11.1設計任務和內容為某城市設計一座日處理為12萬m?/d的二級污水處理廠②主要處理設施(格柵、沉砂池、初沉池、曝氣池、二沉池)的工藝計算1.2任務的提出目的及要求小于1萬m3的為小型污水處理廠。筑物外墻距道路邊不小于6米。2污水處理量：12萬m?/d,污水處理廠設計進出水質：(如下表)單位：mg/L進水水質出水水質1.3.4氣象與水文資料(1)氣象氣溫：最冷月平均為5℃最熱月平均為32.5℃極端氣溫，最高為41.9℃;最低為一1℃;最大凍土深度為0.05m(2)水文降水量：多年平均為每年728mm3地下水水位：地面下5～6m42污水處理工藝流程說明該城市排放的污水主要含COD、BOD、SS等污染物，所以本污水處理廠擬采用傳統活性污泥法工藝處理，主要流程如下圖(圖2—1)所示：二沉池圖2—1污水處理廠工藝流程圖53處理構筑物設計為使污水處理在出現故障時能夠超越所有構筑物，在進入格柵井前設置閘3.2.1設計說明格柵的作用是攔截懸浮物或漂浮物，以便保護水泵。本設計采用中格柵，提升水泵采用螺旋泵。柵條的斷面主要根據過柵流速確定，過柵流速一般為0.6~1.0m/s,槽內流速0.5m/s左右。如果流速過大，不僅過柵水頭損失增加，還可能將已截留的柵渣沖過格柵，如果流速過小，柵槽內將發生沉淀。所以，本設計格柵的柵條間隙擬定為20.00mm。3.2.2設計計算a.日平均流量：計算草圖(圖3—1):進水進水a6格柵傾角α=60°柵前部分長度0.5m(1)柵前水深h,m(2)柵槽寬度B,m設計采用10圓鋼為柵條，寬度S=10mm=0.01m(3)過柵水頭損失h,m7式中：K——受污染物堵塞時水頭損失增大倍數，一般取3s——柵條寬度，0.01mβ——形狀系數，矩形：2.42;圓形：1.79設計柵條斷面為圓形斷面，β=1.79,則1則格柵的總長度為81.城市污水廠一般均應設置沉砂池，座數或分格數應不少于2座(格),并3.沉砂池去除的砂粒雜質是以比重為2.65,粒徑為0.2以上的顆粒為主。60%,容量為1500kg/m?。5.貯砂斗的容積應按2日沉砂量計算，貯砂斗池壁與水平面的傾角不應小于55°,排砂管直徑應不小于0.3m。6.沉砂池的超高不宜小于0.3m。3.3.2池體設計計算9計算草圖(圖3—2):圖4平流式沉砂池計算草圖圖3—2平流式沉砂池計算草圖①污水在池內的流速v取為0.25m/s(0.15~0.3m/s);②最高時流量時，污水在池內的停留時間t取為50s(30~60s);③有效水深h不應大于1.2m,取為1.0m(0.25~1.0m),每格寬度取為1.0m2④池底坡度一般為(0.01~0.02),當設置除沉砂設備時，可根據除砂設備的要求，確定池底的形狀。沉砂池設2座，每座取2格，每格寬b=1m(1)沉砂部分的長度L,m式中：V——最大設計流量時的速度，取0.25m/st——最大設計流量時的停留時間，取s(2)水流斷面面積A,m?(4)貯砂斗所需容積V,m?zT——排砂時間間隔，取2d設每一個分格有2個沉砂斗，有4個分格，則每個沉砂斗容積為：(5)貯砂斗各部分尺寸計算設貯砂斗的底寬b?=0.5m;斗壁與水平面的傾角為60°;貯砂斗的高度(6)貯砂室的高度h,m假設采用重力排砂，池底設6%坡度坡向砂斗，兩個沉砂斗之間的間隔壁厚13.4.1設計說明沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固體懸浮物，按工藝布置的不同，分為初沉池和二沉池。初沉池是對污水中的以無機物為主體的比重大的固體懸浮物進行沉淀分離。二沉池是對污水中的以微生物為主體的、比重小的、因水流作用易發生上浮的固體懸浮物進行分離。對于一般城鎮污水，初沉池的去處對沉淀池按水流方向可分為平流式的、豎流式的和輻流式的三種。豎流式池子深度大，施工困難，對沖擊負荷和溫度變化的適應能力較差，而且造價較高。而平流式對沖擊負荷和溫度變化的適應能力較好，施工簡單，造價低。輻流式采用機械排泥，運行較好，管理也簡單，排泥設備已有定型產品。所以在本次設計中初沉池采用平流式，二沉池采用輻流式。3.4.2平流式沉淀池設計計算沉淀池設計參數選取中需要注意的：①沉淀池不得少于2座；②沉淀池的超高不應小于0.3m;③排泥管的直徑應按計算確定，但一般不宜小于200mm,污泥斗壁與水平面的傾角不應小于45°,對二沉池，則不能小于55°;④沉淀區的有效水深宜采用2.0——4.0m;⑤平流式沉淀池設計中，控制沉淀池設計的主要因素是對污水經處理后應達⑥池子長寬比不小于4,以4-5為宜。