某县城市污水处理厂设计 ——《水污染控制工程》

某县城市污水处理厂设计

——《水污染控制工程》课程设计

某县城市污水处理厂设计 ............................................................................................................... 5 第一章 概述 ..................................................................................................................................... 5

1.1设计目的 ............................................................................................................................ 5 1.2设计任务 ............................................................................................................................ 5 1.3设计参考资料 .................................................................................................................... 5 1.4概况 .................................................................................................................................... 5

1.4.1地理位置及交通 ...................................................................................................... 5 1.4.2县城性质及规模 ...................................................................................................... 5 1.4.3自然条件 .................................................................................................................. 6 1.4.4县城排水现状 .......................................................................................................... 6 1.5处理水质及要求 ................................................................................................................ 6 第二章 工艺流程的选择 ............................................................................................................... 7

2.1 设计原则 ......................................................................................................................... 7 2.2 处理方法的选择 ............................................................................................................. 7

2.2.1氧化沟 ...................................................................................................................... 7 2.2.2 生物接触氧化法 ................................................................................................... 8 2.2.3 SBR工艺 .............................................................................................................. 8 其中改进工艺包括了ASBR，它是在20 世纪 90 年代 ,由美国 Dague 教授等将过去用于好氧生物处理的SBR工艺用于厌氧生物处理 ,开发了厌氧序批式活性污泥法(Anaerobic Sequencing Batch Reactor ,简称 ASBR ) 。ASBR法是一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺 ,一个完整的运行操作周期按次序分为进水、反应、沉淀和排水4 个阶段。与连续流厌氧反应器相比 ,ASBR 具有如下优点: ..................................................................................................................... 9 不会产生断流和短流;不需大阻力配水系统 ,减少了系统能耗;不需要二次沉淀池及出水回流;所需要的搅拌设备和滗水器在国内为定型设备 ,便于建设运行;运行灵活 ,抗冲击能力强 ,能适应废水间歇无规律排放。 ............................................... 9 2.3方案定夺 .......................................................................................................................... 10

2.3.1 原始资料计算 ....................................................................................................... 10 2.3.2 方案采用 ............................................................................................................... 10

第三章 各构筑物的说明 ............................................................................................................... 10

3.1 格栅： ............................................................................................................................. 10 3.2 曝气沉砂池： ................................................................................................................. 11 3.3 二沉池： ......................................................................................................................... 12 3.4 污泥浓缩池 ..................................................................................................................... 12 3.5 污泥脱水机房 ................................................................................................................. 13 3.6 选择池 ............................................................................................................................. 13 3.7 Carrousel2000氧化沟 .................................................................................................. 13 第四章 工艺流程 ........................................................................................................................... 14

4.1 Carrousel2000氧化沟工艺流程图 .............................................................................. 14 回流污泥 剩余污泥 ..................................... 14 干污泥外运 ..................................................................................................................... 14 第五章 污水厂总体布置 ........................................................................................................... 14

5.1污水处理厂平面布置 ...................................................................................................... 14

5.1.1 污水厂的平面布置 ............................................................................................... 15

5.2 处理厂厂址确定 ............................................................................................................. 16 第六章 各构筑物的设计计算 ....................................................................................................... 16

6.1 粗格栅： ......................................................................................................................... 16 6.2 污水提升泵房设计计算 ................................................................................................. 18 6.3 泵后细格栅设计计算 ................................................................................................... 20 6.4 曝气沉砂池 ..................................................................................................................... 21

6.4.1 设计参数 ............................................................................................................... 21 6.4.2 设计计算 ............................................................................................................... 21 6.5 二沉池（竖流式） ....................................................................................................... 22

6.5.1 设计参数 ............................................................................................................. 22 6.5.2 设计计算 ............................................................................................................. 22 (1) 中心管尺寸 ............................................................................................................. 22 （2） 沉淀部分有效断面积 F ..................................................................................... 22 （3） 沉淀池直径和总面积 ......................................................................................... 23 （4） 沉淀池有效水深 ................................................................................................. 23 （5） 校核池径水深 ..................................................................................................... 23 （6） 校核集水槽每米出水堰的过水负荷 ................................................................. 23 （7） 池子圆锥部分有效容积 ..................................................................................... 23 （8） 中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度 ......................................................... 23 （9） 沉淀池总高度 ..................................................................................................... 24 （10） 计算草图 ........................................................................................................... 24 6.6 污泥浓缩池 ................................................................................................................... 24

6.6.1 设计参数 ............................................................................................................. 24 6.6.2 设计计算 ............................................................................................................. 24 (1) 计算污泥浓度 ......................................................................................................... 24 (2) 浓缩池面积 ............................................................................................................. 25 （3）浓缩池有效水深 ................................................................................................... 25 (4) 校核水力停留时间 ................................................................................................. 25 (5) 确定污泥斗尺寸 ..................................................................................................... 25 (6) 浓缩池高度 ............................................................................................................. 26 （7） 浓缩池计算草图 ................................................................................................. 26 6.7污泥脱水机房 .................................................................................................................. 27

