卡魯塞爾氧化溝畢業(yè)設計

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1、 目錄 摘要…………………………………………………………………………………1 Abstract………………………………………………………………………1 1.前言………………………………………………………………………………1 2.設計總則…………………………………………………………………………1 2.1設計原則……………………………………………………………………1 2.2 設計依據……………………………………………………………………1 2.3設計的主要內容和范圍……………………………………………………1 2.4 污水處

2、理各工藝比較………………………………………………………1 2.5方案論證……………………………………………………………………1 2.5方案論證……………………………………………………………………1 2.6設計資料……………………………………………………………………1 2.7工藝流程……………………………………………………………………1 3.污水處理構筑物設計計算………………………………………………………1 3.1格柵設計說明及計算………………………………………………………1 3.2集水池設計說明及計算……………………………………………………1 3.3平流式沉砂池設計說明及計算…

3、…………………………………………1 3.4卡魯塞爾氧化溝的設計說明及計算………………………………………1 3.5二沉池設計說明及計算……………………………………………………1 3.6 接觸消毒池設計說明及計算………………………………………………1 4.污泥處理設備……………………………………………………………………1 4.1污泥濃縮池設計說明及計算………………………………………………1 5. 污水處理廠的布置………………………………………………………………1 5.1污水處理廠的平面布置…………………………………………………1 5.2污水處理廠的高程布置…

4、…………………………………………………1 6. 工程預算投資………………………………………………………………1 6.1一次性投資………………………………………………………………1 6.2運行費用……………………………………………………………………1 結論…………………………………………………………………………………1 總結與體會…………………………………………………………………………1 致謝…………………………………………………………………………………1 參考文獻……………………………………………………………………………1

5、 摘要 這次設計項目是重慶市大足工業(yè)園區(qū)污水處理工程設計。 設計廢水處理規(guī)模為日處理能力30000m3/d，通過設計以卡魯塞爾氧化溝工藝為處理核心的污水處理廠，設計處理后出水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，對卡魯塞爾氧化溝工藝的特點、處理效果、使用范圍及優(yōu)缺點進行探討，對污水處理廠的組成、構造及工藝流程等要素進行設計，對構筑物、建筑物進行尺寸計算及方位布置。在設計中將進行方案論證、各主要構筑物及附屬建筑物的設計計算、設備的選型、相關工程圖紙的繪制等相關工作，最終完成本次設計。

6、 關鍵詞： 污水處理 卡魯塞爾氧化溝 Abstract The project is wastewater treatment engineering design of Chongqing Dazu industrial park . With the design of the sewage treatment plant which treat Carrousel oxidation ditch process as the core of it,I will investigate the feature,treatment

7、 effect,range of usage and advantage and advantage of the crafts,calculate and arrange the structures and buildings. The scale of wastewater treatment for daily processing capacity of 30000 m3/d. the designed water is expected to reach

8、d>(GB18918-2002)level 1 A standard. To calculate the principal structures and outbuildings,to select equipment, to draw engineering drawings and other related work will be one in the process of the design. Keywords:coagulating sedimentation,Carrousel oxidation ditch.

9、 1前言 工業(yè)園區(qū)是一個國家或區(qū)域的政府根據自身經濟發(fā)展的內在要求，通過行政手段劃出一塊區(qū)域，聚集各種生產要素，在一定空間范圍內進行科學整合，提高工業(yè)化的集約強度，突出產業(yè)特色，優(yōu)化功能布局，使之成為適應市場競爭和產業(yè)升級的現代化產業(yè)分工協作生產區(qū)。 當前許多工業(yè)園區(qū)環(huán)境現狀形勢嚴峻，嚴重制約工業(yè)園區(qū)發(fā)展的主要因素為廢水無處可排、無法處理。全國各地工業(yè)園區(qū)的數量和規(guī)模不斷增加，如何控制工業(yè)園區(qū)對環(huán)境所造成的影響是當前工業(yè)園區(qū)建設和發(fā)展的焦點，而工業(yè)園區(qū)內的企業(yè)分類成群,有利于污染物集中控制。工業(yè)園區(qū)污水的治理就是其中一個重要的組成部分。 采用立

10、式低速表面曝氣器供氧并推動水流前進，是由荷蘭Carrousel發(fā)明，該發(fā)明人為DHV技術咨詢公司雇員，開發(fā)這種氧化溝的目的是尋求渠道更深的氧化溝和效率更高、機械性能更好的系統(tǒng)設備，以彌補當時氧化溝的占地面積大等缺點。 本文擬以重慶市大足工業(yè)園區(qū)為例，設計廢水處理規(guī)模為日處理能力30000m3/d，采用卡魯塞爾氧化溝工藝處理污水，預期使處理后的污水達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，設計過程中逐步研究此工藝的特性，了解工藝的特點。對工業(yè)園區(qū)污水治理的現狀、布局、處理工藝方法和一些主要問題及相關政策進行分析和探討，并提出相關建議。

11、 2設計總則 2.1設計原則 1.貫徹執(zhí)行國家關于環(huán)境保護的政策，符合國家的有關法規(guī)、規(guī)范及標準。 2.從城市的實際情況出發(fā)，在城市總體規(guī)劃的指導下，使工程建設與城市的發(fā)展相協調，既保護環(huán)境，又最大程度地發(fā)揮工程效益。 3.根據設計進水水質和出廠水質要求，所選污水處理工藝力求技術先進、成熟、處理效果好、運行穩(wěn)妥可靠、高效節(jié)能、經濟合理、確保污水處理效果，減少工程投資及日常運行費用。 4.妥善處理和處置污水處理過程中產生的柵渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。 5.為確保工程的可靠性及有效性，提高自動化水平，降低運行

