日处理3万吨城市污水处理厂设计毕业设计

毕业设计

日处理3万吨城市污水处理厂设计

目录

摘要 (1)

关键词 (1)

Abstract (1)

Key words (1)

1. 绪论 (2)

1.1 国内外城市污水处理的主要方法 (2)

1.1.1 活性污泥法 (2)

1.1.2 AB法 (2)

1.1.3 SBR法 (2)

1.1.4 氧化沟法 (2)

1.1.5 A2/O工艺 (2)

1.1.6 生物膜法 (2)

2. 设计任务说明 (2)

2.1 设计目的 (2)

2.2 设计背景 (3)

3. 设计内容 (3)

3.1 设计步骤 (3)

3.2 设计依据 (4)

3.3 工艺流程的选择 (4)

3.3.1 污水处理厂进出水水质指标 (4)

3.3.2 污水处理工艺的选择 (4)

3.3.3 设计工艺流程图 (5)

4. 污水处理厂主要构筑物 (5)

4.1 格栅 (5)

4.1.1 粗格栅计算 (5)

4.1.2 细格栅计算 (7)

4.2 泵房 (8)

4.3 曝气沉砂池 (8)

4.3.1 设计要求 (8)

4.3.2 设计参数 (8)

4.3.3 计算公式 (8)

4.4 鼓风机房 (9)

4.5 配水井 (9)

4.5.1 进水管管径D1 (9)

4.5.2 矩形宽顶堰 (9)

4.5.3 配水管管径D2 (10)

4.5.4 配水漏斗上口口径D (10)

4.６厌氧池 (10)

4.6.1 设计参数 (10)

4.6.2 计算公式 (10)

4.6.3 设备选择 (11)

4.7 三沟式氧化沟 (12)

4.7.1 设计参数 (12)

4.7.2 计算公式 (13)

4.8 消毒接触池 (17)

4.8.1 设计参数 (17)

4.8.2 设计计算 (17)

4.9 污泥浓缩池 (18)

4.9.1 设计参数 (18)

4.9.2 设计计算 (18)

4.10 脱水机房 (19)

4.10.1 设计参数 (19)

4.10.2 设计计算 (20)

4.11 堆泥厂 (20)

5. 平面布置 (20)

5.2 主要构筑物计算尺寸 (20)

6. 高程布置 (21)

6.1 布置原则 (21)

7. 污水处理厂投资估算 (21)

7.1 工程投资估算 (21)

8. 结论 (22)

参考文献 (23)

致谢 (23)

附录 (24)

30000m3/d城市污水处理厂设计

廖兴达

（湖南城市学院环境工程专业2013届学生）

摘要：本设计是对30000m3/d城市污水处理厂进行工艺设计。该工艺所处理的污水的主要污染物有COD、BOD5、SS、NH3-N和TP等物质，其污水水质如下：BOD5 = 200 mg/L，SS = 250mg/L，COD = 400mg/L，VSS=175mg/L, TN=30mg／L，TP=3mg/L，pH=7-8.5。污水经过处理后，出水水质要符合《地面水环境质量标准（GB3838-88）》中规定的Ⅲ类水体标准。出水水质为COD≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-N≤15mg/L，TP≤0.5mg/L，pH=6-9。本设计采用的是三沟式氧化沟工艺处理该污水，对工艺过程的设备和构筑物进行了参数选择，设计计算和选型，进行了平面布置、高程布置方面的设计，污水经过处理后可以达到Ⅲ类水体标准。

关键词：城市污水；氧化沟；设计

30000 m3/d City Sewage Treatment Plant Design

Liao Xing Da

(2013 Year Student of environmental engineering Major,Hunan City University) Abstract:This design is the process design of 30000m3/d city sewage treatment plant.The

sewage main pollutants have COD,BOD5,SS, NH3-N and TP etc, its sewage water quality are as follows:BOD5=200mg/L,SS=250mg/L,COD=400mg/L,VSS=175mg/L,TN=30mg/L,TP=3mg/L, pH=7-8.5.Sewage after treatment, the water leakage water quality must meet the "environmental quality standard for surface water (GB3838-88) " specified in the class III water standard.The effluent quality was COD≤60mg/L,BOD5≤20mg/L,SS≤20mg/L,NH3-N≤15mg/L,TP≤0.5mg/L,pH=6-9.The design is used in triple oxidation ditch process for the treatment of the wastewater, the process of equipment and structures for the parameters selection,design calculation and selection, the layout, elevation layout design and the sewage after treatment can meet the class III water standard.

