某城市污水二级处理厂工艺设计
学院：海洋科学学院
专业：环境工程
班级：A09环工
姓名：陈明央
指导教师：高锋
2012年6月
目录
某城市污水二级处理厂工艺设计 (2)
第一章绪论 (3)
1.1 设计的目的 (3)
1.2设计资料 (4)
1.3、设计要求 (5)
1.4、设计成果 (5)
1.5、设计要点 (6)
1.6主要参考资料 (7)
第二章总体设计 (7)
2.1 污水处理厂工艺方案比选 (7)
第三章污水处理系统设计计算 (12)
3.1生活污水设计流量 (12)
3.2格栅 (13)
3.3污水提升泵房 (16)
3.4 平流式沉砂池 (18)
3.5、初沉池 (21)
3.6 A2O活性污泥法 (23)
3.7 二沉池 (31)
3.8接触池 (33)
3.9污水浓缩池 (34)
第四章附属建筑物的确定 (38)
第五章净水厂总平面布置 (39)
5.1 厂区平面设计 (39)
5.2 厂区高程设计 (40)
【摘要】：当今，随着经济的快速发展，人民生活水平的不断提高，环境污染日趋严重，加大城市生活污水治理力度势在必行。现拟建一座某城市生活污水处理厂，处理规模为5000m3d，设计出水水质执行污水以有机污染为主，BODCOD=0.65，可生化性较好，其它难以生物降解的污染物一般不超标：②污水中主要污染物指标BOD、COD、SS 值为典型城市污水值。针对以上特点及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用．考虑到出水要求脱氮除磷目地，根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“A2O活性污泥法”。【关键词】：城区污水处理 A2O活性污泥法
第一章绪论
1.1 设计的目的
通过本课程设计，培养学生综合运用水污染控制工程基本理论和专业知识的能力，掌握城市污水二级处理厂工艺设计的程序、内容、方法和工艺计算。
通过本课程设计，使学生能够掌握城市污水的水质和水量等特点，掌握城市污水处理的一般方法和典型的城市污水处理工艺流程，培养学生进行城市污水处理工艺系统选择和处理工艺单元构筑物的尺寸计算的能力。通过培养学生查阅参考文献和资料的能力，对各构筑物计算公式中的参数能够合理的取舍，能够对各构筑物和管路的水头损失概念有初步认识。且锻炼学生工程绘图和撰写设计说明书的能力。
1.2设计资料
1.2.1．废水资料
（1）设计人口：近期规划100 000 人，远期规划150 000 人。每人每天排放量近期为180L，远期为200L（人·天）。城市工业企业生产废水全部经过厂内废水处理站进行处理后，排入城市下水道。工业污水量近期为 5000 m3d，远期达10000 m3d ，工业污水的时变化系数为 1.3，污水性质与生活污水类似。生活污水和工业污水混合后的水质预计为： BOD5= 260 mgL ， SS = 275 mgL ， COD = 400 mgL ，
NH 4＋-N ＝ 30 mgL ，总 P＝4 mgL 。
（2）纳污河流：位于城市的东侧自南向北，最高水位411.62m。
（3）拟建污水厂场地：在该城市东北方向，位于纳污河流下游河流岸边有一块空地，地势平坦，地面标高413.62m，地下水位-9.0m。夏季主导风向为东南风。
（4）来水方向：于场区西面，城市污水主干管终点（污水厂进水口）的管内底标高406.82m，管径D=1300mm，管坡i=0.003，充满度hD=0.59。
（5）混合污水温度：夏季28℃，冬季10℃，平均温度为20℃。
1.2.2．处理要求
出水水质要求达到城镇污水处理厂污染物排放标准行稳定化处理，污泥处理工艺采用：“污泥浓缩→污泥消化→污泥脱水”工艺；处理后的污水就近排入纳污河流。
1.3设计要求
1. 方案选择应论据充分、具有说服力。
2. 计算时所选用公式要有依据、来源，参数选择应合理，计算应有足够的准确性。
3. 图纸应能正确表达设计意图。
4. 计算说明书应层次清楚、语言简练、书写工整、说明问题。
1.4设计成果
1. 设计计算说明书 1 份。
2. 完成图纸 2 张
①厂区平面布置图1 张；
②处理系统高程布置图1 张。
1.5设计要点
1.5.1污水处理设施设计一般规定
①该市排水系统为分流制。
