课程设计模版

JIU JIANG UNIVERSITY

《水污染控制工程》课程设计

题 目 19万吨/日城市污水处理厂的初步设计 英文题目The Preliminary Design of 190000

tons/day City Sewage Treatment Plant

院 系 化学与环境工程学院 专 业 环境工程 姓 名 年 级 指导教师 张蔚萍老师

二零一三年 五 月

摘要

本次课程设计的题目为某城市污水处理厂初步设计，主要任务是完成该污水处理厂的平面布置、高程布置和各处理构筑物的初步设计。

初步设计要完成设计说明书一份，污水处理厂平面布置图1张、 污水处理构筑物高程布置图1张。该污水处理厂工程规模为19万吨/日，进水水质见下表

表1 进水水质（单位：mg/L）

指标 数值

本次设计所选择的A2O工艺，具有良好的脱氮除磷功能。该污水处理厂的污水处理流程为：污水从粗格栅到污水提升泵房，再从泵房到细格栅，然后到沉砂池，进入初沉池再进入生物池（即A2O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；污水处理厂处理后的出水水质要达到污水排放标准执行污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准。污泥处理流程为：初沉池产生的污泥和二沉池产生的剩余污泥则送入贮泥池，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。

CODCr 200

BOD5 150

SS 200

氨氮 30

磷酸盐（以P计）

4.0

关键词：A2O工艺；脱氮除磷；污水处理

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Abstract

The design topic for the preliminary design of a city sewage treatment plant, the main task is to complete the preliminary design of the sewage treatment plant layout, elevation layout and structure.

Preliminary design must complete the design instruction booklet, plant layout diagram 1, sewage treatment sewage treatment structures elevation layout diagram 1. The sewage treatment plant construction scale of 190000 tons / day, the water quality are shown in the following table Table 1 feed water quality (unit: mg/L)

Index Numerical

CODCr 200

BOD5 150

SS 200

ammonia nitrogen phosphate (P meter)

30

4.0

A2O process the design choice, has the function of nitrogen and phosphorus removal of good. The sewage treatment plant sewage treatment process: the sewage from the coarse grid to the sewage lifting pumping station, and then from the pumping station to the grid, and then to sink sand pool, and then into the biological pool sedimentation tank in the beginning (A2O reactor ), from the biological pool into two sedimentation tanks, sewage after disinfecting tank back into the natural water; sewage treatment plant effluent water after treatment to achieve effluent discharge standards integrated wastewater discharge standard ( GB8978-1996 ) standard. The sludge treatment process for: it into the mud storage tank primary settling sludge tank sludge and two sedimentation tank produced, after storing mud, adding the sludge after treatment, into the sludge thickening and dewatering workshop, finally outward processing.

Keywords: A2O process; nitrogen and phosphorus removal; wastewater treatment

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目录

摘要................................................................................................................................ 1 Abstract .......................................................................................................................... 2 引言................................................................................................................................ 1 1设计任务书................................................................................................................. 5

1.1工程设计资料................................................................................................... 5 1.2设计任务........................................................................................................... 6 1.3 基本要求.......................................................................................................... 6 1.4毕业设计图纸内容及张数............................................................................... 6 2 设计说明书................................................................................................................ 7

2.1城市污水来源、水量及水质特点分析........................................................... 7

2.1.1城市污水来源......................................................................................... 7 2.1.2城市污水水量......................................................................................... 8 2.1.3城市污水水质特点................................................................................. 8 2.2污水处理方案的选择....................................................................................... 9

2.2.1城市污水主要处理方法......................................................................... 9 2.2.2污水处理方案的选择........................................................................... 11 2.3污水处理工艺原理及工程说明..................................................................... 13

2.3.1粗格栅................................................................................................... 13 2.3.2泵房和集水池....................................................................................... 14

2.3.2.1泵房 ............................................................................................................. 14 2.3.2.2集水池 ......................................................................................................... 15

2.3.3细格栅................................................................................................... 15 2.3.4沉砂池................................................................................................... 16 2.3.5配水井................................................................................................... 18 2.3.6初沉池................................................................................................... 18 2.3.7生化池................................................................................................... 19 2.3.8配水井................................................................................................... 21 2.3.9二沉池................................................................................................... 22 2.3.10接触消毒池......................................................................................... 23

3设计计算书............................................................................................................... 24

3.1粗格栅间......................................................................................................... 24

3.1.1设计参数............................................................................................... 24 3.1.2设计计算............................................................................................... 24 3.2 集水池和泵房................................................................................................ 26

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3.2.1设计参数............................................................................................... 26 3.2.2 集水池设计计算.................................................................................. 26 3.2.3水泵扬程计算....................................................................................... 27 3.3细格栅............................................................................................................. 28

