论文设计++(uct)工艺是一项新的污水处理工艺

题目：城市污水处理厂UCT工艺的设计二零一零年五月目录摘要 5Abstract ……………………….61前言 ………………………….72工程概况 …………………….93粗格栅设计 103.1格栅的工艺原理 103.2设计说明 103.3常规设计原则 103.4设计参数 123.5格栅设计计算 114污水提升泵站设计 ………………………...134.1设计说明 134.2设计选型 135旋流沉砂池的设计 ………………………...135.1旋流沉砂池设计参数选取 135.2旋流沉砂池设计要求 135.3旋流沉砂池工艺尺寸确定 146辐流式初沉池的设计 ……………………...156.1初沉淀池的作用 156.2初次沉淀池的一般设计原则 156.2.1初沉池的设计参数要求 166.2.2初次沉淀池的工艺尺寸确定 166.2.3初次沉淀池的工艺设计参数确定 167UCT生化池的设计及运行 …………………177.1生化池设计计算 ……………………...177.1.1设计数据确定 177.1.2生化池设计参数 177.1.3需氧量的计算 187.2生化池设计计算 197.2.1设计参数 197.2.2设计计算 197.2.3鼓风机的选择 237.2.4空气管道的设计 247.3UCT工艺的结构与工作原理 257.3.1常规UCT工艺 257.3.2改良UCT工艺 267.3.3A2/O工艺 267.3.4倒置A2/O工艺 278二沉池的设计计算 ………………………...288.1二沉池的设计 288.1.1二沉池的工艺原理及功能 288.1.2二沉池设计资料 288.1.3二沉池设计参数 298.1.4二沉池设计计算 298.2二沉池进水配水槽设计计算 308.3二沉池出水渠设计计算 318.4二沉池排泥部分设计 328.5机械设备的选取 359污泥处理系统设计 ………………………...369.1污泥浓缩设计规定 369.2污泥浓缩池设计计算 379.2.1已知条件 379.2.2设计计算 379.2.3选用除泥设备 399.2.4污泥浓缩脱水机房 399.2.5污泥储罐 409.2.6污泥消化系统 4010结论 ……………………….41参考文献 ……………………...42致谢 …………………………...43摘要(UCT)工艺是一项新的污水处理工艺，在脱氮、除磷及除磷脱氮方面有独特的效果。因此，研究(UCT)工艺的设计技术能够为改善城市废水的脱氮除磷效果提供重要的理论基础。多功能UCT工艺，可根据水质、水量的变化以及季节的不同将系统灵活调整为常规UCT、改良UCT、A2/0和倒置A2/O等四种不同的处理工艺，从而保证了在不同的环境条件下均能达到最佳的运行工况。运行结果表明，该工艺既具有较高的COD、BOD、SS去除率，又解决了其他工艺在脱氮除磷时存在的问题，各项出水指标均达到了设计要求。关键词：城市污水处理UCT工艺设计脱氮除磷Abstract(UCT)processisanewsewagetreatmentprocess,inthenitrogen,phosphorusandnitrogenandphosphorusremovalhasauniqueeffect.Therefore,thestudy(UCT)processdesigntechniquescanimprovetheeffectsofurbanwastewaternitrogenandphosphorusprovideanimportanttheoreticalbasis.Multi-UCTprocess,accordingtowaterquality,quantityandseasonalchangesinthesystemflexibilitytoadjustthedifferentconventional（UCT）,improved（UCT）,A2/OandtheinvertedA2/Osuchasfourdifferenttreatmentprocesses,toensuretheenvironmentindifferentcanachieveunderthebestoperatingconditions.TheresultshowsthattheprocesshasbothahighCOD,BOD,SSremovalefficiency,butalsoresolvedwhentheotherprocessinnitrogenandphosphorusremovalproblem,thewaterindexreachedthedesignrequirements.Keywords:MunicipalWastewaterTreatment,UCTProcessdesign,Denitrification,Phosphorus1前言根据水利部水资源评价结果表明:全国多年平均年河川径流量为27115亿m3，多年平均年地下水资源量为8288亿m3，扣除两者之间的重复计算量7279亿m3后，所得多年平均年水资源总量为28124亿m3。