CAST工艺设计说明书

年5月29日CAST工艺设计说明书文档仅供参考 本科毕业设计说明书题目:安平县城区污水处理厂及配套污水管网工程设计院(部):市政与环境工程学院专业:给水排水工程班级:水工081姓名:于雷学号:041189指导教师:王永磊完成日期:6月13日 目录TOC\o"1-3"\u摘要 VABSTRACT VI第一章设计依据及设计任务1.1设计题目 11.2设计任务 11.3设计内容和要求 11.4设计原始资料 2第二章城镇排水管网设计2.1排水系统的确定 42.1.1排水系统规划设计原则 42.1.2排水系统体制的选择 42.1.3管道定线及平面布置 52.1.4布置方案的选择 52.2污水设计流量计算 62.2.1生活污水设计流量 62.2.2工业废水设计流量 72.2.3城市污水设计总流量 72.3污水管道流量计算 82.3.1布置污水管道 82.3.2街区编号并计算其面积 82.3.3划分设计管段,计算设计流量 82.4污水管道水力计算 102.5管网提升泵站 11第三章污水处理厂工艺流程的确定3.1污水处理厂的规模 123.2设计水质分析 123.2.1进出水水质 123.2.2污水处理程度计算 123.2.3进水水质分析 133.3污水处理厂选址 143.4污水处理工艺流程 153.5污水处理厂工艺比选 163.5.1二级处理主体工艺选择 163.5.2二级处理优选工艺比较 183.5.3污水深度处理流程选择 193.5.4污泥处理工艺流程选择 193.5.5污水处理工艺流程图 203.6污水处理构筑物的选择 203.6.1格栅 203.6.2沉砂池 203.6.3初沉池 213.6.4CAST反应池 213.6.5絮凝池 233.6.6沉淀池 243.6.7滤池 253.6.8消毒工艺 263.6.9计量设备 27第四章一级处理构筑物4.1进厂计量设备 284.2进水闸井工艺设计 284.2.1污水厂进水管 284.2.2进水闸井 284.3格栅的设计计算 294.3.1粗格栅的计算 294.3.2细格栅的计算 324.4提升泵站 364.4.1设计概述 364.4.1集水间计算 364.4.2水泵总扬程估算 374.4.3水泵选型 374.4.4机器间计算 374.4.5泵房平面尺寸 384.5钟式沉砂池 384.6平流沉淀池 39第五章二级处理构筑物5.1CAST反应池设计原理 445.2CAST反应池设计计算 445.3CAST反应池供氧量、供气量计算 515.4CAST反应池主要设备设计计算 55第六章深度处理构筑物6.1深度处理提升泵站 596.2加药间设计计算 596.2.1设计参数 596.2.2设计计算 616.2.3药剂仓库 646.3机械混合池设计计算 646.3.1设计参数 646.3.2设计计算 656.4机械搅拌絮凝池设计计算 676.4.1设计参数 676.4.2设计计算 676.5斜管沉淀池设计计算 706.5.1设计参数 706.5.2设计计算 716.5.3核算 746.6V型滤池设计计算 756.6.1设计参数 756.6.2平面尺寸计算 766.6.3反冲洗管渠系统 776.6.4滤池管渠的布置 796.6.5V型槽的设计 816.6.6滤头个数 826.7紫外线消毒系统设计 826.7.1设计参数 826.7.2设计计算 826.8出水计量设备 83第七章污泥处理系统工艺设计7.1贮泥池 857.1.1设计参数 857.1.2设计计算 857.2污泥浓缩脱水机房 877.2.1浓缩脱水机选择 877.2.2脱水污泥量计算 877.2.3加药量计算 887.2.4脱水机房尺寸 887.2.5附属设施计算 88第八章污水厂总体布置8.1平面布置 908.1.1平面布置的一般原则 908.1.2厂区平面布置形式 908.1.3污水厂平面布置的具体内容 918.2污水厂的高程布置 918.2.1污水厂高程布置注意事项: 918.2.2污水厂的高程布置 918.2.3高程计算 92第九章供电仪表与供热系统设计9.1变配电系统 969.2监测仪表的设计 969.2.1设计原则 969.2.2检测内容 96第十章劳动定员10.1定员原则 9710.2污水厂定员 97第十一章工程概算及其运行管理11.1工程概算 9811.1.1排水管道工程投资 9811.1.2污水处理厂投资 9811.1.3污水处理成本计算 9811.1.4工程总投资 10011.2安全措施 10011.2.1安全措施 10011.2.2污水厂运行中注意事项 100谢辞 101参考文献 102附录一、街区面积 103二、污水管网干管流量计算 103三、污水管网主干管流量计算表 105四、污水管网水力计算表 106摘要本次设计为安平县城区污水处理厂及配套污水管网工程设计。设计人口密度为164cap/ha,污水定额为126L/(cap•d),污水管网全长约39km,服务面积1707.53公顷。根据城区地形等因素,确定主干管和干管。经过水力计算,最大埋设深度为6.18m,最大管径为DN1200,管网设总提升泵站1座,管材采用钢筋混凝土。污水处理厂位于安平县东北部。污水处理量60000m3/d,占地85000m2。根据出水水质要求,采用CAST工艺作为最佳工艺,其处理流程为:进水→粗格栅→泵站→细格栅→沉砂池→初沉池→CAST反应池→泵站→机械混合池→机械絮凝池→斜板沉淀池→V型滤池→紫外线消毒池→出水。管网总投资4539.14万元,污水处理厂总投资为13600万元。关键词:排水管网;污水处理厂;循环式活性污泥工艺AnpingWastewaterTreatmentPlantandAttachedPipeNetworksProjectDesignABSTRACTThisisadesignofwastewatertreatmentengineering,includingAnpingwastewaterpipenetworksandwastewatertreatmentplantdesign.Thepopulationdensityofthisdesignis164cap/haandthewastewaterdischargequotais126L/(cap•d).Thewholelengthofthewastewaterpipenetworkisabout39kmandtheserviceareaofthenetworkisabout1707.53hectares.AccordingtothelandformoftheAnpingTown,thepipenetworkschemesarecompleted.Hydrauliccalculationshowedthatthemaximalburialdepthofthepipenetworkis6.18mandthemaximaldiameterofpipesisDN1200.Thereareonepumpingstationssetforlowingthedepthofthepipenetwork.Thereinforcedconcretepipesareadoptedinthisdesign.ThewastewatertreatmentplantliesinthenortheastofAnpingTown.Thedisposedscaleofwastewatertreatmentplantis60000m3/danditsareaisabout85000m2.Accordingtotherequireofwaterquality,CASTischosenasthemostfavorabletechnique.Accordingtothedemandofnitrogenandphosphorusremoval,alsothequalityoftheinfluentandeffluent,thetreatmentprocessisasfollow:Influent→Coarsegrid→Pumpinghouse→Thingrid→Gritchamber→Primarysedimentationtank→CASTditch→Pumpinghouse→Machanicalmixingpool→Machanocalflocculatingtank→Platesedimentationtank→Ultravioletdisinfectionpool→Effluent.Theinvestmentofpipenetworksandwastewatertreatmentplantare453,914,00yuanand136,000,000yuanrespectively.KeyWords:Wastewaterpipenetwork;Wastewatertreatmentplant;CyclicActivatedSludgeTechnology第一章设计依据及设计任务1.1设计题目安平县城区污水处理厂及配套污水管网工程设计1.2设计任务1．