污水处理厂设计说明书

水污染控制工程课程设计

姓名：学号：专业：班级：

二O一四年六月

目 录

1 概述 .............................................................................................................................................. 1

1.1 设计依据 ............................................................................................................................ 1 1.2 设计资料 ............................................................................................................................ 1

1.2.1 气象资料 ................................................................................................................. 1 1.2.2 污水排水接纳河流资料 ......................................................................................... 1 1.2.3 厂址及场地现状 ..................................................................................................... 1 1.2.4设计水量 .................................................................................................................. 1 1.2.5进水水质 .................................................................................................................. 1

2 处理工艺流程 ............................................................................................................................... 2 3 构筑物设计计算 ........................................................................................................................... 2

3.1 最大设计流量 .................................................................................................................... 3 3.2 格栅 .................................................................................................................................... 3

3.2.1格栅设计要求 .......................................................................................................... 3 3.2.2格栅设计计算 .......................................................................................................... 3 6、 栅后槽总高度： ....................................................................................................... 4 3.3 沉砂池 ................................................................................................................................ 4

3.3.1设计要求 .................................................................................................................. 4 3.3.2 沉砂池设计计算 ..................................................................................................... 5 3.4 初沉池 ................................................................................................................................ 6

3.4.1设计要求 .................................................................................................................. 6 3.4.2初沉池设计计算 ...................................................................................................... 6 3.5 传统活性污泥法 ................................................................................................................ 7

3.5.1水处理程度的计算 .................................................................................................. 7 3.5.2曝气池的计算 .......................................................................................................... 7 3.5.3 剩余污泥的计算 ..................................................................................................... 8 3.5.4曝气系统计算 .......................................................................................................... 8 3.6二沉池设计计算 ................................................................................................................. 9

3.6.1设计要求 ................................................................................................................ 10 3.6.2二沉池设计计算 .................................................................................................... 10 3.7重力浓缩池设计计算 ....................................................................................................... 11

3.7.1概述 ........................................................................................................................ 11 3.7.2设计规定 ................................................................................................................ 11 3.7.3设计计算 ................................................................................................................ 12 3.8污泥消化池设计计算 ....................................................................................................... 13

3.8.1概述 ........................................................................................................................ 13 3.8.2消化池设计计算 .................................................................................................... 13 3.9污泥脱水设计 ................................................................................................................... 15

设计说明书

1 概述

1.1 设计依据

1. 2. 3. 4.

设计任务书

《给排水设计手册》第三册 《给排水设计手册》第五册 《给排水设计手册》第十一册

5. 《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB 18918-2002

1.2 设计资料

1.2.1 气象资料

1.2.2 污水排水接纳河流资料

该污水厂的出水直接排入河流，其最高洪水位（50年一遇）为-3.0m，常水位为-5.0m，枯水位为-7.0m。

1.2.3 厂址及场地现状

污水处理厂拟用场地较平坦，生活污水将通过新建管网输送到污水厂，来水管管低标高为-4.50m，充满度为0.5m。

1.2.4设计水量

设计水量分别如下40000m3/d，KZ=1.3。

1.2.5进水水质

1.2.6出水水质

2 处理工艺流程

污水经格栅、提升泵站进入物理处理阶段，经初沉池和沉砂池进入生物处理，在此阶段采用较为成熟的传统活性污泥法。在池子中设置鼓风曝气，成为曝气池，后接二沉池，并设置污泥回流。废水和回流活性污泥从曝气池的首端进入，呈推流式至曝气池末端流出，进入二沉池。出水经消毒池排出，污泥经浓缩，污泥消化，污泥脱水进入最终处置。 统活性污泥法流程:

污水→格栅→提升泵房→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→浓缩池→污泥消化池→处理水排放

3 构筑物设计计算污泥

3.1 最大设计流量

最大设计流量取40000m3/d，即0.463m3/s， KZ=1.3。

3.2 格栅

3.2.1格栅设计要求

1. 2. 3. 4.

