某lOOOOOrrWd生活污水處理廠設計

1引言

水是人類的生命之源。它孕育和滋養了地球上的一切生物，并從

各個方面為人類服務。水的用途大致有以下幾個方面：生活用水、工

業用水、農業用水、漁業用水、交通運輸用水等。普通情況下，與人

類生產和生活密切相關的前三種用水不能大規模取用海洋咸水，而只

能取用淡水.

但是，水環境中的淡水資源卻很少，僅占總量的2o53%,而

目前能供人類直接取用的淡水資源僅占Oo22%,加之自然水源的季

節變化和地區差異，以及自然水體遭到的普遍污染，導致可能直接取

用的優質水量日益短缺，難以滿足人們生活和工農業生產日益增長的

需求，因此保護和珍惜水資源，是整個社會的共同職責。就我國而言，

淡水資源人均不超過2545立方米，不到世界人均值的1/4,因此我

們更應該保護和珍惜水資源。

SBR工藝早在20世紀初已有應用，由于人工管理的艱難和繁

瑣未于推廣應用。此法集進水、曝氣、沉淀在一個池子中完成。普通

由多個池子構成一組，各池工作狀態輪流變換運行，單池由撇水器間

歇出水，故又稱為序批式活性污泥法。該工藝將傳統的曝氣池、沉淀

池由空間上的分布改為時間上的分布，形成一體化的集約構筑物，并

利于實現緊湊的模塊布置，最大的優點是節省占地。此外，可以減少

污泥回流量,有節能效果。典型的SBR工藝沉淀時住手進水，靜止沉

淀可以獲得較高的沉淀效率和較好的水質。

1概述

1.1設計任務和依據

1.1.1設計任務

本設計方案的編制范圍是某生活污水處理工藝，處理能力為10

萬m3/d,內容包括處理工藝的確定、各構筑物的設計計算、設備選

型、管道鋪設、平面布置、高程計算。完成總平面布置圖、剖面圖、

一個主要構筑物的詳圖。

1o1o2設計依據

(1)《中華人民共和國環境保護法》和《水污染防治法》

(2)《污水綜合排放標準GB8978—1996》

(3)建設部標準《生活雜用水水質標準》(CJ25.1-89)

(4)指導老師提供的有關設計文件和基礎數據

1O2設計要求

1。2.1設計原則

(1)污水廠的設計和其他工程設計一樣，應符合合用的要求，首

先必須確保污水廠處理后達到排放要求。考慮現實的經濟和技術條

件，以及當地的具體情況(如施工條件)。在可能的基礎上，選擇的處

理工藝流程、構(建)筑物形式、主要設備設計標準和數據等.

(2)污水處理廠采用的各項設計參數必須可靠。設計時必須充分

掌握和認真研究各項自然條件，如水質水量資料、同類工程資料.按

照工程的處理要求，全面地分析各種因素，選擇好各項設計數據，在

設計中一定要遵守現行的設計規范，保證必要的安全系數.對新工藝、

新技術、新結構和新材料的采用積極謹慎的態度。

(3)污水處理廠(站)設計必須符合經濟的要求。污水處理工程

方案設計完成后，總體布置、單體設計及藥劑選用等盡可能采用合理

措施降低工程造價和運行管理費用，

(4)污水廠設計應當力求技術合理.在經濟合理的原則下，必須根

據需要，盡可能采用先進的工藝、機械和自控技術，但要確保安全可

靠。

(5)污水廠的設計在經濟條件允許情況下，場內布局、構(建)

筑物外觀、環境及衛生等可以適當注意美觀和綠化。

1.2o2污水處理工程運行過程中應遵循的原則

在保證污水處理效果同時，正確處理城市、工業、農業等各方面

的用水關系，合理安排水資源的綜合利用，節約用地，節約勞動力，

考慮污水處理廠的發展前景，盡量采用處理效果好的先進工藝，同時

合理設計、合理布局，作到技術可行、經濟合理。

1。3設計參數

1O3o1設計要求

表1-1設計要求

項目進水水質(mg/l)出水水質(mg/l)

