1、5.0 万 t/d 的小型城镇污水处理厂初步设计设计方案姓名：学号：班级：指导老师：系别：2012 年月2目录1 设计任务及资料 -41.1 设计题目: -41.2 设计目的及意义 -41.3 设计资料 -42 设计依据及参考文献 -43 设计原则 -54 设计水量及排放标准 -54.1 设计水量 -54.2 废水水质及排放标准 -55 工程设计 -65.1 污水特点 -65.2 工艺选择确定 -65.3 氧化沟法工艺流程 -85.4 工艺说明 -85.5 工艺设计计算 -96.6 工艺构筑物及设备 -226 共用部分设计 -246.1 总平面布置 -2436.2 高程布置 -256.3 土建
2、工程 -256.4 公共工程 -267 运行估算 -277.1 估算范围及编制依据 -277.2 劳动定员与运行费用 -277.3、技术经济分析一览表 -298 附图 -298.1 污水处理工艺流程高程图 -298.2 污水处理站总平面布置图 -2941 设计任务及资料1.1 设计题目: 50,000 t/d 的小型城镇污水处理厂设计； 1.2 设计目的及意义（1）温习和巩固所学知识、原理；掌握一般水处理构筑物的设计计算。 （2）本设计可在不同程度上提高同学们调查研究，查阅文献，收集资料和正确熟练使用工具书的能力，提高理论分析、制定设计方案的能力以及设计、计算、绘图的能力；技术经济分析和组织工
3、作的能力；提高总结，撰写设计说明书的能力等。 1.3 设计资料 （1）风向：多年主导风向为北北东风；气温：最冷月平均为 6； 最热月平均为33；极端气温，最高为 38，最低为 2。水文：降水量多年平均为每年 1000mm； 蒸发量多年平均为每年 1200mm；地下水水位，地面下 5 6m。（2）厂区地形：污水厂选址区域海拔标高在 6466m 之间，平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为 0.300.5，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长200m，南北长 180m。（3）原污水水质： CODcr=500mgL， BOD5=200mg L SS=200mgL， 氨氮= 18mgL。 （4
4、）出水要求（二级标准）： COD50 mg/L； BOD520 mg/L ；SS10 mg/L,NH3-N 10 mg/L， NO3-N5 mg/L ， TN15mg/L 2 设计依据及参考文献（1） 中华人民共和国环境保护法 ； （2）GB38382002地面水环境质量标准 ； 5（3）GB189182002城镇污水处理厂污染物排放标准 ； （4）GB500142006室外排水设计规范 ； （5）GB503352002污水再生利用工程设计规范 ；（6） 给水排水设计手册 ，中国建筑工业出版社；（7） 废水处理理论与设计 ，中国建筑工业出版社；（8） 污水处理工艺及工程方案设计 ，中国建筑工业
5、出版社；（9） 废水处理工程 ；（10） 实用环境工程手册 。3 设计原则1）严格贯彻执行国家环境保护的有关规定，确保出水各项指标达到设计要求，达到或优于排放标准。2）尽量采用功能可靠，运行稳定，操作简单，运行管理方便的处理工艺技术，以达到降低建设费用和处理成本的目的。3）结合工程条件和排放标准，谨慎合理选择工程设计方案，并尽量采用技术先进、新设备，新材料、以减少运行费用，确保处理系统长期运行安全可靠，出水稳定，达标有保障。4）尽量采用机械与自动化操作，以减轻操作人员的劳动强度。4 设计水量及排放标准4.1 设计水量根据设计资料，污水为城镇污水，水量是 50000m3/d，每天运行 24 小时
