黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)A市排水工程設(shè)計(jì)

黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)A市排水工程設(shè)計(jì),黑龍江省,齊齊哈爾,地區(qū),排水,工程設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)外文文獻(xiàn)譯文 文獻(xiàn)名稱：實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)用于提高污水處理廠中A2-0工藝的脫氮效率 院 系： 市政環(huán)境工程學(xué)院 摘 要 有一則關(guān)于運(yùn)用實(shí)時(shí)系統(tǒng)控制活性污泥去除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的報(bào)道，這項(xiàng)研究在一個(gè)使用厭氧/缺氧/好氧（A2-0）工藝的處理廠中試驗(yàn)，在這里有專門(mén)設(shè)置的分散式控制系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)允許不同的專家操作方式在一個(gè)共有的目標(biāo)下得到發(fā)展，這個(gè)目標(biāo)就是在利用最低限度的能量的前提下，使出水氮指標(biāo)最低化。 擬采用的分散式控制系統(tǒng)由G2（用于構(gòu)造專家系統(tǒng)的工具）構(gòu)造而成，并且由一個(gè)基于知識(shí)的專家系統(tǒng)的所管理。這個(gè)系統(tǒng)允許來(lái)自實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的每一個(gè)正在運(yùn)行的技術(shù)的實(shí)時(shí)修正，從已完成的一系列的關(guān)于變化的負(fù)荷和回流比的實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，與普遍的運(yùn)行條件下相比，氮的去除量可增加11%。而這項(xiàng)增加會(huì)導(dǎo)致出水的總氮和氨氮分別有49%和64%的減少。這些改進(jìn)都是在以很少的能源消耗條件下實(shí)現(xiàn)的，這是因?yàn)槲鬯幚韽S采用優(yōu)化運(yùn)行措施，并且達(dá)到實(shí)時(shí)更新的程度。 關(guān)鍵詞：基于知識(shí)的專家系統(tǒng)（KBES）；專業(yè)控制；實(shí)時(shí)；脫氮；硝化；反硝化；活性污泥 1.介紹 考慮到出水中的氮，歐盟91/271指導(dǎo)文件提出改進(jìn)大多數(shù)現(xiàn)有污水處理廠以適應(yīng)新的更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，每一個(gè)擁有2000同等人口排放的大陸水域中心的歐盟成員國(guó)都必須遵守這個(gè)指導(dǎo)文件。大體上說(shuō)，中心具有同等人口為10000或以上的必須遵守。歐洲法規(guī)還建立一個(gè)日程表和具體凈化水平，例如，受納環(huán)境的靈敏度功能。因此，有機(jī)質(zhì)和剩余營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（尤其是氮和磷）在排入特別敏感的媒介中必須優(yōu)先被去除。這些新的要求，需要重新設(shè)計(jì)去除流程以適應(yīng)現(xiàn)行規(guī)定。 新目標(biāo)可以以多種方式實(shí)現(xiàn)，包括改變現(xiàn)有的土建設(shè)備（分機(jī)，購(gòu)買(mǎi)新設(shè)備），改變了操作程序（例如，新處理工藝的開(kāi)發(fā)）或使用控制優(yōu)化流程。 據(jù)報(bào)道，Buisson et al.在反應(yīng)器中利用膜浸泡在澄清層中增加固形物濃度的結(jié)果，適合在小型全廠規(guī)模上推廣實(shí)行。Collivignarelli and Bertanza開(kāi)發(fā)出一種升級(jí)污水廠的方法，利用低濃度的溶解氧，完成同步硝化與反硝化，這個(gè)方法可以減少投資和運(yùn)行成本。有些人通過(guò)交替運(yùn)行優(yōu)化現(xiàn)有的處理系統(tǒng)。舉個(gè)例子，Potter et al.利用調(diào)整每一步驟的持續(xù)時(shí)間以銨和硝酸鹽為指標(biāo)在全工藝流程中實(shí)時(shí)控制來(lái)優(yōu)化巴頓甫工藝。Caulet et al.使用實(shí)時(shí)氧化還原電位（ORP）的測(cè)定來(lái)優(yōu)化曝氣系統(tǒng)和增加氮的去除效率在全范圍內(nèi)的推廣。Katsogiannis et al使硝化成本最小化通過(guò)聯(lián)機(jī)修正原先的運(yùn)算法則，這個(gè)法則原先僅是簡(jiǎn)單的通過(guò)測(cè)定反應(yīng)器中的銨標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定SBR循環(huán)的周期；而且他們還分析了在模擬實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)對(duì)變化符合的反應(yīng)。 雖然交互性系統(tǒng)的使用正在不斷推廣，然而還有一部分污水處理廠仍然在一種連續(xù)的運(yùn)營(yíng)體制下且必須改進(jìn)以適應(yīng)新的要求。幾種有潛力的解決方案已初見(jiàn)成效，例如，Balslev et al.在一個(gè)試驗(yàn)處理廠中的缺氧和好氧的反應(yīng)器中進(jìn)行硝化和反硝化反應(yīng)，再通過(guò)自動(dòng)分析儀測(cè)定的數(shù)據(jù)來(lái)中測(cè)試不同去除氮的途徑。其目的有： （1） 使出水中硝酸銨和磷酸銨濃度最小化； （2） 減少在硝化過(guò)程中和反硝化回流中的曝氣的能源消耗； （3） 通過(guò)將反硝化池暫時(shí)性地作為厭氧反應(yīng)器來(lái)提高除磷量 這些測(cè)試的方法中有：控制溶解氧啟動(dòng)/停止順序；通過(guò)氨氮濃度改變氧氣設(shè)定值；通過(guò)溶解氧的啟動(dòng)和停止順序來(lái)作為測(cè)定硝酸銨和磷酸銨濃度的一項(xiàng)功能；通過(guò)好氧池的硝酸銨濃度來(lái)改變回流比。O. nnerth et al.報(bào)道了在一個(gè)大規(guī)模處理廠中進(jìn)行的硝化和反硝化以及內(nèi)回流的試驗(yàn)取得的結(jié)果，系統(tǒng)是通過(guò)在曝氣池出水中測(cè)定硝酸銨和磷酸銨濃度來(lái)控制的，這些測(cè)量被用于涉及好氧池間歇曝氣的自動(dòng)控制途徑，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)定磷酸按濃度來(lái)改變氧氣的設(shè)定值和回流比。 這篇文章中有很多控制方法，而這些方法往往在模擬條件進(jìn)行評(píng)估的。事實(shí)上，有幾個(gè)將試驗(yàn)上的有效性轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用的例子，一個(gè)例子就是：STAR系統(tǒng)就是利用控制系統(tǒng)使得處理廠適應(yīng)于變化的條件，而STAR系統(tǒng)也成功地在大規(guī)模的污水處理廠得到應(yīng)用。 目前的工作旨在提高在動(dòng)態(tài)地嚴(yán)格控制流入條件下的脫氮效率，通過(guò)運(yùn)用適合于特定運(yùn)行條件污水廠的控制系統(tǒng)，僅僅需要實(shí)時(shí)調(diào)整工藝條件就可以在整個(gè)污水廠里實(shí)現(xiàn)足夠高的氮去除率。在一系列的在試驗(yàn)廠中進(jìn)行的試驗(yàn)指導(dǎo)下進(jìn)行的研究，檢查系統(tǒng)面對(duì)進(jìn)水組成和流量變化的反應(yīng)，還有很多方法都在運(yùn)用，目的是在節(jié)省能源消耗的同時(shí)最大程度地去除COD（化學(xué)需氧量）和氮。 基于知識(shí)的專家系統(tǒng)已經(jīng)廣泛地在用于彌補(bǔ)污水處理廠的控制系統(tǒng)，在早先的工作中，我們團(tuán)隊(duì)側(cè)重于知識(shí)框架的構(gòu)造和控制策略；這項(xiàng)工作主要是關(guān)注數(shù)據(jù)知識(shí)結(jié)構(gòu)的實(shí)時(shí)執(zhí)行。 2.材料和方法 研究的過(guò)程基于多級(jí)式的硝化、反硝化、強(qiáng)化脫磷的A2-O工藝,處理在三個(gè)區(qū)域進(jìn)行:厭氧,缺氧,好氧.主要過(guò)程如下. 在好氧區(qū),進(jìn)行消化反應(yīng),產(chǎn)生的消化液和混合液回流到缺氧區(qū),這個(gè)過(guò)程叫內(nèi)循環(huán),在那里進(jìn)行反硝化反應(yīng).從沉淀池回六的污泥進(jìn)入到厭氧區(qū)這個(gè)過(guò)程為外循環(huán).厭氧和好氧的條件的交替促進(jìn)聚磷微生物的生長(zhǎng)從而提高除磷效率. 圖1b 示意性地描述了在試驗(yàn)性設(shè)備中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除過(guò)程。這些設(shè)備由一個(gè)91#厭氧選擇器，三個(gè)同樣的281#曝氣池和一個(gè)601#沉淀池組成。三個(gè)曝氣池通過(guò)KBES（基于知識(shí)專家系統(tǒng)）的配置，在好氧或缺氧二選一的條件下工作，這樣就會(huì)造成好氧和厭氧總體積的變化。第一個(gè)池子通常作為缺氧池工作但是需要的話也可輕易地再配置成好氧池。 圖2描述硬件體系，體系有不同的管理級(jí)別包括兩個(gè)獨(dú)立過(guò)程控制計(jì)算機(jī)(污水廠和分析器控制系統(tǒng))和PLC(程序邏輯控制)。這個(gè)軟件用于廠區(qū)控制計(jì)算機(jī)，用C語(yǔ)言編寫(xiě)，包括圖像監(jiān)控，數(shù)據(jù)備份。由PLC監(jiān)管和控制主要的工藝參數(shù)（溶解氧，流量，攪拌率等）。這臺(tái)電腦允許污水處理廠通過(guò)一系列預(yù)設(shè)定的參數(shù)來(lái)控制。另外一臺(tái)電腦控制兩臺(tái)用于測(cè)定硝，酸鹽-亞硝酸鹽和氨氮的即時(shí)分析器。另外還有一個(gè)自動(dòng)取樣系統(tǒng)。這兩臺(tái)電腦通過(guò)以太網(wǎng)連接到一個(gè)由美國(guó)SUN公司工作站系統(tǒng)執(zhí)行的數(shù)據(jù)服務(wù)器。