1、一.總論1.設(shè)計內(nèi)容本項目為湖北省黃州市火車站經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠工程工程初步設(shè)計。根據(jù)所給資料完成黃州污水廠工藝的設(shè)計（水質(zhì)：BOD5140mg/l，COD250mg/l，SS150mg/l），污水處理核心單元采用氧化溝，一期處理規(guī)模2萬m3/d，使出水達(dá)到一級A排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計要求確定合理的污水污泥處理方案，編寫設(shè)計說明書、設(shè)計計算書以及繪制設(shè)計圖紙，圖紙不少于7張一號圖。2.設(shè)計資料2.1地理位置黃州火車站經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)位于古城黃岡市區(qū)東北部，距黃州中心城區(qū)17公里。東南臨長江支流巴水與浠水縣隔水相望，北倚大別山余脈峰火山與團(tuán)風(fēng)縣相鄰，西襟回龍鎮(zhèn)、陶店鄉(xiāng)?，F(xiàn)狀總?cè)丝诩s 2.6 萬人，規(guī)劃控制面

2、積13.77平方公里。2.2地形地貌黃州火車站開發(fā)區(qū)內(nèi)地形較為崎嶇，地勢為東北高，西南低，最高海拔高程 96.5m，最低 32m。整個開發(fā)區(qū)屬丘陵地帶，土壤資料表明，規(guī)劃區(qū)內(nèi)的土地屬中生代第四季大成巖中變質(zhì)巖區(qū)，土質(zhì)為亞粘土，地基承載力13噸左右。2.3氣候情況黃州火車站經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)屬大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季分明，雨量充沛。歷年平均氣溫 16.8，極端最高氣溫 40.3，極端最低氣溫12.2；歷年平均相對濕度 71%；年平均降雨量 1269mm，其中最大年降雨量 3079mm，最小降雨量 587.2mm；常年主導(dǎo)風(fēng)向與東南風(fēng)和北風(fēng)，歷年最多風(fēng)向頻率 ESE12%，年平均風(fēng)速 2.8/s；歷年平均日

3、照 285 天；霜期 131 天左右。2.4服務(wù)范圍污水處理廠服務(wù)范圍為湖北黃州火車站經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)地區(qū)近期建設(shè)用地范圍，面積約為15.57平方公里。服務(wù)人口規(guī)模：近期約為4.09萬人，遠(yuǎn)期約為7.8萬人。2.5進(jìn)出水水質(zhì)類別水質(zhì)設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)(mg/L)設(shè)計出水水質(zhì)(mg/L)CODcr40060BOD518020SS20020TN3520NH3-N258TP3.013.設(shè)計任務(wù)3.1平面布置（1）與黃岡城市總體規(guī)劃和黃州火車站開發(fā)區(qū)規(guī)劃相銜接，并與周邊環(huán)境相 協(xié)調(diào)；（2）廠區(qū)功能分區(qū)明確，構(gòu)筑物布置緊湊，力求經(jīng)濟(jì)合理地利用土地，減少占地面積；流程力求簡短、順暢，避免迂回重復(fù)；（3）近遠(yuǎn)期結(jié)合良好

4、，近期構(gòu)筑物盡量集中，形成一完整整體，并為遠(yuǎn)期留下發(fā)展余地。遠(yuǎn)期施工避免對近期工程運行造成影響；（4）建筑物盡可能布置在南北朝向；（5）廠區(qū)構(gòu)筑物與周邊建筑有一定寬度的衛(wèi)生防護(hù)距離，減小污水廠對周邊環(huán)境的影響；（6）廠區(qū)綠化面積不小于 40%，總平面布置滿足消防要求；（7）交通順暢，便于施工與管理。（8）廠區(qū)平面布置除遵循上述原則外，還應(yīng)根據(jù)城市主導(dǎo)風(fēng)向、進(jìn)水方向、排 放水體位置、工藝流程特點及廠址地形、地質(zhì)條件等因素進(jìn)行布置，既要考慮流 程合理、管理方便、經(jīng)濟(jì)實用，還要考慮建筑造型、廠區(qū)綠化與周圍相協(xié)調(diào)等因素。3.2高程布置（1）根據(jù)污水處理廠的平面布置，選擇一條最長的污水和污泥流程，進(jìn)行水

