《某城市污水处理工艺、处理构筑物和厂区场地布置探究》22000字【论文】

某城市污水处理工艺、处理构筑物和厂区场地布置研究摘要本次设计是针对山西省某地区的城市污水展开的处理工艺、处理构筑物和厂区场地布置等污水处理厂相关的设计。主要包括工艺流程的比选、生化处理参数的选择和计算、污水处理构筑物的选型和数据计算、厂房平面布置、构筑物高程布置的计算标高和污泥处理系统的计算说明以及投资估算。该设计污水处理厂的日处理水量为10000m³，设计进水的水质参数为：CODCr：450mg/L；BOD5：220mg/L；SS：250mg/L；NH3-N：28mg/L；TP:7mg/L。处理后的水质必须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002)一级A标准的要求，即CODCr≤50mg/L；BOD5≤10mg/L；SS≤10mg/L；NH3-N≤5mg/L；TP≤0.5mg/L。本次设计选取A2O工艺流程为：进水→粗格栅→进水泵房→细格栅→平流式沉砂池→生化池→辐流式二沉池→絮凝沉淀池→消毒池→出水。污泥处理工艺为：污泥浓缩→污泥脱水→污泥外运→与垃圾混合填埋→农业利用。通过对个体处理单元的参数选择进行对应构筑物的设计计算，并在此基础上对配套的机械设备等附属设备进行了选择。整体污水处理厂的建设投资估算为4000万元。关键词：污水处理，A2O，脱氮除磷，平面与高程布置，污泥处理目录TOC\o"1-3"\h\u摘要 I1设计说明 11.1设计原始资料 11.1.1设计题目 11.1.2设计规模 11.1.3废水水质 11.1.4气象资料 11.1.5厂址及场地情况 12工艺流程的比较 22.1SBR法 22.1.1工艺流程 22.1.2工作原理 22.2厌氧池+氧化沟 32.2.1工艺流程： 32.2.2工作原理 32.3A2O工艺 42.3.1工艺流程： 42.3.2工作原理 43水处理构筑物设计计算 63.1格栅 63.1.1格栅计算 63.1.2格栅计算 63.1.3集水池计算 103.2沉砂池 103.2.1沉砂池概述 103.2.2沉砂池选用 103.2.3沉砂池计算 113.3生物反应池 133.3.1生物反应池容积 133.3.2校核符合 143.3.3生物反应池尺寸 153.3.4剩余污泥量 193.3.5曝气系统设计计算 193.4二沉池 223.4.1二沉池概述 223.4.2二沉池选用 223.4.3二沉池计算 233.5絮凝池 263.5.1絮凝概述 263.5.2絮凝池选用 263.5.3絮凝池计算 273.5.4药剂投加系统 303.5.5污泥产量计算 323.6沉淀池 333.7消毒池 353.7.1消毒方案选定 353.7.2消毒系统计算 353.7.3接触池计算 373.8配水设施 373.8.1设计概述 373.8.2设计计算 373.9计量设施 383.9.1设计概述 383.9.2设计计算 394污泥处理构筑物设计计算 414.1污泥处理方案 414.1.1污泥处理的目的 414.1.2污泥处理方案选定 414.2污泥浓缩 424.2.1污泥浓缩工艺选定 424.2.2污泥浓缩池计算 424.3污泥脱水 454.3.1脱水方案选择 454.3.2板框压滤机设计计算 465管网系统 485.1污水管网 485.2污泥管网 496污水处理厂平面布置及高程布置 516.1平面布置 516.1.1平面布置概述 516.1.2平面布置 516.2高程布置 526.2.1高程布置概述 526.2.2污泥高程计算 526.2.3污泥高程计算 597经济预算 627.1土建费用 627.1.1钢筋混凝土量 627.1.2土壤挖方和填方量 627.1.3附属构筑物面积 627.1.4土建费用合计 627.2设备费用 637.2.1构筑物附属机械设备 637.2.2实验室设备 647.2.3总投资 657.3单位污水处理成本 657.3.1动力费 657.3.2工资 657.3.3福利 657.3.4其他福利 667.3.5单位污水处理成本 661设计说明1.1设计原始资料1.1.1设计题目山西某地区10000m3/d城市污水处理工艺设计1.1.2设计规模污水设计流量10000m3/d，变化系数取1.53。1.1.3废水水质污水厂服务面积10平方公里，根据调查，服务区的污水主要以居民生活污水为主，废水具有良好生化处理性能的废水才能进入本污水处理收集管网。经过对服务区居民生活污水的实际考察，结合污水水质和水量的监测，并对规划期内人口增长、工业企业的发展与改造而影响污水水质及水量进行了分析和预测，明确该污水处理厂进出水水质如表1所示。表1污水处理厂设计进出水水质指标（mg/L）项目CODBOD5SSNH3-NTP进水450220250287出水50101050.5去除率（%）88.8995.4596.0082.1492.86处理后的水质必须满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。1.1.4气象资料山西某地区属于典型的暖温带半湿润大陆性季风气候，全年冬无严寒期，夏无酷暑期，且雨热同季。年平均温度9.7度，年平均降水549.2毫米，年平均湿度约61%，年日照时数月2500小时，年平均无霜期在170天左右，年平均风速为1.1-2.3米/秒。1.1.5厂址及场地情况本污水处理厂所在城市以平原为主，污水厂拟用场地较为平整，占地250亩，污水经处理后排入河道，出水管底标高-1.5m，进水管底标高为-3.5m。2工艺流程的比较城市污水处理系统的设计方案，不仅要求对水中的BOD5有较高的去除率，同时还要求对氮、磷有比较好的去除作用，处理后的水质必须达到国家要求的污水处理标准。以下罗列了三种污水处理工艺进行对比选择。2.1SBR法2.1.1工艺流程图2-1SBR工艺流程图2.1.2工作原理SBR又称序批式，属于“注水-反应-排水”类型的反应器，在流态上属于完全混合式，但污水中的有机污染物却是随着时间的变化而被逐渐降解的。当废水进入反应器后，必须经过一段时间的缺氧和搅动，好氧菌会利用废水中的有机物和溶解氧进行好氧降解，在一定的时间内，水体中的溶解氧会急剧降低，甚至为零。结果表明：在厌氧条件下，聚磷菌能排出磷；然后进行曝气，由硝化菌进行硝化，聚磷菌对磷进行吸附，在一定的反应时间后，停止曝气。等淤泥沉淀完毕，将上面的水排出，然后再将淤泥放入新的污水中，如此反复。优点：单池运行，节省占地面积；可以同时进行脱氮除磷；静置沉淀可以获得低SS出水；污水一经进入立即与全池混合，耐受水力冲击符合；操作灵活性好；无回流，或回流量小。缺点：同时进行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；池体容积较大；出水不连续，适合间歇出水的处理厂；维护要求高，运行对自动控制依赖性强。2.2厌氧池+氧化沟2.2.1工艺流程：图2-2厌氧池+氧化沟工艺流程图2.2.2工作原理在氧化沟处理中，通常采用环形或椭圆的通道，其形状细长，深度较浅，在沟槽内设有机械充气和推进器，在一定的范围内，利用吹风进行充气，并借助水下推进器的辅助。