《山東濟(jì)南平陰縣50000td城市污水處理工藝及設(shè)計計算（11000字論文）》

PAGEPAGEI山東濟(jì)南平陰縣50000td城市污水處理工藝及設(shè)計計算摘要這次要設(shè)計的污水處理廠的水流量為50000t/d，這些污水均由平陰縣地區(qū)生活排放的污水和工業(yè)排放的污水組成，而這其中工業(yè)產(chǎn)生的污水占到30%。根據(jù)所選設(shè)計給定的條件，設(shè)計一套合理的污水處理流程并涵蓋其構(gòu)筑物計算。污水廠最終的出水需要達(dá)到污水排放一級A的國家標(biāo)準(zhǔn)。在充分比較了各污水處理工藝的條件下，本次設(shè)計最終選擇較為合適的CASS工藝作為主要的二級處理生物工藝，三級處理為高效沉淀池和紫外消毒池，以確保最后的出水達(dá)標(biāo)。關(guān)鍵詞：CASS工藝；脫氮除磷；城市污水處理目錄TOC\o"1-2"\h\z\u目錄 1第一章前言 11.1工程概況 11.2設(shè)計的目的同意義 11.3設(shè)計內(nèi)容 11.4設(shè)計要求 11.5設(shè)計原則 11.6設(shè)計依據(jù) 21.7污水水質(zhì)水量 21.8城市自然狀況 2第二章污水處理工藝介紹與選擇 22.1污水中各污染物需要達(dá)到的去除率計算 22.2污水主體工藝的介紹 32.3污泥處理工藝的選擇 72.4污水處理工藝的選擇 7第三章處理構(gòu)筑物選擇與計算 83.1水量的計算 83.2粗格柵 83.3污水提升泵房的設(shè)計 93.4細(xì)格柵的選型與計算 93.5渦流式沉砂池 113.6流量計 123.7cass池計算 123.8高效沉淀池計算 143.9二次沉淀池的計算 153.11紫外消毒設(shè)計 17第四章污泥系統(tǒng)的計算 184.1污泥濃縮池 184.2貯泥池計算 224.3污泥脫水 22第五章污水處理廠布置 235.1污水處理廠平面布置 235.2污水廠高程布置 24第六章投資估算與成本分析 266.1投資估算 266.2成本效益分析 28第七章結(jié)論和建議 29PAGEI第一章前言1.1工程概況濟(jì)南平陰縣地區(qū)50000t/d城市污水處理廠。1.2設(shè)計的目的同意義根據(jù)給定的污水廠的地理條件，通過方案對比選擇較優(yōu)的處理工藝，工藝設(shè)計做到污水廠運行時能夠有較強的穩(wěn)定性，適應(yīng)的水質(zhì)要盡可能涵蓋到濟(jì)南平陰縣地城市污水的方方面面，設(shè)計使用的工藝要相對成熟。運用大學(xué)所學(xué)的專業(yè)知識進(jìn)行一次設(shè)計，是對自己的一次歷練和成長，為今后的工作先做一個鋪墊(張曉雯王文杰,2022)。1.3設(shè)計內(nèi)容(1)在給定的濟(jì)南平陰縣地區(qū)（孝直鎮(zhèn)）污水水質(zhì)狀況的條件下，全面分析各種污水處理的工藝對于污水去污的作用效果并最終選定一個最為適合的設(shè)計方案。(2)對設(shè)計中涉及到的主要的濟(jì)南平陰縣地區(qū)污水處理的構(gòu)筑物做一個細(xì)致的計算分析。(3)對整個設(shè)計工藝所需要的成本進(jìn)行預(yù)估以確定設(shè)計社否可行，(4)對自己設(shè)計的污水廠進(jìn)行CAD圖紙的繪制，圖紙內(nèi)容需要包括高程圖、污水廠總體平面圖和四個主要構(gòu)筑物的三視圖詳圖。1.4設(shè)計要求(1)設(shè)計的整一套流程盡量做到減少人工的參與。(2)在裝置出問題時，應(yīng)方便被維修人員檢修。(3)所選用的方案應(yīng)當(dāng)有較好的抗沖擊能力。(4)盡量做到效益最大化，減少投入的同時達(dá)到出水指標(biāo)。1.5設(shè)計原則(1)不額外添加冗余的設(shè)計步驟和構(gòu)筑物。(2)用最少的投資達(dá)到最佳的設(shè)計效果。(3)合理關(guān)切道污水廠之后的維修和擴(kuò)建等問題。(4)整個工藝產(chǎn)生的二次污染要盡可能少，最好沒有。1.6設(shè)計依據(jù)《室外排水設(shè)計規(guī)范》GB50014?2006(2)任務(wù)書中所給到的污水廠地質(zhì)地理條件。(3)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3838?2002(4)《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB18918?20021.7污水水質(zhì)水量濟(jì)南平陰縣地區(qū)污水處理廠水量為5萬噸/天，其中工業(yè)廢水大概占30%，生活污水大概占70%(李佳琪劉旭陽,2023)。1.8城市自然狀況風(fēng)向：主導(dǎo)風(fēng)向為東北；氣溫（平均氣溫18oC）；水文：濟(jì)南平陰縣地區(qū)孝直鎮(zhèn)近年來的降雨量平均為720mm/a；近年來蒸發(fā)量平均為2.18mm/a；地下水的埋藏深度為-5m?？傮w海拔高度大致為370m(陳思宇,2021)。