城市污水处理工艺设计

目 录

第1章 课程设计任务书 ................................... - 1 -

1.1 设计题目 ............................................ - 1 -

1.2 原始资料 ............................................ - 1 -

1.3 出水要求水质 ........................................ - 1 -

1.4 设计流量 ............................................ - 1 -

1.5 处理效率 ............................................ - 1 -

1.6 场地与其他 .......................................... - 1 -

1.7 气象资料 ............................................ - 2 -

1.8 城市地质资料 ........................................ - 2 -

第2章 设计说明书 ....................................... - 3 -

2.1工艺流程选取原则 ..................................... - 3 -

2.2工艺方案选择 ......................................... - 3 -

2.3工艺流程 ............................................. - 4 -

2.4工艺说明 ............................................. - 4 -

2.4.1进水渠 ...................................................... - 5 -

2.4.2格栅（中隔栅、细格栅） ...................................... - 5 -

2.4.3提升泵房 .................................................... - 5 -

2.4.4曝气沉砂池 .................................................. - 5 -

2.4.5 SBR池 ...................................................... - 5 -

2.4.6鼓风机房 .................................................... - 5 -

2.4.7接触池 ...................................................... - 5 -

2.4.8重力浓缩池 .................................................. - 5 -

2.4.9污泥泵房 .................................................... - 5 -

2.4.10消化池 ..................................................... - 5 -

2.4.11脱水泵房 ................................................... - 6 -

2.4.12配水井 ..................................................... - 6 -

2.5处理效果预测 ......................................... - 6 -

第3章 污水工艺设计计算 ................................. - 7 -

3.1 污水处理系统 ........................................ - 7 -

3.1.1中格栅计算 .................................................. - 7 -

3.1.2 细格栅计算 ................................................. - 8 -

3.1.3 曝气沉砂池计算 ............................................ - 10 -

3.1.4 SBR池计算 ................................................. - 11 -

3.2污处理系统 .......................................... - 12 -

3.2.1重力浓缩池 ................................................. - 12 -

3.2.2污泥消化系统 ............................................... - 13 - 参考文献 ................................................ - 15 -

第1章 课程设计任务书

1.1 设计题目

城市污水二级生化处理工艺设计

1.2 原始资料

1.处理流量：Q=20800m3/d

2.水质情况：BOD5=200mg/L；CODcr=250mg/L；SS=180mg/L；NH3-N=49mg/L；TP=4.9mg/L；大肠杆菌数超标；污水水温21℃；pH=7.5

3.出水水质要求：达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准的B标准。

1.3 出水要求水质

污水处理厂的排放指标为：

BOD5≤20 mg/L；CODcr≤60 mg/L；SS≤20 mg/L；NH3-N≤8（15）mg/L；TP≤1mg/L； pH=6.0～9.0；大肠杆菌数≤104个/L

1.4 设计流量

Q设=日平均污水量×Kz=20800m3/d×1.5=31200m3/d

1.5 处理效率

BOD5=（200－20）÷200×100%=90%

CODcr=（250－60）÷250×100%=76%

SS=（180－20）÷180×100%=89%

1.6 场地与其他

1.管内底标高57.21

2.污水厂地势基本平坦，地面标高60.34米

3.地下水位54.21米

4.接纳水体：位于厂区西边，二十年一遇的最高水位56.08米

1.7 气象资料

1.年平均气温：23℃

2.夏季主导风：东南风，台南风，台风最高达9~10级，10米以上构筑物应考虑台风影响

3.历年平均降水量为：1472.9mm

4.历年平均相对湿度为：81%

1.8 城市地质资料

土层情况良好，地下2米深以内为粘土层，2至6.5米为砂粘土，6.5至88米为砾石层。厂区为地震六级区。

第2章 设计说明书

2.1工艺流程选取原则

城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等，以保护环境不受污染，节约水资源。污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则：

（1）污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。

（2）污水处理工艺的投资和运行费用合理，工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重要因素之一。根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较，确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。

（3）根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况，因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。

（4）考虑分期处理与排放利用情况。例如根据当地城市规划，先建一期工程，再建二期工程。

（5）施工与运行管理：如地下水位较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动控制等。

2.2工艺方案选择

针对本工程的水质特点特点，以及出水要求，现有城市污水处理的特点，本项目选用传统的SBR工艺。

传统的SBR工艺是间歇式活性污泥法的简称，也称序批式活性污泥法，其污水处理机理与普通活性污泥法完全相同。

原污水流入到间歇式曝气池，按时间顺序依次实现进水、反应、沉淀、出水、等机（闲置）等五个基本过程组成的处理周期，并周而复始反复进行。SBR工艺同时具有均匀水量水质、曝气氧化、沉淀排水等三种功能。

SBR法原本是最早的一种活性污泥法运行方式，由于管理操作复杂，未被广泛应用。近年来，自控技术的迅速发展重新为其注入了生机，使其发展成为简单可靠，经济有效和多功能的SBR技术。

