某城镇污水治理工程中污水处理厂的初步设计——毕业设计.doc

0 摘要摘要 本设计是某城镇污水治理工程中污水处理厂的初步设计。设计 处理废水为典型的城镇综合污水，规模为 1.84 万吨/天，处理水质为： bod5 = 190 mg/l、cod = 380 mg/l、ss = 238 mg/l、nh3-n = 49 mg/l、tp = 4.9 mg/l，设计出水水质：bod5 20 mg/l、cod 60 mg/l、ss 20 mg/l、nh3-n 15 mg/l、tp = 0.5 mg/l。要求废水 处理后达到城镇污水处理厂污染物排放标准（gb 189182002） 的一级 b 排放标准。 设计采用二段生物接触氧化法工艺，工艺主体构筑物主要包括 沉砂池、初沉池、生物处理池和消毒池。生物处理池采用的是二段 接触氧化工艺，该方法不仅结构紧凑，管理操作也很方便。消毒池 采用加氯消毒。本工艺具有出水水质良好、生物脱氮效果佳、污泥 量少且稳定、以及运行管理方便等特点。 关键词关键词：城镇污水处理；接触氧化工艺；脱氮除磷 某城镇污水处理厂的设计 1 abstract this project is a primary design of sewage treatment plant in a town. the treated wastewater is a typical integrated sewage in a town. the design capacity of the sewage is 18 400 m3/d. the primary water quality is presented as following: bod5 = 150 mg/l, cod = 300 mg/l, ss = 180mg/l, nh -n = 20 mg/l, tp = 2.5 mg/l; and 3 the effluent need reach the state criterion, discharge standard of pollutants for municipal wastewater treatment plant (gb 189182002), which is bod5 20mg/l, cod 60mg/l, ss 30 mg/l, nh4-n 8mg/l, tp 1 mg/l. the two-stage contact oxidation method was adopted in the design process that main structure consists of grit chamber, primary clarifier, contact bio-oxidation unit and disinfection unit. the two-stage biological contact oxidation process in the biochemistry treatment unit is characterized as compact structure and convenient operation. chlorine was used for disinfection of the effluent. the process has a lot of features, such as good water-quality of the effluent, efficient bio-denitrification, producing of small amount of steady sludge, and automated operation. key words: sewage treatment; biological contact oxidation process; denitrification and phosphorous removal 某城镇污水处理厂的设计 2 目录 摘要 0 第一章 绪论 1 1.1 设计任务及原始资料：1 第二章 污水处理厂工艺设计及计算 2 2.1 污水处理厂设计规模的确定.2 2.2 污水处理厂工艺流程方案的确定.3 第三章 污水处理构筑物的设计计算 9 3.1 泵前中格栅的设计计算.9 3.2 污水提升泵房设计计算10 3.3 沉砂池设计计算12 3.4 初次沉淀池设计计算.14 3.5 一段和二段氧化池设计计算17 3.6 一段和二段沉淀池的设计计算19 3.7 鼓风机房设计计算23 3.8 加氯间和氯库设计计算.23 3.9 加氯消毒池设计计算.24 第四章 污泥处理构筑物设计计算 .26 4.1 污泥泵房设计26 4.2 污泥浓缩池设计计算.26 某城镇污水处理厂的设计 3 4.3 污泥脱水28 第五章 污水处理厂平面布置 .30 5.1 各处理单元构筑物的平面布置.30 5.2 附属构筑物的平面布置.30 5.3 厂区管线布置30 5.4 厂区内道路的规划.31 第六章 污水处理厂高程计算 .32 6.1 水头损失计算.32 6.2 各处理构筑物的高程计算.32 第七章 处理成本估算 .34 7.1 计算依据34 7.2 单项构筑物工程造价计算34 7.3 污水处理成本计算35 致 谢 .37 参 考 文 献 38 某城镇污水处理厂的设计 1 第一章 绪论 1.1 设计任务及原始资料： 1.1.1 设计人口：40000 人 1.1.2 人均污水量标准：180220 l/人d 第三产业以及工业废水总量 12000 m3/d 1.1.3 综合污水水质： codcr380 mg/l；bod5190 mg/l；ss238 mg/l；nh3-n49 mg/l；tp4.9 mg/l 1.1.4 污水平均水温 15.0 ，ph69 出水水质要求：中华人民共和国国家标准城镇污水处理厂污染物排放标 准（gb 189182002） 中一级 b 标准 1.1.5 气象资料：年平均气温 15.0 ，年均降雨量 1200 mm，年平均风力 3.5 mm/s 1.1.6 城镇地质资料：土壤冰冻深度为 10 mm，土质一般为砂质粘土。 某城镇污水处理厂的设计 2 第二章 污水处理厂工艺设计及计算 2.1 污水处理厂设计规模的确定 2.1.1 污水水量的确定 在人类的生活和生产中，使用着大量的水。水在使用的过程中受到不同程度的污 染，改变了原有的化学成分和物理性质，这些水称为污水或废水。污水也包括雨水及 冰雪融化水。污水按来源的不同，分为生活污水、工业废水和降水 3 类。假设设计需 要采用分流制，不考虑雨污合建的情况，污水厂的设计规模按污水量和工业废水量来 确定。 1、生活污水量 q1的确定 根据设计任务书查得设计地区城市人口数 n = 40000 人，设计人均用水量 q = 180220 l/人d 生活污水量的确定以城市人口数，污水量标准或用水标准乘系数，一般取 k = 0.8 左右，即生活污水量 q1 = knq = 0.840000200 l/d = 6400000 l/d = 6400 m3/d 2、工业废水量 q2的确定和第三产业废水量 q3的确定 根据设计任务书查得工业废水量 q2 + q3 = 12000 m3/d 3、设计最高日污水量 qd的确定 设计地区城市最高日污水量 qd为 qd = q1 + q2 + q3 = 6400 +12000 = 18400 m3/d 4、设计最高日最高时污水量 qh的确定 根据总变化系数 kh = kdkh = (220180)(220180) = 1.5 日变化系数 kd：一年中最大日污水量与平均日污水量的比值 时变化系数 kh：最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值 qh = kh qd 24 = 1.518400/24 = 1150 m3/h 2.1.2 污水厂设计规模的确定 应满足设计地区最高日污水量 qd和设计地区最高日最高时污水量 qh这样才能真 正达到设计污水处理厂的设计处理要求，才能保证污水厂的处理负荷在设计处理负荷 某城镇污水处理厂的设计 3 之内，保证污水厂的高效处理能力，保证污水厂的安全运行能力，达到污水处理厂设 计要求。 所以：污水厂设计规模为： qh = 1150 m3/h = 319.44l/s 320 l/s 2.2 污水处理厂工艺流程方案的确定 2.2.1 城市污水处理厂工艺流程方案的提出 污水处理厂的工艺流程系指保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，采用的 污水处理技术各单元的有机组合。 在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑确定各技术单元构筑物的型式，两者互 为制约，互为影响。污水处理工艺流程选定，主要以下列各项因素作为依据。 2.2.2 污水的处理程度 根据处理水的出路和污水的水质，确定污水中各种污染物的处理程度。首先要计 算污水（包括生活污水、工业废水和三产废水）的水质： bod进=150 mg/l，cod进=300 mg/l，ss进=180mg/l，nh3-n进= 20mg/l，tp进 =2.5 mg/l 则污水的处理程度如下表 2.1 表 2.1 污水各种污染物的处理程度 项目项目bod5 (mg/l)cod (mg/l)ss (mg/l)nh3-n (mg/l) tp (mg/l) 进水150300180202.5 出水20602081 去除率86.7%80%88.9%75%60% 2.2.3 污水水质和水量的变化情况 除水质外，原污水的水量也是选定处理工艺需要考虑的因素，水质、水量变化较 大的污水，应考虑设调节池或事故贮水池，或选用承受冲击负荷能力较强的处理工艺。 某城镇污水处理厂的设计 4 工程施工的难易程度和运行管理需要的技术条件也是选定处理工艺流程需要考虑的因 素，地下水位高，地质条件较差的地方，不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。 2.2.4 工程造价和运行费用 工程造价与运行费用也是工艺流程选定的重要因素，当然处理水应当达到的水质 标准是前提条件。这样，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制约条件，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， 它对污水处理厂的经济效益和社会效益有着重要的影响。 