城市污水处理厂设计
摘 要
本设计是关于A市污水处理厂的设计。根据毕业设计的原始资料及设计要求对出水水质的要求:即要求脱氮除磷,出水达到一级排放标准,确定A2/O和三沟式氧化沟两大污水处理工艺进行工艺设计和经济技术比较。
一级处理中,进厂原水首先进入中格栅,用以去除大块污染物,以免其对后续处理单元或工艺管线造成损害。本设计设置中格栅,中格栅后有污水提升泵提升污水进入细格栅。然后进入平流式沉砂池,用以去除密度较大的无机砂粒,提高污泥有机组分的含率。
以上的污水处理为物理处理阶段,对A2/O和三沟式氧化沟两大工艺是相同的。下面分别对这两大工艺的生物处理部分进行简要介绍。
三沟式氧化沟设计为厌氧池与氧化沟分建。氧化沟三沟交替进水，且兼具二沉池的作用。厌氧池释放磷。随着曝气器距离的增加,氧化沟内溶解氧浓度不断降低,呈现缺氧区好氧区的交替变化,即相继出现硝化和反硝化的过程,达到脱氮的效果。同时好氧区吸收磷,达到除磷的效果。
A2/O工艺的生物处理部分由厌氧池、缺氧池和好氧池组成。厌氧池主要功能是释放磷,同时部分有机物进行氨化。缺氧池的主要功能是脱氮。好氧池是多功能的,能够去除BOD、硝化和吸收磷。
通过投资概算，运行费用的计算，经济比较及技术比较等最终确定氧化沟工艺为最佳方案。
剩余污泥则经污泥提升泵提升至重力浓缩池。以降低污泥的含水率，减小污泥体积。泥经浓缩后,含水率尚还大,体积仍很大。为了综合利用和最终处置,需对污泥进行干化和脱水处理。
在完成污水和污泥处理构筑物的设计计算后,根据平面布置的原则,综合考虑各方面因素进行了污水厂的平面布置。据污水的流量对连接各构筑物的管渠进行了选径、确定流速以及水力坡降,然后进行了水力损失计算。据水力损失计算对污水和污泥高程进行了计算和布置。
在最后阶段完成了对平面图、高程图及各种主要的构筑物的绘制。
为了使工作人员能在清新美丽的环境中工作，我们布置了占总厂面积30%的
绿化，还设有喷泉花坛和人工湖。
关键词: A2/O 氧化沟 脱氮除磷 污水处理 污泥浓缩
Abstract
T his is a design about the sewage treatment plant of A city. According to the primitive data of the graduation project and demanding for water quality : Namely require the denitrification and phosphorus removal to reach the first class discharge standard. Campare A2/O craft with oxidize ditch craft,and choose the better one from two major sewage disposal craft .
In preliminary treatment , the original water enters coarse screening in order to remove heavy solides and floatable material , in case that it influences the working of the following treatment and the pipeline .And then wastewater is promoted into the medium screening by pump.after that it enters the laminar flow sand pool , it is used to remove bigger inorganic sand of heavy density, by this way,the density of organic material in mud can be improved .
The above-mentioned sewage disposal is the physical disposal stage,it’s same to the two major craft . Now make a brief instruction of theiological disposal parts of these two major crafts separately.
T-oxidize ditch and unoxidize pool are two important part,and water flows into three ditchs in turn, also T-oxidize ditch plays the role of secondary settling.The unoxidize pond release phosphorus.Along with aeration distance, the dissolved oxygen density reduces.This make oxidize area and unoxdize area present in https://www.wendangku.net/doc/5011771461.html,ly appears the nitration and the counter- nitration process in succession , get the result of denitrogenation. At the same time the fine oxygen district absorbs the phosphorus, get the result of getting rid of phosphorus
Through the budgetary estimating of investment, operating the calculation of the expenses, comparing of conomy and technology etc, finally we have the T-oxidize ditch is the best scheme .
