镇污水处理厂的毕业设计

摘 要

本设计的主要任务是城镇污水处理厂的设计，设计规模为850000m3/d，采用了Carrousel 2000氧化沟处理工艺。设计进水水质中氮磷含量较高，因此在设计处理工艺是还需要考虑脱氮除磷技术，由于污水厂规模较小，污水日变化量较大，因此，在设计过程中选择适应该情况的氧化沟工艺。在氧化沟前添加厌氧池，以提高除磷效果。实现出水水质达标且稳定的目的

污水处理工艺为Carrousel 2000氧化沟工艺，污泥处理工艺为污泥浓缩脱水工艺。该污水厂的污水处理流程为：从泵房到沉砂池，进入氧化沟，二沉池，最后出水；污泥的流程为：从二沉池排出的剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，经过浓缩的污泥进一步脱水后，运至垃圾填埋场。

本设计与现行的城市生活污水处理工艺相比具有明显的优势：（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。（3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温，水质，水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。（4）脱氮效果还能进一步提高。（5）电耗较小，运行费用低。

设计结果表明：污水处理厂处理后的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准。

关键词：城市污水；Carrousel 2000氧化沟工艺；脱氮除磷；工艺设计

Abstract

The main task of this design is the sewage treatment plant in town design size 85000m3 / d, with the Carrousel 2000 oxidation ditch treatment process.

The high level of nitrogen and phosphorus, The smaller quality of wasterwater and the changable of capacity,these are some factors that must beconsidered as choosing the wasterwater treatment press. Nitrogen and phosphorus must be removed together with suspended solid and organics in the design. So the carrousel oxidatian ditch process is employed. In addition,the aeration tank was import in order to enhance the removel of phosphorus. to get a better and steady effluent quality. Thus it is extensively adaptability, totally suitable for reality originally purpose.

Sewage treatment process for the Carrousel 2000 oxidation ditch process, sludge treatment process for the sludge thickening and dewatering process. The sewage treatment plant process: from the pumping station to the grit chamber, into the oxidation ditch, secondary sedimentation tank, the final effluent; sludge process: from the secondary sedimentation tank sludge discharged from the first into the concentration tank, for pollution soil enrichment, and then into the storage basins, was concentrated in the sludge and then sent to the belt filter press, and further dehydrated, transported to the landfill.

The design of the existing urban wastewater treatment process has significant

advantages compared to: (1) has a unique hydraulic flow characteristics, are conducive to active sludge biological cohesion (2) without first settling tank, organic suspended solids in aerobic oxidation ditch to achieve a stable level. (3) BOD load is low, so that oxidation ditch has on water temperature, water quality, water movement has strong adaptability, low sludge yield, Needless to nitrification. (4) can further improve nitrogen removal. (5) low power consumption, low operating costs.

Design results show that: the sewage treatment plant treated effluent to

achieve \in a B standard.

Key words：Urban sewage; Carrousel 2000 oxidation ditch process; nitrogen and

phosphorus removal; Process Design

第一篇 设计说明书

1 概述

1.1 设计任务

某市污水处理工程设计

1.2 设计资料

1.2.1设计水量 设计规模8.5万m3/d

1.2.2 设计水质

水质指标：处理后污水水质应满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，其进水水质和排放标准见表1。

表1 进水水质和排放标准 单位：mg/L

项 目 进水水质 排放标准

6～9

20

60

20

8

6～9

240

457

204

25

pH值

SS

CODcr

BOD5

NH3－N

41 TN

TP

5.2

20

1

1.2.3 城市区域概况

（1）地理位置 该市位于京广线中段，市区地理坐标东经112度、北纬33度。辖区东西长约124km、南北宽51km，呈东西向带状。全市辖区总面积为3052.5km2，其中市区建成面积为17.5 km2。

