城市生活污水处理厂初步设计说明书

第 1 章 概述

1.1 基本设计资料

毕业设计名称

某市15万吨/天城市生活污水处理厂初步设计 基本资料： 1.设计规模

污水设计流量：Q?15万m3/天，流量变化系数：KZ?1.2 2.原污水水质指标

BOD=180mg/L COD=410mg/L SS=200mg/L NH3-N=30mg/L 3.出水水质指标

符合《城镇污水处理厂污染物排放国家二级标准》

BOD=20mg/L COD=70mg/L SS=30mg/L NH3-N=15mg/L 4.气象资料

某地处海河流域下游，河网密布，洼淀众多。历史上某的水量比较丰富。海河上游支流众多，长度在10公里以上的河流达300多条，这些大小河流汇集成中游的永定河、北运河、大清河、子牙河和南运河五大河流。这五大河流的尾闾就是海河，统称海河水系，是某市工农业生产和人民生活的水源河道。

某属于暖温半湿润大陆季风型气候，季风显著，四季分明。春季多风沙，干旱少雨；夏季炎热，雨水集中；秋季寒暖适中，气爽宜人；冬季寒冷，干燥少雪。除蓟县山区外，全年平均气温为摄氏11度以上。1月份平均气温在摄氏零下4-6度，极低温值在摄氏零下20度以下，多出现于2月份。7月份平均气温在摄氏26度上下。

某年平均降水量约为500-690毫米。在季节分配上，夏季降水量最多，占全年总降水量的75%以上，冬季最少，仅占2%。由于降水量年内分配不均和年际变化大，造成某在历史上经常出现春旱秋涝现象。

某的风向有明显的季节变化。冬季多刮西北风、偏北风；夏季多东南风、南风；春秋两季多西南风，主导风向东南风。

5.厂址及场地状况

某以平原为主，污水处理厂拟用场地较为平整，占地面积20公顷。厂区地面标高10米，原污水将通过管网输送到污水厂，来水管管底标高为 5米(于地面下5米)。

1.2 设计内容、原则

1.2.1 设计内容

污水处理厂工艺设计流程设计说明一般包括以下内容:

(1)据城市或企业的总体规划或现状与设计方案选择处理厂厂址； (2)处理厂工艺流程设计说明； (3)处理构筑物型式选型说明；

(4)处理构筑物或设施的设计计算； (5)主要辅助构筑物设计计算； (6)主要设备设计计算选择；

(7)污水厂总体布置(平面或竖向)及厂区道路、绿化和管线综合布置； (8)处理构筑物、主要辅助构筑物、非标设备设计图绘制； (9)编制主要设备材料表。

1.2.2 设计的原则

考虑城市经济发展及当地现有条件，确定方案时考虑以下原则： (1)要符合适用的要求。首先确保污水厂处理后达到排放标准。考虑现实的技术和经济条件，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)筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要求。

(2)污水厂设计采用的各项设计参数必须可靠。

(3)污水处理厂设计必须符合经济的要求。设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等要尽可能采取合理措施降低工程造价和运行管理费用。

(4)污水处理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，设计时应为以后的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、超越管线等。

第 2 章 工艺方案的选择

2.1 水质分析

本项目污水处理的特点：污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.44，可生化性较好，采用生化处理最为经济。BOD/TN＞3.0,COD/TN＞7,满足反硝化需求；若BOD/TN＞5，氮去除率大于60%。

2.2 工艺选择

按《城市污水处理和污染防治技术政策》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。对脱磷或脱氮有要求的城市，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。

