污水处理厂设计计算说明书cass工艺.pdf

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1、某污水厂设计计算说明某污水厂设计计算说明书书姓名：姓名：班级：班级：学号：学号：指导老师：指导老师：2013-6-28目录一 总论.0二 工艺流程.2CASS 工艺的优点.3与其他工艺对比.6三 处理构筑物设计7集水井的设计.8格栅的设计与计算.91.泵前中格栅的设计与计算.102.泵后细格栅的设计与计算.13提升泵站.161.设计参数.162.提升泵房设计计算.16曝气沉砂池的设计与计算.171.曝气沉砂池.172.曝气沉砂池的设计与计算.183.设计计算.184.吸砂泵房与砂水分离器.215.鼓风机房.21CASS 池的设计与计算.221.CASS 工艺运行过程.222.CASS 反应池的

2、设计计算.23污泥浓缩池.371.设计参数.372.设计计算.37贮泥池设计.39四污水厂总体布置39!语语 法法 错错 误误，GB4GB4主 要 构 建 筑 物 与 附 属 建 筑物 39污水厂平面布置 40污水处理构筑物高程布置.44五 设计体会.46一一总论总论1.1.课程设计的内容和深度课程设计的内容和深度目的：加深理解所学专业知识,培养运用所学专业知识的能力,在设计、计算、绘图等方面得到锻炼;内容：对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算,确定污水处理厂的平面布置和高程布置;完成设计计算说明书和设计图污水处理厂平面布置、高程布置图、某构筑物工艺图各一张;深度:初步设计2.2.基本资

3、料基本资料1.1.水质水量水质水量项目规模：长沙某污水处理厂主要处理该市某地区的工业及居民废水;考虑远期发展,设计水量扩大一倍;进 水 水 质：BOD5=160mg/L;COD=280mg/L;SS=150mg/L;TN=335mg/L;磷酸盐以 P 计=1.8mg/L;2.2.处理要求处理要求1 要求出水水质满足 GB 189182002 城镇污水处理厂污染物排放标准的一级 B 排放标准,即：pH=69;BOD520mg/L;COD60mg/L;SS20mg/L;TN20mg/L;NH3-N8mg/L,磷酸盐以 P 计1mg/L;3.3.厂区地形厂区地形污水厂选址区域高程为 4447 米黄海

4、高程；平均地面标高 45m;污水通过干渠以自流方式到厂边,厂边干渠管底标高为 39 米黄海高程,出水排入厂址北部的北湖,北湖最高水位 41m;4.4.城市概况城市概况1 1 地理位置地理位置长沙市位于湖南省东部偏北,湘江下游和长浏盆地西缘;其地域范围为东经1115311415,北纬27512841;东邻江西省宜春地区和萍乡市,南接株洲、湘潭两市,西连娄底、益阳两市,北抵岳阳、益阳两市;2 2地形、地貌地形、地貌地形起伏较大,整个地势为东西南高,北部低;东西长约230公里,南北宽约88公里;全市土地面积11819.5平方公里,其中城区面积556平方公里;3 3气候、气象气候、气象气候：属亚热带季

5、风性湿润气候,四季分明,春末夏初多雨,夏末秋季多旱,夏冬季长,春秋季短,夏季约118127天,冬季117122天,春季6164天,秋季5969天;春温变化大,夏初雨水多,伏秋高温久,冬季严寒少;风向：冬季主导风向为北风,夏季主导风向为东南风;降雨：年降水量约1300毫米;气温：市内平均气温16.817.2C,全年无霜期约275天;年极端最低气温仅-2.9,极端最高气温为38;5.5.水文地质水文地质1水文：北湖水位二十年一遇洪水位为43米,五十年一遇的洪水位为45米,常年水位41米以上标高均为吴淞高程;2 地质：该区为平原地带,地基承载力均在18 t/m2以上;地震烈度为六级二 工艺流程循环式

6、活性污泥法 Cyclic Activated Sludge System,简称 CASS 是在SBR 基础上发展起来的一种新型污水处理工艺;该工艺最早是在美国森维柔废水处理公司于 1975 年研究成功并推广应用的废水处理新技术专利;CASS 工艺集曝气与沉淀于一池内,取消了常规活性污泥的初沉池和二沉池;它是在 CASS 反应池前部设置了生物选择区,后部设置了可升降的自动滗水装置;工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段,周期循环进行;运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数,如有机负荷、工作周期、水力停留时间等,通过调整这些参数使污水处理厂在满足出水水质要求的条件下降低运行成本;CASS 工艺分

