某城镇污水处理厂设计.docx

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一．目录

某城镇污水处理厂设计

二.设计任务与步骤

1.确定污水处理的工艺流程以及有关的处理构筑物；

2.对各处理构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸（附必要的草图）；

3.进行各处理构筑物的总体布置和污水与污泥处理流程的高程设计。

三.设计资料

雨水与污水采用分流制，生活污水与工业废水为合流制，污水处理厂只考虑处理生活污水与工业废水，原水主要为生活污水。

输入污水厂的污水干管直径为1400mm，管底埋深为地面以下6.0m，充满度为0.75。

设计规模为10×104m3/d，生活污水流量总变化系数为1.25。

污水平均水温为20℃（夏季）和

13℃左右（冬季），工业废水的水质不影响生物处理。

该城市污水处理厂排水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，可满足受纳水体水质要求。

表1 设计进、出水水质单位：

mg/L（pH除外）

项目

BOD5

COD

NH3-N

进水

190

380

260

6～9

4.2

出水

≤20

≤60

≤20

6～9

≤20

≤8

≤1

该城镇地面由北向南坡度为0.8%，污水处理厂拟用场地选在某城镇南部，此处由西北向东南方向的坡度为0.4%。

四.水文地质及气象资料

表2 水文地质及气象资料

风向

全年主导风向为北风，夏季主导风向为南风

年平均风速

3.3m/s

降雨量

年平均700～800mm，其中2/3集中在夏季

温度

年平均14.7℃，极端温度：

最高32℃，最低-2.5℃

土壤冰冻深度

0.24～0.33m

地基承载力

各层均在100kPa以上

地下水位

6.5～8.2m（地面下）

地震烈度

小于7级

五．其他设计资料

1.地质钻探结果表明，处理厂厂址土壤性质良好，地下水质对各类水泥均无侵蚀作用。

2.进入污水厂的排水管端点的地面标高为25.00mm。

3.据1960～2000年连续观测，河道的最高洪水水位标高为19.00m，常水位标高为16.00m，枯水位标高为14.00m。

设计流量和水质污染程度

总设计流量Q=10×104m3/d×1.25=1.25×10m3/d

进水BOD190进水COD380

进水SS260 进水PH6-9

进水TN45 进水NH3-N34

设计流量

总设计流量:

Q=100000m3/d=1.447m3/s

六．工艺流程选A2/O法

本工艺又称厌氧—缺氧—好氧法，其宗旨是开发一项能够同步脱氮除磷的污水处理工艺。

其特点是：

1、本工艺在系统上可是称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其它工艺。

2、在厌氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀，

SVI值一般均小于100。

3、污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。

4、运行中勿需投药从城市污水的设计水量分析，要设计的污水处理厂为中型污水处理厂，从城市污水的水质特征分析，该城市污水中有机物及悬浮物等

的浓度较高，而且还含有氮、磷等无机污染物，因此要求选择的污水处理工艺要有较强的去除有机物、无机物和悬浮物的能力，而且具有效率高，去除率高等特点，所以选择了A2/O法脱氮除磷工艺。

内循环

池

器缺氧反应器

器

回流污泥（含磷污泥）

池

剩余污泥池

污泥浓缩

贮泥

污泥脱水

二沉

好氧反应

厌氧反应

初沉

泵

集配水

曝气沉砂

细格

进水中格栅

房栅池井池

栅渣栅渣泥砂初沉

池污泥

污泥外

运

七．各构筑物工艺计算

1.中格栅

格栅是由一组平行的金属栅条制成,斜置在污水经过的渠道上或水泵前集水井处,用以截流污水中的大块悬浮杂质,以免给后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。

中格栅的净间隙为10～40mm。

设计中选择两组格栅，n=2组，每组格栅的设计流量为0.7235m3/s。

（1）栅前水深:

h=0.75×1400=1050mm

格栅安装角:

α=60°栅条间隙：

e=30mm过栅流速：

v=1.0m/s

栅条间隙数:

Q1sina

ehv

=23

（2）栅条宽度：

S=0.01m

栅槽宽度：

B=S（n-1）+en=0.01×（23-1）+0.03×23=0.83m

（3）渐宽部分展开角:

α1=20° 进水渠宽：

B1=0.65m进水渠道渐宽部分长度:

l1=（B-B1）/2tanα=（0.91-0.65）/2tan20°=0.25m

（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:

l2=l1/2=0.36/2=0.125m

（5）系数:

k=3 阻力系数:

β=2.42

（6）过栅水头损失:

h1=h0k=β（S/e）4/3×v2/（2g）×sinα×k

=2.42（0.01/0.03）4/3×[1.02/（2×9.8）]sin60°×3=0.074m

（7）栅前渠道超高:

h2=0.3m

栅槽总高度:

H=h+h1+h2=0.468+0.074+0.3=1.424m

（8）栅槽总长度:

L=l1+l2+1.0+0.5+（h+h2）/tan=0.25+0.125+1.0+0.5+（1.05+0.3）/tan60°=2.655m

（9）栅渣量:

W1=0.07m3/103m3污水

每日栅渣量:

W=Qmax·W1·86400/（K总×1000）

=1.447×0.07×86400/（1.4×1000）=7.00m3/d>0.2m3/d

采用机械清渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣,采用机械打包机将栅渣打包汽车运走。

2.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。

（1）水泵选择

设计中选择4台潜污泵（3用1备），则单台提升泵流量为：

Q=Q=1.447´3600=1736.4m3/h

3 3

选择300QW800-12A型潜污泵

（2）集水池

①有效容积

污水泵房的集水池容积一般采用不小于最大一台水泵5min的出水量，本设计集水池容积采用相当于一台泵6min的容量。

W=1736.4´6=10.42m3

1000

②有效水深及面积

有效水深指栅后水位与最低水位之高差，本设计取H=2m,则集水池面积

A为：

A=W=10.42=5.21m2

H 2

③集水池直径:

D=（4A/3.14）1/2=（4×2.44/3.14）1/2=2.58m

④保护水深为1.0m，则实际水深为3m。

3.细格栅

细格栅的净间隙为3～10mm。

本设计取8mm

1、工艺尺寸及水力计算

设计中选择两组格栅，n=2组，每组格栅的设计流量为0.7235m3/s。

（1）栅前水深:

h=0.5m 格栅安装角:

α=60°栅条间隙：

e=10mm 过栅流速：

v=1.0m/s

栅条间隙数:

Q1sina

ehv

=135

（2）栅条宽度：

S=0.01m

栅槽宽度：

B=S（n-1）+en=0.01×（135-1）+0.01×135=2.69m

（3）渐宽部分展开角:

α1=20° 进水渠宽：

B1=0.65m进水渠道渐宽部分长度:

l1=（B-B1）/2tanα=（1.25-0.65）/2tan20°=2.80m

（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:

l2=l1/2=2.80/2=1.40m

（5）系数:

k=3 阻力系数:

β=2.42

（6）过栅水头损失:

h1= h0k=β（S/e）4/3×v2/（2g）×sinα×k=2.42（0.01/0.01）

4/3×[1.02/（2×9.8）]sin60°×3=0.32m

（7）栅前渠道超高:

h2=0.3m

栅槽总高度:

H=h+h1+h2=0.5+0.32+0.3=1.12m

（8）栅槽总长度:

L=l1+l2+1.0+0.5+（h+h2）/tan=2.80+1.40+1.0+0.5+（0.5+0.3）/tan60°=6.16m

（9）栅渣量:

W1=0.1m3/103m3污水

每日栅渣量:

W=Qmax·W1·86400/（K总×1000）

=1.447×0.1×86400/（1.4×1000）=10m3/d>0.2m3/d

采用机械清渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣,采用机械打包机将栅渣打

B1 B1

L1 500H1/tga 1000 L2

4.曝气沉砂池

沉砂池是借助于污水中的大颗粒与水的比重不同，使大颗粒的砂粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，减少大颗粒物质在输水管内沉积和消化池内沉积。

工艺计算

设计中选择两组曝气沉砂池，n=2组，每组曝气沉砂池的设计流量为

0.7235m3/s。

（1）停留时间：

t=3min

总有效容积：

V=60Qt=60×0.7235×3=130.23m3

（2）水平前进流速:

v=0.06m/s

池断面积:

A=Qmax/4=1.447/4=14.47m2

（3）有效水深:

H=3m

0.06

池总宽度:

B=A=14.47=4.82m B:

H=4.82:

3=1.608,合乎（1,2）的要

H 3

求

（4）池长:

L=V=130.23=9m L:

B=9:

4.82=1.87,合乎要求。

A 14.47

（5）1m3污水所需空气量:

d=0.2m3/m3污水

每小时所需空气量:

q=3600Qd=3600×1.447×0.2=520.92m3/h

（6）清除沉砂的间隔时间:

T=2d

城市污水沉砂量:

X=30m3/106m3污水

沉砂室所需容积:

V=86400QXT=86400´0.498´30´2=2.58m3

106 106

（7）每个沉砂斗容积:

V0=V=2.58=1.29m3

n 2

（8）沉砂斗高度:

h3′=1.4m沉砂斗底宽度:

a1=0.5m

沉砂斗壁与水平面的倾向:

α=60°

2h`

沉砂斗上口宽度:

a= 3+a=

2´1.4

+0.5=2.12m

（9）沉砂斗有效容积:

tana

1 tan600

h` 1.4

Vo′=3（a2+aa+a2）=

（2.122+2.12´0.5+0.52）=2.71m3>1.29m3

（10）排砂装置

1 1 3

采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排出沉砂池，吸砂泵管径DN=200mm。

曝气沉砂池剖面草图

5.集配水井

设计中选择倒虹管式配水井,它适合2座或4座为一组的圆形处理构筑物的配水,具有对称性好,配水效果好等特点。

污水在配水井内平均分配,然后流入每座沉淀池。

工艺计算

设计中选择1座集配水井，n=1，每座配水井的设计流量为1.447m3/s。

（1）设配水井中心管内污水流速:

v2=0.7m/s

3.14v2

配水井内中心管直径:

D2= =1.62m

（2）设配水井内污水流速:

v3=0.3m/s

3.14v

+D2

配水井直径:

D3= =2.96m

集配水井草图：

6.向心辐流沉淀池

辐流沉淀池是利用污水从沉淀池四周进入,流入中心再向池四周辐射流动,流速由大变小,水中的悬浮物在重力作用下下沉至沉淀池底部,然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走,或用吸泥机将污泥吸出排走。

工艺计算

设计中选择两组辐流沉淀池，n=2组，每组辐流沉淀池的设计流量为

0.7235m3/s。

（1）沉淀池的表面负荷：

q′=2m3/（m2·h）

沉淀部分有效面积：

F=3600Q/q=0.7235×3600/2=1302.3m2

4´F

（2）沉淀池直径：

D= =

（3）沉淀时间:

t=3.0h

4´406.8=40.73m

3.14

沉淀池有效水深:

h2=qt=3×2=6m

（4）污泥斗容积

辐流沉淀池采用周边传动刮泥机,池底需做成2%的坡度,刮泥机连续传动将污泥推入污泥斗,设计中选择矩形污泥斗,污泥斗上口尺寸2m×2m,底部尺寸

0.5m×0.5m,倾角为60°,有效高度h5=1.35m。

污泥斗的容积:

1 2 2 1 2 2 3

V1= h5（a+aa1+a1）=

´1.35´（2+2´0.5+0.5）=2.36m

污泥池底部圆锥体高度:

h4=0.32m

沉淀池底部中心圆半径:

r=1m

沉淀池底部圆锥体体积:

1 2 2 1 2 2

V2= ×3.14×h4（R+Rr+r）=

=48.5m3

´3.14´0.32´（11.5+11.5´1+1）

沉淀斗总容积:

V3=V1+V2=2.36+48.5=50.86m3>21.2m3

（6）沉淀池超高:

h1=0.3m 沉淀池缓冲高度:

h3=0.3m

沉淀池总高度:

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+6+0.3+ ×23×0.05+1.35=8.525m

（7）出水堰

辐流沉淀池出水经过双侧出水堰跌落进入集水槽,然后汇入出水管道排入集水槽井。

出水堰采用双侧90°三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m,深0.08m,间距0.05m,外侧三角堰距沉淀池内壁0.4m,三角堰直径为32.0m,共有496个三角堰。