在适当的池布局和通气搅拌设备的作用下，通道中的混合液体的单向流动将更为顺畅。在这种通道流速下，一个循环需要5-15分钟，通道内的水可以用通道内的液体稀释，大概是20-30倍。但是，当废水排出曝气带后，其溶解氧含量会下降，从而导致脱氮。优点：具有良好的抗冲击负荷能力；有明显的溶解氧浓度梯度，适用于硝化-反硝化生物处理工艺；氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质；氧化沟整体功耗密度较低，可以节约能源。缺点：易发生污泥膨胀；易形成尘沙、流速不均匀以及污泥沉淀问题；维护不方便。2.3A2O工艺2.3.1工艺流程：图2-3A2O工艺流程图2.3.2工作原理在A2O工艺中，污水和从二沉池回流的活性污泥同时进入厌氧反应区，聚磷菌释放磷的作用发生在厌氧条件下，同时转化易降解COD、VFA为PHB，部分含氮有机物进行氨化。污水流经厌氧反应器以后进入缺氧反应器，缺氧反应器的首要功能是进行脱氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器转输过来，通常内回流量为2～4倍原污水流量，部分有机物在反硝化细菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。

混合液进入好氧区之前需要流经缺氧反应区，在反硝化作用进行的比较完全的情况下，混合液中的COD浓度已基本接近排放标准，在好氧反应区除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和聚磷菌的吸磷反应，混合液中硝态氮循环至缺氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。优点：污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷；能同时具有去除有机物、脱氮除磷的功能；在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺；在厌氧—缺氧—好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。缺点回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；脱氮受污泥回流比影响；聚磷菌和反硝化细菌都需要易降解有机物；反应池容积大，占地面积大；用于中小型污水厂费用偏高。3水处理构筑物设计计算3.1格栅3.1.1格栅计算格栅由一组或多组平行排列的金属栅栏、塑料钩子、金属筛框和其他设备组成，该装置倾斜安装在下水道、泵站或污水处理构筑物的前端，用以拦截污水中的粗大漂浮物和悬浮物，例如：纤维、破皮、头发、果皮、蔬菜、木材、布条和塑料产品，以防止对盘式水泵机组、曝气机、管线阀门、处理构筑物、供水设施和进水口等进行控制，减少浮渣在后续处理中的含量，保证污水处理设施的正常运行。栅栏的宽度决定了栅栏的宽度，这与处理的规模、废水的性质、处理设备的选择有关，一般都不会影响到水泵和污水处理厂的处理设备，保证整个系统的工作。3.1.2格栅计算格栅计算如图所示图3-1格栅计算图栅条间隙数： n=Qmaxsin式中：Qmaxν—过栅流速，m/s，最大设计流量时为0.8-1.0，平均设计流量时为0.3；本设计取1.0m/s；α—格栅的倾斜角度；一般取45-75；本设计取60°；h—栅前水深，m；本设计取0.5m；e—栅条间隙，m；粗格栅取50mm，细格栅取10mm；粗格栅：n=Qmaxsinα细格栅：n=Qmax栅槽宽度：栅槽一般比格栅宽0.2-0.3m，取0.2m，设计平面格栅，取其栅条宽度为S=10mm，B=S（n-1）+en+0.2粗格栅：B=0.01×（7-1）+0.05×7+0.2=0.61m细格栅：B=0.01×（33-1）+0.01×33+0.2=0.85m过栅水头损失：ℎ1=k∙ ℎ0ξ式中：ℎ1ℎ0ξ—阻力系数，其值与栅条的几何断面形状有关，ξ=β（g—重力加速度，9.81m/㎡；k—系数，一般采用k=3；粗格栅：ξℎℎ细格栅：ξℎ栅槽总高度：H式中：H—栅槽总高度，m；ℎ2粗格栅：H细格栅：H栅槽总长度：L=l1+式中：l1l2H1l式中：B1∝1B—格栅的栅槽宽，m；l粗格栅：B1vllHL=0.288+0.144+0.5+1.0+细格栅：B1vllHL=0.172+0.343+0.5+1.0+0.8每日栅渣量：式中：W1—单位体积污水栅渣量，m3/（103m3污水），本设计粗格栅取0.04m3/（103m3污水），细格栅取0.08m3/（103m3Kz—污水流量总变化系数，本设计取K粗格栅：W细格栅：W2=0.177×0.08×864001.53×1000=0.799m3W1，W表3-1清渣机参数表粗格栅选用HZG--1000型清渣机，细格栅选用HZG--1500型。清渣机清出的栅渣运送至污泥棚，与浓缩脱水后形成的泥饼一起外运。3.1.3集水池计算将粗格栅与泵水房合建，设计集水池的水力停留时间为2min，则集水池的容积为：V=15300×2=21.25m³设计集水池池长为8m，宽为1.5m，高为2.0m，容积校核：V=8×1.5×2.0=24m³24m³>21.25m³，因此设计满足要求。3.2沉砂池3.2.1沉砂池概述污水通过格栅拦截大尺寸杂质时，会带有更多泥沙，金属或者塑料颗粒之类杂质。

这些小杂质如不经特殊处理而直接进入污水处理流程，则会被某些设备特别是精密仪器卡住缝隙，大大增加设备或水管磨损率，进而加速设备更换频率和污水处理成本。

所以污水处理厂多设有沉砂池，以清除随着污水进入的小颗粒杂质。

随着污水处理流程的不断成熟和流程的逐步齐全，越来越多类型的沉砂池被投入运行并被人们所接受，而选择合适的沉淀池是污水处理设计中的重要环节。3.2.2沉砂池选用以下列出四种沉砂池的具体特点和存在的缺点现在应用最广的为平流型沉砂池，其形状为矩形，当污水由一侧流入时，则由对侧流出。其具有建设简单、建造成本低、易操作、易操作的优势，但是易导致污泥聚集、产生阻塞、且占地面积较大。竖流式沉砂池为圆形，采取中心进四周出的办法，小颗粒物质向中心集聚排除，上清液从池子边流出。其管理方便，与平流式沉砂池相比较节约土地占用，但是池体高度普遍偏大，建设成本极高，污水处理时效率不高。曝气沉砂池可由内部装置给污水以移动的力量，使污水中所夹的小颗粒物质受重力作用而加速移动，并与其它物质发生接触和碰撞，使一部分吸附于其本身的物质被一起清除。本实用新型具有与以上两类池体清除物体不同，也能有效地治理臭味，治理效果良好等特点。但是由于增加了很多附加设备，造成建设成本增加，污水处理成本增加，而且设备过多也给维护管理带来难度。旋流沉砂池是近年来使用较多的一种沉砂池，它利用内部转动轴驱动流入池体内的废水旋转，使得废水中所夹的小颗粒物质受重力作用而产生离心运动来实现砂水分离。其操作过程自动化程度高，内部构造简洁，具有定型池体结构可直接按特定流量套用，便于施工。