10000立方天小城镇生活污水处理工程设

1. 设计概述

1.1设计依据及设计任务 1.2设计排水水质去除率 2. 城市污水处理方案的确定

2.1确定污水处理方式的原则 2.2污水处理工艺的简介 2.3污水处理工艺流程示意图 2.4 主要构筑物的选择 3. 污水处理系统的设计

3.1进水观察井 3.2格栅

3.3曝气沉砂池设计 3.4 初次沉淀池的设计 3.5 A/O工艺的设计 3.6 二沉池的设计 3.7 紫外线消毒 4. 污水处理厂的布置

4.1污水处理厂平面布置 5.2 污水处理厂高程布置

2 2 3 4 4 5 5 5 8 8 9 11 14 17 22 26 28 28 31

目录

1. 设计概述

1.1设计依据及设计任务 ⏹

设计题目：

10000立方/天小城镇生活污水处理工程设计 ⏹

设计目的

✧ 掌握基本的设计步骤 ✧ 掌握水污染控制工程设计技巧

✧ 掌握小城镇生活污水处理的基本工艺流程 ✧ 掌握水污染工程设计计算方法 ✧ 熟悉环境工程制图标准及规范 ⏹

设计（研究）内容和要求：

● 完成一套完整的设计计算说明书。要求如下：✧ 各构筑物的尺寸，利于施工 ✧ 各设备的参数，利于选型 ✧ 各管道参数，利于安装 ✧ 各控制节点的排布，利于管理 ✧ 各环节的水头损失，利于节能 ● 设计图集

✧ 平面布置图 ✧ 高程图

✧ 主要构筑物结构图

✧ 设备一栏表 ✧ 材料一栏表 ⏹

设计原始资料：

✧ 小城镇生活污水量是10000立方/天，水量变化系数取1.3。

✧ 出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级A 标准，即：

COD Cr ≤50mg /L ，SS ≤10mg /L ，BOD 5≤10mg /L

TN ≤15mg /L ，NH 4-N ≤8mg /L ，TP ≤0. 5mg /L

✧ 设计条件

✓ 日均待处理污水量：Q v =10000m 3/d ✓ 进水水质：

COD Cr ≤300mg /L ，SS ≤200mg /L ，BOD 5≤220mg /L NH 4-N ≤30mg /L ，TP ≤10mg /L

1.2设计排水水质去除率

✧ 城市污水经处理后，就近排入水体。污水处理厂出水水质参考《城镇污水处理厂污

染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B 标准，并尽量争取提高出水水质，因此确定本污水厂出水水质控制为：

COD Cr ≤50mg /L ，SS ≤10mg /L ，BOD 5≤10mg /L NH 4-N ≤8mg /L ，TP ≤0. 5mg /L

✧ 结合排放水要求和出水水质，计算去除率，如表1所示：

E =

式中：

C 0-C e

⨯100%C 0

——进水物质浓度；——出水物质浓度

表1 水质去除率计算

2. 城市污水处理方案的确定 2.1确定污水处理方式的原则

影响物水处理方式与处理的相关状况如; 处理水量、排放标准、原水水质、建设投资、运行成本、处理效果及稳定性，工程应用状况、维护管理是否简单方便以及能否与深度处理组合等因素相关。具体污水方式确定的原则，见表2。

表2 污水处理方式的原则

2.2污水处理工艺的简介

根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论确定污水及污泥处理应达准，根据以上的分析和综合，并且结合当地的经济状况，故本设计所选择的工艺为A/O工艺。

A/O工艺特点：反硝化产生碱度补充硝化反应之需，可以补偿硝化反应碱度的50%左右；可以利用污水中有机碳源；反硝化菌对碳源利用更加广泛，及包括难降解的有机物；可以有效控制污泥膨胀；工艺流程简单，基建费用和运行费用较低，脱氮率在70%左右但出水中仍有部分硝酸盐，在二次沉淀池终会造成反硝化反应污泥上浮。 2.3污水处理工艺流程示意图

2.4 主要构筑物的选择 2.4.1 污水处理构筑物的选择 ●

格栅

格栅主要是为了截留较大的悬浮物及漂浮物，减轻后续处理构筑物的处理负荷。清除截留污物的方法有两种：人工清除和机械清除。大型污水处理厂，一般用机械清除截留物。

本设计确定采用两道格栅，50mm 的粗格栅和10mm 的细格栅。 ●

进水观察井

进水观察井于厂区进水管和粗格栅间之间。 ●

污水泵房

根据污水处理规模及相关情况选泵；污水泵站建设根据泵站规模大小、地质水文条件、地形及施工方案、管理水平、环境要求等。

本工程设计确定采用与粗格栅合建的潜水泵房。 ●

沉砂池

沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。

A. 竖流沉砂池排砂方便，效果好，构造简单工作稳定。池深大，施工困难，造价较高，

对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。 B. 平流沉砂池沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于