Key words:City sewage;oxidation ditch;design

1 绪论

城市污水包括生产生活过程中会产生大量工业废水和生活污水，其中含有形式多样数量庞大的污染物质，这些污染物质如果不经处理，直接排入水体，将使水体遭受严重污染。

1.1 国内外城市污水处理的主要技方法

常用的污水处理方法有活性污泥法、AB法、SBR法、氧化沟、A2/O法、生物膜等[1]。

1.1.1 活性污泥法

活性污泥法是以悬浮生长的微生物在好氧条件下对污水中的有机物、氨氮等污染物进行降解的污水生物处理工艺。该处理方法优点是对不同性质的污水适应性强，建设费用较低，其缺点是会产生大量的活性污泥，且要进行污泥处理，加长了处理流程，增加工程费用，且在曝气过程中造成对空气的二次污染。

1.1.2 AB法

AB法分为A、B两端曝气池，A段曝气池负荷高，停留时间短，吸附能力强，代谢速度快；B段曝气池为常规活性污泥法，运行稳定。该处理方法特点：节省基建费、电耗低、出水水质好、还具有较高的BOD5去除率、脱氮除磷率高、并极大地提高了对难降解有机物的去除率。

1.1.3 SBR法

SBR是一种利用微生物在反应器中按照一定的时间顺序间歇式操作污水处理技术。这种技术处理效率高，适用于组件式构造方法，有利于废水处理厂的扩建和改造。

1.1.4 氧化沟法

氧化沟是一种革新的活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠型，污水和活性污泥混合液在其中不断的循环流动，循环流动量远大于污水流量，其流态属“完全混合”，池内溶解氧是变化的，近曝气设备下游为富氧区，远曝气设备区位缺氧区，创造了一定的生物脱氮除磷环境。

1.1.5 A2/O工艺

A2/O工艺是通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，达到去除有机物，脱氮和除磷的目的。

1.1.6 生物膜法

生物膜法是在一定条件下，微生物细胞及非生物镶嵌在微生物分泌的有机聚合物中而形成的，生物膜存在于几所有暴露于水中的固相表面上。该处理法具有容积负荷高，抗冲击负荷能力强，微生物活性强，传质效果好的优点。

2 设计任务说明

2.1 设计目的

通过该设计，使学生能够综合运用课堂上学过的理论知识和专业知识。以巩固和深化课程内容；熟悉使用规范、设计手册和查阅参考资料，培养学生的分析问题、解决问题和独立工作的能力；并进一步提高学生的计算、绘图和编写说明书的基本技能。

2.2 设计背景

一、城市自然条件及排水现状

1 气象

常年平均气温16℃；极端温度：最高40.3℃，最低-8℃。全年主导风向为：冬季西北风，夏季东南风，平均风速2.3m/s。

2 工程地质

拟建厂区现场为回填土，回填深度为8～20m，在进行地基、基础的各构筑物的结构设计的时候应慎重考虑，建议普遍采用砖基基础；土壤冰冻深度为0.1m；地震基本烈度按7级设防。

3 厂址及场地现状

污水处理厂拟用场地目前为一山凹地，处在蓄水区淹没线下，需大量回填并平整后常去的地面标高为±0.00m。生活污水将通过新建管网输送到污水厂，来水水管管低标高为-4.50m，充满度为0.5m。

4 污水排水接纳河流资料

该污水厂的出水直接排入河流，最高洪水位（50年一遇）为-3.0m，常水位为-5.0m，枯水位为-7.0m。

二、设计的基本原则

1.严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后污水的排放水质达到环保局有关规定。

2.采用先进、可靠、简单的工艺使先进性和可靠性有机结合。

3.采用目前国内成熟的先进技术，尽量降低工程投资和运行费用。

4.平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节省占地。

5.废水处理站运行和维护管理操作应尽量简单方便。

三、污水水质、水量及处理要求

1 水量：该污水处理厂一期处理规模为30000m3/d，一期平均流量为1250m3/h,最大设计流量为1625m3/h。（设计中取水量变化系数Kp为1.30）

2 本次设计的原污水水质为：COD：400mg/L, BOD

5

：200mg/L, SS：250mg/L，VSS：175mg/L，TN：30mg/L，TP：3mg/L，pH：7～8.5。污水厂处理后出水水质应满足《地面水环境质量标准（GB3838-88）》中规定的Ⅲ类水体标准。出水水质

