某污水处理厂可行性研究报告

某污水处理厂可行性研究报告《水污染控制工程》课程设计荆州市污水处理厂设计华中科技大学（HUST）2009年6月12日摘要随着城市的发展，城市人口的激增，城镇规模的扩大，生活污水和工业废水排出量日益增多，大量未经处理的污水直接排入周围河流，致使城市周围环境污染十分严重。这不但直接污染了市区的地下饮用水，而且对河流下游地区的农业生产和人民生活造成了危害，人类和生物赖以生存的生态环境受到了日益严重的威胁。因而城市污水治理已成当前迫切需要解决的问题之一，而建造污水处理厂可以解决这个问题。此外，水资源是经济可持续发展的基本保证，污水的任意排放或处理不彻底的排放，都会给水资源环境带来严重的污染问题。基于上述原因，本设计在充分调研该市水文地质、受纳水体水质资料、人口分布和气象条件的情况下，对包括排水管网和污水处理厂的整套排水设施进行设计。其中，对进水水质、出水水质进行分析，污水处理厂一级、以及以CASS法为主体的二级处理工艺流程的选择给予说明，对具体污水及污泥构筑物结构进行了详细计算。关键词污水处理厂进水水质出水水质CASS法污泥处理

AbstractWiththedevelopmentofcities,theviolentincreaseofthepopulationandtheexpansionofthecityscale,theamountofdischargeofcitysewageandindustrialwastewaterisincreasingfasterandfaster.Anoverwhelminglylargeamountofthewastewaterisdischargedintothewaterswithoutdisposal,whichmakestheurbanenvironmentdeterioratesseriously.Asaresult,thegroundwaterofthecityisinevitablycontaminatedandtheagricultureandpeople’slifeinthedownstreamareasareaffected,too.Theecologicalenvironmentisbeingthreatened,whichmakesoneoftheprioritiestodisposeofthewastewaterandsewage.Andtheestablishmentofthewastewatertreatmentplantcantackletheseriousissue.Beside，Waterresourcesensurethesustainingdevelopmentofeconomy.Sewagedischargedatrandomorhalftreatedcanexposeseriouspollutiontothewaterresources.Thedesignbasedonthehydrological,geologicalandreceivingwatermaterials.Itincludesthedistributionofwasterwaterdischargesystemanddesignofwastewatertreatmentplant.Specifically,itreasonsthechoiceofprimaryandsecondarytreatmentprocess—CASSprocess,thecalculationofconstructingprocess.Meanwhile,evaluateandcalculatethetotalcostoftheproject.Keywordsurbanwastewatertreatmentplant,receivingwater,inflowquality,outflowquality,CASSprocess,sludgetreatment目录1.城市概况 .城市概况荆州市位于湖北省中南部，地处江汉平原北部，长江中游荆江河段北岸，东与武汉、孝感市和咸宁市相连，西与宜昌市接壤，南与湖南省交界，国土总面积1。4万多平方公里，下辖沙市、荆州和江陵三个区和公安、监利两个县。代管石首、松滋、洪湖三个县级市。荆州市是长江中游主要的港口，是鄂中南地区饿中心城市，工业结构以纺织、机械、化工、电子、冶金、建材为主，1994年末全市城区总人口53.7万人，工业产值58.59亿元。规划2010年城区将达到80万人，工业总产值607.4亿元。荆州市属国家级历史文化名城，春秋战国时期是楚国的政治，经济军事和文化中心。从秦汉至明清，历为州、郡、道、路、俯之治所。荆州市旅游资源比较丰富，主要有江陵历史文化名城，松滋水风景区、洪湖风景区和石首天鹅湖洲白鳍豚和麋鹿国家自然保护区，遍及市域的新、旧石器时代古文化遗址“楚”文化和古“三国”文化遗址。