污水厂课程设计报告书

第1章课程设计任务书

1.1 设计题目

50000m3/d城市污水处理厂设计

1.2 原始资料

1．处理流量Q=50000m3/d

2．水质情况：

BOD5=230mg/L；COD cr=400～500mg/L；SS=280mg/L；pH=6～9。

1.3 出水要求水质

污水处理厂的排放指标为：

BOD5：≤20 mg/L；CODcr：≤60 mg/；SS：≤20 mg/L；PH：≤6.0～9.0。1.4 设计内容

1．方案确定

按照原始资料数据进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择各处理构筑物，说明选择理由，进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计方案说明书。

2．设计计算

进行各处理单元的去除效率估；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算；设备选型计算，效益分析及投资估算。

3．平面和高程布置

根据构筑物的尺寸合理进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。

4．编写设计说明书、计算书

1.5设计成果

1．污水处理厂总平面布置图1张（含土建、设备、管道、设备清单等）

2．处理工艺流程图1张

3．主要单体构筑物（沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）平面、剖面图2张

4．设计说明书、计算书一份

第2章设计说明书

2.1城市污水概论

城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。

城市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力，确定污水的处理程度及相应的处理工艺。处理后的污水，无论用于工业、农业或是回灌补充地下水，都必须符合国家颁发的有关水质标准。

现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。污水一级处理应用物理方法，如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。污水二级处理主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。污水三级处理是在一、二级处理的基础上，应用混凝、过滤、离子交换、反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的有机物、磷、氮等营养性物质。污水中的污染物组成非常复杂，常常需要以上几种方法组合，才能达到处理要求。

污水一级处理为预处理，二级处理为主体，处理后的污水一般能达到排放标准。三级处理为深度处理，出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准，但处理费用高，除在一些极度缺水的国家和地区外，应用较少。目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂，以解决日益严重的水污染问题。

2.2废水特性与水质分析

2.2.1 废水特性

城市污水是排入城市排水系统中各类废水的总称,主要由城市生活污水和生产污水以及其他排入城市排水管网的混合污水。在合流制排水系统中还包括雨水，在半分流制的排水系统中还包括初期雨水。城市污水中的污染物质，按化学性质来分，可分为无机性污染物质（如无机酸，碱、盐及重金属元素）和有机性污染物质（如腐殖质、脂肪等）；按物理形态来分，可分为悬浮固体、胶体和溶解物质，不同城市的污水中所含物质总类与形态不同，城市生活污水和工业废水的比例不同，其污水性质亦不同。

城市污水的性质主要是其物理性质，包括水温，颜色，气味，氧化还原电位等。

1.水温

由于城市下水道系统是敷设于地下的，因此城市污水的水温具有相对稳定的特征，一般在10~20℃之间，冬季比气温高，夏季比气温低。城市污水水温突然变化很可能是工业废水造成的，而水温的明显

降低可能是由于大量雨水排入造成的。

2.颜色

城市污水的正常颜色为灰褐色，但实际上其颜色通常变化不定，这取决于城市下水道的排水条件和排入的工业废水的影响，大的管网系统由于污水在下水道停留时间过长，可能会发生厌氧反应，输入到污水处理厂的污水的颜色会变暗或显黑色。绿色、蓝色和橙色通常是由于电镀废水的排入造成的，白色则是洗衣废水造成的，而红色、蓝色和黄色等则多为印染废水所致。

3.气味

正常的城市污水具有发霉的臭位，在大管网系统或维护不好的下水道系统，城市污水将会有臭鸡蛋气味，这标志城市污水在下水道已经发酵，产生了硫化氢和其他产物。由于硫化氢气体危及人身安全，在下井下池作业时应严格按照防毒气安全操作规程进行。城市污水中有汽油、溶剂、香味等，可能是有工业废水排入。

4.氧化还原电位

正常的城市污水约+100mV的氧化还原电位，小于+40mV的氧化还原电位说明污水已经进入厌氧发酵或有工业还原剂的大量排入。氧化还原电位超过+300mV，指示有工业氧化剂废水排入。

2.2.2 水质分析

水质分析主要是城市污水的化学指标：

2.生化需氧量（BOD）

生化需氧量是反映污水中有机污染物浓度的综合指标，是通过测定在指定的温度和指定的时间段内，微生物分解，氧化水中有机物所需氧量的数量来确定的。微生物的好氧分解速度很快，约至5天后其需氧量即达到完全分解需氧量的70%左右，因此，在实际操作中，用BOD5来衡量污水中有机物的浓度。城市污水BOD5在100~3000mg/L之间。

