水污染控制工程课程设计指导书1 课程设计教学目的及基本要求1.1 掌握城市污水厂的计算和设计，复习和消化课程讲授的内容；1.2 掌握设计与制图的基本技能；1.3 了解并掌握城市污水厂设计的一般步骤和方法，具备初步的独立设计能力；1.4 提高综合运用所学的理论知识独立分析和解决问题的能力。

2 课程设计步骤2.1 计算污水处理程度2.2 确定污水、污泥处理方法及流程。

2.3 处理厂各构筑物（如格栅、进水泵房、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池、浓缩池、消化池以及消毒设施，计量设施等）的设计计算与有关简图绘制。

2.4 绘制厂区总平面图在污水处理厂的平面图中，必须将污水处理构筑物、泵站及附属构筑物按比例绘出，并注明其主要尺寸。

上述各种构筑物及各种管道布置应尽量紧凑、节省占地面积，同时还要遵守设计规范、考虑运行管理、检修、运输及远期发展的可能性。

还要注意土方平衡，以减少土方量与施工费用。

污水和污泥流程应尽量考虑重力流，避免迂回曲折。

总平面图中应注明图名和比例尺，文字一律用仿宋字书写。

图中线条应粗细主次分明。

2.5 污水、污泥处理流程的高程计算要求沿污水、污泥处理中流动距离最长、水头损失最大流程，并按最大设计流量进行高程计算，以此来绘制各处理构筑物与连接管道（槽）的高程剖面图。

为保证各构筑物之间的污水、污泥能靠重力自流，需计算各构筑物及管道中的水头损失。

各构筑物内部的水头损失查阅课本或手册。

构筑物之间的水头损失按管道长度计算管道中的水头损失，既包括沿程水头损失又包括局部水头损失，还应考虑事故与扩建等情况所需要的贮备水头。

2.6 绘制污水、污泥处理流程的高程图图中必须注明原有地面标高、构筑物的顶部、底部与其中水面、泥面标高、受纳水体的洪水位、常水位和现最低水位标高等。

3 污水、污泥各处理构筑物的设计计算指导说明3.1污水处理构筑物的设计污水处理工艺类型建议采用传统活性污泥法。

典型工艺流程如附图1所示。

污水经过格栅截留较大的颗粒之后，经泵房提升之后，进入沉砂池、初沉池进行进一步沉淀等处理，格栅、沉砂池和初沉池可称为一级处理，其作用是去除污水中的固体污染物，从大块垃圾到颗粒粒径为数mm的悬浮物(溶解性的和非溶解性的)，经过一级处理，污水中的BOD5值能去除20%～30%，SS能去除40%～55%；一级处理之后，污水进入曝气池和二沉池进行生物处理（二级处理），二级处理系统是城市污水处理厂的核心，一般采用生物处理方法，主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物(以BOD或COD表示)，通过二级处理，污水的BOD5值可降至20～30mg/L，一般可达到排放水体和灌溉农田的要求。

本课程设计中采用传统活性污泥法，二级处理主要由曝气池、曝气系统、二沉池、污泥回流系统和剩余污泥排放系统等组成。

总体规定：①设计流量污水处理构筑物的设计流量，应按分期建设的情况分别计算。

当污水为自流进入时，应按每期的最高日最高时设计流量计算；当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量校核管渠配水能力。

生物反应池（曝气池）的设计流量，应根据生物反应池类型和曝气时间确定。

曝气时间较长时，设计流量可酌情减少，可按平均日平均时设计流量计算。

②构筑物的个数或分格数不应少于2个，宜按并联系列设计。

③应根据设计的要求选择合理的污水处理流程和处理构筑物，对其进行设计计算，并对构筑物处理过程中涉及到的机械设备进行选型和相应计算。

3.1.1 格栅在污水处理系统(包括水泵)前，均须设置格栅，以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物。

格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：（1）粗格栅：机械清除时宜为16～25mm，人工清除时宜为25～40mm。

特殊情况下，最大间隙可为100mm；（2）细格栅：宜为1.5～10mm；水泵前，应根据水泵要求确定。

污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s。

除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为60°～90°。

人工清除格栅的安装角度宜为30°～60°。

3.1.2 污水提升泵房本课程设计中要求作泵的初选，不再要求对水泵总扬程进行核算。

污水经过泵房前一道粗格栅处理后，进入污水提升泵房，污水提升泵的流量、扬程计算要求如下：①污水泵站设计流量由上游排水系统管道终端的设计流量提供，按最大日最大时流量计算。

②选泵前总扬程的估算：H=H ST+H泵内+H泵外+H安全式中：H ST:静扬程，指输水最高点与集水池的最低水位之高差，m；H泵内：泵站内水头损失（包括沿程损失和局部损失），假设为1.5m；H泵外：泵站外扬水管到输水最高点之间的水头损失（包括沿程损失和局部损失），m；H安全：安全水头，m。

③根据估算的总扬程和设计流量选泵的数量与型号。

3.1.3 沉砂池污水经泵房提升后，经过一道细格栅后，进入沉砂池。

细格栅与沉砂池可以设置在一起。

沉砂池主要用于去除污水中相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。

沉砂池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种，相应的按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池等。

