水污染控制工程课程设计

水污染控制工程课程设计

某城镇污水处理厂设计使用说明书

学生姓名 学院名称 学号 班级 专业名称 指导教师

环境工程学院

环境工程

2013年

11月 18日

目录

第一章 总论 ..................................................................... 2 1 设计任务和内容 .............................................................. 2 2 基本资料 .................................................................... 2 第二章 污水处理工艺流程说明 .................................................... 3 1 污水、污泥处理工艺的确定 ................................................... 3 第三章 污水处理构筑物的设计与计算 .............................................. 5 1 泵前中格栅设计计算 ......................................................... 5 2 沉砂池设计计算 .............................................................. 7 3 平流式初沉池设计计算 ....................................................... 10 4 传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算 .......................................... 11 5 向心辐流式二沉池设计计算 ................................................... 16 第四章 主要设备说明 ............................................................ 19 1 构筑物一览表 .............................................................. 20 第五章 污水厂总体布置 .......................................................... 20 1 主要构（建）筑物与附属建筑物 ............................................... 21 2 污水厂平面布置 ............................................................. 21 3 污水厂高程布置 ............................................................. 22 设计体会 ....................................................................... 25 参考文献 ....................................................................... 25

第一章 总论

1 设计任务和内容

设计任务：针对一座城镇污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定污水厂的平面布置和高程布置。最后完成设计计算说明书和设计图。

最大日处理量为90000+15700万立方米每天

1、平均日平均时流量: Qa ＝ 9×104 m3/d +15700 ＝105700m3/d

2、最大日最大时流量: 工业污水日变化系数取Kz＝ 1.4 ，生活污水日变化系数取Kz＝ 1.5而 Qm＝ Kz× Qa ，

则有：Qm ＝Kz× Qd／24 ＝15700*1.4/24+90000*1.5/24=1.817m3/s

设计内容：①对工艺构筑物的选型作说明；②主要处理设施（格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）的工艺计算③污水处理厂的平面和高程的布置

2 基本资料

1、根据原始资料，污水处理厂的设计进、出水水质见下表：

2、气象与水文资料

风向：多年主导风向为西南风；

气温：年平均气温11℃；最热月平均为26.5℃； 极端气温，最高为37.3℃，最低为-20℃ 3、厂区选型

平均地面坡度为1﹪。 4、设计成果 ①设计计算说明书一份

②设计图纸：污水厂的工艺平面布置图，污水厂工艺流程高程布置，曝气池的平面、立面和剖面图，按扩大初步设计的要求，画出二沉池的工艺设计图。

第二章 污水处理工艺流程说明

本工程设计中氮、磷的去除不作要求，其他各项指标均应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918—2002中的一级B标准，即要求出水BOD5 降至20mg/L以下，CODCr降至60mg/L以下，SS 降至30mg/L以下。经分析，原污水各项指标均不是很高，采用传统的城镇污水处理工艺即可达到处理要求。

1 污水、污泥处理工艺的确定

1.1 污水处理工艺选择

传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，时早起开始使用并一直沿用至今的运行方式。有机污染物在曝气池内的降解，经历了第一阶段和第二阶段代谢的完整过程，活性污泥也经历了一个从池首端的对数增长，经减速增长到池末端的内源呼吸期的完全生长周期。传统活性污泥法对污水处理的效果极好，BOD的去除率可达到90%以上，适于处理净化程度和稳定程度要求较高的污水。本设计采用传统活性污泥法生物处理，曝气池采用传统的推流式曝气池。

（1）工作原理：

1）流入工序：原污水从曝气池首端进入，由二沉池回流的回流污泥也同步注入， 2）曝气反应工序：压缩机通过管道输送到设在池底的空气扩散装置，成为气泡弥散逸出，在气液界面把氧气溶入水中，污水和回流污泥形成的混合溶液在池内呈推流形式流动至池的末端.

