污水处理厂工艺设计手册（第三版）

1. 增加了“污水深度处理单元工艺设计计算”“自然处理法工艺设计计算”“污泥处理单元工艺设计计算”和“除臭设施工艺设计计算”等整章内容。 2. 对部分原有章节进行了增补和完善：原第4章增加了“脱氮除磷技术应用实例”“分点及分段进水工艺”“膜生物处理器””设计参数”及相关案例等内容；针对消毒设施工艺设计增加了“次氯酸钠消毒”；针对“十四五”污水处理专项整治和导向等给出了有效的技术工艺和案例借鉴，新增了污水处理厂提标改造设计水质计算实例和农村污水处理水量水质确定计算实例，在新的标准要求和技术要求的基础上，增补了“污水处理厂提标改造设计水质计算实例”以及污水处理厂工艺设计图等内容。 3. 删除了对部分不常用或达不到污水处理提标改造的技术工艺等内容，例如“污泥浓缩方法”等。 4. 根据现行标准更新了相关数据，例如污水流量、设计污染负荷量等，更新了附录中收录的标准，以便读者查阅和对照等。

前言
2015年4月，国务院印发《水污染防治行动计划》(简称“水十条”)，开创以提高整体质量为目标的水环境保护新纪元。为全面做好长江生态环境保护修复工作，推动黄河流域生态保护和高质量发展，保护水生态，改善水环境，保障水安全，提高水资源承载力，维护公众健康，推进生态文明建设和可持续发展，“十三五”和“十四五”期间，城镇污水处理设施提标改造(提质增效)及配套收集管网建设是关键。国家相继出台了《“十三五”全国城镇污水处理及再生利用设施建设规划》《“十四五”城镇污水处理及资源化利用发展规划》《城镇生活污水处理设施补短板强弱项实施方案》《关于印发城镇污水处理提质增效三年行动方案(2019—2021年)的通知》等规划和方案，同时城镇污水处理排放标准和《室外排水设计标准》(GB50014—2021)的相继发布实施，以及污水处理四新技术及精准化科学设计等，都对污水处理处置及污染控制等提出新的要求。
正是在此背景下，笔者对《污水处理厂工艺设计手册》(第二版)进行了修订和增补。全书由8章增加为12章，并按《室外排水设计标准》(GB50014—2021)修订了全书工艺设计参数和例题计算内容。其中：第1章中1.2.2更新了污水量标准和原表1-12、表1-17中内容；增加了村镇污水量标准；修改了式(1-11)，适用性更宽；更新了流量计算公式，新增加村庄计算公式和【例题1-7】村庄污水量计算。第2章中2.3.2新增加了【例题2-14】污水处理厂提标改造设计水质计算实例和【例题2-15】农村污水处理水量水质确定计算实例。第3章中修订了格栅、沉砂池、沉淀池等相关工艺设计参数；3.3部分增加了沉淀池中校核雨季设计流量内容；把原3.3.7污泥浓缩与方法章节移到本版第8章中。第4章中修订了原书中分段进水A/O脱氮工艺，并增加了计算实例；增加了“4.12膜生物反应器”和“4.13移动床生物膜反应器”。新增加了“第5章污水深度处理单元工艺设计计算”“第6章污水自然处理法工艺设计计算”“第8章污泥处理单元工艺设计计算”和“第9章臭气处理单元工艺设计计算”。原版第7章中新增加了“7.4次氯酸钠消毒”。原版第5章改为第10章，补充了化学污泥量的计算、深度处理和污泥处理单元物料平衡计算内容。把原版第6章改为第11章，新增加了C市某污水处理厂总平面图。把原版第8章改为第12章，修订和补充了估算指标，增加了污水处理厂单元构筑物费用模型和某城市污水处理厂投资估算表，更新了污水处理厂处理成本分析计算实例。附录中更新了城市污水处理工程建设标准和相关水质标准，更新并增补了污水处理设备相关内容。另外，对参考文献进行了补充。
本书从污水处理厂设计水质与水量确定、常规污水、污泥处理工艺、污水深度处理的基本原理、工艺特点、设计参数、设计计算方法出发，结合污水厂实际设计经验，通过大量的计算实例具体介绍，使读者按照例题就可进行工艺设计计算。本书系统性、针对性和工程应用性有效结合，可供从事给排水科学与工程和环境工程等领域的设计人员、科研人员及管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、市政工程及其他相关专业师生参阅。
本书由王社平、高俊发任主编，黄宁俊、杨利伟、王静、马七一任副主编，具体编写分工如下：第1章由高俊发、高航编写；第2章由王社平、尹博涵、徐晓妮、王同悦编写；第3章由高俊发、杨利伟、赵红梅和高航编写；第4章由黄宁俊、张日霞、高俊发和王社平编写；第5章由黄宁俊、尹博涵、王静、李磊和刘新安编写；第6章由刘新安、高荣宁和王同悦编写；第7章由高荣宁、尹博涵和王社平编写；第8章由王静、李磊和邵军峰编写；第9章和第10章由杨利伟、赵红梅和高航编写；第11章由王社平、徐晓妮、张日霞、王同悦和邵军峰编写；第12章由马七一、孙克军和王社平编写；附录由黄宁俊、王静、尹博涵、李磊编写整理。全书最后由王社平、高俊发统稿并定稿。另外，在本书再版的编写和校对过程中，还得到了中联西北工程设计研究院有限公司李立军等同志的帮助，在此表示衷心的感谢!在本书的编写过程中，参考和选用了国内外学者或工程师的部分著作和资料，在此谨向他们表示衷心的感谢。
限于编者水平和编写时间，书中难免存在不妥和疏漏之处，敬请读者批评指正。

