【基于倒置AAO工艺的小型污水处理厂设计20000字（论文）】

-1- -PAGE2-1概述研究背景城市发展日新月异，城镇污水的排放量亦是呈现逐年增加的稳定趋势。据住房和城乡建设部发布的《2016年城乡建设统计公报》公布的数据显示，在县城，年度污水处理总量8.1亿立方米，污水处理率87.81%，集中处理率85.8%ADDINCNKISM.Ref.{B44570EA096F44a4AC2294E448B96C66}[1]。对比发现，近些年城市污水的处理量和处理率均有所增长。城市是否具有可持续发展，城市污水处理的质量和效果是直接或者间接的一个重要影响因素，在现有水平下不断发展处理技术及工艺，提升污水处理的效率和效果仍是并将长期是环境工程工作人士以及全社会需要密切关注的一个方面。甘肃省S县地处西北黄土地区，属于典型的干旱少水地区，S县的主要河流以南北走向的葫芦河为主，到目前为止，该地城区没有污水处理厂，居民生活所产生的污水及生产过程中所产生的废水没有经过处理就直接排放，导致污染物的排放量远远超过河流的自净能力，对于地下水及地表水造成一定的环境污染，甚至存在潜在的环境风险，更有甚者，可能形成恶性循环。因此，以改善当地水环境的目的为出发点，拟在当地投资建设1座生活污水处理厂。研究现状在西方一些国家生活污水处理处置的实验研究以及工程实践在早期工业化开始时便相继展开，同欧美诸国相比，我国城市污水处理技术在时间上表现出滞后发展的状态ADDINCNKISM.Ref.{BB80AAA36CAB471d9A53AE5D08F7806E}[2]。上世纪七十年代，发展污水处理工程的重要性逐渐受到国人重视，随即在即将进入21世纪时，建造符合我国发展状况的生活污水处理厂也逐渐提上日程。进入21世纪后，我国一些大城市的污水处理厂，不论是建设和发展已经基本上可以满足这些大城市对生活污水处理的需求，与此同时，一些中小城市的污水处理工程的建设及发展长期处于严重缺失的状态，反过来，这也制约了这些中小城市的经济发展。在我国当前的情况下，中小城市的污水处理在未来的市场上仍将具有潜在发展的空间，相较于大城市污水处理需要先进、造价高、处理规模大、占地紧张等的情况，中小城市的污水处理厂具更好的弹性适应力。为了能更好适应中小城市发展的需要，一些具有创新性的处理工艺和工程正在蓬勃发展，如有工程将AAO生化反应池与二沉池合建以达到节省工程建设用地的目的ADDINCNKISM.Ref.{CDFD5182174D434e83FA6062548ECE51}[3]；将MUCT工艺适当进行改进，可以达到兼具常规AAO工艺及UCT工艺的处理效果，从而使得污水处理厂运行系统具有更加灵活的运行能力。1.3设计概况S县位于我国甘肃省天水市，面积1601平方公里。地理情况方面，系黄土高原梁峁沟壑区，半温润带气候，系甘肃省干旱县其中之一。S县的主要河流以南北走向的葫芦河为主，到目前为止，该地城区没有污水处理厂，居民生活所产生的污水及生产过程中所产生的废水没有经过处理就直接排放。生活污水处理厂的厂址选择是工程设计中一个至关重要的环节，根据相关规范可知，污水处理厂合理的厂址，应在水体下游，对上游和下游水源造成的影响应最小。本设计污水处理厂厂址拟设于S县城秦南路葫芦河下游处，即花山子以北、花椒加工厂以南的区域。经处理后的生活污水，在达到可排放的相关标准后排入葫芦河。1.4设计原则为了使污水处理厂在达到设计标准的前提下，能够以更为经济且具有可持续性地长期运行，对于设计方案的论证研究及合理性分析是有必要展开说明的。以下为本次设计在主体工艺和方案选择上所遵循的基本原则：设计标准方面。本设计在依照国家和地方有关于环境保护的法律、法规、国家标准等严格展开，经处理后的水质标准需满足国家有关规定。工艺选择方面。在工艺的选择上，应当尽最大可能的去选择工艺技术先进、运行状态稳定、投资成本及处理成本合理的污水和污泥处理工艺，对于一些经过实践检验过的新工艺、新技术、新设备和新材料在工艺选择上应持慎重的态度，最终所选择的工艺能够使得经处理的污水水质稳定达标。运行管理方面。坚持“以人为本，永续发展”的科学发展原则，结合当地发展状况，全面且充分地考虑厂区运行管理可能出现的问题，在满足安全和经济的前提条件下，力求通过一些技术手段降低运行管理的难度及复杂性，减少工作人员的工作负荷，改善厂区及周边居民的工作和生活条件。未来发展方面。污水处理厂作为水环境保护的重要工程，应避免对周围环境产生二次污染，本设计尽可能探讨资源转化、低碳运行、节能减排等方面新的设计思路。1.5设计要求本设计要求设计方案合理、可行。本设计要结合具体的设计资料对S县污水处理厂进行初步设计，要求包括方案比选、污水及污泥处理构筑物设计计算、设备选型、平面及高程布置、主要处理构筑物图纸绘制及设计文本编制等。根据本设计项目要求，出水需排入S县葫芦河，最终所确定的污水处理厂的出水水质严格GB50014−2006中一级A标准。生活污水处理之后的污泥中含有相当多的污染物，所含污染物的浓度比进水中的相对较高，如果不经过有效的污泥处理而直接进行排放或者堆置，污染物随着时间推移势必重新进入环境当中，更有甚者，造成更为严重的二次污染效果。