3.化学需氧量（COD）

城市污水的COD一般大于BOD5，两者的差值可反映城市污水中存在难以被降解的有机物的多少。BOD5/ COD比值常用来分析污水的可生化性，可生化性好的废水BOD5/ COD>0.3，小于此值的污水应考虑生化技术以外的污水处理技术，或对一般生化处理工艺进行试验改革。

COD是用化学方法测定的有机物浓度，它不像BOD5那样反映生化需氧量，另外，会有部分的无机物被氧化，使结果产生误差。在城市污水分析时，二者同时使用。

5.固体物质（SS，DS）

城市污水中的固体物质按其化学性质可分为有机物和无机物，按其物理组成可分为悬浮固体SS和溶解固体DS。

SS是污水的一项重要指标，包括漂于水面的漂浮物如油脂，果核等，悬于水中的悬游物如奶、乳化油等，还有沉于底部的沉淀物，悬浮固体是将污水过滤，把截流在过滤材料上的物质通过烘干，称重而测的。

6.总氮（TN），氨氮（NH3-N），总磷（TP）

氮、磷是污水中的营养物质，在城市污水生化过程中需要一定的氮、磷以满足微生物的新陈代谢，

但这仅是污水中氮、磷的一小部分，大部分氮、磷仍将随水排到水体中，从而导致水体中藻类超量生长，造成富营养化问题。因此，除磷脱氮也是污水处理的任务之一。

总氮是污水中有机氮和无机氮的综合，氨氮是无机氮的一种。总磷是污水中各类有机磷和无机磷的总和。

2.3工艺流程比选

2.3.1工艺流程选取原则

城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等，以保护环境不受污染，节约水资源。污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则：

（1）污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。

（2）污水处理工艺的投资和运行费用合理，工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重要因素之一。根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较，确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。

（3）根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况，因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。

（4）考虑分期处理与排放利用情况。例如根据当地城市规划，先建一期工程，再建二期工程。（5）施工与运行管理：如地下水位较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动控制等。

2.3.2工艺方案分析

一．在本项目污水处理的特点为：

1.污水以有机污染为主，BOD/COD=0.46，可生化性较好，重金属及其它难以降解的有毒有害污染物一般不超标；

2.污水中主要污染物指标BOD5、CODcr、SS值比一般城市污水高80%左右；

3. 污水处理厂投产时，周围的多数重点污染源智力工程已投入运行。

二．污水处理工艺的选择与污水的原污水水质、出水要求、污水厂规模、当地温度、用地面积、发展余地、管理水平、工程投资、电价和环境影响等因素有关。

针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理的特点，以下有几种处理方法供我选择：

1．A／0系统

用以往的生物处理工艺进行城市污水三级处理，旨在降低污水中以BOD、COD综合指标表示的含泼有机物和悬浮固体购浓度。一般情况7，去除串COD可达70％以上，BOD可达90，6以上SS 可达85％以上，但氮的去除串只有2096左离嚼的去除串就更他因A，二级处理出水中除含有少量合碳有机物尔还合有氮(氨氮和有机氮)和碘(溶解性露和有规蘑)。这掸的出水排到封闭水域的湖泊、河流及内海，仍会增匆水体中的营养成久从而引起水体中浮游生物和藻类的大量繁S，造成水体的富营养化

对饮用水源、水产业、工业用水带来很大的危害。在水泥缺乏的地区，欲将基级出水作为第二水6，用于工业冷却水的补充九必须冉经脱氮、除碘等三级处理，还要增加较多的基逮物乃运行答硼酸。

优点：

（1）流程简单，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用低；

（2）反硝化池不需要外加碳源，降低了运行费用；

（3）A/O工艺的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质；

（4）缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌利用，可降低其后好氧池的有机负荷。同时缺氧池中进行的反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。

缺点：

（1）构筑物较多；

（2）污泥产生量较多。

2. 传统A2/O法

传统A2/O工艺即厌氧—缺氧—好氧法，其三个阶段是以空间来划分的，是在具有脱N功能的缺氧—好氧法的基础上发展起来的具有同步脱N除P的工艺。

该工艺在系统上是最简单的同步脱N除P工艺，其总的水力停留时间一般要小于其它同类工艺（如Bardenpho工艺）。在经过厌氧、缺氧、好氧运行的条件下，丝状菌不能大量繁殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般小于100，处理后的泥水分离效果好。

该工艺在运行时厌氧和缺氧段需轻缓搅拌，以防止污泥沉积，由于生物处理池与二次沉淀池分开建设，占地面积也较大，该工艺在大型污水处理厂中采用较多，本次设计不予推荐。

3.传统的SBR工艺

传统的SBR工艺是完全间隙式运行，即周期进水、周期排水及周期曝气。

传统SBR工艺脱N除P大致可分为五个阶段：阶段A为进水搅拌，在该阶段聚磷菌进行厌氧放磷；阶段B为曝气阶段，在该阶段除完成BOD5分解外，还进行着硝化和聚磷菌的好氧吸磷；阶段C 为停止曝气、混合搅拌阶段，在该阶段内进行反硝化脱氮；阶段D为沉淀排泥阶段，在该阶段内既进行泥水分离，又排放剩余污泥；阶段E为排水阶段。在阶段E后，有的根据水质要求还设有闲置阶段。

