华中某城市污水处理厂的设计-毕业设计

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1、武汉工程大学环境与城市建设学院环境工程毕业设计华中某城市污水处理厂初步设计A preliminary design of a sewage treatment plant in the middle of China 62摘要 此次污水处理厂的初步设计，是以长沙市第一污水处理厂的水质条件、地质条件、地理气象条件为基础设计的。鉴于本次设计的水量为20万吨/天，选择如下的处理程序。首先是物理处理，通过提升泵房的一次提升，然后再经过中格栅、细格栅，接着是生物处理，在对各工艺进行技术可行性、经济合理性、应用广泛、管理科学方便的综合比较之后，选择了经济可行、管理方便的A/A/O法。在平面布局上，厂前区布

2、置在西北向，生产区布置在东南向，具体布局见平面布局图。关键字：污水处理厂；长沙；物理处理；生物处理；A/A/O法AbstractThe preliminary design of the sewage treatment plant, the sample of which is he water quality conditions, geological conditions, weather and geographical conditions in Changsha First Sewage Treatment Plant. Given the quantity of this de

3、sign is200, 000 tons per day, we choose the following process. The first is the physical treatment, the water go though the middle grille, the small grille, and then is upgraded in the pumping station. Followed is the biological treatment, after a series of comparison in technical feasibility, econo

4、mic rationality of the extensive application, science and facilitate in management, we use a viable economic, flexible process named Anaerobic-Anoxic-Oxic . In the plane layout, the former factory districts are in the northeast, while the production areas are in the southwest .For the details, pleas

5、e have a look at the specific flat layout.Keyword: the sewage treatment plant； Changsha； the physical treatment； the biological treatment,；Anaerobic-Anoxic-Oxic目 录摘要IABSTRACTII目 录III第一章 长沙市概述11.1 设计依据与设计原则11.2 城市概况11.3 城市排污现状及污染简况21.4 污水处理规模2第二章 污水处理厂工艺设计42.1 处理厂地理位置42.2 处理厂设计污水量52.3 处理厂污水处理与排放水质52.

6、4 排放污水受纳水体52.5 污水处理方案的比较52.6 污水处理工艺流程图8第三章 污水处理工艺与设备设计计算103.1 污水处理系统103.2 A2/O生物反应池的设计223.3 鼓风机房353.4 二沉池集配水井363.5 二沉池36第四章 污泥处理系统404.1 污泥泵房及集配泥井404.2 污泥浓缩池404.3 贮泥池424.4 脱水机房42第五章 高程计算445.1 各构筑物的地面高程445.2 构筑物之间的水头损失445.3 污水高程计算45第六章 总平面布置与工厂运输496.1 总体布置496.2 高程布置506.3 工厂运输51第七章 自动控制与安全生产527.1 设计范围与

7、控制方案527.2 自动测控系统527.3 安全生产52第八章 机构设置与定员558.1 生产组织558.2 劳动定员558.3 人员培训55第九章 节能56第十章 投资估算5710.1 估算范围及编制依据5710.2 建设投资费用估算57第十二章 参考文献61附 录63第一章 长沙市概述1.1 设计依据与设计原则1.1.1 设计依据1.室外排水设计规范（GBJ14-87） ；2.地表水环境标准（GBHZB1-1999）； 3.污水综合排放标准（GB8978-1999）； 4.城市污水处理厂污水污泥排放标准(GJ3025-93)。1.1.2 设计原则1、污水处理、污泥处理工艺方案的选择，不仅要

8、考虑经济效益，同时要考虑社会效益和环境效益。2、处理厂的工艺设计要考虑运行方便、实用、节能、省地、投资低的要求。3、工艺设计、机械设备、电器、仪表、控制等应考虑发展和推广新技术，采用新材料，新设备。对国外引进的设备、装置要严格把关，精益求精。4、在工艺平面的设计中要考虑扩建的可能性。5、在工艺流程图和平面布置中，应考虑污水加氯和污水回用的预留地。1.2 城市概况长沙市位于湖南省东部偏北, 湘江下游和长浏盆地西缘。其地域范围为东经1115311415,北纬27512841。东邻江西省宜春地区和萍乡市，南接株洲、湘潭两市，西连娄底、益阳两市，北抵岳阳、益阳两市。东西长约230公里，南北宽约88公里

