毕业设计（论文）-通山县某镇河水综合治理工程初步设计

目录摘要 I关键词 IAbstract IIKeywords II1概述 11.1项目任务书 11.2设计采用的主要标准和技术规范 11.3城镇概况及自然条件 11.3.1城镇概况 11.3.2自然条件 22城镇给排水现状和发展规划 32.1给水现状及发展规划 32.1.1给水现状 32.1.2给水规划 32.2排水现状及发展规划 32.2.1排水现状 32.2.2排水规划 42.2.3排水体制 42.3城镇受纳水体现状 42.3.1通羊河概况 42.3.2流域功能区划 42.3.3通羊河水体现状 53工程建设规模与项目构成 53.1项目服务范围 53.2污水量预测 53.3工程建设规模 63.4项目构成 64污水处理厂初步设计 64.1设计进出水水质 64.2污水处理厂工艺选择 74.2.1污水处理工艺选择 74.2.2污泥处理和处置工艺选择 124.3污水处理厂主体构筑物设计 134.3.1粗格栅及进水泵房 134.3.2细格栅、沉砂池 154.3.3A2/C氧化沟 184.3.4二沉池 234.3.5污泥泵房 254.3.6消毒间及消毒池 254.3.7污水计量设备 264.3.8污泥浓缩池 274.3.9污泥脱水设备 285污水处理厂平面布置及高程布置 285.1污水处理厂平面布置 285.2污水处理厂高程布置 295.2.1污水高程计算 295.2.2污泥高程计算 306环境保护、建筑防火和职业安全防护 316.1环境保护 316.2厂区绿化 316.3建筑防火 316.4职业安全防护 32参考文献 32致谢 34通山县某镇河水综合治理工程初步设计摘要氧化沟又名连续循环曝气池，是活性污泥法的一种变形。该工艺较为成熟，具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、脱氮除磷效率高、污泥易稳定、能耗少、便于自动化控制等特点，在国内应用颇为广泛。本设计采用Carrousel氧化沟工艺，经过改进，在氧化沟前面增设厌氧池与缺氧池可以实现同步脱氮除磷，称为A2/C氧化沟工艺，对氮磷具有更高的去除率.该设计近期设计水量为4万t/d，远期5.5万t/d。处理出水按《污水综合排放标准》（GB8979-1996）一级标准排放。本设计针对水质水量确定处理工艺流程，对所需设备容积进行计算，并做出平面布置、高程布置，然后提出了可靠的环保措施。关键词A2/C氧化沟；脱氮除磷；工艺流程；污泥龄；污泥浓度PreliminaryDesignaboutPollutionControlofTongyangRiverProjectsofCertainTown,TongshanCountyAbstractKeywords1概述1.1项目任务书通山县某镇某河为通山县该镇的污水受纳水体,拟建一污水处理厂处理该镇生活污水及工业污水以达到改善其河流的水质现状,污水处理厂进水水质为:CODcr=250mg/L，BOD5=120mg/L，SS=180mg/L，NH3-N=25mg/L，TP=3mg/L；处理要求：处理出水按《污水综合排放标准》（GB8979-1996）一级标准，即：CODcr≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-N≤15mg/L，TP≤0.5mg/L。1.2设计采用的主要标准和技术规范(1)《城市污水处理工程项目建设标准》 （2001年）(2)《室外排水设计规范》 （GBJ14-87）(3)《地表水环境质量标准》 （GB3838-2002）(4)《污水综合排放标准》 （GB8978-1996）(5)《污水排入城市下水道水质标准》 （CJ18-96）(6)《城市污水处理厂污水污泥排放标准》 （CJ3025-93）(7)《城镇污水厂附属建筑和设备设计标准》 （CJJ31-89）(8)《工业企业设计卫生标准》 （TJ－79）(9)《室外给水排水工程设施抗震规范》 （GBJ43-82）(10)《给水排水工程结构设计规范》 （GBJ69-84）(11)《混凝土结构设计规范》 （GBJ10－89）(12)《建筑地基基础设计规范》 （GBJ7-89）(13)《水工砼结构设计规范》 （SDJ20-78）(14)《工业企业采暖、通风及空气调节设计规范》 （TJ19-750）(15)《地下工程防水技术规范》 (GBJ108-85)(16)《机械设备安装工程施工及验收规范》 （GBJ231-75）(17)《建设项目经济评价方法与参数》 （第二版）(18)《城市给水工程规划规范》 （GB50282-98）(19)《厂矿道路设计规范》 （GBJ22-87）(20)《泵站设计规范》(21)《城市排水工程规划》 （GB50318-2000）(22)《城市防洪工程设计规范》 (GJJ50-92)(23)《防洪标准》 (GB50201-94)1.3城镇概况及自然条件1.3.1城镇概况通山县历史悠久。县域古时为楚域，秦时为南郡，汉时属下雉县。早在新石器时代，就有古人在这块绿色宝地上繁衍生息。勤劳的通山人民用智慧和汗水创造了通山古老的文化和灿烂的历史。通山县位于湖北省东南部，地处东经1140～14′～114058′，北纬29019′～29051′。北偏东至大墓山主峰界咸宁市18.5公里，东北至石栏桥阳新县32公里，东偏北至燕厦河江入富水处界36公里，东至贾家源界阳新县42.5公里，东南至太平山主峰界江西省武宁县41公里，南偏东至九宫山界武宁县27.5公里，南至老崖尖界武宁县28.5公里，南偏西至三界尖界崇阳县33.5公里。县域最大横跨71公里，最大纵跨60公里，总面积为2680平方公里。（其中耕地面积22.7万亩，山地面积316万亩，其它30.3万亩）西北距咸宁行署驻地温泉镇60公里，至省会武汉市161公里，共辖9镇18个乡、362个村、12个国营林场和茶场，总人口约41.3万人（其中非农业人口9.7万人）。通山县政府位于某镇，城区东、南、北三面环山，西部开敞，多为粮田，呈带型发展。该河自西向东穿城而过，将城区分成河南、河北两部分，老城区、新城区两大片。1.3.2自然条件地形：全县地势西南方高，逐渐往东北方缓降。最高处是老崖尖，海拔1656.7米，最低处是富水河底，海拔20.13米。境内海拔500米以上及其下有山名的山计308座。南境为幕阜山脉中段，至西向东有山界尖、大老崖尖系太阳山主峰，县境北部有大幕山，主峰海拔954米，东为白茅山，虎旗山；西北为郭家岭、龙岭、界水岭、楚王山等；西部还有雨山、白洋山；富水之北有龙岩山、烽火山、鸡口山等；富水之南有白岩山；中部有六窑岭、黄鹰山、横档山等。地质：域内地层从元古界到新生界均有分布，出露齐全。依沉积特征，寒武奥陶系以杨芳林、横石、燕下一线为界，分为南北两区。南区接近于中国东南区沉积，北区可与华中—西南区相对比，具备从侵入岩至第四系时期的地层构造。本县位于杨子台与雪峰台交接地，褶皱，断裂较发育，时而伴有岩浆活动。从元古界到中、新生界长期的地质构造过程中，经受了多次褶皱构造活动，主要为雪峰变动、印支亚旋回的金子运动、南象变动、燕山亚旋回构造变动及喜山旋回的构造变动。域内断裂有100多条。近东西向断裂规模较大，多分布在县域东北部，北东向断裂规模次之，而数量较多，分布于县域南部。北向西断裂规模小，数量少，多分布于通山复式向斜中。地貌：县域地貌为低山丘陵区。幕阜山脉耸峙于南，大墓山横亘于北，岭谷平行。山脉之间丘陵与盆地交错分布，山脉与丘陵约占域土总面积的80％。山间盆地中溪河网络，山泉棋布，大小河流从南、西、北三个方向向富水汇集。气候：通山县城处于长江中游以南，为北亚热带季风气候区,属大陆性气候。年平均气温16.3℃，全县气温最高的地区是通羊镇，最高气温40.5℃，最低气温零下13.3℃；气温最低的地区是九宫山，最高气温32℃，最低气温零下25℃。年霜降日数平均152天，全年平均降雨量1500mm，全年平均降雪10天左右，年平均日照时数1400小时，平均相对湿度80％。