2500吨天污水处理厂
设计方案
1、一个江苏中部镇级污水处理厂，日处理量2500吨/天，废水来源其中约
2000吨/天为镇区居民生活污水，500吨/天为镇上一个印染企业排放的印染废水（企业已经采取了pH调节+混凝沉淀预处理，出水COD在400~600 mg/l 之间），综合废水按照进水COD=250~ 350mg/l设计，SS=180mg/L，氨氮=25~ 40mg/L，TP=6~14mg/l；
2、要求出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002中规定的一级B标准
3、具体处理工艺自由选择；
4、考虑到实际运行管理人员缺乏，尽可能采用管理简单方便；
5、场地来源相对容易，最后污泥采用填埋处置，建议不采用污泥消化处理；
6、现场场地平整，基本没有地势差异；
7、进水管管径DN600,管底标高-1.20米；出水采用DN600水泥管，要求排放点管底标高不低于-0.80米。
1.设计水质
(1).进水水质
生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD5 = 200 mg/L，SS = 180 mg/L，COD = 300 mg/L，NH4＋-N = 30 mg/L，总P = 8 mg/L。
(2) 出水水质
出水达到城镇污水处理厂污染物排放标准规定的一级B标准。BOD5 = 30 mg/L，SS = 30 mg/L，COD = 120 mg/L，NH4＋-N = 25 mg/L，总P = 1 mg/L。
(3)进水流量
设计日最大流量
Qmax=Q生活+Q工业
=2500t/d=2500m3/d=0.0289m3/s
2.处理构筑物设计
2.1格栅
格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的负荷，防止阻塞排泥管道。 格栅的设计计算主要包括格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算等。
2.1.1栅条间隙数n ：
max Q n bhv
=
式中：max Q ——最大设计流量，s m /3
；
b ——栅条间隙，m ，取b =0.03m ； h ——栅前水深，m ，取h =0.4m ；
v ——过栅流速，m s ，取v =0.9m s ； αsin ——经验修正系数，取α= 60o ；
则 max Q n bhv =
259.04.003.060sin 0289.0≈???=?
2.1.2有效栅宽 B ：(1)B S n bn =-+
式中：S ——栅条宽度，m ，取0.01 m 。
则： m bs n S B 99.02503.0)125(01.0)1(=?+-?=+-=
2.1.3过栅水头损失： 01h k h ?=
α
ξsin 22
0??=g v h
式中：1h ——过栅水头损失，m ；
0h ——计算水头损失，m ；
ξ—阻力系数，栅条形状选用正方形断面所以
17.1)103.064.001
.003.0()1(
22=-?+=-+=b S b εξ，其中64.0=ε；
g ——重力加速度，2m s ，取g =9.812m s ；
k ——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k =3；
则： αξsin 22
1g
v k h =m 125.060sin 81.929.017.132=???
?=? 2.1.4栅后槽的总高度H ： 12H h h h =++
式中：2h ——栅前渠道超高，m ，取2h =0.3m 。 则：
12H h h h =++=0.4+0.125+0.3=0.0.825
2.1.5格栅的总长度L ：
α
tan 0.15.01
21H m m L L L +
+++= 式中：1L ——进水渠道渐宽部位的长度，m ，1
1
1tan 2αB B L -=
，其中，1B 为进水渠道宽
度，m ,1α为进水渠道渐宽部位的展开角度，取1α=20o ；
2L ——格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m ，取125.0L L =；
1H ——格栅前槽高，m .
则：
111tan 2αB B L -=
m 46.020tan 265
.099.0=-=?
125.0L L =m 23.0=
12H h h =+0.40.30.7m =+=
αtan 0.15.0121H m m L L L +
+++=m 59.260tan 7
.00.15.023.046.0=++++=?
2.1.6每日栅渣量W ： 1000
864001max ???=
z K W Q W
式中：W ——每日栅渣量，d m /3
；
1W ——单位体积污水栅渣量，)10/(333污水m m ，取1W =0.0733310m m 污水；
z K ——污水流量总变化系数.
