某针织印染厂综合污水处理工程工艺设计

目 录

1

设计说明书

.................................................................................................................................. 1

1.1

设计题目

............................................................................................................................ 1

1.2

设计目的与任务

................................................................................................................ 1

1.2.1

目的

......................................................................................................................... 1

1.2.2

任务

......................................................................................................................... 1

1.3

设计原始资料

.................................................................................................................... 1

1.4

设计依据

............................................................................................................................ 2

1.5

工艺流程的选择确定

........................................................................................................ 3

1.5.1

确定处理程度

......................................................................................................... 3

1.5.2

工艺流程确定

......................................................................................................... 3

1.6

污水处理构筑物各单项处理构筑物的设计说明

............................................................ 4

1.7

平面布置及高程布置

........................................................................................................ 5

1.7.1

平面布置

................................................................................................................. 5

1.7.2

高程布置

................................................................................................................. 6

2

设计计算书

.................................................................................................................................. 7

2.1

污水处理站规模计算

........................................................................................................ 7

2.2

污水处理程度计算

............................................................................................................ 7

2.3

各单项构筑物工艺设计计算及草图

................................................................................ 9

2.3.1

格栅

......................................................................................................................... 9

2.3.2

均化池

................................................................................................................... 10

2.3.3

配水井

................................................................................................................... 13

2.3.4

混合池

................................................................................................................... 14

2.3.5

反应池

................................................................................................................... 15

2.3.6

沉淀池

................................................................................................................... 18

2.3.7

集泥井

................................................................................................................... 21

2.3.8

浓缩池

................................................................................................................... 21

2.3.9

计量设备

............................................................................................................... 23

2.3.10

其它

..................................................................................................................... 23

2.4

高程设计计算

.................................................................................................................. 24

2.5

其它相关说明

.................................................................................................................. 26

3

总

结

.......................................................................................................................................... 27

时

间（t）

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

3

流量（m

/h）

80

85

90

100

95

70

80

120

130

180

200

230

时

间（t）

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

3

流量（m

/h）

280

230

280

330

380

380

330

330

280

240

140

140

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

1

设计说明书

1.1

设计题目

某针织印染厂综合污水处理工程工艺设计

1.2

设计目的与任务

1.2.1

目的

根据设计任务书中给予的原始资料，对某针织印染厂的污水处理站进行工艺设计。灵活

运用所学水污染控制工程（1）有关污水处理物化方法的设计计算的专业知识、绘图、查阅

资料和设计手册以及使用设计规范等基本技能，根据所给予的设计原始资料，进行综合分析，

确定污水处理方案，完成污水处理站的工艺设计。本设计属初步设计（方案）性质的设计工

作。

1.2.2

任务

(1)

根据所提供的原始资料，确定污水所需的处理程度，并选择处理方案；

(2)

根据污水处理程度结合污水站的地形条件，确定污水处理流程和处理构筑物；

(3)

对所选定的处理构筑物进行工艺设计计算，确定其形式和主要尺寸；

(4)

进行污水处理站的高程计算；

(5)

绘制污水站的总体布置图（包括平面布置和高程布置）；

(6)

编写说明书、计算书。

1.3

设计原始资料

(1) 某厂污水站及排放口附近地形图一张。

(2) 工厂排水水量资料：

工厂生产污水流量日变化数据见表

1；污水流量按生产污水流量日变化曲线计算，

Kd=1.2，Kh=1.3；

表

1

生产污水流量日变化数据表

—1—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

(3) 工厂排水水质资料：

该厂是一个综合性针织印染厂，所排出的生产污水用化学混凝法处理，采用碱式氯化铝

作混凝剂，原水水质（取均和

3

小时后的水样，经

24

小时逐时取样混合）试验资料如下：

色度：380

倍（稀释倍数法）；PH=6.0；COD=860mg/l；BOD5=250mg/l；DO=2.5mg/l。

其它资料如下：混凝剂投量：400

mg/l（污水），碱式氯化铝中含

Al2O36～8%；产生的

化学污泥量（脱水后）：0.17kg/d﹒m3

污水（含水率

85%）；处理出水受纳水体为污水站附

近某河流。

(4) 水文地质资料：

污水站附近河流最高洪水位为

266m，该河流

95%保证率的枯水流量为

10m3/s，河水流

速为

0.5m/s，夏季河水水温为

17℃，河水中原有

DO=7.0mg/L，河水中原有

BOD5=3mg/L。

废水处理厂（站）址的地质钻孔柱状图，地基的承载能力，地下水位（包括流沙）与地震等

资料齐全；污水站地下水位距地表

20m

左右；土壤为沙质粘土，抗震强度在

1.5kg/cm2

以上。

(5)

