12万污水毕业设计

目 录

1绪论 ......................................................................................................................................... 1 1.1城市污水来源、水量及水质特点分析 .............................................................................. 1 1.2设计依据 .............................................................................................................................. 2 1.3设计范围 .............................................................................................................................. 2 1.4设计原则 .............................................................................................................................. 2 2污水处理方案及选择论证 ..................................................................................................... 3 2.1污水主要处理方法 .............................................................................................................. 3 2.2污水处理方案的选择 .......................................................................................................... 5 3污水处理工艺流程设计及原理说明 ..................................................................................... 6 3.1污水处理工艺流程设计 ...................................................................................................... 6 3.2工艺原理及工程说明 .......................................................................................................... 6 4污水处理构筑物的设计计算 ................................................................................................. 8 4.1格栅的设计 .......................................................................................................................... 8 4.2曝气沉砂池设计 ................................................................................................................ 11 4.3辐流式初次沉淀池 ............................................................................................................ 13 4.4生物处理设备设计 ............................................................................................................ 15 4.5二次沉淀池设计 ................................................................................................................ 24 4.6消毒池设计 ........................................................................................................................ 29 5污泥处理构筑物设计计算 ................................................................................................... 31 5.1污泥的来源与特性 ............................................................................................................ 32 5.2污泥处理的目的与原则 .................................................................................................... 32 5.3污泥量计算 ........................................................................................................................ 32 5.4贮泥池 ................................................................................................................................ 32 5.5污泥浓缩脱水 .................................................................................................................... 34 5.6污泥控制室 ........................................................................................................................ 36 6污水厂总平面的布臵 ........................................................................................................... 36 6.1平面布臵的基本原则 ........................................................................................................ 37 7污水处理厂高程布臵 ........................................................................................................... 37 7.1构筑物高程计算 ................................................................................................................ 38 8结论 ....................................................................................................................................... 38 参考文献 .................................................................................................................................. 40 致谢 .......................................................................................................................................... 41

I

长春市某区污水工程设计

姓 名：于长富 专 业：环境工程 指导教师：马秀兰

摘 要：本次毕业设计的题目为长春市某区污水工程设计- A2/O工艺。城市生活污水的主要来源生活污水，工业废水，初期雨水，城镇污水。城市污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。污水中的污染物质按其化学性质来分，可分为无机物与有机物，通常无机物为40%，有机物为60%；按其物理性质来分，可分为不溶性物质、胶体性物质和溶解性物质。生活污水的水质一般较稳定，浓度较低，也较容易通过生物化学方法进行处理。本设计采用A2/O工艺，工艺流程为：污水从粗格栅到污水提升泵房，再从泵房到细格栅，然后到曝气沉砂池，再进入生物池（即A2/O反应池），再从生物池进入二沉池，污水再经过接触消毒池后排入自然水体。污泥处理流程为：曝气沉砂池产生的垃圾直接外运处置，二沉池产生的剩余污泥则运入贮泥池，二沉池的回流污泥则通道管道、污泥回流泵房再次进入A2/O反应池，经过贮泥、加药处理后的污泥，进入污泥浓缩脱水车间，最后外运处理。污水处理厂处理后的出水水质要达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）中的一级b标准。 关 键 词：A2/O工艺；脱氮除磷；污水处理；污泥处理

day sewage treatment station project design

Name：Yu Changfu

Major：Environmental Engineering Tutor：Ma Xiulan

Abstract: The subject of this graduation project for a municipal sewage treatment plant process design—A2/O process.Main task is to complete the layout of the sewage treatment plant,the preliminary design of the various structures and construction plans of dealing with the design of structures.To complete the preliminary design of a design manual, wastewater treatment plant with a floor plan, flow chart of a sewage treatment plant and the design of three main structures;design of the main design of structures, mainly is the biological pool, secondary sedimentation tank design and contact disinfection tank.The selected A2/O process, has a good Nitrogen and Phosphorus Removal.This sewage treatment plant for the sewage treatment process is: sewage from the coarse grid to enhance the pumping station,then from the pump to the fine grid,And then to the cyclone grit chamber, then entering the biological

II

pool(A2/O reactor),then from the pool into the secondary sedimentation tank,after exposure to water disinfection and then discharged into the natural water ; Sludge treatment process is : vortex grit chamber sludge into the sludge dewatering plant directly,secondary settling tank sludge are also brought into the workshop, secondary sedimentation tank produced returned sludge channel pipes, returned sludge from the pump to re-enter A2/O reactor, after treatment plant sludge dewatering sludge,mud into the storage pool, the last is outward processing. After the sewage treatment plant effluent quality to achieve \sewage treatment plant emission standards\the table below.

