水污染控制工程课程设计城镇污水处理厂设计

3”大孝

SICHUANUNIVERSITY

水污染控制工程课程设计

题目城镇污水处理厂设计

学生姓名

学号______

学院一建筑与环境学院

专业环境工程

年级2013

指导教师___________

教务处制表

二016年12月8日

0

目录：

第一章概述----------------------------------------------------------2

1.1项目名称r2

1.2设计依据----------------------------------------------------------2

1.2.1设计标准规范---------------------------------------------------2

1.2.2设巾参考书------------------------------------------------------2

1.3区域概况----------------------------------------------------------3

第二章工程设计-------------------------------------------------------4

2.1设计原则及范围---------------------------------------------------4

2.2工艺方案选择原则--------------------------------------------------5

2.3设计规模及厂址的选择---------------------------------------------5

2.4处埋工艺流程的选择与确定-----------------------------------------7

2.5单体工艺设计------------------------------------------------------9

2.6主要设备清单-----------------------------------------------------12

2.6.1格栅--------------------------------------------------------12

2.6.2水泵--------------------------------------------------------14

2.6.3沉砂池------------------------------------------------------16

2.6.4初沉池（平流式）--------------------------------------------18

2.6.5曝气池------------------------------------------------------20

2.6.6辐流式沉淀池------------------------------------------------24

2.6.7污泥脱水间--------------------------------------------------26

2.6.8鼓风机房----------------------------------------------------26

第三章总图设计------------------------------------------------------26

3.1总平面图---------------------------------------------------------26

3.2高程布置---------------------------------------------------------28

3.3建筑设计---------------------------------------------------------29

第四章结论和建议----------------------------------------------------29

1

第一章概述

1.1项目名称

某城镇污水处理厂设计

1.2设计依据

1.2.1设廿标准规范：

>《地面水环境质量标准》GB3838-88

>《城市排水工程规划规范》CJJ50-94

>《室外排水设计规范》GBJ14-87

>《城市污水处理厂污水污泥排放标准》CG3025-93

>《污水综合排放标准》GB8979-1996

>《中华人民共和国环境保护法》1989.12.26

>《中华人民共和国水污染防治法》1996.5.15

>《中华人民共和国水污染防治法实施细则》1989.7.12

>《中华人民共和国河道管理条例》

L2.2设计参考书：

1）《给水排水工程快速设计手册》

2）《给水排水工程设计手册》（第1册）常用资料，第二版.

中国市政工程西南设计研究院主编.北京：中国建筑工业出版社，1999.

3）《给水排水工程设计手册》（第5册）城市排水.

北京市市政设计院主编.北京：中国建筑工业出版社，1986.

4）《给水排水工程设计手册》（第9册）专用机械，第二版

上海市政工程设计研究院主编，北京：中国建筑工业出版社，1999.

5）《给水排水工程设计手册》（第10册）技术经济，第二版.

上海市政工程设计研究院主编.北京：中国建筑工业出版社，1999.

6）排水工程（下册），第四版。

张自杰主编.北京：中国建筑工业出版社，2000.

7）《废水处理工艺设计计算》

崔玉川主编.北京：水利电力出版社,1994.

2

8）《水污染控制工程》（上册），第二版.

高廷耀，顾国维主编.北京：高等教育出版社，1999.

9）杨岳平，徐新华，刘传富主编.《废水处理工程及实例分析》.北京：化学

工业出版社，1999.

10）曾科主编.《污水处理厂设计与运行》.北京：化学工业出版社，2001

11）丁亚兰主编.《国内外废水处理工程实例分析》.北京：化学工业出版社，

2000

12）张统主编.《间隙式活性污泥法污水处理技术及工程实例》.北京：化学工

业出版社,2002

13）韩洪军主编.《污水处理构筑物设计与计算》.哈尔滨：哈尔滨工业大学出

版社，2002

14）高俊发，于彤，郭红军自编.《城镇污水处理及回用技术》.北京：化学工

业出版社，2003

15）孙力平主编.《污水新工艺与设计计算实例》.北京：科学出版社，2001

1.3区域概况

某城镇要求所有工业废水排放均按照《污水排入城市下水道水质标准》

（CJ18-86）执行。现规划建设一城市污水处理厂，设计规模为30000m3/d,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：

指标CODSS总磷

CrBOD5pHNH3-N

原水指标250-350120-180200-3006-9304

排放指标W60mg/LW20mg/LW20mg/L6-9W8mg/1Wl.Omg/L

原始资料：

1.某城镇污水厂附近地形图一张（见附录）。

2,污水流量：日平均流量为30000m3/d；

日变化系数和时变化系数分别为：Kd=l.15,Kh=1.25;