应达到如下要求：COD≤60mg/L，BOD

5≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH

3

-N≤15mg/L，

TP≤0.5mg/L，pH6～9。

3 其他要求：处理工艺稳定可靠，特别是对氮、磷的处理要求较高。

3 设计内容

3.1 设计步骤

该设计基本按初步设计要求，设计污水处理流程，对处理构筑物进行较详细的工艺计算，提出所需的主要设备。

1. 根据原始资料计算污水处理厂的设计流量、水质和确定污水处理程度。

2. 根据当地自然条件和上述计算，确定污水和污泥处理工艺流程以及有关处理构筑物。

3. 设计和计算各主要处理构筑物。

4. 对工程进行投资估算。

5. 进行平面布置、高程布置及局部工序的布置（绘图）[2]。

3.2 设计依据

《地面水环境质量标准（GB3838-88）》（2004） 《城市污水处理厂项目建设情况》（2004）

《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ/T3070-2003)

3.3 工艺流程的选择

3.3.1 污水处理厂进出水水质指标

由设计资料可知，原始污水的水质为：BOD 5 = 200 mg/L ， SS = 250mg/L ，COD = 400mg/L ，VSS=175mg/l, 总氮30mg ／L ，总磷3mg/L ，pH=7～8.5，且该城市每天污水的平均流量为

Q=1250m 3/h=0.347m 3/s 设计流量为

Q max =KQ=0.34731.3 m 3/s=0.45 m 3/s

根据污水厂处理后出水水质应满足《地面水环境质量标准（GB3838-88）》中规定的Ⅲ类水体标准。出水水质应达到如下要求：CODCr ≤60mg/L ，BOD 5≤20mg/L ，SS ≤20mg/L ，NH 3-N ≤15mg/L ，P ≤0.5mg/L ，pH6～9。

其中BOD 5、SS 、COD 、氨氮和磷均未达到Ⅲ类水体标准 根据污水的处理程度的计算式为：

100

Ci Ce

-Ci %/?=E

可算出各指标应达到的处理程度：

E BOD =%100200

20

200?-=90%

同理可计算出：

E SS =92%，E COD =85%，E 氨氮=50%。 E p =83% 3.3.2 污水处理工艺的选择

由上表可知,进水水质中COD ，BOD 含量比较高,氮和磷的含量也比较高,因此污水处理厂的设计工艺需兼具有脱氮除磷的效果。综合比较各种处理工艺，选择了在A 2/O 法工艺和氧化沟工艺为污水处理的主要工艺。对两种工艺比较，可以发现氧化沟更加具有优势，氧化沟法由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄。因此相比传统活性污泥法，可以省略调节池，初沉池，污泥消化池，有的还可以省略二沉池。氧化沟还具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。故本污水设计方案选择氧化沟工艺[3]。

3.3.3 设计的污水处理工艺流程图

图1 设计工艺流程图

4 污水处理厂主要构筑物

4.1 格栅

（1）格栅是由一组平行的金属栅条制成，斜置在污水流经的渠道上或水泵前集水井处，用以截留污水中的大块悬浮杂质，以免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；按照格栅栅条间距分为粗格栅，栅条间距大于40mm ；中格栅，栅条间距为15~35mm ；细格栅，栅条间距为1~10mm 。按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅。按照安装方式分为单独设置的格栅和格栅与沉砂池合建一处的格栅。

（2）当栅条间距为16～25mm 时，栅渣截留量为0.1～0.05m 3/10m 3污水；当栅条间距为40mm 时栅渣截留量为0.1～0.05m 3/10m 3污水，栅渣含水率约为80﹪，密度约为960kg/m,每天栅渣量大于0.2m 时，一般应采用机械清除方法。