第二章污水處理工藝介紹與選擇2.1污水中各污染物需要達(dá)到的去除率計算的處理程度：η=×100%=×100%=90%的處理程度：η=×100%=×100%=94.4%SS的處理程度：η=×100%=×100%=96%的處理程度：η=×100%=×100%=80%TP的處理程度：η=×100%=×100%=88.9%TN的處理程度：η=×100%=×100%=57.1%表2-1各指標(biāo)處理程度項目CODBODSSTPTN（mg/L）500180250254.535（mg/L）50101050.515η(100%)90%94.4%96%80%88.9%57.1%濟(jì)南平陰縣地區(qū)生活污水占了污水總量的70%，且總磷的去除率要求較高，綜合考慮設(shè)計要求，故選用SBR的改進(jìn)型工藝CASS工藝。此工藝對應(yīng)的需求水量也符合此次污水處理廠設(shè)計的設(shè)計水量(楊子軒黃雨萱周俊,2021)。2.2污水主體工藝的介紹2.2.1傳統(tǒng)活性污泥工藝以及它的改進(jìn)工藝（1）傳統(tǒng)活性污泥工藝傳統(tǒng)的活性污泥法具有相當(dāng)長的歷史?；钚晕勰喾ㄔ缭?0世紀(jì)出就已經(jīng)開始被逐步廣泛應(yīng)用(吳梓萌趙舒,2022)。其具體工藝流程如圖1所示。一定程度上可以看出這種工藝中最為重要的結(jié)構(gòu)就是曝氣池,在曝氣池中通常會將污泥的濃度控制在2~4g/L之間。曝氣池能有效改善活化效果,使污泥得到更好的沉淀,并充分保持好氧狀態(tài)。不過,此工藝通常只適用于污水的初步處理,還無法完全滿足凈水的全部要求[1](孫家輝朱心怡)。圖3-1活性污泥法工藝圖（2）A/O工藝A/O工藝法具體為厭氧和好氧串聯(lián)起來的工藝法,此方法分為好氧階段和厭氧階段，利用厭氧階段來去除水中氮磷等元素，再在好氧條件下去除主要的有機物(鄭明達(dá)馬嘉,2021)。脫氮流程最重要的就是硝化菌，它能有效地通過硝化反應(yīng)將水中的氮元素轉(zhuǎn)換成硝態(tài)的氮，硝態(tài)的氮再在厭氧缺氧條件下被反硝化細(xì)菌還原生成氮氣，這樣一來，污水中的氮就被有效去除了，而且不會產(chǎn)生二次污染[2][3]。這樣能使整體系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更加牢固，如此便能夠向著更好的目標(biāo)前進(jìn)。A/O法總的來說有以下幾點優(yōu)點(胡晨希高子涵,2021):(1)對于氨氮和COD的去除率在較高水準(zhǔn)；(2)構(gòu)造及原理十分簡單，建設(shè)成本低廉；(3)將好氧反應(yīng)的構(gòu)筑安排在工藝后程，可以很好的去除脫氮結(jié)束后的剩余污染物(羅晨辰林子璇,2023)A/O工藝也存在以下不足之處:1.沒有完備的污泥回流系統(tǒng),導(dǎo)致污你微生物的效率不高。2.提高脫氮效率的同時也極大的增加了成本。來自曝氣池的循環(huán)液會影響DO從而影響裝置的除氮效率(周欣怡徐雨婷蔡澤,2024)。（3）A2/O工藝A2/O工藝是通過聚磷菌厭氧放磷,好氧吸磷的特性,創(chuàng)造合適的厭氧好氧條件以時聚磷菌的脫氮除磷工藝達(dá)到高效果的一種工藝。其中的脫氮效果主要是由于該工藝也包含有硝化細(xì)菌,能夠?qū)Ρ痪哿拙罨挠袡C氮進(jìn)行深度的硝化和反硝化,達(dá)到除氮效果[5](戴雪嬌陸瑞霖,2021)。A2/O工藝有很多優(yōu)點,例如:1)對于污水的講解效率高,系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性較強(金佳琦溫子軒);2)污泥的沉降狀況一般較好;3)水力停留的時間較短;4)除磷效果顯著。但同樣,該工藝也有它的不足之處:1)硝化菌與反硝化軍在碳源等方面存在著互相競爭的關(guān)系,會降低污染物去除效率;2)但當(dāng)污水中的碳源較低的時候,聚磷菌的正常降解步驟會未被反硝化完成的硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)進(jìn)而影響(謝晨辰,2021)。2.2.2AB法工藝AB法中又A段和B段兩個區(qū)域構(gòu)成。其中A段構(gòu)筑中的微生物有著極強的吸附能力，B段負(fù)責(zé)對剩余有機物的分解。一定程度上可以看出A段的污泥負(fù)荷極高，且微生物繁雜、換代時間也極短(曹梓萱涂晨,2023)。與之相比B段的生物換代時間和污泥負(fù)荷就來得很長且低。這兩個區(qū)域有自己的回流系統(tǒng)，不會相互影響。其中可以表明AB法的優(yōu)點：能夠吸附少量的重金屬,且工藝性價比較高；缺點:工藝產(chǎn)生的污泥量很大,處理污泥的費用較高(彭昊然袁明哲,2021)。2.2.3SBR及其改進(jìn)工藝SBR工藝，是一種水中微生物在好氧情況下在相應(yīng)的反應(yīng)器中對污水進(jìn)行去除的污水處理工藝。目前,該工藝受到被全球范圍的認(rèn)可并得到了廣泛采用。這種技術(shù)是用時間停留來替代空間停留的操作。通過控制不間斷的曝氣和各個階段的水力停留時間來創(chuàng)造適合活性污泥生長的條件(潘雨萱,2022)。SBR工藝一般來說由進(jìn)水、好氧區(qū)、沉淀區(qū)、排放、空置五個階段構(gòu)成。