《水污染控制工程》课程设计—污水处理厂设计.doc

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第一部分 设计说明书

1.设计概况
1.1 处理规模
设计的的污水处理厂的处理规模为5.6万m3/d。
1.2 设计原则：
(1)处理效果稳定，出水水质好；
(2)工艺先进，工艺流程尽可能简单，构筑物尽可能少，运行管理方便；
(3)污泥量少，污泥性质稳定；
(4) 基建投资少，占地面积少。
1.3 设计依据：
《室外排水设计规范GB50014-2006》；
《给水排水设计手册》第1、5、9、11册；
《给排水工程快速设计手册》第2册；
《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ31-89》；
《给水排水制图标准GB-T50106-2001》；
《水污染控制工程》高廷耀。
1.4 设计要求：
城市污水要求处理后水质达到 BOD530mg/l；SS30mg/l。污泥处理后外运填埋。

2. 原始资料
原始资料及主要参数：
1. 服务人口 15 万。有A、B两厂的污水进入市政系统。资料如表：

2. 排水系统采用截流式合流制。截留倍数n0＝ 4 。
3. 水质：进水BOD5250mg/L，SS280mg/L；出水BOD5≤30mg/L，SS≤30mg/L。
4. 污水由水厂西南方进厂，水面高程40.0m。
5. 厂区地形：基本平坦，原高程43.5m。
6. 工程地质资料：（略）
7. 水文及水文地质资料：受纳水体在水厂北面，距厂150m。最高洪水位：36.00m(其它略)
8. 气象资料： ①风向（自绘风玫瑰）②气温（略）③冻土深度：0.7m

3. 流量计算
（1）晴天设计流量：

（2）雨天校核：

4. 污水处理工艺流程说明
4.1 传统活性污泥法流程:
污水→格栅→提升泵房→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→接触池→处理水排放

第二部分 设计计算书
1 隔栅

（1） 栅条的间隙数
取雨天进入格栅前的速度=1.9m/s，
则面积B1h=/=3302.5×10-3/1.9=1.74㎡；
进水渠道宽度B1取1.1m，则h=1.74/1.1=1.58m;
由公式 ，n取0.013, i取0.002；
晴天时设入栅前的速度为v0,则：

用晴天流量来设计

雨天污水流经格栅速度

格栅宽度B=s(n-1)+d·n,取栅条宽度s=0.01m,栅条间距d=0.02m
单格B’=(42-1)×0.01+42×0.02=1.25m;
设备数2，确保检修时仍正常工作；
选用GT1400除污机配合，B’=1.4m,B=2.8m,n’=47,

（2） 过栅的水头损失
其中: k——考虑到由于格栅受污物堵塞后，格栅阻力增加的系数，取k=3
h0——计算水头损失m
j β——阻力系数，取圆形断面时β=1.79

（4）栅后槽的总高度（取雨天），取栅前渠道超高h1=0.3m，
H=h+h1+h2=1.58+0.3+0.1=1.98m
（5）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tanα
L1= =（2.8-1.1）/(2×tg20°) =2.34m，L2=0.5L1=1.17m,
L=2.34+1.17+0.5+1.0+(1.58+0.3)/tg60°=6.10m.
(6) 每日格栅量W=计算，取栅渣量W1=0.03m3/103m3污水

>0.2
∴采用机械格栅清渣。

2．污水提升泵房
(1) 污水提升前水位-5.9m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位2.69m（即细格栅前水面标高）。
水泵水头损失取2m
最大设计流量Q=3302.5L/s=
采用螺旋泵8台，每台提升流量=1486,
查阅《给水排水常用设备 第11册 常用设备》199页表1-96“LXB型螺旋泵性能”,
采用LXBZ-1500-2.5型螺旋泵10台，8用2备，该泵提升流量1600，转速42r/min,扬程2.5m，功率22kw，查阅《室外排水设计规范》，考虑:
1水泵机组基础间的净距不宜小于1.0m。
2机组突出部分与墙壁的净距不宜小于1.2m。
3 主要通道宽度不宜小于1.5m。
4 配电箱前面通道宽度，低压配电时不宜小于1.5m，高压配电时不宜小于2.0m。当采用在配电箱后面检修时，后面距墙的净距不宜小于1.0m。
综合考虑，确定泵房面积为4×6=24㎡
（3） 提升泵房：螺旋泵泵体室外安装，电机，减速机，电控柜，电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定检修时间，占地面积（15.0+0.5+11.0）×10.0=265.0，其工作间占地面积为11.0×10.0=110.0.
（4） 泵房为半地下式，地下埋深7m，总高12m,水泵为自灌式。

