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本工程的实施将显著改善受纳水体水质，同时间接产生经济效益，促进经济可持续发展。
关键词：
污水处理厂；
CASS工艺；
深度混凝
Abstract
Nowadays,withtherapiddevelopmentofeconomy,people’slivingstandardsarerising,environmentalpollutionisworsening,andincreasingtheintensityofurbansewagetreatmentisimperative.What’smore,citywaterisdecreasinganditisnecessarytorecyclewater.
Nowitisproposedthataplantofcitysewagetreatmentisbuiltanditstreatingscaleis200000m3d.TheramwaterqualityisCODCr,BOD5,SS,andpHkeepat250mgL,150mgL,200mgL,and7.0~8.5,respectively.ThetreatedwaterqualityisCODCr,BOD5,SS,andpHkeepat100mgL,30mgL,30mgLand6~9,respectively.Accordingtothetreatedwaterquality,thedesignplanstousethecompletelymixedbiotechnologyanddepthcoagulationprocess.Bycomparison,itdeterminestousecyclicactivatedsludgesystem（CASS）processatthestageofbiologicaltreatment.SawageofCASSprocessiscompletelymixed,whichwaterquality,waterquantity,PH,toxicandinhibitoryeffectonthegrowthoffilamentousbacteria,Whichcaneffectivelypreventsludgebulking.Thisprocessandmanagementanditis朗读显示对应的拉丁字符的拼音applicabletolargeormediumsizedplantsofsewagetreatment.Thedesignincludesthedeterminationofsewagetreatmentprocess,thecalculationofeachunitofprocessandtheconstructiondrawings.Theimplementationofthisprojectwillsignificantlyimprovethewaterqualityofreceivingwater,andindirectlyproduceeconomicbenefitsandpromotesustainableeconomicdevelopment.
Keyword:
sewagetreatmentplants;
CASSprocess;
depthcoagulation
摘要I
AbstractII
第一章绪论1
1.1设计的目的及意义1
1.2设计指导思想1
1.3设计的内容及要求1
1.3.1主要内容1
1.3.2要求2
1.4国内外发展概况2
1.5设计依据及原则2
1.5.1设计依据2
1.5.2设计原则2
1.6设计原始资料3
1.6.1设计规模3
1.6.2水质指标3
1.6.3气象资料3
1.6.4污水排水接纳河流资料3
1.6.5厂址及场地现状3
第二章 污水处理厂二级处理工艺方案的选择4
2.1设计方案论证4
2.1.1活性污泥法处理系统有效运行的基本条件是：
4
2.1.2环境因素对微生物生长的影响4
2.2原污水可生化性分析5
2.3污水处理程度的确定5
2.3.1水质情况5
2.3.2处理程度计算6
2.4污水处理厂工艺方案比选7
2.4.1推流式活性污泥法工艺7
2.4.2传统氧化沟工艺7
2.4.3CASS工艺8
2.4.4工艺方案选择10
第三章二级处理单元构筑物的设计计算11
3.1粗格栅设计计算11
3.1.1设计说明11
3.1.2栅前明渠宽度11
3.1.3栅条的间隙数11
3.1.4栅槽宽度12
3.1.5进水渠道渐宽部分的长度12
3.1.6栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度12
3.1.7过栅水头损失12
3.1.8栅后槽总高度13
3.1.9栅槽总长度13
3.1.10每日栅渣量计算W13
3.2泵站的设计计算13
3.2.1泵房规范要求13
3.2.2污水泵计算14
3.2.3集水池14
3.3细格栅设计计算15
3.3.1设计说明15
