1、 一绪论1.1 前言环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。生活污水 domestic sewage,domestic wtewater 生活污水是指城市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿、洗衣洗澡水、厨房等家庭排水以及商业、医院和游乐场所的排水等。随着我国社会和经济的高速发展，城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。城镇生活污水的排放量逐年增加，生活污水不同于工业污水，是人类生活中产生的污水，是水体的主要污染之一，主要是排泄物和洗涤污水。生活污水处理工艺一般根据污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力
2、，确定污水的处理程度以及相应的处理工艺。生活污水中含有大量的有机物，如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等，也常含有无机盐类的氯化物、硫酸盐、磷酸盐、碳酸氢盐和钠、钾、钙、镁等。总的特点是含氮、含硫和含磷高，在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。生活污水环境的治理是目前城市化进程中面临的重要问题，关系着城市人口居住环境，水资源的保护，水利用以及人类环境的可持续发展。由于“污染性”造成的水资源短缺，已成为严重制约我国社会经济持续发展的突出问题，丞待解决。目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主，逐步转变为以城市污水污染为主的控制。所以生活污水治理任务还很繁重。1.2 设计背景西安翻译学院是一所知名的民办
3、院校，经预测西安翻译学院产生的生活污水排放水量达到 5000m3/d，目前正在调试的污水处理设施不能消纳全部污水，部分污水经溢流直接排入渭河的，对渭河造成污染。为此西安翻译学院决定完善教学基地生活污水处理设施，加大环境整治力度。本次毕业设计中 1、气象条件：厂区年平均温度 11.40C，年极端最高气温 39.4；极端最低-16.7。年平均降水 577.8mm，最大冻土深度 55cm。最大积雪深度 22cm. 风向以北、西北最多 2、地质地震：该厂区为温陷性黄土地区，地震烈度 8 度。3、设计水量与水质：设计平均水量：4000m3/d。设计进水水质： BOD5（平均值）:250mg/L, COD
4、（平均值）;400mg/L，SS(平均值)：250mg/L ，NH3-N=30mg/l、TN=35mg/l 、 TP=4mg/l。3 、处理厂场地：废水处理站的空地地势平坦，地下水位-12m，厂区平均海拔高程 440m. 废水通过厂区排水管网收集，入废水处理站管底标高为 439m：经处理后的水直接排放至城市排水管网，城市排水管网管底标高为 438m。1.3 国内外相关研究情况小区污水不同于城市污水（常包括部分工业废水），属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性良好，处理难度小。其处理方法按目前已被采用的方法大致可分为三类:（1）生
5、物处理法，利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有机物，包括好氧和厌氧微生物处理，一般以好氧处理较多。（2）物理化学处理法， 以混凝沉淀（气浮）技术及活性炭吸附相结合为基本方式，与传统的二级处理相比，提高了水质，但运行费用较高。（3）膜处理法，采用超滤（微滤）或反渗透膜处理，其优点是 SS 去除率很高，占地面积与传统的二级处理相比，减少了很多。但目前对此工艺在实际应用上还存有一定争议。（1） 生物处理法 生物处理法是利用生物（即细菌、霉以及原生动物）的代谢作用处理各种废水、污水和粪尿的方法。生物处理法可大致分为利用好氧微生物的好氧处理法与利用厌氧微生物的厌氧处理法两类。好氧活性污泥处理技术好氧
6、活性污泥法。活性污泥法又称曝气法。 它以污水中的有机物作为培养基，在有氧条件下培养各种微生物群体形成充满微生物的絮状物-活性污泥。通过凝聚、吸附、氧化、分解、沉淀等过程去除废水中的有机污染物。（见图）厌氧生物处理法厌氧生物处理是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌在无氧条件下降解有机污染物的处理技术。其处理对象是: 高浓度有机工业废水、城镇污水的污泥、动植物残体及粪便等。早期的处理构筑物有双层沉淀池、普通消化池和高速消化池。新近发展的新工艺有厌氧接触系统、厌氧生物滤池、厌氧污泥床等。有机物的厌氧消化过程复杂，按有机物的物态及物性的变化：可分为水解发酵阶段、产氢产乙酸阶段、产甲烷阶段。每个阶段由不同的细菌