2.2.1 方案对比

A/O法 1.低成本，高效能，能有效去除有机物

2.能迅速准确地检测污水处理厂进出水质的变化。

投资省，运行费用能耗低，运营费用低，比传统活性污较低，规模越大优泥法基建费用低势越明显 30%

中小流量的生活污水和中小型处理厂居大中型污水处理

使用范围

工业废水 多 厂

稳定性 一般 一般 稳定

考虑该设计是中型污水处理厂，A/O工艺比较普遍，稳定，且出水水质要求不是很高，本设计选择A/O工艺。 工艺类型

氧化沟

1.污水在氧化沟内的停留时间长，污水的混合效果好

技术比较

2.污泥的BOD负荷低，对水质的变动有较强的适应性

可不单独设二沉池，使氧化沟二沉池合建，节省了

经济比较

二沉池合污泥回流系统

SBR法 1.处理流程短，控制灵活

2系统处理构筑物少，紧凑，节省占地

2.2.2 工艺流程

进水中泵格栅房细格曝气沉砂池栅出水初沉池A/O池 回流污泥二沉池接触池砂水分离机房混合污泥泵房污水处理流程图污 泥污泥浓缩池脱水机房污泥外运污泥处理流程图

第 3 章 污水处理构筑物的设计计算

3.1中格栅及泵房

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、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。本设计采用中细两道格栅。

3.1.1 中格栅设计计算

1.设计参数：

最大流量：Qmax?Q?KZ?栅前水深：h?0.4m，

栅前流速：v1?0.9m/s（0.4m/s~0.9m/s） 过栅流速v2?0.9m/s（0.6m/s~1.0m/s）

150000?1.2?2.1m3/s

3600?24

栅条宽度S?0.01m，格栅间隙宽度b?0.04m 格栅倾角??600 2.设计计算：

Qmax?sin602.1?sin60??136根

bhv0.04?0.4?0.9136?34根 设四座中格栅：n1?4(2)栅槽宽度：设栅条宽度S?0.01m

B?S?n1?1??bn1?0.01??34?1??0.04?34?1.69m

(1)栅条间隙数：n?(3)进水渠道渐宽部分长度：设进水渠道宽B1?1.46m，渐宽部分展开角度

??20

B?B11.69?1.46??0.87m 02tan?12tan20Q2.1?1.46m 根据最优水力断面公式B1?max?4vh4?0.9?0.4l0.87?0.43m (4)栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度：l2?1?22(5)通过格栅的水头损失： h2?K?h0

l1?2v2?s?h0??sin?，??????

2g?b?h0 ───── 计算水头损失； g ───── 重力加速度；

K ───── 格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；

ξ───── 阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于锐边矩形断面，形状系数β = 2.42； 430.92?0.01?h2?3?2.42???sin60?0.041m ??2?9.81?0.04?(6)栅槽总高度：设栅前渠道超高h2?0.3m H?h?h1?h2?0.4?0.041?0.3?0.741m

(7)栅槽总长度：

43

H1 tan?0.4?0.3?0.87?0.43?0.5?1.0?

tan60 ?3m

(8)每日栅渣量：格栅间隙40mm情况下，每1000m3污水产0.03m3。

86400QmaxW186400?2.1?0.03 W???4.54m3/d?0.2m3/d

1000KZ1000?1.2 所以宜采用机械清渣。

(9)格栅选择

选择XHG-1400回转格栅除污机，共4台。其技术参数见下表。

表3-1-1 GH-1800链式旋转除污机技术参数

型号 电机功 设备宽度设备总宽度栅条间隙安装角

率/kw /mm /mm /mm 度

HG-1800 1.5 1800 2090 40 60°

L?L1?L2?0.5?1.0?

3.1.2 污水提升泵房

泵房形式取决于泵站性质，建设规模、选用的泵型与台数、进出水管渠的深度与方位、出水压力与接纳泵站出水的条件、施工方法、管理水平，以及地形、水文地质情况等诸多因素。 泵房形式选择的条件：

(1)由于污水泵站一般为常年运转，大型泵站多为连续开泵，故选用自灌式

泵房。

(2)流量小于2m3/s时，常选用下圆上方形泵房。 (3)大流量的永久性污水泵站，选用矩形泵房。 (4)一般自灌启动时应采用合建式泵房。 综上本设计采用半地下自灌式合建泵房。

自灌式泵房的优点是不需要设置引水的辅助设备，操作简便，启动及时，便于自控。自灌式泵房在排水泵站应用广泛，特别是在要求开启频繁的污水泵站、要求及时启动的立交泵站，应尽量采用自灌式泵房，并按集水池的液位变化自动控制运行。

