《山东济南平阴县50000td城市污水处理工艺及设计计算（11000字论文）》

PAGEPAGEI山东济南平阴县50000td城市污水处理工艺及设计计算摘要这次要设计的污水处理厂的水流量为50000t/d，这些污水均由平阴县地区生活排放的污水和工业排放的污水组成，而这其中工业产生的污水占到30%。根据所选设计给定的条件，设计一套合理的污水处理流程并涵盖其构筑物计算。污水厂最终的出水需要达到污水排放一级A的国家标准。在充分比较了各污水处理工艺的条件下，本次设计最终选择较为合适的CASS工艺作为主要的二级处理生物工艺，三级处理为高效沉淀池和紫外消毒池，以确保最后的出水达标。关键词：CASS工艺；脱氮除磷；城市污水处理目录TOC\o"1-2"\h\z\u目录 1第一章前言 11.1工程概况 11.2设计的目的同意义 11.3设计内容 11.4设计要求 11.5设计原则 11.6设计依据 21.7污水水质水量 21.8城市自然状况 2第二章污水处理工艺介绍与选择 22.1污水中各污染物需要达到的去除率计算 22.2污水主体工艺的介绍 32.3污泥处理工艺的选择 72.4污水处理工艺的选择 7第三章处理构筑物选择与计算 83.1水量的计算 83.2粗格栅 83.3污水提升泵房的设计 93.4细格栅的选型与计算 93.5涡流式沉砂池 113.6流量计 123.7cass池计算 123.8高效沉淀池计算 143.9二次沉淀池的计算 153.11紫外消毒设计 17第四章污泥系统的计算 184.1污泥浓缩池 184.2贮泥池计算 224.3污泥脱水 22第五章污水处理厂布置 235.1污水处理厂平面布置 235.2污水厂高程布置 24第六章投资估算与成本分析 266.1投资估算 266.2成本效益分析 28第七章结论和建议 29PAGEI第一章前言1.1工程概况济南平阴县地区50000t/d城市污水处理厂。1.2设计的目的同意义根据给定的污水厂的地理条件，通过方案对比选择较优的处理工艺，工艺设计做到污水厂运行时能够有较强的稳定性，适应的水质要尽可能涵盖到济南平阴县地城市污水的方方面面，设计使用的工艺要相对成熟。运用大学所学的专业知识进行一次设计，是对自己的一次历练和成长，为今后的工作先做一个铺垫(张晓雯王文杰,2022)。1.3设计内容(1)在给定的济南平阴县地区（孝直镇）污水水质状况的条件下，全面分析各种污水处理的工艺对于污水去污的作用效果并最终选定一个最为适合的设计方案。(2)对设计中涉及到的主要的济南平阴县地区污水处理的构筑物做一个细致的计算分析。(3)对整个设计工艺所需要的成本进行预估以确定设计社否可行，(4)对自己设计的污水厂进行CAD图纸的绘制，图纸内容需要包括高程图、污水厂总体平面图和四个主要构筑物的三视图详图。1.4设计要求(1)设计的整一套流程尽量做到减少人工的参与。(2)在装置出问题时，应方便被维修人员检修。(3)所选用的方案应当有较好的抗冲击能力。(4)尽量做到效益最大化，减少投入的同时达到出水指标。1.5设计原则(1)不额外添加冗余的设计步骤和构筑物。(2)用最少的投资达到最佳的设计效果。(3)合理关切道污水厂之后的维修和扩建等问题。(4)整个工艺产生的二次污染要尽可能少，最好没有。1.6设计依据《室外排水设计规范》GB50014−2006(2)任务书中所给到的污水厂地质地理条件。(3)《地表水环境质量标准》GB3838−2002(4)《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918−20021.7污水水质水量济南平阴县地区污水处理厂水量为5万吨/天，其中工业废水大概占30%，生活污水大概占70%(李佳琪刘旭阳,2023)。1.8城市自然状况风向：主导风向为东北；气温（平均气温18oC）；水文：济南平阴县地区孝直镇近年来的降雨量平均为720mm/a；近年来蒸发量平均为2.18mm/a；地下水的埋藏深度为-5m。总体海拔高度大致为370m(陈思宇,2021)。