城市污水处理厂工艺设计说明书.docx
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城市污水处理厂工艺设计说明书
城市污水处理厂工艺设计说明书
一、总述
1.1课程设计题目
城市污水处理厂课程设计
1.2原始资料及要求
（1）设计人口：
近期实际人口为：
（12+班次）X10000人+学号X2000人，排水量标准180L/人.天；远期发展人口（15+班次）X10000人+学号X2000人，排水量标准200L/人.天。
（2）工业废水：
该城市工业企业生产废水全部经过厂内废水处理站进行处理后，
已经达到城市污水管道的纳污能力；近期排水量0.2m3/s,远期排水量0.3m3/s；
时变化系数Kh=1.2。
（3）污水性质：
C0D=400mg/L,BOD5/COD=0.5,SS=180mg/L,夏季平均水温
25C,冬季平均水温15C，常年平均水温22C。
（4）纳污河流：
位于城市南侧自西向东（01班）、东侧自北向南（02班）,流量保证率为95%,流量Q平=8m3/s，平均水深H平=2m,平均流速V平=0.2m/s,水温T=15C,溶解氧DO=8mg/L,BOD5=2.8mg/L,河流允许增加悬浮物浓度1.5mg/L,20年一遇洪水水位标高412.5m,常水位标高410.3m，该城市排污口下游20km处有取水水源点。
（5）根据城市总体规划,污水厂拟建于该城市下游河流岸边,地势平坦,拟建处的地面标高415.30m。
（6）该城市污水主干管终点（污水厂进水口）的管内底标高411.00m,D=1000mm,i=0.002,v=1.15m/s,h/D=0.56。
（7）气象条件：
主导风向东北（01班）、西南（02班）。
平均气温135C，冬季
最低气温-10C,最大冰冻深度0.65m，夏季最高气温38C,年平均降雨量
1010mm,蒸发量1524mm。
（8）处理要求：
出水水质B0D5<20mg/L,SS<20mg/L,对污泥进行稳定化处理、脱水后泥饼外运填埋或作农肥。
处理后的污水就近纳入河流。
（9）设计规模：
设计应考虑近期和远期城市发展情况,分期建设,说明一期建设和二期建设各构筑物及建筑物有哪些,并阐明理由。
二、设计水质水量计算
2.1厂址选择
适当的选址是污水处理厂充分发挥其作用很重要的一环。
厂址对周围的环境、卫生、处理厂基本建设投资及运行费用都有很大的影响。
它与城市的总体规划、城市排水系统的走向、布置和处理后污水的出路都密切相关。
当污水处理厂的厂址有多种方案可供选择时,应从管道系统、泵站、污水处理厂各处理单元为出发点,进行综合的技术经济比较与最优化分析,并通过有关专家的反复论证再进行确定。
污水处理厂厂址选择应遵循下列原则：
（1）无论采用什么处理工艺,应与选定的污水处理工艺相适应,尽量少占农田和不占良田。
（2）厂址必须位于集中给水水源下游,并设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主导风向的下风向。
为保证卫生要求,厂址应距街区净距大于500米。
（3）当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时,应考虑与用户靠近便于运输。
当处理水排放时,应与受纳水体靠近,但不低于最高洪水位。
（4）要充分利用地形以满足处理构筑物高程布置的要求,减少土方工程量。
若有可能,采用重力自流以节省动力费用。
降低处理成本。
（5）根据城市总体发展规划,处理厂的选择应考虑远期发展的可能性,留有适当的发展余地。
并选择土质好的地方,便于施工。
综合所给设计资料考虑,该市主导风向东北,纳污河流于城市南面自西向东,拟将污水处理厂设立在该市东南角
2.2污水处理水质水量计算
2.2.1
设计人口
近期人口：
12110000222000=174000人
远期人口：
15110000222000二204000人
2.2.2
生活污水设计流量
近期排水量：
Q=174000180=31320000l/天：
0.363m'/s=363L/s
远期排水量：
Q=204000200=408000000L/天:
0.472m3/^472L/s
2.2.3
生活污水总变化系数
近期：
K-2.7_2.7—141
KZ0.110.11
Qd363
远期：
2727
KZ=1.37
Qd。
.114720.11
2.2.3
平均流量
近期：
Q=0.3630.20=0.563m3/s=48643.2t/d取4.9万t/d=0.567m3/s
远期：
Q=0.4720.30=0.772m3/s=66700.8t/d取7.35万t/d=0.850m3/s
