水污染控制工程课程设计-3.5万吨每日城镇污水处理厂的初步设计.doc

水污染控制工程课程设计水污染控制工程课程设计 题 目 3.5 万吨/日城镇污水处理厂的初步设计 院 系 化学与环境工程学院 专 业 环境工程 姓 名 年 级 指导教师 二零一四 年 六 月 1 摘要摘要 初步设计要完成设计说明书一份，污水处理厂平面布置图 1 张、 污水处理构 筑物高程布置图 1 张。该污水处理厂工程规模为 3.5 万吨/日，进水水质为： codcr=200mg/l，bod5=150mg/l，ss=200mg/l，氨氮=30mg/l，磷酸盐（以 p 计） =4.0mg/l。 本次设计所选择的氧化沟工艺，具有不错的脱氮除磷功能。该污水处理厂的 污水处理流程为：污水从集水池进入粗格栅到污水提升泵房，再从泵房到细格栅， 然后到曝气沉砂池，进入氧化沟再从配水井进入二沉池，污水再经过消毒池后排 入自然水体；污水处理厂处理后的出水水质执行污水综合排放标准 （gb8978- 1996）一级标准。 关键词：关键词：氧化沟工艺；脱氮除磷；污水处理 pam 外运 污泥回流 污水 粗格栅泵房细格栅曝气沉砂池 氧化沟配水井 污泥泵房 二沉池消毒池 污泥浓缩池污泥脱水车间 集水池 排放 鼓风机房 2 目录目录 摘要.1 1 设计任务书4 1.1 工程设计资料4 1.2 设计任务5 1.3 基本要求.5 1.4 课程设计图纸内容及张数5 2 设计说明书.6 2.1 城镇污水来源及水质特点分析6 2.1.1 城镇污水来源6 2.1.2 城镇污水水质特点6 2.2 污水处理方案的选择7 2.2.1 城市污水主要处理方法7 2.3 污水处理工艺原理及工程说明10 2.3.1 集水池10 2.3.2 粗格栅11 2.3.3 泵房11 2.3.4 细格栅12 2.3.5 曝气沉砂池12 2.3.6 氧化沟14 2.3.7 配水井14 2.3.8 二沉池14 2.3.9 接触消毒池15 3.设计计算书15 3.1 粗格栅间15 3.1.1 设计参数15 3.1.2 设计计算16 3.2 集水池和泵房.17 3.2.1 设计参数17 3.2.2 集水池设计计算.17 3.3 细格栅18 3.3.1 设计参数18 3.3. 2 设计计算.19 3.3 曝气沉砂池19 3 3.3.1 设计计算.20 3.4 配水井23 3.4.1 设计计算24 3.4.2 砂水分离器和吸砂机的选择.24 3.5 氧化沟.24 3.6 污水处理程度的计算26 3.7 辐流式二沉池27 3.7.1 设计参数27 3.7.2 设计计算.27 3.8 消毒池.29 3.8.1 设计参数29 3.8.2 设计计算29 3.9 高程布置30 参考文献.33 附录.34 4 1 设计任务书设计任务书 1.1 工程设计资料工程设计资料 （1）工程概况 某城市拟筹建城市污水处理厂，废水量为 3.5 万吨/日。城市污水的主要污染 物是 codcr、bod5、ss、氮和磷等。 经当地环保部门批准，污水排放标准执行污水综合排放标准 （gb8978- 1996）一级标准。 （2）工程设计规模 1）设计水量 总水量： q总=35000m3/d 2）进水水质 进水水质参考同类案例，具体进水水质如表 1 所示。 表 11 进水水质（单位：mg/l） 指标codcrbod5ss氨氮总磷（以 p 计） 数值200150200304.0 3）处理目标 经当地环保部门审批，污水排放标准执行污水综合排放标准 （gb8978- 1996）一级标准，具体出水水质如表 2 所示。 表 12 出水水质（单位：mg/l） 指标codcrbod5ss氨氮 总磷（以 p 计） 数值1003030253 5 1.2 设计任务设计任务 （1）根据以上资料，确定最佳处理工艺，对该污水处理工程进行初步设计。 （2）设计范围为污水处理工艺系统。 （3）完成废水处理各构筑物的设计，编写设计说明书和设计计算书（包括高程计 算和构筑物设计计算） 。 （4）完成设计图纸 2 张（平面布置图和高程布置图） 。 1.3 基本要求基本要求 （1）设计者必须独立思考，独立完成全部设计。 （2）按时按质完成设计任务要求。 （3）设计方案严格执行有关环境保护的规定，污水处理后必须保证出水指标均达 到当地环保部门核准的污水排放标准。 （4）采用经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省投资和运行管理费用。 （5）设计新颖美观、布局合理。 1.4 课程设计图纸内容及张数课程设计图纸内容及张数 （1） 污水处理厂平面布置图，1 张（3 号图纸） ； （2） 污水处理构筑物高程布置图，1 张（3 号图纸） ； 6 2 设计说明书设计说明书 2.1 城镇污水来源及水质特点分析城镇污水来源及水质特点分析 2.1.1 城镇污水来源城镇污水来源 （1）生活污水 生活污水主要来自家庭、城镇公共设施及工厂等，包括厕所冲洗水、厨房洗 涤水、洗衣排水、沐浴排水及其他排水等。这类水含有较高的有机物，水质一般 较稳定，浓度较低，也较容易通过生物化学方法进行处理。 （2）工业废水 工业废水是生产过程中排出的废水，包括生产工艺废水、循环冷却水冲洗废 水以及综合废水。由于各种工业生产的工艺、原材料、使用设备的用水条件等的 不同，工业废水的性质千差万别。