某城镇污水处理厂设计方案.docx

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某城镇污水处理厂设计方案

某城镇污水处理厂设计方案

1设计任务及概况

1.1设计任务及依据

1.1.1设计任务

　　30万吨城市污水处理厂初步设计

1.1.2设计依据及原则

1.1.2.1设计依据

　　《给水排水工程快速设计手册》1-5

给排水设计规范

《污水处理厂工艺设计手册》

《三废设计手册废水卷》

1.1.2.2设计原则

（1）执行国家关于环境保护的政策

符合国家地方的有关法规、规范和标准；

（2）采用先进可靠的处理工艺

确保经过处理后的污水能达到排放标准；

（3）采用成熟、高效、优质的设备

并设计较好的自控水平

以方便运行管理；

（4）全面规划、合理布局、整体协调

使污水处理工程与周围环境协调一致；

　　（5）妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物

以免造成二次污染；

　　（6）综合考虑环境、经济和社会效益

在保证出水达标的前提下

尽量减少工程投资和运行费用

1.1.3设计范围

　　设计二级污水处理厂

进行工艺初步设计

1.2设计水量及水质

1.2.1设计水量

　　污水的平均处理量为=30=12500=3.47；污水的最大处理量为=15125=4.2；污水的最小处理量为

日变化系数取为1.1

时变化系数取K为1.1

总变化系数取为1.21

1.2.2设计水质

　　设计水质如表1.1所示

表1.1设计水质情况

　项目　入水（）200200　出水（）≤25≤30　去除率（%）87.5851.3.3设计人口

（1）按SS浓度折算：

　　式中：

Css--废水中SS浓度为200mg/L

　　　　　Q--平均日污水量为30万m3/d

　　　　ass--每人每日SS量

一般在35-55/人g.d

则：

（2）按浓度折算

式中：

--废水中浓度为200mg/L

Q--平均日污水量为30万m3/d

--每人每日BOD量

一般在20-35/人gd

取30/人g.d

则：

2工艺设计方案的确定

2.1方案确定的原则

（1）采用先进、稳妥的处理工艺

经济合理

安全可靠

（2）合理布局

投资低

占地少

（3）降低能耗和处理成本

（4）综合利用

无二次污染

（5）综合国情

提高自动化管理水平

2.2污水处理工艺流程的确定

2.2.1厂址及地形资料

该污水处理厂厂址位于某市西北部

厂址所在地区地势比较平坦

污水处理厂所在地区地面平均标高为40.50米

地震基本烈度为7度

2.2.2气象及水文资料

　　某市位于东经

北纬

属温带半湿润季风型大陆性气候

多年平均温度7.4

冬季长

气候寒冷

多偏北风

最冷月（一月）平均气温-12.7；夏季多偏南风

非采暖季节主导风向为东南风

最热月（七月）平均气温24.6

降雨集中在7-8月

约占全年降雨的50%

多年平均降雨量75毫米

地面冻结深度1.2-1.4米

2.2.3可行性方案的确定

城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源

利用微生物的代谢作用使污染物降解

它是城市污水处理的主要手段

是水资源可持续发展的重要保证

城市二级污水处理厂常用的方法有：

传统活性污泥法、AB法、氧化沟法、SBR法等等

下面对传统活性污泥法和SBR法两种方案进行比较（工艺流程见图2.1

2.2）

以便确定污水的处理工艺

传统活性污泥法的方案特点：

（1）工艺成熟

管理运行经验丰富；

（2）曝气时间长

吸附量大

去除效率高90～95%；

（3）运行可靠

出水水质稳定；

（4）污泥颗粒大

易沉降;

