5万吨天生活污水厂设计(改良氧化沟工艺)——毕业设计

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1、2013届毕业生毕业设计题 目:某县 5.0万吨/天生活污水厂设计（改良氧化沟工艺） 院系名称： 化 学 学院 专业班级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 教师职称： 教 授 2013年05月18日43摘 要在我国目前的技术、经济条件下，氧化沟污水处理技术被认为是出水水质好、运行可靠的污水生物处理方法，特别是其封闭循环式的池型较适用于污水的除磷脱氮。对于中小城市及乡镇采用氧化沟处理污水来说，其建设速度快、投资省、管理方便等优点，使得能收到很好的预期效果。日处理量为5.0万吨的小型污水处理厂，采用改良氧化沟工艺，以改进型四沟式氧化沟和曝气生物滤池为核心处理构筑物。污水通过管道进入提升泵房、经细

2、格栅后进入厌氧池+氧化后的生物反应池中，在氧化沟内与回流污泥在厌氧池内混合，进行磷的释放，然后进入改进型的四沟式氧化沟，出来的清水进入气水反冲洗滤池中进行深度处理，最后经紫外线消毒后出水。四沟式氧化沟采用边沟排泥，这样既有利于除磷，又有利于后续的污泥处理；通过工程实践，根据氧化沟工艺设计和应用中存在的缺点和问题，提出氧化沟处理生活污水和工业废水的完善措施和发展趋势。关键词：改进型四沟式氧化沟；曝气生物滤池；脱氮除磷；Title 50,000 t/d sewage plant design based on improved oxidation ditch process for a count

3、y AbstractIn our current technology, economic conditions, the oxidation ditch wastewater treatment technology is considered the water quality is good, reliable operation of biological wastewater treatment methods, Especially its closed circular pool type is more suitable for phosphorus and nitrogen

4、removal of sewage. Oxidation ditch sewage treatment for small and medium-sized cities and towns, the speed of its construction, investment, management and easy, so expected to receive good effect.Daily processing capacity of 50,000 tons of small sewage treatment plants, improved oxidation ditch proc

5、ess, improved four oxidation ditch and Biological Aerated Filter as the core processing structures. Sewage through a pipe into the upgrading pumping stations, into the anaerobic tank through fine grid + oxidized biological reaction vessel, in the oxidation ditch and the return sludge in the anaerobi

6、c tanks mixed phosphorus release, and then enter the Improvedthe four oxidation ditch, out of the clear water into the gas-water backwash filter depth processing, the final effluent after UV disinfection. The four oxidation ditch Ditch mud, both for phosphorus removal, but also conducive to subseque

7、nt sludge treatment; engineering practice, according to the shortcomings and problems that exist in the oxidation ditch process design and application, oxidation ditch treatment lifesewage and industrial wastewater perfect measures and trends.Keywords ： Improved four oxidation ditch；Biological Aerat

8、ed Filter； Nitrogen and phosphorus removal.目录1.绪论11.1氧化沟的基本概念、原理和技术发展11.1.1氧化沟的基本概念和原理21.1.2氧化沟技术的演变及发展21.2氧化沟脱氮除磷的矛盾关系及某些解决方法31.2.1污泥泥龄31.2.2碳源31.2.3硝酸盐41.2.4系统的硝化和反硝化容量问题41.3氧化沟的曝气和混合推动设备41.3.1曝气设备51.3.2水下推进设备51.3.3氧化沟曝气设备选型及设计关键61.4四沟式氧化沟工艺原理及特点61.4.1工艺原理61.4.2四沟式氧化沟工艺特点62.设计说明书82.1污水处理厂设计规模82.2进

9、水水质及出水所需达到的目标82.3流程说明82.3.1格栅92.3.2进水泵房102.3.3旋流沉砂池102.3.4厌氧混合池与氧化沟122.3.5二级提升泵房及废水调节池142.3.6气水反冲洗滤池与清水池152.3.7消毒池162.3.8加药间162.3.9污泥储泥池162.3.10污泥浓缩脱水机房173.设计计算书183.1粗格栅的设计183.2进水泵房的设计203.3细格栅的设计203.4旋流沉砂池的设计223.5厌氧混合池与氧化沟的设计243.6二级提升泵房及废水调节池的设计313.7气水反冲洗滤池与清水池323.8消毒池363.9加药间373.10污泥储泥池373.11污泥浓缩脱水

10、机房37结 论40致 谢41参 考 文 献421.绪论上百年来西方发达国家在逐渐形成工业化和城市化过程中，分阶段出现的重大的环境问题，在我国近几十年来集中出现，呈现压缩型、复合型、结构型的特点。尤其是在改革开放后，随着中国经济的迅速崛起，社会各方面的变化日新月异，但与之而来的严重的环境污染也同样让我们目不暇接。环境污染和生态破坏已经造成巨大经济损失，严重危害人民群众健康，并影响社会稳定和环境安全。我国是一个水资源严重匮乏的国家且时空分布严重不均，随着经济的高速发展和城市化进程的加快，原始资源型缺水问题已经日益突出。近几年频繁出现的极端天气，比如2008年南方大雪冰封了河流湖泊和亿万同胞回家的路

11、；2010年山东、甘肃出现六十年不遇的干旱，使许多水库、河流干涸和断流；2012年7月北京遭遇61年最强暴雨，造成经济损失近百亿元；而与此同时三年连旱使得云南苦不堪言。华北地区几乎处于有河皆涸、有水皆污的状况，致使许多城市限水限电，南方不少城市也面临“有水难用”、“优于水而忧于水”的发展困境。长此以往，江南水乡将无水可喝，说出去这不是天大的悲哀吗？是我们采取行动的时候了1。随着环境污染问题的日益突出，以及人们对安全健康和社会环境的关注，国家和地方对污水排放的控制也越来越严格，对污水处理程度的要求越来越高，与此同时，科学发展观已经逐渐深入人心。在近100余年的发展历程中，城市污水处理的理论和技术

