摘 要
本次毕业设计的题目为xx市某污水处理厂工艺设计——倒置AAO工艺。设计主要任务是根据该市污水性质、排污规模的要求完成污水处理厂初步设计和单项处理构筑物设计。
其中污水处理厂初步设计要完成设计说明书一份、污水处理厂总平面图一张及污水处理厂污水与污泥高程图一张；单项处理构筑物设计中，主要是完成主体处理构筑物平面图及剖面图及部分大图样。
该污水处理厂工程，规模为7万吨/日。
该污水处理厂的污水处理流程为：污水由市政排水管网经格栅由泵房提升进入到涡流沉砂池，进入倒置AAO反应池，进入辐流式二沉池，进入接触池，最后出水；污泥的流程为：从二次沉淀池池排出的剩余污泥进入回流污泥泵房，再由污水泵送入浓缩池，再进入储泥池，由浓缩污泥泵房提升送入污泥脱水间，最后泥饼外运处置。
污水处理厂处理后的出水优于国家污水综合排放标准（GB)中的二级标准。 所选择的倒置AAO工艺，具有良好的脱氮除磷功能。
关键词：倒置AAO工艺，脱氮除磷
I
ABSTRACT
The topic of this graduate design is about the design of the sewage treatment plant in the development area of economy and techonology in Da lian City. The technics of the plant is the inverted AAO process. The main task is the primary design of the plant and the shop drawing of the oxidation ditch pond.
The task of the primary design is that a design book、a plan of the plant、the high drawing of the treatment of sludge and sewage; In the single disposal build design, the harvest is that the section plane drawing、the plan and some part magnifying drawings of the inverted AAO process.
The construction of this plant is 70000 ton per day.
The process of the sewage in the plant is that: The sewage runs from pump house to sand sinking pond, enters the pond of sedimentation tank, enters disinfection pond, then enters calculation trough, at last lets out. The process of the sludge is that: Surplus sludge from the sedimentation tank enters concentration pond, enters digestion pong, then it is dehydrated, at last it is carried out of the plant.
The outlet water of the plant meets the level two of the National Sewage Discharge Standard (GB8978-1996).
There is an inverted AAO process prevents sludge from eapending, promots releasing phosphorus ,and strengthens anti-nitration.
Key words：The inverted AAO process, Taking off the nitrogen and the phosphorus
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目 录
摘 要 .............................................................. I ABSTRACT .......................................................... II 前 言 .............................................................. 1 第一部分 设计说明书 ................................................ 2 第一章 设计概论 .................................................... 2
1.1 设计任务 .................................................... 2 1.2 设计目的 .................................................... 2 1.3 设计要求 .................................................... 2 1.4 设计数据及材料 .............................................. 3 1.5 处理程度的计算 .............................................. 4 第二章 总体设计 .................................................... 5
2.1 工艺比较选择 ................................................ 5 2.2 主要生产构筑物工艺设计 ..................................... 16
2.2.1 格栅间 ............................................... 16 2.2.2 污水提升泵房 ......................................... 16 2.2.3 沉砂池 ............................................... 16 2.2.4 倒置AAO池 ........................................... 17 2.2.5 鼓风机房 ............................................. 17 2.2.6 二次沉淀池 ........................................... 17 2.2.7 接触消毒池 ........................................... 18 2.2.8回流污泥泵房 .......................................... 18 2.2.9 污泥浓缩池 ........................................... 18 2.2.10 脱水车间 ............................................ 19
第三章 污水处理厂总体布置 ......................................... 20
3.1 污水厂平面布置 ............................................. 20
3.1.1 污水处理厂平面布置的原则 ............................. 20 3.1.2 污水处理厂的平面布置 ................................. 22
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3.2 污水厂的高程布置 ........................................... 22
3.2.1 污水处理厂高程的布置方法 ............................. 22 3.2.2 本污水处理厂高程计算 ................................. 24
第四章 组织结构与人员编制 ......................................... 27 第五章 污水厂投资估算 ............................................. 28
5.1 土建部分 ................................................... 28 5.2 设备部分 ................................................... 29 5.3 总投资费用 ................................................. 29 5.4 经济效益分析 ............................................... 30 第二部分 设计计算书 ............................................... 31 第一章 设计流量 ................................................... 31
1.1设计规模 ................................................... 31 1.2 设计最大流量 ............................................... 31 第二章 格栅设计计算 ............................................... 32 第三章 泵房设计计算 ............................................... 35 第四章 沉砂池设计 ................................................. 36
4.1工作原理 ................................................... 36 4.2 设计数据 ................................................... 37 第五章 倒置AAO生物反应池设计计算 ................................. 39 第六章 二次沉淀池设计计算 ......................................... 50 第七章 接触消毒池设计计算 ......................................... 54
7.1 液氯消毒工艺设计计算 ....................................... 54 7.2 接触池设计计算 ............................................. 55 第八章 污泥浓缩池设计计算 ......................................... 56 结 语 ............................................................. 59 参考文献 .......................................................... 60 致 谢 ............................................................. 62
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前 言
在维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。
在中国尤其严重，中国是世界13个缺水国家之一，全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化；90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60%---70%是由于水污染造成的；对我国118个大中城市的地下水调查显示，有115个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40%。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。
我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染.
本设计为为xx市某新建污水处理厂进行工艺设计，设计水质为85%生活污水及15%工业废水，设计规模为70000m3d，出水要求达到国家二级排放标准。设计采用倒置AAO工艺，该工艺流程简单，运行控制方便，占地面积较小，出水水质优于二级排放标准，是目前应用较多的工艺。
通过本次毕业设计，我们将经受一次较为全面、严格的工程设计训练，熟悉污水处理厂工艺设计过程，了解现代工程设计计算方法，培养分析解决问题的能力，树立高度的工作责任感。
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第一部分 设计说明书
第一章 设计概论
1.1 设计任务
本次毕业设计的主要任务是完成xx市某污水处理厂倒置AAO工艺处理城市污水设计。工程内容包括：
1.污水处理厂方案的总体设计：通过调研收集资料，确定污水处理工艺方案；进行总体布局进行、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图。
2.进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计、设备选型，图中应有设备、材料一览表。
3.进行辅助建筑物(包括鼓风机房、泵房、加药间、脱水机房等)的设计：包括尺寸、面积、层数的确定；完成设备选型。
1.2 设计目的
随着城市经济的发展和人们生活水平的不断提高，对环境保护的意识越来越强，污水处理率日益成为城镇及区域环境保护的重要指标。本设计旨在使学生根据污水性质、排放规模、现实的城市条件和排放水域的要求，选择较适宜的城市污水处理工艺，达到排放标准或回用的水质要求。
1.3 设计要求
（1） 独立思考，独立完成；
（2） 完成主要处理构筑物的设计布置；
（3） 工艺选择、设备选型、技术参数、性能、详细说明；
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（4） 提交的成品：设计说明书、高程图、厂区平面布置图、主要构筑物（平、剖面）图。
1.4 设计数据及材料
（1） 设计规模：70000m/d.