因此，本设计在污泥的最终处置上，要求将污泥脱水之后，运输至附近的城市垃圾填埋场进行后续的填埋处理与处置。经过处理后污水水质得到了很大的改善，但仍不能排除存在由病原微生物存在的可能性，进行消毒是有必要性的。在本设计中，生活污水处理厂的污水须经后续消毒处理才能排放到河流自然水体中，以待通过河流自净作用使水资源在自然界循环ADDINCNKISM.Ref.{993FDAF270F44ad98A111095B311DEE4}[4]。1.6设计资料1.6.1基本资料表1.1设计基本资料序号参数名称参数取值单位1近期水量1.5×104m2远期水量2×104m3总变化系数K1.42——4CODcr350mg/L5BOD5200mg/L6SS220mg/L7TN45mg/L8NH3-N30mg/L9TP4mg/L10水温12~25℃11pH6~9——1.6.2气象资料表1.2气象相关资料项目名称年平均气温10.4℃夏季平均气温22.7℃冬季平均气温-3.4℃年平均降雨量500mm春季平均相对湿度59%秋季平均相对湿度76%夏季主导风向偏东南为主冰冻期120日1.6.3水文资料表1.3水文相关资料项目最高水位1137.5m正常水位1136m最低水位1134m土壤冰冻深度78㎝1.6.4工程地质资料表1.4工程地质相关资料项目土壤类型粘土土壤承载力0.15Mpa设计地震烈度8度1.6.5其他资料本设计设计厂址S县污水处理厂设计厂区地形平坦，相关资料见表1.6：表1.6污水厂进厂干管相关资料项目设计地面标高1140m管内底标高1134.5m管径600mm充满度0.752方案比选2.1设计水质分析2.1.1设计进出水水质水质是污水处理的依据，系水的物理、化学、生物的因素共同决定的特性，在生活污水中应包括水质参数和国家所规定的水质标准两个部分。本设计水质分析见表2.1：表2.1水质分析项目CODBOD5SSTNNH3-NTP废水水质（mg/L）35020022045304水质要求（mg/L）≤50≤10≤10≤15≤5(8)≤0.5去除效率（%）85.795.095.566.783.387.52.1.2生化处理可行性目前环境工程工作人员及学者，普遍接受的水处理方法总体上分为物理法、化学法和生物处理方法。在生活污水处理中，由于物理法应用到污水处理具体工程中成本较高，并且技术实现上比较复杂，而采取单纯化学法在应用过程中可能对环境造成潜在风险，因此两者在城镇污水处理中采用较少。由于本设计中生活污水中含有大量有机质，针对此，最广泛应用的是生物处理方法。对污水可生化性进行探讨，只为研究能否采用生物处理，而对污染物最终的最终产物不做论述。原污水是否适合采用生化处理，应在有关数据基础上，判断相关指标能否满足已经被证明了的经验结果。计算结果见表2.2：表2.2污水可生化分析表项目所占进水比例经验限值范围BOD0.571>BOD4.4443BOD50.00020综上计算，可以采用生物脱氮除磷有关的生化工艺。为保证出水水质中磷的含量达到标准，通常会考虑在后续的深度处理单元附加化学除磷，本以去除有机物、悬浮物、氮、磷为主。据行业经验，由于本污水厂水质浓度为中浓度污水，本设计要采用包含深度处理在内的污水处理系统。2.2设计方案比选本设计采用生物处理法处理生活污水。根据微生物在反应器中附着生长的方式存在差异，生物处理方法可大致分为2种：活性污泥法、生物膜法。通常，由于生物膜法的运营和管理困难，污水厂的升级改造更容易被设计者考虑。考虑到污水处理设计的具体要求和特点，最佳污水处理工艺为生物除磷脱氮工艺。本设计日处理量15000m3d2.2.1生物处理方案技术比选目前，针对除磷脱氮的工艺正朝着简单、高效、低耗、经济的方向发展，结构与工艺使用趋于一体化。在世界范围内，随着时间的推移，出现的优秀工艺，如SBR工艺、氧化沟工艺、AAO等工艺，各具特色。但在适用范围和适用条件上存在一些差异。因此，生物处理工艺选择应根据具体工程项目的实际情况予以考虑。本设计选择AAO工艺、SBR工艺及氧化沟三种主流工艺作介绍。（1）SBR工艺SBR工艺是基于时间序列上的生物处理方法，在生物脱氮的基础上可实现同步除磷。一般可以在一个反应容器中完成生物处理的全过程，将待处理水进行一段时间的缺氧搅拌，此时，反应器中的好氧微生物进行好氧分解，与此同时，反硝化细菌进行脱氮，将硝酸盐从污水中清除。反应器池体随后进入厌氧阶段，磷可以从聚磷菌释放到水中。曝气后，硝化细菌进行硝化，聚磷菌吸收磷。然后停止曝气，等待污泥沉淀，滗出清水，达到泥水分离，完成一个工艺循环，从而达到净化原污水的目的。随着自动化控制的发展，SBR在技术实现上有了更多的可能性，这也为SBR工艺的发展提供了基础。目前，主流的工艺包括ICEAS工艺、CAST工艺、CASS工艺等，随着工艺集成技术的进一步发展，MSBR工艺、Unitank工艺等（2）氧化沟工艺氧化沟工艺是基于延时曝气原理的生物处理方法，常采用圆形或椭圆形廊道，池底布置曝气装置，池子池形长，池深浅。通过曝气使污水中的活性污泥总体上呈现悬浮状态，使得水流呈旋流推流态。很长一段时间，曝气装置的制约一直限制氧化沟工艺发展的一个重要因素，但随着曝气装置的发展，氧化沟工艺在污水处理中的地位也在越来越重要。