污水厂课程设计

第一章 污水处理厂课程设计任务书

一、教学要求

课程设计是高等工科院校总结学生学习专业课成果、课程学习后和毕业设计前不可缺少的环节。本设计是给排水专业学生在学习完《水质工程学》课程后所进行的一项课程设计，本设计题目内容虽由工程实际中来，但予以简化，意在通过本设计培养学生综合运用所学基础理论和专业知识解决实际问题的能力，锻炼和提高收集资料，查阅文献，使用工具书的能力，绘图及撰写设计说明书、计算书的能力，并进一步提高使用计算机的水平，使同学们在课程学习完后对知识应用有全面的了解和掌握。 二、设计原始资料

1、城市概况

该市为广西东南部，工业起步早，基础雄厚，规模优势明显，已形成以日用陶瓷、水泥、兽药、罐头食品、机械、皮件等为主的工业体系。为了把该城市建设成为经济繁荣、环境优美的现代化城市，筹建该市的污水处理厂已迫在眉睫。

2、自然条件 （1）地形、地貌

该市地形以丘陵、山地为主。 （2）工程地质

该市地质岩层出露白垩系地层，市区地层覆盖层为第四纪近代冲击层，厚40～60米，上层一般为耕植土、淤土、砂质粘土、亚粘土、细中砂和残积粘土。地基承载力为1.2～3.5kg/cm2，地震等级为6级以下，电力供应良好。

（3）气象资料

北流地处北回归线以南，属典型的亚热带季风气候，雨量充沛，光照充足，土地肥沃，资源丰富。

（4）水文资料

该市内河流最高洪水位+3米，最低水位-0.5米，平均水位为+0.5米，地下水位为离地面7.0米，厂区内设计地面标高为+5.5米。

3. 工程设计 （1）污水量

该厂一期工程投资约4000万元，设计规模为4×104m 3/d，采用截流式合流制排水体制，该污水处理厂一期工程于2009年12月正式投入运营。二期逐步过渡到雨、污分流制，总规模达到9×104m 3/d。

（2）污水水质

污水混合进入污水处理厂，进水水质如下表：

污水温度：夏季28℃，冬季7℃，平均温度为20℃。 （3）出水要求

该市城区污水处理厂出水水质执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002) 的一级A 标准。污泥硝化处理。

（4）工程设计规模

该市城区污水处理厂为节能减排的民心工程，采用BOT 形式建设。该市二期排水系统为完全分流制，污水处理厂设计规模主要按远期需要考虑，以便预留空地以备城市发展所需。 三、课程设计的内容

1、根据水质、水量、地区条件、施工条件和一些污水水厂运转情况选定处理方案和确定处理工艺流程。

2、拟定各种构筑物的设计流量及工艺参数。

3、选择各构筑物的类型和数目，初步进行污水处理厂的平面布置和高程布置。在此基础上确定构筑物的形式、有关尺寸安装位置等。

4、进行各构筑物的设计和计算，定出各构筑物和主要构件的尺寸，设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性，并符合建筑模数的要求。

5、根据各构筑物的确切尺寸，确定各构筑物在平面布置上的确切位置，并最后完成平面布置。

6、污水处理厂厂区主体构筑物（生产工艺）和附属构筑物的布置，厂区道路、绿化等总体布置。

7、绘制本设计任务书中指定的水厂平面、工艺高程图纸2张（1#图）。 8、写出设计说明书及计算说明书。 四、设计成果及要求

1. 根据以上资料，对该城市进行污水处理厂的扩大初步设计。 2. 编写设计说明计算书。 3. 画出两张图：

1号图纸：污水处理厂平面布置图。 1号图纸：污水和污泥处理工艺高程布置图。 五、进度要求（共1.5周）

表1. 进度安排表

六、评分标准

成绩评定由三部分组成（五级分制）：1. 考勤；2. 学习态度；3. 成果质量 七、参考资料

1. 《排水工程》（第四版）教材（下册）

2. 《给水排水设计手册》第一、五、九、十一和十二册 3. 《室外排水设计规范》

4. 李圭白、张杰. 水质工程学. 中国建筑工业出版社 5. 《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)

第二章 污水处理构筑物设计计算

一、污水厂设计规模

（1）污水量

远远超过污水处理厂已建一期处理规模万4m 3/d，污水厂二期扩建工程处理水量为9万 m 3/d。

（2）污水水质

污水混合进入污水处理厂二期工程，进水水质如下表：

该水经处理以后，水质应符合国家《污水综合排放标准》（GB8978－1996） 中的一级A 标准，并且对污泥进行硝化处理。

二、处理程度的计算

1. 溶解性BOD 5的去除率

η=

140-10

⨯100%=92. 86% 140

320-50

⨯100%=84. 38% 320

220-10

⨯100%=95. 45% 220

45-15

⨯100%=66. 7% 45

30-5

⨯100%=83. 3% 30

3-0. 5

⨯100%=83. 3% 3

2 .CODcr的去除率

η=

3.SS 的去除率

η=

4. 总氮的去除率

η=

5. 氨氮的去除率

η=

6. 磷的去除率

η=

三、城市污水处理设计

1、工艺流程的比较

城市污水处理厂的方案，既要考虑有效去除BOD 5又要适当去除N ，P 故可采用SBR 或氧化沟法，或A/A/O法, 以及一体化反应池即三沟式氧化沟得改良设计。

A SBR 法 工艺流程：

污水 → 一级处理→ 曝气池 → 处理水 工作原理：

1）流入工序：废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓速

搅拌三种，

2）曝气反应工序：当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，除P 脱N 应进行相应的处理工作。

