某排水工程规划及污水处理厂毕业设计说明书 - secret

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目录

第一章 设计任务及原始资料 ........................................ 10 1.1设计任务 ......................................................... 1 1.1.1设计任务与内容 ................................................. 1 1.1.2基本要求 ....................................................... 2 1.2设计原始资料 ..................................................... 4 1.2.1地形与城市规划资料 ............................................. 4 1.2.2气象资料 ....................................................... 4 1.2.3地质资料 ....................................................... 5 1.2.4受纳水体水文与水质资料 ......................................... 5 第二章 设计说明 ................................................... 6 2.1城市管网设计 ..................................................... 6 2.1.1排水体制 ....................................................... 6 2.1.2排水系统布置方式的确定 ......................................... 6 2.1.3污水管道系统 ................................................... 7 2.1.4雨水管道系统 ................................................... 8 第三章 城市污水处理厂设计 ......................................... 10 3.1 污水厂选址 ...................................................... 10 3.2 污水厂处理规模、处理程度 ........................................ 10 3.3工艺流程 ........................................................ 11 3.4工艺总平面布置 .................................................. 12 第四章 处理构筑物工艺设计 ......................................... 13 4.1污水处理构筑物 .................................................. 13 4.1.1 格栅 ......................................................... 13 4.1.2污水泵房 ...................................................... 13

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4.1.3平流沉砂池 .................................................... 14 4.1.4初次沉淀池 .................................................... 14 4.1.5曝气池 ........................................................ 15 4.1.6二次沉淀池 .................................................... 16 4.1.7鼓风机房、加氯间 .............................................. 16 4.1.8计量堰设计计算 ................................................ 16 4.2 污泥处理构筑物 .................................................. 17 4.2.1浓缩池 ........................................................ 17 4.2.2污泥贮存池 .................................................... 17 4.2.3消化污泥控制室 ................................................ 17 4.2.4消化池 ........................................................ 18 4.2.5脱水机房 ...................................................... 18 4.2.6沼气罐 ........................................................ 18 4.3厂内给水排水及道路 .............................................. 19 4.4辅助建筑物 ...................................................... 19 第五章 设计计算 ................................................... 20 5.1 一级处理 ........................................................ 20 5.1.1隔栅 .......................................................... 20 5.1.2 沉砂池 ....................................................... 22 5.1.3 初沉池 ....................................................... 24 5.2 二级处理——活性污泥法 .......................................... 27 5.2.1曝气池 ........................................................ 27 5.2.2辐流式二次沉淀池 .............................................. 35 5.2.3计量堰 ........................................................ 37 5.3 污泥处理构筑物 .................................................. 37 5.3.1浓缩池 ........................................................ 37 5.3.2消化池 ........................................................ 40 5.3.3沼气罐 ........................................ 错误！未定义书签。 5.4 高层计算 ........................................................ 48

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5.5 污水泵站计算 .................................................... 52 第六章 技术经济分析 ................................................ 54 6.1 国内外情况 ...................................................... 54 6.2水厂工程造价 .................................................... 54 6.3 污水处理成本计算 ................................................ 56 第七章 结论 ........................................................ 58 致辞 ............................................................... 59 参考文献 ........................................................... 60 附录一?中文译文 附录二?外文资料原文 附录三?水力计算结果表

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辽宁省ZD市排水工程规划

及污水处理厂设计

第一章 设计任务及原始资料

我国一批城市兴建了污水处理厂，一大批工业企业建设了工业废水处理厂（站），更多的城市和工业企业在规划、筹划和设计污水处理厂。水污染防治、保护水环境，造福子孙后代的思想已深入人心。

近几十年来，污水处理技术无论在理论研究方面还是在应用发面，都取得了一定的进步，新工艺、新技术大量涌现，氧化沟系统和高效低耗的污水处理技术，如各种类型的稳定塘、土体处理系统、湿地系统都取得了长足的进步和应用。这些新工艺、新技术已成为水污染防治领域的热门研究课题。在国家科委、建设部、国家环境保护局的组织和领导下，广泛、深入地开展了这些课题的科学研究工作，取得了一批令人瞩目的研究成果。

不应回避，我国面临水资源短缺的严重事实，北方一些城市人民生活水平的提高和工农业生产的发展已收到水资源不足的制约。城市污水和工业废水回用，以城市污水作为第二水源的趋势，不久将成为必然。这就是我国污水事业面临的现实。

作为市政与环境工程学院给水排水工程专业的学生，我深刻的体会到污水处理在环境保护事业当中所占据的地位，所以更应该深刻地了解这种形势，掌握并发展污水处理的新工艺、新技术，已成为跨世纪的工程技术人才，将我国的污水处理事业提升到一个新的高度。

1.1设计任务

1.1.1设计任务与内容

1.排水管网规划设计，含两个以上的方案比较； 2.污水泵站工艺设计，含部分工艺施工图设计；

3.污水处理工艺设计，含部分单体构筑物的工艺施工图设计；

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4.污泥水处理工艺设计，含部分单体构筑物的工艺施工图设计； 5.排水管网与污水处理厂的工程概算；

6．有条件的同学还可以在教师指导下自选一个专题进行深入研究或设计。

1.1.2基本要求

1.排水工程毕业设计的要求

（1） 完成排水管网和雨水管道的定线，至少应对两个排水管网定线方案（也可以

是局部变化的方案）进行技术经济比较，从中选优。

（2） 排水管网的主干管、区域干管、支干管及倒虹吸管应进行详细的水力计算与

高程计算。水力计算应采用计算机编程计算。不计算管道不必编号，最不利点应校核。有跌水井的应计算一个。

（3） 按给出的原始资料合理的选定设计暴雨强度公式进行雨水管道的水力计算。

从街道明渠开始只计算其中一、二条雨水管道即可。雨水管道也可只布置第一修建期的管线。

（4） 污水泵站工艺要求要确定水泵机组的台数、水泵型号、泵站的结构形式以及

集水池的容积，并应进行泵站水泵机组管道水力计算和电器设备等布置的设计，泵站的建筑与结构设计可参照标准图大致来确定。

（5） 应根据原始资料与城市规划情况、并考虑环境效益与社会效益，合理地选择

污水处理厂的位置。

（6） 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，COD≤60mg/l，BOD5≤20mg/l。

（7） 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。

（8） 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。 （9） 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

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的材料与规格等。

（10） 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。

（11） 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。 （12） 对排水管网与污水处理厂都要进行经济概算与成本分析。

2.图纸的具体要求

排水工程毕业设计应完成1#图纸11张。具体如下： （13） 排水工程规划图，1#图或0#图1张。 （14） 污水主干管、雨水管纵断面图，1#1-2张。 （15） 污水处理厂总平面图，1#图1张。 （16） 污水处理厂工艺平面图，1#图1张。

（17） 主要处理构筑物（如初沉池、曝气池、二沉池、消化池等）工艺图，1#

图3-4张。每位同学具体绘制的构筑物图，由指导老师确定。 （18） 污水提升泵站工艺图，1#图1张。

（19） 污水处理工艺与污泥处理工艺高程布置图，1#图1张。

（20） 节点大样图（根据单体构筑物图，由指导教师指定），2#图1张。

3.设计计算说明书的具体要求

设计计算说明书不仅要有完整的设计计算过程，还应包括与设计题目有关的资料汇总，可供选择的方案比较，选择方案的依据，以及对所选方案的论述。 毕业设计计算说明书的内容应包括以下几个方面： （1）中文摘要； （2）外文摘要； （3）目录； （4）正文； （5）补充部分； （6）参考文献； （7）致谢。

