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。 目錄 第一章 設計任務及資料 3 1.1設計任務 3 1.2設計目的及意義 3 1.2.1設計目的 3 1.2.2設計意義 3 1.3設計要求 3 1.3.1污水處理廠設計原則 3 1.3.2污水處理工程運行過程中應遵循的原則 4 1.4設計資料 4 1.4.1項目概況 4 1.4.2 地理位置 5 1.4.3水質情況 5 1.4.4環(huán)境條件狀況 5 1.5設計依據(jù) 6 第二章 污水處理廠工藝設計方案選擇 7 2.1廠址選擇 7 2.2污水廠處理流程的選擇 7 2.2.1確定處理流程的原則 7 2.2.2污水處理流程的選擇 8 2.2.3污水處理工藝的選擇和比較 8 2.3設計污水水量 10 2.4污水處理程度計算 10 2.4.1污水的COD處理程度計算 10 2.4.2污水的BOD5處理程度計算 10 2.4.3污水的SS處理程度計算 11 2.4.4污水的氨氮處理程度計算 11 2.4.5污水的磷酸鹽處理程度計算 11 第三章 污水的一級處理構筑物設計計算 12 3.1格柵 12 3.1.1格柵的設計 12 3.1.2設計參數(shù) 12 3.1.3中格柵設計計算 13 3.1.4細格柵設計計算 15 3.2 沉砂池 16 3.2.1曝氣沉砂池 17 3.2.2設計參數(shù) 17 3.2.3曝氣沉砂池的設計計算 17 3.3沉淀池 22 3.3.1設計原則設計參數(shù) 22 3.3.2設計計算 23 第四章 污水的二級處理設計計算 28 4.1 生物反應池 28 4.1.1 設計參數(shù) 29 4.1.2 設計計算 30 4.2 消毒接觸池 38 4.2.1消毒劑的選擇 38 4.2.2 消毒設施計算 39 4.3計量設備 40 4.3.1計量設備的選擇 40 4.3.2設計參數(shù) 40 4.3.3 設計計算 41 4.3.3出水口 42 第五章 污泥處理設計計算 43 5.1污泥處理(sludge treatment)的目的與處理方法 43 5.1.1污泥處理的目的 43 5.1.2污泥處理的原則 43 5.1.3 污泥處理方法的選擇 43 5.2污泥泵房設計 44 5.2.1 集泥池計算 44 5.2.2回流污泥泵的選擇 44 5.3污泥濃縮池 45 5.3.1設計參數(shù)及原則 45 5.3.2豎流濃縮池 45 5.3.3豎流濃縮池的設計計算 45 5.4貯泥池 47 5.4.1貯泥池的作用 47 5.4.2貯泥池的計算 47 5.5污泥脫水 48 5.5.1設計參數(shù)及原則 49 5.5.2污泥設計計算 50 第六章 污水總泵站 51 6.1 概述 51 6.2 泵站設計 51 6.2.1 設計資料 51 6.2.2 選泵及配套電機 52 6.2.4 泵站類型的確定 52 6.2.5 吸水管路 52 6.2.6 集水池 53 6.2.7 壓水管路 54 6.2.8 泵房平面布置 55 6.2.8 泵站水頭損失計算 55 6.2.9 泵站高程布置 56 6.2.10 其他 57 第七章 污水處理廠的布置 58 7.1污水處理廠平面布置 58 7.1.1平面布置原則 58 7.1.2平面布置 59 7.2污水處理廠高程布置 60 7.2.1主要任務 61 7.2.2高程布置原則 61 7.2.3污水處理廠構筑物高程布置計算 61 7.2.4污泥處理構筑物高程布置 63 第八章 供電儀表與供熱系統(tǒng)設計 65 8.1變配電系統(tǒng) 65 8.2監(jiān)測儀表的設計 65 8.2.1設計原則 65 8.2.2監(jiān)測內容 65 8.2.3供熱系統(tǒng)的設計 65 第九章 勞動定員 66 9.1定員原則 66 9.2污水廠人數(shù)定員 66 第十章 工程概算和經濟效益分析 67 10.1 土建工程 67 12.2 供電 67 10.3 投資估算 68 10.3.1 估算范圍 68 10.3.2 污水處理廠的直接費用 68 10.3.3 總投資費用 69 10.4 經濟效益分析 69 致謝 71 第一章 設計任務及資料 1.1設計任務 XX縣城8萬噸污水處理廠工藝設計。 1.2設計目的及意義 1.2.1設計目的 該縣為XX市XX縣，縣城約為人口53萬，城市發(fā)展方向為以老城為依托，以XX縣大坪至某市江北區(qū)的公路沿線作為為軸線，向市區(qū)發(fā)展。并逐步向經濟技術開發(fā)區(qū)發(fā)展。隨著城市及工業(yè)的發(fā)展，城市污水排放量也在逐年增加，至2009年城北排放未經處理污水排放量已達8萬噸/日左右。大量的工業(yè)廢水和生活污水未經處理直接排入資江河，使資江河受到嚴重污染，致使河水中生物、植物大部分絕跡，破壞了自然景觀、污染城區(qū)下游地下水源，嚴重制約著該市經濟的發(fā)展。為改善環(huán)境，治理河水污染問題，建設城市污水治理工程勢在必行。 1.2.2設計意義 設計是實現(xiàn)高等工科院校培養(yǎng)目標所不可缺少的教學環(huán)節(jié)，是教學計劃中的一個有機組成部分，是培養(yǎng)學生綜合運用所學的基礎理論、基礎知識以及分析解決實際問題能力的重要一環(huán)。它與其他教學環(huán)節(jié)緊密配合，相輔相成，在某種程度上是前面各個環(huán)節(jié)的繼續(xù)、深化和發(fā)展。 我國城市污水處理相對于國外發(fā)達國家、起步較晚。近200年來，城市污水處理已從原始的自然處理、簡單的一級處理發(fā)展到利用各種先進技術、深度處理污水，并回用。