6.7.1 设计参数 ............................................................................................................. 27 6.7.2 设计计算 ............................................................................................................. 27 6.8 氧化沟 ............................................................................................................................. 27

6.8.1 设计说明 ............................................................................................................... 27 6.8.2 设计参数 ............................................................................................................... 28 6.8.3 确定采用的有关参数： ....................................................................................... 28 6.8.4 设计计算 ............................................................................................................... 28

第七章 设计水面标高及各处理构筑物的高程确定 ................................................................... 30

7.1 污水厂排水的设计水面标高 ......................................................................................... 30 7.2 各处理构筑物的高程确定 ............................................................................................. 30 第八章 污水处理厂投资及运行成本估计 ................................................................................... 31

8.1 总投资估计 ..................................................................................................................... 31

8.1.1 工程投资 ............................................................................................................... 31 8.1.2工程建设其他费用 ................................................................................................ 31 8.1.3基本预备费 1632.万元 .................................................................................... 31 8.2 运行成本估计 ................................................................................................................. 31 第九章 心得体会 ........................................................................................................................... 32

某县城市污水处理厂设计

第一章 概述

1.1设计目的

通过对城市污水中污染物净化的工艺设计，使学生初步掌握城市污水污染物净化工艺设计的基本方法。培养学生应用所学的理论知识，综合分析问题并解决实际问题能力；培养绘图能力和正确使用设计手册的能力。 1.2设计任务

县城供水7.0万m3/d.其中生活污水量为4.0m3/d,工业用水量为3.0万m3/d。 1.3设计参考资料

1、高延耀，顾国维：《水污染控制工程》（上、下册）[M].北京：高等教育出版社，2004.2。

2、高俊发，王社评：《污水处理厂工艺设计手册》[M].北京：高等教育出版社，2005.1。 3、魏先勋：《环境工程设计手册》[M].长沙：湖南科学技术出版社，1992.11。 4、史惠祥：《实用环境工程手册》[M].北京：化学工业出版社，2002.10。 1.4概况

1.4.1地理位置及交通

某县城地理坐标为北纬35007'35''~35043'23'',东经117025'23''，东经117056'51''.有国道公路从中部东西向穿过，铁路从其北部切过，因此交通十分便利。 1.4.2县城性质及规模

县城矿产资源十分丰富，其石灰石、石膏和花岗岩及黄金的储量相当可观。此外，经济作物 资源也非常丰富。因此，以建材、黄金、农副产品加工和机械制造等为其主要工业产业支柱。县城附近有众多的名胜古迹，是重要旅游区，其次由于该县城地域内水系丰富，根据城市总体规划，制宜发展为旅游业的现代化花园城市。

1.4.3自然条件

该县城地处北温带的偏东南部，属季风区域性气候。其冬季寒冷，夏季炎热，光照充足，无霜期长。其多年平均降水量为784.8mm，年最大降水量为1110.6mm，年最小降水量为449.6mm；历年平均气温为13.2℃，年极端最高温为41.1℃，年极端最低温度为—11.9℃，历年最大冻土深度为39cm，历年平均蒸发量为2006.7mm。

受地形影响，该县终年多东南和西北两个风向。年平均风速4.9m/s，各月平均风速以3月最强为5.6m/s，9月最弱为4.1m/s。以东南风为主导风向。 1.4.4县城排水现状

该县城地形坡度较大，地势西高东低，城区南部有一条河穿城而过，该河的深度和坡度均较大，对县城的排水起到重要的作用。目前城区现状排水为雨污合流制，道路排水除石都大道路等处有少量排水管外，其余均为排水明沟和暗沟。城区污水未经处理就近排入河流水体，加上工业污水的任意排放，河流严重污染，给县城人民的生存环境带来了极大的威胁。 1.5处理水质及要求

根据该县城市总体规划资料，县城现状日供水总量为5.0万m3/d。其中生活用水量为3.0万m3/d，工业用水量为2.0万m3/d。

进入城市污水处理厂的污水组成中，生活污水和工业污水的水量各占50%。根据该县城市总体规划，排水将采用雨水、污水分流制排污系统。同时规划中还明确提出各工业企业的生产污水须经内部处理并达到国家各行业污水排放标准后方可排入城市污水系统。确定县城市污水处理厂的进水水质见表：

表1—进水水质 CODC r BOD5 SS 氨氮 TP 550mg/l 300mg/l 300mg/l 50mg/l <2mg/l

处理要求：根据该县城市总体规划，处理后污水用于灌溉农田或直接排放至地面水体。根据中华人民共和国《环境保》、《水污染防治法》、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB118-2002一级A标准，确定该污水处理厂污水处理的最终出水水质指标。见表2.