相比较于生活废水，工业废水水质水量差异大， 具有浓度高、毒性大等特征，不易通过一种通用技术或工艺来治理，往往要求其 在排出前在厂内处理到一定程度。 （3）降雨径流 降雨径流是雨雪降至地面形成的初期地表水径流。降雨径流的水质水量随区 域环境、季节和时间变化，成分比较复杂。影响降雨径流被污染的主要因素有大 气质量、气候条件、地面及建筑物环境质量等。 2.1.2 城镇污水水质特点城镇污水水质特点 城市污水中 90%以上是水，其余是固体物质。水中普遍含有以下各种污染物： 悬浮物：一般为 200500 毫克/升，有时候可超过 1000 毫克/升。其中无机和 胶体颗粒容易吸附有机毒物、重金属、农药、病原菌等，形成危害大的复合污染 物。悬浮物可经过混凝、沉淀、过滤等方法与水分离，形成污泥而去除。 病原体：包括病菌、寄生虫、病毒三类。常见的病菌是肠道传染病菌，每升 7 污水可达几百万个，可传播霍乱、伤寒、肠胃炎、婴儿腹泻、痢疾等疾病。常见 的寄生虫有阿米巴、麦地那丝虫、蛔虫、鞭虫、血吸虫、肝吸虫等，可造成各种 寄生虫病。病毒种类很多，仅人粪尿中就有百余种，常见的是肠道病毒、腺病毒、 呼吸道病毒、传染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可达 50 万到 7000 万个。 需氧有机物：包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯类等。 其浓度常用五日生化需氧量(bod5)来表示。也可用总需氧量(tod)、总有机碳 (toc)、化学需氧量(cod)等指标结合起来评价。常用 bod5 与 cod 的比例来反 映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量随时间变化曲线来反映生化降解的快 慢，据此选择处理方案（见图） 。城市污水 bod5 一般为每升 300500 毫克，造 纸、食品、纤维等工业废水可高达每升数千毫克。 植物营养素：生活污水、食 品工业废水、城市地面径流污水中都含有植物的营养物质氮和磷。城市污水中 磷的含量原先每人每年不到 1 千克,近年来由于大量使用含磷洗涤剂，含量显著增 加。来自洗涤剂的磷占生活污水中磷含量的 3075%，占地面径流污水中磷含量 的 17%左右。氮素的主要来源是食品、化肥、焦化等工业的废水，以及城市地面 径流和粪便。硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐和一些有机磷化合物都是植物营 养素，能造成地面水体富营养化、海水赤潮和地下肥水。硝酸盐含量过高的饮水 有一定的毒性，能在肠胃中还原成亚硝酸盐而引起肠原性青紫症。亚硝酸盐在人 体内与仲胺合成亚硝胺类物质可能有致畸作用、致癌作用。 城市污水中除含以上四类普遍存在的污染物外，随污染源的不同还可能含有 多种无机污染物和有机污染物，如氟、砷、重金属、酚、氰、有机氯农药、多氯 联苯、多环芳烃等。 如果城市污水不经处理就排入地面水体，会使河流、湖泊受到污染。但城市 污水水量非常大，如全部进行污水二级处理，投资极大。因此，结合具体情况研 究经济有效的处理措施，是环境保护的重大课题之一。 8 2.2 污水处理方案的选择污水处理方案的选择 2.2.1 城市污水主要处理方法城市污水主要处理方法 城市污水处理厂的方案，要考虑有效去处 bod5，又要适当去除 n、p 故可采 用“普通活性污泥法”或“氧化沟”法。 普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计运行 经验，处理效果可靠，如设计合理，运行得当，出水 bod5 可达 10-20mg/l，它的 缺点是工艺路线长，工艺构筑物及设备多而复杂，运行管理困难，运行费用高。 氧化沟处理技术是 20 世纪 50 年代有荷兰人首创。60 年代以来，这项技术在 国外已被广泛采用，工艺及构筑物有了很大的发展和进步。随着对该技术缺点 （占地面积大）的克服和对其优点的逐步深入认识，目前已成为普遍采用的一项 污水处理技术。 氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内 不仅可完成碳源的氧化，还可实行脱氮，成为 a/o 工艺，由于氧化沟内活性污泥 已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。 氧化沟污水处理技术已被公认为一种成功的革新的活性污泥法工艺，与传统 活性污泥系统相比较，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点。 1.工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。一般情况下，氧化沟工艺可比传 统活性污泥法少建初沉池和污泥厌氧消化系统，基建投资少。另外，由于不采用 鼓风曝气和空气扩散器，不建厌氧硝化系统，运行管理方便。 2.处理效果稳定，出水水质好。 3.基建投资省，运行费用低。 4.污泥量少，污泥性质稳定。 5.具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。 6.占地面积少。 