1、 目 录 第一章 设计任务及资料 . 1 1.1 设计任务 . 1 1.2 设计目的及意义 . 1 1.3 设计要求 . 1 1.4 设计资料 . 2 1.5 设计依据 . 3 第二章 设计 方案论证 . 4 2.1 厂址选择 . 4 2.2 污水厂处理流程的选择 . 4 2.3 设计污水水量 . 9 2.4 污水处理程度计算 . 9 第三章 污水的一级处理构筑物设计计算 . 12 3.1 格栅 .12 3.2 提升泵站 .17 3.3 沉砂池 .21 第四章 污水的二级处理设计计算 . 27 4.1 厌氧池 +DE型氧化沟工艺计算 .27 4.2 辐流式沉淀池 .36 4.3 消毒设施计算
2、.45 4.4 计量设备 .48 第五章 污泥处理设计计算 . 52 5.1 污泥处理 (sludge treatment)的目的与处理方法 .52 5.2 污泥泵房设计 .52 5.3 污泥浓缩池 .53 5.4 贮泥池 .58 5.5 污泥脱水 .59 第六章 污水处理厂的布置 . 65 6.1 污水处理厂平面布置 .65 6.2 污水处理厂高程布置 .68 第七章 供电仪表与供热系统设计 . 74 7.1 变配电系统 .74 7.2 监测仪表的设计 .74 第八章 劳动定员 . 75 8.1 定员原则 .75 8.2 污水厂人数定员 .75 参考文献 . 76 附录 . 77 外文资料
3、. 78 中文译文 . 81 致谢 . 84 1 第 一 章 设计 任务及资料 1.1 设计任务 某市 10 万吨污水处理厂工艺设计。 1.2 设计目的及意义 1.2.1 设计目的 该市为东北某市，面积 10301 平方公里，人口 300 万，城市发展方向为以老城为依托，以疏港公路为轴线，向南发展。并逐步向经济技术开发区发展。随着城市及工业的发展，城市污水排放量也在逐年增加，至 2007 年城北排放未经处理污水排放量已达 10 万吨 /日左右。大量的工业废水和 生活污水未经处理直接排入 M 河，使 M 河受到严重污染，致使河水中生物、植物大部分绝迹，破坏了自然景观、污染城区下游地下水源，严重制
4、约着该市经济的发展。为改善环境，治理河水污染问题，建设城市污水治理工程势在必行。 1.2.2 设计意义 设计是实现高等工科院校培养目标所不可缺少的教学环节，是教学计划中的一个有机组成部分，是培养学生综合运用所学的基础理论、基础知识以及分析解决实际问题能力的重要一环。它与其他教学环节紧密配合，相辅相成，在某种程度上是前面各个环节的继续 、 深化 和 发展。 我国城市污水处理相对于国外发达国家、起 步较晚。近 200 年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水 ， 并回用 。 处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到 A/O、A2/O、 AB、 S
5、BR（包括 CCAS 工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。 虽然如此，我国的污水处理还是落后于许多国家。 在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系 统。 其次，做本设计可以使我得到很大的提高， 可在不同程度上提高调查研究，查阅文献，收集资料和正确熟练使用工具书 的能力，提高理论分析、制定设计方案的能力以及设计、计算、绘图的能力；技术经济分析和组织工作的能力；提高总结，撰写设计说明书的能力等。 1.3 设计要求 1.3.1 污水处理厂设计原则 （ 1） 污水厂的设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须2 确
6、保污水厂处理后 污水 达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件）。在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物形式、主要设备设计标准和数据等。 （ 2） 污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资 料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。 （ 3） 污水处理厂（站）设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低
7、工程造价和运行管理费用， （ 4） 污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。 （ 5） 污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。 （ 6） 污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全储存等。 （ 7） 污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构（建）筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。 1.3.2 污水处理工程运行过程中应遵循的原则 在保证污水处理效
8、果同时，正确处理城市、工业、农业等各方面的用水关系，合理安排水资源的综合利用，节约用地，节约劳动力，考虑污水处理厂的发展前景，尽量采用处理效果好的先进工艺，同 时合理设计、合理布局， 做 到技术可行、经济合理 。 1.4 设计资料 1.4.1 项目概况 东北某市，面积 10301 平方公里，人口 300 万，城市发展方向为以老城为依托，以疏港公路为轴线，向南发展。并逐步向经济技术开发区发展。随着城市及工业的发展，城市污水排放量也在逐年增加，至 2007 年城北排放未经处理污水排放量已达 10 万吨 /日左右。大量的工业废水和生活污水未经处理直接排入 M 河，使 M 河受到严重污染，致使河水中生
9、物、植物大部分绝迹，破坏了自然景观、污染城区下游地下水源。为改善 环境，治理河水污染问题，建设城市污水治理工程 势在必行。 3 1.4.2 水质情况 污水处理厂进水水质指标为： COD 390mg/l BOD5 180mg/l SS 180mg/l NH3-N 40mg/l P 6mg/l 处理后的出厂污水水质标准为： COD 100mg/l BOD5 20mg/l SS 20mg/l NH3 N 15mg/l P 1 mg/l 处理后的污水排入 M 河 。 1.4.3 环境条件状况 该市区属温带季风型大陆性气候，春季多风干燥，夏季受北太平洋暖流影响，温暖而潮湿，秋季温润凉爽，冬季受蒙古和西伯
