排水工程课程设计

水污染控制工程

课程设计

班 级： 环工1302

姓 名： 李璐

学 号： 131702207

指导教师： 陈广元

环境科学与工程学院

2016年01月

目录

1、资料收集 .................................................... 1

1.1 工程概述 ............................................... 1

1.2 自然资料 ................................................ 1

1.3 设计任务和内容 .......................................... 2

1.4.污水处理工艺选择——A²/O工艺 ............................ 2

2、设计规模的确定 .............................................. 4

2.1设计规模 ................................................. 4

2.2设计流量 ................................................. 4

3、工艺处理构筑物与设备 ......................................... 4

3.1粗格栅 ................................................... 4

3.2集水间与提升泵房 ......................................... 6

3.3 细格栅 .................................................. 6

4、沉砂池 ...................................................... 8

4.1设计参数 ................................................. 8

4.2设计计算 ................................................. 8

4.3曝气沉砂池的设计计算结果 ................................. 9

5、二级处理 .................................................... 9

5.1工艺原理 ................................................. 9

5.2初次沉淀池 .............................................. 10

5.2.1 设计参数 .......................................... 10

5.2.2 设计计算 .......................................... 10

5.3 A2/O工艺设计计算 ....................................... 12

5.3.1设计参数 ........................................... 12

5.3.2采用A2/O生物脱氮除磷工艺 .......................... 12

5.3.3反应池主要尺寸 ..................................... 13

5.3.4反应池进、出水系统计算 ............................. 13

5.3.5剩余污泥量的计算 ................................... 15

5.3.6曝气系统设计计算 ................................... 16

5.3.7厌氧池设备选择（以单组反应池计算） .................. 18 5.3.8污泥回流设备 ................................... 18

5.3.9混合液回流设备 ................................. 18

5.4二沉池计算 .......................................... 19

5.4.1设计参数 ....................................... 19

5.4.2池体设计计算 ................................... 19

5.4.3进出水系统计算 ................................. 20

6、深度处理工艺设计计算 ................................... 22

6.1混凝.................................................... 22

6.1.1混凝工艺作用 ................................... 22

6.1.2滤布滤池中污泥量计算 ........................... 23

6.2 设计消毒接触池各部分尺寸 ........................... 23

7、污泥处理系统 ........................................... 24

7.1污泥泵房 ................................................ 24

7.1.1设计参数 ........................................... 24

7.1.2污泥泵 ............................................. 24

7.1.3集泥池 ............................................. 24

7.1.4泵位及安装 ......................................... 24

7.2污泥浓缩池 .............................................. 24

7.2.1浓缩池尺寸 ......................................... 25

7.2.2浓缩后污泥体积 ..................................... 25

7.3贮泥池 .................................................. 25

7.3.1污泥量 ............................................. 25

7.3.2贮泥池容积 ......................................... 25

7.3.3贮泥池尺寸 ......................................... 26

7.3.4搅拌设备 ........................................... 26

7.4脱水间 .................................................. 26

7.4.1压滤机 ............................................. 26

7.4.2加药量计算 ......................................... 26

8、高程计算 ................................................... 26

9、选泵 ....................................................... 28

10、总体布置 .................................................. 28

10.1 平面布置 ............................................. 28

10.2 高程布置 ............................................. 31

附录 .......................................................... 32

1、资料收集

1.1工程概述

某城镇位于江苏苏北地区，现有常住人口35000人。该镇规划期为十年（2015-2025），规划期末人口为60000人，生活污水综合排放定额为200升/人·天，拟建一城镇污水处理厂，处理全城镇污水。预计规划期末镇区工业废水总量为10000吨/日，环境规划要求所有工业废水排放均按照《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ3082-1999）执行（见表一）。现规划建设一城市污水处理厂，设计规模为20000吨/日，设计原水水质指标见表2.污水处理厂排放标准为中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准A标准，主要排放指标见表2

《污水排入城镇下水道水质标准》主要指标 表1

污水厂原水水质主要指标 表2

1.2原始资料

1）气象资料：

（1）气温：全年平均气温为18.5℃，最高气温为42.0℃，最低气温为-6.0℃

（2）降雨量：年平均1025.5mm，日最大273.3mm

（3）最大积雪深度500mm，最大冻土深度60mm

（4）主要风向:冬季——西北风；夏季——东南风

（5）风速:历年平均为3.15m/s，最大为15.6m/s

2）排水现状：城镇主干道下均敷设排污管、雨水管，雨污分流。进厂污水管道DN800，管底标高2.95。

2）排放水体：污水处理厂厂址位于镇西北角，厂区地面标高为7.0米，排放水体常年平均水位标高为5.8米，最高洪水位标高6.5米。该水体为全镇生活与灌

1、资料收集

1.1工程概述

某城镇位于江苏苏北地区，现有常住人口35000人。该镇规划期为十年（2015-2025），规划期末人口为60000人，生活污水综合排放定额为200升/人·天，拟建一城镇污水处理厂，处理全城镇污水。预计规划期末镇区工业废水总量为10000吨/日，环境规划要求所有工业废水排放均按照《污水排入城镇下水道水质标准》（CJ3082-1999）执行（见表一）。现规划建设一城市污水处理厂，设计规模为20000吨/日，设计原水水质指标见表2.污水处理厂排放标准为中华人民共和国国家标准《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级标准A标准，主要排放指标见表2

