城市污水处理厂工艺设计

内蒙古乌海市乌达区城市污水处理厂工艺设计摘要内蒙古乌海市乌达区地处干旱半干旱地区，水资源短缺且生态环境脆弱，城市污水处理对区域可持续发展具有重要意义。为了有效处理城市污水，保护生态环境，提高居民生活质量，本工艺根据乌海市污水的水质特点、处理要求及当地环境条件，选择采用处理效果好、运行稳定、抗冲击负荷能力强的改良A²O（厌氧-缺氧-好氧）处理工艺对乌海市乌达区24000m3/d城市污水处理厂进行工艺设计，原污水中各项指标为：BOD浓度180mg/L，COD浓度为320mg/L，SS浓度为300mg/L，pH为6～9，TN浓度为35mg/L，TP浓度为3mg/L，本工艺设计以《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准为基准，结合乌达区工业废水与生活污水混合的进水特征（COD，BOD，TN，TP，SS浓度较高），构建一套高效能、低能耗且具备强适应性的污水处理工艺方案。关键词：污水处理厂；A2O；污泥浓缩池；生物脱氮除磷；城市污水PROCESSDESIGNOFURBANSEWAGETREATMENTPLANTINWUDADISTRICT,WUHAICITY,INNERMONGOLIAAbstractWudaDistrict,WuhaiCity,InnerMongoliaislocatedinanaridandsemi-aridregionwithscarcewaterresourcesandfragileecologicalenvironment.Urbansewagetreatmentisofgreatsignificanceforregionalsustainabledevelopment.Inordertoeffectivelytreaturbansewage,protecttheecologicalenvironment,andimprovethequalityoflifeofresidents,thisprocessselectstheimprovedA²O(anaerobicanoxicaerobic)treatmentprocesswithgoodtreatmenteffect,stableoperation,andstrongresistancetoimpactloadbasedonthewaterqualitycharacteristics,treatmentrequirements,andlocalenvironmentalconditionsofWuhaiCity'ssewage.Theprocessdesignofthe24000m3/durbansewagetreatmentplantinWudaDistrict,WuhaiCityiscarriedout.Thevariousindicatorsoftheoriginalsewageare:BODconcentrationof180mg/L,CODconcentrationof320mg/L,SSconcentrationof300mg/L,pHof6-9,TheTNconcentrationis35mg/L,andtheTPconcentrationis3mg/L.ThisprocessdesignisbasedontheClassAstandardofthe"PollutantDischargeStandardsforUrbanSewageTreatmentPlants"(GB18918-2002),combinedwiththeinflowcharacteristicsofindustrialwastewateranddomesticwastewatermixedinWudaDistrict(highCOD,BOD,TN,TP,SSconcentrations),toconstructasetofhigh-efficiency,low-energyconsumptionandhighlyadaptablesewagetreatmentprocessschemes.Keywords:Sewagetreatmentplant;A2O;Sludgethickeningtank;Biologicaldenitrificationandphosphorusremoval;urbansewage目录TOC\o"1-3"\h\u195281概述 57371.1前言 5194351.2设计目的 586321.3设计背景 5264341.3.1地理与气候条件 5298921.3.2城市发展需求 5227981.3.3环保政策和标准 5205281.3.4经济发展需求 5244421.4设计原始资料 6290551.5设计任务 6250761.6国内外污水处理现状 6108721.6.1国内污水处理现状 669021.6.2国外污水处理现状 8256781.7工艺选择原则 833241.7.1一级处理 8177291.7.2二级处理 810761.7.3深度处理 8215121.8处理工艺对比分析 