城市污水处理厂初步设计

1、设计一 城市污水处理厂初步设计第一部分 设计说明书一、设计任务：根据已知资料，进行城市污水处理厂的初步设计：要求确定污水处理流程，计算各污水处理构筑物的尺寸，布置污水处理厂总平面图和高程图；对污泥的处理与处置进行简单说明，并预留平面布置的场地；对进水泵房进行简要的说明，并预留平面布置的场地；生物主体工艺要求采用推流式传统活性污泥法。二、工程规模处理污水量为20000m3/d。三、设计原始资料某城市设计人口（4+0.025）万，生活污水量标准为日平均200L/人，每人每天产生BOD530g，每人每天产生SS45g。工业污水量为5000m3/d，变化系数为1.3，工业废水的污染物浓度为：BOD5=

2、250mg/L，SS=400mg/L。要求排水的BOD5和SS浓度达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的二级标准。规划污水处理厂的面积约25000m2，处理厂四角坐标分别为（0，0）、（0，125）、（200，0）和（200，125）。厂区设计地坪绝对标高采用5.00m。污水处理厂出水排入距厂150米的河流中，该河流的最高水位约为4.60米，最低水位1.80米，常年平均水位约为3.00米。污水处理厂的污水进水总管管径为DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高0.315米。四、水量水质设计人口（4+0.025）万，生活污水量标准为日平均200L/人，每人每天产生BOD53

3、0g，每人每天产生SS45g。工业污水量为5000m3/d，变化系数为1.3，工业废水的污染物浓度为：BOD5=250mg/L，SS=400mg/L。要求排水的BOD5和SS浓度达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的二级标准。五、工艺流程 污水 中格栅 进水泵房 细格栅 沉砂池 初沉池 排渣 排渣 排砂 排泥 曝气池 二沉池 排入河流 排泥六、污水处理构筑物的说明1、中格栅为了截流较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续构筑物的处理负荷，并使之正常运行，在进水泵房前设置格栅。格栅分为两个，一个中格栅，一个细格栅。（1）设计流量： Qmax=0.229m3/s,K总=1.5。（

4、2）栅前水深h=0.4m 过栅流速V=0.9m/s 栅条间隙宽度e=0.02m 格栅倾角=60 格栅的选用：机械清渣格栅（3）地下钢筋混凝土结构。（4）格栅的运行根据栅前后水位差控制。（5）格栅尺寸：LB =2.29m0.89m2、污水泵房主要设计参数：（1）设计流量：Qmax=229L/s（2）净扬程:6.533m3、细格栅主要设计参数：（1）设计流量： Qmax=0.229m3/s,K总=1.5。（2）栅前水深h=0.4m 过栅流速V=0.9m/s 栅条间隙宽度e=0.005m 格栅倾角=60 格栅的选用：机械清渣格栅（3）地下钢筋混凝土结构。（4）格栅的运行根据栅前后水位差控制。（5）格

5、栅尺寸：LB =3.28m1.76m4、平流沉砂池功能是去除比重较大的无机颗粒，以及减轻机械、管道的磨损及改善污泥处理构筑物的处理条件。主要设计参数：（1）设计流量：Qmax=229L/s（2）尺寸大小：LBH=18m0.95m1.84m（3）池水总有效容积：V=13.74m3（4）沉砂池水流部分长度：L=18m（5）池总宽度: B=0.95m（6）水流断面积：A=0.76m2 （7）沉砂斗尺寸及个数：采用锥形方斗，斗上口宽0.9m，下口宽0.2m，斗高0.61m，沉砂斗容积0.21m3,设6个沉砂斗。（8）沉砂池总高度：H=1.71m5、平流式初次沉淀池用于去除悬浮物质（SS）同时可去除约2