污水水质：CODCr为310mg/L,B0D5为160mg/L,SS为170mg/L；

污水平均温度为16℃0

3.出水水质：COD^60mg/L,BOD^20mg/L,SSW20mg/L

3

4.气象资料：夏季主导风向为正南风；

年平均气温为18.5T,冬季最低月平均温度为3℃。

5.水文及地质资料：年平均降水量1600mm；

污水厂附近最高洪水位为270m；

地下水水位2.5-4.5m；

地势由东北向西南倾斜。

6.地形图

第二章工程设计

2.1设计原则及范围

2.1.1设计原则

遵循设计依据并在批准的可行性研究报告基础上，同时在城市总体规划的指导下,

根据城市总体规划布局，结合地形条件和社会环境要求，统一规划设计污水处理

设施，充分发挥建设项目的社会、环境和经济效益。

积极稳妥地采用先进的SBR工艺处理技术，节省建设投资和运行成本，力争将污

水处理与生态环境的美化结合起来。

采用适当的自动化技术监测仪表，提高运行管理水平和运行的稳定性。污水处

4

理厂选址应适合当地情况，以最大的可能减少投资，使资金发挥最大效益。

2.L2设计范围

对污水处理厂内的主要污水处理构筑物的工艺进行设计，包括格栅、沉砂池、SBR

工艺曝气池、污泥浓缩池、污泥贮泥池等。

2.2工艺方案选择原则

作为乡镇基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，乡镇污水处理厂工

程的建设和运行意义重大。由于乡镇污水处理厂的建设和运行不但耗资较大，而

且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行

性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化

的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切

实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后优选出最佳的总体工

艺方案和实施方式。在污水处埋厂工艺方案确定中，将遵循以「原则：

（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家规定的排放要求。

（2）基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。

（3）运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求一周整

运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处埋构筑物的处理能力。

（4）选定工艺的技术及设备先进、可靠。

（5）便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。

本工程要求的污水处理程度较高，对污水处理工艺选择应十分慎重。本方案设计

的污水处理工艺选择针对该城镇污水量和污水水质以及经济条件考虑适应力强、

调节灵活、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟先进工艺。

2.3设计规模及厂址的选择

厂址选择原则

1）为了保护环境卫生的要求，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，这个防护距离根据当地具体情况而定，一般不小于300m。

