城市污水处理厂工程设计

1、1. 总论随着科学的发展、 时代的进步、 人口的迅猛增长， 人类赖以生存和发展的环境受 到污染，水资源短缺和水环境污染的程度日益加剧， 使得城市污水的有效回收利用 成为一项紧迫的任务。水资源的污染及短缺是当今社会面临的一个重大问题。据统计， 2000 年我国城 市污水排放量已达 332 亿立方米，其中绝大部分水未经有效处理而排入江河湖海。 全 国 90 以上的城市水域受到不同程度的污染，近 50的重点城镇的集中饮用水源不 符合标准。 我国北方城市大部分受到资源型缺水困扰， 南方多水地区由于受到不同程 度的污染， 已经呈现缺水趋势。 因此，增加污水处理比例和将污水处理之后再回用是 今后我国城市污

2、水处理的趋势。城市污水包括生活污水、 工业废水和径流污水等， 由城市排水管网汇集并输送到 污水处理厂进行处理。 城市污水处理工艺因地制宜采用多种形式， 要根据城市污水的 利用或排放去向同时考虑水体的自然净化以及污水在利用过程中的净化作用 确定废 水的处理程度及相应的处理工艺。处理后的污水，无论用于工业、农业或外排，均应 符合国家规定标准。 城市污水处理分为三个级别， 即一级处理 （机械处理 ） 、二级处理 （生物处理 ） 、三级处理（高级处理 ） 。一级处理主要采用格栅、沉砂池、沉淀池等构筑 物，去除污水中不溶解的悬浮物等。 二级处理主要去除一级沉淀池出水中的胶体和溶 解性有机物。典型设备是生

3、物曝气池 （或生物滤池 ）和二次沉淀池。三级处理主要去除 二级出水中营养物 （ 氮和磷 ）及其他难降解物质。主要方法有絮凝、过滤、吸附、离子 交换等物化法。三级处理的目的是避免水体富营养化或回用水。1.1 设计任务和内容1.1.1 工程设计的目的工程设计是环境工程专业重要的实践教学环节， 教学时间为三周。 工程设计以城 市污水处理厂工艺为主线， 要求学生利用所学知识， 在教师的指导下提出工艺设计方 案，进行工艺设计计算，编制设计说明文件，绘制工艺条件图等系统训练。1.1.2 设计题目某城市污水处理厂工艺设计1.1.3 设计要求（1）完成主要处理构筑物的设计布置；（2）工艺选择、设备选型、技术参

4、数、性能、详细说明；（3）提交的成品：设计说明书、单元设备工艺条件图、污水处理厂平面布置图。1.1.4 设计内容（1）进行一般水处理构筑物的工艺设计计算；（2）编制设计说明文件；（3）设计图纸：污水处理厂平面图，绘制单元设备工艺条件图。1.1.4 设计任务设计进、出水水质及排放标准项目 CODcr（mg/L）BOD5（ mg/L ） SS（mg/L ） NH 3-N（mg/L） 进水水质 CODcr=430mg/L BOD5=220mg/L SS=260mg/L NH 3-N=16mg/L 出水水质 CODcr 70mg/L BOD520mg/L SS30mg/LNH3-N5mg/L1.2 基

5、本资料（1）污水水量与水质 : 污水处理水量： 10 万 m3 d 污水水质： CODcr=430mg/L BOD5=220mg/L SS=260mg/L NH3-N=16mg/L（2）处理要求 : 污水经过二级处理后应符合以下具体要求：CODcr 70mg/L BOD520mg/L SS30mg/L NH3-N5mg/L（3）处理工艺流程污水处理具体流程如下： 污水格栅污水泵房沉砂池初沉池曝气池（污泥回收）二沉池出水（4）厂区地形 污水厂址区域海拔标高在 64 66m之间，平均地面标高为 64.5m。平均地面坡度0.3%00.5%0，地形西北高、东南低。厂区面积为东西厂 380m，南北长 2

6、80m。2污水处理工艺流程及构筑物说明2.1 污水处理工艺流程处理工艺具体流程如下： 污水粗格栅污水泵房 细格栅沉砂池初沉池氧化沟出水2.2 主要构筑物说明2.2.1 格栅格栅是一组 （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 ,以拦截污水中较大的悬浮物及杂质 ,以保证后续处理构筑物或 设备的正常工作 . 按格栅栅条间距的大小不同 ,格栅分为粗格栅、中格栅和细格栅 3 类。按格栅的清渣方法， 有人工格栅和机械格栅两种。 格栅设备一般用于污水处理的 进水渠道上或提升泵站集水池的进口处，主要作用是去除污水中较大的悬浮或漂浮 物，以减轻后续水处理工艺