以下為該工藝的優(yōu)點:簡易的構(gòu)筑物造就了低成本;同時便于操作與維護(hù)管理;構(gòu)筑物的整體構(gòu)造較為簡易,對于日后污水廠的改進(jìn)十分友好;污水的講解效果佳,效率高,占地少,能耗低。其中可以表明缺點(余佳琪葉思宇何俊):這樣便不失是一個更加正確的選擇。該工藝對于自動化操作的需求較高的情況下限制了管理人員的水平,加之繁瑣的工序又容易導(dǎo)致工藝發(fā)生故障,所以不易大規(guī)模普及對。適應(yīng)范圍:①污水整體排放量變化程度大或者經(jīng)常間歇排放的情況;②對于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)有更高要求的地方;③水資源稀缺的地方,采用這種工藝便于水資源的回收利用。此外還可用于已有污水處理廠的改造等[7]。還有基于SBR開發(fā)的MSBR工藝無需使用主沉淀池和輔助沉淀池,也無需連接多拉過程所需的管道,泵,閥門等。這樣能使整體系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更加牢固，如此便能夠向著更好的目標(biāo)前進(jìn)。生產(chǎn)和應(yīng)用證明,該方法處理的水質(zhì)是一種相對穩(wěn)定,經(jīng)濟(jì),有效和可靠的污水處理工藝(陳思宇,2021)。2.2.4氧化溝工藝氧化溝工藝作為一項有效的城市污水處理工藝得到了廣泛的應(yīng)用,它的技術(shù)原理主要是在封閉的循環(huán)溝渠中利用活性污泥對污水的降解作用來起到去除污水的效果。這項成熟的技術(shù)對與城市污水的污染指標(biāo)去除率較高,由于其構(gòu)筑物簡便、原理簡單,穩(wěn)定性也大大提高,并且工藝技術(shù)操作相對簡單的優(yōu)點,普遍被各類城市污水廠應(yīng)用(楊子軒黃雨萱周俊,2021)。一定程度上可以看出再者由于氧化溝技術(shù)實施中的維護(hù)設(shè)施相對較少,因此從運行成本方面分析其技術(shù)的應(yīng)用也具備較高的經(jīng)濟(jì)價值[9]。其中可以表明但氧化溝也有其制約之處,比如在當(dāng)今土地資源稀缺的情況下,氧化溝工藝需要很大的面積實施,加大了成本;污水中的N/P含量不平衡時易引發(fā)絲狀菌膨脹影響去污效果。2.2.5MBR工藝MBR工藝的處理效果好、用地成本低、近幾年被我國大批量的運用,并隨著制膜成本和運行成本的下降,在國內(nèi)外受到了廣泛關(guān)注[10][11]。MBR工藝是一種新型的膜生物反應(yīng)廢水講解工藝,MBR對污水的凈化程度極高且MBR所需的使用面積極小，國家也漸漸開始大規(guī)模使用此項技術(shù)[12]。國家同時也對MBR工藝賦予了它新的期望,通過A20和MBR的新型組合工藝,有時候二級污水處理工藝往往達(dá)不到最終出水的凈化要求，在工藝的最后還要再添加化學(xué)方法等來提高污水處理效果(吳梓萌趙舒,2022)。MBR工藝與傳統(tǒng)的二級活性污泥工藝有著很大的區(qū)別[14],謹(jǐn)慎顧及除磷藥劑的同時,化學(xué)除磷時所添加的除磷相關(guān)藥劑也存在破壞膜的有效性的可能性[15]。2.2.6CASS工藝CASS工藝是前文SBR工藝衍生出的一種改進(jìn)型工藝，同SBR工藝的原理一樣，CASS的運行方式也是序批式的，相較于SBR工藝，CASS工藝在其原有的構(gòu)筑之外，加設(shè)了預(yù)反應(yīng)區(qū)，使得該工藝的脫氮除磷效果得到更大的發(fā)揮。CASS有著工藝設(shè)計流程十分簡單(孫家輝朱心怡,2023)；所需的用地面積小、建設(shè)成本相對較低的優(yōu)點，在CASS池前甚至可以不設(shè)置水質(zhì)水量調(diào)節(jié)池；CASS池的污泥沉淀效果較好，CASS池的設(shè)計造就了它在運行時整個池體都可以同時進(jìn)行沉淀的過程，其沉淀效率大大高于其他一般的活性污泥法工藝；這樣能使整體系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更加牢固，如此便能夠向著更好的目標(biāo)前進(jìn)。一定程度上可以看出雖然CASS前不用設(shè)置調(diào)節(jié)池，但其對于水質(zhì)水量的變化有著強大的適應(yīng)性和抗沖擊性，這主要歸功于CASS可以輕松根據(jù)水質(zhì)水量來改變調(diào)節(jié)工藝的運行周期(鄭明達(dá)馬嘉)；其中可以表明傳統(tǒng)活性污泥法的一大致命缺點就是容易發(fā)生污泥膨脹，而CASS池自設(shè)計就已經(jīng)決定的大濃度梯度和連續(xù)交替的好氧缺氧環(huán)境下，這樣便不失是一個更加正確的選擇。能培養(yǎng)出不易發(fā)生污泥膨脹的活性污泥；除此之外，CASS池同SBR一樣，對于污水廠后續(xù)的投資建設(shè)十分的友好，由于CASS池構(gòu)造簡單，在污水廠需要擴(kuò)建時就變得十分輕松(胡晨希高子涵,2024)。但同樣，CASS也有相對的不足之處，譬如在其工藝運行條件下，還不能同AAO工藝一樣，進(jìn)行充分地脫氮反應(yīng)，以致于其脫氮效果可能偏弱，而且自身應(yīng)對污水的調(diào)節(jié)方式也是只能調(diào)節(jié)時序，調(diào)節(jié)方式較為單一。