城市污水处理厂设计总体概况

城市污水处理厂设计总体概况

1.1设计概况

城市污水一般由生活污水和工业废水组成，城市污水的

水质与城市的规模、生活水平、工业企业的状况及废水处理

水平、排水系统的形式及完善程度、气候环境等因素有关。

城市污水处理站一般由预处理、生化处理、污泥处理三

部分组成。

城市污水处理程序包括预处理、一级处理、二级处理、深

度处理及污泥处理、其中的核心部分为二级生化处理。

城市污水一级处理系统主要由格栅、筛网、沉砂池、沉

淀池等组成。格栅和沉砂池也常作为城市污水的预处理系

统。

城市污水常挟带大量悬浮物和漂浮物，通过一级处理系

统可以拦截和沉淀体积和密度较大的污染物，以保护后续处

理设施，保证处理出水效果达标。因此，是污水处理工艺前

必不可少的组成部分。本设计中，采用格栅、沉砂池、初次

沉淀池。

城市污水二级处理系统主要为生物处理系统，以生物处

理技术为主体。城市污水二级处理系统可以大幅度去除污水

中呈胶体和溶解性状态的有机污染物，BODs去除率达

85%〜95%,而一级处理只能去除BOD520%〜30%⑵。

目前，城市污水二级处理技术主要有活性污泥法、AB

法、氧化沟法、SBR法、生物膜法等。本设计中采用氧化沟

法。

污水的深度处理包括脱氮除磷及有机物的进一步去除，常

用混凝沉淀和过滤工艺，也有采用生物陶粒和生物炭工艺，

而最后进行消毒处理。

污泥处理是污水处理厂的重要组成部分，主要包括浓缩、

消化、脱水和干化等。

污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的

前提下，污水处理各单元的有机组合，以满足污水处理要求。

采用何种处理流程还要根据污水的水质、水量，回收其中有

用物质的可能性和经济性，排放水体的具体规定。因为进水

水质中各种水质指标的浓度比较低且氮磷的去除率要求不

高，所以在二级处理过程中氧化沟法进行处理。不仅能从污

水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物，以及能被活性

污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，无机盐类也能被部分

去除，而且通过厌氧或缺氧区的设置可以脱氮、除磷。

1.2设计原则、范围与依据

1.2.1设计原则

错误!未找到引用源。执行国家关于环境保护的政策，符

合国家的有关法规、规范及标准。

错误!未找到引用源。积极稳妥地采用新技术，充分利用

国内外的先进技术和设备，以提高行业的装备和技术水平。

错误!未找到引用源。功能分区明确，生产、生活、人、

物、车流向合理。

错误!未找到引用源。规划布置四优先：工艺流程先进，

安全可靠优先；运行管理便利，经济优先；环境绿化、美化

优先；有利于排水事业可以持续发展优先。

1.2.2设计范围

本设计范围为对污水处理厂厂内的污水处理构筑物、污泥

处理构筑物及必要的附属建筑进行工艺及总图的初步设计，

不包括收集管网及泵站部分。

1.2.3设计依据

设计任务书及相关原始数据

《污水综合排放标准》(GB8978-96)

《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-93)

《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)

《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)

1.3工程规模和处理水质要求

工程规模：某城市污水处理厂的每日最大污水处理量为

200000m3/d。

处理后的水质要达到国家二级排放标准，根据《污水综

合排放标准》(GB8978-1996)可得进出水水质情况如表1：

表1.1设计污水处理厂生化处理阶段污染物去除率

CODcr(BOD5(mgNH3-

指标PHSS(mg/L)

mg/L)/L)N(mg/L)