气象特征资料：

包括气温（年平均、最高、最低）、降雨量、蒸发量、土壤冰冻和风向资料等。当地气

象条件为：夏季主导风向为西南风，气压为

730.2mmHg，每年平均气温为

15.1℃，冬季最

冷月平均气温为

8℃。

(6) 其它资料：

厂区附近无大片农田；拟由省建筑公司施工，各种建筑材料均能供应；电力供应充足。

1.4

设计依据

（一）主要规范

1、《城市排水工程规划规范》（GB50318-2000），国家质量技术监督局、中华人民共和

国建设部

2、《室外排水设计规范》（GB50014-2006），中华人民共和国建设部

（二）主要标准

1、《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

2、《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）

—2—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

3、《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287—92）

4、《给水排水制图标准》（GBJ106-87）

5、《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-1993）

6、《城市污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-1989）

7、《城市污水处理工程项目建设标准》（建标[2001]77

号）

（三）设计手册：

1、《给水排水快速设计手册》（2——排水工程），中国建筑工业出版社，1996

年

2、《给水排水设计手册》（5

册

城镇排水），中国建筑工业出版社，2000

年

3、《环境工程手册》（水污染防治卷），高等教育出版社，1996

年

4、水工业设计手册-废水处理及再用[M].

许泽美编.

北京：中国建筑工业出版社，2002

年

5、《三废处理工程技术手册》（废水卷），化学工业出版社，2000

年

（四）其他：

1、课程设计指导书提供的相关原始资料和设计基本参数

2、《水污染物化控制原理与技术》，罗固源主编，化工出版社，2002

年

3、《水污染控制工程》，罗固源主编，高等教育出版社，2007

年

4、《排水工程（第四版）》上册，孙慧修主编，中国建筑工业出版社，1999

年

1.5

工艺流程的选择确定

1.5.1

确定处理程度

污水设计处理程度：BOD5

的处理程度

EBOD5

90%

；COD

的处理程度

ECOD

88.37%

；

ss

的处理程度

Ess

65%

。

1.5.2

工艺流程确定

污水处理工艺流程的选择，应首先保证处理水达到所要求的处理程度，其次应对其工

程造价与运行费用，方案的技术先进性，建设实施的条件进行定性定量的比较，以优选经济

合理的设计方案，其应遵循以下原则：

—3—

序号

构筑物

外形设计尺寸（mm）

单位

数量

备注

1

格栅

L×B×H＝2150×500×700

座

1

格栅井

2

均化池

D×H＝21000×3300

座

2

均量、均质合建式

3

配水井

D×H＝1430×1800

座

2

4

混合池

D×H＝1200×2070

座

2

机械混合

5

反应池

L×B×H＝7500×2500×2430

座

2

垂直轴机械式

6

平流式沉淀池

L×B×H＝20800×4000×7744

座

2

泥斗高：3031mm

7

集泥井

D×H＝2500×1300

座

1

8

浓缩池（竖流式）

D×H＝1600×5039

座

1

泥斗高：1039mm

9

污泥脱水间

L×B＝12000×6000

座

1

10

上清液集水池

L×B×H＝2000×2000×1500

座

1

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2006

级

(1)

应考虑处理规模、进水水质特性、出水水质要求、各种污染物的去除率；考虑气候

等自然条件，北方地区应考虑低温条件下稳定运行。

(2)

工艺流程选择应考虑的技术经济因素：节省电耗；减小占地面积，考虑批准的占地

面积，征地价格；降低基建投资和运行成本。

(3)

在保证出水水质达到要求的前提下，选用处理效果稳定，技术成熟可靠、先进适用

的技术，使运行管理方便，运转灵活，自动化水平高，操作容易。；适应当地运行管理能力

的具体情况；可积极稳妥地选用污水处理新技术。

因此，根据所要求的处理程度，按技术先进、经济合理的原则确定处理方法和处理流

程，并决定处理所需的处理构筑物。本污水处理站工艺设计采用的处理工艺流程见图

1（化

学混凝处理法）。

加药

原水

出水排放

格栅 均化 混合

上清液回流

反应

沉淀

污泥外运

脱水

浓缩

图

1 污水处理站处理工艺流程图

1.6

污水处理构筑物各单项处理构筑物的设计说明

(1)

污水处理站处理规模：Q=5760

m3/d，污水处理站最大设计流量：Qmax=7488

m3/d。

(2)

各单项构筑物设计计算结果汇总见表

2。

表

2

各单项构筑物设计计算结果汇总表

—4—

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级

11 计量堰 套 1 三角堰

1.7

平面布置及高程布置

1.7.1

平面布置

(1)