3.3.1设计参数............................................................................................... 28 3.3. 2设计计算.............................................................................................. 28 3.4沉砂池............................................................................................................. 29

3.4.1 设计参数.............................................................................................. 30 3.4.2设计计算............................................................................................... 30 3.5配水井............................................................................................................. 33

3.5.1设计参数............................................................................................... 33 3.5.2设计计算............................................................................................... 33 3.6初沉池............................................................................................................. 34

3.6.1设计参数............................................................................................... 34 3.6.2 设计计算.............................................................................................. 35 3.7厌氧池............................................................................................................. 36

3.7.1 设计参数.............................................................................................. 36 3.7.2设计计算............................................................................................... 36 3.8缺氧池............................................................................................................. 37

3.8.1 设计参数.............................................................................................. 37 3.8.1 设计计算.............................................................................................. 37 3.9曝气池............................................................................................................. 38

3.9.1设计参数设计参数............................................................................... 38 3.9.2污水处理程度的计算........................................................................... 38 3.9.3曝气池的计算与各部位尺寸的确定................................................... 39 3.10配水井........................................................................................................... 41

3.10.1设计参数............................................................................................. 41 3.10.2设计计算............................................................................................. 41 3.11二沉池 ........................................................................................................... 42

3.11.1设计参数 ............................................................................................. 42 3.11.2 设计计算 ............................................................................................ 42 3.12 消毒池.......................................................................................................... 44

3.12.1设计参数............................................................................................. 44

2

3.12.2设计计算............................................................................................. 44

3.13高程计算....................................................................................................... 46 结论.............................................................................................................................. 48 参考文献...................................................................................................................... 49 附录.............................................................................................................................. 50

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引言

一、选题的依据及意义

随着城市化进程的加快和经济建设的飞速发展，城市污水排放量也迅速增加，大量未经处理的污水任意排放，将对水体造成严重污染。如果不能得到妥善处理，将给城市及水环境造成严重污染，影响人居住环境质量和城市的可持续发展。因此必须建设污水处理厂对城市排放的污水进行处理。而经当地环保部门批准，污水排放标准执行污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准。由于污水中含氮磷较多，易使水体富营养化，所以选择的污水处理工艺应具有一定的脱氮除磷功能。

本课题对城市污水的污染物去除进行研究，根据我国水环境的现状，分析水样中污染物的含量及其处理工艺等方面作讨论，同时需确定污水处理厂的处理工艺流程和处理构筑物的类型与数量，进行处理构筑物及设备的工艺设计计算和污水厂各构筑物以及各种管渠等总体布置，为实际的城市污水处理实践提供技术和方法参考。

二、国内外研究现状及发展趋势

城市污水是城市水环境污染的主要来源之一，解决城市污水污染的根本措施是建设集中式城市污水处理厂。目前国内外处理城市污水的处理方法主要有：活性污泥法，生物膜法等。下面就这两种方法进行介绍

1．活性污泥法

活性污泥法工艺能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，无机盐类也能被部分去除[1]。

当前流行的污水处理工艺有：传统活性污泥法、AB法、SBR法、CASS法、氧化沟法、A2O法、倒置A2O法、A/O 法等 。 1）传统活性污泥法

活性污泥法创建1917年，是利用微生物的呼吸作用消耗污水中的有机物，达到水体净化的目的。传统的活性污泥工艺采用中等污泥负荷，曝气池为连续推流式在一定程度上有缺陷。目前对传统工艺的改进可以充分满足各种不同的处理要求，改进可以分为池形的改进、运行方式的改进、曝气方式的改进、生物学方面的改进及投加填料等方面的改进。

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2）AB法

该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3·d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体[2]。自上世纪80年代起，中国逐步开始将“AB法”应用到城市污水处理和工业废水处理工程中，已建成相当数量的AB法工艺的城市污水处理厂，成效显著，取得了十分可观的社会效益和环境效益。

3）SBR法

与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。SBR法为序批式活性污泥法，它比连续流活性污泥法出现的更早，但由于当时运行管理条件限制而被连续流系统所取代。随着自动化控制水平的提高，SBR法重新被人们重视，该工艺在国内已广泛应用于屠宰、啤酒、化工、鱼品加工、制药等工业废水和生活污水的处理[3]。

4）CASS法

CASS工艺师SBR工艺的一种变形，池体内用隔墙隔出生物选择区、兼性区和主反应区三个区域，三个区域的体积比大致为1:2:20，混合液由主反应区回流到生物选择区，形成一个内循环，是一个连续进水，批次出水的工艺 [2]。最早产生于美国，90年代初引入中国，目前，由于该工艺的高效和经济性，应用势头迅猛，受到环保部门及拥护的广泛关注和一致好评。经过模拟试验研究，已成功应用于生活污水、食品废水、制药废水的治理，取得了良好的处理效果，为CASS法在我国的推广应用奠定了良好的基础。该工艺的特点与SBR法类似。 5）氧化沟法

