污水处理课程设计

哈尔滨工业大学 污水处理课程设计

给水处理课程设计

学生姓名 学院名称 专业名称 指导教师

张 婷

市政环境工程学院 给水排水工程

2013年 11月 30日

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 目 录

1 设计说明书 ................................................................ 3

1.1 课程设计题目 ........................................................ 3 1.2 课程设计的原始数据： ................................................ 3

1.2.1 原始资料 ....................................................... 3 1.3 课程设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等) .... 3

1.3.1 设计任务与内容 ................................................. 4 1.3.2 进度安排 ....................................................... 4 1.3.3 基本要求 ....................................................... 4 1.4 课程设计应完成的技术文件： .......................................... 5

1.4.1 绘制图纸 ....................................................... 5 1.4.2 写出计算书和说明书 ............................................. 5

2 污水处理工程设计 .......................................................... 5

2.1 厂址的选择 .......................................................... 5 2.2 污水厂平面布置 ...................................................... 6 3 设计水质水量与工艺流程的确定 .............................................. 6

3.1 设计污水水量 ........................................................ 6

3.1.1 城市每天的平均污水量 ........................................... 6 3.1.2 设计秒流量 ..................................................... 7 3.1.3 设计水质 ....................................................... 7 3.2 污水处理流程确定 .................................................... 9

3.2.1 污水处理方案的选择 ............................................. 9 3.2.2 具体工艺流程的确定 ............................................ 12

4 污水的一级处理 ........................................................... 12

4.1 污水泵站的设计 ..................................................... 12

4.1.1 设计依据 ...................................................... 12 4.1.2 泵站的设计与计算 .............................................. 13 4.2 格栅 ............................................................... 15

4.1.1 设计参数 ...................................................... 15 4.1.2 中格栅的设计计算 .............................................. 16 4.1.3 细格栅 ........................................................ 17 4.3 沉砂池 ............................................................. 18

4.3.1 沉砂池的类型及特点 ............................................ 18 4.3.2 平流沉砂池的设计 .............................................. 19 4.4 初次沉淀池 ......................................................... 21

4.4.1 沉淀池的类型及特点 ............................................ 21 4.4.2 设计数据及原则 ................................................ 21 4.4.3 设计计算 ...................................................... 21

5 污水的生物处理 ........................................................... 26

5.1 设计参数 ........................................................... 26 5.2 平面尺寸计算 ....................................................... 27 5.3 剩余污泥量 ......................................................... 28 5.4 曝气系统设计计算 ................................................... 29 5.5 空气管系统计算 ..................................................... 30

1

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 5.6 空压机的选定 ....................................................... 30 5.7 反应池进、出水系统计算 ............................................. 31 6 生物处理的后处理 ......................................................... 33

6.1 二次沉淀池的计算 ................................................... 33

6.1.1 池型的选择 .................................................... 33 6.1.2 辐流沉淀池 .................................................... 33 6.2 消毒 ............................................................... 36

6.2.1 消毒剂的选择 .................................................. 36 6.2.2 消毒剂的投加 .................................................. 36 6.2.3 接触池 ........................................................ 37

7 污泥处理构筑物计算 ....................................................... 39

7.1 污泥量计算 ......................................................... 39

7.1.1 沉淀池污泥量计算 .............................................. 39 7.1.2 剩余污泥量计算 ................................................ 40 7.2 污泥浓缩池 ......................................................... 40

7.2.1 辐流浓缩池 .................................................... 40 7.3 贮泥池 ............................................................. 43

7.3.1 贮泥池作用 .................................................... 43 7.3.2 贮泥池计算 .................................................... 44 7.3.3 贮泥池污泥泵房 ................................................ 45 7.4 污泥脱水 ........................................................... 46

7.4.1 污泥脱水设计参数 .............................................. 46 7.4.2 污泥脱水设计计算 .............................................. 46

8 污水处理厂的平面布置 ..................................................... 47 9 高程计算 ................................................................. 48

9.1 污水处理厂高程布置考虑事项 ......................................... 48 9.2 污水厂的高程布置 ................................................... 49 9.3 水区、泥区各构筑物间的确定 ......................................... 49 10 小结与建议 .............................................................. 51 参考文献 ................................................................... 52

2

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 1 设计说明书

1.1 课程设计题目

污水处理课程设计

1.2 课程设计的原始数据：

1.2.1 原始资料

1)城市位于我国苏北地区；

Y2)城市设计人口6.0×（1+）万人；Y为学号后两位

1003)居住区建筑卫生设备：

有室内给排水设备：无淋浴设备占60 % ； 有室内给排水设备：有淋浴设备占40 %。

4)工业废水：(包括厂区生活和淋浴水)

Y3

水量：12000×（1+） m／日；(混合污水的K总=1.4；Ks＝1.1)；

100水质：

悬浮物：210㎎/L； BOD5：180㎎/L； pH：7～7.4

有毒物质：微量，对生化处理无不良影响；

5)混合污水：

冬季平均温度： 5 ℃； 夏季平均温度：25 ℃；

6)气象资料：

年平均气温；14℃； 夏季计算气温；27℃； 冬季计算气温：-3℃； 年降水量；720mm； 结冰期：28天；

主导风向：夏季，东南风；冬季：西北风

7)水体资料：

95％保证率的设计流量15m3／秒；

出水口水体资料：最高水位： 10.00 m； 平均水位：8.00m；

最低水位：6.00 m。

8)污水处理厂厂区资料：

厂区地形平坦，地面标高为：12.00 m；

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哈尔滨工业大学课程设计(论文) 地下水位：9.00m； 地基承载力：15吨/㎡； 入厂口管层标高： 8.00m；

