工艺技术_污水处理厂及配套污水管网工程设计

本科毕业设计说明书题 目： 安平县城区污水处理厂及配套污水管网工程设计院 （部）： 市政与环境工程学院专 业： 给水排水工程班 级： 水工081姓 名： 于雷学 号： 2008041189指导教师： 王永磊完成日期： 2012年6月13日我们总羡慕别人的幸福，却常常忽略自己生活中的美好。其实，幸福很平凡也很简单，它就藏在看似琐碎的生活中。幸福的人，并非拿到了世界上最好的东西，而是珍惜了生命中的点点滴滴，用感恩的心态看待生活，用乐观的态度闯过磨难。目 录摘 要VABSTRACTVI第一章 设计依据及设计任务1.1设计题目11.2设计任务11.3设计内容和要求11.4设计原始资料2第二章 城镇排水管网设计2.1排水系统的确定42.1.1 排水系统规划设计原则42.1.2排水系统体制的选择42.1.3管道定线及平面布置52.1.4布置方案的选择52.2污水设计流量计算62.2.1生活污水设计流量62.2.2工业废水设计流量72.2.3城市污水设计总流量72.3污水管道流量计算82.3.1布置污水管道82.3.2街区编号并计算其面积82.3.3划分设计管段，计算设计流量82.4污水管道水力计算102.5管网提升泵站11第三章 污水处理厂工艺流程的确定3.1污水处理厂的规模123.2设计水质分析123.2.1进出水水质123.2.2污水处理程度计算123.2.3进水水质分析133.3污水处理厂选址143.4污水处理工艺流程153.5污水处理厂工艺比选163.5.1二级处理主体工艺选择163.5.2二级处理优选工艺比较183.5.3污水深度处理流程选择193.5.4污泥处理工艺流程选择193.5.5污水处理工艺流程图203.6污水处理构筑物的选择203.6.1格栅203.6.2沉砂池203.6.3初沉池213.6.4 CAST反应池213.6.5絮凝池233.6.6沉淀池243.6.7滤池253.6.8消毒工艺263.6.9计量设备27第四章 一级处理构筑物4.1进厂计量设备284.2进水闸井工艺设计284.2.1污水厂进水管284.2.2进水闸井284.3格栅的设计计算294.3.1粗格栅的计算294.3.2细格栅的计算324.4提升泵站364.4.1设计概述364.4.1集水间计算364.4.2水泵总扬程估算374.4.3水泵选型374.4.4机器间计算374.4.5泵房平面尺寸384.5钟式沉砂池384.6平流沉淀池39第五章 二级处理构筑物5.1 CAST反应池设计原理445.2 CAST反应池设计计算445.3 CAST反应池供氧量、供气量计算515.4 CAST反应池主要设备设计计算55第六章 深度处理构筑物6.1深度处理提升泵站596.2加药间设计计算596.2.1 设计参数596.2.2设计计算616.2.3药剂仓库646.3机械混合池设计计算646.3.1设计参数646.3.2设计计算656.4机械搅拌絮凝池设计计算676.4.1设计参数676.4.2设计计算676.5斜管沉淀池设计计算706.5.1设计参数706.5.2设计计算716.5.3核算746.6 V型滤池设计计算756.6.1设计参数756.6.2平面尺寸计算766.6.3反冲洗管渠系统776.6.4滤池管渠的布置796.6.5 V型槽的设计816.6.6滤头个数826.7紫外线消毒系统设计826.7.1设计参数826.7.2设计计算826.8出水计量设备83第七章 污泥处理系统工艺设计7.1贮泥池857.1.1设计参数857.1.2设计计算857.2污泥浓缩脱水机房877.2.1浓缩脱水机选择877.2.2脱水污泥量计算877.2.3加药量计算887.2.4脱水机房尺寸887.2.5附属设施计算88第八章 污水厂总体布置8.1 平面布置908.1.1 平面布置的一般原则908.1.2 厂区平面布置形式908.1.3 污水厂平面布置的具体内容918.2 污水厂的高程布置918.2.1 污水厂高程布置注意事项：918.2.2 污水厂的高程布置918.2.3 高程计算92第九章 供电仪表与供热系统设计9.1 变配电系统969.2 监测仪表的设计969.2.1 设计原则969.2.2 检测内容96第十章 劳动定员10.1 定员原则9710.2 污水厂定员97第十一章 工程概算及其运行管理11.1工程概算9811.1.1排水管道工程投资9811.1.2污水处理厂投资9811.1.3污水处理成本计算9811.1.4工程总投资10011.2 安全措施10011.2.1 安全措施10011.2.2 污水厂运行中注意事项100谢 辞101参考文献102附 录一、街区面积103二、污水管网干管流量计算103三、污水管网主干管流量计算表105四、污水管网水力计算表106摘 要本次设计为安平县城区污水处理厂及配套污水管网工程设计。设计人口密度为164cap/ha，污水定额为126L/（capd），污水管网全长约39km，服务面积1707.53公顷。 根据城区地形等因素，确定主干管和干管。