（3）AAO工艺AAO工艺是Anaerobic/Anoxic/Oxic的简称，由“厌氧段-缺氧段-好氧段”构成，三种不同的反应环境和不同微生物的有机协作是该工艺的主要特点。在去除有机物的基础上具有同步的生物脱氮除磷功能，在实际运行中，高负荷运行状态可以取得良好的除磷效果。传统AAO工艺该工艺的停留时间短，在厌氧、缺氧、好氧交替运行下，无污泥膨胀之虞。但前置反硝化不可能达到100%的脱氮效果，因此，回流污泥中硝酸盐对生物除磷的影响总是存在的。图2.1传统AAO工艺倒置AAO工艺研究表明，对AAO工艺进行环境倒置效应实验研究脱氮除磷效果更好，其原因在于：聚磷菌厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，在厌氧条件下形成的吸磷动力可充分利用；所有参与回流的污泥都经历了完整的释磷、吸磷过程，在除磷方面表现出群体效应优势。倒置AAO工艺区别于AAO工艺的实质性区别可以从3个方面阐述：功能区顺序。倒置AAO工艺的厌氧池和缺氧池顺序区别于AAO工艺；运行参数。AAO工艺的污泥浓度在3.0gL，倒置AAO工艺的污泥浓度可高达4.0g图2.2倒置AAO工艺UCT工艺UCT(UniversityofCapeTown)图2.3UCT工艺MUCT工艺MUCT工艺是对UCT工艺的改进。主要消除回流的污泥影响，尤其硝态氮和DO对聚磷菌释磷。在MUCT工艺中污泥和混合液回流得到单独控制，缺氧池一分为二，与传统AAO工艺存在着明显差异：两套内回流相互独立；回流污泥进入第Ⅰ缺氧段,而第Ⅰ缺氧段部分出流混合液再回流至厌氧段。目前，我国有关MUCT工艺的研究大多数仍集中于实验室条件下MUCT的性能探讨，关于MUCT工艺在污水处理厂的生产性试验结果相对比较缺乏。图2.4MUCT工艺Bardenpho工艺Bardenpho工艺属生物脱氮除磷早期出现的工艺，由于混合液中回流的硝酸盐对生物除磷非常不利，由Bardenpho工艺前端增高厌氧区构成了具有生物除磷脱氮功能的改良Bardenpho工艺(即Phoredox工艺)。图2.5Bardenpho五段综合考虑污水处理厂设计的具体要求及其特点，本设计认为最适宜的污水处理工艺是生物除磷脱氮。本设计选择2种工艺方案进行比较分析。综合考虑设计污水处理厂的日处理规模、进出水水质以及当地经济等情况，AAO工艺在经过长时间的发展已经成为稳定可靠的污水处理工艺。比较当前AAO工艺的发展现状，有研究学者提出了AAO工艺倒置的效应可以使污水处理效果更佳。与此同时有研究表明，MUCT工艺能在城市生活污水的处理上表现出更优异的效果。2.2.2生物处理方案经济比选本设计选择主要设计参数从经济方面对倒置AAO工艺和MUCT工艺进行对比，经济比选分析表见：表AAO工艺与MUCT工艺经济比选项目方案一倒置AAO工艺方案二MUCT工艺单位中格栅中格栅设计流量Q0.2470.247m栅前水深ℎ0.40.4m过栅流速v0.90.9m栅条间距b0.020.02m栅条间隙数n3232个进出水渠道宽B0.80.8m删前渠道深H0.70.7m栅槽宽度B1.21.2m栅槽总长度L2.732.73m细格栅细格栅栅前水深ℎ1.01.0m过栅流速v0.80.8m栅条间距b0.0050.005m栅条间隙数n5858个进出水渠道宽B0.60.6m删前渠道深H0.70.7m栅槽宽度B1.31.3m栅槽总长度L3.273.27m旋流沉砂池旋流沉砂池沉砂区直径D2.432.43m表面负荷q95.7495.74m沉砂区体积V4.654.65m停留时间HRT37.7237.72s辐流式初沉池辐流式初沉池表面负荷q1.51.5m池子直径D2020m过水面积F296296m有效水深h3.03.0m沉淀池总高度H5.945.94m日污泥量V14.9114.91m生化池生化池有效水深h4.24.2m停留时间HRT14.616.8h污泥龄θ15.5917.42d有效容积9128.8510087.63m反应池长度L4044.7m需氧量41624765kg辐流式二沉池辐流式二沉池表面负荷q0.750.75m池子直径D2828m过水面积F592592m有效水深h3.753.75m沉淀池总高度H5.185.18m化学辅助除磷化学辅助除磷添加药剂PACPAC投加量554.7512.55kgPAC投加体积V19.4219.42L/ℎ浆板式机械混合池浆板式机械混合池有效容积W7.47.4m总高度H3.03.0m往复式隔板絮凝池往复式隔板絮凝池有效容积W221.86221.86m净面积F148148m池总长L13.213.2m异上向流斜管沉淀池异上向流斜管沉淀池清水区净面积A98.898.8m总高度H4.54.5m紫外消毒池紫外消毒池型号UV2000PLUSUV2000PLUS过水断面面积A0.820.82m渠道宽度B0.70.7m消毒渠总长L8.428.42m设计占地面积1780018640m总污泥量257.6306.4m总需氧量7158.67158.6kg对比发现，在运行经济方面，倒置AAO工艺和MUCT工艺难分伯仲。但根据S县的实际情况，考虑设计要求及条件，二级生物处理工艺选择倒置AAO工艺为该污水处理厂污水二级处理的主工艺。