以下是SBR的优缺点：

优点：

（1）其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是由空间划分，而是用时间控制的；

（2）不需要回流污泥和回流混液，不设专门的二沉池，构筑物少；

（3）占地面积少。

缺点：

（1）容积及设备利用率较低（一般低于50%）；

（2）操作、管理、维护较复杂；

（3）自动化程度高，对工人素质要求较高；

（4）国内工程实例少；

（5）脱氮、除磷功能一般。

4. 氧化沟工艺

氧化沟是活性污泥法的一种变形，它把连续环式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。随着氧化沟技术的不断发展，氧化沟技术已远远超出最初的实践范围，具有多种多样的工艺参数、功能选择、构筑物形式和操作方式。如卡鲁塞尔（Carrousel 2000）氧化沟、三沟式（T型）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟等。

卡鲁塞尔氧化沟是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后在沟内做不停的循环运动。污水和会流污泥在第一个曝气区中混合。由于曝气器的泵送作用，沟中流速保持在0.3m/s。水流在连续经过几个曝气区后，便流入外边最后一个环路，出水从这里通过出水堰排出，出水位于第一曝气区的前面。

卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组狗渠安装一个，均安装在同一端，因此形成靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。BOD去除率可达95%~99%，脱氮效率约为90%，除磷率为50%。

在正常的设计流速下，卡鲁塞尔氧化沟渠道中混合液的流量是进水流量的50~100倍，曝气池中的混合液平均每天5~20min完成一个循环。具体循环时间取决于渠道长度、渠道流速及设计负荷。这种状态可以防止短流，还通过完全混合作用产生很强的耐冲击负荷力。

以下是氧化沟的优缺点：

优点：

(1)用转刷曝气时，设计污水流量多为每日数百立方米。用叶轮曝气时，设计污水流量可达每日数万立方米。

(2)氧化沟由环形沟渠构成，转刷横跨其上旋转而曝气，并使混合液在池内循环流动，渠道中的循环流速为0.3~0.6m／s，循环流量一般为设计流量的30~60倍。

(3)氧化沟的流型为循环混合式，污水从环的一端进入，从另一端流出，具有完全混合曝气池的特点。

(4)间歇运行适用于处理少量污水。可利用操作间歇时间使沟内混合液沉淀而省去二沉池，剩余污泥通过氧化沟内污泥收集器排除。连续运行适用于处理流量较大的污水，需另没二沉池和污泥回流系统。

(5)工艺简单，管理方便，处理效果稳定，使用日益普通。

(6)氧化沟的设计可用延时曝气油的设计方法进行。即从污泥产量W0＝0出发，导出曝气池的体积，而后按氧化沟的工艺条件布置成环状循环混合式。

缺点：

(1)处理构筑物较多；

(2)回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响；

(3)容积及设备利用率不高。

5. 污水生化处理

污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要目的，其工艺

构成多种多样，可分成活性污泥法、生物膜法、生物稳定塘法和土地处理法等四大类。日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。生物处理的原理是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将有机污染物转变成无害的气体产物（CO2）、液体产物（水）以及富含有机物的固体产物（微生物群体或称生物污泥）；多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离，从净化后的污水中除去。

由此可见，污水处理工艺的作用仅仅是通过生物降解转化作用和固液分离，在使污水得到净化的同时将污染物富集到污泥中，包括一级处理工段产生的初沉污泥、二级处理工段产生的剩余活性污泥以及三级处理产生的化学污泥。由于这些污泥含有大量的有机物和病原体，而且极易腐败发臭，很容易造成二次污染，消除污染的任务尚未完成。污泥必须经过一定的减容、减量和稳定化无害化处理井妥善处置。污泥处理处置的成功与否对污水厂有重要的影响，必须重视。如果污泥不进行处理，污泥将不得不随处理后的出水排放，污水厂的净化效果也就会被抵消掉。

综上所述，能够满足脱氮除磷的污水处理工艺很多，其基本原理都是相同的，每一种工艺均各有特点，分别适用于各种不同场合，应该具体问题具体分析后加以采用。根据本工程特点，采用SBR法。

