污水处理厂课程设计

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

目录

山东省东营市某城镇污水处理厂工艺初步设计 .............................................................................................. 2

第一章概论 .................................................................................................................................................. 2

1.1 项目名称 ...................................................................................................................................... 2 1.2 设计资料 ....................................................................................................................................... 2 1.3 污水处理程度要求 ...................................................................................................................... 3 1.4 设计任务 ...................................................................................................................................... 3 1.5 设计依据 ...................................................................................................................................... 3 第二章污水处理厂工艺设计 ...................................................................................................................... 4

2.1 污水处理厂设计规模确定 .......................................................................................................... 4 2.2 污水处理厂工艺流程方案的提出 .............................................................................................. 5 2.3 方案的技术经济比选 .................................................................................................................. 6 2.4 处理工艺的确定 .......................................................................................................................... 6 第三章污水处理构筑物的设计及计算 ...................................................................................................... 7

3.1粗格栅 ........................................................................................................................................... 7 3.2污水提升泵房 ............................................................................................................................... 9 3.3集配水井 ....................................................................................................................................... 9 3.4细格栅 ........................................................................................................................................... 9 3.4 平流沉砂池 .................................................................................................................................11 3.5 SBR反应池 ................................................................................................................................. 12 3.6曝气系统 ..................................................................................................................................... 17 3.7接触消毒池 ................................................................................................................................. 21 3.8计量设备 ..................................................................................................................................... 23 第四章污泥处理系统 ................................................................................................................................ 26

4.1污泥浓缩池 ................................................................................................................................. 26 4.2贮泥池 ......................................................................................................................................... 29 4.3污泥脱水机房 ............................................................................................................................. 31 第五章污水处理厂布置 ............................................................................................................................ 31

5.1污水处理厂总平面布置 ............................................................................................................. 31 5.2污水处理厂高程布置 ................................................................................................................. 33

1

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

山东省东营市某城镇污水处理厂工艺初步设计

第一章概论

1.1 项目名称

山东东营市某城镇污水处理厂工艺初步设计

1.2 设计资料

1.2.1水量资料：

·设计人口：近期规划人口23000人，远期规划人口60000人； ·生活污水最大日排放标准：200L/人；

·工业污水与公共建筑最大日污水量：13000m3/d； ·取生活污水、工业废水的水量时变化系数：Kh=1.3； ·取水量日变化系数为Kd=1.1。 1.2.2 污水水温：

污水平均水温按15℃计算。

1.2.3 气象资料：

全年气温最高为40℃，最低为-13℃，全年降雨量为600mm，暴雨强度按长岛地区的计算。常年主导风向为西南风。

1.2.4 城镇自然特征及污水厂规划资料：

该城镇是一座位于黄河入海口的黄泛区内的新型社会主义现代化石油城，占地5.25平方公里，呈椭圆状，该镇地形由北向南略有坡度，平均坡度为0.5％，地面平整，海拔高度为2.3~3.5m，属黄河冲击粉质砂土区、土质盐碱、处于地震波及区，极值冻土深度为57cm。镇东有卫东河，镇南西北有神仙沟，两河在镇东北汇合后流向渤海湾，汇合处附近河宽20m，河床-1.5m，河道水位+0.5m，附近地面标高2.10~2.40m。

污水厂位于该镇东北神仙沟与卫东河交汇处，征地20049平方米，设计地面标高为2.3m，污水厂四角坐标：（0,123）、（0,0）、（156,123）、（170,0）；污水厂污水进水总管直径为Dg800，其沟底标高（进水泵房处）为-4.410m（相对地面标高为±0.000），设计充满度为0.75；经处理后的水排至神仙沟，排水管道长度为30m，由于该城镇污水的N、P均未超标，初沉池与二沉池剩余污泥经浓缩后不需消化直接脱水后，可供处理厂南面的苗圃作肥料用。

2

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

1.3污水处理程度要求

进水水质及处理后水质要求 表1-1

项目 BOD COD SS

原水水质（mg/L）

250 400 250

出水水质（mg/L）

≤20 ≤70 ≤25

注：1、达到中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准·GB18918－2002》二级标准；

2、对N、P指标不作要求。

1.4 设计任务

根据所给资料进行污水处理流程的确定、污水处理厂总平面布置和处理构筑物高程布置（各构筑物之间的水头损失由经验值估算）。

1.5设计依据

·《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918－2002） · 《室外排水设计规范》（GB50014-2006）

· 《市政工程可行性研究投资估算编制办法》（628号-1996） · 《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）

· 《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-89） · 《给水排水设计手册·第5册·城镇排水》 中国建筑工业出版社 · 《给水排水设计手册·第11册·常用设备》中国建筑工业出版社 · 《给水排水设计手册·第12册·器材与装置》中国建筑工业出版社 · 《污水处理构筑物设计与计算》韩洪军 哈尔滨工业大学出版社 · 《水处理工程设计计算》韩洪军杜茂安 中国建筑工业出版社 · 《排水工程（上·下册）》第四版 张自杰 中国建筑工业出版社