Keywords: A2/O process,；Nitrogen and Phosphorus removal；Wastewater treatment,；Sludge treatment

III

1绪论

1.1城市污水来源、水量及水质特点分析

1.1.1 城市污水来源 (1)生活污水

生活污水主要来自家庭、商业、机关、学校、医院、城镇公共设施及工厂的餐饮、卫生间、浴室、洗衣房等，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣排水、沐浴排水及其他排水等。生活污水的主要成分为纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质等有机物质，氮、磷、硫等无机盐类及泥沙等杂质，生活污水中还含有多种微生物及病原体。这些物质按其化学性质来分，可分为无机物与有机物，通常无机物为40%，有机物为60%；按其物理性质来分，可分为不溶性物质、胶体性物质和溶解性物质。生活污水的水质一般较稳定，浓度较低，也较容易通过生物化学方法进行处理。 (2)工业废水

工业废水主要是在工业生产过程中被生产原料、中间产品或成品等物料所污染的水。工业废水由于种类繁多，污染物成分及性质随生产过程而异，变化复杂。一般而言，工业废水污染比较严重，往往含有有毒有害物质，需局部处理达到要求后才能排入城镇排水系统，是城镇污水中有毒有害污染物的主要来源。 (3)初期雨水

初期雨水是雨雪降至地面形成的初期地表径流。初期雨水的水质水量随区域环境、季节和时间变化，成分比较复杂。影响初期雨水被污染的主要因素有大气质量、气候条件、地面及建筑物环境质量等。 (4)城镇污水

城镇污水包括生活污水、工业废水等，在合流制排水系统中包括雨水，在半分流制排水系统中包括初期雨水。城镇污水成分性质比较复杂，不仅各城镇间不同，同一城市中的不同区域也有差异，需要进行全面细致的调查研究，才能确定其水质成分及特点。 1.1.2城市污水水量

污水水量还会与降雨有一定关系，不过现如今的城市管道系统绝大部分采用的是分流系统，即污水管道与雨水管道分开，这样在很大程度上减少了降水对于污水处理厂的压力。雨水经过收集后只需要经过较少的处理就能达到排放标准排入自然水体。 1.1.3城市污水水质特点

1

城市污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。但在不同的城市，因工业的规模和性质不同，城市污水的水质也受工业废水和水量的影响而明显变化。

1.2设计依据

1.2.1法律法规依据

(1)《中华人民共和国环境保护法》 (2)《中华人民共和国水污染防治法》 (3)《中华人民共和国污染防治法实施细则》 1.2.2技术标准及技术规范依据

(1)《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002） (2)《地表水环境质量标准》（GB3838-2002） (3)《室外排水设计规范》（GB 50014-2006）

1.3设计范围

本次设计的设计范围为污水流入设计的污水处理厂厂区，再流经各个污水处理构筑物、管渠直至完成处理流程到出水达标排放至自然水体，同时还有污泥的贮存、加药、浓缩脱水以及形成泥饼外运等。设计的内容包括污水处理工艺流程的选择与设计、污水处理构筑物的设计、污泥处理系统设计、污水管线的设计、污泥管线的设计等。

1.4设计原则

(1)基础数据可靠

认真研究各项基础资料、基本数据，全面分析各项影响因素，充分掌握水质水量的特点和地域特性，合理选择好设计参数，为工程设计提供可靠的依据。 (2)厂址选择合理

根据城镇总体规划和排水工程专业规划，结合建设地形地区、气相条件，经全面地分析比较，选择建设条件好、环境影响小的厂址。 (3)工艺先进实用

选择技术先进、运行稳定、投资和处理成本合理的污水污泥处理工艺，积极慎重地采用经过实践证明行之有效的新技术、新工艺、新材料和新设备，使污水处理工艺先进，运行可靠，处理后水质稳定地达标排放。

2

池及二沉池底部的污泥，通过污泥泵房被送入污泥浓缩脱水车间，进行浓缩脱水处理。将含水率降至97%后将污泥外运至污泥填埋场进行处理。

4污水处理构筑物的设计计算 4.1格栅的设计

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。本设计中，格栅于明渠连接，提升泵的来水首先进入稳压井后，进入格栅渠道。

格栅工作平台H1h1hhh1B1L1500H1/tga1000L2B1BH

图2 格栅设计草图

Fig 2 Grille design sketch

图中：B1—进水渠道宽度；B—栅槽宽度；L1—进水渠道渐宽部分长度；L2—栅槽与出水部分连接处的渐窄部分长度。

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物、纤维物质和固体颗粒物质。以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的处理负荷，防止堵塞排泥管道。

在污水处理系统前，均须设臵格栅。按形状，可分为平面格栅和曲面格栅两种；按栅条净间隙，可分为粗格栅(50～100mm)、中格栅(16～40mm)、细格栅(3～10mm)三种；按清渣方式，可分为人工清除格栅和机械清除格栅两种。

本设计中采用矩形断面并设臵两道格栅（粗格栅一道和细格栅一道），采用机械清渣。其中，粗格栅设在污水泵站前，细格栅设在污水泵站后。粗细两道格栅都设臵三组，按两组同时工作设计，两用一备。

8

4.1.1 格栅的设计参数

（1）大型污水处理厂（每日栅渣量大于0.2m3 ）一般采用机械凊渣。 （2）机械格栅不少于2台。

（3）过栅流速一般采用0.6m/s-1.0m/s。

（4）格栅前渠道内水流速度一般采用0.4m/s-0.9m/s （5）格栅倾角一般为45°—75°

（6）通过格栅的水头损失一般采用0.08m—0.15m。

（7）格栅间必须设臵工作台，台面应高出格栅前最高设计水位0.5m。 （8）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面过道宽。 4.1.2 格栅设计计算 (1)栅条数计算：

设栅前水深h=0.8m，过栅流速为v=0.9m/s，栅条间隙宽度b=20mm，格栅倾角 α=60°，格栅设臵3组，两组同时使用，一组备用，则栅条间隙数n为：

n?(2)栅槽宽度：

Qsinα1.39sin60???45（个）2bhv2?0.02?0.8?0.9

栅槽宽度一般比格栅宽0.2-0.3m，取0.2m。

B?S?n-1??bn?0.2

取栅条宽度S=0.01m。 则栅槽宽度为：

B?0.01?44?0.02?45?0.2?1.54m

(3)进水渠道渐宽部分长度L1：

设进水渠宽B1=1.0m，展开角度α1=20°，（进水渠道内水流速度v1=0.87m/s）

L1?B?B1?1.54-1.0?0.741m?0.76m 2tanα12tan20?(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2：