（2） 废水来源：生活污水85％，生产废水15％。 （3） 设计进出水质：见下表
水质参数 CODCr(mg/L) BOD5(mg/L) SS(mg/L) 氨氮(mg/L) TP(以P计) (mg/L) （4） 气象资料 ① 气温资料（℃）：
年平均气温 年最低气温 年最高气温 温度在-10℃以下的天数 降雨量 3进水水质 650 330 350 30 6 出水水质 100 20 20 20 1 11℃ -20℃ 35℃ 75d 650mm 月平均气温 月平均最高气温 月平均最低气温 温度在0℃以下的天数 年蒸发量 5℃ 24℃ -5℃ 110d 200mm ②常年主导风向：WS； （5） 地质资料 污水处理厂处：
土壤性质 亚粘土
冰冻深度（m） 1 地下水位（在地表下）（m） 7 （6） 厂区规划地形图：厂区按整平地形考虑。距河500米，高差0.4米。
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（7） 厂区供电情况及其它问题：就近接入电源，设配电箱即可。
1.5 处理程度的计算
1. BOD5的去除率
??2 .CODcr的去除率
330?20?10000?93.900 330??3.SS的去除率
650?100?100%?84.6% 650??4.总氮的去除率
350?20?100%?94.3% 350出水标准中的氨氮为25mg/L，处理水中的总氮设计值取20mg/L，氨氮的去除率为：
??5.总磷的去除率
30?20?100%?33.3% 30??6?1?100%?83.34% 6
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第二章 总体设计
2.1 工艺比较选择
1. 处理工艺流程选择应考虑的因素
污水处理厂的工艺流程系指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的有机组合。
在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑各处理单元构筑物的形式，两者互为制约，互为影响。污水处理工艺流程的选定，主要以下列各项因素作为依据。
① 污水的处理程度； ② 工程造价与运行费用； ③ 当地的各项条件；
④ 原污水的水量与污水流入工程。
该污水处理厂日处理能力约7万吨,属于中等规模的污水处理厂。按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2 /O工艺、A/O工艺、倒置AAO工艺、SBR及其改良工艺、氧化沟工艺、以及水解好氧工艺、生物滤池工艺等。
由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。可供选取的工艺：A/O工艺，A2/O工艺，倒置AAO工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺。
2.适合于中型污水处理厂的除磷脱氮工艺
该污水处理厂要求对原水中的氮、磷有比较好的去除，应采用二级强化处理。根据《城市污水处理和污染防治技术政策》推荐，以及国内外工程实例和丰富的经验，比较成熟的适合中等规模具有除磷、脱氮的工艺有：A2 /O工艺，A/O工艺，倒置AAO工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟及其改良工艺。A/O工艺、A2 /O工艺、倒置AAO工艺、各种氧化沟工艺、SBR工艺这些从活性污泥法派生
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出来的工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的除磷脱氮工艺。
一. A2/O处理工艺(如下图所示)
内回流 厌氧 缺氧 好氧 污泥回流 二沉池 图1 Ａ/Ｏ工艺流程
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(1) A2/O处理工艺是Anaerobic－Anoxic－Oxic的英文缩写，它是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺是在厌氧－好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。
(2) A2/O工艺的特点： 优点：
① 厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；
② 在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。
③ 在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。
④ 污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。 缺点：
① 除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此 。
② 脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。
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③ 对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺氧反应池的干扰。
二、倒置AAO处理工艺
与常规A2/ O 工艺相比,倒置AAO 工艺省去了混合液内回流,适当加大了污泥回流比,其工艺流程如图1 所示。
短时初沉池 进水 来自沉砂池 超越管 缺氧 厌氧 二沉池 好氧 出水 剩余污泥 图2 倒置AAO 工艺流程
Fig. 1 Flow chart of inverted AAO process
根据进水水质不同，通过缩短初沉时间或者取消初沉池来满足倒置AAO工艺的需要：初沉时间的缩短,一方面使得沉砂池出水中的微生物和部分或全部有机物直接进入生化反应系统,增加了反应池进水的有机物总量,保证了脱氮除磷新工艺对碳源的需要,提高了化反应系统对氮、磷的去除效率;另一方面为微生物提供了良好的栖息场所,使系统的生物种类和数量都大幅度提高。
缺氧池、厌氧池配有搅拌设备,好氧池通过曝气维持供氧。三个工艺段的作用如下：缺氧段,微生物利用进水中有机物为碳源,使得回流污泥带来的硝态氮反硝化,形成N2 或NxOy 逸至大气中,达到脱氮目的；厌氧段,水中溶解氧和硝态氮结合氧均已消耗完毕处于厌氧状态,聚磷微生物利用胞内聚磷分解产生的能量吸收污水中的易降解COD ,同时释放磷酸盐;好氧段前段主要降解污水中的有机质并过量吸磷,到好氧区后段则BOD5大幅度降低,BOD5/TKN 值较低利于硝化菌的生长,主要进行硝化反应。缺氧段、厌氧段并无严格的界限,主要取决于工艺构筑物采用的形式和前置反硝化的效果。生化反应池较高的污泥浓度不仅从固定的生化反应池容积中争取到好氧池硝化所需要的反应容积,而且活性污泥絮体内部的缺氧微环境使得硝化和反硝化过程在曝气时段内就同步进行,从而为进一步提高系统的脱氮效率创造了条件。
倒置AAO 工艺具有以下特点:
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① 缺氧区位于工艺系统首端,优先满足反硝化碳源需求,强化了处理系统的脱氮功能;
②所有的回流污泥全部经过完整的厌氧释磷与好氧吸磷过程,具有“群体效应”,同时聚磷菌经过厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境,其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分利用,提高了处理系统的除磷能力;
③通过取消初沉池或缩短初沉池停留时间,不仅增加了系统脱氮除磷所需的碳源,而且提高了处理系统内的污泥浓度,强化了好氧区内的同步反硝化作用,进一步缓解了处理系统内的碳源矛盾,提高了处理系统的脱氮除磷效率;
④将常规A/ O 工艺的混合液回流系统与污泥回流系统合二为一组成了唯一的污泥回流系统,工艺流程简捷,运行管理方便,占地面积减少;
⑤与常规A2/ O 工艺相比,倒置AAO 工艺的流程形式和规模要求与传统法工艺更为接近,在老厂改造方面更具推广优势。
三、氧化沟工艺
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严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。 交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三
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沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。
氧化沟具有以下特点：
(1)工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。
(2)运行稳定，处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。 (3)能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。
(4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为20～30 d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。