但附属设备多、后续大修难度大、运行成本高等问题突出。通过几种沉砂池性能与原理的对比，再结合本设计流量较小的现状，选择平流式沉砂池。3.2.3沉砂池计算沉砂池长度：L=vt式中：v—最大设计流量时的流速，m/s，取v=0.3m/s；t—最大设计流量时的流行时间，s，取t=45s；则：L=0.3×45=13.5m设沉砂池减缩部分与渐宽部分长度均为0.8m水流断面积：则：A=0.177/0.3=0.59m³池总宽度：B=A/式中：h2—设计水深，m；一般为0.25-1.0m，取h则：B=0.59/0.5=1.18m取n=2格，每格宽b=0.6m沉砂斗容积：V=式中：X—城镇污水沉砂量，m3/106m3污水，取X=30m3/106m3污水；T—清除沉砂的时间间隔，d，取T=2d；Kz则：V=Q每个沉砂斗容积V0：每一分格设计两个沉砂斗，共有4个沉砂斗，则V沉砂斗尺寸：设计沉砂斗上口为矩形，宽与沉砂池宽度相等，长度为0.9m，下口为正方形，边长为0.4m，设计沉砂斗斗高为h3=0.5m，沉砂斗斗壁与水平面的倾角设计为63°。校核污泥斗容积：V=沉砂室高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向砂斗，沉砂池总高度：H=式中：h1—超高，m；取h即H=0.3+0.5+0.5=1.3m验算最小流速：在最小流量时，只用一格工作（n1v即v由于v沉砂池采用行车式提板刮砂机，共两台。刮砂机各项参数如表3-3所示。表3-3刮砂机主要技术参数沉砂池清除沉砂的时间间隔为2d，根据该工程的排砂量，选用LSSF-260型螺旋式砂水分离器，相关设计参数如表3-4所示。表3-4螺旋式砂水分离器参数表3.3生物反应池3.3.1生物反应池容积设计两组生物反应池，单池流量为：Q好氧池容积VV式中：S0—进水BOD5Se—出水BOD5θtYtX—生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度，g/L；本设计取4.0g/L；则：V好氧池水力停留时间：t即t缺氧池容积VV式中：NkNte∆XKde—脱氮速率，kgK式中：Kde（T）—20℃时的脱氮速率，kgNO3T—当地气温，℃；根据气象资料，T=9.7℃；则：K∆式中：y—MLSS中MLVSS所占的比例，取0.55；则：∆即V缺氧池水力停留时间：t即t厌氧池容积VV式中：tp则：V生物反应池总容积VV=即：V=2100+822.65+375=3297.65m³总水力停留时间：HRT=V/Q即HRT=3297.65/5000=0.659d=15.83h3.3.2校核符合BOD5污泥负荷LsL即LLs在（0.05-0.15）kgBO总磷负荷LTPL即LLTP＜0.06kgTP3.3.3生物反应池尺寸好氧池已知V1A=即A=采用五廊道式推流反应池，廊道宽b1=5m，则好氧池长度为：L=A/（n×即L=840/（5×5）=33.6m廊道宽深比校核：b1/h=5/2.5=2，符合要求。廊道长宽比校核：L/b1=33.6/5=6.72，符合要求。取隔墙厚度为0.25m，则好氧池总宽度为：B=5×5+4×0.25=26m设超高为0.5m，则好氧池总高度为：H=2.5+0.5=3.0m好氧池的平面尺寸为33.6m×26m×3.0m，平面图如图3-3所示。图3-3好氧池平面图缺氧池已知V2A=即A=设缺氧池长度与好氧池宽度相等，即L=26，则缺氧池宽度为：B=A/L即B=329.06/26=12.66m采用四廊道式推流反应池，廊道宽为：b廊道宽深比校核：b1/h=3.16/2.5=1.27，符合要求。廊道长宽比校核：L/b1=26/3.16=8，23，负荷要求。取隔墙厚度为0.25m，则缺氧池总宽度为：B=4×3.16+3×0.25=13.39m设超高为0.5m，则好氧池总高度为：H=2.5+0.5=3.0m缺氧池的平面尺寸为26m×13.39m×3.0m，平面图如图3-4所示。图3-4缺氧池平面图厌氧池已知V3A=即A=设厌氧池长度与缺氧池长度相等，即L=26，则缺氧池宽度为：B=A/L即B=150/26=5.77m采用两廊道式推流反应池，廊道宽为：b廊道宽深比校核：b1/h=2.88/2.5=1.15，符合要求。廊道长宽比校核：L/b1=26/2.88=9.02，负荷要求。取隔墙厚度为0.25m，则缺氧池总宽度为：B=2×2.88+0.25=6.01m设超高为0.5m，则好氧池总高度为：H=2.5+0.5=3.0m厌氧池的平面尺寸为26m×6.01m×3.0m，平面图如图3-5所示。图3-5厌氧池平面图生物反应池总尺寸生物反应池总平面尺寸为：53m×26m×3.0m，平面图如图3-6所示。图3-6生物反应池平面图穿孔花墙尺寸厌氧池、缺氧池、好氧池三池合建，其中缺氧池和好氧池均采用穿孔花墙进水，设计穿孔花墙总长度为5m，高度为0.6m，孔间距为0.5m，设计圆形孔口，直径为0.5m，则孔口数为：5/（0.5+0.5）=5进出水系统进水设计进水渠，设计进水渠长为3.20m，宽为1.5m，高0.8m。两组生物反应池合建，出水设计共用一个出水渠，设计出水渠长为10.5m，宽为3m，高为1m。3.3.4剩余污泥量∆X=YQ（式中：∆X—剩余污泥量，kgSS/d；kd—衰减系数，d-1；一般为0.05-0.1d-1，kd取=0.08dXv—生物反应池内混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）平均浓度，X即Xf—SS的污泥转换率，gMLSS/gSS；取f=0.55gMLSS/gSS；∆X=0.6×10000×（0.22−0.01）−0.08×8230.56×2.2+0.55×10000×（0.25−0.01）=1131.42kgSS/d实际污泥产率系数为：Y即Ys3.3.5曝气系统设计计算设计需氧量O式中：O2—设计污水需氧量，kgO2/d；a—碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计，取1.47；c—细菌细胞的氧当量，取1.42；b—氧化每千克氨氮所需氧量，kgO2/kgN，取4.57；Nk—生物反应池进水总凯氏氮浓度，mg/L；Nke—生物反应池出水总凯氏氮浓度，mg/L；Nt—生物反应池进水总氮浓度，mg/L；Noe—生物反应池出水硝态氮浓度，mg/L；则O标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器铺设于池底，距离池底0.2m，则淹没深度为3.8m。