排水工程设计说明书

学生：郑君健指导老师：林华摘要：城镇污水处理厂是现代城市发展和水资源保护不可缺少的组成部分。本课题是设计一座日处理量为1万m3的城市生活污水处理厂，通过对生活污水的无害化处理以达到环境保护的目的。此次生活污水水质指标：BOD5=250mg/L，CODcr=500mg/L，SS=420mg/L，NH3-N=25.7mg/L，TP=3.1mg/L，pH=7-8。通过文献查阅和工艺比较最后确定采用厌氧池+氧化沟工艺作为本次生活污水处理工艺。处理构筑物主要包括了格栅，平流沉砂池，厌氧池，氧化沟，二次沉淀池，接触消毒池，污泥浓缩池等等。其核心处理工艺是氧化沟工艺流程，污水在氧化沟中经曝气设备的搅动与活性污泥充分接触后大部分的污染物被除去，最后出水达到国家的有关排放标准（GB18918-2002）即：CODcr≤50mg/L，SS≤10mg/L，BOD5≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L，TP≤0.5mg/L。处理后的出水排进厂区附近的天然河道。本文设计介绍了该工艺的特点，并有相关的城镇污水处理厂的工艺设计过程。关键词：污水处理厂工艺设计氧化沟工艺污水处理ThewastewatertreatmentplantdesignforthetownofhuixianinlinguiStudent:JunJian-ZhengTeacher:Hua-LinAbstract:Thecitysewagetreatmentplantisessentialconstituentofthemodernurbandevelopmentandthewaterresourcesconservation.Thistopicdesignsacitylifesewagetreatmentplantwhichcantreat10000m3sewageaday.Throughthetreatmentanddisposalofsewagetheresearchcanachievethepurposeofenvironmentalprotection.Thesewagewaterqualityindicators:BOD5=250mg/L,CODcr=500mg/L,SS=420mg/L,NH3/L,TP=3.1mg/L,pH=7-8.Throughliteraturereviewandfinalizetheadoptionprocess,anaerobicpond+oxidationditchprocessischosenasthissewagetreatmentprocess.Dealstructuresincludingthegrille,advectiongritchamber,anaerobictank,oxidationditch,secondarysedimentationtank,thecontactdisinfectiontank,sludgethickenerandsoon.Itscoreprocessingcraftselectstheoxidationditchtechnicalprocess.Sewageinoxidationditchafteraeratormixingandactivesludgefullcontact,mostofpollutantsofwhichareremoved.Atlast,thewaterleakageachievedthecountryrelateddischargesstandardswhichareCODcr≤50mg/L,SS≤10mg/L,BOD5≤10mg/L,NH3-N≤5mg/L,Treatedeffluentisdischargedintothenaturalrivernearthefactory.Thisarticleintroducesthecharacteristicofthiscraftandsuppliesthecorrelatedprocessofthecitysewagetreatmentplant.Keywords:SewagetreatmentplantTechnologicaldesignOxidationditchcraftSewageprocessing临桂县会仙镇污水处理厂工程设计1第1章前言7第2章工程设计背景82.1工程概况82.2设计资料82.2.1进、出水水质882.3设计原则82.4设计依据992.4.2国家有关的规范、标准92.5主要参考资料9第3章污水处理工艺的比选与确定103.1国内外生活污水的处理历史及现状101111141515第4章污泥处理方案的确定17171717第5章主体构筑物的设计说明1919191920202023232323242424第6章主体构筑物的设计计算252525252525Cr处理程度计算255处理程度计算2525262626272828282828292929313131313333333334343434353535393939424242424343434344444444444445454547474747474747第7章污水厂平面布置49494949505152第8章污水厂高程布置535353第9章投资估算5555555556579.3.1经济效益579.3.2社会效益57第10章工程实施计划58第11章环境保护措施5911.1施工期环境保护措施59595959595911.2营运期环境保护措施与对策595959606060第12章结论61致谢62参考文献63第1章前言水，是人类生存、养息、发展的根本条件。然而，人类社会在工业化的进程中大量消耗水资源的同时，排出污水，污染河湖，危害环境，造成严重后果。英国及美国都曾在19世纪中期发生因引用水源遭生活污水污染而引起的霍乱大流行;二十世纪工业迅速发展和城市人口剧增更带来不少河流水质恶化、生物绝迹的恶果。所以说城镇污水处理厂是现代城市发展和水资源保护不可缺少的组成部分。我国污水处理产业发展进步较晚，建国以来到改革开放前，我国污水处理的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。改革开放后，国民经济的快速发展，人民生活水平的显著提高，拉动了污水处理的需求。进入二十世纪九十年代后，我国污水处理产业进入快速发展期，污水处理需求的增速远高于全球水平。中国政府历来重视环保治理工作，敬爱的周恩来总理曾提出了“全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民”32字方针，历届政府提出根治海河、三河三湖的治理的要求。由于各级政府的高度重视，我国的污水处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒的看到，我国工农业生产发展的步伐很快，特别是改革开放的30年乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，若长此下去将带来环境受到严重污染的后患。为此当今环境污染的治理不能仅仅停留在各级政府的重视，而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。为此我们要唤起民众为21世纪可持续发展目标的实现，为人类健康的生存，为子孙后代留下优质的环境而努力完成自己的责任。目前我国随着城市人口的增加和工农业生产的发展，污水排放量也日益增加，水体污染相当严重，而且几乎遍及全国各地。到2000年底，全国设市的663个城市中有310个建有污水处理设施，建设污水处理厂427座，年污水处理量113.6亿立方米，污水处理率只有34.23%。从总体上看，我国污水处理正在经历由规模小、水平低、品种单一、严重不能满足需求到具有相当规模和水平、品种质量显著提高和初步满足国民经济发展要求的深刻转变，污水处理需求将逐步实现自给。通过大学四年对基础课、专业课以及相关课程的学习，我本人基本上掌握了本专业——市政工程的理论知识。本次毕业设计是以污水处理厂工程设计等污水处理相关理论知识的前提下，以生活污水为处理厂源进水，结合多年来的国内外的污水处理厂发展水平和实际情况，自选污水处理工艺流程，按照课题任务书的要求，设计日处理量为1万立方米的城镇污水处理厂。