施工，便于管理。占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。

C. 曝气沉砂池克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调

节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加，并对污水进行预曝气，提高水中溶解氧。

D. 旋流沉砂池（钟式沉砂池）占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂效果最好，

同时由于采用离心力沉砂，不会破坏水中的溶解氧水平（厌氧环境）。气提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂。 基于以上四种沉砂池的比较，本工程设计确定采用曝气沉砂池。 ●

沉淀池

由于本设计主要构筑物采用A/O工艺，可设初次和二次沉淀池，初沉池设在沉砂池后

面，生物处理构筑物前面；二沉池设在生物处理构筑物的后面，用于去除活性污泥或腐殖污泥。沉淀池有平流沉淀池、辐流沉淀池、竖流沉淀池、斜板（管）沉淀池。

综合比较，四种沉淀池的优缺点，结合本设计的具体资料要求，本设计二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。 ●

A/O池

本设计结合设计初始数据和经济情况及污水厂所在地气候条件，采用A/O型工艺。 ●

消毒

污水处理厂一般消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、紫外线消毒和臭氧消毒等四种，比较其优缺点本设计采用紫外线消毒。 ●

化学除磷加药

本设计考虑到初始数据中，除磷效率高达95%，为达到稳定的符合标准的出水水质，在初沉池采用化学药剂进行除磷。

3. 污水处理系统的设计 3.1进水观察井

污水处理若出现故障时，为了维修故障构筑物，保护所有构筑物，在进入格栅井前设置进水观察井。

a) 进水观察井的作用：

汇集各种来水并改变进水方向，确保进水的稳定性。 b) 进水观察井前设跨越管，跨越管的作用：

当污水厂出现故障或维修时，可使污水直接排入水体，跨越管的管径比进水管要略大，取为1400mm

c) 进水观察井设计要求如下:

设在污水处理前，在具体构筑物粗格栅、集水池前；形式为圆形、矩形或梯形；井底高程不得高于最低来水管管底，水面不得淹没来水官管顶。 d) 考虑施工方便以及水力条件具体设计要求：

进水观察井尺寸取2⨯4m 、井深4m 、井内水深1. 2m ；

进水观察井井底标高为-4. 000m （设地面高标为0. 000m ），进水观察井水面标高为-2. 000m ，

超越管位于进水管顶0. 5m 处，即超越管管底标高为-2. 000m 。

采用ZMQF 型明杆式铸铁方井门：尺寸为L ⨯D =2⨯4m ，重量为225kg 。 启闭机的选择

根据启闭力在《给水排水手册》第11册P705-706上查得采用XLQ-5型启闭机。

e) 污水厂进水管设计 ● 设计依据：

✓ 进水流速在0. 9~1. 1m /s ； ✓ 进水管管材为钢筋混凝土管； ✓ 进水管按非满流设计，n =0. 014。 ● 设计计算

✓ 取进水管径为D =1200mm ，流速v =1. 00m /s ，设计坡度I =0. 5%。 ✓ 已知最大日污水量Q max =10000m 3/d ⨯1. 3=0. 150m 3/s ； ✓ 初定充满度

h

=0. 75，则有效水深h =1200⨯0. 75=900mm ； D

✓ 已知管内底标高为-3. 700m ，则水面标高为：-2. 800m ； ✓ 管顶标高为：-3. 7+1. 2=-2. 500m ； ✓ 进水管水面距地面距离：-2. 800m 。 3.2格栅 ●

设计要求

a) 污水处理系统前格栅条间隙应符合：人工清除25~40mm ; 机械清除16-25mm ; 最大间

隙40mm 。

b) 水泵前格栅间隙不大于25mm , 污水处理前可不再设置格栅； c) 粗格栅间隙一般采用 50~150mm , 细格栅采用3~10mm ;

d) 过栅流速一般采用0. 6~1. 0m /s ；格栅前渠道水流速度一般采用0. 4~0. 9m /s ； e) 格栅倾角一般采用45︒~75︒； f)

通过格栅的水头损失一般采用 0. 08~0. 15m /s ；

g) 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0. 7m ；

h) 工作台正面过道宽度：人工清除，不小于1. 2m ；机械清除，不小于1. 5m ； i) j)

机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其它保护设备的措施； 格栅间应安设调运设备，以进行检修、栅渣的日常清除。

3.2.1 格栅的设计 ◆ 格栅设计参数：

✓ 栅前流速：v 栅前=0. 9m /s ✓ 过栅流速：v =1. 0m /s ； ✓ 格栅间隙：b =20mm ； ✓ 栅条宽度:S =10mm =0. 01m ； ✓ 格栅安装倾角:α=60︒；

