设计方案

10000m3/d城镇生活污水处理厂设计方案

目录

一．粗格栅与细格栅的设计

二．进水泵房参数与设计

三．沉沙池设计

四．SBR池设计(滗水器)

五.鼓风机的选择

六．消毒池的设计

七．浓缩池的设计

八.厂房设计

（一）、设计进出水水质

污水处理厂排放标准为中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）中一级标准的B标准,主要原水水质与排放控制指标如下：

（二）、方案确定

本项目污水处理特点为：1、污水以有机污染为主，BOD和COC浓度较低，可生化性较好；2、污水治理对脱氮除磷和去处SS 的要求较高。

通过几个工艺流程的技术经济比较可知，SBR法工艺过程中适

当控制运行方式会具有良好的脱氮除磷效果，而且各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。该工艺流程简单，便于操作和维护

管理。造价低、布置紧凑、占地面积省，非常适合处理小水量的中

小城镇生活污水治理。所以SBR法较适用于该镇污水处理厂。（三）、废水处理的工艺流程及说明

1工艺流程

2.

设计流量

Qd=10000 m3/d =0.116 m3/s =416.67 m3/h; Kz=2.7/Qd0.11=1.39; Qmax=1.39×0.116 =0.16 m3/s

一、各种构筑物的工艺设计参数

粗格栅的计算

1、格栅的间隙数

个

式中: Qmax——污水厂最大设计流量，0.16m3/s；

α——格栅倾角，60o；

e—————栅条净间距，粗格栅e=50mm；

h——栅前水深（m），h=0.6m；

v ——过栅流速，取v =0.6m/s ； 2、栅槽宽度

设格条宽度S=0.01m,则

栅槽宽度:B ’=S (n-1) +en =0.01×(9-1)+0.05×9=0.53m 格栅设两组，当一个出现故障时另一个可接替，则 栅槽总宽:B=2B ’=2×0.53=1.06m

3、通过格栅的水头损失

式中：k ——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3;

β——当为矩形断面时，β=2.24 g ——重力加速度，（m/s 2）； 其他字母含义同前 4、栅槽总高度

为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降hj 作为补偿，则栅槽总高度为

H=h+hj+h2=0.6+0.0144+0.3=0.9144 m

式中：h2——栅前渠道超高，m,一般采用0.3m 5、每日栅渣量

式中：W1——栅渣量（m3/10m3）,取0.1-0.01，粗格栅用小值取0.05；

hj =4

23()sin 2S v k e g

βα=3×2.24×sin60×(0.01/0.05)

4/3

×0.62/(2×

9.8)=0.0144

1000

86400

1max ??=

'Z K W Q W =0.16×0.05×86400/(1.39×1000)=0.497 m 3/d

则每日栅渣量 W=0.497 m 3/d >0.2 m 3/d ,故采用机械清渣。 6、格栅清污机的选型

由于池深为中等深度，栅条间距为50mm ，安装角度为60 o，所以格栅清污机宜选用2台CH 型正耙回转格栅 细格栅的计算 1、栅条的间隙数

式中: Qmax ——污水厂最大设计流量，0.16m 3/s ； α——格栅倾角，60o ；

b ————

栅条净间距，粗格栅e=5mm ；

h ——栅前水深（m ），h =1.2m ； v ——过栅流速，取v =0.6m/s ； 2、栅槽宽度

设格条宽度S=0.01m,则

栅槽宽度:B ’=S (n-1) +en=0.01×(41-1)+0.005×41=0.605m 格栅设两组，当一个出现故障时另一个可接替，则 栅槽总宽:B=2B ’=2×0.605=1.21m

3、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L 2 进水渠道渐宽部分的长度L1。

设进水渠宽B1=0.65m ，其渐宽部分展开角

201=α，进水渠道内的流

速为0.77m/s

L2=L1/2=0.385m 4、通过格栅的水头损失

个

=(1.21-0.65)/( 2×tan20°)=0.77m

4

2

式中：k ——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般

k=3;