2.3污泥處理工藝的選擇(1)污泥處理和污泥處置濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理要求能夠?qū)⒈緛響?yīng)該廢棄的污泥廢物利用，至少在處理完成后排放不會影響環(huán)境，有高度的穩(wěn)定性，最好還能被二次利用。(2)污泥最終處置脫水外運，填埋或者當(dāng)做肥料用于植被的施肥。(3)此次選用的處理方式2.4污水處理工藝的選擇本次濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計，綜合考量處理效果和經(jīng)濟(jì)因素的情況下，選擇以CASS為二級生物處理所用工藝；以高效沉淀池來對未達(dá)標(biāo)的總磷進(jìn)行化學(xué)除磷，使最后的出水能高于一級A標(biāo)準(zhǔn)(羅晨辰林子璇,2021)。第三章處理構(gòu)筑物選擇與計算3.1水量的計算進(jìn)水量：Q0=500m3/d0=2083由GB50014?2006《室外排水設(shè)計規(guī)范》：總變化系數(shù)KZ=因此：Qmax=KZ×Q0式中：Qmax：Q0：KZ3.2粗格柵3.2.1.粗格柵設(shè)計計算(1)每座格柵污水處理量(周欣怡徐雨婷蔡澤)Q=12Qmax=12×50000×(2)進(jìn)水渠道寬度最優(yōu)水利斷面：Q=B過柵流速v=0.8m/s,格柵前所需水深：?=B1柵條的間隙數(shù)（n）格柵前所需水深h=0.498m，污水流過格柵速度v=0.8m/s,濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠每根格柵之間的寬度b=0.020m，格柵所需達(dá)到的頂角α=60°(戴雪嬌陸瑞霖,2023)。n=Qsinαb?v=柵槽寬度（B）柵條寬度S=0.01mB=S(n?1)+bn=0.01×（46?1）+0.02×46=1.37m(3)格柵過柵時所消耗的水頭?平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠選用類劈尖形狀斷面的柵條，系數(shù)β=2.42,阻力系數(shù)§(金佳琦溫子軒)：§=β水頭損失：?1k-格柵受堵所增大的損失倍數(shù)，k3(4)格柵總長度（L）L=l1+l2+0.5+1.0+?+(5)每日柵渣量（W）當(dāng)格柵間隙b0.020m，假設(shè)柵渣量W1為每1000m3污水產(chǎn)生0.07W=Qmax×W1×864003.3污水提升泵房的設(shè)計（1）提升泵房和集水池設(shè)計濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠污水泵房的建造同集水池一起，通過泵房的水頭提升，以求做到之后的污水處理流程可以僅依靠重力的作用而非用水泵再次提升(謝晨辰,2021)。（2）泵站的形式綜合考慮濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠泵房所需要的占地面積，以及泵房的管理維護(hù)成本，最后采用濕式合建的形式，此選擇的水頭損失也較小(曹梓萱涂晨,2024)。（3）集水池相關(guān)的設(shè)計計算濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠的集水池需要達(dá)到的容納水平：V=Q1×t=池中最大的蓄水位置為2.0m,正常時水位達(dá)到的高度為1.0m，集水池需要占用的地面：S=V?=79.2集水池尺寸：L×B=5m×8m3.4細(xì)格柵的選型與計算細(xì)格柵設(shè)計計算：(1)設(shè)計參數(shù)①格柵前的水深：?=0.8m；②水流經(jīng)過格柵的速度：v=0.8m/s；③進(jìn)水渠道所需要的渠寬：B1=1.0m；④每兩根柵條之間的寬度：b=0.010m;⑤格柵與池底之間的傾角α=60°；⑥單根格柵的厚度（2）格柵所需的柵條個數(shù)（n）n=Qsinαb?v(3)格柵水槽的總體寬度B=S(n?1)+bn=0.01×（58?1）+0.01×58=1.15m(4)進(jìn)水渠道漸寬部分的長度進(jìn)水渠寬B1=1.0m，漸寬部分展開角度α1濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠格柵前渠道內(nèi)水流速度V1l1=1.35?(5)格柵的過柵時損失的水頭?選用類劈尖形狀斷面的柵條，§=β（Sb?1=§×v(6)柵后槽總高度（H）設(shè)柵前水渠超高?2H=h+?1+?(7)格柵總長度（L）L=l1+l(8)每日柵渣量(W)當(dāng)格柵間隙b=0.010m，假設(shè)柵渣量為每1000m3污水產(chǎn)生0.10mW=Qmax×W1×86400濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠柵渣去除方式為機械清渣。