污水厂设计说明书.docx

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污水厂设计说明书

（一）数据计算

一．原始资料

1.城市位于我国华北地区

2.城市设计人口14万人

3.工业废水

（1）该城市工业废水平均日流量为2.1万m3

（2）当地环保局监测工业废水的水质为：

COD=380mg/L

pH=7~8

BOD=180mg/L

SS=330mg/L

4.混合污水：

K总=1.4，K日=1.1

5.设计要求的污水排放水质标准

处理后污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中关于BOD与SS的二级出水标准。

6.气象资料

主导风向：

夏季：

东南风冬季：

西北风

7.地形地貌和水文资料

该污水处理厂厂区地面平坦，设计地面标高为2.0m。

地质状况良好。

污水管进厂管底标高为-4.5m，管径1000mm，充满度为：

0.6。

处理后污水排入厂外排水渠。

排水渠平均水深2m。

渠水平均水位是2.0m，河底标高为-2.0m。

8.污水厂需要的面积由设计确定。

二．设计计算

水量：

1.生活污水：

平均日生活污水量=人口数×排水定额=140000×120L/人×80%=13440000L=13440m3

2.工业废水：

平均日流量21000m3

3.平均日混合污水量=13440+21000=34440m3；设计规模，成本计算（电耗、耗药量），产生并处理的污泥总量

4.高日高时流量=3×K总=34440×1.4=48216m3；管渠、物理处理构筑物

5.高日均时流量=3×K日=34440×1.1=37884m3；生物处理构筑物的计算

水质：

1、生活污水水质：

查手册：

人均排放污染物定额（设计人口当量as）：

BOD5=20-35g/人.d；SS=35-50g/人.d

故BOD5（mg/L）=1000×（20-35）/人均污水定额=1000×30/（140×80%）=312.5mg/L

SS（mg/L）=1000×（35-50）/人均污水定额=1000×40/（140×80%）=416.25mg/L

2、工业废水水质：

COD=380mg/LpH=7~8

BOD=180mg/LSS=330mg/L

3、混合污水（进入污水厂）水质：

1和2的加权平均值：

总污染物量/总水量

BOD总量=（312.5*13440+180*21000）/（13440+21000）=231.71mg/L

SS总量=（416.25*13440+250*21000）/（13440+21000）=314.88mg/L

COD总量=300*15000/（13440+15000）=158.23mg/L

城市污水处理厂出水水质

根据要求的去除率计算出水水质

国家污水综合排放标准（GB18918-2002）规定：

城市污水厂排放BOD5SSCOD

一级B标准：

202060

（mg/L）

二级标准：

3030120

（二）厂址选择

1.城市污水处理厂厂址选择的考虑因素：

•位于城镇水体和夏季主导风向的下游；

•有良好的工程地质条件；

•少拆迁，少占农田，有一定的卫生防护措施；

•便于污水、污泥的排放和利用，有扩建的可能；

•厂区地形不受水淹，有良好的排水条件；

•有方便的交通运输和水电条件。

2.城市污水处理厂的占地指标（表9-2）

3.选定处理工艺流程应考虑的因素：

•污水处理程度（排放标准，回用目标）；

•工程造价、运行费用及占地面积；

•当地的自然与工程条件；

•污水的水量规模与污水量日变化程度；

•工程施工和运行管理需要的技术条件。

4.典型的城市污水处理厂工艺流程

（三）方案选择

一．污水处理方案

1.方案比较

传统活性污泥法：

原污水从曝气池首端进入池内，由二次沉淀池回流的污泥夜同步注入，污水与回流污泥形成的混合液在池内呈推流式流动至池的末端，流出池外进入二次沉淀池，在这里处理后的污水与活性污泥分离，部分污泥回流曝气池，部分污泥则作为剩余污泥排出系统。

微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期。

由于传统活性污泥法曝气时间比较长，当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时，废水中有机物已几乎被耗尽，污泥微生物进入内源代谢期，它的活动能力也相应减弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量少。