2.2.5 当地的各项条件 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。当 地的原材料与电力供应等具体问题，也是选定处理工艺应当考虑的因素。 2.2.6 运行管理 对于运行管理水平有限的小型污水处理厂或工业废水处理站，宜采用操作简单、 运行可靠的处理工艺；对于运行管理水平较高的大型污水处理厂，应尽量采用处理效 率高、净化效果好的新工艺。对于地质条件较差的地区，不宜采用池体较深、施工难 度较大的处理构筑物。 为了达到上表处理要求，即要求处理工艺既能有效地去除 bod5、cod、ss 等， 又能达到脱氮除磷的效果。该设计采用 a2/o 工艺。现有三种可供选择的工艺流程： 普通活性污泥法；氧化沟工艺；二段生物接触氧化法。 三种方案的工艺流程图如图 2.1、2.2、2.3 所示。 格格栅栅间间 污污水水提提 升升泵泵房房 沉沉沙沙池池初初沉沉池池曝曝气气池池二二沉沉池池 接接触触氧氧 化化池池 污污泥泥处处 理理系系统统 进进水水出出水水 回回流流污污泥泥 剩剩余余污污泥泥 泥泥饼饼外外运运 图 2.1 普通活性污泥法工艺流程图 某城镇污水处理厂的设计 5 格格栅栅间间 污污水水提提 升升泵泵房房 沉沉沙沙池池初初沉沉池池氧氧化化沟沟二二沉沉池池 污污泥泥处处 理理系系统统 进进水水出出水水 剩剩余余污污泥泥 泥泥饼饼外外运运 回回流流污污泥泥 图 2.2 氧化沟工艺流程图 格格栅栅间间 污污水水提提 升升泵泵房房 沉沉沙沙池池初初沉沉池池一一氧氧池池一一沉沉池池 污污泥泥浓浓 缩缩池池 进进水水出出水水 剩剩余余污污泥泥 泥泥饼饼外外运运 回回流流污污泥泥 二二氧氧池池二二沉沉池池 储储泥泥池池 污污泥泥脱脱 水水机机房房 图 2.3 二段生物接触氧化法工艺流程图 2.2.7 方案的技术经济比较 三种方案的技术经济比较见表 2.2 表 2 2 活性污泥法、氧化沟工艺和二段生物接触氧化法的技术经济对比 项目项目活性污泥法活性污泥法氧化沟工艺氧化沟工艺二段生物接触氧化法二段生物接触氧化法 投资(元/m3生产成本(元/ m3)1.01(小型污水厂) 0.77(中型污水厂) 1.08(小型污水厂) 0.76(中型污水厂) 0.45(小型污水厂) 0.31(中型污水厂) 运行费用(元/ m3)0.85(小型污水厂) 0.55(中型污水厂) 0.81(小型污水厂) 0.50(中型污水厂) 0.35(小型污水厂) 0.23(中型污水厂) 占地(m2/m3)100-130130-15060-80 电耗(kwh/ m3)0.4-0.70.3-0.80.2-0.45 污泥产率高高低 污泥稳定性不稳定较稳定稳定 某城镇污水处理厂的设计 6 是否污泥回流是是否 水力负荷低低高 耐冲击能力不好一般好 水力停留时间(h)4-815-201-1.5 设备设备多进口设备多设备少，无进口设备 脱氮除磷效果不好能脱氮除磷有去除 nh3-n 能力 出水水质一般好好 自控程度一般好好 运行情况不稳定，易污泥膨胀较稳定稳定 2.2.8 处理工艺确定 该城市属中小型城市，设计人口 40000，日产水量不是太大，属中小型污水处理厂， 中小污水处理厂往往具有以下特点： 1、负担的排水面积小，污水量较少，一天内水量水质变化较大，频率高。 2、一般在城镇小区或企业内修建，由于所在地区一般不大，而且厂外污水输送管 道也不会太长。所以，其占地往往受到限制，处理单元应当尽量布置紧凑。 3、一般要求自动化程度较高，以减少工作人员配置，降低经营成本。 4、水厂往往位于小区或工业企业内，平面布置可能会收到实际情况限制，有时可 能靠近居民区或地面起伏不平等，平面布置应因地制宜，变弊为利。 5、由于规模较小，一般不设污泥消化，应采用低负荷，确定方案，即二段生物 接触氧化法为该城市污水厂的处理工艺。 2.2.9 二段生物接触氧化法的工艺特点 将传统的生物接触氧化池分为二段，第一段充分利用微生物处于对数期增殖期的 吸附特性，以低能耗、高负荷、快速的生物吸附和合成为主，能都有效的去除污水中 70%-80%的有机物，称为吸附合成期；第二段在低负荷下利用微生物的氧化分解作用， 对污水中残留的有机物进行氧化分解，以进一步改善出水水质，称为氧化分解阶段。 由于进行了分段，故处理效率大大提高。 二段法采用的是四池联壁式的组合结构，这样既节省了占地和土地费用，又能方 便操作管理和运行维护，并能减少水头损失，使产区内总体布局合理、工艺流程简洁 某城镇污水处理厂的设计 7 流畅。 二段法在第二段接触氧化池前后各设一座接触沉淀池，能够有效的节流污水中的 悬浮物，并能将一段和二段完全分开，使其各自成为独立系统以充分发挥各自的效能。 污水自初沉池经导流墙进入一段接触氧化池底部，在此经曝气充氧后自下而上流经填 料层，并经顶部集水系统收集后，通过一沉池的导流墙进入一沉池，然后自下而上经 砂虑层接触沉淀后进入定补给水系统，再由导流墙进入二段接触氧化池、二沉池，最 后出水进入接触消毒池。其工艺特点为： 无污泥回流。二段法氧化池的填料上栖息着大量的高活性微生物，他们能够高效 快速地吸附合成和氧化分解污水中的有机物。由于填料上老化的生物膜不会脱落，从 而使填料上附着的生物膜能较长时间地保持高活性，所以不需要污泥回流。