河北省某市汙水處理廠工程設計
壹、項目概況
壹座汙水處理廠為大約50萬人提供服務，集水區面積為40平方公裏。設計規模壹期16萬m3/d，遠期32萬m3/d，利用國外貸款建設。城市汙水中，生活汙水占35%，工業汙水占65%，通過管道排放到郊區，然後通過37公裏的明渠排入周圍的河流。
2.設計水質水量和排放質量
1.設計處理水質和水量
設計處理能力為160000m3/d(最大處理能力為208000m3/d)。
由於城市排水系統和實際進水量的變化，其汙水處理能力幾年來壹直保持在130000m3/d左右。在進水水質上，生活汙水水質相對穩定，而工業廢水水質波動較大。汙水廠實際進出水水質見下表。
項目BOD5(毫克/升)COD(毫克/升)SS(毫克/升)pH有毒物質重金屬。
湧水量100-200 150-350 80-200 7-9-trace
流出物≤30≤120≤30 6-9-微量
設計進水水質為(不考慮有毒物質和重金屬)
BOD5 200mg毫克/升COD 400mg毫克/升SS 250mg毫克/升pH 7-9。
2.排放標準
出水水質達到國家二級排放標準，設計出水水質為
bo D5≤20mg/l COD≤120mg/l SS≤25mg/l pH值6-9。
三、處理工藝方案的選擇和流程
1.處理過程的確定原則
為了同時實現汙水處理廠高效穩定運行、低基建投資和低運行費用的目標，汙水處理工藝方案的選擇遵循以下原則:
(1)技術成熟，處理效果穩定，保證出水水質符合排放標準；
②投資少，運行費用低，投資少，效益高；
③選用的技術和設備先進可靠，國產化程度高，性能好。
2.處理過程的確定
采用普通活性汙泥法。
汙水進廠後進入帶自動粗格柵的集水池，集水池內安裝潛水泵。汙水提升後進入曝氣沈砂池去除沙粒，再通過初沈池去除大部分懸浮物。初沈水通過廠區高架渠進入曝氣池。曝氣池采用循環推流反應形式，其出水經平流二沈池分離後排入周圍河流。
壹級汙泥和二級剩余汙泥先進入預濃縮池，濃縮後進入蛋形消化池進行中溫消化，使汙泥穩定化。消化後的汙泥在後濃縮池中進壹步濃縮以減小體積，通過帶式壓濾機脫水，泥餅運往國外處置。
3.處理過程簡介
活性汙泥法是壹種好氧處理工藝。汙水在曝氣池中曝氣充氧，使各種活性汙泥微生物大量生長繁殖，能形成細菌膠團的細菌形成絮體，原生動物附著其上，絲狀菌和真菌也相互交織形成絮體顆粒懸浮在混合液中，每個顆粒就是壹個微生物種群。這種活性汙泥顆粒與進入曝氣池的汙水接觸，即吸收、分解、吸附汙水中的汙染物。經過壹段時間的曝氣，汙水中的大部分有機物被微生物同化，然後進入沈澱池。絮凝的活性汙泥顆粒可以很好地沈降到池底，上清液就是處理過的水，可以從系統中排出。部分沈澱汙泥補充回流至曝氣池，與未經處理的汙水混合，重復上述動作；另壹部分汙泥作為剩余汙泥排放。
三。設計流程要求
工藝采用普通活性汙泥法(或多點進水)。
汙水進廠前有總閘門，總閘門前有溢流管直接排放。
汙水進入工廠後通過自動粗格柵進入集水池，
集水箱內設有潛水泵，
汙水提升後進入帶有細格柵的旋流沈砂池，去除沙粒。
通過初沈池去除大部分懸浮固體，
壹級汙水通過工廠內的高架渠道進入曝氣池。曝氣池采用循環推流反應形式，
其出水經平流二沈池分離後排入周邊河流。
壹級汙泥和二級剩余汙泥首先進入預濃縮池，
濃縮後進入蛋形消化池進行中溫消化，穩定汙泥。
消化後的汙泥在後濃縮池中進壹步濃縮以減小體積，通過帶式壓濾機脫水，泥餅運往國外處置。
四、工程設計
1.總平面設計
(1)平面布置原則
總平面布置包括:汙水和汙泥處理、工藝構築物和設施、各種管線、管道和渠道以及各種輔助建築和設施。總平面布置應遵循以下原則。