经过水力计算，最大埋设深度为6.18m，最大管径为DN1200，管网设总提升泵站1座，管材采用钢筋混凝土。污水处理厂位于安平县东北部。污水处理量60000 m3/d，占地85000 m2 。根据出水水质要求，采用CAST工艺作为最佳工艺，其处理流程为：进水粗格栅泵站细格栅沉砂池初沉池CAST反应池泵站机械混合池机械絮凝池斜板沉淀池V型滤池紫外线消毒池出水。管网总投资4539.14万元，污水处理厂总投资为13600万元。关键词：排水管网；污水处理厂；循环式活性污泥工艺 Anping Wastewater Treatment Plant and Attached PipeNetworks Project DesignABSTRACTThis is a design of wastewater treatment engineering,including Anping wastewater pipe networks and wastewater treatment plant design.The population density of this design is 164cap/ha and the wastewater discharge quota is 126L/(capd). The whole length of the wastewater pipe network is about 39 km and the service area of the network is about 1707.53hectares. According to the landform of the Anping Town, the pipe network schemes are completed. Hydraulic calculation showed that the maximal burial depth of the pipe network is 6.18m and the maximal diameter of pipes is DN1200. There are one pumping stations set for lowing the depth of the pipe network. The reinforced concrete pipes are adopted in this design. The wastewater treatment plant lies in the northeast of Anping Town. The disposed scale of wastewater treatment plant is 60000m3/d and its area is about 85000 m2. According to the require of water quality, CAST is chosen as the most favorable technique. According to the demand of nitrogen and phosphorus removal, also the quality of the influent and effluent, the treatment process is as follow: Influent Coarse grid Pumping house Thin grid Grit chamber Primary sedimentation tankCAST ditch Pumping houseMachanical mixing pool Machanocal flocculating tankPlate sedimentation tankUltraviolet disinfection poolEffluent. The investment of pipe networks and wastewater treatment plant are 453,914,00 yuan and 136,000,000 yuan respectively.Key Words: Wastewater pipe network; Wastewater treatment plant; Cyclic Activated Sludge Technology第一章 设计依据及设计任务1.1设计题目安平县城区污水处理厂及配套污水管网工程设计1.2设计任务1城区污水管网设计（1）城区污水管网总平面布置（进行方案比选）。（2）完成污水主干管的纵剖面图。2. 污水厂设计（1）确定污水处理工艺流程（进行方案比选）。（2）设计计算单体处理构筑物 (包括污水和污泥部分) 。 （3）进行污水处理厂平面布置以及高程设计。（4）编制主要设备材料表。3完成工程投资估算。4完成设计说明书及计算书一份。1.3设计内容和要求1设计说明书及计算书一份，不少于2万字。包括中英、文摘要，目录、绪论或概要、设计方案的选择与确定、工艺流程说明、工艺流程计算、附属建筑物的确定及水厂人员编制、投资估算、必要的附录、主要参考文献，要求文字语句通顺，书写字迹工整。