β——当为矩形断面时，β=2.24

g ——重力加速度，（m/s 2）； 其他字母含义同前 5、栅槽总高度

为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降hj 作为补偿，则栅槽总高度为

H=h+hj+h2=1.2+0.27+0.3=1.77m

式中：h2——栅前渠道超高，m,一般采用0.3m 6、栅槽总长度L

式中：H1=h+h2=1.5m 二．进水泵房及集水池 泵站形式

本设计采用湿式矩形地下合建式泵房，它具有布置紧凑，占地少，结构较省的特点，集水池和机器由隔水墙分开，采用潜污泵。 水泵的选择

水泵的选择应以最大流量来选择，污水的最大流量为0.16 m 3/s ，采用3台污水泵，两用一备，每台泵的流量Q 为416.67/2m 3/h=208.3m 3/h 水泵扬程的估算

各构筑物间的连接管以0.5m 计，，格栅损失以0.75m 计,沉砂池的损失以0.7m 计，沉砂池配水渠的损失以0.3m 计，溢流堰的损失

L=L 1+L 2+0.5+1.0+

tan 1

H =0.77+0.385+1.5+1.5/tan60°=3.52m

以0.3m计，配水井的损失以0.3m计，曝气池的损失以0.5m计，沉砂池与泵房间的水损为0.3m。

0.5+0.75+0.7+0.3+0.3+0.3+0.5+0.3=3.65m

综上，沿程水头损失为3.65m，泵房自由水头为1m。所以泵扬程约为5m。

因此采用3台300QW720-5.5-18.5型泵，两用一备。

生产厂家：南京制泵集团股份有限公司(WQ型11—160kW)

三．沉砂池

设计参数

1)沉砂池的格数不应小于2格，并应按并列系列设计，水量较小时可考虑一格工作，一格备用。

2)沉砂池按去除密度大于2.65t/ m3，粒径大于0.2mm的沙粒设计。

3)设计流量的确定。当污水由水泵提升时按水泵的最大组合流量计算，当污水自流进入时，应按最大设计流量计算。

4)设计流速的确定。设计流量时水平流速、最大流速应为0.3m/s，最小流速应为0.15m/s，最大设计流量时，污水在池内停留时间不应小于30s，一般为30~60s。

5)设计水深确定。设计有效水深不应大于1.2m，一般采用

0.25~1.0m，每格宽度不宜小于0.6m。

6)沉砂量的确定。城镇污水的沉砂量，可按3m3/10×104m3污水计算，沉砂含水率设为60%，容重为1.5t/m3。

7)砂斗容积按2d 的沉砂量计算，斗壁倾角55~60o。 8)池底坡度为0.01~0.02。

9)除砂一般采用机械方法，采用人工时，排砂管直径不应小200mm 。 沉砂池的计算

1、沉砂池水流部分的长度

沉砂池两闸板之间的长度为水流部分长度：

L=vt=0.3×30=9 m

式中：L ——水流部分长度，m; V ——最大流速，m/s;

t ——最大设计流量时的停留时间，s

2、水流断面积

A=Qmax/v=0.16/0.3=0.53 m 2

3、池总宽度

B=A/h2=0.53/0.5=1.06 m 式中：h2——设计有效水深=0.5m 4、沉砂室容积

式中：X ——城市污水沉砂量，一般用30m 3/106m 3； T ——清除沉砂的间隔时间2d ； 每个沉砂斗容积V 0=0.597/(2×2)=0.15 m 3 5、沉砂斗各部分尺寸

