【正文】 5） 系統(tǒng)性能顯示，BOD5降解率達(dá)95%～98%，COD降解率達(dá)90%～95%，同時(shí)具有較高的脫氮除磷功效；（6） Carrousel氧化溝系統(tǒng)不再使用臥式轉(zhuǎn)刷曝氣機(jī)而采用立式低速攪拌機(jī)，使溝式可增加到5m甚至8m，從而使曝氣池的占地面積大大減??； （7） Carrousel氧化溝從“田徑跑道”式向“同心圓”式轉(zhuǎn)化，池壁共用，降低了占地面積和工程造價(jià)。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3 方案比較 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)背景（1）氣象J市屬亞熱帶季風(fēng)氣候，境內(nèi)光照充足，雨量充沛，溫和濕潤(rùn)，四季分明，山峰層疊，河流密布，山環(huán)水繞，景色秀麗。年平均氣溫17℃。（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(wú)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。 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)。（3）功能分區(qū)明確，生產(chǎn)、生活、人、物、車流向合理。 設(shè)計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書及相關(guān)原始數(shù)據(jù)《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB897896）《城市污水處理廠污水污泥排放標(biāo)準(zhǔn)》（CJ302593）《污水排入城市下水道水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ30821999）《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB38382002）《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB189182002）（1） 處理規(guī)模和水質(zhì)特點(diǎn)1　 污水處理規(guī)模為10104 m3/d；2　 城市污水主要為居民生活污水；3　 平均流量：4　 總變化系數(shù)：，取Kz= ；5　 設(shè)計(jì)流量：。為保證衛(wèi)生要求，廠址應(yīng)與城鎮(zhèn)、工廠廠區(qū)及生活區(qū)及農(nóng)村居民點(diǎn)保持約300米以上的距離，但也不宜太遠(yuǎn)，以免增加管道長(zhǎng)度，提高造價(jià)；（3） 當(dāng)處理后的污水或污泥用于農(nóng)業(yè)、工業(yè)或市政時(shí)，廠址的選擇應(yīng)考慮與用戶靠近，以便于運(yùn)輸。廠址應(yīng)盡量設(shè)在地質(zhì)條件好的地方，以便于施工，降低造價(jià)；（5） 要充分利用地形，應(yīng)選擇有適當(dāng)坡度的地區(qū)，以滿足于污水處理構(gòu)筑物高程布置的需要，減少土方工程量。根據(jù)《J市城市污水處理廠可行性研究報(bào)告》，該廠廠址選擇擬選于J 市的城區(qū)東南方向，C江下游，位于C江東岸，D公路南側(cè)，W鐵路東北側(cè)。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。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)。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]。主要特點(diǎn)如下：（1）SBR工藝SBR是序批間歇式活性污泥法的簡(jiǎn)稱，是一種按間歇曝氣方式來(lái)運(yùn)行的活性污泥水處理技術(shù)，又稱序批式活性污泥法。五個(gè)工序都在一個(gè)設(shè)有曝氣或攪拌裝置的反應(yīng)器中依次進(jìn)行，所以省去了傳統(tǒng)活性污泥法中的沉淀池和污泥回流設(shè)施。優(yōu)點(diǎn)如下：① 工藝流程簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，基建費(fèi)用低；② 處理效果好，出水可靠；③ 具有較好的脫氮除磷效果；④ 污泥沉降性能良好；⑤ 對(duì)水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性強(qiáng)。（2）A/O工藝AO工藝法也叫厭氧好氧工藝法，A(Anacrobic)是厭氧段，用以脫氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有機(jī)物[6]。O段的前段采用強(qiáng)曝氣，后段減，少氣量，使內(nèi)循環(huán)液的DO含量降低，以保證A段的缺氧狀態(tài)[4]。