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污水处理厂课程设计课程设计 污水处理厂设计学 号：121729姓 名：专 业：资源循环科学与工程系 别：化学工程系指导教师：二一五年六月目录摘 要1第一章 设计任务21.1设计题目：21.2设计任务与内容：21.3.污水处理厂设计要求2第二章 设计原始资料3第三章 城市污水处理厂设计53.1 污水厂选址53.2 工艺选择53.2.1目前常用的城市污水处理技术5第四章处理构筑物工艺设计104.1设计流量的确定104.2 格栅设计计算104.2.1格栅的设计要求104.2.2 格栅尺寸计算114.3 沉砂池设计计算124.3.1 沉砂池的选型：124.3.2 设计资料124.3.3设计参数确定134.3.4池体设计计算134.4 初沉池设计144.4.1 设计说明144.4.2 平流式沉淀池设计计算15一、 沉淀池设计参数选取中需要注意的：154.5 污水的生物处理174.5.1 工艺流程及工艺原理174.5.2 已知条件184.5.3 设计参数184.5.4 平面尺寸计算204.5.5 曝气池进出水系统214.5.6 曝气池的出水设计224.5.7 其他管道设计234.5.8 剩余污泥量244.5.9 曝气系统设计计算244.5.10 供气量254.5.11 空气管路计算274.6二次沉淀池284.6.1 二沉池主要尺寸计算284.6.2进水系统计算294.6.3进水部分计算304.6.4排泥部分设计304.7 污泥浓缩池31第五章 污水处理厂的平面布置355.1总平面布置原则355.2 污水厂的高程布置365.2.1 各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算365.1.2 污水系统高程计算37设 计 体 会38参 考 文 献39污水处理厂课程设计 摘 要 在我国经济高速发展的今天，污水处理事业取得了较大的发展，已有一批城市兴建了污水处理厂，一大批工业企业建设了工业废水处理厂（站），更多的城市和工业企业在规划、筹划和设计污水处理厂。水污染防治、保护水环境，造福子孙后代的思想已深入人心。 近几十年来，污水处理技术无论在理论研究方面还是在应用发面，都取得了一定的进步，新工艺、新技术大量涌现，氧化沟系统和高效低耗的污水处理技术，如各种类型的稳定塘、土体处理系统、湿地系统都取得了长足的进步和应用。这些新工艺、新技术已成为水污染防治领域的热门研究课题。在国家科委、建设部、国家环境保护局的组织和领导下，广泛、深入地开展了这些课题的科学研究工作，取得了一批令人瞩目的研究成果。 不应回避，我国面临水资源短缺的严重事实，北方一些城市人民生活水平的提高和工农业生产的发展已受到水资源不足的制约。城市污水和工业废水回用，以城市污水作为第二水源的趋势，不久将成为必然。这就是我国污水事业面临的现实。作为给水排水工程专业的学生，就更应该深刻地了解这种形势，掌握并发展污水处理的新工艺、新技术，成为跨世纪的工程技术人才，将我国的污水处理事业提升到一个新的高度。 本次设计的题目是污水处理厂设计。目的是让学生了解排水工程的设计内容与方法，其中包括了城市排水管网的规划与设计和污水处理厂的建设以及工艺流程的选用，收获甚多，为日后的学习与工作积累了宝贵的经验。设计成果包括设计说明书与工艺平面图、高程图。在此，还要对老师的悉心指导表示感谢。 关键词：生活污水、污水处理、处理构筑物40第一章 设计任务1.1设计题目： 污水处理工艺设计1.2设计任务与内容： 1. 污水处理工艺选择及各工艺单元的设计，包括工艺流程的确定,各单体构筑物的工艺设计。 2.污泥处理方法选择及污泥处理构筑物的工艺设计计算。包括工艺流程的确定，单体构筑物的工艺设计；3污水泵站的工艺设计。可以是终点泵站，也可以是中途提升泵站。包括选泵、泵站工艺设计计算和泵站工艺图的绘制；4. 污水处理厂的平面布置。包括污水处理厂处理构筑物和辅助建筑物的平面布置图及工艺平面图绘制；5污水处理厂竖向布置及高程计算。1.3.污水处理厂设计要求（1）根据水体自净能力以及要求的处理水质并结合当地的具体条件，如水资源情况、水体污染情况等来确定污水处理程度与处理工艺流程。无特殊要求时，污水级处理后其水质应达到国家污水综合排放一级标准，即ss20mg/l，od520mg/l。（2）污水泵站工艺要求要确定水泵机组的台数、水泵型号、泵站的结构形式以及集水池的容积，并应进行泵站水泵机组管道水力计算和电器设备等布置的设计，泵站的建筑与结构设计可参照标准图大致来确定。