宾县生活污水处理厂主要构筑物设计

顾 平，伍跃辉，龚 起

（黑龙江省环境监测中心站，黑龙江哈尔滨150000）

化工设备

宾县生活污水处理厂主要构筑物设计

顾 平，伍跃辉，龚 起

（黑龙江省环境监测中心站，黑龙江哈尔滨150000）

本设计主要任务是根据宾县生活污水的水质水量等实际情况，选择CASS工艺，做主要构筑物的设计计算。该污水厂的污水处理流程为：从进水到格栅，沉砂池，进入CASS反应池，消毒接触池，最后出水；污泥的流程为：从CASS反应池排除的剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后将经过浓缩的污泥送至贮泥池，经过压缩机之后处置。

生活污水；CASS工艺；主要构筑物

1 项目工程概况

1.1 项目概况

宾县位于黑龙江省南部，松花江南岸，隶属哈尔滨市，距哈尔滨市63km。据统计目前宾县县城现居住人口数为120000～130000人。宾县地处半湿润温带大陆性季风气候，东南风为主。宾县主要流经的河流是蜚克图河。全长100km，河宽5～8m，水深0.4～1.2m，流域总面积1108km2。

1.2 设计概况

设计水质水量

Q=qNKZ=180L×1.5×130000=35100m3·d-1

式中Q：每人每日污水量定额，L·（人.d）-1；N：设计人口数，人；KZ:总变化系数。

取设计水量36000m·3d-1

1.3 设计依据

进、出水水质指标，见表1。

表1 进、出水水质指标Tab.1Water quality index of inflow and outflow

其排出指标按照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准处理标准。

1.4 排放标准

根据其现状建设的特点，为确保经济发展与环境保护相协调，促进地区可持续发展，在宾县拟建污水处理厂，要求处理后的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。

2 工艺方案选择

本设计采用CASS工艺。

3 主要构筑物设计计算[1，9]

3.1 泵前中格栅的设计计算

3.1.1 主要设计参数设计流量Qmax=36000m3·d-1；栅条宽度S=10mm；栅条间隙宽度b=10mm；过栅流速v=0.9m3·s-1；栅前渠道水深h=0.5m；格栅倾角α=60°；数量n=2座；栅渣量W按每1000m3污水产渣0.07m3计（机械清渣）。3.1.2工艺尺寸

每座格栅宽度为1.25/2=0.63m。

进水渠道渐宽部分的长度设渐宽部分展开角度α=20°。设进水渠道宽B1=0.4m。

栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

式中Qmax：最大流量，m3·s-1；b：格栅间隙，mm；n：栅前水深，m；v：过栅流速，m·s-1；s：栅条宽度，m；n：栅条根数，个；b：栅条间隙度，mm。3.1.3水头损失h1

式中h1：设计水头损失,m；h0：计算水头损失,m；g：重力加速度,m·s2；k：格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3；ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式机关系数计算；设计栅条断面为锐边矩形断面，β=2.42。

3.1.4 栅后槽总高度

设栅前渠道超高h2=0.3m

H=h+h1+h2=0.5+0.107+0.3=0.91m

3.1.5 栅槽总长度

式中l1：进水渠道渐宽部分的长度,m；B1：进水渠宽,m；α1：栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，m；l2：栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，m；H1：栅前渠道深，m。

3.1.6 每日栅渣量在格栅间隙为20mm的情况下,设W1=0.07m3/ 103m3

式中W：每日栅渣量，m3·d-1；W1：栅渣量（m3/103m3污水），取0.1～0.01；KZ：污水流量总变化系数。

3.1.7 校核实际过栅速度为

符合要求

3.2 污水提升泵房

污水最大流量Qmax=36000m3·d-1=1500m3·d-1

设计提升泵房内共4台水泵,3用1备提升泵房长宽高为5.0m×7.0×5.0m。

3.3 泵后细格栅的设计计算（过程略）

实际过栅速度为：

符合要求。

3.4 钟式沉砂池的设计计算

选择沉砂池型号及尺寸,单位:m。型号：JEJA流量（/L·s-1）：31。

图1 钟式沉砂池意图Fig.1Bell type grit chamber intentions

3.5 配水井的设计计算

3.6CASS工艺计算[10]

3.6.1 池体计算本设计采用污泥负荷法

（1）污水处理程度的计算BOD5在格栅和曝气沉砂池的去除为20%.则进入CASS池水BOD5浓度Lj=200（1-20%）=160mg·L-1；出水中非溶解性BOD5值为：