12、費用，減少日常維護檢修工作量，改善工人操作條件，本工程中的關鍵設備擬從國外引進。其它設備和器材則采用合資企業(yè)或國內名牌產品。 6.采用現代化技術手段，實現自動化控制和管理，做到技術可靠、經濟合理。 7.為保證污水處理系統(tǒng)正常運轉，供電系統(tǒng)需有較高的可靠性，采用雙回路電源，且污水廠運行設備有足夠的備用率。 8.在污水廠征地范圍內，廠區(qū)總平面布置力求在便于施工、便于安裝和便于維修的前提下，使各處理構筑物盡量集中，節(jié)約用地，擴大綠化面積，并留有發(fā)展余地。使廠區(qū)環(huán)境和周圍環(huán)境協調一致。 9.豎向設計力求減少廠區(qū)挖、填土方量和節(jié)省污水提升費用。 10.廠區(qū)建筑風格力求統(tǒng)一，簡潔明快，美觀大方，

13、并與廠區(qū)周圍景觀相協調。 11.積極創(chuàng)造一個良好的生產和生活環(huán)境。 2.2 設計依據 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準； 《給水排水設計手冊》第五冊 城市排水 ； 《給水排水快速設計手冊》第二冊 排水工程 。 2.3 設計的主要內容和范圍 本設計的主要內容包括工藝流程的確定、主要構筑物的設計、設備的選型、平面高程布置、土建電氣照明等附屬設施的說明、工程概預算等。 從廢水集水池進水口至廢水處理站的放流池排放口。地基處理和廢水處理站外的廢水收集管道系統(tǒng)由公司自行

14、處理。 2.4 污水處理各工藝比較 1、氧化溝工藝 氧化溝是活性污泥法的一種變形，其池體狹長，故稱為氧化溝。氧化溝有多種構造型式，典型的有：A：卡羅塞式；B：奧巴爾型；C：交替工作式氧化溝；D：曝氣—沉淀一體化氧化溝 氧化溝技術已廣泛應用于大中型城市污水處理廠，其規(guī)模從每日幾百立方米至幾萬立方米，工藝日趨完善，其構造型式也越來越多。其主要特點是：進出水裝置簡單；污水的流態(tài)可看成是完全混合式，由于池體狹長，又類似于推流式；BOD負荷低，處理水質良好；污泥產率低，排泥量少；污泥齡長，具有脫氮的功能。 2、A/O法 生物接觸氧化法是一種介于

15、活性污泥法與生物濾池之間的生物膜法工藝，其特點是在池內設置填料，池底曝氣對污水進行充氧，并使池體內污水處于流動狀態(tài)，以保證污水與污水中的填料充分接觸，避免生物接觸氧化池中存在污水與填料接觸不均的缺陷。 該法中微生物所需氧由鼓風曝氣供給，生物膜生長至一定厚度后，填料壁的微生物會因缺氧而進行厭氧代謝，產生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，并促進新生物膜的生長，此時，脫落的生物膜將隨出水流出池外。生物接觸氧化法具有以下特點： ①由于填料比表面積大，池內充氧條件良好，池內單位容積的生物固體量較高，因此，生物接觸氧化池具有較高的容積負荷； ②由于生物接觸氧化池內生物固體量多，水流完全混

16、合，故對水質水量的驟變有較強的適應能力； ③剩余污泥量少，不存在污泥膨脹問題，運行管理簡便。 特點:生物接觸氧化法具有生物膜法的基本特點，但又與一般生物膜法不盡相同。一是供微生物棲附的填料全部浸在廢水中，所以生物接觸氧化池又稱淹沒式濾池。二是采用機械設備向廢水中充氧，而不同于一般生物濾池靠自然通風供氧，相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填料，也可稱為曝氣循環(huán)型濾池或接觸曝氣池。三是池內廢水中還存在約2～5％的懸浮狀態(tài)活性污泥，對廢水也起凈化作用。因此生物接觸氧化法是一種具有活性污泥法特點的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的優(yōu)點。 生物接觸氧化法凈化廢水的基本原理與一般生物膜法相同，就是

17、以生物膜吸附廢水中的有機物，在有氧的條件下，有機物由微生物氧化分解，廢水得到凈化。 生物接觸氧化池內的生物膜由菌膠團、絲狀菌、真菌、原生動物和后生動物組成。在活性污泥法中，絲狀菌常常是影響正常生物凈化作用的因素；而在生物接觸氧化池中，絲狀菌在填料空隙間呈立體結構，大大增加了生物相與廢水的接觸表面，同時因為絲狀菌對多數有機物具有較強的氧化能力，對水質負荷變化有較大的適應性，所以是提高凈化能力的有力因素。 分流式的曝氣裝置在池的一側填料裝在另一側依靠泵或空氣的提升作用，使水流在填料層內循環(huán)，給填料上的生物膜供氧。此法的優(yōu)點是廢水在隔間充氧，氧的供應充分，對生物膜生長有利。缺點是氧的利用

18、率較低，動力消耗較大；因為水力沖刷作用較小，老化的生物膜不易脫落新陳代謝周期較長生物膜活性較小；同時還會因生物膜不易脫落而引起填料堵塞。 直接式是在氧化池填料底部直接鼓風曝氣。生物膜直接受到上升氣流的強烈擾動，更新較快，保持較高的活性；同時在進水負荷穩(wěn)定的情況下，生物膜能維持一定的厚度，不易發(fā)生堵塞現象。一般生物膜厚度控制在1毫米左右為宜。 A/O法優(yōu)點在于： ①體積負荷高，停留時間短，節(jié)約占地面積； ②生物活性高； ③有較高的微生物濃度； ④污泥產量低； ⑤出水水質好且穩(wěn)定； ⑥動力消耗低； ⑦不產生污泥膨脹； ⑧掛膜方便，可間歇運行；