7、的处理负荷，并起到保护水泵、管道、仪表等作用。当拦 截的栅渣量大于 0.2m3/d 时，一般采用机械清渣方式；栅渣量小于 0.2m3/d 时，可采 用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。本设计采用机械格栅。本设计格栅为平面型，倾斜安装机械格栅。格栅过栅流速不宜小于0.6m/s，不宜大于 1.5m/s。栅前水深应与入厂污水管规格相适应。2.2.2 沉砂池 沉砂池一般是设在污水处理厂生化构筑物之前的泥水分离的设施。 分离的沉淀物 质多为颗粒较大的砂子，沉淀物质比重较大，无机成分高，含水量低。污水在迁移、 流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。 污水中的砂如果不预先沉降分离去除， 则会 影响后续处理设

8、备的运行。 最主要的是磨损机泵、 堵塞管网， 干扰甚至破坏生化处理 工艺过程。本设计选用平流式沉砂池，两座并行运行，水力停留时间宜选50s，沉砂量可选0.05-0.1L/m3，贮砂时间为两天，连续排砂。2.2.3 初沉池 沉淀池一般是在生化前或生化后泥水分离的构筑物，多为分离颗粒较细的污泥。 在生化之前的称为初沉池， 沉淀的污泥无机称为较多， 污泥含水率相对于二沉池污泥 低些。辐流式，表面负荷为 q2.03.0 m3/（m2h），沉淀时间为 1.52h，SS 去除 率 50-60。2.2.4 曝气池利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。 池内提供一定污水停留时间， 满足好氧 微生物所需要的氧量以

9、及污水与活性污泥充分接触的混合条件。曝气池主要由池体、 曝气系统和进出水口三个部分组成。 池体一般用钢筋混凝土筑成， 平面形状有长方形、 方形和圆形等。曝气方法主要有鼓风曝气和机械曝气。本 设 计 采 用 鼓 风 曝 气 ， 污 泥 负 荷 为 0.3kg BOD5/kgMLVSSd， SVI 值 选 120-150ml/g，污泥浓度不宜大于 3500mg/L。2.2.5 曝气池利用卡鲁塞尔 (Carrousel) 氧化沟的说明氧化沟( Oxidation Ditch)是本世纪 50 年代由荷兰工程师发明的一种新型活性 污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，废水和活性污泥的混合液在其中不断循环流动，

10、 因此被称为“氧化沟” 。实际上它是活性污泥法的一种变型，因为废水和活性污泥的 混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动， 有人称其为 “循环曝气池”、“无终端的曝 气系统”。自 1954 年荷兰建成第一座间歇运行的氧化沟以来，氧化沟在欧洲、北美、 南非及澳大利亚得到了迅速的推广应用。至 1985 年，美国已建有 553座氧化沟污水 处理厂，荷兰 216座，西德 226座，丹麦 300座。其工艺和构造也有了很大的发展和 进步，处理能力不断提高，至今已有规模达 65万 m3d 的大型氧化沟处理厂；处理 范围不断扩大，不仅能处理生活污水，也能处理工业废水、城市废水，而且在脱氮除 磷方面表现了极好的性能

11、。 我国近年来在氧化沟技术的研究及推广应用方面有了很迅 速的发展。尤其在城市污水处理厂中获得应有的推广。(1) 氧化沟的技术特征 氧化沟污水处理技术能在近五十年来取得迅速的发展，主要是由于它出水水质 好，运行稳定，管理方便，并具有区别于传统活性污泥法的一系列技术特征，现概括 如下：1采用的技术参数：氧化沟常用的技术参数如下：有机物容积负荷 0.20.4 kgBOD5m3d有机物污泥负荷 0.050.15 kgBOD5 kgVSSd水力停留时间1024hr污泥龄1030day活性污泥浓度20006000 mg/L出水水质BOD5 1015mg/LSS10 20mgLNH3-N13mgL氧化沟所采

12、用的有机物负荷和水力停留时间与延时曝气法接近， 但所取得的出水 水质较好。当然，氧化沟也可采用不同于上列的技术参数。 如采用较高的有机物负荷、 较短的水力停留时间， 使其运行的特征接近于高负荷活性污泥法或其他类型的活性污 泥法。2采用的处理流程： 以氧化沟处理城市污水时， 可不设初次沉淀池， 悬浮状有机物可在氧化沟中得到 好氧稳定， 这比设初沉池及污泥稳定池要经济。 由于氧化沟所采用的污泥龄很长， 其 剩余污泥量少于一般活性污泥法，而且已经得到好氧稳定，不需再经污泥消化处理。 为防止无机沉渣在氧化沟中积累，原污水应先经格栅及沉砂池预处理。 一般，氧化构污水厂的处理流程如图 1-1 所示：2.2

13、.6 氧化沟的优缺点分析氧化沟优点： 一体化氧化沟除一般氧化沟所具有的优点外，还有以下独特的优点：工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池、调节池和单独的二沉池； 污泥自动回流，投资少、能耗低、占地少、管理简便； 造价低，建造快，设备事故率低，运行管理工作量少；固液分离效果比一般二次沉淀池高，使系统在较大的流量浓度范围内稳定运行 氧化沟缺点 ：尽管氧化沟具有出水水质好、 抗冲击负荷能力强、 除磷脱氮效率高、 污泥易稳定、 能耗省、便于自动化控制等优点。 但是，在实际的运行过程中， 仍存在一系列的问题。1. 污泥膨胀问题 当废水中的碳水化合物较多， N、P 含量不平衡， pH值偏低，氧化沟中污泥负

