实例一某城市污水处理厂设计.doc

1、工程实例一 某城市污水处理厂设计1、设计资料1.1 工程概况某城市临近北海，以海产养殖、水产品加工、海洋运输为主，工业发展速度较慢。1.2 水质水量资料 该市气候温和，年平均 21，最热月平均 35，极端最高 41，最高月平均 15，最低 10。常年主导风向为南风和北风。夏季平均风速 2.8m/s，冬季1.5 m/s。根据该市中长期发展规划，2005 年城市人口 20 万，2015 年城市人口 28 万。由于临近大海，城市地势平坦，地质条件良好，地表土层厚度一般在 10 m 以上，主要为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成，地基承载力为 1/ 2。此外，地面标高为 123.00m，附近河流的最高水位为

2、121.40m。目前城市居民平均用水 400L/人.d，日排放工业废水 2104m3/d，主要为有机工业废水，具体水质资料如下：1.城市生活污水: COD 400mg/l,BOD5 200mg/l,SS 200mg/l,NH3-N 40mg/l,TP 8mg/l,pH 69.2.工业废水: COD 800mg/l,BOD5 350mg/l,SS 400mg/l,NH3-N 80mg/l,TP 12mg/l,pH 68 1.3 设计排放标准为保护环境，防止海洋污染，污水处理厂出水执行“城镇污水处理厂污染物排放标准 GB18918-2002”的一级标准中的 B 标准，即：污染物 COD BOD5

3、SS TN NH3-N TP 色度 pH 大肠菌群数排放浓度(mg/l)60 20 20 20 8 1 30倍69 110 4个/l2. 污水处理工艺流程的选择2.1 计算依据生活污水量：28000040010 3 =112000 m3/d=1296.30 L/s设计污水量：112000+20000=132000 m 3/d，水量较大。设计水质设计平均 COD： 461 mg/L；设计平均 BOD：223 mg/L；设计平均 SS：230mg/L设计平均 NH3-N 46 mg/L；设计平均 TP9 mg/L。污水可生化性及营养比例可生化性：BOD/COD=223/4610.484，可生化性好

4、，易生化处理。去除 BOD：223-20=203 mg/L。根据 BOD：N：P=100：5：1，去除 203 mg/LBOD 需消耗 N 和 P 分别为 N：10.2 mg/L，P：2.03 mg/L。允许排放的 TN：8 mg/L，TP：1 mg/L，故应去除的氨氮N=45-10.2-8=26.8 mg/L，应去除的磷P=8-2.03-1=4.97 mg/L，超标氮磷比例接近 5：1，故需同时脱氮除磷。2.2 处理程度计算BOD 的去除效率：203/22391 COD 的去除效率：401/46187SS 的去除效率： 210/23091氨氮的去除效率：38/4683总磷的去除效率：8/98

5、9 上述计算表明，BOD、COD、SS、TP、NH 3-N 去除率高，需要采用二级强化或三级处理工艺。2.3 工艺流程选择根据上述计算，该设计水量较大，污染物去除率一般在 90左右，且需要同时脱氮除磷。因此，本设计拟采用 A2/O 脱氮除磷工艺。A2/O 工艺特点是通过厌氧缺氧好氧交替进行，使污泥在厌氧条件下释放磷，在缺氧池（段）生物反硝化脱氮，在好氧池（段）进行生物硝化和生物吸磷，并通过排泥实现生物除磷。具体工艺流程如下：进水 格栅 曝气沉砂池砂厌氧池 缺氧池 好氧池 二沉池混合液回流出水回流泵房浓缩池脱水车间泥饼外运污泥回流2.4 主要构筑物说明2.4.1 格栅格栅是由一组平行的金属栅条或