12、有了巨大的发展，在污水处理技术方面应用最多的是传统的活性污泥法及其变型工艺，如氧化沟法及其变型工艺、SBR法及其变型工艺，还有生物膜法2。其中氧化沟法及其变型工艺被认为是出水水质好、运行可靠、基建投资费用和运行费用低的污水生物处理方法，特别是其封闭循环式的池型尤其有优势，适用于污水的除磷脱氮，在国内外用得最为广泛3。1.1氧化沟的基本概念、原理和技术发展1.1.1氧化沟的基本概念和原理氧化沟是活性污泥法的一种变形，最早是由荷兰果里卫生研究所（TND）的帕斯维尔（APasveer）教授发明的。1954年首先在海牙北部的沃绍本建造了第一个生产型实验厂并投入使用，试验厂的基本特征是跑道型循环混合式曝

13、气池，以后几经改革作为污水处理设施用于污水处理厂的建造中。氧化沟的池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置，近年来也有采用局部区域鼓风曝气外加水下推进器的运行方式。池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。廊道中水流虽然呈推流式，但过程动力学接近完全混合反应池。当污水离开曝气区后，溶解氧浓度降低，有可能发生反硝化反应4。1.1.2氧化沟技术的演变及发展氧化沟工艺已有百余年的历史，自诞生以来，其发展过程可分为四个阶段：（1） 第一代氧化沟Pasveer氧化沟Pasveer氧化沟可追溯到1920年，其雏形是在英国Sheffield建成的桨板曝气池，是一种简易污水处理系统，

14、最初属于延时曝气法，目的是处理周边城镇的污水，服务人口只有几百人。它把常规处理系统的四个主要内容合并在一个沟中完成，白天进水曝气，晚上作沉淀池用，结构简单，处理效果好。第一代氧化沟沟深12.5m，为了可以连续运行，已发展了多种形式，设置了二沉池。（2） 第二代氧化沟规模型和用于处理工业废水氧化沟较于其他污水处理方法具有结构简单、运行管理方便和构筑物少便于维护等优点，自上世纪60年代以来其数量和规模不断增长和扩大，处理能力也大大增加。新一代氧化沟采用直径1m的曝气刷和立式曝气器，使氧化沟的沟深逐步扩大，可达3.5m，称之为Carrousel氧化沟。这一阶段的氧化沟已经开始考虑到了硝化和反硝化。（

15、3） 第三代氧化沟多样性发展随着污水处理技术及氧化沟技术的发展，出现了许多从不同角度深入研究得出的新型氧化沟。如DHV公司的Carrousel2000型、丹麦Kruger公司的双沟、三沟式氧化沟等。这一阶段的氧化沟进一步考虑到脱氮除磷的问题，许多新的概念也被提出来了。在这一时期，出现了许多新的沟型，如延时曝气低负荷系统、高负荷氧化沟、要求污泥稳定的氧化沟等。（4） 第四代氧化沟曝气净化与污泥的沉淀分离一体化这一概念由美国最早提出将二沉池直接设置在氧化沟中的一体化，在实际中迅速显现出极广阔的前景。所谓一体化氧化沟，就是充分利用氧化沟较大的容积和水面，在不影响氧化沟运行的情况下，通过改进氧化沟部分

16、区域的结构或在沟内设置一定的装置，使泥水分离过程在氧化沟内进行5。1.2氧化沟脱氮除磷的矛盾关系及某些解决方法随着水体富营养化问题的日益严重，对城市污水中氮磷的去除要求也越来越高。但值得注意的是脱氮与除磷所需的环境条件是相互矛盾的，要达到预期目的，必须先了解二者之间的关系。1.2.1污泥泥龄对于生物脱氮工艺而言，污泥龄是很重要的设计参数。作为硝化过程的主体，硝化菌通常都属于自养型专性好氧菌，较长的污泥龄可增加生物硝化的能力，并可减轻有毒物质的抑制作用。污泥龄一般应控制在35d以上，有的可高达1015d。而反硝化菌是兼性菌，所需泥龄比硝化菌小的多。对于生物除磷工艺而言，泥龄越长，污泥含磷量越低，

17、去除单位质量的磷需消耗较多的BOD。此外，由于有机质不足而导致的污泥“自溶”现象，使磷的溶解及排泥量的减少导致除磷效果的降低。资料表明，以除磷为目的的生物除磷工艺的污泥龄一般应控制在3.57d6。由此可知，硝化菌和聚磷菌在泥龄上存在着矛盾。针对这一矛盾，一般的做法是把系统的泥龄控制在一个较窄的范围内，兼顾除磷与脱氮的需要。为了充分发挥两类微生物各自的优势，可采取其他对策，第一类是设立中间沉淀池，并设两套污泥回流系统7。第二类是在好氧区的适当位置投放填料。这种做法达到了分离不同泥龄微生物的目的。1.2.2碳源生物脱氮的反硝化过程中，反硝化菌利用易降解的有机物作为碳源，以保证一定的碳氮比，而使反硝

18、化反应能顺利地进行。这样反硝化反应速率较快，缺氧区则可建的较小。但就除磷工艺而言，聚磷菌有限吸收相对分子质量较小的低级脂肪酸类物质。进水中的BOD5/TP值至少要高于15，才能保证聚磷菌足够的机制需求而获得良好的除磷效果。针对这一矛盾，有两种措施。一是从工艺外部考虑，增加进水易降解的COD数量，如可以取消处理厂的初沉池或将初沉池改为酸化池等都有一定的作用。而是从工艺内部考虑，更合理的进行碳源配置，将缺氧区放在工艺的最前面，厌氧区置后。这样除磷不仅未受影响，反而有所增强8。1.2.3硝酸盐在常规工艺中，由于厌氧区在前，厌氧区的硝态氮会妨碍发酵作用的进行，也会导致乙酸盐等低分子有机物的消耗，严重影