處理工藝也從傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝工藝發(fā)展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工藝）等多種工藝，以達到不同的出水要求。雖然如此，我國的污水處理還是落后于許多國家。在我們大力引進國外先進技術、設備和經驗的同時，必須結合我國發(fā)展，尤其是當?shù)貙嶋H情況，探索適合我國實際的城市污水處理系統(tǒng)。 其次，做本設計可以使我得到很大的提高，可在不同程度上提高調查研究，查閱文獻，收集資料和正確熟練使用工具書的能力，提高理論分析、制定設計方案的能力以及設計、計算、繪圖的能力；技術經濟分析和組織工作的能力；提高總結，撰寫設計說明書的能力等。 1.3設計要求 1.3.1污水處理廠設計原則 ①污水廠的設計和其他工程設計一樣，應符合適用的要求，首先必須確保污水廠處理后污水達到排放要求?？紤]現(xiàn)實的經濟和技術條件，以及當?shù)氐木唧w情況（如施工條件）。在可能的基礎上，選擇的處理工藝流程、構（建）筑物形式、主要設備設計標準和數(shù)據(jù)等。 ②污水處理廠采用的各項設計參數(shù)必須可靠。設計時必須充分掌握和認真研究各項自然條件，如水質水量資料、同類工程資料。按照工程的處理要求，全面地分析各種因素，選擇好各項設計數(shù)據(jù)，在設計中一定要遵守現(xiàn)行的設計規(guī)范，保證必要的安全系數(shù)。對新工藝、新技術、新結構和新材料的采用積極慎重的態(tài)度。 ③污水處理廠（站）設計必須符合經濟的要求。污水處理工程方案設計完成后，總體布置、單體設計及藥劑選用等盡可能采用合理措施降低工程造價和運行管理費用， ④污水廠設計應當力求技術合理。在經濟合理的原則下，必須根據(jù)需要，盡可能采用先進的工藝、機械和自控技術，但要確保安全可靠。 ⑤污水廠設計必須注意近遠期的結合，不宜分期建設的部分，如配水井、泵房及加藥間等，其土建部分應一次建成；在無遠期規(guī)劃的情況下，設計時應為今后發(fā)展留有挖潛和擴建的條件。 ⑥污水廠設計必須考慮安全運行的條件，如適當設置分流設施、超越管線、甲烷氣的安全儲存等。 ⑦污水廠的設計在經濟條件允許情況下，場內布局、構（建）筑物外觀、環(huán)境及衛(wèi)生等可以適當注意美觀和綠化。 1.3.2污水處理工程運行過程中應遵循的原則 在保證污水處理效果同時，正確處理城市、工業(yè)、農業(yè)等各方面的用水關系，合理安排水資源的綜合利用，節(jié)約用地，節(jié)約勞動力，考慮污水處理廠的發(fā)展前景，盡量采用處理效果好的先進工藝，同時合理設計、合理布局，做到技術可行、經濟合理。 1.4設計資料 1.4.1項目概況 水是生命之源，也是人類活動和經濟發(fā)展的支持要素。當今世界，水在某種程度上限制和決定地區(qū)的性質、規(guī)模、產業(yè)結構、布局與發(fā)展方向，自然界及社會對水的依存度越來越高。 進入21世紀以后，XX縣以前所未有的速度推進城市化，與所有發(fā)展城市同步，近幾年明顯加大了土地開發(fā)的力度，頻頻引進各種建設項目，隨之人口的增加，大量未經處理的污水直接排入河流，致使資江河水系的水質遭受嚴重的污染，這種狀況必需要改變。 隨著未來XX縣的經濟、社會、環(huán)境、人口、生活需求的不斷發(fā)展，城市排水系統(tǒng)和污水治理將承受更大的壓力，主要表現(xiàn)有： ①城市生活污水處理率低，而污水總量卻在不斷增加； ②地區(qū)飲用水水質下降，對人的健康造成潛在危險； ③城市排水系統(tǒng)工程和污水處理工程建設遠落后于城市的發(fā)展； ④城市化水平的提高，使城市自然滯洪能力和保水功能降低，洪澇災害、水污染日趨嚴重。 在我國，包括水環(huán)境的環(huán)境保護已經為一項基本國策加以貫徹，得到了全社會和各級人民政府的高度重視，保護環(huán)境和控制污染對城市的經濟繁榮、社會穩(wěn)定具有重要意義。為此，國務院有關部委頒布了有關的法律和法規(guī)，以保證這項基本國策的貫徹和執(zhí)行。 我國早在1989年頒布的《中華人民共和國環(huán)境保護法》，是各項有關環(huán)境保護法規(guī)的基礎和依據(jù)，其要點如下：環(huán)境監(jiān)督和管理規(guī)定了各級政府在制定環(huán)境質量標準和環(huán)境監(jiān)督大綱方面的職責，由中央政府制定國家環(huán)境標準，各省、市級政府可根據(jù)地方條件補充項目和指標。環(huán)境保護與污染防治各級政府必需制定工業(yè)排污的程序和制度，并提供各種環(huán)境保護措施。法律責任授權給各級政府環(huán)保部門采取適當?shù)姆沙绦騺砭婧蛻土P污染者。 1.4.2 地理位置 XX縣地處東經111°8′～112°50′，北緯27°15′～27°38′。位于XX省于中部，東北界A市。東南鄰B縣。南抵某市、某縣。西接C縣、北連D縣、E市?？h城距某市12公里。 XX縣位于雪峰山脈東側，某市盆地和新（化）漣（源）盆地之間。地貌類型多樣，平、崗、丘、山兼具，山地占46.97％，丘陵占22.47％，崗地占12％，平原占14.77％，水面占22.4％。崗地占12％，平巖山、金龍山、朗概山和龍山等系列山脈由西向東、橫亙中部，地勢中部南高北低。海拔1000米以上的山峰131座，最高的岳坪峰，海拔1513.5米，最低的淘金橋，海拔176米。 