沈陽市于洪區(qū)永安新城污水處理廠設(shè)計

第一章緒論1.1設(shè)計的目的及意義1.1.1設(shè)計意義水是生命之源，世界氣象組織(WMO)、聯(lián)合國教科文組織(UNESCO)定義水資源為可資利用或有可能被利用的水源。21世紀(jì)，水資源已從普通資源上升為戰(zhàn)略資源，同時已成為大國間競爭的核心要素。中國是一個人均水資源量少的國家，調(diào)查表明，全國上下有24%的人飲用劣質(zhì)水。436條河流存在不同程度的污染狀況，流經(jīng)的13個城市河段水質(zhì)受到了嚴重污染；人口密集地區(qū)63.6%的湖泊、水庫達到了高營養(yǎng)化水平。同時，我國地下水資源情況也不容樂觀，45%的地下水受到污染，其中超過90%的城市水源污染嚴重ADDINNE.Ref.{35E8C514-094A-47C3-ACF9-82D10BDEF196}[1]。2011年我國淡水資源總量的40%為四類及以下水質(zhì)，達不到飲用水源標(biāo)準(zhǔn)。與人的生產(chǎn)生活緊密聯(lián)系的水資源問題日益增多，必然會對人體健康造成一定影響。永安新城又名永安開發(fā)區(qū)，地處沈陽市區(qū)于洪區(qū)西側(cè)，東至西三環(huán)高速公路，西至新民界，南至京沈高速公路，北至沈彰高速公路。包括沙嶺街道、大興街道、馬三家街道全部轄區(qū)以及于洪街道、造化街道、平羅街道部分區(qū)域。永安新城總面積為191平方公里，初始范圍10.7平方公里，包括48個村、5個社區(qū)，總?cè)丝跒?4.7萬人。永安新城得名于永安橋，該橋始建于清崇德六年，是沈陽市現(xiàn)存比較完整的一座石拱橋。此橋也是清朝各代帝王東巡的必經(jīng)之橋。2005年以后，永安新城內(nèi)的重點區(qū)域進行了大規(guī)模開發(fā)，例如沙嶺輔城、電氣設(shè)備配套產(chǎn)業(yè)園、和電力設(shè)備配套產(chǎn)業(yè)園等，為開發(fā)區(qū)的未來奠定了堅實的發(fā)展基礎(chǔ)。2009年，永安新城地區(qū)生產(chǎn)總值為132億元，全口徑地方財政收入為33億元，規(guī)模以上工業(yè)總產(chǎn)值為444億元，固定資產(chǎn)投資為81億元，直接利用外資為4770萬美元，社會消費品零售總額為3億元，主要經(jīng)濟指標(biāo)多年來保持了15%以上的增長速度，三產(chǎn)比重為2.6:88:9.4，是于洪區(qū)工業(yè)發(fā)展的核心區(qū)域。近年來，隨著工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、城市建設(shè)的迅速發(fā)展以及城市人口的增長，永安開發(fā)區(qū)生活污水和工業(yè)污水也在逐年增長，根據(jù)于洪區(qū)發(fā)展規(guī)劃，為解決永安開發(fā)區(qū)物流港及工業(yè)區(qū)的污水處理問題，改善蒲河水質(zhì)和居民的生活環(huán)境，建設(shè)良好的生態(tài)環(huán)境和景觀環(huán)境，從而不斷加大招商引資的力度，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會、環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，因此新建一座污水處理廠，提高污水處理效率和處理工藝意義重大，同時也保證了城市居民的用水安全，促進了城市生態(tài)環(huán)境保護，提高了城市居民的生活質(zhì)量。1.1.2設(shè)計目的通過對永安新城污水廠工藝的設(shè)計，掌握并且能夠熟練運用污水處理廠工藝的設(shè)計內(nèi)容、設(shè)計原理、方法和步驟，學(xué)會根據(jù)當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展規(guī)劃及相關(guān)文獻資料，參考最新的設(shè)計規(guī)范，選定合理的設(shè)計方案和工藝設(shè)備。最終具備中、小型污水處理廠設(shè)計和計算的能力。在對永安新城污水處理廠的設(shè)計過程中，將課堂中所學(xué)的知識融會貫通，提高自身的專業(yè)素養(yǎng)。通過獨立完成收集資料、查閱文獻、參考相關(guān)設(shè)計規(guī)范、分析和對比相關(guān)工藝、編寫設(shè)計說明書和計算書、利用CAD軟件繪制工程圖紙等一系列任務(wù)，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度、探索的創(chuàng)新精神；提高獨立思考并請解決問題的能力。掌握相關(guān)設(shè)計說明書、計算書的內(nèi)容的編寫，并且繪制相關(guān)圖紙。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢1.2.1國內(nèi)發(fā)展歷程我國最早的一級水處理技術(shù)可以追溯到南北朝時期的明礬凈水，到19世紀(jì)80年代，上海成為了我國第一個居民開始飲用自來水的城市。我國城市污水處理技術(shù)發(fā)展起步較晚，1921年，活性污泥法傳播到中國，上海建設(shè)了第一座污水處理廠——上海北區(qū)污水處理廠，但中國其他地區(qū)大多還停留在水體自凈階段。70年代后，許多城市注意到城市污水處理的問題并采取了一系列措施，中國污水處理進入分散治理階段。1984年4月28日，我國第一座大型城市污水處理廠——紀(jì)莊子污水廠于天津市竣工，開創(chuàng)了中國城市市政污水規(guī)?；刑幚淼南群?，為其他省市自治區(qū)提供了寶貴的經(jīng)驗。1.2.3國外污水處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀古羅馬時期開始，便有城鎮(zhèn)污水處理的記載，當(dāng)時羅馬地區(qū)環(huán)境容量大，人類的用水需求只需依賴水體的自凈能力。而后，隨著城市化進程的加快，大量細菌通過生活污水傳播到各地，加快了傳染病的蔓延。自此，人類開始用石灰、明礬等物質(zhì)對污水進行初步凈化。十八世紀(jì)中期，隨著歐洲工業(yè)革命的進行，有機物開始成為城市污水中的去除重心。1881年，法國科學(xué)家發(fā)明了Mori池，這個最早的生物反應(yīng)池拉開了生物法處理城市污水的序幕。1912年Arden和Lokett發(fā)明了活性污泥法，并于英國的曼徹斯特市開創(chuàng)了第一座以活性污泥法為主要處理工藝的污水處理廠；20世紀(jì)50年代后，一系列脫氮除磷工藝在活性污泥法的基礎(chǔ)上被提出；近幾十年，自然資源的短缺引發(fā)大量關(guān)注，一批更高效，資源回收率更高脫氮除磷技術(shù)得以應(yīng)用。1.2.4前沿技術(shù)及發(fā)展趨勢中國工程院院士曲久輝于2014年在《建設(shè)面向未來的中國處理廠概念》中率先提出面向未來的中國污水處理廠的建設(shè)理念與設(shè)想ADDINNE.Ref.{7F5665CE-F816-4C93-802D-5FB98E40DBF7}[2]，未來的污水廠將不再是以減少污染物為目標(biāo)，而是要轉(zhuǎn)變?yōu)槌鞘械哪茉?、水源、肥料工廠，并發(fā)展成與社區(qū)全方位融合、互利共生的基礎(chǔ)設(shè)施。在關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)上，主要分為三方面：水資源可持續(xù)回用、物質(zhì)合理循環(huán)和提高能源自給率、環(huán)境友好ADDINNE.Ref.{2EEB37CE-EFE8-48F6-B6BD-3A685F2AE4CE}[3]。水資源可持續(xù)回用主要體現(xiàn)在發(fā)布的污水排放標(biāo)準(zhǔn)日益嚴峻。例如1985年的《北京市水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》到2005年的《北京市水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/307-2005)，再到2012年的《城鎮(zhèn)污水處理廠水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(DB11/890-2012)，排放目標(biāo)從削減常規(guī)污染物到擴大再生利用。