毕业设计计算说明书要结构严谨、层次分明、语言流畅、书写工整（可打印）、简

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图合理、计算正确，符合学科、专业的有关要求。

1.2设计原始资料

1.2.1地形与城市规划资料

（1）通过该市城市地形与总体规划图(比例1:10000)可知：

（2）城市各区人口密度与居住区生活污水量标准（平均日）：

表1－1 城市各区人口密度和污水量标准

区域 I区 II区 人口密度 （人/公顷） 410 3990 污水量标准 （升/人.日） 170 140

（3）城市综合径流系数

城市综合径流系数为0.56

（4）工业企业与公共建筑的排水量和水质资料：

表1－2 工业企业与公共建筑的排水量和水质资料

企业与公共建筑名称 工厂甲 工厂乙 工厂丙 平均排水量 (m3/h) 300 180 190 最大排水量 (m3/h) 330 200 220 SS (mg/L) 270 310 330 BOD5 (mg/L) 240 260 310 pH 6.8 7.2 7.1 注：工业企业废水的特殊水质可以另行说明；如国有企业与公共建筑的废水已经处理，按处理后的水质填写。

1.2.2气象资料

（1）气温资料

表1－4 城市气温资料

年平均气温 10 月平均最高气温 30 4

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年最低气温 年最高气温 -25 35 月平均最低气温 月平均气温 -10 20 温度在-10以下的天数（天） 60 降雨量（mm/年） 1000 温度在0以下的天数（天） 100 年蒸发量（mm/年） 200

（2）常年主导风向：西南风; （3） 设计暴雨强度公式及其参数:

q=

1995(1?0.77lgp) （1－1）

(t?10)0.79t=t1+mt2 m=2 t1=10min

1.2.3地质资料

表1－5 城市地质资料

土壤性质 冰冻深度（m） 地下水位 （地表下）（m） 排水管网干管处 一般性质资料 污水中途泵站与 污水处理厂处

亚粘土 1．0 -7 亚粘土 1．0 -7 1.2.4受纳水体水文与水质资料

表1－6 城市污水受纳水体水文水质资料

流量（m/s） 流速（m/s） 水位（m） 水温（℃） Do（mg/l） BOD（mg/l） SS（mg/l） 1.5 2.0 1.8 57 59 58 14 20 16 8.0 8.5 8.3 3.0 2.2 2.5 10 15 13 最小流量时 2.0 最高水位时 3.5 常水位时 2.5 在污水排放口下游30公里处有取水口，要求BOD5≤4.0mg/l

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第二章 设计说明

2.1城市管网设计

2.1.1 排水体制

排水体制一般分合流排水系统和分流排水系统两种类型[7]： （１）合流制排水系统

该系统是将生活污水、工业废水和雨水混合在同一个管渠内排除的系统。目前广泛采用的是截流式合流制排水系统。 （２）分流制排水系统

该系统是将生活污水、工业废水和雨水分别在两个或两个以上各自独立的管渠内排除的系统。由于排除雨水方式的不同，分流制排水系统又分为完全分流制（具有污水排水系统和与水排水系统）和不完全分流制（只具有污水排水系统）排水系统。

从环境保护方面来看，采用截流式合流制的城市，水体仍然遭受污染，甚至达到不能容忍的程度。采用分流制的城市，初雨径流未加处理就直接排入水体，会对城市水体造成污染。尽管如此，分流制较灵活，以适应社会发展的需求，一般又能符合城市卫生的要求，所以在国内外获得了较广泛的应用。

从造价方面来看，分流制可保持管内的流速，排水管道的造价较合流制高，但污水厂及泵站造价较合流制低。

从维护管理方面来看，合流制排水系统污水厂的运行管理较复杂，而分流制系统可保持管内流速，不致发生沉淀，且流入污水厂的水量和水质变化小，污水厂的运行易于控制

基于上述各种因素，此次设计采用分流制排水系统。

2.1.2排水系统布置方式的确定

城市排水系统在平面上的布置，随着地形、竖向规划、污水厂的位置、土壤条件、河流情况、以及污水的种类和污染程度等因素而定。

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该城市的地势向水体有相当倾斜，故采用截流式布置即各排水流域的干管以最短距离沿与水体垂直的方向布置，再沿与水体平行的方向敷设主干管，保证大部分长管段以垂直等高线方向设置。将各干管的污水截流送至污水厂进行处理。该种布置对减轻水体污染、改善的保护环境有重大作用。

2.1.3污水管道系统

该城区地形坡度较大，自西北向东南倾斜，干管基本上与等高线垂直，主干管布置在城区南面，基本上与等高线平行，可初步确定建一个污水处理厂，厂址位于河流下游的南面。

（一）管道定线及平面布置[10]

正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道系统设计的重要环节。定线按主干管、干管顺序依次进行，且遵循主要原则：尽可能在管线较短和埋深较小的情况下让最大区域的污水能自流排出。定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，一般宜顺坡排水。在整个排水区域较低的地方敷设主干管及干管，以便于支管的污水自流流入。而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。在地形平坦的地区，应避免小流量的横支管长距离平行等高线敷设。当地形斜向河道的坡度很大时，主干管与等高线平行敷设。干管与等高线平行。这种布置虽然主干管的坡度较大，但可设置为数不多的跌水井，而使干管的水利条件得到改善。在管道定线时，要使之既能尽量减小埋深，又可少建泵站。污水支管的平面布置取决于地形及街坊建筑特征。并应便于用户接管排水。街道支管通常敷设在街坊较低一边的街道下。污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。管道应布置在坚硬密实的土壤中。尽量减少穿越高地，基质土壤不良地带。尽量避免或减少与河道，铁路的交叉。为了增大上游干管的直径，减小敷设坡度，以至能减小整个管道系统的埋深。将产生大流量污水的工厂或公共建筑的污水排除口接入污水干管起端是有利的。 （二）.布置方案的选择

根据管道定线原则及城区实际情况，设计初步考虑两套方案。管道的布置方案应在同等条件和深度下进行技术经济比较，选择一最佳方案。两个方案的污水管道系统都采用截流式布置。

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方案一：由于城市地形西南高，东北底，考虑风向为西南风，河流方向自西南流向东北。

所以污水厂及出水口设在城市东面，使所有污水尽量靠重力排出。主干管平行于河流布置，干管垂直于河流布置。有一处管线穿越铁路。

方案二：相对方案一作了较大的改动。水厂改在更靠近河下游位置，管段增多。主干管

平行于河流布置，干管垂直于河流布置。有六处穿越铁路。

两套方案的示意图、电算数据及结果如下： 第一套总造价：2869.53万元 无泵站 第二套总造价：1557.53万元 无泵站

经过比较，第二套方案造价更低，经济且较合理，故选择第二套方案。 通过上机多次调试，各条干管和主干管的埋深都符合要求。

2.1.4雨水管道系统

1.雨水管道系统设计的基本要求[7]： 能通畅及时地排走城镇和工厂面积内的雨水 2.雨水管道系统平面布置的特点[7]： （1）充分利用地形，就近排入水体

（2）根据城市规划布置雨水管道。通常，应根据建筑物的分布，道路布置及街坊内部的地形，出水口位置等布置雨水管道，使雨水以最短距离排入街道低侧的雨水管道。 （3）雨水口的布置应使雨水不致浸过路口。 （4）雨水管道采用明渠或暗渠应结合具体条件确定。 （5）设置排洪沟排除设计地区以外的雨洪水。 3.雨水管道水力计算的设计数据[7] （1）设计充满度