19、响了聚磷菌的释磷效率。硝酸盐的问题归根结底还是碳源的竞争问题，解决此问题仍属于碳源的分配问题。主要有两种解决方法：一是工程中应严格控制从缺氧区回流的污泥中硝酸盐的含量。必须使回流污泥充分反硝化。二是采用厌氧区和缺氧区按比例分区进原水的方法来调节碳源的分配，使合理配置9。1.2.4系统的硝化和反硝化容量问题硝化和反硝化是生物脱氮除磷系统密不可分的两个过程。硝化不充分，出水氨氮必然上升，反硝化能力也发挥不出来；反硝化不充分出水硝酸盐就会上升。配置恰当的硝化和反硝化容量，充分发挥它们的潜力，是脱氮除磷工艺设计和运行的一个重要问题10。系统的硝化和反硝化能力决定因素有各自相应区域的水力停留时间、工艺布

20、置形式等。对于前置反硝化来说，内循环比是十分重要的运行参数，对硝化、反硝化以及释磷、吸磷都有重要影响。对于一定的工艺系统，内循环比应有一定的范围，并随水质、水量和温度的变化而适当调整。1.3氧化沟的曝气和混合推动设备1.3.1曝气设备机械表面曝气机是氧化沟上应有较广的一类表面机械充氧设备，它包括水平轴曝气机、垂直轴曝气机以及自吸螺旋曝气机。转刷曝气机又称曝气转刷。它是通过水平轴的转动带动叶片转动，强烈搅动水面溅起水花，空气中的氧就转移到水中，完成充氧过程，转刷转动时，其下游水位被抬高，在转刷上下游之间形成一定的提升水头，推动沟中混合液的水平流动30。射流曝气机是Lecompt和Mandt首次提

21、出将水下曝气和推流系统用于氧化沟，它一般放在氧化沟的底部，吸入的压缩空气与加压水充分混合，向水平方向喷射，达到曝气充氧、推进水流及混合搅拌的目的。由于产生微小气泡，氧的转移效率高12。1.3.2水下推进设备水下推进器是一种在水下获得推力并产生一定流速的水下旋转设备。在氧化沟中，其主要作用是混合和推动氧化沟中的混合液，增加沟底流速，保持污泥悬浮并可提高曝气效率。表1为部分水下推进器性能参数13。表1 部分潜水搅拌机主要性能参数类型型号电机功率/KW浆叶直径/mm潜水搅拌机MDD S100-1.5-3B1MDD S100-2.2-3B1MDD S100-3.0-3B11.52.23.0280340

22、410潜水混合机OMPG S100-2.2-2B1OMPG S100-4.0-2B1OMPG S100-15.0-2B12.24.015.0600600850中速潜水推流机MRPG S100-1.5-3B1MRPG S100-2.2-3B1MRPG S100-3.0-3B11.52.23.07007508001.3.3氧化沟曝气设备选型及设计关键由于氧化沟机械曝气设备与一般鼓风曝气不同，除了良好的充氧性能外，还要负担混合和推流，因此，设备选型时要注意充氧和混合推流之间的协调。但从一定意义上讲，氧化沟曝气设备的混合和推流能力比其充氧能力更重要。在有水下推动设备的氧化沟而言，供氧能力较易解决；对于

23、有脱氮除磷的氧化沟而言，采用曝气设备与水下推动器相结合的形式是较为有效地措施14。由于在实际应用中难以校核混合推动力，因此，在无水下推动器时，氧化沟有效水深的大小应考虑设备本身的性能，沟型上应以尽可能减少水头损失为主要原则，并加强弯道的推流15。1.4四沟式氧化沟工艺原理及特点1.4.1工艺原理氧化沟技术由于具有出水水质好，运行稳定，管理方便以及区别于传统活性污泥法的一系列技术特征，使其在近几十年来取得了迅速的发展，成为污水处理中用的较多的技术之一。四沟式氧化沟是一种四沟交替工作式污水处理方法，每个沟中都设有曝气设备，四沟由公共池壁处开孔相通。本污水处理工艺有两种运行方式：一种为去除氨氮和有机

24、物的运行方式，主要是、沟交替出水；另一种为生物脱氮的运行方式，分为六个阶段进行，周期为8h，且随每一阶段各沟中的曝气设备运转状况的不同，进、出水的沟也不同。采用本污水处理方法可以提高曝气设备和氧化沟容积的利用率，可以同时反硝化，脱氮效率高，运行灵活。1.4.2四沟式氧化沟工艺特点 工艺流程简单，管理方便。四沟式氧化沟按好氧、缺氧、沉淀4种不同的工艺条件运行，所以除了有一半氧化沟的抗冲击负荷、不易发生断流等特点外，还不需另建沉淀池，不需要污泥回流。 曝气设备利用率高。与双沟交替工作式氧化沟相比，在四沟中，有一沟一直作为曝气使用，因而提高了曝气设备的利用率。 自动化程度高。整个工艺根据输入的运行模

