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毕业设计《城市污水处理厂初步设计(完全混合流态生物工艺)》


毕 业 设 计 相 关 材 料
题 目: 城市污水处理厂初步设计(完全混合流态生物工艺)

院 学

(系): 化工与环境工程学院 生:

专 班

业: 级:

环境工程 环境 07-1

毕 业 设 计 相 关 材 料 清 单
序 号
1 2 3 4 5


毕业设计选题表 毕业设计开题报告







份 数
1 1 1 1 1

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广东石油化工学院毕业设计:城市污水处理厂初步设计(完全混合流态生物工艺)





当今,随着经济的快速发展,人民生活水平的不断提高,环境污染日趋严重, 加大城市生活污水治理力度势在必行。 现拟建一座城市生活污水处理厂, 处理规模为 100000m3/d。 进水水质为 CODCr : 250mg/L,BOD5 :150mg/L,SS:200mg/L, NH3-N:40mg/L,NO3-N:10mg/L, pH=7.0~8.5,出水水质为 CODCr ≤100mg/L,BOD5≤30mg/L,SS≤30mg/L, NH3-N ≤25mg/L,pH=6~9。根据进出水水质,本设计拟采用完全混合液态的生物工艺,经 比选,确定采用周期循环曝气活性污泥(CASS)工艺。CASS 工艺污水呈完全混合液 态,对进水水质、水量、PH 和有毒有害物质起到较好的缓冲作用,具有较强的耐冲 击负荷能力,同时对丝状菌的生长起到抑制作用,可有效防止污泥膨胀。此工艺具 有投资省,处理效果好,运行管理方便等优点,适用于大中型污水处理厂使用。本 设计包含污水处理工艺流程的确定,工艺流程中各单元的计算,图纸的绘制等。本 工程的实施将显著改善受纳水体水质,同时间接产生经济效益,促进经济可持续发 展。 关键词 :污水处理厂;完全混合;CASS 工艺

II

Abstract
Nowadays, with rapid economic development, improve living standards, environmental pollution is worsening, and increase efforts to municipal sewage treatment is imperative. Now proposed a city sewage treatment plant for treating scale 100000m3 / d. The ram water quality is CODCr, BOD5, SS, NH3-N, NO3-N,and pH keep at 250mg / L,150mg / L,200mg / L,40mg / L,10mg / L, and 7.0 ~ 8.5, respectively.The treated water quality is CODCr, BOD5, SS, NH3-N, NO3-N,and pH keep at 100mg / L, 30mg / L, 30mg / L, 25mg / L,ant pH 6 ~ 9, respectively. According to the treated water quality, the design plans to use the completely mixed biotechnology, by comparison, determine to use of cyclic activated sludge system (CASS) process. sawage of CASS process is completely mixed, on water quality, water quantity, PH, toxic and hazardous substances have buffer role effect, with a strong resistance to shock loading capacity, meanwhile growth of filamentous bacteria is be inhibition to be prevent sludge bulking. This process has the advantage of good Less investment, good effect, easy operation and management .Applicable to large or medium sized sewage treatment plants. The design includes the determination of sewage treatment process, process in the calculation of each unit and drawing the construction drawings. The implementation of this project will significantly improve the water quality of receiving water, and indirect economic benefits and promote sustainable economic development. Key word: sewage treatment plants; Completely Mixing; CASS process

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摘 要 .............................................................................................................................................................. I Abstract ......................................................................................................................................................... III 目 录 ........................................................................................................................................................... IV 第一章 前 言 ....................................................................................................................................... 1 1.1 设计的目的及意义 .......................................................................................................................... 1 1.2 设计指导思想 .................................................................................................................................. 1 1.3 设计的内容及要求 ........................................................................................................................... 1 1.3.1 主要内容 ................................................................................................................................ 1 1.3.2 要求 ........................................................................................................................................ 2 1.4 国内外发展概况 .............................................................................................................................. 2 1.5 设计依据及原则 .............................................................................................................................. 2 1.5.1 设计依据 ............................................................................................................................. 2 1.5.2 设计原则 ............................................................................................................................. 3 1.6 设计原始资料 ................................................................................................................................... 3 1.6.1 设计规模 ............................................................................................................................. 3 1.6.2 水质指标 ............................................................................................................................. 3 1.6.3 气象资料 ................................................................................................................................ 3 1.6.4 污水排水接纳河流资料 ........................................................................................................ 3 1.6.5 厂址及场地现状 .................................................................................................................... 3 第二章 污水处理厂工艺方案的选择 ..................................................................................................... 4 2.1 设计方案论证 ................................................................................................................................... 4 2.2.1 活性污泥法处理系统有效运行的基本条件是: ................................................................ 4 2.2.2 环境因素对微生物生长的影响 ............................................................................................ 4 2.2 原污水可生化性分析 ...................................................................................................................... 5 2.3 污水处理程度的确定 ...................................................................................................................... 6 2.3.1 水质情况 ............................................................................................................................. 6 2.3.2 处理程度计算 ........................................................................................................................ 6 2.4 污水处理厂工艺方案比选 ............................................................................................................... 7 2.4.1 A2/O 工艺 ............................................................................................................................ 7 2.4.2 奥贝尔(Orbal)氧化沟 .................................................................................................... 8 2.4.3 CASS 工艺 .......................................................................................................................... 9 2.4.4 工艺方案选择 ................................................................................................................... 11 2.4 处理程度计算 ................................................................................................................................ 12 2.4.1 CODcr 的处理程度 .......................................................................................................... 12 2.4.2 溶解性 BOD5 的处理程度................................................................................................ 12 2.4.3 SS 的处理程度.................................................................................................................. 12 2.4.4 NH3-N 的处理程度........................................................................................................... 12 第三章 单元构筑物的设计计算 ............................................................................................................. 14 3.1 粗格栅设计计算 ............................................................................................................................. 14 3.1.1 设计说明 ........................................................................................................................... 14 3.1.2 栅前明渠宽度 ..................................................................................................................... 14 3.1.3 栅条的间隙数 ................................................................................................................... 14 3.1.4 栅槽宽度 ........................................................................................................................... 15 3.1.5 进水渠道渐宽部分的长度 ............................................................................................... 15

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3.1.6 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 ....................................................................... 16 3.1.7 过栅水头损失 ................................................................................................................... 16 3.1.8 栅后槽总高度 ................................................................................................................... 16 3.1.9 栅槽总长度 ....................................................................................................................... 16 3.1.10 每日栅渣量计算 W ........................................................................................................ 17 3.2 泵站的设计计算 ............................................................................................................................ 17 3.2.1 泵房规范要求 ................................................................................................................... 17 3.2.2 污水泵计算 ......................................................................................................................... 17 3.2.3 集水池 ................................................................................................................................. 18 3.3 细格栅设计计算 ............................................................................................................................. 18 3.3.1 设计说明 ........................................................................................................................... 18 3.3.4 栅条的间隙数 ................................................................................................................... 19 3.3.3 栅槽宽度 ........................................................................................................................... 19 3.3.4 进水渠道渐宽部分的长度 ............................................................................................... 20 3.3.5 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 ....................................................................... 20 3.3.6 过栅水头损失 ................................................................................................................... 20 3.3.7 栅后槽总高度 ................................................................................................................... 21 3.3.8 栅槽总长度 ....................................................................................................................... 21 3.3.9 每日栅渣量计算 W .......................................................................................................... 21 3.4 沉砂池的设计计算 ........................................................................................................................ 21 3.4.1 沉砂池的选择 ................................................................................................................... 21 3.4.2 沉砂池设计计算一般规定 ............................................................................................... 22 3.4.3 设计参数 ........................................................................................................................... 22 3.4.4 设计计算 ........................................................................................................................... 22 3.5 CASS 池设计计算 .......................................................................................................................... 24 3.5.1 基本设计参数 ................................................................................................................... 24 3.5.2 BOD5 去除率的计算......................................................................................................... 24 3.5.3 污泥负荷率 ....................................................................................................................... 24 3.5.4 曝气时间 ............................................................................................................................. 25 3.5.5 沉淀时间 TS ...................................................................................................................... 25 3.5.6 排水时间 TD...................................................................................................................... 25 3.5.7 周期数的确定 ................................................................................................................... 25 3.5.8 进水时间 TF ..................................................................................................................... 26 3.5.9 CASS 池运行模式 ............................................................................................................... 26 3.5.10 CASS 池容积及构造尺寸 ................................................................................................. 26 3.5.11 复核出水溶解性 BOD5 .................................................................................................... 28 3.5.12 潜水搅拌器 ..................................................................................................................... 28 3.5.13 曝气系统设计计算 ........................................................................................................... 28 3.5.14 供气量的计算 .................................................................................................................... 29 3.5.14 进出水管路计算 ............................................................................................................... 31 3.6 紫外消毒渠道 ................................................................................................................................. 32 3.6.1 紫外消毒渠道的功能 ....................................................................................................... 32 3.6.2 紫外消毒渠道设计计算 ...................................................................................................... 32 3.7 污水计量设备 ................................................................................................................................. 33 3.8 产泥量及排泥系统 ........................................................................................................................ 34 3.8.1 产泥量 .................................................................................................................................. 34 3.8.2 排泥系统 .............................................................................................................................. 34 3.8 污泥回流 ......................................................................................................................................... 35 3.8.1 设计说明 .............................................................................................................................. 35 3.8.2 回流污泥泵设计选型 .......................................................................................................... 35 3.9 重力浓缩池设计计算 .................................................................................................................... 36 3.9.1 设计参数 .............................................................................................................................. 36

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3.9.2 设计与计算 .......................................................................................................................... 36 3.10 贮泥池 .......................................................................................................................................... 38 3.11 消化池 ........................................................................................................................................... 38 3.11.1 消化池容积计算 ................................................................................................................ 38 3.11.2 消化池各部分表面积计算 ................................................................................................ 39 3.11.3 消化池热工计算 ................................................................................................................ 39 3.11.4 沼气混合搅拌计算 ............................................................................................................ 41 3.11.5 产气量及贮气柜 ................................................................................................................ 41 3.12 污泥脱水设备 .............................................................................................................................. 41 3.13 附属构筑物 ................................................................................................................................... 42 第四章 污水处理厂配套工程设计 ......................................................................................................... 43 4.1 厂区平面设计 ................................................................................................................................ 43 4.1.1 平面布置原则 ..................................................................................................................... 43 4.1.2 平面布置 ............................................................................................................................. 43 4.2 厂区高程设计 ................................................................................................................................ 44 4.2.1 高程布置注意事项 ............................................................................................................. 44 4.2.2 高程计算 ............................................................................................................................. 45 第五章 环境保护及劳动卫生 ................................................................................................................. 48 5.1 项目施工期对环境影响及对策 .................................................................................................... 48 5.1.1 项目施工期对环境的影响 ................................................................................................. 48 5.1.2 施工期对环境影响的对策 ................................................................................................. 49 5.2 项目运营期对环境影响及对策 .................................................................................................... 50 5.2.1 项目运营期对环境的影响 ................................................................................................. 50 5.2.2 运营期环境影响的对策 ..................................................................................................... 50 5.3 劳动保护与安全生产 .................................................................................................................... 51 第六章 工程投资估算及效益分析 ......................................................................................................... 52 6.1 投资估算 ......................................................................................................................................... 52 6.1.1.估算范围 ........................................................................................................................... 52 6.1.2.编制依据 .............................................................................................................................. 52 6.1.3 投资估算 .............................................................................................................................. 52 6.2 运行成本估算 ................................................................................................................................ 54 6.2.1 成本估算的有关单价 ......................................................................................................... 54 6.2.3 运行成本估算 ...................................................................................................................... 54 6.2.4 运行成本核算 ..................................................................................................................... 54 6.3 效益分析 ......................................................................................................................................... 54 6.3.1 环境效益 ........................................................................................................................... 54 6.3.2 社会效益 ........................................................................................................................... 55 结 论 ........................................................................................................................................................... 56 致 谢 ........................................................................................................................................................... 57 参考文献 ....................................................................................................................................................... 58

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第一章
1.1 设计的目的及意义





随着我国社会和经济的高速发展,水环境日益恶化,2007 年,我国 600 多个城 市有 400 多个城市缺水,缺水原因主要不在于水量不足,而在于水质污染严重,属 于水质性缺水。我国目前年污水排放量达 600 亿吨,其中城市就占 390 亿吨以上, 而全国城市污水处理厂不足 400 座,污水处理能力不足排放量的 30%,而实际处理 量更低。因此,大力发展城市污水处理工程势在必行, 根据“十一五规划” ,预计到 2010 年,我国要新建城市污水处理厂 1000 余座,污水厂的投资将达 1800 亿元.随着社 会和政府的环境治理要求不断提高,城市污水处理工艺的设计必然获得一个广阔的 市场前景。 本次设计旨在通过对某城市 10 万 m 3 /d 污水处理厂进行独立设计, 并根据原始 资料要求确定处理流程和核心工艺选择,并提供设计计算结果,绘制污水处理厂总 平面布置图,工艺流程图、高程图及某些主要构筑物的平剖面图等,通过完成这次 毕业设计,强化专业知识,为今后的专业工作奠定良好的基础。

1.2 设计指导思想
决定城市污水处理厂投资和运行成本的很重要因素是污水处理工艺的选择。目前, 在城市污水处理领域,很多城市普遍存在着追求“新工艺”的倾向。一座城市污水厂处 理工艺的选择,虽然应由污水水质、水量、排放标准及受纳水体性质等因素来确定,但 是,忽略污水处理厂投资和运行成本,过分强调污水处理工艺的先进是不足取的。实际 上,有些城市采取的高投资、高运行费的“新工艺”,由于水质不稳定,水量波动大等 缘故,并未收到理想的处理效果。CASS(cyclic activated sludge system)工艺污水在流 态上属于完全混合型,是在 SBR 工艺的基础上发展起来的,是与活性污泥法并列的一 种污水生物处理技术,发展起步早,技术比较成熟,是近年来国际公认的生活污水及工 业废水先进处理工艺。

1.3 设计的内容及要求
1.3.1 主要内容
根据所给的原始资料完成完全混合法城市污水厂初步设计,内容包括: 1、进行污水处理厂方案的总体设计:按照所给资料,通过比较选择确定污水 处理工艺方案;
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2、进行污水处理厂各构筑物工艺计算:包括污水和污泥处理的主要构筑物设 计计算(附必要的草图) ,说明书中应有计算所得的设备工艺参数一览表。 3、进行辅助建筑物(包括鼓风机房、泵房、配水井、脱水机房等)的简单设计: 包括尺寸、面积、层数的确定;完成设备选型。 4、进行总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计;完成污 水处理厂总平面布置图、工艺流程图及高程图; 5、编写设计说明书、计算书。 6、设计图纸(6 张) :污水处理厂平面布置图、高程图、工艺流程图各一张和 处理厂主要构筑物剖面图三张。