设斗底宽a1=0.5m ,斗壁与水平面倾角为55°，斗高h 3＇

=0.35m 。 沉砂斗上口宽：'3

21220.35

0.5=1.0m

55

55

h b b tg tg ?=

+=

+。

。

贮砂斗的容积：

6

max

1086400??=Z K XT Q V =0.16×30×2×86400/（1.39×106）=0.597 m 3

()()'2222330110.35

22221210.520.50.466h V a aa a m =++=?+??+?=

贮砂斗的高度：采用重力排砂，池底坡度i=6%，坡向砂斗，则 L 2=(L-2a -a 1)/2=(9-2×1-0.5)/2=3.25 m

h 3=h 3＇+0.06L 2=0.35+0.06×3.25=0.545 m

6、沉砂池总高度

H=h 1+h 2+h 3=0.3+0.5+0.45=1.345m 式中：h 1——超高，0.3m. 四．SBR 池计算

SBR 反应器，既序批式反应器，指进水、反应、沉淀、排水等都在同一反应器中。Q d =10000m 3/d,K z =1.39 运行周期：

反应器个数n 1=4，周期时间t=6h ，周期数n 2=4 即每周期各工序分配的时间： 进水时间：t e =6/4=1.5h 曝气时间：t a =2.5h 沉淀时间：t s =1h 滗水时间：t d =0.5h 闲置时间：t x =0.5h

反应时间比：e=t 0/t=25/6=0.42 曝气池容积： 出水溶解性BOD

7.1e z d e S S K fC =-

S Z ——二沉池出水总量，取S Z =20mg/l K d ——活性污泥自身氧化系数，取0.06

F ——二沉池中出水SS 中VSS 所占比例，取0.75 Ce ——二沉池出水SS ，取20 mg/l

曝气段污泥龄θc =20d -1，污泥产率系数Y 取0.6 即曝气池容积为

=20-7.1×0.06×0.75×20=13.61mg/L

V=YQ d θc (S 0-S e )/eXf(1+K d θc )

= 0.6×10000×20×(120-13.61)/[0.33×5000×0.75×(1+0.06×20)] =4689.4m

1

确定曝气池各部位尺寸：

设计4座曝气池即n=4

F 1

=

V/nH =4689.4/(4×5)=234.5m

2

设有效水深H=5m

设计池宽B=1.5×5=7.5m

设计池长度L=F 1/B=234.5/7.5=31.3m f 1复核污泥负荷：

Ns=Q d S 0/eXv=10000×120/(0.33×5000×4689.4)=0.155(kgBOD 5/kgMLSSgd) 即满足要求。 剩余污泥产量：

剩余污泥是由生物污泥和非生物污泥组成的。 ⑴剩余生物污泥

010001000

e v d S S X

X YQ

eK Vf -?=- T=18.5℃

2018.5201

(18.5)(20) 1.040.06 1.040.057T d d K K d ---=?=?=

∴ΔXv =0.6×10000×(120-13.61)/1000-0.33×0.057×4689.4×0.75×5000/1000=307.56m

3

⑵剩余非生物污泥

0(1)1000

e

s d b C C X Q f f -?=-?

式中：C 0——进水SS ，取280mg/l

F b ——进水VSS 中可生化部分比例，取0.65 ∴ΔXs=10000×(1-0.65×0.75) ×280×20/1000=28700Kg/d

∴剩余污泥总量为

ΔX=ΔXv+ΔXs=307.56+28700=29007.56kg/d 剩余污泥含水率按99％计算。 （3）SBR 剩余污泥泵的选择

选3台DS3127型潜水涡流耐磨泵，两用一备，功率7.5KW 。在反应池的建排泥坑。坡度为0.01 复核出水BOD 5:

22

24L 24ch a S K ft n ?=

+

24120

240.01850000.75 2.544.12/mg l

?=

+????=

即满足要求。

复核出水氨氮：

① 0..98(15)0

()(15)00

[10.833(7.2)T m T m D u u e pH K D -=?

-- 式中：um(15) —标准温度（15℃）时硝化菌最大比增长速度d-1，

取um(15)=0.5;

D0—曝气池内平均溶解氧，取2mg/l; K0—溶解氧速度常数，取1.3 PH —污水PH 值，取7.0

∴0.098(18.515)

(18.5)2

0.5[10.833(7.27.0)1.32

0.35

m u e

?-=???-?-+=

②硝化菌增长速度常数：

0.118(15)

(15)0.118(18.515)0.5 2.7180.76/T N N N K K e K mg l

--=∴=?= ③硝化菌比增长速度：

1/N c N u b θ=+

式中：N b —硝化菌自身氧化系数

=0.038

∴1

1/200.0380.09N u d -=+=

∴出水氨氮：

(18.5)(18.5)(18.5)(18.5)(18.5)