(5)可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。
(6)基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3 -N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。
Carrousel原指游艺场中的循环转椅，如下图。为一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停的循环流动，采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装一个。靠近曝气器下游的区段为好氧区，处于曝气器上游和外环的区段为缺氧区，混合液交替进行好氧和缺氧，不仅提供了良好的生物
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脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。
Orbal 氧化沟，即“0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。
三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger公司创建，如上图。由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。原污水交替地进入两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝气转刷的利用率(达59%左右)，另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟流程简洁，具有生物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。
四、SBR工艺
SBR是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具
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有很大的灵活性。SBR池通常每个周期运行4-6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量的冲击负荷。
SBR工艺具有以下特点：
(1) SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。
(2) 处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中)，随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。
(3) 有较好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。
(4) 污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。
(5) SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。 (6) 其最大的缺点就是操作复杂，难以管理。首先，大部分SBR工艺采用间歇进水、排水，为实现连续进出水需在几个SBR反应器之间频繁切换；其次，SBR循环出现厌氧、好氧、缺氧环境，环境边界变化范围大，特定环境下优势菌属的生化反应是渐变和滞后的过程；此外，脱氮和除磷在同一反应器中进行，相互之间的影响在所难免。
3. 适合于中型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较
上述适合于中型污水处理厂的除磷脱氮工艺比较多，为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对上述适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺进行经济技术比较。
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表2-1 适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较
工艺名称 氧化沟工艺 1.处理流程简单，构筑物少，基建费用省；2.处理效果好，有稳定的除P脱N功能；3.对高浓度的工业废水有很大稀释作用；4.有较强的抗冲击倒置AAO工艺 1．较A2O工A2O工艺 1.具有较好SBR工艺 1.流程十分艺省却了污泥的除P脱N功能；简单；2.合建式，内回流系统，节2. 具有改善污占地省，处理成本省了投资及运泥沉降性能的作底；3. 处理效果行费用；2.可设用的能力，减少好，有稳定的除P短时初沉池或的污泥排放量；脱N功能；4.不需不设；3.不设污3.具有提高对难要污泥回流系统泥消化池；4.降解生物有机物和回流液；不设专负荷能力；5.能处 出厂污泥含磷去除效果，运行门的二沉池；5.除理不容易降解的有优 点 机物；6.污泥生成量少，污泥不需要消化处理，不需要污泥回流系统；7.技术先进成熟，管理维护简单；8.国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验；9.对于中小型污水厂投资省，成本底；10.无须设初沉池，二沉池。 量高，肥效高。效果稳定；4.技磷脱氮的厌氧，缺5.工艺简单，运术先进成熟，运氧和好氧不是由行操作容易。6. 行稳妥可靠；5.空间划分的，而是国内工程实例管理维护简单，由时间控制的。 多，容易获得工运行费用低；6程设计和管理沼气可回收利用经验；8.与常规7.国内工程实例A2O工艺相比，多，容易获得工流程形式和规程设计和管理经模要求与传统验。 法工艺更为接近，在老厂改造方面更具推广优势。 12
1.周期运行，1存在活性1.处理构筑1.间歇运行，对自动化控制能力污泥法的一些物较多；2，污泥对自动化控制能要求高；2.污泥稳通病，如低温条回流量大，能耗力要求高；2.污泥定性没有厌氧消化件下系统硝化高。3. 用于小型稳定性没有厌氧缺 点 稳定；3.容积及设功能将大幅度水厂费用偏高；消化稳定；3.容积备利用率低；4.脱降低；2.C/N与4.沼气利用经济及设备利用率低；氮效果进一步提高C/P值过低时除效益差。 需要在氧化沟前设磷脱氮效果将厌氧池。5.占地面受到影响。 积大。 综上所述，可得比较适合本污水处理厂的工艺是倒置AAO工艺。因为这种工艺具有较好的除磷脱氮功能；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥可靠；管理维护简单，运行费用低；国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验技术先进成熟，最为重要的是该工艺总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建费用，占地面积相对较小，在市场经济的形势下，寸土寸金，该工艺无疑具有非常大的吸引力。
4.倒置AAO法同步脱氮除磷工艺的原理：
倒置AAO生物反应池分为三个部分，即缺氧池、厌氧池、好氧池。缺氧池、厌氧池配有搅拌设备,好氧池通过曝气维持供氧。三个工艺段的作用如下：缺氧段,微生物利用进水中有机物为碳源,使得回流污泥带来的硝态氮反硝化,形成N2 或NxOy 逸至大气中,达到脱氮目的；厌氧段,水中溶解氧和硝态氮结合氧均已消耗完毕处于厌氧状态,聚磷微生物利用胞内聚磷分解产生的能量吸收污水中的易降解COD ,同时释放磷酸盐;好氧段前段主要降解污水中的有机质并过量吸磷,到好氧区后段则BOD 大幅度降低,BOD/TKN 值较低利于硝化菌的生长,主要进行硝化反应。缺氧段、厌氧段并无严格的界限,主要取决于工艺构筑物采用的形式和前置反硝化的效果。生化反应池较高的污泥浓度不仅从固定的生化反应池容积中争取到好氧池硝化所需要的反应容积,而且活性污泥絮体内部的缺氧微环境使得硝化和反硝化过程在曝气时段内就同步进行,从而为进一步提高系统的脱氮效率创造了条件。
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4.变水位运行，电耗增大；5除磷脱氮效果一般。 表2-2 倒置AAO工艺的主要运行参数
Tab. 1 Main operating parameters of inverted AAO process
运行参数 缺氧区水力停留时间（h） 厌氧区水力停留时间（h） 好氧区水力停留时间（h） 污泥回流比 R 泥龄 SRT（d） 好氧区溶解氧DO（mg/L） 污泥负荷 常温 低温 取值 2.0～4.0 2.0～4.0 6.0～10.0 1.5～2.5 8～20 1.5～2.0 ＜0.15 ＜0.10 5～7 4.0 4.0 ?kgBOD5?kgMLSS?d?? 污泥浓度 (g/L) 传统活性污泥法老厂改造 常规A2O工艺污水厂改造 新建污水厂
选定核心构筑物后,本设计的工艺流程也就相应确定了。污水、污泥处理工艺流程见下图。
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城市污水 格栅外事、运故泵栅渣 处超房理 越管 砂沉水砂分池离 器砂渣 倒鼓干泥外运 置AAO风机脱池房 水上间 清液储至泥厂池配 内水污井 水二管次 沉污淀泥污池 加氯消毒 浓泥缩泵池房 上接清触液消至毒厂池 内污水管 出水 15