14、荷过高，溶解氧浓度不足， 排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀； 非丝状菌性污泥膨胀 主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。 微生物的负荷高， 细菌吸取了大量营养 物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的 表面附着水大大增加， SVI 值很高，形成污泥膨胀。针对污泥膨胀的起因，可采取不同对策：由缺氧、水温高造成的，可加大曝气量 或降低进水量以减轻负荷，或适当降低 MLSS（控制污泥回流量），使需氧量减少； 如污泥负荷过高，可提高 MLSS，以调整负荷，必要时可停止进水，闷曝一段时间； 可通过投加氮肥、磷肥，调整混合液中的营养物质平衡（ BOD：5 N：P=100

15、：5：1）； pH值过低，可投加石灰调节；漂白粉和液氯（按干污泥的 0.3%0.6%投加），能抑制 丝状菌繁殖，控制结合水性污泥膨胀。2. 泡沫问题由于进水中带有大量油脂， 处理系统不能完全有效地将其除去， 部分油脂富集于 污泥中，经转刷充氧搅拌，产生大量泡沫；泥龄偏长，污泥老化，也易产生泡沫。用 表面喷淋水或除沫剂去除泡沫， 常用除沫剂有机油、 煤油、硅油，投量为 0.51.5mg/L 通过增加曝气池污泥浓度或适当减小曝气量， 也能有效控制泡沫产生。 当废水中含表 面活性物质较多时， 易预先用泡沫分离法或其他方法去除。 另外也可考虑增设一套除 油装置。但最重要的是要加强水源管理，减少含油过高

16、废水及其它有毒废水的进入3. 污泥上浮问题 当废水中含油量过大， 整个系统泥质变轻， 在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度 硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮； 另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。发生污泥上浮后应暂停进水，打碎或清除污泥，判明原因，调整操作。污泥沉降 性差， 可投加混凝剂或惰性物质， 改善沉淀性； 如进水负荷大应减小进水量或加大回 流量；如污泥颗粒细小可降低曝气机转速；如发现反硝化，应减小曝气量，增大回流 或排泥量；如发现污泥腐化，应加大曝气量，清除积泥，并设法改

17、善池内水力条件4. 流速不均及污泥沉积问题在氧化沟中， 为了获得其独特的混合和处理效果， 混合液必须以一定的流速在沟内循环流动。一般认为，最低流速应为 0.15m/s ，不发生沉积的平均流速应达到 0.30.5m/s 。氧化沟的曝气设备一般为曝气转刷和曝气转盘，转刷的浸没深度为 250300mm，转盘的浸没深度为 480 530mm。与氧化沟水深（ 3.03.6m ）相比，转刷 只占了水深的 1/101/12 ，转盘也只占了 1/61/7 ，因此造成氧化沟上部流速较大 （约 为 0.81.2m ，甚至更大），而底部流速很小（特别是在水深的 2/3 或 3/4 以下，混 合液几乎没有流速），致使

18、沟底大量积泥（有时积泥厚度达1.0m），大大减少了氧化沟的有效容积，降低了处理效果，影响了出水水质。加装上、下游导流板是改善流速分布、 提高充氧能力的有效方法和最方便的措施。 上游导流板安装在距转盘 （转刷）轴心 4.0 处（上游），导流板高度为水深的 1/51/6 ， 并垂直于水面安装；下游导流板安装在距转盘（转刷）轴心 3.0m 处。导流板的材料 可以用金属或玻璃钢， 但以玻璃钢为佳。 导流板与其他改善措施相比， 不仅不会增加 动力消耗和运转成本，而且还能够较大幅度地提高充氧能力和理论动力效率另外，通过在曝气机上游设置水下推动器也可以对曝气转刷底部低速区的混合液 循环流动起到积极推动作用，

19、 从而解决氧化沟底部流速低、 污泥沉积的问题。 设置水 下推动器专门用于推动混合液可以使氧化沟的运行方式更加灵活，这对于节约能源、 提高效率具有十分重要的意义。2.2.7 二沉池1. 沉淀池的类型及选择沉淀池是分离悬浮固体的一种常用构筑物， 二沉池是活性污泥处理系统的重要组 成部分，其作用是泥水分离，使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥。沉淀池常按池内 水流方向不同分为平流式沉淀池、 竖流式沉淀池和辐流式沉淀池三种。 本设计中二沉 池采用中心进水，周边出水的辐流式沉淀池 3 。辐流式沉淀池多呈圆形， 池的进水在中心为止， 出口在周围。 水流在池中呈水平 方向向四周辐射， 由于过水断面面积不断变大，