城区污水管网设计(1)城区污水管网总平面布置(进行方案比选)。(2)完成污水主干管的纵剖面图。2.污水厂设计(1)确定污水处理工艺流程(进行方案比选)。(2)设计计算单体处理构筑物(包括污水和污泥部分)。(3)进行污水处理厂平面布置以及高程设计。(4)编制主要设备材料表。3．完成工程投资估算。4．完成设计说明书及计算书一份。1.3设计内容和要求1．设计说明书及计算书一份,不少于2万字。包括中英、文摘要,目录、绪论或概要、设计方案的选择与确定、工艺流程说明、工艺流程计算、附属建筑物的确定及水厂人员编制、投资估算、必要的附录、主要参考文献,要求文字语句通顺,书写字迹工整。设备材料表附于设计说明书后面。2.设计图纸一套。图纸数量要求折合1＃8张以上(手绘1张),内容包括:(1)污水管网:要求完成污水管网总平面布置,管网计算成果图,以及一条主干管一段剖面图。(2)污水厂平面图:要求以计算或选定尺寸按一定比例绘出全部处理构筑物,并绘出污水、污泥、上清液等各种管渠,厂区道路、绿化、厂界。标注构筑物定位尺寸,在图纸右上角绘出风向玫瑰图及指北针。绘制管线等图例,列表说明图中构筑物的名称、数量、尺寸。(3)污水厂高程图:要求沿污水、污泥在处理厂中流动的最长路程中各处理构筑物、连接管渠的剖面展开图,画出设计地面线及标高。根据计算结果标注各构筑物顶部、底部及水面线标高,标注构筑物名称、连接管管径。(4)污水厂单体构筑物工艺图:构筑物工艺图包括平面图、剖面图,应将构筑物及其附属设备及部件按计算尺寸以一定比例详细绘出,并注明构筑物的详细尺寸,编制材料表。3．工程投资估算对管网及污水处理厂分别进行工程投资估算。1.4设计原始资料1.地形资料安平县城区规划图纸(含地形标高)一张,比例见图纸。2.设计进出水水质设计进水水质:CODcr≤550mg/l;BOD5≤280mg/l;SS≤220mg/l;TN≤45mg/l;NH3-N≤35mg/l;TP≤5.0mg/l。设计出水水质:出水满足<城镇污水处理厂污染物排放标准>GB18918-一级A标准。3.城县人口及用水情况安平县城区人口12万人,根据总体规划,城区人口将达到20万人,2020年将达到28万人。4.气候条件安平县属温带季风大陆性气候,夏暖冬冷、降雨集中。风向以东北和东南为盛、西风较少,夏季主导风向为东南风,年平均风速为3.4米/秒。5.水文和水文地质安平县工程地质良好,地下土壤为砂质粘土,地下水水位深度在4～5m。城区主要河流洙水河,最终排入南四湖。距离城市较近的洙水水库,为南阳水厂取水水源。6．主要工业企业安平县城区主要用水企业位置已标在城市规划图纸上。雪花造纸厂:2500m3/d;黄岗化工厂:2100m3/d;金属制品厂:1500m3/d;百成植物油厂:1195m3/d;圣润纺织有限公司:1120m3/d;卧龙纸业有限公司:3340m3/d;嘉隆公司:1452m3/d;华星生化有限公司:161m3/d;嘉冠油脂化工厂:2200m3/d;热电厂:3050m3/d。第二章城镇排水管网设计2.1排水系统的确定2.1.1排水系统规划设计原则1．排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划,并应与城市工业企业中其它单项工程建设密切配合,相互协调,该县城的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响;2．排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处理协调;3．考虑污水的集中处理与分散处理;4．设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调,以节省总投资;5．排水工程的设计应全面规划,按近期设计考虑,远期发展;6．排水工程设计时考虑原有管道系统的使用可能;7．在规划设计排水工程时必须认真执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定;2.1.2排水系统体制的选择排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、水质、水量、地形、对条件确定。1.从环境保护方面来看如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理,然后再排放,从控制和防止水体的污染来看,是较好的,但这时截流主干管很大,污水厂容量也增加很多,建设费用也相应增加。采用截流式合流制时,雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体,水体受到污染。分流制排出污水和雨水,初雨径流未加处理就直接排入水体,对城水体也会造成污染,但它比较灵活,比较容易适应社会发展的需要,故应采用分流制。2.从造价方面来看合流制排水管道的造价比分流制一般要低20%-40%,可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。3.从维护管理方面来看雨天时污水在合流制管道中才接近满流,因而晴天时合流制管道内流速较低,易于产生沉淀。但据经验,管中的沉淀易被暴雨水流冲走,这样,合流管道的维护费用可降低。可是,晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大,增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统能够保证管内的流速,不致发生沉淀,同时,流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多,污水厂的运行易于控制。综合考虑各个因素,为了更好的保护环境,适应以后的发展,且便于污水厂的运行管理,采用分流制排水系统。2.1.3管道定线及平面布置正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件,是污水管道系统设计的重要环节。定线按主干管、干管顺序依次进行,且遵循主要原则:1.尽可能在管线较短和埋深较小的情况下让最大区域的污水能自流排出。2.定线时应充分利用地形,使管道的走向符合地形趋势,一般宜顺坡排水。3.在整个排水区域较低的地方敷设主干管及干管,以便于支管的污水自流流入。而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。4.在地形平坦的地区,应避免小流量的横支管长距离平行等高线敷设。当地形斜向河道的坡度很大时,主干管与等高线平行敷设。干管与等高线平行5.污水支管的平面布置取决于地形及街坊建筑特征,并应便于用户接管排水。