3.3.2栅前明渠宽度15
3.3.3栅条的间隙数15
3.3.4栅槽宽度16
3.3.5进水渠道渐宽部分的长度16
3.3.6栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度16
3.3.7过栅水头损失16
3.3.8栅后槽总高度17
3.3.9栅槽总长度17
3.3.10每日栅渣量计算W17
3.4沉砂池的设计计算17
3.4.1沉砂池的选择17
3.4.2沉砂池设计计算一般规定18
3.4.3设计参数18
3.4.4设计计算18
3.5CASS池设计计算19
3.5.1基本设计参数20
3.5.2污泥负荷率20
3.5.3曝气时间20
3.5.4沉淀时间TS20
3.5.5排水时间TD21
3.5.6周期数的确定21
3.5.7进水时间TF21
3.5.8CASS池运行模式21
3.5.9CASS池容积及构造尺寸22
3.5.10复核出水溶解性BOD523
3.5.11潜水搅拌器24
3.5.12曝气系统设计计算24
3.5.13供气量的计算25
3.5.14进出水管路计算27
第四章污水处理厂三级处理工艺方案的选择28
4.1工艺技术路线方案：
28
4.2关键技术难点及解决方案：
4.3混凝剂的配制与投加：
4.4机械搅拌澄清池的设计说明：
29
4.5清水池的设计说明：
4.6紫外消毒渠道29
4.6.1紫外消毒渠道的功能29
4.6.2紫外消毒渠道设计计算30
第五章三级处理单元构筑物的设计计算32
5.1混凝剂的配制与投加：
32
5.2机械搅拌澄清池的设计计算：
33
5.3污水计量设备36
第六章产泥量及排泥系统37
6.1产泥量37
6.2排泥系统37
6.3污泥回流38
6.3.1设计说明38
6.3.2回流污泥泵设计选型38
6.4重力浓缩池设计计算38
6.4.1设计参数39
6.4.2设计与计算39
6.5贮泥池41
6.6消化池41
6.6.1消化池容积计算41
6.6.2消化池各部分表面积计算42
6.6.3消化池热工计算42
6.7污泥脱水设备43
6.8附属构筑物44
6.9主要构筑物45
第七章污水处理厂配套工程设计46
7.1厂区平面设计46
7.1.1平面布置原则46
7.1.2平面布置46
7.2厂区高程设计47
7.2.1高程布置注意事项47
7.2.2高程计算47
第八章环境保护及劳动卫生51
8.1项目施工期对环境影响及对策51
8.1.1项目施工期对环境的影响51
8.1.2施工期对环境影响的对策52
8.2项目运营期对环境影响及对策53
8.2.1项目运营期对环境的影响53
8.2.2运营期环境影响的对策53
8.3劳动保护与安全生产54
第九章工程投资估算及效益分析55
9.1投资估算55
9.1.1．估算范围55
9.1.2.编制依据55
9.1.3投资估算55
9.2运行成本估算57
9.2.1成本估算的有关单价57
9.2.2运行成本估算57
9.2.3运行成本核算58
结论59
致谢60
参考文献61
第一章绪论
1.1设计的目的及意义
根据“十二五”计划，城镇污水处理率由72%提高到85%，新增污水处理能力4200万日，重点流域所有城市污水处理厂要求达到一级B标准，省会城市和重点地级市要求达到一级A；
增建和扩建城市污水厂成为当务之急。
工程设计是污水厂建设过程的一个决定性环节，它不但关系着工程的质量和将来的使用效果，还决定着工程投资和工程经济条件。
国外学者的研究表明，在初步设计阶段，影响项目投资的可能性为57%～95%，由此可见，初步设计对于整个工程的建设效益的影响是十分重要的。
本初步设计根据专业培养目标的要求，通过学生对某重点城市20万m3d污水处理厂进行独立设计，强化专业理论知识，保证学生得到基本工程训练，掌握工程设计的基本方法和技术，并培养学生综合解决问题的能力，为今后的专业工作奠定良好的基础。
1.2设计指导思想
决定城市污水处理厂投资和运行成本的很重要因素是污水处理工艺的选择。
目前，在城市污水处理领域，很多城市普遍存在着追求“新工艺”的倾向。
一座城市污水厂处理工艺的选择，虽然应由污水水质、水量、排放标准及受纳水体性质等因素来确定，但是，忽略污水处理厂投资和运行成本，过分强调污水处理工艺的先进是不足取的。
实际上，有些城市采取的高投资、高运行费的“新工艺”，由于水质不稳定，水量波动大等缘故，并未收到理想的处理效果。
CASS（cyclicactivatedsludgesystem）工艺污水在流态上属于完全混合型，是在SBR工艺的基础上发展起来的，是与活性污泥法并列的一种污水生物处理技术，发展起步早，技术比较成熟，是近年来国际公认的生活污水及工业废水先进处理工艺并且用深度混凝法回用水效果也很好。
1.3设计的内容及要求
1.3.1主要内容
根据所给的原始资料完成20万m3d混凝深度处理城市污水厂初步设计，内容包括：
（1）前言：
包括设计依据、原始资料、设计采用的指标和技术标准、设计原则等；
（2）工艺流程的选择确定：
含城市污水处理的国内外现状，工艺流程的选择，方案比较及各单元构筑物选型的分析说明，本设计的先进性及特点等；
