设计指导书

2013级环境工程专业课程设计

某城镇污水厂处理工艺初步设计

设计指导书

一、污水处理工艺流程的确定

在考虑城镇污水处理厂的流程时，应作如下几方面考虑，然后参考典型工艺流程，通过方案比较，确定其工艺流程。

1、污水中污染物性质

要正确地选择污水处理工艺，首先应对污水的成分作详细分析与测定。根据污水中污染物性质、数量选择处理方法。

2、污水处理的目标、程度

这是污水处理工艺流程选定的主要依据，根据处理水的排放去向及国家或地方制定的污水各类排放标准，确定应去除的污染物及其处理程度，再选择处理方法。如处理水排放水体，应满足GB18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》，污水处理程度按污水综合排放标准确定。

二、污水处理厂构筑物的设计计算

（一）污水处理构筑物的设计计算

1、格栅

格栅设在污水处理厂中处理系统之前，用以去除大块污染物。

（1）格栅的选择：格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式。

1）栅条断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水条件好，但刚度差。一般多采用

矩形断面。

2）栅渣清除方式：一般按格栅栅渣量而定，当每日栅渣量大于0.2m3，应采用机械格栅除渣机。

2、沉砂池

（1）沉砂池的选择。沉砂池的类型，常用的有平流式沉砂池、旋流沉砂池和曝气沉砂池。平流式沉砂池构造简单、处理效果较好、工作稳定、易于排砂．但沉砂中夹杂着一些有机物。易于腐化发臭，难于处置，并且对有机物包裹的砂截留效果不好。目前广泛使用的曝气沉砂池、旋流沉砂池，可在一定程度克服上述缺点。

（2）沉砂池的设计。沉砂池的设计内容及主要设计参见《水污染控制工程》和设计手册的相关内容。

3、沉淀池

（l）沉淀池的选择。沉淀池的主要类型有平流式、辐流式、竖流式，其选择参见《水污染控制工程》和设计手册的相关内容。

（2）沉淀池的设计。沉淀池的设计内容及主要设计参见《水污染控制工程》和设计手册的相关内容。

4、生物处理构筑物

（l）生物处理构筑物的选择。生物处理构筑物选择应通过对污水好氧处理法和厌氧处理法的比较，以及悬浮生长型和附着生长物法的比较，在此基础上应尽量选择工艺先进、处理效率高、低能耗的新工艺．从脱氮除磷角度考虑，应尽量选择A2O、改良A2O、UCT、改良UCT、氧化沟2000、氧化沟3000等工艺。

（2）生物处理构筑物的设计。生物处理构筑物的设计的内容及主要设计参数，根据生物处理构筑物类型确定。

5、污水深度处理

污水深度处理需要进一步去除污水中有机物、SS、致病菌等污染物。常用的深度处理工艺如混凝沉淀、过滤等工艺。需根据水质具体分析后选用。

6．污水消毒

（1）污水消毒方法的选择。污水宜采用紫外线或二氧化氯消毒，也可用液氯消毒。

（2）污本消毒构筑物设计。污水消毒构筑物设计的内容及主要参数应符合现行国家标准《室外给水设计规范》GB50014的有关规定。

（二）污泥处理构筑物的设计计算

污泥处理的基本问题是通过适当的技术措施，为污泥提供出路。污泥的最终出路主要是部分或全部利用和以某种形式再返回到自然环境中去。污泥的主要利用途径是在农业上的利用，而污泥的最终处理方法有填埋、焚烧等。

不论对污泥的最终处理采取什么方法，对污泥都要进行适当的前处理。污泥前处理包括浓缩、稳定、调节（或调理）、脱水干化。各处理方法选择设计如下。

1、污泥浓缩

（1）污泥浓缩方法的选择。污泥浓缩是降低要经稳定、脱水处置过程或投放的污泥的体积，污泥含固率的提高，将大幅度减小污泥体积。降低污泥后续处理费用。常用的浓缩方法有重力浓缩、气浮法浓缩、离心法浓缩。浓缩方法的选择《水污染控制工程》和设计手册的相关内容。