第二章污水处理工艺介绍与选择2.1污水中各污染物需要达到的去除率计算的处理程度：η=×100%=×100%=90%的处理程度：η=×100%=×100%=94.4%SS的处理程度：η=×100%=×100%=96%的处理程度：η=×100%=×100%=80%TP的处理程度：η=×100%=×100%=88.9%TN的处理程度：η=×100%=×100%=57.1%表2-1各指标处理程度项目CODBODSSTPTN（mg/L）500180250254.535（mg/L）50101050.515η(100%)90%94.4%96%80%88.9%57.1%济南平阴县地区生活污水占了污水总量的70%，且总磷的去除率要求较高，综合考虑设计要求，故选用SBR的改进型工艺CASS工艺。此工艺对应的需求水量也符合此次污水处理厂设计的设计水量(杨子轩黄雨萱周俊,2021)。2.2污水主体工艺的介绍2.2.1传统活性污泥工艺以及它的改进工艺（1）传统活性污泥工艺传统的活性污泥法具有相当长的历史。活性污泥法早在20世纪出就已经开始被逐步广泛应用(吴梓萌赵舒,2022)。其具体工艺流程如图1所示。一定程度上可以看出这种工艺中最为重要的结构就是曝气池,在曝气池中通常会将污泥的浓度控制在2~4g/L之间。曝气池能有效改善活化效果,使污泥得到更好的沉淀,并充分保持好氧状态。不过,此工艺通常只适用于污水的初步处理,还无法完全满足净水的全部要求[1](孙家辉朱心怡)。图3-1活性污泥法工艺图（2）A/O工艺A/O工艺法具体为厌氧和好氧串联起来的工艺法,此方法分为好氧阶段和厌氧阶段，利用厌氧阶段来去除水中氮磷等元素，再在好氧条件下去除主要的有机物(郑明达马嘉,2021)。脱氮流程最重要的就是硝化菌，它能有效地通过硝化反应将水中的氮元素转换成硝态的氮，硝态的氮再在厌氧缺氧条件下被反硝化细菌还原生成氮气，这样一来，污水中的氮就被有效去除了，而且不会产生二次污染[2][3]。这样能使整体系统运转更加牢固，如此便能够向着更好的目标前进。A/O法总的来说有以下几点优点(胡晨希高子涵,2021):(1)对于氨氮和COD的去除率在较高水准；(2)构造及原理十分简单，建设成本低廉；(3)将好氧反应的构筑安排在工艺后程，可以很好的去除脱氮结束后的剩余污染物(罗晨辰林子璇,2023)A/O工艺也存在以下不足之处:1.没有完备的污泥回流系统,导致污你微生物的效率不高。2.提高脱氮效率的同时也极大的增加了成本。来自曝气池的循环液会影响DO从而影响装置的除氮效率(周欣怡徐雨婷蔡泽,2024)。（3）A2/O工艺A2/O工艺是通过聚磷菌厌氧放磷,好氧吸磷的特性,创造合适的厌氧好氧条件以时聚磷菌的脱氮除磷工艺达到高效果的一种工艺。其中的脱氮效果主要是由于该工艺也包含有硝化细菌,能够对被聚磷菌活化的有机氮进行深度的硝化和反硝化,达到除氮效果[5](戴雪娇陆瑞霖,2021)。A2/O工艺有很多优点,例如:1)对于污水的讲解效率高,系统整体的稳定性较强(金佳琦温子轩);2)污泥的沉降状况一般较好;3)水力停留的时间较短;4)除磷效果显著。但同样,该工艺也有它的不足之处:1)硝化菌与反硝化军在碳源等方面存在着互相竞争的关系,会降低污染物去除效率;2)但当污水中的碳源较低的时候,聚磷菌的正常降解步骤会未被反硝化完成的硝酸盐进入厌氧区进而影响(谢晨辰,2021)。2.2.2AB法工艺AB法中又A段和B段两个区域构成。其中A段构筑中的微生物有着极强的吸附能力，B段负责对剩余有机物的分解。一定程度上可以看出A段的污泥负荷极高，且微生物繁杂、换代时间也极短(曹梓萱涂晨,2023)。与之相比B段的生物换代时间和污泥负荷就来得很长且低。这两个区域有自己的回流系统，不会相互影响。其中可以表明AB法的优点：能够吸附少量的重金属,且工艺性价比较高；缺点:工艺产生的污泥量很大,处理污泥的费用较高(彭昊然袁明哲,2021)。2.2.3SBR及其改进工艺SBR工艺，是一种水中微生物在好氧情况下在相应的反应器中对污水进行去除的污水处理工艺。目前,该工艺受到被全球范围的认可并得到了广泛采用。