（5）不适于水质变化大的水质；

（6对氮、磷的处理程度不高；

（7）污泥需进行厌氧消化

可以回收部分能源；

SBR法的方案特点：

（1）处理流程简单

构筑物少

可不设沉淀池；

（2）处理效果好

不仅能去除有机物

还能有效地进行生物脱氮；

（3）占地面积小

造价低；

（4）污泥沉降效果好；

（5）自动化程度高

基建投资大；

（6）适合于中小水量的污水处理工艺

　　从上面的对比中我们可以得到如下结论：

从工艺技术角度考虑

普通曝气法和SBR法出水指标均能满足设计要求

但是

SBR法对自动化控制程度要求较高且处理规模一般小于10万立方米/天

这与实际情况不符（污水厂自动化水平不高且本设计规模属大型污水处理厂）

故普通曝气法更适合于本设计对污水进、出水水质的要求（对P、N去除要求不高

水质变化小）

故可行性研究推荐采用普通曝气法为污水处理厂的工艺方案

2.2.4工艺流程方案的确定

SBR法是间歇式活性污泥法或序批式活性污泥法的简称

相对于传统活性污泥法

SBR法工艺是一种正处于发展、完善阶段的技术

因为从SBR法的再次兴起直至应用到今天只不过十几年的历史

许多研究工作刚刚起步

缺乏科学的设计依据和方法以及成熟的运行管理经验

SBR法现阶段在基础研究方面、实践应用方面、工程设计方面仍存在问题

例如：

SBR的适宜规模、合理的设计和运行参数的选择

建立完整的运行维护和管理方法

运行模式的选择于设计方法脱节等等

污水工艺流程的确定主要依据污水水量、水质及变化规律

以及对出水水质和对污泥的处理要求来确定

本着上述原则

本设计选

传统活性污泥法作为污水处理工艺

图2.1传统活性污泥法

图2.2SBR法

2.2.5污泥处理工艺流程

目前

污泥的最终处置有污泥填埋

污泥焚烧

污泥堆肥和污泥工业利用四种途径

该厂的污泥主要来源于城市污水

完全可以再利用

只需在厂内进行预处理将重金属去除

该厂的污泥用于农业是完全可能的

目前暂时有困难

也可将污泥用于园林绿化

使污泥中的肥分得以充分利用

污泥也可得以妥善处置

　　根据上述原则

决定污泥采用中温厌氧二级消化

再经机械脱水后运出厂外处置

这时的污泥已基本实现了无害化

不会对环境造成二次污染

污泥消化产生的沼气用于烧锅炉和发电

热量可满足消化池污泥加热需要

电能供本厂使用

2.3主要构筑物的选择

2.3.1格栅

　　格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质

以保证后续处理单元和水泵的正常运行

减轻后续处理单元的负荷

防止阻塞排泥管道

　　本设计中在泵前和泵后各设置一道格栅

泵前为粗格栅

泵后为弧形细格栅

由于污水量大

相应的栅渣量也较大

故采用机械格栅

栅前栅后各设闸板供格栅检修时用

每个格栅的渠道内设液位计

控制格栅的运行

　　格栅间配有一台螺旋输送机输送栅渣

螺旋格栅压榨输送出的栅渣经螺旋运输机送入渣斗

打包外运

　　粗格栅共有三座

两座使用

一台备用

栅前水深为1.4m

过栅流速0.9m/s

栅条间隙为50mm

格栅倾角为60°

　　细格栅有四座

三台使用

一台备用

栅前水深为1.05m

过栅流速0.9m/s

栅条间隙为20mm

格栅倾角为60°

2.3.2泵房

考虑到水力条件、工程造价和布局的合理性

采用长方形泵房

为充分利用时间

选择集水池与机械间合建的半地下式泵房

这种泵房布置紧凑

占地少

机构省

操作方便

水泵及吸水管的充水采用自灌式

其优点是启动及时可靠

不需引水的辅助设备

操作简便

泵房地下部分高6.2m

地上部分6.3m

共高12.5m

2.3.3沉砂池

　　沉砂池的形式有平流式、竖流式、辐流式沉砂池

其中

平流式矩形沉砂池是常用的形式

具有结构简单

处理效果好的优点

其缺点是沉砂中含有15%的有机物

使沉砂的后续处理难度加大

　　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

　　曝气沉砂池是在池体的一侧通入空气

使污水沿池旋转前进

从而产生与主流垂直的横向环流

其优点：

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

而且能克服平流式沉砂池的缺点

　　综上所述

采用曝气沉砂池

　　池子共有六座；

　　尺寸：

12m×16.8m×4.59m；

　　有效水深为2.5m

2.3.4初沉池、二沉池

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、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离

