武汉理工大学水质工程学二课程设计

新丰市污水处理厂初步设计

摘要

众所周知，中国的国际地位不断提高，对世界的影响力逐渐扩大，所以我们必须提高环保意识，改善中国现有污浊的环境。

根据城市所处的地理位置和污水厂的规模，并结合考虑需脱氮除磷的要求，城市污水处理厂设计采用传统Sequencing Batch Reactor工艺。该工艺污水处理流程为：中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→SBR反应池→消毒池→出水排放。污泥处理流程为：污泥→集泥井→污泥浓缩池→贮泥池→污泥脱水机房→泥饼外运。通过此工艺的处理，出水水质将达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准。

设计中对整个水处理流程的各主体构筑物如格栅、平流沉砂池、SBR反应池、接触池等进行了系统、详细的设计计算和说明。理论上给出了这个流程中BOD、COD、SS的去除率及脱氮除磷的效率。

1 设计说明书

1.1 工程概况

1.1.1设计依据

1.收纳污水厂出水的河流：Ш类水体，从城市南边西向东流过，河流保证率95%的流量为3m3/s，河道最高水位151.03m（黄海高程系，下同）

2.污水厂厂址位于城东河流北岸300m处，地形平坦，地面标高为153.12m，污水厂大门朝北。

3.城市污水干管终点水面标高为150.09m，处理厂污水纳入超越管渠，经3.8km的渠道排入水体，渠道总水头损失为2m。

4厂区地质良好，地下水位标高为146.91m，夏季主导风向为东北风。

1.1.2设计规模

新星市近期（2020年）规划人口为10万人，平均日污水量为25000m3/d，远期（2030年）规划人口为15万人，平均日污水量为35000m3/d，总变化系数Kz=1.43，Qmin=0.5Qmax。

1.1.3设计水质

BOD5=200mg/L，SS=220mg/L，夏季水温25℃，冬季水温15℃，平均水温20℃。出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准。

1.2 污水处理厂工业设计

1.2.1工业流程选择与布置

城市污水处理厂的方案，既要考虑有效去除BOD5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。

本设计采用传统SBR法为核心工艺： 工作流程：见下图

工作原理：、

SBR是通过其主要反应器---曝气池的运行操作而实现的。曝气池的运行操作，是有流入，反应，沉淀，排放，待机等5个工序所组成。这五个工序都在曝气池这一个反应器内进行实施。

工作特点：

①采用集有机污染物降解与混合液沉淀于一体的反应器。

②无需设污泥回流设备，不设二次沉淀池，曝气池容积也小于连续式。 ③无设置调节池的必要。

④SVI值较低，污泥易于沉淀，一般情况下，不产生污泥膨胀现象。 ⑤在单一的曝气池内能够进行脱氮和除磷反应。

⑥应用电动阀，液位计，自动计时器及可编程序控制器等自控仪表，可能使本工艺过程实现全部自动化，而由中心控制室控制。

⑦运行管理得当，处理水水质优于连续式。

1.2.2处理构筑物设计

1.中格栅和提升泵房（两者合建在一起）

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。

提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。 设计参数：

因为格栅与水泵房合建在一起。因此在格栅的设计中，做了一定的修改，特别是在格

栅构造和外型上的设计，突破了传统的“两头小，中间大”的设计模式，改建成长方体形

状利于均衡水流速度，有效的减少了粗格栅的堵塞。建成一座潜地式格栅，因此在本次得设计中，将不计算栅前高度，格栅高度，直接根据所选择的格栅型号进行设计。

（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）在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3),一般应采用机械清渣。

（3）格栅倾角一般用450～750。机械格栅倾角一般为600～700， （4）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。 （5）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s。 运行参数：

栅前流速 0.7m/s 过栅流速 0.9m/s 栅条宽度 0.01m 栅条净间距 0.02m 栅前槽宽 1.44m 格栅间隙数 42

水头损失 0.103m 每日栅渣量 1.20m3/d 设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。 提升泵房说明：

1．泵房进水角度不大于45度。

2．相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于0.8。如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。