本次毕业设计是在已有专业理论的基础下，结合自己的知识和实际情况，由我在导师的指导下完成该设计的。本此设计既是对我们大学四年学习的一次综合性的检测，同时还是对我四年所学作了一个总结与提高。由于本人的水平有限，在设计中难免存在着一些不足之处，敬请读者批评指正。第2章工程设计背景2.1工程概况临桂县会仙镇污水处理厂位于桂林市临桂县会仙镇新民村，距离桂林市区约25km，距离临桂县城中约35km。会仙镇区现状排水体系基本上没有框架，主要是沿街道（路）的明沟与散水坡，就近排入古桂柳运河。为适应经济、社会发展的需要，保护水环境，会仙镇规划近期建设规模为万m2.2设计资料进、出水水质(1)工程设计进水水质水量：污水厂进水水量、水质：设计水量万m3/d，根据桂林市其他城市污水处理厂进水进行类比，预测进入会仙镇污水净化厂的水质见表1。表1-1进入污水净化厂的水质（平均值）单位：mg/LCODcrBOD5SSNH3-NTPpH5002504206-9(2)排放标准：污水处理后达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级标准A标准后经管道排入良丰河。具体排放指标到见表2。表1-2《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准（GB18918－2002）（摘录）单位：mg/LpHBOD5CODSSNH3-NTP6-9≤10≤50≤10≤52.2.2自然资料（1）工程地质：地貌单一，地形简单，地势平坦开阔，场区无冲沟切割，同时，基岩为不纯灰岩，岩石节理裂隙、构造裂隙不发育，岩溶不发育，不存在滑坡、崩塌、土洞和岩溶地面塌陷等不良地质现象或地质灾害现象。场地地面稳定性较好。拟建场地地下水位埋深8~10m，岩性上部为砂质粘土、粘质砂土，承载力150~200Kpa，下部砂卵石承载力240~360Kpa。砂卵石或粘土砾石层底部1~2.3m厚淤泥层是软弱土层，但埋深较大，对上部建筑影响不大。（2）水文情况：良丰河为漓江一条支流，由临桂南边山流入本区，经在柘木镇下游约1/4公里处注入漓江。河流全长58公里，集雨面积504平方公里。据良丰水文站10年实测资料，多年平均流量m3/s，最枯流量m3/s。拟建项目水系为良丰河的一段，多年平均水位标高，最高洪水标高，最低枯水位标高。（3）气象资料：项目所在区域属中亚热带季风气候，多年平均气温℃，极端高温℃，极端低温℃，多年平均降雨量为，多年平均风速/s，最大风速/s，主导风向北东风，多年平均日照时数为1667.6小时，多年平均蒸发量，年平均相对温度为76%。无霜期长达312天2.3设计原则（1）校核水处理构筑物的处理能力，水处理单体构筑物基本上按最大时流量进行设计；（2）污水厂应按近期设计，考虑远期发展；（3）污水厂设计时应考虑各构筑物或设备进行检修，清洗及部分停止工作时，仍能满足处理要求，能够达到系统正常70％的处理能力；（4）污水厂机械化和自动化程度，应本着提高科学管理水平和增加经济效益的原则，根据实际生产要求，技术经济合理性和设备供应情况，妥善确定，逐步提高；（5）设计中必须遵守设计规范的规定。但是对于确实行之有效，经济效益高，技术先进的新工艺，新设备和新材料，应积极采用，不必受现行设计规范的约束。2.4设计依据相关文件《桂林市临桂县县会仙镇城镇总体规划（2008-2025）》；《桂林市临桂县县会仙镇城镇污水治理工程可行性研究报告》，2009年。国家有关的规范、标准《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月26日颁布）；《中华人民共和国水污染防治法》（2008年2月28日颁布）；《中华人民共和国固体废物污染环境保护法》（2004年12月29日颁布）；《中华人民共和国水法》（2002年10月1日颁布）《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）；《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）；《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）；《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89）；《给水排水制图标准》（GB/T50106-2001）；《室外排水设计规范》（GBJ14-87，1997年版）；《泵站设计规范》（GB/T50265-92）等。2.5主要参考资料（1）《排水工程》第四版建工出版社；（2）给水排水工程设计和环境工程设计的有关技术规范和设计手册；（3）其他多种给水排水、环境工程类期刊。第3章污水处理工艺的比选与确定3.1国内外生活污水的处理历史及现状我国污水处理事业的历史始于1921年，到改革开放的近二十年来取得了迅速的发展，但仍然滞后于城市发展的需要。据统计，到2000年底，全国已建设城市污水处理厂427座，其中二级处理厂282座。这些污水处理厂的建设，极大地提高了城市污水的处理水平，但处理量的增加仍远远滞后于污水排放量的增长，两者之间的差距还有进一步拉大的趋势。即便按98年资料，我国城市污水的处理率也仅为15.8%，西方发达国家如美国早在1980年就已达到了70%。我国的污水处理事业的实际情况是污水处理率低，很多老城区的排水管网甚至不成系统。城市污水处理能力增长缓慢和污水处理率低是造成我国水环境污染的主要原因，由此导致了水环境的持续恶化，并严重的制约了我国经济与社会的发展。我国城市污水处理能力增长缓慢的主要原因可以归结为以下三个方面：（1）污水处理技术落后城市污水处理技术是城市污水处理设施能否高效运转的关键；长期以来，我国的污水处理技术都是沿袭了欧美国家近百年来的路线和处理技术，在吸收、消化国外技术的同时也形成了自己的技术，城市污水处理技术有了很大的发展，但是我国现阶段采用的污水处理技术与同期国外的技术水平相比依然还很落后，始终存在效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低等缺点，从而影响它们在污水处理厂投标中的竞争力。（2）资金短缺，投资力度不够城市污水处理系统是城市的重要基础设施之一，也是防止水污染、改善城市水环境质量的重要手段，为发展我国的城市污水处理，使水环境污染得到有效的控制。资金是个根本问题。我国经济水平相对于发达国家还比较落后，用于水污染治理的资金还很紧缺，不可能完全照搬国外的技术和模式，依靠大规模建设城市污水处理厂来改善水环境在现阶段实现的可能性不大。即使修建了城市污水处理厂，其高昂的运行维护管理费用也是城市污水处理率低、水体污染严重的主要原因之一。据清华大学紫光顾问公司调查：我国污水处理设备运行状况是1/3运行正常、1/3不正常、1/3处于闲置状态，污水处理厂的实际运转率只能达到50%，我国污水的实际处理率远远低于污水处理设施的处理能力。统计资料表明：2010年要增加6722万吨的污水处理，约需1344亿元的环保资金投入。按目前日处理能力2685万吨，每立方米的运行费用0.5元计算，需运行费用49亿元/年，到2010年则需171.7亿元，资金不足十分突出。虽然近几年国家对污水处理投资有所增加，但与国外相比还差距甚远，远远不能满足需要。据有关资料统计：发达国家包括美国、德国、日本、法国、英国等国家用于排水设施与污水处理方面的投资约占国民经济总产值的0.53％~0.88％。而我国在20世纪90年代用于排水设施与污水处理方面的投资仅占国民经济总产值的0.02％~0.03％。所以我国应通过宏观调控调整投资结构，加大对城市排水和城市污水处理设施的投入。（3）管理水平低传统的处理技术较复杂，我国目前操作人员的技术素质及管理水平不能适应,这样就造成了即使已建成的污水厂也不能正常运行,严重制约了已建城市污水厂的正常运行。污水处理技术的发展趋势是简易、高效率、低能耗。我国是一个发展中国家，人口众多、生产力落后、经济基础薄弱是我国的实际国情，面对人民群众急需解决的生存压力，各级政府部门不得不把发展经济作为其首要任务。目前，我国很多大城市已经开始着手进行污水处理厂建设的规划和建设计划工作，但在广大中小城市（镇）还没有将污水处理建设纳入城市发展的议题，其主要原因之一就是没有专门的建设资金。