漁港污水處理廠初步設(shè)計(jì)

1、天津中心漁港污水處理廠初步設(shè)計(jì)preliminary design of zhong xin yu gang sewage treatment plant in tianjin專 業(yè)：環(huán)境工程姓 名：張?jiān)街笇?dǎo)教師姓名：申請學(xué)位級別：學(xué) 士論文提交日期：2013年6月 15日學(xué)位授予單位：天津科技大學(xué)摘 要工業(yè)農(nóng)和業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和日益提高的人民生活水平，使得用水更加的緊張與日趨日益的缺水情況形成了矛盾。目前，在我國城鎮(zhèn)絕中，大部分的生活污水沒有采取應(yīng)有的治理措施被直接排放，環(huán)境污染嚴(yán)重。在國家走可持續(xù)發(fā)展的線路下，環(huán)境保護(hù)問題已被全國人名和各級政府加以重視，環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，加大城市生活污水治

2、理力度勢在必行。本設(shè)計(jì)日處理量為15萬噸，排水要求按照城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb18918-2002）中的一級a標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。主要采用的工藝是cass工藝， cass工藝是周期循環(huán)曝氣污泥法。cass工藝擁有占地面積小，操作和管理簡單，日常維護(hù)容易，工藝比較成熟而且工藝流程簡單，出水水質(zhì)好，具有很好的脫氮除磷效果的特點(diǎn)。由于cass工藝技術(shù)成熟，目前已被大量的廣泛使用，回饋處理效果很好。且該工藝具有良好的經(jīng)濟(jì)，環(huán)境和社會效益。對工藝流程中各單體構(gòu)筑物進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制了污水處理廠的平面布置圖和高程布置圖以及主要構(gòu)筑物的cad圖紙等。對工廠的投資進(jìn)行了估算，對處理成本進(jìn)行了核算。關(guān)鍵

3、詞：污水處理廠； cass工藝； 脫氮除磷；初步設(shè)計(jì)abstractwith the rapid development of industrial and agricultural production and improve living standards, water stress and sewage disposal problems have become increasingly prominent. at present, most cities directly discharge sewage without taking proper control measures,

4、 which result environmental pollution. taking account of sustainable development, our country and people pay attention to environmental protection. so it is necessary to develop the urban sewage treatment. the treatment scale of sewage is 150000m3/d in the paper. the effluent quality carries out a s

5、tandard of integrated wastewater discharge standard（gb18918-2002）. this design process is cyclic activated sludge system(cass). the cass process has a lot of advantages, such as easy management, flexible operational ways, good disposed effect, and good nitrogen removal effect. it is suitable for sma

6、ll and mid-scale municipal wastewater treatment plants because of its low investment and operational cost .the processing has been successfully applied for actual engineering practice, and has good economic,environmental and social efficiency. the structures in the sewage treatment plant are designe

7、d and calculated. plane layout, elevation layout and cad diagram of main structure are drawn, and investment and cost are calculated. keywords: sewage treatment plant; cass technique; removal of nitrogen and phosphorus ; preliminary design 目 錄第一章 緒論1第二章 設(shè)計(jì)說明書3第一節(jié) 工程概述3第二節(jié) 常見污水處理概況4第三節(jié) 工藝流程的確定10第三章 設(shè)

8、計(jì)計(jì)算16第一節(jié) 粗格柵16第二節(jié) 細(xì)格柵18第三節(jié) 鐘式沉砂池20第四節(jié) 輻流式沉淀池23第五節(jié) 配水井28第六節(jié) cass池的設(shè)計(jì)計(jì)算29第七節(jié) 加氯接觸池38第八節(jié) 重力濃縮池計(jì)算39第四章 平面布置42第一節(jié) 平面布置的原則42第二節(jié) 總平面布置42第五章 高程布置44第一節(jié) 高程布置事項(xiàng)44第二節(jié) 高程計(jì)算44第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析47第一節(jié) 投資估算47第二節(jié) 廢水處理成本計(jì)算48第七章 環(huán)境經(jīng)濟(jì)效益分析50第八章 結(jié)論與建議52第一節(jié) 結(jié)論52第二節(jié) 建議52參考文獻(xiàn)53致 謝55附 錄56第一章 緒論一、 我國城市污水處理概況國家環(huán)?？偩?005年6月2日公布的報(bào)告說，在我國19

9、3個(gè)城市中生污水處理率幾乎為零，然而在統(tǒng)計(jì)500個(gè)城市中處理率只有32.33。這份題為中國的城市環(huán)境保護(hù)的報(bào)告指出，中國目前環(huán)境保護(hù)措施建設(shè)不夠完備，環(huán)境污染仍很嚴(yán)重，還達(dá)不到國家走可持續(xù)的發(fā)展的道路1。據(jù)統(tǒng)計(jì)顯示，2002年我國污水年排放總量達(dá)到620多億噸，且每年按照18億噸的速度進(jìn)行增長，水體污染問題日趨嚴(yán)重，水體的污染不僅引起了環(huán)境問題同時(shí)還使水資源更加的匱乏，而且還影響居民的飲用水健康，而建成的大量污水處理廠,沒有發(fā)揮應(yīng)有的效果具統(tǒng)計(jì)顯示，2004年末，我國市已建成的709座污水處理廠在600多座城市中，污水處理量達(dá)到4500多萬噸，但據(jù)全國人大常委會執(zhí)法檢查組國家環(huán)?？偩痔峁┑馁Y料