以下是SBR的优缺点：

优点：

1.将曝气池和沉淀池合二为一，生化反应呈分批进行。

2.对水质水量变化的适应性强，运行稳定，适应于中小型污水处理。

3.反应时间短，静沉时间也短，可不设初沉池和二沉池，基建经费少，占地面积小。

缺点：

1.容积及设备利用率较低（一般低于50%）；

2.操作、管理、维护较复杂；

3.自动化程度高，对工人素质要求较高；

4.国内工程实例少；

2.3工艺流程

2.4工艺说明

SBR工艺是Sequencing Batch Reactor的英文缩写，它是序批式活性污泥工艺简称，SBR工艺在（充排式）反应器的基础上开发出来的，该工艺适合当前水处理的发展趋势，属于简易、高效、低耗的污水处理工艺，与传统的活性污泥工艺相比具有很大的优势，同时具有脱氮除磷的功能。

序批式活性污泥工艺的核心是反应池，集多种功能于一体，工艺简洁，自动化程度很高，管理简单。所谓序批式指一是运行空间按序列间歇运行，二是每个反应器运行操作分阶段按顺序进行，典型的SBR工艺包括五个阶段，进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段、闲置阶段。在实际的操作中常常将部分阶段合并或者去掉，如闲置阶段。

2.4.1进水渠

进水渠除接受厂外来水外，同时接受污水处理厂内回流的废水。进水渠上安装电磁流量计以监测流量。进水渠为钢筋混凝土结构。

2.4.2格栅（中隔栅、细格栅）

去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。

2.4.3提升泵房

用于提升污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。

2.4.4曝气沉砂池

主要功能是去除污水比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机颗粒，以保证后续流程正常运行。

2.4.5 SBR池

污水在通过厌氧、兼氧、好氧生化过程降解COD、BOD，完成序批式处理过程。SBR反应池采用连续进水、间歇曝气、间歇排水的方式。反应池内设置低速推流搅拌机进行推流搅拌，每池设置1台。曝气方式采用罗茨鼓风机，曝气装置采用膜片式微孔曝气器，排水采用专用排水装置滗水器。

2.4.6鼓风机房

设置鼓风机房主要是为沉砂池曝气。

2.4.7接触池

接触池指的是使消毒剂与污水混合，进行消毒的构筑物。

2.4.8重力浓缩池

污泥储池用于储存生化系统产生的剩余污泥，污泥浓缩池内设专门的污泥搅拌机（转速低），对污泥进行浓缩，上清液回流处理，浓缩污泥浓度高于污泥储池中含固量。

2.4.9污泥泵房

作用就是在泵房内设污泥回流泵，将污泥提升到生物反应池的前端，污泥回流泵房中也可以设置剩余污泥泵，将剩余污泥提到污泥处理系统

2.4.10消化池

污泥消化池用来处理从污水里沉淀下来的污泥，产出沼气和无污染的泥饼。

污泥经厌氧消化可以使有机物消化分解，污泥不再腐败；同时通过中温消化，大部分病原菌、蛔虫卵被杀灭并作为有机物被分解。由此，污泥达到稳定、无害。

2.4.11脱水泵房

脱水是污泥浓缩的进一步降低含水率处理。

2.4.12配水井

配水井的功能是将污水平均分配到2个污水生化处理系统，设计为矩形钢筋混凝土配水井。

2.5处理效果预测

经过该污水处理厂处理的水后，可达到以下目标：BOD5≤ 20 mg/L；CODcr≤ 60 mg/L；SS≤20 mg/L；NH-N≤8(15)mg/L；TP≤1mg/L；pH=6.0～9.0；大肠杆菌数≤104个／L

第3章 污水工艺设计计算

3.1 污水处理系统

3.1.1中格栅计算

1.设计说明

格栅的截污主要对水泵起保护作用，采用中格栅，提升泵选用螺旋泵，格栅栅条间隙为 20mm。

设计流量：平均日流量Qd=20800m3/d

最大设计流量：Qmax=Qd×Kz=20800m3/d×1.5=31200m3/d= 0.361m3/s

设计参数：栅条间隙e=20mm,栅前水深h=0.5m，栅前渠道超高h2=0.3m，过栅流速v=0.6m/s，

栅前渠道流速v1=0.5m/s，格栅倾角α=60°，数量2座，过栅流量Q=31200m3/d÷2=0.1806 m3/s

2.工艺尺寸

a.栅条间隙数n

n=Q×(sinα)1/2÷ehv=0.1806×(sin60°)1/2÷（0.02×0.5×0.6）≈28条

b.栅槽有效宽度B

设计用直径为10mm圆钢为栅条，即S=0.01m。

B=S(n-1)+en=0.01×(28-1)+0.02×28=0.83m

c.栅渠尺寸

栅渠过水断面S=Q÷v1=0.1806 m3/s÷0.5m/s=0.3612m2

栅渠尺寸（宽×深）=990mm×500mm

栅渠总长度L：

B1=Q÷v1h=0.1806 m3/s÷（0.5m/s×0.5m）=0.7224m

渐宽部分展开角α1=20°

L1=(B-B1)÷2tanα1=(0.83m-0.7224m ) ÷2tan20°=0.15m

L2=L1÷2=0.15÷2=0.075m

L=L1+L2+0.5+1.0+H1÷tan20°=0.15m+0.075m+0.5+1.0+（0.8÷tan20°）=3.9m H1=h+h2=0.5m+0.3m=0.8m