（3）本设计将采用机械清除的方法。 4.1.1 粗格栅计算 1 计算参数

平均流量Q=0.347m 3/s 最大流量Qmax=0.45m3/s 格栅栅前水深h=0.8m 格栅栅条间距b=25mm

格栅过栅流水速度v=1.2m/s 格栅前水流速度为1.0 m/s 格栅倾角采用α=60度 栅条宽度s=20mm

城市污水

鼓风机房

格栅 泵房 曝气沉砂池 厌氧池

配水井

三沟式氧化沟

接触消毒池

出水

污泥浓缩池

脱水机房

堆泥厂

外运

重力加速度g=9.8m/s 水头损失增大倍数k=3 断面形状系数β=2.4

当栅条间距b 为25mm 时，栅渣截留量W1=0.06m 3/1000m 3污水。 栅前渠道超高h 2 =0.3m 进水渠宽B 1=0.5m

渐宽部分展开角ɑ1=20度

2 计算公式

(1)栅条间隙数：n =bhv

Q αsin max =2

.18.0025.060sin 45.0????=17.45,所以n 取18。

(2)栅槽建筑宽度：B = s 3（n-1）+b 3n =0.02(181)0.02518?-+?=0.79m (3水头损失h 1 =β)

(b

s 4/3

2g

v 22

2sin α2k

= 2.42(0.020.025

)4/32

21.229.8

?2sin6023=0.34m (4)栅后槽总高度H= h + h 1 + h 2=0.8+0.34+0.3=1.44m

(5)栅前渐宽部分长度L 1=（B-B 1）/2tg ɑ1=(0.79-0.5)/22tg20=0.4m 栅后渐窄段长度L 2=L 1/2=0.2m 栅前渠道深H 1=h+h 2=1.1m

格栅总建筑长度L= L 1+L 2+1.0+0.5+H 1/tg α

=0.4+0.2+1.0+0.5+0.636=2.736≈2.8m

(6)每日栅渣量W=max 1864001000 1.39Q W ?=864000.450.061000 1.39

???=1.68m 3/d>0.2 m 3

/d

所以采用机械清渣。

3 选型

JGS 型阶梯式机械格栅

技术参数：公称栅宽3000mm 有效栅宽2800mm 安装角度60° 栅条间距25mm 电功率0.75KW

图2 粗格栅设计图

4.1.2 细格栅计算 1计算参数

栅条间距b=8mm 最大流量=0.45m 3/s, 栅前水深h=0.6m

过栅流水速度v=1 m/s 栅前水流速度=0.8 m/s 格栅倾角采用α=75° 栅条宽度s= 10mm 重力加速度g=9.8m/s 水头损失增大倍数k=3 断面形状系数β=2.4

当栅条间距b=8mm 时，栅渣截留量W= 0.16m 3

/1000m3污水 栅前渠道超高h 2=0.2m 进水渠宽B 1=0.35m

渐宽部分展开角ɑ1=30度

细格栅设N=3组，那么每组流量=0.15m 3

/s 2 计算公式

(1)栅条间隙数：n =bhv

Q αsin max

=1

6.0008.075sin 15.0????

=30.71≈31

(2)栅槽建筑宽度：B = s 3（n-1）+b 3n

=0.012(31-1)+0.008231=0.548m ≈0.55m (3)水头损失：h 1=β(S b

)4/32g

v 22

2sin α2k

=2.42(0.010.008)4/32

129.8

?2sin75°23≈0.48m (4)栅后槽总高度H= h + h 1+ h 2=0.6+0.48+0.2=1.28m

(5)栅前渐宽部分长度L 1=（B-B 1）/2tg α1=(0.55-0.35)/2tg30≈0.18m 栅后渐窄段长度L 2=L 1/2=0.09m 栅前渠道深H1=h+h 2=0.6+0.2=0.8m

格栅总建筑长度L= L 1+L 2+1.0+0.5+H 1/tg α

=0.18+0.09+1.0+0.5+0.8/tg75≈2m (6)每日栅渣量W=max 1864001000 1.39

Q W ?=864000.150.161000 1.39

???≈1.5 m 3/d

因为每日栅渣量大于0.2 m 3/d ，所以采用机械清渣。 ３ 选型

HXGS-1000

技术参数：栅条间隙8mm 安装角度75°

栅条半径1500mm

齿耙转速214 r/min 电功率0.37KW

图3 细格栅设计图

4.2 泵房

１ 对经过格栅间的污水提升到后处理所需要的高度。 ２ 技术参数

设计流量为1625m 3/h(平均流量1250m 3

/h) 有效容积为126m 3

潜水泵2台（一用一备） 单泵流量1625m 3/h 扬程11m 功率48kw

4.3 曝气沉砂池

曝气沉砂池的特点是通过曝气形成水的旋流产生洗砂作用，以提高除砂效率及有机物分离效率。同时，污水中的油脂类物质在空气的气浮作用下能形成浮渣从而得以被去除，还可起到预曝气的效果。从水流特性来看，曝气沉砂池的流态并非水平流，由于曝气产生的上升流速作用，水流以螺旋状的流态行进[4]。 4.3.1 设计要求