该总量居世界第6位，仅次于巴西、俄罗斯、加拿大、美国和印度尼西亚等5国[1]。从总量上来说，我国的水资源不可谓不丰富。但由于我国幅员阔，人口众多，耕地总面积也不少，以占全球陆地6.4%的国土面积和全世界7.2%的耕地养育着占世界22%的人口，故而水资源的人均、亩均占有量少。据统计，我国人均占有水量约为2260m3，还不到世界平均值的1/4，居世界第121位;耕地每公顷平均占有水量为28320m3，仅为世界平均数的80%，远低于印度尼西亚、巴西、加拿大、日本等国。如果按国际标准，人均拥有水量达2000m3为严重缺水边缘，人均拥有水量达1O00m3为起码要求，那么，中国己接近严重缺水的边缘，而且我国城市水资源更为缺乏。我国城市污水处理现状不容乐观，我国117座污水厂,大多数以二级生物处理为主,仅有24座一级污水处理厂。二级生物处理厂去除对象主要是BOD5随着我国城市化和工业化的发展,城市污水排放量必将大大增加。近20年来,我国城市污水年排放量以每年6%的速度增长,预测到2020年将超过500亿吨。据统计现阶段我国城市污水处理率30%,二级处理率15%,工业用水的重复利用率为30%～40%,实际可能更低,而发达国家为75%～80%,甚至已达100%。经预测,如果要在2010年以前基本遏制城市水污染的蔓延趋势,保护城市供水水源,并在2030年以前使水环境有明显改善,2010年全国城市和建制镇的污水平均处理率应不低于50%,重点城市的污水处理率不低于70%;2030年城市污水的有效处理率必须达到80%以上。否则我国的水污染不仅不能得到控制,甚至还要继续扩展[3]。要达到以上目标,我们还要大力兴建城市污水处理厂,提高污水处理率。总之,我国城市污水处理厂的建设和污水回用工程的实施还大有潜力,应给予充分的重视,把它作为解决城市水危机的重要措施来实行。长期以来,我国城市污水在处理过程中忽视对氮、磷等营养物质的处理,大量的未经过处理或处理不充分的含氮、磷废水外排,严重影响了地表水质,造成水体富营养化,所以城市对废水的脱氮除磷要求越现紧迫。一直以来生物法是人们普遍采用的脱氮除磷技术,多年的实际运用过程中,传统的生物法技术也得到很好的完善,出现了一系列的在脱氮、除磷及除磷脱氮方面有独特效果的处理技术和工艺[4]。为此研究发展城市污水处理中脱氮除磷工艺对减少水资源浪费，提高污水处理效果以及水的重复利用率有重要的价值意义为了达到预期的目标，我们必须设计合理的污水处理系统，选择先进的工艺流程。本设计采用的是UCT工艺，内容主要是对UCT工艺中的单元处理设施的设计计算和运行进行具体介绍。内容包括：粗格栅、细格栅、平流沉砂池及巴式计量槽、初沉池、UCT生化反应池，二沉池、污泥处理系统、消毒设施等。2工程概况某城市拟建设项目污水处理厂，进水COD=480mg/l，BOD5=220mg/l，SS=350mg/l，NH4+-N=55mg/L,TP=7.0mg/l要求出水COD=80mg/l，BOD5=20mg/l，SS=30mg/l，NH4+-N=20mg/L,TP=3.0mg/L日处理污水量20×104m3/h。该污水处理厂进水中有60%的生活污水和40%的工业废水，污水中除有机物含量较高外，NH4+-N和TP的含量也较高。综合国家现行产业技术政策对污水处理工艺的限制、环境要求达到的污染物去除率、运转经济性、污泥处理等因素后，决定采用UCT工艺，工艺流程见图1。UCT工艺可以解决硝态氮对除磷的不利影响，特别对于碳氮比和碳磷比不高的污水，更能显示其优越性进水进水旋流沉沙池砂池提升泵房旋流沉沙池砂池提升泵房细格栅粗格栅粗格栅初沉池二沉池加氯消毒间房UCT生化池池初沉池二沉池加氯消毒间房UCT生化池池河流污泥泵房鼓风机房河流污泥泵房鼓风机房泥饼外排污水脱泥机房泥饼外排污水脱泥机房图1工艺流程进水首先经粗格栅去除大颗粒悬浮固体，然后由进水泵房提升流经细格栅、旋流沉砂池进一步去除悬浮固体和细小的砂粒，之后进入UCT反应池，经二沉池沉淀后排入河流。3粗格栅设计3.1格栅的工艺原理格栅，是由一组平行的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截留大块的呈悬浮或漂浮状态的污物。在水处理流程中，格栅是一种对后继处理构筑物或水泵机组具有保护作用的处理设备。3.2设计说明在进水前池设置了钢丝绳式粗格栅6台，安装角度为75°，栅条长度为5m，栅条间距d为25mm，装深度为17m。格栅的截污主要对水泵起保护作用，拟采用中格栅，而提升水泵房选用螺旋泵，为敞开式提升泵3.3常规设计原则1、设置在水泵前的格栅，其间隙应根据水泵要求而定。2、污水处理前的格栅栅条间隙，应符合下列要求：人工清除格栅以25～40mm为宜械清除格栅以10～25mm为宜；最大间隙40mm。