年均蒸发量1363毫米，最大蒸发量1640毫米，最小蒸发量1206毫米。县域南、北部有高山屏障，出现大风次数较少，每年1～2次，多属雷雨风。通羊镇年均风速1.4米／秒，主导风向夏季为东南风，冬季为东北风。地表水：境内地表水流入各河呈羽状分布，流域10平方公里以下的数百条小溪和264处山泉，流向59条一、二、三级支流，再经4条主要河流汇于富水，形成叶状向心型水系。富水河：干流发源于三界尖北麓，流经通山，至阳新县富池口入长江。其上游流经厦铺，故名厦铺河，至通羊镇河长71公里，流域面积571平方公里，河道平均比降13.5‰，径流深1064毫米，流量19.53立方米／秒，径流量6.06亿立方米。上游有支流8条，流域多为山区，河道弯曲，河底为沙卵石。中游为通羊镇至富水镇河段，俗称大板河，河长51公里，流域面积1486.7平方公里,流域多为低山丘陵区,河道自上而下渐趋平缓、开阔，沿途纳通山、横石、黄沙、燕厦4条主要河流。通羊河为富水支流，发源于白羊山东麓，西东流向，经南林、石垄、港畈、大路、通羊等地。河长35.1公里，流域面积246平方公里，河道平均比降6.6‰，径流深708.2毫米，流量5.61立方米／秒，径流量1.74亿立方米。（历史最低水位是1978年12月18日，当年最低水位为57.06米，最小流量为0.18立方米／秒；历史最高水位是1994年6月26日，当年最高水位为61.70米，最大流量为860立方米／秒）流域多为低山丘陵区，河道平缓、开阔，中、下游两岸田连阡陌。地下水：境内河流的水源多出于潜流，也有山泉，本县有“山多高，水多高”的俗语。域内有0.05～0.55立方米／秒的泉110处，流量0.04立方米／秒以下的泉140处。泉水四季不涸，汇成水溪涧，跌宕奔泻形成瀑布，潜入岩沿即成伏流。官塘隐水的穿泉洞，是较长的伏流之一，从泉口至出水口，地表直距3公里。万家大地穿河洞长500米，枯水时可行人，王家湾有温泉，水温约70℃。水资源总量及水质：通山水源丰富，溪流纵横，河床陡峭，落差很大，常有山洪为患。全县水能理论蕴藏量10.46万千瓦，居鄂南各县之首。可供开发6.6万千瓦。现已开发3万千瓦，占可开发量六分之一。地下水水质：最大最复杂的富水层为古生界和中生界石灰岩岩溶水，含丰盛的溶洞水及岩溶裂缝水。岩溶水天然露头流量一般几至几十升／秒，最大50～100升／秒。水质类型主要为重碳酸钙水和重碳酸镁水，矿化度在0.5克／升以下。地震烈度：根据国家地震局地震资料表明：本地区地震烈度为6度。2城镇给排水现状和发展规划2.1给水现状及发展规划2.1.1给水现状通山县某镇现有新老水厂共两座，总的供水能力可达4.5万吨/日，现有的给水管道长度约30公里（管径600毫米至100毫米），城关区现用水普及率已达100%。老水厂为1986年10月建成通水，供水规模为1.5万吨/日。随着该镇规划发展，其供水能力已不能满足日益增长的生活和工业用水需求。为了开辟新水源，保证城镇的供水，1999年10月，新水厂建成投产，生产规模为3万吨/日，另外，镇内部分工矿企业有自备水厂。2.1.2给水规划城关区现状供水管网基本是树枝状管网，管道走向基本沿通羊河两岸延伸。在城镇末端在用水高峰期存在水量不足、水压低的状况，不能满足用水要求。规划对现有的树枝状输配网逐步完善成环状管网，克服管网末端供水状况较差的现状，实现给水管网环状网与树枝状网相结合的形式，并严禁工矿企业自备水源与城镇给水管网相连。城关区采用生活、生产和消防共用的统一供水系统，为提高供水安全性，分别采用两根DN500mm的干管向老区、新区和工业区供水。2.2排水现状及发展规划2.2.1排水现状该区域目前采用雨污合流排水体制，城关区现有少量雨污合流管道，现状排水设施不尽完善，存在排水管渠零散、窄浅，排水不通畅等诸多问题。城区所有居民生活污水和企业生产废水未经任何处理通过多个排口直接排放，这些排污口大多未经过任何规划设计，基本呈自然形成，大多数排污口都收集了居民生活污水和工业废水以及流量较大的两岸山地泉水。2.2.2排水规划该镇老城区建筑密度大，室内卫生设备不太完善，规划近期采用截流式合流制，沿通羊河铺设截流管道，溢水口设在截流管道与主干管交叉处，并接近自然水体，且高出平均月洪水位。充分利用原有排水设施，减少管道投资。规划在老城区设置一座污水处理厂，污水处理规划为二级处理。新区中心区和老城区污水直接输送至污水处理厂，新区工业区的污水收集后送往污水厂。规划污水收集管网按照三大排水区内连续分布的形式布设，该镇中心区污水收集干管沿主要干道敷设。其工业区受地形限制，分两条干管收集污水，后汇集于干道污水干管，一并输往污水处理厂。2.2.3排水体制通山县某镇老城区排水采用合流制排水体制，老城区污水经过截污管道输送至拟建通山县某镇污水处理厂；新城区排水采用分流制排水体制，新城区污水经排污干管输送与老城区截流污水一并进入到拟建通山县某镇污水处理厂处理。2.3城镇受纳水体现状2.3.1通羊河概况通羊河是目前该镇生活污水和生产废水排放的唯一受纳水体，通羊河西起白羊山，最终汇入富水，干流全长35.1公里，流域面积246平方公里，河床平均坡降为6.6‰，多年平均流量为1.49—6.09立方米/秒。通羊河为暴涨暴落山溪性河流，汇流快、调节能力差，洪水季节性变化与暴雨基本一致。根据国家《防洪标准》（GB50201－94）及《城市防洪工程设计规范》（GJJ50-92），通山县某镇为一般城镇，城市级别为IV等，城市防洪标准为20年一遇。通羊河在该镇城关域内流长7500米，目前防洪设施主要布置在通羊镇城区及上游和下游唐家地等处，部分河段所能达到的防洪等级仅为5年一遇，防洪能力低于防洪标准的要求，部分河段，因年久失修，基本坍塌，已不能满足城市防洪的要求。2.3.2流域功能区划通羊河为富水支流，该镇位于通羊河末端，拟建通山通羊镇污水处理厂尾水将排向通羊河，之后汇入富水。富水是长江在我省境内25条主要支流之一，发源于崇阳、通山和江西省修水三县交界处幕阜山麓，流域界跨通山全境。富水干流全长196公里，流域面积5310平方公里。富水现状功能为生活饮用水源、农灌、养殖。根据湖北省政府办公厅鄂政办发[2000]10号文《湖北省地表水环境功能区划的通知》，富水通山段为生活饮用水集中式水源地二级保护区，执行GB3838-2002Ⅲ类标准。通羊河通羊镇段的环境功能区划正在制订，依照地表水环境质量宏观控制原则：功能区划分不得影响潜在功能的开发和下游功能的保障。通羊河通羊镇段水体作为生活饮用水集中式水源地保护区兼工农业用水，执行富水通山段同样的水环境功能区划，水体水质适用类别为GB3838-2002Ⅲ类标准。2.3.3通羊河水体现状通羊河于该镇段水体水质在1995年各项污染指标均能达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅱ类水质标准，2001年监测数据显示，部分断面多项污染物指标超过（GB3838-2002）Ⅳ类水质标准，表明该水体质量已经处于劣Ⅳ类，属于有机型污染，主要超标污染物为：高锰酸盐指数、BOD5等。3工程建设规模与项目构成3.1项目服务范围项目服务区域为通山县某镇新老城区。项目服务区内现状人口8.76万人，其中非农业人口约7万人，无地农业人口3000人，流动人口约占城镇总人口20%。根据通山县某镇《总规》，该镇人口按城区人口机械增长率预测，流动人口按城镇总人口20%计。城区人口机械增长情况较复杂，从近几年的统计资料看，一般在20～30‰，参考其他同类城镇人口机械增长情况，采用25‰。近期2010年人口为：(7+0.3)(1+25‰)3(1+20%)=9.43万人远期2015年人口为：(7+0.3)(1+25‰)8(1+20%)=10.67万人规划该镇城镇人口逐年增长情况详见表3-1。表3-1规划该镇城镇人口逐年增长Table3-1Yearlypopulationgrowthplanningofthetown年份人口（万人）备注2007(7+0.3)(1+20%)=8.760.3：规划城区内无地农业人口；20%：暂住人口占城镇人口比例；25‰：城区人口机械增长率。