3）沉淀工艺：使混合液泥水分离，相当于二沉池，

4）排放工序：排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为种泥。

5）待机工序：工处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。 特点：

①大多数情况下，无设置调节池的心要。

②SVI 值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。 ③通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。 ④自动化程度较高。

⑤得当时，处理效果优于连续式。 ⑥单方投资较少。

⑦占地规模大，处理水量较小。 B 厌氧池＋氧化沟 工作流程：

污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→厌氧池→氧化沟 →二沉池→接触池→处理水排放 工作原理：

氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。

工作特点：

①在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用。

②对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。

③污泥龄较长，一般长达15－30天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。

④污泥产量低，且多已达到稳定。 ⑤自动化程度较高，使于管理。 ⑥占地面积较大，运行费用低。

⑦脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。

⑧氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。 C A/A/O法 优点：

①该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少于其它的工艺 。

②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI 值一般均小于100。

③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。

④运行中勿需投药，两个A 段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。

缺点：

①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此 。

②脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q 为限，不宜太高，否则增加运行费用。

③对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解 浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。

2、工艺流程的选择

旱流时水中的各项指标均较高，故应设二级处理单元去除水中的BOD5及

NH3-N 和P ，厌氧池加氧化沟及其四沟式循环的独特构造，使它具有很强除磷脱氮功能。故选用此工艺流程。

四、泵前中格栅

1．设计参数

设计流量Q=9×104m 3/d=1042L/s

栅前流速v 1=0.7m/s，过栅流速v 2=0.9m/s 栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=20mm 栅前部分长度0.5m ，格栅倾角α=60° 单位栅渣量ω1=0.05m3栅渣/103m 3污水 2．设计计算

B v

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q 1=11计算得:栅前槽宽

2B 1=

2Q 1v 1

2

B 1. 732⨯1. 042

=1. 73m ，则栅前水深h =1==0. 87m 0. 722

（2）栅条间隙数n =

Q 1sin α1. 04260︒

==61. 9(取n=63)

ehv 20. 02⨯0. 87⨯0. 9

（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（63-1）+0.02×63=1.88m （4）进水渠道渐宽部分长度L 1=（其中α1为进水渠展开角）

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L 2=（6）过栅水头损失（h 1）

因

栅

条

边

为

矩

形

4

B -B 11. 88-1. 73

==0. 22m

2tan α12tan 20︒

L 1

=0. 11m 2

截面，取k=3，则

v 20. 0130. 92

h 1=kh 0=k εsin α=3⨯2. 42⨯() ⨯sin 60︒=0. 103m

2g 0. 022⨯9. 81

其中ε=β（s/e）4/3 h0：计算水头损失

k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3 ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42 （7）栅后槽总高度（H ）

取栅前渠道超高h 2=0.3m，则栅前槽总高度H 1=h+h2=0.87+0.3=1.17m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.87+0.103+0.3=1.273m （8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα

=0.22+0.11+0.5+1.0+1.17/tan60° =2.51m

（9）每日栅渣量ω=

QW 1⨯864001. 042⨯0. 05⨯86400

=

K z ⨯10001. 5⨯1000

=3.0m3/d>0.2m3/d

所以宜采用机械格栅清渣

五、污水提升泵房

1. 设计参数

设计流量：Q=1042L/s 2. 泵房设计计算

采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后进入出水管。

污水提升前水位-3.3m （既泵站吸水池最底水位）, 提升后水位6m （即细格栅前水面标高）。

所以，提升净扬程Z=6-（-3.3）=9.3m 水泵水头损失取2m

从而需水泵扬程H=Z+h=11.3m

再根据设计流量1042L/s=3751.2m3/h，采用2台QW 系列污水泵，单台提升流量1875.6m 3/s。采用QW 系列污水泵（400QW2000-15-132）3台，二用一备。扬程15m ，转速745r/min，功率132kW 。