（3）根据原始资料、当地具体情况以及污水性质与成分，选择适合的污泥处理工艺方法，进行各单位构筑物的设计计算。（4）污水处理厂平面布置要紧凑合理，节省占地面积，同时应保证运行管理方便。（5）在确定污水处理工艺流程时，同时选择适宜的各处理单体构筑物的类型。对所有构筑物都进行设计计算，包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸与所需的材料与规格等。（6）对需要绘制工艺施工图的构筑物还要进行更详细的施工图所必须的设计与计算，包括各部位构件的形式、构成与具体尺寸等。（7）对污水与污泥处理系统要作出较准确的水力计算与高程计算。2.图纸的具体要求（1）污水处理厂总平面布置图，2号1张。（2）污水处理厂高程布置图，2号1张。3.设计计算说明书的具体要求 毕业设计计算说明书要结构严谨、层次分明、语言流畅、书写工整、简图合理、计算正确，符合学科、专业的有关要求。第二章 设计原始资料1、城市位于河北地区。2、设计人口44万人3、当量人口排污标准：排水量150l/人d，bod5：30g/人d；ss：50g/人d；tn：8g/人d；tp：1g/人d。4、城市污水（1）冬季平均温度15，夏季平均温度25。5、气象资料（1）月平均最高温度27；（2）月平均最低温度1，（3）绝对最高温度42，（4）绝对最低温度-5，（5）结冰期30天（6）年平均降雨量680mm/年（7）夏季主导风向西北6、水文资料（1）最高洪水位22米（2）常年水位 10 米（3）95%保证率枯水位 10.5 米（4）最大流量10m3/s（5）常水位流量3m3/s（6）95%保证率枯水流量2 m3/s8、污水处理厂区有关资料（1）厂区地形平坦，标高4042m（2）地下水位标高埋深3m（3）入厂管道管底埋深4.0m，管径d=1200mm9、据该市环保部门要求，城市污水经处理后出水应达到城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）一级b标准，即：bod5：20mg/l；ss：20mg/l；tn：20mg/l；nh4+-n：8mg/l；tp：1mg/l；单位：mg/l进水水质400200333出水水质702020第三章 城市污水处理厂设计3.1 污水厂选址 拟建污水厂位于该市经济开发区。面积为1.01.5/吨水。未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发展发展和生态环境，危及国计民生。所以在设计污水处理厂时，选择厂址是一个重要环节。厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。 选择厂址应遵循如下原则： 1.为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，一般不小于300米。2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。4.要充分利用地形，把厂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的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力。5.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。3.2 工艺选择3.2.1目前常用的城市污水处理技术根据城市污水处理及污染防治技术政策，日处理能力在1020万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、sbr法和ab法等成熟工艺2。本市污水处理厂方案，既要考虑有效去除bod5又要适当去除n和p，故可选择三种典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺：（1）间歇式活性污泥法（sbr工艺）；（2）氧化沟工艺；（3）好氧缺氧（a/o）脱氮工艺2。各种工艺都有其独特的方面，一般根据具体情况而定。主要特点如下：1 sbr工艺性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥法。sbr的运行工况以间歇操作为特征。五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的3。优点如下： 工艺流程简单，运转灵活，基建费用低； 处理效果好，出水可靠； 具有较好的脱氮除磷效果； 污泥沉降性能良好； 对水质水量变化的适应性强。