5、力計算，以確定各處理構(gòu)筑物及管渠的水面、泥面標(biāo)高；（2）計算連結(jié)各構(gòu)筑物管渠的沿程和局部水頭損失；（3）估算進(jìn)出各構(gòu)筑物及配水設(shè)備的水頭損失；（4）考慮擴(kuò)建時預(yù)留的儲備水頭；（5）繪制污水、污泥高程布置圖。二.污水廠總體設(shè)計1.污水水量及處理程度計算黃州污水處理廠近期設(shè)計污水量為2.0萬m3/d，kz=1.48，遠(yuǎn)期設(shè)計流量4.0萬m3/d，kz=1.37。本工程設(shè)計進(jìn)廠水質(zhì)按一期工程設(shè)計值確定，出水水質(zhì)應(yīng)執(zhí)行國家城鎮(zhèn)污水處理廠排放標(biāo)準(zhǔn)（2003年7月1日執(zhí)行）的一級B標(biāo)準(zhǔn)。黃州火車站經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)污水處理廠設(shè)計進(jìn)出水水質(zhì)一覽表類別水質(zhì)設(shè)計進(jìn)水水質(zhì)(mg/L)設(shè)計出水水質(zhì)(mg/L)處理效率COD

6、cr4006080%BOD51802085.7%SS2002086.7%TN352042.8%NH3-N25868%TP3.0171.4%2.各期工程量表一期工程量表序號構(gòu)筑物名稱土建規(guī)模（萬m3/d）設(shè)備規(guī)模（萬m3/d）1粗格柵間442進(jìn)水泵房423細(xì)格柵444渦流沉砂池225水解酸化池226氧化溝227污泥污水泵房228二沉池229接觸消毒池4210貯泥池4411濃縮脫水車間44二期工程量表序號構(gòu)筑物名稱土建規(guī)模（萬m3/d）設(shè)備規(guī)模（萬m3/d）1粗格柵間2進(jìn)水泵房23細(xì)格柵4渦流沉砂池225水解酸化池226氧化溝227污泥污水泵房228二沉池229接觸消毒池 210貯泥池 11濃縮脫

7、水車間3.污水處理工藝流程的選擇從國內(nèi)城市污水廠的運轉(zhuǎn)經(jīng)驗來看，許多污水廠建有接觸消毒池，但極少使用，原因是運行成本太高且必要性也不大。因此，暫不考慮加氯消毒，但預(yù)留用地，根據(jù)實際需要再建。根據(jù)以上的論述，初選的兩個工藝方案：改良型氧化溝工藝方案和ICEAS工藝方案，工藝流程分別見。粗格柵間巴士計量槽旋流沉砂池改良型氧化溝配水井二沉池結(jié)合井污泥泵房儲泥池濃縮、脫水機(jī)房回流污泥剩余污泥排放泥餅外運加礬細(xì)格柵間進(jìn)水泵房接觸消毒池改良型氧化溝工藝粗格柵間巴士計量槽旋流沉砂池配水井儲泥池濃縮、脫水機(jī)房回流污泥剩余污泥排放泥餅外運加礬細(xì)格柵間進(jìn)水泵房接觸消毒池ICEAS生化池ICEAS工藝ICEAS方案

8、與改良型氧化溝方案不同之處在于用ICEAS池取代氧化溝及二沉池，并增加鼓風(fēng)機(jī)房，其余構(gòu)筑物相同。上述兩個方案都能達(dá)到本工程要求的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上存在著區(qū)別。兩個方案的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較見表5-8。方案技術(shù)比較表項目改良型氧化溝方案ICEAS方案技術(shù)先進(jìn)性先進(jìn)先進(jìn)處理工藝成熟性成熟不夠成熟工藝流程簡單較簡單操作、管理及維護(hù)簡單較復(fù)雜構(gòu)筑物數(shù)量較少少設(shè)備數(shù)量少較多動力效率較高高運轉(zhuǎn)可靠性和靈活性高較差對管理者的要求不高高從上表可看出，在技術(shù)上改良型氧化溝處理效果好、出水水質(zhì)穩(wěn)定、技術(shù)先進(jìn)且成熟、運轉(zhuǎn)可靠性和靈活性高，而且操作、管理及維護(hù)也較簡單，綜合上述技術(shù)比較，本工程推薦采用改良型氧

9、化溝方案。三.污水廠總體設(shè)計3.1粗格柵（1）設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量：近期 Q=1.48833m3/h =1233m3/h。遠(yuǎn)期 Q=1.371667m3/h =2284m3/h設(shè)計過柵流速：v=0.80m/s柵條間隙：b=25mm柵前水深：h=0.6m設(shè)計中粗格柵:N = 2組（2）粗格柵的間隙數(shù) 設(shè)計中取h=0.6 m，v=0.8 m/s，b=0.025m，=60 取25個（3）粗格柵槽寬度 式中 B粗格柵槽寬度（m）； S每根格柵條的寬度（m）； 設(shè)計中取S=0.01m 設(shè)計取0.8m（4）進(jìn)水渠道漸寬部分的長度 式中 l1進(jìn)水渠道肩寬部分的長度（m）； B1進(jìn)水明渠寬度（m）； 漸寬處角度

