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1、第一章 设计说明1.1 设计资料该废水处理工艺处理水量为20000 m3/d，出水执行GB18918-2002一级A标准，处理后的污水直接排入附近河流，设计进水水质及排放标准见表1-1。表1-1 设计进水水质及排放标准BOD5mg/LCODcrmg/LNH3-Nmg/LPO43-Pmg/LSSmg/LPHmg/L进水指标3008003532006-9出水指标10505(8)106-9注：括号外数值为水温12 时的控制指标，括号内数值为水温12时的控制指标。当进水COD350mg/L时，去除率应60%；BOD160mg/L时，去除率应50%。Q = 20000 m3/d =833.3 m3/h=
2、 0.231m3/s = 231L/s, Kz=1.51Qmax = 0.2311.510.35m3/s (1-1)1.2工艺流程及其说明本工程的设计流程如图1-1所示。图1-1 BAF工艺流程图污水经格栅和沉砂池取出大量的漂浮杂物和悬浮物，沉砂池出水汇同反冲洗排水进入水解酸化池，进行水解酸化反应后进入初沉池。初沉池出水依次进入DN曝气生物滤池、C/N曝气生物滤池和N曝气生物滤池，去除废水中的有机物、悬浮物和氨氮以及废水中的磷。第2章 污水处理构筑物设计计算2.1 污水预处理部分的设计计算格栅尺寸计算图见图2-1。1、粗格栅取栅条净间隙b=20mm, 栅前水深h=0.5m, 过栅流速v=0.9
3、m/s, 格栅倾角=60(1) 格栅间隙数(n) (2-1-1-1)格栅条数 n-1=35（个）(2)栅槽宽度(B)设栅条宽度S=0.01m, 则 (2-1-1-2)(3)进水渠道渐宽部分长度(l1)设进水渠宽B1=1.0m,=20 (2-1-1-3)(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度(l2) (2-1-1-4)(5)通过格栅的水头损失(h1)栅条断面为锐边矩形断面, (2-1-1-5)(6)栅后槽总高度(H)设栅前渠道超高h2=0.3mH = h+h1+h2 = 0.5+0.103+0.3 = 0.9m (2-1-1-6)(7)栅槽总长度(L)（栅前渠道深H1 = h +h2 = 0
4、.5+0.3 = 0.8m） (2-1-1-7)(8)每日栅渣量(W)在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.08m3 (2-1-1-8)因W0.2m3/d，所以可采用人工清渣，也可采用机械清渣。2、细格栅取栅条净间隙b=8mm, 栅前水深h=0.3m, 过栅流速v=0.8m/s, 格栅倾角=60(1)格栅间隙数(n) (2-1-2-1)格栅条数 n-1=169 (个)(2)栅槽宽度(B)设栅条宽度S=0.01m, 则 (2-1-2-2)(3)进水渠道渐宽部分长度(l1)设进水渠宽B1=2.8m,=20 (2-1-2-3)(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度(l2)
5、 (2-1-2-4)(5)通过格栅的水头损失(h1)栅条断面为锐边矩形断面, (2-1-2-5)(6)栅后槽总高度(H)设栅前渠道超高h2=0.3m H = h+h1+h2 = 0.3+0.276+0.3 = 0.88m (2-1-2-6) (7)栅槽总长度(L) (2-1-2-7)(8)每日栅渣量(W)在格栅间隙20mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.1m3 (2-1-2-8)因W=0.2 m3/d，所以宜采用机械清渣。3、沉砂池本方案采用旋流沉砂池的钟式沉砂池结构。本工程设计流量为Qd=231L/s, Qmax =350L/s, 因此选用型号550的钟式沉砂池2个，各部分具体尺