網(wǎng)關(guān)是基于TCP/IP協(xié)議的，允許數(shù)據(jù)庫(kù)根據(jù)來(lái)自每個(gè)子系統(tǒng)的信息實(shí)時(shí)更新。 基于知識(shí)的專家系統(tǒng)（KBES）位于系統(tǒng)體系的上層。系統(tǒng)由G2（開(kāi)發(fā)實(shí)時(shí)專家系統(tǒng)的工具）開(kāi)發(fā)，盡管也可由其他開(kāi)發(fā)工具執(zhí)行。它使關(guān)于工藝的知識(shí)系統(tǒng)化，基于可利用的科學(xué)知識(shí)和特定系統(tǒng)的實(shí)踐。KBES系統(tǒng)充當(dāng)著設(shè)定值控制的監(jiān)管角色，系統(tǒng)基于分散式體系結(jié)構(gòu)。KBES系統(tǒng)由嵌入式數(shù)據(jù)（酸堿度，溫度，溶解氧，氧化還原電位，曝氣量和流速）和即時(shí)式數(shù)據(jù)（硝酸鹽，亞硝酸鹽和銨）組成，這些數(shù)據(jù)來(lái)自數(shù)據(jù)服務(wù)器。定性數(shù)據(jù)（嗅味，色度，微生物指標(biāo)）和離散型數(shù)據(jù)來(lái)自于離線分析（磷酸鹽，化學(xué)需氧量，總懸浮固體，總揮發(fā)固體，總基耶達(dá)氮和污泥容積指數(shù)）也組成了KBES系統(tǒng)。通過(guò)使用這些定型數(shù)據(jù)，系統(tǒng)不間斷地決定最適控制方式，以達(dá)到需要的氮和有機(jī)物去除效率。最終，控制指令傳送給過(guò)程控制計(jì)算機(jī)，而它啟動(dòng)處理廠的每一部分。在系統(tǒng)里，有一整套319條規(guī)則和45條程序用于故障檢查，處理廠的維護(hù)和硝化-反硝化運(yùn)行都是試驗(yàn)規(guī)模上的。知識(shí)由幾個(gè)代表處理廠的子工藝的模塊組成。利用這種組合式配置有一些優(yōu)勢(shì)，例如，系統(tǒng)模塊的再利用性和延展性。因此系統(tǒng)可以管理人工智能的日益復(fù)雜性。在正常情況和控制單一工藝參數(shù)下，每個(gè)模塊都是獨(dú)立地運(yùn)用數(shù)字運(yùn)算法則。工藝參數(shù)通常是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，使用早先的數(shù)據(jù)鏈，直到新的數(shù)據(jù)傳至實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)。主要模塊用于生物反應(yīng)器，沉淀池，泵站，進(jìn)水系統(tǒng)，去除COD除營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和污泥齡控制上。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的完整描述在另見(jiàn)它文，對(duì)于不同模塊的簡(jiǎn)介總結(jié)如下： 在生物反應(yīng)器模塊里，建立了一些用于管理這里單元的規(guī)則（特殊地有曝氣，攪拌，檢測(cè)子系統(tǒng)狀況），對(duì)于本地操作系統(tǒng)可能出現(xiàn)的鈍化現(xiàn)象，例如氧氣的控制，也包括在這個(gè)模塊中。 在沉淀池模塊里，執(zhí)行沉淀管理的程序。這些程序主要檢測(cè)沉淀池水力負(fù)荷和微生物負(fù)荷，出水中的污泥沉降性和總懸浮物濃度。為了能提前發(fā)現(xiàn)污泥和水分離時(shí)可能出現(xiàn)的問(wèn)題，水泵模塊包括監(jiān)督試驗(yàn)廠水泵運(yùn)行和維護(hù)日程，而且負(fù)責(zé)維持想要的理想循環(huán)條件。它可以以不同策略運(yùn)行，例如固定流或是固定循環(huán)流量，給料系統(tǒng)模塊管理自動(dòng)進(jìn)料系統(tǒng)，檢查進(jìn)料總量和濃度。去除COD模塊評(píng)估食物和微生物的比例并在比例失當(dāng)時(shí)警告管理者。一些預(yù)定義的常見(jiàn)情況，像超負(fù)荷或低負(fù)荷出現(xiàn)時(shí)可以被檢測(cè)到，然后程序控制會(huì)適應(yīng)以減少將來(lái)的問(wèn)題出現(xiàn)的幾率。在去除營(yíng)養(yǎng)物的模塊中執(zhí)行著一些用于提高氮去除量而不會(huì)影響到磷去除的控制程序。例如，改變內(nèi)循環(huán)比（提高硝酸鹽和亞硝酸鹽去除率）的程序，還有修正外循環(huán)比（調(diào)整負(fù)荷）以及修正在三個(gè)反應(yīng)器中的氧氣設(shè)定值(為了獲得更高的硝化率或者低負(fù)荷運(yùn)行下減少氧氣消耗)，其他的不同模塊包括用于維持預(yù)定義的污泥齡或監(jiān)察微生物在污泥中的種群變化的規(guī)則，這些規(guī)則用于檢測(cè)污泥膨脹問(wèn)題。在這些程序里，每一項(xiàng)檢查措施都使用了不同的標(biāo)準(zhǔn)。措施應(yīng)納入預(yù)定組，變化率不能太大或是太小并且這些措施不能和其他措施相沖突。如果數(shù)據(jù)被認(rèn)為不可靠，基于知識(shí)的專家系統(tǒng)可以根據(jù)常量建立恒動(dòng)方程。 系統(tǒng)在相同進(jìn)料條件的實(shí)驗(yàn)中得到檢測(cè)，這些條件下的變化是由污水廠控制電腦自動(dòng)發(fā)出的而不是使用進(jìn)水的數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)全面模擬了來(lái)自污水處理廠對(duì)出水的銨，硝酸鹽和亞硝酸鹽所做的10分鐘間隔的檢測(cè)。 2.1試驗(yàn)條件 為了獲得所需的來(lái)水，（約400L/d已知可變成分的廢水），合成水由進(jìn)料濃縮后和自來(lái)水按照不同比例稀釋而成。合成水的成分近似于污水廠經(jīng)過(guò)初沉后得到的典型廢水。具有不同生物降解率的成分被包含在合成水里，為了減少微生物污染并且實(shí)現(xiàn)濃度自動(dòng)變化，兩種包含著氮源和碳源的不同濃縮物被運(yùn)用。其他的非有機(jī)成分分散在兩種濃縮物中。表格1表明了每種濃縮物的確切成分。 試驗(yàn)廠的進(jìn)水在成分上和流量上是變化的，并且全面模擬處理廠，也是全剖面進(jìn)水的。進(jìn)料負(fù)荷按照濃縮物和自來(lái)水的比例變化，比例從1：540到1：150，提供COD，氨氮和有機(jī)氮如圖3所示。這些都造成了低負(fù)荷段關(guān)于低濃度和低流量（最低化學(xué)需氧量，氨氮和有機(jī)氮含量分別在170mg/l，6.7mg/l,4.7mg/l）還有一段高負(fù)荷（最大化學(xué)需氧量，氨氮和有機(jī)氮含量分別在530mg/l，24.0mg/l,16.7mg/l）平均水力停留時(shí)間為8.5h,圖3中氮的總負(fù)荷隨著使用的自來(lái)水中硝酸鹽的出現(xiàn)而增加。表2表明了不同形態(tài)的氮對(duì)污水廠進(jìn)水在24小時(shí)內(nèi)所起的作用。 整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，在進(jìn)水端定期取樣，這樣做為了檢查定量給料系統(tǒng)是否正常工作。而且，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)中，所使用的濃縮物的量也接受檢查看是否和所預(yù)期的一樣。測(cè)試顯示：如果從事廠得到的結(jié)論是可靠的話，這種量對(duì)可再生能力高的條件是適用的。 用來(lái)自城市污水處理廠的污泥來(lái)去除氮。為了使生物群落適應(yīng)所使用的構(gòu)造，試驗(yàn)廠的條件保持5 MCRT(（細(xì)胞平均停留時(shí)間）穩(wěn)定，廠內(nèi)的進(jìn)水和環(huán)境條件在整個(gè)適應(yīng)期和試驗(yàn)期間維持不變。 通過(guò)檢測(cè)揮發(fā)性懸浮固體和總懸浮固體在反應(yīng)器中，出水，和回流水中的含量來(lái)控制細(xì)胞平均停留時(shí)間。數(shù)據(jù)傳送到KBES系統(tǒng)，作為負(fù)反饋，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整廢水以維持預(yù)設(shè)的污泥齡。整個(gè)試驗(yàn)中揮發(fā)性懸浮固體濃度維持在一個(gè)近似水平（相當(dāng)于鈣當(dāng)量的5100~7100mg/l）,總生物停留時(shí)間為10天(從這點(diǎn)來(lái)看，除磷的效率是較高的)。 pH在3號(hào)反應(yīng)器中的初設(shè)值為7.5，而pH是由重碳酸鹽的溶解濃度來(lái)控制的，這就要求試驗(yàn)在近似的pH條件下進(jìn)行，并且阻止pH這一變量有反饋現(xiàn)象出現(xiàn)。重碳酸鹽的添加量也得為硝化微生物提高適宜的生長(zhǎng)環(huán)境，并且避免對(duì)微生物的營(yíng)養(yǎng)源無(wú)機(jī)碳造成限制。其他反應(yīng)器的pH也保持在一定范圍的近似值（從6。8-7.5）。 最后，所有試驗(yàn)都在室溫下進(jìn)行（20-23.1攝氏度）。 2.2監(jiān)控 所有實(shí)驗(yàn)中，關(guān)于A2-O工藝內(nèi)嵌式的，即時(shí)式的，離線式的變量都實(shí)行監(jiān)控。內(nèi)嵌式的變量包括流量（進(jìn)水，內(nèi)循環(huán)，外循環(huán)），外加pH，氧化還原電位，溫度，溶解氧，反應(yīng)器1-3中的曝氣閥門(mén)的驅(qū)動(dòng)。 即時(shí)式的變量包括氨氮，亞硝態(tài)氮，硝態(tài)氮，這些量都由自動(dòng)取樣系統(tǒng)聯(lián)合CFA和FIA分析儀測(cè)定（CFA和FIA為某種型號(hào)的測(cè)定儀器……）最后，監(jiān)控的離線式變量有：反應(yīng)器中的TSS（總懸浮固體），VSS（可揮發(fā)性懸浮固體），DSVI（稀釋污泥容積指數(shù)）；進(jìn)出水中COD（化學(xué)需氧量），N-NO2- (亞硝態(tài)氮)，N-NO3-(硝態(tài)氮)，P-PO43-(磷酸鹽態(tài)磷)；還有進(jìn)水中的N-NH4+(氨氮)和N-Norg(有機(jī)氮)。 對(duì)于N-NO2- (亞硝態(tài)氮)，N-NO3-(硝態(tài)氮)，P-PO43-(磷酸鹽態(tài)磷)的離線分析是這樣操作的：利用毛細(xì)電泳原理，使用沃特斯公司的Quanta 4000E CE型號(hào)儀器來(lái)進(jìn)行測(cè)定。所使用的電解液是來(lái)自沃特斯公司的溶液（精選高遷移率陰離子電解液）。