40万吨天污水处理厂设计计算书.doc

摘 要

本设计是北方某市南郊400000吨/天城市污水处理厂的初步设计。处理污水主要为生活污水，其主要水质如下：
悬浮物（SS）：200mg/L；
五日生化需氧量（BOD5）：300mg/L；
化学需氧量（CODcr）：350mg/L；
总氮（N）：40mg/L；
总磷（P）：5mg/L；
重金属及有毒物质：微量；
处理后的水质要求：
CODcr ≤50 mg/L
BOD5≤10mg/L；
SS≤10mg/L；
TN≤15mg/L；
TP≤0.5mg/L；
该水厂日处理能力为400000立方米/天，其中100000吨进行深度处理，以用于场内冲厕、草地用水以及厂周围商业洗车用水。由于该厂污水来源主要为生活污水，因此设计中需要考虑到脱氮除磷。该厂主要采用二级生物处理工艺，主要处理构筑为：进水格栅，（分为中、细两道，其中细格栅设在进水泵房后。）集水井（泵房）、钟式沉砂池、卡鲁赛尔氧化沟、辐流式沉淀池、紫外线消毒房。污泥处理构筑物主要有：重力浓缩池、污泥脱水机房。深度处理主要工艺为物理处理法，主要构筑物为：混凝沉淀池、均质滤料滤池、清水池、泵房。

关键词：城市污水 生物处理 深度处理

Abstract

It is a preliminary design and construction drawing for the sewage treatment plant developmentzone of Nanjiao located on Beijing .Municipal sewage , the main wastewater which
has the characteristics followed.
Suspended substance (SS ): 200mg/L;
The biochemical oxygen demand (BOD5 ) of five days: 300mg/L;
The chemical oxygen demand (CODcr ): 350mg/L;

Total nitrogen (N ): 40mg/L;
Total phosphorus (P ):5.0mg/L;
water quality required is as followed
CODcr ≤50 mg/L
BOD5≤10mg/L;
SS≤20mg/L;
TN≤20mg/L;
TP≤1mg/L;
Capacity of this plant is 400000m3/d,among them 100000m3 will be deeply treated. And then, the 10000 m3 will be use to water meadows of plant ,clean closestools and cars near the plant. The constructions of this plant includes: barriers,pump house,ox-ditch ,and sedimentation tank.The main method of deep treatment is physical. The main construction are sedimentation tank , percolation ,pump house, and water pool.
Keywords: waste water bio-treatment deep treatment

目 录

第一章 说明书 7
一、 设计原始资料 7
（一） 城市规划资料 7
（二）气象资料 9
（三）纳污水体的水文资料 9
（四）工程地质资料 9
二、工艺的确定 9
（一）污水处理工艺流程 9
（二）污泥处理工艺流程 10
（三）方案的选定 10
（四）方案比较: 11
三 、总平面布置 11
四、 厂区竖向设计 11
五、污水处理构筑物的说明 11
（一）中格栅 12
（二）.污水泵房（集水池） 13
（三）细格栅间 14

（四）钟式沉沙池 15
（五）氧化沟 16
(六)二沉池 19
（七）紫外线消毒间 20
六 污泥处理构筑物说明 22
（一）回流污泥泵设计选型 22
（二）污泥浓缩池 23
(三)污泥脱水间 24
（一）反应沉淀池 25
（二） 滤池 30
（三）清水池 33
（四）泵房 34
第二章 计算书 36
一、 水处理各部分构筑物计算书 36
（一）泵前中格栅 36
（二）污水提升泵房 39
（四）钟式沉沙池 43
（五）氧化沟 44
（七）紫外线消毒间 52
二．污泥处理部分构筑物计算 54
（一）回流污泥泵房 54
（二）剩余污泥泵房 55
（三）污泥浓缩池 55
（四）污泥脱水间 58
第三章 工程概算 59
第四章 外文文献翻译 59
致 谢 80
参考文献 80
附录一 北方某市南郊污水处理厂工程概算总表 错误！未定义书签。