沉淀池按水流方向可分为平流式的、竖流式的和辐流式的三种

竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂

而平流式沉淀池具有池子配水不易均匀

排泥操作量大的缺点

辐流式沉淀池不仅适用于大型污水处理厂

而且具有运行简便

管理简单

污泥处理技术稳定的优点

所以

本设计在初沉池和二沉池都选用了辐流式沉淀池

初沉池共有六座

直径为40m

高为6.83m

有效水深为3.6m

为了布水均匀

进水管设穿孔挡板

穿孔率为10%-20%

出水堰采用直角三角堰

池内设有环形出水槽

双堰出水

每座沉淀池上设有刮泥机

沉淀池采用中心进水

周边出水

周边传动排泥

二沉池九坐

直径为36m

高为6.79m

有效水深为3.5m

也采用中心进水

周边出水

排泥装置采用周边传动的刮吸泥机

其特点是运行效果好

设备简单

污泥回流设备采用型螺旋泵

2.3.5曝气池

本设计采用传统活性污泥法（又称普通活性污泥法）

该法对BOD的处理效果可达90%以上

传统活性污泥法按池形分为推流式曝气池和完混合曝气池

　　推流式曝气特点是：

废水浓度自池首至池尾是逐渐下降的

由于在曝气池内存在这种浓度梯度

废水降解反应的推动力较大

效率较高；推流式曝气池可采用多种运行方式；对废水的处理方式较灵活；由于沿池长均匀供氧

会出现池首供气不足

池尾供气过量的现象

增加动力费用的现象

　　完全混合式曝气池的特点是：

冲击负荷的能力较强；由于全池需氧要求相同

能节省动力；曝气池与沉淀池合建

不需要单独设置污泥回流系统

便于运行管理；连续进水、出水可能造成短路；易引起污泥膨胀；适于处理工业废水

特别是高浓度的有机废水

　　综上

根据各自特点本设计选择推流式活性污泥法

在运行方式上

以推流式活性污泥法为基础

辅以分段曝气系统运行

曝气系统采用鼓风曝气

选择其中的网状微孔空气扩散器

　　共有6座曝气池

池型采用折流廊道式

分五廊道

池长为66m

高为5.7m

宽6m

有效水深为5.2m

污泥回流比R=30%

2.3.6接触池

　　城市污水经二级处理后

水质改善

但仍有存在病原菌的可能

因此在排放前需进行消毒处理

　　液氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂

它是氯气经压缩液化后

贮存在氯瓶中

氯气溶解在水中后

水解为Hcl和次氯酸

其中次氯酸起主要消毒作用

氯气投加量一般控制在1-5mg/L

接触时间为30分钟

　　接触池总长为312.5m

分14个廊道

每廊道长23m

宽4m

2.3.7计量槽

为提高污水厂的工作效率和运转管理水平

并积累技术资料

以总结运转经验

为今后处理厂的设计提供可靠的依据

设计计量设备

以正确掌握污水量、污泥量、空气量以及动力消耗等

本设计选用巴式计量槽

设在污水处理系统的末端

2.3.8浓缩池

　　浓缩池的形式有重力浓缩池

气浮浓缩池和离心浓缩池等

重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法

按运行方式分为连续式和间歇式

前者适用于大中型污水厂

后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂

浮选浓缩适用于疏水性污泥或者悬浊液很难沉降且易于混合的场合

例如

接触氧化污泥、延时曝起污泥和一些工业的废油脂等

离心浓缩主要适用于场地狭小的场合

其最大不足是能耗高

一般达到同样效果

其电耗为其它法的10倍

从适用对象和经济上考虑

故本设计采用重力浓缩池

形式采用连续式的

其特点是浓缩结构简单

操作方便

动力消耗小

运行费用低

贮存污泥能力强

采用水密性钢筋混凝土建造

设有进泥管、排泥管和排上清夜管

　　浓缩池二座

直径为24米

浓缩时间14h

2.3.9消化池

　　消化池的作用是使污泥中的有机物得到分解

防止污泥发臭变质且其产生的沼气能作为能源

可发电用

本设计采用二级中温消化

池形采用圆柱形消化池

优点是减少耗热量

减少搅拌所需能耗

熟污泥含水率低

　　一级消化池六座

直径为24m

消化温度为35℃

二级消化池三座

且尺寸与一级相同

2.3.10污泥脱水

污泥机械脱水与自然干化相比较

其优点是脱水效率较高

效果好

不受气候影响

占地面积小

常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式压滤机等

本设计采用带式压滤机

其特点是：

滤带可以回旋

脱水效率高；噪音小；省能源；附属设备少

操作管理维修方便

但需正确选用有机高分子混凝剂

　　另外

为防止突发事故

设置事故干化场

使污泥自然干化

3污水处理系统工艺设计

3.1格栅的计算

