1.5万吨城镇污水处理厂工程设计

第 1 页 共 32 页某污水处理厂工程设计1 设计概况1.1 工程概况随着某区社会经济和旅游业的快速发展，城市的污水量与日俱增，污水不经处理直接排放，对人居环境和城市形象造成不良影响，与城市建设步伐不相适应。因此，为了给人民身体健康和投资环境创造一个良好的城区环境，拟建污水处理工程：污水处理厂1 座，总占地 35 亩,位于某区规划南六路南侧。污水处理后达一级 B 标排放。 1.2 基础资料1.2.1 地理位置某区位于西藏高原东南部，地处雅鲁藏布江中下游，地理位置跨北纬 27°3330°40，东经 92°0998°18。东部和北部分别与昌都，那曲地区连接，西部和西南部分别与拉萨市、山南地区相邻，南部与印度、缅甸两国接壤。1.2.2 地形、地貌某区境内地形地貌复杂多样，海拔高低悬殊，北为念青唐古拉山脉，南为喜马拉雅山脉东端，东有横断山脉，西是冈底斯山余脉，平均海拔 4000m 以上，最高峰南迦巴瓦峰高 7781m，是典型的高山峡谷地带。境内群山耸峙，峡谷纵横。1.2.3 气象某区雨充沛，气候湿润，日照充足，年平均气温 8.7，最高温度 30.2，最低温度12，平均降雨量 5002000mm。属高原带温带半湿润性季风型气候，尼洋河谷平原一带气候温和年平均温度为 8.5，最高温度为 30.2，最低温度为15.3。最大冰冻深度 14cm，主导风向是以南风为主的河谷风。年平均降水量为 654.1mm,最高日降水量为 49.7mm。雨量集中时间为 410 月份，降雨量约为全年的 95%，6 月份最大降雨量 136 为 mm，最大积雪深度为 11cm。1.2.4 水文某区境内有大小河流数百条，湖泊几十个，构成了特异的网状水系。全地区河流总第 2 页 共 32 页长度 10536km，水域面积约 20 万公顷，冰川 67 282 万公顷，水力资源总蕴藏量 11300多万 kW，其中可供开发的约 3184 万 kW，分别占自治区总量的 41和 56，是世界上少有的水资源集中地区。流经域的尼洋河流量充沛，终年不断，水流平缓，水质良好，历年平均流量为 502 m3/s。尼洋河流量充沛，终年不断，最大洪水流量为 2710 m3/s，城区八一大桥处最高水位为 2996.36m，常水位为 2995m。镇区位于尼洋河河谷平原，地下水资源十分丰富。城区处在第四系河床河漫冲积层的第一、二、三阶地上，阶地为沙砾石层结构，厚度估计在 50m 以上，地下水位高，含水层厚。地下潜水深度，枯季一般在 1.53m 左右，汛期普遍升高 1.5m 以上。同时地下水补给来源丰富，受降雨，尼洋河水和山泉补给，底层渗透条件良好。深层地下水也有一定储量。1.2.5 地质们于尼洋河谷中，第四纪堆积物以冲积相堆积为主，仅有少量洪积和冰碛物堆积，其沉积时代为晚更新世全新世。根据有关资料，所在地区的地震基本烈度为 8 度。1.3 设计依据及设计原则1.3.1 设计依据（1） 室外排水设计规范 (GB50014-2006)（2） 污水综合排放标准 (GB8978-1996)（3） 城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB18918-2002)（4） 给水排 S 水工程结构设计规范 （5） 建筑给水排水设计规范（6） 给排水设计手册1.3.2 设计原则本设计遵循如下原则进行工艺路线的选择及工艺参数的确定 1-4：（1）采用成熟、合理、先进的处理工艺，处理能力符合处理要求。（2）投资少、能耗和运行成本低，操作管理简单，具有适当的安全系数，各工艺参数的选择略有富余，并确保处理后的污水可以达标排放。（3）根据地形地貌，结合站区自然条件及外部物流方向，并尽可能使土石方平衡，减少土石方量，以节约基建投资，降低运行费用，即在满足工艺要求的条件下，尽量减少建设投资，降低运行费用。第 3 页 共 32 页（4）废水处理系统在运行上有较大的灵活性和可调性，可以适应污水水质、水量和水温的波动，即处理设施应有利于调节、控制、运行操作。（5）处理设施具有较高的运行效率，以较为稳定可靠的处理手段完成工艺要求。（6）总图设计应考虑符合环境保护要求。管线设计应包括各专业所有管线，并满足工艺的要求；工程竖向设计应结合周边实际情况提出雨水排放方式及流向。（7）在设计中采用耐腐蚀设备及材料，以延长设施的使用寿命。（8）废水处理系统的设计考虑事故的排放、设备备用等保护措施。（9）工程设计及设备安装的验收及资料应满足国家相关专业验收技术规范和标准。1.4 厂址选择污水处理厂厂址选择时，应考虑下述原则：（1）在城镇水体的下游，污水能自流进入污水处理厂，以减少动力消耗。（2）少占农田，尽量利用闲散地。（3）尽量靠近排放水体，便于排放，处理后出水安全由排放。（4）要与居民区有一定的距离，位于城市主导风向的下游。（5）工程地质条件良好，便于工程建设实施。（6）满足防洪要求，防洪标准不应低于城市防洪标准。（7）考虑西藏某市的基本情况，发展用地紧张，厂区内建构筑物布置合理，紧凑。（8）有方便的交通、运输及供水、供电条件。目前，西藏某市某区污水处理厂可供选用厂址有两处，分别是：城区规划南六路南侧和娘乳岗南坡下，这两处都位于某区的下游，污水收集范围相同，建成后均可为某区排水服务。两个厂址均靠近排放水体尼洋河，且属于闲散地。两厂址的优缺点如下：（1）规划南六路南侧位置为总体规划规划的污水处理厂位置,污水处理厂建在此处附合规划要求。而南坡下娘乳岗非规划污水处理厂位。（2）经现场调研，娘乳岗南坡下厂址处目前还未修建防洪堤，厂址处高程不详，污水处理厂建在此处安全可能会受到洪水威胁，则需在建设污水处理厂的同时修建防洪堤，这样势必增加工程投资。而规划南六路位置已有防洪堤，避免了新建防洪堤而增加工程投资的问题。