3、根据污水水质的实际情况设置粗细两道格栅。4、泵前的格栅间隙不大于25mm时，水泵后可不再设置格栅。5、栅渣的量与当地的特点、格栅的大小、污水的流量和性质以及下水道系统的类型因素有关。(1)格栅间隙在15～25mm时，栅渣量取0.10～0.05m3/10(2)格栅间隙在30～50mm时，栅渣量取0.01～0.05m3/l06、若采用机械格栅时，格栅的数量不宜少于两台，若为一台时，应设置人工清除格备用。7、过栅流速一般采用0.6～1.0m/s。8、格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s。9、格栅的倾角宜采用45度～70度，若采用机械格栅，倾角可达80°。10、通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。11、格栅间必须设置工作台，台面高出设计水位0.5m，工作台上应安装安全和冲洗口，工作台过道宽度不应小于0.7m，正面过道宽度按照清栅方式确定，人工清栅时不小于1.5m。12、机械格栅的动力装置(除水利传动外)一般宜设置在室内，或采用其它保护措施。13、机械清理的齿耙的移动速度为5～1.14、格栅的栅条断面形状按表3-1选用。以上内容为设计参考资料[6]栅条断面形状一般采用尺寸（mm）公式说明正方形边长20ε取0.64圆形直径20β=1.79锐边矩形宽10、厚50β=2.24迎水面为半圆形的矩形宽10、厚50β=1.83迎水面、背水面均为半园形的矩形宽10、厚50β=1.67表3-1栅条断面形状及一般尺寸和局部阻力系数3.4设计参数栅前流程：v=0.40～9m/s取0.6m/s，栅后流速：v=0.6～1.0m/s取0.8m/s，采用中格栅，栅条间距：16～25mm取20mm栅渣截留量：0.01～0.1m3/10m3污水取0.05m3/10m3污水倾角一般为：600～700，取α=600栅前水深：h=0.4m栅条宽度：S=0.01m进水渠宽：B1=0.75m进水渠渐宽部位的展开角度：α=200设计流量：平均日流量Qd=2×105m3取总变化系数Kz=1.55，则最大日流量Qmax=2×105m3/d×1.55=12916.7m33.5格栅设计计算1、栅条间隙数n，取n=34条2、栅槽有效宽度BB=s(n-1)+bn=0.01×(34-1)+0.020×34=1.01栅前流速，符合要v=0.4～0.9m/s3、进水渠道渐宽部位的长度L14、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度,一般取L2=0.5L1=0.17855、格栅的水头损失：6、格栅前渠道超高，一般取h2=0.3栅后槽的总高度h总=h+h1+h2=0.8+0.056+0.3=1.156格栅前的渠道深度H1=h+h2=0.8+0.3=1.17、栅槽总长度计算8、每日栅渣量（每单位体积污水拦截污物为W1=0.05m3/103图2即为格栅的设计图纸拦截物量大于0.2m3/d，须机械除污。需用机械格栅。根据计算得出的数据进行设计:在进水前池设置了钢丝绳式粗格栅6台，安装角度为60°，栅条长度为635mm，栅条间距d为20mm，安装深度为4污水提升泵站设计4.1设计说明对于新建污水处理厂，污水只考虑一次提升。污水经提升后入旋流沉沙池。设计流量Qmax=1.0×1044.2设计选型采用螺旋泵，设计流量Qmax=1.0×104m3/h，采用5台螺旋泵，单台提升流量为2000m3/h。根据上面计算，采用LXB—1500型螺旋泵6台，5用1备。该泵提升流量为2100～2300m3/h，转速42r/min，头数3，功率55kw,占地面积（2.005旋流沉砂池的设计5.1旋流沉砂池设计参数选取主要设计参数的选取是依据《给水排水设计手册》以及《室外排水设计规范》中的规定。理想的设计进水流速宜选用平均流量时的流速，介于0.6~0.9m/s。初期最小流速不宜<0.15m/s,最大流速不宜>0.6m/s,是小流量下沉积于渠道中的砂重新带入沉砂池。沉砂池最高时流量的停留时间不应小于30s。设计水力表面负荷宜为150~200m3/（m2.h),用沉砂池的表面负荷来校核选取池体的体积是否满足设计要求。有效水深宜为1.0~2.0m，池径与池身比宜为2.0~2.5。污水的沉沙量可安0.03L/m3污水计算；合流制污水的沉沙量应根据实际情况确定。砂斗的容积不应大于2d的沉沙量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于550为宜[7]5.2旋流沉砂池设计要求最大设计流量：Qmax=3.5805m3设计水力停留时间：t=30s,水平v=0.1m/s。水力表面负荷取值范围为150～200m3/(m2·h),本工程取q=200m3/(m2最大流量水力停留时间t=50s。