L0.76L2?1??0.38m22 (5)水流通过格栅的水头损失为h1： 本设计格栅采用锐边矩形断面

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v20.92?s??0.01?h?β??ksinα?2.42?sin60??0.11m?3 1 b2g0.022?9.8????4343(6)栅后槽总高度H: 取栅前渠道超高h2=0.3m，则：

H?h1?h2?h3?0.8?0.11?0.3?1.21m

(7)栅槽总长度 ：

取栅前矩形部分长度为0.5m；栅后矩形部分长度为1.0m，则有：

H1L?L1?L2?0.5?1.0?tan60?

0.8?0.3?0.76?0.38?0.5?1.0?tan60?

=3.275m ≈3.28m (8)格栅每日产生的栅渣量：

在格栅间隙20mm情况下，设栅渣量为1000m3污水产0.07m3 ，Kz=1.39

W?86400QW186400?1.39?0.07?1000Kz1000?1.39

?6.048m3/d>0.2m3/d ( 采用机械凊渣） (9)格栅选型

选用FH—1100旋转式格栅除污机，设备宽度为1100mm，过栅流速为0.9m/s，齿耙转速为2.14r/min，电动机功率为0.9kw。 4.1.3 污水泵房

泵房采用干式半地下式矩形合建式泵房，具有布臵紧凑、占地少、结构较省的特点，便于开槽施工，适用于自灌式泵站。集水池和机器由隔水墙分开，而且只有吸水管和叶轮淹没在水中，这样可保持机器间干燥，有利于水泵的保养和检修，也可以避免污水对轴承、管道、仪表的腐蚀。

在自动化程度较高的泵站，较重要的地区的雨水泵站、以及开启频繁的污水泵站中，尽量采用自灌式泵站。它的优点是启动及时可靠，不需要引水的辅助设备，操作简便，缺点是泵房较深，增加工程造价。而且由于噪音较大，妨害工作人员判断水泵是否正常工作。

采用自灌式泵站时水泵叶轮（或轴承）低于集水池的最低水位，在最高、中间和最低水位三种情况下都能直接启动，启动可靠。操作方便。但增加了泵站的深度，增加地

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下工程造价。

水泵的选择原则：

(1)污水泵站一般按最大日最大时流量设计，通过调整水泵工作台数兼顾其他流量时段的情况。

(2)水泵扬程由污水提升高度和吸水管、压头管水头损失确定。 (3)为了适应不同流量时的情况，考虑采用四台水泵，其中一台备用。

(4)根据水质、水量和提升高度确定水泵的型号，同一泵站应选用类型相同、口径相同的水泵，以便利于管理和维修。

4.2曝气沉砂池设计

沉砂池是城市污水处理厂不可缺少的处理 工序,沉砂池去除的所谓砂子主要包括杂粒、石子、煤渣或其它一些重的固体构成的渣滓,其密度和沉降速度远大于污水中易于腐烂的有机物,其中杂粒还包括蛋壳、骨屑、种子以及废弃食品之类的有机物。 和其它形式的沉砂池相比,曝气沉砂池的特点是:一,可通过曝气来实现对水流的调节,而其它沉砂池池内流速是通过结构尺寸确定的,在实际运行中几乎不能进行调解;二,通过曝气可以有助于有机物和砂子的分离。如果沉砂的最终处臵是填埋或者再利用(制作建筑材料),则要求得到较干净的沉砂,此时采用曝气沉砂池较好,而且最好在曝气沉砂池后同时设臵沉砂分选设备。通过分选一方面可减少有机物产生的气味,另一方面有助于沉砂的脱水。

图3 曝气沉砂池草图

Fig 3 Aerated grit chamber sketch

4.2.1设计参数

（1）旋流速度应保持在0.25m/s-0.3m/s. （2）水平流速为0.1m/s。

（3）最大时流量的停留时间为1-2min。 （4）有效水深为2-3m，宽深比一般采用1-1.5. （5）沉砂池个数或分格数不应少于2个。

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（6）砂斗容积应按大于2d的沉沙量计算，斗壁与水平面的夹角不小于55°。 （7）沉砂池的超高不宜小于0.3m。

（8）曝气沉砂池多采用穿孔曝气，穿孔孔径为2.5-6.0mm，距池底约0.6-0.9m。 （9）曝气沉砂池的进水方向与出水方向垂直，进水方向与池中旋流方向一致。 4.2.2曝气沉砂池的设计计算 （1）池子总容积V： 设池子呈矩形，两用一备， 停留时间t=2min

Q?Qmax1.39??0.695m3/s223V?60Qt?0.695?2?60?83.4m

（2）水流断面面积A： 设水平流速v1=0.1m/s

A?

Q0.695??6.95m2v10.1

（3）池子总宽度B： 设有效水深h2=2.6m

B?

B2.7??1.02符合要求 宽深比：

h22.6

（4）池子长度L：

（5）每小时所需空气量q：

L?A0.695??6.95m2h20.1

V83.4??12mA6.95

设每立方米污水所需空气量d=0.2m3

q?3600dQ?3600?0.2?0.695?500.4m3/h

（6）沉砂斗所需容积V1： 设T=2d

V?