2）厂址应设在流经城市水源的下游，离城市集中供水水源处不小于500m。

3）在选择厂址时尽可能少占农田或不占农田，而处理厂的位置又应便于农田灌

溉和消纳污泥。

4）厂址应尽可能在城市和工厂夏季主导风向的下风向°

5

5）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

处理构筑物之间的水头损失，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力消耗。

6）厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受或水淹没的威胁。

7）厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区，以利施工，并降低造价。

8）厂址的选择应考虑交通运输及水电供应等条件。

9）厂址的选择应结合城市总体规划，考虑远期发展，留有充分的扩建余地。

平面布置原则

1）按功能分区，配置得当。

2）主要指对生产，辅助生产，生产管理，生活区等各部分布置。既有利于生产

又避免非生产人员在生产区通行或逗留，保证安全稳定生产。

3）功能明确，布置紧奏。

4）首先保证生产的需要，结合地形，地质，土方，结构和施工等因素全面考虑。

布置力求减少占地面积，减少管道长度，便于操作管理。

5）顺流排列，流程简捷。

6）各水处理构筑物尽量按流程方向布置，避免与进出水方向相反安排。各个单

元之间的管道连接，应以最短线路连接，避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁

将管道线埋在构筑物的下面。

7）充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。

8）某些构筑物放在较高处，便于减少土方，便于放空，排泥，又减少了工程量,

而另一些建筑物放在较底处，使水流按重力顺畅瑜送。

9）应预留余地。考虑扩建和施工。

10）水处理构筑物的布置应注意风向和朝向。

11）将排放异味，有害气体的水处理单元布置在居住与办公室的下风向，另外，

还要考虑主导风向的影响。

4）在计算留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程，以降

低运行费用。

2.4处理工艺流程的选择与确定

2.4.1氧化沟方案

氧化沟污水处理技术，是20世纪50年代由荷兰人首创。60年代以来，这项技

6

术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国已被广泛采用，工艺及构造有了很大的发

展和进步。随着对该技术缺点（占地面积大）的克服和对其优点（基建投资及运

行费用相对较低，运行效果高且稳定，维护管理简单等）的逐步深入认识，目前

已成为普遍采用的一项污水处理技术。目前常用的几种商业性氧化沟有荷兰D1W

公司60年代开发的Carrousel氧化沟，美国Envirex公司开发的Orbal氧化沟，

丹麦Kruger公司发明的DE氧化沟等。在我国，氧化沟工艺是使用较多的工艺。

氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅

可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，成为A/0工艺；氧化沟前增加厌氧池

可成为A2/0（A-A-O）工艺，实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定，

可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。

氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的革新的活性污泥法工艺，与传统活

性污泥系统相比，它汴技术、经济等方面具有一系列独特的优点：

①工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。一般情况下，氧化沟工艺可比传统

活性污泥法少建初沉池和污泥厌氧消化系统，基建投资少。另外，由于不采用鼓

风曝气的空气扩散器，不建厌氧消化系统，运行管理要方便。

②处理效果稳定，出水水质好。实际运行效果表明，氧化沟在去除B0D5和SS

方面均可取得比传统活性污泥法更高质量的出水，运行也更稳定可靠。同时，在

不增加曝气池容积时，能方便地实现硝化和一定的反硝化处理，且只要适当扩大

曝气池容积，能更方便地实现完全脱氮的深度处理。

③基建投资省，运行费用低。实际运行证明，由于氧化沟工艺省去初沉池和污泥

厌氧消化系统，且比较容易实现硝化和反硝化，当处理要求脱氮时，氧化沟工艺

在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多（当只需去除B0D5时，可能节省不

多）。同样，当仅要求云除B0D5时，对于大规模污水厂采用氧化沟工艺运行费用

比传统活性污泥法略低或相当，而要求去除B0D5且去除NH3-N时，氧化沟工艺

运行费用就比传统活性污泥法节省较多。

④污泥量少，污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达20〜30d,污

泥在沟内得到了好氧稳定，污泥生成量就少，因此使污泥后处理大大简化，节省

处理厂运行费用，且便于管理。

⑤具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。水流在氧化沟中流速为0.3〜

7

0.4m/s,氧化沟的总长为L,则水流完成一个循环所需时间t=L/S,当L=90〜600nl

时，t=5〜20min。由于废水在氧化沟中设计水力停留时间T为10〜24h,因此可

计算出废水在整个停留时间内要完成的循环次数为30〜280次不等。可见原污水

一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环量所稀释，因此具有一定承受冲

击负荷的能力。

⑥占地面积少。由于氧化沟工艺所采用的污泥负荷较小、水力停留时间较长，使

氧化沟容积会大于传统活性污泥法曝气池容积，占地面积可能会大些，但因为省

去了初沉池和污泥厌氧消化池，占地面积总的来说会少于传统活性污泥法。

2.5.2A2/0法

A2/0工艺自被开发以天，就因为其特有的经济技大优势和环境效益，愈来愈受到

人们的广泛重视.通常称为A2/。工艺的实际上可分为两类，一类是厌氧/好氧工

艺，另一类是缺氧/好氧工艺.厌氧状态和缺氧状态之间存在着根本的差别：在厌

氧状态下既有无分子态氧，也没有化合态氧，而在缺氧状态下则存在微量的分子

态氧（D0浓度＜0.5mg/L）,同时还存在化合态的氧，如硝酸盐。

A2/0工艺特点：

厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，同时

具有去除有机物、脱氮除磷的功能。

在同时脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类

其他工艺。

在厌氧一缺氧一好氧交替运行条件下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般少于100,

污泥沉降性好。

污泥中磷含量高，一般在2.5%以上。

该工艺脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中携带DO

和硝酸态氧的影响，因而脱氮效果不可能很高。

综上所诉选择A2/0工艺为本厂的污水处理工艺。

2.5单体工艺设计

2.5.1工艺流程

具体流程如下图2.1：

8

-♦沼气锅炉I——一污泥加热I液氯一丽机］一师范］

I其他用途出水I

图2.1工艺流程图

2.5.2主要构筑物的选择

1.格栅

2.沉砂池

沉沙池的功能是去除相对密度较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，他们的相对密

度约为2.65,沉沙池一般设置于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水灵、

管道的磨损；也可以设置于沉淀池前，以减轻沉淀池负荷及消除颗粒对污泥厌氧

消化处理的影响。常住的沉沙池有平流沉沙池、曝气沉沙池等。

由于本设计的处理量不大，并且污水经过粗格栅除渣，对泵站影响不大，为了便

于清砂，沉沙池设于泵站后。本设计沉砂池采用了旋流式沉砂池（分两组设2池，

型号旋流式沉砂池H7）,采用气提排砂，在排砂之前有一气洗过程，这使得排出

的砂含有机物较少，有利于污水的后续生物处理及泥砂的处置。

3.初沉池

初沉池是作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。处理

的对象是悬浮物质（SS约可去除40%〜55%以上），同时也可去除部分BODs（约

占总BOD5的25%〜40%,主要是非溶解性BOD）,以改善生物处理构筑物的运行

条件并降低其BOD负荷。初沉池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池、

竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。

本设计采用了成本较低，运行较好的平流式沉淀池，该池施工简易，对冲击负荷

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和温度变化的适应能力较强。

4.生物化反应池

A70工艺是Anaorobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧一缺氧一好氧生物脱

氮除磷工艺的简称，A70工艺于70年代由美国专家在厌氧一好氧除磷工艺（A/0）

的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能，可以针对现今污水特点

（水体富营养化）进行有效处理。

该工艺在厌氧一好氧除磷工艺（A/0）中加入缺氧池，将好氧池流出的一部分混

合液回流至缺氧池前端，以达到硝化脱氮的目的。

A2/0工艺流程图如图2.2所示：

回流污泥

图2.2A70工艺流程图

在厌氧池中，原污水及同步进入的从二沉池的混合液回流的含磷污泥的注入，本

段主要功能为释放磷，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被微生物细胞吸收

而使污水中BOD浓度下降；另外，NH/-N,因细胞的合成而被去除一部分，使污

水中NH；-N浓度下降，但NO；-N含量没有变化。

在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量

NO；-N和NO2-N还原为此释放至空气，因此BOD.浓度下降，NO3-N浓度天幅

度下降，而磷的变化很小。

在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降，有机氮被氨化继而被硝化,

使NH；-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO；-N浓度增加，P随着聚磷菌的

过量摄取，也以较快的速度下降。

脱氮过程是各种形态的氮转化为N,从水中脱除的过程。在好氧池中，污泥中的

有机氮被细菌分解成氨，硝化作用使氨进一步转化为硝态氨（主要是依靠细菌水

解氨化作用和依靠亚硝化菌与硝化菌的硝化作用）；在缺氧池中，硝态氨进行反

硝化，硝态氨还原成N?逸出（主要是依靠反硝化菌的反硝化作用）。

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除磷过程是使水中的磷转移到活性污泥或生物膜上，而后通过排泥或旁路工艺加