缺点如下： 反应器容积率低； 水头损失大； 不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力； 峰值需要量高； 设备利用率低； 管理人员技术素质要求较高。2 氧化沟工艺氧化沟又称循环混合式活性污泥法。一般采用延时曝气，同时具有去除bod5和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。氧化沟处理污水的原理如下：氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。在充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除bod；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，知道do值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，bod降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效去除bod，但脱氮除磷的能力有限5。氧化沟的主要优点如下： 氧化沟的液态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的。 处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。 污泥厂量少，污泥性质稳定。 能承受水量，水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力氧化沟的缺点如下： 单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低，需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。 虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质，水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，也即增加了基建费用。3 a/o工艺ao工艺法也叫厌氧好氧工艺法，a(anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；o(oxic)是好氧段，用于除水中的有机物4。 优点： 流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低； 反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好， 反硝化反应充分； 曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质； a段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免do的增加。o段的前段采用强曝气，后段减 ，少气量，使内循环液的do含量降低，以保证a段的缺氧状态4。缺点： 由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低； 若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。从外，内循环液来自曝气池，含有一定的do，使a段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90。 影响因素：水力停留时间 （硝化6h ，反硝化2h ）循环比mlss（3000mg/l）污泥龄（ 30d ）n/mlss负荷率（ 0.03 ）进水总氮浓度（ 30mg/l）。4 方案对比表1-3 生物处理方法的特点和适用条件工艺类型氧化沟sbr法a/o法技术比较污水在氧化沟内的停留时间长，污水的混合效果好；污泥的bod负荷低，对水质的变动有较强的适应性；处理流程短，控制灵活；系统处理构筑物少，紧凑，节省占地；低成本，高效能，能有效去除有机物；能迅速准确地检测污水处理厂进出水质的变化；经济比较可不单独设二沉池，使氧化沟二沉池合建，节省了二沉池合污泥回流系统投资省，运行费用低，比传统活性污泥法基建费用低30%能耗低，运营费用较低，规模越大优势越明显使用范围中小流量的生活污水和工业废水中小型处理厂居多大中型污水处理厂稳定性一般一般稳定 考虑该设计是中型污水处理厂，a/o工艺比较普遍，稳定，且出水水质要求不是很高，本设计选择a/o工艺。