20000吨D城市污水处理设计方案

2万吨/天城市污水处理项目
设
计
方
案
设计人：殷娇娇
二零一一年一月
目录
第一章工程概述 (1)
1.1项目概况 (1)
1.2设计依据、原则和范围 (1)
第二章污水处理厂工艺方案 (5)
2.1进、出水水质水量 ....... 错误！未定义书签。

2.2 污水处理工艺 (5)
2.3 污泥处理工艺 (6)
2.4 设备优选 (8)
第三章工程设计 (9)
3.1 工艺流程 (9)
3.2 总平面布置 (9)
3.3 高程设计 (10)
3.4 污水处理构、建筑物 (10)
第一章工程概述
1.1项目概况
项目名称：某城市污水处理工程
1.2设计依据、原则和范围
1.2.1设计依据
1.2.1.1项目的基础资料：
1)污水进水水质、水量
2)污水处理工程出水水质要求
3)雨污合流
4）厂区征地面积25亩，预留深度处理单元。

1.2.1.2我国现行的有关水污染防治的政策、法规：
1)《中华人民共和国环境保护法》（1989年12月）
2)《中华人民共和国环境防治法》（1984年5月）
3)《中华人民共和国水污染防治法》（1989年7月）
4)《建设项目环境保护管理法》（1986年3月）
5)《污染物排放许可证管理暂行办法》（1986年3月）
6)《污水处理设施环境保护、监督管理办法》（1989年5月）
7)《饮用水源保护区污染防治管理规定》（1989年11月）
8)《中华人民共和国海洋环境保护法》（1983年3月）
9)《关于防治水污染技术政策的规定》（1986年11月）
10)1989年12月26日颁发的《中华人民共和国环境保护法》是各项有关环境保护法规的基础和依据，其要点如下：
a）环境监督和管理
规定了各级政府在制定环境质量标准和环境监督大纲方面的职责，由中央政府制定国家环境标准，各省、市级政府可根据地方条件补充项目和指针。

b）环境保护和污染防治
各级政府必须制定工业排污的程序和制度，并提供各种环境保护措施。

c）法律责任
授权给各级环保部门采取适当的法律程序来警告和惩罚污染者。

有关全国水污染防治工作会议，全国城市环境保护工作会议的报告及文件。

1.2.1.3设计采用的相关规范和标准：
1)《室外排水设计规范》 GB50014-2006
2)《城镇污水处理厂污染物排放标准》 GB18918-2002
3)《室外给水设计规范》 GB50013-2006
4)《污水综合排放标准》 GB8979-2002
5)《城市污水处理工程项目建设标准》(2001年修订)
6)《工业企业总平面设计规范》 GB50187-93
7)《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》 CJJ31-89
8)《建筑结构荷载规范》 GB 50009－2001
9)《建筑地基基础设计规范》GB 50007―2002
10)《混凝土结构设计规范》 GB 50010－2002
11)《建筑抗震设计规范》 GB 50011－2001
12)《给水排水工程构筑物结构设计规范》 GB 50069－2002
13)《给水排水工程管道结构设计规范》 GB 50332－2002
14)《地下工程防水技术规范》 GB 50108－2001
15)《构筑物抗震设计规范》 GB 50191－93
16)《给水排水工程钢筋混凝土水池结构设计规程》CECS138:2002
17)《地基与基础工程质量验收规范》 GB 50202－2002
18)《砌体工程施工质量验收规范》 GB 50203－2002
19)《混凝土结构工程施工质量验收规范》 GB 50204－2002
20)《地下防水工程质量验收规范》 GB 50208－2001
21)《给水排水构筑物工程施工及验收规范》 GBJ 141－90
22)《混凝土外加剂应用技术规范》 GB 50119－2003
23)《建筑与市政降水工程技术规范》 JGJ 111－98
24)《钢筋焊接及验收规程》 JGJ 18－2003
25)《10kV 及以下变电所设计规范》 GB50053-1994
26)《低压配电设计规范》 GB50054-1995
27)《供配电系统设计规范》 GB50052-1995
28)《系统接地的型式及安全技术要求》 GB14050－1993
29)《建筑物防雷设计规范》(2000 年版) GB50057-1994
30)《工业企业照明设计标准》 GB50034-1992
31)《电力工程电缆设计规范》 GB50217－1994
32)《建筑物电子信息系统防雷技术规范》 GB50343-2004
33)《电设备电磁兼容性要求》 GB/T 18268-2000
34)《雷电电磁脉冲防护》 GB/T 19271-2003
35)《电力装置的电测量仪表装置设计规范》 GBJ63-90
36)《民用建筑电气设计技术规范》 JGJ/T16-92
1.2.2设计原则
（1）严格执行国家和工程当地现行有效的有关规范和标准。