9)混合污水处理程度：

按悬浮物为90％，按BOD5为：89％；

10)各处理构筑物的工艺设计参数参考设计规范，设计手册及相应的参考资料。 11)视设计计算内容，某些数据由指导教师补充指定。

1.3 课程设计(论文)的内容和要求(包括技术要求、图表要求以及工作要求等)

1.3.1 设计任务与内容

1)计算设计水量、水质；

2)确定污水及污泥处理方案(处理流程)； 3)选择和计算污水和污泥各处理构筑物；

4)确定并绘制污水处理厂平面布置图，计算并绘制污水及污泥高程图； 5)绘制曝气技术设计工艺图。

1.3.2 进度安排

课程设计时间为1.5周，主要完成设计的方案及工艺计算。 方案及工艺设计计算 3.5天 平面图绘制 2.0天 高程图绘制 0.5天 编制设计说明计算书。 1.5天

1.3.3 基本要求

学生应在教师指导下，按时独立完成所规定的内容和工作量，同时必须满足以下几项要求：

1)通过调查研究与收集有关资料，拟定设计方案，选择合理的设计方案。 2)课程设计说明书，应包括工程设计的主要原始资料、方案比较以及各系统的设备选型分析，说明，参数选择，工艺设计计算与有关简图等，要求内容系统完整，计算正确，论述简洁明了，文理通顺，书写工整，装订整齐。说明书一般应包括目录、前言、正文、小结及参考文献等。

3)课程设计图纸应能较准确地表达设计意图，图面力求布局合理、紧凑、正确清晰，符合制图标准，专业规范及有关规定，用工程字注文。

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哈尔滨工业大学课程设计(论文) 1.4 课程设计应完成的技术文件：

1.4.1 绘制图纸

l)设计计算说明书一份(30—40页)

课程设计说明书、计算书应包括目录、前言、正文、小结及参考文献等。要求内容系统完整，计算正确，论述简洁明了，文理通顺，书写工整，装订整齐。

2)图纸

污水处理厂平面图；比例1：300～500：

污水及污泥高程图：比例：横1：100；纵：1：10；

曝气池技术设计工艺图（一平、二剖）比例：1：50～100。

1.4.2 写出计算书和说明书

一份完整的计算书和说明书主要内容包括： 1)污水处理方案选择简要理由。 2)各系统的计算过程。 3)各系统平面布置说明。

课程设计说明书、计算书应包括目录、前言、正文、小结及参考文献等。要求内容系统完整，计算正确，论述简洁明了，文理通顺，书写工整，装订整齐。

2 污水处理工程设计

2.1 厂址的选择

在污水处理厂设计中，选定厂址是一个重要环节，处理厂的位置对周围环境卫生、基建投资及运行管理等都有很大影响。因此，在厂址的选择上应进行深入的调查研究和详尽的技术比较。

厂址选择的一般原则如下：

1、为了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。

2、厂址应设在受纳水体流经城市水源的下游。

3、在选择厂址时尽可能少占农田或不占农田，而处理厂的位置又应便于农田灌溉和消纳污泥。

4、厂址应尽可能在城市和工厂夏季主导风向的下风向。

5、要充分利用地形，把场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，使污水和污泥有自流的可能以节约动力消耗。

6、厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。

5

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 7、厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区，以利施工，并降低造价。 8、厂址的选择应考虑交通运输及水电供应等条件。

9、厂址的选择应结合城市总体规划，考虑远景发展，留有充分的扩建余地。

2.2 污水厂平面布置

污水厂平面布置原则如下：

1、处理构筑物的布置应紧凑，节约用地；

2、处理构筑物应尽可能的按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形， 减少土方量；

3、经常有人工作的建筑物如办公，化验等用房应布置在夏季主导风向的上风一方； 4、在布置总图时，应考虑安装充分的绿化地带； 5、总图布置应考虑近远期结合；

6、构筑物之间的距离应考虑敷设管道的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用 5～10m；

7、处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并方便管理；

8、污水厂内管线很多，应综合考虑，避免发生矛盾，污水管和污泥管应尽可能考虑重力自流；

9、污水厂内应设超越管线。

3 设计水质水量与工艺流程的确定

3.1 设计污水水量

3.1.1 城市每天的平均污水量

本设计中居民生活用水分为有淋浴和无淋浴，则有淋浴居民生活污水量定额取160L/(人·d)，无淋浴的居民生活污水量定额取120L/(人·d).

Q?∑ q1?N1?∑Q工 公式（3.1）式中：Q——城市每天的平均污水量（m3d）；

q1——各区的平均生活污水量定额m3?人?d?；

?? N1——各区人口数（人）；

Q工——工厂平均工业废水量（m3d）。 ∑Q?79200?0.6?0.12?79200?0.4?0.16?12360?23131.2m3/d?0.27m3/s

6

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 3.1.2 设计秒流量

Q?KZ?Q1?∑Q工 公式（3.2）

式中：Q——设计秒流量（Ls）；

Q工——工业废水设计秒流量（Ls）； Q1——各区的平均生活污水量（m3s）；

KZ——总变化系数。

(60600?0.6?120?60600?0.4?160)?1.412120?1.4?1000Q???329.93Ls

3600?243600?243.1.3 设计水质

城市污水的设计水质主要是确定BOD5和SS的浓度，在无资料时，一般是根据设计人口数及室外排水设计规范中的污染物排放标准来进行计算确定。

1、悬浮物 SS (1)生活污水

查《给排水设计手册》第5册，城镇给水生活用水为100～170L/(cap?d)，本设计无淋浴取120L/(cap?d)，有淋浴取160L/(cap?d)计算。 Cs?1000as1000as? 公式（3.3） QsQs'??式中：as——每人每日SS排出的克数，规范规定为35～50g/(cap?d)，本设计取40g/(cap?d)；

