城市污水处理厂课程设计.docx

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城市污水处理厂课程设计

随着经济飞速发展，人民生活水平的提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。

在全国乃至世界范围内，正在兴建及待建的污水厂也日益增多。

有学者曾根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模：

日处理量大于10万

m3为大型处理厂，1-10m3万为中型污水处理厂，小于1万m3的为小型污水处理厂。

近年来，大型污水处理厂建设数量相对减少，而中小型污水厂则越来越多。

如何搞好中、小型污水处理厂，特别是小型污水厂，是近几年许多专家和工程技术人员比较关注的问题。

第一章城市污水处理概述4

第二章设计原则、范围与依据5

2.1设计原则5

2.2设计范围5

2.3设计依据5

第三章工艺流程设计5

3.1污水处理工艺方案比较5

3.2主要污水处理构筑物选型及设计参数9

3.3污水处理辅助构筑物设计9

3.4污水处理厂平面布置设计12

3.5污水处理厂高程布置设计14

3.6设计计算15

第四章经济预算16

第五章总结17

致谢17

参考文献18

课程设计摘要：

本次课程设计的题目是2万m3/d城市污水处理厂工艺方案设计

某城市位于湖北地区，该地区夏季主导风向为东南风，该污水处理工程污水排放量标

准为180L/（人•日），总变化系数Kh=1.43，所处理的污水主要污染物有CODBODSS和NH-N等物质，其污水水质如下：

BOD5=230mg/L,城市污水水质：

SS=200mg/L要求沉淀池的去除率为60%;BOD伊220mg/L,COD0480mg/L;当地最高水温为30C。

拟建一座城市污水处理厂，污水厂地形平坦，地基良好，设计标高为47.00米，地下水为标高为41.00米。

城市污水总管从污水厂南面进入，干管终点水面标高为42.00米。

污水厂北面300米处有一条河流，最高洪水位为45.00米，常水位为41.00米，是该污水处理厂出水的接纳水体。

近期（2015年）设计人口为11万人，远期（2025年）设计人口为22万人，要求经过处理后水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB1891—2002）中一级B标准

（BOD空20mg/L,CODCX60mg/L,SS<20mg/L,TNK20mg/L,TP<1mg/L）。

本设计采用厌氧池+DE型氧化沟主体工艺，工艺流程简单，省去了初沉池和污泥消化系统，节省了基建投资和运行费用,同时曝气设备和构造形式多样,运行灵活,管理方便,保证出水达到污水排放标准，做到了水资源的合理利用。

本设计进行了详细的技术方案论证，对工艺处理构筑物进行了选型参数选择和设计计算，对设备进行了选型，进行了平面布置、高程布置、单体构筑物的设计、环境卫生、技术经济分析等方面的设计，污水经处理后可达到要求的排放标准。

该污水处理厂总面积为

49150立方米，总投资为2642.5万元，运行费用为288.35万元。

湖北地处中部地带，这里雨水充足，水资源相当丰沛，且很大一部分水资源水质优良，

非常适宜生产生活和农业灌溉。

湖北自来水引自长江水和个湖泊等，但是大量的农田灌溉

和生活用水，致使水源水量锐减速度快，所以节约和再利用水源一直是很为迫切的问题。

长期以来，湖北十分重视城市污水的处理，一直致力于对水资源的保护，因此，修建污水厂，对保护长江以及湖泊、改善湖北城市环境卫生状况及保护省内的生态环境，促进省内的可

持续发展具有十分重要的意义，同时对处理后的江水为下游江汉平原提供灌溉水源，可以减少湖北水资源的不必要消耗。

湖北省是中国人口数量较多的省区，湖北历来为中国水陆交通运输枢纽。

长江、汉江和交于京广铁路武汉市，京九铁路联络线与武汉相连，使武汉市成为名副其实的“九省通衢”。

内河运输在省内居重要地位，以长江汉江为两大水运干线，全省一半以上县、

市处于航运线上，是中国内河航运最发达的省区之一。

铁路干线四通八达。

京广线是中国铁路运输最繁忙运输线之一，纵贯省东部，过境

物资运输量远大于省内物资装卸量。

1990年全省铁路营业里程达1673公里,其中复线占1/4以上。

横穿鄂西北山区的襄渝线中的襄阳-重庆段是中国第3条电气化铁路。

公路分布不平衡状况有了极大改善。

“十五”期间，全省新增高速公路1000公里，一、二级公路4609公里，长江、江汉大桥10座，全省公路通车里程达到65000公里，等级公路比重达到91%,实现省会武汉到各市通达高速公路，市州到县（市）