（3）由于娘乳岗南坡下厂址位置在规划南六路厂址的下游，若将污水厂建于娘乳岗南坡下，则要比在规划位置建设污水处理厂多铺设 23km 污水干管才能将某区污水引入污水处理厂，但是污水收集区域并无变化，讲也势必增加工程投资及管网的日常维护工第 4 页 共 32 页作。（4）娘乳岗南坡下厂址工程地质情况不明，经现场踏勘，增加的 2-3km 污水干管铺设时靠近尼洋河河床，管道铺设时可能遇到岩石层，施工难度可能较大，工程投资高。（5）某市某区规划南六路附近为规划工业用地，在污水处理厂周围 300m 范围内无居民区等生活区，污水处理厂建成后不会对某区内居民生活造成影响。（6）规划南六路厂址距城区较娘乳岗南坡下厂址近，有便利的交通、运输及供水、供电条件。综上所述，结合西藏某市的地形特点、发展规划及排水现状推荐某区污水处理厂厂址定于规划南六路南侧，即规划污水厂处理位置。2 污水、污泥处理的工艺方案2.1 工艺方案确定的原则根据国家有关城市污水处理项目建设的有关要求及的实际情况，同时根据所确定的污水处理厂进、出厂水质指标和国内污水处理厂运转经验，要达到上述指标，污水必须进行二级生化处理。污水、污泥处理工艺按如下原则来考虑：（1）采用的上艺运行可靠、技术成熟、处理效果良好，能保证出水水质达标排放。（2）采用的上艺投资省、运行费用低、最大程度地节省电耗，从而保证工程的社会效益、环境效益及经济效益的实现。（3）采用高效率，低能耗污水处理设备，以提高项目综合效益，节约能源及推进技术进步。提高污水处理系统的管理水平，机械化水平。（4）选择安全、可靠，易操作的自动化控制及检测系统，提高污水处理厂的自动化管理水平。（5）所采用的工艺应操作管理方便、运转灵活，能适应一定的水质水量变化。（6）污水处理标准根据污水进水出水水质，现将污水处理标准列表如下 6(表 1)：表 1 进水水质和出水标准项目 CODCr BOD5 SS 氨氮 总氮 总磷进水水质(mg/L) 380 190 200 35 50 4排放标准(mg/L) 60 20 20 8（15） 20 1处理率% 85 90 90 77（57） 60 75注：括号内数值为水温小于 12。从表中可以看出：根据对各项污染物去除率的要求，表明污水处理工艺在满足常规去除 BOD 和 COD 以及 SS 的同时，必须具备脱氮和除磷的功能。采用适宜的除磷脱氮污水生物处理工艺，确保表中污染物的有效去除。第 5 页 共 32 页2.2 工程规模处理规模为 15000m3/d，总变化系数 KZ=1.53。属于中小城市污水处理厂处理规模。2.3 污水水质特性分析污水采用生物法处理工艺，对进水中污染物质的配比和平衡有较高的要求，现将污水处理厂进水水质配比指标表如下并予以分析。表 2 进水水质各污染物配比表项目 BOD5/CODCr BOD5/TKN BOD5/TP数值 0.50 4.2 48BOD5/CODCr该指标是鉴定污水可生化性的最简单易行和最常用的方法，一般认为BOD5/CODcr0.45 时污水具有较好的可生化性，本厂进水该项指标为 0.50,适合采用生化处理方案。BOD5/TKN该指标是鉴别能否采用生物脱氮的主要指标。由于生物脱氮的反硝化过程中主要是利用原污水中的含碳有机物作为电子供体，该比值越大，碳源越充足，反硝化进行越彻底，理论上 BOD5/TKN2.86 时反硝化才能进行。本厂进水 TKN 约为45mg/L，BOD 5/TKN 指标为 4.2，故本工程可采用生物脱氮工艺。BOD5/TP该指标是鉴别能否采用生物除磷的主要指标。一般认为要有较好的磷去除率须BOD5/TP17 ，比值越大，除磷效果越好。本厂进水 BOD5/TP=48，可采用生物除磷的工艺。2.4 工艺方案的比选生物处理方法主要有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法是在人工充氧的条件下，对污水和各种微生物群体进行连续的混合培养，形成活性污泥，利用活性污泥的生物凝聚，吸附和氧化作用，以分解去除污水中的有机污染物，然后使污泥与水分离，大部分污泥回流到曝气池，而剩余污泥则排出。生物膜法则是利用各种不同载体，通过污水与载体的不断接触，在载体上繁殖生物膜，利用膜的生物吸附和氧化作用，以降解去除污水中的有机污染物，而脱落下来的生物膜与水进行分离。当前国内外城市污水厂大多都采用活性污泥法二级生物处理，同时对活性污泥法有着丰富的管理运行经验和有关技术资料。这种方法能有效地去除城市污水中的主要污染物质，并且处理费用较低。第 6 页 共 32 页因此，污水处理厂工艺选用活性污泥法进行比选。活性污泥法又有多种工艺方案，按上述方案选择的原则，参照国内外的研究成果及污水处理厂的运行实践，在进行多方案比较的基础上，选择了 A2/O 工艺和 CASS 活性污泥法工艺两种污水处理方案进行论证及经济技术比较，从而确定最佳方案。（1）技术比较方案一A2/O 处理工艺是 AnaerobicAnoxicOxic 的英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称，目前广泛采用的具有脱氮除磷功能的工艺，是 80 年代在普通活性污泥法基础上发展起来的新工艺。 A2/O 流程的特点是：污水流经厌氧池、缺氧池、再进入好氧池；并将好氧池的混合液和沉淀池的污泥分别回流至缺氧池、厌氧池。使缺氧池中即从原污水中得到充足的有机物，又从回流的混合液中得到大量硝酸盐，而回流污泥则可保证其微生物量，因此可进行反硝化反应，回流污泥中硝酸盐浓度降低，提高了聚磷菌在厌氧区磷的释放，相应提高了在好氧区的磷吸收率，而且在厌氧、高污染物负荷条件下抑制了丝状菌的繁殖，可以有效的防止污泥膨胀，而后在好氧池中进行 BOD5 的进一步降解和硝化。A2/O 法脱氮工艺流程不需外加碳源，以原废水为碳源，可保证充分的反硝化反应，好氧池设在缺氧池之后，可使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高了出水水质，另外缺氧池放在好氧池之前，一方面可减轻好氧池的有机负荷，另一方面也有利于控制污泥膨胀，反硝化过程中产生的碱度还可补偿硝化过程对碱度的消耗。