这种技术是用时间停留来替代空间停留的操作。通过控制不间断的曝气和各个阶段的水力停留时间来创造适合活性污泥生长的条件(潘雨萱,2022)。SBR工艺一般来说由进水、好氧区、沉淀区、排放、空置五个阶段构成。以下为该工艺的优点:简易的构筑物造就了低成本;同时便于操作与维护管理;构筑物的整体构造较为简易,对于日后污水厂的改进十分友好;污水的讲解效果佳,效率高,占地少,能耗低。其中可以表明缺点(余佳琪叶思宇何俊):这样便不失是一个更加正确的选择。该工艺对于自动化操作的需求较高的情况下限制了管理人员的水平,加之繁琐的工序又容易导致工艺发生故障,所以不易大规模普及对。适应范围:①污水整体排放量变化程度大或者经常间歇排放的情况;②对于水质标准有更高要求的地方;③水资源稀缺的地方,采用这种工艺便于水资源的回收利用。此外还可用于已有污水处理厂的改造等[7]。还有基于SBR开发的MSBR工艺无需使用主沉淀池和辅助沉淀池,也无需连接多拉过程所需的管道,泵,阀门等。这样能使整体系统运转更加牢固，如此便能够向着更好的目标前进。生产和应用证明,该方法处理的水质是一种相对稳定,经济,有效和可靠的污水处理工艺(陈思宇,2021)。2.2.4氧化沟工艺氧化沟工艺作为一项有效的城市污水处理工艺得到了广泛的应用,它的技术原理主要是在封闭的循环沟渠中利用活性污泥对污水的降解作用来起到去除污水的效果。这项成熟的技术对与城市污水的污染指标去除率较高,由于其构筑物简便、原理简单,稳定性也大大提高,并且工艺技术操作相对简单的优点,普遍被各类城市污水厂应用(杨子轩黄雨萱周俊,2021)。一定程度上可以看出再者由于氧化沟技术实施中的维护设施相对较少,因此从运行成本方面分析其技术的应用也具备较高的经济价值[9]。其中可以表明但氧化沟也有其制约之处,比如在当今土地资源稀缺的情况下,氧化沟工艺需要很大的面积实施,加大了成本;污水中的N/P含量不平衡时易引发丝状菌膨胀影响去污效果。2.2.5MBR工艺MBR工艺的处理效果好、用地成本低、近几年被我国大批量的运用,并随着制膜成本和运行成本的下降,在国内外受到了广泛关注[10][11]。MBR工艺是一种新型的膜生物反应废水讲解工艺,MBR对污水的净化程度极高且MBR所需的使用面积极小，国家也渐渐开始大规模使用此项技术[12]。国家同时也对MBR工艺赋予了它新的期望,通过A20和MBR的新型组合工艺,有时候二级污水处理工艺往往达不到最终出水的净化要求，在工艺的最后还要再添加化学方法等来提高污水处理效果(吴梓萌赵舒,2022)。MBR工艺与传统的二级活性污泥工艺有着很大的区别[14],谨慎顾及除磷药剂的同时,化学除磷时所添加的除磷相关药剂也存在破坏膜的有效性的可能性[15]。2.2.6CASS工艺CASS工艺是前文SBR工艺衍生出的一种改进型工艺，同SBR工艺的原理一样，CASS的运行方式也是序批式的，相较于SBR工艺，CASS工艺在其原有的构筑之外，加设了预反应区，使得该工艺的脱氮除磷效果得到更大的发挥。CASS有着工艺设计流程十分简单(孙家辉朱心怡,2023)；所需的用地面积小、建设成本相对较低的优点，在CASS池前甚至可以不设置水质水量调节池；CASS池的污泥沉淀效果较好，CASS池的设计造就了它在运行时整个池体都可以同时进行沉淀的过程，其沉淀效率大大高于其他一般的活性污泥法工艺；这样能使整体系统运转更加牢固，如此便能够向着更好的目标前进。一定程度上可以看出虽然CASS前不用设置调节池，但其对于水质水量的变化有着强大的适应性和抗冲击性，这主要归功于CASS可以轻松根据水质水量来改变调节工艺的运行周期(郑明达马嘉)；其中可以表明传统活性污泥法的一大致命缺点就是容易发生污泥膨胀，而CASS池自设计就已经决定的大浓度梯度和连续交替的好氧缺氧环境下，这样便不失是一个更加正确的选择。能培养出不易发生污泥膨胀的活性污泥；除此之外，CASS池同SBR一样，对于污水厂后续的投资建设十分的友好，由于CASS池构造简单，在污水厂需要扩建时就变得十分轻松(胡晨希高子涵,2024)。