1.處理構築物和設施的布置應符合工藝要求，集中緊湊，以節省土地和運行管理。
2.無需改變不同功能的工藝構築物和輔助建築的設施應根據功能的不同獨立布置，並協調與環境條件(如地形走向、排汙口方向、風向)的關系。
3.建築間距應滿足交通、管線(渠)鋪設、施工和運行管理的要求。
4.管道(線)和通道的平面布置應與其立面布置相協調，符合汙水處理廠各種介質輸送的要求，盡量避免重復吊裝和曲折，以利於節能降耗和運行維護。
5.協調輔助建築、道路、綠化和處理構築物之間的關系，以方便生產和操作，確保安全平穩運行，美化廠區環境。
(2)平面布局的特點
1.布局緊湊，流線清晰。
2.生活活動區、汙水區、汙泥區劃分明確，綜合樓從大門開始修建，形成入口處的生活區。該區域位於主導風向的上風方向，遠離格柵和汙泥區，綠化加強，環境良好。
3.汙泥區位於下風向，廠區最低的角落。消化池遠離建築，不影響其他設施。
4.輔助生產區靠近需要維修和用電的建築，方便工人。
5.廠區道路設計考慮到員工可以順利到達任何地方。
6.有後門，生產過程中產生的柵渣、沙礫、泥餅通過後門運走，而不是前門，避免了在大門口影響生活區的環境整潔。
汙水處理的工藝流程是由幾個不同功能的單元處理構築物(設備)和輸水管道、水渠組成。隨著汙水處理技術的發展，壹方面，具有相同功能的處理設施的種類不斷增加，另壹方面，相同設施的處理功能也在不斷擴展。汙水處理廠的工藝流程和結構型式確定後，汙水處理的工藝計算任務主要是確定構築物(設備)和管道的幾何尺寸和數量，以及輔助設備、材料和藥劑的規格和用量。從而為處理廠的布局提供依據。
①青島李村河汙水處理廠設計規模為17×104m3/d，格柵底部距地面8.0m。粗格柵間為半地下式，有3個機械粗格柵，格柵間距為25mm，格柵寬度為1.36m。格柵攔截的格柵渣由帶式輸送機收集，由螺旋輸送機提升，然後進入地面格柵渣箱，格柵水面附近設置寬度為1.0 m的檢修平臺。四臺風機位於半地下房間，進風口位於通道和房間內，風機風量為8000m3/h..流經粗格柵的汙水由提升泵房提升後進入細格柵間。細格柵之間設計三個階梯式機械格柵，間距6 mm，格柵寬度1.28 m，細格柵渣經螺旋壓實機脫水後外運。②呼和浩特市新新板汙水處理廠設計規模為10×104m3/d，格柵底部距地面5.4m。粗格柵間采用落地式，2個機械格柵，格柵間間隙25mm，設計寬度2.0m，高度8.4m，屋頂設置2.5m×1.5m天窗，將格柵間高度從11.5m降低到6.2m，排風機進風口設在維修人員經常出現在水通道的地方。* * *有兩臺排氣扇，通風量為8 250m3/h..
工藝流程:
三、主體結構
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序列號？
名字？
規格(米)？
號(座)？
設計參數
沙奇霍科
主要設備
1格柵L×B=3.16×1.65 2米流量q = Q=165600m3/d/d。
格柵間隙b=15mm，格柵穿越速度v=1.0m/s，兩臺機械除渣機。
2.L×B×H=10×8×5 1米流量Q = Q=165600m3/d/d。
單泵流量Q=2400m3/h潛汙泵4臺手動啟閉機。
3沈砂池L×B=18×3.22 2 2米流量q = Q=165600m3/d/d
水平速度v=0.3m/s有效水深h=1.0m砂水分離器
4初沈池L×B=×27×6 2流量Q=165600m3/d
q = 2.0m 3/(m2·h)停留時間t=1.5h刮泥機渣鬥。
5 ?
