污水处理厂设计说明与计算书 - secret

目 录

设计说明书………………………………………………2

1.设计题目………………………………………………..2 2.设计目的………………………………………………..2 3.设计任务和内容………………………………………..2 4.水质水量及处理要求…………………………………..2 5.设计依据…………………………………………………3 6.污水、污泥处理工艺的确定…………………………..3 7.污水处理各构筑物的说明………………………………8 8. 污水处理厂总体布置…………………………………14

设计计算书……………………………………….17

1. 总体设计……………………………………………..17 2.污水处理各部分构筑物的计算……………………….17 3.污水处理厂的平面布置……………………………….41

设计体会……………………………………42 参考文献……………………………………42

1

设计说明书

一、设计题目

某市污水处理厂工艺初步设计

二、设计目的

通过课程设计进一步消化和巩固《水污染控制工程》所学内容，使学生的基本理论、基本知识、基本技能得到一次综合性训练，巩固和深化对所学知识的理解和应用。

通过课程设计，使学生能够更好的掌握工业废水处理的各种方法和构筑物的设计计算。

三、设计任务和内容

1. 工艺流程选择； 2. 各污水构筑物设计计算； 3. 曝气系统设计； 4. 污泥浓缩池设计计算；

5. 绘制系统工艺流程图、平面布置图2号图各一张； 6. 编写设计说明书及计算书。

四、水质水量及处理要求

该厂最大设计流量Qmax＝50000m3／d，设计人口N＝25万。 设计进水水质：

pH＝6～8，CODcr＝200～250mg/L，BOD5＝100～130mg/L，SS＝70～150mg/L。

本工程设计中氮、磷的去除不作要求，其他各项指标均应达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918—2002中的一级B标准，即要求出水BOD5 降至20mg/L以下，CODCr降至60mg/L以下，SS 降至20mg/L以下。经分析，原污水各项指标均不是很高，采用传统的城镇污水处理工艺即可达到处理要求。

五、设计依据

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本设计采用的主要规范及标准：

《污水综合排放标准》 （GB8978-2002） 《城市污水处理厂污泥排放标准》 （CJ3025-93） 《室外排水设计规范》（2006年版） （GBJ50014-2006）

《城市污水处理工程项目建设标准》 （2001年修订版）

六 污水、污泥处理工艺的确定： 6.1、处理工艺确定原则

为了同时达到污水处理厂高效稳定运行和基建投资省、运行费用低的目的，依据下列原则进行了污水处理工艺方案选择。

（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到排放标准； （2）投资低，运行费用省，以尽可能少的投入取得尽可能高的效益； （3）选定工艺的技术设备先进、可靠，国产化程度高，一致性好； 6.2方案预选:

按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱氮除磷有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2 /O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。由于该设计中的污水属于生活污水对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理可供选取的工艺：氧化沟工艺，SBR及其改良工艺等。

氧化沟

严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。交替工作式氧化沟一般

3

采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。 氧化沟具有以下特点：

(1)工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。

(2)运行稳定，处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。 (3)能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。

(4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为20～30 d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。 (5)可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。

A2/O

A2/O处理工艺是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，A2/O工艺是在厌氧－好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。 A2/O工艺的特点：

（一）：厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；

（二）：在同时脱氮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它工艺。

（三）：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。

（四）：污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。

SBR

SBR是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR

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通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。SBR池通常每个周期运行4-6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量的冲击负荷。 SBR工艺具有以下特点：

(1)SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。 (2)处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中)，随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。

(3)有很好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。 (4)污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。

(5)SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。 其中改进工艺包括了ASBR，它是在20 世纪 90 年代 ,由美国 Dague 教授等将过去用于好氧生物处理的SBR工艺用于厌氧生物处理 ,开发了厌氧序批式活性污泥法(Anaerobic Sequencing Batch Reactor ,简称 ASBR ) 。ASBR法是一种以序批间歇运行操作为主要特征的废水厌氧生物处理工艺 ,一个完整的运行操作周期按次序分为进水、反应、沉淀和排水4 个阶段(见图)

5

由于水质较好，污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去除目的是BOD5和SS，本设计采用活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流式曝气池。污水及污泥的处理工艺流程如图所示。