6、，则平均时流量为 2084 m3/h， 。对于生物除磷脱氮工艺，一般来讲，进水 BOD5/TN 大于 2.86，BOD 5/TP大于 20，是取得较好的生物除磷脱氮效果的前提条件，64.2 废水水质及排放标准本工程设计污水水质及排放标准见表 1，排放标准执行“城市污水处理厂污染物排放标准” （GB18919-2002）中水污染物排放标准二级标准要求。表 1 污水水质及排放标准.名称 PH COD(mg/l） BOD(mg/l） SS(mg/l）污水水质 69 500 200 200排放标准 69 =Qw=15.0m3/h 选用 2PN 污泥泵，Q40m 3/h，H21mH 2O，N11kW。（
7、3）剩余污泥泵房 占地面积 L*B=（6.0*5.0）m 2。 集泥井占地面积。m0.5.21H5.5.11.2 污泥浓缩池21（1）设计说明 剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池，含水率 P1=99.0%。污泥流量 Qw=476.5m3/d=20m3/h W=4.765t/d=199kg/h设计浓缩后含水率 P2=96% 设计固体负荷 q=2.0kg*SS/（m2h）（2）浓缩池池体计算 浓缩池所需表面面积 A A=QC/q=W/q=199/2.0=99.5（m2)浓缩池直径)(6.5.9mAD水力负荷）（ h/20.23QW水力停留时间 T=12.0h，则有效水深H1 为 H1=uT=0.20*1
8、2.0=2.4（m ）（3） 、排泥量与存泥容积 浓缩后排出含水率 P2=96%的污泥Qw=5.0m3/h=120m3/d。设计污泥层厚度为 1.25m，池底坡度为 0.02，坡降为 0.13m。（4） 、浓缩池总深度 H 有效水深 H1=2.0m，缓冲层高度 H2=1.25m，存泥区高度H3=1.25m，池体超高 H4=0.5m，池底坡降 H5=0.13m，则浓缩池总深度为H=H1+H2+H3+H4+H5=5.13m；另外，池中心排泥积泥斗高为 H6=1.4m。（5） 、进泥中心管 进泥管 D150mm，中心进泥筒 500mm，反射板 900mm 。（6） 、污泥浓缩机 为了促进投药后污泥絮
9、凝聚集，又起到刮泥利用，选用 NG-16 型中心传动浓缩机，周边线速度 2.3r/min，电动机功率 1.5kw。（7） 、浮渣挡板与浮渣井 为了防止浮渣随水流失，设浮渣挡板一圈，与出水堰板相距 0.20m，浮渣挡板总长为 L=（16-0.20*2-0.30*2）=47.1m 。浮渣斗一个，浮渣井（池外）一座，渣水分离后，水入溢流管系，渣人工撇除。污泥浓缩池计算见图 3.2.2 5.5.11.3 浓缩污泥贮池浓缩池排出含水率 P=96.0%的污泥 120m3/d。贮泥池祝你时间 T=1.0d；22设计贮泥池为 。m0.5714HBL贮泥分为两格，则贮泥池有效容积为 ）3m(415.07.14V
10、满足要求。贮泥池设置超声波液位计。距池底 0.5m 之外安装潜水搅拌机 QBG075 两台（每格一台） ，单机直径 1500mm，电动机功率为 7.5kw。进泥管、出泥管均为 DN300mm 焊接钢管。溢流管为 DN200mm 焊接钢管。5.5.11.4 浓缩污泥提升泵房（1）污泥提升泵流量 Q=120m3/d=5.0m3/h；扬程 H=4.0-（-1.5 ）+6.0+1.5=13.0m选用 2PN 污泥泵两台，一用一备，单台 Q40m3/h，H21.0mH 2O,N11kW。(2) 泵房尺寸 L*B=6.0*5.0=30.0m5.5.11.5 污泥脱水间进泥量 Qw=120m3/d，P=96