（2）气象水文 该市属于暖温带季风气候区，其特点是四季分明，春季干旱多风沙，夏季炎热雨集中，秋高气爽，日照长，冬季寒冷少雨雪。历年平均气温为14.7摄氏度，夏季最热月在七月，平均气温为32.6摄氏度，冬季最冷月在1月，平均气温为-2.5摄氏度。最大冻土深度为18cm。秋冬两季多北和偏东风，春季多南和偏南风，夏季多南和南偏东风。月平均风速为2-4m/s。多年平均日照时数为1967h，多年平均降水量为727.7mm。

清河全长149km，市区流长10.5km。1958年以前属常年性河流，之后逐渐

演变成季节性河流。近年来由于大量工业及生活废水的排入，使其成为一条纳污性河流。东清河流经市区长度为13.6km，设计20年一遇防洪流量为139m3/s，河道比降为1/4000，河道底宽12m，口宽20～30m。

市区浅层地下水埋深一般在6～8m；由于浅层地下水连年超量开采，在市区中心已形成了大范围的漏斗。中深层地下水为60m一下的含水层，属于承压水层，与浅层地下水层间隔有厚度为数十米的粘土及亚粘土层，没有明显的越层补给现象。

1.2.4 污水排放

该市目前市区用水人口为30万人，大生活用水量现状值为156L/（人·d），生活用水排放系数为0.8，则总生活用水量为3.7万m3/d。工业废水年排放量为127万m，相当于3.5万m/d。预计五年后总排放量达到9万m/d。

污水处理厂场地呈长方形，东西长200m，南北长138m。地面高程65m。厂区进水口位于场地西侧中间。进水渠底高程62m。排放水体最高水位61m。

3

3

3

1.3 设计依据

1.3.1设计原则

(1)执行国家关于环境保护的政策，符合国家地方的有关法规、规范和标准； (2)采用先进可靠的处理工艺，确保经过处理后的污水能达到排放标准； (3)采用成熟 、高效、优质的设备，并设计较好的自控水平，以方便运行管理；

(4)全面规划、合理布局、整体协调，使污水处理工程与周围环境协调一致；

(5)妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物，以免造成二次污染； (6)综合考虑环境、经济和社会效益，在保证出水达标的前提下，尽量减少工程投资和运行费用。

1.3.2 参考文献

1.1 进水闸井

1.1.1 设计计算

设进水管直径 D=400mm，进水闸井尺寸为：2×2×4m。出水设两道方形闸井，尺寸为：600×600mm。在井深 2m处设事故排放口，选用圆形闸门，直径 D=400mm 1.1.2 设备选用

选用 ZM(A)QF-400型镶铜铸铁方闸门两座，QSL-400型手轮式启闭机两台。

选用 ZMQF-400型铸铁圆形闸门一座，QSL-320型手轮式启闭机一台。 构筑物尺寸：2×2×4m。 1.2 粗格栅

格栅是由一组平行的金属栅或筛网制成，安装在污水管道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等。粗格栅的作用是拦截较大的悬浮物或者漂浮物，以保护后面的水泵。在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最

大过流能力的 80%，以留有余地。

1）设计参数

格栅采用远期设计

采用两座格栅池，每组分两个。 污水流量Q=85000m3/d=983.80L/s 栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v=0.9m/s 栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b=60mm 栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°

单位栅渣量ω1=0.01m3栅渣/103m3污水 污水总变化系数K2?2.7?1.3 Q0.11设计最大流量Qmax?Q?K2?85000?86400?1.33?1.28m3s 2)设计计算 (1)栅前槽宽 跟据Qmax?B1v2，B1?2Qmax?v2?1.28?1.7m 0.9格栅门设计两组，按两组同时工作设计。一格停用，一格工作校核。则：栅前水深h?B11.7??0.85m(取0.9） 22（2）栅条间隙数

n?Qmaxsin?1.28sin60???24.49（n取25个）

vhb0.9?0.9?0.06(3)栅槽有效宽度

B2?S(n?1)?bn?=0.01?(25?1)?0.06?25?1.74m

(4)过栅水头损失（h1）

v20.0130.92h1?kh0?k?sin??3?2.42?()?sin60??0.025m

2g0.062?9.81式中：ε——ε=β（s/b）4/3;

h0——计算水头损失，m;

k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 β——阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42

