SHANDONGＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ　ＯＦ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ

毕业设计说明书

邢台市污水处理厂工艺设计

学    院： 资源与环境工程学院  

专    业：      环境工程       

*****        ***        

学    号：      **********     

*****       ***       

       孟庆梅       

二〇一二年 六月

摘要

本设计是根据邢台市生活污水水量、水质、污染物质的特性和该地区气候地形等情况，在查阅大量参考文献的基础上，分析各种工艺的利弊，选用合理的处理工艺流程，使出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB/T 118-2002）的一级A标准。邢台污水处理厂的计算设计及施工图设计。

传统的单沟型和Carrousel型氧化沟脱氮除磷功能相对较差，但是本次设计的Carrousel氧化沟前增设厌氧池，便具备生物脱氮除磷功能。从氧化沟的某一段来看，随着与曝气器距离的增加，污水中的溶解氧也在不断减少，还会有缺氧区出现。利用这一特性，可以使污水在溶解氧多时进行硝化作用，而在溶解氧很少时，进行反硝化作用,达到脱氮的目的。

关键词：生活污水，设计，污水处理，氧化沟，水质

Abstract

The design is Xingtai City sewage water, water quality, the characteristics of the pollutants and the region, climate, topography, access to a large number of references on the basis of the analysis of the pros and cons of a variety of processes, a reasonable choice of the treatment process, effluent reach A standard Urban sewage treatment plant pollutant emission standards (GB / T 118-2002). Sewage Treatment Plant in Xingtai computing design and construction drawing design. 

Traditional single-groove type, and the Carrousel oxidation ditch nitrogen and phosphorus removal is relatively poor, but Carrousel oxidation ditch for the design of additional anaerobic tank will have the function of biological nutrient removal. A certain period from the oxidation ditch, with the increase in the distance and aerator, the dissolved oxygen in the sewage are dwindling, but also anoxic zones. With this feature, the sewage nitrification of dissolved oxygen for a long time, and little dissolved oxygen, denitrification and Nitrification.

Key words: sewage, design, sewage treatment, oxidation ditch, water quality

第一章  设计任务及资料

1.1  设计任务

邢台市污水处理厂设计。

1.2  设计目的及意义

1.2.1 设计目的

根据邢台市生活污水水量、水质、污染物质的特性和该地区气候地形等情况，在查阅大量参考文献的基础上，分析各种工艺的利弊，选用合理的处理工艺流程，使出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB/T 118-200)的一级A标准，并通过计算得出各构筑物的设计尺寸，最终绘制出各构筑物和厂区图纸。

1.2.2 设计要求

工艺科学合理、计算正确，图纸规范。

1.2.3 设计意义

2012年3月5日9时，十一届全国五次会议在人民大会堂开幕。总理代表向大会作工作报告。在工作报告中称：绝不靠牺牲生态环境来换取经济增长。

随着经济飞速发展，人民生活水平的提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围内，正在兴建及待建的污水厂也日益增多，正所谓利在当代功在千秋。

1.3  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》 ；

2、GB3838－2002《地面水环境质量标准》 ；

3、GB118－2002《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、GB50335－2002《污水再生利用工程设计规范》

第二章 邢台市环境条件

2.1  地理环境

邢台市地势自西向东呈阶梯状下降，高差悬殊，地貌类型复杂多样。以京广铁路为界，西部为中、低山丘陵地貌，东部为华北平原。海拔最高18.7米，最低32.7米，相对高差1866米，总坡降为11.8‰。全市自西向东大致可分为五级阶梯：西北部中山区、西部低山区、中部低山丘陵区、中部盆地区、东部冲积平原。

2.2  气候环境

邢台市属典型的暖温带半湿润性季风气候，日照充足，雨热同期，干冷同季，随着四季的明显交替，依次呈现春季干旱少雨，夏季炎热多雨，秋季温和凉爽，冬季寒冷干燥。年平均气温13.5℃，最冷月份（一月）平均气温-2.3℃，极端最低气温-19℃，最热月份（七月）平均气温26.9℃，极端最高气温42.5℃，全年无霜期200天，年日照2557小时。