2.2 主要生产构筑物工艺设计
2.2.1 格栅间
平面尺寸：长?宽=6.0米?8.0米，地下深1.489米，为钢筋砼结构，格栅间内设两道机械格栅。机械格栅宽2.03米，高1.00米，栅条间隙20毫米，安装倾角60°。选用2台BLQ－Y型格栅除污机，每台过水流量为45144 m3/d。 2.2.2 污水提升泵房
泵房采用半地下室钢筋砼结构，平面尺寸：长?宽=8.00米?16.60米，地下埋深3.13米，采用立式污水泵抽升污水，泵房内设五台型号为300QW900—8—37的立式污水泵(四用一备)。单泵流量为900米3/小时，扬程为8.0米，转速980转/分，电机功率37千瓦。
每台泵出水管上设微阻缓闭止回阀，起吊设备采用电动单梁起重机，最大起重量为3吨。 2.2.3 沉砂池
沉砂池采用了佩斯塔（pista）沉砂池(分两组设2池)，单池直径为3.66 m、池深为3.04 m，用砂泵直接从砂斗底部经吸水管排砂，由两座沉砂池排出的泥砂经2台国产的砂水分离器处理后外运处置。
涡流沉砂池利用水力涡流，使泥沙和有机物分开，以达到除砂目的。污水从切线方向进入圆形沉砂池，进水渠道末端设一跌水槛，使可能沉积在渠道底部的砂子向下滑入沉砂池；还设有一个挡板，使水流及砂子进入沉砂池时向池底流行，并加强附壁效应。在沉砂池中间设有可调速的桨板，使池内的水流保持循环。桨板、挡板和进水水流组合在一起在沉砂池内产生螺旋状环流（如图示），在重力作用下，使砂子沉下，并向池中心移动，由于越靠中心水流断面越小，水流速度逐渐加快，最后将沉砂落入砂斗。而较轻的有机物，则在沉砂池中间部分与砂子分离。池内的环流在池壁处向下，到池中间则向上，加上桨板的作用，有机物在池中心部位向上升起，并随着出水水流进入后续构筑物。
佩斯塔沉砂池除砂效率大于95％（砂粒≥0.297ｍｍ），有机物分离效率大
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于95％，大于钟式沉砂池。 2.2.4 倒置AAO池
倒置AAO生物池分两组(共2座)，污泥负荷N?0.15kgBOD5?kgMLSS?d?，污泥浓度为4.0 g／L，单池平面尺寸为49.0 m×49.1m(不包括隔墙厚度)，池深为5.0 m(有效水深为4.0 m)，每池分三区即缺氧区、厌氧区及好氧区，缺氧区设1台、厌氧区设2台进口潜水搅拌机，单台搅拌机的功率为2.3 kW。好氧区设有1397个PBP橡胶盘形微孔曝气器，曝气量为2~15m3/(h?个)。每池设有2根进气总管，每根总管设有1个进口电动空气调节蝶阀(用于调节供氧量)。充氧方式采用高效的鼓风微孔曝气、智能化的控制管理，这大大提高了氧的利用率，在确保常规二级生物处理效果的同时，经济有效地去除了氮和磷。 2.2.5 鼓风机房
鼓风机房与全厂的变配电间合建，其平面尺寸为40.0m×15.0 m。机房内设4台进口单级离心鼓风机(型号为KA22S—GL225，电机功率为500 kW )，该机带有可调节扩散器，风量调节范围为额定流量的45％ ～100％ ，风机控制系统可根据生物池内的溶解氧含量自动调节单机的送风量及机组开启台数，实现了生物池充氧系统的智能化控制管理，使整个生物处理系统得以经济、正常地运行。该风机具有整机体积小、能耗低、效率高、噪声小等特点，随机配有进、出口空气消音器，进口配有空气过滤器。风机房内还设有1台国产10 t电动单梁起重机用于设备的安装及维护。 2.2.6 二次沉淀池
二次沉淀池分为两组共两座,每组规模为35000 m3/d。
二沉池采用周边进水、周边出水幅流式沉淀池，每座池内径42 米，池周边水深5.8 米，为半地下式钢筋砼结构。表面负荷1.4(m3/(m2?h)),停留时间为2.0小时,有效水深5.5米,另加超高0.3米,，缓冲层0.3米，底斜坡0.2米，泥斗原设为1.8米，二沉池总高为8.1米。出水采用双侧三角堰板出水，堰上负荷为0.47升/秒。两座池共用一座三套筒式配水井，配水井井面面积11.5
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米2。
每座二沉池上设1台进口全桥式刮泥机，旋转速度1.5转/时。 2.2.7 接触消毒池
接触池设两座，每座长45米，宽10米，分四格，每格2.5米。由于液氯消毒效果好且运转成本低、技术成熟、投配设备简单且有后续消毒作用，故出水选用液氯消毒。加氯间和氯库合建，加氯间内设两台加氯机及其配套投加设备，一台水加压泵。氯库中设8只氯瓶，容量为1000kg/只，氯瓶分两排布置，设4台称量氯瓶质量的液压磅秤。为搬运氯瓶方便，氯库内设CD12—6D单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶上方，并通到氯库大门外。
氯库外设事故池，池中长期贮水，水深1.5米。加氯系统的电控柜、自动控制系统均安装在值班控制室内。为方便观察巡视，值班室与加氯间设大型观察窗及连通的门。
加氯间设一台T30—3通风轴流风机，配电功率0.4kw，并安装1台漏氯探测器。
2.2.8回流污泥泵房
泵房内设有回流污泥泵和剩余污泥泵，均采用进口潜污泵。采用半地下室钢筋砼结构，平面尺寸：20.0米×10.3米，地下埋深1.8米。泵房内设两台回流污泥泵，最大回流比为200%。泵(型号300QW900-8-37)流量1300米3/时，扬程6.5米，转速980转/分，电机功率37千瓦，效率76%。泵房内还设有两台剩余污泥泵，单台流量400m3/h，扬程10.0m，转速1470转/分，电机功率18.5千瓦，效率81.2%。 2.2.9 污泥浓缩池
处理厂每日排放剩余污泥量2475.67m3，进入浓缩池污泥含水率99.4%，浓缩后含水率97%。设浓缩池2座，每座池内径18.0米，有效水深3.125米，缓冲层高0.3米，斜坡底高0.39米，斗高1.0米，超高0.4米，池总高5.215米，采用半地下式钢筋砼结构。每座池内设1台进口浓缩机桥，旋转直径18.0米，
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转速0.05转/分。浓缩池内径浓缩后的污泥重力自流至脱水车间进行脱水，上清液则排入厂内污水管格栅前集水井内。 2.2.10 脱水车间
每日由浓缩池来的干泥泥量为4109.8kg，含水率97%，污泥体积661m3/d，污泥经压滤脱水后，含水率为80%，脱水后的污泥外运。脱水车间内设2台3米宽滚压带式压滤机，一用一备，另预留一台机组位置，单台处理能力230kg干泥?m?h?，两台机组每天工作12小时。车间内另设有与压滤机配套的单螺杆污泥投配泵2台，与两台滚压带式压滤机一一对应。单台流量21.4(m3/h)，扬程15m；混凝剂选用聚丙烯酰胺，投加量为0.35％（污泥干重），脱水机房每日工作为三班制选用两个容积为3.0m3的药箱，配置两台JBK型反应搅拌机，桨叶直径d=1200mm,功率P=0.75kw，桨板外缘线速度5～6m/min，聚丙烯酰胺投加浓度为0.1％，故选用两套在线稀释设备，包括两台水射器和两台流量计量仪，以及配套的调节控制阀件。聚丙烯酰胺药剂的投加采用单螺杆泵，共两台，一台备用，投加流量为225L/h。另选用两台离心清水泵，一用一备。
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第三章 污水处理厂总体布置
3.1 污水厂平面布置
3.1.1 污水处理厂平面布置的原则
1、处理单元构筑物的平面布置
处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：
(1) 功能分区明确，管理区、污水处理区及污泥处理区相对独立。 (2) 构筑物布置力求紧凑，以减少占地面积，并便于管理。 (3) 考虑近、远期结合，便于分期建设，并使近期工程相对集中。 (4) 各处理构筑物顺流程布置，避免管线迂回。
(5) 变配电间布置在既靠近污水厂进线，又靠近用电负荷大的构筑物处，以节省能耗。
(6) 建筑物尽可能布置为南北朝向。
(7) 厂区绿化面积不小于3O％，总平面布置满足消防要求。 (8) 交通顺畅，使施工、管理方便。
厂区平面布置除遵循上述原则外，还应根据城市主导风向，进水方向、排水方向，工艺流程特点及厂区地形、地质条件等因素进行布置，既要考虑流程合理，管理方便，经济实用，还要考虑建筑造型，厂区绿化及与周围环境相协调等因素。
2、管、渠的平面布置
厂区主要管道有污水管道、污泥管道、超越管道、雨水管道、厂区污水管及电缆管线等，设计如下：
(1)污水管道
污水管道为各污水处理构筑物连接管线及厂区污水管道，管道的布置原则是线路短，埋深合理。厂区污水管道主要是排除厂区生活污水、生产污水、清
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洗污水、构筑物数量大，厂区污水经污水管收集后接入厂区进水管，与进厂污水一并处理。
(2)污泥管道
污泥管道主要为二沉池出泥管，污泥泵房出泥管以及脱水机房污泥管。管道设计时考虑污泥含水率相对较低的特点，选择适当的管径及设计坡度以免淤积。
(3)事故排放管
在泵房格栅前设置事故排放管，一旦格栅或水泵发生故障以及需检修时，关闭格栅前后闸门，进厂污水可通过事故排放管溢流临时排入河流。
(4)超越管
主要在进水泵房后设事故超越管（直接排放），以便在后续构筑物发生事故时污水能顺利排入河流。
(5)雨水管道
为避免产生积水，影响生产，在厂区设雨水排放管，厂区雨水直接排入河流。
(6)电缆管线
厂内电缆管线主要采用电缆沟形式敷设，局部辅以穿管埋地方式敷设。 3.厂区道路，围墙设计