街道支管一般敷设在街坊较低一边的街道下。6.污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。7.管道应布置在坚硬密实的土壤中,尽量减少穿越高地,基质土壤不良地带。尽量避免或减少与河道、铁路的交叉。8.为了增大上游干管的直径,减小敷设坡度,以至能减小整个管道系统的埋深。将产生大流量污水的工厂或公共建筑的污水排除口接入污水干管起端是有利的。2.1.4布置方案的选择根据管道定线原则及城区实际情况,设计初步考虑两套方案。管道的布置方案应在同等条件和深度下进行技术经济比较,选择最佳方案。两个方案的污水管道系统都采用截流式布置。方案一:由于城市地形西南高,东北底,考虑风向为东南风,河流方向自西流向北。因此污水厂及出水口设在城市东面,使所有污水尽量靠重力排出。根据铁路和城市排洪沟布置,分别在铁路两侧主干道设置两条主干管,均为东西布置铁路北侧主干管连接污水厂,铁路南侧主干管需穿越铁路接入铁路北侧主干管。方案二:相对方案一,铁路南侧主干管分为3条,为南北布置,根据城区南侧排洪沟分为两个排水区域,需要穿越两个铁路,多次穿越排洪沟,管段增多。综合管网施工难度和投资,选用方案一作为管网布置方案。2.2污水设计流量计算2.2.1生活污水设计流量QUOTEQ11．居住区生活污水定额居住区生活污水定额根据<室外给水设计规范>规定的综合生活用水定额确定。安平县人口不足50万,属于中小城市,按地域划分为二区,故取综合生活用水定额为140L/(人•d)。污水定额按用水定额的90%计,则污水定额n=140×90%=126L/(人•d)。2.设计人口及人口密度按照污水排水系统设计期限终期的规划人口数。本设计2020年人口达到28万人。城区总面积为1707.53ha,则人口密度p=164cap/ha。3.污水平均流量污水平均流量Q=设计人口×污水定额=28000×12624×3600=408.33L/s=35280m总变化系数KZ=2.7Q0.11则则居住区生活污水设计流量为Q1=n∙N∙KQ2.2.2工业废水设计流量企业污水排放量估算为新鲜用水量的0.8~0.9倍本设计统一取0.9倍。则各企业废水设计流量为:表2.1企业废水设计流量序号企业名称废水设计流量(L/s)1雪花造纸厂26.042黄岗化工厂21.883金属制品厂15.364百成植物油厂12.455圣润纺织有限公司11.676卧龙纸业有限公司34.797嘉隆公司15.138华星生化有限公司1.689嘉冠油脂化工厂22.9310热电厂31.77总计193.96则工业废水设计流量为193.96L/s=18618m3/d2.2.3城市污水设计总流量Q2.3污水管道流量计算2.3.1布置污水管道从城区平面图上可知该区地势自南向北倾斜,县城南侧有一铁路将城市分为两半,可划分为两个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下,干管基本上与等高线平行布置,主干管布置在铁路两侧的主干道上,基本上与等高线垂直。整个管道系统呈正交式布置。2.3.2街区编号并计算其面积将各街区编上号码,并按各街区的平面范围计算它们的面积,结果见附表表1中,用箭头标出各街区的污水排出方向。2.3.3划分设计管段,计算设计流量(1)设计管段的划分①设计管段:两个检查井之间的管段,如果采用的设计流量不变,且采用同样的管径和坡度,则称它为设计管段。②划分设计管段:只是估计能够采用同样管径和坡度的连续管段,就能够划作一个设计管段。根据管道的平面布置图,凡有集中流量流入,有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。设计管段的起止点应依次编上号码。因排水管区遇到铁路,不能按原有的坡度埋设,因此要设倒虹管。(2)设计管段设计流量的确定每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量:本段流量q1——是从本管段沿线街坊流来的污水量;转输流量q2——是从上游管段和旁侧管段流来的污水量;集中流量q3——是从工业企业或其它产生大量污水的公共建筑流来的污水量。对于某一设计管段,本段流量是沿管段长度变化的,即从管段起点的零逐渐增加到终点的全部流量。为便于计算,一般假定本段流量从管段起点集中进入设计管段。而从上游管段和旁侧管流来的转输流量q2和集中流量q3对这一管段是不变的。本段流量是以人口密度和管段的服务面积的乘积来计算,其计算公式如下:q=qF(2.3)式中q——设计管段的本段流量(L/s);F——设计管段的本段服务面积(ha);q——比流量(L/s·ha)。比流量是指单位面积上排出的平均污水量。比流量可用下式计算:q(2.4)式中n——生活污水定额(L/人·d);ρ——人口密度(人/ha)。在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量,本次设计中,该城市,人口密度分别为164cap/ha,污水定额为126L/(cap·d),则比流量为:q==0.239(L/s·ha);某一设计管段的设计流量可由下式计算:q=(q+q)k+q3(2.5)式中q——某一设计管段的设计流量(L/s);q——本段流量(L/s);q——转输流量(L/s);q——集中流量(L/s);k——生活污水总变化系数。生活污水量总变化系数能够从下表查得表2.2生活污水量总变化系数污水平均日流量(L/s)5154070100200500≥1000总变化系数(KZ2.32.01.81.71.61.51.41.3各干管设计流量计算见附表2,各主干管设计流量计算见附表3。2.4污水管道水力计算在确定管段设计流量后,便能够从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。一般常列表进行计算,水力计算步骤如下:(1)计算每一设计管段的长度,结果见附表4表从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度,列入表中。(2)将各设计管段的设计流量列入表中。设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中。(3)计算每一设计管段的地面坡度,计算每一设计管段的地面坡度,作为确定管道坡度时参考。(4)确定起始管段设计参数确定起始管段的管径以及设计流速v,设计坡度I,设计充满度h/D。(5)确定其它管段设计参数确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。一般随着设计流量的增加,下一个管段的管径一般会增大一级或两级(50mm为一级),或者保持不变,这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速表2.3最大设计充满度管径(D)或暗渠高(H)(mm)最大设计充满度()200-300350-450500-900≥10000.550.650.700.75(6)最小管径与最小设计坡度最小管径与最小设计坡度可见下表:表2.4最小管径和最小设计坡度污水管道位置最小管径(mm)最小设计坡度街坊和厂区内街道2003000.0040.003(7)计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度:①根据设计管段长度和管道坡度求降落量;②根据管径和充满度求管段的水深;③确定管网系统的控制点;④求设计管段上、下端的管内底标高,水面标高及埋设深度;⑤确定最小埋深。现行的<室外排水设计规范>规定:在车行道下的排水管道,其最小覆土厚度一般不得小于0.7m。在对排水管道采取适当的加固措施后,其最小覆土厚度值能够酌减。