表2—出水水质 CODC r BOD5 SS 氨氮 50mg/l 10mg/l 10mg/l 5mg/l

要求：1、设计说明书和计算书一律A4纸打印。宋体小四，各级标题均加粗。

2、手工绘制A3号图纸一张，平面布置图。 3、表格要用三线表。

第二章 工艺流程的选择

2.1 设计原则

(1).本设计方案严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。

(2).针对本工程的具体情况和特点,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。

(3).处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变化。 (4).管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。

(5).在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。

(6).降低噪声,改善废水处理站及周围环境。

(7).本处理工艺流程要求耐冲击负荷,有可靠的运行稳定性。 2.2 处理方法的选择

一般城市生活污水的处理工艺包括氧化沟、生物接触氧化法和SBR工艺等，下列将它们分别进行比较 2.2.1氧化沟

严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。 氧化沟具有以下特点：

(1)工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。

(2)运行稳定，处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。 (3)能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。 (4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为20～30 d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。

(5)可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。

Carrousel2000氧化沟系统对BOD,COD和N的去除率可达98%，95%，和95%。 2.2.2 生物接触氧化法

污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→接触氧化池→二沉池→排放

生物接触氧化法是在池内设置填料，池底曝气，充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。因此，生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法之间的处理工艺，又称为“淹没式生物滤池”。

生物接触氧化池法的中心处理构筑物是接触氧化池，接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成，生物膜受到上升气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使其经常保持较好的活性，可避免堵塞。

生物接触氧化法对废水的水质、水量的变化有较强的适应性，和活性污泥法相比，管理较方便，生态系稳定，剩余污泥量少。 2.2.3 SBR工艺

污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→SBR池→排水

SBR是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。SBR池通常每个周期运行4-6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR

系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量的冲击负荷。 SBR工艺具有以下特点：

(1)SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。

(2)处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中)，随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。

(3)有很好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。 (4)污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。

(5)SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。 其中改进工艺包括了ASBR，它是在20 世纪 90 年代 ,由美国 Dague 教授等将过去用于好氧生物处理的SBR工艺用于厌氧生物处理 ,开发了厌氧序批式活性污泥法(Anaerobic Sequencing Batch Reactor ,简称 ASBR ) 。ASBR法是一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺 ,一个完整的运行操作周期按次序分为进水、反应、沉淀和排水4 个阶段。与连续流厌氧反应器相比 ,ASBR 具有如下优点:

不会产生断流和短流;不需大阻力配水系统 ,减少了系统能耗;不需要二次沉淀池及出水回流;所需要的搅拌设备和滗水器在国内为定型设备 ,便于建设运行;运行灵活 ,抗冲击能力强 ,能适应废水间歇无规律排放。

2.3方案定夺 2.3.1 原始资料计算

已经知道某城市污水处理厂的设计规模为Q=70000m3/d.以下对污水处理出水质要求进行处理程度计算：

1．CODC r的去除：原水中COD=550mg/L；出水中COD’=50mg/L

CODCOD'55050100%100%91%

COD550BODBOD'30010100%100%97%

BOD3002．BOD5的去除：原水中BOD5=300mg/L ；出水中BOD5’=10mg/L

3. NH3-N的去除：原水中NH3-N=50g/L；出水中NH3-N’=5mg/L

NH3NNH3N'505100%100%90%

NH3N50SSSS'30010100%100%97% SS3004. SS的去除：原水中SS=300mg/L ；出水中SS’=10mg/L

5.TP在原水中为TP<2mg/l，已达到排放标准，不需要进行处理即可排放，

所以选择工艺时不需要考虑。 2.3.2 方案采用

根据该地区污水水质特征，污水处理工程没有除磷的特殊要求，主要的去除目的是BOD5，CODCr,SS和氨氮，本设计采用Carrousel2000氧化沟处理，即可达到出水水质要求。

第三章 各构筑物的说明

近、远期所设处理构筑物有粗、细格栅、沉砂池、曝气池、二沉池、接触池、浓缩池、脱水机械。 3.1 格栅：

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进

口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。被截留的物质称为栅渣。设计中格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅（1.5～10mm）；按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅，目前，污水处理厂大多都采用机械格栅。

3.2 曝气沉砂池：

是一长形渠道，沿渠壁一侧的整个长度方向，距池底60-90cm处安设曝气装置，

在其下部设集砂斗，池底有i=0.1-0.5的坡度，以保证砂粒滑入。由于曝气作用，废水中有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较为纯净的砂粒。 在旋流的离心力作用下，这些密度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽，而密度较小的有机物随水流向前流动被带到下一处理单元。另外，在水中曝气可脱臭，改善水质，有利于后续处理，还可起到预曝气作用。