25、式，由PLC系统自动控制和切换，使整个装置实行了自动化控制。四沟式氧化沟容积较大，曝气状态下，沟内循环流速较高（0.3-0.5m/s）。沟内泥水混合均匀，因而具有较强的耐冲击负荷能力，属完全混合反应池。高工艺无需初沉池、二沉池和污泥回流装置。除了对有机物的去除外，这种工艺还具有高度的转氨、脱氮和除磷的功能。所以根据现有的一些成果能够确定出水水质能够达到国家水综合排放标准16。2.设计说明书2.1污水处理厂设计规模此污水处理厂设计一期设计规模为0.5105m3/d，二期设计待定。计划2015年初投入运转。污水处理厂主要接纳其周边工业企业生产废水和几乎全部居住区生活污水，且主要为生活污水。污水处理

26、厂计划服务面积为15平方公里，总服务人口15万人左右。2.2进水水质及出水所需达到的目标经过对县城污水及周边工业废水的实际考察，做出了可行性研究报告对流域区各种污水水质、水量的监测，并对规划期内县城人口的增长、工业企业的发展与改造而影响到的污水水质与水量进行了分析与预测，结果采用以下进厂水水质指标。在设计出水水质标准时，要求排入河流的出水必须达到此时执行污水综合排放标准（GB89781996）二级排放标准17。另外根据国家环保局的要求，并经与外商谈判后双方认可，由此确定污水处理厂最终出水水质。表2 污水厂进、出水水质项目BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）NH4+-N（mg/

27、L）TN（mg/L）TP（mg/L）进水130220180253045出水1050105150.52.3流程说明为了满足进、出水水质的要求，并综合考虑本工程的建设规模、处理要求、工程投资、运行费用和维护管理以及工程的资金筹措等情况，经过技术经济比较、分析，确定采用改进型四沟式氧化沟处理工艺，二级处理出水后采用三级深度处理（气水反冲洗滤池过滤）和紫外线消毒。剩余污泥不经消化直接采用机械浓缩脱水一体机18。粗格栅进水泵房细格栅旋流沉砂池厌氧区二级提升泵房气水反冲洗滤池紫外消毒池PACPAC进水出水水污泥浓缩脱水机房反冲洗废水废水至细格间剩余污泥储泥池污泥外 运四沟式氧化沟栅渣、沉砂外运污泥回流废水

28、调节池图1 氧化沟污水处理工艺流程2.3.1格栅格栅是污水处理厂的第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物和悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量分离出来那些不利于后续处理的杂物。确定栅条间隙宽度是格栅设计的主要参数，栅条间隙宽度与污水处理厂处理规模、污水水质及后续处理设备的选择有关。多数情况下污水处理厂设计有两道格栅，第一道间隙较粗一些，第二道间隙较细一些。机械清渣的格栅安装倾角一般为6090；格栅过水面积，一般不应小于进水管渠的有效面积的1.2倍。格栅的渠道宽度要适当，应使水流保持适当的流速，通常采用0.40.9m/s。另外，为防止栅条间隙堵塞，污水通过栅条间隙的流速（过栅流速）一般采用0.

29、61.0m/s，最大流量时可高到1.21.4m/s。格栅设计的工作平台应高出栅前最高设计水位0.5m,并应有安全及冲洗设施20。 粗格栅通常粗格栅设在提升泵前面，栅条间隙一般采用1640mm，特殊情况下，最大间隙可为100mm。采用直径为10mm的圆钢为栅条，且栅条净间隙为b=25.0mm，栅前流速v=0.7m/s，过栅流速0.6 m/s，栅前部分长度：0.5 m，格栅倾角=60，单位栅渣量：W1=0.03m3栅渣/103m3污水。 细格栅去除污水中漂浮物质，以保证后处理构筑物正常运行。细格栅间隙较细，一般设置在处理构筑物前，栅条间隙一般采用1.510mm。格栅间与沉砂池合建，一层为鼓风机间（

30、沉砂池曝气用），二层安装XQ10001250型格栅共2台，每台宽度2.3m，栅条间隙10mm，自动清渣。2.3.2进水泵房污水泵是用来提升污水以满足后续污水处理流程竖向衔接的要求，实现重力流动顺序处理污水。经粗格栅分离后的污水，已经去除了其中较大的漂浮物及悬浮物，但仍然存在许多细小颗粒，包括无机颗粒、纤维等漂浮物和悬浮物。由于污水中含有易缠绕或聚束的纤维物，故该种泵的流道易于堵塞，从而使泵不能正常工作，造成排污不畅。因此，抗堵性是污水泵至关重要的因素22。目前污水泵形式多样，其中最常用的潜水式为QW型潜水污水泵。QW系列潜水式排污泵采用独特的单片或双片轮结构，大大提高了污物通过能力，能够使纤维

31、物质与直径为泵口径约50%的固体颗粒顺利通过。它采用硬质耐腐材料进行密封，可使泵安全连续运行8000小时以上。并且整体结构紧凑、体积小、噪声小、节能效果好，检修方便。目前潜水式排污泵流量为72400m3/h，其扬程为760m，潜水排污泵根据使用介质、安装方式不同，设计制造成同性能参数的WL、YW、GW系列产品。本污水处理厂选用可提升式无堵塞潜水污水泵，选用350QW1200-11-45型的污水泵24。选择粗格栅与污水提升泵房合建，大大节约了基建面积，节省基建费用，有利于运行管理。2.3.3旋流沉砂池污水中的无机颗粒若不预先沉降分离去除，不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥活性，而且会在反应池底部

32、板积，减少有效容积，甚至会在脱水时扎破滤带，损坏脱水设备。旋流沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加速砂粒的沉淀并使有机物随水流带走的沉砂装置25。钟式沉砂池是旋流沉砂池的一种，是利用机械力控制水流流速与流态，加速砂粒沉降，并使有机物随水流带走的沉砂装置。该套设备由叶轮、转动轴、电动机、减速器和吸砂系统等部分组成；另外在排沙管与砂泵之间安装一个闸阀，砂泵出口处用管道链接至砂水分离器上部进水口。图2 钟式沉砂池工艺图废水由流入口切线方向进入沉砂区，利用电动机及传动装置带动转盘和斜坡式叶片，根据所受离心力的不同，把砂粒甩向池壁，然后落入砂斗，有机物则被送回废水中。砂降入砂斗后采用空气提升器排砂，