3

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

第二章 污水处理厂工艺设计

2.1 污水处理厂设计规模确定

污水是生活污水、工业废水、被污染的雨水的总称。由于该城镇污水管网系统为分流制，故污水厂的设计规模按生活污水和工业废水来确定。 ①、最高日生活污水量Q1的确定：

近期规划人口数N=23000人，远期规划人口数N=60000人，最大日污水定额q=200L/（人·d），故最大日生活污水量：

近期Q1=N×q=23000×200=4600000L/d=4600m3/d 远期 Q1=N×q=60000×200=12000000L/d=12000m3/d ②、最高日工业废水与公共建筑污水量Q2=13000m3/d ③、设计最高日污水量Qd的确定：

近期 Qd=Q1+Q2=4600+13000=17600m3/d 远期 Qd=Q1+Q2=12000+13000=25000m3/d ④、设计最高日最高时污水量Qh的确定：

按最不利情况设计：即生活污水量最大日与工业废水与公共建筑污水量最大日在同一天，且最大时在同一时刻，故设计最高日最高时污水量Qh

近期Qh = Kh×Qd= 17600×1.3÷24 = 953.33 m3/h=0.256m3/s 远期 Qh = Kh×Qd= 25000×1.3÷24 = 1354.17m3/h=0.376m3/s ⑤、污水厂设计规模的确定

满足设计地区最高日污水量Qd和设计地区最高日最高时污水量Qh这样才能真正达到设计污水处理厂的设计处理要求，才能保证污水厂的处理负荷在设计处理负荷之内，保证污水厂的高效处理能力，保证污水厂的安全运行能力，达到污水处理厂设计要求。故该污水厂近期设计规模为：Qh=250L/s；远期设计规模为：Qh=376L/s。

该污水厂分为3个系列，分两期建设，近期建两组，远期再新增一组。

4

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

2.2 污水处理厂工艺流程方案的提出

污水处理厂的工艺流程系指保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，采用的污水处理技术各单元的有机组合。

在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑确定各技术单元构筑物的型式，两者互为制约，互为影响。

污水处理工艺流程选定，以污水的处理程度（见表2-1）为处理工艺的主要依据，综合工程造价与运行费用、原污水的水质与水量的变化情况、运行管理水平及当地的地形、气候等各项自然条件等因素的影响。

污水中各种污染物处理程度表2-1

项目 进水 出水 去除率

BOD(mg/L) COD (mg/L) SS (mg/L)

200 20 90％

400 70 82．5％

250 25 90％

为了达到表2的处理要求，即要求处理工艺能有效地去除BOD5、COD、SS。现有三种可供选择的工艺流程：①普通活性污泥法；②SBR法

两种方案的工艺流程图如图2所示：

回流污泥进水格栅间污水提升泵房接触氧化池出水沉沙池初沉池曝气池二沉池泥饼外运污泥处理系统剩余污泥 （ａ）普通活性污泥法工艺流程图

进水 中格栅 污水提 升泵房 细格栅 沉砂池 ＳＢＲ池 消毒 出水 泥饼外运 （ｂ）ＳＢＲ法工艺流程图

图2-1工艺流程图

污泥处 理系统

5

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

2.3 方案的技术经济比选

方案一：传统活性污泥工艺

传统活性污泥法，又称推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池，在曝气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中地有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后续污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降－浓缩性能也不断地变化。

传统活性污泥法的特点是：

a曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。

b 对悬浮物和BOD的去除率较高，运行稳定。

c 推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，对氮磷的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。

方案二：SBR工艺

SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。

与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点：池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击；工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理；反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀；SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造；脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果；工艺流程简单、造价低。

2.4 处理工艺的确定

该城镇属中小型城市，设计人口60000人，日最大产污水量25000m3/d，属于中小型污水处理厂。

中小型污水处理厂具有以下特点：水量水质变化较大；占地受到限制；由于规模较小，一般不设污泥消化，应采用污泥产率低的方案；为减少工作人员配置，一般要求自动化程度较高，降低经营成本。

根据设计的污水处理程度，按技术先进、经济合理的原则，结合该城镇污水处理厂规划用地、经济条件等因素综合考量后确定方案2，即SBR为该城市污水厂的处理工艺。

6

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

第三章 污水处理构筑物的设计及计算

3.1粗格栅

泵前粗格栅按远期规模（即Qmax=0.376m3/s）设计，设两组格栅，一用一备。格栅简图见图3-1：

图3-1格栅简图

3.1.1 设计参数

最高时流量设计Qmax=376L/s=0.376m3/s；栅前流速V1=1m/s，栅条宽度S=0.01m，栅条间距e=0.025m，栅条部分长度0.5m，格栅安装倾角α=60°（采用机械清渣），单位栅渣量w=0.05m3栅渣/(103m3污水)，进水渠道渐宽部分展开角α1= 20°。采用矩形截面栅条。 3.1.2设计计算 ①、每日栅渣量

W=

QmaxW1?864000.376?0.05?86400=?1.3m3/d＞0.2m3/d

1000?1.11000Kz 宜采用机械清渣。

②、栅前水深h：根据原始资料知污水厂污水进水总管直径为Dg800，水深为0.6m，则进入格栅间的栅前水深以此为依据，故栅前水深h=0.6m。

③、格栅间隙数：

7

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

n?Qmaxsin?0.376sin60??24

evh0.025?1?0.6验算平均水量流速?= 0.97m/s，符合(0.6~1.0m/s的要求)。 ④、栅槽宽度：

B2=s(n-1)+ne=0.01×(24-1)+0.025×24=0.83m（取0.9m）

⑤、进水渠道渐宽部分长度：

取进水渠宽B1=0.8m，渐宽部分展开角α1= 20°

L1?B2-B10.9?0.8?0.14m

2tan?2?tan20?⑥、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：

L2=0.5?L1=0.07(m)