原水→提升泵房→格栅→ 沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池 →消毒接触池→计量设备→出水

↑ ↓ 回流污泥↓

↓

污泥脱水外运←污泥消化池←贮泥池←污泥浓缩池

1.2处理构筑物选择

污水处理构筑物形式多样，在选择时，应根据其适应条件和所在城市应用情况选择。选用平流沉砂池，普通辐流式沉淀池，传统的推流式曝气池，平流式消毒接触池，巴士计量槽，竖流式污泥浓缩池，矩形贮泥池，固定盖式消化池，采用带式压滤机进行污泥脱水。 1.3设计水量的计算

设计最大流量Qmax=50000m3/d=0.579 m3/s

第2章 污水处理各部分构筑物的计算

2.1格栅

格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。 粗格栅

格栅倾角资料

资 料 来 源 国内污水厂 日本指针 美国污水厂手册 本规范

设计参数：

设计流量:Q1=0.578m3/s; 过栅流速:v1=0.90m/s; 栅条宽度:s=0.01m; 格栅间隙:e=60mm;

格 栅 倾 角 人 工 清 除 机 械 清 除 一般为45°～75° 45°～60° 30°～45° 30°～60° 70°左右 40°～90° 60°～90° 16

栅前部分长度0.5m； 格栅倾角:α=60°

单位栅渣量W1=0.03m3栅渣/103m3污水 设计计算

Bv（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q1?11计算得栅前槽宽B1?1.13m，

2B1.13?0.6m 则栅前水深h?1?22Qsin?0.578?sin60?（2）栅条间隙数n?1 17??16（取.62n=18）

eh1v10.06?0.6?0.9

（3）栅槽有效宽度:B2=s（n-1）+en=0.01×(18-1)+0.06×18=1.25m

B?B11.25?1.13（4）进水渠道渐宽部分长度L1?2??0.16m

2tan?12tan20?2（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L2?（6）过栅水头损失（h1）

因栅条边为矩形截面，取k=3，则

L10.16??0.08m 22h1?kh0其中:

?k?v0.0130.92sin??3?2.42?()?sin60??0.024m 2g0.062?9.8124 h0：计算水头损失m

k：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3

?：阻力系数，与栅条断面形状有关，?=β（s/e）4/3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=0.6+0.3=0.9m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.6+0.024+0.3=0.924m （8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tanα

=0.16+0.08+0.5+1.0+0.9/tan60° =2.26m

（9）每日栅渣量:用公式W=

Qmax?W1?86400计算，取W1=0.02m3/103m3

K总?1000 17

W=

Q1?W1?8640050000?0.023??0.71m/d?0.2m3/d

K总?10001.40?1000 所以宜采用机械格栅清渣 （10）计算草图如下：

栅条工作平台进水αα1α图1 中格栅计算草图

细格栅

设计参数：

设计流量:Q1=0.578m3/s; 过栅流速:v1=0.80m/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W1=0.1m3栅渣/103m3污水 2．设计计算

2

Bv（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式Q1?11计算得栅前槽宽

2B1?B1.22Q12?0.578?0.60m ??1.2m，则栅前水深h?1?22v10.8（2）栅条间隙数n?Q1sin?0.578sin60???112.1 （取n=120）

ehv10.01?0.6?0.8 设计三组格栅，每组格栅间隙数n=40条

（3）栅槽有效宽度B2=s（n-1）+ne=0.01（40-1）+0.01×40=0.79m

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所以总槽宽为B=0.79×3+0.2×2＝2.77（考虑中间隔墙厚0.2m） （4）进水渠道渐宽部分长度L1?（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L2?（6）过栅水头损失（h1）

因栅条边为矩形截面，取k=3，则

L1?1.08m 2B?B12.77?1.2??2.16m 2tan?2tan20?v20.0130.82h1?kh0?k?sin??3?2.42?()?sin60??0.21m

2g0.012?9.81 其中?=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 ?：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=0.6+0.3=0.90m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.6+0.21+0.3=1.11m （8）格栅总长度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tanα

