第二章汙水處理工藝方案選擇
一、工藝方案分析
本專案汙水以有機汙染為主，bod/cod=0.54 可生化性較好，重金屬及其他難以生物降解的有毒有害汙染物一般不超標，針對這些特點，以及出水要求，現有城市汙水處理技術的特點，以採用生化處理最為經濟。由於將來可能要求出水回用，處理工藝尚應硝化。
根據國內外已執行的大、中型汙水處理廠的調查，要達到確定的治理目標，可採用「普通活性汙泥法」或「氧化溝」法。
普通活性汙泥法，也稱傳統活性汙泥法，推廣年限長，具有成熟的設計執行經驗，處理效果可靠，如設計合理，執行得當，出水bod5可達10-20mg/l，它的缺點是工藝路線長，工藝構築物及裝置多而複雜，執行管理困難，執行費用高。
氧化溝處理技術是20世紀50年代有荷蘭人首創。60年代以來，這項技術在國外已被廣泛採用，工藝及構築物有了很大的發展和進步。隨著對該技術缺點（占地面積大）的克服和對其優點的逐步深入認識，目前已成為普遍採用的一項汙水處理技術。
氧化溝工藝一般可不設初沉池，在不增加構築物及裝置的情況下，氧化溝內不僅可完成碳源的氧化，還可實行脫氮，成為a/o工藝，由於氧化溝內活性汙泥已經好氧穩定，可直接濃縮脫水，不必厭氧消化。
氧化溝汙水處理技術已被公認為一種成功的革新的活性汙泥法工藝，與傳統活性汙泥系統相比較，它在技術、經濟等方面具有一系列獨特的優點。
1、 工藝流程簡單、構築物少，執行管理方便。一般情況下，氧化溝工藝可比傳統活性汙泥法少建初沉池和汙泥厭氧消化系統，基建投資少。另外，由於不採用鼓風曝氣和空氣擴散器，不建厭氧硝化系統，執行管理方便。
2、 處理效果穩定，出水水質好。
3、 基建投資省，執行費用低。
4、 汙泥量少，汙泥性質穩定。
5、 具有一定承受水量、水質衝擊負荷的能力。
6、 占地面積少。
汙水處理廠的基建投資和執行費用與各廠的汙水濃度和建設條件有關，但在同等條件下的中、小型汙水廠，氧化溝比其他方法低，據國內眾多已建成的氧化溝汙水處理廠的資料分析，當進水bod5在120-180mg/l時，單方基建投資約為700-900元/（執行成本為0.15-0.30元/m3汙水。
由以上資料，經過簡單的分析比較，氧化溝工藝具有明顯優勢，故採用氧化溝工藝。
二、工藝流程確定：（如圖所示）
說明：由於不採用池底空氣擴散器形成曝氣，故格柵的截汙主要對水幫浦起保護作用，擬採用中格柵，而提公升水幫浦房選用螺旋幫浦，為敞開式提公升幫浦。為減少柵渣量，格柵柵條間隙已擬定為25.
00mm。
曝氣沉砂池可以克服普通平流沉砂池的缺點：在其截流的沉砂中夾雜著一些有機物，對被有機物包裹的沙粒，截流效果也不高，沉砂易於腐化發臭，難於處置。故採用曝氣沉砂池。
本設計不採用初沉池，原則上應根據進水的水質情況來確定是否採用初沉池。但考慮到後面的二級處理採用生物處理，即氧化溝工藝。初沉池會除去部分有機物，會影響到後面生物處理的營養成分，即造成c/n比不足。
因此不予考慮。
擬用卡羅塞爾氧化溝，去除cod與bod之外，還應具備硝化和一定的脫氮作用，以使出水nh3低於排放標準，故汙泥負荷和汙泥泥齡分別低於0.15kgbod/kgss*d和高於20.0d。
氧化溝採用垂直曝氣機進行攪拌，推進，充氧，部分曝氣機配置變頻調速器，相應於每組氧化溝內安裝**do測定儀，溶解氧訊號傳至中控室微機，給微機處理後再反饋至變頻調速器，實現曝氣根據do自動控制
為了使沉澱池內水流更穩定（如避免橫向錯流、異重流對沉澱的影響、出水束流等）、進出水更均勻、存泥更方便，常採用圓形輻流式二沉池。向心式輻流沉澱池採用中心進水，周邊出水，多年來的實際和理論分析，認為此種形式的輻流沉澱池，容積利用率高，出水水質好。設計流量 q=2.