86400QXT0.695?30?86400?2??2.592?2.6m36610Kz1.39?10

（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′=1.3m，沉砂斗上口宽：

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和设施，应按远期设计流量进行计算，并适当预留贮备水头。

(4)注意污水流程与污泥流程间的配合，尽量减少污泥处理流程的提升，污泥处理设施排出的废水应能自流入集水井或调节池。

(5)污水处理厂出水管渠高程，应使最后一个处理构筑物的出水能自流排出，不受水体顶托。

(6)设臵调节池的污水处理厂，调节池宜采用半地下式或地下式，以实现一次提升的目的。

7.1构筑物高程计算

(1)污水处理构筑物高程计算

污水厂污水的水头损失主要包括：水流经各处理构筑物的水头损失；水流经连接前后两构筑物的管渠的水头损失，包括沿程损失与局部损失；水流经过量水设备的损失。

由于各构筑物的水头损失比较多，计算起来比较繁琐，且在无具体资料的情况下，高程采用简化计算。

H水=h1+h2+h3

式中：h1—沿程水头损失，m；h1=iL，i=0.005；

h2—局部水头损失，m，h2=h1·50%； h3—构筑物水头损失，m，取参考值。 (2)各处理构筑物的水头损失计算 消毒池

H水=0.2m，则消毒池水面标高为：

0.28+0.2=0.48m

二沉池高程损失计算 沿途L=50m，则：

h1=iL=0.005×50=0.25m h2= h1×50%=0.13m

h3=0.45m

H=h1+h2+h3=0.25+0.13+0.45=0.83m

二沉池水面相对标高为：

H=0.48+0.83=1.31m

配水及回流污泥剩余污泥井高程损失计算 沿途：L=10m，则：

h1=iL=0.005×10=0.05m

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h2= h1×50%=0.025m

h3=0.1m

H=h1+h2+h3=0.05+0.025+0.1=0.175m

配水及回流污泥剩余污泥井水面相对标高为：

1.31+0.175=1.485m

A2/O反应池高程损失计算 沿途：L=60m，则：

h1=iL=0.005×60=0.3m h2=h1×50%=0.15m

h3=0.6m

H=h1+h2+h3=0.3+0.15+0.6=1.05m

A2/O反应池水面相对标高为：

1.485+1.05=2.535m

曝气式沉砂池高程损失计算 沿途L=30m，则：

h1=iL=0.005×30=0.15m h2=h1×50%=0.075m

h3=0.2m H=h1+h2+h3=0.425m

曝气沉砂池水面相对标高为：

2.535+0.425=2.96m

则需泵的扬程至少为

2.96+7（沉砂池水面与集水井高度差）+2 （泵的安全水头）=11.96m 细格栅高程损失计算 沿程L=10m，则：

h1=iL=0.005×10=0.05m h2= h1×50%=0.025m

h3=0.10m

H=h1+h2+h3=0.05+0.025+0.10=0.225m

细格栅的水面相对标高为：

2.96+0.225=3.185m

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8 总结

本工程采用的A2/O法，比较适合该生活污水处理工艺，是脱氮除磷效果较好的工艺。在该处理过程中兼氧脱氮菌的作用，能利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。实践表明该组合工艺处理性能可靠，效果明显，投资少，运行管理方便。并且能更好的保护水资源，有效的利用土地面积。具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。

参考文献

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[2]高俊发,王社平. 污水处理厂工艺设计手册[M].北京:化学工业出版社, 2003:全册. [3]中国市政工程西北设计研究院. 给水排水设计手册 第一、七、十一册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1986:全册.

[4]张自杰. 排水工程下册[M]. 北京: 中国建筑工业出版社,2000:全册. [5]哈尔滨建筑工程学院. 排水工程 下册[M]. 中国建筑工业出版社,1987:全册.

[6]高廷耀,顾国维,周琪. 水污染控制工程 上、下册[M]. 北京：高等教育出版社,2008:全册.

[7]张自杰. 环境工程手册:水污染防治卷[M]. 北京:高等教育出版社,1996:全册. [8]金兆丰,徐竟成. 城市污水回用技术手册. 北京:化学工业出版社,2004:全册.

[9]陈鸣.城市污水处理厂污泥最终处臵方式探讨[J]. 中国给水排水, 2000,16(8):75~86. [10]仝恩丛等. 保定市污水处理总厂A2/O工艺运行管理[J]. 中国给水排水,2000,26(2):23~30.

[11]孟德良.几种生物除磷常见工艺流程[J].中国给水水,2000,26(3):61~67

[12]周斌.改良型A2/O工艺的除磷脱氮运行效果[J].中国给水排水，2001,17(7):18-25. [13]《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918－2002:4-5.

[14]《给水排水制图标准》GB/T 50106-2001.中华人民共和国建设部,2002

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致 谢

本次毕业设计,使我们对工程设计的内容和步骤有了更进一步的了解，从大体上讲,本次设计达到了预期的效果,达到了作为本科毕业生所应符合的要求。在设计中,对一些计算机软件也是一次很好的学习机会,主要是CAD和Word的使用,在以前的基础上,能够更加熟练地运用.

