1、 62 1城市污水处理工程设计（氧化沟工艺）学 生：张龙龙指导老师：高 婷教学单位：机械与材料学院摘要：城市污水处理厂是现代城市发展和水资源保护不可缺少的组成部分。本课题是设计一座日处理量为 3 万 m3的城市生活污水处理厂。其核心处理工艺选用的是氧化沟工艺流程。污水在氧化沟中经曝气设备的搅动与活性污泥充分接触后，大部分的污染物被除去。最后出水达到国家的有关排放标准。本文设计介绍了该工艺的特点，并有相关的城市污水处理厂的工艺设计过程。Abstract: The city sewage treatment plant is essential constituent of the modern
2、urban development and the water resources conservation. This topic designs a city life sewage treatment plant which can treat 30,000 m3 sewage one day. Its core processing craft selects the oxidation ditch technicalprocess. Sewage in oxidation ditch after aerator mixing and active sludgefull contact
3、, most of pollutants of which are removed. Last, the water leakage achieved the country related discharges standard. This article introduceds the characteristic of this craft and supplies the correlated process of the city sewage treatment plant.关键词：污水处理厂 工艺设计 氧化沟工艺 污泥处理Key words: Sewage treatment p
4、lant Technological design Oxidation ditch craft Sludge processing前 言62 2水，是人类生存、养息、发展的根本条件。然而，人类社会在工业化的进程中大量消耗水资源的同时，排出污水，污染河湖，危害环境，造成严重后果。英国及美国都曾在 19 世纪中发生因引用水源遭生活污水污染而引起的霍乱大流行;二十世纪工业迅过发展和城市人口剧增更带来不少河流水质恶化、生物绝迹的恶果。所以说城市污水处理厂是现代城市发展和水资源保护不可缺少的组成部分。本毕业设计是以污水处理厂工程设计等污水处理相关理论知识的前提下，以生活污水为处理厂源进水，结合多年来的国
5、内外的污水处理厂发展水平和实际情况，自选污水处理工艺流程，按照课题任务书的要求，设计日处理量为 3 万立方米的城市污水处理厂。本毕业设计采用氧化沟法为二级处理的核心工艺。设计内容主要包括了对城市污水处理厂工程各构筑物的选型及设计计算、污水处理厂工程的技术经济分析、污水处理厂的总体布置等方面的内容。氧化沟污水处理技术是一种典型的污水处理方法，并有多种改进工艺。氧化沟处理工艺的主要部件包括氧化沟体、曝气转刷、异步电极、进出水系统（初沉池、高位水箱、二沉池）及控制系统。通过调节曝气转刷的转速，可以实现氧化沟体的不同部位及不同程度的充氧，可以满足污水处理过程中不同微生物对氧的需求,同时实现好氧厌氧过程
6、实现脱氮除磷同时进行。1954 年在荷兰沃绍本，A.Psaveer 博士设计建成第一座间歇运行的氧化沟系统，1967 年在荷兰，由 DHV 公司设计建成第一座 CARROUSEL 氧化沟系统，七十年代末氧化沟技术进入我国。早期氧化沟只是一单沟道的“循环曝气池” ，主要用于去除污水中的 BOD 及进行硝化反应，现已发展形成各种不同的类型，包括卡鲁塞尔型、奥贝尔型、二沟或三沟交替工62 3作型，一体化氧化沟等。氧化沟是活性污泥法的发展，沟中的活性污泥以污水中的有机物作为食料，使其降解、无机化。在氧化沟系统中，通过转刷（或转盘和其他机械曝气设备） ，使污水和混合液在环状的渠内循环流动，依靠转刷推动污
7、水和混合液流动以及进行曝气。混合液通过转刷后，溶解氧浓度被提高，随后在渠内流动过程中又逐渐降低。氧化沟通常以延时曝气的方式运行，水力停留时间为1024h，污泥泥龄为 2030h。通过设置进水、出水位置及污泥回流位置、曝气设备位置，可以使氧化沟完成硝化和反硝化功能。如果主要去除BOD5 或硝化，进水点通常设在靠近转刷的位置（转刷上游） ，出水点在进水点的上游处。氧化沟的渠道内的水流速度为 0.250.35m/s。沟的几何形状和具体尺寸与曝气设备和混合设备密切相关，要根据所选的设备最后确定。常用的氧化沟曝气和混合设备是转刷（盘） 、立轴式表曝机和射流曝气机。目前也有将水下空气扩散装置与表曝机或水下