工作條件如下：20攝氏度下，電壓為15千伏的陰極電源 ，利用245納米的紫外線間接探測(cè)，分析5分鐘。這些測(cè)量都旨在確保系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)誤和每次實(shí)驗(yàn)中自動(dòng)分析儀（FIA）的精確度。 使用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用方法的協(xié)定來(lái)測(cè)定反應(yīng)器中的COD（化學(xué)需氧量），TSS（總懸浮固體），VSS（可揮發(fā)性固體）有機(jī)氮。 ...... 4 結(jié)論 總體上說(shuō)，一個(gè)污水處理廠的去除效率可以在避免在曝氣和回流上的浪費(fèi)能源消耗的基礎(chǔ)上通過(guò)可用資源得到大幅度提高。 值得注意的是，控制方略的主體是根據(jù)進(jìn)水種類開(kāi)發(fā)的，可能不適合別的種類；但在任何情況下，控制系統(tǒng)都可以糾正本身來(lái)適應(yīng)某一特定的進(jìn)水條件。假設(shè)進(jìn)水中的氮不可以測(cè)量，用于彌補(bǔ)的控制方略像是前饋方案也能執(zhí)行。此外，一旦對(duì)KBES系統(tǒng)強(qiáng)加更嚴(yán)格的限制，去除率還可以進(jìn)一步提高。這會(huì)涉及到在2和3號(hào)反應(yīng)器中更長(zhǎng)時(shí)間地維持好氧條件，并且使用可能的最大回流比。事實(shí)上，這些條件下肯定會(huì)提高去除率，雖然成本會(huì)更高。 基于這項(xiàng)工作的結(jié)果，可以得到如下結(jié)論： （1）常被忽略的在出水中的亞硝酸鹽濃度相對(duì)于硝酸鹽來(lái)說(shuō)也是很重要的，所以任何用于去除氮的控制系統(tǒng)都應(yīng)該考慮執(zhí)行。 （2）基于知識(shí)的專家系統(tǒng)中的氮去除規(guī)律是建立分析實(shí)驗(yàn)結(jié)論基礎(chǔ)上。 （3）要獲得極大的氮的去除效率，就得在每個(gè)環(huán)節(jié)中使用相當(dāng)數(shù)量的能源，并且實(shí)時(shí)修正工藝。和普通運(yùn)行條件比，氮的去除量可以增加11%，這就導(dǎo)致了總氮和氨氮濃度在出水中分別減少了49%和64%。 （4）所建議的模塊化構(gòu)造允許KBES系統(tǒng)在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)上執(zhí)行或在SCADA（控制監(jiān)督和數(shù)據(jù)獲得）系統(tǒng)上執(zhí)行，該系統(tǒng)經(jīng)常被用于全規(guī)模處理廠控制系統(tǒng)中。系統(tǒng)也允許執(zhí)行不同操作方略為了使系統(tǒng)適應(yīng)相關(guān)的驅(qū)動(dòng)變量。否則，用于提高氮去除的方略就不可以在更簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)上執(zhí)行。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 水是人類的生命之源。水污染危害人體健康、漁業(yè)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)（通過(guò)被污染的灌溉水），也增加了清潔水供應(yīng)的支出。水污染還會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成危害--水體富營(yíng)氧化以及動(dòng)植物物種的損失。所以對(duì)水污染治理是勢(shì)在必行的。本設(shè)計(jì)的內(nèi)容就是哈爾濱地區(qū)A市的排水工程的設(shè)計(jì)。此排水工程項(xiàng)目的實(shí)施也可以使得A市的環(huán)境得到改善，通過(guò)處理污水使得進(jìn)入到河流中的污染物減少，保護(hù)河流中的魚(yú)類的生活環(huán)境，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)了水資源的再利用。同時(shí)也可以保證下游風(fēng)景區(qū)的良好水質(zhì)，給旅游來(lái)持續(xù)發(fā)展的條件，可以使得該市的經(jīng)濟(jì)保持可持續(xù)發(fā)展。 此設(shè)計(jì)主要根據(jù)A市的城市規(guī)劃，地形條件，氣候條件，河流的水文條件，依據(jù)排水管道系統(tǒng)的布置原則確定排水管網(wǎng)的平面設(shè)計(jì)，在保證排水安全通暢的前提下，使系統(tǒng)的造價(jià)最低。然后再根據(jù)生活污水的水量、水質(zhì)條件及工業(yè)污水的水量以及受納水體可接受的污染物的量確定污水的處理程度，進(jìn)而確定污水處理工藝，并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容包括：排水管網(wǎng)擴(kuò)初設(shè)計(jì)；污水泵站工藝設(shè)計(jì)；污水處理工藝設(shè)計(jì)；污泥處理工藝設(shè)計(jì)；排水管網(wǎng)和整個(gè)污水處理廠的工程概算；把一篇與污水處理有關(guān)的英語(yǔ)論文翻譯成中文論文。 關(guān)鍵詞：城市污水處理廠；A/A/O工藝； 脫氮除磷； 污泥處理 Abstract Water is described as the essential natural resources in people’s life. Water pollution is hazardous to human’s health, fishery and agriculture, (via pollutant of irrigative water) and increasing the cost of supplying pure water. Water pollution also can be harmful to ecosystem, results in eutrophication and decreasing species of animal and plant It is imperative to control water pollution. This project is the sewage system of A city in Qiqihar district. This project can improve the environment of A city .Water disposal decrease the water pollutant in river, protect the habitation of fish in river and recycle water resource. This project ensure good quality of beauty spot in lower reaches of the river and the condition of tour’s persistent development .At the same time, this project also can ensure sustainable economical development. The basis of this project includes city planning of A city, topographical condition, geological condition. According to the rule of laying sewage drainage system the style of drainage system is designed. The safe and smooth of drainage system is prerequisite for the lowest cost of the project. Thinking of domestic wastewater flow, domestic wastewater quality, industrial wastewater flow, industrial wastewater quality and the pollutant that the receiving water can receive, I calculate the degree of wastewater disposal, and correctly choose sewage treatment process At last I make the comparison of technology and economy. The topic of design: designing wastewater system ;designing wastewater pumping station; designing wastewater process ;designing sludge treatment process; budgetary estimate about wastewater system and sludge treatment ;translating a dissertation in English about wastewater treatment into Chinese. Keywords：Wastewater treatment plant; Anaerobic-Anoxic-Oxic process; Nitrogen and phosphorus removal; Sludge treatment 目 錄 摘 要 I Abstract II 第1章 緒論 1 1.1 概述 1 1.1.1 城市概況 1 1.1.2 設(shè)計(jì)范圍 1 1.1.3 設(shè)計(jì)任務(wù) 1 1.2 設(shè)計(jì)資料 2 1.2.1 地形與城市規(guī)劃資料 2 1.2.2 氣象資料 3 1.2.3 地質(zhì)資料 3 1.2.4 受納水體水文與水質(zhì)資料 3 第2章 排水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 5 2.1 城市排水管網(wǎng)定線原則 5 2.1.1 排水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本原則 5 2.1.2 排水管網(wǎng)的管道定線原則 6 2.2 排水體制確定及區(qū)域劃分 6 2.2.1 排水體制的選擇 6 2.2.2 排水區(qū)域的劃分 8 2.3 排水系統(tǒng)的布置形式 8 2.4 污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 