3.泵站为半地下式，长20m，宽10m，高12m，地下埋深6m。 4.水泵为自灌式。 2.细格栅和沉砂池

细格栅的设计和中格栅相似。 运行参数：

栅前流速 0.7m/s 过栅流速 0.9m/s 栅条宽度 0.01m 栅条净间距 0.01m 栅前部分长度 1.09m 格栅倾角 60o

栅前槽宽 1.96m 格栅间隙数 84（两组） 水头损失 0.26m 每日栅渣量 2.40m3/d 沉砂池设计：

沉砂池的作用是从污水中将比重较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带起立。

沉砂池设计中，必需按照下列原则：

1. 城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格)，并按并联运行原则考虑。

2 .设计流量应按分期建设考虑：

(1)当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；

(2)当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算； (3)合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。

3 .沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。

4 .城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，其含水率为60%，容量为1500kg/m3。

5.贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°排砂管直径应不小于0.3m。

6.沉砂池的超高不宜不于0.3m 。

7 .除砂一般宜采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。 说明：

采用平流式沉砂池，具有处理效果好，结构简单的优点，分两格。 运行参数：

沉砂池长度 7.5m 池总宽 2.0m

有效水深 085m 贮泥区容积 0.36m3（每个沉砂斗）

沉砂斗底宽 0.5m 斗壁与水平面倾角为 60 3.计量堰

选择测量范围在0.040-0.500m3/s的巴氏计量槽，其各部分尺寸为：W=0.30m，B=1.350m，A=1.377m，C=0.60m, D=0.84m, 2/3A=0.918m。 4.SBR反应池

SBR池有一座，每座分为4个SBR反应池。SBR反应池共设四座。每座曝气池长45m，

33mm宽25m，深5m，超高0.5m，有效体积5625，4座反应池总有效体积为22500。单座

SBR反应池见草图附表一

各池均为独立运行，进水和出水由DN600mm的电动蝶阀控制，进气由DN500mm的电动蝶阀控制。SBR反应池设计运转周期为6小时（进水曝气1.5小时，沉淀1.5小时，曝气2.5h，滗水与闲置1h）。 5．接触消毒池

城市污水经过一级或二级处理(包活性污泥法和膜法)后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒。消毒剂的选择见下表：

经过以下的比较，并根据现在污水处理厂现在常用的消毒方法，决定使用液氯毒。 设计参数： 设计流量：Q′=35000m3/d=0.579m3/s（设二座）

水力停留时间：T=0.5h=30min

设计每日投氯量为：ρ＝25.0mg/L 平均水深：h=3.0m 隔板间隔：b=3m

设计中采用ZJ-1型转子加氯机，使得处理污水与消毒液充分接触混合，以处理水中的微生物，尽量避免造成二次污染。采用平流式消毒接触池。

1.2.3 污泥处理设计

1.集泥井

设有效泥深为5m，则平面尺寸L*B=4m*3m，集泥井为地下式，池顶加盖，有潜污泵抽送污泥，池底标高为-5.5m，最高泥位为-0.5m。 2、污泥浓缩池

采用间歇重力式浓缩池，采用静圧排泥。 设计规定及参数：

① 进泥含水率：当为初次污泥时，其含水率一般为95%～97%;当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%。

② 污泥固体负荷：负荷当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80～120kg/(m2.d)当为剩余污泥时，污泥固体负荷宜采用30～60kg/(m2.d)。 ③ 浓缩时间不宜小于12h，但也不要超过24h。 ④ 有效水深一般宜为4m,最低不小于3m。 运行参数：

设计流量：每座568.9 m3/d ，采用2座 污泥浓缩时间 15h

进泥含水率 99.2% 出泥含水率 97.5% 池底坡度 0.08 上部直径 9m 贮泥时间 2h 浓缩池总高 5m 设备选用：

直径9m重力浓缩池两座，池深5 m，配D9000污泥浓缩机各一台，间歇运行。浓缩机不考虑整机备用，而是备用可能会损坏的关键部件。

1.2.4 污水处理厂的总体布置

1．平面布置

各处理单元构筑物的平面布置：

处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物 的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑：

（1）贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。 （2）土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段 （3）在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求5～10m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。

（4）各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。 2．管线布置

（1）应设超越管线，当出现故障时，可直接排入水体。

（2）厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管，消化气管管线。 辅助建筑物：

污水处理厂的辅助建筑物有泵房，鼓风机房，办公室，集中控制室，水质分析化验室，变电所，存储间，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。

在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽6～9m次干道宽3～4m，人行道宽1.5m～2.0m曲率半径9m，有30%以上的绿化。 3．高程布置

