某城市日处理量6万m3污水处理工程设计14页

目录
第一章总论 0
1.1 工程概况 0
1.2 设计的依据 (1)
1.3 设计的原则 (1)
第二章设计说明书 (1)
2.1 水质水量分析 (1)
2.2 处理的工艺流程 (2)
2.3 工艺各处理构筑单元主要作用说明 (4)
第三章设计计算书 (5)
3.2 污水提升泵房 (5)
3.3. 沉砂池 (6)
3.4 A N/O生物池 (7)
3.5二沉池 (8)
3.6污泥浓缩池 (9)
3.7 消毒接触池 (10)
第四章污水厂总体布置 (10)
4.1 水头损失计算 (10)
4.2高程确定 (11)
4.3 污水厂平面高程布置 (11)
4.3.1 平面布置 (11)
4.3.2 管线布置 (11)
4.3.3 辅助建筑物 (12)
4.3.4 高程布置 (12)
参考文献 (12)
第一章总论
1.1 工程概况
某城市污水排放量为60000m3/d，该市地处内陆中纬度地带属于大陆性季风性气候，受季风环流影响，冬季多北风和西北风，夏季多南风或东南风，市区全年主导风向为东北风，频率为18%，年平均风速2.54米/秒。

平均气温9.1～14.2℃，最热月平均气温21.3～26.7℃，最冷月－3.0～－1.9℃。

极端最高气温42℃，极端最底气温－11.9℃。

年日照时数2019小时。

多年平均降雨量517毫米，集中于7，8，9月，占总量的50%～60%。

该污水处理厂选址于城郊，位于大河北岸河堤内
一块长方形地带，场地地势平坦，由西北坡向东南，场地标高54.5～53.5米之间，位于城市中心区排水管渠末端，交通便利。

该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流（符合地表水环境质量标准（GB3838-2019）Ⅲ类功能水域），其最高洪水位（50年一遇）为150.0m，常水位为148.0m，枯水位为145.0m。

1.2 设计的依据
（1）甲方提供的水量、水质、用地等有关设计原始资料；
（2）《城镇污水处理厂污染物排放标准》；
（3）国家及地区颁发的其它有关设计规范及规定
（4）《给水排水设计规范》。

1.3 设计的原则
(1) 本设计方案严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。

(2) 针对本工程的具体情况和特点,采用成熟稳定的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料、以先进、实用、经济为主。

(3) 处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地以适应水质、水量变化及土质的要求。

(4) 管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。

(5) 在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。

(6) 降低噪声,改善废水处理站及周围环境。

第二章设计说明书
2.1 水质水量分析
该城市污水主要以居民生活污水、市政污水以及部分降水等所组成，根据本
工程所给出的数据可知，工艺要求为：
（1）
BOD5的去除率为：
COD Cr 的去除率为：
SS 的去除率为：
氨氮的去除率：
（2）建设单位提供的设计参数：设计日平均流量设Q=50000m 3/d ，生活污水量
总变化系数K z 总=1.315，则最大流量为：
Q max = K z ×Q a =1.341×50000 =67050m 3/d =2793 m 3/h =0.776 m 3/s 2.2 处理的工艺流程
1 SBR 法：
污水 → 一级处理→ 曝气池 → 处理水
1、工作原理：
（1）流入工序：废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓
速搅拌三种。

（2）曝气反应工序：当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根
据污水处理的目的，除P 脱N 应进行相应的处理工作。

（3）沉淀工艺：使混合液泥水分离，相当于二沉池。

（4）排放工序：排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最
低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为种泥。

(5）待机工序：工处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。

2 、工作特点：
（1）大多数情况下，无设置调节池的心要。

（2）SVI 值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。

（3）通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。

（4）自动化程度较高。

（5）得当时，处理效果优于连续式且单方投资较少。

（6）占地规模大，处理水量较小。

%6.86150
20150=-
2 氧化沟法：
污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→厌氧池→氧化沟→
二沉池→接触池→排放
1)工作原理：
氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。

2)工作特点：
（1）在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用且对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。

（2）污泥龄较长，一般长达15－30天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。

（3）污泥产量低，且多已达到稳定，自动化程度较高，使于管理。

(4）占地面积较大，运行费用低。

（5）脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上
说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。