占地面积为π52＝78.54m 2，即为圆形泵房D ＝10m, 高12m, 泵房为半地下式，地下埋深7m 。

六、泵后细格栅

1．设计参数

设计流量Q=9×104m 3/d=1042L/s

栅前流速v 1=0.7m/s，过栅流速v 2=0.9m/s 栅条宽度s=0.01m，格栅间隙e=10mm 栅前部分长度0.5m ，格栅倾角α=60°

单位栅渣量ω1=0.10m3栅渣/103m 3污水 2．设计计算

B v

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q 1=11计算得:栅前槽宽

2B 1=

2Q 1v 1

2

B 1. 732⨯1. 042

=1. 73m ，则栅前水深h =1==0. 87m 0. 722

Q 1sin α1. 042sin 60︒

==123. 8 （取n=124）

ehv 20. 01⨯0. 87⨯0. 9

（2）栅条间隙数n =

设计两组格栅，每组格栅间隙数n=62条

（3）栅槽有效宽度B 2=s（n-1）+en=0.01（62-1）+0.01×62=1.23m

所以总槽宽为1.23×2+0.2＝2.66m （考虑中间隔墙厚0.2m ） （4）进水渠道渐宽部分长度L 1=

B -B 12. 66-1. 73

==1. 28m

2tan α12tan 20︒

（其中α1为进水渠展开角）

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L 2=（6）过栅水头损失（h 1）

因栅条边为矩形截面，取k=3，则

v 20. 0130. 92

h 1=kh 0=k εsin α=3⨯2. 42⨯() ⨯sin 60︒=0. 26m

2g 0. 012⨯9. 81

4

L 1

=0. 64m 2

其中ε=β（s/e）4/3 h0：计算水头损失

k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3

ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42 （7）栅后槽总高度（H ）

取栅前渠道超高h 2=0.3m，则栅前槽总高度H 1=h+h2=0.87+0.3=1.17m

栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.87+0.26+0.3=1.43 （8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα

=1.28+0.64+0.5+1.0+1.17/tan60°=4.10m

（9）每日栅渣量ω=QW 1⨯864001. 042⨯0. 1⨯86400= K z ⨯10001. 5⨯1000

=6.0m3/d>0.2m3/d

所以宜采用机械格栅清渣

七、沉砂池

采用平流式沉砂池

1. 设计参数

设计流量：Q=1042L/s（设计2组，分为4格）

设计流速：v=0.25m/s

水力停留时间：t=30s

2. 设计计算

（1）沉砂池长度：

L=vt=0.25×30=7.5m

（2）水流断面积：

A=Q/v=1.042/0.25=4.168m2

（3）池总宽度：

设计n=4格，每格宽取b=1.2m>0.6m，池总宽B=4b+0.2=5.0m （考

虑中间隔墙厚0.2m ）

（4）有效水深：

h 2=A/B=4.168/5.0=0.83m （介于0.25～1m 之间）

（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则沉沙池所需容积

V =Q 1TX 1864001. 042⨯2⨯30⨯864003 ==3. 6m 66K 101. 5⨯10

其中X 1：城市污水沉砂量3m 3/105m 3，

K ：污水流量总变化系数1.5

故单个沉沙室容积V 1=V/4=3.6/4=0.9m 3（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）

（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：

设计斗底宽a 1=0.9m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h d =0.6m，

则沉砂斗上口宽：

a =2h d 2⨯0. 6+a 1=+0. 9=1. 7m tan 55︒tan 55︒

沉砂斗容积：

V =h d 0. 62(2a 2+2aa 1+2a 1) =(2⨯1. 72+2⨯1. 7⨯0. 9+2⨯0. 92) =1. 05m 3

66

（略大于V 1=0.9m3，符合要求）

（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为

L 2=L -2a 7. 5-2⨯1. 7==2. 05m 22

则沉泥区高度为

h 3=hd +0.06L2 =0.6+0.06×2.05=0.72m

池总高度H ：设超高h 1=0.3m，

H=h1+h2+h3=0.3+0.83+0.72=1.85m

（8）进水渐宽部分长度:

L 1=B -2B 15. 0-2⨯1. 73==4. 23m tan 20︒tan 20︒

（9）出水渐窄部分长度:

L 3=L1=4.23m

（10）校核最小流量时的流速：

最小流量即平均日流量

Q 平均日=Q/K=1042/1.5=694.7L/s

则v min =Q平均日/A=0.6947/4.168=0.17>0.15m/s，符合要求

八、厌氧池

1. 设计参数

设计流量：2011年最大日平均时流量为Q ′=Q=9×104m 3/d，每座设计流量为Q 1′=4.5×104m 3/d，分2座

水力停留时间：T=2.5h

污泥浓度：X=3000mg/L

污泥回流液浓度：X r =10000mg/L

考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h ，所以设计水量按最大日平均时考虑。

2. 设计计算

（1）厌氧池容积：

V= Q1′T=4.5×104×2.5/24=4687.5m3

（2）厌氧池尺寸：水深取为h=4.0m。

则厌氧池面积：

A=V/h=4687.5/4=1171.9m2

厌氧池直径：

D =4A =4⨯1171. 9=38. 6m （取D=39m） 3. 14π

考虑0.3m 的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m。

（3）污泥回流量计算：

1）回流比计算

R =X/（X r -X ）=3/（10-3）=0.43

2）污泥回流量

Q R =RQ1′=0.43×4.5×104=19350m3/d

九、氧化沟

1. 设计参数

拟用卡罗塞（Carrousel ）氧化沟，去除BOD 5与COD 之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH 3-N 低于排放标准。氧化沟分2座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为