但同样，CASS也有相对的不足之处，譬如在其工艺运行条件下，还不能同AAO工艺一样，进行充分地脱氮反应，以致于其脱氮效果可能偏弱，而且自身应对污水的调节方式也是只能调节时序，调节方式较为单一。2.3污泥处理工艺的选择(1)污泥处理和污泥处置济南平阴县孝直镇污水处理厂污泥处理要求能够将本来应该废弃的污泥废物利用，至少在处理完成后排放不会影响环境，有高度的稳定性，最好还能被二次利用。(2)污泥最终处置脱水外运，填埋或者当做肥料用于植被的施肥。(3)此次选用的处理方式2.4污水处理工艺的选择本次济南平阴县孝直镇污水处理厂设计，综合考量处理效果和经济因素的情况下，选择以CASS为二级生物处理所用工艺；以高效沉淀池来对未达标的总磷进行化学除磷，使最后的出水能高于一级A标准(罗晨辰林子璇,2021)。第三章处理构筑物选择与计算3.1水量的计算进水量：Q0=500m3/d0=2083由GB50014−2006《室外排水设计规范》：总变化系数KZ=因此：Qmax=KZ×Q0式中：Qmax：Q0：KZ3.2粗格栅3.2.1.粗格栅设计计算(1)每座格栅污水处理量(周欣怡徐雨婷蔡泽)Q=12Qmax=12×50000×(2)进水渠道宽度最优水利断面：Q=B过栅流速v=0.8m/s,格栅前所需水深：ℎ=B1栅条的间隙数（n）格栅前所需水深h=0.498m，污水流过格栅速度v=0.8m/s,济南平阴县孝直镇污水处理厂每根格栅之间的宽度b=0.020m，格栅所需达到的顶角α=60°(戴雪娇陆瑞霖,2023)。n=Qsinαbℎv=栅槽宽度（B）栅条宽度S=0.01mB=S(n−1)+bn=0.01×（46−1）+0.02×46=1.37m(3)格栅过栅时所消耗的水头ℎ平阴县孝直镇污水处理厂选用类劈尖形状断面的栅条，系数β=2.42,阻力系数§(金佳琦温子轩)：§=β水头损失：ℎ1k-格栅受堵所增大的损失倍数，k3(4)格栅总长度（L）L=l1+l2+0.5+1.0+ℎ+(5)每日栅渣量（W）当格栅间隙b0.020m，假设栅渣量W1为每1000m3污水产生0.07W=Qmax×W1×864003.3污水提升泵房的设计（1）提升泵房和集水池设计济南平阴县孝直镇污水处理厂污水泵房的建造同集水池一起，通过泵房的水头提升，以求做到之后的污水处理流程可以仅依靠重力的作用而非用水泵再次提升(谢晨辰,2021)。（2）泵站的形式综合考虑济南平阴县孝直镇污水处理厂泵房所需要的占地面积，以及泵房的管理维护成本，最后采用湿式合建的形式，此选择的水头损失也较小(曹梓萱涂晨,2024)。（3）集水池相关的设计计算济南平阴县孝直镇污水处理厂的集水池需要达到的容纳水平：V=Q1×t=池中最大的蓄水位置为2.0m,正常时水位达到的高度为1.0m，集水池需要占用的地面：S=Vℎ=79.2集水池尺寸：L×B=5m×8m3.4细格栅的选型与计算细格栅设计计算：(1)设计参数①格栅前的水深：ℎ=0.8m；②水流经过格栅的速度：v=0.8m/s；③进水渠道所需要的渠宽：B1=1.0m；④每两根栅条之间的宽度：b=0.010m;⑤格栅与池底之间的倾角α=60°；⑥单根格栅的厚度（2）格栅所需的栅条个数（n）n=Qsinαbℎv(3)格栅水槽的总体宽度B=S(n−1)+bn=0.01×（58−1）+0.01×58=1.15m(4)进水渠道渐宽部分的长度进水渠宽B1=1.0m，渐宽部分展开角度α1济南平阴县孝直镇污水处理厂格栅前渠道内水流速度V1l1=1.35−(5)格栅的过栅时损失的水头ℎ选用类劈尖形状断面的栅条，§=β（Sbℎ1=§×v(6)栅后槽总高度（H）设栅前水渠超高ℎ2H=h+ℎ1+ℎ(7)格栅总长度（L）L=l1+l(8)每日栅渣量(W)当格栅间隙b=0.010m，假设栅渣量为每1000m3污水产生0.10mW=Qmax×W1×86400济南平阴县孝直镇污水处理厂栅渣去除方式为机械清渣。3.5涡流式沉砂池3.5.1设计参数一定程度上可以看出平阴县孝直镇污水处理厂的沉砂池的水力表面负荷(邓家豪苏嘉怡,2022)：q=200m3/(m2·ℎ);沉砂池水力停留时间：t=30s；进水渠道的长为七倍宽度，且应大于4.5m,以达到平稳进水的目的；这样能使整体系统运转更加牢固，如此便能够向着更好的目标前进。