参考平流式沉砂池的设计要求,设计流速取v=0.15～0.20m5.3旋流沉砂池工艺尺寸确定1、沉砂池直径取D=9m2、有效水深取H=1.7m。3、池总高度:沉砂池直径为9m，深为3.2m，共有3座，单池设计高峰处理量为4063m3／h。每座沉砂池设进、出水闸门各一个，池内装有功率为1.5kW的轴流搅拌器3套，并配套功率为7.5kW、流量为180m3／h、出口压力为170kPa的罗茨鼓风机3台。沉砂池出水经3条喉宽为图3旋流式沉砂池设计图纸6辐流式初沉池的设计6.1初沉淀池的作用沉淀池主要去除悬浮于污水中的可沉淀的固体物质。按在污水处理流程的位置，主要分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池的作用是对污水中的无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二次沉淀池的作用是对污水中的微生物为主体的、比重小的，因水流作用已发生上浮的生物固体悬浮物进行沉淀分离。此外，还有在二级处理后设置的化学沉淀池，即在沉淀池中投加混凝剂，用以提高难以生物降解的有机物、能被氧化的物质和产色物质等的去除效率。本工艺采用辐流式沉淀池：池体平面多为圆形，也有方形的。直径较大而深度较小，直径为20～100m,池中心水深不大于4m，周边水深不小于1.5m。废水自池中心进水管入池，沿半径方向向池周缓慢流动。悬浮物在流动中沉降，并沿池底坡度进入污泥斗，澄清水从池周溢流入出水渠。其优点是：采用机械排泥，运行较好；管理较简单；排泥设备已趋定型。缺点：机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。适应条件：适用于大、中型污水处理厂6.2初次沉淀池的一般设计原则1、设计流量应按分期建设考虑：(1)当污水为自流时，应按每期的最大设计流量计算。(2)当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算。(3)在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。沉淀时间不宜少于30min。2、沉淀池的只数沉淀池的只数不应小于2个。3、沉淀池的几何尺寸沉淀池超高不少于0.3m；缓冲层高采用0.3～0.5m；贮泥斗的斜壁的倾角，方斗不宜小于600，园斗不宜小于550；排泥管的直径不应小于200mm4、沉淀池出水部分一般采用堰流，在堰口保持水平。出水堰的负荷为：对初沉池，应不大于2.9L/(s.m)5、贮泥斗的容积一般按不大于2日的污泥量计算。6、排泥部分沉淀池采用静水压力排泥时，初沉池的应不小于14.71kPa(1.5mH2O)。7、池径<20m，一般采用中心传动的刮泥板。池径>20m，一般采用周边传动的刮泥机。8、非机械刮泥时，缓冲层高0.5m。机械刮泥时，缓冲层高上缘宜高出刮泥板0.3m。9、进水口周围整流板的开孔面积为过水断面积的6%-20%[8]6.2.1初沉池的设计参数要求设3座辐流式中进周出沉淀池，单池直径为42m，池边有效水深为4.3m，池底坡度为12：1，池容为5400m3，设计表面负荷为1．96m3／(m2·h)停留时间为1.24h。初沉池可以去除约50%的悬浮物、25%6.2.2初次沉淀池的工艺尺寸确定1、表面负荷q立方米/（平方.米小时），初沉池取1.0-2.0，二沉池0.7～1.0本工艺取表面负荷为：q=1.96m3／(m2·2、沉淀池表面积F平方米：3、沉淀池直径Dm(内径)取整数Dm=42m4、沉淀池外行尺寸取整值D1m=42.55、池壁d=0.6、沉淀池高度4.57、沉淀池超高0.58、池直径与有效水深之比6～12；本工艺设计为：9.89、坡向泥斗的底坡≥0.05；10、停留时间宜为：1～1.5h；本工艺设计为：1.24h11、刮泥机转速为1～3r/h，刮泥机外缘线速度≤3m/min；6.2.3初次沉淀池的工艺设计参数确定相关参数：污泥容重：γ=1000kg/m3流量：Q=200000m3污泥储存时间：T=2d含水率：p=95%悬浮物浓度：C1=500mg/L悬浮物去除率：η=70%图4普通辐流式初沉池结构图7UCT生化池的设计及运行7.1生化池设计计算7.1.1设计数据确定生化反应池4座。单座池长为160m，宽为62370m，水深为6m，有效池容为57370m3，由厌氧段、缺氧段和好氧段组成，好氧段预留一机动区，其中厌氧段池容为9120m3，缺氧段池容为9900m3，好氧段池容为38350m3。全池总停留时间为15h，泥龄为12d，气水比为7.6：l，污泥负荷为0.104kgBOD5／(kgMLSS·d)。每座反应池安装刚玉曝气器约12500个，设叶轮直径为650mm、功率为5kW的搅拌器8台，叶轮直径为2200mm、功率为4kW的推进器16台，安装内回流泵6台。