33、排砂时间每日一次，每次12小时，所需空气量为排砂量的1520倍27。排出的砂是经砂水分离器分离，水排至提升泵站，砂晾干后外运填埋。钟式沉砂池剖面图如图所示：图3 钟式沉砂池剖面图出水渠道与进水渠道建在一起，中间设有闸板，以便在检修沉砂池时超越沉砂池，两渠道夹角为360，最大限度地延长沉砂池内的水力停留时间。图4 砂水分离器2.3.4厌氧混合池与氧化沟（一）四沟式氧化沟工艺说明及应用根据本项目对污水脱氮除磷的要求，并且针对传统三沟式氧化沟在容积利用率和设备利用率不高，该工程决定采用改进型四沟式氧化沟工艺，可以使氧化沟的容积利用率由三沟式氧化沟的58%提高到69%，大大降低了作为沉淀池的边沟容积，

34、使氧化沟总容积减少11%。，提高了设备利用率24。四沟式氧化沟是Orbal氧化沟的改良型，是在常规的Orbal氧化沟外设置厌氧沟，由四个同心环状沟串联组成，并在3、4沟之间开一个缺口。并且为提高生物脱氮除磷的效率，将A2/O工艺组合进四沟式氧化沟，在氧化沟前增设厌氧池，将作为沉淀功能的边沟中的污泥回流到该池与进水混合，主要目的是富磷污泥的释放和补充活性污泥，实现系统的除磷，改善了污泥的分布状态，进一步提高了氧化沟的容积利用率。它兼具氧化沟的耐冲击、适应性强等特点，而且因各沟相对独立，使得沟内处理效果稳定，提高了出水水质；又具有A2/O工艺的特点和效能25。四沟式氧化沟结构紧凑、操作管理简便，适

35、用于新建的中小型污水处理厂。尤其在北方地区，常年雨水较少，在培菌过程中，只依靠常规闷曝方法便可达到很好的效果。在雨水较多的夏季，一般采用从邻近进水性质相近的污水厂接种培菌，或者投加营养物，提高进水浓度，从而加快培菌过程。不过，考虑到县城污水处理技术限度及接种培菌的复杂性，建议采用投加营养物来达到所需的菌种浓度32。由于我国大多市政管道属于合流制，雨季时水量很不稳定，不仅进一步降低了进水浓度，而且水量过大时极易造成对氧化沟的冲击，进而影响到出水的稳定性。因此，必须建立完善的污水管网，并且严格控制进水水质。当今，众多的应用实例结果均表明，变频式直流脉冲电磁水处理装置能较好的解决循环水管道中的结垢、

36、腐蚀以及微生物堵塞问题，并以其无污染、管理方便、处理效果好的特点及可观的经济效益和明显的环保优势而逐步得以推广和发展28。工程的污泥回流采用潜水过墙泵，减少了提升扬程，节约了电耗。同时构筑物的合建也极大地节省了土建投资。以下是改进型四沟式氧化沟6阶段的同步脱氮除磷运行模式。见图4注：N为好氧状态；DN为缺氧状态；A为厌氧状态；S为沉淀状态；PS为预沉状态图5 改进型四沟式氧化沟运行模式（二）氧化沟出水系统设计传统交替式氧化沟边沟一般配备可调节电动旋转闸门用于出水和调节转刷叶片的浸没深度，但采用此种出水方式需要的设备投资较大且维护管理复杂。因此，该工程设计时采用可调式三角堰出水。但这种出水方式也

37、存在许多问题，如在曝气阶段边沟的出水堰内易进入混合液，在预沉淀时污染物会沉积在出水堰内，使出水不能直接排放。因此，本工程在设计上采取在出水管上加装浑水排放管的方式加以解决。这种方法运行维护较简单，设备投资较少29。2.3.5二级提升泵房及废水调节池2.3.5.1二级提升泵房二级提升泵房主要用于氧化沟的出水，抽出的水将会进入气水反冲洗滤池。选择的污水泵参数应能够满足水量要求，且对水量的变化能够随时做出调节。因此，在所选择的泵中应有变频式潜水泵，且有备用。由于污水处理厂接收周边服装、制药、造纸、化工、啤酒工业等排放的污水以及辖区内居民住宅区生活污水，并且还有气水反冲洗滤池排出的水，其水质水量会随时

38、变化，波动较大。这些变化对排水设备及废水处理设备，尤其是对污水净化设备的正常发挥其净化功能是极其不利的，甚至有可能损坏设备。这一问题是不容忽视的，为解决这一问题，废水处理前一般要设置调节池，以调节水质水量的变化。废水调节池也用于调节滤池反冲洗废水，同时将废水均匀地提升至细格栅，以避免水量冲击负荷30。2.3.5.2废水调节池调节池可以提供对污水处理负荷的缓冲能力，防止处理系统负荷的急剧变化；能够减少处理系统污水流量的波动；且当工厂或其他系统暂时停止排放污水时仍能够对系统继续输入污水，保证系统的正常运行。由于污水处理厂地处平原地区，开挖施工难度较小，且县城用地紧张。并且调节池是提升式进水，结合曝