（5）栅前总高度

4H1?h?h2?0.9?0.3?1.2m

h2——栅前渠道超高0.3m (6)栅槽总高度

H?h?h1?h2?0.9?0.025?0.3?1.225m

（7）进水渠道渐宽部分长度

L1?B2?B11.74?1.7??1.82m

2tan?12?tan20?α1——为进水渠展开角

（8）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L2?L11.82??0.91m 22（9）栅槽总长度

L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=1.82?0.91?1.0?0.5?0.71=4.94m （10）每日栅渣量

W?86400QmaxW186400?1.28?0.01??0.85m2d?0.2m2d

1000K21000?1.3所以宜采用机械格栅清除 （11）计算草图如下：

图3.2 粗格栅计算草图

3）设备选型

粗格栅选用BLQ型格栅除污机，两共四台。 进水泵房

1）设计参数

设计流量：最大设计流量为110500m3/d， 平均日设计流量为85000m3/d。 2）设计计算

根据后续高程计算，求出提升泵站的设计扬程为（ ）m，根据流量和扬程选定提升泵的型号为300QW型潜污泵，设备共4台，两用已备

细格栅

拟建2座

细格栅的作用是拦截粗格栅未截留的固体悬浮物和漂浮物。 1）设计参数

污水流量 Q=85000m3/d=983。8L/s 栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.9m/s 栅条宽度s=0.01m，格栅间隙b=10mm 栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=75° 单位栅渣量ω1=0.02m3栅渣/103m3污水

污水总变化系数Kz?1.3， 设计最大流量Qmax?1.28m3s

2）设计计算

B1v2(1)设栅前水深为h=0.9m, 跟据Qmax?（2）栅条间隙数

n?计算得:栅前槽宽B1?1.7m

Qmaxsin?1.28sin75???151.70（n取152个）

vhb0.9?0.9?0.01(3)栅槽有效宽度

B2?S(n?1)?bn?=0.01?(152?1)?0.01?152?3.03m

(4)过栅水头损失（h1）

v20.0130.92h1?kh0?k?sin??3?2.42?()?sin60??2.59m

2g0.012?9.81式中：ε——ε=β（s/b）4/3;

h0——计算水头损失，m;

k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 β——阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42

（5）栅前总高度

4H1?h?h2?0.9?0.3?1.2m

h2——栅前渠道超高0.3m (6)栅槽总高度

H?h?h1?h2?0.9?2.59?0.3?3.79m

（7）进水渠道渐宽部分长度

L1?B2?B13.03?1.7??2.22m

2tan?12?tan20?α1——为进水渠展开角

（8）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L2?L12.22??1.11m 22（9）栅槽总长度

L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=2.22?1.11?1.0?0.5?0.32=5.15m （10）每日栅渣量

W?86400QmaxW186400?1.28?0.02??1.70m2d?0.2m2d

1000K21000?1.3所以宜采用机械格栅清除

沉砂池

设计采用旋流式沉砂池，将水中的悬浮物质通过重力作用下沉淀去除。旋流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分和沉砂斗组成。具有无机颗粒沉淀效果好，工作稳定，结构简单，排沉砂较方便等优点。