✓ 每1000立方污水的单位栅渣量：W 1=0. 03m 3 ◆ 格栅的设计计算

✓ 栅前水深 ：

h =

12Q max

⋅=0. 29m ； 2栅前

✓ 栅条间隙数n ：

Q ⋅(sin α)n =max

b ⋅h ⋅v

1/2

0. 150⨯(sin60) 1/2=≈24个

0. 02⨯0. 29⨯1

✓ 栅槽宽度B

B =S ⋅(n -1) +bn =0. 01⨯(n -1) +0. 02⨯24=0. 7m

◆ 格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度 L 1

设进水渠宽B 1=0. 55m ，渐宽部分展开角α1=20︒，则此进水渠道内的流速为

v 1=0. 91m /s ，即：L 1=

B -B 1

=0. 23m

2tan 20︒

◆ 格栅与提升泵房连接处渐窄部分长度：

L 2=

◆ 格栅的过栅水头损失：

L 1

=0. 12m 2

设栅条断面为锐边矩形断面，则k =3, β=2. 42：

12⎛S ⎫v ⎛10⎫

h 1=β⋅ ⎪⋅⋅sin α⋅k =2. 42⨯ ⎪⨯⨯sin 60︒⨯3=0. 127m

b 2g 202⨯9. 81⎝⎭⎝⎭

◆ 栅前槽总高度：

设栅前渠道超高h 2=0. 3m ，则栅前槽高：

4

3

2

43

H 1=h +h 2=0. 29+0. 3=0. 59m

◆ 栅后槽总高度：

设栅前渠道超高h 2=0. 3m ，则栅前槽高：

H =h +h 1+h 2=0. 29+0. 127+0. 3=0. 72m

◆ 栅槽总长度

L =L 1+L 2+0. 5+1. 0+

◆ 每日栅渣量

H 10. 59

=0. 23+0. 12+0. 5+1. 0+=2. 19m tan αtan 60︒

W =Q max ⋅W 1⋅

故采用机械清渣。 3.3曝气沉砂池设计 3.3.1曝气沉砂池参数 ✓ 设计流量的确定：

8640086400=0. 150⨯0. 03⨯=0. 3>0.2m 3/d

K 总⨯10001. 3⨯1000

当污水自流入池时，应按最大设计流量计算；当污水用水泵抽升入池时，按工作水泵的最大组合流量计算；合流制处理系统，按降雨时的设计流量计算； ✓ 设计流量时的水平流速：

最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。这样的流速范围，可基本保证无机颗粒能沉掉，而有机物不能下沉；

✓ 最大设计流量时，污水在池内的停留时间一般为1-3min ； ✓ 设计有效水深一般采用2-3m ，宽深比为1-2；

✓ 1m3污水曝气量为0.2m3空气，长宽比可达5，大于5要设挡板。 ✓ 沉砂池超高不宜小于0.3m 。 3.3.2曝气沉砂池计算

✓ 池子总有效容积V （设t =3min ）：

V =Q max ⋅t ⋅60=0. 150⨯3⨯60=27m 3

✓ 水流断面积A(设v 1=0. 06) ：

A =

Q max v =0. 150

=2. 5m 2 10. 06

✓ 池总宽度B （设h 2=1m ）：

B =

A

h =2. 5÷1=2. 5m 2

✓ 每格池子宽度b （设n =2格）：

b =

B

n

=2. 5÷2=1. 25 b ：h 2=1. 25:1=1. 25

宽深比介于1.0～1.5之间，符合规定。 ✓ 池长L ：

L =

2

V 27==10. 8m A 2. 5

3

✓ 每小时所需空气量q （设d =0. 2m /m ）：

q =d ⋅Q max ⋅3600=0. 2⨯0. 15⨯3600=108m 3/h

✓ 沉砂斗所需容积V 砂斗，设T =2d , X =30, 则：

V 砂斗=

Q max ⋅X ⋅T ⨯864000. 15⨯30⨯2⨯864003

==0. 60m 66

K Z ⨯101. 3⨯10

✓ 每个沉砂斗容积V 单个砂斗，设每一分格有2个沉砂斗，则

V 单个砂斗=

✓ 沉砂斗各部分尺寸

0. 60

=0. 15m 3 2⨯2

'

设斗底宽a 1=0. 5m ，斗壁与水平面的倾角为55度，斗高h 3 =0. 35m ，沉砂斗上口宽：

'

2h 32⨯0. 35a =+a 1=+0. 5=0. 99m

tan 55︒tan 55︒

沉砂斗容积：

V 单个砂斗

h 3' 2=(2a 2+2aa 1+2a 1) 60. 35=(2⨯0. 992+2⨯0. 99⨯0. 5+2⨯0. 52)

6=0. 2m 3

✓ 沉砂室高度h 3，采用重力排砂，设池底坡度为i =0. 06，坡向砂斗，则：

h 3=h 3' +il 2=h 3' +0. 06

L -a -B 10. 8-0. 99-2. 5

=0. 35+0. 06⨯=0. 57m 22

✓ 池总高度H ，设超高h 1=0. 3m ，则：

H =h 1+h 2+h 3=0. 3+1+0. 57=1. 87m

✓ 验算最小流速v min 在最小流量时，只用1格工作（n 1=1）：

v min =

Q min 0. 7⨯0. 15

==0. 042m /s

n 1A min 1⨯2. 5

✓ 尺寸大小：L ⨯B ⨯H =10. 8m ⨯2. 5m ⨯1. 87m

✓ 曝气设备计算：

干管直径：D 干管=

4q 4⨯108

==110mm πv 速3600⨯π⨯3

由《给水排水设计手册》知曝气方式分为穿孔管曝气，干管管径110mm, 竖管和横支管管径均为80㎜，横支管上装有12DN13小支管向下交叉打孔Φ5，孔距50㎜。 ✓ 鼓风机的选择：由《给水排水设计手册》查并选T30型轴流通风机2台（一用一备） 3.4 初次沉淀池的设计

