污水处理厂的污水处理毕业设计.doc

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摘 要
本次毕业设计是以相关的资料为依据,设计一座城镇污水处理厂.其日处理量近期为10万立方米。由于城市污水的主要成分为有机物,所以本次设计采用了氧化沟工艺. 主要任务是工艺流程选择及构筑物设计和计算。
该污水处理厂的污水处理流程为：污水经过粗格栅，由泵房提升后流过细格栅，进入沉砂池，再进入氧化沟，二沉池，最后排入江河。
在完成污水和污泥处理构筑物的设计计算后,根据平面布置的原则,综合考虑各方面因素进行了污水厂的平面布置。据污水的流量对连接各构筑物的管渠进行了选径、确定流速以及水力坡降,然后进行了水力损失计算。据水力损失计算对污水和污泥高程进行了计算和布置。
在最后阶段完成对平面图、高程图及各种主要的构筑物的绘制。
关键词：污水处理；Carrousel氧化沟；脱氮除磷；污泥浓缩

Abstract
This graduation project is take the related material as the basis, designs a town sewage treatment plant. Its day process load in the near future will be 100,000 cubic meters. Because the city sewage principal constituent is an organic matter, therefore this design has used the oxidation ditch craft. The main task is the selections of process flow and the designs and calculation constructions used in process flow.
The process of the sewage treatment plant: sewage come across the coarse grille, sewage was lifted up by pump and flow by thin- case- bar , and then it enters the laminar flow sand pool, oxidation ditch, secondary sedimentation tank, finally The water falls out through a pipe a long way out to river.
After finishing calculation of design, according to principle of laying, consider the factors synthetically to confirm the place of the sewage factory. According to flow volume of sewage we can select the foot-path , confirm the velocity of flow and water conservancy slope , then calculate water conservancy losses.
In the end, Floor plan, profile in elevation and the other mainly structures drawing must finished.
Key words：water treatment; Carrousel oxidation ditch; Phosphorus Sewage and Nitrogen; Sludge concentratio

目 录
目 录
摘 要 1
Abstract 2
第一章 设计概论 5
1.1 设计依据和设计任务 5
1.1.1 原始依据 5
1.1.2 设计内容和要求 5
1.1.3 设计目的 6
1.2 进出水水质 6
第二章 工艺流程的确定 7
2.1 城市污水处理发展和现状 7
2.1.1 目前存在的问题 7
2.1.2 今后的发展趋势 8
2.2 污水生物处理方法比较 8
2.3 工艺流程的确定 13
2.3.1 工艺流程 13
2.3.2 污水处理部分 14
2.3.2 污泥处理部分 15
2.4 物料衡算 17
第三章 污水处理系统 18
3.1 粗格栅 18
3.2 污水提升泵房 20
3.3 细格栅 21
3.4 沉砂池 22
3.5 均质池 24
3.6 氧化沟 25
3.7 配水井 30
3.8 二沉池 31
3.9 接触消毒池 33
3.10 加氯间 34
3.11 污泥回流泵房 34
第四章 污泥处理系统 35
4.1 设计参数 35
4.2 污泥浓缩池 36
4.3 贮泥池 38
4.4 污泥稳定 39
4.5 脱水机房 39
4.6 污泥的最终处置 40
4.7 附属构建筑物 40
4.8 主要构建筑物和设备一览表 40
第五章 污水处理厂总体布置 43
5.1 污水厂厂址选择 43
5.2 污水厂平面布置 43
5.3 污水厂高程布置 44
第六章 运行与管理 47
6.1 生产组织 47
6.2 劳动定员 47
6.3 人员培训 47
第七章 工程技术经济分析 48
7.1 土建费用及主要设备材料费用 48
7.2 运行费用计算 49
7.3 工资福利开支 49
7.4 生产用水水费开支 50
7.5 污泥外运费用 50
7.6 维护维修费 50
7.7 管理费用 50
7.8 运行成本核算 50
第八章 环境保护 、建筑防火和职业安全防护 51
8.1 环境保护 51
8.2 建筑防火 51
8.3 职业安全防护 51
结 语 52
致 谢 53
参考文献 54