6、0%-30%的BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件，降低BOD浓度。 主要设计参数：（1）设计流量：Qmax=229L/s（2）尺寸大小：LBH=27m5.07m8.36m（3）沉淀区有效水深：h2=2.25m（4）沉淀区有效容积：V1= 7387.2m3（5）沉淀区长度：L=27m（6）沉淀区总宽度：B=5.07m（7）污泥斗尺寸：采用锥形方斗，斗上口宽5m，下底宽1m，斗高3.46m，污泥斗容积35.75m3。 （8）沉淀池总高度：H=8.36m（9）设4座沉淀池，每座沉淀池设1个污泥斗。6、推流式曝气池曝气池是活性污泥系统的核心设备,活性污泥系统的净化效果在很大程度上取决于曝气池的功

7、能是否能够正常发挥。（1）设计流量：Qmax=229L/s（2）尺寸大小：LBH=131.3m3.5m3.0m（3）原污水物质浓度：CSS=283mg/L,CBOD5=183mg/L（4）要求处理程度：CSS=30mg/L,CBOD5=30mg/L（5）去除率：=0.83（6）BOD5-污泥负荷率：Ns=0.40 kgBOD5/(kgMLSSd)（7）混合液污泥浓度：X=3300mg/L（8）平均时需氧量：O2=87.3kg/h（9）最大时需氧量：O2(max)=109.4kg/h（10）曝气池容积：V= 2758(m3)（11）五廊道式设计：廊道长L1= 26m（12）池总高度：H=3.5(

8、m)（13）曝气池座数：2座（14）鼓风机的选择：选取三台型号为LG60的鼓风机,两用一备。7、普通辐流式二次沉淀池设在生物处理构筑物之后，用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥，使泥水分离，从而使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥，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，采用机械刮泥。（1）设计流量：Qmax=229L/s（2）池尺寸大小：DH=19m4.87m（3）池有效水深：h2= 3m（4）污泥斗尺寸：斗上口半径1.5m，下底半径1.0m，斗高0.87m，污泥斗容积4.33m3。 （5）沉淀池总高度：H=4.87m（6）沉淀池周边处高度：h1+h2+h3=3.6m七、平面布置情

9、况该污水处理厂面积约25000m2，处理厂四角坐标分别为（0，0）、（0，125）、（200，0）和（200，125）。根据城市污水处理工艺流程的设计，各构筑物从东往西布置，两侧集水井与市区排水总管衔接，达标排水沿管道排入河流。从初沉池和二沉池排除的污泥排入污泥投配池，再经污泥消化池处理，置于污泥贮存池贮存，以便于外运。八、高程布置情况污水处理厂处理流程高程布置的主要任务是：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管渠的尺寸和标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。污水水流依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计

10、算其水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；水流通过连接前后两构筑物的管渠的水头损失，包括沿程与局部水头损失。具体高程布置见污水处理厂高程布置图。第二部分 设计计算书一、 厂设计流量平均流量：生活污水:Q1=qvN/（243600）=2004.1104/(243600)=94.91(L/s)工业污水:Q2=qv/(243600)=5000103/(243600)=57.87(L/s)Q总=Q1+Q2=94.91+57.87=151.78152(L/s)最大污水量: 已知K2=1.3,查表得K1=1.62Qmax= Q1K1+Q2K2=94.911.62+57.871.3=229(L/s)

11、二、中格栅设栅前水深h=0.4m，过栅流速取v=0.9m/s，栅条间隙e=20mm，格栅安装倾角=60(1)栅条的间隙数： n=Qmax(sin)1/2/ehv=22910-3(sin60) 1/2/(0.020.40.9)=29.630(2)栅槽宽度：取栅条宽度S=0.01m B=S(n-1)+en=0.01(30-1)+0.0230=0.89（m） (3)进水渠道渐宽部分长度：若进水渠宽B1=0.70m，渐宽部分展开角1=20，此时进水渠道内的流速为0.78m/s。L1=(B1-B2)/2tg1=(0.89-0.70)/2tg20=0.26(m)(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:L

