日处理8万吨城市生活污水处理厂的初步设计-卡鲁塞尔式氧化沟

日处理8万吨城市生活污水处理厂的初步设计

污水处理厂设计说明书

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目录

目录 .......................................................................................................................................................... 1 第一章 设计概况 .................................................................................................................................. 4 1.1 设计依据和设计原则 .................................................................................................................. 4 1.1.1原始依据 ................................................................................................................................. 4 1.1.2设计原则 ................................................................................................................................. 4 1.2设计内容和要求 ............................................................................................................................ 4 1.3设计任务 ........................................................................................................................................ 5 1.3.1工程规模 ................................................................................................................................. 5 1.3.2进水水质 ................................................................................................................................. 5 1.3.3出水要求 ................................................................................................................................. 5 第二章 工艺流程的确定 ...................................................................................................................... 1 2.1氧化沟工艺的特点 ........................................................................................................................ 1 2.2氧化沟的选择 ................................................................................................................................ 2 2.3工艺流程的确定 ............................................................................................................................ 3 第三章. 基本构筑物计算 ....................................................................................................................... 1 3.1格栅 ................................................................................................................................................ 1 3.1.1设计说明 ................................................................................................................................. 1 3.1.2设计计算 ................................................................................................................................. 1 3.2提升泵房 ........................................................................................................................................ 4 3.3沉砂池 ............................................................................................................................................ 5 3.3.1 设计说明 .................................................................................................................................... 5 3.3.2 设计计算 ................................................................................................................................ 5 3.4 氧化沟工艺设计 .......................................................................................................................... 6 3.4.1设计说明 ................................................................................................................................. 6 3.4.2 设计计算 ................................................................................................................................ 6 3.5 二沉池 ......................................................................................................................................... 10 3.5.1设计说明 ............................................................................................................................... 10 3.5.2设计计算 ............................................................................................................................... 10 第四章 污水处理厂总体布置 .............................................................................................................. 15 4.1污水厂厂址选择 .......................................................................................................................... 15 4.1.1污水厂厂址选择应遵循下列各项原则 ............................................................................... 15 4.2污水厂平面布置原则 .................................................................................................................. 15 4.2.1处理单元构筑物的平面布置 ............................................................................................... 15 4.2.2管、渠的平面布置 ............................................................................................................... 16

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4.2.3辅助建筑物 ........................................................................................................................... 16 4.3污水厂的高程布置 ...................................................................................................................... 16 4.3.1污水厂高程的布置方法 ....................................................................................................... 16 第五章.工程造价及成本分析 ............................................................................................................... 17 5.1工程造价 ...................................................................................................................................... 17 5.2成本分析 ...................................................................................................................................... 17 5.3劳动定员 ...................................................................................................................................... 18 5.4劳动定员和运行费用 .................................................................................................................. 18 5.5运行费用和成本 .......................................................................................................................... 19 参考文献： ............................................................................................................................................ 19

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第一章 设计概况

1.1 设计依据和设计原则 1.1.1原始依据

日处理8万吨城市生活污水处理厂初步设计 （1）依据资料：

国家及地方有关环境保护法律法规和技术政策；污水水质水量情况通过分析确定；中华人民共和国《给排水设计规范》1997年版，《给水排水设计手册》（中国建筑工业出版社，2003.10）和《环境工程手册水污染防治卷》（张自杰主编，高等教育出版社，1996年）；同类污水工程实践经验。 （2）城市概况

地处中亚热带向北亚热带过渡区,年平均气温16-17°C;年降雨量1300-1600毫米,其中40%以上集中在第二季度;年无霜期239-266天,年平均雾日在16天以下.

1.1.2设计原则

严格遵守国家及地方有关环保法律法规和技术政策；考虑综合给水排水系统，总体设计布局合理；贯彻经济性与可靠性并重的设计原则，在达到给定设计情况下，合理降低工程造价和运行费用，提高工程效益，同时最大限度地提高系统的可靠性；采用技术先进，运行可靠，操作管理简便的工艺，使先进性和可靠性有机地结合起来；在总体规划指导下，结合实际情况，尽量减少投资和占地；在工程设计中贯彻节能的原则，最大限度地降低污水的处理成本；最大限度地降低二次污染。 1.2设计内容和要求

（1）根据水量水质条件和设计资料，设计二级污水处理厂一座。建议该污水处理厂生物处理工艺采用氧化沟技术，处理水质达到国家污水综合排放一级A标准。

（2）完成一套完整的设计计算说明书。说明书应包括：污水水量的计算；设计方案对比论证；污水、污泥处理工艺流程确定；污水、污泥处理单元构筑物的

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详细设计计算，并配相应的单线草图；厂区总平面布置说明；污水厂环境保护方案；污水处理工程建设的技术经济初步分析等。