特点：

曝气沉沙池从20世纪50年代开始使用。其特点为： （1）沉沙中含有有机物的量低于5%。

曝气沉砂池

（2）由于池中设有曝气设备，它具有预曝气、脱臭、除泡作用以及加

速污水中油类和浮渣的分离作用。

优点：曝气沉沙池对后续的沉淀池、曝气池、污泥消化池的正常运行及对沉沙的最终处置提供了有利条件。

缺点：曝气作用要消耗能量，对生物脱氮除磷系统的厌氧段或缺氧段的运行存在不利影响。 3.3 二沉池：

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生物固

体悬浮物进行沉淀的部分。

表2.1 各沉淀池优缺点及适用条件 类型 优点 处理水量可大可少，有效沉淀平流式 区大，沉淀效果好，对水量水质变化适应性强，造价低，平面布置紧凑 处理水量较为经济，排泥设备辐流式 己定型系列化，运行稳定，管理方便结构受力条件好 缺点 占地面积大，排泥因难(人工排泥)，工作适用条件 地下水位高，施工困难地区，适用流动性差比重大繁杂，机械刮泥易锈，的污泥，不能用静水压力配水不均 排泥设备复杂，需具有较高的运行管理水平，施工严格 排泥，污水量不限 适用处理水量大，地下水位较高的地区及工程地质条件差的地区 池子深度大，施工难， 适用于处理水量不大的小型污水处理厂 排泥方便，管理也比较简单，对冲击负荷及温度变化的适应能力差，造价较高，池径比不宜太大 竖流式 占地面积比较小 经上面的表2.1可以看出，平流式与辐流式，竖流式沉淀池都是可选的。平流式沉淀池对水质冲击变化效果好，但占在面积大，排泥因难，要人工排泥，所以不是太好。辐流式沉淀池排泥设备复杂，需具有较高的运行管理水平，施工严格，竖流式沉淀池排泥方便，管理简单，占地面积小。共设4座直径为7.35m的竖流式二沉池，水深4.54m，沉淀时间1.8h，池子总高度10m。 3.4 污泥浓缩池

污泥浓缩池是降低污泥含水率，减少污泥体积的有效设备。采用辐流式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。设置一座浓缩池，其直径为5.53m，水深3.08m，进泥量110.83m3/d(含水率98.7%)，出泥含水率96%，停留时间16h。

3.5 污泥脱水机房

污泥脱水机房：平面尺寸为5*4 m，机房内设一台宽为2.5m板框压滤机，脱水能力约600m3/d；泥饼装车外运或现场堆棚。脱水在现场操作，运行中的故障传送到中心控制室。污泥经脱水后含水率为45%～80%，呈泥饼装态，然后外送。 3.6 选择池

厌氧选择池又称生物选择池，作用是部分污泥回流至此与进水短时间接触，形成高负荷的条件，选择出适应系统的独特微生物，同时抑制丝状菌增值。 3.7 Carrousel2000氧化沟

氧化沟借助安装在反硝化区的螺旋桨将混合液循环至前置反硝化区，循环回流量可通过插式阀调节。反硝化菌利用污水中的有机物和回流混合液中的盐和亚盐进行反硝化，由于混合液的大量回流混合，同时利用氧化沟内延时曝气所获得的良好消化效果，使脱氮功能得到加强。聚磷菌的释磷和过量吸磷过程又可以实现污水中磷的去除。

主要设备：4台倒伞型表曝机（功率为140kW、叶轮直径为3.3m,其中2台为定速，2台为变频），8台潜水推进器，2座内回流控制门，以及DO仪、ORP仪各2台。

Carrousel2000氧化沟系统对BOD,COD和N的去除率可达98%，95%，和95%。

第四章 工艺流程

4.1 Carrousel2000氧化沟工艺流程图 Carrousel2000曝进粗细气水格格沉房提进水 栅栅砂升池 泵 选择池二沉池 氧栅渣外运 栅渣外运 化沟 排水

回流污泥 剩余污泥

干污泥外运 污泥脱水机械 污泥浓缩

5.1污水处理厂平面布置

第五章 污水厂总体布置

污水处理厂的总体布置时支为达到污水处理厂所规定的处理目标，对污水处理厂内构（建）筑物及工用设施的空间布置。当然，污水处理厂的各处理构筑物必须按照污水处理厂的处理水量，水质及处理后的出水要求等通过计算并结合实际情况比较后确定。在选着过程中，需要从技术可靠性，维护管理是否方便，经济上是否合理作比较。在进行平面布局时候，必须考虑如下几个方面。 布置基本原则：

（！）减少水头损失，节约能量损耗，降低运行成本 （2）因地制宜，结合嘰形，注意土方平衡 （3）顺应进出水方向，方便巡视、维护和绔修 （4）考虑远近结合

5.1.1 污水厂的平面布置

污水厂的平面布置是在工艺设计计算之后进行的，根据工艺流程、单体功能要求及单体平面图形进行，污水厂总平面上应有风向玫瑰土，构（建）筑物一览表、占地面积指标表及必要的说明，比例尺一般为1：（200-500），图上应有坐标轴线或者放格控制网。