8 2.4.1 水量計(jì)算公式 8 2.4.2 污水管網(wǎng)的水力計(jì)算 9 2.5 計(jì)算機(jī)計(jì)算說(shuō)明 10 2.6 污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 11 2.6.1 基本原則 11 2.6.2 污水管道水力計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 13 2.7 污水管道水力計(jì)算結(jié)果 13 第3章 雨水管渠設(shè)計(jì) 15 3.1 雨水管渠系統(tǒng)平面布置的原則 15 3.2 雨水管渠設(shè)計(jì)流量的確定 16 3.2.1 暴雨強(qiáng)度公式的確定 16 3.2.2 雨水管渠設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式 16 3.2.3 徑流系數(shù)ψ的確定 17 3.3 雨水管渠的水力計(jì)算 17 3.3.1 雨水管渠水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 17 3.3.2 雨水管渠水力計(jì)算的方法 18 第4章 污水處理廠設(shè)計(jì)初步 20 4.1 設(shè)計(jì)方案的選擇 20 4.2 污水量及污水處理程度的計(jì)算 21 4.2.1 污水設(shè)計(jì)流量 21 4.2.2 污水水質(zhì)污染程度計(jì)算 22 4.2.3 污水處理程度計(jì)算 23 第5章 污水的一級(jí)處理 29 5.1 格柵的設(shè)計(jì)計(jì)算 29 5.2 沉沙池的設(shè)計(jì)計(jì)算 30 5.2.1 沉砂池基本尺寸計(jì)算 30 5.2.2 進(jìn)出水計(jì)算 33 5.3 初沉池的設(shè)計(jì)計(jì)算 34 5.3.1 沉淀池池體設(shè)計(jì)計(jì)算 35 5.3.2 進(jìn)水集配水井設(shè)計(jì) 38 第6章 污水的二級(jí)處理—倒置A2/O工藝 41 6.1 A2/O工藝的特點(diǎn) 41 6.2 參數(shù)校核 41 6.3 基本參數(shù) 42 6.4 好氧池計(jì)算 43 6.5 缺氧池計(jì)算 45 6.6 厭氧池計(jì)算 46 6.7 曝氣池尺寸計(jì)算 47 6.8 剩余污泥量 48 6.9 進(jìn)出水設(shè)計(jì) 49 6.10 曝氣系統(tǒng)計(jì)算 51 第7章 污水的后續(xù)處理 57 7.1 二沉池的設(shè)計(jì)計(jì)算 57 7.2 消毒接觸池設(shè)計(jì)計(jì)算 64 7.2.1 加氯計(jì)算 64 7.2.2 尺寸計(jì)算 65 7.3 污水計(jì)量設(shè)備 67 7.4 化學(xué)除磷 70 第8章 污泥處理 71 8.1 污泥量計(jì)算 71 8.2 污泥濃縮池計(jì)算 73 8.3 貯泥池設(shè)計(jì)計(jì)算 77_Toc234115022 8.4 消化池設(shè)計(jì)計(jì)算 78 8.4.1 容積計(jì)算 79 8.4.2平面尺寸計(jì)算 81 8.4.3消化池?zé)峁び?jì)算 81 8.4.4混合攪拌設(shè)備 86 8.4.5消化后污泥量計(jì)算 87 8.4.6沼氣產(chǎn)量 88 8.4.7一級(jí)消化池的管道系統(tǒng) 89 8.4.8二級(jí)消化池的管道系統(tǒng) 91 8.4.9貯氣柜 93 8.4.10沼氣壓縮機(jī) 94 8.5 污泥脫水 95 8.5.1 污泥脫水量計(jì)算 95 8.5.2 脫水機(jī)器的選擇 95 第9章 污水總泵站 96 9.1 綜述 96 9.2 初選水泵 97 9.3 泵房平面布置 97 9.4 集水井計(jì)算 98 9.5 水泵揚(yáng)程的校核： 99 1.吸水管路水頭損失計(jì)算： 99 9.6 泵站的附屬設(shè)施計(jì)算 100 9.6.1 格柵計(jì)算 100 9.6.2 其它附屬設(shè)施計(jì)算 101 9.7 泵房布置計(jì)算 102 第10章 污水處理廠平面高程布置 103 10.1 污水廠的平面布置 103 10.1.1 各處理單元構(gòu)筑物的平面布置 103 10.1.2 管道及渠道的平面布置 103 10.1.3 附屬建筑物 104 10.2 污水廠的高程布置 104 10.2.1 污水的高程布置 104 10.2.2 污泥的高程布置 106 10.3 土建與公共工程 106 10.3.1 土建工程 106 10.3.2 公共工程 107 第11章 污水處理廠投資估算與技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià) 108 11.1 投資估算 108 11.1.1 估算范圍 108 11.1.2 編制依據(jù) 108 11.1.3 投資估算 108 11.2 勞動(dòng)定員 108 11.2.1 生產(chǎn)組織 108 11.2.2 勞動(dòng)定員 109 11.2.3 人員培訓(xùn) 109 11.3 運(yùn)行費(fèi)用和成本核算 109 11.3.1 成本估算的有關(guān)單價(jià) 109 11.3.2 運(yùn)行成本估算 109 11.3.3 運(yùn)行成本核算 111 致 謝 112 參考文獻(xiàn) 113 附錄1 排水管網(wǎng)水力計(jì)算表（方案一） 114 附錄2 排水管網(wǎng)水力計(jì)算表（方案二） 136 附錄3 雨水干管水力計(jì)算表 157 附錄4 空氣管路計(jì)算用圖 159 附錄5 空氣管路計(jì)算表 160 附錄6 污水高程計(jì)算表 161 附錄7 污泥高程計(jì)算表 162 附錄8 污水廠投資估算表 163 第166頁(yè) 第1章 緒論 1.1 概述 1.1.1 城市概況 城市排水工程對(duì)于保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，保障人民健康都具有十分重要的意義，本設(shè)計(jì)為黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)A市的城市排水工程。 該市占地11.28km2 ，人口約17.4萬(wàn)，屬于中小城鎮(zhèn)。該地區(qū)地勢(shì)呈南北走向，北部地勢(shì)高，南部地勢(shì)低；等高線向南凸；平均坡度為1‰。城市中間有鐵路東西方向穿過(guò)，鐵路將城市分為兩區(qū)。該鎮(zhèn)地面平整，屬粘土區(qū)。城市常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)。鎮(zhèn)南有河流自西向東流過(guò)。 因?yàn)樵撴?zhèn)人口較多，城市污水排放量大，鑒于該城市的具體情況，市政府決定投資興建污水排放及處理設(shè)施，以解決日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。該項(xiàng)目對(duì)改善城市河流環(huán)境，保護(hù)人民身體健康，加速城市現(xiàn)代化建設(shè)具有重要的意義。 1.1.2 設(shè)計(jì)范圍 黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)A市沒(méi)有污水排放及處理設(shè)施，本次設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)范圍包括排水管網(wǎng)、污水泵站、污水及污泥處理的方案選則、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析、工業(yè)設(shè)計(jì)及部分施工圖設(shè)計(jì)、工程概算等。 1.1.3 設(shè)計(jì)任務(wù) 1. 分析自然現(xiàn)狀的排水條件，經(jīng)濟(jì)合理的確定城市排水體制。 2. 并確定排水管網(wǎng)的走向和位置，并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。 3. 泵站的數(shù)量和規(guī)模。 4. 確定污水廠位置和規(guī)模。 5. 進(jìn)行管網(wǎng)的水力計(jì)算。 6. 確定污水和污泥的處理流程，進(jìn)行各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)計(jì)算。 7. 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)概算，成本核算。 8. 繪制相關(guān)圖紙。 1.2 設(shè)計(jì)資料 1.2.1 地形與城市規(guī)劃資料 1. 城市地形與總體規(guī)劃平面圖一張，比例為1：10000 2. 城市各區(qū)人口密度與居住區(qū)生活污水量標(biāo)準(zhǔn)（平均日） 人口密度 （人/公頃） 污水量標(biāo)準(zhǔn) （升/人·日） Ⅰ區(qū) 120 140 Ⅱ區(qū) 160 160 3. 城市各區(qū)中各類地面與屋面的比例（%）： 區(qū)域 各種 屋面 混凝土與瀝青路面 碎石 路面 非鋪砌 土路面 公園與綠地 Ⅰ區(qū) 50 10 10 10 20 Ⅱ區(qū) 50 20 10 10 10 4. 工業(yè)企業(yè)與公共建筑的排水量和水質(zhì)資料： 企業(yè)或公共建筑名稱 平均排水量m3/d 最大排水量m3/h SS mg/l COD mg/l BOD mg/l 總氮 mg/l 總磷 mg/l PH 水溫 ℃ 火車站 400 40 250 450 270 37 10 7.5 制革廠 1200 120 600 2400 800 49 26 7.8 18 啤酒廠 2000 200 1700 1800 900 21 3 7.0 21 1.2.2 氣象資料 1. 氣溫（°C）等資料 年平均氣溫°C 12 月平均最高°C 24 年最低氣溫°C -34 月平均最低°C -21 年最高氣溫°C 36 月平均氣溫°C 12 溫度在-10°C以下的天數(shù)（天） 溫度在0°以下的天數(shù)（天） 180 降雨量（mm/年） 420 年蒸發(fā)量（mm/年） 380 2. 常年主導(dǎo)風(fēng)向：西北風(fēng) 最大風(fēng)速： 3. 