20、 故池中的水流速度从池中心向池四周 逐渐减慢。泥斗设在池中央，池底向中心倾斜，污泥常用刮泥机（或吸泥机）机械排 除。其主要的特点是采用机械排泥，运行较好；排泥设备有定性产品 3 。2. 辐流式二沉池的设计参数辐流式二沉池的设计参数如下： （1）池子直径（或者正方形的一边）与有效水深的比值大于 6；（2）池径不宜小于 16m；（3）池底坡度一般采用 0.050.1m；（4）一般采用机械刮泥，也可附有空气提升或净水头排泥设施；（5）当池径（或正方形的一边）较小（小于 20m）时，也可采用多斗排泥；（6）停留时间 2.53h ；（7）表面负荷： 0.61.5m3/ （m2h）。2.2.8 污泥浓宿池

21、污泥浓缩是降低污泥含水率、 减少污泥体积的有效方法。 污泥浓缩主要减缩污泥 的间隙水。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。 它是减少水处理构筑物排出 的污泥的含水量， 以缩小其体积的一种污泥处理方法。 适用于含水率较高的污泥。 例 如活性污泥，其含水率高达 99左右。当污泥含水率由 99降至 96时, 污泥的体 积可缩小到原来的 1/4 。为了对污泥有效地、经济地进一步处理，须先进行浓缩。浓 缩后的污泥含水率一般为 9597。污泥浓缩中所排出的污泥水含有大量有机物质， 一般混入原污水一起处理；不能直接排放，以免污染环境。污泥浓缩的方法有沉降法、 气浮法和离心法。 在选择浓缩方法时， 除了各种

22、方法 本身的特点外，还应考虑污泥的性质、来源、整个污泥处理流程及最终处置方式等。 如沉降法用于浓缩初沉淀污泥和剩余活性污泥的混合污泥时效果较好。 单纯的剩余活 性污泥一般用气浮法浓缩，近年发展到部分采用离心法浓缩。这里我们主要采用重力浓缩法， 通过污泥浓缩池， 进行污泥的浓缩。 浓缩池的构 造类似沉淀池 ,大多采用直径为 520 米的圆池，内设搅拌机械作缓慢搅拌。污泥在 浓缩池中的停留时间，一般为 12 小时左右。浓缩池的表面污泥固体负荷率，视污泥 性质而不同,初次沉淀池污泥为 100150公斤/（ 米 2日）, 活性污泥为 2040公斤 /（ 米 2日） 。在浓缩池中 , 固体颗粒借重力下降

23、 , 水分从泥中挤出，浓缩污泥从池底 排出，污泥水从池面堰口外溢 （连续式） 或从池侧出水口流出。 气浮浓缩法 和重力浓 缩法相反， 使污泥颗粒附上微细气泡而上浮至水面， 然后用刮板将浓缩污泥刮入排泥 槽，污泥水则从池底流出（见气浮）。对于颗粒比重仅略大于 1 的污泥，如活性污泥 和需气消化法的污泥 , 本法尤为适用。气浮浓缩常用溶气气浮法，设备有气浮池、加 压泵、溶气罐和减压释气器（阀）。溶气压力一般为 0.3 0.5 兆帕。每平方米气浮 池每日处理的固体量，对一般污水污泥为 100200公斤, 对活性污泥为 25100公斤。 为提高气浮浓缩效果，亦可投加混凝剂。3处理构筑物设计3.1 格栅

24、间和泵房3.1.2格栅的设计计算（一）格栅的设计要求：1. 污水处理系统前格栅条间隙，应该符合以下要求：a：人工清除 25 40mm；b：机械清除 16 25mm；c：最大间隙 40mm，污水处理厂也可设细粗两格栅。2. 若水泵前格栅间隙不大于 25mm时，污水处理系统前可不再设置格栅。3. 在大型污水处理厂或泵站前的大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3），一般采用机械清除。4. 机械格栅不宜小于两台，若为若为一台时，应设人工清除格栅备用。5. 过栅流速一般采用 0.61.0m/s。6. 格栅前渠道内的水速一般采用 0.40.9m/s。7. 格栅倾角一般采用 4575 度 ，人工格栅倾角小的时候

25、较为省力但占地多。8. 通过格栅水头损失一般采用 0.080.15m。9. 格栅间必须设置工作台，台面应该高出栅前最高设计水位0.5m.工作台上应有安全和冲洗设施。10. 格栅间工作台两侧过道宽度不应小于 0.7m。（二）格栅的具体计算：1. 栅条的间隙数 n个Qmax sinnbhv式中：Qmax 最大设计流量， 120000m3/d,即 1.39m3/s 格栅倾角，取 =60 ；b 栅条间隙， m ，取 b=0.05m；n栅条间隙数，个；h 栅前水深， m，取 h=0.8m；v过栅流速， m/s,取 v=0.9 m/s；则：1.39 sin 600 n2 0.05 0.8 0.918(个)