2.2.2深度处理工艺比选生物脱氮除磷有着得天独厚的运行优势，但这对磷的去除效果是有限的，为了保证出水满足GB18918−2002中一级A标准的要求，污水经处理后，还需要进行深度处理，进一步去除水中的污染物。经过多年的发展，深度处理已经发展出活性炭吸附、离子交换、臭氧氧化、反渗透等处理方法。图常见深度处理组合工艺在深度处理采用在工程中常被考虑的“混凝→沉淀→过滤→消毒”的设计方案。去除效率：BOD5：30%~50%、CODCr：25%~35%、SS:40%~60%、总氮：5%~15%、本设计进水TP＝4mg/L，而且进水有机物浓度偏低，影响到生物除磷的效果，依靠生物处理使出水达到0.5mg/L的难度较大，为此在设计中增加化学辅助除磷设施，确保出水TP小于或等于0.5mg/L随着研究的深入化学辅助除磷出现了诸如吸附法、结晶法等新兴方法。常见的化学除磷辅助的化学试剂有铁盐、铝盐和石灰等。表2.4化学辅助除磷成本药剂废水浓度处理量处理效率处理成本（TP）/(mg/L)t%元/硫酸亚铁4.62256.50.08硫酸铝4.21085.70.16聚合氯化铝3.31081.80.11聚合氧化铝0.91566.70.20本设计选用化学辅助除磷药剂为铝系混凝剂聚合氯化铝PAC。2.2.3消毒工艺比选污水消毒是水处理必要措施，是杀灭微生物病原体的处理过程，可以减低人类遭受的环境风险，是保证人体健康的不可或缺的水处理工艺。2019年，新型冠状病毒引发的全球病毒大流行大爆发，广大研究人士发现，感染者的粪便中可检出病毒呈阳性，表明可能存在活体病毒，这让对水体病毒的传播又一次引起了关注，而污水处理厂最有可能成为致病微生物的来源。消毒工艺大体上可以分为物理消毒、化学消毒。前者通过光、热、电波等来实现消毒，后者通过投加药剂达到消毒效果。随着技术工艺不断发展，出现了诸如以二氧化氯为代表的氯消毒、以臭氧、紫外线为原理的消毒工艺、热处理和膜过滤等消毒方法。目前，国内外广泛使用的消毒工艺是氯消毒。紫外消毒具有不需投加药剂、不产生有毒有害物质等的优点，近年来，国外一些生活污水处理厂已经得到广泛使用，在我国，仍具有应用前景。在本设计使用采用紫外线消毒法进行消毒处理。2.2.4污泥处理方案比选污泥中含有机成分，如果不对其妥善处理和处置，一旦腐败变质可造成将会给堆放区和排放区周围环境带来二次污染。与之相随的是，污泥中有用资源未被利用，致使资源浪费，与可持续发展的目标背道而驰。因此对剩余污泥进行妥善处理和处置也是设计污水处理厂的关键部分。通过处理使污泥稳定化，减少污泥中的有机物含量，从而避免产生二次污染，达到污泥的无害化与卫生化。目前，污泥处理环节主要有浓缩、脱水、消化、干化、卫生填埋、焚烧、综合利用等，本设计结合工程具体情况，主要考虑污泥的浓缩及脱水的设计。表2.6污泥浓缩方法最常用的脱水方法主要是自然干燥和机械脱水。自然干燥由于占地大，并受环境条件制约，在城市污水厂中目前已较少采用。当前，机械浓缩技术和设备已经趋于成熟。表2.7机械脱水设备在生物除磷系统中，应当避免使用重力浓缩工艺以加大污水中的磷含量，本设计中采用可以直接选型的浓缩脱水机。从工程造价角度出发，本设计采用具有投资较省，性价比较好的带式压滤机。2.2.5设计方案流程图2.6S污水处理厂工程设计流程图3主要构筑物选型3.1一级处理构筑物选型一级处理所包含的主要构筑物主要由格栅、沉砂池、初沉池构成。格栅通过物理拦截可以去除污水中体积较大的悬浮物和漂流物，以免加重后续处理单元的负荷及堵塞后续单元的设备，并防止对后续处理工艺造成不利的影响，保障污水处理设计正常的运行，减少对机械设备等磨损。3.1.1沉砂池选型沉砂池在城镇污水处理厂是一般设置的构筑物，其目的是通过重力或离心分离的原理去除污水中相对密度比较大的无机颗粒，从而，有效避免影响后续构筑物的正常运行。目前城市污水处理厂沉砂池的类型主要有平流式、旋流式和曝气沉砂池，池型的选择依据工程的特点来考虑。沉砂池池型及优缺点对比见表3.1：表3.1沉砂池池型及优缺点对比旋流沉砂池的优良特点使得其正在逐步取代传统的平流沉砂池和曝气沉砂池。针对本设计需考虑脱氮除磷等特点，在沉砂池选型时不宜采用曝气沉砂池，采用旋流沉砂池更为适宜。3.1.2初沉池选型初沉池主要去除一定的悬浮固体，结合本设计采用倒置AAO工艺，需考虑设置短时初沉池。表3.2不同形式沉淀池本设计采用辐流式初沉池。辐流式沉淀池的进出水形式有三种：中心进水周边出水、周边进水中心出水、周边进水周边出水，本设计进出水形式采用周边进水周边出水的形式进行布置。3.2二级处理构筑物选型二级处理所包含的构筑物主要由倒置AAO生化池、二沉池构成。集污泥回流、剩余污泥排放系统于一体，同时设置出水水质在线检测仪表间。3.2.1生化池池型选型生化池通过活性污泥的生物作用使得污水中污染物质浓度降低。生化池常见的布置形式主要有：基于完全混合流单池布置和基于平推流设置廊道的形式布置。2种流态各有其利弊，与推流比较而言，完全混合式流态的抗冲击负荷能力强，却易发生短流，且有丝状污泥膨胀之虞。在生物反应器的角度出发，平推流是理想的流态，其反应效率较高。