8129751.8.1改良A2O工艺 840351.8.2氧化沟工艺 989881.8.3CAST工艺 9266951.9工艺流程的确定 10241452污水处理构筑物设计计算 1087052.1粗格栅 10169472.1.1设计说明 10188892.1.2设计参数 11155422.1.3设计计算 11164632.2泵站 13297132.2.1设计说明 13251102.2.2设计参数 13279922.2.3设计计算 14143542.3细格栅 1433492.3.1设计说明 14159712.3.2设计参数 14270462.3.3设计计算 15311762.4平流式沉砂池 17259432.4.1设计说明 1765832.4.2设计参数 17303662.4.3设计计算 1751922.5平流式初沉池 19304302.5.1设计说明 19210682.5.2设计参数 19216612.5.3设计计算 20300262.6A2O池 21112842.6.1设计说明 21200242.6.2设计参数 2285662.6.3设计计算 2249052.6.4进出水系统 24293022.7二次沉淀池 2549402.7.1设计说明 2583862.7.2设计参数 26255762.7.3设计计算 26260002.8消毒池 2856932.8.1设计说明 28241842.8.2消毒剂的投加 29177802.8.3平流式消毒接触池 2997693污泥处理构筑物设计计算 3012813.1污泥浓缩池 30245103.1.1设计说明 30151443.1.2剩余污泥量 30127313.1.3辐流式浓缩池 3142203.2污泥脱水机 33220143.2.1设计说明 3393664高程布置计算 34200064.1设计说明 34310684.2设计计算 3421074.2.1构筑物水头损失 34208694.2.2管渠水力计算 34239724.2.3污水处理高程布置 35256664.2.4污泥处理构筑物高程布置 35262785结论与展望 375942参考文献 381概述1.1前言如今城市污水排放量愈发增加，污水处理已成为保障城市生态环境、居民生活质量和可持续发展的关键环节。随着人口的增长，工业的发展，内蒙古乌海市乌达区人民对美好生活环境的追求，对城市污水处理的要求也越来越高。本工艺设计结合国内外先进的污水处理技术，通过充分调查和分析，提出科学合理的污水处理方案。1.2设计目的针对乌达区工业废水占比高、水质复杂的特点，设计高效、稳定且经济的污水处理工艺。通过深度处理实现中水回用，缓解乌海市干旱缺水问题，支持工业冷却、生态补水等需求实现水资源的循环利用，并且减少污染物排入黄河支流，保障黄河流域生态安全，符合国家“黄河流域生态保护”战略。满足生态保护需求。具体目标包括；（1）水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准REF_Ref18804\r\h[1]。（2）构建资源循环体系，践行绿色低碳发展路径，充分利用排出污泥为后续建材利用或土地改良提供优质原料。1.3设计背景1.3.1地理与气候条件乌海市呈现显著的水文资源稀缺性特征，叠加水体环境承载阈值偏低与流域生态系统稳定性不足的复合型压力，构成了特殊的生态脆弱区本底条件，针对该区域的地理和气候条件，在进行污水处理厂设计时需要考虑到节约水资源和和提高其循环利用等问题。1.3.2城市发展需求随着乌海市的城市边界扩大、城市发展进程加快，城市污水量逐年增加，该设计需满足不断增长的污水处理需求。1.3.3环保政策和标准环保政策日趋严格的背景下，市政污水处理系统对高级处理技术的需求显著增加。因此本设计应符合更高的环保标准，实现污水的零排放或近零排放。1.3.4经济发展需求乌海市作为工业主导型城市，工业废水的处理及循环利用对区域经济发展尤为关键。基于此，本设计需充分考量工业废水的处理与资源化回用，实现经济效益与环境效益的协同提升1.4设计原始资料本设计最大处理水量Q=24000m³/d，含自用废水的排水量。处理后的污水需满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准REF_Ref18804\r\h[1]。表1-1进出水浓度BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）PH进水1803203003536~9出水≤10≤5010150.56~91.5设计任务本设计对污水处理厂的工艺选择，主要构筑物的计算说明的撰写做了详细说明，并且绘制平面图、高程图、主体构筑物的图纸。1.6国内外污水处理现状国内外污水处理现状呈现“双轨并行”特征：国内以政策驱动规模扩张与技术升级为主，国外以市场机制推动资源循环与精细化管理。1.6.1国内污水处理现状伴随我国城市化建设进程推进，城市生活污水与工业废水的排放规模迅速扩大，这使得污水处理系统承受着巨大压力，在此情形下，提升城市污水处理效率、改善水质状况，成为推进绿色可持续发展的一项重要工作。