在设计中，充分考虑新的国家规范及出水水质标准的提高，选择适合工艺以满足要求。

（2）在满足工程建设目标的前提下，方案设计不仅要考虑建设的技术经济合理性，更应结合当地的生产条件、习惯和管理经验，考虑生产运行的安全、可靠、便捷和低成本。

（3）方案设计应积极响应国家近阶段提出的宏观调控政策，充分考虑节约天然资源、能耗和尽量减少工程建成后对周边环境的影响，积极响应最新技术规范，积极稳妥的利用新技术。

（4）设计方案的总体布局与区域现状格局及规划合理衔接，并充分考虑现状进场污水管及电力进线管，方便将来二期建设预留用地。

（5）在设备选型中，充分性价比的情况下，尽可能选用国内同行业中节能效果好的新设备。

污水泵采用高效不堵塞污水泵，其工作效率大多达到82%以上，大大降低了常年运转电耗。

（6）在工艺设计中尽可能做到各构建筑物、各工段流程合理、布局紧凑，尽量减少各物料周转的距离，降低能耗。

总图布置中，能耗大的构筑物尽可能靠近各动力站房，以降低实际生产中不必要的能源消耗。

（7）在工艺高程布置上，尽量做到合理紧凑，减少构筑物之间的水头损失，使泵的能耗降低，各构筑物之间尽量利用重力自流形式。

处理构筑物进行合理分组，适应水质、水量的变化。

（8）建筑外观设计要体现时代风貌，简洁、美观、大方，注重环保意识和景观设计，力求污水厂厂区景观与周边环境和谐。

（9）结合工程实际，考虑部分中水回用，以满足污水处理厂生产过程中的污泥脱水冲洗用水及厂内绿化、景观、厕所冲洗等用水。

第二章污水处理厂工艺方案
2.1进、出水水质水量
根据提供资料，污水处理工程设计规模：2×104 m3/d。

平均时处理量Q＝833 m3/h，时变化系数Kz＝1.48,最大时处理量Qmax＝1233m3/h。

该工程主要为城市污水，其进水水质如下：
单位：mg/L 项目CODcr BOD5SS TP NH3-N TN 指标（mg/L）≤500 ≤250 ≤350 ≤8 ≤40 50
出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

单位：mg/L 项目出水水质
BOD520
COD Cr60
SS 20
NH3-N 8（15）
TP 1
pH 6~9
TN 20
2.2 污水处理工艺
目前，较为常见的生物脱氮除磷工艺主要有A2/O工艺、氧化沟工艺及SBR 及其变形等工艺，根据建设部、国家环境保护局、科技部印发的《城市污水处理及污染防治技术政策》中针对处理日规模在10万吨以下的污水厂推荐采用氧化沟工艺、SBR等工艺，因此，结合污水处理厂进出水水质及国家有关技术政策，以氧化沟工艺及SBR工艺作为候选方案。

但由于SBR工艺控制复杂、构筑物及其设备闲置率高、设备维修维护麻烦、撇水器出水能耗损失较大，对污水处理厂运行管理人员要求较高等诸多缺点，因
此，本方案设计推荐采用氧化沟工艺。

