/l;SS浓度为10mg/l，该出水水质已达到国家一级B类排放标准.关键字:城市生活污水A/O工艺厌氧塘生物接触氧化池绪论概述据有关部门统计：1997年，全国城市的污水年排放总量为351.4亿m3,但全国不同等级的污水处理厂日处理能力总计为1292万m3，即年处理量为47.2亿m3，处理率仅为13.4%[1].1999年全国近80%的生活污水未处理直接排江河湖海，年排污量达400亿m3，造成全国1/3以上的水域受到污染。在全国684个城市中，仅有200余座在建和建成的污水处理厂，且集中在七八十个大中城市里，全国污水处理率仅为20%左右。[2]在2004年全国城市环境“城考”的结果中，生活污水集中处理中，生活污水集中处理率平均为32.33%.其中城市生活污水集中处理率大于60%的城市有143个，占上报城市总数的28.6%,还有193个城市的生活污水集中处理率为零。[3]随着我国国民经济发展，污水排放量在逐年增加，严重的水污染使水资源不能进入良性循环，造成生态环境恶化，也直接威胁着人类的生存。所以，污水处理的进程和深入已迫在眉睫。城市污水的来源与水质城市污水主要来源于城市居民生活中产生的污水，各工业企业在生产制造过程中产生的生产废水以与城市降水和部分受污染的地表水这三方面。生活污水根据污水来源的不同可以分为居民水区生活污水，宾馆饭店，等服务业的生活污水。以与一些娱乐场所的生活污水等。这些污水的水质特点是往往含有较高的有机物，如淀粉`蛋白质`油脂等以与氮`磷等无机物。此外，还含病原微生物和较多的悬浮物。各工业企业在制造过程中产生的废水包括生产工艺废水`循环冷却水`冲洗废水以与综合废水。由于生产行业不同，其产生的废水水质也不一样，这类废水总的来说废水排放量较大，污染含量高，较难进行处理，对环境危害大，有的废水水质指标周期性，一天之中排放的废水的重要组成部分，目前也得到了比较满意的处理效果。城市降水和受污染的地表水在城市污水中还没有占到很大的比例，这类污水水量水质差别较大，常受气候`时间`地理`位置与周边环境的影响。在对这类污水进行处理时，应针对具体污水水质选择是否需要与其他污水混和稀释后处理[4]。表1城市污水典型水质浓度和处理水水质标准项目COD(mg/L)BOD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)高浓度污水10004006001005012中等浓度污水45020025040256低浓度污水25012015025154超浓度污水1506010015102二级排放标准<<120<<30<<30<<25<<1.0一级排放标准<<60<<20<<20<<15<<0.5废水处理的方法物理处理法1重力分离：该方法是利用固体与水两者相对密度差异的原理使固体和液体分离，对废水预先进行净化处理的方法之一。在生化处理前，废水先要通过沉淀池进行沉淀，设在生化处理之前的沉淀池，称为初级沉淀池，或称为一次沉淀池。而在生化处理后的沉淀池，称为二沉淀池，其目的是进一步去除残留的固体物质，包括生化处理后多余的活性污泥。2离心分离：含悬浮物的废水在高速旋转时，由于悬浮颗粒和废水的质量不同，所受到的离心力大小不同，质量大的被甩到外圈，质量小的则留在圈，通过不同的出口将它们分别引导出来，利用此原理就可分离废水中的悬浮物颗粒，使废水得到净化。水力悬流器是用液体产生水压力或重力由切线方向进入，造成旋转运动产生离心力。高速离心机依靠鼓高速旋转，使液体产生离心力。3过滤法格栅过滤。格栅一般斜置在进水泵站集水井的进口处，主要阻挡大型物体。筛网过滤选用不同尺寸的筛网，能去除水中不同类型和大小的悬浮物。颗粒介质过滤适用于除废水中的微粒物质和胶状物质，常用作离子交换和活性炭处理前的预处理，也能用作废水的三级处理。微滤机过滤法废水通过金属网细孔进行过滤，废水从转鼓的空心轴管，通过金属网孔过滤后流入池，截留在网上的悬浮物随着转鼓转动到上面时，被冲洗水冲下，收集在鼓。优点设备结构紧凑，处理废水量大，操作方便，占地较小。缺点是滤网的编织比较困难。化学处理法（1）中和法：常用于废水的预处理，调整废水的PH值。对含酸或碱废水，含酸浓度在4%或碱浓度为2%以下时，如果不能进行经济有效的回收`利用，则应经过中和，将废水的PH值调整到呈中性状态，才能够排放。而对含酸`含碱浓度高的废水，则必须考虑回收与开展综合利用的方法。（2）混凝沉淀法：在废水中投入混凝剂，因混凝剂为电解质，在废水里形成胶团，与废水中的胶体物质发生电中和，形成絮粒沉降。混凝沉淀不但可以去除废水中粒径为10-3~10-6mm（3）化学氧化还原法：废水经过化学氧化处理，可使废水中所含的有机物和无机物质转变成无毒或毒性不大的物质，从而达到废水处理的目的。（4）电解法：利用直流电进行溶液氧化还原反应的过程。电解时，把电能转变为化学能的装置为电解槽。这种装置利用正负极间的电位差来达到分离物质的目的。物化处理法1吸附法:吸附法处理的主要对象是废水中生化法难于降解的有机物或用一般氧化法难于氧化的溶解性有机物.当用活性炭等对这类废水进行处理时,它不但能够吸附这些难于分解的有机物,降低COD,还能使废水脱色,脱臭,把废水处理到可重复利用的程度.2浮选法:利用高度分散的微小气泡作为载体去粘附废水中的污染物,使其视密度小于水而上浮到水面而实现固体或液液分离的过程.3电渗析::它是在渗析法的基础上发展起来的一项废水处理新工艺.