雨水中主要含有泥砂等无机物质，不同于污水的性质，加以暴雨径流量大，而相应较高设计重现期的暴雨强度的降雨历时一般不会很长，故管道设计充满度按满流考虑.即h/d=1。 （2）设计流速

为避免雨水所挟带的泥砂等无机物质在管道内沉积而堵塞管道，《室外排水设计

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规范》规定：满流时管道内最小流速应等于或小于0.75m/s，明渠内最小流速应等于或大于0.40m/s。

为防止管壁受到冲刷而损坏，影响及时排水，《室外排水设计规范》规定：金属管最大流速为10 m/s，非金属管最大流速为5 m/s。 （3）最小管径和最小设计坡度

雨水管道的最小管径为300mm,相应的最小坡度为0.003 （4）最小埋深和最大埋深

污水管（雨水管相同）的最小覆土厚度，应满足下述三个因素：

(a)必须防止管道内的污水冰冻和因土壤冰冻膨胀而损坏管道。规范规定：无保温措施的生活污水管道或水温和它接近的工业废水管道，管低可埋设在冰冻线以上0.15m，并应保证管顶最小覆土厚度。

(b)必须防止管壁因地面荷载而受到破坏。《规范》规定，在车行道下，管顶最小覆土厚度一般不小于0.7 m 。

(c)必须满足街道连接管在衔接上的要求。

以上三个数值中的最大一个值就是这一管道的允许最小覆土厚度或埋设深度。 一般在干燥的土壤中，最大埋深不超过7～8 m， 雨水管道采用分散出水口式的布置形式。

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第三章 城市污水处理厂设计

3.1 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[5]：

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。

根据以上原则，将污水处理厂建在该城的西南角，离城区300米、离河道110米左右。水厂位于流经该城的河流下游。土质亚粘土，冰冻深度1.00米，地下水位－7米，承载力200Kpa。水厂地质条件较好，地下水位也较低，有利于施工。水厂地面标高61.15米，河流最高水位59米，水厂不会受冲淹。该城常年主导风向西南风。水厂设在城市主导风向的下方，不会影响城区的环境卫生。厂内的生活区位于主导风向的上方。

3.2 污水厂处理规模、处理程度

1.排水面积：1038.6公顷

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2.服务人口： 41.5万 3.服务工厂：两个

4.设计最大流量：1180.08l/s 平均流量：930.76/s

3.3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，回首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，大约可去初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

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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。

Ⅰ级 一级处理 去除可沉物，油脂， 浮渣约50%SS，30%BOD原污水 Ⅱ级 二级处理去除碳源BOD可达95%有的过程可产生消化作用格删沉砂初沉生物处理活性污泥法二沉排放沼气利用消化脱处置或利用水回流污泥上清液剩余污泥

图3－1 污水处理工艺图

3.4工艺总平面布置

平面布置在满足工艺流程的前提下，利用原有地形设置，布置大致分为四个区：生活区、污水处理区、污泥处理区、预留地。要求布置紧凑、进出水流畅、节省用地。其中，综合楼、车库、招待所、化验室等在入厂正门附近。把消化池、沼气罐和压缩机

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房组合在一起，远离其他构筑物，采取隔离措施，防火防爆以确保安全。

第四章 处理构筑物工艺设计

已知该城市污水处理厂的最大设计污水量为1180.08L/S。

4.1污水处理构筑物

4.1.1 格栅

污水厂的污水是由一根直径为1000 mm的管子从进水闸阀引入格栅间的。 栅前水深：h = 0.9 m 过栅流速：v =0.9 m/s 栅条间隙宽度：b =20 mm 格栅倾角α＝600 栅槽宽2.1 m，共设两组，便于维修和清洗 栅渣量为2.93m3 /d，宜采用机械格栅清渣。

4.1.2污水泵房

由于该泵站为常年运转且连续开泵，故选用自灌式泵房。又由于该泵站流量较大，故选用矩形泵房。矩形泵房工艺布置合理，运行管理较方便，现已普遍采用。 集水间计算 选择水池与机器间合建式的方形泵站，用6台泵（2台备用） 每台水泵的流量为：Q0=1180.08/4=295L/s，取300L/s 集水池的容积，采用相当于1台泵5min的容量。W=90立米 泵型：12PWL型污水泵 每台泵流量：300L/S 扬程：12米 有效水深：H=1.5米，则集水池面积为：F=90/1.5=60 m3 池底做成斜坡

泵房地面有一定坡度，坡向排水沟。

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4.1.3平流沉砂池

共设两个，每个平流沉砂池分两格，每格平面尺寸为9.0 m×0.98m 有效水深为1.00 m，设池内流速v =0.3 m/s，停留时间为30s

沉沙室所需容积 设T=2d V=3.52 m3 每个分格有1个沉沙斗 V0=3.52/2=1.76 m3 沉沙斗各部分尺寸 设斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为：55度 斗高h3=0.8m，沉沙斗上口宽 a=1.7m 沉沙斗容积：V0=1.064 m3 沉沙室高度 采用重力排沙，设池底坡度为：0.06坡向沙斗 h3=h3’+0.06l2=0.824m

池总高度，设超高h1=0.3m H=h1+h2+h3=2.124m 验算最小流速 在最小流量时，只用一格工作（n1=1） vmin=Qmin/n1Wmin=0.25m/s＞0.15m/s

污水经泵房提升后，经过进水管道、集水井、配水渠道、均匀的进入沉砂池。

4.1.4初次沉淀池

初沉池采用辐流式沉淀池，它具有运行稳定、管理简单、排砂设备已趋定型的优点。本设计共设四座初沉池，采用中间进水、周边出水的方式。每座池直径28m，池边高度5.86m，有效水深2.625 m，表面负荷q =1.75m3/m2 ?h[8]，停留时间T =1.5h.

池直径与有效水深之比6～12，池径不小于16m，坡度一般0.05，取池子半径1/2 处的水流断面作为计算断面

沉淀部分有效容积 V’=Qmax t/n=1152.04 m3 V=SNT/1000n=210 m3 N=N实际+N工厂=415068人 沉沙斗容积 设r1=3m r2=1.5m α=60

则h5=（r1-r2）tgα=2.598m V1=πh5/3（r12+r1r1+r22）=42.8m3 沉沙斗以上圆锥体部分污泥容积，设池底径向坡度为0.05 则 h4=（R-r1）×0.05=0.55m V2=πh4/3（R2+Rr+r2）=142.2m3 污泥总容积 V1+V2=120.48 m3＞12.08 m3

沉淀池总高度 设h1=0.3m，h3=0.5m H=h1+h2+h3+h4+h5=6.275m

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每座沉淀池配有周边趋动的刮泥机一台，池底污泥由刮泥机刮至集泥坑，通过排泥管排至集泥井。刮泥机外周刮泥板的线速度为1.5 m/min,刮一周要用75 min.中心管设于池中心处，污水从池底的进水处进入中心管，中心管周围为入流区，外部设整流板，使污水在池内得以均匀流动。

出流区位于池周，采用三角堰板，且在出流堰前设挡流板和浮渣挡板及排渣斗，以截流池水表面上的漂浮物质。用排渣管将浮渣斗内的浮渣排至设在外面的浮渣井。浮渣井内设格栅，进入井内的污水经格栅排走，截流的浮渣由人工定期清除，同时还要人工定期清除三角堰上的沉泥渣、生物膜等。

4.1.5曝气池

采用传统活性污泥曝气池，共设两组曝气池，每组有五个廊道，在池中部两廊道间设水渠，使处理水到达池尾，以便对池尾进水口进行配水。曝气池平面尺寸为50.55m×25 m，有效水深4.1 m。

