20萬m3d生活污水氧化溝處理工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書

120萬m3/d生活污水氧化溝處理工藝設(shè)計(jì)任務(wù)書20萬m3/d生活污水氧化溝處理工藝設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)方案是對(duì)某地生活污水的處理工藝，處理能力為200000m3/d,內(nèi)容包括處理工藝的確定、各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算、設(shè)備選型、平面布置、高程計(jì)算。完成總平面布置圖、主要構(gòu)筑物的平面圖和剖面圖。(1)通過調(diào)查研究并收集相關(guān)資料經(jīng)過技術(shù)與經(jīng)濟(jì)分析，做到技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理。必須考慮安全運(yùn)行的條件，確保污水廠處理后達(dá)到排放要求。同時(shí)注意污水處理廠內(nèi)的環(huán)境衛(wèi)生，盡量美觀。設(shè)計(jì)原則還包括：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)可靠；廠址選擇合理；工藝先進(jìn)實(shí)用；避免二次污染；運(yùn)行管理方便。選擇合理的設(shè)計(jì)方案。(2)完成一套完整的設(shè)計(jì)計(jì)算說明書。說明書應(yīng)包括：污水處理工程設(shè)計(jì)的主要原始資料；污水水量的計(jì)算、污泥處理程度計(jì)算；污水泵站設(shè)計(jì)；污水污泥處理單元構(gòu)筑物的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算；設(shè)計(jì)方案對(duì)比論證；廠區(qū)總平面布置說明等。設(shè)計(jì)說明書要求內(nèi)容完整，計(jì)算正確文理通順。(3)畢業(yè)設(shè)計(jì)圖紙應(yīng)準(zhǔn)確的表達(dá)設(shè)計(jì)意圖，圖面力求布置合理、正確清晰，符合工程制圖要求。2某地生活污水200000m3/d,其總變化系數(shù)為1.4,排水采用分流制。表1-1設(shè)計(jì)要求進(jìn)水水質(zhì)(mg/L出水水質(zhì)(mg/L)BODs8332生活污水處理工藝比較與確定2.1傳統(tǒng)活性污泥法這是活性污泥法最早的形式，并一直沿用至今。傳統(tǒng)活性污泥法是污水處理中應(yīng)用最早且最廣泛工藝方法，相對(duì)于其它污水處理方法，其工藝成熟，管理運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)豐富。在污水處理過程中好氧微生物降解污染物需要大量的溶解氧，因此傳統(tǒng)活性污泥法處理污水時(shí)曝氣時(shí)間較長(zhǎng)，污泥產(chǎn)生量大，對(duì)污染物的吸附量大，BOD?去除率可高達(dá)80～95%,出水水質(zhì)穩(wěn)定[1]。但由于污水中大量存在的溶解氧，導(dǎo)致污水中氮磷的處理程度不高。粗格柵粗格柵提升泵房細(xì)格柵沉砂池回流污泥曝氣池二沉池剩余污泥出水圖2-1傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖①曝氣池內(nèi)污水濃度從池首至池尾是逐漸下降的，由于在曝氣池內(nèi)存在這種濃度梯度，污水降解反應(yīng)的推動(dòng)力較大，效率較高，對(duì)污水處理的方式較靈活。②對(duì)懸浮物和BOD?的去除率較高。③運(yùn)行較穩(wěn)定。④推流式曝氣池沿池長(zhǎng)均勻供氧，會(huì)出現(xiàn)池首供氧過剩，池尾供氧不足，會(huì)序批(間歇)式活性污泥法(SequencingBatchReactor,SBR)是一種按間歇曝氣方式來運(yùn)行的活性污泥污水處理技術(shù)。它的主要特征是在運(yùn)行上的有序和間歇操作，SBR技術(shù)的核心是SBR反應(yīng)池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，無污泥回流系統(tǒng)，港水器是該法的一項(xiàng)關(guān)鍵設(shè)備。按運(yùn)行次序分為進(jìn)4水、反應(yīng)、沉淀、排水和閑置五階段。進(jìn)水期用來接納污水；反應(yīng)期是在沒有進(jìn)水的情況下，通過曝氣使微生物降解有機(jī)物，并使氨氮進(jìn)行硝化；沉淀期是讓污泥與水進(jìn)行分離；排放期用來排放水和活性污泥；閑置期是處于進(jìn)水等待狀態(tài)。尤其適用于間歇排放和流量變化較大的場(chǎng)合[3]。目前在國內(nèi)有廣泛的應(yīng)用。進(jìn)水一進(jìn)水一格柵沉砂池SBR反應(yīng)池消毒接觸池出水濃縮池硝化池污泥脫水干泥外運(yùn)圖2-2SBR工藝流程圖(1)運(yùn)行靈活?？筛鶕?jù)水量水質(zhì)的變化調(diào)整各時(shí)段的時(shí)間，或根據(jù)需要調(diào)整或增減處理工序，以保證出水水質(zhì)符合要求[4]。(2)反應(yīng)階段在時(shí)間上屬于理想的推流狀態(tài)，生化反應(yīng)推動(dòng)力大、效率高且穩(wěn)定。(3)在某一時(shí)刻，SBR反應(yīng)器內(nèi)各處水質(zhì)均勻，具有完全混合的水力特征，因而具有較好的抗沖擊負(fù)荷能力。