COD400W60

BOD180〈20

SS200W20

TN45W8

TP5

2設計分析

SBR工藝

原水水量Q=100000m3/d=4166.7m3/h

取流量總變化系數Kz=1o27

設計流量Qmax=Q-Kz=1.27X1.157=1.47ma/s

3.2隔柵

3o2.1設計參數

柵條寬度S=0o01m；

柵條凈間隙b=100mm;

柵前流速v=0.70m/s,

1

過柵流速V=0,90m/s；

2

格柵傾角。二

進水渠道漸寬部位展開角；

渠道超高h=0o3m；

2

3.2o2設計計算

(1)確定柵前水深院取柵前水槽寬B=0.8m,故柵前水深

1

h=B/2=0.4

i

(2)柵條間隙數(格柵數設為兩個)

=37.9=38(個)

(3)柵槽寬度B

==2o54

故格柵槽安裝寬度取2o5m

(4)進水渠道漸寬部份的長度L

1

(5)柵槽與出水渠道連接處的漸窄部份長度L

m

（6）過柵水頭損失h。設柵條斷面為矩形截面，當為矩形斷面時8:2。

1

42,取k=3.則

⑺柵前、后槽總高度H、Ho（柵前渠道超高h=0.3m）

12

0o4+0.3=007

（8）柵槽總長度L

9）每日柵渣量嘰（單位柵渣量）

故采用機械清渣

3.2o3污水提升泵房

根據污水流量，泵房設計為LXB=10X10mo

提升泵選型：

采用LXB型螺旋泵

型號：LXB—1100

螺旋外徑D；1100mm

轉速：48r/min

流量Q：875m：,/h

提升高度：5m

功率：15Kw

3o2O4泵后細格柵的設計計算

污水經過調節池提升至沉砂池中，故在進入沉砂池前設細格

柵，進一步去除無水腫較小的顆粒懸浮物、飄蕩物.設計污水Q=lo

47m3/s,設置三組格柵，。其余參數與前述中格柵相同。柵條間隙

b=20mm,單位柵渣量柵條凈間隙b=20mm,單位柵渣量

⑴確定柵前水深ho取柵前水槽寬B二0。8m,故柵前水深

1

h=B/2=0.8/2=0o40ino

1

(2)柵條的間隙數

(3)柵槽寬度B

故格柵槽安裝寬度取2m

(4)進水渠道漸寬部份的長度L

I

⑸柵槽與出水渠道連接處的漸窄部份長度L

2

⑹過柵水頭損失h。設柵條斷面為矩形截面，當為矩形斷面時

1

42,取k=3o則

(7)柵前、后槽總高度H、H

1

(8)柵槽總長度L

(9)每日柵渣量W

故采用機械清渣.

3.3曝氣沉砂池

3.3o1設計參數

(1)旋流速度應保持：0.25%.3m/s

(2)水平流速為0.06~0.12m/s

(3)最大流量時停留時間為l~3min

(4)有效水深應為2?3m,寬深比普通采用廣2

(5)長寬比可達5,當池長比池寬大得多時，應考慮設置橫向擋板

(6)Im：，污水的曝氣量為0。2皿空氣

(7)空氣擴散裝置設在池的一側，距池底約Oo6~0.9叫送氣管應設置

調節氣量的閘門。

3.3.2設計計算

(1)池子總有效容積(V)設t=2min,則

V=QrraxXtX60=1。47X2X60=176.4

(2)水流斷面積(A)設Vl=0o1m/s(水平流速)，則

A=Qmax/V1=1°47X0.1=14。7m2

(3)池總寬度(B)設h2=2o5m(設計有效水深)，則

B=A/hR4。7/2o5=5o88m

(4)每格池子寬度(b)設n=2格，則

b=B/n=5o88/2=2.94m

(5)池長(L)

L=V/A=176o4/14.7=12m

⑹每小時所需空氣量(q)設d=0o2m3/m3(1m3污水所需空氣量)，

則

q=d--3600=0。2X1。47X3600=1。58.4(m3/h)