第一章 说明书
一、 设计原始资料
（一） 城市规划资料
1、水量水质
名 称
排水量
（m3∕d）
SS
(mg/L)
COD
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
NH4-N
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
南郊污水厂
400000
300
350
250
25
40
5
回用
100000
30
60
10
10
25
1．0
2、排放要求：
城市污水处理厂二级处理出水水质应满足城市污水排放国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。主要水质指标为：
指标
单位
浓度值
CODcr
mg/L
£50
BOD5
mg/L
£10
SS
mg/L
£10
NH4-N
mg/L
£5
TN
mg/L
£15
TP
mg/L
£0.5
大肠杆菌
个/L
£1000
pH

6-9
3、回用要求：
城市污水处理厂深度处理出水水质应满足城市回用水水质国家标准《城市污水再生利用 城市杂用水水质》（GB/T18920）、《城市污水再生利用 景观
环境用水水质》（GB/T18921）。
（二）气象资料
1.气温
年平均气温12.3 ℃；月平均最高气温 26.2 ℃；
年最高气温 41.9 ℃；年最低气温 -18.3 ℃。
2.雨量
年平均降雨量 571.9 mm；日最大降雨量 90 mm；
年最大降雨量 198.4 mm。
3.风向
城市夏季主导风向为： 东南 。
4.最大冻土深度 0.8m。
5.封冻期 103 天。
（三）纳污水体的水文资料
受纳水体为风景观赏河道，水体水流速度 0.3-0.8 m/s；污水厂排放口上游最小流量时水体溶解氧浓度为 5-6 mg/L；排放口处水体的水位标高：最高水位 1 m；最低水位 0. 5m； 常水位 0.7 m；水体中BOD5= 8-15 mg/L , SS= 20-30 mg/L；
（四）工程地质资料
1． 土壤类别 粘土 。
2． 地下水位在地表以下 6-7 m。
土壤承载能力 10 t/m2.
二、工艺的确定
（一）污水处理工艺流程

潜污泵
进水
闸门
紫外线消毒
二沉池
氧化沟
沉沙池
细格栅
集水池
出水
泵

房
消

毒
滤

池
混凝沉淀
出

水

中格栅
泵

（二）污泥处理工艺流程
污泥→污泥浓缩池→机械脱水→最终处置
（三）方案的选定
方案一:格栅 平流沉砂池 辐流式沉淀池 普通曝气池 辐流沉淀池 消毒池 排放
方案二:格栅 曝气沉砂池 辐流式初沉池 曝气池(A2/O工艺) 辐流式沉淀池 消毒池 排放
方案三:格栅 旋流式沉砂池 卡鲁赛尔氧化沟 幅流式沉池 紫外线消毒 排放

（四）方案比较:
① 曝气池工艺处理效果好，但是此系统为完全混合系统，造成了氧的严重浪费，处理成本高。A2/O工艺和普通活性污泥法虽然都具有一定的脱氮除磷效果,但构筑物太多,且工艺复杂,氧化沟占地面积少,构筑物少,且同样能达到很好的处理效果,结合本厂自身情况和水质要求,氧化沟的优点更为突出。虽然氧化沟比较适合中小水量的污水处理厂，但是在本设计中共设有8组氧化沟，平均每组氧化沟的处理水量为5万立方米/天，因此其处理效果完全可以保证。虽然氧化沟对磷的去除效果不够理想，但是由于在氧化沟前设有厌氧池，加长了嗜磷菌在厌氧区的时间，使其在厌氧区能够释放大量的磷，从而提高了在氧化沟中吸收磷的效果。
② 平流沉砂池截留的沉砂中夹杂着一部分有机物容易产生厌氧分解，后续工作复杂且进水流量不稳定时沉淀不均匀，而曝气沉砂池通过曝气装置沉砂，所得的沉砂不易腐败，易于脱水，防止污水厌氧分解，但是由于其需要曝气，会影响后续工艺中的除磷效果。钟式沉砂池占地面积少，除砂效果好，有机物与砂的分离效果好，不会影响后续工艺的除磷效果。氧化沟是新工艺，但发展很快，它除了和其他处理工艺一样，能很好的去除BOD5 和SS外，脱氮除磷效果显著，同时比起其他工艺还有很多显著的优点，如：基建投资省，运行费用低，污泥量少，污泥性质稳定，不需设初沉池。采用液氯消毒、二氧化氯消毒，消毒效果好，但是会使水中产生余氯，造成排入水体微生物系统的破坏，使用紫外线消毒，消毒时间短，消毒效果好，占地少，不会产生余氯。经上述比较，无论是从技术上还是经济上考虑，本工程污水处理厂工艺方案最佳方案为方案三。
三 、总平面布置
本污水厂地址东西向长约800米，南北向长约1000米，厂区整体布局紧凑，根据城市污水处理工艺流程的设计，各建、构筑物从东向西布置，东侧集水井与市区排水总管衔接，达标排水由南侧总排水口检查井排入河流。
处理厂东西南北四个方向围墙距马路5m。处理厂的主要出入口设在南侧，北侧还有一个侧出口，便于处理厂的货物运输和消防车的出入，同时也便于污泥外运，口便于站区内绿化采用点线面结合布置方式，场内设有职工娱乐、住宿、办公场所以及停车场、景观湖。围墙内及各构筑物周边充分利用空隙种植花卉。
四、 厂区竖向设计
厂区自然地面绝对标高为50.0米，厂内地面±0.000标高相当于绝对标高20.0米。为预防暴雨季节集水，厂区内设雨水口及雨水管道。暴雨时雨水沿地面自然径流汇入厂区路边雨水口，排至厂外。
五、污水处理构筑物的说明