重力浓缩由于装置简单。所需动力小等优点而被广泛采用。

气浮浓缩法具有浓缩效果好、占地小、电耗大、操作要求较高特点，但使用上受到某些限制。气浮法对于比重接近于1的污泥尤其适用。

离心法用于剩余活性污泥浓缩法，浓缩效果好，但是，要掌握离心法的运行条件相当困难，运行、定期保养维护麻烦，而且设备价格高，电耗大，有噪音。

不同类型的污泥，要取得较好的浓缩效果，应采取不同的浓缩方法，初沉污泥用重力浓

缩方法，不但能取得较好的效果，而且费用较低。而剩余活性污泥则应采用强制浓缩方法。近年来，对剩余活性污泥采用强制浓缩法的污水处理厂日益增多，而且与重力联用对初沉污泥采用重力浓缩，对剩余污泥则采用强制浓缩的分离式浓缩法。但是气浮法及离心法的运行费用较高，尤其是电耗大，这两种方法在美国、日本发达国家被广泛采用，在我国推广应用的速度很快。各种浓缩法运行能耗参见有关规范以及工具书。

（2）污泥浓缩池设计。污泥浓缩值设计的设计内容及主要设计参数见《水污染控制工程》和设计手册的有关内容。

2、污泥的调理

城市污水厂污泥中的固体物质主要是胶质微粒，与水的亲和力很强，若不作适当的预处理，脱水将非常困难。因此在污泥脱水前要对污泥进行调理预处理、其方法有加药调理法、淘洗、加热调理法、冷冻调理法、加骨粒调理法等。其中加药调理法由于经济实用、简单方便而被国内外广泛采用。

加药调理法的调理剂可分为无机调理剂及和有机调理剂两大类。无机调理剂一般适用于真空过滤和板框过滤，而有机调理剂则教适用于离心脱水和带式压滤脱水。最有效、最便宜的无机调理剂是铁盐，如氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁等。有机调理剂我国主耍用高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝剂产品，如阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰等。

3．污泥脱水与干化

污泥经过脱水、干化处理，污泥的含水率能从96％左右降到60％～80％左右，其体积为原体积的1/10～1／5，从而使液态污泥变成固态污泥，有利于后续处理。污泥脱水与干化的方法有自然干化和机械脱水。

脱水设备的选择，决定于要脱水的污泥类型和可利用的场地。有土地可供利用的小型处理厂，最常用的是污泥干化场的污泥贮留池。相反，土地受到限制的地方，一般选用机械脱水。某些污泥，特别是厌氧消化污泥，不适合机械脱水时，采用砂滤床脱水可以获得良好的结果。当这种污泥必须用机械脱水时，应采用化学调理、淘洗、热处理及冷冻等调理方法进行处理，以改善污泥的脱水性能。

（1）污泥的自然干化

污泥的自然干化有污泥干化床、污泥塘两种类型。适用于气侯比较干燥、占地不紧张及环境条件允许的地区。其中污泥干化床在中小型污水厂（一般服务人口＜5000人）采用。

（2）机械脱水

机械脱水主要的方法是转筒离心机、板框压滤机、带式压滤机和真空过滤机。

板框压滤机一般为间歇操作，基建设备投资大，过滤能力也较低，但由于其泥饼的含固率高，滤液清澈，固体物质回收率高．调理药品消耗量少。对运输、进一步干燥或焚烧以及卫生填埋的污泥、可以降低运输费用，减少燃料消耗、降低填埋场用地。板框压滤机的选用，主要根据污泥量、过滤机的处理能力来确定所需过滤面积和压滤机的台数！

带式压滤机具有连续生产、机器制造容易、操作管理简单、附属设备较少等特点，从而使投资、劳动力、能源消耗和维护费用都较低，在国内外的污水脱水中得到广泛应用，在国内的发展尤其迅速，新建城市污水处理厂的脱水设备几乎都采用带式压滤机。但由于我国的合成有机聚合物价格昂贵，致使污泥带式压滤机的运行费用很高。带式压滤机是根据生产能力、污泥量来确定所需压滤机的宽度和台数。

转筒离心机具有处理量大、基建费用少、占地少、工作环境卫生、操作简单、自动化程度高等优点，特别重要的是可以不投加或少投加化学调理剂。其动力费用虽然较高，但总运行费用较低。是世界各国较多采用的机种．转筒离心机的选择是根据它的处埋能力，即每台机每小时处理污泥立方数，或每台机每小时处理干污泥千克数和每日需要处理的湿污泥立方数或干污泥千克数来决定。至少选择二至三台（其中一台备用）．

l）污泥的自然干化有污泥干化床、污泥塘两种类型。适用于气侯比较干燥、占地不紧张及环境条件允许的地区。其中污泥干化床在中小型污水厂（一般服务人口小于或等于5000人）采用。