7、群落接替完成。由于多种菌群参与反应，它们对环境条件要求各不相同，只有严格控制条件，才能发挥各种群的作用。需控制的工艺条件有温度、PH 值、养料、有毒物质、厌氧环境。生物膜法生物膜法是利用固着于固体介质表面的微生物来净化有机物。因此又称生物过滤法。在净化废水过程中，生物膜是循环形成的。初期生物膜是好氧性的，膜厚度增加后由于氧气向膜内扩散受到限制，生物膜出现分化形成外部的好氧层， 内部的厌氧层，这有利于多种生物共存。随着厌氧区扩大，微生物获得营养物质也越困难，最后导致生物膜老化、剥落、开始形成新的生物膜。在好氧、兼性厌氧的生物膜中，多种微生物都适宜生长。细菌中的芽孢杆菌属在好氧层中占主导地位；厌氧
8、层中则以反硫化弧菌属为主。膜中数量最多的是兼性厌氧细菌。主要有假单胞菌、产碱杆菌, 动胶杆菌等。（2）物化法废水物理化学处理法是废水处理方法之一种。系运用物理和化学的综合作用使废水得到净化的方法。它是由物理方法和化学方法组成的废水处理系统，或是包括物理过程和化学过程的单项处理方法，如浮选、吹脱、结晶、吸附、萃取、电解、电渗析、离子交换、反渗透等。主要包括废水萃取处理法，废水光氧化处理法，废水离子交换处理法，废水吸附处理法。（3）膜处理法污水的生物膜处理法是与活性污泥法并列的一种污水好氧生物处理技术。这种处理法的实质是使细菌和菌类一类的微生物和原生动物、后生动物一类的微型动物附着在滤料或某些载体
9、上生长繁育，并在其上形成膜状生物污泥 生物膜。污水与生物膜的接触，污水中的有机污染物，作为营养物质，为生物膜上的微生物所摄取，污水得到净化，微生物自身也得到繁衍增殖。1.4 污水水质设计进水水质：BOD 5=250mg/L，COD=400mg/L，TSS=250mg/L，NH3-N=30 mg/L， TP=4 mg/L。设计出水水质：BOD 5=20mg/L，COD=60mg/L，TSS=20mg/L，NH3-N=8mg/L，TP=1.5 mg/L。1.5 处理要求通过这次设计使出厂水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)规定的污水处理厂一级标准中的 B 标准，同时可达
10、到国家污水综合排放标准 （GB89782002）中的一级标准，本次毕业设计，不仅涉及到污水处理构筑物设计方面的知识，还涉及到针对不同水质水处理工艺的选择方面的内容，通过本次设计，学生可以对大学所学的知识进行综合性的运用，同时也能为特种水质的水处理进行具体的分析、设计。1.6 处理程度 %100CeE式中：C0原污水浓度Ce出水浓度1、COD 去除率： 406100%=85%2、BOD 5 去除率：处理水中非溶解性 DOD5 的值：（参数及公式取自）DOD5=7.1bXaCeCe处理水中悬浮固体浓度 20mg/LXa活性微生物在处理水中的所占比例取 0.4b微生物自身氧化速率，取 0.4 DOD
11、5=7.10.0750.420=4.26 mg/L故水中溶解性 DOD5 要求小于 204.26=15.74 mg/LBOD5 去除率： 20100%=92%3、SS 去除率： 100%= 92%T-N 去除率： 351100%=57.1%T-P 去除率： 4.100%=62.5%NH3-N 去除率： 08100%=73.3%二 污水处理方案的确定2.1 确定处理方案的原则城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。 城市污水处理及污染防治技术政策对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺选择的准则：城市
12、污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定。工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，削减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益。应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状，水质特征，污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测。在水质组成，复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究。2.2 污水处理方案的选择我国城市污水处理技术随着水污染控制与环境治理的实践，在吸取国外技术经验的同时，结合我