以去除。在厌氧池中，使含磷化合物成溶解性磷，聚磷细菌释放出积储的磷酸盐；

在好氧池中聚磷细菌大量吸收并积储溶解性磷化物中的磷合成ATP与聚磷酸盐，

而这一过程是依靠好氧菌一一聚磷细菌。

整个工艺的关键在于混合液回流，由于回流液中的大量硝酸盐回流到缺氧池后，

可以从原污水得到充足的有机物，使反硝化脱氮得以充分进行，有利于降低出水

的硝酸氮，同时也可以解决利用微生物的内源代谢物质作为碳源的碳源不足问题,

改善出水水质。

所以，A70工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌

氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物(CODVB)能被开环或断链，使得N、

P、有机碳被同时去除，并提高对COD,的去除效果。它可以同时完成有机物的去

除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NHJ-N应完全硝

化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成

除磷功能。

5.二沉池

二沉池在二级处理中，在生物反应池构筑物的后面，在活性污泥工艺中，用于沉

淀分离活性污泥并提供污泥回流。二沉池与初沉池相似，按池内水流方向的不同，

同样可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。

本设计采用辐流式沉淀池。其特点有：运行好，较好管理。

6.浓缩池

浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。污泥浓

缩后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的体积穴幅度地降低，从而可以大大降

低其他工程措施的投资。污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。

本设计针对污泥量大、节省运行成本，采用了重刀浓缩方法，重力浓缩具有以下

几个优点：①贮存污泥能力高；②操作要求不高；③运行费用少，尤其是电耗。

缺点：①占地面积大；②会产生臭气；③对于某些污泥作用少

2.6主要设备清单

2.6.1格栅

1.设计说明

11

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。

格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅，分别用于

截留不同粒径的杂物而设计，也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式，

可采用人工清渣或机械清渣。

本设计采用粗格栅和细隔栅进行隔渣，分别设置在污水泵房前后，以去除不同大

小的废渣，由于栅渣量较大，采用机械清渣方式。

2.设计参数

（1）水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵允许通过污染物的能力来确定。

（2）污水处理系统设计中，设二道格栅，一般汴泵房前设一道中格栅，在泵房

后设一道细格栅。同时格栅栅条间隙应符合下列要求：人工清除为25-40mm；机

械清除为16-25mm；最大间隙40mm。

（3）栅渣量在无当地运行资料时，可采用以下数据。

格栅间歇16-25mm；0.10-0.05m3栅渣/10m3污水。

（4）每日栅渣量0.2m3,一般采用机械清渣，同时机械格栅不宜少于2台，并

一用一备。

（5）栅前渠道内的水流速度一般为0.4-0.9m/s,过栅流速一般为0.6-1.On/s,

格栅倾角一般为45°-70°,而机械格栅一般为60°-70°,特殊类型可达90°。

（6）通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.15m。

（7）放置格栅的沟深超过7m宜选用钢丝绳型格栅机；深度在2m或2m以下宜采

用瓠格栅；中等深度宜采用链式除污机。

（8）单台格栅机工作宽度一般不大『3.0,超过时刻采用多台。

（9）栅条的高度一般友正常高水位决定，当前池内设有可靠的自动装置时，则

栅条的高度应比正常高水位高出1.0W以上，以增加安全度。如无可靠的自控设

备，则栅条的高度应考虑非常高水位。

（10）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m。其工作台

两侧过道宽度不应小于0.7m,工作台正面过道宽应小于1.2T.5m。工作台应有

安全和冲洗设施。

3.设计计算

(1)中格栅

xAh=1.15x1.25=1.438

Qmax=30000XKz=30000*l.438=43140in：7d=0.500m7s

设栅前水深h=0.5m,过栅流速v=1.0m/s，采生中格栅，栅条间隙宽度e=

20mm,格栅安装倾角a=60°

打_2WJsina

e/iv

格栅的间隙数:

0.5xVstn600”

n二二二”二46.5取47个

0.02x0.5x1.0

(2)栅槽宽度:

取栅条宽度S=0.01m

B=S(n-1)+eXn=0.0：X(47-1)+0.02X47=1.4m

(3)进水渠道渐宽部分长度L：

若进水渠宽艮=1.0%渐宽部分展开角a1=20°,此时进水渠道内的流速为

1.Om/s,

〃-4_1.4-1.0

L\=0.55m

2tg%=2/2。°

格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度以

1,2--0.5%"=0.28/77

(4)过栅水头损失:

因栅条为矩形截面，取k=3,并将已知数据带入式得：

(s、%/(001*I2

hi=2.42-一•sina•4=2.42xx---------sin60°x3=0.13勿

\e)2g(0.02J2x9.8

栅后槽总高度

取栅前渠道超高h尸0.3m,格栅前槽总高4=，+%=°3+°・3=0・8%

则栅后槽总高度为：

〃=力+々々=0.5+0.3+0.13=0.93/7?

