S_o-----进水BOD₅浓度，mg/L；

            一般情况下，其中有12.4％为氮，近似等于总凯氏氮（TKN）中用于合成部分为：

                      0.124577.6=71.62（kg/d） 

            即：TKN中有（mg/L）用于合成。

           需用于氧化的NH₃-N =35-11.04=23.96（mg/L）

           需用于还原的NO₃-N =23.96-10=13.96（mg/L）

   本次设计所处理的对象为某城镇的城镇污水。

    本次设计总水量为20000m³/d，进水水质COD=450mg/L，BOD₅=250mg/L，SS=250mg/L，氨氮=25mg/L，TP=4mg/L。通过一定合适的工艺处理后达到城镇污水处理厂一级A排放标准，即COD≤50mg/L，BOD₅≤10mg/L，SS≤10mg/L，氨氮≤5mg/L,TP≤0.5mg/L。通过查阅一定的参考资料，并在导师的精心指导下，决定采用氧化沟工艺作为本次设计的处理方案。
    论文中对整个污水处理工艺方案的选择作了详细的论述和说明。确定工艺流程后，根据本设计处理规模20000m³/d，对各个水处理构筑物进行了选型、工艺参数的取值以及工艺计算。

 

关键词  城镇污水  氧化沟工艺  脱氮除磷

 

The object of this design is domestic water.

The total capacity of water is 20000m³/d,chemical oxygen demand (COD)=450mg/L，biological oxygen demand (BOD₅)=250mg/L,suspend solid (SS)=250mg/L,ammonia-nitrogen(NH₃-N)=25mg/L,total phosphate(TP)=4mg/L.By the way of some propel treatment ,then can achieve the discharge of domestic water:COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，NH3-N≤5mg/L,TP≤0.5mg/L.I consulted many literature and with the help of my professor ,then decided to adopt oxidation ditch process for my treatment plan.

I have detailed instruction of all the technology course.I chose the kind of construct building , parameter of provision and there’s an essential technology calculate in the instruction.

 

 

Keywords domestic water , oxidation ditch process , removal nitrogen and phosphorus  

                   

 

 

 

气温：最高40.7℃，最低-17.2℃。

最大冻土深度：地面下0.7m。

表1  设计进水水质

 

(1).中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级A标准

表2  设计出水水质

 

(2).污水的处理程度

表3  污水各种污染物的处理程度

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(1).从实际情况出发对污水处理厂进行总体规划，统筹安排，与当地的经济发展及现有条件相适应；

(2).根据城市污水的实际水质、水量等情况以及地区的发展规划，选择最合适的污水处理工艺，对水质变化适应能力强，运行管理简便、灵活、稳定。并考虑其低耗能、低运行费用、运行管理简便和工艺成熟的污水处理工艺路线；

(3).妥善处置污水处理过程中产生的污泥和栅渣等固废，以及对重点产生噪声的设备进行降噪，避免造成二次污染，污水处理排出的污泥应易于处理和处置；

(4).选用性能优良的设备，同时尽可能采用自动控制，提高污水处理厂管理水平，降低劳动强度及运行费用；

(5).工艺方案应有利于以后的扩建。

(1).采用先进、稳妥的处理工艺，经济合理，安全，可靠。

(2).合理布局，投资低，占地少。

(3).降低能耗和处理成本。

(4).综合利用，无二次污染。

(5).综合国情，提高自动化管理水平。

在当前城镇污水处理工程中，随着人口的不断膨胀和经济的飞速发展，废水排放量急剧增长，全球性水污染问题已对人类生存和社会经济的发展构成严重的威胁，因此各国对污水处理要求也越来越严格，传统活性污泥工艺在多功能性、稳定性和经济性等方面已难以满足不断提高的要求。20世纪90年代以来废水生物处理新工艺、新技术的研究、开发、应用取得了长足的进步，许多新工艺应运而生，这些新工艺的共同点特点是高效、稳定、节能，并具有脱氮除磷等多功能性，其中较典型的有(1)A²/O工艺；(2)氧化沟工艺；(3)SBR工艺等等。

 

 

 

 

 

 

表4  各工艺方案的比较

 

 

 

 

