校园生活污水处理中水回用设计方案
校园生活污水处理中水回
用设计方案
Revised by Hanlin on 10 January 2021
校园生活污水处理中水回用设计方案
一、概述
1、建设项目名称：贵州财经学院花溪校区校园生活污水处理及中水回用项目。
2、建设项目地点：贵阳市花溪区党武乡斗蓬山西侧（规划花溪区西南部高校聚集区内）。
3、建设性质：新建项目。
4、建设单位：贵州财经学院。
5、建设时间：2012年元月～2012年9月。
6、项目基本情况：贵州财经学院花溪新校区建设工程是贵州省重点工程，受到贵州省、市、区人民政府的高度重视，为确保贵州财经学院污水处理工程得到有效治理，决定对第二期和第三期新建校区每天排放的4000吨生活污水进行处理，根据目前污水处理工艺技术及我公司二十三年来对各种污水治理经验，采用“导流曝气生物滤池(CCB)”对新校区污水进行处理，保证出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB／T18920－2002）及《城市污水再生利用
景观环境用水水质》（GB／T18921－2002）中的标准要求，实现中水回用。在此，贵州长城环保科技有限公司本着保证污水处理的效果，合理利用场地，最大限度节约投资及运行费用的原则，优化合理设计该污水处理系统方案，以供贵院领导及环保专家。
二、进水水质设计
根据财经学院花溪区环保局污水处理工程的化验验收报告统计显示，确定污水进口处浓度如下：
三、出水要求
四、主要污染物去除率
五、主要污染物处理量
六、污水处理系统设计
1、工艺流程图
2、系统设计
（1）、化粪池
主要功能：化粪分解大颗粒物质、沉降悬浮物、腐烂硝化有机污染物，为后续处理设施创造条件。该池由业主方在基建工程中自建。化粪池污泥每半年启运一次。
建议设计参数为水力停留时间：HRT≥36h。
池型：三格化粪池。
（2）、格栅池
①、主要功能：用以截阻大块的呈悬浮状态的污物。在污水处理流程中，格栅是一种对后续处理构筑物或水泵机组具有保护作用的处理设备。
②、设计数据
A、设计流量： Q=4000m3／d＝／h＝／s，生活污水变化系数Kz=， Q
max
为／s。
B、栅前进水管道：
栅前水深（h）、进水渠宽（B
1）与渠内流速（v
1
）之间的关系为
v 1 = Q
max
/ B
1
h ，
则栅前水深 h = m，
进水渠宽 B
=，
1
= s，
渠内流速 v
1
= m。
设栅前管道超高 h
2
C、格栅：
一般污水栅条的间距采用10～50 mm。对于生活污水，规模较大的选取栅条间隙 b = 5mm。
格栅倾角一般采用45°～75°。人工清理格栅，一般与水平面成45°～
60°倾角安放，倾角小时，清理时较省力，但占地则较大。机械清渣的格栅，倾角一般为60°～70°，有时为90°。生活污水处理中，当原水悬浮物含量低、处理水量大（每日截留污物量小于的格栅）、清除污物数量较大时，为了减轻工人的劳动强度，一般应考虑采用机械格栅。本设计中，拟采用机械格栅，格栅倾角为α= 75°。
为了防止栅条间隙堵塞，污水通过栅条间隙的流速一般采用～ m/s，最大流量时可高于～ m/s。但如用平均流量时速度为 m/s，另外校核最大流量时的流速。
栅条断面形状、尺寸及阻力系数计算公式：（取用）
图2-1 格栅断面形状示意图
= 20°。
(4) 进水管道渐宽部分展开角度α
1
(5) 当格栅间距为16 ～ 25 mm时，栅渣截留量为～ m3/103 m3污水，当格栅间距为30 ～50 mm时，栅渣截留量为～103 m3污水。本设计中，格栅间距为10mm,所以设栅渣量为每1000 m3污水产。
③ 设计计算
A 、 栅条的间隙数n
式中：Q max —最大设计流量，m 3/s ； α —格栅倾角，°； b —格栅间隙，m ； h —栅前水深，m ； v —过栅流速，m/s 。
格栅的设计流量按总流量的80%计，栅前水深h = 0. 5 m ，过栅流速v = m/s ，栅条间隙宽度b = m ，格栅倾角α=75°。 B 、 栅槽宽度B
式中：s —栅条宽度，m ； b —栅条间隙，m ； n —栅条间隙数，个。
则设栅条宽度s = ，栅条间隙宽度b = m ，栅条间隙数n 由上式算出为37个。
栅槽宽度(1)0.02(371)0.01 1.1B s n bn m =-+=?-+?37= C 、 进水管道渐宽部分的长度L 1 式中：B —栅槽宽度，m ；
n =Q max
(sin α)1/2
bhv
()
个
B 1 —进水渠宽，m ；
α1—进水管道渐宽部分展开角度。
则设进水渠宽B 1 = m ，其渐宽部分展开角度α1 = 20°，栅槽宽度B=， D 、 栅槽与出水管道连接处的渐窄部分长度L 2
则20.82
0.412
l m =
= E 、 通过格栅的水头损失h 1
式中：ξ—阻力系数，其值与栅条断面形状有关，4/3
s b ξβ??