OKCOP式中：Os—标准状态下污水需氧量，kgO2/d；K0—需氧量修正系数；Cs—标准状态下清水中饱和溶解氧浓度，mg/L；取9.17mg/L；α—混合液中总传氧系数与清水中总传氧系数之比，一般取0.8-0.85；取α=0.80；β—混合液的饱和溶解氧值与清水中的饱和溶解氧之比，一般取0.9-0.97；取β=0.96；Csm—T℃、实际计算压力时，曝气装置所在水下深处至池面清水中平均溶解值，mg/L；T—设计水温，℃；据气象资料可知T=9.7℃；C0—混合液剩余溶解氧，mg/L；一般取2mg/L；Csw—T℃、实际计算压力时，清水表面溶解氧，mg/L；查得为11.72mg/L；Ot—曝气池逸出气体中含氧，%；Pb—曝气装置所处的绝对压力，MPa；EA—曝气设备氧的利用率，%；取EA=20%；P—大气压力，P=1.013×105Pa；H—空气扩散装置的安装深度，m；空气扩散器出口处绝对压力：P空气离开好氧池时氧的百分比：O好氧反应池平均溶解氧饱和度：C修正系数：K标准需氧量：O供气量：G即G所需空气压力P（相对压力）：P=取h1h20.002MPa，h4一般小于等于0.004-0.005MPa，取h40.0045MPa，h一般为0.003-0.005MPa，取h0.004MPa，则：P=0.002+0.038+0.0045+0.004=0.0485MPa=48.5kPa根据供气量以及所需压力选定DG超小型离心鼓风机，共两台，一用一备。各项参数如图3-5所示。表3-5DG超小型离心鼓风机参数表3.4二沉池3.4.1二沉池概述二沉与初沉的区别在于，其处理的对象和功能也不同。二沉淀池采用活性污泥混合液作为处理对象，它具有较高的浓度、较好的絮凝性、重量轻、沉淀速度较慢的特点。沉积时，泥水之间有较清晰的界面，是一种成层状的沉积。二沉池不仅能使泥水分离，还能使污泥得到进一步的浓缩。二沉池中有两种不同的沉淀形式，即分层沉降和压缩沉降。分层沉淀满足了污泥的净化需要，而压缩沉淀则实现了污泥的浓缩。所以，与初沉池相比，它的体积要大得多。在设计时，采用了表面负载速率计算了二沉池的面积，并用固体流量进行了验证。3.4.2二沉池选用三种沉砂池的具体特点和存在的缺点平流式二沉池沉淀效果好，适应能力强，平面布置紧凑；但具有进、出水配水不均匀，排泥时工作繁琐的缺点，适用于大、中、小型污水厂。辐流式二沉池运行管理较简单，排泥设备已经趋于完善；但具有排泥设备复杂，施工质量要求高的缺点；适用于大中型污水厂。竖流式二沉池沉淀效果较好，占地面积小；但具有施工困难，造价高的缺点；仅适用于小型污水处理厂。综上比较，本次设计选用向心辐流式二沉池，设计池形为圆形，设计为周边进水、周边出水。3.4.3二沉池计算最大设计流量Q即Qmax沉淀部分表面面积表面负荷q一般为1.0-2.0m3/m2·h，取表面负荷q=1.0(m³/㎡·h)，设两座沉淀池，则：F=即F=二沉池直径D=即D=校核负荷校核堰口负荷q：q即qq'校核固体负荷：G=式中：R—污泥回流比，%；一般为50-100，取R=50%；即G=24（1+50%）×318.75×4澄清区高度ℎ沉淀池沉淀时间为1.5-2.5h，取t=2.0h，ℎ即ℎ污泥区高度ℎℎ式中：T—污泥停留时间，h；设计污泥停留时间为2h；Xr—二沉池底流生物固体浓度，mg/L；取Xr=10000mg/L；即ℎ池边水深ℎ即ℎ污泥斗高设污泥斗底直径D10.8m，上口直径D21.6m，斗壁与水平夹角为60°，则：ℎ池总高H二沉池拟采用单管吸泥机排泥，池底坡度取0.01，排泥设备中心立柱的直径为1.5m，池中心与池边落差：ℎ超高ℎ1H=即H=流入槽采用环行平底槽，等距设布水孔，孔径50mm，并加100mm长短管，设计流入槽宽B=0.8m，槽中流速取v=1.2m/s，槽中水深：h=即h=布水孔平均流速：v式中：vn—布水孔平均流速，m/s；一般为0.3-0.8m/s；t—导流絮凝区平均停留时间，s；池周有效水深为2-4m时，取360-720s；取t=600s；—污水的运动黏度，m2/s，与水温有关；水温为9.7℃时，υ=0.982×10-6m2/s；Gm—导流絮凝区的平均速度梯度，一般可取10-30s-1；取Gm=20s-1；则vn布水孔数：n=即n=孔距：l=即l=校核GmG式中：v1—布水孔水流收缩断面的流速，m/s，v1=vn/-ε，因设有短管，取=1；v—导流絮凝区平均向下流速，m/s，v2=Q/f；f—导流絮凝区环形面积，m2；设导流絮凝区的宽度与配水槽同宽，则：v即v则排泥设备选型已知二沉池池径为20m，池边水深为3.42m。因此，选用ZBG-20周边传动刮泥机，各项参数如表3-7所示表3-7ZBG周边传动吸泥机参数表刮渣设备二沉池上部安装刮渣设备，选用中心驱动刮泥机。刮渣设备分离出来的渣在堆渣室中经除水后送至污泥棚，与泥饼一起外运。设计堆渣室长为3m，宽为1.2m，高为1.5m，泥渣分离出来的水送至集水池。集泥装置二沉池分离出来的污泥通过排泥管进入集泥槽，设计集泥槽长为1.8m，宽为1.0m，高为1.5m。集泥槽内的污泥通过排泥管进入污泥泵房。3.5絮凝池3.5.1絮凝概述絮凝池作为一个净水池来完成絮凝过程，为了创造适宜的水力条件，使得絮凝性能好的颗粒互相接触时发生团聚，从而形成更大絮凝体，对净水处理起着至关重要的作用。3.5.2絮凝池选用絮凝池主要有隔板絮凝池、折板絮凝池、网格絮凝池和机械絮凝池，四种絮凝池主要特点及缺陷如下:隔板式絮凝池有往复式与回转式之分，往复式絮凝池与回转式絮凝池都有絮凝效果好、施工简便等优点，但是存在絮凝时间过长、出水流量分布不均等缺点，适合在水量30000m3/d以上水厂中使用。折板式絮凝池有絮凝时间较短、絮凝效果较好等优点；但是结构比较复杂；适合水量变化小的水厂使用。网格絮凝池有絮凝时间较短、絮凝效果较好、结构简单等优点，但是水量的改变对絮凝效果有一定的影响，适合水量改变较小的水厂。机械絮凝池有絮凝效果强、水头损失低、能适应水质水量的变化等优点，不足之处在于对机械设备要求高、维护频繁、大、小水都适用、适用于水量变化大的水厂等。综上比较，本次设计选择机械絮凝池。3.5.3絮凝池计算絮凝池尺寸W=Q×T/60式中：Q—设计水量，m3/d；计算时取最大设计水量；T—絮凝时间，一般为15-20min；取T=18min；采用两个池子，则：W=为配合沉淀池尺寸，絮凝池分成三格，每格尺寸为2.5m×2.5m，则絮凝池水深为：H=W/A即H=95.625/2.5×2.5×3=5.1m絮凝池超高取0.5m，则总高度为5.6m。絮凝池两个分格之间采用穿孔花墙过水，设计穿孔花墙长为2.5m，宽为0.25m，高为0.6m，设计孔口为圆形，直径为0.5m，孔间距为0.5m，则孔口数为：2.5/（0.5+0.5）=2.5因此，设计每个分格之间孔口数为3.絮凝池每格设一台搅拌设备。为加强搅拌效果，于池子周壁设四块固定挡板。搅拌设备叶轮直径取池宽的80%，采用2.0m；叶轮桨板中心点线速度采用：v10.5m/s、v20.35m/s、v30.2m/s桨板长度取l1.6m（桨板长度与叶轮直径之比l/D1.6/20.8）桨板宽度取b0.14m每根轴上桨板数8块，内外侧各四块。搅拌设备如图3-7所示。图3-7垂直轴搅拌设备旋转桨板面积与絮凝池过水断面积之比为：8×0.14×1.6四块固定挡板宽×高为0.2m×1.2m。其面积与絮凝池过水断面积之比为：4×0.2×1.2桨总面积占过水断面积为：14%+7.5%=21.5%21.5%<25%，符合设计要求。