1.4.3水質情況 污水處理廠進水水質指標為： BOD＝150mg/l，COD=350mg/l，SS=240mg/l，NH4-N=20mg/l，T-P=2mg/l，溫度 10～20℃ 處理后的出廠污水水質標準為： BOD≤20mg/l，COD≤60mg/l，SS≤20mg/l，NH4-N≤15mg/l， T-P≤1mg/l 處理后的水排入資江河里 1.4.4環(huán)境條件狀況 1、氣候 某縣屬亞熱帶季風濕潤氣候，四季分明，氣候溫和，熱量豐富，光照充足，雨量充沛，無霜期長，年平均氣溫17.2℃，無霜期276天，年降雨量1115.5毫米，年日照1688.3小時。適宜水稻、油菜、煙葉等多種農作物和竹木生長。 2、水文資料 某縣縣境內大小河流69條，分屬資水與湘江兩大水系，資江自南向北縱貫全境。其中資水干流1條，1級支流18條，2級支流29條，3級支流17條，4級支流4條。水能資源多年平均理論蘊藏量達17.08萬kw，可開發(fā)理達11.45萬kw。資水在縣境內流程達成54公里，落差23米，坡降0.43‰，流經某縣縣的多年平均徑流總量達121億立方米，多年平均流量383.6立方米/秒。生產生活用水中富，水電開發(fā)潛力大。 3、工業(yè) 工業(yè)生產穩(wěn)步發(fā)展。某縣工業(yè)起步早、底子厚，早在70年代，縣內“五小”(小機械、小化肥、小鋼鐵、小水泥、小五金)企業(yè)發(fā)展迅速。80年代全縣工業(yè)已形成“十大拳頭”產品，即黃金、精銻、卷煙、碳銨、水泥、水泵、印刷機械、葡萄糖、井崗霉素，90年代，利用有色金屬和黃金儲量豐富的資源優(yōu)勢，大力發(fā)展冶煉工業(yè)，扶持縣治煉廠，組建高家坳金礦。1997年全縣實現(xiàn)“萬兩黃金縣”目標。采掘業(yè)發(fā)展迅速，全縣有煤礦51家，年產煤28萬噸以上；有銻礦16家，年產銻金屬700噸以上。有建材企業(yè)80家，其中水泥廠10家，年設計生產能力45萬噸。某縣水泥膨脹劑有限公司生產的水泥膨脹劑填補了省內空白。 1.5設計依據(jù) 設計依據(jù)主要是國家有關法律法規(guī)以及如下文獻： 1、《中華人民共和國環(huán)境保護法》； 2、GB3838－2002《地面水環(huán)境質量標準》； 3、GB18918－2002《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》； 4、GB50014－2006《室外排水設計規(guī)范》； 5、GB50335－2002《污水再生利用工程設計規(guī)范》； 7、GB/T50265-97《泵站設計規(guī)范》； 8、GB50015-2003 《建筑給水排水設計規(guī)范》； 9、GB3838-2002《地表水環(huán)境質量標準》； 10、2001北京 城市污水處理工程項目建設標準（修訂）； 11、CJ3025-93《城市污水處理廠污水、污泥排放標準》； 12、CJJ31-89《城市污水處理廠附屬建筑和附屬設備設計標準》； 13、CJJ60-94《城市污水處理廠運行、維護及其安全技術規(guī)程》。 14、《排水工程》上下冊 中國建筑工業(yè)出版社 15、《給排水設計手冊》 16、《給排水經濟指標》 第二章 污水處理廠工藝設計方案選擇 城市污水處理廠的設計規(guī)模與進入處理廠的污水水質和水量有關，污水的水質和水量可以通過設計任務書的原始資料計算。 2.1廠址選擇 在污水處理廠設計中，選定廠址是一個重要的環(huán)節(jié)，處理廠的位置對周圍環(huán)境衛(wèi)生、基建投資及運行管理等都有很大的影響。因此，在廠址的選擇上應進行深入、詳盡的技術比較。 廠址選擇的一般原則為： ①在城鎮(zhèn)水體的下游； ②便于處理后出水回用和安全排放； ③便于污泥集中處理和處置； ④在城鎮(zhèn)夏季主導風向的下風向； ⑤有良好的工程地質條件； ⑥少拆遷，少占地，根據(jù)環(huán)境評價要求，有一定的衛(wèi)生防護距離； ⑦根據(jù)城市中體發(fā)展規(guī)劃，污水處理廠廠址的選擇應考慮遠期發(fā)展的可能性，有擴建的余地； ⑧廠區(qū)地形不應受洪澇災害影響，防洪標準不應低于城鎮(zhèn)防洪標準，有良好的排水條件； ⑨有方便的交通、運輸和水電條件。 所以，本設計的污水處理廠應建在城區(qū)的東北方向較好，又由于城市污水主干管由西北方向流入污水處理廠廠區(qū)，則污水處理廠建在城區(qū)的西北方向。 2.2污水廠處理流程的選擇 2.2.1確定處理流程的原則 城市污水處理的目的是使之達標排放或污水回用用于使環(huán)境不受污染，處理后出水回用于農田灌溉，城市景觀或工業(yè)生產等，以節(jié)約水資源。 《城市污水處理及污染防治技術政策》對污水處理工藝的選擇給出以下幾項關于城鎮(zhèn)污水處理工藝選擇的準則： ① 城市污水處理工藝應根據(jù)處理規(guī)模、水質特征、受納水體的環(huán)境功能及當?shù)氐膶嶋H情況和要求，經全面技術經濟比較后優(yōu)先確定； ② 工藝選擇的主要技術經濟指標包括：處理單位水量投資，削減單位污染物投資，處理單位水量電耗和成本，削減單位污染物電耗和成本，占地面積，運行性能，可靠性，管理維護難易程度，總體環(huán)境效益； ③ 應切合實際地確定污水進水水質，優(yōu)先工藝設計參數(shù)必須對污水的現(xiàn)狀、水質特征、污染物構成進行詳細調查或測定，做出合理的分析預測； ④ 在水質組成復雜或特殊時，進行污水處理工藝的動態(tài)試驗，必要時應開展中試研究； ⑤ 積極地采用高效經濟的新工藝，在國內首次應用的新工藝必須經過中試和生產性試驗，提供可靠性設計參數(shù)，然后進行運用。 