编者
2022年8月



第一版前言
按照建设部、科技部、国家环境保护总局对城市污水处理及污染防治技术政策的规定与要求，到2010年全国设市城市和建制镇的污水平均处理率不低于50%，设市城市的污水处理率不低于60%，重点城市的污水处理率不低于70%。由此可见，今后几年是污水处理事业大发展的黄金时期，污水处理工程的设计、施工及调试运行任务相当大。因此，迫切需要一部综合、系统和实用的污水处理工艺设计计算工具指南书。本书就是基于这一原则，从处理水量的推求与确定，处理水质的预测与确定，物理处理单元工艺设计计算，生物处理单元工艺设计计算，处理厂物料平衡计算，处理厂平面布置与高程计算以及处理厂的技术经济分析等方面对基本理论、基本原理、工艺设计计算进行了介绍。本书最大特点是通过计算例题的形式，对污水处理单元工艺设计参数的规定、计算公式、方法、内容和步骤进行了详细深入地阐述。
全书由长安大学高俊发、西安市市政设计研究院王社平主编，其中高俊发撰写本书的第1～5章，王社平撰写第6章，马七一撰写第7章，附录由朱海荣、黄宁俊编写、整理，并参加了部分章节插图绘制工作。
本书可供从事给水排水工程、市政工程、环境工程、环境科学、化学工程等专业的工程技术人员、科研人员以及有关管理人员使用，也可作为高等院校本科生、研究生的教材或参考书。
在本书编写中，参考和选用了一些单位和个人的著作和资料，在此谨向他们表示衷心的感谢。由于作者水平有限，书中不妥或错误之处敬请批评指正。