这样便不失是一个更加正确的选择。济南孝直镇污水处理厂的3.5.2沉砂池计算细则（1）每一座沉砂池的表面积大小A=济南平阴县孝直镇污水处理厂的沉砂池的表面水力负荷：q=200m（2）沉砂池直径D:D=4Aπ=4×7.2（3）沉砂池有效水深ℎ2=q×t=200×20式中：t停留时间，20～30S。（4）沉砂池总高度H=ℎ1+ℎ2+ℎ式中：ℎ3ℎ1ℎ1=123.5.3进水渠道进水渠道宽度：B1=Q式中：v1进水时的水流速度，1.0m/s;ℎ1渠道的宽度，3.5.4出水渠道济南平阴县孝直镇污水处理厂出水渠道宽度：B2=Q式中：v2出水流速,0.5v1,所以为0.5m/s；3.6流量计济南平阴县孝直镇污水处理厂本设计中污水处理厂的流量采用电磁流量计(陈思宇,2021)。3.7cass池计算3.7.1BOD5出水中非溶解性BOD5值为：BOD5η=C0−CeC3.7.2CASS池-SS负荷率（Ns）的确定(杨子轩黄雨萱周俊,2023)取f=0.75,K2Ns=K2式中：NsBOD−SS负荷率，KgK2Se混合残留的有机物质的浓度，mg/L,本次选用7.73mg/Lη对于有机物的降解效率，%，取0.994；f污泥中挥发性有机污泥的含量，一般为150mg/L。3.7.3CASS池容积（负荷计算法）平阴县孝直镇污水处理厂污水设计日流量Q=50000m3/d则CASS池容积为：V=Q×(S式中：Q设计流量，m3S0CASS池前相关有机物浓度，mg/LSe排放时浓度，mg/LX活性污泥在其中的相关含量，mg/L,X在2.5−4.5Kg/m3.7.4CASS池水位级各部分构筑相关计算V=H=济南平阴县孝直镇污水处理厂本次建造四个CASS池：n1=4，CASS池中允许的蓄水最高位置H=5m，CASS每运行一次所需要的时间TcnCASS池所需面积大小：A=圆柱形CASS池对应的半径大小：R=Aπ=济南平阴县孝直镇污水处理厂那么最低水位时滗水器的相对高度：H通过BOD5和SVI对应的关系图表可以知道：Ns=0.16Kg一周期结束时污泥的厚度：H3济南平阴县孝直镇污水处理厂污泥面和滗水器所允许的最小距离：H池子全高：H0允许变化的体积：V1=A×H1安全容积为：V2=A×H2污泥沉淀浓缩容积：V3=A×H3满足：V=n1×(V式中：V池子有效部分的容积，m3V3活性污泥最大体积，mH池内最高液位，m，一般为3-5m；H0TcA单个CASS池主反应区的面积，m2R单个CASS池主反应区的半径，m;SVI污泥指数。3.7.5预反应区计算预反应区半径为R3.7.6曝气时间的确定济南平阴县孝直镇污水处理厂CASS池运行周期为5小时，曝气的时间为3小时，沉淀的时间为1小时，滗水的时间为1小时。这样便不失是一个更加正确的选择(孙家辉朱心怡,2021)。3.7.8污泥量计算由《给排水设计手册》第五册计算出CASS会产生的污泥的产量：△=0.6×50000×0.15−0.08×11333×2.25=2460Kg/d去除每千克BOD5x=0.6−0.080.25污泥龄为：θc剩余污泥排放量：q=Vθc=3.8高效沉淀池计算Q=2083m3/ℎ，孝直镇污水处理厂本污水厂采用四个高效沉淀池，每个沉淀池的Q=521m33.8.1澄清区选用高效沉淀池中有效水位为6.7m。沉淀区水流上升时的速度：12-25m/h，取20m/h。斜管面积A1=521/20=26要进行沉淀前水流速度60m/h。沉淀区域入口的区域大小：A集水槽所需距离:B=0.9×(1.5Q)0.4取B=0.6m从已知条件中得到方程:X·X1=8.7(X-2)·(X-X1-0.4)=25可得：A=X3当X=7.0时，A=6.9>0所以X=7.0。即澄清池的尺寸：7.0m×7.0m×6.7m=328m3济南平阴县孝直镇污水处理厂澄清池中原水所停留的时间：t=328/0.14=3242s=39min；(胡晨希高子涵,2022)X1=8.7/X=1.2，所以取X斜管区面积：7.0m×5.6m=39.2m2水在斜管区的上升流速：0.14/39.2=0.0035m/s=12.6ℎ；计算得沉淀入口段的尺寸：7.0m×1.2m。