污水站的平面布置须按《室外排水设计规范》所规定的各项条款进行设计。

(2) 平面布置应考虑近期和远期相结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构

筑物分为若干系列，作出分期建设的安排。

(3) 应以节约用地为原则，根据污水处理站各建筑物、构筑物的功能和工艺流程要求，

结合厂址地形、气象和地质条件等因素，使总平面布置合理、经济、节约能源，并应便于施

工、运行、维护和管理。

(4) 生产行政管理和生活设施宜集中布置，其位置和朝向应力求适用、合理，并应与处

理构筑物保持一定的防护距离。经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季主

导风向的上风向，在北方地区并应考虑朝阳。

(5) 污水和污泥的处理构筑物宜分别集中布置。各构筑物间的布置应尽量紧凑，节约用

地并便于管理。同时应考虑管线敷设、构筑物施工开槽相互影响，以及今后运行、操作、检

修距离，构筑物应符合留有一定的施工间距(5~8m)的要求。

(6) 废水与污泥处理的流向应充分利用原有地形，尽可能考虑重力流。各构筑物之间的

连接管渠应尽量简单而便捷，避免迂回曲折，减少水力损失，降低能耗。

(7) 各单元处理构筑物的座(池)数根据污水处理站规模、处理站的平面尺寸、各处理设

施的相对位置与关系、池型等因素来确定，同时考虑到运行、管理机动灵活，在维修检修时

不影响正常运行。各处理构筑物的连接管渠应使尽可能采用盖板明渠；除正常工作管渠和闸

阀外，平面布置图考虑了超越管、事故排放管、放空管、半放空管，当某一处理构筑物因故

停止运行时，不致影响其它单元构筑物的正常运行，以及发生事故或停运检修时，能使废水

跨越后续处理构筑物而进入其它池子或直接排入水体；还要考虑给水管、投药管、站内污水

管、站区内雨水管等。

(8) 平面布置时，除考虑主体构筑物外，还考虑了主要附属构、建筑物。各处理构筑物

与附属建筑物的位置关系，应根据安全、运行管理方便与节能的原则来确定。由于本设计是

某工厂的污水站，所以如机修车间、食堂等均不考虑，但考虑了污水站办公室及化验室等。

(9) 污水处理站内应设置联通各构筑物和建筑物的道路，站内道路车行道宽

5m，人行

—5—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

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级

道宽

2m。站内应有一定得绿化面积，其比例应不小于全站总面积的

30%

。

(10) 平面布置图可根据污水站的规模，采用

1:200～1:500

比例尺的地形图绘制，常用

的比例尺为

1：200。本污水处理站平面布置采用比例为

1:200。

1.7.2

高程布置

(1) 应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行。各处理构筑物之间采用重力流，选

择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并适当留有一定的富余水头，以防止

淤积时水头不够而造成涌水现象，影响处理系统的正常运行。各构筑物的水头损失查表估算，

但各连接管渠的水头损失通过计算确定。污水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、渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部

位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂

的正常运行。

(2) 计算水头损失时，原则上一般应以近期最大流量作为构筑物和管渠的设计流量；计

算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量作为设计流量，并酌加扩建时的备用水

头。

(3) 为了降低运行费用，便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考

虑为宜（污泥流动不在此例）。各处理构筑物的水头损失可直接查表，但各构筑物间的连接

管、渠的水头损失则需计算确定，计算详见教材和相关设计手册。高程布置时还应考虑管内

淤积，阻力增大的可能，因此需留有充分余地。

(4)

在作高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。

在决定污泥处理构筑物的高程时，应注意使污泥水（包括上清液、滤后液等）能自动排入厂

内污水干管。

(5)

站区的竖向高程设计，应尽量做到填挖方量少，土石方基本平衡，并考虑有利排水。

出水管渠高程，须不受水体洪水顶托。

(6) 绘制纵断面图时采用的比例，横向可与总平面图相同，纵向为

1:50～1:100，按最远

的流程绘制。本污水处理站高程布置横向比例为

1:200，纵向比例为

1:100。

—6—

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级

2

设计计算书

2.1

污水处理站规模计算

根据给定的原始资料，确定污水处理站的规模、构筑物设计水量和水质。污水设计流量

应考虑最大流量、平均流量、最小流量，此外还要考虑近期流量和远期流量。

(1)

日平均流量

Qd

4800m3/d

0.0556m3/s

，均化池设计流量采用平均流量；

(2)

污水站处理规模按最大日流量计算，

规模流量

Q规

Qd

,max

Qd

K

d

4800

1.2

5760m3/d

，均化池后的构筑物设计流量采用最大

日流量；

(3) 最大时流量

Qh,max

Qd

K

h

4800

1.3

6240m3/d

260

m3/h

，各构筑物连接管渠按最大

时流量计算水头损失；

(4)

最大流量

Qmax

Qd

K

Z

Qd

K

d

K

h

4800

1.2

1.3

7488m3/d

0.0867

m3/s

，格栅设计流

量采用最大流量。

(5)

最小流量

Qmin=1/2Qmax

=3744

m3/d

=0.0433

m3/s，连接管渠用最小流量核算悬浮物沉积，

计量设备用最小流量做量测范围低限计算。

2.2

污水处理程度计算

（一）按地表水环境质量标准

由地表水环境质量标准(GB3838—2002)中的规定，污水处理站出水受纳河流对应地表

水Ⅲ类水域功能类别。按Ⅲ类水域中

DO

容许最低浓度(DO=5 mg/L，本设计不考虑有毒物

质)，计算对污水中

BOD5

的处理程度。排入水体的污水流量按污水最大流量进行计算，即

q=

Qmax

0.0867m3/s

，河水流量

Q=10

m3/s。河水中原有溶解氧

DOR=7.0mg/L，河水中原有

BOD5=L5R=3mg/L；污水溶解氧

DOSW=2.5mg/L，污水

BOD5 =250mg/L。河水流速为

0.5m/s，取混合系数

α=0.9。

排放口处溶解氧的混合浓度

DOm

Q·DOR

q·DOsw

Q

q

0.9

10

7

0.0867

2.5

0.9

10

0.0867

6.957mg/L

查氧在蒸馏水中的饱和溶解度表，得出

T=17℃时的饱和溶解氧

DOS=9.74mg/L，可得出

—7—

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2006

级

起始点的氧亏量

D0=9.74－6.957=2.783mg/L，临界点的氧亏量

Dc=9.74－5=4.74mg/L。T=17℃时，

K1

=0.0877，

K

2

=0.191。

根据氧垂曲线用高斯—赛德尔迭代法求起始点有机物浓度

L0

和临界时间

tc

Dc

K1

K2

L0

10K1tc

0.0877

0.191

L0

100.0877tc

(1)

lg 2

1

D0

(K

2

K1

)

