某100000m3/d生活污水處理廠設計1引言水是人類的生命之源。它孕育和滋養了地球上的一切生物，并從各個方面為人類服務。水的用途大致有以下幾個方面：生活用水、工業用水、農業用水、漁業用水、交通運輸用水等。一般情況下，與人類生產和生活密切相關的前三種用水不能大規模取用海洋咸水，而只能取用淡水。但是，水環境中的淡水資源卻很少，僅占總量的2.53%,而目前能供人類直接取用的淡水資源僅占0.22%,加之自然水源的季節變化和地區差異，以及自然水體遭到的普遍污染，致使可能直接取用的優質水量日益短缺，難以滿足人們生活和工農業生產日益增長的需求，因此保護和珍惜水資源，是整個社會的共同職責。就我國而言，淡水資源人均不超過2545立方米，不到世界人均值的1/4,因此我們更應該保護和珍惜水資源。SBR工藝早在20世紀初已有應用，由于人工管理的困難和繁瑣未于推廣應用。此法集進水、曝氣、沉淀在一個池子中完成。一般由多個池子構成一組，各池工作狀態輪流變換運行，單池由撇水器間歇出水，故又稱為序批式活性污泥法。該工藝將傳統的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時間上的分布，形成一體化的集約構筑物，并利于實現緊湊的模塊布置，最大的優點是節省占地。另外，可以減少污泥回流量，有節能效果。典型的SBR工藝沉淀時停止進水，靜止沉淀可以獲得較高的沉淀效率和較好的水質。1概述設計任務和依據設計任務本設計方案的編制范圍是某生活污水處理工藝，處理能力為10萬m3/d,內容包括處理工藝的確定、各構筑物的設計計算、設備選型、管道鋪設、平面布置、高程計算。完成總平面布置圖、剖面圖、一個主要構筑物的詳圖。設計依據（1）《中華人民共和國環境保護法》和《水污染防治法》（2）《污水綜合排放標準GB8978—1996》（3）建設部標準《生活雜用水水質標準》（CJ25.1—89）（4）指導老師提供的有關設計文件和基礎數據設計要求設計原則（1）污水廠的設計和其他工程設計一樣，應符合適用的要求，首先必須確保污水廠處理后達到排放要求。考慮現實的經濟和技術條件，以及當地的具體情況（如施工條件）。在可能的基礎上，選擇的處理工藝流程、構（建）筑物形式、主要設備設計標準和數據等。（2）污水處理廠采用的各項設計參數必須可靠。設計時必須充分掌握和認真研究各項自然條件，如水質水量資料、同類工程資料。按照工程的處理要求，全面地分析各種因素，選擇好各項設計數據，在設計中一定要遵守現行的設計規范，保證必要的安全系數。對新工藝、新技術、新結構和新材料的采用積極慎重的態度。（3）污水處理廠（站）設計必須符合經濟的要求。污水處理工程方案設計完成后，總體布置、單體設計及藥劑選用等盡可能采用合理措施降低工程造價和運行管理費用，（4）污水廠設計應當力求技術合理。在經濟合理的原則下，必須根據需要，盡可能采用先進的工藝、機械和自控技術，但要確保安全可靠。（5）污水廠的設計在經濟條件允許情況下，場內布局、構（建）筑物外觀、環境及衛生等可以適當注意美觀和綠化。1.2.2污水處理工程運行過程中應遵循的原則在保證污水處理效果同時，正確處理城市、工業、農業等各方面的用水關系，合理安排水資源的綜合利用，節約用地，節約勞動力，考慮污水處理廠的發展前景，盡量采用處理效果好的先進工藝，同時合理設計、合理布局，作到技術可行、經濟合理。1.3設計參數1.3.1設計要求表1-1設計要求項目進水水質（mg/l）出水水質（mg/l）COD400<60BOD180<20SS200<20TN45<8TP5<12設計分析