13、国国情的特点，逐步改进提高，初步形成了一些适用的技术路线，主要如下： 对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线； 以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线； 以扩散排放为主，处理为辅的技术路线； 以回用为目的的污水深度处理技术路线，结合该污水处理工程的具体情况分析进行选择：首先，3 和 4 这两条技术路线对于自然环境条件因素要求较高，从而不可取，所以应选择 1 和 2 这两条路线，尤其以 2 这种路线应予以推广。下面着重分析以自然生物净化为主与人工生物净化相结合的技术路线和对传统活性污泥法进行改造或予以取代的人工生物净化路线。人工生物净化与自然生物净化相
14、结合的技术路线，对于大规模污水处理厂来说，主要指氧化塘处理和土地法处理，它们都具有运行费用低，外加能源消耗少和管理简单的优点，在我国一些城市也被因地制宜的采用。氧化塘一般分好氧氧化塘、厌氧氧化塘、兼性氧化塘，它们所需要的停留时间都很长，一般需要几天到几十天，占地面积很大，而且对周围环境卫生的影响较大，需要慎重考虑，所以，在没有低洼地可利用的情况下，若购置占用大量的良田，平地筑塘是很不经济的，本工程的情况不宜采用氧化塘处理。土地法处理，就是按照要求对污水达到处理的同时，达到对控制渗流污染的要求，有计划的将污水排放到大面积的土地上下渗，利用土壤的过滤、吸附、分解以及土壤微生物的代谢能力等物理、化学
15、、生物化学等作用，使污水达到净化。这种仿有利于污水中水肥资源的利用和土壤微粒结构的改善，但是，这种处理需要广阔的土地面积，而且要注意对地下水的污染问题。在我国人均土地面积不足的情况下，土地法处理必须与污水灌溉合理的结合，污水灌溉在农业增产方面取得了显著的成绩，但是，这只是对污水的灌溉利用和污水的土地利用处理还有一定差距。主要表现在： 污水灌溉按土地处理污水的要求控制水量、水质，有些地下水以及其它水源、水体造成污染； 由于灌溉季节性变化和灌溉面积的限制，不能做到终年昼夜对污水的处理； 没有经过严格水质控制的灌溉，往往会造成对粮食作物，特别是对蔬菜作物的使用质量的影响，这主要来自一些重金属的污染；
16、所以，污水灌溉作为对适当处理获得城市污水的有效利用，无疑是非常有价值的，但作为对污水的完善土地处理，从而取代其它的污水处理措施，在本工艺的具体条件下，尚不现实或者不可行。综上所述，以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的路线，本工程不具备采用的条件，当然也就不宜采用。人工净化就是人为的创造条件，使微生物大量繁殖，提高微生物净化的效率，主要包括活性污泥法与生物膜法，其中以活性污泥法采用较为普遍，是目前国内外城市污水处的主体工艺。传统的活性污泥法净化，有较丰富的实践经验和技术资料，运行可靠，处理所效果好，但是也存在能耗较多和费用高等特点，所以对其流程改革更新后，出现了 A-B 工艺，
17、氧化沟法， SBR 间歇活性污泥法，A/O 脱氮工艺，A 2/O 同步脱氮工艺等常用工艺，它们各自具有相对不同的优点。结合本工艺的具体情况，在已排除了前述三个技术路线之后，我认为采用传统活性污泥法或对传统活性污泥法进行改造的人工生物净化技术路线是比较合适，可行的。主要有以下特点：（1）不需要占用大面积的土地；（2）处理后污水可用于灌溉、非灌溉季节排放，又不会造成污染；（3）为以后在经济条件可以的情况下，进行三级处理提供工业回用打下基础。陕西杨凌区污水处理厂的污水要求达到工程所要求的污水处理程度，必须采用二级处理，目前国内外城市二级处理厂大多采用活性污泥法，这种方法能有效去除城市污水中的主要污染
18、物，而且比较经济，本污水厂还要求高效脱氮除磷，常用的方法有 AB 法，A 2/O 法，氧化沟工艺，SBR 等。污水处理工艺流程方案的介绍与比较在选定了污水处理技术路线后，我们对活性污泥法和人工生物净化的几个方案进行筛选，初步筛选到下列几个方案，在进行比较。氧化沟A-B 两段曝气法SBR 法1.氧化沟工艺氧化沟也称氧化渠或循环曝气池，是于 20 世纪 50 年代由荷兰的巴斯韦尔（Pasveer）所开发的一种污水生物处理技术，属活性污泥法的一种变法。它把连续式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应器中的混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合
