水污染控制工程课程设计

1环境工程综合设计任务书 61.1设计题目 61.2设计目的 61.3设计资料 61.4设计内容和步骤 71.5设计成果 8推荐参考资料 92工艺流程的选择 2.1污水处理厂进出水水质标 2.2污水处理工艺的选择 2.3A/0法工艺的原理 2.3.1工作机理 2.3.2A/O法工艺的主要特征 2.3.3A/O法工艺流程图 3主要设备设计计算和说明 3.1格栅的设计计算 3.1.1格栅间隙数的计算 3.1.2格栅宽度的计算 3.1.4格栅明渠的总高度的计算 3.1.5格栅总长度的计算 3.1.6格栅每日产生栅渣量的计算 3.2沉砂池的设计计算 3.2.1沉砂池长度 3.2.2沉砂池水流断面积的计算 3.2.3沉砂池宽度 3.2.4沉砂池所需容积 3.2.5沉砂斗容积的计算 3.2.6沉砂斗各部分尺寸设计 3.2.7沉砂室高度的计算 错误!未定义书签。3.2.8沉砂池高度的计算 错误!未定义书签。3.2.9验算最小流速 错误!未定义书签。3.3初沉池(平流式) 3.3.1池子表面积 3.3.2沉淀部分有效水深 3.3.3沉淀部分有效容积 3.3.4池长 3.3.5池子总宽度 3.3.6池子格数 3.3.7校核长宽比及长深比 3.3.8污泥部分需要的总容积 3.3.9每个池污泥所需要容积 3.3.10污泥斗容积 3.3.11沉淀池总高度 3.3.12进水配水井 3.3.13进水渠道 3.3.14进水穿孔花墙 3.3.15出水堰 3.3.16出水渠道 3.3.17进水挡板、出水挡板 3.3.18排泥管 3.3.19刮泥装置 4污水的生物处理 4.1缺氧——好氧生物脱氮工艺计算 4.1.1设计参数 4.1.2平面尺寸计算 4.1.3停留时间 4.1.4进出水系统 4.1.5剩余污泥量 4.1.6需氧量 5二次沉淀池计算 5.1辐流沉淀池设计与计算 5.1.1沉淀池的表面积 5.1.2沉淀池直径 5.1.3沉淀池有效水深 5.1.4径深比 5.1.5污泥部分所需容积 5.1.6沉淀池总高度 5.1.7进水管的计算 5.1.8进水竖井计算 5.1.9出水管 5.1.10集配水井的设计计算 6污泥处理构筑物计算 6.1初沉池污泥量计算 6.1.1按设计人口计算 6.1.2按去除水中悬浮物计算 6.2剩余污泥量计算 6.2.1每日生成的污泥量 6.2.2每日消耗的污泥量 6.2.3不可生物降解和惰性的悬浮量 6.2.4剩余污泥产量 6.3竖流浓缩池 6.3.1中心进泥管面积 6.3.2中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度 6.3.3浓缩后分离出的污水量 6.3.4浓缩池水流部分面积 6.3.5浓缩池直径 6.3.6有效水深 6.3.7浓缩后剩余污泥量 6.3.8浓缩池污泥斗容积 6.3.9污泥在污泥斗中停留时间 6.3.10浓缩池总高度 6.3.11竖流浓缩池计算简图 6.4贮泥池的计算 6.4.1贮泥池设计进泥量 6.4.2贮泥池的容积 6.4.4污泥池计算简图 6.5污泥消化池 6.5.1一级消化池容积 6.5.2各部分尺寸的确定 6.5.3各部分容积 6.5.4一级消化池计算简图 6.5.5二级消化池容积 6.5.6各部分尺寸的确定 6.5.7二级消化池各部分容积 6.5.8一级消化池平面尺寸计算 6.5.9二级消化池平面尺寸计算 6.5.10消化后污泥量计算 6.6污泥脱水 6.6.1脱水污泥量计算 6.6.2污泥贮池 6.7设计计算结果汇表 参考资料 后记 1环境工程综合设计任务书1.1设计题目通过该设计，使学生能够综合运用课堂上学过的理论知识和专业知识。以巩固和深化课程内容；熟悉使用规范、设计手册和查阅参考资料，培养学生的分析问题、解决问题和独立工作的能力；并进一步提高学生的计算、绘图和编1.