【文章內(nèi)容簡介】 工藝流程簡單、管理方便、造價低。 SBR 工藝只有一個反應器，不需要二沉池，不需要污泥回流設(shè)備，一般情況下也不需要調(diào)節(jié)池，因此要比傳統(tǒng)活性污泥工藝節(jié)省基建投資 30%以上，而且布置緊湊，節(jié)省用地。由于科技進步，目前自動控制已相當成熟、配套。這就使得運行管理變得十分方便、靈活，很適合小城市采用。 (2) 處理效果好。 SBR 工藝反應過程是不連續(xù)的，是典型的非穩(wěn)態(tài)過程，但在曝氣階段其底物和微生物濃度變化是連續(xù)的 (盡管是處于完全混合狀態(tài)中 )，隨時間的延續(xù)而逐漸降低。反應器內(nèi)活性污泥處于一種交替的吸 附、吸收及生物降解和活化的變化過程之中，因此處理效果好。 (3) 有較好的除磷脫氮效果。 SBR 工藝可以很容易地交替實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧的環(huán)境，并可以通過改變曝氣量、反應時間等方面來創(chuàng)造條件提高除磷脫氮效率。 (4) 污泥沉降性能好。 SBR 工藝具有的特殊運行環(huán)境抑制了污泥中絲狀菌的生長，減少了污泥膨脹的可能。同時由于 SBR 工藝的沉淀階段是在靜止的狀態(tài)下進行的，因此沉淀效果更好。 (5) SBR 工藝獨特的運行工況決定了它能很好的適應進水水量、水質(zhì)波動 。 浙江省某縣級市為海島城市，人口較多，但淡水資源缺乏，因此人 均用水量較低。該市 2020 年規(guī)劃人口 16 萬人， 2020 年規(guī)劃人口為 20 萬人。污水處理廠的規(guī)模遠期為 6 萬 m3/d，近期為 2 萬 m3/d。近期規(guī)模較小的原因是該市污水收集系統(tǒng)很不完善，因此近期污水截污率在設(shè)計中僅考慮 左右。該市污水水質(zhì)：BOD 為 160mg/L； COD 為 320mg/L； SS 為 220mg/L。污水處理廠遠期采用 6 座MSBR池，近期建 2座。每座的處理能力為 1萬 m3/d，每座尺寸為 50m40m。MSBR 池主要設(shè)計參數(shù)如下：污泥負荷 (kgMLSSd)；污泥泥齡 ≥20d；懸浮固體平均濃度 3g/L。每座 MSBR 池采用 18 臺增氧泵進行供氧。 氧化溝工藝 氧化溝污水處理技術(shù)，是 20 世紀 50 年代由荷蘭人首創(chuàng)， 60 年代以來，這項技術(shù)在國外許多國家已經(jīng)被廣泛使用，工以及構(gòu)造有了很大的發(fā)展和進步。隨著對該技術(shù)缺點（占地面積大）的克服和對其優(yōu)點（基建投資及運行費用相對較低，運行效果高且穩(wěn)定，維護管理簡單等）的逐步深入認識，目前已經(jīng)成為普遍采用的一項污水處理技術(shù)。 氧化溝一般呈環(huán)形溝渠狀，平面多為橢圓形或圓形，總長可達幾十米，甚至百米以上，溝深取決于曝氣裝置。 氧化溝具有以下特 點： (1) 工藝流程簡單，運行管理方便。氧化溝工藝不需要初沉池和污泥消化池。有些類型氧化溝還可以和二沉池合建，省去污泥回流系統(tǒng)。 (2) 運行穩(wěn)定，處理效果好。氧化溝的 BOD 平均處理水平可達到 95%左右。 (3) 能承受水量、水質(zhì)的沖擊負荷，對濃度較高的工業(yè)廢水有較強的適應能力。這主要是由于氧化溝水力停留時間長、泥齡長和循環(huán)稀釋水量大。 (4) 污泥量少、性質(zhì)穩(wěn)定。由于氧化溝泥齡長。一般為 20－ 30d，污泥在溝內(nèi)已好氧穩(wěn)定，所以污泥產(chǎn)量少從而管理簡單，運行費用低。 (5) 可以除磷脫氮?？梢酝ㄟ^氧化溝中曝 氣機的開關(guān)，創(chuàng)造好氧、缺氧環(huán)境達到除磷脫氮目的，脫氮效率一般＞ 80%。但要達到較高的除磷效果則需要采取另外措施。 (6) 基建投資省、運行費用低。和傳統(tǒng)活性污泥法工藝相比，在去除 BOD、去除 BOD 和 NH3－ N 及去除 BOD 和脫氮三種情況下，基建費用和運行費用都有較大降低，特別是在去除 BOD 和脫氮情況下更省。同時統(tǒng)計表明在規(guī)模較小的情況下，氧化溝的基建投資比傳統(tǒng)活性污泥法節(jié)省更多。 浙江省東部某縣級市， 2020 年人口為 萬人， 2020 年規(guī)劃人口為 15 萬人。截污率 2020 年采用 ， 2020 年采用 。 2020 年污水總量為 萬 m3/d。該市污水水質(zhì)： BOD 為 100～ 150mg/L； COD 為 300～ 350mg/L； SS 為 200～250mg/L。污水處理廠采用 4 座卡魯塞爾氧化溝，每座氧化溝處理能力為 1 萬m3/d，每座尺寸為： 76m28m。現(xiàn)已建成 2 座， 2020 年再增加 2 座。氧化溝主要設(shè)計參數(shù)為：污泥負荷 (kgMLSSd)；污泥泥齡 ≥15d；懸浮固體平均濃度 ；污泥產(chǎn)率 。每池采用 3 臺表面曝氣機，每臺功率 55kW，變頻調(diào)速。 工藝 方案選擇確定 由以上分析比較可知，兩種工藝均可以達到預期的處理效果，均為成熟的工藝，但氧化溝工藝具有明顯的優(yōu)勢，氧化溝法運行成本較低，構(gòu)造簡單，易于維護管理，出水水質(zhì)好，耐沖擊負荷，運行穩(wěn)定，并可脫氮除磷，適宜于在中小型污水處理廠中使用。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計擬建項目的設(shè)計要求，較適合采用氧化溝工藝進行二級處理。 工藝方案闡述 氧化溝的類型有很多，主要有基本型、卡魯塞爾（ CARROUSEL）型、三溝式型、奧巴爾（ ORBAL）型等，根據(jù)城市污水處理廠設(shè)計任務(wù)書的要求，我采用 ORBAL 氧化溝工藝， ORBAL 污水處 理系統(tǒng)是氧化溝污水處理工藝的一種，具有優(yōu)于傳統(tǒng)氧化溝工藝的特殊優(yōu)點，具體如下： （ 1）垂直布置的反應池墻體，使該污水處理系統(tǒng)具有占地面積小的特點； （ 2）通過調(diào)節(jié)曝氣轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速、浸沒深度以及轉(zhuǎn)動方向，改變反應池上氧的輸入，在不同的負荷條件下運行，不會影響處理系統(tǒng)的處理效率，具有顯著的工藝運行靈活性； （ 3）控制系統(tǒng)操作簡便，由于機械設(shè)備少，所以維修、維護工作也較少； （ 4）澄清系統(tǒng)的占地面積也較小，維護也較方便。 ORBAL 氧化溝出水水質(zhì)好，一般情況下， BOD5 去除率可達 95％－ 99％，脫氮效率達 90％左右 ，除磷效率達 50％左右，如在處理過程中，適當投加鐵鹽，則除磷效率可達 95％。一般的出水水質(zhì)為 BOD5＝ 0－ 15mg/l； SS＝ 10－ 20mg/l；NH4N＝ 1－ 3mg/l； P＜ 1mg/l。運行費用較傳統(tǒng)活性污泥法低 30％－ 50％，基建費用較傳統(tǒng)活性污泥法低 40％－ 60％。 