19、 ⑨工藝運行簡單，操作方便，抗沖擊負荷能力強。 目前存在的問題主要是池內填料間的生物膜有時會出現堵塞現象，尚待改進。研究的方向是針對不同的進水負荷控制曝氣強度，以消除堵塞；其次是研究合理的氧化池池型和形狀、尺寸和材質合適的填料。 3、SBR法 序批式活性污泥法（SBR—Sequencing Batch Reactor）是早在1914年就由英國學者Ardern和Locket發(fā)明了的水處理工藝。70年代初，美國Natre Dame 大學的R.Irvine 教授采用實驗室規(guī)模對SBR工藝進行了系統(tǒng)深入的研究，并于1980年在美國環(huán)保局（EPA）的資助下，在印第安那州的Culwer城改

20、建并投產了世界上第一個SBR法污水處理廠。SBR工藝的過程是按時序來運行的，一個操作過程分五個階段：進水、反應、沉淀、潷水、閑置。 由于SBR在運行過程中，各階段的運行時間、反應器內混合液體積的變化以及運行狀態(tài)等都可以根據具體污水的性質、出水水質、出水質量與運行功能要求等靈活變化。對于SBR反應器來說，只是時序控制，無空間控制障礙，所以可以靈活控制。因此，SBR工藝發(fā)展速度極快，并衍生出許多種新型SBR處理工藝。 設計要點：理論上SBR反應器的容積負荷有一個較在的范圍，為0.1～1.3 kgBOD5/m3.d，但為安全計，一般取低值，如0.1 kgBOD5/m3.d左右。最高

21、水位和最低水位，最高水位即反應時的水位，最低水位是指排放工序結束時的水位，最低水位必須保證在排水在此水位時，沉淀污泥不隨上清液而流失。 SBR工藝的主要特點有：出水水質較好；不產生污泥膨脹；除磷脫氮效果好。 其缺點是池容和設備利用率低，占地面積較大、運行管理復雜，自控水平要求高。 4、曝氣生物濾池 曝氣生物濾池是90 年代初興起的污水處理新工藝，已在歐美和日本等發(fā)達國家廣為流行。該工藝具有去除SS 、COD 、BOD 、硝化、脫氮、除磷、去除AOX （有害物質）的作用 其特點是集生物氧化和截留懸浮固體與一體，節(jié)省了后續(xù)沉淀池( 二沉池) ，其 容積負荷、水力負荷大，水力停留時

22、間短，所需基建投資少，出水水質好：運行能耗低，運行費用省。 曝氣生物濾池，相當于在曝氣池中添加供微生物棲附的填(濾)料，在填料下鼓氣，是具有活性污泥特點的生物膜法。曝氣生物濾池(BAF)70年代末起源于歐洲大陸，已發(fā)展為法、英等國設備制造公司的技術和設備產品。 BAF工藝的優(yōu)點： ① 總體投資省，包括機械設備、自控電氣系統(tǒng)、土建和征地費； ②占地面積小，通常為常規(guī)處理工藝占地面積的80% ，廠區(qū)布置緊湊，美觀； ③處理出水質量好，可達到中水水質標準或生活雜用水水質標準； ④工藝流程短，氧的傳輸效率高，供氧動力消耗低，處理單位污水的電耗低； ⑤過濾速度高，處理負荷大大高于常規(guī)處理

23、工藝； 缺點：曝氣生物濾池運行維護較復雜，尤其是填料的反洗與更換，從而導致運行費用也較高。 5、MBR工藝 膜-生物反應器工藝（MBR工藝）是膜分離技術與生物技術有機結合的新型廢水處理技術。它利用膜分離設備將生化反應池中的活性污泥和大分子有機物質截留住，省掉二沉池。活性污泥濃度因此大大提高，水力停留時間（HRT）和污泥停留時間（SRT）可以分別控制，而難降解的物質在反應器中不斷反應、降解。因此，膜-生物反應器工藝通過膜分離技術大大強化了生物反應器的功能。與傳統(tǒng)的生物處理方法相比，具有生化效率高、抗負荷沖擊能力強、出水水質穩(wěn)定、占地面積小、排泥周期長、易實現自動控制等優(yōu)點，是目前最

24、有前途的廢水處理新技術之一。 中空纖維膜組件置于MBR中，污水浸沒膜組件，通過自吸泵的抽吸，利用膜絲內腔的抽吸負壓來運行。膜組件材質為聚乙烯。膜組件公稱孔徑為0.4 μm，是懸浮固體、膠體等的有效屏障；中空纖維膜絲較細，有較好的柔韌性，能保持較長的壽命，即使有膜絲破損的現象發(fā)生，由于膜絲內徑僅為270 μm，可被污泥迅速阻住，對處理水質完全沒有影響。 鼓風機曝氣，在提供微生物生長所必須的溶解氧之外，還使上升的氣泡及其產生的紊動水流清洗膜絲表面，阻止污泥聚集，保持膜通量穩(wěn)定，設計氣水比為20∶1。MBR中產生的剩余污泥由氣提泵定量提升至污泥濃縮池，污泥在其中濃縮，并使污泥減容，上清液回