本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力。近年来，在氧化沟中尝试使用各种综合曝气装置，即采用曝气器与水下混合器独立运行，将氧化沟中的水流循环混合作用与曝气传氧

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作用区分开来，使氧化沟中交替出现缺氧与好氧状态，已达到脱氮除磷目的，同时这种运行方式还能取得节能的效果。据报道，这种综合曝气系统已在国外得到应用，在国内也可尝试并推广采用这种综合曝气设备。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：帕式(Passveer)简称单沟式，奥式(Orbal)简称同心圆式，卡式(Carrousel)简称循环折流式和三沟式氧化沟(T型氧化沟)[2]。

氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率［达2.5～3.0 kgO2/(kW·h)］[5]。

6）A2/O法

城市生活含有大量的氮磷，由于氮磷的富集会对天然水体造成富营养化，导致湖泊河流的藻类泛滥破坏生态环境及影响水生生物的生存和人类生活。故对城市污水提出脱氮除磷的要求。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分区的过程中，污水在厌氧区(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统达到除磷目的，同时污水进入缺氧区（DO<0.7 mg/L），由于兼氧脱氮菌的作用，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[2]。

2．生物膜法

生物膜法是一大类生物处理法的统称，包括生物滤池，生物转盘，生物接触氧化池，曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式，其共同点是微生物附着生长在滤料或填料表面上，形成生物膜。污水与生物膜接触后，污染物被微生物吸附转化，污水得到处理[2]。

生物处理法是目前研究得较多、新技术层出不穷的方法，无论是好氧生物处理技术，还是厌氧生物处理技术都引起了研究人员的极大兴趣。因为用生物法利用的是微生物的新陈代谢作用，以污染物质为食料，将其代谢成诸如CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子，它的二次污染小，对处理生活污水及与之性质相近的有机污水有其独特的优势。生物处理法自从问世以来，其技术已获得了极大的发展， 随着人们生活水平的日益提高， 生活污水中的成份也日益复杂，因此用生物处理方法的目的也从以前能处理降解蛋白质、脂肪、碳水化合物等一类物质增加到也能处

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理合成洗涤剂、脱氮、脱磷及其它一些难降解的复杂有机物。这也就必然要求人们改革工艺 [6]。

一般认为，生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大，约5× 104m3/d左右为宜。国外(主要在欧洲)处理水量有达到36×104m3/d的，这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关，也与其有长期积累的运行 管理经验有关。对于本设计而言，工程规模较大，为大中型规模的污水处理厂。其主要污水来源为生活污水，污水生化性好，难降解污染物少，A2O工艺虽然基建费用相对较高，但运行费用低，管理维护相对方便，出水水质稳定，脱氮除磷效果显著，该工艺在国内已经比较成熟，优势相对突出。通过对各种工艺比选、城镇污水自身的特点以及对投资费用，运行管理的考虑，本工程设计决定采用A2O工艺来处理城市污水。

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1设计任务书

1.1工程设计资料

（1）工程概况

某城市拟筹建城市污水处理厂，废水量为19万吨/日。城市污水的主要污染物是CODCr、BOD5、SS、氮和磷等。

经当地环保部门批准，污水排放标准执行污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准。 （2）工程设计规模 1）设计水量

总水量： Q总=190000m3/d 2）进水水质

进水水质参考同类案例，具体进水水质如表1所示。

表1—1 进水水质（单位：mg/L）

指标 数值

3）处理目标

经当地环保部门审批，污水排放标准执行污水综合排放标准（GB8978-1996）一级标准，具体出水水质如表2所示。

表1—2 出水水质（单位：mg/L）

指标 数值

CODCr ≤60

BOD5 20

SS 20

氨氮 15

磷酸盐 0.5

CODCr 200

BOD5 150

SS 200

氨氮 30

磷酸盐（以P计）

4.0

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1.2设计任务

（1）根据以上资料，确定最佳处理工艺，对该污水处理工程进行初步设计。 （2）设计范围为污水处理工艺系统。

（3）完成污水处理各构筑物的设计，编写设计说明书和设计计算书（包括高程计算和构筑物设计计算）。 （4）完成设计图纸。

1.3 基本要求

（1）设计者必须独立思考，独立完成全部设计。 （2）按时按质完成设计任务要求。

（3）设计方案严格执行有关环境保护的规定，污水处理后必须保证出水指标均达到当地环保部门核准的污水排放标准。

（4）采用经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省投资和运行管理费用。 （5）设计新颖美观、布局合理。

