1、延安大學西安創新學院課程設計設計題目設計題目 生物轉盤水處理工藝的設計生物轉盤水處理工藝的設計 院院 系系 建筑工程系建筑工程系 專專 業業 給水排水工程給水排水工程 班班 級級 10021002 學生學號學生學號 10451620351045162035 學生姓名學生姓名 白白 嬌嬌 指導教師指導教師 段段 跟跟 定定 完成設計時間完成設計時間 20132013 年年 1111 月月目 錄摘要.I關鍵詞.IABSTRACT.II1緒論.11.1生物轉盤的發展與現狀.11.2生物轉盤工藝特征.21.2.1生物轉盤的構造.21.2.2生物轉盤的凈化原理.21.2.3生物轉盤的工藝特征.22設計說

2、明.42.1設計概況.42.1.1設計原則.42.1.2設計依據.42.2設計基礎資料.42.3設計規模.52.4廢水處理程度.52.4.1進出水水質.52.4.2廢水處理程度.62.5工藝方案的比較和確定.62.5.1穩定塘.62.5.2污水土地處理.62.5.3活性污泥法.62.5.4生物膜.62.6生物轉盤工藝流程的選擇和評價.82.6.1格柵.82.6.2提升泵房.92.6.3初次沉淀池.92.6.4生物轉盤.102.6.5二次沉淀池.102.6.6接觸消毒池.102.6.7計量槽.112.7污泥處理工藝流程的選擇.112.7.1污泥濃縮池.112.7.2消化池.112.7.3污泥脫水

3、.122.7.4污泥的最終處置.123污水處理構筑物設計計算.133.1泵前格柵.133.1.1設計草圖.133.1.2設計參數.133.1.3設計計算.143.1.4設計結果.153.2提升泵房.163.2.1設計參數和設計結果.163.2.2設計計算.163.2.3設計結果.163.3初次沉淀池.173.3.1設計草圖.173.3.2設計參數.173.3.3設計計算.183.3.4設計結果.203.4生物轉盤.203.4.1設計草圖.203.4.2設計參數.213.4.3設計計算.213.4.4設計結果.233.5二次沉淀池.233.5.1設計草圖.233.5.2設計參數.243.5.3設

4、計計算.243.5.4設計結果.253.6 消毒接觸池.263.6.1設計草圖.263.6.2設計參數.263.6.3設計計算.273.6.4設計結果.274污泥處理構筑物設計計算.284.1污泥量計算.284.2污泥濃縮池.284.2.1設計草圖.284.2.2設計參數.284.2.3設計計算.294.2.4設計結果.314.3污泥消化池.314.3.1設計草圖.314.3.2設計參數.324.3.3一級消化池設計計算.324.3.4二級消化池設計計算.334.3.5設計結果.334.4污泥脫水.345總 結.356致謝詞.36參考文獻.37- I -生物轉盤水處理工藝的設計生物轉盤水處理工

5、藝的設計1 緒論1.1 生物轉盤的發展與現狀生物轉盤（Rotating Biological Contactor，簡稱 RBC） ，又名轉盤式生物濾池，是一種生物膜法廢水處理技術，是污水灌溉和土地處理的人工強化。生物轉盤的最早設想是于 1900 年由德國人 P.Weigand1提出的。20世紀 20 年代后期開始，J. Doman、A. T. Malthy、F. Ppel 和 H. Hertmann1等人相繼進行了生物轉盤的試驗和改進。直至 1954 年，第一套半生產性的生物轉盤裝置才在西德海爾布隆（Heilbronn）污水處理廠建成2。自此至 20 世紀 80 年代，生物轉盤在歐洲廣泛應用，

6、共建成生物轉盤 2000 多座，其中西德就有 1000 多座以上3。雖然生物轉盤技術源于歐洲，但是由于其建造費用大大高于活性污泥法，因此在 60 年代后，生物轉盤技術在歐洲的研究實際上停頓了下來；而美國的 Allis-Chalmers 公司在此后卻作了許多工作，至 20 世紀 80 年代，共建生物轉盤污水處理廠 518 座；同時日本在 70 年代后也大力推廣應用了生物轉盤技術，目前是世界上具有生物轉盤污水廠數量最多的國家，也是轉盤技術發展最快的國家。在上述國家地區，大部分生物轉盤用于生活污水處理，小部分用于工業廢水處理3,4,5。我國對生物轉盤技術的研究起步于 20 世紀 70 年代3。但由于

7、生物轉盤在冬季溫度較低的華北地區不易掛膜，而且適宜采用小型污水廠處理規模，因此使用不普遍6。生物轉盤在我國的應用也與歐美、日本截然相反，92%3的應用都集中在印染、造紙、皮革和石油化工等行業的工業廢水的處理中，而在生活污水處理上的應用卻非常少。從生物轉盤建成至今，其研究發展主要可分為以下三大方面：（1）轉盤材料盤片是生物轉盤的主要構成部分,它與生物轉盤的處理效率直接相關。20 世紀 60 年代，Stengelin7公司采用低密度的合成材料做盤片，實現了生物轉盤的首次實際應用。此后，人們以實驗規模和中試規模的生物轉盤中進行了多種低密度材料的研究，如聚苯乙烯（PS） 、聚乙烯（PE） 、聚丙烯（P

8、P） 、紡織材料結構等7，獲得了更穩定的生物膜和更高的處理效率。（2）工藝流程對生物轉盤工藝流程的研究目的在于降低生物轉盤的動力消耗,節省工程投資和提高處理設備的效率，主要發展有氣動的生物轉盤,與曝氣池組合的生物轉盤,與沉淀池合建的生物轉盤,藻類轉盤和生物接觸轉盤等8。（3）應用領域通過探索生物膜自身的規律9和開展生物轉盤用于硝化和反硝化上的研究10,11，可以擴大生物轉盤的應用范圍和處理規模。如厭氧生物轉盤可以用于處理高濃度含碳有機污水，進行污水的反硝化脫氮與除磷，硫酸鹽的還原脫硫12。國外目前已發展成熟的厭氧生物轉盤污水廠可處理BOD 濃度達 40000 mg/L 的廢水；美國和日本等國通