在AAO及其改良工艺的发展历程中，推流式池型设置廊道在诸多设计工作中被广泛考虑，近些年，也出现设置环形流道AAO生化池的创新设计。本设计的生化池，池型设置廊道，水流的流动状态为平推流。3.2.2二沉池选型二沉池是整个污水处理流程中至关重要的部分，兼具固液分离和污泥浓缩的功能。污水在经过生物处理之后，必须进入二沉池进行泥水分离，使得污水得到澄清达标后才能排放，同时为生物处理设施提供一定的回流污泥，可以使生化系统中微生物浓度维持在一个相对稳定的范围内，除此之外，可以通过调节水量及运行状态，可以起到暂时储存污泥的功能。因此，二沉池的运行状态对系统运行的优良有着不可或缺的作用。二沉池主要对污水中的以微生物为主体的相对密度小且因水流作用易上浮的固体悬浮物进行沉淀分离。二沉池形式选型参照初沉池。本设计采用辐流式二沉池，进出水形式采用周边进水周边出水的形式进行布置。3.3深度处理构筑物选型在经过处理之后的生活污水，为使出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》的中一级A标准，还需要进行深度处理，以降低污染物对环境的影响，提高水资源的利用率。深度处理所包含的主要构筑物主要由混合设备、絮凝池、沉淀池构成。3.3.1混合设施选型表3.3常见混合设备本设计采用浆板式机械混合池。3.3.2絮凝池选型表3.4常见絮凝池本设计絮凝池选择往复式隔板絮凝池。3.3.3沉淀池选型表3.5沉淀池形式斜流沉淀池在污水深度处理中表现出优异性。按照水流与污泥运动的相对方向，斜流沉淀池可以分为异向流、同向流和侧向流三种方式，异向流由于运行效果更好，在污水处理工程中更容易被考虑到。本设计选择异上向流斜管沉淀池。

4设计计算4.1设计规模计算本设计设计规模为近期1.5万方每天，远期2.0万方每天。表4.1设计规模名称取值m3/备注设计流量Q0.174设计最大流量Q0.247Q设计最小流量Q0.0348Q4.2水工构筑物设计计算4.2.1中格栅（1）设计计算图4.1中格栅示意图(单位:mm)栅条间隙数nn=Qmax——最大设计流量，m3α——格栅水平倾角，°，αb——栅条间隙，m，bℎ——栅前水深，m，h=0.4mv——过栅流速，ms，sinα本设计中格栅设置两组，一用一备n栅槽宽度BB=S(n−1)+bn+S——栅条宽度，m，SB=0.01×(通过格栅的水头损失hhg——重力加速度，mk——阻力系数，kβ——锐边矩形栅条断面阻力系数，βh栅后槽总高度HH=h+ℎ2——栅前渠道超高，m，H=栅槽总长度L计算进水渠渐宽长度llB1——进水渠宽，m，α1——渐宽部分展开角，°，l计算栅槽后渐窄长度ll计算栅槽总长度LL=H1——删前渠道深，m，L每日栅渣量WW=W1——栅格间隙20mm，W=图4.2中格栅间布置简图(单位:mm)设备选型格栅除污机选用HF-1200型回转式格栅除污机，一用一备，根据液位差，PLC自动控制。表4.2格栅除污机型号安装角度电动机功率设备宽度设备总高设备总宽沟宽设备安装长度°kWmmmmmmmmmmHF-1200601.1-2.212003153-11153155012802320-6940螺旋压榨机表4.3.WLSY无轴螺旋输送压榨机性能参数材质额定电压额定功率kW外形尺寸生产厂家碳钢380V0.75按需定制江苏如克环保设备有限公司闸门类型：MZF型铸铁镶铜方闸门，配套电动启闭机数量：2台，栅前渠道和栅后渠道各一台参数：B潜污泵表4.4潜污泵性能参数型号流量扬程功率转速效率汽蚀余量自吸高度自吸时间mmkWr%mmmin200ZW280-2028020371450625.05.034.2.2细格栅（1）设计计算图3.1细格栅示意图(单位:mm)栅条间隙数nn=Qmax——最大设计流量，m3α——格栅水平倾角，°，αb——栅条间隙，m，bh——栅前水深，m，h=1.0mv——过栅流速，ms，sinα本设计中格栅设置两组，一用一备n栅槽宽度BB=S(n−1)+bn+0.2S——栅条宽度，m，SB=0.01×(通过格栅的水头损失hhg——重力加速度，mβ——锐边矩形栅条断面阻力系数，βh栅后槽总长度HH=h+ℎ2——栅前渠道超高，m，H=栅槽总长度L计算进水渠渐宽长度llB1——进水渠宽，m，α1——渐宽部分展开角，°，l计算栅槽后渐窄长度ll计算栅槽总长度LL=H1——删前渠道深，m，L每日栅渣量WW=W1——栅格间隙5mm，W=考虑工作人员工作环境，采用机械清渣方式。图3.2细格栅间间设计布置简图（单位：mm）设备选用格栅除污机选用HF-1100型回转式格栅除污机，根据液位差，PLC自动控制。表3.2格栅除污机型号安装角度电动机功率设备宽度设备总高设备总宽沟宽设备安装长度°kWmmmmmmmmmmHF-1100601.1-2.212003153-11153145011802320-6940螺旋压榨机表3.WLSY无轴螺旋输送压榨机性能参数材质额定电压额定功率外形尺寸生产厂家碳钢380V0.75kW按需定制江苏如克环保设备闸门类型：铸铁镶铜方闸门，配套电动启闭机数量：2台，栅前渠道和栅后渠道各一台设计参数：B4.2.3旋流沉砂池（1）选型计算设计流量最高时流量QQ单池设计流量QQ规格选择经查相关设计资料，选择直径为2.43m的旋流沉砂池。