环境保护不只关系到自然生态的和谐稳定，还与人们的生活质量紧密相连。在新的发展时期，需要以科技创新为支撑，政策扶持为保障，公众参与为助力，探索出符合国情的城市污水处理途径REF_Ref11049\r\h[2]。我国污水处理设施在建设规模与处理效能层面仍存在提升空间，处理技术的区域发展不均衡问题较为突出，在众多中小城镇及乡村地区，受限于基础设施建设，大量污水未经处理或处理效果未达排放标准便直接排入河流、湖泊等，对生态系统造成极大破坏，即便在城市生活污水处理领域已初步构建起设施基础，但处理效率偏低，技术手段滞后等问题待解决，国内多数城市污水处理厂在生活污水处理环节仍普遍采用传统活性污泥法，该工艺在氮、磷等营养盐的处理上存在技术瓶颈REF_Ref11244\r\h[3]。2022年投入运行的污水处理厂2618座，其日均污水处理达1.93亿m3/dREF_Ref11493\r\h[4]，区域间发展不均衡的矛盾较为显著，以山西为代表的资源型省份仍面临管网建设覆盖率偏低、资金配套保障乏力等现实问题REF_Ref11754\r\h[5]。污水处理技术应用广泛，涵盖的主要类型有生物法，物化法和膜处理技术，生物处理法通过微生物的代谢活动实现有机污染物的降解，这类方法在去除有机污染物及氮磷等营养物质方面表现出显著成效REF_Ref8932\r\h[6]。在技术创新领域，彭永臻院士团队研究成果引人关注，其提出的单质硫，菱铁矿复合填料技术，在冬季低温环境（平均7.3±0.3°C）下实现了总氮去除率达97.7%的高效处理效果，显著突破了传统污水处理工艺在极端气候条件下的效能瓶颈REF_Ref12574\r\h[7]。在技术创新实践中，张永明教授团队研发的垂直折流式生物反应器（VBBR）采用无污泥循环的创新型设计，使总氮去除率提高了22%。该技术已在福建永春污水处理厂成功实现工程化应用，处理后出水达到地表水IV类标准。这些创新性技术突破，有力助力我国污水处理行业从“达标排放”传统模式向“资源循环”新型发展范式加速转型REF_Ref12861\r\h[8]。国家明确提出，到2025年，缺水城市的再生水利用率要达到25%以上，并建成100座绿色低碳标杆污水处理厂REF_Ref13148\r\h[9]。加强污水净化设备的自主研发与生产亦是提升技术实力的关键举措。鼓励企业针对国内实际需求开展净化设备的研发工作，这既能够有效降低成本，又能推动整个净化行业技术水平的提升REF_Ref19926\r\h[10]。当前，全国多地农村污水设施普遍存在区域发展失衡、资金投入短缺、设备布局欠合理、管理力量薄弱、监督机制不健全等问题，这些情况严重阻碍了农村污水处理工作的推进REF_Ref20011\r\h[11]。农村生活污水治理是“十四五”规划中人居环境整治的关键任务，然而当前我国农村污水处理率仍处于较低水平，部分地区存在农村污水处理站点重建设轻运营的现象。建议各地在规划建设过程中考量资源回收利用效能、处理技术维护便利性、工艺运行简易性与经济合理性等要素REF_Ref20060\r\h[12]。工业废水处理从分散式低效处理模式向园区集中化处理模式升级。山东大学洪静兰团队研究显示，采用厌氧消化与焚烧联合工艺可将污泥含水率从80%降低至60%REF_Ref14200\r\h[13]。王毅力团队开发的氧化调理脱水策略可将污泥含水率从80%降至60%，显著提升后续资源化利用效率REF_Ref14363\r\h[14]。受“重水处理，轻污泥处置”观念影响，我国污泥处理行业起步较晚、基础薄弱，违规倾倒污泥等非法处置行为屡禁不止，不仅对生态环境造成破坏，更对人类生命健康构成潜在威胁，污泥处理处置问题成为重要议题。在巨大治理需求的背后，是一片蕴含巨大发展潜力的市场空间。随着我国生态文明建设的全面推进及节能减排要求的严格，政府层面出台系列政策法规，为污泥资源化与无害化奠定了基础，梳理我国污泥处理技术研究进展与政策规划现状，对于破解行业发展瓶颈，构建污泥管理长效机制具有重要的现实意义REF_Ref14641\r\h[15]。1.6.2国外污水处理现状欧美等发达国家通过严苛法规与持续技术革新主导全球污水处理技术革新进程。美国环保署（EPA）的系统性研究揭示，污水处理厂是PFAS（全氟烷基物质）污染的首要贡献者，每年向环境释放数万公斤含氟化合物，导致1500万人口的饮用水安全受到威胁。鉴于此，美国正推进源头污染管控与高级氧化技术应用，例如过硫酸盐基氧化工艺（PS-AOPs）虽能高效降解PFAS，但应用成本制约了该技术的推广REF_Ref14863\r\h[16]。欧盟于2024年颁布新法规，要求在2045年前，所有处理规模达10万人口及以上的污水处理厂必须升级至四级处理标准。新规同时引入生产者责任延伸（EPR）机制，明确由医药和化妆品生产企业承担80%的相关处理成本REF_Ref15029\r\h[17]。奥地利借助厌氧氨氧化技术达成能量自给目标，其工艺中厌氧氨氧化菌丰度达12.5%，能耗相比传统工艺降低40%，成为全球污水处理领域的低碳示范标杆REF_Ref15326\r\h[18]，加利福尼亚州橙县水区（OrangeCountyWaterDistrict）通过“微滤、反渗透、紫外线消毒”组合工艺，将污水净化为饮用水，日处理规模达7亿加仑，水资源回用率超过70%。