全部通达二级以上公路。

公路建设以“六路六桥”为主，完成高速公路1000公里以上，完成长江大桥6座，同时完成一、二级公路4609公里。

民用航空事业发展迅速。

武汉市是中国航空运输中心之一。

武汉天河机场是华中地区

规模最大、功能最齐全的现代化航空港，设计为4E级国家一级民用兼国际备降机场，是

全国十大机场之一。

空中航线共107条。

省内有航线通往沙市、宜昌和恩施，省外有航线通往北京、上海、广州、成都等地。

以产值而论，湖北支柱产业主要为：

汽车、钢铁、石化、电子信息、食品加工及建筑

业。

其中东风汽车公司、武汉钢铁（集团）公司、湖北省电力公司、湖北建筑第三工程有限公司等生产厂家排污量较大。

湖北省地理位置为北纬29°05'〜33°20'、东经108°21'〜116°07'之间，主要属北亚热带季风气候，具有从亚热带向暖温带过渡的特征，气候特点：

冬季寒冷湿润，夏

季炎热高温。

光照充足，热量丰富，无霜期长，降水丰沛，雨热同季，利于农业生产，有

“湖广熟，天下足”的民谚。

全省年均温15〜17C,7月均温为27〜29C，江汉平原最高

温在40C以上，有“火炉”之称，为中国酷热地区之一。

全省平均日照1150—2245小时,

无霜期在230—300天之间。

年均水量在800—1600毫米之间，由于受地形影响，大神农架南部等地为全省多雨中心，江汉平原在梅雨期长的年份常发生洪涝灾害。

鄂本北山区昼夜温差较大，年平均气温在15—22之间。

全省树种有1300余种，其中用材林约占一半。

主要有马尾松、栎类、杉木、桦、楠竹等，经济林甚多，有油桐、油茶、乌柏、漆树、核桃、

板栗和果树等。

此外有野生动物570余种，其中20多种列为国家保护对象，主要为金丝猴、闽中羊、苏门羚、金钱豹、毛冠鹿等；药用植物1300多种，以党参、黄连、天麻、贝母等

产量最大，并产名贵药材，是驰名中外的天然动植物园。

湖北污水主要来源为生活污水和工业废水两大类。

前者是人类生活活动过程中排出的废水，后者是人类工业生产过程中排出的废水。

湖北城市的工业废水主要来源于食品、药品及轻工业加工等工业.其中这些定西市安定区生活废水主要来源于城市人口的生活活动，如人们的排泄物及人们生活活动产生的废弃物，动植物残片等。

这些物质使得生活污水中含有大量的碳水化合物、蛋白质、尿素、脂肪、硫酸盐、氯化物及氮、磷等物质，但其中以碳水化合物为主。

湖北省内的生活污水主要来源于城市人口的生活活动，如人们的排泄物及人们生活活动产生的废弃物，动植物残片等。

这些物质使得生活污水中含有大量的碳水化合物、蛋白质、尿素、脂肪、硫酸盐、氯化物及氮、磷等物质，但其中以碳水化合物、蛋白质、尿素、脂肪、硫酸盐、氯化物及氮、磷等物质，但其中以碳水化合物、蛋白质、氮、磷为最主要的物质，使得生活污水的有机含量居高。

湖北的工业废水主要来源于汽车、钢铁、石化、电子信息、食品加工及建筑业。

第一章城市污水处理概述

城市污水既包括工业废水，也包括生活废水，随着经济和人口的飞速增长，生活污水与城市污水在数量与种类方面都有增无减，城市污水的处理在水污染的治理中扮演的角色举足轻重，且能较大程度上缓解水资源的短缺。

湖北省作为我国重要的工业基地之一，其城市污水的处理不容小觑。

现拟定在位于湖

北地区的某城市修建一个中小型污水处理厂，污水厂地形平坦，地基良好，设计标高为47.00

米，地下水为标高为41.00米。

城市污水总管从污水厂南面进入，干管终点水面标高为42.00米。

污水厂北面300米处有一条河流，最高洪水位为45.00米，常水位为41.00米，是该污水处理厂出水的接纳水体。

。

由有关资料可知该地区夏季主导风向为东南风，近期（2015年）设计人口为11万人，远期（2025年）设计人口为22万人，污水排放量标准为180L/（人•日），总变化系数K=1.43。

要求沉淀池的去除率为60%。

平均日流量（m3/d）:

2万m3/d

城市污水水质：

CODcr（mg/L）

BOD5（吨儿）

SS（mg/L）

480

220

200

出水水质确定：

处理系统出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的一级B

标准

注：

当地最高水温为30C。

第二章设计原则、范围与依据

（1）根据湖北省污水处理的标准，用此方案对城市污水进行处理，使其达到排放标准。

（2）确保运行安全，尽量减少占地、能耗和设备费用。

（3）依据专业知识选择合适设备，提高污水处理的效率。

（4）妥善处理处理过程中产生的污染物，尽量回收利用。

第三章工艺流程设计

3.1污水处理工艺方案比较

对于城市污水的处理，目前较为流行实用的有活性污泥法和氧化沟这两种方法，这两种方法各有优缺点。

1、活性污泥法

（1）曝气池内是混合液，在曝气系统的搅动下，混合液中的有机物、活性微生物、氧气充

分混合。

达到较好的接触效果。

（2）曝气池内的混合也必须不断充氧，维持微生物氧化有机物所需要的氧量。

使有机物更

好地被分解。

（3）二次沉淀池的作用是泥水分离、使混合液澄清、污泥浓缩，是经过处理的污水达标排

放。

需要设置污泥回流系统，是需要回流的污泥得到浓缩，从而减少污泥统的体积和运行费用。

（4）污泥回流系统包括：

污泥提升泵、剩余污泥排出系统、污泥回流管道。

其微生物接种的作用。

（-）普通活性污泥法'

普通活性:

'亍社法工艺流程

优点

（1）活性污泥法适合处理城市污水，并且其适合处理的水量比较大，处理效果比较好，可以除去污水中大部分的有毒有害的物质；

（2）活性污泥法利用活性微生物去氧化、分解、去除污水中的有机物，保持活性污泥的活性，就可以达到好的处理效果；

（3）活性污泥法不需要滤料等微生物的载体，可避免滤料堵塞等一系列不良问题的出现；

（4）活性污泥法的微生物繁殖较快，微生物的种类较多、世代时间短，可以保证活

性污泥的活性；

（5）活性污泥法对环境的适应性较强；

（6）活性污泥法工艺中的污泥接种和驯化的操作比较简单、用时比较短，可

以较快的投入运行；

（7）活性污泥法对营养的要求比较低，一般C:

N:

P=100:

5：

1即可满足要求，而城市污水中的营养物质可以满足活性微生物的营养要求，故不需要另外投加营养物质，可以降低运行费用；

（8）活性污泥法运行管理较方便，便于维修

缺点

所需停留时间长，设备庞大,基建投资大，因而要加各种构筑物，使各种构筑物容积增大，从而使处理厂面积增大，增加管理人员及管理难度。

2、氧化沟

又称循环混合式活性污泥法。

一般采用延时曝气，同时具有去除B0D5和脱氮的

功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。

氧化沟处理效率为：

B0D5和SS均为95%以上，总氮为70%-80%氧化沟具有工艺流程短，处理效率高。

出水水质稳定，运行管理简单等优点。

但占地面积过大。

在流态上，氧化沟介于完全混合与推流之间。

污水在沟内的流速v平均为0.4m/s,氧化沟总长为L,当L为100〜500m寸，污水完成一个循环所需时间约为4〜20min，如水力停留时间定为24h，则在整个停留时间要做

72〜360次循环。

可以认为在氧化沟内混合液的水只是几近一致的，从这个意义来说，氧化沟内的流态是完全混合式的。

但是又具有某些推流式的特征，如在曝气装置的下游，溶解氧浓度从高向低变动，甚至可能出现缺氧段。

氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分为富氧区、缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效应。

常用的氧化沟系统由卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池。

优点：

（1）氧化沟特殊的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用。

可以将其分为好氧区和缺氧区，用以进行硝化和反硝化，取得脱氮效果；

（2）可以考虑不设初沉池。

也可以考虑不单独设二沉池，从而省去污泥回流系统;

⑶BOD负荷低，对水温、水质、水量变化的适应性强；

（4）污泥龄较长，有较好的反硝化脱氮效果；

（5）污泥的产率；且多已达到稳定状态，故不需设置消化池

缺点：

尽管氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。

但是，在实际的运行过程中，仍存在一系列的问题。

1污泥膨胀问题

当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。

微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。

针对污泥膨胀的起因，可采取不同对策：

由缺氧、水温高造成的，可加大曝气减少；如污泥负荷过高，可提高MLSS以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间；可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡（BOD：