9、。全市土地面积1.1819万平方公里，其中城区面积556平方公里。长沙市辖芙蓉、天心、岳麓、开福、雨花5区，长沙、望城、宁乡3县及浏阳市。长沙有文字可考的历史达3000多年，殷商之世长沙属扬越之地，是百越部落的分支，春秋战国时，长沙为楚国军事重镇和重要粮食产地，秦朝设置长沙郡。汉朝时为长沙国首府，三国时属吴国，两晋、南朝称湘洲，隋、唐、元称潭州，宋代属荆湖南路，明改为长沙府，清朝为湖南省省治、府治、县治所在地。1933年，长沙市定为省会。1949年长沙和平解放。长沙工业产业门类齐全。在国家划定的39个工业大类、212个种类中，除石油与天然气开采业外，其他38个大类、201个种类均有分布。既有一

10、大批起支撑作用、产业优势突出的大中型工业企业，又有众多产业特色鲜明、配套能力较强的中小企业，初步形成了较为完整的工业产业链。长沙工业产业格局以轻工为主，轻重工业协调。电子信息、新型材料、生物医药、高档卷烟、汽车制造、绿色家电、工程机械、精细化工、精品纺织、食品加工等产业具有优势和特色。基本形成了工程机械、电子信息、烟草食品三大支柱产业和生物医药、新型材料两大新兴产业的产业格局。与此同时，长沙高新技术发展迅猛。高新技术依托“两区六园”及20个专业园区，已培植了一批高新技术产业群，形成了电子信息、先进制造技术、新材料、生物医药和高科技食品等五大高新技术产业群。电子信息产业依托长沙软件产业基地，聚集

11、了软件企业200余家。长沙先进制造技术更是国内领先水平，有远大空调、中联重科、三一重工、山河智能等一批国内先进机械制造技术的领头雁。1.3 城市排污现状及污染简况旧城区原有八大公沟排水系统，由于建造年代久远，沟管乱杂，材质差，直径偏小，铺设位置不合适（有些位于房屋下面），管理维护困难。因此，在旧城区成片改造时，除少量与规划相符的管道外，其余管道废弃重建。原有沿江截污干管同流能力不足，在西湖桥以南防洪截污排渍工程续建时，金盆及红石板水系截六污水在南湖湾合灵官渡各设污水提升泵房，分别将两水系污水提升排至沿江截污干道，拟在沿江大道增设直径1200-2400截污干管一根；在风嘴再将污水提升一次，新增直

12、径为1800污水干管两根，将水输入浏阳河北岸的第一污水处理厂。便河区排水系统建成时间不长，埋有一根直径为1200-2400主干管自浏城桥沿芙蓉路从南往北经陈家湖的四米拱涵排入陈家湖排渍泵站排入浏阳河。原有排水设施均满足要求，仅需要在泵站增设污水提升泵，将污水将直径1500污水管道送至第一污水处理厂。金霞开发区及四方坪区，正待开发建设，纳入远期配套管网，排水系统为污水、雨水分流。雨水经排渍泵站排入湘江，污水经提升泵站进入第一污水处理厂。1.4 污水处理规模20万吨/天1.4.1 收水范围该厂处理汇水面积为28.1km2，服务人口45.3万，收水范围包括旧城区、白沙区、金霞开发区和四方坪区。1.4

13、.2 建设规模该收水区域内，建筑物已基本形成，现排水体制为合流制，干管系统以南北为主，最后汇入拟建污水处理厂。每日截流20万立方米/日水量引入，随城市排水工程的发展排水区域逐步改建为分流制。总占地面积10.61公顷，规划设计总处理量为20万吨/天。1.5 城市拟建污水处理厂的方案简介根据长沙市有关部门的规划，长沙市拟建5座新的污水处理厂，其中本设计污水处理厂处理量20万立方米/日。第二章 污水处理厂工艺设计2.1 处理厂地理位置2.1.1 地形地貌长沙市位于东经1115311415,北纬27512841。地处湘江下游和长浏盆地西缘。东西长约230公里，南北宽约88公里。全市土地面积1.1819

14、万平方公里，其中城区面积556平方公里。2.1.2 工程地质各个地质历史时期的地层在长沙市均有出露，最古老的地层大约是10亿年以前形成的。约6亿年前，长沙是茫茫大海，但海水不深。以后，海水逐步由东而西退出，浏阳、长沙与望城大部分地区升出海面，成为江南古陆的西北缘。距今约1.4亿年，长沙地区海浸结束，上升成为陆地，由于地壳运动与地质构造的影响，形成长条形的山间坳陷盆地长（沙）平（江）盆地。新生代开始，整个长平盆地上升为陆地。距今约350万年前，地球上发生第三次冰期，浏阳保留冰川地貌遗迹。全市地貌总的特征是：地势起伏较大，地貌类型多样，地表水系发育。长沙市东北是幕阜罗霄山系的北段，西北是雪峰山余脉