25、流至調節(jié)池，MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。 MBR的技術優(yōu)勢： ①出水水質好 ②工藝參數易于控制，能實現HRT與SRT的完全分離 ③設備緊湊，省掉二沉池，占地少 ④剩余污泥產量少 ⑤有利于增殖緩慢的硝化細菌的截留、生長和繁殖 ⑥克服了常規(guī)活性污泥法中容易發(fā)生污泥膨脹的弊端 ⑦系統(tǒng)可采用PLC控制，易于實現全程自動化 MBR工藝的缺點：MBR工藝造價相對較高，為普通污水處理工藝的1.5-2.0倍。國產膜片質量較差、使用時間較短，進口膜片價格過高，運行維護及更換費用較高。 三、各種工藝的比較 為了降低投資和運行成本，因地制宜地進行工藝方案(主要是生物處理方案)比較是必要

26、的。進行多種工藝方案的比較，包括投資費用、運行費用、占地面積、出水水質、后期管理等各方面進行系統(tǒng)的比較，因地制宜的選擇適合的工藝。 1、 在生活污水中的應用 隨著我國水處理工藝技術的不斷改進，近兩年A-O、BAF及MBR工藝應用越來越廣，前些年氧化溝工藝的應用較多，造價較低，適用于土地資源較豐富的地區(qū)。 2、 占地面積與總池容 氧化溝與SBR工藝占地面積較大，A-O、BAF工藝占地面積較小，MBR占地面積最?。槠胀üに囌嫉孛娣e的60%）。 3、 投資費用 相比較而言，氧化溝、SBR投資費用最低，A-O較低，MBR和曝氣生物濾池造價相對較高，BAF較普通工藝高出25

27、%左右，MBR根據膜的不同，價格相差較大（采用國產膜，總投資較普通工藝高出40%左右，進口膜則要高80%）。 4、 運行成本及管理 SBR自動化程度要求較高；氧化溝自動化程度較低；BAF反洗等很難實現自動化操作，需人工操作，則人工費較高；若不考慮折舊費，單從人工費、電費、藥劑費來考慮每日運行費用，MBR最低，為0.35元/d左右，BAF、A-O在0.50元/d左右；若考慮折舊費，考慮到MBR和BAF維護及更換費用較高，則其運行費用比A-O要高。 5、 出水水質 MBR 、BAF、A-O工藝出水水質較好，可滿足回用標準，耐沖擊負荷較高，運行穩(wěn)定。 四、結論 每項工藝技術都有其優(yōu)點、特

28、點、適用條件和不足之處，不可能以一種工藝代替其他一切工藝，因此，要根據現場情況做出適宜的選擇。根據甲方提供的相關資料，在可利用面積較少的前提下，不推薦使用氧化溝和SBR工藝。同時，為了降低投資和運行成本，確保出水水質，根據技術上合理，經濟上合算，管理方便，運行可靠且有利于近、遠期結合的原則，進行工藝方案的優(yōu)化抉擇。 鑒于上述的對比，對于污水處理量在 2000T/D以下的企業(yè)，要求出水水質標準高或者需要中水回用，且設備運行穩(wěn)定的企業(yè)來說，建議采用卡魯塞爾氧化溝處理工藝。 2.5方案論證 氧化溝（Oxidation Ditch）是一種活性污泥法工藝，

29、污水和活性污泥混合液在其中循環(huán)流動，因此被稱為“氧化溝”，又稱“環(huán)形曝氣池”。氧化溝屬于一般不需要初沉池，并且通常采用延遲曝氣；其結構形式采用環(huán)形溝渠形式，混合液在氧化溝曝氣器的推動下做水平流動。 傳統(tǒng)的卡魯塞爾氧化溝是1967年由荷蘭DHV公司開發(fā)研制的多溝串聯污水生化處理系統(tǒng)。進水與回流活性污泥混合后，沿水流方向在溝內作無終端的循環(huán)流動。一般在池的一端安裝立式表曝機，每組溝安裝一個，不僅起到曝氣供氧的作用，而且起到攪拌混合的作用，并向混合液傳遞水平循環(huán)動力。表曝機的這種定位布置形成了在裝置下游混合液的溶解氧濃度較高，隨著水流沿溝長的流動，溶解氧濃度梯度變化形成了好氧區(qū)、缺氧區(qū)

30、的特征?？斎麪栄趸瘻铣四塬@得較高的BOD去除率，同時還能在同一池中實現硝化和反硝化的生物脫氮效果。 一、氧化溝的技術特點 1. 構造形式多樣性 2. 氧化溝曝氣設備的多樣性 3.曝氣強度可調節(jié) 4.對預處理、二沉池和污泥處理進行工藝簡化 5.具有推流式流態(tài)的某些特征。 二、氧化溝與其他生物處理工藝的比較 氧化溝污泥負荷一般小于0.1kgBOD5/(kgMLSS?d),因此其出水水質較好，畏怯其運行可靠性和穩(wěn)定性高。表2-1列出了美國EPA隊29個氧化溝處理廠運行數據的統(tǒng)計結果，以及對比其他生物處理法運行效果的統(tǒng)計數據。 表2-1 氧化溝與其他生物處理工

31、藝運行效果的比較 二級生物處理工藝 出水濃度/(mg/L) 去除率/% TSS BOD5 TSS BOD5 氧化溝工藝 10.5 12.3 94 93 活性污泥工藝 3.1 26 81 84 生物濾池 26 42 82 79 生物轉盤 23 25 79 78 由表2-1中數據可見，氧化溝工藝的出水水質確實比其他生物處理法更優(yōu)。調查還表明，氧化溝工藝的可靠性也比其他生物處理法好。表2-2列出了采用不同工藝的污水處理廠達標的保證率，從中可以對其運行可靠性作出評價。 表2-2