2）机械脱水主要的方法是转筒离心机、板框压滤机、带式压滤机和真空过滤机。板框压滤机一般为间歇操作，基建设备投资大，过滤能力也较低，但由于其泥饼的含固率高，滤液清澈，固休物质回收率高，调理药品消耗量少．对运输、进一步干燥或焚烧以及卫生填埋的

污泥、可以降低运输费用，减少燃料消耗、降低填埋场用地。板框压滤机的选用，主要根据污泥量、过滤机的处理能力来确定所需过滤面积和压滤机的台数。

三、污水处理厂布置

（一）污水处理厂的平面布置

污水处理厂平面布置直接影响污水厂占地面积大小、运行是否安全可靠、管理与检修是否方便及厂区环境卫生状况等多项问题。

1、布置的原则

（l）平面布置必须按室外排水设计规范所规定的各项条款进行设计。

（2）总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求．结合厂址地形，气候与地质条件等因素，并考虑便于施工、操作与运行管理，力求挖填土方平衡，并考虑扩建的可能性，留有适当的扩建余地。通过技术经济比较来确定。

（3）生活设施与生产管理建筑物宜集中布置，即位置和朝向应力求合理，并与处理构筑物保持一定距离。

（4）各处理构筑物布置应紧凑，节省占地，缩短连接管线，同时还应考虑到敷设管线、闸阀等附属设备、构筑物地基的相互影响以及施工、操作运行与检修方便，构筑物之间必须留有5～10m的间距，消化池及消化气罐等特殊构筑物的间距应按有关规定确定。

（5）污水与污泥的流向应充分利用原有地形、各个构筑物的连接管渠应简单而便捷，避免迂回曲折，符合排水畅通、降低能耗、平衡土方要求。

（6）污泥处理构筑物应尽可能集中布置并单独组合，以利于安全并便于管理。污泥消化池应距离初次沉淀池较近，以缩短污泥管线，但消化他与其它构筑物之间的距离不得少于20m。储气罐、余气燃烧装置、消化气管到与其它危险品仓库的位置与设汁，应符合国家或地区的防火规范要求。

（7）联系各处理构筑物管渠布置应使各处理系统自成体系，以保证各处理单元能够独立

运行，当某一处理构筑物因故停止运行时，不致影响其它构筑物的正常运行。

（8）应合理地布置处理构筑物的超越管渠，以便在发生事故或检修时，污水能超越后续构筑物或进入事故池或直接排入水体。

（9）处理构筑物宜设放空管道，排出的水应回流处理。

（10）各处理构筑物与辅助建筑的位置应根据安全、运行方便与节能的原则确定。如变电所宜设于耗电量大的构筑物附近。鼓风机房宜设于曝气池附近；化验室与办公室应远离污泥处理设施，并与其它处理构筑物保持适当的距离，位于其夏季主风向的上风向处；操作运行的值班室应尽量布置在使操作管理人员能够便于观察各种处理构筑设施运行情况的位置等。

（11）污水厂区内应设置联通各构筑物和附属建筑物的必要通路。

（12）污水厂区内的绿化面积不宜小于全厂总面积的30％。

（13）城市污水处理厂周围应设置围墙。

2、布置的内容

（1）生产性构筑物。包括各种污水处理构筑物、污泥处理构筑物、泵房、鼓风机房、投药间、消毒间、变电所、中心控制室等。

各处理构筑物的个数同平面布置有密切关系，在设计各处理构筑物时已作考虑。但是，在平面布置时，如发现不妥，应予调整。

在考虑一种处理构筑物有多个池子时，要使配水均匀。为此，在平面布置时，常为每组构筑物设置配水井。

此外，应在适当的位置上设置污水、污泥、气体等的计量设备。

（2）辅助建筑物、包括办公楼、机修车间、化验室、仓库，食堂。

（3）各种管线。包括污水与污泥的管渠、空气管、消化气管等。

（4）其它。包括道路、围墙、大门、绿化设施等。

3、其它

（1）污水处理厂总平面图的比例。根据污水处理厂规模大小，宜采用1：200—l：1000的比例绘制。

（2）辅助建筑所需要的面积可根据有关规范和工具书选用。

（二）污水处理厂的水力计算

污水处理厂水力的主要任务是确定各处理构筑物和泵房标高，确定处理构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。