15、的东缘，中部是长衡丘陵盆地向洞庭湖平原过渡地带。东北、西北两端山地环绕，地势相对高峻，中部递降趋于平缓，略似马鞍形，湘江由南而北斜贯中部，南部丘岗起伏，北部平坦开阔，地势由南向北倾斜，形如一个向北开口的漏斗。城内为多级阶地组成的坡度较缓的平岗地带，湘江中的橘子洲长5公里，在全国城市中绝无仅有。2.1.3 气象情况长沙属亚热带季风性湿润气候。气候特征是：气候温和，降水充沛，雨热同期，四季分明。长沙市区年平均气温17.2，各县16.817.3，年积温为5457，市区年均降水量1361.6毫米，各县年均降水量1358.61552.5毫米。长沙夏冬季长，春秋季短，夏季约118127天，冬季117122

16、天，春季6164天，秋季5969天。春温变化大，夏初雨水多，伏秋高温久，冬季严寒少。3月下旬至5月中旬，冷暖空气相互交绥，形成连绵阴雨低温寡照天气。从5月下旬起，气温显著提高，夏季日平均气温在30以上有85天，气温高于35的炎热日，年平均约30天，盛夏酷热少雨。9月下旬后，白天较暖，入夜转凉，降水量减少，低云量日多。从11月下旬至第二年3月中旬，节届冬令，长沙气候平均气温低于0的严寒期很短暂，全年以1月最冷，月平均为4.45.1，越冬作物可以安全越冬，缓慢生长。2.2 处理厂设计污水量水处理量：Q=200000m3/d=2315L/s1000 L/s总变化系数： (1.1)2.3 处理厂污水处

17、理与排放水质根据1996年至2000年该城市环保监测站对该区域水质检测结果，结合国家相关法律及华北某城市的经济承受能力等诸多因素，在参照万元产值耗水量与其相似的城市污水水质及给排水设计手册的统计资料提出下述水质指标：表2-1设计进出水水质表项目CODcrBOD5SSNH3-NTP进水水质（mg/l）250100200253出水水质（mg/l）602020150.5去除率（%）76%80%90%40%83%一级（城市污水处理厂）排放标准602020150.52.4 排放污水受纳水体 污水处理厂出水排入污水处理厂以东的浏阳河。2.5 污水处理方案的比较本项目污水特点为：1、污水以有机物污染为主，可

18、生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒物的有毒有害污染物一般不超标；2、污水中主要污染物指标较高；3、污水处理厂投产时，多数重点污染源治理工程已投入运行针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。 目前国内污水处理工艺大多采用活性污泥法。活性污泥法主要分为以下几大类：传统活性污泥法及其改进型(AO，A2O等)；氧化沟法(卡鲁塞尔型、三沟式、双沟式、DE型、奥贝尔型等)及其改良型(各类型氧化沟前设置厌氧池或选择池等)；SBR法及其改进型(CASS，CTECH，DATIAT，MSBR等)；AB法及其改进型(AB(AO)，AB(A2O)，AB(氧化沟)，AB(

19、SBR)，AB(BAF)；其它类型(UNITANK，水解酸化好氧法等)。针对长沙的实际情况和有关规划，根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的经验，为达到的确的治理目标，现提出两个工艺方案供参考比较“A/O一体式曝气生物滤池工艺方案”或“A/A/O工艺方案”。水处理方案的选择直接关系到污水处理厂的出水水质、运行管理是否可靠、运行成本的高低，因此，污水处理的工艺方案必须遵循技术上成熟、经济上可行的原则。根据该厂扩建的污水处理厂的进水水质和出水水质，对20万m3/d的二级处理提出两个处理工艺方案进行分析比较：方案一：A/O工艺 1、基本原理 A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大

20、于0.2mg/L，O段DO=24mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化（有机链上的N或氨基酸中的氨基）游离出氨（NH3、NH4+），在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH3-N（NH4+）氧化为NO3-，通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮（N2）完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处理。2、

