某污水处理厂设计全套.doc

污水厂设计计算书
第一章 污水处理构筑物设计计算
一、泵前中格栅
1．设计参数：
设计流量Q=2.6×104m3/d=301L/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=20mm
栅前部分长度0.5m，格栅倾角α=60°
单位栅渣量ω1=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计算得:栅前槽宽，则栅前水深
（2）栅条间隙数(取n=36)
（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.01（36-1）+0.02×36=1.07m
（4）进水渠道渐宽部分长度
（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
（6）过栅水头损失（h1）
因栅条边为矩形截面，取k=3，则
其中ε=β（s/e）4/3
h0：计算水头损失
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）
取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.47+0.103+0.3=0.87
（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα
=0.23+0.12+0.5+1.0+0.77/tan60°
=2.29m
（9）每日栅渣量ω=Q平均日ω1=
=0.87m3/d>0.2m3/d
所以宜采用机械格栅清渣
（10）计算草图如下：
二、污水提升泵房
1.设计参数
设计流量：Q=301L/s，泵房工程结构按远期流量设计
2.泵房设计计算
采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入神仙沟。
各构筑物的水面标高和池底埋深见第三章的高程计算。
污水提升前水位-5.23m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位3.65m（即细格栅前水面标高）。
所以，提升净扬程Z=3.65-（-5.23）=8.88m
水泵水头损失取2m
从而需水泵扬程H=Z+h=10.88m
再根据设计流量301L/s=1084m3/h，采用2台MF系列污水泵，单台提升流量542m3/s。采用ME系列污水泵（8MF-13B）3台，二用一备。该泵提升流量540～560m3/h，扬程11.9m，转速970r/min，功率30kW。
占地面积为π52＝78.54m2，即为圆形泵房D＝10m,高12m,泵房为半地下式，地下埋深7m，水泵为自灌式。
计算草图如下：
三、泵后细格栅
1．设计参数：
设计流量Q=2.6×104m3/d=301L/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ω1=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计算得栅前槽宽，则栅前水深
（2）栅条间隙数 （取n=70）
设计两组格栅，每组格栅间隙数n=35条
（3）栅槽有效宽度B2=s（n-1）+en=0.01（35-1）+0.01×35=0.69m
所以总槽宽为0.69×2+0.2＝1.58m（考虑中间隔墙厚0.2m）
（4）进水渠道渐宽部分长度
（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
（6）过栅水头损失（h1）
因栅条边为矩形截面，取k=3，则

其中ε=β（s/e）4/3
h0：计算水头损失
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）
取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.47+0.3=0.77m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.47+0.26+0.3=1.03
（8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα
=0.88+0.44+0.5+1.0+0.77/tan60°=3.26m
（9）每日栅渣量ω=Q平均日ω1=
=1.73m3/d>0.2m3/d
所以宜采用机械格栅清渣
（10）计算草图如下：

四、沉砂池
采用平流式沉砂池
1. 设计参数
设计流量：Q=301L/s（按2010年算，设计1组，分为2格）
设计流速：v=0.25m/s
水力停留时间：t=30s
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=0.301/0.25=1.204m2
（3）池总宽度：
设计n=2格，每格宽取b=1.2m>0.6m，池总宽B=2b=2.4m
（4）有效水深：
h2=A/B=1.204/2.4=0.5m （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，则每个沉砂斗容积

（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）
其中X1：城市污水沉砂量3m3/105m3，
K：污水流量总变化系数1.5
（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：
设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=0.5m，
则沉砂斗上口宽：

沉砂斗容积：
（略大于V1=0.26m3，符合要求）
（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为
则沉泥区高度为
h3=hd+0.06L2 =0.5+0.06×2.65=0.659m
池总高度H ：设超高h1=0.3m，
H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m
（8）进水渐宽部分长度:

（9）出水渐窄部分长度:
L3=L1=1.43m
（10）校核最小流量时的流速：
最小流量即平均日流量
Q平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s
则vmin=Q平均日/A=0.2007/1.204=0.17>0.15m/s，符合要求
（11）计算草图如下：