由以上资料，经过简单的分析比较，氧化沟工艺具有明显优势，故采用氧化 沟工艺，具体的污水处理工艺流程图 21 如下： 9 图图 2 21 1 城市生活污水处理工艺流程城市生活污水处理工艺流程 pam 外运 污泥回流 污水 粗格栅泵房细格栅曝气沉砂池 卡式氧化沟配水井 污泥泵房 二沉池消毒池 污泥浓缩池污泥脱水车间 集水池 排放 鼓风机房 10 2.3 污水处理工艺原理及工程说明污水处理工艺原理及工程说明 处理规模： sl s q / 1 . 405 86400 100035000 86400 q 日均生活污水量： 9.31 1 . 405 .72 q .72 k 1.101.10 z 生活污水总变化系数： sls m h m d m q k q z /563563. 0 1 . 2027486503500039 . 1 333 max sls m h m d m q1 .40540509 . 0 3 .145835000 333 _ m3/d=1049.2 m3/h = 0.291 m3/s 9 .25179 39 . 1 35000 z min k q q 2.3.1 集水池集水池 集水池的作用是汇集、储存和均衡废水的水质水量。 集水池容积要满足水工布置、格栅及污水提升泵吸水管的安装要求,在及时将 来水抽走和避免水泵起闭频繁的基础上,尽量减小池容,以减低费用和减少污物在池 内淤积和腐化。集水池容积包括死水容积和有效容积两部分。死水容积是指最低 水位以下的容积,有效容积是指集水池内最高水位和最低水位之间的容积。根据排 水规范,集水池有效容积应符合以下要求: 1)对于全昼夜运行的大型污水泵站,集水池有效容积按不小于泵站中最大一台 水泵 5 而 n 的出水量计算;如水泵机组为自动控制时,每小时开动大流量潜水泵不得 超过 6 次;当人工管理时,每小时开动水泵不宜超过 3 次。 2)对于小型污水泵站,由于夜间的污水流量不大,可能夜间停止运行,这种情况下, 集水池容积必须能够储存夜间停止运行时段内的流入量。 11 3)对于工厂内污水泵站的集水池,还应该根据短时间内淋浴排水量来复核它的 容积。 4)污水泥浆泵房集水池的容积,应按一次排的污泥量和泥浆泵抽送能力计算确 定。活性污泥泵房集泥池的容积,应按排人的回流污泥量、剩余污泥量和污泥泵抽 送能力计算确定。 2.3.2 粗格栅粗格栅 粗格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后 续处理设施能正常运行，由一组(或多组)相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装 在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，以拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。 设计参数： （1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求： 一般情况 16 40mm 最大间隙 100mm （2）每天的栅渣量大于 0.2m3,一般采用机械清渣； （3）格栅倾角一般用 6090； （4）过栅流速一般采用 0.61.0m/s； （5）格栅前渠道内的水流速速一般采用 0.40.9m/s; （6）机械格栅不少于 2 台，如为一台时，应设人工清除格栅备用。 2.3.3 泵房泵房 污水泵房在污水处理系统中常被称为污水提升泵房，其作用主要是将上游来 水提升至后续处理单元所要求的高度，使其实现重力自流。它的工作特点是它 所抽升的水是不干净的，一般含有大量的杂质，而且来水的流量随时都在变化。 污水泵房的基本组成包括：机器间、集水池、格栅、辅助间。机器间内设置 水泵机组和有关的附属设备。 提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 12 ，从而达到污水的净化。 设计参数如下： （1）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保 证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于 0.8。如电动机容量大于 55kw 时，则不得小于 1.0m，作为主要通道宽度不得小于 1.2m。 （2）泵房进水角度不大于 45 度。 2.3.4 细格栅细格栅 细格栅是一种可连续清除流体中杂物的固液分离设备，是城市污水处理、自 机械格栅机来水厂、电厂进水口、纺织、食品加工、造纸、皮革等行业生产工艺 中不可缺少的专用设备，是目前国内普遍采用的固液筛分设备。 特点： 1、设备自动化程度高,分离效率高,噪音,动力消耗。 2、耙齿采用不锈钢材料制造,耐腐蚀耐高温性能好。 3、耙齿组合成栅条面，外加不锈钢护板，不会堵塞。 4、耙齿节距有 100、150 两种规格 150 节距适用于大栅隙。 5、可按需要，配制各种栅隙。栅隙从 1-50mm 可供选用。 6、机宽从 300-3000mm 供用户选型。 7、整机一体安装，运转精度高。 注：该设备安装时采用整机吊装，在集水井两侧无需设置其他支承，只要在地 平上预埋 62015016mm 钢板两块，安装时将机架两侧的支承钢板与其焊为一体 即可。 