The surplus mud is promoted by the pump into mud concentrated pool in order to reduce the moisture content of the mud and reduce the volume of mud .after concentration , the moisture content is still large, the volume is the same.in order to
comprehensive utilization finally, we need to take off water treatment to the mud .
After finishing calculation of design , according to principle of laying, consider the factors synthetically to confirm the place of the sewage factory. According to flow volume of sewage we can select the foot-path , confirm the velocity of flow and water conservancy slope , then calculate water conservancy losses.
In order to enable staff member to work in the fresh and beautiful environment, we have assigned 30% of area of general factory for the afforestation , still there are fountain flower bed and man-made lake.
Keyword: A2/O Oxidation ditch Phosphorus Sewage and Nitrogen Sludge treatment Sludge concerntrate
目 录
第一章污水处理厂工艺设计 (1)
1.1 设计原始资料 (1)
1.2 污水处理程度的确定 (2)
1.3 城市污水处理厂设计 (3)
第二章污水处理构筑物设计计算 (6)
2.1 泵前中格栅 (6)
2.2 污水提升泵房的设计 (8)
2.3 泵后细格栅 (10)
2.4 平流式沉砂池 (11)
2.5 厌氧池 (14)
2.6 氧化沟 (15)
2.7 接触消毒池 (23)
2.8 加氯间 (24)
2.9 流量计的设计计算 (24)
2.10配水井 (25)
2.11 配泥池 (26)
2.12 污泥提升泵房的设计 (27)
2.13 污泥浓缩池 (28)
2.14 贮泥池 (30)
2.15 脱水机房 (31)
2.16 污泥的最终处置 (32)
2.17 附属建筑物面积的确定 (32)
第三章城市污水处理厂的平面布置 (33)
第四章处理流程高程设计 (34)
第五章其它 (38)
5.1 建筑结构设计 (38)
5.2 安全卫生及消防 (38)
5.3 自动控制与监测 (39)
第六章处理成本的计算 (40)
6.1水厂的工程造价 (40)
6.1.1估算依据 (40)
6.1.2 单项构筑物的工程造价计算 (40)
6.2 污水处理成本计算 (42)
结论 (44)
谢辞.........................................................................................................错误！未定义书签。
第一章 污水处理厂工艺设计
1.1 设计原始资料
(1) 城市气象资料
年平均气温 13c? 月平均最高气温 24c?
月平均最低气温 4c? 最高气温 36 c?
最低气温 -4 c? 年平均降雨量1250mm
冰冻线深200mm 主风向: 西南风
温度在0c? 以下31天 温度在-10c?以下0天
相对湿度73%
(2)地质资料
污水处理厂地下土壤为亚粘土,
平均地下水位在地表以下23m.
(3)原污水水质水量
CODcr = 370 mg/L BOD5 = 250 mg/L
SS = 340 mg/L PH=6.7
总氮 = 48 mg/L 总磷 = 8 mg/L
氨氮 = 36 mg/L
设计水量:19万 m3/d 时变化系数:1.2
(4)处理后水质(GB8978-96 二级标准)
≤ 30 mg/L
CODcr ≤ 120mg/L BOD
5
SS ≤ 30 mg/L 氨氮 =5mg/L
总氮 =15mg/L 总磷 = 0.5 mg/L
城市污水总干管进入我水厂入口处的管径1800 mm,管顶覆土为2.5m.
该城市地势为东南方向较高西北方向较低,城市的排水出路在西北方向,在城市北侧有一条河流为污水的最终收纳体,污水厂厂址位于城市西北方向,河流的南岸,污水厂厂区地势平坦,地面标高为18m,收纳水体洪水位标高为17m.