叶轮桨板中心点旋转直径D0为：D叶轮转速分别为：n即nw同理得n2=4.62r/minn3=2.65r/min浆板宽长比为：b/l=0.14/1.6=0.0875b/l＜1，查表3-9得，阻力系数1.10表3-9阻力系数k=即k=浆板旋转时克服水的阻力所消耗功率：第一格外侧浆板：N即N第一格外侧浆板：N第一格搅拌轴功率为：N即N同理可得：第二格搅拌轴功率为0.043kW；第三格搅拌轴功率为0.009kW。设三台搅拌设备合用一台电动机，则絮凝池所需总功率为：∑电动机功率（取10.8，20.7）为：N=根据所需电机功率选定Y801-2型电动机，各项参数如表3-10所示。表3-10Y系列电动机参数校平均速度梯度G值及GT值第一格：即G第二格：即G第三格：即G絮凝池平均速度梯度：G=即G=GT=49×16×60=4.7×G值一般为30-60s-1，GT值一般为104-106，G值和GT值均在范围内，因此，设计符合要求。3.5.4药剂投加系统投加量估计污水厂日处理量为Q=10000m3/d，二级处理采用A2O工艺，二级处理后出水pH值在7左右，SS（X2）在11-44mg/L范围内，总磷（P2）在0.8-3.2mg/L范围内。要求三级处理后出水SS（X3）为10mg/L，总磷（P3）为0.5mg/L。二级处理采用A2O工艺，预计SS中含磷量（kp）约5%。二级出水中悬浮态磷：P即P溶解磷含量：P即P综上计算可知：二级出水中悬浮态磷含量高于溶解态磷含量，故应选取聚合类铝盐或铁盐。本次设计中选用聚合氯化铝（PAC）。二级出水呈中性，投加量按2mol/molP计算。磷的相对分子质量为31g/mol，铝的相对分子质量为27g/mol，折算成质量比：Al/P=1.74.已知液态PAC密度为1.19kg/L，Al2O3含量为10%，盐基度70%。Al2O3的相对分子质量为102g/mol，其中铝为54g/mol，则PAC中铝含量为：（54/104）×10%=5.3%PAC与去除溶解性磷的比例为：KPAC投加量：q=即q=32.8×（0.25−1.0）=8.2−32.8日用药量为：（8.2−32.8）×10000/1000=82−328kg/d投加方法常见药剂投加有干投法与湿投法，现将2种投加法对比介绍如下：干投加法有设备不容易腐蚀、投加量容易调节等优点；但是，它也有劳动条件恶劣、药剂和水不容易搅拌等缺点。湿投加法的优点是药剂和水混合充分、便于操作和管理、投加量容易调节等；但是存在着设备占地面积大、容易腐蚀、工作量大、加药量不易调节等不足。这次用湿投加法。投加方式投加方式一般有重力投加和压力投加两种。投加方式比较如下表3-11：表3-11投加方式比较本次设计采用加药泵投加方式。加药间设计设计加药间长为4.5m，宽为1.8m，高为4.5m。加药间内设有药库、贮液池、搅拌池以及加药泵等。3.5.5污泥产量计算污水处理中的污泥一般包括悬浮固体污泥、生物污泥和化学污泥三部分。化学除磷所产生的污泥属于化学污泥。化学除磷工艺设计主要考虑两个部分，即铝离子与污水中的磷酸根反应生成的磷酸铝沉淀，与污水中的氢氧根反应生成的氢氧化铝沉淀。磷酸铝沉淀Al磷酸铝与磷的摩尔质量比为：M磷酸铝污泥的总产量为：W即W氢氧化铝沉淀假设投加的铝除了产生磷酸铝沉淀，其余全部产生氢氧化铝沉淀。Al氢氧化铝与铝的摩尔质量比：M参与反应的铝离子量：D氢氧化铝污泥的总产量：W即W污泥总量PAC中，除了有效铝及其生成物以外，其余化学成分及其生成物均为可溶物，不溶性固体的含量一般不超过投加量的0.5%，可忽略不计。因此化学除磷的污泥总量为：Q即Q化学除磷的污泥不能与生物脱氮除磷的污泥一起处理，因此化学除磷的污泥直接输送至污泥棚，与泥饼一起外运。采用钢筋混凝土管道输送，设计管径为DN150mm，h/D=0.15，则流速为：v=综上计算，污泥输送管道为：DN150，h/D=0.15，v=0.75m/s，i=0.08。3.6沉淀池根据表3-6的比较，选用平流式沉淀池，并设计机械絮凝池与平流式沉淀池合建。设计水量Q=15300（m³/d），分设两池，则单池流量为：Q沉淀池池长L=3.6vT式中：v—池内平均水平流速，m/s；一般为5-10mm/s，取v=6.0mm/s；T—沉淀时间，h；一般为1.0-3.0h，取T=2.5h；即L=3.6×6×2.5=54m沉淀池容积：W=即W=7650×2.5=796.88m³沉淀池宽b=式中：H—设计水深，m；取4.0m；则b=则沉淀池总宽为：B=2b=2×3.69=7.38m，取B=7.5m超高采用0.4m，则平流式沉淀池总高为4.5m沉淀池水力条件复核考虑到池内设有导流墙：ω=715×350ρ=715+2×350R=即R=Fr=即Fr=Fr一般为1×10-4-1×10-6，设计符合要求。进水渠絮凝池出水至沉淀池进水渠中，设计进水渠长为7.5m，宽为0.8m，高为5m。沉淀池采用穿孔花墙进水。设计穿孔花墙长为7.5m，宽为0.25m，高为0.6m，设计孔口为圆形，直径为0.5m，孔间距为0.4m，则孔口数为：7.5÷（0.5+0.4）=8.33，取孔口数为9。絮凝池与沉淀池合建。污泥斗每池设置一个污泥斗，设计污泥斗上口为矩形，长度为3.5m，宽为1.6m，下口为正方形，边长为0.8m，设计沉砂斗斗高为h30.5m，沉砂斗斗壁与水平面的倾角设计为51°。校核污泥斗容积：V=每天污泥产量为174.15kg，即0.17m3，设计沉淀池两天排一次污泥，则：0.1720.34＜1.36因此设计符合要求。出水渠沉淀池出水采用穿孔花墙出水，设计穿孔花墙长为7.5m，宽为0.3m，高为0.6m，设计孔口为圆形，直径为0.5m，孔间距为0.4m，则孔口数为：7.5÷（0.5+0.4）=8.33，取孔口数为9。沉淀池出水至出水渠中，设计出水渠长为7.5m，宽为1.2m，高为4.8m。3.7消毒池3.7.1消毒方案选定污水消毒的目的是去除水中的病原菌，解决生物污染问题。常用的污水消毒方法主要有：液氯消毒、次氯酸钠消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒以及紫外线消毒，各种消毒方法比较如表3-12所示。表3-12消毒方法比较综上比较，本设计选用二氧化氯消毒。3.7.2消毒系统计算加药量按有效氯计算，每立方米水中投加7g的氯。G=7×15300=4.46kg/h设备选型拟采用化学法制备二氧化氯，即采用氯酸钠和盐酸反应生成二氧化氯和氯气的混合气体。主反应：NaClO3+2HCl→ClO2+1/2Cl2+NaCl+H2O副反应：NaClO3+6HCl→3Cl2+NaCl+3H2O选用三台HB-3000型二氧化氯发生器，每台产气量为3000g/h，两用一备，日常交替运行。耗药量及药液贮槽根据设备要求，HB-3000型二氧化氯发生器的药液配制含量为：NaClO3为30%，HCl为30%。市售的氯酸钠为袋装50kg的纯固体粉末，盐酸为稀盐酸，浓度为31%。理论计算，产生1g二氧化氯需消耗0.65g的NaClO31.3g的HCl。但在实际运行中氯酸钠和盐酸不可能完全转化，经验数据为氯酸钠在70%以上，盐酸为80%左右。氯酸钠消耗量：G盐酸消耗量：G配制成30%的溶液，则药液的体积为：VV由于污水处理厂规模较小，每日耗药量较小，所以选用两个容积为200L的药液贮槽，每日配药1-2次。