反应池的几何池型采用完全混合式和推流式相结合的流态布置，其中厌氧段和缺氧段采用完全混合循环流方式，机动区和好氧段采用推流式。该生化池可根据需要通过改变进水及内外回流的位置，将工艺调整为常规UCT、改良UCT、A27.1.2生化池设计参数当无试验资料时，设计可采用经验值项目设计参数BOD污泥负荷N2[kgBOD/(kgMLSS.d)]0.15～0.2(0.15～0.7)TN负荷[kgTP/(kgMLSS.d)]＜0.05TP负荷[kgTN/(kgMLSS.d)]0.003～0.006污泥浓度(mg/L)2000～4000(3000～500)水力停留时间（h）6～8;厌氧:缺氧:好氧=1:1:（3～4）污泥回流比（%）25～100%混合液混流比（%）≥200(100～300)泥龄10～20（20～30d）溶解氧浓度（mg/L）好氧段DO=2mg/L缺氧段DO≤0.5mg/L厌氧段DO＜0.2mg/L表7—17.1.3需氧量的计算脱氮工艺的好氧段需氧量，应包括有机物降解的需氧量和硝化需氧量两部分，并考虑扣除排放剩余污泥所减少的BOD5和氨氮的氧当量(此部分BOD5和氨氮并未消耗)以及反硝化过程的产氧量，按下式计算：式中：O2为需氧量(kg/d)；Lr为BOD去除量(kg/d)Lr=KQ(Lo-Le)式中：Q为污水平均日流量(m3/d)；K为污水日变化系数；Lo，Le分别为污水流入、流出的BOD浓度((kg/m3)Nr，为氨氮被硝化去处量((kg/d)，即Nr=QK(NKo-NKe-NKe)-0.12Xw式中：KNo，KNe，分别为进、出水K氏氮浓度(kg/m3)；Xw为每天生成的剩余活性污泥的量(kg/d)；0.12为生物体中氮含量的比例；ND为硝态氮的脱氮量(kg/d)ND=QK(NKo-NKe-NOe)-0.12Xw式中：NOe为出水中硝态氨的浓度(kg/m3)，其余符号同上，a',b',c分别为BOD5、NH4+-N和活性污泥氧当量，其数值分别为1、4.6、1.42，详细的计算公式为：式中：第一项为有机物降解的需氧量；第二项为氨氮硝化需氧量；第三项为反硝化脱氮所放出的氧量。b'×0.56=4.6×0.56≈2.6，即每千克硝态氮被反硝化脱氮释放出2.6kg氧量；第四项为排放剩余污泥氧当量的总和。7.2生化池设计计算7.2.1设计参数水力停留时间：t=15hBOD污泥负荷：Ns=0.18kgBOD5/(kgMLSSd)回流污泥浓度：污泥回流比：33%曝气池混合浓度：7.2.2设计计算1、曝气池容积（1）有效容积（2）有效深度H1=4.5m取超高0.5m,则总高度H=5.0+0.5=5.5(m)（3）有效面积（4）取4个池子，设5廊道曝气池，廊宽为8m。取65m介于50～70m，合理符合规定：L≥(5～10)B（5）各段停留时间缺氧池：厌氧池：好氧池=1:1:4缺氧池：t1=2.5h厌氧池：t2=2.5h好氧池：t2=10.0h2、剩余污泥量（1）降解生成污泥量（2）内源呼吸分解泥量（3）不可生物降解和惰性悬浮物量NVSS该部分占总TSS的40％（4）剩余污泥量每日生成活性污泥量（5）湿污泥量(剩余污泥含水率p=99.2％)（6）污泥龄（7）内回流比3、需氧量的计算（1）最大需氧量（2）平均需氧量（3）去除每千克BOD5的需氧量（4）最大需氧量与平均需氧量之比4、计算曝气池内平均溶解氧饱和度采用网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于池底，距池底0.2m，淹没深4.0m，计算温度为300C在运行正常的曝气池中，当混合液在l5～300C范围内，混合液溶解氧浓度C能够保持在1.5～2.0mg/L左右，最不利的情况将出现温度为30～350Csb为鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值(mg/L)；Cs为在大气压力条件下，氧的饱和度((mg/L)；Pb为空气扩散装置出口处的绝对压力(Pa)；Ot为气泡离开池面式样的百分比(％)。（1）空气扩散装置出口处的绝对压力Pb=P+9.8×103×4.5=1.013×105+9.8×103×4.5=1.45×105Pa（2）气泡离开池面的氧的百分比、EA为空气扩散装置的氧的转移效率一般为6％～12％取10％（3）查表确定20o和30o的氧的饱和度5、计算鼓风曝气池时脱氧清水的需氧量6、求供气量每立方米污水的需氧量校核每千克BOD5气的需氧量7.2.3鼓风机的选择（1）鼓风机配套电动机的理论输出功率式中，Gs——供气量，Gs=1428.05m3P1——空气进口处的绝对压力，mmH2O；P2——空气出口处的绝对压力，mmH2O；该设计P2=P1+4800+1500=10130+4800+1500=16430(mmH2O)其中，1500mmH2O为空气管道的压力损失(500mmH2O)和扩散装置的压力损失(1000mmH2O)1000之和。