进水水

870035012040

质

出水水

6-9<120<30<30<25

质

处理率—82.86%91.43%75%37.5%

1.4施工工艺流程

1、结构图

》画漆层

■►中涂层

»底涂层

A

-►素地

2、施工步骤

污水防腐施工工艺：

1、混凝土强度要求C25以上；

基面

2、平整度要求2M靠尺最大高差小于3mm；

要求

3、建议混凝土做原浆收光；

1、用扫把将待处理地面上的垃圾清理干净；

2、有水的地方首先应该切断水源，并清除表层积水，再设法

使地面干燥（如果待施工地面为一楼或地下室，还应考虑是否

初步清需做防水、防潮处理）；

扫3、有油污的地方应用有机溶剂等什匕如天那水，二甲苯等）洗净，

擦干；

基

4、有油漆或其它不明污染物的地方应作适当处理，其方法有打

面

磨，有机溶剂擦洗等。

处

用吸尘打磨机全面打磨：针对水磨石基面和较光滑致密的水泥

理

基面，提供适当粗糙度。1、去除表面不易清扫的浮尘且打毛

基面，以增强涂层与地面的结合力；2、将待处理基面的局

打磨地

低不平处基木磨平，起找平作用。

面

手磨机打磨：对于大打磨机打不到的地方或打不掉之油污等可

用手磨机打磨，注意应选用专用砂轮片。

1、彻底清理地面灰尘，对于不易清洁的卫生死角，可用吸尘

清理打器吸尘；

扫2、将墙脚，机脚，或其它应受保护的地方用胶带纸包扎保护；

3、按实际情况而定，是否需要再做一次清扫。

涂刷厚桨型防腐底漆，使其充分渗入地面，达到表面成膜为准，

施工

要求均匀无遗漏；检测标准：均匀成膜。

底漆层刮涂底漆厚浆型防腐涂料，要求均匀成膜。

刮涂中涂层偏离鳞片防腐，要求均匀成膜。

中涂层

刮涂面漆层象凝涂料，要求均匀成膜。

面涂层

养护5-7天（养护期间不要自行使用，不得用水及其它化学品冲洗）

1.5水处理构筑物设计说明

1.5.1粗格栅

城市污水的一级处理是通过物理方法对污水中的悬浮物、

漂浮物以及大颗粒固体污染物质进行的处理。它位于污水处

理系统的前端，对后续污水处理工序的正常运行起着重要的

保障作用，是污水处理工艺中部可缺少的工序。在城市污水

一级处理中，格栅主要去除污水中体积较大的悬浮物或悬浮

物，沉砂池主要去除密度较大的无机颗粒，初沉池主要去除

无机颗粒和部分有机物质，一级处理能去除污水中40%〜

55%的固体悬浮物，以及20%〜30%左右的BOD5o

城市污水一级处理的主要构筑物有格栅、沉砂池和初沉

池，其工艺流程如图1.7所示：

心4粗格+册提n泵房-细格栅新砂也--|wt^-:

,崛j询、污泥

图城市污水一级处理工艺流程图

污水处理厂一般设置两道格栅，提升泵房站前设置粗格栅

或中格栅，沉砂池前设置中格栅或细格栅。

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。

城市大、中型污水处理厂或泵站前截留杂物大于0.2m3/d

的格栅，清除杂物量较大，一般采用机械清除设备。采用机

械除渣设备时，一般采用单独格栅井。

本设计中粗格栅选用回转式格栅除污机。

1.5.2污水提升泵房

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。

为运行方便，本设计采用采用自灌式泵房。自灌式水泵多

用于常年运转的污水泵站，它的优点是：启动及时可靠，管

理方便。且鉴于其设计和施工均有一定经验可供利用，故常

选用方形泵房。由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合

建，前后设置。污水提升泵房选用半地下式，地下埋深8m。

1.5.3细格栅

细格栅是安装在污水泵房后的格栅，其作用是拦截中格栅

未截留的悬浮物和漂浮物，设计形式和粗格栅相似。

1.5.4曝气沉砂池

污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥

性，而且会板积在反应池底部减小反应器有效容积，甚至在

脱水时扎破滤带损坏脱水设备。沉砂池的设置目的就是去除

污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后

续构筑物的正常运行。

沉砂池的工作原理是以重力分离或离心分离为基础，即

以控制进入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相对密度大的

无机颗粒下沉，而有机悬浮物颗粒则随水流带走。在污水处

理系统中，沉砂池一般设在生物处理池前，从污水中分离密

度较大的无机颗粒，以保护后续处理构筑物中的设备免受磨

损、堵塞。按池内水流的方向不同，沉砂池可分为平流式、

竖流式和旋流式三种，按池形可分为平流式沉砂池、竖流式

沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。

平流式沉砂池是常用的沉淀池形式，具有构造简单、处

理效果较好、工作稳定的优点。

竖流式沉砂池通常用于去除较粗(粒径在0.6mm以上)

的砂粒，结构比较复杂，处理效果一般较差，目前生产中采

用较少。

曝气沉砂池中曝气的作用式使颗粒之间产生摩擦，将包

裹在颗粒表面的有机物除掉，产生洁净的沉砂，提高颗粒的

去除效率；同时通过调节曝气量还可以控制污水的旋流速

度，使除砂效率较稳定，且对污水还有预曝气作用。

旋流沉砂池利用机械控制污水的流态和流速，加速砂粒

的沉淀，具有沉砂粒径小，效果好、占地省的优点。

1.5.5氧化沟

本设计采用的是卡罗塞尔(Carrousel)2000氧化沟。

氧化沟是二级处理的主体构筑物，是活性污泥的反应

器，其独特的结构使其具有脱氮除磷功能，经过氧化沟后，

水质得到很大的改善。

每座Carrousel2000型氧化沟中配有一定数量的表曝

机，实沟内现混合液的推流、混合和充氧。系统的充氧量可

以通过沟内表曝机运行的台数的多少进行调节。另外，从节

能的角度考虑，每座氧化沟中还装有一定数量的液下推进

器，用于保证混合液具有一定的流速，并防止混合液在部分

表曝机运转的情况下，发生污泥沉降分离的现象⑶。

1.5.6二沉池

(1)概述

二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，一般布置在生

化处理构筑物后面，主要用以澄清混合液，并回收浓缩活性

污泥，其效果的好坏，直接影响出水的水质和回流污泥的浓

度。

二沉池除了进行泥水分离外，还需要进行污泥浓缩，同

时由于进水的水量和水质的变化，它还要暂时贮存污泥。由

于二沉池需要起到污泥浓缩的作用，往往所需要的池面积大

于只进行泥水分离所需要的池面积。

(2)池型选择

沉淀池按池内水流方向不同分为平流式、竖流式、辐流

式三种。三种初沉池的优缺点比较见表1.2⑷。

表L2平流式、辐流式和竖流式沉淀池比较

池型优点缺点适用条件

(1)沉淀效果好；(1)配水不易均匀；(1)适用于地下水

平流

(2)对冲击负荷和温(2)采用多斗排泥，每位高及地质较差地

式

度变化的适应能力强；个区；

(3)施工简易，造价较泥斗需单独设排泥管排(2)适用于大、中、

低。泥，噪作量大。小型污水处理厂。

(1)池子深度大；

(2)对冲击负荷和温

(1)排泥方便，管理简

竖流度变化的适应能力差；适用于中、小型污

单；

式(3)造价较高；水处理厂。

(2)占地面积小。

(4)池径不宜过大，否

则布水不均。

(1)多为机械排泥，运

(1)用于地下水位

行效果好，管理较简

辐流机械排泥设备复杂，较高地区；

单。

式对施工质量要求高。(2)用于大、中型

(2)排泥设备已趋定

污水处理厂。

型。

(3)设计参数的选择

沉淀池的有效水深、沉淀时间及其他设计参数可参照表

1.3⑷。

表1.3沉淀池的设计数据

、沉淀时间表面负荷污泥量干物质污泥含固体负荷堰口负荷

I沉淀池位置

hm?/(m2+))g(人・d)水率％kg/(m2*d)L(m•s)