设备材料表附于设计说明书后面。2. 设计图纸一套。图纸数量要求折合18张以上（手绘1张），内容包括：（1）污水管网：要求完成污水管网总平面布置，管网计算成果图，以及一条主干管一段剖面图。（2）污水厂平面图：要求以计算或选定尺寸按一定比例绘出全部处理构筑物，并绘出污水、污泥、上清液等各种管渠，厂区道路、绿化、厂界。标注构筑物定位尺寸，在图纸右上角绘出风向玫瑰图及指北针。绘制管线等图例，列表说明图中构筑物的名称、数量、尺寸。（3）污水厂高程图：要求沿污水、污泥在处理厂中流动的最长路程中各处理构筑物、连接管渠的剖面展开图，画出设计地面线及标高。根据计算结果标注各构筑物顶部、底部及水面线标高，标注构筑物名称、连接管管径。（4）污水厂单体构筑物工艺图：构筑物工艺图包括平面图、剖面图，应将构筑物及其附属设备及部件按计算尺寸以一定比例详细绘出，并注明构筑物的详细尺寸，编制材料表。3工程投资估算对管网及污水处理厂分别进行工程投资估算。1.4设计原始资料1.地形资料安平县城区规划图纸(含地形标高)一张，比例见图纸。2.设计进出水水质设计进水水质：CODcr550mg/l；BOD5280mg/l；SS220mg/l；TN45mg/l；NH3-N35mg/l；TP5.0mg/l。设计出水水质：出水满足城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级A标准。3.城县人口及用水情况安平县2011年城区人口12万人，根据总体规划，2015年城区人口将达到20万人，2020年将达到28万人。4.气候条件安平县属温带季风大陆性气候，夏暖冬冷、降雨集中。风向以东北和东南为盛、西风较少，夏季主导风向为东南风，年平均风速为3.4米/秒。5.水文和水文地质安平县工程地质良好，地下土壤为砂质粘土，地下水水位深度在45m。城区主要河流洙水河，最终排入南四湖。距离城市较近的洙水水库，为南阳水厂取水水源。6主要工业企业安平县城区主要用水企业位置已标在城市规划图纸上。雪花造纸厂：2500m3/d；黄岗化工厂：2100 m3/d；金属制品厂：1500m3/d；百成植物油厂：1195m3/d；圣润纺织有限公司：1120 m3/d；卧龙纸业有限公司：3340 m3/d；嘉隆公司：1452 m3/d；华星生化有限公司：161 m3/d；嘉冠油脂化工厂：2200 m3/d；热电厂：3050 m3/d。第二章 城镇排水管网设计2.1排水系统的确定2.1.1 排水系统规划设计原则1排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划，并应与城市工业企业中其他单项工程建设密切配合，相互协调，该县城的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响；2排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处置协调；3考虑污水的集中处理与分散处理；4设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调，以节省总投资；5排水工程的设计应全面规划，按近期设计考虑，远期发展；6排水工程设计时考虑原有管道系统的使用可能；7 在规划设计排水工程时必须认真执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定；2.1.2排水系统体制的选择排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、水质、水量、地形、对条件确定。1.从环境保护方面来看如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后再排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的，但这时截流主干管很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应增加。采用截流式合流制时，雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体，水体受到污染。分流制排出污水和雨水，初雨径流未加处理就直接排入水体，对城水体也会造成污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，故应采用分流制。2.从造价方面来看合流制排水管道的造价比分流制一般要低20%-40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。3.从维护管理方面来看雨天时污水在合流制管道中才接近满流，因而晴天时合流制管道内流速较低，易于产生沉淀。但据经验，管中的沉淀易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护费用可降低。