纽约市亥伯龙污水处理厂应用膜生物反应器（MBR）技术，处理后出水水质达到地表水准Ⅳ类标准，日处理能力达3.7亿加仑REF_Ref15490\r\h[19]。欧洲倡导“污水处理厂即资源工厂”的理念，Dokhaven污水厂以此为实践，从污水中回收氮、磷、甲烷等资源，构建起资源循环体系REF_Ref15607\r\h[20]。美国借助机器学习算法对污水处理过程中的曝气、加药等参数进行智能优化，例如纽约市污水处理厂部署基于机器学习的智能预警系统，通过分析实时监测数据动态调整运行参数，使膜污染发生频率降低40%REF_Ref15774\r\h[21]。1.7工艺选择原则1.7.1一级处理一级处理主要通过物化手段去除水中的悬浮物和大颗粒物。由于本工程进水PH为6-9，较为稳定，考虑后续需要碳源，同时考虑后续设备处理负荷及污水处理厂设计规模。本工艺一级处理设计为：粗格栅→泵站→细格栅→平流式沉砂池。1.7.2二级处理主体工艺依据《城市污水处理及污染防治技术政策》，对于规模在10万吨及以下的污水处理厂，可用A/O法、A²O法外，氧化沟法、SBR法、水解好氧法及生物滤池法等。本设计选用改良A²O工艺。1.7.3深度处理污水的性质是选择深度处理工艺的重要依据，包括污水的有机物含量、悬浮物含量、营养物质含量、酸碱度、温度等。深度处理后的污水需满足排放或回用标准。1.8处理工艺对比分析1.8.1改良A2O工艺改良A²O工艺是在传统A²O工艺基础上，针对其碳源竞争、硝酸盐干扰、除磷效率不稳定等问题进行优化的污水处理工艺。其核心是通过调整反应器结构、回流方式或功能分区，提升脱氮除磷效率，适应复杂水质需求，该工艺优缺点如下表1-2所示。表1-2改良A2O工艺优缺点优点缺点脱氮除磷效率显著碳源利用率提升：节省外碳源投加量30~50%；抗冲击负荷强：适应C/N≥3的污水；技术成熟：全球超500座污水厂应用。工艺复杂度增加：需多级回流系统和精准控制；低温适应性差：＜15℃时效率下降，需延长污泥龄；化学除磷依赖：TP＜0.5mg/L时需投加药剂；基建成本较高：比传统A²O增加15~20%投资。1.8.2氧化沟工艺氧化沟工艺（OxidationDitch）是活性污泥法的优化工艺，通过长时间曝气与沟道式结构设计实现处理。其核心是将曝气、沉淀、污泥回流等功能整合于同一系统，具有工艺流程简洁、处理效率稳定、抗冲击负荷能力强等优点。该工艺优缺点如下表1-3所示。表1-3氧化沟工艺优缺点优点缺点流程简单，基建与运维成本低；抗冲击负荷能力强；脱氮效能显著，实现同步硝化反硝化；污泥产率低且稳定性佳。占地面积较大（比MBR工艺多30-50%）；除磷需化学药剂；低温环境下处理效率下降，需延长HRT或加强保温。1.8.3CAST工艺CAST工艺（循环活性污泥技术）作为序批式活性污泥法（SBR）的优化工艺，通过空间分区与时间分割技术实现连续进水、间歇排水，其核心是在SBR基础上增设生物选择区和主反应区，强化脱氮除磷效果。该工艺优缺点如下表1-4所示。表1-4CAST工艺优缺点优点缺点脱氮除磷效率高；抗冲击负荷能力强；基建及运维成本较低，因无需独立设置二沉池和污泥回流系统，占地面积可减少20~30%；对水质变化具有较强适应性，可通过调整曝气时间、污泥回流比等参数，适应不同水质条件。设备维护要求高，滗水器、曝气头易堵塞，需定期清洗；自控系统故障可能导致排水不均；温度对稳定性影响大；单池处理能力有限单池最大处理规模约5万m³/d，大型污水处理厂需多池并联，增加投资。1.9工艺流程的确定本次设计中，进水水质与出水标准是工艺选择的重要依据。结合污水处理厂的实际情况与具体需求，对三种工艺方案进行评估后发现，A²O工艺有效降低成本。考虑到国内已有许多该工艺的成功应用案例，便于借鉴成熟的设计和管理经验，因此本次设计最终确定采用A2O工艺处理污水。工艺流程如图1-1所示：图1-1工艺流程2污水处理构筑物设计计算2.1粗格栅2.1.1设计说明格栅可截留水中悬浮物、纤维及固体颗粒，以保证后续单元和水泵运行，降低处理负荷。本设计格栅设计两组，当一个出现故障时另一个可接替。2.1.2设计参数大型污水处理厂采用机械清渣。机械格栅数量不应少于2台，过栅流速通常取0.6~1.0m/s。格栅前渠道内水流速度在0.4~0.9m/s。格栅倾角通常采用45°~75°。格栅水头损失：粗格栅约0.2m，细格栅约0.3~0.4m。2.1.3设计计算最大日流量；①栅条的间隙数n（个）式中n——栅条间隙数，个；Qmax最大设计流量，0.278m3/s;格栅倾角α，取α=60°；b——栅条间隙，m,取b=0.020m;H——栅前水深，m,取h=0.5m;过栅流速，m/s,取v=0.8m/s。