5 采用设计流程中格栅初沉池ao池 二沉池消毒接触池沉砂池细格栅提升泵房污水排放浓缩池外运第四章处理构筑物工艺设计 4.1设计流量的确定1. 平均日流量 2. 最大日流量 =1.0006 （）4.2 格栅设计计算 中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。4.2.1格栅的设计要求1) 水泵处理系统前格栅栅条间隙，选择机械清除 （1625mm），最大间隙 21mm，断面形状：矩形。2) 过栅流速一般采用0.61.0m/s.3) 格栅倾角一般用450750。机械格栅倾角一般为600700.4) 格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s.5) 栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用： 格栅间隙1625mm适用于0.100.05m3 栅渣/103m3污水；格栅间隙3050mm适用于0.030.01m3 栅渣/103m3污水.6) 通过格栅的水头损失一般采用0.080.14.2.2 格栅尺寸计算 设计流量1.0006（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；栅前流速：v1=0.77m/s， 过栅流速：v=0.9m/s；栅条宽度：s=0.01m， 格栅间隙：b=0.021m；栅前部分长度：0.5m， 格栅倾角：=60；单位栅渣量：=0.07m3栅渣/103m3污水。栅前水深h=0.4m (设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。)1) 栅条间隙数： 61.5(取整n=62)2) 栅槽有效宽度：m3) 进水渠道渐宽部分长度：m（其中1为进水渠展开角，取1=；=0.65m,m/s）4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度0.87m过栅水头损失（h1）设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失：0.096mk：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时=2.42。栅后槽总高度（h）本设计取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度h1=h+h2=0.4+0.3=0.7m栅后：h=h+h1+h2=0.4+0.096+0.3=0.7965) 栅槽总长度m6) 每日栅渣量在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为：= 4.38 所以宜采用机械清渣。4.3 沉砂池设计计算4.3.1 沉砂池的选型： 沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；区旗沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。本设计采用平流式沉砂池。4.3.2 设计资料1）沉砂池表面负荷200m3/(m2h),水力停留时间40s；2）进水渠道直段长度为渠道宽度的7倍，并不小于4.5 米，以创造平稳的进水条件；3）进水渠道流速，在最大流量的40%-80%的情况下为0.6-0.9m/s，在最小流量时大于0.15m/s；但最大流量时不大于1.2m/s；4）出水渠道与进水渠道的夹角大于270 度，以最大限度的延长水流在沉砂池中的停留时间，达到有效除砂的目的。两种渠道均设在沉砂池的上部以防止扰动砂子。5）出水渠道宽度为进水渠道的两倍。出水渠道的直线段要相当于出水渠道的宽度。6）沉砂池前应设格栅。沉砂池下游设堰板，以便保持沉砂池内需要的水位。计算草图如下页图4所示：4.3.3设计参数确定设计流量：=1.0006（设计2组池子，每组分为2格，每组设计流量为q=0.5m3/l） 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=30s4.3.4池体设计计算（1）沉砂池长度：m（2）水流断面面积：0.5/0.25=2（3）沉砂池总宽度：设计n=4格，每格宽取b=0.6m，每组池总宽：（4）有效水深：（介于0.251.2m之间）（5）贮泥区所需容积：设计t=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）每个沉沙斗容积：0.47其中城市污水沉砂量：x=3m3/105m3.