12、2=L1/2=0.26/2=0.13(m)(5)过栅水头损失：因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据代入公式，得h1=(S/e)4/3v2sink/2g=2.42(0.01/0.02) 4/30.92sin603/(29.81)=0.103(m)(6)栅后槽总高度：取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.4+0.3=0.7(m)H=h+h1+h2=0.4+0.103+0.3=0.80(m)(7)栅槽总长度：L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tg=0.26+0.13+0.5+1.0+0.7/tg60=2.29(m)(8)每日栅渣量：取W1=0.07m3/103m3 K总=

13、（K1Q1+Q2K2）/（Q1+Q2）=（1.6294.91+57.871.3）/(94.91+57.87)=1.50W=QmaxW186400/(K总1000)=0.2290.0786400/(1.501000)=0.92(m3/d)0.2m3/d宜采用机械清渣。三、细格栅设栅前水深h=0.4m，过栅流速取v=0.9m/s，栅条间隙e=5mm，格栅安装倾角=60（1）栅条的间隙数： n=Qmax(sin)1/2/ehv=22910-3(sin60) 1/2/(0.0050.40.9)=118.39118（2）栅槽宽度：取栅条宽度S=0.01m B=S(n-1)+en=0.01(118-1)+

14、0.005118=1.76（m） （3）进水渠道渐宽部分长度：若进水渠宽B1=1.09m，渐宽部分展开角1=20，此时进水渠道内的流速为0.5m/s。L1=(B1-B2)/2tg1=(1.76-1.09)/2tg20=0.92 (m)（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:L2=L1/2=0.92/2=0.46(m)（5）过栅水头损失：因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据代入公式，得h1=(S/e)4/3v2sink/2g=2.42(0.01/0.005) 4/30.92sin603/(29.81)=0.65(m)（6）栅后槽总高度: 取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2

15、=0.4+0.3=0.7(m)H=h+h1+h2=0.4+0.65+0.3=1.35(m)（7）栅槽总长度：L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tg=0.92+0.46+0.5+1.0+0.7/tg60=3.28(m)（8）每日栅渣量：取W1=0.09m3/103m3 W=QmaxW186400/(K总1000)=0.2290.0986400/(1.501000)=1.19(m3/d)0.2m3/d宜采用机械清渣。四、沉砂池采用平流式沉砂池(1) 池子总有效容积：设最大设计流量时的停留时间t=60sV=Qmaxt=0.22960=13.74(m3)(2)沉砂池水流部分长度：取v=0.2m/s

16、,t=60sL=vt=0.360=18(m)(3)水流断面积：A=Qmax/v=0.229/0.3=0.76(m2)(4)池总宽度：取有效水深h2=0.8mB=A/h2=0.76/0.8=0.95(m)(5)沉砂斗容积：设每个沉砂池设有六个沉砂斗，每个沉砂斗的容积应大于：V=86400Qmaxtx1/(105K总)/2=864000.22923/(1051.5)/6=0.14(m3)(6)沉砂斗尺寸：设为方形沉砂斗，=60,沉砂斗上口面积为f1=0.90.9=0.81(m)沉砂斗下底面积为f1=0.20.2=0.04(m)沉砂斗高度h3=0.351.732=0.61(m)V=1/3h3f1+f

17、2+(f1f2)1/2=1/30.610.81+0.04+(0.810.04)1/2=0.21(m3)(7)沉砂池高度：取h1=0.3m,H=h1+h2+h3=0.3+0.8+0.61=1.71(m)五、初沉池采用平流式沉淀池,设四座沉淀池。1、沉淀区（1）沉淀区有效水深：取q=1.5m3/( m2h),t=1.5hh2=qt=1.51.5=2.25(m)（2）有效容积：V1=Qmaxt=0.057864001.5=7387.2(m3)（3）沉淀区长度：取v=5mm/sL=3.6vt=3.651.5=27(m) （4）总宽度：B=A/L=Qmax/(qL)=0.057/(1.5/360027)