集水池：集水池与进水闸井、格栅井合建时，宜采用半封闭式。闸门及格栅处敞开，其余部分尽量加顶板封闭，以减少污染，敞开部分设栏杆及活盖板，确

保安全。

1.选泵

(1)城市人口为1000000人，生活污水量定额为135L/?人d?。

(2)进水管管底高程为5m，管径DN500，充满度0.75。 (3)出水管提升后的水面高程为12.80m。

(4)泵房选定位置不受附近河道洪水淹没和冲刷，原地面高程为10.0m。 2.设计计算

(1)污水平均秒流量：

135?1000000?1562L.5s / Q?86400(2)污水最大秒流量： Q1?K s5/Q?1562.?51.?21L87Z 选择集水池与机器间合建式泵站，考虑4台水泵（1台备用）每台水泵的容量为1875?625L/s。

3(3)集水池容积：采用相当于一台泵6min的容量。

625?6?06?225m3 W?1000有效水深采用H?2m，则集水池面积为F?112.5m2 (4)选泵前扬程估算：经过格栅的水头损失取0.1m

集水池正常工作水位与所需提升经常高水位之间的高差：

2m，正常按1m计） 12.?8??50.?50.?75?1m1（集水池有效水深8.53?0.?(5)水泵总扬程：总水力损失为2.80m，考虑安全水头0.5m

?8.?53?0.5m1 1. H?2.8 一台水泵的流量为

QKZ150000?1.2Q1???2500m3/h

3?243?24根据总扬程和水量选用500WQ2700?16?185型潜污泵

表3-1-2 500WQ2700-16-185型潜污泵参数

流量 转速 扬程 功率 效率 出水口

型号

% 直径mm m kW m3/h r/min

500WQ2700?16?185 2700 725 16 185 82 500

3.2 细格栅

3.2.1 细格栅设计计算

1.设计参数：

最大流量：Qmax?QKZ?栅前水深：h?0.4m，

栅前流速：v1?0.9m/s（0.4m/s~0.9m/s） 过栅流速：v2?0.9m/s（0.6m/s~1.0m/s） 栅条宽度：S?0.01m，格栅间隙宽度b?0.01m 格栅倾角：??60 2.设计计算

120000?1.2?1.67m3/s

3600?24sin601.67?sin60??432根

bhv0.01?0.4?0.9432?144根 设四座细格栅：n1?3(2)栅槽宽度：设栅条宽度S?0.01m

B?S?n1?1??bn1?0.01??144?1??0.01?144?2.87m (1)栅条间隙数：n?(3)进水渠道渐宽部分长度： 设进水渠道宽B1?1.55m，渐宽部分展开角度??20

B?B12.87?1.55 l1???1.83m

2tan?12tan20Q1.67?1.55m 根据最优水力断面公式B1?max?3vh3?0.9?0.4Qmax

(4)栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度：l2?(5)通过格栅的水头损失：

l11.83??0.915m 22 h2?K?h0

432v2?s?h0??sin?，??????

2g?b?h0 ——计算水头损失； g ——重力加速度；

K ——格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3； ξ——阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于锐边矩

形断面，形状系数β = 2.42；

0.9?0.01?h2?3?2.42????sin60?0.26m ?2?9.81?0.01?(6)栅槽总高度：设栅前渠道超高h2?0.3m

H?h?h1?h2?0.4?0.26?0.3?0.96m

(7)栅槽总长度：

H1L?L1?L2?0.5?1.0?

tan?0.4?0.3?4.6m ?1.83?0.915?0.5?1.0?

tan60(8)每日栅渣量：格栅间隙10mm情况下，每1000m3污水产0.1m3。

86400QmaxW186400?1.67?0.1 W???12.02m3/d?0.2m3/d

1000KZ1000?1.2 所以宜采用机械清渣。

(9)格栅选择

选择XHG-1400回转格栅除污机，共2台。 其技术参数见下表：

表3-2 XHG-1400回转格栅除污机技术参数 电机功率 设备宽度 设备总宽度 沟宽度 沟深 安装 型号 kw mm mm mm mm 角度 XHG-1400 0.75～1.1 1400 1750 1500 4000 60°