2.4工艺流程

图2.1 工艺流程示意图

2.5工艺说明

SBR工艺是Sequencing Batch Reactor的英文缩写，它是序批式活性污泥工艺简称，SBR工艺在（充排式）反应器的基础上开发出来的，该工艺适合当前水处理的发展趋势，属于简易、高效、低耗的污水处理工艺，与传统的活性污泥工艺相比具有很大的优势，同时具有脱氮除磷的功能。

序批式活性污泥工艺的核心是反应池，集多种功能于一体，工艺简洁，自动化程度很高，管理简单。所谓序批式指一是运行空间按序列间歇运行，二是每个反应器运行操作分阶段按顺序进行，典型的SBR 工艺包括五个阶段，进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段、闲置阶段。在实际的操作中常常将部

分阶段合并或者去掉，如闲置阶段。其主要的流程和构筑物说明如下：

2.5.1粗格栅间

粗格栅间的主要功能是去除污水中粗大的漂浮物，保证后续处理系统的正常运行。

1.主要构筑物

粗格栅站的主要构筑物为进水渠和粗格栅井。

进水渠除接受厂外来水外，同时接受污水处理厂内的废水。进水渠上安装电磁流量计以监测流量。进水渠为钢筋混凝土结构。采用两条直壁平行渠道设计流量为Q max=600L/s。

设两座粗格栅井，结构型式为钢筋混凝土结构。

2.主要设备

粗格栅间安装两台LHG型格栅除污机（1用1备），单机功率1.1KW，单台设计流量600 L/s，栅渠宽度1200mm，栅条间隙21mm,过栅流速0.6m/s，栅前水深1.0m，安装角度75o，最大水位差100mm。可设定为自动和手动控制。

2.5.2污水提升泵房

1.主要构筑物

主要构筑物由全地下式的钢筋混凝土结构矩形集水池、半地下式泵房及地面配电间组成。

集水池长12m，宽6m，有效水深2m。

半地下式泵房高3m，地面建筑高5m。

2.主要设备

提升泵采用3台潜污泵，（2用1备），其主要性能参数为Q=300L/s，H=10m，N=45kW，带自耦装置。

泵房内设电动单梁起重机1台，起重量3t。各水泵的出水管汇集于出水井，出水集中后通过连接渠进入细格栅渠。

2.5.3细格栅间

设细格栅间1座，为地上式构筑物，内部设2条栅槽，共安装2台机械细格栅，细格栅前后均设置渠道闸门，以备检修之用。

细格栅后安装无轴螺旋输送机1台与螺旋压榨机1台。根据格栅前后的水位差或根据设定的时间，实现机械格栅、无轴螺旋输送机、螺旋压榨机联动运行，机械格栅清捞起来的栅渣经无轴螺旋输送机传送至螺旋压榨机，压榨脱水后集中外运。

2.5.4曝气沉砂池

曝气沉砂池的主要功能是去除污水比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机颗粒，以保证后续流程的正常运行。

1.主要构筑物

设1座钢筋混凝土矩形水池，分为2格。设计参数为：单格流量290L/s，池子总宽度3.5m，池长12m，设计有效水深2m，有效容积84m3。

2.主要设备

①双跨桥式自动刮砂机一套，桥长5.5m。

②吸砂泵2台，流量25~30m3/h,扬程H=5m，根据时间控制自动运行，同时设手动控制。

③砂水分离器1套，Q=60m3/h，由吸砂泵运行信号控制。

④穿孔曝气系统及曝气管路2组，微孔曝头2000个，由手动阀门调节气量。

2.5.5小型鼓风机房

设置小型鼓风机房主要是为沉砂池曝气。

1.主要构筑物

小型鼓风机房一座，内设空气廊道，空气经滤过后进入廊道，鼓风机进气管与廊道连接，同时，房内设单梁悬挂起重机一台，起重量3t。

2.主要设备

设置小型罗茨鼓风机2台，主要参数为：Q=5m3/min，P=39.2kpa，N=1.5kW。根据空气管路压力由PLC自动调整供气量，并进行顺序轮换运行控制，同时设手动控制。

2.5.6配水井

配水井的功能是将污水平均分配到2个污水生化处理系统。设计为矩形钢筋混凝土配水井，池数：1座。

主要设备：可调式出水堰门2台，堰长1500mm，材质为不锈钢。

2.5.7氧化沟

功能：利用微生物菌群降解和去除污水中的污染物质，达到预期的水质净化目标。

主要构筑物：

结构型式：采用环形钢筋混凝土结构卡鲁塞尔氧化沟

池数：2座

设计参数：单池设计流量Q=290L/s，污泥负荷0.14kgBOD5/(kgMLSS.d),悬浮污泥浓度MLSS=5000mg/L,泥龄t=30d,产泥率Y=0.6kgDs/kg BOD5，水力停留时间t=12h，单池平面尺寸L×B×H=130×36×3