7、预反应区和主反应区;在预反应区内,微生物能通过酶的快速转移机理迅速吸附污水中大部分可溶性有机物,经历一个高负荷的基质快速积累过程,这对进水水质、水量、PH 和有毒有害物质起到较好的缓冲作用,同时对丝状菌的生长起到抑制作用,可有效防止污泥膨胀；随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程;CASS 工艺集反应、沉淀、排水、功能于一体,污染物的降解在时间上是一个推流过程,而微生物则处于好氧、缺氧、厌氧周期性变化之中,从而达到对污染物去除作用,同时还具有较好的脱氮、除磷功能;CASS 工艺的优点1 工艺流程简单,占地面积小,投资较低CASS 的核心构筑物为反应池,没有二沉池及污泥回流设备,一般情况下

8、不设调节池及初沉池;因此;污水处理设施布置紧凑、占地省、投资低;2 生化反应推动力大在完全混合式连续流曝气池中的底物浓度等于二沉池出水底物浓度,底物流入曝气池的速率即为底物降解速率;根据生化动力反应学原理,由于曝气池中的底物浓度很低,其生化反应推动力也很小,反应速率和有机物去除效率都比较低；在理想的推流式曝气池中,污水与回流污泥形成的混合流从池首端进入,成推流状态沿曝气池流动,至池末端流出;作为生化反应推动力的底物浓度,从进水的最高浓度逐渐降解至出水时的最低浓度,整个反应过程底物浓度没被稀释,尽可能地保持了较大推动力;此间在曝气池的各断面上只有横向混合,不存在纵向的返混;CASS 工艺从污染物

9、的降解过程来看,当污水以相对较低的水量连续进入 CASS 池时即被混合液稀释,因此,从空间上看 CASS 工艺属变体积的完全混合式活性污泥法范畴；而从 CASS 工艺开始曝气到排水结束整个周期来看,基质浓度由高到低,浓度梯度从高到低,基质利用速率由大到小,因此,CASS 工艺属理想的时间顺序上的推流式反应器,生化反应推动力较大;3 沉淀效果好CASS 工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用,沉淀阶段的表面负荷比普通二次沉淀池小得多,虽有进水的干扰,但其影响很小,沉淀效果较好;实践证明,当冬季温度较低,污泥沉降性能差时,或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时,均不会影响 CASS 工艺的正常

10、运行;实验和工程中曾遇到 SV 高达 96%的情况,只要将沉淀阶段的时间稍作延长,系统运行不受影响;4 运行灵活,抗冲击能力强CASS 工艺在设计时已考虑流量变化的因素,能确保污水在系统内停留预定的处理时间后经沉淀排放,特别是 CASS 工艺可以通过调节运行周期来适应进水量和水质的变化;当进水浓度较高时,也可通过延长曝气时间实现达标排放,达到抗冲击负荷的目的;在暴雨时;可经受平常平均流量 6 倍的高峰流量冲击,而不需要独立的调节池;多年运行资料表明;在流量冲击和有机负荷冲击超过设计值 23 倍时,处理效果仍然令人满意;而传统处理工艺虽然已设有辅助的流量平衡调节设施,但还很可能因水力负荷变化导致

11、活性污泥流失,严重影响排水质量;当强化脱氮除磷功能时,CASS 工艺可通过调整工作周期及控制反应池的溶解氧水平,提高脱氮除磷的效果;所以,通过运行方式的调整,可以达到不同的处理水质;5 不易发生污泥膨胀污泥膨胀是活性污泥法运行过程中常遇到的问题,由于污泥沉降性能差,污泥与水无法在二沉池进行有效分离,造成污泥流失,使出水水质变差,严重时使污水处理厂无法运行,而控制并消除污泥膨胀需要一定时间,具有滞后性;因此,选择不易发生污泥膨胀的污水处理工艺是污水处理厂设计中必须考虑的问题;由于丝状茵的比表面积比茵胶团大,因此,有利于摄取低浓度底物,但一般丝状茵的比增殖速率比非丝状茵小,在高底物浓度下茵胶团和丝

12、状茵都以较大速率降解物与增殖,但由于胶团细菌比增殖速率较大,其增殖量也较大,从而较丝状茵占优势;而 CASS 反应池中存在着较大的浓度递度,而且处于缺氧、好氧交替变化之中,这样的环境条件可选择性地培养出茵胶团细菌,使其成为曝气池中的优势茵属,有效地抑制丝状茵的生长和繁殖,克服污泥膨胀,从而提高系统的运行稳定性;6 适用范围广,适合分期建设CASS 工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程,比 SBR 工艺适用范围更广泛；连续进水的设计和运行方式,一方面便于与前处理构筑物相匹配,另一方面控制系统比 SBR 工艺更简单;对大型污水处理厂而言,CASS 反应池设计成多池模块组合式,单池可独立运行;当