（1）氧化沟的工艺描述
氧化沟工艺是50年代由荷兰工程师发明的一种新型活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此氧化沟又名“连续循环曝气池”。

氧化沟工艺不仅能去除污水中的有机物、悬浮物，而且在脱N除P方面表现了很好的性能。

近年来氧化沟工艺发展较快，种类较多，目前国内外应用较多的氧化沟有奥贝尔（Orbal）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、多沟交替工作型氧化沟等。

各种氧化沟的处理机理是相同的，区别在于池型和曝气方式不同。

在氧化沟中，几倍乃至上百倍于进水的循环混合液，使进水达到快速混合稀释，对污水的水质水量具有较强抗冲击负荷能力，出水水质稳定。

氧化沟法不必为进行反硝化而专门设置一套循环系统，它自身的循环水量远远满足反硝化的需要，节约了能耗和运行费用。

氧化沟一般不设初沉池，由于泥龄较长，剩余污泥已得到一定程度的好氧稳定，无需再设污泥消化稳定装置，剩余污泥经浓缩、脱水后即可最后处置。

（2）DE氧化沟描述
本工程设计采用DE氧化沟对城市污水进行处理。

DE氧化沟是丹麦Kruger 公司在间歇运行的氧化沟基础上发展的一种新型的氧化沟。

DE型氧化沟为双沟半交替工作式氧化沟系统，具有良好的生物脱氮功能。

若在DE氧化沟前增设一个厌氧区，可实现生物脱磷。

DE型氧化沟还具有以下特点：出水水质好；可以不需单独设置二沉池，处理流程短，节省占地；不需单独设置反硝化区，通过运行过程中设置停曝期进行反硝化，具有较高的氮去除率。

整个系统由两条相互联系的氧化沟与单独设立的沉淀池组成。

氧化沟仅进行曝气（脱碳、硝化）和推动混合（反硝化），而沉淀过程在沉淀池中完成。

这样提高了设备和构筑物的利用率。

2.3 污泥处理工艺
由于本工程污水处理工艺采用生物脱氮除磷工艺，污泥龄较长，污泥性质较为稳定，剩余污泥量较少，而且工程规模较小（为2万m3/d），对污泥进行消化
意义不大，可以采用直接浓缩脱水的方式处理。

污泥的机械脱水目前使用较多的有卧式螺旋离心机和带式污泥压滤机，就脱水效果来看，卧式螺旋离心机和带式污泥压滤机效果相当，脱水后污泥含水率可达75%左右。

就工程造价而言，卧式螺旋离心机：带式污泥压滤机=70:40。

因此，带式污泥浓缩压滤机的性价比最好。

将脱水机形式进行技术经济比较，结果如下表所示。

比较项目卧式螺旋离心机带式污泥浓缩压滤机
原理
利用离心沉降原理，使固液分
离
利用滤带过滤，使固液分离
絮凝剂药量3kg/吨干污泥4kg/吨干污泥
脱水后泥饼含
水率
约75%
运行时噪声76-80dB 70-75dB
耗电量10kW/m3污泥 3.6kW/m3污泥
工作时间24小时12小时
污泥切割机需要不需要
滤带冲洗水不需要，但停机前需对腔体进
行冲冼
10m3/h·m（滤带）
运行状况脱水过程中当进料浓度变化
时，转鼓和螺旋的转差及扭矩
会自动跟踪调整，自动化操作。

脱水过程中当进料浓度变化时，
带速、带的张紧度、加药量冲洗
水压力需调整，操作要求较高
工作环境占用空间较小，安装调试较简
单，配套设备有加药和进、出
料输送机，整机全密封操作，
车间环境较好
占地面积较大，配套设备除加药
和进、出料输送机外，还包括清
洗泵、空压机等，需高压水不停
冲洗，车间环境较差。