8、扩散装置与水下推进器联合使用的工程实例。污泥沉淀设施可采用分建式或合建式。通过大学四年对基础课、专业课以及相关课程的学习，我本人基本上掌握了本专业环境工程的理论知识。本毕业设计是在已有的基本理论的基础上，结合自己的知识和实际情况，由我在导师的指导下完成该设计的。本此设计既是对我们大学四年学习的一次综合性的检测，同时还是对我四年所学作了一个总结与提高。由于本人的水平有限加之时间仓促，难免存在许多不足之处，敬请读者批评指正。62 41 城市污水处理厂设计说明书11 基础资料及设计依据111 基础资料本毕业设计旨在设计一座以氧化沟法为核心处理工艺的城市污水处理厂来处理典型的城市污水，设计规模：近期
9、3 万 m3/d 、远期 5 万m3/d 。具体设计数据见表 1-1 生活污水进出水水质及排放标准。表 1-1 生活污水进出水水质及排放标准项目BOD5（mg/L）COD（mg/L）TSS（mg/L）TKN（mg/L）碱度（以 CaCO3 计）（mg/L）进水 200 500 220 35 250出水 30 120 30 12 大于 100112 设计依据课题设计任务书是本设计的原始依据。在设计过程中严格按照城市污水处理及污染技术政策 、 给排水设计规范 、 给排水制图标准等规范的要求认真设计。要求城市污水处理厂出水排入地面水环境质量标准 （GB38381998）中规定的类水域（划定的保护区和
10、游泳区除外） ，执行一级排放标准。12 工程概况121 建设范围本设计拟定建设范围为污水处理厂所有污水、污泥处理工程技术与辅62 5助工程。122 建设原则本污水处理工程建设过程中考虑遵循以下原则：（1）污水处理工艺技术方案，在达到治理要求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进的工艺；（2）所有污水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进，更要求成熟可靠；（3）和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设，以使污水处理厂尽快完全发挥效益；（4）污水处理厂出水应尽可能回用，以缓解城市严重缺水问题；（5）污泥及浮渣处理应尽量完善，消除二次污染；（6）尽量减少工程占地13 城市环境条件131
11、 城市概况宜昌是湖北省省辖市，位于湖北省西部，长江三峡的西陵峡口，上接巴蜀，下连荆襄，是长江中上游分界线上的一个重要港口城市。一九九二年宜昌地市合并后，现辖宜昌、枝江、远安、兴山、秭归、长阳、五峰等七县，枝城、当阳两个县级市和西陵、伍家、点军等三个城区。城区现有国土面积 330Km2,横跨长江两岸，地处东经 1110811128，北纬 30343049，建成区面积 29.02Km2,城区非农业人口 38.3 万人。建成区中，铁路坝一带为全市政治、经济、文化、商业和交通中心，夜明珠一带为葛洲坝水利枢纽区，伍家岗一带则为轻型和部62 6分重型工业区。132 自然条件（1）地形、地貌宜昌市为鄂西山地
12、与江汉平原西部边缘接壤处的丘陵地带。市区从西北部南津关至东南部伍家岗，地势豁然开阔，形成由宜昌单斜红层所构成的山前低丘，其间嵌入第四系松散堆积物多级阶地构成的河谷冲积盆地。市区沿江一带地形平坦，海拔在 55 米至 80 米之间，腹背山地在120 米至 300 米之间（黄海高程，下同） 。（2）水系宜昌市区水系属长江水系，市域内以长江为主干的支流有 34 条，支流总流域面积 240.42Km2。长江从西北向东南横穿市区，市区内主要支流有黄柏河、卷桥河、五龙河、太平桥溪、临江溪等。长江（宜昌段）多年平均流量 14300m3/s,史载最大洪峰流量110000m3/s（1870 年） ，实测最大洪峰流
13、量 71100 m3/s，最小流量 2770 m3/s（1970 年） 。史载最高洪水位 57.36m（1870 年 7 月 20 日，黄海高程，下同） ，实测最高洪水位 54.14m（1896 年） ，实测最低水位36.17m（1987 年） ，多年平均水位 42.19m。（3）气象宜昌市属亚热带大陆性季风气候，处于中亚热带和北亚热带的交汇地带。气候特点是：春早、夏温、秋迟、冬暖，四季分明。气 温： 年平均气温： 16.8极端最高气温： 43.962 7极端最低气温： -8.9湿 度： 平均相对湿度： 77%气 压： 年平均气压： 1000 毫巴绝对最高气压： 1029 毫巴绝对最低气压：