它在直流电场的作用下,利用阴阳离子交换膜对溶液中阴阳离子的选择透过性,而使溶液中的溶质与水分离的一种物理化学过程.4反渗透:利用半渗透膜一样也依靠推动力和半透膜实现分离.不同的是超滤法所需的压力较低,一般约在0.1~0.5MPa下进行,而反渗透的操作压力为2~10MPa.生化处理法.1好氧生物处理(1)活性污泥法:废水处理中最常用的生物处理方法,是利用悬浮生长微生物絮体处理有机废水的一类好氧生物处理方法.(2)生物膜法:废水通过同生物膜接触,生物吸附和氧化废水中的有机物并同废水进行物质交换,从而使废水得到净化的过程.2厌氧生物处理:指在无分子氧的条件下通过厌氧微生物或(兼氧微生物)的作用,将废水中的有机物分解转化为甲烷和二氧化碳的过程.1.4、城市污水处理的现状城市生活污水处理设施是现代化城市经济发展和水资源保护不可缺少的组成部分，城市生活污水处理厂在发达的国家已有较成熟的经验。如德国、英国、芬兰、荷兰、日本、新加坡、美国、澳大利亚等国家已投巨资对因经济发展带来的城市生活污水进行治理。建造城市污水处理厂是解决城市水污染的一条有效途径，为了控制水体的有机污染，世界经济发达国家普遍采用污水二级处理系统，尤以活性污泥法的应用最广泛，如美国约有污水处理厂22000余座，70%以上的处理厂是二级生物处理或部分生物处理；英国共有污水处理厂3000余座，几乎全部是二级处理生物处理厂，日本有城市污水处理厂600余座，村镇污水处理厂2000余座，其中二级处理厂和高级处理厂占95%以上；瑞典人口不多，都有1500余座城市污水处理厂，其中95%以上是二级生物处理。这些国家的实践表明，大力兴建二级生物处理厂，对改善水体污染起了很大的作用。但是，对于湖泊`海``海沿岸等水体，富营养化问题仍较严重，这是由于常规的二级生物处理只能去除污水中含磷的有机物质和悬浮固体，使水体继续受污染。在一般情况下，以往的生物处理工艺进行城市污水和工业污水二级处理，COD可达70%以上，BOD可达90%左右，SS可达85%以上，但对污水中氮的去除只有20%左右，磷的去除率就更低。所以，在排放到这些地区，仍会增加水体中的营养成分，从而引起水体中浮游生物和藻类的大量繁殖，造成水体的富营养化。对饮用水源`水产业`工业用水等带来很大的危险。随着人们生活质量的提高，对环境质量的要求也逐步提高，这就使得城市污水处理厂的排放标准越来越高。除BOD外，氮`磷等的去除要求也将提高。随着工农生产的不断发展，化肥农药和含磷洗涤剂用量的飞速增长，水体富营养化越来越引起们的关注，各种不同处理废水氮`磷的工艺应运而生。尤其对于我国这样一个发展中国家，探索简便`节能`经济的工艺，对原有的以去除废水中的含碳有机物为主的城市污水二级生物处理厂进行改造使其具各脱氮除磷功能，具有极为重要的意义。工艺论证污水处理所采用的工艺技术是污水处理厂的核心部分。污水处理采取的工艺与很多因素有关，处理工艺很多种多样，但活性污泥仍是国外污水处理厂采用的主体工艺。然而八十年代的生物脱氮除磷工艺是基于普通活性污泥法的基础上发展起来的新工艺。它的原理就是；生物脱氮主要是通过系统中发生的一系列生化反应，先通过硝化反应即一些化能自养的微生物。如硝化细菌和亚消化细菌，将废水中的氨氮氧化成硝酸盐，再经过反硝化过程即一些异养的微生物，如反硝化细菌将硝酸盐还原为氮气，达到脱氮同时去除CODCr的目的。除去的磷，则是利用某些嗜磷的细菌，在厌氧的条件下，通过生物转化作用释放磷。而在好氧的条件下，这些嗜磷细菌有可以过量摄取废水中的磷，并以剩余的污泥的形式从系统排出磷达到除磷的目的。2.1城市生活污水处理工艺途径目前国外已经应用和正在实验研究约有十余种，如A/O和A/A/O工艺、MUCT工艺、MSBR工艺、BAF工艺、UNITANK工艺、UASB反应器`等。1、A/O工艺该工艺是由缺氧池和好氧池串联而成（图2），作用是在除有机物的同时取得良好的脱氮效果，其最显著的特征是将脱氮池设置在除氮过程的前部，现将废水引入缺氧池，回流污泥中的反硝化菌利用原污水中的有机物作为碳源，将回流混合液的大量硝态氮（NOx-N）还原成N2，从而达到脱氮的目的。然而后进入后续的好氧池，O段后设沉淀池，部分沉淀污泥回流A段，以提供充足的微生物。同时还将O段混合液回流到A段，以保证A段有足够的硝酸盐。缺氧池缺氧池好氧池沉淀池回流污泥混合液回流剩余污泥出水进水图2优点：1、反硝化池中不需要外加碳源，而且可以减轻其后的好氧池中有机负荷，降低了运行费用，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质。2、流程简单，构造物少，只有污泥回流和混合液回流系统，费用可大大节约。缺点：1、脱氮率一般控制在70%-80%，如果不在这围，动力费用太大，而且A/O工艺不能去除降磷。2、如果沉淀池运行不当，还会在沉淀池发生反硝化作用，造成污泥上浮。该工艺曾被704研究所环境工程部的白韬光`雪飞和河海大学环境工程的周建任共同撰写的“A/O接触氧化法处理城市生活污水的工程实践”论文所应用。通过研究，监测数据表明：该工艺成熟可靠，出水能够达到排放标准，是处理城市污水较理想的工艺选择[6]。