第三章 设计资料及处理工艺的选择

3.1  主要设计技术指标与参数

处理能力： 14万吨/天

进水水质： COD：250mg/L

BOD：200 mg/L

SS：150 mg/L

NH3-N：15mg/L

pH=6~9

色度：200倍

水温：20~30℃

出水水质：  BOD5：10mg/L

浊度：5 NTU

NH3-N：8mg/L

pH=6～9

色度：30倍

3.2  处理工艺的选择

按《城市污水处理和污染防治技术》要求推荐，20 万t/d 规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20 万t/d 污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR 、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O 工艺，A/O工艺，SBR 及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。 

二级生物处理的方法很多，主要分两类：一类是活性污泥法，主要包括传统活性污泥法、吸附—再生活性污泥法、完全混合活性污泥法、延时活性污泥法（氧化沟）、AB工艺、A/O工艺、A2/O工艺、SBR工艺等。另一类是生物膜法，主要包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化法等工艺。任何工艺都有其各自的特点和使用条件。

关于活性污泥法：

当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR 法、氧化沟法、普通曝气法、A2/O法、A/O  法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。

一、AB法(Adsorption-Biooxidation)

该法由德国Bohuke教授首先开发。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 2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上，池容积负荷 6kgBOD/(m3·d)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级亦可分期建设。  

二、A2/O 处理工艺

1、 A2/O处理工艺是Anaerobic-Anoxic -Oxic 的英文缩写，它是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺是在厌氧－好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。

2、 A2/O工艺的特点： 

(1)：厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能； 

(2)：在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。 

(3)：在厌氧- 缺氧- 好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI 一般小于100，不会发生污泥膨胀。 

(4)：污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。

三、氧化沟

1、严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR 工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。

2、氧化沟具有以下特点：

(1)工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。

(2)运行稳定，处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。

(3)能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。

(4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为20~30 d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。 

(5)可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般>80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。

(6)基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3 -N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。

图3-1 卡鲁赛尔氧化沟

Carrousel 原指游艺场中的循环转椅，如上图。为一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停的循环流动，采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装一个。靠近曝气器下游的区段为好氧区，处于曝气器上游和外环的区段为缺氧区，混合液交替进行好氧和缺氧，不仅提供了良好的生物脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。

图3-2 Orbal 氧化沟

Orbal 氧化沟，即“0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。

图3-3 三沟式氧化沟

三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger 公司创建，如上图。由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。原污水交替地进入两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝气转刷的利用率（达59%左右），另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟流程简洁，具有生物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。

四、SBR法

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。

五、普通曝气法及其变法

本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。 

近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除BOD5 ，在池型上有多种形式，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。

本课题选择典型的工艺流程，有两种可供选择的工艺：1）普通A/A/O法处理工艺。2）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，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。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。所以本课题选择厌氧池-氧化沟处理工艺。

图3-4 工艺流程图

第四章 污水处理构筑物设计计算

4.1  中格栅的设计与计算

4.1.1设计说明

由于不采用池底空气扩散器形成曝气，故格栅的截污主要对水泵起保护作用，拟采用中格栅，而提升水泵房选用螺旋泵，为敞开式提升泵，为减少栅渣量，格栅的栅条间隙已拟定为40.00mm。

4.1.2设计计算

(1)格栅间隙数：设栅前水深h=0.6m，过栅流速v=1.0m/s，栅条间隙宽度b=0.04m，格栅倾角，建议格栅数为4，两备两用。

 (个)

(2)格栅宽度：设栅条宽度S=0.01m，

(3)进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠道宽，其渐宽部分的展开角（进水渠道内的流速为0.92m/s），

(4)栅槽与出水渠道连接处渐窄部分的长度，

(5)通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面（，），

(6)栅后槽总高度：设栅前渠道超高， 

(7)栅槽总长度：

(8)每日栅渣量：在格栅间隙为40mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.01 m3，即W1=0.01，每台格栅每天产渣量如下，

宜采用机械清渣。

图4-1 格栅设计计算草图

4.2  污水提升泵房设计与计算

4.2.1设计说明

采用氧化沟工艺方案，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。污水经提升后入曝气沉砂池。然后自流通过氧化沟、二沉池及消毒池。设计流量Qmax=7100m3/h。

4.2.2设计选型

污水经消毒池处理后排入市政污水管道，水面标高为54.5m，则相应二沉池、氧化沟、曝气沉砂池水面标高分别为0.50、83.和1.60m。

 污水提升前水位为53.5m，污水总提升高程为4.10m，采用螺旋泵，其设计提升高度为H=7.0m。设计流量Qmax=7100m3/h，采用4台螺旋泵，单台提升流量为1875 m3/h。

