超声波流量计(收集5篇)

超声波流量计篇1

【关键词】超声波流量计;电磁流量计;特点;区别

一、电磁流量计

1、优点

（1）电磁流量计可用来测量工业导电液体或浆液。

（2）无压力损失。

（3）测量范围大，电磁流量变送器的口径从2.5mm到2.6m。

（4）电磁流量计测量被测流体工作状态下的体积流量，测量原理中不涉及流体的温度、压力、密度和粘度的影响。

2、缺点

（1）电磁流量计的应用有一定局限性，它只能测量导电介质的液体流量，不能测量非导电介质的流量，例如气体和水处理较好的供热用水。另外在高温条件下其衬里需考虑。

（2）电磁流量计是通过测量导电液体的速度确定工作状态下的体积流量。按照计量要求，对于液态介质，应测量质量流量，测量介质流量应涉及到流体的密度，不同流体介质具有不同的密度，而且随温度变化。如果电磁流量计转换器不考虑流体密度，仅给出常温状态下的体积流量是不合适的。

（3）供水管道结垢或磨损改变内径尺寸，将影响原定的流量值，造成测量误差。如100mm口径仪表内径变化1mm会带来约2％附加误差。

（4）变送器的测量信号为很小的毫伏级电势信号，除流量信号外，还夹杂一些与流量无关的信号，如同相电压、正交电压及共模电压等。为了准确测量流量，必须消除各种干扰信号，有效放大流量信号。应该提高流量转换器的性能，最好采用微处理机型的转换器，用它来控制励磁电压，按被测流体性质选择励磁方式和频率，可以排除同相干扰和正交干扰。但改进的仪表结构复杂，成本较高。

二、超声波流量计

1、优点

（1）超声波流量计是一种非接触式测量仪表，可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量。它不会改变流体的流动状态，不会产生压力损失，且便于安装。

（2）可以测量强腐蚀性介质和非导电介质的流量。

（3）超声波流量计的测量范围宽，测量口径范围从2cm～5m。

（4）超声波流量计可以测量各种液体和污水流量。

（5）超声波流量计测量的体积流量不受被测流体的温度、压力、粘度及密度等热物性参数的影响。可以做成固定式和便携式两种形式。

2、缺点

（1）超声波流量计的温度测量范围不高，一般只能测量温度低于200℃的流体。

（2）抗干扰能力差。易受气泡、结垢、泵及其它声源混入的超声杂音干扰、影响测量精度。

（3）直管段要求严格，为前20D，后5D.否则离散性差，测量精度差。

（4）安装的不确定性，会给流量测量带来较大误差。

（5）测量管道因结垢，会严重影响测量准确度，带来显著的测量误差，甚至在严重时仪表无流量显示。

（6）可靠性、精度等级不高（一般为1.5～2.5级左右），重复性差。超声波流量计是通过测量流体速度再乘以管道内截面积来确定流量。而该流量计无法直接测量内径和管道圆度，只能根据外径、壁厚按标准圆估算截面积，由此带来的不确定性已超过1％，因此精度受到限制。

（7）使用寿命短（一般精度只能保证二年）。

三、超声波流量计和电磁流量计的主要区别

1、介质不同

超声波流量计的流量测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响，又可制成非接触及便携式测量仪表，故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。

电磁流量计不能测量导电率很低的液体，如石石油制品和有机溶剂等。整理型电磁流量计由于里衬材料限制，不能测量温度较高液体。电磁流量计是通过测量导电液体的速度确定工作状态下的体积流量。按照计量要求，对于液态介质，应测量质量流量，测量介质流量应涉及到流体的密度，不同流体介质具有不同的密度，而且随温度变化。如果电磁流量计转换器不考虑流体密度，仅给出常温状态下的体积流量是不合适的。

2、准确度不同

超声波流量计是通过测量流体速度来确定体积流量，对液体应该测量它的质量流量，仪表测量质量流量是通过体积流量乘以人为设定的密度后得到的，当流体温度变化时，流体密度是变化的，人为设定密度值，不能保证质量流量的准确度。只能在测量流体速度的同时，又测量了流体密度，才能通过运算，得到真实质量流量值。

超声波流量计和电磁流量计的测量媒介不同，超声波是采用声波，频率很低，超声波频率20KHz-100KHz,雷达是采用2.4GHz级别的电磁波，超声波的限制性比较大，很容易受到其它铁制物体的干扰，另外频率低，衰减大，测量范围小，应用的面比较窄，常用在大口径的水管线的流量测量和明渠类流量计测液位来换算成流量。也有用在固体料仓上的。电磁的频率高，衰减小，如果加上导波管测量范围可以很大，用在储罐上比较多。但是需要注意介电常数，介电常数太小的介质没法测或测量范围很小。

3、安装、维护、检定成本不同

超声波流量计适用于大型圆形管道和矩形管道，且原理上不受管径限制，其造价基本上与管径无关。对于大型管道不仅带来方便，可认为在无法实现实流校验的情况下是优先考虑的选择方案。超声流量计可作非接触测量。夹装式换能器超声流量计可无需停流截管安装,只要在既设管道外部安装换能器即可。这是超声流量计在工业用流量仪表中具有的独特优点，因此可作移动性(即非定点固定安装)测量，适用于管网流动状况评估测定超声流量计为无流动阻挠测量，无额外压力损失。

电磁流量计的安装与调试比其它流量计复杂，且要求更严格。变送器和转换器必须配套使用，两者之间不能用两种不同型号的仪表配用。在安装变送器时，从安装地点的选择到具体的安装调试，必须严格按照产品说明书要求进行。安装地点不能有振动，不能有强磁场。在安装时必须使变送器和管道有良好的接触及良好的接地。变送器的电位与被测流体等电位。在使用时，必须排尽测量管中存留的气体，否则会造成较大的测量误差。电磁流量计需要在有电导率的液体条件下安装，而且一般电磁流量计的安装必须截管安装，但是电磁流量计的特点是在符合条件的现场条件下准确度高。电磁流量计拆卸麻烦，必须要求工艺停车，拆卸送检麻烦，如果是0.5％准确度按国家计量检定规程每半年需检定一次。

超声波流量计篇2

【关键词】超声波方向角自动跟踪智能航行

船舶在航行过程中一般都需要检测周围的船只的位置，防止发生碰撞或实现自动跟踪功能。

如果采用电磁波作为介质去测量远处体积很小的目标物体的位置，电路处理中高频信号和超高频信号的相位很难控制、中低频信号的测量精度太低，而且海水对电磁波的干扰也比较大。由于超声波的波长较短，目前各大厂家生产的超声波传感头的体积越来越小，而且防水性能都比较好，如果采用超声波鉴相技术去测量目标物体方向角，则可以满足实际应用的跟踪效果。