3）沉淀工艺：处理后的污水和活性污泥在二沉池内分离，

4）排放工序：处理后的部分污泥作为剩余污泥排除系统进行污泥处理，另一部份活性污泥则回流到进水端。

特点：① 污水处理效果好，BOD5去除率可达到90%以上； ② 通过对运行方式的调节，可进行除磷脱氮反应； ③ 不易发生污泥膨胀；

④ 曝气池容积大，占地规模大，基建费用高。 1.2 处理构筑物选择

污水处理构筑物形式多样，在选择时，应根据其适应条件和所在城市应用情况选择。选用中格栅、平流沉砂池，平流式初沉淀池，传统活性污泥法鼓风曝气，向心辐流式二沉池，

1.3 污泥处理工艺方案

1.3.1 污泥的处理要求

污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。

污泥处理要求如下：

☆减少有机物，使污泥稳定化；

☆减少污泥体积，降低污泥后续处置费用； ☆减少污泥中有毒物质；

☆利用污泥中有用物质，化害为利； 1.3.2 常用污泥处理的工艺流程 ：

（1）：生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置 （2）：生污泥→浓缩→机械脱水→最终处置

（3）：生污泥→浓缩→消化→机械脱水→干燥焚烧→最终处置 （4）：生污泥→浓缩→自然干化→堆肥→农田

由于该工艺选用传统活性污泥法，污泥较多，不稳定，且污水中重金属含量较多，不易采用农田处置方式，干燥焚烧方式没有必要，因此综合比较各处理工艺选用（生污泥→重力浓缩→厌氧消化→机械脱水→最终处置）如下图。其中污泥浓缩，机械脱水污泥含水率能达到80%以下。

污水处理构筑物形式多样，在选择时，根据其适应条件和所在城市应用情况选择。选用污泥泵房，竖流式污泥浓缩池，正方形贮泥池，固定盖式消化池，采用带式压滤机进行污泥脱水。

第三章 污水处理构筑物的设计与计算

1 泵前中格栅设计计算

中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。 1.1 格栅的设计要求

（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：

1) 人工清除 25～40mm 2) 机械清除 16～25mm 3) 最大间隙 40mm

（2）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s.

（3）格栅倾角一般用45～75。机械格栅倾角一般为60～70. （4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s.

（5）栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。 在无当地运行资料时，可采用：

1）格栅间隙16～25mm适用于0.10～0.05m3 栅渣/103m3污水

2）格栅间隙30～50mm适用于0.03～0.01m栅渣/10m污水. （6）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m 接下是中格栅草图

3

33

进水

图1 中格栅计算草图

1.2 格栅尺寸计算

设计参数确定①：设计流量Q1=0.9085m3/s（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；

栅前流速：v1=0.7m/s， 过栅流速：v2=0.9m/s；渣条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：e=0.025m；栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：α=60°；单位栅渣量：w1=0.05m3栅渣/103m3污水。 设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。

2B1v1

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q1=计算得:栅前槽宽

2

B1=

2Q1

=v1

B11.612⨯0.9085，则栅前水深h===0.81m =1.61m

220.7

（2）栅条间隙数： n=

Qmax =50 (取n=50)

ehv

（3）栅槽有效宽度：B0=s（n-1）+en=0.01×（50-1）+0.025×50=1.74m；考虑0.4m隔墙：B=2B0+0.4=3.88m

（4）进水渠道渐宽部分长度： 进水渠宽：B'=

Qmax1.817B-B13.88-3.71

==3.71m;L1===0.18m； vh0.7⨯0.72tanα12⨯tan25︒

（其中α1为进水渠展开角，取α1=25︒） （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=

L10.18

==0.09m 22

（6）过栅水头损失（h1）设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失：

v20.92⎛0.01⎫32

h1=kh0=k∙ζ∙sinα=3⨯2.42⨯ ⨯sin60︒=0.075m ⎪⨯

2g2⨯9.81⎝0.025⎭

2

v

其中：ζ=β(s/e) ；h0=ζ∙2∙sinα ，

2g

4

h0：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）：本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.81+0.3=1.11m； H=h+h1+h2=0.81+0.075+0.3=1.185m

（8）栅槽总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=0.18+0.09+0.5+1.0+1.11/tan60°=2.41m