Ⅲ
第一章 设计概论
第一章 设计概论
1.1 设计依据和设计任务
1.1.1 原始依据
1.设计题目: Carrousel氧化沟城镇污水处理厂的设计
2.设计基础资料：
原始数据: Q=100000m3/d
进水水质： BOD5=190mg/l CODcr =380mg/l
SS=238mg/l NH3-N=49mg/l
TP=4.9 mg/l
出水水质： BOD5≤20mg/l COD≤40mg/l
SS≤20mg/l NH3-N≤10mg/l
TP=0.5 mg/l
1.1.2 设计内容和要求
a)根据以上水量水质条件和设计资料，设计二级污水处理厂一座。要求该污水处理厂生物处理工艺采用Carrousel氧化沟技术，处理水质达到《广东省地方标准》(DB 44/26-2001)一级标准排放要求。
b)完成一套完整的设计计算说明书，说明书应包括：
（1）设计任务；
（2）设计资料；
（3）设计流量、处理效率等计算；
（4）污水、污泥处理流程确定及设计方案对比论证。包括处理流程的阐述，主要处理构筑物的选型及理由，绘出工艺流程示意图；
（5）处理构筑物设计计算，包括设计流量计算、参数选择、计算过程、计算草图；
（6）厂区总平面布置说明；
（7）处理构筑物一览表：名称、型式(型号)、主要尺寸、数量、参数；
（8）辅助建筑物一览表：名称、面积、尺寸；
（9）污水处理工程建设的技术经济初步分析等。
c)设计图纸内容：
（1）总平面布置图1张(1号图纸)；
包括处理构筑物、附属构筑物、配水、集水构筑物、污水污泥管渠、回流管渠、厂内给水、污水管线、道路、绿化、图例、构筑物一览表、说明等。
（2）高程配置图1张；
即污水处理高程纵剖面图，包括构筑物标高、水面标高、地面标高、构筑物名称。
（3）主要处理构筑物图3～4张。
d)完成与设计题目有关的英文翻译1篇（不少于2000汉字）。外文资料的选择在教师指导下进行，要与城市污水Carrousel氧化沟处理技术紧密联系，严禁抄袭有中文译本的外文资料。
e)按照学校要求完成毕业设计文件。
1.1.3 设计目的
水是一种宝贵的自然资源，是自然界的基本要素，也是人类和一切生物赖以生存的物质基础。虽然地球上水的储量很大，但是，人类能直接取用的河、湖淡水资源却十分有限。随着工农业的发展和人口的增长，污水的排放量迅速增加，且处理率低，大量污水直接排入天然水体造成了严重的水体污染，据统计已有超过80%的河流受到不同程度的污染。因此加快污水处理工程的建设，提高污水处理率，保护有限的水资源，已经成为我国环境保护工作的紧迫任务。
通过对城市污水处理厂处理工艺的选择、设计，可以培养环境工程专业学生利用所学到的水污染控制理论，系统的掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑物结构设计与参数计算的能力。
1.2 进出水水质
处理水质达到《广东省地方标准》(DB 44/26-2001)一级标准。根据排水要求和进水水质，计算去除率如表 1.1。
表 1.1 水质处理效率计算
序号
基本控制项目
广东省一级标准
进水水质
去除率
1
COD
40
380
89.5%
2
BOD5
20
190
89.5%
3
SS
20
238
91.6%
4
NH3-N
10
49
79.6％
5
TP
0.5
4.9
89.8％
注：[1]取温水>12℃的控制指标8,水温≤12℃的控制指标15

