污水处理工艺设计 计算书

仲恺农业工程学院课程设计

污水处理工艺设计

计算书

（2014—2015学年第一学期）

班 级 给排121班 姓 名 李子恒 学 号 201210524123 设计时间 2014.12.15~ 2015.01.02 指导老师 刘嵩、孙洪伟 成 绩

城市建设学院 2014年11月

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目 录

1 课程设计目的和要求 ...................................................... 4 1.1设计目的 ............................................................... 4 1.2 设计任务 .............................................................. 4 1.3设计要求 ............................................................... 4 1.4 原始资料 .............................................................. 4 2 污水处理流程方案 ...................................................... 5 3 处理程度的确定 ......................................................... 6 4 污水的一级处理 ......................................................... 6 4.1 格栅计算 .............................................................. 6 4.1.1单独设置的格栅 ....................................................... 7 4.2 沉砂池计算 .......................................................... 10 4.3 初次沉淀池计算 ...................................................... 14 4.3.1 斜板沉淀池 ......................................................... 14 5 污水的生物处理 ........................................................ 19 5.1 曝气池 .............................................................. 19 5.1.1设计参数 ............................................................ 19 5.2.2 平面尺寸计算 ....................................................... 20 5.1.3 进出水系统 ........................................................ 22 5.1.4 曝气池出水设计 .................................................... 24 5.1.5 其他管道设计 ...................................................... 24 5.1.6 剩余污泥量 ........................................................ 24 6 生物处理后处理 ........................................................ 25 6.1 二沉淀池设计计算 ..................................................... 25 6.1.1 池形选择 ........................................................... 25 6.1.2 辐流沉淀池 ......................................................... 25 6.2 消毒设施设计计算 .................................................... 32 6.2.1 消毒剂的投加 ...................................................... 32 6.2.2 平流式消毒接触池 .................................................. 32

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6.3 巴氏计量槽设计 ...................................................... 34 7 污泥处理构筑物计算 .................................................... 35 7.1 污泥量计算 .......................................................... 35 7.1.1 初沉池污泥量计算 .................................................. 35 7.1.2 剩余污泥量计算 .................................................... 36 7.2污泥浓缩池 ............................................................ 36 7.2.1 辐流浓缩池 ......................................................... 37 7.3 贮泥池 ............................................................... 39 7.3.1 贮泥池的作用 ...................................................... 39 7.3.2 贮泥池计算 ........................................................ 40 7.4 污泥消化池 .......................................................... 41 7.4.1 容积计算 .......................................................... 41 7.4.2 平面尺寸计算 ...................................................... 44 7.4.3 消化池热工计算 .................................................... 45 7.4.4 污泥加热方式 ...................................................... 48 8 污水处理厂的布置 ...................................................... 50 8.1 污水处理厂平面布置 .................................................. 50 8.1.1 平面布置原则 ...................................................... 50 8.1.2 污水处理厂的平面布置图 ............................................ 52 8.2 污水处理厂高程布置 .................................................. 52 8.2.1 高程布置原则 ...................................................... 52 8.2.2 高程布置计算 ...................................................... 53 8.2.3 污水处理厂高程图 .................................................. 55

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1 课程设计目的和要求 1.1设计目的

本设计是围绕必修课程《水质工程学》开展的课程设计，课程设计是教学的重要组成部分，是将污水处理理论与工程设计相联系的重要环节，其目的在于：训练学生设计与制图的基本技能，复习和理解给水处理工程课程所讲授的内容，培养学生动手能力和训练严格的科学态度和工作作风，最终达到提高学生综合运用理论知识独立进行分析和解决实际工程技术问题的能力的目标。 1.2设计任务

（1） 根据所给的原始资料，计算污水的设计流量和水质（已在《污水管网设计中完成》）； （2） 根据水质情况，地形和污水量，确定污水处理方法以及有关的处理构筑物； （3）对各处理构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸；（4）进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计。 1.3设计要求

通过本设计，学生应该能够达到以下几点要求： （1）掌握污水处理工艺设计的基本程序和方法；

（2）了解国家相关的方针和政策，正确使用专业的有关技术规范和规定； （3）通过训练，具有污水处理工艺设计计算、编写设计文件的能力； （4）熟练掌握手工和电脑制图操作方法。 1.4 原始资料

