15万吨污水处理厂环境工程毕业设计任务书.docx
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15万吨污水处理厂环境工程毕业设计任务书
西北地区某城市污水处理厂
初步设计
摘要
本设计根据给定的原始资料及相关要求，进行完整的北方地区某城市污水厂工艺设计。
污水厂设计水量为150000m3/d，考虑自用水量（自用水量系数为1.3），则最大污水量为195000m3/d。
该污水处理厂工程分两期建设，包括污水的一级处理阶段，厂区内设有污水二级处理工艺、中水回用工艺及污泥处理工艺。
本设计对污水处理厂一级、以及以A2/O法为主体的二级处理工艺流程的选择给予说明，对具体污水及污泥构筑物结构进行了详细计算。
A2/O工艺是缺氧-好氧生物脱氮工艺的简称，一般适用于要求脱氮的大中型城市污水厂。
A2/O工艺具有流程简单、投资低、沉淀效果好等优点。
本设计要求处理后的水质满足国家城市污水排放水质标准《城镇污水处理厂污染物排放
标准》（GB18918-2002）—级B标准。
由于污水来源主要为生活污水，氮磷含量较高，
由此设计中需要考虑到脱氮除磷。
该厂二级生物处理主要采用A2/O处理工艺，主要构筑物为：
泵前中格栅、提升泵房、细格栅、旋流沉砂池、平流式沉淀池、A2/O反应池、辐流式沉淀池、紫外线消毒渠。
污泥处理构筑物有：
重力浓缩池、污泥脱水机房等。
污水厂设计方案为：
污水处理流程：
粗格栅t污水提升泵房t细格栅t旋流沉砂池tA2/O反应池t消毒接触池t排放；
污泥处理流程：
剩余污泥t浓缩池t贮泥池t污泥脱水机房t泥饼外运。
关键词:
城市污水；A2/O工艺；深度处理
目录0
1设计说明书
1.1概述3
1.1.1设计题目3
1.1.2设计任务3
1.1.3设计阶段（设计程度）3
1.1.4设计依据3
1.1.5设计原始资料3
1.1.6设计工作量6
1.1.7设计要求6
1.1.8毕业设计日期.6
1.2设计要求7
1.2.1设计原则7
1.2.3设计内容7
1.3水质分析8
1.3.1进水水质8
1.3.2出水水质8
1.4处理程度的计算9
1.5工艺选择9
1.5.1方案对比9
1.6污水处理构筑物设计说明11
1.6.1格栅11
1.6.2泵房12
1.6.3沉砂池13
1.6.4沉淀池15
2
1.6.5A2/O反应池18
1.6.6接触池19
1.6.7计量堰19
1.7污泥处理构筑物设计说明19
1.7.1污泥处理的意义19
1.7.2污泥处理流程20
1.7.3污泥泵房20
1.7.4污泥的浓缩20
1.7.5污泥的脱水22
1.8污水处理厂平面及高程布置23
1.8.1平面布置23
1.8.2高程布置24
1.9污水处理厂主要设备表25
2设计计算书
2.1设计基础数据的确定.29
2.2粗格栅的设计29
2.2.1设计参数30
2.2.2设计计算31
2.3泵房33
2.3.1泵房形式选择33
2.3.2选泵34
2.3.3设计计算34
2.3.3泵房草图35
2.4细格栅35
2.4.1设计参数35
2.4.2设计计算35
2.5旋流沉砂池37
2.5.1设计计算37
2.6平流式初沉池39
2.6.1设计参数40
2.6.2设计计算40
2.6.3进出水设计42
2.6.4计算图44
2.7曝气池（A/O）44
2.7.1设计参数44
2.7.2判断是否可采用A2/O.44
2.7.3曝气池计算（A2/O池）45
2.7.4设备选型52
2.8集配水井52
2.9二沉池53
2.9.1设计参数53
2.9.2设计计算54
2.9.3进出水系统计算55
2.9.4排泥量计算58
2.9.5辐流式二沉池计算图如下：
60
2.10接触池60
2.10.1消毒方法的选择60
2.10.1消毒接触池设计参数60
2.10.2消毒接触池主体设计61
2.10.3消毒接触池排泥设施62
2.10.4进水部分设计62
2.10.5消毒接触池平面图63
2.10.6加氯间设计计算64
2.11计量堰64
2.11.1尺寸设计65
2.11.2水头损失计算65
2.11.3巴氏计量槽计算图66
2.12污泥处理构筑物的设计计算67
2.12.1污泥浓缩池67
2.12.2污泥脱水间72
2.12.2污泥泵房72
2.13中水处理构筑物设计73
2.13.2沉淀74
2.13.3过滤——V型滤池74
2.13污水厂平面布置76
2.14污水厂高程布置77
2.14.1概述77
2.14.2构筑物之间管渠的连续及水头损失的计算77
2.14.3构筑物之间管渠的连续及污泥损失的计算80
2.15经济核算82
参考文献85
1设计说明书
1.1概述
1.1.1设计题目
