TM市开发区污水处理厂初步设计

TM市开发区污水处理厂初步设计

王培明

（陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程071，陕西 汉中 723001）

摘要：近年来，随着城市规模的扩大和工农业生产的发展，水污染问题日益突出。水质恶化以及水量的减少，不仅严重影响人们的健康和生活，也了当地的经济发展。建设污水处理厂，对防治当地水污染起着非常重要的作用。该污水处理厂处理规模为8×10m/d，设计中通过工艺比对，确定采用奥贝尔氧化沟处理污水处理工艺，污泥处理工艺采用浓缩机械脱水，并对主要处理构筑物进行工艺说明和计算，绘制厂区平面图、高程布置图、重要构筑物三视图。设计中采用高效的工艺和设备，做到管理科学方便、技术可靠、经济合理，使之达到现代化城市污水处理厂的企业生产管理水平。 关键词： 污水处理、 氧化沟、污泥处理

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引言

随着经济的发展和人民生活水平的提高，人们对水资源的需求量越来越大。我国为水资源贫乏的国家，人均占有量不到世界平均水平的四分之一，再加上时空分布不均，致使部分地区供求矛盾加剧。近年来，由于城市发展进程的加快和国民经济的高速发展，污水排放量日益增多，水污染问题日益严重。进行污水处理，已成为我国基本建设的需要，实现污水的资源化、污水的再生和利用既提高了水的利用率，又有利于保护水环境，有利于实现城市水系统的健康、良性循环，从长远利益来看，这将是有效地解决我国水资源短缺和水污染问题的优化途径，同时也是区域经济可持续发展的需要。在我国乃至世界范围内，正在兴建及待建的污水处理厂也日益增多。

1 概述

1.1设计任务和依据 1.1.1 设计任务

本设计方案的编制范围是TM市二级污水处理厂处理工艺。处理规模为8×104m3/d,，内容包括：通过工艺对比，确定污水、污泥处理流，对主要处理构筑物进行工艺说明和计算，绘制厂区平面图、高程布置图、重要构筑物三视图。 1.1.2 设计依据

《中华人民共和国水污染防治法》

《中华人民共和国环境保》 《污水综合排放标准》（GB 78—1996） 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 118-2002） 《室外排水设计规范》（GB50014－2006） 1.2 设计原则：

（1）处理效果稳定，出水水质可靠、卫生安全；

（2）工艺流程尽可能简单，构筑物尽可能少，运行管理方便； （3）污泥量少，污泥性质稳定；

（4）基建投资少，维护管理费低，占地面积少。 1.3基础资料 1.3.1工程概况

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随着社会的进步和现代化工业的迅猛发展，以及人们生活水平的不断提高，工业废水和生活污水的排放越来越多。TM市开发区污水处理厂进行污水处理及资源化利用，以污水处理厂处理后的出水作为供水水源，充分利用已有资源，做到资源的合理再利用，对于促进当同时也是区域经济可持续发展的需要。 1.3.2设计规模

平均处理日水量Q=8×10m/d，水量总变化系数Kz=1.3。 从而可计算得

设计流量 Qmax=Kz*Q平=8×104 x1.3=104000 m3/d=1.204m3/s 1.3.3设计进水水质

COD Cr≤250 mg/L ， BOD5 ≤130 mg/L ，SS≤180 mg/L。 1.3.4设计出水水质

要求出水必须满足现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB118-2002）中的一级排放标准，即处理后的出水水质为：COD Cr≤ 60 mg/L ， BOD5≤20mg/L ，SS≤20 mg/L 。 1.3.5其他资料

服务人口约18万，计算水温10℃。

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2 污水处理工艺流程方案

2.1处理工艺的选择

工艺选择的目的是根据城市污水原水水质和排放标准要求，结合本地区实际条件，选择投资低、运行费用低、操作简单、运行可靠、维护方便、占地少的工艺方案。 城市污水处理技术通常采用二级生化处理法，其工艺构成多种多样，可分为活性污泥法、生物膜法和自然生物处理等。目前国内普遍采用的处理工艺有活性污泥法及其变形工艺系列、AB法工艺系列、标准A/O法和A2/O工艺系列、氧化沟工艺系列和SBR工艺系列等，这些技术各有长短，它们适用不同的场合，满足不同的出水要求。城市污水处理厂的工艺选择主要考虑以下因素。

（1）进水水质和处理要求 污水的有机物浓度对工艺选择有很大的影响。当有机物浓度高时，AB法比较有利。AB法简称吸附-生物降解法，20世纪80年代初开始使用，属于高负荷活性污泥法，A段只需较小的池容和电耗就可以出去较多的有机物，节省了基建费和电耗，污水有机物浓度越高，节省的费用就越多。该工艺有着许多优良的性能特点，特别适用于处理水质浓度高，水量和水质浓度变化大的城市污水。当有机物浓度低时，氧化沟、SBR法等延时曝气法具有明显优势。氧化沟法属于延时曝气活性污泥法，具有工艺流程简单，对于中小规模的污水处理厂，可不设初沉池和污泥消化池，节省费用。有机物去除率高、有脱氮除磷功能、管理方便、运行稳定、灵活、可靠等优点。但一次性投资高，关键设备需要进口。SBR工艺简称序批式活性污泥法，具有不需要二沉池和污泥回流，占地少，出水水质好，可以脱氮除磷等优点，但自动化要求程度高，设计过程复杂，污泥膨胀时难以恢复。氧化沟和SBR工艺有很多的突出优点，但他们的污泥负荷很低，池容相对较大，电耗相对较高。如果有机物浓度较低，就能大大减少氧化沟和SBR工艺反应池的容积，降低电耗，这就淡化了他们的缺点，突出了他们的优越性。常规活性污泥法是目前采用最广泛和使用可靠的处理方法，但据1998年底土木工程协会的统计结果，常规活性污泥法的运行费用和总投资较氧化沟、A/O工艺等有所降低，但难于实现脱氮除磷功能，产泥最多，不适用于较高要求的处理场合。