②处理构筑物流量：曝气池之前，各种构筑物按最大时流量设计；曝气池之后（包括曝气池），构筑物按平均日平均时流量设计。
③管渠设计流量：按最大时流量设计。
④各处理构筑物不应小于2组（格或座），且按并联设计。
⑤各处理构筑物形式自定，设计参数参见教材、室外排水设计规范及设计手册等资料。
1.5.2污水处理厂平面布置
①厂区平面布置时，除处理工艺管道之外，还应有空气管，厂内污水管、自来水管、雨水管，超越管，放空管等，管道之间及其与构筑物，道路之间应有适当间距。
③污水厂厂区主要车行道宽6～8m，次要车行道3～4m，一般人行道1～3m，道路两旁应留出绿化带及适当间距。
④污水厂厂区适当规划设计机房（水泵、风机、配电用房）、办
公（行政、技术、中控用房）、机修及仓库等辅助建筑。
⑤厂区总面积自定，图面重点表达构（建）筑物外形及其连接管渠，内部构造及管渠不表达。
1.5.3工艺流程布置图
考虑构筑物及管道水头损失，合理进行高程布置。
1.6主要参考资料
（1）. 《排水工程》；
（2）. 《给水排水设计手册》第一、五、十、十一册等；
(3). 《室外排水设计规范》（GB 50014－2006）等。
(5) 期刊杂志：给水排水、中国给水排水等。
(6) 王社平等编，污水处理厂工艺设计手册，化工出版社，2011。
(7) 崔玉川等编，城市污水处理厂处理设施设计计算，化工出版社，2004。
(8) 张志刚等编，给水排水工程专业课程设计，化学工业出版社，2004。
第二章总体设计
2.1 污水处理厂工艺方案比选
城市污水处理厂设计处理方案时，既要考虑有效去除BOD5和COD 还要考虑适当去除N、P、SS。从原污水水质可以知道可采用的工艺有很多，而相对来说处理效果好而且技术成熟的工艺有以下几种。
(1)、A2O工艺
(2)、奥贝尔（Orbal）氧化沟工艺
(3)、周期循环曝气活性污泥法（CASS）工艺
2.1.1 A2O工艺
A2O工艺流程图如图2.1所示。
2.1.2 奥贝尔（Orbal）氧化沟
奥贝尔（Orbal）氧化沟工艺流程图如图2.2所示。
2.1.3 CASS工艺
CASS工艺流程图如图2.3所示。
三种污水处理工艺方案具体比较如下表：
表2.1 三种工艺方案比较如下表
工
艺A2O
奥贝尔（Orbal）
氧化沟
CASS工艺
内容
技术可行性
先进、成熟、应
用广先进、成熟、应
用广
先进、成熟、应
用广
水质指标出水水质好、稳
定易于深度处
理，对外界条件
变化有一定的适
应性
出水水质好、稳
定易于深度处
理，对外界条件
变化的适应性较
好
出水水质好、稳
定易于深度处
理，对外界条件
变化的适应性
较好
基础建设费
用
较高高高运行费用较高高较高运
行管理
运转
操作单元较多复
杂
操作单元较少方
便
操作单元较少
方便维修
设备多、维修量
大
设备少、维修量
低
设备少、维修量
低
占地较大较大较小
要求管理水
平
高高较高
环境影响
噪音较大、臭味
较小噪音小、臭味较
小
噪音较大、臭味
较小
2.1.4 工艺方案选择
综上所述， 此三种方法都能达到除磷脱氮的效果，且出水水质良好，但相对而言，污水和活性污泥的混合液在氧化沟中进行不断的循环运动，具有良好的去除BOD 、COD 及脱氮除磷的功能。另外，①污水以有机污染为主，BODCOD=0.65，可生化性较好，其它难以生物降解的污染物一般不超标：②污水中主要污染物指标BOD 、COD 、SS 值为典型城市污水值。针对以上特点及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用．考虑到出水要求脱氮除磷目地，根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用“A 2O 活性污泥法”。
2.1.5 污水处理工艺流程简述 提升泵房
沉砂池砂水分离
初沉池
厌氧池缺氧池好氧池二沉池接触池泵房
浓缩池
贮泥池格栅 贮泥池进水消
毒
剂
排水初沉污泥
泥饼
砂
图1 工艺流程图
2.1.6沉砂池的作用及选型：
污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥活性，而且会板积在反应池底部减小反应器有效容积，甚至在脱水时扎破滤带损坏脱水设备。沉砂池的设置目的就是去除污水中的泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。 沉砂池常见的形式有：平流式沉砂池、曝气沉砂池、竖流式沉砂池及涡流式沉砂池，本设计采用平流式沉砂池。