储药量储药量按15d设计计算。W按市售50kg袋装次氯酸钠计约20袋。W按市售31%的稀盐酸计约需5661kg，即4.92m3（31%的稀盐酸密度为1.15t/m3）在加氯间低处设排风扇两台，每小时换气8-12次。3.7.3接触池计算最大设计流量为Qmax=15300(m3/d)，采用氯消毒工艺，接触时间t=30min。接触池容积V采用矩形隔板式接触池，取接触池水深h=2.0m，超高取0.5m，单格宽为1.5m，则池长为：L=18×1.5=27m水流长度为：L接触池的分格数为：108/27=4格复核池容接触池宽为：B=1.5×4=6(m)，长为27m，水深h=2.0m，即容积为：V=27×6×2=324m³＞符合设计要求。进出水系统设计进水采用进水渠，设计进水渠长为1m，宽为1.5m，高为3.0m。出水也设计出水渠，设计出水渠长为1m，宽为1.5m，高为2.6m。加药间设计设计二氧化氯加药间长为9m，宽为8.0m，高为5m。加药间内设有二氧化氯发生器、排水管道、值班室和药剂库等。3.8配水设施3.8.1设计概述在污水处理厂中，同一种构筑物的个数不应少于2个，并应考虑均匀配水。3.8.2设计计算配水井进水管的设计流量为：Q=1.53×10000(m3/d)=15300(m3/d)=637.5(m3/h)设计进水管直径为D1=550mm，求得v=0.76m/s，设计符合要求。矩形宽顶堰：进水从井底进入，经等宽度堰流入两个水斗再由管道接入两座后续处理构筑物，每个构筑物的分配水量为：q=637.5(m3/h)/2=318.75(m3/h)配水采用矩形宽顶溢流堰至配水管。堰上水头：采用矩形堰，堰高取0.5m，则矩形堰的流量为：q=式中：q—矩形堰流量，m3/s；H—堰上水头，m；b—堰宽，m，取b=1.0m；m0—流量系数，一般为0.327-0.332；取m0=0.33；则H=即H=堰顶厚度：当2.5<取B=0.8m，即：BBH配水管管径：设配水管管径D2=350mm，流量为q=318.75m3/h，求得v=0.93m/s，设计符合要求。配水漏斗上口口径：按配水井内径的1.5倍设计，D=1.5×D1即D=1.5×550(mm)=825(mm)，取DN9003.9计量设施3.9.1设计概述为了提高污水处理厂的工作效率和管理水平，需设置计量设施，其选择和布置的原则如下：1.计量装置应当水头损失小、测量范围宽，精度高、操作简便，并且不宜沉积杂物；2.污水计量设备一般设在沉砂池之后、初次沉淀池前的渠道上，或者设在污水处理厂的总出水管上；3.计量设备宜采用不易发生沉淀的设备，如咽喉式计量槽。本次设计的计量设施选用巴氏计量槽。3.9.2设计计算上游渠道：上游渠道流速v1取0.75m/s，水深H1取0.6m，则上游渠道宽度为：B即B上游渠道长度为：L=2.5B1即L咽喉宽度：计量槽咽喉宽度取渠道宽度的0.4倍，即W=0.4+0.4+0.1=6(m)渐扩段出口宽度：B2=W+0.3+0.16+0.3=0.46(m)下游渠道水深：下游与上游水深比取0.6，则下游水深为：H2=0.6H1+0.6+0.6=0.36(m)上游渐缩段长度：C=0.5W+1.2+0.5+0.16+1.2=1.28(m)上游渐缩段渠道壁长度为：A=即A=上游水位观测孔位置：D=2/3A=巴氏计量槽长度：咽喉段长度为0.6m，下游渐扩段长度为0.9m，总长度为：L2=C+0.6+0.9+1.28+0.6+0.9=2.78m下游渠道长度：L3=5B1+5+0.4=2.0m上下游渠道及巴氏计量槽总长度：L=L1+L2+L3+1.0+2.78+2.0=5.78m校核：LLB4污泥处理构筑物设计计算4.1污泥处理方案4.1.1污泥处理的目的污泥处理在污水处理中占据着重要地位，污泥处理的首要目的就是为了降低污泥量并且保持稳定，方便污泥的运输以及最后的处理。污泥处理工艺在很大程度上是由于污泥的特性和污泥的最终处置要求而确定的。污泥处理具有减量，稳定，无害化，同时资源化等目标。减量：因污泥含水量较高，体积较大，需首先减量化，以缩小污泥体积，方便后续处理。其基本手段是浓缩，脱水，干化和焚烧等。稳定：由于污泥中有机物含量很高，在一定条件下易腐臭，需进行稳定化处理以分解一部分有机物。基本方案包括化学稳定，好氧堆肥和消毒。无害化：由于污泥中细菌和病原微生物较多，如果处理不当容易诱发传染病，所以一定要无害化。基本处理手段为厌氧消化，好氧堆肥和消毒。资源化：由于污泥中所含的有机物质和无机物质，可以用作肥料和建筑材料。其基本途径有堆肥，厌氧消化制沼气，裂解制富氢燃气，混合烧制物料，土地利用。4.1.2污泥处理方案选定污泥处理方案的选择，受污泥的性质成分、环境保护、经济条件等因素的影响。基本方案有：1.生污泥→浓缩→消化→干化→土地利用；2.生污泥→浓缩→自然干化→堆肥→农业利用；3.生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置；4.生污泥→浓缩→脱水→焚烧→建材利用、土地利用；5.生污泥→湿污泥地→农林业利用；6.生污泥→浓缩→裂解制燃料→建材利用、土地利用；7.生污泥→浓缩→脱水→与垃圾混合填埋→农业利用。本设计选定方案7。4.2污泥浓缩4.2.1污泥浓缩工艺选定污泥的浓缩作用是将淤渣之间的孔隙水排出，以减少淤渣的容积，便于后续的处理。污泥的浓缩方式有分批、连续等。通常采用分批法处理较小的淤泥，而采用连续法处理较大的淤泥。常用的污泥浓缩装置有垂直式和辐射式两种。该方案使用了辐射式浓缩器。浓缩前的含水量是指淤泥的含水量，浓缩后的淤泥含水量也是指淤泥的含水量。4.2.2污泥浓缩池计算进入浓缩池的剩余污泥量为1131.42m³/d，即0.0131m³/s，采用两个污泥浓缩池，则单池流量为：Q=0.0131/2=0.0066m³/s=23.76m³/h沉淀部分有效面积F=式中：F—沉淀部分有效面积（m2）；C—流入污泥浓缩池的剩余污泥浓度（kg/m3），本设计采用采用6kg/m3；G—固体通量[kg/(m2·h)]，一般采用0.8-1.2kg/(m2·h)；设计中取1.2kg/(m2·h)；Q—入流剩余污泥量（m3/h）。则F=沉淀池直径D=即D=设计中取12.5m浓缩池的容积V=QT式中：V—浓缩池的容积（m3）；T—浓缩池浓缩时间（h），一般采用10-16h；本次设计取12h；即V=23.76×12=285.12m³沉淀池有效水深ℎ即ℎ浓缩后剩余污泥量Q即Q池底高度辐流式污泥浓缩池采用中心驱动刮泥机，池底做成1%的坡度，刮泥机连续转动将污泥推入污泥斗。池底高度：ℎ式中：h4—池底高度（m）；i—池底坡度，一般采用0.01；则ℎ设计中取0.65m。污泥斗容积ℎ式中：h5—污泥斗高度（m）；—污泥斗倾角，为保证排泥顺畅，圆形污泥斗倾角一般采用55º；a—污泥斗上口半径（m）；b—污泥斗底部半径（m）。设计中a=1.35m，b=0.3m。