BOD5=7.1bXaCe式中Ce：出水中悬浮固体（SS）浓度,mg·L-1；取20mg·L-1；b：微生物自身氧化率,一般介于0.05～0.1之间,取0.09；Xa：活性微生物在水中所占比例，取0.4。带入各值,得

（2）BOD5-SS_负荷率式中Kz：有机质BOD5-SS：解速率常数，0.0168～0.0281，取0.018；f-CASS：池出水SS中VSS所占的比例，0.7～0.8：一般取0.75；η：有机物去除率。

（与污泥龄法计算所得负荷率一致）

（3）CASS池容积确定

本设计取CASS反应池个数n1=6座,则每座CASS反应池容积：

满足B/H在1～2范围内，L/B在4～6之间，满足要求。

有效容积：V有效：L×B×H=49×12×6=3528m3

通常CASS反应池分为3个反应区，生物选择区容积、缺氧区容积、好氧区容积，三者容积比为1∶5∶30。

总高度H=h1+h2+h3，故采用污泥负荷法计算出的结果，必须满足h2=H-（h1+h3）≥0，即

滗水器高度：

根据设计出水水质，出水溶解性BOD5应小于13.61mg·L-1。

实际的出水溶解性浓度Se：

3.6.2 计算剩余污泥量

15℃时活性污泥自身氧化系数

（1）活性污泥产率系数取Y=0.6，剩余生物污泥量

式中△Xv：剩余污泥量；S0：进水有机物浓度；Se：出水有机物浓度；Kd：活性污泥微生物的自身氧化率。

（2）剩余非生物污泥量△Xs，f取0.7

（5）剩余湿污泥量△X2

3.6.3 污泥龄计算与复核

（1）好氧泥龄

式中θCO：好氧泥龄，即消化泥龄d；F：在考虑进水中NH3-N浓度波动的影响采用的安全系数，与污水处理规模有关,大量NH3-N浓度波动小，反之波动大，规模大小用进水BOD5总量衡量，F随BOD变化的经验数据总量。其中T=10℃；当时BOD5＜1200kg·d-1时，F=18；

当时BOD5≥6000时，F=1.45；介与1200到6000之间，采用内插法计算。本设计中设计无水温度，按最不利的低温条件计算，取5℃。则：

（2）反应污泥龄试算值

式中θ'CF：反应污泥龄试算值，d；N0：进水总氮浓度，mg·L-1；Ne：出水总氮浓度，mg·L-1；

（3）反应污泥龄θ

反应污泥龄θCF=16.7d与试算值θ'CF=16.6d约相等，符合要求。

（4）缺氧泥龄

要求有消化、反消化和污泥稳定的污水处理厂的污泥龄不少于25d，故设计污泥龄θC=29d≥25d计算结果表明，污泥龄满足要求[9]。

3.6.4 设计需氧量

考虑最不利情况,按夏季时高水温,计算设计需氧量。

式中Cs（20）：20℃时氧在清水中饱和溶解度，值为9.17；a：氧总转移系数，取0.85；β：氧在污水中饱和溶解度修正系数，取0.95；ρ：因海拔不同引起的压力系数。04m3·h-1

（1）每座池需供气量：通常主反应区需氧量及供气量一般采用总需氧量和供气量的80%～90%，缺氧区占10%～15%。现取主反应区占总供气量的90%，缺氧区占10%[11]。

故主反应区供气量为1573×0.9=1415.7m3·h-1；缺氧区供气量为1573×0.1=157.3m3·h-1。

（2）选用微孔曝气器，其技术性能参数,如下：

氧转移效率:16%～25%，阻力损失:30～80mm,供气量:0.8～3。取供气量0.8m3·个-1

（4）曝气头的排布主反应区共有1724个，拟定有一根主干管，4根干管，每根干管上有9根竖管，每根竖管上有8根支管，每根支管上有6个曝气头，总计有1728个曝气头。（见附录A）

主反应区空气管路铺设图：

图2 主反应区空气管路铺设图Fig.2The air pipe installation diagram of main reacting zon

缺氧区共有曝气头190个，拟定有一根主干管，2根干管，每根干管上有6根竖管，每根竖管上有4根支管，每根支管上有4个曝气头，总计有192个曝气头。（见附录B）

缺氧区曝气管路铺设图：

图3 缺氧区曝气管路铺设图Fig.3The aerator pipe installation diagram of anoxic zone

4 结论

［1］上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册（第3册）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2004.

［2］张自杰，林荣忱，金儒林霖.排水工程（第四版）下册［M］.中国建筑工业出版社，2000.241-242.

［3］中国市政工程西南设计研究院.给水排水设计手册（第1册）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2000.