（3）污水处理厂各单元构筑物的设计计算：
包括污水和污泥处理的主要构筑物设计计算（附必要的草图），说明书中应有计算所得的设备工艺参数一览表。
（4）污水处理厂平面布置及高程布置：
进行污水处理厂方案的总体设计：
按照所给资料和选定污水处理工艺方案；
进行总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；
绘制污水处理厂总平面布置图、工艺流程图及高程图（共三张）；
（5）进行辅助建筑物（包括鼓风机房、泵房、配水井、脱水机房等）的简单设计：
包括尺寸、面积、层数的确定；
完成设备选型。
（6）工程概算与处理成本；
（7）编写设计说明书、计算书和绘制污水处理厂主要构筑物工艺图（三张）。
1.3.2要求
1、了解城市建设污水处理厂的意义；
2、掌握城市污水处理的常用流程及相关的单元构筑物的相关专业知识；
3、掌握所选构筑物设计的正确计算方法和绘图方法，确保图纸绘制的准确性。
1.4国内外发展概况
随着人类社会的不断发展，城市规模不断扩大，城市的用水量和排水量都在不断增加，加剧了用水紧张和水质污染，环境问题日益突出，由此造成的水危机已经成为社会经济发展的重要制约因素。
我国污水处理事业的历史始于1921年，但是真正是在80年代才得以发展，改革开放三十年来取得了迅速的发展，但仍然滞后于城市发展的需要，处理量的增加仍远远滞后于污水排放量的增长，两者之间的差距还有进一步拉大的趋势。
我国城市污水处理相对于国外发达国家，起步较晚，到现在为止，全国还有60%的城市污水得不到妥善的处理，城市污水处理率较低，很多老城区的排水管网甚至不成系统。
在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展规划，尤其是当地的实际情况，探索适合我国实际的污水处理系统。
1.5设计依据及原则
1.5.1设计依据
1、《室外排水设计规范》GBJ14-87
6、《给水排水设计规范》GBJ15-88
1.5.2设计原则
污水处理工程设计过程当中应遵循下列原则：
1、污水处理工艺技术方案，达到治理要求的前提下应优先选择投资和运行费用少、运行管理简便的工艺；
2、所用污水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进，更要求成熟可靠；
3、和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设，使污水处理厂尽快发挥效益；
4、污水处理厂出水应尽可能回用，以缓解城市严重缺水问题；
5、污泥及浮渣处理应尽量完善，消除二次污染。
1.6设计原始资料
1.6.1设计规模
正常日处理量：
200000吨日
1.6.2水质指标
1、污水水量、水质
1）设计规模
设计日平均污水流量Q=200000md；
设计最大时流量Q=9000m栅条间隙数，个
-1）+bn
＝0.01×
（121-1）+0.040×
121＝6.04m,实际设计中可取6m
由栅槽宽度B可以知道，栅槽宽度较宽，为了便于检修，可以设置三套粗格栅，则每套粗格栅栅槽宽度为63=2.0m。
选用FH1500型旋转式机械格栅除污机，具体参数见表3.1。
表3.1FH1300型型旋转式格栅除污机参数
型号
格栅宽度mm
栅条间距mm
耙齿栅度mm
电机功率KW
格栅倾角
耙行速度（mmin）
FH1300
2000
40
1336
1.5
60º
2.5
数量：
三台
3.1.5进水渠道渐宽部分的长度
进水渠宽B1=1.40m，其渐宽部分开角度a1=20º
。
==0.550m
3.1.6栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
==0.275m
3.1.7过栅水头损失
式中 ；
H0—计算水头损失，m；
g—重力加速度，9.81ms2；
k—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；
—阻力系数，与栅条断面形状有关，，当为矩形断面时，＝2.42。
为了避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1作为补偿见图4。
＝0.032m设计中取0.10m
3.1.8栅后槽总高度
设栅前渠道超高h2=0.3m
H=
式中H—栅后槽总高度，m
3.1.9栅槽总长度
=3.3m
3.1.10每日栅渣量计算W
在格栅间隙40mm的情况下，设栅渣量为每1m3污水每天产0.02m3。
W==
=
=3.6 m3d
W>
0.2m3d，所以宜采用机械清渣。
3.2泵站的设计计算
3.2.1泵房规范要求
1、污水泵站的设计流量，应按泵站进水总管的最高日最高时流量计算确定。
2、单独设置的泵站与居住房屋和公共建筑物的距离，应满足规划、消防和环保部门的要求。
泵站的地面建筑物造型应与周围环境协调，做到适用、经济、美观，泵站内应绿化。
3、泵站室外地坪标高应按城镇防洪标准确定，并符合规划部门要求；