在本次设计中为了提高沉淀效率，节约土地资源，降低筹建成本，采用机械刮泥吸泥机的辐流沉淀池，进出水采用中心进水，周边出水，以获得较高的容积利用率和较好的沉淀效果。

3.4.1 设计参数

✓ 沉淀池的直径一般不小于10m ，当直径小于20m 时，可采用多斗排泥；当直径大于20m

时，应采用机械排泥；

✓ 沉淀池有效水深大于3m ，池子直径与有效水深比值不小于6；. ✓ 池子超高至少应采用0. 3m ； ✓ 池底坡度不小于0.05；

32

✓ 表面负荷取0. 5~1. 5m /(m ⋅h ) ，沉淀效率40%~60%；

✓ 池子直径一般大于10m ，有效水深大于3m ； ✓ 池底坡度一般采用0. 05~0. 08；

✓ 排泥管设于池底，管径大于200mm ，管内流速大于0. 4m /s ，排泥静水压力

1. 2~2. 0m ，排泥时间大于10min 。

3.4.2 设计计算

✓ 沉淀部分水面面积F ：

'

设沉淀池个数n =1，表面负荷q ' =1. 5m 3/(m 2⋅h ) ，

F ' =

Q max 416. 6⨯1. 3nq

'

=1⨯1. 5=361. 1m 2

✓ 池子直径D ：

D =

4F '

⨯361. 1

π

=

4π

=21. 45m (取D =22m )

✓ 实际水面面积F ：

F =

πD 2

π⨯232

4

=

4

=380. 1m 2

✓ 实际表面负荷q ：

q =

Q max nF =416. 6

1⨯380. 1

=1. 10m 3/(m 2⋅h ) ✓ 校核堰口负荷q '

1：

q ' max

1=

Q 2⨯3. 6π⨯22

=0. 84L /(s ⋅m )

h 2=q ⋅t =1. 1⨯2. 5=2. 75m

✓ 沉淀池部分有效容积V ：

2

V =

πD 4

⋅h 2=

π⨯222

4

⨯2. 75=1045. 36m 3

✓ 沉淀池坡底落差 h 4（取池底坡度i =0. 05）：

设污泥斗下半径r 2=1m ，上半径r 1=2m ，则

h =i ⨯⎛ D ⎝2-r ⎫⎛22⎫

41⎪⎭=0. 05⨯ ⎝2-2⎪⎭

=0. 45m

✓ 污泥斗高度h 5：

h 5=(r1-r 2) ⋅tan α=(2-1) ⨯tan 600=1. 73m

✓ 污泥斗容积V 1

V 1=

πh 5

3

(r

21

+r 1r 2+r 22)=

π⨯1. 73

3

⨯(22+2⨯1+12) =12.7m 3

✓ 污泥斗圆锥体以上部分污泥容积V 2为：

V 2=

πh 4

4

⨯(R 2+Rr 1+r 12)=

3. 14⨯0. 45

⨯(112+11⨯2+22) =69. 3m 3 3

✓ 共可储存污泥的体积V 污泥为：

V 污泥=V 1+V 2=12. 7+69. 3=82m 3

✓ 沉淀池总高度H :

设超高h 1=0. 3m ，缓冲度高度h 3=0. 5m ，则

H =h 1+h 2+h 3+h 4+h 5=0. 3+2. 75+0. 5+0. 45+1. 73=5. 73m

3.4.3 化学除磷加药量计算：

进水TP =10mg /L ，出水TP =0. 5mg /L ，则每升污水的总磷去除量为9. 5mg /L 。P 负荷为：

P 总=10mg /L ⨯10000m 3/d =100kg /d

设计采用三氯化铝AlCl 3，其有效成分为6%（60g /kg (AlCl 3)）, 密度为1. 3kg /L 。采用投加系数为β=1. 5。

) ⨯100=130kg (Al )/d 设计Al 的投加量为：1. 5⨯(27/31

折算需要药剂量为：

130⨯1000g /d

=2167kg (AlCl 3)/d

50g /kg

折算需要体积量为：2167/1. 3=1667L (AlCl 3) /d

3.5 A/O工艺的设计 3.5.1 A/O工艺

依据本设计进水水质和出水水质的要求；本设计采用厌氧/好氧活性污泥生物脱氮工艺A/O工艺。 3.5.2 A/O工艺流程

本A/O工艺由前段厌氧池和后段生物接触氧化池串联组成，在A/O工艺系统中, 反硝化反应器在前；BOD 去除、硝化两项反应的综合反应在后。反硝化反应时以原污水中的有机物为碳源， 硝化反应器内有大量硝酸盐的消化液回流到反硝化反应器，进行反硝化脱氮反应。好氧段采用生物接触氧化工艺，好氧段的出水经沉淀处理后进入生物活性碳吸附氧化工段，废水中的有机物被吸附在活性炭表面和小孔中，活性炭表面和小孔中生活着无数微生物将吸附的有机物不断氧化分解，使废水进一步得到净化。 3.5.3 结构特点