η——电动机传动效率，一般为0.7；K——空气压缩指数，k=140；（2）鼓风机的选择取风管的阻力为500mmH20，微孔曝气头的装置压力损失为350mmH20，则总压力损失为：850mmH20。设微孔曝气器设在距池底0.2m处，则H'：4.5-0.2=4.3(m)，鼓风机所需的风压：H0=4.3+0.85=5.15(mH20)，再加上超高的0.5mH20的剩余压力，H0=4.3+0.85=5.15(mH20)，再加上超高的0.5mH20的剩余压力，则总压力为H总=5.15+0.5=5.65(mH20)。根据以上计算，选用8台LG60/7000型罗茨鼓风机，其电动功率230KW，其中一台备用。7.2.4空气管道的设计总需氧量为取24m3/s（1）干管取干管的空气流速为V1=14m/s干管截面积则干管直径即1092mm取1100mm（2）支管取支管的空气流速为V2=8m/s每隔3.0m安一根，每根长8.0m则支管个数为支管截面积为支管直径取240mm每根支管并行2根穿孔管，穿孔管长0.5m取每个孔眼直径为D3=20mm则每个孔眼的面积为取气体出眼流速为V3=12m3则每个孔眼的出气量为孔眼数为每孔眼间距为45mm7.3UCT工艺的结构与工作原理本工程进水中约有40％的工业废水，水质、水量变化较大，为此在工程设计中采用了可以调节的多功能UCT工艺，生化池的平面结构如图5所示。其中4为好氧段，由5条串联廊道组成，2为缺氧段，1和3在不同的工艺可调整为厌氧段或缺氧段，1、2和3均设有进水调节堰门，1和2还设有好氧段混合液回流闸门和二沉池回流污泥闸门，1设有缺氧段混合液回流闸门。在实际运行中，根据水质、水量和季节的变化，通过调节1、2和3的堰门和闸门可将系统灵活转变为常规UCT工艺、改良UCT工艺、A2/O工艺和倒置A2/O工艺。图5UCT生化池平面结构7.3.1常规UCT工艺打开图5中的1进水调节堰门和缺氧段混合液回流插板闸，以及2回流污泥插板闸、2好氧段混合液回流闸门，关闭其余可调堰门及闸门即可转变成常规UCT工艺，工艺流程如图3所示，此时1为厌氧段，2和3为缺氧段。缺氧混合液回流缺氧混合液回流二沉池出水二沉池出水好氧池缺氧池厌氧池好氧池缺氧池厌氧池一级出水一级出水好氧混回液回流好氧混回液回流回流污泥剩余污泥回流污泥剩余污泥图6常规UCT工艺流程在常规UCT工艺中，二沉池的回流污泥和好氧段的混合液分别回流到缺氧段，其中携带的NO；通过反硝化得以去除，另增设了缺氧段至厌氧段的混合液回流，实现生物释磷。这样就有效地避免了反硝化和释磷争夺有机质而相互影响，实现了高效脱氮除磷。但该工艺由于增加了两段混合液内回流会造成运行费用增加。对于污水中有机物、氮、磷浓度都较高，又处于满负荷运转的冬、春季节，该工艺是一种最理想的处理工艺。7.3.2改良UCT工艺打开图5中的1进水调节堰门和缺氧段混合液回流插板闸及2回流污泥插板闸，关闭其余调节堰门及闸门即转变成改良UCT工艺，工艺流程如图4所示，此时1仍为厌氧段，2和3为缺氧段。缺氧污泥回流二沉池缺氧污泥回流二沉池出水好氧池缺氧池厌氧池出水好氧池缺氧池厌氧池一级出水一级出水回流污泥剩余污泥回流污泥剩余污泥图7改良UCT工艺流程与常规UCT工艺相比，改良UCT工艺减少了好氧段向缺氧段的混合液回流，这主要适用于污水中有机物、SS磷含量都较高，而氮含量不是很高，污泥具有较好的吸附凝聚性能的春季。该工艺同样克服了反硝化和释磷争夺有机质的问题，而且减少了一段混合液内回流，运行费用也会降低。7.3.3A2/O工艺打开图5中的1进水调节堰门、1回流污泥插板闸以及2进水调节堰门、2好氧段混合液回流插板闸，关闭其余调节堰门及闸门即可转换成A／O工艺，工艺流程如图5所示，此时1仍为厌氧段，2和3为缺氧段。缺氧混合液回流缺氧混合液回流二沉池二沉池出水好氧池缺氧池厌氧池出水好氧池缺氧池厌氧池一级出水一级出水剩余污泥回流污泥剩余污泥回流污泥图8A2/O工艺流程A2/O工艺的分点进水方式，保证了缺氧池中的反硝化和厌氧池的生物除磷对碳源的需求，其混合液内回流形式提高了系统的生物脱氮效率。但二沉池回流污泥直接回流到厌氧段，会造成回流污泥中NO；在厌氧段反硝化时与释磷菌争夺碳源，导致不能充分释磷，使出水中磷含量偏高。因此，该工艺目前在强化脱氮除磷的污水处理厂的应用逐步减少。但该工艺只有一段混合液内回流，运行费用相对较低，可用于进水中有机物、氮含量较高，而SS、磷含量不是很高，且污泥吸附凝聚性能不是很好的秋、冬季节。7.3.4倒置A2/O工艺打开图5中的1进水调节堰门、1回流污泥插板闸、l好氧段混合液回流插板闸及2好氧段混合液回流插板闸、3进水调节堰门，关闭其余调节堰门及闸门，即可转换成倒置A／0工艺，工艺流程如图6所示，此时1和2为缺氧段，3为厌氧段。可调进水可调进水出水二沉池出水二沉池一级出水好氧池厌氧池缺氧池一级出水好氧池厌氧池缺氧池好氧混合液回流好氧混合液回流剩余污泥剩余污泥回流污泥回流污泥图9倒置A2/O工艺流程倒置A2/O工艺是将A2/O工艺的厌氧段、缺氧段倒置，缺氧段设在厌氧段之前。