21、A/O内循环生物脱氮工艺特点根据以上对生物脱氮基本流程的叙述，结合多年的焦化废水脱氮的经验，我们总结出(A/O)生物脱氮流程具有以下优点：(1)效率高。该工艺对废水中的有机物，氨氮等均有较高的去除效果。当总停留时间大于54h，经生物脱氮后的出水再经过混凝沉淀，可将COD值降至100mg/L以下，其他指标也达到排放标准，总氮去除率在70%以上。(2)流程简单，投资省，操作费用低。该工艺是以废水中的有机物作为反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂贵的碳源。尤其，在蒸氨塔设置有脱固定氨的装置后，碳氮比有所提高，在反硝化过程中产生的碱度相应地降低了硝化过程需要的碱耗。(3)缺氧反硝化过程对污染物具有较高

22、的降解效率。如COD、BOD5和TN在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有机物的去除率分别为62%和36%，故反硝化反应是最为经济的节能型降解过程。(4)容积负荷高。由于硝化阶段采用了强化生化，反硝化阶段又采用了高浓度污泥的膜技术，有效地提高了硝化及反硝化的污泥浓度，与国外同类工艺相比，具有较高的容积负荷。(5)缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。当进水水质波动较大或污染物浓度较高时，本工艺均能维持正常运行，故操作管理也很简单。通过以上流程的比较，不难看出，生物脱氮工艺本身就是脱氮的同时，也降解酚、氰、COD等有机物。结合水量、水质特点，我们推荐采用缺氧/好氧(A/O)的生物脱氮(内循

23、环)工艺流程，使污水处理装置不但能达到脱氮的要求，而且其它指标也达到排放标准。3、A/O工艺的缺点（1）由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；（2）若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。另外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90。（3）影响因素：水力停留时间（硝化6h ，反硝化2h）污泥浓度MLSS（3000mg/L）污泥龄（30d）N/MLSS负荷率（0.03）进水总氮浓度（30mg/L）方案二：A2/O工艺1、基本原理： A2/O工艺是Anaerobic-Ano

24、xic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。2、A2/O工艺特点：（1）污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。（2）污泥沉降性能好。（3）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。（4）脱氮

25、效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。（5）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。（6）在厌氧缺氧好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。（7）污泥中磷含量高，一般为2.5以上。3、A2/O工艺的缺点（1）反应池容积比A/O脱氮工艺还要大；（2）污泥内回流量大，能耗较高；（3）用于中小型污水厂费用偏高；（4）沼气回收利用经济效益差；（5）污泥渗出液需化学除磷。综合分析与结论：虽然A/O工艺池容小，成本低，但是若要达到脱氮效果就必须加大回流，

26、这样就会增大成本，A2/O工艺对于处理量小的污水处理厂来说是不合算的，因为池容大占地面积大，而且能耗会很高，本次设计处理水量为20万吨每天，根据有关资料，结合出水水质对脱氮除磷的要求和运行管理是否可靠上以及陈本上综合考虑，本设计确定采A2/O工艺。2.6 污水处理工艺流程图第三章 污水处理工艺与设备设计计算3.1 污水处理系统3.1.1 格栅泵前设置格栅的作用是保护水泵，而明渠格栅的作用则是保护后续处理系统的正常工作。目前普遍的做法是 将泵前的格栅做成明渠格栅。采用机械清渣是，由于机械 连续工作格栅余渣较少，阻力损失几乎不变。因此，格栅前通常不设渐变段。主要设计参数表3-1生活污水量总变化系数

27、KZ值平均日流量（L/S）51540701002005001000KZ2.32.01.81.71.61.51.41.3设计流量，日平均污水量Q为20104 m3/d，总变化系数KZ值为1.3则设计流量（最大流量）： （3.1）中格栅：1.主要设计参数：栅条宽度S：10 mm （迎水面为半圆的矩形）栅条间隙宽度b：20 mm （1625mm，机械清除）过栅流量v：1.0 m/s （0.61.0 m/s）栅前渠道流速：0.9 m/s（0.40.9 m/s）栅前渠道水深h：1.1 m 格栅倾角：60（6070）数量：3座(不少于2座)栅渣量 格栅间隙为20mm，栅渣量W1按1000m3污水产渣0.0

28、6 m3（格栅间隙1625mm适用于0.100.15m3栅渣/103污水）2工艺尺寸 (1)格栅尺寸过栅流量Q1 （3.2）栅条间隙数n（取n为44） （3.3）有效栅宽B (2) 通过格栅的水头损失h1 进水渠道渐宽部分的长度L1 ,m设进水渠宽B1=0.75m，其渐宽部分展开角度1=20，进水渠道内的流速为0.77m/s （3.4） 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2，m （3.5） 通过格栅的水头损失h1，m （3.6） （3.7）式中 h1 设计水头损失，h0 计算水头损失，m；g 重力加速度，m/s; k 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3； 阻力系数，与栅条断面