随着我国城市化进程的加快，中小城市（镇）的发展十分迅速，全国19200多个建制镇绝大多数都没有污水处理设施。目前，中小城市（镇）的污水排放量约占全国污水排放总量的一半以上，随着未来50年小城镇建设的快速发展，生活污水和工业废水的排放量将会数倍、甚至十几倍的增加，势必加剧水环境的恶化。中小城市（镇）和大城市在水系上是相通的，而且往往处于大城市的上游，中小城镇的污水治理工作做不好，大城市污水处理率即使达到一个很高的水平，水环境的质量也不会有明显改善。因此，要改善我国水环境被污染和继续恶化的状况，保护我国紧缺的水资源，除了要刻不容缓地对大城市的城市污水进行处理外，中小城市（镇）污水也应该引起足够的重视。本项目污水处理的特点：（1）污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.5，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；（2）污水中主要污染物指标BOD、、COD、SS等值都比国内一般城镇污水低30%左右；（3）对脱氮除磷有一定的要求，处理后的出水要达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准，氮磷的去除率分别要达到％和83.87％。按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10~20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。综合以上因素，本项目适合选用生化处理工艺，且针对此次项目对氮磷去除率的要求，采用二级强化处理工艺比较适宜。同时在选择污水处理工艺时，还要考虑工艺的可靠性、稳定性。因为城市污水是不断变化的，随时间的推移，会在水质水量上产生一定的变化，因此要求稳定、可靠的工艺，在保证达标的前提下，则应考虑工艺的经济指标。投资少、运行费用低的工艺是人们的首选，另外，占地少、工艺流程短，运行管理方便亦是选择工艺时应注意的问题。工艺类型的介绍（1）生物膜法生物膜法是一大类生物处理法的统称，共同的特点是微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为H2O、CO2、NH3和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般直接来自大气。生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物，是一种被广泛采用的生物处理方法。生物膜法的主要特点是对水质、水量变化的适应性较强。生物膜法从本质上与土地处理的过程相似，是污水灌溉和土地处理的人工化和强化。生物膜法的主要设施是生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等。优点：a固着于固体表面上的生物膜对废水水质、水量的变化有较强的适应性，操作稳定性好。b不会发生污泥膨胀，运转管理较方便。c对水量、水质、水温变动适应性强，处理效果好并具良好硝化功能。d污泥量小且易于固液分离，动力费用省。缺点：a投资较高，单位处理效率较低。b活性生物难以人为控制，因而在运行方面灵活性较差。c由于载体材料的比表面积小，故设备容积负荷有限，空间效率较低。（2）普通活性污泥法活性污泥法是处理城市污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物以及能被活性污泥法吸附的悬浮固体和其他一些物质。无机盐类（磷和氮的化合物）也能部分地被去除。类似的工业废水也可用活性污泥法处理。活性污泥法既能适用于大流量的污水处理，也适用于小流量的污水处理。普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计及运行经验，处理效果可靠。自20世纪70年代以来，随着污水处理技术的发展，本方法在工艺及设备等方面又有了很大改进。在工艺方面，通过增加工艺构筑物可以成为“A/O”或A2/O”工艺，从而实现脱N和P。在设备方面，开发了各种微孔曝气池，使氧转移效率提高到20%以上，从而节省了运行费。普通活性污泥法若设计合理，运行管理得当，出水BOD5可达到10~20mg/L。优点：a有机物在曝气池内的降解经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程，活性污泥也经历了对数增长、减速增长、内源呼吸的完整生长周期。b对无水的处理效果好，BOD5去除率可达到90%以上。c适合用于处理净化程度高和稳定程度要求较高的污水。缺点：a曝气池的容积大、占用的土地比较多、基建费用较高。b在池前可能出现好氧速率高于供氧速率，在池后又有可能出现溶解氧过剩的现象，从而影响处理效果。c对进水水质、水量变化的适应性较低，运行结果容易受到水质、水量变化的影响，脱氮除磷效果不太理想。（3）周期循环活性污泥法周期循环活性污泥法（CylicActivatedSludgeSystem），简称CASS，整个工艺为一间隙式反应器，在此反应器中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断重复，将生物反应过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行。CASS方法在七十年代开始得到研究和应用，随着电子计算机的日益普及，由于其投资和运行费用低、处理性能高超，尤其是优异的脱氮除磷功能而越来越得到重视。该工艺已广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理，目前全世界有300余座各种规模的CASS污水处理厂正在运行或建造中。其主要原理是：把序批式活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，在反应区后部安装了可升降的撇水装置，曝气、沉淀等在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。CASS工艺包括充水—曝气、充水—泥水分离、滗水和充水—闲置等四个阶段。不同的运行阶段，根据需要调整运行方式。共分为三个反应区：生物选择区(DO<0.2mg/L)、缺氧区(DO>0.5mg/L)和好氧区(DO=(2~3)mg/L)。生物选择器为CASS池前端的小容积区，通常在厌氧或兼氧条件下运行。有机污染物通过三个区的连续降解，可以达到很好的处理效果，同时能够实现脱氮除磷。CASS工艺与SBR的区别在于CASS工艺为连续进水，而SBR为间断进水。因此，在池子结构上前者分为2个区，中间设置了隔墙，而后者只有一个反应池。因此，在废水排放为连续和半连续时，CASS工艺更适应。优点：a工艺简单，处理构筑物少，无二沉池和污泥回流系统，基建费用和运行费用较低。b此工艺用于工业废水处理，不需要设置调节池，且处理效果好。c污泥的SVI较低，污泥易于沉淀，一般不会产生污泥膨胀现象。d工艺简单可靠、运行方式灵活、自动化程度高。缺点：a与连续流污水处理工艺相比，设备的闲置率较高。bCASS系统的微生物群落结构与常规活性污泥法相比较复杂。c间歇曝气、间歇排水的自动化程度要求高。（4）氧化沟氧化沟是活性污泥法的发展，沟中的活性污泥以污水中的有机物作为食料，使其降解、无机化。在氧化沟系统中，通过转刷（或转盘和其他机械曝气设备），使污水和混合液在环状的渠内循环流动，依靠转刷推动污水和混合液流动以及进行曝气。混合液通过转刷后，溶解氧浓度被提高，随后在渠内流动过程中又逐渐降低。氧化沟通常以延时曝气的方式运行，水力停留时间为10~24h，污泥龄为20~30h。通过设置进水、出水位置及污泥回流位置、曝气设备位置，可以使氧化沟完成硝化和反硝化功能。如果主要去除BOD5或硝化，进水点通常设在靠近转刷的位置（转刷上游），出水点在进水点的上游处时间为5~20min。由于废水在氧化沟中的水力停留时间多为10~24h，因此可以推算，废水在每个停留时间内要完成30~200次循环。氧化沟在短时间内（如一个循环中）呈现推流式，而在长时间内（如多次循环中）则呈现完全混合特征，两者的结合可减少短流现象，使进。