但要取得较好的脱氮率，必须保证足够大的混合液回流比，这势必增加系统的运行费用，这也是A2O 系统的一个缺点。图 1 方案一生化反应工艺示意图第 7 页 共 32 页方案二CASS 工艺是 SBR 的改进工艺，即“循环式活性污泥法工艺” (cyclic activated sludge system)。CASS 工艺是在同一池子内，在不同的时间阶段完成生物处理过程和泥水分离过程，是集生物降解和沉淀等功能为一体的污水生化处理工艺，具有流程简单，运行方式灵活，在空间上是完全混合，在时间上是理想推流等优点。CASS 反应池 由三个区域组成，即生物选择区、兼性区和主反应区构成。三者经典的体积比大致为 1：5：30。生物选择区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生物选择区中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质去除过程。由于该部分活性污泥在高 BOD 负荷条件下运行，生物吸附作用增强；另一方面，微生物在此区域得到驯化，促进了微生物的增殖。兼性区(预反应区) 在厌氧或兼氧条件下运行时不仅与生物选择区共同对进水水质、水量的变化起到缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和氮的反硝化作用。主反应区是最终去除有机底物的主场所。运行过程中的曝气阶段，通常将主反应区的曝气强度加以控制，以使反应区内主体溶液中处于好氧状态，而活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制而硝态氮由污泥内向主体溶液的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。主反应区：有四个阶段。进水反应阶段：根据情况可采用曝气及半限制曝气的运行方式，在进水的过程或后期进行曝气。在曝气阶段，通过微孔曝气器充氧，在曝气开始时，溶解氧控制在较低水平(约 0.20.5mg/L)，直到曝气结束前使溶解氧最终达到 23mg/L，由 DO 监控系统控制鼓风机进风量与反应池进气阀的开度，保持 DO 最佳值，为微生物生长创造一个适宜的生长环境，并节约能耗，在好氧条件下完成了有机物的氧化、硝化和吸磷作用。在此阶段，聚磷菌利有机物氧化释放的能量，过量吸收混合液中的磷，使水中的磷转移到污泥中，随剩余污泥排到系统外，达到除磷的目的。这种运行方式不像前置反硝化系统中需较高的内回流，因此省去了内循环系统，而且在系统中不需要单独设置一个缺氧段以进行反硝化，从而达到除氮的目的。沉淀阶段：反应池静止沉淀，完成泥水分离过程。滗水阶段：污泥继续沉淀，经过处理的上清液由排水装置(旋转式滗水器)排出池外至第 8 页 共 32 页最低水位。闲置阶段：此阶段可进行剩余污泥的排放。上述各个阶段组成一个循环，并不断重复。循环开始时，由于进水，池子中的水位由某一最低水位开始上升，经过一定时间的曝气和非曝气反应后停止，使活性污泥进行絮凝并在一个静止的环境中沉淀，在完成沉淀后，由旋转式滗水器排出已处理的上清液，使水位下降至池子所设定的最低水位。完成上述各阶段后，系统进入下一循环过程，重复以上操作。污泥回流/剩余污泥排除系统：在 CAST 活性污泥法中主反应池内设有潜污泵，污泥通过此潜污泵不断地从主曝气区抽送至生物选择区中。为保持池子中有一个合适的污泥浓度，需要根据产生的污泥量排出相应的剩余污泥。安装在反应池内的剩余污泥泵在沉淀阶段结束后将工艺过程中产生的剩余污泥排出系统。排除剩余污泥一般在沉淀阶段结束后进行，排出的污泥浓度约为 8g/l 左右。为了处理连续的进水，在 CAST 活性污泥法系统中应至少设置二个池子，由于本工程规模小，对本工程将采用 2 个反应池运行，池子之间和各个运行阶段相互错开。例如，当第一个池子处于进水一一曝气阶段时，第二个池子则处于沉淀和滗水阶段，反之亦然。通过在时间上错开各个池子的进水，可以产生连续的进水，曝气阶段的优化设置可使鼓风机连续工作，风量可调，顺序对各个池子进行曝气。工艺系统采用微孔曝气系统进行供氧，其充氧效率高，可大大节省运行能耗和运行费用。CAST 活性污泥法工艺系统的一个重要特性是在工艺过程中不设专门缺氧段的条件下仍能进行硝化和反硝化，达到去除氮的目的。CAST 活性污泥法工艺系统通过将活性污泥从主反应区(好氧 )回流到生物选择区以及系统间歇曝气的运行方式可以使活性污泥不断地经历好氧和厌氧的循环，这些反应条件将有利于聚磷菌在系统中的生长和累积。因此循环式活性污泥法工艺系统具有生物除磷的功能。大量采用 CAST 活性污泥法工艺的污水处理厂的运行结果表明，在不加任何化学药剂的条件下，生物除磷的除磷效果在 80左右。而 NH3-N 的去除率达到 80以上，TN去除率达 70以上。CAST 活性污泥法工艺运行可靠灵活，已在各种规模的城市污水和工业废水处理中得到应用。在应用该工艺的这些污水处理厂的运行表明，此项技术已取得较大的进展，以间歇操作的工艺形式处理城市污水已被广泛接受。第 9 页 共 32 页图 2 方案二生化反应工艺示意图下面将 A2/O 工艺方案与 CASS 活性污泥法工艺的方案列表进行比较（表 3） 。表 3 方案技术优缺点比较表项目 A2/O 工艺 CASS 工艺主要优点1、工艺成熟，运行稳定。2、除磷脱氮效果好，出水水质满足要求。3、处理效果好。1、流程简单，占地面积省。2、耐冲击负荷，处理效果稳定。3、除磷脱氮效果好，出水水质满足要求。主要缺点1、处理构筑物相多较多。2、相对于 CASS 工艺而言，需要较大的混合液回流和污泥回流。