同时，它也被白韬光撰写的“A/O法生活污水处理站的工程设计与运行”论文所应用。也表明，该工艺成熟可靠，出水完全达到排放标准，说明该工艺可以作为处理城市生活污水的理想选择。[7]申军波，侯宝军，钟洁在“城市住宅小区回用示工程”的撰写中也提出A/O工艺是可行的。[8]同样在肖绵主编的“城市污水处理与回用技术”一文和《在三废处理工程技术手册》中也说明：A/O工艺在厌氧-好氧交替处理城市污水中是可以达到除氮脱磷目的。[9-10]2、A2/0工艺。它是厌氧/缺氧/好氧工艺简称A2/O工艺的基础上增加一个厌氧池，好氧池中生物降解有机物的同时，还可利用消化细菌进行硝化作用，利用聚磷菌进行好养聚磷作用。混合液回流至缺氧池，反硝化脱氮。沉淀池污泥回流至厌氧池厌氧释磷，使出水同时达到脱氮除磷的作用。厌氧池厌氧池缺氧池好氧池沉淀池混合液回流回流污泥剩余污泥进水出水图3优点：1、去除种类多，无污泥膨胀，效率高，节约动力消耗，减少基建投资。2、厌氧`缺氧`好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，同时具有去除有机物，脱氮除磷的功能。3、在厌氧—缺氧—好氧交替运行条件下，丝状菌不会大量增殖，SVI一般小于100，污泥沉降性好。4、污泥中磷含量高，一般在2.5%以上。缺点：该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷的效果则受回流污泥中夹带的溶解氧和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷的效果不可能很高。该工艺曾被某市污水处理工程所应用，处理该市产生的城市污水，服务面积达800hm2，服务人口24万，改善了城市的景观。在某旅游度假区，它也应用A2/O这种工艺，证实了该工艺处理效果稳定，出水水质好。[4]在邯钢铁焦化厂废水处理中，它采用A2/O后，处理水质达到了《钢铁工业水污染排放标准》中的二级排放标准。[11]3`SBR工艺（序批次活性污泥法）该工艺是一种将初沉和二沉中各工序放在同一反应器中进行，按基本运行模式操作时，分进水`反应`沉淀`排水`闲置等五个阶段。污染物的降解主要发生在进水期和反应期。当污水进入反应池后，即与池闲置期的污泥混合，污水中的有机物被菌胶团吸附，并开始生物降解。随后的反应阶段属于完全混合的批次反应，具有比完全混合式更高的基质降解速率，反应完毕进行沉淀`排水`闲置，一个周期完成。进水格栅调节池进水格栅调节池SBR反应池聚水池污泥池风机出水图4SBR反应池的一个周期，如图5：图5优点：1、工艺流程简单，运行维护量小。日常维护简便，操作量少。2、运行稳定，操作灵活，投资少，占地少，耐冲负荷。缺点：适合于小水量，分散污染的治理。该工艺曾被中国矿业大学环境与测绘学院的儿琴`肖妗和市奥港环保给排水工程公司的家华共同研究的“SBR工艺处理生活污水的实验研究”所应用。出水的各项指标达到GB8978-1996的排放要求，为高效，低耗处理生活污水提出了新的途径。[12]由王凯军，人伟编著的《发酵工业废水处理》一书中指出：SBR技术是一种对发酵工艺废水处理很好的技术，它可达到自动控制的目的。[13]4生物接触氧化法。污水经过格栅进入调节池，均匀水质和水量后，由接触氧化处理，经二沉池、消毒池后排出。生物接触氧化法，对冲击负荷有较强的适应性，剩余污泥生成量少，出水水质保持稳定。格栅调节池格栅调节池接触氧化池二沉池消毒池风机进水出水图6优点；1、停留时间短，体积小，降低了基建投资，节省了用地面积。2、体积负荷高，抗冲击负荷能力强，剩余污泥产量少。缺点：一般不能脱氮除磷。该工艺在中国矿业大学环境与测绘学院的周`勤亚和大炖煤电集团公司的江燕关于“二段生物接触氧化法处理生活污水”中证实了处理效果稳定CODcr去除率可达80%，BOD5去除率可达85%，水力停留时间只需0.5-1h。[14]从州矿业集团村煤矿的生活污水处理在经过生物接触氧化法的改造后，处理水的各项指标达到GB8978-96一级排放标准，并通过从州市环保局验收。[15]又如庆玉，王文书，焦银珠在“小型生活污水处理工艺和设计”一文中指出：污水进入接触氧化槽进行好氧处理，生物接触氧化法是最佳的选择。[16]同时在吴慧芳，孔良，金杭的“城镇小型污水处理设备与其展望”一文中指出，生物接触氧化法可适合城镇小型生活污水处理。[17]再如，“UBF-接触氧化处理船舶生活污水”处理后的污水BOD5SS均小于50mg·L-1。其中接触氧化工艺在其中起着重要作用：它不仅对UBF进行补充，而且该工艺具有停留时间短，处理效果高，耐冲击负荷能力强，无剩余活性污泥排放等优点。[18]由于这些特点，接触氧化工艺与其他工艺相结合为解决废水二次污染问题提供了可借签的实践经验。[19-25]沼气2.2、工艺的确定.沼气格栅格栅废水调节池厌氧塘生物接触氧化池二沉池出水中沉池图7A该工艺它具有:（1）节约水处理药剂，在A/O工艺中，脱硝过程，脱除1mg/l的NO3-N可产生3.75mg/l的碱度，硝化过程消化1mg/l的NH4-N需要消耗7.14mg/l的碱度可以互相弥补，不必加碱中和。原污水中的有机物作为脱硝时的氢供给体，不用外加碳源。