污水处理系统前格栅栅条间隙范围，人工清渣时25~40mm，机械清渣时16~25mm 过栅流速一般采用0.6~1.0m/s 栅前流速一般采用0.4~0.9m/s 格栅倾角一般采用 60o

3.2.2格栅设计计算

1、栅条间隙数：

设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.9m/s，栅条间隙宽度b=0.021m，格栅倾角60o

n

Qmax

bh



0.60

57

0.0210.40.9

则栅条间隙数n=57

2、栅槽宽度：

设栅条宽度S=0.01m， 则栅槽宽度为:

BS(n1)bn0.01(571)0.021571.757m

3、进水渠道渐宽部分长度：

设进水渠宽为B1=0.65m，其渐宽部分展开角为α=20o（进水渠道 内的流速为0.77m/s） 则渐宽部分的长度为：l1

BB11.7570.65

1.52m



2tan12tan20

4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：l2

l11.520.76m 22

5、通过格栅的水头损失h1：

设栅条断面为锐边矩形断面，形状系数β=2.42,格栅阻力增大系数K=3

Sh1

b

4/3

2

0.01

sinK2.422g0.021

4/3

0.92

sin6030.097m

19.6

6、栅后槽总高度H：

设栅前渠道超高h2=0.3m，则Hhh1h20.40.0970.30.8m 7、栅前总长度L：Ll1l20.51.0

H10.40.3

1.520.761.54.18m tantan60

8、每日栅渣量：在格栅间隙21mm时，设格栅渣量为0.07m3/1000m3污水

W

QmaxW1864000.4630.0786400

2.15m3/d0.2m3/d

KZ10001.31000

综上，宜采用机械清渣。

3.3 沉砂池

采用平流式沉砂池

3.3.1设计要求

1.

2. 3. 4. 5. 6.

最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。

最大流量时停留时间不小于30s，一般采用30~60s。

有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1m，每格宽度不宜小于0.6m。 进水头部应采取消能和整流措施。

池底坡度一般为0.01~0.02。当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。 沉砂池个数或分格数不应少于2个，并宜按并联系列设计。污水量较少时可考虑一格工作，一格备用。

7. 砂斗容积应按不大于2d的沉砂量计算，斗壁与水平面的倾角不应小于55°

8. 除砂一般宜爱用机械方法，并设置贮砂池或晒砂场。采用人工排砂时，排砂管径不应小

于200mm。

9. 当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管的长度，并设排砂闸门

于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。

10. 沉砂池超高不宜小于0.3m。

3.3.2 沉砂池设计计算

已知设计最大流量0.463m3/s，Kz 为1.3，则平流沉砂池各部分尺寸计算如下：

1、池长：

设v=0.25m/s，t=30s；L=vt=0.25×30=7.5m

2、水流断面积： 水流断面面积：A

Qmax





0.463

1.852m2 0.25

3、池总宽度：

设格数n=2，每格宽b=0.8m，B=nb=1.6m

4、有效水深：

h2=A/B=1.852/1.6=1.16m

5、沉砂室所需容积：

设清除沉砂的间隔时间为1.5d 则V

QmaxXT864000.463301.586400

1.38m3 66

KZ101.310

6、每个沉砂斗容积：

设每一分格有两个沉砂斗，则Vo =1.38/4=0.345m3

7、沉砂斗各部分尺寸：

’

设斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h3=0.35m。 沉砂斗上口宽：a

2h320.35

a10.51.0m

tan55tan55

'

h0.3522

212210.520.520.20m3 沉砂斗容积：V032a2aa12a1

66





8、沉砂室高度

采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗

h3h30.06l20.350.062.250.485m

'

9、池总高度： 设超高h1=0.3m，

则Hh1h2h30.31.160.4851.945mH=0.3+1.16+0.485=1.95m

3.4 初沉池

采用辐流式沉淀池，中心进水，周边进水。

3.4.1设计要求

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12.