根据给定的原始资料及相关要求，进行西北地区某市排水工程设计的规划及排水治理工程的扩大初步设计。
1.1.2设计任务
本设计内容是西北某城市污水处理厂设计，设计规模为15万m3/d。
1.1.3设计阶段（设计程度）
完成整套城市污水治理工程的初步设计（方案设计与单体工艺设计）。
1.1.4设计依据
西北某市城市发展与改革委员会计字［2006］第一号文件：
“西北某城市排水治理工程计划任务书的批复”，同意该城市采用完全分流制排水系统，设计内容包括全城规划区内的污水管道、雨水管道和城市污水处理厂。
1.1.5设计原始资料
（一）城市规划资料
1、城市总平面图，比例：
1:
10000。
图上标有间隔1.0m的等高线，城市区域的划分、工厂及大型独立性公共建筑物的位置如图所示。
2、水量水质
名称
排水量
SS
COD
BOD
NH4-N
（mg/L）
TN
TP
（mg/L）
（m3/
（mg/L）
（mg/L）
（mg/L）
（mg/L）
d）
150000
255
400
180
32
40
5
3、排放要求:
城市污水处理厂二级处理出水水质应满足城市污水排放国家标准《城镇污
水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）—级B标准。
主要水质指标为:
指标
单位
浓度值
CODcr
mg/L
60
BOD5
mg/L
20
SS
mg/L
20
NH4-N
mg/L
8
TN
mg/L
20
TP
mg/L
1
大肠杆菌
个/L
10000
pH
6-9
4、回用要求：
城市污水处理厂深度处理出水水质应满足城市回用水水质国家标准《城市污
水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920）、《城市污水再生利用景观环境用水
水质》（GB/T18921）。
（二）气象资料
1、气温
年平均气温11C；月平均最高气温28C；
年最高气温38.3C；年最低气温-18.2C。
2、雨量
年平均降雨量531mm;日最大降雨量105.5mm；
年最大降雨量700mm。
3、风向
城市夏季主导风向为：
东南风。
4、最大冻土深度50m。
5、封冻期80天。
（三）纳污水体的水文资料
受纳水体，为风景观赏河道，水体的最小流量30m3/s;相应的水流速
度_0.3-0.8m/s;污水厂排放口上游最小流量时水体溶解氧浓度为5-6mg/L;排放口处水体的水位标高：
最高水位342.76m；最低水位201m；常水位
284.5m;水体中BOD5=8-15mg/L,SS=20-30mg/L;水体温度T=
18C；在污水排放口下游30-50km处有一集中取水口。
（四）工程地质资料
1•土壤类别粘土
2.地下水位在地表以下6-7m
4．地震级别为烈度四级。
1.1.6设计工作量
1、设计说明书一份。
1设计概述、城市概况、设计范围、设计任务与资料
2城市污水水量与水质的计算、排水方案与处理方案的选择
3污水厂污水管道平面布置、污水处理厂平面与高程布置
4泵站设计计算与污水管道水力计算
5污水处理厂工艺流程及各单体构筑物设计计算
6经济技术核算。
2、扩初设计图纸。
包括城市污水厂平面布置图、城市污水厂工艺高程图、污水总泵站布置图、各主要单元处理工艺的设计图纸等。
1.1.7设计要求
1、按照学院关于毕业设计的相关规定的要求，独立按时完成课程设计、要求图面正确、整洁、字迹工整。
2、本设计题目与设计成果同时上交、以便校阅。
1.1.8毕业设计日期
毕业设计任务书发出日期：
2009年12月31日
毕业设计成果的提交日期：
20010年5月20日
1.2设计要求
1.2.1设计原则
（1）要符合适用的要求。
首先确保污水厂处理后达到排放标准。
考虑现实的技术和经济条件，以及当地的具体情况（如施工条件），在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物型式、主要
设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。
（2）污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。
设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。
按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。
对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。
（3）污水处理厂（站）设计必须符合经济的要求。