32、各種生物處理工藝運行可靠性 二級生物處理工藝 達標率/% 出水濃度10mg/L 出水濃度20mg/L 出水濃度30mg/L TSS BOD5 TSS BOD5 TSS BOD5 氧化溝工藝 65 65 85 90 94 96 活性污泥工藝 15 39 33 65 50 80 生物濾池 － 2 － 3 － 15 生物轉盤 22 30 45 60 70 90 顯然，對比之下氧化溝工藝的出水水質最穩(wěn)定可靠。表2-2中數據還說明，控制的出水水質標準越高，氧化溝的

33、優(yōu)越性也就越突出。 一般氧化溝都能使污水中的氨氮達到95-99%的硝化程度，設計恰當、運行良好的氧化溝可以實現生物脫氮，這是因為在氧化溝中存在好氧區(qū)和缺氧區(qū)。在好氧區(qū)，有機物分解穩(wěn)定，氨氮則硝化為硝酸鹽；在缺氧區(qū)，污水中有機物作為反硝化菌的碳源，硝酸鹽被反硝化菌還原為氮氣，脫氮效果可達80%。如果采用其他生物脫氮流程，不僅流程復雜，而且基建運行費用也較高。 3、 基建投資和運行費用比較 美國EPA在對氧化溝和其他生物處理法的運行效果進行比較的同時，也比較分析了基建投資和運行費用。(以相對值表示) 表2-3 氧化溝和其他生物處理法基建投資和運行費用的對比

34、 要求脫氮的污水處理流程 基建投資 運行費用 3785m3/d 18925m3/d 3785m3/d 18925m3/d 傳統(tǒng)活性污泥法 100 100 100 100 氧化溝 83 78 83 93 SBR 78 81 83 93 比較結果說明，當處理廠的規(guī)模分別為3785m3/d和18925m3/d時，氧化溝法工藝的基建投資分別為傳統(tǒng)活性污泥法基建投資的83%和78%。當處理廠的規(guī)模較小時，其運行費用也較省，如處理水量為3785m3/d時，其年度運行費用約為傳統(tǒng)活性污泥法污水廠的83%；當處理廠規(guī)模增大至189

35、25m3/d時，其運行費用約為傳統(tǒng)活性污泥法的93%。 當要求在生物處理中進行硝化時，氧化溝一般不需增加很多投資和運行費用，而其他生物處理法則需要增加很多投資和運行費用。例如，處理水量分別為3785m3/d和37850m3/d的氧化溝法進行硝化時，處理廠的基建投資僅為同等規(guī)模的一級活性污泥法基建投資的50%和65%，為二級活性污泥法基建投資的40%和55%；其運行費用則為一級活性污泥法的71%和124%，為二級活性污泥法的61%和112%?？梢姡斕幚韽S規(guī)模較大時，氧化溝法所需的運行費用比一般活性污泥法略高，因此針對中、小型的污水處理廠氧化溝工藝就清楚地顯示出其優(yōu)越性。 但如果要求進行生物

36、脫氮，則氧化溝法就要比其他工藝大大節(jié)省基建投資和運行費用。表是清華大學錢易教授根據美國EPA提供的數據進行的統(tǒng)計結果。 表2-4 不同脫氮流程的經濟性比較 要求脫氮的污水處理流程 基建投資 運行費用 3785m3/d 37850m3/d 3785m3/d 37850m3/d 氧化溝 100 100 100 100 一級活性污泥法+混合反硝化池 291 221 210 137 二級活性污泥法+混合反硝化池 331 241 232

37、 146 一級活性污泥法+固定膜反硝化池 308 221 208 123 一級活性污泥法+固定膜反硝化池 347 248 228 135 傳統(tǒng)活性污泥+折點加氯法 248 204 189 123 傳統(tǒng)活性污泥+氨吹脫 215 182 147 105 2.6設計資料 設計流量：Q=30000m3/d=0.347m3/s 取污水變化系數KZ=1.3， 則：Qmax=Q?KZ=0.3471.3=0.451m3/s 進水水質：BOD5 160mg/L，CODCr 450mg/L，NH3-N 30

38、mg/L，SS 350mg/L，TN 40mg/L， TP 5mg/L 出水水質執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準，即 BOD5 ≤10mg/L，CODCr≤ 50mg/L，NH3-N≤5mg/L，SS≤10mg/L，TN≤15mg/L， TP≤0.5mg/L 2.7工藝流程 在實際操作中，需要處理的污染物千差萬別，處理的方式和方法也是有差異的。選擇工藝路線是決定設計質量的關鍵，必須認真對待。如果某一污染物僅有一種處理方法，也就無須選擇；若有幾種不同的處理方法，就應該逐個進行

39、分析研究，通過各方面的比較，從中篩選出一種最佳的處理方法，作為下一步處理工藝流程設計的依據。 工藝路線的選擇原則：在選擇處理的工藝路線時，應注意考慮如下基本原則。 1.合法性。2.先進性。3.可靠性。4.安全性。5.結合實際情況。6.簡潔和簡單性。 3 污水處理構筑物設計計算 3.1格柵設計說明及計算 3.1.1格柵的設計說明 格柵是用一組平行的金屬柵條或篩網制成，安裝在污（廢）水渠道和泵房集水井的進口處或污廢水處理廠的端部，用于截留較大的 懸浮物或漂浮物，以便減輕后續(xù)處理