(4)在處理周期開始和結(jié)束時(shí)，反應(yīng)器內(nèi)水質(zhì)和污泥負(fù)荷由高到低變化，溶解氧則由低到高變化。就此而言，SBR工藝在時(shí)間上具有推流反應(yīng)器特征，因而不易發(fā)生污泥膨脹。(5)工藝流程簡(jiǎn)單、造價(jià)低，主題設(shè)備只有一個(gè)序批式間歇反應(yīng)器，無二沉池、污泥回流系統(tǒng)，調(diào)節(jié)池、初沉池也可省略，布置緊湊、占地面積小。(6)在沉淀階段，反應(yīng)器內(nèi)無水流的干擾屬于理想靜態(tài)沉淀，無異重流或短流現(xiàn)象，污泥也不會(huì)被沖走，所以泥水分離效果好，出水懸浮物相對(duì)少，污泥濃縮得也好，也可以縮短沉淀時(shí)間[5]。2.2.3SBR工藝缺點(diǎn)(1)因?yàn)檫\(yùn)行靈活，運(yùn)行管理成為處理效果的決定因素。這要求管理人員具有較高的素質(zhì)，不僅要有扎實(shí)的理論基礎(chǔ)，還應(yīng)有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。(2)排水時(shí)間短(間歇排水時(shí)),并且排水時(shí)要求不攪動(dòng)沉淀污泥層，因而需要專門的排水設(shè)備(出水器),且對(duì)排水器的要求很高。5(3)后處理設(shè)備要求大。如：消毒設(shè)備很大，接觸池容積也很大。排水設(shè)施如排水管道也很大[6]。目前應(yīng)用較為廣泛的氧化溝類型包括：帕斯韋爾(Pasveer)氧化溝、卡魯塞爾(Carrousel)氧化溝、奧爾伯(Orbal)氧化溝、T型氧化溝(三溝式氧化溝)、DE型氧化溝和一體化氧化溝。這些氧化溝由于在結(jié)構(gòu)和運(yùn)行上存在差異，因此各具特點(diǎn)。在污水脫氮除磷的工藝設(shè)計(jì)中必須具備厭氧、缺氧、好氧3個(gè)基本條件，但是在實(shí)施過程中由于所需的處理構(gòu)筑物多、污泥回流量大，從而造成投資大、能耗多、運(yùn)行管理復(fù)雜。而卡魯塞爾氧化溝將厭氧、缺氧、好氧過程集中在一個(gè)池內(nèi)完成，各部分用隔墻分開自成體系，但彼此又有聯(lián)系。該工藝充分利用污水在氧化溝內(nèi)循環(huán)流動(dòng)的特性，把好氧區(qū)和缺氧區(qū)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)無動(dòng)力回流，節(jié)省了去除硝酸鹽氮所需混合液回流的能量消耗?？斎麪?Carrousel)氧化溝是1967年由荷蘭的DHV公司開發(fā)研制的。它的研制目的是為滿足在較深的氧化溝溝渠中使混合液充分混合，并能維持較高的傳質(zhì)效率，以克服小型氧化溝溝深較淺，混合效果差等缺陷。至今世界上已有850多座Carrousel氧化溝系統(tǒng)正在運(yùn)行，實(shí)踐證明該工藝具有投資省、處理效率高、可靠性好、管理方便和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。最初的普通Carrousel氧化溝的工藝中污水直接與回流污泥一起進(jìn)入氧化溝系統(tǒng)。表面曝氣機(jī)使混合液中溶解氧DO的濃度增加到大約2～3mg/L。在這種充分摻氧的條件下，微生物得到足夠的溶解氧來去除BOD;同時(shí)，氨也被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，此時(shí)，混合液處于有氧狀態(tài)。在曝氣機(jī)下游，水流由曝氣區(qū)的湍流狀態(tài)變成之后的平流狀態(tài)，水流維持在最小流速，保證活性污泥處于懸6浮狀態(tài)(平均流速>0.3m/s)。微生物的氧化過程消耗了水中溶解氧，直到DO值降為零，混合液呈缺氧狀態(tài)。經(jīng)過缺氧區(qū)的反硝化作用，混合液進(jìn)入有氧區(qū)，完成一次循環(huán)。該系統(tǒng)中，BOD降解是一個(gè)連續(xù)過程，硝化作用和反硝化作用發(fā)生在同一池中。由于結(jié)構(gòu)的限制，這種氧化溝雖然可以有效的去除BOD,但除磷脫氮的能力有限。Carrousel氧化溝使用定向控制的曝氣和攪動(dòng)裝置，向混合液傳遞水平速度，從而使被攪動(dòng)的混合液在氧化溝閉合渠道內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。因此氧化溝具有特殊的水力學(xué)流態(tài)，既有完全混合式反應(yīng)器的特點(diǎn)，又有推流式反應(yīng)器的特點(diǎn)，溝內(nèi)存在明顯的溶解氧濃度梯度。氧化溝斷面為矩形或梯形，平面形狀多為橢圓形，溝內(nèi)水深一般為2.5～4.5m,寬深比為2:1,亦有水深達(dá)7m的，溝中水流平均速度為0.3m/s。氧化溝曝氣混合設(shè)備有表面曝氣機(jī)、曝氣轉(zhuǎn)刷或轉(zhuǎn)盤、射流曝氣器、導(dǎo)管式曝氣器和提升管式曝氣機(jī)等，近年來配合使用的還有水下推動(dòng)器。三槽氧化溝以3條相互聯(lián)系的氧化溝作為一個(gè)整體，每條溝都裝有用于曝氣和推動(dòng)循環(huán)的轉(zhuǎn)刷。在三溝式氧化溝運(yùn)行時(shí)，污水有進(jìn)水配水井進(jìn)行3條溝的進(jìn)水配水切換，進(jìn)水在氧化溝內(nèi)，根據(jù)已設(shè)定的程序進(jìn)行工藝反應(yīng)。