5N：

P=100：

5：

1）；pH值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的0.3%~0.6%

投加），能抑制丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀[11]

2泡沫问题

由于进水中带有大量油脂，处理系统不能完全有效地将其除去，部分油脂富集于污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。

用表面喷淋水或除沫剂去除泡沫，常用除沫剂有机油、煤油、硅油，投量为0.5~1.5mg/L。

通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量，也能有效控制泡沫产生。

当废水中含表面活性物质较多时，易预先用泡沫分离法或其他方法去除。

另外也可考虑增设一套除油装置。

但最重要的是要加强水源管理，减少含油过高废水及其它有毒废水的进入

3污泥上浮问题

当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。

发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整操作。

污泥沉降性差，可投加混凝剂或惰性物质，改善沉淀性；如进水负荷大应减小进水量或加大回流量；如污泥颗粒细小可降低曝气机转速；如发现反硝化，应减小曝气量，增大回流或排泥量；如发现污泥腐化，应加大曝气量，清除积泥，并设法改善池内水力条件

4流速不均及污泥沉积问题

在氧化沟中，为了获得其独特的混合和处理效果，混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。

一般认为，最低流速应为0.15m/s，不发生沉积的平均流速应达到0.3~0.5m/s。

氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为250~300mm转盘的浸没深度为480~530mm与氧化沟水深（3.0~3.6m）相比，转刷只占了水深的1/10~1/12，转盘也只占了1/6~1/7，因此造成氧化沟上部流速较大（约为0.8~1.2m，甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的2/3或3/4以下，混合液几乎没有流速），致使沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。

加装上、下游导流板是改善流速分布、提高充氧能力的有效方法和最方便的措施。

上游导流板安装在距转盘（转刷）轴心4.0处（上游），导流板高度为水深的1/5~1/6，并垂直于水面安装；下游导流板安装在距转盘（转刷）轴心3.0m处。

导流板的材料可以用金属或玻璃钢，但以玻璃钢为佳。

导流板与其他改善措施相比，不仅不会增加动力消耗和运转成本，而且还能够较大幅度地提高充氧能力和理论动力效率另外，通过在曝气机上游设置水下推动器也可以对曝气转刷底部低速区的混合液循环流动起到积极推动作用，从而解决氧化沟底部流速低、污泥沉积的问题。