10、和國家環(huán)?？偩痔峁┑馁Y料，目前只有三分之一運(yùn)行正常，有的是低符合運(yùn)行，剩下的停停開開或者就不運(yùn)行?？梢钥闯鑫覈奈鬯看螅翘幚砺蕝s很低，而且建成的大量污水廠有的沒有發(fā)揮應(yīng)有的效果，從而加劇了我國城市水體污染的問題。二、 天津中心漁港污水處理廠簡介（1） 中心漁港天津中心漁港位于天津?yàn)I海新區(qū)漢沽區(qū)邊界，土地規(guī)劃面積為快速路以南、漢錦、漢蔡路，以東李河泵站，濱海大道以北，規(guī)劃用地面積9.46 km2;南部海域的長廊綿延約7公里的海域占2.1公里東海岸地區(qū)，包括海土地面積8.02平方公里的，包括吹泥填海區(qū)3.59 km2。見圖1-1所示圖1-1 天津中心漁港所在位置濱海旅游區(qū)位于中心漁港西南側(cè)，

11、北臨津漢高速公路，南至永定新河，西至漢北路和中央大道，東至中央預(yù)感和渤海，總規(guī)劃用地面積99km2。沿海旅游區(qū)的結(jié)合構(gòu)成了主體功能區(qū)規(guī)劃，形成了“一心四區(qū)”的布局，包括中心島，主題公園，休閑總部區(qū)，工業(yè)南區(qū)和工業(yè)北區(qū)。土地及水資源司，并根據(jù)實(shí)際情況，規(guī)劃分為19個(gè)污水處理系統(tǒng)，惠風(fēng)河，南灣和北海以北地區(qū)進(jìn)入污水處理廠的規(guī)劃中心漁港，進(jìn)入城市污水處理剩余營廠;另外四個(gè)城市作為一個(gè)系統(tǒng)（總面積為13.02 km2），一組獨(dú)立的污水處理設(shè)施的核心。三、 地理位置及氣象條件天津市位于中緯度歐亞大陸東岸，屬暖溫帶，屬于半濕潤大的陸季風(fēng)，離渤海雖然很近，卻是陸性海灣海洋的影響很小，溫差很大，四季分明，而且

12、多與炎熱夏季，夏季有100天左右，秋高氣爽、寒冷干燥的冬季，冬季一年有160天左右，春季和秋季是51-56天。風(fēng)隨季節(jié)變化冬季西北風(fēng)為主，但主要是北方，頻率基本維持在20-30，夏季，主要分布在東南，而南風(fēng)為主;春季和秋季是過渡季節(jié)，最多的是西南、偏南風(fēng)向?yàn)椋侨曛饕俏髂巷L(fēng)為主。第二章 設(shè)計(jì)說明書第一節(jié) 工程概述一、 設(shè)計(jì)依據(jù)及原則天津中心漁港污水處理廠屬于城市市政基礎(chǔ)設(shè)施，工作生活，改善城市基礎(chǔ)設(shè)施，改善城市的整體環(huán)境，以確保經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展起著決定性的作用。該項(xiàng)目坐落在天津?yàn)I海新區(qū)，擁有很好的自然風(fēng)光，其污水排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（gb18918-2002）一

13、級a標(biāo)準(zhǔn)。該項(xiàng)目建成后，有助于該地區(qū)的旅游項(xiàng)目，有著一定的社會效益和環(huán)境效益。是走國家的可持續(xù)發(fā)展道路起著積極作用。二、 設(shè)計(jì)水質(zhì)水量及排放標(biāo)準(zhǔn)（一） 設(shè)計(jì)水量處理規(guī)模：100000 m3/d，總變化系數(shù)1.5qmax=qkz=10.01041.5m3/d=6250m3/h=1.74 m3/s （二） 進(jìn)水水質(zhì) 污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)見表2-1所示表2-1 進(jìn)水水質(zhì) （單位：mg/l）codcrbod5sstnnh3-ntp進(jìn)水水質(zhì)480180210045355（三）出水水質(zhì) 污水處理廠進(jìn)水水質(zhì)見表2-2所示表2-2 出水水質(zhì) （單位：mg/l）指標(biāo)codcrbod5sstnnh3-ntp出水水質(zhì)

14、50101050.50.5第二節(jié) 常見污水處理概況常見的污水處理有a2 / o，改良的a2 / o，uct，改良的uct，氧化溝，sbr， 奧貝爾氧化溝，baf，等工藝2。一、 a2/o法（一） a2/o工藝a2/o工藝運(yùn)行過程如圖2-1所示。其特點(diǎn)是厭氧，缺氧，好氧處理三個(gè)部分功能明確，根據(jù)水資源條件和水的要求，控制三個(gè)分部經(jīng)營狀況和經(jīng)營，只要有足夠的碳的比例3。這一理論的工作原理如下：磷可以完全有效微生物磷的釋放，除磷系統(tǒng)能力是一個(gè)非常重要的意義，可以使厭氧區(qū)前首先獲得碳微生物磷及磷釋放可以完全。圖2-1 a2/o的工藝流程圖 a2/o工藝水力停留時(shí)光短于其它相似的的a2/ o操作，有利于

15、選育出多種微生物菌群增加，脫氮除磷后果是顯著的，該工藝以后正在全球規(guī)模內(nèi)運(yùn)用。傳統(tǒng)的a2 / o工藝下有缺陷4。 1.在脫氮時(shí)所需要有機(jī)負(fù)荷低，所需的污泥齡，而除磷正好相反，所以很難達(dá)到平衡。2. 由于厭氧區(qū)順序在前，厭氧區(qū)會產(chǎn)生會被在流中含有的硝酸鹽所影響。3. 由于這一過程是循環(huán)部分污泥經(jīng)歷了一個(gè)完整的磷的吸收和磷的釋放過程。其余污泥則直接由缺氧區(qū)進(jìn)入了好氧區(qū)沒有經(jīng)過厭氧的狀態(tài)；除磷效果不明顯。4. 因?yàn)樘幚硐到y(tǒng)中部為缺氧區(qū)，碳源對反硝化作用不足，影響除氮。a2 / o工藝除磷脫氮，出水水質(zhì)好，出水氮，磷指標(biāo)達(dá)到要求，常常采用這種方法。（二） uct工藝 在傳統(tǒng)的a2 / o工藝，污泥回流