沉淀入口段的过堰流速取0.05m/s，那么所得的水层高度：0.14÷0.05÷7=0.4m。V=500×3/60=25m3.8.2絮凝池济南平阴县孝直镇污水处理厂本项目的有效水深按6.7m设计。停留时间10−15min，取15min。有效容积：V=521×15/60=130m平面有效面积：A=130/6.7=19.4取絮凝池为长方形，设置池长A=5.0m,池宽B=4.0m。絮凝池有效容积：4.0m×5.0m×6.7m=134m3.9二次沉淀池的计算济南平阴县孝直镇污水处理厂设计中选择辐流式沉淀池，N=2，因此需要对每个沉淀池进行流量计算，计算得每个沉淀池最终需要承担的流量大小为0.4983.9.1沉淀池所需要的表面积F=式中F沉淀部分有效面积（m2q'表面负荷[m3F=0.498×3.9.2辐流式沉淀池需要达到的直径D=本次选用的直径大小为40.4m。3.9.3辐流式沉淀池中可以蓄水的高度ℎ式中：ℎ2t完全沉淀完成时经历的时剑，取t=2.5hℎ3.9.4辐流式沉淀池池子直径和池子深度的比值Dℎ23.9.5最终污泥沉淀完成所占用的体积V式中：V1污泥沉淀完成所占用的体积；Q0污水平均流量(mR回流污泥占据污泥总量的百分比(%)；X池子里的污泥浓度(mg/L)；Xr本次选用Q0=0.717m3/sXX=式中:r系数，本次选用1.2。SVI取100XX=4000mg/LV3.9.6沉淀池最大高度H=式中：H沉淀池最大高度(m)；(戴雪娇陆瑞霖)ℎ1ℎ3ℎ4ℎ5济南平阴县孝直镇污水处理厂本次设定ℎ3=0.3m孝直镇污水处理厂池底和水平面构成角度(金佳琦温子轩,2021)：i=0.05ℎ式中：r1本次选用r=20.2m,rℎℎV=ℎH=ℎ3.11紫外消毒设计3.11.1构筑物表3-7紫外消毒构筑物构筑物参数具体参数值功能消毒类型钢筋混凝土矩形水池池数1座工艺尺寸L×B×H=10m×2m×3m渠道宽度B=2000mm设计参数设计流量Q=0.793m消毒效果粪大肠菌群数≤1000个/L消毒间建筑尺寸L×B×H=10m×5m×5m3.11.2设备参数表3-8紫外消毒设备参数设备设备参数设备数量18个模块，每个模块16根灯柱透光率＞65%灯管功率N=12Kw设计计量＞25mJ/cm第四章污泥系统的计算4.1污泥浓缩池济南平阴县孝直镇污水处理厂污泥浓缩池能有效去除污泥间的水分，大大减少污泥的体积，使得污泥在后续工作中可以更好地利用和处置。一定程度上可以看出其中可以表明平阴县孝直镇污水处理厂本设计为中型污水处理厂，最终选择使用竖流式污泥浓缩池，带有刮泥机和搅动栅(谢晨辰,2021)。4.1.1污泥最终剩下的含量相关的计算ΔX式中：ΔX污泥每天增加的的质量(kg/d)；Sa进水BODSe出水BODY污泥产率系数，取0.6；Q污水平均流量(m3V池子所需的体积(m3XVKd济南平阴县孝直镇污水处理厂本次选用Sa=180mg/L(曹梓萱涂晨,2023)；Se=10mg/L,Y=0.6,Q=68500m3/ΔXΔX池子每天排放的污泥量Q式中：系数f0.75;Xr本次选用XrQ平阴县大部分污泥都来自于CASS工艺池，故污泥浓缩池就按照Q2平阴县孝直镇污水处理厂设置两个污泥浓缩池：Q4.1.2中心进泥管面积fd式中：f浓缩池中心进泥管面积(m2Q1中心进泥管设计流量(mv0中心进泥管流速(m/s)，一般采用v0d0设计中取v0fd设计中取d0=0.35m,每池的进泥管采用DN150mm(彭昊然袁明哲,2024)挂内流速v4.1.3污泥浓缩产生的污水含量(潘雨萱)q式中：Q污泥体积(m2P污泥在被浓缩前的水含量，设计选用99%；P0q4.1.4浓缩池水流部分面积F式中：F浓缩池水流面积(m2v污水在浓缩池内上升时的流速(m/s)，设计选用v=0.00005−0.0001m/s(余佳琪叶思宇何俊,2021)取vF4.1.5浓缩池直径D式中：D浓缩池直径D=4.1.6有效水深式中：ℎ2t浓缩时间(h)，一般采用10-16h；设计中取t=10hℎ4.1.7浓缩后剩余污泥量Q式中：Q1单池浓缩后剩余污泥量(mQ4.1.8浓缩池后剩余污泥量济南平阴县孝直镇污水处理厂污泥斗设置在浓缩池的底部，排泥方式选择重力排泥。