2.2.4
最大设计秒流量
近期最大设计秒流量：
Qmax=0.201.20.3631.4i0.752m3/s=752L/s
远期最大设计秒流量：
Qmax=0.301.20.4721.37:
1.007m3/s:
1007L/s
225最小设计流量计算
近期最小设计流量：
Q=10.563=0.282m3/s2
远期最小设计流量：
Q0.772=0.386m3/s2
2.2.6处理程度计算
SS去除率：
1.按水体中SS的允许增加量计算
（1）计算处理后污水总出水口的SS浓度
式中二一一处理后污水的SS浓度（mg/L）；
P――污水排入河流后混合水体中允许增加的SS值（mg/L）；
Q河——污水排入河流95%^证率枯水位时流量（m3/s）；
b――河流中原有的SS浓度（mg/L）；
.污水平均流量（m3/s）。
（8、
Cess=1.5+1+0=22.8mg/L
<0.563丿
（2）
式中E
计算处理程度
SS的处理程度（%；
进水的SS浓度（mg/L）
E1」^^100%询.3%
2.按二级生物处理后的水质排放标准计算
要求的总出水口处SS浓度w20mg/L
SS原180
巳=_SSE100%二型20100%:
88.9%
3.确定SS处理程度
从以上两种算法中比较得出，方法
（1）得出的处理程度高于方法
（2），故本污水处理厂SS的处理程度为88.9%。
B0D5去除率：
1.按河流中BOD的最高允许浓度计算
（1）计算由污水排放口到下游取水口处的时间
Xt=-
V
式中t——污水排放口流到下游取水口处的时间（d）;
x——污水排放口距下游取水口处的距离（m；
v――河流中水流的流速（m/s）。
（2）按河水与污水皆为20T计算处理后污水允许排放的BOD報度
式中丄,熄陆――处理后污水允许排放的BOD浓度（mg/L）;
L5st――20C时河流任一时段最高允许的BODfi，一般取L5ST=4mg/L;
L5河——20E时河流的BODfi;
K1――20C时的耗氧速率常数，一般取二-■。
（3）计算处理程度
2.按二级生物处理后的水质排放标准计算要求的总出口处污水BODSt度w20mg/L
4.计算BOD5勺处理程度
比较之下得出，方法（3）得出的处理程度较高，故本设计采用的BOD馳理
程度为90%
2.3污水处理工艺选择
污水处理厂的主要任务就是对城市污水进行无害化处理，使之达到国家规定
的污水排放标准，然后排放或利用，达到环境保护的目的。
在处理工艺上力求设备简单，运行方便，处理成本低，处理效果显著。
目前国内常用的城市二级生物处理工艺多为活性污泥法。
污泥法是当前污水处理技术领域应用最为广泛的技术之一，它已成为生活污水、城市污水以及有机性工业废水的主体处理技术。
目前城市生活污水的活性污泥法处理工艺有很多种。
最开始使用的传统活性污泥法，是较普遍采用且较成熟的处理工艺。
另外，氧化沟、SBR、AB法、A/O法及A2/O法等再国内外都被广泛应用。
城市污水厂的工艺选取通常先考虑污水厂的规模。
根据我国具体情况，总体上可分为大型、中型、小型污水处理厂。
规模大于10万m3/d的为大型污水处理厂，中型污水处理厂规模为1—10万m3/d。
规模小于1万m3/d的是小型污水处理厂。
本次设计规模为中型污水处理厂，可采用传统活性污泥法，氧化沟、AB
法、A/O法及A2/O法。
1.传统活性污泥法
这是以传统活性污泥法处理城市污水的典型工艺。
其特点是好氧微生物在曝
气池中以活性污泥的形态出现，并通过鼓风机曝气供给微生物所需的足够氧量，促使微生物存在于繁殖，以分解污水中的有机物。
（1）工艺特点：
利用曝气池中的好氧微生物，依靠鼓风曝气供给的氧生存来分解污水中的有机物质。
混合液沉淀分离，或回流到曝气池中去，原污水从池首端进入池内，回流污泥也同步注入，废水在池内呈推流形势流动至池的末端，流出池外至二沉池。
优点：
①该工艺对污水的BOD和SS总处理效率均为90%〜95%,处理效果好；
2运行可靠，出水水质稳定；
3适宜处理大量污水，所以多用于大中型水厂。
缺点：
①运行费用高，在曝气池的末端造成供氧的浪费，故提高了运行成本；
2基建费用高，占地面积大；对水质、水量变化适应能力低；
由于沉淀时间短和沉淀后碳源不足等情况，对于N、P的去处率低。
（2）工艺流程：
进水〜格栅〜沉沙池—初沉池曝气池-二沉池■出水
1I
:
:
:
I
回流污泥剩余污泥
图2.1传统活性污泥法工艺流程图
2.A-B两段曝气法
A—B法是吸附生物降解法的简称，是原联邦德国亚琛工业大学Bohnke教
授于70年代中期所开发的一种新工艺。