《污水排入城镇下水道水质标准》主要指标 表1

污水厂原水水质主要指标 表2

1.2原始资料

1）气象资料：

（1）气温：全年平均气温为18.5℃，最高气温为42.0℃，最低气温为-6.0℃ （2）降雨量：年平均1025.5mm，日最大273.3mm （3）最大积雪深度500mm，最大冻土深度60mm （4）主要风向:冬季——西北风；夏季——东南风 （5）风速:历年平均为3.15m/s，最大为15.6m/s

2）排水现状：城镇主干道下均敷设排污管、雨水管，雨污分流。进厂污水管道DN800，管底标高2.95。

2）排放水体：污水处理厂厂址位于镇西北角，厂区地面标高为7.0米，排放水体常年平均水位标高为5.8米，最高洪水位标高6.5米。该水体为全镇生活与灌

3）溉水源，镇规划确保其水质不低于三类水标准。

1.3设计任务和内容

1）方案确定

按照原始资料数据进行处理方案分析，确定处理方案，拟定处理工艺流程，选择各处理构筑物，说明选择理由，进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计方案说明书。 2）设计计算

进行各处理单元的去除效率估算；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算；设备选型计算，效益分析及投资估算。 3）平面和高程布置

根据构筑物的尺寸合理进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。 4）编写设计说明书、计算书。

1.4污水处理工艺选择——A²/O工艺

1、工艺流程

2、基本原理

A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到：BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高，所以对目前我国国情来说，当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化，从而影响给水水源时，才采用该工艺。 3、 A2/O工艺特点：

1）污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。 2）污泥沉降性能好。

3）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能。

4）脱氮效果受混合液回流比大小的影响,除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效率不可能很高。

5）在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。

6）在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

7）污泥中磷含量高，一般为2.5％以上。 3、A2/O工艺的缺点

·反应池容积比A/O脱氮工艺还要大； ·污泥内回流量大，能耗较高； ·用于中小型污水厂费用偏高； ·沼气回收利用经济效益差； ·污泥渗出液需化学除磷。

2、设计规模的确定

2.1设计规模

污水处理厂的设计规模以平均时流量计

Q

200001000

231.48L/s0.2315m3/s

243600

2.2设计流量

Kz

2.72.7

1.48Q0.11231.480.11

QmaxQKz231.481.48342.59L/s0.3426m3/s

3、工艺处理构筑物与设备

3.1粗格栅

格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成，被安装在污水管道上，泵房集水井的进口或污水处理厂的端部，用以截流较大的悬浮物或漂流物，以便减轻后续构筑物的处理负荷，并使之正常运行。被截留的物质为栅渣，栅渣的含水率约为70%~80%，清渣的方法有人工清渣和机械清渣两种。按形状，可分为平面格栅与曲面格栅两种；按格栅栅条的净间隙，可分为粗格栅（50~100mm）、中格栅（10~40mm）、细格栅（3~10mm）三种。 （一）设计数据：

1、过栅流速一般采用0.6——1.0m/s,取0.7m/s； 2、格栅倾角一般采用45°——75°，取α=60º； 3、栅前渠道内的水流速度，一般采用0.4——0.9m/s； 4、每日栅渣量大于0.2m3，一般采用机械除渣； 5、格栅间隙净宽： e=50mm； 6、栅前水深：0.4m； （二） 设计计算：