初单独沉淀池1.5〜2.01.5〜2.515〜1795〜97W2.9

沉

池

二级处理前1.0〜2.01.5〜3.014〜2595〜97W2.9

活性污泥法后1.5-2.51.0〜1.510〜2199.2〜99.4W1501.7

温

池

生物膜法后1.5〜2.51.0〜2.07〜996〜98<1501.7

本设计采用中心进水周边出水辐流式沉淀池，采用刮泥

机。如图1.8：

图中心进水周边出水辐流式沉淀池

中心进水周边出水辐流式沉淀池的基本原理是：混合液

经进水管进入中心筒后，通过筒壁上的孔口和外围的环形穿

孔挡板，沿径向呈辐射状流向沉淀池周边。由于过水断面的

不断增大，因此，流速逐渐变小，颗粒沉降下来。澄清水则

经溢流堰或淹没孔口汇入集水槽排出。

1.5.7接触消毒池

（1）概述消毒是保证污水安全排放或回用的最后

环节。尽管在污水处理过程中，水中的微生物和可能的致病

菌已绝大部分备杀灭（氧化）或随着沉淀物一起被去除，但

经过二级处理的城市污水中仍可能含有一些游离的微生物

（致病菌），其排放仍可能对水体的卫生安全（尤其是排放

水体作为饮用水源或其他可能与人类接触的用途时）造成威

肋因此，消毒是污水（尤其是城市污水、医院污水、屠宰

污水等含有人类及动物代谢物的污水）处理必需的最终的处

理单元。

消毒方法分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主

要有加热、冷冻、、辐照、紫外线和微波消毒等方法。化学方

法是利用化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有氯及其化

合物、各种卤素、臭氧、重金属离子等。污水消毒常用的消

毒剂为氯系消毒剂，主要为液氯和漂白粉。

消毒过程在接触池中进行。接触池有水平隔板式、垂直

隔板式和搅拌池等，由于水平隔板式（又称廊道式）流态稳

定，不易短流和形成漩涡，且阻力较小，因此为最常见的接

触池池型。

氯价格便宜，消毒可靠且经验成熟，是应用最广的消毒

剂，所以本次设计选择液氯消毒。

消毒剂的优缺点和适用条件见表1.4o

表L4消毒剂优缺点和适用条件

占

消毒剂优八、、缺点适用条件

氯化形成的余氯及某

些含氯化合物低浓度时

效果可靠、投配简单、对水生物有毒害，当污适用于，中规模的

液氯

投量准确，价格便宜水含工业污水比例大污水处理厂

时，氯化可能生成致癌

化合物

适用于出水水质较

同液氯缺点外，沿尚

投加设备简单，价格便好，排入水体卫生条

漂白粉有投量不准确，溶解调

宜件要求高的污水处理

制不便，劳动强度大

消毒效率高，并能有效

地降解污水中残留的有

适用于出水水质较

机物，色，味，等，污水

臭氧投资大成本高，设备好，排入水体卫生条

中PH,温度对消毒效果

管理复杂件要求高的污水处理

影响小，不产生难处理的

厂

或生物积累性残余物

用海水或一定浓度的适用于医院、生物

次氯酸需要特制氯片及专用

盐水，由处理厂就地自制制品所等小型污水处

钠的消毒器，消毒水量小

电解产生，消毒理站

1.6污泥处理构筑物设计说明

城市污水处理厂在对污水进行处理的同时会产生各种

污泥。污泥的来源各不相同，有的是截留下来的悬浮物质，

有的是生物处理系统排出的生物污泥，有的则是由于投加药

剂而产生的化学污泥。

城市污水处理厂初沉池污泥数量较大，一般为有机物，

易腐化并散发出难闻的气味，还可能含有寄生虫卵和病原

体。所以需要重点处理和处置。

在污水处理过程中，会产生大量污泥，其中含有许多有

毒有害物质，且含水率高，因此需对污泥进行处理，以达

到减量、稳定、无害化及资源化利用的目的。污泥的处理有

浓缩、消化、脱水及最终处置等工艺。

剩余活性污泥是指活性污泥是指活性污泥法系统排出

的污泥。剩余活性污泥含固率一般在0.5〜0.8%之间，取决

于所采用的不同生化处理工艺。有机成分常在70〜85%之间,

与污水处理中是否设初沉池及泥龄的长短有关。剩余活性污

泥的PH值在6.5〜7.5之间，取决于污水处理系统的工艺以