13、处理水量小于设计值时,可以在反应池的低水位运行或投入部分反应池运行等多种灵活操作方式；由于CASS 系统的主要核心构筑物是 CASS反应池,如果处理水量增加,超过设计水量不能满足处理要求时,可同样复制 CASS 反应池,因此 CASS 法污水处理厂的建设可随企业的发展而发展,它的阶段建造和扩建较传统活性污泥法简单得多;7 剩余污泥量小,性质稳定传统活性污泥法的泥龄仅 27 天,而 CASS 法泥龄为 2530 天,所以污泥稳定性好,脱水性能佳,产生的剩余污泥少;去除 1.0kgBOD 产生0.20.3kg剩余污泥,仅为传统法的60%左右;由于污泥在CASS反应池中 已 得 到 一 定 程 度

14、的 消 化,所 以 剩 余 污 泥 的 耗 氧 速 率 只 有l0mgO2/gMISSh 以下,一般不需要再经稳定化处理,可直接脱水;而传统法剩余污泥不稳定,沉降性差,耗氧速率大于20mgO2/gMLSSh,必须经稳定化后才能处置;与其他工艺对比1.与传统活性污泥法相比建设费用低;省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备,建设费用可节省 2030;工艺流程简单,污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CAS 曝气池、污泥池,布局紧凑,占地面积可减少 35;以 10 万吨的城市污水处理厂为例：传统活性污泥法的总投资约 1.5亿,CASS 工艺总投资约 1.1 亿；传统活性污泥法占地面积约为 180亩

15、,CASS 法占地面积约 120 亩;运行费用省;由于曝气是周期性的,池内溶解氧的浓度也是变化的,沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低,重新开始曝气时,氧浓度梯度大,传递效率高,节能效果显著,运行费用可节省 1025;有机物去除率高,出水水质好,不仅能有效去除污水中有机碳源污染物,而且具有良好的脱氮除磷功能;对城市污水,进水 COD 为 400mg/L时,出水小于 30mg/L 以下;管理简单,运行可靠,不易发生污泥膨胀,污水处理厂设备种类和数量较少,控制系统简单,运行安全可靠;污泥产量低,性质稳定,便于进一步处理与处置;2.与 SBR 或 CAST 相比CASS 反应池由预反应区和主反应区组成,预反

16、应区控制在缺氧状态,因此,提高了对难降解有机物的去除效果；CASS 进水是连续的,因此进水管道上无电磁阀等控件元件,单个池子可独立运行,而SBR或 CAST进水过程是间歇的,应用中一般要2 个或 2 个以上交替使用,增加了控制系统的复杂程度;CASS每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3,而SBR则为1/23/4；CASS 抗冲击能力较好;CASS 比 CAST 系统简单;该工艺流程比较简单,主要有粗格栅、提升泵、细格栅、曝气沉砂池、CASS 池等;该工艺占地少,投资省,运行管理方便,处理效率优良;工艺流程图如下：栅渣外运砂水分离器粗格栅格栅提升泵房细格栅曝气沉砂池外运污泥脱水污泥浓缩池

17、CASS 池出水三 处理构筑物设计处理构筑物设计设计进、出水水质及去除率如下表：表 31：设计进、出水水质及去除率进水水质出水水质要求集水井的设计集水井的设计集水井即集水池,由于城市的污水水量基本是按照时间段来变化的,而且各个季节的水量也不相同,为了使水泵启动不会过于频繁,调蓄进水COD280 mg/L60 mg/LBOD160mg/L20 mg/LSS150 mg/L20 mg/L图 2-错误错误!未定义书签。未定义书签。：工艺流程图与水泵送水之间的不均衡,因此在粗格栅后与提升泵前设计一口集水井;设计流量为 20000m3/d,即 0.232m3/S,取变化系数 K=1.51,则q=0.35

18、m3/s;设计集水井水力停留时间 HRT=1h,则集水井的容积为 1 小时进水总量,V=0.35 3600=1260m3;设计该集水井深 8m,宽 12m,长 15m;则实际体积为 1440m31260m3符合要求;格栅的设计与计算格栅是一种简单的过滤设备,格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属网、框架及相关装置组成,倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端,用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物,如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、塑料制品等,防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口,减少后续处理产生的浮渣,保证污水处理设施的正常运行

19、;按照格栅形状,可分为平面格栅和曲面格栅；按照格栅净间距,可分为粗格栅 50-100mm、中格栅 10-40mm、细格栅 1.5-10mm 三种,平面格栅和曲面格栅都可以做成粗、中、细三种;本设计采用粗细两种格柵,一道粗格柵,一道细格柵,粗细格柵分别建置于提升泵站前后;该污水处理工程的处理规模：日处理量为 20000m3/d,即平均日流量为 Qp=833.3m3/h=0.232m3/s,最大设计流量为Qmax=1258.3 m3/h=0.35 m3/s,设计中取水量变化系数Kp=1.511.泵前中格栅的设计与计算泵前格栅为污水厂的第一道预处理设施,用于去除污水中较大的悬浮物和漂浮物,保证后续处