又由于生 化组合池没有二次接触沉淀池，它能够高效截留和分离污水中的悬浮物，故也无需再 设二沉池。 污泥产量低、无污泥膨胀、运行稳定。与活性污泥法和氧化沟工艺相比，二段法 虽然容积负荷高，但是污泥产量低，主要是因为：1、氧化池内的微生物脸比较完整和 稳定；2、微生物内源呼吸进行较充分，合成物质被进一步氧化；3、生物填料内部存 在缺氧和厌氧区，能部分分解，转化为有机物。 在活性污泥法中容易产生膨胀的菌种（如丝状菌）在而短发中不仅不产生污泥膨 胀，而且能充分发挥其分解、氧化能力强的特点，但其沉降性能差，在曝气池中易随 水流出。 由于二段法的第一段以生物吸附合称为主，且生物负荷和活性很高，对第二段起 到了缓冲和保护的作用，因此在 bod、毒物和 ph 值冲击下生物膜受到的影响小，而 且恢复很快、出水水质好、运行稳定。 二段法的生化组合池总停留时间在 1.0-1.5 h 之间，水力停留时间比活性污泥法 （4-8 h）和氧化沟工艺（15-20 h）要短得多。 工艺流程简洁、设备少、工程投资低。由于二段法没有污泥回流，也就不需要设 污泥回流泵房；又由于生化组合池除阀门外没有其他设备，所以整个二段法工艺流程 简洁、设备少、工程投资低。 二段法对 nh3-n 的去除率与进水 nh3-n 的浓度、水利停留时间及气水比的关系见 下表，基本能够满足设计对脱氮的要求，但除磷效果不太明显，虽然生物填料上附着 的生物膜上附着的生物膜内部有一定的缺氧、厌氧区，但由于这些区域太小，不足以 某城镇污水处理厂的设计 8 构成生物除磷的必备条件，所以污水中的磷主要由生物合成而得到部分去除。 表 2.3 二段法对 nh3-n 的去除效果 进水进水 nh3-n (mg/l)水力停留时间水力停留时间(h)气水比气水比去除率去除率(%) 100.55:110 50-1001.05:135-50 30-501.05:145-60 15-301.55:150-70 5-151.53:160-80 0.2 m3/d 采用机械格栅清渣。 3、栅条间隙数 0. 32 si n 75 n21 个 0. 0250. 61 4、栅槽宽度 b 栅槽宽度比一般格栅宽 0.2-0.3 m，取 0.3 m b = s(n-1) + en + 0.3 = 0.01(21-1) + 0.02521 + 0.3 = 1.025 m 5、通过格栅的水头损失 h1 (m) 进水渠道渐宽部分的长度 1 1. 0250. 9 l0. 172 m 2t an 20 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 l2 = l1/2 = 0.172/2 = 0.086 m 通过格栅的水头损失 h1 = h0k； 2 0 v hsi n 2g 4/ 3 s () e 某城镇污水处理厂的设计 10 设计栅条断面为锐边矩形断面， = 2.42 所以 2 4 / 3 1 0. 011. 0 h2. 42()si n 7530. 105 m 0. 0252 * 9. 8 6、栅后槽总高度 h（m） 设栅前渠道超高 h2 = 0.3 m h = h + h1 + h2 = 0.6 + 0.105 + 0.3 = 1.005 m 7、栅槽总长度 l(m) l = l1 + l2 + 1.0 + 0.5 + h1/tan 式中 h1为栅前渠道深(m)；h1 = h1 + h2 0. 60. 3 l0. 180. 090. 10. 52. 01 m t an 75 由于格栅在污水提升泵房前，栅渣清除需要吊车，为了便于操作将格栅增高 0.8m, 以便于在工作平台上放置格栅筐，山楂直接从栅条上落入栅筐，然后运走。 3.2 污水提升泵房设计计算 本设计采用地下湿式矩形合建式泵房。 3.2.1 设计参数 设计流量选用最高日最高时流量 qmax = 320 m3/s = 27600 m3/d，集水池最高水位- 11.47 m，集水池最低水位为-12.57 m，出水管提升到计量间，其水面高程为 5.83 m， 泵站原地面高程为 0.00 m，覆土厚 0.5 m。 3.2.2 泵房的设计计算 1、集水池计算 最大设计流量为 27600 m3/d，采用 4 台污水泵（3 用 1 备） ，则每台污水泵的设计 流量为：q1 = qmax/3 = 27600/(324) = 383.3 m3/h。取 q1 = 400 m3/h；按一台泵最大流量 时 6 min 的出水量设计，集水池容积 v = qt = (4006)/60 = 40 m3；取有效水深 h = 1.1 m，集水池面积 f = v/h = 40/1.1 = 36.4 m2。集水池平面尺寸 lb = 9.2 m 4 m，保护 水深 0.71 m，实际水深 1.81 m。 2、水泵总扬程估算 h（m） （1）集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差为 某城镇污水处理厂的设计 11 5.83 - (-12.57) = 18.4 m （2）出水管线水头损失 每一台泵单用一根出水管，其流量为 q1 = 400 m3/h，选用的管径为 350mm 的铸钢 管，查表得 v = 1.04 m/s，1000i = 4.62。设管长为 1.3 m，局部损失占沿程损失的 30%，则总水头损失 h = (5.834.621.3)/1000 = 0.04 m。