本文基于超声波鉴相技术，对超声波发射装置方向角测量控制系统进行了设计与分析。

1超声波方向角测量原理

2超声波源方向角测量电路

超声波源方向角的测量电路一般有以下两种方案。

（1）首先使用运算放大电路把超声波接收头接收到的正弦波信号分别放大后，再利用电压比较器把之转换为微控制器可以识别的TTL（晶体管-晶体管逻辑电平）电平的方波。通过检测两路输出的方波的相位差来计算出方向角。这种测量思路适用于中断响应速度比较快的微控制器，方位角测量的精度稍低。

（2）为了让更多的微控制器能够满足方向角测量需要。可以通过判断方向角测量电路的两路方波相位的超前或者滞后，再结合异或门电路和滤波电路，把一定相位差转换为与之对应的模拟直流电压，从而实现更加精确地测量方向角。

本文采用第二种方案，超声波源方向角测量电路如图1所示。

方向角的偏左和偏右是通过检测相位的超前或滞后来进行判断，即检测两路输出方波触发的外部中断响应的先后。最小测量角度值的准确性取决于所选用单片机或者嵌入式ARM等的中断响应时间。此外，为了让超声波源方向角测量系统准确、稳定地工作，两个超声波接收头的距离应尽量小，本文测的两个超声波接收头的中心间距为10mm。

两路比较器LM393分别输出占空比约为50%的方波，这两路输出用来判断方向角的大致方向为偏左或偏右。电路设计的关键部分就在于把两路有一定相位差的方波通过异或门进行异或作用，再选取适当的滤波电路进行滤波，就可以把相位差的大小转换为输出的直流电压U0的大小。通过检测直流电压U0的大小和两路输出方波的相位超前或滞后，就可以得到超声波源具体的方向角。其中，滤波电路采用RC串联滤波。

3方向角显示原理

方向角显示原理的系统框图如图2所示。图1中，超声波源方向角测量电路的输出电压Uo1、Uo2分别与图2中STM32的1#外部中断和2#外部中断相连。与方向角对应的模拟直流电压Uo3经过模数转换成数字信号后，交给stm32处理。最后，显示模块把方向角显示在屏幕上。

4实验结果及分析

基于以上，完成了超声波发射装置方向角测量系统实验平台的搭建，如图3所示，其中左边的是超声波收发装置，中间的是ARM控制板，右边的是显示装置。

通过示波器可以观察到排阵P1的引脚Pin1和Pin3输出的两路方波电压Uo1、Uo2比较规则。此外，两路输出方波Uo1、Uo2的相位差也比较明显。如图4、图5所示，当超声波发射源的位置偏左或偏右时，其中一路方波相比较另一路相位超前，或者一路方波相比较另一路相位滞后。

方向角的理论测量范围为偏左23°至偏右23°，通过实验实际可测得的方向角的范围约为偏左22.5°至偏右22.5°，达到了测量要求。

5结语

本文对超声波发射装置方向角测量控制系统进行了设计，搭建了实验平台，完成了对40KHz超声波发射源的方向角一定范围内的准确测量。此方案可以用来对超声波源进行自动跟踪，可以用于实现船舶的智能航行。

参考文献

[1]陈庭勋.基于超声波的方向角测量方案研究[J].实验技术与管理，2007，24（1）；41-45.

[2]张继东.一种超声波电源的频率搜索与跟踪系统的设计[J].计算机测量与控制，2010.18（10）.

[3]周泽均，欧阳清，施冠羽.清污超声相控声源阵列设计[J].舰船科学技术，2014，12：172-177.

[4]陈建华，潘树国.才宇彤等.基于ARM/Linux的嵌入式卫星定位平台设计及实现[J].舰船科学技术，2012，11：135-139.

[5]孙牵宇，童峰，许肖梅.一种大角度范围的高精度超声波测距处理方法[J].厦门大学学报，2006（04）.

作者简介

张玉锦（1989-），男。现为江苏赛联信息产业研究院工程师。研究方向为电力电子专业。

超声波流量计篇3

1引言

近年来，由于电子技术及压电陶瓷材料的发展，使超声检测技术得到了迅速的发展。在无损探伤，测温，测距，流量测量，液体成分测量，岩体检测等方面，新的超声检测仪表不断出现，超声波广泛地应用在各种领域中。利用超声波检测往往比较迅速、方便、计算简单、易于做到实时控制，并且在测量精度方面能达到工业实用的要求。主要用于智能玩具车自动避开障碍物前进，汽车倒车时提醒司机后方是否有障碍物等，本文介绍的就是其在倒车测距中的应用。

2总体方案的设计

2.1方案论证

为研究和利用超声波，人们已经设计和制成了许多超声波发生器。总体上讲，超声波发生器可以分为两大类：一、是用电气方式产生超声波；二、是用机械方式产生超声波。电气方式包括压电型、磁致伸缩型和电动型等；机械方式有加尔统笛、液哨和气流旋笛等。它们所产生的超声波的频率、功率和声波特性各不相同，因而用途也各不相同，目前较为常用的是压电式超声波发生器。所以在本设计中我们选择压电式超声波发生器。其利用压电晶体的谐振来工作的。它有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频率时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，这时它就成为超声波接收器了。其内部结构图如图2.1所示：

2.2系统分析与介绍

超声波倒车雷达在生活中应用广泛，非常具有实际意义，本系统要求倒车雷达的测量距离是0.1m～10m，精度小于±1cm；能显示距离且有语音播报距离功能；在不同距离用不用颜色的LED灯指示，提醒障碍物距离是处在危险距离、或是保持距离、或是安全距离；图2.2是系统整体框图：

本测距仪以ATmega16做为控制核心，用单片机定时器产生40KHz的方波信号，通过驱动电路把超声波发射出去，当单片机接收到接收器送回的信号后，计算出障碍物的距离，用LCD12864显示出距离，同时控制语音芯片APR9600播报距离。经过实验发现超声波测距仪能测量较远的距离时，就非常难测到0.1m短距离，为了能符合测距仪的要求，在系统中我们使用了两套超声波测距仪，一套做近距离测量，一套用于远距离测量；默认方式为远距离测量，当距离变小时就换用另一套来测量；语音芯片APR9600的并行录音最多只能分8段，无法满足要求，所以本系统也是采用两套一样的APR9600模块，总共16段录音，协同单片机完成声音播报功能。