1.2 污水处理程度的确定
根据设计任务书,该厂处理规模定为：19万m 3/d （一）进出水水质
项目 COD Cr (mg/L) BOD 5(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH-N(mg/L) TP(mg/L)进水 370 250 340 48 36 6 出水 120 30 30 15 5 0.5 （二）处理程度计算
1．溶解性BOD 去除率
活性污泥处理系统处理水中的BOD 5值是由残存的溶解性BOD 5(Se)和非溶解性BOD 5二者组成，而后者主要以生物污泥的残屑为主体。活性污泥的净化功能，是去除溶解性BOD 5。因此从活性污泥的净化功能考虑，应将非溶解性BOD 5从水的总BOD 5值中减去。
处理水中非溶解性值可用下列公式求得，此公式仅适用于氧化沟。 BOD 5f =0.7×C e ×1.42(1－e -0.23×5)=0.7×20×1.42(1－e -0.23×5)=13.6mg/L 所以：处理水中溶解性BOD 5为30-13.6=16.4mg/L 所以：溶解性BOD 5的去除率为:η=
250
4
.16250?×100％=93.44％
2.COD Cr 的去除率：η=350120
370?×100%=71.43%
3.SS 的去除率:η=
34030
340?×100%=91.18% 4.总氮的去除率:η=4815
48?×100%=68.75%
5.氨氮的去除率:η=36
15
36?×100%=58.33%
6.总磷的去除率:η=6
5.06?×100%=91.67%
1.3 城市污水处理厂设计
一.工艺流程的比较
混合液回流
普通A2
O法处理工艺流程
二、方案比较
（1）技术比较：
方案一 A2O普通法处理工艺 方案二 厌氧池+三沟式氧化沟处理工
艺
优点：（1）该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水利停留时间、总的占地面积少与其它同类工艺
（2）在厌氧（缺氧）好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀，值一般均小于SVI100
（3）污泥中含磷浓度高，具有很高肥效
（4）运行中无须投药，两个A段只用清缓搅拌，以不增加溶解氧浓度，运行费用低。
缺点：（1）除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限制，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此。
（2）脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。
（3）对沉淀池要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高，以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰 该工艺具有普通A2O法工艺的各项优点外，还具有氧化沟的一些独特优点
优点：（1）氧化沟具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效果。
（2）不使用初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。 （3）BOD负荷低，类同于活性污泥法的延时曝气系统。使氧化沟具有：对水温、水质、水量的变动有较强的适应性；污泥龄（生物固体平均停留时间）一般在18～20天左右，为传统活性污泥系统的3～6倍，可以存活，繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物硝化菌，在氧化沟中能产生硝化反应，如运行得当，氧化沟能够具有较高的脱氮效果；污泥产率低，且多以达到稳定的程度，无须在进行硝化处理。
（4）脱氮效果还能进一步提高。因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环量，要提高脱氮效果势必要增加内循环量。而氧化沟的内循环量从理论上说可以是不受限制的，从而氧化沟具有
较大的脱氮潜力。
（5）氧化沟只有曝气器和池中的推进
器维持沟内的正常运行，电耗较小，运
行费用更低。
缺点：氧化沟的占地面积大 （2）经济比较：经过对建筑工程费、安装工程费、设备购置费等费用的比较方案二（厌氧池+氧化沟）比较经济。(见后表)