3.5渦流式沉砂池3.5.1設(shè)計參數(shù)一定程度上可以看出平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠的沉砂池的水力表面負(fù)荷(鄧家豪蘇嘉怡,2022)：q=200m3/(m2·?);沉砂池水力停留時間：t=30s；進(jìn)水渠道的長為七倍寬度，且應(yīng)大于4.5m,以達(dá)到平穩(wěn)進(jìn)水的目的；這樣能使整體系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更加牢固，如此便能夠向著更好的目標(biāo)前進(jìn)。這樣便不失是一個更加正確的選擇。濟(jì)南孝直鎮(zhèn)污水處理廠的3.5.2沉砂池計算細(xì)則（1）每一座沉砂池的表面積大小A=濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠的沉砂池的表面水力負(fù)荷：q=200m（2）沉砂池直徑D:D=4Aπ=4×7.2（3）沉砂池有效水深?2=q×t=200×20式中：t停留時間，20～30S。（4）沉砂池總高度H=?1+?2+?式中：?3?1?1=123.5.3進(jìn)水渠道進(jìn)水渠道寬度：B1=Q式中：v1進(jìn)水時的水流速度，1.0m/s;?1渠道的寬度，3.5.4出水渠道濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠出水渠道寬度：B2=Q式中：v2出水流速,0.5v1,所以為0.5m/s；3.6流量計濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠本設(shè)計中污水處理廠的流量采用電磁流量計(陳思宇,2021)。3.7cass池計算3.7.1BOD5出水中非溶解性BOD5值為：BOD5η=C0?CeC3.7.2CASS池-SS負(fù)荷率（Ns）的確定(楊子軒黃雨萱周俊,2023)取f=0.75,K2Ns=K2式中：NsBOD?SS負(fù)荷率，KgK2Se混合殘留的有機物質(zhì)的濃度，mg/L,本次選用7.73mg/Lη對于有機物的降解效率，%，取0.994；f污泥中揮發(fā)性有機污泥的含量，一般為150mg/L。3.7.3CASS池容積（負(fù)荷計算法）平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠污水設(shè)計日流量Q=50000m3/d則CASS池容積為：V=Q×(S式中：Q設(shè)計流量，m3S0CASS池前相關(guān)有機物濃度，mg/LSe排放時濃度，mg/LX活性污泥在其中的相關(guān)含量，mg/L,X在2.5?4.5Kg/m3.7.4CASS池水位級各部分構(gòu)筑相關(guān)計算V=H=濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠本次建造四個CASS池：n1=4，CASS池中允許的蓄水最高位置H=5m，CASS每運行一次所需要的時間TcnCASS池所需面積大?。篈=圓柱形CASS池對應(yīng)的半徑大?。篟=Aπ=濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠那么最低水位時潷水器的相對高度：H通過BOD5和SVI對應(yīng)的關(guān)系圖表可以知道：Ns=0.16Kg一周期結(jié)束時污泥的厚度：H3濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠污泥面和潷水器所允許的最小距離：H池子全高：H0允許變化的體積：V1=A×H1安全容積為：V2=A×H2污泥沉淀濃縮容積：V3=A×H3滿足：V=n1×(V式中：V池子有效部分的容積，m3V3活性污泥最大體積，mH池內(nèi)最高液位，m，一般為3-5m；H0TcA單個CASS池主反應(yīng)區(qū)的面積，m2R單個CASS池主反應(yīng)區(qū)的半徑，m;SVI污泥指數(shù)。3.7.5預(yù)反應(yīng)區(qū)計算預(yù)反應(yīng)區(qū)半徑為R3.7.6曝氣時間的確定濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠CASS池運行周期為5小時，曝氣的時間為3小時，沉淀的時間為1小時，潷水的時間為1小時。這樣便不失是一個更加正確的選擇(孫家輝朱心怡,2021)。3.7.8污泥量計算由《給排水設(shè)計手冊》第五冊計算出CASS會產(chǎn)生的污泥的產(chǎn)量：△=0.6×50000×0.15?0.08×11333×2.25=2460Kg/d去除每千克BOD5x=0.6?0.080.25污泥齡為：θc剩余污泥排放量：q=Vθc=3.8高效沉淀池計算Q=2083m3/?，孝直鎮(zhèn)污水處理廠本污水廠采用四個高效沉淀池，每個沉淀池的Q=521m33.8.1澄清區(qū)選用高效沉淀池中有效水位為6.7m。沉淀區(qū)水流上升時的速度：12-25m/h，取20m/h。斜管面積A1=521/20=26要進(jìn)行沉淀前水流速度60m/h。沉淀區(qū)域入口的區(qū)域大?。篈集水槽所需距離:B=0.9×(1.5Q)0.4取B=0.6m從已知條件中得到方程:X·X1=8.7(X-2)·(X-X1-0.4)=25可得：A=X3當(dāng)X=7.0時，A=6.9>0所以X=7.0。