（6）沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60，斗高=0.35m，则沉砂斗上口宽：7) 沉砂池高度： 采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，超高h1=0.3m 沉沙室高度： 0.515m 池总高度h ：m（8）校核最小流量时的流速：= 符合要求.4.4 初沉池设计4.4.1 设计说明 沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按工艺布置的不同，分为初沉池和二沉池。初沉池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二沉池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。对于一般城镇污水，初沉池的去处对象是悬浮固体，可去除ss约40%50%,同时可去除20%30%的bod5。 沉淀池按水流方向可分为平流式的、竖流式的和辐流式的三种。竖流式池子深度大，施工困难，对冲击负荷和温度变化的适应能力较差，而且造价较高。而平流式对冲击负荷和温度变化的适应能力较好，施工简单，造价低。辐流式采用机械排泥，运行较好，管理也简单，排泥设备已有定型产品。所以在本次设计中初沉池采用平流式，二沉池采用辐流式。4.4.2 平流式沉淀池设计计算1、 沉淀池设计参数选取中需要注意的：（1）沉淀池不得少于2座；（2）沉淀池的超高不应小于0.3m；（3）排泥管的直径应按计算确定，但一般不宜小于200mm，污泥斗壁与水平面的倾角不应小于45，对二沉池，则不能小于55；（4）沉淀区的有效水深宜采用2.04.0m；（5）平流式沉淀池设计中，控制沉淀池设计的主要因素是对污水经处理后应达水质的要求；（6）池子长宽比不小于4，以4-5为宜。2、 设计计算：1）沉淀区的表面积 设表面水力负荷，设计流量，则 2）沉淀区有效水深 (停留时间) 沉淀区有效容积 3）沉淀池的长度 设最大设计流量时的水平流速，。 4）沉淀区的总宽度 5）沉淀池的数量n 设每座或每格沉淀池的宽度，则符合6）污泥区的容积 污泥量为，污水量总变化系数,污泥含水率,污泥容量,两次清除污泥相隔时间,设计人口数人，则： 7）每个池子所需容积： 8）贮泥斗的容积设贮泥斗的上口面积为（其边长取4.5m）, 贮泥斗的下口面积为 (其边长取0.5m), 贮泥斗坡角,则贮泥斗高度 9）贮泥斗以上梯形部分污泥容积设池底坡度,池子超高，则梯形上底边长： 梯形下底边长： 梯形部分的高度：则： 贮泥斗和梯形部分污泥容积：，符合10）沉淀池的总高度设缓冲层高度，污泥区高度：，则 4.5 污水的生物处理 污水生物处理的设计条件为：进入曝气池的平均流量最大设计流量。污水中的bod浓度为200mg/l，假定一级处理对bod5的去除率为25%，则进入曝气池中污水的bod5浓度： 式中 进入曝气池中污水bod5浓度（mg/l）； sy 原污水中bod5浓度（mg/l）。处理水中非溶解性（悬浮固体浓度：，微生物自身含氧率：，活性微生物在处理水中所占比例：。） 所以，处理水中溶解性的值：污水中的ss浓度为333mg/l，假定一级处理对ss的去除率为50%，则进入曝气池中污水的ss浓度 式中 la 进入曝气池中污水ss浓度（mg/l）； ly 原污水中ss浓度（mg/l）。污水中的tn浓度为53mg/l，tp浓度为7mg/l，水温t=20。 4.5.1 工艺流程及工艺原理 长期以来，城市污水的处理均以去除bod和ss为目标，并不考虑对无机营养物质氮和磷的去除。随着水体富营养化和再生水回供的要求，有效地降低污水中氮、磷的含量，成为污水处理厂工艺选择时的一个重要因素。某些化学法和物理法可以有效地从污水中脱氮除磷 ，如化学药剂除磷、吹脱法去氮、离子交换法去除氨氮和磷酸盐。化学法或物理化学法运行费用较高，只能作城市污水处理的一个补充手段。因此，生物脱氮除磷工艺显得尤为重要。 传统活性污泥法主要去除污水中的呈溶解性有机物，污水中氮、磷的去除仅限于微生物细胞合成而从污泥中捏取的数量，去除率低。为了有效地降低污水中氮、磷含量，利用生物脱氮除磷技术原理，发展了多种具有生物脱氮和除磷功能的污水处理工艺，主要包括a1/o、a2/o、a2/o、氧化沟法、sbr法。