= ?
??
；
v —过栅流速（m/s ）；
g —重力加速度（m/s 2）； α—格栅倾角（°）；
k —系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用k=3。
则设栅条断面为锐边矩形断面， 2.42s 0.02m b 0.005m β===，，；过栅流速v = m/s ；格栅倾角75α= F 、 栅后槽总高度H
式中：h —栅前水深（m ）； 1h —设计水头损失（m ）；
2h —栅前管道超高，一般采用2h = m 。
则设栅前水深h = m ，栅前管道超高2h = m ，设计水头损失由上述算得
1h = 。
5.0=H ++=
G 、 栅槽总长度L
式中：1l —进水管道渐宽部分的长度（m ）；
2l —栅槽与出水管道连接处的渐窄部分长度（m ）； 1H —栅前管道深（m ）。
则1l 与2l 由前知得1l = m ，2l = m ，栅前管道深1H 为栅前水深和超高的和，H 1=+=，
H 、 每日栅渣量W
式中：1W —栅渣量（333m /10m 污水），格栅间隙为16～25mm 时，1W = ～
333m /10m 污水；由此估计10mm 的格栅间隙的1W = 333m /10m 污水
则本设计中污水处理站以处理生活污水为主，则
max 186400Q W 0.07W 0.281000Kz 1000=
==86400хх0.07
х1.5
m 3/d
因为W 大于d ，所以宜采用机械格栅清渣。 I 、校核
校核过栅流速：
污水通过栅条间距的流速一般采用～s ，所以满足要求。 J 、 设备选型
本工程采用机械格栅：型号GF-650×1600，数量1台，功率，机宽650mm ，渠深1600mm ，栅隙5mm ，排渣高度800mm ，安装角度75度，机架碳钢，耙齿不锈钢。
K 、格栅槽尺寸：L ×B ×H ＝×× 有效容积： m 3
结构方式：地上式钢筋混凝土结构。
说明：在格栅池内安装一套机械格栅。由进水室、格栅渠道组成。在格栅进水室设置应急溢流管，当设备故障或其他非常原因，使进水室的污水超过最高设定水位时，污水通过应急溢流管超越排出，为检修，在格栅前设置圆形闸阀。（3）、调节池
由于生活污水排放具有非连续性，污水浓度和产生量波动较大，这些特点给污水处理带来一定的难度，必须设一调节池给予均合调节污水水质水量，才不致后续处理受到较大的负荷冲击。为了保证处理设备的正常运行，在污水进入处理设备之前，必须预先进行调节。将不同时间排出的污水，贮存在同一水池内，并通过机械或空气的搅拌达到出水均匀的目的，此种水池称为调节池。调节池根据来水的水质和水量的变化情况，不仅具有调节水质的功能，还有调节水量的作用，另外调节池还具有预沉淀、预曝气、降温和贮存临时事故排水的功能。
本设计中，拟选用矩形水质调节池。污水从栅后渠道自流入调节池的配水槽，污水分为两路，进入左右两侧配水槽中，经两侧的配水孔流入调节池中。
①、设计数据
A、设计流量
B、设计停留时间
由于污水排放的不规律性，所以水量在时间方面变化较大，而水质也时常有一定的变化。所以需要一定的停留时间，本设计中拟采用水力停留时间为T = h。
②、调节池类型
调节池在污水处理工艺流程中的最佳位置，应依每个处理系统的具体情况而定某些情况下，调节池可设于一级处理之后生物处理之前，这样可减少调节池中的浮渣和污泥，如把调节池设于初沉池之前，设计中则应考虑足够的混合设备，以防止固体沉淀和厌氧状态的出现。
调节池的设置位置，分在线和离线两种情况，在线调节流程的全部流量均通过调节池，对污水的流量可进行大幅度调节、离线调节流程只有超过日平均流量的那一总价流量才进入调节池，对污水流量的变化公起轻微的缓种作用。