池子直径与有效水深的比值，宜为6~12。 池径不宜小于16m。

沉淀池的个数或分格数不应少于两个。 池子的超高至少采用0.3m。

一般沉淀时间不小于1h，有效水深多采用2~4m。 沉淀池的缓冲层高度一般采用0.3~0.5m。

污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于60°，圆斗不宜小于55°

初沉池的污泥区容积，一般按不大于2d的污泥量计算，采用机械排泥时，可按4h污泥量计算。

池径小于20m，一般采用中心传动的刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上；池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外援。

刮泥机旋转速度一般为1~3r/h，外周刮泥机的线速不超过3m/min，一般采用1.5m/min。 在进水口的周围设置整流板，整流板的开孔面积为过水断面面积的6%~20%。 周边进水的辐流式沉淀池是一种沉淀效率较高的池型，与中心进水，周边出水的辐流式沉淀池相比，其设计表面负荷可提高1倍左右。

3.4.2初沉池设计计算

日最大流量为1666.8m3/h。

1、沉淀部分水面面积：

设表面负荷q=2m3/(m2*h)，池数n=2座，则A=Q/nq=1666.8/(2×2)=416.7m2

2、池子直径：D

4A1





4416.7



23.03m 取D=24m

3、沉淀部分有效水深：

设沉淀时间t=1.5h，则h2=qt=3m

4、沉淀池总高度：（设计人口数为24万，最大设计流量为1666.8m3/h) 每天污泥量用下式计算

V1

SNt0.5*24*10000*4

10m3

1000n1000*2*24

式中S取0.5L/(人*d），由于机械刮泥，所以污泥在泥斗里停留时间为4h.污泥斗容积用几何公式计算：

V1

h5

3h5（r1r2)tan(21)tan601.73m h4（R-r1)*0.05(12-2)*0.050.5m

(r12r2r1r2)12.7m3

2

底坡落差：

因此池底可存储污泥的体积为：4

共可储存污泥体积：V2

h4

(R2Rr1r1）

2

*0.5

3

12^212*24）90m3

V1V212.790102.7m310m3

沉淀池总高度：H0.330.50.51.736.03m1)沉淀池周边处的高度：h1h2h30.330.53.8m2）径深比校核：D/h224/38介于6~12之间，合格。

3.5 传统活性污泥法

采用普通推流式曝气池，已知设计流量Q=1666.8m3/h，Kz=1.3，设一级出水BOD5=230mg/L(0.2kg/m3)，要求二级出水BOD5=20mg/L，水温12~27oc

3.5.1水处理程度的计算

处理效率=（230—20）/230=91.3%5

3.5.2曝气池的计算

按BOD—污泥负荷法计算 BOD—污泥负荷率的确定

设污泥负荷率为0.3kgBOD5/(kgMLSS*d)，但为稳妥，需加以校核，校核公式为：

NS

K2Sef





0.0185200.75

0.304kg/(kgMLSS*d）（K2取值0.0185）

0.913

计算结果证明，NS 取0.3是适宜的。 确定污泥混合液浓度（X)

查表得相应SVI值为100~150之间，取值120

则Xr=106 r / SVI=1000000×1.2 /120=10000mg/L，取R=0.5

X

R0.5

Xr100003333mg/l3300mg/lX=RXr / (1+R)=3300mg/L R10.51

确定曝气池容积

V

QSa400002309292.92m39293m3 NSX0.33300

④确定曝气池各部分尺寸：

设2组曝气池，每组容积为V单= V/2=9293/2=9293/2=4646.5m3 取池深h=4m，则每组曝气池面积为F=4646.5/4=1162m2

取池宽B=6m，B/h=6/4=1.5 介于1~2之间，符合规定，扩散装置可设在廊道的一侧。 池长L=F/B=1162/6=194m

L/B=194/6=32.3>10，符合规定L/B≥(5~10)B

设三廊道式曝气池，单廊道长L1=L/3=194/3=64.7m（取65m），介于50~70之间，合理. 取超高0.5m，则池总高度为H=0.5+h=4.5m

3.5.3 剩余污泥的计算 干泥量:

W=aQSr-bVXV=0.5*40000*0.21-0.07*9293*3.3*0.75=2590kg/d=108kg/h 湿污泥量:

Qs=W / fXr=2590/0.75/10=345.3m3/d 3.5.4曝气系统计算

采用鼓风曝气，曝气池出口处溶解氧浓度C=2mg/L

有关各项系数：a’=0.5，b’=0.15，α=0.85，β=0.95，ρ=1，EA=10% (生活污水a’=0.42~0.53；b’值介于0.188~0.11之间） 平均需氧量： R=a’QSa+b’VXV

XV=f*X=0.75*3300=0.75*3300=2475≈2500mg/L=2.5kg/m3

将各值代入上式 R=a’QSa+b’VXV=0.5*40000/1.3 *0.21+0.15*9293*2.5=6715.64kg/d=280kg/h

最大时需氧量

O2 max=a’Q设Sr+b’VXV=0.5*40000*0.21+0.15*9293*2.5=7684.875kg/d=320kg/h 每日去除的BOD5量：BODr=Q *Sr=40000/1.3*(230-20)/1000=6461.54kg/d 去除每kg的BOD5需氧量：

O26715.64

1.04kgO2/kgBOD5 O2

BODr6461.54

最大需氧量与平均需氧量之比：

O2max7684.8751.14 R6715.64

计算曝气池内平均溶解氧饱和度

采用网状模型中中微孔空气扩散器，敷设于池底，距池底0.2m。淹没深4m，计算温度定位27℃.

在运行正常的曝气中，当混合液在12~27℃.范围内时，混合液溶解氧浓度C能够保持在1.5~2.0mg/L,最不利的情况出现在盛夏,故计算水温采用27℃.

PbQt)52.066*1042

1)Pb1.013*1059.8*103*41.41*105PaCsbCS(

2）Qt21(1EA)21(10.1)100%*100%19.3%7921(1EA)7921(10.1)

3)查表确定20℃和27℃（计算水温）的氧的饱和度

CS(20℃）9.2mg/L

CS(27℃）7.96mg/L

PbQt1.41*10519.3Csb(27℃）CS()7.96()9.1mg/L52.066*10422.066*1042

同理Csb(20℃）10.51mg/L

4)计算鼓风曝气池27℃时脱氧清水的平均需氧量：

RCsb(20℃）6715.64*10.5170581.3764R010560kg/d（**Csb(T)-C)1.024(T20)0.85[0.95*1*9.092]*1.024(2720)6.6587

442kg/h

求供气量：

R0442Gs*100*10014733.3m3/h245.5m3/min0.3EA0.3*10

5)计算鼓风机曝气池27℃时脱氧清水的最大需氧量

RmaxCsb（20℃）7684.875*10.51R0(max)12129.7kg/d505.4kg/h(T-20)[**Csb（T)-C]*1.0246.6587

求最大供气量：

R0(max)505.4Gs*100*10016846m3/h280.78m3/min0.3EA3

6)空气管路布置：

16846140.38m3/h120

曝气池面积：6*3*65*22340m2

空气扩散器个数：2340/0.54680个，取4700个

每根竖管上安装个数：4700/12039.16个，取40个

每个扩散气配气量：16846/47003.6m3/h

3.6二沉池设计计算

采用与初沉池相同的辐流式沉淀池，中心进水，周边进水。

3.6.1设计要求

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7. 池子直径与有效水深的比值，宜为6~12。 沉淀池的个数或分格数不应少于两个。 池子的超高至少采用0.3m。 一般沉淀时间不小于1h，有效水深多采用2~4m。 沉淀池的缓冲层高度一般采用0.3~0.5m。 污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于60°，圆斗不宜小于55° 池径小于20m，一般采用中心传动的刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上；池径