10、利亚高气压带控制，寒冷干燥。年平均降水量约 550 毫米，年平均气温 8。本地区气候主要受季风影响，主导风向夏季为南风、西南风；冬季北风、西北风。 地震裂度 6度。 1.4.4 排水系统 城市的排水系统采用分流制排水系统，城市污水主干管由西北方向流入污水处理厂厂区，主干管进入污水处理厂处的管径为 1250mm，管道水面标高为80.0m。 1.5 设计依据 设计依据主要是国家有关法律法规： 1、中华人民共和国环境保护法 ； 2、 GB3838 2002地面水环境质量标准 ； 3、 GB18918 2002城镇污水处理厂污染物排放标准 ； 4、 GB50014 2006室外排水设计规范 ； 5、
11、GB50335 2002污水再生利用工程设计规范 。 4 第 二 章 设计方案论证 城市污水处理厂的设计规模与进入处理厂的污水水质和水量有关，污水的水质和水量可以通过设计任务书的原始资料计算。 2.1 厂址选择 在污水处理厂设计中，选定厂址是一个重要的环节，处理厂的位置对周围环境卫生、基建投资及运行管理 等都有很大的影响。因此，在厂址的选择上应进行深入 、 详尽的技术比较。 厂址选择的一般原则为： 1、 在城镇水体的下游 ； 2、 便于处理后出水回用和安全排放 ； 3、 便于污泥集中处理和处置 ； 4、 在城镇夏季主导风向的下风 向 ； 5、 有良好的工程地质条件 ； 6、 少拆迁，少占地，根
12、据环境评价要求，有一定的卫生防护距离 ； 7、 有扩建的可能 ； 8、 厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不应低于城镇防洪标准，有良好的排水条件 ； 9、 有方便的交通、运输和水电条件。 所以，本设计的污水处理厂应建在城区的 东北方向 较好， 又由于城市污水主干管由西北方向流入污水处理厂厂区，则污水处理厂建在城区的西北方向。 2.2 污水厂处理流程的选择 2.2.1 确定处理流程的原则 城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。 城市污水处理及污染防治技术政策对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺
13、选择的准则： 城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定 ； 工艺选择的主要技术经济指标 包括：处理单位水量投资，削减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益 ； 5 应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状 、 水质特征 、 污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测 ； 在水质组成复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究 ； 积极地采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和
14、生产性试验，提供可靠性设计参数，然后进行运用。 2.2.2 污水处理流程的选择 我 国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚。近 200 年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水 ， 并回用 。 处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到 A/O、A2/O、 AB、 SBR（包括 CCAS 工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。 虽然如此，我国的污水处理还是落后于许多国家。 在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系 统。 我国城市污水处理技术随着水污染控制与环境治理
15、的实践，在吸取国外技术经 验的同时，结合我国国情的特点，逐步改进提高，初步形成了一些适用的技术 路线，主要如下： 1、对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线 ； 2、以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线 ； 3、 以污 水扩散排放为主，处理为辅的技术路线 ； 4、以回用为目的的污水深度处理技术路线 。 结合该污水处理工程的具体情况分析进行选择： 首先， 3 和 4 这两条技术路线对于自然环境条件因素要求较高，从而不可取，所以应选择 1 和 2这两条路线，尤其以 2这种路线应予以推广。因为随着环境的状况日趋严 峻，用水的问题越发突出，从而对雨水的合理
16、使用必将使大家特别重视的课题，所以，下面着重分析以自然生物净化为主与人工生物净化相结合的技术路线和对传统活性污泥法进行改造或予以取代活的人工生物净化即使路线。 人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线，对于大规模污水处理厂来说，主要指氧化塘处理和土地法处理，它们都具有运行费用低，外加能源消耗少和管理简单的优点，在我国一些城市也被因地制宜的采用。 氧化塘一般分好氧氧化塘、厌氧氧化塘、兼性氧化塘，它们所需要的停留时间都很长，一般需要几天到几十天，占地面积很大，而且对周围 环境卫生的影响较大，需要慎重考虑，所以，在没有低洼地可利用的情况下，若购置占用6 大量的良田，平地筑塘是很不经济的，本工程的情
17、况不宜采用氧化塘处理。 土地法处理，就是按照要求对污水达到处理的同时，达到对控制渗流污染的要求，有计划的将污水排放到大面积的土地上下渗，利用土壤的过滤、吸附、分解以及土壤微生物的代谢能力等物理、化学、生物化学等作用，使污水达到净化。这种仿有利于污水中水肥资源的利用和土壤微粒结构的改善，但是，这种处理需要广阔的土地面积，而且要注意对地下水的污染问题。在我国人均土地面积不足的情况下，土地法 处理必须与污水灌溉合理的结合，污水灌溉在农业增产方面取得了显著的成绩，但是，这只是对污水的灌溉利用 ， 和污水的土地利用处理还有一定差距。 主要表现在： 1、污水灌溉按土地处理污水的要求控制水量、水质， 但对
18、有些地下水以及其它水源、水体 仍会 造成污染 ； 2、由于灌溉季节性变化和灌溉面积的限制，不能做到终年昼夜对污水的处理 ； 3、没有经过严格水质控制的灌溉，往往会造成对粮食作物，特别是对蔬菜作物的使用质量的影响，这主要来自一些重金属的污染 ； 所以，污水灌溉作为对适当处理获得城市污水的有效利用，无疑是非常有价值的，但 作为对污水的完善土地处理，从而取代其它的污水处理措施，在本工艺的具体条件下， 此方法也许 不可行。 因为： 1、 对地下水源有污染危险 ； 2、 做不到终年昼夜对污水的处理 ； 3、 没有也不可能修建储存几个月污水量的大容量调节池，非灌溉季节的排放问题无法解决 。 综上所述，以自