但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。综合考虑各个因素，为了更好的保护环境，适应以后的发展，且便于污水厂的运行管理，采用分流制排水系统。 2.1.3管道定线及平面布置正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道系统设计的重要环节。定线按主干管、干管顺序依次进行，且遵循主要原则：1.尽可能在管线较短和埋深较小的情况下让最大区域的污水能自流排出。2.定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，一般宜顺坡排水。3.在整个排水区域较低的地方敷设主干管及干管，以便于支管的污水自流流入。而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。4.在地形平坦的地区，应避免小流量的横支管长距离平行等高线敷设。当地形斜向河道的坡度很大时，主干管与等高线平行敷设。干管与等高线平行5.污水支管的平面布置取决于地形及街坊建筑特征,并应便于用户接管排水。街道支管通常敷设在街坊较低一边的街道下。6.污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。7.管道应布置在坚硬密实的土壤中,尽量减少穿越高地，基质土壤不良地带。尽量避免或减少与河道、铁路的交叉。8.为了增大上游干管的直径，减小敷设坡度，以至能减小整个管道系统的埋深。将产生大流量污水的工厂或公共建筑的污水排除口接入污水干管起端是有利的。2.1.4布置方案的选择根据管道定线原则及城区实际情况，设计初步考虑两套方案。管道的布置方案应在同等条件和深度下进行技术经济比较，选择最佳方案。两个方案的污水管道系统都采用截流式布置。方案一：由于城市地形西南高，东北底，考虑风向为东南风，河流方向自西流向北。所以污水厂及出水口设在城市东面，使所有污水尽量靠重力排出。根据铁路和城市排洪沟布置，分别在铁路两侧主干道设置两条主干管，均为东西布置铁路北侧主干管连接污水厂，铁路南侧主干管需穿越铁路接入铁路北侧主干管。方案二：相对方案一，铁路南侧主干管分为3条，为南北布置，根据城区南侧排洪沟分为两个排水区域，需要穿越两个铁路，多次穿越排洪沟，管段增多。综合管网施工难度和投资，选用方案一作为管网布置方案。2.2污水设计流量计算2.2.1生活污水设计流量1居住区生活污水定额居住区生活污水定额根据室外给水设计规范规定的综合生活用水定额确定。安平县人口不足50万，属于中小城市，按地域划分为二区，故取综合生活用水定额为140L/(人d)。污水定额按用水定额的90%计，则污水定额n=14090%=126 L/(人d)。2.设计人口及人口密度按照污水排水系统设计期限终期的规划人口数。本设计2020年人口达到28万人。城区总面积为1707.53ha，则人口密度p=164cap/ha。3.污水平均流量污水平均流量Q=设计人口污水定额 =28000126243600=408.33L/s=35280m3/d总变化系数 KZ=2.7Q0.11 （2.1）则 KZ=2.7408.330.11=1.39则居住区生活污水设计流量为 Q1=nNKZ86400 （2.2）Q1=1262800001.3986400=569.07L/s2.2.2工业废水设计流量企业污水排放量估算为新鲜用水量的0.80.9倍本设计统一取0.9倍。则各企业废水设计流量为：表2.1 企业废水设计流量序号企业名称废水设计流量（L/s）1雪花造纸厂26.042黄岗化工厂21.883金属制品厂15.364百成植物油厂12.455圣润纺织有限公司11.676卧龙纸业有限公司34.797嘉隆公司15.138华星生化有限公司1.689嘉冠油脂化工厂22.9310热电厂31.77总计193.96则工业废水设计流量为193.96L/s=18618 m3/d2.2.3城市污水设计总流量Q总=Q1+Q2=763.03L/s2.3污水管道流量计算2.3.1布置污水管道从城区平面图上可知该区地势自南向北倾斜，县城南侧有一铁路将城市分为两半，可划分为两个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线平行布置，主干管布置在铁路两侧的主干道上，基本上与等高线垂直。整个管道系统呈正交式布置。 2.3.2街区编号并计算其面积将各街区编上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，结果见附表表1中，用箭头标出各街区的污水排出方向。2.3.3划分设计管段，计算设计流量（1）设计管段的划分 设计管段：两个检查井之间的管段，如果采用的设计流量不变，且采用同样的管径和坡度，则称它为设计管段。 划分设计管段：只是估计可以采用同样管径和坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。设计管段的起止点应依次编上号码。