污水經(jīng)生化處理后流入作為沉淀區(qū)的另一側(cè)溝體內(nèi)，泥水分離后由出水堰流出，沉淀溝進(jìn)水作曝氣溝使用，原曝氣側(cè)溝作沉淀溝，根據(jù)運(yùn)行模式交替進(jìn)行，它的循環(huán)運(yùn)行方式非常適合于脫氮。在實(shí)際運(yùn)行中，可通過調(diào)整運(yùn)行方式和曝氣量在氧化溝內(nèi)形成好氧段完成硝化反應(yīng)和缺氧段完成反硝化反應(yīng)。曝氣沉淀均在溝內(nèi)交替運(yùn)行，因而既無二沉池，也無需污泥回流系統(tǒng)。在三個(gè)溝當(dāng)中，中溝一直作為曝氣區(qū)使用，該工藝具有出水水質(zhì)好、運(yùn)行管理方便等優(yōu)點(diǎn)。但是由于工藝本身所有的獨(dú)對(duì)性，使其在自動(dòng)控制程度上采用單純的時(shí)間順序控制，從而無法很好獲得最優(yōu)反應(yīng)效果并實(shí)現(xiàn)減少系統(tǒng)能耗的目的。7圖2-4三槽式氧化溝三槽氧化溝特點(diǎn)：①處理效果穩(wěn)定，出水水質(zhì)好，并且具有較強(qiáng)的脫氮功能，有一定的抗沖擊負(fù)荷能力。②工程費(fèi)用相當(dāng)于或低于其他污水生物處理技術(shù)。③污水處理廠只需要最低限度的機(jī)械設(shè)備，增加了污水處理廠正常運(yùn)轉(zhuǎn)的安全性。④管理簡(jiǎn)化，運(yùn)行簡(jiǎn)單。⑤剩余污泥較少，污泥不經(jīng)消化也容易脫水，污泥處理費(fèi)用較低。⑥與其他工藝相比，臭味較小。⑦曝氣強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)。起源于南非發(fā)展于美國的Orbal氧化溝是具有除磷脫氮功能的新工藝之一，因其在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在國外得到廣泛的采用。我國在20世紀(jì)80年代就引進(jìn)了這項(xiàng)技術(shù)，但真正被廣泛使用是在近幾年。近年來，隨著北京大興污水處理廠、山東萊西污水處理廠、溫州市污水處理廠、廊坊市東方污水處理廠和無錫市城北污水處理廠等的建成運(yùn)行，充分顯現(xiàn)了該工藝良好的技術(shù)性能和工藝優(yōu)越性。圖2-5奧爾伯(Orbal)氧化溝8氮硝化在生物絮體外進(jìn)行，污水中的有機(jī)氮、蛋白氮等在好氧條件下首先被氨化菌轉(zhuǎn)化為氨氮，然后在硝化菌的作用下變成硝酸鹽氮。在較高濃度梯度的NO3-N可滲入絮體內(nèi)部，而在外溝道和中溝道中溶解氧含量又不高，一般控制在0～1mg/L左右，因此低溶解氧難滲入絮體內(nèi)，就在微生物絮體中形成了缺氧環(huán)境，使絮體內(nèi)部在反硝化菌的作用下，發(fā)生反硝化作用，使硝酸鹽氮還原成氮?dú)鈴奈鬯幸莩?。污水在外溝道流?dòng)(水平流速約為0.5m/s)150～250圈后才能進(jìn)入中間溝道，經(jīng)過這種有氧、無氧區(qū)的交換次數(shù)達(dá)500～1000次(次數(shù)多少取決于溝道上設(shè)置了多少道盤),從而完成了有氧、無氧的快速交換，較大程度從外到內(nèi)，第一渠的容積為總?cè)莘e的50%-55%;第二渠為30%-35%;第三渠為15%-20%。運(yùn)行時(shí)，應(yīng)保持第一、第二、第三渠的溶解氧分別為0mg/L、第一渠中可同時(shí)進(jìn)行硝化和反硝化，其中硝化的程度取決于供氧量。由于第一條渠道中氧的吸收率通常很高，一次可在該段反應(yīng)池中提供90%的供氧量，仍可把溶解氧的含量保持在10mg/L的水平上。在以后的幾條渠道中，氧的吸收率比較低，因此，盡管反應(yīng)池中的供養(yǎng)量較低，溶解氧的含量卻可以保持較高的水平。2.4工藝的確定本項(xiàng)目處理的污水主要以有機(jī)污染物為主，BODs/COD=0.52,可生化性較好，重金屬及其它難降解的有毒有害污染物不超標(biāo)。,三槽式氧化溝能有脫氮除磷效果，根據(jù)處理規(guī)模，進(jìn)水水質(zhì)，出水要求，本設(shè)計(jì)選擇三槽式氧化溝。93設(shè)計(jì)計(jì)算格柵由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)組成，在污水處理系統(tǒng)(包括水泵)前，均須設(shè)置格柵，安裝在污水管道、泵房、集水井的進(jìn)口處或處理廠的端部，用以攔截較大的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷。截留污物的清除方法有兩種，即人工清除和機(jī)械清除。大型污水處理廠截污量大，為減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，一般應(yīng)用機(jī)械清除截留物。格柵按形狀可分為平面格柵和曲面格柵兩種，按格柵柵條間隙可分為粗格柵(50~100mm),中格柵(10~40mm),細(xì)格柵(3~10mm)三種。柵條的斷面形狀有圓形、銳邊矩形、迎水面為半圓形的矩形、迎水面背水面均為半圓的矩形幾種。而其中具有強(qiáng)度高，阻力損失小的優(yōu)點(diǎn)[8]。本設(shè)計(jì)采用兩道中格柵、兩道細(xì)格柵，迎水面為半圓形的矩形的柵條，選用機(jī)械清渣。3.1.2設(shè)計(jì)原則(圖)進(jìn)水圖3-1格柵結(jié)構(gòu)示意圖(1)原水水量：Q=2.31m3/s;(2)取流量總變化系數(shù)為：Kz=1.4;(4)設(shè)過柵流速：v=0.8m/s;(5)格柵安裝傾角：α=60°中格柵(2道)設(shè)計(jì)計(jì)算(1)進(jìn)水渠道寬度計(jì)算根據(jù)最優(yōu)水利斷面公式：則柵前水深：(2)格柵間隙數(shù)k柵條間隙寬度，取20mm;1)過柵流速m/s。 