20、理设施的正常运行;建于泵站集水池的前方;本格栅使用栅条断面为矩形的栅条,设计两道中格栅,其主要设计参数如下：流量总变化系数 k 取 1.51,则栅前流速v1 0.9m/s,过栅流速v2 0.9m/s栅条宽度s 0.01m,格栅间隙b 0.02m栅前部分长度0.5m,格栅倾角=60单位栅渣量取W0 0.06m3栅渣/103m3污水栅前水深h 0.6m,设计中取两组格栅,N=2,每组格栅单独设置,每组格栅的设计流量为0.175m3/d;(1)栅条间隙数n Qmaxsinabhv0.175 sin60 22.6,取23个0.020.60.6n 2 格栅的宽度：设格栅槽比格栅宽 0.2m,则：B S(

21、n 1)bn 0.2 0.01（231）0.0223 0.2 0.88m3 进水渐宽部分长度根据公式l1BB1,2tg1式中B1进水渠道宽度,取进水渠宽B1 0.5m；进水渠道渐宽部分的长度 L1,其渐宽部分角度 a1=25o,进水渠道内流速为 0.6m/s,则l1即,l1=0.41m4 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度根据公式l21则l2l10.41 0.20m22l2B B12tana15 通过格栅的水头损失h1,h1 h0kh0v s sina2gb243式中h1-设计水头损失,mh0-计算水头损失,mg-重力加速度,取 9.8m/s2k-系数,取 3-阻力系数,与栅条断面形状有关,取

22、=2.42则：v20.0130.92h1 ksin 32.42()sin60 0.12m2g0.0229.846 栅后槽总高度 H,设栅前渠道超高h2 0.3mH h h1 h2 0.6 0.12 0.3 1.02m 取1.1m7 栅槽总长度 l,式中,H1为栅前渠道深,H1 h h2则,l 0.41 0.201.0 0.58 每日栅渣量 W,w 86400Qmaxw11000kz0.6 0.3 2.63m0tan60l l1l21.00.5H1tana式中,w1为栅渣量,格栅间隙为 1625mm 时,w1=0.100.05；格栅间隙为 3050mm 时,w1=0.030.1;本工程格栅间隙为

23、20mm,取w1=0.06；取 k=1.5w 0.2320.063600241.2m3/d 0.2m3/d1000应采用机械除渣,采用机械栅渣打包机将栅渣打包,汽车运走;泵前中格栅图2.泵后细格栅的设计与计算泵后细格栅的设计与计算细格栅可进一步去除污水中的悬浮物和漂浮物,保证后续设备和工艺的正常运行;细格栅采用连续运行方式,栅渣由一台无轴螺旋压实输送机收集脱水后运往厂外填埋;为了方便管理和维护,细格栅间与沉砂池合建,细格栅间出水直接进入沉砂池;栅前流速v1 0.9m/s,过栅流速v2 0.9m/s栅条宽度s 0.01m,格栅间隙b 0.01m栅前部分长度0.5m,格栅倾角=60单位栅渣量取W0

24、 0.06m3栅渣/103m3污水栅前水深h 0.6m,1 栅条间歇数n Qmaxsina0.175 sin60 45.2,取45个,n 0.010.60.6bhv2 格栅的宽度：设格栅槽比格栅宽 0.2m,则B S(n 1)bn 0.01（45 1）0.01 45 0.2 1.09m,取1.1m3 进水渐宽部分长度根据公式l1BB1,2tg1式中B1进水渠道宽度,取进水渠宽B1 0.5m；进水渠道渐宽部分的长度 L1,其渐宽部分角度 a1=25o,进水渠道内流速为 0.6m/s,则L1即,L1=0.64 mBB12tana14 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度根据公式l21则l2l10.6

25、4 0.32m22l23 通过格栅的水头损失h1,h1 h0kh0v s sina2gb243式中h1-设计水头损失,mh0-计算水头损失,mg-重力加速度,取 9.8m/s2k-系数,取 3-阻力系数,与栅条断面形状有关,取=2.42则：0.0130.92h1 ksin 32.42()sin60 0.30m2g0.0129.8v244 槽总高度 H设栅前渠道超高h2 0.3mH h h1h2 0.60.30.3 1.2m5 栅槽总长度 l,l l1l21.00.5H1tanaH1tana式中,H1为栅前渠道深,l l1l21.00.5则,l 0.54 0.27 1.0 0.5 3.60mta