该工艺不设初沉池，有污泥负荷率很高的A段和污泥负荷率较低的B段两极污泥系统串联组成，并分别有独立的污泥回流系统。
（1）工艺特点：
A-B工艺由A，B两端串联的活性污泥法组成，A段在厌氧和兼氧的条件下，进行高负荷曝气，一般曝气时间为0.5h,去除BOD5。
B段在好氧条件下，进行低负荷曝气，曝气时间一般为2〜6h。
AB工艺对BOD5和SS的去处率均为90%〜95%，对N,P的去除率取决于B段采用的工艺。
优点：
①该工艺对污水的BOD和SS总处理效率均为90%〜95%,处理效果好；
2基建费和运行费用较活性污泥法低15%左右；
3运行稳定，出水水质好。
缺点：
①与传统法相比A-B法多了污泥回流系统，而且产泥量较大；
2由于泥量大，故增加了污泥处理处置费用，同时运行管理较复杂；
3脱氮效果虽然有所提高，但由于污泥龄太短，仅靠吸附作用远不能达到脱氮除磷的要求。
因此A-B法适合于进水浓度高的城市污水处理厂。
（2）工艺流程:
进水格栅―■沉沙池吸附池―■中沉池一
1回流污泥I
出水二沉池曝气池V]
I
T回流污泥
■——k
B段
图2.2A-B法工艺流程图
3.A/O工艺
A/O工艺的功能是去处有机物和脱氮。
（1）工艺特点：
该工艺将曝气池分为前段缺氧和后段好氧段。
缺氧段不曝气，采用浸没式搅拌，DO不大于0.5mg/l。
好氧段进行曝气充氧，DO等于2mg/l左右，在好氧段污水中的有机碳得到生物氧化降解，同时有机氮转变成NH3-N，并被硝化，将好氧段含大量NOX-N的混合液部分回流到前段缺氧段，在反硝化菌的作用下，利用进水中的BOD5作为碳源，将NOX-N还原成N2从水中溢出，从而实现脱氮，然后进入好氧段去除污水中的有机物和NOX-N的硝化。
优点：
①该工艺对污水的BOD和SS总处理效率为90%〜95%，总氮的处理效率为70%以上；
②流程简单，构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流；
缺点：
主要缺点是对N、P的去除率很低；
该工艺一般适合于南方对出水水质要求脱氮的大中型城市污水厂。
（2）工艺流程：
进水-格栅*■沉沙池*-初沉池-缺氧池
:
I
I
I
:
好氧池
I
:
I
I
I
:
二沉池—出水
1I
回流污泥T剩余污泥
图2.3A/0法工艺流程图
4.氧化沟
氧化沟又称“循环曝气池”，是50年代由荷兰的Pasveer开发，属于活性污泥法的一种变形。
其基本特征是曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在环状渠道中不停的循环流动。
（1）工艺特点：
氧化沟一般采用延时曝气，并增加了脱氮功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。
由于氧化沟水深较浅（一般3m左右），而流程较长，可以按照曝气器前作为缺氧与曝气器后作富氧段的方式设计运行。
提供兼氧菌与好氧菌交替作用的条件，再好氧段除碳源需氧量及达到脱氮的目的。
（2）氧化沟的技术特性：
1主要技术参数
表2-1氧化沟工艺主要设计参数
污泥负荷Ns/[kgB0D5/（kgMLSSd）]
0.05〜0.15
水力停留时间T/h
10〜24
污泥龄
9C/d
去除BOD
5〜8
去除BOD并硝化
10〜20
去除BOD并反硝化
30
污泥回流比R%
50〜60
污泥浓度Xmg/l
2000〜6000
3
容积负荷[kgBOD5/（md）]
0.2〜0.4
出水水质
mg/l
BOD
10〜15
SS
10〜20
NH3-N
1〜3
TP
V1
2氧化沟内的循环流量很大，进入沟内的原污水立即被大量的循环水所混
合和稀释，因此具有很强的承受冲击负荷能力，对不易降解的有机物也具有较好的处理效果；
3处理效果稳定可靠，不仅可满足BODSS的排放标准，还可以达到脱氮除磷的效果；
4由于氧化过的水力停留时间和污泥龄都很长，悬浮物、有机物在沟内可获得彻底的降解，活性污泥产量少且趋于稳定，一般不设初沉池和污泥消化池，有的甚至取消二沉池和污泥回流系统，简化了处理流程，减小了处理构筑物，使其基建费用都低于一般活性污泥法。
5承受水质、水温、水量能力强，出水质好。
缺点：
①对于中、大型污水厂，基建费和运行费比普通活性污泥法高，同时无法得到生物能源；
②氧化沟沟体占地面积较大。
（3）工艺流程：
进水格栅沉沙池_氧化沟_二沉池—出水
I|
I1
I<
*1
回流污泥T剩余污泥
图2.4氧化沟工艺流程图
5.A70工艺
（1）特点
1本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱N除P工艺；总的水力停留时间少于其他同类工艺；