2.3超声波测距仪原理

2.3.1测量原理

超声波是指频率高于20KHz的机械波。本设计中使用超声波探头来发射与接受，发射频率是40KHz。超声波发射器定期发出的超声波，遇到障碍物时就反射，反射信号经超声波接收并转化为电信号，让单片机测出发射与接收到时间差T，若超声波的传播速度为C，则与障碍物的距离为：

由于超声波是一种声波，其声速与温度有关，C≈331.45十0.6*t，t为摄

氏温度，所以在实际应用中，要根据环境温度的变化，对声速进行补偿，以减小误差。

2.3.2超声波测距盲区分析

由于超声波测距仪的发射头和接收头之间一般安装得都比较近，超声波发射器发射信号后还有余震，如果处理不好此时接收器就会接收到的信号，从而测出不正确的数据，所以在发射器发射超声波后必须延时一小段时间，避免发射信号直接被接受器就收，而这一小段延时时间就引入一段无法测量的距离，即所谓的盲区。障碍物只有在盲区之外才能正确测量出距离。

3系统硬件设计

3.1主控MCU

本设计以ATmega16为控制核心，ATmega16是基于增强型低功耗8位CMOS微控制器，它具有如下特点：具有16K字节的系统内可编程Flash，512字节EEPROM，1K字节SRAM，32个整理I/O口线，32个整理工作寄存器，8路10位ADC，其相对传统51单片机硬件资源丰富。总共有40个引脚，其各端口的详细功能可以参考ATmega16芯片手册。

3.2LCD显示

建立一个良好人机交换界面在近年来越来越重要，而LCD显示模块应用最为普遍，如我们平时使用得比较多的1602，12864等，本测距仪要求能显示中文字幕，故我们选择显示功能比较强大的点阵汉字图形显示模块LCD12864。它可以显示汉字和图像，与单片机有并行和串行两种连接接口，在本测距仪使用串行连接方式，只需连接RS、R/W、EN共三个控制引脚就可以完成显示功能。

3.3语音播报电路

APR9600语音录放芯片是继美国ISD公司以后采用模拟存储技术的又一款音质好、噪音低、不怕断电、可反复录放的新型语音电路，单片电路可录放32-60秒，串行控制时可分256段以上，并行控制时最大可分8段，与ISD同类芯片相比它具有：价格便宜，有多种手动控制方式，分段管理方便、多段控制时电路简单、采样速度及录放音时间可调、每个单键均有开始停止循环多种功能等特点。

在本设计我们选择并行控制，分八段录音模式，由于需要录下“0-10”，“点”“米”总共13段录音，所以一片APR9600没办法实现，必须再加一片来完成13个声音的录音。为了节约单片机接口，我们采用74LS154译码器来完成对13段录音的播放控制，只用了单片机的4个I/O口。APR9600直接推动喇叭的声音比较小，为了需要较大的声音可以加一级音频功放，选用LM386集成功放对语音芯片输出信号进行功率放大。

3.4超声波测距发射接收电路

3.4.1超声波发射驱动电路

测距仪使用了两套超声波发射模块，一套小功率发射测量短距离，其发射部分驱动电路图如图3.4.1所示，一套大功率发射测量远距离，其发射部分驱动电路图如图3.4.2所示。

远近距离的测量发射模块在原理上基本上是差不多的，都是由单片机产生40KHz到方波，然后控制三级管的导通截至，使超声波能够起振，把超声波发射出去。三级管是电流控制器件，在放大区基级电流决定集电极和发射级的电流，在近距离测量发射模块中基级限流电阻是1K而远距离测量发射模块是560欧姆，可见远距离发射测量发射模块的发射功率较大。故能测量的距离较远。

3.4.2超声波接收电路

两套超声波的差别仅是在发射部分到发射功率上，接收部分所用的电路原理元件参数都是一样的，原理图如图3.4.2所示。

图中的CX20106A是一款红外线检波接收的专用芯片，其个引脚功能图表3.4所示，常用于电视机红外遥控接收器。考虑到红外遥控常用的载波频率38KHz与超声波频率40KHz较为接近，可以利用它作为超声波检测电路。实验证明其具有很高的灵敏度和较强的抗干扰能力。R2和C9是控制CX20106内部放大增益，R6控制带通滤波器的中心频率，适当改变C9的大小，可改变接受电路的灵敏度和抗干扰能力。

当超声波接收到信号后，经过CX20106放大、滤波、整形会在第7脚产生一个低电平，单片机用端口扫描法及时检查出该下降信号，马上停止定时器计数，读出计数值并转换为时间T，用公式2-3-1计算出障碍物的距离，式中C≈331.45十0.6*t（t是环境温度），然后在显示器上显示并播报数据。

3.3温度补偿部分

超声波之所以需要温度补偿是因为超声波在空气中传播的速度受温度的影响比较大，为提高测量精度温度补偿是必不可少的部分，这里我们使用比较常见且易于控制的集成数字温度传感器DS18B20来测量温度。

4软件设计

程序的总体思路：用定时器0和定时器2的比较匹配方式产生40KHz的方波，发几个周期驱动超声波发射电路，把超声波发射出去，此时打开定时器1从初值0开始计数，超声波接收电路一旦收到回波，立即停止计数，读出这个时候的计数值并换算出时间间隔，计算出障碍物的距离，如果在一定时间内没有扫描到低电平，就提示出错。在系统中我们用了两套超声波，定时器2是给远距离的测量发射电路提供40KHz的方波，定时器0是给近距离的测量发射电路提供40KHz的方波，在进入程序时默认使用远距离测量超声波收发模块，如果发现测量距离低于某个值就立即更换使用近距离测量超声波收发模块，同样如果近距离测量模块测得的数据大于某个值，就立即更换为远距离测量模块，如此协调工作，保证系统稳定，测量精确。

5系统测试

连接好电路各部分，上电测试数据如下所示，测试条件1：室外、温度34.6摄氏度，40cm×40cm木板做为反射板，数据如表5.1所示。

参考文献：

超声波流量计篇4

关键词：天然气；贸易计量；超声波流量计；计量系统；准确度

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.228

0前言

天然气作为一种优质能源和化工原料其计量越来越被人们重视。由于天然气的可膨胀性、可压缩性等特性，造成天然气要比液体计量困难得多。气体超声流量计没有如节流装置几何形状及尺寸变化影响仪表特性的问题，其声道长度，声道角及管道横截面面积是恒定的参数；也没有引压管线之类易引起故障的部件，能够根据现场条件确定仪表系数并为此长期稳定。天然气流量计量系统，具有高精度、无压损、低能耗、结实耐用、维护少的特点。