（2）节省能源消耗。生物硝化，脱硝是所需要的氧量，主要包括硝化过程，源呼吸和降解有机物时的需气量A/O工艺在脱硝的同时降解有机物，使需气量大大减少，是节能型的生物处理系统。（3）污泥沉降性好，为了维持较高的硝化率，反应停留的时间比普通的活性污泥法长，会发生微生物的呼吸，污泥增长率低，剩余的污泥量少，硝化程度高，沉降性能好。（4）采用接触氧化法。考虑到污水处理时要有较高的容积负荷，运行稳定可靠，产泥量少，操作简便，在好氧池中采用接触氧化法比较合适。（5）装置采用一体化钢制结构。考虑到为了减少站地面积，安装简便，可将接触氧化法的各个单元有机的结合起来，采用一体化刚制结构。（6）全自动化。整个系统由通过电脑箱进行统一控制，基本做到全自动化。该工艺在处理过程中,污水通过厌氧塘和生物接触氧化池这两个重要工艺段,分别进行厌氧—好氧处理.在厌氧段中,厌氧塘的结构采用了UASB的一些结构形式,再加上布水器具有促使污泥与原有有机物充分混合的作用.使得厌氧程度得到进一步加深.处理水质为:COD浓度为500mg/l;BOD5浓度为180mg/;SS浓度为50mg/l.在好氧段中,生物接触池采用二段式的生物接触氧化池.污水经过两次氧化池,两次沉淀池交替作用.COD的去除率可达到82%;BOD5去除率可达到88%;SS去除率可达到50%.:COD浓度为55mg/l;BOD5浓度为15mg/l;SS浓度为10mg/l出水水质已达到国家一级B类排放标准.该工艺与其它相比,由于有以上工艺特点,所以选用该工艺作为设计日处理量为2万吨的城市生活污水处理工艺.第三章设备的选型一格栅的选型。1粗格栅。格栅按格条间隙可分为粗格栅和细格栅，按栅渣清除方式可分为人工清渣和机械清渣格栅两大类。人工清渣格栅一般用于小型污水处理站。这类格栅构造简单`安装灵活。机械清渣格栅一般用于大型污水处理厂。构造较复杂，自动化程度较人工清渣高。目前机械格栅有：高链式机械格栅`回转式机械格栅`顺转双栅回转式格栅`XGS第四章设计计算4.1格栅的计算：格栅设于污水处理厂所有处理构筑物之前，或设于泵前，目的在于截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物，防止其后处理构筑物的管道阀们或水泵堵塞。(1)平均流量的计算。由于日处理量为2万吨的城市生活污水，则，（假设1吨=1m平均流量：2万吨/日==0.24m3/s最大流量：Qmax=0.3m3(2)粗格栅的计算。COD浓度BOD5浓度SS浓度进水水质(mg/l)1000450350出水水质(mg/l)1000450200去除率(%)——①格条的间隙数（n）栅前水深h=0.4m，过栅流速为0.9m/s,栅条间隙宽度b=0.025m,格栅倾角α=，Qmax=0.3m=≈31（个）②格栅的宽度(B)设格条的宽度S=0.01m,则B=S(n-1)+bn=0.01(31-1)+0.025×31=1.075（m）③进水渠道渐宽部分的长度(l1)设进水渠宽度B1=0.65m,其渐宽部分展开角度α1=（进水渠道的流速为0.77m/s）l1==≈0.59（m）④格槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度(l2)l2==≈0.295(m)⑤通过格栅的水头损失(h1)设格条断面为锐边矩形断面,则h1===0.078(m)⑥栅后槽总高度(H)设格前渠道超高h2=0.3m,则H=h+h1+h2=0.4+0.078+0.3≈0.778（m）⑦格槽总长度(L)L=l1+l2+0.5+0.1+=0.59+0.295+0.5+1.0+≈2.785(m)⑧每日栅渣量(W)在格栅间隙21mm的情况下,设栅渣量为每1000m3W=≈1.2(m3/d)因W>0.2m3(3)细格栅的计算.①格条的间隙数（n）栅前水深h=0.4m，过栅流速为0.9m/s,栅条间隙宽度b=0.016m,格栅倾角α=，Qmax=0.3m3/S=≈49(个)②格栅的宽度(B)设格条的宽度S=0.01m,则B=S(n-1)+bn=0.01(49-1)+0.016×49=1.264（m）③进水渠道渐宽部分的长度(l1)设进水渠宽度B1=0.65m,其渐宽部分展开角度α1=（进水渠道的流速为0.77m/s）l1==≈0.85(m)④格槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度(l2)l2==≈0.425(m)⑤通过格栅的水头损失(h1)设格条断面为锐边矩形断面,h1===0.141(m)⑥栅后槽总高度(H)设格前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=0.4+0.141+0.3≈0.841（m）⑦格槽总长度(L)L=l1+l2+0.5+0.1+=0.85+0.425+0.5+1.0+≈3.175(m)⑧每日栅渣量(W)在格栅间隙21mm的情况下,设栅渣量为每1000m3W=≈1.2(m3/d)因W>0.2m34.2`沉砂池的计算.沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒,它一般设在污水处理厂前端,保护水泵和管道免受磨损,缩小污泥处理构筑物容积,提高污泥有机物组分的含率,提高污泥作为肥料的价值.