曝氣池L×BH=71.5×7.55 2流量Q=120000m3/d BOD=200，去除效率90%。
6二沈池D×H=46.1×6.15 2米流量q = 120000m3/d。
q = 1.5m 3/(m2·h)
刮泥機出水堰板停留時間t=2.5h
？
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(1)粗格柵(兩組，壹組使用壹組備用)
功能:去除汙水中較大的漂浮雜質，保證汙水提升泵的正常運行，采用機械格柵。正常情況下兩個通道同時運行，意外情況下壹個通道運行。
主要參數:設計最大流量qmax = 208000 m3/d = 2.4m 3/s
鋼筋的間隙寬度b = 25.0mm毫米
網格前水深h = 1.0m
網格穿越速度v = 0.8m米/秒
爐排傾角α= 60°。
光柵寬度S=0.01m(光柵截面為帶有銳邊的矩形)。
網格間隙數:
n==112
網格槽寬度:
B=S(n-1)+bn=3.91m
進水流道加寬部分的長度:
設進氣道寬度B1=2.3m，加寬部分的擴張角α1 = 20°。
l 1 =(B–B 1)/2tgα1 = 2.21m
變窄部分長度:L2 = l 1/2 = 1.10m。
穿過電網的水頭損失:
h1=4/3 ()k=0.061m
網格後總高度:設置網格前通道的保護高度h2 =0.3m
h = h+h 1+H2 = 1.36m≈1.4m
網格槽的總長度:
l = l 1+L2+0.5+1.0+h 1/TGα= 5.56m
每日柵渣量:
當柵間距為25mm時，柵渣量為0.03m3/103m3汙水，Kz為1.2。
w = 86400 qmax w 1/1000 khz = 5.2 m3/d & gt；0.2立方米/天
因此，有必要使用機械除渣。
(2)集水池和提升泵房
使用矩形自填充幹式泵房。集水箱和機房由隔墻隔開。只有吸水管和葉輪浸沒在水中，機房能始終保持幹燥，有利於水泵的檢修和維護，並能避免汙水對軸承、管件和儀表的腐蝕。
設計流量qmax = 208000m3/d = 2.4m3/s
采用流量為0.6 m3/s的潛水泵，4用1備。
集水箱分為兩個隔間，總有效容積為壹臺泵8分鐘的出水量:
V=qt=288 m3
集水坑的有效水深為2.0m
匯水面積F=144m2，寬度10m，長度14.4m，取15m。
水泵所需揚程:h = 3.3+0.1+0.2+0.6+0.2+0.6+0.5+0.4+1.5 = 7.4m。
(3)精細網格
功能:去除汙水中相對較小的漂浮雜質，保證後續處理工藝的正常運行。
建兩組，設計流量q = qmax/3 = 0.8m3/s。
網格間隙e=6mm
網格前的水深h = 0.8m
穿越網格速度v=1.0m/s
爐排傾角α= 60°。
用粗網格計算:
網格間隙的數量n=155。
門槽寬度b = 2.47米
進氣道加寬部分的長度為l1 = 1.33m
變窄部分的長度L2 = 0.66米
水頭損失h1 = 0.633m
網格後總高度為h = 1.73m。
網格槽總長度L=4.12m。
日出渣量W = 5.2m 3/d & gt；0.2立方米/天
所以需要機械除渣。
(4)旋流沈砂池
作用:汙水以壹定的速度從沈砂池的切線方向進入，砂粒產生離心力，密度較大的砂粒沿著池壁和沈砂池獨特的結構沈降到池底的集砂鬥。沖洗系統會避免集砂鬥中的沙子變硬，將附著在沙子顆粒上的有機顆粒從沙子顆粒中分離出來，使有機顆粒從集砂鬥返回汙水中。葉片的旋轉使水流處於復雜的旋渦狀態，產生輕微的上升速度，帶動有機顆粒隨水流流入下壹工序進行處理。通過改變槳葉轉速和集砂鬥之間的間隙，可以優化沈砂池中的沈砂效果和有機顆粒的分離效果。先進的空氣提升系統(或砂漿泵)將集砂鬥中的沈砂提升至無軸螺旋砂水分離器，從而將砂粒與汙水徹底分離。
運行中，旋流沈砂池系統具有進出水流速快、處理量大、除砂效果好、占地面積小、設備結構簡單、節能、運行可靠、整個系統PLC控制、集中控制、連續自動運行、操作維護方便等優點，適用於大、中、小型汙水處理廠，是生活汙水處理中臥式沈砂池的良好替代品。
主要參數:設計流量Qmax = 20.8 208000 m3/d = 2.4m 3/s