1.1城市排水现状规划1.1.1排水工程现状荆州市由于行政区划的原因，形成了荆州城区、沙市城区相对独立的排水系统，荆州城区为合流制排水系统，现状城区污水由内环路污水截流排入护城河，然后由荆州泵站抽升排入长湖。沙市城区旧城区为合流制排水系统，范围为荆襄河以东、红星路以西、江津路以南地区，其他地区为分流制。荆州城区排水量约为29.77万m3／d，其中工业废水15.3万m3／d；生活污水11.04万m3／d其它污水量3.43万m3／d，目前仅仅沙市城区东区建有一座污水处理厂。规模为1.0万m3／d，整个城区污水处理率仅为8.3%，其余污水排入长江或内河系。长江干流荆州市段主要有七个排污口，分别为活力集团、造纸厂、热电厂、印染废水处理厂、红光路污水处理厂、沙隆达公司、石油化工厂等排污口。其污水排放量及污染物列于下表。长江荆州市排污口一览表排污口污水排放量(万m3／a）污染物排放指标t/aCODcrBOD5Ar-OHOil活力２８集团45.576734造纸厂593.077769715.132.188热电厂720.572.050.195石油化工厂106.0825061.6260.97沙隆达7105629.13885.410.52印染废水处理厂3621025240红光路污水处理厂547516425876014.5775.17市区内现有污水截流干管155km，其中污水管道55km。合流制管道100km，管径d500——d1500。市区现有污水提升泵站5座。原红光路污水处理厂已征地46.5亩，建有一座排江泵房，一座化验综合楼，抽排能力为15万m3/d，汛期将污水抽排入江。1.1.2排水工程规划根据荆州市排水工程规划，荆州市排水系统分为荆州城区、沙市城区两个排水系统。沙市城区污水系统由红光路污水系统、纺织工业污水系统和化工工业污水系统组成。规划远期沿荆沙大道布置截流干管，将三部分污水收集入红光污水处理厂，近期红光路污水处理厂只负责处理红光路污水系统污水。红光路污水系统中武德区污水将有50%转输至草市污水处理厂，不进入本污水处理系统。1.2自然条件1.2.1地形地貌、地质荆州市城区呈带状分布，地势南高北低，地貌主要特征为平原，中山路一带地面高程为36.00至38.00m（黄海高程，下同），其他地区地面高程一般为31.50——28.50m。沿江向北平均坡度为万分之七，城市东西向地面高程基本没有变化。市区由第四世纪冲积，洪积层组成，地貌为河漫滩一次阶地，无不良的物理地质现象。地基土壤自上而下分别为素填土、粘土、淤质亚粘土、轻亚粘土细粉砂，局部地段有淤泥，地基强度90—120kpa。一般顶板高程22.0—27.0m，饱含上层滞水。埋藏于粘土层及粉细砂层的上层滞水，受降雨及地表水补给初见地下水位在地面下0.80m至1.5m，高程28.00—29.00m。白粘土及粉细砂卵石层潜水，受长江水补给，埋深一般为6.0—12.00m。地震烈度为6级。1.2.2水文资料荆州城区南有长江，北有长湖，是荆州市区两大过境水系。城区境内有鼓湖渠、西干渠、荆襄河、荆沙河等四条主要河渠，均无天然源头。其中长江是荆州市城区人民生活和工业生产的主要水源和纳污水体。长江荆江中段傍荆州市中心城区而过，上游来水有西入境，于沙市盐卡折向东南，形成曲径半径7.1km的弯道。根据每年的水文统计资料，各年平均水位34.02m。荆州市城区水系水文资料见下表河湖基本情况名称最高水位(m)常水位(m)枯水位(m)年平均流量(m3/s)年最大流量(m3/s)年最小流量(m3/s)设计流量(m3/s长江43.0135.2531.454021511002900长湖31.5228.4926.61西干渠28.2027.3026.4215.0鼓湖渠28.2027.3026.4225.0荆沙河29.5028.50荆襄河28.5027.50两沙运河33.4229.126001.2.3气象资料该市地处北亚热带内陆湿润季风气候夏热冬冷，四季分明，日照充足，气候湿润，雨量丰沛。气温全年平均气温 16.8oC；极端最高气温 39.2oC；极端最低气温 -14.9oC；最热月（七、八月）平均气温28oC；最冷月平均气温3.6oC；降水年均降水量为 1158.5mm最大年降水量为 1858.5mm小时最大降水量为 73.0mm年均无霜期256.7d。年平均雾月38.2d。年最大积雪厚度200mm。年均气压力101.2kpa。年平均相对湿度80%。年均日照时数1865.0h。风况年主导风向为东北风，平均风速2.3m/s，出现频率为17%；夏季主导风向为南风，出现频率为20%。冬季主导风向为北风，出现频率为20%