1
第二章 工艺流程的确定
第二章 工艺流程的确定
2.1 城市污水处理的发展和现状
经济发达国家水污染防治从20世纪60年代的末端治理到20世纪70年代的防治结合，20世纪80年代的集中治理到20世纪90年代的清洁生产，不断更新处理工艺技术、设施及设备。近年来，随着可持续发展和循环经济理念的推广，工业文明时代正被人们有意识地转向环境文明时代，生态环境的标准在日益提高。相应的污水处理标准也在逐步提高，因此，污水处理的节能降耗和系统的高效稳定运转成为各国科学技术工作者研究的重点。
从世界范围来看，目前对城市污水处理及工业重点污染行业石油、造纸、纺织印染、化工、焦化、食品、制药、农药等废水的治理大多采用生物处理工艺。因此，先进的污水生物处理技术对水污染控制十分重要。
自1914年英国曼彻斯特活性污泥法处理技术问世以来，一直被世界各国广泛采用，目前发达国家已普及了二级生物处理。但由于活性污泥法存在着流程负载，投资大，能耗高，运行管理繁琐等缺点，各国科学技术工作者对该技术不断进行改造和发展。
污水处理是一门综合性技术，与其他学科的发展息息相关。目前，先进的自动控制、测量技术和高效能的设备及构筑物为人们给需要的菌群提供适宜的条件打下了坚实的基础。随着近代生物学的发展以及人们对生物技术的掌握，不同菌群的生物学特性日益为人们所熟悉。污水处理技术由以单纯工艺改革向着以生物特性研究、促进工艺改革的方向发展，以达到高效低耗。
生活污水和工业废水脱氮除磷是我国需要紧迫解决的问题，目前发展趋势为多种技术组合为一体的新技术、新工艺，如同步脱氮除磷好氧颗粒污泥技术、电-生物耦合技术、吸附-生物再生工艺以及利用光、声、电与高效生物处理技术相结合处理高浓度有毒有害难降解有机废水的新型物化-生物处理组合工艺技术，如光催化氧化-生物处理新技术、超声波预处理-高效生物处理技术、电化学高级氧化-高效生物处理技术等。这些工艺与设备结合正在向模块化方向发展。[1]
2.1.1 目前存在的问题
a)污水处理厂建设资金的短缺
b)污水处理厂运行经费不能到位
c)进口设备的维修及设备备件的开发
d)污水处理工艺选择有一阵风的现象，不结合本地区的实际情况选热门艺
e)污水处理后的再生水得不到充分的利用
f)污泥没有真正达到无害化，没有最终处置的途径

3
g)污水处理厂没有除臭装置
2.1.2 今后的发展趋势
a) 经济发展与污水处理事业协调发展
b) 扶植国内环保产业（污水处理行业）的发展
c) 多方筹资加速污水处理厂的建设，以最短的时间控制、治理已造成污染的水环境
d)改变污水处理行业的运营机制，由事业型向企业经营型转变
e) 加强污水处理工艺选择机制，为各地区污水处理厂建设的工艺审查把关
f)政府应给予污水处理行业优惠的政策
g)再生水回用
h)加大宣传力度，提高全民水的忧患意识
2.2 污水处理中生物方法的比较
2.2.1国内外城市污水处理的流行工艺
国内外城市污水处理工艺大致可分为两大类：活性污泥法、生物膜法。
标准活性污泥法作为脱氮的主要工艺包含了几种不同溶解氧浓度下的反应，或者是仅仅一种反应在交互交互式的好氧/缺氧阶段作用下，在非常规情况下，氧含量通常被控制在硝化和反硝化细菌共存的浓度上，这证明了反硝化作用能发生在有氧的条件下进行，硝化作用也能在低溶解氧条件下进行，然而，在非常规作用下氮的损失总是引起关注，这种同时发生硝化和反硝化作用的现象在许多领域都可以观察到，甚至从实验室到田地里水生植物。[2]
2.2.2活性污泥法
针对城市污水处理的要求，当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法，A2/O法、A/O 法、UNITANK等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。
2.2.1.1 AB法(Adsorption—Biooxidation)
AB法污水处理工艺，系吸附-生物降解（Adsorption—Biodegration）工艺的简称。是德国亚琛工业大学宾克（Bohnke）教授于70年代中期开创的。从80年代开始用于实践。由于该工艺具有一系列独特的特征，受到污水处理专家的重视。[3]
该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量
大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS•d)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3•d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。
2.2.1.2 SBR法(Sequencing Batch Reactor)