维修难易维修需生产厂家专业人员，维
修周期较长
维修较简单
设备投资一次投资大一次投资较小
经过上述比较，卧式螺旋离心机主要优点是节省药剂、不需冲洗、附属设
备少，缺点是噪音大、电耗高；带式污泥压滤机优点是电耗低、噪音小、运行稳定。

本工程在设计上推荐采用带式污泥浓缩压滤机。

2.4 设备优选
2.4.1 关于工艺设备选型的几点说明
工艺设备选型主要采用节能型、技术可靠的产品，一般设备选用国内成熟可靠的产品，部分关键设备拟选用进口产品。

进口设备为潜水搅拌机、内回流泵和部分自控设备，该部分国内设备与进口设备质量差距较大，采用进口设备效率较高，可降低全年运转费用，安全可靠性高。

紫外消毒设备考虑综合比较进口设备或国产成熟设备情况，待招投标阶段比较筛选后决定。

其它产品：如吸泥机、浓缩机、压滤机、阀门、水力控制装置、各种管材等方面均采用国内成熟设备。

2.4.2 格栅
格栅有弧形、旋转式、回转式、阶梯式等。

由于回转式格栅具有噪声低、结构紧凑、运行平稳、安装简便、日常维修工作量少等优点，故考虑采用回转式格栅。

2.4.3氧化沟曝气设备
主要向氧化沟生物处理区供氧，通过曝气量的严格计算，使用转盘曝气机，在满足曝气需要的情况下，也同时满足水力流动的要求。

2.4.4 二沉池刮吸泥机
本工程考虑采用中心传动刮吸泥机，在施工中对二沉池池体的施工要求可大大降低，减少施工难度。

第三章工程设计
3.1 工艺流程
本工程设计2×104m3/d，根据国家《室外排水设计规范》(GB50014-2006)，确定污水量总变化系数K总=1.48。

污水处理工艺采用厌氧+DE氧化沟生物除磷脱氮工艺，污泥处理采用带式浓缩脱水一体机。

主要处理构筑物包括：粗格栅及进水泵房、细格栅及旋流沉砂池、DE氧化沟、二沉池、污泥泵房、污泥浓缩脱水机房等。

处理工艺流程如下：
粗格栅和进水泵房细格栅和旋流沉砂池
污水自流进入装有粗格栅的格栅井，污水中较大杂质在此被拦截；然后经污水泵提升进入细格栅井，水中杂质在此被进一步去除。