A/O工艺由厌氧和好氧两段组成，两段可以分建也可以合建，合建要求两段挡板隔开；厌氧段水力停留时间0. 5~1h ，溶解氧小于0. 5mg /L ，同时加强搅拌混合，防止污泥沉积，应设置搅拌器或水下推动器。好氧段结构和普通活性污泥法相同，要保证溶解氧1~2mg /L , 水力停留时间2. 5~6h 。 3.5.4 A/O工艺设计规定：

✓ 污泥负荷率：N δ/[kgBOD 5/(kgMLSS ⋅d ) ]在0-0.18之间； ✓ 总氮负荷：[kgTN /(kgMLSS ⋅d )]小于等于0.05； ✓ 污泥龄d ：大于10h ；

✓ 混合液回流比R N 在：50-100%； ✓ 污泥回流比R ：50-100%；

✓ 污泥浓度X /(mg /L ) ) ：3000~5000(≥3000) ；

✓ 溶解氧DO /(mg /L ) ：A 段低于0. 5mg /L , O段介于1~2mg /L ； ✓ 温度/︒C : 20-30； ✓ 反硝化池：

S -BOD 5

≥4。 -

NO x -N

3.5.5 A/O工艺的相关计算 3.5.5.1设计参数计算

✓ BOD 污泥负荷：N δ=0. 15✓ 污泥指数：SVI =150

kgBOD kgBOD 55

kgMLSS ⋅d kgMLSS ⋅d

106106⋅r (r =1) =⨯1≈6600mg /L ✓ 回流污泥浓度 ：X r =SVI 150

✓ 曝气池内混合液污泥浓度MLSS ： X =

R 1

⨯X r =⨯6600=3300mg /L 1+R 1+1

✓ 混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS:X MVS =0. 63 ✓ TN 去除率：ηN =

TN 0-TN δ30-8

==73. 3%

TN 030

✓ 内回流比：R 内=✓

ηTN

=275%

1-ηTN

f =

MLVSS

=0. 63

MLSS

3.5.5.1好氧池设计计算 ●

硝化菌最大比增长速率，设温度T =25︒C ：

μN , max =0. 47exp [0. 098(T -15) ]=0. 47e 0. 098⨯(25-15) =1. 25d -1

●

硝化菌比增长速率，取K N =1. 0mg /L ：

μN =μN , max ⋅

N 8

=1. 25⨯=1. 11d -1

K N +N 1+8

● ●

最小泥龄：θc m =1/μN , max =0. 8d 设计污泥龄, 取D F =2：

θc d =D F ⋅θc m =2⨯1. 11=2. 22d

●

含碳有机物去除速率，取Y 0=0. 48：

q O BS =1/θc d ⋅Y 0=0. 93gCOD /(gMLVSS ⋅d )

●

好氧池水力停留时间t ，取X =3000mg /L ：

t =

●

好氧池容积：

S 0-S 1300-50

==0. 14d =3. 4h

q OBS ⋅X ⋅X MVS 0. 93⨯3000⨯0. 63

V =Q V ⋅t =10000⨯0. 14=1400m 3

●

有机负荷

⎛F

⎝M ⎫⎪: ⎭

kgBOD F 10000⨯2205

==0. 83 M 1400⨯3000⨯0. 63kgMLVSS ⋅d

●

好氧池生物硝化产生NO 3-N 的总量TKN OX ：

设污水TKN 由于同化作用去除百分数为10%，则由于微生物同化从剩余污排除去除TN 为30⨯10%=3mg /L 。

TKN O X =30-8-3=19mg /L

●

好氧池平均硝化速率SNR 为：

S NR =

10000⨯19

=0. 072gNH 3+-N /(gMLVSS ⋅d )

1400⨯3000⨯0. 63

3.5.5.2厌氧池设计计算

被硝化的NH 4-N 为19mg /L ，需要反硝化的NO 3-N 也即为19mg /L ，则去除

NH 4-N 的量为190kg /d 。

●

反硝化速率，取负荷F /M =0. 2gBOD 5/(gMLVSS ⋅d )：

S DNR 1=0. 3

F

+0. 029=0. 3⨯0. 2+0. 029≈0. 09 M

则15︒C 时，取温度系数θ=1. 05，反硝化速率为：

q D , T =q D , 20⋅θT -20=0. 09⨯1. 0515-20=0. 071gNO 3-N /(gMLVSS ⋅d )