9⨯104

Q 1′＝=45000m3/d=520.8L/s 2

总污泥龄：30d

MLSS=4000mg/L,MLVSS/MLSS=0.7 则MLVSS=2800

曝气池：DO ＝2mg/L

NOD=4.6mgO2/mgNH3-N 氧化，可利用氧2.6mgO 2/NO3—N 还原

α＝0.85 β＝0.95

其他参数：Y=0.5kgVSS/kgBOD5 K d =0.05d-1

脱氮速率：q dn =0.0312kgNO3-N/kgMLVSS·d

K 1=0.23d-1 Ko 2=2.0mg/L

剩余碱度100mg/L(保持PH ≥7.2):

所需碱度7.14mg 碱度/mgNH3-N 氧化；产生碱度3.57mg 碱度/mgNO3-N 还原

硝化安全系数：2.5

脱硝温度修正系数：1.08

2. 设计计算

（1）硝化区容积计算：

硝化速率为

⎤N ⎡⎤⎡O 2 μn =0. 47e 0. 098(T -15)⨯⎢⨯⎢⎥ 0. 05T -1. 158⎥⎣N +10⎦⎢⎣K O 2+O 2⎥⎦[]

2⎡⎤⎡2⎤⨯⎢ =0. 47e 0. 098(15-15)⨯⎢0. 05⨯15-1. 158⎥⎥ 2+22+10⎣⎦⎣⎦[]

=0.195 d-1 硝化污泥最小停留时间：t cm =1

μn =1=5. 1d 0. 195

采用安全系数为2.5，故设计污泥停留时间为t cd =2.5⨯5.1=12.75d 实际设计污泥龄为30d ，则对应的生长速率为：

μn 实际=1=0. 033d -1 30

（2）计算去除有机物及硝化所需的氧化沟体积：

污泥内源呼吸系数K d 取0.05 d-1，污泥产率速率Y 取0.5 kgVSS/kgBOD5

V =YQ (S 0-S e ) θ0. 5⨯45000(140-20) ⨯30==11571 m 3 X (1+K d θ) 4000⨯0. 7(1+0. 05⨯30)

（3）计算反硝化所要求增加的氧化沟的体积（每组）：如假设，反硝化条件时溶解氧的浓度DO=0.2mg/L，计算温度采用20℃反硝化速率r DN ，取0.07mgNO 3-N/(mgVSS ·d ) ，则

r DN =r DN ⨯1. 09(T -20) (1-DO ) =0. 07⨯1. 09(15-20) (1-0. 2) ,

=0.036mgNO3-N/(mgVSS ·d )

根据MLVSS 浓度和计算所得的反硝化速率，反硝化所要求增加的氧化沟的体积。由于合成的需要，产生的生物污泥中约含有12%的N ，因此首先计算这部分的N 量。每日产生的生物污泥量为：

∆x VSS =Q (S 0-S e )(Y 0. 5) =45000(140-20)() ⨯10-3=1080kg/d 1+K d θ1+0. 05⨯30

由此，生物合成的需氮量为12%×1080=129.6 kg/d，折合每单位体积进水用于生物合成的氮量为129. 6×1000/45000=2.88 mg/L

反硝化NO 3-N 量∆NO 3=25-2. 88-8=14. 12 mg/L

所需去除氮量∆S NO 3=14. 12⨯45000/1000=635. 4 kg/d

因此，反硝化所要求增加的氧化沟的体积为

V ' =∆S NO 3

Xr ' DN =635. 4=6304 m 3 2. 8⨯0. 036

所以，每组氧化沟总体积为

V 总=V +V ' =1787 5m 3

氧化沟设计水力停留时间为

HRT =V 总÷Q =17875÷45000⨯24=9. 53h

（4）碱度校核

出水碱度=进水碱度（以CaCO 3计）+3.57×反硝化NO 3-N 的量

+0.1×去除BOD 5的量-7.14×氧化沟氧化总氮的量

=250+3.57×14.12+0.1×120-7.14×24.12

=140mg/L（以CaCO 3计）>100（满足碱度要求）

（5）氧化沟的尺寸：

氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深4m ，宽7m ，则氧化沟总长:1787511571=638. 4m 。其中好氧段长度为=413. 3m ，缺氧段长度为4⨯74⨯7

6304=225. 1m 。 4⨯7

π⨯7π⨯21弯道处长度:3⨯+=21π=66m 22

638. 4-66则单个直道长:=143. 1m (取145m) 4

故氧化沟总池长=145+7+14=166m，总池宽=7⨯4=28m（未计池壁厚）。

核实际污泥负荷N s =QS a 45000⨯140==0. 088kgBOD /kgMLSS ⋅d XV 4000⨯17875

（6）每组沟需氧量的确定：速率常数K 取0.22d -1

O 2=Q S 0-S e -1. 42∆x VSS +4. 5Q (N 0-N e ) -0. 56∆x VSS -2. 6Q ∆NO 31-e -Kt

=45000140-[1**********]0⨯-1. 42⨯1080+4. 5⨯⨯24. 12-0. 56⨯1080-2. 6⨯⨯14. 12-0. 22⨯510001-e 10001000=9188kg/d