表3.5旋流沉砂池参数名称参数取值单位参数名称参数取值设计流量720m沉砂池底坡降0.40m沉砂池直径2.43m进水渠水深0.38m储沙区直径0.91m沉砂区水深0.80m进水渠宽度0.46m超高0.35m出水渠宽度0.91m沉砂区深度1.15m锥斗底径0.31m驱动机构0.86W储沙区深度1.52m浆板转速20N图3.3旋流沉砂池示意图（单位：mm）参数校核计算表面负荷qq计算停留时间HRTHRT=V——沉砂区体积，m3，按旋流沉砂池参数计算得HRT=计算进水渠流速VV计算出水渠流速VV（2）主要设备搅拌器设备表3.2折桨式搅拌机型号功率kW尺寸A高H/mm桨叶底距离池底高转速rZJ-4701.18008001301180mm砂水分离器表3.2砂水分离器型号螺旋直径处理量电机功率转速mmLkWrLSF-47022050.3754.2.4辐流式初沉池（1）设计计算沉淀部分水面面积FF=n——池数，个，取n=2个q′——表面负荷，m3Qmax——最大设计流量，m3F=池子直径DD=有效水深ℎℎ2t——沉淀时间，h，t=1.5hℎ沉淀池总高度计算每天污泥量VVT——两次清泥间隔，d，TC1——进水悬浮物浓度，C2——出水悬浮物浓度，γ——污泥密度，tm3ρ0——污泥含水率，%，V计算污泥斗容积V1Vr1——泥斗上部半径，m，取r2——泥斗下部半径，m，取α——污泥斗水平倾角，αh5——污泥斗高度，m，V计算泥斗以上锥体容积V2VR——池子半径，m，R=10mh4——污泥斗高度，m，V共可贮存污泥体积VV=计算沉淀池总高度HHh1——池子超高，m，h3——池中心与池边落差，m，H沉淀池周边外的高度HH校核径深比D/图辐流式初沉池计算简图机械刮泥设备表初沉池刮泥机主要技术参数型号池径功率周边线速周边轮压周边轮中心mkWm/minkNmZBG-20201.52.342520.364.2.5倒置AAO生化池（1）主要运行参数设计流量Q=设计进出水质表设计进出水质及参数取值设计进水水质设计出水水质名称取值名称取值COD350mg/LCOD50mg/LBOD5浓度S200mg/LBOD5浓度S10mg/LTSS浓度X220mg/LTSS浓度X10mg/LVSS(MLVSS/MLSS154mg/LTN15mg/LTN45mg/LTP0.5mg/LTP45mg/LNH3-N5mg/L最低水温12℃最高水温25℃（2）判断能否采用倒置AAO工艺根据《室外排水设计规范》（GB50014−2006）进行判别BOD5/TN=4.44>4BOD5/TP=50>17符合规范要求。因此，本设计采用倒置AAO工艺可行。（3）设计计算好氧区计算计算硝化菌的最大比增长速率μ，μ=KNaT——设计温度，℃，本设计设计温度取为10℃μ=计算好氧区容积设计污泥泥龄θθθco——设计污泥泥龄，F——安全系数，取值范围1.5-3.0，本设计中取值为3.0θ计算好氧区容积VVVO——好氧区容积，Q——曝气池设计流量，m3dS0——进水BOD5Se——出水BOD5浓度，mg/L，此处为溶解态的BODX——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度，Yt——污泥总产率系数，kgMLSSkgBODV计算好氧区水力停留时间HRTHRT计算污泥负荷LLL计算剩余污泥量∆计算设计低水温下的衰减系数Kd，20℃时的衰减系数Kd20为0.060d−1KK∆Y——污泥产率系数，kgVSSkgBODf——SS的污泥转换率，gMLVSSgSS，y——MLSS中MLVSS所占比例，y=0.70.7XV——混合液挥发性悬浮固体平均浓度，gMLVSSL∆+缺氧区容积计算排出系统微生物量∆∆∆计算脱氮速率KKKde（20）——20℃时脱氮速率，kgNOt——缺氧区水温，℃，本设计取10K计算缺氧区容积VVQ——缺氧池设计流量，m3dNk——进水总凯氏氮浓度，mg/L，Nte——出水总氮浓度，mg/L，V计算缺氧区水力停留时间HRTHRT计算混合液回流量QQQR——回流污泥量，m3d，设Nte——出水总氮浓度，mg/L，Nke——出水凯氏氮浓度，mg/L，Q计算混合液回流比RR计算缺氧区泥龄VX厌氧池容积VVQ——厌氧池设计流量，m3dtp——水力停留时间，ℎ，V计算厌氧区泥龄VX校核氮磷负荷好氧段总氮负荷Q厌氧段总氮负荷Q总水力停留时间HRT、总容积V、总泥龄θ计算总水力停留时间HRTHRT满足《室外排水设计规范》中倒置AAO工艺推荐的HRT在9~计算反应池主要尺寸V设计反应池2组，单组池容V有效水深h=4.2m，计算S反应池采用5廊道推流形式，宽b=5.5m，计算L校核宽深比bh、长宽比bL取超高1.0m，池总高度HH计算总设计泥龄θθ=图倒置AAO生化池平面示意图反应池进出水系统计算2组合建，进水和回流污泥进入竖井，混合后经配水渠、进水潜孔进入生化池。