2008(7+0.3)(1+25‰)(1+20%)=8.982009(7+0.3)(1+25‰)2(1+20%)=9.202010(7+0.3)(1+25‰)3(1+20%)=9.432011(7+0.3)(1+25‰)4(1+20%)=9.672012(7+0.3)(1+25‰)5(1+20%)=9.912013(7+0.3)(1+25‰)6(1+20%)=10.162014(7+0.3)(1+25‰)7(1+20%)=10.472015(7+0.3)(1+25‰)8(1+20%)=10.673.2污水量预测预测方法：按分项综合污水量定额预测（张中和，2002）。（1）综合生活污水量预测通山县地处鄂南咸宁地区，根据通山县目前的生活水平现状，综合生活用水量定额取180L/cap·d（cap为人的计量单位）。随着城镇发展，居民生活水平的提高，到2015年综合生活用水量也存在相应增加，依据《总规》、《室外排水设计规范》（GBJ14-87），近期（2010年）综合生活用水量以200L/cap·d进行预测，远期（2015年）以230L/cap·d进行预测，根据规范规定，污水量根据给水量来确定，污水量约为给水水量的80～90%，近期取80%，远期取85%。 近期2010年平均日生活污水量：QUOTEt/d=174.6L/s，日变化系数取1.525，则最大日设计流量为Q=15088QUOTE1.525=23009t/d； 远期2015年平均日生活污水量：QUOTEt/d=241.4L/s，日变化系数取1.486，最大日设计流量为Q=20860QUOTE30997t/d。（2）工业污水量预测根据通山县“十五”规划，通山县工业将以结构调整为根本措施，严格控制新污染，大力推行清洁生产，关闭产品质量低劣、浪费资源、污染严重、危害人民健康的厂矿，淘汰污染严重、规模以下的落后生产能力，以发展无污染工业为主，某镇主要发展轻型加工业和建材工业。根据通山县某镇经济发展规划，至2010年其工业总产值将达到3.5亿，2015年工业产值预计为4.5亿，工业用水量根据《工业用水定额》（TJ19-87），同时参照通山县通羊镇工业统计数据，确定万元产值耗水量500升/日标准计算，工业废水排放系数近期按0.80计，远期按0.85计：近期2010年平均日工业污水量：QUOTEt/d远期2015年平均日工业污水量：QUOTEt/d（3）其他水量其他水量是指不可预见的污水量，一般按上述水量的10%计。（4）总污水量根据以上的统计计算和预测，可以得出该镇总污水量：近期2010年最大设计流量：QUOTEt/d；取4.0万t/d；远期2015年最大设计流量：QUOTEt/d；取5.5万t/d。3.3工程建设规模本工程规模近期规模为40000m3/d，远期规模为55000m3/d。3.4项目构成本项目主要为污水处理厂。4污水处理厂初步设计4.1设计进出水水质污染物指标从统计学角度看有以日为周期的逐时变化、以年为周期的季节变化以及随着城市发展、人口和经济活动的发展而变化的逐年趋势，同时又具有随机性。因此污水的水质我们不直接使用某一次的实测数据作为设计水质，而是在实测数据的基础上和类似地区污水的水质对比分析，得出设计污水水质。本工程最终受纳水体为富水河，根据通山县环保“十五”规划及富水水系功能区划，富水河通羊段水体应达到《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）中的三类水质标准，因此污水处理厂排放尾水应执行国家《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，并进行脱氮除磷处理。污水处理厂进出水水质见表4-1。表4-1设计进出水水质一览表Table4-1TheDemandingWaterQualityandRemovalEfficiency序号项目进水（mg/l）出水（mg/l）去除率（%）1CODCr25060762BOD512020833SS18020894NH3-N2515405PO4-P3.00.583污水处理厂处理后的污水亦称生产尾水。本工程污水处理厂排放尾水根据通山县十五环保规划及富水水系的功能区划的要求，应执行国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)一级标准，并进行脱氮除磷处理，经污水处理厂处理后的尾水可直接排入富水。4.2污水处理厂工艺选择4.2.1污水处理工艺选择概述 污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，应视具体情况而定。根据排放要求，本工程要求的出水水质标准高，需除磷、脱氮。对BOD5、COD、SS、NH3-N、TP的去除率分别要求达到83%、76%、89%、40%、83%以上。对污水处理工艺的选择应十分慎重。下面将对各种工艺方案的特点进行论述、比较，以便选择可行的方案。常规二级处理工艺以活性污泥法的处理效率最高，污水中的BOD5、COD、SS的去除率分别可达到85%、75%、85%以上。但常规二级处理工艺仅能有效的去除BOD5、COD和SS，而对氮和磷的去除有一定限度，仅从剩余污泥中排除氮和磷，去除率达不到本工程对氮和磷去除率的要求。因此必须采用污水除磷脱氮的工艺。（一）污水脱氮污水脱氮方法主要有生物脱氮和物理脱氮两大类。目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中经济和常用方法；物理化学脱氮主要有折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法等。国外从六十年代开始对污水脱氮的方法进行了大量的研究，结果认为物理化学法脱氮从经济、管理等方面均不适宜在大中型污水处理厂中使用，因此，本工程仍以生物脱氮为主。（二）污水除磷污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷，以确保出水的磷浓度在标准以内。化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中去除(MetcalfandEddy，1996)。固液分离可单独进行，也可与初沉淀污泥和二沉污泥的排入相结合。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，化学沉淀除磷工艺可分为前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点是初沉淀池前，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；同步沉淀的药剂投加点设在曝气池中、曝气池出水处或在二沉池的进水处，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点设在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。化学除磷的药剂主要有铁盐、铝盐和石灰。生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸附快速降解的有机物，并转化为PHB（聚β羟丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。故保证生物除磷效果稳定主要因素是：1）是否存在厌氧环境（2）该环境下要有可快速降解的有机物，即BOD5/P恰当；2）含磷污泥需能否较快排出系统等。污水中的营养物对除磷和脱碳都有至重要的影响，无论是磷的厌氧释放，还是氮的缺氧反硝化作用必须有充分的碳源作基础。由有机物水解过程中可以得到，转化1mg/L氨氮需要大约3.1mg/L的B0D5。