Qs——每人每日排水量，以L计； Qs'——每人每日用水量，以L计； ?——排放系数，本设计取0.85。

1000?40无淋浴设备Cs??392.16mgL120?0.85

1000?40有淋浴设备CS??294.12mgL160?0.85(2)工业废水： SS=210mg/L (3)对于混合水质的SS： SS?Q生?C生?Q工?C工 公式（3.4）

Q生?Q工 式中：Q生——生活污水量，L/s； Q工——工业废水量，L/s；

C生——生活污水的进水SS浓度，mg/L； C工——工业废水的进水SS浓度，mg/L。

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哈尔滨工业大学课程设计(论文) 392.16?60600?0.6?0.12?294.12?60600?0.4?0.16?12120?21060600?0.6?0.12?60600?0.4?0.16?12120

?265.06mgLSS?2、BOD5 (1)生活污水

查《给排水设计手册》第5册，城镇给水综合生活用水为100～170L/(cap?d)，本设计无淋浴取120L/(cap?d)，有淋浴取160L/(cap?d)计算。

1000as1000as? Cs? QsQs'??式中：as——每人每日BOD排出的克数，规范规定为20～35g/(cap?d)，本设计取25g/(cap?d)；

Qs——每人每日排水量，以L计； Qs'——每人每日用水量，以L计； ? ——排放系数，0.85。

1000?25无淋浴设备Cs??245.10mgL120?0.85 1000?25有淋浴设备Cs??183.82mgL160?0.85(2)工业废水： BOD5=180mg/L (3)对于混合水质的BOD5：

Q生?C生?Q工?C工 BOD5?Q生?Q工式中：Q生——生活污水量，L/s； Q工——工业废水量，L/s；

C生——生活污水的进水SS浓度，mg/L； C工——工业废水的进水SS浓度，mg/L。

245.10?60600?0.6?0.12?183.82?60600?0.4?0.16?12120?18060600?0.6?0.12?60600?0.4?0.16?12120

?194.68mgLBOD5?

表3-1污水处理厂进、出水水质指标 序号 1 2 3 4 项目 SS PH值 氨氮 进水 265 7～7.4 20 194.68 出 水 26.5 7.1 5 21.4 BOD5 8

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 6 7 TN TP 33 4.2 15 1 3.2 污水处理流程确定

3.2.1 污水处理方案的选择

城市污水处理工艺流程是指达到所要求的处理程度的前提下，污水处理各个操作单元的有机组合，确定各处理构筑物的形式，以达到预期的处理效果。

城市污水处理工艺流程，工艺流程由完整的二级处理系统和污泥处理系统所组成。 该流程的一级处理是有格栅、沉砂池和初次沉淀池所组成，其作用是去除污水中的固体污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数毫米的悬浮物。污水的BOD值通过一级处理能够去除20%~30%。

二级处理系统是城市污水处理工程的核心，它的主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。通过二级处理，污水的BOD5值可降至20~30mg/L,一般可达到排放水体和灌溉农田的要求。

污泥是污水处理过程的副产品，也是必然的产物。如从初沉池排出的沉淀污泥，从生物处理系统排出的生物污泥等。这些污泥应加以妥善处置，否则会造成二次污染。在城市污水处理系统中，对污泥的处理多采用由厌氧消化、脱水、干化等技术组成的系统。

选择污水处理工艺流程时，工程造价和运行费用也是工艺流程选择的重要因素，当然，处理水应当达到的水质标准是前提条件。以原污水的水质、水量及其他自然状况为已知条件，以处理水应达到的水质指标为约束条件，而以处理系统最低的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系。

减少占地面积也是降低建设费用的重要措施，从长远考虑，它对污水处理工程的经济效益和社会效益有着重要的影响。

当地的地形、气候等自然条件也对污水处理工艺流程的选定具有一定的影响。在寒冷地区应当用低温季节也能够正常运行，并保证取得达标水质的工艺，而且处理构筑物都应建在露天，以减少建设与运行费用。

对污水处理工艺流程选择还应与处理后的污水流入水体的自净能力及处理后污水的出路有关。根据水体自净能力来确定污水处理工艺流程，既可以充分利用水体自净能力，使污水处理工程承担的处理负荷相对减轻，又可防止水体遭受新的污染，破坏水体正常的使用价值。不考虑水体所具有的自净能力，任意采用较高的处理深度是不经济的，将会造成不必要的投资。

处理后污水的出路，往往是可以取决于该污水处理工艺的处理水平。若处理后污水的出路是农田灌溉，则应使污水经二级生化处理后在确定无有毒物质存在的情况下考虑排放；如污水经处理后须回用于工业生产，则处理深度和要求根据回用的目的不同而异。