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度公式及其參數(shù)： 1.2.3 地質(zhì)資料 土壤性質(zhì) 冰凍深度 m 地下水位 m 承載力 Kpa 排水管網(wǎng)干管處 黏土 -1.9 -9.0 ≥200 污水總泵站與污水處理廠址 1.2.4 受納水體水文與水質(zhì)資料 流量 流速 水位標(biāo)高m 水溫 °C DO mg/l BOD mg /l SS m g/l SS允許增加量mg/l 最小流量 20 1.2 120.0 2 5 1.2 1.5 0.5 最高水位 40 1.8 123.0 21 6 1.5 1.5 0.5 常水位時(shí) 30 1.6 121.0 17 5 1.4 1.5 0.5 在污水總排放口40公里處有養(yǎng)殖廠，要求BOD≤2.0mg/l 第2章 排水管網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì) 2.1 城市排水管網(wǎng)定線原則 2.1.1 排水工程規(guī)劃設(shè)計(jì)的基本原則 排水工程是現(xiàn)代化城市和工業(yè)企業(yè)不可缺少的一項(xiàng)重要設(shè)施，是城市和工業(yè)企業(yè)基本建設(shè)的一個(gè)重要組成部分，同時(shí)也是控制水污染、改善和保護(hù)環(huán)境的重要措施。 排水工程的設(shè)計(jì)對(duì)象是需要新建、改建或擴(kuò)建排水工程的城市、工業(yè)企業(yè)和工業(yè)區(qū)。它的主要任務(wù)是規(guī)劃設(shè)計(jì)收集、輸送、處理和利用各種污水的整套工程設(shè)施和構(gòu)筑物，水管道系統(tǒng)和污水廠的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。 排水工程的規(guī)劃設(shè)計(jì)是在區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃基礎(chǔ)上進(jìn)行的，因此，排水系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)的有關(guān)基礎(chǔ)資料，應(yīng)以區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的規(guī)劃與設(shè)計(jì)方案為依據(jù)，排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)模、設(shè)計(jì)期限應(yīng)根據(jù)區(qū)域規(guī)劃以及城市的規(guī)劃方案的設(shè)計(jì)規(guī)模和設(shè)計(jì)期限而定。 排水工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，應(yīng)遵循下列原則： 1. 排水工程的規(guī)劃應(yīng)符合區(qū)域規(guī)劃以及城市和工業(yè)企業(yè)的總體規(guī)劃，并應(yīng)與城市和工業(yè)企業(yè)中其他單項(xiàng)工程建設(shè)密切配合，互相協(xié)調(diào)。 2. 排水工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，要與鄰近區(qū)域內(nèi)的污水和污泥的處理和處置協(xié)調(diào)。 3. 排水工程的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，應(yīng)處理好污染源治理與集中處理的關(guān)系。 4. 城市污水是可貴的淡水資源，在規(guī)劃中要考慮污水經(jīng)再生后回用的方案。 5. 排水工程的設(shè)計(jì)應(yīng)全面規(guī)劃，按近期設(shè)計(jì)，考慮遠(yuǎn)期發(fā)展有擴(kuò)建的可能。并應(yīng)根據(jù)使用要求和技術(shù)經(jīng)濟(jì)的合理性等因素，對(duì)近期工程做出分期建設(shè)的安排。 6. 在規(guī)劃與設(shè)計(jì)排水工程時(shí)，必須認(rèn)真貫徹執(zhí)行國(guó)家和地方有關(guān)部門(mén)的現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和規(guī)定。 7. 設(shè)計(jì)中應(yīng)認(rèn)真貫徹執(zhí)行“全面規(guī)劃、合理布局、綜合利用、化害為利、依靠群眾、大家動(dòng)手、保護(hù)環(huán)境、造福人民”的環(huán)境保護(hù)工作方針。 2.1.2 排水管網(wǎng)的管道定線原則 在城鎮(zhèn)（地區(qū)）總平面圖上確定污水管的位置和走向稱為污水管道系統(tǒng)的定線。正確的定線是合理的經(jīng)濟(jì)的設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)的先決條件，是污水管道系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。定線應(yīng)遵循的重要原則是：應(yīng)盡可能地在管線較短和埋深較小的情況下，讓最大區(qū)域的污水能自流排出。為實(shí)現(xiàn)這一原則，定線時(shí)必須很好地研究各種條件，使擬訂的路線能因地制宜的利用其有利因素而避免不利因素。定線時(shí)通?？紤]的幾個(gè)因素是：地形和用地布局，排水體制和線路數(shù)目，污水廠和出水口位置，水文地質(zhì)條件，道路寬度，地下管線及構(gòu)筑物的位置，工業(yè)企業(yè)和產(chǎn)生大量污水建筑物的分布情況，其中地形是影響管道定線的主要因素。 2.2 排水體制確定及區(qū)域劃分 2.2.1 排水體制的選擇 合理的選擇排水系統(tǒng)的體制，不僅從根本上影響排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、施工、維護(hù)管理，而且對(duì)環(huán)境影響深遠(yuǎn)。同時(shí)體制的選擇也影響排水系統(tǒng)工程的總投資和初期投資費(fèi)用。排水系統(tǒng)體制的選擇應(yīng)滿足環(huán)境保護(hù)的需要，根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定。 城市排水體制和管道系統(tǒng)是整個(gè)水污染控制和水太保護(hù)系統(tǒng)中的重要環(huán)節(jié)。但是數(shù)十年來(lái)過(guò)內(nèi)對(duì)它們的研究顯得十分薄弱，工程時(shí)間中暴露出許多矛盾和問(wèn)題難以得到科學(xué)解答和技術(shù)支持，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比至少有10年以上的差距，在發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)不僅僅處于簡(jiǎn)單的“雨污分流”等傳統(tǒng)的觀念了，已經(jīng)明顯地不能滿足現(xiàn)代城市發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求，例如美國(guó)現(xiàn)在已經(jīng)成功的控制了點(diǎn)源污染，并且開(kāi)始重視非點(diǎn)源污染和雨水徑流的控制。德國(guó)、日本，新西蘭等這些發(fā)達(dá)國(guó)家也和美國(guó)差不多，對(duì)雨水的污染也進(jìn)行了有效的控制。 此外，我國(guó)在污水處理技術(shù)方面有一種傾向，認(rèn)為活性污泥法是最有效的，忽視和排斥了其它的處理方法和技術(shù)。其實(shí)在任何國(guó)家，都不是任何一種單一的處理方法能完全解決污水處理和水環(huán)境污染問(wèn)題的，即使在發(fā)達(dá)國(guó)家。例如， 美國(guó)也是采用多種處理方法來(lái)處理城市污水和工業(yè)廢水的， 美國(guó)共有穩(wěn)定塘上萬(wàn)座，占處理污水總量的25% ，它與土地處理，人工濕地等系統(tǒng)成為中小社區(qū)(城鎮(zhèn))的主要處理設(shè)施。近十年來(lái)，英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、荷蘭等的人工濕地發(fā)展迅速，它與塘系統(tǒng)不僅成為中小城鎮(zhèn)的主要污水處理設(shè)施，而且也成為雨水處理的主要設(shè)施，以及工業(yè)廢水重要的處理技術(shù)。 在我國(guó)，現(xiàn)在依然使用傳統(tǒng)的排水體系，存在的主要問(wèn)題有以下4點(diǎn)： 1. 雨水資源大量流失，地下水位和地面下沉，水澇增加，城市生態(tài)環(huán)境惡化； 2. 合流制溢流和分流制的雨水污染并存，將合流改為分流雖然減少溢流的污染，但不能控制甚至?xí)鄳?yīng)增加分流雨水的污染； 3. 合流制改建為分流制耗資巨大，耗時(shí)長(zhǎng)，還有污染隱患； 4. 嚴(yán)重的雨污水管混接抵消了分流的作用，污染依舊，效益降低。 就全國(guó)來(lái)說(shuō)，城市生活污水排放量已達(dá)到全國(guó)廢水排放總量的40%左右，很多大城市及沿海城市甚至接近70%，而我國(guó)的城市污水處理率卻還不到10%。城市日供水能力和污水處理不成比例，差距越來(lái)越大，使得城市生活污水對(duì)水環(huán)境的影響也越來(lái)越大。 據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)工業(yè)廢水處理設(shè)施的總處理率已達(dá)到87%，但實(shí)際上得到處理的工業(yè)廢水還達(dá)不到該值。一些調(diào)查統(tǒng)計(jì)表明，我國(guó)工業(yè)廢水處理設(shè)施只有1/3是運(yùn)行正常的，1/3運(yùn)行不正常，而另1/3停產(chǎn)不運(yùn)行。不少污水處理廠有錢(qián)建得起，卻無(wú)錢(qián)維持正常運(yùn)行，一些中小城市建成的常規(guī)活性污泥法處理廠尤其如此，除資金缺乏之外，操作運(yùn)行和管理人員技術(shù)和管理水平低，難以掌握和操作技術(shù)復(fù)雜的處理過(guò)程和設(shè)備。 從造價(jià)方面看，據(jù)國(guó)外有的經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為合流制排水管道的造價(jià)比分流制一般要低20℅～40℅，可是合流制的泵站和污水廠卻比分流制的造價(jià)要高。 從維護(hù)管理方面來(lái)看，晴天時(shí)污水在合流制管道中只是部分流，雨天時(shí)才接近滿管流，因而晴天時(shí)合流制管內(nèi)流速較低，易于產(chǎn)生沉淀。而分流制排水系統(tǒng)可以保持管內(nèi)的流速，不致發(fā)生沉淀，同時(shí)，流入污水廠的水量和水質(zhì)比合流質(zhì)變化小的多，污水廠的運(yùn)行易于控制。 從技術(shù)處理方面看，混合制把工業(yè)廢水和生活污水混合排放，加大了污水的處理難度。 