1、格栅间隙数：格栅设两组，每组通过流量相等， n

1Qmaxsin10.34360

11个

2ehv20.050.40.7

Qmax——最大设计流量，0.343m3/s； α——格栅安装倾角，取60°； h——栅前水深，取0.4m；

e——栅条间隙宽度， 取50mm；

v——过栅流速，0.7m/s. 2、栅槽宽度：

B=S(n-1)+bn=0.01×(11-1)+0.05×11=0.65m s——栅条宽度，取0.01m 3、过栅水头损失：

因栅条断面为矩形，形状系数为β=2.42

Sh1

b

V2

sink2g

4

3

0.720.01

sin6030.02m 2.42

0.0529.8

4、栅槽总高度：

Hhh1h20.40.020.30.72m

H—栅槽总高度，m；

h—栅前水深，m；

h2—栅前渠道超高，m，一般用0.3m。

5、栅前槽高度：

H1hh20.40.30.7m 6、进水渠道渐宽部分长度：

设进水渠道宽B1=0.61，其渐宽部分展开角度120（进水渠道内的流速为0.7m/s) l1

BB10.650.610.05m

2tan12tan20

7、栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度（l2）：

l2l10.025m2

8、栅槽总长度：

Ll1l21.00.5H10.70.050.0251.00.51.98m tantan60

9、每日栅渣量（W）在格栅间隙为50mm情况下，设栅渣量为每1000m³污水产量0.03m³ W

宜采用机械排渣 QmaxW1864000.3430.03864000.60m3/d0.2m3/d K总10001.481000

3.2集水间与提升泵房

选择水池与机器间合建式泵站，采用3台泵（2用1备）每台水泵的流量 Q=343/2=172L/s

集水间的容积，采用相当于最大1台泵5min的容量

W=0.172×5×60=51.6m3

有效水深采用H=2m，则集水池面积 F=25.8m2

3.3 细格栅

（一） 设计参数

1、设计流量：建两组Q设=Qmax/2=0.34/2=0.17m3/s

2、过栅流速：V2=1m/s；

3、格栅倾角：60；

4、格栅间隙：e=10mm；

5、栅前水深h=0.4m；

6、设单位栅渣为：0.03m3栅渣/103m3污水。

（二） 设计计算

1、格栅间隙数： nQmaxsin0.17sin6039.540个 ehv0.010.41

2、栅槽宽度：

BSn1en0.014010.01400.79m

3、过栅水头损失： Sh1b V2sink2g 4

3210.01sin600.32m 32.420.0129.8

4、栅槽总高度：

Hhh1h20.40.320.51.22m

5、栅前槽高度：

取超高h2=0.5m

H1hh20.40.50.9m

6、进水渠宽：

B1Qmax/20.343/20.61m hv'0.40.7

进水渠道渐宽部分长度：l1

7、栅槽总长度：

Ll1l21.00.5BB10.790.610.25m 2tan12tan20H10.250.90.251.00.52.39m tan2tan60

8、栅渣量： WQmaxW1864000.3430.186400 3/d， 2.00m3/d0.2mK总10001.481000

宜采用机械排渣

W1——栅渣量，查表得0.1；

9、计算结果：

①粗格栅栅条宽度B=0.65m；细格栅B=0.79m；

②粗格栅栅槽总长度L=1.98m；细格栅L=2.39m；

③粗格栅栅后槽总高H=0.72m；细格栅H=1.22m；

④每日粗格栅栅渣量W=0.60m3/d；细栅渣量W=2.00m3/d。

4、沉砂池

沉砂池功能是去除较大的无机颗粒，例如泥砂，煤渣，一般设于泵站、倒虹吸管前，以减轻机械，管道的磨损；也可设于初沉池之前,以减轻沉淀池负荷，改善污泥处理构筑物的处理条件。

选择曝气沉砂池，该沉砂池是在池子的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。该池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋转速度，使沉砂效率较稳定，受流量变化的影响较小。同时还对污水起预曝气作用。

4.1设计参数

（一）、曝气沉砂池的设计数据

1、水平流速为0.06～0.12m/s，取V1=0.1m/s；

2、设计有效水深2～3m， h=2m；

3、每立方米污水所需曝气量0.1～0.2m3,取0.2m3

4、清除沉砂的间隔时间T=3d；

5、设计停留时间 t=2min；

6、设计流量Qmax=0.343m3/s。

4.2设计计算

1、池体设计计算：

(1)池子总有效体积：

VQmaxt600.34326041.2m3

（2）水流断面积: A

(3)池总宽： Qmax0.3433.43m2 v10.1

A3.431.7m h2

沉砂池分两个，每个池子宽度b B

b1.70.85m 2

(4)池长： LV41.212m A3.43

2、曝气系统设计计算：

每立方米污水曝气量D=0.2m3/m3污水，

所需曝气量：q3600DQmax36000.20.343247m3/h

管道布置:在两格曝气沉沙池的公共隔墙上布置空气干管,

再通过支管与干管连接，曝气管浸水深度为1.8m。

3、沉砂斗体积计算:

设含砂量为 30m3/106m3污水，每两天排砂一次， V

=QmaxXT86400 KZ1060.3426302864001.2m3

h30.5(aa1)L(0.20.4)121.8m31.5m3(符合要求) 22沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽a1=0.4m，斗高h3=0.5m，沉砂斗上口宽为：a=0.2m 沉砂斗容积为：V0

池子总高度H=h1(超高)+h2+h3=0.5+2+0.5=3.0m

4.3曝气沉砂池的设计计算结果

1．池子总宽度B=1.7m；

2．池子长度L=12.0m；

3.池子总高度H=3.0m。

5、二级处理

5.1工艺原理

1、缺氧池：反硝化菌利用污水中的有机物作为碳源，将回流液带入的大量NO 3—N和NO2—N还原为N2释放至空气中。BOD5浓度下降，NO 3—N的浓度大幅度下降，而磷的变化很小。

2、厌氧池：该池主要功能为释放磷，使污水中磷的浓度升高，溶解性有机物被生物吸收而使污水中BOD5浓度下降。NH3—N因细胞合成而被去除一部分，

使污水中浓度下降，但NH3—N含量无变化。

3、好氧池：有机物被微生物生化降解而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3—N浓度显著下降，但该过程使NO 3—N浓度增加，磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快速度下降。

好氧池将NH3—N完全硝化，缺氧池完成脱氮功能；缺氧池和好氧池联合完成除磷的功能。

污水由进水池打入缺氧反应器,经缺氧反硝化后进入厌氧反应器,在厌氧池进行厌氧反应,然后溢流至好氧反应器进行氨氧化和吸磷反应,最后进入沉降器;沉降器中部分出水及污泥经回流泵打入缺氧池,出水进入出水池。好氧反应器为气升式环流生物反应器,溶氧量主要是通过进气泵流量调节,厌氧和缺氧反应器则通过磁力搅拌器搅拌速度来控制。

5.2初次沉淀池

采用平流式沉淀池，设两组。平流式沉淀池由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成。流入装置由设有侧向或槽底潜孔的配水槽、挡流板组成，起均匀布水与消能作用。流出装置由流出槽与挡板组成。流出槽设有自由溢流堰，溢流堰严格水平，既可保证水流均匀，又可控制沉淀池水位。缓冲层的作用是避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷；污泥区起贮存、浓缩和排泥的作用。

5.2.1 设计参数

1、设计水量：Qmax=0.232m3/s

2、表面负荷：q=2.0m3/(m2h)