当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板；空气扩散装置位于池的一侧，距池底约0.6-0.9m ，送气管应设置调节气量的阀门；池子形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板；池子的进口和出口设置应防止发生短路，进水方向应于池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜设置挡板；池内应考虑设消泡装置。 4.3.2 设计参数

污水最大设计流量Qmax=0.45m 3/s 污水最大设计流量时停留时间t=2min 污水最大设计流量时水平流速v=0.1m/s

设计时有效水深h 2=2～3m ，宽深比1.0～1.5，长宽比5 每立方米所需空气量d=0.1～0.2m 3／m 3污水 4.3.3 计算公式

(1)池总长度 L=vt=0.122260=12m

(2)水流断面面积 A=v

Q max =0.450.1

=4.5m 2

(3)池总宽度 B=2

h A =4.53

=1.5m

(4)总有效容积 V= Qmax 2t 260=0.4522260=54m 3 (5)每小时所需空气量q=d 2Qmax 23600

=0.1520.4523600=243m 3/h

曝气沉砂池剖面图

图4 曝气沉砂池设计图

4.4 鼓风机房

对曝气沉砂池通入空气进行曝气。

4.5 配水井

配水井起着污水处理厂污水进厂前的缓冲和调配作用。其最小容积不应小于

最大一台水泵5min 出水量[5]

。

采用钢筋混凝土结构。 4.5.1 进水管管径D1

配水井进水管的设计流量为Q=30000m3/d=1250 m3/h ，当进水管管径D 1=500mm 时（混凝土圆管，满流），查水力计算表，得知v =0.91m/s ，（小于1.0）满足要求。

4.5.2 矩形宽顶堰

进水从配水井底中心进入，经等宽度堰流入4个水斗再由管道接入4座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量应为q=1250/4=312.5 m 3/h 。配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。 (1)堰上水头H

因单个出水溢流堰的流量为q=1250/4=312.5 m 3/h=86.80L/s ，一般大于100 L/s 采用矩形堰，小于100 L/s 采用三角堰，所以本设计采用三角堰（堰高h 取0.5m ）。

矩形堰的流量 2q m bH gH

式中 q ——矩形堰的流量，m 3/s ； H ——堰上水头，m ；

b ——堰宽，m ，取堰宽b=0.6m ；

m0——流量系数，通常采用0.327～0.332，取0.33。 则

112

2

3

3

2222

0.11470.2620.330.629.8q H m m b g ????=== ? ??????

?? (2)堰顶厚度B

根据有关实验资料，当2.5＜B/H ＜10时，属于三角宽顶堰。取B=0.8m ，这时B/H=3.08（在2.5～10范围内），所以，该堰属于三角形宽顶堰。 4.5.3 配水管管径D2

设配水管管径D2=450mm ，流量q=520.83 m 3/h ，查水力计算表，得知v=0.70m/s 。

4.5.4 配水漏斗上口口径D

按配水井内径的1.5倍设计 D=1.5?D1=1.5?500=750（mm ）。

4.６ 厌氧池

厌氧池可起到生物选择器的作用，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善活性污泥的沉降性能，并能减轻后续好氧池的负荷。在厌氧区进水可以同回流污泥混合。在厌氧条件下, 污水中的易生物降解的有机物被不同种类优胜细菌转化为挥发性脂肪酸, 能够贮存大量磷的聚磷细菌可以利用它们贮存的聚磷酸作为能量来吸收挥发性脂肪酸, 这样使聚磷细菌比非聚磷细菌占优势[6]。 4.6.1 设计参数

BOD5污泥负荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS ?d) 回流污泥浓度XR=6600mg/l 污泥回流比R=100% 混合液悬浮固体浓度(MLSS)X=1R R X R

+=1660011

?+=3300mg/l

设计流量Q 为30000m 3

/d 进水COD 浓度为400mg/L 进水BOD5浓度S0=200mg/L 进水SS 浓度X0=250mg/L 进水VSS 浓度X1=175mg/l 进水TN=30mg/L 进水TP=3mg/L 有效水深h=4.0m 超高为1.0m