根据污水站进水量的变幅和污水站的处理工艺，通常水量调节池可分为两种形式，其一，进水量是变化的，处理系统是连续运行的(指处理系统的污水量)，其二，进水量是均匀的，处理系统是阶段性运行的。
1）设计要求
A、水量调节池实际是一座变水位的贮水池，进水一般为重力流，出水用泵提升，池中最高水位不高于进水管的设计高度，水深一般为2m左右，最低水位为死水位；
B、调节池的形状以为方形或圆形，以利形成完全混合状态，长形池宜设多个进口和出口；
C、调节池一般容积较大，应适当考虑设计成半地上式或地下式，还应考虑加盖板；
D、调节池埋入地下不宜太深，一般为进水标高以下2m左右或根据所选位置的水文地质特征来决定；
E、调节池的设计应与整个废水处理工程各处构筑物的布置相配合；
F、调节池应以一池二格（或多格）为好，便于调节池的维修保养；
G、调节池的埋深与废水排放口埋深有关，如果排放口太深，调节池与排放口之间应考虑设置集水井，并设置一级泵站进行一级提升；
H、调节池设计中可以不必考虑大型泥斗、排泥管等，但必须设有放空管和溢流管，必要时应考虑设超越管。
○3、设计计算
A、调节池的有效容积V
式中：Q —平均进水流量（m3/h）；
T —停留时间（h）。
则调节池的有效容积
B、调节池的尺寸
调节池平面形状为矩形。由于调节池的有效水深一般为～ m，故其有效水深h
采用。那么，调节池的面积F
2
池宽B取10m，则池长L
= m，则池总高H
保护高h
1
C、进水设计
a、进水部分
污水从格栅池管道流入调节池的配水槽，然后前端配水槽进入调节池，污水经配水孔流入。
取配水孔流速0.15/
（流速不能太小，以免配水不均匀）。
v m s
配水孔总面积
池宽10m，取n=50孔（孔间距20cm），道配水槽，则单孔直径为
b、出水部分
调节池的末端设置两台提升泵（潜水泵），一用一备，即相当于集水井建于调节池中。污水经提升泵直接打入预曝气池的配水渠中，进入处理设备中。
○4、调节池技术参数
组合尺寸：L×B×H＝××
容积：
结构方式：半地上式钢筋混凝土结构
主要设备及控制方式：提升泵2台，一用一备，型号： 150WQ180-15-15，
Q=180m3／h，H=15m，N=15kw。
排污泵采用德国ABS公司先进的技术，同时采用单叶片自动切割叶轮，特别适用于输送含有坚硬固体、纤维物的液体，以及特别脏、粘和滑的液体。所有泵均装有经调整好的撕裂机构能将污水中长纤维、袋、带、草、布条等撕裂后排出。因此在污水中工作不会堵塞，无需在泵上加装滤网，运行极其可靠。WQ型系列可根据用户需要配备双导轨自动耦合安装系统，它给安装、维修带来极大方便，人可不必为此而进入污水坑。
根据调节池水位对污水提升泵进行自动启停控制或切换控制，并按工作时间自动轮换水泵工作，可现场手动或中控室集中控制。
（4）、水解酸化池
主要功能：主要是将大的不易降解的高分子有机物通过水解作用分解为小分子易降解有机物，然后小分子有机物通过后续装置设备得到进一步降解。采用升流式厌氧硝化工艺，废水均匀地进入厌氧池的底部，以向上流的运行方式通过包含颗粒污泥或絮状污泥的污泥床完成水解和酸化厌氧的全过程，在厌氧硝化去除悬浮物的同时，发送和提高原污水的可生化性，以利于后续处理。
设计参数：Q＝4000m3／86400s＝／s
有效容积：V=QS/U
Q：流量：4000m3／d＝／h
S：进出水有机物浓度差（CODcr），400－10＝390mg／L
U：进水有机物容积负荷，／（m3／d），由于进水浓度低，采用常温低负荷设计。