2.2.2污水處理流程的選擇 根據(jù)設計的排水水質標準，且BOD5/COD>0.3，該城市污水可進行生化處理。處理污水在去除BOD5、COD、SS的同時要達到脫氮除磷的效果，所以污水處理工藝采用二級生化處理，以生物脫氮除磷以達到處理效果。而目前處理該工藝的種類主要有以下幾種“ 方案1：污水→格柵間→提升泵→沉砂池→生化池→消毒池→排放 方案2：污水→格柵間→提升泵→沉砂池→初沉池→生化池→消毒池→排放 方案3：污水→格柵間→提升泵→沉砂池→初沉池→生化池→二沉池→消毒池→排放 由于某縣縣的污水主要是生活污水，只需要采用二級生化處理達到國家一級排放標準即可排放。方案1雖然可以將污水處理到達標排放，但是污水沒有預處理，生化池的負荷很大，能耗很大不經濟，而且一旦生化池出現(xiàn)問題，污水得不到初步處理就集中排放，環(huán)境受污染度比散點排放更大，考慮運行安全本廠不采用方案1。方案3對污水的處理程度很高，而且運行安全可靠，但是污水處理廠的占地面積很大，運行管理困難，污泥量大增加了污泥處理難度，在目前能脫氮除磷的工藝中大部分工藝將二沉池溶入生化池工藝中，既能減少工程投資和運行成本又能達到預期的處理效果。綜合考慮污水處理廠采用方案2。 2.2.3污水處理工藝的選擇和比較 各種類型的生化法的優(yōu)缺點和使用范圍如表2-1所示 表2-1 生化法的比較 工藝類型 優(yōu)點 缺點 適用范圍 氧化溝法 1、設計靈活，結構形式多樣， 2、對水溫、水質、水量的變動有較強的適應性 3、污泥產率低，且已達到穩(wěn)定狀態(tài)，勿須進行污泥消化。 4、運行得當可達到脫磷除氮的效果。 1、占地面積大 2、電耗高，污水處理費用高。 各種處理規(guī)模 普通曝氣池 污水處理效果好 不能達到脫氮除磷 各種處理規(guī)模 AB法 1、出水水質穩(wěn)定； 2、能很好地適應水質變化； 3、可達到脫磷除氮的效果。 若不能保證A段正常運行，B段不能發(fā)揮效應，處理效果易受影響。 中小處理規(guī)模 AAO法 1、出水水質穩(wěn)定； 2、沖擊負荷強； 3、脫氮除磷效果較好。 1、占地面積大 2、運行管理較復雜 各種處理規(guī)模 SBR法 1、出水水質好； 2、運行方式靈活； 3、具有很強的脫氮除磷功能； 4、運行管理簡單，全自化控制。 1、部分關鍵設備和自控系統(tǒng)要求嚴格； 2、設備閑置率較高 中小處理規(guī)模 與其他活性污泥處理技術相比較，SBR法具有以下優(yōu)點： 1、SBR系統(tǒng)以一組反應池取代了傳統(tǒng)方法中的調節(jié)池、初次沉淀池、曝氣池、二次沉淀池，結構簡單緊湊，沒有復雜的管線，系統(tǒng)操作簡單靈活，建設費用和運行管理費用都比較低； 2、對水質水量的變化適應能力強，具有較高的抗沖擊負荷； 3、水力條件良好。沉淀性能好，有機物去除效率高； 4、通過對運行方式的調節(jié)，同時脫磷除氮，不需要新增反應器。 應用電動閥、液位計、自動計時器及可編程序控制器等自控儀表，可實現(xiàn)過程全部自動化，而由中心控制室控制。 從系統(tǒng)的可靠性、土建工程量、節(jié)能、低運行成本和節(jié)約用地等多方面比較，SBR具有明顯的優(yōu)勢。SBR工藝運行費用低，出水水質穩(wěn)定高效，具有較大凈化潛力，適合某縣縣污水處理的要求。 從處理效果好、可同時脫磷除氮、流程簡單、占地面積小、運行管理靈活和易于實現(xiàn)自動化控制等方面考慮，推薦采用SBR做為某縣縣污水處理廠的處理工藝。 本設計采用SBR工藝，采用時間和空間的相互轉換的進水方式可以達到連續(xù)進水和高度的脫氮除磷。 本設計的工藝流程圖如圖2-1所示。 2.3設計污水水量 由設計資料知，該市每天的平均污水量為： 查GB50014－2006《室外排水設計規(guī)范》知其總變化系數(shù)KZ=1.275 從而可計算得： 設計秒流量為 (2-1) 式中 城市每天的平均污水量，； 總變化系數(shù)； 設計秒流量，。 2.4污水處理程度計算 城市污水排入受納水體后，經過物理的、化學的和生物的作用，使污水中的污染物濃度降低，受污染的受納水體部分地或全部地恢復原狀，這種現(xiàn)象稱為水體自凈或水體凈化，水體所具有的這種能力稱為水體自凈能力。 在選擇污水處理程度時，既要充分利用水體的自凈能力，又要防止水體受到污染，避免污水排入水體后污染下游取水口和影響水體中的水生動植物。 2.4.1污水的處理程度計算 （2-2） 式中 E1——COD的處理程度，%； C——進水的COD濃度，mg/L； Ce——處理后污水排放的COD濃度，mg/L。 則 ％ 2.4.2污水的處理程度計算 （2-3） 式中 E2——BOD5的處理程度，%； L——進水的BOD5濃度，mg/L； Le——處理后污水排放的BOD5濃度，mg/L。 則 % 2.4.3污水的SS處理程度計算 （2-4） 式中 E3——SS的處理程度，%； C——進水的SS濃度，； Ce——處理后污水排放的SS濃度，mg/L。 則 % 2.4.4污水的氨氮處理程度計算 （2-5） 式中 E4——氨氮的處理程度，%； C——進水的氨氮濃度，mg/L； Ce——處理后污水排放的氨氮濃度，mg/L。 則 % 2.4.5污水的磷酸鹽處理程度計算 （2-6） 式中 E5 ——磷酸鹽的處理程度，%； C——進水的磷酸鹽濃度，mg/L； Ce——處理后污水排放的磷酸鹽濃度，mg/L。 