雨水雖然一般比較清潔，但是，隨著工業(yè)化水平的提高，目前，雨水污染非常嚴(yán)重，特別是初期降雨時(shí)，雨水徑流會(huì)挾帶著大氣、地面和屋面上的各種污染物，應(yīng)給予特別的重視。對(duì)雨水進(jìn)行處理已經(jīng)是大勢(shì)所趨。 根據(jù)以上四個(gè)方面，綜合考慮A市的現(xiàn)有情況，決定采用分流制排水系統(tǒng)。它可以更有效率的處理污水，為遠(yuǎn)期建設(shè)雨水處理提供基礎(chǔ)。 2.2.2 排水區(qū)域的劃分 在本設(shè)計(jì)中，是以火車道為排水分界的，分為南北兩區(qū)。 2.3 排水系統(tǒng)的布置形式 城市、居住區(qū)或工業(yè)企業(yè)的排水系統(tǒng)在平面上的布置，隨地形、豎向規(guī)劃、污水廠的位置、土壤條件、河流位置，以及污水的種類和污染程度等因素而定。 城市街道屬于正南北、正東西走向，等高線與街道呈斜交叉，且街區(qū)被鐵路分隔，經(jīng)分析采用正交截留式排水。管網(wǎng)預(yù)定了兩個(gè)方案，進(jìn)行比較。 方案一：，北區(qū)和南區(qū)干管均采用截流式布置，北區(qū)干管在中部由北向東一次穿越鐵路向南區(qū)中部干管匯合，并且在部分地區(qū)實(shí)行雙側(cè)排水；不過(guò)局部出現(xiàn)小逆坡，會(huì)增加埋深，但管網(wǎng)密度減小，減少造價(jià)。 方案二：在方案一的基礎(chǔ)上，南區(qū)施行雙側(cè)排水的區(qū)域不同，并且雙側(cè)排水的區(qū)域的面積加大，單次穿越鐵路的干管東移，可以減少南區(qū)一根主干管，降低造價(jià)，但穿越后管徑加大，會(huì)增加造價(jià)，需要進(jìn)行經(jīng)濟(jì)比較。 可通過(guò)管網(wǎng)水利計(jì)算，考慮提升點(diǎn)總數(shù)量，各提升點(diǎn)流量、揚(yáng)程、造價(jià)，算出管網(wǎng)總造價(jià)，再結(jié)合風(fēng)向、地形和氣象等資料，最后確定所選方案。 2.4 污水管網(wǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 2.4.1 水量計(jì)算公式 1. 總變化系數(shù)KZ （21） 式中 Qd——平均日污水流量，L/s。 2. 居民污水設(shè)計(jì)流量Q1 （22） 式中 qi —— 各排水區(qū)域平均日居民生活污水量標(biāo)準(zhǔn)，L/(cap·d)； Ni —— 各排水區(qū)域在設(shè)計(jì)使用年限終期所服務(wù)的人口數(shù)，cap。 3. 工業(yè)廢水設(shè)計(jì)流量Q2 （23） 式中 qi —— 各工礦企業(yè)廢水量定額，m3/單位產(chǎn)值； Ni —— 各工礦企業(yè)最高日生產(chǎn)產(chǎn)值； Ti —— 各工礦企業(yè)最高日生產(chǎn)小時(shí)數(shù)，h； fi —— 各工礦企業(yè)生產(chǎn)用水重復(fù)利用率； Ki —— 各工礦企業(yè)廢水量的時(shí)變化系數(shù)。 2.4.2 污水管網(wǎng)的水力計(jì)算 污水管道水力計(jì)算的目的在于合理的經(jīng)濟(jì)的選擇管道斷面尺寸、坡度和埋深，由于這種計(jì)算根據(jù)水力學(xué)規(guī)律，所以稱為管道的水力計(jì)算。 為簡(jiǎn)化計(jì)算工作，水力計(jì)算采用均勻流公式。 1. 流量公式： （24） 2. 流速公式： （25） 式中 Q——流量（m3/s）； A——過(guò)水?dāng)嗝婷娣e（m2）； v——流速（m/s）； R——水力半徑（過(guò)水?dāng)嗝婷娣e與濕周的比值）（m）； I——水力坡度（等于水面坡度，也等于管底坡度）； C——流速系數(shù)或稱謝才系數(shù)，C值一般按滿寧公式計(jì)算，即： 3. 阻力公式： （26） 式中 n——管壁粗糙系數(shù)，混凝土管為0.014。 2.5 計(jì)算機(jī)計(jì)算說(shuō)明 分別對(duì)兩方案進(jìn)行計(jì)算，為提高計(jì)算精度，節(jié)省時(shí)間，應(yīng)用電子計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算，該計(jì)算軟件需輸入： NO.N —— 序號(hào)； L（N） —— 管道長(zhǎng)度，m； MM（N） —— 人口密度，cap/hm2； F（N） —— 匯流面積，hm2； QW（N） —— 本段平均轉(zhuǎn)輸流量，L/s； QJ（N） —— 本段轉(zhuǎn)輸集中流量，L/s； H（N） —— 管段上端地面標(biāo)高，m； H（N+1） —— 管段下端地面標(biāo)高，m； 輸出結(jié)果： QB（N） —— 本段平均流量，L/s； Q（N） —— 平均合計(jì)平均流量，L/s； KZ（N） —— 總變化系數(shù)； QK（N） —— 本段生活污水設(shè)計(jì)流量； QJB（N ） —— 本段集中流量，L/s； QS（N） —— 設(shè)計(jì)流量，L/s； D（N） —— 管徑，mm； I（N） —— 設(shè)計(jì)坡度； V（N） —— 流速，m/s； HD（N） —— 充滿度 HDS（N） —— 跌水高度，m； HIL（N） —— 管段坡降； HS（N+1，1 ） —— 管段下段水面標(biāo)高，m； HS（N，2） —— 管段上端水面標(biāo)高，L/s·ha HMN2 —— 管段上端埋深，m HMN11 —— 管段下端埋深，m MM（N） —— 人口密度， cap/hm2 WB(N) —— 比流量，L/(s·hm2) QO(N) —— 造價(jià)，YUAN； ZMJ —— 總面積，hm2 ZGC —— 總管長(zhǎng)，YUAN； GWMD —— 管網(wǎng)密度，m/hm2。 并得出各管段計(jì)算結(jié)果及工程概算。具體計(jì)算結(jié)果附錄1、附錄2。 2.6 污水管道水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 2.6.1 基本原則 1. 設(shè)計(jì)充滿度 在設(shè)計(jì)流量下，污水管道的水深h和管道直徑D的比值為設(shè)計(jì)充滿度，當(dāng)h/D＜1時(shí)稱為非滿流?？紤]到污水管道流量時(shí)刻在變化，難以精確計(jì)算且雨水與地下水可能通過(guò)檢查井蓋或管道接口匯入，其內(nèi)沉積的污泥可能分解析出一些有害氣體，以及便于維護(hù)管理和疏通，所以污水管道按不滿流進(jìn)行設(shè)計(jì)。 2. 設(shè)計(jì)流速 與設(shè)計(jì)流量、設(shè)計(jì)充滿度相應(yīng)的水流平均速度叫設(shè)計(jì)流速。當(dāng)污水管道內(nèi)水流流動(dòng)緩慢時(shí)，污水中所含雜質(zhì)可能下沉，產(chǎn)生淤積，當(dāng)流速增大時(shí)，又可能產(chǎn)生沖刷現(xiàn)象，甚至損壞管道，因此，流速應(yīng)控制在一個(gè)范圍內(nèi)。我國(guó)污水管道的最小設(shè)計(jì)流速為0.7m/s。 3. 最小管徑 管徑小，管道容易堵塞，清通也較困難，因此，為了養(yǎng)護(hù)工作的方便，規(guī)定了一個(gè)允許的最小管徑。在街區(qū)和廠區(qū)內(nèi)最小管徑為200mm，街道為300mm。 4. 最小設(shè)計(jì)坡度 相應(yīng)于管內(nèi)流速為最小設(shè)計(jì)流速時(shí)的管道坡度叫做最小設(shè)計(jì)坡度。我國(guó)規(guī)定，管徑200mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.004，管徑300mm的最小設(shè)計(jì)坡度為0.003。 5. 埋設(shè)深度 管道內(nèi)壁到地面的距離叫做埋設(shè)深度。管道外壁頂部到地面的距離叫覆土厚度。埋設(shè)深度對(duì)工程造價(jià)的影響很大，因此，為了降低造價(jià)，縮短工期，管道埋設(shè)深度愈小愈好，但覆土厚度應(yīng)有一個(gè)最小的限值，由一下三個(gè)因素考慮： (1) 冰凍線深度 《室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定：無(wú)保溫措施的生活污水管道或水溫與生活污水接近的工業(yè)廢水管道，管底可埋設(shè)在冰凍線以上0.15m。 (2) 地面荷載 埋設(shè)在地面下的污水管道承受著覆蓋其上的土壤靜荷載和地面上車輛運(yùn)行產(chǎn)生的動(dòng)荷載。為了防止管道因外部荷載影響而損壞，車行道下的污水管最小覆土厚度不宜小于0.7m。 (3) 必須滿足管道銜接的要求 為使建筑物首層衛(wèi)生設(shè)備的污水能順利排出，污水出戶管的最小埋深一般采用0.5-0.7m，所以街坊污水管道起點(diǎn)最小埋深也應(yīng)有0.6-0.7m。根據(jù)街區(qū)污水管起點(diǎn)最小埋深值，可由下式計(jì)算街道管網(wǎng)起點(diǎn)的最小埋設(shè)深度。 （27） 式中 H —— 街道污水管網(wǎng)起點(diǎn)的最小埋深，m； h —— 街區(qū)污水管起點(diǎn)的最小埋深，m； Z1 —— 街道污水管起點(diǎn)檢查井處地面標(biāo)高，m； Z2 —— 街區(qū)污水管起點(diǎn)檢查井處地面標(biāo)高，m； I —— 街區(qū)污水管和連接支管的坡度； L —— 街區(qū)污水管和連接支管的總長(zhǎng)度，m； Δh —— 連接支管與街道污水管的管內(nèi)底高差； 另外，埋深最大也有限定，一般在干燥土壤中，最大埋深不超過(guò)7-8m；在多水、流沙地層中，一般不超過(guò)5m。 2.6.2 污水管道水力計(jì)算時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題 1. 必須細(xì)致研究管道系統(tǒng)的控制點(diǎn)； 2. 必須細(xì)致研究管道敷設(shè)坡度與管線經(jīng)過(guò)地段的地面坡度之間的關(guān)系。 3. 水力計(jì)算自上游依次向下游管段進(jìn)行，一般情況下，隨著設(shè)計(jì)流量逐段增加，設(shè)計(jì)流速也相應(yīng)增加。 4. 在地面坡度太大的地區(qū)，為減小流速，可考慮設(shè)置跌水井。 5. 為了減小水流通過(guò)檢查井時(shí)的水頭損失，檢查井底部在直線管道上要嚴(yán)格采用直線，在管道轉(zhuǎn)彎處要采用勻稱的曲線。 6. 在旁側(cè)管與干管的連接點(diǎn)處，要考慮干管的已定埋深是否允許旁側(cè)管接入。 