因排水管区遇到铁路，不能按原有的坡度埋设，所以要设倒虹管。（2）设计管段设计流量的确定每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量：本段流量 q1 是从本管段沿线街坊流来的污水量；转输流量 q2 是从上游管段和旁侧管段流来的污水量；集中流量q3 是从工业企业或其它产生大量污水的公共建筑流来的污水量。对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变化的，即从管段起点的零逐渐增加到终点的全部流量。为便于计算，通常假定本段流量从管段起点集中进入设计管段。而从上游管段和旁侧管流来的转输流量 q2和集中流量 q3对这一管段是不变的。本段流量是以人口密度和管段的服务面积的乘积来计算，其计算公式如下： q= qF （2.3）式中 q设计管段的本段流量（L/s）； F 设计管段的本段服务面积（ha）； q比流量（L/sha）。比流量是指单位面积上排出的平均污水量。比流量可用下式计算：q （2.4）式中 n 生活污水定额（L/人d）；人口密度（人/ ha）。在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量，本次设计中，该城市，人口密度分别为164cap/ha，污水定额为126L/(capd)，则比流量为：q = 0.239（L/sha）；某一设计管段的设计流量可由下式计算： q= (q+ q) k+q3 (2.5)式中 q 某一设计管段的设计流量（L/s）； q 本段流量（L/s）； q 转输流量（L/s）； q 集中流量（L/s）； k 生活污水总变化系数。生活污水量总变化系数可以从下表查得表2.2 生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）51540701002005001000总变化系数（KZ）2.32.01.81.71.61.51.41.3各干管设计流量计算见附表2，各主干管设计流量计算见附表3。2.4污水管道水力计算在确定管段设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。一般常列表进行计算，水力计算步骤如下：(1)计算每一设计管段的长度，结果见附表4表从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中。(2) 将各设计管段的设计流量列入表中。设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中。(3) 计算每一设计管段的地面坡度，计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度时参考。(4) 确定起始管段设计参数确定起始管段的管径以及设计流速v，设计坡度I，设计充满度h/D。(5)确定其他管段设计参数确定其它管段的管径D、设计流速v、设计充满度h/D和管道坡度I。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm为一级），或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速表2.3 最大设计充满度管径（D）或暗渠高（H）（mm）最大设计充满度（）200-300350-450500-90010000.550.650.700.75(6)最小管径与最小设计坡度最小管径与最小设计坡度可见下表：表2.4最小管径和最小设计坡度污水管道位置最小管径（mm）最小设计坡度街坊和厂区内街道2003000.0040.003(7)计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度： 根据设计管段长度和管道坡度求降落量； 根据管径和充满度求管段的水深； 确定管网系统的控制点； 求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度； 确定最小埋深。现行的室外排水设计规范规定：在车行道下的排水管道，其最小覆土厚度一般不得小于0.7 m。在对排水管道采取适当的加固措施后，其最小覆土厚度值可以酌减。(8)污水管道的衔接管道的衔接方法：主要有水面平接、管顶平接两种：（a）水面平接：是指在水力计算中，上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平，即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同。 适用于管径相同时的衔接。（b）管顶平接：是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。采用管顶平接时，下游管段的埋深将增加。这对于平坦地区或埋深较大的管道，有时是不适宜的。这时为了尽可能减少埋深，可采用水面平接的方法。