設計停留時間t=60s
入口管的流速v1 =0.3m/s
水池中水流的上升速度v2 = 0.06米/秒
沈砂池錐底高度h4 = 1.5m
超高h1 = 0.5m
中心管底部到沈砂面的距離= 0.3m
應分為三個進水和泥沙沈積的池塘，n=3。
①進水管直徑:
d = = = 1.84米
②沈砂池直徑:
D = = = 4.52m米
水流部分的高度:
h2= v2t = 0.0660 = 3.6m
沈澱部分所需體積:
V==10.37 m3
⑤圓臺的實際體積:
V1=
⑥水池總高度:
h = h 1+H2+H3+H4 = 0.5+3.6+0.3+1.5 = 5.9m
(5)初沈池(輻流式)
徑向沈澱池為圓形，采用中心進水、周邊出水的形式。水繞池水平流動，泥鬥位於池中心，池底向中心傾斜。汙泥通常用刮(或吸)機械清除。輻流式沈澱池采用機械排泥，運行良好，設備簡單。該排泥設備具有成型產品的優點。
主要參數:設計流量Qmax = 20.8 208000 m3/d = 2.4m 3/s
表面荷載q=2.0m3/(m2h)
池的數量n=3
沈澱時間t=2h。
沈澱水面積:
F=Qmax/nq=1440m2
泳池直徑:
D = = 42.8m米
沈澱部分的有效水深:
h2=qt=4m
沈澱部分的有效體積:
V==6480m3
汙泥部分所需體積:
V=SNT/1000n=20.83m3
汙泥桶體積:
設汙泥鬥上部半徑r1=2m，汙泥鬥下部半徑r2=1m，傾角=，
h5=(r1-r2)tg=1.73m
汙泥鬥容積:v 1 = H5(r 12+r 1r 2)= 12.7 m3
⑦汙泥鬥上方錐體中的汙泥量:
如果底部徑向坡度為0.05，則錐體高度
H4 =(R-1)0.05 = 0.97米
錐形部分汙泥體積:
V2 = H4(R2+RR 1+r 12)= 504.8 m3
⑧汙泥鬥總容積:
V=V1+V2=517.5m3 >20.83立方米
⑨沈澱池總高度:
設h1=0.3m，h3=0.5m
H=h1+h2+h3+h4+h5=7.5m
沈澱池邊緣高度:
h′= h 1+H2+H3 = 4.8m
⑩直徑-深度比:
=10.7滿足要求
(6)曝氣池
曝氣池呈氧化溝形狀，分為兩組，每組布置成四條廊道，每條廊道為82 ~ 88？m，寬9.5？m，水深7？m，每組體積22？284?M3，總卷44？568立方米.平均水力停留時間為5.1h。在曝氣池中，汙水被強制形成循環流，其流態具有推流式和完全混合式的雙重特征。所以不僅抗沖擊能力強，而且不容易短流。？曝氣充氧系統采用638噴口的射流曝氣器，分為8組，布置在每個廊道的底部。1群。每組由1臺泵提供工作介質，其中6臺泵使用回流汙泥，2臺泵使用曝氣池混合液。曝氣系統屬於中孔微孔曝氣，鼓風機送來的空氣在噴射器內與活性汙泥充分混合後擴散到池面，因此具有較高的氧氣利用率。在標準工況下，曝氣系統的動態效率可達2.2？kg？O2/(kW？h).噴射器的工作介質促進池內水循環，使汙泥保持懸浮狀態。
主要參數:設計流量qmax = 20.8104m3/d = 2.4m3/s
進水水質:BOD5 200mg/l COD 400mg/l SS 250mg/l
出水水質:bo D5≤20mg/L COD≤120mg/L SS≤25mg/L
汙泥回流比:R=0.5
①處理效率:
E=La-Lt/La*100%=90%
②曝氣池容積:
若混合液中懸浮物濃度為3g/L，系數f=0.7，則Nw=0.73=2.1kg/m3，汙泥負荷Fw=0.4。
曝氣池容積V=QLr/NwFw=44568m3。
③標稱停留時間:
Tm=V/Q=0.214d=5.1h
Ts=V/(1+R)Q=3.4h
④汙泥產量:
設汙泥增殖系數a=0.6，汙泥氧化率b=0.08。
Y=aFw-bVNw=14977kg/d
⑤泥漿年齡:
Tw=1/(aFw-b)=6.25d
⑥曝氣池的需氧量:
設每公斤BOD的氧化好氧量a1=0.5kg，汙泥本身的好氧量B1 = 0.16 kg/kg MLSS * D
o = a 1 qlr+b 1 vnw = 33695kg/d
(7)二沈池
平流沈澱池沈澱效果好，施工簡單，成本低。
主要參數:設計水量:qmax = 20.8104m3/d = 2.4m3/s