29、形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐边矩形断面，=2.42。 （3.8）（3）栅后槽总高度H，m设栅前渠道超高h2=0.3mH=hh1h2=1.1+0.127+0.3=1.527(m) （3.9）（4）栅槽总长度L，m L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tg （3.10）式中， H1栅前渠道深，H1=h+h2，m L=0.9340.4670.51.0(1.10.3)/tg60=3.71(m) （3.11）3.每日栅渣量W，m3/d （3.12）故采用机械清渣。4.格栅选择：选择HG-2000型机械格栅；规格及技术参数见下表：表3-2 HG-2000型机械格栅参数

30、设备宽度/mm2000水流速度 /m/s0.31有效栅宽/mm1910电动机功率/kw2.2有效间隙/mm20安装角度60细格栅1主要设计参数设计流量，日平均污水量Q为20104 m3/d，总变化系数KZ值为1.3则设计流量（最大流量）：23104 m3/d=2.99 m3/s栅条宽度S：10mm（迎水面为半圆的矩形）栅条间隙宽度：10mm过栅流速：1.0 m/s（0.61.0m/s）栅前渠道流速：0.6m/s栅前渠道水深：1.0m格栅倾角：60（6070）数量：4栅渣量：格栅间隙为10mm,栅渣量W1按1000 m3污水产渣0.1m3（机械清渣）2工艺尺寸(1) 格栅尺寸过栅流量Q1： （3

31、.13）栅条间隙数n （3.14）有效栅宽 （3.15）（2）通过格栅的水头损失h进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B1=0.75m，其渐宽部分展开角度1=20，进水渠道内的流速为0.77m/s(m) （3.16） 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度L2，m （3.17） 通过格栅的水头损失h1，m （3.18）式中 h1 设计水头损失，m； h0 计算水头损失，m； g 重力加速度，m/s2； k 系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3； 阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐边矩形断面，=2.42。 （3.19）（3）栅后槽总高度

32、H，m设栅前渠道超高h2=0.3m （3.20）（4）栅槽总长度L，m （3.21）式中， H1栅前渠道深，H1=h+h2，m3. 每日栅渣量W，m3/d (m3/d)0.2(m3/d) （3.22）采用机械清渣。4. 格栅选择：选择HG-2000回转式机械格栅，规格及主要技术参数见下表 表3-3 HG-2000回转式机械格栅技术参数设备宽度/mm2000水流速度 /m/s0.31有效栅宽/mm1850电动机功率/kw2.2有效间隙/mm10安装角度60图3.1格栅设计计算图3.1.2 进水提升泵房1.设计说明 设计采用一次提升方式，将污水提升，以满足整个污水处理厂竖向水力流程的要求。2.设备

33、选型（1）流量：提升流量按最大流量设计，即max=7738.8m3/h（2）扬程： 根据水力高程设计，泵提升前后的水位差为38.656745-30.449=8.207745（取8.3m）另设泵站内的总损失为1 m，吸压水管路的总损失为1m，自由水头为0.5 m。故所需泵的扬程为8.3+1+1+0.5=10.8 m（3）选型选用400QW1700-22型潜水排污泵8台（6用2备），扬程15m，轴功率119.4kw，电机功率160kw。效率83.36% ,流量1700m3/h，出水口径400 mm。3.1.3 旋流沉砂池作用：主要去除相对密度为2165、粒径为0.2mm以上的沙粒。沉砂池分为平流沉

34、砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池，各种沉砂池的优缺点对比如下表所示：表3-4 各种沉砂池特点池型优点缺点适用条件平流沉砂池构造简单，沉砂效果较好且稳定，运行费用低，重力排砂方便重力排砂时施工困难，沉砂含有机物多，不易脱水小型，中型污水厂曝气沉砂池构造简单，沉砂效果较好。沉砂清洁易于脱水，机械排砂，能起预曝气用占地面积大，投资大，运行费用较高中型，大型污水厂旋流沉砂池沉砂效果好且可调节，适应性强，占地少，投资省构造复杂，运行费用高大、中、小型污水厂综合比较，选择沉砂效果好且可调节，适应性强，占地少，投资省的旋流沉砂池是比较合适的，旋流沉砂池的工作原理是利用水力涡流使泥砂和污水分开，从而达到除砂的目的