40、構筑物的處理負荷，防止其后處理構筑物的管道閥門或水泵堵塞。 3.1.2格柵的計算 圖3-1 格柵設計計算圖 1.中格柵的計算 (1)柵條間隙數n 式中：——最大設計流量(m3/d) n——柵條間隙數(個) ——格柵傾角()，一般為45～75，取α=60 b——柵條間隙(m)，取b=0.03m h——柵前水深(m)，取h=0.4m v——過柵流速(m/s)，一般為0.4～0.9m/s，取v=0.8m/s

41、 ——經驗修正系數 則： (2) 柵槽寬度B 式中：B——格柵槽寬度(m) bs——柵條寬度(m)，取bs=0.01m n——格柵間隙數(個) b——柵條間隙(m) 則： B=0.02(41-1)+0.0341=2.03m (3)進水渠至柵槽間漸寬部分的長度L1 式中：L1 ——進水渠道漸寬部分的長度(m) B1 ——進水渠寬(m)，設 B1 =1.70m α1——進水渠道漸寬部分的展開角度()，取α1=20 則： (4)柵槽至出水渠間漸縮部分長度L2

42、 (5)通過格柵的水頭損失h2 式中：h2——過柵水頭損失(m) h0——計算水頭損失(m) ——阻力系數，與柵條的斷面幾何形狀有關，取，β=2.42 g——重力加速度，取g=9.81m/s2 k——系數，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大倍數，一般取k=3 則： (6) 柵后槽的總高度H 式中：h1——柵前渠道超高(m)，一般取h1=0.3m h2——過柵水頭損失(m) h——柵前水深(m) 則：H=0.4+0.3+0.081=0.78≈0.8 (

43、7) 柵槽總長度L L=L1+L2+0.5+1.0+ 式中：L——柵槽總長度(m) L1——進水渠道漸寬部分的長度(m) L2——柵槽與出水渠道連接處的漸寬部分的長度(m) H1——格柵前渠道深(m) 則：L=0.45+0.23+0.5+1.0+=2.58m (8) 每日柵渣產量W 式中：Qmax——最大設計流量(m3/s) —— 每日柵渣量(m3/d) ——單位體積污水柵渣量（m3/(103m3污水)），格柵間隙為30～50mm時，=0.03～0.01m3/d，取=0.03m3/(103m3污水)

44、 ——污水流量總變化系數，取=1.3 則：，宜采用機械清渣 2.細格柵的計算 (1)柵條間隙數n 式中：——最大設計流量(m3/d) n——柵條間隙數(個) ——格柵傾角()，一般為45～75，取α=60 b——柵條間隙(m)，取b=0.03m h——柵前水深(m)，取h=0.4m v——過柵流速(m/s)，一般為0.4～0.9m/s，取v=0.8m/s ——經驗修正系數 則： (2)柵槽寬度B 式中：B——格柵槽寬度(m)

45、 bs——柵條寬度(m)，取bs=0.01m n——格柵間隙數(個) b——柵條間隙(m) 則： B=0.02(87-1)+0.0387=3.11m (3)進水渠至柵槽間漸寬部分的長度L1 式中：L1 ——進水渠道漸寬部分的長度(m) B1 ——進水渠寬(m)，設 B1 =2.78m α1——進水渠道漸寬部分的展開角度()，取α1=20 則： (4)柵槽至出水渠間漸縮部分長度L2 (5)通過格柵的水頭損失h2 式中：h2——過柵水頭損失(m

46、) h0——計算水頭損失(m) ——阻力系數，與柵條的斷面幾何形狀有關，取，β=2.42 g——重力加速度，取g=9.81m/s2 k——系數，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大倍數，一般取k=3 則： (6)柵后槽的總高度H 式中：h1——柵前渠道超高(m)，一般取h1=0.3m h2——過柵水頭損失(m) h——柵前水深(m) 則：H=0.4+0.3+0.081=0.78≈0.8 (7)柵槽總長度L L=L1+L2+0.5+1.0+ 式中：L——柵槽總長度(m)

47、 L1——進水渠道漸寬部分的長度(m) L2——柵槽與出水渠道連接處的漸寬部分的長度(m) H1——格柵前渠道深(m) 則：L=0.45+0.23+0.5+1.0+=2.58m (8)每日柵渣產量W 式中：Qmax——最大設計流量(m3/s) —— 每日柵渣量(m3/d) ——單位體積污水柵渣量（m3/(103m3污水)），格柵間隙為16～25mm時，=0.10～0.05m3/d，取=0.01m3/(103m3污水) ——污水流量總變化系數，取=1.3 則：，宜采用機械清渣 3.1.3格柵設備選型

48、 根據中格柵計算結果，選擇JPS型階梯式機械格柵。一用一備。本階梯式機械格柵由不銹鋼材制成，主要技術參數見表3-1。 工稱柵寬/mm 有效柵寬/mm 安裝角度/() 柵條間隙/mm 柵條凈距/mm 電機功率/kW 槽深/m 800～3000 600～2800 60～75 14～50 7～40 0.75～3.0 <3 表3-1 JPS型階梯式機械格柵技術參數 根據細格柵計算結果，選擇GSGL-2.0型系列高鏈式格柵除污機。一用一備。該型號除污機用于泵站進水渠（井），攔截水中的漂浮物。主

49、要技術參數見表3-2。 型號 柵渠寬度/m 格柵寬度/mm 安裝角度/() 柵條凈距/m 柵條厚度/m 正常最大水深/m 柵渠底與格柵間地面的距離/m 電機功率/kw GSGL-2.0 2 1860 70～75 15～40 80 1.6 6.0 2.2 表3-2 GSGL-2.0型型高鏈式格柵除污機主要技術參數 3.2集水池設計說明及計算 設計流量=0.451m3/s， 設污水泵房選用一用一備，則每臺泵的平均流量為0.451m3/s， 集水井的有效容積按一臺