（一）中格栅
设置在泵房前，以截流较大的悬浮物或漂浮物，减少泵的磨损，使其能正常运行。中格栅设有格栅间，为室内结构，以减小雨水等对机器的损害。同时格栅间内设有运渣机，运渣机将栅渣运至格栅间内一侧的栅渣框，栅渣框每3小时清理一次。
1．设计参数：
设计流量： Qmax=4.86m3/s。
过栅流速 0.8 m/s
栅前流速 0.7 m/s
栅条宽度 10 mm
栅条间隔 30 mm
格栅倾角 60 度
格栅间隙 200 mm
产渣率 0.00003
产渣量 12 m3/d
栅渣含水率 0.9
栅前部分长度 0.5 m 栅前水槽宽 4.2 m
栅前水深 2.0 m 栅条数 100 个
并列格栅数 4 个
格栅间隙数 25 个
栅槽宽度 1000 mm
总栅槽宽度 4. 6 m
栅条总高 3.2 m
格栅间尺寸
长 8 m
宽 5 m

高 3 m
2．地下钢筋混凝土结构。
3．格栅的运行根据栅前后水位差控制。
4．格栅除渣机：LGC 型高链式格栅除污机
型号：LGC-1100*20
功率 1.5 kw
（二）.污水泵房（集水池）
污水泵房与集水池合建，使用潜污泵，减少占地面积。在集水池顶部设有格栅，以便于池内的通风。潜污泵检修时，使用移动起重机将其吊出水面，在地面进行检修。
1．主要设计参数：
（1）设计流量：Qmax=4.86m3/s
（2）泵房形式：方形泵房，地下式
（3）泵房尺寸：23m×5m×2.5m
2.设备型号：
污水提升泵： 型号：500qw2600-15-160
流量：Q=2600L/s
扬程：15米
台数：8用2备
功率：160 kw
出口直径：500 mm
Y335M-8中型交流异步电动机：
功率： 220 kw
定子电流： 439.0 A
同步转速： 750 r/min
效率： 94%
生产厂家： 重庆电机厂

（三）细格栅间
细格栅用来截留较大的漂浮物与悬浮物。其进水来自泵房。细格栅建在细格栅间中，以减少风雨对格栅以及除渣机的损害。细格栅间中运渣机直接将栅渣运至格栅间外的运渣车中，汽车直接将栅渣运出厂外。在格栅间操作部设有闸门、格栅的启闭控制台。细格栅共有6部，来自泵房的水在这里被分为两组，通过两个栅前水槽分流过六个格栅。
1．主要设计参数：
过栅流速 0.8 m/s
栅前流速 0.7 m/s
栅条宽度 10 mm
栅条间隔 10 mm
格栅倾角 60 度
格栅间隙 200 mm
产渣率 0.00001
栅渣含水率 0.9
密度 960kg/m3
产渣量 4 m3/d
栅前部分长度 0.5 m
栅前水槽宽 3 m
栅前水深 1.5 m
栅条间隙数 210 个
并列格栅数 3
格栅间隙数 70 个
栅槽宽度 1400 mm
总栅槽宽度 4.6 m
栅条超高 0.5 m
栅条总高 2.8 m
实长 3.2 m