污水经过细格栅进入旋流沉砂池去除一些砂粒。

旋流沉砂池出水进入配水井，配水井将废水平均分配给两座厌氧池，厌氧池与DE氧化沟合建。

污水经生化处理后进入二沉池，达标后排放。

沉淀池污泥通过吸泥机排至厌氧区，部分作为剩余污泥排入污泥泵房，最终污泥通过带式污泥浓缩脱水一体机脱水后，泥饼外运处理。

3.2 总平面布置
1．厂区道路布置：厂区主干道路宽5m，沥青路面。

主干道路转弯半径6～
9m，满足行车要求。

人行支路宽2m，转弯半径2～4m。

2．工程建成后，厂内除建、构筑物和道路占地外，其余面积考虑绿化园林景观。

3.3 高程设计
1．污水经进水泵房提升后能自流流经各处理构筑物，并尽量减少提升扬程，节省能耗。

2．污水处理厂尾水通过重力排放。

3．尽量减少厂区填挖方量，节省投资。

3.4 污水处理构、建筑物
3.4.1 粗格栅及进水泵房
设计一座，采用格栅间与进水泵房合建形式的半地下式湿式泵房，钢筋混泥土结构。

格栅间为一条进水渠，渠宽0.7m，渠内安装0.6m宽的回转式格栅。

进水泵房为半地下式泵房，钢筋混凝土结构，安装四台湿式潜污泵，三用一备。

主要设备性能：
a.粗格栅
设备数量：1台
设计参数：过栅流速V=0.8m/s
设备宽度600mm
栅渠宽度B=700mm
栅条间隙b=20mm
栅前水深h=1000mm
格栅安装倾角α=75°
配电功率P=0.75kW
过栅允许水位差△h ma×=200mm
b.制水闸门
MXF700型明杆式镶铜铸铁方闸门
设备数量：1组
性能参数：阀门规格700×700mm
c.水泵
类型：潜水排污泵
设备数量：4台(3用1备)
性能参数：流量：500m3/h
扬程：14m
功率：30kw
水泵安装配置：水泵采用自动耦合安装方式。

3.4.2 细格栅及旋流沉砂池
细格栅设于沉砂池进水端，与沉砂池合建，设一条流槽，格栅前、后分别留有检修闸门。

细格栅采用机械回转式格栅，栅渣采用无轴螺旋输送、压滤处理后外运。

主要设备性能：
a.细格栅
过栅流速：1.0m/s
设备宽度 700mm
栅渠宽度 800mm
栅条间隙 10mm
栅前水深 900mm
格栅安装倾角α=75°
过栅水位差△h ma×=200mm
配电功率P=1.1kW
b.无轴螺旋输送机
设备数量：1组
性能参数：总长L=4m
螺旋直径Φ200mm
配套功率P=1.1kW
输送能力2.0m3/h
c.旋流沉砂设备
设备数量：2组
性能参数：沉砂池直径Φ2430mm
沉砂池深度1150mm
砂斗直径1000mm
砂斗深度1350mm
功率 0.55kW
搅拌沉砂池配套装置2组，P=0.55kW
提砂泵流量Q=5m3/h，H=8m，P=0.37kw, 数量2台
d.螺旋砂水分离器
设备参数：2组
性能参数：处理量Q=15～20L/s
配电功率P=0.37kW
3.4.3 配水井
配水井一座，采用矩形宽顶堰，堰上水头0.285m，堰宽0.8m。

3.4.4 厌氧池与DE氧化沟
厌氧池和DE氧化沟各2座，处理规模20000m³/d。

采用厌氧池与氧化沟合建。

厌氧池停留时间1h，有效水深3m，单池容积416.7m³，池体尺寸为：6×24×3.5.在每座厌氧池安装两台潜水搅拌机，叶轮直径1400mm，流量4.39m³/s，电机功率2.2kw。

两个氧化沟相互连通，串联运行，交替进水。

沟内设转碟曝气机，既对氧化沟内进行曝气充氧，又起推流作用。

该工艺运行过程可分为四个阶段：阶段A：污水与二沉池回流污泥均流入厌氧池，经池中的搅拌器作用使其充分混合，避免污泥沉淀，混合液进入第一沟。

第一沟在前一阶段已进行了充分的曝气和硝化作用，微生物已吸收了大量的磷。

在该阶段，第一沟转盘以低转速运转，仅维持沟内污泥悬浮状态下环流，因供氧量不足，此系统处于缺氧状态，反硝化菌将上阶段产生的硝态氮还原成氮气逸出。

第二沟的出水堰自动降低，处理后的污水由第二沟流入二沉池。

在阶段A的末了时，由于第一沟处于缺氧状态，吸收的磷将释放到水中，因此此沟中磷的浓度将会升高。

而第二沟内转盘在整个
阶段均以高速运行，污水污泥混合液在沟中保持恒定环流，转盘所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮，微生物吸收水中的磷，因此该沟中的磷浓度将下降。