（6）氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。

3 A/O生物处理工艺：
污水→格栅→提升泵房→初沉池→A/O生物池→二沉池→排放
1)工作原理：
将硝化反应器内已充分反应的混合液的一部分回流至反硝化反应器中，反硝化反应器中的脱氮菌以污水中的有机物作为碳源，以回流混合液中
）。

的硝酸盐作为电子受体，将硝态氮还原为气态氮（N
2
2)工作特点：(1)将反硝化反应器放置在系统之首；
(2)反硝化反应所产生的碱度可以补充硝化反应所消耗碱度的
一半左右，因此对于含氮浓度不高的废水（如生活污水、城市污水）
可以不必另行投加碱度以调节pH 值；
(3)硝化曝气池在后，使反硝化残留的有机物得以进一步去除，
提高了出水水质，而且无需增建后曝气池；
(4)流程比较简单，装置少，无需外加碳源，因此建设费用和运行
费用较低。

4 结论：
综合本工程处理要求和工程规模，比较各种污水处理方法，最终选定简单
易行、经济合理、有效的A/O 生物处理工艺。

工艺流程如下：
2.3 工艺各处理构筑单元主要作用说明
(1)格栅：格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并
保证后续处理设施能正常运行的设备。

(2)平流沉砂池：平流沉砂池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重的固
体悬浮物进行沉淀分离。

可去除10%左右的BOD5和55%的SS 。

(3) A/O 生物池：由缺氧池和好氧池组成，其作用是对污水中的氨氮和BOD5
具有一定的去除效率。

出
水
(4)二沉池：二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的，比重小的，因水流作用易发生上浮的生物固体悬浮物进行沉淀的部分。

(5)污泥浓缩池：污泥浓缩池是降低污泥含水率，减少污泥体积的有效设备，重力浓缩实际上是自重压密的过程。

第三章设计计算书
3.1格栅
设计流量：
平均流量：Q
a
=50000m3/d=2083 m3/h=0.5787 m3/s
总变化系数：K
z =0.11
Qa
7.2
(Qa－平均流量，L/s)
=1.341 ∴设计流量Q
max
：
Q
max = K
z
×Q
a
=1.341×50000 =67050m3/d =2793 m3/h =0.776 m3/s
格栅型号：链条式机械格栅
设计参数：
栅条宽度s＝10.0mm 栅条间隙宽度b=20.0mm 栅前水深h＝0.8m 过栅流速v=1.0m/s 栅前渠道流速u b=0.55m/s α=60°
栅渣量按1000m3，污水产渣0.07m3（机械清渣）
（1）栅条间隙数：
(2) 格栅建筑宽度b：
m
n
d
n
s
b34
.1
45
02
.0
)1
45
(
01
.0
)1
(=
⨯
+
-
⨯
=
∙
+
-
=取b＝1.4m
(3) 进水渠道渐宽部分的长度(l1)：
设进水渠宽b1＝1.0m 其渐宽部分展开角度α＝20°（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度(l2)：
（5）通过格栅的水头损失(h
1
)：
格栅条断面为矩形断面, 故k=3, 则：
（6）栅后槽总高度(h总)：
设栅前渠道超高h
2
=0.3m
（7）栅槽总长度(L):
（8）每日栅渣量W：
设每日栅渣量为0.07m3/1000m3，取K
Z
＝1.341
采用机械清渣。

3.2 污水提升泵房
1水泵选择
设计水量67050m3/d，选择用4台潜污泵(3用1备)
⑴、容积 按一台泵最大流量时6min 的出流量设计，则集水池的有效容积
⑵、面积 取有效水深m H 3=，则面积215.3636.109m H Q F === ⑶、泵位及安装
潜水电泵直接置于集水池内，电泵检修采用移动吊架。