采用鼓风曝气，扩散装置采用膜片式微孔曝气器，其具有孔小、氧利用率高的优点。且其采用橡胶材料，不宜堵塞。为节约空气管道，相临廊道的扩散装置沿公共隔墙布置。

曝气池的曝气量靠空气干管上的闸门控制，设置消泡水管进行消泡，设放水管用于培养活性污泥时排出上清液用。放空管设于池底，以便维护清理时放空池中水。

回流污泥设置螺旋泵提升，曝气方法采用鼓风曝气，它由加压设备，扩散装置和连接两者的管道系统三部分组成。扩散装置均匀布置在池底，这样布置可以使水流在池中流行时得到均匀曝气.同时这样布置方式有利于管道的安装,及供气均匀.为了节约空气管道，相邻廊道的扩散装置沿公共墙布置。

扩散装置采用膜片式微孔空气扩散器，共设 5条干管，每条干管设6对竖管，共有60根竖管。曝气头距池底0.2m。

曝气池的曝气量依靠空气干管上的阀门控制，排除上清液管在培养活性污泥时排除上清液用；放空管安装于曝气池底部，以便维修清理时放空用。回流污泥采用污泥泵从污泥泵房打入，剩余污泥由污泥泵房提升后排入贮泥池。

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4.1.6二次沉淀池

采用辐流式沉淀池，共设八座，且设集配水井两座。采用双层集配水井形式。来水经中心管进入内层配水井，均匀的分配给八座二沉池。二沉池中间进水，周边出水，设置带有三角堰板的集水槽集水，通过出水渠流入外层集水井，再由集水井流入下层构筑物。

二沉池设出泥井，且出泥管上设闸阀控制出泥量。池底部设放空管。 每座沉淀池设刮吸泥机一座。各吸泥管中分别通入空气以利排泥。

4.1.7鼓风机房、加氯间

（1）鼓风机房主要提供曝气池、二沉池所需空气，选用LG型罗茨鼓风机LG80为5台，空气量为80m3/min,风压为50kpa。配电机分别为JS-114-4，功率为115KW。其中一台备用。

鼓风机和电机运行时需要冷却，设冷却水泵2台（一台备用），冷却塔一座（冷却循环水使用）。

（2） 污水的二级处理加氯消毒一般采用季节性加氯，在夏季污水污染严重时加氯消毒。加氯机ZJ-1型2台，氯库共存氯量15天，30个氯瓶。

另外，设一专用水池为氯瓶降温和安全之用。

4.1.8计量堰设计计算

本工程计量堰采用巴式计量槽装置。测量形式为自由流，通过井中水位反映流量变化，由仪表显示。这种装置工作比较稳定，精度较高，但是为了防止在堰前积污，一般仅用于处理构筑物之后。

矩形堰的流量公式为：Q=m0bH（2gH）1/2

其中，流量系数m0 采用0.45；H为堰顶水深；b为堰宽；Q为流量。 流量为Q=853.36l/s 查表得b=0.5 H1=0.82m 则 L1=0.5b+1.2=1.45vm L2=0.6vm L3=0.9m B1=1.2b+0.48=1.08m B2=b+0.3=0.8m

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选择H2=0.55m H2/H1=0.67（≤0.7）

4.2 污泥处理构筑物

4.2.1浓缩池

采用重力浓缩。由于剩余污泥含水率极高，单纯浓缩效果较差，故将初沉池污泥与剩余污泥混合后共同浓缩。在浓缩池前设一配泥井，将二者混合并均匀分配进入两个浓缩池。

浓缩池设两座，为圆形辐流式。直径15 m，池总高5.47 m，取浓缩时间24 h. 浓缩池设刮泥设备，刮泥机为周边转动。

4.2.2污泥贮存池

污泥经浓缩后进入贮泥池，由消化污泥控制室内的污泥泵将其内的污泥抽升后打入消化池。

贮泥池尺寸为9500 mm×9500mm。

4.2.3消化污泥控制室

消化污泥控制室是消化池的控制中心，主要作用有： （1）新鲜污泥的投配 （2）消化池内的污泥循环搅拌 （3）消化污泥的加热

（4）消化池运行情况的监测和控制

控制室是半地下式框架结构，分为三层，地下部分为泵工作间，设有污泥加热循环泵、新鲜污泥投配泵。地面二层为电器设备及仪表控制室，地面三层为热交换间。新鲜污泥可采用预热后投配，即新鲜污泥由污泥贮存池抽出后由旁通管与循环污泥混合，进入热交换器，经换热器预热后再投入消化池也可直接投配，即新鲜污泥由污泥贮存池抽出后，不经预热，经泵提升后直接进入消化池。

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消化池的耗热量可根据冬季最大负荷量计算，耗热量包括三部分：（1）每天投配新鲜污泥从原始温度加热到所需的温度的耗热量（2）消化池体本身的热损耗量，是由池体内污泥的消化温度与池体外大气的最低温度的温差所引起的耗热量（3）输泥管道的耗热量。消化池每天所需的耗热量是由污泥加热循环泵将污泥通过热交换器加热提供的，采用套管式换热器。套管中心走泥，套管间走热水，热水从上部向下部流动。

4.2.4消化池

选用传统的固定式消化池，分为一级消化池和二级消化池，二者的单池容积结构相同，而停留时间不同。共设两座一级消化池和两座一级消化池。污泥投配按连续投配方式，污泥加热亦按连续加热方式设计。

设计参数如下：总消化污泥量370m3 /d;消化周期一级为10天，二级周期为20天，总停留天数为30天。一级消化池采用沼气搅拌，有利于消化池中的消化气的释放，对消化污泥的浓缩脱水有促进作用。用空压机将贮气罐中部分消化气抽出，经稳压罐送入消化池。搅拌系统采用防爆电动机，以保证运行安全。

污泥投配按连续投配，加热也按连续加热方式设计。消化池直径为20m,柱体高度取18m。

4.2.5脱水机房

设置自动板柜压滤机，其构造简单，过滤推动力大，适合于各种性质的污泥，且自动化程度高，效率高，劳动强度低。

设两台板堰压滤机，配备两台污泥泵，将污泥压入过滤机，滤布用清水清洗。 污泥经脱水后形成的泥饼，暂存于泥场，以便再利用。

4.2.6沼气罐

采用单级湿式沼气罐，为防止腐蚀，其内部需进行防腐处理，一般涂以防腐涂料。为减少太阳辐射、气体受热引起容积的增加，沼气罐外应涂反射性色彩。

沼气罐采用单极温式沼气罐一座，直径取10m，高度为6m.