則 % 第三章 污水的一級處理構筑物設計計算 3.1格柵 格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，如纖維、碎皮、毛發(fā)、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便減輕后續(xù)處理構筑物的處理負荷，并使之正常進行。被截留的物質稱為柵渣。 設計中格柵的選擇主要是決定柵條斷面、柵條間隙、柵渣清除方式等。 格柵斷面有圓形、矩形、正方形、半圓形等。圓形水力條件好，但剛度差，故一般多采用矩形斷面。格柵按照柵條形式分為直棒式格柵、弧形格柵、輻流式格柵、轉筒式格柵、活動格柵等；按照格柵柵條間距分為粗格柵和細格柵（1.5～10mm）；按照格柵除渣方式分為人工除渣格柵和機械除渣格柵，目前，污水處理廠大多都采用機械格柵；按照安裝方式分為單獨設置的格柵和與水泵池合建一處的格柵。 3.1.1格柵的設計 城市的排水系統(tǒng)采用分流制排水系統(tǒng)，城市污水主干管由西北方向流入污水處理廠廠區(qū)，主干管進水水量為Q=1180.56L/s，污水進入污水處理廠處的管徑為1250。 本設計中采用矩形斷面并設置兩道格柵（中格柵一道和細格柵一道），采用機械清渣。其中，中格柵設在污水泵站前，細格柵設在污水泵站后。中細兩道格柵都設置三組即N=2組，每組的設計流量為0.590m3/s。 格柵設在處理構筑物之前，用于攔截水中較大的懸浮物和漂浮物，保證后續(xù)處理設施的正常運行。本設計中，格柵與明渠連接，提升泵站的來水首先進入穩(wěn)壓井后，進入格柵渠道。 3.1.2設計參數(shù) 1、格柵柵條間隙寬度，應符合下列要求： 1) 粗格柵：機械清除時宜為10～25mm；人工清除時宜為25～40mm。特殊情況下，最大間隙可為100mm。 2) 細格柵：宜為3～10mm。 3) 水泵前，應根據(jù)水泵要求確定。 2、 污水過柵流速宜采用0.6～1.0m／s。除轉鼓式格柵除污機外，機械清除格柵的安裝角度宜為60～90°。人工清除格柵的安裝角度宜為30°～60°。 3、當格柵間隙為16～25mm時，柵渣量取0.10～0.05m3/103m3污水；當格柵間隙為30～50mm時，柵渣量取0.03～0.01 m3/103m3污水。 4、格柵除污機，底部前端距井壁尺寸，鋼絲繩牽引除污機或移動懸吊葫蘆抓斗式除污機應大于1.5m；鏈動刮板除污機或回轉式固液分離機應大于1.0m。 5、格柵上部必須設置工作平臺，其高度應高出格柵前最高設計水位0.5m，工作平臺上應有安全和沖洗設施。 6、 格柵工作平臺兩側邊道寬度宜采用0.7～1.0m。工作平臺正面過道寬度，采用機械清除時不應小于1.5m，采用人工清除時不應小于1.2m。 7、 粗格柵柵渣宜采用帶式輸送機輸送；細格柵柵渣宜采用螺旋輸送機輸送。 8、格柵除污機、輸送機和壓榨脫水機的進出料口宜采用密封形式，根據(jù)周圍環(huán)境情況，可設置除臭處理裝置。 9、格柵間應設置通風設施和有毒有害氣體的檢測與報警裝置。 10、沉砂池的超高不應小于0.3m。 3.1.3中格柵設計計算 1、進水渠道寬度計算 根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算 設計中取污水過柵流速=0.8m/s 則 柵前水深： 2、格柵的間隙數(shù) （3-1） 式中 n——格柵柵條間隙數(shù)，個； Q——設計流量，m3/s； ——格柵傾角，60o； N ——設計的格柵組數(shù)，組； b——格柵柵條間隙數(shù)，m。 設計中取 =0.02 個 3、格柵柵槽寬 (3-2) 式中 ——格柵柵槽寬度，； ——每根格柵條寬度，。 設計中取=0.015 4、 進水渠道漸寬部分的長度計算 （3-3） 式中 ——進水渠道漸寬部分長度，； ——漸寬處角度，o。 設計中取 = 5、 進水渠道漸窄部分的長度計算 6、 通過格柵的水頭損失 （3-4） 式中 ——水頭損失，； ——格柵條的阻力系數(shù)，查表知 =2.42； ——格柵受污物堵塞時的水頭損失增大系數(shù)，一般取 =3。 則 7、柵后槽總高度 設柵前渠道超高 則 柵后槽總高度： 8、柵槽總長度 中格柵示意圖如圖3—1 9、每日柵渣量 （3-5） 式中 W——每日柵渣量，m3/d； W1——每日每1000m3污水的柵渣量，m3/103m3污水。 設計中取 =0.05污水 應采用機械除渣及皮帶輸送機或無軸輸送機輸送柵渣，采用機械柵渣打包機將柵渣打包，汽車運走。 10、進水與出水渠道 城市污水通過的管道送入進水渠道，然后，就由提升泵將污水提升至細格柵。 3.1.4細格柵設計計算 設計中取格柵柵條間隙數(shù)b=0.01m，格柵柵前水深h=0.9m，污水過柵流速v=1.0m/s，每根格柵條寬度S=0.01m，進水渠道寬度B1=1.08，柵前渠道超高h2=0.3m，每日每1000m2污水的柵渣量W1=0.04 m3/103m3 則 格柵的間隙數(shù)： 個 格柵柵槽寬度： 進水渠道漸寬部分的長度： 進水渠道漸窄部分的長度計算： 通過格柵的水頭損失： 柵后槽總高度： 柵槽總長度： 每日柵渣量： 應采用機械除渣及皮帶輸送機或無軸輸送機輸送柵渣，采用機械柵渣打包機將柵渣打包，汽車運走。 細格柵示意圖見圖3—2 3.2 沉砂池 沉砂池的功能是去除比重較大的無機顆粒，沉砂池一般設于泵站倒虹管前，以便減輕無機顆粒對水泵、管道的磨損，也可設于初次沉淀池前，以減輕沉淀池負荷及改善污泥處理構筑物的處理條件。目前應用較多的有平流沉砂池、曝氣沉砂池、多爾沉砂池和旋流沉砂池等。 平流沉砂池具有截留無機顆粒效果較好，工作穩(wěn)定，構造簡單，排沉砂方便等優(yōu)點，但其沉砂中約夾雜有15%的有機物使沉砂池的后續(xù)處理增加難度，故常需配洗砂機，排砂經清洗之后，有機物含量低于10%，稱為清洗砂，再外運。 