1. 城市污水量：0.66m/s 2. 气象资料

①风向：常年主风向为东南风；

②气温：年平均气温为 21.0 ℃。最冷月为1月，最低平均气温 8.1 ℃，最热月为7月℃，最高平均气温 33.5 ℃, 最低温度 2 ℃。

③湿度：相对湿度73%，最大蒸发量在2~4月，此时相对湿度60%左右。年平均绝对湿度17.8%，相对湿度81%。

④降雨强度：年雨量一般为1000mm，多集中在6-9月，占全年降雨量的70%。年平均蒸发量约1800mm，q 5= 4.23L/s.100m 2 （重现期P= 3）。

⑤水温：年平均为17℃，最高温出现在7月，可达22.4℃；最低温为1月，达10.9℃。

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每年2-10月，气温高于水温；10月至次年1月，水温高于气温，终年不结冰。 3. 工程地质资料

根据钻探资料分析，该市地下水储藏量并不丰富，且含铁量较高，地面覆盖层主要为粘性黄土，厚度约3~5m，其次为半风化的岩石和砂质页岩，较坚硬的岩石一般离地面4~8m，个别地段有岩石露头。 4. 污水实测

通过对该区域内的主要污水排放口进行实测，获得污水进水的数据如下：pH：6.5-8.5；BOD5为 140 mg/L，COD为 335 mg/L ，SS为 120 mg/L，该区域的污水以生活污水为主，工业废水须经处理后排放至市政污水管网内。

污水排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》标准中的二级排放标准。

2 污水处理流程方案

流程图如下： 进水 二级消化 一级消化 贮泥池 污泥浓缩池 格栅 污水提升泵房 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 消毒 排放

图1 污水处理流程图

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3 处理程度的确定

1. 污水的COD处理程度计算

E1?C?Ce C式中 E1 C Ce COD的处理程度，%； 进水的COD浓度,mgL；

处理后污水排放的COD浓度，mgL。

则E1=（335-60）/335=82.09% 2. 污水的BOD5处理程度计算

E2?L?Le L式中 E2 L Le BOD5的处理程度，%； 进水的BOD5浓度，mgL；

处理后污水排放的BOD5浓度，mgL。

则E2=（140-20）/140=85.71% 3. 污水的SS处理程度计算

E3?C?Ce C式中 E3 C Ce SS的处理程度，%； 进水的SS浓度，mgL；

处理后污水排放的SS浓度，mgL。

则E3=(120-20)/120=83.33%

4 污水的一级处理

4.1 格栅计算

格栅是由一组平行的金属栅条制成，斜置在污水流经的渠道上或水泵前集水并处，

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用以截留污水中的大块悬浮杂质，以免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。

格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅、活动格栅；按照格栅栅条间距分为粗格栅，栅条间距大于40mm；中格栅，栅条间距为15-35mm；细格栅，栅条间距为1-10mm。按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅。按照安装方式分为单独设置的格栅和格栅与沉砂池合建一处的格栅。

其计算草图如下：

图2 格栅计算草图

4.1.1单独设置的格栅

设计中选择两组细格栅，N=2组，每组格栅单独设置，每格格栅的设计流量为0.33m3/s. 1. 栅条的间隙数

Qmaxsin60。 n?Nbhv式中 n——格栅栅条间隙数（个） Qmax——最大设计流量（m3/s） ?——格栅倾角

N——设计的格栅组数（组） b——格栅栅条间隙（m） h——格栅栅前水深（m） v——格栅过栅流速（m/s）

设计中取h=0.5m，v=1.0m/s，b=0.01mm，α=60°

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0.33?sin60。n??62

0.01?0.5?1.02. 格栅槽的宽度

B?s（n?1）?bn

式中 B——格栅槽的宽度（m） S——每根格栅条的宽度（m） 设计中取S=10mm

B=0.01????????0.01?62?1.23（m）

3. 进水渠道渐宽部分长度

L1?式中 L1——格栅前部渐宽段的长度（m）

B?B1

2tan?1

?1——进水渠渐宽段展开角度，一般取10°~30°

B1——进水渠宽度（m)

设计中取B1=1m，?1=20°

L1?1.23?1?0.32（m）

2?tan20.4. 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L2?L10.32??0.16(m) 225. 通过格栅的水头损失

v2h1?kh0?k?sin?

2g式中 h1——通过格栅的水头损失（m） h0——计算水头损失（m）

k——系数，格栅受栅渣堵塞时，水头损失增大的倍数，一般取k=3 g——重力加速度（9.81m/s2）

ξ——阻力系数，其值与栅条的断面形状有关

?s?3 设计中采用栅条断面为矩形的格栅，取?????，取β=2.42

?b?