1超声波流量计的结构及原理

1.1流量计结构

DANIEL3400系列气体超声流量计结构主要分三部分：流量计本体、超声换能器、MarkII电子数据处理单元。

1.2四声道超声波流量计工作原理（如图1）

2超声波流量计的特点及在计量系统中的应用

普光净化厂产品气贸易计量精心选择了各种设备组成计量系统，整体计量精度优于0.70%。计量系统中包括Daniel高级超声波流量计、DanielS600流量计算机、在线色谱分析仪。

2.1daniel超声波流量计

Daniel超声波流量计是时间直通式超声波流量计，声波由一个探头发射另一个探头接受，不经管壁反射，声波由上游向下游传输的时间（由于声波被气流推动）小于声波由下游向上游传输的时间（声波被气流方向阻拦），这两个时间之差与气流的速度存在某种对应关系。从上下游测得的传输时间可以计算出气流的平均速度和声波的速度。

2.2daniels600流量计算机

Daniels600流量计算机适合于石油天然气贸易交接计量和标定的各种应用。可作为多流路计量的一个部分或独立运行。单台流量计算机可以计量多路油气，最多可达到6路计量。带有键盘和LCD显示，方便数据记录和显示。有多方向快捷件，可以方便搜寻显示条目。带有4级密码管理，可以分级管理操作人员和信息内容。它可计算瞬间流量和总流量并通过打印口打印报告，打印口可组态。S600系列流量计算机不间断进行诊断自检。一旦发现问题，会触发报警提醒操作员采取措施所有报警信息都会被记录或打印。CPU板带有两个RS232口和三个RS422口连接其它设备。通讯口可以用于与上位机系统，SCADA或其它设备通讯。另外带有一个10BaseT（TwistedPair）以太网界面用于网络连接。S系列流量计算机的组态可以使用标准格式，也可以按照客户要求使用组态软件定制。

2.3色谱分析仪

色谱分析仪系统由样品预处理系统、色谱分析仪组成。样品由采样点取出，经样品管线传输至样品预处理进行样品处理，经过样品过滤器进入色谱分析仪进行样品分析，分析的结果以Modbus通信送入DCS系统和天然气计量系统。

3效益及结论

普光净化厂使用气体超声波流量计作为产品气贸易计量流量计大大降低了计量装置故障的发生概率，延长了计量设备的寿命，避免了一些不必要的计量纠纷，提升了企业的声誉，树立了良好的形象。

参照有关计量技术部门的数据，因计量准确度偏离造成的经济损失：以年输气1亿立方米为例：温度偏差1摄氏度---计量0.34%偏差；压力偏差1kPa---计量0.1%偏差；由色谱仪造成的组分计量偏差―0.1%。总误差造成的损失约30～50万立方米气。由此可见，有效地提高计量准确度，确保计量偏差控制在最低水平，对于我们年外输气120亿立方米的企业来说，每年直接或间接的经济效益影响大约3000万元。

气体超声波流量计有非常多的优点，同时也存在着一些局限性。如：对气体流态和管道噪声有要求。在大流量贸易计量中，如何最大的发挥气体超声波流量计的效能，解决和避免影响其测量准确度的因素。为我们在日常使用中带来了新的研究课题，是我们的研究方向。

参考文献：

[1]孙淮清.气体超声流量计与孔板流量计在天然气工业中应用的比较[J].重庆工业自动化仪表研究所，石油工业技术监督，1998，14（06）.

[2]中国石油西南油气田分公司.超声流量计的现场应用与研究技术报告[J].2001（03）.

[3]黄和，文代龙，陈汝培，游明定.浅谈我国天然气计量与国际接轨[J].2001（04）.

[4]GB/T18604-2001《用气体超声波流量计测量天然气流量》.

超声波流量计篇5

论文摘要：污泥原位减量化技术是解决目前污水处理过程中产生剩余污泥问题的重要途径。本文设计的超声波-缺氧/好氧组合工艺实验模型是将超声波处理与缺氧/好氧(a/o)工艺相结合对污泥进行原位减量化。首先采用超声波直接对回流污泥进行超声处理，然后将超声波处理后的回流污泥返回缺氧池以及好氧池进行隐性生长，减少后续的剩余污泥产出量。同时，该设计并未影响出水水质。

本文侧重对模型的设计，关键是缺氧、好氧同池部分以及沉淀池、超声波处理器的设计与选择。模拟设计与常规工艺的实际设计有一定差别，部分参数是探索性的选择。

1绪论

1.1设计参考水量与水质

设计规模：0.4m3/d处理规模实验室工艺模拟。.

进水水质：codcr=600mg/l,bod5=280mg/l,总氮=77mg/l,氨氮=35mg/l总磷=3.0mg/l.

出水平均水质：codcr≤70mg/l，bod5≤20mg/l，ss≤30mg/l，氨氮≤5mg/l.

污泥减少量预计在90%。WWw.133229.Com

1.2我国城市主要污水处理工艺及其特点

我国现有城市污水处理厂80％以上采用的是活性污泥法，其余采用一级处理、强化一级处理、二级处理、稳定塘法及土地处理法等。

活性污泥法(activatedsludgeprocess)[1]是以活性污泥为主体的生物处理方法，它的主要构筑物是曝气池和二次沉淀池。需处理的污水和回流污泥同时进入曝气池，成为混合液。在曝气池内注入压缩空气进行曝气，在好氧状态下，污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定，然后混合液流人二沉池。澄清水溢流排放，但该法存在污泥膨胀而影响处理效果的缺点。主要处理生活污水，占地面积大，运行管理方便，对污泥膨胀进行控制，运行成本低。设计容积负荷较低，svi控制较严格，否则泥水不易分离，引起污泥膨胀而导致出水水质差。

活性污泥工艺的目的是在最大限度降低bod的同时，减少污泥的产量。

活性污泥法(activatedsludgeprocess)具有基建投资省、处理效果好的优点，是当今世界废水生物处理的主流工艺，但是在污水的生物处理过程中产生大量的生物污泥，需要经分离、稳定、消化、脱水及外置等步骤，这需要大量的基建投资和高昂的运行费用，剩余污泥处理和处置所需的投资和运行费用可占整个污水处理厂投资和运行费用的25％～65％，已成为废水生物处理技术面临的一大难题．开发不降低污水处理效果、实现污泥产量最小化的废水生物处理工艺，是解决污泥问题较理想的途径。剩余污泥通常会有相当量的有毒有害物质以及未稳定化的有机物，包括各种重金属、有毒有机物（pcbs、aox等），大量病原菌、寄生虫(卵)以及n和p等营养元素。如果不进行妥善处理与处置，将会对环境造成“二次污染”。