及控制状态。由于活性污泥的含固率一般都小于1%,因而

其流动性能及混合性能与污水基本一致，但不易沉降。活性

污泥的产量取决于污水处理所采用的生化工艺类型，传统活

性污泥工艺、A-B工艺以及A2/O等工艺的产泥量都有出入，

1.6.1污泥泵房

设计污泥泵房三座，分别位于氧化沟与沉淀池之间，每

个污泥泵房承担氧化沟的污泥回流和沉淀池的剩余污泥排

放。

本设计的污泥泵房负责将二沉池产生的活性污泥一部

分作为回流污泥输送至氧化沟，另一部分作为剩余污泥由地

下管道输送至浓缩池进行浓缩处理。污泥泵设计参数同污水

泵站中的参数。其中设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比

3

R=100%,即QR=100%X200000m3/d=133333.3m/do

1.5

1.6.2污泥浓缩池

(1)概述

污泥处理系统产生的污泥，含水率高，体积很大，输送、

处理或处置都很不方便。污泥浓缩可使污泥初步减容，使其

体积减小为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方

便。首先，经浓缩后，可使污泥管的管径减小，输运泵的容

量减小。浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数，并降低污

泥调质所需的絮凝剂投加量。

污泥浓缩的方式有重力浓缩和气浮浓缩。如果选择厌氧

消化进行污泥稳定，一般采用重力浓缩；当采用好氧消化进

行污泥稳定时，两者均可选择。

重力浓缩又分为连续式和间歇式。一般中大型污水处理

厂均选择连续式。

本次设计中采用重力连续式浓缩。

(2)重力浓缩的基本原理

重力浓缩法是依靠污泥重力作用而达到污泥在浓缩池

中浓缩的目的。重力浓缩法主要浓缩初沉污泥和剩余活性污

泥。

重力浓缩池一般为圆柱形。污泥由中心筒进泥，进泥点

一般在池深的一半处。浓缩池下层颗粒间隙中的水在上层颗

粒的重力作用下被挤压出来，颗粒拥挤更加紧密，污泥浓度

提高，从而实现污泥浓缩。上清液由池周的溢流堰溢出，回

流至污水处理系统。污泥可采用重力排泥方式。

污泥平衡。储泥池的体积越大，储泥时间越长，脱水间

的工作灵活性越大。

储泥池一般设计为圆形，内置搅拌机，防止污泥结块和

沉淀影响污泥从储泥池到脱水间的输运。

1.6.3储泥池

储泥池的作用是调节消化池排泥和污泥脱水两个单元

的污泥平衡。储泥池的体积越大，储泥时间越长，脱水间的

工作灵活性越大。

储泥池一般设计为圆形，内置搅拌机，防止污泥结块和

沉淀影响污泥从储泥池到脱水间的输运。

1.6.4脱水机房

(1)脱水之前的污泥调理

城市污水中含有大量有机污染物质，城市污水处理厂产生

的污泥中含有的固体物质主要是与水亲和力很强的胶体粒

子。因此，必须在污泥脱水之前，对污泥进行处理，使污泥

改变亲水性能，增强脱水效果。

污泥经过调理，污泥颗粒尺寸加大，可以释放出污泥中

的吸附水，提高脱水效果。常用的污泥调理方法是加药调理

法、加热调理法、冷却调理法和辐射调理法。

本设计中的污泥含有较高的有机物，采用加药调理法。

因此，选用高聚合度的有机高分子絮凝剂，如PAM。

(2)污泥脱水

污泥脱水是将污泥中的含水率降至85%以下的操作(污

泥的极限游离水含量20%)。污水将脱水后，一般形成泥饼,

体积大大减小，以便于最终的处置。

在脱水前要对污泥进行调理，改善污泥的脱水性能。工

程上调理的主要方法为投加絮凝剂。絮凝剂一般采用高分子

絮凝剂。

污泥脱水方法有自然干化、机械脱水、烘干及焚烧等方

法。城市污水处理厂一般由于场地的限制，污泥脱水主要采

用机械脱水。

机械脱水的方式有真空过滤、板框压滤、带式压滤和离

心过滤等。板框压滤为间歇操作，一般适用于中小型污水处

理厂；大中型污水处理厂目前普遍采用带式过滤或离心过

滤。

本设计采用带式压滤脱水机。

1.7平面与高程布置

1.7.1平面布置

污水处理厂厂区平面布置遵循国家有关标准和规范进

行。

本设计将污水处理厂厂区按功能划分，并进行相关布