回流污泥、好氧段混合液回流和大部分污水先进人缺氧池，回流污泥和好氧段混合液中的；在此进行反硝化去除，使脱氮能力得到显著加强，也避免了回流污泥中携带的NO3-段的不利影响，确保后续厌氧池处于绝对厌氧状态。聚磷微生物经历厌氧环境之后直接进入生化效率较高的好氧段，其在厌氧环境下形成的吸磷动力得到了更有效的利用，从而提高了对磷的去除效率。该工艺对于氮磷含量都较高、水温相对较低的污水都有较好的去除效率。8二沉池的设计计算8.1二沉池的设计8.1.1二沉池的工艺原理及功能二沉池是设置于曝气池之后的沉淀池，是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥获得澄清的处理水为其主要目的的。二沉池有我于其他沉淀池，其作用一是泥水分离(沉淀)、二是污泥浓缩，并因水量水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥。一般二沉池有辐流式、平流式、竖流式三种形式，池型有圆形、方形。影响二沉池运行设计的几个主要因素：1、在沉淀过程的影响因素有：（1）污水：流量、水温；（2）沉淀池：表面积和出流量、池高度、溢流堰长度、地点和负荷、进水形式、池型、污泥收集系统、水利条件、水波和自然风影响；（3）污泥：负荷、区域沉淀速度、污泥体积指数、硝化程度；（4）生物处理情况：活性污泥模式、BOD负荷。2、在浓缩过程中的影响因素有：（1）污水：混合液流量（2）池体：池表面积、池高、污泥收集系统；（3）污泥：沉速、SVI、混合液浓度和负荷、回流比、污泥槽高度。欲获得满意的二沉池运行效果，就必须适当的满足二沉池运行的诸多的条件，设计中主要因素有如下几点：（4）活性污泥的沉降性能。（5）回流污泥、回流比、回流污泥浓度、浓缩时间[10]。8.1.2二沉池设计资料采用圆形辐流式中心进水二沉池1、池子直径(或正方形的一边)与有效水深之比值，一般采用6～12。2、池径不宜小于16m。3、池底坡度一般不小于0.05。4、一般均采用机械刮泥，也可附有机械提升或静水头排泥设施5、进出水的布水方式可分为：中心进水周边出水；周边进水中心出水；周边进水周边出水。6、池径小于20m，一般采用中心转动刮泥机，其驱动装置设在子中心走道板上；池径大于20m，一般采用周边转动刮泥机，其驱动装置设在桁架的外缘。7、刮泥机旋转速度一般为1～3r/h，外周刮泥板的线速度不超过3m/min，一般采用1.5m/min。8、在进水口周围应设整流板，整流板的开孔面积为过水断面面积的6%～20%即可[11]。8.1.3二沉池设计参数设计流量：最大日流量Qmax=2×105m3/d×1.55=12916.7m平均日流量Qd=2×105m3/d=8333.3m3表面负荷：q=1.28m3/（mh）一般在1.0～1水力停留时间：t=3.6h设计污泥回流比：T=50～100%取50%8.1.4二沉池设计计算①表面面积采用8个池子，则②直径选取45m③有效水深④沉淀部分有效容积⑤沉淀池底坡落差取池底坡度为i=0.03，上口半径为r1=3⑥沉淀池周边（有效水深）Ho=h2+h3==4.6+1.0=5.6规范规定介于6～12之间式中h3为缓冲层高度（0.5m）+刮泥板高度（⑦泥斗容积上口、下口半径为r1=3m,r2倾角为⑧总高度h1为沉淀池超高，一般取0.48.2二沉池进水配水槽设计计算采用环形平底配水槽，等距设布水孔，孔径100m，并加100m×L150mm短管，配水槽底配水渠设挡水裙板，高0.8m。1、配水槽配水流量2、设配水槽宽1.0m，水深则配水槽流速：3、设配水孔孔距为1.10m取n=126（条），则实际s=1.09(m)4、配水孔眼流速5、槽底环形配水区平均流速6、环形配水平均速度梯度符合要求8.3二沉池出水渠设计计算1、设计流量2、环形集水槽内流量3、环形集水槽采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水口。集水槽宽度为取b=0.4m(k为安全系数，采用1.2～1.5，取1.4)集水槽起点水深为终点水深为槽深均取0.6m，集水槽总高度为0.6+0.4（超高）=1.0（m）4、出水溢流堰采用出水90°三角堰堰上水头（即三角堰底部及上游水面的高度）每个三角堰的流量三角堰的个数取232个三角堰中心距（单侧出水）取0.600m排水管径设水流流速为2m/s，则8.4二沉池排泥部分设计1、总污泥量为回流污泥量加剩余污泥量回流污泥量剩余污泥量Y为污泥产率系数，取0.7，Kd为自身氧化率，取0.5总污泥量为：2、集泥槽沿整个池径为两边集泥，故其设计流量集泥槽宽：取700mm起点泥深：取h1=0.6m终点水深：取h2=0.9m集泥槽深均取0.6m（超高0.3图10二沉池平面结构图8.5机械设备的选取1、选用CX-A系列辐流式沉淀池中心传动垂架式刮泥机规格为：CX25A周边线速度为：2.0m/min驱动功率为：2.0kw2、选取吸泥泵选用IS型单级单吸悬臂式离心泵规格为：IS200-150-250流量为：380m扬程为：18m转速为：1460转/分驱动功率为：30KW9污泥处理系统设计本工程采用污泥机械脱水污泥通过二级脱水后，从二级硝化池排出时污泥含水率为92％左右，应进行机械脱水，使含水率降低到60％～80％。