3、沉淀时间：t=1.5h

5.2.2 设计计算

1、池子总面积：

A

2、沉淀区有效水深： Qmax36000.2323600417.6m2 22

h2qt21.5＝3m

3、沉淀区有效容积：

V1Qmaxt36000.2321.536001252.8m3

4、池长L：

Lvt3.641.53.621.6m

V—最大设计流量时的水平流速，一般不大于5mm/s,取3mm/s

5、池子总宽度B：

B

6、池子个数:

nB19.334.8 ，取4个 b4A417.619.33m L21.6

b—每座或每格宽度，与刮泥机有关，取b=4m

7、校核长宽比、长深比：

长宽比：

长深比：L21.65.44 (符合要求) b4L21.67.2 h23

8、污泥部分所需总容积V

设污泥含水率95％，两次排泥时间间隔T=2d，污泥量为25g/(人·d),

S251000.5L/人d 100951000

V

9、每格池污泥所需容积： SNT0.5500002＝50m3 10001000

V'V5012.5m3 n4

10、污泥斗容积V1

bb140.5tg1.733.03m3 22

13.032V1h''4(b2bb1b1)(1640.50.25)18.43m3 33h''4

11、污泥斗以上梯形部分污泥容积V2

l121.60.50.322.4m

l24m

h4'(21.60.34)0.010.179m

V2(l1l222.44)h'4b＝()0.1794＝9.45m3 22

12、污泥斗和梯形部分容积：

V1V218.439.4527.88m322m3

13、沉淀池总高度H：设缓冲层高度h30.5m

Hh1h2h3h'4h''40.330.53.030.2337.063m，取7m。

5.3 A2/O工艺设计计算

5.3.1设计参数

1、最大设计流量Qmax=0.23m3/s

2、一级处理出水（SS去除率65%）

BOD5=150mg/l

SS=220（1-65%）=77mg/l

NH4-N=40mg/l TP=6mg/l

3、二级处理出水：

CODCr50mg/l BOD510mg/l

SS10mg/l NH4-N5mg/l TP0.5mg/l

5.3.2采用A2/O生物脱氮除磷工艺

1) BOD5污泥负荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)

2) 回流污泥浓度XR=9000mg/L

3) 污泥回流比R=50%

4) 混合液悬浮固体浓度X

5) 反应池容积V R0.5XR90003000mg/L 1R10.5

VQS020000150＝7692m3 NX0.133000

6) 反应池总水力停留时间

tV76920.38d9.12h Q20000

7) 各段水力停留时间和容积

厌氧：缺氧：好氧＝1：1：3

厌氧池水力停留时间t厌0.29.12＝1.824h，池容V厌0.27692＝1538.4m3；

缺氧池水力停留时间t缺0.29.12＝1.824h，池容V缺0.27692＝1538.4m3；

好氧池水力停留时间t好0.69.12＝5.472h，池容V好0.67692＝4615.2m3

8) 厌氧段总磷负荷QTP0200006＝0.026kgTP/kgMLSSd XV厌30001538.4

9) 好氧段N负荷QTN2000040＝0.058kgTN/kgMLSSd XV好30004615.2

5.3.3反应池主要尺寸

m3 反应池总容积V5128

设反应池2组，单组池容V单

有效水深h4.0m V51282564m3 22

V单2564＝641m2 单组有效面积S单h4.0

采用5廊道式推流式反应池，廊道宽b5m 单组反应池长度LS单64125.64m26m B55

校核：b/h5/41.25 (满足b/h1~2)

L/b26/55.2 (满足L/b5～10)

取超高为1.0m，则反应池总高H＝4.01.0＝5.0m

5.3.4反应池进、出水系统计算

1）进水管 单组反应池进水管设计流量Q1Q0.23150.12m3/s 22

管道流速v0.9m/s 管道过水断面面积A

管径dQ10.120.13m2 V0.94A

40.130.41m 

取出水管管径DN450mm Q0.120.120.95m/s A()20.126

2

2）回流污泥渠道 校核管道流速v

单组反应池回流污泥渠道设计流量QR

QRQR0.120.50.06m3/s

渠道流速v0.8m/s 管道过水断面面积A

管径dQ10.060.075m2 V0.84A

40.0750.31m 

取回流污泥管管径DN350mm

3）进水井

反应池进水孔尺寸： 进水孔过流量Q2(1R)