第三章污水处理系统设计计算
3.1生活污水设计流量
居民平均日生活用水量定额q=180L(cap)。
居民平均日生活污水量为：
==208.3Ls
查得总变化系数为：
5.13
.2087.27.211.011.0===d z Q k 居民生活污水设计流量：
==∑3600
*241111i i z N q K Q =312.5Ls 式中 ——各排水区域平均日居民生活污水量标准[ L(cap)]； ——各排水区域在设计使用年限终期所服务的人口数（cap ）；
——生活污水量的总变化系数。
3.1.1 工业废水设计流量
===75.2 Ls
3.1.2城市污水最高时日设计流量
==312.5+75.2=387.7 Ls
3.1.3城市污水平均时日设计流量
=208.3+57.9=266.2 Ls
3.2格栅
3.2.1格栅作用：
格栅是有一组平行的金属栅条或筛网制成，安装以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物及杂质，起到净化水质，保护进水泵正常运转的作用，并尽量处理那些不利于后续处理的杂物。
3.2.2格栅设计数据
（1）流速
过栅流速：0.6～1.0ms
栅前渠道流速：0.4～0.9ms
（2）格栅倾斜角度：
人工清除：45°～60°
机械清除：60°～80°
A、格栅工作台（平台）
B、格栅上部必须设工作台，其高度应高出格栅前最高设计水位
0.5m，工作台上应有安全和冲洗设施
C 、工作台两侧过道宽度不应小于0.7m ，工作台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m ，采用人工清除时不应小于1.2m 。
（3）栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：
A 、格栅间隙16～25mm ：
0.1～0.05m3栅渣103m3污水
B 、格栅间隙30～50mm ：
0.03～0.01 m3栅渣103m3污水
栅渣的含水率一般为80％，容重约为960kgm3.
（4）在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2 m3），一 般应采用机械清渣。
（5）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m 。
3.2.3格栅的设计计算
3台平面矩形格栅，2用1备，则单台最大设计流量Q max =0.38772=0.1939m 3s
（1） 单台格栅的间隙数量n
取过栅流速0.9ms, 格栅倾角α=75°,栅条间距b=20 mm ,栅前水深0.4m
47.269
.04.002.075sin 1939.0sin max =???==o
bhv a Q n 取n=27
式中: Q max －最大设计流量,m 3s
a-格栅倾角
b-栅条间隙.m
=1）工作
./20.027
.16.0115.0min 1min min s m n Q v =??==ω>0.15 （9）沉砂池设计草图
3.5初沉池
初沉池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。沉淀池一般分为平流式、竖流式、和辅流式三种。每个沉淀池分为进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。
选型：平流式沉淀池
3.5.1 设计参数
最大流量Q max =0.39 m 3s ，表面负荷q ′ = 2.0 m 3(m 2·
设每座池宽b = 5.0 m ，则n = Bb = 265= 5.2个。则取n 为6，
分3组，每组两座。
7、校核
长深比：L ，平均水深h 取1.5m ，水平流速v=0.15ms
池底坡度取20%，排泥管采用DN=150m
(1)接触池容积
33886030698.4V Qt m ==??=
(2)隔板间隔 0.38817250.15 1.5
Q b mm vh =