膜工藝在這方面存在較大的技術(shù)創(chuàng)新空間，尤其是以膜技術(shù)為核心的深度處理來實現(xiàn)再生水利用。國外耶魯大學(xué)等科研機構(gòu)已充分證明，將反滲透與正滲透組合使用，可以有效降低膜耗，并達到特定用水水質(zhì)要求ADDINNE.Ref.{5F008600-56CB-4FA3-9901-C13C2AB2CFC5}[4]。未來，大通量、低能耗、耐污染的膜與膜組件是膜技術(shù)污水處理的重要目標(biāo)。物質(zhì)合理循環(huán)是指從污水/污泥中提取的有機物、氮、磷等可再利用物質(zhì)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品。能源自給比率是指通過污水生物氣化和利用污水來源的熱能來回收熱和電[5]。中國在厭氧膜生物反應(yīng)器技術(shù)、污泥濃度厭氧消化、磷酸鹽回收、分流和主流厭氧消化等方面取得了一定的技術(shù)進步。包括：可持續(xù)碳源回收技術(shù)、可持續(xù)反硝化技術(shù)、可持續(xù)磷源回收技術(shù)。未來發(fā)展趨勢是在穩(wěn)定和最新的標(biāo)準(zhǔn)下，向能源、低能耗、資源利用和精細化管理方向發(fā)展。在環(huán)境友好方面，未來污水處理廠重點目標(biāo)是決包括臭味和噪聲控制等在內(nèi)的引起群眾感官不悅和危及身體健康的潛在風(fēng)險。1.3區(qū)域概況1.3.1自然環(huán)境沈陽市于洪區(qū)與鐵西、皇姑區(qū)接壤、與市西側(cè)的新民市接壤?？偯娣e774平方公里，城市規(guī)劃面積80平方公里，轄區(qū)總?cè)丝?5萬。于洪區(qū)東北部海拔較高，西南部略有傾斜。除了平羅鎮(zhèn)黃土坎屬于山前傾斜平原以外，其余均屬于遼河平原。地形平坦開闊，一般海拔30~40米。氣候?qū)贉嘏拇箨懶园霛駶櫦撅L(fēng)氣候，特點是四季分明，同季雨熱并茂，同時干冷兼?zhèn)?，日照充足，降雨集中。年平均氣?.5℃。最冷的月份是1月份，最熱的月份是7月份。年平均降雨量659.6mm，日照時數(shù)2727小時，日照率57%。有五條河流，全長149.7公里。1.3.2發(fā)展規(guī)劃建成后，永安新城分為三個功能區(qū)。中國“沈陽國際特種機械工具城”是裝備制造業(yè)核心支撐產(chǎn)業(yè)區(qū)，規(guī)劃面積15.3平方公里。由西鐵沈陽集裝箱中心站運營的沈陽長安國際物流港規(guī)劃面積為26平方公里。以東部‘東北亞商貿(mào)城’為代表的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和住房支持區(qū)，也是長安新城核心區(qū)，規(guī)劃面積15.4平方公里。未來將形成上述30億個產(chǎn)業(yè)集群。建成后，永安新城是沈陽市工業(yè)基地、工業(yè)物流基地的龍頭，也是沈陽市連接帶的龍頭，是支持大型專業(yè)市場會議區(qū)域的裝備制造業(yè)，規(guī)劃人口2030年25萬人。第二章設(shè)計資料2.1排水制度根據(jù)城市規(guī)劃和環(huán)保部門的相關(guān)要求，該工程排水體制設(shè)計為雨、污分流制。2.2確定處理水量根據(jù)《室外給水設(shè)計規(guī)范GB50013-2018》[16]的相關(guān)規(guī)定，于洪區(qū)永安新城屬于二區(qū)Ⅰ型小城市。平均日綜合生活用水定額見表2-1所示。表2-1平均日綜合生活用水定額表[L/(人·d)]城市類型超大城市特大城市Ⅰ型大城市Ⅱ型大城市中等城市Ⅰ型小城市Ⅱ型小城市一區(qū)210—400180—360150—330140—300130—280120—260110—240二區(qū)150—230130—210110—19090—17080—16070—15060—140三區(qū)90—16080—15070—14060—130根據(jù)上述定額，污水量預(yù)測計算如下:生活污水量的預(yù)測根據(jù)城市規(guī)劃中預(yù)測的人口數(shù)和用水量標(biāo)準(zhǔn)折算成污水量。根據(jù)涪陵區(qū)的總體規(guī)劃，于洪區(qū)永安新城規(guī)劃人口14.7萬人，2030年規(guī)劃人口為25萬人。確定綜合生活用水量定額為:近期綜合生活用水定額:100[L/(人·d)](包括居民和公建用水);2030年平均日綜合生活用水定額:120[L/(人·d)](包括居民和公建用水)。生活污水量根據(jù)用水量計算，折污系數(shù)取0.85，則平均日污水流量近期為144.62(L/s)，遠期為295.14(L/s)。綜合生活污水總變化系數(shù)近期為Kz=1.56遠期為Kz=1.47。(1)目前，永安新城的部分工業(yè)企業(yè)還在建設(shè)中，不能根據(jù)實際工業(yè)企業(yè)計算工業(yè)污水故根據(jù)規(guī)劃，工業(yè)用水水量按生活用水量的20%計，工業(yè)污水量折污系數(shù)為0.8。工業(yè)污水由企業(yè)自行經(jīng)初步處理達到《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》后排入城市污水系統(tǒng)，由城市污水廠統(tǒng)一處理達標(biāo)后排放，據(jù)此計算城市工業(yè)污水量見表2-2所示。表2-2工業(yè)污水量計算表規(guī)劃年限規(guī)劃人口(萬人)綜合生活用水定額(L/(人·d))折污系數(shù)用水量折算系數(shù)工業(yè)污水量(L/s)2020(近期)14.71000.80.2272030(遠期)251200.80.256(2)地下水滲入量按每日最大污水量的10%計算，見表2-3所示。表2-3地下水滲入量計算表規(guī)劃年限規(guī)劃人口(萬人)生活污水量(L/s)工業(yè)污水量(L/s)折算系數(shù)地下水滲入量(L/s)2020(近期)14.7225.6270.125.282030(遠期)25460.42560.151.60(3)城市污水設(shè)計總水量計算見表4所示。表2-4污水設(shè)計總水量計算表規(guī)劃年限規(guī)劃人口(萬人)生活污水量(L/s)工業(yè)污水量(L/s)地下水滲入量(L/s)污水總量(L/s)2020(近期)14.7225.62725.28278.112030(遠期)25460.425651.60567.57因此，擬建污水處理廠規(guī)模為：近期處理水量為：2.5萬m3/d，遠期處理水量為：5萬m3/d。2.3設(shè)計進出水水質(zhì)根據(jù)《于洪區(qū)馬三家污水廠一期報告》可知，進水水質(zhì)如表2-5所示。表2-5設(shè)計進水水質(zhì)水質(zhì)指標(biāo)設(shè)計進水水質(zhì)COD657mg/LBOD5240mg/LNH3-N12mg/LTN25mg/LTP3mg/LSS19mg/LpH6—8水溫10℃—25℃處理出水要求不高于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)[17]的一級A標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)排放標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計出水水質(zhì)見表2-6。表2-6水質(zhì)評價標(biāo)準(zhǔn)(mg/L)項目CODNH3－N(以N計)BOD5TN(以N計)TPSS一級A標(biāo)準(zhǔn)505(8)10150.5(1)10一級B標(biāo)準(zhǔn)608(15)20201(1.5)202.4選址在市政排水工程設(shè)計初期，對于廠址的選擇是最為關(guān)鍵的,如果建設(shè)地址選擇不合理,那么前期投人就達不到預(yù)期的效果,而且在后期運營過程中也會面臨一系列的麻煩。根據(jù)污水處理廠廠址選取原則，并參考于洪區(qū)總體規(guī)劃原則，結(jié)合其地形地勢考慮，擬建污水處理廠選在通河下游，如圖2-1所示位置：圖2-1污水廠選址位置示意圖第三章工藝比選3.1水質(zhì)特征分析根據(jù)沈陽市永安新城污水廠進水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)，污水處理廠主要去除的污染物為COD、BOD5、SS、NH3-N及總氮總磷。