10、（），取為20； 設(shè)計中取B1=0.6m，=20。 （5）出水渠道漸窄部分的長度 式中 l2進(jìn)水渠道肩寬部分的長度（m）； B1進(jìn)水明渠寬度（m）； 漸寬處角度（），取為10； 則 l2=l1=0.27m（6）通過粗格柵的水頭損失 式中 h1水頭損失（m）； 粗格柵條的阻力系數(shù)，查表的=2.42； k粗格柵受污染物堵塞時的水頭損失增大系數(shù)，一般取k=3。 (7)柵后明渠的總高度 式中 h2明渠超高（m），一般采用0.4m。（8）粗格柵槽總長度 式中 L粗格柵槽總長度（m）； H1粗格柵明渠的深度（m）； (9)每日柵渣量 W=式中 W每日柵渣量（m3/d）； W1每日每103m3污水的柵渣量（

11、m3/103m3污水）；設(shè)計中取W1=0.05m3/103m3污水 W= m3/d 0.2 m3/d宜采用機(jī)械清渣。(10)進(jìn)水與出水渠道設(shè)機(jī)械格柵兩臺，每臺格柵寬0.8m，柵槽寬1.05m，柵條間隙為25mm，柵條寬10mm，配用電機(jī)功率1.5KW。每臺粗格柵前后各設(shè) 1 臺 BH=8001200閘門用作檢修和切換閘門。污水進(jìn)粗格柵間前，在格柵井前端設(shè) DN800溢流口一個。格柵的運行根據(jù)格柵前后水位差或按時間周期自動控制清渣，也可機(jī)旁手動控制清渣。3.2進(jìn)水泵房(1)集水池設(shè)計設(shè)計流量：近期 Q=1.48833m3/h =1233m3/h。遠(yuǎn)期 Q=1.371667m3/h =2284m3

12、/h近期設(shè)3臺泵（2用1備）泵平均流量為Q0=1233/2=616.5m3/h，設(shè)計中取625m3/h.，集水間的容積，采用相當(dāng)于一臺泵5min的容量，W=6255/60=52m3有效水深采用2.0m則集水池的面積為F=52/2.0=26m2。集水間的尺寸55.22。（2）水泵的型號選擇污水提升前水位23.2m,提升后水位34.64m.。所以，提升凈揚程Z=34.64-23.2=11.44m水泵水頭損失取2m,從而水泵揚程H=Z+h=13.44m。共設(shè)6個泵位，近期安裝潛水排污泵 3 臺，兩臺300QW800-15-55，一臺250QW600-15-45。每臺水泵后設(shè)有緩閉止回閥及手動蝶閥各一

13、臺，用于水泵切換與檢修。3.3細(xì)格柵細(xì)格柵間與渦流沉砂池合建，共設(shè)一座。按遠(yuǎn)期規(guī)模 4 萬 m3/d 一次建成，遠(yuǎn)期不需增建。（1）設(shè)計參數(shù)：設(shè)計流量：近期 Q=1.48833m3/h =1233m3/h。遠(yuǎn)期 Q=1.371667m3/h =2284m3/h設(shè)計過柵流速：v=0.45m/s柵條間隙：b=10mm柵前水深：h=0.45 m柵后水深：h=0.45m設(shè)計中粗格柵:N = 2組（2）粗格柵的間隙數(shù)取136個（3）粗格柵槽寬度 式中 B粗格柵槽寬度（m）； S每根格柵條的寬度（m）；設(shè)計中取S=0.006m設(shè)計取2.2m（4）進(jìn)水渠道漸寬部分的長度 式中 l1進(jìn)水渠道肩寬部分的長度（m

14、）； B1進(jìn)水明渠寬度（m）； 漸寬處角度（），取為20；設(shè)計中取B1=1.0m，=20。 （5）出水渠道漸窄部分的長度 式中 l2進(jìn)水渠道肩寬部分的長度（m）； B1進(jìn)水明渠寬度（m）； 漸寬0處角度（），取為10； 則 l2=l1=1.65m（6）通過粗格柵的水頭損失 式中 h1水頭損失（m）； 粗格柵條的阻力系數(shù)，查表的=2.42； k粗格柵受污染物堵塞時的水頭損失增大系數(shù)，一般取k=3。 （7）柵后明渠的總高度 式中 h2明渠超高（m），一般采用0.4m。 （8）粗格柵槽總長度 式中 L粗格柵槽總長度（m）； H1粗格柵明渠的深度（m）； （9）每日柵渣量 W=設(shè)計中取W1=0.05m