（3）完成以下初步设计图纸：污水处理厂总平面布置图；污水、污泥处理系统高程布置图；主要构筑物（格栅，泵房，沉砂池、二沉池）各1张；氧化沟的平面及剖面施工图；工艺流程图 1张。总共图纸5张。 1.3设计任务 1.3.1工程规模

城市污水包括生活污水和工业废水两部分。根据当地人口数量、工业发展情

m3/d 况及所产的污水量，工程规模定为800001.3.2进水水质

表1-1 进水水质

BOD5 200 COD 300 SS 100 ?NH4?N 碱度 180 TN 40 15

1.3.3出水要求

要求经过处理后，要求出水水质达到96年国家污水综合排放一级A标准。

表1-3 国家一级A排放标准（mg/L）

BOD5 10 COD 50 SS 10 ?NH4?N 5 - 5 -

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第二章 工艺流程的确定

2.1氧化沟工艺的特点

按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。 交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。

氧化沟一般呈环形沟渠形式，平面多为椭圆型或圆形，总长为90~600m，池壁多为钢筋混凝土结构，也可按土质情况挖成边坡为1：1.5以上的斜坡，以100mm素混凝土做护砌而成。通常用管渠从水面上进水，出水设可调堰。多采用转刷或曝叶轮曝气，沟深取决于曝气装置，一般为2~6m，水平流速为0.3~0.5m/s，在水流的作用下保持活性污泥处于悬浮状态，整个氧化沟处在内源呼吸阶段，属于延时曝气法。

氧化沟具有以下特点：

a.工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。

b.运行稳定，处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。 c.能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。

d.污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长，一般为20～30 d。污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量较少，污泥不经消化也容易脱水，故污泥处理费用较低。

e.可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另

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外措施。

f.基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3 -N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。

g.处理厂与其他工艺相比，臭味较小。同时只需要最低限度的机械设备，增加了污水处理厂正常运转的安全性。

h.构造形式和曝气设备多样化，曝气强度可以调节，并具有推流式流态的某些特征。 2.2氧化沟的选择

（1）目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯维尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、奥贝尔（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。

在污水脱氮除磷的工艺设计中必须具备厌氧、缺氧、好氧3个基本条件，但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大，从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。而三沟式氧化沟是将曝气与沉淀工序于同一构筑物内，是一个A-O（兼氧-好氧）活性污泥系统，可以完成有机物的降解和硝化、反硝化过程，能取得良好的BOD5去除效果和脱氮除磷效果。同时该工艺系统依靠三池工作状态的转换，可以免除污泥回流和混合液回流，处理效果稳定且运行费用大大降低。三沟式氧化沟由于具有出水水质好，处理流程简单，省去而沉池，运行管理方便，基建费用低，占地少等优点，已经得到了广泛的应用。所以这里我们也将选择三沟式氧化沟作为生物处理工艺。

Carrousel卡鲁塞尔氧化沟：

由图2-1可见，Carrousel氧化沟是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后在沟内做不停的循环运动，污水和回流污泥在第一个曝气区中混合

该氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置，向混合液传递水平速度，从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。因此氧化沟具有特殊的水力学流态，既有完全混合式反应器的特点，又有推流式反应器的特点，沟内存在明显的

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溶解氧浓度梯度。氧化沟断面为矩形或梯形，平面形状多为椭圆形。氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等，近年来配合使用的还有水下推动器。

该氧化沟表面曝气机单机功率大，其水深可以达到5米以上，使氧化沟占地面积减小，土建费用降低。同时，具有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力。可以停止某些曝气器的运行，或者切换较低的转速，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。

图2-1 Carrousel 2000系统平面结构图

Figure 2-1 Carrousel 2000 system planar structure

2.3工艺流程的确定

本工艺先用中格栅去除污水中大颗粒杂物，然后通过提升泵房把水送至沉沙池中。 采用的是平流式沉砂池，以减少后继处理的污泥负荷。生物处理采用卡鲁塞尔氧化沟，去除水中的有机物和氨氮。二沉池采用辐流式沉淀池，除水效果好。污泥部分回流，而另一部分则通过污泥浓缩池、消化池、污泥脱水然后外运。

图2-2 工艺流程

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原水格栅提升泵房沉砂池氧化沟回流污泥辐流式沉淀池接触沉淀消毒池排放污泥井粗渣外运外运污泥脱水机污泥消化池污泥浓缩池 - 4 -