则： 1000
864001max ???=
z K W Q W =0.348d m /3
由所得数据，所以采用机械除污设备。
2.2 污水提升泵房
提升泵房以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。
2.2.1设计计算
设计水量为2500m 3
/d ，选用2台潜水排污泵（一用一备），则流量为310000
416.7/241
Q w m h n ===?2500/24=104.2 m 3
/h 。
泵的选型如下：表3-2
2.3、沉砂池
沉砂池的形式有平流式、竖流式和曝气沉砂池。其作用是从污水中去除沙子，渣量等比重
较大的颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。
设计中采用的平流式沉砂池是最常用的一种形式，它的截留效果好，工作稳定，构造简单。
2.3.1平流式沉沙池的设计参数
（1）污水在池内的最大流速为0.3m/s ，最小流速应不小于0.15m/s;
（2）最大时流量时，污水在池内的停留时间不应小于30s ，一般取30s —60s; （3）有效水深不应大于1.2m ，一般采用0.25—1.0m ，每格宽度不宜小于0.6m;
（4）池底坡度一般为0.01—0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，确定池底的形状。
2.3.2平流式沉砂池设计 ⑴沉砂部分的长度L ：
vt L =
型号 排出口径(mm) 流量(m 3/h) 扬程(m) 转速(r/min) 功率(kw)
250QW600-7-22 250 1260 7 970 22
式中： L ——沉砂池沉砂部分长度，m ;
v ——最大设计流量时的速度，m s ，取s m v /3.0=。 t ——最大设计流量时的停留时间，s ，取t =30s 。
则：m vt L 9303.0=?==
⑵水流断面面积 A
max Q A v =
式中：A ——水流断面面积，2
m ；
max Q ——最大设计流量，3m s 。
则：
max Q A v =
2963.03.0289
.0m ==
⑶沉砂池有效水深2h ：
采用两个分格，每格宽度m b 6.0=，总宽度m B 2.1=
B A
h =
2
式中：B ——池总宽度，m ；
2h ——设计有效水深，m 。
则：
8025.02.1963.02===
B A h （<1.2m,合理）
⑷贮砂斗所需容积V ：
6
max 1086400???=
z K X
T Q V
式中：V ——沉砂斗容积，3
m ；
X ——城镇污水的沉砂量，36310/m m 污水，取3
6310/30m m X =污水；
T ——排砂时间的间隔，d ，取d T 2=；
z K ——污水流量总变化系数。
则：
3
6
6max 019.11047.13020289.0864001086400m
K X T Q V z =????=???=
⑸贮沙斗各部分尺寸计算：
设贮沙斗底宽m b 5.01=，斗壁与水平面的倾角为60°；则贮沙斗的上口宽b2为：
1
3
260tan 2b h b +?'=
贮砂斗的容积1V ：
)(21213311S S S S h V ?++'= 式中：1V ——贮砂斗容积，3
m ；
3
h '——贮砂斗高度，m ，取
3'h =0.35m ；
21,S S ——分别为贮砂斗下口和上口的面积，2m 。
则：
m
b h b 904.05.060tan 35.0260tan 2132=+??=+?'=
)(21213311S S S S h V ?++'=
)(212
22
133
1b b b b h ++'
=322177.0)5.0904.05.0904.0(35.031m =?++??=
⑹贮砂室的高度
3h ：
假设采用重力排砂，池底设6%的坡度坡向砂斗，则：
2206
.006.023233b b L h l h h '--+'
=?+'=
式中：'b ——两沉砂斗之间的平台长度，m ，取'b =0.2m 。
则： 2206.0233b b l h h '--?+'
=m
56.022.0904.02906.035.0=-?-?+=
⑺池总高度H ：
123H h h h =++
式中：H ——池总高度，m ；
1h ——超高，,m 取1h =0.3m ；
则：
123H h h h =++m 6625.156.08025.03.0=++=
⑻核算最小流速m in v ：
min
1min min A n Q v ?=
式中：min Q ——设计最小流量，s m /3
；
1n ——最小流量时工作的沉砂池数目；
min A ——最小流量时沉砂池中的过水断面面积，2m ；
则：
)/(249.05.08025.011
.0min 1min min s m A n Q v =??==