为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为12米和6米，次要道路为3～4米，道路转弯半径一般均在6米以上。道路布置成网格状的交通网络。每个建、构筑物周边均设有道路。路面采用混凝土结构。
4、辅助建筑物
污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、办公楼、宿舍楼、变电所、机修车间、仓库、食堂等。他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。其建筑面积大小应按具体情况与条件而定。
有可能时，可设立试验车间，以不断研究与改进污水处理技术。辅助构筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。
在污水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水
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处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。
5、本设计污水处理厂的平面布置
根据污水处理厂平面布置的原则，本设计污水处理厂的平面布置采用分区的方法，共分三区：厂前区（生活区）、污水处理区、污泥处理区。
（1）厂前区布置：设计力争创造一个舒适、安全、便利的条件，以利于工作人员的活动。设有宿舍楼、办公楼、食堂、车库、维修车间及传达室等。建筑物前留有适当空地可作绿化用。办公楼前设花坛一座，以美化环境。大门左右靠墙两侧设绿化带。
（2）水区布置：设计采用“一”型布置，其优点是布置紧凑、分布协调、条块分明。同时对辅助构筑物的布置较为有利。
（3）泥区布置：考虑到空气污染，将泥区布置在夏季主导风向的下风向，同时，远离人员集中地区。脱水机房接近厂区后门，便于污泥外运 3.1.2 污水处理厂的平面布置
污水处理厂东侧为河流。在厂区平面布置及高程布置时，主要根据各构筑物的功能和流程的要求，结合厂址地形、地质条件、进出水方向的可能来进行布置。在平面布置中根据进水方向，在进厂污水管道经格栅进入污水进水泵房，而根据排放水体方向及考虑夏季主导风向将污水处理构筑物依其流程由西向东布置,形成处理厂生产区 ,全厂的行政管理中心办公楼则位于进厂大门的西侧,仓库、机修车间则为厂区东南侧,厂区绿化用地较多,可改善厂内卫生条件。在高程布置上，处理构筑物标高仅按处理后污水能自然排出为前提，使进厂污水泵房扬程最小，节省运行费用。
3.2 污水厂的高程布置
3.2.1 污水处理厂高程的布置方法
(1)选择两条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。 (2)以污水接纳的水体的最高水位为起点逆污水处理流程向上计算。 (3)在作高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程积极配合。
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污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，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，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。
为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以重力流考虑为宜(污泥流动不在此例)。为此，必须精确的计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：
(1)污水流经各处理构筑物的水头损失。在作初步设计时可按下表所列数据估算。但应当认识到，污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生在进口和出口和需要的跌水(多在出口处)，而流经构筑物本身的水头损失则很小。
表3-1 各构筑物水头损失
【9】
构筑物名称 格栅 沉砂池 沉淀池：平流 竖流 辐流 水头损失(cm) 10～25 10～25 20～40 40～50 50～60 构筑物名称 双层沉淀池 曝气池污水潜流入池 污水跌水入池 接触池 配水井 水头损失(cm) 10～20 25～50 50～150 10～30 10～20 (2)污水流经连接前后两处构筑物管渠(包括配水设备)的水头损失。包括沿程与局部水头损失。
(3)污水流经量水设备的水头损失。
在对污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：
a、选择一条距离最长，水头损失损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。
b、计算水头损失时，一般应以近期最大流量(或泵的最大出水量)作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。
c、设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高
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水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时要考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。
d、在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少抽升的污泥量，在决定污泥干化场、污泥浓缩池，消化池等构筑物高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其它构筑物的可能。 3.2.2 本污水处理厂高程计算
本设计处理后的污水排入处理厂东侧河流水位后，河流水位接近厂区高程，故以该河流水位作为起点，逆流向上推算各水面高程：
1. 各处理构筑物间连接管渠的长度：
表3-2 各构筑物间连接管渠长度表
管渠名称 出厂管入河 配水井与接触池 配水井与二沉池 二沉池至配水井 长度(m) 542.78 48.72 4.18 3.76 管渠名称 配水井至好氧池 缺氧池至沉砂池 沉砂池至泵房 泵房至格栅 长度(m) 56.46 8.94 32.03 8.71 2.污水处理部分高程计算： 河边水位：-0.4m 跌水位：1.3m 总出水口水位：0.9m
出水厂管总损失：0.0007×542.78×1.2=0.456m 接触池合水处水位水位：1.356m
接触池出水支管损失：0.0016×63.57×1.2=0.122m 接触池出水口水位：1.478m 自由跌水：0.10m 接触池池中水位：1.578m 接触池局部损失：0.20m
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接触池进水水位：1.778m
接触池进水支管损失；0.0016×5.4×1.2=0.01m 接触池进水分水处水位：1.788m
配水井至接触池分水处损失：0.0017×43.32×1.2=0.088m （配水井至接触池）配水井出水口水位：1.876m 配水井局部损失：0.10m
（二沉池至配水井）配水井进水口水位：1.976m 二沉池至配水井损失：0.0021×3.76×1.2=0.009m 二沉池出水口水位：1.985m 自由跌水：0.10m 二沉池池中水位：2.085m 二沉池局部损失：0.60m 二沉池进水水位：2.685m
配水井至二沉池损失：0.001×4.18×1.2=0.005m （配水井至二沉池）配水井出水口水位：2.690m 二次沉淀池进水管总损失：0.001231×9.75=0.012m 配水井局部损失：0.10m 配水井进水井口水位：2.790m 配水井进水口自由跌水：0.20m 配水井进水剩余水头：0.10m 配水井进水口水位：3.090m
好氧池出水合水处至配水井损失：0.0007×56.46×1.2=0.047m 好氧池出水合水处水位：3.137m
好氧池出水口至合水处损失：0.0008×64.1×1.2=0.062m 好氧池出水口水位：3.199m 自由跌水：0.10m 好氧池池中水位：3.299m 好氧池局部损失：0.40m 厌氧池池中水位：3.699m 厌氧池局部损失：0.15m
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缺氧池池中水位：3.849m 缺氧池局部损失：0.10m 缺氧池进水水位：3.949m
缺氧池进水分水处至缺氧池损失：0.0008×5.22×1.2=0.005m 缺氧池进水分水处水位：3.954m
涡流沉砂池至缺氧池进水分水处损失：0.0006×8.94×1.2=0.006m 沉砂池出水水位：3.960m 自由跌水：0.10m 沉砂池池中水位：4.06m 沉砂池局部损失：0.20m 沉砂池进水水位：4.26m
泵房至沉砂池损失：0.0017×32.03×1.2=0.065m 泵房出水水位：4.325m 市政污水总管进水水位：-1.0m
进水至格栅损失：0.0017×43.42×1.2=0.089m 格栅进水水位：-1.089m 格栅局部损失：0.103m 格栅出水水位：-1.192m
格栅至泵房损失：0.0017×8.71×1.2=0.018m 泵房进水水位：-1.21m (高程布置图见附图)