本沉砂池采用曝气沉砂池,池断面呈矩形,池底一侧设有集砂槽,曝气装置设在集砂槽一侧,使池水流产生与主流垂直的横向旋流,在旋流产生的离心力作用下,密度较大的无机颗粒被甩向外部沉入集砂槽.另外由于水的旋流运动,增加了无机颗粒之间的相互碰撞与磨擦的机会,把表面附着有机物除去,使沉砂中的有机物含量低于10%.曝气沉砂池优点是通过调节曝气量,可以控制污水的旋流速度,使除砂效率较稳定,受流量变化的影响较小；同时,还对污水起预曝气作用.由Qmax=0.3m3池子总有效容积(V)设t=3min,则V=Qmax×t×60=0.3×3×60=54(m3)⑵水流断面面积(A)设V1=0.08m/s.则A==3.75(m2)⑶池的总宽度(B)设h2=2m,则B===1.875(m)≈1.88(m)⑷每格池子宽度(b)设n=2格，则b===0.94(m)×⑸池子(L)L===14.4(m)⑹每小时所需空气量(q)设d=0.2m3/m3,则q=dQmax×3600=0.2×0.3×3600=216(m3/h)=9(m3∴流量是9有4中种污水曝气离心鼓风机本池选用G-10-1.5，压力（绝压）1kgf/cm3，出口温度比进口温度高400C，所需功率15KW，电压为380V，重量⑺贮砂斗各部分尺寸.设贮砂斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为,斗高h‵=0.35m,则贮砂斗的上口宽:a==1.0(m)贮砂斗容积:V.=(2a2+2aa1+2a12)=(2×12+2×1×0.5+2×0.52)=0.2(m3)⑻沉砂室高度(h3)采用重力排砂,设池底坡度为0.3,坡向砂斗,则h3=h3‵+0.3×(b-a)=0.35+0.3×(0.94-0.5)=1.14(m)⑼池总高度(H)设超高h‵=0.3m,则H=h1+h2+h3=0.3+2+1.14=3.44(m)4.3`调节池的计算.城市污水在一天24h排出的水量和水质波动变化的,一般情况下,中小城市比大城市波动大,这样对污水厂的处理设备,特别是生物处理设备或生化反应系统处理功能正常发挥是不利的,甚至可能遭到破坏.因此,应在污水处理系统前设置均化调节池,以均和水质，存盈补缺。调节池分在线和离线两种，在线设置的均量`均质效果最好，线外设置使泵抽水量大为减少，但均质效果降低。所以采用线设置。当进水悬浮物含量约200mg/l时，保持悬浮状态所需动力在4~8w/m3(废水)。为使废水保持好气状态，所需空气量约0.6-0.9m3/(h.m(1)调节池的总体积:设调节池停留的时间为1d，由于日处理量为20000m3调节池总体积为：20000m3/d×1d×1.2=(2)调节池的尺寸：该污水处理站进水管标高为地平下-1.80m,调节池高出地面采用长方形池，池长设为L与10倍池宽B相等，则池表面积：A==≈11429(m2)∴L=10B=≈107(m),B=10.7(m)在池底设集水坑，水池底以i=0.02的坡度坡向集水坑，集水坑宽为a=4m,长度（即一个池的宽）L=107m，底面斜度也为0.02坡度。即为图：池底坡度的垂直长：b=L-a=107-4=103(m)池底坡度的斜边长：L‵====114(m)而，集水坑的垂直长：b‵=B-a‵=10.7-4=6.7(m)集水坑坡底的斜边长：L2==≈7.4(m)（3）泵的选型一个池子的体积为：V=LBH=107×10.7×2.1=2404(m3)即每天就要把一个池子2404m3水泵流量：Q==2404m3/d=100m3/h扬程H=7m配电机功率：N=4kw∴应选用100QW100-7泵型号出水口径100mm，转速1440r/min，轴功率2.39，泵效率77.4%，重量130kg.一个调节池集水坑外设2台泵机，一台备用，一共要用20台。（4）斜边长：L′===119(m)斜坡面积A‵=L‵B=119×10.7=1273(m3)所以布气面积为1273m2,穿孔管曝气可取5-6m3/(h.m2设悬浮物含量约200mg/l时，保持悬浮状态所需动力设为6w/m3(废水)，所需空气量约为0.8m3/(h.m3),一个池子所需空气量约为：Q=0.8V=0.8×2404=1923(m3/h)鼓风机功率为：P=6V=6×2404=15kw总功率为：P‵=6V总=6×24000=144kw4.4`厌氧塘。(1)水力停留时间t查图8-2厌氧塘反应速度常数K与水温的关系曲线得K15=0.15。设厌氧塘的设计条件为：污水量Q=20000m3/d；进水BOD5SO=800mg/l，出水CODSe=250mg/l,去除率为37.5%.进水BOD5浓度S0=350mg/l,出水BOD5Se≤180mg/l,去除率49%。