则；ℎ污泥斗容积：V即V污泥斗中污泥停留时间：T=即T=浓缩池总高度h=式中：h—浓缩池总高，m；h1h3即h=0.3+2.4+0.3+0.0625+1.5=4.5625m浓缩后分离出的污水量q=Q即q=0.0066溢流堰浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量为0.0044m2/s，设出水槽宽0.2m，水深0.05m，则水流速为0.12m/s。溢流堰周长：c=π（D−2b）式中：c—溢流堰周长，m；D—浓缩池直径，m；B—出水槽宽，m；即c=π（12.5−2×0.2）=38.0m溢流堰采用单侧90°三角形出水堰，三角堰堰顶宽0.18m，深为0.08m，每个浓缩池有三角堰38/0.18211（个）。每个三角堰流量为：qℎ式中：q0—每个三角堰流量（m3/s）；h—三角堰水深（m）；即ℎ三角堰后自由跌落0.10m，则出水堰的水头损失为0.1094m。溢流管溢流水量为0.0044m3/s，设计溢流管管径为DN150，管内流速为0.80m/s。刮泥设备浓缩池采用中心驱动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将污泥推入污泥斗。排泥管剩余污泥量0.0022m3/s，污泥管道直径采用DN150，间歇将污泥送入脱水间。集泥设备经过浓缩后的污泥经排泥管排入集泥槽，设计集泥槽长为2.0m，宽为0.6m，高为2.5m。4.3污泥脱水4.3.1脱水方案选择常用的污泥脱水机有转鼓真空过滤机、自动板框压滤机、滚压带式压滤机、离心脱水机四种，四种机械的优缺点比较如表4-1所示。表4-1四种脱水设备性能比较本设计选用板框压滤机。4.3.2板框压滤机设计计算二沉池出水活性污泥量为1131.42m3/d，含水率为99.7%，经过污泥浓缩后，污泥含水率为96%，则污泥浓缩后体积为：V式中：V1—污泥浓缩前体积，m3；p1—污泥浓缩前含水率，%；V2—污泥浓缩后体积，m3；p2—污泥浓缩后含水率，%；即1131.42V综上所述，需要进行脱水处理的污泥量为84.86m3/d，含水率为96%。采用化学法调节预处理，加石灰10%，铁盐7%（均以占污泥干重计），拟选用BAS/635-25型板框压滤机进行污泥脱水，设计泥饼含水率达65%。该污泥经过大量实验，结果如下：实验装置厚度δ′=20mm，过滤面积A′=400cm2，压滤时间tf′=20min，辅助时间td′=20min，过滤压力p′=39.24N/cm2，滤液体积V′=2890mL。拟选用的板框压滤机，实际滤室厚度δ=25mm，过滤压力p=78.45N/cm2，与试验不同，需进行校正。修正压滤时间：t式中：s—污泥的压缩系数，一般取0.7；即t过滤速度：过滤速度即单位时间内单位过滤面积产生的滤液体积。由于生产用压滤机与实验装置存在VVV=即V=2890（因为试验装置面积A′=400cm2，所以单位面积滤液体积为：3612.5若辅助时间td=25min，则过滤速度：v=即v=过滤产率：L=ωv式中：—滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体质量，g/mL；ω=即ω=L=0.058×0.179=0.01[g/（加系数为：f=1+若每天工作两班，即16h，每小时污泥量为：QA=af（1−p）即A=1.15×1.17×（1−96%）选用过滤面积为30㎡的板框压滤机，压滤机台数为：n=47.55/30=1.6台取3台，两用一备。5管网系统5.1污水管网污水管采用钢筋混凝土管，按非满流计算，计算图如图5-1所示。图5-1：污水管道计算图管段①：Q=15300m³/d=0.18m³/s，取DN550，设计充满度h/D=0.70，则管中流速为：v=Q/A即v=0.18/[v>0.6m/s，设计符合要求。因此，管段①：管径为DN550，充满度为h/D=0.70，流速为1.08m/s，坡度为0.0023。管段②：Q0v=Q/Av=Q/Av>0.6m/s，设计符合要求。因此，管段②：管径为DN400，充满度为h/D=0.60，流速为1.10m/s，坡度为0.0038。管段③：Q0=2Q=15300m3/d×2=30600m3/=d=0.36m3/=0.36㎡/s，取DN800，设计充满度h/D=0.60，则管中流速为：v=Q/A即v=0.36/[v>0.6m/s，设计符合要求。因此，管段③：管径为DN800，充满度为h/D=0.60，流速为1.14m/s，坡度为0.0019。5.2污泥管网污泥管采用钢筋混凝土管，按非满流计算，计算图如图5-2所示。图5-2污泥管道计算图管段①：Q0=Q/2=1131.42m3/d/2=565.71m3/d=0.0065m3/s，取DN150，设计充满度h/D0.20，则管中流速为：v=Q/A即v=0.0065/[v在1.0-1.5m/s范围内，设计符合要求。因此，管段①：管径为DN150，充满度为h/D=0.20，流速为1.13m/s，坡度为0.02。管段②：Q=1131.42m3/d=0.0131m3/s，取DN200，设计充满度h/D=0.40，则管中流速为：v=Q/A即v=0.0131/[v在1.0-1.5m/s范围内，设计符合要求。因此，管段②：管径为DN200，充满度为h/D=0.40，流速为1.04m/s，坡度为0.01。5.3曝气管网5.3.1曝气器设计根据第三章的设计计算，可知曝气池供气量为2569.77m³/h。拟选用WBB1.5-S型微孔曝气器，性能参数为：平均孔径150μm，孔隙率为40%-50%，曝气器量为4.5-45m³/h，服务面积为4.2㎡/个，氧利用率为20%，动力效率为4-6kg/（kW·h），阻力损失为1961-3023Pa。设WBB1.5-S型微孔曝气器平均时曝气量为8m³/h，则好氧池需要安装的曝气器个数为：2569.77（m³/h）/（m³/h）=321.22（个），取360个已知曝气器服务面积为4.2m2/个，则其服务直径为2.31m，服务半径为1.16m。已知好氧池平面尺寸为33.6m×26m×3m，按五廊道设计，廊道宽为5m。将好氧池分为30个区，每个区布置12个曝气器，共360个5.3.2曝气管道设计曝气管道采用钢管，设计断面为圆形。曝气管道计算图如图5-3所示。图5-4：曝气管道设计图管道①：Qsv=即v=4×2569.77因此，管段①：管径为DN450，流速为4.49m/s。管道②：Qs0v=即v=4×1284.885因此，管段②：管径为DN250，流速为7.27m/s。管道③：Qs0v=即v=4×856.59因此，管段③：管径为DN200，流速为7.57m/s。管道④：Qs0v=即v=4×160.61因此，管段④：管径为DN50，流速为22.9m/s。6污水处理厂平面布置及高程布置6.1平面布置6.1.1平面布置概述污水处理厂的平面布置应包括以下内容：水处理构筑物、污泥处理构筑物、办公及生活等辅助建筑（配电室、食堂、停车场等），以及各种管路通道、道路、绿化等的分布情况。根据污水处理厂的规模大小，通常采用1:200-1:500的比例尺地形图进行总平面图的绘制，管道布置图可在平面图中展示，也可单独进行绘制。6.1.2平面布置厂区内的具体安排详见污水处理厂的平面布置图。