孔口流速v0.6m/s 孔口过水断面积AQ0.17＝0.29m2 v0.6Q20000(10.5)＝0.17m3/s 2286400

孔口尺寸取1.0m0.5m

进水竖井平面尺寸1.8m1.8m

4）出水堰及出水竖井，按矩形堰流量公式：

Q30.2gbH1.866bH

Q3(1RR内)Q0.406m3/s 23232

式中

b7.5m——堰宽， H——堰上水头高，m

Q0.462H(3)2()＝0.095m 1.86b1.867.5

出水孔过流量Q40.23m3/s

孔口流速v0.6m/s 孔口过水断面积AQ0.230.38m2 v0.6

孔口尺寸取0.8m0.8m

进水竖井平面尺寸1.0m1.0m

5）出水管，单组反应池出水管设计流量

Q5(10.5)0.230.173m3/s 2

管道流速v1.0m/s； 管道过水断面积：AQ50.1730.173m2； v1

管径：d4A

40.1730.47m； 3.14

取出水管管径DN500mm； 校核管道流速vQ50.1730.88m/s， 水头损失h=0.50m。 0.5A()22

5.3.5剩余污泥量的计算

1．剩余污泥量的组成部分

剩余污泥量X由三部分组成，分别是降解BOD产生的污泥量X1，内源呼吸分解的污泥量X2以及不可降解和惰性悬浮物X3（该部分占TSS约50%）。

2.计算参数

污泥增长系数取Y0.6 污泥自身氧化速率Kd0.05 fMLVSS，生活污水取为0.75 MLSS

3.剩余污泥量的计算

（1）降解BOD5产生的污泥量

X1YQ(S0Se)0.620000(0.150.01)1680kg/d

（2）内源呼吸分解的污泥量

X2KdVX0.054895.10.753300103605.77kg/d

（3）不可降解和惰性悬浮物

X3Q(C0Ce)50%20000(0.150.02)50%1300kg/d

（4）剩余污泥总量

XX1X2X31680605.7713002374.23kg/d

设剩余污泥含水率为99.4%，则剩余污泥体积

Qw1

2374.23395.705m3/d (199.4%)1000

5.3.6曝气系统设计计算

设计需氧量AOR。

AOR＝（去除BOD5需氧量-剩余污泥中BODu氧当量）+（NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N的氧当量）-反硝化脱氮产氧量

碳化需氧量D1

PXYQS0SeKdVXX0.6200000.1500.010.054895.13.30.751074.23kg/dD1Q(S0S)20000(0.1500.01)1.42P＝1.421074.23＝2571.98kgO2/d X0.2350.2351e1e

硝化需氧量D2

D24.6Q(N0Ne)4.612.4％PX

＝4.620000(405)0.0014.612.4％1074.23＝2607.26kgO2/d

反硝化脱氮产生的氧量

D32.86NT2.861520000/1000＝858kgO2/d

总需要量

AORD1D2D32571.982607.26858＝4321.24kgO2/d

最大需要量与平均需氧量之比为1.4，则

AORmax1.4R1.44321.24＝6049.73kgO2/d＝252.07kgO2/h 去除1kgBOD5的需氧量＝

（1）标准需氧量

采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度4m，氧转移效率EA＝20％，计算温度T=25℃。

53535 Pb1.013109.810H1.013109.81041.40510Pa AOR4321.24＝1.54kgO2/kgBOD5 Q(S0S)20000(0.1500.01)

O211EA100%17.54% 79211EAPbO Csm25CS259.18mg/L 52.0661042

SORAORCs(20)

(Csm(T)CL)1.204(T20)4321.249.170.85(0.950.9099.182)1.2045 ＝3108.59kgO2/d＝130kgO2/h

相应最大时标准需氧量

SORmax1.4SOR4352kgO2/d181kgO2/h

好氧反应池平均时供气量

GsSOR130100＝100＝2166.7m3/h 0.3EA0.320

最大时供气量

Gsmax1.4Gs3033.3m3/h

（2）所需空气压力p

ph1h2h3h4h0.240.40.55.1m

式中

h1h20.2m——供凤管到沿程与局部阻力之和 h3＝4m——曝气器淹没水头 h40.4m——曝气器阻力 h0.5m——富裕水头

（3）曝气器数量计算(以单组反应池计算)

按供氧能力计算所需曝气器数量。

h1

（4）供风管道计算

供风干管道采用环状布置。 流量QSSORmax181＝646(个) 2qc20.1411Gsmax3033.3＝1516.65m3/h0.42m3/s 22

流速v10m/s 管径d4QS40.420.23m v103.14

取干管管径微DN250mm

单侧供气(向单侧廊道供气)支管

1G3033.3Qs单max505.55m3/h0.14m3/s 326

流速v10m/s 管径d4QS单40.140.13m v10

取支管管径为DN150mm

双侧供气QS双＝2QS单＝0.28m3/s

流速v10m/s 4QS双40.280.19m 管径dv10

取支管管径DN=200mm

5.3.7厌氧池设备选择(以单组反应池计算)

厌氧池设导流墙，将厌氧池分成3格。每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按5W/m3池容计算。

厌氧池有效容积V厌＝507.54.0＝1500m3

混合全池污水所需功率为51500＝7500W

5.3.8污泥回流设备

污泥回流比R100%

污泥回流量QRRQ120000＝20000m3/d833.33m3/h

设回流污泥泵房1座，内设3台潜污泵(2用1备) 11单泵流量QR单＝QR＝833.33＝416.67m3/h 22

水泵扬程根据竖向流程确定。

5.3.9混合液回流设备

① 混合液回流泵

混合液回流比R内＝200％

混合液回流量QRR内Q220000＝40000m3/d1666.67m3/h

设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵(2用1备) 1Q1单泵流量QR单＝R＝1666.67＝416.67m3/h 224

