某城镇污水处理厂工艺初步设计设计说明书(含计算书)

目录

1 设计概论 (1)

1.1 课题意义 0

1.2 城镇污水常用处理方法 0

1.3 设计任务 (3)

1.4 设计资料 (4)

1.4.1 厂区概况 (4)

1.4.2 设计规模 (4)

1.4.3 设计水质 (4)

2 污水处理工艺选择 (5)

2.1 常用的城镇污水处理工艺比选 (5)

2.2 工艺方案确定 (6)

2.2.1 A2/O工艺原理 (7)

2.2.2 A2/O工艺流程图 (7)

3 污水处理构筑物设计计算 (8)

3.1 设计水量 (8)

3.2 粗格栅 (8)

3.2.1设计说明 (8)

3.2.2设计要求 (9)

3.3 污水提升泵房 (12)

3.3.1 设计说明 (12)

3.3.2 设计要求 (13)

3.3.3 设计计算 (14)

3.4 细格栅 (15)

3.4.1 设计说明 (15)

3.4.2 设计参数 (15)

3.4.3 设计计算 (15)

3.5 沉砂池 (16)

3.5.1 设计说明 (16)

3.5.2 设计要求 (17)

3.5.3 设计参数 (17)

3.5.4 设计计算 (18)

3.6 A2/O生物反应池 (19)

3.6.1 判断是否可用A2/O法 (19)

3.6.2 设计参数 (19)

3.6.3 设计计算（污泥负荷法） (20)

3.7 二沉池 (27)

3.7.1 设计说明 (27)

3.7.3 设计参数 (29)

3.8 配水配泥井 (33)

3.9 接触消毒池 (33)

3.9.1 设计说明 (33)

3.9.2 设计参数 (33)

3.9.3 设计计算 (34)

4 污泥处理构筑物的设计计算 (35)

4.1 污泥量的计算 (35)

4.2 污泥泵房 (36)

4.2.1 设计说明 (36)

4.2.2 设计计算 (37)

4.3 污泥浓缩池 (37)

4.3.1 设计说明 (38)

4.3.2 设计要点 (38)

4.3.3 设计计算 (38)

4.4 贮泥池 (40)

4.4.1 设计说明 (40)

4.4.2 污泥量 (40)

4.4.3 设计计算 (40)

4.5.1 设计说明 (40)

4.5.2 压滤机选型 (41)

4.5.3 加药量计算 (42)

5 污水处理厂总体布置 (42)

5.1 污水厂的平面布置原则 (42)

5.1.1 处理单元构筑物的平面布置 (42)

5.1.2 管、渠的平面布置 (43)

5.1.3 厂区道路，围墙设计 (44)

5.1.4 辅助建筑物 (44)

5.2 污水厂的平面布置 (45)

5.3 污水厂的高程布置 (46)

5.3.1 污水厂高程布置原则 (46)

5.3.2 高程布置时的注意事项 (47)

5.4 污水处理流程的高程计算 (47)

5.5 污泥处理流程高程计算 (50)

5.5.1 污泥处理构筑物的水头损失 (50)

5.5.2 污泥管道水头损失 (50)

5.5.3 污泥处理流程的高程布置 (51)

6 污水处理厂运行成本核算 (52)

6.2 运行费用 (52)

6.2.1 成本估算有关单价 (52)

6.2.2 运行成本估算 (53)

7 工程效益 (55)

8 结语 (55)

参考文献 (56)

致谢 (57)

1 设计概论

1.1 课题意义

由于城市化、工业化和农业集约化的迅速发展，以及人类对水资源、水污染认识上存有一些误区，使得许多城市原有水资源不敷所用，许多地区进入水资源的污染物超过其环境容量，从而导致水体污染。而我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，每年有近300亿立方米污水未经处理直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。水资源的短缺和水污染的加重，使人们已警觉到污水再生处理已直接关系到人民的健康安全和社会、经济的可持续发展、关系到子孙后代的可持续生存。

在国家可持续发展的新政策下,环境保护已受到各级政府和全国人民的重视,对污水进行彻底的治理以保护人类赖以生存的环境的重要性越来越大,高效节能的城市污水处理技术与工艺已能为国民经济的发展起到较大的推动作用。根据我国经济发展和环境保护需求，提出一套合理、经济、运转效率高的工艺流程对污水进行处理，以达标排放。对于保护环境，减轻环境污染，遏制生态恶化趋势，有着重要的意义。城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、氧化沟法、SBR法等等［1］。