1.3.2 要求
1、了解城市建设污水处理厂的意义; 2、掌握城市污水处理的常用流程及相关的单元构筑物的相关专业知识; 3、掌握所选构筑物设计的正确计算方法和绘图方法,确保图纸绘制的准确性。

1.4 国内外发展概况
随着人类社会的不断发展,城市规模不断扩大,城市的用水量和排水量都在不 断增加,加剧了用水紧张和水质污染,环境问题日益突出,由此造成的水危机已经 成为社会经济发展的重要制约因素。 我国污水处理事业的历史始于 1921 年,但是真正是在 80 年代才得以发展,改 革开放三十年来取得了迅速的发展,但仍然滞后于城市发展的需要,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。我国城 市污水处理相对于国外发达国家,起步较晚,到现在为止,全国还有 60%的城市污 水得不到妥善的处理, 城市污水处理率较低, 很多老城区的排水管网甚至不成系统。 在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时,必须结合我国发展规划,尤其 是当地的实际情况,探索适合我国实际的污水处理系统。

1.5 设计依据及原则
1.5.1 设计依据
1、 《室外排水设计规范》 GBJ14-87 2、 《地表水环境质量标准》 GB3838-2002 3、 《工业企业厂界噪声标准》 GB12348-90 4、 《泵站设计规范》 GB/T 50265-97 5、 《城镇污水处理厂污染物排放标准》 GB18918-2002 6、 《给水排水设计规范》 GBJ15-88

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第一章





1.5.2 设计原则
污水处理工程设计过程当中应遵循下列原则: 1、污水处理工艺技术方案,达到治理要求的前提下应优先选择投资和运行费 用少、运行管理简便的工艺; 2、所用污水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进,更要求成熟可靠; 3、和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设,使污水处理厂尽快发挥效益; 4、污水处理厂出水应尽可能回用,以缓解城市严重缺水问题; 5、污泥及浮渣处理应尽量完善,消除二次污染; 6、尽量减少工程用地。

1.6 设计原始资料
1.6.1 设计规模
正常日处理量:100000 吨/日

1.6.2 水质指标
1、污水水量、水质 1)设计规模 设计日平均污水流量 Q=100000m 3 /d;设计最大时流量 Q max =50000 m 3 /d。 2)进水水质 CODCr : 250mg/L, BOD5 : 150mg/L, SS: 200mg/L, NH3-N: 40mg/L, 3-N: NO 10mg/L, pH=7.0~8.5 2、污水处理要求 污水经过二级处理后应符合以下具体要求: CODCr ≤100mg/L,BOD5≤30mg/L,SS≤30mg/L, NH3-N ≤25mg/L,pH=6~9

1.6.3 气象资料
该市地处内陆中纬度地带,属暖温带大陆性季风气候。年平均气温 9~13.2℃, 最热月平均气温 21.2~26.5℃,最冷月?5.0~?0.9℃。年日照时数 2045 小时。多年平 均降雨量 577 毫米,集中于 7、8、9 月,占总量的 50~60%,受季风环流影响,冬 季多北风和西北风,夏季多南风或东南风,市区全年主导风向为东南风,频率为 18%,年平均风速 2.55 米/秒。

1.6.4 污水排水接纳河流资料
该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流, 其最高洪水位为 380.0m, 常水位为 378.0m,枯水位为 375.0m。

1.6.5 厂址及场地现状
该污水处理厂场地地势平坦,由西北坡向东南,场地标高 384.5~383.5 米之间, 位于城市中心区排水管渠未端 ,厂址面积为 200000m2。
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第二章
2.1 设计方案论证

污水处理厂工艺方案的选择 污水处理厂工艺方案的选择

污水生物处理技术主要是利用自然界中广泛分布的个体微小、代谢营养类型 多、适应能力强的微生物的新陈代谢作用,将污水中的污染物质转化为微生物细胞 及 CO2、H2O、H2S、N2、CH4 等多种物质,从而使污水得到净化的过程。污水生物 处理技术分为好氧生物处理、缺氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理又分为 活性污泥法,生物膜法等。目前对于城市生活污水的处理多为好氧处理。

2.2.1 活性污泥法处理系统有效运行的基本条件是:
1、有大量起吸附和分解作用的微生物。 2、污水中含有足够的可溶解性易降解有机物,作为微生物生理活动所必需的 营养物质。 3、混合液中含有足够的溶解氧。 4、活性污泥连续回流,同时,还要及时地排出剩余污泥,使曝气池中保持恒 定的活性污泥浓度。 5、活性污泥在曝气池中呈悬浮状态,能够与污水充分接触。 6、没有对微生物有毒害作用物质进入。

2.2.2 环境因素对微生物生长的影响
1、营养物质 微生物为合成自生的细胞物质,必须不断地从其周围环境中摄取自身生存所必 需的营养物质,主要的营养物质是碳、氮、磷等,微生物还需要硫、钠、钾、钙、 镁、铁等元素作为营养,但需要量甚微。对微生物来讲,碳、氮、磷营养有一定的 比例,一般为 BOD5:N:P=100:5:1。 生活污水中大多含有微生物能利用的碳源,氮和磷的含量也高,可以满足生物 法处理时微生物的营养需求。如果某种营养元素低于需求可以加淀粉浆料补充碳 源,投加尿素、硫酸铵等补充氮源,投加磷酸钾、磷酸钠等补充磷源。 2、温度 温度是影响微生物正常生理活动的重要因素之一。温度适宜,能够促进、强化 微生物的生理活动,温度不适宜,能够减弱甚至破坏微生物的生理活动。可能使微 生物死亡。一般好氧生物处理中的微生物多属于中温微生物,其生长繁殖的最适温 度范围为 20~37℃。 3、pH 值 微生物的生理活动与环境的酸碱度密切相关,只有在适宜的酸碱度条件下,微 生物才能进行正常的生理活动。PH 值对微生物的影响主要作用于:引起细胞膜电

4

第二章

污水处理厂工艺方案的选择

荷的变化,从而影响了微生物对营养物质的吸收,改变生长环境中营养物质的可给 性。PH 值的变化还能改变有害物质的毒性。高浓度的氢离子还可导致菌体表面蛋 白质和核酸水解而变性。 4、溶解氧 溶解氧是影响生物处理效果的重要因素。 在好氧生物处理中, 如果溶解氧不足, 其活性将受到影响,新陈代谢能力降低,同时对溶解氧要求较低的微生物将逐步成 为优势种属,影响正常的生化反应过程,造成处理效果下降。 5、有毒物质(抑制物质) 有毒物质对微生物生理功能毒害作用的原因,效果都比较复杂,取决于较多的 因素。

2.2 原污水可生化性分析
污水处理厂进水营养物比值见下表 2.1。
表 2.1 项目 BOD5/ CODCr BOD5/ TN 进水营养物比表 比值 0.6 3

污水生物处理是以污水中所含污染物质作为营养物质,利用微生物代谢作用使 污染物被降解,污水得到净化。因此,对污水营养成分的分析以及判断污水能否采 用生物处理是设计污水生物处理工程的前提。 BOD5 和 COD 是污水处理过程中常见的两个水质指标,一般情况下,BOD5/ CODCr 的比值越大,说明污水可生物处理性越好。综合国内外的研究成果,一般认 BOD5/ CODCr 的比值<0.3 较难生化, 为 BOD5/ CODCr 的比值>0.45 可生化性较好, BOD5/ CODCr 的比值<0.25 不易生化。 BOD5/ TN(即 C/N)是鉴别能否采用生物脱氮的重要指标,由于反硝化细菌是 在分解有机物的过程当中进行消化脱氮的,在不投加外来碳源的条件下,污水中必 须有足够的有机物,才能保证反硝化的顺利进行。一般认为,C/N≥3,即可认为污 水有足够的碳源供反硝化菌利用,才能进行有效脱氮。 综上所述,该城市污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生物工艺,而且还 适宜于采用 CASS 工艺。

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2.3 污水处理程度的确定
2.3.1 水质情况
本设计的污水进水及出水水质如下表 2.2 所示
表 2.2 污水进水及出水水质 项 目
CODCr

BOD5
150 ≤30

SS

NH3-N 40 ≤25

PH 7.0~8.5 6.0~9.0

进水( mg L ) 出水( mg L )

250 ≤120

200 ≤30

处理水量:100000 m3 /d ;最大小时流量 Q max=5000m3/h 总变化系数: Kz =1.2

2.3.2 处理程度计算
1、 CODcr 的去除率: 250 ? 100 × 100% =60 η= 250 2、 BOD5 的去除率:
活性污泥处理系统中的 BOD5 值是由残存的溶解性 BOD5 (Se)和非溶解性的
BOD5 组的, 非溶解性 BOD5 主要以生物污泥的残屑为主体,活性污泥的净化功能是

去除溶解性的 BOD5 ,非溶解性 BOD5 将污泥一起经沉淀而去除。 进入 CASS 应池的 BOD5 浓度 S0 =150。 出水中非溶解性的 BOD 5 值为: BOD 5 =7.1bX a C e 式中:C e ---- 水中悬浮固体(SS)浓度,取 30mg/L b----微生物自身氧化率,一般介于 0.05-0.1 之间,取 0.08 X a ---活性微生物在水中所占的比率,取 0.4 代入各值,得 BOD 5 =7.1×0.08×0.4×30=6.82 因此,出水中溶解性 BOD 5 为 30-6.82=23.12 则 BOD 5 的去除率为: (150-23.12)÷150×100%=84.6% 3、SS 的去除率 200 ? 30 η= × 100% = 85% 200 4、NH3-N 的去除率 40 ? 25 η= × 100% =37.5 40
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第二章

污水处理厂工艺方案的选择

2.4 污水处理厂工艺方案比选
城市污水处理厂设计处理方案时,要考虑的因素很多。从表 2.1 原污水可生化 性分析结果可以知道可采用的工艺有很多,而相对来说处理效果好而且技术成熟的 工艺有以下几种。 1、A2/O 工艺 2、奥贝尔(Orbal)氧化沟工艺 3、周期循环曝气活性污泥法(CASS)工艺

2.4.1 A2/O 工艺
A-A-O 工艺,亦称 A2/O 工艺,是英文 Anaerobic-Anoxic-Oxic 第一个字母的简 称,按实质意义来说,本工艺称为厌氧—缺氧—好氧法。本法是在 70 年代,由美 国的一些专家在厌氧—好氧(An-O)法脱氮工艺的基础上开发的,其宗旨是开发一 项能够同步脱氮除磷的污水处理工艺。 2/O 工艺由厌氧段和好氧段组成, A 两段可以 分别建也可以合建, 合建时两段应该以隔板隔开。 厌氧池中必须严格控制厌氧条件, 使其既无分子态氧,也无 NO3-等化合态氧,厌氧段水力停留时间为 1~2h。好氧段 结构型式与普通活性污泥法相同, 且要保证溶解氧不低于 2mg/L, 水力停留时间 2~ 4 小时。 A2/O 工艺流程图如图 2.1 所示。 内循环 进水 厌氧池 缺氧池 好氧池 沉淀池 排放

回流污泥
图 2.1 A /O 工艺流程图
2

剩余污泥

1、A2/O 工艺优点: 1) 在厌氧的好氧交替运行条件下,丝状菌得不到大量增殖,污泥不易膨胀。 2) 脱氮效果难于进一步提高,内循环量一般以 2Q 为限,不宜太高,否则增 加运行费用。 3) 基建费用低,具有较好的脱氮、除磷功能。 4) 具有改善污泥沉降性能,减少污泥排放量。 5) 具有提高对难降解生物有机物去除效果,运转效果稳定。 6) 技术先进成熟,运行稳妥可靠。 7) 管理维护简单,运行费用低。
7

广东石油化工学院本科毕业设计:城市污水厂初步设计(完全混合流态生物工艺)

8) 国内工程实例多,工艺成熟,易获得工程管理经验。 9) 出水水质好,较易于深度处理,出水水质稳定,对外界条件变化有一定的 适应性。 2、A2/O 工艺缺点: 1) 处理构筑物较多,施工较难。 2) 需增加内循环系统。

2.4.2 奥贝尔(Orbal)氧化沟
1、 奥贝尔(Orbal)氧化沟的形式 奥贝尔(Orbal)氧化沟是由南非的 Huisman 提出,其后由美国的 Envirex 公司改进 加以推广,一般采用转碟曝气器。奥贝尔氧化沟为多环反应器系统,通常由三个同心的 沟渠串联组成,沟渠呈圆形或椭圆形。污水从外沟道进入,然后流入中沟道,再经过内 沟道后由中心岛流出。 奥贝尔氧化沟有两个特点,其一是使用曝气盘。由于曝气盘上有大量的曝气孔和三 角形凸出物,有助于充氧和推进混合液。尽管盘厚很薄,但具有良好的混合功能。在设 计中可以采用较深的氧化沟,同时可以借助配置在氧化沟中各槽中曝气盘数目的不同, 变化输入每一槽的供氧量。其二是其反应器的形式为独特的同心圆形的多沟槽系 统,因为几个串联的完全混合槽和单槽的动力学是不同的,奥贝尔系统中的每一圆形沟 渠均表现单个反应器的特性。 2、奥贝尔(Orbal)氧化沟工艺流程图 奥贝尔(Orbal)氧化沟工艺流程图如图 2.2 所示。 进水
沉砂池 奥贝尔氧化沟 沉淀池 排放

回流污泥

剩余污泥

图 2.2

奥贝尔(Orbal)氧化沟工艺流程图

3、 奥贝尔(Orbal)氧化沟的工艺特点 1)总投资省。一般来说,进氧化沟不需设初沉池,对于城市污水,只需要设 置格栅和沉砂池, 对于没有砂和大块杂物的工业废水, 可以直接进入氧化沟。 此外, 氧化沟的缓冲能力较强,污水可以不设调节池。 2)污泥量少。奥贝尔氧化沟一般为延时曝气,由于污泥龄较长,污泥量少,
8