1.191

L0

0.0877

tc

1

K

2

K1

K

K1

L0

K1

1

0.191

0.0877

lg

1

0.0877

2

.783

(

0.191

0.0877

)

(2)

设临界时间初始值

t`c=2.5d，代入式(1)，得

L0=17.10

mg/L，代入式(2)，得

tc=2.378d；

t`c=2.378d，代入式(1)，得

L0=16.69

mg/L，代入式(2)，得

tc=2.353d；

t`c=2.353d，代入式(1)，得

L0=16.60

mg/L，代入式(2)，得

tc=2.347d；

t`c=2.347d，代入式(1)，得

L0=16.58

mg/L，代入式(2)，得

tc=2.346d；

t`c=2.346d，代入式(1)，得

L0=16.58

mg/L，代入式(2)，得

tc=2.346d=

t`c，符合要求，

(一般︱(tc-

t`c)︱≤0.001

即符合要求)。所以，得

L0=16.58mg/l，tc=2.346d。

注：也可利用

MATLAB

或

C++编程求解。

污水排放起点容许的污水与河水混合后

17℃的

BOD5

L5m

L0

(1

10k1t

)

1.58

(1

100.08775

)

10.54mg/L

污水站允许排放的

BOD5(17℃)

L5e

L5m

(

Q

q

1)

Q

q

L5R

10.54

(

0

.9

10

0.0867

1)

0

.9

10

0.0867

3

793.24mg/L

因为原污水

BOD5

=250mg/L＜793.24

mg/L，所以应舍去。直接参照行业排放标准或综

合排放标准。

（二）按行业排放标准和综合排放标准

按照国家综合排放标准与国家行业排放标准不交叉执行的原则，纺织染整工业执行《纺

织染整工业水污染物排放标准(GB4287—92)》。根据行业排放标准，排入

GB3838

中Ⅲ类水

域的废水执行一级标准，最高允许排放浓度

BOD5

=25mg/L，COD=100

mg/L，悬浮物

ss=70

mg/L。原水水质（均合

3

小时后取样）：BOD5=250mg/L，COD=860mg/L，ss=2.5mg/L。

—8—

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级

污水处理程度

E

Ci

Ce

Ci

100%

式中 Ci——未处理污水中某种污染质的平均浓度(mg/L)；

Ce——允许排入水体的已处理污水中该种污染质的平均浓度(mg/L)。

BOD5

的处理程度

EBOD5

250

25

250

100%

90%

COD

的处理程度

ECOD

860

100

860

100%

88.37%

ss

的处理程度

Ess

200

70

200

100%

65%

选择处理程度高的作为本设计的处理程度，确定本污水站的处理程度

E

EBOD5

90%

。

2.3

各单项构筑物工艺设计计算及草图

2.3.1

格栅

(1)

栅条间隙数

格栅的设计按最大流量

Qmax=7488

m3/d=0.0867m3/s

进行计算。设栅前水深

h=0.3m，过

栅流速

v=0.8

m/s，格栅倾角

α=60°，选用中格栅，栅条间隙

b=0.02m，

则栅条间隙数

n

Qmax

sin

bhv

0.0867

sin

60

0.02

0.3

0.8

17个

。

(2)

栅槽宽度

采用锐边矩形断面(10×50mm)，槽条宽度

S=0.01m，

栅槽宽度

B=S(n-1)+bn=0.01×(17-1)+0.02×17=0.5m。

(3)

校核栅前流速

设进水渠道宽

B1=0.35m，其渐宽部分展开角度

α1=20°，

进水渠道内的流速

v

Qmax

B1h

0.0867

0.35

0.3

0.826m

/

s

，满足格栅前渠道内的水流速度

0.4~0.9m/s

的要求。

(4)

校核过栅流速

—9—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

过栅流速V过

Qmax

nbh

/

sin

0.0867

0.3

17

0.02

/

sin

60

0.736m

/

s

，满足过栅流速

0.6~1m/s

的要求。

(5)

进水渠道渐宽部分的长度

l1

B

B1

2tg·α1

0

.5

0.35

2

tg

20

0.2m

(6)

栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

l2

l1

2

0

.2

2

0.1m

格栅为锐边矩形断面，查表得阻力系数

2.42

，通过格栅的水头损失

(7)

通过格栅的水头损失

4

S

3

b

S

3

v

h1

sin

K

2.42

4

2

b

2g

4

0

.01

3

0.02

0.82

2

9.81

sin

60

3

0.0814m

0.1m

。

(8)

栅后槽总高度

设保护高

h2

=0.3m，则栅后槽总高度

H=h+

h1+h2

=0.3+0.1+0.3=0.7m

(9)