为了降低运行费用和使维护管理，污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜，厂内高程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高，然后根据水头损失，通过水力计算，递推出前后构筑物的各项控制标高。

根据SBR反应池的设计水面标高，推求各污水处理构筑物的水面标高，根据和处理构筑物结构稳定性，确定处理构筑物的设计地面标高。

2 设计计算书

2.1 水量计算

平均日流量(m3/d)：

Qd25000m3/d 平均日平均时污水量：

QhQd/241042m3/h0.289m3/s 最大日最大时流量：

QmaxQhKz1042m3/h0.414m3/s 最小流量：

Qmin0.5Qmax0.50.414m3/s0.207m3/s

2.2 处理构筑物设计计算

2.2.1 格栅

2.2.1.1泵前中格栅 ①设计参数：

栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=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W1=0.05m3栅渣/103m3污水 ②设计计算

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q2max=B1V1/2 计算得:

栅前槽宽B1(2Qmax/V0.51)(20.51.09m 栅前水深h

B1

2

1.09/20.545m （2

）栅条间隙数n

39.3 (取n=40)

设计两组格栅，每组格栅数n=20条

（3）栅槽有效宽度B2s(n1)en0.01(201)0.02200.59m 总水槽宽B2B20.220.590.21.38m（考虑中间隔墙厚0.2m）

（4）进水渠道渐宽部分长度L1(BB1)/2tan1(1.381.09)/2tan20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L2=L1/2=0.20m

0.40m其中

（6）过栅水头损失h1，因栅条边为矩形截面，取k=3,β=2.42则 h1kivsin/2gsink(s/e)v2/2g

0.86632.42(0.01/0.02)0.92/2/9.810.103m

（7）栅后槽总高度H

取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.545+0.3=0.845m 栅后槽总高度H= H1+h1=0.845+0.103=0.95m （8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H/tanα

=0.4+0.2+0.5+1.0+0.95/tan60 =2.65m

（9）每日栅渣量

43

2

43

W86400Qmaxw1/1000kz864000.05/1000/1.431.24m3/d0.2m3/d 所以宜采用机械格栅清渣 2.2.1.2泵后细格栅 ①设计参数

设计流量Qmax=0.414m3/s

栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=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W1’=0.10m3栅渣/103m3污水 ②设计计算

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Qmax=B12V1/2 计算得: 栅前槽宽B1(2Qmax/V1)0.5(20.51.09m， 栅前水深h

B1

1.09/20.545m 2

（2）栅条间隙数

) n

78.5,取80.

设计两组格栅，每组格栅数n=40

（3）栅槽有效宽度B2s(n1)en0.01(401)0.01400.79m 总水槽宽B2B20.220.790.21.78m（考虑中间隔墙厚0.2m）

（4）进水渠道渐宽部分长度L1(BB1)/2tan1(1.781.09)/2tan200.95m（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L2=L1/2=0.48m

（6）过栅水头损失h1，因栅条边为矩形截面，取k=3,β=2.42则

h1kivsin/2gsink(s/e)v2/2g

2

43

0.86632.42(0.01/0.01)0.92/2/9.810.260m

（7）栅后槽总高度H

取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.545+0.3=0.845m 栅后槽总高度H= H1+h1=0.845+0.260=1.1m （8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H/tanα

=0.95+0.48+0.5+1.0+1.1/tan20 =5.95m

（9）每日栅渣量

43

W86400Qmaxw1/1000kz864000.1/1000/1.432.50m3/d0.2m3/d 所以宜采用机械格栅清渣

2.2.2提升泵房设计计算

污水提升泵站设于中格栅和细格栅之间，用于污水提升，使污水在工艺流程中按重力依次流向下个构筑物。

其中泵房工程结构按远期流量设计，设计流量：Qmax=1458m3/h

本设计采用传统活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经提升后再过细格栅，然后经平流沉砂池，自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入纳污河流。

泵房设计计算

根据后面构筑物高程计算可知，细格栅水面标高为156.43m，中格栅水头损失为0.1m,泵房水头损失为2m,安全水头取2m，从城市污水干管终点到细格栅的管渠水头损失按1m算

水泵扬程为

H=156.43-150.09+2+0.1+1+2=11.44m 根据流量和扬程选择三台300QW800-15-55，两备一用，流量为800m3/h,扬程为15m. 泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构,尺寸为20 m×10m,泵房为半地下式,泵房为半地下式 地下埋深6m，水泵为自灌式