主要设备：

①曝气设备：

设备类型：YHG1400─A表面曝气机

设备数量：22台（每池11台）。

设计参数：功率N=18.5kw,浸没400mm，单台充氧能力39.5kgO2/h,动力功率2.2kg/kw.h。

控制方式：根据氧化沟中溶解氧，由PLC自动控制开停。

转碟碟片材质：玻纤增强聚丙烯或玻璃钢。

②出水堰：

设备类型：可调式自动出水堰

设备数量：2台（每池1台）

设计参数：堰长4m，可调范围0~300mm

控制方式：根据氧化沟中溶解氧，由PLC控制出水堰高度

材质：铝合金（或不锈钢）

2.5.8二沉池

二沉池的主要功能是对处理后的混合液进行固液分离，以保证出水水质。

1.主要构筑物

设计2座周边进水、周边出水辐流式沉淀池，设计参数：单池设计流量：Q max=290L/s，表面负荷1.0m3/m2.h,沉淀时间3h，池直径36m，池边水深4.3m。

2.主要设备：

①刮泥机：

设备类型：垂架式中心传动刮泥机

设备数量：2台

设计参数：桥长18m，

控制方式：连续运行，由PLC自动显示工作状况并遥控或现场手动控制开停；

材质：水下部分为不锈钢，水上部分为热浸锌钢。

②溢流出水堰：

设备类型：锯齿出水堰

设备数量：2套

堰负荷：2.0 L/m.s

单池堰长：107m；

材质：铝合金（或不锈钢）

2.5.9污泥泵站

1.构筑物

功能：将一定数量的活性污泥回流到氧化沟，以维持生化系统活性污泥的浓度，保证其生化反应能力，同时将生化系统产生的剩余污泥提升到污泥井进而至脱水机房。

结构型式：半地下钢筋混凝土矩形泵站

数量：1座

设计参数：污泥回流比75%，回流污泥量：剩余污泥产生量：污泥含水率：平面尺寸：8m×6m 主要设备：

①回流污泥泵

设备类型：潜污泵（包括配套提升导轨，偶合底座等设备）；

设备数量：3台（2用1备）

设计参数：单泵流量600m3/h，扬程7m，功率22Kw

控制方式：根据进水流量，由PLC控制污泥总管阀门开启度和水泵开停数，根据水池水位控制水泵开停，根据每台泵的累计运行时间自动轮值，同时设手动开停控制

②剩余污泥泵

设备类型：潜污泵（包括配套提升导轨，偶合底座等设备）；

设备数量：3台（2用1备）

设计参数：单泵流量25m3/h，扬程10m，功率3Kw

控制方式：根据进水流量，由PLC控制污泥总管阀门开启度和水泵开停数，根据水池水位控制水泵开停，根据每台泵的累计运行时间自动轮值，同时设手动开停控制。

2.5.10污泥井

1.构筑物

功能：将系统的剩余污泥混合于此，并消除剩余污泥泵出泥不均，以获得均匀的污泥浓度。污泥的贮存为优化污泥脱水创造了条件，确保脱水机的稳定运行；

结构型式：半地下式钢筋混凝土方形水池

数量：1座

设计参数：贮泥时间2h，平面尺寸：8m×6m,有效水深：5m。

2.主要设备

主要设备为搅拌器

设备类型：可提升式小叶片搅拌器

设备数量：1台

设计参数：单台功率1.6kW；

控制方式：连续运行，由PLC显示工作状况，遥控或手动控制开停。

2.5.11浓缩脱水机房

1.构筑物

功能：降低污泥含水率，减少污泥体积

结构型式：砖混结构双层地上建筑

数量：1座

平面尺寸：10m×5m×3m

设计参数：

2.主要设备

①浓缩脱水机

设备类型：DY—3000带式脱水机

设备数量：2台

设计参数：8~15 m3/h，设计工作时间24h。

②污泥投配泵

设备类型：偏心螺杆泵

设备数量：2台

设计参数：单机Q=38 m3/h，扬程H=4m，功率N=11kW

③加药系统

设备类型：固体聚丙烯酰胺高分子絮凝剂制备及计量投加系统

设备数量：1套（含溶剂罐、储药罐各1个，计量泵3个）

功率：N=11kW

控制方式：

根据脱水污泥量按比例控制絮凝剂投加量

④污泥输送机

设备类型：无轴螺旋输送机

设备数量：1台

设计参数：输送能力5~8 m3/h

⑤单梁起重机

设备类型：电动单梁悬挂式起重机

设备数量：1套

设计参数：T=2t

2.6处理效果预测

经过该污水处理厂处理的水后，可达到以下目标：

CODcr：≤60 mg/L；BOD5：≤20 mg/L；SS：≤20 mg/L；TN ≤20 mg/L；NH3-N：≤5 mg/L；T-P：≤1.5mg/L ；PH：≤ 6.0～9.0。

