污水厂设计说明书

27 目 录 第一篇 设计任务及原始资料 第一章 设计任务 1 第二章 设计原始资料 1 第二篇 设计说明 第一章 城市污水处理厂设计 第一节 污水厂选址 2 第二节 工艺流程 3 第二章 处理构筑物工艺设计 第一节 设计流量的确定 4 第二节 泵前中格栅设计计算 4 第三节 污水提升泵房设计计算 6 第四节 泵后细格栅设计计算 7 第五节 曝气沉砂池设计计算 8 第六节 辐流式初沉池设计计算 11 第七节 传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算 13 第八节 向心辐流式二沉池设计计算 16 第九节 计量槽设计计算 19 第三章 泥处理构筑物设计与计算 第一节 污泥量计算 19 第二节 污泥泵房设计计算 19 第三节 污泥重力浓缩池设计计算 21 第四节 贮泥池设计计算 22 第五节 污泥厌氧消化池设计计算 22 第六节 机械脱水间设计计算 24 第四章 污水处理厂的平面布置 24 第五章 污水厂的高程布置 第一节 控制点高程的确定 25 第二节 各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算 25 2 6第三节 污水系统高程计算 设 计 体 会 28 参 考 文 献 28 第一篇 设计任务及原始资料 第一章 设计任务 一.设计题目： 某新镇污水处理工艺设计 二.设计任务与内容： 1. 污水处理工艺选择及各工艺单元的设计，包括工艺流程的确定,各单体构筑物的工艺设计。 2.污泥处理方法选择及污泥处理构筑物的工艺设计计算。包括工艺流程的确定，单体构筑物的工艺设计； 3．污水泵站的工艺设计。可以是终点泵站，也可以是中途提升泵站。 4. 污水处理厂的平面布置。包括污水处理厂处理构筑物和辅助建筑物的平面布置图及工艺平面图绘制； 5．污水处理厂竖向布置及高程计算。各构筑物之间的水头损失由经验值假定。 三.基本要求 1.污水处理厂设计要求 （1）根据水体自净能力以及要求的处理水质并结合当地的具体条件，如水资源情况、水体污染情况等来确定污水处理程度与处理工艺流程。无特殊要求时，污水级处理后其水质应达到国家污水综合排放一级标准，即SS≤20mg/l，OD5≤20mg/l。 （2）根据原始资料、当地具体情况以及污水性质与成分，选择适合的污泥处理工艺方法，进行各单位构筑物的设计计算。 （3）污水处理厂平面布置要紧凑合理，节省占地面积，同时应保证运行管理方便。 （4）在确定污水处理工艺流程时，同时选择适宜的各处理单体构筑物的类型。对所有构筑物都进行设计计算，包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸与所需的材料与规格等。 （5）对需要绘制工艺施工图的构筑物还要进行更详细的施工图所必须的设计与计算，包括各部位构件的形式、构成与具体尺寸等。 （6）对污水与污泥处理系统要作出较准确的水力计算与高程计算。 2.图纸的具体要求 （1）污水处理厂总平面布置图，2号图1张。 （2）污水处理厂高程布置图，2号图1张。 3.设计计算说明书的具体要求 课程设计计算说明书要结构严谨、层次分明、语言流畅、书写工整、简图合理、计算正确，符合学科、专业的有关要求。 第二章 设计原始资料 一、城市概况 某新镇为某油田的生活居住中心和生产指挥、科研中心，是新型的社会主义现代化的石油城，它位于黄河入海口的黄泛区内，占地约为5.25平方公里，呈椭圆状，最宽处2.4公里，最长处2.8公里。 自然特征 该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为0.5％，地面平整，海拔高度为2.3(2.5米，属黄河冲积粉质沙土区、土质盐碱、地震烈度为六度，全年气温最高为40℃，最低为-13℃，冻土深度为57公分，全年降雨量为600mm。镇东有卫东河，镇南西北有神仙沟，两河在镇东北汇合后流向渤海湾。 规划资料 该镇具有完备的各种市政设施，规划人口近期23000人，2020年发展为60000人，生活污水最大日排放标准为200L/人.日，工业污水与公共建筑最大日污水量为13000m3/d，水量小时变化系数为1.3，因为该镇是油田的生活居住中心，一些小工厂主要为生活服务的，故污水水质按一般生活污水水质考虑，原水BOD=200mg/L，ss=250mg/L,COD=400mg/L,要求处理后水质BOD=20mg/L，ss=25mg/L,COD=70mg/L,污水厂位于该镇东北神仙沟与卫东河交汇处，征地用20049m2，设计地面标高用2.3，污水厂四角坐标为 污水厂污水进厂总管直径为Dg800，其沟底标高（进水泵房处）为-4.410米（相对地面标高±0.000）；充盈深度0.6米。 经处理后的水排至神仙沟，排水管道长度统一定为30米，初沉池与二沉池剩余污泥经浓缩后方可供处理厂南面的苗圃作肥料用。 第二篇 设计说明 第一章 城市污水处理厂设计 第一节 污水厂选址 未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发展发展和生态环境，危及国计民生。所以，在污水排入水体前，必须对城市污水进行处理。而且工业废水排入城市批水管网时，必须符合一定的排放标准。最后流入管网的城市污水统一送至污水处理厂处理后排入水体。 在设计污水处理厂时，选择厂址是一个重要环节。厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。 选择厂址应遵循如下原则： 1.为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300米。 2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。 3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。 4.要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力。 5.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。 6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。 