2.3.5 曝气沉砂池曝气沉砂池 沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重比较大的无机颗粒，以免这 些杂质影响后续构筑物的正常运行。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝气沉砂池、 13 竖流沉砂池和多尔沉砂池等。平流式沉砂池构造简单，处理效果较好，工作稳定， 但沉砂中夹杂一些有机物，易于腐化散发臭味，难以处置，并且对有机物包裹的 砂粒去除效果不好。曝气沉砂池在曝气的作用下颗粒之间产生摩擦，将包裹在颗 粒表面的有机物除掉，产生洁净的沉砂，通常在沉砂中的有机物含量低于 5%，同 时提高颗粒的去除效率。多尔沉砂池设置了一个洗砂槽，可产生洁净的沉砂。涡 流式沉砂池依靠电动机机械转盘和斜坡式叶片，利用离心力将砂粒甩向池壁去除， 并将有机物脱除。后 3 种沉砂池在一定程度上克服了平流式沉砂池的缺点，但构 造比平流式沉砂池复杂。 和其它形式的沉砂池相比，曝气沉砂池的特点是：一、可通过曝气来实现对 水流的调节，而其它沉砂池池内流速是通过结构尺寸确定的，在实际运行中几乎 不能进行调解；二、通过曝气可以有助于有机物和砂子的分离。如果沉砂的最终 处置是填埋或者再利用(制作建筑材料)，则要求得到较干净的沉砂，此时采用曝气 沉砂池较好，而且最好在曝气沉砂池后同时设置沉砂分选设备。通过分选一方面 可减少有机物产生的气味，另一方面有助于沉砂的脱水。同时，污水中的油脂类 物质在空气的气浮作用下能形成浮渣从而得以被去除，还可起到预曝气的作用。 只要旋流速度保持在 0.250.35/范围内，即可获得良好的除砂效果。尽管水 平流速因进水流量的波动差别很大，但只要上升流速保持不变，其旋流速度可维 持在合适的范围之内。曝气沉砂池的这一特点，使得其具有良好的耐冲击性，对 于流量波动较大的污水厂较为适用，其对 0.2mm 颗粒的截流效率为 85%。 由于此次设计所处理的主要是生活污水水中的有机物含量较高，因此采用曝 气沉砂池较为合适。 曝气沉砂池的设计参数： （1）旋流速度应保持 0.250.3m/s； （2）水平流速为 0.080.12 m/s； （3）最大流量时停留时间为 13min； （4）有效水深为 23m，宽深比一般采用 11.5； （5）长宽比可达 5，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板； （6）1污水的曝气量为 0.2空气； 3 m 3 m 14 （7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约 0.60.9m，送气管应设置调节气 量的阀门； （8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板； （9）池子的进口和出口布置，应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向 一致，出水方向应与进水方向垂直，并考虑设置挡板； （10）池内应考虑设置消泡装置。 2.3.6 氧化沟氧化沟 拟用卡罗塞尔氧化沟，去除 cod 与 bod 之外，还应具备硝化和一定的脱氮 作用，以使出水 nh3低于排放标准。采用卡式氧化沟的优点：立式表曝机单机功 率大，调节性能好，节能效果显著；有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力；曝气 功率密度大，平均传氧效率达到至少 2.1kg/（kwh） ；氧化沟沟深加大，可达到 5.0 以上，是氧化沟占地面积减小，土建费用降低。 氧化沟采用垂直曝气机进行搅拌，推进，充氧，部分曝气机配置变频调速器， 相应于每组氧化沟内安装在线 do 测定仪，溶解氧讯号传至中控室微机，给微机 处理后再反馈至变频调速器，实现曝气根据 do 自动控制。 2.3.7 配水井配水井 设计要求： 污水在配水井的停留时间最少不低于 3min（不计回流污泥的量） ， （1）水力配水设施基本原理是保持各个配水方向的水头损失相等； （2）配水渠道中的水流速度应不大于 1.0m/s，以利于配水均匀和减少水头 损失。 （3）从一个方向和用其中的圆形入口通过内部为圆筒形的管道向其引水的 环形配水池，当从一个方向进水时，保证分配均匀的条件： 15 1）应取中心管直径等于引水管径； 2）中心管径的环形孔高应取 0.250.5d1； 3）当污水从中心管径流出时，不应当有配水池直径和中心管道直径 （d/d1）大于 1.5 的突然扩张。 2.3.8 二沉池二沉池 二沉池是主要接纳生物池即 a2o 反应池的出水，是活性污泥系统的重要组成 部分。其作用主要是使污泥分离，使混合液澄清、浓缩和回流活性污泥。在 a2 /o 法中，从曝气池流出的混合液在二沉池中进行泥水分离和污泥浓缩，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。 澄清后的出水溢流外排。 出水系统：采用双边溢流堰，在边池沉淀完毕，出水闸门开启，污水通过溢 流堰，进行泥水分离。澄清液通过池内得排水渠排除。在排水完毕后，出水闸门 关闭。 排泥系统：采用周边传动轨道式吸泥机。 