2在厌氧（缺氧），好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨
胀之忧；
3污泥中P的浓度高，污泥有很好的肥效；
4厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境和不同的微生物种群的有机配合，能同
时取出有机物和除磷脱氮的功能；
5脱氮效果受回流液比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带的DO和
硝酸态氧的影响；
（2）存在问题：
①除磷效果很难提高，污泥增长有一定的限度，不易提高
特别是当P/BOD值高时更是如此
2脱氮效果有也难以进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；
3进入沉淀池的处理水要保持一定的DO减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷现象的发生；但DO浓度不宜太高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰；
（3）工艺流程
进水-沉砂池一初沉池-厌氧池V■:
I
I
I
I
I
I回流混合液1
出水T二沉池T好氧池宀缺氧池
I
I
I
剩余污泥'回流污泥
图2.5A2/O法工艺流程图
结合本工艺的具体情况以及此次设计原始数据资料，我认为此次课程采用传统活性污泥法比较合适的。
主要有以下原因：
1、设计污水水质BODCOD=O.5,说明污水可生化性能较好。
2、污水水质较为稳定，对N/P的去处没有特别要求。
2.4确定工艺流程
剩余
污泥
污泥外运"污泥脱水机f贮泥池"浓缩池勺集泥池
2.5确定各处理单元的处理程度
根据此次污水的水质指标，工艺处理主要针对BOD和SS的去除。
一级处理的任务是从废水中去除呈悬浮状态的固体污染物。
为此，多采用物理处理法。
一般经过一级处理后，悬浮固体的去除率为70%〜80%,BOD的去除率只有25%〜40%左右，水的净化程度不高。
二级处理的任务是大幅度地去除废水中的有机污染物，BOD为例,般通过二级处理后,水中的BOD可去除80%〜90%,如城市污水处理后水中的BOD含量可低于30mg/L。
需氧生物处理法的各种处理单元大多能够达到这种要求。
三、污水一级处理构筑物计算
3.1格栅计算
本设计采用平面型的中格栅，设两组并列倾斜60°安装机械格栅。
设计参数：
栅条净间距b=20mm=0.02m
栅前槽宽Bi=2Ql二20.85=1.37m栅前水深h=0.9m格栅倾角〉=60。
1\v1V0.9
采用正方形栅条，栅条宽度为s=20mm.
（1）格栅间隙数
QmaxVsina0.4257sin600c厂/人、
n总25（个）
总bhv0.020.90.9
其中Qma—最大设计流量，m'/S
=——格栅倾角，度
b栅条间距，m本设计采用中格栅一般为10~40mm现取20mm
h栅前水头，m
v过栅流速，m/s,—般为0.6~1.0m/s取v=0.9m/s
（2）单组栅槽宽度:
B1=s（n-1）bn=0.015（25-1）0.0225=0.86m
B=2B二1.72m
式中：
s
栅条宽度，m采用正方形栅条，栅条宽度为s=10mm
（3）
过栅的水头损失h1:
式中h1――过栅水头损失，m；
ho计算水头损失，m;
k――污物堵塞引起的格栅阻力增大系数，一般取3；
栅后明渠的总高度:
H=hh1h^0.90.180.3=1.38m
式中H——栅后明渠总高度，m；
h栅前水深，m；
h2——栅前渠道超高，取0.3m。
（4）每组栅槽总长度L:
H1
LI21.00.5—
tan1
0.48
二0.24m
H^hh2=0.90.3=1.2m
则LF丨21.00.5肛=0.480.241.00.5=2.91m
tan。
tan60
式中H1――栅前槽高，即栅后总高，m；
li——进水渠道渐宽部分长度，m；
B1——进水渠道宽度，m；
：
i――进水渠道展开角，一般200;
12――栅槽与出水渠连接渠的渐缩的渐缩长度，m。
（5）每日产生的栅渣量W
QW186400—33
W-QW186.4=0.8500.0586.4=3.672n/d〉0.2m/d
1000
式中W栅渣量，m3/d
W,――单位栅渣量，m3/103m3污水，与栅条间距有关，取0.1~0.01,粗
格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，取0.05。
>1厂”
'■
/tillHHI]III1II
TUT
r
T.