编者
2003.5



第二版前言
“十一五”期间，我国不断加大对城镇污水处理设施建设的投资力度，积极引入市场机制，城镇污水处理事业进入发展快车道。截至2010年年底，全国城市、县及部分重点建制镇累计建成城镇污水处理厂2832座，总处理能力达到1.25亿立方米/天，分别是“十五”末的3倍和2倍。目前我国正在建设的城镇污水处理项目1929个，可新增污水处理能力约4900万立方米/天。我国在建和已建项目处理能力总和预计可达1.6亿立方米，基本与美国的处理能力相当，将成为全世界污水处理能力最大的国家之一。“十二五”期间，我国污水处理将扩大到乡镇和农村，污水处理事业发展前景宽广。
正是在此背景下，作者对2003年出版的《污水处理厂工艺设计手册》进行了修订和增补。增补内容如下：第2章中“2.3.2某市B污水处理厂进水水质预测与确定”重新编写；第4章中增加了“4.10.10.6奥贝尔氧化沟工艺计算实例”“4.10.11OCO工艺”“4.10.12分点进水倒置A2/O工艺”和“4.10.13分段进水A/O脱氮工艺”；增加了第7章“消毒设施工艺设计计算”；原第7章改为第8章，并增加了“主要处理单元构筑物造价估算模型”；附录中增加了附录16“排水工程设计文件编制深度规定”。同时，对参考文献进行了补充。
全书从污水处理厂设计水质与水量确定、常规污水处理工艺的基本原理、工艺特点、设计参数、设计计算方法出发，结合污水厂实际设计经验，通过大量的计算实例具体介绍，以使读者按照例题就可进行工艺设计计算。本书可供从事给水排水工程和环境工程等领域的设计人员、科研人员以及相关管理人员使用，也可作为高等学校相关专业师生的教材或参考书。
全书共8章，此次再版，由王社平、高俊发主编，其中第1、第3、第5章由高俊发、张宝星编写，第2章由王社平、高俊发和朱海荣编写，第4章由高俊发、王社平和黄宁俊编写，第6章由王社平编写，第7章由王社平、高荣宁编写，第8章由马七一、王社平编写，附录由朱海荣、黄宁俊编写整理，并参加了部分章节插图绘制工作。在本书再版的编写和校对过程中，还得到西安市政设计研究院有限公司张日霞、关江两位同志的帮助，在此表示衷心的感谢!
在本书的编写过程中，参考和选用了国内外学者或工程师的著作和资料，在此谨向他们表示衷心的感谢。限于作者水平和编写时间，书中难免存在不妥和疏漏之处，敬请读者批评指正。

编者
2011年4月

王社平，工学博士，高工，西安市政设计研究院有限公司副院长。主要从事城镇污水处理及再生利用工程设计与技术研究工作，先后主持和设计的项目获省、部和中勘协优秀工程设计奖8项；获省、市和厅局科学技术奖10项。享受国务院政府特殊津贴专家，陕西省工程勘察设计大师，陕西省“三五人才”人选；西安市有突出贡献专家；获2020年度“中国水业人物”——工程与技术贡献奖。在国内外专业学术期刊上发表学术论文100余篇，其中SCI和EI收录9篇。

本书以城市(镇)污水处理厂工艺设计与计算为主线，共分12章，主要介绍了污水处理厂工艺设计时污水量计算、污水水质指标及设计污水水质的确定、物理处理单元工艺设计计算、生物处理单元工艺设计计算、污水深度处理单元工艺设计计算、污水自然处理法工艺设计计算、消毒设施工艺设计计算、污水处理厂物料平衡计算、污水处理厂的总体布置与高程水力计算、污泥处理单元工艺设计计算、臭气处理单元工艺设计计算、污水处理厂的技术经济分析等。另外，书后附有与污水处理厂设计有关的常用资料，以便于读者参考使用。
本书具有较强的综合性、系统性和实用性，可供污水处理处置及污染防控等领域的工程技术人员、科研人员和管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、市政工程及其他相关专业师生参阅。

第1章 设计污水量计算 1
1.1 设计人口数的确定 1
1.1.1 等差数列推算法 1
1.1.2 等比数列推算法 1
1.1.3 幂函数推算法 2
1.1.4 罗基斯蒂曲线(S形曲线)推算法 2
1.2 污水设计流量的确定 6
1.2.1 污水流量调查及统计分析 6
1.2.2 污水设计流量的确定 9
1.2.3 日本《下水道设施计划·设计指针与解说》推荐方法 25
1.2.4 某市A污水厂处理量预测(近期1995年,远期2000年)过程与解析 31
1.2.5 某市B污水厂处理量预测(近期2005年,远期2020年)过程与解析 38