对于生物除磷脱氮工艺，需要一定量的碳源，一般要求BOD5/NH3-N>3.0,BOD5/TP>30.0。由表2，BOD5/NH3-N=4.8>3.0，BOD5/TP=40>30，满足生化除磷脱氮的生化条件，采用生化除磷脱氮工艺处理该镇城废水基本可行。根据以上分析及通山县目前进水水质和经济实力，暂不考虑化学除磷，但厂区内预留今后深度处理的位置。除磷脱氮工艺目前，用于城市污水生物处理具有一定除磷脱氮效果的污水处理工艺可分为两大类：一是按空间进行分割的连续流活性污泥法；二是按时间进行分割的间歇式活性污泥法（龙莹，2006）。1）按空间分割的连续流活性污泥法按空间分割的连续流活性污泥法是指各种功能在不同的空间（不同的池子）内完成的活性污泥法。目前较为成熟的工艺有：A2/O法、氧化沟法和AB法（龙莹，2006）。（1）A2/O工艺A2/O法（厌氧—缺氧—好氧活性污泥法）在降解去除BOD的同时也能去除废水中的NH3-N和磷酸盐。生物反应池分为厌氧池（A-anaerobic）、缺氧池（A-anoxic）、好氧池（O-oxic）三个部分。其工艺流程如下图4-1所示。图4-1A2/O脱氮除磷工艺Fig.4-1TheProcessofA2/OSystem该工艺在系统上是最简单的同步生物除磷脱氮工艺，总水力停留时间小于其它同类工艺，在厌氧（缺氧）、好氧交替运行的条件下可抑制s丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，SVI值一般小于100，有利于处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌。由于该工艺厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此脱氮除磷效果良好（龙莹，2006）。A2/O法缺点是：工艺流程较复杂；能耗较高，处理单位废水运行费用较高。（2）氧化沟法氧化沟工艺是在传统活性污泥工艺上发展的，也称为连续循环曝气池，其流态具备推流式和完全混合式的双重特点，因此耐冲击负荷能力强（龙莹，2006）。氧化沟的曝气形式主要以表曝为主，常见的曝气设备有水平轴转刷、转蝶、垂直轴叶轮表曝机等。除此之外，氧化沟工艺还具备结构简单、操作管理简便、出水水质好、处理效率稳定等特点（丁岩，2005）。因此，人们对氧化沟的评价为“可以用一般水平的运行管理，获得不一般的处理效果”，氧化沟工艺从五十年代发展至今已有多种形式。从运行方式上，可分成三大类；连续工作式、交替工作式和半交替工作式(马彬和陈峰，2008)。氧化沟技术发展较快，类型多样，根据其构造成和特征，主要分为帕斯维尔氧化沟（Pasveer）；奥贝尔氧化沟（Orbal）；卡鲁塞尔氧化沟（Carrousel）；交替工作式氧化沟；一体化氧化沟（合建式氧化沟）（刘莎，2006；丁岩，2003）。各种氧化沟的形式及技术特点见表4-2（崔玉川等，2004）。表4-2氧化沟的特点及适用条件Table4-2CharacteristicsofDifferentOxidationDitchesandTheirUsingOccasions名称性能特点结构形式曝气设备适用条件帕斯维尔氧化沟1.出水水质好，脱氮效果较为明显2.构筑物简单，运行管理方便3.结构形式多样，可根据地形选择合适的构筑物形状4.单座构筑物处理能力有限，流量较大时，分组太多占地面积大，增加了管理的难度单环路，有同心圆型、折流型和U型等形式，多为钢盘混凝土结构转刷式转盘，水深较深时配置潜水推进器出水水质要求高的小型污水处理厂卡鲁塞尔氧化沟1.出水水质好，由于存在明显的富氧区和缺氧区，脱氮效率高2.曝气设施单机功率大，调节性能好，并且曝气设备数量少，既可节省投资，又可使运行管理简化3.有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力4.氧化沟沟深加大，使占地面积减少，土建费用降低5.用电量较大，设备效率一般6.设备安装较为复杂，维修和更换繁琐多沟串联立式低速表曝机，每组沟渠只在一端安设一个表面曝气机大中型污水处理厂，特别是用地紧张的大型污水处理厂奥贝尔氧化沟1.出水水质好，脱氮率高，同时硝化反硝化可以在未来负荷增加的情况下加以扩展2.易于适应多种进水情况和出水要求的变化容易维护3.节能，比其他任何氧化沟系统在运行时需要的动力都小4.受结构形式的限制，总图布置困难三个或多个沟道，相互连通水平轴曝气转盘（转碟），可进行多个组合出水要求高的大中型污水处理厂交替工作式氧化沟1.出水水质好2.可以不需单独设置二沉池，处理流程短，节省占地3.不需单独设置反硝化区，通过运行过程中设置停曝期进行反硝化，具有较高的氮去除率4.设备闲置率高5.自动化程度要求高，增加了运行管理难度单沟（A型）双沟（B型）和三沟（T型），沟之间相互连通水平轴曝气转盘出水要求高的大中型污水处理厂一体化氧化沟1.工艺流程短，构筑物和设备少2.不设置单独二沉池，氧化沟系统占地较小3.沟内设置沉淀区，污泥自动回流，节省基建投资和运行费用4.造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少5.固液分离比一般二沉池高6.运行和启动存在一定问题7.技术尚处于研究开发阶段单沟环型沟道，分为内置式固液分离和外置式分离式水平轴曝气转盘中小型污水处理厂按时间分割的间歇式活性污泥法间歇式活性污泥法又称为序批式活性污泥法，近几年来，已发展多种改良型序批式活性污泥法处理工艺，主要有：传统SBR法、ICEAS法、CAST、MSBR等。（1）传统SBR法可在同构筑物中进行，在其中进水时形成厌氧（此时不曝气）、缺氧，然后停止进水，开始曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀，再通过撇水器出水，完成一个程序。这种方法与以空间进行分割的连续流系统有所不同，它不需要回流污泥，也无专门厌氧、缺氧、好氧区。总体说，这种方法，总容积利用率较低，一般小于50%，在较小污水量的情况下更适用（徐向红，2003）。（2）CAST法CAST法（CyclicSludgeTechnology）工艺是澳大利亚开发的一种循环式活性污泥法，是在传统的SBR工艺和ICEAS（IntermittentCyclicExtendedAerationSystem）工艺（周期循环延时曝气系统）基础上发展起来的一种新技术（刘兴平和赫晓美，2003）。每组CAST系统通常由四个池子组成，每池轮流运转，分别完成进水、反应、沉淀、闲置和出水工序。在每个池子前设有一道厌氧捕获选择器，部分污泥回流至该区，每个运行周期总时间为4小时，每天运转6个周期。CAST工艺的特点：除具备SBR工艺一般特点外，兼有推流式和完全混合式活性污泥法的优点，由于存在基质浓度梯度和溶解氧浓度梯度，所以具有推流性质。因而其处理效果很好，具有抗冲击负荷的能力，适应水质的变化。工艺方案比较本工程规模不大，水量变化幅度大，对出水水质要求高，需考虑脱氮除磷，且污水处理厂又处于经济欠发达地区，为此需选用技术成熟，工艺流程简单，管理方便，抗冲击负荷能力强，运行费用低的工艺。从上述各种工艺的优缺点分析来看，采用生物法脱氮除磷处理城市污水，且结合通羊镇的实际情况，以氧化沟法和SBR法较优越，因此本工程将对改良型氧化沟工艺和SBR工艺这两个工艺方案进行全面的技术经济比较，从而推荐一个适合工程的最佳方案。在生物处理过程中，氧气的供给是一个关键。生物处理中提供足够氧量和提高供氧效率是保证正常运行和降低能耗的关键所在。随着科学技术的发展，开发了很多供氧效率较高的新型曝气装置，如微孔曝气、转刷、转碟等（牟全君，2006）。采用曝气转碟，克服了采用传统表面曝气设备氧化沟池深较浅、占地面积大的缺点。该设备已在国内多个污水工程中采用，氧化沟水深一般采用4～4.5米，可以满足设计要求的充氧量和推动力。