2.3.9 接触消毒池接触消毒池 水消毒处理的目的是解决水中的生物污染问题。城市污水经过二级处理后， 水质改善，细菌含量大幅度减少，但细菌的绝对值可观，并存在病原可能，为防 止对人类健康产生危害和对生态造成污染，在污水排入水体前应进行消毒。 接触消毒池（disinfecting tank）指的是使消毒剂与污水混合，进行消毒的构筑 物。主要功能：杀死处理后污水中的病原性微生物。经过处理后，污水出水水质 已经达标，但是处理水中含有细菌、病毒和、病卵虫等致病微生物，因此采用液 氯、臭氧或紫外线消毒将其杀灭，防止其对人类及牲畜的健康产生危害和对环境 造成污染，使排水达到国家规定的细菌学指标。 16 3.设计计算书设计计算书 3.1 粗格栅间粗格栅间 s m h m d m q k q z 33 3 max 563 . 0 1 .2027486503500039. 1 3.1.1 设计参数设计参数 设计流量 2027.1m3/h 格栅台数 2 台 单台设计流量 281.5l/s 格栅倾角 a=60o 过栅流速 v2=0.85m/s 栅前流速 v1=0.8m/s 格栅间隙 b=50mm 栅条宽度 s=0.01m 进水渠展开角 a1=20o 栅前渠道超高 h2=0.3m 单位栅渣量 w1=0.01m3/103m3 3.1.2 设计计算设计计算 设栅前流速 v1=0.8m/s，过栅流速 v2=0.85m/s，格栅安装倾角为 60 度则: （1）进水渠宽 m q b v 84 . 0 0.8 2815 . 0 22 1 max 1 栅前水深m b h42 . 0 2 84 . 0 2 1 （2）栅条间隙数(取 n=15)68.14 85. 042 . 0 05 . 0 60sin2815 . 0 sinmax 2 bhv q n （3）栅槽有效宽度mbnnsb89 . 0 1505. 0) 115(01 . 0 ) 1( （4）进水渠道渐宽部分长（1为进水渐宽部m bb l07 . 0 20tan2 84 . 0 89 . 0 tan2 1 1 1 分 渠展开角度） （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度m l l035 . 0 2 07 . 0 2 1 2 17 （6）过栅水头损失（h1） 因栅条边为正方形形截面，取 k=3，则 m g v kkhh082 . 0 60sin 81 . 9 2 85. 0 ) 1 64 . 0 05 . 0 05. 001 . 0 (3sin 2 2 2 2 2 01 通过格栅的水头损失一般为 0.080.15m （7）栅后槽总高度 h，m 取栅前渠道超高 h2=0.3m，则栅前槽总高度 h1=h+h2=0.42+0.3=0.72m 栅后槽总高度 h=h+h1+h2=0.42+0.082+0.3=0.802m （8）格栅总长度 l，m m h lll02. 2 60tan 72 . 0 0 . 150.035 . 0 07 . 0 60tan 0 . 15 . 0 1 21 （9）每日栅渣量 dmdm k wq w z /2 . 0/35 . 0 39 . 1 1000 01 . 0 563 . 0 86400 1000 86400 33 1max 所以宜采用机械格栅清渣。 (10)粗格栅的计算见草图 2 l 图图 31 粗格栅粗格栅 18 3.2 集水池和泵房集水池和泵房 3.2.1 设计参数设计参数 泵的数量 4 台（2 用 2 备） 泵的最大流量 s m q 3 282 . 0 集水池容积 v=84.6m3 集水池有效水深 h=2m 最高水位（相对地面标高） 2.64m 最低水位（相对地面标高） 4.64m 集水池面积 s=42.3m2 集水池长度 l= 7.05m 3.2.2 集水池设计计算集水池设计计算 （1）选择集水池与机器间合建的半地下式圆形泵站，用 4 台泵（2 用 2 备） 。 （2）每台泵最大流量m3/s282 . 0 2 563 . 0 max n q q （3）集水池容积 v 集水池容积不小于最大一台泵的 5min 出水量 m3 6 . 84605282 . 0 tqv （4）集水池面积 s 集水池有效水深一般为 1.52.0m，设计中取 2.0m m2 3 . 42 0 . 2 6 . 84 h v s 集水池底部保护水深为 1.2m，则实际水深为 3.2m （5）集水池长度 l 取集水池宽 b=6m m05. 7 0 . 6 3 . 42 b s l （6）泵位及安装 排污泵直接置于集水池内，排污泵检修采用移动吊架。 19 3.3 细格栅细格栅 s m h m d m q k q z 33 3 max 563 . 0 1 .2027486503500039. 1 3.3.1 设计参数设计参数 设计流量 2027.1m3/h 格栅台数 2 台 单台设计流量 281.5l/s 栅前水深 h=0.42m 格栅倾角 a=60o 最大过栅流速 v2=0.9m/s 栅前流速 v1=0.8m/s 格栅间隙 b=10mm 栅条宽度 s=0.01m 进水渠展 a1=20o 栅前渠道超高 h2=0.3m 单位栅渣量 w1=0.10m3/103m3 3.3. 2 设计计算设计计算 （1）设栅前流速，格栅安装倾角为 60 度则:栅前槽宽0.8m/s 1 v 栅前水深m q b v 48 . 