1.4毕业设计图纸内容及张数

（1） 污水处理厂平面布置图，1张（3号图纸）； （2） 污水处理构筑物高程布置图，1张（3号图纸）。

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2 设计说明书

2.1城市污水来源、水量及水质特点分析 2.1.1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。这些物质按化学性质来分，可分为无机物和有机物；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。工业废水中由于种类繁多，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进入城镇排水系统，是城镇污水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水径流。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。

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2.1.2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到排放标准排入自然水体。

2.1.3城市污水水质特点

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。

城市污水中90%以上是水，其余是固体物质。水中普遍含有以下各种污染物： 悬浮物：一般为200～500毫克/升，有时候可超过1000毫克/升。其中无机和胶体颗粒容易吸附有机毒物、重金属、农药、病原菌等，形成危害大的复合污染物。悬浮物可经过混凝、沉淀、过滤等方法与水分离，形成污泥而去除。

病原体：包括病菌、寄生虫、病毒三类。常见的病菌是肠道传染病菌，每升污水可达几百万个，可传播霍乱、伤寒、肠胃炎、婴儿腹泻、痢疾等疾病。常见的寄生虫有阿米巴、麦地那丝虫、蛔虫、鞭虫、血吸虫、肝吸虫等，可造成各种寄生虫病。病毒种类很多，仅人粪尿中就有百余种，常见的是肠道病毒、腺病毒、呼吸道病毒、传染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可达50万到7000万个。

需氧有机物：包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯类等。其浓度常用五日生化需氧量(BOD5)来表示。也可用总需氧量(TOD)、总有机碳(TOC)、化学需氧量(COD)等指标结合起来评价。常用BOD5与COD的比例来反映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量随时间变化曲线来反映生化降解的快慢。城市污水BOD5一般为每升300～500毫克，造纸、食品、纤维等工业废水可高达每升数千毫克。

植物营养素：生活污水、食品工业废水、城市地面径流污水中都含有植物的营养物质──氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到1千克,近年来由于大量使用含磷洗涤剂，含量显著增加。来自洗涤剂的磷占生活污水中磷含量的30～75%，占地面径流污水中磷含量的17%左右。氮素的主要来源是食品、化肥、焦化

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等工业的废水，以及城市地面径流和粪便。硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐和一些有机磷化合物都是植物营养素，能造成地面水体富营养化、海水赤潮和地下肥水。硝酸盐含量过高的饮水有一定的毒性，能在肠胃中还原成亚硝酸盐而引起肠原性青紫症。亚硝酸盐在人体内与仲胺合成亚硝胺类物质可能有致畸作用、致癌作用。

城市污水中除含以上四类普遍存在的污染物外，随污染源的不同还可能含有多种无机污染物和有机污染物，如氟、砷、重金属、酚、氰、有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃等。

2.2污水处理方案的选择 2.2.1城市污水主要处理方法

城市污水处理厂的方案，要考虑有效去处BOD5，又要适当去除N、P故可采用SBR法、氧化沟法或A2O法。 （1）SBR法

SBR法为序批式活性污泥法，它比连续流活性污泥法出现的更早，但由于当时运行管理条件限制而被连续流系统所取代。随着自动化控制水平的提高，SBR法重新被人们重视，该工艺在国内已广泛应用于屠宰、啤酒、化工、鱼品加工、制药等工业废水和生活污水的处理。 SBR法特点见表3

表2—1 SBR法特点

优点 ? 同时脱氮除磷； ? 静置沉淀可获得低SS出水； ? 耐受水力冲击负荷； ? 操作灵活性好，兼具二沉池功能 缺点 ? 同时脱氮除磷时操作复杂； ? 滗水设施的可靠性对出水水质影响大； ? 设计过程复杂，池体容积大； ? 不适合5万吨/天以上污水量的处理； ? 维护要求高，运行对自动控制依赖性强

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（4）水泵为自灌式； 2.3.2.2集水池

集水池的作用是汇集、储存和均衡废水的水质水量。各个车间的生产废水，其排出的废水水量和水质一般来说是不均衡的，生产时有废水，不生产时就没有废水，甚至在一日之内或班产之间都可能有很大的变化，如果清浊废水不分流，则工艺浓废水与轻污染废水的水质水量变化很大，这种变化对废水处理设施设备的正常操作及处理效果是很不利的，甚至是有害的。因此废水在进入主要污水处理系统前，都要设置一个有一定容积的废水集水池，将废水储存起来并使其均质均量，以保证废水处理设备和设施的正常运行。 集水池容积要满足水工布置、格栅及污水提升泵吸水管的安装要求,在及时将来水抽走和避免水泵起闭频繁的基础上,尽量减小池容,以减低费用和减少污物在池内淤积和腐化。集水池容积包括死水容积和有效容积两部分。死水容积是指最低水位以下的容积,有效容积是指集水池内最高水位和最低水位之间的容积。将废水储存起来并使其均质均量，以保证废水处理设备和设施的正常运行。