（1）首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排。布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等统盘考虑。安排时应对高程、管线和道路进行协调。 建筑物在平面上、高程上组合起来，进行组合布置。构筑物的组合原则如下：

a、对工艺过程有利或者无害，同时从结构，施工角度看也是允许的，可以

组合，如曝气池（或氧化池）与沉淀池的组合，反应池与沉淀池的组合，调节池与浓缩池的组合。

b、从生产上看，关系密切的构筑物可以组合成一座构筑物，如调节池和泵

房，变配电与鼓风机房，投药间与药剂仓库等。

c、为了集中管理和控制，有时对于小型污水厂还可以进一步扩大组合范

围。

构筑物间的净距离，按它们中间的道路宽度和铺设管线所需要的宽度，或者按其他特殊要求来定，一般为5-20m。

布置管线时，管线之间及其他构（建）筑物之间，应留出适当的距离，给水管或排水管距构（建）筑物不小于3m，给水管和排水管的水平距离，当d《200m时，不应小于1.5m，当d>200m时不小于3m。

（2）生产辅助建筑物的布置，亦应尽量考虑组合布置，如机修间与材料库的组合，控制室，值班室、化验室、办公室的组合布置。 （3）预留面积的考虑。必要时预留生产设施的扩建用地。

（4）生活附属建筑物的布置，宜尽量与处理构筑物分开单独设置，可能时应尽量放在厂前区，应避免构（建）筑物与附属生活设施的风向干扰。

（5）道路、围墙及绿化带的布置。通向一般构（建）筑物应设置人行道，宽度1.5~2.0m；通向仓库、检修间等应设车行道，其路面宽度为3~4m，转弯半径为6m，厂区主要车行道宽5~6m；行车道边缘到房屋或构筑物外墙面的最小距离为1.5m。道路纵坡一般为1%~2%，不大于3%。

污水厂除应保证生产和整洁卫生外，还应注意美观，充分绿化，在构（建）筑物处理上，应因地制宜，与周围情况相称，在色调上做到活泼，明朗和清洁。应合理规划花坛、草坪、林荫等，使厂区景色园林化，但曝气池、沉淀池等露天水池周围不宜种植乔木，以免落叶入池。

（6）污泥区的布置。由于污泥的处理和处置一般与污水处理相互，且污泥处理过程卫生条件比污水处理差，一般将污泥处理放在厂区后部，若污泥处理过程中产生沼气，则应按消防要求设置防火间距。由于污泥来自于污水处理部分，而污泥处理脱出的水分又要送到调节池或初沉池中，必要时，可考虑某些污泥处理设施与污水处理设施的组合。

（7）管（渠）的平面布置。在各处理构筑物之间应有连通管（渠），还应有使各处理构筑物运行的管（渠）。当某一处理构筑物因故停止工作时候，使其后接按处理构筑物，仍能够保持正常的运行，污水厂应设超越全部或部分处理构筑物，直接排放水体的超越管。此外还应设有给水管、空气管、消化气管、蒸汽管及输配电线路等，这些管线有的敷设在地下，但大部分在地上，对他们的安排，既要便于施工和维护管理，也要紧凑，少占用地。

（8）进出口的布置。污水厂的正门一般设在办公楼附近。污泥及物料运输最好另辟侧门，就近进出厂，以免影响环境卫生，并防止噪音干扰。 5.2 处理厂厂址确定

根据该县城市的现状，气候条件、地形影响及风的来向，初步决定该污水厂建立在城市的西北部，即东南风的下风侧，城市南部水源的下游，利用其西高东低的地面坡度，水的流向由西向东，出水口应靠近附近农场或者河流，并保持一定的卫生防护距离，以便于处理后污水用于灌溉农田或直接排放至地面水体。

第六章 各构筑物的设计计算

6.1 粗格栅：

a.格栅的设计，应符合下列要求：

栅前水深h=0.4m, 过栅流速v =0.8m/s 格栅间隙b=0.08m, 格栅倾角α=60°

栅条宽度s=0.01m

格栅的建筑宽度为0.5m,长度为2.2m 栅渣量

设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。 （1） 栅条的间隙数

Qmax n（2） 栅槽宽度

700000.810m3/s

24*3600

Qmaxsina0.810sin6029.430个

bhv0.08*0.4*0.8 BS（n1）bn0.01*(301)0.08*302.69m

（3） 进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠宽儶渐宽部分展开角度

L1，

BB12.690.353.21m 2tga12*tg20L13.211.605m 22（4） 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 L2（5） 通过格栅的水头损失

设栅条断面为锐角矩形断面, 取k=3

4v20.82s3V20.013h1kh0ksinaksina32.4229.81sin600.0128m2gb2g0.08

4h0：计算水头损失

k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数可取k=3 β：阻力系数，与栅条断面形状有关，锐角矩形β=2.42 （6） 栅后槽总高度 取栅前渠道超高 h0=0.3m