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第三章. 基本构筑物计算

3.1格栅 3.1.1设计说明

格栅的主要作用是将污水中的大块污染物拦截,以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害.泵前设置粗格栅的作用是保护水泵,而明渠格栅的作用是保证后续处理系统的正常工作.目前普遍的做法是将泵前的格栅均做成明渠栅. 3.1.2设计计算 设计流量：

平均流量：Qa=80000t/d≈80000m3/d=3333.3m3/h=0.926 m3/s 总变化系数：Kz=

2.7 (Qa－平均流量，L/s) Qa0.112.7 0.11926 =

=1.27

∴设计流量Qmax：

Qmax= Kz×Qa=1.27×80000 =101600 m3/d =4233.3 m3/h =1.176m3/s 格栅

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、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或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行，一般情况下，分粗细两道格栅。被截流的物质称为栅渣。栅渣的含水率约为70%～80%，容重约为750kg/

～960kg/

。

设计内容

格栅的设计内容包括尺寸计算、水力计算、栅渣量计算及清渣机械的选用等。在进行格栅计算之前应首先绘出计算草图，然后再按照设计手册进行计算。

一、 选型及设计参数

（a） 型式：平面型，倾斜安装机械格栅。

（b） 城市排水系统为按管系统，且中途设计泵站，此课程设计为提升泵前格栅

间设计。

（c） 格栅的栅前流速一般为0.4 m/s ~0.9 m/s。

（d） 格栅的过栅流速不宜小于0.6 m/s，不宜大于1.0 m/s。

（e） 栅前渠道宽度和渠道中水深应与入厂污水管规格（据水量计算）相适应。

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（f） 格栅尺寸B、H参见设备说明书，在此课程设计中可以采用选择中间值方

法。

考虑到本次设计实际情况，采用三粗三中六个格栅，具体设计参数如下：

粗格栅

Qmax=1.176 m3/s

栅条宽度s＝10.0mm=0.01m 栅条间隙宽度d=50.0mm=0.05m 栅前水深h＝0.74m 栅前渠道流速v1=0.85m/s 过栅流速

?v=0.7m/s

格栅安装倾角?=60，格栅设有棚顶工作台，其高度高出栅前最高水位0.5m。

由于处理水量相对较小，故设置二台使用，一台备用。 设计计算：

1、栅条的间隙数n：

n=

Qmax/2sin?bhv0.588sin60??=30个 0.05?0.54?0.7

2、栅槽宽度（B）： 令栅条宽度s=0.01m，

B=s（n-1）+bn=0.01（30-1）+0.05?30=1.79m

3、进水渠道渐宽部分的长度（l1）

因进水渠B1=1m，其渐宽部分的展开角度?1= 20?，

l1?

B?B11.79?1??1.1m

2tg?12tg20?4、通过格栅的水头损失(h1)：

设格栅条断面为锐边矩形断面, 故k=3,

v2sv2h1?h0?k???sin??k??()??sin??k2gb2g430.01430.7?2.42?()??sin60??3＝0.018m0.052?9.812

5、栅后槽总高度(H):

设栅前渠道超高h2=0.3m，H=h+h1+h2=0.74+0.018+0.3=1.06m， 为避免造成栅前涌水，故将栅后槽下降h1作为补偿。

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6、每日栅渣量（W）:

在格栅间隙50mm情况下，设栅渣量为0.01m3/1000m3污水，有

W?

86400?Qmax?W186400?1.176?0.01?＝0.80(m3/d)?0.2m3/dKZ?10001.27?1000采用机械清渣。

细格栅

Qmax=1.176 m3/s

栅条宽度s＝10.0mm=0.01m 栅条间隙宽度d=15.0mm=0.015m 栅前水深h＝0.74m 过栅流速

?v=0.95m/s

格栅安装倾角?=60，同样设置二台使用，一台备用。

1、栅条的间隙数（n）：

n=

Qmax/2sin?bhv0.588sin60??72个 =

0.015?0.54?0.952、栅槽宽度（B）： 令栅条宽度S=0.01m，

B=S（n-1）+bn=0.01（72-1）+0.015?72=1.79m 3、栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度(l2)：

l2?0.5l1?0.55m

5、通过格栅的水头损失(h1)：

设格栅条断面为锐边矩形断面, 故k=3,

v2s43v2h1?h0?k???sin??k??()??sin??k2gb2g0.01430.952?2.42?()??sin60??3＝0.17m0.0152?9.81

6、栅后槽总高度(H):

设栅前渠道超高h2=0.3m，H=h+h1+h2=0.74+0.17+0.3=1.21m， 为避免造成栅前涌水，故将栅后槽下降h1作为补偿。

7、每日栅渣量（W）:

在格栅间隙15mm情况下，设栅渣量为0.07（m3/1000m3污水），有

W?86400?Qmax?W186400?1.176?0.07?＝4.05(m3/d)?0.2m3/dKZ?10001.27?1000 - 3 -

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采用机械清渣。 其他设置：

工作台：设安全装置和冲洗设备，工作台两侧过道宽度0.5m，由于是机械清渣，工作台正面过道宽度设置为1.8m，选用 GH-1000链式旋转格栅除污机8台，超声波水位计3套，螺旋压榨机（Φ300）3台，螺纹输送机（Φ300）3台，钢闸门（2.0X1.7m）6扇，手动启闭机（5t）6台。

3.2提升泵房 1、

水泵选择

设计最大水量101600m3/d，选择用6台潜水排污泵(4用1备)，单台流量

Q单＝Qmax4?101600/24?1058.3m3/h?1000m3/h

4污水泵选择5台WQ350-1100-10-55 型立式污水泵Q=1000m3/h，输出功率N=55KW，三用一备，水泵自动灌溉，按吸水井水位自动开停机组。水泵出水采用单管出水方式，单管出水槽设于泵房屋顶。泵房应选矩形，构筑物设置在高出地下水位0.5m的防水措施。

选择WQ300-500-15-45立式污水泵：

口径/mm 流量/m3/h 扬程/m 功率/kw 转速/r/min 效率/% 350 1000 10 55 980 84 集水池选择 容积：

按一台泵的最大流量时6min的出流量设计，则集水池的有效容积为

V?1000?5.5?91m3

60面积：

取有效水深H =1m,则面积F?V?91/1?91m2，取集水池宽7m，则长H(m?m) 为13m,故集水池平面尺寸L?B?13?7水泵总扬程估算：

污水进入格栅间水面相对地面标高为-2.06m，格栅间的水头损失为0.35m，曝气沉砂池水面标高为+3.75m，则有h1=3.75-（-2.06-0.35）=6.1m ，管线水头损失（吸水管与出水管水头损失）h2为0.9m，自由水头h3=0.8m，故估算:

水泵总扬程为H=h1+h2+h3=6.1+0.9+0.8=7.8m。

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3.3沉砂池 3.3.1 设计说明

曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水流产生与主流垂直的横向旋流。同时，还对污水起曝气作用 3.3.2 设计计算

（1）池子总有效容积V，m3

V＝Qmaxt×60

式中Qmax——最大设计流量，m3/s，Qmax =1.18m3/s； t——最大设计流量时的流行时间，min，取t=2min。 则：V=1.18×2×60=198m3 （2）水流断面积A, m2

Q1.18?11.8m2 A=?V0.1式中，v1为最大设计流量时的水平流速，m/s，取v1=0.1m/s。 （3）池总宽度B,m

B=

A11.8??5.9m h2式中，h2为设计有效水深，m，取h2?2m。

（4）每个池子宽度b,m

5.9取n=2，则 b==2.95m，则宽深比：1.475??1,2?，符合要求

2（5）池长L,m

L=60Vt=60×0.1×2=12m

（6）每小时所需空气量q, m3/h q=dQmax××0.2×1.18=849.6m3/h

式中，d为每立方米污水所需空气量，m3，取d=0.2m3/m3污水。 （7）沉沙室沉沙斗体积Vo,m3

设沉沙斗为沿池长方向的梯形断面渠道，沉沙斗体积为：

Vo? a?a1?h3?L2式中 a——沉沙斗上顶宽，0.96m;

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a1——沉沙斗下底宽，0.5m.

沉沙室坡向沉沙斗的坡度为??0.10.5；沉沙斗侧壁与水平面的夹角?=60o； 5. 沉砂斗所需容积

设T=2d 为清除沉砂的间隔时间

QXTV??102000?30?21000000?6.12m

k?1000000 X——为城市污水沉砂量。一般用30

6. 每个沉砂斗容积 （V0），设没一分格有两个沉砂斗

6.12?3.06m2 V0= 27. 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60o.

斗高h3=0.4m，沉砂斗上口宽：?=2×0.4ctg60o+0.5=0.96m V0=

0.5?0.96?0.4?12?3.5m3>2.1 m3 2

8. 沉池总高度（H）

设超高h1=0.3m

H=h1+h2+h3+h4=0.3+0.05+2+0.4=2.75m 3.4 氧化沟工艺设计 3.4.1设计说明

本设计采用卡鲁塞尔氧化沟工艺 3.4.2 设计计算

（1）去除BOD

①需要去除的BOD质量浓度

为了保证沉淀池出水BOD浓度Ce≤10mg／L.