1、自动化程度高，则管理技术人员水平要求高。2、排泥和回流不如二沉池均匀。（2）经济比较由上述技术比较可知各自费用的大小：和 A2/O 工艺相比， CASS 工艺在构筑物和运行费用上均胜出。CASS 工艺技术上先进，费用上合理，是合乎要求的工艺。2.5 污泥处理方案的比选2.5.1 污泥的处理要求在污水处理过程中，要产生污泥，污泥来源于污水处理厂的初沉池和二沉池，前者称为初沉污泥，后者称为剩余污泥。污水处理中产生的污泥，由于含有大量的有机污染物，易腐化变臭，并含有寄生虫第 10 页 共 32 页卵,如不进行处理或妥善的处置，将对环境产生不良影响，造成二次污染， 因此，必须对污泥进行必要的处理与处置。污泥处理要求如下：（1）减少有机物，使污泥稳定化。（2）减少污泥体积，降低污泥后续处置费用。（3）减少污泥中有毒物质。（4）利用污泥中有用物质，化害为利。 （5）因选用生物脱氮除磷工艺，故应避免磷的二次污染。2.5.2 常用污泥处理的工艺流程由于污水处理中采用了生物除磷的工艺，所产生的剩余污泥富含无机磷，进行重力浓缩时，浓缩池内呈厌氧状态，会促使磷的释放，因此选择第二种污泥处理工艺。其中污泥浓缩，脱水有两种方式选择，污泥含水率均能达到 80%以下： （1）方案一:污泥机械浓缩、机械脱水； （2）方案二:污泥重力浓缩、机械脱水。 表 4 污泥浓缩脱水技术比较项目 方案一 方案二主要构筑物1. 污泥贮泥池2. 浓缩、脱水机房3. 污泥堆棚1. 污泥浓缩池2. 脱水机房3. 污泥堆棚主要设备 1. 污泥浓缩设备2. 加药设备1. 浓缩池刮泥机2. 脱水机3. 加药设备占地面积 小 大对环境的影响 无大的污泥敞开式构筑物，对周围环境影响小 污泥浓缩池露天布置，气味难闻，对周围环境影响大总土建费用 小 大总设备费用 一般 稍大剩余污泥中磷的释放 无 有图 3 城镇污水二级处理厂污泥处理典型流程图 4 带有生物除磷的城镇污水处理厂污泥处理典型流程第 11 页 共 32 页由表 4 可见方案一优于方案二，因此本工程污泥处理工艺选用污泥机械浓缩，机械脱水。本次工程设计确定将 CASS 工艺中产生的污泥由 CASS 反应池提升至贮泥池，贮泥池内设置水下搅拌器搅拌，再进入污泥脱水机房，经浓缩脱水一体机脱水，含水率由99.2左右降至 80以下后外运。最终确定的 CASS 工艺流程如图 5 所第 12 页 共 32 页图 5 CASS 工艺流程图第 13 页 共 32 页3 主要构筑物设计计算3.1 粗格栅3.1.1 粗格栅功能：截留污水中较粗大的漂浮物和悬浮物，保证后续处理设施的正常运行。3.1.2 设计计算流量采用最高日最高时流量计算。设过栅流速 V=0.8m/s12，选 2 台格栅，则则每台过栅流量 Qmax=15000×1.53/2= 11475m3/d= 0.133m3/s图 6 格栅设计计算图（1）格栅槽总宽度（B） (1)SnbmaxsiQhv式中：S栅条宽度，取 10mm；n栅条间隙数；b栅条间距，取 20mm；Qmax处理量，取 15000m3/d；h栅前水深，取 0.57m；v过栅流速，取 0.8m/s；格栅倾角，取 70°。代入数据得到第 14 页 共 32 页(n=15)°0.13sin7014.325.8nB=0.01×(151)0.02×15=0.44m（2）过栅水头损失(h 1)102sinhkvg0计算水头损失；1h设计水头损失；K格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取 3； ， =1.79。 4/3阻 力 系 数 ， 取 圆 形 断 面 sb代入数据得到0.043m24/3°00.8.179sin79hm1.（3）进水渠道渐宽部分长度（L 1）设进水渠宽 B1=0.20m，取渐宽部分展开角为 20°1am10.42.326tg（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（L 2）L2=L1/2=0.12m（5）取栅前渠道超高 h20.3m，栅前槽高 H1=h+h20.57+0.30.87m栅槽后总高度 m120.5790.3H（6）栅槽总长度 (L) 112.tan=0.33+0.12+1.0+0.5+ =2.26m0.87t（7） 每日栅渣量取 W1=0.07 m3/103m3ax18640ZQK第 15 页 共 32 页= =1.03m3/d >0.2 m3/d，则采用机械清渣。8640.271533.1.3 主要工程内容粗格栅间一座，设格栅渠道 2 条，选用旋转式机械格栅除污机 2 台， 2 台格栅机 1用 1 备。格栅机共用 1 台无轴螺旋输送机输送栅渣，栅渣输送至渣斗后外运。格栅除污机前后设有渠道闸门，以供检修和切换使用。3.1.4 运行方式格栅除污机根据其前后液位差或按时间周期自控运行，也可机旁手动控制；无轴螺旋输送机与其连锁运行。3.2 污水提升泵站3.2.1 功能：将污水提升后重力自流至后续处理构筑物。3.2.2 设计计算设计流量：Q max=15000×1.53÷24=956.25 m3/h泵后构筑物总水损=接触池水损CASS 池水损平流沉砂池水损细格栅水损富余水头=0.50 0.600.3 0.30.5=2.2m3.2.3 主要工程内容设潜污泵 3 台，2 用一备，2 用一备，每台流量为 500m3/h，设扬程 H=8m，管径。污水提升泵站一座，平面尺寸为 10×4.8m，地下部分深 3.6m；为方便设备的安装与检修，设电动葫芦 1 台，起重量 3t。3.3 细格栅3.3.1 功能：用于去除污水中较小的漂浮物，减轻后续处理构筑的负荷。3.3.2 设计计算：设计流量按水泵的最大组合流量计,选用 2 台细格栅，每个平流沉砂池对应 1 台细格栅，则 =0.139m3/s；设过栅流速 =0.8m/s；栅条间隙 b=5mm；栅前水深 h=0.5m；安maxQv装角度 70°。