第2章 污水水质指标及设计污水水质的确定 44
2.1 污水水质指标 44
2.2 设计污染负荷量与设计原水水质的确定 50
2.2.1 设计污染负荷量 51
2.2.2 设计原水水质确定算例 56
2.3 污水水质确定实例 58
2.3.1 某市A污水处理厂进水水质预测与确定 58
2.3.2 某市B污水处理厂进水水质预测与确定 59
2.4 污水的排放标准 83
2.5 污水处理程度的确定 86
2.5.1 根据允许排放的悬浮物浓度计算 86
2.5.2 根据允许排放的BOD5 浓度计算 86
2.5.3 污水处理程度计算实例 87
2.6 污水处理基本方法及处理厂处理效率 91
2.6.1 污水处理方法分类 91
2.6.2 污泥处理方法分类 92
2.6.3 污水处理流程组合原则 92
2.6.4 城市污水处理厂的处理效率 92
2.7 污水处理方式的确定 93
2.7.1 影响处理方式的因素 93
2.7.2 污水处理方式的选定 93
2.7.3 污水处理工艺比较实例 96
2.7.4 污泥处理方案技术经济比较实例 98

第3章 物理处理单元工艺设计计算 100
3.1 格栅 100
3.1.1 设计参数及其规定 100
3.1.2 格栅的计算公式 101
3.2 沉砂池 103
3.2.1 沉砂池设计计算一般规定 103
3.2.2 平流式沉砂池 103
3.2.3 竖流式沉砂池 108
3.2.4 曝气沉砂池 109
3.2.5 旋流沉砂池 111
3.2.6 多尔沉砂池 113
3.2.7 钟式沉砂池 114
3.3 沉淀池 115
3.3.1 一般规定 116
3.3.2 平流式沉淀池 118
3.3.3 平流式沉淀池穿孔排泥管的计算 123
3.3.4 竖流式沉淀池 129
3.3.5 辐流式沉淀池 132
3.3.6 斜流式沉淀池 138
3.3.7 二次沉淀池工艺设计计算 140

第4章 生物处理单元工艺设计计算 156
4.1 普通活性污泥法 156
4.1.1 工艺流程 156
4.1.2 运行方式、设计参数及规定 156
4.1.3 污泥龄(θc)、水温与出水BOD浓度(Se)的相关关系式 156
4.1.4 计算公式 157
4.1.5 设计计算实例 157
4.2 阶段曝气活性污泥法 164
4.2.1 工艺流程 164
4.2.2 设计反应器模型及假设条件 164
4.2.3 阶段法计算公式 165
4.3 生物吸附(吸附再生或接触稳定)法 169
4.3.1 工艺流程 169
4.3.2 设计参数及规定 169
4.3.3 计算公式 170
4.4 完全混合活性污泥法 171
4.4.1 工艺流程及特点 171
4.4.2 设计参数及规定 172
4.4.3 计算公式 172
4.5 缺氧(厌氧)/好氧活性污泥生物脱氮工艺(AN/O工艺) 174
4.5.1 绝氧、厌氧、缺氧及好氧定义 174
4.5.2 生物脱氮原理 174
4.5.3 AN/O工艺流程 175
4.5.4 结构特点 175
4.5.5 设计参数 176
4.5.6 计算方法及公式 176
4.6 厌氧(绝氧)/好氧活性污泥生物除磷工艺(AP/O工艺) 184
4.6.1 污水中磷的存在形式及含量 184
4.6.2 AP/O工艺流程 184
4.6.3 生物除磷原理 184
4.6.4 结构特点 185
4.6.5 设计参数及规定 185
4.6.6 计算方法与公式 185
4.7 生物法脱氮除磷工艺(A2/O工艺) 190
4.7.1 生物脱氮除磷原理 190
4.7.2 脱氮除磷基本工艺流程 190
4.7.3 生物脱氮除磷工艺的比较 193
4.7.4 工艺参数及规定 193
4.7.5 A2/O工艺设计参数及计算过程 194
4.7.6 设备与装置 195
4.7.7 脱氮除磷技术应用实例 195
4.8 AB法工艺 205
4.8.1 AB法处理原理 205
4.8.2 AB法工艺流程 205
4.8.3 构造特点 206
4.8.4 AB工艺设计参数 206
4.8.5 计算公式 206
4.8.6 设计实例简介 209
4.9 SBR及其改良间歇式活性污泥法工艺 211
4.9.1 处理原理及工艺特征 211
4.9.2 工艺流程 212
4.9.3 构造特点 212
4.9.4 设计概要及设计参数 213
4.9.5 设计计算方法、公式及实例 213
4.9.6 改良SBR工艺简介与比较 234
4.9.7 生物选择器 238
4.9.8 ICEAS出水水质及设计实例简介 240
4.9.9 CASS工艺设计 241
4.10 氧化沟(OD)工艺 246
4.10.1 工艺流程、工艺特征及类型 246
4.10.2 氧化沟设备和装置 252
4.10.3 氧化沟设计要点 256
4.10.4 设计参数及规定 258
4.10.5 计算公式 259
4.10.6 单沟式氧化沟设计算例 260
4.10.7 DE型氧化沟设计算例 261
4.10.8 三沟式(T形)氧化沟的设计 263
4.10.9 卡鲁塞尔(Carrousel)式氧化沟的设计与计算 267
4.10.10 奥贝尔(Orbal)氧化沟 279
4.10.11 OCO工艺 287
4.11 分点进水及分段进水工艺 293
4.11.1 分点进水倒置A2/O工艺 293
4.11.2 分段进水多级A/O脱氮除磷工艺 297
4.12 膜生物反应器 302
4.12.1 MBR工艺技术原理 302
4.12.2 MBR工艺类型及特点 302
4.12.3 设计参数 303
4.12.4 MBR工艺计算实例 304
4.13 移动床生物膜反应器 308
4.13.1 MBBR工艺技术原理 308
4.13.2 工艺特点 309
4.13.3 设计参数 310
4.13.4 MBBR工艺计算实例 310