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4.3厂内给水排水及道路

厂内生产及生活用水由市区给水管网引入给水管，分别接入各构筑物内，进水总管上设水表。

厂内采用雨水、污水完全分流，雨水不经处理直接排至厂外，超越管与处理后的水管相连，而不与雨水管相连，可节约输水管道。厂内污水由污水总管输送至格栅前的进水闸井内，与厂外污水一起处理。

厂内道路基本连成环行，主干道宽11.5米，水厂内部环行道路，宽分别为6米、8米。

4.4辅助建筑物

污水处理厂的辅助建筑物有综合楼、试验综合楼、食堂、仓库、车库、职工宿舍、招待所、机修间、总控制室、堆煤厂、堆渣厂、配电室、锅炉房、值班室、预留地等。主要集中于入厂门口的生活区内，便于设备仪表的运输和维护管理。

污水厂所设总控制室，便于对厂区内仪器，仪表的运行进行自动控制。

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第五章 设计计算

5.1 一级处理

5.1.1隔栅

污水厂的污水由一根￠1200的管从城区直接接入格栅间。设两个中格栅，可以在水量小的时候，开启一个；水量大的时候，2个都开启。格栅计算简图如图所示。

图5-1 隔栅简图

根据公式Qmax=vhB1,

B1=

Qmax （5－1） vh3

Qmax—设计流量, m/s v—栅前流速取, v h—栅前水深, m

B1=1.18/(0.9×1)=1.312

因此栅前水深h=B/2=0.656m,设过栅流速v=0.9m/s[1]

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1．栅条的间隙数 Qmax=1.18m3/S

n=

Qmax?sin? （5－2）

??bvhb—栅条间隙宽度取0.02m α—格栅倾角60°[1] h—栅前水深, m v—过栅流速, m/s

n=

1.18?sin60?0.02?0.9?0.6≈62 (个)

2．栅槽宽度

设栅条宽度S=0.01m B=S(n-1)+bn

B=S(n-1)+bn=0.01×(69-1)+0.02×69=2.06m 取2.1m 3．进水渠道渐宽部分的长度

设进水渠宽B1=1.8m,其渐宽部分展开角度α1=20° L1=(B-B1)/(2tg20°)=(2.1-1.8)/(2×tg20°) =0.7m

4．栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2=L1/2=0.35m 5．通过格栅的水头损失

设栅条断面为锐边矩形断面β=2.42[1],k=3[1],则：

44/3

?(s/b)3?0.92h1=[β(s/b) v2]/[(2g)×sinα×k] [(2g)?sin??k] β—形状系数

h1—过栅水头损失 s —格条宽度, m

5－3）

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（ XX建筑大学毕业设计

b—栅条净间隙, m

0.014[2.42?()3?0.92]0.02h1==0.091m 取0.1m

[(2?9.8)?sin60??3]6．栅后槽中高度

设栅前渠道超高h2=0.3m[1],则：

H=h+h1+h2=0.6+0.1+0.3=1.0m

栅槽总长度为：

L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tgα

=1.4+0.7+0.5+1.0+(0.6+0.3)/tg60°=4.75m 7．每日栅渣量

在格栅间隙50mm的情况下，设栅渣量为每1000m3污水产渣0.07m3[1]。 Kz=1.27[1]

W?QMAXW1KZ86.4 （5－4）

W1—栅渣量, m3/103m3

kZ—生活污水流量总变化系数

W =1.18×0.07×86400/(1.27×1000) =3.26m3/d>0.2m3/d 因此宜采用机械清渣。

5.1.2 沉砂池

本设计采用采用平流沉砂池，共设两座。

1.长度公式[1] L=vt （5－5） V—最大设计流量时的流速, m/s

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t—最大设计流量时的流行时间, s

设v=0.3m/s, t=30s(30～60) [1] L=vt=0.3×30=9m 2.水流断面面积

A=Qmax/v =1.18/0.3=3.933m2 3. 池子总宽度

设n=2格 每格宽b=0.98m B=nb=3.92m 4. 有效水深 h2=A/B=1m (0.25～1) 5.沉砂室所需容积 [1]

V=

QmaxXT86400Kz×106

X—城市污水沉砂量，一般采用30m3

/106m3

T—清除沉砂的间隔时间，d

kZ—生活污水流量总变化系数

设T=2d V=3.52m3

6.每个沉砂斗容积 设每一份格有一个沉砂斗 V30=3.52/4=0.88m 7.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：55° 斗高h3′=0.8m，沉沙斗上口宽：a=1.7m 沉砂斗容积V1= h3′（2a2+aa21+2a1）/6=1.064m3

8.沉沙室高度 采用重力排沙，设池底坡度为0.06，坡向沙斗

5－6）

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（ XX建筑大学毕业设计

h3= h3′+0.06l2=0.824m

9.池总高度，设超高h1=0.3m H= h1+ h2+ h3=2.124m

10.验算最小流速 在最小流量时，只用一格工作（n1=1）

Vmin=Qmin/nWmin （5－7） Qmin—最小流量， m3/s

n—最小流量时沉砂池工作数目， 个 Wmin—最小流量时沉砂池中的水流断面面积m

2

Vmin =0.25m/s＞0.15m/s

图5－2 沉砂池计算图

5.1.3 初沉池

初次沉淀池(辐流)Q=1180.08/4 (L/s)＝4248m3/h

1. 沉淀部分水面面积

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设表面负荷qˊ=1.75m3/m2

.h[8]， n=4个 F=Q/nq′=606.86m2 2. 池子直径 D=

4F?=27.8m 取28m

3. 沉淀部分有效水深 设t=1.5h[8]

h2=q′t=1.75×1.5=2.625m 4. 沉淀部分有效容积 V′=

Qmaxnt=1593m3

5. 污泥部分所需的容积

设S=0.5L/cap.d (0.36～0.83 L/cap.d) [8] T=2d

V=SNT/1000n S—每人每天污泥量，L/（人/d） N—设计人口数, 个 T—两次清除污泥时间, d n—池数

V =210 m3 （N=415000） 6. 污泥斗容积

设r1=3m，r2=1.5m，α=60o, 则h5=(r1-r2)tgα=2.585m V21=

?h523(r1+r1r2+r2)

=42.8m3

5－8）

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（ XX建筑大学毕业设计

7. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 设池底径向坡度为0.05，则 h4=(R-r1)×0.05=0.55m V?h22=

423(R+Rr1+r1)

=142.2 m3 8. 污泥总容积 V1+V2=185m3＞52.5m3 9. 沉淀池总高度 设h1=0.3m，h3=0.5m H=h1+h2+h3+h4+h5 =6.373m 10.沉淀池池边高度 H′=h1+h2+h3=3.225m 11.径深比

D/h2=10.67(符合要求6～12) 12.堰负荷计算

q=Q/3.6nπD=2.71 L/sm <2.9L/sm

图5－3 初沉池计算简图

26

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5.2 二级处理——活性污泥法

5.2.1曝气池

一.传统推流式曝气池设计计算

1. 污水处理程度的计算及曝气池的运行方式 ⑴污水处理程度的计算:

根据原始资料，BOD等于两个服务区的生活污泥加上工厂污泥量除于平均总水量． 设每人每天排放的BOD5为25g, [9]则：

S0=[971×205+91.67×240+55.56×260+61.11×310]/(971+91.67+55.56+61.11)

=215.75g/m3

原污水的值BOD5值（So）为215.75mg/l经初沉池处理，BOD5按降低25％ [8]考虑 则S0=146g/ m3 SA=215.75（1-0.25）=162g/ m3 计算去除率 首先计算处理水中非溶解性BOD5值

BOD5=7.1bXaCe （5－9）

Ce处理水中悬浮固体浓度，mg/L b微生物自身氧化率

Xa 活性微生物在处理水中所占比例

取 b=0.09 XA=0.4mg/l Ce=25mg/l[8] 则 BOD5=6.39mg/l

处理水中的溶解性BOD5值为：25-6.39=18.61mg/l 去除率为：η=（162-18.61）/165=88.5﹪ 2. 曝气池的计算与各部分尺寸的确定 ⑴曝气池的体积

按污泥负荷计算：

1) BOD污泥负荷率的确定：k值取0.0185[8] f=0.75[8]

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Se=0.14Sa=0.14×109.5=15.33mg/L

Ns＝kSef/η=0.0185×18.61×0.75=0.3㎏BOD5/㎏MLSS·d

2）确定混合液污泥浓度：（X）已知Ns得相应的SVI值为100～200取

[8]