大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外援。

8. 刮泥机旋转速度一般为1~3r/h，外周刮泥机的线速不超过3m/min，一般采用1.5m/min。

9. 在进水口的周围设置整流板，整流板的开孔面积为过水断面面积的6%~20%。

10. 周边进水的辐流式沉淀池是一种沉淀效率较高的池型，与中心进水，周边出水的辐流式

沉淀池相比，其设计表面负荷可提高1倍左右。

3.6.2设计计算

二沉池日最大流量为1666.8m3/h。

1、沉淀部分水面面积：

设表面负荷q=2m3/(m2*h)，池数n=2座，则A=Q/nq=1666.8/(2×2)=416.7m2

2、池子直径：D4A1

4416.7

23.03m 取D=24m

4、沉淀部分有效水深：

设沉淀时间t=1.5h，则h2=qt=3m

V1SNt0.5*24*10000*410m3

1000n1000*2*24

式中S取0.5L/(人*d），由于机械刮泥，所以污泥在泥斗里停留时间为4h.污泥斗容积用几何公式计算：

V1h5

3

h5（r1r2)tan(21)tan601.73m

h4（R-r1)*0.05(12-2)*0.050.5m (r12r2r1r2)12.7m32底坡落差：因此池底可存储污泥的体积为：

4

共可储存污泥体积：V2h4(R2Rr1r1）2*0.5312^212*24）90m3

V1V212.790102.7m310m3

沉淀池总高度：H0.330.50.51.736.03m

1)沉淀池周边处的高度：h1h2h30.330.53.8m

2）径深比校核：D/h224/38介于6~12之间，合格。

3.7重力浓缩池设计计算

3.7.1概述

污泥浓缩用于降低污泥中的空隙水，因为空隙水占污泥水分的70%，故浓缩是污泥减容的主要方法。污泥浓缩的方法有重力浓缩和气浮浓缩、机械浓缩三种。以重力浓缩最常用。 本处理流程采用辐流式重力浓缩池。

浓缩原理：在重力浓缩池中污泥沉降速度顺次存在着自由沉降、絮凝沉降、区域沉降、压缩沉降的连续过程，所谓重力浓缩，实际上是自重压密的过程。

3.7.2设计规定

1、当进泥为剩余污泥时，进泥含水率一般为99.2%~99.6%，浓缩后污泥含水率为为97%~98%.

2、进泥为初沉污泥时，近泥含水量率一般为95%~97%，浓缩后污泥含水率为92%~95%。

3、进泥为混合污泥时，进水污泥含水率一般为98%~99%，浓缩后污泥含水率为94%~96%。

4、浓缩时间大于12h，小于24h

5、浓缩池的有效水深不小于3m，一般4m为宜。

6、污泥室容积，应根据排泥方法和排泥间隔时间确定，排泥间隔定期排泥时一般为8h。

7、集泥装置：

不设挂吸泥机时，池底设池斗，泥斗壁与水平角的倾角应小于50℃；

当采用挂吸泥机时，池斗坡度为0.003；

当采用刮泥机时，池底坡度不宜小于0.01.

8、排泥管内管径≥150mm

9、浓缩池上清液应回到初沉池前进行处理

3.7.3设计计算

设污水厂剩余污泥量Q=1700m3/d，含水率P1=99.4%，浓缩后污泥含水率要求P2=97%

1）计算污泥浓度

P1=99.4%（污泥密度按1000kg/m3计)

C1=(1-P1)*103=(1-0.994)*103=6kg/m3

P2=97% C2=30kg/m3

1000

幅流式浓缩池计算简图

2）浓缩池面积

污泥固体通量根据表4-30取27kg/(m3*d),有A=QC/M=1700*6/27=377.8m3

采用两个浓缩池 n=2，有A1=A/2=188.9m2(取189m2)