泵站内的管线水头损失假设为 1.5 m，自由水头为 1.0 m，水泵扬程 h = (1.5+0.04+18.4+1.0) m = 20.94 m。 选用 wq400-24-45 污水潜水泵，该泵的规格性能见下表 3.1。 表 3.1 wq400-24-45 型潜水污水泵规格和性能 转速转速(r/min)流量流量(m3/h)扬程扬程(m)电动机功率电动机功率(kw)电压电压(v)电流电流(a)效率效率(%) 145040024453808559 3、校核总扬程 泵站平面布置后，对水泵总扬程进行校核计算。水泵总扬程用下式计算 h h1 + h2 + h3 + h4 式中 h1吸水管水头损失（m） ，； 2 1 111 2 v hh g h2出水管水头损失（m） ，； 2 2 222 2 v hh g 1、2局部阻力系数； v1吸水管流速（m/s） ； v2出水管流速（m/s） ； h3集水池最低工作水位与所提升最高水位之差（m） ； h4自由水头，取 h4 = 1.0 m； h1、h2吸水管、出水管沿程损失（m） 。 吸水管路的水头损失。每根吸水管的流量为 q1 = 400 m3/s，选用 250 mm 管径，流 速 v = 1.04 m/s，1000i = 4.62。直管部分长度 1.2 m，喇叭口（1 = 0.1） ，dn350 的 90 弯管 1 个（ = 0.5） ，dn350 闸门 1 个（ = 0.1） ，dn350 转至 dn150 渐缩管 1 个（ = 某城镇污水处理厂的设计 12 0.25） 。 沿程损失 h1 = (1.24.62)/60 = 0.0056 m 局部损失 22 1.045.7 0.1 0.50.10.250.453 2 9.82 9.8 m 吸水管总水头损失 h1 = 0.453 + h1 = 0.453 + 0.0056 = 0.46 m 出水管水头损失。直管部分长 20 m。渐扩管 1 个（ = 0.25） ，闸门 1 个（ = 0.1） ， 90弯头 4 个（=0.5） 。 沿程损失 h2 = (204.62)/1000 = 0.09 m 局部损失 22 1.045.7 0.140.50.250.53 2 9.82 9.8 m 出水管水头总损失 h2 = 0.53 + h2 = 0.53+0.09 = 0.62 m 水泵所需总扬程 h = (0.46+0.62+18.4+1.0) = 20.48 m 故选用 wq400-24-45 型污水潜水泵是合适的。 3.3 沉砂池设计计算 采用曝气沉砂池，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 垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是能够去除沙粒上附着的有机污染物，有利 于取得较纯净的沙粒，从曝气池中排出的沉沙，有机物只占 5%左右，一般长期搁置也 不腐败。设 2 座曝气沉砂池，并联运行，当污水量较少时，可考虑 1 个工作，1 个备用。 污水用泵抽入池内，按最大流量 320 l/s 计算。 3.3.1 设计参数 最大设计流量 qmax = 320 l/s = 0.32 m3/s，水平流速 v1 = 0.06 m/s，最大设计流量时 的流行时间 t = 2 min，池子的有效水深 h2 = 1.5 m，设每立方米污水的曝气量为 d = 0.2 m3/m3，排泥间隔天数 t = 2 d。 3.3.2 设计计算 1、沉砂池总有效容积 v = qmax60 = 0.32260 = 38.4 m3 2、水流断面面积 a = qmax/v1 = 0.32/0.06 = 5.3 m2 某城镇污水处理厂的设计 13 3、池总宽度 b = a/ h2 = 5.3/1.5 = 3.5 m 4、每个池子宽度 设 n=2 格，则 b = b/n = 3.5/2 = 1.75 m 宽深比 b/ h2 = 1.93/1.5 = 1.3（满足 1-2 要求） 5、池总长度 l = v/a = 38.4/5.3 = 7.25 m 6、每小时所需空气量 q = dqmax = 0.20.323600 = 230.4 m3/h 7、沉砂斗所需容积 v 已知该城市污水沉砂量 x = 30 m3/(106 m3污水)，生活污水流量总变化系数 kz = 1.5，则 v = qmaxxt/kz = 32030286400/(1.5109) = 1.106 m3 8、每个沉砂斗容积 v0 设每一分格有一个沉砂斗，则 v0 = v/n = 1.106/21 = 0.553 m3 9、沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽 a1 = 0.8 m，斗壁与水平面倾角 55，取斗高 h3 = 0.5 m。 