11、.0%。 泥饼干重 W=4.765t/d。选用 DY-3000 带式脱水机，带宽 3m，对城市污水厂混合泥或氧化沟污泥，头家聚丙烯酰胺 2.0时，处理能力为 199kg（干）/h ，选用 3 台，每日工作时间约为 1 班。每台脱水机冲洗用量 12m3/h；单台系统总功率 N=36.90kW；脱水间平面尺寸L*B=30.0*18.0（m 2）6.6 工艺构筑物及设备（1）氧化沟工艺构筑物及设备，详见表 4。序号 名称 规格 数量 设计参数 主要设备1 格栅 L*B=7.5m*2.5m1 座 设计流量Qd= 5 万 m3/dQh= 2084 m3/h栅条间隙 e=20 mm栅前水深 h=0.8 m
12、过栅流速 v= 0.71m/sGH-2000 链式格栅除泥机（B=1.1m）2 台超声波水位计 2 套螺旋压榨机 1 台螺旋输送机 1 台钢闸门 4 扇手动启闭机 4 台2 进水泵房 L*B=19.0m*10.5m1 座 设计流量 Q= 2084 m3/h单泵流量 Q=2000 m3/h设计扬程 H= 4.5 mH2O进泵扬程 H= 5.0mH2O螺旋泵 3 台 2 用 1 备钢闸门 5 扇手动启闭机 5 台手动单梁悬挂式起重机 1 台3 曝气沉砂池L*B*H=7.0m*4.0m*5.0m1 座 设计流量 Q= 2813.4m3/h水平流速 v= 0.058 m/s砂水分离机 1 台23有效水
13、深 H1= 3.35m停留时间 T= 2.0 min空气用量 Qa=0.07m3/h4 沉砂池鼓风机房L*B=7.2*3.3m21 座 罗茨鼓风机 3 台消声器 6 个5 抽砂泵房 L*B=7.2m*3.3m 1 座 螺旋离心机 2 台6 配水井 D*H= 3.0m*3.5m1 座 阀门 2 个，启闭机 2 台7 氧化沟 L*B*H=62.3m*42m*3.8m2 座 设计流量 Q= 2084m3/h进水 BOD5=200mg/l；出水20mg/l；进水 TN18mg/l出水 15mg/l；污泥负荷Ns=0.14 BOD5/(kgVSS*d)；污泥龄ts=24.1；MLSS=5.0g/l，f=
14、0.6污泥回流比 R=50%100%实际需氧量 R=645.75 kgO2/h；理论需氧量 R0= 1042kgO2/h剩余污泥量 Qs= 2858.7kgVSS/d有效水深 H1= 3.8m有效容积 V=2*11471 m3DY 倒伞型表面曝气机 16 台变频调速器 8 台出水堰门 4 扇启闭机 4 台手动单轨小车 8 套溶解氧测定仪 6 个MLSS 测定仪 2 个8 流量计井 L*B*H=3.0m*3.0m*2.4m2 座 电磁流量计 2 台9 二沉池 D*H=25.8m*5.2m2 座 表面负荷 q= 1.04m3/(m2*h)固体负荷 qs= 240kgSS/(m2*d)停留时间 T=
15、2 h池边水深 H1= 4.5m设计流量 Q= 2084m3/h中心传动单管吸刮泥机 2 台撇渣斗 2 个出水堰板导流裙板10 接触消毒池L*B*H=16.7m*32m*4.0m1 座 设计流量 Q=22084 m3/h；停留时间 T=0.5 h；有效水深 H1=4.0 m混合搅拌机 2 台11 加氯间 L*B=12.0m*9.0m1 座 投氯量 250 kg/d氯库贮氯量按 15d 计自动加氯机 2 台氯瓶 12 个，管道泵 2 台电动单梁悬挂起重机 1 台12 回流污泥泵房L*B=12.0m*7.5m1 座 设计流量 Q=10422084m3/h设计扬程 H=2.0mH2O进泵扬程 H=2