五、厌氧池
1.设计参数
设计流量：2010年最大日平均时流量为Q′=Q/Kh=301/1.3=231.5L/s，每座设计流量为Q1′=115.8L/s，分2座
水力停留时间：T=2.5h
污泥浓度：X=3000mg/L
污泥回流液浓度：Xr=10000mg/L
考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h，所以设计水量按最大日平均时考虑。
2.设计计算
（1）厌氧池容积：
V= Q1′T=115.8×10-3×2.5×3600=1042m3
（2）厌氧池尺寸：水深取为h=4.0m。
则厌氧池面积：
A=V/h=1042/4=261m2
厌氧池直径：
m （取D=19m）
考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m。
（3）污泥回流量计算：
1）回流比计算
R =X/（Xr-X）=3/（10-3）=0.43
2）污泥回流量
QR =RQ1′=0.43×116=49.79L/s=4302m3/d
六、氧化沟
1.设计参数
拟用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟按2010年设计分2座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为
Q1′＝=10000m3/d=115.8L/s。
总污泥龄：20d
MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=2700
曝气池：DO＝2mg/L
NOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3—N还原
α＝0.9 β＝0.98
其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5 b=0.07d-1
脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSS·d
K1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L
剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2):
所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原
硝化安全系数：2.5
脱硝温度修正系数：1.08
2.设计计算
（1）碱度平衡计算：
1）设计的出水为20 mg/L，则出水中溶解性＝20-0.7×20×1.42×（1－e-0.23×5）=6.4 mg/L
2）采用污泥龄20d，则日产泥量为：
kg/d
设其中有12.4％为氮，近似等于TKN中用于合成部分为：
0.124550.8=68.30 kg/d
即：TKN中有mg/L用于合成。
需用于氧化的NH3-N =34-6.83-2=25.17 mg/L
需用于还原的NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L
3）碱度平衡计算
已知产生0.1mg/L碱度 /除去1mg BOD5，且设进水中碱度为250mg/L，剩余碱度=250-7.1×25.17+3.0×14.17+0.1×（190－6.4）=132.16 mg/L
计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH≥7.2 mg/L
（2）硝化区容积计算：
硝化速率为

=0.204 d-1
故泥龄：d
采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5d
原假定污泥龄为20d，则硝化速率为：
d-1
单位基质利用率：
kg/kgMLVSS.d
MLVSS=f×MLSS=0.753600=2700 mg/L
所需的MLVSS总量=
硝化容积：m3
水力停留时间：h
（3）反硝化区容积：
12℃时，反硝化速率为：

=0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d
还原NO3-N的总量=kg/d
脱氮所需MLVSS=kg
脱氮所需池容： m3
水力停留时间：h
（4）氧化沟的总容积：
总水力停留时间：
h
总容积：
m3
（5）氧化沟的尺寸：
氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m，宽7m，则氧化沟总长:。其中好氧段长度为，缺氧段长度为。
弯道处长度:
则单个直道长: (取59m)
故氧化沟总池长=59+7+14=80m，总池宽=74=28m（未计池壁厚）。
校核实际污泥负荷
（6）需氧量计算：
采用如下经验公式计算:

其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。
经验系数：A=0.5 B=0.1
需要硝化的氧量：
Nr=25.171000010-3=251.7kg/d
R=0.510000(0.19-0.0064)+0.14071.92.7
+4.6251.7-2.6141.7
=2806.81kg/d=116.95kg/h
取T=30℃，查表得α=0.8,β=0.9,氧的饱和度=7.63 mg/L，=9.17 mg/L
采用表面机械曝气时，20℃时脱氧清水的充氧量为：

查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径Ф＝3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n,则 取n=2台
（7）回流污泥量：
可由公式求得。
式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度取10g/L。则：
（50％～100％，实际取60％）
考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q。
（8）剩余污泥量：