L1=

B-B1L

=0.18;L2=1=0.09 2tanα2

（9）每日栅渣量：在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为：

W=

Qmax⨯W1⨯864001.817⨯0.05⨯86400

==6.4m3/d>0.2m3/d；

Kz⨯10001.22⨯1000

所以宜采用机械清渣。

2 沉砂池设计计算

2.1 沉砂池的选型：

沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。 2.2 设计资料

1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间50s；

2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5 米，以创造平稳的进水条件； 3）进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；

4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270 度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子。

5）出水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。 6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。

计算草图如下页图4所示

进水

图4 平流式沉砂池计算草图

2.2.1 设计参数确定

Qmax=1817L/s设计流量：（设计4组池子，每组分为2格，每组设计流量为Q=500L/s=0.5m3/s）

设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=50s 2.3 池体设计计算

（1）沉砂池长度：L=vt=0.25×50=12.5m （2）水流断面面积： A=Q/v=0.5/0.25=2m2

（3）沉砂池总宽度：设计n=8格，每格宽取b=0.7m>0.6m，每组池总宽B=2b=1.4m （4）有效水深： h2=A/B=2/1.4=1.43m

（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积

v1=Qm

XT864000.5⨯50⨯2⨯86400

==10.2m3（每格沉砂池设两个沉砂斗，八格共有十六个沉6

n⨯KZ⨯104⨯105700

砂斗）其中城市污水沉砂量：X=5m3/105m3.

（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a1=2.0m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=2.0m，则沉砂斗上口宽： a=沉砂斗容积： v=

2hd2⨯2.0

+a1=+2.0=4.3m；

tan60︒tan60︒

hd2.022a2+2aa1+2a1=4.32+4.3⨯2+2*2=20.72m3 63

()()

（20.71>10.2m3，符合要求）

沉砂斗草图如下：

图3-2-1 沉砂斗各部分计算草图

（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.01， 坡向沉砂斗长度：L2=

L-2a12.5-2⨯4.3

==1.95m 22

则沉泥区高度为h3=hd+0.01L2 =2+0.01×1.95=2.0195m

池总高度H ：设超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+2+2.0195=4.3195m （8）进水渐宽部分长度: L1=

B-B13.88-1

==3.96m；

2⨯tan20︒2⨯tan20︒

式中： B1——进水渠道宽度（m），本设计取1.0m； （9）出水渐窄部分长度: L3=L1=3.96m （10）校核最小流量时的流速：Vmin=

Vmin=

Qmin

最小流量一般采用即为0.75Qa，则

n1Amin

Qmin0.75⨯1.38

==0.5165m/s>0.15m/s，符合要求.

n1Amin1⨯2

（11）进水渠道：格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为: V1=

Q0.5

==1.2m/s B1H11.4⨯0.3

式中： B1——进水渠道宽度（m），本设计取1.4m； H1——进水渠道水深（m），本设计取0.3m。

（12）出水管道：出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，

⎛Q1⎫⎫0.5⎪=⎛（13）堰上水头为： H= ⎪ ⎪=0.37m mb2g⎪⎝0.4⨯2⨯1.52⨯9.8⎭⎝⎭

2

3

23

式中： m——流量系数，一般采用0.4-0.5；本设计取0.4；

（14） 排砂管道本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。

3 平流式初沉池设计计算

3.1 设计参数及设计计算

（1）沉淀部分水面面积：表面负荷一般采用1.5-3.0m3/(m2⋅h)，本设计取q'=3.0m3/(m2∙h)，

A=

Qmax⨯36001.817⨯36002

==2181m'

3q

（2）沉淀部分有效水深：设沉淀时间t = 2h ,有效水深： h2 =qt =3×2=6m

（3）沉淀部分有效容积：V=Qmax∙t⨯3600=1.817⨯2⨯3600=13083m （4）池长：设水平流速v=6.0m/s L=Qt⨯3.6=6⨯2⨯3.6=43.2m （5）池总宽：B=

'

3

A

=2181/28.8=75.7≈76m L

（6）池子的个数：设每个池子宽：7.6m；则n=B/b=10个 L/b=43.2/7.6=6>4(符合要求)

（7）污泥部分所需的容积：初沉池污泥含水率p0=95%，取污泥量为25g/（人d），取贮泥时间T=2d，污泥部分所需的容积：

v=SNT

； 1000

式中：s——每人每日污泥量L/(人d);