容积V＝QS／U=4000×390／／1000=780m3
高度h =
面积A =174m2
设计池宽=
池长=
上升流速V=／h 符合要求
水力停留时间T= 符合要求
组合尺寸：L×B×H=××
总容积：783m3
结构方式：半地上式钢筋混凝土结构
主要设备材料：池中装立体弹性填料，规格Φ50，L=2m，体积：320m3,池底排泥管。
（5）、预曝气池
采用鼓风曝气器扩散管在水中引入气泡的曝气方式，主要功能是：○1产生并维持有效的气水接触，并且在生物氧化作用不断消耗氧气的情况下保持水中一定的溶解氧浓度；○2在曝气区内产生足够的混合作用和水的循环流动；○3维持液体的足够速度，以使水中的生物固体处于悬浮状态。
设计参数：Q＝4000m3／86400s＝／s
已知污水的BOD
5为200 mg／L，经前端初次处理后，其BOD
5
按降低24%计，则进
入预曝气池的BOD
5
浓度（So）为：
So＝200 mg／L×（1－24%）＝152 mg／L＝ kg／m3
则 Sr＝So－Se＝152 mg／L－5 mg／L＝147 mg／L＝ kg／m3
曝气池的计算与设计
设预曝气池采用的污泥负荷率（Ns）为 BOD
5
／（kgMLVSSd）。根据Ns值，SVI 值在80～150之间，取SVI＝120（满足要求）。另取r＝，R＝50%，＝，则预曝气池的污泥浓度（X）为
预曝气池容积为
预曝气池主要尺寸确定曝气面积：设1座预曝气池（n=1），池深（H’）取，取超高，总高度H =＋=。
设池宽（B）为10m，则曝气池长度L=F
/B=174/10=（m）
1
曝气时间（tm）为：
结构方式：半地上式钢筋混凝土结构
主要设备材料：设计鼓风机1台，型号BH200，转速：900转，风量Q=21m3／min，风压cm2，电机功率；曝气管路及微孔曝气器112 m3；调节阀、管道及线缆各1批；生物球填料φ150，296只/m3，数量125 m3。
（6）、导流快速沉淀分离池1
主要功能：采用导流沉淀快速分离工艺，污水以下向流的方式，均匀的进入中间沉降区，并借助于流体下行的重力作用，使污泥以4倍于平流沉淀池的沉速，将污泥快速沉降到导流沉淀快速分离系统底部，在上部水的压力下，通过无泵污泥外排系统，将污泥排至污泥干化池进行处理。污水在导流板的作用下，以上向流的方式，经过斜管沉淀区，以8倍于平流沉淀池的沉淀速度，使污泥在重力的作用下，同样快速沉降到导流沉淀快速分流系统底部，污泥同样经无泵排泥系统流至污泥干化池进行处理。污水经导流沉淀快速分离系统处理后，清水流至导流曝气生物滤池系统，进行继续处理。
该池由絮凝反应池和斜板沉淀池两部分联建而成，集絮凝、沉淀为一体，通过加药装置向池中投加高分子絮凝剂聚丙烯酰胺（PAM），水溶液浓度一般为％～％，或是先配成％～％，使用时再稀释成％或更低，稀释液宜随用随配，存放时间不宜超过5天，用时采用多点连续投入方法，以充分发挥聚合物的絮凝
作用。从而使废水中较小颗粒的悬浮物和胶体杂质凝聚成较大的颗粒，在斜板的作用下沉淀。
设计参数：Q＝4000m3／86400s＝／s
竖沉区设计参数：设计表面水力负荷：4m3／m2·h；则A
1
′＝／4＝；
斜沉区设计参数：设计表面水力负荷：8m3／m2·h；则A
2
′＝／8＝；
A
1′＋A
2
′＝＋＝；
导流沉淀快速分离池表面积：×
设计斜管孔径100mm，斜管长1m，斜管水平倾角60度，斜管垂直调试，斜管上部水深，缓冲层高度1m；
池内停留时间：t1＝／8m3／m2·h＝18min（代表池深1＋＋）
t2＝／4m3／m2·h＝