 采用LXB-1500型螺旋泵5台，4用1备。该泵提升流量为2100～2300 m3/h，转速42r/min，头数3，功率55KW，占地面积为（2.00×16.0）m2。

4.2.3提升泵房

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

提升泵房占地面积为（15.0＋0.5＋11.0）×10.0=265.0 m2，其工作间占地面积为11.0×10.0=110.0 m2。

4.3  细格栅的设计与计算

4.3.1设计参数

最大流量Qmax=1.984m3/s，过栅流速V2=1.0m/s

栅条宽度S=0.01，格栅间隙b=10mm，栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°

单位栅渣量W1=0.70m3栅渣/103m3污水

4.3.2设计计算

(1)格栅间隙数：设栅前水深h=0.6m，过栅流速v=1.0m/s，栅条间隙宽度b=0.006m，格栅倾角，建议格栅数为6，两备四用。

 (个)

(2)格栅宽度：设栅条宽度S=0.01m，

(3)进水渠道渐宽部分的长度：设进水渠道宽B1=1.5m，其渐宽部分的展开角（进水渠道内的流速为0.55m/s），

(4)栅槽与出水渠道连接处渐窄部分的长度：

(5)通过格栅的水头损失：设栅条断面为锐边矩形断面（），

(6)栅后槽总高度：设栅前渠道超高，

 (7)栅槽总长度：

(8)每日栅渣量：在格栅间隙为6mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产0.07 m3，即W1=0.07，每台格栅每天产渣量如下，

=m3/d＞0.2 m3/d

宜采用机械清渣。

4.4  曝气沉砂池的设计与计算

本设计采用曝气沉砂池是考虑到为污水的后期处理做好准备。建议设两组沉砂池，一备一用。具体的计算过程如下：

(1)池子总有效容积：设t=2min，

(2)水流断面积：

    (3)池总宽度：

设有效水深h2为2.00m

B

(4)每格池宽度：

设n=4格

(5)池长：

(6)每小时所需空气量：设每立方米污水所需空气量d=0.2m3/m3

4.5  厌氧池的设计与计算

4.5.1设计参数

设计流量为172000m3/d，设计为六座每座的设计流量为28667m3/d。

水力停留时间：

h。

污泥浓度：

=3000 mg/L

污泥回流液浓度：

=10000 mg/L

4.5.2设计计算（以一座为例）

(1)厌氧池的容积：

(2)厌氧池的尺寸：

水深取为=5m，则厌氧池的面积：

厌氧池直径：

考虑0.3m的超高，故池总高为。

(3)污泥回流量的计算

回流比计算：

污泥回流量：

4.6  Carrousel氧化沟的设计与计算

4.6.1设计说明

氧化沟，又被称为循环式曝气池，属于活性污泥法的一种。见图4-2氧化沟计算示意图。本次设计采用Carrousel型氧化沟，共三组。每组设计如下

图4-2 Carrousel氧化沟计算示意图

4.6.2设计参数

单组氧化沟的最大设计流量为57333 m3/d。

设计流量Q=57333m3/d设计进水水质BOD5=200×75% =150mg/L(25%已在厌氧池除去)；COD=250mg/L；150mg/L；TN=15mg/L；污水水温20℃-30℃。

设计出水水质BOD5≤10mg/L；COD≤50mg/L；SS≤10mg/L；NH3-N≤8mg/L

污泥产率系数Y=0.55; 污泥浓度(MLSS)X=4000mg/L;挥发性污泥浓度(MLVSS)XV=2800mg/L; 污泥龄θc=30d; 内源代谢系数Kd=0.055。.

4.6.3设计计算

(1)去除BOD    

由于设计出水BOD5为10mg/L，处理水中非溶解性BOD5值可用下列公式求得，此公式仅适用于氧化沟。

S1为非溶解性BOD浓度。(Se为出水中BOD5的浓度 mg/L)

S1=1.42(Xv/X)×Se×(1-e)

 )

=6.79 (mg/L)

因此，处理水中溶解性BOD5为S=Se-S1，

S=10-6.79=3.21(mg/L)

好氧区容积V1。好氧区容积计算采用动力学计算方法。

V1=

=

好氧区水力停留时间：t==，

 Kg/d，

剩余污泥量X：

X=            

=4626.78  kg/d

去除每1kgBOD5所产生的干污泥量W0=(kg/kgBOD5)。

 脱氮

需氧化的氨氮量N1。氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮量为：

(Mg/L)