2.2.3沉砂池

本设计根据实际情况选择平流式沉砂池 2.2.3.1设计参数

设计流量：Qmax=0.414m3/s，设计1组沉砂池，每组分为2格，每组沉沙池流量Qmax=0.414m3/s，设计流速：v=0.25m/s。

水力停留时间：t=30s: i=0.002

2.2.3.2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=0.414/0.251.66m2

（3）有效水深：

有效水深介于0.4～1.0m之间，本设计取h2=0.8m （4）池总宽度：

设计n=2格，每格宽B1A/2h21.66/2/0.81.04m，取B1=1.0>0.6m。池总宽度B=2B1=2.0m

（5）沉砂室所需容积：

V=86400QmaxtX1/106Kz

式中：t——清除沉砂的间隔时间，一般采用1～2d，本设计取２d；

X1——城市污水沉砂量，一般采用30m3/（106m3污水）； Kz——污水流量总变化系数，本设计中Kz =1.43

代入各数据得，V864006/1.431.50m3

（6）每个沉砂斗容积

每格沉砂池设两个沉砂斗，则每个沉砂斗容积

V1V/41.50/40.375m3

（7）贮砂斗各部分尺寸及容积：

设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面倾角为600，斗高h3’=0.7m 则沉砂斗上口宽：a=2h3’/tan60+a1=2*0.7/tan60+0.5=1.31m

贮砂斗容积V0=h3’(a2+aa1+a12)/3=0.7(1.312+1.31*0.5+0.52)/3=0.61m3>0.36m3, 符合要求。

（8）沉砂斗高度：

采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为：

L2=(L-2a-0.2)/2=(7.5-2*1.31-0.2)/2=2.34m（两个沉砂斗之间隔壁厚取0.2m） 则沉砂斗高度h3=h3’+0.06L2=0.7+0.06*2.34=0.84m （9）池总高度 ：

取超高h1=0.3m，

池总高度H=h1+h2+h3=0.3+0.8+0.84=1.94m （10）校核最小流量时的流速：

Vmin=Qmin/n1Amin

式中：Vmin——最小流速（m/s），一般≧0.15m/s

3

Qmin——最小流量（m/s），一般取Qmin=05 Qmax n1——沉砂池格数，最小流量时为1个 Amin——最小流量时的过水断面面积

代入各数据得，Vmin0.207/(1)0.25m/s，满足要求

(11)排砂管道

采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。

2.2.4计量堰

2.2.4.1计量堰尺寸设计

本设计设计流量Qmax0.414m3/s，根据〈给排水设计手册〉第五册567页表10-3，选择测量范围在0.040-0.500m3/s的巴氏计量槽，其各部分尺寸为：W=0.30m，B=1.350m，A=1.377m，C=0.60m, D=0.84m, 2/3A=0.918m。

计量堰按自由流计，根据〈给排水设计手册〉第五册，查的应采用的计量堰尺寸为：当W=0.30时，Qmax0.414m/s

时，

3

H10.72

, 自由流取H2/H1=0.6 H2=0.6×0.72 =0.432m, ,故计量堰水头损失为H1-H2=0.70-0.432=0.268m

2.2.4.2上游设计

上游流速：v1Q/DH10.414/(0.840.70)0.70m/s 水力计算如下：

湿周：f=B+2H1=1.350+2*0.72=2.79m 过水断面：F=BH1=1.35*0.72=0.972m2 水力半径：R=F/f= 0.972/2.79=0.35m