栅槽总长度

l1

l1

l2

0.5

1.0

H1

tg·α

0.2

0.1

0.5

1.0

0.3

0.3

tg60

2.15m

(10)

每日栅渣量

在格栅间隙

21mm

的情况下，每

1000

污水产生

0.07

栅渣，设栅渣量为

W=0.07/1000m

污水，每日栅渣量W

QW1

1000

4800

0.07

1000

0.336m3

/

d

﹥0.2

m3/d，宜采用机械清渣。

(11)

格栅外形及具体尺寸见图

2。

2.3.2

均化池

(1) 该污水处理站采用将均量和均质合为一池的合建式均化池，在池中设置机械搅拌装置。

池上半部为均量（变水位），下半部为均质（常水位）。出水口设在池体的中部，出水口以上

为均量的容积。均化池的尺寸和容积，主要根据废水流量的变化范围，及要求的均和程度决

定。该厂产生的污水流量在一天内无周期性变化，要按最不利情况即流量在高峰时的区间计

算。

(2) 由表

1

的污水流量日变化数据（流量为瞬时流量），换算为每小时的平均流量，再由小

时平均流量计算出一日内不同时刻的进水和出水的累计水量，计算表格见表

3。

—10—

时

间（t）

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

5.0

6.0

7.0

8.0

瞬时流量

3

（m

/h）

80.0

85.0

90.0

100.0

95.0

70.0

80.0

120.0

130.0

平均流量

3

（m

/h）

0.0

82.5

87.5

95.0

97.5

82.5

75.0

100.0

125.0

进水累计量

3

（m

）

0.0

82.5

170.0

265.0

362.5

445.0

520.0

620.0

745.0

出水累计量

3

（m

）

0.0

200.0

400.0

600.0

800.0

1000.0

1200.0

1400.0

1600.0

时

间（t）

9.0

10.0

11.0

12.0

13.0

14.0

15.0

16.0

17.0

瞬时流量

3

（m

/hr）

180.0

200.0

230.0

280.0

230.0

280.0

330.0

380.0

380.0

平均流量

3

（m

/h）

155.0

190.0

215.0

255.0

255.0

255.0

305.0

355.0

380.0

进水累计量

3

（m

）

900.0

1090.0

1305.0

1560.0

1815.0

2070.0

2375.0

2730.0

3110.0

出水累计量

3

（m

）

1800.0

2000.0

2200.0

2400.0

2600.0

2800.0

3000.0

3200.0

3400.0

时

间（t）

18.0

19.0

20.0

21.0

22.0

23.0

24.0

瞬时流量

3

（m

/h）

330.0

330.0

280.0

240.0

140.0

140.0

80.0

平均流量

3

（m

/h）

355.0

330.0

305.0

260.0

190.0

140.0

110.0

进水累计量

3

（m

）

3465.0

3795.0

4100.0

4360.0

4550.0

4690.0

4800.0

出水累计量

3

（m

）

3600.0

3800.0

4000.0

4200.0

4400.0

4600.0

4800.0

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

图

2 格栅草图

表

3

一日内不同时刻进水和出水的累计水量计算表格

—11—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

(3)

根据表

3

计算结果作出污水进水、出水累积水量曲线图，见图

3。

(4)

在图

3

中读出最大负偏差

V-=900m3，最大正偏差

V+=150m3，

则均量池的容积V均量

K

Z

(V

V

)

1.2

1.3

(900

150)

1638m3

。

(4)

在图

3

中读出最大负偏差

V-=900m3，最大正偏差

V+=150m3，

则均量池的容积V均量

K

Z

(V

V

)

1.2

1.3

(900

150)

1638m3

。

(5)

均质池的容积按

T=3h

进行计算，V均质

q

vT

1.4

4800

/

24

3

1.4

428.6m3

。

—12—

累计水量/m

3

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

6000.0

5000.0

4000.0

3000.0

2000.0

1000.0

0.0

0.0 5.0 10.0 15.0 20.0 25.0 30.0

时间/h

进水累积曲线 出水累积曲线

图

3 进水、出水累积水量曲线图

—13—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

(6)

均化池的容积 V

均化=V

均量+V

均质=1638+428.6=2066.6m3

(7)

污水站设置两个均化池。由于水深要求

h≤4m，取

H=3m，

V均化

1

2

D

2

4

H

，所以

D

2V均化

H

2

2066.6

3

20.9m

。

D

取

D=21m，校核

H

2V均化

2

2

2066.6

212

2.98m

4m

，符合条件。

(8)

均量水深

h1=3×1638/2066.6=2.4m，均质水深

h2=3-2.4=0.6m。

设保护高为

0.3m，则均化池总深

H

总=3+0.3=3.3m。

(9)