如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为：

（9）氧化沟计算草草图如下：

七、二沉池
该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。
1．设计参数
设计进水量：Q=10000 m3/d （每组）
表面负荷：qb范围为1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h
固体负荷：qs =140 kg/ m2.d
水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h
堰负荷：取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)
2．设计计算
（1）沉淀池面积:
按表面负荷算：m2
（2）沉淀池直径：
有效水深为 h=qbT=1.02.5=2.5m<4m
（介于6～12）
（3）贮泥斗容积：
为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积：

则污泥区高度为

（4）二沉池总高度：
取二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为h4=0.3m
则池边总高度为
h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m
设池底度为i=0.05，则池底坡度降为

则池中心总深度为
H=h+h5=4.9+0.53=5.43m
（5）校核堰负荷：
径深比

堰负荷

以上各项均符合要求
（6）辐流式二沉池计算草图如下：

八、接触消毒池与加氯间
采用隔板式接触反应池
1．设计参数
设计流量：Q′=20000m3/d=231.5 L/s（设一座）
水力停留时间：T=0.5h=30min
设计投氯量为：ρ＝4.0mg/L
平均水深：h=2.0m
隔板间隔：b=3.5m
2．设计计算
（1）接触池容积：
V=Q′T=231.510-33060=417 m3
表面积m2
隔板数采用2个，
则廊道总宽为B＝（2+1）3.5＝10.5m 取11m
接触池长度L= 取20m
长宽比
实际消毒池容积为V′=BLh=11202=440m3
池深取2＋0.3＝2.3m (0.3m为超高)
经校核均满足有效停留时间的要求
（2）加氯量计算：
设计最大加氯量为ρmax=4.0mg/L,每日投氯量为
ω＝ρmaxQ=42000010-3=80kg/d=3.33kg/h
选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为3/4瓶,共贮用12瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为1.5～2.5kg/h。
配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=1—3m3/h,扬程不小于10mH2O
（3）混合装置：
在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式），混合搅拌机功率N0

实际选用JWH—310—1机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m，功率4.0Kw
解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设
（4）接触消毒池计算草图如下：

第二章 污泥处理构筑物设计计算

一、回流污泥泵房
1.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流泵房，其他污泥由刮泥板刮入污泥井中，再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中。
设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比R=50％－100％。按最大考虑，即QR=
100%Q=231.5L/s＝20000m3/d
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0.6m,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，氧化沟水面相对标高为1.5m，则污泥回流泵所需提升高度为：1.5-（-0.4）＝1.9m
（2）流量：
两座氧化沟设一座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为20000m3/d＝833m3/h
（3）选泵：
选用LXB-900螺旋泵3台（2用1备），单台提升能力为480m3/h，提升高度为2.0m－2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=55kW
（4）回流污泥泵房占地面积为9m×5.5m
二、剩余污泥泵房
1.设计说明
二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵（地下式）将其提升至污泥浓缩池中。
处理厂设一座剩余污泥泵房（两座二沉池共用）
污水处理系统每日排出污泥干重为2×1334.4kg/d,即为按含水率为99％计的污泥流量2Qw＝2×133.44m3/d＝266.88m3/d＝11.12m3/h
2.设计选型
（1）污泥泵扬程:
辐流式浓缩池最高泥位（相对地面为）-0.4m，剩余污泥泵房最低泥位为 -（5.34-0.3-0.6）-4.53m,则污泥泵静扬程为H0=4.53-0.4＝4.13m，污泥输送管道压力损失为4.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H0+4+1=9.13m。
（2）污泥泵选型:
选两台，2用1备，单泵流量Q>2Qw/2＝5.56m3/h。选用1PN污泥泵Q 7.2－16m3/h, H 14-12m, N 3kW
（3）剩余污泥泵房:
占地面积L×B=4m×3m，集泥井占地面积
三、污泥浓缩池
采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。
1.设计参数
进泥浓度：10g/L
污泥含水率P1＝99.0％，每座污泥总流量:
Qω＝1334.4kg/d=133.44m3/d=5.56m3/h
设计浓缩后含水率P2=96.0％
污泥固体负荷：qs=45kgSS/(m2.d)
污泥浓缩时间：T=13h
贮泥时间：t=4h
2.设计计算
（1）浓缩池池体计算：
每座浓缩池所需表面积
m2
浓缩池直径
取D=6.2m
水力负荷
有效水深
h1=uT=0.18413=2.39m 取h1=2.4m
浓缩池有效容积
V1=Ah1=29.652.4=71.16m3
（2）排泥量与存泥容积:
浓缩后排出含水率P2＝96.0％的污泥,则
Q w′=
按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积
V2＝4Q w′＝41.39＝5.56m3
泥斗容积