5
SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。
当序批式活性污泥系统工作时，单个反应器就可以实现硝化、反硝化和除磷过程。和标准活性污泥系统相比，序批式活性污泥系统有很多优势，如:运行费用较低、脱氮除磷效率高、污泥膨胀少等。另外，处理阶段的先后顺序可以适用于各种处理方法。例如：当营养物生物去除（BNR）工艺对处理阶段顺序进行如下调整时，工艺已经可以非常成功地被使用；对填充物、填料、厌氧段、缺氧段、好氧段、空闲段等进行安排，使每一段维持特定的时间。
为了促进传统活性污泥法系统聚磷微生物的生长，厌氧-好氧的次序和厌氧段中脂肪酸短链的存在性都有要求。在厌氧条件下，聚磷菌通过它们的细胞膜吸收利用细胞内聚磷水解释放的能量，将脂肪酸转化为醋酸。然后再转化为植物血凝素和糖类。在厌氧条件下，磷的释放与有机物的存贮有关。在好氧条件下，糖类被用作细胞生长和聚磷的能量源。当磷的聚集量超过细胞正常生长所需要的量或者生物量过剩时，普遍认为生物除磷能力会提高。因为在基质可以被除磷生物体利用之前，反硝化菌消耗了一部分基质，所以反硝化作用使生物除磷过程更加复杂。这就限制了该系统的除磷作用。因此，氮的转化抑制了厌氧区磷的释放。根据最近的研究表明，一些除磷微生物可以利用硝酸盐代替氧气和好氧嗜磷菌之类作为电子受体。减少磷释放的一个可能原因是反硝化细菌吸收硝酸盐的同时对磷酸盐进行积累。如果聚磷菌完全不同于反硝化菌，它们对有机基质的争夺将会造成脱氮能力的下降。
对于标准的生物除磷系统来说，像硝酸盐或氧气这样的电子受体，电子供体（COD）都包含在厌氧阶段中。在实践中，生物除磷通常和脱氮同时进行。因此，这很容易将硝酸盐引入厌氧段。厌氧区中磷的释放要么在无氧条件下利用硝酸盐作为最终电子受体，要么在有氧条件下利用溶解氧作为最终电子受体。CAomeau报道说,当回流污泥硝酸盐浓度小于5毫克/升时，磷在厌氧阶段可以被释放。PH值的变化通常可以为持续生物反应提供了一个很好的指示。监测序批式活性污泥法系统营养物去除PH值的分布将可以提供处理工艺的优化方法。[4]
因为每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂 。
2.2.1.3氧化沟法(Oxidation Ditch)
如同活性污泥法一样，自从第一座氧化沟问世以来，至今氧化沟工艺演变出了许多
5
变形工艺方法及配套设备。根据氧化沟构造和运行特征，并根据不同的发明者和专利情况可分为以下几种有代表性的类型。
氧化沟是需要较长时间的污泥生物处理法的积极改进，同时也实现部分的脱氮作用，氧化沟法最大的优势就是实现了脱氮作用在较简单的操作和较低的运行成本上，在过去的两个十年，超过一百个它们被建造在市政污水处理上。
a) 卡鲁塞尔氧化沟
应用立式低速表面曝气器供氧并推动水流前进，由荷兰Carrousel发明，该发明人为DHV（Dars-Heederik-Verhey）技术咨询公司雇员，开发这种氧化沟的，目的是寻求渠道更深的氧化沟和效率更高、机械性能更好的系统设备，以弥补当时氧化沟的占地面积大等缺点。目前为了适应脱磷脱氮的要求，又开发了卡鲁塞尔2000等类型的氧化沟。
b) 交替工作式氧化沟
早期是丹麦Krüger公司开发的工艺流程，目前该公司被法国OTV公司兼并，称为OTV-Krüger公司。在国外采用的形式主要是双沟（D）式氧化沟，即双沟交替在好氧和沉淀的状态下工作，以免除分离式的二次沉淀池，并可完成硝化与反硝化过程。由于双沟式氧化沟的设备闲置率高（利用率<50% ）,所以该公司为了占领发展中国市场，又开发了三沟式（T型）氧化沟，提高了设备利用率（58.3%）。
c) 奥贝尔氧化沟
由多个同心的环形沟渠组成，废水从外沟依次流入内沟，曝气设备采用曝气转盘，各沟有机物和溶解氧浓度均不相同，因此可以实现脱氮除磷的目的。这种类型氧化沟在美国应用较多。
d) 一体化氧化沟
氧化沟和二沉池合建为一体的氧化沟称为一体化氧化沟，可省去污泥回流系统，基建投资较省。
e) 微孔曝气氧化沟
由广东省环境工程装备总公司发明的微孔曝气氧化沟（专利号ZL00227846.4）,采用微孔曝气，具有工艺先进、出水水质稳定、占地少、节能等特点。
f) 其他类型氧化沟
如射流曝气（JAC）氧化沟、U-型氧化沟等。[5]
氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利
用率(提高20%)和动力效率［达2.5～3.0 kgO2/(kW•h)］。
2.2.1.4普通曝气法及其变法
本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大
的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。