15、3/103m3污水 W= m3/d 0.2 m3/d宜采用機(jī)械清渣。3.4渦流沉沙池近期 Q=1.48833m3/h =1233m3/h=0.34L/s遠(yuǎn)期Q=1.371667m3/h =2284m3/h=最大水力表面負(fù)荷：156m3/ m2h 水力停留時間：30s。根據(jù)流量選用550型渦流沉砂池，單座設(shè)計流量530L/s。遠(yuǎn)期設(shè)兩座。3.5水解酸化池水解工藝是將厭氧發(fā)酵階段過程控制在水解與產(chǎn)酸階段,作為廢水在主體處理工藝生物處理池前的預(yù) 處理, 提高廢水的可生化性, 降低生物處理池進(jìn)水的CODcr濃度，適用于中低濃度污水的處理。在水解酸化池內(nèi)，由于水解菌和產(chǎn)酸菌的作用，不溶性有機(jī)物水解為溶解

16、型有機(jī)物，難降解的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)化為易于生物降解小分子物質(zhì)，提高了污水的可生化性，為下一步生物處理提供了良好的條件（1）設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量：近期 Q=1.48833m3/h =1236m3/h。遠(yuǎn)期 Q=1.371667m3/h =2284m3/h水力負(fù)荷：1.5m3/ m2h水力停留時間：2.8h c.近期設(shè)設(shè)計一組水解池，分為2格。（2）平面尺寸計算總有效容積 V=Qt設(shè)計中Q=1236 m3/h,t=2.8hV=12362.8=3460.8m3設(shè)計中取3520m3水深取4.4 m，超高0.5m，長寬比 2：1，每格池寬 10m，池總寬 20m，池長 40m。水解酸化池每格池分為164個小格，

17、每個小格尺寸為2.52.5（m2）。（3）配水方式總進(jìn)水管道采用鋼管，直徑850mm，每格進(jìn)水管600mm。出水分別排入兩個氧化溝，出水管道為鋼管，直徑為600mm。（4）排泥系統(tǒng)設(shè)計近期兩組水解池的處理效果：CODcr去除率30%，BODcr去除率5%，SS去除率30%。污泥有機(jī)部分產(chǎn)量式中 W1每日污泥有機(jī)部分產(chǎn)量(kg/d)； Sa進(jìn)水BOD濃度(mg/L)； Se出水BOD濃度(mg/L)； Y污泥產(chǎn)率系數(shù)； Q污水設(shè)計流量； 水解率；設(shè)計中Y取0.3，取0.3，則污泥惰性部分產(chǎn)泥量式中 W2污泥惰性部分產(chǎn)泥量；總懸浮物TSS惰性組成比例；SS去除濃度；則活性污泥總產(chǎn)量 式中fvss為

18、污泥中有機(jī)部分的質(zhì)量含量，取0.7 。 每組水解酸化池分別通過200mm鋼管通入氧化溝。3.6改良型氧化溝按近期設(shè)計流量：Q=2.0萬m3/d=833m3/h共設(shè)2座氧化溝，每組設(shè)計流量Q=1.0萬m3/d=417 m3/h。污泥負(fù)荷：0.1kg BOD5/kgMLSSd污泥濃度：MLSS=3500 mg/L。設(shè)計水溫：最高 30，最低14。厭氧區(qū)水力停留時間1.0h。設(shè)計污泥齡為30d?；旌衔勰酀舛萂LSS=3500 mg/L，溶解氧濃度為2.0mg/L，平行設(shè)計兩組氧化溝，每組設(shè)計流量為417m3/h。厭氧池容積：V1= Qt1=4171.0=417m3(1)堿度校核出水堿度剩余堿度=進(jìn)水

19、堿度（以CaCO3）+3.57反硝化NO3-+0.1去除BOD5的量-7.14氧化溝氧化總氮的量=250+3.579.88+0.1160-7.1421.88=145.05(以CaCO3計)100(2)計算硝化菌的生長速率硝化所需最小污泥平均停留時間，取最低溫度14C，氧的半速常數(shù)KO2取2.0mg/L，PH按7.2考慮。 =0.20d-1因此滿足硝化最小污泥停留時間為=1/n=5.0d。選擇安全系數(shù)來計算氧化溝設(shè)計污泥停留時間=SF=2.55=12.5d,由于對污泥進(jìn)行部分的穩(wěn)定，污泥齡選為 30d，對應(yīng)的生長速率為n實際=1/30=0.03d-1。(3)計算去除有機(jī)物及硝化所需的氧化溝體積：