3.水头损失

栅条为锐边矩形断面（β=2.24），格栅水头损失h1

h1=β×(s÷e) 4/3 (v22÷2g)×sinα×k

=2.42×(0.01÷0.02) 4/3×（0.92÷19.62）×sin60°×3

=0.103m 取h1为0.1m

4.栅渣量计算

对于栅条间隙e=20mm的格栅，栅渣量按1000m3污水产渣0.07m3（机械清渣） W=86400×Q×W1÷(Kz×1000)=86400×0.1806m3/s×2×0.07÷（1000×1.5）=1.46m3/d 拦截污物量大于0.2 m3/d，须机械格栅。

3.1.2 细格栅计算

1.主要设计参数

栅条宽度S=10mm

过栅流速v= 0.9m/s

栅前渠道流速v1= 0.6m/s

栅前渠道水深h=0.6m

格栅倾角α=60°

数量2座

栅渣量 格栅间隙为10mm, 栅渣量W1按1000m3污水产渣0.1m3(机械清渣)

2.工艺尺寸

a.栅条间隙数n

n= Q×(sinα)1/2÷ehv=0.1806×（sin60°）1/2÷（0.01×0.6×0.9）≈31 b.有效栅宽B

B=S(n－1)+en=0.01×(31－1)+0.01×31=0.61m

c.栅渠尺寸

栅渠过水断面S=Q÷v1=0.1806 m3/s÷0.6m/s=0.301m2

栅渠尺寸（宽×深）=770mm×600mm

栅渠总长度L，B1=Q÷v1h=0.1806 m3/s÷（0.6m/s×0.6m）=0.5m

渐宽部分展开角α=20°

L1=(B－B1)÷2tanα=(0.61m－0.5m ) ÷2tan20°=0.15m

L2=L1÷2=0.15÷2=0.075m

L=L1+L2+0.5+1.0+H1／tan20°=0.15m+0.075m+0.5+1.0+（0.9÷tan20°）=4.2m

H1=h+h2=0.6m+0.3m=0.9m

3.水头损失

栅条为锐边矩形断面（β=2.24），格栅水头损失h1

h1=β×(s÷e) 4/3 (v22÷2g)×sinα×k

=2.42×(0.01÷0.01) 4/3×（0.92÷19.62）×sin60°×3=0.26m

3.1.3 曝气沉砂池计算

1.设计说明

污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池。

沉砂池池底采用多斗集砂。

2.主要设计参数

设计流量Qmax=0.361m3/s

设计水力停留时间t=2.0min

水平流速v=0.06m/s

3.曝气沉砂池工艺尺寸

a.曝气沉砂池有效容积V：

V=Qmax×t×60=0.361m3/s×2.0min×60=43.344m3

b.水流断面积A：

A= Qmax÷v=0.3612m3/s÷0.06m/s=6.02m2

取有效水深h=2.1m，则池宽B=A÷h=6.02÷2.1=2.87m

沉砂池为1格，（即n=1），则每格宽b=B=2.87m

(宽深比B：h=2.87：2.1≈1.37 在1-2之间，符合)

c.平面尺寸

池长L=V÷A=43.344m3÷6.02m2=7.2 m

平面尺寸B×L=2.87m×7.2m=20.644m2

d.集砂区

集砂斗倾角60，高为0.8 m

e.集砂量及排砂设备

沉砂量V:

V= (Qmax×x×24×3600) ÷（Kz×106）=(31200×30)÷（1.5×106）=0.624 m3/d

3.1.4 SBR池计算

1.设计参数

污水进水量Q=20800m3/d,进水BOD5= 200 mg/L,水温12～30℃,处理水质BOD5= 20 mg/L MLVSS/MLSS值取f=0.85

SV1=100ml/g（m3/t）

2.污泥沉降体积V：

V=20800m3/d×200 mg/L×10-6×100ml/g（m3/t）÷（0.85×0.3）=1631m3

3.SBR尺寸

各程序时间分配：进水(1h)——曝气(3.5h)——沉淀(0.5h)——排水排泥(1 h )