16、硝態(tài)氮將給予優(yōu)先捕捉廢水易生物降解的有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)脫硝5，因此，如何減少影響除磷的不利影響已經(jīng)成為一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)問題。通過國內(nèi)外的研究和實(shí)踐，成功研制出uct工藝，提供了一個(gè)更好的解決方案。uct 與a2 / o工藝，主要的區(qū)別是，第一次進(jìn)入回流污泥缺氧，缺氧的一部分，該混合物的流出，然后返回到厭氧階段。隨著這種變化，可避免因?yàn)榛亓魑勰鄋o3 - n干擾厭氧釋磷，減少磷的去除。返回污泥回流no3 - n將是缺氧反硝化。當(dāng)?shù)奈鬯産od5/tkn或bod5/tp低，uct處理過程更有效率，但需要增加流體的流動，缺氧，厭氧池回流，增加了功率消耗。見下圖2-2。圖2 -2 uct 工藝流程圖（三） 分點(diǎn)

17、進(jìn)水倒置a2/o工藝分點(diǎn)進(jìn)水倒置a2 / o工藝脫氮除磷的“中德合作城市污水氮和除磷技術(shù)研究組，”在我們的研究和開發(fā)合作項(xiàng)目于1997年。該工藝流程見圖2-3。為了避免傳統(tǒng)a2 / o工藝硝酸厭氧池磷的影響由厭氧池前面加缺氧池，回流污泥從二沉池30-50的水和50-150的該混合物流入缺氧區(qū)，停留時(shí)間為1-3小時(shí)。在缺氧坦克進(jìn)行混合和回流污泥反硝化去除硝酸鹽，然后進(jìn)入?yún)捬蹼A段，從而保證了厭氧池，厭氧條件下加強(qiáng)除磷6。由于污泥回流進(jìn)入的缺氧階段和雙水的方法，在缺氧比有氧近高出50的污泥濃度。因此，對于一個(gè)最終沉淀池，以常規(guī)方法相比，公知的mlss濃度工序進(jìn)料系統(tǒng)有一個(gè)比較大的儲備和較長污泥齡，從

18、而提高了處理能力。脫硝率也顯著提高，脫硝，可以有效的保證。在不同的季節(jié)，根據(jù)對水質(zhì)的生物脫氮和磷對碳源的變化，調(diào)整水的比例在缺氧和厭氧區(qū)所要求的條件下，有效保證脫氮除磷，因此，這個(gè)過程與其他脫氮和除磷工藝相比，有主導(dǎo)優(yōu)勢7。圖2-3 a2/o 工藝流程圖它的過程中使用一個(gè)長方形的池塘，有缺氧區(qū)，厭氧和好氧區(qū)，各個(gè)池子，作為一個(gè)推流的方式運(yùn)行。缺氧，厭氧水下使用攪拌器，好氧曝氣系統(tǒng)使用。合理的選擇，以實(shí)現(xiàn)硝化污泥齡。該工藝具有以下的特點(diǎn)：1.在缺氧階段釋放磷后進(jìn)入好癢階段，推動了磷的吸收，有饑餓效應(yīng)優(yōu)勢。2.缺氧段位于工藝的前端，優(yōu)先允許反硝化獲得碳源，所以加強(qiáng)了系統(tǒng)的脫氮能力。3.因?yàn)樵试S所有

19、參與回流的污泥全部經(jīng)過完整的釋磷、吸磷過程，所以工藝在除磷方面具有群體效應(yīng)優(yōu)勢。二、 序批式活性污泥工藝（sbr）sbr是sequencing batch reactor activated sludge process的英文縮寫，中文意思是是序批式活性污泥法 8。sbr是活性污泥法的一種，一般sbr分為進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、閑置5個(gè)階段見下圖2-4。圖2-4 sbr 系統(tǒng)的運(yùn)行方式sbr的運(yùn)行方式靈活多變，適應(yīng)性很強(qiáng)，跟具不同的水質(zhì)及實(shí)際工程的要求，可以對工藝過程進(jìn)行改造，隨著研究的不斷進(jìn)展以及人們對活性污泥去除污染物質(zhì)原理的逐漸了解，由于sbr技術(shù)在實(shí)際工程應(yīng)用有一定局限性，為滿足實(shí)際工

20、程的需要，sbr技術(shù)逐漸衍生出了各種新的形式9。（一） sbr工藝的優(yōu)點(diǎn)有處理的構(gòu)筑物少，節(jié)約了占地面積，減少投資。對水質(zhì)水量大的變化有很高的適應(yīng)性，不需要調(diào)節(jié)池10。（二） sbr工藝的缺點(diǎn)有 工藝繁瑣，對自動化要求較高，需要專業(yè)的人員進(jìn)行操作，sbr的容積利用率不高，造成一定的浪費(fèi)。三、 氧化溝處理工藝（一） 奧貝爾氧化溝該工藝特點(diǎn)是低速表面曝氣機(jī)裝在曝氣渠道端部。在隔板曝氣渠內(nèi)分格，組成了連續(xù)渠道。水被表曝機(jī)推向曝氣區(qū)，經(jīng)過幾個(gè)曝氣區(qū)后水流由堰口排出。目的是保持溝中流速，設(shè)造的表曝機(jī)和曝氣渠的大小都十分重要。研發(fā)卡魯塞爾2000型，創(chuàng)造性的結(jié)合了厭氧/缺氧/好氧與氧化溝循環(huán)式曝氣渠，較差