栅前槽总高度:H1hh0=0.4+0.3=0.7m

栅后槽总高度: Hhh1h00.40.01280.30.7128m为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降（7）格栅总长度

L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tanα

=3.21+1.605+0.5+1.0+0.7/tan60°

作为补偿。

=6.71m

（8）每日栅渣量

W800QmaxW10.810*0.07*8003.266m3/d1000KZ1000*1.5

KZ1.5

采用机械清渣

（9） 计算草图

栅条工作平台进水αα1α

图3.1 格栅

所以宜采用机械格栅清渣。 6.2 污水提升泵房设计计算

a．提升泵房设计说明

本设计采用传统活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经提升后再过细格栅，然后经平流沉砂池，自流通过初沉池、曝气池、二沉池及接触池，最后由出水管道排入纳污河流。 设计流量：Q=0.810m3/s

1）．泵房进水角度不大于45度。

2）．相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保

证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。如电动

机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。

3）.泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为15 m×12m，高

12m，地下埋深7m。 4）.水泵为自灌式。

416.30粗格栅进水总管411.448411.148410.678吸水池最底水位411.00

b.泵房设计计算

各构筑物的水面标高和池底埋深计算见高程计算。

再根据设计流量0.810m3/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用5台350QW1200-18-90型潜污泵（流量1200m3/h，扬程18m，转速990r/min，功率90kw），四用一备，流量： Q'Qmax0.8100.20m3/s729m3/h 44集水池容积： 考虑不小于一台泵5min的流量： WQ'7295560.75m3 6060W60.7546.73m2 取有效水深h=1.3m，则集水池面积为: Ah1.3泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构,尺寸为15 m×12m,泵房为半地下式 地下埋深7m，水泵为自灌式。

6.3 泵后细格栅设计计算

1.细格栅设计说明

污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和中格栅相似。 2.设计参数确定：

已知参数：Qa=70000m3/d，Kp=1.3，Qmax=0.810 m3/s。栅条净间隙为3-10mm，取e=10mm，格栅安装倾角600 过栅流速一般为0.6-1.0m/s ,取v2=0.9m/s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=0.01m，其渐宽部分展开角度为200

设计流量：Qmax0.810m3/s 过栅流速: v0.80m/s ；

栅条宽度: s0.01m ； 格栅倾角：600 格栅间隙:e10mm ； 3. 设计计算

细格栅设计两组，每组的设计流量为：Q450L/s0.45m3/s。 （1） 栅条的间隙数

Qmax n（2） 栅槽宽度

700000.810m3/s

24*3600

Qmaxsina0.810sin60147.2148个

bhv0.01*0.*0.8 BS（n1）bn0.01*(1481)0.01*1482.95m

（4） 进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠宽儶渐宽部分展开角度

L1，

BB12.950.563.28m

2tga12*tg20L13.281.m 22 h=B1/2=0.56/2=0.28m

（4） 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 L2（5） 通过格栅的水头损失

设栅条断面为锐角矩形断面, 取k=3

v20.0140.823h1kh0ksin32.42()sin600.21m

2g0.0129.81h0：计算水头损失

k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数可取k=3 β：阻力系数，与栅条断面形状有关，锐角矩形β=2.42 （6） 栅后槽总高度 取栅前渠道超高 h0=0.3m

栅前槽总高度:H1hh0=0.28+0.3=0.58m

栅后槽总高度: Hhh1h00.280.210.30.79m为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降（7）格栅总长度

L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tanα

=3.28+1.+0.5+1.0+0.58/tan60° =6.75m

（8）每日栅渣量

作为补偿。

W800QmaxW10.810*0.07*8003.266m3/d1000KZ1000*1.5

KZ1.5

6.4 曝气沉砂池 6.4.1 设计参数

最大设计流量时的停留时间：t=1.5min 最大设计流量时的水平流速：v=0.1m/s 有效水深：H=2m

单位体积污水需要曝气量：D=0.2m3/m3 6.4.2 设计计算

1.总有效容积V：V60Qmaxt600.8101.572.9m3 2.池断面面积A: AQmax0.8108.1m2 v0.1

A8.14.05m H2V72.99m 4.池长L: LA8.13.池总宽度B：B5.所需曝气量q：q60DQmax600.8100.29.72m3/min 6.5 二沉池（竖流式） 6.5.1 设计参数