3.1.1可生化性分析根據(jù)污水的BOD/CODcr值可鑒定污水是否可生化處理。判別標(biāo)準(zhǔn)見表3-1。表3-1污水可生化性判別表BOD/CODcr＞0.450.45～0.30.3～0.25＜0.25可生化性易生化可生化較難生化不宜生化根據(jù)本項目進水水質(zhì)，BOD/CODcr=160/320=0.5＞0.45。故本項目的進廠水屬于易生化的城市污水。因此，本工程適于采用生物處理工藝。3.1.2生物脫氮除磷可行性分析一般認為，C/N≥3.5才能進行有效脫氮，本項目C/N=3.57，可滿足生物脫氮要求。本項目BOD5/TP＝240/3＝80，可滿足生物除磷要求。3.2污水處理工藝3.2.1污水處理工藝的原則3.2.2工藝比選目前我國所采用的污水處理工藝類型主要有以下幾種：傳統(tǒng)活性污泥處理工藝、AB工藝、A/O工藝及AAO工藝、水解—好氧工藝、氧化溝工藝、SBR工藝及其變型工藝、曝氣生物濾池工藝、生物接觸氧化工藝、氧化塘、Biolak及土地處理工藝。特別是近五年來，由于推行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)中的一級B和一級A標(biāo)準(zhǔn)，脫氮除磷的需求使AAO工藝的采用變得更加廣泛ADDINNE.Ref.{5171383C-CF3A-4F13-B2FD-47389D54DCA7}[6]。傳統(tǒng)活性污泥處理工藝傳統(tǒng)活性污泥法是一種生物污水處理方法。這種方法是在人工氧化作用下不斷混合培養(yǎng)污水和各種微生物群，形成活性污泥?；钚晕勰嗟纳锝到?、吸附和氧化被用來分解和去除污水中的有機污染物。之后，污泥從水中分離出來，大部分污泥回流到曝氣池，剩馀污泥從活性污泥系統(tǒng)中排出。在20世紀(jì)80年代以前在日本建設(shè)的污水處理廠中，當(dāng)時廢水中不需要含有氮、磷，生物處理工藝主要采用常規(guī)活性污泥處理工藝及其改進工藝，主要功能是大幅度去除污水中的物質(zhì)。雖然是膠體和溶解性有機污染物，但對氮、磷的去除率較高(2)AB工藝吸附生物降解(Adsorption-Biodegration)簡稱AB處理工藝。該工藝是德國亞琛工業(yè)學(xué)院Bothobahnke教授開發(fā)的一種新型污水生物處理工藝。AB工藝分為A段吸附階段和B段生物氧化階段，兩個階段相互獨立，存在沉淀和污泥回收系統(tǒng)。A段污泥負荷率較高，B段污泥負荷率較低，對剩馀污染物進行類似活性污泥法的生物氧化反應(yīng)。20世紀(jì)80年代，日本對AB工藝的特點、運行機理以及加工過程的穩(wěn)定性進行了研究。AB過程在沖擊載荷作用下很強，具有pH值變化和有害物質(zhì)有明顯緩沖作用的特點。但對低濃度城市污水處理廠的污泥處理處置難，因此限制了AB工藝的發(fā)展應(yīng)用。(3)A/O及AAO工藝前置反硝化脫氮工藝，稱A/O工藝，A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起，A段DO不大于0.2mg/L，O段DO=2-4mg/L。在缺氧的情況下，廢水中的漂浮污染物如洋淀粉、纖維和碳水化合物，以及可溶性有機物被水解成有機酸。如果將這些無酸水解產(chǎn)物放入好氧池中進行好氧處理，可以增強廢水的生物化學(xué)和氧氣的效率，在矮化階段，等壓菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物氨化(有機鏈上的N或氨基酸中的氨基)游離出氨(NH3、NH4+)，在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3-N(NH4+)氧化為NO3-，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3-還原為分子態(tài)氮(N2)完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實現(xiàn)污水無害化處理。AAO處理工藝通過厭氧、無酸、好氧交替變化的環(huán)境完成除磷脫氮反應(yīng)。在厭氧條件下，抑制循環(huán)污泥中的聚磷菌，釋放體內(nèi)磷酸鹽，獲得能量，吸收污水中可生物降解的溶解性有機物(BOD5)，維持生命，將有機物轉(zhuǎn)化為PHB并儲存在細胞內(nèi)。在反硝化條件下，反硝化細菌利用廢水中的有機碳作為電子供體，以硝酸鹽自由電子作為電子受體，將循環(huán)中的硝態(tài)氮還原為氮氣并釋放反硝化過程；在好氧條件下，磷酸化的細菌細胞優(yōu)先分解體內(nèi)的PHB，釋放的能量用于細胞合成，通過吸收和吸收合成聚磷酸ADDINNE.Ref.{035CD37B-6335-4E5C-872F-35D34B76479A}[7]。上世紀(jì)80年代末至90年代初，A/O和AAO工藝被應(yīng)用于城市污水處理，成為主流。在這一階段，氮磷污染物控制去除技術(shù)的研究和相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用是水污染控制的重要問題。A/O工藝包括A/O除磷工藝和A/O反硝化工藝，對磷和氮的去除率均超過A/O工藝。AAO工藝能同時高效除磷和反硝化。20世紀(jì)90年代以來，隨著反硝化除磷工藝在廢水處理中的應(yīng)用，AAO工藝本身存在的缺陷，即硝化菌、反硝化菌和聚磷菌，與有機負荷、泥齡和碳源需求的矛盾相抗衡。研究人員做了大量的研究來改進這一過程，并已有一定規(guī)模的應(yīng)用。(4)水解—好氧工藝由于對傳統(tǒng)活性污泥工藝的基礎(chǔ)設(shè)施投資高，運行成本高和功耗高的問題，北里市環(huán)境保護研究所在1980年代初開發(fā)了一種水解好氧生物處理工藝。它由一個水解氧化反應(yīng)器和一個好氧處理裝置組成，該水解氧化反應(yīng)器放棄了厭氧反應(yīng)階段的甲烷發(fā)酵階段，在厭氧反應(yīng)中通過水解和酸產(chǎn)生作用一次處理污泥和污泥。厭氧反應(yīng)，并在整個過程中將超過80％的懸浮水水解為可溶性物質(zhì)。將大分分解成小分子后，不僅降解了可降解的大分子物質(zhì)，而且發(fā)展了10年，其中供水BOD5/COD的比例得到了提高，形成了一種完美的水解和好氧技術(shù)。依次開發(fā)了水解-活性污泥處理工藝，水解氧化槽處理工藝，水解催化氧化工藝，水解土地處理工藝和水解-氧化池處理工藝。由于其優(yōu)異的有機沖擊影響力，在低溫條件下的良好去除效果，穩(wěn)定的過量污泥，穩(wěn)定的水質(zhì)等，數(shù)百種水解的生物濾池和污水處理廠（如北京三茂）全國各地建造。(5)氧化溝工藝氧化溝也稱為連續(xù)回路反應(yīng)器(ContinuousLoopReactor)，由荷蘭公共衛(wèi)生研究所于1950年代開發(fā)。第一個氧化罐始于1954年，以TNO的tasveer博士的設(shè)計命名。氧化溝是對傳統(tǒng)活性污泥處理廢水處理技術(shù)的改進，其外形呈現(xiàn)出封閉的環(huán)形槽，其顯著特點是混合液在槽中連續(xù)循環(huán)，形成厭氧，缺氧，缺氧。在有氧階段，將傳統(tǒng)的曝氣曝氣改為機械曝氣。粗略地將其分類為卡爾賽爾（Calcell）氧化槽，奧貝爾（Orbel）氧化槽，交替工作氧化槽（兩槽型，三槽類型，半交替操作型），一體式氧化槽等，并從以下方面進行了改進。曝氣設(shè)備投資，節(jié)能性能，場地面積和污泥回流設(shè)備各有優(yōu)缺點。在1990年代中期，氧化溝技術(shù)因其良好的反硝化效果且沒有沉淀池而得到了廣泛應(yīng)用。這一時期建設(shè)的大型廢水處理項目基本上采用了氧化溝技術(shù)。近年來，在各種氧化池中除磷反硝化的效果，設(shè)計，充氧設(shè)備和運行控制方面進行了許多研究。各種氧化槽都在不斷創(chuàng)新。例如，Carrousel氧化槽從第一代普通Carrousel氧化槽演變?yōu)榫哂蟹聪趸坠δ艿腃arrousel2000型氧化槽，然后發(fā)展為第三代Carrousel3000氧化槽。由于許多生活污水處理廠使用的情況，氧化溝工藝已證明該工藝簡單，強制，便于污水處理，運行成本低，工藝穩(wěn)定性高。