以上计算均应列表计算，各节点的高程、各管段长度及水力计算表见附表5。2.5管网提升泵站安平县排水管网为减少主干管埋设深度，使铁路南侧主干管能顺利接入污水厂主干管，设一座污水提升泵站，在铁路南侧兖兰路主干管起端29点。泵站流量28.12L/s=101.23m3/h，扬程2.0m。水泵选型：表2.5 水泵性能参数表型号流量扬程转速功率效率出口直径重量100QW120-10-5.5120m3/h10 m1440r/min5.5kw77.2%100mm190kg第三章 污水处理厂工艺流程的确定3.1污水处理厂的规模污水厂规模以平均日流量确定：平均日污水量=生活污水平均流量+工业废水集中流量=35280+18618=53898m3/d（取6万m3/d）3.2设计水质分析3.2.1进出水水质2003年7月1日实施的城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002规定：当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级A标准；城镇污水处理厂出水排入GB3838地表水三类功能水域（划定的饮用水源保护区和游泳区除外）执行一级标准的B标准。本工程中处理厂出水近期考虑回用，因此执行一级A标准。该污水处理厂的进水水质如表3.1所示：表3.1设计进水水质项目BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)T-P(mg/l)污水厂28055022035455.0污水处理厂设计出水水质见表3.2。表3.2 设计出水水质项目BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)T-P(mg/l)限制1050108150.53.2.2污水处理程度计算BOD去除率：E = = 96SS去除率：E = = 95COD去除率：E = = 91TN去除率：E = = 75TP去除率：E = = 90NH3N去除率：E = = 77根据以上确定的污水处理厂进水水质和出水水质，各污染物要求达到的处理程度见表3.3。表3.3 污水处理程度表污染物进水浓度(mg/l)出水浓度(mg/l)去除率（%）COD5505091BOD52801096SS2201095NH4-N35877TP50.590TN4515753.2.3进水水质分析污水处理厂进水水质技术性能指标见表3.4。表3.4 污水厂进水水质技术性能指标项 目比 值BOD5/CODCr0.51BOD5/TN6.22BOD5/TP56a. BOD5/CODCr比值污水BOD5/CODCr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODCr0.45可生化性较好，BOD5/CODCr0.3可生化，BOD5/CODCr0.3较难生化，BOD5/CODCr0.25不易生化。本设计污水处理厂BOD5/CODCr=0.51，可生化性较好，生化法易于处理。b. BOD5TN（即C/N）比值C/N比值是判别能否有效脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N2.86就能进行脱氮上讲，但一般认为， C/N3.5才能进行有效脱氮；城市污水生物脱氮除磷处理设计规程则规定，C/N宜大于4。本工程进水水质C/N=6.22，非常适合生物脱氮。c. BOD5TP比值该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5TP是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明显。分析本工程进水水质，BOD5TP =56，非常适合采用生物除磷工艺。综上所述，本设计污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生化处理工艺，而且非常适合采用生物脱氮除磷的工艺。3.3污水处理厂选址未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发展和生态环境，危及国计民生。所以，在污水排入水体前，必须对城市污水进行处理。而且工业废水排入城市排水管网时，必须符合一定的排放标准。最后流入管网的城市污水统一送至污水处理厂处理后排入水体。 在设计污水处理厂时，选择厂址是一个重要环节。厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。 选择厂址应遵循如下原则： 1.为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300米。2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。4.要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力。5.