(>0.15m/s,合格)
2.4 氧化沟
氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，一般采用圆形或椭圆形廊道，池体狭长，池深较浅，
在沟槽中设有机械曝气和推进装置，近年来也有采用局部区域鼓风曝气外加水下推进器的运行方式。池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。通过曝气或搅拌作用在廊道中形成0.25—0.30m/s 的流速，使活性污泥呈悬浮状态，在这样的廊道流速下，混合液在5—15min 内完成一次循环，而廊道中大量的混合液可以稀释进水20—30倍，廊道中水流虽呈推流式，但过程动力学接近完全混合反应池。当污水离开曝气区后，溶解氧浓度降低，有可能发生反硝化反应。
大多数情况下，氧化沟系统需要二沉池，但有些场合可以在廊道内进行沉淀以完成泥水分离过程。
2.4.1氧化沟类型选择
该设计为小型污水厂，选择交替型三沟式氧化沟，其出水水质高，脱氮除磷效果明显，构
筑物简单。三沟式氧化沟（T 型）是由三个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧化沟之间相互双双连通，两侧的氧化沟可起曝气和沉淀的双重作用，中间的氧化沟一直作为曝气池，原污水交替进入两侧的氧化沟，处理水则相应的从作为沉淀池的两侧氧化沟流出。其运行方式可以根据不同的进水水质及出水水质要求而改变，所以系统运行灵活，操作方便。三沟式氧化沟是一个A-O （兼氧-好氧）活性污泥系统，可以完成有机物的降解和硝化反硝化过程，能取得良好的
5
BOD 去除效果和脱氮效果，依靠三池工作状态的转换，可
以免除污泥回流和混合液回流，运行费用大大的降低，处理流程简单，省去二沉池，管理方便，基建费用低，占地面积小。
2.4.2设计参数
⑴进水水质
5BOD 浓度0200/S mg L =；SS = 180 mg/L ；COD = 300 mg/L ；NH4＋-N = 30 mg/L ；
总P=8mg/L ⑵出水水质
5BOD 浓度30/e S mg L = ；TSS 浓度L mg X e /30=；
混合液挥发性悬浮固体浓度L mg X MLVSS v /2500)(=)
7.0/(=TSS VSS ；
污泥龄
d c 25=θ；
混合液悬浮固体浓度L mg X MLSS /4000)(= 内源代谢系数06
.0=d K
2..4.3设计流量
Q=0.0289m3/s=2500m3/d
2..4.4去除BOD 5
⑴氧化沟出水溶解性BOD 5浓度S=S e -S 1，为了保证氧化沟出水的BOD 5浓度，必须控制氧化沟出水所含溶解性的BOD 5的浓度。其中S 1为沉淀池出水中的VSS 所构成的BOD 5浓度
)
/(38.20)1(307.042.1)1()/(42.1523.0523.01L mg e e TSS TSS VSS S =-???=-??=?-?-
)
/(62.938.20301L mg S S S e =-=-=
⑵好氧区容积1V ：
)1()(01c d v c K X S S Q Y V θθ+-=
式中：Y —污泥的产率系数，取0.6；
c
θ—污泥龄，25d;
v X —混合液挥发性悬浮固体浓度，2500mg/L; d
K —内源代谢系数，0.06
Q —流量，2500m3/d 。
则：
)
1()(01c d v c K X S S Q Y V θθ+-=
m3/d =1142.283
m
⑶好氧区水力停留时间1t ：
t1=V1/Q=1142.28/2500=0.457(d)=11(h) ⑷剩余污泥量
e
c
d QX QX K Y
S Q X -++?=?1)1(
θ
=2500(0.02-0.00962)*0.6/(1+0.06*25)+2500(0.25-0.175)-2500*0.03 =118.728(KgDs/d)
去除每1kgBOD 5产生的干污泥量
错误!未找到引用源。=118.728/2500(0.2-0.03)=0.28(KgDs/KgBOD5)
2.4.5脱氮
⑴需氧化的氨氮量。氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.8％,则用于生物合成的总氮量为：
)
/(88.3250001000
758128.00L mg N =??=
⑵脱氮量N r 。设出水的NH 3-N 量为16mg/L ，符合题意所给的综合污水排放国家二级标准。 需要脱氮量N r =进水TKN-出水TN-生物合成所需N 0 )/(12.1088.31630L mg Nr =--= ⑶碱度平衡
保持PH=7，PH 值合适，硝化、反硝化能够正常的进行。 ⑷脱氮所需的池容2V
脱硝率。20℃时，脱效率为)/(035.0d KgMLSS Kg ?