6、筛网制成，用以截流较大的悬浮物或漂浮物等，保护泵及后续机械。本设计在泵前设粗格栅拦截较大的污染物，泵后设细格栅去除较小的污染物质。具体设计参数如下：粗格栅栅条间隙 e=0.06m 栅条间隙数 n=21 个 栅条宽度 S=0.01m 栅槽宽 B=1.46m 栅前水深 h=0.73m 格栅安装角 60栅后槽总高度 H=1.11m 栅槽总长度 L=3.44m细格栅栅条间隙 e=0.01m 栅条间隙数 n=123 个 栅条宽度 S=0.01m 栅槽宽 B=2.45m 栅前水深 h=0.73m 格栅安装角 栅后槽总高度 H=1.35m 栅槽总长度 L=2.6m2.4.2 曝气沉砂池沉砂池的作用去除比重较

7、大的无机颗粒，以减轻沉淀池负荷，防止其沉淀于后续物构筑物中。曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水产生与主流垂直的横向旋流，以降低砂粒中的有机质含量，并对污水起预曝气作用。设计参数：L12m、B6.4m、H4.24m，有效水深 h=3m，水力停留时间 t=2min，曝气量 1380m3/d，排渣时间间隔 T=1d。2.4.3 厌氧池污水在厌氧反应池与回流污泥混合。在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，同时部分有机物发生水解酸化。其设计参数：L70、B20、H5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m，污泥回流比 R=100%，水力停留时间 t=1.8h。2.4.4 缺氧池 污水在厌氧反应池与污泥混

8、合后再进入缺氧反应池，发生生物反硝化，同时去除部分 COD。硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应。设计参数：L70m、B20m、H5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m，污泥回流比R=100%，水力停留时间 t=1.8h。2.4.5 好氧池混合液进入好氧反应器后，在好氧作用下，异养微生物首先降解 BOD、同时聚磷菌大量吸收磷，随着有机物浓度不断降低，自养微生物发生硝化反应，把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮。具体反应： HONONH423224亚 硝 酸 菌 3硝 酸 菌设计参数：L70m、B205m、H5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m；鼓风曝气，水力停留时间 t=5.4h，出

9、水口采用跌水。2.4.6 二沉池二沉池的作用是泥水分离，使污泥初步浓缩，同时将分离的部分污泥回流到厌氧池，为生物处理提高接种微生物，并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷。本设计采用辐流式沉淀池。其设计参数：D40m、H6.95m，有效水深h=3.75m，沉淀时间 t=2.5h。3 设计计算书3.1 粗格栅格栅斜置于泵站集水池进水处，采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速 v1=0.9 m/s，过栅流速 v2=1.0 m/s，格栅间隙为e=60mm，采用人工清渣，格栅安装倾角为 60。栅前水深 hsm/92.3602415Q3max设计流量为： sm/96.02.1Q

10、3ax栅前水深 h = 0.73m栅条间隙数 n evsi将数值代入上式：)(214.0.17306.sin9sin个ehvQ栅槽宽度 B B = S（n-1）+ en将数值代入上式：B = S（n-1）+ en0.01(21-1)+0.0621=1.46m进水渠道渐宽部分的长度 L1设进水渠道宽 B1=0.8 m，渐宽部分展开角 1= 20，此时进水渠道内的流速为： shQv/6.73.0891则进水渠道渐宽部分长度： mtgB9.0t28.46 2 o11 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mL45.02912过栅水头损失 h1其中 01khsin20gv采用矩形断面 =2.42， =2.

11、42 =0.633/4)(eS3/4)06.1(h 1=kh0=k =30.63 sin60=0.08msin2gv81.920栅后槽总高度 H设栅前渠道超高 h2=0.3m，栅前槽高H1 = h + h2 =0.73+0.3=1.03 mH= h + h1 + h2 =0.73+0.08+0.3=1.11 m栅槽总长度 LL = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + 0.9+0.45+0.5+1.0+ =3.44 m601tg603.1tg每日栅渣量 W 0864 1Q因为是细格栅，所以 W1 = 0.01 m3/103m3，代入各值：= 0.83m3/d.9采用人工清渣。3.2 细格