集水池实际参数及其要求：

（1）集水池的有效容积不宜小于最大一台污水泵6min的出水量； （2）污水泵每小时启动次数不宜超过6 次。

运行参数：

泵的数量 6台（4用2备） 泵的最大流量 Q?0.71m3s

集水池容积 V=213m3 集水池有效水深 2m 最高水位（相对地面标高） ﹣2.64m 最低水位（相对地面标高） ﹣4.64m 集水池面积 S=106.5m2 集水池长度 L= 17.75m 水头总扬程 12.049m

2.3.3细格栅

细格栅是一种可连续清除流体中杂物的固液分离设备，是城市污水处理、自 机械格栅机来水厂、电厂进水口、纺织、食品加工、造纸、皮革等行业生产工艺中不

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可缺少的专用设备，是目前国内普遍采用的固液筛分设备。

运行参数

设计流量 10291.67m3/h 格栅台数 4台 单台设计流量 714.7L/s 栅前水深 h=0.4m 格栅倾角 a=60o 最大过栅流速 V2=0.9m/s 栅前流速 V1=0.8m/s 格栅间隙 b=10㎜ 栅条宽度 S=0.01m 进水渠展开角 a1=20o 栅前渠道超高 h2=0.3m 格栅台数 4台 单位栅渣量 W1=0.13m3/10m3 栅槽宽度 2.21m 过栅水头损失 0.26m

每日栅渣量 24.70m3/d 进水渠宽度 1.1m 进水渠至栅槽渐宽部分长2.0m 栅槽至出水渠渐缩部分长 1.2m 栅后槽总高度 1.23m 栅槽总长度 3.86m

2.3.4沉砂池

污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。污水中的砂如果不预先沉降分离去除，则会影响后续处理设备的运行。最主要的是磨损机泵、堵塞管网，干扰甚至破坏生化处理工艺过程。沉砂池主要用于去除污水中相对密度大于2.65、粒径大于0.2mm沙粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。其工作原理是以重力分离为基础，故应控制沉砂池的进水流速，使得比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒能够随水流带走。沉砂池主要有平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。

沉砂池设计中，必需按照下列原则：

（1）城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格)， 并 按并联运行原则考虑。 （2）设计流量应按分期建设考虑：

1）当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；

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2）当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计

算；

3）合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。

（3）沉砂池去除的砂粒杂质是相对密度大于2.65，粒径大于0.2mm的颗粒 为主。

（4）城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，其含水率为 60%，容量为1500kg/m3。

（5）贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，斗璧倾角55。~60。。 （6）沉砂池的超高不宜小于0.3m 。

（7）除砂一般宜采用机械方法。当采用人工排砂时，排砂管直径应不小于 200mm。

(8)采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管的长度，并

设排砂闸门管道的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。

（9）设计流速的时水平流速：最大流速应为0.3m/s，最小流速为0.15m/s； 最大设计流量时，污水在池内的停留时间不应少于30 s，一般为30~60s; (10)设计有效水深不应大于1.2m,一般采用0.25~1.0m，每格宽度不宜小1.5t/m3。 说明：采用平流式沉砂池，具有处理效果好，结构简单的优点。 运行参数：

设计座数 两座 （每座两格） 每座沉砂池设计流量：Q设计流速：v=0.3m/s

进水渠水流速度v1?0.6m/s 水力停留时间：t=40s 沉砂池长度 12m 池总宽 6m

有效水深 0.8m 贮泥区容积 1.43m3（每个沉砂斗） 沉砂斗底宽 0.5m 斗壁与水平面倾角 600 斗高为 0.7m 斗部上口宽 1.0m 有效水深 0.8 m 水流断面积 4.8m2 每格宽度 3.0m 池总宽度 6.0m 池底坡度 0.015 沉砂室高 0.77m

17

max?1.43ms

3

超高 0.3m 沉砂池总高度 1.84m

2.3.5配水井

在污水处理中，通常设置在沉砂池之后，生物处理系统之前。其作用是收集污水，减少流量变化给处理系统带来冲击。污水经过沉砂池后，首先流到配水井，达到一定容量后，将污水均匀分配给下一级构筑物进行处理。