选择工艺必须考虑处理要求。通常活性污泥法处理效率高，生物膜法则较低。在活性污泥法中，氧化沟、SBR法和AB法等处理效率更高，所以进水浓度高时宜用AB法，进水浓度一般而出水水质要求高时，以氧化沟和SBR法为好。如果有脱氮除磷要求则需选择具有

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脱氮除磷能力的工艺，如A/O、氧化沟和SBR法等。

（2）处理规模和当地条件 污水处理厂规模对处理工艺选择影响较大。一般大型污水处理厂多采用常规活性污泥法，中小型污水处理厂则多采用氧化沟和SBR法。在大城市、人口稠密地区等环境质量要求高的地区，宜采用占地少、卫生条件好的工艺。而且，大型污水处理厂因其规模大、技术力量较强、管理水平较高，可选择操作及管理较复杂的工艺，如A/O、AB法和普曝法等。中小型污水处理厂宜采用运行管理方便的工艺，如氧化沟和SBR法。

（3）污泥稳定方式 污泥稳定方法很多，目前国内基本上采用生物法。生物法分为好氧稳定和厌氧稳定，即好氧消化和厌氧消化。厌氧消化可节省能量，但基建投资大、管理相当复杂；好氧消化基建费用低，消化后的污泥易于处理、管理方便，但能耗大。目前国内大多采用好氧消化使污泥实现稳定，这就是各种延时曝气法。在两者的优劣比较中，影响最大的是污水处理厂的规模。从管理的角度看，中小型污水处理厂管理水平不高，难以适应污泥厌氧消化这种较复杂的工艺，一般多采用流程简单、易于管理的各种延时曝气工艺，而大型污水处理厂则有条件从管理中出效益。

污水处理的另一发展方向是生物膜法处理技术。同活性污泥法相比，有许多优越的特征。如对水质水量的变化有较强的适应性，能够处理低浓度的污水，具有较好的硝化除磷功能，特别是生物膜法工艺不需要污泥回流，使得操作运行变得非常简单，适合中小型污水处理厂工程。其典型工艺曝气生物滤池（BAF）、生物接触氧化法、生物转盘法等在过去20几年中在污处理水领域有了相当大的进展，有的得到广泛应用。但生物膜法的滤料及一些设备材料的要求增加了工程建设投资，特别是处理规模较大的工程，还包括滤料、载体颗粒的周期性更新费用。生物膜法设计运行不当会发生滤料破碎堵塞等现象，工程实用不多。

其他多种污水处理技术目前还不是很成熟，在工程中使用也不多。

TM市开发区污水处理厂进水有机物浓度比较低，污水以有机物为主， BOD5、/ COD

可生化性较好，其重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标。出水Cr=0.52，

水质要求较高（达到国家一级排放标准），从进水量和服务人口上看，属于中小规模。根据国内外已运行的大中型污水处理厂的调查，综合考虑该污水处理厂的实际情况和工艺选择的原则、要求，经过技术、经济比较分析，通过对各工艺的优缺点的比较之后，确定采用奥贝尔（Orbal）氧化沟生物处理工艺。 2.2 工艺流程

TM市开发区污水处理厂工艺流程见图2-1。

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回流污泥混凝剂进水中格栅污水提升泵房细格栅曝气沉砂池奥贝尔氧化沟二沉池机械加速澄清池剩余污泥泥饼外运填埋加氯液消毒间污泥堆置间污泥脱水机房贮泥池污泥浓缩池污水管路污泥管路加药管图2—1 污水处理工艺流程图

回用水池出水

2.3 工艺特色说明

（1）Orbal式氧化沟处理工艺流程简单，一般可不设初沉池和污泥消化池。因为氧化沟的水力停留时间和泥龄比一般的生物处理法唱的多，悬浮状有机物可以在曝气池中鱼溶解性有机物同时得到彻底的降解，从而简化了预处理过程。该污水处理厂仅售有机物浓度比较低，故此设计省略初沉池。而生污泥含水率高，有机物含量高，不稳定，还含有致病菌和寄生卵虫，处理和处置不当会造成二次污染，该污水处理厂处理要求较高，故设置污泥消化池。 （2）由于受纳水体排放要求较高，出水水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 118-2002）一级标准，需要采用深度处理工艺。此设计深度处理采用机械加速澄清池，投加混凝剂在澄清池中进行絮凝、沉淀，出水经消毒间加氯消毒，进一步降低污染指标。同时经深度处理的部分出水可进行处理水回用，如城市景观用水、市政杂用水、场内回用水等，实现资源的再循环、再利用。

2.4 奥贝尔（Orbal）氧化沟工艺特点

（1）设备简单，所采用的表面曝气系统（曝气转碟）运行操作简单，控制灵活、维护方便，运行稳定，不会发生沉淀现象。

（2）特有的外、中、内沟道0:1:2溶解氧分布形式，能达到较高的脱氮除磷效果，总氮去除率最高可达80%以上。

（3）属于多反应系统其器，也适用于工业废水比例高的污水，抗高浓度污染物冲击负荷能力强，解决了进水中污染物负荷，特别是PH值的波动对水处理工艺的影响。

（4）Orbal氧化沟具有三个相对的沟道，进水方式灵活。暴雨期间，进水可以超越外沟直接进入中沟道或内沟道。由于外沟道保留大部分活性污泥，有利于系统的恢复。 （5）工艺流程简单，一般可不设初沉池和污泥消化池，节省的基建、运行维护费用对合理利用外贷资金，成套引进设备和技术有利。 （6）处理效果稳定，出水水质好。

3工艺处理构筑物与设备的设计

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3.1中格栅

功 能： 去除污水中较大的悬浮物和漂浮物（如果皮、蔬菜、塑料制品等）以保证污水提升泵的正常运行，减少设备损坏。

型式：平面型，倾斜安装机械格栅。

格栅材质：水下部分为不锈钢，水上部分为碳钢，涂料防腐。 每抬格栅前后均设闸门，以便检修。采用机械格栅，正常情况下两条同时运行，事故时一条运行。格栅除污机清除的污物由皮带运输机送至储渣筐内，定时外运处置。格栅除污机和皮带运输机运行根据时间和格栅前后水位差双重控制，可手动也可自动。 构筑物： 地下钢筋混凝土平行矩形渠道（两条）。