采用周期为6h，池个数为4

每池的有效容积应为V1=20800m3/d×6h÷（4×24h）+1631m3÷4=1707.75m3

设有效水深为6m，长宽比为2.5：1~4：1

选定每池尺寸为L×B×H=40m×10m×6m=2400m3＞1707.75m3（安全）

采用超高为0.5m，故池子全深为6.5m

排水口底高为6-1300÷（40×10）=2.75＞407.75÷（40×10）=1.02（安全）

4.剩余污泥量

△XV=a×Q×(S0-Se)-b×XV ×V（a=0.5，b=0.05）

=[0.5×20800m3/d×（200-20）-0.05×2700×1707.75×4]÷1000

=949.82kg/d

△Xss=△XV÷f

=949.82kg/d÷0.85

=11117.44 kg/d

（剩余污泥含水率P=99.5%）：

Vss=100△Xss÷[(100－p)×ρ]

=100×11117.44 kg/d÷[(100－99.5) ×1000kg/m3]

=223.49 m3/d

3.2污处理系统

3.2.1重力浓缩池

1.设计参数

剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池

污泥流量 Qw= 223.49 m3/d

设计浓缩后含水率 P=97%

污泥浓度 c=5g/ L

设计固体通量 M=30kg /(m2.d)

浓缩时间 T=18小时

浓缩池数量 1座

浓缩池池型 圆形辐流式

2.浓缩池尺寸

a.浓缩池所需表面积A：

A= Qw×C÷M= 223.49 m3/d×5g/ L÷30kg /(m2.d)=37.25 m2

d.浓缩直径D：

D=（4A÷π）1/2=（4×37.25 m2÷3.14）1/2=6.9m

为保证有效表面积和容积，并与刮泥机配套，选D=7.0m

e.浓缩池总深度H：

工作高度h1=(T×Qw)÷(24×A)=(18h×223.49 m3/d)÷(24×37.25 m2)=4.5m

取超高h2=0.3 m，缓冲层高度h3=0.3 m，则总高度为

H=h1+h2+h3 =4.5+0.3 m+0.3 m=5.1m

3.浓缩后污泥体积

污泥浓缩前含水率P1=99.5%，浓缩后含水率P2=97%

则浓缩后每天产生污泥体积V：

V= Qw（1－P1)÷(1－P2)

=223.49 m3/d（1-99.5%）÷（1-97%）

=37.25m3

3.2.2污泥消化系统

1.设计参数

剩余污泥量经浓缩后为37.25m3

污泥头投配率为5%

停留时间20天（投配率的倒数）

消化池座数1座

2.消化池尺寸

a.有效容积V：

V=37.25m3×（100÷5）=745 m3

b.消化池尺寸

采用圆柱形消化池

柱体部分直径D取为16m,集气罩直径d1取2m,池底下锥底直径d2采用3m

集气罩高度h1取2m，上椎体高度h2取3m，消化池柱体高度h3取9m（＞D÷2） 下椎体高度h4取1m

则消化池总高度H=h1+h2+h3+h4=2+3+9+1=15m

c.消化池容积

集气罩容积：V1=(π×d12×h1)÷4=(3.14×22×2)÷4=6.28m3

弓型部分容积：V2=π×h2(3D2+4h22)÷24=3.14×3（3×162+4×32）÷23=315.57m3 圆柱部分容积：V3=(π×D2×h3)÷4=3.14×122×9÷4=1017.36m3

下椎体部分容积:V4=π×h4[(D÷2)2+( D÷2) ×( d2÷2) +(d2÷2)2]÷3

=3.14×1[(16÷2)2+( 16÷2) ×( 3÷2) +(3÷2)2]÷3

=79.29m3

则消化池有效容积：V0=V3+V4=1017.36m3+79.29m3=1096.65m3>745 m3

d.则消化池表面积 ：F1=πd12÷4+πd1h1=3.14×22÷4+3.14×2×2=15.7m2

池顶表面积： F2=π(4h22+D)÷4=3.14(4×32+16)÷4=40.82m2

则池盖总表面积：F=F1+F2=15.7m2+40.82m2=56.52m2

消化池全部地表以上，则池壁表面积F3=π×D×h3=3.14×16m×9m=452.16m2

池底表面积F4=π×L(D÷2+d2÷2)

其中L={[(D-d2)÷2]2+h42} 1/2={[(16-2)÷2]2+12} 1/2=7.07m

2 则F4=3.14×7.07m×(16÷2+3÷2)=210.9m

参考文献

1. 高廷耀，顾国维，周琪，水污染控制工程（下册）（第三版）。北京：高教出版社，2006.

2. 上海市建设和交通委员会。GB50014-2006.室外排水设计规范。北京：中国计划出版社，2006.

3. 张自杰。排水工程（下册）(第四版)。北京：中国建筑工业出版社，2000.

4. 北京市市政工程设计研究总院。给排水设计手册（第一册，第五册）（第二版）北京：中国建筑工业出版社，2004.