氧化沟的渠道内的水流速度为0.25~/s。沟的几何形状和具体尺寸与曝气设备和混合设备密切相关，要根据所选的设备最后确定。常用的氧化沟曝气和混合设备是转刷（盘）、立轴式表曝机和射流曝气机。目前也有将水下空气扩散装置与表曝机或水下扩散装置与水下推进器联合使用的工程实例。污泥沉淀设施可采用分建式或合建式。氧化沟的主要技术特点：a氧化沟工艺结合了推流和完全混合两种流态污水进入氧化沟后，在曝气设备的作用下被快速、均匀的与沟中混合液进行混合，混合后的水在封闭的沟渠中循环流动。如考虑水流在沟渠中的流速为0.25~/s，氧化沟的总长为90~600m，则完成一个循环所需水被数十倍甚至数百倍的循环水稀释，从而提高了氧化沟系统的缓冲能力。b氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度由于氧化沟的曝气装置一般是定位布置的，因此在装置下游混合液的溶解氧浓度较高，随着水流沿沟长的流动，溶解氧浓度逐步下降，在某些位置溶解氧的浓度甚至可以降至零，出现明显的溶解氧浓度梯度。利用溶解氧在沟中的浓度变化以及存在好氧区和厌氧区的特征，氧化沟工艺可以在同一构筑物中实现硝化和反硝化，这样不仅可以利用硝酸盐中的氧，节省了10%~25%的需氧量，而且通过反硝化恢复了硝化过程消耗的部分碱度，有利于节约能源和减少化学药剂的用量。c氧化沟的整体体积功率密度较低氧化沟中的混合液一旦被推动即可使液体在沟内循环流动，一定的流速可以防止混合液中悬浮固体的沉淀，同时充入混合液中的溶解氧随水流流动也加强了氧的传递。水流在循环中仅需要克服沟的沿程阻力损失和局部阻力损失，而这两部分的水头损失通常很小。另外，氧化沟中曝气设备不是沿沟长均匀分布，而是集中布置在几处，所以，氧化沟可在比其他系统低得多的整体体积功率密度下保持液体流动、固体悬浮和充氧，能量的消耗自然降低。当污泥固体在非曝气区逐步下沉到沟底部时，随着水流输送到曝气区，在曝气区高功率密度的作用下，又可被重新搅拌悬浮起来，这样的过程对于污泥吸附进水中的非溶解性物质很有益处。当氧化沟被设计为具有脱氮功能时，节能的效果是很明显的，据国外的一些研究报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低20%~30%。在传统的活性污泥中，曝气的功率密度一般为20~30kw•h/m3，而氧化沟曝气区的功率密度通常可达100~210kw•h/m3，平均速度梯度G>100s-1。这样高强度的功率密度可加速液面的更新，促进氧的传递，同时提高混合液中泥、水混合程度，有利于充分切割絮凝的污泥，也利于污泥的在絮凝。d氧化沟工艺采用的处理流程十分简捷氧化沟工艺处理城市污水时可不设初沉池，悬浮状的有机物可在氧化沟内得到部分稳定，这比设立单独的初沉池再进行单独的污泥稳定要经济。由于氧化沟采用的污泥平均停留时间较长，其剩余污泥量少于一般活性污泥法产生的污泥，而且氧化沟排放的剩余污泥已经在沟内得到一定程度的稳定，因此一般可不设污泥消化处理装置。为防止无机沉渣在沟中的积累，原污水应先经过格栅及沉砂池的预处理。表3-1美国29个氧化沟污水处理厂工艺性能参数出水浓度（mg/L）去除率（%）冬季夏季年平均冬季夏季年平均BOD5最高浓度的处理厂553441878687平均浓度929493最低浓度的处理厂999999SS最高浓度的处理厂818282平均浓度939494最低浓度的处理厂989898e氧化沟处理效果稳定，出水水质好应用实际表明，氧化沟工艺在有机物和悬浮物去除方面，有比传统活行污泥法更好且更稳定的效果。表3-1是美国环保局（EPA）对29个氧化沟污水处理厂的统计数据，表3-2是氧化沟工艺与其他生物处理法的比较数据。表3-2氧化沟工艺与其他处理法的比较处理工艺出水浓度低于下列数值的时间比例（%）10mg/L20mg/L30mg/LTSSBOD5TSSBOD5TSSBOD5活性污泥法402575709085生物滤池215生物转盘223045607090氧化沟最好的厂999999999999平均水平656585909496最差的厂252555558072工艺类型的选择根据原水水质条件，BOD5/COD=0.5，可知污水可生化性能较好，适合采用生化处理工艺。针对出水水质标准中对氮磷的去除率有较高的要求，单一采用一种生化处理工艺，可能难以达到出水水质标准，故拟采用“厌氧+好氧”相结合的生物处理工艺，在好氧处理工艺前增设厌氧池。生活污水经厌氧池处理之后，出水的BOD5/COD会降低，出水的可生化性能会变差。采用普通活性污泥法和生物膜法，处理厌氧出水，其COD的去除率大约只有60%，而处理相同浓度的原有机废水，COD的去除率可达80%，其次，采用普通活性污泥法，曝气池基建费用较高，对进水水质、水量变化的适应性较低，运行结果容易受到水质、水量变化的影响。尽管采用厌氧+生物膜法能达到一个较好的处理效果，但是投资较高，运行管理灵活性较差。虽然CASS工艺简单可靠，运行方式灵活，投资和基建费用也不高，但是设备闲置率较高，间歇曝气、间歇排水的自动化程度要求也较高。虽然上述几种工艺在技术上都是可行的，但最终选择厌氧池+氧化沟处理工艺是因为:氧化沟是活性污泥系统的新工艺，具有以下各项效益：（1）BOD负荷低，且对水温水质，水量的变动有较强的适应性。（2）污泥龄一般可达15~30d，为传统活性污泥系统的3~6倍。可以存活，繁殖世代时间长，增殖速度慢的微生物，如硝化菌，在氧化沟内可能产生硝化反应。如运行得当能够具有反硝化脱氮的效应。（3）污泥产率低，且已达到稳定的程度，不需要再进行消化处理。这一点可以少了消化池，在运行费用方面又可以省下一部份。（4）在与技术上经济上的造价以及运行费用的综合比较，厌氧池+氧化沟处理工艺相比其他几种处理工艺是更好的选择。工艺流程的确定通过对比分析，设计拟用厌氧池+氧化沟组合工艺。为了使生活污水达到理想的处理效果，必须对生活污水进行预处理，比如生活污水常常含有一些垃圾杂物，这就需要利用机械格栅来拦截，颗粒较大的砂子杂物可以在沉砂池沉降到池底，粒径较小的可以通过砂水分离器来排除等等，因此，设置了格栅，污水提升泵房，旋流沉砂池，配水井等构筑物以利于后续生化反应的进行。工艺流程图如图：原水原水粗格栅污水提升泵房旋流沉砂池厌氧池氧化沟二沉池消毒渠污泥提升泵房浓缩池贮泥池脱水车间出水细格栅配水井集水井集泥井从市政污水管网收集的生活污水经排水管道经机械粗格栅拦截大块漂浮物和杂质后，自由进入到污水提升泵房，由潜污泵提升送至细格栅，对污水中体积较小的杂质进行进一步的拦截，出水进入到旋流沉砂池，对污水进行砂水分离，进而使污水澄清，出水进入配水井进行分配，之后出水进入两组平行布置的厌氧池。进入到厌氧池中的污水在两类厌氧菌产酸菌和产甲烷菌的作用下，先由兼性厌氧产酸菌将复杂的有机物水解、转化为简单的有机物(如有机酸、醇、醛等)，再由绝对厌氧菌(甲烷菌)将有机酸转化为甲烷和二氧化碳等，污水的中的总磷在厌氧环境下通过聚磷菌去除。厌氧池出水再分别进入两组氧化沟进行循环曝气处理，通过较长时间的水力停留时间污水中的有机物和总氮进行深度的去除，氧化沟出水进入二沉池，经过泥水分离，污水进一步澄清，二沉池出水汇流到集水井，出水再进入到紫外线消毒渠，通过消毒灯组进行消毒，杀死处理后污水中的病原性微生物，污水经消毒池处理后接市政排水管网排出。二沉池中产生的污泥，一部分作为回流污泥进入到污泥回流泵房，由污泥泵分别提升至厌氧池和氧化沟以确保污水处理池中有足够数量和稳定的污泥存在，从而提高污水处理效率，另一部分作为剩余污泥进入到污泥浓缩池进行浓缩，出泥进入到贮泥池进行储存，污泥最后进入脱水车间进行脱水处理，处理后的泥饼外运。其中浓缩池产生的废液经上清液回流管回流到粗格栅继续处理。第4章污泥处理方案的确定污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。污泥处理基本要求如下：（1）减少有机物，使污泥稳定化；（2）减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；（3）减少污泥中有毒物质；根据《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）：1）城市污水处理厂污泥应本着综合利用，化害为利，保护环境，造福人民的原则进行妥善处理和处置。