7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。 第二节 工艺流程 1.污水处理工艺流程 处理厂的工艺流程是指在到达所要求的处理程度的前提下，污水处理个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。 水体有一定的自净能力，可根据水体自净能力来确定污水处理程度。设计中既要充分利用水体的自净能力，又要防止水体遭到污染，破坏水体的正常使用价值，采用何种处理流程还要根据污水的水质和水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水 体的具体规定，并通过调查研究和经济比较后决定，必要时还应当进行科学论证。城市生活污水一般以BOD物质为其主要去除对象，因此，处理流程的核心是二级生物处理法——活性污泥法为主。 生活污水和工业废水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能把所有的污染物质去除干净，一种污水往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。 按处理程度分，污水处理可分为一级、二级和三级。一级处理的内容是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理后，污水中的BOD只去除30 %左右，仍不能排放，还必须进行二级处理。二级处理的主要任务是大量去除污水中呈胶体和溶解性的有机污染物质（BOD），去除率可达97%以上，去除后的BOD含量可降低到20-30 mg/l.一般，经过二级处理后，污水已具备排放水体的标准了。一级和二级处理法是城市污水经常采用的，属于常规处理方法。当对处理过的污水有特殊的要求时，才继续进行三级处理。 具体的流程为：污水进入水厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去SS 45%,BOD 25%。污水进入曝气池中曝气，可从一点进水，采用传统活性污泥法，也可采用多点进水的阶段曝气法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水经加氯处理后，排入水体。 2.污泥处理工艺流程 污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从沉淀池排出的沉淀污泥，从生物处理排出的剩余活性污泥等。这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。污泥处理的方法是厌氧消化，在厌氧消化过程中产生大量的消化气（即沼气）是宝贵的能源，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干 化等处理。 具体过程为：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，进行中温二级消化。一级消化池的循环污泥进行套管加热，并用搅拌。二级消化池不加热，利用余热进行消化，消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外，可用做农业肥料。 消化池产生沼气，一部分用于一级消化池的沼气搅拌，一部分用于沼气发电。 本设计采用的工艺流程如下图所示。 第二章 处理构筑物工艺设计 第一节 设计流量的确定 最高日污水量 最高日生活污水量 工业污水与公共建筑最大日污水量为 最高日污水量为 最高日平均时流量 最大日最大时流量（设计最大流量） 时变化系数取 ， ，则有： 最大日最大时流量 设计流量为2.5万m3/d。 第二节 泵前中格栅设计计算 污水厂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.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： 人工清除 25～40mm 机械清除 16～25mm 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450～750。机械格栅倾角一般为600～700. （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； 格栅间隙30～ 50mm适用于0.03～0.01m3 栅渣/103m3污水. （6）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m 2. 格栅尺寸计算 设计参数确定： 设计流量Q1=0.376m3/s（设计1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=0.02m； 栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：α=60°； 栅前水深：h=0.4m。 设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。 （1）栅条间隙数： （取n=50）。 （2）栅槽有效宽度：B=s（n-1）+en=0.01×（50-1）+0.02×50=1.49m （3）进水渠道渐宽部分长度： 进水渠宽： （其中α1为进水渠展开角，取α1= ） （4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 （5）过栅水头损失（ ） 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： 其中： 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=0.4+0.3=0.70m H=h+h1+h2=0.4+0.103+0.3=0.803m （8）栅槽总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+（0.4+0.3）/tanα =0.21 +0.11+0.5+1.0+(0.64+0.30)/tan60° =2.37m （9）每日栅渣量 在格栅间隙在20mm的情况下，取 每日栅渣量为： 大于0.2m3/d, 所以宜采用机械清渣。另设一台人工格栅备用。 