1.2 城镇污水常用处理方法

城镇污水的主要污染物是有机物。污水中主要污染物为有机物，其

BOD5：COD Cr=0.468，该比值大于0.3，比较适合选用生化方法进行处理，因此污水处理工艺选择二级处理方案。目前，国内外经济适用的处理方法主要是生物法。在生物法中活性污泥法占绝大多数，活性污泥法有多种形式，应用最广泛的主要有以下3种：

（1）传统活性污泥法

传统活性污泥法及其传统形式改进型，有A/O与A2/O法。A/O法有两种，一是用于降磷的厌氧－好氧工艺，一是用于降氮的缺氧－好氧工艺。A2/O 法则是即除氮又除磷的工艺。活性污泥法的最基本流程是向污水中注入空气进行曝气，并持续一段时间后，污水中即生成一种絮凝体，这种絮凝体主要由大量繁殖的微生物群体所构成，它易于沉淀分离，并使污水得到澄清，这就是“活性污泥”。需处理的污水与回流的活性污泥同时进入曝气池，成为混合液，随着曝气池注入空气进行曝气，使污水与活性污泥充分混合接触，并供给混合液以足够的溶解氧，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，然后混合液进入二次沉淀池，在池中，活性污泥与澄清液分离后，一部分回流到曝气池进行接种，澄清液则溢流排放，在整个处理过程中，活性污泥不断增长，有一部分剩余污泥需要从系统中排除［2］。

（2）氧化沟法

氧化沟又称循环曝气池，类似活性污泥的延时曝气法，氧化沟具有传统活

性污泥法的特点，有机物去除率高，也具有脱氮功能。氧化沟这种高效、简单的特点，但氧化沟不宜采用地下式，占地也较大。其曝气池呈封闭沟渠型，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因而氧化沟又名“连续循环曝气池”［3］。氧化沟构造简单，运行管理方便且处理效果稳定。随着对氧化沟污水处理技术的不断改进，氧化沟的脱氮功能得到增强，在一定条件下，也可获得较好的生物除磷效果。氧化沟的形式很多，有多沟交替式氧化沟, 卡鲁塞尔式氧化沟和目前国际国内比较先进的奥贝尔氧化沟等等。

①多沟交替式氧化沟，它的特点是合建式，没有单独的二沉池，采用转刷曝气,通常有双沟和三沟式。这种氧化沟的脱氮除磷效果不稳定，如果在前面增加厌氧池，即可达到脱氮除磷的效果。

②卡鲁塞尔（Carroussel）氧化沟，它是分建式，有单独的二沉池，采用表曝机曝气，沟深大于多沟交替式氧化沟，长沙水质净化二厂就是这种工艺，它的脱氮除磷效果也不够理想，如果要求脱氮除磷，也需增加一些设施。

③奥贝尔（Orbal）氧化沟，它也是分建式，有单独二沉池，采用转碟曝气，沟深也较大，现在四川、北京、山东、浙江等地都在采用，它的脱氮效果很好，但除磷效率不够高，要求除磷时还需采取一些措施。

④一体化氧化沟（（Integrated oxidation ditch），是合建式，沉淀池建在氧化沟内，已在四川成都市新都污水厂和山东高密市污水厂应用。它既是连续进出水，又是合建式，且不用倒换功能，从理论上讲最经济合理，但在一些具体技术问题上还不十分成熟，因此影响了它的推广使用［4］。

图1-1 氧化沟工艺流程图

（3）SBR法

SBR工艺为间歇式延时曝气活性污泥法，它的基本特点是在一个池子中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥［5］。

随着SBR工艺的改进，目前SBR工艺变种有多种形式，比较典型的有连续进水周期循环活性污泥法（简称CASS法），间歇进水周期循环式活性污泥法（简称CAST法），间歇式循环曝气活性污泥法（简称ICEAS法），连续曝气和间歇曝气相结合的活性污泥法（简称DAT－IAT法），三池连体型前部连续曝气和后部交替曝气相结合的活性污泥法（简称UNITANK法）等，以上几种改进型的SBR工艺都各有其特点。

1.3 设计任务

本次毕业设计的主要任务是完成咸安区A2/O工艺处理城市污水设计。工程设计内容包括：

（1）进行污水处理厂方案的总体设计：通过调研收集资料，确定污水处理工艺方案；进行总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图。

（2）进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计和施工图设计、设备选型，图中应有设备、材料一览表和工程量表。