2.7处理成本估算

由于管网不在考虑范围，所以该污水处理厂的建设费用就是厂的费用，在发达地区每吨水需要资金在1200~1400元每吨。由于我们设计的厂是在湖南，而且是在郊区地段，所以投资就要少点，我预算为1000元每吨；表2.1就是该项目投资估算。

表2.1 工程投资估算表

由于本工艺设计的设备都有备用，曝气头等设备没有固定在水下，故检修不需停产或放空池水。所以运行天数按365天计算。

2.8投资估算

下表2.2是该工程在建设方面所需要的的各种费用：

表2.2 具体项目所需费用估算

2.9效益分析

建设污水处理厂主要是三大效益：

1.环境效益

该城市位于华中地区，属于内陆经济发达地区，环境治理的好坏直接影响到城市的良性发展。城市中有50%左右的水经浏阳河排入湘江，使得湘江水体的有机污染进一部加重。湘江江段的出市水中的SS、DO、TP、TN、NH3-N等指标均超出了〈〈地面水环境质量标准〉〉中III类水体水质标准值。

保护和利用湘江水资源，使其满足和达到渔业，饮用水源水质标准的良好状态，有利于生活饮用、工农业和渔业用水，以及河流生态系统的稳定。

该污水处理厂处理的污水包括生活污水和工业污水。其中工业污水大部分是可生化的有机废水。经该厂处理后的出水可达到一级排放标准。这样在减少城市对湘江水体污染的同时又满足了下游地区的饮用水和景观用水的质量。

2.社会效益

工程的实施对湘江河段水质有明显的改善，也会对该市的社会生产产生巨大的影响。水质的改善将会促进该市的旅游业发展，有利于该市在经济全方面的发展，在国内及国际声誉将会进一步提高。同时对下游地区也会带来巨大的经济效益，保证当地及下游地区的人民的身体健康，保证湘江两岸社会经济的可持续发展。

3.经济效益

污水处理厂作为一项环境治理项目，其本身并不产生直接的经济效益。该污水厂建成后可以提高该市及湘江的环境质量，减轻污水排放所造成的污染危害。保护该市饮用水源，降低自来水成本，保护市民的健康，由此产生的间接经济效益尚无法作出定量计算，但定性的讲，其间接经济效益将是巨大的。

同时该工程的实施有利于当地的渔业生产，保护洞庭湖的同时有利于长江地区的防洪。在提高饮用水质量的同时有利于当地人民的健康。

污水处理厂的污泥含有大量有利于林业增产的氮、磷、钾肥分，每年可为林业提供污泥作林肥。

第3章污水工艺设计计算

3.1 污水处理系统

3.1.1格栅

1.设计说明

格栅的截污主要对水泵起保护作用，采用中格栅，提升泵选用螺旋泵，格栅栅条间隙为25mm。

设计流量：平均日流量Qd=5万m3/d=2008.3m3/h=0.58m3/s

Qmax=KzQd=1.50×0.58=0.87m3/s

设计参数：栅条间隙e=25.0mm,栅前水深h=1.2m，过栅流速v=0.6m/s，安装倾角a=75。

2.格栅计算

a.栅条间隙数n为

n=Q max×(sina)1/2÷ehv=0.87×(sin75。)1/2÷（0.025×1.2×06）≈48条

b.栅槽有效宽度B

设计用直径为10mm圆钢为栅条，即S=0.01m。

B=S(n-1)+en=0.01×(48-1)+0.025×48=1.58m

原污水来水面埋深为-2.5m,栅槽深度3.7m。

选用GH-2000链式格栅除污机2台，水槽宽度2.05m，有效栅宽1.7m,实际过栅流速v=0.71m/s,栅槽长度l=6.0m。

格栅间占地面积10.0×4.1=41.0m2

c.栅槽高度计算

过栅水头损失h1

h1=K×(s/e)4/3(v2/2g)×sina=3×(0.01/0.025)4/3×0.71×0.71×sin75./19.6=0.06m 设超高水深h3=0.3m则h=h1+h2+h3=1.2+0.06+0.3=1.56m

3.栅渣量计算

对于栅条间隙e=25mm的格栅，对与城市污水，每单位体积污水拦截污物为W1=0.05m3/103m3。每日渣量为：

W=Q max W1×86400/(Kz×1000)=3.54m3/d

拦截污物量大于0.2 m3/d，须机械格栅。

污物的排除采用机械装置：∮300螺旋输送机，选用长度8.0m的一台。

3.1.2 污水提升泵站

1.设计说明：

采用SBR工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水提升后入曝气沉砂池。然后自流通过SBR池、接触消毒池。设计流量Qmax=3132m3/h。