即澄清池的尺寸：7.0m×7.0m×6.7m=328m3濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠澄清池中原水所停留的時間：t=328/0.14=3242s=39min；(胡晨希高子涵,2022)X1=8.7/X=1.2，所以取X斜管區(qū)面積：7.0m×5.6m=39.2m2水在斜管區(qū)的上升流速：0.14/39.2=0.0035m/s=12.6?；計算得沉淀入口段的尺寸：7.0m×1.2m。沉淀入口段的過堰流速取0.05m/s，那么所得的水層高度：0.14÷0.05÷7=0.4m。V=500×3/60=25m3.8.2絮凝池濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠本項目的有效水深按6.7m設(shè)計。停留時間10?15min，取15min。有效容積：V=521×15/60=130m平面有效面積：A=130/6.7=19.4取絮凝池為長方形，設(shè)置池長A=5.0m,池寬B=4.0m。絮凝池有效容積：4.0m×5.0m×6.7m=134m3.9二次沉淀池的計算濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)計中選擇輻流式沉淀池，N=2，因此需要對每個沉淀池進(jìn)行流量計算，計算得每個沉淀池最終需要承擔(dān)的流量大小為0.4983.9.1沉淀池所需要的表面積F=式中F沉淀部分有效面積（m2q'表面負(fù)荷[m3F=0.498×3.9.2輻流式沉淀池需要達(dá)到的直徑D=本次選用的直徑大小為40.4m。3.9.3輻流式沉淀池中可以蓄水的高度?式中：?2t完全沉淀完成時經(jīng)歷的時劍，取t=2.5h?3.9.4輻流式沉淀池池子直徑和池子深度的比值D?23.9.5最終污泥沉淀完成所占用的體積V式中：V1污泥沉淀完成所占用的體積；Q0污水平均流量(mR回流污泥占據(jù)污泥總量的百分比(%)；X池子里的污泥濃度(mg/L)；Xr本次選用Q0=0.717m3/sXX=式中:r系數(shù)，本次選用1.2。SVI取100XX=4000mg/LV3.9.6沉淀池最大高度H=式中：H沉淀池最大高度(m)；(戴雪嬌陸瑞霖)?1?3?4?5濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠本次設(shè)定?3=0.3m孝直鎮(zhèn)污水處理廠池底和水平面構(gòu)成角度(金佳琦溫子軒,2021)：i=0.05?式中：r1本次選用r=20.2m,r??V=?H=?3.11紫外消毒設(shè)計3.11.1構(gòu)筑物表3-7紫外消毒構(gòu)筑物構(gòu)筑物參數(shù)具體參數(shù)值功能消毒類型鋼筋混凝土矩形水池池數(shù)1座工藝尺寸L×B×H=10m×2m×3m渠道寬度B=2000mm設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量Q=0.793m消毒效果糞大腸菌群數(shù)≤1000個/L消毒間建筑尺寸L×B×H=10m×5m×5m3.11.2設(shè)備參數(shù)表3-8紫外消毒設(shè)備參數(shù)設(shè)備設(shè)備參數(shù)設(shè)備數(shù)量18個模塊，每個模塊16根燈柱透光率＞65%燈管功率N=12Kw設(shè)計計量＞25mJ/cm第四章污泥系統(tǒng)的計算4.1污泥濃縮池濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠污泥濃縮池能有效去除污泥間的水分，大大減少污泥的體積，使得污泥在后續(xù)工作中可以更好地利用和處置。一定程度上可以看出其中可以表明平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠本設(shè)計為中型污水處理廠，最終選擇使用豎流式污泥濃縮池，帶有刮泥機和攪動?xùn)?謝晨辰,2021)。4.1.1污泥最終剩下的含量相關(guān)的計算ΔX式中：ΔX污泥每天增加的的質(zhì)量(kg/d)；Sa進(jìn)水BODSe出水BODY污泥產(chǎn)率系數(shù)，取0.6；Q污水平均流量(m3V池子所需的體積(m3XVKd濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠本次選用Sa=180mg/L(曹梓萱涂晨,2023)；Se=10mg/L,Y=0.6,Q=68500m3/ΔXΔX池子每天排放的污泥量Q式中：系數(shù)f0.75;Xr本次選用XrQ平陰縣大部分污泥都來自于CASS工藝池，故污泥濃縮池就按照Q2平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠設(shè)置兩個污泥濃縮池：Q4.1.2中心進(jìn)泥管面積fd式中：f濃縮池中心進(jìn)泥管面積(m2Q1中心進(jìn)泥管設(shè)計流量(mv0中心進(jìn)泥管流速(m/s)，一般采用v0d0設(shè)計中取v0fd設(shè)計中取d0=0.35m,每池的進(jìn