14、976 毫巴降 水 量： 年最大降水量： 1702.7 毫米（1954 年）年最小降水量： 643.9 毫米年平均降水量： 1164.1 毫米风向及风速： 冬季以西北风为主，夏季以东南风为主最大风速： 18m/s年平均风速： 1m/s日照：区内日照时数年平均 1698.4 小时，日照百分率 39%，最大出现在 8 月。全年无霜期较长，年平均 273 天。（4）工程地质及地震宜昌市城区属第三级东湖砂岩，地表为粘土带小卵石，最大地耐力：卵石层 50t/m2，最小地耐力：砂质护姆层小于 10t/m2，一般地耐力在1520t/m 2。宜昌城区在地质构造上属江汉平原沉降带宜昌单斜凹陷的西缘，城区内无大断
15、层通过，地壳相对稳定，无孕震构造，地震基本烈度为 6 度。14 工艺方案62 8141 设计原则认真贯彻执行国家有关环境保护总作方针和政策，使本工程设计符合国家的有关法规规范和标准。从该市现状出发，以城市总体规划和污水规划为依据，既考虑近期建设又考虑远期发展。工程设计以首期设计规模（3 万吨/天）为基点，兼顾远期工程，在总体设计上，预留远期用地，以适应分期分步发展的需要。废水处理工艺技术方案，在达到治理要求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进的工艺；所有废水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进，更要求成熟可靠；和废水水处理工艺配套的其它工程应同时建设，以使废水处理工艺尽快
16、完全发挥效益；污泥及浮渣处理应尽量完善，消除二次污染；尽量减少工程占地。尽量增加厂区内绿化面积，积极创造一个良好的生产和生活环境，努力把城市污水厂建设成一个科技含量高的现代化花园式污水处理厂。142 工艺选择选择污水处理工艺，首先应考虑处理工艺的实际效果，必须使处理工艺的去除效果满足污水处理程度的要求，使污水处理厂出水水质达标。在污水综合排放标准GB89871996 标准中，除了对COD、BOD、SS 提出更严格的要求外，还提高了对脱氮除磷的要求。因此本污水处理工艺的选择，首先考虑的是工艺方案，必须能够达到除磷脱氮的效果。62 9在选择污水处理工艺时，还要考虑工艺的可靠性、稳定性。因为城市污水
17、是不断变化的，随时间的推移，会在水质水量上产生一定的变化，因此要求稳定、可靠的工艺，在保证达标的前提下，则应考虑工艺的经济指标。投资少、运行费用低的工艺是人们的首选，另外，占地少、工艺流程短，运行管理方便亦是选择工艺时应注意的问题。1）生物膜法方案生物膜法主要用于从污水中去除溶解性有机污染物，是一种被广泛采用的生物处理方法。生物膜法的主要优点是对水质、水量变化的适应性较强。生物膜法从本质上与土地处理的过程相似，是污水灌溉和土地处理的人工化和强化。生物膜法的主要设施是生物滤池、生物转盘、生物接触氧化池和生物流化床等。生物膜法是一大类生物处理法的统称，共同的特点是微生物附着在介质“滤料”表面上，形
18、成生物膜，污水同生物膜接触后，溶解的有机污染物被微生物吸附转化为 H2O、CO2、NH3 和微生物细胞物质，污水得到净化，所需氧气一般直接来自大气。污水中若含有较多的悬浮固体，应先用沉淀池去除大部分悬浮固体后再进入处理构筑物，以免引起堵塞，并减轻其负荷。老化的生物膜不断脱落下来，随水进入二次沉淀池，将其去除。2） 活性污泥法活性污泥法是处理城市污水最广泛使用的方法。它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物以及能被活性污泥法吸附的悬浮固体和其他一些物质。无机盐类（磷和氮的化合物）也能部分地被去除。类似的工业废水也可用活性污泥法处理。活性污泥法既能适用于大流量的污水处理，也适用于小流量的污水
19、62 10处理。普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计及运行经验，处理效果可靠。自 20 世纪 70 年代以来，随着污水处理技术的发展，本方法在工艺及设备等方面又有了很大改进。在工艺方面，通过增加工艺构筑物可以成为“A/O”或“A2/O”工艺,从而实现脱 N 和 P。在设备方面，开发了各种微孔曝气池，使氧转移效率提高到 20%以上，从而节省了运行费。普通活性污泥法若设计合理，运行管理得当，出水 BOD5 可达到 1020mg/L。3） 序批式活性污泥法序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)，通常简称 SBR,属于活性污泥法的一种。它不同于传