2.设计选型：

污水经消毒池处理后排入市政污水管道，消毒水面相对高程为±0.00m，则相应SBR池、曝气沉砂池水面相对高度分别为1.00和1.60m。

污水提升前水位为-2.50m，污水总提升泵流程为4.00m，采用3台螺旋泵两备一用，其设计提升高度为H=4.50m。设计流量Q max=3132m3/h，单台提升流量为1566m3/h。

采用LXB—1400型螺旋泵3台，2用一备。该提升泵流量诶1500~1700m3/h。

3.提升泵房：

螺旋泵泵体室外安装，电机、减速机、电控机、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定检修时间。

3.1.3曝气沉砂池

1.设计说明：

污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池，分为两格。

沉砂池池底采用多斗集砂。

设计流量Q max=3132m3/h=0.87m3/s，设计水力停留时间t=2.0min，水平流速v=0.08m/s，有效水深H1=2.0m。

2.池体设计计算：

a.曝气沉砂池有效容积V

V=Q max/60×t=2610/60×2.0=105m3

每格池的有效容积为53 m3

水流断面积A= 53/2=26.5m2；

b.沉砂池水流部分的长度L

L=V×t=0.08×2.0×60=9.60m

取L=10.0m。

则单格池宽为26.5/10=2.65 m

总池宽为2*2.65=5.3 m

3.曝气系统设计计算：

采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供风，穿孔管曝气。

设计曝气量q=0.2m3/(m3.h)

空气用量Qa=qQ max=0.2×3132=940/h=15.67 m3/min

供气压力p=15kPa

穿孔管布置：于每格曝气沉砂池池长边两侧分别设置两根穿孔曝气管，每格两根，总共4根。

曝气管管径DN100mm，送风管管径DN150mm。

4.进水、出水及撇油

污水直接从螺旋泵出水渠进入，设置进水挡板，出水由池另一端淹没出水，出水端前部设出水挡墙，进出水挡墙高度均为1.5m。

在曝气沉砂池会有少量浮油产生，出水端设置撇油管DN200，人工撇除浮油，池外设置油水分离槽井。

5.排砂量计算：

对于城市污水曝气沉砂工艺，产生砂量约为x1=2.0~3.0m3/105m3

每天沉砂量Qs=Qmax×x1=75000×3.0×10-5=2.25m3/d

含水率为P=65%

假设储砂时间为t=4.0d

则存砂所需要容积为

V=Qs×t=2.25×4.0=10.0m3

折算为P=85.0%的沉砂体积为

V=10×(100-65)/(100-85)=23.3m3

每格曝气沉砂池设两个砂池，共四个砂斗，砂斗高2.65 m，斗底平面尺寸（0.5×0.5）m2。

砂斗总容积为V

V=4×2.65/3×（2.65×2.65+0.5×0.5+2.65×0.5）=30.39m3

每组曝气沉砂池尺寸为L×B×H=10.0×5.3×5.4

3.1.4 SBR池设计计算

污水进水量50000m3/d，进水BOD5= 230 mg/L ，水温12～30℃，处理水质BOD5= 20 mg/L 1．参数拟定：

BOD—污泥负荷：NS=0.15kgBOD5/(kgMLSS.d);

反应池数：n=4;

反应池水深：H=5.5m;

主预反应区容积比：9：1

排出比：1/m=1/3;

活性污泥界面以上最小水深：ε=0.5m;