=2.16+1.08+0.5+1.0+0.9/tan60°=5.26m

（9）每日栅渣量

W=

4Q1?W1?86400?3.57m3/d?0.2m3/d

K总?1000 所以宜采用机械格栅清渣

（10）计算草图如下：

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栅条工作平台进水图3 细格栅计算草图αα2.2 沉砂池

目前，应用较多的沉沙池型有平流沉砂池、曝气沉砂池和钟式沉砂池。本设计中选用平流沉砂池，它具有颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沙较方便等优点。

DN300来水自提升泵房DN300DN700出水至分配井1DN300楼梯 细格栅及平流式沉砂池平面图

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设计体会

通过这次课程设计，我对我们环境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，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。

主要参考文献：

[1] 张自杰.《排水工程》（下册）. 北京:中国建筑工业出版社,2000.第四版 [2]姜乃昌.《水泵及水泵站》. 北京: 中国建筑工业出版社,1998 [3] 韩洪军.《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

[4] 给水排水设计手册编写组编.《给排水设计手册》（.第1、5、9、10、11分册）北京:中国建筑工业出版社,2002

[5] 中华人民共和国国家标准.《室外排水设计规范.（GBJ14-87）》.北京.中国计划出版社,1997

[6]中华人民共和国建设部.《城市污水处理工程项目建设标准》.北京:中国计划出版社,2001

[7]高俊发,王社平.《污水处理厂工艺设计手册》[S].化学工业出版社，2003 . [8]全国通用给水排水标准图集（S1—S2）

DN300来水自提升泵房DN700出水至分配井 细格栅及平流式沉砂池剖面图

已知参数 Qmax=578m3/s 停留时间t取45s。 1、长度 设v=0.25m/s

则L?vt?0.25?45?11.25m 2、

水流断面积

A?Qmax0.578??2.312m2 v0.253、 池总宽度 设有效水深h2=1.1m 则池宽B?A2.312??2.10m h21.1共分3格，每格宽b=0.7m 4、

沉砂斗所需容积 设T=2d

V?5、

QmaxTX?864003 ?0.90m6KZ?10每个沉砂斗容积 设每一分格有2个沉砂斗

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V?6、

0.90?0.15m3 2?3沉砂斗各部分尺寸

设斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为55o，斗高h3’=0.35m

沉砂斗上口宽：a? 沉砂斗容积：

hV0?3(2a6'22h3'tg55??a1?2?0.35?0.5?1.0m ?tg55?2aa1?2a1)?20.35(2?12?2?1?0.5?2?0.52)?0.2m3 67、 沉砂室高度 采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。 l2?L?2a?0.211.25?2?1?0.2??4.53m 22'h3?h3?0.06?4.53?0.62m

8、

池总高度

设超高h1=0.3m

H?h1?h2?h3?0.3?0.75?0.62?1.67m

沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵，送至砂水分力气，脱水后的清洁砂砾外运，分离出来的水回流至泵房吸水井。

沉砂池的出水通过管道送往初沉池集配水井，输水管道的管径为800mm，管内最大流速为1.15m/s。集配水井为内外套筒式结构，外径为4.0m，内径为2.0m。由沉砂池过来的输水管道直接进入内层管道，进行流量分配，通过两根管径500mm的管道送往2个初次沉淀池，管道内最大水流速度为1.02m/s。 2.3 初次沉淀池

采用普通辐流式沉淀池，中心进水，周边出水。 1、设计参数的确定

沉淀池表面负荷q0取2m3/(m2.h)，共2座，计算图如下

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2、单池表面面积A

A=

Qmax50000/24?520.8m2 =

2?2nq04A4?520.8池子直径D=

?=

?=25.75m 取D=26m

3、沉淀池的有效水深

设污水在沉淀池内的沉淀时间t为1.5h.