50、泵5min的流量計算，則： 取集水井的深度為H=6m，集水井水面表面積為 設井寬B=4.1m，則L=5.5m, 取超高為1m,浮渣高為0.5m, 則集水井實際井深為： 3.3平流式沉砂池設計說明及計算 3.3.1 平流式沉砂池的設計說明 沉砂池可去除密度較大的無機顆粒，如泥沙和煤渣等，它一般設置于泵站和虹吸管之前，以便減輕無機顆粒對水泵和管道的磨損；也可設置于初沉池前，以便減輕沉淀池負荷及改善污泥處理構筑物的處理條件。 3.3.2 平流式沉砂池的計算 圖3-2 平流式沉砂池

51、設計計算簡圖 (1)沉砂池的長度L 式中：L——沉砂池長度(m) v——最大設計流量時的流速(m/s)，一般為0.15～0.3m/s，取v=0.25m/s t——最大設計流量時的流行時間(s)，一般為30～60s，取t=40s 則： L=0.2540=10m (2) 水流截面面積A 式中：A——水流截面面積(m2) Qmax——最大設計流量(m3/s) v——最大設計流量時的流速(m/s) 則： (3) 沉砂池的總寬度B B=bn 式中：B——沉砂池的總寬度(m)

52、 b——沉砂池每格寬度(m)，設b=1m n——沉砂池分格數(個)，設n=2 則： B=21=2m (4) 有效水深h2 式中：h2——有效水深(m) A——水流截面面積(m2) B——沉砂池的總寬度(m) (5) 沉砂斗所需容積V 式中：V——沉砂斗所需容積(m3) X——城市污（廢）水沉砂量【m3/106m3污（廢）水】，一般取X=30m3/10污（廢）水 T——清除沉砂的時間間隔(d)，取T=2d KZ——污水流量總變化系數，取KZ=1.3 則： (6)每個

53、沉砂斗所需容積V0 設每個分格中有兩個沉砂斗， 則： (7) 沉砂斗設計尺寸 設斗底寬度a1=0.6m，斗壁傾角為55，斗高h斗=0.6m 則： 沉淀斗上口寬： 沉砂斗容積：， 所以設計符合要求。 (8)沉砂室高度h3 設采用重力排砂，池底設6%坡度坡向砂斗，則： (9) 池高度H 式中：H——池總高度(m) h1——超高(m)，取h1=0.3m h2——有效水深(m) h3——沉砂室高度(m) 則： (10)

54、驗算最小流速 最小流量時只用一格工作，其過水斷面面積，所以最小流速為： ，符合設計要求。 3.3.3設備選型 根據計算數據，選擇PXS-Ⅰ-3000型泵吸式排砂機，一用一備。該機多用于平流式沉砂池沉砂的排除，由行走裝置、行車大梁、疏砂泵、砂水分離器、動力線及信號線的收放裝置等組成。PXS-Ⅰ型泵吸式排砂機技術參數如下表。 表3-3 PXS-Ⅰ-3000型泵吸式排砂機技術參數 型號 池寬/mm 軌距/mm 整機功率/kW 行車速度/m?min-1 PXS-Ⅰ-3000 3000 3300 5.15 1.3

55、 3.4卡魯塞爾氧化溝的設計說明及計算 3.4.1卡魯塞爾氧化溝的設計說明 卡魯塞爾氧化溝系列是有荷蘭DHV公司開發(fā)研制的，采用立式表面曝氣機。污水經過格柵和沉砂池后，不經過預沉淀，直接與回流污泥一起進入氧化溝系統(tǒng) ，在充分攪拌的曝氣區(qū)下游，逐漸形成推流，水流維持在最小流速，保證活性污泥處于懸浮狀態(tài)。水流有曝氣區(qū)的湍流變成平流狀態(tài)，從而改變了污泥的沉降性能，提高了出水質量。 3.4.2卡魯塞爾氧化溝的計算 圖3-3 氧化溝設計計算簡圖 (1)設計參數 假設污泥齡θc=15d，查資料得：當θc=15d時，Y=0.56，

56、污泥濃度X=4000mg/L (2)①好氧區(qū)容積V1 式中：V1 ——好氧區(qū)容積(m3/d) Q——污水設計流量(m3/d) X——污泥濃度（kg/m3） L0,Le——分別為進、出水BOD5濃度（mg/L） Lr——Lr= L0-Le ,去除的BOD5濃度（mg/L） θc——污泥齡（d） Y——污泥凈產率系數（kgMLSS/kgBOD5)，一般為0.4～0.8 Kd——污泥自身氧化率（d-1)，對于城市污水一般為0.04～0.075d-1 則： ②好氧區(qū)停留

57、時間 (3)缺氧區(qū)容積 ①反硝化區(qū)脫氮量W W=進水總氮量-（隨剩余污泥排放的氮量+隨水帶走的氮量） 式中：W——反硝化區(qū)脫氮量（kg/d） Lr——Lr= L0-Le ,去除的BOD5濃度（mg/L） N0,Ne——分別為進、出水BOD5濃度（mg/L） 則： ②反硝化區(qū)所需污泥量 式中：G——反硝化區(qū)所需污泥量（kg） W——反硝化區(qū)脫氮量（kg/d） VDN——反硝化速率[（kgNO3--N)/(kgMLSS?d)],取VDN=0.026（kgNO3--N)/(kg