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第四章 组织结构与人员编制
人员编制系参考国家有关规定及可行性研究报告，并参照国内已运行的污水处理厂的经验提出的，由于本厂自动化程度高，使劳动定员大大减少。人员编制见表4-1。在确定具体岗位人数时可根据实际情况加以调整。
为提高污水处理厂的管理水平，对厂内的机关、工段、独立班等部门进行电脑联网。应用专业管理软件管理整个网络，可在网络内收发电子邮件、查询生产、实验数据，并将对设备、仓库、人事、财务、图片资料进行电脑管理，使污水处理厂达到先进的管理水平。
表4-1 污水厂人员编制
序号 人员分类 行政管理部 班次 每班人数 人数 4 1 厂长 办公室、人事财务 副厂长兼总工(生产技术) 生产技术部 2 格栅、泵房、沉砂池、生化池 中心控制室 脱水机房 生产辅助部 化验室 3 维修 保卫 车队 4 总计 1 1 1 1 2 1 1 2 1 12 3 3 3 2 1 1 6 3 3 12 1 1 3 1 2 2 2 2 28 2 2 6 2 27
第五章 污水厂投资估算
5.1 土建部分
表5-1 土建部分投资估算表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 构筑物名称 建筑物尺寸 B×L×H(m)或D,H(m) 8.0×6.0×4.3 16.6×8.0×9.5 3.0×10.0×2.5 D=3.66 H=3.04 49.1×49×5.0 D=42 H=7.17 10×45×2.5 D=18.0 H=5.2 10.3×20×4 4×3.6×4 20.0×10×10 15×40×5.0 14.1×7.0×8.0 16×23×5.0 14×27×10.0 16×35×5.0 16×45×12 5×4×3.5 单价 元/m3 570 300 300 300 300 300 300 120/m 120/m 150/m 100/m 100/m 100/m 130/m 2222222 投资 （元） 20000 50000 42750 100000 7217700 5960172 675000 793943 247200 17280 120000 210000 104310 112600 195400 163000 564720 10000 备注 数单量 位 格栅间 提升泵房 集水间 沉砂池 倒置AAO池 二沉池 接触消毒池 污泥浓缩池 1 座 1 座 1 座 2 座 2 座 2 座 2 座 2 座 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 钢筋混凝土结构 框架结构 框架结构 框架结构 框架结构 框架结构 框架结构 框架结构 砖混结构 回流污泥泵房 1 座 浓缩污泥泵房 1 座 脱水车间 鼓风机房 加氯间 食堂 宿舍楼 机修间 办公楼 门房 小计 1 座 1 座 1 座 1 座 1 座 1 座 1 座 2 座 16604075(元)
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表5-2 厂区总图部分投资估算表
序号 1 2 3 4 名称 土建 厂区设施 厂区绿化 单价（/100㎡） 4200 投资估算(元) 5141850 100000 100000 备注 小计：5341850(元) 5.2 设备部分
表5-3设备部分投资估算表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 合计 名称 格栅除污机 鼓风机 带式压滤机 泵 加氯设备 泄氯吸收装置 管阀 管配件 变配电设备 数量 1 4 2 2 1 2 单位 套 台 台 台 套 套 套 套 套 投资（元） 400000 1000000 300000 1500000 300000 100000 3000000 500000 250000 备注 外购及配套 外购及配套 外购及配套 外购及配套 外购及配套 外购及配套 外购及配套 外购及配套 外购及配套 7350000 (元) 5.3 总投资费用
其他
安装费5% ， 7350000×5％＝367500
设计费2%， (16604075+5341850+7350000+367500)×2%=29663425 税费3.413%, (16604075+5341850+7350000+367500+29663425)×3.413％=2024825
合计W=59326850+2024825＝61351675元，约6135.2万元。（征地费用另计）。
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5.4 经济效益分析
1 、每立方米污水征收处理费用 每吨污水征收处理费
w1=0.5
元,则每天征收费用为
W1?w1?Q?0.5?7?104?35000元
2、 污水厂运营成本 ①运行电费:
总装机功率为2000KW,实际运行1600KW,当地电价w2=0.5元/度. 每天运行电费W2?w2?W?0.5?1600?24?19200元 ②药剂费:
液氯投加量为7mg/L,则每天投加490Kg. 聚丙烯酰胺PAM，投加量为污泥干重的0.001 药剂费折合成w3=0.08元/吨
每天运行药剂费用W3?w3?Q?0.08?7?104?5600元 ③运行管理人员工资费用
人均工资1600元/月,折合污水处理费
w4?28?16007?104?30?0.021元 每天人员工资W4?w4?Q?0.021?7?104?1493元 ④ 设备折旧和维修费用
设备折旧和维修用折算成每吨污水0.01元
每天的折旧和维修费用为 W5?w5?Q?0.01?7?104?700元 ⑤总运行费用为
W??W2?W3?W4?W5?19200?5600?1493?700?26993元.
3 、年收益
污水处理厂每天的收益为W?W1?W??35000?26993?8007元 年收益为W?8007?365?2922555元 4 、年可收回成本进入投资回报期。
N=
Ww? 6135.2292.26?21.0年 30
第二部分 设计计算书
第一章 设计流量
1.1设计规模
本设计设计规模Q=70000m/d,属中型污水处理厂（5万～10万m/d），这种设计流量一般用来计算污水厂的栅渣量、沉砂量、年抽升电量、耗药量、处理总水量、总泥量等。
3
3
1.2 设计最大流量（m3/h或L/s）
污水厂进水管设计用此流量，污水厂各构筑物（另有规定除外）及厂内管渠都应满足此流量。由设计流量乘以总变化系数而得到设计最大流量。设计最大流量用来计算各构筑物工艺尺寸及厂内管道的大小。
（1）总变化系数的确定
Kz=2.7Q0.11 （式1-1）
Q =70000 m3/d=2916.67 m3/h=810.2L/s 代入可得 Kz=2.770000（2）设计最大流量的确定
Qmax=2916.67×1.29=3762.5( m3/h) =810.2×1.29=1045.16(L/s)
0.11=1.29
31
第二章 格栅设计计算
2.1 已知条件
设计平均流量Q=810.2L/s=0.81 m3/s， 总变化系数Kz=1.29
2.2设计计算
（1） 栅槽宽度 ① 栅条的间隙数n,个
n=
Qmaxsin? （式2-1）
bhv式中 Qmax——最大设计流量，m3s； a——格栅倾角，（°），取α=60°； b——格栅间隙，m,取b=0.02 m； n——栅条间隙数，个；
h——栅前水深，m，取h=0.4 m； v——过栅流速，m/s，取v=0.9 m/s
215001000 图1 格栅计算示意
32
格栅设两组，按两组同时工作设计。 即： Q=Qmax/2
1.045?Sin60??67.5?68?个? 则： n=
2?0.02?0.4?0.9② 栅槽宽度 B
栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.2m； 设栅条宽度 S=10mm (0.01m)
则栅槽宽度 B=S(n-1)+bn+0.2 （式2-2） =0.01×(68-1)+0.02×68+0.2 =2.23 (m) (2) 通过格栅的水头损失 h1
① 进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B1=1.5m，其渐宽部分展开角度?1?20?，进水渠道内的流速为0.73m/s。
L1?B?B12.23?1.5??1.00?m? （式2-3）
2tan?12tan20?② 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2,m
L2?L11.00??0.5?m? 22③ 通过格栅的水头损失h1,m
h1?h0k （式2-4）
v2?S?h0??sin?,????? （式2-5）
2g?b?式中 h1——设计水头损失，m；
h0——计算水头损失，m；
43g——重力加速度，ms2；
k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采
用3；
?——阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计
算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐边距形断面，
??2.42。
33
?S?h1?h0k?????b?43v2sin?k 2g?0.01??2.42???0.02??=0.103 （m）
（3）栅后槽总高度H，m 设栅前渠道超高 h2?0.3m
430.92?sin60??3 19.6H?h?h1?h2?0.4?0.103?0.3?0.803?m??0.8?m?