(1)沉淀區的表面積A,m2(4)沉淀池的長度L,m(5)沉淀區的總寬度B,m(6)沉淀池的數量n設每座或每格沉淀池的寬度則已知進水SS濃度,其處理效率為50%,則出水SS濃度,污泥含水率,則每個池子所需容積：(其邊長取0.5m),貯泥斗坡角α=50o,則貯泥斗高度h為：4梯形上底邊長：梯形下底邊長：梯形部分的高度：(10)沉淀池的總高度H,m設緩沖層高3.5曝氣池3.5.1設計說明活性污泥法的曝氣方式可分為兩大類：鼓風曝氣及機械曝氣兩大類。采用活性污泥法是現今比較成熟的污水處理工藝，并且處理效果好，但是對于污水的水質，DO,PH,溫度等要求比較嚴格。通過比較，該廠采用推流式曝氣系統。該系統有以下優點：①處理效果好：BOD5的去除率可達90-95%;②對廢水的處理程度比較靈活，可根據要求進行調節。3.5.2推流式曝氣池的設計計算3.5.2.1污水處理程度的計算及曝氣池的運行方式(1)污水處理程度的計算值，即式中：b——微生物自身氧化率，一般介于0.05~0.1之間，取值0.09(2)曝氣池的運行方式在本設計中應考慮曝氣池運行方式的靈活性和多樣化，即以傳統活性污泥法系統作為基礎，又可按階段曝氣系統和再生——曝氣系統運行。3.5.2.2曝氣池的計算與各部位尺寸的確定曝氣池按BOD-污泥負荷法計算(1)BOD-污泥負荷率的確定K2值取0.0245(介于0.0168~0.0281之間)計算結果確定，取值0.3是適宜的。根據已確定的N值，查相關資料得SVI值為100-120,取值120。計算確定混合液污泥濃度值X。對此r=1.2,R=50%,代入各值，得：(3)確定曝氣池容積曝氣池容積按下式計算：(4)確定曝氣池各部位尺寸設4組曝氣池，每組容積為：=3864m?池深H取4.5m,則每組曝氣池的面積為=858.7m?池寬B取7.=1.67,介于1-2之間，符合規定。設雙廊道式曝氣池，則單個廊道長：介于50~70之間，符合規定；符合規定L≤5~8B。取超高0.5m,則池總高度為3.5.2.3曝氣系統的計算與設計(本設計采用鼓風曝氣系統)由公式(2)最大時需氧量的計算由公式根據原始數據K=1.2,代入各值，得：(5)每千克污泥每天的需氧量(6)最大時需氧量與平均時需氧量之比3.5.2.4供氣量的計算采用網狀模型中微孔空氣擴散器，敷設于距池底0.2m處，淹沒水深4.0m,(1)空氣擴散器出口處的絕對壓力按下式計算，即：(2)空氣離開曝氣池面時，氧的百分比按下式計算，即：A取值12%。(3)曝氣池混合液中平均氧飽和度(按最不利的溫度條件考慮)按下式計最不利溫度條件，按30?C考慮，代入各值，得一般為0.8~0.85,取α=0.82;0.9~0.97,取β=0.95;A(6)去除每千克BOD的供氣量：5(8)本系統的空氣總用量回流污泥量的6倍考慮，污泥回流比R取值60%,這樣，提升回流污泥所需空氣(1)干泥量：式中a——污泥增值系數，0.5～0.7,取0.6;(2)濕污泥量：州州錄t輻流式沉淀池分區及池深示意圖(圖3—4):H為2/3流程段處池深水力表面負荷3剩余污泥含水率取99.2%(1)沉淀池的表面積A,m25污泥斗下半徑r?=1m,上半徑r=2m共設4個二沉池，則單池的表面面積為：F=A/4=1250m?(2)池體直徑D,m(3)沉淀部分有效水深h,m(4)沉淀部分有效容積V,m3(6)沉淀池周邊(有效)水深H,m池底可儲存污泥的體積(8)沉淀池的總高度H,m3.6.3進水系統的計算(一)進水管單池設計污水流量：進水管設計流量(回流比R=50%):管徑：(二)進水豎井出水口尺寸0.4×1.5m2,共6個沿井壁均勻分布(三)紊流筒計算紊流筒過流面積=17.3m23.6.4出水部分設計(一)環形集水槽內的流量：(二)環形集水槽設計采用單側集水環形集水槽計算集水槽寬：(k為安全系數，采用1.2~1.5,本設計取1.3)設槽中流速v=0.6m/s設計取環形槽內水深為0.6m,集水槽總高度為0.6+0.3(超高)=0.9m,采用90°三角堰。