微孔曝气是采用微孔曝气器水下充氧，水深大（与鼓风机设备配套，可达6.0米），充氧动力效率高，占地面积小，节省常年运行费用，但须增设鼓风机房，离心鼓风机需从国外进口，管理复杂。为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺进行经济技术比较，见表4-3。表4-3适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较Table4-3ComparisonofPhosphorusandNitrogenRemovalProcessesSuitableforSmallandMedium-sizedSewageTreatmentPlants工艺名称氧化沟工艺A2O工艺SBR工艺优点1.处理流程简单，构筑物少，基建费用省；2.处理效果好，有稳定的除P脱N功能；3.对高浓度的工业废水有很大稀释作用；4.有较强的抗冲击负；5.能处理不容易降解的有机物；6.污泥生成量少，污泥不需要消化处理，不需要污泥回流系统；7.技术先进成熟，管理维护简单；8.国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验；9.对于中小型无水厂投资省，成本底；10.无须设初沉池，二沉池。1.具有较好的除P脱N功能；2.具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；3.具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；4.技术先进成熟，运行稳妥可靠；5.管理维护简单，运行费用低；6沼气可回收利用7.国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验。1.流程十分简单；2.合建式，占地省，处理成本底；3.处理效果好，有稳定的除P脱N功能；4.不需要污泥回流系统和回流液；不设专门的二沉池；5.除磷脱氮的厌氧，缺氧和好氧不是由空间划分的，而是由时间控制的。缺点1.周期运行，对自动化控制能力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.脱氮效果进一步提高需要在氧化沟前设厌氧池。1.处理构筑物较多；2，污泥回流量大，能耗高。3.用于小型水厂费用偏高；4.沼气利用经济效益差。1.间歇运行，对自动化控制能力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.变水位运行，电耗增大；5除磷脱氮效果一般。经过上述比较，由于SBR工艺操作复杂，对自动化控制能力要求高，在国内技术还不完善，且设备容积利用率低，通常为了节省用地用于紧凑的城镇。而通山县某镇系科技不太发达地区，且用地富余，故而采用氧化沟工艺，因为氧化沟具有在国内技术成熟、操作简单、出水水质好、基建及动行成本低、且脱氮除磷效果好的优点。卡鲁塞尔氧化沟技术在国内较为成熟，且操作较为简单。因此本设计拟采用卡鲁塞尔氧化沟工艺，考虑到脱磷要求，采用卡鲁塞尔氧化沟Carrousel2000工艺，并在氧化沟系统前设置厌氧区（WangShu-meiandLiujun-xin，2005），称为A2/C卡鲁塞尔氧化沟，其平面布置如图4-2。图4-2A2/C氧化沟平面布置图Fig.4-2PlanningoftheA2/COxidationDitch自沉砂池而来的污水与回流污泥在圆型混合井混合后进入厌氧区Ⅰ，在厌氧区聚磷菌进行厌氧释磷，之后进入缺氧区Ⅱ，进行缺氧反硝化脱氮，之后进入主反应区，交替进行硝化反硝化，同时脱碳吸磷，最后出水(刘长荣和常建一，2002)。经过前面的比较，确定了该污水处理厂的流程，如图4-3。图4-3污水处理厂流程图Fig.4-3ProcessflowoftheSewageWaterTreatmentPlant4.2.2污泥处理和处置工艺选择我国城市污水处理厂常规的污泥处理工艺为污泥浓缩–––(消化)––––脱水––––最终处置。污泥经浓缩、机械脱水后，含水率达75%~80%左右，泥饼外运填埋，或经无害化稳定处理后用作农肥。由于氧化沟工艺不需要进行污泥消化，因此该污水处理厂的剩余污泥经浓缩后，在污泥脱水机房中进行脱水处理，脱水后的污泥经带式压滤机压缩成泥饼后乡镇的垃圾卫生填埋场，与城市垃圾一并填埋处置。4.3污水处理厂主体构筑物设计本设计考虑远期规划，格栅、沉砂池等预处理设施均按远期流量设计，主体构筑物——氧化构按近期流量设计。4.3.1粗格栅及进水泵房在污水处理系统前，均须设置格栅，以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物（给水排水设计手册，2004）。按形状，可分为平面格栅和曲面格栅两种；按栅条净间隙，可分为粗格栅（50~100mm）、中格栅（16~40mm）、细格栅（3~10mm）三种；按清渣方式，可分为人工清除格栅和机械清除格栅两种。本设计采用两道格栅：在提升泵房前设置一道粗格栅，一般采用16~40mm；在提升泵房后——污水处理设施前设置一道细格栅，栅条间隙一般采用1.5~10mm。 1）粗格栅及提升泵房土建按4万m3/d规模一次建成，设备分期实施。功能：拦截污水中较大悬浮物，确保水泵正常运行。设计参数设计流量：Qmax=0.64m3/s过栅流速：Vmax=0.9m/s栅条间隙：b=30mm栅前水深：h=0.5m a粗格栅槽总宽度B 粗格栅安装倾角αQUOTE=60°QUOTE。 格栅间隙数量： 取n=23式中：Qmax－最大设计流量，m3/sa格栅倾角b栅条间隙，mh栅前水深，mv污水流经格栅的速度，m/s设计采用圆钢栅条，取栅条宽度S=0.01m，则格栅槽总宽度：B=S(n-1)+bn=0.01×(23-1)+0.03×23=0.91mb过栅水头损失QUOTEh2

栅条断面形状为圆形，形状系数QUOTEβ=1.79，则阻力系数：式中：ξ—阻力系数β—形状系数，圆形断面取1.79过栅水头损失：式中：h2QUOTE—过栅水头损失，mk—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3。ξ—阻力系数

g—重力加速度，取9.81m/s2图4-4格栅计算草图Fig.4-4ComputingGraftoftheGrids c栅后槽的总高度HH=h+h1+h2=0.5+0.3+0.044=0.844m式中：H—栅后槽总高度，mh—栅前水深，mQUOTEh1—格栅前渠道超高，一般取为0.3mh2QUOTE—过栅水头损失，m d格栅的总长度L式中：L1QUOTE—进水渠道渐宽部位的长度，m：QUOTE其中B1QUOTE为进水渠道宽度，取为0.65m，α1QUOTE为进水渠道渐宽部位的展开角度，取为20°；则：L2—格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度，一般取L2QUOTE=0.5L1QUOTEH1QUOTE—栅前渠道深度，H1=h+h2=0.544mQUOTE，则： e每日栅渣量W式中：W—每日栅渣量，m3/d，W1QUOTE—单位体积污水栅渣量，m3/(103m3QUOTE污水)，当格栅间隙为16~25mm时，取W1QUOTEQUOTE=0.10~0.05，当格栅间隙为30~50mm时，取W1QUOTE=0.03~0.1，本工程格栅间隙为30mm，取W1=0.08/(103m3QUOTE污水)。KZ-污水总变化系数因为W>0.2m3/d，所以采用机械清渣。经计算，每格格栅的尺寸为2400mm(长)×QUOTE900mm(宽)×QUOTE850mm(高)6.格栅设备目前，格栅及除污机已经设备化、产品化，设备制造厂提供格栅宽度、栅条间隙、安装尺寸等技术性能参数，一般可根据设计水量进行设备选型。本设计拟选用2台由杭州苏堤实业环保有限公司制造的JG—900型回转式齿耙格栅除污机。