2）城市污水处理厂污泥应因地制宜采取经济合理的方法进行稳定处理。3）在厂内经稳定处理后的城市污水处理厂污泥宜进行脱水处理，其含水率宜小于80%。4）处理后的城市污水处理厂污泥，用于农业时，应符合GB4284标准的规定。用于其它方面时，应符合相应的有关现行规定。5）城市污水处理厂污泥不得任意弃置。禁止向一切地面水体及其沿岸、山谷、洼地、溶洞以及划定的污泥堆场以外的任何区域排放城市污水处理厂污泥。城市污水处理厂污泥排海时应按GB3097及海洋管理部门的有关规定执行。的确定城市污水处理厂所产生的污泥约为处理的水的体积的0.5%~1.0%左右。这些污泥一般富含有机物、病菌等，若不加处理随意堆放，将对周围环境造成新的污染，所以需要经浓缩后缩小污泥体积，再将浓缩后的污泥送往后续工艺进行进一步处理，通常要求浓缩污泥的含固率达到3%左右，以满足污泥脱水机械高效率地进行污泥脱水的需要。常用的污泥处理工艺流程主要有以下几种：a生污泥→浓缩池→贮泥池→机械脱水→最终处置b生污泥→浓缩池→机械脱水→最终处置c生污泥→浓缩池→消化池→机械脱水→干燥焚烧→最终处置d生污泥→浓缩池→自然干化→堆肥→农田在几种常用的工艺中，b法仅对污泥做脱水处理，方法过于简单，不能起到污泥稳定的作用，其中的微生物也不能杀灭。c法则设备投资和运行费用过于昂贵，目前仅用于工业污泥和垃圾的处理。d法直接作用于农田，但现在对污泥中的重金属的含量和无害化的要求十分严格，并且存在病原菌扩散的危险。因此，经过几种工艺的比较，我们选用a法，污泥首先进入浓缩池，然后进入贮泥池，贮泥池可以起到储存和调节的左右，防止磷的扩散，最后进入脱水机房经由带式压滤机脱水，最后运出厂外集中处置。的确定关于污泥的最终处置，目前国内外污泥处理与处置的方法有很多，主要有三种方式：（1）污泥的土地利用，主要包括污泥农用，污泥用于森林与园艺、废弃矿场等场地的改良等。（2）污泥的填埋，是在传统填埋的基础上从环境保护的角度出发，经过科学选址和必要的场地防护处理，具有严格管理制度的科学的工程操作方法。（3）污泥的热处理，是国内外新开发出来的一种运用添加剂对污水处理厂污泥进行干燥、稳定化资源化处理的方法。污泥的土地利用已有多年历史，污泥中含有丰富的有机物和植物生长所必须的各种微量元素，适用于农田能够改良土壤结构、增加土壤肥力、促进作物生长。在美国约有40%左右的污泥采用土地利用的方式进行处置。尽管污泥的土地利用有能耗低、可回收利用污泥中养分等特点，但也存在病原菌扩散和重金属污染的危险，为此各国政府先后颁布了农用污泥重金属浓度标准和严格的无害化要求，并对单位面积土地污泥的应用量有严格的限制。污泥的热处理是一种新兴的污泥处理技术，例如采用含生石灰（碱性）和硫酸铁铝（酸性）双组分发热剂，通过污泥高效干燥系统对有机酸腐污泥进行干燥、脱水、改性后，向稳定化无机材料转化。根据氢氧化钙脱水变成氧化钙这一原理，处理物经高温煅烧后，添加剂可回收反复使用。虽然处理效果不错，但运行成本较高，目前仅在小范围内及生产性研究方面使用。污泥的卫生填埋始于60年代，是在传统填埋的基础上的改良，到目前为止，已经发展成为一项比较成熟的污泥处置技术，其优点是投资较少、容量大、见效快，1992年欧盟大约40%的污泥采用了填埋处置，但近年来因为运输成本和随着城市的发展，寻找合适的填埋场所越来越困难等原因，污泥填埋处置所占的比例越来越小了。目前国内污水厂一般采用送往指定地点进行填埋的方法，虽然很多研究建议表明：污泥的物理与化学特性使其应有多种用途，但如何利用、变废为利尚有待进一步的研发。本工程主要从经济，实效方面考虑，选择采用泥饼外运的方式并最终予以填埋。第5章主体构筑物的设计说明格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。一般情况下，分粗细两道格栅。本设计采用污水泵房前设置粗格栅，细格栅在污水泵房之后，在沉砂池之前设置，设置格栅的主要作用是用来截流较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等杂质，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。粗格栅：设计流量：Q=190L/s；栅前流速：v1=/s，过栅流速：v2=0.8m/s；栅条宽度：s=，格栅净间距：b=；栅前部分长度：0.5m，格栅倾角：α=60°；单位栅渣量：W13栅渣/103m3污水。栅前槽宽：B1=，总槽宽度：B=；栅槽总高度:H=，格栅总长度L=；采用机械清渣，。细格栅：栅前流速：v1=/s过栅流速：v2；格栅倾角=60°；栅条宽度：s=；格栅净间距b=；栅前宽度：；栅后宽度：；污水栅前超高h2=；3栅渣/103m3。栅前槽宽:B1，总槽宽度:B=；栅后槽总高：H=，采用机械清渣，。污水提升泵房最大设计流量Qmax=3/s；平均秒流量：q=/s选择集水池与机器间合建式的方形泵站，用4台水泵，三用一备。集水池容积采用相当于一台泵15分钟的容量。集水池有效容积V==57m3，有效水深采用H=3m。选用350QW300-15-25潜水污水泵4台，三用一备，轴功率：25kw，单泵流量：300m3/h，设计扬程：15m。电机功率：30kw，η=76%。泵房设计尺寸：长度：L=10m，宽度：B=8m，高度：H=12m。旋流沉砂池沉砂池是借助于污水中的颗粒与水的比重不同，从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，减少大颗粒在输水管内的沉积，从而保证后续处理构筑物的正常运行。沉砂池按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种；按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单、截留物及颗粒效果较好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒藉重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水旋流的速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。目前，国际上广泛应用的旋流沉砂池主要为钟式和比式两大类，旋流式优于钟式，旋流沉砂池的主要特点是结构紧凑，占地面积小，设备投资省；传动效率及机械磨损小，设备故障少，节省能源，运行管理和维护方便；沉砂效果好，去除水源中无机物沙砾尤为显著；可根据水质，采用耐腐蚀材料，设备耐久性强；工艺布置灵活方便，易于被套组合，适应工程不同时期分段建设的需要。本设计设计两座旋流沉砂池，设计流量3/s，设计水力停留时间t=20s设计水平流速v=/s，有效水深h=m，池子直径D=m，池子，，总高度H=m，出水渠道宽度0.6m，沉砂斗上口宽0.8m，下口宽0.4m。设备采用JHGS-250螺旋砂水分离器2台，单机处理量Q=60m3/h，N=0.75kw，一用一备。5.4集配水井在市政污水处理中，集配水井的作用是收集污水，减少流量变化给处理系统带来的冲击，起到分配原水的作用，有时候也可作为混合容器井，收集不同的污水或者加药使污水的成分、浓度相对稳定。本设计设计一座配水井，配水井设置在旋流沉砂池和两座厌氧池之间，起分流作用。另设一座集水井，设置在两组二沉池和接触消毒池之间，起汇流作用。设计流量Qmax=3/s，水力停留时间t=120s，有效水深h=m，设计流速v=/s，m，，井高H=m。厌氧池的作用是使污水在两类厌氧菌产酸菌和产甲烷菌的作用下，先由兼性厌氧产酸菌将复杂的有机物水解、转化为简单的有机物(如有机酸、醇、醛等)，再由绝对厌氧菌(甲烷菌)将有机酸转化为甲烷和二氧化碳等，另一方面使污水的中的磷在厌氧环境下通过聚磷菌去除。本设计设计两座厌氧池，接配水井平行布置，设计流量Qmax=3/s，设计水力停留时间T=2.5h，有效水深h=5m，超高，总高H=，厌氧池容积V=855m3，直径D=15m。氧化沟污水处理技术是一种典型的污水处理方法，并有多种改进工艺。氧化沟处理工艺的主要部件包括氧化沟体、曝气转刷、异步电极、进出水系统（初沉池、高位水箱、二沉池）及控制系统。