污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用，
（4）污水厂设计应当力求技术合理。
在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。
（5）污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置放空管、超越管线、沼气的安全储存等。
（6）污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为以后的发展留有挖潜和扩建的条件。
1.2.2设计依据
设计依据包括：
1.GBJ14-87《室外排水设计规范》；
2.GB8978-1996《污水综合排放标准》；
3.GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》；
4.CJ3082-99《污水排入城市下水道水质标准》；
5.《给水排水设计手册》；
1.2.3设计内容
污水处理厂工艺设计流程设计说明一般包括以下内容
（1）据城市或企业的总体规划或现状与设计方案选择处理厂厂址；
（2）处理厂工艺流程设计说明；
（3）处理构筑物型式选型说明；
（4）处理构筑物或设施的设计计算；
（5）主要辅助构筑物设计计算；
（6）主要设备设计计算选择；
（7）污水厂总体布置（平面或竖向）及厂区道路、绿化和管线综合布置;
（8）处理构筑物、主要辅助构筑物、非标设备设计图绘制；
（9）编制主要设备材料表。
1.3水质分析
1.3.1进水水质
根据资料进水水质设计见表1-1。
表1-1进水水质数据
水质指
标
BOD5
（mg/L）
CODcr
（mg/L:
SS
（mg/L）
NH3—N
（mg/
L）
TN
（mg/
L）
P
（mg/
L）
原水水
质
180
400
255
32
40
5
本项目污水处理的特点：
污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.50，可生化性较好，采用生
化处理最为经济。
BOD/TN>3.0,COD/TN>7,满足反硝化需求。
1.3.2出水水质
污水应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB8918-2002）中的一级标准（B标准）。
因
此确定西北某市污水处理厂二级出水标准为：
表1-2出水水质数据
水质指
标
BOD5
（mg/L）
CODcr
（mg/L:
SS
（mg/L）
NH3—N
（mg/
L）
TN
（mg/
L）
P
（mg/
L）
原水水
质
<20
w60
w20
w8
w20
w1
1.4处理程度的计算
（1）B0D5的去除率
20020
200
100%
90.00%
（2）COD的去除率
40060
400
100%
85.00%
（3）SS的去除率
20020
200
100%
90.00%
（4）总氮的去除率
5020
50
100%
60.00%
1.5工艺选择
按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活
性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小
型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。
对脱磷或脱氮有要求的城市，应采用二级强化
2
处理，如A/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。
1.5.1方案对比
表1-3生物处理方法的特点和适用条件
工艺类
型
氧化沟
SBR法
A2/O法
1.污水在氧化沟内的停
1.处理流程短，
1.具有较好的
留时间长，污水的混合效果
控制灵活；
除P脱N功能；
好；
2.系统处理构
2.改善污泥沉
技术比
2.污泥的BOD负荷低，
筑物少，紧凑，节省
降性能的能力，减少
较
对水质的变动有较强的适应
占地；
污泥排放量；
性；
3技术先进成
熟，运行稳妥可靠。
可不单独设二沉池，使
投资省，运行费
管理维护简单，
经济比
氧化沟二沉池合建，节省了
用低，比传统活性污
运行费用低；沼气可
较
二沉池合污泥回流系统
泥法基建费用低
回收利用。
30%
使用范
中小流量的生活污水和
中小型处理厂
大中型污水处
围
工业废水
居多
理厂
稳定性
一般
一般
稳定
考虑该设计是中型污水处理厂，A2/0工艺比较普遍，稳定，且出水水质要求不是很高，本设
计选择A2/0工艺。
污泥处理流程图
1.6污水处理构筑物设计说明
1.6.1格栅