（3）进行辅助建筑物(包括鼓风机房、泵房、加药间、脱水机房等)的设计：包括尺寸、面积、层数的确定；完成设备选型和设备管道安装图。

1.4 设计资料

1.4.1 厂区概况

厂区地形平坦，设地面标高为0.00m；地下水位-10.0m；该地区年平均气温16.8℃，极端最高气温40.2℃，极端最低气温-15.4℃；年平均降水量1577.4毫米；冬季盛行偏北风，偏冷干燥；夏季盛行偏南风，高温多雨。1.4.2 设计规模

污水量标准包括生活污水和工业污水两部分。该厂区的综合用水量定为625升/人•日，综合污水量按照给水量标准的80%计，则平均污水量标准为500升/人•日。按近期规划人口10万人计算，则该污水处理厂的近期设计污水量为：50000m3/d。

1.4.3 设计水质

进水水质根据该地区环保局监测的城镇污水水质，出水水质参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，出水排入淦河；

表1-1 污水厂设计进出水水质对照表

单位(mg/L)COD Cr BOD5SS TN TP NH3-N

进水32015020035415

出水≤60≤20≤20≤151≤5

去除率/%≧81.25≧86.7≧90≧5775≧66.7

2 污水处理工艺选择

2.1 常用的城镇污水处理工艺比选

该污水处理厂日处理能力约5万吨,属于中小规模的污水处理厂。按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。可供选取的工艺：，A2/O工艺，氧化沟工艺，SBR及其改良工艺。

上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺比较多，为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺进行经济技术比较。

表2-1 适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较

2.2 工艺方案确定

本项目污水处理的特点为：①污水以有机污染为主，BOD/COD =0.75,可

生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；②污水中主要污染物指标BOD 、COD 、SS 值为典型城市污水值。

针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生

化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用，处理工艺尚应硝化，考虑到NH 3-N 出水浓度排放要求较低，不必完全脱氮。根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“A 2/O 活性污泥法”［6］。

2.2.1 A 2/O 工艺原理

A 2/O 分为三大部分，分别为厌氧、缺氧、好氧区。原污水从进水井内首先进入厌氧区，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。污水经过第一厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的，循环的混合液量较大，一般为2Q(Q ——原污水流量)。混合液从缺氧反应器进入好氧反应器——曝气器，这一反应器单元是多功能的，去触

B OD ，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有N NO 3 ，污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD 则得到去除。流量为2Q 的混合液从这里回流缺氧反应器。

2.2.2 A 2/O 工艺流程图

图2-1 A/A/O 工艺流程图

该流程包括完整的二级处理系统和污泥处理系统。污水经由一级处理的格

栅、沉砂池进入二级处理的厌氧池缺氧池和曝气池，然后在二次沉淀池中进行泥水分离，二沉池出水后直接排放。二沉池中一部分污泥作为回流污泥进入二级处理部分，剩余污泥与初沉池污泥进入污泥浓缩池，经浓缩之后的污泥进入脱水机房加药脱水，最后外运。