管道流速v=0.8m/s 4.6.2 计算公式 (1)判断

因为三沟式氧化沟是一个A-O 活性污泥系统，再在前面加厌厌氧池就相当于一个A 2

/O 工艺。

COD TN

=40030=13.33>8 5TP

BOD =3200=0.015<0.06

符合要求。

(2)反应池容积V,m 3

V=0.20QS NX =0.2300002000.133300

??≈2797m 3

(3)反应池水力停留时间：

T=

V Q =279730000

≈2.24h (4)校核磷负荷

总磷负荷＝

Q TP XV ?＝300003

33002797

??＝0.01(kgTN/kgMLSS 2d) 符合要求。

(5)有效面积

S=V h =27974.0

=699.25 (6)池高

H=4.0+1.0=5.0m (7)池进出水系统

管道过水断面积A=Q v =0.45

0.8

≈0.56m 2

管径d=

440.56

3.14

A

π

?=

=0.84m (8)回流污泥管

设计流量QR=R 2Q=0.45m 3/s 管道流速v=0.8m/s

取回流污泥管管径0.84m (9)进水井

进水孔过流量Q 2=(1+R)Q=2Q=0.9m 3/s 设孔口流速v=0.6m/s

孔口过水断面面积A=20.9

0.6

Q v ==1.5m 2

孔口尺寸取为1.5m 31.0m 4.6.3 设备选择

厌氧池设导流墙,将厌氧池分成三格,每墙内设潜水搅拌机1台,所需功率按5W/m 3池容计算。

图5 厌氧池设计图

4.7 三沟式氧化沟

三沟式氧化沟是由3个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行。3个氧化沟之间相互双双连通，两侧氧化沟可起曝气和沉淀双重作用，中间氧化沟一直为曝气池，原污水交替地进入两侧氧化沟，处理水则相应地从作为沉淀池的两侧氧化沟中流出，这样提高了曝气设备的利用率，另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟基本运行方式大体分为6个阶段，工作周期为8h。通过控制系统自动控制进、出水方向，溢流堰的升降及曝气设备的开动和停止。

三沟式氧化沟运行方式可根据不同的入流水质及出水要求而改变，所以系统运行灵活，操作比较方便，但要求自动控制程度高。三沟式氧化沟又称三沟轮换式氧化沟，将曝气与沉淀工序置于同一构筑物内。如果要将三沟式氧化沟单独作为曝气池，在其后再增建二沉池和回流设备，可将原污水厂的处理能力提高一倍。

三沟式氧化沟是一个A-O活性污泥系统，可以完成有机物的降解和硝化反硝

去除效果和脱氮效果，依靠三池工作状态的转换，可化过程，能取得良好的BOD

5

以免除污泥回流和混合液回流，运行费用大大降低。处理流程简单，省去二沉池，管理方便，基建费用低，占地少。其最大缺点是设备利用率低[7]。

4.7.1 设计参数

进水：

流量Q=30000m3/d

BOD5浓度S0=200mg/l

TSS浓度X0=250mg/l

VSS＝175mg/l

TKN=20mg/l

NH3-N=10mg/l

碱度S

=280mg/l

ALK

最低水温T=14℃,最高水温T=25℃

出水：

BOD

浓度Se=20mg/l

5

TSS浓度Xe=20mg/l

TN=9mg/l

NH

-N=3mg/l

3

污泥产率系数Y=0.55

(MLSS)X=4000mg/l

(MLVSS)Xv=2800mg/l 污泥龄θc=25d

内源代谢系数Kd=0.055

20℃时脱硝率q dn =0.035kg(还原的NO3-N)/(kgMLVSS 2d) 4.7.2 计算公式 (1)去除BOD 5

①氧化沟出水溶解性BOD 5浓度S S=Se-S 1

S 1为出水中VSS 所构成的BOD 5浓度。

S 1 =1.42(VSS/TSS)2出水TSS 2(1-e -0.2335) =1.4230.73203(1- e -0.2335) =13.59mg/l

S =20-13.59=6.41mg/l ②好氧区容积V 1

V 1=0()(1)

C V d C Y Q S S X K θθ-+

=0.552530000(0.20.00641)2.8(10.05525)

???-?+?≈10871m 3

③好氧区水力停留时间t 1

t 1=1V Q

=1200830000

=0.4d=9.6h

④剩余污泥量△X=Q △S(

1C

Y K θθ+)+QX 1-QXe

=30000(0.2-0.00641)3(

0.5510.05525

+?)+300003(0.25-0.175)-3000030.02

=1344.94+2250-600=2994.94(kgDs/d)