驗(yàn)算平均水量流速v=0.80m/s,符合(0.65~1.0)。(3)柵槽寬度(4)進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度計(jì)算(5)進(jìn)水渠道漸窄部分的長(zhǎng)度計(jì)算(6)通過格柵的水頭損失β格柵條的阻力系數(shù)，查表得知β=2.42;k——格柵污物堵塞時(shí)的水頭損失增大系數(shù)，一般取k=3。(7)柵后槽總高度H=h+h+h=1+0.14+0.3=1.44m(8)柵槽總長(zhǎng)度(9)每日柵渣量應(yīng)采用機(jī)械除渣或無軸傳送柵渣，采用機(jī)械柵渣打包機(jī)降柵渣打包，汽3.1.5細(xì)格柵(2道)設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)進(jìn)水渠道寬度計(jì)算根據(jù)最優(yōu)水利斷面公式：(2)格柵間隙數(shù)α——格柵安裝傾角60～75°,取60;)過柵流速，1m/s(3)柵槽寬度式中：S_柵條寬度，取0.01m(4)進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度計(jì)算式中：α——漸寬部分的展開角，一般采用20°。(5)進(jìn)水渠道漸窄部分的長(zhǎng)度計(jì)算(6)通過格柵的水頭損失β——格柵條的阻力系數(shù)，查表得知β=2.42;k——格柵污物堵塞時(shí)的水頭損失增大系數(shù)，一般取k=3。(7)柵后槽總高度H=h+h+h?=0.90+0.19+0.3=1.39m(8)柵槽總長(zhǎng)度(9)每日柵渣量應(yīng)采用機(jī)械除渣或無軸傳送柵渣，采用機(jī)械柵渣打包機(jī)降柵渣打包，汽車運(yùn)走。選用NC00型機(jī)械格柵兩臺(tái)。設(shè)備寬度400mm,有效柵寬250mm,有效柵隙30mm,運(yùn)動(dòng)速度3m/min,水流速度≤1m/s,安裝角度60°,電機(jī)功率0.25kw,支座長(zhǎng)度960mm,格柵槽深度500mm,格柵地面高度360mm。生產(chǎn)廠：上海南方環(huán)保設(shè)備有限公司、上?；萘_環(huán)境工程有限公司。3.2污水泵房污水總泵站接納來自城市排水管網(wǎng)來的所有污水，其任務(wù)是將這些污水抽送到污水處理廠，以利于處理廠各構(gòu)筑物的設(shè)置。因采用城市污水與雨水分流制，故本設(shè)計(jì)僅對(duì)城市污水排水系統(tǒng)的泵站進(jìn)行設(shè)計(jì)[9]。排水泵站的基本組成包括：機(jī)器間、集水池和輔助間。泵站形式的選擇取決于水力條件和工程造價(jià)，其它考慮因素還有：泵站規(guī)模大小、泵站的性質(zhì)、水文地質(zhì)條件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、環(huán)境性質(zhì)要求、選用水泵的形式及能否就地取材等。污水泵站的主要形式：(1)合建式矩形泵站，裝設(shè)立式泵，自灌式工作臺(tái)，水泵數(shù)為4臺(tái)或更多時(shí)，采用矩形，機(jī)器間、機(jī)組管道和附屬設(shè)備布置方便，啟動(dòng)簡(jiǎn)單，占地面積大；(2)合建式圓形泵站，裝設(shè)立式泵，自灌式工作臺(tái)，水泵數(shù)不超過4臺(tái)，圓形結(jié)構(gòu)水力條件好，便于沉井施工法，可降低工程造價(jià)，水泵啟動(dòng)方便。(3)自灌式泵房，采用自灌式水泵，葉輪(泵軸)低于集水池最低水位，在最高、中間和最低水位都能直接啟動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)為啟動(dòng)及時(shí)可靠，不需引水輔助設(shè)備，操作簡(jiǎn)單。(4)非自灌式泵房，泵軸高于集水池最高水位，不能直接啟動(dòng)，由于污水泵水管不得設(shè)低閥，故需設(shè)引水設(shè)備。但管理人員必須能熟練的掌握水泵的啟動(dòng)程序。由以上可知，本設(shè)計(jì)因水量較大，并考慮到造價(jià)、自動(dòng)化控制等因素，以及施工的方便與否，采用自灌式半地下式矩形泵房。(1)應(yīng)根據(jù)遠(yuǎn)近期污水量，確定污水泵站的規(guī)模，泵站設(shè)計(jì)流量一般與進(jìn)水管之設(shè)計(jì)流量相同；(2)應(yīng)明確泵站是一次建成還是分期建設(shè)，是永久性還是半永久性，以決定其標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)施；(3)根據(jù)污水經(jīng)泵站抽升后，出口入河道、灌渠還是進(jìn)處理廠處理來選擇合適的泵站位置；(4)污水泵站的集水池與機(jī)器間在同一構(gòu)筑物內(nèi)時(shí)，集水池和機(jī)器間須用防水隔墻隔開，允許滲漏，做法按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范要求；分建式，集水井和機(jī)器間要保持安全的施工距離，其中集水池多為圓形，機(jī)器間多為方形；(5)泵站構(gòu)筑物不允許地下水滲入，應(yīng)設(shè)有高出地下水位0.5米的防水措施；(6)選泵機(jī)組泵站泵的總抽生能力，應(yīng)按進(jìn)水管的最大時(shí)污水量計(jì)，并應(yīng)滿足最大充滿度時(shí)的流量要求；(7)盡量選擇類型相同(最多不超過兩種型號(hào))和口徑的水泵，以便維修，但還須滿足低流量時(shí)的需求；(8)由于生活污水，對(duì)水泵有腐蝕作用，故污水泵站盡量采用污水泵，在大的污水泵站中，無大型污水泵時(shí)才選用清水泵[10]。