6、寸见表2-2表2-2 钟式沉砂池各部分尺寸表单位：m型号流量(L/S)ABCDE5505303.651.50.7501.500.40型号FGHJKL5501.700.600.510.580.801.454、水解酸化池水解酸化池进、出水主要指标及去除率预计如下表2-3。 表2-3 水解酸化池进、出水主要指标及去除率项目BOD5mg/LCODCrmg/LNH3-Nmg/LPO43-Pmg/LSSmg/LPH进水水质3008003532006-9出水水质 2705603531606-9去除率（%）1530 20 (1) 水解酸化池池体计算取水力停留时间HRT = 4h,Q = 20000m3/d =
7、 833.3m3/h水解酸化池有效容积： (2-1-4-1)池内上升流速一般控制在0.81.8m/h，本设计取=1.2m/h，则有效高度为： (2-1-4-2)为保证污水进入池内后能与活性污泥层快速均匀地混合，所以本设计在池体下部专门设有多槽布水区，每条布水槽的截面为上宽下窄的体型，高度为0.9m，下部水力流速为2.2m/h，上部水力流速为1.6m/h。实际有效高度为 (2-1-4-3)取超高为0.5m，则实际总高度为 (2-1-4-4)按有效池容计算，水解池有效截面积为： (2-1-4-5)按上升流速计算，水解池有效截面积为： (2-1-4-6)取较大值，则截面积为694.42m2，2格池子
8、，矩形共壁，则：长宽=20m17.5m；(2)水解酸化池的排泥系统污泥含水率为99%，取Y=0.15kgss/BOD5，=1g/cm3，则污泥的体积为：9 m3/d。5、初沉池初沉池进、出水主要指标及去除率预计如下表2-4。 表2-4 初沉池进、出水主要指标及去除率项目BOD5mg/LCODCrmg/LNH3-Nmg/LPO43-Pmg/LSSmg/LPH进水水质2705603531606-9出水水质216392353326-9去除率（%）203080设计人口180000人，沉淀时间1.5h,采用链带式刮泥机。池子总面积 设表面负荷q=2.0 m3/( m2h)，设计流量Qmax =0.35m
9、3/s，则 (2-1-5-1)沉淀部分有效水深设沉淀时间1.5h，则 (2-1-5-2)沉淀部分有效容积 (2-1-5-3)池长设水平流速v=4.60mm/s，则 (2-1-5-4)池子总宽 (2-1-5-5)设每个池子宽b=5m，则池子个数 (2-1-5-6)校核长宽比和长深比4 （符合要求）8 （符合要求）污泥部分需要的总容积设T=2d，污泥量为25g/(人d)，污泥含水率95%，则 (2-1-5-7) (2-1-5-8)每格池污泥所需容积 (2-1-5-9)污泥斗容积污泥斗底采用500500mm，上口采用50005000mm，污泥斗斜壁与水平面夹角为60，则污泥斗高度 (2-1-5-10
10、)污泥斗容积 (2-1-5-11)污泥斗以上梯形部分污泥容积，设池底坡度为0.01，则梯形部分高度 (2-1-5-12)梯形上底边长 (2-1-5-13)梯形下底边长 (2-1-5-14)梯形部分污泥容积 (2-1-5-15)污泥斗和梯形部分污泥容积32m3 (2-1-5-16)池子总高度设超高，缓冲层高度，则(2-1-5-17)2.2曝气生物滤池的设计计算1、C/N曝气生物滤池(1) C/N曝气生物滤池池体的设计C/N曝气生物滤池池体的设计按有机负荷法计算，并用COD有机负荷和水力负荷进行校核。C/N上向流曝气生物滤池进出水主要指标及设计去除率如表2-5。表2-5 C/N上向流曝气生物滤池进
11、出水主要指标及设计去除率 单位：mg/L项目BOD5CODCrNH3-NSS进水水质2163923532出水水质43.278.72116去除率(%)80804050本设计中的污水量为Q=30000m3/d，在C/N曝气生物滤池中，每天所要去除的BOD5量为： (2-2-1-1)取BOD5有机负荷q=2kgBOD/，则所需的滤料体积为： (2-2-1-2)采用COD有机负荷进行校核：当滤料体积为1728 m3时，每天经C/N曝气生物滤池去除的COD重量为： (2-2-1-3)C/N曝气生物滤池内的COD负荷为： (2-2-1-4)因，满足要求。根据国内外已建成并运行的曝气生物滤池的实际情况，该工