设备宽度900mm，功率1.5kW。在每台粗格栅前后设有1台1.0×1.0m手动闸门，共四台，备作检修和切换用。粗格栅间平面尺寸为8.30×4.56m，地下深度为6.2m。2）提升泵房设计流量为Qmax=0.64m3/s，本设计近期拟选用四台由广州洋茂泵业有限公司提供的WQ型潜污泵，三用一备。每台泵的设计流量为768m3/h，泵的扬程15m。根据集水井内水位计自动控制水泵的开、停。4.3.2细格栅、沉砂池1）细格栅设计流量Qmax=0.64m3/s，栅前水深1.0m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙b=10mm，栅前长度L1=1.0m，栅后长度L2=0.5m，格栅倾角a=60°，栅条宽度S=10mm，栅前渠超高h1=0.5m。 a格栅槽总宽度B格栅间隙数量：取n=34式中:Qmax－最大设计流量，m3/sa-格栅倾角b-栅条间隙，mh-栅前水深，mv-污水流经格栅的速度，m/s设计采用圆钢栅条，取栅条宽度S=0.01m，则格栅槽总宽度：b过栅水头损失h2栅条断面形状为圆形，形状系数β=1.79，则阻力系数：式中：ξ—阻力系数β—形状系数，圆形断面取1.79过栅水头损失：式中：h2-过栅水头损失，mk—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3。ξ—阻力系数

g—重力加速度，取9.81m/s2 c栅后槽的总高度HH=h+h1+h2=1+0.5+0.19=1.24mQUOTE式中:H—栅后槽总高度，mh—栅前水深，mh1QUOTE—格栅前渠道超高，mh2—过栅水头损失，m d格栅的总长度L式中：L1-进水渠道渐宽部位的长度L2-格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度H1—栅前渠道深度，H1=h+h2=1.19m,QUOTE，则： e每日栅渣量W：式中：W—每日栅渣量，m3/dW1—单位体积污水栅渣量，QUOTEm3/(103m3污水)，栅条间距b=10mm时，W1=0.1m3/(103m3污水)KZ—污水总变化系数因为W>0.2m3/dQUOTE，所以采用机械清渣。经计算，选用2道格栅，每道格栅的尺寸为3700mm（长）×670mm（宽）×1240mm（高），配用电机功率1kW。每道细格栅前后设有手动闸板备作检修和切换用，并根据格栅前后水位差或按时间周期自动控制清渣，也可机旁手动控制清渣。选用JT-10型格栅除污机2台，电机功率2.2kW；SY型栅渣压榨机，功率1.5kW。栅渣输送至压榨机脱水后打包外运。2）沉砂池(魏先勋，2002)沉砂池的设置目的是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大、粒径≥0.2mm的砂粒，使无机砂粒与有机物分离开来，便于后续生化处理。4m3/s，2m3/s，m3/sm3/s a长度：设v=0.25m/s，t=30s，L=vt=0.25×30=7.5m 水流断面积： b池总宽度：设n=2格，每格宽b=0.8m，则池总宽度B=nb=2×0.8=1.6m c有效水深： d沉砂室所需容积:设T=2d， e每个沉砂斗容积：设每一分格有两个沉砂斗。图4-5沉砂池计算草图Fig.4-5ComputionGraftofHorizontalGritChamber f沉砂斗各部分尺寸:设斗底宽a1=0.6m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h3′=0.35m，沉砂斗上口宽： 沉砂斗容积：g沉砂室高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗：h池总高度：设超高h1=0.4H＝h１＋h２＋h３＝0.4＋0.8＋0.51＝1.71ｍi验算最小流速：在最小流量时，只用一格工作（n=1）:j构筑物大小7.5(长)×1.6(宽)×1.71(高)mk砂水分离装置选用LSSF型螺旋砂水分离器(1台)，功率为0.37kw。该设备广泛用于沉砂池的砂水分离，具有分离效率高，维护方便，结构紧凑，重量轻等优点（闪红光，2002）。砂水混合物通过气提输送至砂水分离器，分离后的干砂外运。4.3.3A2/C氧化沟采用Carrousel氧化沟，已知设计流量Q=40000m3/d，进出水水质如下：（1）进水水质：BOD5浓度S0=120mg/LQUOTE，TSS浓度X0=180mg/LQUOTE，NH3-N=25mg/L，最低水温T=15°C，最高水温25°C。（2）出水水质：BOD5浓度Se=20mg/LQUOTE，TSS浓度Xe=20mg/LQUOTE，NH3-N=15mg/L。（3）考虑污泥稳定化：污泥产率系数Y=0.55，混合液悬浮固体浓度（MLSS）X=4000mg/L，混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）Xv=2800mg/LQUOTE，污泥龄θQUOTEC=30d，内源代谢系数Kd=0.055QUOTE，20°CQUOTE时脱硝率qdn=0.035kgQUOTE(还原的NO3--N)/（kgMLVSS·d）。（4）沟内水流速度的范围为0.25-0.6m/s，常取0.25-0.35m/s，流速太低易发生污泥下沉，流速太高会增大水头损失，对构筑的腐蚀等(A.Abusam等，2002)，本设计取0.3m/s。前置厌氧区——=1\*ROMANI容积计算在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌可将溶解性BOD转化成低分子发酵产物，生物聚磷菌将优先吸附这些低分子发酵产物，并将其运送到细胞内、同化成胞内碳源存贮物，所需能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖的水解，并导致磷酸盐的释放。经厌氧状态释放磷酸盐的聚磷菌在好氧状态下具有很强的吸磷能力，吸收、存贮超出生长需求的磷量，并合成新的聚磷菌细胞、产生富磷污泥，通过剩余污泥的排放将磷从系统中除去。根据此工作原理，设计A2/C氧化沟厌氧区Ⅰ分3格，第1格的功能在于使混合液中的微生物利用进水中的有机物去除回流污泥中的硝态氮，消除硝态氮对厌氧区的不利影响，保证第2、3格中磷酸盐的正常释放。厌氧区的主要设计参数为混合液停留时间。泥水混合液在厌氧区的停留时间一般为1～2h(释磷量就已达到可释磷总量的80%左右)，过长的厌氧停留时间可导致没有低分子发酵产物的磷释放，使得碳源贮存量不足，不能在好氧区产生足够的能量来吸收所有释放的磷。对一般城市生活污水(BOD/TP≥20～25mg/L、出水磷浓度≤1.0mg/L)，厌氧区的停留时间取1.5h，据此可计算厌氧区的容积（刘长荣和常建一，2002）。前置反硝化区——=2\*ROMANII容积计算泥水混合液由厌氧区Ⅰ进入反硝化区Ⅱ，一部分聚磷菌利用后续工艺的混合液(内回流带来的)中硝酸盐作为最终电子受体以分解细胞内的PHB(聚β羟基丁酸)，产生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成，同时反硝化菌利用内回流带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物进行反硝化，达到部分脱碳与脱硝、除磷的目的。缺氧区容积包括脱硝、除磷两部分。在缺氧条件下聚磷菌吸收磷的速度大于好氧区的速度，为充分利用这一有利条件，在缺氧区磷被吸收所需停留时间一般为0.5～1.0h；缺氧区反硝化菌利用污水中的有机物作反硝化碳源，但是其快速生物降解有机物在厌氧区已被利用，而在缺氧区所能利用的大部分有机物只能是慢速生物降解有机物，因此其反硝化速率可参照后续氧化沟中所采用的数据。