均化池外形及具体尺寸见图

4。

图

4 均化池草图

2.3.3

配水井

设配水井共

2

个，在

2

个均化池前和

2

个混合池前分别设

1

个。配水井的设计按照规模

流量

Qd

,max

5760m3/d

0.067m3

/

s

进行计算。

设有效水深

h=1.5m，保护高

h1=0.3m，则配水井总高

H=h+h1=1.5+0.3=1.8m。

取停留时间

T=20s，则进水体积

V=Qd,max·T=0.067×20=1.34m3。

D内

4V

h

4

1.34

1.5

1.07m

，D

外=0.18×2=0.36m，则

D

总=

D

内+D

外

=1.07+0.36=1.43m。

配水井外形及具体尺寸见图

5。

—14—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

图

5 配水井草图

2.3.4

混合池

采用机械搅拌混合，用碱式氯化铝作混凝剂。

(1)

混合池容积

经过均化池后，混合池的处理水量按规模流量进行设计计算，即

Q=5760m3/d=240

m3/h。设置两个混合池，即池数

n=2，混合时间

T=1min。混合池有效容积

W

QT

60n

240

1

60

2

2m3

(2)

混合池尺寸

D

设混合池直径

D=1.2m，则混合池水深

H

4W

2

4

2

1.22

1.77m

。

混合池保护高设为

0.3m，混合池总高为

1.77＋0.3=2.07m。

(3)

搅拌器尺寸

混合池

H/D=1.77/1.2=1.475>1.3，因此池内设两层带有两叶的平桨板搅拌器(e=2，Z=2)；

搅拌器直径

D0=(1/3~2/3)D=0.4~0.8m，取

D0=0.6m；

搅拌器宽度

B=(0.1~0.25)D=0.12~0.30m，取

B=0.2m；

搅拌器每层间距(1.0~1.5)

D0=0.6~0.9m，取为

0.6m，相邻两桨板采用

90°交叉安装；

—15—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

搅拌器距池底(0.5~0.75)D0=0.3~0.45m，取为

0.4m。

(4)

固定挡板尺寸

为加强混合效果，防止水流随桨板回转，除池内设有快速旋转桨板外，在混合池周壁设

四块固定挡板。每块宽度

b=(1/10~1/12)D=0.12~0.10m，取

b=0.11m；其上下缘离静止液面和

池底皆为

1/4D=0.3m。挡板长为

1.77－0.3×2=1.17m。

(5)

搅拌器转速

搅拌器外缘线速度

v=3m/s，搅拌器转速

n0

60v

D0

60

3

0.6

95.5r

/

min

，

搅拌器旋转角速度

2v

D0

2

3

0.6

10rad

/

min

。

(6)

轴功率

20℃水的动力黏度

=1.0050×10-3Pa·s=1.0245×10-4kg·s/m2，γ=1000kg/m3。设计速度梯度

G

取

600s-1，阻力系数取

C=0.45。

需要轴功率

N1

WG

2

102

1.0245

104

6002

102

0.723kW

ZeBRo

0.6

计算轴功率

N

2

C

2

4

408g

0.45

4

1000

102

2

2

0.2

2

0.729kW

408

9.81

N1

N

2

，满足要求。

(7)

电动机功率

N3

N

2

i

0.729

0.85

0.858kW

(8)

机械混合池外形及具体尺寸见图

6。

2.3.5

反应池

设置

2

个竖直轴式机械反应池，则每个反应池的设计流量为：Q＝

(1)

反应池尺寸

5760

24

2

＝120

m3/h

反应时间取

20min，则反应池有效容积V

QT

60

120

20

60

40m3

。

为配合沉淀池尺寸，反应池分

3

格， 每格尺寸

2.5m×2.5m，

—16—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

则反应池水深

h=V/A=

40

3

2.5

2.5

2.13

m，反应池超高取

0.3m，总高度为

2.43m。

10rad

/

min

图

6 机械混合池草图

每格反应池体积为

2.5×2.5×(2.13+0.3)=15.2

m3

。

反应池分格隔墙上过水孔道上、下交错布置，每格设一台搅拌设备，见图

7。为加强搅

拌效果,于池子周壁设四块固定挡板。

(2)

搅拌设备

①

叶轮直径取池宽的

80%，采用

2.5×80%=2m。叶轮桨板中心点线速度采用：

v1=0.44m/s，v2=0.35m/s，v3=0.2m/s。桨板长度

l=1.1m(桨板长度与叶轮直径之比

l

D

1.1

2

55%

75%

)。桨板宽度

b=0.12m。每根轴上桨板数

8

块，内、外侧各

4

块。装置

尺寸如图

8

所示。旋转桨板面积与反应池过水断面面积之比为

8

0.12

1.1

2.5

2.43

100%

19.8%

25%

且>10%，符合要求。

②

叶轮浆板中心点旋转直径

D0=[(1000-440)/2+440]

×2=1440mm=1.44m

叶轮转速分别为：

n1

60v1

D0

60

0.44

1.44

5.836r

/

min

，

1

2n1

60

2

5.836

60

0.611rad

/

s

—17—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

n2

60v2

D0

60

0.35

1.44

4.642r

/

min

，

2

2n2

60

2

4.642

60

0.486rad

/

s

图

7 垂直轴式机械反应池草图

图

8 桨板计算草图

n3

60v3

D0

60

0.2

1.44

2.653r

/

min

，

3

2n3

60

2

2.653

60

0.218rad

/

s

桨板宽长比

b

l

0.12

1.1

0.11

1，查阻力系数表，得

CD=1.10。

按公式

P

n

1

nCD

l

3

8

(r24

r14

)