冬季污水水温150Ct==≈6.3(d)(2)厌氧塘有效容积VV=Qt=20000×6.3=126000(m3)设有10座厌氧塘，单塘有效容积为：V1===12600（m3）厌氧塘尺寸设厌氧塘有效水深，塘长宽比选用R=3，边坡系数S=2.5，超高0.9m塘平均平面面积：A‵===2100(m2)假设有效水深1/2处面积接近平均面积，则1/2水深处的长Lm，宽Bm为:LmBm=3BmBm=3Bm2=2100(m2)Bm≈27(m)Lm=3Bm=3×27=69(m)塘水面长度Ls和宽度Bs:Ls=Lm+×s×2=81+×2.5×2=96(m)Bs=Bm+×s×2=27+×2.5×2=42(m)塘底长度Lb和宽度Wb:Lb=Lm-×2.5×2=81-×2.5×2=66(m)Bb=Bm-×2.5×2=27-×2.5×2=12(m)单塘有效容积：V`=×(LsBs+4LmBm+LbBb)=1×(96×42+4×81×27+66×12)=13572(m3)计算单塘有效容积V`与V值相差较多，需重新计算，根据前面计算，取Bm=26.4m,则Lm=RBm=3×26.4=79.2(m)Ls=Lm+×s×2=79.2+×2.5×2=94.2(m)Bs=Bm+×s×2=26.4+×2.5×2=41.4(m)Lb=Lm-×2.5×2=79.2-×2.5×2=41.4(m)Bb=Bm-×2.5×2=26.4-×2.5×2=11.4(m)V`=×(LsBs+4LmBm+LbBb)=1×(94.2×41.4+4×79.2×26.4+64.2×11.4)=12995.28(m3)其与V`值较近,即此厌氧池尺寸可行.单池长:L=Ls+2s(d-d`)=94.2+2×2.5(6.9-6)=98.7(m)B=Bs+2s(d-d`)=49.4+2×2.5(6.9-6)=45.9(m)单塘总容积:Vr-1=[LB+(L-2sd)(B-2sd)+4(L-sd)(B-sd)]×=[98.7×45.9+(98.7-2×2.5×6.9)(45.9-2×2.5×6.9)+4(98.7-2.5×6.9)×(45.9-2.5×6.9)]×=9418(m3)厌氧塘总容积:VT=10×VT-1=10×9418=94180(m3)(4)校核投配BOD5面积负荷:=0.179kg/(m2.d)=1790kg/(104m计算面积负荷在推荐值围.(5)厌氧塘占地面积:A=10×L×B=10×82.6×37.2=45303(m2)=68(亩)（6）沉淀区的设计。沉淀区应考虑沉淀区的面积和水深，面积根据废水量和表面负荷来决定。由于沉淀区的厌氧污泥与有机物还可以发生一定的生化反应，产生少量气体，这对固液分离不利。故设计时应满足以下要求。沉淀区水力表面负荷<1.0m/h;沉淀器斜壁角度约为500，使污泥不致积聚，尽快落入反应区；进入沉淀区前，沉淀槽底缝隙的流速≤2m/h;总沉淀水深应≥1.5m;水力停留时间介于1.5~2h.沉淀区面积：表面水力负荷：符合要求。（7）三相分离器的设计要点：①沉淀器的斜角（集气器的倾角）应该在450~600;②集气室缝隙部分的面积应该占反应器全部面积的15%~20%；在反应器高度为5~7m时，集气室的高度应该在1.5~2m；在集气室应该保持气液界面，以释放和收集气体，阻止浮渣层的形成；反射板与缝隙之间的遮盖应该在100~200mm，以避免上升的气体进入沉淀室；在出水堰之间应该设置浮渣挡板；出水管的直管应该充足，以保持从集气室引出沼气，特别是有泡沫的情况；在集气室的上部应该设置消泡喷嘴，当处理污水有严重泡沫问题时消泡。设集气室底距池壁挡板距离h2为2m，而沉淀器斜板倾角，则由三角函数得：气体反射板斜边:直边:设池壁挡板宽为2.2m，它的一半是1.1m，池壁挡板上斜边倾角为500，则池壁挡板的斜边长：池壁挡板的高：又因为池子宽B为45.9m，则集气室宽：而集气室长即为池子L98.7m，设高为1.7m，则单个集气室的体积：总集气室的体积：（8）出水系统设计采用锯齿形出水槽，槽宽0.2m，槽高0.2m.（9）排泥系统设计产泥量为：每日产泥量1360kgMLSS/d，每个厌氧塘日产泥量136kgMLSS/d，可用200mm排泥管，每天排泥一次。（10）产气量计算每日产气量：3000m3/d×6.3d=18900(m3∵18900m3<∴集气室符合要求，而且有剩余。（11）布水器设计采用分支式配水方式，为了配水均匀，一般采用对称布置，各支管出水口向下并位于所服务面积的中心。如图所示，管口对准池底所设的反射锥体，使射流向四周散开，均布于池底。这种形式配水系统的特点采用较长的配水支管增加沿程阻力，以达到布水均匀的目的。只要施工安装正确，配水能够基本达到均匀分布的要求。每个池子的流量：设每个孔口服务面积为2m2，取于1~3m即布水管孔径为16cm单池布水管点数：总布水管的点数：要均匀布于的45.9m×98.7m平面上，则宽应分配11根干管，每个支管上均匀分配4个支点；池长的方向每间隔2m1个布水器，所以一共有51.5个布水器，即11×4×51.5=2266(个)4.5中沉池.中沉池采用辐流式沉淀池,该沉淀池分周边进水`中间出水和中心进水`周边出水的辐式沉淀池.一般前者是一种沉淀效率较高的池型,它与后者相比,其设计表面负荷可提高1倍左右.