26、n6006 进水与出水渠道格栅与沉砂池合建,格栅出水直接进入沉砂池,进水渠道宽度B1=B=1.1m,渠道水深 h水=h=0.6m7 每日栅渣量 W,w 86400Qmaxw11000kz0.4 0.3式中,w1为栅渣量,格栅间隙为 1625mm 时,w1=0.100.05；格栅间隙为 3050mm 时,w1=0.030.1;本工程格栅间隙为 20mm,取w1=0.06；取 k=1.5;w 0.350.063600241.21m3/d0.2m3/d10001.5采用机械清除格栅,采用机械栅渣打包机将栅渣打包,汽车运走;泵后细格栅与曝气沉砂池合建图提升泵站提升泵站提升泵用以提高污水的水位,保证污水

27、能在整个污水处理流程过程中流过,从而达到污水的净化;提升泵房用于将流入污水提升至后续处理单元所需要的高度,使其实现重力流,以便自流进入各后续处理单元;1.设计参数设计参数设计流量：Q 231.5L/s2.提升泵房设计计算提升泵房设计计算采用 CASS工艺方案,污水处理系统简单,对于新建污水处理厂,工艺管线可以充分优化,故污水只考虑一次提升;污水经提升后流入曝气沉砂池,然后流入 CASS 池,经滗水器滗水排除 CASS 池;污水提升前水位9.0m既泵站吸水池最低水位,为了保证后续各处理单元进水能通过自流形式进入,提升后水位3.5m即细格栅前水面标高;所以,提升净扬程Z 3.5(9.0)12.5m

28、水泵水头损失取2m从而需水泵扬程H Z h 13.5m再根据设计流量350L/s 1260m3/h,采用 WQ300-22-37型潜水泵10台5用5备,流量300m3/h,扬程22m;曝气沉砂池的设计与计算曝气沉砂池的设计与计算1.曝气沉砂池曝气沉砂池曝气沉砂池是一长形渠道,沿渠壁一侧的整个长度方向,距池底60-90cm处安设曝气装置,在其下部设集砂斗,池底有i=0.1-0.5的坡度,以保证砂粒滑入;由于曝气作用,废水中有机颗粒经常处于悬浮状态,砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力,砂粒上附着的有机污染物能够去除,有利于取得较为纯净的砂粒;在旋流的离心力作用下,这些密度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽

29、,而密度较小的有机物随水流向前流动被带到下一处理单元;另外,在水中曝气可脱臭,改善水质,有利于后续处理,还可起到预曝气作用;普通沉砂池截留的沉砂中夹杂有 15%的有机物,使沉砂的后续处理难度增加,采用曝气沉砂池,可在一定程度上克服此缺点;沉砂池的作用是从污水中分离相对较大的无机颗粒,沉砂池一般设在倒虹吸管、泵站、沉淀池前,保护水泵和管道免受磨损,防止后续处理构筑管道的堵塞,减小污泥处理构筑物的容积,提高污泥有机组分的含量,提高污泥作为肥料的价值;污水中的砂粒是指相对密度较大,易沉淀分离的一些大颗粒物质,主要是污水中的无机性砂粒,砾石和少量较重的有机颗粒,如树皮、骨头、种粒等;在颗粒物质的表面还

30、附着一些粘性有机物,这些粘性有机物是极易腐烂的污泥,因此,这些颗粒物质都应在沉砂池中被去除;平流曝气沉砂池是最常用的型式,污水从池一端流入,呈水平方向流动,从池的另一端流出,它的构造简单,处理效果好,工作稳定且易于排除沉砂;本设计采用平流式曝气沉砂池;2.曝气沉砂池的设计与计算曝气沉砂池的设计与计算设计说明：污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池,共两组对称于提升泵房中轴线布置;沉砂池池底采用多斗集砂,沉砂由螺旋离心泵自斗底抽送至砂水分离器,污水回至提升泵前,净砂直接由汽车外运;设计流量为Qmax=0.175m3/s,设计水力停留时间t=2.0min,水平流速v1=0.1m/s;3.3.设计计算

31、设计计算设计选择两组曝气沉砂池,分别与格栅链接,每组设计流量 0.175m3/s.1 沉砂池有效容积V60Qt式中 V沉砂池有效容积 m3Q设计流量,m3/st-停留时间 min,一般 13min;设计取 t=2minV=6020.175=21m32 水流过水断面面积AA Qmax/vv1-水平流速 m/s,一般采用 0.060.12min设计取 v1=0.06m/sA=0.175/0.06=2.92m23 池总宽度BB=A/h2h2-有效水深 m,一般取 2-3m.设计取 h2=2mB=2.92/2=1.46mB/h2=0.7324 沉砂池长度L V/AL 21/2.92 7.19m,取7.