- 0 .23 ×5

溶解性 ρ(BOD)= Ce-0.7×Ce×1.42×(1-e )其中设BOD速率常0.23d-1

(1-e - 0 .23 ×5) =10- 0.7×10×1.42× =3.21mg/L

则需要去除的BOD质量浓度△S=200mg/l-3.21mg/L=196.79mg／L。

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②氧区容积V１。

根据入水水质条件及设计工艺流程，暂定以下参数：

污泥产率系数Y=0.48 污泥龄θc =30 d 污泥自身氧化率 Kd =0.055 d-1 MLSS=40000mg/L MLVSS/MLSS=0.7 总变化系数Kz为1.2

好氧区容积：

V1=(Y×θc×Kz×Q×△S)/[ρ[MLVSS]×(1+Kd×θc)]=36663.41≈36664 m3， 其中Q为水量

③好氧区水力停留时间t1=V1／Q=9.17h。 （2） 脱氮

① 日产泥量△X =(Y×Kz×Q×△S)/(1+ Kd×θc)=3421.92kg/d ② 需要去除的氮量△N：

ψN生物污泥中氮的质量分数，取12.4％。

△N=ρ(NO)-ρ(Ne)-(△X×ψN)/(Kz×Q)=20.58mg／L

式中：ρ(NO)，ρ(Ne)——进、出水总氮的质量浓度，mg／L； ③ 碱度平衡:

一般认为，剩余碱度达到１００mg/L（以CaCO3计），即可保持PH?7.2,生物反应能够正常进行。每氧化１mgNH3-N需要消耗7.14mg碱度;每氧化1mgBOD5产生0.1mg碱度；每还原1mgNO-3-N产生3.57mg碱度。 剩余碱度SALK1=原水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+

氧化BOD5产生碱度

=180-7.14×20.58+3.57×20.58+0.1×200 =126.53（mg/L）

此值可保持PH?7.2，硝化和反硝化反应能够正常进行 ④ 脱氮所需要的容积 V2 脱氮率 qdn(t)?qdn(20)?1.08(T?20)T=10℃时，qdn=0.035×1.08

（T-20）

=0.0136kg[NO3-N]/[kg[MLVSS]·d]；

(VX)dn=(△N× Kz×Q) /qdn=145270588.2kg/d V2=（VX）dn/ρ[MLVSS]≈51883 m3 ⑤ 脱氮水力停留时间 t2=V2/Q=12.97h ⑥ 污泥负荷:

N S=Q×Kz × △S/(V×ρ[MLVSS])=0.076 [BOD]/[kg[MLSS]·d]，

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0.03≤N S≤0.15满足要求。 V=V1+V2=88547 m3

(3)氧化沟总容积V以及停留时间t

V=V1+V2=88547 m3 t=V/Q=22.14h

共设氧化沟四座，以下计算为单座氧化沟计算，每座氧化沟最大流量Q=24000 m3/d,每座氧化沟容积V’=22137 m3 (4).需氧量 ①实际需氧量AOR

AOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD5氧当量+去除NH3-N耗氧量-剩余污泥中NH3-N的耗氧量-脱氮产氧量 a.去除BOD需氧量D1

D1 =a’Q△S+b’V’×2.8=0.52×24000×0.19679+0.12×22137×2.8 =9893.97 (kg/d)

b.剩余污泥中BOD的需氧量D2（用于生物合成的那部分BOD需氧量） D2=1.42×(△X/4)=1214.78 (kg/d) c．去除NH3-N需氧量D3

每1kg NH3-N 硝化需要消耗4.6kgO2

D3={4.6×[ρ(NO)-ρ(Ne)]×Q}/1000=2760 ( kg/d) d.剩余污泥中NH3-N耗氧量D4 D4 =1.42×(△X/4)×0.124=487.97( kg/d) e.脱氮产氧率D5

每还原1kgN2 产生2.86kgO2 D5 =2.86×脱氮量 =2.86×20.58×24000/1000 =1412.61（kg/d）

总需氧量AOR?D1?D2?D3?D4?D5

=9893.97-1214.78+2760-487.97-1412.61=9538.61 ②标准状态下需氧量SOR

SOR=AOR×Cs(20)／[α×β×ρ×Cs(T)-C×1.024(T-20)]=15425.18 (kg/d) =642.72 (kg/h)

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CS(20)——20度时氧的饱和度 取9.07mg/L

T ——25度

Cs(T) ——25度时氧的饱和度 取8.35mg/L C ——溶解氧的浓度 取2mg/L

? ——修正系数 取0.85

1.0125?10? ——??所在地区实际气压??0.999 551.013?101.013?105? ——修正系数 取0.95 （5）每座氧化沟的尺寸 每座氧化沟容积V’=22137 m3 氧化沟水深取h=4.3m, 超高0.5m