3. 曝气沉砂池
本设计采用的沉沙池为曝气沉砂池；
沉砂池个数4个，沉砂曝气池示意图：
(1) 沉砂池总有效容积V：
雨季最大设计流量的停留时间t=4min；

(2) 水流断面面积A
取雨季最大设计流量时水平前进流速v=0.1m/s，则

(3) 池总宽B
取有效水深h=2.5m，则B=A/h=33.025/2.5=13.2m
当池的总数N=4时，每个池的宽度b=13.2/4=3.3m,则b/H=3.3/2.5=1.32<1.5
（4）池长L=V/A=792.6/33.025=24m,则L/b=24/4=6>5,设置横向挡板。
（5）沉砂斗所需容积V2
设沉砂池贮砂时间T=2d
沉砂部分所需容积
式中：X——城市污水沉沙量，
设每个沉砂池里做一个沉砂斗，排砂方法用重力排砂，
则单个斗的容积V=12.14/4=3.0.
砂斗部分做成长方体，取D=1.5m,D=6m,h=0.5m,
得
则沉砂池的总高度H=
（6）所需曝气量q=60D60×0.1×3.3025=19.815m3/min,其中D取
0.1.
（7） 每小时所需的空气量
其中：a ——处理每立方米污水曝气量，取a=0.2m3/m3污水
经上述计算后，复核当晴天最大设计流量Q=0.8778时,曝气沉砂池的停留时间
，满足要求
曝气管采用多孔管曝气。

4．初沉池
（1）沉淀区的表面积A
由表取q=2.0 ，
（2）沉淀区有效水深
设污水在沉淀池内的沉淀时间t为2h.
则沉淀池的有效水深 h2=t=22=4.0m
（3）沉淀区有效容积V=A·h2=1580.4×4.0=6321.6m3
（4）沉淀区长度L=v·t×3.6=6×2×3.6=43.2m,L/ h2=43.2/4=10.8>8,满足要求
（5）沉淀区总宽度B=A/L=1580.04/21.6=73.15m
（6）沉淀池的数量，分为12格，则每格b=73.15/12=6.1m
取两格为一座沉淀池，
满足要求。
（7）污泥区容积
取

即每格175/12=14.6m3
污泥斗，每格两个，方斗

取坡向泥斗得底板;
取沉淀池超高h1 0.3m,缓冲层高度h3 0.5m,
则总高度H=
污泥斗容积
式中 ---污泥斗高度（），
---污泥斗倾角，60º
---污泥斗上部半径
---污泥斗下部半径，1.0

污泥斗以上梯形部分容积

则，满足要求
校核：
雨天Qmax=3.3025m3/s，
A=3.3025×3600/2=5944.5㎡，
V=Ah2,则h2=V/A=6321.6/5944.5=1.06h,
t=h2/q=1.06/2=32min>30min,满足要求。
（8）污泥区的计算：
污泥量
设污泥含水率98%，γ=1000kg/m3,采用重力排泥，T取1d,C0=164.5mg/L,初沉池的去除率按50%计算，则C1=164.5×（1-50%）=82.25mg/L,代入上式有
。
初沉池尺寸示意图：