② 混合液回流管。 混合液回流管设计Q6R内QQ＝2＝0.231m3/s 22

泵房进水管设计流速采用v0.8m/s 管道过水断面积A

管径dQ60.2310.29m2 v0.84A

40.290.61m 

取泵房进水管管径DN600mm 校核管道流速vQ6

40.231d24＝0.82m/s 0.62

③ 泵房压力出水总管设计流量Q7Q60.231m3/s

设计流速采用v1.2m/s

Q70.231＝＝0.19m2

v1.2

4A40.19管径d0.49m 管道过水断面积A＝

取泵房压力出水管管径DN500mm

5.4二沉池计算

该沉淀池采用周边进水，周边出水的辐流式沉淀池。

5.4.1设计参数

1、设计进水量：Q=20000m3/d；

2、表面负荷：q=1m3/m2h；

3、水力停留时间：t=2.5h；

4、设计池数：n=2。 

5.4.2池体设计计算

1、沉淀池水面面积：F=

4FQ20000416.7m2， nq2421.02、二沉池直径：D==4416.7

23.03m， 取24m

3、沉淀池部分有效水深：h2'=qt=12.5=2.5m

4、污泥区高度：h2"=2T(1R)QX22(10.5)1000030001.50m 24(XXr)F24(30009000)417.7

5、池边水深：h2=h2'+h2"=2.5+1.5=4m

6、污泥斗高：h4=D1D23.52tan60tan601.3m 22

7、沉淀池总高度:

二次沉淀池拟采用单管吸泥排泥，池底坡度0.05 池中心与池边落差：h3=

超高h1=0.3m

H=h1+h2+h3+h4=0.3+4+0.5125+1.3=6.6125m DD120.05243.50.050.5125m 2

8、径深比：20/2.5=8(符合要求)。

5.4.3进出水系统计算

（二） 进水槽计算

单池设计污水流量Q单＝Q/20.232/20.116m3/s

进水管设计流量Q进＝Q单(1R)0.116(10.5)0.174m3/s

设配水槽宽B=0.8m,配水槽流速取v=1.0m/s。

槽内水深：h=Q0(1R)0.1740.22m 3600vB1.00.8

布水孔平均流速：vn=2tvGm24001.0610-6200.58m/s

Q0(1R)0.174153个 3600vnS0.580.052

4

(200.8)0.427m 孔距l：l153布水孔数n：n

出水槽计算

5）单池设计流量Q单＝Q/2＝0.231/20.116m3/s

环形集水槽内流量q集＝Q单/20.116/20.058m3/s

6）环形集水槽设计

采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水口，安全系数k取1.2 集水槽宽度b0.9(kq集)0.4＝0.31m 取b0.40m

集水槽起点水深为h起0.75b0.3m

集水槽终点水深为h终1.25b0.5m

槽深取0.7m，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h4q集/vb0.0580.60.8＝0.12m 槽内起点水深h32hk3/h4h4

hkaq2/gb2.00.0582/(9.811.02)0.07m 2

h3h42hk/h40.12220.073/0.120.27m 23

校核：当水流增加一倍时，q=0.116 m³/s，v´=0.8m/s

h4q/vb0.1160.81.0＝0.145

hkaq2/gb2.00.1162/(9.811.02)0.11m

h3h42hk/h40.145220.113/0.1450.34m 23

设计取环形槽内水深为0.6m，集水槽总高为0.6+0.3（超高）=0.9m，采用90°三角堰。

集水槽断面尺寸为0.5m×0.9m。

7）出水溢流堰的设计

采用出水三角堰（90°），堰上水头（三角口底部至上游水面的高度）H1=0.05m(H2O).

每个三角堰的流量q11.343H12.471.3430.052.47＝0.0008213m3/s

三角堰个数n1Q单/q10.058/0.000821371(个)

三角堰中心距（单侧出水）

L1＝L/n1(D2b)/n13.14(1720.4)/71＝0.72m

排泥部分设计

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,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出池外。