12、栅设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速为 v1=0.9 m/s，过栅流速为 v2=1.0 m/s,格栅间隙为 e=10mm,采用机械清渣,格栅安装倾角为 60.栅前水深 hsm/92.136045Q3max设计流量为： sm/96.02.Q3ax栅前水深 h = 0.73m栅条间隙数 n ehvQnsi将数值代入上式：)(1234.0.173.06sin9si 个ev栅槽宽度 B B = S（n-1）+ en 将数值代入上式：B = S（n-1）+ en0.01(123-1)+0.01123=2.45m进水渠道渐宽部分的长度 L1设进水渠道宽 B1=2.2m，渐宽部分展开角 1=

13、 20，此时进水渠道内的流速为： smhQv/6.073.291则进水渠道渐宽部分长度： mtgB34.0t2.45 2 o11 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mL7.0234.12过栅水头损失 h1式中 01khsin20gv采用矩形断面 =2.42， =2.42 =2.423/4)(eS3/4)01.(h 1=kh0=k =32.42 sin60=0.32msin2gv8.921栅后槽总高度 H设栅前渠道超高 h2=0.3m，栅前槽高H1 = h + h2 =0.73+0.3=1.03 mH= h + h1 + h2 =0.73+0.32+0.3=1.35 m栅槽总长度 LL = L1

14、 + L2 + 0.5 + 1.0 + 0.34+0.17+0.5+1.0+ =2.6 m601tg603.1tg每日栅渣量 W ，因为是细格栅，所以 W1 = 0.1 m3/103m3，代入各值：10864 Q= 8.3m3/d.9采用机械清渣。3.3 曝气沉砂池总有效容积 V，式中取 t =2min，将数值代入上式：tQmax6034.209.1m池断面积 A，将数值代入上式：Vmax2ax.19.0Q池总宽度 B，将数值代入上式：HAm4.63219每个池子宽度 b取 n=2 格， nB2.3宽深比： ，符合要求。071.H池长 L，将数值代入上式：AVm12.9430所需曝气量 q，将

15、数值代入上式：ax6DQhmq/4.13829.2036沉砂斗所需溶积 V 3551max 97.401397.6084 mTQ每个沉砂斗的容积 Vo设每一格有 2 个砂斗，共 4 个砂斗35.1497.Vo沉砂斗各部分尺寸设斗底宽 a1=1.2m，斗壁与水平的倾角为 55o ，斗高 h3=0.6m 沉砂斗上口宽：mtgh2.148.6025103沉砂斗容积: 符 合 要 求 。33 221305.17. )(6.maaV沉砂室高度 H采用重力排砂，设池底坡度为 0.3。坡向砂斗，超高 h1=0.3mmlh34.0)213(.043.23 池总高度:h.6321 空气管的计算在沉砂池上设一根干

16、管，每根干管上设 4 对配气管，共 8 条配气竖管。则：每根竖管上的供气量为：hmq/72.814.383沉砂池总平面面积为：2.6.BL选用 YBM-2 型号的膜式扩散器，每个扩散器的服务面积为 2m2个，直径为 200mm，则需空气扩散器总数为： 个。394.82.763.4 主体反应池的设计3.4.1 设计参数表 1 设计参数项目 数值BOD5污泥负荷 kgBOD 5/（kgMLSS.d） 0.150.2TN 负荷 kgTN/（kgMLSS.d） 5.83 m3，足够。沉淀池总高度 H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 =0.3+3.75+0.3+0.9+1.7= 6.9

17、5 m沉淀池周边处的高度为：h 1 + h2 + h3 =0.3+3.75+0.3= 4.35 m3.6 浓缩池的设计 本次设计采用重力浓缩池，在前面已经算出日产剩余污泥量为：dmq/406%8.32513设含水率 po=99.2%， （即固体浓度 Co =8kg/m3） ，浓缩池面积 A根据查固体通量经验值，污泥固体通量选用 40kg/(m2.d)。浓缩池面积 GQCo2.80146mAo浓缩池直径 D设计采用 n=2 个圆形辐流池。单池面积 216.402.n浓缩池直径 ，取 D=23mmA591浓缩池深度 H浓缩池工作部分的有效水深 ，式中，T 为浓缩时间，h，取 T=15h。AQh24