第二章

污水处理厂工艺方案的选择

因此污泥处理费用较低。 3)处理效果好,有较稳定的脱氮除磷功能。奥贝尔氧化沟的出水有机物比其 他的活性污泥法都低,在外沟道形成交替的耗氧和大区域的缺氧环境,较高程度地 发生“同时消化反硝化”, 即使在不设内回流的条件下, 也能获得较好的脱氮效果。 4)有抗冲击负荷的能力,对高浓度废水有很大的稀释能力。 5)技术先进成熟,管理维护简单。 6)处理构筑物较多,回流污泥溶解氧较高,对除磷有一定的影响。 7)容积及设备利用率不高。 8)转盘曝气的充氧效率低。这是奥贝尔氧化沟的缺点,其转盘动力效率不超 过 2.0kgO2/(kWh)。

2.4.3 CASS 工艺
1、CASS 工艺工作原理 CASS (cyclic activated sludge system) 是在 SBR 是基础上发展起来的, 即在 SBR 池前端加了一个生物选择器,实现连续进水,间歇排水的周期循环运行。设置周期 选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性能好,抗冲击性强的优质细菌,其容积约 占整个池子的 10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累——再生理 论,使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段,随后在主反应区经历一个 较低负荷的基质降解阶段,以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。CASS 工艺 对污染物质的降解是一个时间上的推流过程, 其构筑物集反应、 沉淀、 排水于一体, 是一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程,因此具有一定的脱氮除磷效果。 2、CASS 工艺主要技术特征 1)连续进水,间歇排水 传统 SBR 工艺为间断进水,间歇排水,而实际污水排放大都是联系或半连续 的,CASS 工艺可连续进水,克服了 SBR 工艺的不足,比较适合实际排水的特点, 拓宽了 SBR 工艺的应用领域。虽然 CASS 工艺设计时均考虑为连续进水,但在设 计运行中即使有间断进水,也不影响处理系统的运行。 2)运行上的时序性 CASS 反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。 3)运行过程的非稳态性 每个工作周期内排水开始时 CASS 池内液位最高,排水结束时,液位最低,液 位的变化幅度取决于排水比,而排水比与处理废水的浓度、排水标准及生物降解的 难易程度有关。 反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的, 基质降解是非稳态的。 4)溶解氧周期性变化,浓度梯度高 CASS 在反应阶段是曝气的,微生物处于好氧状态,在沉淀和排水阶段不曝气,

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微生物处于缺氧甚至厌氧状态。因此,反应池中溶解氧是周期性变化的,氧浓度梯 度大、转移效率高,这对提高脱氮除磷效率、防止污泥膨胀及节约能耗是有利的。 实践证实对同样的曝气设备而言,CASS 工艺与传统活性污泥法相比有较高的氧利 用率。 3、CASS 工艺流程 CASS 工艺流程图如图 2.3 所示。
进水 格栅 沉砂池 CASS 池 此外清毒 出水

回流污泥

剩余污泥

图 2.3 CASS 工艺流程图

4、CASS 工艺主要优点 1)工艺流程简单,占地面积小,投资较低。CASS 工艺的核心构筑物为 CASS 池,没有二沉池,一般情况不设调节池及初沉池。 2)生化反应推动力大。在完全混合式连续流曝气池中的底物浓度等于二沉池 底物浓度,底物流入曝气池的速率即为底物降解速率。 3)沉淀效果好。CASS 工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用,沉淀阶 段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多,虽然有进水的干扰,但其影响很小,沉淀 效果较好。 4)运行灵活,抗冲击能力强,可实现不同的处理目标。CASS 工艺在设计时已 考虑流量变化的因素,能确保污水系统内停留预定的时间后经沉淀排放,特别是 CASS 工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变化。 5)不易发生污泥膨。 6)适用范围广,适合分期建设。CASS 工艺可以应用于大型、中型及小型污水 处理工程,比 SBR 工艺适用范围更广泛。 7)剩余污泥量小,性质稳定。传统活性污泥法的泥龄仅 2~7 天,而 CASS 法 泥龄为 25~30 天,所以污泥稳定性好,脱水性能佳,产生的剩余污泥少。去除 1 ㎏ BOD 产生 0.2~0.3 ㎏剩余污泥,仅为传统法的 60%左右。 8)生化池分为生物选择器、厌氧区和主曝气区,利用生物选择器及厌氧区对 磷的释放、反硝化作用以及对进水中有机底物的快速吸附及吸收作用,增强了系统 的稳定性;同时,曝气区和静止沉淀的过程中都同时进行着消化和反硝化反应,因

10

第二章

污水处理厂工艺方案的选择

而具有脱氮除磷的作用。 9)自动化程度高,保证出水水质。 CASS 工艺主要缺点为:设备闲置率高,因采用降堰排水,水头损失大;由于 自动化程度高,故对操作人员的素质要求也高。 三种污水处理工艺方案具体比较如下表:
表 2.3 工艺 内容 技术可行性 A /O 先进、成熟、应用广 出水水质好、稳定易于 水质指标 深度处理,对外界条件 变化有一定的适应性 基础建设费用 运行费用 运行 管理 运转 维修 占地 要求管理水平 环境影响 较高 较高 操作单元较多复杂 设备多、维修量大 较大 高 噪音较大、臭味较小
2

三种工艺方案比较如下表 奥贝尔 (Orbal) 氧化沟 先进、成熟、应用广 出水水质好、稳定易于 深度处理,对外界条件 变化的适应性较好 高 高 操作单元较少方便 设备少、维修量低 较大 高 噪音小、臭味较小 CASS 工艺 先进、成熟、应用广 出水水质好、稳定易 于深度处理,对外界 条件变化的适应性较 好 高 较高 操作单元较少方便 设备少、维修量低 较小 较高 噪音较大、臭味较小

2.4.4 工艺方案选择
综上所述, 此三种方法都能达到处理的效果,且出水水质良好,但相对而言, CASS 工艺一次性投资较少,占地面积较小,运行灵活,抗冲击能力强,可实现不 同的处理目标,不易发生污泥膨,剩余污泥量小,性质稳定。A/A/O 法除磷效果难 于再行提高,污泥增长有一定的限度,不易提高,特别是当 P/BOD 值高时更是如 此 。脱氮效果也难于进一步提高,运行费用高。 从节约投资、处理效果及运行管理方面考虑,结合项目时间情况,本次设采用 周期循环曝气活性污泥法(CASS)工艺。

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2.4 处理程度计算
2.4.1 CODcr 的处理程度 C ? Ce × 100 % E = i Ci
式中 E—CODcr 的处理程度, (%) Ci—未处理污水中 CODcr 的平均浓度, (mg/L) (mg/L) Ce—允许排入水体的已处理污水中 CODcr 的平均浓度,

E= 2.4.2

250 ? 100 × 100 % = 60 % 250

溶解性 BOD5 的处理程度 C ? Ce × 100 % E = i Ci
式中 E—BOD5 的处理程度, (%) Ci—未处理污水中 BOD5 的平均浓度, (mg/L) Ce—允许排入水体的已处理污水中 BOD5 的平均浓度

E= 2.4.3

150 ? 30 × 100 % = 80 % 150

SS 的处理程度 C ? Ce E = i × 100 % Ci
式中 E—SS 的处理程度, (%) Ci—未处理污水中 SS 的平均浓度, (mg/L) (mg/L) Ce—允许排入水体的已处理污水中 SS 的平均浓度,

E= 2.4.4

200 ? 30 × 100 % = 85 % 200

NH3-N 的处理程度 C ? Ce E = i × 100 % Ci
E—NH3-N 的处理程度, (%) Ci—未处理污水中 NH3-N 的平均浓度, (mg/L) Ce—允许排入水体的已处理污水中 NH3-N 的平均浓度

式中

12

E=

40 ? 25 × 100 % = 37 . 5 % 40
表 2.4 各种污染物处理程度

项目 进水 出水 去除率

BOD5 (mg/L) 150 30 84.6

CODcr (mg/L) 250 120 60

SS(mg/L) 200 20 85

NH3-N (mg/L) 50 30 37.5

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第三章
3.1 粗格栅设计计算
3.1.1 设计说明

单元构筑物的设计计算 单元构筑物的设计计算 构筑物的

粗格栅设在泵站之前,去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗 粒物质,以保证后续处理单元和水泵的正常运行,减轻后续处理单元的处理负荷, 防止堵塞排泥管道。 处理规模:100000 m3/d, 最大时流量(最大设计流量) :

Qmax = 5000 m 3 / h
Q max = 1 . 3889 m 3 / s
Q max = 1388 . 9 L / s 3.1.2 栅前明渠宽度

B1 =
式中 Qmax V1 H1 N

Qmax v1 ? h1 ? N

最大设计流量,Qmax = 1.3889 m3/s 栅前明渠内污水流速 m/s,取 v 1 =1.0m/s 明渠内有效水深 m, 取 0.6m 格栅渠道数,本设计取 N=2
Qmax 1.3889 = =1.16 v1 ? h1 ? N 1.0 × 0.6 × 2

B1 =
3.1.3

栅条的间隙数 Q n = max

sin α bhv

式中

Qmax 最大设计流量,Qmax = 1.3889 m3/s

α
b n h v

格栅倾角,取 α = 60 栅条间隙,m,取 b=50 mm 栅条间隙数,个 栅前水深,m,取 h=0.6m 过栅流速,m/s,取 v=8.0m/s。

14

第三章

单元构筑物的设计计算



n =

1 . 3889 × sin 60 =50 个 0 . 050 × 0 . 6 × 0 . 8
S=10mm(0.01m) B=S(n-1)+bn =0.01×(50-1)+0.050×50=2.99m,实际设计中取 3m

3.1.4 栅槽宽度
设栅条宽度 则栅槽宽度

由栅槽宽度 B 可以知道, 栅槽宽度较宽, 为了便于检修, 可以设置两套粗格栅, 则每套粗格栅栅槽宽度为 3m/2=1.5m。 选用 FH1500 型旋转式机械格栅除污机,具体参数见表 3.1。
表 3.1 型号 FH500 型型旋转式格栅除污机参数 栅条间距 /mm 50 耙齿栅度 /mm 1336 电机功率 /KW 1.5 格栅倾角 耙行速度/ (m/min) 2

格栅宽度 /mm 1500

FH1500

60?

数量:两台 粗格栅图如下图 3.1 所示:

图 3.1

粗格栅设计计算示意图

3.1.5 进水渠道渐宽部分的长度
进水渠宽 B1=1.16 m,其渐宽部分开角度 a1=20?。 。

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L1 =

B ? B1 1 . 50 ? 1 . 16 = = 0.470m 2 tg α 1 2 tg 20
L 1 0 . 47 = 2 2

3.1.6 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
L2 =
=0.235m

3.1.7 过栅水头损失

h 1 = kh
h
式中
0

0

= ξ

υ
2g

2

sin

α

h1—过栅水头损失,m; H0—计算水头损失,m; g —重力加速度,9.81m/s2; k —系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增大的倍数,一般 k =3;

ξ —阻力系数,与栅条断面形状有关, ξ = β ? S ? ? ?
? b ?

4 / 3

,当为矩形断面

时, β =2.42。为了避免造成栅前涌水,故将栅后槽底下降 h1 作为补偿见图 4。
? S ? h1 = β ? ? ? b ?
4 /3

υ

2

2g

sin α k
4/3

? 0 . 01 ? h1 = 2 . 42 × ? ? ? 0.050 ?

0 .8 2 sin 60 × 3 =0.024 m 设计中取 0.10m 2 × 9.81

3.1.8 栅后槽总高度
设栅前渠道超高 h2 =0.3m
H= h + h1 + h2

= 0.6+ 0.10 + 0.30 =1.00 m

式中

H—栅后槽总高度,m h—栅前水深,m h2—栅前渠道超高,一般采用 0.3m

3.1.9 栅槽总长度
L = L1 + L 2 + 0 . 5 + 1 . 0 + H1 tg α
0 .9 tg 6 0
=2.9 m

= 0 . 470 + 0 . 235 + 0 . 5 + 1 . 0 +
16

第三章

单元构筑物的设计计算

3.1.10 每日栅渣量计算 W
在格栅间隙 50mm 的情况下,设栅渣量为每 1m3 污水每天产 0.02 m3。 W=
Q max W 1 × 86400 K z × 1000

=

QmaxW1 × 86400 K z × 1000

=

1 . 3889 × 0 . 02 × 86400 1 . 2 × 1000 m3/d

=2.0

W>0.2 m3/d,所以宜采用机械清渣。

3.2 泵站的设计计算
3.2.1 泵房规范要求
1、污水泵站的设计流量,应按泵站进水总管的最高日最高时流量计算确定。 2、单独设置的泵站与居住房屋和公共建筑物的距离,应满足规划、消防和环

保部门的要求。泵站的地面建筑物造型应与周围环境协调,做到适用、经济、美观, 泵站内应绿化。
3、泵站室外地坪标高应按城镇防洪标准确定,并符合规划部门要求;泵房室

内地坪应比室外地坪高 0.2~0.3m;易受洪水淹没地区的泵站,其入口处设计地面 标高应比设计洪水位高 0.5m 以上;当不能满足上述要求时,可在入口处设置闸槽 等临时防洪措施。
4、排水泵站的建筑物和附属设施宜采取防腐蚀措施。 5、污水泵站集水池的容积,不应小于最大一台水泵 5min 的出水量。 6、雨水泵站和合流污水泵站集水池的设计最高水位,应与进水管管顶相平。

当设计进水管道为压力管时,集水池的设计最高水位可高于进水管管顶,但不得使 管道上游地面冒水。
7、集水池的设计最低水位,应满足所选水泵吸水头的要求。自灌式泵房

尚应满足水泵叶轮浸没深度的要求。
8 、集水池池底应设集水坑,倾向坑的坡度不宜小于 10%。 9、集水池应设冲洗装置,宜设清泥设施。 10、泵房应采用正向进水,应考虑改善水泵吸水管的水力条件,减少滞流或涡

流。

3.2.2 污水泵计算
污水泵流量: Qb =
Qmax = 2500 m3/h 2

根据污水高程计算结果,设泵站内总损失为 2m,吸压水管路的总损失为 2m,
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则可确定水泵的扬程为: H=H ST + ∑ h =(385.318-379.895)+2+2=9.43m 取 15m 根据流量和扬程,选用 500QW2600-15-160 潜水排污泵具体参数见表 3.2。
表 3.2 型号 500QW2600-15-160 排出口 径/mm 500 250QW520-15 潜水排污泵参数 扬程/m 15 转速/ (r/min) 745 电机功率 /KW 160 泵重/kg 3214