2. 根据实际工程经验设计反应池运行周期各工序时间：

进水——曝气——沉淀——排水排泥——闲置

2h 4-5h 1h 1 h 0.5h-1 h

3．反应池容积计算：

a．污泥量计算：

MLSS =MLVSS/0.75=QS r/0.75Ns=50000*(230-20)/(1000*0.75*0.15)=93333kg

设沉淀后的污泥SVI=150ml/g，污泥的体积则为1.2*SVI* MLSS=16800 m3

b．SBR池反应池容积计算：

SBR池反应池容积V=V si+V f+V b

式中V si——代谢反应污泥的容积

V f——反应池换水容积

Vb——保护容积

V f为换水容积Vf=50000/24*2=4167 m3

V s=16800m3单池的污泥容积为：Vsi=16800/4=4200 m3

则V=V si+V f+V b=8367+V b

c．反应器的尺寸构造如下：

设计反应池为长方形方便运行，一端进水一端出水，SBR池单池的平面面积为60*30 m2，

水深5.5 m，池深6.0 m。

单池的容积为V=60*30*5.5=9900 m3，推算出保护容积为Vb=1533m3。

总的容积为4*9900=39600 m3

d．反应器的运行水位计算如下：

排水结束时水位：h1=3.0 m

基准水位h2=3.5 m

高峰水位h3=5.5 m

警报，溢流水位：h4=5.5+0.5=6.0m

污泥界面：h5= h1-0.5=3 -0.5=2.50m

4．需氧量计算：

R=a’·Q·S r+b’·V ·XV

表3-2生活污水的a’ b’的取值a’：0.42—0.53，b’：0.18—0.11。此设计中a’ =0.55；b’=0.15

R=0.55*50000*0.21+0.15*50000*0.21/0.15=16275kg/d

Q max=Q·1.4=22785 kg /d

曝气时间以4.5h计，则每小时的需氧量为：

22785/24*4.5=4367kgO2/h

每座反应池的需氧量：=4367/4=1092kg/h

5．鼓风曝气量及设备选型：

设计算水温30℃，混合液DO浓度为2mg/L。池水深6m，曝气头距池底0.8m，则淹没水深为4.7m。根据需氧量、污水温度以及大气压的换算，供氧能力为EA=10%

a.计算曝气池内平均溶解氧饱和度，即

Csb=Cs (5

10*026.2b P +42t

O )

Pb =1.013*105+9.8*103*4.8=1.48×105Pa

Ot =

)

1(*2179)1(*21A A E E -+-×100%=)1.01(*2179)

1.01(*21-+-×100%=19.3%

确定20℃和30℃（计算水温）的氧的饱和度：

CS(20)=9.17mg/L; CS(30)=7.63mg/L

CSb(30)= CS(5

10*026.2b P +42t O )=7.63×(5510*026.210*48.1+423

.19)=9.09mg/L CSb(20)= CS(5

10*026.2b P +42t O )=9.17×(5510*026.210*48.1+423

.19)=10.95mg/L

b ．计算鼓风曝气池20℃时脱氧清水的需氧量：

R0=

)

20()()

20(024.1*)*(*--T T sb sb C C C R ρβα=20

30024.1*)209.9*1*95.0(*85.017

.96.463--?

=1747kgO 2/h c ．求供气量：

Gs=

A

E R 3.00

=970m 3/mim

d ．选PBP 型橡胶盘形微孔曝气头

服务面积：3m 2/个 空气流量：1.5~3.0m 3/（h ·个）

曝气器阻力：180~280mmH2O 动力效率：4.46~5.19kgO2/KW ·h 氧利用率：18.4%~27.7%

e ．空气管道的沿程阻力损失h 1与局部阻力h 2损失之和： h= h 1 +h 2 =4.8kpa

f ．空气扩散装置安装深度的的阻力： h 3 =4.8*9.8=47.04kpa

g ．空气扩散装置的阻力：

h 4 =5.1kpa

h ．鼓风机所需要增加的压力为：

H= h 1 +h 2 + h 3+h 4 =4.8+47.04+5.1=56.94kpa 用六台鼓风机，4用2备，则每台鼓风机的供气量为： G’S=970/4=240 m3/min

选RME-200型罗茨鼓风机，每台电动机功率为75KW 。

空气干管

SBR池空气管平面布置图

SBR池底扩散器布置图1根分管，(共12根分管,每根分管10根支管，每根支管16个曝气头)

空气管和曝气器的平面布置如上图，鼓风机房出来的干管在相临的SBR池边上设置两根分管，两根分管分别设置10根支管，每根支管设置50个曝气器，每池共计500个曝气器，全池2000个曝气器。

6．上清液排出装置：撇水器

污水进水量Qs=50000m3/d，池数N=5，周期数n=2，则每池的排出负荷量为: 选7台BSL600型连杆式旋摆滗水器。出水管直径500mm，滗水高度2~5m。设排水管的水平流速为2m/s则排水量为4608m3/h，排水时间为0.9小时。

7．剩余污泥量计算以及排泥系统的设计：

a．剩余污泥量：

剩余污泥量主要来自微生物的增值污泥以及少部分的进水悬浮物构成，计算公式为

W=a*(L0-Le)*Q-b*V*XV

其中a——微生物代谢增系数，取0.8

b——微生物自氧化率，取0.05

W=a*(L0-Le)*Q-b*V*XV

= a*(L0-Le)*Q-b*Qsr/Ns

=（a-b/Ns）*Q*Sr

=4935kg/d

b．湿污泥量（剩余污泥含水率P=99%）：

Q= W /（1-P）=493m3/d。污泥龄θC：θC =0.77/kdfb=0.77/（0.05*0.63）=24.6d c．SBR剩余污泥泵的选择

选3台DS3127型潜水涡流耐磨泵，两用一备，功率7.5KW。在反应池的建排泥坑。坡度为0.01