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。根据以上原则，将污水处理厂建在该城的东北角，离城区325米、离河道75米。水厂位于流经该城的河流下游。水厂地质条件较好，地下水位也较低，有利于施工。水厂地面标高35.60米，河流最高水位34.60米，水厂不会受冲淹。该城常年主导风向东南风。水厂设在城市主导风向的下方，不会影响城区的环境卫生。厂内的生活区位于主导风向的上方。3.4污水处理工艺流程本设计的出水水质要满足城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级A标准，即出水要达到回用水的基本要求。因此，本设计的工艺流程，除了包括完整的二级处理系统和污泥处理系统外，还需要增加深度处理系统，使出水稳定达到一级A标准。该流程的一级处理是有格栅、沉砂池和初次沉淀池所组成，其作用是去除污水中的固体污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数毫米的悬浮物。污水的BOD值通过一级处理能够去除20%30%。二级处理系统是城市污水处理工程的核心，它的主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。二级(强化)处理应确保有机物、悬浮固体和氮、磷营养物有足够高的去除率，一般采用生物除磷和生物硝化/反硝化方法，必要时增加化学协同除磷。特殊(微量)污染物和有毒有害物质应尽量在工业企业源头加以控制，必要时在深度处理工艺流程中设置针对特定水质指标的处理单元。二级(强化)处理之后的深度处理应以过滤工艺为核心单元、混凝沉淀为强化手段，起到高效去除悬浮固体和胶体物质的作用，降低处理水的浊度和消除病原体，必要时通过调整混凝剂优选和剂量同步完成化学除磷。污泥是污水处理过程的副产品，也是必然的产物。如从初沉池排出的沉淀污泥，从生物处理系统排出的生物污泥等。这些污泥应加以妥善处置，否则会造成二次污染。在城市污水处理系统中，对污泥的处理多采用由厌氧消化、脱水、干化等技术组成的系统，本工艺采用浓缩脱水设备对生污泥直接进行处理，泥饼运往污泥处理厂，本工艺不设消化池。3.5污水处理厂工艺比选3.5.1二级处理主体工艺选择本设计的污水处理厂的建设规模为6万m3/d，属中型污水厂。由于城市污水的主要污染物是有机物，因此目前国内外大多采用生物法。在生物法中，有活性污泥法和生物膜法两大类，而生物膜法的生物滤池的处理效率不高，卫生条件较差， 我国只有少数几座生物滤池城市污水处理厂，活性污泥法占绝大多数。活性污泥法有很多种型式，使用最广泛的主要有三类：第一类是传统活性污泥法和它的改进型 A/O、A2/O工艺。第二类是氧化沟工艺，应用最广的是卡塞罗氧化沟和奥贝尔氧化沟。第三类是SBR工艺及其变形工艺，应用最为广泛的有传统的SBR工艺和CAST工艺。为了实现污水处理厂高效稳定运行和节省运行费用、建设费用，要求选择的处理工艺技术成熟，处理效果稳定，保证出水达到排放要求；基建投资和运行费用低；运行管理方便；具备脱氮除磷功能；工艺简单自动化程度高，因此初步选定了三种方案经行比较，如下表所示：表3.5 污水处理厂主体工艺比较评比项目A/A/O工艺CAST工艺Carrousel 2000氧化沟工艺技术可行性成熟，适用于各种规模，有一定的耐冲击负荷能力先进成熟，适用于中小规模，抗冲击负荷能力强先进成熟，适用于中小规模抗冲击负荷能力强脱氮除磷效果脱氮效果好，除磷效果一般脱氮除磷效果均较好脱氮效果好，除磷效果一般土建工程有初沉池和二沉池，池体较多无须二沉池和调节池，可不设初沉池，增加了生物选择器无初沉池，主反应池一体化，增加了选择池和厌氧池曝气设备底部鼓风曝气鼓风曝气表面机械曝气污泥情况污泥产量较大，不稳定污泥产量小，基本稳定污泥产量小，基本稳定施工难度较难难度不大较难环境影响噪声较大，臭味较小噪声较大，臭味较小噪声小，臭味较小容积及设备利用率较高较低（一般小于50%）不高运行操作操作单元较多较复杂操作单元较少方便操作单元较少方便维修管理设备较多维修量大设备较少维修量少设备少维修量少基建投资/元m-3180017501700单位处理成本/元m-30.620.710.60电耗/ Kwhm-30.8330.9310.800主要优点出水水质很好，有利于回用污泥经厌氧消化达到稳定用于大型污水厂费用较低沼气可回收利用流程十分简单，管理方便脱氮除磷效果好，污泥沉降性能好，出水水质好合建式，占地省，处理成本较低污泥同步稳定，不需厌氧消化耐冲击负荷好流程简单，管理十分方便可生物脱氮，出水水质较好污泥同步稳定，不需厌氧消化对中小型水厂投资较省，成本较低主要缺点反应池容积很大污泥内回流量大，能耗高用于中小型污水厂费用偏高沼气回收利用经济效益差污泥渗出液需化学除磷间歇周期运行，对自控要求高变水位运行，电耗高容积利用率较低污泥稳定性不如厌氧消化好除磷需要另设厌氧池分建式，池深较小，占地面积较大污泥稳定性不如厌氧消化好机械曝气，设备数量多应用实例济南光大水务污水处理三厂，处理规模10万m3/d大连市老虎滩污水处理厂，处理规模8万m3/d郑州市五龙口城市污水处理厂，处理规模10万m3/dA2/O工艺的主要缺点是处理单元多，操作管理复杂，特别是污泥厌氧消化要求高水平的管理，消化过程产生的沼气是可燃易爆气体更要求安全操作，这些都增加了管理的难度。