通过反硝化速率和确定的混合液MLVSS浓度及要去除的NO3-N量，可求得脱硝所需容积（刘长荣和常建一，2002）。 （1）除磷所需容积Va 除磷停留时间取45min，则：QUOTE （2）脱硝所需容积VbQUOTE脱硝量按总脱氮量的15%计算，为60kg/d，在15°C时反硝化速率：qdn=0.035×1.08(15-20)=0.0238kg(还原的NO3--N)/kgMLVSS 则脱硝所需MLVSS=60/0.0238=2521kg，经计算需要容积Vb=718m3QUOTE 则反硝化区=2\*ROMANII容积为：VⅡ=Va+Vb=2051m氧化沟——=3\*ROMANIII设计计算1）去除BOD5：（1）氧化沟出水溶解性BOD5QUOTE浓度S：为了保证沉淀池出水BOD5QUOTE浓度Se≤20mg/LQUOTE，必须控制氧化沟出水所含溶解性BOD5QUOTE浓度QUOTES2，因为沉淀池出水中的VSS也是构成BOD5QUOTE浓度的一个组成部分。S=Se-S1QUOTES1为沉淀池出水中的VSS所构成的BOD5QUOTE浓度:S1=1.42(VSS/TSS)×TSS×(1-e-0.23×5)=1.42×0.7×20×(1-e-0.23×5)=13.59S=20-13.59=6.41(mg/L)（2）好氧区容积V1QUOTE：好氧区容积计算采用动力学计算方法：（3）好氧区水力停留时间t1QUOTE：（4）剩余污泥量ΔXQUOTE：去除每1kgBOD5QUOTE产生的干污泥量QUOTE2）脱氮（1）脱氮量N1QUOTE：氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮量为：需要氧化的NH3-N量N1=进水TKN-出水NH3-N-生物合成所需氮N0：N1=25-15-2.92=7.08(mg/L)（2）脱氮所需容积V2QUOTE：脱硝率：qdn(t)=qdn(20)×1.08(T-20)15QUOTE时：qdn=0.035×1.08(15-20)=0.0238kg(还原的NO3--N)/（kgMLVSS）QUOTE脱氮所需的容积：（3）脱氮水力停留时间QUOTEt2：3）氧化沟总容积V及停留时间tVⅢ=V1+V2=10104+4250=14354(m3)校核污泥负荷：4）需氧量（1）实际需氧量AORAOR=去除BOD5QUOTE需氧量—剩余污泥中BOD5QUOTE的需氧量+去除NH3-N耗氧量—剩余污泥中的NH3-N的耗氧量—脱氮产氧量a.去除BOD需氧量QUOTED1：D1=a′Q(S0-S)+b′VX=0.52×40000×(0.12-0.00641)+0.12×14354×2.8=2362.67+4822.94=7185.61(kg/d)QUOTEb.剩余污泥中BOD的需氧量D2QUOTE（用于生物合成的那部分BOD需氧量）：D2=1.42×△X1=1339.07(kg/d)c.去除NH3-N的需氧量D3：每1kgNH3-N硝化需要消耗4.6kgO2D3=4.6(TKN-出水NH3氮)×Q/1000=4.6×(25-15)×40000/1000=1840(kg/d)d.剩余污泥中NH3-N的耗氧量D4QUOTE：D4=4.6×污泥含氮率×氧化沟剩余污泥△X1=4.6×0.124×943.01=537.89（kg/d）e.脱氮产氧量D5QUOTE：每还原1kgN2QUOTE产生2.86kgO2QUOTE，D5=2.86×脱氮量=2.86×7.08×40000/1000=809.95（kg/d）总需氧量AOR=D1-D2+D3-D4-D5=7185.61-1339.07+1840-537.89-809.95=6338.7(kg/d)考虑安全系数1.4，则AOR=1.4×6338.7=8874.18(kg/d)去除每1kgBOD5QUOTE的需氧量：（2）标准状态下需氧量SOR式中：Cs(20)QUOTE——20°C时氧的饱和度，查资料取9.17mg/L；T——取25°C； Cs(T)QUOTE——25°C时氧的饱和度，查资料取8.38mg/L； C——溶解氧浓度，取2mg/L； ——修正系数，取0.85；QUOTEβ——修正系数，取0.95。去除每1kgQUOTEBOD5的标准需氧量：5）氧化沟尺寸氧化沟各部分容积：前置厌氧区容积VI=2500QUOTEm3，前置缺氧区容积VⅡ=2051QUOTEm3，氧化沟主体部分VⅢ=14354QUOTEm3设氧化沟两座，以下按单座容积计算各部分尺寸：（1）氧化沟主体部分尺寸单座氧化沟有效容积：14354/2=7177≈7200m3，取氧化沟有效水深h=4m，超高取0.5m，中间分隔墙厚度为0.25m，氧化沟面积：A=V单/h=7200/4=1800m2，QUOTE单沟道宽度取b=8m，弯道部分面积：直线段面积A2=A-A1=1177.89m2，直线段长度：为改善氧化沟的水流状况，在氧化沟弯道处设挡流板（曹瑞珏和付见中，2001）。（2）前置缺氧区尺寸单座氧化沟缺氧区容积：2051/2=1025.5m3，有效水深h=4m，超高取0.5m，中间分隔墙厚度为0.25m，缺氧区面积A=1025.5/4=256.375m2，由此计算出单沟宽b=6.6m。（3）前置厌氧区尺寸单座厌氧区尺寸容积2500/2=1250m3，水深为4m，超高取0.5m，厌氧区面积：QUOTEA=1250/4=312.5m2，已知总长L=4×6+0.25×4=25m，QUOTE则总宽b=QUOTE，取12m，设两格。（4）进出水管污泥回流比R=100%，进出水管流量QUOTE管道流速v=1.0m/s，则管道过水断面：A=Q/v=0.463/1.0=0.463m2管径：取0.8m，即采用800mm管径。校核管道流速：（5）出水堰及出水竖井初步估算δ/H<0.67，因此按薄壁堰来计算。a.出水堰式中：b——堰宽；H——堰上水头高，取0.2m堰宽b取为2.8mb.出水竖井考虑可调堰安装要求，堰两边各留0.3的操作距离。出水竖井长L=0.3QUOTE+b=0.6+2.8=3.4m，出水竖井宽取B=1.7m，则出水竖井平面尺寸为L×B=3.4m×1.7m，氧化沟出水孔尺寸为b×h=2.8m×0.5m。QUOTE6）曝气设备选择单座氧化沟需氧量：卡鲁塞尔式氧化沟的曝气设备采用特殊设计的立式低速表曝机，这种表曝机单机容量大，设备数量少，氧化沟沟深可达5m以上，较传统的氧化沟节省占地10%～30%，土建费用相应减少（原培胜等，2006）。每座氧化沟设两台卡鲁塞尔专用垂直轴表面曝气机。充氧能力为1.8kgO2/(kw·h)QUOTE，则所需电机功率：取N=100kW，表面曝气机叶轮直径D=4000mm。7）回流比外回流比R：假设二沉池排放污泥浓度XR=8000mg/L，A2QUOTE/C氧化沟混合液浓度X=4000mg/L，则R=X/(XR-X)=100%。内回流比r：由氧化沟Ⅳ的通道回流到缺氧区Ⅱ的回流量为Qr，通道宽度为1.0m、水深为4.0m、流速为0.3m/s，则Qr=1.2m3/s，最大回流比：r=(1.2×86400/20000)×100%=518%内回流量可以通过安装在回流通道上的旋转闸板控制，混合液内回流比r=300%～500%（刘长荣和常建一，2002）。每座池厌氧区内设2台水下推进器，每台功率5.0KW。每座缺氧区内设3台淹没式水下推进器，每台功率5.0KW。氧化沟内厌氧区和缺氧区水下水下推进器连续运转，使污泥处于悬浮状态，防止沉泥现象的发生(马彬和陈峰，2008)。4.3.4二沉池进行混合液固液分离，确保污水厂出水SS和BOD5等达到所要求的排放标准，是生化处理不可缺少的一个组成部分。本设计拟采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池。