水头损失 0.0038 m
栅槽渐宽长度 2.25 m
渐窄部分 1.2 m
总长度 5.8 m 栅前槽总高 2.1 m
格栅间工作台宽度 2 m
2．地下钢筋混凝土结构。
3．格栅的运行根据栅前后水位差控制。
4．格栅除渣机： LGC 型高链式格栅除污机
型号：LGC-1100*20
功率 1.5 kw
（四）钟式沉砂池
钟式沉砂池进水来自其前的配水井，配水井将进水分为两部分，这两部分水又分别由配水渠分成两部分。钟式沉沙池共有4组。钟式沉沙池出水渠连着配水井。将出水分为两部分，送入氧化沟中。钟式沉砂池为混凝固浇灌结构，比购买成品，成本会降低很多。没座钟式沉砂池都设有自动控制台，控制钟式沉砂池的操作。钟式沉砂池中的走廊主要为钢板以及篦子覆盖在进水渠上，一定程度上节省了建筑用地，并且有助于更好的观察处理效果。
1.主要设计参数：
最大水量： Qmax=4.86m3/s
每组水量 1319.4 L/S
水利停留时间 40 s
进水渠道宽度 1100 mm
最大流速 0.9 m/s
最小流速 0.6 m/s
配水渠
宽 2.4 m
水深 1.5 m
出水渠
宽度 2200 mm

最大流速 0.9 m/s
超高 300 mm
水深 1.7 m
各部分尺寸 池深 1850 mm
总高 4450 mm
集砂池 深 2200 mm
宽 1830 mm
沉砂池直径 5480 mm 集砂斗直径 400 mm
看台宽 900 mm
有效水深 1240 mm
2．地上钢筋混凝土结构。
3．设备型号（城市给排水手册十一册）：
砂水分离器：SSFL 型砂水分离器
处理水量：120 m3/h
电机功率：0.75 kw
（五）氧化沟
氧化沟为本设计中的核心构筑物，本氧化沟采用卡鲁赛尔氧化沟，主要用来降低水中的有机物含量，以及进行脱氮除磷。本设计共设有8组氧化沟，每组氧化沟共有8沟，氧化沟前配有厌氧池，以提高脱氮除磷效果。厌氧池共有8座，每座厌氧池对应一个氧化沟，通过进水渠，厌氧池中的水进入氧化沟中，每个进水渠都设有闸门。两组氧化沟共用一个出水渠，最后流入出水总管至二沉池前配水井。氧化沟出水采用调节式出水堰，以适应不同时段内的水流出水要求。氧化沟每个转弯处都设有导流墙，以减少水头损失，并使水流稳定。氧化沟中水流控制在0.3m/s以内（室外排水设计规范）。其回流污泥来自污泥泵房，流量由污泥泵控制。氧化沟采用转刷曝气，除曝气外，同时对水流起到推流作用。
1．主要参数：
厌氧池:
组数 8 组
水利停留时间 1.5 h

污泥浓度 4000 mg/l
污泥回流浓度 10000 mg/l
容积 3281.25 m3
水深 5 m
池长 19 m
池宽 35 m
进水管流速 1 m/s
进水管直径 1.3 m
出水流速 0.5 m/s
出水水深 0.78 m
出水渠宽 1.5 m
污泥回流比 0.67
污泥回流量 35000 m3/d
氧化沟 :
水量 4.6 m3/s
安全系数 1.05
实际水量 4.86 m3/s
组数 8 组
每组水量 0.61 m3/s
污泥龄 20 d
污泥浓度 4000 mg/l f 0.75
BOD负荷 0.05 kgBOD/kgvss
产泥率 0.6 KgVSS/kgBOD5
需氧量 2 kgO2/kgBOD
水利停留时间 20 h
去除率 BOD 0.96