18、AQTh15.3280462超高 h1=0.3m，缓冲层高度 h3=0.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度 i=1/20,污泥斗下底直径 D1=1.0m，上底直径 D2=2.4m。池底坡度造成的深度 mi 51.02)4.3()(4 污泥斗高度 h .6tan).12(60tan)2( 015浓缩池深度 H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 = 0.3+3.125+0.3+0.515+1.2 = 5.44 m3.7 污泥贮泥池的设计进泥量：两座，每座设计进泥量为 QW=40062=2003m3/d贮泥时间：T=12h单个池容为：V=QWT=20031224=1001.5m3贮泥池

19、尺寸：将贮泥池设计为正方形，其 LBH=16.2m12.5m5m3.8 构筑物计算结果及说明表 2 构筑物计算结果一览表序号类型 尺寸 选型及备注1 粗格栅栅前水深 h = 0.73m栅槽宽度 B=1.46m栅后总高 H=1.11m栅槽总长 L=2.42m1. 每日栅渣量 W=0.83m3/d。2. 共 3 组格栅，一组备用。3. 选用三台 GH2500 型链条回转式多耙格栅除污机，功率为1.52.2KW 。2 提升泵房 10 m5 m1. 采用 5 台（4 用 1 备） ，每台水泵的设计流量 Q=1725m3/h2. 选用 400QW180032 型排水泵，处理流量 1800m3/h ，扬程

20、 32m，出水口径 400mm，功率为 186.71KW。3 细格栅栅前水深 h = 0.73m栅槽宽度 B=2.45m栅后总高 H=1.35m栅槽总长 L=2.6m1. 每日栅渣量 W=8.3m3/d。2. 共 3 组格栅，一组备用。3. 选用三台 GH2500 型链条回转式多耙格栅除污机，功率为1.52.2KW 。4 曝气沉砂池总宽 B=6.4m每格宽 b=3.2m池长 L=12m曝气量q=1382.4m3/h1. 采用曝气沉砂池，不增加沉砂的后续处理难度，兼扶氧。2. 分为两格 。3. 选用 PXS6000 型行车式泵吸砂机，功率 5.15 KW。4. 采用 YBM-2 型号的膜式扩散器

21、。5. 钢筋砼结构，矩形池。5 厌氧池 厌氧池有效容积 V 厌1. 设导流墙，将厌氧池分成 3 格，每格内设 SM7.5 潜水搅拌机 1 台，=70204.7=6580m3功率 5 KW。 2. 钢筋砼结构，矩形池。6 缺氧池缺氧池有效容积 V 缺=70204.7=6580m31. 设导流墙，将缺氧池分成 3 格，每格内设 SM7.5 潜水搅拌机 1 台，功率 5 KW。 2. 钢筋砼结构，矩形池。7 好氧池好氧池有效容积 V 缺=702034.7m31. 好氧池分为 3 个沟段。2. 选用 YBP1400-A8 型转盘曝气机，充氧能力 56kg/h，功率 22KW。3. 钢筋砼结构，矩形池。

22、8 混合液回流 泵房 6 m7 m1. 混合液回流泵房 2 座，内设 5 台600QW35007 型潜污泵（4 用 1 备） ，功率 110 KW。2. 砖混结构。9 配水井 堰上水头 H=0.36m堰顶厚度 B=1.2m 1. 采用堰式配水。2. 钢筋砼结构。10 二沉池每池直径 D=40m有效水深 h2= 3.75m沉淀池总高 H=6.95m1. 采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池。2. 池数为 4 座。3. 选用 CG40B型支墩式双周边传动刮泥机，功率 1.1 KW。4. 钢筋砼结构11 回流污泥泵 房 8 m6 m1. 设回流污泥泵房 2 座，内设 4 台600QW350012 系列