18、=5.07(m) （5）长宽比核算：27/5.07=5.334/1 合格（6）长深比核算: 27/2.25=128/1 合格2、污泥区（1）每日产生的污泥量：取s=0.5L/(pd),t=2dW=sNt/1000=0.54.11042/1000=41(m3/d)每座沉淀池的污泥量为41/4=10.25（m3/d)（2）污泥斗容积:设每个沉淀池设有1个污泥斗，污泥斗的容积：V1=1/3h4f1+f2+（f1f2）1/2 f1=55=25（m2），f2=11=1(m2),污泥斗为方斗, =60h4=(5-1)/2tg60=3.46(m)V1=1/3h4f1+f2+（f1f2）1/2=1/33.46

19、25+1+(251) 1/2=35.75(m3)10.25m3,可储存2天的污泥量，满足要求。3、沉淀池总高度:H=h1+h2+h3+h4=0.3+4.0+0.6+3.46=8.36(m)总长度: L=0.5+0.3+27=27.8(m)4、出水堰长度复核：每池出水堰长度为5m+7.5m+7.5m=20m,出水堰负荷57.25L/s57.25/20=2.8610,符合规定。设五廊道式曝气池，廊道长：L1=L/5=131.3/5=26.326(m)取超高0.5m,则池总高度:3.0+0.5=3.5(m)3、曝气系统的计算与设计本设计采用鼓风曝气系统。(1)平均时需氧量的计算查表得:a=0.5,b

20、=0.15O2= aQSr+ bVXv=0.50.22986400(137.25-30)/1000+0.1527582500/1000=2095.25(kg/d)=87.3(kg/h)(2)最大时需氧量：O2(max)=0.50.229864001.50(137.25-30)/1000+0.1527582500/1000=2625.75(kg/d)=109.4(kg/h)(3)每日去除的BOD5值：BODr=0.22986400(137.25-30)/1000=2122(kg/d)(4)去除每BOD的需氧量：O2=2095.25/2122=0.9870.99(kgO2/kgBOD)(5)最大时

21、需氧量与平均时需氧量比：O2(max)/O2=109.4/87.3=1.25(6)排泥量的计算:取产率系数Y=0.45,衰减系数取0.07活性污泥微生物每日在曝气池内的净增殖量为X=YQ(Sa-Se)-KdVXv=YQ(Sa-Se)-KdVfx=0.450.22986400(137.25-23.6)/ 103-0.0727580.753300/103=534.1(kg/d).所以,排泥量为: X/Xv=534.1/(0.753300) 1000=215.8 (m3/d).4、鼓风机的选择在标准条件下，即水温20，气压为1.013105Pa时,最大需氧量为：O20=O2(max) 1.45=10

22、9.41.45=158.63(kg/h)供气量为：Gs=O20/(0.3EA)100=158.63/(0.310)100=5287.7(m3/h)=88.13(m3/min)选取三台型号为LG60的鼓风机,两用一备.七、二沉池采用普通辐流式沉淀池。（1）沉淀池表面积取qo=1.5m3/(m2h)，n=2座A1=Qmax/(nqo)=824.4/(21.5)=274.8(m2)池径: D=(4A1/)1/2=(4274.8/)1/2=18.71(m), 取D= 19m（2）有效水深取沉淀时间t=2h， h2=qot=1.52=3(m)（3）沉淀池总高度每池每天污泥量:取S=0.5L/(pd),由

23、于采用机械排泥,取t=4h。W1=SNt/(1000n)=0.5410004/(1000224)=1.71(m3)污泥斗容积:h5=(r1-r2)tg=(1.5-1.0)tg60=0.87(m)V1=h5(r12+r1r2+r22)/3=0.87(1.52+1.51.0+1.02)/3=4.33(m3)底坡落差:h4=(R-r1) 0.05=(9.5-1.5) 0.05=0.4(m)因此,池底可储存污泥体积为V2=h4(R2+Rr1+r12)/4=0.4(9.52+9.51.5+1.52)/4=33.54(m3)共可储存污泥体积为:V1+V2=4.33+33.54=37.87(m3)1.71m