浓缩池直径为:D4*18915.5m 3.14

3、浓缩池高度：取T=16h，则h1TQ16*17003.0m 24A24*377.8

4、超高：h2=0.3m

5、缓冲层：h3=0.3m

6、池底坡度造成的深度：h4=D/2*i=15.5/2*0.01=0.0775m

7、泥斗深度：h5=1.2m

8、有效水深：H=h1+h2+h3=3.0+0.3+0.3=3.6m>3m，符合规定

9、浓缩池总深度：H=H1+h4+h5=3.6+0.078+1.2=4.88m

3.8污泥消化池设计计算

3.8.1概述

污泥在无氧条件下，由兼性菌和专性厌氧菌降解污泥中的有机物，使之产生二氧化碳和甲烷等，使污泥得到稳定，故污泥厌氧消化又称为污泥生物稳定。

污泥厌氧消化工艺主要有一级消化、二级消化、二相消化等工艺。

本流程采用二级消化工艺。二级消化工艺为两个消化池串联运行，生污泥首先进入一级消化池中，池内污泥应搅拌和加热，消化温度33~35oC，并应有集气设备，不排出上清液。污泥中的有机物分解主要在一级消化池中进行，产气量占总产气量的80%。一级消化池消化的污泥重力排入二级消化池，池内污泥不加热和搅拌，而是利用一级消化池排出的污泥的余热继续消化，其消化温度可保持在20~26oC。二级消化池应设有集气设备并撇除上清液，产气量仅占总产气量的20%。二级消化池还起着污泥浓缩池的作用。

3.8.2消化池设计计算

设初次污泥量为313m3/d，剩余活性污泥经浓缩后为180m3/d，其含水率均为96%，采用中温两级消化处理。消化池的停留天数为30d，其中一级消化为20d，二级消化为10d。一级消化池进行加热、搅拌，二级消化池不加热、不搅拌，均为固定盖形式。

1、消化池容积

（1）一级消化池总容积：V3131809860m3 5/100

采用4座一级消化池，则每座池子的有效容积为 Vo=V/4=9860/4=2465m3(取2500m3) 消化池直径D采用18m；

集气罩直径d1采用2m；池底下锥底直径d2采用2m；

集气罩高度h1采用2m；上椎体高度h2采用3m；

消化池柱体高度h3，应大于D/2=9m采用10m；

下椎体高度h4采用1m，

则消化池总高度为H=h1+h2+h3+h4=16m。

消化池各部分容积的计算 集气罩容积为：V1d12

4h13.14*2^226.28m3

4

弓形部分面积为（按球台体积公式计算）：

Dd12V2h2[33h2]400.4m3 622

圆柱部分面积为：V322D2

4h33.14*18^2102543.4m3 4

1DDdd下椎体部分面积为：V4h4[*22]95.3m3 32222

则消化池的有效容积为：

Vo=V3V0V3V42543.495.32638.7m32465m3

（2）二级消化池总容积为 ：V22V'3131804930m3 P10/100

采用两座二级消化池，每座一级消化池串联一座二级消化池，则每座二级消化池的有效容积 Vo=V/2=2465m3（取2500m3）

二级消化池各部分尺寸同一级消化池。

2、消化池各部分表面积计算

池盖表面积：

集气罩表面积为 ：F1

4d1d1h115.7m2 2

池顶表面积为 ：F22rh22*3.14*9.83*3185.2m2 Dd1h22222D其中r2[]9.83m2 22D22

则池盖总表面积为：F1+F2=200.9m2

池壁表面积为 ：F3Dh53.14*18*6339.1m2（地面以上部分）

F4=Dh63.14*18*4=226.1m2（地面以下部分） 22

DdDd池底表面积为：F5=*l*2[2]=511.8m2

2222

22

3、沼气混合搅拌计算

消化池的混合搅拌采用多路曝气管式沼气搅拌

（1）搅拌用气量

单位用气量采用6m3/(min*1000m3池容)，则用气量为

q=6*2500/1000=15m3/min=0.25m3/s

（2）曝气立管管径

曝气立管的流速采用12m/s，则所需立管的总面积为0.25/12=0.0208m2

选用立管的直径为DN=60mm时，每根断面A=0.00283m2，所需立管的总数则为0.0208/0.00283=7.35根（采用8根）。

核算立管的实际流速为：v=0.25/8*0.00283=11.04m/s（符合要求）

3.9污泥脱水设计

在进行机械脱水前加入混凝剂以降低比阻，改善脱水性能。

机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法等，其基本原理相同。污泥机械脱水是以过滤介质形成滤液，而固体颗粒被截留在介质上，形成滤饼，从而达到脱水的目的。

目前常用的脱水机械有四种：折带式真空转鼓过滤机、自动板框压滤机、滚压带式压滤机和离心脱水机。污泥机械脱水这杯的选择应根据处理规模、运行费用、运行经验、污泥出路等方面的实际情况选择确定。