==? (3)表面积
(4)廊道总宽
采用10个隔板，廊道总宽
(5)接触池长度
至于每天的加氯量：
加氯量=388Ls ×3600×24h ×7mgL=234.66kgd
该接触池采用季节性消毒措施。 3.9污水浓缩池
3.9.1 污泥浓缩池设计计算
(1)污泥浓缩池作用与选型
污泥浓缩的目的在于去除污泥颗粒间的空隙水，以减少污泥体
积，为污泥的后续处理提供便利条件。采用连续运行的歇式重力浓缩池使用带有栅条的刮泥机刮泥。
(2)污泥浓缩池设计数据与一般规定：
(3)进泥含水率：当为初次污泥时，其含水率一般为95％～97％；当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2％～99.6％。
(4)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）。
(5)浓缩后污泥含水率：由曝气池二次沉淀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％。
(6)浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。
(7)有效水深一般宜为4m，最低不小于3m。
(8)集泥设施：辐流式污泥浓缩池的集泥装置，当采用吸泥机时，池底坡度可采用0.003；当采用刮泥机时，不宜小于0.01。不设刮泥设备时，池底一般设有泥斗。其泥斗与水平面的倾角，应不小于50度。刮泥机的回转速度为0.75～4r。同时在刮泥机上可安设栅条，以便提高浓缩效果，在水面设除浮渣装置。
(9)构造及附属设施
(10)一般采用水密性钢筋混凝土建造。设污泥投入管、排泥管、排上清液管，排泥管最小管径用150mm，一般采用铸铁管。
(11)竖流式浓缩池：当浓缩池较小时，可采用竖流式浓缩池，一般不
设刮泥机，污泥室的截椎体斜壁与水平面所形成的角度，应不小于50度，中心管按污泥流量计算。沉淀区按浓缩分离出来的污水流量进行设计。
(12)上清液：浓缩池的上清液，应重新回流到初尘池前进行处理。其数量和有机物含量应参与全厂的物料平衡计算。
(13)二次污染：污泥浓缩池一般均散发臭气，必要时应考虑防臭和脱臭措施。臭气控制可以从以下三个方面着手，即封闭、吸收和掩蔽。所谓封闭，是指用盖子或其他设备封住臭气发生源；所谓吸收，是指用化学药剂来氧化或净化臭气；所谓掩蔽，是指采用掩蔽剂使臭气暂时不向外扩散。
3.9.2污泥浓缩池设计
污泥浓缩池采用间歇式重力浓缩池，设两池
排泥进泥
清液
污泥量：
一沉池实际排泥量：
二沉池剩余污泥量：d
式中 生活污水Y 介于0.5-0.65，城市污水Y 介于0.4-0.5 生活污水介于0.005-0.1，城市污水介于0.07左右。 有机物含量65%，则
（干污泥比重）=250（100+1.5Pv ）=250(100+1.565)=1.26 湿污泥含水率99.5%，
r(湿污泥比重)=
()100100 1.26 1.001Pr 10099.5 1.2610099.5s s r P ?==+-?+-
故剩余污泥为
Q 1=Q+ΔX=50+411.76=462m 3d
每池 Q==231 m 3d
混合污泥含水率
P 1=(5095%+41299.5%)462=99%
浓缩后污泥含水率
P 2=(5090%+41297.5%)462=96.7% 经浓缩后分离出的污水量 q=h m d m P P P Q q /96.11/15.287100)(332
21==--= 浓缩时间介于12-16h 之间，选取t=12h,则水量为
V=qt=11.9612=143.52m 3
有效水深取h 1=4m
A=V
则312h =(r -r )tan =(1.85-1)tan45=0.85m α
()()2222331122/30.851.85 1.8511/3 5.6V h r r r r m ππ=++=?+?+=>3.5m 3
3.9.3储泥池设计计算：
共设2座储泥池，单个池子的进泥量d m Q Q W /2312/4622/3===剩
储泥时间为T=10h ，则单个池子容积为：
3'17.24424/10586m T Q V w =?=?=
贮泥池尺寸：
设计单池直径8m ，高3.5m ，取超高0.3m ，总高3.8m.