20、统的活性污泥法,是采用间歇曝气方式来运行的污水生物处理系统,从目前的污水好氧生物处理的研究、应用和发展趋势来看, SBR 技术是一种简易、快捷且低耗的污水处理技术。自从 1985 年我国首次建成用于肉类加工厂的 SBR 系统在上海市吴淞肉联厂投产运行以后,SBR 在国内已陆续应用于屠宰、苯胺、含酚、啤酒、绝缘漆、化工试剂、造漆、鱼产品加工、制药等工业废水和城市污水处理。 1994 年 SBR 技术被国家环保局列为最佳应用技术推广计划项目 。1996年在上海市桃浦工业园区建成大型 SBR 污水处理厂,处理量为60000t/d。昆明市第三污水厂 1997 年竣工,它采用澳大利亚 BHPE 公司的S
21、BR 改进技术,采用间歇反应器体系的连续进水、周期排水、延时曝气的好氧活性污泥工艺,简称 ICEAS 技术,处理量为 30000t/d。扬州市丁家套污水处理厂日处理污水量 10104m3,污水来源于市区内生活污水和工业废水。进入污水厂水质水量变化大,要求出水水质氨氮、磷达到排放要求,经过几种处理工艺方案比较,选择 SBR 的变型工艺周期循环式活性污泥法工艺，即 CASS 工艺。62 11周期循环活性污泥法（Cylic Activated Sludge System） ，简称CASS，整个工艺为一间隙式反应器,在此反应器中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断重复,将生物反应过程和泥水分离过程结合
22、在一个池子中进行。CASS 方法在七十年代开始得到研究和应用,随着电子计算机的日益普及,由于其投资和运行费用低、处理性能高超,尤其是优异的脱氮除磷功能而越来越得到重视。该工艺已广泛应用于城市污水和各种工业废水的处理,目前全世界有 300 余座各种规模的 CASS 污水处理厂正在运行或建造中。其主要原理是：把序批式活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，在反应区后部安装了可升降的撇水装置，曝气、沉淀等在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。CASS 工艺包括充水曝气、充水泥水分离、滗水和充水闲置等四个阶段。不同
23、的运行阶段,根据需要调整运行方式。共分为三个反应区:生物选择区(DO0.5 mg/L)和好氧区 (DO =(23)mg/L)。生物选择器为 CASS 池前端的小容积区,通常在厌氧或兼氧条件下运行。有机污染物通过三个区的连续降解,可以达到很好的处理效果,同时能够实现脱氮除磷。4） CASS 工艺特点：CASS 工艺与 SBR 的区别在于 CASS 工艺为连续进水，而 SBR 为间断进水。因此，在池子结构上前者分为 2 个区，中间设置了隔墙，而后者只有一个反应池。因此，在废水排放为连续和半连续时，CASS 工艺更适应。62 12从 CASS 工艺投入运行的实例分析,该工艺与其他工艺相比具有一定的经
24、济优势。首先，建设费用低，比普通曝气法省 25%，无初沉池、二沉池；其次,占地面积少,比普通曝气法省 20%30%；另外，运行费用低，自动化程度高，管理方便，脱氮除磷不需要另加药剂，运行费用省 25%左右。5） 氧化沟工艺基本原理与技术特征（1） 基本原理氧化沟是活性污泥法的发展，沟中的活性污泥以污水中的有机物作为食料，使其降解、无机化。在氧化沟系统中，通过转刷（或转盘和其他机械曝气设备） ，使污水和混合液在环状的渠内循环流动，依靠转刷推动污水和混合液流动以及进行曝气。混合液通过转刷后，溶解氧浓度被提高，随后在渠内流动过程中又逐渐降低。氧化沟通常以延时曝气的方式运行，水力停留时间为1024h，
25、污泥泥龄为 2030h。通过设置进水、出水位置及污泥回流位置、曝气设备位置，可以使氧化沟完成硝化和反硝化功能。如果主要去除BOD5 或硝化，进水点通常设在靠近转刷的位置（转刷上游） ，出水点在进水点的上游处。氧化沟的渠道内的水流速度为 0.250.35m/s。沟的几何形状和具体尺寸与曝气设备和混合设备密切相关，要根据所选的设备最后确定。常用的氧化沟曝气和混合设备是转刷（盘） 、立轴式表曝机和射流曝气机。目前也有将水下空气扩散装置与表曝机或水下扩散装置与水下推进器联合使用的工程实例。污泥沉淀设施可采用分建式或合建式。（2）氧化沟的技术特征氧化沟工艺结合了推流和完全混合两种流态62 13污水进入氧