(8)污水管道的衔接管道的衔接方法:主要有水面平接、管顶平接两种:(a)水面平接:是指在水力计算中,上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平,即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同。适用于管径相同时的衔接。(b)管顶平接:是指在水力计算中,使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。采用管顶平接时,下游管段的埋深将增加。这对于平坦地区或埋深较大的管道,有时是不适宜的。这时为了尽可能减少埋深,可采用水面平接的方法。以上计算均应列表计算,各节点的高程、各管段长度及水力计算表见附表5。2.5管网提升泵站安平县排水管网为减少主干管埋设深度,使铁路南侧主干管能顺利接入污水厂主干管,设一座污水提升泵站,在铁路南侧兖兰路主干管起端29点。泵站流量28.12L/s=101.23m3/h,扬程2.0m。水泵选型:表2.5水泵性能参数表型号流量扬程转速功率效率出口直径重量100QW120-10-5.5120m3/h10m1440r/min5.5kw77.2%100mm190kg第三章污水处理厂工艺流程的确定3.1污水处理厂的规模污水厂规模以平均日流量确定:平均日污水量=生活污水平均流量+工业废水集中流量=35280+18618=53898m3/d(取6万m3/d)3.2设计水质分析3.2.1进出水水质7月1日实施的<城镇污水处理厂污染物排放标准>GB18918-规定:当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时,执行一级A标准;城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水三类功能水域(划定的饮用水源保护区和游泳区除外)执行一级标准的B标准。本工程中处理厂出水近期考虑回用,因此执行一级A标准。该污水处理厂的进水水质如表3.1所示:表3.1设计进水水质项目BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)T-P(mg/l)污水厂28055022035455.0污水处理厂设计出水水质见表3.2。表3.2设计出水水质项目BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)T-P(mg/l)限制1050108150.53.2.2污水处理程度计算BOD去除率:E==96％SS去除率:E==95％COD去除率:E==91％TN去除率:E==75％TP去除率:E==90％NH3－N去除率:E==77％根据以上确定的污水处理厂进水水质和出水水质,各污染物要求达到的处理程度见表3.3。表3.3污水处理程度表污染物进水浓度(mg/l)出水浓度(mg/l)去除率(%)COD550≤50≥91BOD5280≤10≥96SS220≤10≥95NH4-N35≤8≥77TP5≤0.5≥90TN45≤15≥753.2.3进水水质分析污水处理厂进水水质技术性能指标见表3.4。表3.4污水厂进水水质技术性能指标项目比值BOD5/CODCr0.51BOD5/TN6.22BOD5/TP56a.BOD5/CODCr比值污水BOD5/CODCr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常见的方法。一般认为BOD5/CODCr>0.45可生化性较好,BOD5/CODCr>0.3可生化,BOD5/CODCr<0.3较难生化,BOD5/CODCr<0.25不易生化。本设计污水处理厂BOD5/CODCr=0.51,可生化性较好,生化法易于处理。b.BOD5／TN(即C/N)比值C/N比值是判别能否有效脱氮的重要指标。从理论上讲,C/N≥2.86就能进行脱氮上讲,但一般认为,C/N≥3.5才能进行有效脱氮;<城市污水生物脱氮除磷处理设计规程>则规定,C/N宜大于4。本工程进水水质C/N=6.22,非常适合生物脱氮。c.BOD5／TP比值该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质,故BOD5／TP是衡量能否达到除磷的重要指标,一般认为该值要大于20,比值越大,生物除磷效果越明显。分析本工程进水水质,BOD5／TP=56,非常适合采用生物除磷工艺。综上所述,本设计污水处理厂进水水质不但适宜于采用二级生化处理工艺,而且非常适合采用生物脱氮除磷的工艺。3.3污水处理厂选址未经处理的城市污水任意排放,不但会对水体产生严重污染,而且直接影响城市发展和生态环境,危及国计民生。因此,在污水排入水体前,必须对城市污水进行处理。而且工业废水排入城市排水管网时,必须符合一定的排放标准。最后流入管网的城市污水统一送至污水处理厂处理后排入水体。在设计污水处理厂时,选择厂址是一个重要环节。厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。选择厂址应遵循如下原则:1.为保证环境卫生的要求,厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离,一般不小于300米。2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。4.要充分利用地形,把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区,以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求,使污水和污泥有自流的可能,以节约动力。5.厂址如果靠近水体,应考虑汛期不受洪水的威胁。6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性,有扩建的余地。根据以上原则,将污水处理厂建在该城的东北角,离城区325米、离河道75米。水厂位于流经该城的河流下游。水厂地质条件较好,地下水位也较低,有利于施工。水厂地面标高35.60米,河流最高水位34.60米,水厂不会受冲淹。该城常年主导风向东南风。水厂设在城市主导风向的下方,不会影响城区的环境卫生。厂内的生活区位于主导风向的上方。3.4污水处理工艺流程本设计的出水水质要满足<城镇污水处理厂污染物排放标准>GB18918-一级A标准,即出水要达到回用水的基本要求。因此,本设计的工艺流程,除了包括完整的二级处理系统和污泥处理系统外,还需要增加深度处理系统,使出水稳定达到一级A标准。该流程的一级处理是有格栅、沉砂池和初次沉淀池所组成,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。污水的BOD值经过一级处理能够去除20%~30%。二级处理系统是城市污水处理工程的核心,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。二级(强化)处理应确保有机物、悬浮固体和氮、磷营养物有足够高的去除率,一般采用生物除磷和生物硝化/反硝化方法,必要时增加化学协同除磷。特殊(微量)污染物和有毒有害物质应尽量在工业企业源头加以控制,必要时在深度处理工艺流程中设置针对特定水质指标的处理单元。二级(强化)处理之后的深度处理应以过滤工艺为核心单元、混凝沉淀为强化手段,起到高效去除悬浮固体和胶体物质的作用,降低处理水的浊度和消除病原体,必要时经过调整混凝剂优选和剂量同步完成化学除磷。污泥是污水处理过程的副产品,也是必然的产物。如从初沉池排出的沉淀污泥,从生物处理系统排出的生物污泥等。这些污泥应加以妥善处理,否则会造成二次污染。