平流式沉砂池较为常用。

3.1.4 初沉池污水经过沉砂池处理后进入初级沉淀池。

沉淀池一般分为平流式、竖流式和幅流式等。

每种沉淀池均包含五个区，即进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区。

3.1.5 曝气池污水经过初沉池处理后进入生物处理构筑物（曝气池）。

曝气池是污水处理的主体构筑物，在这里污水与活性污泥混合，污水中的有机污染物作为营养物质被活性污泥微生物摄取、代谢与利用，从而污水得到净化。

曝气池的设计计算建议采用BOD污泥负荷法，计算步骤如下：①拟定一BOD污泥负荷率Ns，为稳妥，需用公式加以校核。

②确定混合液污泥泥浓度X。

根据已定的Ns查得相应的SVI范围，取定一SVI值，按公式求得回流污泥浓度Xr，再取定一回流比R，求得混合液污泥浓度X。

③确定曝气池容积。

④确定曝气池各部位尺寸（包括单组曝气池池容，面积，廊道个数及廊道的长宽）。

⑤剩余污泥量的计算，按公式先算出干泥量，再转换成湿泥量。

⑥曝气系统的计算按公式先计算曝气池混合液需氧量（R），再将其换算成相应于水温为20℃、气压为一个大气压的脱氧清水的充氧量(Ro)，再按供气量公式换算成供空气量，按照风量和风压选定鼓风机型号。

3.1.6 二沉池二沉池设置于曝气池之后，是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥获得澄清的处理水为其主要目的的。

二沉池有别于其他沉淀池，其作用一是泥水分离(沉淀)、二是污泥浓缩，并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥。

通常把二沉池与生物反应器以及污泥回流系统视为一个处理单元。

二沉池一般有辐流式、平流式、竖流式三种形式，池型有圆形、方形。

设计中常选用中心进水周边出水的圆形辐流式沉淀池。

3.1.7 回流污泥系统的设计污水与活性污泥的混合物（称作混合液）进入二沉池后，泥水分离，经过沉淀浓缩的污泥从二沉池底部排出，其中一部分作为接种污泥回流曝气池，多余的一部分（曝气池中每日增长的活性污泥量）则作为剩余污泥排出系统。

剩余污泥及其处置在下面的污泥处理构筑物的设计中进行介绍。

3.1.8 接触消毒池污水经一级处理和二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能，因此污水排放水体前应进行消毒，目前最常用污水消毒剂- -液氯来进行消毒。

3.1.9 计量设备在接触池后常设巴氏计量槽对污水处理厂总出水量进行计量。

3.2 污泥处理构筑物的设计城镇污水处理过程中，不可避免的将产生大量的污泥，要求对其进行适当的处理和处置，达到减量化、稳定化、无害化及资源化的目的。

典型的污泥处理工艺流程见附图2。

初沉污泥和剩余污泥的混合污泥经过浓缩、消化、脱水后，采用适宜的途径，对其进行处置，处置的方法包括农用、填埋、焚烧等。

3.2.1 浓缩池污泥浓缩主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等三种工艺形式。

目前国内以重力浓缩为主。

3.2.1.1 重力浓缩池重力浓缩池按其运转方式分为连续流和间歇流。

连续式污泥浓缩池一般采用竖流式或辐流沉淀池的形式。

3.2.1.2 气浮浓缩池适用于浓缩剩余污泥等较轻的污泥，能把含水率99％及以上的剩余污泥浓缩到94～96％。

3.2.1.3 离心浓缩池采用离心浓缩，可以避免磷的二次释放，因而离心浓缩适宜采用除磷生物工艺后的污泥处理。

3.2.2 消化池3.2.2.1 消化池主体构筑物浓缩后的污泥进入消化池，对污泥进行进一步处理。

消化池是污泥处理的主体构筑物，根据消化的微观原理可以分为好氧消化和厌氧消化，其中厌氧消化方式较为常用。

建议采用厌氧消化池，并同时进行两级厌氧消化设计。

第一级消化池有加热、搅拌设备，并有集气罩收集沼气，然后把排出的污泥送入第二级消化池。

第二级消化池没有加热与搅拌设备，依靠余热继续消化。

3.2.2.2 消化处理附属构筑物（沼气收集装置）污泥经过厌氧消化处理，产生沼气，在消化系统中设置沼气收集装置可以对消化池的产气不平衡现象进行调节。

3.2.3 污泥脱水污泥经过浓缩、消化处理后，含水率仍然很高，约为95～97％，需对污泥进行进一步脱水处理。

污泥脱水的方法主要有自然干化、机械脱水等。

建议采用机械脱水方式。

机械脱水方式分为真空过滤脱水、压滤脱水和离心脱水等，其中压滤脱水国内较为常用。

需要对压滤脱水方式进行设计，主要包括压滤脱水机的选择。

3.2.4 污泥的最终处置污泥经过浓缩、消化、脱水等处理后，需对其进行最终处置。

处置的方法有农肥利用与土地处理、建筑材料利用、填地与填海造地利用和排海等。

各种处置方法与污泥处理工艺流程有关，由于时间有限，本课程设计过程中对其不再进行详细设计。

3.3 城镇污水处理厂的总体布置3.3.1 总平面布置总平面布置包括：污水污泥处理构筑物、办公、化验及其他辅助建筑物，以及各种管道、道路、绿化等的布置。

根据污水处理厂的规模大小，采用1:200～1:1000比例尺手绘制总平面图（1号图）一张。

平面布置的一般原则如下：①处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理。

②每一单元过程的最少池数为两座，但在大型污水中，由于设备尺寸的限制，往往有多池。

③处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量。

④经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳。

⑤构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5～10m。

⑥污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理。

污泥消化池应距沉淀池较近，以缩短污泥管线，但消化池与其他构筑物之间的距离不应小于20m。

贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理。