)泥管采用DN150mm(彭昊然袁明哲,2024)掛內(nèi)流速v4.1.3污泥濃縮產(chǎn)生的污水含量(潘雨萱)q式中：Q污泥體積(m2P污泥在被濃縮前的水含量，設(shè)計選用99%；P0q4.1.4濃縮池水流部分面積F式中：F濃縮池水流面積(m2v污水在濃縮池內(nèi)上升時的流速(m/s)，設(shè)計選用v=0.00005?0.0001m/s(余佳琪葉思宇何俊,2021)取vF4.1.5濃縮池直徑D式中：D濃縮池直徑D=4.1.6有效水深式中：?2t濃縮時間(h)，一般采用10-16h；設(shè)計中取t=10h?4.1.7濃縮后剩余污泥量Q式中：Q1單池濃縮后剩余污泥量(mQ4.1.8濃縮池后剩余污泥量濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠污泥斗設(shè)置在濃縮池的底部，排泥方式選擇重力排泥。這樣能使整體系統(tǒng)運轉(zhuǎn)更加牢固，如此便能夠向著更好的目標(biāo)前進(jìn)(陳思宇)。?式中：?5α傾角，取55°；r污泥斗底部半徑(m),設(shè)計選用0.5m×0.5m；R濃縮池半徑(m)。設(shè)計中采用α=55°，r=0.25m,R=2.95m?污泥斗所需的體積為：V==4.1.9污泥停留的時間T式中：T污泥在泥斗中停留的時間(h)。T4.1.10濃縮池高度?式中：?濃縮池總高(m)；?1?4設(shè)計中取?1=0.3m，??4.2貯泥池計算本次計劃建造數(shù)量為2座，池子由豎流式沉淀池改造而來。(楊子軒黃雨萱周俊,2023)Q=4584.2.1貯泥池的容積V本次選用t=8?，n=2V貯泥池理論所需體積V?本次建造數(shù)量：n=2個，a=5.0m,?2=3.0m，?4.3污泥脫水為了污泥的最終處置，最后再對污泥的體積也就是其含水量做大大的去除。4.3.1詳細(xì)計算孝直鎮(zhèn)污水處理廠污泥經(jīng)歷脫水步驟后的體積(吳梓萌趙舒)Q=M=Q式中：P1P2M干污泥重(kg/d)。設(shè)計中取Q0=458m3Q=M=71.6×第五章污水處理廠布置5.1污水處理廠平面布置根據(jù)濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠的任務(wù)書提供的污水廠地理條件，合理利用地形和廠區(qū)面積，以求經(jīng)濟(jì)效益的最大化和污水廠運行工作簡便化(孫家輝朱心怡,2023)。其中可以表明濟(jì)南孝直鎮(zhèn)污水處理廠的平面布置應(yīng)涵蓋所需的所有必要污水處理設(shè)施，同樣也包括必需的輔助構(gòu)筑物，如辦公樓等，且有利于后期污水廠的擴(kuò)建。5.1.1構(gòu)筑物分區(qū)按照濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠的建筑的功能，將污水廠分成三個區(qū)域；(1)污水處理區(qū)，該區(qū)域位于污水廠核心位置，一定程度上可以看出由各項污水主要處理工藝組成，包括泵房、粗細(xì)格柵、沉砂池、CASSC池、高效沉淀池、二沉池、紫外消毒間(鄭明達(dá)馬嘉)。(2)濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理區(qū)，位于污水處理區(qū)南部，由污泥濃縮池、污泥脫水區(qū)等構(gòu)成。(3)濟(jì)南平陰縣孝直鎮(zhèn)污水處理廠的生活區(qū)，該區(qū)主要建筑包括：辦公樓、食堂、浴室、宿舍等辦公生活設(shè)施。要求靠近污水廠大門，方便聯(lián)系，且位于上風(fēng)向。5.1.2污水廠管線和道路布置一定程度上可以看出濟(jì)南平陰縣污水處理廠污水廠的管網(wǎng)布置應(yīng)做到簡單高效，避免復(fù)雜的管線在檢修時造成麻煩，且管網(wǎng)的規(guī)格應(yīng)能承載污水規(guī)模。其中可以表明濟(jì)南平陰縣污水廠的道路：主要道路應(yīng)能做到雙向車道，方便污泥和設(shè)備的運輸，道路邊和構(gòu)筑物周圍都要有相應(yīng)的綠化(胡晨希高子涵,2021)。5.1.3構(gòu)筑物平面尺寸總平面布置圖參見附圖(平面布置圖)，各構(gòu)筑物平面尺寸如下：表5-1濟(jì)南平陰縣污水處理廠主要構(gòu)筑物平面尺寸序號名稱數(shù)量平面尺寸(L·B米)材質(zhì)1粗格柵11.5×2.5鋼筋混凝土2提升泵房15×8鋼筋混凝土3細(xì)格柵11.5×2.5鋼筋混凝土4輻流式沉砂池2φ=7鋼筋混凝土5CASS池4φ=34鋼筋混凝土6高效沉淀池47×7鋼筋混凝土7二次沉淀池2φ=41鋼筋混凝土8污泥濃縮池1φ=6鋼筋混凝土9貯泥池25×5鋼筋混凝土10紫外消毒池110×2鋼筋混凝土11污泥脫水機房15×4鋼筋混凝土12鼓風(fēng)機房23×3鋼筋混凝土5.2污水廠高程布置總高程布置詳見附圖(高程布置圖)5.2.1高程布置原則(1)詳細(xì)計算出濟(jì)南平陰縣污水官網(wǎng)的沿程水頭損失和局部水頭損失以及構(gòu)筑物的水頭損失，并適當(dāng)考慮極端流量情況下的污水管網(wǎng)壓力(周欣怡徐雨婷蔡澤)。(2)為應(yīng)對之后可能的污水量增加，預(yù)留相應(yīng)的空間。