【正文】 （ 10） 除渣機(jī) 選擇 根據(jù)流量及設(shè)備選型表，選擇兩臺(tái) XHG1800 型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī) 。 設(shè)計(jì)參數(shù) 柵條寬度 S=10mm； 柵條間隙寬度 b=30mm； 過柵流速 v2=； 柵前渠道流速 v1 =； 柵前渠道水深 h=； 格柵傾角 75176。本設(shè)計(jì)采用 估算法 ，相應(yīng)管 段的局 部水頭損 失取該 管道沿程 水力損 失的50%[8]。 氧化溝除了具有 A/O的效果外，還具有如下特點(diǎn)：（ 1）具有獨(dú)特的水力流動(dòng)特點(diǎn)，有利于 活性污泥的生物凝聚作用，而且可以將其工作區(qū)分為富氧區(qū)，缺氧區(qū)，用以進(jìn)行硝化和反硝化作用，取得脫氮效果。 ③ 影響因素：水力停留時(shí)間 （硝化＞ 6 h ，反硝化＜ 2 h ）循環(huán)比 MLSS（＞ 3000mg/ L）污泥齡（ ＞ 30d ） N/MLSS負(fù)荷率（ ＜ ）進(jìn)水總氮濃度（ ＜ 30mg/L）。 污水處理工藝流程方案比較及選擇 工藝方案分析 本 項(xiàng) 目 污 水 處 理 的 特 點(diǎn) 為 ： 生 活 污 水 以 有 機(jī) 污 染 物 為 主 ，BOD5/CODcr= 可生化性較好，重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標(biāo) 。冬季北部山區(qū)經(jīng)?？梢钥吹窖┚埃菂^(qū)由于地處 盆地 ，夏季非常炎熱，極端最高氣溫有時(shí)會(huì)超過 攝氏 40 度。微生物的氧化過程消耗了水中溶解氧，直到 DO值降為零，混合液呈缺氧狀態(tài)。 存在的問題 城市污水處理廠優(yōu)化設(shè)計(jì)理論經(jīng)過幾十年的發(fā)展 , 在系統(tǒng)模型的整體結(jié)構(gòu)方面 , 已趨于成熟 , 但要具體應(yīng)用于實(shí)際 , 如下幾個(gè)問題還需進(jìn)一步研究 : （ 1）模型中的經(jīng)驗(yàn)公式 在城市污水處理廠優(yōu)化設(shè)計(jì)理論發(fā)展 的各個(gè)系統(tǒng)模型中 , 都含有不少經(jīng)驗(yàn)公式 , 其中有些公式是在二十世紀(jì)六、七十年代發(fā)展的 , 這些公式都有一定的適用條件 ,而今在應(yīng)用于新的系統(tǒng)模型時(shí) , 這些系統(tǒng)模型在某些材料科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 2 文獻(xiàn)綜述 4 假定條件下可能與公式的適用條件相符合 , 但具體應(yīng)用于實(shí)際 , 其適用性需進(jìn)一步研究。隨著各個(gè)系列不斷地發(fā)展和改進(jìn) ,形成了目前的較典型的工藝 ,如 A / O 工藝、 A2 /O 工藝、改 良 A2 / O、倒置 A2 / O 工藝、 Carrousel 氧化溝工藝、百樂克工藝等 [1]。 污水處理廠采用卡魯塞爾 2021 氧化溝工藝。 I 摘 要 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是處理量 10 萬噸 /日城市生活污水處理廠的初步設(shè)計(jì)，采用卡魯塞爾 2021 氧化溝二級(jí)生化處理工藝。建成的污水處理廠機(jī)構(gòu)實(shí)行一體化管理，分工明確，管理嚴(yán)密。 污水處理廠優(yōu)化設(shè)計(jì)研究 在傳統(tǒng)的城市污水處理廠設(shè)計(jì)中 , 工程設(shè)計(jì)人員都是根據(jù)自己有限的工程經(jīng)驗(yàn)和直覺來進(jìn)行設(shè)計(jì) ， 這種設(shè)計(jì)通常只能產(chǎn)生少數(shù)幾個(gè)設(shè)計(jì)方案可供分析和評(píng)估。 （ 2）模型中的參數(shù) 在現(xiàn)今發(fā)展的系統(tǒng)模型中 , 參數(shù)變量較多 , 其中大部分參數(shù)是經(jīng)驗(yàn)上的或?qū)嶒?yàn)室中的數(shù)據(jù) , 在具體應(yīng)用時(shí) , 其可靠性需進(jìn)一步研究。