32、2m5 每小时所需空气量q=3600Qd,d-1m3污水所需的空气量,设计取的 d=0.2m3/mq 36000.350.2 252m3/m36 沉砂室所需容积V式中X330m污水沉砂量,采用106m3污水T排砂间隔时间设计T 2d,即考虑排泥间隔天数为 2 天V=QXT 86400106=0.23230286400610=1.20(m3)7 每个沉砂斗容积V0设每一组有 1 个沉砂斗V01.20 0.60(m3)28 沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a 0.5m,斗壁与水平面的倾角为60,斗高h3=0.8m,则沉砂斗上口宽a2h3a atan6020.8 0.5tan601.42m取1.4

33、m沉砂斗容积V1h3V1(2a22aa 2a2)60.8(21.42 21.70.5 20.52)6 0.78m3大于V0 0.60m3,符合要求9 进水渠道由于是格栅与沉砂池合建,格栅出水直接进入沉砂池,进水渠道宽度B1=B=1.1m,渠道水深 h水=h=0.6m10 出水装置出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水,出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定,堰上水头H1-堰上水头,mQ1-沉砂池内设计流量,m3/sm-流量系数,0.4-0.5b2-堰宽 m,等于沉砂池宽度设计取 m=0.4,b2=1.5m出水堰后自由跌落 0.15m,出水流入出水槽,出水槽宽度 B2=0.6m,出水槽水深 h2=0.3

34、5m,超高 0.3m,水流速度 v2=0.83m/s;采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接,出水管道采用钢管,管径 DN2=500mm,管内流速 v2=0.89m/s,水力坡度 i=0.15%;11 排砂装置采用吸砂泵排砂,吸砂泵设置在沉砂斗内,借助空气提升将沉砂排除沉砂池,吸砂泵管径 DN=200mm.4.吸砂泵房与砂水分离器吸砂泵房与砂水分离器选用直径 0.5m 钢制压力式旋流砂水分离器一台,两组曝气沉砂池共用;每组曝气沉砂池设吸砂泵两台,一用一备,共4 台;砂水分离后将砂集中运走,水回流至细格栅前;5.鼓风机房鼓风机房选用TSO-150罗茨鼓风机12台,6用6备,为曝气沉砂池和CASS曝

35、气;泵房面积取 20mx8m 考虑远期CASSCASS 池的设计与计算池的设计与计算CASS 工艺是将序批式活性污泥法 SBR 的反应池沿长度方向分为两部分,前部为生物选择区也称预反应区,后部为主反应区;在主反应区后部安装了可升降的滗水装置,实现了连续进水间歇排水的周期循环运行,集曝气沉淀、排水于一体;CASS 工艺是一个厌氧/缺氧/好氧交替运行的过程,具有一定脱氮除磷效果,废水以推流方式运行,而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷;1.CASS 工艺运行过程CASS 工艺运行过程包括充水-曝气、沉淀、滗水、闲置四个阶段组成,具体运行过程为：1 充水-曝气阶段边进水边

36、曝气,同时将主反应区的污泥回流至生物选择区,一般回流比为 20%;在此阶段,曝气系统向反应池内供氧,一方面满足好氧微生物对氧的需要,另一方面有利于活性污泥与有机物的充分混合与接触,从而有利于有机污染物被微生物氧化分解;同时,污水中的氨氮通过微生物的硝化作用转变为硝态氮;2 沉淀阶段停止曝气,微生物继续利用水中剩余的溶解氧进行氧化分解;随着反应池内溶解氧的进一步降低,微生物由好氧状态向缺氧状态转变,并发生一定的反硝化作用;与此同时,活性污泥在几乎静止的条件下进行沉淀分离,活性污泥沉至池底,下一个周期继续发挥作用,处理后的水位于污泥层上部,静置沉淀使泥水分离;3 滗水阶段沉淀阶段完成后,置于反应池

37、末端的滗水器开始工作,自上而下逐层排出上清液,排水结束后滗水器自动复位;滗水期间,污泥回流系统照常工作,其目的是提高缺氧区的污泥浓度,随污泥回流至该区内的污泥中的硝态氮进一步进行反硝化,并进行磷的释放;2.CASS 反应池的设计计算图 2-4 CASS 工艺原理图1 基本设计参数处理规模：Q=2000m3/d,总变化系数 1.51混合液悬浮固体浓度 MLSS：取 Nw=3000mg/L反应池有效水深 H 一般取 3-5m,本水厂设计选用 4.0m排水比：=11=0.4m2.52BOD-污泥负荷或称 BOD-SS 负荷率 NsNs=K2Se fNsBOD-污泥负荷或称 BOD-SS 负荷率,kg