19、液在氧化沟闭合渠道内循环流动。由于氧化沟运行成本低，构造简单，易于维护管理，出水水质好，运行稳定，并可以进行脱氮除磷，因此日益受到人们的重视，并逐步得到推广，特别适用于南方延时曝气运行。工艺流程氧化沟工艺可不建初沉池和污泥消化池，有时还可以将曝气池与二沉池合建而省去污泥回流系统，常用的处理城市污水的氧化沟工艺流程如图所示：进水 格栅 沉沙池 氧化沟 二沉池 出水回流污泥 剩余污泥氧化沟特点：1、工艺流程简单，运行管理方便，氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池，有此类氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。2、运行稳定，处理效果好，氧化沟的 BOD 平均处理水平可达 95%左右。3、能承受水量
20、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力，这主要是由于氧化沟水力停留时间长，泥龄长，一般为 2030d，污泥在沟内达到除磷脱氮的目的，脱氮效率一般80%，但要达到较高的除磷效果，则需要采取另外措施。4、基建投资省，运行费用低和传统活性污泥工艺相比，在去除 BOD，去除BOD 和 NH3-N 及去除 BOD 和脱氮情况下更省，同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法更省。2.AB 法（A+A 2/O）AB 法是吸附生物降解法（Absorption.Bio-Degradation）的简称，是原联邦德国亚琛工业大学宾克（Bohnke）教授于 70 年代中期开发的一
21、种新工艺。AB 法的工艺流程与机理AB 法的工艺流程的主要特点是不设初沉池。由 AB 二段活性污泥系统串联运行，并有各自独立的污泥回流系统，它的工艺流程如图所示：进水 沉砂池 初沉池 厌氧池回流混合液出水 二沉池 好氧池 缺氧池剩余污泥 回流污泥污水由城市排水管网经格栅和沉砂池直接进入 A 段，该段充分利用原污水中的微生物，并不断繁殖，形成一个开放性的生物动力学系统，A 段污泥负荷率高达 26kgBOD5/(kgd)，水力停留时间短（一般为 30min） ，污泥龄短（0.30.5d） 。A 段中污泥的絮凝吸附作用为主，生物降解为辅，对污水中 BOD5 的去除率的去除率可达 40%70%，然后再
22、通过 B 段处理，B 段可为常规的活性污泥法，由此构成的工艺为常规 AB 法 BOD5 的去除率为 90%，而总磷的去除率为 50%70%，总氮的去除率为 30%40%，其除磷效果比常规一般活性污泥法好，但不能达到防止水体富营养化的排放标准，所以可把 B 段设计成生物脱氮除磷工艺。如果要求以脱氮为重点，B 段采用 A1/O，此时 AB 工艺为 A+A1/O 工艺；如果要求除磷为重点，则 B 段采用 A2/O 工艺，此时 AB 工艺为 A+A2/O 工艺。如氮和磷均需高效去除则 B 段为 A2/O 工艺，此时 AB 工艺为 A+A2/O 工艺。AB 法工艺特点1、不设初沉池，A 段由曝气吸附和中
23、沉池组成，为 AB 工艺为第一处理系统。B 段由曝气池和二沉池组成。A 段和 B 段由独自的污泥回流系统，因此二段有各自独立的生物群体，所以处理效果稳定。2、AB 工艺对 BOD5、COD、SS、N、P 的去除率一般高于常规活性污泥阿法。A 段负荷高达 26kg BOD5/(kgMLSSd)，它具有很强的抗冲击负荷的能力，并具有对 PH、有毒有害物质影响的缓冲能力，水力停留时间和污泥龄短，污泥中全部是繁殖很快的细菌。3、A 段活性污泥法吸附能力强，能吸附污水中某些重金属难降解有机物以及氮、磷等植物性营养物质，这些物质通过剩余污泥的排放得到去除，故 A 段具有去除一部分上述物质的功能。4、由于
24、A 段的高效絮凝作用，使整个工艺中通过絮凝吸附由污泥排放途径去除的 BOD5 量大大提高，从而使 AB 工艺比常规活性污泥法可省去基建投资 20%，节省运行能耗 15%左右。5、AB 法很适用于分布建设，使之缓冲投资上的困难，又能取得较好的处理效果，然后建 B 段。6、AB 工艺不仅适用于新厂建设，还适用于旧厂改造和扩建。3.循环施活性污泥法（CASS 工艺）CASS( Cyclic Activatedsludge System)系统是由 Mervyn C.Goronszy 教授开发的一种循环施活性污泥法，该法将生物反应器和泥水分离过程结合在一个池子完成。是 SBR 工艺的一种变形，不同于 S