85萬m3/d=1208.3 m3/h，回流比 r=0.7。
第三章汙水處理工藝設計計算
一、水質水量的確定
1. 水量的確定
近期水量：生活廢水q生活=6.0×104×300l/人天=1.8×104m3/d
工業廢水q工業=1.5×104m3/d
公用建築廢水q公用=1.8×104×0.15=0.27×104m3/d
所以近期產生的廢水量為q
q=q生活+q工業+q公用=（1.8+1.5+0.27）×104 =3.57×104m3/d
近期的處理係數為0.8，故近期汙水處理廠的處理量
qp=3.57×104×0.8=2.856×104m3/d
遠期水量：生活廢水q生活=10.0×104×300l/人天=3.0×104m3/d
工業廢水q工業=2.4×104m3/d
公用建築廢水q公用=3.0×104×0.2=0.6×104m3/d
所以遠期產生的廢水量為q
q=q生活+q工業+q公用=（3.0+2.4+0.6）×104 =6.0×104m3/d
遠期的處理係數為0.9，故遠期汙水處理廠的處理量
qp=6.0×104×0.9=5.4×104m3/d
通常設計汙水處理廠時遠期的設計處理量為近期的兩倍，綜合考慮近期和遠期的處理水量，取近期的設計處理水量qp=3.0×104m3/d，遠期的設計處理水量qp=6.0×104m3/d。
2. 水質的確定
近期cod：
cod = =242mg/l
近期bod5：
bod5= =129mg/l
遠期cod：
cod= =240 mg/l
遠期bod5：
bod5= =128mg/l
nh3-n按規定取為30 mg/l
所以處理廠的處理水質確定為cod=242mg/l，bod5=129mg/l，nh3-n=30 mg/l
二、曝氣沉砂池設計計算說明書
沉砂池的作用是從汙水中去除砂子、煤渣等比重比較大的無機顆粒，以免這些雜質影響後續構築物的正常執行。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝氣沉砂池、豎流沉砂池和多爾沉砂池等。平流式沉砂池構造簡單，處理效果較好，工作穩定，但沉砂中夾雜一些有機物，易於腐化散發臭味，難以處置，並且對有機物包裹的砂粒去除效果不好。
曝氣沉砂池在曝氣的作用下顆粒之間產生摩擦，將包裹在顆粒表面的有機物除掉，產生潔淨的沉砂，通常在沉砂中的有機物含量低於5%，同時提高顆粒的去除效率。多爾沉砂池設定了乙個洗砂槽，可產生潔淨的沉砂。渦流式沉砂池依靠電動機機械轉盤和斜坡式葉片，利用離心力將砂粒甩向池壁去除，並將有機物脫除。
後3種沉砂池在一定程度上克服了平流式沉砂池的缺點，但構造比平流式沉砂池複雜。
和其它形式的沉砂池相比，曝氣沉砂池的特點是：一、可通過曝氣來實現對水流的調節，而其它沉砂池池內流速是通過結構尺寸確定的，在實際執行中幾乎不能進行調解；二、通過曝氣可以有助於有機物和砂子的分離。如果沉砂的最終處置是填埋或者再利用(製作建築材料)，則要求得到較乾淨的沉砂，此時採用曝氣沉砂池較好，而且最好在曝氣沉砂池後同時設定沉砂分選裝置。
通過分選一方面可減少有機物產生的氣味，另一方面有助於沉砂的脫水。同時，汙水中的油脂類物質在空氣的氣浮作用下能形成浮渣從而得以被去除，還可起到預曝氣的作用。只要旋流速度保持在0.