(1)流量的確定：Q=3.23m2/s。本設(shè)計(jì)擬定選用8臺(tái)潛污泵(6用2備),則每臺(tái)泵的設(shè)計(jì)流量為：(2)水泵的選用根據(jù)水泵在《給水排水設(shè)計(jì)手冊(cè)》第11冊(cè)上查得采用QW型潛水排污泵。表3-1350QW1100-10-45型潛水排污泵的規(guī)格性能表型號(hào)出口直徑(mm)流量(m3/h)轉(zhuǎn)速(r/min)功率(kw)效率(%)生產(chǎn)廠家：石家莊水泵廠沉砂池是借助污水中的顆粒與水的比重不同，使大顆粒的沙粒、石子、煤渣等無機(jī)顆粒沉降，以去除相對(duì)密度較大的無機(jī)顆粒。按水流方向的不同可分為平流式、豎流式、曝氣沉砂池和旋流沉砂池四類。(1)平流沉砂池優(yōu)點(diǎn)：沉淀效果好，耐沖擊負(fù)荷，適應(yīng)溫度變化。工作穩(wěn)定，構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于施工，便于管理。缺點(diǎn)：占地大，配水不均勻，易出現(xiàn)短流和偏流，排泥間距較多，池中約夾雜有15%左右的有機(jī)物使沉砂池的后續(xù)處理增加難度。(2)豎流沉砂池優(yōu)點(diǎn)：占地少，排泥方便，運(yùn)行管理易行。缺點(diǎn)：池深大，施工困難，造價(jià)較高，對(duì)耐沖擊負(fù)荷和溫度的適應(yīng)性較差，池徑受到限制，過大的池徑會(huì)使布水不均勻。(3)旋流沉砂池(鐘式沉砂池)優(yōu)點(diǎn)：占地面積小，可以通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，使得沉砂效果最好，同時(shí)由于采用離心力沉砂，不會(huì)破壞水中的溶解氧水平(厭氧環(huán)境)。缺點(diǎn)：氣提或泵提排砂，增加設(shè)備，水廠的電氣容量，維護(hù)較復(fù)雜。(4)曝氣沉砂池優(yōu)點(diǎn)：克服了平流沉砂池的缺點(diǎn)，使砂粒與外裹的有機(jī)物較好的分離，通過調(diào)節(jié)布?xì)饬靠煽刂莆鬯男魉俣?，使除砂效率較穩(wěn)定，受流量變化影響小，同時(shí)起預(yù)曝氣作用，其沉砂量大，且其上含有機(jī)物少。缺點(diǎn)：由于需要曝氣，所以池內(nèi)應(yīng)考慮設(shè)消泡裝置，其他型易產(chǎn)生偏流或死角，并且由于多了曝氣裝置而使費(fèi)用增加?；谝陨纤姆N沉砂池的比較，本工程設(shè)計(jì)確定采用曝氣沉砂池。普通平流沉砂池的主要缺點(diǎn)是沉砂中含有15%的有機(jī)物，使沉砂的后續(xù)處理難度增加。采用曝氣沉砂池(見圖3-2)可以克服這一缺點(diǎn)[1]。圖3-2曝氣沉砂池示意圖3.3.3設(shè)計(jì)參數(shù)(1)水平流速為0.1m/s;(2)最大流量時(shí)停留時(shí)間為1~3min;(3)有效水深應(yīng)為2.0~3.0m,寬深比一般采用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(jìn)水方向應(yīng)與池中旋流方向一致，出水方向應(yīng)與進(jìn)水方向垂直；(6)污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L計(jì)算，合流制污水的沉砂量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定；(7)砂斗容積不應(yīng)大于2d的沉砂量，采用重力排砂時(shí)，砂斗斗壁與水平面(8)池子的形狀應(yīng)盡可能不產(chǎn)生偏流或死角，在集砂槽附近可安裝縱向擋(9)池底坡度一般取為0.1～0.5;(10)沉砂池除砂宜采用機(jī)械方法，并經(jīng)砂水分離后貯存或外運(yùn)。3.3.4設(shè)計(jì)計(jì)算(1)池子總有效容積V設(shè)t=2min,則(2)水流斷面積A設(shè)v=0.1m/s(水平流速)。(3)池總寬度B(4)池長(zhǎng)L(5)每小時(shí)所需空氣量qq=d·Q·3600(6)沉砂室所需容積V,設(shè)T=2d(清除沉砂的間隔時(shí)間)(7)沉砂斗各部分尺寸沉砂斗的有效容積：(8)池子總高H=h+h+h,+h?=2.5+0.3+1+0.8=4.6m(9)進(jìn)水渠道格柵的出水通過DN1300mm的管道送入沉砂池的進(jìn)水渠道，然后進(jìn)入沉砂池，進(jìn)水渠道的水流流速：H?——進(jìn)水渠道水深，取0.8m。900mm×900mm,流速校核：(10)進(jìn)水口水頭損失進(jìn)水口采用方形閘板，SFZ型明桿或鑲鋼鑄鐵方形閘門SFZ-900,沉砂斗采用H46Z-2.5旋啟式底閥，公稱直徑200mm。(11)出水堰計(jì)算出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保證沉砂池內(nèi)水位標(biāo)高恒定，堰上水頭為：坡度i=2.39%,水流經(jīng)出水槽流入配水井。(12)排砂裝置采用吸砂泵排砂，吸砂泵設(shè)置在沉砂斗內(nèi)，借助空氣提升將沉砂排出沉砂池。