16、.5mH2O螺旋泵 2 台，钢闸门 2 扇 ，手动启闭机 2 台， 套筒阀 2个，电动启闭机 2 台手动单梁悬挂起重机 2 台13 剩余污泥泵房L*B=6.0m*5.0m1 座 设计排泥量 Q=120 m3/d污泥含水率 P= 99.0 %污泥干重 G= 4.765 t/d2PN 污泥泵 2 台；电磁流量计 1 台；电磁流量转换器 1 台；手动单轨小车 1 台14 污泥浓缩池D*H=12.0m*5.0m1 座 进泥含水率 P1= 99.0%出泥含水率 P2=96.0 %NG-16 中心驱动污泥浓缩机 2 台浮渣机 2 个24排泥量 Q=120 m3/d池边水深 H=5.0m浮渣挡板15 集泥井
17、 1/2D*H=4.0m*6.0m1 座 200 闸门 5 个16 浓缩污泥提升泵房L*B=6.0m*5.0m1 座 2PN 污泥泵（Q40m 3/h，H21m ，N11kw）2 台17 贮泥池 L*B*H=14.0*7.0*5.0m1 座 有效容积 V=441m3存泥时间 T=1.0dQBG075 潜水搅拌机2 台超声液位计 2 套18 污泥脱水间L*B=30.0m*18.0m1 座 进泥量 Qw=120 m3/d；进泥含水率 P1= 96%；泥饼含水率P2=75% ；污泥干重 G=4.765 t/dDY-3000 带式污泥脱水机表 4 氧化沟工艺构筑物及设备6 共用部分设计6.1 总平面布
18、置6.1.1 总平面布置原则本项目污水处理厂的平面不只包括污水处理与污泥处理构筑物、水泵房、沉砂池、氧化沟、二沉池、污泥浓缩池等及相应的鼓风机房、变电站、加药间等。辅助建筑包括办公及住宅区，检修室。各种管道包括污水管、污泥管、空气管以及电力电缆管线。各单元处理构筑物的座数是依据设计说明书中的设计规模和平面尺寸来确定的。它们相互间的相对位置与关系，是综合考虑到运行管理的灵活性和在检修维护时的方便性来确定的，其中各种机器设备均是按最大负荷配置的，各单元构筑物的座数或分格数一般不少于两座（或两格） 。各动力或电力设施设计时一般离其主要构筑物的距离较近，如鼓风机房设计时紧邻曝气池，而离办公室较远；加氯
19、间由于存在一定的危险性，而设置在原理电源或火源的地方。但由于厂区面积有限，所以总体布局较紧凑，同时，充分考虑厂区地势的坡度，处理构筑物基本上是相对标高较高的地方向较低处而设置。总体布局中还应考虑应该把绿化作为一项重要目标。6.1.2 总平面布置结果污水处理厂呈长方形，东西长 200m。南北长 180m。综合楼、控制楼、宿舍楼及其他25主要辅助建筑位于厂区西北，正门在西北角，占地面积较大的水处理构筑物在厂区中部，沿流程自西向东排开。污泥处理系统和出水消毒设施位于厂区东端。为改善环境，在厂区东北角另设一大门，以便污泥及沉砂外运。厂区地势低洼，为解决厂区排涝与土方平衡问题，除就近处理一部分弃土外，厂
20、内地面普通填高 0.30.5m，使地面达到 64.865.0m 高程。厂区主干道宽 6m，两侧构（建）筑物间距不小于 15 米，次干道宽 4m，两侧构筑物间距不小于 10m。氧化沟法工艺方案总平面图布置参见附录附图 1。6.2 高程布置6.2.1 高程布置原则（1） 充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。（2） 协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。（3） 做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。（4） 协调好污水处理厂总体高程布置和单体竖向设计，
21、既便于正常排放，又有利于检修排空。6.2.2 高程布置结果由于该污水处理厂出水排入市政排水总干管后，经终点泵站提升才排入清水河，故污水处理厂高程布置由自身因素决定。 采用推荐的氧化沟方案，二沉池、氧化沟占地面积很大，如果埋深设计过大，一方面不利于施工，也不利于土方平衡，故按尽量减少埋深。从降低土建工程投资考虑，接触消毒池水面相对高程定为0.00m ，则相应二沉池、氧化沟、曝气沉砂池水面相对标高分别为0.50、1.00、1.60m 这样布置亦利于排泥及排空检修。氧化沟法方案高程布置参见附录附图。266.3 土建工程因未进行土质勘探，对厂区地层结构、岩土性质不明等，地基建设及其所需建设费用待勘探后