水力坡度：i=(vnR-2/3) 2=(0.70.0130.352/3)23.36104 2.2.4.3下游设计

下游流速：v=Q/DH2=0.414/0.84/0.432=1.14m/s 水利计算如下：

湿周：f=B+2H2=1.350+2*0.432=2.21m

过水断面：F=BH2=1.35*0.432=0.583m2

水力半径：R=F/f= 0.583/2.21=0.26m

-2/32-2/32-3

水力坡度：i=(vnR) =(1.13*0.013*0.26 )=1.30*10

2.2.5 SBR反应池

2.2.5.1运行周期

反应器个数n14，周期时间t=6h，周期数n2=4，每周期处理水量1562.5m3，每周期分为进水曝气沉淀排水四个步骤，其中进水时间为

te

24

1.5h

n1n2

根据滗水器设备性能，排水时间td=0.5h

MLSS取4000mg/L,污泥界面沉降速度：

u4.6104X1.264.610440001.261.33m

曝气池滗水高度h1=1.5m，安全水深0.5m，沉淀时间：

h1.50.5ts11.5h

u1.33曝气时间：tattetstd61.51.50.52.5h 反应时间比：etaT2.560.42h

2.2.5.2曝气池体积V

二沉池出水BOD5由溶解性BOD5和悬浮性BOD5组成，其中只有溶解性BOD5与工艺计算

有关。出水溶解性BOD5可用下式估计：

SeSz7.1KdfCe

式中Se--------出水溶解性BOD5

Ss--------二沉池出水总BOD5，取Ss=20mg/L Kd-------活性污泥自身氧化系数，典型值为0.06

f---------二沉池出水SS中VSS所占比例，取f=0.75

Ce--------二沉池出水SS，根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B排放标准。

取Ce=20mg/L，

Se207.1mg/L

本例认为进水TN较高。为满足硝化要求，曝气段污泥龄c取25d1，污泥产率系数y取0.6，污泥自身氧化系数Kd取0.06，曝气池体积：

V

YQc(SoSe)

20711m3

eXf(1Kdc)0.45

2.2.5.3复核滗水高度h1

SBR曝气池共设4座，即n2=4，有效水深H=5m，滗水高度h1：

h1

HQ525000

1.51 n2V420711

复核值与设定值相同。

2.2.5.4复核污泥负荷

QSo25000200Ns0.134(kgBOD/kgMLSS)

eXV0.45

2.2.5.5剩余污泥产量

剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成。剩余生物污泥 Xv计算公式：

XvYQ

S0SeX

KdVf 10001000

式中，f为二沉池出水SS中VSS所占比例，一般f0.75；Kd为活性污泥自身氧化系

数，Kd与水温有关，水温为20度时kd20=0.06.根据室外排水设计规范的有关规定，不同水温时应进行修正。本例污水冬季温度15度

Kd(15)Kd(20)1.04T200.061.04(1520)0.049(d1)

冬季剩余生物污泥量：

SSeX

Xv(10)YQ0KdVf

10001000

20013.64000

0.6250000.45

10001000

2175.9（kg/d）

CCe

剩余非生物污泥XsQ(1fbf)0

1000式中C0-------设计进水SS，m3/d，取220

fb-------进水VSS中可生化部分比例，设fb0.7

XsQ(1fbf)

C0Ce

1000

22020

1000

25000 2375(kg/d) 剩余污泥总量：

vs2175.923754550.9(kg/d) 剩余污泥含水率按99.2%计算，湿污泥量Qs

x4550.93

568.9m/d 3

10(1p)10000.8/100

x4550.9

227.5m3/d 3

10(1p)10002/100

剩余污泥含水率按98%计算，湿污泥量为Qs

考虑到一定的安全系数，取每天排出687.6kg污泥

2.2.5.6复核出水BOD5

Lch

24S024200

8.5(mg/l)

24K2ftan2240.0180.752.54

2.2.5.7复核出水NH3-N

m(10)0.5e0.098

2

 1.32

n(10)0.5e0.118(1015)0.28(mg/l) bn(10)0.041.0410200.027 硝化菌比增长速度为：

N

1

bn1/250.0270.067(d1) c

出水氨氮为;

e(10)

KN(10)N(10)m(10)N(10)



0.28

0.15(mg/l)

0.190.067

复核结果表明，出水水质可以满足要求。

2.2.5.8设计需氧量

设计需氧量包括氧化有机物需氧量，污泥自身需氧量，氨氮硝化需氧量和出水带走的氧量。有机物氧化需氧系数'0.5，污泥需氧系数b'0.12。氧化有机物和污泥需氧量AOR1为：

AOR1'Q(S0Se)eb'XVf 0.5(

20013.6

)0.450.124000/1000207110.75

1000

5685.2(kg/d)

进水总氮N0=45mg/L, 出水氨氮Ne=15mg/L, 硝化氨氮需氧量AOR2：

AOR14.6(Q

N0NeeVXf

0.12) 1000c

45150.454000207110.75

0.12) 1000100025

2832.6（kg/d）

4.6(25000

反硝化产生的氧量AOR3 ：

AOR32.86Q

=2.86(25000

NjTNe1000

0.12

eVNwf

)