9、過將生物轉盤運用到污水的脫氮工藝，生物轉盤處理廠的規模可達 140000 m3/d。 。目前國內在生物轉盤上的研究發展比較滯后，特別是在應用領域，國內的研究還處于小試或中試階段。1.2 生物轉盤工藝特征1.2.1 生物轉盤的構造作為廢水生物處理反應器，生物轉盤主要由盤片、氧化反應槽、轉動橫軸以及驅動裝置等部分組成13。盤片是生物轉盤反應器的主體，生物膜固著生長在盤體表面。盤片多呈圓形，一系列相同的盤片垂直固定在轉動橫軸上，并配合有氧化反應槽，轉軸以下部分的盤片浸沒于反應槽中，在驅動裝置帶動下，盤片以一定速度低速轉動。盤片材質要求質量輕、耐腐蝕、易加工并且不易變形，工程上多采用聚乙烯硬質塑料或玻

10、璃鋼材質的表面呈波紋狀的盤片。氧化反應槽常采用磚或鋼筋混凝土制作，為避免死角，斷面多設計成半圓形，并且斷面直徑比盤片直徑略大，使轉盤既可以在槽內自由轉動，脫落的殘膜又不至于留在槽內。轉動橫軸一般選用鋼質材料，其強度和剛度必須滿足盤體自重和運行過程中附加荷重的要求。驅動裝置常采用附有減速裝置的電動機，根據具體情況，也可采用水輪驅動或空氣驅動。根據污水水量與水質、處理水應達到的處理程度和現場條件等因素，進行盤片和轉軸的布置，生物轉盤一般可布置為單軸單級、單軸多級和多軸多級的形式。1.2.2 生物轉盤的凈化原理生物轉盤作為生物法處理廢水的技術之一，其利用的是自然界中微生物群新生代謝的生理功能對廢水中

11、的有機污染物進行處理。微生物附著生長在盤片上，浸沒在氧化槽中的那部分盤片上的微生物與氧化槽中的污水進行接觸吸附，盤片在轉動裝置的帶動下低速轉動，當浸沒部分離開氧化槽時，污水在盤片表面形成水膜，水膜從空氣中吸收氧氣，使生物膜在好氧條件下分解吸附的有機物。這樣，盤片在不斷轉動中，與廢水和空氣交替接觸，進行吸附吸氧氧化分解的循環過程，使污水得到凈化；同時盤片上的生物膜不斷生長、增厚，老化的生物膜靠盤片轉動時的剪切力脫落下來，生物膜得到更新。1.2.3 生物轉盤的工藝特征作為固著型生物膜處理工藝，生物轉盤主要有以下工藝優點： 能耗低通過上述生物轉盤的原理可知，生物轉盤工藝通過空氣的復氧進行微生物對污水

12、中有機物的好氧分解，因此氧化槽無需進行曝氣；另外，由于不需要進行污泥回流，所以生物轉盤的運行的耗能比較低。機械驅動的生物轉盤的運行費用僅為活性污泥的 40%-50%14。 易于維護管理生物轉盤不需經常調節 MLSS 和曝氣量，不存在活性污泥法中污泥膨脹的問題，沒有復雜的機械裝置，因此無需高難度運行技術，管理方便。 微生物濃度高 微生物固著生長在轉盤上，濃度較高，尤其是在多級生物轉盤的最初幾級生物轉盤上。這就使得生物轉盤效率高，同時對 BOD 濃度和水質變化的適應性強。生物轉盤能夠去除 BOD 濃度從40000 mg/L 到 5 mg/L14范圍的廢水。 污泥產生量少生物膜上微生物的食物鏈長，產

13、生污泥量少,運行得當可以有效脫氮除磷。不需設二沉池由于不需回流污泥，污泥產生率低，故可考慮不設二沉池。但同時生物轉盤在運行過程中也存在一些不足： 生物轉盤的掛膜受溫度的影響，在寒冷低溫地區不宜掛膜，需要作保溫處理，影響應用的普遍性。 處理的水量較小，適用于小規模的污水處理廠。 散發一定量的臭氣，對環境造成一定的影響。2 設計說明2.1 設計概況在歐洲和北美有 20%30%的人口利用小型污水處理系統,而我國有 80%的人口分布在農村,城市郊區也有很多城市管網難以延伸到的地方,在人口密度較低的城鎮地區,下水道使用效率較低的地方,發展小型污水處理更具現實意義。2.1.1 設計原則 設計必須符合適用的

14、要求，選擇的處理工藝流程、構筑物型式、主要設備、設計標準和數據等應最大限度滿足生產和使用的需要； 設計采用的各項數據必須可靠，遵循現行的設計規范，保證必要的安全系數； 設計要符合技術上先進、經濟上合理的原則，在此原則下，盡可能采用先進技術； 設計必須注意近遠期相結合，為今后發展預留收、擴建的條件； 設計應當考慮廠區的美觀和綠化，做好衛生防護工作。2.1.2 設計依據地表水環境質量標準 （GB 3838-2002）污水綜合排放標準 （GB 8978-1996）城鎮污水處理廠污染物排放標準 （GB 18918-2002）三廢處理工程技術手冊廢水卷給水排水設計手冊 ，第 5 冊城鎮排水污水排入城市下

15、水道水質標準 （CJ 18-16）2.2 設計基礎資料設計資料1、城市氣象資料：年平均氣溫()8最冷月平均氣溫()-8最熱月平均氣溫()29最高氣溫()36最低氣溫()20主風向西南2、地質資料(1) 土壤類別： 亞粘土 。(2) 平均地下水位：地下 9 m。(3) 冰凍線：地面以下 1.5 m。(4) 城市污水總干管進入污水廠入口處的管徑 1000 mm，管頂覆土為3.3 m。(5) 污水廠所在地面標高為 140 m。3、納污水體的水文資料：河流洪水水位 148 m，枯水水位 136 m，常水位 142 m。2.3 設計規模本設計中，污水處理廠處理水量 Q =5000m3/d。設計服務年限