污水日平均处理水量：85000m³/d,设计人口60万，污水的总变化系250mg/L,氨氮40mg/L,总磷3mg/L,pH6-9;3.出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002))4.规划污水处理厂的面积约40000m²,厂区设计地坪绝对标高采用50.00m,河流的最高水位为45m;5.污水处理工艺方案：自定(不需要进行多方案比较)该设计基本按初步设计要求，设计污水处理流程，对处理构筑物进行较详细的工艺计算，绘制必要的图纸，提出所需的主要设备。1.根据原始资料计算污水处理厂的设计流量、水质和确定污水处理程度。2.根据当地自然条件和上述计算，确定污水处理方法和污水污泥流程以及有关(1)格栅、沉砂池(平流、曝气)①确定格栅型式及间隙宽度，计算格栅宽度、长度、设置高度、水头损失及拦污量，选择垃圾清除措施。②确定沉砂型式，池内水平流速及流行时间，计算沉砂池长度、宽度及③污水最小流量(按规定50%平均日流量计)校核最小流速；④计算沉砂量和沉砂斗容积，确定清除沉砂方法；⑤绘制1:50—1:100的格栅，沉砂池草图，标上各部分尺寸；(2)初次沉淀池(平流、辐流、竖流)①定沉淀池型式，选择设计参数计算各部尺寸；②选定进出水形式，并进行计算；③计算污泥量，设计污泥斗，选定排泥方法、布置排泥斗；④绘制1:100-1:200初沉池草图，标上各部分尺寸。①确定运行方式，选定污泥负荷及污泥浓度，计算容积；②确定构筑物各部分尺寸③设计计算二次沉淀池，内容同初沉池。④绘制1:100—1:200生物处理构筑物、二沉池单体图。污水处理厂总平面设置：包括处理构筑物的平面布置、生产性辅助建筑物(鼓风机房、污泥泵房、配电间、锅炉房、机修间、化验室、仓库等)及生活福利建筑(办公室、车库、宿舍、食堂、传达室等)的布置。(某些未经设计的构筑物，仅需示意，如集水井、污水泵房);①平面布置应尽量紧凑，在规定的范围内结合远期发展布置，并应考虑②厂内应有道路通向各构筑物，以便运输；③厂内应充分绿化，以改善卫生条件和美化环境。④本课程设计平面图上要求做管线布置。(6)高程布置设计说明书①整理后的说明书应按标准格式书写。②处理构筑物的设计与计算应按流程的先后次序分章节编写。③对所采用的设计数据(反映了设计者的设计思想及设计原则)应做必要的说明。④说明书要求A4纸打印，计算草图要求按比例绘制构筑物纵剖面图(平面图),用计算机CAD制图并标上各部分尺寸。推荐参考资料2.韩洪军主编。污水处理构筑物设计计算.3.北京水环境技术与设备研究中心等单位主编.三废处理工程技术手册(废水卷).化2工艺流程的选择2.1污水处理厂进出水水质指标pH为6-9。Ess=88%,Ecop=60%,E=37.5%。A/O工艺是缺氧—好氧活性污泥法的简称，是污水首先进入缺氧池，再进入好氧池的活性污泥法。A/O是Anoxic/Oxic的缩写，它的优越性是除了使有机污染物得到降解之外，还具有一定的脱氮除磷功能，是将厌氧水解技术用为活性污泥的前处理，所以A/O法是改进的活性污泥法。A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，A段DO不大0.2mg/L,O段DO=2～4mg/L。