(3)充分利用地形，使污水盡量能做到隨地形自流，節(jié)約能源。(4)設(shè)計時盡量高效化，合理減少水頭損失，達(dá)到利益最大化。(5)合理提高排放水的水頭，以達(dá)到污水順利排放。(6)可以應(yīng)對洪水等情形的頂托，構(gòu)筑物有相應(yīng)的設(shè)計強度。5.2.2污水構(gòu)筑物的高程布置各廢水構(gòu)筑物之間的灌渠設(shè)計如下：表5-2灌渠水力計算名稱流量(L/s)灌渠設(shè)計參數(shù)水頭損失D(mm)I(‰)V(m/s)L(m)沿程局部合計格柵至集水池79310001.01.0100.0150.10.115集水池至沉砂池79310001.01.0100.0150.10.115沉砂池至CASS池79310001.01.0100.0150.10.115CASS池至高效沉淀池79310001.01.0100.0150.10.115高效沉淀池至二沉池79310001.01.0100.0150.10.115二沉池至紫外消毒池79310001.01.0100.0150.10.115各構(gòu)筑物標(biāo)高如下表：5-3主要污水處理構(gòu)筑物標(biāo)高匯總名稱池內(nèi)損失m沿程和局部損失m總水頭損失m池底標(biāo)高池頂標(biāo)高液面標(biāo)高集水池2.30.1152.415-1.603.001.00沉砂池0.50.1150.6154.208.948.00CASS0.60.1150.7152.938.467.50高效沉淀池0.30.1150.415-1.905.64.60二沉池0.30.1150.4151.787.706.50紫外消毒池0.20.1150.3153.086.055.70第六章投資估算與成本分析6.1投資估算6.1.1土建工程濟(jì)南平陰縣城市污水處理廠的土建工程包括污水處理構(gòu)筑物、輔助辦公構(gòu)筑物和污泥處理構(gòu)筑物，為了使其擁有一定的設(shè)計強度，所有的構(gòu)筑物一律采用鋼筋混凝土構(gòu)造。主要構(gòu)筑物的土建費用如下(戴雪嬌陸瑞霖,2021)：表6-1主要構(gòu)筑物土建費用序號名稱費用(萬元)1格柵池52集水池153沉砂池154CASS池805高效沉淀池206二沉池207紫外消毒池208污泥濃縮池159貯泥池10合計200表6-2園區(qū)其他構(gòu)筑物匯總序號名稱尺寸費用(萬元)1配電室8×4×2202污泥脫水間5×4×3203辦公樓30×20×5804檢測中心20×10×3305食堂20×10×3206宿舍20×10×5307倉庫6×3×3158停車場20×10×3109傳達(dá)室4×5×2.55合計2306.1.2設(shè)備購置費用6-3設(shè)備采購一覽表序號名稱型號單位數(shù)量單價/萬元總價/萬元1格柵除污機GSHZ型組210202提升泵350QW1200-18-90臺45203鼓風(fēng)機SZR系列羅茨鼓風(fēng)機臺410404刮泥機JZG10臺28165潷水器UPS型臺44166投藥泵LYGFTJZZ臺20.51合計1136.1.3廠區(qū)運行費用本設(shè)計在濟(jì)南平陰縣廠區(qū)運行的中考慮供電、藥劑、污泥處理和人工費用的設(shè)計如下：(1)電費本設(shè)計濟(jì)南平陰縣污水處理廠每天消耗的電費來自于工藝構(gòu)筑物及附屬的運行、園區(qū)的生活、照明等等，設(shè)計每天消耗電3000KW，若按電費0.7元每天，則每天的總電費大約2100元。(2)PAC藥劑費濟(jì)南平陰縣污水處理廠本設(shè)計在工藝流程高效沉淀池中加入PAC，設(shè)計每天投加33.5KgPAC藥劑，聚合氯化鋁的單價為12元/Kg,那么每天需要的PAC藥劑費用為402元(謝晨辰)。(3)污泥處理費濟(jì)南平陰縣污水處理廠本設(shè)計產(chǎn)生的污泥量為460m3(4)人工費濟(jì)南平陰縣污水處理廠本設(shè)計廢水處理區(qū)域工程師20人，檢測中心環(huán)境監(jiān)測工程師10人，設(shè)計每人每天平均工資200元，則一年的工資為220萬元。6.2成本效益分析根據(jù)以上對濟(jì)南平陰縣污水處理廠運行費用的設(shè)計，最終污水處理廠每日處理50000噸城市污水，每年大約970萬的的運行費用。綜合考慮污水治理對于城市環(huán)境、城市水資源利用所帶來的的正面效果，該污水廠的建設(shè)益處還是大大超過其不良影響的。第七章結(jié)論和建議由于本次設(shè)計的項目為50000噸每天的濟(jì)南平陰縣污水處理廠設(shè)計，其處理污水量已經(jīng)屬于中等污水處理廠水平。在實際的設(shè)計中，所需要的計算量是巨大的，且構(gòu)筑物也是冗雜繁復(fù)的，本次設(shè)計濟(jì)南平陰縣污水處理廠由于個人能力有限，不能詳盡的計算整個污水處理廠的構(gòu)筑物即相對的指標(biāo)，只能挑選其主要構(gòu)筑物的主要指標(biāo)進(jìn)行計算，相當(dāng)于對今后的工作進(jìn)行一個提前鍛煉。城市污水的治理這個項目，對于一個城市的可持續(xù)發(fā)展來說，是極其重要的。一個水資源缺乏的城市，它的工業(yè)必定也會受到很大的限制，進(jìn)而影響人們生