⑦、过栅水头损失：因栅条为矩形截面，取k=3：

s4???()3? = 2.42 ， k=3

bh1???4?22g?sin??k

0.0130.972?2.42?()??sin60??3

0.02519.6?0.09m⑧、栅后槽总高度：

取栅前渠道超高0.3m

H1=h+h2=0.9m

栅前槽高

H1=h+h1+h2=1.0m

⑨、栅条总长度：

L=L1+L2+0.5+1.0+

0.9

tan60?H1

tan60? =0.14+0.07+0.5+1.0+

=2.23(m)

8

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

3.2污水提升泵房

本设计采用地下湿式矩形合建式泵房，泵房按远期设计流量设计。 设计流量：

近期最高日最高时流量Qmax=0.376m3/s，近期高日最高时流量Qmax= 0.250 m3/s； 集水池最低水位标高设为-7.71m，细格栅水位标高为3.585m，取泵内水头损失为2m，安全水头2m，则水泵扬程为15.4m。

按流量和扬程两参数选取水泵，污水泵房设计尺寸为10m×8m。

3.3集配水井

在污水行进的过程中，不可避免的遇到分流的现象。此时，则需要设置配水井，配水井并不只起到分流的作用，而且还具有减压及均匀水质的作用，为此必要时必须设置配水井。

本设计取停留时间T=10min，则配水井的体积为：

V?QT?0.376?10?60?225.6m3

取有效水深h=8m，则配水井面积为：

A?V225.6??28.2m2 h8则配水井的直径为：

D?4A?π4?28.2 ?5.99m（采用6m）3.143.4细格栅

设计中选择3组，每组格栅与沉砂池合建，细格栅出水直接与沉砂池相连。 每组格栅最高时设计流量Qmax=125L/s=0.125m3/s；栅前流速V1=1m/s，栅条宽度S=0.01m，栅条间距e=0.01m，栅条部分长度0.5m，格栅安装倾角α= 60°（采用机械清渣），单位栅渣量w=0.1m3栅渣/(103m3污水)，进水渠道渐宽部分展开角α1= 20°。采用矩形截面栅条。

①、每日栅渣量

W1?QmaxW1864000.125?0.1?86400??0.76m3/d

1000Kz1000?（1.1?1.3）

9

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

泵前粗格栅已去除的栅渣量为：W1?1.3?0.43m3/d 3故细格栅每日去除的栅渣量为：W= W1+ W2=0.76-0.43=0.33m3/d＞0.2m3/d 故宜采用机械清渣。

②、栅前水深h：设栅前水深h=0.4m。 ③、格栅间隙数：

n?Qmaxsin?0.125sin60??30

evh0.01?1?0.4验算过栅流速?= 0.97m/s，符合(0.6~1.0m/s的要求)。 ④、栅槽宽度：

B2=s(n-1)+ne=0.01×(30-1)+0.01×30=0.59m（取0.6m）

⑤、过栅水头损失：

因栅条为矩形截面，取k=3：

s4???()3? = 2.42 ， k=3

bh1???4?22g?sin??k

0.0130.972?2.42?()??sin60??3

0.0119.6?0.291m

⑥、栅后槽总高度：

取栅前渠道超高0.3m

H1=h+h2=0.7m

栅前槽高

H1=h+h1+h2=1.0m

⑦、栅条总长度：L=0.5+1.0+

0.7?0.3

tan60?H1

tan60?=0.5+1.0+

=2.1(m)

10

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

3.4平流沉砂池

3.4.1 设计说明

沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重比较大的无机颗粒，以免这些杂质影响后续构筑物的正常运行。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝气沉砂池、竖流沉砂池和多尔沉砂池等。

平流式沉砂池是常用的形式，污水从池一端流入，呈水平方向流动，从池另一端流出，它的构造简单，具有基建、运行费用低和处理效果好，工作稳定且易于排除沉砂的优点。

故本设计采用平流沉砂池。 3.4.2 设计计算

根据《室外排水规范》及设计手册，池内污水的水平流速取V=0.25m/s，最大流量时在池内停留时间取t=40s，有效水深取取h2=0.8m，每组设计流量Q=125L/s。 ①、沉砂池长度为：

L=Vt=0.25×40=10m

②、水流断面积为：

A=Q/ V=0.125/0.25=0.5㎡

③、池宽度：

每格池子宽度为:

B=A/ h2=0.5/0.8=0.625m

池总宽度为：

B总=B×3=1.875m 则每格的宽度为0.625m≥0.6m。 ④、沉砂室所需容积：

设排泥间隔时间T=2d，单位污水量的悬浮物泥砂量：X=30m3/ (106m3污水)，则所需容积为：

V= Qmax XT×86400/（K总×106） =0.376×30×2×86400/（1.1×1.3×106）= 1.36m3

⑤、每个沉砂斗容积为：

设每一分格设两个沉砂斗，则每个沉砂斗容积为： V=1.36/（2×3）=0.23 m3

⑥、沉砂斗各部分尺寸及容积为：

设斗底宽a1=0.6m，斗壁与水平面的倾角为600，斗高h3`=0.35m。 则沉砂斗上口宽：

a=2×h3`/tan600＋a1=2×0.35/ tan600＋0.6=1m

沉砂斗容积：

V= h3`×（2a2＋2aa1＋2a12）/6

=0.35×（2×1×1+2×0.6×1+2×0.6×0.6）/6 =0.23m3≥0.23m3

⑦、沉砂池高度：

采用重力排砂，设计池底坡度为i=0.06，坡向砂斗：

11

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

L2=（L－2a）/2=（10－2×0.9）/2=4.1m. 沉砂区高：

h3= h3`＋i L2=0.35＋0.06×4.1=0.6m

池总高度H：

H= h1＋h2＋h3= 0.3＋0.8＋0.6=1.7m 式中超高 h1取0.3 m。

3.5 SBR反应池

3.5.1、工艺原理

SBR法的工艺设施由曝气装置、上清液排出装置（滗水器）以及其它附属设备组成的反应器。SBR对有机物的去除机理为：在反应器内预先驯化一定量的活性微生物（活性污泥），当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机污染物转化为CO2、H2O等无机物，同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质（活性污泥）与水沉淀分离，废水得到处理。

SBR法不同于传统活性污泥法，在流态及有机物降解上是空间的推流的特点，该法在流态上属完全混合型，而在有机基质含量是随时间的进展而降解的。这种方法由一个或多个SBR反应器（曝气池）组成，曝气池的运行操作是由：①流入；②反应；③沉淀；④排放；⑤待机等5个工序组成的，如图3-2所示：

进水曝气进水期反应期沉淀期排水期闲置期

图3-2SBR工艺操作流程

SBR工艺的操作过程如下： ① 进水期

进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。

SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，进水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。

曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充

12

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

水后期曝气）。

② 反应期

在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧—缺氧—好氧的交替过程。

虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。

③沉淀期

相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。

④排水期

活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。

⑤闲置期

作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。

本设计的运行方式采用低负荷间歇进水方式。

3.5.2、设计参数拟定

BOD-污泥负荷为LS = 0.25kgBOD/(kgMLSS·d)；近期设2组，远期新增1组，每组反应池数N=2；反应池深H=5m；排出比为1/m=1/2.5；活性污泥界面以上最小水深为0.5m；MLSS浓度为CA=2000mg/L。

3.5.3反应池运行周期各工序时间计算 ①、曝气时间：

TA?②、沉降时间：

初期沉降速度

24?Cs24?200 ??2.6h（采用4h）Ls?m?CA0.25?2.5?2000Vmax?7.4?104?t?CA

-1.7m/h

13

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

水温15℃时

Vmax?7.4?104?15?2000-1.7?2.7m/h

因此，必要的沉降时间为 水温15℃时

Ts?③、排出时间：

H?（1/m）??5?（1/2.5）?0.5??0.93h

Vmax2.7 沉淀时间取1h，排出时间2h。 ④、一个周期所需要的时间：

Tc?TA?TC?TD?4?2?1?7h

所以周期次数n为

n=24/7=3.4

n以3计，则每一个周期为8h。 ⑤、进水时间

TF?Te/N?8/2?4h

3.5.4、平面尺寸计算 ①、每组反应池容量：

V?m2.5?QS??8333?3472m3 n?N3?2②、进水流量变动的计算：

根据进水时间和进水流量的变动模式，求得一个循环周期的最大流量变动比r=1.5， 超过一周期污水进水量△Q与V的对比

△Q/V = (r-1)/m = (1.5-1)/2.5 = 0.2

如其他反应池尚未接纳容量，考虑流量之变动，各反应池的修正容量为

V·?V（1??Q/V）?3472?（1?0.2）?4166m3

反应池水深5m，则必要的水面积为

4166÷5=833㎡

此外，在沉淀排出工艺中可能接受污水进水量V的10%，则反应池的必要安全容量为

14

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

?V??Q-?Q·?（0.2-0.1）?3472?347.2m3

V·?V??V?3472?347.2?3819m3

反应池水深5m，则反应池表面积为：

3819÷5=764㎡

SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。单池平面（净）尺寸为39m×10m（长比宽在1/1~2/1之间）。 ③、曝气池的各种水位

反应池的设计运行水位如图3-3所示：

图3-3SBR反应池的设计运行水位

排水结束时水位

h1?H?1?1m?112.5?1??5???2.5m ?Qm1?0.22.5V基准水位

h2?H?1?11?5??4.17m ?Q1?0.2V高峰水位

h3?5m

溢流水位

h4?5?0.5?5.5m

污泥界面

h0?2.5-0.5?2m

15

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

3.5.5、进出水系统设计

1、SBR池进水设计

查资料得进水的流速一般为0.6m∕s—1.5m∕s。沉砂池的来水通过DN300mm的管道送入SBR反应池，管道内的水流最大流速为0.88m/s。在每一组SBR池进水管上设电动阀门，以便于控制每池的进水量，进水管直接将来水送入曝气池内。