而且由于污水厂在建城市为县城，技术力量不强，管理水平不高，排水管网系统不够完善，城市的污水水质不高，加之污泥厌氧消化的管理和沼气的利用缺乏成熟的经验，这些因素都降低了A2/O法的经济性。根据我国目前的实际情况，城市污水处理处于起动阶段，法规和要求都不够健全，对污泥的稳定化要求没有明确的规定，因此，对于中小型的城市污水处理厂，采用CAST工艺和氧化沟工艺则更为经济。3.5.2二级处理优选工艺比较中、小型城市污水处理厂的优选工艺是氧化沟和CAST工艺。1、基建投资CAST工艺是合建式，一般情况下征地费和土建费较氧化沟低，而设备费较氧化沟高。2、运营费用CAST通常用鼓风曝气，氧化沟通常用机械曝气，一般说来，在供氧量相同的情况下，鼓风曝气比机械曝气省电；第二方面，SBR是合建式不用污泥回流（有的少量回流），氧化沟是分建式要大量回流污泥，电耗较大；第三方面，CAST是变水位运行，增大进水提升泵站的扬程。综合考虑，通常氧化沟的电耗要比CAST大些，运营费要高些。3、运行控制氧化沟是连续运行，不要求自动控制，只是在要求节能时用自动控制，CAST是周期间歇运行，各个工序转换频繁，需要自动控制。4、出水稳定性CAST为静态沉淀，氧化沟为动态沉淀，因而CAST的沉淀效率更高，出水水质更好。综上所述， CAST工艺具有良好生物除磷和脱氮效果，同时污泥量小并且污泥相对稳定，基建费用和运行费用较低，施工难度小，工期短，对于县城的中型污水处理厂而言，CAST工艺成为最佳的方案。3.5.3污水深度处理流程选择三级处理出水的典型出水浓度，见下表表3.6 三级处理出水水质序号原污水组分（mg/L）过滤混凝沉淀混凝沉淀+过滤混凝沉淀+过滤+活性炭吸附1悬浮物510512112BOD5133712023COD4060305025455104TP7100.310.30.3 由于一级A标准中对TP和SS的最高允许排放浓度控制在0.5mg/L和10mg/L，因此，深度处理应该选择混凝沉淀+过滤流程，这样可以使出水稳定达标。3.5.4污泥处理工艺流程选择目前，污泥处理的单元技术有浓缩脱水，厌氧消化，好氧发酵，污泥热干化，石灰稳定等技术。由于现阶段设置消化池有可能将已经被聚磷菌吸收的磷元素释放出来达不到要求效果，所以现在一般污水厂均不设消化池，而是设置污泥浓缩脱水设备，将初沉池和曝气池产生的生污泥通过该设备直接生成泥饼运出，节省造价。故本工艺不设置消化池。CAST工艺污泥在反应池内得到较好的沉降，所以本工艺不需设置二沉池及污泥回流设备。3.5.5污水处理工艺流程图粗及格泵栅站进水 超越管鼓 风 机 房絮凝过滤接触池初沉池沉砂池细格栅C A S T 池 出水 投加PAC加药间 浓 缩 脱 水 机 房 干泥外运图3.1 工艺流程图3.6污水处理构筑物的选择3.6.1格栅格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留雨水、生活污水和工业废水中较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮等，起净化水质，保护水泵的作用，同时也减轻后续处理构筑物的处理负荷，使之正常运行。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大中型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，应用机械清除截留物。3.6.2沉砂池沉砂池按照池型分为平流式、竖流式、旋流式和曝气沉砂池。建设部05年1月明确限制平流沉砂池应用于10000m3/d以上规模的新建水厂。平流沉砂池的缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度加大。且平流式沉淀池占地面积较大，土方量较大，不便于节约造价。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池的优点：通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效果较稳定；受流量变化的影响较小；同时还对污水起预曝气作用。按照生物除磷设计的污水处理厂，为了保证除磷效果，一般不采用曝气沉砂池。 钟式沉砂池近年来被日益广泛的采用，它利用机械力控制流态与流速，加速砂粒的沉淀，有机物则被留在污水中，具有沉砂效果好，占地省的优点。综上所述，选择旋流式沉砂池中应用广泛的钟式沉砂池。3.6.3初沉池沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按在污水流程中的位置，可以分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的、比重