曝氣沉砂池克服了平流沉砂池的缺點，其池內水流因曝氣池單側曝氣而作旋流運動，無機顆粒之間的互相碰撞與摩擦機會增加，把表面附著的有機物磨去，此外，由于旋流產生的離心力，把相對密度較大的無機顆粒甩向外層并下沉，相對密度較輕的有機物旋至水流的中心部位隨水帶走，可使沉砂的有機物含量低于10%，同時，曝氣沉砂池還有受流量變化的影響較小，對污水有預曝氣作用。本設計采用曝氣沉砂池。 3.2.1曝氣沉砂池 本設計中選擇二組曝氣沉砂池，N=2組。每組沉砂池的設計流量為0.590。 3.2.2設計參數(shù) 1、水平流速宜為0.1m／s。 2、最高時流量的停留時間應大于2min。 3、有效水深宜為2.0～3.Om，寬深比宜為1～1.5。 4、處理每立方米污水的曝氣量宜為0.1～0.2m3空氣。 5、進水方向應與池中旋流方向一致，出水方向應與進水方向垂直，并宜設置擋板。 6、污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L計算；合流制污水的沉砂量應根據(jù)實際情況確定。 7、 砂斗容積不應大于2d的沉砂量，采用重力排砂時，砂斗斗壁與水平面的傾角不應小于55°。 8、池底坡度一般取為0.1～0.5。 9、沉砂池除砂宜采用機械方法，并經砂水分離后貯存或外運。采用人工排砂時，排砂管直徑不應小于200mm。排砂管應考慮防堵塞措施。 3.2.3曝氣沉砂池的設計計算 1、池體設計計算 ⑴ 池的總有效容積V （3-6） 式中 V——總有效容積(m3)； t——最大流量時的停留時間(min，取為2) 則： ⑵ 池斷面積 設污水在池中的水平流速v為 0.1m/s，則水流斷面面積為： ⑶ 池寬度 設有效深度 2m，則沉砂池總寬度 B 為： 設沉砂池兩座，則每座池寬 b 為： 寬深比，符合要求(1～1.5 之間)。 ⑷ 池長 長寬比符合要求。 由以上計算得：共一組曝氣池分2格，每格寬2.95m，水深2m，池長12m。 2、沉砂室設計 ⑴ 排砂量計算 對于城市污水，采用曝氣沉砂工藝，產生砂量約為X1=2.0～3.0m3/105m3，則每日沉砂量Q設計為 (含水率 60﹪) 設貯砂時間 t=1d 則砂槽所需容積為 V= Q設計×t=3.06×1=3.06 m3 折算為含水率 85﹪的沉砂體積為 ⑵ 砂室個部分尺寸 設砂坡向沉砂槽，沉砂槽為延池長方向的梯形斷面渠道，每池設一個共兩個，每個沉砂槽所需容積為 砂槽容積取值為：a1=0.5m h3’=0.5m T=60° 則沉砂槽體積 符合要求 3、提砂泵房與砂水分離器 選用直徑0.2m的鋼制壓力試旋流砂水分離器1臺，砂水分離器的外形高度H1=11.4m，入水口離地面相對高度11.0m，則抽砂泵靜揚程為H=14.5m，砂水分離器入口壓力為H2=0.1mpa=10.0mH2O 則抽砂泵所需揚程為 選用螺旋離心泵Q=40.0 m3/h H=25.0mH2O 電動機功率為 N=11.0kw 4、曝氣沉砂池總體尺寸 沉砂槽尺寸：a1＝0.5m a2=1m h3’=0.5m 沉砂池尺寸：b1=1.75m I=0.1～0.5 取 0.2 取3.2m 式中 h1——超高取 0.3m h2——有效水深 2m h3——沉砂室高度 0.85m 5、曝氣系統(tǒng)設計計算 采用鼓風曝氣系統(tǒng)，穿孔管曝氣 空氣用量 （3-7） 式中 q——所需曝氣量， m3/h； D——每 m3污水所需曝氣量，m3/m3 設 D 為 0.2，代入得： ⑴ 空氣干管設計 v 干管＝10～15m/s ⑵ 支管設計 因為q=850 m3/h，每池 6 根支管帶一根穿孔管，每一根穿孔管通過140 m3/h 空氣量 ⑶ 穿孔管設計 每根穿孔管長1.8m，孔徑3mm，孔距15mm，兩穿孔管軸間距200mm。 圖3-3所示為根據(jù)已布置的空氣擴散器繪制成的空氣管路計算圖，以此進行計算。 選擇一條從鼓風機房開始最長的管路作為計算管路，在空氣 流量變化處設計計算節(jié)點，統(tǒng)一編號后列表進行空氣管路計算， 計算結果見表3-1。 表3-1空氣管道計算表 管道編號 管道長度 空氣流量 空氣流速 管徑 配件 管段當量 管段計算 壓力損失（Pa/m） m3/h m3/min 9.8KPa 9.8Pa 1-2 2 141.66 1.852 7.00 75 彎頭一個 5.29 7.29 1.107 8.07 2-3 2 283.32 3.704 7.85 100 三通一個 2.80 4.8 0.956 4.63 3-4 2 424.98 5.556 11.85 100 三通一個 2.80 4.8 2.070 9.94 4-5 2 566.64 7.408 6.99 150 三通一個 3.42 5.42 0.455 2.47 5-6 2 708.3 9.260 8.74 150 三通一個 3.42 5.42 0.695 3.77 6-7 50 850 11.112 10.9 150 三通一個 7.97 9.97 0.987 9.84 所需氣壓和氣量 沿程損失h1+h2=72.72mH2O/m 曝氣裝置以上水深h3=h－0.5=1.5m 充氧裝置阻力 h4=250mmH2O 剩余壓力取值 h5=200mmH2O 支管與穿孔管水力損失不計 H＝h1+h2＋h3＋h4＋h5 ＝72.72＋1500＋250＋200 ＝2022.72mH2O/m 氣量 Qmax=850m3/h 砂水分離后，通入氣水混合液洗砂，氣和水分別沖洗，氣和水的沖洗強度均為8l/m3s，則用氣量0.88m3/min 洗砂用壓縮空氣與曝氣沉砂池曝氣，均來自鼓風機房，鼓風機總供氣量為15.05m/min。 