如取水质修正系数α＝0.85，β＝0.95，压力修正系数ρ=1，温度为20℃、25℃时的饱和溶解氧浓度分别为

C 20=9.17mg/L，C 25=8.4 mg/L

标准状态需氧量：

SOR =C 20O 29. 17⨯9188==14722kg/d=613kg/h 25-205α(βρC 25-C ) 1. 0240. 85(0. 95⨯8. 4-2) 1. 024

查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径Ф＝3.5m, 电机功率N=55kW,

单台每小时最大充氧能力为125kgO 2/h，每座氧化沟所需数量为n, 则

n =R 0613==4. 9 取n=5台 125125

（7）回流污泥量计算：根据物料平衡，

进水：（TSS ）Q+XR Q R =(Q+QR )X

式中Q R —回流污泥量（m 3/d）；

X R —回流污泥浓度，根据公式： 106

X R =γ SVI

SVI 取100，γ取1，X R 为10000mg/L，其他符号同前。

240×45000+10000×Q R =（45000+ QR ）×4000

Q R =28200 m/d 回流比R =Q R 28200==63% Q 450003

（8）每组沟剩余污泥量计算：

∆x =Q ∆S [Y /f (1+K d θc )]+X 1Q -X e Q

={45000⨯(140-20)[0. 5/0. 7(1+0. 05⨯30)]

+(240-200) ⨯45000-30⨯45000}⨯10-3

=1993kg/d

十、二沉池

该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。

1．设计参数

设计进水量：Q=45000 m3/d （每组）

表面负荷：q b 范围为1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.5 m3/ m2.h

固体负荷：q s =140 kg/ m2.d

水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h

堰负荷：取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)

2．设计计算

（1）沉淀池面积: 按表面负荷算：A =Q 45000==1250m 2 q b 1. 5⨯24

（2）沉淀池直径：D =4A

π=4⨯1250=40m >16m 3. 14

有效水深为 h 1=qb T=1.5×2.5=3.75m

（3）贮泥斗容积：

为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用T w =2h，二沉池污泥区所需存泥容积：

2T w (1+R ) QX =X +X r 2⨯2⨯(1+0. 6) ⨯45000⨯4000=342m 93 4000+10000D 40==11（介于6～12） h 13. 75 V w =

则污泥区高度为

h 2=

（4）二沉池总高度：

取二沉池缓冲层高度h 3=0.4m，超高为h 4=0.3m

则池边总高度为

h=h1+h2+h3+h4=3.75+2.7+0.4+0.3=7.15m V w 3429==2. 7m A 1250

设池底度为i=0.05，则池底坡度降为

h 5=

则池中心总深度为

H=h+h5=7.15+0.95=8.1m

（5）校核堰负荷：

径深比

D 40==9. 6 h 1+h 33. 75+0. 4b -d 40-2i =⨯0. 05=0. 95m 22

堰负荷 D 40==5. 8 h 1+h 2+h 33. 75+2. 7+0. 4

Q 45000==100m 3/(d . m ) =1. 2L /(s . m )

十一、污水深度（三级）处理

经过二级处理的污水，污水中剩余的污染物有：悬浮物SS=20mg/L，BOD 5=20mg/L；城市回用水满足的指标为：BO D 5≤10mg/L；COD ≤50mg/L；SS ≤