设计要求：

（1）水力配水设施基本原理是保持各个配水方向的水头损失相等；

（2）配水渠道中的水流速度应不大于1.0m/s，以利于配水均匀和减少水头 损失。

（3）从一个方向和用其中的圆形入口通过内部为圆筒形的管道向其引水的 环形配水池，当从一个方向进水时，保证分配均匀的条件：

1）应取中心管直径等于引水管径； 2）中心管径的环形孔高应取0.25~0.5D1；

3）当污水从中心管径流出时，不应当有配水池直径和中心管道直径

（D/D1）大于1.5 的突然扩张。 运行参数

设计流量 2.859m3/h 水斗个数 2个 堰上水头 0.683m 堰顶厚度 3.0m 堰高 0.5m 堰宽 3.0m

流量系数 0.33 配水漏斗上口口径 3.0m

2.3.6初沉池

初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。废水经初沉后，约可去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，按去除单位质量BOD或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤，对于生活污水和悬浮物较高的工业污水均易采用初沉池预处理。

18

初沉池的主要作用如下：

（1）去除可沉物和漂浮物，减轻后续处理设施的负荷； （2）使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果； （3）对胶体物质具有一定的吸附去除作用；

（4）一定程度上，初沉池可起到调节池的作用，对水质起到一定程度的均质效

果。减缓水质变化对后续生化系统的冲击；

（5）有些废水处理工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池，发挥二沉池污泥的生物絮凝作用，可吸附更多的溶解性和胶体态有机物，提高初沉池的去除效率；

另外，还可在初沉池前投加含铁混凝剂，强化除磷效果。含铁的初沉池污泥进入污泥消化系统后，还可提高产甲烷细菌的活性，降低沼气中硫化的含量，从而既可增加沼气产量，又可节省沼气脱硫成本。本设计初沉池采用非机械排泥法。 辐流式沉淀池的主要设计参数： 设计进水量：Qmax=24.7×104m3/d

座数： 3座（中央进水辐流式沉淀池） 运行参数：

沉淀池直径 D=46.74m 有效水深 h2＝4m

池总高度 H=5.7m 贮泥斗容积 Vw＝247m3 设计流量 2.859m3/s 池子座数 3座 表面负荷： qb范围为2-2.5 m3/ m2.h ，取q=2.0 m3/ m2.h 沉淀时间 2h

有效水深 4m 池子直径 46..74m 泥斗下底半径 1m 泥斗上底半径 2m 泥斗斜壁倾角 60° 泥斗高 1.73m 泥斗底板坡度 0.05 超高 0.3m 缓冲层高度 0.5m

2.3.7生化池

生物池是A2O工艺的核心部分，由三座池组成，根据污水的流动方向，可将生

19

（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

L10.04??0.02m 22v20.0130.92h1?kh0?k?sin??3?2.42?()??sin60??0.0125m

2g0.052?9.81通过格栅的水头损失一般为0.08~0.15m

4其 ???(s)b43

h0：计算水头损失,m;

k：系数，格栅受污物堵塞时水头损失增加倍数，一般采用k=3;

ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供计算公式和系数计算； 设栅条断面为锐角边矩形断面时β=2.42; g：重力加速度，取9.81m/s2。 （7）栅后槽总高度H，m

取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.67+0.3=0.97m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.67+0.0125+0.3=0.983m （8）格栅总长度L，m

L?L1?L2?0.5?1.0?H10.97?0.04?0.02?0.5?1.0??2.12m

tan60?tan60?（9）每日栅渣量

W?86400Qmax?W186400?2.859?0.03??5.7m3/d?0.2m3/d

1000K1000?1.3 所以宜采用机械格栅清渣 (10)粗格栅的计算见草图2

25

图3—1 粗格栅

αl 3.2 集水池和泵房 3.2.1设计参数

泵的数量 6台（4用2备） 泵的最大流量 Q?0.71ms 集水池容积 V=213m3 集水池有效水深 2m

最高水位（相对地面标高） ﹣2.64m 最低水位（相对地面标高） ﹣4.64m 集水池面积 S=106.5m2 集水池长度 L= 17.75m 水头总扬程 12.049m

33.2.2 集水池设计计算

（1）选择集水池与机器间合建的半地下式圆形泵站，用6台泵（4用2备）。 （2）每台泵最大流量Q?（3）集水池容积V

集水池容积不小于最大一台泵的5min出水量

Qmax2.859??0.71m3/s N4 26

V?Q?t?0.71?5?60?21m33

（4）集水池面积S

集水池有效水深一般为1.5~2.0m，设计中取2.0m

V213??106.5m2 h2.0集水池底部保护水深为1.2m，则实际水深为3.2m

S?（5）集水池长度L

取集水池宽B=6m

L?