流量/ 3 (m /h) 2600

数量:4 台,2 用 2 备

3.2.3 集水池
污水泵总提升能力按 Q max 考虑,及 Q max =5000m3/h,选两台泵,则每台流量为 2500m3/h。选用 500QW 潜水排污泵四台,另备用两台(两备两用) ,单泵提升能力 为 2600 m3/h。 集水井容积按最大一台泵 5min 出流量计算,则其容积为 5 × 2600 (m3) = 216.67 60 设有效水深 h 为 4.0 米,则水池面积 F 为:
水池宽度取5m,则长度
L = F / B = 54.167 ÷ 7 = 7.7 m ,取 8m

F=V/h=216.67/4=54.17m 2

水池宽度取 5m,则长度

集水池平面尺寸L × B = 8m × 7m 保护水深为 1.2m,实际水深为 5.2m 池底坡度就小于 0.5% 集水井最高水位与格栅连接,最低水位 374.790m。

3.3 细格栅设计计算
3.3.1 设计说明
功能:去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质,以保证 后续处理单元和水泵的正常运行,减轻后续处理单元的处理负荷,防止堵塞排泥管 道。 处理规模:100000 m3/d, 最大时流量(最大设计流量) :

Qmax = 5000 m 3 / h
Q max = 1 . 3889 m 3 / s
18

第三章

单元构筑物的设计计算

Q max = 1388 . 9 L3 / s

3.3.2 栅前明渠宽度 B1 =
式中

Qmax v1 ? h1 ? N

Qmax 最大设计流量,Qmax = 1.3889 m3/s v1 h1 N 栅前明渠内污水流速 m/s 明渠内有效水深,取 0.6m 格栅渠道数 本设计取 N=2 Qmax 1.3889 = =1.16 v1 ? h1 ? N 1.0 × 0.6 × 2 取 v 1 =1.0m/s

B1 =

3.3.3 栅条的间隙数 Q n = max
式中

sin α bhv

Qmax 最大设计流量,Qmax = 1.3889 m3/s

α
b n h v

格栅倾角,取 α = 60 栅条间隙,m,取 b=10 mm 栅条间隙数,个 栅前水深,m,取 h=0.6m 过栅流速,m/s,取 v=1.0m/s。



n =

1 . 3889 × sin 60 =250.6 个,取 251 个 0 . 010 × 0 . 6 × 0 . 8
S=10 ㎜(0.01m)

3.3.4 栅槽宽度
设栅条宽度 则栅槽宽度
B=S(n-1)+bn=0.01×(251-1)+0.010×251=5.0m

由栅槽宽度 B 可以知道, 栅槽宽度较宽, 为了便于检修, 可以设置三套粗格栅, 则每套粗格栅栅槽宽度为 5.0m/2=2.5m。 选用 FH1500 型旋转式机械格栅除污机,具体参数见表 3.3。
表 3.3 型号 FH2500 格栅宽度 /mm 250 FH2500 型旋转式格栅除污机参数 耙齿栅度 /mm 1086 电机功率 /KW 1.5 格栅倾角 60? 耙行速度/ (m/min) 2

栅条间距 /mm 10

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广东石油化工学院本科毕业设计:城市污水厂初步设计(完全混合流态生物工艺)

数量:四台 粗格栅图如下图 3.2 所示:

图 3.2

细格栅设计计算示意图

3.3.5 进水渠道渐宽部分的长度
进水渠宽 B1=1.16 m,其渐宽部分开角度 a1=20?。 。

L1 =

B ? B1 2 . 5 ? 1 . 16 = 2 tg α 1 2 tg 20
L 1 1 . 84 = 2 2

= 1.84m

3.3.6 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
L2 =
=0.92m

3.3.7 过栅水头损失

h 1 = kh
h
式中
0

0

= ξ

υ
2g

2

sin

α

h1—过栅水头损失,m; H0—计算水头损失,m; g —重力加速度,9.81m/s2; k —系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增大的倍数,一般 k =3;

ξ —阻力系数,与栅条断面形状有关,

ξ

? S ? = β ? ? ? b ?

4 / 3

,当为矩形断面

时, β =2.42。为了避免造成栅前涌水,故将栅后槽底下降 h1 作为补偿。
20

第三章
4 /3

单元构筑物的设计计算

? S ? h1 = β ? ? ? b ?

υ

2

2g

sin α k
4/3

? 0 . 01 ? h1 = 2 . 42 × ? ? ? 0.010 ?

0 .8 2 sin 60 × 3 =0.21m 2 × 9.81

3.3.8 栅后槽总高度
设栅前渠道超高 h2 =0.3m H = h + h1 + h2 = 0.6+ 0.21 + 0.30 =1.11 m 式中 H—栅后槽总高度,m h—栅前水深,m h2—栅前渠道超高,一般采用 0.3m

3.3.9 栅槽总长度
L = L1 + L 2 + 0 . 5 + 1 . 0 + H1 tg α
0 .9 tg 6 0

= 0 . 92 + 0 . 46 + 0 . 5 + 1 . 0 +
=3.40m

3.3.10 每日栅渣量计算 W
在格栅间隙 50mm 的情况下,设栅渣量为每 1m3 污水每天产 0.05 m3。 Q W × 86400 Q max W 1 × 86400 W= = max 1 K z × 1000 K z × 1000
=
1 . 3889 × 0 . 05 × 86400 1 . 2 × 1000 m3/d

=5.0

W>0.2 m3/d,所以宜采用机械清渣

3.4 沉砂池的设计计算
3.4.1 沉砂池的选择
沉砂池的作用是从污水中将比重较大的颗粒去除,其工作原理是以重力分离为 基础。 我国城市污水处理中,常用的沉砂池类型主要有平流式沉砂池、曝气沉砂池、 旋流沉砂池。平流式沉砂池靠重力自然沉降而达到砂水分离的目的,其特点是占地 面积较大,排泥难度高;曝气沉砂池应用比较广泛,通过池中一侧的空气管控制曝 气,使污水形成具有一定速度的螺旋形滚动,具有稳定的除砂效果;旋流沉砂池利 用水力涡流除砂,粒径在 0.20mm 以上的颗粒沉砂去除率达 85%,砂粒含水率低于
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60%。为保证除磷效果,按生物除磷设计的污水处理厂,一般不采用曝气沉砂池。 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, 钟式优于比式, 应用较多,该池形有基建、运行费用低和处理效果好,占地少的优点。钟式沉砂池 采用 270°的进出水方式,池体主要由分选取、集砂区两部分构成,起构成特点是 在两个分区之间采用斜坡连接。钟式沉砂池的斜坡式设计,使砂粒主要依靠重力沉 降。其排砂方式有两种:一种是靠砂泵排砂,其优势在于设备少、操作简便,但是 砂泵磨损严重。另一种是气提排砂,其优势在于系统可靠、耐用,气提之前可以进 行气洗,将砂粒上的有机物分离出来,但设备相对较多。 综上所述,本工程预处理阶段拟采用钟式沉砂池除砂,气提排砂。

3.4.2 沉砂池设计计算一般规定
1、 沉砂池按去除相对密度 2.65、粒径 0.2mm 以上的砂粒设计。 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,在合流制 处理系统中,应按降雨时的设计流量计算。 3、沉砂池个数或分格数不应少于 2,并宜按并联系列设计。当污水量较小时, 可考虑一格工作,一格备用。 4、城市污水的沉砂量可按 106 m3 污水沉砂 30 m3 计算,其中含水率为 60%, 容重为 1500kg/ m3,合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。 5、砂斗容积应按不大于 2d 的沉砂量计算,砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于 55°。 6、沉砂池除砂宜采用机械方法,并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂 时,排砂管直径不应小于 200mm。 7、 沉砂池的超高不宜小于 0.3m。

3.4.3 设计参数
1、最大流速为 0.1m/s,最小流速为 0.02m/s; 2、最大流量时,停留时间不小于 20s,一般采用 30~60s; 3、进水管最大流速为 0.3 m/s; 4、有效水深宜为 1.0~2.0m,池径与池深比宜为 2.0~2.5。 5、设计水力表面负荷宜为 150~200m3/(m2·h)。

3.4.4 设计计算
在本工程中,由于水量较大,设计两组钟式沉砂池,每套钟式沉砂池的设计流
3 量为 Q max = 2500 m / h , 《污水处理机械设备设计与应用》 3-3 选用 ZXS30, 查 表

处理量为 3000 m 3 / h ,其规格如表 3.5,钟式沉砂池的各部分尺寸图如图 3.4 所示。

22

第三章

单元构筑物的设计计算

表 3.4 型号 ZXS30 A 4.87 B 1.50 C 1.00 D 2.00

钟式沉砂池的选型规格(单位 m) E 0.4 F 2.20 G 1.00 H 0.51 J 0.60 K 0.80 L 1.85 功率/kw 1.10

数量:两座 查《污水处理机械设备设计与应用》表 3-5,选用 LSSF-420 型砂水分离器,其 如表 3.5
表 3.5 LSSF 型砂水分离器主要技术参数 型号 LSSF-420 处理量/(L/s) 35 电机功率/kw 0.75

数量:两套

图 3.3

钟式沉砂池的各部分尺寸图

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3.5 CASS 池设计计算
CASS 反应池沿长度方向分为三部分,前部为生物选择区,中间部分为预反应 区也称兼氧区,后部为主反应区,在主反应区后部安装了可升降的滗水装置,实现 了连续进水间歇排水的周期循环运行,集曝气、沉淀、排水于一体。CASS 工艺是 一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程,具有一定脱氮除磷效果,废水以推流方式运 行,而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。

3.5.1 基本设计参数
1、处理规模:Q=100000m3/d 2、进出水水质
表 3.6 项目 CODCr BOD5 SS NH3-N pH 进出水水质表 出水水质/(mg/L) ≤100 ≤30 ≤30 ≤25 ≤6~9

进水水质/(mg/L) 250 150 200 40 7~8.5

3.5.2 BOD5 去除率的计算
出水中非溶解性的 BOD 5 值为:BOD 5 =7.1bX a C e 式中:C e ---- 水中悬浮固体(SS)浓度,取 30mg/L b----微生物自身氧化率,一般介于 0.05-0.1 之间,取 0.08 X a ---活性微生物在水中所占的比率,取 0.4 代入各值,得 BOD 5 =7.1×0.08×0.4×30=6.82 因此,出水中溶解性 BOD 5 为 30-6.82=23.12 则 BOD 5 的去除率为: (150-23.12)÷150×100%=84.6%

3.5.3 污泥负荷率
Ns=
K 2 Se f

η

=

0.0168 × 23.12 × 0.70 =0.31 0.846

N s ----BOD-SS 污泥负荷率,kgBOD 5 /(kgMLSS﹒d); K 2 ----有机基质降解速率常数,一般为 0.0168-0.0281,取 0.0168; S e ---混合液残存的有机基质(BOD)浓度;取 23.12mg/L;

η ---有机物去除率,%,取 84.6%;
24

第三章

单元构筑物的设计计算

f---混合液中挥发性悬浮固体深度与总悬浮固体浓度的比值,取 0.7

3.5.4 曝气时间
TA=

24S 0 24 × 150 = =1.79h N s × m × X 0.32 × 2.5 × 2500

式中: TA—曝气时间,h
S0—进水平均 BOD5,㎎/L m—排除比 1/m = 1/2.5 X—混合液悬浮固体浓度(MLSS) X=2500mg/L :

3.5.5 沉淀时间 TS
活性污泥界面的沉降速度与 MLSS 浓度、水温的关系,可以用下式进行计 算。
Vmax = 7.4×104×t×XO -1.7 (MLSS≤3000) Vmax = 4.6×104×XO-1.26(MLSS≥3000)

式中

Vmax—活性污泥界面的初始沉降速度。 t—水温,℃

X0—沉降开始时 MLSS 的浓度,X0=2500mg/L,


Vmax = 4.6×104×Xo -1.26 = 2.41m/s

沉淀时间 TS 用下式计算 H × 1 + ε 5× 1 + 0 .5 m 2.5 TS = = = 1 (h ) Vmax 2.5

( )

( )

式中

TS—沉淀时间,h H—反应迟内水深,m

ε —安全高度,取 0.5m

3.5.6 排水时间 TD
在排水期间,就单次必须排出的处理水量来说,每一周期的排水时间可以通过 增加排水装置的台数或扩大溢流负荷来缩短,另一方面,为了减少排水装置的台数 和加氯混合池或排放出槽底容量,必须将排水时间尽可能延长。实际工程设计时, 具体情况具体分析,一般排水时间可取 0.5~3.0h。此设计取 1.0h。

3.5.7 周期数的确定
一个周期所需时间 TC ≥ TA + TS + TD =1.79+1+1 = 3.79(h)

n=

24 24 = = 6.33 (次) TC 3.79

取 6 次,每个周期 4h.