26、化沟后，在曝气设备的作用下被快速、均匀的与沟中混合液进行混合，混合后的水在封闭的沟渠中循环流动。如考虑水流在沟渠中的流速为 0.250.35m/s，氧化沟的总长为 90600m，则完成一个循环所需时间为 520min。由于废水在氧化沟中的水力停留时间多为1024h，因此可以推算，废水在每个停留时间内要完成 30200 次循环。氧化沟在短时间内（如一个循环中）呈现推流式，而在长时间内（如多次循环中）则呈现完全混合特征，两者的结合可减少短流现象，使进水被数十倍甚至数百倍的循环水稀释，从而提高了氧化沟系统的缓冲能力。氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度由于氧化沟的曝气装置一般是定位布置的，因此在装置下游混
27、合液的溶解氧浓度较高，随着水流沿沟长的流动，溶解氧浓度逐步下降，在某些位置溶解氧的浓度甚至可以降至零，出现明显的溶解氧浓度梯度。利用溶解氧在沟中的浓度变化以及存在好氧区和厌氧区的特征，氧化沟工艺可以在同一构筑物中实现硝化和反硝化，这样不仅可以利用硝酸盐中的氧，节省了 10%25%的需氧量，而且通过反硝化恢复了硝化过程消耗的部分碱度，有利于节约能源和减少化学药剂的用量。氧化沟的整体体积功率密度较低氧化沟中的混合液一旦被推动即可使液体在沟内循环流动，一定的流速可以防止混合液中悬浮固体的沉淀，同时充入混合液中的溶解氧随水流流动也加强了氧的传递。水流在循环中仅需要克服沟的沿程阻力损失和局部阻力损失，而
28、这两部分的水头损失通常很小。另外，氧化沟中曝气设备不是沿沟长均匀分布，而是集中布置在几处，所以，氧化沟可在比其他系统低得多的整体体积功率密度下保持液体流动、固体悬浮和62 14充氧，能量的消耗自然降低。当污泥固体在非曝气区逐步下沉到沟底部时，随着水流输送到曝气区，在曝气区高功率密度的作用下，又可被重新搅拌悬浮起来，这样的过程对于污泥吸附进水中的非溶解性物质很有役畜。当氧化沟被设计为具有脱氮功能时，节能的效果是很明显的，据国外的一些研究报道，氧化沟比常规的活性污泥法能耗降低 20%30%。在传统的活性污泥中，曝气的功率密度一般为 2030kwh/m3,而氧化沟曝气区的功率密度通常可达 10021
29、0 kwh/m3,平均速度梯度 G100s-1。这样高强度的功率密度可加速液面的更新，促进氧的传递，同时提高混合液中泥、水混合程度，有利于充分切割絮凝的污泥，也利于污泥的在絮凝。氧化沟工艺采用的处理流程十分简捷氧化沟工艺处理城市污水时可不设初沉池，悬浮状的有机物可在氧化沟内得到部分稳定，这比设立单独的初沉池再进行单独的污泥稳定要经济。由于氧化沟采用的污泥平均停留时间较长，其剩余污泥量少于一般活性污泥法产生的污泥，而且氧化沟排放的剩余污泥已经在沟内得到一定程度的稳定，因此一般可不设污泥消化处理装置。为防止无机沉渣在沟中的积累，原污水应先经过格栅及沉砂池的预处理。表 1-2 美国 29 个氧化沟污
30、水处理厂工艺性能出水浓度（mg/L ） 去除率（ %）参数冬季 夏季 年平均 冬季 夏季 年平均最高浓度的处理厂 55 34 41 87 86 87平均浓度 15.2 1.2 12.3 92 94 93BOD5最低浓度的处理厂 1.9 1.0 1.5 99 99 9962 15最高浓度的处理厂 26.6 19.4 22.4 81 82 82平均浓度 13.6 9.3 10.5 93 94 94SS最低浓度的处理厂 3.1 1.9 2.4 98 98 98氧化沟处理效果稳定，出水水质好应用实际表明，氧化沟工艺在有机物和悬浮物去除方面，有比传统活行污泥法更好且更稳定的效果。表 1-2 是美国环保局
31、（EPA ）对 29 个氧化沟污水处理厂的统计数据，表 1-3 是氧化沟工艺与其他生物处理法的比较数据。综合比较考虑本课题情况选用氧化沟法为本设计的二级处理核心工艺。污水处理工艺流程图如图 1 所示。表 1-3 氧化沟工艺与其他处理法的比较出水浓度低于下列数值的时间比例（%）10 mg/L 20 mg/L 30 mg/L处理工艺TSS BOD5 TSS BOD5 TSS BOD5活性污泥法 40 25 75 70 90 85生物滤池 2 15生物转盘 22 30 45 60 70 90最好的厂 99 99 99 99 99 99平均水平 65 65 85 90 94 96氧化沟最差的厂 25