处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，达到90～95%左右。

目前，它已成为有机废水生物处理的主体，但是仍存在一些不容忽视的缺点：

对冲击负荷适应能力差，易发生污泥膨胀，处理构筑物占地面积大，基建投资和运行费用高，管理复杂等。

氧化沟：

氧化沟利用连续环式反应池作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。

氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。

氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。

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，如污泥膨胀、上浮、沉积，流速不均等。

2.方案选定：

考虑到技术经济条件等综合因素，由于进水量不大，不需要脱氮除磷，所以选择传统活性污泥法。

二．污泥处理方案

污泥经浓缩、机械脱水，再进行最终处置。

（四）一级（物理）处理构筑物设计和计算

一．格栅

1.设计要点：

1）为了充分发挥格栅作用，应设两道格栅；

2）选用2台以上运行可靠、易于维修的机械格栅；

3）合理设计格栅间，考虑接管、切换、维修、清渣的要求；

4）合理选择设计参数，正确计算（确定）格栅断面尺寸；

5）正确计算栅渣量，合理确定清渣方式。

2.设计步骤：

1）选择栅条间隙:

（粗：

e=50-100，中：

10－40，细：

3－10mm）

2）选择栅条的断面形式（矩形、圆形等）

3）确定格栅间的平面和竖向布置（根据来水管道）

4）计算格栅间隙数目（n）、格栅条数（n-1）

5）校核过栅流速（v）

（Vmax=0.8-1.0m/s;V平均=0.3m/s）

6）计算过栅水头损失（h1）:

（150-300mm）

7）每日栅渣量的计算

3．数据及计算

栅条间隙e=20mm，栅条断面为矩形，饼采用竖向布置，安装倾角60度，栅条宽度S=15mm，栅条间隙数n=72，格栅条数（n-1）=71，设计流量Qmax=0.56m/s