沉砂斗上口宽 a = (20.5)/tan55 +a1 = (20.5)/tan55 + 0.8 = 1.5 m 砂斗容积 v1 = 0.5(21.52 + 21.50.8 + 20.82)/6 = 0.7 m3 0.6 m3（符合要求） 10、沉砂池高度 h3 采用采用重力排沙，设计池底坡度为 0.06，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一 部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过度部分，沉砂池坡向沉砂斗的过渡 部分宽 b2 = l - a = 7.25 - 1.5 = 5.75 m，则沉砂池室高 h3 = h3 = 0.06 b2 = (0.5+0.065.75) = 0.845 m。 11、池总高度 h 设超高 h1 = 0.3 m h = h1 + h2 + h3 = (0.3+1.5+0.845) = 2.645 m 曝气沉砂池计算简图如图 3.1 所示。 某城镇污水处理厂的设计 14 图 3.1 曝气沉砂池计算图 3.4 初次沉淀池设计计算 本设计采用平流式沉淀池。该沉淀池效果好，对冲击负荷和温度变化的适应能力 较强，适用于地下水位高度及地质较差的地区，适用于大、中、小型污水处理厂。设 计见图如图所示。 3.4.1 设计参数 最大流量 qmax = 0.32 m3/s，表面负荷 q = 2.0 m3/(m2h)，沉淀时间 t = 1.5 h，设计 水平流速 v = 0.5 mm/s，污泥量取 25 g/(人d)，两次清泥间隔时间 t = 2 d。 3.4.2 设计计算 1、池子总表面积 a = 3600qmax/q = 0.323600/2.0 = 576 m2 2、沉淀部分有效水深 h2 = qt = (2.01.5) = 3.0 m 3、沉淀部分有效容积 v = a h2 = (5763.0) = 1728 m3 4、沉淀池长 l = 3.6vt = (3.61.55) = 27 m 5、沉淀池总宽度 某城镇污水处理厂的设计 15 b = a/l = 576/27 = 21.3 m，取 b = 24 m 6、池子个数 n 设每座池宽 b = 4.0 m，则 n = b/b = 24/4 = 6 个。分 3 组，每组两座。 7、校核 长深比：l/ h2 = 27/3 = 9.0 在 8-12 之间（符合要求） 长宽比：l/b = 27/4 = 6.75 4（符合要求） 8、污泥部分需要的总容积 v 初沉池 ss 的去除率采用 50%，则每日产泥量为 s = 310420010-60.51000 = 3000 kg/d 设污泥含水率为 p = 97%，则每日排泥量为 vn = (3000100)/1000(100-97) = 100 m3/d 间隔两天需清除的污泥量 v = 1002 = 200 m3 每座沉淀池所需污泥量 v = v/n = 200/6 = 33.33 m3 9、污泥斗容积 v1 采用污泥斗如图所示。斗壁与水平面倾角为 60，上口面积 f1 = 4.54.5 m2，下口 面积 f2 = 0.50.5 m2，污泥斗的高度 h4 = (4.5-0.5)tan60/2 = 3.46 m。 则 v1 = h4f1+f2+(f1f2)1/2 /3 = 3.460.52 +4.52 +(0.524.52)1/2/3=26.24 m3 10、污泥斗以上梯形部分污泥斗容积 v2 设流入口至挡板的距离为 0.5 m，流出口至挡板的距离为 0.3 m，污泥斗以上梯形 部分上低长度 l1 = (27+0.5+0.3) = 27.8 m，污泥斗以上梯形部分下底长度 l2 = 4.5 m，池 底纵坡取 0.01，污泥斗以上梯形部分高度为 h4 = (27+0.3-4.5)0.01 = 0.228 m 则 v1 = (27.8+4.5)0.2284.5/2 = 16.57 m3 11、污泥斗和梯形部分污泥容积 v1 + v2 = (26.24+16.57) = 42.81 m3 33.33 m3 故每座沉淀池的污泥斗课储存 2 d 的污泥量，满足设计要求。 12、沉淀池总高度 h 采用机械刮泥 h= h1 + h2 + h3+ h4 某城镇污水处理厂的设计 16 取 h1 = 0.3 m，h2 = 0.5 m ，h4 = h4 + h4 = (0.228+3.46) = 3.69 m 则 h = (0.3+3.0+0.5+3.69) = 7.49 m 13、机械刮泥机的选择 采用武汉阀门厂和唐山机械电子研究所所生产的 gl-525 型链板式刮泥机，其规 格性能如表 3.2 所示。 表 3.2 gl-525 型链板式刮泥机规格性能 宽度宽度(m)刮板块数刮板块数(n)刮泥速度刮泥速度(m/min)电动机功率电动机功率(kw) 4120.260.4 采用重力排泥，水上浮渣采用人工清渣。 14、出入口的整流措施 入口采用淹没孔与有孔整流墙的组合如图所示。出口的整流措施采用可上下移动 的锯齿形三角堰，集水槽形式如图 3.2 所示。 某城镇污水处理厂的设计 17 图 3.2 初沉池整流措施和集水槽形式 3.5 一段和二段氧化池设计计算 3.5.1 设计参数 采用日平均时设计流量 q = 18400 m3/s；进水 bod5的浓度 0 = 120 mg/l（按初沉 池去除 20%计算） ，出水 bod5浓度 e 20 mg/l；进水 ss 浓度 c0 = 180 mg/l，出水 ss 浓度 ce 20 mg/l。 3.5.2 设计计算 采用二段接触氧化法，分三组并列运行，每组 3 座。