在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率；在缺氧段异养菌将蛋白质脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出(NH₃NH₄)在充足供氧条件下，自养菌的硝化作用将NH₃-N(NH₄+)氧化为HO₃,通过回流控制返回至A池，在缺氧条件下，异氧菌的反硝化作用将NO₃还原为分子态氮，完成C、N、O在生态中的循环，实现污水无害化处缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌所利用，可减轻其后好氧池的有机负荷，反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需BOD₅的去除率较高可达90～95%以上，但脱氮除磷效果稍差，脱氮效率70～80%,除磷只有20～30%。尽管如此，由于A/O工艺比较简单，也有其突出的特点，目前仍是比较普遍采用的工艺。该工艺还可以将缺氧池与好氧池合建，中间隔以档板，降低工程造价，所以这种形式有利于对现有推流式曝气池格栅沉砂池初沉池A/0池二沉池进水一清渣排砂污泥回流剩余污泥3主要设备设计计算和说明格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后设计中选择二组格栅，N=2,每组格栅单独设置，每组格栅的设计流量为3.1.1格栅间隙数的计算设去栅前水深h=1m,过栅流速v=0.9m/s,栅条间隙宽度b=0.025m,格栅倾角α=60°,格栅数N=2,则栅条间隙数为3.1.2格栅宽度的计算设栅条宽度S=0.015m,则栅槽宽度B为3.1.3通过格栅的水头损失的计算水流通过格栅的水头损失Zh为式中h₁——水流通过格栅的水头损失；K系数，格栅受污堵塞后，水头损失增大倍数，一般k=3;β——形状系数，本设计中栅条采用锐边矩形断面，β=2.42;将各参数数值代入上式，计算3.1.4格栅明渠的总高度的计算栅槽总高度H为H=h+h₂+h₁式中h₂——栅前渠道超高，一般取0.3m。将各参数数值代入上式，计算得H=1+0.131+0.3=1.431m3.1.5格栅总长度的计算栅槽总长度L为L=0.5+1.0+H₁/tga式中L——格栅部分总长度(m);H₁——格栅部分明渠的深度(m);3.1.6格栅每日产生栅渣量的计算1.格栅每日产生的栅渣量W为式中W₁——栅渣量(m³/10m³),本设计取为0.05m³栅渣/10m³污水；K——生活污水流量总变化系数，取1.3。经计算得2.进水与出水渠道污水通过DN1200mm的管道送入进水渠道，格栅的进水渠道与格栅槽相连，格栅与沉砂池合建一起，格栅出水直接进入沉砂池，进水渠道宽度B₁=B=1.00m,渠道水深h₁=h=0.8m。3.2沉砂池的设计计算本设计中选用曝气沉砂池，N=2组，分别与格栅连接，每组沉砂池设计流量为0.615m³/s。3.2.1沉砂池的有效容积3.2.2沉砂池水流断面积的计算V=60Qt式中V沉沙池有效容积(m³)t——停留时间(min)V=60×0.615×2=73.8m³A=Q/v=0.615/0.1=6.15m²3.2.3沉砂池宽度设有效水深h₂为2m,每组沉砂池设两格，则沉砂池每格宽度B为：B=A/h₂h₂——沉砂池有效水深(m),一般采用2-3年，设计中取2年B:h₂=1.5375<23.2.4沉砂池长度式中L沉砂池长度(m)L=73.8/6.15=12q=3600Qd3.2.6沉砂池所需容积-T清除沉砂的间隔时间(d),一般采用1-2天。V=0.984×30×2×864000/10⁶=5.10m³3.2.7沉砂斗容积的计算设沉砂斗数量n=2,则沉砂斗容积V₀=5.10/2=2.55m³3.2.8沉砂斗上口宽度式中a——沉砂斗上口宽度(m)a——沉砂斗壁与水平面的倾向(°),一般采用圆形沉砂池α=55°,矩形沉砂池α=60°;a₁沉砂斗底宽度(m),一般采用0.4-0.5m。设计中取h;=1.4,α=60°,a₁=0.5;水进人沉砂池，进水渠道的水流流速B₁—进水渠道宽度(m)H₁—进水渠道水深(m)。