则沉淀池的有效水深 h2=qt=2?1.5=3.0m ?(1.5~3.0) 符合要求 D/h2=26/3=8.67?(6 ~ 12) 符合规范要求。 4、沉淀池每天污泥量W1

W?SNt0.6?250000?4??25m3

10001000?24式中 S取0.6L/(p.d), 由于用机械刮泥，所以污泥在斗内贮存时间用4h. 每座沉淀池的污泥量W1?W253??12.5m 22 23

污泥斗的容积 V1??h53(r1?r2?r1r2)

22式中 h5---污泥斗高度（m），h5?(r1?r2)tg? ?---污泥斗倾角，60o r1---污泥斗上部半径，2.0m

r2---污泥斗下部半径，1.0m

h5?(r1?r2)tg??(2.0?1.0)tg60??1.73m

V1??h53(r1?r2?r1r2)?22??(2.0?1.0)tg60?3(22?12?2?1)?12.7m3

设池底坡向污泥斗的坡度为0.05，

则坡底落差h4?(R?r1)?0.05?(13?2)?0.05?0.55m 池底可贮存污泥体积V2为：

V2??h43??0.552?(13?22?13?2)

3?113.5m3(R2?r1?Rr1)2所以，可贮存污泥的总体积 V?V1?V2?12.7?113.5?126.2m3?12.5m3， 满足要求。 5、沉淀池高度

H?h1?h2?h3?h4?h5 式中 h1---保护高取0.3m

h2---有效水深取3.0m

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h3---缓冲层高 ，取0.3m h4---沉淀池底坡落差0.55m

h5---污泥斗高度 取1.73m

代入数值

H =0.3+3.0+0.3+0.55+1.73=5.88m

6、沉淀池周边处的高度

h1?h2?h3?0.3?3.0?0.3?3.6m 7、径深比的校核

D/h2?26/3?8.67，在6~12之间，满足要求。 8、 采用机械刮泥

采用某设备制造厂的周边转动式刮泥机（全桥式）. 刮泥机的主要技术性能参数有： 池径26m

周边线速2~3m/min;

单边功率0.75kW(为普通减速机拖动的刮泥机)； 周边单个轮压35kN.

沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣。沉在底部的沉泥通过刮泥机刮至污泥斗，依靠静水压力排除。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0.72m/s，堰上负荷为2.04L/(m.s)<2.9L/(m.s) 符合要求。 初沉池的出水通过渠道流回初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/。 2.4 曝气池

25

已知参数 Qmax=0. 578m3/s ， 原污水BOD5值100-130mg/L,， 要求处理水BOD5值<20mg/L， SS值<20mg/L

2.4.1污水处理程度的计算及曝气池的运行方式 1、污水处理程度的计算

原污水BOD5值取130mg/L，经初次沉淀池处理 BOD5按降低25%计算，则进入曝气池的污水，其BOD5为：

Sa=130(1-25%)=97.5 mg/L

计算去除率，首先计算处理水中溶解性BOD5值， Se=Sz-7.1KdfCe

式中:Se——出水溶解性BOD5

Sz——二沉池出水总BOD5,Sz=20mg/L; Kd——活性污泥自身氧化系数，典型值为0.06 f ——二沉池出水SS中VSS所占比例，f=0.75; Ce|——二沉池出水SS,Ce=20mg/L

代入数值 Se=20-7.1×0.06×0.75×20=13.61(mg/L) 去除率 ?=

97.5?13.6=86%

97.52、 曝气池的运行方式

在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性和多样化，即以传统活性污泥法系统作为基础,又可按阶段曝气系统和吸附-再生-曝气系统运行,这些运行方式的实现,是通过进水渠道的布设和闸板的控制来实现的. (1)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0.2 kgBOD5/(kgMLSS.d)， 但为稳妥计需加以校核 Ns=

KzSef?

式中 Kz---系数 其值在0.0168-0.0281之间，取0.018

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

f?MLVSS 对生活污水 f值为0.75左右

MLSS 26

代入数值

Ns=

0.018?13.61?0.75=0.213kgBOD5/(kgMLSS.d)