39、气机和搅拌设备的操作维护，本着节约基建费用的原则，池深可以深些。二级提升泵房选择与废水调节池合建，土建规模留有远期发展的空间，节约了建设费用。2.3.6气水反冲洗滤池与清水池2.3.6.1气水反冲洗滤池气水反冲洗滤池主要用于去除滤池中滤料层的污泥，使得滤料层恢复原有的功能，以正常运行。这种滤池早在上世纪初的美国已经开始使用，而后欧洲的许多滤池也多数采用气水反冲洗技术。但由于其进气量的布配设施欠佳，一直得不到更大的推广应用。随着粗粒，均匀滤池深床滤池的应用，才得到完善而被许多国家和地区采用。在反冲洗时去除污泥主要是由水流剪力来完成，水流剪力是去除滤料截留物的主要因素，水流流速变化缓慢时，滤料颗粒

40、的相反水冲洗是在反冲洗之前或同时，将空气由滤料层下部通入，使粘附在滤料层的污物分离，再用低速水漂洗，排出废水32。国内外水厂运行实践表明：先用气冲，然后气水同时冲洗，最后再单独用水冲洗，是冲洗效果最好的运行方式，这种方式已成为滤池气水反冲洗技术发展的一种趋势。配气配水系统安装长柄滤头，这样既满足均匀布气、不水的要求，又方便施工，且不影响滤板钢筋布置。滤头缝隙总面积占单格滤池面积的0.9%1.25%，安装密度为5060只/m2。滤池供气方式采用鼓风机直接向滤池供气，效率高，设备简单，操作方便。2.3.6.2清水池气水反冲洗滤池与清水池合建，土建按远期规模设计，设备按目前规模配备。在清水池内设置导

41、流墙，以防止池内出现死角，池子顶部还设置有检修孔，以方便检修。为了是清水池内保持空气流通，保证水质的新鲜，清水池顶部还应设置有通气孔；清水池顶部应有0.5m1.0m的覆土厚度，并加以绿化，美化环境。清水池内设置溢流管，在溢流管的管端设置喇叭口，管上不设阀门。出口处设置网罩，可以防止虫类等活物进入池内33。清水池检修时需要放空，因此还应设置排水管。清水池内布置如图6：图6 清水池平面布置示意图2.3.7消毒池采用紫外线消毒工艺对尾水进行消毒，杀死影响出水水质的微生物，使出水更易达到允许排放的标准。消毒池都有配套的现场控制箱。紫外线杀菌消毒是利用适当波长的紫外线对微生物的辐射损伤，破坏微生物机体细

42、胞中的DNA或RNA的分子结构，使微生物自身不能复制，造成生长性细胞死亡和再生性细胞死亡，达到杀菌消毒的效果。2.3.8加药间采用投加聚合氯化铝药剂进行化学除磷，并且化学除磷加药间与污泥浓缩脱水机房合建，加药间留有一定的发展空间，按远期规模设计。药剂投加点为改进型四沟式氧化沟厌氧区出水处和气水反冲洗滤池前端，两处投加量不同。2.3.9污泥储泥池污泥储泥池用于调蓄剩余污泥，同时它还使得控制剩余污泥中的磷在厌氧条件下不再重新释放，剩余污泥在储泥池内的停留时间应控制在4h以内。剩余污泥的含水率高达99%，若含水率减小为98%，则相应的污泥体积降为原体积的一半。2.3.10污泥浓缩脱水机房污泥浓缩的主

43、要目的是为了减少污泥体积，以便后续的单元操作。目前，污泥浓缩的技术界限大致为：活性污泥含水率可降至97%98%，初次沉淀污泥可降至90%92%。目前，污泥浓缩的方法有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，其中重力浓缩应用最广。污泥颗粒在重力浓缩池中的沉降行为属于成层沉降，沉降开始不久沉降污泥即出现分层现象，最上层为清水层，其下为浓度均匀的匀降曾，再下面为浓度渐变的过渡层，最下面是压缩层，四层之间有三个界面34。3.设计计算书污水处理厂构筑物和机械设备有粗格栅、污水提升泵房、细格栅、旋流沉砂池、四沟式氧化沟、曝气设备、二级提升泵房、气水反冲洗滤池、紫外消毒池等。机械设备平均工作时间按10h设计。3.1粗

44、格栅的设计污水处理厂设计水量Q平= 0.5105m3/d =578.7L/s=0.579 m3/s总变化系数Kz = 2.7/Q平0.108=1.36最高时：Qmax= KzQ平=1.36578.7=787.032L/s=0.787 m3/s1. 设计参数最大设计流量Qmax0.787m3/s过栅流速v07m/s栅条净间隙b25.0mm栅前流速V10.6 m/s栅条宽度s0.01m格栅倾角602. 设计计算说明：Qmax最大设计流量，为0.787m3/s ； 设计采用10圆钢为栅条，即栅条宽度为S = 0.01m 根据最优水力断面公式计算得： 1.50m 0.75m所以栅前槽宽约为1.50m。

45、栅前水深约为0.75m。 格栅的间隙数量= 56（条） 栅槽宽度B： B = S（n-1）+ bn = 0.01(56-1)+0.02556=1.95m 过栅水头损失h2 ： 设栅条断面形状为锐边矩形 其中=2.42h2=kho= 0.253mK 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用K=3。 栅后槽的总高度H h1格栅前渠道超高，一般去h1=0.3m H = h + h1 + h2=0.75+0.3+0.253=1.3m 格栅的总长度L： 0.618m H1 = h + h1 =0.75+0.3 = 1.05m式中：L1进水渠渐宽部位的长度，m； L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长