本次毕业设计是在老师的精心指导下，由我独立完成的。本次毕业设计是我大学四年所学知识的回顾与总结。同时，通过该次毕业设计，我亦从指导老师处学到了许多的常规设计方法，设计思想，并懂得了在做设计中如何去查资料与应用资料。了解了本专业各方面的设计课题与设计方法，这次使我的知识面更加广阔与完整，使我收益非浅。

但由于时间仓促及本人水平有限，本次设计中难免有各种错误与不足，还望各位老师批评指正与谅解。我们将在以后的学习与工作中不断改正，不断吸取经验教训，不断完善自我。

最后，祝老师万事如意，工作顺利！

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ΔX?Px?Ps

?0.175-0.02?-0.05?43750?6566.25kgdPx?YQ?S0-Se?-KdVXR?0.6?120000

Ps??TSS-TSSe?V50％??0.144-0.02??44307.69?50％?2747.08kgd

ΔX?6566.25?2747.08?9313.33?9314kgd设湿污泥含水率为99.5％，则剩余污泥量Qs：

Qs?W9314??77.62m3h1000?1-P?1000?1-99.5%??24

，

(8)反应池主要尺寸： 反应池总容积 V=43750m3设反应池4组，单组池容积

V单=V/4=10937.5 m3 有效水深h=6m；则：

S单= V单 /h=10937.5/6=1822.92m2 采用五廊道式推流式反应池，廊道宽b=7 m，则

单组反应池长度L：

L=S单/B=18822.92/(5?7)= 52.09m；取55 m

校核：b/h=7/6=1.2 (满足b/h=1～2) L/b=55/7=7.9 (满足L /b=5～10) 取超高为0.7 m，则反应池总高 H=6+0.7=6.7 m (9)反应池进、出水系统计算 a、进水管

单组反应池进水管设计流量Q1:

Q1?Q1.39??0.3475m3s44

管道流速v=0.8 m/s 管道过水断面积为A：

A=Q1/v=0.3475÷0.8=0.434375 m2

则管径为d：

d?4A?π4?0.434375?0.75mπ

取DN= 800 mm b、回流污泥管

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单组反应池回流污泥管设计流量为QR：

QR?RrQ1?1?0.3475?0.3475m3s管道流速取 v1=0.8 m/s 管道过水断面积为A：

A=Q1/v=0.3475÷0.8=0.434375 m2

则管径为d：

d?4A?π4?0.434375?0.75mπ

取DN= 800 mm c、进水井

进水孔过流量为Q2：

Q2=(1+Rr)Q/4=(1+1)?1.39÷4=0.695m3/s

孔口流速 v=0.60m/s 孔口过水断面积为A:

A=Q2/v=0.695÷0.60=1.1583 m2 孔口尺寸取为： 1.5m×0.5m 进水井平面尺寸取为 ：2.5m×2.5m d、出水堰及出水井 按矩形堰流量公式计算：

3232Q3?0.422gbH?1.866bH

式中：

Q1.39??1?1?2.5??1.5637m53s44

式中：b—堰宽，b=7 m：H—堰上水头，m

Q3??1?Rr?R内??Q??1.56375?H??3?????0.2434?0.25m1.86b1.86?7????

2323出水孔过流量为Q4：

Q4=Q3=1.56375 m3/s

孔口流速 v=0.6 m/s 孔口过水断面积为A：

A=Q4/v=1.56375÷0.6=2.60625 m2

19

孔口尺寸取为： 2.0m×1.4m 出水井平面尺寸取为： 2.6m×2.6m e、出水管

设2个出水管，则反应池出水管设计流量为Q5：

Q5=Q3/2=1.56375/2=0.782m3/s

管道流速 v=1.0 m/s 管道过水断面为：

A=Q5/ v=10.782÷1=0.782 m2

则管径为：

d?4A?π4?0.695?0.99775mπ

取出水管管径为 DN 1000 mm (10)曝气系统设计计算 a、设计需氧量AOR：

AOR=去除BOD5需氧量—剩余污泥中BOD5氧当量＋氨氮硝化需氧量－剩余污泥中氨

碳化需氧量D1：

Q?S0-Se?120000?0.175-0.02?D1?-1.42P?-1.42?6566.26?17894.24kgOx2d-0.23?5-0.23?51-e1-e

硝化需氧量D2：

氮的氧当量－反硝化脱氮产氧量

P563.681k1gOx?2d D2?4.6Q?N0-Ne?-4.6?12.4%反硝化脱氮产生的氧量D3：

?25-8??5834.4kgO2d T?2.86?120000 D3?2.86N

总需氧量为：

AOR= D1+D2－D3=17698.461 kgO2/d=737.44 kgO2/h

最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则：

AROmax=1.4AOR=1.4×737.44=1032.41 kgO2/h

去除1kgBOD5的需氧量为：

AOR17698.461??0.96kgO2kgBOD5?0.175-0.02?Q?S0-Se?120000b、标准需氧量

采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度4.3m，氧转

20

移效率EA=20%，计算温度T=25℃，将实际需氧量 AOR换算成标准状态下的需氧量SOR。

SOR=AOR?Csb（20） （T-20）?（??Csm（T）-CL）?1.024式中: ρ—气压调整系数，??所在地区实际气压，取值为 1；

1.013?105 CL—曝气池内平均溶解氧，取CL=2 mg/L；

? —污水中饱和溶解氧与请水中饱和溶解氧之比，取 0.95。 查表得水中溶解氧饱和度：CS(20)?9.17 mg/L,CS(25)?8.38 mg/L 空气扩散器出口处绝对压力：

Pb?1.013?105?9.8?103?H?1.013?105?9.8?103?4.3?1.434?105 Pa

空气离开好氧反应池时氧的百分比：

Qt?