擬定工藝流程如下： 污水 泥砂外運 泥餅外運 出水 3 處理構(gòu)筑物設(shè)計 水流量的計算 集水井 污水提升泵 格柵 沉砂池 氧化溝 二沉池 接觸消毒池 剩余污泥泵 濃縮池 污泥提升泵 污泥貯池 污泥脫水間 鼓風機 砂水分離設(shè)備 回流污泥 泵 生活污水（ Q1） Q1=(90 10％＋ 140 90％ ) 30 10－ 3= 萬 m3/d 工業(yè)廢水（ Q2） Q2=10000m3/d＝ 1 萬 m3/d 平均日流量（ Qd） Qd=+1= 萬 m3/d 本項目最終規(guī)模確定為 萬 m3/d＝ 60000m3/d＝ 2500m3/h＝ 最大日流量（ Qmax） Qmax=Kz Qd＝ = 萬 m3/d=3500m3/h＝ 集水井 設(shè)計說明 集水井的作用是盡可能減少廢水特征上的波動，為后續(xù)水 處理系統(tǒng)提供一個穩(wěn)定和優(yōu)化的操作條件，一般采用不大于最大一臺水泵 5min的出水量。 設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量 :Q＝ 2200 2＝ 4400m3/h； 有效水深 :h＝ 3m 水力停留時間 :t＝ 5min。 設(shè)計計算 1． 集水井有效容積（ V） V＝ Q t＝ 4400 605 ＝ 367m3 為保證正常工作，設(shè)計為有效容積的 倍，則 V= 367＝ 440m3 設(shè)計為圓柱體形狀。 2． 集水井圓口面積（ A） A＝ hV ＝ 3440 ＝ 3． 圓口半徑（ R） R＝ 4 1 4 6 ???A m 取 7m 污水提升泵房 設(shè)計說明 采用氧化溝工藝，污水處理系統(tǒng)簡單，對于新建污水處理廠，工藝管線可以充分優(yōu)化，污水可以只考慮一次提升。選用螺旋泵，為敞開式提升泵。 設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量： Qmax= 萬 m3/d=3500m3/h＝ ； 設(shè)計計算 污水進入集水井后由提升泵提升到格柵，進水設(shè)計為 ，集水井水面及池底相對高 程分別為 、－ 。 污水經(jīng)過接觸消毒池處理后排出，出水設(shè)計為－ ，接觸消毒池水面、輻流式二沉池水面、氧化溝水面、曝氣沉砂池水面及格柵的相對高程分別為、 、 、 、 。 提升泵的揚程（ H） H＝ ＋ 3＝ 取 7m 選用 LXB－ 1500 型螺旋泵 3臺， 2 用 1備。該泵提升流量 2100－ 2300m3/h，取 2200m3/h，提升高度 ，轉(zhuǎn)速 42r/min，功率 55kW，占地（ ）m2。 提升泵房占地面積： L B＝ ＝ 格柵 設(shè)計說明 格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負荷，并使之正常運行。擬采用中格柵，同時為了減少柵渣量，格柵柵條間隙（ e）擬定為 。 設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量： Qmax= 萬 m3/d=3500m3/h＝ ； 柵前水深： h=； 過柵流速： v=； 柵條間隙： e=； 格柵安裝角度： ??60? ； 柵條斷面類型：圓形截面 。 設(shè)計計算 1．柵條的間隙數(shù)（ n） n= ehvsinmax ?Q ＝ ?? ?? ＝ 57條 2．柵槽寬度（ B） 設(shè)計采用 10? 圓鋼為柵條，取柵條寬度 S= B=S（ n－ 1） +en=（ 57－ 1） + 57= 選用 GH－ 1600 型鏈式旋轉(zhuǎn)格柵除污機 1 臺，過柵流速 1m/s，齒耙轉(zhuǎn)速，柵條組寬 1000mm，電機功率 ，柵條間隙 20mm，安裝 角度60176。 