由于城市污水日处理量Q=20000m3/d=833m3/h,设曝气池混合液悬浮物浓度Nw=2kg/m3,回流污泥浓度Cu=6kg/m3沉淀部分水面面积(F)设池数n=1个,表面负荷q′=2m3/(m2.h),416.5(m2)池子直径(D)23(m)实际水面面积(F)415.3(m)实际表面负荷（q′）2(m3/(m2.h))单池设计流量(Q0)QO=Q/n=833/1=833(m3/h)校核堰口负荷(q′)3.2L/(s.m)<4.34L/(s.m)校核固体负荷(q2‵)144kg/(m2.d)<150kg/(m2.d)沉清区高度(h2‵)设t=1h,则2(m)在澄清区最小允许深度1.5m考虑，取h2‵=1.5m.(9)污泥区高度(h2〝)设t‵=1.5h,则2.25(m)(10)池边深度(h2)h2=h2′+h2″+0.3=1.5+2.25+0.3=4.05(m),取h2=4m(11)沉淀池高度(H)设池底坡度为0.06,污泥斗直径d=2m,池中心与池边落差h3=0.06×=0.63,超高h1=0.3m,污泥斗高度h4=1.0mH=h1+h2+h3+h4=0.3+4+0.63+1.0=5.93(m)4.6生物接触氧化池生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺,接触氧化池设有填料,部分则是絮状悬浮生长与水中.因此它兼有活性污泥法与生物滤池二者的特点.生物接触氧化法中微生物所需的氧常通过人工曝气供给,生物膜生长至一定厚度后,近填料壁的微生物将由于缺氧而进行厌氧代,产生的气体与曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落,并促进新生膜的生长,形成生物膜的新代.脱落的生物膜将随出水流出池外,废水得到净化.为安装检修方便,填料常以料筐组装,带筐放入池中,当需要检修时,可逐筐轮换取出,池子无需停止工作.本生物接触氧化池采用二段式的生物接触氧化法:1已知条件:污水量Q为20000m3/d;进水BOD5S0为130mg/L;出水BOD5Se≤20mg/L;进水SSX0=110mg/L;出水2设计计算:采用二段式接触氧化,分十组并列运行.填料选用纤维软填料,一氧池填料高h1-3取3m,二氧池填料高h2-3取2.5m.填料容积负荷(Nv)式中Nv—接触氧化的容积负荷,BOD5kg/(m3Se—出水BOD5值，mg/l.该公式源自市政工程设计研究院编制的《生物接触氧化法设计规程CEC128：2001》，软性纤维填料，微孔曝气的二段式接触氧化法。(2)污水与填料接触时间t一氧接触氧化时间占总时间的60%,t1=0.6t=0.6×1.23=0.738=61.5(m3)二氧接触氧化时间占总时间的40%t2=0.4t=0.4×1.23=0.492(h)(3)接触氧化池尺寸计算。单组一氧池（单池）填料体积：61.5(m3)一氧池面积：20.5(m2)一氧池宽B1选取4m5.1(m)一氧池超高h1-1取0.5m，稳定层高h1-2取0.5m，底部构造层高h1-4取0.8m，则一氧池总高：H1=h1-1+h1-2+h1-3+h1-4=0.5+0.5+3+0.8=4.8(m)一氧池的尺寸：L1×B1×H1=5.1m×4.0m×4.8m单二沉池填料体积：41(m3)二氧池面积：二氧池宽B2选取4m，池长：二氧池超高h2-1取0.5m，稳定层高h2-2取0.5m，底部构造层高h2-4取0.8m，则二氧池总高：H2=h2-1+h2-2+h2-3+h2-4=0.5+0.5+2.5+0.8=4.3(m)单氧二氧池的尺寸：L2×B2×H2=4.1m×4m×4.3m(4)接触氧化需气量计算接触氧化池曝气采用在填料下方穿孔管鼓风曝气的方式，根据实验，气水比为6：1（符合《生物接触氧化法设计规程》）总需气量：一氧池需气量：单组一氧池的需气量：二氧池需气量：单组二氧池需气量：接触氧化池曝气强度校核：一氧池曝气强度：二氧池曝气强度：二池满足《生物接触氧化法设计规程》要求围[10~20m3/(m2.h)]。接触氧化池曝气管采用钢管，干管流速V=10m/s左右，小支管流速V=5m/s。干管管径选用dN=200¬100mm，支管管径选用dN=32mm，支管布置间距20cm；支管上小孔孔径5mm，小孔间距6cm，小孔向下45o开孔，交错分布接触氧化池进水出水的设计。进水导流槽设计：根据《生物接触氧化法设计规程》，导流槽宽选取0.8m，导流槽长与池宽一样4m，导流墙下缘距填料底为0.3m，导流墙距池底0.5m。出水槽计算：接触氧化池出槽采用锯齿形的集水槽（两边进水）。集水槽污水过堰负荷选取2L/(s.m)，一氧池单池集水槽总长Lj-1,一氧池单池集水槽条数n1二氧池单池集水槽总长Lj-2,二氧池单池集水槽条数n2`接触沉淀池计算：接触氧化后应用沉淀池，任何形式的沉淀池均可选用。但是为了提高沉淀效果，并且与接触氧化池建设上更好匹配，减少工程量，节省费用，常常选用接触氧化沉淀池。接触沉淀池表面积水负荷一般采5¬7m3/(m2.h)用。停留时间20¬30min，有效水深为1.8¬2.5m。空气冲洗强度采用24¬40m3/(m2.h)，冲洗时间接触沉淀池滤层的滤料可用砾石`炉渣等粒状材料。式中WDS—污泥的干重，kg/d;Y—活性污泥产率，kgDS/kgBOD5;Q—污水量,m3/d;So—进水值BOD5值，kg/m3;Se—出水值BOD5值，kg/m3;Xo—进水总SS浓度值,kg/m3;Xh—进水中SS活性污泥部分量,kg/m3;Xe—出水SS浓度值,kg/m3..