栅槽宽度：

B=s（n-1）+en=0.01*71+0.02*72=2.15m

过栅流速校核：

=0.9m/s

过栅水头损失：

=0.155mm

h0—计算水头损失，k—受污堵塞系数=3，--阻力系数，

，当栅条为矩形断面时,=2.42

栅槽总高度：

H=h+h1+h2=0.855m

H－栅槽总高度，h–栅前水深，h1-过栅水头损失，h2–栅前超高,0.3m

栅槽总长度：

=5.93m

每日栅渣量计算：

=2.42m3/d

W—每日栅渣量，m3/d；W1—栅渣量（m3/103m3污水），取0.1～0.01；K总—生活污水流量总变化系数

二．沉砂池

1.池体构造：

入流渠、出流渠、闸板、沉砂区（水流部分）、沉砂

2）设计要点

平流沉砂池的设计参数是按比重为2.65，粒径大于0.2mm的砂粒确定的。

Ø设计流量：

污水自流入池时按最大日最大时流量设计；水泵抽升时按污水泵站工作水泵的最大组合流量设计；合流制系统按降雨时的设计流量设计。

Ø分格数：

不应少于2格

3）设计参数规定

Ø0.15m/sv水平流速0.3m/s：

保证无机颗粒沉降，而有机物不能下沉（附着在无机颗粒上除外）

Ø30st停留时间60s

Øh有效水深1.2m（0.25-1.0m）

Øb单格宽度0.6m

Ø沉砂量：

生活污水按0.01~0.02L/人/天；城市污水按0.3m3/万m3城市污水，含水率60%；容重1.5t/m3；

Ø贮砂斗设计容积：

按2d的沉砂量计算，斗壁55-600

Ø超高：

不小于0.3m

4）设计计算公式：

沉砂池长度：

L=vt=0.2×40=8m

Ø断面：

A=Qmax/v=2.8m2

Ø池总宽度：

B=A/h有效=3m

Ø砂斗总容积：

V=3×10-5×Q均日污水量×2（d）orV=（0.01～0.02）×10-3xN服务人口数×2（d）

V=1.94m3

Ø沉砂池总高度=各部分高度之和

＝超高+设计有效水深+坡高+贮砂斗高度=1.58m

Ø最小流速核算：

vmin=Qmin/nA=0.2143m/s0.15m/s（n—沉砂池工作个数）

5）排砂方式：

重力排砂：

1）砂斗加底闸D＝200mm

2）砂斗加贮砂罐或底闸

机械排砂：

吸砂+漩流分离

三．初沉池

辐流式沉淀池的设计计算

1.确定沉淀池个数（不少于2个）；

2.确定设计流量和表面负荷，计算单池面积；

3.确定沉淀时间，计算有效水深并校核径深比（6～12）；

4.计算沉淀池总高度（保护高＋有效水深＋缓冲层高＋坡底落差＋污泥斗高）；

5.计算污泥量，校核污泥斗容积；

6.设计进水系统，排水系统，排泥系统，排渣系统

1）

=669.67m2

=29.21m

2）沉淀池有效水深：

h2=qot=3m

3）沉淀池总高度：

H=超高+沉淀区高度+缓冲层高度+坡底落差+污泥斗高度=6.55m

辐流式沉淀池的设计，应符合下列要求：

•池子直径（或正方形的一边）与有效水深的比值宜为6～12

•一般采用机械排泥，当池子直径（或正方形的一边）较小时也可采用多斗排泥，排泥机械旋转速度宜为1～3r/h，刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min；

•缓冲层高度，非机械排泥时宜为0.5m；机械排泥时，缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m；

•坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。

城市污水厂沉淀池设计数据

四．曝气池

1.设计要点

（1）池体部分：

池容：

按污泥负荷设计，用停留时间校核

设计流量：

最大日平均时流量

水力停留时间：

6-8h

进水浓度；混合污水的平均浓度

污泥负荷：

0.25-0.4kg/kg.d

MLSS=1500-3000mg/L

进口：

淹没式，

出口：

溢流堰

（2）曝气系统设计

1）选择曝气设备：

穿孔管或微孔曝气器

2）计算空气量：

需氧量（动力学公式，O2=a’QLr+b’VX）

鼓气量

3）布置和计算空气管路（注意管道风速控制）

4）选择鼓风机：

风压=空气管道总阻力+扩散装置淹没水深+扩散器水头损失

（3）回流污泥系统

R=30-50%，计算回流污泥量，选择回流泵，大流量，低扬程

2.数据及计算

需氧量计算：

（1）平均时需氧量的计算

O2=a’QLr+b’VXa’=0.5b’=0.15

代入数值得：

O2=3831kg/d=159.6kg/h

（2）最大时需氧量的计算

代入数值得：

O2（max）=4588kg/d=191.2kg/h

（3）每日去除的BOD5值

BODr=34440*（135-25）/1000=3788.4kg/d

（4）去除每kgBOD的需氧量

△O2=3831/3788=1kgO2/kgBOD

（5）最大时需氧量与平均时需氧量之比

=191.2/159.6=1.2

供气量计算：

差附录1得，水中溶解氧饱和度：

Cs（20）=9.17mg/L；Cs（30）=7.63mg/L

（1）空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）按Pb=P+9.8*

H计算，即：

Pb=1.013*

+9.8*

*4.0=1.405*

Pa

（2）空气离开曝气池面时，氧的百分比，即：

*100﹪

=12﹪

代入数值得：

*100﹪=18.34﹪

（3）曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑），即：

最不利温度条件，按30℃考虑，带入各值，得：

（4）换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量，即：

带入各值得：

=246.3kg/h

相应的最大时需氧量为：

=297.3kg/h

（5）曝气池平均时供气量，即：

带入各值得：

=6841m3/h

（6）曝气池最大时供气量

8258m3/h

（7）去除每kgBOD5的供气量：

6841/4167*24=3.94m3空气/kgBOD

（8）每m3污水的供气量

6841/37884*24=4.33m3空气/m3污水

（9）本系统的空气总用量：

除采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍考虑，污泥回流比R取值60﹪，这样，提升回流污泥所需空气量为：