(7)沉砂室所需容積(V)設T=2d(清除沉砂的間隔時間)，則

V=(Q^?X?T?86400)/(Kz-106)=6m

(8)每一個沉砂斗容積(V。)設每一分格有2個沉砂斗，

則V0=6/(2*2)=1o5m3

(9)沉砂斗各部份尺寸設斗底寬a1=0o5m,斗壁與水平面的傾角

55。斗高h、=0.35m,沉砂斗上口寬：

3

。

a=(2*ho)/tan55o+a.=0.99^10m

(10)沉砂室高度(%)采用重力排砂，設池底坡度為0。06,坡

向砂斗，則，

h=h、Q+0。06X2o65=0.5rn

J0

(11)池總高度(H)設超高h1=0o3m,則

H=h1+h寸hj=0.3+2.5+0。5=3.3m

3.4SBR反應池

3.4.1SBR工藝過程介紹

①進水期進水期是反應池接納污水的過程。由于充水開始是上個周

期的閑置期，所以比時反應器中剩有高濃度的活性污泥混合液，這也

就相當于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工藝間歇進水，即在每

個運行周期之初在一個較短期內將污水投入反應器，待污水到達一

定位置住手進水后進行下一步操作.因此，充水期的SBR池相當于一

個變容反應器。混合液基質濃度隨水量增加而加大.充水過程中逐步

完成吸附、氧化作用.SBR充水過程，不僅水位提高，而且進行著重要

的生化反應。充水期間可進行曝氣、攪拌或者靜止。曝氣方式包括非

限制曝氣(邊曝氣邊充水)、限制曝氣(充完水曝氣)半限制曝氣(

充水后期曝氣).

②反應期在反應階段，活性污泥微生物周期性地處于高濃度、低濃度

的基質環境中，反應器相應地形成厭氧一缺氧■好氧的交替過程。

雖然SBR反應器內的混合液呈徹底混合狀態，但在時間序列上是一

個理想的推流式反應器裝置。SBR反應器的濃度階梯是按時間序列

變化的。能提高處理效率，抗沖擊負荷，防止污泥膨脹

③沉淀期相當于傳統活性污泥法中的二次沉淀池，住手曝氣攪拌后，

污泥絮體靠重力沉降和上清液分離.本身作為沉淀池，避免了泥水混

合液流經管道，也避免了使剛剛形成絮體的活性污泥破碎?此外，SBR

活性污泥是在靜止時沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干擾

小，沉降時間短，效率高.

④排水期活性污泥大部份為下周期回流使用，過剩污泥進行排放，一

般這部份污泥僅占總污泥的30%擺布，污水排出，進入下道工序。

⑤閑置期作用是通過攪拌、曝氣或者靜止使其中微生物恢復其活性，

并

起反硝化作用而進行脫水。

圖3-1SBR工藝操作過程

3.402SBR反應池容積計算

設計處理流量Vsi+Vb+Vi=4166。7(你/h)

BOD/C0Dcr=0o45

5

設SBR運行每一周期時間為8h,進水loOh,反應(曝氣)(4。0~5。

Oh)取4h,沉淀2oOh,排水(0.5h~l.0h)取lho

周期數：n=24/8=3

SBR處理污泥負荷設計為Ns=0o4kgB0D/(kgMLSS?d)

5

(1)污泥量計算SBR反應池所需污泥量為

MLSS=MLVSS/Oo75=(Q?Sr)/(0.75Ns)=53333[kg(干)]

=53.3(t)

設計沉淀后污泥的SV1(污泥容積指數)=90ml/g,

則污泥體積為:

Vs=lo2-SVIMLSS=lo2X90X103X53333=5760.Oma

(2)SBR反應容積

SBR反應池容積V=V+V+V

siFb

式中V代謝反應所需污泥容積m3

si—

V-—反應池換水容積(進水容積)m3

F

V——保護容積映

b

V=105/24X1.0=4166o7m3

F

Vs=6120ni3則單池污泥容積為V=Vs/6=1020(m^)

si

則V=1020+4166。7+V=5186.7+\]