3.3. 沉砂池
选型：平流式沉砂池
设计参数：
设计流量 Q max =0.913 m 3/s 水力停留时间s t 50=
水平流速s m v /25.0=
（1）长度：m vt l 5.125025.0＝⨯==
（2）水流断面面积：2max 652.325
.0913.0/m v Q A V === （3）池总宽度：m h A B 652.31
25.0/913.0/2=== 有效水深m h 12= （4）沉砂斗容积：366max 6.310
315.186400230913.01086400m K T X Q V Z V ＝⨯⨯⨯⨯=∙⨯∙∙= T ＝2d ，X ＝30m 3/106m 3
（5）每个沉砂斗的容积(V 0)
设每一分格有2格沉砂斗，则
（6）沉砂斗各部分尺寸：
设贮砂斗底宽b 1＝0.5m ；斗壁与水平面的倾角60°，贮砂斗高h ’3＝0.5m,
贮砂斗的上口宽 m b tg h b 1.160'2132=+︒
= （7）贮砂斗容积：(V 1)
（8）沉砂室高度：(h 3)
设采用重力排砂，池底坡度i ＝6％，坡向砂斗，则污泥区高度
m
b b L h l h h 77.02/)2.065.125.12(06.05.02
/)'2(06.0'06.0'23233=-⨯-⨯+=--+=+=
（9） 池总高度：(H)
（10） 核算最小流速m in v
s m s m n Q v /15.0/18.01
82.12674.0min 1min min >⨯⨯==＝ω (符合要求) 3.4 A N /O 生物池
设计参数：
A N /O 生物池n=2，
每组流量按最高日平均设量Q=60000/2=30000m 3/d 计
污泥负荷Us=0.1kgBOD 5/(kgMLSS ·d) 污泥浓度（MLSS ）Xa=3.5g/L
生物反应池进水BOD 5为：
（1）生物反应池总容积V 及总停留时间T ：
总停留时间：
（2）缺氧区计算：
缺氧区停留时间T n =3.0h
（3）好氧区计算：
好氧区容积：
停留时间：
（4）A/O 生物池的尺寸确定：取池中水深h=5m ，则
缺氧区的面积：
好氧区的面积：
缺氧区分为8格正方形，每格正方形为10.0m ×10.0m ；每格中各设置1台搅
拌机；好氧分为4廊道，每个廊道宽度为5.41m 。

（5）曝气系统
设计流量采用最高日平均流量为60000m 3/d 。

排除生物反应池系统的微生物量计算：设计温度T=15℃，20℃时的衰减系数
K d20=0.04d-1；温度系数θT 采用1.02~1.06，则：
污水需氧量计算：
(1)实际需氧量：
式中，O 2为污水需氧量，kgO 2/d ；
Q 为生物反应池的进水量，m 3/d ；
S 0、Se分别为生物反应池进出水BOD
5
，mg/L；
ΔXVSS为生物反应池排除系统的微生物量（及污泥量），kg/d；
N k 、N
ke
分别为生物反应池进出水TKN，mg/L；
N
t
为生物反应池进水TN，mg/L；
N
oe
为生物反应池出水硝态氮浓度，mg/L；
0.12ΔXVSS为生物反应池排除系统的微生物量中含氮量，kg/d；
a为碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47；
b为常数，氧化1kg氨氮所需氧量，kgO
2
/kgN，取4.57；
c为常数，细菌细胞的氧当量，取1.42。

计算得
剩余污泥的体积量（湿泥量）V’
2
（m3/d）
去除1kg BOD
5
所需的氧量为：
去除1kg 氨氮所需的氧量为：
(2)曝气池逸出气体中含氧量计算：
式中，E
A
为氧利用率%，取值18%。

曝气装置在水面下4.2m，则扩散器出口处的绝对压力p
b
为：
(3)清水平均溶解氧Csm（mg/L）计算：
按曝气装置在水下深度处至池面的清水平均溶解氧公式计算
取水温T=15℃，清水表面处饱和溶解氧Csw为10.3mg/L，则：
(4) 标准传氧速率N
的计算
取α为混合液中K
La 值与清水中K
La
值之比，一般为0.8~0.85；β为混合液的饱
和溶解氧值与清水的饱和溶解氧之比，一般为0.9~0.97；C
0为混合液剩余D
O
值，
一般为2mg/L；Cs为标准条件下水中饱和溶解氧，等于9.17mg/L；T为混合液温度，℃，设计温度为15℃；Csm为曝气装置在水下深度处至池面的清水平均溶解氧，mg/L，则标准传氧速率N0为：
(5) 供空气体积（Gs）计算：
(6) 风压估算：
3.5二沉池
选型：圆形辐流式二沉池
设计参数：
流量60000m3/d=2500 m3/h
（1）沉淀部分水面面积计算：设表面负荷q=1.6m3/(m2·h)，n=8个，则（2）沉淀池直径：
（3）实际水面面积:
（4）实际表面负荷:
（5）校核堰口负荷：单池设计流量Q
=312.5m3/h，代入得
（6）校核固体负荷：
所以堰口负荷和固体负荷都负荷要求。

