实例一某城市污水处理厂设计.docx
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实例一某城市污水处理厂设计
工程实例一
某城市污水处理厂设计
1、设计资料
1.1工程概况
某城市临近北海，以海产养殖、水产品加工、海洋运输为主，工业发展速度较慢。
1.2水质水量资料
该市气候温和，年平均21C，最热月平均35C，极端最高41C，最高月平均15C，最低10C。
常年主导风向为南风和北风。
夏季平均风速2.8m/s，冬季1.5m/s。
根据该市中长期发展规划，2005年城市人口20万，2015年城市人口28万。
由于临近大海，城市地势平坦，地质条件良好，地表土层厚度一般在10m以上,主要为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成，地基承载力为1kg/cm2。
此外，地面标高为123.00m,附近河流的最高水位为121.40m。
目前城市居民平均用水400L/人.d，日排放工业废水2X104nVd，主要为有机工业废水，具体水质资料如下：
1.城市生活污水：
COD400mg/l,B0D5200mg/l,SS200mg/l,NH3-N40mg/l,TP
8mg/l,pH6〜9.
2.工业废水：
COD800mg/l,BOD5350mg/l,SS400mg/l,NH3-N80mg/l,TP
12mg/l,pH6〜8
1.3设计排放标准
为保护环境，防止海洋污染，污水处理厂出水执行“城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002的一级标准中的B标准，即：
污染物
COD
BOD
SS
TN
NH-N
TP
色度
pH
大肠困群数
排放浓度（mg/l）
<60
<20
<20
<20
<8
<1
<30
倍
6〜9
<1X104个/l
2.污水处理工艺流程的选择
2.1计算依据
1生活污水量：
280000X400X103=112000m"/d=1296.30L/s
设计污水量：
112000+20000=132000駅，水量较大。
2设计水质
设计平均COD461mg/L;设计平均BOD223mg/L;设计平均SS:
230mg/L设计平均NhkN46mg/L;设计平均TP9mg/L。
3污水可生化性及营养比例
可生化性：
BOD/COD=223/46^0.484，可生化性好，易生化处理。
去除BOD223-20=203mg/L。
根据BODN:
P=100:
5：
1,去除203mg/LBO□需
消耗N和P分别为N:
10.2mg/L,P:
2.03mg/L。
允许排放的TN8mg/L,TP:
1mg/L,故应去除的氨氮△N=45-10.2-8=26.8mg/L,应去除的磷△P=8-2.03-1=4.97mg/L，超标氮磷比例接近5:
1,故需同时脱氮除磷。
2.2处理程度计算
1BOD的去除效率：
203/223=91%
2COD勺去除效率：
401/461=87%
3SS的去除效率：
210/230=91%
4氨氮的去除效率：
38/46=83%
5总磷的去除效率：
8/9=89%
上述计算表明，BODCODSSTP、NMN去除率高，需要采用二级强化或三级处理工艺。
2.3工艺流程选择
根据上述计算，该设计水量较大，污染物去除率一般在90%左右，且需要同
时脱氮除磷。
因此，本设计拟采用斥/O脱氮除磷工艺。
a2/o工艺特点是通过厌氧一缺氧一好氧交替进行，使污泥在厌氧条件下释放磷，在缺氧池（段）生物反硝化脱氮，在好氧池（段）进行生物硝化和生物吸磷，并通过排泥实现生物除磷。
具体工艺流程如下：
砂
A
进水
混合液回流
污泥回流
2.4主要构筑物说明
2.4.1格栅
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，用以截流较大的悬浮物或漂浮物等，保护泵及后续机械。
本设计在泵前设粗格栅拦截较大的污染物，泵后设细格栅去除较小的污染物质。