目前，日本使用的許多氧化物溝包括Orbal氧化溝、Carrousel氧化溝、T型氧化溝、DE型氧化溝、一體化氧化溝等。(6)SBR及其變型工藝SBR工藝也稱為順序分批活性污泥工藝，最大的特點是可以使用間歇曝氣系統(tǒng)完成整個過程。該過程的間歇過程分為五個過程，即水浸，曝氣反應(yīng)，沉淀，排水和閑置備用，并且在同一容器中進行五個過程。順序批處理時間因水濃度和設(shè)計負荷而異。SBR工藝有很多優(yōu)點，最大的特點是所有反應(yīng)和沉降過程都在同一反應(yīng)器中進行，而且由于廢棄了許多結(jié)構(gòu)和設(shè)施，因此可以節(jié)省土地，基礎(chǔ)設(shè)施投資也減少了。①傳統(tǒng)SBR工藝反應(yīng)在同一容器中發(fā)生。此過程首先將水注入同一容器，但進入同一容器，然后形成厭氧，厭氧，取水口，曝氣氧填充-反硝化除磷-沉淀-驅(qū)油過程。缺點是該結(jié)構(gòu)的總體積利用率低，通常小于50％，并且僅適用于低廢物體積。②CAST工藝CAST工藝是在傳統(tǒng)SBR工藝和ICEAS工藝的基礎(chǔ)上優(yōu)化的一項新技術(shù)。每個CAST系統(tǒng)通常具有四個過程：澆水，反應(yīng)，沉淀，空轉(zhuǎn)和溢流。在四個池塘工作。初步反應(yīng)區(qū)通常位于每個池塘的尖端，一部分污泥回流到該區(qū)域。該技術(shù)的優(yōu)點是沖擊負荷大，具有適應(yīng)水質(zhì)變化的能力，處理效果比較顯著。缺點是必須有設(shè)備和控制系統(tǒng)在任何池塘中進行沉降和沉降，并且間歇性地取水，不僅增加了水頭損失，而且扣減率高且利用率低。而且，自動化程度很高。③Unitank工藝Unitank工藝比較先進，它同時擁有SBR和傳統(tǒng)活性污泥法兩種技術(shù)的優(yōu)點恒定水位，能夠連續(xù)運行，占用面積也非常小，系統(tǒng)運行靈活方便。④CASS工藝CASS工藝是一種循環(huán)循環(huán)活性污泥法，通過在池上的入口增加生物選擇器，基于SBR實現(xiàn)連續(xù)供水和間歇排水。CASS反應(yīng)池分為兩部分：生物選擇病房（初步反應(yīng)區(qū)）和主要反應(yīng)病房。在廢水中高濃度可溶性有機物快速積累的過程中，緩沖了水中的水質(zhì)，水含量，pH和有毒物質(zhì)，同時有效抑制了絲狀真菌的生長。主要反應(yīng)區(qū)位于反應(yīng)池的后端。CASS工藝的特征結(jié)合了反應(yīng)，沉淀，排水和功能，以揭示去除污染物的效果，同時具有良好的反硝化除磷效果。(7)曝氣生物濾池工藝80年代末在歐洲開發(fā)的新型生物膜廢水處理技術(shù)最初是作為曝氣生物濾池BAF進行開發(fā)的，并在90年代初得到了很大發(fā)展，每天的最大規(guī)模達到了幾萬噸，反硝化并去除磷。從1990年代開始，我國就開始研究曝氣生物濾池技術(shù)，其主要形式分為三種：BIOCARBON、BIOFOR和BIOSTYR。BIOCARBON的缺點是負載不高，易于保持且操作周期短，但BIOFOR和BIOSTYR克服了這些缺點，成為曝氣過濾器的主要形式。近年來，有關(guān)于BIOFOR和BIOSTYR曝氣生物濾池的中期研究報告，以及曝氣生物濾池和硝化反硝化機理的短期觀察。近年來，日本的曝氣生物濾池的研究和開發(fā)非常受歡迎。在日本的曝氣生物濾池中，有戴倫河污水處理廠，采用生物法工藝，廣東南開污水處理廠采用BIOSTYR工藝，沉陽千條河污水處理廠采用上游兩級工藝。階段生物濾池。(8)生物接觸氧化工藝生物催化氧化過程的本質(zhì)是在生物反應(yīng)池中填充填料，將充滿氧氣的污水浸入整個填料中，并使填料以恒定的流速流動。生物膜在填充物上拉伸，使廢水和生物膜廣泛接觸，生物膜上生物膜的有機代謝去除了污水中的有機污染物，從而對污水進行了凈化。它具有能耗低，污泥盤小和水質(zhì)差的優(yōu)點。近年來，由于新型生物填充劑的更高性能和更可靠的操作，該技術(shù)在日本的應(yīng)用變得更加迅速。(9)穩(wěn)定塘穩(wěn)定塘是人為地重建該土地，安裝一個污水池，并利用該池糖中生物的凈化功能凈化污水。污水處理的過程與水體的自然凈化過程非常相似，兩者都主要在污水處理中利用污水中的微生物和池塘中的水生植物進行處理，污染物與廢水協(xié)同作用。分解污水中的污染物。對于穩(wěn)定塘，系統(tǒng)中的微生物可以將穩(wěn)定塘分為好氧塘，厭氧塘和兼性塘。從80年代到1990年代，日本的穩(wěn)定塘技術(shù)迅速發(fā)展?，F(xiàn)代穩(wěn)定塘直接使用天然池塘挖地面，并花了些力氣將天然穩(wěn)定塘從傳統(tǒng)的穩(wěn)定塘類型中解脫出來，傳統(tǒng)的穩(wěn)定塘類型已經(jīng)發(fā)展成為一種規(guī)范的處理設(shè)施，并且依賴于簡單的新池塘及其組合系統(tǒng)。它已發(fā)展成為一個良性的生態(tài)系統(tǒng)，僅在以自然凈化和人工強化技術(shù)相結(jié)合的工藝形式開發(fā)的凈化工藝中，污水處理廠才能將其用于多種功能。1985年有30多個穩(wěn)定塘，1988年增加了80個，在90年代后期增加了120個。(10)土地處理我國濕地處理廢水發(fā)展較晚，“一七五”期間我國開展人工濕地的研究，分別在北京昌平、深圳白泥坑、天津等地建成不同處理規(guī)模的人工濕地處理工程。近幾年來，已有不少單位對人工濕地處理系統(tǒng)的機理、動力學(xué)模型、水生植物以及設(shè)計參數(shù)等有關(guān)問題開展了初步的研究工作。人工濕地因其具有效率高、投資運行及維護費用低、適用面廣、耐沖擊負荷強等優(yōu)點。在這一系列工藝比較中，可以根據(jù)處理效果來進行選擇。但是，每個工藝都有一定的優(yōu)點和局限性。具體來說，我們必須充分考慮該項目的先進技術(shù)，成熟度和適用性。氧化溝系列工藝穩(wěn)定，成熟，工藝簡單，對自動化的依賴程度低，其建設(shè)投資，運行成本，能耗和場地面積均高于其他方向，不適合在開發(fā)區(qū)使用。SBR技術(shù)是一種高效且簡化的技術(shù)，近年來發(fā)展迅速，已廣泛用于中小型污水處理廠。但是，為了在反應(yīng)區(qū)域中進行曝氣，降水，海水和空轉(zhuǎn)的多個階段，需要先進的自動控制，并且對操作控制條件的要求很高，并且對于技術(shù)要求高的區(qū)域來說操作困難?？刂扑较鄬^弱。盡管AAO工藝的占地面積大且剩余污泥量大，但與氧化溝技術(shù)相比，其運行成本較低，并且比SBR工藝更易于實現(xiàn)操作控制和自我控制的要求。并且，在AAO工藝中，氮磷的去除率很高，污泥的膨脹難以發(fā)生?；谝陨媳容^，將采用AAO工藝作為污水處理廠污水處理的主要核心工藝。3.2.3深度處理工藝比選城市污水深度處理技術(shù)根據(jù)地方水質(zhì)的不同情況主要分以下幾種處理工藝：混凝沉淀＋過濾法、直接過濾法、微絮凝過濾法、接觸氧化法、曝氣生物濾池法、活性碳吸附法、超濾膜法、半透膜法等。污水二級生化處理后可以去除污水中大量的BOD和SS，但還殘留有難生物降解的有機物、氮、不可沉淀的固體顆粒、致病微生物以及無機鹽等污染物質(zhì)[9]。此外，部分懸浮物可能還影響后續(xù)消毒處理的效率與效果。因此在污水消毒前，需進行深度處理。康芳芳[10]在2016年對不同組合工藝深度處理污水廠二級出水展開試驗研究，發(fā)現(xiàn)臭氧-生物活性炭對水中有機物的去除能力較強，混凝沉淀-曝氣生物濾池對氨氮、亞硝態(tài)氮和磷的去除更有優(yōu)勢，而混凝沉淀過濾對磷的去除效能最高，根據(jù)出水水質(zhì)的要求，考慮到混凝沉淀過濾工藝具有工藝簡單、投資較小、運行效果可靠，同時出水水質(zhì)穩(wěn)定，運行管理方便等優(yōu)點，故本工程擬采用混凝沉淀過濾工藝。結(jié)合當(dāng)?shù)氐陌l(fā)展現(xiàn)狀，選擇混凝沉淀+反硝化深床濾池工藝。3.3消毒方案比選《城市污水處理工程項目建議標(biāo)準(zhǔn)》第二十二條規(guī)定：為保證公共衛(wèi)生安全，防治傳染性疾病傳播，城市污水處理廠應(yīng)設(shè)立消毒設(shè)施。污水廠出水消毒工藝應(yīng)根據(jù)污水水質(zhì)與受納水體功能要求綜合考慮確定，宜采用加氯消毒或其它的有效措施。目前，常見的消毒方法有氯消毒、臭氧消毒、紫外線消毒、熱處理和膜過濾等方法。