（4）栅槽总长度 L, m
L?L1?L2?1.0?0.5?H1 tan?式中，H1为栅前渠道深，H1?h?h2，m。
L?1.0?0.5?1.0?0.5?0.4?0.3
tan60?=3.404（m）
（5）每日栅渣量 W，m3d
W?86400QmaxW1 (式2-6)
1000kzm3103m3污水，W1?0.10～式中， W1为栅渣量，格栅间隙为16～25mm时，
0.05m3103m3污水。格栅间隙为30～50mm时，W1=0.03～0.1m3103m3污水。本设计格栅间隙为20mm ,取W1=0.07m3103m3污水。
W?86400?1.045?0.08?2.8?m3d??0.2?m3d?
2?1000?1.29采用机械清渣。
34
第三章 泵房设计计算
3.1设计要点
（1）泵站形式：(自灌式)考虑到场地地形、地势及水量采用半地下式方形泵站。
（2）选泵原则：根据流量、扬程选择污水泵。
3.2 设计参数选定
设计流量：Qmax=1045L/s，泵房工程结构按最大流量设计,考虑选取5台潜水排污泵(四用一备)，则每台流量为：1045?4?261.25L/s?940.5m3/h。
集水池容积采用相当于一台水泵的6min的流量，即：
W?261.25?60?6?94.05?m3?
10003.3 泵房设计计算
采用倒置AAO工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入涡流沉砂池，然后自流通过倒置AAO池、接触池，最后由出水管道排入厂东边的河流。
各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。
污水提升前水位-1.21m(既泵站吸水池最底水位),提升后水位4.325 m(即出水口水面标高)。
所以，提升净扬程Z=4.325－（－1.21）=5.535m 水泵水头损失取2.0m 从而需水泵扬程H=Z+h=7.535m
再根据设计流量1045L/s=3762m3/h，采用5台QW系列污水泵，单台提升流量940.5m3/h。采用QW系列潜水污水泵(300QW900-8-37)5台，四用一备。该泵提升流量900m3/h，扬程8m，转速980r/min，功率37kW。
占地面积为8?16.6=132.8m2，高9.54m,泵房为半地下式，地下埋深3.13m。
35
第四章 沉砂池设计
由于本设计采用倒置AAO工艺，市政污水经沉砂池直接进入倒置AAO反应池，故不宜采用曝气沉砂池。通过对平流式沉砂池、竖流式沉砂池、钟式沉砂池及涡流式沉砂池进行优缺点比较分析，最终选择佩斯塔（Pista）涡流式沉砂池。
4.1工作原理
涡流沉砂池利用水力涡流，使泥沙和有机物分开，以达到除砂目的。污水从切线方向进入圆形沉砂池，进水渠道末端设一跌水槛，使可能沉积在渠道底部的砂子向下滑入沉砂池；还设有一个挡板，使水流及砂子进入沉砂池时向池底流行，并加强附壁效应。在沉砂池中间设有可调速的桨板，使池内的水流保持循环。桨板、挡板和进水水流组合在一起在沉砂池内产生螺旋状环流（如下图示），在重力作用下，使砂子沉下，并向池中心移动，由于越靠中心水流断面越小，水流速度逐渐加快，最后将沉砂落入砂斗。而较轻的有机物，则在沉砂池中间部分与砂子分离。池内的环流在池壁处向下，到池中间则向上，加上桨板的作用，有机物在池中心部位向上升起，并随着出水水流进入后续构筑物。
水流水流砂的路线砂桨板砂水流出水砂浆剖面平面砂的路线进水图2 涡流沉砂池水砂流线图
36
4.2 设计数据
（1） 沉砂池水力表面负荷为200m3/m2·h,水力停留时间约为20至30s； （2） 进水渠道直段长度应为渠宽的7倍，并且不小于4.5m，以创造平稳的进水条件；
（3） 进水渠道流速，在最大流量的40％～80％情况下为0.6～0.9m/s，在最小流量时大于0.15 m/s；但最大流量时不大于1.2 m/s。
（4） 出水渠道与进水渠道的夹角大于270°，以最大限度的延长水流在沉砂池内的停留时间，达到有效除砂目的。两种渠道均设在沉砂池上部以防扰动砂子。
（5） 出水渠道宽度为进水渠道的2倍。出水渠道的直线段长度要相当于出水渠的宽度。
（6） 沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板或巴氏计量槽，以便保持沉砂池内所需的水位。
该沉砂池采用砂泵排砂。佩斯塔沉砂池除砂效率大于95％（砂粒d≥0.297mm），有机物分离效率大于95％，优于钟式沉砂池。
根据设计流量Q=7万m3d，设计选用两套佩斯塔沉砂池并联使用，其规格见下表。
设计流量（?104m3d） 沉砂池直径 （m） 3.5 3.66 沉砂池深度 （m） 1.52 砂斗直砂斗深驱动机桨板转速径（m） 度（m） 构 （kW） （r/min） 1.52 2.03 0.75 14
37
出水进水进水跌水槛钢挡板水流方向偏心塞阀平面
钢挡板4个桨板2块钢板进水跌水槛吸水管部分剖面
图3 佩斯塔沉砂池结构图
38
第五章 倒置AAO生物反应池设计计算
5.1已知条件
03d（不考虑变化系数）（1） 设计流量 Q?7000m。
（2） 设计进水水质 COD?650mgL；BOD5浓度S0?330mgL；TSS
浓度X0?350mgL；VSS?245mgL
NH3?N?30mgL；TP?6mgL。
?MLVSS??0.7?；TN?43mgL；??MLSS?（3） 设计出水水质 COD?100mgL；BOD5浓度Se?20mgL；TSS浓度Xe?20mgL；TN?25mgL；NH3?N?20mgL；TP?1mgL。
5.2设计计算 (污泥负荷法)
（1） 判断可否采用倒置AAO法
COD650??15.1?8 TN43TP6??0.02?0.06 BOD5330符合要求。
（2） 有关设计参数
① BOD5污泥负荷N?0.15kgBOD5?kgMLSS?d?。 ② 回流污泥浓度XR=6000mgL。 ③ 污泥回流比R=200％。 ④ 混合液悬浮固体浓度X?3R2XR??6000?4000?mgL?。 1?R1?2（3） 反应池容积 V ，m
V=
QS070000?330??38500?m3? （式5-1） NX0.15?4000反应池总水力停留时间：
39
t?V38500??0.55?d??13.2?h? Q70000各段水力停留时间和容积： 缺氧∶厌氧∶好氧=1∶2∶4 缺氧池水力停留时间 t缺?池容 V缺?厌氧池水力停留时间 t厌?池容 V厌?好氧池水力停留时间 t好?池容 V好?1?13.2?1.89?h?， 71?38500?5500?m3? 72?13.2?3.77?h?， 72?38500?11000?m3? 74?13.2?7.54?h?， 74?38500?22000?m3? 7（4） 校核氮磷负荷，kgTN?kgMLSS?d? 好氧段总氮负荷?合要求）
厌氧段总磷负荷?合要求）
（5） 剩余污泥量 ?X,kgd
Q?TP070000?6??0.009?kgTP?kgMLSS?d?? （符XV厌4000?11000Q?TN070000?43??0.039?kgTN?kgMLSS?d?? （符XV好4000?22000?X=PX+PS （式5-2）
PX?YQ?S0?Se?kdVXR （式5-3） PS=?TSS?TSSe??5000 （式5-4）
取污泥增值系数Y=0.5，污泥自身氧化率kd=0.07，将各值代入：
PX=0.5×70000×（0.33－0.02）－0.07×38500×4.0×0.7
40
=3304 (kgd)
PS=(0.35－0.02)×70000×50％=11550 (kgd)
?X=3304+11550=14854 (kgd)
湿污泥量：取剩余污泥含水率P=99.4％，则
QS?W14854??2475.67?m3d??103.15?m3h?