具体设计参数如下：
⑴粗格栅
栅条间隙e=0.06m栅条间隙数n=21个栅条宽度S=0.01m
栅槽宽B=1.46m栅前水深h=0.73m格栅安装角:
=60
栅后槽总高度H=1.11m栅槽总长度L=3.44m
⑵细格栅
栅条间隙e=0.01m栅条间隙数n=123个栅条宽度S=0.01m
栅槽宽B=2.45m栅前水深h=0.73m格栅安装角〉二60
栅后槽总高度H=1.35m栅槽总长度L=2.6m
2.4.2曝气沉砂池
沉砂池的作用去除比重较大的无机颗粒，以减轻沉淀池负荷，防止其沉淀于后续物构筑物中。
曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水产生与主流垂直的横向旋流，以降低砂粒中的有机质含量，并对污水起预曝气作用。
设计参数：
L=12mB=6.4m、H=4.24m，有效水深h=3m，水力停留时间t=2min，曝气量1380m3/d，排渣时间间隔T=1cL
2.4.3厌氧池
污水在厌氧反应池与回流污泥混合。
在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，同时部分有机物发生水解酸化。
其设计参数：
L=70、B=20、H=5.2m，有效水深：
4.7m,超高：
0.5m,污泥回流比R=100%水力停留时间t=1.8h。
2.4.4缺氧池
污水在厌氧反应池与污泥混合后再进入缺氧反应池，发生生物反硝化，同时
去除部分COD硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应。
设计参数：
L=70m
B=20mH=5.2m,有效水深：
4.7m，超高：
0.5m，污泥回流比R=100%水力停留时间t=1.8h。
2.4.5好氧池
混合液进入好氧反应器后，在好氧作用下，异养微生物首先降解BOD同时
聚磷菌大量吸收磷，随着有机物浓度不断降低，自养微生物发生硝化反应，把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮。
具体反应：
2NH43O2—亚硝酸菌>2NOf2H2O4H
2NO/O2
硝酸菌，
2NOa_
设计参数：
L=70mB=20x5mH=5.2m，有效水深：
4.7m，超高：
0.5m；鼓风曝气，水力停留时间t=5.4h，出水口采用跌水。
2.4.6二沉池
二沉池的作用是泥水分离，使污泥初步浓缩，同时将分离的部分污泥回流到厌氧池，为生物处理提高接种微生物，并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷。
本设计采用辐流式沉淀池。
其设计参数：
D=40mH=6.95m,有效水深h=3.75m,
沉淀时间t=2.5h。
3设计计算书
3.1粗格栅
格栅斜置于泵站集水池进水处，采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速vi=0.9m/s，过栅流速V2=1.0m/s，格栅间隙为e=60mm采用人工清渣，格栅安装倾角为60°。
⑴栅前水深h
165600
243600
=1.92m3/s
设计流量为：
Q=Qmax"2=1.92"2二0.96m3/s
iiiax
Qmax
二栅前水深h=0.73m
⑵栅条间隙数n
Q、sin:
-
n二
ehv
将数值代入上式:
Qsin二
ehv
0.96.sin60°
0.060.731.0
=20.4：
21（个）
⑶栅槽宽度B
B=S（n-1）+en
将数值代入上式：
B=S（n-1）+en=0.01x（21-1）+0.06x21=1.46m
⑷进水渠道渐宽部分的长度L1
设进水渠道宽B1=0.8m渐宽部分展开角a1=20°，此时进水渠道内的流速为:
Q
B1h
0.96
0.80.73
=1.6m/s
则进水渠道渐宽部分长度：
L「Bg旦二影8二阿⑸栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
Li0.9…
L?