這些方法均可以達到消毒殺菌的目的，但臭氧消毒、熱處理和膜過濾法運行成本過高，并不適用于中小型城市污水處理廠；氯消毒的工程成本較低，但其占地面積大，另外液氯還存在運輸及貯存的危險；紫外線消毒設(shè)備投資雖然稍高，但其占地和安全可靠性方面優(yōu)勢較為明顯。因此從安全和環(huán)境保護角度出發(fā)，本設(shè)計采用紫外線消毒。3.4污泥處理工藝比選近些年隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和人們對于環(huán)保意識的提升，污水廠的數(shù)量在急劇的增多。據(jù)統(tǒng)計，在2017年，我國的污水廠數(shù)量為3900座，污水處理能力為1.8億m3/d，污泥產(chǎn)量每年超4000萬噸(以80%含水率計)ADDINNE.Ref.{8E902AFD-6076-413B-A501-729DB02958C1}[11,12]。同時，我國各省份的污泥產(chǎn)量也不盡相同。東部地區(qū)的污泥產(chǎn)量要高于西部地區(qū)，南部地區(qū)的污泥產(chǎn)量要高于北部地區(qū)。這與我國各部分的經(jīng)濟發(fā)展水平呈現(xiàn)出極大的相似性ADDINNE.Ref.{32784255-5888-41EF-8D0C-34C73515D485}[13]，從目前國際上已建成運行的污泥處理處置項目來看，常見的污泥處理方式有好氧發(fā)酵（堆肥）、厭氧化、濃縮、干化、焚燒。污泥處置方式有土地利用、填埋、綜合利用等ADDINNE.Ref.{51F4AAE0-0882-4124-9124-B42F2CFA1041}[14]3.4.1污泥脫水工藝污泥脫水工藝是將流態(tài)的原生、濃縮或消化污泥脫除水分，轉(zhuǎn)化為半固態(tài)或固態(tài)泥塊的一種污泥處理方法。據(jù)污泥沉渣的性質(zhì)及脫水設(shè)備的效能不同，經(jīng)過脫水后，污泥含水率可降低到55%。污泥濃縮脫水主要有兩種方式，一是重力濃縮；一是機械濃縮。重力濃縮占地大，露天布置，氣味難聞，且污泥中磷有二次污染，因此本設(shè)計采用機械處理方式。3.4.2污泥處置方案污泥經(jīng)濃縮脫水后，必須經(jīng)妥善處置，如果任意排放或堆置，將會產(chǎn)生不可估量的二次環(huán)境污染?？沙２捎玫姆绞接形勰噢r(nóng)用、污泥與城市垃圾混合堆肥、污泥填埋和污泥焚燒等。污泥在污水廠出廠時的含水率一般在80%。如果污水廠的污泥直接進行焚燒會造成能源的極大浪費，污泥進行焚燒之前需要將含水率降低到較低的水平。同時污泥焚燒會產(chǎn)生大量二噁英等二次污染物ADDINNE.Ref.{606392F4-CAFC-40C4-A05E-AFFEE9FCF88F}[15]。第四章工藝流程及可行性分析4.1污水處理工藝流程圖沈陽市永安新城污水廠擬采用AAO生物處理工藝+混凝沉淀過濾深度處理工藝的流程如圖4-1所示：圖4-1污水處理工藝流程圖4.2可行性分析參考各類構(gòu)筑物的去除能力以及各工藝流程對相應(yīng)污染物指標(biāo)的去除效率，本設(shè)計污水廠處理效率如表4-1所示。表4-1污水廠各處理流程預(yù)計處理程度項目名稱BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)一級預(yù)處理(格柵及沉砂池)設(shè)計進水水質(zhì)2406571925123設(shè)計出水水質(zhì)1685919.525123處理率范圍(%)20-305-1040-55000處理率(%)301050000參考《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB50014-2006)[18]二級處理(AAO生化池)設(shè)計進水水質(zhì)1685919.525123設(shè)計出水水質(zhì)16.859.11.952.40.6處理率范圍(%)80-9570-9080-9560-8580-9560-90處理率(%)909080808080參考《HJ中華人民共和國國家環(huán)境保護標(biāo)準(zhǔn)》(HJ576-2010)[19]深度處理設(shè)計進水水質(zhì)16.859.11.952.40.6設(shè)計出水水質(zhì)15.12540.3852.40.24處理率范圍(%)60-7035-4570-8010-2055-7060-80處理率(%)704070106060參考《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》根據(jù)本污水處理廠各處理流程預(yù)計處理程度和處理效率可知，設(shè)計收集到的污水進入水廠，經(jīng)過格柵和沉砂池的一級處理后進入AAO生化池進行二級處理，最后流經(jīng)二沉池在混凝沉淀池及反硝化深床濾池中進行深度處理，出水水質(zhì)能夠達到國家污水排放A標(biāo)。第五章主要構(gòu)筑物的工藝設(shè)計及計算近期流量：Qd=25000m3/d，遠期流量：Qd=50000m3/d綜合生活污水量總變化系數(shù)可根據(jù)表5-1的規(guī)定取值。表5-1綜合生活污水量總變化系數(shù)平均日流量(L/s)5154070100200500≥1000總變化系數(shù)(Kz)2.32.01.81.71.61.51.41.3用內(nèi)插法求得近期Kz=1.56，遠期Kz=1.475.1格柵本設(shè)計采用粗細兩道格柵，選用機械清渣。其中，粗格柵設(shè)在污水泵站前，細格柵設(shè)在污水泵站后。粗細兩道格柵都設(shè)置兩組即N=2，每組的設(shè)計流量為0.29m3/s。5.1.1粗格柵的設(shè)計計算①柵條數(shù)計算：20條。設(shè)柵前水深h=0.4，過柵流速為0.9m/s，柵前流速為0.7m/s。每日柵渣量取0.07m3柵渣/(103m3污水)，柵條間隙寬度b=0.04m，格柵傾角α=60°，格柵數(shù)2個。②柵槽寬度：1.19m③進水渠道寬度：0.98m④進水渠道漸寬部分長度：0.3m⑤柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度：0.15m⑥水流通過格柵的水頭損失：0.04m⑦柵后槽總高度：0.8m⑧柵槽總長度：2.45m⑨格柵每日產(chǎn)生的柵渣量：2.38m3/d，宜采用機械清渣。⑩進水與出水渠道：城市污水通過管道送入進水渠道，然后，經(jīng)由提升泵房將污水提升至細格柵。5.1.2細格柵的設(shè)計計算設(shè)兩組細格柵，設(shè)計中取格柵柵條間隙b=0.01m，格柵柵前水深h1=0.8m，污水過柵流速v=0.9m/s，每根格柵條寬度S=0.01m，進水渠道寬度B1=0.96m，柵前渠道超高h3=0.3m，每日每1000m3污水的柵渣量W1=0.06m3/d。格柵的間隙數(shù)：38個格柵柵槽寬度：1.05m進水渠道漸寬部分的長度：0.12m進水渠道漸窄部分的長度計算：0.06m通過格柵的水頭損失：0.26m柵后槽總高度：1.36m柵槽總長度：2.49m每日柵渣量：2.04m3/d，宜采用機械清渣。⑧細格柵選型采用GSC1000回轉(zhuǎn)式細格柵，設(shè)備總寬1130mm，有效柵寬1000，刪網(wǎng)速度2.2m/min,電動機功率1.1kw。5.2污水提升泵房5.2.1污水提升泵房的設(shè)計要求機組布置時，在機組之間以及機組和墻壁間應(yīng)保持一定的距離。電動機容量小于50kw時，機組凈距不小于0.8米；大于50kw時，凈距應(yīng)大于1.2米。機組于墻的距離不小于0.8米，機組至低壓配電盤的距離不小于1.5米?？紤]到檢修的可能，應(yīng)留有足夠距離以抽出泵軸和電機轉(zhuǎn)子，如無單獨的檢修間，則泵房內(nèi)應(yīng)留有足夠的場地。此外，泵站內(nèi)的主要通道應(yīng)并不小于1.0～1.2米。5.2.2污水提升泵的設(shè)計計算①設(shè)計最大流量：73500m3/d選用三臺污水泵，其中兩用一備。則每臺泵設(shè)計流量為：289.35L/s總揚程估算：1.32m設(shè)集水池的有效水深為2m，則集水池的最低工作水位為：3.32m所需提升的最高水位為：4.68m故集水池最低工作水位與所提升最高水位之間高差為：8m出水管管線水頭損失計算如下：出水管Q=289.35L/s,選用管徑為DN300的鑄鐵管，查《給水排水設(shè)計手冊》第1冊得:

V=1.