（3）结论：经过技术经济比较，方案二在技术上先进，经济上其造价及运行费用较低，所以选用方案二为污水厂处理工艺。
第二章 污水处理构筑物设计计算
2.1 泵前中格栅
格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。
格栅的拦截物称为栅渣，其中包括腐木，树杈、木塞、塑料袋、破布条、瓶盖、尼龙绳等。
本设计中Q=19万m 3/d=
3600
24190000
×=2.2m 3/s
总变化系数：K Z =K h ×K d =1.2×1=1.2 一.栅条的间隙数
设计流量Q max =
3600
242
.1190000××=2.64（m 3/s）
取最优水力断面时，B 1=2h， B 1=
21.29
.02
.222=×=V Q
m h=
2
21.221=B =1.11m 取栅条间距b=0.025m， 栅前倾角α=60o， 过栅流速v=0.9m/s
取两台相同格栅，则Q＝0.5Q max n=
bhv
sin Q α =
9
.011.1025.060
sin 64.25.0××××=50个
二.栅槽宽度
设栅条宽度S=0.01m
B 0=S（ n－1）＋bn=0.01×（50－1）＋0.025×50=1.74m 考虑隔墙厚0.4m
B=2B 0＋0.4=2×1.74＋0.4=3.88m
三.进水渠道渐宽部分的长度
进水渠宽B 1=2.21m ，其渐宽部分展开角度α1=20。进水渠道内的流速为v 1=
11
.188.364
.2max ×=Bh Q =0.61m/s l 1=20
221
.288.3211tg tg B B ?=?α=2.29m
四.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
l 2＝
21l ＝2
29
.2＝1.15m 五.通过格栅的水头损失
设栅条断面为锐边矩形断面
h 1＝β（b S ）4/3×sinα×k g v 22＝2.42（025.001.0）4/3
×sin60×3×
8.929.02×＝0.077m 六.栅后槽的高度
设栅前渠道超高h 2＝0.3m
有H＝h＋h 1＋h 2＝1.11＋0.077＋0.3＝1.487m 为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h 1作为补偿 七.栅槽的长度
L＝l 1＋l 2＋0.5＋1.0＋
α
tg H 1 =2.29+1.15+0.5+1.0+m tg 75.5603.011.1=+
H＝h＋h 2＝1.11＋0.3＝1.41m（栅前渠道深） 八.每日栅渣量：
在格栅间隙25mm时，设栅渣量为0.07（m 3/103×m 3污水） 有k z ＝1.2 w＝
z k w Q 1000864001max ×＝2
.1100007
.064.286400×××＝13.3m 3/d>0.2m 3/d
采用机械清渣 LXG 链条旋转背耙式格栅除污机性能 示意图如下:
图 1-2
2.2 污水提升泵房的设计
本设计采用潜污泵湿式安装，即泵直接放在集水池中，泵的效率较高，而且节省投资和运行费用。 一.流量确定 Q max ＝2.64m 3/s
考虑采用七台潜污泵（五用二备），则每台流量为 Q ‘
＝
5
64.2＝0.528m 3/s=1900.8m 3
/h 二.集水池容积
考虑不小于一台泵5min 的流量 W＝
5
608
.1900×＝158.4m 3
取有效水深h＝1.5m， 则集水池面积 A=
h W ＝5
.14.158＝105.6m 2
三.泵站扬程计算
H ST ＝22.223-15.100＝7.100m
泵站内水头损失1.0m，自由水头为1.0m 则泵站扬程为H=H ST +1.0+1.0＝7.1+.0+1.0＝9.1m 四.设备选用
据扬程选用450QW2200-10-110型 Q＝2200m 3/h H=10m r=990r/min P=110kw 出口直径DN450 效率86.64％ 五.泵房平面尺寸
据所选泵型，每台泵宽0.93m，取机器间隔为1.0m， 则L＝0.93×7+1.0×8＝14.51m 取L＝15m 则B＝
L A ＝15
6.105＝7m 泵房平面尺寸即为：L×B＝13×8.1m 2
选择LD－A 型电动单梁起重机，据安装尺寸，设计泵房高H＝9.3m 示意图如下:
2.3 泵后细格栅
一.栅条的间隙数.