0.45m
22
⑹过栅水头损失hi
2
h1=kh0其中h0=「sin：
2g
•••采用矩形断面B=2.42—（§）4/3=2.42X（°i°l）4/3=0.63
e0.06
2
hi=kho=k—sin工=3X0.63X
2g
1.02
29.81
Xsin60
=0.08m
⑺栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高
H=h+h2=0.73+0.3=1.03m
H=h+h1+h2=0.73+0.08+0.3=1.11m
⑻栅槽总长度L
L=L1+L2+0.5+1.0+
=0.9+0.45+0.5+1.0+=3.44m
tg60tg60
⑼每日栅渣量W
W_QW186400
一1000
因为是细格栅，所以W=0.01m3/103m，代入各值:
0.960.0186400
1000
3
=0.83m/d
采用人工清渣。
3.2细格栅
设三组相同型号的格栅，其中一组为备用，渠内栅前流速为V1=0.9m/s,过栅流速为V2=1.0m/s,格栅间隙为e=10mm采用机械清渣,格栅安装倾角为60°.⑴栅前水深h
Qmax
165600
243600
=1.92m3/s
设计流量为：
Q二Qmax“2=1.92“2=0.96m3/s
•栅前水深h=0.73m
⑵栅条间隙数n
Qsin:
-n=
ehv
将数值代入上式:
n=Qsin：
严sin6°0=122.4：
123（个）
0.01x0.73x1.0
ehv
⑶栅槽宽度B
B=S（n-1）+en
将数值代入上式：
B=S（n-1）+en=0.01X（123-1）+0.01⑷进水渠道渐宽部分的长度Li
设进水渠道宽Bi=2.2m，渐宽部分展开角a
Q0.96ca/
v10.6m/s
Bih2.20.73
X123=2.45m
1=20°,此时进水渠道内的流速为:
则进水渠道渐宽部分长度:
Li
B-Bi
2-4^2-^0.34m
2tg20o
⑸栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
—空巾仆
L222
⑹过栅水头损失
hi
hi=kho式中
ho
2
—sin-■
2g
采用矩形断面B
=2.42，三=1：
（S）4/3=2.42
e
X（-0.01）4/3=2.42
0.01
2
hi=kh0=k—
2g
sin:
-=3X2.42X丄0Xsin60°=0.32m
2咒9.81
⑺栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高
H=h+h2=0.73+0.3=1.03m
H=h+hi+h2=0.73+0.32+0.3=1.35m
⑻栅槽总长度L
Hii03
L=Li+L2+0.5+1.0+
tg60
=0.34+0.17+0.5+1.0+^03=2.6mtg60°
⑼每日栅渣量W
W=QW186400,因为是细格栅，所以W=0.1m3/103m，代入各值:
1000
0.960.1864003
W=8.3m/d
1000
采用机械清渣。
3.3曝气沉砂池
⑴总有效容积V
V=60Qmaxt，式中取t=2min，将数值代入上式：
3
V=60Qmaxt=601.922=230.4m
⑵池断面积
Qmax
A二
V
，将数值代入上式:
Qmax
A=
竺=19.2m2
0.1
⑶池总宽度
cA
B=-
H
B，
H
将数值代入上式:
19.2
=6.4m
⑷每个池子宽度
取n=2格，b
n
32
垂=1.07，符合要求。
3
⑸池长L
心，将数值代入上式:
L丄季七m
A19.2
⑹所需曝气量q
q=3600DQmax，将数值代入上式:
q=36000.21.92=1382.4m3/h
⑺沉砂斗所需溶积V
86400QmaxXiT86400龙1・917龙3只13
V4.97m
105
105
⑻每个沉砂斗的容积VO
设每一格有2个砂斗，共4个砂斗
4.973
V。
1.25m
4
⑼沉砂斗各部分尺寸
设斗底宽ai=1.2m,斗壁与水平的倾角为55°，斗高hJ=0.6m沉砂斗上口宽:
2h320.6
a-a11.2=2m
tg5501.428
沉砂斗容积：
V0二电（2a22aa2a「）
6
0.622
（222221.221.22）
6
-1.57m31.25m3符合要求。
⑽沉砂室高度H
采用重力排砂，设池底坡度为0.3。
坡向砂斗，超高h1=0.3m