12、程取滤料层高度为H滤料=4.5m,则曝气生物滤池的截面积计算如下： (2-2-1-5)设6格池子，则单池面积： (2-2-1-6)矩形共壁，长宽=8m8m。空塔水力负荷校核： (2-2-1-7)满足要求。为考虑进入滤池废水均匀地流过滤料层，在滤料承托层下部设计缓冲配水室，取H配水=1.2m，并在配水室池壁考虑设置检修人孔；另外考虑到滤池反冲洗时滤料膨胀，在滤料层上部保证有0.81.0m的清水区，本设计取清水区高度H清水=0.8m；取滤料层超高H超高=0.5m，承托层高H承托=0.3m，则滤池总高为： (2-2-1-8)污水在曝气生物滤池滤料层的空塔停留时间为:t0=7.3/2.173.36h
13、(2-2-1-9)根据实际运行经验，滤池在装满滤料后，废水在滤料层中的实际停留时间约为空塔停留时间的1/2左右，即1.68h。(2) C/N曝气生物滤池配水系统的设计一般滤池的配水系统有大阻力、中阻力和小阻力三种形式，曝气生物滤池的配水系统一般采用小阻力形式。对于城市污水处理厂，采用小阻力配水形式中的滤头配水形式，考虑到曝气生物滤池采用气水联合反冲洗，所以滤头采用长柄滤头，长柄滤头在正常运行时起均匀布水、布气作用。曝气生物滤池所选用的长柄滤头为HQ-1型，滤水帽、滤水管为一体成型，每个滤头共有滤缝20条，每条滤缝，滤缝总面积为3.2cm2/个。每平方米布置36个滤头，开孔率=1.152%，流量
14、系数=0.8。每格滤池的水力负荷B=0.8L/(m2s)，则滤池中污水通过配水系统的水头损失为： (2-2-1-10)本设计中，滤池每平方米布置36个滤头，每格间距为150mm。(3)C/N曝气生物滤池布气系统的设计在曝气生物滤池的设计中，布气系统包括正常工作时的曝气系统和滤池反冲洗时的布气系统。曝气系统本工程设计采用生物滤池专用的单孔曝气器，该曝气器是针对曝气生物滤池的特点专门研制的，具有空气扩散效果好，氧的利用率高，在滤料中不易堵塞的特点。C/N曝气生物滤池的供氧量包括去除污水中BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量两部分。C/N曝气生物滤池去除污水中单位重量的BOD的需氧量为： (2-2-
15、1-11)即去除1kgBOD需提供0.656 kgO2，则C/N曝气生物滤池每天去除BOD需提供的总氧量为： (2-2-1-12)在C/N曝气生物滤池中TKN将转化成氨氮，使得污水中实际的氨氮浓度升高，约为40mg/L，要求出水氨氮量为21mg/L，则氨氮部分硝化每天的需氧量为： (2-2-1-13)则去除污水中的BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量标态(合计)为： (2-2-1-14)当滤池氧的利用率为EA=30%时，从滤池中逸出气体中含氧量的百分率为： (2-2-1-15)当滤池水面压力为P=1.013105Pa，曝气器安装在滤池水面下H=4.5m时，曝气器处的绝对压力为： (2-2-1-
16、16)则当水温为25时，清水中的饱和溶解氧浓度为Cs=8.4mg/L,则25时滤池内混合液溶解氧饱和浓度的平均值为： (2-2-1-17)当水温为25时，C/N曝气生物滤池实际需氧量R为：对于城市生活污水，且假定出水溶解氧浓度为3mgL， (2-2-1-18)C/N曝气生物滤池总供气量为： (2-2-1-19)每格单孔膜滤池专用曝气器供气量为0.20.3m3/(个h)，取曝气器供气量为0.25 m3/(个h)，则C/N曝气生物滤池需曝气器数量为： (2-2-1-20)反冲洗布气系统C/N曝气生物滤池的反冲洗采用气水联合反冲洗，反冲洗过程通过EPT-1型长柄滤头完成。(4)滤料层、承托层本次课程