氧化沟深度H=4.3+0.5=4.8m 中间分隔墙厚度为0.4m单道沟宽10m

弯道部分的面积967.37 m2 直线段部分面积4180.77 m2 单沟直线段长度104.6 m

进水管和出水管 污泥回流比R=50%

进出水管流量Q1=(1+R)×Q=36000 (m3/d)=0.42 (m3/s) 管道流速V=1.0m/s

则管道过水断面 A=Q1/V=0.42 m2 管径d=

=0.7315≈0.74 m=740mm

m

校核管道流速 V=Q/A≈0.977 (m/s)

（7）出水堰以及出水竖井 初步估算?/H?0.67 因此按薄壁堰来计算 ①出水堰

32Q1?1.86bH

式中：b—堰宽；

H—堰上水头高取0.2m。

b=2.53m b取2.6m

b取2.6m,校核堰上水头H

H=0.198≈0.2 m

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① 出水竖井。考虑可调堰安装要求 堰两边各留0.3m的操作距离 出水竖井长L=0.3×2+2.6=3.2 m 出水竖井宽B=1.4m

（1） 曝气设备选择 单座氧化沟需氧量 SOR =642.72 (kg/h)

每座氧化沟设两台卡鲁塞尔专用曝气机 去氧能力为3.2kg/(kw·h)

则所需电机功率为 N=642.72/(2×3.2)=100.425 kw 取N=110 kw 表面曝气机叶轮直径D=3500 mm 3.5 二沉池 3.5.1设计说明

二次沉淀池是活性污泥系统重要的组成部分，其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。本次课程设计选用的二次沉淀池为辐流式二次沉淀池，池个数较少，比较经济，便于管理；具有机械排泥设备已定型、排泥较方便等优点。

二沉池选用圆形的向心流辐流式沉淀池,即周边进水周边出水方式。因其可设计的个数较少,运行管理较简单.向心流辐流式沉淀池在一定程度上也克服了普通辐流式沉淀池中心进水流速较大对池底污泥干扰等缺点，容积利用率大大提高较普通辐流式沉淀效率更高. 3.5.2设计计算 一、

设计内容

二次沉淀池设计计算内容有：池表面积、池直径、有效水深、污泥斗容积、池总高和出水堰负荷核算等。 二、

选型及设计参数

a) 型式：中心进水，周边出水，辐流式二沉池 b) 表面负荷q取1.5m3/㎡h c) 污泥回流比R=0.5

d) 二沉池水力停留时间t=2.0h

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e) 池径与水深比宜为6~12

f) 刮泥板外缘线速度不宜大于3m/min，一般采用1.5 m/min g) 沉淀池个数n取4座

h) 排泥设备：DNZ-25型单周边传动刮泥机 1、（1）池表面积

Q3333.3m3/h2 A???2222.2m32q1.5m/(m/h)单池面积

A单池?A2222.2??555.6m2 n4（3）池直径

D?4?A单池??4?555.6??26.6m?27m

（4）沉淀部分有效水深(h2) h2=q?t?1.5?2?3m

D27??9在6—12之间- h23（5）沉淀池部分有效容积

V?A?h2?555.6?3?1666.8m3

（6）贮泥斗容积

设计污泥斗上部半径r1?1m，下部半径r2?0.5m， 由几何公式计算

V1??h53(r12?r1r2?r22)???0.8663?(12?1?0.5?0.52)?1.59m3?1.6m3

h5?(r1?r2)tan??(1?0.5)tan600?0.866m?0.9m （7） 污泥斗以上圆锥部分污泥容积

取池底坡度i=0.05, 则锥高为

h4?i?(D27?2)?0.05?(?2)?0.575m?0.6m 22因此，池底可储存污泥的体积为：

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V2??h43?(R2?Rr1?r12)???0.83?(13.52?13.5?1?12)?123.559m3?123.6m3

（8）沉淀池总高度

设计超高h1?0.3m，缓冲层高度为h3?0.5m，则总高度为：

H?h1?h2?h3?h4?h5?0.3?3?0.5?0.6?0.9?5.3m

（9）池径与水深比值校核：

D27??9?(6~12)(合格) h23 ??2Q?V＝24.4＝3.3m

3.14?0.52、进水系统计算

（1）进水系统计算：

Q1.2m3/s?0.3m3/s 设计污水流量 Q单??44进水管设计流量：Q进?Q单(1?R)?0.3(1?0.5)?0.45m3/s（R:污泥回流比） 中心进水管设计