表面荷載:q=1.5(m3/m2h)
水力停留時間:t=2h
汙泥濃度:x = 3500mg毫克/升
汙泥回流濃度:x1 = 10000 mg/L
池的數量n=4
①沈澱部分的有效面積:
A=Qmax/nq=1445m2
②沈澱部分的有效水深:
h2=qt=3m
③沈澱部分的有效體積:
V==4333m3
④泳池長度:
設水平速度為0.004米/秒。
L = vt * 3.6 = 28.8m。
⑤水池寬度:
b = A/L = 50.2米
⑥汙泥總需求量:
設T=2天，每人每天汙泥量取S=0.5升/人*天。
v = SNT/1000 = 500立方米
⑦汙泥鬥容積:
設汙泥鬥上部半徑r1=2m，汙泥鬥下部半徑r2=1m，傾角=，
hs=(r1-r2)tg=1.73m
汙泥鬥容積:v 1 = HS(R6 5438+02+R6 5438+0r 2+R22)= 43.5 m3
⑧汙泥鬥上方錐體中的汙泥量:
如果底部徑向坡度為0.05，則錐體高度
H4 =(R-1)0.05 = 0.97米
錐形部分汙泥體積:
V2 = H4(R2+RR 1+r 12)= 527.6 m3
⑨汙泥鬥總體積:
v = v 1+V2 = 571.1 m3 & gt；500立方米
⑩沈澱池的總高度:
設緩沖層的高度H3 = 0.5m
H=h1+h2+h3+h4+h5=6.5m
沈澱池邊緣高度
H'=h1+h2+h3=3.8m
(8)汙泥濃縮池
采用連續流重力濃縮罐，為圓形立式。
主要參數:
總汙泥產量為14977kg/d/d
含水量ρ=99.2%，濃度=40Kg/m3。
收縮後:汙泥濃度40g/L，含水率ρ=96%。
濃縮池的有效水深h=4m。
濃縮時間10h
(1)混合後汙泥的濃度:
c =(127368.5+224140)/14977 = 13.2kg/m3
②濃縮池面積:
設固體通量為M = 55Kg/m2d。
A==847m2
③濃縮池直徑:
d = = 19.5米
④濃縮池工作部分的高度:
h1==3.7m
⑤濃縮池總高度:
設置超高h2=0.3m，緩沖高度h3=0.3m，濃縮池高度。
h = h 1+H2+H3 = 3.7+0.3+0.3 = 4.3米
(9)消化器
汙泥消化池呈蛋形，容積不變，共有***3個汙泥消化池，每個大小為:最大直徑24？m，總身高42.93？m，液體高度40.93？m，每冊10400？立方米.消化池采用中溫消化，汙泥加熱系統由兩臺沼氣鍋爐、三臺換熱器和三臺汙泥循環泵組成。最大設計沼氣產量為13000？立方米/天.
與其他消化器相比，蛋形消化器具有以下特點:①消化器底部不易積砂或積泥，因此有效罐容不會降低；(2)易於攪拌混合，池內無死區，可最大化有效池容量；對於同樣的混合效果，混合攪拌的能耗低於其他罐型；(3)上部不易積渣；(4)對於同樣的容積，其表面積比其他池型小，所以熱損失小；⑤結構穩定，不易出現裂縫；⑥泳池流線型美觀。
(10)汙泥濃縮壓濾機房
功能:對剩余汙泥進行濃縮、過濾和脫水，以盡可能降低汙泥的含水量，減少汙泥體積，方便裝卸作業。使用帶式壓濾機。
帶式壓濾機是壹種基於化學絮凝、接觸過濾和機械擠壓原理的高效固液分離設備。由於其工藝流程簡單、自動化程度高、可連續操作、控制操作簡單、工作過程可調等優點，正得到廣泛應用。絮凝後的汙泥首先進入重力脫水區，大部分遊離水在重力作用下被過濾帶過濾掉；隨著過濾帶的運行，汙泥進入由兩條過濾帶組成的楔形區，兩條過濾帶對汙泥緩慢加壓，使汙泥逐漸變稠，流動性降低，汙泥過渡到加壓區；在擠壓區，汙泥受到不斷增大的擠壓力和兩個過濾帶上下位置交替變化產生的剪切力，汙泥中殘留的大部分自由水和間隙水被濾出，汙泥成為含水量較低的片狀濾餅；上下濾帶被出料輥分開，隨著濾帶曲率的變化，濾餅被刮刀刮下，實現物料的固液分離，上下濾帶清洗後重復使用，進行下壹輪濃縮壓濾。
共有1座建築物，平面尺寸為66m×40m。排放汙泥的日幹重為18600kg/d，剩余汙泥混合液的流量為2360m3/d，進泥含水率為92%，出泥含水率為78%。主要設備為8臺帶寬為2.0m的帶式濃縮壓濾機，濃縮段單臺處理能力為25 m3/h，壓濾機段單臺處理能力為9 m3/h，設計工作時間為10 h