去除每１kgBOD 5产生的干污泥量＝0()

e X Q S S ?-

＝

2994.94

30000(0.20.02)

?-

=0.504(kgDs/kgBOD 5) (2)脱氮

①需氧化的氨氮量N 1 ,氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%, 则用于生物合成的总氮量为：

N0=0.1241344.941000

30000??=5.56(mg/l)

需要氧化的NH 3-N 量N 1=进水TKN －出水NH 3-N-生物合成所需氮N0

N1=20-3-5.56=11.44(mg/l) ②脱氮量Nr

Nr=进水TKN-出水TN －用于生物合成的所需氮N0 =20-9-4.41=6.59(mg/l)

③碱度平衡。硝化反应需要保持一定的碱度，一般认为，剩余碱度达到100mg/l(以CaCO 3计)，即可保持pH ≥7.2，生物反应能够正常进行。每氧化

1mgNH3-N 需要消耗7.14mg 碱度；每氧化1mgBOD5产生0.1mg 碱度；每还原1mgNO 3—N 产生3.57mg 碱度。

剩余碱度SALK1=原水碱度－硝化消耗碱度＋反硝化产生碱度＋氧化BOD 5产生碱度

= 280-7.14311.44+3.5736.59+0.13(200-6.41) = 241.49(mg/l)

此值可保持pH ≥7.2，硝化和反硝化反应都能正常的进行。 ④脱氮所需的容积V 2

脱硝率q dn (t)=q dn (20)31.08(t-20)

14℃时q dn =0.03531.08(14-20)=0.022kg(还原的NO 3--N)/kgMLVSS

脱氮所需的容积V 2=

r dn v QN q X =30000 6.59

0.0222800

??=3209.4(m 3) ⑤脱氮水力停留时间t 2 t 2=

2V Q =3209.430000

=0.107(d)=2.57(h) (3)氧化沟总容积V 及停留时间t

V=V 1+V 2=10871+3209.4=14080(m 3)

t=

V Q =1408030000

=0.507(d)=12.17(h) 校核污泥负荷N=

0QS XV =300000.2

2.815217.4?? =0.14kgBOD 5/(kgMLVSS 2d)

(4)需氧量计算

设计需氧量AOR

AOR=去除BOD 5需氧量－剩余污泥中BOD u 的需氧量＋去除NH 3-N 耗氧量－剩余污泥中NH 3-N 的好氧量－脱氮产氧量

a. BOD 需氧量D 1 D 1=a 1Q(S0-S)+b 1VX

=0.52330000(0.2-0.00641)+0.1231408032.8 =3020.004+6570.48=9590.484(kg/d)

b. 剩余污泥中BOD 的需氧量D 2

D 2=1.423△X 1=1.4231344.94=1909.8(kg/d)

c. 去除NH 3-N 的需氧量D 3。每1kgNH 3-N 硝化需要消耗4.6kgO 2。

D3=4.63(TKN-出水NH 3-N)3Q/1000 =4.63(20-3)330000/1000 =2346(kd/d)

d. 剩余污泥中NH 3-N 的好氧量D 4

D 4=4.63污泥含氮率3氧化沟剩余污泥△X 1 =4.630.12431344.94 =767.15(kg/d)

e. 脱氮产氧量D 5。每还原1kgN 2产生2.86kgO 2。

D 5=2.863脱氮量

=2.8636.59330000/1000 =565.422(kg/d)

总需氧量AOR=D 1-D 2+D 3-D 4-D 5

=9590.484-1909.8+2346-767.15-565.422 ≈8694(kg/d)

考虑安全系数1.4，则AOR=1.438694=12171.6(kg/d) 去除每1kgBOD 5的需氧量＝0()

AOR Q S S -

＝

12171.6

30000(0.20.00641)

?-

＝2.1(kgO 2/kgBOD 5) 标准状态下需氧量SOR SOR=

(20)

(20)

()() 1.024s T s T AOR C C C αβρ-?-?