經(jīng)過缺氧區(qū)的反硝化作用，混合液進(jìn)入有氧區(qū)，完成一次循環(huán)。 （ 2） 地質(zhì)與地震 地質(zhì)特點(diǎn)：地勢(shì)高、地質(zhì)硬、地耐力強(qiáng) ,歷史上屬于 無災(zāi)害性地震區(qū)域，土質(zhì)：以礫土、亞粘土為主 ,地形 :以丘陵地帶為主。 針對(duì)這些特點(diǎn)，出水要求，以及現(xiàn)有城市污水處理技術(shù)的特點(diǎn)，以采用生化處理最為經(jīng)濟(jì)。 （ 3）氧化溝工藝 氧化溝又稱循環(huán)混合式活性污泥法。（ 2）不設(shè)初沉池，有機(jī)性懸浮物在氧化溝內(nèi)能達(dá)到好氧穩(wěn)定的程度。水頭損失計(jì)算結(jié)果見表 3。； 數(shù)量 2座； 單位柵渣量取 W 1= 柵渣 /1000m 3 污水。 實(shí)際過柵流速為 ： )/( 75s in1 smbhnQv ?????? ?? （ 11） 細(xì)格柵計(jì)算草圖 材料科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 設(shè)備選擇與計(jì)算 23 500 H1/ tgaB11000l1 l2 B B1HH1hh2h1h1haa112 圖 4 細(xì)格柵計(jì)算草圖 Figure 4 Fine grid puting sketch 沉砂池 沉砂池一般分為平流 式、豎流式、環(huán)流式（離心式）和曝氣式。本工程格柵間隙為 10 mm，取 W 1=污水， KZ=，代入數(shù)據(jù)得 ： ZKWQW 100086400 1m ax? dmdm /??? ??? 采用機(jī)械除渣。從城市污水處理廠實(shí)際運(yùn)行資料表明，一般設(shè)計(jì)中多采用中格柵和細(xì)格柵二道 [ 9]。 局部水頭損失的計(jì)算在有關(guān)管道附件的形式確定后（在完成管道施工圖后進(jìn)行），按局部阻力計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，也可根據(jù)沿程損失進(jìn)行估算。 工藝的比選 對(duì) SBR 工藝、氧化溝工藝、 A/O 工藝進(jìn)行比選。從外，內(nèi)循環(huán)液來自曝氣池，含有一定的 DO，使 A段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達(dá)到 90％。 目前，廠址范圍內(nèi)土地都已平 整，其北面有現(xiàn)成道路可以直接到達(dá)，前期準(zhǔn)備工作較易實(shí)現(xiàn)，有利于節(jié)省工程投資，促成工程早日動(dòng)工。年平均氣溫 17℃，年降雨量 毫米， 年平均 日照時(shí)數(shù) 為 小時(shí)。在曝氣機(jī)下游，水流由曝氣區(qū)的湍流狀態(tài)變成之后的平流狀態(tài)，水流維持在最小流速，保證活性污泥處于懸浮狀態(tài)（平均流速 ）。 模型發(fā)展 城市污水處理廠優(yōu) 化設(shè)計(jì)理論發(fā)展至今 ,已經(jīng)建立了一些相對(duì)比較完善的系統(tǒng)模型 ,在不同的發(fā)展時(shí)期 ,有以下幾個(gè)較為代表性的模型 : （ 1） Paul M. Berthouex 等建立的污水處理系統(tǒng)模型； （ 2） Tyteca 等建立的城市污水處理廠非線性規(guī)劃模型； （ 3） U ber 等建立的污水處理廠穩(wěn)定優(yōu)化設(shè)計(jì)模型。已有的生物除磷脫氮工藝可分成 A / O系列、氧化溝系列和序批式反應(yīng)器 (SBR) 系列等。擬定建成一座日處理量 10萬噸的城市生活污水處理廠，占地面積 100畝 ，污水排放水質(zhì)達(dá)到以下排放要求： CO Dcr≤20 mg/L，BOD5≤15 mg/L, pH=69 ， SS≤20 mg/L,NH3N （ 10℃ ） ≤5 mg/L,TN≤12 mg/L(10℃ )。該工藝對(duì)廢水處理具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并且具有很強(qiáng)的抗沖擊負(fù)荷能力，提高了 BOD 5 的去除率，氧化溝出水經(jīng)二沉池接觸消毒后排放。