16、510年。實際設計中，應采用污水廠的處理水量的最高日最高時流量進行計算。按表 2-3 所示的生活污水量總變化系數，設計流量 Qmax = 5000 m3/d1.73 = 8650m3/d。表 2-3 生活污水量總變化系數污水平均流量（L/s）總變化系數（Kz）52.3102.1401.8701.691201.592001.517501.3016001.202.4 2.4 廢水處理程度2.4.1 進出水水質設計要求處理水質達到城鎮污水處理廠污染物排放標準（GB 18918-2002）中的一級B標準后排放，處理前后水質如表2-4所示。表 2-4 設計水質情況單位：mg/LCODcrBOD5SS總氮

17、總磷水溫進水50030060308出水602020151202.4.2 廢水處理程度結合上表所示的設計水質情況，利用公式2-1計算去廢水處理的去除率，去除率如表2-5 所示。 （2-%100oeoCCCE1） 式中：進水物質濃度；oC 出水物質濃度；eC表2-5 水質去除率計算序號基本控制項目進水水質（mg/L）一級排放 B 標準(mg/L)去除率1CODcr5006088.0%2BOD53002093.3%3SS602066.7%4總氮301550.0%5總磷8187.5%2.5 工藝方案的比較和確定本設計中污水處理廠的規模為 5000 m3/d，屬于小型污水處理廠。目前，小型生活污水處理廠

18、采用的工藝主要有：穩定塘、污水的土地處理、活性污泥法和生物膜法。2.5.1 穩定塘利用穩定塘處理污水可以充分利用原有地形，基建和維護費用低，并能實現污水的資源化；但是穩定塘處理工藝占地面積大，處理效果易受氣候影響，我國北方土地多，但氣候寒冷不適合使用，而南方土地資源寶貴，使用穩定塘工藝不經濟。因此本設計沒有采用此工藝。2.5.2 污水土地處理污水的土地處理系統有慢速滲濾、快速滲濾、地表漫流、濕地、地下滲濾等形式,一般同氧化塘結合在一起使用；污水土地處理系統可充分利用自然條件，結構簡單，造價和運行費用低，但是不能承受有毒物質的沖擊，而且設計廠址附近沒有氧化塘處理工藝，因此不采用土地處理工藝。2.

19、5.3 活性污泥法活性污泥法生物相單一，食物鏈短，對沖擊負荷比較敏感，處理的廢水濃度范圍窄，不適用于水質水量變化較大的小型污水處理廠；另外，活性污泥法的主要工藝（如氧化溝、SBR 法）對小型污水廠來說難以控制，同時延時曝氣工藝水力停留時間長，處理成本高，活性污泥法的運行管理費用昂貴是生物處理工藝中最高的14。 考慮上述原因不采用活性污泥法的工藝。 2.5.4 生物膜生物膜法微生物相豐富，食物鏈長，對于水質水量的變化具有較強的適應性，并且能夠處理低濃度的污水，同時，生物膜法工藝產生的剩余污泥量少，不需回流污泥，運行管理方便，耗能少，費用低。本設計要求出水 BOD5達 20 mg/L，生物膜法可以

20、達到于這樣優質的出水。因此本設計考慮采用生物膜法工藝，對其典型工藝進行了比較：（1）生物濾池工藝流程： 污水一級處理生物濾池二沉池后處理處理水生物濾池系統中，污水先進入初沉池，在去除可沉性懸浮污泥后，進入生物濾池；經過生物濾池的污水與脫落的生物膜一起進入二沉池，在經過固液分離，凈化后的污水排放。工藝特點： 生物濾池具有構造簡單、操作容易、水力停留時間較短、對有毒物質的沖擊有一定的承受和適應能力、自然通風，運行費用低等優勢。但是，由于微生物附著在濾料固定的表面生長，不能改變生物量，使得生物濾池對于污水濃度或流量的變化適應性差；同時無限制增長的生物膜也會最終導致濾料堵塞，使凈化工作完全停滯下來，這

21、是生物濾池處理廢水最大的缺陷20。要保證生物濾池的正常工作，就要投入大量運行管理的費用，來調整、控制水力沖刷及進水有機負荷，使過剩的生物膜及時脫落，隨水體排出。（2）生物接觸氧化池工藝流程：污水一級處理生物接觸氧化池二沉池后處理處理水生物接觸氧化的工藝流程可分為一級、二級、多級。在一級處理流程中，原污水經初次沉淀與處理后進入接觸氧化池，出水經二次沉淀池進行泥水分離后作為處理水排放；在二級處理流程中，兩段接觸氧化池串聯運行，其中間可設中間沉淀池或免設；多級處理流程則連續串聯三座或以上的接觸氧化池。工藝特點：由于填料的比表面積大，池內充氧條件良好，生物接觸氧化池的容積負荷較高，水力停留時間短，節約

22、占地面積，對水質水量的驟變有較強的適應能力。但是生物接觸氧化池采用曝氣裝置，能耗相對較大，而且曝氣可能會不均勻，局部會出現死角。當曝氣不均勻時，填料的選擇若不適宜，也易造成填料堵塞。（3）生物轉盤：工藝流程：污水一級處理生物轉盤二沉池后處理處理水生物轉盤的工藝流程與生物濾池和生物接觸氧化池的工藝流程相似，均具有生物膜法工藝流程的優勢：不需回流污泥。工藝特點：如前所述，除了具有生物膜法工藝的共同特征之外，如對水質水量具有較強的適應性，生物相多，能夠處理濃度范圍較廣的廢水等，生物轉盤與工藝與生物濾池、生物接觸氧化池相比，還具有自身的特點： 生物轉盤比表面積大，廢水接觸時間比生物濾池法和生物接觸氧化