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3.5.8 进水时间 TF
TF =
式中

TC 4 = = 2 (h) N 2

N — 一个系列反应池数量。

3.5.9 CASS 池运行模式
CASS 工艺运行一个周期需 4h,其中进水和曝气同时进行 2.0h,沉淀 1h,排水 1 h,闲置 0.1h。运行方式见表 3.7。
表 3.7 时段 1 1#池 2#池 3#池 4#池 进水、曝气 进水、曝气 沉淀 沉淀 CASS 池运行方式 时段 3 沉淀 沉淀 进水、曝气 进水、曝气 时段 4 排水、静置 排水、静置 进水、曝气 进水、曝气 时段 1 ……… ……… ……… ………

时段 2 进水、曝气 进水、曝气 排水、静置 排水、静置

3.5.10 CASS 池容积及构造尺寸

图 3.4 cass 池草图

1、CASS 池容积 Q × ( S 0 ? S e ) 100000 × (150 ? 23.12) V= = = 22657 m 3 Ns × X × f 0.32 × 2500 × 0.7 式中
Q —平均日流量,m3/d

S0-进入 CASS 池的污水有机物浓度,mg/L; Se-CASS 池排放有机物浓度,mg/L; X-混合液悬浮固体浓度,mg/L。

本设计拟将 4 个 CASS 池建成两个模块,每个模块 2 个 CASS 池 单池容积为
22657÷4=5664(m3) 2、CASS 反应池的构造尺寸 CASS 反应池为满足运行灵活及设备设备安装需要,设计为长方形,一端为进
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第三章

单元构筑物的设计计算

水区,一端为出水区。CASS 池单池有效水深 H=5m,超高 hC 取 1m,保护水深

ε =0.5m。
单池体积 V i = LB i H ,取 Bi =22m 则 L=5664÷22÷5=51.49m 取 51.50m 单池面积 A=22×51.50=1133 池内最高设计水位至滗水器排放最低水位之间的高度为: Q 100000 =3.67 H1 = = n1 × n 2 × A 4 × 6 × 1133 参 考 生 活 污 水 BOD- 污 泥 负 荷 率 与 污 泥 指 数 (SVI) 值 的 关 系 图 得 知 , 当 N S =0.32kgBOD 5 /(kgMLSS·d),SVI 为 80,则滗水结束时泥面高度为: H3=H×X×SVI×10 =5×2.5×80×10 =1.00 滗水水位和泥面之间的安全距离为: H 2 =H-(H 1 +H 3 )=5-(3.67+1.00)=0.33 CASS 池总高度为:H 0 =H+1.0=6.0m(超高 1.0m) 变动容积为:V 1 =A×H 1 =1133×3.67=4158m 3 安全容积为:V 2 =A×H 2 =1133×0.33=374 m 3 污泥沉淀浓缩容积:V= n1 × (V1 + V2 + V3 ) =V 3 =A×H 3 =1133×1=1133 m 3 满足 V= n1 × (V1 + V2 + V3 ) =22657 m 3 3、兼氧区计算 预反应区长度为: L 1 =(0.16-0.25)L=0.16×51.50=8.24m 4、选择器容积计算 污泥回流比为 0.2,选择器的容积是主反应容积的 6%,则选择器长度为: L 0 =0.06×75.5=3.09m 5、隔墙底部连接口尺寸:
?3 ?3

在厌氧区和好氧区的隔墙底部设置连通孔,连通预反应区与主反应区水流,取 n 孔口数 3 =9,孔口流速为 u=50m/s,则隔墙底部连通孔口尺寸为: B × L1 × H 1 Q A1 = + 2 24 × n1 × n3 × v v

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式中:H1—设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度,3.67m; v—孔口流速(20-50m/h) ,取 v=50m/h L 1 —预反应区的长度,8.24m。 则:
A1 = ( 100000 1 2 + 22 × 8.24 × 3.67) = 13.35 m 24 × 4 × 9 × 50 50

3.5.11 复核出水溶解性 BOD5
根据设计出水水质,出水溶解性 BOD5 应小于 23.12mg/L。本设计中出水溶解 性 BOD 5 Se =
24 S 0 24 × 150 = =9.55mg/L) 24 + K 2 XfTa n 24 + 0.0168 × 2500 × 0.7 × 2 × 6

出水 BOD5 满足设计要求

3.5.12 潜水搅拌器
生物选择器需要进行搅拌使回流污泥与污水充分混合,选用单机服务深度为
4.5,选取 3 台 2300QJB4 型潜水搅拌机,每池 1 台,只搅拌不曝气。3 台 2300QJB4

潜水搅拌机相关参数见表 3.8。
表 3.8 QJB 系列潜水搅拌机

型号规格 3 台 2300QJB3

功率 /kw 4

电机转速 叶轮转速 推力/N /(r/min) / r/min) ( 1400 33 281.6

叶轮直径/mm 2300

数量:3 台

3.5.13 曝气系统设计计算
本设计采用鼓风曝气系统。 1、平均时需氧量的计算 O2 = a ′QS r + b ′VX v 式中:

O2 ----混合液需氧量,kg O2 /d;
a′ ----活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率,即活

性污泥微生物每代谢 1kgBOD 所需氧量;
Q----污水流量(m3); Sr----经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量 mg/L;
b′ ----即每 kg 活性污泥每天自身氧化所需氧量(kg);

28

第三章

单元构筑物的设计计算

V----曝气池容积(m3); Xv ----挥发性总悬浮固体(MLVSS)浓度(g/L) 。 查表得: a′ =0.45, b′ =0.15,将各参数代入上式则有:

O2 (kg/h)=0.45×100000×(150-30)×10-3+0.15×22657×2500×0.7×10-3
=11347.5kg/d=472.8 2、平均时需氧量的计算 O2 max (kg/h)= 0.45×5000×(150-30)×10-3+0.15×22657×2500×0.7×10-3÷24 =517.8 3、最大时需氧量与平均时需氧量之比 O2 max / O =517.8/472.8=1.1
2

4、每日去除 BOD 5 值: 100000×(150-30)×10-3=12000(kg/d) 5、去除 1kgBOD 的需氧量: 11347/12000=0.95(kg O2 /kgBOD)

3.5.14 供气量的计算
标准需氧量的计算公式:
SOR =

α (βρC sb(T ) ? C )× 1.024(T ?20)

O2 × C S (20)

pB O ? ? C sb(T ) = C S (T ) ? + t? 5 42 ? ? 2.026 × 10 21(1 ? E A ) Ot = 79 + 21(1 ? E A )

ρ=
式中

p 1.013 × 105

CS(20)——20℃时氧在清水中饱和溶解氧,取 CS(20)=9.17mg/l; α——氧总转移系数,取 α=0.82; β——氧在污水中饱和溶解度修正系数,取 β=0.95; ρ——因海拔高度不同而引起的压力系数; p——所在地区大气压力,Pa; T——设计污水温度,本设计冬季 T= 10℃,夏季 T=30℃; Csb(T)--设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度,mg/L; Cs(T)――设计条件下氧在清水中饱和溶解度; Pb――空气扩散装置处的绝对压力,Pa, pb=p+9.8×103H; H――空气扩散装置淹没深度,m; Ot――气泡离开水面时含氧量,%; EA――空气扩散装置氧转移效率,%,可由设备样本查得;
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C――曝气池内平均溶解氧浓度,取 C=(2mg/L)。 本设计采用网状膜型中微孔空气扩散器,敷设于距池底 0.2m 处,淹没水深 4.8m,考虑到最不利的时候水温为 30℃。 查表得和 20℃时,和 30℃水中饱和溶解氧值为 C s ( 20 ) =9.17mg/L ;C s (30 ) =7.63mg/L 1、空气扩散器出口处的绝对压力(P b )的计算式为 P b (P a )=1.013×105+9800H=1.013×105+9800×4.7=1.474×105 微孔曝气头氧转移效率 EA 为 12%,气泡离开水面时含氧量: 21(1 ? E a ) 21(1 ? 0.12) O t %= × 100 = ×100% =18.96 79 + 21(1 ? E a ) 79 + 21(1 ? 0.12)
2、曝气池混合液中平均氧饱和度(按最不利的温度条件考虑) C sb (30 ) /(mg / L) = 7.63 × ( 1.405 × 10 5 18.26 + ) = 8.74 2.026 × 10 5 42

取值 α=0.85;β=0.95; C=2mg/L; 代入各值,得
R 0 /(mg/h)=

ρ=1.0。

472.8 × 9.17 =661.71 0.82 × [0.95 ×1.0 × 8.74 ? 2.0]× 1.024 30?20 517.8 × 9.17 =724.69 0.82 × [0.95 ×1.0 × 8.74 ? 2.0]× 1.024 30?20

相应最大时需氧量为
R 0 max /(mg/h)= 3、曝气池平均供气量为

G S /(m 3 / h) =
曝气池最大供气量为 GS /(m 3 / h) =

R0 661.71 × 100 = = 26258 0.21E A 0.21 × 12%

R0 max 724.69 × 100 = = 28758 0.21E A 0.21×12%

去除 1kgBOD 5 R 供气量(m 3 空气 / BOD )为 18381×24/12000=36.76
1 m 3 污水的供气量( m 3 空气/ m 3 污水) 18381×24/10000=4.41 4、曝气系统的计算

30

第三章

单元构筑物的设计计算

表 3.9 微孔曝气装置主要技术参数表 曝气头直径 曝气量 3 /[m /(只·h)] 服务面积/(m /只) 平均孔径/μm
2

Ф200 1~3 0.3~0.5 150

氧利用率/% 动力效率 /[kgO2/(kW·h)] 孔隙率/% 阻力/(mmH2O)

20~30 3~6 3~6 136~280

单个 CASS 池主反应区的面积是 22×51.5=1133(m2) 兼氧区的面积是 22×8.24=181.3(m2) 曝气孔的个数: 用服务面积计算 接 320 个曝气头; 因为曝气池内平均溶解氧是 2mg/L,而兼氧区要保持在 0.3~0.7mg/L 左右,所 以曝气孔密度应是曝气池曝气孔密度的 1/4。则 181.3 1 取 120 个,安装 30 列,每列 4 个; × =114(个) 0 .4 4 总计是 2880+120=3000(个) 四个 CASS 池所需曝气孔总数是 3000 × 4 =12000 1133÷0.4=2833(个) 取 2880 个,9 支曝气支管,每支管连

单池曝气孔的个数取 3000 个.所有 CASS 池所需曝气孔的总数是 12000 个。
设空气管路系统的总压力损失为 2.00 kP a ,空气扩散器的压力损失为 5.88,则 总压力缺失为:
5.88+2.00=7.88

为设计安全,设计取值为 9.8 kP a
5、空压机的选定

空气扩散装置安装在距离曝气池底 0.3m 处,因此空压机所需压力为:
P/ kP a =(5.0-0.3+1.0)×9.8=55.86

空压机供气量( m 3 / min )最大时为 28758 m 3 / h =479.30 m 3 / min 平均时为 26258 m 3 / h =437.63 m 3 / min 根据所需压力和空气量,决定选用 TRF-295 型空压机 6 台,4 用 2 备。该型 空压机风压为 58.8 kP a ,风量是 120 m 3 / min 。

3.5.14 进出水管路计算
1、进水管计算 集配水井至 CASS 反应池用直径大小相同的管道,且每个周期只能有两个反应 器注水,设计流量 Q=0.58m3/s,进水管流速控制在 1m/s 以下,取 0.9m/s。

31

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进水管直径

d = d=

4 × Q max πv 4 × 0.58 = 0.86 (m) 3.14 × 0.9



取 900mm

校核进水管流速 v =

4 × Q max 4 × 0 . 58 = = 0 . 91 (m/s) 合符要求。 2 πd 3 . 14 × 0 . 65 2

厌氧池井配水井管道计算,设计流量为原污水量与回流量之和,0.392m3/s,进 水管流速控制在 1m/s 以下,取 0.9m/s。 2、滗水器 滗水体积为 L × H 1 ×B= (51.5+8.24+3.09)×3.67×22=5000m3, 排水时间可取 1h, 则滗水能力为 5000m3/h。

3.6 紫外消毒渠道
紫外线消毒无需化学药品,消毒不会产生,如液氯消毒 THMs 类副产物,同时 消除了液氯在运输存储中的安全隐患。而且杀菌作用快,效果好,土建规模比传统 液氯消毒低,占地省,基建投资、能耗以及运行费用低,自动化程度高,维护简便。 紫外消毒系统可由若干独立的紫外灯模块组成且水流靠重力流动不需要泵管 道以及阀门等配套设备。系统维护可对单个模块进行紫外灯模块可轻易地从明渠中 直接取出进行维护,维护时系统无需停机因,而无需备用设备从而使得系统维护简 单方便,大大降低了紫外污水消毒的成本。同时当污水处理厂在扩建或改造时,只 需适当增加紫外灯模块的数量而无需添购整套系统。

3.6.1 紫外消毒渠道的功能
城市污水经一级处理或二级处理(包括活性污泥法和膜法)后,水质改善,细 菌含量也大幅度减少,但其绝对值仍然可观,并有存在病原菌的可能,因此污水排 放水体前应进行消毒,特别是医院、生物制品所及屠宰场等有致病菌的污水,更应 严格消毒。处理后的污水加入液氯后,氯与水反应生成盐酸和次氯酸,次氯酸是极 强的消毒剂,可以杀灭细菌与病原体,以防止其对人体健康造成危害和对生态环境 造成污染。

3.6.2 紫外消毒渠道设计计算
设计流量 100000m /d 本设计采用明渠式紫外消毒系统的型式,紫外灯采用顺水流正方形方式排布。 按照污水处理厂规模,选用低压高输出灯紫外消毒设备,设备参数见表 3.10, 消毒后尾水要求达到 GB18918-2002(城镇污水处理厂污染物排放标准》中所要求的 卫生学指标的一级标准的 B 标准,最低有效紫外剂量不应低于 15mJ/cm 。
2 3

32

第三章

单元构筑物的设计计算

输出波长/nm 253.7,单波

单灯紫外输 出/W 90~100

表 3.10 低压高输出紫外灯性能参数及适用范围 光电转换率 灯管运行温 灯管保证寿 灯管老化系 /% 度/℃ 命/h 数/% 30~40 100 8000~12000 50~80

适用范围 中型污水处 理厂, 再生水 消毒

在紫外线透光率为 65%下有效剂量曲线公式,每灯处理量为 875rn 3 /d 时,有 效剂量为 20.5mJ/cm 2 ,满足 GB50014-2006(室外排水设计规范》有效紫外剂量 15mJ/cm 2 ~22mJ/cm 2 的要求。 选用有光管数为: 100000 N= = 114 (支),取 120 支 875 选用 6 支灯管为一个模块,一共 20 个模块,共选用 120 支灯管。安装四个 UV 灯组,一个灯组 5 个模块。
1、消毒渠道过水断面面积:

设消毒渠道数 N 为 2,则 Q 100000 A= = =1.93 m 2 v ? N 0.3 × 24 × 3600 × 2
v----消毒渠道中污水速,为减少套管结垢,v 应不小于 0.3m/s 2、渠道水深 H

按设计要求,取 H=1.5m 3、渠道宽度 B
B =
A 1.93 = H 1 .5

=1.28 取 1.30m

4、 渠道长度 L

每个模块长度为 2.46m,模块间距为 1m,进水设计水流调节堰板,长度为
1m,渠道出水设堰板调节,调节堰与灯组间距为 1.5m,则渠道总长度为: L=2.46×2+1++11.5=8.42 5、校核辐射时间: 8.42 =28(s) ∈ (10s~100s),符合要求 0 .3

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
33

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简便且不易沉淀杂物。本设计采用巴氏计量槽,污水流量测定范围在 0.055~0.650m 3 / s 之间。

3.8 产泥量及排泥系统
3.8.1 产泥量
CASS 池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥,还有很少部分由进水悬

浮物沉淀形成。
CASS 池生物代谢产泥量为:

?X = aQS r ? bX rV = aQS r ? b

QS r ? b? = ? a ? ?QS r ? Ls Ls ? ? ?

0.05 ? ? ?3 ?X = ? 0.75 ? ? × 100000 × 150 × 10 = 8750 (kg/d) 0 .3 ? ?