在城市污水处理系统中,对污泥的处理多采用由厌氧消化、脱水、干化等技术组成的系统,本工艺采用浓缩脱水设备对生污泥直接进行处理,泥饼运往污泥处理厂,本工艺不设消化池。3.5污水处理厂工艺比选3.5.1二级处理主体工艺选择本设计的污水处理厂的建设规模为6万m3/d,属中型污水厂。由于城市污水的主要污染物是有机物,因此当前国内外大多采用生物法。在生物法中,有活性污泥法和生物膜法两大类,而生物膜法的生物滤池的处理效率不高,卫生条件较差,中国只有少数几座生物滤池城市污水处理厂,活性污泥法占绝大多数。活性污泥法有很多种型式,使用最广泛的主要有三类:第一类是传统活性污泥法和它的改进型A/O、A2/O工艺。第二类是氧化沟工艺,应用最广的是卡塞罗氧化沟和奥贝尔氧化沟。第三类是SBR工艺及其变形工艺,应用最为广泛的有传统的SBR工艺和CAST工艺。为了实现污水处理厂高效稳定运行和节省运行费用、建设费用,要求选择的处理工艺技术成熟,处理效果稳定,保证出水达到排放要求;基建投资和运行费用低;运行管理方便;具备脱氮除磷功能;工艺简单自动化程度高,因此初步选定了三种方案经行比较,如下表所示:表3.5污水处理厂主体工艺比较评比项目A/A/O工艺CAST工艺Carrousel氧化沟工艺技术可行性成熟,适用于各种规模,有一定的耐冲击负荷能力先进成熟,适用于中小规模,抗冲击负荷能力强先进成熟,适用于中小规模抗冲击负荷能力强脱氮除磷效果脱氮效果好,除磷效果一般脱氮除磷效果均较好脱氮效果好,除磷效果一般土建工程有初沉池和二沉池,池体较多无须二沉池和调节池,可不设初沉池,增加了生物选择器无初沉池,主反应池一体化,增加了选择池和厌氧池曝气设备底部鼓风曝气鼓风曝气表面机械曝气污泥情况污泥产量较大,不稳定污泥产量小,基本稳定污泥产量小,基本稳定施工难度较难难度不大较难环境影响噪声较大,臭味较小噪声较大,臭味较小噪声小,臭味较小容积及设备利用率较高较低(一般小于50%)不高运行操作操作单元较多较复杂操作单元较少方便操作单元较少方便维修管理设备较多维修量大设备较少维修量少设备少维修量少基建投资/元•m-3180017501700单位处理成本/元•m-30.620.710.60电耗/Kwh•m-30.8330.9310.800主要优点出水水质很好,有利于回用污泥经厌氧消化达到稳定用于大型污水厂费用较低沼气可回收利用流程十分简单,管理方便脱氮除磷效果好,污泥沉降性能好,出水水质好合建式,占地省,处理成本较低污泥同步稳定,不需厌氧消化耐冲击负荷好流程简单,管理十分方便可生物脱氮,出水水质较好污泥同步稳定,不需厌氧消化对中小型水厂投资较省,成本较低主要缺点反应池容积很大污泥内回流量大,能耗高用于中小型污水厂费用偏高沼气回收利用经济效益差污泥渗出液需化学除磷间歇周期运行,对自控要求高变水位运行,电耗高容积利用率较低污泥稳定性不如厌氧消化好除磷需要另设厌氧池分建式,池深较小,占地面积较大污泥稳定性不如厌氧消化好机械曝气,设备数量多应用实例济南光大水务污水处理三厂,处理规模10万m3/d大连市老虎滩污水处理厂,处理规模8万m3/d郑州市五龙口城市污水处理厂,处理规模10万m3/dA2/O工艺的主要缺点是处理单元多,操作管理复杂,特别是污泥厌氧消化要求高水平的管理,消化过程产生的沼气是可燃易爆气体更要求安全操作,这些都增加了管理的难度。而且由于污水厂在建城市为县城,技术力量不强,管理水平不高,排水管网系统不够完善,城市的污水水质不高,加之污泥厌氧消化的管理和沼气的利用缺乏成熟的经验,这些因素都降低了A2/O法的经济性。根据中国当前的实际情况,城市污水处理处于起动阶段,法规和要求都不够健全,对污泥的稳定化要求没有明确的规定,因此,对于中小型的城市污水处理厂,采用CAST工艺和氧化沟工艺则更为经济。3.5.2二级处理优选工艺比较中、小型城市污水处理厂的优选工艺是氧化沟和CAST工艺。1、基建投资CAST工艺是合建式,一般情况下征地费和土建费较氧化沟低,而设备费较氧化沟高。2、运营费用CAST一般见鼓风曝气,氧化沟一般见机械曝气,一般说来,在供氧量相同的情况下,鼓风曝气比机械曝气省电;第二方面,SBR是合建式不用污泥回流(有的少量回流),氧化沟是分建式要大量回流污泥,电耗较大;第三方面,CAST是变水位运行,增大进水提升泵站的扬程。综合考虑,一般氧化沟的电耗要比CAST大些,运营费要高些。3、运行控制氧化沟是连续运行,不要求自动控制,只是在要求节能时用自动控制,CAST是周期间歇运行,各个工序转换频繁,需要自动控制。4、出水稳定性CAST为静态沉淀,氧化沟为动态沉淀,因而CAST的沉淀效率更高,出水水质更好。综上所述,CAST工艺具有良好生物除磷和脱氮效果,同时污泥量小而且污泥相对稳定,基建费用和运行费用较低,施工难度小,工期短,对于县城的中型污水处理厂而言,CAST工艺成为最佳的方案。3.5.3污水深度处理流程选择三级处理出水的典型出水浓度,见下表表3.6三级处理出水水质序号原污水组分(mg/L)过滤混凝沉淀混凝沉淀+过滤混凝沉淀+过滤+活性炭吸附1悬浮物5~105~12112BOD51~33~71~20~23COD40~6030~5025~455~104TP7~100.3~10.30.3由于一级A标准中对TP和SS的最高允许排放浓度控制在0.5mg/L和10mg/L,因此,深度处理应该选择混凝沉淀+过滤流程,这样能够使出水稳定达标。3.5.4污泥处理工艺流程选择当前,污泥处理的单元技术有浓缩脱水,厌氧消化,好氧发酵,污泥热干化,石灰稳定等技术。由于现阶段设置消化池有可能将已经被聚磷菌吸收的磷元素释放出来达不到要求效果,因此现在一般污水厂均不设消化池,而是设置污泥浓缩脱水设备,将初沉池和曝气池产生的生污泥经过该设备直接生成泥饼运出,节省造价。故本工艺不设置消化池。CAST工艺污泥在反应池内得到较好的沉降,因此本工艺不需设置二沉池及污泥回流设备。3.5.5污水处理工艺流程图粗及格泵栅站进水粗及格泵栅站鼓鼓风机房絮凝过滤絮凝过滤接触池初沉池沉砂池细接触池初沉池沉砂池细格栅CAST池CAST池投加PAC加药间加药间浓浓缩脱水机房干泥外运图3.1工艺流程图3.6污水处理构筑物的选择3.6.1格栅格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成,安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部,用以截留雨水、生活污水和工业废水中较大的悬浮物或漂浮物,如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮等,起净化水质,保护水泵的作用,同时也减轻后续处理构筑物的处理负荷,使之正常运行。截留污物的清除方法有两种,即人工清除和机械清除。大中型污水处理厂截污量大,为减轻劳动强度,应用机械清除截留物。3.6.2沉砂池沉砂池按照池型分为平流式、竖流式、旋流式和曝气沉砂池。建设部1月明确限制平流沉砂池应用于10000m3/d以上规模的新建水厂。平流沉砂池的缺点是沉砂中含有15%的有机物,使沉砂的后续处理难度加大。且平流式沉淀池占地面积较大,土方量较大,不便于节约造价。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内,无机物颗粒借重力沉于池底,处理效果一般较差。曝气沉砂池的优点:经过调节曝气量,能够控制污水的旋流速度,使除砂效果较稳定;受流量变化的影响较小;同时还对污水起预曝气作用。按照生物除磷设计的污水处理厂,为了保证除磷效果,一般不采用曝气沉砂池。钟式沉砂池近年来被日益广泛的采用,它利用机械力控制流态与流速,加速砂粒的沉淀,有机物则被留在污水中,具有沉砂效果好,占地省的优点。综上所述,选择旋流式沉砂池中应用广泛的钟式沉砂池。3.6.3初沉池沉淀池主要去除依附于污水中的能够沉淀的固体悬浮物,按在污水流程中的位置,能够分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。