23、池的時間長，廢水的處理效率較高，不易造成濾料的堵塞； 生物轉盤的運行過程中，存在“富氧-缺氧”的交替過程，可以對廢水進行生物脫氮處理； 生物轉盤運行管理費用是最低的14 建造成本低于生物濾池，運行費用低于生物接觸氧化池，雖然占地面積大，但從長期效益來看仍具有優勢； 生物轉盤雖受溫度影響較大，現已有成熟的保護措施：如在轉盤單元上加一個蓋子（一般用玻璃纖維材料） ，可保護設備免受惡劣天氣、凍結以及日曬等因素的影響21，同時也可控制生物轉盤產生的臭氣，綜上所述，生物轉盤在生活污水的處理效率、經濟的綜合效益上最優，因此，本設計推薦采用生物轉盤作為小型污水處理廠的工藝方案。2.6 生物轉盤工藝流程的選擇

24、和評價工藝流程的選擇、設計主要是依據污水水量、水質及變化規律，以及對出水水質和對污泥的處理要求進行。本次設計的污水處理工藝流程如圖 2-1 所示。進入一級處理系統，即前處理系統流程。在此流程中設置格柵和初次沉淀池為主要構筑物。經一級處理后，污水進入二級處理系統，即為此設計的中心處理流程。在此流程中將生物轉盤和二次沉淀池作為主要構筑物。最后，經二次處理的污水進入接觸消毒池進行殺菌的后處理排放。圖 2-1 生物轉盤工藝流程生物轉盤工藝流程中主要構筑物的選擇如下：2.6.1 格柵在城市污水處理系統中，格柵起到越來越重要的作用，格柵設計的是否合理，直接會影響整個污水處理設施的運行效果。流格柵的主要作用

25、是用于截留污水中粗大的懸浮物、漂浮物、纖維物質和固體顆粒物質。本設計在前處理系統中首先采用中格柵，主要就是考慮上述作用，從而避免對后續處理單元的水泵或構筑物造成損害，保證污水處理設施的正常運行。格柵按柵條凈間隙可分為粗格柵、中格柵、細格柵三種，柵條間隙依據處理規模、污水性質及后續處理設備進行選擇。本設計流量較小，污水中渣量相對較少，因此考慮在提升泵前設置一組細格柵。細格柵選用柵條間隙 10 mm。泵前格柵間隙不大于 25 mm，污水中心處理系統前可不再設置格柵。因此泵后為不在設置格柵。泵前中格柵采用斷面為圓形的柵條。每日柵渣量大于 0.2 m3時，一般應采用機械清渣，次設計雖然柵渣量相對較小，

26、但是由于人工清渣的勞動強度很大，因此本設計還是考慮機械清渣，選用 GH-200040 型鏈式旋轉格柵除污機。2.6.2 沉砂池 沉砂池的功能是去除比重較大的無機顆粒（如煤渣，泥砂等等。他們的相對密度約為 2.65） 。沉砂池一般設于泵站、倒虹管前，以便減輕無機顆粒對水泵、管道的磨損；也可設在初沉池之前，以減輕沉淀池負荷及改善污泥處理構筑物的處理條件。常用的沉砂池由平流沉砂池、曝氣沉砂池、多爾沉砂池、豎流沉砂池和鐘式沉砂池。本設計采用豎流式沉砂池。2.6.3 提升泵房提升泵房用以提高污水的水位，保證污水能在整個污水處理流程過程中流過 ，并調節污水進入后續構筑物的流量，使后續構筑物達到最佳處理效率

27、。因此本設計在格柵后設置提升泵房，進行污水水位的提高，保證污水在進入初沉池的水位和流量?？紤]到水力條件、工程造價和布局的合理性，本設計采用長方形泵房。為充分利用時間，選擇集水池與機械間合建的半地下式泵房，這種泵房布置緊湊，占地少，機構省，操作方便。水泵及吸水管的充水采用自灌式，其優點是啟動及時可靠，不需引水的輔助設備，操作簡便。泵站采用為半地下式。采用 LXB-1000 系列污水泵 2 臺（1 用 1 備） 。2.6.4 初次沉淀池沉淀池是分離懸浮固體的一種常用構筑物，沉淀池的主要作用去除污水中的懸浮固體，可以去除 SS 約 40%50%，同時可去除 20%30%的BOD5。設計在格柵處理后選

28、用沉淀池，主要是考慮初次沉淀池的上述作用，以期經濟有效地進一步去除污水中的懸浮固體，同時去除一部分呈懸浮狀態的有機物，以減輕后續處理構筑物的有機負荷。常用沉淀池的類型有：平流式沉淀池、豎流式沉淀池、輻流式沉淀池和斜板（管）式沉淀池四種21。四類沉淀池的特點及適用條件如表 2-6所示。表 2-6 四類沉淀池的特點及適用條件池 型優 點缺 點適 用 條 件平 流 式沉淀效果好；耐沖擊符合；施工容易；造價低配水不易均勻；多斗士構造復雜，排泥不方便，造價高；設備易腐蝕，維護困難適用于地下水位較高地質較差的大、中、小型污水處理廠豎 流 式靜壓排泥系統簡單；排泥方便；占地面積小池深池徑比值大，施工困難；耐

29、沖擊負荷能力較差適用于地下水位低、處理水量不不大的小型污水處理廠輻 流 式沉淀效果好；排泥設備成套性能好、管理簡單中心進水時配水不易均勻；機械排泥系統復雜，對池體施工質量要求高適用于地下水位較高、地質條件較好的大中型污水處理廠斜板（管）式沉淀效果好、效率高；占地面積?。痪S護方便構造復雜；造價高適用于地下水位低的小型污水處理廠結合廠址所在地區的地質情況、設計服務年限，根據沉淀的要求、處理的規模，本設計選擇豎流式沉淀池，以期最優經濟環境效益。沉淀池設計一般規定采用沉淀池個數不小于 2，由于處理規模較小，因此本設計采用兩座初次沉淀池和一座備用初沉池。沉淀池和貯泥斗斷面均采用圓形，單斗排泥。2.6.5