N——设计人口数（取25万人）；

S=

25⨯100

=0.5L/(h∙d)

100-95⨯1000

V=

1.817⨯250000⨯2.0

=909m3

1000

‘’

V9093

V===91m（8）每格污泥所需容积;

n10

（9）污泥斗容积： V1=1/3⨯h4f1+f2+1f2;

()

h'4'=

7.6-0.5

⨯tan60︒=6.2m 2

V1=1/3⨯6.2÷7.62+0.52+7.62+0.52=135.7m3

()

⎛l+l⎫

（10）污泥斗以上梯形部分污泥容积：V2= 12⎪h'4b

⎝2⎭

式中：l——为污泥斗以上梯形部分上下底的长度，m.

h‘4=(43.2+0.3-7.6)⨯0.01=0.359m;

l1=43.2+0.3+0.5=44m;l2=.7.6m

v2=

29.6+7.6

∙0.359∙7.6=51m3 2

污泥总体积： V= V1+ V2 =135.7+51=187m3＞91m3 ，满足要求。 （11）沉淀池总高度：设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高h3 =0.5m， 沉淀池总高度：H=h1+h2+h3+h4 h4=h'4+h'4'=0.359+6.3=6.659m

H=0.3+6+0.5+6.659=13.459m

（12）排泥管：沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN200，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用1.0m，连续将污泥排出池外贮泥池内。

草图如下：

图3-3-1 初沉池计算草图

4 传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算

4.1 处理工艺说明

传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，污水从池子首段进入池内，二沉池回流的污泥也

同步进入，废水在池内呈推流形式流至池子末端，流出池外进入二次沉淀池，进行泥水分离。

污水在推流过程中，有机物在微生物的作用下得到降解，浓度逐渐降低。传统活性污泥法对污水处理效率高，BOD去除率可待90%u以上，是较早开始使用并沿用至今的一种运行方式。本工艺设计曝气池采用廊道式，二沉池为辐流式，采用螺旋泵回流污泥。 4.2 处理程度计算

处理水中非溶解性BOD5 浓度：

BOD5 = 7.1Kd Xe Ce = 7.1×0.08×0.4×20 = 4.54 mg/L

式中： Kd —— 微生物自身氧化率，一般在0.05-0.1之间，取0.08； Xe —— 活性微生物在处理水悬浮物中所占比例，取0.4； Ce —— 处理水中悬浮物固体浓度，取20mg/L。

处理水中溶解性BOD5 浓度： BOD5 = 20-4.54 = 15.46mg/L； S0 = 240（mg/L） 去除率：η=

S0-Se240-15.46

==93.6 S0240

4.2.1 设计参数 （1）BOD5污泥负荷率：

Ns=

K2Sef0.02⨯15.46⨯0.77==0.25kgBOD/(kgMLSS∙d) η0.936

K2——有机物最大比降解速度与饱和常数的比值，一般采用0.0168—0.0281之间；本设计取0.02;

f——MLVSS/MLSS值，一般采用0.7-0.8，本设计取0.77； Se——处理后出水中BOD5浓度（mg/L），本设计应为15.46mg/L （2）曝气池内混合液污泥浓度

根据Ns值，查排水工程下册图4-7得：SVI=120，取R＝50%，r＝1.2。

R∙r∙1060.5⨯1.2⨯106

==3333.3mg/L X=

1+R∙SVI1+0.5⨯120

4.3平面尺寸计算 (1)曝气池容积的确定

V=

QaS0105700⨯240

==25370.5m3 按规定，曝气池个数N不少于2个，本设计中取N=6,NSX3333⨯0.3

V25370.5

==4229m3 N6

则每组曝气池有效容积为： V1=

（2）曝气池尺寸的确定：本设计曝气池深取4.0米，

每组曝气池的面积为：F=

V14229==1057m2 H4

本设计池宽取B=5米，B/H=5/4＝1.25，介于1～2之间，符合要求。 池长:L=

F1057L212

==212m;==43>10； （符合设计要求） B5B5

本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为：L1 = L/5=212/5 = 42.28m 本设计取超高为0.5 m，则曝气池总高为：H = 4.0＋0.5 = 4.5m （3）确定曝气池构造形式