運(yùn)營(yíng)具有可持持續(xù)性，預(yù)算和收入清晰，有承擔(dān)能力。這樣 , 許多好的方案可能被忽略掉了。 （ 3）不確定性因素的影響 在城市污水處理廠優(yōu)化設(shè)計(jì)理論研究中 , 不確定性因素對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的優(yōu)化影響很大 , 這種不確定性 不僅僅表現(xiàn)在一些參數(shù)的不確定性上 , 更重要的是自然條件、政治和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展等不確定性因素的存在。該系統(tǒng)中， BOD 5降解是一個(gè)連續(xù)過程，硝化作用和反硝化作用發(fā)生在同一 池中。 （ 3） 水文 J 市地區(qū)水文動(dòng)態(tài)隨季節(jié)性變化很大，為季風(fēng)區(qū)雨源型，多為 C 江分枝的河流，主要河流為 C 江，其它大小河流與之相連。 材料科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 方案比較 10 目前常用的城市污水處理技術(shù) 根據(jù)《城市污水處理及污染防治技術(shù)政策》，日處理能力在 10~20 萬立方米的污水處 理設(shè)施，可選用常規(guī)活性污泥法 、氧化溝法、 SBR 法和 A—B 活性污泥法 等成 熟工藝 [ 4]。一般采用延時(shí)曝氣，同時(shí)具有去除 BOD5 和脫氮的功能，它采用機(jī)械曝氣，一般不設(shè)初沉池和污泥消化池。（ 3） B OD5 負(fù)荷低，使氧化溝具有對(duì)水溫，水質(zhì)，水量的變動(dòng)有較強(qiáng)的適應(yīng)性，污泥產(chǎn)率低，勿需進(jìn)行硝化處理。 高程計(jì)算 通過高程計(jì)算確定構(gòu)筑物的水面高程，結(jié)合地平面 高程確定相應(yīng)構(gòu)筑物的埋深。 設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1） 柵條間隙數(shù) n 75s in6 9 4 in1 ??????? ?bhvQn ? 個(gè) 其中 smsL /69 ??? （ 2）柵槽寬度 B mbnnSB )141()1( ????????? 材料科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 6 設(shè)備選擇與計(jì)算 19 （ 3）進(jìn)水渠道漸寬部分的長(zhǎng)度 L1 設(shè)進(jìn)水渠道寬 B1=，漸寬部分展開角 α1=20 o，此時(shí)進(jìn)水渠道內(nèi)的流速為 ， mBBL a n2 a n2 111 ?? ???? ?? （ 4）柵槽與出水渠道連接處的漸 窄 部分長(zhǎng)度 L2 mLL 2 ??? （ 5）通過格柵的水頭損失 h1 ?? s in2 23401 gvbSkkhh ????????? ?75s in 234???????????= 式中， h1 為設(shè)計(jì)水頭損失， m； ho 為計(jì)算水頭損失， m； ?? sin2 20 gvh ? g 為重力加速度， m/s2； k 為系數(shù)，格柵受污物堵塞時(shí)水頭損失增大倍數(shù)，一般采用 3； ? 為阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，可按手冊(cè)提供的計(jì)算 公式和相關(guān) 系數(shù)計(jì)算 ， 設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面， ?? 。由于曝氣沉砂池和環(huán)流式沉砂池對(duì)流量變化的適應(yīng)性較強(qiáng)，除砂效果好且穩(wěn)定，條件許可時(shí)，建議盡量采用曝氣式沉砂池和環(huán)流式沉砂池。格柵間隙為 16~25mm時(shí)， W1=~； 格 柵 間 隙 為 30~50 mm 時(shí)，W=~。 格柵的間隙應(yīng)根據(jù)水體的實(shí)際需要設(shè)置，想用一種規(guī)格格柵截留各種漂流物是行不通的，進(jìn)水格柵的間隙和道數(shù)應(yīng)根據(jù)處理要求設(shè)計(jì)。 