h3=h30.3l2=0.40.3（3-2-1.2）=0.34m
池总高度：
H*h2h3h3=0.330.340.6=4.24m
（11）空气管的计算
在沉砂池上设一根干管，每根干管上设
每根竖管上的供气量为：
4对配气管，共8条配气竖管。
则:
1382.4
8
-172.8m3/h
沉砂池总平面面积为:
2
LB=126.4=76.82m
选用YBM-2型号的膜式扩散器，每个扩散器的服务面积为2m个,
直径为200mm则需空气扩散器总数为：
768=38.4拓39个
2
3.4主体反应池的设计
3.4.1设计参数
表1设计参数
项目
数值
BOD5泥负荷[kgBODs/（kgMLSS.d]
0.15〜0.2
TN负荷[kgTN/（kgMLSS.d]
<0.05（好氧段）
TP负荷[kgTP/（kgMLSS.d]
<0.06（厌氧段）
污泥浓度MLSS（mg/L）
3000〜4000
污泥龄Bc（d）
15〜20
水力停留时间t（h）
8〜11
各段停留时间比例A1：
A:
O
（1:
1:
3）〜（1:
1:
4）
污泥回流比R（%
50〜100
混合液回流比R内（%）
>200
溶解氧浓度DO（mg/L）
厌氧池〈0.2缺氧池W0.5好氧池=2
COD/TN
〉8
TP/BOD
〈0.06
3.4.2设计计算
⑴有关参数
①判断是否可米用a2/o法
COD
448
9.96
8
TN
45
TP
8
——0.037:
:
:
0.06
BOD5
218
符合要求。
2BOD污泥负荷N
为保证生物硝化效果，BOD负荷取:
0.15kgBODs/（kgMLSS.d
3回流污泥浓度Xr
根据XR
106
SVI
式中:
SVIr
――污泥指数，取SVI=150
――一般取1.2
将数值代入上式:
Xr
106r
SVI
106
150
1.2二8000mg/L
4污泥回流比R=100%
一R1
5混合液悬浮固体浓度X二RXr二18000=4000（mg/L）
1R11
6混合液回流比R内
TN去除率ntn=TNo-TNe100%=45一20100%=56%
TNo45
混合液回流比R内丄100%匹6100%=128%
1-^tn1-0.56
为了保证脱氮效果，实际混合液回流比R内取200%
⑵反应池容积V
QS。
NX
165600218
0.154000
=60168m3
反应池总水力停留时间:
60168
165600
=0.36（d）=8.64（h）
各段水力停留时间和容积：
厌氧：
缺氧：
好氧=1:
1:
3
11
厌氧池水力停留时间t厌8.64=1.8h,池容V厌61068=12213.6m3
55
11
缺氧池水力停留时间t缺8.64=1.8h,池容V缺61068=12213.6m3
55
333
好氧池水力停留时间t好8.64=5.4h,池容V好61068=36640.8m3
55
⑶剩余污泥量W
1生成的污泥量W
W1二丫（So-Se）Q
式中：
Y――污泥增殖系数，取Y=0.6将数值代入上式：
W1=Y（S。
-Se）Q=0.6（0.218-0.02）165600=19673.28kg/d
2内源呼吸作用而分解的污泥W
W2=kdXrV
式中：
kd――污泥自身氧化率，取kd=0.05。
Xr――有机活性污泥浓度，X=fX，f=MLVS^0.75（污泥试验法）
MLSS
•••X=0.75X4000=3000mg/L
W2二kdXrV-0.053.030084=4512.6kg/d
3不可生物降解和惰性的悬浮物量（NVSSW,该部分占TSS约50%
W3=（TSS_TSSe）50%Q=（0.224-0.02）50%165600=16891.2kg/d
4剩余污泥产量W
W=W1-W2+W3=19673.28-4512.6+16891.2=32051.88kg/d
5污泥含水率q设为99.2%
剩余污泥量：
q二32051.88二4006m3/d
0.8%
6污泥龄ts
VX,00844.0=3.75d
W32051.88
⑷反应池主要尺寸
反应池总容积V=60168m
设反应池2组，单组池容V单=V60168=30084m3
22
有效水深h取4.7m
单组有效面积S=6400nt
采用5廊道式推流式反应池（含厌氧段1廊道，缺氧段1廊道），廊道宽b取
20m
单组反应池长L=70m
取超高为0.5m,则反应池总高H=5.2m
⑸反应池进、出水系统计算
1进水管
