污水处理厂设计.docx

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污水处理厂设计

第一章设计资料

一、自然条件

1、气候：

该城镇气候为亚热带海洋季风性季风气候，常年主导风向为东南风。

2、水文：

最高潮6.48m（罗零高程，下同）

高潮常水位水位5.28m

低潮常水位2.72m

二、城市污水排放现状

1、污水水量

（1）生活污水按人均生活污水排放量300L/人.d；

（2）生产废水量按近期1.5万m3/d，远期2.4万m3/d；

（3）公用建筑废水量排放系数按近期0.15，远期0.20考虑；

（4）处理厂处理系数按近期0.80，远期0.90考虑。

2、污水水质

（1）生活污水水质指标为

CODcr60g/人.d

BOD530g/人.d

（2）工业污染源参照沿海开发区指标，拟定为：

CODcr300mg/L；

BOD5170mg/L

（3）氨氮根据经验确定为30md/L。

三、污水处理厂建设规模与处理目标

1、建设规模

该污水处理厂服务面积为10.09km2，近期（2000年）规划人口为6.0万人，远期（2020年）规划人口为10.0万人。

处理水量近期3.0万m3/d，远期6.0万m3/d。

2、处理目标

根据该城镇环保规划，污水处理厂出水进入的水体水质按国家3类水体标准控制，同时执行国家关于污水排放的规范和标准，拟定出水水质指标为

CODcr≤100mg/L；BOD5≤30mg/L；SS≤30mg/L；NH3-N≤10mg/L

四、建设原则

污水处理工程建设过程中应遵从下列原则：

污水处理工艺技术方案，在达到治理要求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进的工艺；所用污水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进，更要求成熟可靠；和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设，以使污水处理厂尽快完全发挥效益；污水处理厂出水应尽可能回用，以缓解城市严重缺水问题；污泥及浮渣处理应尽量完善，消除二次污染；尽量减少工程占地。

第二章污水处理工艺方案选择

一、工艺方案分析

本项目污水以有机污染为主，BOD/COD=0.54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，针对这些特点，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。

根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“普通活性污泥法”或“氧化沟”法。

普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计运行经验，处理效果可靠，如设计合理，运行得当，出水BOD5可达10-20mg/L，它的缺点是工艺路线长，工艺构筑物及设备多而复杂，运行管理困难，运行费用高。

氧化沟处理技术是20世纪50年代有荷兰人首创。

60年代以来，这项技术在国外已被广泛采用，工艺及构筑物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。

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，还可实行脱氮，成为A/O工艺，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成功的革新的活性污泥法工艺，与传统活性污泥系统相比较，它在技术、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和空气扩散器，不建厌氧硝化系统，运行管理方便。

2、处理效果稳定，出水水质好。

3、基建投资省，运行费用低。

4、污泥量少，污泥性质稳定。

5、具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。

6、占地面积少。

污水处理厂的基建投资和运行费用与各厂的污水浓度和建设条件有关，但在同等条件下的中、小型污水厂，氧化沟比其他方法低，据国内众多已建成的氧化沟污水处理厂的资料分析，当进水BOD5在120-180mg/L时，单方基建投资约为700-900元/（m3.d），运行成本为0.15-0.30元/m3污水。

由以上资料，经过简单的分析比较，氧化沟工艺具有明显优势，故采用氧化沟工艺。

二、工艺流程确定：

（如图所示）

说明：

由于不采用池底空气扩散器形成曝气，故格栅的截污主要对水泵起保护作用，拟采用中格栅，而提升水泵房选用螺旋泵，为敞开式提升泵。

为减少栅渣量，格栅栅条间隙已拟定为25.00mm。

曝气沉砂池可以克服普通平流沉砂池的缺点：

在其截流的沉砂中夹杂着一些有机物，对被有机物包裹的沙粒，截流效果也不高，沉砂易于腐化发臭，难于处置。

故采用曝气沉砂池。

本设计不采用初沉池，原则上应根据进水的水质情况来确定是否采用初沉池。

但考虑到后面的二级处理采用生物处理，即氧化沟工艺。

初沉池会除去部分有机物，会影响到后面生物处理的营养成分，即造成C/N比不足。

因此不予考虑。

拟用卡罗塞尔氧化沟，去除COD与BOD之外，还应具备硝化和一定的脱氮作用，以使出水NH3低于排放标准，故污泥负荷和污泥泥龄分别低于0.15kgBOD/kgss*d和高于20.0d。