排泥管管径1000mm，回流污泥量290L/s,流速为0.37m/s

6、深度处理工艺设计计算

6.1混凝

6.1.1混凝工艺的作用

混凝工艺通常设置在固液设备之前，与分离设备组合起到以下作用：

(1)有效去除原水中的悬浮物质和胶体，降低出水浊度和BOD5，一般用于去除粒

度在1nm～100um的分散系物质。

(2)能有效的去除水中微生物、细菌和病毒。

(3)能有效的去除污水中的乳化油、色度、重金属以及其他污染物。

(4)混凝沉淀可去除污水中90%～95%的磷，是最便宜而高效的除磷方法。

(5)投加混凝剂可改善水质，有利于后续处理。

(6)二级处理后的水经混凝沉淀处理后，可获得以下的水质：

SS7mg/L,BOD510mg/L,NH3N15mg/L,TP0.3mg/L

6.1.2滤布滤池中污泥量的计算

生化处理考虑磷的去除达到排放标准，则进入滤布滤池含磷量

S01.947mg/L 出水含磷Se0.5mg/L

设污泥中含磷2.0%，污泥含水率99.4%， （S0-Se）Q(1.9470.5)20000103

1447kg/d 则污泥量Qs2.0%2.0%

污泥体积Qw2Qs1447241.17m3/d(199.4%)10006

计算时滤布滤池的水头损失取为0.3m。

6.2 设计消毒接触池各部分尺寸

接触时间t=30min

1、接触池容积V＝Qmaxt833.330.5416.67m3

2、采用矩形隔板式接触池2座n2，每座池容积V1416.67/2208.33m3

3、接触池水深h2.0m，单格宽b1.8m

则池长L181.8＝32.4m，水流长度L'721.8129.6m

每座接触池的分格数＝129.64(格)32.4

4、加氯间

⑴、加氯量 按每立方米投加5g计，则W520000103100kg

⑵、加氯设备 选用3台REGAL-2100型负压加氯机（2用1备），单台加氯量

为10kg/h

7、污泥处理系统

7.1污泥泵房

设计污泥回流泵房2座

7.1.1设计参数

污泥回流比100％

设计回流污泥流量20000m3/d

剩余污泥量2130m3/d

7.1.2污泥泵

回流污泥泵6台（4用2备），型号 200QW350-20-37潜水排污泵 剩余污泥泵4台（2用2备），型号 200QW350-20-37潜水排污泵

7.1.3集泥池

⑴、容积 按1台泵最大流量时6min的出流量设计

V

取集泥池容积50m3

⑵、面积 3506＝35m3 60有效水深H2.5m，面积FQ15020m2 H2.5

集泥池长度取5m，宽度BF4m

集泥池平面尺寸LB＝5m4m

集泥池底部保护水深为1.2m，实际水深为3.7m

7.1.4 泵位及安装

排污泵直接置于集水池内，排污泵检修采用移动吊架。

7.2污泥浓缩池

设计数据：

1、设计流量QW＝2000m3/d；

2、污泥浓度C6g/L；

3、浓缩后含水率97％；

4、浓缩时间T＝18h；

6、浓缩池数量1座；

7、浓缩池池型：圆形辐流式。 5、浓缩池固体通量M＝30kg/(m2d)；

7.2.1浓缩池尺寸

⑴、面积A＝QWC/M＝400m2;

⑵、直径D

⑶、总高度;

工作高度h1TQW1820002.17m24A124692.74A22.6m;

取超高h20.3m，缓冲层高度h30.3m，则总高度

Hh1h2h32.170.30.32.77m

7.2.2浓缩后污泥体积 VQW(1P1)426m3 1P2

采用周边驱动单臂旋转式刮泥机。

7.3贮泥池

7.3.1污泥量

剩余污泥量400m3/d，含水率97%

初沉污泥量300m3/d，含水率95%

400(197%)300(195%)污泥总量Q＝245.5m3/d192%

7.3.2贮泥池容积

设计贮泥池周期1d，则贮泥池容积

VQt245.51＝245.5m3

7.3.3贮泥池尺寸

取池深H＝4m，则贮泥池面积SV/H61.38m2

设计圆形贮泥池1座，直径D6.1m

7.3.4搅拌设备

为防止污泥在贮泥池终沉淀，贮泥池内设置搅拌设备。设置液下搅拌机1台，功率10kw。

7.4脱水间

7.4.1压滤机

过滤流量253.5m3/d；设置两台压滤机，每台每天工作18h，则每台压滤机处理量Q253.57.04m3/h，选择DY15型带式压滤脱水机。 218

7.4.2加药量计算

设计流量253.5m3/d,絮凝剂PAM;

投加量：以干固体的0.4%计，

W＝0.4%(4263%3005%)60%0.067t.

8、高程计算

最高洪水位标高=6.5m；平均水位标高=5.8m，厂区地面标高=7.0m 。 Hh1h2h3

h1—沿程水头损失,h1=il,i—坡度 i=0.0029;

h2—局部水头损失,h2=h1×50%；

h3—构筑物水头损失；

a.巴氏计量槽

H=0.3m；

巴氏计量槽标高：6.8m

b.消毒池的标高

L=10.945m

h1=iL=0.032m

h3=0.3m

消毒池标高：7.132m

c.滤布滤池

h1=iL=0.040m

h3=0.3m

滤布滤池标高：7.442m

d.二次沉淀池高程损失计算

L=73.96m；

h1=iL=0.005×73.96=0.37m；

1.1192v2

h2==2×0.7×=0.096m 29.82g

h3=0.2m；

H2=h1+h2+h3=0.37+0.096+0.2=0.666m；

沉淀池标高：8.108m

d.A2/O反应池高程损失计算

L=107.223m；

h1=iL=107.223×0.0029=0.31m；

1.1192v2

h2==3×0.7×=0.144m 29.82g

h3=0.60m；

H3=h1+h2+h3=0.31+0.144+0.60=1.054m；

A2/O反应池池标高;8.842m

e.初沉池高程损失计算

L=30.166m；

h1=iL=0.0029×30.166=0.087m；

1.1192v2

h2==3×0.7×=0.144m 29.82g

h3=0.2m；

H2=h1+h2+h3=0.087+0.144+0.2=0.431m；

沉淀池标高：9.593m

f.曝气式沉砂池高程损失计算

L=83.287m；

h1= iL=0.0029×88.287=0.26m；

1.1192v2

h2==2×0.7×=0.096m 29.82g

h3=0.25m；

H4=h1+h2+h3=0.26+0.096+0.25=0.606m；

曝气式沉砂池标高：10.199m

g.细格栅高程损失计算

h=0.32m；

细格栅标高10.519m

h.污水提升泵高程损失计算

L=3.64m；

h1= iL=0.0029×3.64=0.01m；

h3=0.20m；

H6=h1+h2+h3=0.02+0.01=0.03m；

污泥提升泵扬程： 9m

污水提升泵标高： 1.549m

i、粗格栅高程损失计算

h=0.25m；

粗格栅后标高: 1.799m

粗格栅前标高: 1.779m

j.进水处标高: 6.2m

9、选泵

设置四台泵，三用一备，每台流量为338L/S,扬程为9米，选用KWP80-250(1450r/min)型泵。

10、总体布置

10.1 平面布置

㈠ 平面布置原则

该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括：污水与污泥处理、工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置，总图平面布置时应遵从以下几条原则：

1）、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，在做平面布置时应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内的平面位置。对此，应考虑：