1．原则

（l）为了使污水与污泥在各构筑物间按重力流动或减少提升次数，以减少提升设备与运行费用。必须精确计算各构筑物之间的水头损失，避免不必要的跌水。

（2）应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需提升的污泥量，污泥脱水间、浓缩池、消化池等高程确定，应注意其污泥水能自流人其它构筑物的可能性，考虑污泥处理设施排出的污水能自流流入泵站集水池和其它污水处理构筑物。

2、计算内容

（1）污水处理高程计算内容：

1）各处理构筑物的水头损失（包括进出水渠道的水头损失）

2）构筑物之间的连接管渠中的沿程与局部水头损失；

3）各处理构筑物的高程。

（2）污泥处理高程计算内容：

1）各处理构筑物的水头损失（包括进出泥渠道的水头损失）

2）构筑物之间的连接管渠中的沿程与局部水头损失

3）各污泥处理构筑物的高程。

四、工程图纸绘制

设计的图纸均按初步设计的要求绘制。

1、污水处理厂平面图绘制

采用比例尺1：200～1：500。图上表示出坐标轴线、等高线、风玫瑰（或指北针）．现有的和设计的构（建）筑物、主要管道、围墙、绿地、道路的平面位置。

构筑物布置既要紧凑，又要保证一定的施工间距，并且有发展的余地。可以用单线绘制，但要定位，矩形或正方形构筑物应标出对角的位置坐标，圆形构筑物应标注圆心的位置坐标。远期建设的构（建）筑物可以用虚线绘制并加以说明。

主要管线包括：污水管、污泥管、空气管、放空管、超越管、事故排放管、上清液回流管等，图中应标明这些管线的走向及管径。除平面布置图外，图中还应有构（建）筑物一览表、图例、说明等。

2、污水处理厂流程图绘制

采用比例尺：横向与相应的平面图相同，纵向常采用1：100～1：200。内容包括设计地面高程、构筑物高程。

设计地面高程的确定应根据地形条件考虑土方平衡。构筑物高程应尽量使污水和污泥利用重力流，如果加压，也要尽量降低提升高度。构筑物可用单线绘制，要标出池顶、池底和有效水位标高，最后一个构筑物的水面标高应高于受纳水体20年一遇的洪水位。构筑物之间的连接管应标出管径和管中心标高，连接渠应标出渠顶、渠底和有效水位标高。

除污水、污泥流程图外，图中还应包括图例、说明。

五、设计计算书、说明书与编制

（一）说明书编制内容

1、概述

（1）设计依据

设计任务书的内容，设计的主要要求。

（2）主要设计资料

概述水质、水文等有关情况。

（3）城市污水处理技术综述

介绍若干城市污水处理技术。

2、工程设计

说明处理厂位置选择，防洪标准，占地面积和处理能力、处理方法选样，污水、污泥流程、布置原则；按流程顺序说明各构筑物的方案比较或选型、功能、主要设计数据、尺寸、构造材料及其所需设备类型、台数和技术性能。采用新技术的工艺原理和主要计算；处理后污水达到的标准，排出水的条件，排入天然水体后的影响．说明处理后的污水和污泥的处置办法及其综合利用的考虑。

简要说明厂内主要辅助建筑物（如化验室、药剂仓库、办公室、值班室、辅助车间及福利设施等）的建筑面积及其使用功能。

3、说明书内容组织

（1）中文摘要。

（2）英文摘要。

（3）目录。

（4）正文。

（5）附录。

（6）参考文献。

（7）后记。

(二）设计计算书编制内容

设计计算书编制内容，总体上可按说明书内容顺序组织。对每一单项构筑物等的计算，可按下列顺序编制计算书：

（1）计算依据。重要的基础数据，有关的规范规定，可列在一表格内。以引起注意。

（2）计算方法。列出主要的计算公式，说明重要的参数的选取依据。

（3）计算过程、列出重要的计算步骤。

（4）计算结果。列出重要的计算结果。

（5）计算图。

说明：设计图纸、设计计算书、说明书与编制应符合《华北水利水电大学本科生毕业设计（论文）规范（试行）》的规定。

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