32、25 55 55 80 7262 16图 1 污水处理工艺流程图15 主要构筑物选型151 格栅的选择格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。格栅是由一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成。倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的出口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。格栅栅条常用的端面形式有圆形正方形 矩形半圆形等.圆形断面水力条件好,但刚度较差;矩形断面刚度好,水力条件不如圆形;半圆形断面水力条件和刚度都较好 ,但形状相对复杂.一般多采用矩形断面.本设计采用矩形断面栅条,在源污水与沉沙池之间只设置一道中格栅.62 17因为链条式机械格栅构造简
33、单，制造方便，占地面积少，适用于中小型污水厂，因此本设计采用链条式机械格栅。152 沉砂池的选择沉砂池的作用是为了去除比重相对较大的无机颗粒(如泥砂，煤渣等，它们的相对密度约为 2 .65)。沉砂池一般设于初沉池前，以减轻沉淀池的负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件；也可设于泵站、倒虹管前,以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损。常用的沉砂池有钟式沉砂池、平流沉砂池、曝气沉砂池和多尔沉砂池等。旋流沉砂池是与砂水分离器配套使用的一种先进设备。该套设备可以利用水力旋流使泥砂和有机物分离,沉砂效果好，广泛应用于城市大、中、小型污水处理工程中前置预处理工序及厂矿企事业单位。它有以下几个优点：1)结构紧凑，占
34、地面积小，设备投资少；2)结构合理 ,维修率低，能耗小，运行管理和维护方便；3)设备耐腐蚀性强,使用寿命长；4)艺布置灵活方便，易于配套组合,适应工程不同时期分段建设需要。该套设备由叶轮、传动轴、电动机、减速器和吸砂系统(泵排)等部分组成；另外在排砂管与砂泵之间安装一个闸阀，砂泵出口用管道连接至砂水分离器上部进水口。由于叶轮旋转时将使池中污水作螺旋运动，加上因污水切向进入产生与叶轮一致的旋流，池中的污水形成涡形流态,在适当的叶浆倾角和线速度条件下，污水中的砂粒将受到冲刷并仍保持62 18最佳的沉淀效果，而原来附着在砂粒上的有机物质以及重量不同的物质随污水一同流出。另外由于叶轮的旋转，减少了旋流
35、沉砂池因进水量变化导致流态变化的敏感程度,因此保证了沉砂池效果的稳定，出砂的有机成分低。但是在实际工程的应用中，如果格栅运行不正常,由污水处理厂的进水总管带来的一些悬浮和漂浮物以及纤维、硬毛、破布条可以直接进入沉砂池,从而可能导致搅拌桨的损坏，尤其是能造成排砂设备(吸砂泵)及管路( 闸阀或球阀) 的堵塞, 导致设备无法正常运行。这种情况在小型污水处理厂特别常见，成为困扰污水处理厂正常运行的一个难题。本设计选用钟式沉砂池。153 氧化沟类型的选择氧化沟污水处理技术是一种典型的污水处理方法，并有多种改进工艺。氧化沟处理工艺的主要部件包括氧化沟体、曝气转刷、异步电极、进出水系统（初沉池、高位水箱、二
36、沉池）及控制系统。通过调节曝气转刷的转速，可以实现氧化沟体的不同部位及不同程度的充氧，可以满足污水处理过程中不同微生物对氧的需求,同时实现好氧厌氧过程实现脱氮除磷同时进行。（1）卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟式环形氧化沟，在氧化沟的顶端设有垂直表面曝气机，兼有供氧和推流搅拌作用。污水在沟道内转折巡回流动，处于完全混合形态，有机物不断氧化得以去除。流经沉砂池的生活污水与二沉池回流污泥在卡鲁塞尔氧化沟内设置的圆形混合井进行充分混合后进入厌氧区。该区分为 3 格，每格都设62 19有水下搅拌器 以防止污泥沉淀。经厌氧反应后的混合液进入缺氧区，并与由氧化沟 经回流 通道进
37、入缺氧区的回流液充分混合，进行反硝化脱氮和除磷反应。缺氧区的中间部位设导流隔墙，并在适当位置安装水下搅拌器，使该区具有良好的混合与循环条件。经厌氧、缺氧反应后的混合液流入氧化沟 进行氧化、硝化、反硝化反应，氧化沟的充氧机械采用倒伞形曝气叶轮，可根据池内 DO 测定仪控制调节堰出水、改变曝气叶轮浸水深度以达到调节供氧的目的。卡鲁塞尔氧化沟主要由 3 部分组成，即厌氧区、缺氧区、 氧化沟区。其工作原理、计算方法、设计参数、容积大小等因素的确定是设计中要解决的主要问题。 厌氧区在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下，兼性细菌将溶解性 BOD转化成低分子发酵产物，生物聚磷菌将优先吸附这些低分子发酵产物，