（1） 贯通、连接各处构筑物之间的管、渠，使之便捷、直通，避免迂回曲折。

（2） 土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。

（3） 在处理构筑物之间，应保持一定距离，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值5~10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、沼气贮罐等，其间距应按有关规定确定。

8）各处理构筑物在平面上布置，应考虑尽量紧凑。

9）污泥处理构筑物应考虑尽可能单独布置，以方便管理，应布置在厂区夏季主导风向的下风向。

2）、管、渠的平面布置：

（1） 在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能够使各处理构筑物能够独立运行的管、渠，当某一处构筑物因故停止工作时，其后接处理构筑物仍能够保持正常的运行。

（2） 应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。

（3） 在厂区内还应设有空气管路、沼气管路、给水管路及输配电线路。这些管线有的敷设在地下，但大都在地上，对它们的安装既要便于施工和维护管理，又要紧凑，少占用地。

3）、辅助建筑物的平面布置：

污水厂内的辅助建筑物有中央控制室、配电间、机修间、仓库、食堂、宿舍、综合楼等。它们是污水处理厂不可缺少的组成部分。

（1） 辅助建筑物建筑面积的大小应按具体情况条件而定。辅助建筑物的设置应根据方便、安全等原则确定。

（2）生活居住区、综合楼等建筑物应与处理构筑物保持一定距离，应位于厂区夏季主风向的上风向。

（3）操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物和运行情况的位置。

4）、厂区绿化：

平面布置时应安排充分的绿化地带，改善卫生条件，为污水厂工作人员提供优美的环境。

5）、道路布置：

在污水厂内应合理的修建道路，方便运输，要设置通向各处理构筑物和辅助建筑物的必要通道，道路的设计应符合如下要求：

（1） 主要车行道的宽度：单车道为3~4m，双车道为6~7m，并应有回车道。

（2） 车行道的转弯半径不宜小于6m。

（3） 人行道的宽度为1.5~2.0m。

（4） 通向高架构筑物的扶梯倾角不宜大于45º。

（5） 天桥宽度不宜小于1m。

㈡ 污水厂平面布置（见布置图）

有如下共同特点：

1.布置紧凑，流线清楚。

2.生活活动区，污水区、污泥区，界线分明从大门进去为综合楼宿舍，食堂等，形成入口的生活区，该区位于主导风向的上风向，距离格栅、污泥区很远，加强绿化，环境较好。

3.污泥区位于下风向且在厂区的最下角，消化池距离构建筑物较远，不影响其它设施。

4.生产辅助区距需检修用电等较多的构筑较近，方便了工作人员。

5.厂区内道路设计考虑工作人员可以顺利到达任何处。

6.设有后门，生产过程中产生的栅渣，沉砂、泥饼等由后门运走，而不走前门，避免了影响大门处生活区的环境清洁。

7．采用倒置A2／0法，对溶解氧的控制要求高，所以处理构筑物用暗管连接。

8．绿化率较高。

10.2 高程布置

㈠ 高程布置原则

1.充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物排出厂外。

2.协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。

3.做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。

4．协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。

㈡ 高程布置结果

由于该污水处理厂出水排入市政排水总干管后，经终点泵站提升才排入河流，故污水处理厂高程布置由自身因素决定。

采用普通活性污泥法，辐流式二沉池、曝气池、初沉池占地面积较大，如果埋深设计过大，一方面不利于施工，也不利于土方平衡，故按尽量减少埋深。从降低土建工程投资考虑，出水口水面高程定为64m，则相应的构筑物和设施的高

程可以从出水口逆流计算出其水头损失,从而算出来。

为了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以按重力流考虑为宜。高程布置时，使接触池的水面与地面相平，然后根据水头损失通过水力计算推前构筑物各控制标高。

附录

参考资料：

（1）《给水排水工程快速设计手册》

（2）《给水排水工程设计手册》（第1册）常用资料，第二版.

中国市政工程西南设计研究院主编. 北京：中国建筑工业出版社，1999.

（3）《给水排水工程设计手册》（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，1986.

（4）《给水排水工程设计手册》（第9册）专用机械，第二版

上海市政工程设计研究院主编，北京：中国建筑工业出版社，1999.

（5）《给水排水工程设计手册》（第10册）技术经济，第二版.

上海市政工程设计研究院主编. 北京：中国建筑工业出版社，1999.

（6）排水工程（下册），第四版。

张自杰主编. 北京：中国建筑工业出版社，2000.

(7)《污水处理厂工艺设计手册》第二版

王社平 高俊发主编.北京:化学工业出版社，2011

(8)《污水处理厂设计与运行》第二版

曾科主编.北京：化学工业出版社，2011

(9)《水污染控制工程实践教程》第二版

彭党聪主编.北京：化学工业出版社，2011

(10）《废水处理工艺设计计算》

崔玉川主编.北京：水利电力出版社，1994

（11）《水污染控制工程》（上册），第二版

高廷耀，顾国维主编.北京：高等教育出版社，1999

（12）杨岳平，徐新华，刘传富主编.《废水处理工程及实例分析》.北京：化学工业出版社，1999

（13）丁亚兰主编.《国内外废水处理工程实例分析》.北京：化学工业出版社，2000

（14）张统主编.《间歇式活性污泥污水处理技术及工程实例》.北京：化学工业出版社，2002

（15）韩洪军主编.《污水处理构筑物设计与计算》.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2002