46、度，m； B1进水渠宽度，栅前槽宽，m； 1进水渐宽部分的展开角，一般取20。 每日栅渣量W计算 1.50 m3/d拦截污物量远大于0.3 m3/d，宜采用机械清渣。式中：W每日栅渣量，m3/d； W1单位体积污水栅渣量，m3/(103m3污水)，一般取0.10.01，细格栅取大值，粗格栅取小值，此处取0.03。kz污水流量总变化系数。3.2进水泵房的设计粗格栅井与提升泵房合建，建设采用地下钢筋混凝结构，选用的设备类型是可提升式无堵塞潜水污水泵。1.设计资料 设计流量最大设计流量Qmax= KzQ平=1.360.5105t/d=68000t/d=0.787 m3/s 泵站地理位置泵站位于管网末

47、端的粗格栅后，污水处理厂的前段，地面标高140m。2.设计计算提升的初始水位：-5.2m提升后的水位：5.75m提升净扬程：10.95m设泵的水头损失为：1m所需的扬程H为：11.95m采用潜水房，一用两备，单泵提升流量Q=1000m3/h，N=55KW，扬程12m，转速1250r/min，排出口径210mm28。泵房的设计为地上部分6m,地下部分7m,钢筋混凝土结构。设有闸门以便检修。3.3细格栅的设计Qmax= 0.787 m3/s1. 设计参数最大设计流量Qmax0.787m3/s过栅流速v1.2m/s栅条净间隙b10.0mm栅前流速V10.7 m/s栅条宽度s0.01m格栅倾角802.

48、 设计计算说明：Qmax最大设计流量，为0.787m3/s ； 根据最优水力断面公式计算得： 0.57m所以栅前槽宽约为1.15m。栅前水深约为0.57m。 格栅的间隙数量= 115（条） 栅槽宽度B： B = S（n-1）+ bn = 0.01(115-1)+0.01115=2.3m 过栅水头损失h2 ： 设栅条断面形状为锐边矩形 其中=2.42h2=kho= 0.525mK 系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用K=3。 栅后槽的总高度Hh1格栅前渠道超高，一般去h1=0.3mH = h + h1 + h2=0.57+0.3+0.525=1.4m 格栅的总长度L： 1.58m

49、H1 = h + h1 =0.57+0.3 = 0.87m式中：L1进水渠渐宽部位的长度，m； L2栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m； B1进水渠宽度，栅前槽宽，m； 1进水渐宽部分的展开角，一般取20。 每日栅渣量W计算 3.5 m3/d拦截污物量远大于0.3 m3/d，宜采用机械清渣。式中：W每日栅渣量，m3/d；W1单位体积污水栅渣量，m3/(103m3污水)，一般取0.10.01，细格栅取大值，粗格栅取小值，此处取0.07。kz污水流量总变化系数。3.4旋流沉砂池的设计1. 设计参数.表面水力负荷：200m3/(m2.h) HRTmax30s.有效水深12m，池径与池深比为2.02.

50、5m.进水渠道流速：在最大流量的4080的情况下为0.60.9m/s,在最小流量时大于0.15m/s，在最大流量时不大于1.2m/s.进水渠道直段长度应为渠宽的7倍，并不小于4.5m.出水渠道与进水渠道的夹角大于270，以最大限度地延长水流在沉砂池内的停留时间，达到除砂的目的。.出水渠的宽度为进水渠的两倍。出水渠的直线段要相当于出水渠的宽度。图7 钟式沉砂池剖面图2. 设计计算设计流量：Qmax = 0.787 m3/s1) 沉砂池的直径式中：Q设计流量，；表面负荷，；则=4.25m2) 沉砂池有效水深式中：t水力停留时间，设计中取t=36s则，取h2=2.0m3) 沉砂室所需容积式中:Q平=

51、 0.5105m3/d =578.7L/s=0.579 m3/sT清触沉砂的时间,间隔设计中取T=1d。X城市污水沉砂量，,污水一般采用30污水；则4) 沉砂斗容积式中： d沉砂斗上口直径，m，设计中取d=1.4m；沉砂斗圆柱体的高度，m,设计中取=1.5m；沉砂斗圆台体的高度，m；r沉砂斗下底直径，m，一般采用0.40.6m,设计中取r=0.4m。5) 沉砂室高度式中： 沉砂池超高，m，一般采用0.30.5m，设计中取=0.3m；沉砂池缓冲层高度，m；H=0.3+1.998+1.425+1.5+0.5=5.72m6) 进水渠道进水渠与涡流式沉砂池呈切线方向进水，以提供涡流的初速度。进水渠道宽

52、度：式中： 进水流速，一般采用1.61.2m/s，设计中取=1.0m/s；进水渠道水深，m，设计中取=1m。则进水渠道长度 L1=7B1=70.79=5.53m3.5厌氧混合池与氧化沟的设计1.基础资料处理规模：Q=50000m3/d进水水质：BOD5=130 mg/L，COD=220 mg/L，SS=180 mg/L，NH4+-N=25 mg/L，TN=30 mg/L，TP=45 mg/L，水温最高30，最低10；出水水质：BOD510mg/L，COD50mg/L，SS10mg/L，NH4+-N5mg/L，TN15mg/L，TP0.5 mg/L。2.设计参数考虑污水处理厂脱氮除磷的要求，设计

53、污泥龄取20d。为提高系统抗负荷变化能力，选择混合液污泥浓度MLSS=3000mg/L（MLVSS=0.650MLSS=1950 mg/L），考虑所选污水处理工艺不设初沉池，取有效性系数f=0.60，溶解氧浓度好氧区取2.0 mg/L，缺氧区取0.2 mg/L，根据设计经验值，取污泥产率系数Y=0.60kgVSS/kgBOD5,內源代谢系数Kd=0.05,K=k=0.038，设置三组氧化沟，每组设计流量1.67104m3/d35。3.设计计算（1）氧化沟确定污泥龄 综合考虑到脱氮除磷的要求，确定各参数为：Kd=0.05d-1, Y=0.60kgVSS/kgBOD5,取SRT=20d。 确定出水