近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除BOD5，在池型上有多种形式(如下文所述的氧化沟)，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。
2.2.1.5 A2/O法（Anaerobic－Anoxic－oxic）
由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O工艺。[6]
2.2.1.6 UNITANK工艺
它和类似的TCBS工艺、MSBR工艺一样，都是SBR法新的变型和发展。它集“序批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的优点，克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。
典型的UNITANK工艺是三个水池，三池之间水力连通，每池都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，它们交替作为曝气池和沉淀池。污水可以进入三池中的任意一个，采用连续进水、周期交替运行。在自动控制下使各池处在好氧、缺氧及厌氧状态，以完成有机物和氮磷的去除。
UNITANK工艺由比利时Seghers公司首先建在我国的澳门特区，该厂污水处理量140km3/d(不下雨时平均处理水量为70km3/d)，池型封闭，设计采用的容积负荷为0.58kgBOD/(m3•d)，总的反应池体积为46800m3，曝气池水力停留时间为8h，出水的BOD5、SS＜20mg/L。
这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形，可以采用活性污泥工艺的设计方法对不同的污染物加以去除，其负荷一般在0.05～0.10 kgBOD5/(kgMLSS•d)（考虑硝化），硝化率视污水温度而异。而要求污泥稳定化，其污泥负荷和污泥龄要远远超过硝化时的数值。容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题，就是说在一个较长停留时间的曝气系统内，有50%左右的池容用于沉淀。[7]
UNITANK工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备，因此引进技术，消化、吸收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题。一般认为，UNITANK工艺不太适用于大型(>100km3/d)的城市污水处理厂。