6、管路設計 ⑴ 泵房出水井 設出水井尺寸為1.0×6m2，出水采用堰跌落，堰寬為1000mm，堰上水頭查手冊第一冊： 矩形堰 （3-8） 式中 Q——流量，為 1.18m3/s； m0——流量系數(shù)； H——溢流堰上水頭高，（m）； P——堰高，（m）； b——堰寬 根據(jù)上式可算出 H＝0.1 （3-9） 式中 a——安全系數(shù)取 1.2 出水堰尺寸 取1.3m ⑵ 沉砂池的進水 水經潛孔進入沉砂池，過孔流速不宜過大，取 V≥0.4m/s。 每個孔的流量為： 取孔口尺寸800mm×1000mm，則流速： 符合要求 進水損失： （3-10） 式中 ζ——局部損失系數(shù)，查手冊可知為 0.92 代入得： ⑶ 沉砂池出水 采用非淹沒式矩形薄壁堰，取堰寬 2.0m，則可列方程： （3-11） 式中 Q——流量，為 0.62476m3/s； m0——流量系數(shù)； H——溢流堰上水頭高，（m）； P——堰高，（m）； b——堰寬，為 2m。 可求得 H=0.15m 堰后跌落0.15m，a——安全系數(shù)取 1.2 出水槽尺寸 式中 Q——集水槽設計流量 B——集水槽寬度 H1——集水槽起端水深 ⑷ 進出水損失 7、放空管 各設管徑300mm 的放空管于沉砂池末端。 3.3沉淀池 初沉池的處理對象是懸浮物質（英文縮寫SS，約可去除40%～55%以上）。同時可去除部分BOD5（約占總BOD5的20%～30%，主要為懸浮性BOD5），可改善生物處理構筑物的運行條件并降低其BOD5負荷。沉淀池按池內水流方向的不同可分為平流式沉淀池，輻流式沉淀和豎流式沉淀池。這四種沉淀池的工藝優(yōu)缺點如表3-2所示 表3-2 沉淀池的工藝優(yōu)缺點 名稱 工藝優(yōu)點 工藝缺點 平流沉淀池 結構簡單 沉淀效果好 動力消耗低 不宜做二沉池/占地面積較大 普通輻流沉淀池 沉淀效果好 結構復雜/易沖擊池底污泥，容積利用系數(shù)小 向心輻流沉淀池 沉淀效果好/負荷較高 結構復雜/布水不均勻 豎流沉淀池 沉淀效果好 布水不均勻/池徑小，池數(shù)多 綜上考慮采用本設計采用輻流式沉淀池，而輻流式沉淀池一般采用對稱布置，有圓形和正方形。主要由進水管、出水管、沉淀區(qū)、污泥區(qū)及排泥裝置組成。按進出水的形式可分為中心進水周邊出水、周邊進水中心出水和周邊進水周邊出水三種類型，其中，中心進水周邊出水輻流式沉淀池應用最廣。周邊進水可以降低進水時的流速，避免進水沖擊池底沉泥，提高池的容積利用系數(shù)。本設計中采用機械吸泥的向心式圓形輻流沉淀池，進水采用中心進水周邊出水。 3.3.1設計原則設計參數(shù) 1、沉淀池的設計數(shù)據(jù)宜按下表的規(guī)定取值 3-3 沉淀池的設計數(shù)據(jù) 沉淀池類型 沉淀時間 表面水力負荷m3/(m2·h) 每人每日污泥量g/(人·d) 污泥含水率％ 固體負Kg/m2·d 初次沉淀池 1.5～2.0 1.5～4.5 16～36 95～97 — 2、沉淀池的超高不應小于0.3m。 3、沉淀池的有效水深宜采用2.0～4.Om。 4、當采用污泥斗排泥時，每個污泥斗均應設單獨的閘閥和排泥管。污泥斗的斜壁與水平面的傾角，方斗宜為60°，圓斗宜為55°。 5、排泥管的直徑不應小于200mm。 6、沉淀池應設置浮渣的撇除、輸送和處置設施。 7、水池直徑(或正方形的一邊)與有效水深之比宜為6～12，水池直徑不宜大于50m。 8、宜采用機械排泥，排泥機械旋轉速度宜為1～3r／h，刮泥板的外緣線速度不宜大于3m／min。當水池直徑(或正方形的一邊)較小時也可采用多斗排泥。 9、緩沖層高度，非機械排泥時宜為0.5m；機械排泥時，應根據(jù)刮泥板高度確定，且緩沖層上緣宜高出刮泥板0.3m，坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。 3.3.2設計計算 設計中選擇四組輻流沉淀池，，每組設計流量為0.295m3/s，設計計算草圖如圖3-4所示 1、沉淀池表面積 式中 Q——污水最大時流量，m3/s； ——表面負荷，??； n——沉淀池個數(shù)，取4組。 池子直徑： 取26。 2、實際水面面積 實際負荷，符合要求。 3、沉淀池有效水深 （3-11） 式中 ——沉淀時間，取1.5h。 徑深比為：∈(6～12)合格。 4、每座沉淀池每天污泥量 ①由式（3-12）計算。 (3–12) 式中 S——每人每天產生的污泥量； N——設計人口數(shù)（人）； t——污泥在污泥斗內貯存時間，去 4h； n——沉淀池個數(shù)（個）。 設 T＝2d，污泥量25g/d，污泥含水率95℅，則每人每日污泥量 ②按懸浮物去處50℅計 式中 C1——進水懸浮物濃度（t/m3） C2——出水懸浮物濃度（t/m3） Kz——生活污水量總變化系數(shù) R——污泥容重（t/m3）取 1.0 P0——污泥含水率（℅） 比較①和②，取 V＝13.39 m3/d 5、沉淀池可貯存污泥的體積 可由式（3-13）計算 (3–13) 式中 h5——污泥斗高度， α——污泥斗傾角（60o）； r1——污泥斗上部半徑（m），2.0m； r2——污泥斗下部半徑（m），1.0m。 經計算得到V1為 12.7m3。 底坡落差 因此池低可儲存污泥的體積為 (3–14) 式中 R——沉淀池半徑（m），此處為 13m； h4——池底落差，設池底坡向污泥斗的坡度為0.05， 則代入式（4-13）經計算得到 V2為 114.56m3。 所以，可貯存污泥的總體積足夠 6、沉淀池總高度 ① (3–15) 式中 h1——保護高度（m），取 0.3m； h2——有效水深（m），取 3m； h3——緩沖層高（m），取 0.5m； h4——沉淀池底坡落差（m），0.55m； h5——污泥斗高度（m），1.73m。 