35、。污水从切线方向进入圆形沉砂池，进水渠道末端设一跌水槛，使可能沉积在渠道底部的砂子向下滑入沉砂池；还设有一个挡板，使水流及砂子进入沉砂池时向池底流动，并加强附壁效应。在沉砂池中间设有可调速的浆板，使池内的水流保持环流（如图3-3），在重力作用下，砂子下沉并向中心移动，由于越靠近中心水流断面越小，水流速度逐渐加快，最后将沉砂池落入砂斗。而较轻的有机物则在沉砂池中间部分与砂子分离。池内的环流在池壁处向下，到池中间则向上，加上浆板的作用，有机物在池子中心部位向上升起，并随着出水水流进入后续构筑物。图3.2 旋流沉砂池水砂流线图1、设计参数（1）旋流沉砂池有平底型和斜底型两种类型，其排砂方式主要有用泵

36、排砂及气提排砂。（2）沉砂池表面水力负荷约，水力停留时间约2030s。（3）进水渠道直段长度应为渠宽的7倍，并且不小于4.5m，以创造平稳的进水条件。（4）进水渠道流速，在最大流量的4080情况下为0.60.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s，但最大流量时不大于1.2m/s。（5）渠道应设在沉砂池上部以防扰动砂子，出水渠道与进水渠道的夹角大于，以最大限度地延长水流在沉砂池内地停留时间，达到有效除砂地目的。（6）出水渠道宽度为进水渠道的2倍，出水渠道的直线长度要相当于出水渠的宽度。（7）沉砂池前面应设格栅，下游应设堰板或巴氏流量槽，以保持沉砂池内所需的水位。 根据设计水量的不同，涡流沉砂池

37、可按表3-4选择。表3-5 比式旋流沉砂池的规格设计流量/(104m3/d)沉砂池直径/m沉淀池深度/m砂斗直径/m砂斗深度/m驱动机构功率/w浆板转速/(r/min)0.381.831.120.911.520.56200.952.131.120.911.520.86201.52.441.220.911.520.86202.653.051.451.521.680.75144.53.661.521.522.030.75147.64.881.681.522.081.51311.45.491.981.522.131.51318.96.102.131.522.441.51326.57.322.131.

38、832.441.5132 计算与选型总设计流量: （3.23）水力停留时间T=25s；表面水力负荷约；采用设计流量为18.9104m3/d的旋流沉砂池2座；除砂方式采用气提法。该沉砂池的规格，见表3-6。表3-6 该设计的涡流式沉砂池的规格设计流量/(104m3/d)个数/座沉砂池直径/m沉淀池深度/m砂斗直径/m砂斗深度/m驱动机构功率/w浆板转速/(r/min)18.926.102.131.522.442.2133.1.4 初沉池初沉池：去除悬浮物及一定的有机负荷。1、设计参数设计流量（最大流量）200000m3/d(2.99m3/s)表面负荷：2.4m3/(m2h)沉淀时间2h中心进水管

39、:下部管内流速v1取1.2m/s，上部管内流速v2取1.0 m/s，出管流速v3取0.8 m/s出水堰负荷2.9L/(s.m)池底坡度0.05（0.050.10）数量：2座沉淀池型：圆形辐流式2、初沉池尺寸 单池面积 () （3.24） 沉淀池直径 取 D=55m16m （3.25） 有效水深 （3.26）D/h2=55/4.8=11.4(612) （3.27）有效容积： （3.28）集泥斗：上部直径3.5m，下部直径1.5m,倾角为45,泥斗高h0为1.0m。 则泥斗有效容积 （3.29） 沉淀池池边总高 缓冲层高度h3=0.5m超高h1为0.3m则总高H=h1+h2+h3=0.3+3.6+

40、0.3=4.5m （3.30） 沉淀池中心高度 （3.31） 中心进水管：下部管径 取D为900mm，则实际流速为1.18m/s。 上部管径取D为1000mm,实际流速为0.99m/s,出流面积 ,设置10个出水孔，空口尺寸950mm900mm。导流筒：导流筒的深度为 池深的一半，即为1.8m，导流的面积按沉淀池面积的3%设计，则导流筒的直径 （3.32）出水堰：采用正三角形出水堰。设计堰上水头为5cm，三角堰的角度为，有三角堰堰上的水头（水深）和过流堰宽B之间的关系为，可得出水流过堰宽度B为5.77cm设计堰宽为10cm ,流量系数Cd取0.62，则单堰过堰流量 （3.33） 每个初沉池应该