②栅槽宽度B比格栅宽0.2~0.3m，选取0.2m；设栅条宽度S为0.015m，则栅槽宽度通过格栅的水头损失hhξ=β(式中h1——设计水头损失，m;h0——g——重力加速度，m/s；K——系数，采用3；ξ——阻力系数，与栅条断面形状有关，设栅条是矩形断面，β取2.42h=设栅前渠道超高h2=0.3m栅后槽总宽度H（m），H=h+栅槽总长度L进水渠渐宽段长度L1取进水渠宽0.45m，α1=20°L栅槽与出水渠道连接段长度L2LL=H式中H1——栅前渠道深，mL=（5）每日栅渣量W（m3/d）W=式中，W₁为栅渣量，取0.05m3/103m3污水。流量系数Kz=1.5W=采用机械清渣。表2-1粗格栅去除率BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）PH进水1803203003536~9出水1803202703536~9去除率（%）//10///2.2泵站2.2.1设计说明污水提升泵将污水提升至下一处理构筑物，采用自灌式泵房，具有及时可靠、无需引水设备、操作便捷等优点。本次设计将水池与机器结合，布局紧凑、占地面积小、结构经济便于开槽施工。2.2.2设计参数取集水池的有效水深为2m；提升的最高水位取6.778m；出水管线为37m，系数取8；DN200管，流速1.33m/s，水力坡度19.1；设集水池的有效水深为2m；所需要提升的最高水位设为6.778m；设计水量。2.2.3设计计算格栅后的水面标高式中：h1——经过格栅的水头损失为0.1398m；h2——栅前渠道超高h2=0.3m。则集水池的最低水位H=h−2=式中：2——设集水池的有效水深为2m。故集水池最低水位与所提升最高水位之间差为：ΔH=6.778−H=式中：6.778——所需要提升的最高水位为6.778m。出水管管线水头损失计算出水管Q=0.11m3/s，选用DN200，流速V=1.33m/s，水力坡度19.1。出水管线估算长度为37米，取局部阻力系数8，计算得出出水管线水头损失为1.50米，管线水头损失2m，自由水头1m，总扬程H污水泵的选择用两台泵（一台备用），水泵的流量为Q=416m3/h,水头总扬程为H=13.4382m；因此，选择300-800-20-75型水泵，其流量为Q=800m³/h，扬程H=20m，功率75kW，两台电机，一台备用。2.3细格栅2.3.1设计说明格栅能截留废水中漂浮物，悬浮物，固体颗粒，保证后续单元的可靠运行，减轻构筑物负荷并避免管道堵塞。2.3.2设计参数栅条间隙需满足：人工清除25~40mm;机械清除16~25mm;最大间隙40mm；格栅间隙为30~50mm时，每10³m³污水产生0.01~0.03m³栅渣；对于大型污水处理厂采用机械清渣方式；机械格栅不应少于2台，过栅流速一般采用0.6~1.0m/s；格栅前水流速度取0.4~0.9m/s；格栅倾角一般采用45°~75°；2.3.3设计计算栅条的间隙数n（个）n=式中：n——栅条间隙数，个；Qmax——最大设计流量，m3/s;α——格栅倾角，取α=60°；b——栅条间隙，m,取b=0.01m;h——栅前水深，m,取h=0.4m;v——过栅流速，m/s,取v=0.9m/s。格栅以一组停用、一组运行进行校核。栅条间隙数n=n=栅槽宽度B取栅条S=0.01m，栅槽宽度B=S(n−1)+bn+0.2=0.0通过格栅的水头损失hhξ=β(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——系数，取3；ξ——阻力系数，与栅条断面形状有关。β=2.42，计算得h=2.42(栅后槽总宽度H（m）设栅前渠道超高hH=h+栅槽总长度L进水渠渐宽段L₁，进水渠宽度B₁取0.45m，展开角α1=20L1出水渠道连接处渐窄L2LL=H式中:H1——为栅前渠道深，m。L=0.63+0.315+1.0+0.5+每日栅渣量W（m3/d）W=式中:W₁栅渣量，取0.05~0.10m³/10³m³污水；W=采用机械清渣表2-2细格栅去除率BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）PH进水1803202703536~9出水1803202163536~9去除率（%）//20///2.4平流式沉砂池2.4.1设计说明平流式沉砂池通过重力，使污水无机颗粒沉淀到池底，从而与污水分离，避免对处理设备如水泵、管道等造成磨损和堵塞。减轻后续处理负荷，可降低进入后续处理单元的固体悬浮物含量，减少有机物和细菌的附着载体，使后续生物处理、深度处理等工艺能更高效地运行，提高处理效果和稳定性。2.4.2设计参数最大日流量Q=24000m3/d=1000m3/h=0.278m3/s流速v=0.25m/s水力停留时间t=30s2.4.3设计计算沉砂池长度LL=vt式中:L——沉砂池长度；V——流速，m/s；T——停留时间，s。L=vt=0.25×30=7.5m水流断面积A（设计一组分为两格）A=式中:Qmax——最大日流量，m3/s；V——流速，m/s。A=池总宽度B设n=2格，每格宽取b=1mB=n×b=2×1=2m有效水深h2h贮砂斗所需容积V1V式中:T——取2d；X1——沉砂量，采用30m3/106m3；Kz——污水流量变化系数，取1.5。