38、BOD5/kgMLSSd；K2有机基质降解速率常数,L/mgd,生活污水 K2取值范围为0.0168-0.0281,本水厂取值 0.02；有机基质降解率,%；=Sa SeSaf混合液中挥发性悬浮固体与总悬浮固体浓度的比值,一般在生活污水中,f 值为 0.7-0.8,本水厂设计选用 0.75;代入数值,得=Ns=K2Se f16010 93.75%160,之 后 把 本 数 值 代 入 得 0.26kgBOD5/kgMLSSd3 曝气时间 TATA24S0240.41601.97h取 2.0hNsNw0.263000式中 TA曝气时间,h S0进水平均 BOD5,/L排水比 1/m=0.4Nw混

39、合液悬浮固体浓度 MLSS：X3000mg/L4 沉淀时间 TS活性污泥界面的沉降速度与 MLSS 浓度、水温的关系,可以用下式进行计算;Vmax=7.4104tXO-1.7MLSS3000式中 Vmax活性污泥界面的初始沉降速度;t水温,取 20X0沉降开始时 MLSS 的浓度,X0Nw=3000mg/L,则Vmax=7.4104203000-1.7=1.82m/s沉淀时间 TS用下式计算TSH 1Vmaxm412.51.01.4h1.82式中 TS沉淀时间,h H反应池内水深,m安全高度,取 1.0m5 排水时间 TD及闲置时间 Tf根据城市污水处理厂运行经验,本水厂设置排水时间TD取为0

40、.5h,闲置时间取为 0.1h;运行周期 T=TA+TS+TD+Tf=4.0h每日运行周期数 n=6 CASS 池容积VCASS 池容积采用容积负荷计算法确定,并用排水体积进行复核;采用容积负荷法计算：V Q(Sa Se)Ne Nw f24=64式中：Q城市污水设计水量,m3/d；Q=20000m3/d；Nw混合液 MLSS 污泥浓度 kg/m3,本设计取 3.0 kg/m3；NeBOD5污泥负荷kgBOD5/kgMLSSd,0.34kgBOD5/kgMLSSd；Sa进水 BOD5浓度 kg/L,本设计 Sa=160 mg/L；Se出水 BOD5浓度 kg/L,本设计 Se=10 mg/L；f

41、混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值,本设计取 0.75；则：20000(16010)103V 5128m30.263.00.75本水厂设计 CASS 池六座,每座容积 Vi=排水体积法进行复核单池容积为Vim2.5Q 20000 1389m3nN6 65128854.7m36反应池总容积V NVi 6 2083 8334m3式中Vi单池容积,m3 n周期数；m排水比 1/m=1/2.5N池数；Q平均日流量,m3/d由于排水体积法计算所得单池容积大于容积负荷法计算所得,因此单池容积应按最大容积值计,否则将不满足水量运行要求,则单池容积Vi=1389 m3,反应池总容积 V=8334

42、 m3;7CASS 池的容积负荷CASS 池工艺是连续进水,间断排水,池内有效容积由变动容积V1和固定容积组成,变动容积是指池内设计最高水位至滗水器最低水位之间高度 H1决定的容积,固定容积由两部分组成,一是活性污泥最高泥面至池底之间高度 H3决定的容积 V3,另一部分是撇水水位和泥面之间的容积,它是防止撇水时污泥流失的最小安全距离H2决定的容积V2;CASS 池总有效容积 Vm3：VNV1V2V3池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度,H1m；H1Q HnV式中：n一日内循环周期数,n=6；H池内最高液位 Hm,本设计 H=4.0m;则H12000041.6m68334滗水结束时泥面

43、高度,H3m已知撇水水位和泥面之间的安全距离,H2=1.0m；H3=H-Hl+H2=4-1.6-1.0=1.4m SVI污泥体积指数,ml/gSVI=H3H NW1.4103117ml/g,此数值反映出活性污泥代入数值,则SVI=43.0的凝聚、沉降性能良好;8CASS 池外形尺寸LBH 要求；L=V8334 43.4m,取N BH684V式中：B池宽,m,B:H=12,取 B=8m,8/4=2,满足NL=44m.L/B=44/8=5.5m,L:B=46,满足要求;CASS 池总高,H0m取池体超高 0.5m,则 H0=H0.54.5m微生物选择区 L1,mCASS 池中间设 1 道隔墙,将池