21(1?EA)21(1?0.20)?100%??100%?17.54%

79?(1?EA)2179?(1?0.20)21好氧反应池中平均溶解氧饱和度：

Csm(25)?Cs(25)(Pb2.066?105?Qt) 42

1.434?10517.54?8.38?(?)?9.316 mg/L 52.066?1042

标准需氧量为：

SOR?

23079.52?9.170.82?(0.95?1?9.316?2)?1.024(25?20)

?33444.88 kgO2/d?1393.54 kgO2/h 相应最大时标准需氧量：

SOR?1.4?SOR?1.4?1393.?54max1925 1 kgO/h好氧反应池平均时供气量:

21

Gs=SOR1393.54?100=?100=23226m3/h 0.3EA0.3?20最大时供气量：

?GS?1.?423?226 GSmax?1.4c、所需空气压力(相对压力)

6 m/h32351P=h1+h2+h3+h4+?h

式中：h1+h2—供气管道沿程与局部阻力损失之和，取h1+h2=0.2 m h3—曝气器淹没水头，h3=4.3 m h4—曝气器阻力，取 h4=0.4 m ?h—富余水头，?h=0.5 m

P?0.2?4.3?0.4?0.5?5.7 m

d、曝气器数量计算(以单组反应池计算) 按供氧能力计算所需曝气器数量:

h1=SORmax qc式中: h1—按供氧能力所需曝气器个数，个； 个)。

qc—曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力， kgO2/(h?采用MT215型薄膜盘式微孔曝气器，动力充氧效率7.0kgO2/(kw·h)，工作水深4.3 m，

3q在供风量1~3m/(h?个)时，曝气器氧利用率EA?20%,充氧能力c=0.14 kgO2/(h·个).则：

h1?1951?6968(个)

2?0.14曝气总功率为：

P?e、供风管道计算 供风干管采用树状布臵 流量为：

Qs?1951?278.7kw7

11GSmax??32516?16258 m3/h?4.52 m3/s 22流速为：v?10 m/s 则管径为：

22

d?取干管管径为 DN800mm

单侧供气(向单廊道供气) 支管

1G32516Qs单??max??5419.3 m3/h?1.51 m3/s

326 流速为：v?10m/s 则管径为：

4Qs4?4.52??0.759 m ?v??10d?取支管管径为 DN600mm

4Qs单?v?4?1.51?0.44 m ??10

图5 A2/O脱氮除磷工艺图

Fig 5 Nitrogen and phosphorus removal process diagram

23

4.5二次沉淀池设计

二次沉淀池是整个活性污泥法系统中非常重要的组成部分。整个系统的处理效能与二沉池的设计和运行密切相关，在功能上要同时满足澄清（固液分离）和污泥浓缩（提高回流污泥的含固率）两方面的要求，它的工作效率将直接影响系统的出水水质和回流污泥浓度。

沉淀池常按池内水流方向的不同分为平流式、竖流式及幅流式三种。

幅流式沉淀池亦称辐射式沉淀池，是一种大型沉淀池，池径最大可达100m，池周水深1.5—3.0m。有中心进水与周边进水两种形式。幅流式沉淀池多呈圆形，有时亦采用正方形。中心进水幅流式沉淀池的进水部分在中心位臵，出口在周围。水流在池中呈水平方向向四周辐射，由于过水断面面积不断增大，故池中的水流流速从池中心向池四周逐渐减慢。池斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥通常用刮泥机机械排除。

本设计采用中心进水周边出水幅流式沉淀池，共设六座，采用双层集水井形式。 二沉池设出泥井，且在泥管上设阀门控制出泥量。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。 4.5.1 设计参数

(1)沉淀池的超高不应小于0.3m； (2)沉淀池的有效水深宜采用2.0～4.0m；

(3)当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为60°，圆斗宜为55°；

(4)活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按不大于2h的污泥量计算，并应有连续排泥措施；生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按4h的污泥量计算；

(5)排泥管的直径不应小于200mm；

(6)当采用静水压力排泥时，二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m，活性污泥法处理池后不应小于0.9m；

(7)二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7 L/(s·m)； (8)沉淀池应设臵浮渣的撇除、输送和处臵设施；

(9)水池直径与有效水深之比宜为6～12，水池直径不宜大于50m。 4.5.2 幅流式沉淀池设计计算 (1)已知条件

Q?120000m3d?5000m3h

A2/O反应池悬浮固体浓度X为：

24

X?3000 mg/L

二沉池底生物固体浓度为Xr为：

Xr?6000 mg/L

回流污泥比R为：

R?100%

水力停留时间t=2h，表面负荷为1.5m3/（m2·h-1） (2)沉淀部分的面积 F ：

根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷为：

q?1.5m3/(m2?h)

设6座二沉池，则n=6，则：

F?Q5000??555.56m2nq6?1.5

(3)池子直径 D：

D?4F?π4?555.56?26.6?27mπ

池子直径取为D=27 m。 (4)实际水面面积：

F?'?D24???2724?572.26m2

实际负荷：

q??4Q4?500032??1.46mm?h22nDπ6?27π

??符合要求。

(5)沉淀池有效水深为：

h2?qt

式中t为沉淀时间，取2小时。则：

h2?1.5?2?3m

径深比为：

25

D27??9h23

数值9在6至12之间，符合要求。 (6)污泥部分所需容积

采用间歇排泥，设计中取两次排泥的时间间隔为T=2h，

V?2?T(1?R)?Q平均?X2?2?(1?1)?120000?3000??13333.3(m3)24(X?Xr)24?(3000?6000)

每个沉淀池污泥区的容积为：

V1?V13333.3??1666.7(m3)88

(7)污泥斗计算

h5=（r1-r2）tan?