19、然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的路线，本工程不具备采用的条件，当然也就不宜采用。 人工净化就是人为的创造条件，使微生物大量繁殖，提高微生物净化的效率，主要包括活性污泥法与生物膜法，其中以活性污泥法采用较为普遍，是目前国内外城市 污水处 理 的主体工艺。传统的活性污泥法 有 较丰富的实践经验和技术资料 、 运行可靠 、 处理效果好，但是也存在能活较多和费用高等特点，所以对其流程改革更新后，出现了 AB工艺，氧化沟法， SBR 间歇活性污泥法， A/O脱氮工艺， A2/O 同步脱氮 除磷 工艺等常用工艺，它们各自具有相对不同的优点。结合本工艺的具体情况，本污水厂还要求高效脱氮除磷
20、，常用的方法有 AB 法，SBR， A2/O 法，氧化沟工艺等。 2.2.3 污水处理流程方案的 介绍与 比较 1、 AB 法 (Adsorption Biooxidation) 7 该法由德国 Bohuke 教 授开发。该 工艺 对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A 级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷 在 2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上，池容积负荷 在 6kgBOD/(m3d) 以上； B级负荷低，污泥龄较长。 A级与 B级间设中间沉淀池。二级池子 F/M(污染物量与微生物量之比 )不同，形成不同的微生物群体。 AB 法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质， A 级和 B
21、级亦可分期建设。 2、 SBR 法 (Sequencing Batch Reactor) SBR 法早在 20 世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性 SBR 工艺 ，如 ICEAS 法、 CASS 法、 IDEA 法等。这种一体化工艺 的特点是 工艺 简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及 设备 ，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行 方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和
22、厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市 污水 处理厂 。 3、 A2/O 法（ Anaerobic Anoxic oxic） 由于对城市 污水 处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内 10 年前开发此厌氧 缺氧 好 氧组成的 工艺 。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理 工艺 。 A/A/O 法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷， 污水 中的磷在厌氧状态下 (DO12.5)， BOD/TKN 为 1.5 3.5， COD/TP 为
23、30 60， BOD/TP 为 16 40(一般应 20)。 若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、 BOD5 和 COD为主，则可用 A/O 工艺。 4、氧化沟工 艺 本 工艺 50 年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门 工艺 。氧化沟 具有脱氮的效果且 在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有： 帕式 (Passveer)简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在 2.53.5m，转刷动力效率 1.6 1.8kgO2/(kWh) 。 8 奥式 (Orbal)简称同心圆式，应用上多为 椭圆形的三环道组成，三个环道用不
24、同的 DO(如外环为 0，中环为 1，内环为 2)，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在 4.0 4.5m，动力效率与转刷接近，现 已在山东潍坊、北京黄村和合肥的污水处理厂应用。 若能将氧化沟进水设计成多种方式，能有效地抵抗暴雨流量的冲击，对一些合流制排水系统的城市 污水 处理尤为适用。 卡式 (Carrousel)简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从 工艺 运行来看，水深一般在 3.0m 左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。 三沟式氧化沟 (T 型氧化沟 )，此种型式由简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的 三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀
25、池和曝气池。 T 型氧化沟构造 控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池，不具备除磷功能。 交替式氧化沟是 SBR 工艺与传统氧化沟工艺组合的结果，目前应用的主要有 3种氧化沟，分别为 VR 型、 DE 型、 T型。交替式氧化沟具有良好的脱氮效果，若在起前面设一厌氧池，则起也具有良好的除 磷效果。 氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率 (提高 20%)和动力效率达 2.5 3.0 kgO2/(kWh) 。 2.2.4 污水处理流程方案的 确定 经过分析本设计可 选择的 工艺 流程
26、，有两种： 1、 普通 A/A/O 法处理 工艺 。 2、 厌氧池 +氧化沟处理 工艺 。 两种 工艺 经过比较 ： 氧化沟除了具有 A/A/O 的效果外，还具有如下特点： 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，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果 ； 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。 所以本设计选用 厌氧池 +氧化沟处理 工艺 。 本设计的工艺流程为：