V每个污泥沉砂斗的容积v0每一格有两个沉砂斗v沉砂斗格部分尺寸及容积沉砂斗上口宽b2b沉砂斗容积VV=（略大于v0=0.24m3式中:b1——沉砂斗底宽，一般取0.5m；hd——斗高，一般取0.45m；60°——斗壁与水平面的倾角60沉砂池高度H池底坡度0.06；坡向沉砂斗长度L2L污泥区高度h3h池总高度HH=式中h1——超高，取0.3m表2-3平流式沉砂池去除率BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）PH进水1803202163536~9出水180320151.23536~9去除率（%）//30///2.5平流式初沉池2.5.1设计说明平流式初沉池是污水处理中常见的预处理单元，主要用于通过重力沉降去除污水中的悬浮固体（SS）和部分有机物，通过重力沉降分离污水中的悬浮颗粒（如泥沙、纤维、食物残渣等），去除率一般为40~60%。2.5.2设计参数沉淀池的数量不应少于2个；沉淀时间1~2h，表面负荷1.5~2.5m³/(m²・h)，沉淀效率40~60%设计有效水深不大于3.0m,多介于2.5~3,0之间；池的超高不宜小于0.3m；池坡度一般为0.01-0.02；混斗坡度约为45~60°；进水端需设挡板，高出水面0.1~0.15m，浸没深度大于0.25m，与出水口距离0.25~0.5m，浸没深度0.3~0.4m，高出水面0.10~0.15m。Q2.5.3设计计算池子总面积AA=式中:Q——表面负荷，取2m3/（m2·h）。沉淀池有效水深h2h式中:T——沉淀时间，取2h。沉淀池有效容积v0v沉淀池长度L设初沉池流速v=4.5mm/sL=3.6vt=3.6×池总宽BB=池宽bb=校核长宽比：Lb长深比：Lh设计合理。沉淀池总长度L1设流入口与流出口距挡板0.5mL污泥所需容积V‘设污泥量S=0.55L/（人•d），初沉池排泥时间2天V=V污泥斗的容积v1污泥斗上口6.5m，下口0.5m，倾角60°，污泥区高hv0污泥斗上方梯形部分的容积池底坡度i=0.01则由坡度引起的高度hV校核V1设计合理。1沉淀池的总高度（采用机械刮泥设备）设污泥缓冲高度h3=0.3m，沉淀池超高H=表2-4平流式初沉池去除率BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）PH进水180320151.23536~9出水12622460.4831.52.76~9去除率（%）3030601010/2.6A2O池2.6.1设计说明厌氧、缺氧、好氧工艺借助不同微生物菌群的协同效应，实现有机物去除和脱氮除磷。2.6.2设计参数水力停留时间水力停留时间t=8h。曝气池内活性污泥浓度XV，设计中取XV式中：SVI——污泥指数，一般采用100；r——系数，一般采用r=1.2。进水渠道宽度为1.5m，渠道内水深为1.0m。2.6.3设计计算回流污泥浓度XX式中：Xr——回流污泥浓度；SVI——污泥指数，一般采用100；r——系数，一般采用r=1.2。污泥回流比RX式中：Xv——曝气池内活性污泥浓度；R——污泥回流比；Xr'——回流污泥浓度，反解上式得：3000=解得：R=0.5。TN去除率e===52.4%式中：E——TN去除率；S1S内回流倍数R内R总有效容积VV=Qt=24000×式中：V——总有效容积；Q——进水流量，m3/d；t——水力停留时间，d；每段的水力停留时间分别为厌氧池内水力停留时间t1缺氧池内水力停留时间t2好氧池内水力停留时间t曝气池总面积：AA=式中：A——曝气池总面积；H——曝气池有效水深，取为5m。每组曝气池面积AA式中：A1——每组曝气池表面积；A——曝气池总面积；N——曝气池个数，取为2。曝气池廊道5条，每廊道宽8m，长度为L；L式中：L——曝气池每廊道长；A1——每座曝气池表面积；B——每廊道宽度；N——廊道长。2.6.4进出水系统曝气池的进水设计进水渠宽1.5m、水深1.0m，渠道水流流速为：v式中v1——渠道内的最大水流流速；Qs——设计流量，QsN——曝气池个数；b1——进水渠道宽度，取1.5m；h1——渠道内水深，取1m。反应池孔口面积F：F式中：F——每座反应池所需孔口面积；Qs——设计流量；N——曝气池个数；V2——孔口流速，一般采用0.2~1.5m/s，采用0.7。设每个孔口尺寸为0.5×0.5m，则孔口数为：n式中：n——每座曝气池所需孔口数；F——每座反应池所需孔口面积；f——每个孔口面积。曝气池的出水设计出水为薄壁堰跌落，堰上水头为：H式中：H——堰上水头；Q——每座反应池出水量；m——流量系数，一般采用0.4；B——堰宽，与反应池宽度相等；回流污泥量：R×Q=0.5×0.417=0.21回流流量Qr经计算最大出水流量为1.877m3/s。剩余污泥量ΔX=Y(=0.6×（0.18−0.01）×24000−0.1×8000×3=48kg/d式中：ΔX——曝气池每日增加的污泥量；Y——污泥产率系数，本设计采用0.6；Sa——曝气池进水BOD5浓度，Sa=180mg/L=0.18Sb——曝气池出水BOD5浓度，SbQ——平均日污水量；V——曝气池容积；Xv——活性污泥浓度，XV=3000mg/L=3kg/mKd——污泥自身氧化率，本设计取0.1。