0 0.8 0.281522 1 max 1 m b h42. 0 2 84 . 0 2 1 （2）栅条间隙数(取 n=70)3 .69 9 . 042. 010 . 0 60sin0.2815sinmax 2 bhv q n 设计四组格栅，每组格栅间隙数 n=70 条 （3）栅槽有效宽度 b=s（n-1）+ bn=0.01（70-1）+0.0170=1.39m （4）进水渠道渐宽部分长（1为进水渐宽 m bb l76 . 0 20tan2 84 . 0 39 . 1 tan2 1 1 1 部分渠展开角度） （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mm l l38 . 0 2 0.76 2 1 2 （6）过栅水头损失（h1） 因栅条边为正方形截面，取 k=3，则 20 m g v kkhh48 . 0 60sin 81 . 9 2 9 . 0 ) 1 0.6410 . 0 01 . 0 01 . 0 (3sin 2 2 2 2 01 （7）栅后槽总高度 h，m 取栅前渠道超高 h2=0.3m，则栅前槽总高度 h1=h+h2=0.42+0.3=0.72m 栅后槽总高度 h=h+h1+h2=0.42+0.48+0.3=1.2m （8）格栅总长度 l，m m h lll06. 3 60tan 72 . 0 0 . 150.38 . 0 76 . 0 60tan 0 . 15 . 0 1 21 （9）每日栅渣量 dmdm k wq w/2 . 0/50 . 3 39 . 1 1000 10 . 0 56386400 1000 86400 33 1max 所以宜采用机械格栅清渣。 3.3 曝气沉砂池曝气沉砂池 s m h m d m q k q z 33 3 max 563 . 0 1 .2027486503500039. 1 3.3.1 设计计算设计计算 坡度=0.10.5头部支座 集砂槽 扩散设备 空气干管 支管 挡板 曝气沉砂池设计示意图 21 曝气沉砂池的设计参数： （1）旋流速度应保持 0.250.3m/s； （2）水平流速为 0.080.12 m/s； （3）最大流量时停留时间为 13min； （4）有效水深为 23m，宽深比一般采用 11.5； （5）长宽比可达 5，当池长比池宽大得多时，应考虑设置横向挡板； （6）1污水的曝气量为 0.2空气； 3 m 3 m （7）空气扩散装置设在池的一侧，距池底约 0.60.9m，送气管应设置调节气 量的阀门； （8）池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡板； （9）池子的进口和出口布置，应防止发生短路，进水方向应与池中旋流方向 一致，出水方向应与进水方向垂直，并考虑设置挡板； （10）池内应考虑设置消泡装置。 1. 设计座数设计座数 两座（每座两格）两座（每座两格） 每座沉砂池设计流量 s m h m d m q q 333 max max 282 . 0 5 . 101324325 2 48650 2 2. 池子的有效容积池子的有效容积 v=60qmaxt 式中 v沉砂池有效容积，m3； qmax最大设计流量，m3/s； t最大设计流量时的流动时间，min，设计时取 13min。 所以 v=600.2822=33.84 m3 3. 水流断面面积水流断面面积 a= maxq v 22 式中 a水流断面面积，m2 qmax最大设计流量，m3/s； v水流水平流速，m/s。 所以 a=2.35m2 取 a= 2.4 m2 4. 池宽池宽 b b= a h h沉砂池的有效水深，m 。 取 h=2m。 所以 b= 1.2 m ， 2 4 . 2 宽深比：b/h = 0.6 5. 池长池长 l=m，取 l=15m v a 1 .14 4 . 2 84.33 此时长宽比：l/b = 12.5 6流速校核流速校核 vmin=m/s，在 0.080.12m/s 之间，满足要求。1175 . 0 4 . 2 282 . 0 max a q 7曝气沉砂池所需空气量的确定曝气沉砂池所需空气量的确定 设每立方米污水所需空气量 d=0.2m3空气/m3污水 m3/s0564 . 0 282 . 0 2 . 0maxdqq 8沉砂槽的设计沉砂槽的设计 若设吸砂机工作周期为 t=1d=24h，沉砂槽所需容积 m q v 3 66 73 . 0 24305 .1013txmax 1010 23 式中 max q 的单位为 m3/h 设沉砂槽底宽 0.5m,上口宽为 0.7，沉砂槽斜壁与水平面夹角 60， 沉砂槽高度为 h1= 0.70.5 tan600.17 2 m 。 沉砂槽容积为 33 0.50.7 0.17 10.51.0710.9 2 vmm 9沉沙池总高沉沙池总高 设池底坡度为 0.3,坡向沉砂槽，池底斜坡部分的高度为 h2=0.30.7=0.21m 设超高,沉沙池水面离池底的高mh75 . 0 1 m 123 20.170.212.38hhhh 10曝气系统的设计曝气系统的设计 采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供风，穿孔管曝气。 （1）干管直径）干管直径 d1：由于设置两座曝气沉砂池，可将空气管供应两座的气量，即主管 最大气量为q1=0.05642=0.1128m3/s，取干管气速 v=12m/s， 干管截面积a1= =0.0094m2 v q1 12 1128 . 0 d1=m=109.4mm， 14a 14 . 3 0094. 04 因为没有 109.4mm 的管径，所以采用接近的管径 100mm。 回算气速 v=14.4m/s 未超过 15 m/s，所以选择管径 100mm 没有问题。 （2）支管直径）支管直径 d2：由于闸板阀控制的间距要在 5m 以内，而曝气的池长为 14.1 米， 所以每个池子设置三根竖管，设支管气速为 v=5m/s， 支管面积 a2=m200752. 0 53 1128 . 0 3 1 q d2=mm， a 2 4 9 . 97 14 . 3 00752 . 0 4 取整管径 d2=100mm 24 校核气速 v=4.8m/s (满足 35m/s) （3）穿孔管）穿孔管：采用管径为 6mm 的穿孔管，孔出口气速为设 5m/s，孔口直径取为 5mm（在 26mm 之间） 一个孔的平均出气量 q=9.8110-5m3/s 2 (0.005)5 4 孔数： n= 个575 9.81 0564 . 0 10 5- 孔间隔： 5 . 24 575 14100 n l 穿孔管布置：在每格曝气沉砂池池长一侧设置 1 根穿孔管曝气管，共两根。 3.4 配水井配水井 s m h m d m q k q z 33 3 max 563 . 0 1 .2027486503500039. 1 3.4.1 设计计算设计计算 在污水行进的过程中不可避免的遇到分流的现象，此时则需设置配水井，配 水井不只起到分流的作用，而且还具有减压及均匀水质的功能。为此必要时必须 设置配水井。 设配水井的平均停留时间为 t1.5min，qmin = 0.291 m3/s，假设配水井水柱 高为 5.03 米。 配水井面积为： m221 . 5 5.03 601.50.291 h tqmin a 配水井直径为：m58 . 2 14 . 3 21 . 5 44 d a 因为进水管径为 1000，管离底为 200mm。所以覆土厚度为 1.28m。 25 3.4.2 砂水分离器和吸砂机的选择砂水分离器和吸砂机的选择 （1）选用直径 lssf 型螺旋式砂水分离器 （2）根据池宽选用 lf-w-cs 型沉砂池吸砂机，其主要参数为： 潜污泵型号：av14-4（潜水无堵塞泵） 潜水泵特性 扬程：2m，流量：54m3/h，功率：1.4kw 行车速度为 2-5m/min，提耙装置功率 0.55kw 驱动装置功率：0.372kw 钢轨型号 15kg/mgb11264-89 轨道预埋件断面尺寸（mm）： （b1-20） 60 10（b1：沉砂池墙体壁厚） 轨道预埋件间距：1000mm 3.5 氧化沟氧化沟 （1）.设计参数：设计参数： q=35000m3/d（设计采用双池，则单池流量=17500 m3/d） ， 设计温度 25，最高温度 40， 进水水质:codcr=200mg/l，bod5=150mg/l， ss=200mg/l，nh3- n=30mg/l，总磷（p）=4.0mg/l 出水水质:codcr=100mg/l，bod5=30mg/l，ss=30mg/l，nh3-n=25mg/l， 总磷（p）=3.0mg/l （2）.设计池体体积：设计池体体积： 设计座数/格数：2 座（每座两格） 水力停留时间：t=1h (12h) 好氧区容积计算：好氧区容积计算： m3 2 .7291 2 . 729 max tqv 好氧池尺寸：水深取为 h=4.5m。 则好氧池面积：m2 162 5 . 4 2 . 729 h v a 26 池长取 16m，则池宽,取 11m。 125.10 16 162 l a b 好氧池分为两格，设每格为三廊道式厌氧池，则每廊道长为 16 米，宽为 3.67 米。 考虑 0.5m 的超高，故池总高为 h=h+0.5=4.5+0.5=5.0m。 缺氧区容积计算：缺氧区容积计算： m3 2.72912.729 max tqv 缺氧池尺寸：水深取为 h=4.5m； 则缺氧池面积：m2 162 5 . 4 2 . 729 h v a 池长取 16m，则池宽，取 11m。m l a b125.10 16 162 缺氧池分为两格，设每格为三廊道式缺氧池，则每廊道长为 16 米，宽为 3.67 米。 考虑 0.5m 的超高，故池总高为 h=h+0.5=4.5+0.5=5.0m。 （3）.曝气量计算曝气量计算 取 c=30d ，se=18.61mg/l，y=06kgmlvss/kgbod ，kd=0.08d-1 176 . 0 3008. 01 6 . 0 1 c d obs k y y kg/d 3624.809)61.18150(35000176. 0) e( 10x 3 v ssoq yobs kg/d561410003624.80942 . 1 68 . 0 )61.18150(35000 42 . 1 68 . 0 e- xv2 ）（ssoq o （4）.沟型尺寸设计及曝气设备选型沟型尺寸设计及曝气设备选型 采用卡式氧化沟（两座并联）： 采用四沟道，两台 55kw 的立式表曝气机（单池） （5）.