0.760.09

0.350.09

0.26/8/N N e m N K u N u u mg l mg l

=-?=

-=≤

需氧量计算：

R=a ’?Q ?S r +b ’?V ?X V

生活污水的a ’b ’的取值a ’：0.42—0.53， b ’：0.11—0.18。此设计中a ’ =0.5；b ’=0.15

R=0.5×10000×0.16+0.15×10000×0.16/0.15=2400d Qmax=Q ?1.4=10080 kg /d

曝气时间以4.5h 计，则每小时的需氧量为： 10080/24×4.5=1890kgO 2/h

每座反应池的需氧量：=1890/4=472.5kg/h 五．鼓风曝气量及设备选型：

设计算水温30℃，混合液DO 浓度为2mg/L 。池水深6m ，曝气头距池底0.8m ，则淹没水深为4.7m 。根据需氧量、污水温度以及大气压的换算，供氧能力为E A =10% a. 计算曝气池内平均溶解氧饱和度，即 )4210

026.2(

5

t

b s sb Q P C C +?= P b =1.013×105×9.8×103×4.8=1.48×10^5Pa

O t =

)

1.01(2179)

1.01(21-+-×100%= 19.3%

确定20℃和30℃（计算水温）的氧的饱和度： C S (20)=9.17mg/L; C S (30)=7.63mg/L

C Sb (30)= )4210026.2(

5t b s Q P C +?=7.63×)423

.1910026.21048.1(55+??=9.09mg/L C Sb (20)= )4210026.2(5t b s Q P C +?=9.17×)423

.1910

026.21048.1(55+??=10.95mg/L b ．计算鼓风曝气池20℃时脱氧清水的需氧量：

R0= [])

2030(042.1209.9195.085.017

.97200-?-???= 323kgO 2/h

c ．求供气量：

G s = =970m 3/mim

d ．选PBP 型橡胶盘形微孔曝气头

服务面积：3m2/个 空气流量：1.5~3.0m3/（h ?个）

曝气器阻力：180~280mmH2O 动力效率：4.46~5.19kgO2/KW ?h 氧利用率：18.4%~27.7%

e ．空气管道的沿程阻力损失h 1与局部阻力h 2损失之和：

h= h 1 + h 2 =4.8kpa

f ．空气扩散装置安装深度的的阻力：

h 3 =4.8×9.8=47.04kpa g ．空气扩散装置的阻力：

h 4 =5.1kpa

h ．鼓风机所需要增加的压力为：

H= h 1 + h 2 + h 3+ h 4 =4.8+47.04+5.1=56.94kpa 用六台鼓风机，4用2备，则每台鼓风机的供气量为： G

’

S=970/4=240 m 3/min

选RME-200型罗茨鼓风机，每台电动机功率为75KW 。

空气管和曝气器的平面布置如上图，鼓风机房出来的干管在相临的SBR池边上设置两根分管，两根分管分别设置10根支管，每根支管设置50个曝气器，每池共计500个曝气器，全池2000个曝气器。

上清液排出装置：撇水器

污水进水量Q s=10000m3/d，池数N=5，周期数n=2，则每池的排出负荷量为: 选5台SL600型连杆式旋摆滗水器。出水管直径500mm，滗水高度2~5m。设排水管的水平流速为2m/s则排水量为1395m3出水时间为1.5h

六接触消毒池与加氯间

接触池

设计廊道式接触反应池1座，水力停留时间t为30min，廊道水流速度为0.2m/s。

（1）接触池容积 V=Qt=0.16×30×60=288m3

（2）接触池池深设计为2.5m，则接触池面积F=V/h=357.8㎡

（3）廊道宽 b=Q/hv=0.16/(2.5×0.2)=0.08m

（4）接触池宽采用六个隔板，则7个廊道

B=7×2=14m

接触池长度 L=F/B=357.8/14=17.48m，取18m

加氯间

（1）加氯量：每立方米污水投加5g，则每天需氯量W=5×

20000/1000=100kg

（2）加氯设备：选用两台ZJ-2型转子加氯机，一用一备，单台加

?310?770mm

氯量为10kg/h，加氯机尺寸 550mm

七.浓缩池

设计说明

二沉池产生剩余活性污泥及其他处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵将其提升至污泥处理系统. 设置剩余污泥泵房两座.