通过调节曝气转刷的转速，可以实现氧化沟的不同部位及不同程度的充氧，可以满足污水处理过程中不同微生物对氧的需求，同时实现好氧厌氧过程——实现脱氮除磷同时进行。（1）卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟式环形氧化沟，在氧化沟的顶端设有垂直表面曝气机，兼有供氧和推流搅拌作用。污水在沟道内转折巡回流动，处于完全混合形态，有机物不断氧化得以去除。流经沉砂池的生活污水与二沉池回流污泥在卡鲁塞尔氧化沟内设置的圆形混合井进行充分混合后进入厌氧区Ⅰ。该区分为3格，每格都设有水下搅拌器以防止污泥沉淀。经厌氧反应后的混合液进入缺氧区Ⅱ，并与由氧化沟Ⅲ，经回流通道Ⅳ进入缺氧区的回流液充分混合，进行反硝化脱氮和除磷反应。缺氧区Ⅱ的中间部位设导流隔墙，并在适当位置安装水下搅拌器，使该区具有良好的混合与循环条件。经厌氧、缺氧反应后的混合液流入氧化沟Ⅲ进行氧化、硝化、反硝化反应，氧化沟Ⅲ的充氧机械采用倒伞形曝气叶轮，可根据池内DO测定仪控制调节堰出水、改变曝气叶轮浸水深度以达到调节供氧的目的。卡鲁塞尔氧化沟主要由3部分组成，即厌氧区Ⅰ、缺氧区Ⅱ、氧化沟区Ⅲ。其工作原理、计算方法、设计参数、容积大小等因素的确定是设计中要解决的主要问题。a厌氧区Ⅰ在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌将溶解性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。b缺氧区Ⅱ泥水混合液由厌氧区Ⅰ进入缺氧区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。c氧化沟区Ⅲ氧化沟兼有推流型和完全混合型反应池两者的特性，完成一次循环所需时间约为5~20min，而总的停留时间却很长。氧化沟中有好氧、缺氧交替出现的区域，具有硝化、生物除磷、反硝化的条件。在氧化沟好氧区聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮积的PHB，产生的能量可供自身生长繁殖，此外还可主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内超量贮积。（2）奥贝尔（Orbal）氧化沟奥贝尔氧化一般沟由三个同心椭圆形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。外沟道的供氧量通常为总供氧量的50%左右，但80%以上的BOD可以在外沟道中去除。由于外沟道溶解氧平均值很低，绝大部分区域DO，所以，氧传递作用是在缺氧条件下进行的，氧的传递效率有所提高，有一定的节能效果。奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能。奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点。对于每个沟道内来讲，混合液的流态基本为完全混合式，具有较强的抗冲击负荷能力；对于三个沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，有着不同的溶解浓度和污泥负荷，兼有多沟道串联的特性，有利于难降解有机物的去除，并可减少污泥膨胀现象的发生。奥贝尔氧化沟一般适用于20万立方米/天以下规模的城市污水处理厂，尤其推荐应用于中小规模的城市污水处理厂。由于奥贝尔氧化沟属于多反应器系统，在一定程度上有利于难降解有机物的去除，且抗冲击负荷能力强，因此，当城市污水中工业废水比例较高时，奥贝尔氧化沟较其他类型氧化沟有更好的适应性。奥贝尔氧化沟有三个相对独立的沟道，进水方式灵活。在暴雨期间，进水可以超越外沟道，直接进入中沟道或内沟道，由外沟道保留大部分活性污泥，利于系统的恢复。因此，对于合流制或部分合流制的污水系统，奥贝尔氧化沟均有很好的适用性。（3）三沟交替工作型氧化沟三槽式氧化沟是带有沉淀功能的氧化沟，同建在一起的三个氧化沟组成一个单元。在每个氧化沟中均布置有一定数量的转刷，以达到曝气和环流的要求。三个氧化沟通过配水井相互连通，该配水井有三个自动控制的出水堰，可调节进入每沟的流量。基本运作方式分为六个阶段：阶段A：通过调节配水井堰门，污水进入第一沟，沟内转刷以低速运行，仅沟内污泥在悬浮状态下环流，所供氧量则不足以使沟内有机物氧化。此时，活性污泥中微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮作为氧化剂，有机物被氧化，硝态氮还原成氮气逸出。同时，沟内自动调节出水堰上升，废水与活性污泥通过接管进入第二沟。阶段B：污水入流从第一沟转向第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量的增加，逐步成为富氧状态。在第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的废水通过出水堰排出。阶段C：第一沟的转刷停止，开始泥水分离，至该阶段末端，分离过程结束。在C段，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水仍然通过第三沟出水堰排出。阶段D：污水入流从第二沟转入第三沟。第一沟出水堰降低，第三沟出水堰升高。同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起从第三沟流向第二沟。在第二沟曝气后再流入第一沟，此时，第一沟仍作为沉淀池。阶段D与阶段A相类似，所不同的仅仅是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。阶段E：污水入流从第三沟转入第二沟，第三沟的转刷开始高速运行，以保证在该段末端内有余氧。第一沟仍作为沉淀池，处理后的污水通过该出水堰排出，阶段E与阶段B类似，所不同的仅仅是两个外沟功能相反。阶段F：该阶段基本与阶段C相同，第三沟内的转刷停止运行，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。该氧化沟系统非常灵活，运行方式有多种，可随不同的入流水质及出流水质要求而改变。（4）一体化氧化沟立体循环一体化氧化沟由曝气转刷、上下两层沟道及沉淀区组成，其特点是：a氧化沟的上层为好氧区，下层为缺氧区，混合液在上下循环过程中完成降解有机物和生物脱氮过程；b厌氧区在底层不与大气接触，缺氧环境形成快。与常规氧化沟相比，采取上下两层沟道立体循环方式减少占地面积约50%；c沉淀区与氧化沟合建(建在氧化沟的一端)，沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内，无需污泥回流设备，节省了投资和能耗，并对氧化沟内混合液的流态无任何影响；d结构紧凑，运行操作简便。立体循环一体化氧化沟能够有效地去除污水中的有机污染物，对COD去除率达到95%，相应的BOD5去除率为98%。同时，由于在下层沟道形成缺氧区，有利于生物脱氮。在HRT为10h、SRT为30d时，对NH3-N的去除率达到99%、对TN的去除率＞90%，因此采用立体循环一体化氧化沟处理城市污水是可行的。立体氧化沟的优点是：①由于活性污泥混合液呈立体循环，故在同等处理能力下较常规氧化沟节省占地面积约50%；②实现了污泥自动回流，沉淀分离器置于立体氧化沟的一端，不改变主沟混合液的流态，不造成能量损失，因而更加节能；③整个系统结构紧凑、占地少、投资少、操作方便，是适合现阶段我国中小城镇及城市小区污水处理需要的新工艺。本设计采用卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟，主要是因为：a耐冲击负荷能力强，可承受较大程度的水质变化，短时进水COD即使高达3000mg/l，也不会影响生物的活性和出水水质；bBOD、COD去除率高，该工艺能在缺氧和厌氧条件下，把不易好氧降解的大分子量有机物裂解成易于生物降解的低分子量有机物，这是单纯的生物处理与厌氧生物处理所不能满足的；c污泥龄长，电耗低，具有缺氧、厌氧、好氧的综合功能，不需生物辞器；d卡鲁塞尔氧化沟属于活性污泥法中延时曝气类型，同其他类型的活性污泥法相比，剩余污泥量较少，并且能同时保证出水水质良好。