44、体分隔成微生物选择区预反应区和主反应区两部分;靠进水端为生物选择区,其容积为 CASS 池总容积的 10%左右,另一部分为主反应区;选择器的类别不同,对选择器的容积要求也不同;L110L=10%44=4.4m反应池液位控制排水结束时最低水位h1 4 m 12.5 1 4 2.4mm2.5基准水位 h2为 4.0m；超高 0.5m；保护水深=1.0m;污泥层高度hs h1 2.4 1.0 1.4m则：撇水水位和泥面之间的安全距离,H2=hs=1.4m图 2-5 CASS 外形尺寸图9 连通孔口尺寸隔墙底部设连通孔,连通两区水流,因单格宽 8m,根据设计规范要求,此时连通孔的数量取为 3;连通孔面

45、积 A1A1按下式进行计算：Q1A1 B L1 H124n N UU式中：U孔口流速,取 U=70m/h将各数值代入,计算得：A1(20000184.41.6)0.81m224667070孔口尺寸设计孔口沿墙均布,孔口宽度取 0.8m,孔高为 0.81/0.8=1.0m;为：0.8m1.0m10 复核出水溶解性 BOD5处理水中非溶解性 BOD5的值：DOD5=7.1bXaCeCe处理水中悬浮固体浓度 10mg/LXa活性微生物在处理水中的所占比例取 0.4b微生物自身氧化速率本设计取 0.6DOD5=7.10.0750.610=3.19mg/L故水中溶解性 DOD5要求小于 103.19=6

46、.81 mg/L而该设计出水溶解性 DOD5：Se=24S024 K2NWfTAn24160240.0230000.752.06=6.8mg/L设计结果满足设计要求;11 计算剩余污泥量理论分析,知温度较低时,产生生物污泥量较多;本设计最冷时是冬季平均最冷温度是 0.2;0.2时活性污泥自身氧化系数：Kd0.2=Kd20tT20=0.061.040.220=0.028S SNT剩余生物污泥量：XV=YQ0eKd0.2ViWfAnN1000100024=0.6200000.752.066=1575.88kg/d2430001606.80.028138910001000剩余非生物污泥量：XS=Q1

47、-fbfC0Ce1000=200001-0.70.75=1330kg/d150 101000公式中,fb进水 VSS 中可生化部分比例,取 fb=0.7；C0设计进水 SS,m3/d；Ce设计出水 SS,m3/d；剩余污泥总量：X=XV+XS=1575.88+1330=2905.88kg/d剩余污泥浓度 NR：NR=NW30005000mg/L 5.0kg/m3110.4剩余污泥含水率按 99.3%计算,湿污泥量为12 复核污泥龄c=1YNS Kd2905.88 581.2m3/d5.0式中：c污泥龄Y污泥产率系数,本设计取 0.4Kd衰减系数,一般为 0.040.075 取 0.07代入数值

48、,c=1YNS Kd10.40.260.07=29.4d硝化所需最小污泥龄：cN=1/)1.10315-TfscN硝化所需最小污泥龄 d-1；硝化细菌的增长速率 d-1：T=0.2 摄氏度时,取为 0.35；fs安全系数：为保证出水氨氮小与 5mg/L取 2.33.0；取 2.3；T污水温度：取冬季最不利温度 0.2 摄氏度;cN=1/)1.10315-Tfs=1/0.351.10315-0.22.3=28d经校核,污泥龄满足硝化要求;13 需氧量设计需氧量包括氧化有机物需氧量,污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量及出水带走的氧量;设计需氧量考虑最不利情况,按夏季时高水温计算设计需氧量;氧化有机物需

49、氧量,污泥自身需氧量 O1以每去除 1 BOD 需要0.48 Oa的经验法计算;Oa aQSO Se bVNW 0.4820000 160 10103 0.128334 3000 103=4440.2 O2/d式中 Oa需氧量,O2/d；a活性污泥微生物每代谢1 BOD 需氧量,一般生活污水取为 0.42 0.53,本设计取 0.48；b1 活性污泥每天自身氧化所需要的氧量,一般生活污水取为 0.11 0.188,本设计取 0.12;氨氮硝化需氧量 Ob按下式计算；VNWf Ob4.57QNkNke0.12C =4.572000035-510-3-0.1283343.00.7529.4 =52

50、3.5 O2/d式中 4.57氨氮的氧当量系数；Nk进水总凯氏氮浓度,g/L；Nke出水总凯氏氮浓度,g/L；XV系统每天排出的剩余污泥量,/d；总需氧量O总OaOb 4440.2523.5 4963.7/d=206.8/h14 标准需氧量标准需氧量计算公式：SOR=AORCs(20)（CSb(T)C）1.024(T20)CsbT=CsTOt=Otpb+2.0261054221(1EA)7921(1EA)式中SOR水温20,气压1.103105pa时,转移到曝气池混合液的总氧量,/h；AOR在实际条件下,转移到曝气池混合液的总氧量,/h；Cs2020时氧在清水中饱和溶解度,取 Ca20=9.1