30、 生物轉盤污水經格柵、沉淀池構成的一級處理系統后，進入二級處理系統，也即中心處理流程。城市污水二級處理系統主要為生物處理系統，以生物處理技術為主體，主要作用在于大幅度去除污水中呈膠體和溶解狀態的有機污染物，BOD5去除率達 85%95%。本設計采用生物轉盤作為二級處理的主構筑物，后接二次沉淀池。污水流經轉盤上附著生長的生物膜時，利用微生物對污水中的有機物質進行降解，起到污水處理作用。生物轉盤一般可布置為單軸單級、單軸多級和多軸多級的形式。考慮轉軸的承重等因素，本設計按多軸多級形式布置生物轉盤。轉盤組數和轉盤級數一般都不小于 2，因此本設計采用 2 組四軸四級生物轉盤，并采用圓形硬聚氯乙烯板盤片

31、。2.6.6 二次沉淀池二次沉淀池進行生物處理后的固液分離主要是用來分離懸浮生長生物處理工藝中的活性污泥和生物膜法工藝中脫落的生物膜。本設計在生物轉盤之后設置沉淀池，主要目的就是沉淀、去除生物轉盤中產生的生物膜，以獲得澄清的處理水。二沉池有別于一般的沉淀池，在功能上要同時泥水分離(沉淀)和污泥濃縮，因此其設計與一般的沉淀池有所差別。二沉池的構造與初沉池類似，也可以采用平流式、豎流式和輻流式三種形式。但泥斗的容積要考慮污泥濃縮的要求，并應設置浮渣的收集、撇除、輸送和處置裝置。本設計選用豎流沉淀池型，采用兩座沉淀池和一座備用沉淀池。二沉池和貯泥斗斷面均采用圓形，單斗排泥。2.6.7 接觸消毒池城市

32、污水經過一級或二級處理(包括活性污泥法和膜法)后，水質改善，細菌含量也大幅度減少，但其絕對值仍很可觀，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水體前應進行處理，即后處理系統流程。本設計在二級處理后采用接觸消毒法處理污水，進一步改善水質。消毒劑的選擇見下表 2-7：表 2-7 消毒劑的比較消 毒 劑優 點缺 點適 用 條 件液 氯效果可靠、投配簡單、投量準確，價格便宜余氯及某些含氯化合物對水生物有毒害，氯化可能生成致癌化合物適用于大、中規模的污水處理廠漂 白 粉投加設備簡單，價格便宜。除了有液氯的缺點外，還有投量不準確，溶解調制不便，勞動強度大的缺點適用于出水水質較好，排入水體衛生條件要求高的污水處

33、理廠紫外線快速、無化學藥劑、殺菌效果好，無殘留有害物質能耗較大，對濁度要求高下游水體要求較高的處理廠臭 氧消毒效率高，除色、除臭效果好，不產生殘留的有害物質，增加溶解氧投資大，成本高，設備管理復雜適用于出水水質較好，排入水體衛生條件要求高的污水處理廠經過以上的比較，并根據污水處理廠處理規模，決定使用二氧化氯消毒劑。采用射流泵加二氧化氯，使得處理污水與消毒液充分接觸混合，以處理水中的微生物，盡量避免造成二次污染。采用 2 個 4 廊道平流式接觸消毒池。2.6.8 計量槽為提高污水廠的工作效率和運轉管理水平，并積累技術資料，以總結運轉經驗，為今后處理廠的設計提供可靠的依據，設計計量設備，以正確掌握

34、污水量、污泥量、空氣量以及動力消耗等。本設計選用巴式計量槽23，設在污水處理系統的末端。2.7 污泥處理工藝流程的選擇工藝過程中初沉池和二沉池分離產生的剩余污泥經泵房調節流量后，需進一步處理、處置。污泥的處理流程如圖 2-2 所示。圖 2-2 污泥處理流程污泥處理工藝流程的主要構筑物選擇如下：2.7.1 污泥濃縮池污泥濃縮的主要目的是通過降低污泥中的空隙水來減少污泥體積。因為空隙水占污泥水分的 70%，故濃縮是污泥減容的主要方法。若后續處理為厭氧消化，則消化池容積可大大縮小24。所以本設計首先采用污泥濃縮池濃縮污泥，然后采用消化池進行污泥的穩定。濃縮池常用形式有重力濃縮池、氣浮濃縮池和離心濃縮

35、池等。重力濃縮池是污水處理工藝中常用的一種污泥濃縮方法，按運行方式分為連續式和間歇式，前者適用于大中型污水廠，后者適用于小型污水廠和工業企業的污水處理廠。本設計采用重力豎流濃縮池將初沉污泥和二沉池的污泥進行濃縮，用帶柵條的刮泥機，采用靜圧排泥。2.7.2 消化池污泥消化是污泥穩定的方法，其主要作用就是減少污泥中的有機物含量和致病微生物的數量，降低污泥利用的風險，同時其產生的沼氣能作為能源，可發電用。本設計采用中溫二級消化處理，消化池停留時間 30 d，消化池控制溫度 3335，新鮮污泥年平均溫度 17.3，日平均最低溫度 12，池外界質為空氣時全年平均氣溫 9，介質為土壤時全年平均氣溫 111

36、6。一級消化池加熱攪拌，二級消化池不加熱，不攪拌，均采用固定蓋式消化池。池形采用圓柱形，優點是減少耗熱量，減少攪拌所需能耗，熟污泥含水率低。2.7.3 污泥脫水污泥脫水的主要目的是進一步降低污泥的含水率，經脫水后的污泥可直接進行最終處置。污泥脫水得方式主要有機械脫水和自然干化。與自然干化相比較，機械脫水的優點是脫水效率較高，效果好，不受氣候影響，占地面積小。機械脫水的常用設備有真空過濾機、板框壓濾機及帶式壓濾機等。常用脫水機的主要特點見表 2-8。表 2-8 常用脫水機的主要特點類 型優 點缺 點適 用 條 件真空過濾機能夠連續生產，可以自動控制構造復雜，附屬設備多，運行費用高適用工業企業的污

