（一）城市污水处理厂工艺流程方案的选择

1.工艺流程方案的选择

根据《城市污水处理和污染防治技术政策》，20万m3/d规模的大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10万～20万m3/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对除磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O工艺、A/O工艺、SBR及其改良工艺、氧化沟工艺以及水解好氧工艺、生物滤池工艺等。

通过第四节计算可知，要达到水质处理中要求的处理效果，即要求处理工艺能够有效地去除BOD5.、COD、SS等，又能达到脱氮除磷的效果。因此，可考虑采用具有脱氮除磷功能的A2/O工艺、氧化沟工艺和SBR及其改良工艺。

此外，由于本污水厂属于小城镇污水处理，所以，应当根据小城镇的污水特点进行有针对性的考虑。对于小城镇来说，其污水处理特点如下：

（1）承担的排水面积小，污水量也较小，但水量、水质的日变化较大，因此处理工艺应具有较强的抗冲击负荷能力，去除率高。

（2）处理工艺简便易行、运行稳定、维护管理方便，利用当地技术和管理力量能正常运行。

（3）处理工艺应具有能方便地改变其处理流程的能力。

（4）一般在城镇小区或厂内修建，占地往往受到限制，处理单元应布置紧凑。

（5）基建投资和运行费用低、节省能耗，基本上不投加药剂或投加药剂量很少，一般自动化程度要求较高以降低运行成本。

（6）一般不设污泥消化，宜采用低负荷的延时曝气工艺，在减少剩余污泥产量的同时使污泥实现好氧稳定。

（7）运行管理要求低，不要求有大量专业人员操作管理。

此外，还应当考虑当地周围环境污泥处理处置的条件。

综合污水厂出水排放水质要求及上述小城镇污水处理特点，提出以下两种备选方案：①Carr ousel氧化沟；②间歇式循环延时曝气活性污泥法工艺（ICEAS）。

根据污染物去除要求、污水厂规模和进出水水质等因素，提出以下两个方案：①ICEAS工艺；②Carr ousel氧化沟工艺。

两个方案的工艺流程如图6-6、图6-7所示。

图6-6　方案一Carrousel氧化沟工艺处理流程图

图6-7　方案二ICEAS工艺处理流程图

2.方案的技术经济比较

（1）技术比较。两个方案的技术比较见表6-9。

总的来说，两个备选方案都比较好，都能达到所需要的处理效果，且工艺简单，污泥处理难度较小，在技术上都是可行的。

（2）经济比较。两个方案的耗电量见表6-10、表6-11。

两个方案的经济比较见表6-12～表6-14。

表6-9　城市污水处理厂工艺流程方案技术比较表

表6-10　Carrousel工艺耗电量计算

续表

表6-11　ICEAS工艺耗电量计算

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表6-12　Carrousel氧化沟投资估算表

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表6-13　ICEAS投资估算表

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表6-14　处理成本与经营成本比较

兹对表4-16中的各项费用说明如下。

①出流排放费：本设计中污水排入水体不需要支付排放费用。

②能源消耗费：

电费

式中　N——污水厂耗电设备的耗电功率的总和；

d——电费单价，取0.50元/kWh；

k——污水量总变化系数。

变压器容量计算公式

式中　S——变压器容量，kVA；

1.05——功率损失系数；

cosφ——用电设备的平均功率因数，在此取0.75。

由工艺耗电量计算表和上述变压器容量公式可以看出，两种工艺所需的变压器容量均在315kVA以上，所以在能源消耗费中还应加上基本电价[取14元/（kVA·月）]。

③药剂费：用药量按工艺要求计算，混凝剂单价18000元/m3，液氯单价2200元/m3，混凝剂的投加量为污泥干重的0.5％计。

④工资福利费：污水厂工作人员为20人，人年平均工资取12000元。

⑤固定资产基本折旧费

固定资产原值按第一部分工程费用和预备费用之和估算，基本折旧率取4.6％。

⑥无形资产和递延资产摊销费

无形资产和递延资产值见投资估算表，年摊销率取8％。

⑦大修理费(www.daowen.com)