本设计设计两座氧化沟，接厌氧池平行布置，氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，设计流量Qmax=3/s，设计水力停留时间T=17.2h，有效水深h=4m，超高0.5m，总高H=m，氧化沟总长L=，分四个廊道，每廊道长l=，氧化沟的曝气系统采用鼓风曝气法，单个氧化沟从鼓风机房接进DN325曝气总管1根，DN250曝气干管2根，DN150曝气竖管96根，DN60曝气支管148根，单个氧化沟需要微口曝气头1340个，每个曝气头2。二沉池通常把生物处理后的沉淀池称为二沉池。二沉池的作用是泥水分离，使混合液澄清、污泥浓缩并将分离的污泥回流到生物处理段。其工作效果直接影响到回流污泥的浓度和活性污泥处理的出水水质。沉淀池一般可分为平流式、辐流式、竖流式和斜管（板）等几类。平流式沉淀池可用于大、中、小型污水厂，但一般多用于初沉池，作为二沉池比较少见。平流式沉淀池配水不易均匀，排泥设施复杂，不易管理。辐流式沉淀池一般采用对称布置，配水采用集配水井，这样各池之间配水均匀，结构紧凑。辐流式沉淀池排泥机械已经定型化，运行效果好，管理方便。辐流式沉淀池适用于大、中型污水处理厂。竖流式沉淀池一般用于小型污水处理厂以及中小型污水厂的污泥浓缩池。该池型的占地面积小、运行管理简单，但埋深较大，施工困难，耐冲击负荷差。斜管（板）沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。一般常用于小型污水处理厂或工业企业内的小型污水处理站。斜板（管）沉淀池处理效果不稳定，容易形成污泥堵塞，维护管理不便。虽然本次设计日处理污水量不大，但考虑到处理设施要易于污水厂管理，且需要有一定的耐冲击负荷能力，因此设计中选择辐流沉淀池作为二沉池。本次设计设计两座辐流式二沉池，平行布置，中心进水，周边出水，二沉池直径为D=34m，，澄清区高度3.0m，污泥区高度0.7，缓冲层高度0.3m，池底坡度0.06，污泥斗高度1.73m，池总高度H=m。出水槽宽0.5m，有效水深0.4m，表面负荷q’=m3/m2·h，固体负荷：Ng=60kg/（m2·d），L/（s·m）。沉淀时间t=h，污泥斗体积V=653m3，刮泥设备采用ZBG-34型周边传动刮泥机，臂径为34m，2台，功率2.0kw。紫外线消毒渠污水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅减少，但是细菌的绝对值仍然十分可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水在排放水体前，应进行消毒处理，现阶段国内外普遍采用的出水消毒技术有氯消毒（如次氯酸盐、氯气等），二氧化氯消毒等化学消毒方法。从工艺的经济性、运行管理的难易、消毒可靠性等方面，许多工艺都有其缺陷之处。当代科学技术证明，虽然氯气和次氯酸盐等消毒技术的成本都很低，这些处理工艺对人体健康和环境产生了危害。在水处理中使用这些化学消毒剂会在一定程度上形成有害的消毒副产物，特别是水中的余氯会严重影响水生生物的生长繁殖。在目前尚无更经济实用的方法推出前，许多污水厂出水都没有正常的消毒。随着研究的不断深入，紫外线消毒对水中细菌和病毒去除效果逐渐得到水处理界和广大用户的公认。本次设计在集水井后设置一座紫外线消毒渠，设计水量采用最大日流量Q=1.63万吨/天，接触时间t=11s，，池体总高H=3m，消毒渠总长L=m，消毒渠采用一个渠道，廊道宽1.0m，，出水渠道宽，设计中采用UVPLUS3000型紫外线消毒设备，配套64根灯管，灯管安装间距9cm，设备安装高度，灯组长度，采用设备2套，1用1备。集配泥井的作用主要是收集两座二沉池底部出泥，再经污泥泵抽入污泥回流泵房，设计进泥量Qw3，有效泥深h=4.0m，取超高h1，则集配泥井总高H=h+h1=0.2+4.0=4.2m。5.10污泥回流泵房污泥回流是污泥循环的一个重要的环节，混合液进二沉池，进行泥水分离，一部分污泥作为剩余污泥进入浓缩池进行处理，另一部分作为回流污泥回流到氧化沟和厌氧池维持泥量。污泥在氧化沟内的循环正是因为氧化沟的形状，可以使沟内形成氧梯度，有好氧区，缺氧区甚至厌氧区，水循环可以为反硝化提供消化液。而且污泥会交替处于厌氧与好氧之间，抑制污泥膨胀，最后循环可以使新进入的污水立刻被循环流动的混合液稀释几倍到几十倍，具有很强的抗冲击能力。本次设计布置一座污泥回流泵房，泵房长L=10m，宽B=8m，高H=10m，选用4/3C-AH污泥泵三台，流量最大至198m3/h，扬程5.11浓缩池污泥浓缩的对象是颗粒间的孔隙水，浓缩的目的是在于缩小污泥的体积，便于后续污泥处理。常用污泥浓缩池分为竖流浓缩池、重力浓缩池和辐流浓缩池3种。二沉池排出的剩余污泥含水率高，污泥数量较大，需要进行浓缩处理；初沉污泥含水量较低，可以不采用浓缩处理。设计中一般采用浓缩池处理剩余活性污泥。浓缩前污泥含水率99%，浓缩后污泥含水率97%。本次设计布置一座辐流式浓缩池，，有效水深h=4m，m，池高H=3，刮泥设备采用ZBG-8型周边传动刮泥机两台，一用一备，臂径为8m，功率2.0kw。采用ROS2-3型螺压浓缩机两台，1用1备，工作时间8小时，单机处理量Q=50m3。5.12贮泥池浓缩后的剩余污泥和初沉污泥进入贮泥池，贮泥池主要作用为：（1）调节污泥量，平衡前后处理装置的流量。（2）药剂投配池，运行中需要投加的药剂可直接在贮泥池进行调配。（3）预加热池，采用池外预热时，起到预加热作用。3/d，贮泥时间T=12h，贮泥池容积V=27m3，贮泥池长L=3m，宽B=3m，高H=3m。3脱水车间污泥是污水处理厂和污水处理的必然产物。未经恰当处理处置的污泥进入环境后，直接给水体和大气带来二次污染，不但降低了污水处理系统的有效处理能力，而且对生态环境和人类的活动构成了严重的威胁。污泥脱水的作用是去除存在于污泥颗粒间以及颗粒内的水，从而使液态的污泥的物理性能改变成半固态，最大限度地把水去除。本次设计设置一座脱水车间，脱水车间长L=8m，，宽B=5m，选用两台污泥脱水机，一用一备，污泥脱水机型号为BSD-PD1000S7，处理能力为20m3/h，电机功率0.75kw，工作时间10h。第6章主体构筑物的设计计算污水水量临桂县会仙镇生活污水水质水量情况如下：废水水量：处理水量以平均日平均时计，设计日平均流量 Q=10000m3/d，设计流量时变化系数为Kz=1.63，设计最大污水量为Qmax=Q×m3/s。进出水水质（1）工程设计进水水质BOD5＝500mg/L；CODCr＝250mg/L；SS＝420mg/L；TN＝25.7mg/L；TP＝3.1mg/L。（2）出水水质要求BOD5＝10mg/L；CODCr＝50mg/L；SS＝10mg/L；TN＝5mg/L；TP＝mg/L。污水处理厂出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。城市污水排入受纳水体后，经过物理的、化学的和生物的作用，使污水中的污染物浓度降低，受污染的受纳水体部分地或全部地恢复原状，这种现象称为水体白净或水体净化，水体所具备的这种能力称为水体自净能力。在选择污水处理程度时，既要充分利用水体的自净能力，又要防止水体受到污染，避免污水排入水体后污染下游取水口和影响水体中的水生动植物。污水的SS处理程度计算按二级生物处理后的水质排放标准计算SS处理程度。根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定城市二级污水处理厂一级A标准，总出水口处污水的SS浓度为10mg/L，则污水的CODCr处理程度计算按二级生物处理后的水质排放标准计算CODCr处理程度。根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定城市二级污水处理厂一级A标准，总出水口处污水的CODCr浓度为50mg/L，则式中E——CODCr处理程度(%)；C——进水的CODCr浓度(mg/L)；Ce——处理后污水允许排放的CODCr浓度(mg/L)。污水的BOD5处理程度计算按二级生物处理后的水质排放标准计算BOD5处理程度。根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定城市二级污水处理厂一级A标准，总出水口处污水的BOD5浓度为10mg/L，则污水的TN处理程度计算按二级生物处理后的水质排放标准计算TN处理程度。