21、的原調(diào)節(jié)性，較低的脫氮除磷效果的特點(diǎn)得到了改善，然而復(fù)雜了設(shè)計(jì)水力。池的深度較淺是卡魯塞爾氧化溝的缺點(diǎn)，通常為4.0m，大面積占地，昂貴的土建費(fèi)用。將池的深度設(shè)計(jì)為6m或更深的也是卡魯塞爾氧化溝的情況之一，但額外動力的提供需用順?biāo)屏髌?1。（二） 魯格公司研發(fā)了溝式de氧化溝還有三溝式氧化溝。雙溝構(gòu)成了雙溝式氧化溝，氧化溝分立于二沉池建造，擁有污泥回流獨(dú)立系統(tǒng)，de型氧化溝可進(jìn)行除磷脫氮等多種工藝。兩個(gè)交替運(yùn)行、容積相同的曝氣溝組成了雙溝式氧化溝，溝內(nèi)有轉(zhuǎn)刷和水下攪拌器，完成硝化過程，水方向進(jìn)出的周期性變換（需開關(guān)進(jìn)出水堰門）和變換轉(zhuǎn)刷的運(yùn)行狀態(tài)和水下攪拌器，須由計(jì)算機(jī)操作控制，有較高的自控

22、要求。三溝式氧化溝有曝氣、沉淀的特點(diǎn)，工藝比雙溝式工藝更簡單。交替的三溝進(jìn)水，交替的兩外溝出水，分為沉淀池或曝氣池交替運(yùn)行，無需污泥回流設(shè)備和二沉池，與de型氧化溝一樣的是，要求較高的自動化程度。使用轉(zhuǎn)刷曝氣是這兩種氧化溝的相同點(diǎn)，會形成池的深度較淺，大面積占地。由于三溝式和雙溝式的交替運(yùn)行，低設(shè)備利用率成為顯著缺點(diǎn)，只有58%設(shè)備利用率的三溝式，多配置設(shè)備，增加了一次性設(shè)備投資。氧化溝中重要類型之一就是奧貝爾氧化溝，該想法最早由南非的休斯曼提出的，研發(fā)于南非國家水研究所研究，美國的envirex公司得到該技術(shù)后持續(xù)改善和宣傳使用。奧貝爾氧化溝呈橢圓形狀，一般有三條曝氣同心渠道。從外溝淹沒式進(jìn)

23、水口將污水向內(nèi)進(jìn)入，接著流入下一條渠道，最后經(jīng)內(nèi)溝道流出。奧貝爾氧化溝同時(shí)具有硝化及反硝化的特點(diǎn)，厭氧選擇池增加在氧化溝前，組成生物脫氮除磷系統(tǒng)。污水和回流污泥首先進(jìn)入?yún)捬踹x擇池，停留時(shí)間約1小時(shí)，在厭氧池中完成磷的釋放，并改善污泥的沉降性，然后混合液進(jìn)入氧化溝進(jìn)行硝化、反硝化，實(shí)現(xiàn)脫氮除磷。奧貝爾氧化溝的缺點(diǎn)是池深較淺，一般為4.3m左右，占地面積較大，因?yàn)槌匦蜑闄E圓型，對地塊的有效利用較差。奧貝爾氧化溝工藝技術(shù)成熟，耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，脫氮效率較高，在國內(nèi)中、小污水處理廠中有廣泛的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。四、 曝氣生物濾池（baf）工藝 曝氣生物濾池也稱baf是一種新興污水處理技術(shù)，上世紀(jì)80年代末在歐美

24、國家興起，擁有不錯(cuò)的工作性能，其在污水處理界內(nèi)得到了重要關(guān)注。af在國外已經(jīng)初步建成規(guī)模，在國內(nèi)正蓬勃的發(fā)展。不同的濾料使用情況，baf有兩種主要的形式：濾料大于水密度的biofor和濾料小于水密度的biostyr，得力滿公司研發(fā)了前者和威利雅公司研發(fā)了后者。圖2-5呈現(xiàn)了biofor濾池的構(gòu)造，包含4個(gè)部分：濾料層的密度大于1，裝載活性污泥；長柄濾頭的作用是布水布?xì)?；專防堵塞曝氣器及曝氣系統(tǒng)；反沖洗系統(tǒng)，維持濾池的正常運(yùn)轉(zhuǎn)12。圖2-5 biofor 濾池的基本構(gòu)造 baf是一種生物膜處理技術(shù)，生物膜法主特點(diǎn)是微生物附著在 “濾料”表面，從而形成了生物膜，水中的有機(jī)物被膜上的微生物吸附分解，

25、從而進(jìn)化水質(zhì)的作用。此工藝采用鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)行曝氣，給微生物提供氧氣，隨著工藝的進(jìn)行，有機(jī)物不斷的分解，從而又形成新的生物膜，生物膜通過反沖洗而脫落從而除去。 baf是高負(fù)荷的生物濾池，微生物附著在濾料上，浸泡在水中，可以有效地去除水中的懸浮物，所以一般baf池后面不用在對水中的懸浮物進(jìn)行處理，減少了使用面積降低工程的成本，但是baf對水質(zhì)的要求比較高，所以預(yù)處理要增加，一般進(jìn)水水質(zhì)ss要小于60mg/l ，有時(shí)還要增加化學(xué)藥劑，使得水中的有機(jī)物增加，帶到污泥中，造成污泥不穩(wěn)定，增加了污泥處理的難度。1. 曝氣生物濾池廣泛的被應(yīng)用在城市污水處理、造紙和釀造、食品加工廢水等高濃度廢水處理和再生水處理行