20、除非特殊說明，以下計算按每組進(jìn)行計算。污泥內(nèi)源呼吸系數(shù)Kd取0.05d-1，污泥產(chǎn)率系數(shù)Y取0.6kgVSS/kg去除BOD5。V1=設(shè)計中取2800m3(4)計算反硝化所需要增加的氧化溝的體積（每組）：反硝化條件時溶解氧的濃度DO=0.2mg/L，計算溫度采用14，20反硝化速率rDN，取0.07mgNO3N/(mgVSS.d)則=rDN1.09（T-20）(1-DO)=0.071.09（14-20）（1-0.2）=0.033mg NO3N/(mgVSS.d)根據(jù)MLVSS濃度和計算所得的反硝化速率，反硝化所要求增加的氧化溝體積。由于合成的需要，產(chǎn)生的生物污泥中約含有12%的氮，因此首先計算

21、這部分的氮量。 每日產(chǎn)生的生物污泥量為268.8kg/d因此生物合成的需氮量為12%268.8=32.26kg/d折合每單位進(jìn)水用于生物合成的氮量為32.26100010000=3.23mg/L反硝化NO3- -N為 NO3=35-3.23-20=11.77mg/L所需去除氮量SNO3=11.7710000/1000=117.7kg/d因此，反硝化所要求增加的氧化溝的體積為 V2=XMLVSS，MLVSS=0.7MLSS=0.73500=2450 mg/L V2=設(shè)計中取1470 m3。所以，每組氧化溝總體積為 V總=V1+V2=2800+1470=4270m3 (5)確定氧化溝的工藝尺寸：設(shè)

22、計有效水深4.0m，寬度為6m，則所需的總長度為178m。超高取0.5m。(6)每組溝需氧量的確定：速率常數(shù)K取0.22d-1。 O2=Q = = 1909.56kg/d水質(zhì)修正系數(shù)=0.85，=0.95，壓力修正系數(shù)為1，溫度為20，25時的飽和溶劑氧濃度分別為C20=9.17mg/L，C25=8.4mg/L標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)需氧量： SOR=3059.73kg/d=127.5kg/h(7)回流污泥量計算：根據(jù)物料平衡： 進(jìn)水：（TSS）Q+XRQR=(QR+Q)X XR=20010000+10000QR=(10000+QR)3500 QR=5077m3/d 回流比為50.77%。(8)兩組溝剩余污泥

23、量計算： +X1Q-XeQ =+0.30.220000-0.0220000 =1661.2kg/d污泥的含水率P=99.4%，濕污泥量Qs=(9)進(jìn)出水系統(tǒng)氧化溝的出水采用矩形堰跌落出水，堰上水頭為H=b堰寬（m）采用5.0m。m流量系數(shù)，設(shè)計中取0.4.Q每組氧化溝出水量（m3/s），指的是污水最大流量（417 m3/h）與回流污泥量（211.5 m3/h）之和。H=0.07m3.7二沉池該沉淀池采用中心進(jìn)水，周邊出水的幅流式沉淀池（1）設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量：按近期 2.0萬m3/d，Q=1.482萬m3/d=1.48833m3/h =1236 m3/h表面負(fù)荷（最大流量）qb：0.9m3/m2

24、h總水力停留時間：2.5h。近期設(shè)兩座。（2）設(shè)計計算沉淀池面積:按表面負(fù)荷算：m2沉淀池直徑：設(shè)計中采用28.5m有效水深為 h=qbT=1.02.5=2.5m （介于612）（3）貯泥斗容積： 為了防止磷在池中發(fā)生厭氧釋放，故貯泥時間采用Tw=2h，二沉池污泥區(qū)所需存泥容積： Vw=設(shè)計中R=50%，X=12000mg/L，X=4000mg/L，Q0=1.82/2=0.91萬m3/d則 Vw=568.75則污泥區(qū)高度為 設(shè)計取1.0m（4）二沉池總高度： 取二沉池緩沖層高度h3=0.4m，超高為h4=0.5m則池邊總高度 h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.0+0.4+0.5=4.4m為設(shè)池底度為i=0.05，則池底坡度降為 則池中心總深度為H=h+h5=4.4+0.66=5.06m（5）校核堰負(fù)荷： 徑深比 堰負(fù)荷數(shù)值在1.5-2.9 之間，符合要求3.8接觸消毒池由