需要氧化的氨氮量N1=进水TN-出水NH3-N-生物合成所需要的氨N。

N1=15-8-5.67=1.33(mg/L)

脱氮量NR=进水TN-出水TN-生物合成所需要的氨N

N=15-8-5.67=1.33(mg/L)

脱氮所需要的容积V2：

由其他资料知此地年均气温13.5℃，最低水温水温T=15℃，qdn(20)=0.035

脱硝率qdn(t)= qdn(20)×1.08(T-20)=0.035×1.08(14-20)=0.0238kg

脱氮所需要的容积：

脱氮水力停留时间：

氧化沟总体积V及停留时间t：

校核污泥负荷=0.152

(3)氧化沟尺寸：取氧化沟有效水深为5m，超高为1m，氧化沟深6m。

氧化沟面积为A==4031.76m2，

单沟宽10m，中间隔墙宽0.25m。则弯道部分的面积为：

A1==966.11m2

直线段部分的面积：

A2= =4031.76-966.11=3065. m2

单沟直线段长度：

L===76.m，取77m。

进水管和出水管：污泥回流比R=63.4%，进出水管的流量为：

Q1==m3/s，管道流速为1.0m/s。

则管道过水断面：    

m2

管径d==1174.97mm，取管径1175mm。

校核管道流速：

v==0.9999m/s

(4)需氧量

实际需氧量：

AOR=D1-D2-D3+D4-D5

去除BOD5需氧量：

D1==11149.7(kg/d) （其中=0.52，=0.12）

剩余污泥中BOD5需氧量：

D2==3720.56(kg/d)

剩余污泥中NH3-N耗氧量：

D3==1846.13(kg/d) （0.124为污泥含氮率）

去除NH3-N的需氧量：

D4=4.6×(TN-出水NH3-N)×Q/1000=1494.51(kg/d)

脱氮产氧量：

D5=2.86×NR脱氮量=218.62(kg/d)

AOR= D1-D2-D3+D4-D5=7562.18(kg/d)

考虑安全系数1.4，则AOR=85×1.4=10587.05(kg/d)。

去除每1kgBOD5需氧量=

=1.257（kgO2/kgBOD5）

标准状态下需氧量SOR：

SOR=

（CS（20）20℃时氧的饱和度，取9.17mg/L；T=25℃；CS(T)25℃时氧的饱和度，取8.38mg/L；C溶解氧浓度，取2 mg/L；α（污水传氧速率与清水传氧速率之比）=0.85；β(污水中饱和溶解氧与清水溶解氧含量之比）=0.95；ρ(当地气压与标准大气压之比)=0.909）。

去除每1kgBOD5需氧量==2.17（kgO2/kgBOD5）

表4-1 水温-溶解氧含量对照表

采用表面机械曝气时，20℃时脱氧清水的充氧量为：

查手册，选用HDS400型倒伞型叶轮表面曝气机，直径Ф＝4.0m，电机功率P=132kW,单台每小时最大充氧能力为300kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n,则   取n=6台。

4.7  二沉池的设计与计算

4.7.1设计参数

对于大规模的城市污水处理厂，一般在设计沉淀池时，选用平流式和辐流式沉淀池。为了使沉淀池内水流更稳（如避免横向错流、异重流对沉淀的影响、出水束流等）、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。

向心式辐流沉淀池，采用中心进水、排泥，周边出水，多年来的实际和理论分析，认为此种形式的辐流沉淀池，容积利用系数比普通沉淀池高17.4%，出水水质也能提高20.0%～24.2%（以出水SS和BOD5指标衡量）。

图4-3 二沉池设计计算图

该污水厂设计采用中心进水周边出水辐流式沉淀池。

表面负荷 q=0.9m3/(m2·h)；

水力停留时间 T=2.5h；

=7142.4m3/h；

氧化沟中悬浮固体浓度 =4000 mg/L;

二沉池底流生物固体浓度 =10000 mg/L；

污泥回流比 R=63.4%。

4.7.2设计计算

(1) 沉淀部分水面面积  根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷q=0.9m/(m2·h),设四座二次沉淀池 。

(m2)

(2)池子的直径 ：

(m)，取=50.5m 。

(3)校核固体负荷：

=141.18 [kg/(m·d)] (符合要求)