從外，內(nèi)循環(huán)液來(lái)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％。（3）氧化溝工藝氧化溝又稱循環(huán)混合式活性污泥法。普通卡魯賽爾氧化溝處理污水的原理如下：氧化溝中的污水直接與回流污泥一起進(jìn)入氧化溝系統(tǒng)。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)。經(jīng)過(guò)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)。由于結(jié)構(gòu)的限制，這種氧化溝雖然可以有效去除BOD5，但脫氮除磷的能力有限[7]。② 處理效果穩(wěn)定，出水質(zhì)好，并可實(shí)現(xiàn)脫氮。④ 能承受水量、水質(zhì)沖擊負(fù)荷，對(duì)高濃度工業(yè)廢水有很大的稀釋能力氧化溝的缺點(diǎn)如下：① 單純的氧化溝工藝的除磷效率很低，需要增設(shè)厭氧段才能達(dá)到一定的除磷效率。 工藝的比選對(duì)SBR工藝、氧化溝工藝、A/O工藝進(jìn)行比選。（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。（4）脫氮效果還能進(jìn)一步提高。而SBR工藝僅適合處理量為10萬(wàn)t/d以下的處理廠，所以本課題選擇氧化溝處理工藝。污泥處理流程：從二沉池排出的剩余污泥經(jīng)污泥泵進(jìn)入濃縮池，進(jìn)行污泥濃縮，然后進(jìn)入貯泥池，經(jīng)過(guò)濃縮的污泥再送至帶式壓濾機(jī)，進(jìn)一步脫水后，運(yùn)至垃圾填埋場(chǎng)。構(gòu)筑物水頭損失在各構(gòu)筑物設(shè)計(jì)完成的基礎(chǔ)上，根據(jù)相關(guān)的具體設(shè)計(jì)可確定相應(yīng)的水頭損失，也可按照有關(guān)的設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行估算。管道設(shè)計(jì)包括管材的選擇、管徑及流速的確定?？紤]到城市污水處理廠水量變化較大，～，以便水量減小時(shí)，管內(nèi)流速不致過(guò)小，形成沉淀；當(dāng)水量增大時(shí)，管內(nèi)流速又不致于過(guò)大，增加管道水頭損失，造成能量浪費(fèi)。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。水頭損失計(jì)算結(jié)果見表3。此外，通過(guò)高程計(jì)算，同時(shí)確定提升泵房水泵的揚(yáng)程。兩者的差值加上泵房集水池最高水位與最低水位的差值即為提升泵的揚(yáng)程。表中的水力損失=構(gòu)筑物的損失+沿程損失+局部損失，其中：局部損失為沿程損失的50%。提升泵房最高水位與最低水位差為3m，則提升泵房揚(yáng)程為 （2）各處理構(gòu)筑物的高程確定設(shè)計(jì)地面標(biāo)高為0m（并作為相對(duì)標(biāo)高177。依次推算其他構(gòu)筑物的水面標(biāo)高，具體標(biāo)高見表2。格柵的間隙大小對(duì)污水處理運(yùn)行有直接關(guān)系，目前設(shè)計(jì)采用格柵的間隙可分為三級(jí)：~10mm，中格柵凈間隙為10~40mm，粗格柵凈間隙為50~100mm[9]。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]。；數(shù)量 座； 單位柵渣量取W1=。（6）柵后槽總高度設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2= （7）柵槽總長(zhǎng)度L 式中，為柵前渠道深，m。（9） 每日柵渣量 W W1為柵渣量，m3/1000m3污水；KZ為總變化系數(shù)。本工程格柵間隙為30mm，取W1=，KZ=，代入數(shù)據(jù)得： 采用機(jī)械清渣 （10）除渣機(jī)選擇 根據(jù)流量及設(shè)備選型表，選擇兩臺(tái)XHG1200型回轉(zhuǎn)式格柵除污機(jī)實(shí)際過(guò)流速度： （11）中格柵計(jì)算草圖 圖3 中格柵計(jì)算草圖Figure 3 Calculated sketches of grille 進(jìn)水泵房設(shè)計(jì)水量為120000m3/d，選擇用臺(tái)潛污泵（用備）[10]，則單臺(tái)泵的流量為： ，高出地面；，低于地面（地面標(biāo)高3m）。選擇CP(T)5110400型沉水式污水泵，泵的性能參數(shù)表4。（4）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長(zhǎng)度L2（5）柵后槽總高度 設(shè)柵前渠道超高（6）柵槽總長(zhǎng)度L 式中，為柵前渠道深。（8）通過(guò)格柵的水頭損失h1 = =（9）每日柵渣量WW1為柵渣量，m3/1000m3污水；KZ為總變化系數(shù)。