设计参数：设计流量Q 1.204m3/s 栅条间隙b 0.02m 栅槽宽度B 2.45m(两组 1.23m) 格栅倾角α 70º 格栅水位差（水头损失）h 0.12m 栅槽总高度H 1.22m 格栅总长度L 2.5m

主要设备： 移动式中格栅除污机2台，皮带运输机1台。 3.2 污水提升泵房

功 能： 提升污水以满足后续污水处理流程竖向衔接的要求，实现重力流动顺序处理污水 。

构筑物： 地下钢筋混凝土结构，集水井同泵房合建。（1座）

设计参数：设计流量Q 1.204m3/s 单台流量 0.602 m3/s 设计扬程 15m 集水池长11m 集水池宽6.7m

主要设备：可提升式不堵塞潜水泵及提升设备3台，（2用1备） 潜水搅拌机2台（1用1备）。 3.3 细格栅

功 能: 去除污水中较为细小的悬浮物，以保证后续流程的正常运行。

细格栅清出的渣物送入螺旋式压榨机脱水，，完成栅渣的收集、输送和装箱。栅渣定期运往厂外填埋。

构筑物：地下钢筋混凝土平行矩形渠道（两条）

设计参数：设计流量Q 1.204m3/s 栅条间隙b 0.005m 栅槽宽度B 3.73（两组 1.87） 格栅倾角α 60º 格栅水位差（水头损失）h 0.22m 栅槽总高度H 2.02m 格栅总长度L 4.24m

主要设备：螺旋式格栅除污机2台，螺旋压榨机1台。 3.4 曝气沉砂池

功 能： 去除污水中泥砂、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以保证后续处理构筑物的正常运行。而且池中设右侧的曝气设备，还有预曝气、脱臭、除泡等作用以及加速污水中油类和浮渣的分离作用。

池顶设有移动桥式吸砂机，吸收的沉砂送到砂水分离器，移动桥设有浮渣刮板，浮渣连同水一起排入集砂槽，与沉砂一起处理。

构筑物：钢筋混凝土池体2座，内设穿孔曝气管。

设计参数：设计流量Q 1.204m3/s 曝气沉砂池有效容积 216.72 m3 沉砂池的宽度b 3.01m 每小时所需曝气量q 866 m3/h 池长L 18m 有效水深h 2.0m

主要设备：转动桥式吸砂机（附带吸砂泵）两套、螺旋砂水分离器2台、三叶罗茨鼓风机3

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台（2用1备）

3.5 奥贝尔（Orbal）化氧沟

说明： 奥贝尔氧化沟为整个污水处理系统的主体和核心。其功能为利用培养的活性污泥生物絮凝能力对污水中剩余的SS进行捕集,去除废水中的悬浮物;利用活性污泥中的硝化菌对污水中的氨氮进行生物硝化,去除废水中的氨氮;利用活性污泥中的厌氧菌对盐进行反硝化、BOD降解以及生物除磷,从而保证出水中的SS、COD、BOD、NH4+-N、TN和TP达到规定的设计要求。

奥贝尔氧化沟由三个同心椭圆沟道组成，污水由外沟道进入，与回流污泥混合后，由外沟道进入中间沟道再进入内沟道，在各沟道循环达数百到数十次，最后自内沟道经中心岛的可调堰门流出，至二沉池。在各沟道横跨安装有不同数量水平转碟曝气机，进入供氧兼有较强的推流搅拌作用。外沟道体积占整个氧化沟的50%—55%，溶解氧浓度控制趋于0，高效的完成主要氧化作用；中间沟道容积一般为25%—30%，溶解氧浓度控制在1.0mg/L，作为“摆动沟道”，可发挥外沟道和内沟道的强化作用；内沟道的容积为总容积的15%—20%，需要较强的溶解氧浓度2.0mg/L，以保证有机物和氨氮有较高的效率。 构筑物： 钢筋混凝土池体（2座）

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设计参数：设计流量Q 1.204m/s 污泥浓度MLVSS=3000mg/L Kd0.05d1 Y

=0.60kgVSS/kgBOD5 K=0.038 平行设置两条氧化沟 每组设计流量52000m3/d 污泥泥龄 SRT 25.5d 出水溶解性BOD5浓度 13.15mg/L 氧化沟容积 24497.5

m3 水力停留时间 13.1h 污泥负荷 0.09

kgBOD5/(kgMLSS*d) 剩余污泥量17731kg/d氧化沟的工艺尺寸:单组氧化沟容积

为 V’12248.7m V弯 9799 m V直 2443.7 m 氧化沟水深取4m，超高

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取0.5m；外、中、内沟三沟之间的间隔墙厚度为0.25m。 A弯 2449.8 m A直

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610.9 m 外、中、内沟的宽度分别为9m,8m,8m L 12,22m 中心岛半径r 4.5m 外沟道容积：中沟道容积:内沟道容积=55:33:18

主要设备：高强轻质塑料新型曝气转碟6套（4用2备） 转盘直径1400mm，运转转速43—55r/min 适用浸没水深400—530 3.6 二沉池

功 能： 也称最终沉淀池，作用是溺水分离，使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥。

对于大规模的城市污水处理厂，一般在设计沉淀池时，选用平流式和辐流式沉淀池。为了使沉淀池内水流更稳（如避免横向错流、异重流对沉淀的影响、出水束流等）、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池，中心进水，周边双侧齿形堰出水。池内设半桥周边传动吸泥机（刮泥机），桥上设有浮渣刮板装置。采用桥式刮吸结合虹式静压排泥，连续运行。

构筑物：钢筋混凝土池体（4座）

设计参数：设计流量Q 1.204m/s 每座沉淀池表面面积A 903 m 池径D

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34m 表面水力负荷q 1.2m/(m2·h) 池体有效水深H 3m沉淀部分有效容积V 2722.4m3 沉淀池底坡落差i=0.05 沉淀池周边有效水深H0 4m, 缓冲层高h3 0.5 沉淀池总高H 4.8m