(3)SBR反應池構造尺寸SBR反應池為滿足運行靈便及設備安

裝需要，設計為長方形，一端為進水區，另一端為出水區SBR反應

池單池平面(凈)尺寸為50X25m2

水深為5.0m池深5o5m

單池容積為V=50X25X5=6250(m3)

則保護容積為V=1063.3m

D3

6個池總容積￡V=6V=6x6250=37500m3

3o4.3SBR反應池運行時間與水位控制

SBR池總水深5o0m,按平均流量考慮，則進水前水深為3.2m,

進水結束后5c0m,排水時水深5。0m,排水結束后3.2m。5。0m水

深中，換水水深為1.8m,存泥水深2o0m,保護水深1.2m,保護水

深的設置是為避免排水時對沉淀及排泥的影響。(見圖3-2)

圖3-2SBR池高程控制圖

進水開始與結束由水位控制，曝氣開始由水位和時間控制，曝氣

結束由時間控制，沉淀開始與結束由時間控制，排水開始由時間控制，

排水結束由水位控制.

3o4.3排水口高度和排水管管徑

(1)排水口高度

為保證每次換水V=4166o7m3的水量及時快速排出，以及排

水裝置運行的需要，排水口應在反應池最低水位之下約0.5?0。7m,

設計排水口在最高水位之下2.5m.

(2)排水管管徑

每池設自動排水裝置一套，出水口一個，排水管1根；固定設于

SBR墻上。排水管管徑DN1000mm。

設排水管排水平均流速為1.5m/s,則排水量為：

(ms/s)=360o4(ma/h)

則每周期(平均流量時)所需排水時間為：

F(h)

3O4O4排泥量及排泥系統

(1)SBR產泥量

SBR的剩余污泥主要來自微生物代謝的增值污泥,還有很少部份

由進水懸浮物沉淀形成。SBR生物代謝產泥量為：

△x=a.Q?Sr—b?Xr?V=a?Q?Sr-b?=(a—b/Ns)Q?Sr

式中:a——微生物代謝增系數,kgVSS/kgBOD；

b-微生物自身氧化率，l/d

根據生活污泥性質,參考類似經驗數據，設a=0o70,b=0.05廁

有：

Ax=()X105X160X103=9200(kg/d)

假定排泥含水率為98%,則排泥量為

Qs==460(m/d)

考慮一定安全系數，則每天排泥量為1300m3/do

(2)排泥系統

剩余污泥在重力作用下通過污泥管路排入集泥井。

3o4.5需氧量及曝氣系統設計計算

(1)需氧量計算

SBR反應池需氧量02計算式為：

Q2=a，.Q.sr+b，.x?v=a'?Q?sr+b'(Q.sr/Ns)

式中：a'?一微生物代謝有機物需氧率，kg/kg

b'--微生物自氧需氧率，l/d

經查有關資料表，取a'=0.50,b'=0.190,需氧量為：

R=02=0.50X105X160X10-3+0。190X(1/0。4)X10sX160X10

=15600(kgO2/d)=650(kgO2/h)

(2)供氣量計算

設計采用塑料SX-1型空氣擴散器，敷設SBR反應池池底，

淹沒深度H=4.5moSX-1型空氣擴散器的氧轉移效率為EA=8%。

查表知20℃,30℃時溶解氧飽和度分別為C6n=9.17mg/L,C

=7o63mg/L空氣擴散器出口處的絕對壓力Pb為:

Pb=1.013X105+9.8X105XH

=1.013X105+9。8X105X4o5=1.454X105(Pa)

空氣離開曝氣池時，氧的百分比為

Ot=

曝氣池中溶解氧平均飽和度為：(按最不利溫度條件計算)

C==1.17X7.63

s(30?