5. 聂梅生。水工业工程设计手册：废水处理及再用，北京：中国建筑工业出版社，2002。

目 录

第1章 课程设计任务书 ................................... - 1 -

1.1 设计题目 ............................................ - 1 -

1.2 原始资料 ............................................ - 1 -

1.3 出水要求水质 ........................................ - 1 -

1.4 设计流量 ............................................ - 1 -

1.5 处理效率 ............................................ - 1 -

1.6 场地与其他 .......................................... - 1 -

1.7 气象资料 ............................................ - 2 -

1.8 城市地质资料 ........................................ - 2 -

第2章 设计说明书 ....................................... - 3 -

2.1工艺流程选取原则 ..................................... - 3 -

2.2工艺方案选择 ......................................... - 3 -

2.3工艺流程 ............................................. - 4 -

2.4工艺说明 ............................................. - 4 -

2.4.1进水渠 ...................................................... - 5 -

2.4.2格栅（中隔栅、细格栅） ...................................... - 5 -

2.4.3提升泵房 .................................................... - 5 -

2.4.4曝气沉砂池 .................................................. - 5 -

2.4.5 SBR池 ...................................................... - 5 -

2.4.6鼓风机房 .................................................... - 5 -

2.4.7接触池 ...................................................... - 5 -

2.4.8重力浓缩池 .................................................. - 5 -

2.4.9污泥泵房 .................................................... - 5 -

2.4.10消化池 ..................................................... - 5 -

2.4.11脱水泵房 ................................................... - 6 -

2.4.12配水井 ..................................................... - 6 -

2.5处理效果预测 ......................................... - 6 -

第3章 污水工艺设计计算 ................................. - 7 -

3.1 污水处理系统 ........................................ - 7 -

3.1.1中格栅计算 .................................................. - 7 -

3.1.2 细格栅计算 ................................................. - 8 -

3.1.3 曝气沉砂池计算 ............................................ - 10 -

3.1.4 SBR池计算 ................................................. - 11 -

3.2污处理系统 .......................................... - 12 -

3.2.1重力浓缩池 ................................................. - 12 -

3.2.2污泥消化系统 ............................................... - 13 - 参考文献 ................................................ - 15 -

第1章 课程设计任务书

1.1 设计题目

城市污水二级生化处理工艺设计

1.2 原始资料

1.处理流量：Q=20800m3/d

2.水质情况：BOD5=200mg/L；CODcr=250mg/L；SS=180mg/L；NH3-N=49mg/L；TP=4.9mg/L；大肠杆菌数超标；污水水温21℃；pH=7.5

3.出水水质要求：达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准的B标准。

1.3 出水要求水质

污水处理厂的排放指标为：

BOD5≤20 mg/L；CODcr≤60 mg/L；SS≤20 mg/L；NH3-N≤8（15）mg/L；TP≤1mg/L； pH=6.0～9.0；大肠杆菌数≤104个/L

1.4 设计流量

Q设=日平均污水量×Kz=20800m3/d×1.5=31200m3/d

1.5 处理效率

BOD5=（200－20）÷200×100%=90%

CODcr=（250－60）÷250×100%=76%

SS=（180－20）÷180×100%=89%

1.6 场地与其他

1.管内底标高57.21

2.污水厂地势基本平坦，地面标高60.34米

3.地下水位54.21米

4.接纳水体：位于厂区西边，二十年一遇的最高水位56.08米

1.7 气象资料

1.年平均气温：23℃

2.夏季主导风：东南风，台南风，台风最高达9~10级，10米以上构筑物应考虑台风影响

3.历年平均降水量为：1472.9mm

4.历年平均相对湿度为：81%

1.8 城市地质资料

土层情况良好，地下2米深以内为粘土层，2至6.5米为砂粘土，6.5至88米为砾石层。厂区为地震六级区。

第2章 设计说明书

2.1工艺流程选取原则

城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等，以保护环境不受污染，节约水资源。污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则：

（1）污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。

（2）污水处理工艺的投资和运行费用合理，工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重要因素之一。根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较，确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。

（3）根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况，因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。

（4）考虑分期处理与排放利用情况。例如根据当地城市规划，先建一期工程，再建二期工程。

（5）施工与运行管理：如地下水位较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动控制等。

2.2工艺方案选择

针对本工程的水质特点特点，以及出水要求，现有城市污水处理的特点，本项目选用传统的SBR工艺。

传统的SBR工艺是间歇式活性污泥法的简称，也称序批式活性污泥法，其污水处理机理与普通活性污泥法完全相同。

原污水流入到间歇式曝气池，按时间顺序依次实现进水、反应、沉淀、出水、等机（闲置）等五个基本过程组成的处理周期，并周而复始反复进行。SBR工艺同时具有均匀水量水质、曝气氧化、沉淀排水等三种功能。

SBR法原本是最早的一种活性污泥法运行方式，由于管理操作复杂，未被广泛应用。近年来，自控技术的迅速发展重新为其注入了生机，使其发展成为简单可靠，经济有效和多功能的SBR技术。