4323.3曝气沉砂池

沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，设于初沉池前以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。

该厂共设两座曝气沉砂池，为钢筋混凝土矩形双格池。池上设移动桥一台，（桥式吸砂机2格用一台，共2台）安装吸砂泵2台，吸出的砂水经排砂渠通过排砂管进入砂水分离器进行脱水。

桥上还安装浮渣刮板，池末端建一浮渣坑，收集浮渣。

3.3.1 曝气沉砂池主体设计

1.设计参数：

最大设计流量Q?2.1m3/s

最大设计流量时的流行时间t?2min

最大设计流量时的水平流速v1?0.1m/s ?0.06m/s~0.12m/s? 2.设计计算：

(1)曝气沉砂池总有效容积：

设t=2min,V=Qmaxt?60?2.1?2?60?252m3

252?126m3 则一座沉砂池的容积V1?2(2)水流断面积：

Q2.1设v1?0.1m/s，A?max??21m2

v10.121?10.5m2 A1?2(3)沉砂池断面尺寸：

A10.5设有效水深h2?2m，池总宽B???5.25m

h225.25?2.625m 每格宽b?2 池底坡度0.5，超高0.5m

(4)每格沉砂池实际进水断面面积：

?2.625?1??0.7?6.53m2

A/?2.625?2?2(5)池长 ：

V126?12m L??A10.5

(6)每格沉砂池沉砂斗容量： V0?0.4?0.8?12?3.84m3

(7)每格沉砂池实际沉砂量：设含沙量为20m3/106m3污水，每两天排沙一次，

20?0.633

V0/??86400?2?2.1﹤ 3.84mm610(8)每小时所需空气量：设曝气管浸水深度为2m 。d取0.2m3/m3。 q?3600 1512dQ360?00.?2?2.13mmax?3.3.2 曝气沉砂池进出水设计

1.沉砂池进水

曝气沉砂池采用配水槽，来水由提升泵房和细格栅后水渠直接进入沉砂池配水槽，配水槽尺寸为：B?L?H?2?5.25?2.5?26.25m3，其中槽宽B取2m。H?1.25?B?2.5m，L与池体同宽取5.25m。

为避免异重流影响，采用潜孔入水，过孔流速控制在0.2m/s~0.4m/s之间，本设计取0.4m/s。则单格池子配水孔面积为：

Q2.1F?max??1.31m2

nv4?0.4 设计孔口尺寸为：1.1m?1.2m，查给排水手册1第671页表得，水流径口

v20.42的局部阻力系数??1.0，则水头损失：h???1??0.008m

2g2?9.812.沉砂池出水

出水采用非淹没式矩形薄壁跌水堰，堰宽b同池体宽2.625m。 过堰口流量Q?mbH2gH

b ───── 堰宽；

H ───── 堰顶水深；

m ───── 流量系数，通常采用0.45； 2.1 81?0.?452.?6H25?H2 9. 则H?0.54m。

设堰上跌水高度为0.1m，则沉砂池出水水头损失：0.54?0.1?0.64m 出水流入水渠中，渠底接DN1600管接入初沉池。 故沉砂池总水头损失：h?0.008?0.64?0.648m

3.3.3 空气管路计算

曝气装置穿孔管设在沉砂池的两格中央距池底0.8m，距池壁0.5m，空气管高出水面0.5m，以免产生回水现象。

穿孔管淹没水深h0?2m，配气管上设8对空气竖管，则其最大供气量1512?47.25m3/h 8?447.25?23.625m3/h。每根空气竖管上设有两根支管，每根支管最大供气量 2池长12m，设支管长0.5m，竖管间距1.5m，选择从鼓风机泵房开始的最远管路作为计算管路。 列表计算：

管段编 号

1~2

2~3

3~4 4~5 5~6 6~7 7~8 8~9 9~10 10~11 11~12 管 段长 度 m 0.5 3.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 4.125 25 空气流量 m3/h ， m3/min