(4) 沉淀部分的有效水深 ，设沉淀时间为2.5h。

 (m)

(5) 污泥区的容积 ：

=13338.02 (m3)

每个沉淀池污泥区的容积：

(6)污泥区高度h4，

污泥斗高度。设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径=2.0m，上部直径=4.0m，倾角为60°，则：

                   =60°==1.732(m)

=12.70 (m3)

圆锥体高度：

＝＝＝1.1625(m)

=

==579.54(m3)

竖直段污泥部分的高度：

===1.38(m)

污泥区的高度=1.732+1.1625+1.38=4.28(m)，取4.3m。

沉淀池的总高度=0.3m，缓冲层高度=0.5m。

则   ==0.3+2.25+0.5+4.3=7.33m 。

取=7.3m。

4.8  接触池的设计与计算

4.8.1设计参数

水力停留时间：t=30min。

平均水深：=2.4m。

隔板间隔：b=1.5m。

池底坡度：3%。

排泥管直径：DN=400mm。

4.8.2设计计算

接触池容积：

1.984×30×60=3571.2 m3

水流速度：

 M/s

表面积：

 m2

廊道总宽度：隔板数采用20个，则廊道总宽度为

B=21×b=21×1.5=31.5m。

接触池长度：

=47.23 m取48m。

第五章 污泥处理构筑物设计计算

5.1  污泥泵房

5.1.1设计说明

    二沉池产生剩余活性污泥及其他处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵（采用地下式）将其提升至污泥处理系统。每两座二沉池设置剩余污泥泵房一座，故应设置两座污泥泵房。

  污水处理系统每日排出污泥干重为，污泥的进泥浓度按10kg/L，按含水率99.0%计，污泥流量为：

5.1.2设计选型

(1)污泥泵扬程

辐流式浓缩池最高泥位为58.5m，剩余污泥集泥池最低泥位为53.0m，则污泥泵静扬程为H0=5.5mH2O。污泥输送管道压力损失为6.0mH2O，自由水头为1.5mH2O，则污泥泵所需扬程H为： 。

(2)污泥泵选型

每座泵房，污泥泵选用四台，两用两备。

    单泵流量：Q≥=15m3/h

  由下表结合数据知，选用1PNL污泥泵，Q=16m3/h；H=12mH2O；N=1.5KW。

(3)剩余污泥泵房：占地面积： 

表5-1 污泥泵选型表

5.2  污泥浓缩脱水及排泥

5.2.1设计说明

剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池，污泥含水率：

污泥流量：

设计浓缩后含水率：

设计固体负荷：

5.2.2浓缩池池体的计算

浓缩池所需表面面积A：

    浓缩池设两座，每座面积：

    浓缩池直径：

为保证有效表面积和容积，并与刮泥机配套，选D=14.0m。

水力负荷  

水力停留时间T≥12.0h。

则有效水深为H1为：

，取1.9m

浓缩池有效容积：

5.2.3排泥量与存泥容积

浓缩后排出含水率P2=96%的污泥：

按3h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积：

泥斗容积：

式中：

H2——泥斗的垂直高度，取2m。

         r1——泥斗的上口半径，取2m。

         r2——泥斗的下口半径，取1m。

设池底坡度为0.08，池底坡降为：

故池底可贮泥容积：

因此，总贮泥容积为：

 （满足要求）

5.2.4浓缩池总深度H

有效水深H1=1.9m；缓冲层高度H4=1.25m；存泥区高度H2=2m；池体超高H5=0.5m；池底坡降H3=0.13m；则浓缩池总深度为：

5.2.5污泥脱水间

进泥量：

，

出泥饼：

，

泥饼干重：

。

    选用DY-3000带式脱水机，带宽3m，对城市污水厂混合泥或氧化沟污泥，投加聚丙烯酰胺2.0‰时，处理能力为600Kg(干)泥，选用3台，每日工作时间约为一班。每台脱水机冲洗用水量35m3/h；单台系统总功率N=36.9kW；脱水间平面尺寸L×B=(30.0×18.0)m2。

第六章 平面及高程布置

6.1  污水厂总体布置

6.1.1概述

污水处理厂的平面布置包括：处理构筑物的布置，办公、住宿、化验及其他辅助建筑物的布置；以及各种管道、道路、绿化等的布置。根据处理厂的规模采用1：200—1：1000比例尺来绘制总平面图。