第5章 污水深度处理单元工艺设计计算 312
5.1 高效沉淀池 313
5.1.1 构造与工作原理 313
5.1.2 工艺设计参数 314
5.1.3 设计计算案例 315
5.1.4 加介质高效沉淀池 316
5.2 气水反冲洗滤池 318
5.2.1 工艺原理及特点 318
5.2.2 设计参数及要点 319
5.2.3 设计计算案例 321
5.3 反硝化深床滤池 327
5.3.1 构造与工作原理 327
5.3.2 工艺设计参数 328
5.3.3 设计计算案例 330
5.4 微絮凝过滤 331
5.4.1 工艺原理 331
5.4.2 特点及适用范围 332
5.4.3 设计要点 332
5.5 碳源投加 332
5.5.1 工艺原理 332
5.5.2 工艺设计参数及计算方法 333
5.5.3 设计计算案例 334
5.6 化学除磷工艺 335
5.6.1 化学除磷原理 335
5.6.2 化学药剂投加量 336
5.6.3 设计计算案例 336
5.7 膜过滤工艺 337
5.7.1 超滤膜概述 337
5.7.2 超滤膜设计输入条件 337
5.7.3 超滤膜系统 338
5.7.4 超滤膜相关术语及定义 338
5.7.5 超滤膜系统设计 339
5.8 高级氧化工艺 342
5.8.1 高级氧化工艺概述 342
5.8.2 Fenton氧化工艺 342
5.8.3 臭氧高级氧化工艺 342

第6章 污水自然处理法工艺设计计算 346
6.1 稳定塘 346
6.1.1 稳定塘的工艺原理 346
6.1.2 工艺设计参数及要点 348
6.1.3 设计计算案例 349
6.2 人工湿地 351
6.2.1 人工湿地的工艺原理 351
6.2.2 工艺设计参数及要点 352
6.2.3 设计计算案例 353

第7章 消毒设施工艺设计计算 356
7.1 液氯消毒 357
7.1.1 液氯消毒原理与工艺流程 357
7.1.2 设计参数及规定 357
7.1.3 平流式接触消毒池设计 358
7.1.4 液氯消毒设计算例 359
7.2 二氧化氯消毒 360
7.2.1 二氧化氯消毒原理与工艺流程 360
7.2.2 设计参数及规定 361
7.2.3 二氧化氯消毒设计算例 361
7.3 紫外线消毒 364
7.3.1 紫外线消毒原理与工艺流程 364
7.3.2 紫外线消毒系统 365
7.3.3 设计参数及规定 366
7.3.4 紫外线消毒设计算例 366
7.4 次氯酸钠消毒 368
7.4.1 次氯酸钠消毒原理与工艺流程 368
7.4.2 设计参数及规定 368
7.4.3 次氯酸钠消毒设计算例 369