以下是SBR的优缺点：

优点：

1.将曝气池和沉淀池合二为一，生化反应呈分批进行。

2.对水质水量变化的适应性强，运行稳定，适应于中小型污水处理。

3.反应时间短，静沉时间也短，可不设初沉池和二沉池，基建经费少，占地面积小。

缺点：

1.容积及设备利用率较低（一般低于50%）；

2.操作、管理、维护较复杂；

3.自动化程度高，对工人素质要求较高；

4.国内工程实例少；

2.3工艺流程

2.4工艺说明

SBR工艺是Sequencing Batch Reactor的英文缩写，它是序批式活性污泥工艺简称，SBR工艺在（充排式）反应器的基础上开发出来的，该工艺适合当前水处理的发展趋势，属于简易、高效、低耗的污水处理工艺，与传统的活性污泥工艺相比具有很大的优势，同时具有脱氮除磷的功能。

序批式活性污泥工艺的核心是反应池，集多种功能于一体，工艺简洁，自动化程度很高，管理简单。所谓序批式指一是运行空间按序列间歇运行，二是每个反应器运行操作分阶段按顺序进行，典型的SBR工艺包括五个阶段，进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段、闲置阶段。在实际的操作中常常将部分阶段合并或者去掉，如闲置阶段。

2.4.1进水渠

进水渠除接受厂外来水外，同时接受污水处理厂内回流的废水。进水渠上安装电磁流量计以监测流量。进水渠为钢筋混凝土结构。

2.4.2格栅（中隔栅、细格栅）

去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。

2.4.3提升泵房

用于提升污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。

2.4.4曝气沉砂池

主要功能是去除污水比重大于2.65，粒径大于0.2mm的无机颗粒，以保证后续流程正常运行。

2.4.5 SBR池

污水在通过厌氧、兼氧、好氧生化过程降解COD、BOD，完成序批式处理过程。SBR反应池采用连续进水、间歇曝气、间歇排水的方式。反应池内设置低速推流搅拌机进行推流搅拌，每池设置1台。曝气方式采用罗茨鼓风机，曝气装置采用膜片式微孔曝气器，排水采用专用排水装置滗水器。

2.4.6鼓风机房

设置鼓风机房主要是为沉砂池曝气。

2.4.7接触池

接触池指的是使消毒剂与污水混合，进行消毒的构筑物。

2.4.8重力浓缩池

污泥储池用于储存生化系统产生的剩余污泥，污泥浓缩池内设专门的污泥搅拌机（转速低），对污泥进行浓缩，上清液回流处理，浓缩污泥浓度高于污泥储池中含固量。

2.4.9污泥泵房

作用就是在泵房内设污泥回流泵，将污泥提升到生物反应池的前端，污泥回流泵房中也可以设置剩余污泥泵，将剩余污泥提到污泥处理系统

2.4.10消化池

污泥消化池用来处理从污水里沉淀下来的污泥，产出沼气和无污染的泥饼。

污泥经厌氧消化可以使有机物消化分解，污泥不再腐败；同时通过中温消化，大部分病原菌、蛔虫卵被杀灭并作为有机物被分解。由此，污泥达到稳定、无害。

2.4.11脱水泵房

脱水是污泥浓缩的进一步降低含水率处理。

2.4.12配水井

配水井的功能是将污水平均分配到2个污水生化处理系统，设计为矩形钢筋混凝土配水井。

2.5处理效果预测

经过该污水处理厂处理的水后，可达到以下目标：BOD5≤ 20 mg/L；CODcr≤ 60 mg/L；SS≤20 mg/L；NH-N≤8(15)mg/L；TP≤1mg/L；pH=6.0～9.0；大肠杆菌数≤104个／L

第3章 污水工艺设计计算

3.1 污水处理系统

3.1.1中格栅计算

1.设计说明

格栅的截污主要对水泵起保护作用，采用中格栅，提升泵选用螺旋泵，格栅栅条间隙为 20mm。

设计流量：平均日流量Qd=20800m3/d

最大设计流量：Qmax=Qd×Kz=20800m3/d×1.5=31200m3/d= 0.361m3/s

设计参数：栅条间隙e=20mm,栅前水深h=0.5m，栅前渠道超高h2=0.3m，过栅流速v=0.6m/s，

栅前渠道流速v1=0.5m/s，格栅倾角α=60°，数量2座，过栅流量Q=31200m3/d÷2=0.1806 m3/s

2.工艺尺寸

a.栅条间隙数n

n=Q×(sinα)1/2÷ehv=0.1806×(sin60°)1/2÷（0.02×0.5×0.6）≈28条

b.栅槽有效宽度B

设计用直径为10mm圆钢为栅条，即S=0.01m。

B=S(n-1)+en=0.01×(28-1)+0.02×28=0.83m

c.栅渠尺寸

栅渠过水断面S=Q÷v1=0.1806 m3/s÷0.5m/s=0.3612m2

栅渠尺寸（宽×深）=990mm×500mm

栅渠总长度L：

B1=Q÷v1h=0.1806 m3/s÷（0.5m/s×0.5m）=0.7224m

渐宽部分展开角α1=20°

L1=(B-B1)÷2tanα1=(0.83m-0.7224m ) ÷2tan20°=0.15m

L2=L1÷2=0.15÷2=0.075m

L=L1+L2+0.5+1.0+H1÷tan20°=0.15m+0.075m+0.5+1.0+（0.8÷tan20°）=3.9m H1=h+h2=0.5m+0.3m=0.8m