本设计设六组5廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在两池中间设配水渠道与横向配水渠相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。

曝气池平面图如图6所示：

图6 曝气池平面图

4.4 需氧量计算

本工程设计中采用鼓风曝气系统。 （1） 平均时需氧量计算：

O2=a'Q(S0-Se)+b'VXV=0.5⨯105700(0.2-0.02)+0.15⨯25370.5⨯2.6=18360kg/d=782kg/h；

式中：a'——每代谢1kgBOD所需氧量（kg），本设计取0.5； b'——1kg活性污泥(MLVSS)每天自身氧化所需氧量（kg），取0.15. (2) 最大时需氧量：

O2max=a'Q(S0-Se)+b'VXV=0.5⨯156980⨯(0.2-0.02)+0.15⨯25370⨯2.6=20160kg/d=1007kg/h

最大时需氧量与平均时需氧量的比值为： (3) 每日去除的BOD5 值 :BODr=

O2max1007

==1.28 O2782

105700(200-20)=19026kg/d=793kg/h 1000

（4）去除1 kg BOD5 需养量： ΔO2=4.5 供气量计算

O220160

==1.06(kgO2/kgBOD5) BODR19026

本设计中采用YHW-Ⅱ型微孔曝气器，氧转移效率（EA）为20%。敷设在距池底0.20m处，淹没水深为3.8m，计算温度定为26.5℃。 相关设计参数的选用：温度为20℃时，α=0.82，β=0.95，ρ=1.0，CL=2.0mg/L，CS（20）=9.17 mg/L。温度为26.5℃时，CS26.5） =8.15 mg/L①。 （1） 空气扩散器出口处绝对压力：

Pb =P+9.8×103H=1.013×105＋9.8×103×3.8= 1.39×105 （ Pa） （2） 空气离开曝气池水面时氧的百分比： Qt =

21×(1－EA)21×(1－0.20)

×100% = ×100% = 17.54%

79＋21(1-EA)79＋21(1-0.2)

（3）气池混合液平均氧饱和度：

PbQt1.39⨯10517.54

+ CSb26.5 = CS( )= 8.15×()=9.03 mg/L 5 ＋52.026×1042422.026⨯10

Csb20

⎛1.39⨯105PbQt⎫17.54⎫⎛

⎪=CS +=9.17+⎪5 2.026⨯105⎪=10.16mg/L

42422.026⨯10⎝⎭⎝⎭

换算成20℃条件下脱氧清水的充氧量：

R0=

αβρCSb(T)-C⨯1.024T-20

RCS(20)

=

765⨯10.16

=1230kg/h 26.5-20

0.82⨯0.95⨯1⨯9.03-2⨯1.024

（R 为平均时需氧量） （4） 相应的最大时需氧量：

R0max=1.10⨯1230=1353kg/h （5）曝气池平均时供气量： GS=

R01353

⨯100=⨯100=20500m3/h 0.3EA0.3⨯20

（6） 曝气池最大时供气量： GSmax=

R0max1353

⨯100=⨯100=22550m3/h 0.3EA0.3⨯20

（7）去除1kg BOD5 的供气量： BOD5=

GS20500

⨯24=⨯24=27.3m3空气/kgBOD BODr18000

（8）1m3污水的供气量：

GS20500

⨯24=⨯24=4.92m3空气/m3污水 Q100000

（9）本系统的空气总用量：

除采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍考虑，污泥回流比R取50﹪，这样，提升回流污泥所需空气量为： 总需气量： 22550+16667=39217m3/h （10）空气管系统计算

如草图曝气池平面图，布置空气管道，在相邻的两个隔墙的廊道上设一根干管，共10根干管。每根干管上设5对配气竖管，共10条配气竖管，全曝气池共设100条配气竖管，每根竖管的供气量为：

