50000m3d污水处理厂设计说明书

1. 课程设计指导书

1.1 设计的目的和任务 1.1.1设计题目

活性污泥推流曝气池的设计 1.1.2 设计目的

⑴通过课程设计，掌握传统活性污泥处理推流曝气池的设计计算方法，掌握设计说明书（计算书）的学做规范，熟练水处理图纸的绘制。

⑵本设计是水污染控制工程教学中一个重要的实践环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。

设计任务

根据已知资料，计算无额定曝气池工艺尺寸；计算设计鼓风曝气系统。 1.2设计基础资料

某城市污水处理厂，采用传统活性污泥法处理工艺，沉淀池型式为辐流式，曝气池采用鼓风曝气，进入曝气池的总污水量为50000m3/d，污水的时变化系数为1.4，进入曝气池污水的BOD5为215mg/L，处理出水总BOD5≤20mg/L。 1.3 设计内容

1.3.1设计完成后应提交设计说明书（含计算书）一份，设计图纸3张 1.3.2设计说明书（计算书）内容

⑴设计任务； ⑵设计资料；

⑶设计流量、处理效率等计算；

⑷污水处理流程说明。包括处理流程的阐述，主要处理构筑物的选型及理由，绘出工艺流程示意图；

⑸推流曝气池的设计计算，包括设计流量计算、参数选择（负荷、污泥浓度、回流比等）、平面尺寸计算，进出水系统的设计计算过程、计算草图；

⑹鼓风曝气系统的设计计算，包括需氧量、空气量，空气管道系统的设计计

算及空压机的选定等； 1.3.3 设计图纸内容

（1）推流曝气池平面布置图一张（3号图纸） （2）空气管道布置图一张 （3）进、出水系统工艺图 1.4 设计要求 1.4.1 对说明书的要求

⑴计算步骤要详细，先给出完整的计算公式和列出设计参数，然后带入公式进行认真计算。

⑵书写认真、语句通顺。要杜绝字迹潦草的现象。 ⑶封面及正文用纸规格、格式要符合学校的规定。 ⑷说明书采用左侧装订（一律用订书机装订）。 ⑸严禁抄袭。

特别提示：对于计算错误、书写不认真、字迹潦草、用纸及装订不规范、不符合要求的说明书，一律要求进行重新计算和重写；对于雷同的说明书全部返回重做。否则不能考核成绩。 1.4.2 对图纸的要求

⑴图纸规格、绘图基本要求必须符合有关制图标准。绘图纸要选用绘图专用白纸。

⑵绘图要认真。绘制线条前要主要铅笔尖的粗细，线条的宽度要均一，绘制线条用力力度要适度。线条宽度从粗到细的顺序（参考）是：管线、构筑物、其他线条及尺寸标注线等。

⑶所有线条（包括直线、圆弧、圆圈、标注线和标注符号）均须用绘图工具绘制，不允许徒手绘制。

⑷图中所有文字和数字标注采用仿宋体，要求字体大小一致，排列整齐（可轻轻打格，书写在格内，以保证文字字体的大小均一）。

⑸严禁抄袭。对于图面（平面图、流程高程图）雷同的图纸全部返回重做。 对于设计错误较多、绘图不认真、不符合要求者要求重画，否则不能考核成

绩。 1.5 成绩考核

课程设计结束后，学生提交设计成果，由指导教师对设计成果评阅，雷同者按零分处理。成绩考核按学校及学院的有关管理办法执行。 1.6时间分配与计划进度

时间分配（2周） 阶 段

(1)指导教师讲解污水处理系统的设计原则与程序，布置设计任务

(2)查阅资料，拟定工艺流程、制定方案、熟悉了解和掌握设计原理

(3)构筑物设计参数计算 (4)绘制设计图

(5)整理编写设计说明书 (6)答辩准备 (7)答辩 合 计

1.7 主要参考资料

《简明排水设计手册》，北京市市政设计研究院主编，中国建筑工业出版社 《中华人民共和国国家标准 给水排水制图标准》，GBJ106-87 《中华人民共和国国家标准 建筑给水排水设计规范》，GBJ15-88 《水污染控制工程》〔下册〕，高廷耀主编，高教出版社 《污水处理构筑物设计与计算》，哈尔滨工业大学出版社

《水处理设备使用手册》，宋业林、宋襄翎主编，中国石化出版社 《三废处理工程技术手册 废水卷》，化学工业出版社

时间 1天

3天 3天 1天 1天 1天 1天 10天

2. 推流曝气池系统设计说明书

2.1 前言

活性污泥法

活性污泥法工艺是一种广泛应用而行之有效的传统污水生物处理法，也是一项极具发展前景的污水处理技术，这体现在它对水质水量的广泛适应性，灵活多样的运行方式，良好的可控制性，以及通过厌氧或缺氧区的设这使之具有生物脱氮、除磷的效能等方面。

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，类似的工业废水也可用活性污泥法处理。

活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似，两者都是好氧生物过程，只是活性污泥法的净化强度大,因而可认为是天然水体自净作用的人工强化。

活性污泥降解物水中有机物的过程

活性污泥在曝气过程中，对有机物的降解（去除）过程可分为两个阶段：吸附阶段和稳定阶段。

在吸附阶段，主要是污水中的有机物转移到活性污泥上去，这是由于活性污泥具有巨大的表面积，而表面上又含有多糖类的粘性物体所致。在稳定阶段，主要是转移到活性污泥上的有机物被微生物所利用。吸附阶段很短，一般在15~45min左右就可完成吸附过程，而稳定阶段较长。污水中处于悬浮状态和胶体状态的有机物浓度越高，吸附效果越明显。