主要设备：周边传动虹吸式刮吸泥机4台。 3.7 消毒间

功能：生物处理后的出水在此投加消毒剂,经充分混合和接触(维持足够的接触时间),杀灭出水中的致病菌,保证最终排水的卫生安全。

消毒渠道2道，中间设计事故排放渠道，通过前后闸门控制。消毒剂采用液氯,加氯间内配备加氯机。

构筑物：消毒渠道2道 钢筋混凝土池体 消毒间1座 水泥砖混结构

设计参数：设计流量Q 1.204m/s 每天加氯量 832.k2gL 主要设备：全自动挂墙式加氯机2台(2用1备)。 3.8 机械加速澄清池

功能：投加絮凝剂，通过机械搅拌作用，使出水迅速澄清，满足出水的要求。 构筑物：钢筋混凝土池体2座

设计参数：池体容积 1083.6 m3 加速澄清池池表面积 216.7 m2 有效水深 5m 池总长 36.2m 池宽 6m 机械加速澄清池采用3廊道 池长为12.1m 主要设备：潜水搅拌机3台（2用1备）、进口计量泵4台（3用1备） 3.9 污泥提升泵房

功能： 内设多台潜污泵,将终沉池沉淀的部分污泥回流至氧化沟保证氧化沟所需的污泥浓度,同时将剩余的污泥提升到贮泥池。 构筑物： 水泥砖混结构2座

设计参数： 回流污泥流量: 10.4万m3/d); 污泥回流比: 80% 剩余污泥量(含水率99.3%计): 1731.6Kg/d

主要设备： 污泥回流泵每座2台(1用1备)、剩余污泥泵每座2台(1用1备)、潜水搅拌机每座一台。 3.10 污泥浓缩池

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功能： 降低污泥含水率，减小污泥体积，降低污泥后续处理费用。

剩余污泥泵房将污泥送至重力浓缩池，浓缩池采用竖流式；中心进水，周边出水，底部排泥。

构筑物： 钢筋混凝土池体2座。

设计参数：剩余污泥量：1731.6m3/d 污泥负荷取75 kg/m.d 浓缩后含水率96% 浓缩池沉淀部分上升流速 取0.1mm/s 浓缩时间T 取15h 固体负荷 q=75kgss/(m2.d)

2每座浓缩池面积 115.4m 浓缩池直径 12.1m 浓缩池工作部分高度5.4m

23浓缩池总深度 H 7.1m 浓缩后污水总流量 11255m.4d / 浓缩后污泥总流量

230.9m/d。

3主要设备：支座式中心驱动浓缩机2台。 3.11 贮泥池

功能：贮泥池可调节氧化沟排出的剩余污泥和污泥浓缩脱水机工作之间的泥量平衡。为了维持污泥的好氧状态,防止磷的释放,在池底布置空气管对污泥进行充氧曝气,同时还可起到混合的作用,防止污泥沉淀。

采用矩形贮泥池，贮存来自污泥浓缩池的污泥量，分为两格，贮泥池贮泥时间T=1.0d，贮泥池设置超声波液位计。

构筑物：钢筋混凝土池体1座，分两格。 设计参数：每天污泥量 230.m93d/ 贮泥池长、宽、深 7.5m 7.5m 4.5m

主要设备：潜水搅拌机2台，每格1台，距池底0.5m处安装潜水搅拌机以防止污泥沉积.。 3.12 污泥脱水机房

功能：机房内的浓缩脱水一体机对剩余污泥进行浓缩和脱水处理,进一步减少污泥的含水率和污泥体积。

经脱水处理后,污泥的含水率可降至80%左右,成为滤饼,便于最终处置。脱水机每天连

续运行16h。加药装置与浓缩脱水一体机同步运行。污泥脱水机房内设药库一间,可存放15d左右的絮凝药剂,并配备冲洗水泵、空压机、污泥投配泵、加药泵等。 主要构筑物：水泥砖混结构1座。 设计参数：污泥量

Q230.9m/d3 干固体产生量 27.7m/d 工作周期

316h 药剂种类 PAM(粉状); 泥饼含水率 75%。

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主要设备：螺旋离心式污泥脱水机2台（1用1备）（配套电机）。

4 附属构筑物

各附属构筑物的尺寸见下表：

表1 附属构筑物一览表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 名称 综合办公楼 维修间 仓库 食堂 车库 值班室 锅炉房 鼓风机房 回流污泥泵房 尺寸规格（m×m） 35×15 20×10 15×6 20×12 9×6 15×10 15×10 20×12 10×6 5 污水处理厂总体布置

5.1 厂址选址原则

污水处理厂厂址选择的主要原则如下：

（1）符合城市总体发展规划和排水工程总体规划的要求，满足将来扩建的需要。 （2）位于城市集中供水水源地的下游。

（3）少拆迁、少占良田，位于城市夏季主风向的下侧，有一定的卫生防护距离。 （4）有良好的工程地质条件，地基处理费用低、施工方便。 （5）尾水及污泥排放方便，场地不受水淹，有良好的排水条件。 （6）交通、运输及供水、供电方便。 （7）有利于保护自然环境和生态平衡。 5.2 平面布置

5.2.1 平面布置原则

该污水处理厂总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则：

（1）处理构筑物与设施的布置应顺应流程，集中紧凑，以便节约用地和运行管理。 （2）工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异分别相对布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势，污水出口方向、风向等）。 （3）构筑物之间的间距应满足交通，管道（渠）敷设，施工和运行管理等方面的要求。 （4）管道（线）与渠道的平面布置应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。

（5）协调好辅建筑物、道路、绿化与处理构建筑物的关系，做到方便生产运行保证安全畅通美化厂区环境。

5.2.2 平面布置

在总平面设计中按照各构筑物的功能和工艺流程要求，结合厂区地形、气象和地质等因

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素，将TM市开发区污水处理厂总平面布置分为五个功能区：预处理区（含格栅、泵房、沉砂池）、生物处理区（Orbal氧化沟、二沉池）、深度处理区、污泥处理区、生活管理区。TM市开发区污水处理厂平面布置见附图1。 5.3 高程布置