6.1.2平面布置

(1)平面布置的一般原则

1) 处理构筑物的布置应紧凑，节约土地便于管理；

2） 处理构筑物的布置应尽可能按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形以减少土方量；

3） 经常有人工作的地方如办公、化验等应布置在夏季主导风向上，在北方地区应考虑朝阳，设绿化带与工作区隔开；

4） 构筑物之间的距离敷设管道的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5～10m；

5） 污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以备安全和方便运行管理；

6） 变电所的位置应设在耗电量大的构筑物旁边，高压线应避免在厂区内架空敷设；

7） 污水厂应该敷设超越管以便在发生事故时，使污水能超越一部分或完全排走。

8）污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流；

9） 在布置总图时应充分考虑绿化带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的工作环境；

10） 总图布置时，应考虑近远期结合，由条件时可按远景规划水量布置，将构筑物分为若干系列分期建设。

(2)厂区平面布置形式

1）“一”字形布置：该种布置流程管线短，水头损失小；

2）“L”型布置“：该种布置适宜出水方向发生转弯的地形，水流转弯一般不在曝气池处。

(3)污水厂的平面布置具体内容

1）处理构筑物的平面布置：

2）附属构筑物的平面布置；

3）管道，管路及绿化带的布置。

6.2  污水厂高程布置

6.2.1污水处理厂污水处理高程布置的任务

确定各构筑物和泵房的标高；确定污水处理筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在构筑物之间畅通的流动，保证污水处理厂的正常运行。

6.2.2污水处理厂高程布置考虑事项

(1)计算水头损失时，一般以近期最大的流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头；

(2)选择一条最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统能够正常运行；

(3)在作高程布置时应该注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少抽升的污泥量。

6.2.3污水流经各构筑物的水头损失

表6-1 主要构筑物水头损失表，

为了降低运行费用和便于管理，污水在处理构筑物之间的流动按重力流考虑为宜（污泥流动不在此例），为此，必须精确的计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：

(1)污水经各处理构筑物的内部水头损失；

(2)污水经连接前后两构筑物管渠的水头损失，包括沿程水损和局部水损。

6.2.5水区、泥区各构筑物间的确定

(1)概述：

从便于维修和清刷的要求考虑，连接污水处理构筑物之间的渠道以矩形为宜，在必要时或必要部位，也可采用钢筋混凝土管或铸铁管，在零碎区域为防止冬季污水载明区内冻结，在明渠上加盖板。

为防止管道中的悬浮物在关区内沉淀，污水在明渠内必须保持一定的流速，在最大流量时，流速可介于1—5m/s之间，在低流速时，流速不得小于0.4—0.6m/s，在管道中的流速应大于明渠中的流速，并应尽可能大于1m/s。

表6-2 水头损失计算表：

污水处理厂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，同时，还要考虑挖土埋深的状况。

设计中主要考虑土方平衡，设计中以氧化沟为基准，确定卡式氧化沟的水面标高为58.00m，当地的地面标高为55.5m。由此向两边推算其他的构筑物高程。计算结果见下表：

表6-3 构筑物及管渠水力计算表

7.1  估算范围

 污水处理厂污水处理工程、污泥处理工程、其他附属建筑工程、其他公用工程等 。另外包括部分厂外工程（供电线路、通讯线路、临时道路等）。

7.2  编制依据

7.2.1标准

本工程依据《河北省市政工程费用定额》的标准，及《河北省市政工程费用定额的补充规定》及给水工程费率。套用《全国市政工程预算定额河北省市政工程单位估价表》中的定额基价，并对基价进行调整，调整系数为15.34%。土方工程计取地区材料基价系数，按《河北省市政工程费用定额》中土石方工程费率计算。

7.2.2材料价格

  构筑物材料价格根据市场价格，经调查分析综合测算后确定，如钢筋（综合）4000元/吨；水泥（425#）380元/吨；锯材2500元/m3；碎石80元/m3；中粗砂70元/m3。管件出厂价格按铸铁管4800元/吨，钢管5400元/吨。