第三节 污水提升泵房设计计算 提升泵房设计说明 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。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过初沉池、曝气池、二沉池及接触池，最后由出水管道排入神仙沟。 设计流量：Q=1354m3/h 376L/s 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）泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为15 m×12m，高12m，地下埋深7m。 4）水泵为自灌式。 2. 泵房设计计算 各构筑物的水面标高和池底埋深计算见第五章的高程计算。 污水提升前水位-2.11m（即泵站吸水池最底水位）,提升后水位4.95m（即细格栅前水面标高）。 所以，提升净扬程Z=4.95-（-2.11）=7.06m 水泵水头损失取2m，安全水头取2 m 从而需水泵扬程H=12m 再根据设计流量0.376m3/s，进行选泵。 取有效水深h=1.3m 泵房采用平面钢筋混凝土结构,尺寸为15 m×12m,泵房为半地下式 地下埋深3m，水泵为自灌式。 第四节 泵后细格栅设计计算 1.细格栅设计说明 污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。细格栅的设计和中格栅相似。 2.设计参数确定： 设计参数确定： 设计流量Q1=0.376m3/s（设计1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=0.01m； 栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：α=60°； 栅前水深：h=0.4m。 设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。 （1）栅条间隙数： （取n=100）。 （2）栅槽有效宽度：B=s（n-1）+en=0.01×（10 0-1）+0.01×100=1.99m （3）进水渠道渐宽部分长度： 进水渠宽： （其中α1为进水渠展开角，取α1= ） （4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 （5）过栅水头损失（ ） 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： 其中： 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。 （6）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=0.4+0.3=0.70m H=h+h1+h2=0.4+0.103+0.3=0.803m （7）栅槽总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+（0.4+0.3）/tanα =0.21 +0.11+0.5+1.0+(0.64+0.30)/tan60° =2.37m （8）每日栅渣量 在格栅间隙在10mm的情况下，取 每日栅渣量为： 大于0.2m3/d, 所以宜采用机械清渣。另设人工清除格栅一台备用。 第五节 曝气沉砂池设计计算 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 设计资料 1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间40s； 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： 2.1 设计参数确定 设计流量： =376L/s（设计1组池子，每组分为2格，每组设计流 量为Q=376L/s=0.376m3/s） 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=40s 2.2 池体设计计算 （1）沉砂池长度：L=vt=0.25×40=10m （2）水流断面面积： （3）沉砂池总宽度： 设计n=2格，每格宽取b=1m>0.6m，每组池总宽B=2b=2.0m （4）有效水深： （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，则沉砂斗容积 （每格沉砂池设两个沉砂斗，四格共有八个沉砂斗） 其中城市污水沉砂量：X=3m3/105m3. 每个沉砂斗容积：设每格有两个沉砂斗 （7）沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=0.8m，则沉砂斗上口宽： 沉砂斗容积： （大于V1=0.75m3，符合要求） （8）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： 则沉泥区高度为 h3=hd+0.06L2 =0.8+0.06×3.6=1.0m 池总高度H ：设超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+0.75+1.0=2.05m （9）进水渐宽部分长度: （10）出水渐窄部分长度: L3=L1=1.4m （11）校核最小流量时的流速： 最小流量一般采用即为0.75Qa，则 符合要求. 进水渠道 格栅的出水通过DN1000mm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: 式中： B1——进水渠道宽度（m），本设计取1.0m； H1——进水渠道水深（m），本设计取0.5m。 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，堰上水头为： 式中： m——流量系数，一般采用0.4-0.5；本设计取0.4； （13） 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。 第六节 辐流式初沉池设计计算 辐流式初沉池拟采用中心进水，沿中心管四周花墙出水，污水由池中心向池四周辐射流动，流速由大变小，水中悬浮物流动中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，澄清水从池周溢流入出水渠。辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成。 本设计选择2组辐流式沉淀池，每组设计流量为0.19m3/s，从沉砂池流出来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。 计算草图如图5： 1. 沉淀部分水面面积 表面负荷一般采用1.5-3.0 ，本设计取 =2.0 ，沉淀池座数n=2。 2. 池子直径 3. 沉淀部分有效水深 设沉淀时间t = 1.5h ,有效水深： h2 =qt =2×1.5=3m 4. 沉淀部分有效容积 5. 污泥部分所需的容积 设进水悬浮物浓度C0为0.24kg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积： V= = 则每个沉淀池污泥所需的容积为11m3 6. 污泥斗容积 设污泥斗上部半径r1＝2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取α=60°，则 污泥斗高度： h5 = （r2- r1）tgα=（2-1）×tg60°=1.73m 污泥斗容积： V1 = （r12+r2r1+r22）= ×（22+2×1 +12）=12.68m3 7. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 池底坡度采用0.05-0.10，本设计径向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为： h4 = （R- r1）i=（13-2）×0.05 = 0.55m 圆锥体部分污泥容积： V2 = （R2+Rr1+r12）= 污泥总体积： V= V1+ V2 =12.68+114.56 =127.24 m3＞16.2m3 ，满足要求。 8. 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 +h5＝0.3+3+0.5+0.55+1.73＝6.08 m 9. 沉淀池池边高度 H‘= h1+h2 + h3 = 0.3+3+0.5 = 3.8 m 10. 径深比 D/ h2 = 21/3 = 7 (符合要求) 11. 进水集配水井 辐流沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。 配水井中心管径： 式中： v2— 配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v2 0.6m/s；取0.7m/s 配水井直径： 式中：v3— 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s. 12. 进水管及配水花墙 沉淀池分为2组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。 沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔花墙，过孔流速： 式中： — 孔洞的宽度 取0.3（m）； — 孔洞的高度 取0.5（m）； —孔洞个数 取6 (个)。 v4— 穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.2-0.4m/s； 13. 集水槽堰负荷校核 设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为： q0 = = [m3/(m·s)] = 1.4[L/(m·S)]< 2.9 [L/(m·S)] 符合要求 14．出水渠道 出水槽设在沉淀池四周，双侧收集三角堰出水，距离沉淀池内壁0.4m，出水槽宽0.5m，深0.6m，有效水深0.5m，水平速度0.8m/s，出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN600mm 15. 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。 第七节 传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算 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·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。 2. 处理程度计算 初沉池对BOD5的去除率按25%计算，进入曝气池的BOD5浓度（S0）为： S0 = 200 ×（1-25%）= 150（mg/L） 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 去除率： 3. 设计参数 （1）BOD5污泥负荷率 式中 ——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; ——MLVSS/MLSS值，一般采用0.7-0.8，本设计取0.77； ——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。 取3300mg/L 4.平面尺寸计算 (1) 曝气池容积的确定 按规定，曝气池个数N不少于2个，本设计中取N=2,则每组曝气池有效容积为 (2) 曝气池尺寸的确定 本设计曝气池深取4.2米，每组曝气池的面积为： 本设计池宽取B=5米，B/H=5/4.2＝1.2，介于1～2之间，符合要求。 池长: L/B =100/5＝20 >10 （符合设计要求） 本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为： L1 = L/5=100/5 = 20m 本设计取超高为0.5 m，则曝气池总高为： H = 4.2＋0.5 = 4.7m （3） 确定曝气池构造形式 本设计设四组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： 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 =3204（kg/d）=134（kg/h） 式中： ——每代谢1kgBOD所需氧量（kg），本设计取0.5； ——1kg活性污泥(MLVSS)每天自身氧化所需氧量（kg），取0.15. 