阶段B：污水与二沉池回流污泥进入第一沟，此时第一沟与第二沟的转盘均高速运转充氧，进行硝化过程。

同时，进水中的磷与阶段A第一沟释放的磷进行磷的吸收，在第二沟中混合液磷含量低，处理后污水由第二沟进入二沉池。

阶段C：阶段C与阶段A相似，第一沟和第二沟的工艺条件互换，功能刚好相反。

阶段D：阶段D与阶段B相似，阶段B与阶段D是短暂的中间阶段。

第一沟和第二沟的工艺条件相同。

两个沟中转盘均高速运转充氧，使吸收磷的微生物和硝化菌有足够的停留时间。

但第一沟和第二沟的进出水条件相反。

氧化沟总长60m，总宽24m，有效水深4m。

氧化沟用曝气转碟进行表面曝气，一座氧化沟需6m长的φ1500转碟曝气机组4组，每组配用电机功率22kW。

（1）设计参数：
设计需氧量1.47kgO2/去除kgBOD5，4.6kgO2/去除kgNH3-N，-2.6kgO2/还原。

经计算单池需氧量202.2kg/h。

kgNO
3
设计流量：20000m3／d
设计规模： 10000 m3／座·d
污泥龄： t=20d
混合液污泥浓度： 4000mg/L
污泥产率系数： Y=0.5kgMLSS/kgBOD5
污泥内回流比：100%
污泥负荷Ls: 0.1kgBOD5/(kgMLSS·d)
（2）主要设备性能：
1)潜水搅拌机
数量：4台
单台功率：2.2 kW
2）曝气转碟
供氧量：2.46kgO2／片·h
规格：21片碟片/组 L=6m
数量：8组
功率：22kW
3）剩余污泥泵
数量：3台（1台冷备）
参数：Q=20m3/h，扬程h=12m，功率P=2.2kW。

4)污泥回流泵
设备数量 3台（3用1备）
设备参数流量Q=350m3/h
扬程H=6.0 m
功率P=11kW
3.4.5 二沉池
设计两座辐流式沉淀池，沉淀池直径为30m，有效水深2.7m。

采用中心传动吸泥机
（1）设计参数
表面负荷q=0.9m3/m2·h，沉淀时间3h。

（2）主要设备性能
中心传动吸泥机
数量：2台
尺寸：直径30m
功率：2.2kW。

3.4.6 污泥脱水机房
污泥浓缩脱水机房一座，共设1层，在脱水机房外侧布置出泥间。

污泥浓缩脱水前需投加药剂，药剂采用聚丙烯酰胺（PAM）。

将混凝用助凝剂PAM及污泥脱水用药剂PAM共用一组玻璃钢搅拌机及PAM溶液池。

脱水加药量按干泥量的4‰考虑。

选用颗粒或粉末高分子絮凝剂。

加药间内设2组溶解装置，絮凝剂药液通过加药泵进入脱水机。

设置2台带式浓缩压滤机，配套安装2台加药泵和2台反冲洗水泵。

污泥经脱水后可直接掉入水平无轴螺旋输送机，再通过倾斜螺旋输送机
输送至脱水机房外，等待下一步处置。

脱水前污泥含水率99.2%，脱水后污泥含水率80%。

带式压滤机运行时间每天12小时。

（1）设计参数
带式压滤机工作制：12小时/天
单台处理干污泥量W=1150Kg/d
单台处理湿污泥量V＝144m3/d
污泥含水率P＝99.2%
压滤后含水率：80%
聚合物投加量：4kg聚合物/吨干泥
（2）主要设备性能
a.带式浓缩脱水一体机
设备数量：2套
性能参数：进泥固体负荷 120Kg/（m·h）
滤带宽度B=1.0m
b.污泥螺杆泵：
设备数量：2台
设备性能：Q＝10～15m3/h，H＝30m
功率：N=2.2kW
c.无轴螺旋输送机
设备数量：2组
性能参数：总长L=4m
螺旋直径Φ200mm
配套功率P=1.1kW
3.4.7 附属构筑物
根据工程需要和有关规定，污水处理厂设如下附属建筑：
综合楼设于污水厂最南端，主体构筑物一层。

另设有变配电间、预留深度处理单元等。

3.4.8 附属设备
污水处理厂内附属设备主要有：化验设备、机修设备及运输设备三大类。