氧化沟采用垂直曝气机进行搅拌，推进，充氧，部分曝气机配置变频调速器，相应于每组氧化沟内安装在线DO测定仪，溶解氧讯号传至中控室微机，给微机处理后再反馈至变频调速器，实现曝气根据DO自动控制

为了使沉淀池内水流更稳定（如避免横向错流、异重流对沉淀的影响、出水束流等）、进出水更均匀、存泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。

向心式辐流沉淀池采用中心进水，周边出水，多年来的实际和理论分析，认为此种形式的辐流沉淀池，容积利用率高，出水水质好。

设计流量Q=2.85万m3/d=1208.3m3/h，回流比R=0.7。

第三章污水处理工艺设计计算

一、水质水量的确定

1.水量的确定

近期水量：

生活废水Q生活=6.0×104×300L/人•天=1.8×104m3/d

工业废水Q工业=1.5×104m3/d

公用建筑废水Q公用=1.8×104×0.15=0.27×104m3/d

所以近期产生的废水量为Q

Q=Q生活+Q工业+Q公用=（1.8+1.5+0.27）×104=3.57×104m3/d

近期的处理系数为0.8，故近期污水处理厂的处理量

Qp=3.57×104×0.8=2.856×104m3/d

远期水量：

生活废水Q生活=10.0×104×300L/人•天=3.0×104m3/d

工业废水Q工业=2.4×104m3/d

公用建筑废水Q公用=3.0×104×0.2=0.6×104m3/d

所以远期产生的废水量为Q

Q=Q生活+Q工业+Q公用=（3.0+2.4+0.6）×104=6.0×104m3/d

远期的处理系数为0.9，故远期污水处理厂的处理量

Qp=6.0×104×0.9=5.4×104m3/d

通常设计污水处理厂时远期的设计处理量为近期的两倍，综合考虑近期和远期的处理水量，取近期的设计处理水量Qp=3.0×104m3/d，远期的设计处理水量Qp=6.0×104m3/d。

2.水质的确定

近期COD：

COD==242mg/L

近期BOD5：

BOD5==129mg/L

远期COD：

COD==240mg/L

远期BOD5：

BOD5==128mg/L

NH3-N按规定取为30mg/L

所以处理厂的处理水质确定为COD=242mg/L，BOD5=129mg/L，NH3-N=30mg/L

二、曝气沉砂池设计计算说明书

沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重比较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续构筑物的正常运行。

常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝气沉砂池、竖流沉砂池和多尔沉砂池等。

平流式沉砂池构造简单，处理效果较好，工作稳定，但沉砂中夹杂一些有机物，易于腐化散发臭味，难以处置，并且对有机物包裹的砂粒去除效果不好。

曝气沉砂池在曝气的作用下颗粒之间产生摩擦，将包裹在颗粒表面的有机物除掉，产生洁净的沉砂，通常在沉砂中的有机物含量低于5%，同时提高颗粒的去除效率。

多尔沉砂池设置了一个洗砂槽，可产生洁净的沉砂。

涡流式沉砂池依靠电动机机械转盘和斜坡式叶片，利用离心力将砂粒甩向池壁去除，并将有机物脱除。

后3种沉砂池在一定程度上克服了平流式沉砂池的缺点，但构造比平流式沉砂池复杂。

和其它形式的沉砂池相比，曝气沉砂池的特点是：

一、可通过曝气来实现对水流的调节，而其它沉砂池池内流速是通过结构尺寸确定的，在实际运行中几乎不能进行调解；二、通过曝气可以有助于有机物和砂子的分离。

如果沉砂的最终处置是填埋或者再利用（制作建筑材料），则要求得到较干净的沉砂，此时采用曝气沉砂池较好，而且最好在曝气沉砂池后同时设置沉砂分选设备。

通过分选一方面可减少有机物产生的气味，另一方面有助于沉砂的脱水。

同时，污水中的油脂类物质在空气的气浮作用下能形成浮渣从而得以被去除，还可起到预曝气的作用。

只要旋流速度保持在0.25～0.35m/s范围内，即可获得良好的除砂效果。

尽管水平流速因进水流量的波动差别很大，但只要上升流速保持不变，其旋流速度可维持在合适的范围之内。

曝气沉砂池的这一特点，使得其具有良好的耐冲击性，对于流量波动较大的污水厂较为适用，其对0.2mm颗粒的截流效率为85%。

由于此次设计所处理的主要是生活污水水中的有机物含量较高，因此采用曝气沉砂池较为合适。

曝气沉砂池的设计参数：

（1）旋流速度应保持0.25—0.3m/s；

（2）水平流速为0.08—0.12m/s；

（3）最大流量时停留时间为1—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，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板；