如下图4-6所示：图4-6辐流式沉淀池Fig.4-6Convergent-flowsedimentationtank本设计最大设计流量Qmax=1667m3/h，采用机械刮泥，各部分尺寸计算如下4-7：图4-7辐流式沉淀池计算草图Fig.4-7computinggraftofconvergent-flowsedimentationtank（1）沉淀部分水面面积设表面负荷q=0.9m3/(m2·h)QUOTE，n=2座。（2）池子直径：取D=34m。（3）沉淀部分有效水深：设t=3h，h2=q′t=0.9×3=2.7m（4）沉淀部分有效容积：污泥部分所需容积：设S=0.5L/(人·d)QUOTE，T=4h，设计人口取N=100000污泥斗容积：设r1=2m，r2=1m，α=60º，则（5）污泥斗以上圆锥体部分污泥容积：设池底径向坡度为0.05，则（6）污泥总容积：V1+V2=12.7+171.22=183.92m3（7）沉淀池总高度：设h1=0.3m，h3=0.5mH=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+2.7+0.5+0.75+1.73=5.53（8）沉淀池池边高度：H′=h1+h2+h3=0.3+2.7+0.5=3.5m（魏先勋，2002）。沉淀池出水采用环形集水槽，双侧溢流堰出水，最大堰上负荷为1.6L/s﹒m。每座沉淀池内设1台周边传动的全桥式刮吸泥机，刮吸泥机桥架上还附带有刮板，随着刮板的移动，将池表面浮渣至排渣斗内。刮吸泥机、沉淀池与氧化沟协调连续运行，排泥与污泥泵房协调动转。4.3.5污泥泵房泵房设于二沉池与氧化沟之间，回流活性污泥至生化池；提升剩余污泥至浓缩、脱水车间。最大污泥回流比：100%，正常污泥回流比：30～50%，剩余污泥总量：383.8m3/d（见4.3.8）。回流污泥泵:选用三台螺旋泵，两台工作，一台备用。扬程为8m，流量为200-300L/s。剩作污泥泵:选用两台小型高扬程螺旋泵，一台工作，一台备用。扬程为8m，流量为0-10L/s。回流污泥根据氧化沟污泥浓度控制回流量，剩余污泥泵与污泥浓缩、脱水机协调运行。4.3.6消毒间及消毒池因为纳污河段水质标准为《地面水环境质量标准》（GB3838-88）中“IV”为准，故需经消毒处理后出水才能排放。加氯间为接触消毒池提供氯气，消毒池杀灭出厂污水中可能含有的细菌和病毒。 设计流量Q=4万m3/d=1667m3/h；水力停留时间T=0.5h；设计投氯量为：C=3.0～5.0mg/La设置消毒池（接触式）一座，为半地下式。池体容积V=QT=833.3m3，消毒池池长L=21m，每格池宽b=5m，长宽比L/b=4.2，接触消毒池总宽B=nb=2×b=10m，消毒池有效水深设计为H1=4.0m，实际消毒池容积V′=BLH1=2×5×21.0×4.0=840m3，满足有效停留时间的要求。 b加氯量计算设计最大投氯量为ρmax=5.0mg/L；每日投氯量为：W=ρmaxQ=5×40000×10-3=200kg/d=8.3kg/h氯库储存量按15天加氯量计算，选用1000kg贮氯钢瓶，每日加氯量为1/5瓶，共贮用12瓶。氯库内还设有1台漏氯自动检测仪。为确保安全，专门设漏氯吸收间安装氯吸收装置，以备大量泄氯时使用。 c混合装置在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式）。实际选用JBK-2200框式调速搅拌机，搅拌器直径φ2200，高度H=2000mm，电动机功率为4.0KW。接触消毒池设计为纵向折流反应池。在第一格，每隔3m设纵向垂直折流板，第二格每隔7m设垂直折流板，第三格不设。图4-8接触消毒池Fig.4-8ComputingGraftofContactDisinfectionTank4.3.7污水计量设备为了提高污水厂的工作效率和运转管理水平，积累技术资料，应准确掌握污水量的变化情况，测量污水流量的设备和装置要求应当是水头损失小，精度高，操作简单且不易沉淀杂物，本设计中采用巴式计量槽，污水量测量测定范围在0.250～1.800m3/s之间，主要部位尺寸如下： W=0.90mB=1.65mA=1.6832A/3=1.122C=1.20mD=1.56mH1=0.76mH2=0.53m图4-9巴氏计量槽示意图Fig.4-9ComputionGraftofPapMeasurementSlot测量计算公式为：Q=2.152H11.566式中：Q—流量，m3/sH1—上游水深，m。D=1.2W+0.48=1.2×0.9+0.48=1.56mC=W+0.3=0.9+0.3=1.2mB=0.5W+1.2=0.5×0.9+1.2=1.65m总长L=B+0.6+0.9=1.65+0.6+0.9=3.15m4.3.8污泥浓缩池由于不设初沉池，只考虑剩余污泥。因此污泥量按剩余污泥量来计算。以湿污泥体积计：式中：Vss——以湿污泥体积计，剩余活性污泥量，m3QUOTE/d；QUOTEΔXss——产生的悬浮固体，kgss/dP——污泥含水率，%，此处取99.4%ρ——污泥密度，以1000kg/m3QUOTE计。则：本设计拟采用辐流式重力浓缩池。图4-10污泥浓缩池计算图Fig.4-10ComputingGraftofSludgeThickeningTank1）设计参数 （1）进泥含水率当为初次污泥时，其含水率一般为95%～98%；当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%；当为混合活性污泥时，其含水率一般为98%～99.5%。 （2）污泥固体负荷当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80～120kg/(m2·d)；当为剩余活性污泥时，污泥固体负荷宜采用30～60kg/(m2·d)；当为混合活性污泥时,污泥固体负荷宜采用25～80kg/(m2·d)。 （3）浓缩后污泥含水率由二沉池进入污泥浓缩池的污泥含水率，当采用99.2%～99.6%时，浓缩后污泥含水率宜为97%～98%。 （4）污泥停留时间浓缩时间不宜小于12小时，但也不要大于24小时，以防止污泥厌氧腐化。 （5）有效池深 一般为4m，最低不小于3m。 2）设计计算 （1）浓缩池直径式中:Q—污泥量，m3/dC—污泥固体浓度，g/l，进泥含水率取99.4%，则C=6g/lM—浓缩池污泥固体通量，kg/(m2/d)，取25kg/(m3/d)A=383.8×6÷25=92.11m2则浓缩池直径为：取为11m （2）浓缩池高度取污泥浓缩时间T=15h，则浓缩池有效水深：超高h2取0.3m，缓冲层高h3取0.3m，采用机械刮泥，池底坡度为1/20，取污泥斗下底直径D1QUOTE=1m，取上底直径D2=2mQUOTE，池底坡度造成的深度：污泥斗高度：H=h1+h2+h3+h4+h5=2.6+0.3+0.3+0.225+0.714=4.14m （3）浓缩后污泥体积4.3.9污泥脱水设备污泥脱水设备采用无锡金源环境保护设备有限公司提供的DY型带式压滤脱水机，该压滤机是在引进国外带式压滤脱水机的基础上研制成功的。它广泛应用于污泥机械脱水，该机连续生产、节能、处理量大、操作方便，是污泥脱水的较好设备。DY系列带式压滤脱水机主要由驱动机构、污泥布水机构、滤带调偏机构、滤带清洗机构、张紧机构、导向机构、刮泥机构、重力脱水区、压滤脱水区、机架等组成（闪红光，2002）。5污水处理厂平面布置及高程布置5.1污水处理厂平面布置由于厂区原始地形高差极大，远离沿河大道需要大量挖填方，因此厂区沿道路方向靠路平行布置。厂内设一条东西向主干道路。道路由厂区东侧进厂。厂区东南区为综合楼及广场，东北区为生活区，西北区为污水处理区，西南区为远期预留地。明确分区以方便管理。厂区近期占地面积4.5万m2，占地指标为1.125m2/m3污水。其中绿化面积1.5万m2，绿化率33.3%。厂区总平面布置遵循如下原则：（1）功能分区明确，构筑物布置紧凑，减少占地面积。（2）考虑远期的发展，尽量为远期发展多留余地。（3）流程力求简短