最大时需氧量： 根据原始数据 K=1.3 =3690.9（kg/d）=153.8（kg/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 （4）去除1 kg BOD5 需养量 6. 供气量计算 本设计中采用网状模型中微孔曝气器，氧转移效率（EA）为12%。敷设在距池底0.20m处，淹没水深为4m，计算温度定为30℃。 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30℃时，CS（30） =7.63 mg/L。 （1）空气扩散器出口处绝对压力： Pb =1.013×105＋9.8×103H=1.013×105＋9.8×103×4= 1.405×105 （ Pa） （2）空气离开曝气池水面时氧的百分比： Qt = ×100% = （3）气池混合液平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）： 最不利温度条件，按30℃考虑，代入各值，得： 换算成20℃条件下脱氧清水的充氧量： 取值α=0.82；β=0.95；C=2.0； =1.0； （R 为平均时需氧量） （4） 相应的最大时需氧量： （5） 曝气池平均时供气量： （6） 曝气池最大时供气量： （7）去除每千克BOD5 的供气量： （8）每立方污水的供气量： （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取值60%，这样，提升回流污泥所需空气量为： 总需气量： 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 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=2；沉淀时间T=2h 2.沉淀池尺寸设计 （1）每组池子表面积为： （2）池子直径 (3) 沉淀部分有效水深 设沉淀时间t = 2h ,有效水深： h2 =qt =2×1.5=3m (4) 沉淀部分有效容积 (5)污泥部分所需的容积 设进水悬浮物浓度C0为0.12kg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的10%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积： V= = 则每个沉淀池污泥所需的容积为10m3 (6) 污泥斗容积 设污泥斗上部半径r1＝2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取α=60°，则 污泥斗高度： h5 = （r2- r1）tgα=（2-1）×tg60°=1.73m 污泥斗容积： V1 = （r12+r2r1+r22）= ×（22+2×1 +12）=12.68m3 (7) 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 池底坡度采用0.05-0.10，本设计径向坡度i=0.05，则圆锥体的高度为： h4 = （R- r1）i=（13-2）×0.05 = 0.55m 圆锥体部分污泥容积： V2 = （R2+Rr1+r12）= 污泥总体积： V= V1+ V2 =12.68+114.56 =127.24 m3＞16.2m3 ，满足要求。 (8) 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 +h5＝0.3+3+0.5+0.55+1.73＝6.08 m (9) 沉淀池池边高度 H‘= h1+h2 + h3 = 0.3+3+0.5 = 3.8 m (10) 径深比 D/ h2 = 24/3 =8 (符合要求) (11) 进水集配水井 辐流沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。 配水井中心管径： 式中： v2— 配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v2 0.6m/s；取0.7m/s 配水井直径： 式中：v3— 配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s；取0.3m/s. (12) 进水管及配水花墙 沉淀池分为2组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。 沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔花墙，过孔流速： 式中： — 孔洞的宽度 取0.3（m）； — 孔洞的高度 取0.5（m）； —孔洞个数 取6 (个)。 v4— 穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.2-0.4m/s； (13) 集水槽堰负荷校核 设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为： q0 = = [m3/(m·s)] = 1.4[L/(m·S)]< 2.9 [L/(m·S)] 符合要求 (14)出水渠道 出水槽设在沉淀池四周，双侧收集三角堰出水，距离沉淀池内壁0.4m，出水槽宽0.5m，深0.6m，有效水深0.5m，水平速度0.8m/s，出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN600mm (15) 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。 第九节 计量槽设计计算 污水测量装置的选择原则是精密度高、操作简单，水头损失小，不宜沉积杂物，污水厂常用的计量设备有巴氏计量槽、薄壁堰、电磁流量计、超声波流量计、涡流流量计。其中巴氏计量槽应用最为广泛且具备以上特点。 本设计的计量设备选用巴氏计量槽，选用的测量范围为：0.2-1.5m3/s 计算草图如图9所示 出水排放渠的设计考虑最佳水利断面： = =0.85m ，H1 = = 0.43 m，因此计量槽上游水深为0.43m。