8

40.01431.02h1?3?2.42?()?sin60?0.32m

0.012?9.86.栅后明渠的总高度

设计中取栅前水渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.5+0.3=0.8m， 则：H=h+h1+h2=0.5+0.32+0.3=1.12（m） 7. 栅槽总长度

L?L1+L2+1.0+0.5+H1 tan?式中 L——栅槽总长度（m）

L1——格栅前部渐宽段的长度（m） L2——格栅后部渐窄段的长度（m） H1——栅前渠中水深（m）

L?0.32+0.16+1.0+0.5+1.12?2.63（m） tan60。8. 每日栅渣量

W=式中 W——每日栅渣量（m3/d）

QmaxW1?86400

Kz?1000 W1——栅渣量（m3栅渣/103m3污水），取0.05m3栅渣/103m3污水 KZ——污水流量总变化系数

W=0.66?0.05?86400?2.08 （m3/d）>0.2m3/d

1.368?1000 所以采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送栅渣。 9. 进水与出水渠道

城市污水通过DN1000的管道送入进水渠道，设计中去进水渠道宽度B1=1m。进水水深h1=h=1.0m，出水渠道B2=B1=1m，水深h2=h1=0.5m.

单独设置的格栅平面布置如图1所示。

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图3 单独设置格栅平面图

4.2 沉砂池计算

沉砂池是借助于污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的沙粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，减少大颗粒物质在输水管内沉积和消化池内沉积。

沉砂池按照运行方式不同可分为平流式沉砂池，竖流式沉砂池，曝气式沉砂池，涡流式沉砂池。

本设计采用平流沉淀池。 4.2.1 平流沉砂池

设计中选择两组平流式沉砂池，N=2组，分别与格栅连接，每组沉砂池设计流量为0.33m3/s. 1. 沉砂池长度

L=v?t

式中 L——沉砂池的长度（m）；

v——设计流量时的流速（m/s），一般采用0.15~0.30m/s； t——设计流量时的流行时间（s），一般采用30~60s。 设计中取v=0.25m/s，t=30s。

L=30×0.25=7.5m

2. 水流过水断面面积

A=Q A式中 A——水流过水断面面积（ Q——设计流量（

）。

）；

A=

0.33=1.32m2 0.2510

3. 沉砂池宽度

B=

式中 B——沉砂池宽度（m）；

A h2

——设计有效水深（m），一般采用0.25~1.0m。

设计中取h2=0.8，每组沉砂池设两格

B=1.32/2=0.825m 0.8 4. 沉砂室所需面积

V=Q?X?T?86400

106式中 X——城市污水沉砂量（污水），一般采用30污水；

T——清楚沉砂的间隔时间（d），一般采用1~2d。 设计中取T=2d，X=30

污水

V?0.66?30?2?864003?2.50m 1.368?106 5. 每个沉砂斗容积

V0?v n式中 ——每个沉砂斗容积（）；

n——沉砂斗格数（个）。

设计中取每一个分格有2个沉砂斗，共有n=2×2×2=8个沉砂斗

v0?2.5?0.313m3 8 6. 沉砂斗高度

沉砂斗高度应能满足沉砂斗储存沉砂的要求，沉砂斗的倾角α>60°。

式中

——沉砂斗的高度（m）； ——沉砂斗上口面积（

）；

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——沉砂斗下口面积（），一般采用0.4m×0.4m~0.6m×0.6m。

设计中取沉砂斗上口面积为1.0m×1.0m，下口面积为0.5m×0.5m

h3??3?0.3131?1?1?0.5?0.5?0.522?0.54m

校核沉砂斗角度tgα= 7. 沉砂室高度

2h3?=2.16，α=65°>60°，符合要求。

?1?0.5?