式中

?X —剩余污泥量,kgMLSS/d;

Q—设计平均日流量,m3/d; a—微生物代谢增值系数,取 0.75kgVSS/kgCOD; b—微生物自身氧化率,0.05d-1; Sr—去除的 COD 浓度,kgCOD/m3; Xr—回流污泥浓度, V—反应池容积,m ; Ls—BOD 污泥负荷,0.3 ㎏ BOD5 /(kgMLSS·d) ;
3

mg/L;

假定剩余污泥含水率为 99.2%,则排泥量为: ?X 8750 Qs = 3 = 3 = 1094 (m3/d) 10 × (1 ? p ) 10 × (1 ? 99.2% )

3.8.2 排泥系统
每池设置 1 台污泥泵,排泥时间为 1 小时,则排泥流量为
1094÷4÷6÷1=45.58m3/h=12.66 m3/s。

排泥管流速控制在 1m/s 以下,取 0.7m/s。 排泥管直径

d =

4 × Qs' 3600 π v

则 d=

4 × 45.58 = 0.152 (m) 取 160mm 3600 × 3.14 × 0.7
4 × Qs ' 4 × 45 . 58 = = 0 . 63 (m/s) 合符要求。 2 3600 π d 3600 × 3 . 14 × 0 . 16 2

校核污泥管骨流速 v =

根据压力与流量,选取 65FBZ 型污泥泵,其相关性能参数见表 3.11。
34

第三章

单元构筑物的设计计算

表 3.11 规格型 号 65FBZ-2 5 流量 3 m /h 50 扬程 m 25

65FBZ-25 型污泥泵性能参数 口径 配用电 转速 机 KW r/min 吸入 mm 吐出 mm 65 50 5.5 2900

允许上 吸高度 m 5.5

效率% 58

数量:4 台

3.8 污泥回流
3.8.1 设计说明
污泥回流是按照一定的比例把 CASS 池的浓污泥回到生物选择池,使系统选择 出絮凝性能好,抗冲击性强的优质细菌,利于后续生物降解。 污泥回流比:20% 设计回流污泥量:20000m3/d

3.8.2 回流污泥泵设计选型
每一时段都有两个 CASS 池在回流,设计回流总污泥量:834m3/h,则单池回 流污泥量为 417m3/h。排泥管流速控制在 1m/s 以下,取 0.8m/s。 排泥管直径
d = 4 × Q 3600 π v



d=

4 × 417 = 0.43 (m) 取 450mm 3600 × 3.14 × 0.8
4×Q 4 × 417 = = 0 . 72 (m/s) 合符要求。 2 3600 π d 3600 × 3 . 14 × 0 . 3 2

校核进水管流速 v =

CASS 池池底至厌氧池之间阻力损失取 0.3m, 液面高程差为 5.0m, 需要污泥泵

的最低扬程为 5.30m,流量为 417m3/h。选取 IHF 型污泥泵,其相关型号及参数见 表 3.12。
表 3.12 IHF-150-125-315 型污泥泵型号及参数 规格型号 IHF-150-125-3 15 流量 3 m /h 200 扬程 /m 20 吸入 /mm 150 口径 吐出 /mm 125 配用电 机/KW 30 转速 r/min 1450 汽蚀余 量/m 2.8 效率 /% 77

数量:4 台

35

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3.9 重力浓缩池设计计算
污泥浓缩的目的在于去除污泥颗粒间的空隙水,以减少污泥体积,为污泥的后 续处理提供便利条件。污泥浓缩有重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩、微孔滤机浓缩 及隔膜浓缩等方法。 重力浓缩适用于活性污泥、活性污泥与初沉污泥的混合体以及消化污泥的浓 缩,不宜用于脱氮除磷工艺产生的剩余污泥。对于本设计的 CASS 工艺,我们采用 重力浓缩,选用辐流式浓缩池。

3.9.1 设计参数
污泥总量 Qs = 1094 m3/d = 45.6m3/h, 入流污泥浓度 C = 8kg/m3(含水率 99.2%) , 浓缩污泥固体负荷 q =30 kg/m2·d, 设计浓缩后含水率 P2 = 97%。

3.9.2 设计与计算

图 3.5 污泥浓缩池计算草图

1、浓缩池的面积 Q C 1094 × 8 A = s = = 291 . 7 q 30
2、浓缩池直径

(m2)

D=

4A

π

=

4 × 291.7 = 19.28 3.14

(m)

为保证有效表面积和容积,并与刮泥机配套,选 D = 20 m 水力负荷 u
36

4

3

2

1

第三章

单元构筑物的设计计算

u=

Qs 45.6 = = 0.073 [m3/(m2·h)] 2 A 2 × π × 10

3、有效水深 h1 为

取水力停留时间 T ≥ 20 h,则有效水深 H1 为 TQs 20 × 1904 h1 = = = 3.13 (m) 24 A 21 × 291.7
4、浓缩池深度

有效水深 h1 为 3.13m;缓冲层高度 h2 为 1.25m;超高 h3 为 0.5m; H = h1 + h2 + h3 =4.88 (m) 5、排泥量与存泥容积 浓缩后排除含水率 P2 = 97%的污泥:
V2 = Qs (1 ? p1 ) 1094 × (1 ? 0.992) = = 291.7 m3/d 1 ? p2 1 ? 0.97

设计污泥层 (存泥区) 高度 h4=1.25m, 池底坡度为 i = 1/20, 291.7m3/d = 12.2m3/h, 污泥斗上底直径 D1=4.0m,下底直径 D2=2.0m。 ?D D ? ? 20 4 ? 1 池底坡降 h4 = ? ? 1 ? × i = ? ? ? × = 0 .4 2 ? ?2 ? 2 2 ? 20

(m)

?D D ? ?4 2? 污泥斗深度 h5 = ? 1 ? 2 ? × tan 50 = ? ? ? × tan 50 = 1.2 2 ? ? 2 ?2 2? 6、出水渠与堰板

(m)

排水量 Q0 = 1094m3/d – 291.7m3/d = 802.3m3/d = 33.4m3/h=9.2×10-3m3/s,取出 水渠宽 b=0.2m,出水渠中流速 0.1m/s,出水渠水深为: Q 33.4 h= 0 = = 0.46 (m) bu 0.2 × 0.1 × 3600 出水渠断面设计为 0.2m×0.7m。 出水堰口负荷为: Q0 33 . 4 × 1000 q= = = 0 . 15 L/(s·m) 3 . 6 × 2π r 3600 × 2 × 3 . 14 × 9 . 8
7、刮渣设备(浮渣)

为防止浮渣随水流失,设浮渣挡板一圈,与出水堰相距 0.2m,浮渣挡板总长为
L=(10-0.2×2-0.2×2)π=61(m) 8、选刮泥机

选用 ZHG 型周边传动刮泥机主要技术参数见表 3.13

37

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表 3.13 型号 ZHG20 池内径/m 20

刮泥机的主要技术参数 电动功率/kw 1.5Kw 池深 3~5m

刮泥板外缘线速度 /(m/min) 2.34r/min

3.10 贮泥池
采用矩形贮泥池,贮存来自浓缩池的污泥量。 Q=291.7m 3 / d 设两池,每座流量为 145.5m 3 /d 贮泥时间:t=8h,池高 h2 =3m,则贮泥池表面积为 则贮泥池表面积为: Q 8 × 145.5 F= = = 8.1m 2 n × h2 2 × 3 × 24 设贮泥池宽 B=2.7m,池长 L 为
L=8.1÷2.7=3m

贮泥池底部为斗形,下底为 0.6m×0.6m,高度 h3 =2m,设超高 h1 =0.5m,则贮泥池 总高为: H= h1 + h2 + h3 =0.5+3+2=5.5m

3.11 消化池
采用固定盖式消化池,两级消化。一级消化池污泥投配率为 5%,二级消化池 污泥投配率为 10%,消化池控制温度为 33~350C。一级消化池进行加温、搅拌,二 级消化池部不加热,不搅拌。

3.11.1 消化池容积计算
一级消化池的容积 V 为 145.5 V = = 2910m 3 0.05 采用 2 座一级消化池,则每座池子的有效容积 V0 为 V 2910 V0 = = = 1455 2 2 消化池直径 D 为

D=3

1455 = 15.5 m 0.3925

取消化池直径为 16m 设气罩直径 d1=2.0m ;池底下锥体直径 d 2 =2.0 ,集气罩高度 h1 =2.0 ,上锥体高度
38

第三章

单元构筑物的设计计算

h2 =3.0m,消化池柱体高度 h3 应大于 D/2=8m,采用 9m, 下锥体高度 h4 =1.0m, 则消化池总
高度 H 为 H = h1 + h2 + h3 + h4 = 2.0 + 3.0 + 9 + 1.0 = 15m 消化池各部分容积:
3.14 × 2.0 2 × 2 = 6.28m 3 4 4 π 3.14 2 上盖容积 V2 = ? h3 (3D 2+ 4h2 ) = × 3 × (3 × 16 2 + 4 × 3 2 ) = 315.6m 3 24 24 2 2 πD 3.14 × 16 柱体容积 V3 = × h3 = × 9 = 1809m 3 4 4

集气罩容积 V1 =

π × d12

h1 =

下锥体部分容积 V4 为 ?? D ? 2 D d 2 ? d 2 2 ?? 3.14 π ?? = +? × 1 × 8 2 + 8 × 1 + 12 = 76.4m 3 D ? h4 ?? ? + ? 3 2? 2 2 ? 2 ?? 3 ?? ? ?? ?

[

]

消化池有效容积: V0 = V3 + V4 = 1089 + 76.4 = 1885.4m 3 ﹥ 1455m 3 (合格) 二级消化池的总容积 V 为 Q 145.5 V= = = 1455m 3 0.05 0 .1 二级消化池共设 1 座,与 2 座一级消化池串联,二级消化池的各部分尺寸与一 级消化池一致。

3.11.2 消化池各部分表面积计算
集气罩表面积 F1
F1 =

π

4

d 1 + πd 1h1 =
2

3.14 × 2 2 + 3.14 × 2 × 2 = 15.7 m 2 4

池顶表面积 F2 为
F2 =

π

(4h 4

2 2

+D =

)

3.14 × (4 × 3 2 + 16 2 ) = 229.22m 2 4

池壁表面积(地上部分)F 3 为
F3 = πDh5 = 3.14 × 16 × 5 = 251.2m 2

池壁表面积(地下部分)F 4 为
F3 = πDh6 = 3.14 × 16 × 4 = 201.0m 2

池底表面积 F 5 ?D d ? F5 = πl ? + 2 ? = 3.14 × 7.6 × (8 + 1) = 214.78m 2 2 ? ?2

3.11.3 消化池热工计算
1、提高生污泥温度耗热量

中温消化温度 TD = 35 0 C , 生污泥年平均温度为 TS = 17.3 0 C ,
39

广东石油化工学院本科毕业设计:城市污水厂初步设计(完全混合流态生物工艺)

日平均最低温度 T ' S = 12 0 C 每座一级消化池投配的最大生污泥量为:
V '' = 1455 × 5% = 72.75m 3 / d

则全年平均耗热量为: V '' Q1 = (TD ? TS ) × 1000 × 4.2 = 72.75 (35 ? 17.3) × 1000 × 4.2 = 223794kJ 24 24 最大耗热量为: 72.75 V '' Q1 max = T D ? T ' S ×1000 × 4.2 = (35 ? 12)×1000 × 4.2 = 290806kJ / h 24 24

(

)

2、消化池池体的耗热量 消化池各部分传热系数采用: 池盖 K = 2.93kJ / m 2 ? h ?0 C

(

)

池壁在地面以上部分为 K = 2.5kJ / m 2 ? h ? 0 C , 池壁在地面以下及池底为 K = 1.9kJ / m 2 ? h ? 0 C 。 池外介质为大气时,全年平均气温 T A = 9 0 C ,冬季室外计算温度 T A = ?9 0 C 池外介质为土壤时,全年平均温度 TB = 10 0 C ,冬季计算温度 T A = ?5 0 C 池上盖部分全年平均耗热量为:

(

(

)

)

Q2 = FK (TD ? T A ) × 1.2 × 4.2 = (15.7 + 229.22) × 0.7 × (35 ? 9) × 1.2 × 4.2 = 22466kJ
最大耗热量为 Q2 max = FK (TD ? T A ) × 1.2 × 4.2 = 244.92 × 0.7 × (35 + 9) × 1.2 × 4.2 = 38883kJ / h 池壁地面以上部分全年平均耗热量: Q3 = FK (TD ? T A ) × 1.2 × 4.2 = 251.2 × (35 ? 9) × 0.7 × 1.2 × 4.2 = 19750kJ / h 最大耗热量: Q3 max = FK (TD ? T A ) × 1.2 × 4.2 = 251.2 × (35 + 9) × 0.7 × 1.2 × 4.2 = 33423kJ / h 地下部分全年平均耗热量:

Q4 = FK (TD ? T A ) × 1.2 × 4.2 = 201.0 × 0.45 × (35 ? 10) × 1.2 × 4.2 = 11397kJ / h
最大耗热量: Q4 max = FK (TD ? T A ) × 1.2 × 4.2 = 201.0 × 0.45 × (35 + 5) × 1.2 × 4.2 = 18235kJ / h 池底部分全年平均耗热量: Q5 = FK (TD ? T A ) × 1.2 × 4.2 = 214.78 × 0.45 × (35 ? 10 ) × 1.2 × 4.2 = 12178kJ / h 最大耗热量: Q5 max = FK (TD ? T A ) × 1.2 × 4.2 = 214.78 × 0.45 × (35 + 5) × 1.2 × 4.2 = 19485kJ / h 每座消化池池体全年平均耗热量及最大耗热量: Q0 = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 + Q5 = 223794 + 22466 + 19750 + 11397 + 12178 = 289585kJ / h

40

第三章

单元构筑物的设计计算

Q0 max = Q1 max + Q2 max + Q3 max + Q4 max + Q5 max = 290806 + 38883 + 33423 + 18235 + 19485
= 400823kJ / h

3.11.4 沼气混合搅拌计算
消化池混合搅拌采用多路曝气管式(气通式)沼气搅拌。
1、搅拌用气量:

单位用气量采用 6m 3 /(min? 1000m 3 ) ,则用气量: 1455 q = 6× = 8.73m 3 / min = 0.15m 3 / s 1000
2、曝气立管管径: 0.15 = 0.0125m 2 12 选 用 立 管 直 径 DN50mm , 每 根 断 面 积 为 A=0.00196m2 , 所 需 立 管 根 数 为 0.0125 = 6.37 ,取立管 7 根。 0.00196 0.15 校核立管的实际流速: v = = 10.94m / s (符合要求) 7 × 0.00196