23、潜污泵（2 用 2备） ，功率 128.41 KW。2. 砖混结构。12 污泥浓缩池浓缩池直径 D=23m有效水深 h2=3.125m浓缩池深度 H=5.44m1. 采用连续式重力浓缩池。2. 选用 NG2235C 型浓缩池刮泥机，功率 0.550.75KW 。3. 池数 2 座。4. 钢筋砼结构。13 污泥贮泥池 16.2m12.5m5m 1. 池数 2 座。2. 钢筋砼结构。14 脱水车间 20 m15 m1. 选用 DYL2000 型带式压滤机，功率 1.5KW。2. 砖混结构。4 污水厂平面布置和高程计算4.1 污水厂平面布置（略）4.2 水头损失表 4 水头损失计算表4.2 标高计算

24、地面标高为 123.00m，附近河流的最高水位为 121.40m。名称 参数 沿程损 失(m) 局部损 失(m) 总损失 (m)格栅至曝气沉砂池Q=958.4L/s，I=0.9V=1.1m/s，DN=1200mm，L=10m 0.01 0.06 0.07曝气沉砂池至A2/OQ=1916.7L/s，I=2.5V=1.8m/s，DN=1200mm，L=8m0.02 0.2 0.22A2/O 至配水井Q=958.4L/s，I=1.25V=1.1m/s，DN=1000mm，L=50m0.06 0.5 0.56配水井至沉淀池Q=479.1L/s，I=2.6V=1.35m/s，DN=800mm，L=12m

25、0.03 0.07 0.1沉淀池至浓缩池Q=23.2L/s，I=2.2V=0.65m/s，DN=400mm，L=80m0.18 0.01 0.19浓缩池至贮泥池Q=23.2L/s，I=2.7V=0.7m/s，DN=400mm，L=7m0.02 0.02 0.044.2.1 二沉池采用半地下结构，挖深 5m，则：池底标高=123.00-5=118.00m池顶标高=118.00+6.95=124.95m水面标高=124.95-0.3=124.65m4.2.2 配水井采用半地下结构，挖深 0.5，则：池底标高=123.00-0.5=122.50m池顶标高=122.50+3=125.50m水面标高=1

26、25.50-0.5=125.00m4.2.3A2/O 池采用地上结构，则：池底标高=123.00m池顶标高=123.00+5.2=128.20m水面标高=128.20-1=127.20m4.2.4 沉砂池采用地上结构，加高 3.5m，则：池底标高=123.00+3.5=126.50m池顶标高=126.50+4.24=130.74m水面标高=130.74-0.3=130.44m4.2.5 格栅采用地上结构，加高 6.5m，则：池底标高=123.00+6.5=129.50m池顶标高=129.50+1.35=130.85m水面标高=130.85-0.3=130.55m4.2.6 浓缩池采用半地下结构

27、，挖深 5m，则：池底标高=123.00-5=118.00m池顶标高=118.00+5.44=123.44m水面标高=123.44-0.3=123.14m4.2.7 贮泥池采用地下结构，挖深 5m，则：池底标高=123.00-5=118.00m池顶标高=118.00+5=123.00m泥面标高=123.00-0.3=122.70m5 投资估算5.1 投资估算5.2.1 直接费土建计算钢筋混凝土结构，墙体宽度取 250mm，底部取 300mm。1 曝气沉砂池钢筋混凝土体积：124.240.252+6.44.240.252+126.40.3+26.40.253=71.65 m32 A2/O 生化池

28、钢筋混凝土体积：(6060.252+42.560.252+6060.254+6042.50.3)2=2865 m33 二沉池钢筋混凝土体积：403.140.251.954=244.92 m 3挖方量计算：(20203.142.85+326.15)4=7811.5 m 34 浓缩池钢筋混凝土体积：233.140.250.442=15.9 m 3 挖方量计算：(233.143.825+64.2)2=680.9 m 35 贮泥池钢筋混凝土体积：(16.212.50.252+12.550.252+16.512.50.3)2=392.5 m3 挖方量计算：(16.212.55)2=2062.5 m 3综

29、合以上数据得下表：表 5 各构筑物土建面积曝气沉砂池A2/O 反应池 二沉池 浓缩池 贮泥池合计（m 3）砼 71.65 2865 244.92 15.9 392.5 3589.97挖方 0 0 7811.5 680.9 2062.5 10554.9钢筋混凝土按每立方 300 元计，挖方按每立方 40 元计，则：钢筋混凝土费用：3589.97300=107.7 万元挖方费用：10554.940=42.22 万元 地面建筑为砖混结构，其造价按每平米 200 元计。 表 6 建筑面积面积名称 建筑面积（m 2 ）提升泵房 50混合液回流泵房 84回流污泥泵房 96污泥脱水车间 300机修间 160