54、溶解性BOD5考虑到该工艺无初沉池，所以取f=VSS/SS=0.60,由于总出水的BOD5总应包括出水溶解性BOD5和由于出水带出的VSS所构成的BOD5这两部分。因此，最终出水BOD5的应当是：总出水的BOD5（mg/L）=出水溶解性BOD5(mg/L)+出水中VSS的BOD5(mg/L)实际上VSS只有77%是可生物降解的，23%是惰性的。因此，1mgVSS只有0.77mg BOD5。则出水中SS所占BOD5=出水SSffb=100.600.77=4.62 mg/L出水总BOD5=Se+出水VSS产生的BOD5=4.39+4.62=9.01 mg/L10 mg/L符合要求。 确定氧化沟好氧

55、区容积 根据劳伦斯-麦卡蒂方程：水力停留时间 污泥负荷 如下式： 满足F/M值在0.10.2 kgBOD5/(kgMLSSd)，符合脱氮除磷的要求。 四沟式氧化沟的产泥量表观产率系数又QSrYobs=Xw=Q(S0-Se)Yobs ,则剩余污泥量为：Xw=QSrYobs=5.0104(130-4.39)10-30.3=1884.2kg/d（干污泥量） 硝化校核实际硝化速率 rn=fnqn式中，fn为硝化菌在活性污泥中所占的比例，原污水中BOD5/TKN130/30=4.33。表3 BOD5/TKN与活性污泥中硝化菌的比率BOD5/TKN硝化菌的比率fBOD5/TKN硝化菌的比率f0.51234

56、0.350.210.120.0860.064567890.0540.0430.0370.0330.029此时对应fn=0.061（由表3采用内插法计算）；qn为单位质量的硝化菌降解NH4+-N的速率。硝化菌比增长速率,则式中Yn为硝化菌产率系数，取Yn=0.1kgVSS/kgNH4+-N。所以实际硝化速率rn=fnqn=0.0610.5=0.0305 d-1又因为则9.3h可见设计HRTN=9.3h能够满足硝化要求。 缺氧区设计计算 采用负荷法。系统每日脱氮量=275.6kg/d式中，出水中的NO3-Ne按5mg/L 计。取反硝化速率qdn=0.06kgNO3-N/(kgVSSd) 则反硝化所

57、需容积 水力停留时间TN去除率混合液回流比 澄清区容积计算四沟式氧化沟中一条边沟是作澄清用。假定四沟内污泥浓度分别为两边沟3300mg/L,中沟均为2400mg/L，平均3000mg/L。表4 四沟式氧化沟一个单元工作过程编号工作过程MLSS（mg/L）时间（h）A池澄清过渡段33001B池曝气24004C池曝气24004D池沉淀33004按照表5所示的四沟式氧化沟的工作过程及四条沟平均污泥浓度，估算活性污泥比例： 故氧化沟总容积为： 则澄清区的容积为：13348.3-6454.4-2355.5=4538.4 m3 确定氧化沟的工艺尺寸氧化沟有效水深取4.0m，超高取0.5m，每沟之间隔墙厚度

58、均为0.25m；工程设三组四沟式氧化沟，则单组氧化沟容积为13348.3 m3 。每沟平面尺寸3337.1m2，每池平面尺寸834.3m2。氧化沟单槽净宽取5.4m，每沟两槽净宽共11.05m，可得出有效净池长66.8m。则每池平面尺寸66.8m11.05m。因此，每座氧化沟总宽度为11.054+0.255=45.45m中心岛半径r取2.5m 进出水管及调节堰设计a. 污泥回流比R混合液悬浮固体浓度（MLSS）：3000mg/L，回流污泥浓度：1950 mg/L，1950QR=3000（Q+QR）进出水管流量Q=1.67104m3/d=0.193 m3/s,进出水管流速控制在1m/s以下。进出

59、水管直径,取d=0.50m。校核进出水管流速1.0m/sb. 出水堰计算为了能够调节曝气转碟的淹没深度，氧化沟出水处设置出水竖井，出水竖井内安装旋转堰堰门。初步估计可按薄壁堰计算。Q=1.86bh1.5,取堰上水头h=0.24m，则堰宽b=0.88m,去取b=0.9m。考虑可旋转堰门的安装要求（每池边留0.3m），则出水竖井长度为L=0.32+b=1.5m，故取L=1.8m。考虑到安装高度，出水竖井宽度B=1.2m,则出水竖井平面尺寸为LB=1800mm1200mm。出水井出水孔尺寸为bh=880mm1200mm,正常运行时，堰的顶部高出孔口底边0.1m，堰上下调节范围为0.3m。出水竖井位于

60、中心岛。 需氧量的确定 采用如下经验式计算：O2 Kg/d=ALr+BMLSS+4.6Nr-2.8Nor式中：第一项为BOD合成污泥需氧量；第二项为活性污泥内源呼吸需氧量；第三项为硝化需氧量；第四项为反硝化产生氧量。经验系数：A=0.5 B=0.1a. Nr系数，需要硝化含氮量随剩余污泥排放的含氮量，活性污泥中含氮量为12.4%（活性污泥按C5H7NO2计），有0.650000（0.13-0.01）12.4%=446.4KgN/d出水带走含氮量：总氮 0.01550000=750 KgN/d氨氮 0.00550000=250 KgN/d进水含氮量 0.0350000=1500 KgN/dNr系数，需要硝化含氮量 1500-446.4-250=803.6 KgN/db. Nor系数，需要反硝化含氮量 1500-446.4-750=303.6 KgN/dc. 产泥量MLSS泥龄20d，产泥率Y=0.6，在好氧条件下（DO=2mg/l）,要求污泥量MLSS为：200.650000