这样能使整体系统运转更加牢固，如此便能够向着更好的目标前进(陈思宇)。ℎ式中：ℎ5α倾角，取55°；r污泥斗底部半径(m),设计选用0.5m×0.5m；R浓缩池半径(m)。设计中采用α=55°，r=0.25m,R=2.95mℎ污泥斗所需的体积为：V==4.1.9污泥停留的时间T式中：T污泥在泥斗中停留的时间(h)。T4.1.10浓缩池高度ℎ式中：ℎ浓缩池总高(m)；ℎ1ℎ4设计中取ℎ1=0.3m，ℎℎ4.2贮泥池计算本次计划建造数量为2座，池子由竖流式沉淀池改造而来。(杨子轩黄雨萱周俊,2023)Q=4584.2.1贮泥池的容积V本次选用t=8ℎ，n=2V贮泥池理论所需体积Vℎ本次建造数量：n=2个，a=5.0m,ℎ2=3.0m，ℎ4.3污泥脱水为了污泥的最终处置，最后再对污泥的体积也就是其含水量做大大的去除。4.3.1详细计算孝直镇污水处理厂污泥经历脱水步骤后的体积(吴梓萌赵舒)Q=M=Q式中：P1P2M干污泥重(kg/d)。设计中取Q0=458m3Q=M=71.6×第五章污水处理厂布置5.1污水处理厂平面布置根据济南平阴县孝直镇污水处理厂的任务书提供的污水厂地理条件，合理利用地形和厂区面积，以求经济效益的最大化和污水厂运行工作简便化(孙家辉朱心怡,2023)。其中可以表明济南孝直镇污水处理厂的平面布置应涵盖所需的所有必要污水处理设施，同样也包括必需的辅助构筑物，如办公楼等，且有利于后期污水厂的扩建。5.1.1构筑物分区按照济南平阴县孝直镇污水处理厂的建筑的功能，将污水厂分成三个区域；(1)污水处理区，该区域位于污水厂核心位置，一定程度上可以看出由各项污水主要处理工艺组成，包括泵房、粗细格栅、沉砂池、CASSC池、高效沉淀池、二沉池、紫外消毒间(郑明达马嘉)。(2)济南平阴县孝直镇污水处理厂污泥处理区，位于污水处理区南部，由污泥浓缩池、污泥脱水区等构成。(3)济南平阴县孝直镇污水处理厂的生活区，该区主要建筑包括：办公楼、食堂、浴室、宿舍等办公生活设施。要求靠近污水厂大门，方便联系，且位于上风向。5.1.2污水厂管线和道路布置一定程度上可以看出济南平阴县污水处理厂污水厂的管网布置应做到简单高效，避免复杂的管线在检修时造成麻烦，且管网的规格应能承载污水规模。其中可以表明济南平阴县污水厂的道路：主要道路应能做到双向车道，方便污泥和设备的运输，道路边和构筑物周围都要有相应的绿化(胡晨希高子涵,2021)。5.1.3构筑物平面尺寸总平面布置图参见附图(平面布置图)，各构筑物平面尺寸如下：表5-1济南平阴县污水处理厂主要构筑物平面尺寸序号名称数量平面尺寸(L·B米)材质1粗格栅11.5×2.5钢筋混凝土2提升泵房15×8钢筋混凝土3细格栅11.5×2.5钢筋混凝土4辐流式沉砂池2φ=7钢筋混凝土5CASS池4φ=34钢筋混凝土6高效沉淀池47×7钢筋混凝土7二次沉淀池2φ=41钢筋混凝土8污泥浓缩池1φ=6钢筋混凝土9贮泥池25×5钢筋混凝土10紫外消毒池110×2钢筋混凝土11污泥脱水机房15×4钢筋混凝土12鼓风机房23×3钢筋混凝土5.2污水厂高程布置总高程布置详见附图(高程布置图)5.2.1高程布置原则(1)详细计算出济南平阴县污水官网的沿程水头损失和局部水头损失以及构筑物的水头损失，并适当考虑极端流量情况下的污水管网压力(周欣怡徐雨婷蔡泽)。(2)为应对之后可能的污水量增加，预留相应的空间。(3)充分利用地形，使污水尽量能做到随地形自流，节约能源。(4)设计时尽量高效化，合理减少水头损失，达到利益最大化。(5)合理提高排放水的水头，以达到污水顺利排放。(6)可以应对洪水等情形的顶托，构筑物有相应的设计强度。