内侧三角堰距挡渣板0.4m,三角堰直径为32.0m,共有478个三角堰，两侧

三角堰宽度0.6m,三角堰堰后自由跌落0.1～0.15m,三角堰有效水深为：

H1=（0.7Q1）2/5=0.036m

三角堰堰后自由跌落0.15m,则堰水头损失为0.186m。

（8）堰上负荷:

q1=Q/（2pD1）=0.7235´1000/（2´3.14´23）

=2.35L/（s·m）<2.9L/（s·m）

（9）出水挡渣板

三角堰前设有出水浮渣挡渣板,利用刮泥机绗架上的浮渣刮板收集。

挡渣板高出水面0.15m,伸入水下0.5m,在挡渣板旁设一个浮渣收集装置，采用管径

DN300mm的排渣管排出池外。

（10）出水渠道

出水槽设在沉淀池四周,双侧收集三角堰出水,距离沉淀池内壁0.4m,出水槽宽0.6m,深0.7m,有效水深0.50m,水平流速0.83m/s。

出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN1200mm，管内流速v0=0.6m/s,水力坡度i=1.5‰。

（11）刮泥装置

沉淀池采用周边传动刮泥机，周边传动刮泥机的线速度为2～3m/min,刮泥机底部设有刮泥机，将污泥推入污泥斗，刮泥机上部设有刮泥板，将浮渣刮进排渣装置。

（12）排泥管

沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN300mm，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.2m,连续将污泥排出池外贮泥池内。

辐流沉淀池剖面草图

图6 初沉池剖面示意图

7.厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺计算

厌氧—缺氧—好氧生物脱氮除磷工艺，即A-A-O工艺，有时也称A2/O工艺，是通过厌氧、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，达到去除有机物、脱氮和除磷的目的。

设计参数

（1）水力停留时间：

t=8h

（2）曝气池内活性污泥浓度：

Xv=3000mg/L

（3）回流污泥浓度：

Xr=106/100×1.2=12000mg/L

（4）污泥回流浓度：

Xr′=fXr=0.75×12000=9000mg/L污泥回流比 Xv=[R/（1+R）]·Xr′

3000=[R/（1+R）]×9000

解得：

污泥回流比R=0.5

（5）进水TN浓度：

S1=45mg/L 出水TN浓度：

S2=20mg/L

TN去除率：

e=[（S1-S2）/S1]×100%=[（45-20）/45]×100%=55.6%

（6）内回流倍数：

R内=e/（1-e）=0.556/（1-0.556）=1.25

设计中取R内=125%

平面尺寸计算

设计中平均流量为100000m3/d=1.157m3/s, 选择n=2组，每组设计流量为

0.7235m3/s,。

（1）总有效容积：

V=Qt=100000×8/24=33333m3

厌氧、缺氧、好氧各段内水力停留时间的比值为1：

1：

3，则每段的水力停留时间分别为：

厌氧池内水力停留时间:

t1=2h缺氧池内水力停留时间:

t2=2h好氧池内水力停留时间:

t3=6h

（2）平面尺寸

①曝气池有效水深：

h=4.2m

曝气池总面积：

A=V/h=100000/4.2=7936.43m2

②每组曝气池面积：

A1=A/N=3412.6/2=3968.2m2

每组曝气池共设5廊道，第1廊道为厌氧段，第2廊道为缺氧段，后2

个廊道为好氧段，每廊道宽b取7.0m,则每廊道长：

L=A1/bn=3968.2/（7´7）=80.9m L：

b=11.6＞10,合乎要求。

草图如下:

出水去二沉池

硝化液回流管硝化液回流管

厌缺好好氧氧氧氧段段段段

好氧段

厌氧段

好好缺氧氧氧段段段

污

污泥回流管泥回流管

空气干管来自鼓风机房进水管（来自初沉池）

图7 厌氧—缺氧—好氧池平面布置草图

（3）进出水系统

①曝气池的进水设计

初沉池的来水通过DN900mm的管道送入厌氧—缺氧—好氧曝气池首端的进水渠道，管道内的水流速度为1.1m/s。

在进水渠道内，水流分别流向两侧，从厌氧段进入，进水渠道宽度为1.2m,渠道内水深为1.0m,则渠道

内的最大水流速度：

v1=

Nb1h1

=1.157/（1.2*2*1）=0.482m/s

反应池采用潜孔进水，孔口流速为0.4m/s,孔口面积：

F=Qs/NV2=1.447/（2´0.4）=1.446m2，

设每个孔口尺寸为0.5m×0.5m,则孔口数：

N=F/f=1.44/（0.5´0.5）

=5.785

②曝气池的出水设计

厌氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，每座反应池最大出水量为1.447+1.157×125%=2.89m3/s,流量系数为0.4,堰宽为5.0m,则