沉淀池分为平流式的、竖流式的和辐流式。竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂。平流式沉淀池具有沉淀效果好,对冲击负荷和温度变化的适应强,施工简易等优点。幅流式沉淀池机械排泥设备复杂,对施工质量要求高。综上所述,采用平流沉淀池。3.6.4CAST反应池本设计采用CAST工艺,是近年来在国内外被广泛应用的一种污水生物处理技术。CAST工艺的运行工况是以间歇操作为主要特征,其工况是按时序来运行的,CAST池前置缺氧反应器,以便进行污水的脱氮过程。一个操作过程分五个阶段:进水、反应、沉淀、排水、闲置。图3.2CAST系统的循环操作过程进水段:CAST进水首先在生物选择区中与源自上一周期沉淀段的污泥混合,大量的来水在该段内形成较大的基质浓差梯度,经过渗透酶使来水中的BOD在高浓度污泥条件下很快地被利用,形成良好的缺氧/厌氧环境。经过调节进水段的反应模式(进水时间、进水量、缺氧/厌氧反应时间)进行有效的生物脱氮、除磷。充水之后,在反应时段中进行曝气。微生物重复在缺氧/好氧的环境下,有效地抑制了好氧性丝状菌的生长,避免了污泥膨胀。曝气段:进水段的污水在足够的曝气条件下进行充分的好氧除碳和生物硝化。沉淀段:不进水、不曝气、不回流,使污水混合液获得一个静止的絮凝沉淀环境。滗水段:不进水、不曝气、不回流,经过浮动滗水器将上清液排出,当液面降至最低控制水位时,排水停止。重复上一周期过程,如此周而复始。闲置段:进水、不曝气、不回流,视具体运行情况而定,可作为整个CAST运行系统调节。CAST系统一般至少设2个池,以使整个系统能接纳连续的进水;在设有4个CAST池子的系统中,经过选择各个池子的循环过程能够产生连续的进出水。3.6.5絮凝池表3.7絮凝池的类型及特点表类型特点适用条件隔板式絮凝池往复式优点:絮凝效果好,构造简单,施工方便;缺点:容积较大,水头损失较大,转折处钒花易破碎水量大于30000m3/d回转式优点:絮凝效果好,水头损失小,构造简单,管理方便;缺点:出水流量不宜分配均匀,出口处宜积泥水量大于30000m3/d的水厂;水量变动小者;改建和扩建旧池时旋流式絮凝池优点:容积小,水头损失较小;缺点:池子较深,地下水位高处施工较难,絮凝效果较差一般用于中小型水厂折板式絮凝池优点:絮凝效果好,絮凝时间短,容积较小;缺点:构造较隔板絮凝池复杂,造价高流量变化较小的中小型水厂机搅拌械絮凝池优点:絮凝效果好,水头损失小,絮凝时间短;缺点:机械设备较多,维修复杂占地面积小,施工简单由于污水的三级处理需要絮凝池占地面积小,絮凝效果稳定,以节省投资,故本设计选用机械搅拌絮凝池。3.6.6沉淀池表3.8各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件平流式优点:1、可就地取材,造价低;2、操作管理方便,施工较简单;3、适应性强,潜力大,处理效果稳定;4、带有机械排泥设备时,排泥效果好缺点:1、不采用机械排泥装置,排泥较困难2、机械排泥设备,维护复杂;3、占地面积较大1、一般用于大中型净水厂;2、原水含砂量大时作预沉池竖流式优点:1、排泥较方便2、一般与絮凝池合建,不需建絮凝池;3、占地面积较小缺点:1、上升流速受颗粒下沉速度所限,出水流量小,一般沉淀效果较差;2、施工较平流式困难1、一般用于小型净水厂;2、常见于地下水位较低时辐流式优点:1、沉淀效果好;2、有机械排泥装置时,排泥效果好;缺点:1、基建投资及费用大;2、刮泥机维护管理复杂,金属耗量大;3、施工较平流式困难1、一般用于大中型净水厂;2、在高浊度水地区作预沉淀池斜管(板)式优点:1、沉淀效果高;2、池体小,占地少缺点:1、斜管(板)耗用材料多,且价格较高;2、排泥较困难1、宜用于大中型厂2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽本设计采用斜管沉淀池。相比之下,平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点,可是,平流式占地面积大不适用于污水的三级处理。而斜管沉淀池因采用斜管组件,不但占地面积小,而且沉淀效率大大提高,处理效果比平流沉淀池要好。3.6.7滤池过滤处理是达一级A达标处理的重要组成部分,能够在消毒之前去除固体物质、TP和浊度,从而能提高后续消毒效果,使病原微生物失活或去除。表3.9各种形式滤池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件多层滤料滤池优点:1、含污能力大;2、可采用较大的流速;3、能节约反冲洗用水,降速过滤水质较好;缺点:1、滤料不易获得且昂贵管理麻烦2、滤料易流逝且冲洗困难易积泥球,需采用助冲设备;只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂普通快滤池优点:1、有成熟的运行经验运行可靠2、采用的砂滤料,材料易得价格便宜;3、采用大阻力配水系统,单池面积可做得较大,池深适中,采用降速过滤,水质较好向下流、砂滤料的回阀式滤池,适用大中型水厂,单池面积一般不宜大于100m2双阀滤池优点:优缺点与普通快滤池基本相同且减少了2只阀门,相应得降低了造价和检修工作量缺点:必须增加形成虹吸得抽气设备。V型滤池优点:1、截污能力强,滤池过滤周期长,反冲洗水量小特点。可节省反冲洗水量40～60%,降低水厂自用水量,降低生产运行成本。

2、不易产生滤料流失现象,滤层仅为微膨胀,提高了滤料使用寿命,减少了滤池补砂、换砂费用。

3、采用粗粒、均质单层石英砂滤料,保证滤池冲洗效果和充分利用滤料排污容量,使滤后水水质好。在三级处理中砂滤池的运行条件与给水处理的主要区别在于:(1)因砂滤过程中所截留的将主要是含有大量细菌、微生物等有机污染物质的絮凝体和大量胶体物质,滤床截污后粘度较大,且极易发生腐败。故在三级处理系统中对滤池的反冲洗要求较高。(2)在三级处理中,滤池进出水水质受二级处理系统的运行工况影响较大,这将使滤池的运行工况变得极为复杂,对滤池的稳定性带来极为不利的影响。针对三级处理的这些特点,优先考虑表面冲洗能力较强的V型滤池。在三级处理中,不论是使用单层滤料还是双层滤料及三层滤料的深层滤池,滤层厚度和滤料粒径都较大,但滤速则略小。3.6.8消毒工艺城市污水经二级处理后,水质改进,但仍有存在病原菌的可能,因此在排放前需进行消毒处理。污水消毒的方法分为两类:物理方法和化学方法。物理方法主要有:加热,冷冻,辐射,紫外线和微波消毒方法。化学方法主要是利用化学药剂进行消毒。采用氯消毒经济有效,且余氯具有持续消毒的效果,可是采用液氯消毒将导致许多有机氯化物的生成,这些物质已经确认对人体的健康有害。氯胺消毒不但能减少三卤甲烷和氯酚的产生,减轻氯消毒产生的氯味,还能延长余氯的消毒持续时间,可是消毒作用比液氯经行的慢,需要较长的接触时间,且需要增加加胺设备。紫外线消毒具有杀菌效率高,需要的接触时间短,不改变水的物理化学性质,不会产生消毒副产物,且具有成套设备,操作方便的优点。由于本设计需要出水达到一级A标准,也为了将来运行管理方便、安全,因此选用紫外线消毒。3.6.9计量设备为提高污水厂的工作效率和运转管理水平,并积累技术资料,以总结运转经验,为今后处理厂的设计提供可靠的依据,设计计量设备,以正确掌握污水量、污泥量、空气量以及动力消耗等。为了减少土建投资,提高测量精度,本设计采用电磁流量计,直接安装在管道上。第四章一级处理构筑物4.1进厂计量设备为准确的掌握污水处理厂的污水量,并对水量资料和其它运行资料进行综合分析,对提高污水处理厂的运行管理水平是十分必要的,为此,应在污水处理系统上设置计量设备,本设计采用电磁流量计,其测量精度高,没有附加的压力损失,测量管道内没有可动部件,传感器寿命极长。