（6）1污水的曝气量为0.2空气；

（7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6~0.9m，送气管应设置调节气量的阀门；

（8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板；

（9）池子的进口和出口布置，应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并考虑设置挡板；

（10）池内应考虑设置消泡装置。

一、曝气沉砂池的设计与计算

1.最大设计流量Qmax

Qmax=Kz×Qp

式中的Kz为变化系数，Kz=1.42

Qmax=1.42×0.347=0.493m3/s

2.池子的有效容积

V=60Qmaxt

式中V——沉砂池有效容积，m3；

Qmax——最大设计流量，m3/s；

t——最大设计流量时的流动时间，min，设计时取1~3min。

所以V=60×0.493×1.5=44.37m3

3.水流断面面积

A=

式中A——水流断面面积，m2

Qmax——最大设计流量，m3/s；

V——水流水平流速，m/s。

所以A=4.11m2

取A=4.2m2

4.池宽B

B=

h——沉砂池的有效水深，m。

取h=2m。

所以B==2.1m

B/h=1.05，满足要求。

5．池长

L==m，取L=10.5m

此时L/B=5满足要求

6．流速校核

Vmin=m/s，在0.8~1.2m/s之间，满足要求

7．曝气沉砂池所需空气量的确定

设每立方米污水所需空气量d=0.2m3空气/m3污水

8．沉砂槽的设计

若设吸砂机工作周期为t=1d=24h，沉砂槽所需容积

式中Qp的单位为m3/h

设沉砂槽底宽0.5m,上口宽为0.7，沉砂槽斜壁与水平面夹角60°，

沉砂槽高度为h1=

沉砂槽容积为

9．沉沙池总高

设池底坡度为0.3,坡向沉砂槽，池底斜坡部分的高度为

h2=0.3×0.7=0.21m

设超高,沉沙池水面离池底的高

m

10．曝气系统的设计

采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供风，穿孔管曝气

（1）干管直径d1：

由于设置两座曝气沉砂池，可将空气管供应两座的气量，即主管最大气量为q1=0.0694×2=0.1388m3/s，取干管气速v=12m/s，

干管截面积A===0.0116m2

d1==m=120mm，

因为没有120mm的管径，所以采用接近的管径100mm。

回算气速v=17.7m/s虽然超过15m/s，但若取150的管气速又过小，所以还是选择管径100mm。

（2）支管直径d2：

由于闸板阀控制的间距要在5m以内，而曝气的池长为10.5米，所以每个池子设置三根竖管，设支管气速为v=5m/s，

支管面积A=m2

d2==mm，

取整管径d2=80mm

校核气速v=4.6m/s（满足3—5m/s）

（3）穿孔管：

采用管径为6mm的穿孔管，孔出口气速为设5m/s，孔口直径取为5mm（在2~6mm之间）

一个孔的平均出气量q==9.81×10-5m3/s

孔数：

n=个

孔间隔为，在10~15mm之间，符合要求。

穿孔管布置：

在每格曝气沉砂池池长一侧设置1根穿孔管曝气管，共两根。

二、细格栅的选型和计算

选用XG1000型细格栅，参数如下

设备宽B：

1000mm有效栅宽B1：

850㎜有效栅隙：

5㎜耙线速度：

2m/min电机功率：

1.1kw安装角度：

60°渠宽B3：

1050㎜栅前水深h2：

1.0m/s流体流速：

0.5～1.0m/s

栅条宽度s=0.01m

1．栅前后的水头损失

水流断面面积m2

栅前流速

在0.4~0.9m/s范围内，复合要求

设过栅流速为v=0.6m/s

设栅条断面为锐边矩形断面，取k=3,则通过格栅的水头损失为：

。

3．栅槽总长度

栅前的渠道超高设为0.45m，所以渠道高度为1.45m

因为安装高度是取60°，所以格栅所占的渠道长为1.45×ctg=1.45×ctg60°=0.84m

栅后长1米。

所以渠道的总长度

L=0.5+0.84+1=2.34m

三、水面标高

根据经验值污水每经过一个障碍物水面标高下降3~5cm，根据曝气沉砂池的有效水深以及砂斗的高度可推算出各个构筑物的水面标高，本次设计以经过一个障碍物水位下降5cm来计算，以曝气沉砂池的砂槽底为0米进行计算。