上述工艺在降解有机物的同时，具有较强的脱氮除磷效果，且去除率高，与化学法和物理法相比，节省投资和运行费用，成为脱氮除磷工艺的主导潮流。1、 厌氧好氧除磷工艺（a2/o），两段可分建，也可合建，合建是两段应以隔板隔开。厌氧池中必须严格控制厌氧条件，使其既无分子态氧，也无等化合态氧，厌氧段水力停留时间为1至2小时。好氧段结构形式与普通活性污泥发相同，且既要保证溶解氧不低于，水力停留时间24h。4.5.2 已知条件1. 按照污水处理程度一级出水水质bod5浓度=150mg/l；tss浓度=166.5mg/l；设计二级出水水质bod5浓度=20mg/l；tss浓度=20mg/l。由此，确定污水处理程度为： 4.5.3 设计参数1、 bod5污泥负荷率污泥龄污泥产率系数，； bod5污泥负荷率 kgbod5/（）； 内源呼吸系数（d-1）。根据劳一麦式方程： =0.38 0.1，满足要求2、 回流污泥浓度（mg/l） 污泥指数svi=120；r=1.2，3、 计算曝气池内活性污泥浓度4、 污泥回流比（试算法）： 由： 得：设，得5、 计算及停留时间t： 水力停留时间，。6、 tn去除率： 式中： e tn去除率（%）； s1 进水tn浓度（mg/l）； s2 出水tn浓度（mg/l）。设计中取s2=20mg/l， 7、内回流倍数： ，设计中取为110%。4.5.4 平面尺寸计算1、总有效容积： ， 2、平面尺寸：1 曝气池的有效水深 2 曝气池总面积： 3 曝气池分两组， 每组曝气池面积：每组曝气池共设5廊道，每廊道宽取8.0m，则每廊道长： 校核：曝气池总长，则符合要求b/h=8/4=2(满足b/h=12)4 ，则段停留时间： o段停留时间： 取超高为1.0m，则反应池总高h=4.1+1.0=5.1m4.5.5 曝气池进出水系统1、进水管单组反应池进水管设计流量：设管道流速；管道过水断面积管径 ：取进水管管径dn1000mm。2、回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量m3/s设管道流速=0.8m/s管道过水断面积管径取回流污泥管管径dn=600mm的回流管道分别进入首端两侧的厌氧段。3、进水井在进水渠道内，水流分别流向两侧，从厌氧段进入，进水渠道宽度为1.2m，渠道内水深为1.0m，则渠道内的最大水流速度： （进水渠道宽度；进水渠道有效水深=1.0m。） 反应池采用潜孔进水，孔口面积：（每座反应池所需孔口面积f（m2），孔口流速（m/s），一般采用0.21.5m/s。设计中取=0.4m/s） m2设每个孔口尺寸为0.50.5m，则孔口数 （取3个） 每座曝气池所需孔口数（个）， 每个孔口的面积（m2）。4.5.6 曝气池的出水设计1、出水堰及出水井 厌氧好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头： 每座反应池出水量（m3/s），指污水最大流量（0.996m3/s）与回流污泥量、回流量之和（2.31160% m3/s）； 流量系数，一般采用0.40.5；=0.4 堰宽（m）；与反应池宽度相等。设计中取，=7.0mm，设计中取为0.26m。出水孔过流量=（2.78+2.31160%）/4=1.619 m3/s空口出水流速=0.4m/s；孔口过水断面积m2孔口尺寸取为1.01.0；则孔口数： 每座曝气池所需出水孔口数（个）; 每个出水孔口的面积（m2）。 取5个2、出水管反应池出水管设计流量q=2.78m3/s管内流速为=0.8m/s；管道过水断面积a= q/=2.78/0.8=3.475m2；管径m取出水管管径用一根dn2000mm。4.5.7 其他管道设计1、污泥回流设备污泥回流比r =50%污泥回流量 m3/d设回流污泥泵房1座，内设5台潜污泵（4用1备）；单泵流量 m3/d=328.2 m3/h;2、混合液回流设备 混合液回流泵混合液回流比混合液回流量m3/d设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵（2用1备）；单泵流量 m3/d 混合液回流管。回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房，经潜污泵提升后送至缺氧段首端。