3.水头损失

栅条为锐边矩形断面（β=2.24），格栅水头损失h1

h1=β×(s÷e) 4/3 (v22÷2g)×sinα×k

=2.42×(0.01÷0.02) 4/3×（0.92÷19.62）×sin60°×3

=0.103m 取h1为0.1m

4.栅渣量计算

对于栅条间隙e=20mm的格栅，栅渣量按1000m3污水产渣0.07m3（机械清渣） W=86400×Q×W1÷(Kz×1000)=86400×0.1806m3/s×2×0.07÷（1000×1.5）=1.46m3/d 拦截污物量大于0.2 m3/d，须机械格栅。

3.1.2 细格栅计算

1.主要设计参数

栅条宽度S=10mm

过栅流速v= 0.9m/s

栅前渠道流速v1= 0.6m/s

栅前渠道水深h=0.6m

格栅倾角α=60°

数量2座

栅渣量 格栅间隙为10mm, 栅渣量W1按1000m3污水产渣0.1m3(机械清渣)

2.工艺尺寸

a.栅条间隙数n

n= Q×(sinα)1/2÷ehv=0.1806×（sin60°）1/2÷（0.01×0.6×0.9）≈31 b.有效栅宽B

B=S(n－1)+en=0.01×(31－1)+0.01×31=0.61m

c.栅渠尺寸

栅渠过水断面S=Q÷v1=0.1806 m3/s÷0.6m/s=0.301m2

栅渠尺寸（宽×深）=770mm×600mm

栅渠总长度L，B1=Q÷v1h=0.1806 m3/s÷（0.6m/s×0.6m）=0.5m

渐宽部分展开角α=20°

L1=(B－B1)÷2tanα=(0.61m－0.5m ) ÷2tan20°=0.15m

L2=L1÷2=0.15÷2=0.075m

L=L1+L2+0.5+1.0+H1／tan20°=0.15m+0.075m+0.5+1.0+（0.9÷tan20°）=4.2m

H1=h+h2=0.6m+0.3m=0.9m

3.水头损失

栅条为锐边矩形断面（β=2.24），格栅水头损失h1

h1=β×(s÷e) 4/3 (v22÷2g)×sinα×k

=2.42×(0.01÷0.01) 4/3×（0.92÷19.62）×sin60°×3=0.26m

3.1.3 曝气沉砂池计算

1.设计说明

污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池。

沉砂池池底采用多斗集砂。

2.主要设计参数

设计流量Qmax=0.361m3/s

设计水力停留时间t=2.0min

水平流速v=0.06m/s

3.曝气沉砂池工艺尺寸

a.曝气沉砂池有效容积V：

V=Qmax×t×60=0.361m3/s×2.0min×60=43.344m3

b.水流断面积A：

A= Qmax÷v=0.3612m3/s÷0.06m/s=6.02m2

取有效水深h=2.1m，则池宽B=A÷h=6.02÷2.1=2.87m

沉砂池为1格，（即n=1），则每格宽b=B=2.87m

(宽深比B：h=2.87：2.1≈1.37 在1-2之间，符合)

c.平面尺寸

池长L=V÷A=43.344m3÷6.02m2=7.2 m

平面尺寸B×L=2.87m×7.2m=20.644m2

d.集砂区

集砂斗倾角60，高为0.8 m

e.集砂量及排砂设备

沉砂量V:

V= (Qmax×x×24×3600) ÷（Kz×106）=(31200×30)÷（1.5×106）=0.624 m3/d

3.1.4 SBR池计算

1.设计参数

污水进水量Q=20800m3/d,进水BOD5= 200 mg/L,水温12～30℃,处理水质BOD5= 20 mg/L MLVSS/MLSS值取f=0.85

SV1=100ml/g（m3/t）

2.污泥沉降体积V：

V=20800m3/d×200 mg/L×10-6×100ml/g（m3/t）÷（0.85×0.3）=1631m3

3.SBR尺寸

各程序时间分配：进水(1h)——曝气(3.5h)——沉淀(0.5h)——排水排泥(1 h )