SBR工藝進水SBR工藝早在20世紀初已有應用，由于人工管理的困難和繁瑣未于推廣應用。此法集進水、曝氣、沉淀在一個池子中完成。一般由多個池子構成一組，各池工作狀態輪流變換運行，單池由撇水器間歇出水，故又稱為序批式活性污泥法。進水一出水圖2-1SBR工藝流程圖該工藝將傳統的曝氣池、沉淀池由空間上的分布改為時間上的分布，形成一體化的集約構筑物，并利于實現緊湊的模塊布置，最大的優點是節省占地。另外，可以減少污泥回流量，有節能效果。典型的SBR工藝沉淀時停止進水，靜止沉淀可以獲得較高的沉淀效率和較好的水質。表2-1SBR工藝的優點優點 機理沉淀性能好 理想沉淀理論有機物去除效率高 理想推流狀態提高難降解廢水的處理效率 生態環境多樣性抑制絲狀菌膨脹 選擇性準則可以除磷脫氮，不需要新增反應器 生態環境多樣性不需二沉池和污泥回流，工藝簡單 結構本身特點但是，SBR工藝也有一些缺點。它對自動化控制要求很高，并需要大量的電控閥門和機械撇水器，稍有故障將不能運行，一般必須引進全套進口設備。由于一池有多種功能，相關設備不得已而閑置，曝氣頭的數量和鼓風機的能力必須稍大。池子總體容積也不減小。另外，由于撇水深度通常有1.2~2米，出水的水位必須按最低撇水水位設計，故總的水力高程較一般工藝要高1米左右，能耗將有所提高。3設計計算原始設計參數原水水量Q=100000m3/d=4166.7m3/h取流量總變化系數Kz=1.27設計流量Qmax=Q?Kz=1.27X1.157=1.47m3/s隔柵設計參數TOC\o"1-5"\h\z柵條寬度 .柵條凈間隙 0柵前流速 0

過柵流速 0格柵傾角。600進水渠道漸寬部位展開角a=20;1渠道超高 .設計計算，故柵前水深（個）（）確定柵前水深h取柵前水槽寬，故柵前水深（個）（）柵條間隙數（格柵數設為兩個）Q*sina1.47義sin60n=-max = 2bhv 2義0.05*0.4*0.92（）柵槽寬度B=S(n—1)+bn0.01x(64-1)+0.05x38故格柵槽安裝寬度取（）進水渠道漸寬部分的長度L二（B-BjL二-一0⑻二2.33m12tana2tan201（）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度TOC\o"1-5"\h\zL=0.5xL=0.5x2.33=1.172 1（）過柵水頭損失。設柵條斷面為矩形截面，當為矩形斷面時0，取。則一_V2 . __,0.01.40.92 .一h=k?￡? ?sina=3x2.42x( )3x xsin60=0.03m12g 0.05 19.6（）柵前、后槽總高度、H（柵前渠道超高 ）H=h+h=

1 2H=h+h+h=0.7+0.03=0.73m1 2（）柵槽總長度H 07L=l+1+1.0+0.5+—=2.33+1.17+1.0+0.5+——=5.4m12 tga tg60）每日柵渣量。（單位柵渣量w1=0.03m3柵渣/103m3污水）巾86400Q W 86400x1.47x0.03W= max-1= =3>0.21000K 1000x1.272故采用機械清渣污水提升泵房根據污水流量，泵房設計為XX提升泵選型:采用 型螺旋泵型號:螺旋外徑D轉速:流量Q提升高度:功率：泵后細格柵的設計計算污水經過調節池提升至沉砂池中，故在進入沉砂池前設細格柵，進一步去除無水腫較小的顆粒懸浮物、漂浮物。設計污水,設置/組格柵，。其余參數與前述中格柵相同。柵條間隙0單位柵渣量柵條凈間隙 0單位柵渣量3:0.1m3柵渣/103m3污水1()確定柵前水深h取柵前水槽寬，故柵前水深()柵條的間隙數nn二屋%二,即二63.3二64個

2bhv 3x0.02x0.4x0.92()柵槽寬度B=S(n—1)+bn=0.01x(64—1)+64x0.02=1.91m故格柵槽安裝寬度取()進水渠道漸寬部分的長度L二(B-B1)二…。⑻二1.52m2tana2tan201()柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度L=0.5xL=0.5x1.52=0.76mTOC\o"1-5"\h\z1()過柵水頭損失。設柵條斷面為矩形截面，當為矩形斷面時0，取。貝m=p(S)3=2.42x(吼)；=0.96b 0.02, ,v2 0.92h=k?￡? ?sina=3x0.96x xsin60=0.1m1 2g 19.6()柵前、后槽總高度、