2.7 污水管道水力計(jì)算結(jié)果 計(jì)算出兩套方案，通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，最終確定方案二更節(jié)約，確定方案二為最終方案。比較結(jié)果見(jiàn)表2-1。 表 21管網(wǎng)水力計(jì)算比較 方案 提升點(diǎn) 提升流量 提升揚(yáng)程 造價(jià) 管網(wǎng)造價(jià) 總造價(jià) L/s m 萬(wàn)元 萬(wàn)元 萬(wàn)元 一 39 38.79 4 77.58 833.353 1179.709 101 149.52 5 268.776 二 37 38.79 4 77.58 788.934 1012.404 101 97.26 5 145.89 比較 167.305 方案二的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表2-2。 表 22管網(wǎng)方案二計(jì)算結(jié)果 總面積 總管長(zhǎng) 總造價(jià) 管網(wǎng)密度 單位造價(jià) （HA） （m） （￥） （m/HA） （￥/m） 1134.88 26890 7889338.3 23.69 293.39 總?cè)丝? 設(shè)計(jì)流量 平均管徑 平均坡度 （人） （L/s） （m） （‰） 168605 551.78 0.54055 0.4117 本設(shè)計(jì)總共設(shè)兩個(gè)中途提升泵站分別為39點(diǎn)，101點(diǎn)。其中39點(diǎn)提升流量38.37L/s，提升揚(yáng)程4m；101點(diǎn)提升流量97.26L/s，提升揚(yáng)程5m。 第3章 雨水管渠設(shè)計(jì) 雨水管渠系統(tǒng)是由雨水口、雨水管渠、出水口等構(gòu)筑物所組成的一整套工程設(shè)施。雨水管渠系統(tǒng)的任務(wù)就是及時(shí)地匯集并排除暴雨形式的地面徑流，防止城市居住區(qū)與工業(yè)企業(yè)受淹，以保障城市人民的生命安全和生活生產(chǎn)的正常秩序。 在雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，管渠是主要的組成部分，所以合理而又經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行雨水管渠的設(shè)計(jì)具有很重要的意義。 雨水管渠設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括： 1. 確定當(dāng)?shù)氐谋┯陱?qiáng)度公式。 2. 劃分排水流域，進(jìn)行雨水管渠的定線，確定可能設(shè)置的調(diào)節(jié)池、泵站位置。 3. 根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笈c地理?xiàng)l件，工程要求等確定設(shè)計(jì)參數(shù)。 4. 計(jì)算設(shè)計(jì)流量和進(jìn)行水力計(jì)算，確定各設(shè)計(jì)管段的斷面尺寸、坡度、管底標(biāo)高及埋深。 5. 繪制管渠平面圖及縱剖面圖。 3.1 雨水管渠系統(tǒng)平面布置的原則 雨水管渠系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求是能通暢及時(shí)地排走城鎮(zhèn)或工廠匯水面積內(nèi)的暴雨徑流量。其管道定線原則基本同污水管道，有一下幾條： 1. 充分利用地形，就近排入水體，雨水管渠應(yīng)盡量利用自然地形坡度以最短的距離靠重力流排入附近池塘、河流、湖泊等水體中。 2. 根據(jù)城市規(guī)劃布置雨水管道。 3. 合理布置雨水口，以保證路面雨水排除通暢。 4. 雨水管道采用明渠或暗管應(yīng)結(jié)合具體條件確定。 5. 設(shè)置排洪溝排除設(shè)計(jì)地區(qū)以外的雨洪徑流。 3.2 雨水管渠設(shè)計(jì)流量的確定 3.2.1 暴雨強(qiáng)度公式的確定 暴雨強(qiáng)度是指某一連續(xù)降雨時(shí)段內(nèi)的平均降雨量，既單位時(shí)間內(nèi)平均降雨深度，工程上常用單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的降雨體積q（L/（s·ha））表示。 暴雨強(qiáng)度是描述暴雨特征的重要指標(biāo)，也是決定雨水設(shè)計(jì)流量的主要因素，因此我們有必要對(duì)其進(jìn)行研究并推求出其計(jì)算公式。暴雨強(qiáng)度公式是在各地自記雨量記錄分析整理的基礎(chǔ)上按一定方法推求出來(lái)的，我國(guó)常采用的暴雨強(qiáng)度公式形式為： （31） 式中 q —— 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度（L/s·ha） P —— 設(shè)計(jì)重現(xiàn)期（a）； t —— 降雨歷時(shí)（min）； A1、c、b、n —— 地方參數(shù)，根據(jù)統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行計(jì)算確定。 本設(shè)計(jì)的對(duì)象黑龍江省齊齊哈爾地區(qū)暴雨強(qiáng)度公式可由手冊(cè)中查得，為： t=t1+mt2；m——折減系數(shù)，管道采用2，明渠采用1.2。 3.2.2 雨水管渠設(shè)計(jì)流量計(jì)算公式 雨水設(shè)計(jì)流量按下式計(jì)算： （32） 式中 Q —— 雨水設(shè)計(jì)流量，L/s； ψ —— 徑流系數(shù)，其數(shù)值小于1； F —— 匯水面積，ha； q —— 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/（s·ha）。 3.2.3 徑流系數(shù)ψ的確定 降落在地面上的雨水，一部分被植物和地面濕地截流，一部分滲入土壤，余下的一部分沿地面流入雨水管渠，這部分進(jìn)入雨水管渠的雨水量稱作徑流量，徑流量與降雨量的比值稱徑流系數(shù)ψ，其值常小于1。 通常匯水面積是由各種性質(zhì)的地面覆蓋所組成隨著它們占有的面積比例變化，ψ值也各異，所以整個(gè)匯水面積上的平均徑流系數(shù)是各類地面面積加權(quán)平均計(jì)算而得到，即： （33） 式中 Fi —— 匯水面積上各類地面的面積，ha； ψi —— 相應(yīng)于各類地面的徑流系數(shù)； F —— 全部匯水面積。 由原始資料可知該市各區(qū)中各類地面與房屋面的比例，依此再由上式可計(jì)算出該市Ⅱ區(qū)的徑流系數(shù)ψ（雨水管?、騾^(qū)的一段進(jìn)行計(jì)算）： ψⅡ=0.9×50%+0.9×20%+0.4×10%+0.3×10%+0.15×10%=0.715 3.3 雨水管渠的水力計(jì)算 3.3.1 雨水管渠水力計(jì)算的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 為了使雨水管渠正常工作，避免發(fā)生淤積、沖刷等現(xiàn)象，對(duì)雨水管渠水力計(jì)算的基本數(shù)據(jù)作如下規(guī)定。 1. 設(shè)計(jì)充滿度 雨水中主要含有泥沙等無(wú)機(jī)物質(zhì)，不同于污水的性質(zhì)，加以暴雨徑流量大，而相應(yīng)較高設(shè)計(jì)重現(xiàn)期的暴雨強(qiáng)度的降雨歷時(shí)一般不會(huì)很長(zhǎng)，故管道設(shè)計(jì)充滿度按滿流考慮，既h/D=1。 2. 設(shè)計(jì)流速 為避免雨水所挾帶的泥沙等無(wú)機(jī)物質(zhì)在管道內(nèi)沉淀下來(lái)而堵其管道，雨水管渠的最小設(shè)計(jì)流速應(yīng)大于污水管道，滿流時(shí)管道內(nèi)的最小設(shè)計(jì)流速為0.75m/s。 為防止管壁受到?jīng)_刷而破壞，影響及時(shí)排水，對(duì)雨水管渠的最大設(shè)計(jì)流速規(guī)定為：金屬管最大流速10m/s，非金屬管最大流速5m/s。 3. 最小管徑和最小設(shè)計(jì)坡度 雨水管道的最小管徑為300mm，相應(yīng)的最小坡度為0.003，雨水口連接管最小管徑為200mm，最小坡度0.01。 4. 最小埋深與最大埋深 具體規(guī)定同污水管道。 3.3.2 雨水管渠水力計(jì)算的方法 水力計(jì)算仍是按均勻流考慮，其水力計(jì)算公式與污水管道相同，但按滿流即h/D=1計(jì)算。雨水管網(wǎng)的水力計(jì)算通過(guò)計(jì)算機(jī)完成，具體結(jié)果見(jiàn)附錄3。需要輸入： NO.N L（N） —— —— 序號(hào) 管道長(zhǎng)度，m； F（N） —— 管段匯水面積，hm2； H（N） —— 管段上端地面標(biāo)高，m； H（N+1） —— 管段下端地面標(biāo)高，m； 輸出結(jié)果： Q（N） —— 管段輸水能力，L/s； QS（N） —— 管段雨水設(shè)計(jì)流量，L/s； D（N） —— 管徑，mm； I（N） —— 水力坡度； V（N） —— 管段設(shè)計(jì)流速，m/s； HIL（N） —— 水力坡降； HMN2 —— 管段上端埋深； HMN11 —— 管段下端埋深； QO(N) —— 設(shè)計(jì)暴雨強(qiáng)度，L/(s·hm2)； HS(N，2) —— 管段上端水面標(biāo)高，m； HS(N+1，1) —— 管道下端水面標(biāo)高，m； ZJ(N) —— 造價(jià)，YUAN； ZJN —— 總造價(jià)，YUAN； ZLN —— 總管長(zhǎng)，YUAN； T2(N-1) —— 設(shè)計(jì)管段集水時(shí)間，min； L(N)/V(N) —— 雨水在設(shè)計(jì)管段中的流行時(shí)間，min。 第4章 污水處理廠設(shè)計(jì)初步 4.1 設(shè)計(jì)方案的選擇 長(zhǎng)期以來(lái)，城市污水的處理均以去處BOD和SS為目標(biāo)，并不考慮對(duì)氮、磷等無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的去除。隨著化肥、洗滌劑和農(nóng)藥的普遍應(yīng)用，污水中的氮、磷含量有了增加，其對(duì)環(huán)境的影響逐漸引起人們的重視。最突出的是水體特別是封閉水體的富營(yíng)養(yǎng)化，表現(xiàn)為藻類的過(guò)量繁殖及繼而引起的水質(zhì)惡化；其次是氨氮的耗氧特性會(huì)使水體的溶解氧降低；此外，當(dāng)水體的PH值較高時(shí)，氨對(duì)魚(yú)類等水生生物具有毒性。因此，有效的降低水中的氨氮、磷的含量以成為現(xiàn)代廢水處理技術(shù)的一項(xiàng)新課題。 