式中

——沉砂室高度（m）；

i——砂池底坡度，一般采用0.01~0.02；

——沉砂池底长度（m）。

设计中取沉砂池地坡度i=0.02

h3?0.54?0.02?0.5?7.5?2?1??0.60m

8. 沉砂池总高度

H=

式中 H——沉砂池总高度（m）；

——沉砂池超高（m），一般采用0.3~0.5m。

H=0.3+0.8+0.6=1.7m

9. 验算最小流速

+

设计中

式中

——最小流速（m/s），一般采用v≥0.15m/s； ——最小流量（

），一般采用

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；

——沉砂池格数（个），最小流量时取1； ——最小流量时的过水断面面积（

vmin?）。

0.66?0.75?0.27m/s?0.15m/s，符合要求

1.368?1.32 10. 进水渠道

格栅的出水通过DN1200mm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

——进水渠道水流流速（m/s）； ——进水渠道宽度（m）； ——进水渠道水深（m）。

设计中取H1=0.5m，B1=1.0m

v1?0.33?0.66m/s 1?0.5 11. 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

——堰上水头（m）；

m——流量系数，一般采用0.4~0.5；

——堰宽（m），等于沉砂池宽度。

设计中取m=0.4，b2=1m

0.33??H1????0.21m

?0.4?1?2?9.8?2? 出水堰自由跌落0.1~0.15m后进入出水槽，出水槽宽1.0m，有效水深0.5m，水流流速0.66m/s，出水流入出水管道。出水管道采用钢管，管径DN600。 V=1.12m/s，i=0.00262 12. 排砂管道

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23 采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN200. 平流式沉砂池平面布置图如下：

图4 平流式沉砂池平面布置图

4.3 初次沉淀池计算

初次沉淀池是借助于污水中的悬浮物质在重力的作用下可以下沉，从而与污水分离，初次沉淀池去除悬浮物40~60%，去除BOD20~30%。

本次设计采用斜板沉淀池

斜板沉淀池是根据“浅层沉淀”理论，在沉淀池内加设斜板或斜管，以提高沉淀效率的一种沉淀池。斜板沉淀池具有沉淀效率高，停留时间短，占地少等优点。

斜板沉淀池是利用污水从沉淀池下部进入，沿沉淀池自下而上地通过池内设置的斜板，在斜板中污水向上流动至水面集水槽排出，污泥向下沉淀在斜板底部下滑至沉淀池底的污泥斗中。

设计中选择两组斜板沉淀池，N=2组，每组分为2格，每格设计流量0.165m3/s。 4.3.1 斜板沉淀池 1. 沉淀部分有效面积

F?Q?3600

?q?0.91式中 F——沉淀部分有效面积（m2）； Q——设计流量（m3/s）；

——表面负荷（m3/（m2?h）），一般采用3~6m3/（m2?h）。

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设计中取=4m3/（m2?h）

F?0.165?3600?163.19m2

4?0.912. 沉淀池边长

a?F 式中 a——沉淀池边长（m）

a?163.19?12.8m

3. 沉淀池内停留时间

t??h2?h3??60

q式中 t——沉淀池内停留时间（min）；

h2——斜板区上部水深（m），一般采用0.5~1.0m； h3——斜板区高度（m），一般采用0.866m。 设计中取h2=1m

t??1?0.866??60?28min

44. 污泥部分所需容积 按去除水中悬浮物计算

V?Q?C1?C2?86400T100

K2?(100?p0)n?106式中 T——两次清除污泥间隔时间（d）； C1——进水悬浮物浓度（mg/L）； C2——出水悬浮物浓度（mg/L）； Kz——生活污水量总变化系数； γ——污泥容重（t/m3），约为1； P0——污泥含水率（%）。

设计中T=1d，P0=97%，C1=120mg/L，C2=20mg/L

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Q3?F3?K3（?TD?TA）?1.2?241.78?0.6?（35?21）?1.2?2437.14kcal/h

最大耗热：

Q3max?F3?K3（?TD?TA'）?1.2?241.78?0.6?（35?8.1）?1.2?4682.80kcal/h式中

F3——地面上池壁表面积取241.78m2

K3——池壁传热系数取0.6kcal/(m2.h.°C） 3）壁在地面以下部分全年耗热量 平均耗热量：

Q4?F4?K4（?TD?TB）?1.2?131.88?0.45?（35?21）?1.2?997.01kcal/h

最大耗热量：

Q4max?F4?K4（?TD?TB'）?1.2?131.88?0.45?（35?8.1）?1.2?1915.69kcal/h式中

F4——地面以下池壁表面积为131.88m2

K4——池壁传热系数，取0.45kcal/(m2.h.°C） TB——室外大气平均气温，21°C TB`——室外冬季计算温度取8.1°C

4）

底部全年耗热量：

平均时

Q5?F5?K5（?TD?TB）?1.2?155.94?0.45?（35?21）?1.2?1178.91kcal/h

最大时：

Q5max?F5?K5（?TD?TB'）?1.2?155.94?0.45?（35?8.1）?1.2?2265.18kcal/h5）每座

消化池池体全年耗热量 平均耗热量：

Q0?Q2?Q3?Q4?Q5?424.65?2437.14?997.01?1178.91?5037.71kcal/h

最大耗热量：

Q0max?Q2max?Q3max?Q4max?Q5max?815.942?4682.80?1915.69?2265.18?9679.612kcal/h6）消化池总耗热量 全年平均耗热量：