30、综合楼 1000食堂 56宿舍 750仓库、车库 500传达室 40合计 3036建筑面积费用：3036200=60.72 万元 土地费用：按每平方米 1000 元计，600001000=6000 万元土建工程总费用：107.7+42.22+60.72+6000=6210.64 万元设备费用表 7 设备费用名称 型号 数量 单位单价（万元） 总价（万元）格栅除污机 GH2500 6 台 2 12污水提升泵 400QW180032 5 台 0.8 4.0行车式泵吸砂机 PXS6000 4 台 15 60扩散器 YMB2 型 40 个 0.05 2潜水搅拌机 SM7.5 12 台 1.5 18转盘

31、式曝气机 YBP1400-A8 12 台 12 144潜污泵 600QW35007 5 台 0.6 3.0支墩式双周边传动刮泥机 CG40B 4 台 25 100污泥回流泵 600QW350012 4 台 0.5 2浓缩池刮泥机 NG2235C 2 台 8 16带式压滤机 DYL2000 2 台 100 200管道及附件 60合计 621另外还要计算机修车间设备费和化验室设备费：估计：机修设备：8 万元，化验设备：10 万元所以，直接费=6210.64+621+8+10=6849.64 万元5.2.2 间接费间接费=直接费30%=6849.6430%=2054.89 万元5.2.3 第二部分费

32、用第二部分费用=直接费用10%=6849.6410%=684.96 万元5.2.4 工程预备费工程预备费=（第一部分费用+第二部分费用）10%=（6849.64+2054.89+684.96）10%=958.95 万元5.2.5 总投资总投资=第一部分费用+第二部分费用+工程预备=6849.64+2054.89+684.96+958.95=10548.44 万元5.3 单位水处理成本估算5.3.1 各种费用动力费 E1表 8 动力费名称 单机功率 KW 使用数量 使用功率 KW格栅除污机 2 4 8污水提升泵 186.71 4 746.84行车式泵吸砂机 5.15 4 20.6潜水搅拌机 5

33、12 60罗茨鼓风机 22 12 132潜污泵 110 4 440支墩式双周边传动刮泥机 1.1 4 4.4污泥回流泵 128.41 1 128.41浓缩池刮泥机 0.65 2 1.3带式压滤机 1.5 2 3 合计 1676.55工业用电按每千瓦 0.5 元计，则年电耗费用为：E1=1676.55243650.5=734.33 万元/年工人工资 E2每个员工的平均年工资为 1.2 万元/年，则：E2=131.2=15.6 万元福利 E3每个员工的福利为 0.3 万元/年，则：E3=130.3=3.9 万元折旧提成费 E4E4=SP（元/ 年）式中：S 固定资产总值（基建总投资 固定资产形成率

34、， 90%）P综合折旧提成率，包括基本折旧率与大修费率，一般采用 6.2%所以 E4=10548.440.900.062=588.6 万元/年检修维护费 E5E5=S1%=10548.440.90.01=94.94 万元/年其他费用（包括行政管理费、辅助材料费）E 6E6=（E 1+E2+E3+E4+E5）10%=（734.33+15.6+3.9+588.6+94.94）10%=1437.3710%=143.74 万元 /年污水综合利用 E7假设每天污水重复利用 800 吨/天，一年就是：800365=292000 吨每吨按 0.8 元计，则：E8=29.20.8=23.36 万元/年5.3.2 单位污水处理成本T =（E 1+E2+E3+E4+E5 +E6-E8）（132000365 ）=（734.33+15.6+3.9+588.6+94.94+ 143.74-23.36）10 4（132000365）= 0.32 元/吨（注：各种土建费用和设备费用是根据以往的价格进行估算的，可能与目前的市价有一定的出入）