5.3.1 高程布置主要任务

确定各构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及标高，通过计算各部分的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的正常运行。

5.3.2 高程布置原则

（1）充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过整个处理系统，减少提升，以降低电耗，方便运行。

（2）选择距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算，并应留有余地，以免因水头不够而发生涌水，影响构筑物的正常运行。

（3）水力计算时，一般以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为设计流量。考虑远期发展的管渠和设施计算时应适当预留贮备水头。

（4）做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。 （5）应尽可能使污水处理工程的出水管渠管渠高程不受水体洪水顶托，并能自流。 （6）协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。 5.3.3高程计算

取消毒池的水面标高为0.00m。

（1）机械加速澄清池的水面标高：取机械加速澄清池到消毒池的沿程阻力损失和局部阻力损失为0.08m,其自身水头损失取0.15m,则

机械加速澄清池水面标高为：0.00m+0.15m+0.08m=0.23m。

（2）二沉池水面标高：取二沉池到机械加速澄清池的管路阻力损失为0.02m,二沉池自身水头损失为0.55m,则

二沉池水面标高为：0.23m+0.55m+0.02m=0.8m。

（3）氧化沟后配水井水面标高：取配水井到二沉池的水头损失管路阻力损失为0.1m,配水井自身水头损失为0.1m,则

氧化沟后配水井水面标高为：0.8m+0.1m+0.1m=1.0m。

（4）氧化沟水面标高：取氧化沟到配水井的管路阻力损失为0.05m,氧化沟自身水头损失为1.10m,则

氧化沟水面标高为：1.0m+1.10m+0.05m=2.15m.

（5）氧化沟前配水井水面标高：取配水井到氧化沟的管路阻力损失为0.03m，配水井自身水头损失取0.2m,则

配水井液面标高为：2.15m+0.2m+0.03m=2.38m.

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《水污染控制工程》课程设计

（6）曝气沉砂池水面标高：取曝气沉砂池到配水井的管路阻力损失为0.02m，接电磁流量计处水头损失0.03m，沉砂池自身水头损失为0.25m，则

沉砂池水面标高为：2.38m+0.03m+0.25m+0.02m＝2.68m 取进水管道水面标高为-4.5m

（7）中格栅水面标高：取进水管到中格栅的管路局部水头阻力损失为0.02m，沟道沿程水头损失为0.15m，则

中格栅水面标高：-4.5m+0.02m+0.2m=-4.28m

（8）污水提升泵房水面标高：取中格栅到提升泵房管路阻力损失为0.02m,提升高度为8m,中格栅自身水头损失为0.1m,则

污水提升泵房水面标高：-4.28m+0.02m+8m+0.1m=3.84m

（9）细格栅水面标高：取提升泵房到细格栅管路阻力损失为0.03m,自由跌落1.3m,泵头自身水头损失为0.1m,则

细格栅水面标高：3.84m+0.03m+0.1m-1.5m=2.47m

取过栅水头损失0.2m，管路自身阻力损失为0.03m，则

格栅后液面为2.47m+0.03m+0.2m=2.7m与曝气沉砂池水面标高2.68基本相等。 5.3.4 高程布置图

该污水处理厂高程布置图见附图2。

6构筑物的设计计算

6.1中格栅 6.1.1设计数据：

（1）设计流量 Qmax= 1.204m3/s

（2）格栅过栅流速一般为0.6 m/s —1.0m/s，此设计取V=0.9m/s；

（3）污水处理系统前格栅的栅条间隙，应符合下列要求：人工清除25~40mm）机械清除16~25mm）最大间隙40mm，此设计取b＝20mm； （4）格栅倾角一般采用45º—75º，此设计取α=70º ； （5）栅前渠道内的水流速度一般采用0.4—0.9m/s； （6）通过格栅的水头损失一般采用0.08—0.15m；

（7）格栅间隙为16—25mm，栅渣量W1=0.10—0.05m3/103m3污水 （8）每日栅渣量大于0.2m3，一般采用机械除渣。 6.1.2设计计算 （1）确定栅前水深

根据最优水力断面公式QB1hvB1B12vB122计算

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《水污染控制工程》课程设计

设计中取污水过栅流速v=0.9ms， 则B12Qv2*1.2040.91.m

则 栅前水深： hB210.82m 取h=0.8m

（2）栅条间隙数： nQsinNbhv

式中 n 格栅栅条间隙数，个； Q 设计流量，m3s；  格栅倾角，º；

N 设计的格栅组数，组；

b 格栅栅条间隙宽度，m。

则 n1.204s70in。0.02*0.8*0.982（个）

设计两组格栅，每组格栅间隙数n=41个 （3）栅槽总宽度：此设计取栅条宽度S=0.01m， BSn1bn

式中 B 格栅栅槽宽度，m； S 每根格栅条宽度，m。

则 B0.01*(821)0.02*822.45m 分两条，则栅槽宽度 B=1.23m （4）过格栅的水头损失 h1k()bS43v22gsin

式中 h1 

水头损失，m；

格栅条的阻力系数，本设计中，栅条采用锐边矩形断面，查表可知

=2.42； k

格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 k=3。

4则 h13*2.42*0.922*9.81*(0.010.023)*sin700.112m 取h10.12m

。 - 12 -

《水污染控制工程》课程设计

（5）栅后槽总高度（H）

取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1= h+h2=1.0+0.3=1.3m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.8+0.12+0.3=1.22m (6) 每日栅渣量

WQmaxW1800KZ1000QW11000

式中 W W1

每日栅渣量，m3d；

每日每1000m3污水的栅渣量，m3103m3污水。

设计中取 W1=0.03m3103m3污水 则 W1.204*0.03*8001.3*10002.4m0.2m

33宜采用机械格栅清渣。 （7）格栅总长度 LL1L20.51.0htanh2tan

进水渠道渐宽部分的长度计算 l1BB12tan1

式中 l1 1

进水渠道渐宽部分长度，m； 渐宽处角度， 设计中取 1=20

B1为进水渠道宽度，取1.0m..