常用的污泥脱水机械有折带式真空转鼓过滤机、自动板框压滤机、滚压带式压滤机、离心脱水机。9.1污泥浓缩设计规定污泥浓缩用于降低污泥中的空隙水，因空隙水占污泥水分的70％，故浓缩是污泥减容的主要方法。污泥浓缩的方法有：重力浓缩和气浮浓缩、机械浓缩三种，以重力浓缩最常用。重力浓缩的构筑物称重力浓缩池，根据运行方法的不同分为连续式和间歇式两种[12]。1、浓缩原理在重力浓缩池中污泥沉降速度顺次存在着自由沉降、絮凝沉降、区域沉降、压缩沉降的连续过程。所谓重力浓缩，实际上是自重压密的过程。2、重力浓缩池的形式①辐流式：A、带有刮泥机及搅拌栅的圆形辐流式浓缩池。B、多斗方形辐流式连续浓缩池。②竖流式：当浓缩池较小时使用。③带中心管的间歇式浓缩池④不带中心管的间歇式浓缩池3、重力浓缩池的设计规定①进泥为剩余污泥时，进泥含水率一般为99.2％～99.6％，浓缩后污泥含水率为97％～98％。②进泥为初沉池污泥时，进泥含水率一般为95％～97％，浓缩后污泥含水率为92％～95％。③进水为混合污泥时，进泥含水率一般为98％～99％，浓缩后污泥含水率为94％～96％。④浓缩时间大于12h，小于24h。⑤浓缩池有效水深不小于3m，一般4m为宜。⑥污泥池容积，应根据排泥方法和排泥间隔时间确定，排泥间隔定期排泥时一般为8h。⑦集泥装置：不设刮吸泥机时，泥斗壁与水平面的倾角小于500。采用吸泥机时，池底坡度为0.003。采用刮泥机时，池底坡度不宜小于0.0l。⑧排泥管内管径150mm。以下设计按照以上规定[13]9.2污泥浓缩池设计计算9.2.1已知条件浓缩前含水率为P1=99％浓缩后含水率为P2=95％9.2.2设计计算a、污泥量的计算初沉池污泥量二沉池污泥量V2=107.12m3总污泥量V=V1+V2=7760+107.12=7867.12m3b、浓缩池面积污泥浓度按l000kg/m3计污泥固体通量M取60kg/(m2d)则浓缩池面积为直径取41mc、浓缩池高度取浓缩时间T=16h则高度为d、有效水深H1=h1+h2+h3=0.3+3.99+0.3=4.6m>3m池超高h1,取0.3缓冲层高度,h3取0.e、池底坡度造成的深度取上口半径为r1=2m坡度为i=0.02则f、泥斗容积泥斗上、下口半径分别为r1=2m,r2=0.5m泥斗深度为泥斗容积为泥斗以上锥体部分的体积g、总深度取7.3mh、污泥体积设污泥清理时间隔为4h则每次清理污泥量为：检验：265.3>262.2符合要求j、排泥管径设排水速度为1.0m/s取800mmk、出水管径设排水速度为1.8m/s取570mm9.2.3选用除泥设备选用NGC型浓缩池刮泥机规格为：NG6～10C周边线速度为：0.7～2.0m/min驱动功率为：0.37kw选取吸泥泵选用IS型单级单吸悬臂式离心泵规格为：IS100—100—125流量为：100m3扬程为：5m转速为：1460转/分驱动功率为：2.2KW9.2.4污泥浓缩脱水机房(1)浓缩系统。污泥浓缩采用5套螺压式污泥浓缩机(4用1备)，单机处理量100m3/h，每天工作16h，电机功率3．5kW。每套浓缩机分别配套1台进料泵和1台出料泵。进出料泵均选用单螺杆泵。进料泵单泵流量Q=80～lOOm3/h，出口压力2kg/cmz，电机功率15kW。出料泵单泵流量Q=15～20m3/h，出口压力2kg/cm2，电机功率5.5kW。絮凝剂选用PAM，按4gPAM/kgDS计算，配药浓度0.2％，药液经二次稀释至0.(2)脱水系统。消化后的污泥脱水采用4套离心式污泥脱水机(3用1备)，单机处理量70m3/h，每天工作12h，电机功率140kW。每套脱水机配套l台进料泵。进料泵选用单螺杆泵，单泵流量Q=50～80m3/h，出口压力4kg/cmz，电机功率18.5kW。絮凝剂选用P』蝴，按5gPAM/kgDS计算，配药浓度0.5％，药液经二次稀释至0.9.2.5污泥储罐本工程共设4座钢筋混凝土污泥储罐，每天本工程共设4座钢筋混凝土污泥储罐，每天脱水后污泥(含水率80％)量约为350m3，停留时间24h，单座污泥储罐体积为114m3。污泥储罐下部泥斗斜壁水平倾角取55。下设一直径为1m的液压刀闸，出料口距地高度为9.2.6污泥消化系统污泥消化采用二级中温消化，工作温度为33～350C，搅拌采用沼气搅拌方式。一级消化池加热、搅拌；二级消化池不加热、搅拌。全厂共设5座圆柱形消化池，其中4座一级消化池，1座二级消化池。一级消化池污泥停留时间为24