37、泥處理板框壓濾機構造簡單勞動強度大，不能連續工作適用小型污泥處理裝置帶式壓濾機可以連續工作，脫水效率高，噪音小，能耗低，操作管理方便所需藥劑費用較高適用大中小型污泥處理裝置離心機構造簡單、脫水效果好動力消耗大，噪聲較大適用于大中小型污泥處理裝置本設計選用 DY3000 型帶式壓濾機23對污泥進行機械脫水。設計共采用 3 臺（2 用 1 備） ，工作周期 12 小時。另外，為防止突發事故，設置事故干化場，使污泥自然干化。2.7.4 污泥的最終處置污泥經濃縮、穩定機脫水處理后，不僅體積大大減小，而且在一定程度上得到了穩定，但污泥作為污水處理過程中的副產物，還需考慮其最終去向，及最終處置。目前，污泥

38、的最終處置有污泥填埋，污泥焚燒，污泥堆肥和污泥工業利用四種途徑。該廠的污泥主要來源于城市污水，完全可以再利用。只需在廠內進行預處理將重金屬去除，該廠的污泥用于農業是完全可能的。目前暫時有困難，也可將污泥用于園林綠化，使污泥中的肥分得以充分利用，污泥也可得以妥善處置。根據上述原則，決定污泥采用中溫厭氧二級消化，再經機械脫水后運出廠外處置，這時的污泥已基本實現了無害化，不會對環境造成二次污染。污泥消化產生的沼氣用于燒鍋爐和發電，熱量可滿足消化池污泥加熱需要，電能供本廠使用。3 污水處理構筑物設計計算3.1 泵前格柵3.1.1 設計草圖泵前細格柵設計草圖如 3-1 所示。圖 3-1 泵前中格柵設計草

39、圖3.1.2 設計參數設置兩個細格柵同時運行，設計流量33max5000 1.734325/0.05/22zQKqmdms按設計要求，泵前細格柵的設計參數如表 3-1 所示。表 3-1 中格柵設計參數項目參數柵前流速 10.7 m/s過柵流速 0.8 m/s柵條寬度 S0.01 m柵條凈間隙 e10 mm格柵傾角 60進水渠道漸寬處角度 120柵前水深 h0.4 m柵前渠道超高 h20.4 m柵渣量 W10.1m3/103m33.1.3 設計計算（1）格柵槽寬度（B） 根據格柵間隙數公式： （3-1）Nehqnsinmax確定格柵間隙數個（取 20 個）188.03.001.0160sin05

40、.0n 根據格柵槽寬度公式： （3-2）bnnSB1 確定格柵槽寬度 mB4 . 02001. 012001. 0（2）通過格柵的水頭損失（h2） 根據計算水頭損失公式： sin220gh （3-3）式中 阻力系數，值與柵條斷面幾何形狀有關，現采用面； 重力加速度，取 9.81 m/s2。g查表，取 1.67，得34eS，mh047. 060sin81. 928 . 001. 001. 067. 12340 根據過柵水頭損失公式： （3-4）01hkh式中 系數，格柵受污物堵塞后，水頭損失的增長倍數，一k般采用。3k確定過柵水頭損失mh14. 0047. 031校核過柵水頭損失在 0.080.

41、15 m 的范圍內，符合要求。（3）柵后槽總高度（H）根據柵后槽總高度公式： （3-5）21hhhH確定柵后槽總高度mH84. 014. 03 . 04 . 0（4）柵槽總長度（L） 根據進水渠道漸寬部分長度公式： （3-6） 1112tgBBL式中 進水明渠寬度，小于格柵槽寬度，取 0.20m，進水1B渠道漸寬處角度 1=20，此時進水渠道內的速度為 0.77 m/s確定進水渠道漸寬部分長度 mtgL29. 020220. 040. 01 出水渠道漸窄部分長度一般取，得出水渠道漸窄部分長度125 . 0 LL mL15. 029. 05 . 02 根據柵前槽高公式： （3-7）21hhH確定

42、柵前槽高mH70. 03 . 04 . 01 根據柵槽總長度公式： （3-8）tgHllL1215 . 00 . 1確定柵槽總長度mtgL35. 26070. 05 . 00 . 115. 029. 0（5）每日柵渣量（W）根據每日柵渣量公式： （3-9）zKWqW10002864001max每日柵渣量386400 2 0.05 0.10.50/1000 1.73Wmd 3.1.4 設計結果將中格柵設計結果列入表 3-2：表 3-2 格柵設計結果項目尺寸格柵安裝傾角 60格柵槽寬度 B0.80 m格柵總高度 H0.84 m格柵總長度 L2.08m每日柵渣量0.50 m3/d3.2 沉砂池3.2

43、.1 設計參數 圖 3-2 豎流沉砂池設計草圖設計流量= 5000 m3/d 2.1 = 8650 m3/d = 0.1 m3/szKQQmax按設計要求，豎流沉砂池的設計參數如表 3-3 所示。表 3-3 沉砂池設計參數項目參數污水管中流速 10.3 m/s污水在池內的上升速度 20.05 m/s最大流量是流行時間 t30s兩次清除沉砂相隔時間 T2d圓錐部分下地半徑 r0.25m截錐部分傾角 155城市污水沉砂量 X30m3/106m3沉砂池超高 h10.3 m中心管底部至沉砂面的距離 h30.25m3.2.2 設計計算(1)中心管直徑(d) max14qdv 設沉砂池的組數 n=2，每組