1）设计参数

设计流量：Q=983.8L/s查给水排水手册第五册选用型号300的池子。 a.本设计采用一座旋流沉砂池；

b.最大设计流速为0.25m/s，最小设计流速为0.15m/s； c.沉砂池的超高取0.3m。 2）设计计算

由于旋流沉砂池是定型设备，故本设计不进行计算，而直接选择设备。本设计选用的设备为：

表3-2旋流沉砂池尺寸表：

处理能力（L/s） 池径（mm） 310 3050 有效水深（mm） 750 沉砂斗高度（mm） 1550 厌氧池 设计参数

最大流量 Qmax?1260 L/s设置4座 每座设计流量315L/s

水力停留时间 T=2.0h 污泥浓度 X=4g/L

污泥回流液浓度 Xc=10g/L 设计计算 （1）厌氧池容积

V?Qmax?T?315?10?3?2.0?3600?2268m3 （2）厌氧池的尺寸

水深取h=5m，则厌氧池面积

V2268A???454m2

h5厌氧池直径D：D?4A??4?454?24m 3.14

设水面超高为0.3m

故池总高 H=h+0.3=5.3m （3）污泥回流量计算

① 回流比计算

R?X4??0.67

XC?X10?4② 污泥回流量

QR?R?Qmax?0.42?315?10?3?86400?11430.72m3d

氧化沟 设计参数

设计流量：Qa=85000m3/d；

设计平均流量：Q=21250m3/d； 座数：4；

MLSS=4000mg/L； f=MLVSS/MLSS=0.75

污泥产率系数Y=0.5kgSS/kgBOD； 衰减系数Kd?0.055d?1 设计计算

（1） 计算硝化菌的生长速率u0硝化所需要最小污泥平均停留时间?cm

u0?0.47e0.098(T?15)N???DO??????0.051T?1.158?K?DON?10?????O@?

8???2??1?0.47e0????0.224d0.051?15?1,158???8?10??2?2??u0---硝化菌生长速率d? T—15?C

???N—出水NH4?N浓度?mgL?

DO—氧化沟溶解氧浓度?mgL? pH—7.2

KO2?O2?mgL?,氧的半速率常数。取2.0?mg满足硝化最小污泥停留时间为

L?

?cm?1u?4.5d。

0选择安全系数来计算氧化沟设计污泥停留时间

?cd?SF?cm?2.5?4.5?11.25d，SF取2.5。由于考虑对污泥进行稳定，实际设计泥龄

?=30，对应的生长速率um实际为

um?130?0.33d?1

(2)计算去除有机物及硝化所需要的氧化沟体积

V?YQ(S0?Se)?0.5?21250?(404?20)?20??7820m3

X(1?Kd?)3000?(1?0.05?30)S0--进水BOD浓度 Se--出水BOD浓度

（3）计算反硝化所需增加氧化沟体积（单组），假设反硝化条件时的溶解氧浓度

DO?0.2mgL，计算温度采用15?C?rDN?0.07mgNO3(mgVSS?d),则

，20?C，反硝化速率取

?N?rDN?1.09(T?20)?1?DO??0.036mgNO??mgVSS?d? rD根据MLVSS浓度和计算所得的反硝化速率，反硝化所要求增加的氧化沟的体积。由于合成的需要，产生的生物污泥中约含有12%的氮，因此首先计算这部分的氮量。每日产生的生物污泥量为?xvss:

?Y?0.5???3????xvss?Q(S0?Se)??21250204?20??10?782kgd ???1?K???1?0.05?30?d??由此生物合成的需氮量为12%?782?93.84kgd

折合每单位体积进水用于生物合成的氮量为：93.83?1000?21250?4.42mgL

?反硝化NO3?N量?NO3?41?20?4.42?16.58mgL

所需去除氮量?SNO#?16.58?21250?1000?352.33kgd 因此反硝化所要求增加的氧化沟的体积为

V???SNO3?XrDN?352.33?3262m3

3?0.036所以，每组氧化沟总体积为

V???V?V??3262?7820?11082m3

氧化沟设计水力停留时间为

HRT?V???Q?0.5h

（4）确定氧化沟工艺尺寸：设计有效水深4.0米，宽度为6米，超高取0.5米，则所需总长度为461.75米

（5）每组沟需氧量的确定：速率常数K?0.22d。

?Q2?QS0?Se?1.42?xvss?4.5Q(N0?Ne)?0.56?xvss?2.6Q?NO3?Kt1?e21250204?202125021250???1.42?782?4.5??12.58?0.56?782?2.6??16.58?0.22?510001?e10001000?5063kgd如取水质修正系数??0.85，??0.95压力修正系数??1，温度为20?C，25C?时的饱和溶解氧浓度分别为