1000c

45200.45207110.75

0.12)、 1000100025

1403.7(kg/d)

总需氧量：AOR5685.22832.61403.77114.1kg/d296.4kg/h

2.2.5.9标准需氧量

SOR

AORCs(20)

Csb(t)C)1.024(t20)

式中Cs(20)20度时氧在清水中饱和溶解度，为9.17mg/L. 氧总转移系数，0.5

氧在污水中饱和溶解度修正系数，0.95 因海拔高度不同而引起的压力系数 P所在地区大气压力 T设计污水温度

Csb(t)设计水温条件下曝气池内平均溶解氧饱和度 Cs(t) 设计水温条件下氧在清水中饱和溶解度

Pb 空气扩散装置处的绝对压力， Ot气泡离开水面时含氧量 Ea空气扩散装置氧转移效率

C曝气池内平均溶解氧浓度，2mg/L

工程所在地海拔高度153m，大气压力估为0.985Pa，压力修正系数为

p

0.98/1.0130.97 5

1.01310

微孔曝气头安装在距池底0.3m处，淹没深度H=4.7m，其绝对压力为 

3555

PbP9.8H1.013100.098104.71.4710(Pa)

微孔曝气头氧转移效率Ea为20%，气泡离开水面时含氧量：

Ot

21(1EA)

100%

7921(1EA)

21(10.2)

100%17.5%

7921(10.2)



夏季水温25度，清水氧饱和度Cs(25)为8.4mg/L,曝气池内平均溶解氧饱和度：

CsbCs(25)(

pbOt

) 5

2.02642

1.4710517.5

)9.6mg/l 8.4

2.02610542

夏季标准需氧量;

SOR

AORCS(20)

(Csb(25)C)1.0242520



296.49.17

5

0.85(0.950.979.62)1.024

525.8kg/h 夏季平均空气用量：



SORKz525.8

8763.3m3/h146.1m3/min

0.3EA0.30.2

最大时空气用量：



SORKz525.81.43

12531.6m3/h208.9m3/min

0.3EA0.30.2

2.2.5.10曝气池的布置

SBR反应池共设一座，每个曝气池长45m，宽25m，深5m，超高0.5m，有效体积5625m3，4个反应池总有效体积为22500m3。单座SBR反应池见草图附表一 2.2.5.11鼓风曝气设施

鼓风机房土建按远期建设，设备按近期安装。

2.2.6消毒池

1.设计依据

《室外排水设计规范》GB50014-2006[6.13]

⑴二级处理出水的加氯量应根据试验资料或类似运行经验确定。无试验资料时，二级处理出水可采用6～15mg/L，再生水的加氯量按卫生学指标和余氯量确定。

⑵二氧化氯或氯消毒后应进行混合和接触，接触时间不应小于30min。 2.设计参数

水力停留时间T=30min 加氯量取12mg/L 池体平均水深h=3m

污水量按远期最大流量计：35000×1.43=50050m3/d=0.579m3/s 3. 设计计算 ①加氯量计算 每日加氯量为：

qq0Q120.579600.31kgd25.01kg/h

②加氯设备

液氯由真空转子加氯机加入，加氯机设计两台，采用一用一备，每小时加氯量为25.01 kg/L 设计中采用ZJ-1型转子加氯机,加注量达5~45kg/h。 加氯间尺寸设计为L×B=10×10m ③平流式消毒接触池

本设计采用两个平流式消毒接触池， 1）消毒接触池容积：

VQT0.57930601042m3 2）消毒接触表面积，取有效水深为3m：

AVh347m2

A

A'174m2

3）消毒池池长：L'A'B

单个消毒池面积

式中 L’----消毒池池长廊道总长(m)；

B----消毒接触池廊道单宽(m)；设计中取B=3m

L'A'B58m

消毒接触池采用5道，消毒接触池长： LL'/558/511.6m

校核长宽比：L'B320，符合要求 4）池高 Hh1h20.33.03.3m

式中 h1----超高(m)，一般采用0.3m； h2----有效水深(m)。 5）进水管

消毒接触池的进水管管径D=900mm，v=0.96m/s，1000i=1.1

2.3污泥处理系统

2.3.1集泥井

（1）集泥井容积的计算：

根据上面计算，SBR反应池的排泥687.6m3/d.