式中：r1—污泥斗上部半径，m；

r2—污泥斗下部半径，m； α—倾角，设为60oC。

设计中取污泥斗上部直径D1=4m，下部直径 D2=2m。则：

h5??2?1?tan60??1.73m(8)污泥斗以上圆锥体部分污泥容积

设计中采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为i=0.05，则：

?27?h4??R?r1??0.05???2??0.05?0.575?0.58m?2?污泥斗以上圆锥体部分体积：

V4?

πh420.58πR?Rr1?r12?13.52?13.5?2?22?129.53m333????(9)沉淀池总高度

设计中取超高h1?0.3m，缓冲层高度h3=0.5m

(10)进水系统计算 a、进水管的计算

26

H?h1?h2?h3?h4?h5?0.3?3?0.5?0.58?1.73?6.11m

单池设计污水流量:

Q单?Q1.39??0.232m3s66进水管设计流量为：

Q进?Q单?1?R??0.23?2?0.464m3s

选取管径D1=1000mm。 校核管道流速：

v1?4Q进4?0.464?0.591ms22πD1π?1

b、进水竖管

进水井径采用D2=1.5m，出水口尺寸0.5×1.5m2,共6个，沿井壁均匀分布。 出水口流速为：

v2?0.464?0.103ms??0.15?0.2ms?0.5?1.5?6

c、稳流筒计算 取筒中流速为：

v3?0.03ms

稳流筒过流面积为：

A?Q进0.464??15.47m2v30.03

稳流筒直径为：

2D3?D2?4A4?15.47?1.52??4.69mππ

(11)出水部分的设计 单池设计流量为：

Q单?Q1.39??0.232m3s66环形集水槽内流量为：

q集?

Q进0.232??0.116m3s22

采用周边集水槽，单侧进水，每池只有一个总出水口，安全系数k（1.2-1.5），k取1.2。 a、集水槽宽度为：

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80.225?40.1125m3h?11.14Ls2

泵房集泥池有效容积按不小于最大一台泵（回流泵）5分钟出水量计算：

694.44?5V??60?208.332m31000

有效水深设为h?3.0m

集泥池的面积为：

V208.332A???69.67m2h3 集泥池尺寸为：L?B?9?8m

5.4贮泥池

(1)贮泥池的主要作用为： a、调节污泥量； b、药剂投加池。 (2)贮泥池的计算：

Q?Q剩100?P100?99.5?80.225?13.37m3h?320.9m3d100?P100?971

本设计采用两座贮泥池，一用一备，N=1，贮泥池采用竖流沉淀池构造。

a、贮泥池的容积为：

V?Qt

24N

式中：t—贮泥时间，一般采用8~12h。设计中取t?10h，

V?320.9?10?133.71m324?1

贮泥池设计容积：

V?a2h2?1h3a2?ab?b23

?a?b? h3?tan??2

??式中：V—贮泥池设计容积，m3； a—污泥贮池边长，m； b—污泥斗底边长，m； h2—贮泥池有效水深，m；

33

h3—污泥斗高度，m；

?—污泥斗倾角，一般采用45?~60?。

设计中取??45?，a=6m，h2=3m，污泥斗底为正方形，边长为b?1.0m，则：

h3?tan45??6?1??2.5m2 22.5?6?6?1?12?2V?6?3??143.833?133.71m33

b、贮泥池高度计算

H?h1?h2?h3

式中：h1—贮泥池超高，m。设计中取h1?0.3m，则：

H?0.3?3?2.5?5.8m

c、管道部分设计

贮泥池中设DN=200mm的吸泥管两根。

5.5污泥浓缩脱水

(1)污泥浓缩

污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的颗粒或絮状疏松结构。污泥浓缩的主要目的是减少污泥体积，以便后续的单元操作，浓缩有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。污泥浓缩的技术界限大致为：活性污泥含水率可降至97%-98%，初次沉淀污泥可降至90%-92%。 污泥浓缩池计算 污泥流量QS为：

Qs?Q211.68??26.46m3/d?0.309L/s fX0.8?10式中：X——剩余污泥浓度，g/L,取10 g/L f——VSS与SS的比值 浓缩池有效水深h2为：

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h2 = u1t =0.0001×10×3600=3.6 m

设进水中心管流速v1为0.1m/s，则中心管面积f为：

f?中心管直径d为：

d?Qs0.309??0.00309m2 v10.1?10004f4?0.0032，取0.08m ??0.0627m2π3.14喇叭口直径d1=1.35d=1.35×0.08=0.108m，取0.10m 喇叭口高度h’= 1.35d1=1.35×0.10=0.135m，取1.0m 浓缩后分离出来的污水流量q为：

q?Q浓缩池有效面积F为：

F?q浓缩池的直径D为：

D?P1?P298?95?1.39??0.834L/s

100?P2100?95v?0.834（0.0001?1000）?8.3m42

4?F?f??π4??8.34?0.0032??1.56m5（取D=2.0m）

3.14设污泥斗夹角α=50°,斗底直径为0.6m，则斗高h5为

h5?tg50?[(2.0?0.6)?2]?0.83m

池子总高H为：

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.6+0.5+0.3+0.83=4.95m，取5m

式中： h1——超高，取0.5m

h2——有效水深,3.6m

h3——中心管与反射板之间高度，取0.5m h4——缓冲层高度，取0.3m h5——浓缩池斗高，计算得0.83m

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(2)污泥脱水

将污泥含水率降低到80%以下的操作称为脱水。脱水后的污泥具有固体特性，成泥块状，能装车运输，便于最终处臵与利用。脱水的方法有自然脱水和机械脱水。自然脱水的方法有干化厂，所使用的外力为自然力（自然蒸发、渗透等）；机械脱水的方法有真空过滤、压滤、离心脱水等，所使用的外力为机械力（压力、离心力等）。本设计中选用离心过滤机，它的优点是设备小、效率高、分离能力强、操作条件好。 (3)离心浓缩脱水法