置。厂区分办公生活服务区、污水处理区、污泥处理区三大

部分，各区既相互独立，又有有机联系，既能最大限度地减

小占地和管道连接，又便于管理。

污水处理厂的平面布置包括：污水处理构筑物、污泥处

理构筑物、综合办公楼、维修间、仓库、车库、锅炉房、传

达室、配电中心、食堂、浴室及其它辅助建筑物，以及各种

管道、道路、绿化等的布置。根据处理厂的规模大小，采用

1：100〜1：1000比例尺的地形图绘制总平面图，管道布置

可单独绘制。

平面布置的一般原则如下：

(1)处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理；

池型的选择应考虑占地多少及经济因素。圆形池造价比较

低，但进出水构造较复杂。方形池或矩形池池墙较厚，但可

利用公共墙壁以节约造价，且布置可紧凑，减少占地。一般

小型污水处理厂采用圆形池较经济，而大型处理厂则以采用

矩形池为经济。除了占地、构造和造价等因素以外，还应考

虑水力条件、浮渣清除，以及设备维护等因素；

(2)每一单元过程的最少池数为两座，但在大型污水

厂中，由于设备尺寸的限制，往往有多池。当发生事故，一

座池子停止运转时，其余的池子负荷增加，必须计算其对出

水水质的影响，以确定每一池子的尺寸。根据生产实践，每

一单独处理池的能力可达10〜20万m3/d；

(3)在选择池子的尺寸和数目时，必须考虑污水厂的

扩建。对每一种单元过程的全部处理池，最好采用相同的尺

寸，且应避免在初期运行时有过大的富余能力；

(4)处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管

线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量；

(5)经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置

在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳；

(6)在布置总图时，应考虑安装充分的绿化地带；

(7)总图布置应考虑远近期结合，有条件时，可按远景

规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。远

景设施的安排应在设计中仔细考虑，除了满足远景处理能力

的需要增加的处理池以外，还应为改进出水水质的设施预留

场地；

(8)构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管

理的需要和施工的要求，一般采用5〜10m；

(9)污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以

策安全，并管理方便。污泥消化池应距初沉池较近，以缩短

污泥管线，但消化池与其他构筑物之间的距离不应小于20m。

贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定

办理；

(10)变电站的位置宜设在耗电量大的构筑物附近，高

压线应避免杂一厂内架空敷设；

(11)污水厂内管线种类很多，应考虑综合布置，以免

发生矛盾。污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。自流管

道应绘制纵断面图；

(12)如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷

设在一条管廊或管道沟内，以利于维护和检修；

(13)污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污

水能超越一部或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢

流；

(14)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；

(15)污水厂的占地面积，随处理方法和构筑物选型的

不同，而有很大的差异。