计算进水管管径d=Q1——反应池进水管设计流量，m3v——管道流速，ms，A——管道过水断面面积，m2，d=进水管管径为DN800mm，校核流速vv=计算回流污泥渠道AQR——反应池回流污泥渠道设计流量，m3v——渠道流速，ms，A校核流速vv=渠道超高取0.4m，渠道总高为0.6+0.4=1.0m计算进水竖井AQ2——反应池进水孔过流量，m3v——孔口流速，ms，A孔口尺寸取0.7m×0.6m计算出水堰（矩形）及出水竖井Qb——堰宽，m，bHQH=出水孔设计同进水孔计算出水管d=Q5——单组出水管设计流量，m3v——管道流速，ms，A——管道过水断面面积，m2，d=出水管管径DN700mm生物需氧量计算计算需氧量O−0.62S0——进水BOD5Se——出水BOD5∆XVNt——进水总氮浓度，mg/L，Nk——进水总凯氏氮浓度，mg/L，Nke——出水总凯氏氮浓度，mg/L，Noe——出水硝态氮浓度，mg/L，abc去除含碳污染物的需氧量0.001aQS剩余污泥氧当量c氧化氨氮需氧量b0.001×反硝化脱氮回收氧量0.62[0.001×需氧量O折合每千克BOD54162计算标准传氧速率SORO大气压力P=101.325kPa该地空气氧含量为21%标准气压下T=25℃计算清水表面饱和溶解氧CC计算曝气池逸出气体中含氧OO计算曝气装置所在水下深处至池面的清水中平均溶解值CC计算需氧量修正系数KK标准状态下污水含氧量OSO相应最大时标准需氧量SORSOR计算标准状态下供气量GsG空气管路系统计算选最长管路作计算，流量变化处设节点，统一编号，相邻廊道隔墙架设干管，共3根干管，单根干管上设置5对竖管，全池共30根竖管，每根竖管供气量G需曝气总平面面积A=40单个空气扩散装置的服务面积0.6m1320为安全运行，用3000个3000每个空气扩散装置的配气量为4261空气扩散装置安装在距离池底0.2m鼓风机所需压力PP图空气管路系统布置图（4）主要设备曝气设备表3.2罗茨鼓风机型号风压转速轴功率电动机功率电机级数kParkWkWRG-450型587103894508推流设备缺氧池及厌氧池各设置导流墙，将每单元分成3格，每格内设1台低速推流搅拌器，全池共设24个，型号为QJB低速推流器表3.2QJB低速推流器型号材质功率kW额定电压V生产厂家QJB1.5/4-1400/2-115铸铁1.5380江苏如克环保设备污泥回流设备表4.4潜污泵型号流量扬程功率转速效率汽蚀余量自吸高度自吸时间mmkWr%mmmin200ZW280-20280203.71450625.05.034.2.6辐流式二沉池（1）设计计算图辐流式初沉池计算简图沉淀部分水面面积FF=n——池数，个，n=2q——表面负荷，m3(hQmax——最大设计流量，m3F=池子直径DD=校核堰口负荷qqq′——堰口负荷，L(sQ0——单池设计流量，m3q校核固体负荷GGX——混合液悬浮固体浓度，kgm3R——污泥回流比，70%G澄清区高度ℎℎt——沉淀时间，h，t=3.0hℎ污泥区高度ℎℎT——污泥停留时间，h，TQ——单池日均流量，m3dXt——沉淀池底流污泥浓度，kgmℎ池边水深hh污泥斗高hhD1——污泥斗上口直径，m，取D2——污泥斗底直径，m，取α——斗壁与水平夹角，αh池总高度HHh1——池子超高，m，h3——池边落差，m，池底坡度i=H校核径深比D/流入槽设计流入槽水深hh=B——流入槽宽度，m，Bv——槽中流速，ms，h=布水孔数n计算布水孔流速vvt——导流絮凝区平均停留时间，s，tν——污水运动粘度，m2s，水温为20Gm——导流絮凝区的平均速度梯度，s−1v计算布水孔数nn=孔距ll=校核GGvv1——布水孔水流收缩断面流速，msv2——导流絮凝区平均向下流速，msf——导流絮凝区环形面积，m设导流絮凝区的宽度与配水槽同宽vG机械刮泥设备表二沉池刮泥机型号池径功率周边线速周边轮压周边轮中心mkWm/minkNmZBG-28281.53.05028.44.2.7化学辅助除磷本设计投加药剂为液态PAC，三氧化二铝含量10%（1）加药量计算设生化池对磷的去除率为50%，生化池出水总磷含量TP=4−4出水总磷标准为0.5mgP=15000设计采用的投加系数β=1.5，液态PAC密度1.19kgAl的投加量1.5PAC的投加量29.4/5.3%=554.7PAC的投加体积VV=554.7/1.19=446.1L/d=19.42L/ℎ增加的污泥量PAC化学除磷产生的污泥量约为剩余污泥的20%到30%，本设计中采取20%，增加的污泥量QQ4.2.8浆板式机械混合池（1）池体尺寸设计计算混合池有效容积WWQ——设计水量，T——混合时间，min，TW混合池高度H计算混合池有效水深HHD——混合池直径，m，DH池壁设4块挡板，每块宽度b=0.1D=0.2m，其上下缘离静止液面和池底皆为0.3m，挡板长h=2.4−0.3H=搅拌设备计算搅拌器尺寸及位置D0——Z——搅拌器叶数，Ze——搅拌器层数，e=3B——搅拌器宽度，B搅拌器距池底的距离高度0.5m搅拌器层间距采用0.85m图浆板式机械混合池布置图垂直轴转速nvvv浆板旋转角速度ωω=轴功率NNC——阻力系数，0.2~0.5，ρ——水的密度，1000kgR0——搅拌器半径，m，Rg——重力加速度，9.81mN需要轴功率NNμ——水的动力粘度，(kg∙s)/mG——设计速度梯度，500~1000N满足要求（N1与N电动机功率NNηn——传动机械效率，N4.2.9往复式隔板絮凝池（1）设计计算总容积WWQ——设计水量，m3ℎ，T——絮凝时间，min，TW净面积FFH1——池内平均水深，m，HF池净长LLB——絮凝池宽度，m，B=L廊道宽度aavn——廊道内流速，m表廊道宽度、流速序号设计流速v廊道宽度实际流速v计算值a采用值a10.450.360.350.47020.40.410.40.41030.350.460.450.36440.30.550.550.30050.250.660.70.23460.20.820.80.205水流转弯次数池内每3廊道宽度相同的隔板为1段，共有6段，廊道总数18，隔板数17，水流转弯17次。