44、最大設計流量3maxmax0.1=0.05/22Qqms max144 0.050.463.14 0.3qdmv(2)沉砂的直徑（D） max121 24()40.05(0.30.05)1.223.140.3 0.05qvvDmv v(3)水流部分的高度 2h22=0.05301.50hv tm(4)沉砂部分所需容積（V） max68640010zQTXVK確定沉砂部分的容積 36864000.1230=0.30101.73Vm 每個沉砂部分的容積() 0V30=0.152VVm(5)沉砂部分的高度() 4h4()tan55 =0.512Dhrm(6)圓錐部分實際容積() 1V 2241223

45、3()3223.14 0.51 0.61()0.61 0.250.25 320.310.15hDDVrrmm (7)沉砂池總高度(H) 12340.30 1.500.250.512.56Hhhhhm3.2.3 設計計算結果沉砂池設計參數如表 3-4 所示。表 3-4 沉砂池設計結果項目參數中心管直徑 d0.46m沉砂池的直徑 D1.22水流部分的高度 h21.50 m沉砂部分所需容積 V0.30 m沉砂部分的高度 h40.51 m圓錐部分的實際容積1V0.31 m沉砂池總高度 H2.56 m3.3 提升泵房3.3.1 設計參數和設計結果提升泵房設計參數如表 3-5 所示。表 3-5 提升泵房設

46、計參數項目參數泵房提升流量 q0.1 m/s泵房進水角度 45泵房地下部分高 h16.2 m泵房地上部分高 h26.3 m污水提升前水位 z1-5.23 m提升后水位 z23.65 m泵房水頭損失 h2 m3.3.2 設計計算（1）泵房高度（H）根據公式確定泵房高度：mhhH5 .123 . 62 . 621（2）提升凈揚程（Z）根據公式確定提凈揚程：mzzZ88. 8)23. 5(65. 312（3）需水泵房揚程（H1）根據公式確定需水泵房揚程mZhH88.1088. 8213.3.3 設計結果提升泵房設計結果如表 3-6 所示。表 3-6 提升泵設計結果項目尺寸泵房高 H12.5 m 提升

47、凈揚程 Z8.88 m需水泵房揚程 H110.88 m泵站直徑 D10 mh5h1h2h3Dd03.4 初次沉淀池3.4.1 設計草圖初沉池的設計草圖如圖 3-3 所示。圖 3-3 初沉池設計草圖3.4.2 設計參數采用池數，每池最大設計流量2nsmnQq3maxmax05. 021 . 0按設計要求，豎流沉淀池作為初沉池的設計參數如表 3-7 所示。表 3-7 初次沉淀池設計參數項目參數沉淀池超高 h10.3 m中心管流速 00.03 m/s喇叭口至反射板之間的間隙流出速度 10.03 m/s污水在污泥區的上升速度 0.0007 m/s沉淀時間 t1.5 h沉淀效率 50%進水懸浮物濃度 c

48、160mg/L兩次排泥的時間間隔 T2 d污泥含水率 097%污泥容重 1 t/m3緩沖層高 h40.3 m泥斗傾斜角 60泥斗底部直徑 d0.4m3.4.3 設計計算（1）中心管的面積（f1）與直徑（d0）根據中心管面積公式： （3-10）0max1qf 確定中心管面，中心管直徑2167. 103. 005. 0mfmfd5 . 167. 14410（2）沉淀池有效斷面面積（f2）沉淀池有效斷面面積公式： （3-11）vqfmax2確定沉淀池有效斷面面積，取 72m22243.710007. 005. 0mf（3）沉淀池直徑（D）沉淀池直徑mffD6 . 9)7267. 1 (4)(421（

49、4）沉淀池有效水深（h2）根據有效水深與沉淀時間、污水在沉淀區的上升速度的關系： （3-12）tvh 36002確定有效水深mh78. 35 . 10007. 036002校核池徑水深比3，符合要求。53. 278. 36 . 92hD（5）集水槽每米出水堰的過水負荷（q0）根據過水負荷公式： （3-13）Dqqmax0校核集水槽每米出水堰的過水負荷，符合sLsLq/9 . 2/66. 16 . 905. 00要求。（6）中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度（h3） 喇叭口直徑（d1）和反射板直徑（d2），得喇叭口直徑，0135. 1dd mdd9 . 15 . 135. 135. 101，得反

50、射板直徑1230. 1dd mdd47. 29 . 130. 130. 112 根據間隙高度公式： （3-13）11max3dqh定中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度mh20. 047. 208. 103. 005. 03（7）污泥部分所需容積（V）和每池污泥體積（V）根據水中懸浮物濃度計算公式： （3-14）6021max10)100(10086400)%50(zKTssssQV確定污泥部分所需容積3600.1010)97100(173. 1100864002%)506060(1 . 0mV及每池污泥體積300. 52/00.10/mnVV（8）泥斗容積（V1）由公式得泥斗高度 mtgdDh

51、28. 724 . 06 . 96025根據泥斗容積公式： （3-15）4)2/ ()2/(32251DddDhV確定泥斗容積322165.100)44 . 06 . 92 . 08 . 4(34mV泥斗足夠容納污泥量。（9）沉淀池總高度（H）根據沉淀池總高公式： （3-16）54321hhhhhH確定沉淀池總高度mH86.1128. 730. 020. 078. 330. 03.4.4 設計結果將初次沉淀池設計及結果列入表 3-7。表 3-7 豎流沉淀池設計結果項目尺寸中心管直徑 d01.50 m中心管喇叭口直徑 d11.90 m反射板直徑 d22.47 m沉淀池直徑 D9.60m沉淀池水面

52、至中心管喇叭口距離 h23.78 m中心管喇叭口到反射板之間的間隙高 h30.20m泥斗傾斜角 60泥斗底部直徑 d0.40 m沉淀池總高 H11.86 mdLrL1L2L3L4DDdLrL1L2L3L43.5 生物轉盤3.5.1 設計草圖生物轉盤的設計草圖如圖 3-4 所示。圖 3-4 生物轉盤設計草圖3.5.2 設計參數處理流量。設計采用兩組四軸四級式生物轉盤，每個氧dmQ/50003化槽處理水量。dmQ/62542100031BOD5去除率 93.3%時，盤面負荷 LA取 20 g BOD5/(m2d)，水力負荷Np=90 L/(m2d)= 0.09 m3/(m2d)。按設計要求，生物轉