填料选用炉渣，其粒径为 20- 80 mm，孔隙率为 48%-60%，比表面积为 60-200 cm2，挂膜较易。一氧池填料高度 h13 = 4.0 m，二氧池填料高度 h23 = 3.5 m。 （1）填料容积负荷 nv 当 bod5进水值小于 180 mg/l 时，采用炉渣填料、蜂窝调料及组合填料，穿孔管 曝气的二段式接触氧化法时，可采用下式计算 nv = 0.2881e0.7246 式中 nv 填料容积负荷 bod5kg/(m3d)； e出水 bod5值(mg/l)。 nv = 0.2881200.7246 = 2.53 bod5kg/(m3d) （2）污水与填料接触时间 t (h) 某城镇污水处理厂的设计 18 t = 240/1000 nv = 24150/10002.53 = 1.43 h，取 t = 1.5 h （3）一氧池接触时间 t1 按占总接触时间的 60%计，t1 = 0.6t = 0.61.5 = 0.9 h （4）二氧池接触时间 t2 按占总接触时间的 40%计，t2 = 0.4t = 0.41.5 = 0.6 h 3.5.3 接触氧化池尺寸计算 1、一氧池的计算 单组一氧池（单池）的填料体积 v1 = qt1/9 = 184000.9/924 = 76.7 m3 一氧池的面积 a1 = v1/h13 = 76.7/4.0 = 19.17 m2 一氧池宽 b1取 5.0 m；池长 l1 = a1/b1 = 19.17/5 = 3.834 m 一氧池超高 h11取 0.5 m，稳定水层 h12取 0.5 m，底部构造层 h14取 0.8 m， 则一氧池总高 h1 = h11 + h12 + h13 + h14 = 0.5+0.5+4.0+0.8 = 5.8 m 2、二氧池的计算 单组二氧池（单池）的填料体积 v2 =qt2/9 = 184000.6/924 = 51.11 m3 一氧池的面积 a2 = v2/h23 = 51.11/3.5 = 14.6 m2 一氧池宽 b2取 5.0 m；池长 l2 = a2/b2 = 14.6/5 = 2.92 m 一氧池超高 h21取 0.5 m，稳定水层 h22取 0.5 m，底部构造层 h24取 0.8 m， 则一氧池总高 h2 = h21 + h22 + h23 + h24 = 0.5+0.5+3.5+0.8 = 5.3 m 3、接触氧化池需气量 接触氧化池曝气采用在填料下方穿孔管鼓风曝气方式，根据经验，气水比为 5:1（符合生物接触氧化法设计规程(cecs128-2001)） 。 （1）总需氧量 q气 = 518400 = 92000 m3/d = 63.89 m3/min （2）一氧池的总需氧量 q1 气= 2q气/3 = 63.892/3 = 42.59 m3/min （3）单组一氧池的需气量 q1 气 = q1 气/9 = 42.59/9 = 4.73 m3/min （4）二氧池的总需氧量 q2 气 = q气/3 = 63.89/3 = 21.3 m3/min （5）单组二氧池的需气量 某城镇污水处理厂的设计 19 q2 气 = q2 气/9 = 21.3/9 = 2.366 m3/min 4、按接触氧化池曝气强度校核 一氧曝气池强度 q1 气/a1 = 4.73/19.17 = 0.2467 m3/(m2min) =14.8 m3/(m2h) 二氧池曝气强度 q2 气/a2 = 2.366/14.6 = 0.172 m3/(m2min) = 10.32 m3/(m2h) 满足生物接触氧化法设计规程 （cecs128-2001）要求范围 10-20 m3/(m2h) 接触氧化池曝气管采用钢管，干管流速选取 v干 = 10 m/s，支管流速 v支 = 5 m/s；干管管径选用 dn = 150 mm，支管管径 dn = 32 mm。支管布置间距 20 cm，支管 上小孔孔径 5 mm，小孔间距 6 cm，小孔向下 45开孔，交错分布。 5、接触氧化池的进出水设计 （1）进水导流槽设计 根据生物接触氧化法设计规程 （cecs128-2001） ，导流槽宽选取 0.8 m，导流 槽长与池宽相同为 5.0 m，导流墙下缘距填料底为 0.3 m，导流墙距池底 0.5 m。见图所 示。 （2）出水槽设计 接触氧化池出水槽采用锯齿形集水槽（两边进水） ，集水槽污水过堰负荷 q = 2 l/(sm)。 一氧单池集水槽总长 l1j = q/(qn) = 18400/(23.6249) = 11.83 m 一氧池单池集水槽条数 n1 = l1j/2l1 = 11.83/(23.843) = 1.543 条，取 n1 = 2 条 二氧单池集水槽总长 l2j = l1j 二氧池单池集水槽条数 n2 = l2j/2l2 = 11.83/(22.92) = 2.0256 条，取 n2 = 2 条 3.6 一段和二段沉淀池的设计计算 接触氧化后的沉淀池，可采用任何形式。但是为了提高沉淀效果，并且与接触氧 化池建设上更好的匹配，减少工程量，节省费用，常常选用接触沉淀池。接触沉淀池 表面水力负荷一般采用 5-7 m3/(m2h)，停留时间 20-30 min，有效水深 1.8-2.5 m。空气 冲洗强度采用 24-40 m3/(m2h)，冲洗时间 10-15 min。 