= m3
式中：
h4——泥斗的垂直高度，取1.2m
r1——泥斗的上口半径，取1.1m
r2——泥斗的下口半径，取0.6m
设池底坡度为0.08，池底坡降为：
h5=
故池底可贮泥容积：

=
因此，总贮泥容积为

（满足要求）
（3）浓缩池总高度：
浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为

=2.4+0.30+0.30+1.2+0.16=4.36m
（4）浓缩池排水量：
Q=Qw-Q w′=5.56-1.39=4.17m3/h

（5）浓缩池计算草图：
四、贮泥池及污泥泵
1．设计参数
进泥量：经浓缩排出含水率P2＝96%的污泥2Q w′=233.36=66.72m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T＝0.5d=12h
2．设计计算
池容为
V=2Q′wT=66.720.5=33.36m3
贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方形）
LBH=3.63.63.6m 有效容积V=46.66m3
浓缩污泥输送至泵房
剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作肥料之用
污泥提升泵
泥量Q=66.72m3/d=2.78m3/h
扬程H=2.3-(-1.5)+4+1=7.8m
选用1PN污泥泵两台，一用一备，单台流量Q7.2～16m3/h,扬程H14～12mH2O,功率N3kW
泵房平面尺寸L×B=4m×3m

第三章 高程计算
一、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：
污水厂水头损失计算表

名 称

设 计
流 量
（L/s）
管 径

（mm）
I

（‰）
V

(m/s)
管 长

（m）
IL

（m）

Σξ
Σξ（m）

Σh
（m）
出厂管
231.5
600
1.48
0.84
80
0.118
1.00
0.036
0.154
接触池

0.3
出水控制井

0.2
出水控制井至二沉池

115.8

400

3.08

0.92

100

0.308

6.18

0.267

0.575
二沉池

0.5
二沉池至流量计井

115.8

400

3.08

0.92

10

0.031

3.84

0.166

0.197
流量计井

0.2
氧化沟

0.5
氧化沟至厌氧池

115.8

400

3.08

0.92

12

0.037

4.22

0.182

0.219
厌氧池

0.3
厌氧池至配水井

151

450

2.82

0.95

15

0.042

5.00

0.230

0.272
配水井

0.2
配水井至沉砂池

301

600

2.41

1.07

60

0.145

7.26

0.424

0.569
沉砂池

0.33
细格栅

0.26
提升泵房

2.0
Σ＝6.776
中格栅

0.1
进水井

0.2
Σ

Σ＝7.076

二、高程确定
1. 计算污水厂处神仙沟的设计水面标高
根据式设计资料，神仙沟自本镇西南方向流向东北方向，神仙沟沟底标高为-1.5m，河床水位控制在0.5－1.0m。
而污水厂厂址处的地坪标高基本上在2.25m左右（2.10－2.40），大于神仙沟最高水位1.0m（相对污水厂地面标高为-1.25）。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【即神仙沟最高水位(－1.25+0.154+0.3）＝-0.796≈0.8m】,同时考虑挖土埋深。
2. 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。具体结果见污水、污泥处理流程图。
各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高
构筑物名称
水面标高(m)
池底标高(m)
构筑物名称
水面标高(m)
池底标高(m)
进水管
-3.93
-4.41
沉砂池
3.26
2.10
中格栅
-4.23
-4.70
厌氧池
2.02
-1.98
泵房吸水井
-5.23
-7.00
氧化沟
1.5
-2.00
细格栅前
3.65
3.18
二沉池
0.60
-4.53
细格栅后
3.39
2.92
接触池
-0.67
-2.97