曝气沉砂池的水面标高：

2.38m

细格栅与曝气沉砂池之间的配水井的水面标高：

2.43m

细格栅栅后水面标高：

2.48m

细格栅栅前水面标高：

2.48+0.29=2.77m

配水井外套桶水面标高：

2.82m

配水井内套桶水面标高：

2.88

设配水井超高为0.35m

则整个曝气沉砂池系统的最高标高为3.23m

则曝气沉砂池的超高为h1=3.23-2.38=0.85m

四、配水井的计算

设配水井的平均停留时间为T＝1.5min，Qp=0.347m3/s，假设配水井水柱高为5.03米。

配水井面积为

配水井直径为

因为进水管径为1000，管离底为200mm。

所以覆土厚度为1.28m。

五、砂水分离器和吸砂机的选择

（1）选用直径LSSF型螺旋式砂水分离器

（2）根据池宽选用LF-W-CS型沉砂池吸砂机，其主要参数为：

潜污泵型号：

AV14-4（潜水无堵塞泵）

潜水泵特性扬程：

2m，流量：

54m3/h，功率：

1.4kw

行车速度为2-5m/min，提耙装置功率0.55kw

驱动装置功率：

0.37×2kw

钢轨型号15kg/mGB11264-89

轨道预埋件断面尺寸（mm）（b1-20）6010（b1：

沉砂池墙体壁厚）

轨道预埋件间距1000mm

四、氧化沟

1、设计说明

拟用卡罗塞尔氧化沟，去除COD与BOD之外，还应具备硝化和一定的脱氮作用，以使出水NH3低于排放标准。

采用卡式氧化沟的优点：

立式表曝机单机功率大，调节性能好，节能效果显著；有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力；曝气功率密度大，平均传氧效率达到至少2.1kg/（kW*h）；氧化沟沟深加大，可达到5.0以上，是氧化沟占地面积减小，土建费用降低。

氧化沟采用垂直曝气机进行搅拌，推进，充氧，部分曝气机配置变频调速器，相应于每组氧化沟内安装在线DO测定仪，溶解氧讯号传至中控室微机，给微机处理后再反馈至变频调速器，实现曝气根据DO自动控制

2、设计计算

（1）.设计参数：

qv=30000m3/d（设计采用双池，则单池流量=15000m3/d），

设计温度15℃，最高温度25℃，

进水水质:

近期：

CODCr=242mg/L，BOD5=129.4mg/L，NH3-N=30mg/L，

远期：

CODCr=240mg/L，BOD5=128mg/L，NH3-N=30mg/L，

出水水质:

CODCr=100mg/L，BOD5=30mg/L，SS=30mg/L，NH3-N=10mg/L

（2）.确定采用的有关参数：

取MLSS=3500mg/L,假定其70%是挥发性的,DO=3.0mg/L,k=0.05，Cs（20）=9.07mg/L

y=0.6mgVSS/mgBOD5，Kd=0.05d-1，qD,20=0.05kgNH3-N/kgMLVSS•d，CS（20）=9.07mg/L，

α=0.90，β=0.94，

剩余碱度：

100mg/L（以CaCO3），所需碱度7.14mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原，硝化安全系数：

3。

（3）.设计泥龄：

确定硝化速率μN

μN=0.47e0.098（T-15）*N/KN+N*DO/Ko+DO=0.47*e0.098*（15-15）*30/（100.051*15-1.158+30）*2/（1.3+2）

=0.22d-1

θcm=1/=1/0.22=4.5d，设计泥龄θc=3*4.5=13.5d

为了保证污泥稳定，应选择泥龄为30d

（4）.设计池体体积：

①确定出水中溶解性BOD5的量：

出水中悬浮固体BOD5=1.4*0.68*30*70%=20mg/L

出水中溶解性BOD5的量=30-20=10mg/L

②好氧区容积计算：

V1=y*qv*（So-Se）*θc/MLVSS*（1+Kd*θc）=0.6*30000*（129.4-10）*30/（0.7*3500*（1+0.05*30））=9278m3