设计中心进水管水流速度V为0.5m/s，则进水管直径为：

??2Q进0.45?2?1.07m?1m ?v??0.5（2）进水竖井：

进水井径采用D2?1.5m ，出水口尺寸 0.45?1.5m2 ，共五个沿井壁均匀分布

出水口流速 V2?（3）稳流筒计算：

筒中流速 VS?0.03~0.02m/s , 取0.03m/s

0.45?0.186m/s

0.45?1.5?5Q进0.45稳流筒过流面积 A???15m2

vs0.032稳流筒直径 D3?D2?4A??1.52?4?15??4.62

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沉淀池最终直径： Dd?D2?D32?272?4.62?27.4m （4）出水溢流堰的设计

采用出水三角堰（90）

a）堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度） H2?0.05m b)每个三角堰的流量

Q1?1.343H12.47?1.343?0.052.47?0.0008213m3/s c)三角堰个数

n?Q单q?0.3?365.27?366(个) （设计取366个）

0.0008213校核堰口负荷，

80000Qq??4?24?2.73L/(s?m)?4.34L/(s?m)合理

3.6?D3.6???27

d）三角堰中心距（单侧出水）

L??(D?2b)??(27?2?1)L1????0.214m

nn3663、出水部分设计

Q（1）池设计流量： Q单??0.3m3/s

4（2）环形集水槽内流量： q集?Q单2?0.3?0.15m3/s 2（3）环形集水槽设计：

a）采用周边集水槽，单侧集水，每池只有一个总出水口

集水槽宽度为：

b?0.9?(k?q集)0.4?0.518m (取b=0.5 m) k为安全系数，采用1.51.2

集水槽起点水深为： h起?0.75b?0.75?0.5?0.375m 集水槽终点水深为： h终?1.25b?1.25?0.5?0.625m 槽深均取 0.7m

b)采用双侧集水环形集水槽计算。 取槽宽 b=1.0m，槽中流速v=0.6m/s

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槽内终点水深： h4?q集vb?0.15?0.25m

0.6?1.0槽内起点水深： h3?32hk2?h4 h4 h?30.321.0?()aq232??0.132m 22gbg?1.022hk22?0.132?h4?3?0.252?0.432 h3?3h40.25校核：

当水流增加一倍时， q?0.3m3/s,v?0.8m/s

h4?q0.3??0.375m vb0.8?1.01.0?0.32hk?3?0.209

g?1.0232?0.209h3?3?0.3752?0.574m

0.375设计取环形槽内水深为0.7m，集水槽总高为0.7+0.3（超高）=1.0m，采用

4、排泥部分设计

单池污泥量。总污泥量为回流污泥量加剩余污泥量

31) 回流污泥量 QR?Q单?R?1058.3?0.5?529.15m/h

2) 剩余污泥量

为污泥自身氧化率，取0.065

式中：Y为污泥产率系数，取0.5；

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QS??X0.5?0.17?833?24-0.065?2945?2.5??125m3/d?5m3/h f?Xr1.3?0.75?103) 总污泥量： 529+5=534m3/h 排泥设备选择

根据以上数据，二沉池选择DNZ-25型单周边传动刮泥机 回流污泥泵：螺旋泵LXB-600.标准流量为185m3/h

剩余污泥泵：50QW12.5-22潜水排污泵

第四章 污水处理厂总体布置

4.1污水厂厂址选择

4.1.1污水厂厂址选择应遵循下列各项原则 （1）应与选定的工艺相适应； （2）尽量少占农田；

（3）应位于水源下游和夏季主导风向下风向； （4）应考虑便于运输； （5）充分利用地形。 4.2污水厂平面布置原则

4.2.1处理单元构筑物的平面布置

处理构筑物事务水处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：

（1）贯通、连接各处理构筑物之间的管、渠便捷、直通，避免迂回曲折； （2）土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段；

（3）在处理构筑物之间，应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠的要求，一般的间距可取值5—10m，某些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、消化气贮罐等，其间距应按有关规定确定；

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（4）各处理构筑物在平面布置上，应考虑适当紧凑。

（5）考虑到安全问题，厂内的高压线尽量减少其长度，所以变配电间设置在厂区边缘与泵房相近。

（6）较深的构筑物由于地下部分较深，其周围附近不宜设其他构筑物，距离最好10米以上。 4.2.2管、渠的平面布置

（1）在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能够使处理构筑物独立运行的管、渠，当某一处理构筑物因故障停止工作时，其后接处理构筑物，仍能够保持正常的运行。

（2）应设超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。

（3）在厂区内还设有：给水管、空气管、消化气管、蒸汽管以及输配电线路。这些管线有的敷设在地下，但大部都在地上，对它们的安排，既要便于施工和维护管理，但也要紧凑，少占用地，也可以考虑采用架空的方式敷设。