26、 取 n=15(个)则每组中格栅的间隙数为 18 个。2.栅条宽度 (B):设栅条宽度 S=0.01m则栅槽宽度 B2 S(n?) bn 0.01 (18 -1) 0.05 18 1.073. 进水渠道渐宽部分的长度 l 1。设进水渠道 B1=0.9 m，其渐宽部分展开20B B1l 1 2 tan 11.07 0.92 tan 2000.2335(m)0.24m4. 格栅与出水总渠道连接处的渐窄部长度 l2 ,ml 1 0.24l 2 21 2 0.12(m)5. 通过格栅的水头损失 h 1,m2h1 k4/3sin 2g式中：设计水头损失， m；g 重力加速度， m/s2k 系数，格栅受污

27、物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 格栅条的阻力系数，查表取 2.422s 4/3k (b)4/3 2gsinh13；h13 2.42(00.0015)4/30.9 sin602 9.810.030359m6. 栅槽总长度 L，mL l1 l2 1.0 0.5H1 tan式中， H1为栅前渠道深0.240.12 0.15 1.0 0.51.1tan 600=2.57. 栅后槽总高度 H，m 设栅前渠道超高 h2=0.3mH h1 h2 0.8 0.030359 0.3 0.8 1.2m8. 每日栅渣量 W， m3/d1W 86400 Q W1max 11000 K z式中，W 1为栅渣量，m3

28、/103m3污水，格栅间隙 1625mm 时，W1=0.100.05m3/103m3 污水；取 W1=0.05m3/103m3。86400 1.39 0.05 3W 5.004(m3 /d) 1000 1.2采用机械清渣。3.1.3提升泵站的设计(一)设计说明采用氧化沟工艺方案， 污水处理系统简单， 对于新建污水处理厂， 工艺管线可以污水经提升后入瀑气沉砂池。34166 .67 m 3 / hmax 。然后自然通过氧化充分优化，故污水只考虑一次提升。沟，二沉池及消毒池。设计流量 Q二)设计选型污水经消毒池处理排入城市污水处理厂。消毒水面相对高程为0.00m ，则相应二沉污水总提升流程为 4.1

29、0m，常采用螺旋泵，其设计提升高度为 H 4.3m 。设计流 量 Q4166.67m3 / h ，采用 3 台螺旋泵，单台提升流量为1875 m3 / h 。采用maxLXB 1500型螺旋泵 4台，3用1备。该泵提升流量为 2100 2300m3 / h，转速 42r / min ， 投书 3，功率 55kW，占地 面积为( 2.00 16.0) m2。(三) 提升泵房螺旋泵泵体室外安装，电视，减速机，电控柜，电磁流量计显示器室内安装，另 外考虑一定检修空间。2提升泵房占地面积为 15.0 0.5 11.0 10.0 (265.0)m ，其工作间占地面积为 11.0 10.0 110.0m2

30、3.2 沉砂池设计计算设计中选择二组平流沉砂池， N=2，分别与格栅连接， 每组沉砂池设计流量为 0.7m3/s 1.沉沙池长度Lt式中 ：L 沉砂池的长度（ m）V 设计流量时的流逝（ m/s） ;一般为 0.15-0.3m/st设计流量时的流行时间（设计中取 v=0.25;t=50s 则 L 2.s）；一般为 30-60s0.25 50 12.5m3.水流过水断面面积Q 0.7 2 2.78m2 0.25宽度BAh2式中 B 沉砂池宽度（ cm）设计中取 h2=0.8；每组沉砂池设五格 2.78/50.7m0.8沉砂室所需容积4.Q X T 86400106式中 ：Q 平均流量（ m3/s

31、）h2 设计有效水深（ m）；X 城市污水沉沙量T清除沉砂的间隔时间设计中取 Q =10万 m3/d=1.16m/s；除砂的时间间隔 T=2d；X=80m3/106m3污水则 V 1.16 80 2 96400 16.04m31065. 每个沉砂斗容积VV 0 Vn式中V 0每个沉砂斗容积（ m3）n沉砂斗的个数设计中取每个分割有 2 个沉砂斗，共有 n 2 2 5 20（个）16.04 3V 0 20 0.802（m3）606. 沉砂斗高度沉砂斗高度应能满足沉砂斗储存的要求，沉砂斗的倾角h33V0式中h3 - 沉砂斗的高度（ m） 沉砂斗上口面积沉砂斗下口面积设计中取 f 1为0.70.7f

32、2为 0.50.5则h32h32.0223.475 0.5h3沉砂室高度，（m）沉砂池底坡度l 2 沉砂池底长度( m)设计中取 i=0.021h3 2.208 0.02 (12.5 2 0.7) 2.193(m)8. 沉砂池总高度H h1 h2 h3式中 H沉砂池总高度（ m） h1沉砂池超高（ m）；设计中取 0.3则 H 0.3 0.8 2.193 3.293m9. 验算最小流速Qminminminn1 Amin式中 minmin最小流速（ m/s）Q 最小流量（ m 0.8022.208m0.7 0.70.72 0.52 0.5 0.5设计中取 h3 为 2.208m，校核沉砂斗角度