S106.5??17.75m B6.0（6）泵位及安装

排污泵直接置于集水池内，排污泵检修采用移动吊架。

3.2.3水泵扬程计算

污水只考虑一次提升。污水提升后进入细格栅再自流通过平流沉砂池，初沉池、生物反应池、二沉池、消毒池，然后由出水水管排出。 （1）集水池最高水位

污水进水总管管底标高为-3.34m，相对地面标高为±0.00m。设计中进水总管管径为1200mm，查阅《给水排水水力表》得：充满度为0.75，v=0.96m/s<1.0m/s，符合要求。粗格栅的水头损失为0.2m,则最高水位为

?3.34?1.2?0.75?0.2?-2.64m （2）集水池最低水位标高

?2.64?2.0??4.64m

细格栅的栅前水位标高为4.77m 4.77－（－4.64）=9.41m （3）水泵总扬程估算 1）出水管线水头损失

2859?714.7L/s选用管径为1100mm的4铸铁管，查表得查阅《给水排水水力表》得：v=3.010m,1000i=3.565m，设管总长

每台泵单用一根出水管，共流量为Q0=

27

30m，局部损失占沿程的30％，则总损失为：

00.139 30?(1?0.3)?3.565?100? m（4）泵站内的管线水头损失假设为1.5m，考虑自由水头为1.0m （5）水头总扬程为H=9.41+0.139+1.5+1.0=12.049m

3.3细格栅

?m?Q?1.3?190000?247000_3QmaxKZd?10291.67mh?2.859ms

333.3.1设计参数

设计流量 10291.67m3/h 格栅台数 4台 单台设计流量 714.7L/s 栅前水深 h=0.6m 格栅倾角 a=60o 最大过栅流速 V2=0.9m/s 栅前流速 V1=0.8m/s 格栅间隙 b=10mm 栅条宽度 S=0.01m 进水渠展 a1=20o 栅前渠道超高 h2=0.3m 单位栅渣量 W1=0.13m3/103m3

3.3. 2设计计算

/s格栅安装倾角为60度则:栅前槽宽（1）设栅前流速v1?0.8m，

B1?2Qmaxv12?0.7147B1.34?1.34m 栅前水深h?1??0.67m

0.822（2）栅条间隙数n?Qmaxsin?0.7147?sin60???110.3(取n=111)

bhv20.01?0.67?0.9设计四组格栅，每组格栅间隙数n=111条

（3）栅槽有效宽度B=s·（n-1）+ b·n=0.01×（111-1）+0.01×111=2.21m

28

（4）进水渠道渐宽部分长L1? 部分渠展开角度）

B?B12.21?1.34??1.20m（α1为进水渐宽

2tan?12tan20?（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2?L11.2?m?0.6m 22（6）过栅水头损失（h1） 因栅条边为矩形截面，取k=3，则

v20.0130.92 h1?kh0?k?sin??3?2.42?()?sin60??0.26m

2g0.012?9.814 其 ???(s)b43

h0：计算水头损失,m;

k：系数，格栅受污物堵塞时水头损失增加倍数，一般采用k=3;

ε：阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供计算公式和系数计算； 设栅条断面为锐角边矩形断面时β=2.42; g：重力加速度，取9.81m/s2。 （7）栅后槽总高度H，m

取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.67+0.3=0.97m 栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.67+0.26+0.3=1.23m （8）格栅总长度L，m

L?L1?L2?0.5?1.0?H10.97?1.2?0.6?0.5?1.0??3.86m

tan60?tan60?（9）每日栅渣量

W?86400Qmax?W186400?2.859?0.13??24.70m3/d?0.2m3/d

1000K1000?1.3 所以宜采用机械格栅清渣

3.4沉砂池

Qmax??Q?1.3?190000?247000md?10291.67mh?2.859ms

KZ 29

_333

3.4.1 设计参数

设计座数 两座（每座两格） 每座沉砂池设计流量 Q??max333Qmax247000??123500md?5145.83mh?1.43ms 22设计流速：v=0.3m/s

进水渠水流速度v1?0.6m/s 水力停留时间：t=40s

沉砂池长度 12m 有效水深 0.8m 贮泥区容积 1.43m3（每个沉砂斗）

沉砂斗底宽 0.5m 斗壁与水平面倾角 600 斗高为 0.7m 斗部上口宽 1.0 m

3.4.2设计计算

（1）沉砂池长度： L?vt?0.3?40?12m （2）水流断面积： A?Qmax1.43??4.77m2，取4.8m2 v0.3（3）池总宽度：

设计n=2格，每格宽取b=3m>0.6m，池总宽B=2b=6m （4）有效水深： h2?A4.8??0.8m （介于0.25～1m之间） B6（6）沉砂斗所需容积