48m/s,

100=10.9。出水管線長度估為40m，局部系數(shù)為8。則出水管管線沿程水頭損失為：0.92m局部水頭損失：0.89m水泵總揚程為：12.81m③選泵采用型號為300WL1200-21-110的立式污水泵。該泵提升流量1200m3/h,揚程21m，轉(zhuǎn)速980r/min,功率110Kw效率73%。④起重設(shè)備選用相配套的電動葫蘆。5.3沉砂池5.3.1平流式沉砂池的設(shè)計要求(1)池中污水的vmax為0.3m/s，vmin不小于0.15m/s；(2)Qmax污水在池中的停留時間取30～60s；(3)h有效不應(yīng)大于1.2m，一般采用0.25～1.0m，每格寬度不小于0.6m；(4)池底坡度設(shè)為0.01～0.02；5.3.2平流式沉砂池的設(shè)計計算(1)池體尺寸設(shè)計沉砂部分的長度：6m水流斷面積：3m2池總寬度：5m每格池寬度：2.5m(2)沉砂斗設(shè)計①貯砂斗所需容積：2.04m3②每個沉砂斗所需容積，沉砂池每一格有2個沉砂斗，容積為：0.525m3貯砂斗各部分尺寸計算砂斗上口寬：1.3m貯砂斗的容積:0.632m3貯砂室高度：0.896m，采用重力排砂，池底設(shè)6%坡度坡向砂斗池總高度：1.9m(3)核算最小流速：0.18m/s(4)進出水渠道設(shè)計①進水渠道：進水渠道的水流流速為0.24m/s②出水管道：出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，堰上水頭為0.16m設(shè)堰跌水高度h=0.1m，則沉砂池出水的水頭損失為0.26m③集水槽的設(shè)計沉砂池的出水流入集水槽，每兩座沉砂池設(shè)計一條集水槽，集水槽的進水通過出水堰自由跌落。5.4AAO工藝的設(shè)計計算5.4.1AAO工藝的設(shè)計要點AAO厭氧-缺氧-好氧生物脫氮除磷工藝主要設(shè)計參數(shù)見表5-2：表5-2AAO工藝主要設(shè)計參數(shù)項目數(shù)值BOD5污泥負荷N/[kgBOD5/(kgMLSS·d)]0.13~0.2TN負荷/[kgTN/(kgMLSS·d)]<0.05(好氧段)TN負荷/[kgTN/(kgMLSS·d)]<0.06(厭氧段)污泥濃度MLSS/(mg/L)3000~4000污泥齡Θc/d15~20水力停留時間t/h8~11各段停留時間比較A:A:O(1:1:3)~(1:1:4)污泥回流比R/%50~100混合液回流比R內(nèi)/%100~300溶解氧濃度DO/(mg/L)厭氧池<0.2,缺氧段≤0.5，好氧段=2COD/TN>8(厭氧池)TP/BOD5<0.06(厭氧池)因此：本設(shè)計的COD/TN=657/25=26＞8，TP/BOD5=3/240=0.0125＜0.06?？刹捎肁AO工藝。5.4.2基本工藝參數(shù)①處理廢水量Q=50000m3/d=0.58m3/s,②污泥負荷N=0.12kgBOD5/(kgMLSS·d)，參考取值范圍為：0.05～0.15③回流污泥濃度Xr=9000mg/L，污泥回流比Rr=100%,混合液懸浮固體濃度MLSS：4500mg/L設(shè)MLVSS/MLSS=0.75，則揮發(fā)性活性污泥的濃度為：2250mg/LTN去除率：60%混合液回流比：150%5.4.3AAO曝氣計算①總有效容積：13333.33m3②反應(yīng)水力總停留時間：6.4h③各段水力停留時間和容積：厭氧：缺氧：好氧＝1：1：3厭氧池停留時間：1.28h厭氧池池容：2666.67m3缺氧池停留時間：1.28h缺氧池池容：2666.67m3好氧池停留時間：3.84h好氧池池容：8000m3校核氮磷負荷：⑤剩余污泥量計算：降解BOD所產(chǎn)生的污泥量：4584.73kg/d內(nèi)源呼吸分解泥量：1800kg/d不可生物降解及惰性懸浮物(NVSS)：156.3kg/d剩余污泥量：2941.03kg/d反應(yīng)池有效深度為4m，取超高為1.0m，則反應(yīng)池總高：5m反應(yīng)池有效面積，共設(shè)反應(yīng)池2座，每座的容積為：6667m3生化池廊道設(shè)置設(shè)厭氧池1廊道，缺氧池1廊道，好氧池4廊道，共6條廊道。廊道寬6m。每條廊道長度為：50m尺寸校核：；長比寬5~10，寬比高1~2。可見長、寬、深均符合要求。5.4.4反應(yīng)池進、出水系統(tǒng)計算①進水管管道過水?dāng)嗝婷娣e：0.45m2管徑：0.78m進水通過DN800的管道送入?yún)捬酢毖酢醚醭厥锥说倪M水渠道。校核管道流速:1.3m/s，符合要求。②進水井污水進入進水井后，水流從厭氧段進入，設(shè)進水井寬為1m，水深0.8m。井內(nèi)最大水流速度：0.72m/s反應(yīng)池進水孔尺寸：取孔口流速v=0.8m/s，孔口過水?dāng)嗝娣e：0.72m2孔口尺寸取0.3×0.3m，則孔口數(shù)：9③出水堰按矩形堰流量公式：2.03m3/s堰上水頭：0.16m④出水井，設(shè)流速v=1.2m/s，則過水?dāng)嗝娣e：1.69m2出水井平面尺寸取為：2m×2m出水管管道過水?dāng)嗝娣e：1.56m2管徑：1.4m，取出水管管徑DN1500mm校核管道流速：0.8m/s5.4.5反應(yīng)池回流系統(tǒng)計算①污泥回流污泥回流比為100%，從二沉池回流過來的污泥通過1根DN200的回流管道分別進入首端的厭氧段。反應(yīng)池回流污泥渠道設(shè)計流量：0.58m3/s②混合液回流混合液回流比為R內(nèi)=150%。混合液回流量為：0.87m3/s混合液由2條回流管回流到厭氧池，單管流量：0.43m3/s管道過水?dāng)嗝娣e：0.36m2管徑：0.48m，取泵徑DN500mm5.4.6需氧量計算①平均時需氧量：7038.55kgO2/d②最大時需氧量：8500kgO2/d③最大時需氧量與平均時需氧量之比：1.215.4.7供氣量計算采用HWB-2型曝氣器，擴散器的服務(wù)面積每個為0.35m2，敷設(shè)于池底0.2m處，淹沒深度3.8m，計算溫度30℃。設(shè)定水中飽和溶解氧值為：Cs(20)=9.2mg/L；Cs(30)=7.6mg/L?？諝鈹U散器出口處的絕對壓力：1.385×105Pa設(shè)空氣擴散器的氧轉(zhuǎn)移效率EA=12%，空氣離開曝氣池池面時，氧的百分比：19%曝氣池混合液中平均氧飽和度：8.6mg/L平均時需氧量為：75.3kg/h最大時需氧量為：88.1kg/h曝氣池供氣量：曝氣池平均時供氣量為：2241m3/h曝氣池最大時供氣量為：2622m3/h5.4.8所需空氣壓力計算48kPa5.4.9風(fēng)機選離心風(fēng)機3臺，2用1備，則每臺風(fēng)機流量Gf為：1311m3/h選用TSE-200型羅茨鼓風(fēng)機。5.4.10曝氣器數(shù)量計算①曝氣器個數(shù)：3125個5.4.11空氣管路計算①供氣主管道：0.3m②供氣次管道：0.18m5.5二沉池的設(shè)計計算5.5.1二沉池的設(shè)計參數(shù)活性污泥法中沉淀池的設(shè)計數(shù)據(jù)宜按下表5-3的規(guī)定取值：表5-3沉淀池的設(shè)計數(shù)據(jù)沉淀池類型沉淀時間(t)表面水力負荷m3/(m2·h)污泥含水率(%)固體負荷kg/(m2·d)二次沉淀池1.5～2.51.0～1.599.2～99.6≤1505.5.2二沉池的計算①m3/dAAO反應(yīng)池懸浮固體濃度：mg/L二沉池底生物固體濃度為：mg/L污泥回流比:Rr=100%沉淀部分的面積：452.9m2池子直徑：25m實際水面面積：490.87m2實際負荷：1.06m3/(m2·h)沉淀池有效水深為：2.12m，徑深比為：11.78污泥部分所需容積：2170.8m3每個沉淀池污泥區(qū)的容積為542.7m3污泥斗計算：h5：1.3m污泥斗以上圓錐體部分污泥容積設(shè)計中采用機械刮吸泥機連續(xù)排泥，池底坡度為0.06：0.81m污泥斗以上圓錐體部分體積：130.19m3沉淀池總高度：4.83m5.5.3二沉池進、出水系統(tǒng)計算(1)進水管的計算①單池污水流量：0.14m3/s進水管設(shè)計流量為：0.22m3/s選取管徑D1=800mm。校核管道流速：0.29m/s②進水豎管進水井徑采用D2=0.8m，出水口尺寸0.5×0.8m2，共4個，沿井壁均勻分布。