120 按式r＝1.2，R＝0.5[8]混合污泥浓度值

X＝

Rr6

×10（5－10）

1?RSVIR—污泥回流比

X—曝气池混合液污泥浓度，mg/L SVI—污泥容积指数

X =3300mg/l

曝气池的体积计算公式为：

V=

QSaXNs Q—污水设计流量m3

/d

Sa—原污水的BOD3

5值kg/m X—曝气池内混合液悬浮固体浓度 Ns—BOD－污泥负荷率

取Ns=0.3kgBOD5/kgMLSS·d[8]

Q=80400 m3/d，X=3300mg/l， 则 V =10428.4m3

名义停留时间 t=0.21d=5.04h 设2组曝气池，则其体积为： V0=10428.4/2=5214.2 m3 错误！未找到引用源。确定池体[8]

有效水深 h=4.1m 每组曝气池面积

（5－11） 28

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F=5214/4.1=1271.76 m 每个廊道单宽

B1=5m B1/h=5/4.1=1.22在1～2间 符合要求 2

总长

LZ=F/B1=252.75m 设5个廊道

则每个廊道长 LZ/5=50.55m>10符合要求 [8]

池宽 B=B1×5=25m 且LZ/B=50.55/25=2.022 取超高0.5m，

则池总高度为：H=4.1+0.5=4.6m

错误！未找到引用源。.曝气系统的计算 曝气池采用鼓风曝气系统

错误！未找到引用源。平均时需氧量的计算 由公式O2=a′QSr+b′VXr

Xr＝Xf=3333×0.75=2499.75=2500 查表得a′=0.5, b′=0.15 代入各值

O2=10400kg/h=433.45kg/h ⑵最大时需氧量的计算 根据原始数据，Kz=1.27 代入各值：

O2(max)= 11943.9kg/d=497.7kg/h ⑶每日去除的BOD5值

BOD5==80418×(162-20)/1000=11419kg/d ⑷去除每kgBOD5的需氧量

⊿O2=10400/11419=0.91kgO2/kgBOD ⑸最大时需氧量与平均时需氧量之比 O2（max）/O2=497.7/433.45=1.15 4.供气量的计算

在5～10间符合要求 29

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采用固定式网状微孔空气扩散器，敷设距池底0.2m处，淹没水深3.9m,计算温度为30℃，氧的转移效率为 EA=12﹪ [8]得水中溶解氧饱和度

Cs(20)=9.17mg/L,Cs(30)=7.63mg/L

⑴空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）按公式计算，即：

Pb=P+9.8×103H （5－12）

P—大气压力，取1.013×105 H—空气扩散装置的安装深度，m

代入各值，得

Pb=1.013×105+9.8×3.9×103=1.4×105Pa

⑵空气离开曝气池面时，氧的百分比，按公式计算，即：

Qt=

21(1?EA)79?21(1?EA)×100% （5－13）

EA—空气扩散装置的氧的转移效率

其中EA取值12%(6%-12%)[8]，代入上式，得

Qt=18.43％

⑶曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）按公式[8]计算，即：

Csb(T)=Cs(

Pb2.026?105+

Ot42) （5－14）

Csb—鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值,mg/L Cs—在大气压力条件下，氧的饱和度，mg/L Qt—氧的百分比

最不利温度条件，按30℃考虑，代入各值，得

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Csb(30)=7.63（1.4/2.026+18.43/42） =8.54mg/L

⑷换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量，按式计算[8]，即：

R0=

RCs(20)?????Csb(T)?C??1.024T?20 （5－15）

取系数α=0.82；β=0.95；C=2.0；ρ=1.0 T—水温，30°C

代入各值，得：

R0=637.4kg/h 相应的最大时需氧量为： R0(max)=735.6 kg/h

⑸曝气池平均时供气量，按公式计算，即

Gs=

R00.3EA×100 （5－16）

EA—氧转移效率

RO由公式（5－15）确定

代入各值，得

Gs=17705.6m3/h ⑹曝气池最大时供气量 Gs(max)=20433.3m3

⑺去除每kgBOD5的供气量

17705.6×24/11419=37.2m3空气/kgBOD ⑻每m3污水的供气量为

17705.6×24/80418=5.28m3空气/m3污水

选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路，在空气流量变化处设计算节

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点，统一编号列表计算。

一个廊道的平面积50.55×5=252.75m2，采用固定式微孔空气扩散器，一个曝气池的服务面积为0.5～0.75取0.6，通过尝试计算得：布空气管道在相邻2个廊道的隔墙上设1根曝气干管，每根干管设12根支干管，每根支干管设有6根支管，每根支管设有10个曝气头，则1个廊道共有曝气头：6×7×10=420个

每个曝气头的服务面积为：

50.55×5/420=0.60，符合要求

将已布设的空器扩散器绘制成空气管路计算图，用以进行计算

10m10m10m10m图5－4 空气管路计算图

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图5－5 空气管路计算图

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管段编号 m/h 5 10 15 20 25 50 100 250 9.1 5.8 80 100 7 —— 32 50 —— 32 三通 三通 异形管 四通、异形管 四通、四通、三通、弯头 100 26.4 24.3 22.0 13.4 1750 2000 7.6 10 10 2-1 30 2200 4200 6000 9993.83 14.9 17.3 3.8 4.6 8.3 12.38 100 150 150 200 200 200 400 400 400 600 三通 异形管 四通、异形管 四通、异形管 四通、1250 1500 异形管 四通、弯头 异形管 三通、5 异形管 四通、异形管 三通、异形管 三通、3-2 异形管 四通、—— 32 三通 —— 32 三通 —— 32 弯头 3管段长度 m 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 1 1 5 0.62 1.18 1.18 1.18 1.18 2.18 3.83 5.07 空气流量 空气流速 m/s 管径 mm 配件 当量长度 m 计管长度 m 1.12 1.68 1.68 1.68 1.68 3.18 4.83 10.07 比摩阻 mmH2O/m 压力损失 mmH2O XX建筑大学毕业设计

19-18 18-17 17-16 16-15 15-14 14-13 13-12 0.32 0.54 0.65 1.09 0.9 1.51 1.25 2.10 0.5 1.59 0.38 1.84 0.49 4.93 12-11 11-10 10-9 9-8 8-7 7-6 6-5 5-4 4-3 5 5 5 5 1000 5 750 5 500 20.7 6.41 6.41 14.30 10.25 14.48 14.48 14.48 33.27 33.27 33.27 54.12 11.41 11.41 19.30 15.25 19.48 19.48 19.48 40.87 43.27 39.27 84.12 0.70 7.99 2.50 28.53 0.90 17.40 0.45 6.86 0.8 16.6 0.97 16.6 0.80 16.6 1.25 51.09 0.28 12.12 0.70 27.49 0.40 33.65

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20-19 0.18 0.02 XX建筑大学毕业设计

由表计算得总损失H=1773.52×9.8/1000＝17.380KPa，为安全取20KPa，固定式平板型微孔扩散器的水头损失为：1.50 mH2O，

则总损失为：1.50 mH2O +0.3 mH2O=1.8 mH2O 扩散器距池底为0.2m，因此鼓风机所需的压力为[4]： P=（1.8+5-0.2）9800=64680Pa 取65k Pa。