2、SBR池出水系统

SBR池采用滗水器出水，本设计中采用旋转式滗水器（见图3-4）。

图3-4 旋转式滗水器示意图

日处理量Q=25000m3/d，池子数N=6，周期数n=3，排水时间TD=2h，则每池的排水负荷为：

QD?Q250001???11.57m3/min NnTD6?3?2603

每池设置2台滗水器（1用1备），则排水负荷为11.57m/min，考虑到流量变化系数r=1.5，则滗水器的最大排水负荷为：

QDMAX?11.57?1.5?17.4m3/min

16

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

3.5.6、排泥系统

查资料得污泥的流速为0.5m∕s ，排泥时间为（6?5.82）h。

本设计中采用穿孔管排泥。穿孔排泥管沿尺长方向布设，管径DN200mm，孔眼直径为20mm，孔眼间距0.5m，孔眼方向向下，与水平方向成45°角交错排列。排泥管中心间距3m，共6根，总排泥管的管径为DN300mm，在排泥总管上设流量计，以控制排泥量。

3.6曝气系统

本设计采用鼓风曝气系统。

3.6.1、需氧量

1、平均时需氧量

·O2?a·QSr?bVXV

式中：

O2——混合液需氧量（kgO2/d）；a·——活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需的氧气kg数，对于生活污水，a·值一般采用0.42?0.53，此处取值0.5；Q——污水的平均流量m3/d；Sr——被降解的BOD浓度（g/L）；

b·——每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧气kg数，此处取值0.15；XV——挥发性总悬浮固体浓度（g/L）；·根据a·?0.5，b ?0.15，Sr?200-20?180，O2?0.5?83331802000?0.75??0.15?3900? 1.110001000?1559.3kg/d?65kg/h 2、最大时需氧量

最大时需氧量计算方法同上，只需将污水的平均流量换为最大流量

O2max?0.5?8333?1.3?1802000?0.75?0.15?3900? 10001000?1852.5kg/d?77.2kg/h 3、最大时需氧量与平均时需氧量之比

O2max77.2??1.19 O265

17

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

3.6.2、供气量

本工程采用WM-180型网状膜微孔空气扩散器，敷设于池底0.2m处，淹没深度为4.8m，计算温度为30℃。

选用WM-180型网状膜空气扩散装置，其特点不易堵塞，布气均匀，构造简单，便于维护和管理，氧的利用率较高。每个扩散器服务面积为0.5㎡，动力效率2.7~3.7，氧利用率12％~15％。 kgO2/（KW·h）查表得20℃和30℃时，水中饱和溶解氧值为：

CS（20）?9.17mg/L；CS（30）?7.63mg/L

1、空气扩散器出口处的绝对压力

Pb?1.013?105?9800H

式中Pb——出口处的绝对压力（Pa）； H——扩散器上淹没深度（m）。 设计中取Ｈ＝4.8m

Pb?1.013?105?9800?4.8?1.503?105Pa

空气离开曝气池地面时，氧的百分比

Ot?21?（1-EA）?100％

79?21（1-EA）式中 Ot——氧的百分比（％）；

EA——空气扩散器的氧转移 效率。设计中取EA?12％

Ot?21?（1-0.12）?100％?18.96％

79?21（1-0.12）2、曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）

Csb（30）?C（SPb2.066?105?Qt ）42

18

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

式中 Csb（30）——３０℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（ｍｇ／Ｌ）； CS——３０℃时，在大气压力条件下，氧的饱和度（ｍｇ／Ｌ）。

Csb（30）1.503?10518.96?7.63?（?）?9mg/L 5422.066?10换算为在20℃条件下，脱氧水的充氧量

R0???????CRCS（20）sb（T）-C??1.024T-20

式中 Ｒ——混合液需氧量（ｋｇ／ｈ）；

CS（20）——20℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（ｍｇ／Ｌ）； ?、?——修正系数； ?——压力修正系数；

Ｃ——曝气池出口处溶解氧浓度（ｍｇ／Ｌ）。

设计中取??0.82、??0.95，??1，C?2.0 平均时需氧量为：

R0?65?9.17?92.5kg/h 30-200.82??0.95?1?8.63-2??1.024最大时需氧量为：

R0?77.2?9.17?110kg/h 30-200.82??0.95?1?8.63-2??1.024曝气池供气量： 曝气池平均时供气量为：

GS?R092.5??2569.4m3/h

0.3EA0.3?0.12曝气池最大时供气量为：

GS?R0110??3057.6m3/h

0.3EA0.3?0.12

19

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

3.6.3、布气系统设计

1、布气系统计算

每组SBR池平面面积为39×20m×5.5m（有效水深为5m），按照平面布置知每两座SBR池合建一起，在相邻两SBR池的隔墙上设1根供气干管，为两个SBR池供气。在每根干管上设5对曝气竖管，两池共10条配气竖管。