（4）在污水处理厂区内，应有完善的排雨水管道系统，必要时应考虑设防

洪沟渠。

4.2.3辅助建筑物

在污水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。 4.3污水厂的高程布置 4.3.1污水厂高程的布置方法

（1）选择两条距离较低，水头损失最大的流程进行水力计算。 （2）以污水接纳的水体的最高水位为起点逆污水处理流程向上计算。 （3）在作高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程积极配合。污水处理厂的平面布置图和高程图见附图。

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第五章.工程造价及成本分析

5.1工程造价

本次工程设计进水泵站压力管道，污水截留干管由该市政工程设计室设计。其工程初步设计以及投资另行成册，不包括在本报告中，本报告所列投资水质净化厂厂内所有构筑物以及管道近期投资。 5.2成本分析

1电费计算

栅格除污机每天工作4h，用电量为

3?4?1.5=18.0（kw?h）

污水提升泵三台24h运行，用电量为

24?55×3=3960（kw?h） 排砂泵每天工作1.5h，用电量为

1.5?11.0=16.5（kw?h）

卡鲁塞尔专用曝气机24h运行，按2台满负荷运行设计计算用电量为

24×2?110=5280（kw?h） 刮泥机24h工作，用电量为

24?0.75=18（kw?h）

剩余污泥泵24h运行，用电量为

24?2?11.0=528（kw?h）

回流污泥泵24h，运行，R=75%时用电量为

24?(2.3?1000?2.5)?75%×3=3198kw?h） 210?0.8?0.9其它用电量与照明等共计为 190kw?h，合计每天用电量为13208.5kw?h，

假设当前电价为0.4元/（kw?h），则每日电费为13208.5?0.4=5283.4（元），每月的电费为5283.4?30=15.9（万元），每年的电费为15.9?12=190（万元） CY-5-S型分体式超声波液位计：4625.00?3=13875元 另外：螺旋压榨机：15000?3=45000元 手动启闭机6?7300=43800

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2. 药剂费用：

设每吨液氯为800元，则药剂费为 800?1000?10?3=800（元/d），每月的费用为 800?30=2.4（万元），每年的费用为 2.4?12=28.8（万元）。

3．年成本表

表5-1 基本建设费用

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 项目 折旧费 摊销费 大修理基金 维护费 管理费 电费 药剂费 总成本

金额（万圆） 480.2 130.2 100 80 60 190 28.8 1069.2 备注 5.3劳动定员

由于本厂自动化程度高，因此，劳动定员大大减少，全厂劳动定员为54人，其中管理人员6人，化验工4人，电工2人，值班室2人，其余40生产工人。污水处理厂必须连续运作，一经投产，除特殊情况外，不能停运，生产人员按“四班三运转配备”，每班生产工人12名。 5.4劳动定员和运行费用

污水处理厂隶属于公用事业主管部门，生产受环保部门监督。根据国家《城镇污水处理厂和附属设备设计标准》（CJJ131-89），结合该县具体情况，设立如下机构和人员。

生产机构：包括生产科、技术科、动力科、机修科与化验科。 管理科室：设办公室、财务科、经营科、人保科等。

技术人员配备以下专业：给排水（环境工程）、电气、机械、工业自动化等。 生产工人配备以下工种：运转工、机修工、电工、仪表工、泥（木）工、司

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机、杂工等。 5.5运行费用和成本

结合JJ市劳动工资标准和JJ物价指数，污水处理厂的员工平均工资为2000元/月，则总工资按年计算为：W=129.6（万元） 水成本分析

按日处理8万吨城市污水计算，则一年下来的每立方米水的运行费用为11988000/160000×365=0.21元。符合成本预算要求。

参考文献：

[1] 《环境工程设计手册》（修订版）主编：魏先勋 湖南科学技术出版社 2002.6 [2]《水污染控制工程》（第二版）主编：高廷耀 顾国维 高等教育出版社 1999.3 [3]《水污染控制工程实践教程》（第一版）主编：彭党聪 化学工业出版社 [4]《环境保护设备选用手册》（第一版）主编：闪红光 化学工业出版社 2001.8 [5]《城市污水厂处理设施设计计算》（第一版）主编：催玉川 化学工业出版社 2003.1

[6]《水污染控制工程》（第二版）主编：缪应祺 东南大学出版社 2002.7 [7]《国内外废水处理工程设计实例》（修订版）主编：丁亚兰 化学工业出版社2001. 4

[8]《城市污水生物处理新技术开发与应用》 主编：王凯军 化学工业出版社 2001.10

[9]《给水排水工程快速设计手册－２排水工程》 主编：于尔捷 中国建筑工业出版社 1996.2

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/xlt6.html