根据水厂的设计规模,采用口径为1200mm的电磁流量计,其可测量的流量范围为553.90~55389.6m34.2进水闸井工艺设计4.2.1污水厂进水管(1)进水管流速为v=1.0m/s,管径为,设计坡度i=0.008;(2)最大日污水量Qmax=70000m3/d=0.810m3/s=810.19L/s平均日污水量Q平均=60000m3/d=0.694m3/s=694.44L/s(3)充满度h/D=0.64,则有效水深h=0.768m;(4)管内底标高为29.420m,水面标高为30.188m;(5)管底埋深6.18m。4.2.2进水闸井进水闸井的作用是汇集各种来水以改变进水方向,保证进水稳定性。进水闸井前设跨越管,跨越管的作用是当污水厂发生故障或维修时,可使污水直接排入水体,跨越管的管径比进水管略大,取为1400mm,进水闸井的设计要求如下:(1)设在进水闸、格栅、集水池前;(2)形式为圆形、矩形或梯形;(3)井底高程不得高于最低来水管管底,水面不得淹没来水管管顶。考虑施工方便以及水力条件,进水闸井尺寸取6×4.5m,井深6.5m,井内水深1.01m,闸井井底标高为29.10m,进水闸井水面标高为30.19m,超越管位于进水管顶1.0m处,即超越管管底标高为30.49m。选用HZJ5—I型闸门,其安装尺寸参数如下表2所示:表4.1HZJ5—I型闸门安装参数QEF(F1)G(G1)HH1d2PS2500×278012501125285(265)390(370)3320118018012(4)启闭机的选择由<给水排水设计手册>第11册查得选用LQD型电手动两用启闭机。4.3格栅的设计计算4.3.1粗格栅的计算本设计粗格栅的设计计算如下:前面计算可知:max=0.810m3/s,计算草图8图4.1格栅示意图(1)格栅间隙数(4.1)式中:—栅条间隙Qmax—最大设计流量,m3/s;—栅条间隙,m;—栅前水深,m;—污水流经格栅的速度,一般取0.6—1.0m/s;a—格栅安装倾角,(°)取中格栅栅前水深为=0.8,格栅栅条间隙=20mm,过栅流速=0.9m/s,格栅安装倾角a=60°,设置两台机械格栅,则每台格栅间隙数为:(2)栅槽宽度(4.2)式中:—栅槽宽度,m;—栅条宽度,取S=0.01m;—栅条间隙,取b=0.02m—栅条间隙数,=27个;=m(3)进水渠道渐部分长度(4.3)式中:—进水渠道渐宽部分长度,m;B1—进水渠道宽度,取B1=0.60ma1—渐宽部分展开角度,取;(4)出水渠道渐窄部分长度(5)过栅水头损失经过格栅的水头损失能够按下式计算:(4.4)(4.5)式中:—设计水头损失,m;—计算水头损失,m;—重力加速度,m/s2;—系数,格栅受污堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3;—阻力系数,其值与栅条锻炼形状有关。设格栅断面形状为锐边矩形,则(6)栅后槽总高度设栅前渠道超高,栅前水深,则,取1.2m(7)栅前槽高度(8)栅槽总长度L(9)每日栅渣量(4.6)式中:—每日栅渣量,—单位体积污水栅渣量,,中格栅间隙为20,取=0.05—生活污水总变化系数,=1.3﹥0.02,宜采用机械清渣每台格栅每日栅渣量(10)粗格栅及格栅除污机选型由<给水排水设计手册(第二版)>第11册第521页查知,选用两台GH-800链条回转式多耙格栅除污机,其规格及性能如下表:表4.2GH-800链条回转式多耙格栅除污机的规格和性能参数型号格栅宽度()格栅净距(mm)安装角a()过栅流速()电动机功率()GH-80080020600.91.1~1.54.3.2细格栅的计算本设计细格栅的设计计算如下:(1)格栅间隙数(4.7)式中各项字母代表的意义同前,取细格栅栅前水深为0.6m,格栅栅条间隙b=5mm,过栅流速0.8m/s,格栅安装倾角a=60°,设置两台机械格栅,则每台格栅间隙数为:(2)栅槽宽度(4.8)式中:—栅槽宽度,m;—栅条宽度,取=0.01m;—栅条间隙,取=0.005m;—栅条间隙数,=56个;=m(3)进水渠道渐部分长度(4.9)式中:—进水渠道渐宽部分长度,m;1—进水渠道宽度,Ba1—渐宽部分展开角度,取;(4)出水渠道渐窄部分长度(5)过栅水头损失经过格栅的水头损失能够按下式计算:(4.10)(4.11)式中:—设计水头损失,—计算水头损失,—重力加速度,/s2—系数,格栅受污堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3—阻力系数,其值与栅条锻炼形状有关设格栅断面形状为锐边矩形(6)栅后槽总高度设栅前渠道超高,栅前水深,则,取1.5m(7)栅前槽高度(8)栅槽总长度L(9)每日产生的栅渣量(4.12)式中:—每日栅渣量,—单位体积污水栅渣量,,细格栅间隙为7,取=0.10—生活污水总变化系数,=1.3﹥0.02,宜采用机械清渣每台格栅每日栅渣量(10)细格栅及格栅除污机的选择由<给水排水设计手册(第二版)>第11册第533页查知,选用两台XWB-Ⅲ-08-2背耙式格栅除污机,其性能如下表4所示:表4.3XWB-Ⅲ-08-2背耙式格栅除污机型号格栅宽度(mm)耙齿有效长度(mm)安装倾角()提升质量(kg)格栅间距(mm)提升速度(m/min)电机功率(KW)XWB-Ⅲ-08-245012060501040.754.4提升泵站本设计采用干式矩形半地下式合建式泵房,它具有布置紧凑、占地少、结构较省的特点。集水池和机器间由隔水墙分开,只有吸水管和叶轮浸没在水中,机器间经常保持干燥,以利于对泵房的检修和保养,也可避免对轴承、管件、仪表的腐蚀。在自动化程度较高的泵站,较重要地区的雨水泵站、开启频繁的污水泵站中,应尽量采用自灌式泵房。自灌式泵房的优点是启动及时可靠,不需引水的辅助设备,操作简便;缺点是泵房较深,增加工程造价。采用自灌式泵房时水泵叶轮(或泵轴)低于集水池的最低水位,在高、中、低三种水位情况下都能直接启动。图4.2污水提升泵房剖面图4.4.1设计概述选择水池与机器间合建式的方形泵站,用5台泵(1台备用),每台水泵设计流量:Q=810.19/4=202.5L/s=730m3/h,泵房工程结构按远期流量设计。4.4.1集水间计算集水间容积,相当于1台泵6分钟容量W=＝73.1m3,取80m3有效水深采用h=2.7m,则集水池面积为F＝80/2.7＝30m2取集水池长15m,宽6m。4.4.2水泵总扬程估算(1)参数选取:经过格栅的水头损失:0.102m,集水池的有效水深:1.5m(规定为1.5m～2.0m)所需提升的最高水位:38.60m泵房外出水管线长度:15m,局部阻力系数:ζ=10泵房内管线水头损失:h2=2.0m,自由水头:h3(2)估算:①由设计书知,进水管内水面标高为:30.188m②格栅后的水面标高为:30.188-0.102=30.086m③集水池的最低工作水位为:30.086-1.5=28.586m④集水池最低工作水位与所提升最高水位之间高差为:h1=38.60-28.586=⑥水泵总扬程为:H=4.4.3水泵选型表4.4水泵性能参数表型号流量扬程转速功率效率出口直径重量300QW800-15-55800m3/h15m980r/min55kw54.2%300mm1400kg4.4.4机器间计算(1)基础长度L=1100+200=1300mm=1.3m(2)基础宽度B=900+200=1100mm=1.1m(3)机组基础间距b=1.8m(4)基础与墙的距离c=1.0m(5)机器间长度L=5×1.1+1.8×4+1.0×2=14.7m取L=15m(6)机器间宽度B=1.3+2.9=4.2m4.4.5泵房平面尺寸根据集水间和机器间的布置,泵房长L=15m,宽B=6+4.2=10.2m。则泵房总面积为153m3。