传统推流式活性污泥法

传统推流式活性污泥法工艺流程（图1），污水和回流污泥在曝气池的前段进入，在池内呈推流形式流动至池的末端，由鼓风机通过扩散设备火机械曝气机曝气并搅拌，因为廊道的长宽比要求在5~10，所以一般采用3~5条廊道。在曝气池内进行吸附、絮凝和有机污染物的氧化分解，最后进入二沉池进行处理后的污水和活性污泥的分离，部分污泥回流至曝气池，部分污泥作为剩余污泥排放。

初沉池 进水 曝气池平面 二沉池 出水 初沉污泥 回流活性污泥 剩余污泥 图1 推流曝气池工艺流程

传统推流试运行中存在的主要问题，一是池内流态呈推流式，首端有机污染负荷高，耗氧速率高：二是污水和回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响，适应水质、水量的变化能力差；三是混合液的需氧量是在长度方向逐渐下降的，而充氧设备通常是沿池长均匀布置的，这样会出现前半段供氧不足，后半段供养超过需要的现象。

⑴平面布置：推流曝气池的长宽比一般为5~10.为了便于布置，长池可以两折或多折，污水从一段进入，另一端流出。进水方式不限，为保证曝气池的有效水位，出水都用溢流堰。

⑵横断面布置：推流普水池的池宽和有效水深之比一般为1~2，与常用曝气鼓风机的出口风压匹配，有效水深通常在4~6米，但也有深至12m的情况。

2.2 设计计算

2.2.1 相关参数按下列条件选取

⑴曝气池污水温度为20℃

⑵参考《水污染控制工程》〔下册〕，高廷耀主编，一般生活污水处理厂曝气池混合液MLVSS/MLSS在0.7～0.8，故选取设计曝气池中MLVSS/MLSS为0.8。

a— 每个孔口的面积（m2）。

n?0.810.5?0.5?3.24

取n=4。

那么，实际所需孔口面积 A'?4?0.25?1.0m2 实际孔口流速v3?'QSAN?0.811.0?4?0.2025m/s，符合要求。

在孔口布置时，应使孔口整个置于水面下，设计中取孔口中心高度

h2?4.5m

（2）曝气池出水设计

曝气池出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头

H1?(Q1mb2g2)3

式中 H1—堰上水头（m）;

Q1—曝气池内总流量（m3/s），指污水最大流量（Qs）和回流污泥量（Q2）之和；

m—流量系数，一般采用0.4～0.5； b—堰宽（m）；一般等于曝气池宽。 设计中取m=0.5，b=6.0m，Q2=QR=

H1?(7000024?36002?0.33?0.267m/s3

0.81?0.2670.5?6?2?9.8)3?0.187m

每组曝气池的出水管管径为1000mm，管内的流速

v4?4Qs2?Nd1

式中 v4—每组曝气池出水管管内流速（m/s）； d1—出水管管径（m）。 设计中取d1=1.0m

v3?4?0.813.14?4?1.02?0.26m/s

两条出水管道汇成一条直径为DN2000mm的总管，送往二次沉淀池，总管内流速为

v5?4Qs?d2?4?0.813.14?2.02?0.26m/s

2.2.4 鼓风曝气系统的设计计算

⑴空气量计算

曝气扩散器安装距池底0.2m，则扩散器上静水压4.8m，其他相关数据选择： 扩散器压力损失4kPa，20℃水中溶解氧饱和度为Cs=9.17mg/L, 采用管式微孔扩散设备，EA=18%。

扩散器绝对压力：

pd?p?9.8?10H?1.013?1035?9.8?10?4.78?1.48?10pa

35空气离开曝气池面时，气泡含氧体积分数：

?0?21(1?EA)79?21(1?EA)?100%?21(1?0.18)79?21(1?0.18)?100%?17.9%

20℃时曝气池混合液中平均氧饱和度：

cs?cs(Pd2.026?105??042)?9.17(1.48?10552.026?10?17.942)?10.61mg/L

将计算需氧量换算为标准条件下（20℃，脱氧清水）充氧量：

OS??O2?cs(20)??????cs(T)?c??1.024(T?20)?F?24707.3mg/d?1029.5kg/h12190.7?9.170.7?0.95?1?10.61?2.0??1.024(20?20)

?0.8曝气池供气量：

GS?OS0.28EA?1029.50.28?18%m/h?20426.6m/h

33⑵空气管路系统的计算

按图2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6根干管。在每根干管上设11对曝气竖管，共22条配气竖管。曝气池共设132条配气竖管，每根竖管的供气量为：

20426.6／132=154.7m3/h

曝气池平面面积：54×72=3888m2

每个空气扩散器的服务面积按0.5m2计，则所需空气扩散器的总数为：

3888÷0.5=7776个

每个竖管上安装的空气扩散器的数目为：

7776÷132=58.9，取为65个

每个空气扩散器的配气量为：

20426.6÷〔132×65〕=2.38m3/h

⑶鼓风机出口风压计算：

选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，如果管路沿程损失5.5k Pa，扩散器压力损失 4 k Pa，出口风压p：

P=H+ hd + hf =4.8×9.8+4+5.5+3(安全余量)=59.54 k Pa

空压机的供气量为：

20426.6÷60=340.4m3/min

根据所需压力和空气量，参看《水处理设备使用手册》（宋业林、宋襄翎主编），决定采用RE-190型鼓风机，当转速为1250r/min，风压为68.6 k Pa 时，风量为71m3/min，选用6台，一台备用。

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