25、BR 的一个重要特征在于反应器的进水处设置一个生物反应器，可以有效的抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统性能。如下图所示为 CASS 活性污泥处理系统的工艺流程：进水 格栅 沉沙池 CASS 池 出水剩余污泥从图可见，本工艺系统最主要特征是采用集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器间 CASS 池。CASS 工艺的特点：1、CASS 是 SBR 的一种变形，它的净化机理与传统活性污泥法基本相同，但2、2、2、CASS 的各个运行期在时间上的有序性，使它具有不同于连续流活性污泥法（Fs）和其他生物处理的一些特性。3、处理效果稳定，对水量、水质变化适应性强，耐冲击负荷。4、CASS 在
26、运行操作过程中，可以通过时间上的有效控制和变化来满足多功能的要求，具有极强的灵活性。CASS 可以调节曝气时间来满足出水要求，因此运行可靠，效果稳定。另外，CASS 独特的时间推流性与空间完全混合性，使得可以对其运行有效的交换，以达到适应多种功能的要求，极其灵活。5、理想的推流过程使生化反应推力大、效率高。6、污泥活性高，浓度高且具有良好的污泥沉降性能。7、由于有机物浓度存在较大浓度梯度，有利于菌胶团的形成，所以可有效地抑制丝状菌的生长，防止污泥膨胀。CASS 在沉淀时没有进出水流的干扰，可以避免短流和异重流的出现，是一种理想的静态沉淀，固液分离效果好，易获得澄清的出水。剩余污泥含水率低，浓缩
27、污泥含固率可达到 2.5%3%，为后续污泥的处置提供了良好的条件。8、脱氮除磷效果好CASS 工艺的时间序列性和运行条件上的较大灵活性为其脱氮除磷提供了得天独厚的条件。9、工艺简单，工程造价及运行费用低，是小规模污水治理的有效方法。目前，我国乡镇企业发展很快，排放污水总量不大，且间断排放，加之技术管理水平较低，经费少，若采用常规的连续式活性污泥系统进行治理，难度很大，若采用 CASS，则具有均化水质，勿需污泥回流，不需二沉池，建设与运行费用都较低等优点，CASS 是一种高效、经济、管理简便，适用于中小水量污水。4.方案确定通过几个工艺流程的技术经济比较可知，CASS 法较适用于该设计。工艺流程
28、如下:进水 格栅 沉沙池 CASS 池 出水剩余污泥三 处理构筑物设计3.1 设计流量的确定：设计平均流量： =4000 /d=166.7 /h=0.046 /s最大变化系数: = = =1.77 (设计流量 = =1.774000=7080 /d=295 /h=0.081 /s3.2 粗格栅 格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物。一般情况下，分粗细两道格栅。 格栅型号：链条式机械格栅 设计参数：设计流量为 Qmax=0.081m3/s；栅前流速： ；过栅流速：=0.6m/s；栅条宽度： s=0.01m；格栅
29、间距 b=0.01m；格栅倾角 a= ；渐宽部分展开角 =20；单位栅渣量： w1=0.07m3 栅渣/10 3 污水；栅条断面为锐边矩形断面 =2.42；考虑格栅被堵塞时水头损失增大倍数 k=3，栅前渠道超高为0.3m。(1) 确定格栅前水深(h)根据最优水力断面公式 Q= 计算得 =0.57m,h=B/2=0.29m所以栅前槽宽 0.57m，栅前水深 0.29m。（2）栅条间隙数： 87.416.031.sin8sinmax ehvQ(取 n=42)（3）栅槽有效宽度：B 0=s（n-1）+en=0.01 （42-1 ）+0.01 42=0.83m（4）进水渠道渐宽部分长度 1l： mtg
30、tB36.0257.8021（其中 1 为进水渠展开角，取 1= 20）（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度： l18.0236.12（6）过栅水头损失（ ）设栅条断面为锐边矩形截面，取 k=3，则通过格栅的水头损失： =2.42 3=0.115m其中： 4/3()seh0：水头损失；k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取 k=3；：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时 =2.42。（7）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高 =0.3m，则栅前槽总高度 =h+ =0.3+0.3=0.6mH=h+ + =0.3+0.12+0.3=0.72m（8）栅槽总长度 L= + +0