氧化沟的尺寸
廊道数 8 道
池深 3.5 m
池宽 2 m
总沟长 638.2 m
单沟长 79.8 m
好氧段 409.1 m
缺氧段 229.1 m
弯道处长度 56.5 m
直道长 581.6 m
单沟直道长 72.7 m
氧化沟总宽 18.1 m
单组实际需氧量 64372.2 kg/d 剩余污泥量 87054.5 kg/d
进水管
流速 0.6 m/s
管径 2.5 m

2.地上钢筋混凝土结构。
3.设备型号：
曝气转刷
笼型转刷 直径 700 mm
齿条尺寸 150*50 mm
埋深 300 mm
转速 80 r/min
充氧能力 6.4 kgO2/(m.h)

电机功率 180 kw
(六)二沉池
二沉池采用中心进水周边出水式辐流式沉淀池，共有6座，采用配水井与配水管共同配水。采用出水演出水，出水堰在池中，以减少池体的堰负荷。池内出水堰为双面进水以减少出水堰负荷。池中设有浮渣挡板，阻止浮渣随水流流过出水堰。池中浮渣通过沉淀池吸泥机将浮渣刮入池中所设的浮渣箱中。二沉池中出水分为两部分，一部分直接流入中水区，进行深度处理。一部分进入紫外消毒间，进行消毒。六座二沉池通过建在二沉池区中的配水配泥井进行配水，污泥集中进入配泥井中，再通过污泥泵房，一部分回流到厌氧池中，一部分打到污泥浓缩池中。
1． 主要参数：
水量 4.6 m3/s
安全系数 1.05
实际水量 4.86 m3/s
组数 6 组
每组水量 0.81 m3/s
表面负荷 2 m3/ (m2*h)
固体符合 125 kg/(m2/d)
污泥浓度 4000 mg/L
沉淀部分水面面积 1458 m2
池子直径 54 m
沉淀部分有效水深 5 m
沉淀时间 3.5 h
沉淀部分有效容积 10208 m3
污泥部分所需容积 2327.5 m3
污泥存放部分容积 22251 m3
污泥斗以上圆锥部分容积 3092 m3
圆锥高度 1.35 m
沉淀池总高度 6.9 m
出水堰宽 800 mm

出水堰水深 0.3 m
超高 0.5 m
进水速度 0.5 m/s
进水管直径 1.5 m
出水流速 0.7 m/s
两次除泥间隔时间 0.08 d
污泥含水率 0.99
回流污泥浓度 100000 mg/L
出水悬浮物浓度 0.01 kg/m3
进水悬浮物浓度 4 kg/m3
缓冲层高度 0.5 m
超高 0.5 m
堰负荷 2.8 m*h
沉淀池负荷校核 10.8
污泥回流管流速 0.6 m/s
进水管直径 1000 mm
污泥回流井 最小浸没深度 2.5 m
提升高度 3 m
密度系数 2.2
2．地上钢筋混凝土结构。
3．设备型号（城市给排水手册十一册）
吸泥机： ZBX 周边传动吸泥机
直径： 55 mm
电机功率 2.4 kw
（七）紫外线消毒间:
消毒间采用紫外线消毒，共有两组，每组有7组模板串联，每组模板共有9个模板并联，每个模板有10个灯管。灯管型号如以下所述。水流消毒
进入消毒渠前，设有调节池，以用来调节水流，使水流稳定，减小受各个时段水流不同所造成的对消毒效果的影响。紫外线消毒间为室内，以减少雨水等对线路、灯管的损坏。进水出水设有阀门。
1． 设计参数：
设计流量 300000 m3/d
安全系数 1.05
组数 2 组
每组灯数 630 个
每组
模数 63 （每7个并联，共串联9组）
每模灯数 10 个
灯管间隔 80 mm
总宽 1880 mm
灯管宽度 100 mm
灯管长 1200 mm
水深 1700 mm
模板前宽度 1000 mm
模板后宽度 1000 mm
模板长度 9100 mm
渠道总长 11100 mm
过水面积 1.496 m2
流速 1.2 m/s
消毒时间 7.5 s
消毒房 长 6 m
宽 6 m
高 3 m
配电房 长 6 m
宽 6 m
高 3 m
调水渠 长 4 m
宽 2 m
深 2.8 m
（2）灯管型号（网易给怕水网站）：
型号
功率
长度
寿命小时
产地
tuv115w
115
1200
5000
欧洲进口