25～0.35m/s範圍內，即可獲得良好的除砂效果。儘管水平流速因進水流量的波動差別很大，但只要上公升流速保持不變，其旋流速度可維持在合適的範圍之內。
曝氣沉砂池的這一特點，使得其具有良好的耐衝擊性，對於流量波動較大的汙水廠較為適用，其對0.2mm顆粒的截流效率為85%。
由於此次設計所處理的主要是生活汙水水中的有機物含量較高，因此採用曝氣沉砂池較為合適。
曝氣沉砂池的設計引數：
（1）旋流速度應保持0.25—0.3m/s；
（2）水平流速為0.08—0.12 m/s；
（3）最大流量時停留時間為1—3min；
（4）有效水深為2—3m，寬深比一般採用1~1.5；
（5）長寬比可達5，當池長比池寬大得多時，應考慮設定橫向擋板；
（6）1 汙水的曝氣量為0.2 空氣；
（7）空氣擴散裝置設在池的一側，距池底約0.6~0.9m，送氣管應設定調節氣量的閥門；
（8）池子的形狀應盡可能不產生偏流或死角，在集砂槽附近可安裝縱向擋板；
（9）池子的進口和出口布置，應防止發生短路，進水方向應與池中旋流方向一致，出水方向應與進水方向垂直，並考慮設定擋板；
（10）池內應考慮設定消泡裝置。
一、 曝氣沉砂池的設計與計算
1. 最大設計流量qmax
qmax=kz×qp
式中的kz為變化係數，kz=1.42
qmax=1.42×0.347=0.493 m3/s
2. 池子的有效容積
v=60qmaxt
式中 v——沉砂池有效容積，m3；
qmax——最大設計流量，m3/s；
t——最大設計流量時的流動時間，min，設計時取1~3min。
所以v=60×0.493×1.5=44.37m3
3. 水流斷面面積
a=式中 a——水流斷面面積，m2
qmax——最大設計流量，m3/s；
v——水流水平流速，m/s。
所以a=4.11m2
取 a=4.2m2
4.池寬b
b= h——沉砂池的有效水深，m。
取h=2m。所以b= =2.1m
b/h=1.05，滿足要求。
5． 池長
l= = m，取l=10.5m
此時l/b=5滿足要求
6．流速校核
vmin= m/s，在0.8~1.2m/s之間，滿足要求
7．曝氣沉砂池所需空氣量的確定
設每立方公尺汙水所需空氣量 d=0.2m3空氣/m3汙水
8．沉砂槽的設計
若設吸砂機工作週期為t=1d=24h，沉砂槽所需容積
式中qp的單位為m3/h
設沉砂槽底寬0.5m,上口寬為0.7，沉砂槽斜壁與水平面夾角60°，
沉砂槽高度為 h1=
沉砂槽容積為
9．沉沙池總高
設池底坡度為0.3,坡向沉砂槽，池底斜坡部分的高度為
h2=0.3×0.7=0.21m
設超高 ,沉沙池水面離池底的高
m10．曝氣系統的設計
採用鼓風曝氣系統，羅茨鼓風機供風，穿孔管曝氣
（1）幹管直徑d1：由於設定兩座曝氣沉砂池，可將空氣管**兩座的氣量，即主管最大氣量為q1=0.0694×2=0.1388m3/s，取乾管氣速v=12m/s，
幹管截面積a= = =0.0116m2
d1= = m=120mm，
因為沒有120mm的管徑，所以採用接近的管徑100mm。
回算氣速v=17.7m/s 雖然超過15 m/s，但若取150的管氣速又過小，所以還是選擇管徑100mm。
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