●

高峰负荷时，设峰值系数为P F =1. 2厌氧池MLVSS 总量：

W =190P F /q D , T =190⨯1. 2/0. 071=3211. 3kgVSS

●

厌氧池容积为：

V AN =W /Xf =3211. 3⨯1000/(3000⨯0. 63)≈1700m 3

●

厌氧池平均水力停留时间：

t =V AN /Q v =1700/10000=0. 17d =4. 1h

高峰流量时：t 高峰=t /P F =4. 1/1. 2=3. 4h

系统总设计泥龄=好氧池泥龄+厌氧池泥龄=2. 22+2. 22⨯●

污泥回流比：

1700

=4. 92d 1400

R =

●

好氧池混合液内回流比I ：

X 3300

==100%

X r -X 6600-3300

已计算得好氧池硝化的氨氮为19mg /L ，最终出水氨氮为8mg /L ，则反硝化率为

f NO 3=

又f NO 3=●

19-8

=57. 9% 19

R +I

, 故I =37. 5%

R +I +1

厌氧池搅拌功率：

设厌氧池单位容积搅拌功率为10W /m ，搅拌机输入功率应大于17KW 。

3

● 需氧量计算：

⨯(220-10) /1000=2100kg /d ； 平均流量时BOD 5去除量=10000

NH 4-N 去除量=10000⨯19÷1000=190kg/d

设每除1kgBOD 5需要1. 1kg 氧气，每除去1gNH 4-N 需要2. 9gBOD 5，故： 碳氧化硝化需氧量=1. 1⨯2100+4. 6⨯190=3184kgO 2/d

BOD 5作碳源反硝化减少氧需量=2. 9⨯19⨯10000÷1000=551kg /d 实际需氧量=3184-551=2633

kg /d 3.5.5.3A/O池主要尺寸计算 ✧ 好氧反应池：

总容积V 3

O 段=1400m 设计反应池为2组。

◆ 设有效水深h 1=3. 5m ，单组池的有效面积：

S V O 段1=

2⋅h =

1400

2⨯3. 5

=200m 2

1

◆ 采用2廊道式廊道宽b 1=5m 反应池长度：

L S 11=

2b =4002⨯5

=40m ◆ 校核：

b 1h =1. 4介于1~2之间，满足要求；L 1=405

=8介于5~10之间，满足要求。1b 1◆ 取超高为1m ，则好氧反应池的总高度：

H 1=3. 5+1=4. 5m

✧ 厌氧反应池

总容积V A 段=1700m 3

设计反应池为2组。

◆ 有效水深h 2=4m 单池的有效面积：

S 2=

V A 段2⋅h

=

1700

=212. 5m 2 2⨯4

◆ 长度与好氧池的宽度相同为L 2=10m ，则厌氧池宽：

B 2=

212. 5

=21. 25m (取22m ) 10

◆ 取超高为1m ，则厌氧反应池的总高度：

H 2=4+1=5m

3.6 二沉池的设计

在本次设计中为了提高沉淀效率，节约土地资源，降低筹建成本，采用机械刮泥吸泥机的辐流沉淀池，进出水采用中心进水，周边出水，以获得较高的容积利用率和较好的沉淀效果。

3.6.1设计要求及参数

✓ 沉淀池的直径一般不小于 10m ，当直径小于20m 时，可采用多斗排泥；当直径大于

20m 时，应采用机械排泥；

✓ 沉淀池有效水深大于3m ，池子直径与有效水深比值不小于6；. ✓ 池子超高至少应采用0. 3m ； ✓ 池底坡度不小于0.05；

✓ 表面负荷取0. 5~1. 5m /m h ，沉淀效率40~60%； ✓ 池子直径一般大于10m ，有效水深大于 3m ； ✓ 池底坡度一般采用0. 05~0. 08；

✓ 排泥管设于池底，管径大于200mm ，管内流速大于0. 4m /s ，排泥静水压力1. 2~2. 0m ，

排泥时间大于10min 。 3.6.2设计计算

3

2

设计选用1座辐流式沉淀池。 3.6.2.1主要尺寸设计计算 ✓ 沉淀部分水面面积F ：

设沉淀池个数n =2，固体负荷率q s =130kg /(m 2⋅h ) ，混合污泥浓度为X =3kg /m 3，

'

'

污泥回流比R =100%, 则

F ' =

(1+R ) Q max X (1+100) ⨯416. 6⨯1. 3nq '

=⨯3=631. 2

s

2⨯1302m

✓ 池子直径D ：

D =

4F '

4⨯631. 2

π

=

π

=28. 3m (取D =30m )

✓ 实际水面面积F ：

F =

πD 2

π⨯302

4

=

4

=706. 9m 2

✓ 实际表面负荷q ：

q =

Q v nF =416. 6

1⨯706. 9

=0. 58m 3/(m 2⋅h ) ✓ 校核堰口负荷q '

1：

q ' 1=

Q max

2⨯3. 6π⨯30

=0. 80L /(s ⋅m )

✓ 沉淀部分有效水深h 2（设t =2. 5h ）：

h 2=q ⋅t =0. 80⨯2. 5=2m

✓ 沉淀池部分有效容积V ：

V =

πD 2

4

⋅h π⨯302

32=

4

⨯2=1413. 7m

✓ 沉淀池坡底落差 h 4（取池底坡度i =0. 05）：

⎛D ⎫⎛30⎫

h 4=i ⨯ ⎝2-2⎪⎭=0. 05⨯ ⎝2-2⎪⎭

=0. 65m

✓ 沉淀池周边水深H 0:

设缓冲度高度h 3=0. 5m ，刮泥板高度h 5=0. 5m ，则

H 0=h 2+h 3+h 5=2+0. 5+0. 5=3m

D /H 0=10，符合规定。

✓ 沉淀池总高度H :

设超高h 1=0. 3m ，缓冲度高度h 3=0. 5m ，则

H =H 0+h 1+h 4=3+0. 3+0. 65=3. 95m

3.6.2.1进水系统设计计算 ✧ 进水管的计算

单池设计污水流量

Q 10000m 3/d

单=2

=5000m 3/d =208. 3m 3/h =0. 058m 3/s 进水管设计流量

Q 进=Q 单⨯(1+R ) =208. 3⨯(1+1) =416. 6m 3/h =0. 116m 3/s

管径D 1=180mm ，v 1=1. 12m /s ，1000i =1. 83 ✧ 进水竖井

进水井径采用D 2=0. 8m

出水口尺寸0. 2⨯0. 8m 2

，共6个沿井壁均匀分布 出水口流速

v 0. 116

2=

0. 2⨯0. 8⨯6

=0. 121m /s

✧ 稳流筒计算

筒中流速

v 3=0. 3~0. 02m /s （取0. 03m /s ）

稳流筒过流面积

f =

稳流筒直径

Q 进v 3

=

0. 116

=3. 87m 2 0. 03

D 3=

4f

π

2+D 2=

4⨯387

+0. 82=2. 36m 3. 14

✧ 出水部分设计

环形集水槽内流量

q 集=

Q 单2

=

0. 058

=0. 029m 3/s 2

环形集水槽设计

采用双侧集水环形集水槽计算。取槽宽b =0. 8m ，槽中流速v =0. 6m /s 槽内终点水深：

h 4=

q 0. 116/2==0. 121m vb 0. 6⨯0. 8

槽内起点水深：

h k =⎛0. 116⎫1. 0⨯ ⎪

aq 22⎭⎝==0. 023m 22gb g ⨯0. 8

2

32h k 32⨯0. 0232

h 3=+h 4=+0. 1212=0. 122m

h 40. 121

设计取环形槽内水深为0. 2m , 集水槽总高为0. 2+0. 3(超高) =0. 5m ，采用90︒三角堰。 ✧ 二沉池出水堰的设计

✓ 堰上水头：H 1=0. 05m (H 2O )

✓ 每个三角堰的流量：

q 1=1. 343H 12. 47=1. 343⨯0. 052. 47=0. 0008213m 3/s

✓ 三角堰个数：

()

n 1=

Q 单q 1

=

0. 116

=141. 2个（取142个）

0. 0008213

✓ 三角堰中心距（单侧出水）

L 1=

L π(D -2b ) π(30-2⨯0. 4) ===0. 65m n 1142142

3.7 紫外线消毒

经过污水处理厂系列系统对污水的处理，水质已经大为改善，细菌含量也大幅度减少，进一步对出水中细菌及病原体和致病性DNA 结构破坏，使其失活性而杀灭。因此，污水排放水体前应进行消毒。本设计采用紫外线消毒，消毒效率高，占地面积小。 3.7.1 设计参数

✓ 依据加拿大TROJAN （特洁安）公司生产的紫外线消毒系统的主要参数， 选用设备型

号UV-4000-PLUS ； ✓ 辐射时间：10～100s 。 3.7.2 设计计算 ✓ 灯管数

m /d 3800需2.5根灯管，每根灯管的功率为UV-4000-PLUS 紫外线消毒设备每3800

3

2800W 。

10000

⨯2. 5=6. 6根, 取7根 3800

10000⨯1. 3

⨯2. 5=8. 6根, 取9根 日最高时流量时需：n =

3800

则平均日流量时需：n =

拟选用3根灯管为一个模块，则模块数N =3个。

✓ 紫外线照射渠的设计

应符合下列要求：

◆ 照射渠水流均布，灯管前后的渠长度不宜小于1m ； ◆ 水深应满足灯管的淹没要求。

◆ 紫外线照射渠不宜少于两条。当采用一条时，宜设置超越渠。

1) 按设备要求渠道深度为129cm 。 2) 设渠中水流速度为0. 3m /s 。

Q max 10000⨯1. 3

==0. 50m V 0. 3⨯24⨯3600

A 0. 5

=0. 39m 4) 渠道宽度：B ==

V 1. 29

3) 渠道过水断面积：A =

5) 若灯管间距为8. 25cm ，沿渠道宽度可安装5根灯管，故选取用UV-4000-PLUS 系统，

2个UV 灯组，一个UV 灯组2.5个模块。

6) 渠道每个模块长度 2.85m ，本设计为便于施工取3m 。

7) 渠道出水设堰板调节，调节堰到灯组间距 2.0m ，进水口到灯组间距2.0m ， 8) 两个灯组间距1.0m ，则渠道总长L 为： 9)