设置水下推动器专门用于推动混合液可以使氧化沟的运行方式更加灵活，这对于节约能源、提高效率具有十分重要的意义。

3.2主要污水处理构筑物选型及设计参数

3.3污水处理辅助构筑物设计

1.泵房形式：

本设计水量较小，可采用合建式圆形污水泵房，自灌式工作，水泵不超过4台，圆形结构受力条件好，便于采用沉井法施工，可降低工程造价。

当泵房直径为7〜15m寸，工程造价比矩形低，水泵启动方便，易于根据吸水井中水位实现自动操作。

泵房内设置立式离心泵可克服机器间机组及附属设备布置困难的缺点。

2.格栅：

格栅是污水泵房中最主要的辅助设备。

格栅一般由一组平行的金属栅条组成，斜置于泵房集水池的进口处。

格栅后应设置工作台。

工作台一般应高出格栅上游最高水位0.5m对于人工清渣的格栅，其长度不小于1.5m,两侧通道宽度不小于0.7m，工作台上应有栏杆和冲洗设施。

3.集水池：

（1）污水泵房集水池的最小容积不应小于最大一台水泵5min的出水量。

（2）集水池中最高水位进水管渠水位标高减去过栅水头损失。

（3）集水池的有效水深从最高水位到最低水位，一般为1.5〜2.0m

（4）池底坡度I=0.1〜0..2倾向集水坑。

（5）集水坑的大小应保证水泵有良好的吸水条件。

吸水管的喇叭口放在集水坑

内，一般朝下安设。

其下缘在集水池中最低水位以下0.4m。

离坑底的距离不小于喇叭口进口直径的0.8倍。

（6）污水泵房集水池宜设冲洗和清泥设施。

4.机器间：

机器间平面尺寸及高度见表

表）3匸器闫千直布置要求弋

1

有是吊设备』

毛动忙容量W£K基磋之更距离的电动忙容量歩55矗时，基础之岂距离Id〜1■血铀流泵与混流泵轴負距采甩口铠前g倍*壬起吊设备至少在毎个帆组一懸X其三距要比灵室大

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】.2〜2.曲

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有等式吊车设备的泵房K应有4吊远设巻的通道心

吊虫噬行疔，不影陀晉理人月通厅炜袋最炖半尺*寸加・8〜1•叶

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2曲

室冃地面以上有證高度3.0〜二宜'立探迁吊超初体杆底懿与爭跨趣之固定初体顶部有不小于5的淨空…

5.反冲洗设备：

污水中所含杂质，往往部分地沉积在集水坑内。

时间久后，腐化发臭，甚至填塞集水坑，影响水泵的正常吸水。

为松动集水坑内的沉渣，应在坑内设置压力冲洗管。

一般从水泵压水管上接出一根直径为50〜100mr的支管伸入集水坑内，定期将沉渣冲起，由水泵冲走。

6.采暖与通风：

集水池一般不需设采暖设备。

因集水池较深，热量不易散失，

且污水温度不低于10〜

20C。

机器间如必须采暖时，一般采用火炉，也可采用暖气。

污水泵房的集水

池通常利用通风管自然通风。

在屋顶设置风帽，机器间一般只在屋

顶设置风帽，进行自然通风。

只有在炎热地区，机组台数较多或功率很大，自然通风不能满足要求时，才采用机械通风。

7.起重设备：

起重量在0.5t以内时，设置移动三脚架或手动单梁吊车，也可在集水池和机器间的顶板上预留吊钩。

起重量在0.5〜2.0t时，设置手动单梁吊车。

起重量超过2.0t时，设置手动桥式吊车。

8.地面排水：

干式水泵间地面做成0.01〜0.015的坡度，倾向排水沟或集水沟。

集水沟直径500〜600mm深600〜800mm排水沟断面100mM100mm坡度0.01。

9.卫生设备：

应就近设置洗手盆或拖布池水龙头，并备有冲洗地面用的橡胶软

管

10.水泵进水管:

表2.4水泵迸出水管要求梯

项目p

L卜

（1）西面二±水泵吸入口大一级•井不史小于lOOrak

⑵妄台泵设单羟的吸水菅卩

⑴吸水手

（3J不说底空弦瑚L口七直言馭丸”蛮头•水平段应有向水泵上升的坡宴斗

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（刃采用诵心甬宪直二，菩顶立成水平，菩底歳斜妓心

4-'

<1?

宁三广土泵吐出口大一级，并不应小于lOOimW

（2】出水管」

⑵流速1.2-^1.8m/sf不得小于LOm/s1不大于2・5mfb

3.4污水处理厂平面布置设计

第一节

厂址的选择城市的排水系统与城市的总体规划有着密切的关系，城市污水处理厂

的数目及位置又受到城市排水管网系统的支配。

因此在污水处理厂的总体设计时，

对厂址的选择，仍需进行深入的调查研究和进行详尽的技术经济比较。

污水处理

厂的厂址选择的原则如下：

一、为了保证环境卫生要求，厂址应与规划居住区或公共建设群保持一定的卫生防护距离。

二、厂址应设在城市集中供水水源的下游至少500米的地方。

三、在选择厂址的时候引进可能少占农田或不占良田，而处理厂的位置又应便于

农田灌溉和销纳污泥。

四、厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的方。

五、要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游的地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求。

六、厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。

七、厂址应设在地质条件较好，地下水位较低的地区。

以利施工并降低造价。

八、厂址的选择应考虑交通运输及水电供应等条件。

九、厂址的选择应结合城市总体规划，考虑远景的发展，留有充分的扩建余地。

第二节

厂平面布置及总平面图污水处理厂的平面布置包括：

处理构筑物的布置、办公、化验及其它辅助建筑物的布置。

以及各管道、道路、绿化等的布置。

根据处理厂的规模大小，可以绘制总平面图。

平面布置得一般原则是：

一、处理构筑物的布置应该紧凑、节约用地并便于管理；

二、处理构筑物应尽可能按照处理流程排序布置，以避免管线迂回。

同时应充分利用地形，减少土方量。

远期设施的安排应在原始设计中仔细考虑，除了满足远期处理能力的需要而增加的处理构筑物外，还应为改进出水水质的设施预留场地。

三、经常有人工作的构筑物的布置应在夏季的主导风向的上风向一方。

在中部地区，还应考虑朝阳。

四、在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。

五、总图布置应考虑远近期结合，有条件时，可以按远期规划水量布置，将处理构筑物分为若干系统，分期建设。

六、构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5—10米。

七、污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，确保安全，并方便管理。

八、变电站的位置宜设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设。

九、污水处理厂内管线种类很多，应综合考虑布置，以免发生矛盾。