C20?9.17mgL,C25?8.4mgL

标准状态需氧量：

SOR?C20O29.17?5063??8082kgd?337kgh

????C25?C?1.02425?200.85?0.95?8.4?2?1.0245采用垂直轴表面曝气器，根据设备性能，动力效率为1.8kgQ2kW?h。因此需要的设备功率为187kW.

（6）回流污泥量计算：根据物料平衡： 进水?TSS?Q?XRQR??Q?QR?X 式中QR——回流污泥量md

XR——回流污泥浓度，根据公式：

3106? XR?SVISVI取100，?取1，XR为10000mgL

240?21250?10000?QR??21250?QR??4000

QR?1415m3d

回流比R?QR1415??67% Q21250（7）每组剩余污泥量计

?x?Q?SY/f(1?Kd?)??X1Q?XeQ??10?3?1211kgd??21250?(204?20)?0.5/0.75(1?0.05?30)??(240?168)?21250?20?21250X1?TSS?VSS

VSS?TSS?0.7

TSS-总悬浮物浓度?mgL?

L?

VSS-挥发性悬浮物浓度?mgXe?出水悬浮物浓度?mgL?

二沉池的设

设计流量 Q=85000m2d=3541.67m2h=1.28m3/s；

表面负荷 q=1.0m3/(m2?h)； 沉淀时间 t=3.5h；

出水堰负荷 1.5L(s?m)； 氧化沟内混合液浓度为Nw=4kg/m3 沉淀池缓冲层高度0.3m 池底坡度为0.05 沉淀池数量 4座； 沉淀池型 圆形辐流式 设计计算

（1）沉淀部分水面面积

F?Q3541.67??885.42m2 nq4?1.0（2） 池子直径 D?4?F??4?885.42?33.58m2（取34）

3.14（3） 实际水面面积

3.14?342F???885.18m2

44（4） 校核表面负荷

q?,?D2Q3541.67??1.0m3(m2?h) nF4?885.18（5） 单池设计流量

Q0?Q3541.67?1000??245.95Ls 44?86400（6） 校核堰口负荷 q1?Q0245.95??0.65L/(s?m)

3.6?D3.6?3.14?34 校核固体负荷

q2?(1?1)QNW?24(1?1)?885.42?4?24??192.05?192kg(m2.d)

F885.18 (7)澄清区高度

Qt885.42?3.5,???3.50m h2F885.18校核径深比为

34?3.5?10.8（满足6~12的比例）

(8)污泥浓缩区高度

??? h2(1?R)Q0Nwt?(1?1)?885.42?1.5??2.0m

0.5(Nw?CU)F0.5?(4?8)?885.18(9)池边水深

??h2???0.3?3.5?2.0?0.3?5.8m h2?h2(10)沉淀池高度

设池底坡度为0.05，污泥斗直径为2米，池中心与池边落差为

h3?0.0524?3?0.525m 2污泥斗高度h4，设污泥斗直径，D2?1.0m上口直径D1=2.0，陡壁与水平夹角为60?则

h4?D1?D2tan60??0.8m（取1.0） 2H?h1?h2?h3?h4?0.3?5.8?0.5?1.0?7.6m

h1___超高取0.3

接触消毒池 3.9.1 设计参数

设计廊道式接触反应池1座 设计流量： Qma=1.28m3/s

水力停留时间： T=0.5h=30min 设计投氯量为： ?＝5.0mg/L

平均水深： h=2.5m 隔板间隔： b=2.0m 3.9.2 设计计算

（1） 接触消毒池的尺寸计算[11]