L2为进水渠道渐窄部分的长度，L2=L1/2.

1.312tan2。1.310.5+1.0+。0.8。ta2n00.3t2an0。计算得 L

04ta2n0=2.5m

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《水污染控制工程》课程设计

图6—1 格栅水力计算简图

6.2 提升泵房

6.2.1 设计数据 Qmax= 1.204m3/s 设备台数 3台（2用1备） 6.2.2 设计计算

（1）单台设计流量 Q平均= Qmax//2=0.602 m/s （2）污水提升泵的集水池容积

V3

Qmax*3*60/21.204*3*60/2108.36m

3（3）设集水池的有效水深为1.5m, 则集水池的容积为 SVH108.36272.2m4

1.5 故选择集水池长11m 集水池宽6.7m

6.3 细格栅

6.3.1 设计数据

（1）设计流量 Qmax= 1.204m/s

（2）格栅过栅流速一般为0.6 m/s —1.0m/s，此设计取V=0.6m/s； （3）格栅间隙取b＝5mm；

（4）格栅倾角一般采用45º—75º，此设计取α=60º ； （5）栅前渠道内的水流速度一般采用0.4—0.9m/s； （6）单位栅渣量W1=0.1m栅渣/103m污水

（7）每日栅渣量大于0.2m3，一般采用机械除渣。

3

3

3

6.3.2 设计计算 1）确定栅前水深

根据最优水力断面公式QB1hvB1B12vB122计算

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《水污染控制工程》课程设计

设计中取污水过栅流速v=0.6ms， B12Qv2*1.2040.63.04m

则 栅前水深： hB211.5m1 取h=1.5m

（2）栅条间隙数： nQsinNbhv

式中 n 格栅栅条间隙数，个； Q 设计流量，m3s；  格栅倾角，º； N 设计的格栅组数，组；

b 格栅栅条间隙宽度，m。

则 n1.204s60in。0.005*1.5*0.6249（个）

设计两组格栅，每组格栅间隙数n=125个

3）栅槽总宽度：此设计取栅条宽度S=0.01m， BSn1bn

式中 B 格栅栅槽宽度，m； S 每根格栅条宽度，m。

则 B0.01*(2491)0.005*2493.73m 分两条，则栅槽宽度 B=1.87m 4）过格栅的水头损失 h1k()bS43v22gsin

式中 h1  k

水头损失，m；

格栅条的阻力系数，本设计中，栅条采用圆形断面，查表可知 =1.79； 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取 k=3。

42则 h13*1.79*0.62*9.81*(0.010.0053)*sin600.213m 取h10.22m

。 - 15 -

《水污染控制工程》课程设计

（5）栅后槽总高度（H）

取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1= h+h2=1.5+0.3=1.8m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.8+0.22+0.3=2.02m (6) 每日栅渣量

WQmaxW1800KZ1000QW11000

式中 W W1

每日栅渣量，m3d；

每日每1000m3污水的栅渣量，m3103m3污水。

设计中取 W1=0.05m3103m3污水 则 W1.204*0.05*8001.3*10002.5m0.2m

33宜采用机械格栅清渣。 （7）格栅总长度 LL1L20.51.0htanh2tan

进水渠道渐宽部分的长度计算 l1BB12tan1

式中 l1 1

进水渠道渐宽部分长度，m； 渐宽处角度， 设计中取 1=20

B1为进水渠道宽度，取1.0m..

L2为进水渠道渐窄部分的长度，L2=L1/2.

1.872tan21。1.8710.5+1.0+。1.5。ta2n0计算得 L04ta2n0t2an0=4.24m 。0.36.4 曝气沉砂池

6.4.1 设计数据

（1）设计流量 Qmax= 1.204m3/s

（2）水平流速可取0.08~0.12 m/s，此设计取0.1 m/s；

（3）最大时流量污在池内水停留时间为2—4min，处理雨天合流污水时为1—3min.，此设计取3min.

（4）池的有效水深宜为2.0—3.0m,池宽与池深比为1—1.5，池的长宽比可达5。 （5）曝气沉砂池多采用穿孔曝气，穿孔直径为2.5—6.0mm，此设计取3mm. （6）每立方米污水所需曝气量宜为0。1—0.2m(空气)，此设计取0.2m(空气)。 6.4.2设计计算

- 16 -

3

3

《水污染控制工程》课程设计

（1）曝气沉砂池有效容积（V） V=QmaxT60 式中： V——总有效容积，m；

Qman———最大时设计流量，m3/s；

T——最大设计流量时停留时间，min. 则 V=1.204*3*60=216.72 m3 （2）池断面面面积 A=

Qmaxv3

式中：v——最大设计流量时水平流速，m/s；

则 A=1.204/0.1=12.04 m（3）池总宽度B B=A/h

式中：h——有效水深，m, 池的有效水深宜为2.0—3.0m,此设计取h=2.0m 则 B=B12.042.06.02m

2

每座沉砂池的宽度b=B/2=3.01m b/h=

3.012.01.5 符合要求

（4）池长L L= 则 L=

VA216.7212.04

18m L/b=18/3.01=5.9>5 设置横向挡板。

（5）每小时所需曝气量q

q=3600D Qman—

式中： D——单位体积污水需要曝气量，m3/(m3污水s) 则 q=3600*0.2*1.204=866 m3/h （6）沉砂斗所需容积 V800XTQ2*106max

式中： X——城市污水沉砂量（m3/(106m3污水),一般采用30m3/106m3污水.

T——清除沉砂间隔时间（d），一般取1—2d，此设计取T=2d.