33、tan88.4 607. 沉砂室高度h3 h3 il 2 式中 ：/s）min最小流量时的过水断面面积（ m2）m in0 .751 . 1571 . 57 m / s1 1 2 .78510. 进水渠道Q1 B1H 1式中 1 进水渠道水流流速（ m/s）B1 进水渠道宽度（ m）H 1 进水渠道水深（ m ）1 0.7 0.486m / s1 1.8 0.811. 出水渠道H 1 （ Q1 ）2/3mb2 2g式中 H 1 堰上水头（ m）Q1 沉砂池内设计流量 m流量系数b2 堰宽（ m）H10.70.4 0.7 2 9.810.68m3.3 氧化沟设计计算3.3.1 氧化沟内融合液污泥

34、浓度X 3400mg / L 式中 X 污泥浓度3.3.2 污泥泥龄30 天。本设计在考虑取出 BOD5 的同时，还考虑反硝化去氮，因此污泥泥龄取3.3.3 回流污泥浓度106 X r SVI式中 Xr 回流污泥浓度（ mg/L）SVI 污泥容积指数106120 1.210000mg / L3.3.4 污泥回流比XR 100%XX340010000 3400100%50%3.3.5 好氧区有效容积YQ(S0 Se) cV1 X(1 K d c)式中V 1 好氧区有效容积( m3)Y 污泥净产率系数( kgMLSS/ kg BOD5 ),根据 c ，查表得 Y=0.42Q 污泥设计流量( m3

35、/d )S0,Se 分别为进出水 BOD5浓度( mg/L)污泥泥龄X 污泥浓度K d 污泥自身氧化率( 1/d )，对于城市污水，一般为 0.05-0.10.42 100000m3 /d (220 20) 301 3400 (1 0.075 30)23498m33.3.6 缺氧区有效容积W Q(N0 N e) 0.124YQ(S0 Se)式中 W 反硝化区脱氮量( kg/d)N 0 进水 TN 浓度( g/L)16 5 220 20W 100000 1.124 0.42 100000 =58.4kg/d10000 1000反硝化区所需污泥量：WV ON式中 G 反硝化区所需污泥量（ kg）V

36、 DN 反硝化速率， kgNO3 N / kgMLSSd，根据实验结果。 VDN 值介于0.019-0.262 之间。设计中取 0.02 。G 58.4 2920kg0.02V 2 GX式中 V 2- 反硝化区有效容积（ m3）29204730m33.3.7 总有效容积V V1 V 2 K式中 K- 具有污性作用的污泥占总污泥量的比例，一般采用 0.55 左右。设计中取0.6 。23498 7300.6340380m33.3.8 氧化沟平面尺寸3.2m，超高为 0.8m，则氧化氧化沟共设 4 组，并联运行。氧化沟的有效水深设为沟总高度 4m。取氧化沟为矩形断面，够宽为 6 吗，则氧化沟总长度V

37、LNBh39580516m4 3.2 6缺氧区长度为： 25.5m氧化沟的平面面积A0403804 3.23154m26 32, 氧化沟直线段长 设计每组氧化沟有 4 条沟，每沟断面尺寸为 BH 1l 100m 。 氧化沟实际平面面积为A1 6 4 6212223.171m2 设计参数校核水力停留时间：24V24 40380 9.7h100000污泥负荷率：Ns Q(S0 Se)VXv100000( 220 20)40380 3300 0.750.23.3.9 氧化沟的进水设计初沉池的出水通过 DN=1800mm的管道流经氧化沟，管内流速 0.546m/s ，用 4 条 管道入每一组氧化沟，进

38、水管 DN=670m，m管内水流流速为 0.546m/s ，回流污泥也可 同步流入。3.3.10 氧化沟的出水设计( Q ) 2/3 mb 2 g沟的出水采用矩形堰跌落出水，则堰上水头0.15m( 1.39 1.16 50% )2/3()4 0.4 5 2 9.8出水总量管管径采用 DN=1800m，m管内污水流速为0.546m/s ，回流污泥管管径DN=1200m，m管内污泥流速为 0.546m/s 。3.3.11 剩余污泥YQ( S0 Se)0.42 100000 (220 20)1000(1 0.075 30)2584.6kg / d湿污泥量：Qs1000(1 P)2584.61000(

39、1 0.99)258.46m3 /d3.3.12 需氧量假设生物污泥中大约含油 12.4%的氮，用于细胞的合成则每天用于合成的总氮为：TN=0.1242584.6=320.5kg/d ，即 TN中有 320.5 1000 3.2mg/L 。按最不利情 100000况：原水中 NH 3 N 量 TN量相同，设出水中 NH 3 N 量和 NO3 N 各为 5mg/L，则需要氧化的 NH3 N 量为 16-3.2-5=7.8mg/L 。需要还原的 NO3 N 为：7.8mg/L-5=2.8mg/L.O2100000 (220 20)1000 (1 e 0.23 5)1.42 2584 . 6 0.7