3.4配水井設(shè)計(jì)計(jì)算配水井中心管直徑設(shè)計(jì)中取v,=0.8m/s,,取整為2500mm配水井直徑：3.5.1處理要求表3-2污水進(jìn)出水水質(zhì)要求進(jìn)水水質(zhì)(mg/L出水水質(zhì)(mg/LBOD83(1)污泥齡穩(wěn)定化法：式中：細(xì)胞降解過程中有23%的殘余物為不可生物降解物質(zhì)；fiVSS可生物降解系數(shù)；(2)驗(yàn)證出水BOD出水中BOD,包括水中溶解性的BOD,和出水SS中BOD。出水中溶解性BOD,:式中：k'——最大比底物利用速率與飽和常數(shù)的比值，0.02～0.1,易降解城市污水常取0.083。Se=SSf·f·f=X,/X(3)計(jì)算氧化有機(jī)物和硝化氨氮所需容積(4)氧化有機(jī)物和硝化氨氮所需停留時(shí)間(5)脫氨量的計(jì)算假設(shè)總氮中非氨態(tài)氮沒有硝酸鹽的存在形式，而是大分子中的化合態(tài)氮，其在生物氧化過程中需要經(jīng)過氨態(tài)氮這一形態(tài)，所以，需要氧化的氨氮濃度為：N化=TN?-N。脫氮的量，需要扣除生物合成的氮量，假設(shè)生物中的含氮量為C%,則需要N=N-(C%%·P/O,d(6)脫氮需要的體積θ溫度修正系數(shù)，1.09;N溫度20℃時(shí)反硝化速率，取0.05。(7)脫氮需要的停留時(shí)間①產(chǎn)泥量計(jì)算機(jī)的部分是懸浮物，有機(jī)的是微生物代謝的產(chǎn)泥量。無機(jī)部分的污泥量：TSSe出水生物反應(yīng)池懸浮物的濃度，用出水指標(biāo)。P=76313kg/d△X=P+P=9000+76313=166313kg/d排泥量：設(shè)污泥含水率P=99.3%②排泥系統(tǒng)剩余污泥在重力作用下通過污泥管路排入集泥井。(10)需氧量計(jì)算氧量O?。O?=bXV=0.15×4000×508625÷1000=127156kg/dO?=O,,Nu=200000k4.6×25÷1000=23000kg/dO?=O,?N=200000k2.86×0.42÷1000=24024kg/dO=19782+127156+300+23000-24024=4411332kg/d則O=4411332÷24=183806kg/h考慮安全系數(shù)1.4,則O=1.43×4411332=12104695kg/d式中：α——污水中雜質(zhì)影響修正系數(shù)，取0.85;β污水含鹽量影響修正系數(shù)，取0.95;C——混合液溶解氧濃度，取C=4.0最小為2;p——?dú)鈮盒拚禂?shù)(11)氧化溝尺寸道采用相同的容積，則每組溝道容積：取每組溝道單溝寬度B=22m,有效水深h=4.5m,超高為0.5m,中間分隔墻厚度b=0.15m。每組溝道面積：A?=A-A?=383541-487.31=334811m2直線段長(zhǎng)度：此項(xiàng)目選擇轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)。(1)單座氧化溝需氧量：,單臺(tái)轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)有效長(zhǎng)度為6m。(2)每組氧化溝需曝氣機(jī)有效長(zhǎng)度通過計(jì)算，選用Mammoth-1000型轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)，具體規(guī)格如下：表3-4轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)規(guī)格和性能型號(hào)直徑(m)有效長(zhǎng)度(m)電動(dòng)機(jī)功率(kw葉片浸深(mm)充氧能力(kgO?/m2h)16污水經(jīng)過以上構(gòu)筑物處理后，雖然水質(zhì)得到了改善，細(xì)菌數(shù)量也大幅度的減少，但是細(xì)菌的絕對(duì)值還十分可觀，并有存在病原菌的可能。因此，污水在排入水體前，應(yīng)進(jìn)行消毒處理。目前，用消毒劑消毒能產(chǎn)生有害物質(zhì)，影響人們的身體健康已廣為人知，氯化是當(dāng)今消毒采用的普遍方法。消毒設(shè)備應(yīng)按連續(xù)工作設(shè)置，消毒設(shè)備的工作時(shí)間、消毒劑投加量，可根據(jù)所排放水體的衛(wèi)生要求及季節(jié)條件掌握。一般在水源的上游、旅游日、夏季應(yīng)嚴(yán)格連續(xù)消毒，其他情況時(shí)可視排出水質(zhì)及環(huán)境要求，經(jīng)有關(guān)單位同意，采用間斷消毒或酌減消毒劑投量[12]。(1)液氯優(yōu)點(diǎn)：價(jià)格便宜，效果可靠，投配設(shè)備簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：對(duì)生物有毒害作用，并且可產(chǎn)生致癌物質(zhì)。適用于大、中型規(guī)模的污水處理廠。(2)漂白粉優(yōu)點(diǎn)：投加設(shè)備簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。缺點(diǎn)：除與液氯相同的缺點(diǎn)外，尚有投配量不準(zhǔn)確，溶解劑調(diào)制不便，勞動(dòng)量大。適用于消毒要求不高或間斷投加的小型污水處理廠。優(yōu)點(diǎn)：消毒效率高，并能有效地降解污水中殘留的有機(jī)物、色、味等，污水中pH,溫度對(duì)消毒效果影響小，不產(chǎn)生難處理的或生物積累性殘余物。缺點(diǎn)：投資大，成本高，設(shè)備管理復(fù)雜。