根据不同功能将厂区分为4个区，包括办公区，生活区，污水处理区，污泥处理区。办公区设综合楼1座，综合楼中包含了生产管理，行政管理及工艺控制的实现，而办公区内设花园，停车场。生活区由员工食堂，宿舍及配电室基础设施组成。考虑风向，厂内中间设污水处理区、厂内北侧设污泥处理区、厂内南侧设居住和办公区进水由厂址北侧引进，出水经检验合格排放至厂址东侧的河流中。为此，污水处理区从东到西分别为进水泵房，粗格栅，细格栅，平流式沉砂池，厌氧池，缺氧池，好氧池和向心辐流二沉池等，厂址以南从西到东分别为絮凝沉淀池和消毒池等，出水东排入江。这种平面布置的工艺流程流畅，管线较短，交叉较少。厂区内北侧是污泥处置区，布置有污泥泵房，污泥浓缩池，污泥脱水间和污泥棚。附属构筑物的布置详情见表6-1表6-1附属构筑物一览表序号名称平面尺寸/㎡结构类型数量/座1花园452砖混12停车场480砖混13综合楼532砖混14传达室144砖混15食堂625砖混16宿舍500砖混17污泥棚100钢结构厂房18鼓风机房96砖混19配电室54砖混110污泥脱水间200砖混16.2高程布置6.2.1高程布置概述污水处理厂高程布置主要工作是确定各个处理构筑物及泵房高程、处理构筑物间连接管渠大小及其高程、经计算后确定各处水面高程，以便能使污水沿着处理流程顺畅地在各处理构筑物间流动并确保污水处理厂正常工作。6.2.2污泥高程计算高程计算以相对高程为主，设地高程0米。厂区高程设计最低处是出水口巴氏计量槽处，出水管管底部高程已知-1.5米，在充分考虑厂区构筑物及管路水头损失情况下，反推算到污水提升泵房出口处，综合进水提升高度和全场构筑物水头损失最大值选择水泵。具体计算结果见表6-2。表6-2：污水高程计算表名称参数沿程水损/m局部损失/m总损失/m消毒池至沉淀池L=5m，i=0.00230.010.20.21沉淀池至絮凝池合建-0.20.2絮凝池至二沉池L=50m，i=0.00230.140.20.34二沉池至配水井L=16m，i=0.00380.190.20.39配水井至好氧池L=5m，i=0.00230.020.20.22好氧池至缺氧池合建0.20.20.4缺氧池至厌氧池合建0.20.20.4厌氧池至配水井L=12m，i=0.00230.230.010.24配水井至沉砂池L=12m，i=0.00380.0450.20.245沉砂池至配水井L=3m，i=0.00380.010.20.21配水井至细格栅L=4m，i=0.00230.010.20.21各构筑物池顶、池底和水面标高计算如下：1.消毒池已知出水管管底标高为-1.5m，则出水水管水面标高为：−1.5+0.55×0.7=−1.12m出水管管顶标高为：−1.5+0.55=−0.95m沿程水头损失：L=5m，i=0.0023则ℎ即ℎ局部水头损失：巴氏计量槽的水头损失取0.2m，总水头损失为：0.2+0.01=0.21m则消毒池出水管水面标高为：−1.12+0.21=−0.91m消毒池出水管管底标高为：−0.91−0.55×0.7=−1.3m即消毒池池底标高为-1.3m，则消毒池水面标高为：−1.3+2=0.7m消毒池池顶标高为：0.7+0.5=1.2m2.消毒池至沉淀池沿程水头损失：L=6m，i=0.0023则ℎ即ℎ局部水头损失：过穿孔出水墙时的水头损失取0.2m，总水头损失为：0.2+0.01=0.21m已知消毒池水面标高为0.7m，则沉淀池的水面标高为：0.7+0.21=0.91m沉淀池池底标高为：0.91−4=−3.09m沉淀池池顶标高为：0.91+0.4=1.31m3.沉淀池至絮凝池局部水头损失：过溢流堰时的水头损失取0.2m，总水头损失为：0.2m已知沉淀池水面标高为0.91m，则絮凝池的水面标高为：0.91+0.2=1.11m絮凝池池底标高为：1.11−5.1=−3.99m絮凝池池顶标高为：1.11+0.5=1.61m4.絮凝池至二沉池沿程水头损失：L=50m，i=0.0023则ℎ即ℎ局部水头损失：出水槽出水时的水头损失取0.2m，总水头损失为：0.2+0.12=0.32m已知絮凝沉淀池水面标高为1.11m，则二沉池的水面标高为：1.11+0.32=1.43m二沉池池底标高为：1.43−5.1=−3.67m二沉池池顶标高为：1.43+0.5=1.93m5.二沉池至配水井沿程水头损失：L=16m，i=0.0038则ℎ即ℎ二沉池进水槽水头损失：ℎ局部水头损失：一个弯头ℎ即ℎ矩形宽顶堰出水时的水头损失取0.2m，总水头损失为：0.06+0.12+0.01+0.2=0.39m已知二沉池水面标高为：1.43m，则配水井的水面标高为：1.43+0.39=1.82m配水井井底标高为：1.82−0.6=1.22m配水井井顶标高为：1.82+0.5=2.32m6.配水井至好氧池沿程水头损失：L=5m，i=0.0023则ℎ即ℎ局部水头损失：一个弯头局部水头损失：一个弯头ℎ即ℎ溢流堰出水时的水头损失取0.2m总水头损失为：0.01+0.01+0.2=0.22m已知配水井水面标高为1.82m，则好氧池的水面标高为：1.82+0.22=2.04m好氧池池底标高为：2.04−2.5=−0.38m好氧池池顶标高为：2.04+0.5=2.54m7.好氧池至缺氧池沿程水头损失：好氧池内沿程水头损失取0.2m，局部水头损失：经过穿孔花墙时的水头损失取0.2m，总水头损失：0.2+0.2=0.4m已知好氧池水面标高为2.04m，则缺氧池水面标高为：2.04+0.4=2.44m缺氧池池底标高为：2.44−2.5=−0.06m缺氧池池顶标高为：2.44+0.5=2.94m8.缺氧池至厌氧池沿程水头损失：缺氧池内沿程水头损失取0.2m，局部水头损失：经过穿孔花墙时的水头损失取0.2m，总水头损失：0.2+0.2=0.4m已知缺氧池水面标高为2.44m，则厌氧池水面标高为：2.44+0.4=2.84m厌氧池池底标高为：2.84−2.5=0.34m厌氧池池顶标高为：2.84+0.5=3.34m9.厌氧池至配水井沿程水头损失：L=12m，i=0.0023则ℎ即ℎ厌氧池内沿程水头损失取0.2m，局部水头损失：一个弯头ℎ即ℎ总水头损失为：0.03+0.2+0.01=0.24m配水井设计为地上结构，池底标高为0.00m，则配水井的水面标高为：0.00+0.6=0.6m配水井池顶标高为：0.00+1.3=1.3m10.配水井至沉砂池沿程水头损失：L=12m，i=0.0038则ℎ即ℎ局部水头损失：矩形宽顶堰出水水头损失取0.2m，总水头损失为：0.045+0.2=0.245m已知配水井水面标高为0.6m，则沉砂池的水面标高为：0.6+0.245=0.845m沉砂池池底标高为：0.845−0.5=0.345m沉砂池池顶标高为：0.845+0.3=1.145m沉砂池至配水井沿程水头损失：L=3m，i=0.0038则ℎ即ℎ局部水头损失：矩形宽顶堰出水水头损失取0.2m，总水头损失为：0.2+0.01=0.21m已知沉砂池水面标高为0.845m，则配水井的水面标高为：0.845+0.21=1.055m配水井井底标高为：1.055−0.65=0.405配水井井顶标高为：1.055+0.5=1.555m12.配