2.污水处理厂设计条件2.1设计规模城市污水包括生活污水、工业污水和其它污水。其它污水指宾馆、餐饮、娱乐、商业、学校、医院及大型公共建筑等排出的污水。根据《湖北省荆州市红光路污水处理厂可行性研究报告》，采用人均综合污水排放标准定额计算法对污水总量进行了预测。考虑工程近、远期结合的情况，近期红光路污水处理厂只负责红光路污水系统污水。设计污水处理量为：15000万吨/日2.2设计污水水质2.2.1设计进水水质本工程可行性研究报告从以下四个方面对污水厂设计进水水质进行了详细论证：（1）根据荆州市环境监测站对红光路污水处理厂进水水质的实测资料；（2）参照《室外排水设计规范》规定的生活污水污染物排放标准；（3）参照国内同类型城市污水处理厂实际进水水质；（4）考虑到远期的发展。根据本工程可行性研究报告的专家评估意见，确定本工程平均进水水质为：BOD5=150mg/LCOD=300mg/LSS=220mg/LTN=35mg/LTP=3mg/L2.2.2设计出水水质根据荆州市水环境功能区划，长江荆州段水体应达到《地表水环境质量标准》（GHZBI-1999）中的三类水质标准，则污水处理厂出水应达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。因此，污水处理厂设计出水水质确定为： COD ≤60mg/l BOD5 ≤20mg/l SS ≤20mg/l NH3－N ≤15mg/l TP ≤0.5mg/l需要说明的是《污水综合排放标准》中要求磷酸盐磷小于0.5mg/l，大量的城市污水生物除磷的运行结果表明，生物除磷很难保证磷酸盐磷的达标率，即将发布的新的城市污水处理厂设计规范中也已对此问题重新作了规定，将磷酸盐指标放宽到1.0mg/l。如果本厂要求执行0.5mg/l的标准，则必需在系统内增加化学除磷的措施，从而引起工程费用的增加。在可行性研究报告评审时，与会专家也对此问题进行了讨论。综合考虑各方面的因素，建议本厂出水水质对磷酸盐指标定为1.0mg/l。 相应于此污水中主要污染物质的处理程度为： E(COD) ≥ 85% E(BOD5) ≥ 89% E(SS) ≥ 90% E(TKN) ≥ 57% E(TP) ≥ 80%2.3厂址选择根据以下原则进行污水厂厂址选择：位于城市夏季主导风向的下游，以减轻不良气味对城市的影响。处理后出水应便于排放。交通运输便利。各项公用设施应方便、经济。所处地理位置的标高应便于收水，并防止内涝和外洪。与城市总体规划相协调。根据可行性研究报告的结论，确定污水厂厂址选择在红光路以东、江津东路以南，位于化工区内，紧邻玉桥开发区。厂址最早是在１９８１年由中南设计院编制《沙市市排水工程初步设计》确定的，随后１９８９年和１９９５年编制城市总体规划时也把该址作为城市污水处理厂厂址，城市污水截流系统也是以此为基础逐步形成的，现在该厂址已征地46.5亩。建有一座排江泵房，一座化验综合楼。该厂地势平坦，周围基本为农田，地面高程一般在29.0ｍ左右，拆迁工作量小，是比较理想的城市污水处理场厂址。选此地优点有：位于城外、城市排水系统下游，易于收集污水、扩展方便；位于城市主导风向的下风向且距离居民区较远，对城区环境的影响较小。靠近公路，交通便利。便于与规划排水管网连接，可减少管网建设费用。可预留二期规划区污水处理厂用地，集中建设，便于管理。2.4受纳水体与排水出路根据本工程可行性研究报告及专家评估意见，确定污水处理厂尾水最终受纳水体为长江。在长江为常水位时，处理后尾水自流排入江津路以北西干渠。通过西干渠最后排入长江；在长江为洪水位时，通过现有红光路污水处理厂的排江泵房，将污水厂尾水直接抽排入长江。2.5污泥出路污水厂排出的污泥，经脱水后可直接运往城市垃圾卫生填埋场统一处理，经有关部门检验确认安全无害后也可用于农肥或供园林部门用于非娱乐场所的绿化和沙岩林地的土质改良。

污水处理厂设计3.1粗格栅与进水泵房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和工艺管线造成损坏。它是由一组平行的金属栅条或筛网制成，被安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大悬浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。3.1.1粗格栅的设计分为2组，既可以一起使用，也可以一用一备。（1）栅条的间隙数由公式n=式中Qmax最大设计流量m3/s格栅倾角(℃)h栅前水深mv过栅流速m/s栅条净间隙为20mm，格栅安装倾角600，栅前水深h取0.4m，过栅流速为0.6带入数据n==23.6个，取24个（2）栅槽宽度B=S(n-1)+bn式中B栅槽宽mS栅条宽度mb栅条间隙mn栅条间隙数个栅条宽度S=0.01mB=S(n-1)+bn=0.01(24-1)+0.0224=0.71m（3）通过格栅的水头损失h1由公式h1=h0k式中h0计算水头损失，h0=阻力系数，其值与栅条断面形状有关,当为矩形时，故=1.65k系数,一般采用3故h0=1.65=0.0262mh1=0.0273=0.08(0.08—0.15)符合要求。设计中取0.10m。