26、業(yè)中，主要有以下特點(diǎn)：基建投資少，占地面積小，非常適用于用地緊張的城市項(xiàng)目和用地受限制的改造項(xiàng)目。由于水力停留時(shí)間短，所需生物處理體積和面積都較小，節(jié)約了占地，節(jié)省了投資。2. 氧氣的利用效率高。由于空氣要通過水中掛膜的粒料，線路曲折而且阻力大，延長空氣和水的接觸時(shí)間，從而提高了氧利用效率。而且在baf工藝中氧氣可直接滲透進(jìn)入生物膜，加快了氧氣的傳質(zhì)速度，因而減少了曝氣量。3. 出水的水質(zhì)好，在baf工藝中，由于填料本身的截留作用及生物膜的絮凝作用，使出水的ss很低，一般不會超過10mg/l；4. 采用模塊化的設(shè)計(jì)，遠(yuǎn)期擴(kuò)建結(jié)合更加容易。由于曝氣生物濾池和凈水廠的濾池類似，可分為很多過濾單元，

27、而且每格單元的大小及管路系統(tǒng)也近似，因此擴(kuò)建和增加處理規(guī)模非常簡便。五、 膜生物反應(yīng)器（mbr）工藝mbr將膜過濾和生物反應(yīng)器有機(jī)的結(jié)合在一起，發(fā)揮了單獨(dú)的生物反應(yīng)器或單獨(dú)的膜過濾不能發(fā)揮的功能，對難降解有機(jī)污染物和懸浮物有顯著的處理效果。mbr工藝是在生物反應(yīng)器中安裝膜組件，通過膜過濾把混合液中的水和活性污泥分離，可以得到質(zhì)量很高的過濾水，而活性污泥仍留在生物反應(yīng)器中繼續(xù)發(fā)揮生物降解的作用13。mbr的最大特點(diǎn)就是可以將生物反應(yīng)器中的水力停留時(shí)間和污泥齡完全分離，在低停留時(shí)間的情況下保證很高的污泥齡，這為有機(jī)污染物、氮污染物的降解創(chuàng)造了有利條件。mbr工藝占地面積小、處理效果非常好、污泥性質(zhì)

28、穩(wěn)定，是2007國家鼓勵發(fā)展的環(huán)境保護(hù)技術(shù)目錄當(dāng)中針對一級a出水唯一的推薦技術(shù)。但是直到目前為止，其大規(guī)模的應(yīng)用還存在困難14：1. 工藝除磷能力不高，達(dá)到一級a的出水需要投加化學(xué)藥劑，但是常用的鐵鹽、鋁鹽對膜組件均有腐蝕、堵塞作用。2. 關(guān)鍵設(shè)備膜組件的制作加工技術(shù)被國外的公司所壟斷，比如加拿大的澤能公司、日本的東麗、久保田、旭化成公司、美國的usfilter公司等，這使得進(jìn)口設(shè)備費(fèi)在工程投資總額中占了相當(dāng)大的比重，造成mbr工藝工程投資居高不下15。3. 為防止污泥堵塞mbr組件，需要對膜表面進(jìn)行不斷的曝氣沖刷。為了得到較好的沖刷效果，曝氣器產(chǎn)生的多為大、中型氣泡，微生物的氧利用效率較低，

29、因此不能作為穩(wěn)定的供氧設(shè)備，仍需要進(jìn)行傳統(tǒng)的鼓風(fēng)曝氣，這部分多余的能耗大大提高了mbr的運(yùn)行成本。盡管隨著國產(chǎn)膜性能的不斷發(fā)展，mbr工藝投資有望下降到國內(nèi)可以接受的水平，但是高昂的運(yùn)行成本仍然是膜工藝發(fā)展的障礙16。第三節(jié) 工藝流程的確定一、 cass工藝（一） cass工藝工作原理cass是cyclic activated sludge system的縮寫，該工藝是將sbr工藝的的長度方向分為了兩部分，前部分設(shè)置了預(yù)反應(yīng)區(qū)也叫生物選擇區(qū)，后半部分為主反應(yīng)區(qū)，在主反應(yīng)區(qū)后端安裝了潷水器，可以排除上清液。cass池分為進(jìn)水、曝氣、沉淀、排水、閑置的階段。所以是好氧、缺氧、厭氧交替的進(jìn)行，可以同

30、時(shí)進(jìn)行硝化與反硝化除氮效果好，一般不需要二沉池，污泥的回流占到反應(yīng)器的40%左右。（二） cass反應(yīng)池的組成cass池的主要特點(diǎn)是設(shè)置了預(yù)反應(yīng)區(qū)，是一種脫氮除磷循環(huán)間歇生物處理廢水的作用。cass池是由生物選擇器，兼氧和耗氧區(qū)組成的。在cass池前端設(shè)置生物選擇區(qū)其容積占總池的10%，水力停留大概在0.5h1.0h，一般在兼氧或者厭氧的條件下進(jìn)行，而且與主反應(yīng)區(qū)的回流污泥進(jìn)行混合，充分的利用了活性污泥的吸附作用同事也對水體的有機(jī)質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)，對水體進(jìn)行了預(yù)反應(yīng)，也是的活性污泥釋放磷，而且設(shè)置預(yù)反應(yīng)區(qū)還可以提高污泥的沉降性能，有效減少污泥膨脹的問題發(fā)生。 兼氧區(qū)可以促進(jìn)磷的釋放加強(qiáng)反硝化的作用同

31、時(shí)也對生物選擇區(qū)有輔助的作用，起到緩沖的作用。 好氧區(qū)，是去除營養(yǎng)物質(zhì)的主要場所，通?？刂苚rp在100mv150mv，do在0mg/l2.6mg/l中，加強(qiáng)主反應(yīng)區(qū)的曝氣強(qiáng)度，更加有效的講解有機(jī)物，然而污泥內(nèi)部由于阻止了氧的進(jìn)入處于缺氧的狀態(tài)，所以反應(yīng)區(qū)可以進(jìn)行消化作用。 （三） cass工藝特征 連續(xù)進(jìn)水，間歇排水與sbr不同，cass進(jìn)出時(shí)都是半連續(xù)的，然而sbr是間歇式的。而實(shí)際上cass工藝可連續(xù)進(jìn)水，克服了sbr的缺點(diǎn)。 運(yùn)行上的時(shí)序性cass反應(yīng)池通常按曝氣、沉淀、排水和閑置四個(gè)階段根據(jù)時(shí)間依次進(jìn)行。1、曝氣階段：有鼓風(fēng)機(jī)向池內(nèi)曝氣，此時(shí)好氧微生物進(jìn)行分解水中的有機(jī)物，微生物把污