出水口流速為：0.14m/s③穩(wěn)流筒計算，穩(wěn)流筒過流面積為：11m2穩(wěn)流筒直徑為：4m出水部分的設(shè)計環(huán)形集水槽內(nèi)流量為：0.07m3/s集水槽寬度為：0.34m集水槽起點水深：0.4m集水槽終點水深：0.7m每個三角堰流量：0.00082136m3/s三角堰個數(shù)：177集水槽兩邊設(shè)三角堰，三角堰中心距：0.39m5.5.4排泥裝置吸泥管流量：0.58m3/s本設(shè)計中擬用2個吸泥管，每個吸泥管流量為：0.07m3/s規(guī)范規(guī)定，吸泥管管徑一般在150～600mm之間，擬選用mm，，流速：2.31m/s水力損失計算：以最遠一根虹吸管為最不利點考慮，這條管路長4m，局部水頭損失為：0.27m沿程水頭損失為：0.04m中心排泥管流量：0.15m3/s取，則中心管選擇DN500，1000，h3：0.08m，h4：0.02m泥由槽底跌落至泥面(中心筒內(nèi))m，槽內(nèi)泥高m?？偹^損失為：0.61m5.6加藥間的設(shè)計計算5.6.1混凝劑的選擇與計算混凝劑的用量：425kg/d溶液池容積：225m3混合池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，單池尺寸為L×B×H，其中包括超高0.30m與沉渣高度0.2m，則其有效水深H有效=3m，L=10m，B=8m。有效容積為V有效=240m3溶解池容積：45m3溶液池采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，設(shè)兩座溶解池，其中一座備用，單池尺寸為L×B×H，其中包括超高0.3m和沉渣高度0.2m。取L=10m，H=1.5m，B=3m。有效容積為V有效=45m3。溶解池采用機械攪拌，攪拌槳為平槳板，中心固定式。攪拌設(shè)備應(yīng)進行防腐處理。采用計量泵投加混凝劑，計量泵每小時加藥量：3.75m3/h5.6.2藥庫的設(shè)計計算①按照儲存30天藥劑計算藥劑體積。已知聚合氯化鋁的最大用量為Gmax(kg/d),則需儲存聚合氯化鋁量為：12.75②查出混凝劑密度ρ=1.15×103(kg/m3)，藥品堆放高度H=1.5m(一般可按1.5米計)，則儲存藥劑所需面積為：73.91m2③藥庫與加藥間合建，考慮藥劑運輸、搬運等所需空間，搬運和磅秤所占面積取藥劑所占面積的30%，則藥庫總面積(平方米)為：96.09m2結(jié)合加藥間尺寸，確定藥庫尺寸為L×B=10×10=100m2。5.7混凝沉淀池的設(shè)計計算5.7.1機械絮凝池的設(shè)計要點5.7.2機械絮凝池的計算①絮凝池的尺寸：347.22m3池寬：7m②攪拌尺寸每排上采用4個攪拌器，每個攪拌器長度:：1.5m攪拌器外緣直徑：3.7m每個攪拌器上裝有4塊葉片，葉片寬度采用0.2m。每根軸上槳板總面積為3.6m2，然后算出所占水流截面積28m2百分比12.86%。葉輪槳板中心點旋轉(zhuǎn)直徑：3.5m過水采用穿孔花墻的方式。絮凝池分格墻上過水孔道上下交錯布置，過孔流速分別為0.5m/s、0.4m/s和0.3m/s，則可分別算出不同流速下的孔洞面積，然后確定各個孔洞尺寸L×B=0.8m×0.5m，絮凝池分格墻厚為0.2m，每格設(shè)置一臺攪拌設(shè)備。5.7.3排泥系統(tǒng)的設(shè)計計算由于排泥管橫向布置，首末端積泥均勻度ms取0.60，查表得KW=0.54。取穿孔管孔眼直徑d=30mm，孔距s=0.40m。孔眼數(shù)目：8孔眼總面積：0.0057m2穿孔管截面積：0.0105m2穿孔管直徑：0.115m5.8沉淀池的設(shè)計計算5.8.1平流沉淀池設(shè)計要點5.8.2平流沉淀池的計算①設(shè)計流量：1041.67m3/h②沉淀池有效容積：1562.5m3沉淀池長度：54m沉淀池寬度：9.65m弗勞德數(shù)的計算：0.000015.8.3沉淀池進、出水部分設(shè)計計算①沉淀池的配水,采用穿孔花墻進水方式,則孔口總面積：1.6m2每個孔口的尺寸定為20cm×20cm,則孔口數(shù)為40個,進口水頭損失為：0.004m②沉淀池出水采用薄壁溢流堰,渠道斷面采用矩形,溢流堰的總堰長：62.5m出水堰采用指形堰，共6條,雙側(cè)集水,匯入出水總渠，出水堰的堰口標(biāo)高能通過螺栓上下調(diào)節(jié),以適應(yīng)水位變化。出水渠起端水深：0.49m出水渠道的總深設(shè)為0.9m，跌水高度0.22m。渠道內(nèi)的水流速度：0.54m/s沉淀池的出水管管徑初定為1000mm，此時管道內(nèi)的流速為：0.41m/s③沉淀池總高度：5.5m5.9反硝化深床濾池的設(shè)計計算5.9.1反硝化深床濾池的設(shè)計要點①反硝化深床濾池分格數(shù)不宜少于3格，并按同時工作考慮，水頭損失約2m。②碳源投加系統(tǒng)：包括碳源儲存設(shè)施、投加系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等。③反硝化深床濾池般為長方形，具體尺寸與濾磚規(guī)格有關(guān)，反沖洗周期為24-48h。5.9.2反硝化深床濾池主要工藝參數(shù)計算①所需濾料總體積：300m3②所需濾池總面積：150m2③單格面積：37.5m2，40m2④反硝化濾池高度設(shè)計：4.6m空床水力停留時間：0.8h甲醇投加率：17.856mg/L，23.21mg/L濾池循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計回流比取平均水量的60%，平均小時回流量為：868.32m3/h濾池水沖洗系統(tǒng)計算：0.24m3/s配水方孔面積：0.24m2氣沖洗系統(tǒng)計算反沖洗用氣流量按氣沖強度最大時空氣流量計算，氣沖流量一般取12-18L/(m2/s)，此處取q氣=15L/(m2/s)，則反沖洗氣流量：0.6m3/s，面積0.06m2每個小孔直徑：0.052m5.10紫外消毒構(gòu)筑物設(shè)計計算5.10.1紫外消毒構(gòu)筑物設(shè)計要求5.10.2紫外線消毒工藝的設(shè)計計算①峰值流量：0.58m3/s②燈管數(shù)：185選用10根燈管為一個模塊，則模塊數(shù)：18.5消毒渠設(shè)計按設(shè)備要求，設(shè)渠中水流速度為0.

3m/s。渠道過水?dāng)嗝娣e為：1.93m2渠道寬度：1.65m復(fù)核流速：v峰0.3m/s，v平0.18m/s渠道總長為：9.42m5.11污泥濃縮池的設(shè)計及計算5.11.1污泥濃縮池的進泥量曝氣池每日排出的剩余污泥量為：435.7m3/d5.11.2污泥濃縮池的計算①中心進泥管面積：0.25m2②中心進泥管直徑：0.57m，本設(shè)計取d0=0.6m，進泥管采用管徑DN600鑄鐵管③中心進泥管喇叭口與反射板之間的縫隙高度：2m④濃縮后分離出的污水量：0.003m3/s⑤濃縮池水流部分面積：33.6m2⑥濃縮池直徑：6.57m⑦m⑧m3/s⑨濃縮池污泥斗容積污泥斗設(shè)在濃縮池的底部，采用重力排泥。污泥斗高度：3.26m污泥斗容積：18m3污泥在污泥斗中停留的時間：0.99h濃縮池總高度：8m5.11.3進出水部分設(shè)計計算(1)溢流堰溢流堰周長：17.49m②堰上水頭三角堰流量為：三角堰水深：0.01m溢流管溢流量為0.00082m3/s，溢流管管徑選擇DN50，管內(nèi)流速v=0.418m/s。排泥管管內(nèi)流速：0.29m/s5.12貯泥池的設(shè)計計算貯泥池用來貯存來自濃縮池的污泥。本設(shè)計采用2座貯泥池。5.12.1貯泥池的設(shè)計計算①貯泥池容積計算：72.67m3貯泥池池體計算：82.19m2貯泥池高度：5.9m5.12.2排泥部分設(shè)計每座貯泥池中設(shè)有三根進泥管，兩根管徑為DN200mm,一根管徑為DN300mm。第六章污水處理廠總體布置6.1污水處理廠平面布置污水處理廠設(shè)施組成包括：生產(chǎn)性構(gòu)筑物、輔助設(shè)施、各類管道以及道路、綠化、照明、圍墻、大門等其他設(shè)施。6.1.1污水處理廠平面布置一般原則①需遵守各處理單元構(gòu)筑物的平面布置原則②需遵守管、渠的平面布置原則③需遵守輔助建筑物的平面布置原則④需遵守廠區(qū)綠化原則⑤需遵守道路布置原則6.2污水處理廠高程布置6.2.1高程布置的概述①確定各處理構(gòu)筑物及泵房的標(biāo)高；②確定處理構(gòu)筑物之間連接管渠的尺寸及其標(biāo)高，③通過計算各確定部位的水面標(biāo)高，6.2.2高程布置的原則6.2.3污水高程布置的計算構(gòu)筑物水頭損失可見表6-1。表6-1構(gòu)筑物水頭損失表構(gòu)筑物名稱水頭損失(m)構(gòu)筑物名稱水頭損失(m)粗格柵0.2二沉池0.5提升泵站0.5混凝沉淀池0.5細格柵0.26反硝化深床濾池1.34沉砂池0.34紫外消毒池0.96反應(yīng)池0.5貯泥池0.3管道沿程水頭損失和局部損失可由，得出，計算結(jié)果如表6-2所示，其中污水廠地面高程為40-43m，20年一遇洪水位為38m。