本工程格柵間隙為10mm，取W1=，KZ=，代入數(shù)據(jù)得：采用機(jī)械除渣。 實(shí)際過(guò)柵流速為： （11）細(xì)格柵計(jì)算草圖 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。曝氣沉砂池還可以克服普通平流式沉砂池的缺點(diǎn)：在其截流的沉砂中夾雜著一些有機(jī)物，對(duì)被有機(jī)物包裹的砂粒，截流效果也不高，沉砂易于腐化發(fā)臭，難于處置，故本次設(shè)計(jì)選用曝氣式沉砂池[10]。 沉砂池尺寸（1）有效容積V （2）水流斷面積 A （3）池總寬度B取有效水深為，則 ：（4） 每個(gè)池子寬度b沉沙池分為兩格，則（5）平面尺寸池長(zhǎng)：；平面尺寸：。 ① 每個(gè)沉砂斗容積V1設(shè)每一分格有2個(gè)沉砂斗，共有4個(gè)沉砂斗。③ 沉砂室高度采用重力排砂，設(shè)池底坡度為，坡向砂斗。 （式中為兩沉砂斗隔壁厚） ④ 沉沙池總高度H取超高 （8）集油區(qū) 集油區(qū)寬，上部與沉砂區(qū)隔斷，以便集油；下部與沉砂區(qū)相通，以便沉砂返回集砂斗。表5 XS6型沉砂池吸砂機(jī)技術(shù)參數(shù)Table 5 XS6type grit chamber, sand suction machine technical parameters池寬/mm池深/mm整機(jī)功率/kW行車速度/m表6 RE145型羅茨鼓風(fēng)機(jī)性能Table 6 RE145 type Roots blower performance 口徑/mm轉(zhuǎn)速 /(r/min1)排氣壓力/kPa流量Qs/m3 驗(yàn)算氣流速度，符合要求。 取支管氣流速度為，則支管管徑，取為。 氧化溝擬用卡魯賽爾（Carrousel）2000型氧化溝，去除BOD5與CODcr之外，還具備硝化和一定的脫氮除磷作用，使出水NH3N達(dá)到排放要求。d)；(8) 污泥泥齡θC = 25 ~ 30d ；(9) 水力停留時(shí)間18～48h；(10) 污泥產(chǎn)率系數(shù)Y＝；(11) 混合液懸浮固體濃度（MLSS）X=4000 mg/L；(12) 混合揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）XV=3000 mg/L(MLVSS/MLSS=)；(13) 污泥齡QC=30d；(14) 內(nèi)源呼吸系數(shù)Kd=；(15) 20℃ 時(shí)脫氮率qdn=。 每氧化1mgNH3N ； 每氧化1mg/； 每還原1mgNO3N 。4　 脫氮所需池容V2 及脫氮水力停留時(shí)間T2 脫硝率qdn（t）= qdn（20）（T20） 考慮最不利的條件水溫，最低水溫為5℃ qdn（5）= qdn（20）（T20） =（520）= kg(還原的NO3N）/kgMLVSS 脫氮所需容積 停留時(shí)間(3）氧化溝總?cè)莘eV及停留時(shí)間tV=V1+V2=36460+=t=V/Q=校核污泥負(fù)荷～(kgMLVSS氧化溝面積A=V單/ h=單溝道寬度b=9m。(7)出水堰及出水豎井為了能夠調(diào)節(jié)氧化溝的運(yùn)行及出水，氧化溝出水處設(shè)置出水豎井，豎井內(nèi)安裝電動(dòng)可調(diào)節(jié)堰。則出水豎井長(zhǎng)度L =2＋b=＋=(滿足安裝需要)則出水豎井平面尺寸為L(zhǎng)B=氧化溝出水井出水孔尺寸bh=。用污泥回流比反復(fù)復(fù)核，取污泥指數(shù)SVI=120mg/L，因?yàn)橛蟹聪趸?，故濃縮時(shí)間tE=2h。（kW表面曝氣機(jī)葉輪直徑D=4000mm 圖6 卡魯賽爾氧化溝計(jì)算草圖Figure 6 Carrousel oxidation ditch calculation sketch 二沉池選用中心進(jìn)水周邊出水輻流式二沉池，每座氧化溝配座二沉池，全廠共4池。 設(shè)計(jì)尺寸（1）單池面積F （2）單池直徑D，取 （3）沉淀部分的有效水深h2設(shè)沉淀時(shí)間 t= ，取。 則每個(gè)沉淀池污泥區(qū)的容積 （5）污泥區(qū)高度h41　 污泥斗高度，污泥斗上部直徑D1=4m，底部直徑D2=2m，傾斜角為。 。 。（8）導(dǎo)流筒 導(dǎo)流筒的深度為池深的一半，即為；導(dǎo)流筒的面積為沉淀面積的[12]。設(shè)計(jì)堰上水頭為，三角堰的角度為，由三角堰堰上水頭（水深）和過(guò)流堰寬之間的關(guān)系 出水流過(guò)堰寬度為。 環(huán)形集水渠寬，沿集水渠內(nèi)壁（單側(cè)）布置出水堰。 出水總周長(zhǎng)L： 出水堰總線長(zhǎng)：73910cm=出水堰總線長(zhǎng)小于出水總周長(zhǎng)，滿足要求。 （10）集水渠 輻流式沉淀池的集水渠位于池壁的(1/10)R處。 經(jīng)計(jì)算 H=，（11）三角堰為保證三角堰自由出流，集水槽起始端（水深為處）水面距三角堰堰口高度為。