GSmax22550

==225.5m3/h n100

8⨯0.6⨯100000

=16667m3/h

24

曝气池平面面积为：40⨯5⨯20=4000

每个空气扩散器的服务面积按0.49m2计，则所需空气扩散器的个数：

4000

=8163个； 0.49

8200

=82个 100

为安全计，本设计采用8200个空气扩散器，每竖管上安装空气扩散器的数目为：每个空气扩散器的配气量为：

22550

=

2.75m3/h 8200

（11）空压机的选定

空气扩散装置安装在距曝气池池底0.2m处，因此，空压机所需压力为：

P=(3.8-0.2+1.0)⨯9.8=47kp

最大时：22550+16667=39217m3/h=653.6m3/min 平均时：20500+16667=37166m3/h=619m3/min

根据所需压力及空气量，决定采用：RMF-250罗茨鼓风机；1170r/min P=49KP;Qa=84.7m3/min;La=88.6KW;Pa=110KW;②选用8台，正常情况下七台工作一台备用，最大量时八台一起工作。

5 向心辐流式二沉池设计计算

为了使沉淀池内水流更稳、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。该沉淀池采用周边进水，中心出水的幅流式沉淀池，采用吸泥机排泥。

计算草图如图8

12

3

4

图8 二沉池计算草图

5.1 设计参数的选取

表面负荷：qb范围为1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.5 m3/ m2.h，出水堰负荷设计规范规定取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)；沉淀池个数n=6；沉淀时间T=2h；池子直径与有效水深之比宜为6～12。池子直径不宜小于16m。池底坡底不宜小于0.05。 5.2 沉淀池尺寸设计 （1）每组池子表面积为：F=

Qmax105700

==463m2 nqo24⨯6⨯1.5

（2）池子直径 D=

4F4⨯463==24.29m（取27米） π3.14

式中： F —— 每池表面积，m2； D —— 每池直径，m； n —— 池数；

qo —— 表面水力负荷，m3/(m2.h)。

πD23014⨯272

==572.27m2 （3）池子实际表面积 F=44

实际的表面负荷q=

Q4⨯105700==1.21m3m2∙h

()()

(4) 单池设计流量 Q0=（5）校核堰口负荷：q1=校核固体负荷 q2=kg/( m2.d) ，符合要求

Q

=16667m3/d=277.78m3/h 6

Q0277.78

==0.46L/(sm)

2⨯3.6⨯πD2⨯3.6⨯3.14⨯27

(1+R)Q0NW⨯24(1+0.5)⨯277.78⨯2.6⨯24

==45.4kg/(m2∙d)

F

572.27

（6）沉淀部分有效水深：混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，沉淀时间采用1.5-3.0h，本设计取t=2h。

h2=qt=1.21⨯2=2.42m

式中：h2 —— 有效水深，m；

t —— 沉淀时间。 D/ h2 = 24.29/2.42 ≈ 10,合格 沉淀池总高度H

H = h1 + h2 + h3 + h4 + h5 式中： H —— 总高度，m； h1 —— 保护高，取0.3m； h2 —— 有效水深，m；

h3 —— 缓冲层高，m，宜为0.5m； h4 ——污泥区高度，m。 污泥区的容积V

设计采用周边传动的刮吸泥机排泥，污泥区容积按2h贮泥时间确定：

V=2T(1+R)·Q·X/[24(X+Xv)]=2×1.5×1.5×105700×3300/[24×(3300+10000)]=4652.26 m3

每个沉淀池污泥区的容积为

V'=4652.26/4=1163.06 m3

污泥区高度h4

a 污泥斗高度

设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径D2=1.5m，上部直径D1=3.0m，倾角60°，则： h'4=(D1- D2)tan60°/2=(3.0-1.5) tan60°/2=1.3m

3

V1=πh'4(D12+ D1D2+ D2)/12=1.3π(9+3×1.5+1.5×1.5)/12=5.36 m 2

b 圆锥体高度

h'4'=(D- D1)×0.05/2=(27-3.0)×0.05/2=0.6m

V2=πh'4'(D2+ D D1+ D )/12=0.6π(26×26+26×3.0+9)/12=128.58 m3

c 竖直段污泥部分的高度

h'4''=(V-V1-V2)/F=(1163.06-5.36-128.58)/572.27=1.8m

污泥区总高度h4=h'4+h'4'+h'4''=1.3+0.6+1.8=3.7m 沉淀池的总高度H

设超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.5m，则

H= h1+h2+h3+h4=0.3+2.42+0.5+3.7=6.92m

（7）流入槽： Q=(1+R)Q0= 277.78×1.5=416.67m3/h。 本设计设流入槽宽0.8m，水深0.6m，流入槽流速v=之间)