流量取25000 m3/ d =0.29 m3/ s 。在自由流条件下，根据公式试算选取喉宽b = 0.5 m的巴氏槽。 泥处理构筑物设计与计算 污泥量计算 1.曝气池内每日增加的活性污泥量： 2.曝气池每日排出的剩余污泥量为 污泥泵房设计计算 污泥泵房设计说明 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污泥泵房。 1.2.回流污泥泵设计选型 （1）扬程： 二沉池水面相对地面标高为0.7m,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，曝气池水面相对标高为1.8m，则污泥回流泵所需提升高度为：1.8-（-0.4）＝2.2m （2）流量： 设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比R=50％，即QR=50%Q=129.6m3/d= 1.5L/s本设计2座曝气池设2台回流污泥泵。 1.3.剩余污泥泵设计选型 由于缺乏选泵资料，泵的类型暂不选择，本次设计污泥泵房占地面积设计为8m×6m。 污泥重力浓缩池设计计算 采用带有竖向栅条污泥浓缩机的辐流式重力浓缩池，用带有栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥。计算草图如图10所示： 设计参数 污泥总量计算及污泥浓度计算 二沉池排放的剩余污泥量： =120m3 /d 本设计含水P率取为99.2%，浓缩后污泥含水率97% ，污泥浓度C为8g/L，二沉池污泥固体通量M采用30kg/(m2·d)。 采用中温二级消化处理，消化池停留天数为30 ，其中一级消化20 ，二级消化10 。消化池控制温度为 ，计算温度为 。 浓缩池面积 式中： C——流入浓缩池的剩余污泥浓度（kg/s），本设计取10kg/m3 Q——二沉池流入剩余污泥流量（m3/h）， G——固体通量 ，一般采用0.8-1.2 ；取1.0. 本设计采用1个污泥浓缩池，单个池面积为 50m2 浓缩池的直径 ，本设计取10.0m 浓缩池的容积 式中：T——浓缩池浓缩时间（h），一般采用10-16h，本设计取16h。 5.浓缩池有效水深 6.浓缩后剩余污泥量 7. 池底高度 辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需做成1%的坡度，刮泥机连续转 动将污泥推入泥斗。池底高度： 8. 污泥斗容积 EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT EMBED Equation.KSEE3 \* MERGEFORMAT 9. 浓缩池总高度 式中： — 泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角本设计取550 a — 污泥斗上口半径（m）；本设计取1.25m； b — 污泥斗底部半径(m)，本设计取0.25m。 污泥斗的容积： 本设计取浓缩池超高h1 = 0.30 m，缓冲层高度h3 = 0.30 m 10. 浓缩后的污泥体积 剩余含水率P1为99.2%，浓缩后的污泥含水率P2为96%，浓缩后的污泥体积为： 11.排泥管 采用污泥管道最小管径DN150mm，间歇将污泥排出贮泥池。 贮泥池设计计算 浓缩后的剩余污泥和初沉池污泥进入贮泥池，然后经投污泥泵进入消化池处理系统。本设计采用1座贮泥池，贮泥池采用竖流沉淀池构造。 1. 污泥量的计算 初沉池污泥量为 21.6×6 ×2= 259.2m3 /d，浓缩后的二沉池污泥为 32 m3 /d。贮泥时间为12h,即0.5d。 每日产生污泥量： 2. 贮泥池容积： 贮泥池设计容积： 符合设计要求。 式中： h2 — 贮泥池有效深度，本设计取3.0m； h3 — 污泥斗高度（m）； a — 污泥贮池边长，本设计取6.0m； b — 污泥斗底边长，1.0m； n — 污泥贮泥池个数，本设计采用1个； — 污泥斗倾角，本设计取600. 3. 贮泥池的高度： （本设计取8.0m） 式中： h1 — 贮泥池超高（m），本设计取0.3m； 管道部分 贮泥池中设DN=200mm的吸泥管一根，共设有2根进泥管，1根来自初沉池，管径DN200,另1根来自污泥浓缩池，管径为DN200mm。 污泥厌氧消化池设计计算 1.一级消化池设计计算 (1）. 一级消化池计算草图如下页图11 （2）消化池容积 式中： Q——污泥量（m3/d） P——投配率（%），中温消化时一级消化池采用5%-8%,本设计取8%。 n——消化池个数，本设计设置2座。 (3).各部分尺寸确定： 消化池直径D采用16m，集气罩直径d1=2m,高h1=2m，池底锥底直径d2=2m,上锥体倾角 =200， 上锥体高 ，本设计取2.6m.， 消化池柱体高度h3应大D/2=8m，本设计采用8m。 下锥体高 （本设计取1.3m） 消化池总高度为： H= h1+ h2+ h3+ h4=2+2.6+8+1.3=13.9m 柱体容积 下锥体容积 上盖容积： 消化池有效容积 >3211.25m3 符合设计要求. 二级消化池设计计算 二级消化池容积 式中： Q——污泥量（m3/d）； P——投配率（%），本设计取16%； n——消化池个数，本设计设置1座。 由于二级消化池单池容积与一级消化池相同，因此二级消化池各部份尺寸同一级消化池。 机械脱水间设计计算 1. 污泥机械脱水设计说明： 污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥做脱水处理，使其含水率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。 （1） 污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用。 （2） 污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于98％。 （3） 经消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。 （4） 机械脱水间的布置，应按规范有关规定执行，并应考虑泥饼运输设施和通道。 （5 ）脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，污泥堆场或污泥料 仓的容量应根据污泥出路和运输条件等确定。 (6) 污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于6次。 2.脱水机选择 本设计采用滚压脱水方式使污泥脱水 ，脱水设备选择缺乏资料，暂不选择。 机械脱水间平面尺寸暂定设计为 L×B= 20m×10m 。 污水处理厂的平面布置 1. 总平面布置原则 该污水处理厂为某油田新镇污水处理厂新建工程，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、辐流初次沉淀池、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。 总图平面布置时应遵从以下几条原则。 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（线）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。 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）总平面布置结果 污水由东南边排水总干管截流进入，经处理后由排水总干管排入北部河流神仙沟。 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南部，占地较大的污水处理构筑物在厂区北部，流程自东向西排开，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10米，次干道宽4米，两侧构（建）筑物间距不小于10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。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 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。 第五节 污水厂的高程布置 污水处理厂高程布置的任务是：确定各处理构筑物和泵房等的标高，选定各连接管渠的尺寸并决定其标高。计算决定各部分的水面标高，以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。 第一节 控制点高程的确定 1.进厂管有两根，每根流量为0.2m3/S，选用800mm的钢筋混凝土圆管，进厂端设计管内底标高为-2.111m（相对于地面标高2.3m），充盈深度0.6m。 2.考虑将出厂水水通过重力自流排入附近的神仙沟。神仙沟河床标高为-1.5m，河道水位为+0.5m。因而可以确定出厂管的管内底标高，出厂管选用1000mm的钢筋混凝土圆管一根，出厂水排放点距神仙沟30m，总水头损失为1.0m，出厂水排放点的水位标高应不低于0.5m+1.0m=1.5m。 第二节 各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算 污水处理厂的水流常依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失（初步设计或扩初设计时，精度要求可较低）。水头损失包括： （1）水流流过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；在作初步设计时可按下表估算。 (2)水流流过连接前后两构筑物的管道(包括配水设备)的水头损失，包括沿程与局部水头损失。 (3)水流流过量水设备的水头损失。 表1 构筑物水头损失表 构筑物名称 水头损失 构筑物名称 水头损失 中格栅 0.15 初沉池 0.55 提升泵房 2.0 曝气池 0.4 细格栅 0.15 二沉池 0.5 沉砂池 0.25 接触池 0.3 表2 污水管渠水头损失表 名称 设计流量（L/s) 水头损失 起点至中格栅 376 0.20 中格栅至提升泵房 376 0.15 提升泵房至细格栅 376 0.20 细格栅至沉砂池 376 0.20 沉砂池至初沉池 376 0.20 初沉池至曝气池 376 0.25 曝气池至二沉池 376 0.45 二沉池至接触池 375 0.5 第三节 污水系统高程计算 污水处理厂设置了终点泵站，水力计算以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，沿污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。 推算以提升泵房为中间位置，由设计要求可知提升泵房处相对地面标高（2.3m）为-2.21m。 表3 构筑物及管渠水面标高计算表 名称 水面上游标高（m） 水面下游标高（m） 构筑物水面标高（m） 地面标高（m） 出水口 1.2 2.3 出水口至接触室 1.2 1.2 2.3 接触室 1.5 2.3 接触室至二沉池 2.0 1.5 2.3 二沉池 2.5 2.3 二沉池至曝气池 2.95 2.5 2.3 曝气池 3.35 2.3 曝气池至初沉池 3.6 3.35 2.3 初沉池 4.15 2.3 初沉池至沉砂池 4.35 4.15 2.3 沉砂池 4.6 2.3 沉砂池至细格栅 4.8 4.6 2.3 细格栅 4.95 2.3 细格栅至提升泵房 5.15 4.95 2.3 提升泵房 -2.11 2.3 提升泵房至中格栅 -1.96 -2.11 2.3 中格栅 -1.81 2.3 污水高程布置图见附图2 污泥系统根据经验取值，本次设计由于时间原因不进行详细设计。 设 计 体 会 通过这次课程设计，我对我们给水排水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污水处理方面的知识，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，更加增添了我对本专业的信心。 参 考 文 献 1. 给排水教研室编.排水工程（二）课程设计任务、指导书。 2. 张自杰，林荣忱，金儒霖编. 排水工程（下册）（第四版）.北京：中国建筑工业出版社，1999 3. 李圭白编. 水质工程学. 北京：中国建筑工业出版社，2004 4. 韩洪军，杜茂安主编.水处理工程设计计算.北京：中国建筑工业出版社，200