V?86400Qmax?X?T 610Kz式中：V ——沉砂斗所需容积（m3）；

30

X ——城市污水沉砂量,m3/106m3 污水,取X=30m3/106m3； T ——清除沉砂的间隔时间d，取T=2d； Kz——污水流量总变化系数，取Kz ＝1.3 设计中取X=30 m3/106m3 污水，T＝2d

V?86400?2.859?2?30?11.40m3 61.3?10

（7）每个沉砂斗容积V, m3

设每一分格有2个沉砂斗，共有2N=2×2=4个沉砂斗，则

V0?V11.4??1.43m3 2N2?4（8）沉砂斗上口宽a

a?2hd?a1tana

式中：hd ——沉砂斗的高度,m； a1 ——沉砂斗的底宽,m； α ——斗壁与水平方向的倾角. 设计中取 hd =0.7m ，a1 =0.2m ，α=60°

a?2?0.7?0.2?1.0m

tan60?（9）沉砂斗实际容积Vo

11Vo?hda2?a?a1?a12??0.7?1.02?1.0?0.2?0.22?1.473m3?1.43m3

33????（10）沉砂室高度h3

采用重力排砂，设池底坡度为0.015，坡向砂斗。沉砂室有两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分

l2?L?2a?0.212?2?1?0.2??4.9m 22(0.2 为二沉砂斗之间隔壁厚)

h3?hd?0.015l2?0.7?0.015?4.9?0.77m

（11）沉砂池总高度H

31

H?h1?h2?h3

式中：H ——沉砂池总高度，m；

h1 ——沉砂池超高，m，一般采用0.3～0.5m. 设计中取h1=0.3m

H?0.3?0.8?0.7735?1.87m

（12）验算最小流速vmin

在最小流量时，只用1格工作 n1=1

Qmin1_1190000?Q???1.10m3/s 2224?3600vmin?Qmin1.10??0.55m/s?0.15m/s

n1?b?h21?2?1式中：Qmin——最小流量（m/s）；

n1 ——最小流量时工作的沉砂池的数目（个）。

（12）计算草图如下：

进水出水??

图3—2平流式沉沙池

32

3.5配水井

Qmax?KZm?Q?1.3?190000?247000?3d?10291.67mh?2.859ms

333.5.1设计参数：

设计流量 2.859m3/h 水斗个数 2个 堰上水头 0.618m 堰顶厚度 1.8m 堰高 0.5m 堰宽 1.8m

流量系数 0.33 配水漏斗上口口径 1.8m

3.5.2设计计算

在污水行进的过程中不可避免的遇到分流的现象，此时则需设置配水井，配水井不只起到分流的作用，而且还具有减压及均匀水质的功能。为此必要时必须设置配水井。

（1）进水管管径D1

配水井进水管的设计流量为Qmax?2.859m3/s，当进水管管径为D1?2000mm时，查水力计算表，得知v=0.91m/s<1.0m/s，满足设计要求。

（2）矩形宽顶堰

进水从配水井底中心进入，经等宽堰流入2个水斗再由管道接入2座后续构筑物，每个后续构筑物的分配水量为Q0?1.43m3/s。配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。

（3）堰上水头H

因单个出水溢流堰的流量为q?1.43m3/s，一般大于100L/s采用矩形堰，小于100L/s采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.5m）。

矩形堰的流量

q?m0bH2gH

33

式中：q——矩形堰的流量，m3/s； H——堰上水头，m；

b——堰宽，m，取堰宽b=3m；

m0——流量系数，通常采用0.327～0.332，取0.33。

q31.4323H?()?()?0.683.m 222gm0b2?9.8?0.33?3（4）堰顶厚度B

根据有关实验资料，当2.5?取B=3m，这时

11B?10时，属于矩形宽顶堰。 HB3??4.39，所以，该堰属于矩形宽顶堰。 H0.683（5）配水管管径D2

设配水管管径D2=1400mm，流量q?1.43m3/s，查水力计算表，得知流速

v=0.929m/s>0.6m/s。

（6）配水漏斗上口口径D按配水井内径1.5倍设计，

D=1.5D1=1.5×2000=3000mm

3.6初沉池 3.6.1设计参数：

座数：3座（中央进水辐流式沉淀池）

辐流式沉淀池的主要设计参数： 设计进水量：

Qmax?KZ?Q?1.3?190000?247000md?10291.67mh?2.859ms

_333表面负荷： qb范围为2-2.5 m3/ m2.h ，取q=2.0 m3/ m2.h ，t=2h 运行参数：

沉淀池直径 D=46.74m 有效水深 h2＝4m 池总高度 H=5.9m 贮泥斗容积 Vw＝247m3

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