取导流絮凝区停留时间为600s，Gm = 20S-1,水温以20℃计，υ=1.06×10-6 m3/ s,

νm=m=20=0.71m/s 孔径用50mm,每座池流入槽内的孔数：n=

Q

π

Vm⨯3600⨯0.052

4

=84个

277.78

=0.24m/s(介于0.2~0.5

0.6⨯0.8⨯3600

孔距 l=

π(B+D)3.14⨯(2.7+0.8)==1.04m n84

导流絮凝区：导流絮凝区的平均速度：

v2=

Q416.67

==0.002m/s

πB+D⨯B⨯36003.14⨯2.7+0.8⨯0.8⨯3600

2v1-v20.712-0.0022 -12

==19.9s； Gm 在10～30之间，设计符合2tv2⨯600⨯1.06⨯10-6

核算Gm值：Gm=要求。

（8）集配水井设计计算

1）配水井中心管直径：D2=

4Q4⨯1.16

==1.45m，本设计取1.5m。 πv23.14⨯0.7

式中 v——中心管内污水流速（m/s），本设计取0.7m/s。 2）配水井直径：D3=

4Q4⨯1.162

+D2=+1.5=2.7m，本设计取2.7m。 2

πV33.14⨯0.3

式中 v3——配水井内污水流速（m/s），本设计取0.3m/s。 3）集水井直径：D1=

4Q4⨯1.162

+D3=+2.72=3.6m，本设计取3.6m。 V1π3.14⨯0.25

式中 v1——配水井内污水流速（m/s），本设计取0.25m/s。 4）进水管管径：取进入二沉池的管径DN400mm。 校核流速：v=

4Q4⨯1.16==1.1m/s>0.7m/s，符合要求。 22

2Dπ2⨯3.14⨯0.42

5）出水管管径：由前面可知，DN=1000m，v=0.75m/s.

(9)排泥装置： 沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为2-3m/min，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排至分配井中。排泥管采用DN200mm.

第四章 主要设备说明

1 构筑物一览表

构筑物一览表

第五章 污水厂总体布置

1 主要构（建）筑物与附属建筑物

该污水处理厂主要处理构筑物有：机械除渣格栅井、污水提升泵房、平流沉砂池、平流初次沉淀池、鼓风曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、消化池、计量设施等及若干辅助建筑物。工艺流程布置根据设计任务书提供的面积和地形，采用直线型布置。这种布置方式生产联络管线短，水头损失小，管理方便，且有利于日后扩建。

厂区排水管道系统包括构筑物上清液和溢流管、构筑物放空管、各建筑物的排水管、厂区雨水管。对于雨水管，水质能达到排放标准，可以直接排放，而构筑物上清液和溢流管与构筑物放空管及各建筑物的排水管，这些污水的污染物浓度很高，水质达不到排放标准，不能直接排放，设计中把它们收集后接入泵前集水池继续进行处理。

2 污水厂平面布置

2.1.总平面布置原则

① 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于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，分别相对独立布置，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、周围的重要或敏感建筑物等）。

③ 构（建）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。污水厂管线布置主要有以下管线的布置：污水厂工艺管道、污泥工艺管道、厂区排水管道、空气管道、超越管道

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，保证安全畅道，美化厂区环境。 2.2.总平面布置结果

污水由北边排水总干管截流进入，经处理后由该排水总干管排入河流。

污水处理厂呈长方形。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区西南部，占地较大的污水处理构筑物在厂区北部，沿流程自西向东排开，污泥处理系统在污水处理构筑物的南部。厂区主干道宽6米，两侧构（建）筑物间距不小于1.5米，次干道宽4米，两侧构（建）筑物间距不小于1.0米