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哈尔滨工业大学课程设计(论文) 则沉砂斗上口宽：

a?2hd2?0.5?a1??0.5?1.1m

tan60?tan60? 沉砂斗容积：

h0.52V?d(2a2?2aa1?2a1)?(2?1.12?2?1.1?0.5?2?0.52)?0.34m3

66（8）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度

L?2a7.5?2?1.1L2???2.65m

22 则沉泥区高度为

h3?hd?0.06L2?0.5?0.06?2.65?0.66m

（9）池总高度H：设超高h1?0.3m，

H?h1?h2?h3?0.3?0.55?0.66?1.51m

（10）校核最小流量时的流速：在最小流量时只用一格工作（n1?1） 最小流量即平均日流量

Q平均日?QK?0.331.4?0.24m3s Q0.24则vmin?min??0.36m/s>0.15m/s，符合要求

n1?min1?1.2?0.55(11）计算草图如下：

图4-1平流式沉砂池计算草图

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哈尔滨工业大学课程设计(论文) 4.4 初次沉淀池

4.4.1 沉淀池的类型及特点

初沉池主要用于沉淀SS及部分BOD5，以减轻后续构筑物的负荷。 常见的池型主要有平流式沉淀池、 竖流式沉淀、辐流池沉淀池。

因处理水量较大，如采用平流式沉淀池，则占地面积大，采用竖流式，池数较多，造价高，故拟采用中进周出式辐流沉淀池2座。

4.4.2 设计数据及原则

1、池子的直径与有效水深的比值，一般采用6～12 2、池径不宜小于16m 3、池底坡度一般采用0.05

4、一般采用机械排泥,也可附有气力提升或静水头排泥设施 5、当池径<20m时，也可采用多斗排泥 6、进出水管的布置采用中间进水周边出水

7、池径<20m时，一般采用中心传动刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上，池径>20m时,一般采用周边传动刮泥机，其传动装置设在桁架外缘

8、刮泥机的旋转速度一般为1～3转/h，外周刮泥板的线速度不超过3m/min，一般采用1.5m/min

9、在进水口的周围应设置整流板，整流板的开口面积为池断面积的10～20

10、浮渣用浮渣刮板收集，刮板装在刮泥机桁架的一侧，在出水堰前应设置浮渣挡板

4.4.3 设计计算

设计中选择二组辐流沉淀池，N=2组，每组设计流量为0.165m3s,从沉砂池流来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。

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哈尔滨工业大学课程设计(论文) 图4-2 初沉池计算草图

1、沉淀部分有效面积

F?式中：Q——设计流量(m3s)；

q?——表面负荷，本设计中取2m3m2h

F=0.165×3600/2=297

2、沉淀池直径：

m2Q?3600 ?q??

D?式中：D——沉淀池直径（m）；

4F?

D?3、沉淀部分有效水深：

4?297?19.45m取20m

3.14 设沉淀时间t=1.5小时，有效水深

h2?q??t?2?1.5?3.0m

4、污泥部分所需容积 （1）按设计人口计算

V?式中：V——污泥部分所需容积（m3）；

SNT

1000?nS——每人每日污泥量?L?人?d??，一般采用0.3～0.8?L?人?d??，取S=0.6?L?人?d??； T——两次清除污泥间隔时间（d），一般采用重力排泥时，T=1～2d，采用机械刮泥排泥时，T=0.05～0.2d，本设计采用重力排泥，T=0.2d；

N——设计人口数（人）； n——沉淀池组数。

0.6?60600?0.2V??3.64m31000?2（2）按去除水中悬浮物计算

V?Q?C1?C2??86400?T?100 6K2γ(100?p0)n?10式中：Q——平均污水流量（m3s）；

C1——进水悬浮物浓度（mgL）；

C2——出水悬浮物浓度（mgL），一般采用沉淀效率η=40%～60%； K2——生活污水量总变化系数；

γ——污泥容量（tm3），约为1；

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哈尔滨工业大学课程设计(论文) po——污泥含水率（%）。

设计中取T=0.1d，po=97%，η=50%，C2=?100%?50%??C1?0.5?C1

0.24??265?0.5?265?86400?0.2?1003 V??9.16m6(100?97)?2?10辐流沉淀池采用周边传动刮泥机，周边传动刮泥机的周边线速度为2～3mmin，将污泥推入污泥斗，然后用静水压力将污泥排出池外。

5、污泥斗容积

辐流沉淀池采用周边传动刮泥机，池底需5%的坡度，刮泥机连续转动将污泥推入污泥斗，设计中选择矩形污泥斗，污泥斗上口尺寸2m×2m,底部为防止污泥斗底部积泥，污泥斗底部尺寸0.5m×0.5m，倾角为60°，有效高度1.35m。

V1?式中：V1——污泥斗容积（m3）；

1h5(a2?a12?aa1) 3 a——沉淀池污泥斗上口边长（m）；

a1——沉淀池污泥斗下口边长（m），一般采用0.4～0.5m； h5——污泥斗高度（m）。

设计中取a=2m，h5=1.35m，a1=0.5m

V1?1?1.35?(22?0.52?2?0.5)?2.36m3 3污泥斗以上圆锥部分污泥容积：

V2???h43?R2?Rr1?r1

?2?式中：V2——沉淀池底部圆锥体体积（m3）；

h4——沉淀池底部圆锥体高度（m）； R——沉淀池半径（m）；

r——沉淀池底部中心圆半径（m）。

设计中取h4??R?r1??0.05??10?1??0.05?0.45m，r=1m

V2?沉淀斗总容积

??0.453?102?10?1?12?52.3m3

??V3?V1?V2?2.36?52.3?54.67m3＞9.16m3

6、沉淀池总高度

H?h1?h2?h3?h4

式中 H——沉淀池总高度（m）；

h1——沉淀池超高（m），一般采用0.3～0.5m； h3——缓冲层高度（m），一般采用0.3m；

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哈尔滨工业大学课程设计(论文) h4——污泥部分高度(m),一般采用污泥斗高度与池底坡度i=1%的高度之和。

设计中取 h1?0.3m，h3?0.3m

H?0.3?3.0?0.3?1.35?0.45?5.4m

7、进水集配水井

辐流沉淀池分为两组，在沉淀池进水端设集水井，污水在集配水井部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。

配水井的中心管径

D2?式中：D2——配水井内中心管直径（m）；

4Q πv2 v2——配水井内中心管上升流速（m/s）,一般采用v2≥0.6m/s.