大修理费率取2.40％。

⑧日常检修维护费用

检修维护费率取1.00％。

⑨管理费用和其他费用：取前述各项之和的15％。

⑩年总成本

年经营成本

年运行成本

各种单位成本为各种年总成本除以年污水总量。

（3）结论。经过技术经济比较，方案二在技术上较先进，经济上其造价及运行费用较低，所以选择方案二作为污水厂的处理工艺。

3.推荐流程的经济指标

推荐流程技术的经济指标如下：

工程总投资1320.88万元，年总成本254.60万元

单位处理成本0.87元/（m3·d），年经营成本189.54万元

单位经营成本0.65元/（m3·d），年运行成本163.40万元

单位运行成本0.56元/（m3·d）

（二）污水处理构筑物及设计运行参数

各污水处理构筑物设计计算参数见设计计算书。计算结果见表6-15。

表6-15　污水处理构筑物设计计算结果及说明

（三）污泥处理构筑物的设计

各污泥处理构筑物设计参数见表6-16。

（四）污水处理厂的平面及高程布置

1.污水处理厂的平面布置

污水处理厂平面布置，污水厂管线布置如图6-8所示（见书后插图）。

（1）平面布置图的特点。按照不同的功能分区将整个厂区分为生活及辅助生产区（厂前区）、污水处理区和污泥处理区（生产区）。

将厂前区布置在城市主导风向（东北风）上风向区，厂前区和生产区之间由道路绿化隔离带分开，保证厂前区优美的环境。厂前区集中设有辅助建筑物，如综合楼、传达室、机修间、仓库、配电室等，各建筑物呈一字型排列，采光通风条件良好，且不影响厂区环境。

厂区主入口位于东北侧进厂道路上，主要供厂内工作人员进出。厂区主干道宽7m，转弯半径6m，与厂区进出口贯通，在厂区内道路设置成环状，以方便运输，路边绿化以美化厂区环境，设有使工作人员方便的巡视各处理构筑物的道路。

（2）构（建）筑物的布置。处理构筑物是污水处理厂的主体建筑，做平面布置时，根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件确定它们在厂区内平面的位置，作如下考虑：

1）贯通连接各处理构筑物之间的管、渠，应便捷、直通，避免迂回曲折。

2）挖填方量应做到基本平衡，并避开劣质土壤，根据流程进行布置，尽量利用地形高差，符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的要求。

3）在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取为5～10m。

4）各处理构筑物在平面布置上，应考虑尽量紧凑。

5）污泥处理系统应在下风向，生活区在上风向。

6）附属构筑物应根据其用途靠近其服务构筑物，变电间设在泵房附近；化验室设在综合楼内，远离污泥堆场，以保证良好的工作环境；办公室、会议室与处理构筑物保持适当的距离，并位于主导风向的上风向。

（3）厂区道路的布置。在厂区内设置环状道路，方便运输，路边种植树木美化厂区，设有使工作人员方便巡视各构筑物的道路。主要车行道的宽度：单车道为3.5m，双车道为7m，并设有回车道；车行道转弯半径不小于6m；人行道一般为1.5～2.0m。

（4）管线的布置。在各处理构筑物之间设有贯通连接的管、渠，还应设置能够使各个处理构筑物独立运行的超越管道，当某一处理构筑物因故障停止工作时，其后的构筑物仍能保持正常的运行。同时还应设置事故排放管，它可以超越全部处理构筑物，直接排放水体。此外，厂内还设有给水管、输配电线路、雨水管、厂内污水管等。

（5）污水处理厂的占地与绿化。根据对国内已运行污水厂的绿化面积的调查，绿化面积与全厂面积之比的范围为10％到60％不等，其中达30％以上的污水厂，占调查厂数的77％左右。考虑到污水厂本身就是净化污染物的场所的特点，其绿化面积应比其他企业要适当高一点，所以污水厂的绿化面积不宜小于总面积的30％。

2.污水处理厂的高程布置

（1）高程布置的特点。为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流为宜。高程布置时需留有一定富裕水头，水力计算以主要构筑物的水位作为起点，同时向上向下进行计算，而且应保证以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，同时考虑构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难，还应考虑因维修等原因需将池水放空而在高程上的要求。

（2）高程布置的方法。水力计算应首先计算出各个处理构筑物及其连接管渠之间的水头损失；选择一条距离最长，水头损失较大的污水流程进行水力计算；以主要构筑物的水位作为起点，同时向上向下进行反推计算，分别计算出各处理构筑物的水面高程。

本设计是根据ICEAS池的设计水面标高，推求各污水处理构筑物的水面标高。根据各处理构筑物的结构稳定性，确定处理构筑物的设计地面地坪标高。污水厂高程布置见污水厂工艺流程图[图6-9（见书后插图）]。

（五）污水处理厂的主要构（建）筑物和设备材料表

污水处理厂的主要构（建）筑物和设备见表6-16。

表6-16　污水厂主要处理构筑物及辅助构（建）筑物一览表

ICEAS工艺的主要设备材料表见表6-17。

表6-17　ICEAS工艺设备材料表

续表

（六）管理机构及人员编制

1.管理机构

污水处理厂的管理系统和体制较为简单，设计采用污水厂由厂办直接领导，下设技术科、生产调度科、财务科的管理模式，整个管理程序较为方便快捷。

每天分为3班，每班有巡视人员对各池的运行情况进行巡视，并做记录。每天由化验室的工作人员进行水质化验，记录每天的进出水水质，以及污水的处理程度及除磷脱氮情况。

2.人员编制

根据污水厂各种功能的需求，人员编制大致如下：行政管理人员（包括厂长、书记、财务人员、工程师等）4人，生产人员（负责污水污泥处理构筑物的正常运行）10人，辅助生产人员（包括化验、机修、值班、司机等）6人。