31、.5+1.0+ =0.36+0.18+0.5+1.0+ =2.39m（9）每日栅渣量每日栅渣量取 dKWQ/m28.017.640810643max 总大于 0.2 d/3 所以宜采用机械清渣。3.3 调节池调节池为钢筋混凝土结构，设计规格为20m15 m4 m、有效容积为11803。设计平均时流量水力停留时间为4 h、最高日最大时流量水力停留时间为27 h。调节池设计参数（1） =295 /h (2） 时间 T=4.0h调节池设计计算（1） 调节池有效容积： V=QT=295.14=1180 3m（2） 调节池尺寸该池设为矩形，有效水深采用4.0m。调节池面积为： F=V/4.0m =295
32、池宽取： B=15m池长： L=F/B=295/15=20m保护高： h1=0.5m池总高： H=0.5+4.0=4.5m3.4 污水提升泵房采用 CASS 工艺处理城市生活污水，其污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水提升后入细格栅及沉砂池。然后自流通过 CASS 反应池。3.4.1 水泵选型设计水量 4000 /d，选择3.5 泵后细格栅细格栅设计说明污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和中格栅相似。格栅型号：链条式机械格栅 设计参数：设计流量为 Qmax=0.081m3/s；栅前流
33、速： ；过栅流速：=0.7m/s；栅条宽度： s=0.01m；格栅间距 b=0.005m；格栅倾角 a= ；渐宽部分展开角 =20；单位栅渣量： w1=0.10m3 栅渣 /103 污水；栅条断面为锐边矩形断面 =2.42；考虑格栅被堵塞时水头损失增大倍数 k=3，栅前渠道超高为0.3m。(1) 确定格栅前水深(h)根据最优水力断面公式 Q= 计算得 =0.57m,h=B/2=0.29m所以栅前槽宽 0.57m，栅前水深 0.29m。(2) 栅条间隙数： 78.1.035.6sin81sinmax ehvQ(取 n=72)(3)栅槽有效宽度： B0=s（ n-1）+en=0.01 （72-1）
34、+0.00572=1.07m(4)进水渠道渐宽部分长度 1l： mtgtB69.2012（其中 为进水渠展开角，取 = 20）(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度： l35.0269.12（6）过栅水头损失（ ）设栅条断面为锐边矩形截面，取 k=3，则通过格栅的水头损失： =2.42 3=0.396m其中： 4/3()seh0：水头损失；k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取 k=3；：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时 =2.42。（7）栅后槽总高度（H）本设计取栅前渠道超高 =0.3m，则栅前槽总高度 =h+ =0.3+0.3=0.6mH=h+ + =0.3+0.4
35、 +0.3=1.0m（8）栅槽总长度 L= + +0.5+1.0+ =0.69+0.35+0.5+1.0+ =2.94m（9）每日栅渣量每日栅渣量取 0.10 dKWQ/m40.107.86108643max 总大于 0.2 d/3 所以宜采用机械清渣。3.6 沉砂池（1）沉砂池的选型沉砂池主要是为去除粒径为0.2mm以上的砂粒，去除效果要求达到80%。城市污水处理厂的预处理设备中包括沉砂池。沉砂池可分为平流式、竖流式和曝气沉砂池等三种基本型式。目前钟式沉砂池由于其自身优点，被多数污水处理厂所选用。几种沉砂池的比较名称 工艺优点 工艺缺点平流沉砂池 结构简单/动力消耗小沉沙效果好沉砂有机物含量
36、大（约15%），沉沙后继处理难度大曝气沉砂池 结构简单/沉沙效果好 沉砂有机物含量较少（约10%）,动力消耗大多尔沉砂池 沉沙效果好 沉砂有机物含量较少（约10%）,动力消耗大钟式沉砂池 结构简单/动力消耗小/沉沙效果好沉砂有机物含量较少（约10%）表 1由以上比较可知，本设计宜采用钟式沉砂池。 沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，保证后续处理构筑物的正常运行。而钟氏沉砂池具有结构简单，动力消耗小，沉砂效果好等优点。钟式沉砂池的进水部分是被分开为两部分，进水口前部提供了一个静止的环境并使砂及较轻的物体通过上斜的入口通道进入池中。叶片的适当转速产生外向力使较重的砂掉进底部，较轻