17、设计的曝气生物滤池中选用了球形陶粒作为滤料。由于进入C/N曝气生物滤池的污水为水解酸化池出水，其中含有一定量的悬浮物，C/N曝气生物滤池的作用除了去除污水中的有机物和部分氨氮硝化外，还需对悬浮物进行截留，所以选用直径35mm的球形陶粒滤料，按级配填装。由于陶粒粒径较小，为防止滤头堵塞，须在陶粒层下部设置承托层，选用鹅卵石。(5)滤池出水系统C/N曝气生物滤池出水系统采用单侧出水，并在出水口设计为60斜坡和设置栅形稳流板。2、N曝气生物滤池(硝化滤池)N曝气生物滤池主要用于对污水中的氨氮进行硝化脱氮。N曝气生物滤池与C/N曝气生物滤池的结构完全相同。(1) N曝气生物滤池池体的设计N曝气生物滤池
18、的设计按硝化负荷法计算。N曝气生物滤池进、出水主要指标及设计去除率见表2-6。表2-6 N曝气生物滤池进、出水主要指标及设计去除率单位：mg/L项目BOD5CODCrNH3-NSS进水水质43.278.72116出水水质8.647.28.48去除率(%)80406050N曝气生物滤池中每天所以去除的氨氮重量为： (2-2-2-1)则所需滤料体积计算如下：对于一般城市污水，滤料表面负荷 (2-2-2-2)取滤料层高度为H滤料=2.5m，则N曝气生物滤池的截面积计算如下： (2-2-2-3)设6格池子，则单池面积： (2-2-2-4)设成矩形池，长宽=7 m6 m。水力负荷校核如下： (2-2-2
19、-5)满足要求。滤料承托层下部设缓冲配水室，取H配水=1.2m，清水区高度H清水=0.8m，滤池超高H超高=0.4m，承托层高H承托=0.2m，则滤池总高为： (2-2-2-6)空塔水力停留时间t1=5.1/3.307=1.54h实际水力停留时间t2=1/2t1=0.77h(2) N曝气生物滤池配水系统N曝气生物滤池系统的作用与C/N曝气生物滤池相同，也采用EPT-1型长柄滤头，每平方米布置36个滤头，开孔率=1.152%，流量系数=0.8，每格滤池的水力负荷B=0.964L/ (m2s)，则滤池中污水通过配水系统的水头损失为：h1=10-6=5.5810-4m (2-2-2-7)滤池每平方米
20、布置36个滤头，每格间距为150mm。(3) N曝气生物滤池布气系统曝气系统N曝气生物滤池的供氧量包括氨氮硝化的需氧量和去除污水中剩余BOD的需氧量两部分。N曝气生物滤池去除污水中单位重量的BOD的需氧量为： (2-2-2-8)即去除1kgBOD需提供0.775kgO2，则N曝气生物滤池每天去除BOD需提供的总氧量为： (2-2-2-9)氨氮硝化每天的需氧量为： (2-2-2-10)则去除污水中的BOD的需氧量和氨氮部分硝化的需氧量标态(合计)为： (2-2-2-11)当滤池氧的利用率为EA=30%时，从滤池中逸出气体中含氧量的百分率为： (2-2-2-12)当滤池水面压力为P=1.01310
21、5Pa，曝气器安装在滤池水面下H=3.8m时，曝气器处的绝对压力为： (2-2-2-13)则当水温为25时，清水中的饱和溶解氧浓度为Cs=8.4mg/L,则25时滤池内混合液溶解氧饱和浓度的平均值为： (2-2-2-14)当水温为25时，C/N曝气生物滤池实际需氧量R为：对于城市生活污水，且假定出水溶解氧浓度为4mgL，则： (2-2-2-15)N曝气生物滤池总供气量为： (2-2-2-16)N曝气生物滤池内曝气器按每平方米36个布置，布置间距为150mm,则N曝气生物滤池需曝气器数量为： (2-2-2-17)实际每个曝气器供气量为0.238m3/(个h)。反冲洗布气系统N曝气生物滤池的反冲洗
22、采用气-水联合反冲洗，反冲洗过程通过HQ-1型长柄滤头完成。(4)滤料层、承托层： 同C/N相同。(5)滤池出水系统： 同C/N相同。3、DN滤池(反硝化滤池)DN滤池在进行反硝化反应来脱氮的同时也降低了污水中的有机物质，为后续的硝化反应创造了条件。DN滤池不需要曝气系统，除此以外其与N曝气生物滤池的结构基本相同。(1) DN滤池池体的设计由硝化反应可知N池去除的NH3-N转化为N03N的比例是1:0.98，则DN池进水的N03N为12.35 mg/L。DN滤池的设计按反硝化负荷法计算。DN滤池进、出水主要指标及设计去除率见表2-7。表2-7 DN滤池进、出水主要指标及设计去除率单位：mg/L