40、54.6 1000007.810000.56 2584 .6 0.752.6 100002.8100028288.88kg / d把实际需氧量折合成标准需氧量：O2O2Cs(20)( C s(T) C) 1.024(T 20)28288.888 9.070.9(0.95 8.24 2) 1.024( 25 20)43447.2kg/ d1810.3kg / h采用垂直车由表面曝气机每组氧化沟设 2 台共 8 台。曝气机的动力功率一般为2.0 kgO2/(KW ?h) ，则单台曝气机的功率约为 114KW。3.4 接触消毒池与加氯时间3.4.1 设计说明因为处理水质要求达到城市污水一级排放标准，

41、 故需经过消毒后处理出水才能排放。设计流量 Q=10万 m3/d=4166.67m3/h ；水里停留时间 T=0.5h3.4.2 设计计算1. 设置消毒池 消毒池（接触式）一座3池体容积 V=QT=4166.67 0.5=2083.33m3消毒池池长 35m，每格池宽 b=6.5m，长宽比 L/b=5.4 接触消毒池总宽 B=nb=3 6.5=19.5m 消毒池有效水深设计为 H1=3.0m 实际消毒池容积 V为V =BLH1=nbLH1=36.5 35.0 3.0=2047（m3） 满足有效停留时间的要求。2. 加氯量计算 设计最大投氯量为 max=50mg/L； 每日投氯量 W=maxQ=

42、510000010-3=500（kg/d ）=20.83（kg/h ） 选用 1000kg的液氯钢瓶，每日加氯量约为 1/2 瓶，共贮用 12 瓶。3. 混合装置在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机 2 台（立式）。混合搅拌机功率 N0为： N0 QTG 2/102式中 QT混合池容， m3-4 2水力粘度， 20 =1.0610-4kg?s/m2G 搅拌速度梯度，对于机械混合 G 500s-1 。N0 1.06 10-4 1.16 30 5002/3 5 102 0.62kW实际选用 JBK 2200 框式调速搅拌机，搅拌器直径 2200，高度 H2000mm3.5 二沉池的设计计算

43、1. 二沉池表面负荷沉淀部分水面面积 A，根据生物处理段的特性，选取二沉 池表面负荷 q 1.5（m3 /（m2 h） ，（其中 q=1.01.5 ）设四座辐流式沉淀池， n=4，则有沉淀池面积：A Q 5000 3333 .3m2 q 1.5单池面积：A单池 nA 33343.3 833.3m 22. 池子直径 DD 4A单池4 833.3 32.58(m) ，取 D=33m3.沉淀部分的有效水深 h2，设沉淀时间： T 3.0(h) ，h2 qT 1.5 3.0 4.5(m)4.沉淀区的有效容积 V4.5 33846.89m32 3.14 3324 D 2 h2 3.14 335. 污泥斗

44、以上圆锥体部分污泥容积： 设池底径向坡度为 0.05 ，则 h4 (R-r) 0.05 (33 - 2) 0.05 0.725m6. 沉淀池池边高度：H 0 h3 h2 h5 0.5 4.5 0.5 5.5m 4m7. 径流比：D/ H0 33/5.5 6 12符合要求8. 沉淀池总高度：设超高 h1=0.3m，则H H 0 h4 h1 55 0.725 0.3 6.525m9. 进水管的计算3单池设计污水流量： Q单=Q/4=4166.67/4=1041.67m3/h=0.289m3/s进水管设计流量： Q进= Q单X(1+R)=1041.67X(1+0.5)=1562.51 m3/h=0.

45、4335 m 3/s管径 D1=1100mm，流速 V1=0.456m/s10. 进水竖井水井经泵用： D2=1 m出水口尺寸为： 0.45 X1.0 m 2，共 6 个沿井壁均匀分布出水口流速： V2=0.4335 / (0.45 X1.0 X6 )=0.16 m/s11. 稳流筒计算筒中流速： V3取 0.03 m/s稳流筒过流面积： f = Q进/ V 3=0.4335/0.03=14.45m/s 稳流筒直径： D3=4.41 m12. 出水部分设计单池设计流量： Q单= Q理/2=4166.67 /4=1041.67 m 3/h=0.289 m 3/s 环形集水槽内流量： q集= Q单

46、/2=0.1445 m 3/s 环形集水槽设计（1）采用周边集水槽，单侧集水，每池只有 1 个总出水口 集水槽宽度为： b=0.9（k q 集）0.4=0.9 X（1.2 X0.1445 ） 0.4 =0.447 m（取 b=0.45） 集水槽起点水深为： h 起=0.75b=0.75 X0.5=0.375 m 集水槽终点水深为： h 终=1.25b=1.25 X0.5=0.625 m 槽深均取 0.8 m（2）采用双侧集水环形集水槽计算。取槽宽 b=1.0 m ，槽中流速 V=0.6 m/s 槽内终点水深： h4= q/ Vb=0.289 /2 / （0.6 X1.0 ） =0.241 m