（4）栅槽总高度H=h+h1+h2式中h2栅前渠道超高，根据地形，这里取0.3m故H=0.4+0.10+0.3=0.8（5）栅槽总长度L=l1+l2+1式中l1进水渠道渐宽部分的长度mB1进水渠宽l2栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度mH1栅前渠道深m，H1=h+h2故L=++0.5+1.0+=0.29+0.14+0.5+1.0+0.46=2.39m（6）每日栅渣量W=式中W1栅渣量(m3/103m3污水),格栅间隙为20mm时W1=0.05-0.10取0.05Kz生活污水流量变化系数3.27代入数值W==0.32m3W>0.2m3/d，所以，采用机械清渣。根据格栅设计参数，本设计选用钢丝绳牵引式格栅除污机。电动机功率1.1kW，提升速度1.9m/min，钢丝绳采用不锈钢丝，直径Φ7.7mm3.1.2提升泵房（1）集水池设计：设计流量：取为625m3/h。分为两座。集水间的容积W采用相当于一台泵W=625×5/60/2=26m3有效水深采用2.0m则集水池的面积为F=26/2.0=13m2。集水间的尺寸3×5×2m3（2）水泵设计水泵的型号选择：污水提升泵房选用五台潜污泵，四用一备，其设计参数为：流量Q1＝＝＝511m3/h扬程H＝h1－h2＝11.8-1.0＝10.8m水泵的型号为350QW1500-15-90，其流量为1437.5m3/h，扬程15m2.3.2细格栅与沉砂池在污水处理中，沉砂池的主要作用是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒，主要包括无机性的砂粒、砾石和较重的有机物质，其比重约为2.65。一般设于初次沉淀池之前，以减轻沉淀池的负荷及改善污泥处理构筑物的条件。目前，应用较多的沉砂池有平流沉砂池、竖流式沉砂池、辐流式沉砂池、曝气沉砂池、涡流沉砂池以及斜板式沉砂池。本设计中采用曝气(aeration)沉砂池。其优点是：通过调节曝气量可控制污水旋转流速，使之作旋流运动，产生离心力，去除泥砂，排除的泥砂较为清洁，处理起来比较方便；且它受流量变化影响小，除砂率稳定。同时，对污水也起到预曝气作用。3.2.1细格栅设计使用2套细格栅（1）栅条的间隙数由公式n=式中Qmax最大设计流量，取0.122m3/s 格栅倾角(℃)h栅前水深mv过栅流速m/s栅条净间隙为6mm，格栅安装倾角350，栅前水深h取0.4m带入数据n==63.9个，取64个（2）格栅周长与直径B=S(n-1)+bn式中B栅槽宽mS栅条宽度mb栅条间隙mn栅条间隙数个栅条宽度S=0.01mB=S(n-1)+bn=0.01(64-1)+0.00664=1.014m（3）通过格栅的水头损失h1由公式h1=h0k式中：h0计算水头损失，h0=阻力系数，其值与栅条断面形状有关,当为矩形时，故=3.53k系数,一般采用3故h0=3.53=0.0449mh1=0.04493=0.134m，取h1=0.2m（4）栅槽总高度H=h+h1+h2式中h2栅前渠道超高，这里取0.3m故H=0.4+0.3+0.2＝0.9（5）栅槽总长度L=++0.5+1.0+＝0.29+0.15+0.5+1.0+1.29＝3.23m（6）每日栅渣量W=式中W1栅渣量(m3/103m3污水),W1=0.01-0.10取0.08Kz生活污水流量变化系数3.27代入数值W==0.51m3W〉0.2m3/d3.2.2旋流沉砂池设计流量为Q=625m3/h=174L/s，分为2座，每座流量Q=87L/S如下图所示：旋流沉砂池尺寸详图旋流沉砂池尺寸表型号流量L/SABCDEFGHJKL1001102.131.00.3800.7600.301.400.300.300.300.801.103.3CASS池3.3.1CASS概述CASS工艺是Goronszy教授在ICEAS的基础上开发出来的，是SBR工艺的一种新的型式。通常CASS一般分为三个反应区：一区为生物选择器，二区为缺氧区，三区为好氧区。生物选择区是设置在CASS前端的小容积区，通常在厌氧或兼氧条件下运行。生物选择器最基本功能是防止产生污泥膨胀。同时还具有促进磷的进一步释放和加强化反硝化的作用。在这个区内难降解大分子物质易发生水解作用，对提高有机物的却除率是有一定的促进作用。主反应区则是去除有机底物的主场所。运行过程中，通常将主反应区的曝气强度加以控制，以使反应区内主体溶液中处于氧状态，主要完成降解有机物过程。在池的末端设有潜水泵，污泥通过此潜水泵不断地从主曝气区抽送至生物选择器中。CASS生物选择器和缺氧区的设置和污泥回流的措施，保证了活性污泥不断地在选择器中经历一个高絮体负荷（SO/XO）阶段，从而有利于系统中絮凝性细菌的生长，进一步有效地抑制丝状菌的生长和繁殖。CASS工艺沉淀阶段不进水，保证了污泥沉降无水力干扰，在静止环境中进行，可以进一步保证系统有良好的分离作用。CASS工艺运行方式：CASS反应池内分为选择区和反应区，CASS反应池的运行操作由进水、反应、沉淀、滗水和待机五个阶段组成：进水期：污水连续流入反应池内前部的选择区，与从反应池后部的凡庸区不断循环至此的污泥混合，使污泥吸收易溶性基质，并促使絮凝性微生物产生。