考虑构筑物构筑物的每日排泥量687.6m3，需在2h内抽完，集泥井容积为污泥泵提升流量的10min体积，v

687.6

57.3m3

260/10

（2）集泥井的尺寸计算

设有效泥深为5m，则平面尺寸L*B=4m*3m，集泥井为地下式，池顶加盖，有潜污泵抽送污泥，池底标高为-5.5m，最高泥位为-0.5m。 （3）污泥提升泵的选择

选择GMP型自吸式离心泵，流量180m3/h,扬程17.5。

2.3.2污泥浓缩池

采用间歇式重力浓缩池，2座 （1）设计说明

运行周期22h，其中进泥2h，浓缩15h，排水和排泥3h，贮泥2h。 污泥含水率P1＝99.2％，每座污泥总流量Q=568.9m3/d (2)设计计算

vv0c0/c568.9(199.2%)/(197.5%)182m3/d

则浓缩池体积不小于182+568.9≈750m3 工艺构造尺寸：

设计污泥浓缩池2座，每个不小于375m3，设计平面尺寸为9*9，浓缩池上部高度为5m，有效泥深4m，浓缩池下部为锥形，下部尺寸为1*1，锥斗髙为4m

，1

222m3。污泥浓缩池总容积为9*9*5+195=600m3＞375m3满足3要求。

（3）排水和排泥

排水：浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管道进入调节池，浓缩池设四根排水管于池壁，管径dn100mm，于浓缩池最高水位处设置一根，向下每隔1m，0.6m，0.4m处设置一根，下面三根安装蝶阀。

排泥：浓缩后污泥泵抽送污泥贮柜。污泥泵抽升流量182/3=62m3/h,浓缩池最低泥位-0.5m，最高5.5m,则污泥泵所需扬程6m。 （4）设备选择

直径9m重力浓缩池两座，池深5 m，配D9000污泥浓缩机各一台，间歇运行。浓缩机不考虑整机备用，而是备用可能会损坏的关键部件。

2.3.3污泥贮柜

浓缩后需排出污泥182m3/d，则污泥贮柜的体积大于182m3，设直径7m，高度5m，则贮



泥有效体积v=725192.3m3，可满足污泥贮存要求。

4

2.3.4污泥脱水机房

(1)污泥产量

经过浓缩处理后，产生含水率为97.5%的干污泥182m3/d。 (2)污泥脱水机

根据所需污泥处理量，选用DYQ300型带式压滤机一台，购买两台，使用一台，备用一台。该脱水机参数：处理量22m3/h,滤带有效宽度3000mm，滤带运行速度0.5-4.0，主机功率1.5kw，外形尺寸6.4*3.5*2，设备质量6500kg。 (3)干污泥饼体积v 设泥饼的含水率为75%

vv0(c0/c)182(197.5%)/(175%)18.2m3 (4)机房尺寸

L*B*H=15m*5m*5m

2.4 污水处理厂平面布置与高程布置

2.4.1平面布置

(1)根据前面的设计计算可以确定各处理构筑物的几何尺寸。 中格栅 L*B*H=2.65m*1.38m*0.95m

提升泵

细格栅 L*B*H=5.95m*1.78m*1.1m

沉砂池 总长度7.5m，总高度1.94m，池总宽度为2m，两格沉砂池，每格设置2个沉沙斗，设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面倾角为600，斗高h3’=0.7m，沉砂斗上口宽为1.31m，沉砂斗高度为0.84m

计量堰 W=0.30m，B=1.350m，A=1.377m，C=0.60m, D=0.84m, 2/3A=0.918m。

SBR反应池 每个曝气池长45m，宽25m，深5m，超高0.5m，有效体积5625m3，4个反。

消毒池 L*B*H=11.6m*15m*3.3m

集泥井 有效泥深为5m，则平面尺寸L*B=4m*3m

污泥浓缩池 污泥浓缩池2座，每个不小于375m3，设计平面尺寸为9*9，浓缩池上部高度为5m，有效泥深4m，浓缩池下部为锥形，下部尺寸为1*1，锥斗髙为4m，

污泥贮柜 设直径7m，高度5m，

污泥脱水泵房 L*B*H=15m*5m*5m

2.4.2水头损失计算

计算厂区内污水在处理流程中的水头损失，选最长的流程计算， 结果见下表：

管线设有闸阀，进口和出口， 90º弯头.等径丁字管，局部阻力系数分别为0.06，1.0，。

v21.0，1.05，局部阻力损失用公式h计算

2g

2.4.3 高程确定

1.设计水面标高

根据设计资料，总排水口河底标高150.09m，最高洪峰水位151.03m。

而污水厂厂内的自然地面标高153.12m，高于最高洪峰水位2.09m。污水经提升泵后自流排出，由于不设污水厂终点泵站，从而布置高程时，确保接触池的水面标高大于0.8m。