1.6.1.1格栅的作用
格栅是由一组平行的的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水井的井口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污物。
在污水处理流程中，格栅是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备。
1.6.1.2格栅的选择
（1）格栅的选择：
格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式。
（2）栅条断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。
圆形水条件好，但刚度差。
一般多采用矩形断面。
（3）栅渣清除方式：
一般按栅渣量而定，当每日栅渣量大于0.2m3，应采用机械清渣。
1.6.1.3粗格栅参数
栅槽宽1.69m，共设四组，便于维修和清洗
栅渣量为4.54m3/d，宜采用机械格栅清渣。
污水是由直径为1600mm管子引入格栅间。
过栅流速：
v=0.9m/s
格栅倾角a=60°
栅前水深：
h=0.54m
栅条间隙宽度：
b=40mm
1.6.1.4细格栅参数
污水厂的污水由直径为1600mm的管子从提升泵站引入细格栅间。
栅条间隙宽度：
e=10mm格栅倾角a=60
栅槽宽2.87m，共设四组，便于维修和清洗。
栅渣量为12.02m3/d，宜采用机械格栅清渣。
161.5格栅示意图
见图1-2
图1-2格栅示意图
1.6.2泵房
由于该泵站为常年运转且连续开泵，故选用自灌式泵房。
又由于该泵站流量较大，故选用矩形泵房。
矩形泵房工艺布置合理，运行管理较方便，现已普遍采用。
1.6.2.1水泵的选择
本工程中选用500WQ2700-16-185型潜水排污泵四台，它满足本设计中流量及扬程的要求,
并且能够在高效区内运行。
1.6.2.3水泵的适用范围及性能特点
（1）适用范围：
WQ型潜污泵是在吸收国外先进技术的基础上，研制而成的潜水排污泵。
适用于市政污水处理厂、泵站、工厂、医院、建筑、宾馆排水。
（2）性能特点：
见表1-4
表1-4WQ型潜污泵性能
型号
流量
扬程
转速
电动机功率
效率
出口直径
（m3/h）
（m）
（r/min）
（kw）
（%）
（mm）
500WQ2700-16-185
2700
16
725
185
82
500
162.4污水提升泵房
（1）污水提升泵房见图1-3
II
.:
八“
进水总管
图1-3提升泵房
163沉砂池
1.6.3.1沉砂池的作用
沉砂池的作用是从污水中分离相对密度较大的无机颗粒，沉砂池一般设于倒虹管、泵站、沉淀
池前，保护水泵和管道免受磨损，防止后续处理构筑物管道的堵塞，减小污泥处理构筑物的容积，
提高污泥有机组分的含量，提高污泥作为肥料的价值。
1.6.3.2沉砂池的形式
沉砂池有三种形式：
平流式、曝气式和涡流式。
平流式矩形沉砂池是常用的型式，具有结构简单、处理效果较好的优点。
其缺点是沉砂中含有15%
的有机物，使沉砂的后续处理难度加大。
曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。
曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响小，同时，还对污水起预曝气的作用。
涡流式沉砂池是利用水力涡流，使泥砂和有机物分开，以达到除砂目的。
该池型具有基建、运行费用低和除砂效
果好等优点，在北美国家广泛应用。
1.6.3.3旋流式沉砂池
考虑到除磷工艺的厌氧要求所以不采用曝气沉砂池，而采用现在应用比较广泛的旋流式沉砂池。
具
有占地省、除砂效率高、操作环境好、设备运行可靠等优点。
本工程选用旋流式沉砂池I，旋流式沉
砂池I是一种涡流式沉砂池，由进水口、出水口、沉砂分选区、集砂区、砂提升管、排沙管、电动机和变速箱组成。
污水由流入口沿切线方向流入沉砂区，利用电动机及传送装置带动转盘和斜坡式叶片旋转，在离心力的作用下，污水中密度较大的砂粒被甩向池壁，掉入砂斗，有机物则被留在污水中。
调整转速，可达到最佳沉砂效果。
沉砂用压缩空气经砂提升管、排沙管清洗后排出，清洗水回流至沉砂区。
根据处理水量的不同，旋流式沉砂池可分为不同型号，各部分尺寸可查给排水设计手册第五册，本工程设计流量为2257L/S，可选用两座型号为1300型旋流式沉砂池I。
A=5480mmB=1500mm
C=1100mmD=2200mmE=400mmF=2200mmG=1000mmH=610mmJ=630mmK=800mmL=1850mm.