污泥的最终处置常采用填埋、填海和用于农业。但随着可用土地的减少，考虑到人体的健康，在污泥用于农业之前必须进行进一步处理等，污泥的最终处置越来越困难，这使人们对于能减少污泥产量的生物处理工艺更加感兴趣。

生物活性污泥法有多种处理工艺，随着国外许多新技术、新工艺、新设备被引进到我国，城市二级污水处理厂常用的工艺方法有[2-3]：普通曝气法、a—b法(二段曝气法)、a/o除磷工艺、a/o脱氮工艺、a²/o除磷脱氮工艺、氧化沟工艺等。已有的生物除磷脱氮工艺可分成a/o系列、氧化沟系列和序批式反应器(se)系列等。随着各个系列不断地发展和改进,形成了目前较典型的工艺，如a/o工艺、a²/o工艺、改良a²/o、倒置a²/o工艺、orbel氧化沟工艺、百乐克工艺等。目前我国新建及在建的城市污水处理厂所采用的工艺中，各种类型的活性污泥法仍为主流，占90％以上，其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理工艺技术。

1.3我国污泥发展概况与污泥减量化的提出

污泥是废水生物处理的副产物，随着废水处理量增加，污泥处理处置已成为困扰污水处理厂和全社会的重大问题。

现代废水处理技术，按其作用原理，可分为物理法、化学法和生物法三类。废水生物处理根据生化反应机理不同，分为好氧处理和厌氧处理两大类[4]。

随着我国城市污水处理量和处理率的增加，污泥的产生量快速增长，污泥的处理与处置成为环境保护领域一个重要课题。国内在污水处理厂污泥的处理处置方面还存在一些问题[1]：

国内外虽然对污水处理技术与处置标准给予了更多的关注，但由于经济、设计、管理等诸多方面的原因，对污泥处理不够重视。污泥成分日益复杂，污泥处理难度增加。随污水处理排放标准的提高，为防止水体富营养化，污水处理既要进行有机物的去除，又要进行n、p等无机营养物的去除。为满足污水回用，达到污水资源化的目的，需进一步去除污水中的污染物质，随着这种处理功能的拓展，污泥量随之增加。目前我国污泥的处理大多采用厌氧消化，其前期一次性投资大，而且还有工艺负荷低、安全性要求高、运行管理难度大、运行经验缺乏等问题。污泥的处理与处置费用昂贵，一般要占总运行费用的30%(填埋)一60%(焚烧)。

污泥问题不仅是中国也是全世界面临的技术挑战。污泥问题使人们对于能减少污泥产量的生物处理工艺更加关注。为了防止污泥的二次污染，应尽可能通过技术进步和工艺改造等手段减少污泥的产生量，大力开展促进污泥减量技术的研究，以大幅度降低现有污泥处理处置基建和运行费用，促进污水处理技术的日益完善，达到污染控制和清洁生产的目的。

剩余污泥减量化[5]是通过物理、化学、生物等手段，主要依靠降低微生物产率以及利用微生物自身内源呼吸进行氧化分解，使污水处理设施向外排放的生物量达到最小，是从根本上、实质上减少污泥量。若将污水处理看成生产过程，将清洁生产的理念运用到污水处理，剩余污泥的减量化是从源头进行治理的“绿色生产”。

所谓污泥减量技术，是指在保证污水处理效果的和剩余污泥资源化基础上进一步提出的剩余污泥处置新概念，采用适当的措施使处理相同量的污水所产生的污泥量降低的各种技术。根据微生物处理工艺中影响剩余污泥产生的可能途径，将污泥减量化技术归纳为降低细菌合成量的解偶联技术、增强微生物进行内源呼吸代谢的溶胞技术、利用食物链作用强化微型动物对细菌捕食的技术。

目前，国内外对污泥处理处置的研究主要致力于污泥的资源化和减量化方面，如污泥制砖、制烟气脱硫吸附材料、园林利用、农用等资源化利用方面的研究，污泥解偶联、臭氧氧化、微型动物捕食、超声波破解等减量化技术方面的研究[6]。

超声波处理技术因其在细胞破碎方面具有高效、稳定、清洁、安全等优点，在污泥处理中可以提高污泥脱水性能和可降解性能，且应用方便，因而在近年来的污泥减量研究方面备受关注。

1.4超声波技术与污泥处理

超声波[4]与声波相同，是一种在弹性介质中传播的机械波。通常将超出人耳听觉上限（≥20khz）的声波称为超声波，超声波常用的频率大约在20khz~3mhz之间。

超声波用于工业较早。低强度的超声波通常用于测量流量，而将超声波用于污泥减量是一个全新的领域。超声波通过交替的压缩和扩张作用产生空穴作用，在溶液中这个作用以微气泡的形成、生长和破裂来体现，以此压碎细胞壁，释放出细胞内所含的成分和细胞质，以便进一步降解。

超声波细胞处理器能加快细胞溶解，用于污泥回流系统时，可强化细胞的可降解性，减少污泥的产量；用于污泥脱水设备时，有利于污泥脱水和污泥减量。

超声波由转换器产生，经探针导入污水中，超声波的设计频段在25～30khz.小于25khz在人的听力范围内，产生噪声问题；而超过35khz时，能量利用率低。

超声波的作用受到液体许多参数的影响，如：温度、粘度和表面张力等。此外，超声波与各种液体的接触时间、探针的几何形状和材质也是超声波应用的影响。

超声波对生物体有多方面的作用。在不破坏细胞前提下，采用适当频率的强度和辐照时间，可以提高整个细胞的新陈代谢效率，加速细胞生长。低强度（能量）超声波辐射能提高细胞和酶的活性以及强化物系间传质，具有促进细胞生长、增强细胞内酶的生产、提高酶促反应速率和加速细胞新陈代谢的作用。

有研究表明低强度超声波辐射能提高生物细胞或酶活性的作用效应，超声波辐射能显著提高污泥好氧消化效率，超声波辐射后可改善消化液的沉降性能。低强度超声辐射预处理活性污泥后，会干扰活性污泥在废水净化过程中对糖类、蛋白质等物质的正常合成代谢，使污泥胞外聚合物（eps）组成成分含量发生明显变化。低强度超声预处理不会迅速改变污泥优势种群组成，但可能造成一些种群微生物代谢受到抑制，改变了各种群个体数量增长的平衡，从而引起污泥整体代谢特征的变化[5]。

超声波处理能够改善污泥脱水性能、加速污泥细胞水解、提高污泥生物活性。由于污泥厌氧发酵的控制步骤是生物细胞的水解，使颗粒性有机物转化为溶解性的有机物，而正常生物水解反应十分缓慢，造成厌氧处理周期长。高强度(能量)超声波可能破坏微生物细胞壁，使细胞内的有机物释放出来，加快细胞水解过程，将厌氧消化时间大大缩短。