设计中取配水井中心管内污水流速v2=0.6m/s

D2?4?0.33?0.84m

??0.6配水井直径

D3?式中:D2——配水井直径（m）；

4Q2?D2 πv3 v3——配水井内污水流速（m/s）,一般取v=0.2～0.4m/s 设计中取v3=0.2m/s

D3?8、进水管及配水花墙

4?0.33?0.842?1.68m

??0.2沉淀池分为两组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。进水管采用钢管，管径DN600,管内流速0.60m/s，水力坡度i=0.837‰，进水管道顶部设穿孔花墙处管径为900mm。

沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔花墙配水，穿孔流速

v3?Q B3h3n3式中：v3——穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.2～0.4m/s； B3——孔洞的宽度（m）； h3——孔洞的高度（m）； n3——孔洞数量（个）。 设计中取B3=0.3m,h3=0.8m,n3=6个

24

哈尔滨工业大学课程设计(论文) v3?0.165?0.11m/s

0.3?0.8?6穿孔花墙向四周辐射平均布置，穿孔花墙四周设稳流罩，稳流罩直径3.0m,高2.0m，在稳流罩上平均分布φ100mm的孔洞300个，孔洞的总面积为稳流罩过水断面的33%。

9、出水堰

沉淀池出水经过双侧出水跌落进入集水槽，然后汇入出水管道排入集水井。出水堰采用双侧90°三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m，深0.08m，间距0.05m，外侧三角堰距沉淀池内壁0.4m，三角堰直径19.2m，共有287个三角堰。内侧三角堰距挡渣板0.4m，三角堰直径18.0m，共有269个三角堰。两侧三角堰宽度0.6m，三角堰堰后自由跌落0.1～0.15m，三角堰有效水深为

H1?0.7Q1

式中：Q1——三角堰流量（m2s）；

H1——三角堰水深（m），一般采用三角堰高度的1/2～2/3.

0.165H1?0.7??0.027

496?478三角堰堰后自由跌落0.15m，则堰水头损失0.192m。 10、堰上负荷

q1?Q

2?πD125式中：q1——堰上负荷?L?s?m??，一般小于2.9?L?s?m??；

D1——三角堰出水渠道平均直径（m）。

Q0.165?1000q1???1.37?L?s?m??＜2.9?L?s?m??

2?πD12?π?(19.2?18)/2 11、出水挡渣板

三角堰前设有出水浮渣挡渣板，利用刮泥机桁架上的浮渣刮板收集。挡渣板高出水面0.15m，伸入水下0.5m，在挡渣板旁设一个浮渣收集装置，采用管径DN300mm的排渣管排出池外。

12、出水渠道

出水槽设在沉淀池四周，双侧收集三角堰出水，距离沉淀池内壁0.4m，出水槽宽0.6m，深0.7m，有效水深0.50m，水平流速0.83m/s。出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN1000mm，管内流速v0=0.63m/s,水力坡度i=0.479‰。 13、刮泥装置

沉淀池采用周边传动刮泥机，周边传动刮泥机的线速度为2～3m/min，刮泥机底部设有刮泥板，将污泥推入污泥斗，刮泥机上部设有刮渣板，将浮渣刮进排渣装置。

25

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 图4-3辐流沉淀池剖面图

14、排泥管

沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN300mm，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压水头采用1.2m，连续将污泥排出池外贮泥池内。

5 污水的生物处理

5.1 设计参数

1、水力停留时间

A2/O工艺的水力停留时间t一般采用6～8h，设计中取t=8h.

2、曝气池内活性污泥浓度

曝气池内活性污泥浓度Xv一般采用2000～4000mg/L，设计中取Xv=3000mg/L. 3、回流污泥浓度

106Xr??r

SVI式中：Xr——回流污泥浓度（mg/L）； SVI——污泥指数，一般采用100；

R——系数，一般采用r=1.2。

106Xr??1.2?12000mg/L

1004、污泥回流比

Xv?R??Xr 1?R式中：R——污泥回流比；

Xr'——回流污泥浓度（mg/L），Xr'?f?Xr=0.75×12000=9000mg/L.

R?9000 则3000?1?R解得R=0.5 5、TN去除率

26

哈尔滨工业大学课程设计(论文) e?S1?S2?100% S1式中: e——TN去除率（%）； S1——进水TN浓度（mg/L）；

S2——出水TN浓度（mg/L）

35?15?100%?57.1% 则e?356、内回流倍数

R内?e 1?e式中：R内——内回流倍数。

R内?0.571?1.33，设计中取R内为140%

1?0.5715.2 平面尺寸计算

1、总有效容积

V=Qt

式中：V——总有效容积（m3）； Q——进水流量（m3d）； T——水力停留时间,取8h

设计中取Q=20361.6×1.4=28506.24m3d

V=Qt=28506.24×8/24=9502.08m3

厌氧、缺氧、好氧各段内水力停留时间比值为1:1:3，则每段的水力停留时间分别为： 厌氧池内水力停留时间t1=1.6h； 缺氧池内水力停留时间t2=1.6h； 好氧池内水力停留时间t3=4.8h。 2、平面尺寸

曝气池总面积

A?V H式中：A——曝气池总面积（m2）； H——曝气池有效水深（m）。 设计中取h=4.2m

A?V9502.08??2262.4m2 H4.2A N每组曝气池面积

A1?27

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 式中：A——每座曝气池表面积（m2）； N——曝气池个数。 设计中取N=2

A1?2262.4?1131.2m2 2每组曝气池共设5廊道，第一廊道为厌氧段，第二廊道为缺氧段，后三个廊道为好氧段，每廊道宽7.0m，则单组曝气池长：

A1131.2L?1??32.32m（取33m）

bn5?7厌氧-缺氧-好氧池的平面布置如图5-1所示

图5-1 厌氧-缺氧-好氧池平面布置图

5.3 剩余污泥量

W?aQ平Lr?bVXv?SrQ平?50%

1、降解BOD产生的污泥量

W1?aQ平Lr?a(C0?Ce)Q平

式中：C0——进入生物池BOD浓度，初沉池对BOD的去除率按20%计算； C0=（1-20%）×194.68=156mg/L Ce——出水BOD浓度，取21 mg/L；