设计原理同粗格栅一样，计算内容如下：（1）格栅槽宽度（B）栅条间隙数 = =67.4（n=68 ）maxsinQbhv0.139sin705.8设栅条宽度 s=0.01m, 栅槽宽度 B=s（n-1）+bn=0.01×（68-1）+0.005×68=1.01m（2）设进水渠宽 B10.50m，渐宽部分展开角 ，o2a第 16 页 共 32 页进水渠渐宽部分长度 m11.05.702tanta2Bl栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 m1./.35l（3）设栅条为矩形断面，取 k=3，过栅水头损失m42 231 0.1.8sin3.2sin70.89hkg取栅前渠道超高 h20.3m，栅前槽高 H1=h+h20.5+0.30.8m，栅后槽总高度 HH=h+h1+ h2 =0.5+0.088+0.3=0.888m栅槽总长度m1 0.7.050.735.2.85tantanLl（4）栅渣量 m3/d>0.2 m3/dmx86486421.ZQWK3.3.3 主要工程内容格栅渠道两条，每条宽 1m，旋转格栅除污机 2 台，正常情况 2 台同时工作，当需检修时，1 台工作，1 台检修。2 台格栅除污机共用 1 台无轴螺旋输送机输送栅渣，栅渣输送至渣斗后外运。格栅除污机前后设有渠道闸门以供检修和切换使用。3.4 平流式沉砂池3.4.1 功能：对污水中的以无机物为主体、比重大的（如砂子、煤渣等）固体悬浮物进行沉淀分离,减轻 CASS 生化池的负荷。3.4.2 设计计算最大设计流量时的流速 V=0.20m/s，最大设计流量时的流行时间 t=40s，城市污水沉砂量 X=30 / 污水。沉沙池每 2 天清除一次。3m6103（1）沉砂池长度(L)，L=vt =0.20×40=8m（2）水流断面积(A )取每格最大流量 Qmax=0.139 /s（设计 1 座，分为 2 格）3m则：A=Q max/v=0.139/0.20=0.695m2（3）池总宽度(B )取每格宽取 b=1.2m 则：池总宽 B=nb=2×1.2=2.4m（4）有效水深(h 2)h2=A/b=0.695/1.2=0.579m（介于 0.251.0m 之间,符合要求）第 17 页 共 32 页（5）贮砂斗所需容积 V设：T =2d则： max66840.13902840.75zQXTK3m其中： X城市污水沉砂量，一般采用 30 /106 ，（6）每个污泥沉砂斗容积（V 0）设：每一分格有 2 个沉砂斗则： V0= V/(2×2)=0.47/4=0.118 3m（7）沉砂斗各部分尺寸及容积(V)设：沉砂斗底宽 b1=0.5m，斗高 =0.35m，斗壁与水平面的倾角为 60°3'h则：沉砂斗上口宽： 321'20.5.904mtan6tan6hb复核沉砂斗容积：V 0=0.118'22223311.3()(.50).17mVb3（8）沉砂池高度(H)设采用重力排砂，池底坡度 i6，坡向砂斗，则： m22'(80.94.2)/.96Lb33'0.6'('035.2960.53hhLb设：超高 h1=0.3m则：H= h1+h2+h3=0.3+0.58+0.53=1.41m（9）进出水渐宽部位长度为：L 1=(B-B1)/2tan20°=(2.62.1)/0.728=0.734m（10）验算最小流量时的流速：在最小流量时只用一格工作，即 n=1,最小流量即平均流量 Q=15000 /d=0.173m/s3m则：v min=Q/A=0.174/0.70=0.25m/s 沉砂池要求的设计流速在 0.15 m/s0.30 m/s 之间， 符合要求。3.4.3 主要工程内容平流沉砂池一座，采用机械排砂，排出的砂经洗砂后外送。第 18 页 共 32 页图 7 平流沉砂池计算草图3.5CASS 生化池3.5.1CASS 的功能：根据设定的运行时间程序周期运行，实现有机物的降解，氮、磷营养盐和 SS 去除，使处理后的污水达到设计排放标准。3.5.2 设计计算设计流量：Q=1000m 3/h，分为 2 组，每组四座。构造见图水温：10 25 （1）曝气时间 TAh 取 4.6h0241904.56.2ASLmXS0进水的平均 BOD5,190mg/L；LS污泥负荷，取 0.1kgBOD5/(kgMLSS·d)；1/m排水比，取 1/4；X曝气池内 MLSS 浓度,取 2500mg/L。（2）沉淀时间 TS 41.741.7max7.002549m/hVX第 19 页 共 32 页max11()0.5.47h1.29SHTV取Vmax污泥界面沉降速度；T设计水温，按设计最低水温计，取 12；H反应池内有效水深，取 5m；0.5 为安全高度或称缓冲层高度，m 。（3）周期数的确定（n）排水时间 TD：设计为 0.8h,由此选择滗水器的排水性能。一个周期所需时间TC=TA+TS+TD=4.6+1.2+0.8=6h周期次数为 n=24/6=4 次（4）反应池容积 V,采用负荷法计算， 30()240(1920)7.65.ewQV mXNf出水的平均 BOD5，20 mg/LeS污泥负荷率，取典型值 0.15 kgBOD5/(kgMLVSS·d)；w混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，一般为f0.70.8，取 0.7；反应时间比，即反应时间比周期时间。e（5）CASS 的池型总高 H0=H+0.5=5.5mVLBBH 为 12，LB 为 46 , 其中 B 为池长,L 为池长，则尺寸为，H=5m， B=10m, L=51m，V=5×10×51=2550m3三者经典的体积比大致为 1：5：30。