泵房室内地坪应比室外地坪高0.2～0.3m；
易受洪水淹没地区的泵站，其入口处设计地面标高应比设计洪水位高0.5m以上；
当不能满足上述要求时，可在入口处设置闸槽等临时防洪措施。
4、排水泵站的建筑物和附属设施宜采取防腐蚀措施。
5、污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量。
6、雨水泵站和合流污水泵站集水池的设计最高水位，应与进水管管顶相平。
当设计进水管道为压力管时，集水池的设计最高水位可高于进水管管顶，但不得使管道上游地面冒水。
7、集水池的设计最低水位，应满足所选水泵吸水头的要求。
自灌式泵房尚应满足水泵叶轮浸没深度的要求。
8、集水池池底应设集水坑，倾向坑的坡度不宜小于10％。
9、集水池应设冲洗装置，宜设清泥设施。
10、泵房应采用正向进水，应考虑改善水泵吸水管的水力条件，减少滞流或涡流。
3.2.2污水泵计算
污水泵流量：
2250m3，吸压水管路的总损失为2m,则可确定水泵的扬程为：
表3.2.2250QW520-15潜水排污泵参数
排出口径mm
流量（m3h）
扬程m
转速（rmin）
500
2500
10
740
110
6台，4用2备
3.2.3集水池
污水泵总提升能力按Q考虑，及Q=9000m3栅条间隙数，个
-1）+bn＝0.01×
（480-1）+0.010×
480＝9.59m取9.6m
由栅槽宽度B可以知道，栅槽宽度较宽，为了便于检修，可以设置四套粗格栅，则每套粗格栅栅槽宽度为9.64=2.4m。
选用FH1500型旋转式机械格栅除污机，具体参数见表3.3。
表3.3FH1500型旋转式格栅除污机参数
FH1500
2400
1086
四台
3.3.5进水渠道渐宽部分的长度
==1.37m
3.3.6栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
==0.68m
3.3.7过栅水头损失
式中 —CASS池的个数，个；
3.5.11潜水搅拌器
生物选择器需要进行搅拌使回流污泥与污水充分混合，选用单机服务深度为4.5，选取6台2300QJB4型潜水搅拌机，每池1台，只搅拌不曝气。
6台2300QJB4潜水搅拌机相关参数见表3.8。
表3.5.11QJB系列潜水搅拌机
型号规格
功率kw
电机转速（rmin）
叶轮转速（rmin）
推力N
叶轮直径mm
2300QJB3
1400
33
281.6
2300
6台
3.5.12曝气系统设计计算
本设计采用鼓风曝气系统。
1、平均时需氧量的计算
式中：
----混合液需氧量，kgd;
----活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需氧量;
Q----污水流量（m3）;
Sr----经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量mgL;
----即每kg活性污泥每天自身氧化所需氧量（kg）;
V----曝气池容积（m3）;
----挥发性总悬浮固体（MLVSS）浓度（gL）。
查表得：
=0.45，=0.15，将各参数代入上式则有：
（kg=2次，沉淀时间为2.5小时，沉淀池出水浊度为10—15度。
助凝剂石灰用量采用50mgl，二级出水水质浊度按《污水综合排放标准》一级标准计算。
4.3.3溶液池和溶解池：
溶液池和溶解池材料都用钢筋混凝土，内壁衬以聚乙烯板。
4.4.1澄清池原理：
澄清池是有泥渣参与工作的、在一个池子里完成混凝沉淀和泥水分离作用的净水构筑物，在澄清池中，沉泥被提升起来使之处于均匀的悬浮状态，在池中形成高浓度的容性泥渣层，当原水通过泥渣层时，由于接触絮凝作用，原水中的悬浮物便被活性污泥泥渣层阻留下来，清水从澄清池上部排出。
澄清池一般采用钢筋混凝土结构。
清水池应配置必要的管道：
进水管，管径按最高日平均时用水最高日最高时用水量计算，进水端为喇叭口：
出水管，管径同进水管。
水管的布置应杜绝一切水管污染池里面的水。
清水池还应没有通气孔、检修孔、导流墙、集水坑、水位尺等设施；
导流墙的布置，既要保证池水经常流动，又要保证水流具有水流流动通畅；
溢流管，管上不得安装阀门；
池顶应覆盖一定厚度的土层以抵抗地下水浮力和满足保温要求。
4.6紫外消毒渠道
紫外线消毒无需化学药品，消毒不会产生，如液氯消毒THMs类副产物，同时消除了液氯在运输存储中的安全隐患。
而且杀菌作用快，效果好，土建规模比传统液氯消毒低，占地省，基建投资、能耗以及运行费用低，自动化程度高，维护简便。
紫外消毒系统可由若干独立的紫外灯模块组成且水流靠重力流动不需要泵管道以及阀门等配套设备。
系统维护可对单个模块进行紫外灯模块可轻易地从明渠中直接取出进行维护，维护时系统无需停机因，而无需备用设备从而使得系统维护简单方便，大大降低了紫外污水消毒的成本。
同时当污水处理厂在扩建或改造时，只需适当增加紫外灯模块的数量而无需添购整套系统。
4.6.1紫外消毒渠道的功能
城市污水经一级处理或二级处理（包括活性污泥法和
升级会员 