根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定城市二级污水处理厂一级A标准，总出水口处污水的总氮浓度为5mg/L式中E——总氮处理程度(%)；C——进水的总氮浓度(mg/L)；Ce——处理后污水允许排放的总氮浓度(mg/L)。污水的TP处理程度计算按二级生物处理后的水质排放标准计算TP处理程度。根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中规定城市二级污水处理厂一级A标准，总出水口处污水的总磷浓度为0.5mg/L式中E——总磷处理程度(%)；C——进水的总磷浓度(mg/L)；Ce——处理后污水允许排放的总磷浓度(mg/L)。设计参数本设计布置一座粗格栅，设计日平均流量Q=10000m3/d，设计流量时变化系数为Kz=1.63，设计最大污水量为Qmax3/s。参数规定：（1）水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵要求确定。（2）污水处理系统前格栅栅条间隙，应符合：（a）人工清除25~40mm；（b）机械清除16~25mm；（c）最大间隙40mm。污水处理厂亦可设置粗细两道格栅，粗格栅栅条间距50~150mm。（3）如水泵前格栅间距不大于25mm，污水处理系统前可不再设置格栅。（4）栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：（a）格栅间隙16~~3/104m3（栅渣/污水）；（b）格栅间隙30~~3/104m（5）在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于3），一般采用机械清渣。（6）机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。（7）~1.0m/s。（8）~0.9m/s。（9）格栅倾角一般采用45°~75°。（10）~0.15m。（11）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位。工作台上应有安全设施和冲洗设施。（12）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于。工作台正面过道宽度：（a）人工清除不应小于；（b）机械清楚不应小于。（13）机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。（14）设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。（15）格栅内应安设调运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。6.3.2设计计算（1）确定栅前水深，根据最优水力断面公式：Q=EQ\F(B2v,2)得B1=，h=EQ\F(B,2)=式中Q——设汁流量(m3/s)；B——格栅槽宽度(m)；v——格栅栅前流速(m/s)；h——格栅栅前水深(m)；B1——格栅栅前槽宽(m)所以栅前槽宽B1=0.74m，栅前水深h=（2）每日栅渣量：W==m3m3/d式中Qmax——设计流量(m3/s)；W1——单位栅渣量(m3栅渣/103m3污水)；Kz——时变化系数。宜采用机械清渣（3）栅条间隙数：n===23.9取n=24个式中Qmax——设计流量(m3/s)；α——格栅倾角(°)；b——格栅净间距(m)；v——格栅过栅流速(m/s)。设计两组并列的格栅，则每组间隙数n=12个（4）栅槽宽度：B2式中B2——栅槽宽度(m)；s——栅条宽度(m)；n——栅条间隙数(个)。所以每个槽宽为，总槽宽度B=2B2=（5）栅条高度，超高采用，水头损失取，则栅槽总高度H=h+h1+h2=0.5+0.37+0.13=栅槽前总高度：H1=h+h2式中h——格栅栅前水深(m)；h1——格栅超高(m)；h2——格栅水头损失(m)。（6）进水渐宽部分长度为：L1==式中L1——进水渐宽部分长度(m)；B——总槽宽度(m)；α——渐宽处角度(o)，一般采用10~30。（7）栅槽出水渠道连接处得渐宽部分长度为L2==（8）格栅总长度L:L=L1+L2+0.5+1.0+=0.11+0.06+0.5+1.0+=式中L1——进水渐宽部分长度(m)；L2——出水渐宽部分长度(m)。（9）设备采用FH300型旋转式除污机两台，一用一备，N=2.0kw。为了方便污水处理厂的运营管理，每两天清除一次栅渣，采用皮带输送机输送栅渣，机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。设计简图粗格栅计算草图6.4污水提升泵房的设计计算设计参数污水处理工艺采用厌氧池+氧化沟的污水处理工艺，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。本次设计设置一座污水提升泵房，污水经提升后进入细格栅、平流沉砂池，然后自流通过配水井、厌氧池、氧化沟、二沉池、集水井及接触消毒池，最后由出水管道排入河道。设计日平均流量Q=10000m3/d，设计最大流量Qmax=3/s。设计计算（1）污水提升前水位h1=-5.3m（既泵房吸水池水位）提升后水位h2=+2.8m（即细格栅前水面标高）。所以，提升净扬程Z=h1+h2=式中h1——泵房集水池水位(m)；h2——细格栅前水位标高(m)；（2）水泵水头损失取h=2m从而需水泵扬程H’（3）选择集水池与机器间合建式的方形泵站，泵房为半地下式，设计泵房长L=10m，宽B=8m，高H=12m，占地面积为8×10＝80m2，地下埋深7.5m，水泵为自灌式。（4）最大设计流量Qmax=3/s；平均秒流量为q=/s集水池容积采用相当于一台泵15分钟的容量。集水池有效容积v==57m3，有效水深采用H=3m。（5）考虑选用350QW300-15-25潜水污水泵4台，三用一备，扬程：15m，单泵流量：300m3/h，轴功率25kw，900r/min，效率η=76%。设计简图6.5泵后细格栅的设计计算6.5.1设计参数本设计布置一座细格栅，设计日平均流量Q=10000m3/d，设计流量时变化系数为Kz=1.63，设计最大污水量为Qmax3/s。参数规定：（1）机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。（2）~1.0m/s。（3）~0.9m/s。（4）格栅倾角一般采用45°~75°。（5）~0.15m。（6）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位。工作台上应有安全设施和冲洗设施。（7）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于。工作台正面过道宽度：（a）人工清除不应小于；（b）机械清楚不应小于。（8）机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设备的措施。（9）设置格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风设施。（10）格栅内应安设调运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。设计计算（1）格栅前水深。根据水力最优断面公式Q=2h2v，求得h=，式中Q——设汁流量(m3/s)；B——格栅槽宽度(m)；v——格栅栅前流速(m/s)；h——格栅栅前水深(m)；B1——格栅栅前槽宽(m)。所以栅前水深h=，栅前槽宽B1=2h=0.74m。（2）栅条间隙数：n===45.5个（取n=46个）式中Qmax——设计流量(m3/s)；α——格栅倾角(°)；b——格栅净间距(m)；v——格栅过栅流速(m/s)。设计两组格栅，则每组格栅间隙数n=23个（3）栅槽宽度：B2=s(n-1)+bn=0.01×（23-1）+0.015×23=，式中B2——栅槽宽度(m)；s——栅条宽度(