由以上内容可知本次设计对除磷的要求较高，故排除SBR工艺。而A²/O和氧化沟工艺都能达到预期处理效果,且都为较成熟工艺,但考虑到本设计规模较小,属于中小型城镇污水处理厂,在处理效果均理想的情况下,相对而言A²/O的基建费用较高，而厌氧池+氧化沟工艺虽然占地面积大，但其构造简单，运行成本相对较低，处理效果、出水水质好，管理维护相对方便，在中小规模污水处理厂的运用中优势相对突出。

 

 

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

图1  工艺主要流程

    

    对出水水质要求达到中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918－2002）》中一级A标准，故应设深度处理单元进一步去除水中的BOD₅及NH₃-N和P，厌氧池加氧化沟及其四沟式循环的独特构造，使它具有很强除磷脱氮功能。故选用此工艺流程。

 

 

 

 

 设计流量：Q_max=

                

图2 粗格栅设计计算简图

(1)栅条的间隙数n

                   n=

     式中：  Q_max --------最大设计流量，0.231m³/s;

               n --------栅条间隙数，个；

               α --------格栅倾角，取60°；

               b --------栅条间隙，m，16~25mm，取0.02m；

               h --------栅前水深，m，取0.4m；

               v --------过栅流速，m/s,0.6~1m/s,取0.8m/s；

   格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核，则栅条间隙数        

             

                  

 

(2)栅槽宽度B

       栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m，取0.2m

       设计采用锐边矩形钢条为栅条，即栅条宽度s =0.01(m)

       B=s(n-1)+bn+0.2=0.01×(20-1)+0.02×20+0.2=0.79(m)

 

(3)进水渠道渐宽部分长度

         设进水渠宽=0.65m，其渐宽部分展开角度α₁=20°，

            

(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
              

(5) 通过格栅的水头损失

              

式中：    g——重力加速度，m/s2，取g=9.8 m/s²； 

        k——格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，取 k=3； 

         β——形状系数，取2.42（由于选用断面为锐边矩形的栅条）

        则      

              =2.42×(0.01/0.02)×sin60°× 3×(0.8²/19.6)=0.081（m）

 

(6) 栅后槽总高度H

           设栅前渠道超高h₂=0.3m, 则  

               H=h+h₁+h₂=0.4+0.081+0.3=0.781(m)

(7)栅槽总长度L

               L=++1.0+0.5+H₁/tgα

          =0.19+0.1+1.0+0.5+(0.4+0.3)/ tg60°

               =2.2（m）

         式中:   H₁——栅前渠道深,H=h+h₂,m

(8)每日栅渣量的计算w

     

           

         式中： w₁——单位栅渣量，m³/10³m³污水，取w₁=0.05m³/10³m³污水

           由于 w>0.2m³/d ，故采用机械清渣。

 

    污水经污水提升泵房后进入细格栅，细格栅的作用是进一步截留污水中的

 

图  细格栅设计计算简图

(1)栅条的间隙数n

                   n=

     式中：  Q_max --------最大设计流量，0.342m³/s;

               n --------栅条间隙数，个；

               α --------格栅倾角，取60°；

               b --------栅条间隙，取0.01m；

               h --------栅前水深，m，取0.8m；

               v --------过栅流速，m/s,0.6~1m/s,取0.8m/s；

   格栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核，则栅条间隙数        

             

                  

 

(2)栅槽宽度B

       栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m，取0.2m

       设计采用锐边矩形钢条为栅条，即栅条宽度s =0.01m

       B=s(n-1)+bn+0.2=0.01×(21-1)+0.01×21+0.2=0.61（m）

 

(3)进水渠道渐宽部分长度

         设进水渠宽=0.45m，其渐宽部分展开角度α₁=20°，

            (m)

(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
              

(5) 通过格栅的水头损失

              

式中：    g——重力加速度，m/s2，取g=9.8 m/s²； 

        k——格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，取 k=3； 

         β——形状系数，取2.42（由于选用断面为锐边矩形的栅条）

        则      

              =2.42×(0.01/0.01)×sin60°× 3×(0.8²/19.6)=0.21（m）

 

(6) 栅后槽总高度H

           设栅前渠道超高h₂=0.3m, 则  

               H=h+h₁+h₂=0.8+0.21+0.3=1.31(m)