0.86计算结果确证，Ns值取0.2是适宜的 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120

R?106X=

(1?R)SVI式中 R=

RQ 污泥回流比 取50% Q?---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120 代入数值

0.5?1.2?106X==3333mg/L

(1?0.5)?120③ 确定曝气池容积

V=

QSa NsX式中 V---- 曝气池容积m3

Sa---原污水的BOD5值 mg/L Sa=130mg/L

X---曝气池内混合液悬浮固体浓度(MLSS)mg/L X=3333mg/L 代入数值

V=

50000?130=9751m3

0.2?3333④ 确定曝气池各部位尺寸

设有2组曝气池，每组容积为9751/2=4875m3 ， 池深取4.5m，则每组曝气池的面积为F=4875/4.5=1083m2 , 池宽取5.5m， 宽深比B/H=5.5/4.5=1.2 宽深比大于1，小于2，满足设计规范要求要求 池长L=F/B=1083/5.5=196.9m ，取197m

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设每组曝气池共5廊道，每组廊道长

L1=L/5=197/5=39.4m

长宽比校核L1/B=39.4/5.5=7.2

长宽比大于5，小于10，满足设计规范要求。 曝气池超高取 0.5m 则池总高度为4.5+0.5=5.0m

在曝气池面对初沉池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接，在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有5个进水口。

在面对初沉池的一侧，在每组曝气池的一端，廊道Ⅰ进水口处设回流污泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。如图

去二次沉淀池 出水后配水渠中间配水渠回流污泥来自污泥泵站前配水渠回流污泥井 进水来自初次沉淀池 空气干管回流污泥井来自鼓风机房2.4.2曝气系统的计算与设计 本设计采用鼓风曝气系统 （1） 平均时需氧量的计算

O2=a’QSr+b’VXv

式中O2 ----混合液需氧量（kgO2/d）;

28

Q----污水平均流量（m3/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，即活性污泥微生物每

代谢1kgBOD所需要的氧量，以kg计,查表取a’=0.5

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 Sr----经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，以BOD值 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

O2=0.5?50000?97.5?203333?0.75+0.15?9751?

10001000=5593.8kg/d=233.1kg/h （2） 最大时需氧量的计算 根据原始数据，K=1.3 O2(max)=0.5?5000097.5?203333?0.75?1.3?()+0.15?9751? =257.3kg/h 2410001000?24（3） 每日去除的BOD5值 BODr=

50000?(97.5?20)=3875kg/d

1000（4） 去除每kgBOD的需氧量

O2=3224.8/3075=1.05kgO2/kgBOD （5） 最大时需氧量与平均时需氧量之比

O2(max)/O2=5593/3875=1.44 2.4.3供气量计算

采用网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处，淹没水深4.3m，计算温度设为30℃，查表得20。C和30。C水中溶解氧饱和度 Cs(20)=9.17mg/L Cs(30)=7.63mg/L

(1) 空气扩散器出口处的绝对压力(Pb)计算得

Pb=P+9.8?103H

式中 P---大气压力 P=1.013?105Pa

H--- 空器扩散装置的安装深度 m 取4.3m

29

代入数值

Pb=1.013?105+9.8?103?4.3=1.434?105Pa （2）空气离开曝气池面时，氧的百分比计算

Ot=

21(1?EA)?100%

79?21(1?EA)式中 EA----空气扩散器的氧转移效率，对网状模型中微孔空器扩散器,取12%， 故：Ot=

21(1?0.12)?100%=18.96% 79?21(1?0.12)(3)曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）计算

Csb(T)=Cs(

PbOt+) 52.026?1042式中Cs---在大气压力条件下氧的饱和度 mg/L , 最不利温度条件按30℃考虑，代入

各值得

1.434?10518.96?Csb(30)=7.63()=8.84mg/L 5422.026?10（4） 换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量

R0=

RCsb(20)?[??Csb(T)?C]?1.024T?20

污水中的K'ra 式中 ?---修正系数 ?= ??(0.8 0.85) 取?=0.82

清水中的Kra污水中的Cs?--修正系数 ?= ??（0.9 0.97）取?=0.95

清水中的CsC=2.0; ?=1.0 代入数值 ,得

R0=

233.1?9.17=321.4kg/h

0.82[0.95?1.0?8.84?2.0]?1.024(30?20)' 30

相应的最大时需氧量为：

R0(max)=

257.3?9.17=354.8kg/h (30?20)0.82[0.95?1.0?8.84?2.0]?1.024（5） 曝气池平均时供氧量

Gs=

R0321.4?100=8928m3/h ?100=

0.3?120.3EA（6） 曝气池最大时供氧量

Gs(max)=

354.8?100=9856m3/h

0.3?12(7)去除每kgBOD5的供气量

8929?24=55.30m3空气/kgBOD 3875（8）每m2污水的供气量

8928?24=4.29m3空气/m3污水 50000（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3-5倍计算，取8倍，污泥回流比R取值50%，这样，提升回流污泥所需空气量为：