W1?0.6?20361.6?(0.156?0.021)?1649.29Kgd

2、内源呼吸分解泥量

28

哈尔滨工业大学课程设计(论文) W2?bVXV?0.07?9502.08?3?1995.4Kgd

式中：Xv——曝气池内活性污泥浓度，设计中取3000mg/L；

B——污泥自身氧化系数（d?1）,一般采用0.05～0.1，设计中取0.07。 3、不可生物降解和惰性悬浮物（NVSS），该部分占TSS约50%，则

W3?SrQ平?50%??S0?Se?Q?50%

式中：S0——进入生物池SS浓度，其中认为初沉池对BOD的去除率按50%计算； S0=（1-20%）×265.06=212mg/L

Se——出水SS浓度，26.5mg/L

W3??0.212?0.0265??20361.6?50%?1888.54Kgd

4、剩余污泥量

W?W1?W2?W3?1542Kgd

5、污泥龄

ts?9502.08?3000?18.49，取19天(符合15～25天)

1542?1000污泥稳定，无须消化。

5.4 曝气系统设计计算

1、设计需氧量AOR

a'取0.42～0.53,b'取0.188～0.11

O2?a'QSr?b'VXv ?0.5?20361.6?(0.212?0.021)?0.15?9502.08?3 ?6220.5Kgd?259Kgh最大时需氧量

O2?a'QSr?b'VXv ?0.5?28506.2?(0.212?0.021)?0.15?9502.08?3

?6998.28Kgd?292Kgh最大需氧量与平均需氧量之比为0.87

每日去除的BOD值=20361.6×（0.212-0.021）=3889.07kg/d 去除每1kgBOD5的需氧量=6220.5/3889.07=1.60kgO2/KgBOD5

2、标准供气量

采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器设于池底，距池底0.2m，淹没深度4.0m，氧转移效率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

其余参数意义同前，查附率录十二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为：Pb=1.013×105+9.8×103×4.3=1.4344×105（Pa） 空气离开好氧反应池时氧的百分比：

29

哈尔滨工业大学课程设计(论文) Ot?21??1?EA??100%?17.54y?21??1?EA?

好氧反应池中平均溶解氧饱和度：

?1.434?10517.54?PbOt???Csm?25??Cs?25?????8.38????9.32mgL 55??42??2.066?1042??2.066?10℃条件下，脱氧清水的充氧量 换算在20RCS(20)

R0?a[??CSb(T)?C]?1.024T?20平均时需氧量

R0? 465?9.17?673.9Kg/h0.82?[0.95?9.32?2]?1.02425?20??0.82,??0.95,??2.0

相应最大时标准需氧量：

518.71?9.17SORmax??751.7KgO2h 25?200.82?[0.95?9.32?2]?1.024好氧反应池平均时供气量

R0673.9GS???11232m3/h

0.3EA0.3?0.2R751.7最大时供气量：GSmax?0max??12528m3/h

0.3EA0.3?0.25.5 空气管系统计算

在每个廊道的隔墙上设一根干管，进行单侧供气，共6根干管，在每根干管上设置8对配气竖管，共48条配气竖管。

12528?261m3h；曝气池的平面面积为： 每根竖管的配气量为：

4832262.4??1357.4m2,

51357.4?6787每个空气扩散器的服务面积按0.20m2计，则所需空气扩散器的总数为：0.20个；

为安全起见，本设计取6800个空气扩散器。每根竖管上安设的空气扩散器的数目为：6800/48=142个；每个空气扩散器的配气量为：12528/6800=1.84 m3h。

5.6 空压机的选定

空气扩散装置安装在距池底0.2m处，因此空压机所需压力为： P=（4.2-0.2+1.0）×9.8=49KPa 空压机供气量：

30

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 最大时：12528m3h=208.8m3min 平均时：8949 m3h=149.2m3min

根据所需压力机空气量，决定采用RE-200型罗茨鼓风机4台。 正常条件下，3台工作，1台备用 性能如下表3-8。

表3-8 空压机性能参数表 型号 口径 （r/min） （mm） 1350 200A 转速 58.8 KPa Qs 64.0 La 80 Po 90 电动机 RE-200 Y2805 安装尺寸（采用直联方式）：

L=2368mm B=1030mm H=3447mm 布置如下图3-9。

图3-9 鼓风机房平面布置图

5.7 反应池进、出水系统计算

1、进水管

单组反应池进水管设计流量Q1?Q28506.24??0.16（m3/s） 22?86400管道流速设 V=0.8m/s

Q0.16?0.2m2 管道过水断面A?1?V0.84?A4?0.2管径d???0.504mm

??取进水管径DN600mm

31

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 2、回流污泥管渠 回流污泥量

28506.24?0.264m3s

86400回流污泥选用渠道进行回流，渠道断面面积0.6×0.5m，则渠道中流速为

0.264?0.88ms 0.30QR总?R?Q?0.8?回流污泥泵房与回流污泥井之间用管道进行连接，回流污泥井起到相当于一个单管出水井的作用。断面面积取1.2×1.2m。设计流速定为0.9 m/s，则管径：

4?0.264?0.611m，取700mm

??0.9单组反应池回流污泥渠道设计流量

Q28506.24QR?R??0.8??0.132m3/s

22?86400D?渠道断面尺寸定为0.4×0.4m，流速V=0.825m/s，超高取0.3m，则渠道总深采用0.8m。 3、出水管

反应池出水管设计流量Q5?(1?R)?管径采用1000mm，则流速=

28506.24?0.50m3s

864004Q0.5?4??0.61m 22?D??1.3F?QS NV24、反应池采用潜孔进水，孔口面积

式中：F——每座反应池所需孔口面积（m2）；

V2——孔口流速（m/s），一般采用0.2～1.5m/s. 设计中取V2=0.3m/s

F?0.33?0.55m2 2?0.3设每个孔口尺寸为0.4×0.4m,则孔口数

n?