適用于出水水質(zhì)較好，排入水體衛(wèi)生條件要求高的污水處理廠。此項(xiàng)目選擇加氯消毒。3.6.3消毒劑的投加(1)加氯量計(jì)算二級(jí)處理出水采用液氯消毒，液氯的投加量為8.0mg/L。(2)加氯設(shè)備液氯由真空轉(zhuǎn)自加氯機(jī)加入，加氯機(jī)設(shè)計(jì)三臺(tái)，采用二用一備。設(shè)計(jì)中采用ZJ-1型轉(zhuǎn)子加氯機(jī)。3.6.4接觸消毒池的選擇本設(shè)計(jì)采用傳統(tǒng)的隔板反應(yīng)池，設(shè)計(jì)數(shù)量為1座。3.6.4.1接觸消毒池的設(shè)計(jì)參數(shù)(1)水力停留時(shí)間t=30min;(2)隔板間距2.5m;;(3)池體有效水深2.0m;(4)池底坡度2%—3%;(5)超高0.3m;(6)排泥管管徑>150mm。3.6.4.2接觸消毒池的設(shè)計(jì)計(jì)算接觸池容積：表面積：隔板數(shù)采用4個(gè)，則廊道總寬為：接觸池長(zhǎng)度：實(shí)際消毒池容積為：3.7污泥處理系統(tǒng)3.7.1污泥泵房的設(shè)計(jì)計(jì)算污泥泵的選型由剩余污泥量為166313kg/d=0.1924kg/s據(jù)污泥量選用4臺(tái)PN型污泥泵，3用1備，其型號(hào)、規(guī)格見下表：表3-5PN型污泥泵型號(hào)流量Q轉(zhuǎn)速n泵軸功率配用電效率η泵重動(dòng)功率3.7.2污泥濃縮池的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算(1)污泥濃縮池的選擇污泥濃縮池主要是降低污泥中的空隙水，來達(dá)到使污泥減容的目的。濃縮池可分為重力濃縮池和浮選濃縮池。重力濃縮池按其運(yùn)行方式可分為間歇式和連續(xù)①浮選濃縮池：適用于濃縮活性污泥以及生物濾池等較輕的污泥，并且運(yùn)行(2)污泥濃縮池的設(shè)計(jì)計(jì)算G——污泥固體通量，kg/(m2d);設(shè)計(jì)采用n=4個(gè)圓形輻流池濃縮池直徑：濃縮池工作部分的有效水深：污泥斗下底直徑D?=1.0m,上底直徑D?=2.4m。池底坡度造成的深度：濃縮池深度：H=h+h?+h?+h?+hs=0.3+4.29+0.3+0.604+1.0=6.494m(1)污泥脫水方法及壓濾機(jī)的選擇污泥脫水的方法有自然干化、機(jī)械脫水及污泥燒干、焚燒等方法。污泥經(jīng)泥泵到達(dá)壓濾機(jī)，加藥時(shí)藥劑在溶解池內(nèi)攪拌加入清水溶解，經(jīng)加藥泵打入壓濾機(jī)與污泥反應(yīng)脫水，泥餅經(jīng)皮帶輸送外運(yùn)。本設(shè)計(jì)采用污泥機(jī)械脫水法。本工藝采用帶式壓濾機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)有：①運(yùn)行可連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，生產(chǎn)效率高，噪音?。虎诤碾娚?，僅為真空過濾機(jī)的十分之一；③低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，維護(hù)管理簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定可靠；(2)帶式壓濾機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算①從池中排出的污泥體積②每日所產(chǎn)污泥量(設(shè)污泥脫水后含水率為70%)③每小時(shí)處理污泥(按帶式壓濾機(jī)每天工作16小時(shí)計(jì)算)④壓濾機(jī)型號(hào)采用DY—1000帶式壓濾機(jī)五臺(tái)，四用一備，其規(guī)格見下表：表3-6DY—1000帶式壓濾機(jī)型號(hào)過濾帶處理量傳動(dòng)電機(jī)寬度速度型號(hào)功率轉(zhuǎn)速DY—10004YCT-32-4機(jī)房設(shè)有4臺(tái)泵，其中2臺(tái)加泥泵，將污泥從貯泥池抽到壓濾機(jī)，另2臺(tái)泵為投藥泵，向污泥中投加混凝劑，投加的藥劑為陽離子聚丙烯酰胺，投加藥量占污泥干重的0.2%,以改善污泥的脫水性能，提高壓濾機(jī)的生產(chǎn)能力，污泥脫水后，有皮帶輸出，直接由運(yùn)輸車運(yùn)走。脫水機(jī)房的尺寸為32m×12m×3.5m,房?jī)?nèi)包括值班室，加藥間和污泥外運(yùn)存車處。4污水廠平面布置該污水處理廠總平面布置包括：處理工藝構(gòu)筑物的布置；辦公樓、化驗(yàn)樓及其他輔助建筑的布置；各種管道、綠化的平面布置；設(shè)施的總平面布置；各種輔助建筑物與設(shè)施的平面布置。本污水廠地址東西向布置，廠區(qū)整體布局緊湊，根據(jù)城市污水處理工藝流程的設(shè)計(jì)，各建、構(gòu)筑物從東向西布置，東側(cè)集水井與市區(qū)排水總管銜接，達(dá)標(biāo)排水由西側(cè)總排水口排入河流。處理廠東西南北四個(gè)方向圍墻距馬路4m。處理廠的主要出入口設(shè)在東側(cè)。為預(yù)防暴雨季節(jié)集水，廠區(qū)內(nèi)設(shè)雨水口及雨水管道。暴雨時(shí)雨水沿地面自然徑流(1)工藝流程布置工藝流程布置采用直線型布置。這種布置方式生產(chǎn)聯(lián)絡(luò)管線短，水頭損失小，管理方便，且有利于日后擴(kuò)建。