H=h+h=0.4+0.3=0.7mTOC\o"1-5"\h\z1 2H=h+h+h=0.4+0.10+0.3=0.8m2()柵槽總長度H 01L=l+1+1.0+0.5+「=1.52+0.76+1.0+0.5+—=3.83m2 tga tg60（）每日柵渣量巾86400巾86400QWW= MAX-11000K2XU=10>0.2故采用機械清渣。曝氣沉砂池設計參數（）旋流速度應保持：（）水平流速為（）最大流量時停留時間為（）有效水深應為,寬深比一般采用（）長寬比可達，當池長比池寬大得多時，應考慮設置橫向擋板（）污水的曝氣量為空氣（）空氣擴散裝置設在池的一側，距池底約 送氣管應設置調節氣量的閘門。設計計算（1）池子總有效容積（V）設t=2min,貝IJV=QmaxXtX60=1.47X2X60=176.4（2）水流斷面積（八）設v1=0.1m/s（水平流速），則H=hH=h1+h2+h3=0.3+2.5+0.5=3.3mA=Qmax/v1=1.47X0.1=14.7m2(3)池總寬度(B)設h2=2.5m(設計有效水深)，則B=A/h2=14.7/2.5=5.88m(4)每格池子寬度(b)設n=2格，則b=B/n=5.88/2=2.94m(5)池長(L)L=V/A=176.4/14.7=12m(6)每小時所需空氣量(q)設d=0.2m3/m3(1m3污水所需空氣量)，則q=d?Qmax?3600=0.2X1.47X3600=1.58.4(m3/h)(7)沉砂室所需容積(V)設T=2d(清除沉砂的間隔時間)，則V二(Qmax?X?T?86400)/(Kz?106)=6m(8)每個沉砂斗容積(V0)設每一分格有2個沉砂斗，則V0=6/(2*2)=1.5m3(9)沉砂斗各部分尺寸設斗底寬a1=0.5m,斗壁與水平面的傾角55。斗高h、3=0.35m,沉砂斗上口寬：a=(2*h3)/tan55。+a1=0.9971.0m(10)沉砂室高度(h3)采用重力排砂，設池底坡度為0.06,坡向砂斗，則，h3=h、3+0.06X2.65=0.5m(11)池總高度(H)設超高h1=0.3m,則3.4SBR反應池SBR工藝過程介紹進水期進水期是反應池接納污水的過程。由于充水開始是上個周期的閑置期，所以此時反應器中剩有高濃度的活性污泥混合液，這也就相當于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工藝間歇進水，即在每個運行周期之初在一個較短時間內將污水投入反應器，待污水到達一定位置停止進水后進行下一步操作。因此，充水期的SBR池相當于一個變容反應器。混合液基質濃度隨水量增加而加大。充水過程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水過程，不僅水位提高，而且進行著重要的生化反應。充水期間可進行曝氣、攪拌或靜止。曝氣方式包括非限制曝氣（邊曝氣邊充水）、限制曝氣（充完水曝氣）半限制曝氣（充水后期曝氣）。反應期在反應階段，活性污泥微生物周期性地處于高濃度、低濃度的基質環境中，反應器相應地形成厭氧一缺氧一好氧的交替過程。雖然SBR反應器內的混合液呈完全混合狀態，但在時間序列上是一個理想的推流式反應器裝置。SBR反應器的濃度階梯是按時間序列變化的。能提高處理效率，抗沖擊負荷，防止污泥膨脹③沉淀期相當于傳統活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝氣攪拌后，污泥絮體靠重力沉降和上清液分離。本身作為沉淀池，避免了泥水混合液流經管道，也避免了使剛剛形成絮體的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在靜止時沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干擾小，沉降時間短，效率高。④排水期活性污泥大部分為下周期回流使用，過剩污泥進行排放，一般這部分污泥僅占總污泥的30%左右，污水排出，進入下道工序。⑤閑置期作用是通過攪拌、曝氣或靜止使其中微生物恢復其活性，并起反硝化作用而進行脫水。反應池容積計算TOC\o"1-5"\h\z設計處理流量 V）設運行每一周期時間為，進水，反應曝氣（ ）取，沉淀.排水（ ）取°周期數：處理污泥負荷設計為 ?污泥量計算 反應池所需污泥量為L 干設計沉淀后污泥的 （污泥容積指數）則污泥體積為：? ?L2.2=90X10X 0.0反應容積反應池容積式中 --代謝反應所需污泥容積——反應池換水容積(進水容積)——保護容積TOC\o"1-5"\h\zVf=105/24X1.0 1 .120則單池污泥容積為 1020則 1020 1 68 +SBR反應池構造尺寸SBR反應池為滿足運行靈活及設備安裝需要，設計為長方形，一端為進水區，另一端為出水區SBR反應池單池平面(凈)尺寸為50X25m2水深為5.0m池深5.5m單池容積為 V=50X25X5=6250(m3)則保護容積為 Vb=1063.3m36個池總容積 SV=6V=6x6250=37500m33.4.3SBR反應池運行時間與水位控制SBR池總水深5.0m,按平均流量考慮，則進水前水深為3.2m,進水結束后5.0m,排水時水深5.0m,排水結束后3.2m。5.0m水深中，換水水深為1.8m,存泥水深2.0m,保護水深1.2m,保護水深的設置是為避免排水時對沉淀及排泥的影響。(見圖3-2)圖3-2SBR池高程控制圖進水開始與結束由水位控制，曝氣開始由水位和時間控制，曝氣結束由時間控制，沉淀開始與結束由時間控制，排水開始由時間控制，排水結束由水位控制。3.4.3排水口高度和排水管管徑⑴排水口高度為保證每次換水V=4166.7m3的水量及時快速排出，以及排水裝置運行的需要，排水口應在反應池最低水位之下約0.5?0.7m，設計排水口在最高水位之下2.5m.⑵排水管管徑每池設自動排水裝置一套，出水口一個，排水管1根；固定設于SBR墻上。排水管管徑DN1000mm。設排水管排水平均流速為1.5m/s，則排水量為：q=巴?d2?v=lx0.32x1.5=0.10&m3/s)=360.4(m3/h)4 4則每周期(平均流量時)所需排水時間為：二=4166.7=096=1(心12?q12x360.4排泥量及排泥系統⑴SBR產泥量SBR的剩余污泥主要來自微生物代謝的增值污泥，還有很少部分由進水懸浮物沉淀形成。SBR生物代謝產泥量為：A Q?Sr / c八x=a,q?Sr—b?Xr?v=a?q?Sr—b? =(a-b/Ns)Q?SrNs式中：a——微生物代謝增系數，kgVSS/kgBOD;b——微生物自身氧化率，l/d根據生活污泥性質，參考類似經驗數據，設a=0.70,b=0.05，則有：Ax=(07-005)X105X160X10-3=9200(kg/d). 0.4假定排泥含水率為98%,則排泥量為Qs=Qx=460(m/d)1031—P考慮一定安全系數，則每天排泥量為1300m3/d。(2)排泥系統剩余污泥在重力作用下通過污泥管路排入集泥井。需氧量及曝氣系統設計計算(1)需氧量計算SBR反應池需氧量02計算式為：Q2=a'?Q?Sr+b′?X?V=a'?Q?Sr+b'(Q?Sr/Ns)式中：a’—-微生物代謝有機物需氧率，kg/kgb’——微生物自氧需氧率，l/d經查有關資料表，取a'=0.50,b'=0.190，需氧量為:R=O2=0.50X105X160X10-3+0.190X(1/0.4)X105X160X10-3