单组反应池进水管设计流量q「牛翌2理82800m3心0.958m3/s
取管道流速v=0.8m/s
管径d二
41.2
'3.14
管道过水断面积
0.958
-1.2m
0.8
=1.2m
取进水管管径DN1200mm
2回流污泥管
单组反应池回流污泥管设计流量Qr二RQ=11656000.96m3/s
22汉86400
取管道流速v=0.8m/s
管道过水断面积A二乞「瞠=1.2m2
管径d二
4「25
3.14
v0.8
取进水管管径DN1200mm
3进水井
反应池进水孔尺寸：
进水孔过流量Q^（1R）Q=（11）Q=Q二165600=1.92m3/s
2286400
取孔口流速v=0.8m/s
孔口过水断面积A==192=2.4m2
v0.8
孔口尺寸取为2mx1.2m
进水井平面尺寸取为3.2mx3.2m
4出水堰及出水井
按矩形堰流量公式计算：
Q3=0.422gbH
3/2
=1.86bH
3/2
式中:
Q^（1RR内）Q二（112）
165600
286400
3
-3.83m/s
b堰宽，b=8m
H——堰上水头,m,H=（-^）2/3=（3.83）2/3=0.4m
1.86b1.86x8
出水孔过流量Q=Q=3.83m3/s
取孔口流速v=0.8m/s
孔口过水断面积A=也二383=4.79m2
v0.8
孑L口尺寸取为2.5mx1.6m
出水井平面尺寸取为3.2mx2.6m
5出水管
反应池出水管设计流量Q=Q=0.958m3/s取管道流速v=0.8m/s
管道过水断面积A=色二0^58=1.2m2
v0.8
管径d=、4A=4仁之如
Y兀V3.14
0.958
0.85m/s
兀2
1.2
4
取进水管管径DN1200mm
校核管道流速v二Q5
A
⑹曝气计算
1设计需氧量AOR
AOR=去除BOD需氧量-剩余污泥中BOD氧当量+NH-N硝化需氧量-剩余污泥中NHkN的氧当量-反硝化脱氮产氧量
碳化需氧量D
D1
Q（So-S）
-eq235
-1.42（W1
165600（0.218-0.02）
0.23>5
1-e
=26690.66（kgO2/d）
-W2）
-1.42（19673.28—4512.6）
假设生物污泥中含氮量以12.4%计，贝
每日用于合成的总氮=0.124x（19673.28-4512.6）=1879.92（kg/d）
即，进水总氮有怡79.92100O=ii.35（mg/L）用于合成。
165600
被氧化的NMN=进水总氮-出水总氮量-用于合成的总氮量
=45-8-11.35=25.65mg/L
所需脱硝量=45-20-11.35=13.65mg/L
1
需还原的硝酸盐氮量Nt=16560013.652260.44mg/L
1000
硝化需氧量D2
D2=4.6Q（N。
-Ne）-4.612.4%（W-她）
1
-4.6165600（45-8）4.60.124（1967328-4512.6）
1000
=19537.47（kgO2/d）
反硝化脱氮产生的氧量D
D3=2.86Nt=2.86X2260.44=6464.86kgOJd
总需氧量AOR=D+QD3=26690.66+19537.47-6464.86=39763.27kgO2/d
=1656.8kgO2/h
最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则
AORax=1.4AOR=1.4X39763.27=55668.58kgO2/d=2319.52kgO2/h去除每1kgBOD的需氧量：
AOR
Q（So-S）
39763.27
165600（0.218-0.02）
^1.21kgO2/kgBOD5
2标准需氧量
氧转移效率E=20%
计算温度T=30C。
将实际需氧量AOF换算成标准状态下的
需氧量SOR
SOR二
AORC
S（20）
：
（「Csm（T）—Cl）1.024（T'0）
查表得水中溶解氧饱和度：
Cs（20）=9.17mg/L,Cs（30）=7.63mg/L
空气扩散气出口处绝对压为：
pb=1.013X105+9.8X103H
535
=1.013X10+9.8X10X4=1.405X10Pa
21（1记）
7921（1-Ea）
空气离开好氧反应池时氧的百分比:
红卫20%）100%=17.54%
7921（1-20%）
好氧反应池中平均
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