所以本設(shè)計(jì)生化處理部分采用A/A/O即厭氧-缺氧-好氧曝氣池，達(dá)到同時(shí)去處水中BOD5、SS、N、P的目的。 A/A/O法有以下特征： 1. 最簡(jiǎn)單的同步脫氮除磷工藝，總的水力停留時(shí)間小于其它同類工藝； 2. SVI值較低，污泥易于沉淀，一般情況下，不產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象； 3. 污泥中含磷濃度高，具有很高的肥效； 4. 運(yùn)行中勿需投藥，兩個(gè)A段只需要輕微攪拌，以不增加溶解氧為度，運(yùn)行費(fèi)用低。 對(duì)于污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥，本設(shè)計(jì)采用兩級(jí)消化處理的方法，使污泥中有機(jī)物質(zhì)變?yōu)榉€(wěn)定的腐殖質(zhì)，同時(shí)減少污泥體積，并改善污泥的性質(zhì)，使之易于脫水，破壞和控制致病微生物，并獲得有用的副產(chǎn)品-沼氣。厭氧消化處理是根據(jù)消化過(guò)程中沼氣產(chǎn)生的規(guī)律進(jìn)行設(shè)計(jì)的。它具有節(jié)省污泥加溫和攪拌所需能量的優(yōu)點(diǎn)。 污水處理工藝流程： 格柵 總污水泵站 曝氣沉沙池 二沉池 曝氣池 初沉池 消毒接觸池 計(jì)量堰 進(jìn)水 水體 回流污泥 污泥處理工藝流程： 初沉池污泥 二次沉淀池 濃縮池 二級(jí)消化池 貯泥池 一級(jí)消化池 脫水機(jī)房 污泥外運(yùn) 剩余 4.2 污水量及污水處理程度的計(jì)算 4.2.1 污水設(shè)計(jì)流量 1. 平均日流量： （41） 式中 ——； —— —— 2. 設(shè)計(jì)流量： （42） （43） 式中 。 4.2.2 污水水質(zhì)污染程度計(jì)算 （44） 式中 —— —— —— —— 表 41 污水水質(zhì)計(jì)算表 　 SS BOD5 總氮 總磷 濃度 mg/L 295.216 267.504 39.041 8.418 人口標(biāo)準(zhǔn) g/cap/d 45 30 6 0.7 居民平均污水量 m3/d 26029.6 26029.6 26029.6 26029.6 火車站污水量 m3/d 400 400 400 400 火車站排放濃度 mg/L 250 270 37 10 制革廠污水量 m3/d 1200 1200 1200 1200 制革廠排放濃度 mg/L 600 800 49 26 啤酒廠污水量 m3/d 2000 2000 2000 200 啤酒廠排放濃度 mg/L 170 900 21 3 上表污水水質(zhì)的計(jì)算，火車站，制革廠，啤酒廠假設(shè)均達(dá)標(biāo)排放。 4.2.3 污水處理程度計(jì)算 4.2.3.1 污水的SS處理程度計(jì)算 1. 按水體中SS允許增加量計(jì)算排放的SS濃度 計(jì)算處理后污水總出水口的SS濃度 （45） 式中 —— —— —— —— 計(jì)算處理濃度 2. 按二級(jí)生物處理后的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算SS處理程度 根據(jù)國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918-2002）》中規(guī)定城市二級(jí)污水處理廠一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)，總出水口處污水的SS濃度為20mg/L。 （46） 式中 —— —— —— 3. 計(jì)算SS處理程度 從以上兩種計(jì)算方法比較得出，方法2得出的處理程度高于方法1，所以本污水處理廠的SS的處理程度為93.23%。 4.2.3.2 污水的BOD處理程度計(jì)算 1. 按河流中溶解氧的最低容許濃度計(jì)算（用最高溫度算） 1.1 求出水口處DO的混合濃度 （47） 式中 —— —— —— —— 1.2 求出水口處水溫的混合溫度 （48） 式中 —— —— —— 1.3 求水溫為2.3°C時(shí)的耗氧速率常數(shù)k1值 （49） 式中 —— —— —— 1.4 求水溫為2.3°C時(shí)的復(fù)氧速率常數(shù)k2值 （410） 式中 —— —— 1.5 求起始點(diǎn)的虧氧量DO0和臨界點(diǎn)的虧氧量DOc （411） 式中 —— —— —— 1.6 求起始點(diǎn)的有機(jī)物濃度L0和臨界時(shí)間tc （412） （413） 式中 —— —— （最不利條件為最高洪水位時(shí)） 1.7 求起始點(diǎn)允許的20°C時(shí)BOD5的濃度 （414） 式中 —— —— 1.8 計(jì)算污水處理廠允許排放的BOD5濃度 （415） 式中 —— —— 1.9 計(jì)算處理程度 明顯的，允許排放量超過(guò)了實(shí)際排放量，這是由于小水量排入大水體。 2. 按河流中BOD5的最高允許濃度計(jì)算 2.1 計(jì)算由污水排放口流到下游取水口處的時(shí)間 （416） 式中 T —— 污水排放口流到下游取水口處的時(shí)間（d）； X —— 污水排放口距下游取水口處的距離（m）； v —— 河流中水流的速度（m/s） 2.2將20°C標(biāo)準(zhǔn)下河流的BOD5值L5河和河流任意時(shí)段最高允許的BOD5值LSST的數(shù)值換算成2.3°C時(shí)的數(shù)值。 （417） 式中 —— —— 2.3 2.3°C時(shí)的L5e BOD5的值 （418） 2.4 將2.3°C的換算成20°C時(shí)的BOD5值 2.5 計(jì)算處理程度 3. 按二級(jí)生物處理后的水質(zhì)排放標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算 根據(jù)國(guó)家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB 18918-2002）》中規(guī)定城市二級(jí)污水處理廠一級(jí)B排放標(biāo)準(zhǔn)，總出水口處污水的BOD5濃度為20mg/L。 4. 計(jì)算BOD的處理濃度 從以上三種計(jì)算方法可以看出，方法3得出的處理程度較高，所以本污水處理廠的BOD5的處理程度為92.52%。 4.2.3.3 污水的總氮處理程度計(jì)算 4.2.3.4 污水的磷酸鹽處理程度計(jì)算 第5章 污水的一級(jí)處理 5.1 格柵的設(shè)計(jì)計(jì)算 格柵的主要作用是將污水中的大塊污物攔截,以免其對(duì)后續(xù)處理單元的機(jī)泵和工藝管線造成損壞。它是由一組平行的金屬柵條或篩網(wǎng)制成，被安裝在污水渠道、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的端部，用以截留較大懸浮物，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之正常運(yùn)行。 本設(shè)計(jì)中，采用細(xì)格柵與沉砂池合建，提升泵站的來(lái)水首先進(jìn)入穩(wěn)壓井，再進(jìn)入格柵渠道。 設(shè)柵前水深h=1.0m，過(guò)柵流速為0.8m/s(一般采用0.6～1.0m/s)，柵條間隙寬度b=0.01m，格柵傾角α=60°，格柵組數(shù)N=2，則柵條間隙數(shù)n為： （4-35） 1.柵槽寬度： 由式 （4-36） 取柵條寬度S=0.01m，則柵槽寬度。 取B=1.10m。 2.水流通過(guò)格柵的水頭損失為： （4-39） 式中 ——過(guò)柵水頭損失（m）； k——格柵受污染物堵塞后水頭損失增大倍數(shù)，一般取k=3； ξ——隔柵條的阻力系數(shù)，本設(shè)采用銳邊矩形柵條，取ξ=2.42； 故： 3.隔柵總長(zhǎng)度： （4-41） 式中 H1——柵前槽高（m），則H1=1.0+0.3=1.3m 4.格柵每日產(chǎn)生的柵渣量： （4-42） 式中 ——柵渣量（m3/1000m3污水），采用=0.05-0.10/1000m3污水，本設(shè)計(jì)取=0.08 ——生活污水流量總變化系數(shù)，經(jīng)計(jì)算，本設(shè)計(jì)的為1.42 m3/d>0.2m3/d 采用機(jī)械清渣及皮帶輸送機(jī)或者無(wú)軸輸送機(jī)輸送柵渣，采用機(jī)械柵渣打包機(jī)將柵渣打包，汽車運(yùn)走。選用GH-800型鏈?zhǔn)叫D(zhuǎn)格柵除污機(jī)，電機(jī)功率0.75kW，選用DT型通用固定帶式輸送機(jī)，功率1.2kw。 5.進(jìn)水與出水渠道： 泵站來(lái)水經(jīng)DN500鋼管注入穩(wěn)流井后，溢流出水至隔柵渠道，隔柵出水直接進(jìn)入沉砂池，進(jìn)水渠道寬度，渠道水深。 5.2 沉沙池的設(shè)計(jì)計(jì)算 目前采用較多的沉砂池有平流沉砂池，曝氣沉砂池和旋流沉砂池，本設(shè)計(jì)選用平流沉砂池。污水在池內(nèi)沿水平方向流動(dòng)，具有構(gòu)造簡(jiǎn)單、截留無(wú)機(jī)顆粒效果好的優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中采用兩組平流沉砂池，N=2組，分別與格柵連接。 5.2.1 沉砂池基本尺寸計(jì)算 1. 沉砂池長(zhǎng)度 （51） 式中 L——沉砂池長(zhǎng)度，m； v——水平流速0.15-0.3m/s，取0.2； t——停留時(shí)間30-60s，取60。 ，取12m。 2. 水流斷面積 （52） 式中 A——水流過(guò)水?dāng)嗝婷娣e，m2； ，取3.0m2 3. 沉砂池寬度 （53） 式中 B——沉砂池寬度，m； n——沉砂池?cái)?shù)量，取2； b——每格寬度，至少為0.6m，取1.9m。 4. 有效水深 （54） 式中 h2——沉砂池有效水深。 5.沉砂室所需容積 （55） 式中 —— 設(shè)計(jì)流量，m3/s； X —— 城市污水沉砂量，m3/106m3污水，一般采用30m3/106m3污水； T —— 清除沉砂的間隔時(shí)間，d，一般取1~2d。 設(shè)計(jì)中取T=2d，X=30m3/106m3污水， 6.每個(gè)沉砂斗容積V0 （56） 式中 V0 —— 每個(gè)沉砂斗容積，m3； n —— 沉砂斗數(shù)量，個(gè)，每格2個(gè)，每組共4個(gè)。 7.沉砂斗高度 沉砂斗高度應(yīng)能滿足沉砂斗儲(chǔ)存沉砂的要求，沉砂斗的傾角。 式中 ——沉砂斗的高度（m）； ——沉砂斗上口面積（），取1.4m×1.4m； ——沉砂斗下口面積（）一般采用0.4m×0.4m～0.6m ×0.6m，取0.5m×0.5m。 設(shè)計(jì)中取沉砂