41、布置的出水堰总数N=0.7475/0.00047=1590.4取N为1591个环形集水渠宽0.6m，沿集水渠双侧布置出水堰，集水渠内、外圆环直径分别为38m和39.2m（集水渠内壁距池壁1.2m，外壁距池壁1.4m)出水总周长L，出水堰总线长159110cm=159.1m，出水堰总线长小于出水总周长，满足要求。出水堰布置：内环布置个，外环上布置个。由于出水堰总线长小于出水渠两壁总周长，因此，需间隔布置出水堰，两个出水堰堰顶间距取为6cm。集水渠：辐流式沉淀池的集水渠大约位于距池壁的（1/10）处，渠宽b为0.6m，集水渠平均进水流量Q1=0.29m3/s,则集水槽末端为自由泄水时，依据下式可确

42、定水槽起始端水深H和末端水深为 （3.34）=0.32mH取 为0.34m.为保证出水堰自由出流，集水槽起始端（水深为H处）水面距三角堰口高度h1为0.1m，三角堰口高度，集水渠高度取1.1m。最大流速校核：最大流速发生在过流断面最小处， （0.7475=2.99/4）排泥量：污泥量按初沉池对悬浮物（ss）的去除率计算，进水ss为200mg/L，初沉池ss的去除率按50计。干污泥量：污泥含水率设计为95（95%-97.5%），污泥密度为1000kg/m3,则污泥体积 （3.35）单池泥量采用连续排泥，集泥斗的作用仅为收集污泥。刮泥设备：选择 ZBGN45型周边传动刮泥机。其性能指数见下表表3-

43、7 ZBGN45型周边传动刮泥机性能指数池径m周边线速度m/min功率/kwZBXN55551.602.223.2 A2/O生物反应池的设计3.2.1 A2/O工艺原理 A2/O工艺即厌氧缺氧好氧工艺，生物反应池分为三段，即厌氧段、缺氧段、好氧段。其中有两个污泥回流过程，即内回流和外回流，内回流是缺氧段和好氧段之间的回流，外回流是厌氧段和好氧段之间的回流。在首段，厌氧池主要是进行磷的释放，使污水中的磷的浓度升高，溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；另外，NH3-N因细胞的合成而被去除一部分，是污水中的NH3-N下降，但含量没有变化。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回

44、流混合液中带入的大量和还原为N2释放到空气中，因此BOD5浓度继续下降，浓度大幅度下降，而磷的变化很小。 在好氧池中，有机物被微生物生化降解后浓度继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使浓度显著下降，但随着硝化过程的进展，浓度增加，P将随着聚磷菌的摄取，也以较快的速率下降。所以，A2/O工艺可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的摄取而被去除等功能，脱氮的前提是应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。3.2.2 A2/O工艺的特点（1）工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建投资。（2）该工艺在厌氧、缺氧、好氧环境下交替运行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。

45、（3）该工艺不需要外加碳源，厌氧、缺氧池只进行缓慢搅拌，节省运行费用。（4）便于在常规活性污泥工艺基础上改造成A2/O。（5）该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果受回流污泥夹带的溶解氧和硝态氧的影响，因而脱氮除磷效果不可能很高。（6）沉淀池要防止产生厌氧、缺氧状态，以避免聚磷菌释磷而降低出水水质和反硝化产生N2而干扰沉淀。但溶解氧含量业不易过高，以防止循环混合液对缺氧池的影响。3.2.3 A2/O工艺的基本设计参数 A2/O脱氮除磷工艺主要设计参数见表3-8。表3-8 A2/O厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺主要设计参数项目数值BOD5污泥负荷N/kgBOD5/(kgMLSSd)0.1

46、30.2TN负荷/kgTN/(kgMLSSd)0.05(好氧段)TP负荷/kgTP/(kgMLSSd)0.06厌氧段)污泥浓度MLSS/（mg/L）30004000污泥龄1520水力停留时间t/h811各段停留时间比例A:A:O（1：1：3）（1：1：4）污泥回流比R/%50100混合液回流比R内/100300溶解氧DO/(mg/L)厌氧池8(厌氧池)TP/BOD58TP/BOD5=4/160=0.025100mg/L(以CaCO3计) （3.49）可维持PH7.2（7）反应池主要尺寸反应池总容积V=7.83104m3设反应池6组，单组池容 （3.50）有效水深h=4.0m单组有效面积 （3.