设计进水量：Q=0.810m3/s

表面负荷：qb范围为1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h； 水力停留时间：T=1.8h，采用池数n10 6.5.2 设计计算 (1) 中心管尺寸 设中心管内流速 则每池最大设计流量

qmax中心管面积

Qmax0.8100.0810m3/s n10f中心管直径

qmax0.08102.7m2 v00.03d喇叭口直径为

4f42.71.85m 3.14d1 =1.35d=1.35×1.85=2.50m

反射板直径为

d2 =1.3 d1=1.3×2.50=3.25m

（2） 沉淀部分有效断面积 F

设污水在池内的上升流速为

F（3） 沉淀池直径和总面积

D

qmax0.08101000115.7m2 v0.74(fF)4(118.41)12.28m

3.14 A=Ff=115.7+2.7=118.41m2

（4） 沉淀池有效水深 设沉淀时间

（5） 校核池径水深

D/h2=12.28/4.54=2.71≤3

（符合要求）

（6） 校核集水槽每米出水堰的过水负荷

q00.08102.10l/s

3.1412.28 符合要求，可不另设辐射式集水槽

（7） 池子圆锥部分有效容积 设圆锥底部直径0.4m，截锥高度为

h5，截锥侧壁倾角为

Dd12.281.85tgatg557.45m

22 V23h5R2Rrr2303.9m3



（8） 中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度

设废水从间隙流出的速度v1=0.02m/s，一般不大于0.02m/s

h3qmax0.8105.16m v1d10.023.142.50

（9） 沉淀池总高度

设池子保护高度h1=0.3,缓冒层高度

(泥面低),则

Hh1h2h3h4h50.34.545.1607.4517.45m

（10） 计算草图

图3.5 二沉池

6.6 污泥浓缩池 6.6.1 设计参数

浓缩池中的污泥总量:Q=110.83 m

混合污泥含水率:98.7% 浓缩后污泥含水率: 96% 污泥浓缩时间：T=16h

贮泥时间：t=1.5h 6.6.2 设计计算 (1) 计算污泥浓度 混合污泥含水率:98.7%

3

/d

C1 =（1-0.987）Ö10=13㎏/m

浓缩后污泥含水率:96%

(2) 浓缩池面积

污泥固体通量查表取M60kg/(m3d)

采用单个浓缩池 浓缩池直径为

D （3）浓缩池有效水深

h1=

(4) 校核水力停留时间

浓缩池有效体积

3

4A4245.5m 取 6 m 3.14TQ16110.833.08m 24A2424VAh1243.0873.m3

污泥在池中停留时间

TV73.0.67h Q110.83符合要求

(5) 确定污泥斗尺寸

每个泥斗浓缩后㚄污泥体积

V1Q(1P110.83(10.987)1)36.02m3/d (1P2)(10.96)每个贮泥斗所需容积

V2 泥斗容积 V3

1.5V11.536.022.25m3 2424h43(r12r1r2r22)=

3.140.692(110.60.62)1.42 m3 3

式中：

h4——泥斗的垂直高度，h4=( r1 -r2)tg60°=0.69m

r1——泥斗的上口半径，取1.0m r2——泥斗的下口半径，取0.6m

设池底坡度为0.05，池底坡降为

h5=0.05(62)0.1m

2 故池底可贮泥容积

V4h53(R2Rr1r12) =

3.140.1(323112)1.36m3 3 因此，总贮泥容积为

VwV3V41.421.362.78m3V22.25m3

（满足要求）

(6) 浓缩池高度

浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.50m

则浓缡池的总高度H为

Hh1h2h3h4h5=3.+8+0.30+0.50+0.69+0.1=4.67m （7） 浓缩池计算草图

图3.6 氡泥浓缩池

6.7污泥脱水机房

加压过滤是通迆对污泥加压，将污泥中的水分挤出，作用二泥饼两侧压力差比真实过滤时大，因此能取得含水率较低的干污泥。此处选用板框压滤机对污泥进行机械脱水，该设备构造简单、推动力大，适用于各种性质的污泥，且形成的滤饼含水率低。板框压滤机的设计主要包括其面积的设计[1]。过滤压力为0.392—0.49Mpa,污泥经污泥泵直接压入。 6.7.1 设计参数 污泥量 Q=107.84 m

含水率 P=06% 过滤周期为1.5—4h 6.7.2 设计计算

过滤机的过滤面积

A1000(13

/d

压滤机的过泤能力L:过滤消化污泥时为2—4kg干污泥/( m3/h)，取3

p)Q L107.841000(10.96) 24359.m92

6.8 氧化沟 6.8.1 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

6.8.2 设计参数

Q=70000m3/d(设计采用双池，故每池流量35000m3/d) 设计温度150C 最高温度250C

表1—进水水质 CODC r BOD5 SS 氨氮 550mg/l 300mg/l 300mg/l 50mg/l

表2—出水水质 CODC r BOD5 SS 50mg/l 10mg/l 10mg/l 6.8.3 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。 6.8.4 设计计算 （1）.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=1/0.22=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 （2）.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*10*70%=6.7mg/L

TP

<2mg/l 氨氮 5mg/l

出水中溶解性BOD5的量=10-6.7=3.3mg/L ②好氧区容积计算：

V1=y*qv*（So-Se）*θc/MLVSS*（1+Kd*θc）=0.6*70000*（300-3.3）*30/（0.7*3500*（1+0.05*30））=61035m3