3.2.11出水装置出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头m—流量系数，一般采用0.4一0.5;b₂—堰宽(m),等于沉砂池的宽度。设计中取m=0.4,b₂=3.075m。平流沉淀池是利用污水从沉淀池一端流入，按水平方向沿沉淀池长度从一端流出，污水在沉淀池内水平流动时，污水中的悬浮物在重力作用下沉淀，与设计中选择两组平流沉淀池，N=2组，每组平流沉淀池设计流量为0.477m³/s,从沉砂池流来的污水进入配水井，经过配水井分配流量后流入平流3.3.1池子表面积Q——设计流量(m³/s);q'——表面负荷(m³/(m²·h)),一般采用1.5~3.0m³/(m²·h)。设表面负荷q'=2m³/(m²·h),设计流量Q=0.615m³/s3.3.2沉淀部分有效水深h₂=q't式中h,——沉淀部分有效水深(m);设计中取t=1.5hh₂=2×1.5=3m3.3.3沉淀部分有效容积V'=Q*t×3600V'=0.615×1.5×3600=3321m³3.3.4池长L=vt×3.6式中v——设计流量时的水平流速(mm/s),一般采用v≤5mm/sL=5×1.5×3.6=27m3.3.5池子总宽度式中B——沉淀池宽度(m)设每个池子宽b=4.8m,则式中n₁——沉淀池格数(个)b——沉淀池分格的每格宽度(m)3.3.7校核长宽比及长深比长宽比L/b=27/4.8=5.6>4生短流现象)。(符合长宽比大于4的要求，避免池内水流产(符合长深比8~12之间的要求)3.3.8污泥部分需要的总容积①按设计人口计算式中V污泥部分所需容积(m³);T——两次清除污泥间隔时间(d)一般采用重力排N设计人口数(人);②按去除水中悬浮物计算式中Q——平均污水流量(m³/s);C₁——进水悬浮物浓度(mg/L);C₂——出水悬浮物浓度(mg/L),一般采用沉淀效率η=40%~60%设计中取T=1d,P₀=97%,n=50%,C₂=[100%-50%]×C₁=0.5×C3.3.9每个池污泥所需要容积V'=180/7=25.714m3.3.10污泥斗容积a——沉淀池污泥斗上口边长(m):h沉淀池污泥斗下口边长(m),一般采用0.4~0.5m;a₁——污泥斗高度(m)。H=h₁+h₂+h₃+h₄式中H——沉淀池总高度(m);H=0.3+3+0.3+3.94=7.54m3.3.12进水配水井沉淀池分为2组，每组分为7格，每组沉淀池进水端设进水配水井，污水在配水井内平均分配，然后流进每组沉淀池。配水井内中心管直径式中D'——配水井中心管直径(m);设计中取v₂=0.7m/s配水井直径设计中取v₃=0.3m/s3.3.13进水渠道沉淀池分为两组，每组沉淀池进水端设进水渠道，配水井接出的DN1000进水管从进水渠道中部汇入，污水沿进水渠道两侧流动，通过潜孔进入配水渠道，然后由穿孔花墙流入沉淀池。v₁=0.615/(1.0×0.8)=0.77m/s>0.4m/s3.3.14进水穿孔花墙进水采用配水渠道通过穿孔花墙进水，配水渠道宽0.5m,有效水深0.8m,穿孔花墙的开孔总面积为过水断面面积的6%~20%,则过孔流速为式中v,穿孔花墙过孔流速(m/s)一般采用0.05~0.15m/s;B₂——孔洞的宽度(m);h₂——孔洞的高度(m);n₁孔洞数量(个)。沉淀池出水经过出水堰跌落入出水渠道，然后汇入出水管道排走。出水堰采用矩形薄壁堰，堰后自由跌落水头0.1~0.15m,堰上水深为h出水堰宽度(m);H出水堰顶水深(m)。H=0.028m出水堰后自由跌落采用0.15m,则出水堰水头损失为0.178m。3.3.16出水渠道沉淀池出水端设出水渠道，出水管与出水渠道连接，将污水送至集水井。