可以得到生物选择区 Va，兼性区 Vb，主反应区 Vc 区之比为 1530m3， 354.5 m3， 70.9×30=2127m3250/67.9a 70.9b 生物选择区长度 m1426aL兼性区长度 m57.3b第 20 页 共 32 页主反应区长度 m513042.6cL（6）连通孔口尺寸隔墙底部设连通孔，连通两区水流，连通孔数量选择见表 48。表 4 CASS 池区与区之间连通孔数量选择池宽 B m 4 6 8 10 12连通孔个数 n3 个 1 2 3 4 5生物选择区与兼性区的连通孔尺寸m2112 23401.50.76485aBLHQAnuH1=H×m=5÷4=1.25m式中：A 1隔墙底部连通孔单个尺寸；n1CASS 池子个数；u孔口流速，m/h，一般为 20m/h50m/h，本次设计中取 25 m/h；H1池内设计最高水位至滗水后最低水位之间的水深；连通孔个数，取 4 个。3n孔口间距单孔时设在隔墙中央，多孔时沿墙均匀分布，孔口宽度为0.4m0.6 m，孔口高度不宜大于 1.0m。最后校核，得孔口宽度 b=0.60m；孔口高度 L=1.00m，取五个。（7）剩余污泥量 203.5237.kg/dCVX式中： 污泥龄，d ，CASS 池的一般在 1525d，本次设计中取20d；曝气池反应器容积，m 3；V每天剩余污泥量，kg/d。X剩余污泥含水率 99.4%，以体积算，湿污泥量为：= =0Q1()P3102537.42.9m/d9（8）主反应区曝气的需氧量：第 21 页 共 32 页021.42.68eQSOX= kg/d4(9).537.60.采用鼓风曝气，曝气池有效水深为 5m，曝气扩散器安装距池底 0.2m，则扩散器上静水压为 4.8m，20 水中溶解氧饱和度为 =9.17mg/L 其他相关参数选择sC如下：值取 0.7， 值取 0.95，曝气设备堵塞系数 F 取 0.8，采取管式微孔扩散设备， 25%，扩散器压力损失为 300mmH2O，aE工程所在地海拔高度约 3000m，大气压力 p 为 0.707× Pa，压力修正系数：510550.7.71.313p扩散器出口处绝对压力： 3535a9.80.9.84.180PdpH空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数： 02110%79AE= (.5)6.20时曝气池混合液中平均氧饱和度mg/L55 1.806.%()0.79().282.06142%24 dossPC设混合液 DO 浓度为 2.0mg/L，将需氧量换算为标准条件下（20，脱氧清水）充氧量： 2020()1.4SS TTOCF = kg/d2036976080.7(95.).=1083.7kg/h曝气池供气量： 31083.7541m/h.22ssAOGE第 22 页 共 32 页选择 6 台风机，四用一备，则单台风机风量：3871m 3/h。（9）布气系统的计算：选用膜片式微孔曝气器，通气量 1.53m3/(h·个)，服务面积 0.350.70m2/个；氧利用率 18-25；充氧动力效率 46kgO2/(kw·h)；材质：合成橡胶，取服务面积为 0.5 m2/个，则曝气头数量n= （取 6614 个） 。49.61083.3.6 接触消毒池与加氯间3.6.1 设计说明：因为纳污水体河段水质标准按地面水环境质量标准(GB3838-88)类标准考虑，故需消毒后才能排放。采用隔板式接触反应池3.6.2 设计计算设计流量：Q=24000m 3/d=1000m3/h（设一座）水力停留时间：T =0.5h平均水深：h=2.0m隔板间隔：b=3.5m（1）接触池容积：V=QT=1000 0.5=500m3表面积 m2 50VAh隔板数采用 2 个，则廊道总宽为 B（2+1） 3.510.5m 取 11m接触池长度 取 24m5023.81.L长宽比 2463.b实际消毒池容积为 V=BLh=11 24 2=528m3 池深取 20.32.3m (0.3m 为超高)经校核均满足有效停留时间的要求。（2）加氯量计算：加氯量应根据经验确定，对于生活污水，可参用下列数值：二级处理水排放时投氯量为 510mg/L，设计最大加氯量为 max=6.0mg/L,每日投氯量为 maxQ=6 24000 10-3=144kg/d=6kg/h第 23 页 共 32 页选用贮氯量为 160kg 的液氯钢瓶，每日加氯量为 9/10 瓶,共贮用 12 瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为 1.53kg/h。配置注水泵两台，一用一备，要求注水量 Q=13m3/h,扬程不小于 10mH2O。（3）混合装置：在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机 2 台（立式） ，混合搅拌机功。实际选用 JWH3101 机械混合搅拌机，浆板深度为 1.5m,浆叶直径为 0.31m,浆叶宽度 0.9m，功率 4.0kW。接触消毒池计算草图如下：4 附属构筑物4.1 集水井4.1.1 集水井功能：集水井位于泵房下部，具有调节水质水量的作用，避免负荷冲击对生化处理系统造成不良影响。泵站集水井容积一般按不小于最大一台泵 5 分钟的出水量计算，有效水深取 1.52.0 米。4.1.2设计计算本次设计集水井容积按最大一台泵6分钟的出水量计算，有效水深取1.5米 3506mV则集水井的面积为 50/1.5=33.3m2,取 33.5m2。4.2 贮泥池4.2.1 贮泥池功能：对剩余活性污泥起存储调理的作用。4.2.2 设计计算采用 1d 的停留时间。贮泥池污泥流量：Q 0=422.9m3/d（由曝气池的剩余污泥量得知）；设贮泥池平面为圆形，有效水深：h 1=3.5m；超高 h2=0.5m。