例如据文献《超声波强化一次污泥沉降与脱水性能的研究》表明，短时间的超声作用可以提高污泥脱水和沉降性能，超声处理7s后滤饼含水率降低2.9％；超声10s时粘度和比阻值最小，比原污泥分别减小29.4％和24.270；15s后污泥沉降速率是原污泥的3.7倍。如投加絮凝剂，投加量为0.054g/l时污泥沉降速率最快，最终污泥体积为84.5％，粘度值最低，为84.5mpa·s.加入超声l0s作用后，最佳絮凝剂投加量为0.027g/l,且最终污泥体积比单独投加0.054g/l时减小4％，粘度值降低14.8％。超声波与絮凝剂的联用可以改善污泥脱水性能和沉降性能，减小絮凝剂的量达一半以上。水性大大提高，大幅度减少污泥量。bien等[4]在消化污泥中加入3mg/gd.m有机絮凝剂后超声预处理15s，提高了污泥浓缩程度，较未预处理污泥体积减少50%，认为超声场改变絮凝剂内部分子结构，促进了絮凝剂作用效果。

据《剩余污泥的超声破解与影响因素程度分析》表明，采用超声波技术破解污泥絮体及污泥微生物细胞，使固体性有机物与胞内物质变为溶解性有机物（scod）。scod溶出率随超声作用时间、声强及声能密度的增加而增加，在一定声强下，scod溶出率随时间延长呈线性增长趋势，即污泥破解反应遵从一级反应动力学规律。vss的变化规律同scod溶出率的变化规律相似。来，加快细胞水解过程，将厌氧消化时间大大缩短。tiehm等人[4]用41khz~3217khz超声波处理污泥30~120min后厌氧发酵，结果显示，厌氧发酵时间从22d降到8d，而且挥发性有机物的去除率从45.8%提高到50.3%，同时ch4的产率提高2.2倍。bougrier等[4]用20khz超声波对污泥预处理后厌氧消化，超声波输入能量从660kj/kgts~14547kj/kgts，生物气产量较对照至少提高25%。

《低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制》研究表明，通过测定超声辐射前后污泥性质的变化,不同处理方式对污泥活性影响以及自由基清除剂nahco3加入对超声作用效果影响,初步探讨了低强度超声波辐射对污泥生物活性的影响机制.研究结果表明,低强度超声辐射的机械作用和空化作用,使污泥絮体破碎,强化了固-液对氧的传质,提高了酶活性以及增加了溶液中可利用基质,从而强化了污泥的生物活性；不过,超声辐射同时也产生大量自由基,会对污泥生物活性产生抑制或破坏.因此,低强度超声辐射对污泥活性影响是促进效应和抑制效应共同作用的综合表现.

采用适当的辐射参数直接对活性污泥进行超声预处理，然后再与废水混合反应，可以提高活性污泥对废水有机物的去除。处理过程中会产生出类似污泥“解偶联”机制[6]的现象，这对于污水处理过程中污泥减量具有一定意义。有研究者将活性污泥经超声波处理后再回流到曝气池，有效地减少了剩余污泥产量，甚至做到反应器不产生剩余污泥。g.m.zhang等[4]研究发现利用25khz，120kw/kgds的超声波，超声波处理时间15分钟，污泥超声波比例为2/14，污泥减量达91.1％。

基于对上述技术的探讨以及研究成果的学习，结合目前国内外常用的污水处理工艺、污水处理方法和理论以及低强度超声波辐射处理污泥的技术[7]，我们决定把低强度超声波预处理活性污泥技术结合缺氧/好氧（a/o）传统工艺，构建一套目前国内外研究尚少的新型污水处理组合工艺体系，以达到污泥减量化与污水出水水质高效达标的目的，实验研究的前期阶段，将结合目前的教学实验基地与师资，根据本课题的指导思想，设计出一套工艺运用到实验当中来，以便课题的深入研究与发展。

1.5超声波-缺氧/好氧（ultrasoundwave—anoxic/aerobic）组合技术的提出

在缺氧/好氧（a/o）传统工艺[8]的基础上，采用低频率低剂量的超声波直接对活性污泥进行超声预处理，然后再与污水混合反应的操作新模式，以大幅度降低处理能耗，增强活性污泥吸附和氧化去除废水中有机物的能力，减少后续剩余污泥产出量。

污泥部分回流与进水混合依次进入到缺氧反应区、好氧反应区，参与工艺的循环运行，经过好氧区的混合液部分回流与进水混合，剩余混合液流入沉淀池，澄清水溢流排放。剩余污泥经过超声波的稳定化、无害化处理，达到较好的减量化效果[9]。缺氧单元放到好氧单元前，利用进水中的有机物作为碳源，称之为前置反硝化流程，通过混合液回流把硝酸盐和亚硝酸盐带入缺氧单元。在好氧单元．污水中的有机物被活性污泥中的微生物群体分解而得到稳定。

工艺模拟实验，前期需要根据所模拟设计的污水水量与水质(codcr、bod5、ss、氨氮)特点、本研究工艺的特点、实验室地理位置、以及出水水质标准等选用合适的工艺材料与设备，并进行相关的计算与工程造价的预评估，主要包括超声波预处理活性污泥单元、活性污泥与污水混合进水单元、缺氧单元、好氧单元、沉淀池、混合液回流系统、污泥回流系统、剩余污泥处理处置系统、出水水质监测系统等。根据课题所设计的模型，对工艺流程进行构建。并对设备的可行性进行检查。

中期则根据所采用的合理超声波处理参数、对活性污泥进行预处理培养，设定污水流量、启动工艺设备，对实验进行模拟研究，监测出水水质、计算剩余污泥量。后期则综合相关实验数据、相关的质量标准，与国内外传统污水处理工艺的运行效果进行对照，综合出该新型工艺的优缺点，总结出污泥减量化处理处置的新经验。

1.6设计任务与内容

设计的主要任务是完成超声波-缺氧/好氧组合工艺实验模型的设计，处理水量为0.4m3/d。工艺一般包括以下内容：根据实验室的规模大小确定模型合适的大小，工艺流程设计说明，处理构筑物型式说明，设备的选用和计算，主要反应装置的设计计算，模型的整体布置，工艺设计图绘制，编制主要设备材料表。