采用管内沼气流速为 12m/s,需立管总面积为

3.11.5 产气量及贮气柜
1、产气量

单位产气量 6m3 气/m3 泥,即泥气比为 1:6; 由前面计算可知浓缩后的污泥体积为:

V1 =

Qs (1 ? p1 ) 1094(1 ? 0.992) = = 291.7 1 ? p2 1 ? 0.97

产气量 q = 291.7 × 6 = 1750.2m 3 / d = 72.93m 3 / h
2、贮气柜

污泥消化池产生的沼气,含有大量的甲烷,应进行收集、贮存和利用。由于产 气量和用气量经常不平衡,所以必须设置贮气柜进行调解,其体积应按需要的最大 调解容量确定。一般按平均产气量的 25~40%,即 6~10 小时的平均产气量计算。 沼气用于污水厂内烧锅炉及供消化池本身加热及处理厂采暖。 贮存量按 6 小时计 贮气量 V = 72.93 × 6 = 438m 3 选择 2 座低压浮盖式贮气柜,单柜容积为取 280m 3 3.12 污泥脱水设备 采用带式压滤机,污泥消化过程中由于分解而使体积减少,按消化污泥中有机 物含量占 60%,分解率为 50%,污泥含水率为 95%,则由于含水率降低而剩余的污 泥量为
41

广东石油化工学院本科毕业设计:城市污水厂初步设计(完全混合流态生物工艺)

Q = Q0

100 ? P1 100 ? 97 = 291.7 × = 175.02m 3 / d 100 ? P2 100 ? 95

分解污泥容积为 V = 175.02 × 0.6 × 0.5 = 52.51m 3 / d 消化后剩余的污泥量为 Q1 = 175 ? 52.21 = 122.81m 3 / d 选择双网 YDP-1000 带式压滤机 3 台 2 用 1 备)2.1KW 处理污泥能力为 4m3/h, ( , 每天工作 15h。 脱水后,污泥的含水率为 75%,污泥体积为: 100 ? P1 100 ? 95 V' = V = × 122.81 = 24.562m 3 100 ? P2 100 ? 75 可用外运或在厂内晾晒。

3.13 附属构筑物
各附属构筑物的尺寸见表 3.14
表 3.14 附属构筑物一览表 序号 名称 尺寸规格/(m×m) 层数

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

综合办公楼 维修间 仓库 食堂 宿舍 变电所 车库 传达室 鼓风机房 污泥脱水机房 砂水分离间 门卫室 污泥泵房

61×105 44×28.4 44×28.4 34×74 34×74 12.8×15 38×56 44×28.4 15×17 6.48×12.72 13.6×13.6 8×8 8×12

5 1 1 1 3 1 1 1 1 1 1 1 1

42

第四章

污水处理厂配套工程设计

第四章
4.1 厂区平面设计
4.1.1 平面布置原则

污水处理厂配套工程设计

1、按功能分区,配置得当。主要是指对生产、辅助生产、生产管理、生活福利 等部分的布置,要做到分区明确、配置得当、而又不过分独立分散。 2、功能明确,布置应凑。首先应保证生产的需求,结合地质、地形、土方、结 构和施工等多方面的因素全面考虑。布置时力求减少占地面积,减少连接管的长度, 便于操作管理。 3、顺流排列,流程简洁。处理构筑物尽量按流程方向布置,避免与进(出)方 向相反安排,个构筑物之间的连接管(渠)应以最短路线布置,尽量避免不必要的转 弯和用水泵提升,严禁将管线埋在构筑物下面,目的在于减少能量损失,节省管材、 便于施工和检修。 4、充分利用地形,平衡土方,降低工程费用。 5、必要时应预留适当余地,考虑扩建和施工可能。 6、构筑物布置应注意风向和朝向,将排放异味、有害气体的的构筑物布置在居 住于办公场所的下风向;为保证有良好的的自然通风条件,建筑物布置应考虑主导风 向。 7、设置通向各构筑物和附属建筑物的的必要通道,满足物品运输、日常操作管 理和检修的需要。 8、处理厂内的绿化面积一般不小于全厂总面积的 30%。 9、生活区应位于全年主导风向的上风向。

4.1.2 平面布置
1、污水处理厂分为办公区、污水处理区和污泥处理区,各区之间以道路、绿 化分隔,自成体系。 2、首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排。布置时对其平面位置、方位、 操作条件、走向、面积等统盘考虑。安排时应对高程、管线和道路等进行协调。 构筑物之间的净距离,按它们中间是道路宽度和铺设管线所需宽度,或者按其 它特殊要求来定,一般为 5~20m。 3、生活附属建筑物的布置,宜尽量与处理构筑物分开,单独设置,可能时应 尽量放在厂前区。应尽量避免处理构筑物与附属生活设施的风向干扰。 4、 道路、 围墙及绿化带的布置。 通向一般构筑物应设置人行道, 宽度 1.5~2.0m; 通向仓库、检修间应设置车行道其路面宽为 3~4m,转弯半径为 6m,厂区主要车 车行道边沿至房屋或构筑物外墙的最小距离为 1.5m。 道路纵坡一般 行道宽 5~6m;

43

广东石油化工学院本科毕业设计:城市污水厂初步设计(完全混合流态生物工艺)

为 1%~2%,一般不大于 3%。 5、污水厂布置除应保证生产安全和整洁卫生外,还应注意美观、充分绿化, 在构筑物处理上,应因地制宜,与周围环境相称,在色调上做到活泼、明朗和清洁。 应合理规划花坛、草坪、林荫等,使厂区景色园林化,但是曝气池、沉淀池等露天 水池周围不宜种植乔木,以免落叶入池。 6、污泥区的布置。由于污泥的处理和处置一般与污水处理相互独立,且污泥 处理过程卫生条件比污水处理差,一般讲污泥处理放在厂区后部;若污泥处理过程 中产生沼气,着应按消防要求设置防火间距。由于污泥来自污水处理部分,而污泥 处理脱水出的水分又要送到调节池或初沉池中,必要时可以考虑某些污泥处理设施 与污水处理设施的组合。 7、管道的平面布置。在各处理构筑物之间应有连通管渠,还应有使各处理构 筑物独立运行的管渠。污水厂应设置超越全部或部分处理构筑物,直接排放水体的 超越管。 综上所述,结合厂址地形地貌等条件,该污水处理厂平面布置图如附图所示。

4.2 厂区高程设计
4.2.1 高程布置注意事项
1、选择一条距离最长,水头损失最大的流程进行水力计算,并留有适当余地, 以保证在任何情况下处理系统能正常运行。 2、污水尽量经一次提升后就能依靠重力通过净化构筑物,中间不需要加压提 升。 3、计算水头损失时,一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管渠的设计计 算流量。 4、污水处理后污水应能自流排入下水道或水体,包括洪水季节(一般按 25 年 一遇防洪标准考虑)。 5、高程布置时应考虑某些处理构筑物(如沉砂池、调节池、沉淀池等)的排 空,但构筑物的挖土深度不宜过大,以免土建投资过大和增加施工困难。 6、高程布置时应注意污水流程和污泥流程的配合,尽量减少需抽升的污泥量。 7、进行构筑物高程布置时,应与厂区的地形、地质条件相联系。当地形有自 然坡 度时,有利于高程布置;当地形平坦时,既要避免二沉池埋入地下过深,又要 避免沉砂池在地面上架得太高,这样会导致构筑物造价的增加,尤其是地质条件较 差,地下水位较高时。

44

第四章

污水处理厂配套工程设计

4.2.2 高程计算
为了使污水和污泥能在各处理构筑物之间通畅流动,以保证污水处理厂正常运 行,必须进行高程布置,以确保各处理构筑物、泵房以及各连接管渠的高程;同时 计算确定个部分水面标高。水力计算常以接受处理后污水水体的最高水位作为起 点,逆污水流程向上倒推计算,以使处理后的污水在洪水季节也能直流排出,而水 泵需要的扬程则较小,运行费用也较低。但是同时应考虑土方平衡,并考虑有利排 水。 污水处理厂污水的水头损失主要包括:水流经过各处理构筑物的水头损失;水 流经过连接前后两构筑物的管渠的水头损失,包括沿程损失与局部损失;水流经过 量水设备的损失。高程计算分污水高程与污泥高程。 沿程水头损失计算: v2 hf = 2 ? L C R 式中 hf—沿程水头损失,m; L—管段长,m; R—水力半径,m;(过水断面面积除以润湿周边) v—管内流速,m/s; C—谢才系数。 C 值一般按曼宁公式来计算: ?1? C = ? ? ? R1 / 6 ?n? 式中
n—管壁粗糙系数。

局部水头损失计算: v2 hf = ξ 2g 式中
hf—局部水头损失,m;

ξ—局部阻力系数可参考《给排水设计手册》取值;
v—管内流速,m/s; g—重力加速度,m/s2。

污水高程及水力计算表见下表 4.,污泥高程及水力计算表见下表 4.2。

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第四章

污水处理厂配套工程设计

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广东石油化工学院毕业设计:城市污水处理厂初步设计(完全混合流态生物工艺)

第五章

环境保护及劳动卫生

5.1 项目施工期对环境影响及对策
5.1.1 项目施工期对环境的影响
1、扬尘的影响 项目施工期间,原材料(水泥、砂石、泥土)的运输过程,场地平整及基础开 挖过程产生大量扬尘,裸露土堆,尘随风而起,对大气环境及环境卫生产生一定的 影响,干旱天气污染较严重些。但是这种影响是短期的,暂时性的,随着工程的结 束,工程行为给环境带来的不利影响将会逐渐消失或减弱。 2、噪声的影响 项目施工期间,噪声主要来自施工机械和建筑材料运输、车辆马达的轰鸣及喇 叭的喧闹声。特别是在夜间,施工的噪声将严重影响邻近居民的工作和休息。若夜 间停止施工或进行严格控制,则噪声对周围环境的影响将大大减少。白天如果不进 行控制,也将严重影响邻近居民的工作、学习和生活。 3、生产和生活废水及生活垃圾的影响 项目施工期有少量的生产和生活废水产生,生产废水来源于混凝土搅拌机的冲 洗水,基坑废水,主要为悬浮物和建筑材料的残渣。部分施工人员食宿将会安排在 工作区域内,这些临时食宿地将会产生生活废水及生活垃圾。如果没有作出妥善的 处理,则会严重影响施工区的环境卫生,导致工作人员体力下降,尤其在夏天,施 工区的生活废弃物乱扔轻则导致蚊蝇孽生,重则致使施工区工人爆发流行病,严重 影响工程施工进度,同时使附近居民遭受蚊蝇、臭气、疾病的影响。 4、弃土的影响 项目施工期间将产生许多弃土,弃土在运输、处置过程中都可能对环境产生影 响。车辆装载过多导致沿途泥土散落满地,严重影响城市市容及行人和过往车辆。 弃土处置地不明确或无规则的乱丢乱放,将影响土地利用,河流流畅,破坏自然生 态环境,影响城市的建设和整洁。 5、对植被的影响 项目的建设用地会对生态环境产生影响,改变原来的土地利用状况,减少植被 的数量和种类。 6、水土流失 施工期,因挖土、取土、弃土新增土地裸露面,造成局部地段水土流失的增加。 在施工的过程当中要注意挖填平衡,对弃土、弃石设置挡墙,妥善堆存用于填方, 尽量减少水土流失的发生。施工结束后,及时对生态环境进行修复,及时覆土绿化, 植树造林。
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第五章

环境保护及劳动卫生

7、对交通的影响 工程建设时,由于施工车辆较多,易于堵塞交通。且晴天尘土飞扬,雨天泥泞 路滑,易造成交通事故,但这种影响随着工程的结束而消失。

5.1.2 施工期对环境影响的对策
1、施工噪声的控制 工程施工开挖沟渠、运输车辆喇叭声、发动机声,混凝土搅拌声以及复土压路 机声等造成施工的噪声。为了减少施工对周围居民的影响,工程在距民舍 200m 的 区域内不允许在晚上十一时到次日上六时内施工,同时应在施工设备和方法中加以 考虑,尽量采用低噪声机械。对夜间一定要施工又要影响周围居民声环境的工地, 应对施工机械采取降噪措施,同时也可在工地周围或居民集中地周围设立临时的声 障之类的装置,以保证居民区的声环境质量。 2、施工现场废物处理
施工现场生活垃圾等废物应及时清理,有关部门应加强对施工人员的安全卫生教育,不随意乱 丢废弃物,保证工人工作生活环境卫生质量。生产和生活废水应有组织的排入城市污水管网或进行 处理。