混合液回流管设计流量 m3/s泵房进水管设计流速采用m/s管道过水断面积m2管径m取泵房压力出水管管径dn1000mm.4.5.8 剩余污泥量1、降解bod生成污泥量 式中： 污泥产率系数，一般采用0.50.7，取=0.6； 平均日污水流量（m3/d）；反应池去除bod5浓度（kg/m3），=20020=180 mg/l=0.180kg/m3 kg/d2、 内源呼吸分解污泥 式中： 污泥自身氧化系数（d-1），一般采用0.050.1，取=0.053、 不可生物降解和惰性悬浮物两（nvss）。该部分占总tss的约50% 4、 剩余污泥量：5、 每日生成活性污泥量6、湿污泥量（剩余污泥含水率p=99.2%）m3/d4.5.9 曝气系统设计计算 为了保持曝气池内的污泥具有较高的活性，需要向曝气池内曝气充氧。目前常用的包起设备分为鼓风曝气和机械曝气两大类，在a2/o工艺中，应用鼓风曝气。1、最大需氧量 混合液需氧量（kgo2/d）；活性污泥微生物每代谢1kgbod所需的氧气kg数，=0.5；污水的平均流量q（m3/d）被降解的bod浓度；每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧气kg数，=0.15；挥发性总悬浮固体浓度（g/l）：求得单个反应池内的需氧量：4.5.10 供气量采用wm180型网状膜微孔曝气器，每个扩散器的服务面积为0.49m2，敷设于池底0.2处，淹没深度为4.2m，计算温度定为30。在运行正常的曝气池中，当混合液在1530范围内时，混合液溶解氧浓度c能够保持在1.52.0mg/l左右，最不利的情况将出现在温度为3035的盛夏，故计算水温采用30。查表20和30时，水中饱和溶解氧值为： cs(20)=9.2 mg/l ；cs(30)= 7.63mg/l 1、空气扩散器出口处的绝对压力 pb=1.013105+9800h式中 pb 出口处绝对压力(pa)； h 扩散器上淹没深度（m）。设计中取h=4.0m,得到pb=1.41105；空气离开曝气池池面时，氧的百分比 式中 氧的百分比（%）； 空气扩散器的氧转移效率。设计中取=10%， 2、曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑） 式中： 30时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/l）； 30时，在大气压力条件下，氧的饱和度（mg/l）。 mg/l mg/l 换算为在30条件下，脱氧清水的充氧量 式中： 混合液需氧量（kg/h）；30时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/l）；、修正系数；压力修正系数；曝气池出口处溶解氧浓度(mg/l)。设计中取=0.82，=0.95，=1.0，=2.0，kg/h 平均时需氧量：r0=769.27kg/h 最大时需氧量：rmax=825.95kg/h。3、曝气池供气量 曝气池平均时供气量为： m3/h 曝气池最大时供气量： m3/h4.5.11 空气管路计算空气管道的布置如下：在每个反应池内一面墙上设5根干管。在每根干管上设8对曝气竖管，共16条配气竖管。曝气池共设80条配气竖管，每根竖管的供气量为： m3/h 曝气池的平面面积为3703.71m2，每个空气扩散器的服务面积按0.49 m2计，则所需空气扩散器的总数为： 个 每根竖管上安装的空气扩散器的个数为： 7559/80=94个 4.6二次沉淀池 二沉池一般可分为平流式、辐流式、竖流式和斜板（管）等几类。平流式沉淀池可用于大、中、小型污水处理厂，但一般多用于初沉池，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、中型污水处理厂。 设计中选用中心进水辐流沉淀池，沉淀池设两组，n=2组，设计流量。从曝气池流出的混合液进入集配水井，经过配水井分配流量后流进辐流沉淀池。4.6.1 二沉池主要尺寸计算 1、沉淀池表面积： 式中： 沉淀池表面积（m2）； 设计流量（m3/s） 表面负荷m3/（m2h），一般采用0.51.5m3/m2h。设计中取=1.1 m3/(m2h)单池面积： 2、沉淀池直径 设计中直径取为d=46m，半径为23m。3、 沉淀池有效水深： 沉淀时间t（h），一般采用13h。设计中取 t=3h 4、 沉淀部分有效容积： m35、 沉淀池总高度： 沉淀池超高（m），一般采用0.30.5m；（取0.3m） 沉淀池缓冲层高度（m），一般采用0.5m；沉淀池底部圆锥体高度（m）：m（ 根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥即连续排 泥，池底坡度为i=0.05，沉淀池半径。）