(2)構(gòu)筑物平面布置按照功能，將污水廠布置分成三個(gè)區(qū)域：①污水處理區(qū)：該區(qū)位于東至西貫穿廠區(qū)，由各項(xiàng)污水處理設(shè)施組成，呈直線型布置。包括污水總泵站、格柵間、曝氣沉砂池、消毒池、鼓風(fēng)機(jī)房、加氯間。②污泥處理區(qū)；該區(qū)位于廠區(qū)東南部，處于主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。由各項(xiàng)污泥處理設(shè)施組成，呈直線型布置。包括濃縮池、污泥脫水機(jī)房。③生活區(qū)；該區(qū)位于廠區(qū)東北部，處于主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，衛(wèi)生條件較好。該區(qū)是將辦公樓、宿舍、食堂、鍋爐房、浴室等建筑物組合在一個(gè)區(qū)內(nèi)。為不使這些建筑過于分散，將辦公樓與化驗(yàn)室，食堂與宿舍，浴室與鍋爐房合建，使這些建筑相對(duì)集中，靠近污水廠大門，便于外來人員聯(lián)系。根據(jù)廢水生產(chǎn)的來源和污泥處理工藝流程，污水處理廠位置和布置參見《平面布置圖》。5污水高程布置5.1高程布置任務(wù)污水處理廠污水處理高程布置的任務(wù)是：確定各構(gòu)筑物和泵房的標(biāo)高；確定污水處理構(gòu)筑物之間連接管渠的尺寸及其標(biāo)高；通過計(jì)算確定各部位的水面標(biāo)高，從而能夠使污水沿處理流程在構(gòu)筑物之間暢通的流動(dòng)，保證污水處理廠的正常運(yùn)行。5.2高程布置考慮事項(xiàng)(1)選擇一條最長(zhǎng)、水頭損失最大的流程進(jìn)行水力計(jì)算，并應(yīng)適當(dāng)留有余地，以保證任何情況下，處理系統(tǒng)都能夠正常運(yùn)行；(2)計(jì)算水頭損失時(shí)，一般以近期最大的流量作為構(gòu)筑物和管渠的設(shè)計(jì)流量；計(jì)算涉及遠(yuǎn)期流量的管渠和設(shè)備時(shí)，應(yīng)以遠(yuǎn)期最大流量為設(shè)計(jì)流量，并酌加擴(kuò)建時(shí)的備用水頭；(3)在作高程布置時(shí)應(yīng)該注意污水流程和污泥流程的配合，盡量減少抽升5.3構(gòu)筑物間的確定從便于維修和清刷的要求考慮，連接污水處理構(gòu)筑物之間的渠道以矩形為宜，在必要時(shí)或必要部位，也可采用鋼筋混凝土管或鑄鐵管，在零碎區(qū)域?yàn)榉乐苟疚鬯诿髑?nèi)凍結(jié)，在明渠上加蓋板為防止管道中的懸浮物在管渠內(nèi)沉淀，污水在明渠內(nèi)必須保持一定的流速，在最大流量時(shí)，流速可介于1—5m/s之間，在低流速時(shí)，流速不得小于0.4—0.6m/s,在管道中的流速應(yīng)大于明渠中的流速，并應(yīng)盡可能大于1m/s。5.4高程布置設(shè)計(jì)計(jì)算表5-1污水處理廠高程計(jì)算表構(gòu)筑物名稱格柵曝氣沉砂池氧化溝接觸池水頭損失(cm)(1)水頭損失計(jì)算根據(jù)管道的DN以及相應(yīng)的流速范圍，采用對(duì)應(yīng)的公式進(jìn)行計(jì)算。②局部阻力損失流體流經(jīng)各種局部障礙裝置如閥門、彎頭、變截面管等時(shí)，由于過流斷面變化、流動(dòng)方向改變，速度重新分布而產(chǎn)生的阻力稱為局部阻力。流體克服局部阻力所消耗的機(jī)械能，稱為局部損失。通常局部損失可以用下式表示：表5-2各處理構(gòu)筑物連接水力計(jì)算序名號(hào)稱1842120.0880.0260.114274212342120.0760.0220.09846842.45842.40.7980.0250.01365742120.6230.0550.0560.1118494212342120.0470.4840.531備注：1—粗格柵；2—提升泵；3—細(xì)格柵；4—曝氣沉砂池；5—配水井；6—氧化溝；7—接觸消毒池；8—出廠管③總水頭損失h=h+h;(2)管道的確定：根據(jù)各處理構(gòu)筑物連接水力計(jì)算，在滿足水力要求及施工管理的條件下，管徑見表5-2。6系統(tǒng)與儀表(1)變配電采用10千伏雙電源供電，380伏變配電系統(tǒng)；(2)污水泵，回流污泥泵房自動(dòng)控制；(3)配電間，低壓電瓶設(shè)有緊急按鈕，污水泵可按水位自動(dòng)停車；(4)變配電間從鄰近接觸220伏照明電源。(1)污水泵房：集水池液位應(yīng)集中顯示，并設(shè)上下限報(bào)警；(2)沉砂池：水溫指示記錄，pH值指示記錄；(4)接觸池：水溫指示記錄，pH指示記錄，DO指示記錄；(5)濃縮池：泥溫，泥位指示記錄，并設(shè)上下限報(bào)警，pH指示記錄；(6)污泥脫水機(jī)房：污泥流量指示記錄，加藥量指示記錄7工程概預(yù)算及運(yùn)行管理污水處理廠生產(chǎn)受當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門監(jiān)督。污水處理廠工程統(tǒng)一由專設(shè)排水公司管理(定員另定),包括城區(qū)內(nèi)的污水提升泵站和污水處理廠。污水處理廠按二級(jí)組織機(jī)構(gòu)設(shè)置，廠部設(shè)行政辦公室、計(jì)劃財(cái)務(wù)等職能科室。下設(shè)污水處理、污泥處理、化驗(yàn)室、機(jī)修、電修等車間或工段。按勞動(dòng)定員試行規(guī)范規(guī)定：日處理量10-20萬噸的城市二級(jí)污水處理廠職工定員不少于50人，日處理量在5噸以下的職工人數(shù)為20—30人(不