47、51）采用3廊道式推流式反应池，廊道宽b=4m单组反应池长度 （3.52）校核： （3.53）取超高为0.3m，则反应池总高H=4.0+0.3=4.3m（7）反应池进、出水系统计算进水管单组反应池进水管设计流量 （3.54）管道流速v=0.6m/s管道过水段面积 （3.55）管径 （3.56）取进水管径为DN1000mm。回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量 （3.57）管道流速v=0.6m/s取回流污泥管管径DN1000mm进水井反应迟进水孔尺寸：进水孔过流量 （3.58）孔口流速v=0.4m/s孔口过水段面积 （3.59）孔口尺寸取为2.0m1.6m；进水井平面尺寸取为2.0m2.0m。

48、出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算： （3.60）式中 （3.61）b堰宽，b=7.5m；H堰上水头，m；则： （3.62）出水孔过流量孔口流速v=0.4m/s孔口过水段面积 （3.63）孔口尺寸取为3.0m2.25m出水井平面尺寸取为3.0m2.5m出水管反应池出水管设计流量管道流速v=0.4m/s管道过水断面 （3.64）管径 （3.65）取出水管管径DN2000mm（9）曝气系统设计计算设计需氧量AOR设计需氧量AOR =去除BOD5需氧量剩余污泥中BODu氧当量+NH3-N硝化需氧量剩余污泥中NH3-N的氧当量反硝化脱氮产氧量碳化需氧量 （3.66）硝化需氧量 （3.67）反硝化脱氮产

49、生的氧量 （3.68） （3.69）最大需氧量与平均需氧量之比为1.4,则 （3.70） （3.71）标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底距池底，距池底0.2m，淹没深度5.8m，氧转移效率，计算温度25。将实际需氧量AOR换算成标态下的需氧量SOR。 （3.72）式中 气压调整系数，工程所在地区实际大气压为0.912105Pa； （3.73）曝气池内平均溶解氧，取；氧转移速率的污水所在参数，对生活污水取值0.50.95；饱和溶解氧的污水参数，对生活污水取0.900.97。查相关资料得水中溶解氧饱和度 （3.74）空气扩散气出口处绝对压为 （3.75）空气离开好氧反应池时氧的百

50、分比 （3.76）好氧反应池中平均溶解氧饱和度 （3.77）标准需氧量为 （3.78）相应最大时标准需氧量 （3.79）好氧反应池平均时供气量 （3.80）最大时供气量 （3.81）鼓风机的选型根据最大时供气量，选用GM75L型鼓风机2台（1用1备），该型号鼓风机运转性能好，可靠性能高，采用单级组装式整体结构，占地面积小，质量轻，安装方便。它比一般离心叶轮外径小30%40%，故转子转矩小，一般鼠笼式电机即可满足要求，易于启动。其主要性能参数见表3-9。表3-9 GM型鼓风机典型机组主要性能参数型号进口流量/进口压力/MPa排空压力/MPa轴功率/kW电机功率/kWGM75L14000.0980

51、.1717502000鼓风机房的设计鼓风机房的平面尺寸设计为LB=10m10m=100m2。所需空气压力（相对压力） （3.82）式中 供风管道沿程与局部阻力之和取，取；曝气器淹没水头取5.8m；曝气器阻力取0.4m；富余水头取0.5m。则：曝气器数量计算（以单组反应池计算）按供养能力计算所需曝气器数量 （3.83）式中按供养能力所需曝气器个数，个；曝气器标准状态下与好氧反应池工作条件接近时的供养能力，。采用STEDCO型橡胶膜微孔曝气器，参见有关手册工作水身5.8，曝气器氧利用率，充氧能力取。具体参数见表3-10。 表3-10 STEDCO300型橡胶微孔曝气器主要性能参数型号规格/mm水深/m供气量/服务面积/STEDCO3006260.71.3充氧能力氧利用率/%理论动力效率阻力损失/Pa质量0.240.5415334.56.032001则： （3.84）以微孔曝气器服务面积进行校核： 不符合要求，故减少微孔曝气器的数目，减少到240个，在0.71.3之间，校核符合要求供风管道计算供风干管采用环状布置。流量 （3.85）流速v=10m/s管径 取干管管径DN800mm单侧供气（向单侧廊道供气），每个池设7个曝气支管。则： （3.86）流速v=5m/s管径 （3.87）取支管管径为DN150