水力停留时间t1= V1/ qv =61035/70000=0.87d=20.9h ③脱氮计算：

产生污泥量=y*qv*（So-Se）/（1+Kd*θc）=0.6*70000*（300-3.3）/（1000*

（1+0.05*30））=4985kg/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*4985=618.14kg/d

，

转

化

为

：

618.14*1000/70000=8.83mg/L

故脱氮量=50-5-8.83=36.17mg/L。 ④碱度计算：

剩余碱度=300-7.14*45+3.0*36.17+0.1（300-3.3）=116.88mg/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=0.032 kgNH3-N/kgMLVSS·d V2=qv*△N/qD/MLVSS=70000*36.17/0.032/0.7/3500=32295m3 水力停留时间t2=V2/qv=32295/70000=0.46d=11.07h ⑥总池容积计算

V=V1+V2=61035+32295=93330m3，t=t1+t2=20.9+11.07=31.97h （3）.曝气量计算 ①计算需氧气量

R=（So-Se）qv*/（1-e）-1.42Px+4.6*qv*△N-2.6*qv*NO3-0.56Px =70000*（300-3.3）/（1-e-kt）/1000-1.42*856.8+4.6*70000*36.17/1000 -2.6*70000*36.17/1000-0.56*856.8=21068094kg/d=87783.7kg/h ②实际需氧量

Ro’=1.2*R=1.2*877837=43.2kg/d

校核：Ro=R*Cs（20）/α/（β*Cs（T）-C）/1.024T-20=43.2*9.07/0.9/（0.94*8.24-3）

-kt

/1.024 25-20

=477.6kg/h （在400-500之间 符合） （4）.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15000 m3/d, 则单沟长=[V/2-0.5π(2b)2 h-2*0.5πb2 h]/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 （5）.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。

第七章 设计水面标高及各处理构筑物的高程确定

7.1 污水厂排水的设计水面标高

污水厂厂址处的地面标高为0.0米，相对而言河流最高洪水位0.1米，最低水位-5.4米，平均水位为48米，地下水位为离地面-2.0米，大于排水沟最高水位，因此污水直接排出即可。 7.2 各处理构筑物的高程确定

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和其尺寸求出各构筑物地面标高及池底标高。如表4.1所示：

表5.1 各污水处理构筑物的誾计水面标高及池底标高 构筑物名称 水面标高池底标驘(m构筑物名称 水面标高池底标高(m)

( (m) (m)

格栅前 格栅后

50.90 50.80 50.20 50.17 51.19 选择池 二沉池 浓缩池 55.60 55.40 52.90 52.30 52.15 50.09 曝气沉砂池 56.40 第八章 污水处理厂投资及运行成本估计

8.1 总投资估计

项目总投资=工程投资+工程建设其他费用+基本预备费 8.1.1 工程投资 1.建筑工程费用 1）主体构筑物费用估计

粗格栅 3.6万元 细格栅 4.04万元 污水提升泵 69.28万元 曝气沉砂池 12.27万元 厌氧池 391.14万元 氧化沟 6358.2万元 竖流式二沉池 1993万元

污泥浓缩池 25.8万元 污泥脱水机房 25.5万元 2）管线总费用 3556.72万元 2.安装工程费用 126.66万元 8.1.2工程建设其他费用

1.土地使用费 占地41万平方米 每平方米200元 为8200万元 2.建筑单位管理费 139.01万元 8.1.3基本预备费 1632.万元 8.2 运行成本估计

8.2.1能源消耗费1229.20万元 8.2.2工资及福利费300万元

8.2.3固定资产基本折扣费1553.41万元 所以，总投资为25620.47万元。

第九章 心得体会

水污染控制工程是环境工程专业的主干课程，它几乎涵盖了水污染处理的所有的基本处理原理，是一个学习环境工程专业的学生必须学习的一门主干课程。

通过这次的水污染控制工程课程设计，我了解了一个污水处理厂基本的污水处理流程，我自己亲手设计了一个污水处理厂，这让我既兴奋，又倍感压力。我在课后通过到图书馆查资料，上网查池水处理的相关信息。我整天忙碌着让自己在电脑上将一个一个的文字敲入键盘。拿着计算器要算各种数据，在设计的过程中，我遇到了很多问题，包括word里面的很多编辑技巧和excel里面的基本常用的函数调用，我还请教了很多学习成绩好的同学，他们都很热心的帮助我解决了上述问题，我感到很高兴，我感受到了同学们的关心。通过自己设计污水处理厂，我对污水处理的原理现在有了比较清晰的了解，这让我对课堂上老师讲的知识有了更进一步的了解，也让我感到了我国的水污染问题越来越严重。

我国是一个缺水大国，如何解决水资源短缺的问题已受到全世界人民共同关注的话题，作为一名学习环保的学生，我认为我有必要努力解决水资源短缺的责任，如何节约用水，将水循环起来使用，为更多的人创造更多的水资源，是我们每个环保工作者应该解决的问题。