22、再做预算。除砂水分离器以外，所有构筑物均为钢筋混泥土结构，一方面提高了二沉池防渗能力，也节省了投资。所有附属建筑均采用砖混结构，包括综合楼、控制楼、机修间、车库、锅炉房和食堂、污泥棚、抽砂泵房、鼓风机房、加氯间、传达室、宿舍，合计总建筑面积 6300m2。另外，有污泥脱水间采用框架结构，建筑面积为 540.0m2。剩余污泥泵房和浓缩污泥泵房地下为钢筋混凝土结构，第三为砖混结构，共计建面积 60.0m2。6.4 公共工程供电 污水处理厂与污泥处理系统合计用电负荷为 2080kW，其中最大使用容量为1700kW，按该地区供电状况及发展，污水处理厂供电拟采用高压 10kV 双回路，两路输电距离均为
23、1.5kM。厂内设变电站一座，内设两台 1250kVA 低能耗变压器，及无功功率自动补偿器。厂内各工号用电均接自变配电站低压配电室内，采用 380/220V 三相四线制供电。自动监测与控制本工程拟用现代微机管理控制系统，对污水处理工艺中的各环节进行自动控制、自动监测及显示，从而达到处理效果好、运行经济、减少劳动强度、节省人力和提高效益的目的。设计方案。选用 STD 总线工业控制机作为自动控制系统的主机，另配备一套数据采集及输出控制接口硬件，并通过软件编程对各个设备进行先后有序协调统一的监测管理，从而建立一套完善的微机自动监测与控制系统。需要在主要构筑物类设有污水及回流污泥流量、溶解氧、混合液
24、MLSS、温度、水位、泥位等传感器，以便对运行参数进行连续监测，并将讯号传输至微机系统。中控室内设大屏幕模拟湿式系统，以便对全厂工艺设备的运行状态及运行参数进行不间断的监视。中控室内设主控制台，以便对全厂工艺设备进行集中托运控制或手动/自动切换。自动控制项目见表 5-1。表 5-1 自动控制项目一览表设备名称 内容 主令 一次仪表 控制设备 控制台数曝气机 转速 DO 固定式溶氧仪 变频调速器 827污水提升泵 开/停 水位 超声水位计 动力柜 5格栅除污机 开/停 水位差 超声水位计 动力柜 2自动监测项目见表 5-2。表 5-2 自动监测项目一览表打印周期序号检测项目 数量 一次仪表 显示
25、地点瞬时量 累计量1 污水流量 2 电磁流量计 大屏幕 2 242 回流污泥量 2 电磁流量计 大屏幕 23 剩余污泥量 2 电磁流量计 大屏幕 244 氧化沟溶解氧6 固定式溶氧仪大屏幕 25 氧化沟MLSS2 固定式MLSS 仪大屏幕 26 氧化沟水温 2 热电阴 大屏幕 27 进水水位 1 超声波水位计大屏幕 28 贮泥池泥位 2 超声波水位计大屏幕 29 电度 1 电度表 微机屏幕 24表 5-2 自动检测项目一览表7 运行估算7.1 估算范围及编制依据估算范围 污水处理厂污水处理工程、污泥处理工程、其他附属建筑工程、其他公用工程等。另外包括部分厂外工程（供电线路、通讯线路、临时道路等
26、） 。编制依据 a、本工程依据X 省市政工程费用定额的标准，及X 省市政工程费用定额的补充规定中给水工程费率。套用全国市政工程预算定额 X 省市政工程单位估价表中的定额基价，并对基价进行调整，调整系数为 15.34%。土方工程计取地区材料基价系数，按X 省市政工程费用定额 中土石方工程费率计算。 b、氧化沟法工艺设计方案。材料价格 构筑物材料价格根据市场当时价格，经调查分析综合测算后确定。 （经验估算第一部分工程费约 4000 万元，因目前材料价格不明，暂未做出投资估算表。 ）国内设备按厂家出厂价格另加运杂费用，引进设备按到岸价另国内运杂费用。287.2 劳动定员与运行费用7.2.1 劳动定员