因此，H=0.3+3.0+0.5+0.55+1.73=6.08 m ②沉淀池周邊處底高度 H= h1+h2+h3=0.3+3+0.5=3.8m 7、進出水設計 在四沉淀池中間各設一座集配水井，由沉砂池過來的輸水管道直接進入內層套筒，進行流量分配，通過兩根管徑 600mm的管道送往兩個沉淀池，管道內最大流速 0.81m/s。 a 集配水井 如圖 4-5，集配水井內徑 D 采用 3m。來水由底部進入，上部出水經溢流堰至配水井，溢流堰筒直徑采用 2m，井內流速為 0.01m/s。外徑取為 5m，中間墻壁厚 300mm，上設閘門以便超越。 b 沉淀池進水 水管由池底中心進入，至上端管徑擴至1m，周圍有孔洞，使水流由四周輻射流動，在該管周圍設一直徑為4m 的穿孔擋板，來使水流流動均勻平穩(wěn)，中心管出水孔對稱設置 8 個，每個0.25m×1m。漸擴管長度h=（1.0-0.7）/2tg20o =0.42（m） c 排泥 采用機械法排泥，刮泥機由桁架及傳動裝置組成。本設計因池徑大，所以采用周邊傳動，轉速1.5m/min。將污泥推入污泥斗，然后用靜水壓力排除。 d 出水 ①擋渣板 在出水堰前設一高出水面0.2m，水面下0.3m 的擋板，攔截浮渣，在刮泥機上設有刮渣板來收集浮渣。 ②出水堰 出水堰為保證出水均勻，克服施工時薄壁堰不能做到很平整，采用倒等腰三角形薄壁堰，出水堰采用雙側集水，出水槽距池壁0.4m. 此時堰上負荷為： 符合要求。 ③出水堰 在距池壁內側 0.5m 處設一道集水槽，流量為： 2×1.24952/16=0.156m3/s 設其寬為 0.4m，深 0.7m，則水： 流速 v=0.156/0.35=0.445m/s； 濕周 f=B+2h=1.9m； 水力半徑 R=A/F=0.35/1.9=0.184m； 水力坡度 水頭損失 ④總水頭損失 設堰后自由落水0.2m，又由堰上水頭為0.04m。則： Σh=0.2+0.02+0.04=0.24m 取為 0.4m ⑤初沉池出水 初沉池的出水設管道 DN800mm。 e 排泥 利用靜水壓力排泥，排泥管管徑取為 200mm。 f 放空管 污泥斗中設放空管，管徑300mm。 第四章 污水的二級處理設計計算 4.1 生物反應池 本次設計采用序批式活性污泥法（SBR—Sequencing Batch Reactor），是早在1914 年就由英國學者Ardern 和Locket發(fā)明了的水處理工藝。70 年代初，美國Natre Dame大學的 R.Irvine 教授采用實驗室規(guī)模對SBR工藝進行了系統(tǒng)深入的研究，并于1980 年在美國環(huán)保局（EPA）的資助下，在印第安那州的CuLwer城改建并投產了世界上第一個SBR法污水處理廠。SBR 工藝的過程是按時序來運行的，一個操作過程分五個階段：進水、反應、沉淀、潷水、閑置。 SBR是一種間歇式的活性泥泥系統(tǒng)，其基本特征是在一個反應池內完成污水的生化反應、固液分離、排水、排泥。可通過雙池或多池組合運行實現(xiàn)連續(xù)進出水。SBR通過對反應池曝氣量和溶解氧的控制而實現(xiàn)不同的處理目標，具有很大的靈活性。經典SBR工藝形成ICEAS、CASS、UNITANK等幾種新型的SBR工藝，大部分新型SBR仍然擁有經典SBR的主要特點，并且還形成了一些獨特的優(yōu)點。經典SBR反應器的運行過程為：進水→曝氣→沉淀→潷水→待機。SBR工藝的特點和四種類型的SBR工藝特點分別見表4-1和表4-2 表4-1 SBR工藝的優(yōu)點 優(yōu) 點 機 理 沉淀性能好 理想沉淀理論 有機物去除效率高 理想推流狀態(tài) 提高難降解廢水的處理效率 生態(tài)環(huán)境多樣性 抑制絲狀菌膨脹 選擇性準則 可以除磷脫氮，不需要新增反應器 生態(tài)環(huán)境多樣性 不需二沉池和污泥回流，工藝簡單 結構本身特點 表 4-2 不同類型 SBR 工藝的特點 特 點 經典SBR ICEAS CASS UNITANK 沉淀性能好，處于理想沉淀狀態(tài) 是 不 不 不 抑制污泥膨脹(選擇性準則) 強 弱(設選擇池改善) 弱(設預反應段改善) 弱 處理難降解廢水效率高(生態(tài)多樣性) 強 弱 弱(設預反應段改善) 非常弱 除磷脫氮性能(厭氧、缺氧和好氧等多種狀態(tài)) 除N、P 除N 除N、P 理想推流狀態(tài)，有機物去除率高 是 不 不 不 不需二沉池和污泥回流，工藝簡單 是 是 僅需回流 是 連續(xù)進水 不 是 是 是 連續(xù)出水 不 不 不 是 注： UNITANK 的布置比較緊湊，但是流程比其他的 SBR 要復雜。 通過以上比較，本設計采用經典的SBR工藝，以高負荷間歇方式進水，周期大，排出比大，脫磷，反應工序如圖4-1所示。 4.1.1 設計參數(shù) 1、進水參數(shù)：污水進水量為Qmax=80000m3/d，進水BOD5=150mg/L，水溫為10～20℃，處理水質為BOD5≤20mg/L； 2、直徑（D）不宜超過20m，國內較普遍采用的數(shù)值是15m，最大為17m，直徑過大，充氧和攪拌能力都受到影響； 3、水深不宜超過5m，水深過大，攪拌不良池底易于沉泥，影響運行效果； 4、沉淀區(qū)水深（h3），一般在1～2之間，不宜小于1m，過小會影響上升水流穩(wěn)定； 5、曝氣區(qū)直壁段高度（h2）應大于導流區(qū)的高度（h1），一般h2-h1≥0.414B（B為導流區(qū)寬度）； 6、曝氣區(qū)應有0.8～1.2m的保護高； 7