第 24 页 共 32 页则的直径： 0142.mQDh4.3 集水井及二次提升泵4.3.1 设计说明：由于污水厂的接触池水面标高为 2980.9m，出水受纳水体水位取城区八一大桥处最高水位 2996.36m,故污水流经接触消毒池后，还需二次提升泵将污水排出厂外。4.3.2 设计计算取流量 Q 仍为设计的最大流量，受纳水体最高水位和接触池水位之差=2996.362980.9=15.46m。选用 3 台泵（两用一备） ，每台流量为 500m3/h，扬程为 20 米。集水井容积按最大一台泵 8 分钟的出水量计算，有效水深取 1.5 米，35086.7mV则集水井的面积为 66.7/1.5=44.4m2 取 45 m2。5 污水处理厂总体布置5.1 污水处理厂总平面设计由于污水处理厂厂址处有防洪堤，可满足污水处理厂的防洪要求，故初步确定污水处理厂厂区地面设计标高为 29806m，建设用地为矩形，南北长约 138.2m，东西长约168.5m，总占地面积为 23286.7m2。污水处理厂布置主要应满足各构筑物的功能和流程要求，同时结合厂址地形，气象和地质条件等因素进行布置，本污水厂总平面布置主要有如下特点：（1）将污水处理区、污泥处理区及生产管理和生活设施分区集中进行布置，并保持必要的间距，使污水处理厂各构建筑物之间既有机结合，又相对独立。（2）将生产管理和生活设施布置在污水厂上风向，从而避免了污水、污泥气味的影响。形成良好的生活、办公环境。（3）将用电负荷较大的鼓风机房与变配电所靠近布置，便于电缆敷设。（4）将办公室、控制室、化验等集中布置在综合楼，便于管理，提高办公效率。（5）厂区平面设计充分考虑环境的美化，充分利用道路两侧的空地进行绿化，栽种灌木草坪，尽量少栽种乔木，避免落叶飘入池中。厂区道路主干道 6.0m，次干道 2.5m，人行道 1.5m，道路转弯半径分别为6.0m、4.0m，车行道采用混凝土路面，人行道采用预制混凝土块铺砌。第 25 页 共 32 页管道定线应遵循的主要原则是：一般按照主干管、干管、支管的顺序依次进行。定线时通常应考虑的几个因素是：地形和用地布局；排水体制和线路数目；污水厂和出水口数目；水文地质条件；道路宽度；地下管线及构筑物的位置；工业企业和产生大量污水的建筑物的分布情况。厂区给水由市自来水公司提供，来自于周边供水干管。厂区给水主要用于生活、构筑物及设备冲洗、绿化及消防等。给水干管厂区内呈环网状，利于消防和安全供水。厂区排水为雨污分流制，厂区雨水由道路雨水口收集后汇入厂区雨水管道，并自流排入附近河流。厂区生活污水、生产污水、上清夜等经厂区污水管道收集后汇入集水池与进厂污水一同处理。具体平面布置见附图。5.2 高程布置5.2.1 高程布置任务及原则本次设计中，污水全部自流进入污水处理厂。进入粗格栅间的进水管管底标高约为2976.1m，污水提升泵房集水池水位 2976.5m，污水经提升后至细格栅间，水位标高为2983.85m，接触池水面标高为 2980.9m。对污水处理流程进行高程布置的主要任务是，确定各处理构筑物的标高，确定处理构筑物之间连接管距的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。高程布置结果见附图。设计原则如下 1,9: (1) 选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能构运行正常。(2) 计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和灌渠的设计流量。计算涉及远期流量的灌渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。(3) 设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不易过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。第 26 页 共 32 页(4) 在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升污泥量。5.2.2 水头损失估算计算厂区内污水在处理流程中水头损失，选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水利计算，并适当地留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。污水流动中的水头损失包括：污水流经各处理构筑物的水头损失；污水流经连接前后两处理构筑物管渠（包括配水设备）的水头损失。在做初步设计时， 可按表所列数据估算。表 5 污水流经各处理构筑物的水头损失构筑物名称 水头损失（cm） 构筑物名称 水头损失（cm）格栅 1025 沉砂池 1025沉淀池：平流 2040 CASS 池 150250竖流 4050 接触接消毒池 1030辐流 5060完全混合曝气池 2030推流曝气池 501505.2.3 构筑物的高程布置在初步设计中，各构筑物的水头损失与设计提升泵时的取值一样。构筑的高程如附图所示。6 污水处理厂经济分析6.1 工程投资估算6.1.1 基础资料（1）投资估算的编制原则工程类别按二类，施工企业等级按三级档计算。（2）定额选用依据市政工程投资估算编制办法(建标2007)164 号文)；全国市政工程投资估算指标(HGZ47-103 96)；工程勘察设计收费标准(计价格200210 号文)；工程建设监理收费标准(建设部1992价费字 479 号文)；招标代理服务收费管理暂行办法(计价格20021980 号文)；全国统一市政工程清单计价定额西藏自治区基价(2006 年)；第 27 页 共 32 页西藏自治区建筑工程清单计价定额地区基价(2006 年)；西藏自治区建筑装饰工程清单计价定额地区基价(2006 年)；西藏自治区安装工程清单计价定额地区基价(2006 年)；西藏自治区林芝城区 2008 年下半年度建材市场价格信息；（3）工程量：依据设计进行概算。