曝气池的平面面积为780㎡，每个扩散器的服务面积按0.49m计，则所需空气扩散器的总数为：

780?1592个 0.49每根竖管上安装的空气扩散器的个数为：

1592?318个，取为320个 5每个空气扩散器的配气量为：

3057.6?1.57m3/h

390?5设空气干管流速v1=15m/s，支管流速v2=10m/s,小支管流速v3=5m/s，则空气干管直径

D干管?4GS?3600?v14?3057.6?0.268m，选用DN300mm钢管

3600???15配气竖管的数量n=5，则空气支管直径

D竖管?4GS?5?3600?v24?3057.6?0.147m，选用DN150mm钢管

5?3600???10安装曝气器的小支管直径：

D支管?4Gs?1600?3600?v34?3057.6?0.011m，选用15mm钢管1600?3600???5

2、空压机选择

空气扩散装置安装在距离池底0.2m处，曝气池有效水深为5m，空气管路内的水头损失按1.5m计，则空压机所需压力可按下式估算：

P?(1.5?H-0.2)?9.8?(1.5?4.8)?9.8?61.74KPa

20

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

第四章 污泥处理系统

污泥处理厂在处理污水的同时，每日要产生污泥，这些污泥若不进行有效处理，必然要对环境造成二次污染。由于本工程采用SBR法，未设初沉池，故这些污泥是来自SBR池的剩余污泥。

由于本工程规模较小，产生的剩余污泥量少，故近期不进行消化处理，预留远期土地。 本工程污泥处理系统流程为：SBR池污泥----浓缩池----贮泥池----脱水----作为肥料外运。

4.1污泥浓缩池

污水处理厂的污泥是由液体和固体两部分组成的悬浮液。污泥处理最重要的步骤就是分离污泥中的水分以减少污泥体积，否则其他污泥处理步骤必须承担过量不必要的污泥体积负荷。

污泥中的水分和污泥固体颗粒是紧密结合在一起的，一般按照污泥水的存在形式可分为外部水和内部水，其中外部水包括孔隙水、附着水、毛细水、吸附水。污泥浓缩的目的在于去除污泥颗粒间的空隙水，以减少污泥体积，为污泥后续处理提供便利条件。污泥浓缩有重力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩、微孔滤机浓缩及隔膜浓缩等。其中重力浓缩适于活性污泥、活性污泥与初沉污泥的混合体以及消化污泥的浓缩，气浮浓缩适于密度接近1的疏水物质。重力浓缩根据运行方式不同分为连续式、间歇式，本次设计采用的是连续式重力浓缩。

①、污泥浓缩池简图见图4-1：

Rh1h2ir1600r2h3h4h5

图4-1 污泥浓缩池

②、设计参数

(1）污泥浓缩池的固体负荷为30~60kg/(㎡·d)； (2）污泥浓缩时间不宜小于12h，也不宜超过24h；

(3）当浓缩池不设刮泥机时，污泥斗斜壁与水平面形成的角度不小于50°，设刮泥机时，池底坡度为1/20；

26

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

(4）刮泥机周边线速度一般为1~2m/min，池底坡向泥斗的坡度不小于0.005； （5）浓缩池有效水深为4m；

（6）当浓缩前含水率为99.2％~99.6％时，浓缩后含水率为97％~98％。

③、剩余污泥量的确定

（1）每座曝气池的剩余污泥量

?XVSS?Y（Sa-Se）Q平-KdVXV

式中：?X----每日增长的污泥量（kg/d）； Y----污泥产率系数，一般采用0.5~0.7； ； Q平----污水平均流量（m3/d）

Sa----曝气池进水BOD浓度（mg/L）； Se----曝气池出水BOD浓度（mg/L）； Xv----挥发性污泥浓度MLVSS（mg/L）； V----曝气池的容积（m3）；

根据前面计算结果，设计中取Sa=200mg/L，Se=20mg/L，Y=0.6，V=3900m3，Xv=2000mg/L，Kd=0.06

?X?0.6?（200-20）?25000-0.06?3900?2000/1000 1.1?3?1000?818.2-468?350.2kg/d每日排出的剩余污泥量

Q1?本设计中f=0.75

?X fQ1?(2）.剩余活性污泥量以体积计：

350.2?467kg/d

0.75Q2?100Q1100?467?3??140.1m3/d?0.00162m3/s

（100-p）?（100-99）?1000式中：Q2----剩余活性污泥量，m3/d；

?Xss----产生的悬浮固体，kgSS/d； P----污泥含水率（%）；

?----污泥密度，以1000kg/m3；

27

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

④、浓缩池的结构计算

进入浓缩池的剩余污泥量为0.00162m3/s，建2座浓缩池，则单池流量为：

Q?0.00162?0.00081m3/s?2.92m3/h 2（1）沉淀部分有效面积：

F?QC2.92?10??24.3m2 G1.2式中：C一流入浓缩池的剩余污泥浓度，一般采用10kg/m3；

G一固体通量，一般采用0.8~1.2kg/(m2·h)，设计中取1.2kg/(m2·h)；

(2）浓缩池直径：

D?设计中直径取6m； (3）浓缩池的容积：

4F?3.144?24.3?5.6m

3.14V?QT?0.00081?3600?14?40.82m3

式中T一浓缩时间，一般采用12~16h，设计取14h； (4）浓缩池的有效水深：

h2?V40.82 ??1.68m（取1.7m）F24.3(5）浓缩后的剩余污泥量：

Q1?Q(6）池底高度：

100-p100-99?0.00162??0.00054m3/s

100-p0100-97辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%坡度，刮泥机连续转动将污泥推入污泥斗。池底的高度；