13

栅槽总长：

Z=A+4+1.0+0.5+=0.55+0.28+0.5+1.0+=279/

^60°喈60°

(5)每日栅渣量：

取W尸0.05m7103m\

」片•864000.50x0.05x86400./

II=⑦——!-------=------------------=1.5c勿3/d

Kx10001.438x1000

由于每日渣量较大，采用机械清渣的方式。

2.6.2水泵

L水泵总扬程计算

设计流量：Q=30000X：.438/24=1797.5〃//h=499.3L/s；

(1)集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为6.74-(-1.91)

=8.65m

(2)出水管线的水头损失，每台泵单用一根出水管，其流量为Q。=898.8疗/h,

选用的管径为300mm的铸铁管，查表v=0.72m/s,1000i=3.64,

设管总长为20m,局部损失占沿程的30%,则总损失为20X(1+0.3)X

3.64/1000-0.094m

(3)泵房内的管线水头损失设为1.5m,考虑自由水头为1.0m。

(4)水头总扬程为H=8.65+0.094+1.5+1.0=10.65m,取Um。

采用广州市博三泵机有限公司生产的型号为150122A的F型耐腐蚀污水泵。该

泵提升流量105.6.6L/s,扬程11.5m,转速2900r/min,功率&5Kw,效率75%。

n=499.5/105.6=4.7(个)取5

N-ii+1-6(5用1备)

2.校核扬程

泵站的平面布置完成了以后，对水泵总扬程进行校核计算。

(1)吸水管路的水头损失：

每根吸水管的流量Qo=898.8m7h,每根吸水管的管径为300mm,流速v=0.72m/s；

沿程损失：Shl=LXI=1.5X3.64/1000=0.005m

14

直管部分长度L=1.5m,进口(占二0.5),闸阀一个(占二0.08),的偏心管1个

(4=0.17)

局部损失；2h2=(0.5-0.08)X0.72X0.72/2/9.8+0.17X1.12X

1.12/2/9.8=0.026

吸水管路的总损失为：2h=2hl+2h2即Zh=0.031m

(2)出水管的水头损失：

管路总长度为12m,渐扩管1个(,=0.06),闸阀一个(自二0.08),90度弯头

4个(4=0.087)

沿程损失：Shl=LXI=12X3.64/1000=0.044m

局部损失：Sh2=(0.06+0.08+4X0.087)X0.72X0.72/2/9.8+0.17X1.12X

1.12/2/9.8=0.107m

出水管路的总损失为：2h=2h1+2h2即2h=O.i51m

(3)水泵所需总扬程

水泵所需总扬程为：

6.74-(-1.31)+1.5+0.031+0.151=9.732m取10m。

选用KWPF200-400型裒，其流量Q=140〜500m3/h,扬程11.7〜25m,转速960

(r/min),电机功率37〜75kw,效率57%,满足要求.

2.6.3沉砂池

1.设计说明

根据日处理污水量为3万〃r/d,选定型号为7的旋流式沉砂池，该沉砂池的特

点是：在进水渠末端设有能产生池壁效应的斜坡，另砂粒下沉，沿斜坡流入池底,

并设有阻流板，以防止紊流；轴向螺旋桨将水流带向池心，然后向上，由此形成

了一个涡形水流，平底的沉砂分选区能有效的保持涡流形态，较重的砂粒在靠近

池心的一个环行孔口落入集砂区，而较轻的有机物由于螺旋桨的作用而与砂粒分

15

离，最终引向出水渠。

图3.2旋流式沉砂池

旋流式沉砂池型号7的尺寸(mm)

型号流量(万川/")ABCDEFJLK

9

呆

W姻

W

72.730501000600120030014504502050800

2.设计参数

(1)旋流速度应保持在0.25-0.3m/s；

(2)水平流速0.08-0.12m/s,一般取0.lm/s

(3)最大流量时，停留时间为l-3min；

(4)有效水深为2-3m,宽深比一般采用1-1.5；

(5)长宽比可达5；

(6)每立方米污水的曝气量为0.1-0.2M空气；

(7)空气扩散装置设在池子的一侧，距池底约0.6-0.9m,送气管应设置调节阀

门；

(8)池内应设置消泡装置。

3,设计计算

选择设计的旋流速度为0.25〜0.3m/s之间，水力停留时间为2min,水平流

16

速为0.10m/s,有效水深设计为2m。计算其他各部分尺寸如下:

总有效容积:

/=0*=°-50./sX120s=60/

单池容积，取池数为2,

单池容积V产60/2=30/

池断面积:

A=B义H=5必

池总宽度:

皿=25〃

B

=12m

取B=3.0

其中H为沉砂池的有效水深。

取水面以上之保护高度％=0.5m,取沉砂斗深h3=0.9m,

池子总深度H=h,+h2-h3=0.5+2+0.9=3.4m

池长:

L=J*=6.Qm

A5.0万

按进出水设施占有效长度的15%计，则池子总长L：

L=1(1+15%)^7m

所需曝气量:

=3600x0.2x0.5=360”/

q=3600/^1axh

其中D为每一污水所需要的曝气量。

沉砂及浮渣量

设沉砂及浮渣产率为20nr7106nl3污水，则沉砂及浮渣产量为

20•30000/10吐0.6m7d

2.6.4初沉池（平流式）

1.设计说明

17

池体设计如图3.3所示

图3.3平流式沉淀池

2.设计计算

设计流量以=°5加/$

污水表面负荷q'=2.Om7(nTXh)

(1)池子总面积

一禽，36。0="瘦纥9。而

q12.0

(2)沉淀部分有效水深

停留时间取r1.0/7

h2=qxt=2.0xl.0=2.0m

(3)沉淀区有效容积

V二制xtx3600=0.5xl.0x3600=1800m3

(4)池长

设水平流速v-4.0mm/s

L=3.6vt=3.6X4.0X1.0=14.4m

(5)池子总宽度

A900=

Bn=—=-----=62.5m

L14.4

(6)池子个数

设每个池子宽b=3.5m,

18

N=B/b=62.5/3.5g18个

(7)校核长宽比

L14.4.1

(介于4〜12之间)符合要求

(8)污泥区的总容积

取S=0.5L/(p.d)污泥存留时间T=4h

「史=竺史史史=3.33万

"10001000X24

(9)污泥斗容积

「30+05,3

%=------------1g3O=2.17m

2

■=伉+否+跖)=；乂217x,+Q夕+5/32+05*)=778^

(10)污泥斗以上梯形部分污泥容积

”0.01,4=30加

A/=(£+03-6)>=(134+03-3.0)x001=0167w

,*,142+3.0,3

匕rr=————=-------------x0A167x30=433附$

22

(11)污泥斗和梯形部分污泥容积

.+匕=778+433=12」调

(符合要求)

(12)池子总高度

设缓冲层高度4=05”,超高h尸0.3m

月=%+电+友+田=03+18+05+234=494阳

2.6.5曝气池

1.设计计算

污水处理程度计算

19

原污水的BOD、值为160mg/L,经初次沉淀池处理B0D$按降低30与考虑，则进入曝

气池的污水，其B0工值为Sa=160X(1-30%)=112mg/Lo

计算去除率，

BOD5=7.IbXaCe

C——处理水中悬浮固体浓度，取20mg/L；

b——微生物自身氧化率，一般介于0.05〜0.1之间，取0.09；

Xa——活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4.

代入各值

B0D5=7.1•0.09•0.4•20=5.11^5.2

处理水中溶解性B0D5喧为：

20-5.2=14.8mg/L

去除率

2.曝气池的计算与各部位尺寸的确定

曝气池按BOD一—污泥负荷法计算

1)BOD——污泥负荷率确定

拟定采用的BOD——污泥负荷率为0.3KgBOD5/(KgMLSS•d)o为稳妥，进行如下

校核：

Ns=K2Sef/n

及取值0.0185,Se=18.6mg/L

n=0.92f=MLVSS/MLSS=O.75

代入各值

Ns=0.0185•18.6•0.75/0.92=0.28KgB0D5/(KgMLSS•d)

分0.3KgB0D5/(KgMLSS•d)

结果验证，Ns取0.3合适。

2)确定混合液污泥浓度(X)

根据Ns值，查图得相应的SVI值100〜120,取120

计算确定混合液污泥浓度值X。对此厂1.2,R=50%,代入各值，得：

20

_/?r!06_0.5xl.2.xl06

y=3333mg/L=3300ing/L

"(l+/?)Sr7-(1+0.5)120

3）确定曝气池容积，

V=QSa/NsX

代入各值：

V=43140•112/（0.3•3300）=4880.5m3^488Im3

4）确定曝气池各部分尺寸

设有4组曝气池，每组容积为4881/4=1220m3

池深取3.5米，则每组曝气池面积为

F=1220/3.5=349m2

池宽取6.3米，B/H=6.3/3.5=1.8介于1〜2之间，符合规定。

池长I.