3 污水处理构筑物设计计算

3.1 设计水量

平均流量：Q a =50000t/d ≈50000m 3/d=2083.3 m 3/h=0.579 m 3/s=579 L/s

总变化系数：K z =

0.11Qa 7.2 =11.05797.2 =1.34 ∴设计流量Q max ：

Q max = K z ×Q a =1.34×50000 =67000 m 3/d =2791.7 m 3/h =0.776

m 3/s

3.2 粗格栅

3.2.1设计说明

粗格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。

格栅型号：链条式机械格栅

3.2.2设计要求

（1）污水处理系统前格栅条间隙，应该符合以下要求：

a：人工清除25～40mm；b：机械清除16～25mm；c：最大间隙40mm，污水处理厂也可设细粗两格栅；

（2）若水泵前格栅间隙不大于25mm时，污水处理系统前可不再设置格栅；

（3）在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3），一般采用机械清除；

（4）机械格栅不宜小于两台，若为若为一台时，应设人工清除格栅备用；

（5）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s；

（6）格栅前渠道内的水速一般采用0.4～0.9m/s；

（7）格栅倾角一般采用45～75；

（8）通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m；

（9）格栅间必须设置工作台，台面应该高出栅前最高设计水位0.5m.工作台上应有安全和冲洗设施；

(10) 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m。

3.2.3设计计算

图3-1 粗格栅设计简图

(1) 栅条的间隙数n ==bhv Q n αsin max （3-1）

式中： Q max ——最大设计流量，m 3/s ；

n ——栅条间隙数，个；

α——格栅倾角，取60°；

b ——栅条间隙，m ，16～25mm ，取b =0.025m ；

h ——栅前水深，m ， 取h =0.4m ；

v ——过栅流速，m/s ，0.6～1.0m/s ，取v =1.0m/s ；

代入公式计算可得，n=55.89个，取56个

（2）栅槽宽度 B

(1)B S n bn =-+ （3-2）

式中： S ——栅条宽度，取0.01 m ；

则： B=0.01（56-1）+0.02⨯60=1.75m

（3）通过格栅的水头损失1h

1h h k =o 2sin 2v h g

ξα=o 4()s b ξβ= sin α2g

v )b s k ββh 2341= (3-3) 式中： h 1——设计水头损失，m ；

h 2——栅前渠道超高，m ，一般取2h =0.3m ；

g ——重力加速度，m/s 2，取g =9.81 m/s 2；

k ——格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，取 k =3；

ξ——阻力系数，其值与栅条断面形状有关；

β——形状系数，取β=2.42（由于选用断面为锐边矩形

的栅条）；

代入计算得，h 1=0.260m

为避免造成栅前涌水，将栅后槽底下降1h 作为补偿,见图3-1。

(4) 栅后槽总高度H

12H h h h =++= 0.4+0.260+0.3=0.760 m 。

(5) 栅槽总长度L

① 111

2tan B B l α-= (3-4) 式中： 1l ——进水渠道渐宽部分的长度，m;

1B ——进水渠宽，m ，取1B =0.65 m;

1α——进水渠道渐宽部分的展开角度°，取

1α=20°；

代入计算可得，1l =1.52m

② 122l l = (3-5) 式中： 2l ——栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度（一般为渐宽

部分长度的1/2），m ；

则： 122

l l ==0.76 m ③ 21h h H +==0.3+0.4=0.7m

④ 112 1.00.5tan H L l l α

=++++

=4.18m （6）每日栅渣量W

max 1864001000Q W W K =总 (3-6) 式中： 1W ——单位栅渣量，m 3/103m 3污水，取1W =0.07 m 3/103m 3

污水；

代入计算可得，W=3.5m 3/d m 3/d

故采用机械清渣，栅渣用汽车运走。

(7) 进水与出水渠道

城市污水通过DN1000mm 的管道送入进水渠道，设计中取进水渠道

宽度1B =0.65m ，进水水深h =0.4m ，出水渠道1B =0.65m ，出水水深

h =0.4m 。

3.3 污水提升泵房

3.3.1 设计说明

提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。泵房形式取决于泵站性质，建设规模、选用的泵型与台数、进出水管渠的深度与方位、出水压力与接纳泵站出水的条件、施工方法、管理水平，以及地形、水文地质情况等诸多因素。

泵房形式选择的条件：

(1)由于污水泵站一般为常年运转，大型泵站多为连续开泵，故选用自灌

式泵房。

(2)流量小于3

m s时，常选用下圆上方形泵房。

2/

(3)大流量的永久性污水泵站，选用矩形泵房。

(4)一般自灌启动时应采用合建式泵房。

选择集水池与机械间合建的半地下矩形自灌式泵房，这种泵房布置紧凑，占地少，机构省，操作方便，而且均衡了污水流量，以保证处理的稳定。

自灌式泵房的优点是不需要设置引水的辅助设备，操作简便，启动及时，便于自控。自灌式泵房在排水泵站应用广泛，特别是在要求开启频繁的污水泵站、要求及时启动的立交泵站，应尽量采用自灌式泵房，并按集水池的液位变化自动控制运行。

集水池：集水池与进水闸井、格栅井合建时，宜采用半封闭式。闸门及格栅处敞开，其余部分尽量加顶板封闭，以减少污染，敞开部分设栏杆及活盖板，确保安全。

3.3.2 设计要求

（1）应根据污水量，确定污水泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管之间设计流量相同；

（2）污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须用防水墙隔开，允许渗漏，做法按结构设计规范要求；

（3）相邻两机组突出部分的间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。

3.3.3 设计计算

图3-2 污水提升泵房草图

设计水量67000m3/d，选择用4台潜污泵(3用1备)，则单台流量为

Q单=2791.7÷3=930.56m3/h

根据高程计算结果得知，扬程为6.9121m。选用350QZ-100型轴流式潜水排污电泵，其主要技术参数见表3-1。

表3-1 350QZ-100型轴流式潜水电泵

扬程/m流量/(m3/h)转速/(r/min)轴功率

/kw 叶轮直径

/mm

效率/%

7.221210145029.930079.5（1）集水池容积