则 V800*30*2*1.2042*1063.1m

3

（7）每个沉砂斗容积

V0则 V0Vn

式中： n——沉砂斗个数（个），此设计取n=2。

3.121.505m

3（8）排砂装置：采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排出沉砂池，吸砂泵管径DN=200mm。

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《水污染控制工程》课程设计

空气干管挡板支管扩散设备坡度=0.1～0.5集砂槽头部支座图6-2 曝气沉砂池剖面图

6.5 奥贝尔氧化沟

6.5.1 设计数据

污泥负荷US =0.05—0.10KgBOD5/(KgVSS·d) 污泥浓度MLVSS=3000mg/L

Kd0.05d1 Y =0.60kgVSS/kgBOD5 K=0.038平行设置两条氧化沟 每组设

计流量52000m3/d 6.5.2 设计计算 计算水温T= 10C

（1）确定污泥泥龄 SRT0.770.05*0.6XYSr0.77Kfd

VSSSS125.5考虑到该工艺无初沉池，所以取f=0.6,

Kd0.05d

则SRT =

0.770.05*0.625.5d

（2）出水溶解性BOD5浓度

se11+KdKYc11*0.053.91mg/L 0.038*0.625.5VSS/TSS=0.6出水中VSS产生的BOD5可用下式计算: 出水BOD5 =出水SS*f* 出水中的溶解性BOD5=

fb20*0.6*0.779.24mg/L

Se+ 出水BOD5=3.91+9.24= 13.15mg/L

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《水污染控制工程》课程设计

（3）确定氧化沟好氧区容积 根据麦劳方程VYQ(S0dS)(1K)Xeccv0.6*52000*(1303.91)*25.53000*0.6*（1+0.05*25.5）24497.5m

3 水力停留时间 HRT=

VQ24497.5520000.47d11.3h

污泥负荷

FM(S0S)eQVX(1303.91)v520003000*24497.50.09kgBOD5/(kgMLSS*d)

满足F/M在0.04—0.10 KgBOD5/(KgVSS·d)，符合要求。 （4）剩余污泥量 表观产率系数 Y又

5absY1Kdc0.610.05*25.50.2

QS2rY0absXwQ（S0-Se）Y*10(3abs 则剩余污

*泥

0量

.21Xw00130kg3d.（干污泥量）91)* 7（5）确定氧化沟的工艺尺寸

拟采用奥贝尔氧化沟的形式，设两组氧化沟，则单组氧化沟容积为

V224497.52 V’== 12248.7m

3

氧化沟弯道部分按占总容积80%，直线部分按占总容积20%考虑，则 V弯=0,8*12248.7=9799 m3

V直=0.2*12248.7=2443.7 m3

设氧化沟水深取4m，超高取0.5m；外、中、内沟三沟之间的间隔墙厚度为0.25m。 则 A弯=V弯/h=2449.8 m

A直=V直/h=610.9 m2

2

a.直线长度 取外、中、内沟的宽度分别为9m,8m,8m.

则 L=A直/2(B外+B中+B内)=610.9/z(9+8+8)12,22m b.中心岛半径r A弯=A外+A中+A内(式中A指各弯道面积)

则

2449=

2(r80.2580.259)(r80.2580.25)+

2222(r80.258)(r80.25)(r8)r

解得 r=4.47m， 取r=4.5m c. 核算各沟道比例

外沟道面积=705 m

中沟道面积=417 m

内沟道面积=230m2

外沟道容积：中沟道容积:内沟道容积=55:33:18

基本符合奥贝尔氧化沟各沟道的容积比（一般为55:33:17左右）。

22

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《水污染控制工程》课程设计

曝气转碟第一沟和第二沟曝气转碟驱动装置出水管回流污泥通常只进入第一沟第一沟和第三沟曝气转碟驱动装置第一沟曝气转碟驱动装置

图6—3 典型的奥贝尔氧化沟构造

6.6 二沉池

6.6.1 设计数据

（1）表面力负荷一般取0.6—1.5m3/(m2·h)，此设计取1.2m3/(m2·h)； （2）沉淀时间一般取1.5—4.0h，此设计取t=2.5h； （3）设计流量为1.204m/s； （4）污泥回流比 80%

3

6.6.2 设计计算

（1）每座沉淀池表面面积A和池径D

A3600*Qnq2max D4A 式中：A——每池表面积，m； D——每池直径，m； n——池数，n=4；

Qmax——最大时设计流量，m/s；

3 q——表面水力负荷，m3/(m2·h)；此设计取1.2m3/(m2·h) 则 A1.204*36002903m

4*1.2 D4*90333.m9 取D=34m

 - 20 -

《水污染控制工程》课程设计

（2）池体有效水深H H=q*T

二沉池有效水深为：

H1=qT=1.2*2.5=3m

（3）沉淀部分有效容积V=

D42h3.14344D2232722.4m

3（4）沉淀池底坡落差i=0.05 ，则h4i(2)0.05(3422)0.5m

（5）沉淀池周边有效水深H0h2h3h5

h3——缓冲层高 ，取0.5m

h5——污泥斗高度 取0.5m

即H0=3 +0.5+0.5=4m,

则径深比 D/H0=34/4=8.5满足6~12要求。 （6）沉淀池总高HH0h1h4

式中 h1——超高取0.3m

h4——沉淀池底坡落差m 由0.05坡度计算为0.5m

代入数据得H=4+0.3+0.5=4.8m

图6—4 辐流式二沉池设计计算简图

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《水污染控制工程》课程设计

6.7进水配水井计算

采用环形平底配水井，等距设布水孔，孔径φ100mm，并加φ100×L150mm短管。配水井底配水区设挡水裙板，高0.8m。

（1）进水配水井的设计流量应加上回流污泥量，即：

Q(1R)Qh1.801.2042.21m/s （2）设配水井宽0.6m，水深0.5m，则配水井流速为

u12.20.60.541.83m/s

3

(3)取导流絮凝区停留时间为600s，Gm20s1 因水温为11C，所以=1.308106m2/s Vn2tvGm=26001.30810620

Vn0.792 m/s （4）设φ100配水孔孔距为S=1.0m

则配水孔数量为 n(D1)S

(341.0)1.0103.6条

取n=104个

（5）孔距 L=

DBn341.01041.05m

（6）井底环形配水区平均流速u3 u3QnLSQn(D1.0)S222.24.0(341.0)1.00.005m/s

核算Gm值： Gm=（

V1V22t）1/2

226

=（

0.7920.0526001.30810）1/2=20.09s

1 - 22 -

《水污染控制工程》课程设计

图6—5 配水井设计示意图

6.8消毒间

6.8.1设计数据

消毒剂种类:液氯 消毒剂浓度:8.0mg/L; 设计流量: Q=1.204m3 /s; 水力停留时间(接触时间):1.0h; 6.8.2消毒池设计计算 （1）加氯量计算