（8*0.6*37884）/24=7576m3/h

总需气量：

7576+8258=15834m3/h

空气管系统计算：

在相邻两个廊道的隔墙上设一根干管，共五根干管。

在每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管。

全曝气池共设50条配气竖管。

每根竖管的供气量为：

8258/50=165m3/h

曝气池平面面积为：

48*32.3=1291m2

每个空气扩散器的服务面积按0.49m2计算，则所需空气扩散器的总数为：

1291/0.49=2635个

为安全计，本设计采用2800个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器的数目为：

2800/50=56个

每个空气扩散器的配气量为：

8258/2800=2.95m3/h

五．二沉池

池型：

辐流式，机械排泥，连续排泥

1）表面负荷：

低于初沉池（1.0-1.5）

2）停留时间：

大于初沉池（2-2.5h）

3）泥斗按不小于2h沉泥量校核：

辐流式初沉池与二沉池的主要区别

初沉池

二沉池

处理目的

去除SS

回收活性污泥

SS浓度

200-400mg/L

2000-4000mg/L

沉淀类型

絮凝沉淀

拥挤沉淀

表面负荷

1.5～3.0m3/m2.h

1.0～1.5m3/m2.h

设计沉速

1.5～3.0m/h

1.0～1.5m/h

沉淀时间

1.0～2.0h

1.5～2.5h

堰上负荷

≤2.9L/s.m

≤1.7L/s.m

排泥方式

间歇、重力

连续、虹吸

排泥机械

半桥式刮泥机

全桥式刮、吸泥机

污泥含水率

95～97%

99～99.2%

浮渣挡板

必须设

可不设

六．接触消毒

（1）设计要点

v液氯季节性消毒；

v加氯量5～10mg/L，选择加氯机，设计加氯间和氯库；

v接触池1池2格，折流廊道形，水面标高与地面平；

v接触时间20-30min，根据污水量计算接触池容积；

v合理设计接触池工艺尺寸，考虑混合、施工、检修要求。

（v=0.15m/s，h=1.5-2.0m）

（2）相关计算

容积：

1578/2=789m3

h=20mA=394.5m2

B=15mL=26.3m

七．污泥计算

初沉污泥量：

二沉污泥量：

（四）绘图

污水处理厂总平面布置及高程布置

关于城市污水处理厂的厂址选择

处理好四个矛盾：

1.集中与分散2.近期与远期3.排水与水源4.排放与利用遵循几点主要原则：

1.水体下游2.远离居民区3.夏季主导下风向4.尽可能少占农田5.充分利用地形

污水处理厂总平面布置

内容：

在平面图上布置各种处理构筑物、附属构筑物、建筑物；进出水管渠，污泥管道，空气管道，超越管道以及厂内道路等。

比例：

1：

300～1：

500

平面布置的一般原则：

•处理构筑物的布置要紧凑（距离5-10米）

•总图布置应考虑远近期结合

•污泥处理区应尽可能形成独立区域

•连接管道应便捷、直通、避免迂回曲折

•厂内应设超越管道

•管线布置综合考虑

•建筑物设于夏季主导风向的上风向

污水厂总占地面积及各建筑物面积估计

处理水量（m2/d）总占地（万m2）

50001-1.25

100001.5-2.0

150001.85-2.5

办公楼100-150（m2）

化验室100-140

机修、电修、木工间60-120

仓库60-100

食堂50-80

传达室20

污水处理厂平面布置原则

①总图布置：

远近结合，按远期规划，分期建设，充分绿化（>30%）

②处理单元构筑物的平面布置：

紧凑合理，间距适当，避免迂回，减少水头损失，土方平衡

③管、渠的平面布置：

主次有别，避免矛盾；便捷重力自流、设超越管线

④污泥处理构筑物的布置：

单独区域；保证安全