?Q?Q

0?Q1?5037.71?42606.67?47644.38kcal/h

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全年最大耗热量：

?QMAX ?Q0MAX?Q1MAX?9679.612?81865.67?91545.282kcal/h

4. 消化池保温结构厚度计算 1）池盖保温结构厚度计算：

?G?G盖?K2??G?G?B1.33?0.250.7??0.025m?25mm1.330.02

式中

?G——消化池池盖混凝土结构厚度（mm）取250mm

?G——钢筋混凝土的导热系数取1.33kacl/(m2.h.°

C） ?B——保温材料导热系数，取0.02kacl/(m2.h.°C） K2——池盖传热系数，一般采用0.7kacl/(m2.h.°C）

2）池壁保温层厚度计算

?G?G壁?K3??G?G?B1.33?0.40.6??0.027m?27mm1.330.02

式中 K3——池壁传热系数取0.6kacl/(m2.h.°C）。

设计中取

?G=400mm，采用聚氨酯硬质泡沫塑料做为保温材料，池壁在地面以上的

保温材料延伸到地面以下的深度为冰冻深度加0.5m，即延伸地面以下2.35m。 3）池壁在地面以下的部分以土壤作为保温层时，其最小厚度的核算，土壤的导热系数为

?G=1.0kcal/(m2.h.°

C），K5=0.45kcal/(m2.h.°C），设消化池池壁在地面以下的混凝土结构厚度为

?G=400mm,则土壤的最小厚度

?G?B壁?K5??G?G?B1.33?0.4?0.45?1.92m

1.331.0可以满足，故可不加其他的保温措施。

3）池底以下土壤作为保温层，其最小厚度的核算

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消化池池底混凝土结构厚度为700mm，则保温层厚度

?G?B底?K5??G?G?B1.33?0.7?0.45?1.7m1.331.0

由于地下水位在池底混凝土结构厚度0.5以下，小于1.7m，需要采取保温措施，降低保温层厚度。采用聚氨酯泡沫塑料作为保温材料，则保温材料的厚度。

?G?B底?K5??G?G?B1.33?0.7?0.45?0.034m?34mm

1.330.02池盖，池壁的保温材料采用硬质聚氨酯泡沫塑料，其厚度经计算分别为25mm，27mm和34mm，乘以1.3的修正系数，实际可采用50mm。

二级消化池的保温结构材料及厚度均与一级消化池相同，热工计算仅适用于一级消化池，二级消化池无加热与搅拌设备，仅利用余热继续进行消化。 7.4.4 污泥加热方式

本设计采用池外加热法中的热交换法加热 1）热交换器的计算

设计采用套管式泥---水热交换器池外加热，内管采用防锈的钢管，外管采用铸铁管。污泥在内管流动，热水在内外两层套管中与内管污泥向相反方向流动。此种方法传热系数较高，设备处于池外，清扫和修理较容易。

由前面资料料可知，消化池处理污泥量100m3/d，采用2座一级消化池，单池污泥量73.04m3/d。生污泥在进入一级消化池之前，与回流的一级消化池污泥先行混合后再进入热交换器，其比例为1:2。则生污泥量为：

QS1?73.04/24?3.04m3/h

回流的消化污泥量为：

QS1?2QS1?2?3.04?6.09m3/h

进入热交换器的总污泥量为：

QS?QS1?QS2?3.04?6.09?9.13m3/h

取生污泥的日平均最低温度为8.1°C，生污泥与消化污泥混合后的温度为：

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TS?(1?8.1?2?35)/3?26.030C

热交换器的套管长度按下式计算：

L?Qmax*1.2?D1K?Tm

式中 Qmax——污泥消化池最大耗热量（kcal/h) D1——内管的管径(mm）

K——热交换器传热系数kcal/(m2.h.°C），一般采用600kcal/(m2.h.°C）

?Tm——平均温差的对数(0C)