该厂平面布置特点为：流线清楚，布置紧凑。鼓风机房和回流污泥泵房位于曝气池和二次沉淀池一侧，节约了管道与动力费用，便于操作管理。输送管较短。节约了基建投资。办公室。生活住房与处理构筑物、鼓风机房、泵房、消化池等保持一定距离，位于常年主风向的上风向，

卫生条件与工作条件均较好。在管线布置上，尽量一管多用，如超越管、处理水出厂管都借道雨水管泄入附近水体，而剩余污泥、污泥水、各构筑物放空管等，又都与厂内污水管合并流人泵房集水井。第二期工程预留地设在一期工程北侧。 具体布置见附图1

3 污水厂高程布置

为使污水能在各处理构筑物之间通畅流动，以保证处理厂的正常运行，需进行高程布置，以确定各构筑物及连接管高程。

为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已按重力流考虑为宜；污泥也最好利用重力流动，若需提升时，应尽量减少抽升次数。为保证污泥的顺利自流，应精确计算处理构筑物之间的水头损失，并考虑扩建时预留的储备水头。 3.1 主要任务

污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是： 1、确定各处理构筑物和泵房的标高；

2、确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；

3、通过计算确定各部分的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间畅通地流动，保证污水处理厂的正常运行。 3.1.1 高程布置原则

1、保证污水在各构筑物之间顺利自流。

2、认真计算管道沿程损失、局部损失，各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加，并留有一定的余地；还应考虑当某座构筑物停止运行时，与其并联运行的其余构筑物及有关的连接管渠能通过全部流量。

3、考虑远期发展，水量增加的预留水头。

4、选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。

5、计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。

6、设置终点泵站的污水厂，水力计算常以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以防处理后的污水不能自由流出。二泵站需要的扬程较小，运行费用较低。但同时应考虑挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。

7、在作高程布置时，还应该注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需要提升的污泥量。

8、协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又有利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。 3.2 污水处理厂构筑物高程布置计算

在污水处理工程中，为简化计算一般认为水流是均匀流。管渠水头损失主要有沿程水头损失和局部水头损失。

v2

沿程水头损失按下式计算：hf=2L=iL

CR

式中：hf——为沿程水头损失，m；

L——为管段长度，m； R——为水力半径，m；

v——为管内流速，m/s； C——为谢才系数。

v2

局部水头损失为： hm=ξ式中：ξ——局部阻力系数。

2g

计算厂区内污水在处理流程中的水头损失，结果见下表：

3.3 高程确定

1. 各处理构筑物的高程确定

设计氧化沟处的地坪标高为2.25m（并作为相对标高±0.00），按结构稳定的原则确定池底埋深-2.0m，再计算出设计水面标高为3.5-2.0＝1.5m，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

设计体会

通过这次课程设计，我对我们环境工程专业的任务及目前的形势有了更深刻的了解。我还掌握了很多关于排水处理方面的知识，巩固了所学的理论知识，把理论知识和实践结合起来，培养了解决实际工程问题的能力。同时也为下学期做毕业设计做好基础.

同时，我发现了自己专业理论基础还不够扎实，观察不仔细，考虑问题不全面等方面的不足，认为还需要通过进一步的学习和锻炼来提高自己。

总之，这次课程设计加深了我对本专业的了解，更加增添了我将要从事本专业的信心。

参考文献

① 崔玉川，刘振江等编，城市污水厂处理设施设计计算，第一版，北京：化学工业出版社，2004

② 给排水设计手册。第1、5、6、11册，，北京;中国建筑工业出版社，1996 ③ 张自杰主编，排水工程（下册），第4版，北京：中国建筑工业出版社，2000

④ 谢水波，余健等，现代给水排水工程设计，第一版，长沙：湖南大学出版社，2000

⑤ 黄江丽主编，城市污水处理厂设计与运行管理，第一版，长春：吉林科学技术出版社，2005 ⑥ 李亚峰等编，给水排水管道设计计算与安装，第一版，北京：化学工业出版社，2005 ⑦ 杨松林主编，环境工程CAD技术应用及实例，第一版，北京：化学工业出版社，2005 ⑧ 潘理黎等主编，环境工程CAD技术，第一版，北京：化学工业出版社，2006