表2-5A2O池去除率BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）PH进水12622460.4831.52.76~9出水6.344.8129.450.546~9去除率（%）9580807080/2.7二次沉淀池2.7.1设计说明辐流式沉淀池用于大中型污水处理厂，通过环形配水井实现均匀配水具有诸多优点。本设计采用辐流式沉淀池。2.7.2设计参数采用四座辐流式沉淀池，单座沉淀池流量为0.104m³/s，曝气池混合液流入集配水井，经配水后进入辐流式沉淀池。2.7.3设计计算沉淀池表面积FF=式中：F——沉淀部分有效面积；Q——设计流量；q’——表面负荷，一般采用0.5~1.5。沉淀池直径DD=式中：D——沉淀池直径；F——沉淀部分有效面积；经计算，沉淀池的直径可以取为18m，则半径为9m。沉淀池的有效水深h式中：h2——沉淀池的有效水深；q’——表面负荷；t——沉淀时间，一般采用1.5~3.0h。径深比D式中：D——沉淀池直径；h2——沉淀池的有效水深。污泥部分所需容积V==283.5式中：V1——污泥部分所需容积，m³；Q0——污水平均流量，m³/s；R——污泥回流比，%；X——曝气池中污泥浓度，mg/L；Xt——二沉池排泥浓度，mg/L；N——沉淀池组数。其中：X式中：Xr——回流污泥浓度；SVI——污泥指数，一般采用100；R——系数，一般采用r=1.2。X式中：X——曝气池内活性污泥浓度，mg/L；R——污泥回流比；Xr——二沉池排泥浓度，mg/L。沉淀池总高度H==0.3+4+0.3+0.4+0.98=5.98m式中：H——总高度，m；h1——超高，m，取0.3mh2——有效水深，m；h3——缓冲层高度，取0.3m；h4——底部圆锥体高度，m；h5——污泥区高度，m。其中各参数确定的过程为：污泥容积较大，采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05。h式中：h4——底部圆锥体高度，m；r——半径，m；r1——进水竖井半径，取1.0m；I——池底坡度。h式中：V1——污泥部分容积，m³；V2——底部圆锥体容积，m³；F——表面积，m²，V式中：V2——沉淀池底部圆锥体容积，m³；h4——沉淀池底部圆锥体高度，m；r——沉淀池半径，m；r1——沉淀池进水竖井半径，取1.0m。表2-6二沉池去除率BOD5（mg/L）COD（mg/L）SS（mg/L）TN（mg/L）TP（mg/L）PH进水6.344.8129.450.546~9出水640.322.49.450.4326~9去除率（%）51080/20/2.8消毒池2.8.1设计说明污水经构筑物处理后含大量细菌，排放至水体前需进行消毒处理。消毒主要通过投加消毒剂实现，常用种类包括液氯，次氯酸钠，臭氧，二氧化氯，考虑到本项目处理规模较大，采用液氯消毒，具有效果可靠，成本低廉等好处。2.8.2消毒剂的投加加氯量计算液氯投加量8.0mg/L。日投加量：q=式中：q——每日加氯量；q0——液氯投量；Q——污水设计流量。加氯设备通过加氯机投加，加氯机一用一备。每小时加氯量为：2882.8.3平流式消毒接触池消毒接触池容积V=Qt=0.417×式中：V——消毒接触池的容积，m³；Q——污水设计流量，m³/s；t——消毒接触时间，h，一般采用30min。消毒接触池表面积F=式中：V——消毒接触池的容积；F——消毒接触池表面积；h2——消毒接触池水深取2.5m。消毒接触池池长L式中：L'——F——消毒接触池表面积；B——消毒接触池廊道宽4.5m。3个廊道，池长：L=池高H=式中：h1——超高，一般采用0.3m；h2——有效水深。出水部分H=式中：H——堰上水头；n——消毒接触池个数，为4；m——流量系数，一般采用0.42；b——堰宽，取4.5m3污泥处理构筑物设计计算3.1污泥浓缩池3.1.1设计说明污泥浓缩可以减少颗粒间的孔隙水，采用辐流式污泥浓缩装置对剩余污泥进行脱水处理，经工艺优化后最终产物的含水率可控制在97%技术指标范围内。3.1.2剩余污泥量曝气池内每日增加的污泥量：ΔX=Y(=0.6×（0.18−0.01）×24000−0.1×8000×3=48kg/d式中ΔX——曝气池每日增加的污泥量；Y——污泥产率系数，取0.6；Sa——曝气池进水浓度，=180mg/L=0.18kg/m3；Sb——曝气池出水浓度，=10mg/L=0.01kg/m3；R——平均日污水量；V——曝气池容积；Xv——活性污泥浓度，取XV=3000mg/L=3kg/mKd——污泥自身氧化率，本设计采用0.1。曝气池每日排出的剩余污泥量Q式中：Q2——日排出剩余污泥量；f——0.75；Xr——回流污泥浓度。3.1.3辐流式浓缩池沉淀部分有效面积F=式中：F——沉淀部分有效面积；C——流入浓缩池剩余污泥浓度，取10kg/m3；G——固体通量[kg/（m2·h）]，一般取0.8~1.2[kg/（m2·h）]，本设计中采用1.0[kg/（m2·h）]；Q——入流剩余污泥流量，m3/h。