设计中取内管D1=50的钢管，外管管径D2=90mm的铸铁管，则污泥在内管中的流速

V1??4QSD12?3600?9.13?4?2.00m/s，满足1.5—2.0m/s

0.042?3600设计中传热系数采用K=600kcal/(m2.h.°C）

?Tm:平均温差，按下式计算：?Tm??T1??T2?Tln1?T2

式中 ?T1——热交换器入口的污泥温度（Ts)和出口的热水温度（Tw`)之差 ?T2——热交换器出口的污泥温度（Ts)和入口的热水温度（Tw)之差.。

污泥循环量为Qs=13.95m3/d

TS'?26.03?91545.282?36.060C

9.13?1000设计中热交换器的入热水温度Tw=85°C，Tw-Tw`采用10°C，Tw`=75°C，则所需热水循环量QW

Qw?QMAX91545.282??9.15m3/h

Tw?Tw'(85?75)?1000核算内外管之间热水的流速：

v1??4Qw(D22?D12)?3600?9.15?4?0.80m/s

(0.0752?0.042)?3600?T1?Tw??TS?75?26.03?48.970C

49

?T2?Tw?TS?85?36.06?48.940C

则： ?TM?448.9?448.970?48.9C5

48.97ln9448.32每座消化池的套管式泥—水热交换器的总长度：

L?91545.282?1.2?29.78m

??0.04?600?48.95设每根管的长度为4m，其根数为29.78/4=7.44根，取8根

8 污水处理厂的布置

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。 8.1 污水处理厂平面布置

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、药剂间、化验室等辅助性建筑物以及各种管线等的布置。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，一般采用1：200—1：1000比例尺的地形图绘制总平面图，常用比例尺为1：500。 8.1.1 平面布置原则

根据给水排水设计手册，污水处理厂的平面布置应该遵守以下原则：

（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。

（3）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。

（4）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。

（5）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

50

厌氧池内水利停留时间t1=1.6h； 缺氧池内水利停留时间t1=1.6h； 好氧池内水利停留时间t1=4.8h。 2.平面尺寸 曝气池总面积

A?V h式中 A——曝气池总面积(m2) h——曝气池有效水深（m）。 设计中取h=4.0m

A? 每组曝气池面积

A1?A N13895?3474m2 4.0式中 A——每座曝气池的面积(m2)； N——曝气池个数。 设计中取 N =2 A1?3474?1737m2 2 每组曝气池共设5廊道，第1廊道为厌氧段，第2廊道为缺氧段，后3个廊道为好氧段，每廊道宽取7.0m，则每廊道长 L?式中 L——曝气池每廊道长(m)； b——每廊道宽度(m)； n——廊道数。 设计中取 b= 7.0m, n= 5

L?1737?70m 5.0?5A1 bn厌氧—缺氧—好氧池的平面布置图如图6所示。

21

图6 厌氧—缺氧—好氧池平面布置图

5.1.3 进出水系统 1.曝气池的进水设计

初沉池的来水通过DN1000mm 的管道送入厌氧—缺氧—好氧曝气池首端的进水渠道，管道内的水流速度为0.84m/s。在进水渠道中污水从曝气池进水口流入厌氧段，进水渠道宽1.0m，渠道内水深为1.0m，则渠道内最大水流速度

v1?Qs Nb1h1式中 v1——渠内最大水流速度（m/ s ）；

b1——进水渠道宽度（m)； h1——进水渠道有效水深(m)。 设计中取b1=1.0m,h1=1.0m

0.66?0.33m/s

2?1.0?1.0反应池采用潜孔进水，孔口面积

V1? 22

F?QsNv2

式中 F——每座反应池所需孔口面积(m2)；

v2——孔口流速(m/ s )，一般采用0.2～1.5 m/ s 。 设计中取v2=0.4 m/s

0.66?0.66m2

2?0.4 设每个孔口尺寸为0.5m×0.5m，则孔口数

F?n?

F f

式中 n——每座曝气池所需孔口数（个）；

f——每个孔口的面积( m2 )。

n?0.66?2.64

0.5?0.5取n=3

孔口布置图如图7所示。

图7 孔口布置图

23

5.1.4 曝气池出水设计

厌氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头

?QH???mb2g?????

23式中 H——堰上水头(m)；

Q——每座反应池出水量(m3/s)，指污水最大流量（ 0.579m/s） 与回流污泥量、回流量之和（0.717×160% m3/s）； m——流量系数，一般采用0.4～0.5； b——堰宽(m)；与反应池宽度相等。 设计中取m=0.4，b=5.0m

?0.66?0.661.368?160%?H????0.186m

?2?0.4?5?2?9.8?设计中取为0.19m。

厌氧—缺氧—好氧池的最大出水流量为（0.66+0.66/1.368×160%）=1.43m3/s,出水管管径采用DN1500mm,送往二沉池,管道内的流速为0.81m/s。