8?0.5?50000=8333m3/h

24总需气量：9856+8333=18189m3/h 2.4.4空气管系统计算

按图所示的曝气池平面图，布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共5根干管，在每根干管上设7对配器竖管共14条，全曝气池共设70条配气竖管，

31

竖管的供气量为9856/70=140.8m3/h 曝气池平面面积为39.4×55=2167m2

每个空气扩散器的服务面积按0.49m3计，则需孔器扩散器的总数为:

2167=4423个， 0.49为安全计，本设计采用4450个空器扩散器。

每个竖管上安设的空器扩散器的数目为4450/70=63.57个,取64个, 每个空气扩散器的配气量为9856/64×70=2.2m3/h

将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路图，如图3所示

空气管路计算图（1）

32

空气管路计算图（2） 2.5 二次沉淀池

采用普通辅流式沉淀池，中心进水，周边出水，共2座，沉淀池表面负荷q取1.5m3/(m2.h)，一般为0.8-1.5m3/(m2.h) 2.5.1单池表面面积A

A=

Q设计Nq=

0.579?3600=694.8m2

2?1.5池子直径D=

4A?=

4?694.8=29.75m取D=30.0m

3.142.5.2沉淀池的有效水深

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=qt=1.5?2=3.0m?(1.5 ～ 3.0) 符合要求 径深比D/h2=30.0/3.0=10?(6～12) 符合规范要求 2.5.3污泥部分所需容积 按4h计算，则由公式

V=

4?(1?R)Qx4?(1?0.5)?2.83?3333==2717 m3

3333?12000x?xR可见污泥所需容积较大，无法设计污泥斗容纳污泥。所以在设计中采用机械刮吸泥机连续排泥，而不设污泥斗存泥，只按构造要求在池底设0.05坡度及一个放空时的泥斗，

33

设泥斗高度为0.5m 2.5.4沉淀池高度

H?h1?h2?h3?h4?h5

式中 h1---保护高取0.3m

h2 ---有效水深取3.0m

h3 ---缓冲层高 ，取0.5m

h4---沉淀池底坡落差m 由0.05坡度计算为0.75m

h5---污泥斗高度 取0.5m

代入数值

H=0.3+3.0+0.5+0.75+0.5=5.05m 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， 2.6 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。 2.6.1 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729m3。

34

2.6.2 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=291.6m2。 2.6.3 消毒接触池池长： L′=F/B

式中：B——消毒池宽度(m)，设计中取为5m。

设计中取B=5m，计算得 L=58.32m。每廊道长为19.44m，设计中取为20m。 校核长宽比：L′/B=11.7>10，合乎要求。 2.6.4 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=2.8m。 2.6.5 进水部分： 每个消毒接触池的进水管管径D=800mm，v=1.0m/s。 2.6.6 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。

2.7回流污泥泵房

2.7.1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 2.7.2 回流污泥泵设计选型 （1）扬程：

35

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

2.8 剩余污泥泵房

2.8.1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 2.8.2 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:

1 占地面积L×B=4m×3m，集泥井占地面积?3.0m?H3.0m

22.9 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。

36

2.9.1.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 2.9.2设计计算

（1）浓缩池池体计算：

每座浓缩池所需表面积 A?Qw1334.42

??29.65m qs45 ? 浓缩池直径 D? 水力负荷 u?4A??4?29.65?6.14m 取D=6.2m

3.14Qw133.443232??4.42m/(m.d)?0.184m/(m.h) 2A?3.1? 有效水深

h1=uT=0.184?13=2.39m 取h1=2.4m

浓缩池有效容积

V1=A?h1=29.65?2.4=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′=

100-P1100?99Qw??133.44?33.36m3/d?1.39m3/h

100-P2100?96 按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积 V2＝4Q w′＝4?1.39＝5.56m3 泥斗容积