F f

式中：n——每座曝气池所需孔口数（个）；

f——每个孔口的面积（m2）。

n?0.55?4 0.1632

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 6 生物处理的后处理

6.1 二次沉淀池的计算

6.1.1 池型的选择

沉淀池一般可分为平流式、辐流式、竖流式和斜管（板）等几类。

平流式沉淀池可用于大、中、小型污水厂，但一般多用于沉淀池，作为二沉池比较少见。平流式沉淀池配水不易均匀，排泥设施复杂，不易管理。

辐流式沉淀池一般采用对称布置，配水采用集配水井，这样各池之间配水均匀，结构紧凑。辐流式沉淀池排泥机械已定型化，运行效果好，管理方便。辐流式沉淀池适用于大、中型污水厂。

竖流式沉淀池一般用于小型污水处理厂以及中小型污水厂的污泥浓缩池。该池型的占地面积小、运行管理简单，但埋深较大，施工困难，耐冲击符合差。

斜管（板）沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。一般常用于小型污水处理厂或工业企业内的小型污水处理站。斜管（板）沉淀池处理效果不稳定，容易形成污泥堵塞，维护管理不便。

本设计沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。

6.1.2 辐流沉淀池

1、沉淀池表面积:

F?式中: Qmax——最大设计流量m3h；

N——池数，取2个；

q?——表面负荷m3m2?h，一般采用0.5～1.5m3m2?h，取1m3m2?h

Qmax N?q????????????? F?11882?594m2

2、池子直径：

D?4F4?594??27.51m， π3.14设计中直径取为27.6m，则半径为13.8m

4?Qmax4?118832??0.99mm?h 校核实际负荷：q'?n?D22?3.14?27.623、沉淀部分有效水深：

设沉淀时间t=2.5小时，有效水深

h2?q??t?2.5?0.99?2.48m

4、径深比

33

哈尔滨工业大学课程设计(论文) D27.6??11.13，合乎（6～12）的要求 h22.485、沉淀部分有效容积

V?6、污泥部分所需容积：

Qmax?tn?1188?2.5?1485m2 2V1?2(1?R)Q0X

1(X?Xr)N2式中：V1——污泥部分所需容积（m3）； Q0——污水平均流量（m3s）； R——污泥回流比（%）；

X——曝气池中污泥浓度（mgL）；

Xr——二沉池排泥浓度（mgL）

2(1?R)Q0X2?2?(1?0.5)?0.236?3600?3000 V1???510m3

1(3000?12000)?2(X?Xr)N2 7、沉淀池总高度：

H?h1?h2?h3?h4?h5

式中：H——沉淀池总高度（m）；

h1——沉淀池超高（m），一般采用0.3～0.5m，取0.3m； h2——沉淀池有效水深（m）；

h3——沉淀池缓冲层高度（m），一般采用0.3m； h4——沉淀池底部圆锥体高度（m）； h5——沉淀池污泥区高度（m）

根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05。

h4??r?r1??i

式中：h4——沉淀池底部圆锥体高度（m）； r——沉淀池半径（m）；

r1——沉淀池进水竖井半径（m），一般采用1.0m； i——沉淀池池底坡度。

h4??r?r1??i?(13.8?1)?0.05?0.64m

V?Vh5?12

F式中：V1——污泥部分所需容积（m3）； V2——沉淀池底部圆锥体容积（m3）；

34

哈尔滨工业大学课程设计(论文) F——沉淀池表面积（m2）。

π2V2??h4?r2?r?r1?r13

π??0.64??13.82?13.8?1?12??137.48m33V?V510?137.48h5?12??0.63m

F594??H?h1?h2?h3?h4?h5?0.3?2.48?0.3?0.64?0.63?4.35m

8、辐流式二沉池计算草图如下：

9、进水管的计算

Q1?Q?RQ0

式中： Q1 ——进水管设计流量（m3s）；

Q——单池设计流量（m3s）； R——污泥回流比（%）；

Q0——单池污水平均流量（m3s）。

35

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 设计中取Q?0.165m3s，Q0?0.12m3s，R=50%

Q1?Q?RQ0?0.165?0.12?0.5?0.225m3s

进水管管径取600mm

Q14Q14?0.225???0.80ms 流速v?A3.14D123.14?0.6210、出水管 出水管管径D=500mm

v?4Q4?0.165??0.84ms 223.14D3.14?0.511、总出水管

取出水管管径D=800mm，v=0.7m/s；集配水井内设有超越闸门，以便超越。

6.2 消毒

6.2.1 消毒剂的选择

城市污水经二级处理后，水质有所改善，但仍存在病原菌，在夏秋季节要进行季节性消毒，设计为常用的液氯消毒，加氯机加药。

采用加氯消毒的方式，向清水池进水口处加氯，采用此种方法的优点是： （1）具有余氯的持续消毒作用； （2）价值成本低； （3）操作简单；准确。 （4）不需庞大的设备。