污水在选择区厌氧状态下停留1小时后，从选择区与反应区隔墙下部的入口以低速流入反应区。连续进水可简化对进水的控制，这样的分池系统也避免了水力短路。反应期：污水进入反应区池中发生生化反应，在此阶段可以只混合不曝气，或既混合有曝气，使污水处于反复的好氧一缺氧状态，反应期的长短一般由进水水质及所要求的处理程度而定。沉降期：在此阶段反应器内混合液进行固液分离，因该阶段在完全静止情况下进行，表面水力和固体负荷低，沉淀效率高于一般沉淀池的沉淀效率。排水期：当池水位升到最高水位时，沉淀阶段结束，设置的反应池末端的滗水器开动，将上清液缓缓滗出池外，当池水位降到低水位时停止滗水。待机期：本处理系统为多池联合运行，在每池滗水后完成了一个运行周期，在实际操作中，滗水所需时间往往小于理论最大时间，故滗水完成后两周期间闲置时间就是待机期，该阶段可视污水的水质、水量和处理要求决定其长短甚至取消。在此阶段可以从反应池排出剩余活性污泥。反应池排出的剩余污泥由于泥龄长，已基本稳定。CASS生化反应过程：在进水期、反应期达到硝化阶段时，可减少或停止供氧，沉淀期或排水阶段都可以发生反硝化。CASS系统进水初期、高浓度的有机物首先消耗池内溶解氧，反硝化以刚进入的污水中有机物作为电子供体，将池内NO3-N还原为N2逸出水面。在反应后期，达到硝化阶段，污水中含有有机物浓度已大为减少，这时可减小或停止曝气，可以利用内源碳进行反硝化。在沉降期和排水期所发生的反硝化也是利用内源碳作电子供体。在选择区活性污泥也会吸附污水中有机物并以多聚物形式贮存起来。当反应达到部分硝化后，减少或停止向混合液中供氧，则贮存碳源释放。反硝化菌可以利用释放的贮存碳源进行SBR系统所特有的利用贮存碳源进行反硝化。反应池曝气时聚磷菌利用有机物氧化放出的能量，大量吸收混合液中的磷，以聚磷酸盐的形式储存于体内，水中的磷转移到污泥里，沉淀时处于缺氧状态，部分聚磷菌尚未将吸收的磷大量释放，即以剩余污泥形式排出系统，从而达到去除水中磷的目的。至滗水是污泥层呈厌氧状，DO和NOx均接近零，聚磷菌将体内的聚磷酸盐水解，释放出正磷酸盐和能量，有利于下一阶段充分吸磷。即微生物在反应池中不断地处于厌氧和好氧交替运行状态，从而实现生物除磷。CASS处理工艺的特点：不设二沉池，曝气池兼具二沉池功能所需的机械和工艺设备较少，自控运行管理简单；曝气池容积小于连续式，建设费用和运行费用都较低；SVI值较低，污泥易于沉淀，在一般情况下，不产生污泥膨胀现象；易于维护管理，工艺调整灵活，处理水水质优于连续式；对水质、水量变化的适应性强，运行稳定；处理效果好，BOD5去除效率高，除磷脱氮效果优于传统活性污泥法、氧化沟法及AB法，产泥量少；占地面积少，基建费用低：设备闲置率较高；要求自动控制程度较高。3.3.2CASS池设计计算池子总流量为15000m3/d，分２座池，每座池内分生物选择区、厌氧区和主反应区。CASS池设计参数：设计流量Q=312.5m3/h=0.087m3/s;进水BOD5浓度So=150mg/L;出水BOD5浓度Se=20mg/L(1).CASS生物池尺寸设计计算BOD-污泥负荷（Ns）BOD-污泥负荷是CASS工艺的主要设计参数，其计算公式为：＝0.0075×20×0.75÷86.7％＝0.13kgBOD5/kgMLSS·d式中Ns——BOD污泥负荷，生活污水取0.05～0.1kgBOD5/(kgMLSS·d)K2——有机基质降解速率常数，这里取0.0075L/(mg·d)；Se——混合液中残存的有机物浓度，mg/L；

η——有机质降解率，％；ƒ——混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，一般在生活污水中，ƒ＝0.75。2)CASS池容积计算CASS池容积采用BOD-污泥负荷进行计算，计算公式为：＝＝5358m3式中V——CASS池总有效容积，m3；Q——污水日流量，m3/d；Sa、Se——进水有机物浓度和混合液中残存的有机物浓度，mg/L；X——混合液污泥浓度（MLSS），这里取3.5mg/L；Ns——BOD-污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSS·d)；ƒ——混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值3)CASS外形尺寸L×B×H＝18×30×5＝2700>式中B——池宽,m,L:B=1-2,这里取18m;L——池长，m,B:H=4-6，这里取30m；H——有效水深，m，这里区5m.CASS池中间设道隔培，将池体分割为预反应区和主反应区两部分，预反应区靠进水端、容积为CASS池总容积的10%左右；预反应区又分为选择区和厌氧区.