（7）沉淀部分有效水深：设沉淀时间t=4h，则沉淀部分有效水深
（8）污泥区高度计算：C
u
为底物浓度，kg/m3，即回流污泥浓度，则
设污泥在二沉池的浓缩时间t
1
=0.5h，所以污泥区高度为：
（9）池边深度：
（10）沉淀池高度：设池边坡度为0.05，污泥斗直径d=2.0m，则池中心与池边落差
超过h
1=0.5m，污泥斗高度h
4
=1.0m，则沉淀池高度H为：
（11）二沉池的污泥△X
T
：f=MLVSS/MLSS，城市污水一般为0.75
剩余污泥的体积量（湿泥量）V
1
（m3/d）
（12）污泥回流量V
2
3.6污泥浓缩池
设计参数：
初沉池污泥含水率大约99.2％
（1）计算污泥浓度（污泥密度按1000kg/m3计）
（2）污泥浓缩池的面积:污泥固体M通常取35kg/m2则
（3）污泥浓缩池的直径：
（4）污泥浓缩池的高度：浓缩时间t=15h，则工作高度：
（5）池底坡度造成的深度h
4
为：设池边坡度为0.01
（6）有效水深：取超高h
2=0.5m，缓冲层高度为h
3
=0.3m
（7）浓缩池总深度：泥斗深度h 5=1.2m
核算得，所处理的污泥量为312.25+691.65=1003.9m 3/d （取1004 m 3/d ）
固体物质负荷： 处理后的污泥量Q ’为
（8）浓缩后污泥体积：污泥浓缩前含水率P 1=99.2%浓缩后含水率P 2=97%，则
浓缩后每天产生的污泥体积为：
3.7 消毒接触池
因为处理要求达到GB8978-1996《污水综合排放标准》一级标准，故需经消毒后处理出水才能排放。

所以设置消毒池（接触式）2座，并用液氯消毒法进行消毒。

在加氯量时应经试验后确定。

对于生活污水，可参用下列数值：一级处理水排放时，投氯量为20~30mg/L ；不完全二级处理水排放时投氯量为10~15 mg/L ；二级处理水排放时投氯量为5~10 mg/L 。

接触消毒池设计的接触时间为30min ，沉降速度采用1~1.3mm/s 。

保证余氯量不少于0.5 mg/L 。

(4) 加氯间
1加氯量
按每立方米投加5g 计，则
kg W 300106000053
=⨯⨯=- 2加氯设备 选用3台REGAL-2100型负压加氯机（2用1备），单台加
氯量为13kg/h
第四章 污水厂总体布置
4.1 水头损失计算
计算厂区内污水在处理流程中的水头损失，选最长的流程计算，结果见下表：
污水厂水头损失计算表
4.2高程确定
根据式设计资料，场地标高49.5—48.5之间，土质良好。

污水通过城市排水管网收集，入污水处理厂管底标高－1.0m；经处理后直接排入厂区外部的河流，排水标高－1.5m（所给标高均为相对标高，厂区地平最低处为±0m）；河流最高洪水位为50.0米，常水位为48.0米，枯水位为45.0米。

各污水处理构筑物的设计水面标高
4.3 污水厂平面高程布置
4.3.1 平面布置
总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。

总图平面布置时应遵从以下几条原则。

（1）处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。

（2）工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。

（3）构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。

（4）管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。

（5）协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。

4.3.2 管线布置
（1）应设超越管线，当出现故障时，可直接排入水体。

（2）厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管，消化气管管线。

4.3.3 辅助建筑物
污水处理厂的辅助建筑物有泵房，鼓风机房，办公室，集中控制室，水质分析化验室，变电所，存储间，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。

在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。

主干宽6～9m次干道宽3～4m，人行道宽1.5m～2.0m曲率半径9m，有30%以上的绿化。

4.3.4 高程布置
为了降低运行费用和使维护管理，污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜，厂内高程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高，然后根据水头损失，通过水力计算，递推出前后构筑物的各项控制标高。

根据活性污泥法的设计水面标高，推求各污水处理构筑物的水面标高，根据处理构筑物结构稳定性，确定处理构筑物的设计地面标高。

参考文献
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[2]北京环境技术与设备研究中心《三废处理工程技术手册》废水卷国家城市环境污染控
制工程技术研究中心化学工业出版社
[3]高廷耀顾国维《水污染控制工程》高教出版社
[4]孙力平《污水处理新工艺与设计计算实例》科学出版社
[5]严道岸《实用环境工程手册—水工艺与工程》化学工业出版社
[6]童华《环境工程设计》化学工业出版社
《水污染控制工程》课程设计成绩评定表
指导老师签字：
年月日。