离心浓缩脱水法是利用离心力达到污泥浓缩脱水的目的。离心浓缩时对污泥固体的密度和浓度无特殊要求，浓缩程度主要与离心机内筒直径及转速有关。此法效率高、时间短、占地少，而且卫生条件好，但费用较高。 (4)离心机

离心机的优点是设备小、效率高、分离能力强、操作条件好；缺点是制造工艺要求高、设备易磨损、对污泥的预处理要求高，而且必须使用高分子聚合电解质作为调理剂。 (5)浓缩脱水机选型

根据《水处理工艺设计手册》附录十一，选择六台离心机（四用两备），选择型号为NYTJ-2000型浓缩压榨一体化污泥脱水机。单机处理能力为2000m3/h。机器尺寸为：长L为2900mm，宽W为2460mm，高H为2880mm。

(6)此外在污泥脱水前要对污泥进行调整，改善污泥的脱水性能。工程上调整的主要方法为投加絮凝剂，一般采用高分子絮凝剂。

5.6污泥控制室

污泥控制室是消化池的控制中心，其主要作用包括：新鲜污泥投配，消化池内的循环搅拌；消化污泥的加热；消化运行情况的控制与监测。因此污泥控制室的尺寸应根据污泥投配泵和污泥加热设备的大小来确定，具体参数根据有关规定和经验值来选取。

新鲜污泥可按两种方式投配：一种为直接投配，即新鲜污泥从储泥池抽出后，不经预热，经过泵的提升直接进入消化池进行消化。另外一种是经过预热后投配，即新鲜污泥由储泥池抽出后经旁通管与循环污泥混合进入热交换口，经过热交换器预热以后再投入消化池，进行消化处理。

6污水厂总平面的布置

根据《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（GJ31—89），本次设计的污水处理厂处于第五档，且为二级污水处理厂。污水处理厂平面设计的任务是对各单元处理构筑物与辅助设施等的相对位臵进行平面布臵，包括处理构筑物与辅助建筑物（如泵站、配水及回流污泥剩余污泥井等），各种管线，辅助建筑物（如鼓风机房、办公楼、

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变电站等），以及道路，绿化等。

污水处理厂的平面布臵包括：生产性的处理构筑物和泵房、控制室、化验室、办公楼、食堂、仓库、维修间、传达室等辅助性建筑物以及各种管、渠等的布臵。在厂区内还有道路系统、室外照明系统和美化的绿地设施。

6.1平面布置的基本原则

(1)处理构筑物与生活、管理设施宜分别集中布臵，其位臵和朝向力求合理，生活、管理设施应与处理构筑物保持一定距离。功能分区明确，配臵得当，一般可按照厂前区、污水处理区和污泥处理区设臵。

(2)处理构筑物宜按流程顺序布臵，应充分利用原有地形，尽量做到土方量平衡。构筑物之间的管线应短捷，避免迂回曲折，做到水流通畅。

(3)处理构筑物之间的距离应满足管线（阀门）敷设施工的要求，并应使操作运行和检修方便。对于特殊构筑物（如消化池、贮气罐）与其他构筑物（建筑物）之间的距离，应符合国家《建筑设计防火规范》（GB 50016—2006）及地方现行防火规范的规定。

(4)处理厂（站）内的雨水管道、污水管道、给水管道、电气埋管等管线应全面安排，避免相互干扰，管道复杂时了考虑设臵管廊。

(5)考虑到处理厂发生事故与检修的需要，应设臵超越全部处理构筑物的超越管、单元处理构筑物之间的超越管和单元构筑物的放空管道。并联运行的处理构筑物之间应设均匀配水装臵，各处理构筑物系统间应考虑设臵可切换的连通管渠。

(6)产生臭气和噪音的构筑物（如集水及回流污泥剩余污泥井、污泥池）和辅助建筑物（如鼓风机房）的布臵，应注意其对环境的影响。

(7)设臵通过各构筑物和附属建筑物的必要通道，满足物品运输、日常操作管理和检修的需要。

(8)处理厂（站）内的绿化面积一般不小于全厂总面积的30%。

(9)对于分期建设的项目，应考虑近期与远期的合理布臵，以利于分期建设。

7污水处理厂高程布置

污水处理厂的高程布臵应充分考虑污水处理厂厂区实际情况，布臵合理、便于规划、管理。布臵的一般原则如下：

(1)尽量采用重力流，减少提升，以降低电耗，方便运行。一般进厂污水经一次提升就应能靠重力通过整个处理系统，中间一般补在加压提升。

(2)应选择距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应留有余地，以免因水头不够而发生涌水，影响构筑物的正常运行。

(3)水力计算时，一般以近期流量（水泵最大流量）作为设计流量；涉及远期流量的管渠

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