32、水中的nh3-n硝化轉(zhuǎn)化為no-n 3。2、沉淀階段：曝氣停止后，開始沉淀，水中的微生物由耗氧轉(zhuǎn)變到缺氧狀態(tài)，開始進(jìn)行反硝化作用，同事活性污泥開始沉淀，上層的水變清。3、潷水階段：是在沉淀結(jié)束后，開始進(jìn)行潷水器不淡的下降，排出污水，與此同時(shí)反硝化還在進(jìn)行，從而進(jìn)一步提高水質(zhì)。 4、閑置階段：潷水器上升到最高點(diǎn)。 運(yùn)行過程的非穩(wěn)態(tài)性cass池在每個(gè)工作周期內(nèi)，排水時(shí)水位最高，結(jié)束時(shí)水位最低，液位的變化取決于排水比，排水比影響著處理廢水的程度，反應(yīng)池內(nèi)有機(jī)質(zhì)是否是均勻的變化，所以說廢物的降解是不穩(wěn)定的。 間歇式曝氣，梯度變化大由于cass池在曝氣階段是耗氧的階段微生物處于好樣階段，然而沉淀和出水時(shí)

33、停止曝氣屬于缺氧跟厭氧階段，因此，這對提高脫氮除磷效率、防止污泥膨脹及節(jié)約能耗是有利的。實(shí)踐證實(shí)對同樣的曝氣設(shè)備而言，cass工藝與傳統(tǒng)活性污泥法相比有較高的氧利用率17。（四） cass工藝流程cass工藝流程圖如圖2-6所示。圖2-6 cass工藝流程圖cass工藝主要缺點(diǎn)為：設(shè)備閑置率高，因采用降堰排水，水頭損失大；由于自動化程度高，故對操作人員的素質(zhì)要求也高。二、 確定工藝方案18綜上所述，三種方法都能達(dá)到除磷脫氮的效果，但綜合比較，采用cass工藝較好，原因如下：（一）規(guī)模要求。本設(shè)計(jì)是15萬噸城市污水處理廠工藝設(shè)計(jì)，可以看出本設(shè)計(jì)的污水處理廠是大型污水處理廠。cass工藝有著sbr

34、工藝系列用于中小型污水處理廠比較經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，而傳統(tǒng)的活性污泥法及其變形工藝都不適用于中小型污水處理廠。（二）出水水質(zhì)要求。由表2-1和表2-2可以看出，要求脫氮除磷，cass工藝脫氮除磷效果很好，而且不用像sbr其他變形工藝和氧化溝工藝在有除磷要求的情況下需要增加厭氧池。奧貝爾氧化溝雖不用增加厭氧池，但是需要增大池容，調(diào)整運(yùn)行參數(shù)，這樣增加了基建投資和運(yùn)行費(fèi)用。（三）cass工藝一次性投資較少，占地面積較小，運(yùn)行靈活，抗沖擊能力強(qiáng)，可實(shí)現(xiàn)不同的處理目標(biāo)，不易發(fā)生污泥膨，剩余污泥量小，性質(zhì)穩(wěn)定。出水水質(zhì)良好，但相對而言，a/a/o法除磷效果難于再行提高，污泥增長有一定的限度，不易提高，特別是當(dāng)p

35、/bod值高時(shí)更是如此 。脫氮效果也難于進(jìn)一步提高，運(yùn)行費(fèi)用高。（四）此外cass工藝有如下優(yōu)點(diǎn)19 1. 進(jìn)水水量水質(zhì)的波動可用改變曝氣時(shí)間的簡單方法予以緩沖具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。2. 半靜止?fàn)顟B(tài)沉淀，表面水力和固體負(fù)荷低,沉淀效果好。3. cass池分為生物選擇器、厭氧區(qū)和好氧曝氣區(qū)，前面兩個(gè)部分各異充分的對磷釋放、從而進(jìn)行了反硝化的作用，對水中的有機(jī)物得到消耗，從而使的系統(tǒng)的穩(wěn)定性得到提高；與此同時(shí)曝氣區(qū)與沉淀區(qū)又在進(jìn)行著硝化與反硝化的反應(yīng)，所以脫氮效果明顯。4. 由于只反應(yīng)是間歇式的沉淀與曝氣分開進(jìn)行，所以bod5和生物體mlvss變化大，是反應(yīng)更加的容易進(jìn)行增加了推動力，處理的效率明顯提

36、高。在沉淀時(shí)停止曝氣屬于缺氧狀態(tài)，氧化合成大為減弱，但生物體內(nèi)源呼吸在進(jìn)行，因此出水水質(zhì)得到保證。5. cass池工藝簡單，運(yùn)行方便。三、 設(shè)計(jì)思路根據(jù)綜述的分析，采用cass工藝設(shè)計(jì)的工藝流程圖如圖2-9所示。工藝說明：（一）格柵的目的是去除可能堵塞水泵機(jī)組及管道閥門的較粗粒懸浮物及雜質(zhì)，以保證后續(xù)處理設(shè)施的正常進(jìn)行。一般需在城市污水廠設(shè)置一道或兩道格柵。格柵如圖2-7所示圖2-7格柵（二）提升泵房提升泵房的作用是提升污水以滿足后續(xù)污水處理流程豎向銜接的要求，實(shí)現(xiàn)重力流動順序處理污水。（三） 沉砂池污水在提升泵的作用下進(jìn)入沉砂池。沉砂池的作用是從污水中分離出密度較大的無機(jī)顆粒，如砂子、煤渣等