六 污泥处理构筑物说明
污泥处理中污泥主要来自二沉池中的剩余污泥，剩余污泥量为87054kg/d。剩余污泥由污泥泵房提升到污泥硝化池，在污泥硝化池后污泥通过自身重力进行脱水，含水率达到97%。经过重力浓缩后，污泥被送至污泥脱水间，在此污泥在日产高效污泥离心脱水机中进行脱水，过程中加入混凝剂。污泥经脱水后，含水率将至80%。而后，污泥被外运到堆肥厂进行堆肥。在本设计中没有设计到污泥的消毒，消毒过程在堆肥厂进行。
（一）回流污泥泵设计选型
回流污泥泵房与污泥泵房合建，主要设备采用计量泵，回流污泥泵将回流污泥提升到氧化沟，污泥提升泵将剩余污泥提升到污泥浓缩池中。
1.主要参数：
污泥回流泵扬程：2.4 m
污泥泵扬程： 10 m

回流污泥泵数量： 5 用1备。
污泥提升泵数量： 3用1备
泵房回流污泥量为 420000m3/d
污泥流量 Qw＝8705.4m3/d
2.设备选型（城市给排水手册十一册）：
选用J-DMF4000/0.8型隔膜计量泵，5用1备,电动机功率4 kw。
（二）污泥浓缩池
采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，采用回转式吸泥机，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。重力浓缩池中上清液回流到二沉池进行二此处理。
1.设计参数
污泥浓缩量 87054 kg/d
组数 2
有效水深 4 m
池底坡度 0.003
污泥含水率 0.99
固体负荷 100 kg/(m2.d)
浓缩池表面积 435.27 m2
浓缩池直径 24 m
停留时间 9.6 h
污泥密度 10 kg/m3
排泥时间 2 h
上清液高度 0.8 m
超高 0.5 m
总高 5.3 m
2. 设备选型：
周边传动式浓缩机，数量 2 个。主要参数如下（城市给排水手册十一册）：
型号
直径(m)
深度(m)
转速(r/min)
辊轮轨道中心圆直径(m)
生产能力（t/24h）
电动机功率（kw）
重量（t）
NG-24
24
3.4
12.7
24.36
1000
7.5
24
(三)污泥脱水间
来自污泥浓缩池的污泥进入到污泥脱水间，通过离心脱水机进行脱水，在此过程中，脱水间中配有加药泵，加药泵向离心脱水机中加入混凝剂，以提高污泥脱水效果。
1.主要参数(参考城市给排水手册第五册)：
污泥量 3.63 m3/h
干污泥加药率 5 kg/t
加药量 435.27 kg/d
固体回收率 0.9
泥饼含固率 0.2

2． 设备型号：
离心泵采用日本产高效率离心脱水机，型号为：CA205，标准处理量6 立方米/小时，电机功率为20 kw，重量3200 kg, 数量为1(参考城市给排水手册第十一册)。
七、中水回用部分构筑物说明
（一）混凝沉淀池
反应沉淀池共分2组，满足单组处理水量为52500m3/d（包括5%的水厂自用水）。采用管式静态混合器、折板絮凝、异向流斜管沉淀池。
1．混合器
混合设备采用管式静态混合器，具有良好的混合效果。混合设备与输水管道采用法兰连接，在安装前，所有的混合设备管口上均加盖封闭以防止外面的杂物进入。）混合设备整体由不锈钢制成，上设分散式投药分散器、内部符合流体力学性质，具有较小的水流阻力，同时具有较好的混合效果，以节省投药量。
主要参数：
DN 1000mm
长 4900mm
药管直径 65 mm
发兰尺寸 1120 *1180
型号 M27
停留时间 40s
2．絮凝
折板絮凝设备由不锈钢及乙丙共聚材料制成，整体为箱式结构。采用亚弧焊接和螺栓固定。设备内部符合流体力学性质，具有较小的水流阻力，同时具有能使沉淀出水合格要求达到的絮凝效果，以达到设计水质要求。

絮凝共分为两个系列，每系列4组。每组池长6.83 m,宽5.89 m。每池三级，其中一二级又分为两段。每池中