2超声波-缺氧/好氧组合工艺

在前置缺氧-好氧生物脱氮活性污泥工艺的基础上，结合超声波预处理活性污泥减量化技术的创新应用，进行工艺的改造与创新[10-12]。

2.1超声波-缺氧/好氧工艺流程图

shape\*mergeformat

图2.1超声波-缺氧/好氧工艺流程图

2.2工艺流程说明

2.2.1污泥的人工培养

成分

浓度/mg·l-1

成分

浓度/mg·l-1

淀粉

268

(nh4)2so4

112

蔗糖

200

cacl2

6

蛋白胨

132

mnso4·h2o

6

牛肉膏

68

feso4

0.3

nahco3

80

mgso4·7h2o

66

尿素

8

kh2po4

48.8

进水平均水质：codcr=600mg/l,bod5=280mg/l,总氮=77mg/l,氨氮=35mg/l,总磷=3.0mg/l

表2.1[1]人工模拟城市污水使用液的组成与浓度

试验所用接种污泥取自污水处理厂二沉池回流活性污泥。接种污泥取回后，先用纱布过滤以去除泥沙等杂质，以免对后续测定及装置的稳定运行产生影响，然后将污泥投入实验室内塑料桶中，加入人工合成废水，组成与比例见表2.1，按照sbr的运行方式运行。培养数日，待污泥恢复活性后将污泥投入试验装置中，此时每套装置的mlss大约在1000mg/l。经过20一30天的稳定培养，污泥未出现膨胀，污泥浓度稳定在4000mg/l，剩余污泥及时排出，污泥外观呈粪黄色，矾花絮体大，微生物相很丰富，出现了原生动物及后生动物，表明污泥状态良好，然后进入试验运行阶段。

2.2.2进水

剩余污泥与所配原水混合均匀，注入体积20l左右的有机玻璃配水箱，用污水泵抽送到缺氧处理区，与好氧区处理后的回流上清液以及超声波处理后的回流污泥混合。

2.2.3缺氧反硝化-好氧硝化

把空压机控制空气的阀门开到预先设定一档，底部进行微曝气，开动搅拌器，此时溶解氧的浓度小于0.5mg/l，持续时间8h。反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将好氧曝气区回流液带入的大量no3-n和no2-n还原为n2释放至空气中.bod5浓度下降，no3-n的浓度大幅度下降，而磷的变化很小，在缺氧池内进行反硝化脱氮，反硝化产生碱度补充硝化反应需要，无需外加碳源，节省后续曝气量，有效控制污泥膨胀[7]。

缺氧/好氧反应同池，把空压机控制空气的阀门开到预先设定的另一档，底部进行大幅度曝气，开动搅拌器，溶解氧浓度大于2mg/l，持续时间4h，好氧处理区进行ss、cod的分解，有机物被微生物生化降解而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使nh3-n浓度显著下降，但该过程使no3-n浓度增加，磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快速度下降，好氧池将nh3-n完全硝化，缺氧池完成脱氮功能，缺氧池和好氧池联合完成除磷的功能。好氧处理后的上清液部分用泵抽送回流到缺氧反应区。

2.2.4沉淀区污泥与超声波处理

处理后的混合液进入到沉淀系统，污泥通过自重沉淀积蓄在蓄泥斗，部分污泥用泵抽送到超声波处理系统，按照选定的超声波处理参数进行超声波辐射，参考文献《低强度超声波辐射活性污泥的生物效应及其应用试验研究》，选取组合参数范围在21∼28khz，10∼40w,2∼5min[4,14-15]间，根据有关文献的研究成果，超声波预处理活性污泥组合参数选取：28khz,10w,5min[4]。处理后的活性污泥回流到缺氧区，与进水混合，沉淀区的剩余污泥通过污泥脱水系统排放。计算剩余污泥的排放量。

2.2.5出水

对沉淀池出水进行必要的实验监测，包括bod、cod、ss、氨氮等，与原水水质进行对照，参考相关标准，看是否达标。

2.3超声波-缺氧/好氧工艺实验室模拟实体与计算

1-配水箱；2-缺氧区；3-好氧区；4-沉淀区；5-集水箱；6-进水泵；7-曝气头;8-曝气头；9-空压机；10-超声波处理器；11-污泥泵；12-污泥泵；13-搅拌器;14-污泥脱水；15-回流泵

图2.2超声波-缺氧/好氧工艺实验室模拟图

2.3.1超声波污泥处理装置

超声波预处理活性污泥组合参数：28khz,10w,5min。装备参考《超声波污泥减量化技术的研究》中提及的，由北京天地人公司自德国超声波公司引进b05000-ks1000/2000型超声设备进行改造设计，该装置超声发生频率为28khz，电功率为5000w，容积为29l，结合本实验工艺所需，设计成28khz，50w可调型，容积为10l左右。

剩余污泥被超声波破解，并将其破解液与生活废水一起回流进入缺氧池。

图2.3超声波设备流程图

参照上述超声波技术参数，结合本工艺需求参数进行改造设计。

图2.4超声波装置实物图

fig.2.4theobjectivechartaboutultrasoundwavesequipment

2.3.2配水系统

流量以0.4m3/d，400l水参考计算。考虑到实验实际需要，以及实验室场地资源的充分利用，设计配水箱容量在20l左右，一次可配水左右，箱外高525mm，箱内高520mm，有机玻璃壁厚5mm，箱外宽210mm，箱内宽200mm。底部为正方形，箱顶不加盖，直接用管道伸进箱底抽水。在箱内500mm高度处刻画尺寸标注，指示出0.02m3，20l体积标线，20mm为设计超高。

2.3.3缺氧区处理系统

水力停留时间8h，即进水缺氧处理8h。则估计一天24小时中，8小时理论流过水量,箱内设计有效容积为0.133m3，133l，理论进、出水流速，8小时内配水系统大概需要配水次数，设计有机玻璃壁厚5mm，箱内底部长400mm，宽400mm，箱内总高850mm，830mm高度处为缺氧区与导流区接触界面，留空20mm，箱内距离底部5mm—15mm高度处，设计10mm高的狭缝，用于混合液适量回流，底部安置曝气头，顶部安装搅拌器，箱壁设置污泥回流管道以及上清液回流管道。

2.3.4导流区系统

缺氧处理区与好氧处理区之间的狭缝区即为导流区。设计有机玻璃挡板高820mm，狭缝宽10mm，长400mm，挡板底部距离好氧处理系统底部15mm。

2.3.5好氧处理系统

水力停留时间4h，即进水好氧处理4h。每小时从缺氧区流进水量为0.0166m3，需停留4小时，则理论设计有效容积，好氧区与缺氧区流速相同，有机玻璃壁5mm，实际箱内长200mm，宽400mm，高788.15mm，顶部留空区46.85mm，底部一侧设置45°斜角。底部设置曝气头，设计与箱底连接管道，与空压机连接，顶部设置搅拌器。