水力停留时间t1=V1/qv=9278/30000=0.31d=7.4h

③脱氮计算：

产生污泥量=y*qv*（So-Se）/（1+Kd*θc）=0.6*30000*（129.4-10）/（1000*（1+0.05*30））=860kg/d

假设污泥中大约含12.4%的氮，这些氮用于细胞合成，

用于合成的氮=0.124*860=106.6kg/d，转化为：

106.6*1000/30000=3.55mg/L

故脱氮量=30-10-3.55=16.45mg/L。

④碱度计算：

剩余碱度=300-7.14*20+3.0*16.45+0.1（129.4-10）=218.5mg/L（以CaCO3）

大于100mg/L，可以满足pH＞7.2

⑤缺氧区容积计算：

qD=qD,20*1.08T-20=0.05*1.0815-20=0.032kgNH3-N/kgMLVSS•d

V2=qv*△N/qD/MLVSS=30000*16.45/0.032/0.7/3500=6295m3

水力停留时间t2=V2/qv=6295/30000=0.21d=5h

⑥总池容积计算

V=V1+V2=9278+6295=15573m3，t=t1+t2=7.4+5=12.4h

（5）.曝气量计算

①计算需氧气量

R=（So-Se）qv*/（1-e-kt）-1.42Px+4.6*qv*△N-2.6*qv*NO3-0.56Px

=30000*（129.4-10）/（1-e-kt）/1000-1.42*856.8+4.6*30000*20/1000

-2.6*30000*16.45/1000-0.56*856.8=5049kg/d=211kg/h

②实际需氧量

Ro’=1.2*R=1.2*211=253.2kg/d

校核：

Ro=R*Cs（20）/α/（β*Cs（T）-C）/1.024T-20=253.2*9.07/0.9/（0.94*8.24-3）/1.02425-20

=477.6kg/h（在400-500之间符合）

6.沟型尺寸设计及曝气设备选型

采用卡式氧化沟（两座并联）：

取有效水深H=3.5m，单沟的宽度b=7.8m，进水量15000m3/d,

则单沟长=[V/2-0.5π（2b）2h-2*0.5πb2h]/4Hb=53m,

单沟好氧区总长度=单沟长*4*V1/V=126m

单沟厌氧区总长度=单沟长*4*V2/V=76m

采用四沟道，两台55kW的立式表曝气机（单池）

曝气设备：

PSB3250：

D=3.25m，P=132kW，n=30r/min，清水充氧量：

252kg/h，

7.配水井设计

污水在配水井的停留时间最少不低于3min（不计回流污泥的量），

设截面中半圆的半径为r，矩形的宽度为r，长度为2r，设计的有效水深为4.0m

（2*r*r+0.5πr2）*4=30000*3/24/60

r=2.7m

8.其它附属构筑物的设计

工程设计中墙的厚度为250mm；氧化沟体表面设置走道板的宽度为800mm；；倒流墙的设计半径为3.9m；配水井的进水管道采用的规格为DN900,污泥回流管道采用的规格为DN500；出水井的设计尺寸为3000mm*1000mm*1000mm,出水堰高为100mm,堰孔直径为40mm，出水管采用的规格为DN700。

五、辐流式二沉池

1.设计说明

1.1二沉池的类型

二沉池的类型有：

平流式二沉池、竖流式二沉池、辐流式二沉池、斜流式二沉池。

其中，辐流式二沉池又分为：

中进周出式、周进周出式、中进中出式。

1.2选择辐流式（中进周出）二沉池的原因

由于平流式二沉池占地面积大；竖流式二沉池多用于小型废水中絮凝性悬浮固体的分离；斜流式二沉池较多时候，在曝气池出口污泥浓度高，而且没有设置专门的排泥设备，容易造成阻塞。

因此选择辐流式二沉池。

从出水水质和排泥的方面考虑，理论上是周进周出效果最好。

但是，实际上，考虑异重流，是中进周出的效果最好。

因此，选择了选择辐流式（中进周出）二沉池。

2.设计计算

2.1污泥回流比：

2.2沉淀部分水面面积：

流量：

；

最大流量（设计流量）：

单个池子的设计流量：

污泥负荷q取1.1m3/（m2.h），池子数n为2。

沉淀部分水面面积：

2.3校核固体负荷：

因为142＜150，符合要求。

2.4池子直径

池子直径：

根据选型取池子直径为35.0m。

2.5沉淀部分的有效水深

沉淀时间t为2.5s有效水深：

2.6沉淀池总高

2.7校核径深比：

径深比为符合要求。

2.8进水管的设计

单体设计污水流量：

进水管设计流量：

取管径D=700mm，流速为

因为，0.697＞0.6符合要求，所以进水管直径为D=700mm。

2.9稳流筒

进水井的流速为0.8m/s，则过水面积为

过水面积和泥管面积的总和：

由过水面积和泥管面积的总和求出直径为

筒壁厚为250mm，取管径为900mm。

进行校核：

过水面积为

流速为。

筒上有8个小孔，孔面积为S2=，所以。

二沉池采用的是ZBX型周边传动吸泥机，稳流筒的直径为3880mm。

取稳流筒出流速度为0.1m/s，则过水面积为

稳流筒下