h
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1——\
h
h
hi——
X.
L5001000h
图3.1格栅设计草图
3.2污水泵房设计
污水泵站选泵应考虑因素
1）选泵机组泵的总抽升能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求；
2）尽量选择类型相同和相同口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；
3）由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵选泵具体计算
泵站选用集水池与机器间合建式的矩形泵站。
考虑到近期和远期最大设计秒流量，本设计拟订选用6台泵（4用2备），则每台泵的设计流量为：
Q=Qmax/3=1007/4=252L/s
2）集水池容积V
1泵站集水池容积一般取最大一台泵5〜6分钟的流量设计
V=252606/1000=90.72m3
2有效水深h为3.5米，则水池面积F为：
F=V/h=90.72/3.5=25.92m2
3）扬程的估算H
H=Hst+2.0+1.0
式中：
2.0——水泵吸水喇叭口到沉砂池的水头损失；
1.0――自由水头；
HST――水泵集水池的最低水位H1与水泵出水管提升后的水位H2
之差；水泵集水池的最低水位H1按吸水井有效水深2.0m计算，贝
H1=进水管底标高-集水池有效水深-过栅水头损失
=411-2-0.2
=408.8m
H2=厂区地面标高+（4m-5m自由水头）
=415.30+5
=420.3m
Hst=H2-H1=420.3-408.8=11.5m
则：
水泵扬程为:
H=Hst+2.0+1.0=11.5+2+1.0=14.5m取15m
4）选泵由Q=362.88ni/h，H=15m可查手册11-298页得：
选用200QW350-15-30
型潜水排污泵，其各项性能见下表3-4所示。
表3-4400QW1500-15-90型潜水排污泵性能参数
型号
流量
m3/h
扬程
m
转速
r/min
轴功率
kw
效率
%
出口直径
（mm）
重量
（kg）
200QW360-15-30
360
15
980
30
77.9
200
900
生产厂家：
江苏亚太泵业集团公司
3.3曝气沉砂池
曝气沉砂池分两组，N=2组，分别与格栅连接，考虑远期水量，预留一组空地可加一组系统满足需要。
每组沉砂池设计流量为Q=0.284mVs。
1.沉砂池有效容积
V=60Qt
式中v——沉砂池有效容积（；
Q设计流量（m^/s）;
t――停留时间（min）,—般采用一二硕i
本设计中取t=2min
3
V=6020.284=34.08m3
2.水流过水断面面积
Vi
式中a——水流过水断面面积（m。
V1――水平流速（m/s）,—般采用006-0.12m/s
本设计中取vi=0.07m/s
式中b――沉砂池宽度（m；
h2――沉砂池有效水深（m，一般采用
本设计中取h2=2m
B=406=2.03mB:
h2=1.01满足要求（1〜1.5）2
3.沉砂池长度
V
l=a
式中l——沉砂池长度（m。
34.08°“
L8.40m
4.06
4.每小时所需空气量
q二360QQd
式中q每小时所需空气量（n3/h）;
每立方米污水所需空气量（n3/m3污水），一般采用0.1〜0.2m3/m3
本设计中取d=0.2m3/m3污水
3
q=36000.20.284=204.48m/h6.沉砂室所需容积
V』
10fi
式中.――平均流量（m/s）
城市污水沉砂量（n3/106n3污水），一般采用30m3/106m3污水。
清除沉砂的时间间隔（d）,—般取「二。
本设计中取T=2d,X=30m3/106n3污水
106
7.每个沉砂斗容积
V』56730
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