第8章 污泥处理单元工艺设计计算 371
8.1 污泥处理的目标、原则 371
8.2 污泥分类与性质 371
8.2.1 污泥分类 371
8.2.2 污泥性质指标 371
8.3 污泥浓缩 373
8.3.1 设计概述 373
8.3.2 重力浓缩池 375
8.3.3 气浮浓缩池 379
8.3.4 机械浓缩 382
8.4 污泥厌氧消化 384
8.4.1 设计概述 385
8.4.2 一般规定 386
8.4.3 计算公式 387
8.5 污泥脱水 395
8.5.1 设计概述 395
8.5.2 计算公式 396
8.6 污泥干化 399
8.6.1 干化工艺概述 399
8.6.2 干化设备 400
8.6.3 干化工艺流程 403
8.6.4 计算公式 403
8.7 污泥焚烧与热解 406
8.7.1 污泥焚烧工艺 406
8.7.2 污泥热解工艺 407

第9章 臭气处理单元工艺设计计算 411
9.1 臭气来源及排放标准 411
9.1.1 污水厂臭气来源 411
9.1.2 臭气排放标准 412
9.2 臭气源加盖 412
9.3 臭气收集及输送系统 414
9.3.1 臭气风量计算 414
9.3.2 臭气收集系统设计 414
9.4 常见的除臭方法 416
9.4.1 物理法 416
9.4.2 化学法 417
9.4.3 生物法 417
9.4.4 其他技术 418
9.5 除臭设计算例 419

第10章 污水处理厂物料平衡计算 425
10.1 污泥量计算 425
10.1.1 初沉池污泥量 425
10.1.2 二沉池污泥量 425
10.1.3 化学污泥量 426
10.1.4 日本指针推荐方法 426
10.2 物料平衡算例 429
10.3 物料平衡计算实例 434

第11章 污水处理厂的总体布置与高程水力计算 438
11.1 污水处理厂的平面布置 438
11.1.1 污水厂平面布置原则 438
11.1.2 污水厂的平面布置 438
11.2 污水厂的高程布置 443
11.2.1 污水厂高程布置原则 443
11.2.2 高程布置时的注意事项 444
11.3 污水厂高程流程中水力计算 445
11.3.1 污水高程水力计算 445
11.3.2 污泥处理流程高程计算 456
11.4 污水厂高程布置设计实例 459
11.4.1 某城市污水处理高程水力计算 459
11.4.2 日本某城市污水处理厂污水系统高程水力计算 474

第12章 污水处理厂的技术经济分析 491
12.1 工程投资估算的编制 491
12.1.1 投资估算编制的基本要求 491
12.1.2 投资估算文件的组成 491
12.1.3 投资估算的编制办法 492
12.2 工程概、预算的编制 499
12.2.1 概、预算编制依据及主要基础资料 499
12.2.2 一般资料调查收集内容 499
12.2.3 概、预算文件的组成 500
12.3 污水处理成本的计算 500
12.3.1 能源消耗费 500
12.3.2 其他费用 500
12.3.3 日常检修维护费 500
12.3.4 污水、污泥综合利用的收入 501
12.3.5 年成本费用与单位处理成本的计算 501
12.4 污水处理厂项目经济评价 502
12.4.1 财务评价 502
12.4.2 不确定性分析与风险分析 503
12.4.3 国民经济评价 504

附录 506
附录1 城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918—2002) 506
附录2 污水排入城镇下水道水质标准(GB/T 31962—2015) 513
附录3 城市污水再生利用 城市杂用水水质(GB/T 18920—2020) 522
附录4 城市污水再生利用 景观环境用水水质(GB/T 18921—2019) 526
附录5 水泵 530
附录6 格栅除污机 541
附录7 鼓风机 547
附录8 搅拌推流设备 554
附录9 曝气设备 564
附录10 除砂设备 570
附录11 刮泥机 574
附录12 污泥浓缩机 578
附录13 污泥脱水机 581
附录14 污泥干燥机 585
附录15 空气管沿程阻力损失值 588

参考文献 592