⑤辅助建筑物的布置：

（鼓风机房、变电所、污泥脱水机房、办公楼）利于生产，安全环保，注重厂前区的环境建设

⑥厂区道路的布置：

运输方便、分隔不同生产区域

布置方法：

在估计总面积后，分3区：

污水、污泥、厂前区

污水处理区

水处理区

厂前区

污泥区

污水处理构筑物布置：

（1）一字形布置

（2）L形布置：

布置原则与考虑问题的出发点

●水处理构筑物：

布置紧凑，便于生产，流程畅通，考虑风向、朝向及外观整齐，适当考虑远期发展。

●污泥处理构筑物：

注意防火，缩短污泥管路，沼气罐与其它建筑物的距离

厂前区、辅助建筑物、道路

厂前区：

方便、安全，便于生产，利于生活

辅助建筑物：

应尽量靠近相应的构筑物。

鼓风机房，污泥回流泵房，变电所，锅炉房等

厂内道路：

主要道路：

单车道设计主干线3.5-4米宽

人行道1.5米宽

环形或丁字形布置；

一般前后开两个门

道路布置：

合理布置，便于运输，又能起到分割不同功能区的作用。

厂内管线布置

主要管线：

污水、污泥管渠。

联系各构筑物的管渠应简单便捷，避免迂回曲折。

尤其是污泥管线尽量少拐900弯。

污水管不小于150mm

污泥管不小于200mm

辅助管线：

空气管、沼气管、蒸汽管、电缆、厂内给水排水管等。

特殊管线：

超越管（总超越，局部超越）

高程布置

•内容：

处理构筑物、污水、污泥管线的竖向设计；绘制污水、污泥系统高程图

•一般原则：

1）污水在各处理构筑之间能够自流；

2）水头损失包括流经处理构筑物以及连接管线；

3）高程图上标注构筑物进、出水渠道水面标高，池内平均水位；池底标高，连接管线中心标高。

•抓主要矛盾：

总水头3.5-4米；以曝气池为中心向两边推算。

泥系统控制消化池。

•处理构筑物水头损失：

见（给排水手册5-410，表10-2）

•

一沉排泥静水头不小于1米，二沉不小于0.9米；污泥管道1%损失

管道的覆土厚度：

–最小覆土厚度：

取决于防冻、承载（>0.7m）、支管衔接的要求

污水处理厂竖向设计

①处理水在常年绝大多数时间里能自流排入水体；

②各处理构筑物和联接管渠的水头损失要仔细计算。

考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加。

并留有一定余地；

③考虑规模发展水量增加的预留水头；

④精确计算，合理选择，处理构筑物间避免跌水等浪费水头的现象；

⑤在仔细计算并留有余地的前提下，全程水头损失及原污水提升泵站的全扬程都应力求缩小，减少运行费用。

污水处理厂水力流程设计原则和方法

•各处理构筑物间一般是依靠重力流动的，前面构筑物中的水位应高于后面构筑物中的水位，两构筑物之间的水面高差即为流程中的水头损失。

•水力流程设计依据的主要技术参数：

构筑物的高度和水头损失

（1）水力流程设计原则及规定

①考虑远期发展，水量增加的预留水头。

②避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。

③在计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程，以降低运行费用。

④需要排放的处理水，常年大多数时间里能够自流排放水体。

⑤出水管渠高程不受洪水顶托。

（2）水力流程设计计算

–水力计算时，应选择一条距离最长，损失最大的流程，并按最大设计流量计算;

–水力计算常以收纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。

•水头损失由三部分组成：

①构筑物本身的、②连接管的、③计量设备的水头损失等。

①处理构筑物的水头损失计算：

–污水流经处理构筑物的水头损失：

主要在进、出口和需要跌水处，流经构筑物本身的水头损失较小（见表）

②连接管渠的水头损失计算

–沿程水头损失h1

–局部水头损失h2