3．進水渠漸寬部分長度（ l1） 取進水渠寬 B1=，漸寬部分展開角 ?201＝? （進水渠道內(nèi)的流速為） l1= ＝＝?? ?? 20tg2 11?BB 4．柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（ l2）： l2= ?? 5．通過格柵的水頭損失（ h1） 因為柵條為圓形截面，所以取 κ =3， β =，阻力系數(shù)ξ = 34)es(?? h1=K h0=Kξg2v2 sin? =3 ）（ ?? sin60176。 = 6．柵后槽總高度（ H） 取柵前渠道超高 h2=，柵前渠道深 H1=h+h2=1+= 則 H=h+h1+h2=1++= 為避免造成柵前涌水，可將柵后槽底下降 h1 作為補償。 7．柵槽總長度（ L） L=l1+l2+++?tg1H =++++? ＝ 格柵間占地面積： L B＝ ＝ 8. 每日柵渣量（ W） 對于柵條間隙 e= 的中格柵，對于城市污水，每單位體積污水攔截污物為 W1＝ ，則 W= 86400z 1m a x ＝＝ ? ??? ??K WQm3/d 攔截污物量大于 ，采用機械排渣。 污物的排除采用機械裝置：選用長度 L為 ，直徑 D 為 300mm 的螺旋輸送機 1臺。 計算圖如圖 1 所示： 圖 1 格柵計算圖 曝氣沉砂池 設(shè)計說明 沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中比重較大的無機顆粒（無機性的砂礫、礫石）和少量較重的有機物質(zhì)。以減輕機械、管道的磨損和減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負荷及改善污泥處理構(gòu)筑物的處理條件。曝氣沉砂池能夠在一定程度使砂粒在曝氣的作用下產(chǎn)生摩擦，不但可以去除附著在砂粒表面的有機污染物，還可以使污水中的油脂類物質(zhì)升至水面形成浮渣，通過刮渣機除去 。 設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量 :Qmax= 萬 m3/d=3500m3/h＝ ； 水平流速 :v=； 水力停留時間 :t=； 有效水深 :H1＝ 3m。 設(shè)計計算 1．曝氣沉砂池有效容積（ V） V= 3m a x m1 1 5 0 0t60 ＝＝ ??Q 共設(shè) 2組，每組分為 2 格，共 4格，則每格有效容積（ V1） V1＝ 41174 ??V （ A） A= 2m a x ＝＝Q 取 12m2 （ B） B＝ m43121 ??HA （ B1） B1 = m2242 ??B （ L） L＝ 7 ??AV 取 10m 對于城市污水，采用曝氣沉砂工藝，產(chǎn)生砂量約為 X1＝ － ，取 ，則 每日沉砂產(chǎn)量 Qs＝ Qmax X1＝ 84000 10－ 5＝ （含 水率 P＝ 60％） 假設(shè)貯砂時間為 t＝ ，則 存砂所需容積 V＝ Qs t＝ ＝ 折算為含水率 P＝ 85％的沉砂體積（ V） V= 8510060100?? ＝ 每格曝氣沉砂池設(shè)砂斗 2 個，共 8 個砂斗，設(shè)砂斗高 ，斗底平面尺寸為（ ） m2，則 砂斗總?cè)莘e（ V） V＝ 8 32 （ 22＋ ＋ 2 ）＝ 每組曝氣沉砂池的尺寸為： L B H＝ 7．曝氣系統(tǒng)計算 采用鼓風曝氣系統(tǒng)，羅茨鼓風機供風，穿孔管曝氣。 設(shè)計曝氣量 q＝ （ m3 h），則 每小時所需空氣量（ Q）