流速和管材確定后，根據(jù)各管段負(fù)擔(dān)的流量，依據(jù)水力計(jì)算表確定各管段的管徑、水力坡度，然后根據(jù)管段長(zhǎng)度（由平面圖確定）確定相應(yīng)的沿程水力損失。 材料科學(xué)與工程學(xué)院畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 3 方案比較 12 ② 雖然污泥產(chǎn)量少 、 耐沖擊負(fù)荷，但是這是建立在該工藝很低的污泥負(fù)荷上的，且要求處理構(gòu)筑物內(nèi)水深要淺，而這又決定了在處理相同水質(zhì)，水量污水的情況下，該工藝是最占土地的，也即增加了基建費(fèi)用。 缺點(diǎn)： ① 由于沒有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，從而不能培養(yǎng)出具有獨(dú)特功能的污泥，難降解物質(zhì)的降解率較低； ② 若要提高脫氮效率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，因而加大運(yùn)行費(fèi)用。 廠區(qū)靠近生活區(qū)，占農(nóng)田不多；地勢(shì)由東北向西南逐漸降低，可以利用地勢(shì)之便使處理水自然流經(jīng)各處理構(gòu)筑物進(jìn)行處理工作，減少動(dòng)力費(fèi)用，降低處理成本；此區(qū)處于下風(fēng)向，不會(huì)影響城市居民的正常生活；廠址處于 C江東岸，有利于污水處理后達(dá)標(biāo)直接就近排放，比較符合選址的原則和城市建設(shè)原則，已經(jīng)得到了 J 市政府的批準(zhǔn)。風(fēng)向以西北風(fēng)為主。在這種充分摻氧的條件下，微生物得到足夠的溶解氧來去除 BOD 5；同時(shí)，氨也被氧化成硝酸鹽和亞硝酸鹽，此時(shí)，混合液處于有氧狀態(tài)。在這之后 ,U bdr 等 (1991)， Kao ， 等 ( 1993) 以及 Alder man 等 (1994,1998) 都對(duì)城市污水處理廠的優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的發(fā)展作出了一定的貢獻(xiàn) ,使城市污水處理廠優(yōu)化設(shè)計(jì)理論的實(shí)際應(yīng)用成為了可能。生物活性污泥法有多種處理工藝 ,城市二級(jí)污水處理廠常用的工藝方法有 :普通曝氣法、 A B 法(二段曝氣法 )、 A / O 除磷工藝、 A / O 脫氮工藝、 A2 / O 除磷脫氮工藝、氧化溝工藝等。現(xiàn)狀排水為分流制排水體制，城市生活污水未經(jīng)處理直接排入城區(qū)排水溝，現(xiàn)狀排放量為： 8萬噸 /日 。預(yù)計(jì)本方案 BOD 5 的去除率 可達(dá)95%， SS 的去除率可達(dá) 90%。 設(shè)計(jì)結(jié)果表明：污水處理廠處理后的出水達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB189182021） 中的一級(jí) B 標(biāo)準(zhǔn)。怎樣產(chǎn)生多個(gè)可以相互替代的方案 , 并且從中選出最好的設(shè)計(jì)方案 , 一直是工程設(shè)計(jì)人員追求的目標(biāo) 。如何在實(shí)際應(yīng)用中把這些不確定性因素綜合考慮進(jìn)去 , 以使系統(tǒng)模型理論上的最優(yōu)解在實(shí)際應(yīng)用中也趨于最優(yōu) , 是亟需解決的問題 [2]。由于結(jié)構(gòu)的限制，這種氧化溝雖然可以有效的去處 B OD5，但除磷脫氮的能力有限。 設(shè)計(jì)原則 （ 1） 執(zhí)行國(guó)家關(guān)于環(huán)境保護(hù)的政策，符合國(guó)家的有關(guān)法規(guī)、規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)。本 市污水處 理廠方案 ，既要 考慮有效 去除BOD5 又要適當(dāng)去除 N 和 P，故可選擇三種典型的工藝流程，有三種可供選擇的工藝：（ 1）間歇式活性污泥法（ SBR 工藝）；（ 2）氧化溝工藝；（ 3）好氧 —缺氧（ A/O）脫氮工藝 [ 4 ]。 普通卡魯賽爾氧化溝處