堰上水头:

H=（Q/mb ）2/3=（2.89/0.4´7´

）2/3=0.23m

厌氧—缺氧—好氧池的出水管径采用DN800mm，送往二次沉淀池，管道内的流速为1.0m/s。

（4）其他管道设计

①污泥回流管

设计中污泥回流比为50%，从二沉池回流过来的污泥量通过两根

DN500mm的回流管分别进入首端两侧的厌氧段，管内污泥流速为0.9m/s。

②硝化液回流管

硝化液回流比为200%，从二沉池出水回至缺氧段首端，硝化液回流管道管径为DN1000mm,管内流速为0.9m/s。

（5）剩余污泥量

污泥产率系数：

a=0.6 污泥自身氧化系数：

b=0.05d-1反应池去除BOD5的浓度：

Sr=190-20=170mg/L=0.17kg/d反应池去除SS的浓度：

Lr=260-20=240mg/L=0.24kg/d

剩余污泥量：

W=aQ平Sn-bVXv+Lrq×50％

=0.6×100000×（190-20）10-3-0.05×33333×3+（260-20）×10-3×100000×50％

=17200.05kg/d

8.二沉池工艺计算

设计中选择两组辐流沉淀池，n=2组，每组辐流沉淀池的设计流量为

0.7235m3/s，从曝气池流出的混合液进入辐流二沉池。

（1）表面负荷：

q′=1.4m3/（m2·h）

沉淀池表面积：

F=3600Q/q’=3600×0.7235/1.4=1860.43m2

（2）沉淀池直径：

D= =

4´871.7=48.68m

3.14

（3）沉淀时间：

t=3h

沉淀池有效水深：

h2=q′t=1.4´3=4.2m

（4）径深比：

D/h2=33.3/4.2=7.9,合乎（6～12）的要求。

（5）污泥容积指数:

SVI=100 系数:

r=1.2

二沉池排泥浓度:

Xr=（106/SVI）r=（106/100）×1.2=12000mg/L

污泥回流比:

R=50%

曝气池中污泥浓度:

X=[R/（1+R）]Xr=[0.5/（1+0.5）]×12000=4000mg/L

污泥平均流量:

Q0=1.157m3/s

污泥部分所需容积:

V1=

2（1+R）Q0X

0.5（X+Xr）N

=2´（1+0.5）´1.157´4000´3600=3123.9m3

0.5´（4000+12000）´2

（6）根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点,采用机械刮吸泥机连续排泥,池底坡度为i=0.04。

沉淀池底部圆锥体高度：

h4=r×i=16.7×0.04=0.668m沉淀池底部圆锥体容积：

V2=（3.14/4）h4r2=（3.14/4）

×0.668×16.72=146.24m3

沉淀池污泥区高度：

h5=（V1-V2）/F=（3123.9-146.24）/871.7=3.42m

沉淀池超高:

h1=0.3m 沉淀池缓冲层高度:

h3=0.3m沉淀池总高度:

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+4.2+0.3+0.668+3.42=8.9m

（7）排泥装置

沉淀池采用周边传动刮吸泥机,周边传动刮吸泥机的线速度为2～3m/min,刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管,利用静水压力将污泥吸入污泥槽,并排出池外。

排泥管管径为DN500mm。

二沉池剖面示意图如下：

图8二沉池剖面示意图

9.消毒设施计算

污水经过以上构筑物处理后,虽然水质得到了改善,细菌数量也大幅减少,但是细菌的绝对值仍然十分可观,并有存在病原菌的可能。

因此，污水在排放水体前，应进行消毒处理。

我们这里利用紫外线消毒。

10.剩余污泥量计算

曝气池进水BOD5浓度：

Sa=190mg/L 曝气池出水BOD5浓度

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