h4?D6?0.01i??0.03m 22式中：i一池底坡度，一般采用0.01；

(7）污泥斗容积：

28

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

h5?tg?(a?b)?tg55(2.5?0.5)?2.9m

式中：?一泥斗倾角，一般采用550；

a一污泥斗上口半径，取2.5m； b一污泥斗底部半径，取0.5m； 污泥斗的容积：

11V1??h5(a2+ab?b2)???2.9?(2.52?2.5?0.5?0.52)?10.8m3

33污泥斗中污泥停留时间：

T?(8）浓缩池高度：

V10.8??3.7h

3600Q13600?0.00081 h?h1?h2?h3?h4?h5?0.3?1.7?0.3?0.03?2.9?5.23m（取5.4m）式中：h1一超高，一般采用0.3m；

h3一缓冲层高度，一般采用0.3~0.5m，设计中取0.3m；

(9）每座浓缩池浓缩后分离出的污水量：

q?Qp-p099-97?0.00162??0.000108m3/s

100-p100-97式中：Po一浓缩前污水含水率，一般采取99%； P一浓缩后污水含水率，一般采取97%；

(10）刮泥装置

浓缩池底部采用中心传动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将污泥推入污泥斗。

4.2贮泥池

4.2.1、贮泥池作用

浓缩后的剩余污泥和初沉污泥进入贮泥池，然后经投泥泵进入消化池处理系统。本工

程近期不设计消化池，预留远期建设，贮泥池主要作用为：调节污泥量，贮泥池起到泵前调节池的作用，平衡后处理装置的流量。

29

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

4.2.2、贮泥池计算

贮泥池用来贮存来自浓缩池的污泥，由于泥量不大，本设计采用2座贮泥池，贮泥池采用竖流沉淀池构造。

1.贮泥池设计进泥量

由于本工艺未设初沉池，故贮泥池设计进泥量即为SBR池的剩余污泥量

Q?0.00054m3/s?46.66m3/d

2.贮泥池的容积

V?式中V??贮泥池计算容积（m3）；Q?t 24nn??贮泥池个数；

t--贮泥时间（h），本设计取8h；Q--每日产泥量（m3/d）。本设计n=2

V?贮泥池设计容积

46.66?8?7.78m3

24?2V?a2h2?122h（ 3a?ab?b）3h3?tg?(a?b)/2

式中 V----贮泥池容积（m3）； ； h2----贮泥池有效深度（m）； h3----污泥斗高度（m）

a----污泥贮池边长（m）； b----污泥斗底边长（m）； ?----污泥斗倾角，一般采用60°。

设计中取n=2个，a=2m，h2?2m，污泥斗底为正方形，边长b=1m，则

?2-1?h3?tg60??2???0.87m

??V?2?2?2?符合要求。

1?0.87?（22?2?1?12）?10.03m3＞7.78m3 330

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

3.贮泥池高度：

h?h1?h2?h3

式中h----贮泥池高度（m）；

，一般采用0.3m； h1----超高（m）

； h2----污泥贮泥池有效高度（m）。 h3----污泥斗高（m） 设计中取h=3.17m。

4.3污泥脱水机房

从浓缩池排污泥含水率约为97%，对其脱水使其降至60%~80%。 脱水污泥量计算：

Q?Q0式中P1=97%，P2=75%

100-P1100-97?46.66??5.60m3/d

100-P2100-75M?Q(1?p2)?1000?5.60?(1?0.75)?1000?1399.8kg/d

式中Q一脱水后的污泥量； Q0一脱水前污泥量； M一脱水后干污泥重量；

近期脱水污泥产量为933kg/d，远期污泥产量为1399.8kg/d。

第五章 污水处理厂布置

5.1污水处理厂总平面布置

5.1.1、污水处理厂总平面布置原则

该污水处理厂为新建工程，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。总平面图布置时应遵从以下几点原则：

(1）废水及污泥处理构筑物是处理站的主体，应布局合理，以期投资少而运行方便。不同构筑物之间距离适宜，一般在5-10m，污泥脱水设备应在下风向，脱水污泥能从旁门运走。

(2）合理布置生产附属设备，泵房尽量集中，靠近处理构筑物，鼓风机房要靠近曝气池，和办公室保持必要的距离，以防止噪声干扰。

31

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

(3）办公构筑物应与处理构筑物保持一定距离，位于上风向。

(4）废水及污泥采用明渠输送，以便检修精通，管线要短，曲折少。 (5）处理站应有给水设备，排水管线及雨水管线。

(6）处理站内必须设置事故排水渠以及超越管线，以便在停电及某些构筑物检修时，废水能越过检修构筑物而进入下一处理构筑物，或直接进入事故水渠。

(7) 厂区内应有通向各处理构筑物及附属建筑物的道路。 (8）平面布置应考虑远期的发展，留有余地。

(9）废水及污泥应有计算设备，以便积累运行数据。 (10）严寒地区应有防冻设施。 5.1.2、主体和辅助构筑物

根据建筑物和各构筑物的要求，查《城镇污水处理厂附属建筑物和附属设备标准》（CJJ31—98），考虑到本工程的实际情况，各主体及附属构筑物、建筑物设计尺寸情况如表5-1所示：