38、并将其运送到细胞内、同化成胞内碳源存贮物，所需能量来源于聚磷的水解以及细胞内糖的水解，并导致磷酸盐的释放。经厌氧状态释放磷酸盐的聚磷菌在好氧状态下具有很强的吸磷能力，吸收、存贮超出生长需求的磷量，并合成新的聚磷菌细胞、产生富磷污泥，通过剩余污泥的排放将磷从系统中除去。缺氧区泥水混合液由厌氧区进入缺氧区，一部分聚磷菌利用后续工艺的混合液(内回流带来的)中硝酸 盐作为最终电子受体以分解细胞内的PHB(聚 羟基丁酸)，产生的能量用于磷的吸收和聚磷的合成，同时反硝化菌利用内回流带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解的有机物进行反硝化，达到部分脱碳与脱硝、除磷的目的。62 20氧化沟区氧化沟兼有推流型和完全
39、混合型反应池两者的特性，完成一次循环所需时间约为 520 min，而总的停留时间却很长。氧化沟中有好氧、缺氧交替出现的区域，具有硝化、生物除磷、反硝化的条件。在氧化沟好氧区聚磷菌除了吸收、利用污水中的可生物降解有机物外，主要是分解体内贮积的 PHB，产生的能量可供自身生长繁殖，此外还可主动吸收周围环境中的溶解磷，并以聚磷的形式在体内超量贮积。（2）奥贝尔(Orbal)氧化沟奥贝尔氧化一般沟由三个同心椭园形沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次。最后经中心岛的可调堰门流出，至二次沉淀池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，
40、进行供氧兼有较强的推流搅伴作用。外沟道的供氧量通常为总供氧量的 50%左右，但 80%以上的BOD 可以在外沟道中去除。由于外沟道溶解氧平均值很低，绝大部分区域 DO 为 0.0mg/L,所以，氧传递作用是在亏氧条件下进行的，氧的传递效率有所提高，有一定的节能效果。奥贝尔氧化沟具有较好的脱氮功能。奥贝尔氧化沟具有推流式和完全混合式两种流态的优点。对于每个沟道内来讲，混合液的流态基本为完全混合式，具有较强的抗冲击负荷能力；对于三个沟道来讲，沟道与沟道之间的流态为推流式，有着不同的溶解浓度和污泥负荷，兼有多沟道串联的特性，有利于难降解有机物的去除，并可减少污泥膨胀现象的发生。奥贝尔氧化沟一般适用于
41、 20 万立方米/日以下规模的城市污水处理厂，尢其推荐应用于中小规模的城市污水处理厂。62 21由于奥贝尔氧化沟属于多反应器系统，在一定程度上有利于难降解有机物的去除，且抗冲击负荷能力强，因此，当城市污水中工业废水比例较高时，奥贝尔氧化沟较其他类型氧化沟有更好的适应性。奥贝尔氧化沟有三个相对独立的沟道，进水方式灵活。在暴雨期间，进水可以超越外沟道，直接进入中沟道或内沟道，由外沟道保留大部分活性污泥，利于系统的恢复。因此，对于合流制或部分合流制的污水系统，奥贝尔氧化沟均有很好的适用性。（3）三沟交替工作型氧化沟三槽式氧化沟是带有沉淀功能的氧化沟，同建在一起的三个氧化沟组成一个单元。在每个氧化沟中
42、均布置有一定数量的转刷，以达到曝气和环流的要求。三个氧化沟通过配水井相互连通，该配水井有三个自动控制的出水堰，可调节进入每沟的流量。基本运作方式分为六个阶段：阶段 A：通过调节配水井堰门，污水进入第一沟，沟内转刷以低速运行，仅沟内污泥在悬浮状态下环流，所供氧量则不足以使沟内有机物氧化。此时，活性污泥中微生物强制利用上一阶段产生的硝态氮作为氧化剂，有机物被氧化，硝态氮还原成氮气逸出。同时，沟内自动调节出水堰上升，废水与活性污泥通过接管进入第二沟。阶段 B：污水入流从第一沟转向第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量的增加，逐步成为富氧状态。在第二沟内处理过的污水与活
43、性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的废水通过出水堰排出。阶段 C：第一沟的转刷停止，开始泥水分离，至该阶段末端，分离过程结束。在 C 段，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水仍然通过第三沟出水堰排出。62 22阶段 D：污水入流从第二沟转入第三沟。第一沟出水堰降低，第三沟出水堰升高。同时，第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起从第三沟流向第二沟。在第二沟曝气后再流入第一沟，此时，第一沟仍作为沉淀池。阶段 D 与阶段 A 相类似，所不同的仅仅是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。阶段 E：污水入流从第三沟转入第二沟，第三沟的转刷开始高速运行，以保证