7
2.2.2生物膜法
生物膜法主要是指曝气生物滤池，它实质上是常说的生物接触氧化池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填(滤)料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。曝气生物滤池(BAF)70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。由于选用的填料不同，以及是否有脱氮要求，设计的工艺参数是不同的，如要求处理出水BOD5、SS＜20mg/L，去除BOD5达90%以上的工艺，其容积负荷为0.7～3.0 kgBOD5/(m3•d)，水力停留时间1～2h；以硝化(90%以上)为主的工艺，其容积负荷为0.5～2.0kgBOD5/(m3•d)，水力停留时间2～3h。
一般认为，生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大，约50km3/d左右为宜。国外(主要在欧洲)处理水量有达到360km3/d的，这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关，也与其有长期积累的运行 管理经验有关。[8]
2.2.3 氧化沟的选择
a) 选择
目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟、三沟式氧化沟（T型氧化沟）、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。
帕式(Passveer)简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在2.5～3.5m，转刷动力效率1.6～1.8kgO/(kW·h)。
Orbal氧化沟，即“0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。
三沟式氧化沟(T型氧化沟)，此种型式由简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀池和曝气池。T型氧化沟构造控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池，不具备除磷功能。
Carrousel氧化沟系统是1967年由荷兰的DHV公司开发研制的。为了满足越来越严格的水质排放标准，Carrousel氧化沟 已在原有基础上开发出新的设计，实现了新的功能。这些新的Carrousel氧化沟提高了处理效率、降低了运行能耗、改进了活性污泥性能并实现了脱氮除磷。
在污水脱氮除磷的工艺设计中必须具备厌氧、缺氧、好氧3个基本条件，但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大，从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。而卡鲁塞尔氧化沟将厌氧、缺氧、好氧过程集中在一个池内完成，各部分用隔
墙分开自成体系，但彼此又有联系。该工艺充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。Carrousel氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行
9
管理方便等优点，已经得到了广泛的应用。所以这里我们也将选择卡鲁塞尔氧化沟作为生物处理工艺。
b) Carrousel 氧化沟的结构：
由图2-1可见，Carrousel 氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形，沟内水深一般为2.5～4.5ｍ，宽深比为2:1，亦有水深达7m的，沟中水流平均速度为0.3m/s。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器。

图 2.1 Carrousel 氧化沟平面结构图
c) Carrousel 氧化沟处理污水的原理
最初的普通Carrousel 氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去除BOD，但除磷脱氮的能力有限。[9]
2.3 工艺流程的确定
2.3.1 工艺流程
工艺流程草图如图 2.2

图2.2 氧化沟处理工艺流程图
2.3.2 污水处理部分
2.3.2.1 格栅
本污水处理厂设置粗、细两道格栅。格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。按栅条的种类可分为直棒式栅条格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅和活动栅条式格栅。由于直棒式格栅运行可靠，布局简洁，易于安装维护，本工艺选用直棒式格栅。
格栅与水泵房的设置方式。

图2.3 格栅与泵房设置方式图
2.3.2.2 沉砂池
沉砂池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种；按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单、截留物及颗粒效果较好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒藉重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水旋流的速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。[10]
权衡比较之后，考虑到拟建污水处理厂的水质特点，从实际处理效率和经济运行成
本出发，决定采用平流式沉沙池。
2.3.2.3 氧化沟
主要比较已经在前面叙述，采用Carrousel 氧化沟。

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2.3.2.4 沉淀池
a) 平流式沉淀池
由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成；
流入装置由配水槽、挡流板组成，流出装置由流出槽与挡板组成，缓冲层的作用时避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷，污泥区起贮存、浓缩和排泥作用，排泥方式有静水压力法、机械排泥法。
b) 辐流式沉淀池
池型呈圆形或正方形，直径（或边长）一般为6-60m，最大可达100m，池周水深1.5-3.0m，用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05。可用作初沉池或二沉池。
c) 竖流沉式淀池
池型可用圆形或正方形。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用4-7m。沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体。[11]
平流沉淀池沉淀效果好，建造投资小，适用范围广，故采用之。
2.3.2 污泥处理部分
a) 污泥的处理要求
污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。
污泥处理要求如下：
² 减少有机物，使污泥稳定化
² 减少污泥体积，降低污泥后续处置费用
² 减少污泥中有毒物质
b) 常用污泥处理的工艺流程 ：