各筑物一览表表5-1

编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 构筑物名称 控制井 粗格栅间 污水提升泵房 细格栅 沉砂池 配水井 SBR反应池 接触消毒池 鼓风机房 氯库及加氯间 变配电间 污泥浓缩池 贮泥池 污泥脱水车间 堆棚 维修间 化验室 办公大楼 车库 运动场 仓库 食堂 锅炉房 澡堂 宿舍 传达室 喷泉 数量（个/座） 1 1 1 3 3 1 3 1 1 1 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 设计尺寸（m） 3×3 10×4 10×8 4×4 12×4 ?6 39×10 23×12 20×10 12×10 20×10 ?6 2×2 8×8 10×8 20×8 12×10 30×12 12×12 12×12 12×10 8×6 8×8 10×8 30×8 6×3 ?6 备注 合建 合建 包括机、电修间 共3层 共2层

32

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

5.2污水处理厂高程布置

5.2.1高程布置的原则

高程布置应综合考虑提升泵的扬程或进水管渠标高、厂区地区标高、地形、处理构筑物、排水水体的特征水位等因素来确定。

具体设计时应遵循以下原则：

(1)认真计算管道沿程损失、局部损失，各处理构筑物计量设备及联络灌区的水头损失，考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加，并且留有一定的余地。

(2)考虑远期发展，水头要留有安全余量。

(3)避免处理构筑物之间跌水等浪费水头现象，充分利用地形高差，实现自流。 (4)在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的全扬程以降低运行费用。

(5)需要排放的处理水，在常年大多数时间里能自流排放水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位。因为其出现时间较短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的较高水位作为排放水位，当水体水位高于排放水位时，可进行短时间的提升排放。

(6）尽可能使污水处理厂的出水管渠高程不受水体洪水顶托，并能自流。 5.2.2 各段管路的水头损失

各段管路的水头损失见表5-2所示：

管路水头损失计算表表5-2

管渠及构筑物名称 出水口至计量堰 计量堰至接触池 接触池至SBR池 SBR池至配水井 配水井至沉砂池（细格栅） 细格栅至污水泵站 管渠设计参数 水头损失（m） 流量 （L/s） D（mm） I（‰） V（m/s） L（m） 沿程 局部 合计 0.376 0.376 0.376 0.125 0.376 0.376 明渠 700 700 400 700 700 1.63 1.67 1.67 3.32 1.67 1.67 0.98 0.98 0.98 0.99 0.98 0.98 30 20 50 38 52 12 0.049 0.007 0.056 0.033 0.005 0.038 0.084 0.013 0.096 0.126 0.019 0.145 0.087 0.013 0.100 0.020 0.003 0.023 合计 0.459 5.2.3各构筑物的损失 各构筑物的损失估算如表5－3所示：

各构筑物水头损失表表5-3

构筑物名称 粗格栅 细格栅 沉砂池 配水井 水头损失（m） 0.1 0.3 0.1～0.25取0.20m 0.1～0.2 取0.2m 构筑物名称 SBR反应池 混合器 消毒池 巴氏计量槽 水头损失（m） 0.25～0.5取0.4m 0.3m 0.2m 0.1m 构筑物总水头损失：∑h=0.1+0.3+0.2+0.2+0.4+0.3+0.2+0.1=1.8m

33

东营某城镇污水处理厂工艺初步设计

5.2.4污水处理高程布置

污水厂设置了终点泵站，水力计算以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，沿污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。

由于河流最高水位较低，污水厂出水能够在洪水位时自流排出。因此污水高程布置时主要考虑土方平衡，设计中以出水口水位标高1.6m为基准，由此往前推算其它构筑物。计算结果见表5-4：

构筑物及管渠水面标高计算表 表5-4 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 管渠及构筑物名称 出水口至计量堰 计量堰 计量堰至接触池 接触池 接触池至SBR池 SBR池 SBR池配水井 配水井 配水井至沉砂池 沉砂池 沉砂池至细格栅 细格栅 水面上游标高 水面下游标高 构筑物水面标高 地面标高 （m） （m） （m） （m） 1.656 2.006 2.044 2.244 2.64 3.04 3.185 3.385 3.485 3.685 3.685 3.985 1.6 1.656 2.006 2.044 2.244 2.64 3.04 3.185 3.385 3.485 3.685 3.685 1.831 2.144 2.84 3.285 3.235 3.835 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 2.3 5.2.5污泥处理构筑物高程布置 1.污泥处理构筑物的水头损失

当污泥以重力流排出池体时，污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出流水头计算，浓缩池、贮流池取1.5m，二沉池一般取1.2m。 2.以SBR池为起点，计算各污泥处理构筑物的标高。构筑物及管渠水面标高计算表5-5：

构筑物及管渠水面标高计算表 表5-5

序号 1 2 3 构筑物名称 SBR池 污泥浓缩池 贮泥池 水面标高 （m） 2.640 7.000 4.300 底面标高 （m） -1.960 1.900 1.430 顶面标高 （m） 3.840 7.300 4.800 地面标高 （m） 2.300 2.300 2.300

附录：

图一：污水厂平面布置图 图二：污水厂高程布置图

34

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7w97.html