① 接触池容积

V?Qmaxt?1.28?30?60?2304m3

② 接触池表面积

接触池平均水深设计为2.75m，则接触池面积

V2304F???837.8m2

h2.75③ 廊道宽 Q0.64b???1.17m，取1.2

hv2.75?0.2④ 接触池宽

（采用9个隔板，则有10个廊道） B?10?1.2?12m ⑤ 接触池长度 F837.8L???69.82m，取70

B12

（2） 接触消毒池计算示意图

（3） 加氯间

① 加氯量

氯量按每立方米污水投加5g计，则每天需要氯量

W?5?85000?10?3?425kg

② 加氯设备

选用4台ZJ-2型转子加氯机，三用一备，单台加氯量为10kg/h，加氯机外型尺寸为550mm×310mm×710mm。

污泥处理系统

在城镇污水处理过程中，产生大量的污泥，如果不予以有效的处理和处置，还会对环境产生二次污染。污泥在最终出之前必须进行处理，目的是降低有机物含量并减少水分，使最终处置的体积减少，便于运输和处理。

污泥泵房

设计污泥回流泵房2座，分别位于两座沉淀池之间，每个泵房承担两座沉淀

池的污泥回流和剩余污泥排放。 设计参数

污泥回流比： 正常回流比为5000，泵房回流能力按10000计； 设计污泥回流量： 85000m3/d； 剩余污泥流量[13]： 4840m3/d。 污泥泵

污泥回流和剩余污泥排放分别独立运行，便于操作。 污泥回流泵 6台（4用2备），型号 250QW-700-11型潜污泵[14]。

剩余污泥泵 4台（2用2备），型号 250QW-100-11型潜污泵。

表3.12 250QW-700-11型潜水排污泵主要技术参数

流量/(m3/h)

700

扬程/m 11

转速/(r/min)

1450

功率/kW 22

集泥池

（1）容积

按一台泵最大流量时6min的出流量设计[15]，则集泥池的有效容积V

700V??6?70m3 （3.11-1）

60考虑到每个集泥池安装5台泵（3台回流泵，2台剩余污泥泵），取集泥池容积为100m3。

（2）面积

有效水深H取2.5m，则集泥池面积F

Q100 F?1??40m2 （3.11-2）

H2.5集泥池长度取10m，则宽度B

F40 B???4m （3.11-3）

l10集泥池平面尺寸 L?B?10m?4m

集泥池底部保护水深为1.2m，则实际水深为3.7m。 （3）泵位及安装

潜污泵直接置于集水池内，经核算集水池面积远大于潜污泵的安装要求。潜污泵检修采用移动吊架 污泥浓缩池

污泥浓缩池仅处理剩余活性污泥。

拟采用辐流式重力浓缩池

设计要求

1. 进泥含水率

当为初次污泥时,其含水率一般为95%～98%;当为剩余活性污泥时,其含水率一般为99.2%～99.6%;当为混合活性污泥时,其含水率一般为98%～99.5% 2. 污泥固体负荷

当为初次污泥时,污泥固体负荷宜采用80～120kg/(m2·d); 当为剩余活性污泥时,污泥固体负荷宜采用30～60kg/(m2·d); 当为混合活性污泥时,污泥固体负荷宜采用25～80kg/(m2·d) 3. 浓缩后污泥含水率

由二沉池进入污泥浓缩池的污泥含水率,当采用99.2%～99.6%时,浓缩后污泥含水率宜为97%～98% 4. 污泥停留时间

浓缩时间不宜小于12小时,但也不要大于24小时,以防止污泥厌氧腐化 5.有效池深

一般为4m,最低不小于3m 设计参数

1. 污泥初始含水率P0=99.4%

2. 污泥浓度C=6g/L； 3. 浓缩后污泥含水率为98% 4. 污泥停留时间T=16h 5. 浓缩池水深为5m

设计计算

1. 剩余污泥量的计算

?X?4840kgd

Qs?

?X4840??806.67m3d?33.61m3h 33?1?P0??10?1?99.4%??10?X?1210?4?4840kgd

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