设该SS污泥中70%可为生物降解活性物质，污泥干重：污泥的体积：（5）校核泥斗容积泥斗的计算公式：式中Vs—泥斗的容积,m3;h—泥斗的高,m;A′—泥斗上口面积,m2,由前取15.2m2整得A″—泥斗下口面积,m2,由前取16.7m2单组一沉池泥斗容积：单组二沉池泥斗容积：共有沉淀池20座，各池泥斗减去缓冲层，也能空纳本设计24h的泥量。（6）接触沉淀池进出水设计接触沉淀池进出水槽设计计算与接触氧化池方法一样，只不过设计参数不同，进水导流槽宽也是o.8m，导流墙下缘至滤料的面距离：一沉池为1.1m，二沉池为0.9m，出水集水槽进水负荷采用1.2L/(s.m).一沉池集水槽总长：一沉淀池集水槽条数：二沉池集水槽总长：二沉池集水槽条数：(7)接触沉淀池需气量计算根据《生物接触氧化法设计规程》接触沉淀池冲洗强度采用30m3(m2/h)，冲洗时间15min，工作周期24h一沉池单池需气量:二沉池单池需气量:(8)鼓风机气量选择生物接触氧化池单组需气量5.55+2.78=8.33(m3/min)，10组池需气量83.3m3接触沉淀池可进行单组反冲洗（既五组工作，另五组冲洗），需气量为7.5+8.5=16m3所以应考虑接触氧化池五组运行，另五组可暂时停止工作。（反冲洗仅15min，对生物膜影响不大）。鼓风机气量应据此选择，并考虑到备用（也可考虑接触沉淀池五组工作，五组反冲，十组接触氧化同时曝气）。（9）反冲洗气量管设计反冲洗气管设计同样采用穿孔钢管，滤速设计同接触氧化池计算干管、支干管管径DN40mm，支管布置间距25cm，支管上小孔孔径5mm，小孔间距10cm，小孔向下开孔450，交错分布。小支管采用可变孔（微孔）曝气软管。3.1粗格栅采用回转式机械格栅规格,它适用于各种池深与水深的大颗粒物质的拦污.该格栅结构紧凑`体积小`重量轻`运行平稳`维修方便.可实行动手间断运行`自动连续运行,对工作时间和停留时间等运行周期可自动调节,具有紧急停车和过载保护装置.数量:1台格条间距25mm功率:1.5KW操作方式:自动`手动清污型号:HG—1200格栅的倾角:600栅条截面积:10mm×50mm3.2提升泵房生活污水汇集进入污水处理厂后,由于管网埋深较大,需经泵房提升后续处理工艺.设计采用提升泵房1座,与泵房设电动葫芦,以供维修使用.泵房采用半地下结构.数量:2台(2开1备)型号:192.9L/S3.3细格栅采用XGS型旋转式格栅,该格栅可适用于不同深度的格栅井,去污效果好,固体自动分离程度高,设备占地面积小.数量:1台格条间距:16mm功率:1.5KW操作方式:自动型号:XGS1200格栅倾角:6003.4曝气沉砂池曝气沉砂池造成的旋流可将有机物从无机杂质上脱落下来,同时将池体的浮油和浮渣推至池外侧的贮砂斗;当吸砂机行走运行时,浮渣刮板将油渣室的油渣刮至贮沙斗,贮满外排.沉砂池水深3.14m,沉砂池的沉砂采用HXS型双槽桥式吸砂机吸出池外.SF260螺旋砂水分离机进行砂水分离,脱水后砂由运砂车运至污泥晒场,脱砂后污水流入下一个池子.砂水分离机的功率为0.37KW.曝气沉砂池的气体由两根DN150的曝气管道通入.在单池分成10根DN40的曝气管,设置与池体的侧.数量:2座设计流量:0.6m3单池的最大流量Qmax:0.3m3/s单池体积L×B×H:14.4m×1.88m×停留时间:6min曝气汽水比:0.2m3气/m33.5风机为了对曝气沉砂池提供充足的曝气悬浮量.风机采用离心鼓风机.选型:G10-1.5压力(绝压):1kgf/cm3功率:15KW电压:380V重量:980kg叶轮数:7叶数量:4台3.6调节池生活污水有一定的水质水量变化,如直接进入生物处理系统会对处理系统带来一定的冲击影响.故设置调节污水水质水量,同时可利用重力沉淀法去除污水中的悬浮颗粒,以减轻后续处理工艺的负荷,保证处理效果.数量:10座池子尺寸:107m×10.7m×2.5m停留时间:1d有效水深:2.1m3.7布水泵为了定量输送废水,保证厌氧塘呈厌氧状态.即采用计量泵中的J—10型柱塞计量泵.每个池子数量:10个总池子数量:100个型号:J—10型800/3.2排出压力:1.6-3.2MPa行程:50m泵速115min-1功率;2.2~4KW柱塞直径:60mm3.8厌氧塘采用UASB的结构,利于厌氧处理效果.同时把厌氧产生沼气回收利用.露出地面部分是钢筋混泥土,没露出地面部分依靠地坑而建.数量:10座池子尺寸:98.7m×45.9m×6m沼气室尺寸:98.7m×43.58m×1.7m停留时间:6.3d.3.9中沉池在厌氧塘和中沉淀连接处采用水渠连接,中沉淀主要分离从厌氧塘中带出的悬浮物,同时,为了沉降颗粒状的污泥.数量:1座池子尺寸:23×4材料:钢筋混泥土深度:5.93m设计流量:20000m33.10一氧池数量:10座池子尺寸:5.1m×4m×4.8m停留时间:0.8h结构:钢混结构微孔曝气头:4950个气水比6:13.11一沉淀池数量:10座池子尺寸:3.8m×4m×5.8m停留时间:0.4h结构:钢混结构3.12二氧池数量:10座池子尺寸:4.1m×4m×4.3m停留时间:0.5h结构:钢混结构微孔曝气头:3960个气水比6:13.13二沉淀池数量:10座池子尺寸:4.2m×4m×5.6m