采用周期为6h，池个数为4

每池的有效容积应为V1=20800m3/d×6h÷（4×24h）+1631m3÷4=1707.75m3

设有效水深为6m，长宽比为2.5：1~4：1

选定每池尺寸为L×B×H=40m×10m×6m=2400m3＞1707.75m3（安全）

采用超高为0.5m，故池子全深为6.5m

排水口底高为6-1300÷（40×10）=2.75＞407.75÷（40×10）=1.02（安全）

4.剩余污泥量

△XV=a×Q×(S0-Se)-b×XV ×V（a=0.5，b=0.05）

=[0.5×20800m3/d×（200-20）-0.05×2700×1707.75×4]÷1000

=949.82kg/d

△Xss=△XV÷f

=949.82kg/d÷0.85

=11117.44 kg/d

（剩余污泥含水率P=99.5%）：

Vss=100△Xss÷[(100－p)×ρ]

=100×11117.44 kg/d÷[(100－99.5) ×1000kg/m3]

=223.49 m3/d

3.2污处理系统

3.2.1重力浓缩池

1.设计参数

剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池

污泥流量 Qw= 223.49 m3/d

设计浓缩后含水率 P=97%

污泥浓度 c=5g/ L

设计固体通量 M=30kg /(m2.d)

浓缩时间 T=18小时

浓缩池数量 1座

浓缩池池型 圆形辐流式

2.浓缩池尺寸

a.浓缩池所需表面积A：

A= Qw×C÷M= 223.49 m3/d×5g/ L÷30kg /(m2.d)=37.25 m2

d.浓缩直径D：

D=（4A÷π）1/2=（4×37.25 m2÷3.14）1/2=6.9m

为保证有效表面积和容积，并与刮泥机配套，选D=7.0m

e.浓缩池总深度H：

工作高度h1=(T×Qw)÷(24×A)=(18h×223.49 m3/d)÷(24×37.25 m2)=4.5m

取超高h2=0.3 m，缓冲层高度h3=0.3 m，则总高度为

H=h1+h2+h3 =4.5+0.3 m+0.3 m=5.1m

3.浓缩后污泥体积

污泥浓缩前含水率P1=99.5%，浓缩后含水率P2=97%

则浓缩后每天产生污泥体积V：

V= Qw（1－P1)÷(1－P2)

=223.49 m3/d（1-99.5%）÷（1-97%）

=37.25m3

3.2.2污泥消化系统

1.设计参数

剩余污泥量经浓缩后为37.25m3

污泥头投配率为5%

停留时间20天（投配率的倒数）

消化池座数1座

2.消化池尺寸

a.有效容积V：

V=37.25m3×（100÷5）=745 m3

b.消化池尺寸

采用圆柱形消化池

柱体部分直径D取为16m,集气罩直径d1取2m,池底下锥底直径d2采用3m

集气罩高度h1取2m，上椎体高度h2取3m，消化池柱体高度h3取9m（＞D÷2） 下椎体高度h4取1m

则消化池总高度H=h1+h2+h3+h4=2+3+9+1=15m

c.消化池容积

集气罩容积：V1=(π×d12×h1)÷4=(3.14×22×2)÷4=6.28m3

弓型部分容积：V2=π×h2(3D2+4h22)÷24=3.14×3（3×162+4×32）÷23=315.57m3 圆柱部分容积：V3=(π×D2×h3)÷4=3.14×122×9÷4=1017.36m3

下椎体部分容积:V4=π×h4[(D÷2)2+( D÷2) ×( d2÷2) +(d2÷2)2]÷3

=3.14×1[(16÷2)2+( 16÷2) ×( 3÷2) +(3÷2)2]÷3

=79.29m3

则消化池有效容积：V0=V3+V4=1017.36m3+79.29m3=1096.65m3>745 m3

d.则消化池表面积 ：F1=πd12÷4+πd1h1=3.14×22÷4+3.14×2×2=15.7m2

池顶表面积： F2=π(4h22+D)÷4=3.14(4×32+16)÷4=40.82m2

则池盖总表面积：F=F1+F2=15.7m2+40.82m2=56.52m2

消化池全部地表以上，则池壁表面积F3=π×D×h3=3.14×16m×9m=452.16m2

池底表面积F4=π×L(D÷2+d2÷2)

其中L={[(D-d2)÷2]2+h42} 1/2={[(16-2)÷2]2+12} 1/2=7.07m

2 则F4=3.14×7.07m×(16÷2+3÷2)=210.9m

参考文献

1. 高廷耀，顾国维，周琪，水污染控制工程（下册）（第三版）。北京：高教出版社，2006.

2. 上海市建设和交通委员会。GB50014-2006.室外排水设计规范。北京：中国计划出版社，2006.

3. 张自杰。排水工程（下册）(第四版)。北京：中国建筑工业出版社，2000.

4. 北京市市政工程设计研究总院。给排水设计手册（第一册，第五册）（第二版）北京：中国建筑工业出版社，2004.

5. 聂梅生。水工业工程设计手册：废水处理及再用，北京：中国建筑工业出版社，2002。