5.1.5 其他管道设计 1污泥回流管道

本设计中，污泥回流比为50%，从二沉池回流过来的污泥通过两根DN500mm的回流管进入厌氧段，管内污泥流速为0.9m/s。 2 消化液回流管

本设计中，消化液回流比为200%，从二沉池出水回流至缺氧段首端，硝化液回流管道管径为DN1000mm,管内流速为0.9m/s。 5.1.6 剩余污泥量

W?aQ平Sr?bVXv?LrQ平?50% 式中 W——剩余污泥量(kg/d)；

a——污泥产率系数，一般采用0.5～0.7；

b——污泥自身氧化系数(d-1)，一般采用0.05～0.1； Q平——平均日污泥流量(m3/d)；

Lr——反应池去除的SS 浓度(kg/m3)，Lr=120-20=100mg/L

24

23 Sr——反应池去除BOD5 浓度(kg/m3)， Srr =140-20=120mg/L。 设计中取a=0.6，b=0.05

W=0.6×41685×0.12-0.05×13895×3+0.1×41685×50%=3001kg/d

6 生物处理后处理

6.1 二沉淀池设计计算 6.1.1 池形选择

辐流沉淀池是利用污水从沉淀池中心管进入，沿中心管四周花墙流出。污水由池中心四周辐射流动，流速由大变小，水中的悬浮物在重力作用下下沉至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，或用吸泥机将污泥吸出排走。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

本设计中采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。

6.1.2 辐流沉淀池 1. 沉淀池表面积

A?2式中 A——单池表面积（m）；

Q?3600Nq0

3 Q——设计流量（m/s）；

N——沉淀池的组数（组）；

2233 q0——表面负荷[m/(m?h)]，一般采用0.5～1.5m/(m?h)。

23设计中取沉淀池的表面负荷q0=1.4m/m?h

A?2. 沉淀池直径

0.425?3600?1092.85m2

4?1.4D? 式中 D——沉淀池直径（m）。

4A?

25

V?SNT

1000?n式中 V -污泥部分所需容积(m3);

S—每人每日污泥量[L/(人·d)]，一般采用0.3一0.8L/（人·d） ; T一两次清除污泥间隔时间(d)，一般采用重力排泥时，T=1一2d，采 用机械刮泥排泥时，T=0.05 -0.2d; N—设计人口数(人); n一沉淀池组数。

设计中S=0.3L/(人.d)，采用重力排泥时，清除污泥间隔时间T=1d.

V?0.3?190000?1?28.5m3

1000?2 两次计算结果取最大值作为初沉池污泥量 初沉池污泥量Q1=2×50=100m3/d=100m3/次

以每次排泥时间30min计，每次排泥4.16m3/h=0.0011m3/s 7.1.2 剩余污泥量计算 1. 曝气池内每日增加的污泥量

?X?Y（Sa?Se）Q?KdVXv?0.6?(140?20)?416850.05?13895?2500??1264.45kg/d10001000式中 ?X——每日增长的污泥量（kg/d)

Sa——曝气池进水BOD5浓度（mg/L)

Se——曝气池出水BOD5浓度（mg/L

Y——污泥产率系数，一般采用0.5-0.7，取0.6 Q——污水平均流量（m3/d） V——曝气池容积（m3)

Xv——挥发性污泥浓度MLVSS（mg/L)

Kd——污泥自身氧化率 ，一般采用0.04-0.1，取0.05 2. 曝气池每日排出的剩余污泥

Q2??X1264.45??140.49m3/d?0.0016m3/s fXr0.75?12000/10007.2污泥浓缩池

36

污泥浓缩的对象是颗粒间的孔隙水，浓缩目的是在于缩小污泥的体积，便于后续污泥处理。浓缩前污泥含水率一般99%，浓缩后污泥含水率97%。采用幅流式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥 7.2.1 辐流浓缩池

进入浓缩池的剩余污泥量0.0016m3/s，采用2个浓缩池，则单池流量：

Q=0.0016/2=0.0008m3/s=2.88m3/h

1. 沉淀池部分有效面积：

F?QC2.88?10??28.8m2 G1式中 F——沉淀池部分有效面积(m2)

C——流入浓缩池的剩余污泥浓度（kg/m3）一般采用10kg/m3 G——固体通量kg/(m2.h)。一般采用0.8-1.2kg/(m2.h)，取1.0kg/(m2.h） Q——入流剩余污泥流量（m3/h） 2．沉淀池直径：