3.1.1粗格栅

　　选用三个规格一样的粗格栅

并列摆放

两台工作

一台备用

图3.1格栅示意图

3.1.2格栅的计算

（1）栅条间隙数

　　式中：

--栅条间隙数

个；

--最大设计流量

=4.2；

　　　--格栅倾角

取=60；

　　　--栅条间隙

取=0.05；

　　　--栅前水深

取=1.4；

　　　--过栅流速

取=0.9；

　　　--生活污水流量总变化系数

根据设计任务书=1.21

则：

（2）栅槽宽度

式中：

--栅条宽度

取0.01

则：

=0.01（31-1）+0.0531=0.3+1.55=1.85

　　（3）通过格栅的水头损失

　　　　式中：

--设计水头损失

；

　　　--计算水头损失

；

　　　--重力加速度

取=9.8；

--系数

格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数

一般采用=3；

　　　--阻力系数

其值与栅条断面形状有关；

--形状系数

取=2.42（由于选用断面为锐边矩形的栅条）

则：

==0.28

==0.01

　　（4）栅后槽总高度

式中：

--栅前渠道超高

取=0.3

则：

=1.4+0.3+0.03=1.73

　　（5）栅槽总长度

式中：

--进水渠道渐宽部分的长度

；

　　　--进水渠宽

取=1.7；

　　　--进水渠道渐宽部分的展开角度

取=20；

　　　--栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度

；

　　　--栅前渠道深

.

则：

=

　　=

　　（6）每日栅渣量

式中：

--栅渣量

取=0.01

则：

>0.2

宜采用机械清渣

　　（7）校核

式中：

--栅前水速

；一般取0.4m/s-0.9m/s

　　　--最小设计流量

；

　　　=2.87

　　　--进水断面面积

；

　　　--设计流量

取=

则：

　　在之间

符合设计要求

3.1.3选型

　　选用型链式旋转格栅除污机

其性能如表3.1所示

表3.1粗格栅性能表

项目型号　　安装角过栅水速

电机功率

性能型链式旋转格栅

除污机600.91.53.2泵房

3.2.1泵房的选择

　　选择集水池与机械间合建的半地下矩形自灌式泵房

这种泵房布置紧凑

占地少

机构省

操作方便

3.2.2泵的选择及集水池的计算

（1）平均秒流量

（2）最大秒流量

　　（3）考虑3台水泵

每台水泵的容量为

　　（4）集水池容积

采用相当于一台泵6分钟的容量

　　集水池面积

3.2.3扬程估算

（1）集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差

=45-（35+2.0×0.75-0.03-2）=10.53

其中：

--集水池有效水深

取；

--出水管提升后的水面高程

取；

--进水管管底高程

取；

--进水管管径

由设计任务书；

--进水管充满度

由设计任务书；

--经过粗格栅的水头损失

取h=0.03

　　由于资料有限

出水管的水头损失只能估算

设总出水管管中心埋深0.9米

局部损失为沿线损失的30%

则泵房外管线水头损失为0.558m

　　泵房内的管线水头损失假设为1.5米

考虑自由水头为1米

则水头总扬程：

Hz=1.5+0.558+10.53+1=13.588m

　　选用型污水水泵三台

每台

扬程

　　集水池有效水深

吸水管淹没深度

喇叭口口径

取泵房地下部分高6.2m

地上部分6.3m

共

3.3细格栅

3.3.1细格栅的计算：

　　设四台机械格栅

三台运行

一台备用

3.3.2格栅的计算

（1）栅条间隙数

式中：

--栅条间隙数

个；

　　　--最大设计流量

=4.2；

　　　--格栅倾角

取=60；

　　　--栅条间隙

取=0.02；

--栅前水深

取=1.05；（一般栅槽宽度B是栅前水深h的二倍）

　　　--过栅流速

取=0.9；

--生活污水流量总变化系数

由设计任务书=1.21

则：

取70个

（2）栅槽宽度

式中:

--栅条宽度

取0.01

则：

=0.01（70-1）+0.0170=2.10

　　（3）通过格栅的水头损失

式中：

--设计水头损失

；

　　　--计算水头损失

；

　　　--重力加速度

取=9.8；

--系数

格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数

一般采用=3；

　　　--阻力系数

其值与栅条断面形状有关；

--形状系数

取=2.42（选用迎背水面均为半圆形的矩形栅条）；

则：

==0.96

==0.034

　　（4）栅后槽总高度

式中:

--栅前渠道超高

取=0.3

则：

=1.05+0.3+0.103=1.453

　　（5）栅槽总长度

　式中：

--进水渠道渐宽部分的长度

；

　　　　--进水渠宽

取=1.9；

　　　　--进水渠道渐宽部分的展开角度

取=20；

　　　　--栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度

；

--栅前渠道深

则：

=

　　=

　　（6）每日栅渣量

式中:

--栅渣量

取=0.07

则：

>0.2宜采用机

械清渣

　　（7）校核

式中：

--栅前水速

；

　　　--最小设计流量

；

　　　A--进水断面面积

；

　　　--设计流量

取=

则：

在之间

符合设计要求

3.3.3选型

　选用型弧形格栅除污机

其性能如表3-2所示

表3.2细格栅性能表

项目圆弧半径

栅条组宽

重量

安装角

过栅水速

电机功率

性能5001200600600.9　0.30.73.4沉砂池的计算

3.4.1池体计算

（1）池子总有效容积

式中：

--最大设计流量

=4.2；

--最大设计流量时的流行时间

一般为1min～3min

此处取=2

则：

（2）水流断面面积

式中：

--最大设计流量时的水平流速

取

一般为0.06m/s-0.1m/s

则：

　　（3）池子总宽度

式中：

--设计有效水深

取=2.5

一般值为2m-3m

则：

　　（4）池子单格宽度

式中：

--池子分格数

个

取=6

则：

　　（5）校核宽深比:

　　　b/=2.8/2.5=1.12

在1-2范围内

符合要求

　　（6）池长

则：

　　（7）校核长宽比：

L/B=12/2.8=4.37>4

符合要求

　　（8）每小时所需空气量

式中：

--每污水所需空气量

取=0.2

则：

3.4.2沉砂室尺寸计算

（1）砂斗所需容积

式中：

--城市污水沉砂量

取=30；

　　　--两次清除沉砂相隔的时间

取=2；

　　　--生活污水流量总变化系数

由设计任务=1.21

则：

（2）每个砂斗所需容积

式中：

--砂斗个数

设沉砂池每个格含两个沉砂斗

有6个分格

沉砂斗个数为12个

则：

　　（3）砂斗实际容积

式中：

--砂斗上口宽

；

--砂斗下口宽

取=1；

　　　--砂斗高度

取=0.8；

　　　--斗壁与水平面倾角

取=55

则：

>=1.5

　　（4）沉砂池总高度（采用重力排砂）

式中：

--超高

取=0.3；

　　　--砂斗以上梯形部分高度

；

　　　--池底坡向砂斗的坡度

取=0.1

一般值为0.1-0.5

则：

　　（5）最小流速校和

式中：

--设计流量

取=；

　　　--最小设计流量

；2.87

　　　--最小流量时工作的沉砂池格数

个

取=2；

--最小流量时沉砂池中的水流断面面积

为7.0

则：

>0.15

符合设计要求

3.4.3排砂

采用重力排砂

排砂管直径

在沉砂池旁设贮砂池

并在管道首端设贮砂阀门

（1）贮砂池容积

则：

（2）贮砂池平面面积

　　式中：

--贮砂池有效水深

取=2.5

则：

3.4.4出水水质

查《给排水设计手册》2

经曝气沉砂池

去除率10%

则:

=

3.5初沉池

3.5.1池体尺寸计算

（1）沉淀部分水面面积

式中：

--最大设计流量

=12500；

　　　--池数

个

取=6；

　　　--表面负荷

取=1.8

则：

（2）池子直径

则：

取40

　　（3）实际水面面积

则：

核算表面负荷：

<1.8

符合要求.

　　（4）沉淀部分有效水深

式中：

--沉淀时间

取=2.0

则：

　　（5）校核径深比：

D/=40/3.6=11.11

在6-11内

符合要求

　　（6）沉淀部分有效容积

则：

　　（7）污泥部分所需的容积

式中：

--每人每日污泥量

查《给排水设计手册》5取=0.6；一般范围为（0.3-0.8）

--设计人口数

人

取=人；为SS的设计人口

因为此处主要去除的就是SS

　　--两次清除污泥相隔时间

取=4

则：

　　（8）污泥斗容积

式中：

--污泥斗高度

；

--污泥斗上部半径

取=2.0；

　　　--污泥斗下部半径

取=1.0；

　　　--斗壁与水平面倾角

取=60

则：

　　（9）污泥斗以上圆锥部分污泥容积

　　-

　　式中：

--圆锥体高度

；

　　　--池子半径

i──坡度

此处取i=0.05

则：

　　（10）沉淀池总高度