二15600(kgO2/d)=650(kgO2/h)⑵供氣量計算設計采用塑料SX-1型空氣擴散器，敷設SBR反應池池底，淹沒深度H=4.5m。SX-1型空氣擴散器的氧轉移效率為EA=8%。查表知20℃，30℃時溶解氧飽和度分別為Cs(20)=9.17mg/L,Cs(30)=7.63mg/L空氣擴散器出口處的絕對壓力Pb為：Pb=1.013X105+9.8X105XH=1.013X105+9.8X105X4.5=1.454X105(Pa)空氣離開曝氣池時，氧的百分比為Ot=21x(Ot=21x(1-E)79+21G-E)21x(1-8%)、79+21x1-8%)=19.6%曝氣池中溶解氧平均飽和度為：(按最不利溫度條件計算)C=Cs(30)C+QC=Cs(30)C+Q=7.63(1.454105(2.06610519.6+ 42=1.17X7.63=8.93(mg/l)水溫20℃時曝氣池中溶解氧平均飽和度為:Cs(20)=1.17x9.17=10.73(mg/L)20℃時脫氧清水充氧量為：RC1.024RC1.024t-20R=_0a?p?Csb式中：a——污水中雜質影響修正系數，取0.8(0.78?0.99)B——污水含鹽量影響修正系數，取0.9(0.9?0.97)