2.各处理构筑物的高程确定 各构筑物标高参照附图高程图。

参考文献：

[1]《排水工程》下册（第四版），张自杰.北京：中国建筑工业出版社，1999

[2]《室外排水设计规范》GB50014-2006，上海市建设和交通委员会主编.北京：中国计划出版社，2006

[3]《给水排水设计手册》第5册（城市排水），北京市市政设计院主编.北京：中国建筑工业出版社，1985

[4]《水处理构筑物设计计算》，尹士君、李亚峰.北京：化学工业出版社，2004.3 [5]《给水排水工程专业工艺设计》，南国英、张志刚.北京：化学工业出版社，2004.7 [6] 姜乃昌主编.水泵及水泵站.第四版.北京：中国建筑工业出版社，1998

目录

1 设计说明书 .............................................................................................................................................................. 2 1.1 工程概况 ........................................................................................................................................................... 2

1.1.1设计依据 ................................................................................................................................................... 2 1.1.2设计规模 ................................................................................................................................................... 2 1.1.3设计水质 ................................................................................................................................................... 2 1.2 污水处理厂工业设计 ....................................................................................................................................... 2 1.2.1工业流程选择与布置 ............................................................................................................................... 2 1.2.2处理构筑物设计 ....................................................................................................................................... 3 1.2.3 污泥处理设计 .......................................................................................................................................... 7 1.2.4 污水处理厂的总体布置 .......................................................................................................................... 7

2 设计计算书 .............................................................................................................................................................. 9 2.1 水量计算 ........................................................................................................................................................... 9 2.2 处理构筑物设计计算 ....................................................................................................................................... 9

2.2.1 格栅 .......................................................................................................................................................... 9 2.2.1.1泵前中格栅 ..........................................................................................................................................................9 2.2.1.2泵后细格栅 ........................................................................................................................................................ 10 2.2.2提升泵房设计计算 ................................................................................................................................. 11 2.2.3沉砂池 ..................................................................................................................................................... 11 2.2.3.1设计参数 ............................................................................................................................................................ 11 2.2.3.2设计计算 ............................................................................................................................................................ 12 2.2.4.1计量堰尺寸设计 ................................................................................................................................................ 13 2.2.4.2上游设计 ............................................................................................................................................................ 13 2.2.4.3下游设计 ............................................................................................................................................................ 13 2.2.5 SBR反应池 ............................................................................................................................................. 13 2.2.5.1运行周期 ............................................................................................................................................................ 14 2.2.5.2曝气池体积V ..................................................................................................................................................... 14 2.2.5.3复核滗水高度h1 ............................................................................................................................................... 15 2.2.5.4复核污泥负荷 .................................................................................................................................................... 15 2.2.5.5剩余污泥产量 .................................................................................................................................................... 15

2.2.5.6复核出水BOD5 .............................................................................................................................................. 16 2.2.5.7复核出水NH3-N ................................................................................................................................................. 16 2.2.5.8设计需氧量 ........................................................................................................................................................ 17 2.2.5.9标准需氧量 ........................................................................................................................................................ 18 2.2.5.10曝气池的布置 .................................................................................................................................................. 19 2.2.5.11鼓风曝气设施 .................................................................................................................................................. 19

2.2.6消毒池 ..................................................................................................................................................... 20 2.3污泥处理系统 ................................................................................................................................................. 21 2.3.1集泥井 ..................................................................................................................................................... 21 2.3.2污泥浓缩池 ............................................................................................................................................. 22 2.3.3污泥贮柜 ................................................................................................................................................. 23

2.3.4污泥脱水机房 ......................................................................................................................................... 23

2.4 污水处理厂平面布置与高程布置 ................................................................................................................. 23

2.4.1平面布置 ................................................................................................................................................. 23 2.4.2水头损失计算 ......................................................................................................................................... 24 2.4.3 高程确定 ................................................................................................................................................ 25