v₃=Q/B₃H₃B₂出水渠道宽度(m);设计中取B₃=1.0m,H₃=0.8mv₃=0.615/(1.0×0.8)=0.77m/s>0.4m/s出水管道采用钢管，管径DN=1000mm,管内流速v=0.80m/s,水力坡降i=0.479%3.3.17进水挡板、出水挡板沉淀池设进水挡板和出水挡板，进水挡板距进水穿孔花墙0.5m,挡板高出水面0.3m,深入水下0.8m。出水挡板高出水面0.3m,深入水下0.5m。在出水挡板处设一个浮渣收集装置，用来手机拦截的浮渣。3.3.18排泥管沉淀池采用重力排泥，排泥管直径DN300mm,排泥时间t₄=20min,排泥管流速v₄=0.82m/s,排泥管深入污泥斗底部。排泥管上端高出水面0.3m,便于清通和排气。排泥静水压头采用1.2m。3.3.19刮泥装置4污水的生物处理进入曝气池的平均流量Q,=85000m³/d,最大设计流量Q,=1230L/s。污水中的BOD₅浓度为130mg/L,假定一级处理对BODs的去除率为25%,则进入曝气池中污水的BODs浓度Sy——原污水中BODs浓度(mg/L)。污水中的SS浓度为250mg/L,假定一级处理对SS的去除率为50%,则进入曝气池中污水的SS浓度L₄=Ly×(1-50%)设计中取Ly=250mg/LL₄=250×(1-50%)=125mg/L污水中的氨氮浓度为40mg/L,TP浓度为3mg/L。4.1缺氧——好氧生物脱氮工艺计算在缺氧好氧(A/O)活性污泥法中，污水首先进入缺氧池，再进入好氧池。好氧池的混合液与二沉池的沉淀污泥同时回流到缺氧池中，保证了缺氧池和好氧池中有足够的生物量，并使好氧池中硝化作用的产物硝酸盐和亚硝酸盐回流到缺氧池中，污水的直接进入，为缺氧池中反硝化过程提供了充足的碳源，这都为反硝化的进行创造了良好的条件。缺氧池的出水，在好氧池中可以进一步进行有机物的降解和发生硝化作用。A/O脱氮工艺具有流程简单、构筑物少、占地面积小、基建和运行费用低等特点，是目前采用比较广泛的一种脱氮工艺。4.1.1设计参数1.BODs——污泥负荷率缺氧好氧生物脱氮工艺BOD污泥负荷率Ns一般采用0.1~0.17kgBOD₅/kgMLSS·d,设计中取N₅=0.15kgBOD₅/kgMLSS·d,并查图得SVI值为150。2.曝气池内混合液污泥浓度式中X——混合液污泥浓度(mg/L);R污泥回流比，一般采用50%～100%;设计中取R=100%,r=1.03.TN去除率式中e——TN去除率(%);设计中取S₂=25mg/L4.内回流倍数式中R内——内回流倍数4.1.2平面尺寸计算1.曝气池有效容积式中V曝气池有效容积(m³);Q——曝气池的进水量(m³/d),按平均流量算；S₄——曝气池进水中BOD₅浓度值(mg/L)。设计中取Q=63400m³/d,S₄=165mg/L2.A/O池的平面尺寸式中F池子总有效面积(m²);H——池子有效水深(m)。每座曝气池有效面积式中F₁每座池子有效面积(m²);A/O池采用推流式，则池长式中L——池子长度(m);B——池子宽度(m)。4.1.3停留时间式中T——污水停留时间(h);V池子总容积(m³);Q——平均进水量(m³/d)设A段与O段停留时间比为1:4,则A段停留时间为0.94h,O段停留时间为3.76h。A/O段的平面布置如下图所示。进水管(来自初沉池)4.1.4进出水系统1.A/O段进水管径设计A/O段池共4座，每2座为一组，共用1条进水渠道。在A/O池前设阀门井，由两条DN800mm进水管分别送入两组A/O反应池的进水渠道，管内流速为0.95m/s。2.A/O段出水管径设计每座A/O池的出水管径为DN1000mm,然后汇聚成一条直径为DN2000mm的总管道，送往二沉池，管内流速为0.82m/s。4.1.5剩余污泥量1.每日生成的污泥量式中W₁每日生成的污泥量(g/L);S₄——进水BOD₅浓度(mg/L);Se——出水BOD5浓度(mg/L),根据前面计算知；Q——进水量(m³/d),取平均流量。