47、槽内起点水深： h3=0.129 m13. 出水溢流堰设计 采用出水三角堰（ 900）（1）堰上水头（即三角口底部至上游水面高度） H1=0.05 m （H2O）（2）每个三角堰的流量 q1=1.343 H 12.47 =1.343 X0.05 2.47=0.0008214 m3/s（3）三角堰个数 n1= Q 单/ q 1=0.289 /0.0008214=351.84 个（设计取 352 个）（4）三角堰中心距（单侧出水） L1=L / n 1=3.14 X（332 X0.5 ）/352=0.285 m3.6 排泥部分设计3.6.1 单池污泥量总污泥量为回收污泥量加剩余污泥量回收污泥量：

48、QR= Q设XR=4166.67 X0.5=2083.335 m3/h剩余污泥量： QS=（0.5x0.18x4166.67x24-0.065x13091x2.5）/（1.3x0.75x10）=795.51 m3/d=33.15 m3/hY 污泥产率系数，城市污水取 0.5 Kd污泥自身氧化率，城市污水取 0.065m3 Q 泥总 = QR+ QS=2083.335+33.15=2116.49 m3/h Q 单 = Q 泥总/4=529.12 m3/h3.6.2 集泥槽 集泥槽沿整个池径为两边集泥，故其设计泥量为 q= Q 单/2=529.12/2=264.56 m 3/h=0.073 m 3

49、/s 集泥槽宽： b=0.9q0.4 =0.9x0.073 0.4=0.32m（取 0.4） 起点泥深： h1=0.75b=0.75x0.4=0.3m（ 取 h1=0.4）终点泥深： h2=1.25b=1.25x0.4=0.5m( 取 h2=0.6) 集泥槽深均取 0.8m(超高 0.2m)存泥区所需容积氧化沟中混合液污泥浓度 X=4400mg/L，设计污泥回流比采用 R=50%，则回流污泥浓度 为 Xr=13200mg/L， Tw=3h3.6.3 存泥区1. 二沉池污泥区所需存在的泥容积：VW2TW (1 R)QXXtXr39375.0075m32. 存泥区高度：VW1VW2343.75m3

50、H2VW1A单池2343.75833.32.831m3.6.4 剩余污泥量计算1. 曝气池内每日增加的污泥量X Y(Sn Se)Q KdV Xv 1339.68kg / d2. 曝气池每日排出的剩余污泥量为Q21339.680.75 10000 1000178.624m3 /d0.00207m3 /s3.6.5 污泥浓缩池 竖流式污泥浓缩池计算： 进入污泥浓缩池的剩余污泥量为 0.00207 ，采用 2 个浓缩池 则单池流量： Q1=0.001041. 中心进泥管面积：f =Q1/V0=0.00104/0.03=0.035m4 0.035 d00.211m设计中 d0 =0.22m，每池德尔进

51、泥管采用 DN100m；m管内流速： 0.1324m/s2. 中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度0.001043 0.0557m 0.056mqQP P01000.007m3 /sP0h3 0.02 1.35 0.224. 浓缩池水流部分面积q 0.007 2 F 10.5m2V 0.0000675. 浓缩池直径4(F f)4(10.5 0.056) 3.7m6. 有效水深h2 Vt 0.00017. 浓缩后剩余污泥量10 36003.6m100 99 29.952m3 /d100 97Q100 PQ 0.001041 100 P08. 浓缩池污泥斗的容积： 污泥斗放在污泥池的底部，采用重

52、力排放3.7h5 tg (R r) tg55 ( 0.25) 2.3m污泥斗容积为： Vh5(R2 Rr r 2) 9.5m339.59. 污泥在污泥斗中的停留时间T 3600Q1 3600 0.000347 7.6h10. 浓缩池总高h h1 h2 h3 h4 h5=0.3+3.6+0.056+0.3+2.3=6.556m11. 溢流堰 浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，再汇入出水管排出。出水槽流量q=0.0007 m3/s ， 设 出 水 槽 宽 度 b=0.15m ， 溢 流 堰 周 长: c (D 2b) (3.7 2 0.15) 10.69m溢流堰采用单侧 900 三角形出水堰，三角堰宽 0.16m，深 0.08m，每格沉淀池有 110 个三角堰。则三角堰流量： Q=0.0007/110=0.000006364 m3 /s溢流管溢流水量为 0.0007 m3 / s，设管径为 DN100mm则,管内流速为 0.089m/s 排泥管浓缩后剩余污泥量为 0.000347 m3 / s ，泥量很小，采用间歇式排泥方式， 污泥斗容积为 9.5m3，污泥管道选用 DN100m，m每次排泥时间 0.5h ，每日排泥 2 次， 间隔时间 12h。4. 污水处理厂总体布置4.1 主要构筑 （ 建 ） 物处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物4.2 附属建筑物 污