选择区长度：L1＝＝＝2.08m，取2.1m式中T1——停留时间，s，这里取0.6h厌氧区长度：L2＝＝＝5.9m，取3×2m式中T1——停留时间，s，这里取1.7h主反应池长度L3＝L-L1－L2－L池壁＝24.8m主反应时间T3＝＝＝11.9h4）CASS池高计算H0=H+H1＝H+0.5＝5.5m式中H1——超高，m，这里取0.5m设池内最高液位为H，H由三个部分组成：H＝H1＋H2＋H3式中H1——池内设计最高水位和滗水器排放最低水位之间的高度，m；H2——滗水水位和泥面之间的安全距离，一般取1.5～2.0m；H3——滗水结束时泥面的高度，m；其中：＝＝2.31m式中：A——单个CASS池平面面积，m2；n2——一日内循环周期数；H3＝H×X×SVI×10－3＝5×3.5×130×10－3＝2.28m式中：X——最高液位时混合液污泥浓度，g/L；H2＝H-(H1＋H3）＝5-2.28-2.31＝0.41m5）容积校核CASS池的有效容积由变动容积和固定容积组成。变动容积（V1）指池内设计最高水位和滗水器排放最低水位之间的容积；固定容积由两部分组成，一部分是安全容积（V2），指滗水水位和泥面之间的容积，安全容积由防止滗水时污泥流失的最小安全距离决定；另一部分是污泥沉淀浓缩容积（V3），指沉淀时活性污泥最高泥面至池底之间的容积。CASS池总的有效容积：V＝n1（V1＋V2＋V3）＝2×（1247.4＋221.4＋1231.2）＝5400m3>5358m3式中V——CASS池总有效容积，m3；V1——变动容积，m3；V2——安全容积，m3；V3——污泥沉淀浓缩容积，m3；n1——CASS池个数。故此设计满足要求。(2).反应池设备设计进水与回流污泥充分混合进入选择区，选择区内设有1个D370水下搅拌器。选择池内的混合液通过公共隔墙上部的缺口进入厌氧池，厌氧池设计成矩形水池，中部设有隔墙。每个厌氧池设有2个D2000水下推流器。厌氧区污水通过厌氧区与主反应区之间的隔墙底部开孔缓慢进入主反应区，主反应区内设有微孔曝气器，污水在主反应区经过周期性充水、曝气、沉淀、排水、闲置运行得到净化。主反应区撇水采用旋转式滗水器，每格池设1台，单台Q=2900m3/h。每格池设2台潜水回流泵，单台泵流量Q=110-260m3/h，H=5m，每格池设2台剩余污泥泵，采用潜水泵，Q=20m3/h，(3).CASS池运行控制方式目前投入运行的CASS工艺污水处理厂的运行结果，对于一般城市污水在没有特殊工程措施条件下，出水水质主要取决于污泥泥龄、供氧情况和一个循环中曝气阶段和非曝气阶段的比例。运行结果表明，对于同时硝化/反硝化系统，CASS系统的循环周期最佳可为3h、4h及6h。每个池子中的循环操作均由中央控制系统自动控制，需要时也可以进行人工操作。曝气、沉淀、出水（撇水）和闲置等阶段构成一个循环，在完成此4个阶段后，整个操作再自动重新开始。本工程设计正常运行周期采用4h(2h曝气、1h沉淀、1h滗水)，高峰流量时运行周期可调整为2h。本工程不同工况的运行控制过程见下表：CASS系统正常循环操作过程的时间编排时间(min）1＃池2＃池0进水/曝气1关闭曝气阀门60关闭进水阀、撇水装置迅速下降至水面62撇水开始115滗水器达到最低水位，停止撇水117滗水器返回初始状态，开启进水阀120关闭进水阀开启曝气阀121关闭曝气阀180滗水器迅速下降至水面进水/曝气182撇水开始235滗水器达到最低水位，停止撇水237滗水器返回初始状态，开启进水阀240开启曝气阀241关闭曝气阀门高峰流量的循环时间安排：当进入流量长时间超过正常进水流量时可以转换至高峰流量循环操作状态，高峰流量可借助液位计预以识别。与正常循环操作相比，高峰流量循环操作过程仅在时间编排上有所不同。(0.5h曝气、1h沉淀、0.5h滗水)CASS系统高峰流量的循环时间安排1号池进水/曝气沉淀/进水沉淀/进水出水/闲置2号池沉淀/进水出水/闲置进水/曝气沉淀/进水时间(min)306090120正常运行状态下,CASS池（4座）24hr运行工况表时间1#2#0:00-1:00进水、曝气沉淀1:00-2:00进水、曝气出水、闲置2:00-3:00沉淀进水、曝气3:00-4:00出水、闲置进水、曝气4:00-5:00进水、曝气沉淀5:00-6:00进水、曝气出水、闲置6:00-7:00沉淀进水、曝气7:00-8:00出水、闲置进水、曝气8:00-9:00进水、曝气沉淀9:00-10:00进水、曝气出水、闲置10:00-11:00沉淀进水、曝气11:00-12:00出水、闲置进水、曝气12:00-13:00进水、曝气沉淀13:00-14:00进水、曝气出水、闲置14:00-15:00沉淀进水、曝气15:00-16:00出水、闲置进水、曝气16:00-17:00进水、曝气沉淀17:00-18:00进水、曝气出水、闲置18:00-19:00沉淀进水、曝气19:00-20:00出水、闲置进水、曝气20:00-21:00进水、曝气沉淀21:00-22:00进水、曝气出水、闲置22:00-23:00沉淀进水、曝气23:00-24:00出水、闲置进水、曝气(4).