，（式中

n——同一旋转半径上桨板数）计算桨板旋转时

克服水的阻力所耗功率：

—18—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

第一格外侧桨板：P01`=0.055

kW，第一格内侧桨板：P01``=0.008

kW

第一格搅拌轴功率：P01=

P01`+

P01``=0.63kW

以同样方法，可求得第二格搅拌轴功率分别为

0.032kW，第三格搅拌轴功率分别为

0.006kW。

③

设三台搅拌器合用一台电动机，

则反应池所消耗总功率

P0

=0.063+0.032+0.006=0.101

kW。

电动机功率（取1

=0.75，2

=0.7）

P电动机

P

12

0.101

0.75

0.7

0.19kW

(3)

核算平均速度梯度

G

值及

GT

值（按水温

20℃计，

=1.0050×10-3Pa·s）

1.0050

10 13.3

1.0050

10 13.3

第一格

G1

第二格

G2

第三格

G3

P01

V1

P02

V2

P03

V3

0.063

103

3

0.032

103

1.0050

103

13.3

0.006

103

3

68.7s

1

48.9s

1

21.2s

1

反应池平均速度梯度

G

P

1.0050

10

40

V

0

0.101103

3

50.1s

1

，满足在

10-70

s1

之间。

GT=50.1×20×60＝6.01×104

，满足在

104~105

之间。经核算，G

值和

GT

值均较适合。

2.3.6

沉淀池

设置

2

个平流式沉淀池，则每个反应池的设计流量为：Q＝

时间

t=2.5h，表面负荷率

q0

=1.5

m3

/(

m2

h)。

(1)

尺寸确定

池子总表面积按表面负荷率计算，按水平流速校核。

5760

24

2

＝120

m3

/h，设沉淀

池子总表面积

A

Q

q0

120

1.5

80m2

沉淀部分有效水深

h2

=

q0

t=1.5×2.5=3.75m

—19—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

沉淀部分有效容积

V`=Ah2=80×3.75=300

m

3

因为初沉池的最大水平流速为

7mm/s，取水平流速

v=2mm/s，

池长

L`=3.6vt=3.6×2×2.5=18m，池子总宽度

B

A

L

80

18

4.4m

。

为与反应池尺寸匹配，取池宽

B=4m，则池长

L

A

B

80

4

20m

，

水平速度

v

L

3.6t

20

3.6

2.5

2.2mm

/

s

5mm

/

s

，符合要求。

校核长宽比

L

b

20

4

5

4

，符合要求。

(2)

污泥部分所需的总容积

产生的化学污泥量（脱水后）：0.17kg/d·m3(含水率为

85%)，

污泥总体积W1

0.17

5760

1000

0.979m3

/

d

，换算成沉淀池产生的污泥(含水率为

99%)体积

W2

1

W1

(100

P

)

1

100

P

0.979

(100

85)

100

99

14.7m3

/

d

。

取两次清除污泥间隔时间

T=1d，V=W1T=14.7×1=14.7

m3

，则每个沉淀池的污泥部分所

需的总容积为

14.7/2=7.35

m3

。

(3)

泥斗设计

采用棱台形状的污泥斗，取

=60°，设棱台的尺寸分别为：上边长

L1=4m，下边长

L2=0.5m，则泥斗高度

h4

4

0.5

2

tg60

3.031m

，

h4

污泥斗的体积V1

3

(

f1

f

2

f1

f

2

)

3

.031

3

(42

0.52

42

0.52

)

18.439m3

设计进水口处离挡板距离为

0.5m，出水口离挡板的距离为

0.3m。采用机械刮泥，设定

池底纵坡水力坡度

i=0.01，污泥斗以上梯形部分上底长

L1=20+0.5+0.3=20.8m，下底长

L2=4m，梯形部分高度

h4′=(20+0.3－4)×0.01=0.163m，

则污泥斗以上梯形部分污泥容积V2

L1

L2

2

h4b

20

4

2

0.163

4

7.824m3

所以污泥斗和梯形部分污泥容积

V=

V1+

V2=18.439+0.163=26.263

m3

>7.35

m3

，满足要

—20—

污泥部分高度

h4

h4

h4

0.163

3.031

3.194m

，

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

求。

(4)

池子总高度

有效水深

h2

=3.75m，取保护高

h1

=0.3m，缓冲层高度

h3

=0.5m，

池子总高

H=

h1

+

h2

+

h3

+

h4

=0.3+3.75+0.4+3.194=7.744m。

(5)

沉淀池外形及具体尺寸见图

9。

图

9 沉淀池草图

(6)

入口的整流措施采用溢流式入流装置，并设置与挡流板的组合，见图

10

所示。

图

10 平流式沉淀池入口的整流措施

(7) 出口的整流措施采用溢流式集水槽，集水槽是沿沉淀池宽度设置的，见图

11。溢流式

—21—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

出水堰的形式为锯齿形三角堰，水面宜位于齿高的

1/2

处，见图

12。为适应水流的变化或构

筑物的不同沉降，在堰口处需设置使堰板能上下移动的调整装置。

(8)