37、的物体则被送回污水中，沉砂池的沉砂效果能通过改变叶片的转速而改变。本设计选择国外钟氏沉砂池：型号50两台，其主要性能参数：流量50 /s50型钟式沉砂池的安装尺寸为：型号 流量l/sA B C D E F G H J K L50 50 1.83 1.0 0.305 0.610 0.30 1.40 0.30 0.30 0.20 0.80 1.10表 2图1 国外钟式沉砂池外形及安装尺寸3.7CASS工艺（1）设计参数设计最大流量： 7080 /d设计进水水质：BOD 5=250mg/L，COD=400mg/L，TSS=250mg/L，NH3-N=30 mg/L， TP=4 mg/L。设计出水水质
38、：BOD 5=20mg/L，COD=60mg/L，TSS=20mg/L，NH3-N=8mg/L，TP=1.5 mg/L。（2） 设计计算1.污水处理程度的计算进入CASS池水BOD浓度 =250mg/L，出水中非溶解性BOD值为： =20mg/L则BOD去除率= =92%2.BOD污泥负荷 = = =0.42kg /(kgMLSSd)式中：Ns：BOD 5污泥负荷，kgBOD 5/(kgMLSSd)； K2：有机基质降解速率常数，L/(mgd)； Se：混合液中残存的有机基质浓度，mg/L； ：为有机基质降解率，%； f：混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，0.70.8。 一般来
39、讲生活污水Ns=0.05kgBOD 5/(kgMLSSd)1.0kgBOD 5/(kgMLSSd)。3.反应池容积V V= = =2120式中：Q：污水日流量，m 3/d； X：混合液污泥浓度，kg/m 3 ； Ne：BOD-污泥负荷率，kgBOD 5/(kgMLSSd)； f：混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，0.70.8。4.反应池总水利停留时间 t= = =0.29d7h5.CASS池外形尺寸反应池总容积V=2120设反应池4组，单池容积 =V/4=2120/4=530L B H= 其中L池长m L:B=46 B=5B池宽 m B:H=12 H=1带入可得：H=4.7m
40、B=4.7m L=23.5m有效水深 h=4.7m单组有效面积 = = =112.8: : =1:2:17=26.5 =53 =450.56.预反应区长度：=(0.160.25)L 取 =0.2L=0.2 23.5=4.7m主反应区长度： =L- =23.5-4.7=18.8m7.CASS 池各部分容积组成及最高水位（H）：= (H= + +:CASS 池个数：变动容积，是指池内设计最高水位至滞水后最低水位之间的容积和水深；滞水水位和泥面之间的容积和水深；水深 ： = = =1.2m式中: 1d 内循环周期数; =3.4ACASS 池平面面积， ;A= = =451水深 :=H X SVI =
41、4.7 2.5 140 =1.65mSVI:污泥体积指数；取 SVI=140mg/L水深 ： =H- - =4.7-1.2-1.65=1.85mCASS 池总高： =H+0.5=5.2m 0.5m 为超高8.隔墙底部连通孔尺寸= + = + 1.38n:连通孔个数，个；取 4 个u:孔口流速，m/h,一般为 2050m/h;取 20m/h(3)曝气系统设计计算1.设计需氧量=a Q ( )+b V X=0.41 7080(250-20)+0.150 2120 2.5=668.44kg /da,为活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，kg
42、; a,0.42-0.53b,活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kg；b,0.11-0.188 ,混合液需氧量，kg/d；2.混合液污泥浓度 X反应池内混合液污泥浓度的控制应从供氧的经济性与可能性，活性污泥的絮凝沉淀性能以及剩余污泥处理造价等方面综合考虑。一般，CASS 池的活性污泥浓度 X 控制在 2.5kg/ -4.0 kg/ 范围内；污泥指数 SVI 值大时，X 值取下限，反之取上限。本设计中取 SVI=140，则X=2.5kg/3.曝气时间TA= mXNSs024TA, 1 个周期的曝气时间，h;S0, 进水的平均 BOD5,m