10mg/L。由于本设计采用氧化沟工艺，故污水的深度处理工艺较为简单：

【二级出水-----过滤------消毒------出水------工艺即可达标】

1. 设计参数

要求三级处理的水量Q ＇为：Q '=90000m 3/d

滤速 v =10m /h

冲洗强度 q =13l /s ∙m 2

冲洗时间 t =8m in

滤池工作时间24h ，冲洗周期12h

2. 设计计算

（1）滤池面积大小及尺寸 滤池实际面积工作时间

T ' =T 0-t 0=24-0. 1⨯24=23. 8h 12

滤池总面积F

F =Q 90000==378. 2m 2 vT 10⨯23. 8

采用滤池个数 N =8个 布置成对称双行排列 每个滤池面积 f

f =F 378. 2==47. 3m 2 N 8

采用长宽比

L =1. 5 B

采用滤池尺寸

L =8. 5m B =5. 6m

校核强制滤速

v ' =Nv 2⨯10==20m /h N -12-1

（2）滤池高度

支承层高度 H1 采用0.45m 滤料层高度 H2 采用0.7m 砂面上水深 H3 采用1.7m 超高 H4采用0.3m 故滤池总高：

H =H 1+H 2+H 3+H 4=0. 45+0. 7+1. 7+0. 3=3. 15m

（3）配水系统的计算

干管

干管流量 q g =fq =47. 3⨯13=614. 9l /s

采用管径 d g =900mm

干管始端流速 v j =1. 22mm

支管

支管中心间距采用 a j =0. 25m

每池支管数 n L 8. 5

j =2⨯a =2⨯0. 25=68根

每根支管入口流量 q q g . 9

j =n =614

68=9. 04l /s

j

采用支管管径 d j =80mm

支管始端流速 v j =1. 80mm

孔眼布置

支管孔眼总面积与滤池面积之比k 采用25%

孔眼总面积 F 2

k =kf =0. 25%⨯47. 3=0. 118m =118000mm 2

采用孔眼直径 d k =9mm

每个孔眼面积 f k =π

4d 2

k =63. 6mm 2

孔眼总数 N F k

k =f =118000

. 6=1856个

k 63

每根支管孔眼数 n N k 1856

k =n ==28个

j 68

支管孔眼布置成两排与垂直方向呈450 夹角向下交错排列

每根支管长度 L 1

J =2(B -d g )=1

2(5. 6-0. 8)=2. 4m

则每排孔眼中心距 a L J

k =1=2. 4

1=0. 17m

2n k 2⨯28

孔眼水头损失 支管壁厚采用δ=5mm

孔眼直径与壁厚之比 d k

δ=9

5=1. 8

查表知流量系数为μ=0. 68

1⎛q ⎫113⎛⎫=⨯ ⎪水头损失h k = ⎪=2. 98m ⎪2g 10μk 2⨯9. 810⨯0. 68⨯0. 25⎝⎭⎝⎭22

复核配水系统

支管长度与直径之比不大于60。 L j

d j =2. 4=30

孔眼总面积与支管总横截面积之比小于0.5，则 F k 0. 118==0. 35

干管横截面积与支管总横截面积之比为1.75—2.0之间 f g

n j f j π=4d g d 2

j ⨯360. 92==1. 86（符合要求） 20. 08⨯68

孔眼中心距应小于2.0m ，a k =0. 17m （符合要求）

洗砂排水槽

洗砂排水槽中心距采用a o =1. 4m

排水槽个数 n 0=2. 8=2个 1. 4

排水槽长度 l 0=L =8. 5m

则单槽排水量 q 0=ql 0a 0=13⨯8. 5⨯1. 4=154. 7l /s

采用三角形标准断面槽中流速采用v 0=0. 6m /s

槽断面尺寸 X =q 011154. 7==0. 253m ，采用0.25m 21000v 021000⨯0. 6

排水槽底厚度采用δ=0. 05m

砂层最大膨胀率e =45%, 砂层厚度H 2=0. 7m

洗砂排水槽顶距砂面高度

H e =eH +2. 5χ+δ+0. 075

洗砂排水槽总平面面积 =0. 45⨯0. 7+2. 5⨯0. 25+0. 05+0. 075=1. 07m

F 0=2xl 0n 0=2⨯0. 25⨯8. 5⨯2=8. 5m 2

校核排水槽总平面面积与滤池面积之比一般小于25%

F 08. 5=⨯100%=17. 9%（符合要求） f 47. 3

滤池各种管渠计算

进水管

进水总流量 Q 1=90000m 3/d =1. 042m 3/s

采用进水渠断面：渠宽B 1=1.5m，水深为0.8m

渠中流速：v 1=0.87m/s 各个滤池进水管流量Q 2=1. 042=0. 13m 3/s 8

采用进水管直径：D 2=500mm

管中流速：v 2=0.66 m/s

冲洗水管

反冲洗水总流量Q 3=fq =47. 3⨯13=0. 61m 3/s

采用管径D =600mm . 管中流速 v 3=2. 16m /s

清水管(渠)

清水总流量 Q 4=Q 1=1. 042m 3/s

清水渠断面渠宽1.5m, 渠深0.8m

渠中流速 v 6=1. 042=0. 87m /s 1. 5⨯0. 8

单个滤池清水管总流量Q 5=Q 2=0. 13m 3/s

采用管径D 5=450mm ，管中流速v 5=0. 82m /s

排水管渠

排水总量 Q 6=Q 3=0. 61m 3/s

排水渠断面宽0.8m, 渠深0.5m

渠中流速 v 6=

反冲洗水槽计算

反冲洗时间 t =8m in

冲洗水箱容积

W =1. 5qft

=1. 5⨯13⨯47. 3⨯8⨯60⨯10-3

=443m 3 0. 61=1. 53m /s 0. 8⨯0. 5

水箱至滤池配水管间的沿途及局部水损之和，取h 1=1. 0m

配水系统水损

h 2=h k =2. 98m

承托层水损

h 3=0.022H1q=0.022×0.45×13=0.13m

滤料层水损

h 4=(r 1-1)(1-m 0) H 2 r

=(2. 65-1)(1-0. 41) ⨯0. 7=0.68m 1

安全富余水头

h 5=1. 5m

冲洗水槽应高出水槽面

H 0=h 1+h 2+h 3+h 4+h 5

=1. 0+2. 98+0. 13+0. 68+1. 5

=6.3m

十二、接触消毒池与加氯间

采用隔板式接触反应池

1．设计参数

设计流量：Q ′=90000m3/d=1042L/s（设一座）

水力停留时间：T=0.5h=30min

设计投氯量为：ρ＝4.0mg/L

平均水深：h=3.0m

隔板间隔：b=4.0m

2．设计计算

（1）接触池容积：

V=Q′T=1042⨯10-3⨯30⨯60=1876m3

⇒表面积A =V 18762==625m h 3. 0

隔板数采用2个，则廊道总宽为B ＝（2+1）⨯4.0＝12m 取12m A 625==52. 1m 取53m B 12

L 53 长宽比==13. 25 b 4. 0接触池长度L =

实际消毒池容积为V ′=BLh=12⨯53⨯3=1908m3，池深取3.0＋0.3＝3.3m (0.3m为超高)