沉砂池设计简图如下：
1.电肌色科谢智覆传腐辘4.叶轮5“賊砂慕廉安蘇駁铳
国匸窠货砂式典转宛砂池专屈设0S
164沉淀池
1.6.4.1沉淀池的作用及形式
沉淀池按工艺布置的不同，可分为初次沉淀池和二次沉淀池。
沉淀池的处理对象是悬浮物质（约
去除40%〜55%），同时可去除部分BOD5（约占总BOD5的20%〜30%，主要是悬浮性BOD5）,可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷。
初沉池是对污水中的以无机物为主体的比
重大的固体悬浮物进行沉淀分离。
二沉池是对污水中的以微生物为主体的比重小的、且因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。
沉淀池按池内水流方向的不同，可分为平流式沉淀池，辐流式沉淀池和竖流式沉淀池。
平流式
沉淀池沉淀效果好、对冲击负荷和温度变化的适应能力强、施工简易。
竖流式沉淀池适用于小型污
水厂。
辐流式沉淀池适用于大中型污水处理厂，运行可靠，管理简单。
本设计初沉淀选用平流式沉淀池，二沉池选用辐流式沉淀池。
164.2沉淀池设计参数
见表1-9
表1-9设计参数表
沉淀池类型
沉淀
时间
（h）
表面水力
负荷
m3/（m2•h）
污泥量
污泥含
水率
（%）
g/（p
•d）
L/（P•
d）
初次沉淀池
0.5-2
1.5-4.5
16-3
0.36-0.
95-97
.0
6
83
—
.生物
1.5-4
1.0-2.0
10-2
--
96-98
次沉
膜法后
.0
6
淀
活性
1.5-4
0.6-1.5
12-3
--
99.2-9
池
污泥法后
.0
2
9.6
1.6.4.3初沉池外形尺寸
见表1-10
表1-10初沉池尺寸
池内水深
（m）
3
L:
h
9
L:
B
4.5
污泥斗容积
（m3）
62.3
池子总高度
（m）
8.77
池子个数
24
1.644平流初沉池剖面图
见图1-5
图1-5平流初沉池
1.6.4.5二沉池外形尺寸
见表1-11
表1-11二沉池外形尺寸
构筑物名称
座数
池径
（m）
池深
有效深度
（m）
H1
（m）
H3
（m）
H4
（m）
H5
（m）
H6
（m）
二沉池
4
49
4
0.3
0.5
1.13
0.5
1.73
注：
表中H1为超高；H3为缓冲层高度;H4为沉淀池坡底落差；
H5为刮泥机高；H6为污泥斗高.
1.6.4.6辐流式二沉池剖面图
见图1-6
图1-6辐流二沉池
1.6.5A2/O反应池
本设计生物反应池由8组3廊道组成，每个廊道长80米，宽7米，有效水深5米，超高0.5米，总高度为5.5米。
工艺采用A2/O法，厌氧：
缺氧：
好氧=1:
1:
4，停留时间为9.7h，污泥回流比为100%。
厌氧段、缺氧段之间设置一堵墙，因为它们在同一个廊道中，这样可以使各个部分有自己的处理空间。
各个生物反应池进水管和回流污泥管同时进入进水井，在里面充分混合后进入厌氧廊道。
在厌氧段和缺氧段各设8个潜水搅拌机，使泥水进一步混合，并且具有推流作用。
污水中的总氮包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，四者合称总氮TN。
其中氨氮与有机
氮合称凯氏氮TKN，这是衡量污水进行生化处理时氮营养是否充足的依据。
在常规生活污水中基本不含亚硝酸盐氮和硝酸盐氮，因此一般情况下，对于常规生活污水的TN=TKN，亚硝酸盐氮和硝酸
盐氮可视为零。
厌氧段进水中可溶性磷与溶解性BOD5之比小于0.06，才会有较好的除磷效果。
污水中
CODcr/TKN>8时氮的去除率可达
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