4.5钟式沉砂池本工程采用钟式沉砂池2座:每座池子的设计流量Q1为:Q1=Qmax/2=70000/2=35000m3/d=0.405m3/s=405.1L/s图4.3钟式沉砂池各部位尺寸图表4.5钟式沉砂池型号及尺寸表(m)型号流量(L/S)ABCDEFGHJKL50501.831.00.3050.6100.301.400.300.300.200.801.101001102.131.00.3800.7600.301.400.300.300.300.801.102001802.431.00.4500.9000.301.350.400.300.400.801.153003103.051.00.6101.2000.301.550.450.300.450.801.355505303.651.50.7501.500.41.700.600.510.580.801.459008804.871.51.002.000.42.201.000.510.600.801.85130013205.481.51.102.200.42.201.000.610.630.801.85175017505.801.51.202.400.42.501.300.750.700.801.9522006.101.51.202.400.42.501.300.890.750.801.95查钟式沉砂池型号及尺寸表(m)可取型号为550的钟式沉砂池,尺寸如下表:型号流量(L/S)ABCDEFGHJKL5505303.651.50.7501.500.41.700.600.510.580.801.45总高度:H=L+F=1.45+1.70=3.15m,取3.20m。 直径为A=3.65m,取3.7m。4.6平流沉淀池设计中选择两组平流沉淀池,N=2组,每组平流沉淀池设计流量为0.405m3/s,从沉砂池流来的污水进入配水井,进过配水井图4.4平流沉淀池剖面图1.沉淀池表面积设表面负荷:q'=2.0m3/(则沉淀池表面积:A=Qmax×3600q'=0.405×36002.0=729m2.沉淀池有效水深h2=q't=2×1.5=3.0m3.沉淀部分有效容积:V'=Qt×3600(=0.405×1.5×3600=2187m24.沉淀池长度,设水平流速v=5mm/sL=vt×3.6(4.16)=5×1.5×3.6=27m5.沉淀池宽度:B=AL(4.17=6.沉淀池格数:设每格池宽b=6.5mn=Bb(=276.5=4.2个,取7.校核长宽比、长深比长宽比:L/b=27/6.5=4.15>4(符合长宽比大于4的要求,避免池内水流产生短流现象)。长深比:L/h2=27/3.0=9>8(符合长深比8-128.污泥部分所需容积取清除污泥的时间间隔为T=1d。进入池时的悬浮固体浓度为C1=220mg/L。设沉淀池对悬浮固体的去除率为η=60%则出水中的悬浮固体浓度为:C2=C1×1-=220×1-0.6取污泥含水率为P0=97%,则污泥容积为:V=Q平均×C=0.694×2209.每格沉淀池污泥部分所需容积V'=Vn=10.污泥斗的容积污泥斗设在沉淀池的进水端,采用重力排泥,排泥管伸入污泥斗底部,为防止污泥斗底部积泥,污泥斗底部尺寸一般小于0.5m,污泥斗倾角大于60°污泥斗的上口面积为f1=4.8×4.8m2,下口面积为f2=0.5×0.5m2,选用方斗斗壁和水平面的倾角为h4=污泥斗的实际容积:V1=13=13×4.72×4.8×4.8+0.5×0.5+4.8×0.5=31.86QUOTEV1=13图4.5污泥斗剖面图11.沉淀池的总高度H=h1+hH——沉淀池总高度(m)h1——沉淀池超高(m),一般采用h3——缓冲层高度(m),一般采用h4——污泥部分高度,一般采用污泥斗高度与池底坡度i=1%的高度之和设计中取h4=3.72+0.01(27-4.8)=3.94m,h1=0.3m,h3H=0.3+3+0.3+3.94=7.54m12.进水配水井沉淀池分为两组,每组分为4格,每组沉淀池进水端设进水配水井,污水在配水井内平均分配,然后流进每组沉淀池。配水井内中心管直径D'=4Qπv2——配水井中心管上升流速,一般采用v2≥设计中取v2=0.7m/sD'配水井直径D3=4Qπv3——配水进内污水流速,一般取设计中取v3=0.3m/s

D3=(13.进水渠道沉淀池分为两组,每组沉淀池出水端设进水渠道,配水井接出的D1200进水管从进水渠道中部汇入,污水沿进水渠道向两侧流动,经过潜孔进入配水渠道,然后由穿孔花墙流入沉淀池。v1=Q/B1B1——进水渠道宽度H1——进水渠道水深,B1:H1一般采用0.5~2.0设计中取B1=1.0m,H1=0.8mv14.排泥管沉淀池采用重力排泥,排泥管直径DN200mm,排泥时间20min,排泥管伸入污泥斗底部。排泥管上端高出水面0.3m,便于清通和排气。排泥静水压头采用1.2m。15.刮泥装置沉淀池采用行车式刮泥机,刮泥机设于池顶,刮板伸入池底,刮泥机行走时将污泥推入污泥斗内。第五章二级处理构筑物5.1CAST反应池设计原理CAST反应器由三个区域组成:生物选择区、厌氧区和主反应区。生物选择区是设置在CAST前端的小容积区,一般在厌氧或兼氧条件下运行。厌氧区不但具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用,同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化作用。主反应区则是最终去除有机物的场所。5.2CAST反应池设计计算选定参数:周期参数周期数:N=6(l/d),周期长:Tc=4h进水时段:=1h/周期曝气时段:=2h/周期沉淀时段:=1h/周期滗水时段:=1h/周期污泥实际沉淀时间:TS'=+-1/6=1.833h表5.1CAST反应运行表号池行运号池行运1h2h3h4h模块1进水曝气曝气沉淀滗水模块2滗水进水曝气曝气沉淀模块3沉淀滗水进水曝气曝气模块4曝气沉淀滗水进水曝气为实现连续排水和便于进水,设计池数量:M=8个;池水设计深度:H=6m;安全高度:Hf=0.9m设计水量:计算污泥量的设计水量按照高日流量计Q=70000m3/d。取日变化系数1.3,总变化系数1.4。则高时流量:==3140.31m3/h取3200m3/h单池小时进水量(平均流量):=(5.1)式中N——每天反应周期数,1/dM——反应池数目,8个Tj——反应时间,则==625m3/(池•h)计算泥龄:(1)具有硝化反硝化能力所需最小泥龄按下式计算:θc=F×3.14×1.10315-T式中:F——考虑NH3-N波动的安全系数,当进水BOD5总量大于6000kg/d时,F取1.45,当进水BOD5总量小于1200kg/d时,F取1.8。本设计F取θC——硝化反硝化的设计泥龄,dVD——反硝化池容积,mV——生物反应池总容积,m3T——本设计的水温取10°根据需要反硝化的硝态氮浓度(ND)和进水的BDO5浓度(S0)的比值ND/S0图5.1图5.2(2)需要反硝化的硝态氮NDND=Nt式中:Nt——CAST反应池进水总氮浓度Nte——CAST反应池出水允许总氮浓度,mg/LN则NDS0=则

θ故θc取10d,该值也符合表2污泥产率系数:Y=K0.75+0.6SS式中:K——国情修正系数,取0.9SS0——进水悬浮物浓度,S0——进水BOD5Y=0.9污泥量:反应污泥量=/1000(5.5)式中——最大日污水量,70000m³/d——污泥龄,10d,Y——污泥产率系数S0——污水进水BOD浓度,Se——出水BOD浓度,则=Q×=7=153090kg总污泥量=TCT式中——反应污泥量,kgTC——周期长度,TF——反应时间,2h/则=153090×CAST反应池容积计算:(1)主反应池容积:V=(Hf+)(5.7)式中SVI——污泥体积指数,取120mg/LHf——安全高度,0.9mQh——最高时流量,3200m