刮泥板高度=0.5（m）周边有效水深： ，规范辐流式沉淀池总高度h（m）：m4.6.2进水系统计算1. 进水管的计算：进水管设计流量（m3/s）；单池设计流量：m3/s；污泥回流比（%）；设计中取=0.5032m3/s；=50% 进水管管径取d1 =800mm；2. 进水竖井进水井径采用，出水口尺寸，共6个沿井壁均匀分布出水口流速： 3. 稳流筒计算筒中流速稳流筒流过面积：稳流筒直径4.6.3进水部分计算1. 出水槽计算：环形集水槽内流量：采用双边90o三角堰出水槽集水，出水槽沿池壁环形布置，单侧集水集水槽宽：（取b=0.6m）k为安全系数，采用1.51.2槽内终点水深：m槽内起点水深： 槽深均取0.8m2. 出水堰计算：采用90o三角堰出水1 堰上水头2 每个三角堰流量 3 三角堰个数（设计取613个） 4 三角堰中心距（单侧出水） 4.6.4排泥部分设计 沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边转动刮吸泥机的线速度为23m/min, 刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排出池外。 排泥管管径800mm，回流污泥量=0.50.578=0.289m/s,流速为0.575 m/s。1. 单池污泥量回流污泥量：剩余污泥量：y=0.5（污泥产率系数）；（污泥自身产氧率）污泥区容积：2. 集泥槽沿整个池径为两边集泥，故其设计泥量为集泥槽宽：（取）起点泥深：（取）终点泥深：集泥槽深均取0.8m（超高0.2m）4.7 污泥浓缩池 污泥浓缩的对象是颗粒间的空隙水，浓缩的目的是在于缩小污泥的体积，便于后续污泥处理，常用重力污泥浓缩池分为竖流浓缩池和辐流浓缩池两种。二沉池排出的剩余污泥含水率高，污泥数量较大，需要进行浓缩处理；初沉污泥含水量较低，可以不采用浓缩处理。设计中一般采用浓缩池处理剩余活性污泥。浓缩前污泥含水率99%，浓缩后污泥含水率97%。本设计采用竖流浓缩池，进入浓缩池的剩余污泥量，采用2个浓缩池，则单池流量：1、中心进泥管面积： 式中： 浓缩池中心进泥管面积（m2）； 中心进泥管设计流量（m3/s）； 中心进泥管流速（m/s），一般不大于0.03m/s。 中心进泥管直径（m）。设计中取 =0.03 m/s 。 m2 m设计中取=0.35m，每池的进泥管采用dn150mm。管内流速 m/s 2、中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度： 式中： 污泥从中心喇叭口与反射板之间缝隙流出速度（m/s）,一般为0.020.03m/s； 喇叭口直径（m），一般采用 =1.35d0。 设计中取=0.02m/s，=1.35d0=1.350.345=0.47m 3、浓缩池分离出的污水量： 式中: 浓缩后分离出的污水量（m3/s）； 浓缩前污泥含水率，一般采用99%； 浓缩后污泥含水率，一般采用97%。 设计中取p=99%，p0=97% m3/s 4、浓缩池水流部分面积： 式中: 污水在浓缩池内上升流速（m/s），一般采用0.000050.0001m/s； 设计中取 v=0.000067m/s 5、浓缩池直径： 计算得到d=5.98m，设计中取为6m。6、浓缩池有效水深：式中: 浓缩时间（h），一般采用10-16h 单池日产污泥量m2/s。设计中取 =10h，计算得到=0.0028/28103600=3.6m7、浓缩后剩余污泥量；计算得到=80.35m3/d =0.00093 m3/s8、浓缩池污泥斗容积：污泥斗设在浓缩池的底部，采用重力排泥 式中： 污泥斗高度（m）； 污泥斗倾角()，圆形池体污泥斗倾角55； r污泥斗底部半径（m），一般采用0.5m0.5m； r浓缩池半径（m）。设计中取=55，r=0.25m，r=3m =3.93m污泥斗容积为：=40.36m3。9、污泥在污泥斗中停留的时间： = 12.06h。10、浓缩池总高度：式中： h1浓缩池超高（m）；h4缓冲层高度(m)； h5污泥斗高度(m)。设计中取h1=0.3m，h4=0.3m，计算得到h=8.23m。 第五章 污水处理厂的平面布置5.1总平面布置原则 污水处理厂新建工程，主要处理构筑物有：机械除渣格栅井、污水提升泵房、平流沉砂池、辐流初次沉淀池、鼓风曝气池与二次沉淀池、污泥回流泵房、浓缩池、计量设施等及若干辅助建筑物。总图平面布置时应遵从以下几条原则。 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件