设栅前水深h＝1.1m 过栅流速v＝0.8m./s 栅条间隙宽度b＝0.005m 格栅倾角α＝60度
取三台相同的细格栅，则Q=1/3Q max n＝
bhv Q αsin 3/1max ×＝8
.01.1005.060
sin 64.23/1××××＝186.1个 取186个（三台）
二.栅槽宽度
设栅条宽度S=0.01m
B 0=S（ n－1）＋bn=0.01×（186－1）＋0.005×186=1.9m 考虑0.4m 隔墙
B＝3B 0＋0.4×2＝3×1.9＋0.8＝6.5m 三、进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠宽B 1＝3.0m 其渐宽部分展开角度α1＝20度 进水渠流速v 1＝
Bh Q max ＝0
.31.164
.2×＝0.8(m/s) l 1＝
1
12)(αtg B B ?＝2020.31.6tg ?＝4.3m
四、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
l 2＝
21l ＝2
3
.4＝2.15m 五.通过格栅的水头损失
设栅条断面为锐边矩形断面
h 1＝β（b
S ）4/3
sinα×k×g v 22＝2.42（005.0005.0）×sin60×3×
8.928.02×＝0.21m 六.栅后槽的高度
设h 2＝0.3 H＝h＋h 1＋h 2＝1.1＋0.21＋0.3＝1.61m 七.栅槽的长度
L＝l 1＋l 2＋1.5＋1.0＋
α
tg H 1＝4.3＋2.15＋0.5＋1.0＋603
.061.1tg +＝9.05m
H 1＝h＋h 2＝1.1＋0.3＝1.4m 八.设栅渣量为0.1（m 3
/103
×m 3
污水）
w＝
z k w Q 1000864001max ＝2
.110001
.064.286400×××＝19.0m 3/ d>0.2m 3./d
采用机械清渣 XQ 型循环式齿耙清污机
2.4 平流式沉砂池
一、长度L：
取v＝0.3m/s t＝30s
L＝0.3×30＝9m
二、水流断面面积A：
设3座，则Q=1/3Q max ＝1/3×2.64＝0.88m 3/s A＝
v Q max ＝3
.088
.0＝2.93m 2 三、池总宽度B：
设n＝2格 每格宽b＝1.2m B＝nb＝2×1.2＝2.4m 四、有效水深：
h 2＝
4
.293
.2=
B A ＝1.2m 五、沉砂室所需容积：
设T＝2d V＝
6
1086400z k XT Q ＝
6
102.186********.0××××＝3.8m
3
六、每个沉沙斗容积：
设每个分格有2 个沉沙斗，共4个沉沙斗
V 0=
4
8
.3＝0.95m 3七、贮砂斗各部分尺寸计算
设斗底宽 a 1＝0.9m，
斗壁与水平面的倾角为55度，
斗高h ‘
3＝0.6m，
则贮砂斗的上口宽：
a＝5523tg h ?
＋a 1＝556.02tg ×＋0.9＝1.74m
沉砂容积： V 0＝6
h `3（2a 2＋2aa 1＋2a 12
）
＝6
6
.0（2×1.742＋2×1.74×0.9＋2×0.92）=1.080.95m 3m ≈3
八、沉砂室高度
采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗 L 2=
2
74
.12922×?=
?a L =2.76m h 3＝h 3，＋0.06×l 2＝0.6＋0.06×2.65＝0.76m 九、沉砂池总高度
设超高h 1＝0.3m H＝h 1＋h 2＋h 3＝0.3＋1.0＋1.1＝2.4m 十一、进水渐宽部分 L 1=
20.2205
.14.2200
01=?=?tg tg B B m 十、验算最小流速
在最小流量时，只用一格工作（n＝1）即 V min ＝
min max nw Q ＝4
.1144
.0×＝0.31m/s>0.15m/s 示意图如下所示:
2.5 厌氧池
一、设计流量：
设计流量为2.2m 3/S，
设6座，每座设计流量Q＝0.37m 3/S 水力停留时间T=2.5h, 污泥浓度X＝3g/L， 污泥回流液浓度X L ＝10g/L；
考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过20h，所以设计水量按最大日平均时考虑。 二、厌氧池容积
V＝QT＝0.37×2.5×3600＝3330m 3
三.厌氧池的尺寸：水深取h＝5m 则厌氧池面积 A＝
h V ＝5
3330＝666m 2 厌氧池设为矩形，边长a=A =25.8m 取26m 考虑0.3m 起高，池总高为H＝h＋0.3＝5＋0.3＝5.3m
四.污泥回流比：
R＝
X Xe X
?＝3
103?＝0.42
五.污泥回流量：
Q R ＝RQ＝0.43×0.37×86400＝13746.24m 3/d 选DQT 型低速潜水推流器一池2个共12个
2.6 氧化沟
一、设计参数
设计水量 Q=190000m 3/d
设计进水水质:BOD 5浓度S 0=250mg/L;TSS浓度
X 0=340mg/L;VSS=238mg/L;TKN=48mg/L;NH 3-N=36mg/L;碱度