其他设备控制滗水器的控制：使用移动式滗水器，滗水装置的下降速度使出水量保持不变，滗水器装置大小使撇水过程进入滗水器的进水呈层流状态。滗水器的初始状态位于水面以上，得到控制命令后进入运行状态，将上清液排出，当滗水器达到预定的最低水位后，便返回到初始状态。鼓风机的控制：由于CASS系统中进行着同时硝化/反硝化过程，不适当的曝气将使整个过程受到影响。因此采用溶解氧水平的变化控制池子的曝气量。在曝气开始时，所控制的溶解氧值很低，一般为0.5mg/L。在曝气结束前，将溶解氧数值提高到2～3mg/L，整个控制过程由中央控制系统进行。回流污泥和剩余污泥控制：用回流污泥泵将一定量活性污泥从主曝气区回流至池首选择器中。处于自动控制状态时，曝气、沉淀、闲置阶段进行污泥回流，撇水阶段停止污泥回流。处于手动运行状态时整个循环过程中都进行污泥回。(5).曝气系统设计1)需氧量计算O2＝a`×Q×(Sa-Se)+b×V×X＝0.5×15000×(0.15-0.02)+0.15×29232×0.35×0.75＝975+1151.01＝2126.01kg／d式中a`——活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，kg；b——活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kg；O2——混合液平均时需氧量，kg／d。最大时需氧量计算方法同上，只需将污水的平均流量改为最大流量O2max＝a`×Qmax×(Sa-Se)+b×V×X＝1365＋1151.2＝2516.2kg／d2）曝气设备设计设计平均时供气量：160m3/min，最大时供气量：220m鼓风机选型：3台离心鼓风机，2用1备，单台Q=80~110m3曝气系统采用中气泡型曝气装置。该装置采用网状膜，曝气器由主体、螺盖、网状膜、分配器和密封圈等部分组成。主体骨架用工程塑料注塑成型，网状膜有聚酯纤维制成。从底部进入空气，经分配器的一次切割并均匀分配到气室内，然后通过网状膜进行二次切割，形成微小气泡扩散到水中。网状膜曝气器的服务面积0.5m2/个，动力效率2.7～3.7KgO2/kWh，氧利用率15%～20%按曝气池平面图，布置空气管道敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度4.8m。在相邻的两个池子的隔墙上设一根干管，共2根干管。在每根干管上设4对配气竖管，共8条配气竖管，分别供应到管道两边的池子中去。曝气池共设58条配气横管，每根横管的最多安装40个曝气盘，曝气盘呈矩阵排列，前后左右间距都为700mm。3.4紫外线消毒池城市污水经一级、二级处理后，水质有所改善，细菌含量大幅减少，但细菌的绝对值仍然很可观，并存有并病原菌的可能。因此，在排放水体或农田灌溉之前，应进行消毒处理。本设计采用紫外线消毒。紫外线消毒具有杀菌效率高、接触时间短、不改变水的物理化学性质等优点。本设计采用4管并联以减小维修时对供水的影响，接触时间为60S。3.5浓缩池及污泥脱水污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从生物处理排出的剩余活性污泥等。这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。需要进行脱水和干化等处理。具体过程为：生物池的剩余污泥由潜水排污泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥由泥控室投泥泵提升入送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外，可用做农业肥料。3.5.1浓缩池采用重力浓缩。浓缩前污泥含水率99.2%，浓缩后污泥含水率为97%。浓缩池设两座，为圆形辐流式。取浓缩时间16h。计算草图如下：本设计污泥浓缩池采用两座圆形辐流式浓缩池，设有刮泥设备，采用周边传动，周边线速度为2.0m/min（1～2）。（1）浓缩污泥量的计算每日剩余干污泥量：＝0.1736×150×[0.5-0.9×0.01×0.5×1.01][1/12.8+0.08×1]+0.3×0.1736×(220-20)=2.04+10.42=12.46t/d,式中SSI,SSe——分别为反应池进+出水的悬浮固体浓度,mg/l;YH——为异养微生物的增殖率,一般取0.5-0.6;Yss——为不能水解的悬浮固体率;一般取0.3;fth——为温度修正系数;bh——为异养微生物的内源呼吸速率(自身氧化率),这里取0.08设计中取污泥含水率为99.2%，则剩余污泥量Qs=＝=1557.5m3/d式中P1――浓缩前污泥含水率，这里取0.992（2）浓缩池的直径采用带有竖向栅条污泥机的辐流式重力浓缩池，浓缩池污泥固体通量M取30kg/m2d(当为活性污泥时，污泥固体通量负荷采用20-30kg/m2d)浓缩池的面积：A===519.2m2式中M――浓缩池污泥固体通量，这里取30kg/m2dC――剩余污泥浓度，这里取10kg/m3采用两个浓缩池，每个浓缩池的面积：A0==＝260m2浓缩池的直径：D==＝18.2m。