式中，ρ＝5

5

0.921100.9091.013 1.01310

?==?所在地区实气压； Cs(20)--20℃时氧的饱和度，取Cs(20)=9.17mg/l ；

C —溶解氧浓度；

ɑ—修正系数，取0.85； β—修正系数，取0.95； T —进水最高温度，℃； SOR=

252012171.69.170.850.950.9098.382 1.024

-????-?（）

（） =111613.5725.01

=22278.16(kg/d)

去除每1kgBOD 5的标准需氧量＝0()

SOR

Q S S -

=

22278.16

30000(0.20.00641)

-

=3.84(kgO 2/kgBOD 5) (5)氧化沟尺寸。

设氧化沟两座，工艺反应的有效系数fa=0.58,单座氧化沟有效容积

V 单＝

14080

320.58

a V f ==??12138(m 3) 三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积

V 沟＝1213840463

=(m 3

)

每组沟道单沟宽度B=9m ，有效水深h=3.2m ，超高为0.5m ，中间分隔墙厚度b=0.2m 。

每组单沟面积A= V 单沟/h=4046/3.2=1264(m 2)

弯道部分的面积A 1=(9+18)?4.0/2?2=108m 2 直线段部分面积A 2=A-A 1=1264-108=1156(m 2) 直线段长度L=A 2/2?B=1156/2?9=64(m) (6)进水管和出水管

进出水管流量Q 1=300001000033

Q ==(m 3/d)=0.116(m 3

/s)，管道流速

v=0.9m/s

则管道过水断面A=0.1160.1290.9

Q v ==(m 3

)

管径D=

440.129

0.4053.14

A

π

?=

=(m)，取0.4m(400mm)。

校核管道流速v=2

0.1160.920.4()2

Q A π==(m/s) (7)出水堰及出水竖井

① 出水堰-出水堰计算按薄壁堰来考虑。

Q=1.86b 32

H 式中 b —堰宽；

H —堰上水头，取0.03m 。 b=

332

2

0.1161.86 1.860.03

Q H

=

=?12(m)。

出水堰分为三组，每组宽度b 1=

43

b

=(m)。 ② 出水竖井-考虑可调式出水堰安装要求,在堰两边各留0.3m 的操作距离。 出水竖井长L=0.324 4.6?+=(m)

出水竖井宽B=1.4m(满足安装要求)；

则出水竖井平面尺寸为L B ?=4.6m ?1.4m 。

(8)设备选择

①转刷曝气机

单座氧化沟需氧量SOR 1：

SOR 1=SOR

n

式中，n 为氧化沟个数。

SOR 1=22278.16

11139.082

=(kgO 2/d)=464.13(kgO 2/h)

采用直径D=1000mm 的转刷曝气机，充氧能力为4.5kgO 2/(m 2h)，单台转刷曝气机有效长度为9m ，动力效率为2.5kgO 2/(kw 2h)。

转刷曝气机有效长度机有效长度L=1464.13

68.674.5 4.5

SOR ==(m)，取69m 。 所需曝气转刷台数n=69

9

=8(台)（中间为4台，两侧边沟各2台）

单台转刷所需轴功率=

1309

15.452.58 2.58

SOR ==??（kw 2h ） 单台转刷所需电功率N=17.95≈18kw 2h 。 ②潜水推进器。两侧边沟各设两台潜水推进器，共4台，每台电功率为N=3kw 。 ③电动可调旋转堰门。氧化沟每个边沟设电动可调旋转堰门3台，共6台。堰门宽度 B=4m ，可调高度h=0.3m,电机功率N=0.55kw 。

图6 三沟式氧化沟设计图

4.8 消毒接触池

城市污水经一级和二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观并有存在病原菌的可能，因此污水排放水体前应进行消毒。消毒采用液氯消毒，它具有以下优点；投加简单，效果可能，投资价格便宜。接触消毒池保证污水与消毒剂充分接触，不出现短流和死角，杀死病原及病毒。池内水面上有足够的净空，便于定期清理池内的污泥，接触消毒池设有两格，可单独运行。污水经生化处理后，水质有显著改善，符合排放回用要求[8]。 4.8.1 设计参数

最大流量Qmax 为1625m 3/s 接触时间t=30min 加氯量 10mg/L

接触池有效水深h 2=2m 设池超高h 1=0.3m 池底坡度为0.05则

两组三廊道平流式接触池

当水流长度:宽度=72:1,池长:单格池宽=18:1 4.8.2 设计计算 (1)接触池容积V

V=max 16250.5Q t =?=812.5(m 3)

采用矩形形隔板式接触池两做n=2,每座池容V 1=812.5406.22

=5(m 3

) (2)接触池表面积