24、3,足够。沉淀池总高度:H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3+0.3+0.4+0.87=4.87(m)(4)沉淀池周边处的高度为:h1+h2+h3=0.3+3+0.3=3.6(m)(5)径深比校核D/h2=19/3=6.3 合格八、污水处理厂高程计算污水处理厂的水流依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失。水头损失包括：水流通过各处理构筑物的水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；水流通过连接前后两构筑物的管渠（包括配水设备）的水头损失 ，包括沿程与局部水头损失；水流流过量水设备的水头损失。选择一条距离最长、水头损失最大的流程水利计算，并适当留有余地，使实际运行

25、时能有一定的灵活性。以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量，计算水头损失。厂内地面绝对标高为5.00m,河流最高水位为4.60m, 最低水位1.80米，常年平均水位约为3.00米。污水处理厂的污水进水总管管径为DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高0.315米。高程计算如下: 高程m灌溉渠道(点8)水位 4.600排水总管(点7)水位 跌水 5.080出厂管水位沿程损失 0.0010180 5.260二次沉淀池出水井水位 沿程损失 0.001032 5.292二沉池中水位 0.5点7水位 5.792曝气池出水井水位沿程损失 0.001032 5.824曝气池中水位 0.30点6水位 6.1

26、24初沉池出水井水位沿程损失 0.001094 6.218初沉池中水位 0.30点5水位 6.518沉砂池出水水位沿程损失 0.001024 6.542沉砂池中水位 0.15点4水位 6.692细格栅出水水位沿程损失 0.00106 6.698细格栅中水位 0.15点3水位 6.848序号管渠及构筑物名称设计流量Q/(L/s)管渠设计参数水头损失/m水面标高/m管径D/(mm)长度L/m坡度i沿程构筑物上游下游构筑物灌溉渠至河流2297005.0804.600出厂管至灌溉渠2297001800.00100.185.2605.080出厂管229700320.00100.0325.2925.260

27、7二沉池2290.55.7925.2925.542曝气池至二沉池229700320.00100.0325.8245.7926曝气池2290.36.1245.8245.974初沉池至曝气池229700940.00100.0946.2186.1245初沉池2290.36.5186.2186.368沉砂池至初沉池229700240.00100.0246.5426.5184沉砂池2290.156.6926.5426.617细格栅至沉砂池22970060.00100.0066.6986.6923细格栅2290.156.8486.6986.773九、设计图图一 污水处理厂总平面布置图图二 污水处理厂高程布

28、置图设计二 城市污水管道系统设计第一部分 设计计算说明书一、设计任务根据所给的图纸和资料，要求做出城市污水沟道系统的总平面布置图、主干沟剖面图，进行近期规划区污水沟道的流量计算与水力计算，并将计算成果表达于总平面图和主干沟剖面图上。二、排水体制该排水系统为分流制排水系统中的污水排水系统，该设计区域的污水来源为生活污水，管道沿线无集中流量。三、设计原则为了保证沟道能正常运行，以顺利地收集和输送生活污水，沟道的水力学计算要满足：不溢流、不淤积、不冲刷沟壁及要注意通风的要求。四、设计原始资料该小区的人口密度为每公顷约500人，生活污水量标准为日平均200L/人。五、沟道的流量计算及水力学计算1、 沟

29、道的流量计算表1 某小区污水干沟设计流量计算表沟段编号沿线流量总设计流量qv/（L.s-1）本段流量转输流量/（L.s-1）累计平均流量qoS/（L.s-1）总变化系数K总累计设计流量q1/（L.s-1）街坊编号S/haqo/（L.s-1.ha-1）qoS/（L.s-1）7-68.21.169.529.522.1620.56216-53.91.164.529.5214.042.0328.50299-87.61.168.828.822.1819.231913-87.61.168.828.822.1819.23198-56.71.167.7717.6425.411.9248.794910-419.91.1623.0823.081.9444.78455-42.91.163.3639.4542.811.7976.637711-35.51.166.386.382.2614.42144-32.21.162.5565.8968.441.71117.0311712-213.21.1615.3115.312.0030.62313-22.21.162.5574.8277.371.68129.981302-192.6892.681.62150.141502、 沟道水力计算表2 污水干沟水力学计算表沟段编号长度L/m设计流量qv/（L