)
20()20(08.1)(-?=t n n qd t qd 4℃
)
/(01.0035.008.1)204(KgMLSS kg qd n =?=-
脱氮所需容积
v
n X qd QN V γ=
2)
(10120250001.012
.10250003m =??=
⑸脱氮水力停留时间2t
)(7.9)(4048.025********
22h d Q V t ====
2..4.6除磷
根据COD ∶NH 3-N:P 的去除率为200∶50∶1，NH 3-N 的去除量为8.15mg/L ，所以磷在此过程中的去除量为1.63mg/L 。
氧化沟产生的剩余污泥中含磷率为2.5%，则用于生物合成的磷的量为
L
mg P /758.025*******
758%5.20=??=
需另外加入化学药剂去除的磷的量为： L mg P r /612.0758.063.114=---=
在氧化沟中投加硫酸铁盐，可使磷的去处率达95%以上。则投加铁盐的量为：
d
mol /101.015125000
10612.03=??-
2.4.7氧化沟总容积及停留时间
)(8.21542101208.114223
21m V V V =+=+=
)(68.20)(8617.0250008
.21542h d Q V t ====
满足水力停留时间16～24h 。
校核污泥负荷
)]/([09.08.215425.22
.02500050d kgMLVSS kgBOD V X QS N v ?=??==
污泥符合满足
2.4.8需氧量
⑴设计需氧量AOR AOR=去除BOD 5需氧量
-剩余污泥中
BOD 5的需氧量+去除NH 3-N 耗氧量
-剩余污泥中
N
NH -3的耗氧量
-脱氮产氧量
ⅰ. 去除BOD 5需氧量D 1
VX b S S Q a D '+-'=)(015
.28.2154212.0)0096.02.0(2500052.0??+-?=
)/(04.8938d kg =
ⅱ. 剩余污泥中BOD 5的需氧量D 2（用于生物合成的那部分BOD 5的需氧量）
)/(36.107675842.142.112d kg X D =?=??=
ⅲ. 去除NH 3-N 耗氧量D 3。每1kg NH 3-N 硝化需要消耗4.6kg O 2
)
/(1610100025000
)1630(6.43d kg D =?-=
ⅳ. 剩余污泥中NH 3-N 的耗氧量D 4 )/(31.446758128.06.44d kg D =??= ⅴ. 脱氮产氧量，每还原1Kg N 2产生2.86Kg O 2
)
/(58.723100025000
12.1086.25d kg D =??=
总需氧量
5
4321D D D D D AOR --+-=
)/(79.830158.72331.446161036.107604.8938d kg =--+-= 安全系数1.3,则)/(327.1079297.83013.1d kg AOR =?=
去除每1kgBOD 5需氧量)
/(267.2)00962.02.0(25000327
.10792)(520kgBOD kgO S S Q AOR =-=-=
⑵标准状态下需氧量
)
20()()
20(024.1)(-?-?=
T T s s C C C AOR SOR βρα
设所在地为标准大气压，1=ρ，进水最高温度为30℃。溶解氧浓度C=2mg/L 。
)
/(2.17595024.1)26.7195.0(85.017
.9327.10792)
2030(d kg SOR =?-???=
-
去除每
5
1kgBOD 的标准需氧量
)
/(69.3)00962.02.0(250002
.17595)(520kgBOD kgO S S Q SOR =-=-
2..4.9氧化沟尺寸
设氧化沟两座，单座容积
34.1077128
.215422m V V ===
' 三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积为
3
359034
.10771m V ==
单沟
取氧化沟有效水深m H 5.3=，超高为0.5m ，中间分隔墙厚度为0.25m 。
氧化沟面积 27.10255.33590
m h V A ===
单沟
单沟道宽m b 9=
弯道部分的面积：
222
145.261)125.09()225.0(m B A =+=+
=ππ
直线部分的面积2
1225.76445.2617.1025m A A A =-=-=