进出口处设置的挡板，高出水面

0.1~0.5m。进口处挡板淹没深度为

0.5~1.0m，出口处挡

板淹没深度

0.3~0.4m。

图

11 平流式沉淀池集水槽的形式

图

12 平流式沉淀池出水堰的形式

2.3.7

集泥井

取停留时间

T=8h，则所需容积

V=QT=14.7×8/24=4.9

m3

，取有效水深

h=1m，

D

4V

h

4

4.9

2.5m

，设保护高

0.3m，则总高

H=1.3m。

2.3.8

浓缩池

采用竖流式连续重力浓缩池，采用上部中心管进水方式，污泥从中心管流入，由下部流

出，通过反射板的阻拦向四周分布，然后沿沉淀区的整个断面上升。进泥含水率

99%，出泥

含水率

96%，设定浓缩时间

T=12h。

(1)

中心管计算

中心管流量为浓缩前污泥流量

Q中心

=W2=14.7m3/d=0.00017 m3/s，取中心管内流速

v0=0.02m/s﹤0.03m/s，中心管有效过水断面

积

f

Q中心

v0

0.00017

0.02

0.0085m2

，

—22—

学生姓名：尹志轩（某针织印染厂综合污水处理站工艺设计）

环境工程专业

2006

级

中心管直径

d0

4

f

4

0.0085

0.1m

0.2m

，取中心管直径

d0=0.2m，

则中心管有效过水断面积

f

4

2

d0

4

0.22

0.0314m2

，

中心管内流速

v0

Q中心

f

0.00017

0.0314

0.0054m

/

s

0.03m

/

s

，符合要求。

(2)

喇叭口、反射板等结构的设计和计算

中心管下口设有喇叭口和反射板，反射板板底距泥面至少

0.3m。中心管和反射板外形

及见图

10。尺寸设污水由中心管与反射板之间缝隙的出流速度

v1=1

mm/s；喇叭口直径及高

度为中心管直径的

1.35

倍，即

d1=h1=1.35d0=1.35×0.2=0.27m；反射板直径为喇叭口直径的

1.30

倍，即

d2=1.30d1=1.30×0.27=0.351m。

中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度

h3

Q

v1d1

0.00017

0.001

0.27

0.20m

。中心管、喇叭

口和反射板的尺寸构造见图

13。

图

13 中心管、喇叭口和反射板的尺寸构造

排泥管下端距池底不大于

0.2m，管上端超出水面不小于

0.4m。

浮渣挡板距集水槽

0.25m~0.5m，高出水面

0.1~0.15m，淹没深度

0.3~0.4m。

(3)

沉淀区设计计算

浓缩时间

T=12h，取污水在沉淀区的上升速度

v=0.07

mm/s，

沉淀区的有效水深

h2

=vT×3600=0.07×12×3600×103

=3.024m≈3m>2.75m，符合要求。

沉淀区污泥量为浓缩分离出的污水流量

—23—

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2006

级

Q2

W2

W2

100

99

100

96

14.7

14.7

1

4

11.025m3

/

d

，

沉淀区工作部分的有效断面积

F

Q2

v

11.025

24

3600

0.07

103

1.8229m2

，

则沉淀池总面积

A=

f+

F

=0.0314+1.8229=1.8543

m2

，

沉淀池的直径

D

4

A

4

1.8543

1.54m2

，取

1.6m。

为了使水流在沉淀区内分布均匀，且水流自下而上垂直流动，池子直径与有效水深之比

D/

h2

=1.6/3<3

符合要求。

(4)

污泥区设计计算

浓缩区污泥量

Q1

W2

100

99

100

96

14.7

1

4

3.675m3

/

d

，设计一天清泥

3

次，两次排泥间

隔时间

t=8h，则

V=Q1t=3.675×8/24=1.225m3。

取污泥斗侧壁倾角为

α=60°，圆锥上部直径

D=1.6m，设圆锥底部直径

d=0.4m，则上

部

R=0.5D=0.8m，底部

r=0.2m，则泥斗高

h5=(R-r)tg60°=(0.8-0.2)

×tg60°=1.039m，所以圆锥

部分容积V1

h5

3

(R

2

r

2

Rr)

1.039

3

(0.82

0.22

0.8

0.2)

0.914m3

。

设缓冲层高度

h4=0.5m，则缓冲区部分容积V缓

D

2

4

h4

1.62

3

0.5

1.005m3

。

因此污泥区容积

V=V1+V

缓=0.914+1.005=1.919>1.225

m3，因此计算合理。

(5)

沉淀池总高度

设保护高度

h1=0.3m，则沉淀池总高

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3+0.2+0.5+1.039=5.039m。

(6)

浓缩池外形及相关尺寸见图

14。

2.3.9

计量设备

计量设备选用三角堰，Qmax=0.0867m3/s，

Qmin

1

2

Qmax

0.0867

2

=0.04335m3/s。

由

Q

1.43H

2

，得

H

(

Q

Q

)

5

，所以

H

max

( max

)

5

(

0.0867 5

5

1.43

2

2

1.43

1.43

2

)

0.326m

，

Q

0.04335

5

H

min

2

(

min

)

5

(

1.43

1.43

2

)

0.247m

。

—24—

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