经校核均满足有效停留时间的要求

（2）加氯量计算：

设计最大加氯量为ρmax =4.0mg/L

每日投氯量为ω＝ρmax Q=4⨯90000⨯10-3=360kg/d=15kg/h

选用贮氯量为360kg 的液氯钢瓶，每日加氯量为1瓶, 共贮用12瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为7.0～8.0kg/h。

配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=1—3m 3/h,扬程不小于10mH 2O

（3）混合装置：

在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式），混合搅拌机功率N 0

N 0=μQTG 2

1031. 0087⨯10-3⨯1. 042⨯15⨯5002==3. 9kW 310

实际选用JWH —310—1机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m, 浆叶直径为0.31m, 浆叶宽度0.9m ，功率4.0Kw

解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m 设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m 设垂直折流板，第三格不设。

第三章 污泥处理设计计算

一、回流污泥泵房

1. 设计说明

二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回流泵房，其他污泥由刮泥板刮入污泥井中，再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中。

设计回流污泥量为Q R =RQ,污泥回流比R=50％－100％。按最大考虑，即Q R = 100%Q=1042L/s＝90000m 3/d

2. 回流污泥泵设计选型

（1）扬程：

二沉池水面相对地面标高为0.8m, 套筒阀井泥面相对标高为0.2m ，回流污泥泵房泥面相对标高为－0.2-0.2＝-0.4m ，氧化沟水面相对标高为2.0m ，则污泥回流泵所需提升高度为：2.0-（-0.4）＝2.4m

（2）流量：

两座氧化沟设一座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为90000m 3/d＝3750m 3/h

（3）选泵：

选用LXB-1800螺旋泵3台（2用1备），单台提升能力为3600m 3/h，提升高度为2.5m, 电动机转速n=34r/min,功率N=55kW

（4）回流污泥泵房占地面积为9m ×5.5m

二、剩余污泥泵房

1. 设计说明

二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵（地下式）将其提升至污泥浓缩池中。

处理厂设一座剩余污泥泵房（两座二沉池共用）

污水处理系统每日排出污泥干重为2×1993kg/d,即为按含水率为99％计的污泥流量2Q w ＝2×199.3m 3/d＝398.6m 3/d＝16.6m 3/h

2. 设计选型

（1）污泥泵扬程:

辐流式浓缩池最高泥位（相对地面为）-0.4m ，剩余污泥泵房最低泥位为 -（8.1-0.3-0.6）=-7.2m,则污泥泵静扬程为H 0=7.2-0.4＝6.8m ，污泥输送管道压

力损失为4.0m ，自由水头为1.0m ，则污泥泵所需扬程为H=H0+4+1=11.8m。

（2）污泥泵选型:

选两台，2用1备，单泵流量Q>2Qw /2＝8.3m 3/h。选用1PN 污泥泵Q （7.2－16m 3/h）,

H （14-12m ），N=3kW。

（3）剩余污泥泵房:

占地面积L ×B=4m×3m ，集泥井占地面积1/2Φ3. 0m ⨯H3.0m

三、污泥浓缩池

采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。

1. 设计参数

进泥浓度：10g/L

污泥含水率P 1＝99.0％，每座污泥总流量:

Q ω＝1993kg/d=199.3m3/d=8.3m3/h

设计浓缩后含水率P 2=96.0％

污泥固体负荷：q s =45kgSS/(m2.d)

污泥浓缩时间：T=13h

贮泥时间：t=4h

2. 设计计算

（1）浓缩池池体计算：

每座浓缩池所需表面积 A =Q w 1993==44. 29m 2 q s 45

⇒ 浓缩池直径 D =4A =4⨯44. 29=7. 51m （取D=7.6m） 3. 14π

水力负荷 u =Q w 199. 3==4. 39m 3/(m 2. d ) =0. 183m 3/(m 2. h ) 2A π3. 8

⇒ 有效水深

h 1=uT=0.183×13=2.379m (取h 1=2.4m)

浓缩池有效容积

V 1=A⨯h 1=44.29⨯2.4=106.3m

（2）排泥量与存泥容积:

浓缩后排出含水率P 2＝96.0％的污泥, 则

Q w′=100-P 1100-99Q w =⨯199. 3=49. 83m 3/d =2. 08m 3/h 100-P 2100-963

按4h 贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积

V2＝4Q w′＝4⨯2.08＝8.32m 3

泥斗容积 V 3=

=

式中：

h 4——泥斗的垂直高度，取1.4m

r1——泥斗的上口半径，取1.1m

r2——泥斗的下口半径，取0.6m

设池底坡度为0.08，池底坡降为：

h5=

故池底可贮泥容积： V 4=

=

因此，总贮泥容积为

V w =V 3+V 4=3. 28+4. 57=7. 85m 3≈V 2=8. 32m 3πh 43(r 1+r 1r 2+r 2) 223. 14⨯1. 43⨯(1. 12+1. 1⨯0. 6+0. 62) =3. 28 m 30. 08(7. 6-2. 2) =0. 22m 2πh 53(R 1+R 1r 1+r 1) 223. 14⨯0. 22⨯(3. 82+3. 8⨯1. 1+1. 12) =4. 57m 3 3

（满足要求）

（3）浓缩池总高度：

浓缩池的超高h 2取0.30m ，缓冲层高度h 3取0.30m ，则浓缩池的总高度H

为

H =h 1+h 2+h 3+h 4+h 5

=2.4+0.30+0.30+1.4+0.22=4.62m

（4）浓缩池排水量：

Q=Qw -Q w′=8.3-2.08=6.22m3/h

（5）浓缩池计算草图：

四、贮泥池及污泥泵

1．设计参数

进泥量：经浓缩排出含水率P 2＝96%的污泥2Q w′=2⨯49.83=99.66m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T ＝0.5d=12h

2．设计计算

池容为

V=2Q′w T=99.66⨯0.5=49.83m3

贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方形）

L ⨯B ⨯H=4.0⨯3.6⨯3.6m 有效容积V=51.84m3

浓缩污泥输送至泵房

剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作肥料之用 污泥提升泵:

泥量Q=99.66m3/d=4.15m3/h

扬程H=4.5-(-1.5)+4+1=10m

选用1PN 污泥泵两台，一用一备，单台流量Q7.2～16m 3/h,扬程H14～12mH 2O, 功率N=3kW。

泵房平面尺寸L ×B=4m×3m

五、污泥消化池容积计算

1. 已知条件

混合污泥经浓缩后，含水率为96%，污泥量49.83m 3/d，挥发性固体（VSS ）含量为65%。采用中温消化，消化后VSS 去除50%，设计消化池各部尺寸。

2. 设计计算

（1） 消化池有效容积计算 根据污泥龄v c 计算

V=Qvc

式中 V----消化池容积，m 3 Q----污泥量，m 3/d

v c ----污泥龄，d ，可通过实验求得或采用经验数据。取v c =30d V =Qv c =49. 83⨯30=1494. 9m 3 （2）池体设计

采用中温两级消化，容积比一级：二级=2：1，则一级消化总容积为1000 m 3，用2座池，单池容积为500 m 3。二级消化池容积为500 m 3，用1座池。

消化池直径D 采用8.5m ，集气罩直径d 3=2m，高h 4=2m，池底锥底直径d 2=2m，锥角采用15°。

故 h 2=h 3=消化池柱体高度h 1=D =8. 5m 消化池各部容积： 集气罩容积V 4=

8. 5-2

⨯tan 15︒=0. 9 2

πd 32

4

⨯h 4=

π⨯22

4

⨯2=6. 28m 3

1D 2Dd 3d 32

++) 上盖容积V 3=πh 3(

344418. 528. 5⨯222

++) =π⨯0. 9⨯(

3444

=21.96m

下锥体容积等于上盖容积，即V 2=V 3=21. 96m 柱体容积V 1=

3

3

πD 2

4

⨯h 1=

π

4

⨯8. 52⨯8. 5=482. 09m 3

3

故消化池有效容积V =V 1+V 2+V 3=482. 09+21. 96+21. 96=526. 01m >500m3

第四章 高程计算

一、水头损失计算

估算厂区内污水在处理流程中的水头损失：

各构筑物间的连接管以0.5m 计，进水井的损失以0.2m 计，中格栅的损失以0.1m 计，提升泵房的损失以2m 计，细格栅的损失以0.3m 计，沉砂池的损失以0.3m 计，配水井的损失以0.2m 计，厌氧池的损失以0.3m 计，氧化沟的损失以0.5m 计，流量计井以0.2m 计，二沉池的损失以0.5m 计，砂滤池的损失以0.5m 计，出水控制井的损失以0.2m 计，接触池的损失以0.3m 计，出水管的损失以0.2m 计。

二、高程确定

各处理构筑物的高程确定

设计氧化沟处的地坪标高为5.5m （并作为相对标高±0.00），该市最高洪水位为3m （即相对标高为-2.5m ），为了使出水管高于最高洪水位，将接触池池底标高定为-2.5，然后根据各处理构筑物的之间的水头损失，推求其它构筑物的设计水面标高。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。再根据各处理构筑物的水面标高、结构稳定的原理推求各构筑物地面标高及池底标高。

各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高