q——混合液溶解氧濃度，取c=4.0最小為2

p——氣壓修正系數p=P/P標=1曝氣池中溶解氧在最大流量時不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0,則計算得：=1.83OO=1.83O0.8義(0.9義10*10.73-2.0)*1.024(30-20)=L38x690.6=953.0(kgO2/h)SBR反應池供氣量Gs為：G=Ro =953.0=39708.3(m3/h)=661.8(m3/min)S0.3xE 0.3x0.08A每立方污水供氣量為：GS./=397瞅3=9,53(m3空氣/m3污水」匕 4166.7FV——反應池進水容積(m3/h)F去除每千克BOD5的供氣量為：G

sG

s—V?SFr39708.34166.7x0.160=59.6Sr——去除的BOD5(kg/m3)去除每千克BOD5的供氧量為%二—953—=1.43V-S4166.7x0.160Fr3.4.6空氣管計算空氣管的平面布置如圖3-3所示。鼓風機房出來的空氣供氣干管，在相鄰兩SBR池的隔墻上設兩根供氣支管，為6個SBR池供氣。在每根支管上設25條配氣豎管，為SBR池配氣，六池共六根供氣支管，150條配氣管豎管。每條配氣管安裝SX-I擴散器26個，每池共650個擴散器，全池共3900個擴散器。每個擴散器的服務面積為1250m2/650個=1.9m2/個(擴散器布置示意圖如圖3-4)。圖3-3SBR池空氣管平面布置圖圖3-4SBR池底擴散器示意圖空氣支管供氣量為：Gsi=661.8X1.25X(1/6)X1=137.875(m3/min)=2.30(m3/s)1.25——安全系數由于SBR反應池交替運行，六根空氣支管不同時供氣，故空氣干管供氣量亦為137.875X2=275.75m3/min。選用SX-I型盆形曝氣器，氧轉移效率6?9%,氧動力效率1.5~2.2kg/(kW?h),供氣量20~25m3/h,服務面積1~2m2/個。3.5接觸消毒池設計參數

(1)水力停留時間T=0.5h(2)設計投氯量一般為3.0?5.0mg/l本工藝取最大投氯量為Pmax=5.0mg”設計計算(1)設計消毒池一座，池體容積V=QT=4166.7X0.5=2084(m3)設消毒池池長L=35m,有3格，每格池寬b=5.0m,長寬比L/b=7.0。設有效水深H1=4m，接觸消毒池總寬B=nb=3X5=15.0m，實際消毒池容積v，二BLH二15X35x4二2100m3，滿足有效停留時間的要求。1(2)加氯量的計算最大投氯量為pmax=5.0mg/l則每日投加氯量為：W=PmaxQ=5.0X100000X10-3=20.8(kg/d)選用貯氯量為500kg的液氯鋼瓶，每日加氯量1瓶，共貯用15瓶,選用加氯機兩臺。3.6污泥處理系統設計計算集泥井(1)集泥井容積的計算：考慮構筑物的每日排泥量為1300m3,需在2.0h內抽完，集泥井容積定為污泥泵提升流量的10min的體積1300213002x6010=108.3(m3)(2)集泥井尺寸的計算設有效泥深為5m,平面面積59m2設計尺寸LXB=9X6.5=30m2集泥井為地下式，有潛污泵抽送污泥，池底相對標高-5.5m,最高泥位-0.5m,最低泥位-5.0m。污泥濃縮池降低污泥中的含水率，可以采用污泥濃縮的方法來降低污泥中的含水率，減少污泥體積，能夠減少池