3.6.1 设计参数 某城镇污水处理厂的设计 20 设计流量 q = 18400 m3/s，本设计选第一接触沉淀池表面水力负荷 n1q = 5.5 m3/(m2h)，有效水深 h11 = 2.0 m。第二接触沉淀池表面水力负荷 n2q = 5 m3/(m2h)，有 效水深 h22 = 1.8m。两池滤料均 选用烁石滤料，滤料层高 0.5 m，一沉池滤料粒径 5.0- 10.0 mm，二沉池滤料粒径取 3.0-7.0mm，采用 3 组 9 个池并列运行。 3.6.2 设计计算 1、沉淀池表面积计算 单组一沉池面积 a1 = q/(9n1q) = 18400/(95.524) = 15.49 m2 单组二沉池面积 a2 = q/(9n2q) = 18400/(95.024) = 17.04 m2 2、校核水力停留时间 一沉池 t1 = 9a1h12/q = 292415.49/18400 = 0.364 h = 21.8 min 二沉池 t2 = 9a2h22/q = 1.892417.04/18400 = 0.36 h = 21.6 min 符合规程要求。 3、接触沉淀池尺寸 单组一沉池宽 b1 取 5.0 m（方便与接触氧化池合建） ，池长 l1 = a1/ b1 = 15.49/5.0 = 3.1 mm 一沉池超高 h11 = 0.5 m，有效水深 h12 = 2.0 m，污泥斜壁设计与水平角为 60，滤 料上层水深取 0.4 m，滤料层取 0.5 m，均包括在有效水深内。缓冲层取 0.5 m，包括在 污泥斗中，泥斗下底边长 0.5 m。 泥斗高：h13 = (5.0 - 0.5)tan60 = 3.9 m 一沉总高：h1 = h11 + h12 + h13 = (0.5 + 2.0 + 3.9) = 6.4 m 一沉池尺寸：l1 b1 h1为 3.1 m5.0 m6.4 m 单组二沉池有效水深 h22 = 1.8 m，其他与一沉池相同。 池长：l2 = a2/ b2 = 17.04/5.0 = 3.408 m 二沉总高：h2 = h21 + h22 + h23 = (0.5 + 1.8 + 3.9) = 6.2 m 二沉池尺寸：l2 b2 h2 为 3.4 m5.0 m6.2 m 4、污泥量 qs在生物接触氧化法设计规程中推荐该工艺系统污泥产率为 0.3- 0.4 kg(ds)/kg(bod5)，含水率 96%-98%，本设计采用污泥产率 y = 0.4 kg(ds)/kg(bod5)， 含水率为 97%。 干污泥量 wds = yq(0 e) + (c0 - ch - ce)q 式中 wds污泥干重(kg/d)； 某城镇污水处理厂的设计 21 ch进水中 ss 活性部分量(mg/l)，按 c0的 70%计。则 wds = 0.418400(0.15 0.02) + 18400(0.1 0.70.1 0.02) = 1140.8 kg/d 污泥体积 qs = wds/1000(1-0.97) = 1140.8/(10000.03) = 38.03 m3/d 5、校核污泥容积 s 1 vh(a+a+ aa ) 3 式中 vs泥斗容积(m3)； h泥斗高(m)，h = 3.9 m； a泥斗上口面积(m2) a泥斗下口面积(m2) 单组一沉池泥斗容积 3 s1 1 v3. 93. 15. 00. 50. 53. 15. 00. 50. 525. 63 m 3 单组二沉池泥斗容积 3 s2 1 v3. 93. 45. 00. 50. 53. 45. 00. 50. 527. 8 m 3 污泥斗的总体积 v = (vs1 + vs2)9 = (25.63 + 27.8)9 = 480.87 m3 38.03 m3 根据计算，污泥斗足够容纳两天的污泥量。 6、接触沉淀池进出水设计 接触沉淀池进水水槽设计计算与接触氧化法相同，只是设计参数不同，进水导流 槽宽也是 0.8 m，导流墙下缘至滤料的距离：一沉池为 1.1 m，二沉池为 0.9 m，出水集 水槽进水负荷采用 q = 1.2 l/(sm)。 一沉池集水槽总长 1i q18400 l19. 72 m qn1. 23. 6249 一沉池集水槽总数，取 n1=3 条 1i 1 1 l19. 72 n条3. 18条 23. 1 2l 某城镇污水处理厂的设计 22 二沉池集水槽总长 2i q18400 l19. 72 m qn1. 23. 6249 二沉池集水槽总数，取 n2=3 条 2i 2 2 l19. 72 n条2. 9条 23. 4 2l 7、接触沉淀池需气量计算 根据生物接触氧化法设计规程 （cecs128-2001） ，接触沉淀池冲洗强度采用 q 汽= 30 m3/(m2h)，冲洗时间为 15 min，工作周期 24 h。 一沉池单池需气量 q1 气 = q气a1 = 3015.49 = 464.7 m3/h = 7.745 m3/min 二沉池单池需气量 q2 气 = q气a2 = 3017.04 = 511.2 m3/h = 8.52 m3/min 二段式接触氧化法计算见图如图 3.3 所示 某城镇污水处理厂的设计 23 图 3.3 二段生物接触氧化法计算简图 3.7 鼓风机房设计计算 为便于管理，将曝气沉砂池和生物接触氧化系统的曝气设备合