V3??h43(r1?r1r2?r2)

22 37

= 式中：

3.14?1.2?(1.12?1.1?0.6?0.62)?2.8 m3 3h4——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=

0.08(6.2?2.2)?0.16m

2 故池底可贮泥容积： V4? = 因此，总贮泥容积为

?h53(R1?R1r1?r1) 223.14?3.16?(3.12?3.1?1.1?1.12)?2.38m3 3Vw?V3?V4?2.8?2.38?5.18m3?V2?5.56m3

（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 H?h1?h2?h3?h4?h5

=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：

38

上清液出泥进泥图8 浓缩池计算草图

2.10 贮泥池及污泥泵 2.10.1 设计参数 进泥量：经浓缩排出含水率P2＝96%的污泥2Q w′=2?33.36=66.72m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T＝0.5d=12h 2.10.2 设计计算 池容为

V=2Q′wT=66.72?0.5=33.36m3 贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方形）

L?B?H=3.6?3.6?3.6m 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

39

第3章 污水处理厂的平面布置

3.1污水处理工程设施组成

根据选定的处理方案和处理工艺流程，污水处理工程设施包括生产性构筑物、辅助建筑物、各类管道和其他设施。

各类管道包括厂区管道包括污泥管道、污水管道、空气管道、加药管道、沼气管道、上清液管道。其他设施包括道路、绿化、照明、围墙、大门。 3.2平面布置

1.工艺流程：根据设计任务书提供的厂区面积和地形，采用直线型，这样布置生产联路管线短，管理方便，且有利于日后扩建。 2.平面布置：按照功能将厂区分成以下三区： （5） 生产区：有各项水处理设施组成，一般呈直线型布置。 （6） 生活区：将办公楼、食堂、浴室、锅炉房、宿舍等建筑物组合在一个区内。为不使这些建筑物过于分散，将食堂与宿舍，浴室与锅炉房合建，使这些建筑物相对集中。布置在水厂门附近，便于外来人员联系。

（7） 维修区：将机修间、水表修理间、电修间合建，仓库与车库合建，靠近生产区，以便设备的检修，为不使维修区与生产区混为一体，用道路将两区隔开，考虑扩建后生产工艺系统的使用，维修区位置兼顾今后的发展。 （8） 加药区：加药间设于消毒接触池附近。 3.3场区道路布置

1.主厂道布置：由厂外道路与厂内办公楼连接的道路采用主厂道，道宽6.0m,设双侧1.5m人行道，并植树绿化。

2.车行道布置：主要构筑物间，道宽4.0m，呈环状布置，以便车辆回程。 3.步行道布置：加药间、加氯间、药库与絮凝沉淀池间，设步行道。 3.4场区绿化布置

1.绿地：在厂门附近，办公楼、宿舍食堂、泵房的门前空地预留扩建场地，修建草坪。

2.花坛：在正对厂门内布置花坛。

3.绿带：利用沉淀池与建筑物间的带状空地进行绿化。

4.行道树和绿篱：步行到两侧，草坪周围栽种，高度0.6-0.8m，围墙采用1.8m。

40

设计体会

通过这次课程设计，我对我们环境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，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。

主要参考文献：

[1] 张自杰.《排水工程》（下册）. 北京:中国建筑工业出版社,2000.第四版 [2]姜乃昌.《水泵及水泵站》. 北京: 中国建筑工业出版社,1998 [3] 韩洪军.《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

[4] 给水排水设计手册编写组编.《给排水设计手册》（.第1、5、9、10、11分册）北京:中国建筑工业出版社,2002

[5] 中华人民共和国国家标准.《室外排水设计规范.（GBJ14-87）》.北京.中国计划出版社,1997

[6]中华人民共和国建设部.《城市污水处理工程项目建设标准》.北京:中国计划出版社,2001

[7]高俊发,王社平.《污水处理厂工艺设计手册》[S].化学工业出版社，2003 . [8]全国通用给水排水标准图集（S1—S2）

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/fdi2.html