污水处理系统每日排出污泥干重为430.4t/d ，按含水率99.0%计，污泥流量为

Q w =4303.5/(1%×1000)=430.4m3/d=17.9 m3/h 设计选型 ① 污泥泵扬程

幅流式浓缩池最高泥位为3.5m ，剩余污泥集泥池最低泥位为-2.0m ，则污泥泵静扬程为H o =5.5mH 2O 。

污泥输送管道压力损失为4.0mH 2O ，自由水头为1.5mH 2O ，则污泥泵所需扬程H 为: H=H 0+4.0+1.5=11.0mH 2O ② 污泥泵选型

污泥泵选用两台，两用两备。 单泵流量Q ≥Qw=16 m 3/h

选用1PN 污泥泵，Q=16m 3/h ，H=12mH 2O ，N=2.6KW 。

浓缩池面积A ： 式中：Q —污泥量，m3/d

C0—污泥固体浓度，kg/m3,取6 kg/m3 G —污泥固体通量，取30kg/(m3·d) Q=4940.2/[(1-99%)×1000]=494m 3/d

∴A=494×6/30=98.8m 2

浓缩池直径D ：

QC

A G

D=（4A /π）?=(4×98.8/3.14) ?=11.2m 浓缩池深度H:

浓缩池工作部分的有效水深

H 2=QT/24A=494×15/(24×98.8)=3.125 m （1） 超高h 1=0.3m ，缓冲层高度h 3=0.3m

浓缩池设机械刮泥。 （2）池底坡度造成的深度

2

4(

)22

D D h i =-? 式中：i —池底坡度，取0.05

D 2—污泥斗上底直径，取2.4m ∴410 2.4(

)0.050.1922

h m =-?= （3）污泥斗高度

021

50(

)tan 5522

2.4 1.0()tan 55 1.022D D h m

=-?=-?=

综上得，浓缩池深度：错误！未找到图形项目表。

八、厂区平面及高程设计

1厂区平面布置

（1）各处理单元构筑物的平面布置：

处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置：

12345

0.3 3.1250.30.19 1.04.915H h h h h h m

=++++=++++=

①贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。

方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段

③在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求5～10m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。

④各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。（2）平面布置

本着尽量节约用地，并考虑发展预留用地的原则，进行厂区的总平面布置，本期工程总占地面积约6.5亩，包括污水处理构筑物、建筑物、附属构筑物、道路绿化，按功能分为污水预处理区、污水主处理区、污泥处理区、生活管理区、预留的回用水处理区。平面布置图（见附件一）

（3）管线布置

厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管。

辅助建筑物：

污水处理厂的辅助建筑物有泵房，办公室，水质分析化验室，变电所，存储间，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。

在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽6～9m次干道宽3～4m，人行道宽1.5m～2.0m曲率半径9m，有30%以上的绿化。

2高程设计

（1）高程布置原则

①保证处理水在常年绝大多数时间里能自流排放水体，同时考虑污水厂扩建时的预留储备水头。

②应考虑某一构筑物发生故障，其余构筑物须担负全部流量的情况，还应考虑管路的迂回，阻力增大的可能。因此，必须留有充分的余地。

③处理构筑物避免跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。

④在仔细计算预留余量的前提下，全部水头损失及原污水提升泵站的全扬程都应力求缩小。

⑤应考虑土方平衡，并考虑有利排水。

（2）污水污泥处理系统高程布置

①厂区设计地面标高

暂定厂区自然地平标高为地面标高，可根据厂区现场实际情况对土方适当平衡。

②工艺流程竖向设计

处理厂进水管道管底标高暂定为39.83m，以此为依据，进行污水处理流程的竖向设计。