其它附属构筑物的设计其它附属构筑物的设计 工程设计中墙的厚度为 250mm；氧化沟体表面设置走道板的宽度为 800mm； 倒流墙的设计半径为 3.9m；配水井的进水管道采用的规格为 dn900,污泥回流管 道采用的规格为 dn500；出水井的设计尺寸为 3000mm*1000mm*1000mm,出水堰 高为 100mm,堰孔直径为 40mm，出水管采用的规格为 dn700。 27 3.6 污水处理程度的计算污水处理程度的计算 原污水 bod5值（s0）为 150mg/l，经初沉池及缺氧池、厌氧段处理，按降低 25考虑，则进入曝气池的污水，其 bod5值（s）为： s150 （1-25）112.5mg/l 计算去除率，对此，首先按式 bod55 （1.42bxc ）=7.1bxc 计算处e e 理水中的非溶解性 bod5值,上式中 c 处理水中悬浮固体浓度，取用综合排放一级标准 25mg/l;e b-微生物自身氧化率，一般介于 0.05-0.1 之间，取 0.09； x-活性微生物在处理水中所占比例，取值 0.4 得 bod57.1 0.09 0.4 256.39mg/l. 处理水中溶解性 bod5值为：25-6.3918.61mg/l 去除率%46 . 3 8%100 5 .112 61.18112.5 3.7 辐流式二沉池辐流式二沉池 3.7.1 设计参数设计参数 设计进水量： s m h m d m q k q z 33 3 max 563 . 0 1 .2027486503500039. 1 座数： 4 座（中央进水辐流式沉淀池） 表面负荷： qb范围为 0.51.5 m3/ m2.h ，取 q=1.5 m3/ m2.h 水力停留时间（沉淀时间）：t=2.5 h 3.7.2 设计计算设计计算 （1）沉淀池面积: 按表面负荷计算： m285.337 245 . 14 48650 max b nq q a 28 （2）沉淀池直径：mm a d1675 . 0 2 14 . 3 85.33744 有效水深为：h1=qbt=1.5 2.5=3.75m4m 53 . 5 75. 3 75.20 1 h d （3）贮泥斗容积： 贮泥时间采用 tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积： 3 max 7 . 701 4100003000 3000 1 . 20275 . 0122 ) x)1 (2 m nxx qrt v r w ）（ ）（ 设池边坡度为 0.05，进水头部直径为 2m，则： h4mr d 469 . 0 05 . 0 ) 1 2 75.20 (05 . 0 ) 2 ( h4沉淀池底坡落差，m 锥体部分容积为： 3222 4 m4 .58 11 2 20.75 ) 2 20.75 (14 . 3 0.9469 3 1 )rrrr(h 3 1 v 另需一段柱体装泥，设其高为 h3，则： m9 . 1 ) 2 20.75 ( 58.47 .701 h 2 3 （4）池总高度： 取二沉池缓冲层高度 h5=0.5m，超高为 h2=0.3m 则池总高度 hh1+h2+h3+h4+h5=3.75+0.3+1.9+0.469+0.5=6.919m 则池边总高度为 h=h1+h2+h3+h5=3.75+0.3+1.9+0.5=6.45m （5）校核堰负荷： 径深比 m37 . 3 0.51.93.75 20.75 531 hhh d 堰负荷 29 )./(2.9)./(78 . 7 420.7514 . 3 2027.1 n mslmsl d q 双边进水即可。 （1）辐流式沉淀池设计计算草图如下图所示。 3.8 消毒池消毒池 s m h m d m q k q z 33 3 max 563 . 0 1 .2027486503500039. 1 3.8.1 设计参数设计参数 设消毒池 1 座/2 格 设计流量 2027.1m3/h 平均水深 h=4m 水力停留时间 t=0.5h 设计投加氯量 5mg/l 3.8.2 设计计算设计计算 (1)接触池容积 3 max 55.10135 . 0 1 . 2027mt q v 表面积 2 39.253 4 55.1013 m h v a 设每格三廊道接触池，每廊道宽 b=3m 接触池长度m bn a l12.21 34 39.253 30 长宽比,介于 612 之间，符合要求。04 . 7 3 12.21 b l 实际消毒池容积 3 76.1013412.2134nmhlbv (2)加氯计算 设最大加氯量为=5.0mg/l max 每日投氯量为 w=245.02027.110-3=243.24kg q maxmax 24 （6）计算草图如图所示 进水 l b 出水 图 35 平流式接触消毒池设计 3.9 高程布置高程布置 （一）布置原则 污水处理工程的污水流程高程布置的只要任务是确定各处理构筑物和泵房的 标高,确定处理构筑物之间连接灌渠的尺寸及其标高;通过计算确定各部位的水面 标高,从而使污水能够处理构筑物之间畅通地流动,保证污水处理工程的正常运行. 污水处理工程的高程布置一般应遵守如下原则： 认真计算管道沿程损失，局部损失，各处理构筑物，计量设备及联络管渠的 水头损失；考虑最