2.3.6狭缝回流区

好氧处理系统与沉淀系统交接处的狭区，用于少量混合液回流到缺氧处理系统与进水混合。估取宽10mm，长400mm。

2.3.7沉淀系统

该系统设计参数为大胆性、探索性估取，并未完全参照常规参量选取，需要在实际工艺中，进行后续测定和验证。沉淀池流量为0.0166m3/h，即4.61*10-6m3/s，则设计内高800m，内部直径200mm，距离箱顶50mm，中心管直径50mm，管高250mm，面积2500mm2，中心管与反射板间距离高度10mm，反射板宽50mm，出水挡板与沉淀池顶盖底部相距40mm，挡板距离一侧池壁20mm，出水区设置管道与清水箱连接，蓄泥锥体高100mm，底部宽50mm，底部设计管道与超声波处理系统以及剩余污泥脱水处理系统连接，沉淀系统上部有机玻璃箱盖外一侧设置上清液回流管路，与缺氧处理系统连接。

2.3.8集水箱

根据实际需求，设计高度700mm，宽180mm，长400mm，有机玻璃壁厚5mm。底部设置排水管路，靠近箱底处设置取水口，箱顶设置进水口。

2.3.9搅拌系统

搅拌器采用浆式搅拌器，搅拌轴制作材料采用45钢，桨叶采用45钢片。选用功率较低、实验室常用的51k60gu-c型电动机，60w，220v,0.9a,5mf,50/60hz,1300/1600r/min，内部设置减速机，调速控制搅拌器转数55r/min左右，减速比,在电动机正常减速比范围内。或选用调速电磁制动电机:50hz:90-1400r/min，60hz:90-1600r/min。也可以选用功率在60w、频率50/60hz左右的其它牌子电动机，诸如jscc微型电机：电机功率，6—200w；减速比，1:3—1:1800。或者参考选用、改造本校教学实验中常用非型号搅拌器和电动机。

2.3.10空压机

参照50-300mm三叶罗茨鼓风机设计，流量0.4m3/min—346m3/min,升压9.8kpa—78.4kpa，功率0.7kw—160kw，口径50mm—300mm，设计成流量可调，双控制系统，鼓风机设备配套的压力表等装置。或者参考选用、改造本校教学实验中常用空压机。

2.3.11污泥泵

参考g型单螺杆泵选用，参考如下参数，结合实际工艺设计。

表2.2g型单螺杆泵设计参数参考

table2.2thereferencedesignforpumpofsinglescrewrodwithtypeofg型号

转速

r/min

流量

m3/h

压力

mpa

电机

kw

扬程

m

进口

mm

出口

mm

g25-1

960

2

0.6

1.5

60

dy32

dy25

或者参考选用本校教学实验中常用非型号污泥泵。

2.3.12污水泵

参考gw型管道式无堵塞排污泵选用或设计，参数如下：

表2.3gw型管道式无堵塞排污泵设计参数参考

table2.3thereferencedesignfordrainpumpofnocloggingtubularwithtypeofgw

型号

口径

mm

流量

m3/h

扬程

m

功率

kw

转速

r/min

电压

v

gw25-8-22

25

8

22

1.1

2900

380

或者参考选用本校教学实验中常用非型号污水泵。

2.4经济技术评价

表2.4主要设备选型与概算表

table2.4lectotypeofmainequipmentandbudgetestimate

序号

名称

主要参数

数量

单位

价格

(元)

1

有机玻璃

100.00元/m2

7

m2

700.00

2

污水泵

1000.00元/台

3

台

3000.00

3

污泥泵

1000.00元/台

3

台

3000.00

4

曝气头

30.00元/个

3

个

90.00

5

空压机

1000.00元/台

1

台

1000.00

6

电动机

500.00元/套

1

套

500.00

7

超声波处理器

6000.00元/台

1

台

6000.00

8

管道

氯化聚氯乙烯管(cpvc)，30.00元/米

5

米

150.00

合计

本次设计的投资费用在由上述概算的基础上，再加上一些其它未预算的费用，大概工艺构建的投资费用合计14440+1000=15440(元)。

3污水处理厂工艺理论性常规计算参照

以下述工艺计算的运行数据为参考，与超声波-缺氧/好氧处理工艺对照，计算剩余污泥排放量，研究超声波预处理活性污泥是否能达到剩余污泥减量化的效果，以及进一步探讨该创新技术运用于实际生产的可行性[7，10-12]。

表3.1工艺计算参考数据

table3.1calculationsinengineeringtechnologyforreference

名称

主要参数

名称

主要参数

污水流量

q=0.4m3/d

污泥回流比

r=0.75

活性污泥产率系数

y=0.6gvss/gbod5

svi

80-120%

内源代谢系数

kd=0.08/d

bod去除率

85-90%

饱和系数

ks=60gbod5/m3

曝气池混合液相对密度

1.002-1.003

污泥泥龄

ts=2d

mlvss/mlss

0.8

污泥负荷

0.3kgbod5/kgmlss∙d

mlvss

3200mg/l

容积负荷

1.0kgbod5/m3∙d

溶解氧

2-3mg/l

mlss

4000mg/l

缺氧区溶解氧

<0.5mg/l

停留时间

3h

曝气池ph

6.5-8.5

曝气时间

2-3h

回流污泥悬浮固体浓度

9333.3mg/l

进水平均水质：codcr=600mg/l，bod5=280mg/l，总氮=77mg/l，氨氮=35mg/l，总磷=3.0mg/l.

出水平均水质：codcr≤70mg/l，bod5≤20mg/l，ss≤30mg/l，氨氮≤5mg/l.

3.1估算出水中溶解性bod5浓度

出水中bod5由两部分组成，一是没有被生物降解的溶解性bod5，二是没有沉淀下来随出水漂走的悬浮固体。以估计出水中含12mg/l总悬浮固体（tss），vss占65%来计算:

=1\*gb3①悬浮固体中可生物降解部分为：

=2\*gb3②可生物降解悬浮固体最终bodl量：

=11mg/l(1.42污泥氧当量系数)

=3\*gb3③可生物降解悬浮固体的bodl换算为bod5：

=7.5mg/l

=4\*gb3④确定经生物处理后要求的溶解性有机污染物se：

（3.1）

3.2好氧硝化区容积设计

（3.2）

=[0.40.62(280-12.5)]3200(1+0.082)m³

≈0.05m³

好氧硝化区容积各边约长0.37m，取0.4m

3.3好氧硝化池的水力停留时间计算

（3.3）

=0.05240.4h

=3h

3.4每天排出的剩余污泥量

=1\*gb3①按表观污泥产率计算：

（3.4）