（4）设备及材料价格设备价格：依据市场询价（含运杂费） ；材料价格：市场询价。（5）其他工程和费用建设单位管理费：第一部分工程费用总价 1.3%；办公家具购置费：按设计定员每人 1500 元计算；设 计 费 ： 按 工 程 勘 察 设 计 收 费 标 准 （ 2002 修 订 本 ） 规 定 计 算 ；职工培训费：培训费按 6000 元/人计；联合试运转费：按第一部分工程费用内设备费总值的 1%计算；基本预备费：按第一、二部分工程费用之和的 12%计算。6.1.2 工程总投资估算（表 6）第 28 页 共 32 页表 6 工程总投资费用概算概预算价值（万元）序号 工程和费用名称建筑工程 设备 安装工程 其它费用 合计单位 数量 备注一 第一部分：工程费用 1350.65 1522.48 456.07 3329.201 总图 478.36 13.75 71.70 563.812 地基处理费 165.00 0 0 165.003 粗格栅及提升泵房 21.41 78.19 9.57 109.17 座 14 细格栅及沉砂池 41.20 37.73 11.06 89.99 座 15 CASS 池 380.56 306.06 108.90 795.52 座 86 接触池 15.05 17.16 5.55 37.76 座 17 加氯间 5.89 29.19 1.13 36.21 m2 548 贮泥池 13.06 25.85 0.92 39.83 座 19 污泥脱水机房 15.39 82.83 3.80 102.02 m2 190.35第 29 页 共 32 页10 鼓风机房 16.62 268.09 20.82 305.53 m2 205.56 风机进口设备11 变配电室、电气 11.64 205.67 31.27 248.58 m2 176.412 综合办公楼 133.62 99.00 30.65 263.27 m2 1114.56 化验设备、通 风、空调13 机修、车库、仓库及浴室锅炉房 32.90 39.60 23.76 96.26 m2 306.78 机修锅炉设备14 自控仪表 0 240.82 28.61 269.43 部分进口设备15 门卫值班室 1.91 0 0.08 1.99 m2 19.816 厂内提升泵房 6.49 7.04 2.00 15.5317 车辆 0 71.5 0 71.50 辆 518 建筑物内水、电（办公楼除外） 0 23.75 23.7519 厂外道路 11.55 0 11.55 m 20020 电原外线（强电、弱电） 0 82.50 82.50 km 3二 第二部分：其它费用 716.161 征地及补偿费 154.00 154.00 亩 35.002 环评费等前期 16.50 16.50第 30 页 共 32 页3 建设单位管理费 23.26 23.264 工程监理费 112.58 112.585 联合试运转费 15.22 15.226 质量监督费 7.51 7.517 勘察测量费 96.50 96.508 设计费 235.32 235.329 办工及生活俱购置费 2.64 2.64 人 3210 生产职工培训费 6.27 6.27 人 1911 施工图审查费 5.36 5.3612 工程保险费 16.08 16.0813 招投标交易服务费 18.76 18.7614 招投标管理费 6.16 6.16三 基本预备费 488.64 488.64工程总投资 453400第 31 页 共 32 页6.2 运行费用估算6.2.1 采暖费用由于污水厂处于高海拔地区，年平均温度为 8.5，需要采暖供热的时间长达半年。选用一台立式燃烧热水锅炉，参考燃烧量 81 公斤标煤小时。全年燃烧量=81×24×180=350 吨。6.2.2 药剂费用污泥经浓缩脱水一体机时，需加阳离子型聚丙烯酰胺（PAM） ，药剂投加量按污泥干重的 0.2%-0.5%计。取脱水后的污泥含水率为 80%，则每天干泥重= 。(10%8)2537.0.5kg/dX取 PAM 投加量为 3kg/t 污泥，全年投加量 =2537.5×365×3/(1000×1000)=2.78t。6.2.3 总运行费用主要包括操作人员工资，电费，采暖费用，药剂费用，维修费用，折旧费用, 具体费用见表 7。表 7 年运行费用估算项目 数量 单价 金额（万/年）人员工资 32 人 1200 元/月 46.08电费 494.45×24×365×70%度 0.6 元/度 207.95采暖费用 350 吨/ 年 1200 元/吨 42.00药剂费用 2.78 吨/年 25000 元/吨 6.95维修费用 总投资 ×1%/年 45.34折旧费用 总投资 ×2%/年 90.68成本合计 439.00每吨污水处理费用： 元439.01.865结 语综上所述，采用 CASS 工艺处理，技术成熟，管理方便，投资省，是一种合理、可靠的废水处理方案。反应器以进水曝气静置滗水的序批方式运行，具有良好的脱氮除磷效果，确保出水水质达标。而且整个工艺为静止沉淀，其效果好，出水 SS 较少，使整个系统可以保留足够的微生物量。所设计工艺流程简单，运行方式灵活，扩建方便。第 32 页 共 32 页但采用 CASS 法设备闲置率较高，且采用降堰排水，水头损失大。由于自动化程度高，对操作人员的素质要求也高。目前城镇污水处理工艺方法的选择，由于处理工艺不同，占地面积，处理特征，所需设备数，处理成本，产泥量等也不相同，因此，本次设计充分了解了不同的处理方法，据当地特点，因地制宜而选定 CASS 工艺。参考文献：1高俊发,王社平. 污水处理厂工艺设计手册 M .北京: 化学工 业出版社, 2003.2国家城市环境污染控制工程技术研究中心主