L = 2.50⨯ 2 +2.0 +2.0 +1.0 = 10.00m

10) 校核辐射时间：t =2. 85⨯

2

=19s （符合10～100s ） 0. 3

4. 污水处理厂的布置 4.1污水处理厂平面布置

在污水处理厂的厂区内有各处理单元的构筑物；连通各处理构筑物之间的管、渠极其他管线；辅助性建筑物；道路以及绿地等。因此，要对污水处理厂厂区内各种工程设施进行合理的平面规划。 4.1.1平面布置原则

1) 污水厂的厂区面积，应按项目总规模控制，并作出分期建设的安排，合理确定近期规模，

近期工程投入运行一年内水量宜达到近期设计规模的60％。

2) 污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求，结合厂址地形、气

候和地质条件，优化运行成本，便于施工、维护和管理等因素，经技术经济比较确定。污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观，节省材料，选材适当，并应使建筑物和构筑物群体的效果与周围环境协调。生产管理建筑物和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求合理，并应与处理构筑物保持一定距离。

3) 污水和污泥的处理构筑物宜根据情况尽可能分别集中布置。处理构筑物的间距应紧凑、

合理，符合国家现行的防火规范的要求，并应满足各构筑物的施工、设备安装和埋设各种管道以及养护、维修和管理的要求。

4) 污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用地形，符合排水通畅、降低能耗、平衡土方的

要求。污水厂内可根据需要，在适当地点设置堆放材料、备件、燃料和废渣等物料及停车的场地。

5) 污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道，通道的设计应符合下列要求：

a) 主要车行道的宽度：单车道为4.0～6.0m ，双车道为8.0～10.0m ，并应有回车道； b) 车行道的转弯半径宜为6.0～10.0m ；

c) 人行道的宽度宜为1.5～2.0m ；

d) 通向高架构筑物的扶梯倾角一般宜采用30°，不宜大于45°； e) 天桥宽度不宜小于1.0m ；

f) 车道、通道的布置应符合国家现行有关防火规范要求，并符合当地有关部门的规定。

6) 污水厂的大门尺寸应能容运输最大设备或部件的车辆出入，并应另设运输废渣的侧门。

污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置，各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠。 4.1.2平面布置 1) 工艺流程布置

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。 2) 构筑物平面布置

按照功能，将污水处理厂布置分成三个区域：

⏹ 污水处理区，由各项污水处理设施组成，呈直线型布置。包括：进水观察井、格栅

间、曝气式沉砂池、初次沉淀池、A/O反应池、辐流二沉池、紫外消毒间、 ⏹ 污泥处理区，位于厂区主导风向的下风向，由污泥处理构筑物组成，呈直线型布置。 ⏹ 生活区，该区是将办公楼、宿舍等建筑物组合的一个区，位于主导风向的上风向。 3) 污水厂管线布置

污水厂管线布置主要有以下管线的布置： ⏹ 污水厂工艺管道

污水经总泵站提升后，按照处理工艺经处理构筑物后排入水体。 ⏹ 污泥工艺管道

污泥主要是剩余污泥，按照工艺处理后运出厂外。 ⏹ 厂区排水管道

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。 4) 厂区道路布置

⏹ 主厂道路布置

由厂外道路与厂内办公楼连接的带路为主厂道路，道宽10.0m ，设双侧1.5m 的人行道，并植树绿化。 ⏹ 车行道布置

厂区内各主要构（建）筑物布置车行道，道宽10.0m 呈环状布置。 ⏹ 步行道布置

对于无物品、器材运输的建筑物，设步行道与主厂道或车行道相连。

5) 厂区绿化布置

在厂区的一些地方进行绿化。

4.1.3污水处理厂平面布置尺寸

污水处理厂的平面布置包括：生产性的处理构筑物和泵房、鼓风机房、控制室、化验室、办公楼等辅助性建筑物以及各种管线等的布置。办公楼设计为30×20，宿舍设计为20×12，控制室设计为16×12，化验室设计为16×12。在厂区内还有道路系统、室外照明系统和美化的绿地设施。根据处理厂的规模大小，采用1：500的比例绘制总平面图。

4.2 污水处理厂高程布置

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。

5.2.1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；

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。

4.2.2高程布置与计算

由于各构筑物的水头损失比较多，计算起来比较烦琐，本设计中若在设计计算过程中计算了的就用计算的结果，若在设计计算过程中没计算的就用经验数值。

选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并适当留有余地。使实际运行时能由一定的灵活性。以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和灌渠的设计流量，计算水头损失。

污水厂设计高程见附图。本设计处理后的污水排入河流水位远低于水厂的地面标高，而且洪水位时液不会发生倒灌。考虑构筑物的挖土深度不宜过大，综合各方面条件，以曝气池埋深作为起点，推算各水面标高。

污水处理构筑物的水面标高、池顶标高及池底标高

主要构筑物一览表

主要设备一览表