图2.4 污泥处理流程图
城市污水处理厂所产生的污泥约为处理的水的体积的0.5%-1.0%左右。这些污泥一般富含有机物、病菌等，若不加处理随意堆放，将对周围环境造成新的污染。在几种常用的工艺中，b法仅对污泥做脱水处理，方法过于简单，不能起到污泥稳定的作用，其中的微生物也不能杀灭。c法则设备投资和运行费用过于昂贵，目前仅用于工业污泥和垃圾的处理。d法直接作用于农田，对重金属的含量要求十分严格，该污水处理厂同时处理生活污水和工业废水，其中工业废水中将不可避免的含有较多量的重金属。因此，经过几种工艺的比较，我们选用a法，污泥首先进入浓缩池，然后进入消化池，去除其中的大部分挥发性固体，然后经由带式压滤机脱水，最后运出厂外集中处置。[12]
其中污泥浓缩，脱水有两种方式选择，污泥含水率均能达到80%，方案如下：
（1） 方案一:污泥机械浓缩、机械脱水
（2） 方案二:污泥重力浓缩、机械脱水
项目
方案一
方案二
主要构筑物
①污泥贮泥池②浓缩、脱水机房
①污泥浓缩池②脱水机房
主要设备
①浓缩池刮泥机
①浓缩池刮泥机②脱水机
占地面积
小
大
絮凝剂总用量
3.0-4.0kg/Ｔ Ds
≤4.0kg/T DS
对环境的影响
小
大
总土建费用
小
大
总设备费用
一般
稍大
表2.1 两种污泥浓缩方法比较
由表2.1可见方案一优于方案二，因此本工程污泥处理工艺选用污泥机械浓缩，机械脱水。
11
2.4 物料衡算
表2.2 物料衡算表 ( 单位：mg/l )

BOD5
CODCr
NH3-N
SS

进水
出水
去除率
进水
出水
去除率
进水
出水
去除率
进水
出水
去除率
粗格栅
—
—
—
—
—
—
—
—
—
238
225
5.46%
细格栅
—
—
—
—
—
—
—
—
—
225
210
6.67%
平流沉砂池
190
180
5.26%
380
370
2.63%
49
47
4.08%
210
120
42.86%
卡式氧化沟
180
20
88.89%
370
40
89.19%
47
10
78.72%
120
20
83.33%
二沉池
20
14
5.00%
40
38
5.00%
10
9.5
5.00%
20
19
5.00%

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第三章 污水处理系统
第三章 污水处理系统
设计流量：
平均流量：Qa=100000m/d=4166.67m/h=1.16 m/s
总变化系数：
式中：Qa－平均流量，L/S 。
∴设计流量Qmax：
Qmax= Kz×Qa=1.24×100000 =124000 m/d =5166.67 m/h =1.44m/s
3.1 粗格栅
设计说明：栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。
如前面所述，选用三座平面矩形格栅并联使用。

图3.1 格栅示意图
3.1.1 格栅的间隙数量
取过栅流速0.9m/s, 格栅倾角α=60°,栅条间距b=40 mm ,栅前水深0.8m
取n=16
式中：qmax-单格格栅最大设计流量，m3/s；
-格栅倾角，60；
b-栅条间隙.m；
h-栅前水深,m；
v-污水流经格栅的速度,m/s。
3.1.2 格栅的建筑总宽度B
设计采用圆钢为栅条，栅条宽度S 取0.01m 

格栅总宽度

进水渠道渐宽部分的长度(l1)：
设进水渠宽b＝1.2m 其渐宽部分展开角度α＝20°

式中：B为格栅总宽度,m；
b1为进水渠宽,m；
为渐宽部分展开角度,20。
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度(l2)：

3.1.3 过栅水头损失
栅条断面形状为圆形

式中：ξ-阻力系数，其值与栅条断面形状有关，圆形取1.79；
    k-格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3。
3.1.4 栅后槽的总高度

式中: h2-栅前渠道超高，取0.3米
3.1.5 格栅的总建筑长度

式中:　—进水渠道渐宽部位长度，m；
   —格