无泵污泥回流区尺寸：L×B＝1×1m；泥斗倾角：45度；泥斗高：；
导流沉淀快速分离池总高：＋＋1＋＋＝；
停留时间：；
设计尺寸：L×B×H＝××；
设计容积：；
结构方式: 半地上式钢筋混凝土结构。
主要设备：自动搅拌加药机2台（含计量泵）二套，型号为GM0100；PAM投药桶2个，容量V=500L；搅拌机2台；塑料蜂窝斜管64m2，孔径
50mm，材质聚丙烯；吸泥管道PVC一批。
（7）、导流曝气生物滤池
系统主要功能：导流曝气生物滤池(CCB)充分借鉴了下向流曝气生物滤池法、上向流曝气生物滤池法、接触氧化法、生物膜法、人工快滤法、沉降分离法、给水快滤法、聚磷排泥法等八者的设计手法，集曝气、快速过滤、悬浮物截留、两曝两沉、无泵污泥回流、定期反冲于一体，使污水在U型双锥这一个单元体内，综合实现三级、三区、三相导流、无泵污泥外排及回流处理全过程，是一种典型的高负荷、淹没式、固定化生物床的三相导流，脱氮除磷反应器，处理后的污水优于排放标准，实现中水回用。
1)、内锥即下向流对流接触氧化区设计
主要功能：在内锥即下向流对流接触氧化区内装有粒径较小的滤料，滤料下设有水管和空气管。经格栅、调节池、水解酸化池、导流快速沉降分离池预处理后的污水，自上而下进入内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区，通过滤料空隙间曲折下行，而空气是自下而上行，也在滤料空隙间曲折上升，在对流接触氧化池中，与污水及滤料上附着的生物膜充分接触，在好氧的条件下发生气、液、固三相反应。由于生物膜附着在滤料上，不受泥龄限制，因而种类丰富，对于污染物的降解十分有利。污染物被吸附，截留在滤料表面，作为降解菌的营养基质，加速降解菌形成生物膜，生物膜又进一步“俘获”基质将其同化，代谢降解，在碳氧化与硝化合并处理时，靠近内锥上口及进水口的滤层段内有机污染物浓度高，异养菌群占绝对优势，大部分的含碳污染物（CODcr）、BOD
和SS在此得以降
5
解和去除，浓度逐渐低，在内锥下部自养型细菌如硝化菌占优势，氨氮被硝化。
在生物膜内部以及部分滤料间的空隙，蓄积着大量的活性污泥中存在着微生物，因此在内锥可发生碳污染的去除，同时有硝化和反硝化的功能。粒状滤料及生物膜除了吸附截留等作用外，兼有过滤作用，随着处理过程的进行，在滤料空隙间蓄积了大量的活性污泥，这些悬浮状活性污泥在滤料间隙间形成了污泥滤层，在氧化降解污水中有机物的同时，还起到了很好的吸附过滤作用，从而使有机物及悬浮物均得到比较彻底的清除。继而使污水进入导流曝气生物滤池(CCB)污水处理池中的第一个区域内锥即下向流对流接触氧化生物过滤区内，较彻底的实现了污水的第一级处理。
设计参数：Q＝4000m3／86400s＝／s
设计BOD
5容积负荷／m3·d，设计前段处理BOD
5
去除20%，
即进水BOD
5
＝200－200×＝160mg／L；
设计该部分去除率为85%，即出水BOD
5
＝160－160×＝24mg／L；
W
1
填料＝Q(So-Se)／／m3·d＝4000×(160－24)／2＝272m3；
设计填料高度为2m，则A
1
＝272／2＝136m2；
2）、外锥即上向流曝气生物过滤区设计
主要功能：在外锥即上向流对流接触氧化区内也装有粒径较小的滤料，滤料下也设有空气管和水管。经导流沉降无泵污泥回流区沉淀分离后的相对清水，在导流板的作用下进入外锥。经过缓冲区后进入滤层，与空气一道自下而上，通过滤料空隙间曲折上升，与污水及滤料表面附着的生物膜充分接触，在好氧条件下发生气、液、固三相反应，由于生物膜附着在滤料上，不受泥龄限制，因而种类