(7)栅槽总长度L

               L=++1.0+0.5+H₁/tgα

          =0.22+0.11+1.0+0.5+(0.8+0.3)/ tg60°

               2.47（m）

         式中:   H₁——栅前渠道深,H=h+h₂,m

(8)每日栅渣量的计算w

     

           

         式中： w₁——单位栅渣量，m³/10³m³污水，取w₁=0.03m³/10³m³污水

           由于 w>0.2m³/d ，故采用机械清渣。

      沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，保证后续处

           选型：平流式沉砂池。它具有截留无机颗粒效果较好，工作稳定，结构简单和排砂方便等优点。设计1组，分为2格，每一分格设有2个沉砂斗，共有4个沉砂斗。

 

图  平流式沉砂池设计计算简图

（1）长度

             

        式中    t-----设计水力停留时间，取30s；

                v-----水平流速,  取0.25m/s，（最大流速0.3 m/s ,最小流速0.15 m/s）。

 

（2）水流断面面积A

             

       则  池总宽度

          式中   h₂-----有效水深，取1m；

 

（3）沉砂斗容积V

               

          式中 X-----城市污水沉砂量，取30m³ /10⁶m³污水；

               T -----清除沉沙的间隔时间，取2d。

      

（4）每个沉砂斗容积V₀

                       V₀=V/4=0.81/40.2(m³)

 

（5）沉砂斗尺寸

      a.沉砂斗上口宽b₂

               式中 -----沉砂斗高，取1m；

               -----斗壁与水平面倾角，取60°；

               -----沉砂斗底宽，取0.5m。

      b.沉砂斗容积V₀

       V₀=

（6）沉砂室高度h₃

        设采用重力排砂，池底坡度i＝6％，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为[2（L₂+b₂）+0.2]。（0.2m为二沉砂斗直接隔壁厚）

             则

                h₃ =+0.06L₂=1+0.062=1.12(m)

（7）沉砂池总高度H

                取超高h₁=0.3m，则

                H=h₁+h₂+h₃₌0.3+1+1.12=2.42（m）

（8）验算最小流速

         在最小流量时，只用一格工作。

                 

         式中       

                 

 

 

      厌氧池利用厌氧菌使有机物发生水解、酸化和甲烷化，去除废水中的有机物，并提高污水的可生化性，有利于后续的好氧处理。厌氧池的池形有矩形、方形和圆形。圆形厌氧池具有结构稳定的特点，但是建造圆形厌氧池的三相分离器要比矩形和方形的厌氧池复杂得多。因此本次设计先用矩形厌氧池，从布水均匀性和经济考虑，矩形厌氧池长宽比在2：1左右较为合适。考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h，设计水量按最大日平均时考虑。每座设计流量为Q₁′=75.1L/s=6486.48m³/d，分4座。

（1）厌氧池容积V

            V= Q₁′ T=75.1×10^-3×2×3600=540.72（m³）

        式中 T-----水力停留时间，取2h；

（2）厌氧池尺寸

               水深取为h’=4.0m。则厌氧池面积：

             A=V/h’=540.72/4=135.18（m²）

             则 厌氧池长L=16.6（m）宽B=8.3（m）

         厌氧池的总容积V=16.6×8.3×5=592.9（m³）,有效容积为473.76（m³）,则体积有效系数为79.91%,符合有机负荷要求。

拟用卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟，去除BOD₅与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟设计分4座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为Q₁′＝75.1L/s=6486.48m³/d。总污泥龄：20d；曝气池溶解氧浓度DO=2mg/L。

（1）碱度平衡计算：

          a.设计的出水BOD5为10 mg/L，则水中非溶解性BOD5的值为：

     BOD5f＝0.7×Se×1.42（1-e^-0.23×5）＝6.8（mg/L）

   式中   Se-----出水中BOD₅的浓度，mg/L

因此，处理水中的溶解性BOD5 为：10-6.8=3.2（mg/L）

          b.采用污泥龄20d，则日产泥量为：

                

              式中   Q-----氧化沟设计流量，m³/d;

                     S_r-----去除的BOD₅浓度，（S_O-S_e）mg/L;

                     a------污泥增长系数，0.5~0.7 取0.6kg/kg；

                     b------污泥自身氧化率，0.04~0.1 取0.05 l/d;

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