直线部分的长度m b A L 46.429225.76422=?==
取43米。
2.4.10进水管和出水管
进水管流量
)/(145.0)/(125002250002331s m d m Q Q ====
管道流速s m v /80.0=
管道过水断面
2118.08.0145
.0m v Q A ===
管径
m A
d 48.014.318
.044=?=
=
π
取)400(4.0mm m d =
校核管道流速
)/(8.0)(145
.02248.01s m A Q v ===
π
2..4.11出水堰及出水竖井
氧化沟出水设置出水竖井，竖井内安装电动可调堰。初步估算H δ
＜0.67，因此按薄壁
堰来计算。
⑴出水堰 2
386.1bH Q =
式中 b - 堰宽；
H -堰上水头高，取0.03m 。
m H Q b 1503.086.1145
.086.12
3231=?==
出水堰分为两组，每组宽度
m b 5315
1==
⑵出水竖井。
考虑可调堰安装要求，堰两边各留0.3m 的操作距离。 出水竖井长m b L 6.556.023.0=+=+?= 出水竖井宽m B 3.1=
则出水竖井平面尺寸m m B L 3.16.5?=?
2.5 浓缩池
2.5.1设计参数
污泥含水率99.5﹪，经浓缩池后污泥含水率97﹪，日产剩余污泥为
)
/(28.1187d KgMLSS P ss =
)
/(89.9)/(456.2371000)5.99100(28
.1187100)100(10033h m d m p P Q ss ==?-?=?-=
2.5.2中心管面积
最大设计流量：
h
m Q /89.93max =
设计流速为s m v /002.0=，采用2个竖流式重力浓缩池，每个设计流量为:
h m Q Q /945.423max
==
中心管面积
2max 69.0002.03600289
.9m v Q f =??==
中心管直径
2
094.069
.044m f
d =?=
=
π
π
中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度：
设s m v /001.01=
m
d d 269.194.035.135.101=?==
m vd Q h 437.00.114.3001.03600289
.913=????==
π
2.5.3沉淀部分的有效面积
活性污泥负荷取
h m Kg 2
/25.1 每小时污泥固体量为：h Kg /47.492428
.1187=
需表面积
2
1788.1925.12
47.49m S ==
浓缩池直径
m
f S D 1.5)
69.0788.19(4)
(41=+=
+=
π
π
取直径m D 6=
表面负荷：
h
m m q 23/25.0788.19945
.4==
则在浓缩池中的流速是：
s m v /109.6360025
.05-?==
2.5.4浓缩池有效水深
设计沉淀的时间：h t 16=；
则
m vt h 9744.3360016109.636005
2=???==- 取m h 42=符合题意。
2.5.5反射板直径：m d 65.1269.1
3.13.11=?= 2.5.6校核集水槽出水堰的负荷
s L D Q /073.014.36.36945.4=??=π＜s L /9.2（符合条件）
2.5.7浓缩部分所需的容积
T=8h,s=0.8L/(Lh)
3
82410008
300008.0m V =???=
每个池子所需的体积为：
31428
m V ==
2.5.8圆截锥部分的容积
设计圆锥下体直径为0.3m,则：
m
r R h 07.455tan )15.03(55tan )(5=?-=?-=
)(3
225
r Rr R h V ++=
'π3
22
35.40)15.015.033(307.414.3m =+?+?=
2.5.9浓缩池总高度
设计超高及缓冲层各为0.3m 则：
m
h h h h h H 107.907.43.0437.043.054321=++++=++++=
贮泥池
12
2
1100100w w P P V V --=
5.9910097
1009.3002--=V
d m V /15.503
2= 设计5天运泥一次，则贮泥池所需的体积为： 3
75.25015.505m =?
设计每次排泥泥面下降5m ，则贮泥池的直径为：m h V
D 99.74==
π取为8米，池高7.5
米。