沉淀池直径D=式中：D——沉淀池直径；F——沉淀部分有效面积；经计算，设计中沉淀池直径取为1.7m。浓缩池的容积V=QT=0.22×式中：V——浓缩池的容积，m3；Q——入流剩余污泥流量，m3/h；T——浓缩池浓缩时间，本设计取用16h。沉淀池有效水深h式中:h2——沉淀池有效水深，m；V——浓缩池的容积，m³；F——沉淀部分有效面积，m²；浓缩后剩余污泥量Q式中：Q1——浓缩后剩余污泥量；Q——入流剩余污泥流量；P——浓缩前污泥的含水率（%）；P0——浓缩后污泥的含水率（%）。池底高度辐流式沉淀池运用中心驱动式刮泥机，借助持续转动的方式把污泥推移至污泥斗内。池底高度为：h式中：h4——池底高度，m；D——沉淀池直径，m；I——池底坡度，一般采用0.01。污泥斗容积污泥斗高度：h式中：h5——污泥斗高度，m；tanα——倾角，取a——污泥斗上口半径，m；b——污泥斗底部半径，m；污泥斗的容积为：V式中：V1——污泥斗容积；h5——污泥斗高度；a——污泥斗上口半径；b——污泥斗底部半径。污泥斗中污泥停留时间T=式中：T——污泥斗中污泥停留时间，h；V1——污泥斗容积，m3；Q1——浓缩后剩余污泥量，m3/h；浓缩池总高度h==0.3+1.6+0.3+0.0085+1.43=3.63m式中H——浓缩池总高度，m；h1——超高，m，一般采用0.3m；h2——沉淀池有效水深，m；h3——缓冲层高度，m，一般采用0.3～0.5m，本设计采用0.3m；h4——池底高度，m；h5——污泥斗高度，m；经计算，浓缩池总高度为3.7m。3.2污泥脱水机3.2.1设计说明对污泥开展脱水处理，把含水率控制在60~80%，降低污泥体积。本设计里，脱水机采用两用一备的运行模式，工作周期定为12小时。4高程布置计算4.1设计说明城市污水处理厂高程布置是工艺流程设计的关键环节，主要目的是合理确定各处理构筑物、泵站及连接管渠的标高，确保污水在处理流程中实现自重力流的顺畅衔接。4.2设计计算4.2.1构筑物水头损失表4-1构筑物水头损失构筑物名称水头损失粗格栅0.12细格栅0.2沉砂池0.25曝气池0.5二沉池管渠水力计算表4-2管渠水力计算管渠及构筑物流量管渠设计参数水头损失名称（L/s）D（mm）I（‰）V（m/s）L（m）沿程局部合计出水口至计量堰115711001.01.22500.250.1760.426计量堰至消毒池115711001.01.2400.040.0770.117消毒池至集配水井115711001.01.2350.0350.3060.341二沉池至集配水井2895001.51.5100.0150.2360.250曝气池至集配水井5798001.51.0100.0150.1680.1834.2.3污水处理高程布置污水处理厂设置终点泵站，水力计算以受纳水体的最高水位为基准，沿流程反向推算。本设计地面标高采用当地±0.00作为基准。4-3污水处理高程布置表序号管渠及构筑物名称水面上游标高（m）水面下游标高（m）构筑物水面标高（m）地面标高（m）1出水口至消毒池-0.60-1.1000.002消毒池-0.20-0.60-0.300.003消毒池至集配水井0.10-0.2000.004集配水井至二沉池0.250.1000.005二沉池0.606二沉池至集配水井0.900.6500.007集配水井至曝气池1.300.9000.008曝气池1.401.301.400.009曝气池至集配水井1.901.4000.0010集配水井至沉砂池2.151.9000.0011沉砂池50.0012格栅3.502.202.400.004.2.4污泥处理构筑物高程布置污泥管道水头损失管道沿程损失：h管道局部损失：h式中CH——污泥浓度系数；ξ——局部阻力系数；D——污泥管管径，m；L——管道长度，m；V——管内流速，m/s。各连接管道的水头损失：表4-4各连接管道的水头损失管渠及构筑物名称流量（L/S）管渠设计参数水头损失（m）D（mm）V（m/s）L（m）沿程局部总计二沉池至浓缩池16.41500.93200.260.120.38浓缩池至贮泥池15.31500.87100.070.030.10

5结论与展望乌达区城市污水处理厂的工艺设计，紧紧贴合当地污水的特性以及处理方面的需求。借助科学且恰当的工艺挑选与流程规划安排，达成了污水处理过程中的高效与稳定，为该区域水环境的改善以及可持续发展筑牢了根基。此次工艺设计对乌达区城市污水的水质特征予以了全面考量，像其中较高的有机物浓度、包含氮磷在内的营养物质，以及或许存在的少量工业污染物等情况都有涉及。每日24000m³，出水依照《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准执行REF_Ref18804\r\h[1]。经过实际运行的检验，各项指标都稳定达到标准要求，有效降低了污染物的排放，使得受纳水体的水质环境得到了改善。在工艺选择上，既合理又高效，选取改良A²O工艺作为主体处理工艺。这一工艺将