6.2.2 消毒剂的投加

1、设计参数 加氯量：5～10mg/L；

氯与水的接触时间不少于30min； 2、加氯量的计算

因出水已脱氮除磷，故采用较低的加氯量，取6mg/L，则污水消毒所需加氯量

W?6?329.93?1979.58mg/s?171.04kg/d?7.13kg/h

3、加氯机的选择

选用3台转子真空加氯机，型号：LS80-3，2用1备，其技术参数如下表3-10。

表3-10 LS80-3转子真空加氯机性能参数 型号 LS80-3 加氯量kg/h 1～5 适用水压 水射器进水压力 外型尺寸mm 350?620?150 4、氯瓶的选择

36

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 设为30d的储氯量，则有W?329.93?30?9898kg

选用LP800—1型焊接液氯钢瓶10个，最大充氯量为1000kg，其中一台备用

表3-11 LP800—1型焊接液氯钢瓶参数表 型号 规格升 公称压力 Kg LS80-1 820 20 尺寸 外径×高mm 800×2000 草绿色 QF-10ZG 北京金属结构厂 表色 阀门型号 生产厂家 选用WAS型手动单轨吊车，起重3吨，起升高度为3.5m，加氯间尺寸为L?B?H=18m?9m?4m

5、加氯间及氯库注意事项

（1）氯瓶必须与其他工作间隔开，直接通向外部且是向外开的门，设可以观察室内情况的观察孔或观察窗；

（2）在加氯间出入处，应设有工具箱，抢修箱及防毒面具等，照明和通风设备的开关应设在室外；

（3）加氯间内的管线，不宜露出地面，应敷设在沟槽里；

（4）加氯管材的一般要求为氯气管，紫铜管或无缝钢管，配制成一定浓度的加氯水管使用橡胶或塑料管，给水管使用镀锌钢管；

（5）加氯间及氯瓶间设每小时换气12次通风设备；

（6） 通向加氯间的压力水管道应保证不间断供水，并尽量保持管道内水压的稳定； （7）加氯间一般应设在靠近投加的地点； （8）仓库内设置电瓶车，利用搬运氯瓶；

（9）液氯仓库应设置在主导风向的下风向，与加氯间合建时，要求各自独立设门。

6.2.3 接触池

接触池的作用是保证消毒剂与水有充分的接触时间，使消毒剂发挥作用，达到预期的杀菌效果，设计合理的接触池应使污水的每个分子都有相同的停留时间，也就是说属于100%的推流。采用的消毒方法不同，接触池停留时间、形式也不同。

1、氯消毒接触池的设计要点：

（1）氯与污水的混合接触时间（包括接触后污水在管渠中的流动的全部时间）采用30min

（2）接触池容积应按最大小时污水量设计

（3）接触池池型可采用矩形隔板式、竖流式和辐流式

（4）矩形隔板式或接触池的隔板应沿纵向分隔，当水流长度：宽度=72：1，池长：单隔宽=18：1，水深：宽度（h/b）≤1.0时,接触效果最好。

2、设计计算 （1）消毒接触池容积

37

哈尔滨工业大学课程设计(论文) V?Q?t

式中：V——接触池单池容积（m3）；

Q——单池污水设计流量（m3s）；

t——消毒接触时间（h），一般采用30min。

V?Q?t?0.165?30?60?297m3

（2）消毒接触池表面积

F?V h2式中：F——消毒接触池单池表面积（m2）；

h2——消毒接触池有效水深（m）。

设计中取h2?2.5m

F?V297??118.8m2 h22.5（3）消毒接触池池长

L'?式中：L'——消毒接触池廊道总长（m）；

F BB——消毒接触池廊道单宽（m）。 设计中取B?3m

L'?F118.8??39.6m B3消毒接触池采用3廊道，消毒接触池长：

L'39.6L???13.2m设计中取14m。

33校核长宽比：

L'39.6??13.2m≥10，合乎要求。 B3（4）池高

H?h1?h2

式中：h1——超高（m），一般采用0.3m；

h2——有效水深（m）。

H?h1?h2?0.3?2.5?2.8m

（5）进水部分

每个消毒接触池的进水管管径D?500mm,v?0.87ms （6）出水部分

23??QH???

??n?m?b?2?g??38

哈尔滨工业大学课程设计(论文) 式中：H——堰上水头（m）；

n——消毒接触池个数；

m——流量系数，一般采用0.42；

b——堰宽，数值等于池宽（m）。 设计中取n?2，b?3m

230.33??H????0.10m

?2?0.42?3?2?9.8?7 污泥处理构筑物计算

7.1 污泥量计算

7.1.1 沉淀池污泥量计算

初沉池采用间歇排泥的运行方式，每4小时排一次泥。 1、按设计人口计算

V?SNT

1000?n式中：V——污泥部分所需容积（m3）；

S——每人每日污泥量?L?人?d??，一般采用0.3～0.8?L?人?d??； T——两次清除污泥间隔时间（d），采用机械刮泥排泥时，一般采用4h； n——沉淀池分格数。

设计中取S?0.5?L?人?d??,设计中排除污泥的间隔时间采用4h

SNT0.5?60600?4V???2.53m3

1000?n1000?2?242、按去除水中悬浮物计算

V?Q?C1?C2?24T100

K2γ?100-p0?n式中：Q——设计流量（m3h）； C1——进水悬浮物浓度（kgm3）； C2——出水悬浮物浓度（kgm3）； K2——生活污水量总变化系数；

γ——污泥容重（kgm3），一般采用1000kgm3； p0——污水含水量（%）。

设计中取T?4h，p0?97%，η?60%，C2??100%?60%??C1?0.4C1

848.4??0.265?0.4?0.265??4?100V??6.4m3

1.4?1000??100-97??2两种计算结果取较大值作为初沉池污泥量。 初沉池污泥量Q1?2?6?6.4?76.8m3d?6.4m3次

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