所以確定排出管的水面標(biāo)高為40m。然后根據(jù)上一構(gòu)筑物水位高程=下一構(gòu)筑物水位高程+水頭損失。表6-2污水高程表管渠及構(gòu)筑物名稱管渠設(shè)計參數(shù)水頭損失(m)D(mm)i(‰)v(m/s)?L(m)沿程局部構(gòu)筑物合計上游下游消毒池到排水口10000.651.501.2150.000.080.090.1640.1640消毒池0.960.9641.1240.16反硝化濾池到消毒池4000.651.501.2113.500.020.090.1141.2341.12反硝化濾池1.341.3442.3441.23混凝沉淀池到反硝化濾池6000.454.101.497.500.030.050.0842.4242.34混凝沉淀池0.500.5042.9242.42輻流式二沉池到混凝沉淀池5000.651.501.2185.000.130.320.4542.4542.92輻流式二沉池0.500.5042.9542.45配水井到輻流式二沉池8000.556.501.504.000.030.120.1543.0942.95配水井0.100.1043.1043.09AAO反應(yīng)池到配水井15000.556.501.5079.000.510.400.9144.0143.10AAO反應(yīng)池0.500.5044.5144.01沉砂池到AAO反應(yīng)池8000.651.501.21100.000.150.200.3544.8644.51沉砂池0.340.3445.2044.86細格柵到沉砂池45.2045.20細格柵0.260.2645.4645.20泵站到細格柵3000.6510.901.48840.920.891.8147.2745.46泵站2243.0947.27粗格柵到泵站43.0943.09粗格柵0.20.243.2943.09進水管800446.2.4污泥管道的水頭損失其計算結(jié)果表見下表6-3：表6-3污泥高程表管渠及構(gòu)筑物名稱管渠設(shè)計參數(shù)水頭損失(m)D(mm)i(‰)v(m/s)?L(m)沿程局部構(gòu)筑物合計上游下游二沉池1.21.242.9542.45二沉池到濃縮池5000.454.101.49102.000.420.200.618242.4541.83濃縮池0.60.641.8341.23濃縮池到貯泥池3000.553.51.5350.020.090.107541.2341.12貯泥池2.92.941.1238.22貯泥池到脫水間2000.453.51.5850.020.120.137538.2238.08脫水間1.51.538.0836.58第七章污水廠投資估算7.1投資估算說明7.1.1污水廠項目總投資項目總投資=第一部分費用+第二部分費用+第三部分費用第一部分費用包括建筑工程費，設(shè)備、器材、工具等購置費，安裝工程費；第二部分費用包括建設(shè)單位管理費、征地拆遷費、工程監(jiān)理費、供電費、設(shè)計費、招投標(biāo)管理費等；第三部分費用包括工程預(yù)備費、價格因素預(yù)備費、建設(shè)期貸款利息、鋪底流動資金。項目總投資=固定資產(chǎn)投資+鋪底流動資金固定資產(chǎn)投資=固定資產(chǎn)靜態(tài)投資+固定資產(chǎn)動態(tài)投資固定資產(chǎn)靜態(tài)投資=建筑工程費用+設(shè)備器具購置費+安裝工程費+基本預(yù)備費+其他費用固定資產(chǎn)動態(tài)投資=漲價預(yù)備費+固定資產(chǎn)投資方向調(diào)節(jié)稅+建設(shè)期利息7.1.2定員指標(biāo)污水處理廠人員配備指標(biāo)可根據(jù)污水廠規(guī)模參考表7-1確定：表7-1污水處理廠定員指標(biāo)規(guī)模/(104·m3/d)定員指標(biāo)/[人/(104·m3污水/d)]3.0-5.017.56.0-8.014.510.012.515.010.520.09.040.08.080.05.57.1.3污水處理廠年總成本及經(jīng)營成本估算污水處理廠處理成本及經(jīng)營費用可參考下表7-2確定：表7-2經(jīng)營費用及單位處理成本序號項目費率/%計算基數(shù)費用（萬元）1動力費0.876N.d/k2藥劑費0.365×10Q∑(ai×bi)3工資福利費A×N4固定資產(chǎn)基本折舊費4.5折舊18年，固定資產(chǎn)=0.84工工程總投資5大修基金提成2.4固定資產(chǎn)投資6無形資產(chǎn)和遞延資產(chǎn)攤銷費8.0無形資產(chǎn)和遞延資產(chǎn)7日程修理維護費1.0固定資產(chǎn)投資8管理費銷售費和其他費用15.0（1+2+3+…+7）9流動資金利息支出流動資金借款（萬元/年）×借款年利率10年經(jīng)營成本（1+2+3+5+7+8）11年總成本（1+2+3+…+9）可變成本（1+2+8+9）固定成本（3+4+5+6+7）12單位處理成本年總成本/365Q13單位經(jīng)營成本年經(jīng)營成本/365Q7.2投資估算7.2.1項目總投資(1)單項構(gòu)筑物工程造價計算污水廠的日處理水量為：50000m/d=578L/s，處理廠人員定為：。根據(jù)設(shè)表26計算得主要構(gòu)筑物投資，即第一部分費用如下表7-3所示：表7-3經(jīng)營費用及單位處理成本序號名稱投資計算（萬元）1總平面7802污水泵房（帶粗格柵）555.63平流沉砂池（帶細格柵）36.54厭氧池189.55缺氧池189.56曝氣池412.67二沉池317.78混凝沉淀池349.49反硝化深床濾池183.410消毒池80.611濃縮池53.8812貯泥池16.9213脫水間18.4814綜合辦公樓60.7215公寓樓60.7216食堂72.317浴室72.318鍋爐房72.319車庫31.220檢修間49.9221倉庫53.6722加藥間34.2合計3691.4第二部分費用第二部分費用包括建設(shè)單位管理費、征地拆遷費、工程監(jiān)理費、供電費、設(shè)計費、招投標(biāo)管理費等。根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，按第一部分費用的50%計。3691.4×50%=1845.7（萬元）(3)第三部分費用第三部分費用包括工程預(yù)備費、價格因素預(yù)備費、建設(shè)期貸款利息、鋪底流動資金。工程預(yù)備費按第一部分費用的10%計，則3691.4×10%=369.14（萬元）價格因素預(yù)備費按第一部分費用的5%計，則3691.4×5%=184.57（萬元）貸款期利息、鋪底流動資金按第一部分費用的20%計，則3691.4×20%=738.29（萬元）綜上，第三部分費用合計為：369.14+184.57+738.29=1292（萬元）(4)工程項目總投資工程項目總投資合計為：第一部分費用+第二部分費用+第三部分費用即：3691.4+1845.715+1292=6829萬元7.2.2污水廠處理成本估算污水處理廠成本通常包括工資福利、電費、藥劑費、折舊費、檢修維修費、行政管理費以及污泥綜合利用收入等項費用。藥劑費(7-1)萬元/年動力費(電費)(7-2)根據(jù)經(jīng)驗取總的動力費為150萬元/年。工資福利費萬元/年(7-3)折舊費萬元/年(7-4)S—工程總投資額；P1—折舊提成率；按現(xiàn)行規(guī)定，排水項目取4.5%攤銷費萬元/年(7-5)P2—攤銷費提成率；一般可按0.2%—0.4%計，取0.4%大修理基金萬元/年(7-6)P3——大修理基金提成率；按現(xiàn)行規(guī)定，排水項目取1.7%檢修維護費萬元/年(7-7)P4——檢修維護費提成率；取1%利息支出(7-8)其他費用指不包括在上列費用中的間接費用，如辦公費、差旅費、郵電費等。常安以上費用之和的一定百分比計，通常取10%。(7-9)(10)工程項目年總成本綜合以上各項費用，得該工程項目年總成本為：(7-10)(11)項目年經(jīng)營成本年經(jīng)營成本等于年總成本減去折舊費、攤銷費和利息支出，即(7-11)7.2.3成本估算(不考慮人工費時)如果不考慮人工工資福利費，即令W3=0,則有：(7-12)綜合以上各項費用，得該工程項目不考慮人工費時年總成本為：(7-13)不考慮人工費時年經(jīng)營成本等于年總成本減去折舊費、攤銷費和利息支出：萬元/年(7-14)7.2.3污水處理廠綜合成本年平均污水處理量Qnp=365×50000=1825萬噸單位處理成本元/m3污水(7-15)當(dāng)不考慮人工費時單位處理成本為：元/m3污水(7-16)結(jié)論本次畢業(yè)設(shè)計的題目為沈陽市于洪區(qū)永安新城污水處理廠設(shè)計