23.63 47.25 94.5 189 283.5 378 472.5 567 661.5 756 1512 0.39

空气流速m/s

4

管径 mm

43 51 56 61 66 82 97 116 122 133 195 配件 各1个

三异弯 三异 四异 四异 四异 四异 四异 四异 四异弯 三异 管当 长度

管段计 算长度 l0?L

0.17 0.4 0.8 2.3 7.2 6.3 3.8 1.8 1.9 0.8 0.6 压力损失 9.8Pa/m ；9.8Pa

1

0.786

1.575

3.15 4.73 6.3

7.875 9.45 11.03 12.6 25.2 5 10 13 13 13

14 12

13 13 13 3.17 2.67 1.35 1.49 1.93 2.36 2.93 3.11 5.92 11.9 0.98 3.5 4.5 5.8 6.2

4

2.6 2.8 1.4 0.6 合计 0.5 6.54 14.60 12.83 17.34 21.27 15.44 11.52 12.91 14.06 22.14 149.15

注释：管段当量长度l0?55.5kD1.2

三：三通；异：异型管；弯：弯头。

??h?h??149.15?9.8?1.46kPa

123.3.4 设备选型 1.鼓风机的选定：

穿孔管淹没水深2m，因此鼓风机所需压力为：P?2?9.8?19.6kPa；取29.4kPa。

风机供气量：20.04m3/min。

根据所需压力及空气量，决定采用RD-127型罗茨鼓风机2台。

该型风机风压29.4kPa， 风量20.4m3/min。正常条件下，1台工作，1台备用。

表3-3-1 RD-127型罗茨鼓风机性能参数

风机型号 RD-127 口径 mm 125A 转速 r/min 1750 进口流量 m3/min 20.4 所需轴 功率kW 14.1 所配电机功率kW 18.5 2.行车泵吸式吸砂机的选定 由于池宽6.4m，则选SXS型行车泵吸式吸砂机两台。

表3-3-2 SXS型行车泵吸式吸砂机性能 型号

SXS?4?2.0

轨道预埋行驶速度

m/min 件间距m

1000

2?5

池宽

mm

6800

驱动功率 kW

2?0.25

提耙装置 功率kW

0.37

3.砂水分离器选用LSSF?320型砂水分离器。

表3-3-3 LSSF?320型砂水分离器的性能

Hmm 型号 电动机功率kW 机体最大宽度mm

LSSF?320 0.37 1700 1420

Lmm

4380

3.4 平流式初沉池

沉淀池一般分平流式、竖流式和辐流式，本设计初沉池采用平流式沉淀池。下表为各种池型优缺点和适用条件。

优点

(1) 沉淀效果好

(2) 对冲击负荷和温度变化的适应能力强

平流式

(3) 施工简易 (4) 平面布置紧凑

(5) 排泥设备已趋于稳定

(1) 排泥方便 (2) 占地面积小

池型 缺点

(1) 配水不易均匀 (2) 采用机械排泥时，设备复杂，对施工质量要求高

适用条件 适用于大、中、小型污水厂

竖流式

(1) 池子深度大，施工困难 适用于小(2) 对冲击负荷和温型污水厂 度变化的适应能力差

(1) 多为机械排泥，运行可适用于大

机械排泥设备复

辐流式 靠，管理简单 中型污水

杂，对施工质量要求高

(2) 排泥设备已定型化 处理厂

3.4.1 初沉池主体设计

1.设计参数

表面负荷q/?2m3/?m2h? 池子个数n?20个

沉淀时间t?1.5h ?1h~2.5h?

污泥含水率为95%。

(1)池子总表面积：日平均流量Q?1.74m3/s，

Q?36001.?7436002??3132m A?/q2(2)沉淀部分有效水深：

/ h2?q t?2?1.5?3m(3)沉淀部分有效容积：

V/?Qt?3600?1.74?1.5?3600?9396m3

(4)池长：设水平流速v?5mm/s，

?3.?6m L?vt?3.6?5?1.5 2(5)池子总宽：

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