37、。沉砂池一般設(shè)在沉淀池之前，以保護(hù)機(jī)件和管道，保證后續(xù)作業(yè)的正常進(jìn)行，由于本工程處理水量大，占地面積大，為減小成本，本設(shè)計(jì)選用鐘式沉砂池。（四）輻流式沉淀池 沉淀即利用水中懸浮顆粒的沉降性能，在重力場的作用下產(chǎn)生下沉作用，以達(dá)到固液分離的一種過程。沉淀池是廢水處理工程中分離懸浮物的一種主要處理構(gòu)筑物，在大、中型污水處理廠應(yīng)用普遍。輻流式沉淀池優(yōu)點(diǎn)：采用機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，設(shè)備較簡單，排泥設(shè)備已有定型產(chǎn)品，沉淀性效果好，日處理量大，對水體攪動小，有利于懸浮物的去除。（五） 配水井污水進(jìn)入配水井，其作用是保證污水均勻分配進(jìn)入cass池。 水力配水設(shè)施基本的原理是保持各個(gè)配水方向的水頭損失相等。 配

38、水渠道中的水流速度應(yīng)不大于1.0m/s，以利于配水均勻和減少水頭損失。從一個(gè)方向和用其中的圓形入口通過內(nèi)部為圓筒形的管道想其引水的環(huán)形配水池。當(dāng)從一個(gè)方向進(jìn)水時(shí)，保證分配均勻的條件是：應(yīng)取中心管直徑等于引水管直徑；中心管下的環(huán)行孔高應(yīng)取0.250.5d1； 當(dāng)污水從中心管流出時(shí)，不應(yīng)當(dāng)有配水池直徑和中心管直徑之比（d/d1）大于1.5的突然擴(kuò)張；在配水池上部必須考慮液體通過寬頂堰自由出流；當(dāng)進(jìn)水流量為設(shè)計(jì)負(fù)荷，配水均勻度誤差為1%；當(dāng)進(jìn)水流量偏離設(shè)計(jì)負(fù)荷25% 時(shí)，配水均勻度誤差為2.9%。集配水井計(jì)算草圖如下圖2-8所示：圖2-8 配水井（六） cass池污水進(jìn)入cass池進(jìn)行生化反應(yīng)，有機(jī)

39、物得以降解，氨氮和磷得以去除。（七）消毒池 消毒池的作用是加氯消毒，殺滅污水中的病原菌，消毒后的水直接排放。（八） 污泥處理系統(tǒng)cass池的剩余污泥進(jìn)入污泥濃縮池，通過加藥可以增加污泥的絮凝性，經(jīng)重力濃縮之后進(jìn)入污泥脫水機(jī)房，污泥脫水后外運(yùn)。污泥濃縮池的上清夜和污泥脫水后的濾液進(jìn)入污水提升泵房，與原水匯合后處理20。粗格柵提升泵站鼓風(fēng)機(jī)房細(xì)格柵鐘式沉砂池cass生物反應(yīng)池污泥脫水機(jī)房選擇池進(jìn)水出水柵渣沉砂外運(yùn)泥餅外運(yùn)回流污泥注： 水路 柵渣和沉砂 風(fēng)路 泥路 砂水分離器剩余污泥污泥濃縮池圖2-9 設(shè)計(jì)污水處理工藝流程圖消毒池輻流式沉淀池配水井第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算第一節(jié) 粗格柵一、 格柵設(shè)計(jì)說明處理

40、規(guī)模：100000 m3/d，總變化系數(shù)1.5qmax=qkz=10.01041.5m3/d=6250m3/h=1.74 m3/s格柵安裝角度均為60。二、 格柵設(shè)計(jì)計(jì)算 （一） 格柵的條數(shù) (3-1) 式中 qmax最大流量，本工程qmax為1.74m3/s 傾斜角，本設(shè)計(jì)為。 b 柵條之間間隔，設(shè)計(jì)b50 mm。 n 柵條個(gè)數(shù)。 h 過柵前水深，設(shè)計(jì)取h0.5m。 v 過柵流速，設(shè)計(jì)區(qū)取v0.8m/s。 n=76（個(gè)）（二） 格柵寬度設(shè)計(jì)柵條寬度 s=0.01m，則格柵寬度：由于本工程設(shè)計(jì)了兩個(gè)格柵 (3-2) 則單個(gè)柵槽寬度 （三） 進(jìn)水渠道漸寬部分長度設(shè)進(jìn)水渠寬b1=1.5m，其漸寬部

41、分開角度a1=20。=1.05m (3-3)（四） 柵槽與出水渠道連接部分處的漸窄的部分長度=0.525m (3-4)（五） 過柵水頭損失 (3-5) 試中h1水頭損失，m。 h0自身水頭損失，m。 g 重力加速度，9.81m/s2。 k 系數(shù)，本工程取k =3。阻力系數(shù)，為2.42 0.03 m（六） 柵后槽的總高度設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2 =1.2m，柵前槽高h(yuǎn)1=h+h2=0.5+1.2=1.7mh = h + h1 + h2 =0.5+0.03+1.2=1.73m式中 h柵后槽總高度，m h柵前水深，m （七） 柵槽的總長度 (3-6) =1.05+0.525+0.5+1.0+=4.056m