［4］李亚峰，尹士君.水排水工程专业毕业设计指南［M］.北京:化学工业出版社,2003.

［5］北京市市政工程设计研究院总院.给水排水设计手册（第5册）［M］.北京：中国建工业出版社，2004.

［6］中国市政工程西北设计研究院.给水排水设计手册（第11册）［M］.北京：中国建筑工业出版社，2002.

［7］中国市政工程华北设计研究院.给水排水设计手册（第12册）［M］.北京：中国建筑出版社，2004.

［8］李海,孙瑞征,陈振选.城市污水处理技术及工程实例［M］.化学工业出版社，2003,108,93,107.

［9］崔玉川，刘振江，张绍怡.城市污水厂处理设施设计计算［M］.北京；化学工业出版社，2004,7.

［10］王凯军，宋英豪．工艺发展类型和其应用特性［J］.中国给水排水.2002，18（7）：23-26.

［11］韩洪军，杜茂安，周彤.水处理工程设计计算［M］.中国建筑工业出版社，2003.198.

本设计是处理宾县生活污水，总规模3.6m3·d-1，根据所选择的工艺完成了工艺流程选择及构筑物设计计算。污水厂的生活污水处理流程为：从进水到格栅，沉砂池，进入CASS反应池，消毒接触池，最后出水.污泥的流程为：从CASS反应池排除的剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后将过浓缩的污泥在送至贮泥池，经过压缩机之后处置。COD=200mg·L-1,BOD5=200mg·L-1,TSS=200mg·L-1。生活污水经过处理后,水中的COD=60mg·L-1, BOD5=20mg·L-1,TSS=20mg·L-1水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。

图3 试验前后示功图对比Fig.3Before and after comparison of indicator diagram of field test

4 结论

（1）EPI-DMA共聚物不仅可以起到防蜡的作用，改变原油流动性，且对聚丙烯酰胺具有一定的降粘作用，可有效降低含聚采出液的粘度。

（2）该降粘防蜡剂可以应用到聚驱结蜡严重的抽油杆下行滞后井中，延长抽油机热洗周期，降低抽油杆交变载荷，维持聚驱井正常生产。

参考文献

［1］盖立学,张慧杰,刘鹏.聚驱井采出液降粘防蜡剂的室内实验研究［J］.石油与天然气化工，2001,30（4）:202-204.

［2］陈鹏,常敏,韩景芳.高浓度聚驱采出污水降黏室内实验［J］.科学技术与工程,2012,33（12）：9023-9024.

［3］付亚荣,付丽霞,李造吉，等.采出液含聚合物或凝胶的油井降黏技术［J］.精细与专用化学品，2010,18（7）:14-16.

［4］刘德新,张国荣,刘洋，等.油井采出液中聚合物的负影响与综合处理［J］.大庆石油地质与开发，2010,29（4）:111-114.

［5］朱作伟,陈双,唐和军.注聚区抽油机井抽油杆断裂原因分析［J］.西部探矿工程，2013，（7）:28-29.

Design of sewage treatment plant of Binxian

GU Ping，WU Yue-hui，GONG Qi
（Heilongjiang Provincial Environmental Monitoring Center Station，Harbin 150000，China）

The purpose of the paper was to take CASS process to calculate the design of the main structure according to the content,water quality and so on of sewage in Bin Xian district.The swage was collected and flow through screening,equalization,primary sedimentation,CASS,settling tank and disinfection contactor.The waste sludge was collected and disposed after concentration and pressure filtration.

domestic sewage；CASS process；the main structures

X703.1

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20150336

2015-01-17

顾平（1983-），女，工程师，2009年毕业于东北农大学，于中国科学院沈阳应用生态研究所联合培养，环境科学专业，硕士研究生，研究方向：生态毒理学、室内环境检测、仪器分析。

要求处理的水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的一级（B）排放标准，其中进水指标：BOD5=200mg·L-1，COD=300mg·L-1，NH3-N=30mg·L-1；出水指标：BOD5＜20mg·L-1，COD＜60mg·L-1，NH3-N＜8mg·L-1。

Horizontal sedimentation,setting tank and CASS reactor were designed.The figures were showed in the annex.The BOD5,COD and Ammonia Nitrogen in the influent water are 200mg·L-1,300mg·L-1and 30mg·L-1respectively.After treated,the BOD5,COD and Ammonia Nitrogen in the effluent water are less than 20mg·L-1, 60mg·L-1and 8mg·L-1.The effluent water quality is in accordance with the discharge standard of pollutants for municipal wastewater treatment plant（GB18918-2002）.