5. 曝气池
（1）污水处理程度的计算
污水中的设一级处理对的去除率为25%，则进入曝气池中污水的浓度
计算去除率，首先计算处理水中溶解性BOD5值，
Se=Sz-7.1bXaCe
式中:Se——出水溶解性BOD5
Sz——二沉池出水总BOD5,Sz=30mg/L;
b——活性污泥自身氧化系数，典型值为0.08
——活性微生物在处理水中所占比例，一般取0.4
Ce——二沉池出水SS,Ce=30mg/L
代入数值 Se=30-7.1×0.08×0.4×30=23.18(mg/L)取23mg/L
去除率 ==88%
（2）曝气池的计算与各部位尺寸的确定
曝气池按BOD—污泥负荷法计算
1） BOD——污泥负荷率的计算
拟定采用的BOD—污泥负荷率为0.33 kgBOD5/(kgMLSS.d)，
但为稳妥计需加以校核 Ns=
式中 Kz——系数 其值在0.0168-0.0281之间，取0.0183
Se—— 经活性污泥处理系统处理后，处理水中残留的有机污染物BOD量
对城市污水值一般为0.75
代入数值 Ns==0.36kgBOD5/(kgMLSS.d)
2） 确定混合液污泥浓度(X)
根据已确定的Ns值，查图4-7 得相应的SVI值为100-120，取值100
X=
式中 R= 污泥回流比 取0.3
——是考虑污泥在二次沉淀池中停留时间，池深，污泥厚度等因素的有关系数，一般取值1.2左右
SVI——污泥指数，值取100
代入数值 X==3000mg/L
3） 确定曝气池容积
V=
式中 V---- 曝气池容积m3
Sa---原污水的BOD5值 mg/L Sa=187.5mg/L
X---曝气池内混合液悬浮固体浓度(MLSS)mg/L X=3000mg/L
代入数值 V==9722m3
水力停留时间=3000/9722=0.31d=7.4h>6h, 故用平均日流量(m3/d)作为曝气池的设计流量满足要求。
4） 确定曝气池各部位尺寸
设有4组曝气池，每组容积为9722/4=2430m3 ，
池深取4m，则每组曝气池的面积为F=2430/4=608m2 ,
廊道宽B取6m，宽深比B/H=6/4=1. 5,满足设计规范要求要求
廊道总长L=F/B=608/6=101m
设每组曝气池共3廊道，每组廊道长 L1=L/3=101/3=34m
长宽比校核L1/B=34/6=5.7,满足设计规范要求。
曝气池超高取 0.5m 则池总高度为4+0.5=4.5m
曝气池尺寸草图：

校核：污泥龄 ，满足3~6d的要求。
名义停留时间
考虑回流的停留时间
（3）曝气系统的计算与设计
本设计采用鼓风曝气系统
1）平均日需氧量的计算
O2=a’QSr+b’VXv
式中 O2 ——混合液需氧量（kgO2/d）;
a’——活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，即活污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，以kg计,查表取a’=0.5

Q——污水平均流量（m3/d）
Sr——经活性污泥微生物代谢活动被降解有机污染物量，以BOD值
b’——活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即每kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，以kg计，查表取 b’=0.15
V——曝气池容积(m)3
Xv——单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体(MLVSS)量 kg/m3
代入数值计算 O2=0.5×56000×(187.5-23)+0.15×9722×3000×0.75
=7887kg/d=329kg/h
2）最大时需氧量的计算
根据原始数据，K=1.41
最大时O2(max)=0.5×56000×1.41×164.5+0.15×9722×3000×0.75=9776kg/d=407kg/h
3） 最大时需氧量与平均日需氧量之比
O2(max)/O2=407/329=1.2<1.3,满足要求。
4）采用微孔曝气，氧转移效率设计为10%，曝气头到池底距0.2m,则淹没水深为4-0.2=3.8m;
温度为20时清水中的饱和溶解氧为9.17mg/L.
温度为30时清水中的饱和溶解氧为7.63mg/L.
扩散器出口压力
空气离开池氧的分压值
曝气池30℃时，平均溶氧饱和度
氧的离开口压力nzu
5）平均时氧量R=
式中 ——修正系数 = (0.8 0.85) 取=0.82
——修正系数 = （0.9 0.97）取=0.95
ρ0——曝气前水中溶解氧浓度，取2.0mg/L;
代入数值计算：
则最大时供氧量Rs(max)=
5） 供气量

6）曝气器
采用华北市政院江都水处理设备厂生产的型号为HWB-3微孔曝气器。
风机选择
采用唐山环保机械工程公司生产的D-120-61型多级离心鼓风机4台，单台风量120 m3/min
7）剩余污泥量
取产率系数y=0.6.