（3）浓缩池的高度计算=1\*GB3①取污泥浓缩时间T=16h浓缩池有效水深H1=T=4m=2\*GB3②浓缩池的超高H2取0.3m=3\*GB3③缓冲层高度H3为0.3m=4\*GB3④池底高度H4===0.091mi—池底坡度，一般采用0.01污泥斗高度H5,设计中取a=1.5m,b=0.5m,a=550,则H5=tga(a-b)=tg55(1.25-0.25)=1.43m浓缩池的高度H=H1+H2+H3+H4+H5=4+0.3+0.3+0.091+1.43=6.121m设计中取6.13m（4）每日浓缩后污泥体积V2==＝415m3/d式中P1――浓缩前污泥含水率，这里取0.992P2――浓缩后污泥含水率，这里取0.97（5）排泥斗体积的计算==2.9m3污泥斗中污泥停留时间T=V/Q1=2.924/28=2.5h（6）浓缩后分离的污水量q===260m3/d=0.003m3/s（7）溢流堰浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水管流量0.003m3/s,设出水槽宽0.2m,水深0.05m,则水流速度为0.3m/s。溢流堰周长C=3.14×(D-2b)=3.14×(18.2-2×0.25)=55.6m溢流堰采用单侧900三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m,深0.08m,每格沉淀池有三角堰55.6/0.16=347个。每个三角堰流量q0q0=0.003/347=8.65×10-6m3/s三角堰水深h’=0.7q02/5=0.0066,设计中取0.007m三角堰后自由跌落0.10m,则出水堰水头损失为0.107m。（8）溢流管溢流水量0.003m3/s,设溢流管管径DN100mm,管内流速v=0.38m/s。（9）刮泥装置采用中心驱动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将污泥推入污泥斗。（10）排泥管单池剩余污泥量0.0015m3/s,泥量很小，采用污泥管道最小管径DN150mm。3.5.2贮泥池设贮泥池2座，贮泥时间T＝0.5d=12h池容V===104m3贮泥池尺寸（将贮泥池设计为矩形）LBH1=753m有效容积V=105m3贮泥池的高度H=H1+H2+H3=3+0.3+3.46=6.76m,设计中取h=6.80m。式中H1——有效泥深，mH2——贮泥池超高，m，这里取0.3mH3——污泥斗高，mH3=tg60()=3.46m3.5.3脱水机房污泥经脱水后形成的泥饼，暂存于泥场，以便再利用。本设计采用带式压滤机械脱水。加压过滤的特点是整个压滤机是密封的，过滤压力一般为4-5Kg/cm2,城市污泥在加压过滤脱水前一般应进行淘洗并投加混凝剂。带式压滤机的优点是：滤带可以回旋，脱水效率高，噪音小，能源消耗省，附属设备少，操作管理方便，适用于大中小污泥处理装置。（1）脱水后污泥量：V2==＝62.25m3/d式中P2――脱水前污泥含水率，这里取0.97P3――脱水后污泥含水率，这里取0.80污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。（2）脱水机选择设计中选用DYQ-500A型带式压滤机，其主要技术指标为，干污泥产量70kg/h,泥饼含水率为80%，絮凝聚丙烯酰胺投量按干污泥量的2.0‰。设计中采用3台带式压滤机，其中2用1备。工作周期定为12小时。 （3）污泥提升泵设计污泥通过污泥泵从储泥池抽取至污泥脱水机房进行脱水，污泥提升泵，八用用三备。选用KWPK40-250型无阻塞离心泵,电机功率1.1Kw,效率45%，泥量Q=56.0m3/d=2.33m3污泥泵抽取的总泥量为56×8＝448m3/d>415m3/d.4.污水厂总体布置4.1主要构(建)筑物与附属建筑物污水处理厂的辅助建筑物有综合楼、试验综合楼、食堂、仓库、车库、职工宿舍、机修间、总控制室配电室、值班室、预留地等。主要集中于入厂门口的生活区内，便于设备仪表的运输和维护管理。污水厂所设总控制室，便于对厂区内仪器，仪表的运行进行自动控制。附属建筑物面积见下表：名称面积（m2）名称面积(m2)综合办公楼960机修车间250检测中心670仓库630职工宿舍630车库190活动中心540变电所120食堂250污泥堆放场800晒沙场250锅炉房3004.2污水厂平面布置水厂平面布置包括：处理构筑物的布置，办公、化验及其它辅助建筑物的布置，以及各种管道、道路、绿化等的布置。根据处理厂的规模大小，采用1：600的比例尺绘制总平面图。管道布置单独绘制。平面布置的一般原则如下：(1).处理构筑物的布置应紧凑，节