44、在该段末端内有余氧。第一沟仍作为沉淀池，处理后的污水通过该出水堰排出，阶段 E 与阶段 B 类似，所不同的仅仅是两个外沟功能相反。阶段 F：该阶段基本与阶段 C 相同，第三沟内的转刷停止运行，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。该氧化沟系统非常灵活，运行方式有多种，可随不同的入流水质及出流水质要求而改变。（4）一体化氧化沟立体循环一体化氧化沟由曝气转刷、上下两层沟道及沉淀区组成，其特点是： 氧化沟的上层为好氧区，下层为缺氧区，混合液在上下循环过程中完成降解有机 物和生物脱氮过程； 厌氧区在底层不与大气接触，缺氧环境形成快。与常规氧化沟相比，采取上下两层沟道立体
45、循环方式减少占地面积约 50%； 沉淀区与氧化沟合建 (建在氧化沟的一端)，沉淀的污泥可自动回流到氧化沟内，无需污泥回流设备，节省了投资和能耗，并对氧化沟内混合液的流态无任何影响；62 23 结构紧凑，运行操作简便。立体循环一体化氧化沟能够有效地去除污水中的有机污染物，对COD 去除率达到 95%，相应的 BOD5去除率为 98%。同时，由于在下层沟道形成缺氧区，有利于生物脱氮。在 H RT 为 10h、SRT 为 30d 时，对 NH3-N的去除率达到 99%、对 TN 的去除率90%，因此采用立体循环一体化氧化沟处理城市污水是可行的。立体氧化沟的优点是：由于活性污泥混合液呈立体循环，故在同
46、等处理能力下较常规氧化沟节省占地面积约 50%；实现了污泥自动回流，沉淀分离器置于立体氧化沟的一端，不改变主沟混合液的流态，不造成能量损失，因而更加节能；整个系统结构紧凑、占地少、投资少、操作方便，是适合现阶段我国中小城镇及城市小区污水处理需要的新工艺。本设计采用卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟。154 二沉池的选择二次沉淀池是整个污水处理系统中非常重要的一个组成部分。整个系统的处理效果与二次沉淀池的设计和运行是否良好密切有关。从利用悬浮物与污水的密度差以达到固液分离的原理来看，二次沉淀池与一般的沉淀池并无不同；但是，二次沉淀池的功能要求不同，沉淀的类型不同；因此，二次沉淀池的设计原理和构
47、造都与一般的沉淀池有所不同。二次沉淀池在功能上要同时满足澄清(固液分离)和污泥浓缩(使回流污泥的含水率降低，回流污泥的体积减少)两方面的要求。在二沉池中，未发生污泥膨胀时，澄清能力是二沉池处理能力的控制因素，而进入二沉池的混合液的澄清取决于活性污泥的絮凝。不同池62 24型的辐流式二沉池，其流态对混合液活性污泥絮凝与沉降有着不同的影响。分析比较其流态，是合理选择池型的一个重要基础。（1）辐流式该池型的流态特点是：污水从池中心进入，在池周边出流，进水口处径向流速大，这时由于污泥颗粒处于前期絮凝阶段，紊动对絮凝的影响不大，随着絮凝不断进行，污泥颗粒越来越大，过渡到后期絮凝阶段，紊动的不利影响越来越
48、大，与絮凝过程的要求相适应，该池型沿径向逐渐减小，紊动越来越小，近出水槽处横断面径向流速最小。对澄清来说，只要泥水界面没有上升到溢流堰附近，整个池子就能稳定运行，因此该池型具有一定的耐冲击能力。由此可见，幅流式流态符合混合液活性污泥絮凝与沉降过程的要求，其最大水力负荷可达 47mm/s。（2）向心流式该池型流态特点是:污水由周边进入，从中心流出，出水槽处污泥颗粒极其细小，处于前期絮凝阶段，尽管此处水流紊动很小，对絮凝并没有什么益处，也不会有大量的污泥颗粒直接下沉。在措径向流动不断絮凝的过程中，流速也不断加大，紊动越来越大，因此污泥颗粒必须在进水槽不远处就迅速沉下，否则过大的紊动将会剪碎泥花，足
49、够的水流速度将会携带污泥出流。所以这种流态不仅对絮凝极为不利，而且将减小絮凝的区域和供沉淀的水平面积，导致澄清能力大幅度减小。其最大水力负荷只有 0.12mm/s 左右，不足幅流式的 1/3。（3）周边式该池型的流态特点是：污水于由周边进入，再由周边流出。池中心较大区域水流基本处于静止状，态，除池底部形成流线大致平行二池底62 25的底流外，池周边区域垂直:向上分流速较大。垂直向上的分流速，可以形成类似于竖流式二沉池中的絮凝区，对絮凝有利;且能形成清晰的泥水界面。但这种流态毕竟布水不均匀，降低了面积利用率，从整体上看仍大幅度降低了池的澄清能力，其最大表面负荷约为 0.27mm/s 左右，不足幅流式澄清能力的 2/3。 在比较上述三种池型的流态特点后，可以认为，向心流式和周边式都有明显缺陷，辐流式乃