53、盤的設計參數列表 3-9 所示。表 3-9 生物轉盤設計參數項目參數BOD5進水濃度 S0220 mg/LBOD5出水濃度 S120 mg/L盤片直徑 D4 m盤片厚度 b4 mm一級盤片凈距離 d125 mm二級盤片凈距離 d220 mm三級盤片凈距離 d315 mm四級盤片凈距離 d410 mm中心軸與槽內水面的距離 r300mm盤片邊緣與處理槽內壁的間距d200 mm轉軸直徑803.5.3 設計計算（1）轉盤總面積（A） ，原污水 BOD5值為 300 mg/L，經初次沉淀池處理 BOD5按降低 25%考慮，進入生物轉盤的污水 BOD5值為So=300 (1-26.7%)=220mg/L

54、根據轉盤總面積公式： （3-17）ALQSA0確定轉盤總面積25000 2205500020Am根據水力負荷公式 ANQA 確定轉盤總面積 ,故取 A=56250 m225625009. 05000mA（2）轉盤盤片數（m）根據盤片數公式： （3-18）224DAm確定盤片總數片，取 2240 片。2239425625042m采用兩組四軸四級式的生物轉盤，每座每軸盤片數 280 個，一、二級每級盤片數 80 片，三、四級每級 60 片。（3）氧化槽有效長度（L）根據有效長度公式： （3-19） KbdmL)(式中 K系數，一般取 1.2。確定各級有效長度：mLmLmLmL008. 12 . 1

55、)004. 0010. 0(60368. 12 . 1)004. 0015. 0(60304. 22 . 1)004. 0020. 0(80784. 22 . 1)004. 0025. 0(804321每個氧的有效長度12342.7842.304 1.3668 1.0087.464LLLLLm氧化槽有效長度 L7.6 m，符合要求。（4） 氧化槽有效容積（V）和凈容積（V1）根據公式： （3-20）LDV2)2)(335. 0294. 0( （3-21）)()2)(335. 0294. 0(21mbLDV現時，系數取 0.319, 取 150mm0.30.0754rD確定氧化槽有效容積3200

56、.4446. 7)15. 024(319. 0mV及氧化槽凈容積32140.37)004. 028046. 7()15. 024(319. 0mV（5） 轉盤的最小轉速（n0）根據轉速公式確定轉盤最小轉速 （3-min6.3716.371(0.9)(0.9)1.40 / min490pnrDN22） 校核轉盤轉速，在 0.83.0 r/min 范圍內，符合要求。（6） 污水在氧化槽內的停留時間（t）根據停留時間公式： （3-23）11QVt 確定污水在每個氧化槽內的停留時間hQVt45. 12462540.3711（7）校核容積面積比值 G 2137.4 85.32 /56250VGL mA設

57、計滿足的 59要求。2/L m3.5.4 設計結果將設計結果列入表 3-10。表 3-10 生物轉盤設計結果項目尺寸轉盤總面積 A56250 m2轉盤盤片總數 m2240 片每軸轉盤盤片總數 m280 片一級轉盤距離 L12.784m二級轉盤距離 L22.304 m三級轉盤距離 L31.386 m四級轉盤距離 L41.008 m每個氧化槽的有效長度 L7.464 m每個氧化槽的有效容積 V44.00 m3每個氧化槽的凈容積 V137.4 m3轉盤最小轉速 n1.40 r/min污水在氧化槽內的停留時間 t1.45 h污泥產量 W0.6Kg/Kg 去除 BOD3.6 二次沉淀池3.6.1 設計草

58、圖h5h1h2h3d0二沉池設計草圖如圖 3-5 所示。圖 3-5 二沉池設計草圖3.6.2 設計參數采用兩座豎流沉淀池作二次沉淀池，每池最大設計流量。smnQq3maxmax05. 021 . 0按設計要求，豎流沉淀池作為二次沉淀池的設計參數列表 3-11。表 3-11 二次沉淀池設計參數項目參數沉淀池超高 h10.3 m中心管流速 00.03 m/s喇叭口至反射板之間的間隙流0.02 m/s出速度 1水在污泥區的上升速度 0.0007 m/s沉淀時間 t1.5h污泥在二沉池的濃縮時間 t12 h兩次排泥間隔時間 T4 h進水懸浮物濃度 ss130 mg/L出水懸浮物濃度 ss020mg/L

59、污泥含水率 098%緩沖層高度 h40.3污泥斗傾角 60 污泥斗底部直徑 d0.4進水 BOD5濃度 c1220 mg/L出水 BOD5濃度 c220 mg/L3.6.3 設計計算二沉池采用豎流沉淀池，與初沉池計算相似。（1）中心管的面積（f1）與直徑（d0）根據公式，確定中心管面積20max167. 103. 005. 0mqf及中心管直徑mfd5 . 167. 14410（2）沉淀池有效斷面面積（f2）和沉淀池直徑（D）根據公式，確定沉淀池有效斷面面積，取2max24 .710007. 005. 0mvqf72m 及沉淀池直徑 mffD6 . 9)7267. 1 (4)(421（3）沉淀

60、池有效水深（h2）根據有效水深與沉淀時間、水在污泥區的上升速度的關系公式，確定有效水深mvth78. 30007. 05 . 1360036002校核池徑水深比3，符合要求。53. 278. 36 . 92hD（4）校核集水槽每米出水堰的過水負荷（5），符合要求。sLsLDqq/9 . 2/53. 26 . 905. 0max0（6）中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度（h3） 喇叭口直徑，mdd90. 15 . 135. 135. 101 反射板直徑 mdd47. 290. 130. 130. 112 確定中心管喇叭口到反射板之間的間隙高度mdqh20. 047. 203. 005. 011m