6. 二沉池
采用普通辐流式沉淀池，中心进水，周边出水，共2座，沉淀池表面负荷q一般为1.0-1.5m3/(m2.h)，沉淀时间t=2h,Q=0.65 m3/s
（1）单池表面面积A
A===975m2
（2）池子直径D===35.2m取D=36m
（3）沉淀池的有效水深h2=qt=1.22=2.4m
（4）沉淀部分有效容积V=
（5）沉淀池底坡落差i=0.05 ，则
（6）沉淀池周边有效水深
——缓冲层高 ，取0.5
——污泥斗高度 取0.5m
即=2.4+0.5+0.5=3.4m,而D/=36/3.4=10.6满足6~12要求。
（7）沉淀池总高
式中 ——超高取0.3
——沉淀池底坡落差m 由0.05坡度计算为0.8
代入数据得H=3.4+0.3+0.8=4.5m
（8）泥斗容积
取
得V=
（9）二沉池计算草图：
沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣，出水槽采用双侧集水，出水槽宽度为0.5m，水深0.4m，槽内水流速度0.59m/s，堰上负荷为1.46L/(m.s)<1.7L/(m.s) 符合要求。
二沉池的出水通过渠道流回二沉池集配水井的外层套筒，渠道宽700mm，渠道内水深为0.5m，水流速度为1.05m/s，然后通过管径为800mm的管道送往消毒接触池。

7．消毒接触池及其设计
污水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅减少，但是细菌的绝对值依然十分客观，并有存在病原菌的可能，因此，污水在排放水体前，应进行消毒处理。
设计中采用平流式消毒接触池，消毒接触池设2组，每组3廊道。
（1）消毒接触池容积： V=Qt
式中： Q——单池污水设计流量（m3/s）；
t——消毒接触时间（min），一般采用30min。
设计中取t=30min，得每组消毒接触池的容积为430m3。
（2）消毒接触池表面积： F=V/h2
式中：h2——消毒池有效水深，设计中取为2.5m。
设计中取h2=2.5m，得到F=172m2。
（3）消毒接触池池长： L=F/B
式中：B——消毒池宽度(m)，设计中取为4m。
得L=172/4=43m。每廊道长L′=43/3=14.3m，设计中取为15m。
校核长宽比：L/B=43/4=10.8>10，满足要求。
（4）消毒接触池池高： H=h1+h2
式中：h1——消毒池超高(m)，一般采用0.3m；
设计中取h1=0.3m，计算得 H=0.3+2.5=2.8m。
（5）进水部分：
每个消毒接触池的进水管管径D=800mm，v=1.0m/s。
（6）混合：
采用管道混合的方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为增 强混合效果，加氯点后接D=800mm的静态混合器。

8．污泥浓缩池
采用座一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：6g/L
污泥含水率P1＝99.0％，设计流量: Qω＝2712m3/d=113m3/h
设计浓缩后含水率P2=96.0％
固体通量M取30kg/( m2/d) 污泥浓缩时间：T=13h
（2）设计计算
1）浓缩池池体计算：
浓缩池所需表面积 A= m2
浓缩池直径

有效水深h
取缓冲层高超高为，
则总高为H=2.7+0.3+0.3+0.5=3.8m
2）浓缩池计算草图：
9． 贮泥池及污泥泵
（1）设计参数
进泥量：消化前污泥量为506.8 m3/d，设计消化后污泥的含水率为93%，则消化后的污泥量为Q=
设计贮泥周期为T=1d.
（2）设计计算
池容 V=QT=290
贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方形）
LBH=6.86.86.8m 有效容积V=314m3
浓缩污泥输送至泵房
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

11．污水处理厂的平面设计及高程计算
（1） 污水处理厂的平面布置
总面积A=Qa=56000×0.51=28560㎡,
污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、化验室及其他辅助建筑物以及各种管道、渠道、道路、绿化带等的布置。（见附录一）
布置原则：
a、贯通、连接各隔离构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折；
b、土方量作到基本平衡，并避开劣质土壤地段；
c、在处理构筑物之间，应保持一定的间距，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、消化气贮罐等，其间距应按有关规定确定；
d、各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。
（2）污水处理厂的高程布置（见附录2）
污水处理工程的污水处理流程高程布置的主要任务是确定各处理构筑物和泵房的标高,确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高;通过计算确定各部位的水面标高,从而使污水能够在处理构筑物之间通畅的流动,保证污水处理工程的正常运行。
布置原则：
a、选择一条距离最厂、水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证任何情况下，处理系统能够运行正常。
b、计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）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。
c、还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。
2） 污水水头损失计算（见附录3）

污水处理系统高程图

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