池长L’LanL池总长LL=b——隔板厚度，m，b=0.2mL=9.75+(18−1)水头损失hℎvSRCξlvωvny各段水头损失计算结果见表：表各段水头损失段SlRvvCℎ13300.1570.3910.47024.80.13923300.1760.3430.41026.80.09433300.1960.3040.36428.70.06743300.2320.2490.30032.10.04053300.2840.1960.23436.30.02262200.3160.1710.20539.20.011总水头损失h=校核GT值GμGGT池底坡度i=图往复式隔板絮凝池计算示意图4.2.10异上向流斜管沉淀池（1）设计计算清水区净面积AAQ——设计水量，vA斜管部分的面积AAφA斜管部分平面尺寸(进水方式沉淀池进水由边长L'管内流速vv调整池宽B斜管支承系统采用钢筋混凝土柱，小梁及角钢架设复核雷诺数Re根据管内流速v0=3.0mm/s和管径管内沉淀时间TT池高H斜板区高度H1=Lsin清水区高度1.0m；配水区高度1.5m；排泥槽高度0.8m计算有效池深HH池子总高HH=进出水设计进水进口采用穿孔墙配水，穿孔流速0.1m/s集水系统采用淹没孔集水槽，共10个，集水槽中距为1.5m排泥系统采用穿孔管排泥，V形槽边与水平呈45°，共设8个图异上向流斜管沉淀池计算示意图4.2.11紫外消毒池（1）设计计算峰值流量Q灯管数选用UV3000PLUS，3800m3nn6根灯管作1个模块单元，模块数N9.33个消毒渠设计渠道深度129cm，渠中水流速度0.3msA计算渠道宽度BB复核流速vv灯管间距为6.40cm，沿渠道宽装10个模块，故选用UV3000PLUS系统，2个UV灯组，每个UV灯组9个模块。每个模块长度为2.46m，每个灯组间距1.0m，出水设堰板调节。调节堰与灯组之间的距离为1.5mL复核辐射时间tt图紫外线消毒装置布置示意图主要设备紫外消毒系统数量：1座，与加药间合建闸门类型：方闸门，配套手电两用启闭机数量：2台设计参数：B×H=700×700mm4.3污泥处理设计计算4.3.1污泥浓缩本设计采用连续运转的污泥浓缩设备1200型带式浓缩机2台，每日工作台班为两班，污泥含水率从99%降低到96%污泥量计算污泥浓缩的污泥来自于剩余污泥和化学除磷间产生的污泥，湿污泥量QQQQ设备选型表3.21200型带式浓缩机性能参数型号功率流量滤带宽度电源电压电源频率kWmmmVHz1200型210013005018504.3.2贮泥池（1）污泥量计算初沉污泥量VVQ——设计水量，CηP——污泥含水率，ρV浓缩后污泥量VVV——浓缩前污泥量，PPV贮泥池进泥量V（2）设计计算贮泥池容积VV=QTT——贮泥时间，V=89.15贮泥池尺寸本设计设置1座贮泥池，取贮泥池池高1.5m贮泥池平面面积约为12m2取贮泥池池子超高0.5m，贮泥池总高H=2.0m4.3.3污泥脱水（1）设计计算压滤机台数n若脱水机工作每日3班，24小时运行，设计采用滚压带式压滤机4台，3用1备用带式压滤机脱水的污泥，设计采用聚丙烯酰胺作为化学调剂，混合污泥投加量按0.3%计，每日药剂投加量15000配制呈浓度1%的溶液，体积45脱水机房工作为3班，每班配药1次，每次配药体积4.5（2）设备选型带式压滤机表3.21000型带式压滤机性能参数型号过滤面积过滤有效宽度过滤有效长度整机总长机身宽度机身高度mmmmmmmmmmm1000型8100080001200016001630投药搅拌机表3.2搅拌机性能参数型号电机功率kW动力类型生产厂家JB-1000碳钢衬塑桨式搅拌机0.37电动江苏如克环保设备反冲洗水泵表4.4IS50-32-125离心清水泵性能参数型号转速流量扬程电机功率生产厂家rmmkWIS50-32-125290012.5202.2上海阳光泵业制造

表主要设备一览表设备名称型号数量生产厂家备注格栅除污机HF-1200型回转式2宜兴泉溪环保1用1备螺旋输送压榨机WLSY无轴2江苏如克环保设备按需定制铸铁镶铜方闸门MZF型800×800mm2江苏如克环保设备中格栅前后潜污泵200ZW280-24上海阳光泵业制造购置格栅除污机HF-1100型回转式2宜兴泉溪环保1用1备螺旋输送压榨机WLSY无轴2江苏如克环保设备按需定制铸铁镶铜方闸门MZF型62江苏如克环保设备细格栅前后折桨式搅拌机ZJ-470型2江苏天雨环保集