23、项目进水水质出水水质去除率（%）N03-N12.35.1.23590DN滤池中每天所以去除的硝氮重量为： (2-2-3-1)所需滤料体积，取滤料容积负荷为0.8kg/（m3/d）,则： (2-2-3-2)取滤料层高度为H滤料=0.8m，则DN滤池的截面积计算如下： (2-2-3-3)设8格池子，设成矩形池，则单池面积为： (2-2-3-4)每格池的长宽=8m8m。水力负荷校核如下： (2-2-3-5)满足要求。滤料承托层下部也设有缓冲配水室，取H配水=1.2m，清水区高度H清水=0.8m，滤池超高H超高=0.4m，承托层高H承托=0.2m，则滤池总高为： (2-2-3-6)空塔水力停留时间t1
24、=3.4/2.161.57h实际水力停留时间t =t2=0.79h (2-2-3-7)(2) DN滤池配水系统DN滤池系统的作用与N曝气生物滤池相同，也采用EPT-1型长柄滤头，每平方米布置36个滤头，开孔率=1.152%，流量系数=0.8，每格滤池的水力负荷B=0.964L/ (m2s)，则滤池中污水通过配水系统的水头损失为： h1=10-6=5.5810-4m (2-2-3-8)滤池每平方米布置36个滤头，每格间距为150mm。(3) DN滤池反冲洗布气系统DN曝气生物滤池的反冲洗采用气-水联合反冲洗，反冲洗过程通过HQ-1型长柄滤头完成。(4)滤料层、承托层： 同N相同。(5)滤池出水系
25、统： 同N相同。2.3 其它部分的设计计算1、砂滤池添加除磷剂为使出水达到要求的指标，本次课程设计采用添加铁盐的化学除磷方法。铁盐中的铁离子与磷酸根离子反应生成磷酸铁盐沉淀物，在N池中沉淀被滤料截留。化学方法除磷的效果稳定、去除率高。表2-8 砂滤池进、出水主要指标及设计去除率单位：mg/L项目进水水质出水水质去除率（%）PO43-P30.390砂滤池池体的计算(1)滤池总面积滤层选用双层滤料，取滤速为v=12m3/(m2h)，则： (2-3-1-1)设4格池子，则单池面积： (2-3-1-2)选择矩形池，则其长宽7m5m。(2)砂滤池总深度设超高H1=0.3m，滤层表面以上水深H2=1.7m
26、，承托层厚度H4=0.45m，滤层厚度H3= h1+ h2= 0.35+0.4=0.75m（h1为无烟煤厚度，h2为石英砂厚度），配水系统的高度H5=0.25m，则： (2-3-1-3)(3)校核强制滤速 (2-3-1-4)满足要求。2、清水及接触消毒池反冲洗水速为15m/h，反冲洗最大供水量为对N曝气生物滤池进行时发生，则反冲洗水量为 (2-3-2-1)反冲洗进行10min，需水量为105m3，清水及接触消毒池共1座，则： (2-3-2-2)3、反冲洗水泵房、鼓风机房冲洗水泵选用250S14A型单级双吸式清水泵，单台流量320-504m3/h,扬程8.6-13.7m，电机功率为18.5kW，
27、2台，正常情况下1用1备。C/N曝气生物滤池、N曝气生物滤池正常工作时合计需空气量为： (2-3-3-1)反冲洗时每次只反冲洗1格，反冲洗气速为60m/h，最大反冲洗气量对N曝气生物滤池进行时发生，则反冲洗气量为： (2-3-3-2)选用3台GM20L型离心鼓风机，其单机的风量为100 m3/min，风压为7.58m H2O，电机功率为160kw。曝气时2用1备；反冲洗时1用2备。4、污泥处理（1）污泥池本设计工艺的污泥来自初沉池，预计每天产泥量大约为220 m3/d，含水率96%，贮泥时间为15h，设该池体积为：8m5.5m5m，有效容积为220 m3。（2）污泥脱水池有污泥池污泥量预计脱水进泥量为：220 m3/d，含水率99%，即其量为2.2 t/d，出泥饼的含水率为75%，则泥饼量为8.8 t/d。20