58、MLSS?d) 則： ③反硝化區(qū)容積 ④缺氧區(qū)停留時間 式中：t2 ——反硝化區(qū)污水停留時間（s） V2——反硝化區(qū)容積（m3） Q——污水設計流量（m3/d） 則： (4)厭氧區(qū)容積V3 式中：V3——厭氧區(qū)容積（m3） T——厭氧區(qū)污水停留時間（h）,一般為1～2h,取t=1.5h 則： （5） 氧化溝總容積V 則： 設氧化溝為矩形斷面， 取氧化溝水深H0=4m,超高h=0.3，則氧化溝總高度H=4.3m, 氧化溝長為90m,氧化溝平面面積為 溝寬。 （6）

59、 ①剩余污泥量Xw 式中：Xw——剩余污泥量（kg/d） Lr——Lr= L0-Le ,去除的BOD5濃度（mg/L） θc——污泥齡（d） Kd——衰減系數，取Kd=0.05 Q平——平均流量（m3/d） Y——污泥凈產率系數（kgMLSS/kgBOD5) 則： ②濕污泥量QS： 式中：P——含水率 QS——濕污泥量（m3/d） 則： (7)總水力停留時間t 式中：t——總水力停留時間(h) V——氧化溝總容積（m3） Q——污水

60、設計流量（m3/d） 則： （8） 污泥負荷 式中：L0-Le ——去除的BOD5濃度（mg/L） NS——污泥負荷(kgBOD5/kgMLSS?d) Xv——污泥活性系數 則：, 0.1

61、 表3-4 PE型立式表面曝氣機主要技術參數 型號 葉輪直徑/mm 葉輪形式 功率/kW 充氧量/(kg/h) 葉輪升降/mm PE-1800 1800 泵E型 22 5～28 140 2.攪拌機選型： JBSⅡ型框式雙槳攪拌機適用于給水和排水工程中的混合池，反應池原水與各種藥劑的混合及反應過程的攪拌。兩用一備。其主要技術參數見表。 表3-5 JBS型螺旋槳攪拌機主要技術參數 型號 轉數/(r/min) 功率/kW 外形尺寸/mm JBSⅡ型 8 0.37 52001400910

62、 3.5二沉池設計說明及計算 3.5.1二沉池的設計說明 二沉池是活性污泥系統(tǒng)的重要組成部分，它用以澄清混合液，并回收、濃縮活性污泥，其效果的好壞，直接影響出水的水質和回流污泥的濃度。因為沉淀和濃縮效果不好，出水中就會增加活性污泥懸浮物，從而增加出水的BOD濃度；同時，回流污泥濃度也會降低，從而降低曝氣池中混合液濃度，影響凈化效果。二沉池除了進行泥水分離外，還需進行污泥濃縮。同時，由于進水的水量、水質的變化，它還要暫時貯存污泥。 3.5.2二沉池的計算 圖3-4 輻流式二沉池設計計算簡圖 設計最大流量 Q

63、max=1.330000=39000m3/d=1625m3/h (1)二沉池表面積（m2） 式中：Qmax——污水最大設計流量（m3/d） n——二沉池座數 q0——二沉池水力負荷[m3/(m2?h)],取q0=2m3/(m2?h) A1——二沉池表面積(m2) 則： (2) 二沉池池子直徑（m） 式中：D——二沉池池子直徑（m） A1——二沉池表面積(m2) 則： ，取D=24m,則：R=12m (3)有效水深（m） 取沉淀時間t=1.5h, h2=q0t=21.5=3m (

64、4)污泥部分所需容積VW 式中：S——每人每日污泥量，L/人?d N——人數 T——污泥在斗內停留時間（h），取T=4h n——二沉池座數 則： (5)污泥斗容積V1 設中心泥斗的上口半徑r1=2m，下底半徑r2=1m,斗壁傾角α=60， 則泥斗高： h5=(r1-r2)tanα=(2-1)tan60=1.73m 污泥斗容積： (6)泥斗以上池底污泥容積V2 緩沖層高度： 泥斗以上池底污泥容積： (7) 沉

65、淀池容納污泥的總能力 (8) 沉淀池總高度 式中：h1——超高，取h1=0.3m 則： (9) 沉淀池池周高度H’ (10) 徑深比校核： ，在6～12范圍內，符合要求 3.5.3設備選型 根據計算數據，選用CGX-25C單周邊傳動刮吸泥機，兩用一備。 CGX-C機型適用于活性污泥工藝中二沉池活性污泥的回流及沉淀污泥的排除。該機為中心支柱，周邊傳動、垂架式，采用周邊進水，周邊出水，中心排泥的方式與其他形式刮泥機相比，具有回流污泥泥質新鮮、活性強，既可以減少污泥的回流量又可減少生化池的曝氣量等優(yōu)點，是一種較為理想的活性污泥

66、回流設備。 表3-6 CGX-25C型單周邊傳動刮吸泥機主要設計參數 型號 池徑D/m 池深H/m 周邊線速度/m?min-1 電機功率/kW CGX-25C 25 3.5～5 2.5 0.75 3.6 接觸消毒池設計說明及計算 3.6.1 接觸消毒池設計說明 城市污水經一級、二級處理后，水質有所改善，細菌含量大幅減少，但細菌的絕對值仍然很可觀，并存有病原菌的可能。因此，在排放水體或農田灌溉之前，應進行消毒處理。接觸消毒池指的是使消毒劑與污水混合，進行消毒的構筑物。 3.6.2 消毒接觸池設計計算 1.消毒接觸池容積 設停留時間t=30min，平均流量Q=30000m3/d。 則容積： 2. 消毒接觸池表面積 設有效水深h2=5m, 則表面積： 3.池長 設每格池寬1.5m， 則總池長： +=每個廊道長：