(三)出水溢流堰的設計(采用出水三角堰900)(1)堰上水頭(即三角口底部至上游水面的高度):(2)每個三角堰的流量：(3)三角堰個數(4)三角堰中心距(單側出水):3.6.5排泥部分設計(1)單池污泥量X=f·X=0.75×3300=2475≈2500(2)集泥槽，沿整個池徑為兩邊集泥，故其設計流量為h=0.75b=0.75×0.4=04設計說明書4.1污水廠的設計規模污水設計流量為120000m?/d單位：mg/L5進水水質出水水質4.3處理工藝流程4.4各構筑物設計說明4.4.2格柵進水渠道設2個4.4.3沉砂池沉砂池的設置目的是去除污水中泥砂、煤渣等相對密度較大的無機顆粒。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。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝氣沉砂池等。本系統采用平流沉砂池，它由入流渠、出流渠、閘板、水流部分及沉砂池斗組成。具有截留無機顆粒效果較好，工作穩定，構造較簡單，處理效果較好等優點，因此本設計采用平流沉砂池。經過初步計算，因為處理水量較大，設計沉砂池的個數為兩個較為合理，而且這種設計也提高了污水處理廠的安全性。(1)設計參數：①污水在池內的流速v取為0.25m/s(0.15~0.3m/s);②最高時流量時，污水在池內的停留時間t取為50s(30~60s);(2)沉砂池設2座，每座取2格。每格寬取b=1.0m≥0.6m(符合規范中的要求)。(3)每個貯砂斗的容積V=0.9m3。,貯砂斗的(4)采用重力排砂。4.4.4初沉池初沉池是一級污水處理廠的主要構筑物或作為二級污水處理廠的預處理構筑物設在生物處理構筑物的前面。處理的對象是懸浮物質(SS約可去除40%～55%以上),同時可去除部分BOD(約占總BOD的20%～30%主要是非溶解性BOD),以改善生物處理構筑物的運行條件，并減低其BOD負荷。(2)指導書中停留時間為1.5～2.0h,現取t=2.0h,則沉淀部分有效水深(3)最大設計流量時的水平流速，初沉池一般取7mm/s,二沉池一般取5mm/s,則池長：L=3.6vt=3.6×7×2.0=50.4m池子總寬度：B=59.52m規范中的要求)。,(5)每格池子污泥所需體積(取兩次排泥的時間間隔為2d),斗上口邊長取5.0m,斗下口邊長取0.5m,貯泥斗坡角α=500。,傳統活性污泥法：分表面曝氣和鼓風曝氣兩種型式，其歷史悠久，運轉管理經驗成熟，對有機物的處理效果好，去除率可達到90%以上，但其脫氮除磷效果很差，對氮的去除率只能達到20%～40%左右，對磷的去除率只能達到(1)設計沉砂池的BOD的去除率為25%,曝氣池的處理率η=89.3%,擬采用的BOD—污泥負荷率為0.,需要用負荷率加以校正。計算結果證明，N取值0.3是適宜的。S(2)根據已有資料得相應的SVI值為120～150之間，取SVI=120,污水回流(3)曝氣池容積V=15456m3。(R取值范圍為30%～80%,現取50%)(4)曝氣池各部位尺寸的計算。取池深h=4.5m,則每組曝氣池面積為F=858.7m?取池寬B=7.5m,則B/H=7.5/4.5=1.67(介于1～2之間，符合規定),所以擴散裝置可設在廊道的一側。(5)曝氣系統的需氧量和壓力的計算,最大時需氧量0二次沉淀池設在生物處理構筑物(傳統活性污泥法)的后面，用于沉淀分離活性污泥并提供污泥回流。采用中心進水，周邊出水的輻流式二沉池(1)設計參數：沉淀池的個數n水力表面負荷：h?為緩沖層高度，取0.5mh為掛泥板高度，取0.5m剩余污泥含水率取99.2%污泥斗下半,上半徑r=2m沉淀池面積A=5000mz,沉淀部分有效水深：沉淀部分有效容積：h=q。t=1.2×2.5=3.0m<4.0m(符合規定)取污泥斜角為600,則污泥斗高度：沉淀池總共可以儲存污泥的體積為：(3)進水管設計流量,其中R為回流比，取最大值50%。紊流筒中流速,紊流筒過流面f=17.3m?,(4)出水部分的設計單環形集水槽內流速環形集水槽的設計，采用單側集水環形集水槽計算，集水槽寬為集水槽總高度為0.6+0.3(超高)=0.9m,采用90°三角堰。(5)出水溢流堰的設計(采用900三角堰)堰上水頭(即三角口底部至上游水面的高度):每個三角堰的流量：以上各項均符合要求。5.1主要構筑物與附屬構筑物5.1.1主