最大时供气量：12666m3/h，平均时供气量：14167m3/h 根据以上的压力和空气量，选择合适的鼓风机。

5.2.2辐流式二次沉淀池

1. 沉淀部分水面面积

设表面负荷q′=1m3/m2.h（1.0～1.5 m3/m2.h），

A=Q/q=4248/1=4248m2 2. 池子直径 共设8个沉淀池 A1=A/8=531m2

D=（4A1/3.14）1/2=26.1m 取27m 3. 沉淀部分有效水深 设t=3小时（2～5h）

则 H=q't=3.0m h′=0.3（缓冲层高） h2 =4+0.3=4.3m H1=0.3m(超高) 4. 出水堰负荷

q=4248/3.6（8×3.14×27）=1.69L/sm＜1.7 L/sm（≦1/1.7[1]） 5. 沉淀部分有效容积

采用机械吸泥机，二沉池容积按2h计算， 则 V=4（1+R）QR/8（1+2R）=796 m3 则还需要一段柱体装泥，设其高为h4，

6.污泥斗容积：

设池边坡度0.05，进水头部直径为2.10m,则锥体部分的容积为：

V=1h(R2+Rr+r2)-πr23h

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=?0.62?(13.5.52+13.5×1.35+1.352)-3.14×1.352×0.62 =38.25m3

则还需用一段柱体装泥，设其高为h4

13h4?796?38.25=1.32m

??13.52

7. 池总高度

8. 9. 设超高h1=0.3m,缓冲层h３=0.5m H=h1+h2+h3+h4+h5

=0.3+3.0+0.5+1.32+0.62 =5.74m

沉淀池的池边高度：

H′=0.3+3.9+0.5+1.32=6.02m 径深比：

D/h2=27/3.9=6.9 (6～12) (符合要求) Dh1h2H 1i=0.05h4h5rh

图5－6二沉池计算图

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5.2.3计量堰

矩形堰的流量公式为：Q=m0bH（2gH）1/2

其中，流量系数m0 采用0.45；H为堰顶水深；b为堰宽；Q为流量。 流量为Q=1180.08l/s 查表得b=0.5 H1=0.82m 则 L1=0.5b+1.2=1.45vm L2=0.6vm L3=0.9m B1=1.2b+0.48=1.08m B2=b+0.3=0.8m 选择H2=0.55m H2/H1=0.67（≤0.7）

5.3 污泥处理构筑物

5.3.1浓缩池

此设计污泥浓缩池采用两座圆形辐流式浓缩池，设有刮泥设备，采用周边传动，周边线速度为2.0m/min（1～2）[12]浓缩池设计简图如图所示

错误！未找到引用源。浓缩污泥量的计算[12]

⊿X=Y（Sa-Se）Q-KdVXv （5－17） Y—产泥系数 Q—平均流量m3/d Sa—进水BOD Se—出水BOD mg/L Kd—污泥自身氧化系数

取Y=0.5 Kd=0.065 Se=18.61mg/l[12] Q=1180.08l/s=80418m3/d V=10428则 Xv=f·MLSS=0.75×3300/1000=2.31g/l ⊿X=0.5×（Sa-Se）/1000×Q-0.06×V×Xv=5608.43 m3/d

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Qs??XfXr （5－18）

Qs=

ΔX5608.43==801.2m3/dfXr0.75 10

D2图5－7浓缩池计算图

错误！未找到引用源。浓缩池的直径

采用带有竖向栅条污泥机的辐流式重力浓缩池，浓缩池污泥固体通量M取25kg/m2d （当为活性污泥时，污泥固体通量负荷采用20-30㎏/m2d)[1]取25㎏/m2d.浓缩池的面积：A=Qs·C/M= 333.83m2

采用两个浓缩池，每个浓缩池的面积为 A0=A/2=166.9 m2 则 浓缩池的直径 D=（4A/3.14）1/2=14.58m取15m

错误！未找到引用源。浓缩池的高度计算 浓缩池有效水深 h 1? 校核水力停留时间

TQs20?801.2??4.00m

24?A 124?166.9

H5H4H338

D1H1H2 XX建筑大学毕业设计

3 浓缩池有效体积：V?Ah1?166.9?4.00?667.6m

污泥在池中停留时间T? 确定污泥斗尺寸

V667.6??0.833d 符合要求 Qs801.2

每个泥斗浓缩后的污泥体积

V1?Qs(1?P801.2?(1?0.994)1)??80.12m3/d n(1?P2)2?(1?0.97) 每个贮泥区所需容积 V2?6V16?80.12??20.03m3 2424 泥斗容积 V3? = 式中：

h4——泥斗的垂直高度，h4=( r1 -r2)tg60°=0.87m

r1——泥斗的上口半径，取1.5m r2——泥斗的下口半径，取1.0m 设池底坡度为0.05，池底坡降为： h5=

?h43(r12?r1r2?r22)

3.14?0.87?(1.52?1.5?1?12)?4.33 m3 30.05?(15?3)?0.3m

2 故池底可贮泥容积： V4??h533.14?0.3?(7.52?7.5?1.5?1.52)?21.9m3 =

3 因此，总贮泥容积为

Vw?V3?V4?4.33?21.9?26.23m3?V2?20.03m3（满足要求）

各种管道的确定

进泥管采用 DN=200m 排泥管采用 DN=300m

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(R2?Rr1?r12)

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排上清液采用 DN=200m

放空管采用 DN=300m

贮泥池

贮泥时间T=12h 贮泥池尺寸:

设有一个贮泥池，设计进泥量为Qw=801.2m3/d,

V=QwT=

12?801.2=400.2m3

24将贮泥池设为正方形，其L×B×H=9.5×9.5×5m=451.25>400. 2

5.3.2消化池

消化池为传统的固定式消化池，采用中温两阶消化处理方式 消化池的污泥量

初沉污泥量:Q初=210m3/d Q浓=160m3/d

总消化池污泥量：Q=Q初+Q浓=210+160=370m3/d

污泥在一级消化池为20天，二级消化池为10天，共30天。计算温度为35℃. 1. 消化池容积计算 一级消化池总容积

V=

V'370=7400m3 ?p5/100采用2座一级消化池，则每座池子的有效容积为：

V0?V7400??3700m3， 22消化池直径D采用20m 集气罩直径d1采用2m， 池底下锥底直径d2采用2m， 集气罩高度h1采用2m， 上锥体高度h2采用3m，

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消化池柱体高度h3应大于D/2=20/2=10m,采用12m， 下锥体高度h4采用1m， 则消化池总高度为H=H1+H2+H3+H4=消化池各部分容积的计算： ⑴ 集气罩容积为：

22?d3.14?2V1=h1=×2=6.28m3 44H18??0.9 (符合规定0.8～1.0之间 D20⑵ 弓形部分容积为： V2= =

?2?h2?3D2?4h2

243.14×3(3×202+4×32) 24=458.30m3

⑶ 圆柱体部分容积为：

3.14?202V3=×h3=×12=3768m3

44⑷ 下锥体部分容积为：

?D2??D?2Dd2?d2?2?1V4=?h4????????? 3???2?22?2??? =?3.14?1?(102?10?1?1) =116.18m3

则消化池的有效容积为：

Vo=V3+V4=3768+116.18=3884.18m3＞3700m3 2. 二级消化池

按容积比为，一级：二级＝2:1，采用1座二级消化池，每2座一级消化池串联一座二级消化池，则每座二级消化池的有效容积：

V0=

13V7400??3700m3, 22二级消化池各部分尺寸同一级消化池。 3. 消化池各部分表面积计算

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集气罩表面积为：

F?3.141=4d21+πd1h1=4×22

+3.14×2×2=15.7 m2 池顶表面积为：

F?3.142=4(4h22+D)=

4（4×32+20）=43.96 m2 则池盖表面积共为：

F21+F2=15.7+43.96=59.66m 池壁表面积为：

F3=πDh5=3.14×20×7.5=471m2（地面以上部分）； F4=πDh6=3.14×20×4.5=282.6m2（地面以下部分）。 池体表面积为

F5=πl(D/2+d2

2/2)=3.14×9.16×(10+1)=312.93m F6=3.14×d22/4=3.14×4/4=3.14 m2

所以消化池总表面积是

F总=F5+F6=312.93+3.14=319.23 M2

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图5－8消化池计算简图

错误！未找到引用源。消化池热工计算[8]