42、 （八） 每日柵渣量在格柵間隙50mm的情況下，w1=0.01m3/103m3w = (3-7) =1m3/dw0.2 m3/d，所以宜采用機(jī)械清渣。第二節(jié) 細(xì)格柵一、 格柵設(shè)計(jì)說明功能：去除廢水中較大的懸浮物、漂浮物、纖維物質(zhì)和固體顆粒物質(zhì)，以保證后續(xù)處理單元和水泵的正常運(yùn)行，減輕后續(xù)處理單元的處理負(fù)荷，防止堵塞排泥管道。數(shù)量: 2座, 渠道數(shù)兩條二、 格柵設(shè)計(jì)計(jì)算（一） 柵條的間隙數(shù)n (3-8) 式中 qmax最大設(shè)計(jì)流量，qmax = 1.74m3/s 格柵傾角，取b 柵條間隙，m，取b0.01mn 柵條間隙數(shù)，個(gè)h 柵前水深，m，取h0.6mv 過柵流速，m/s，取v0.8 m/s。

43、則 314個(gè)（二） 柵槽寬度b設(shè)柵條寬度 s=10mm（0.01m），則柵槽寬度：b= s(n-1)+bn=0.01（314-1）+3140.01=6.27m (3-9)由柵槽寬度b可以知道，柵槽寬度較寬，為了便于檢修，可以設(shè)置兩套粗格柵，則每套粗格柵柵條間隙數(shù)為314/2 157個(gè)則單個(gè)柵槽寬度 bs(n-1)+bn (3-10) =0.01（157-1）+0.01157 =3.13m（三） 進(jìn)水渠道漸寬部分長度設(shè)進(jìn)水渠寬b1=1.5m，其漸寬部分開角度a1=20。=0.87m (3-11)（四） 柵槽與出水渠道連接部分處的漸窄的部分長度=0.435m（五） 過柵水頭損失 (3-12) (3

44、-13) 試中：h1過柵水頭損失，m； h0計(jì)算水頭損失，m； g 重力加速度，9.81m/s2； k 系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增大的倍數(shù)，一般k =3；阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時(shí)，2.42。為了避免造成柵前涌水，故將柵后槽底下降h1作為補(bǔ)償 0.22m（六） 柵后槽總高度設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2 =1.2m，柵前槽高h(yuǎn)1=h+h2=0.6+1.2=1.8mh = h + h1 + h2 =0.6+0.22+1.2=2.02m (3-14)式中 h柵后槽總高度，m h柵前水深，m（七） 柵槽總長度 (3-15) =0.87+0.435+0.5+1.0+=3.844m （八）

45、 每日柵渣量在格柵間隙10mm的情況下，w1=0.05m3/103m3w = (3-16) =5m3/dw0.2 m3/d，所以宜采用機(jī)械清渣。第三節(jié) 鐘式沉砂池本設(shè)計(jì)選用旋流沉砂池（鐘式沉砂池）其原理是利用水力渦流使泥沙和有機(jī)物分開，加速砂粒的沉淀，以達(dá)到除砂的目的。一、 設(shè)計(jì)參數(shù)和要點(diǎn)（一）水力表面負(fù)荷：150200m3/(m2h)（二）hrtmax 30s（三）有效水深12m，池徑與池深比為2.02.5m（四）進(jìn)水渠道流速：在最大流量的4080的情況下為0.60.9m/s,在最小流量時(shí)大于0.15m/s，在最大流量時(shí)不大于1.2m/s（五）進(jìn)水渠道直段長度應(yīng)為渠寬的7倍，并不小于4.5m

46、出水渠道與進(jìn)水渠道的夾角大于270，以最大限度地延長水流在沉砂池內(nèi)的停留時(shí)間，達(dá)到除砂的目的。（六）出水渠的寬度為進(jìn)水渠的兩倍。出水渠的直線段要相當(dāng)于出水渠的寬度。二、 鐘式沉砂池的設(shè)計(jì)計(jì)算處理水量qmax=1.74設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)兩座沉砂池，每座沉砂池流量q= qmax/2=0.87（一） 沉砂池的直徑 (3-17) 式中： q設(shè)計(jì)流量，； 表面負(fù)荷，； 則 d=,設(shè)計(jì)中取d=4.5m（二） 沉砂池有效水深 （3-18） 式中： t水力停留時(shí)間，設(shè)計(jì)中取t=35 則 =1.92 m=1.92m d/=2.32,符合條件（三） 沉砂室所需容積 （3-19） 式中: 平均流量，； x城市污水沉砂量，,

47、污水一般采用30污水；t清觸沉砂的時(shí)間,間隔設(shè)計(jì)中取t=1d。 （3-20）（四） 沉砂斗容積 （3-21） 式中： d沉砂斗上口直徑，m，設(shè)計(jì)中取d=1.4m。 沉砂斗圓柱體的高度，m,設(shè)計(jì)中取=1.2m。沉砂斗圓臺體的高度，m。 r沉砂斗下底直徑，m，一般才用0.40.6m,設(shè)計(jì)中取r=0.4m。 （五） 沉砂室總高 （3-22） 式中： 沉砂池超高，m，一般采用0.30.5m，設(shè)計(jì)中取=0.3m； 沉砂池緩沖層高度，m； =1.55（m） （3-23）=0.3+1.92+1.55+1.2+0.5=5.47m（六） 進(jìn)水渠道進(jìn)水渠與渦流式沉砂池呈切線方向進(jìn)水，以提供渦流的初速度。渠寬： （3-24） 式中： 進(jìn)水渠道寬度，m； 進(jìn)水流速，一般采用0.60.9m/s，設(shè)計(jì)中取=0.9m/s； 進(jìn)水渠道水深，m，設(shè)計(jì)中取=1m。 進(jìn)水渠道長度 （3-25）（七） 出水渠道 出水渠道與進(jìn)水渠道建在一起，中建設(shè)閘板，以便在沉砂池檢修時(shí)超越沉砂池，兩渠道夾角，最大限度地延長沉砂池內(nèi)的水力停留時(shí)間。（八） 排砂裝置采用空氣提升器排砂，排砂時(shí)間每日一次，每次12小時(shí)，所需空氣量為排砂量的1520倍 。排砂經(jīng)砂水分離器，水排至提