I尸F/B=349/6.3=55

L/B=55/5.5=10.0>10,符合规定。

设5廊道式曝气池，廊道长：

1^55/5=11m

取超高0.5m,则池总高度为

3.5+0.5=4.0m

3.曝气系统计算

本设计采用鼓风曝气系统。

1）平均时需氧量的计算

02=a'0Sr+b'KYv

查表得屋=0.5；"=0.15

代入各值

Q,=0.5x43140x"2一"。'+0.15x4881百"=4512.7kg/d=118.0kg/h

210001000

2)最大时需氧量的计算

Kh=l.25

代入各值

21

ft=0.5x43140x1.25+0>15x4881幽=5036.9kg/d=209.9kg/h

10001000

3）每日去除BODs值

B0Ds=43140X（112-14.8）/1000=4193.2kg/d

4）去除每kgBOD的需氧量

50z=4512.7/4193.2^1.08kg02/kgB0D

5）最大时需氧量和平均需氧量之比

02max/02=209.9/118=1.78

4.供气量的计算

采用网状膜型中微孔空气扩散器，铺设于距池底0.2m处，淹没水深2.8m,计算

温度定30℃。

查得Cs（20）=9.17mg/L,Cs（30）=7.36mg/L

1）空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）计算

Pb=1.013X105+9.8X103HPa

代入各值得

Pb=l.013X105+9.8X103X2.8=1.29X105Pa

2）空气离开曝气池面时，氧的百分比，

EA取12%

代入各值

0'Hz尸。。%3%

3）曝气池混合液中平均氧饱和度，

Pb

2.026x10

代入各值

1.29x10518.43

Csb（30）=7・6%）

2.026x10542

=8.21mg/L

4）换算为在2（TC下，脱氧清水的充氧量,

22

k白（20）

於=—r---------M----------------

a[px&b（7）-f]x1.O24r-20

取a=0.82,p=0.95,C=2.0,0=1.0

代入各值，得:

25.25x9.17

=38.4kg/h

0.82[0.95x1x8.21-2]x1.O24:J0-20

相应的最大时需氧量为

.29x9.17…一一

Tfomax=----F---------------=；------记~荷=44.11kg/h

0.82[0.95x1x8.21-2]x1.02”

5）曝气池平均时供氧量,

Ro

Gs=xlOO

384

xlOO=1067m3/h

0.3x12

6）曝气池最大供氧量

Gsmax=1225m3/h

7）去除每kgBOD供氧量

1067/720X24=35.6nF空气/kgBOD

8）每立方米污水供气量：

1067/43140X24=5.69nl3空气/砂污水

9）本系统空气总用量：

除采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污

泥量8倍考虑，污泥回流比R取值60乳则提升回流污泥所需空气量为

8X60%X431404-24=8628m3/h,

总需氧量：1067+8628=1967m3/h

5.空气管系统计算

在相邻两个廊道的隔墙设一根主干管，共6根干管。每个廊道设5条配气竖管，

全曝气池共设50条配气竖管。每根竖管供气量：

1067/50=21.34m7h

曝气池平面面积为:

23

2.5X5X11=137.5m2

每个空气扩散器的服务面积按0.49肝计算，则需空气扩散器总数

137.5+0.49=280个

每根管上安装的空气扩散器数目为

280+50=5.6弋6个

每个空气扩散器配气量

10674-124-50=3.6m3/h

6.污泥管的选择

污泥流动的下临界速度约为Llm/s,上临界速度约为1.4m/s,污泥压力管道的最

小设计流速为1.0〜2.Om/s。采用紊流状态运输污泥，取流速为2.0m/s,管径

200mmo

2.6.6辐流式沉淀池

1.设计概述

沉淀池按工艺布置的不同，可分为初次沉淀池和二次沉淀池.初次沉淀池是一级

污水处理厂的主体处理构筑物，处理的对象是悬浮物质，同时可去除部分B0D5,

可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其B0D5负荷,沉淀池按池内水流方向

的不同，可分为平流式沉淀池，幅流式沉淀池和竖流式沉淀池,因本次设计采用

辐流式沉淀池.

2.设计参数

①池子直径（或方形池的边长）与有效水深之比一般为6~12

②池子直径应216m

③池底坡0.05^0.10

④进出水的布置方式

•中心进水、周边出水

•周边进水、中心出水

•周边进水、周边出水

⑤中心进出口的周围应设置整流板，穿孔率为10〜20%。

⑥周边进水中心出水的池子的设计表面负荷可比中心进水周边出水辐流式沉淀

24

池的负荷提高1倍左右。

⑦多采用机械刮泥，并同时附有空气提升。

®池直径小于20nl时，也可采用多斗水力排泥

。水20nl，使用中心传动的刮吸泥机；d>20m,使用周边传动的刮吸泥机

Q出水堰前应设浮渣挡板，以防浮渣随水带出，可在刮泥机一侧附加浮渣刮板,

将浮渣刮入集渣箱排出

3.设计计算

(1)沉淀池表面积和池径

(2)有效水深

取沉淀时间t=l.5h

ho=QoXt—2X1.5—3m

23.9/3=8.0,在6T2之间，，合格

(3)污泥斗容积

设中心泥斗的上口半径下底半径5m；斗壁倾角60。，则泥斗高:

h5=(r1-r2)/g6Z=(l-0.5)Zg6tf=0.87

231408723

匕=rj+r2+r,r2)=-^x(i+o.5+lx0.5)=4.78w

(4)泥斗以上池底积泥厚度H，上池底径向坡度

h产(R-r)•7=(23.9-1)・0.05=1.1m

(5)沉淀池总高度

〃=々+4+々々々=0.3+3+0.3+1.1+0.87=5.57勿

式中：H一一沉淀池总高度，叱

hl------池子超高，m；取为0.3m；

h2------沉淀池有效水深，m；

h3------缓冲层高，m；机械排泥，取0.3m

25

h4——沉淀池底坡落差，m

h5——污泥斗高度，m；

2.6.7污泥脱水间

1.设计说明

本工艺采用滚压带式压滤污泥脱水技术，工艺具有连续操作、自动控制、附属设

备较少、操作管理工作小、投资费用低等特点，而且技术较为成熟。进污泥浓缩

后含水率为97.5%,经压滤后脱水泥饼含水率降为80%。大大降低污泥外运处

理费用。

2.污泥最终处置：填地、投海、用作农肥、改良土壤、作为制造其它产品的原料。

2.6.8鼓风机房

2

用叶片型罗次鼓风机送气，型号：3L32WD,功率75KW其占地面积为10X7=70mo

第三章总图设计

3.1总平面图

污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、化验室及其他辅助建筑物以及

各种管道、渠道、道路、绿化带等的布置。在进行污水处理处理厂厂区平面规划、

布置时，应考虑的一般原则阐述如下。本设计污水处理厂的具体平面布置见城市

污水厂总平面图。

1.平面布置的一般原则

（1）构筑物的布置应紧凑，节约土地并便于管理；

（2）构筑物的布置应尽可能按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利

用地形以减少土方量；

（3）有人工作的地方如办公、化验等用房应布置在夏季主导风的上风向，在北

方地区也应考虑朝阳，设绿化带与工作区隔开；

（4）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；

（5）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以备安全，并方便管理；

（6）变电所的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷

设；

（7）污水厂应设置超越管以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑

26

物，进入下一级构筑物或事故溢流管；

（8）污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流；

（9）在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提

供一个优美舒适的环境；

（10）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。

2.厂区平面布置形式

“一”字型布置：该种布置流程管线短，水头损失小；

“L”型布置：该种布置适宜出水方向发生转弯的地形，水流转弯一般在曝气池

处。

本厂采用“L”字型布置。

3.污水厂平面布置的具体内容

（1）处理构筑物的平面的布置；

（2）附属构筑物的平面的布置；

（3）管道、管路及绿化带的布置。

4.管渠和渠道的平面布置

（1）在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能使各

处理构筑物独立运行的管、渠，当某一处理构筑物因故停止工作时，使其后接处

理构筑物，仍能够保持正常的运行。

（2）应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。

（3）在厂区内还设有：给水管、空气管、消化气管、蒸汽管以及输配电线路。

这些管线有的敷设在地下，但大部都在地上，对其安排，既要便于施工和维护管

理，但也要紧凑，少占用地，也可以考虑采用架空的方式敷设。

污水处理厂内各种管渠应全面安排，避免相互干扰，管道复杂时可设置管廊，在

污水处理厂厂区内，应有完善的雨水管道系统，必要时应设置防洪沟渠。

5.场区绿化布置

1.绿地：在厂门附近，办公楼、宿舍食堂、泵房的门前空地预留扩建场地，修建

草坪。

2.花坛：在正对厂门内布置花坛。

27

3.绿带：利用沉淀池与建筑物间的带状空地进行绿化。

4.行道树和绿篱：步行到两侧，草坪周围栽种，高度0.6-0.8m,围墙采用1,8口。

总平面布置参见附图一一平面布置图。

3.2高程布置

1.高程布置原则

充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处

理构筑物，排出厂外。

协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，

并有利于减少工程投资和运行成本。

做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。

协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检

修排空。

污水厂厂址处的地坪标高基本上在40.2m.污水经提升泵后自流排出，由于不设

污水厂终点泵站，从而布置高程时，确保接触池的水面标高大于0.8m,同时考虑

挖土埋深。

设计氧化沟处的地坪标高为40.02m,按结构稳定的原则确定池底埋深-2.0m,再

计算出设计水面标高为41.52%然后根据各处理构筑物的之间的水头损失，推

求其它构筑物的设计水面标高。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下

表。再根据各处理构筑物的水面标高、结构稳定的原理推求各构筑物地面标高及

池底标高。

2.高程布置参见附图一一高程布置图。

3.3建筑设计

3.3.1各处理单元构筑物的平面布置

处理构筑物是污泥处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的

功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对

此，应考虑：

（1）贯通、连接各处陛构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折；

（2）土方量作到基本平衡，并避开劣质土壤地段；

（3）在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，

28

一般的间距可取值5T0m,某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化气贮

罐等，其间距应按有关规定确定；

（4）各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。

3.3.2辅助建筑物

污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、水质

分析化验室、变电所、机修、仓库、食堂等。它们是污水处理厂不可缺少的组成

部分。其建筑面积大小应按具体情况与条件而定。有可能时，可设立试验车间，

以不断研究与改进污水处理技术。辅助建筑物的位置应根据方便、安全等原则确

定。如鼓风机房应设于曝气池附近，以节省管道与动力；变电所宜设于耗电量大

的构筑物附近等。化验室应远离机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件。

办公室、化验室等均应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物的夏季

手风向的上风相处。操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理

构筑物运行情况的位置。在污水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，广为

植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看

法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。

第四章结论和建议

通过这次课程设计，我对我们环境工程专业的任务及目前的形势有了更深刻

的了解。我还掌握了很多关于污水处理方面的知识，巩固了所学的理论知识，把

理论知识和实践结合起来，培养了解决实际工程问题的能力。

同时，我发现了自己专业理论基础还不够扎实，观察不仔细，考虑问题不全

面等方面的不足，认为还需要通过进一步的学习和锻炼来提高自己。

总之，这次课程设计加深了我对本专业的了解，更加增添了我对本专业的信

心。