5.2.2污水构筑物的高程布置各废水构筑物之间的灌渠设计如下：表5-2灌渠水力计算名称流量(L/s)灌渠设计参数水头损失D(mm)I(‰)V(m/s)L(m)沿程局部合计格栅至集水池79310001.01.0100.0150.10.115集水池至沉砂池79310001.01.0100.0150.10.115沉砂池至CASS池79310001.01.0100.0150.10.115CASS池至高效沉淀池79310001.01.0100.0150.10.115高效沉淀池至二沉池79310001.01.0100.0150.10.115二沉池至紫外消毒池79310001.01.0100.0150.10.115各构筑物标高如下表：5-3主要污水处理构筑物标高汇总名称池内损失m沿程和局部损失m总水头损失m池底标高池顶标高液面标高集水池2.30.1152.415-1.603.001.00沉砂池0.50.1150.6154.208.948.00CASS0.60.1150.7152.938.467.50高效沉淀池0.30.1150.415-1.905.64.60二沉池0.30.1150.4151.787.706.50紫外消毒池0.20.1150.3153.086.055.70第六章投资估算与成本分析6.1投资估算6.1.1土建工程济南平阴县城市污水处理厂的土建工程包括污水处理构筑物、辅助办公构筑物和污泥处理构筑物，为了使其拥有一定的设计强度，所有的构筑物一律采用钢筋混凝土构造。主要构筑物的土建费用如下(戴雪娇陆瑞霖,2021)：表6-1主要构筑物土建费用序号名称费用(万元)1格栅池52集水池153沉砂池154CASS池805高效沉淀池206二沉池207紫外消毒池208污泥浓缩池159贮泥池10合计200表6-2园区其他构筑物汇总序号名称尺寸费用(万元)1配电室8×4×2202污泥脱水间5×4×3203办公楼30×20×5804检测中心20×10×3305食堂20×10×3206宿舍20×10×5307仓库6×3×3158停车场20×10×3109传达室4×5×2.55合计2306.1.2设备购置费用6-3设备采购一览表序号名称型号单位数量单价/万元总价/万元1格栅除污机GSHZ型组210202提升泵350QW1200-18-90台45203鼓风机SZR系列罗茨鼓风机台410404刮泥机JZG10台28165滗水器UPS型台44166投药泵LYGFTJZZ台20.51合计1136.1.3厂区运行费用本设计在济南平阴县厂区运行的中考虑供电、药剂、污泥处理和人工费用的设计如下：(1)电费本设计济南平阴县污水处理厂每天消耗的电费来自于工艺构筑物及附属的运行、园区的生活、照明等等，设计每天消耗电3000KW，若按电费0.7元每天，则每天的总电费大约2100元。(2)PAC药剂费济南平阴县污水处理厂本设计在工艺流程高效沉淀池中加入PAC，设计每天投加33.5KgPAC药剂，聚合氯化铝的单价为12元/Kg,那么每天需要的PAC药剂费用为402元(谢晨辰)。(3)污泥处理费济南平阴县污水处理厂本设计产生的污泥量为460m3(4)人工费济南平阴县污水处理厂本设计废水处理区域工程师20人，检测中心环境监测工程师10人，设计每人每天平均工资200元，则一年的工资为220万元。6.2成本效益分析根据以上对济南平阴县污水处理厂运行费用的设计，最终污水处理厂每日处理50000吨城市污水，每年大约970万的的运行费用。综合考虑污水治理对于城市环境、城市水资源利用所带来的的正面效果，该污水厂的建设益处还是大大超过其不良影响的。第七章结论和建议由于本次设计的项目为50000吨每天的济南平阴县污水处理厂设计，其处理污水量已经属于中等污水处理厂水平。在实际的设计中，所需要的计算量是巨大的，且构筑物也是冗杂繁复的，本次设计济南平阴县污水处理厂由于个人能力有限，不能详尽的计算整个污水处理厂的构筑物即相对的指标，只能挑选其主要构筑物的主要指标进行计算，相当于对今后的工作进行一个提前锻炼。城市污水的治理这个项目，对于一个城市的可持续发展来说，是极其重要的。一个水资源缺乏的城市，它的工业必定也会受到很大的限制，进而影响人们生