第四章 附属建筑物的确定 构筑物及建筑物的尺寸统计表
名 称 尺 寸
沉砂池 10（m ）×3（m ）
初沉池 D=22m
曝气池 162．6（m ）×5.5（m ）
二沉池 D=28m
接触池 11（m ）×34（m ）
浓缩池 D=12m
机修房 15（m ）×6（m ）
门卫室 6（m ）×4.5（m ）
泵房 18（m ）×9（m ）
办公楼 30（m ）×12（m ）
污泥压缩池 9×5.5
脱水池 D=11
消化池 D=10
第五章 净水厂总平面布置
5.1 厂区平面设计
5.1.1 平面布置原则
1) 按功能分区，配置得当。主要是指对生产、辅助生产、生产管理、生活福利等部分的布置，要做到分区明确、配置得当、而又不过分独立分散。
2) 功能明确，布置应凑。首先应保证生产的需求，结合地质、地形、土方、
结构和施工等多方面的因素全面考虑。布置时力求减少占地面积，减少连接管的长度，便于操作管理。
3) 顺流排列，流程简洁。处理构筑物尽量按流程方向布置，避免与进（出）方向相反安排，个构筑物之间的连接管（渠）应以最短路线布置，尽量避免不必要的转弯和用水泵提升，严禁将管线埋在构筑物下面，目的在于减少能量损失，节省管材、便于施工和检修。
4) 充分利用地形，平衡土方，降低工程费用。
5) 必要时应预留适当余地，考虑扩建和施工可能。
6) 构筑物布置应注意风向和朝向，将排放异味、有害气体的的构筑物布置在居住于办公场所的下风向；为保证有良好的的自然通风条件，建筑物布置应考虑主导风向。
7) 设置通向各构筑物和附属建筑物的的必要通道，满足物品运输、日常操作管理和检修的需要。
8) 处理厂内的绿化面积一般不小于全厂总面积的30%。
5.1.2 总平面布置
1) 污水处理厂分为办公区、污水处理区和污泥处理区，各区之间以道路、绿化分隔，自成体系。
2) 首先对处理构筑物和建筑物进行组合安排。布置时对其平面位置、方位、操作条件、走向、面积等统盘考虑。安排时应对高程、管线和道路等进行协调。构筑物之间的净距离，按它们中间是道路宽度和铺设管线所需宽度，或者按其它特殊要求来定，一般为5～20m。
3) 生活附属建筑物的布置，宜尽量与处理构筑物分开，单独设置，可能时应尽量放在厂前区。应尽量避免处理构筑物与附属生活设施的风向干扰。
4) 道路、围墙及绿化带的布置。通向一般构筑物应设置人行道，宽度1.5～2.0m；通向仓库、检修间应设置车行道其路面宽为3～4m，转弯半径为6m，厂区主要车行道宽5～6m；车行道边沿至房屋或构筑物外墙的最小距离为1.5m。道路纵坡一般为1%～2%，一般不大于3%。
5) 污水厂布置除应保证生产安全和整洁卫生外，还应注意美观、充分绿化，在构筑物处理上，应因地制宜，与周围环境相称，在色调上做到活泼、明朗和
清洁。应合理规划花坛、草坪、林荫等，使厂区景色园林化，但是曝气池、沉淀池等露天水池周围不宜种植乔木，以免落叶入池。
6) 污泥区的布置。由于污泥的处理和处置一般与污水处理相互独立，且污泥处理过程卫生条件比污水处理差，一般讲污泥处理放在厂区后部；若污泥处理过程中产生沼气，着应按消防要求设置防火间距。由于污泥来自污水处理部分，而污泥处理脱水出的水分又要送到调节池或初沉池中，必要时可以考虑某些污泥处理设施与污水处理设施的组合。
7) 管道的平面布置。在各处理构筑物之间应有连通管渠，还应有使各处理构筑物独立运行的管渠。污水厂应设置超越全部或部分处理构筑物，直接排放水体的超越管。
综上所述，结合厂址地形地貌等条件，该污水处理厂平面布置图如附图所示。
5.2 厂区高程设计
5.2.1 高程布置注意事项
1) 选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算，并留有适当余地，以保证在任何情况下处理系统能正常运行。
2) 污水尽量经一次提升后就能依靠重力通过净化构筑物，中间不需要加压提升。
3) 计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管渠的设计计算流量。
4) 污水处理后污水应能自流排入下水道或水体，包括洪水季节（一般按25年一遇防洪标准考虑）。
5) 高程布置时应考虑某些处理构筑物（如沉砂池、调节池、沉淀池等）的排空，但构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工困难。
6) 高程布置时应注意污水流程和污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。
7) 进行构筑物高程布置时，应与厂区的地形、地质条件相联系。当地形有自然坡度时，有利于高程布置；当地形平坦时，既要避免二沉池埋入地下过深，