?1?P??1000?1?0.994??1000（6） 泥龄 ?c，d
?c=
符合要求。
XV4.0?38500??10.37(d) （式5-5） W14854（7） 反应池主要尺寸
厌氧段好氧段好氧段好氧段好氧段厌氧段缺氧段
图4 倒置AAO计算示意图（单位mm）
1－进水管；2－进水井；3－进水孔；4－回流污泥管；5－集水槽； 6－出水孔；7－回流污泥管；8－出水管；9－出水井；10－空气管廊
反应池总容积V=38500m3；
41
设反应池4组，单组池容V单=有效水深h=4.0 m； 单组有效面积S单?V38500??9625m3 44h9625??2406.25?m2? V单4.0采用7廊道式推流式反应池，廊道宽b=7m； 单组反应池长度L=
S单2406.25??49.1?m? B7?7校核：bh?74.0?1.75 （满足bh=1～2）
Lb=49.17?7.02 （满足Lb=5～10）
取超高为1.0m，则反应池总高H=4.0+1.0=5.0（m） （8） 反应池进、出水系统计算 ① 进水管
单组反应池进水管设计流量Q1=
1.2——安全系数 管道流速v=0.9m/s；
管道过水断面积A=Q1/V =0.3135/0.9 =0.348?m2? 管径d=
4A?4?0.348?0.666?m?
Qmzx1.045?1.2??1.2?0.3135?m3s? 44??取进水管管径DN700mm。 ② 回流污泥管
单组反应池回流污泥管设计流量：
QR?R?Q70000?1.2?2??0.486?m3s? 44?864001.2——安全系数 管道流速 v=0.9m/s；
42
管径d=
4A?=
4?0.486=0.83(m)
0.9??取回流污泥管管径DN800mm。 ③ 进水井
反应池进水孔尺寸： 进水孔过流量：
Q2??1?R?Q70000?1.2??1?2???0.73?m3s? 486400?4孔口流速 v=0.6 m/s；
孔口过水断面积 A?Q2V?0.730.6?1.22?m2? 孔口尺寸取为1.3 m×1.0 m； 进水井平面尺寸取为2.2 m×2.2 m。 ④ 出水堰及出水井 按矩形堰流量公式计算：
Q3?0.422gbH32?1.86bH32 （式5-6）
式中 Q3=Q2=0.73?m3s? b——堰宽，b=0.6m；
H——堰上水头，m。
?Q?H??3??1.86b?23?0.73?????1.86?6?23?0.162?m?
出水孔过流量Q4=Q3=0.73?m3s?； 孔口流速v=0.6 m/s；
孔口过水断面积 A?Q2V?0.730.6?1.22?m2? 孔口尺寸取为1.3 m×1.0 m； 出水井平面尺寸取为2.2 m×2.2 m。 ⑤ 出水管
反应池出水管设计流量Q5=Q3=0.73?m3s? 管道流速v=0.9m/s；
43
管道过水断面A=
Q50.73??0.81?m2? v0.9管径d=
4A?=
4?0.81??1.016?m?
取出水管管径DN1000mm； 校核管道流速v=
Q50.73??0.93?ms? A??1.024（9） 曝气系统设计计算 ① 设计需氧量AOR
AOR=去除BOD5需氧量－剩余污泥中BODu氧当量+NH3?N硝化需氧量－剩余污泥中NH3?N的氧当量－反硝化脱氮产氧量
碳化需氧量
D1?Q?S0?S1?e?0.23?5??1.42PX （式5-7）
=
70000??0.33?0.02??1.42?3304
1?e?0.23?5?31754.71?4691.68?27063.03?kgO2d?
硝化需氧量
D2?4.6Q?N0?Ne??4.6?12.400?PX （式5-8）
=4.6×70000×(43－25)－4.6×12.4％×3304 =5796－1884.6=3911.4?kgO2d?
反硝化脱氮产生的氧量
D3=2.86NT （式5-9） Nw=0.124Y?S0?S? （式5-10） 1?kd?cS=20－1.42×
VSS?TSS?1?e?kt? （式5-11） TSS 44
式中 NT——需还原的硝酸盐氮量，kgd；
Nw——微生物同化作用去除的总氮，kgd；
S——出水所含溶解性BOD5浓度，mgL； Y——污泥产率系数，kgVSSkgBOD5，取Y=0.5
k?1d——内源代谢系数，d，取kd=0.05；
?c——固体停留时间，d，?c=10.37d。 则 S=20?1.42?0.7?20??1?e?0.23?5?
=6.415（mgL）
N330?6.415?w=0.124?0.5??1?0.05?10.37 =13.21（mgL）
被氧化的 NH3?N=进水总氮量－出水氨氮量－用于合成的总氮量=43－20－13.21=9.79（mgL）
所需脱硝量=进水总氮量－出水总氮量－用于合成的总氮量
=43－25－13.21=4.79（mgL）
则需还原的硝酸盐氮量 NT=70000×4.79÷1000=335.3（kgd） D3=2.86NT=2.86×335.3
=958.96（kgO2d）
总需氧量 AOR=D1?D2?D3?27063.03?3911.4?958.96
=30015.47（kgO2d） =1250.64（kgO2h）
最大需氧量与平均需氧量之比为1.5，则
AORmax?1.5R?1.5?30015.47
=45023.2（kgO2d）
45
=1876.0（kgO2h）
去除1kgBOD5的需氧量 =
AOR （式5-12）
Q?S0?S?=
30015.47
70000??0.33?0.02?=1.38?kgO2kgBOD5?
② 标准需氧量
采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m淹没深度3.8m，氧转移效率EA=20％，计算温度T=25℃,将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。
SOR=
????Csm?T??CL??1.024AOR?Cs?20??T?20? （式5-13）
式中 ?——气压调整系数，??所在地区实际气压，工程所在地区实际
1.013?105大气压为1.013?105Pa，故?=1
CL——曝气池内平均溶解氧，取CL=2mgL；
?——污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧之比，取0.95；
Cs?20?——水温20℃时清水中溶解氧的饱和度，mgL，查表得
Cs?20?=9.17mgL；
?——污水传氧速率与清水传氧速率之比，取0.82；
Csm?T?——设计水温T℃时好氧反应池中平均溶解氧的饱和度，mgL，
查表得Csm?25?=8.38mgL。
空气扩散器出口处绝对压力为：
Pb=P+9.8?103H （式5-14）
式中 H——空气扩散器的安装深度，m；
Pb=1.013?105+9.8?103×3.8
=1.385?105（Pa）
46