43、g/l;NS, BOD 污泥负荷， kgBOD/（kgMLSSd）;1/m,排出比TA= mXSs024= TA= 3250.4=4h 4.沉淀时间 TS= ax)/1(VHVmax=7.410 4t CA-1.7,MLSS3000mg/L;Vmax=4.6 10 CA-1.26,MLSS3000mg/L;TS沉淀时间，h；H反应池内水深，m；安全高度，m；Vmax活性污泥界面初期沉降速度，m/h；T水温，；1 个周期的时间：TcT A+TS+TDTc一个周期所需的时间，h；TD排水时间， h10 摄氏度时：Vmax=7.410 4t CA-1.7=7.410 410 25001.7=1.24
44、m/hTS= max)/1(H= 24.1503=1.74h20 摄氏度时：Vmax=7.4 10 t CA-1.7=7.410 420 25001.7=2.48 m/hTS= max)/1(H= 48.2503=0.87h沉淀时间取2h运行周期为8h,具体时段分配为:进水搅拌1 h，曝气 4 h，静止沉淀2 h，滗水闲置(排泥 )1h。每日周期数 =24/8=35.曝气池容积V曝气池个数 n1=4,每座曝气池容积：V= 21nQ= 34708=17706. 复核出水溶解性 BOD5处理水中非溶解性 DOD5 的值：BOD5=7.1bXaCeCe处理水中悬浮固体浓度 20mg/LXa活性微生物
45、在处理水中的所占比例取 0.4b微生物自身氧化速率普通负荷：0.4 高负荷：0.8延时曝气系统：0.1 本设计取 0.4 BOD5=7.10.01770.420=1.01 mg/L故水中溶解性 BOD5 要求小于 201.01=19 mg/L而该设计出水溶解性 DOD5：Se= 204nXftKa= 375.20.4=11.56 mg/L设计结果满足设计要求。7.计算剩余污泥量10时活性污泥自身氧化系数：Kd（10） =Kd（20） 20Tt=0.061.04（ 1020）=0.041剩余生物污泥量X V=YQ 10eSK dV10Xf 24atn1n2=0.67080 1056.20.041
46、17704 5 0.75 3= 650.043kg/d剩余非生物污泥X SXS=Q（1-f bf） 0eC=7080 125=1628.4kg/d剩余污泥总量：X=X V+X S=650+1628=2278m3/d剩余污泥浓度 NR 取 10g/l，剩余污泥含水率 99.0%计算。湿污泥量为 10287=228.7m3/d。8.复核污泥龄c= dWKYF1式中： c污泥龄Y污泥产率系数 20 摄氏度时 0.40.8 取 0.6 Kd衰减系数 20 摄氏度时 0.040.075 取 0.05 FW污泥负荷 0.2c= d1= 05.26.=14d硝化所需最小污泥龄 Nc=（1/ )1.103（1
47、5-T） fs硝化所需最小污泥龄 d-1；硝化细菌的增长速率 d-1：T=15 摄氏度时，为 0.47；fs安全系数：为保证出水氨氮小与 5mg/L 取 2.33.0；取 2.3；T污水温度：取冬季最不利温度 10 摄氏度；Nc=（1/ )1.103（15-T） fs=(1/0.47)1.10352.3=7.9d经校核，污泥龄满足硝化要求。9.复核滗水高度 h1 曝气池有效水深 H=5m，滗水高度 h1：h1= VnHQ2= 703485=1.67m复核结果与设定值相同。10. 设计需氧量考虑最不利情况，按夏季时高水温计算设计需氧量。根据室外排水设计规范 GBJ141987 （1997 年版）
48、第 6.7.2 条，设计需氧量AOR：AOR=aQ 10eS+bQ（ N0-Ne）0.12 cVXfC cf式中，第二部分为氨氮硝化需氧量，a、b、c 为计算系数，a=1.47,b=4.6,c=1.42.AOR=aQ 10eS+bQ（N 0-Ne）0.12X Vc XV=1.477080 56.2+4.67080（ 10530.126501.421628=5898kg/d=246kg/h11.标准需氧量，标准需氧量计算公式：SOR= )20()()4.1TTSbsCAORCab（T ） =Cs（T） （ 56.bp+ t）Ot= )1(279AE= 503.p式中 Cs（20） 20时氧在清水中饱和溶解度，取 Ca（20） =9.17mg/L 杂质影响修正系数，取 =0.780.99；含盐量修正系数，取 =0.95；气压修正系数P所在地区大气压力，P a；T设计污水温度，本设计冬季 T=10，夏季 T=20；CSb（T） 设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度