3、交通影响的缓解措施 工程建设将不可避免地影响该地区的交通。在运输的过程中,尽可能避让高峰时间 (如采取夜间施工运输以保证白天畅通) 。挖出的泥土除作为回填外,要及时运走,堆 土尽可能少占道路,以保证开挖道路的交通运行,并在装运的过程中不要超载,避免装 土车沿途不洒落。为了减少工程扬尘对周围环境的影响,建议施工中遇到连续的晴好天 气又起风的情况下,对弃土表面洒上一些水,防止扬尘。 4、倡导文明施工 要求施工单位尽可能地减少在施工过程中对周围居民、工厂、学校影响,提倡文明 施工,做到“爱民工程”组织施工单位、街道及业主联络会议,及时协调解决施工中对 环境影响问题。 5、制定弃土处置和运输计划 工程建设单位应提前制定弃土处置计划,尽可能做到土方平衡,根据实际情况,弃 土的出路主要用于回填,分散建设工地的弃土运输计划,将与公路有关部门联系。避免 在交通高峰时运输弃土和建筑垃圾。项目开发单位与运输部门共同作好驾驶员的职业道 德教育,按规定路线运输,按规定地点处置弃土和建筑垃圾,并不定期检查执行计划情 况。施工中遇到有毒有害废弃物应暂时停止施工并及时与地方环保、卫生部门联系,经 他们采取措施处理后才能继续施工。 6、植被影响缓解措施 首先要严格控制挖掘的树木和草地,尽量避免破坏植被,对被工程建设破坏植被待 工程完成后,及时对生态环境进行修复,及时覆土绿化,植树造林。
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5.2 项目运营期对环境影响及对策
5.2.1 项目运营期对环境的影响
污水处理工程本身是一个治理环境、保护环境的工程项目,它建成后对改善地区环 境和河流水质必产生很大的作用。但污水处理设施的运行对周围环境也产生一定的影 响,污水处理工程运营期度环境的影响主要有以下几方面: 1、噪声 污水处理厂需设置水泵等噪声设备,这些设备的噪声一般在 90~100dB(A),对环 境产生一定的影响。因此,在选购设备时,在同等功率、效率下,应选择低噪声设备, 设备安装时采取防噪、减振、抗阻尼等措施,有噪音源的车间要求进行内墙吸声处理或 者安置隔声罩、隔音间等;外墙周围进行绿化,采取上述措施后,多数设备的噪音可控 制在 80 dB(A),对周围环境影响不大。 2、恶臭 污水处理厂建有污泥浓缩池、污泥脱水车间及厌氧池会产生厌氧发酵,发出臭味, 其中主要有氨(NH3)、硫化氢(H2S)、硫化氨〔(NH4)2S〕等,目前国内还没有较 经济的手段直接除臭,只有采取合理的布局、加强通风、种植防护林隔离带等措施,以 减少臭气对周围的环境的影响。 3、污泥 污水处理过程中将产生剩余污泥,这部分污泥含有较高的 P,无害化处理后,可制 作成复合肥,产生一定的经济效益,若暂时无综合利用途径时可填埋在不渗漏、不冲刷 的低洼荒谷地,只要做到污泥日产日清,对环境的影响不大。 4、废渣的影响 污泥处理过程中及接触池中均需投加定量的药剂,生产药剂废渣经简易沉淀后运至 环保部门指定地点进行填埋或深度处理。 5、事故排放 污水处理厂一旦发生停电和重大事故时,均需进行事故排放,主要是通过各级超越 管理将水直接排入河流, 这种短时污染无法从根本上避免, 解决的办法是加强运行管理, 加强维护,并尽可能提高用电保证率,使事故发生的机率尽可能降低。

5.2.2 运营期环境影响的对策
综上所述,虽然本工程建成运行后对周围环境影响不大,但为了进一步减小对环境的 影响,本工程拟将采取以下措施: 1、恶臭 污水处理厂内由于有许多敞开工作的构筑物,因此污水污泥气味散发也是无法避免 的。限于目前的经济条件与技术标准,尚不可能也对厂内的气味进行处理。解决办法是 设置防护绿化隔离带,将主要污染源进行隔离。本工程中的主要气味污染源为格栅,钟
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第五章

环境保护及劳动卫生

氏沉砂池及污泥区。设计时将这几部分集中布置并远离厂前区,位于厂下风方向,再加 上在其周围广种花草树木,既美化环境,又可防止臭味扩散,以上措施都可能有效地减 缓气味对周围环境的影响。 2、噪声 污水厂内噪声的主要来源是泵房和鼓风机房,设计时采用减振消声隔音装置加以解 决,厂区内噪声主要通过绿化来实现降噪。 3、厂区污水 厂区生活污水及生产废水排放均通过厂内污水管道系统收集,汇入污水泵站,而后 与城市污水共同进入污水处理系统进行处理,做到达标排放。 4、固体废弃物 厂区粗、细格栅、沉砂池及污泥脱水机房均有废弃物产生, 在设计时已将这几部分 废弃物分别进行处置,然后统一外运,因而避免了对厂区内其他部位的污染。同时在设 计及运行管理中尽量保证废弃物不落地,而直接进入废弃物箱或直接装车外运,避免造 成废弃物落地后的二次污染。 污物外运时采用半封闭式自卸车,送至市区内指定区域进行 处置。 5、事故排放 污水处理厂一旦发生停电和重大事故时,均需进行事故排放。主要是通过各级超越 管线将水直接排入河中, 这种短时污染无法从根本上避免, 解决的办法是加强运行管理, 加强维护,并尽可能提高用电保证率,使事故发生的机率尽可能降低。

5.3 劳动保护与安全生产
安全生产离不开劳动保护,污水处理厂必须对所有员工在生产过程当中按《中华人 民共和国劳动合同法》进行法律保护。 1、设置岗位责任制,持上岗证上岗时最基本的劳动保护。 2、操作人员上岗前必须进行岗前培训,合格后上岗。 3、所有危险地段在醒目处设置警示牌。 4、所有高于 1.2m 以上的平台应设置护栏或其他安全设施,在水池累的构筑物上设 有救生圈等救生设备。 5、设一定数量的厕所和浴室。 6、危险品设置专用库房,专人管理,远离人们活动场所布置。 7、易爆易燃区,采用有防爆性能的动力设备,配置安全劳保用品,供事故时工作 人员使用。 8、设置专门的安全生产,劳动保护机构,负责全厂的安全生产和劳动保护。

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广东石油化工学院本科毕业设计:城市污水厂初步设计(完全混合流态生物工艺)

第六章
6.1 投资估算
6.1.1.估算范围

工程投资估算及效益分析 工程投资估算及效益分析 投资估算及

本次投资估算包括污水处理工程各构筑物、污泥处理各构筑物、其他附属构筑物、 其他附属建筑工程、公用工程、厂区内管线、道路、绿化等,还包括部分厂外工程(供 电线路、通讯线路、临时道路等) 。

6.1.2.编制依据
1、本工程依据《全国统一市政工程费用定额》的标准,套用《全国统一市政工程 预算定额估价表》 ,并参考相似已建成的工程,给合市场价格对基价进行调整,调整系 数为 16%。土方工程计算到地区材料基价系数,按《全国统一市政工程费用定额》中土 方工程费率计算。 2、工艺设计方案

6.1.3 投资估算
投资估算见表 6.1。
表 6.1 污水处理厂投资估算表 估算价值/万元 序号 名称 土建工程 一 1 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11) 第一部分工程费 污水处理工程 粗格栅间 污水泵房 细格栅间 钟氏沉砂池 CASS 池 细格栅配水井 CASS 池集水井 CASS 池配水井 消毒渠集配水井 紫外消毒渠道 巴氏计量槽 2477.8 1302.7 20.3 38.3 17.4 60.5 1100.4 10.3 10.1 10.0 10.2 18.7 6.5 安装工程 389.8 118.0 8.1 8.9 6.9 15.9 70.7 1.2 1.0 1.0 1.1 2.5 0.7
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价格/万元 设备购置 1366.8 642.4 33.4 40.6 31.6 40.4 400.3 3.6 3.4 3.3 3.5 80.3 2.0 工具购置 215.0 其他费用 4449.4 2063.1 61.8 87.8 55.9 116.8 1571.4 15.1 14.5 14.3 14.8 101.5 9.2

第六章

工程投资估算及效益分析

2 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) 3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 4 5 6 7 二 三 四 五 六

污泥处理工程 污泥浓缩池 贮泥池 一级消化池 二级消化池 污泥脱水间 污泥晾晒场 沼气罐 附属建筑物 综合办公大楼 食堂 锅炉房 变电所 中心控制室 维修间 仓库 车库 传达室 总平面工程 生产辅助设备 厂外配套工程 土方外运 第二部分工程费用 预备费 小计 建设期贷款利息 工程总投资

610.1 15.2 20.1 358.2 170.2 25.9 10.1 10.4 233.8 100.8 20.6 15.5 15.8 20.2 29.5 15.6 12.8 3.0 250.6

61.3 1.1 1.5 27.5 14.1 8.7 2.1 6.3 34.3

372.1 2.5 4.5 185.3 81.5 55.7 6.3 36.3 249.8 131.7 50.3 15.3

1043.5 18.8 26.1 571.0 265.8 90.3 18.5 53.0 649.6 151.1 35.9 66.6 119.0 134.7 20.4 28.1 32.9 49.9 43.7 45.7 3.0

5.8 12.6 15.9

45.3 90.6 98.6

125.9

62.0 40.5 83.3

438.5 123.8 80.3 50.6 500.3 400.0 500.3 400.0 5349.7 320.9 320.9 5670.6

30.0 50.6

50.3

2477.8

389.8

1366.8

215.0

1221.2

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6.2 运行成本估算
6.2.1 成本估算的有关单价
1、电价:基本电价为 9.0 元/(kVA·月),电表读值综合电价 0.5 元/(kWh)。 2、工资福利:每人每年 3.6 万元。 3、高分子絮凝剂:5.0 万元/t。 4、混凝剂及助凝剂:1.0 万元/t。 5、维修大修费率:大修提成率 21%,维护综合费率 1.0%。

6.2.3 运行成本估算
1、动力费 处理每吨污水的动力费用参考其他相同规模相同工艺的污水处理厂,取 0.3 元/吨。 每日电费为:0.3×100000=30000 元 每年电费为:30000×30×12=1080 万元 2、工资福利费 因本厂自动化程度高,全厂职工 45 人,共计费用为:3.6×45=162 万元 3、药剂费用 污泥脱水聚丙烯酰胺投药量 0.2%(按干重计) ,则药剂费为: 24.562×(1-75%)×0.002×365×5.0=22.42 万元/年 4、水费 污水厂每天用水 100m3,水费为: 100×2.5×365=10.95 万元/年 5、运费 每天外运含水率为 75%的湿泥 24.562m3,1 m3 泥约重 1 吨)运价为 2 元/(t· ( , km), 费用为:24.562×2×15×365=26.9 万元 6、维护费用 维护修理提取取率按 5%计,则年维护修理费用为: 4449.4×5%=222.47 万元/年 7、管理费 (1080+162+10.95+22.42+26.9+222.47)×1.5%=228.7 万元/年

6.2.4 运行成本核算
合计年运行费用为 1035.15 万元,则处理每立方米污水成本为:
972.18÷365÷10=0.5 元/吨

6.3 效益分析
6.3.1 环境效益
该污水处理厂处理规模为 100000m3/d,污水经过处理后达标排放,因此能显著改善
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受纳水体水质。预计污染物质每年的削减量为: BOD5 CODcr: SS: NH3-N: 4380 t/年 5475t/年 6205 t/年 547.5t/年

6.3.2 社会效益
污水治理工程保护了地下水源、 提高了地面水环境质量, 使人民生活水平不断提 高。同时使投资环境得到改善,产生间接经济效益,促进经济可持续发展。

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本设计历时三个多月,经过刻苦钻研,精心求证,认真计算,将四年来的所学知识运 用在实际工程中,加深了对本专业的认识,同时系统的,较完整的贯穿了大学以来所学的 基础知识与专业知识, 树立了正确的设计思想和经济观点, 较为系统的学习了使用相关规 范与技术规定。培养了自己独立分析问题和解决问题的能力,培养了自己精心细致,认真 负责,踏实严谨的工作作风。 当然,在本设计中也存在着很多的不足之处,因为进行工程设计的次机会不多,而且 本设计也是一个虚拟的过程,设计资料不齐全,参数选取没有实际工作经验,土建施工、 电器安装、地质条件等方面知识缺乏,所以设计出的结果只是一个理论上可行的结果,虽 然我们有理论知识,结果是否可行,还需我们在以后的工作当中去验证。在进入工作岗位 以后,我会积极努力的学习,积累相关的经验,力求做到尽善尽美,提高自己在 21 世纪 新浪潮中的竞争能力。

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本次毕业设计从选题开始直到设计结束过程当中都是在廖艳老师的悉心指导、 反复修 正才得以完成。在设计过程中廖艳老师多次询问设计进度,并为我纠正错误,帮助我解决 设计中出现的问题。 在廖艳老师的支持下使我的毕业设计开展得非常顺利, 在此她表示最 衷心的感谢! 感谢我的全班同学四年来对我学习、生活的关心和帮助。 同时,我还要感谢教研室全体老师,不仅教给了我知识,而且教给我做人的道理,虽 仅历时四载,却授予为人一生的道理。我对老师们的感激之情是无法用言语表达的。

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参考文献
[1] 哈尔滨工业大学出版社《污水处理构筑物设计与计算》 (修订版) [2] 时鹏辉,李多松.《推流式与完全混合式曝气池的比较》 中国矿业大学环测学院,2006 年 12 月 [3] 高等教育出版社 《水污染控制工程》 (第二版) [4] 沈耀良 王宝贞 《循环活性污泥系统(CASS)处理城市废水》vol.25 No.11 1999 [5]Transenviro inc. CASS Package [6] Goronszy M C et al. Appllicaton of the CASS fed-batch reactor tomunicipal wastewater treatment in Western Europe. Infermation Package [7] 李世娟; 《污水处理工艺简介》北京水利 , Beijing Water Resources, 编辑部邮箱 2004 年 04 期 [8] 周笑绿; 卢江涛; 花蓉; 谭小文; 张艳艳《污水生物处理 SBR 新工艺及应用》上海电力学院 学报, Journal of Shanghai University of Electric Power, 编辑部邮箱 , 2009 年 03 期 [9]周笑绿; 卢江涛; 花蓉; 谭小文; 张艳艳《污水生物处理 SBR 新工艺及应用》上海电力学院学 报, Journal of Shanghai University of Electric Power, 编辑部邮箱 , 2009 年 03 期 [10] 杨亚静; 李亚新 《CASS 工艺的理论与设计计算》科技情报开发与经济, Sci/tech Information Development & Economy, 编辑部邮箱 , 2005 年 13 期 [11] 田立江; 李多松《CASS 变型工艺污泥膨胀原因分析及控制》环境科学与技术, Environmental Science & Technology, 编辑部邮箱 , 2006 年 03 期 [12] Martin P. Manielista Wastewater Treatment Processes and Facilities in USA [J] World environment, 1987 03 period [13] 蒋克彬; 彭松; 吴继秀;《城市小型污水处理厂工艺设计和改进探讨》环境导报 , Environment Herald, 编辑部邮箱 2003 年 09 期 [14] 石淑倩; 姜志凯; 翟海霞《我国城市污水回用现状及前景 》环境技术 , Environmental Technology, 编辑部邮箱 2002 年 02 期 [15] 刘兴平; 郝晓美; 《城市污水处理工艺及其发展》 水资源保护 , Water Resources Protection, 编辑部 邮箱 2003 年 01 期 [16] 汪志祥; 徐磊;《城市污水处理厂工艺方案选择技术经济分析》工业安全与环保 , Industrial Safety and Environmental Protection, 编辑部邮箱 2008 年 02 期 [17] Huang Yonghui,Xi Danli,Chen Jihua Study on the Treatment of Dyes Wastewater by Cyclic Activated Sludge System College of Environmental Science&Engineering,China Textile University,Shanhai,20051
TM

TM(Cyclic Activated Sludge System) generalprocess description. Infermation

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