  国内设备按厂家出厂价格另加运杂费用，引进设备按到岸价另加国内运杂费用。

7.2.3投资估算

该市污水处理厂（14万m3/d）工程总投资为10757.0万元，详见下表：

表7-1 氧化沟污水处理厂工程投资估算表

(1)动力费

格栅除污机每天工作4h用电量：4×2×1.5=12.0kW·h；

污水提升泵24运转，用电量为24×55×4=5280kW·h；

鼓风机24h运行，用电量：24×2×11.0=528 kW·h；

 排砂泵每天工作1.0h，用电量：1.0×11.0=11 kW·h；

 曝气机24h运行,按18台132kW满负荷运行计算其用电量：24×18×132=57024 kW·h；

 刮泥机24h运行，用电量：24×4×0.75=72 kW·h；

回流污泥泵24h运行，R=75%时用电量：

=1066 kW·h；

 剩余污泥泵24h运行，用电量：24×2×11.0=528 kW·h；

 污泥浓缩机每天工作24h，用电量：24×1.5×2=72 kW·h；

 浓缩污泥提升泵每天运行12h，用电量：12×11.0×1=132 kW·h；

 污泥脱水机每天运行8h，用电量：8×3×36=8 kW·h；

 其他用电量与照明共计：180 kW·h；

 合计每日用电量：39024 kW·h；

 电表综合电价：65772×0.6=139463元/日；

 电贴折算：（1250×9×1）/30=375元/日；

 即每月电费：（19512+375）元/日=1454.1万元/年。

(2)工资福利费   

全厂定90人，共计费用为：90×2..0=180.0万元/年；

  (3)药剂费用  

污泥脱水聚丙烯酰胺投药量0.2%(按干重计)，则药剂费为：

万元/年

  (4)水费

 按每日用水1200m3计，水费为：

 万元/年

(5)运费

每天外运含水75%的湿泥13.88吨，自备汽车运输，运价0.4元/（t·Km），费用为：

13.88×10×0.4×365×10-4=2.02万元/年

 (6)维护（修理）费

维修费率按3.1%计，则年费用为：

3.1%×8560=265万元/年

(7)管理费

 （716.4+54.0+21.5+39.4+9.3+265.0）×10%=110.5万元/年

(8)年运行成本合计：1474.42万元。则处理每立方米污水成本为0.288元。

(9)如果整个建筑和设备按正常运行15年计算, 则处理每立方米污水一次性投入成本为0.13元,加上运行费用则为0.418元。

结论

通过本次14万m3/d城市污水处理厂毕业设计，巩固和深话了我所学的知识，通过查文献和工艺比较，我从中学到了很多东西，特别是资料的查询，这是平时很欠缺的。还了解了当前世界流行的处理工艺，同时也感觉到自己的懂得知识尚非常浅薄和欠缺，设计中会遇到各类问题，通过查资料或咨询老师或有经验的设计人员，问题注意得到解决。

我懂得了做设计还要实地勘测，实事求是根据实际情况变通，不能只依赖理论，做设计要严谨、负责争取在解决问题的过程中有所创新和突破。

参考文献

[1]高廷耀等编.水污染控制工程.  北京：高等教育出版社1999

[2]高俊发主编.污水处理厂工艺设计手册.  北京：化学工业出版社  2003

[3]刘红主编.水处理工程设计.  北京：中国环境科学出版社 2003

[4]崔玉川主编.城市污水厂处理设施设计计算.  北京：化学工业出版社  2003

[5]张自杰主编.排水工程（下册）.第四版：中国建筑工业出版社 2000

[6]张禹卿编著.污水处理厂设计概要.  北京：中国环境科学出版社 1992.11

[7]李海等编.城市污水处理技术及工程实例.  北京：化学工业出版社2002

[8]孙力平等编著.污水处理新工艺与设计计算实例.  北京：科学出版社 2001

[9]韩洪军编著.污水处理构筑物设计与计算.  哈尔滨工业大学出版社 2002

[10]张统主编.污水处理工艺及工程方案设计.  北京：中国建筑工业出版社 2000

[11]/高艳玲，马达主编.污水生物处理新技术.  中国建筑工业出版社 2006

[12]周雹编著.活性污泥工艺简明原理及设计计算.  中国建筑工业出版社 2005

[13]陶俊杰，于军亭，陈振选等编.城市污水处理技术及工程实例.  北京：化学工业出版社 2005

[14]《给水排水设计手册》第1、5、8、9、10、11册

致谢

最后感谢我生活学习了四年的母校，感谢孟庆梅、刘玉荣等全体老师以及同学们四年来对我的关心和支持！感谢所有关心和帮助过我的人们！感谢我的爸爸妈妈，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。下载本文