27、a、生产组织 污水处理厂隶属于市公用事业主管部门，生产受市环保部门监督，根据国家城镇污水厂和附属设备设计标准？（CJJ13189） ，结合该市具体情况，设立如下机构及人员。生产机构：包括生产科、技术科、 动力科、机修科与化验科。管理科室：设办公室、财务科、经营科、人保科等。技术人员配备以下专业：环境工程（或给排水） 、电气、机械、工业自动化等。生产工人配备以下工种：运转工、机修工、电工、仪表工、泥（木）工、司机、杂工等。b、劳动定员 全厂劳动定员为 29 人，其中包括管理人员 9 人，生产工人 20 人。本厂生产必须连续运行，一经投产则不能停运，生产人员按“四班三运转”配备。c、人员培训 为了
28、使本厂建成后高效运行，专业技术人员和技术工人应在国内或本厂工艺类似，运行管理好的城市污水处理厂进行培训。7.2.2 运行费用a、成本估算有关单价（1）电价 基本电价为 9.0 元/（kVA* 月）电表读值综合电价 0.50 元/（kW*h） 。（2）工资福利每人每年 3.0 万元/（人*年）（3）高分子絮凝剂 1.9 万元/t。（4）液氯 0.10 万元/t。（5）混凝剂及助凝剂 0.10 万元/t。（6）维修大修费率 大修提成率 2.1%；维护综合费率 1.0%。b、运行成本估算(1) 动力费 格栅除污机每天工作 4h 用电量 ）（ hkW0.1254；污水提升泵24h 运转，用电量为 ）（
29、839.01258.4；鼓风机 24h 运行，用电量 ）（ ；排沙泵每天工作 1.0h，用电量 ）（ hk；曝气机 24h 运行，按 20 台满负荷运行计算其用电量 29）（ hkW2640524；吸（刮）泥机 24h 运行，用电量 ）（ hkW3675.024；回流污泥泵 24h 运行，R=75%是用电量 ）（3%759.08125.4；剩余污泥泵 24h 运行，用电量 ）（ hk2640.124；污泥浓缩机每天工作 24h，用电量 ）（35；浓缩污泥提升泵每天运行 12h，用电量 ）（ W8；其他用电与照明共计 hkW180；合计每日用电量 294。电表综合电价 日 ）（ 元 /52.即每
30、月电费元/月，即 43.4 万元 /月，每年电费 520.8 万元 /年。(2)、工资福利费 全厂定 29 人，共计费用为 年 ）（ 万 元 /870.39(3)、药剂费用 污泥脱水聚丙烯酰胺投药量 0.2%（按干重计） ，则药剂费为年 ）（ 万 元 /5.21109.3695.（4） 、水费 按每日用水 500m3 计，水费为 年 ）（ 万 元 /5.169.035 （5） 、运费 每天外运含水 75%的湿泥 4.765t，自备汽车运输，运价为 0.4 元/ ）（ kmt，运费为 年 ）（ 万 元 /7.01365.07. 4(6)、维护费 维护率按 3.1%计，则年费为 （ 万 元 ）12
31、40%1.3（7） 、管理费 （ 万 元 ）（ .7756.28. 。（8） 、年运行成本 合计年运行费用为 847.6 万元。则处理每立方米污水的成本为0.46 元。 7.3、技术经济分析一览表 项目名称 值处理水量 50000m3/d日耗电量 28904kW*h30直接运行成本 0.46 元/m 3 水本工程污水处理成本为：0.46 元/ m 3 水。8 附图8.1 污水处理工艺流程高程图8.2 污水处理站总平面布置图参考文献：1、 曾科等. 污水处理厂设计与运行. 北京：化学工业出版社，20012、 顾夏生. 水处理工程. 北京：清华大学出版社，19853、 吴浩江. 氧化沟系统的设计与计算. 中国给水排水.1995,11（2）