消化池的耗热量可以根据冬季最大负荷来计算，耗热量包括下列三部分:每天头陪的新鲜污泥从原始温度加热到所需温度的耗热量；消化池池体的耗热量，是由于池体内的消化温度与大气温度的温差所引起的耗热量;污泥管的耗热量。 1. 提高新鲜污泥的耗热量： 中温消化温度TD=35℃

新鲜污泥年平均温度为Ts=17.3℃ 日平均最低温度为Ts=12℃

每座一级消化池投配的最大生物泥量为 V〞=3700×5%=185m3/d 则全年平均耗热量为 Q1=

185V??(TD－Ts)×1000=(35－17.3)×1000

2424=136437kcal/h 最大耗热量为: Q（1）max=

185(35－12)×1000=177291kcal/h 242. 消化池池体的耗热量： 消化池各部传热系数采用： 池盖 K=0.7kcal/(m2.h.℃)

池壁在地面以上部分为 K=0.6 kcal/(m2.h.℃) 池壁在地面以下部分及池底为 K=0.45 kcal/(m2.h.℃) 池外介质为大气时, 全年平均气温为 TA=10℃ 冬季室外计算温度为 TA=-9℃

池外介质为土壤时，全年平均温度为 TB=12.6℃, 冬季计算温度 TB=4.2℃, ① 池盖部分全年平均耗热量为

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Q2=FK(TD-TA)×1.2=59.66×0.7×(35-10)×1.2 =1252.86kcal/h 最大耗热量为

Q（2）max=59.66×0.7〔35-(-9)〕×1.2

=2205.03 kcal/h

② 池壁在地面以上部分，全年平均耗热量为 Q3=FK(TD-TA)×1.2 =471×0.6×(35-10)×1.2 =8478 kcal/h

最大耗热量为

Q（3）max=471×0.6×(35+9)×1.2

=14921.28 kcal/h

③ 池壁在地面以下部分，全年平均耗热量为 Q4=FK(TD-TB)×1.2

=282.6×0.45×(35-10)×1.2 =4408.56 kcal/h 最大耗热量为

（Q4）max=282.6×0.45(35+4.2)×1.2=5431.35 kcal/h ④ 池底部分，全年平均耗热量为 Q5=FK(TD-TB)

=319.23×0.45×(35-10)×1.2 =4310 kcal/h

最大耗热量为

Q（5）max=312.93×0.45×(35-4.2)×1.2

=5309.43 kcal/h

⑤ 每座消化池池体，全年平均耗热量为 Qx=1252.86+8478+4408.56+4310 =18449.42 kcal/h

最大耗热量为

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Qmax=2205.03+14921.28+5431.35+5309.43=27867.09 kcal/h

3. 每座消化池总耗热量

全年平均耗热量为

∑Q=18449.42+136437=154886.42kcal/h 最大耗热量为

∑Qmax=27867.09+177291=205158.09 kcal/h

4. 热交换器的计算：

消化池每天所需的热量是由加热循环泵将污泥通过热交换器加热提供。本设计采用池外套管式泥—水交换器，与回流的消化污泥进行混合，再进入一级消化池，其比例为 1：2,全天均匀投配。

进入消化器的生污泥量为

Qs1=

185=7.71m3/h 24回流的消化污泥量为 Qs2=7.71×2=15.42m3/h 进入热交换器的总污泥量为

Qs=Qs1+Qs2=7.71+15.42=23.13m3/h 生污泥的日平均最低温度为Ts=12℃ 生污泥与消化污泥混合后的温度为

Ts=

1?12?2?35=27.33℃

3热交换器的套管长度按下式计算:

L=

Qmax?1.2

?D???m其中，内管管径选用DN80mm,外管管径选用DN125mm时，则污泥在内管中的流速为

23.13V=??0.082?3600=1.28m/s（符合要求）

4 热交换器按最大耗热量Qmax=27867.09kcal/h,热交换器的入口热水温度Tw=85℃

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△Tw采用10℃，则热水循环量为 Qw=

?Qmax27867.093

=27.87m/h ?'Tw?Tw?100010?1000? 内外管之间的热水流速为:

v=

27.87?????0.1252??0.082??36004?4??=1.07m/s

平均温差的对数△Tm按下式计算: △Tm=

?T1??T2ln(?T1/?T2)

△T1= 47.67℃; Ts=27.33℃; Ts′=36.48℃; Tw=85℃; Tw′=75℃; △T2= 48.81℃，则

△ Tm=

??1???2=48.23℃ ??1ln??2热交换器的传热系数选用K=697.8W/m2.h. ℃，则每座消化池的套管式泥—水交换器的总长度为:

L=

Qmax?DK?Tm×1.2=

27867.09×1.2=32.28m

3.14?0.08?600?48.23设每根长4m，则其根数为

n=32.28/4=8.07,选用8根

5. 消化池保温结构厚度计算：

消化池各部传热系数允许值采用： 池盖为 K=0.76 kcal/(m2.h.℃)

池壁在地上部分为 K=0.66 kcal/(m2.h.℃)

池壁在地下部分及池底为 K=0.456 kcal/(m2.h.℃) ① 池盖保温材料厚度的计算：

设消化池池盖混凝土结构厚度为 δG=250mm 钢筋混凝土的传热系数为

λG=1.33kcal/m.h. ℃

采用聚氨酯硬质泡沫塑料作为保温材料，导热系数λB=0.02 kcal/m.h. ℃.

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则保温材料的厚度为

δB1=

?G/K??G1.33/0.7?0.25==0.025m=25mm

?G/?B1.33/0.02② 池壁在地面以上保温材料厚度的计算： 设消化池池壁混凝土结构厚度为δG=400mm

采用聚氨酯硬质泡沫塑料作为保温材料，则保温材料的厚度为

?G/K??G1.33/0.6?0.4δB2===0.027m=27mm

?G/?B1.33/0.02池壁在地面以上的保温材料延伸到地面以下的深度为冻土层加0.5m。 ③ 池壁在地面以下部分以土壤作为保温层时，其最小厚度的核算：

消化池池底在地面以下的混凝土结构厚度为δG=400mm，

?G/K??G1.33/0.45?0.4==1.92m=1920mm ?B壁??G/?B1.33/1.0④ 设池底以下土壤作为保温层，其最小厚度的核算：

消化池底混凝土结构厚度为δG=700mm

?G/K??G1.33/0.45?0.7δB3===1.7m=1700mm

?G/?B1.33/1.0池下水位在池底混凝土结构厚度以下，大于1.7米，故不加其他保温措施。 ⑤ 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及 27mm,均按27mm计，乘以1.5的修正系数，故采用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。 6. 沼气混合搅拌计算

消化池的混合搅拌采用多路曝气管式（气通式）沼气搅拌。 ⑴ 搅拌用气量：

单位用气量采用6m3/（min.1000m3池容）， 则用气量为： q=6×

3700=22.2m3/min=0.37m3/s。 1000⑵ 曝气立管管径计算：

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