二级处理出水采用液氯消毒，液氯的投加量为8.0mgL 则 每日的加氯量为：

qq0Q800100081.2048001000832.2kgL

（2）加氯设备

液氯自加氯机加入，加氯机设计2台，采用1用1备。每小时的加氯量为：

832.224134.7kgh

6.9 机械加速澄清池设计计算

（1）池体容积



式中 V——单池容积，m；

t ——时间，此设计取t15min

3

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《水污染控制工程》课程设计

VQt1.20415601083.6m3

（2）加速澄清池池表面积

FVh1

式中 h1——有效水深，m。此设计中取 h15.0m

F1083.65.0216.7m

2（3）池长

L/FB

式中 L/——池体总长，m；

B——池体宽度，m。

设计中取 B6.0m

L216.7636.2m

L336.2312.1m

机械加速澄清池池采用3廊道，则池长为：L进水管搅拌机出水管

图6—6 机械加速澄清池示意图

6.10污泥浓缩池

6.10.1设计数据

3剩余污泥量：1731.6m/d 污泥负荷取75 kg/m.d

2含水率99.2%， 浓缩后含水率96%

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《水污染控制工程》课程设计

浓缩池沉淀部分上升流速v一般不大于0.1mm/s，可取0.1mm/s；浓缩时间T取为

10~16h,取15h。

固体负荷q=60~90kgss/(m2.d)，取q=75kgss/(m2.d) 6.10.2 设计计算 （1）每座浓缩池面积

设计泥量Qw=

AQXr/q1731.327533m/d=865.65m/d

865.610115.4m

2（2）浓缩池直径

D=（3）浓缩池工作部分高度

h2vT(0.11000)1536005.4(m)

4A=

4115.4=12.1m

（4）斗高

h5，m

浓缩池底部设置污泥斗，上直径取D/4，下直径取D/6，污泥斗夹角设置为50º

h5tan50(D/4D/6)/2tan50(12.1412.16)/20.6m

（5）浓缩池总深度 H，m

Hh1h2h3h4h5

式中，

h1h2超高，取0.3m； 有效水深；

h3中心管与反射板之间距离，取0.5m； 缓冲层高度，取0.3m； 泥斗高度

Hh1h2h3h4h5h4h5则：

0.35.40.50.30.67.1m

（6）浓缩后污水总流量qQsP1P2100P11731.699.69710099.611255.4m/d

3 - 25 -

《水污染控制工程》课程设计

（7）浓缩后污泥总流量QsQs100P1100P21731.610099.6100973230.9m/d

图6—7 污泥浓缩池示意图

6.11 贮泥池设计计算

（1）每天污泥量

Q,m/d3

QQs230.9m/d

3（2）贮泥池的长宽深

设有效泥深4.2m，超高0.3m，则H为4.5m

贮泥池的长宽要求以及有效深度可根据规范进行取值，设贮泥池底设计为正方形，边长为7.5m，B×L×H＝7.5m×7.5m×4.5m= 253.1m230.9m

336.12污泥脱水机房

6.12.1 设计数据

进泥量Q230.9m/d，含水率P=97%，脱水后，泥饼含水率为P=75％ 6.12.2设计计算

Q1Q100P1100P2100P1100P23

Q1009710075230.927.7m/d

3则 Q1经初步估计，确定脱水间平面尺寸为L×B＝12.0m×10.0m

7结论

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《水污染控制工程》课程设计

通过对城市污水处理厂各个构筑物的设计得出，经过处理后，出水中的污染物含量均小于《综合排放指标》，可以直接排放。通过上面的生物处理可使河流的污染大大降低，有利于河流流域水体功能的恢复，地下水化学成分被恢复，更重要的是，污水经过处理后对整个生态环境的污染大大地降低，不但能够保护人民的身体健康，同时也可以为城市带来改善投资环境、吸引外资、增加农副产品和工业产品的质量，减少城市自来水厂的净化处理成本。污水处理厂运行后，每年产生的干污泥含有大量有利于植物生长的肥分，将污泥作为农作物或园林绿化用的肥料，除可获得一定的增产效果外还可改良土壤结构。建设这座污水处理厂不但能够切实有效的保护水资源，并能够促进水资源的可持续发展进而带动经济的可持续发展。

经过这一段时间的努力，本设计终于顺利完成。通过此课程设计，使我对《水污染控制工程》这门课所学知识有了一个全方位的回顾和复习，专业知识、解决问题以及创新能力得到很大程度的提高，与此同时，提高了我查阅资料，并且思考和设计的能力，感触颇深，对我以后的从事这项工打下了坚实的基础。

参考文献

[1]高廷耀，顾国维，周琪．水污染控制工程[M]．北京：高等教育出版社，2007． [2]邓荣森．氧化沟污水处理理论与技术[M]．北京：化学工业出版社，2006． [3]曾科，等．污水处理厂设计与运行[M]．北京：化学工业出版社，2001． [4]因鑫．小城镇污水处理工程规划与设计[M]．北京：化学工业出版社，2005．

[5]蒋文举，候锋，宋宝增等．城市污水厂实习培训教程[M]．北京：化学工业出版社，2007． [6]周立正，张悦污．污水生物处理应用技术与工程实例[M]．北京：化学工业出版社，2006． [7]阮文权．废水生物处理过程设计实例祥解[M]．北京：化学工业出版社，2006． [8]王良均，吴孟周．污水处理技术与工程实例[M]．北京：化学工业出版社，2006． [9]高峻发，王社平．《污水处理厂工艺设计手册》[M]．北京：化学工业出版社，2003.

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接自市政管网

附图1

TM市开发区污水处理厂平面布置图252252192141143317202318排入河流26《水污染控制工程》课程设计

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厂外道路污水管路污泥管路16151424设计人泥饼外运填埋王培明厂 外 道 路专业环境工程