D?4F?4?28.8?6.06m，取,6.10m 3.14?3. 浓缩池的容积：

V=QT=0.0008?3600?16=46.08m3

式中 T——浓缩池浓缩时间h，一般采用10-16h，取16h 4. 沉淀池有效水深：

h2=V/F=46.08/28.8=1.6m

5. 浓缩后剩余污泥量Q1

Q1?Q100?P100?99?0.0008??0.00027m3/s?23.04m3/d

100?P0100?976. 池底高度

辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需要做成1%的坡度，刮泥机连续转动将泥推入污泥斗，池底高度：

h4?7. 污泥斗容积

D6.10i??0.01?0.0305m，取0.03m 2237

h5=tg? (a-b)=tg55°?（1.25-0.25）=1.43m

式中 a——污泥斗上口半径（m）取1.25m

b——污泥斗底部半径（m）q取0.25m ?——泥斗倾角，取55°污泥斗容积：

1?22V1??h（a?ab?b）??1.43?（1.252?1.25?0.25?0.252）?2.9m3 533污泥斗中污泥停留时间：

T?V2.9??3h Q10.00027?36008. 浓缩池总高度:

h=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+1.6+0.3+0.03+1.43=3.66m。

式中 h1——超高（m)一般采用0.3m

h2——有效水深

h3——缓冲层高度，一般采用0.3-0.5m。 h4——池底高度。 h5——泥斗高度 9．浓缩后分离出的污水量:

q?Q?P?P099?97?0.0008??0.0005m3/s

100?P0100?97式中 q——浓缩后分离出的污水量（m3/s）

Q——进入浓缩池的污水量（m3/s） P——浓缩前污泥含水率，一般采用99% P0——浓缩后污泥含水率，一般采用97% 10．溢流堰

浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量q=0.0005m3/s，设出水槽宽0.15m，水深0.05m，则水流速为0.2m/s 溢流堰周长：

C??（D?2b）?3.14?（6.10?2?0.15）?18.21m，

式中 D——浓缩池直径（m）

38

b——出水槽宽(m）

溢流堰采用单侧90°三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m，深0.08m，每格沉淀池有三角堰18.21/0.16=114个， 每个三角堰流量： q0?0.0005?0.0000044m3/s 11425三角堰水深： h'?0.7?0q，设计中取为0.005m 0.0m050三角堰后自由跌落0.1m，则出水堰水头损失为0.107m。 辐流浓缩池计算草图如下：

图9 辐流浓缩池示意图

11．溢流管

溢流水量0.0005m3/s，设溢流管管径DN100mm，管内流速V=0.10m/s 12．刮泥装置

浓缩池采用中心驱动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将泥推入污泥斗。 13．排泥管

剩余污泥量0.00027m3/s，泥量很小，采用污泥管道最小管径DN150mm。间歇将污泥排入贮泥池。 7.3 贮泥池

7.3.1 贮泥池的作用

浓缩后的剩余污泥和初沉池污泥进入贮泥池，然后经投泥泵进入消化池处理系统。贮泥池主要作用为：调节污泥量，由于消化池采用污泥泵投加，贮泥池起到泵前调节池

39

的作用，平衡前后处理装置的流量；药剂投加池，消化池运行条件要求严格，运行中需要投加的药剂可直接在贮泥池进行调节；预加热池，采用池外预热时，起到预加热池的作用。

7.3.2 贮泥池计算

贮泥池用来贮存来自初沉池和浓缩池的污泥，由于污泥量不大，本设计采用2座竖流贮泥池

1．贮泥池设计泥量：

Q=Q1+Q2=100+23.04?2=146.08m3/d

式中 Q1——初沉污泥量（m3/d)，由前面计算所得100m3/d，每日排泥1次，每次排泥

量0.0011 m3/s，持续时间30min

Q2——浓缩后剩余污泥(m3/d），23.04?2=46.08m3/d 2．贮泥池的容积

V?Qt146.08?8??24.34m3 24n24?2式中 Q——每日产泥量（m3/d）

T——贮泥时间（h），一般采用8-12h，取8h

n——贮泥池个数取2

贮泥池设计容积：

122V?a2h2?h（/2 3a?ab?b），h3?tg?（a?b）3式中 h2——贮泥池有效水深（m) ，

h3——污泥斗高度（m)， a——污泥贮池边长取5.0m， b——污泥斗底边长（m）， n——污泥贮池个数，取2个，

?——污泥斗倾角取60度

设计中取n=2个，a=3.0m，h2=2.0m，污泥斗底为正方形，边长为b=1.0m

0h3?tg60（3?1）?1.73m3 2 40

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