=8.93(mg/l)

水溫20℃時曝氣池中溶解氧平均飽和度為：

=1.17x9.17=10.73(mg/L)

￡20)\/

20℃時脫氧清水充氧量為：

式中：a——污水中雜質影響修正系數，取0。8(0.78^0.99)

B——污水含鹽量影響修正系數，取0。9(0。9-0.97)

C.——混合液溶解氧濃度，取c=4.0最小為2

Q一—氣壓修正系數P=P/P=1

標

曝氣池中溶解氧在最大流量時不低于2.0mg/L,即取C.=2o0,則

計算得：

=1o38x690o6=953.0(kgO/i)

SBR反應池供氣量Gq為：

=39708.3(ma/h)=661.8(m3/min)

每立方污水供氣量為：

(m3空氣/rm污水

VF-----反應池進水容積(m3/h)

去除每千克BOD5的供氣量為：

59.6

Sr——去除的BOD5(kg/m3)

去除每千克B0D5的供氧量為

=1o43

3o4o6空氣管計算

空氣管的平面布置如圖3—3所示。鼓風機房出來的空氣供氣干

管，在相鄰兩SBR池的隔墻上設兩根供氣支管，為6個SBR池

供氣。在每根支管上設25條配氣豎管，為SBR池配氣，六池共六

根供氣支管，150條配氣管豎管。每條配氣管安裝SX-I擴散器26

個,每池共650個擴散器，全池共3900個擴散器。每一個擴散器的

服

務面積為1250m2/650個=1。9m2/個(擴散器布置示意圖如圖3-4)。

圖3—3SBR池空氣管平而布置圖

圖3-4SBR池底擴散器示意圖

空氣支管供氣量為：

Gs.=661,8X1o25X(1/6)X1=137.875(m3/min)=2o30(rro/s)

1o25一—安全系數

由于SBR反應池交替運行，六根空氣支管不同時供氣，故空氣干

管供氣量亦為137.875X2=275o75ma/min。

3o5.1設計參數

選用SX—I型盆形曝氣器，氧轉移效率6、9%,氧動力效率

1.5~2.2kg/(kWh)，供氣量20?25m3/h,服務面積1?2m2/個。

3o5接觸消毒池

3o5.1設計參數

(1)水力停留時間T=0o5h

(2)設計投氯量普通為3o0~5.0mg/l本工藝取最大投氯量為

max=5.0mg/l

3o5.2設計計算

(1)設計消毒池一座，池體容積

V=QT=4166o7X0.5=2084(m3)

設消毒池池長L=35m,有3格，每格池寬b=5.0m,長寬比Ub=7.0.

設有效水深H1=4m,接觸消毒池總寬B=nb=3X5=15.0m,實際消

毒池容積，滿足有效停留時間的要求。

(2)加氯量的計算

最大投氯量為=5.0mg/l

miTloX

則每日投加氯量為：W=Q=5o0X100000X10-3=20.8(kg/d)

11WA

選用貯氯量為500kg的液氯鋼瓶，每日加氯量1瓶，共貯用15瓶,

選用加氯機兩臺.

3.6污泥處理系統

30601設計計算

3.6.1.1集泥井

⑴集泥井容積的計算：考慮構筑物的每日排泥量為1300m3，需在

2.0h內抽完，集泥井容積定為污泥泵提升流量的10min的體積

(2)集泥井尺寸的計算

設有效泥深為5m,平面面積59m2設計尺寸LXB=9X6o5=30m2

集泥井為地下式，有潛污泵抽送污泥，池底相對標高一5。5m,最高泥

位一0.5m,最低泥位-5o0mo

3.6.1.2污泥濃縮池

降低污泥中的含水率，可以采用污泥濃縮的方法來降低污泥中的

含水率，減少污泥體積，能夠減少池容積和處理所需的投藥量，減小

用于輸送污泥的管道和泵類的尺寸C具有一定規模的污水處理工程中

常用的污泥濃縮方法主要有重力濃縮.溶氣氣浮濃縮和離心濃縮.

根據需要選用間歇式重力濃縮池

圖3—6帶中心管間歇式濃縮池

1一污泥入流槽；2一中心筒；3一出流堰;4一上清液排出管；5?閘門；

6—吸泥管；7?排泥管

(1)設計說明

運行周期22h,其中進泥2.0h,濃縮15.0h,排水和排泥3.0h,閑置2。

Oh.濃縮前污泥量為1300rro,含水率p=99o0%

(2)設計計算

1)容積計