W₁=0.5×(97.5-30)×85000=2868750g/d=2868.75kg/d2.每日消耗的污泥量式中W₂——每日由于内源呼吸而消耗的污泥量(g/d);K₄—内源呼吸速度(1/d),一般采用0.05～0.1;X有机活性污泥浓度(mg/L);Xv=fX=0.75×3333=2500mg/L;VA/O反应池有效容积(m³)。W₂=0.05×2500×16576.7=2072087.5g/d=2072.09kg/d3.不可生物降解和惰性的悬浮量进入A/O池的污水中，不可生物降解和惰性的悬浮物量W₃约占总SS的30%,即W₃=(L₄-Le)×30%QLe——出水SS的浓度(mg/L);Q——进水流量(m³/d),取平均流量。4.剩余污泥产量W=W₁-W₂+W₃W=2868.75-2072.09+1912.5=1709.16kg/d污泥含水率按99.25%计算，则剩余污泥量式中q——剩余污泥量(m³/d)。5.污泥龄X——污泥浓度(g/L)。4.1.6需氧量为了保持曝气池内的污泥具有较高的活性，需要向曝气池内曝气充氧，本设计中采用鼓风曝气。1.平均时需氧量式中Q:混合液需氧量(kgO₂/d);a'活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需氧气kg数，对于生活污水，a'值一般采用0.42～0.53之间；Xv——挥发性总悬浮固体浓度(g/L)。设计中取a'=0.5,b'=0.152.最大时需氧量最大时需氧量计算方法同上，只需将污水的平均流量换为最大流量即可3.最大时需氧量与平均时需氧量之比5二次沉淀池计算本设计中采用辐流沉淀池作为二沉池，N=2,辐流式沉淀池一般采用对称布置，配水采用集配水井，这样各池之间配水均匀，结构紧凑。辐流式沉淀池排泥机械已定型化，运行效果好，管理方便。且适用于大、中型污水厂。5.1辐流沉淀池设计与计算5.1.1沉淀池的表面积式中F沉淀部分有效面积(m²);F=0.477×3600÷1.4=1226.57m²5.1.2沉淀池直径式中D——沉淀池直径(m)。设计中直径取为40m,则半径为20m。5.1.3沉淀池有效水深h₂=q'×t式中h₂——沉淀池有效水深(m);t——沉淀时间(h),一般采用1.5～3.0h。设计中取t=2.5hh₂=1.4×2.5=3.5m5.1.4径深比合乎(6～12)的要求。5.1.5污泥部分所需容积式中V₁污泥部分所需容积(m³);R——污泥回流比(%);X——曝气池中污泥浓度(mg/L);X=12000mg/L,X=4000mg/L5.1.6沉淀池总高度H=h+h₂+h₃+h₄+h₅h沉淀池缓冲层高度(m),一般采用0.3m;根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续排h₄=(r-r₁)xih₄=(r-r₁)xi=(20-1)×0.05=0.95mV.沉淀池底部圆锥体容积(m³);H=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅=0.3+3.5+0.3+0.95+1.27=6.32m5.1.7进水管的计算式中Q₁进水管设计流量(m³/s);R——污泥回流比(%);Q₁=0.477+0.5×0.367=0.66m³/s进水水管管径取D1=900mm流速5.1.8进水竖井计算进水竖井直径采用D₂=2.0m;进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸a×b=0.5m×1.5m,共设6个沿井壁均流速孔距l:5.1.9出水管(3)集水井直径设计中取v₃=0.25m/s(4)进水管管径取进入二沉池的管径DN=900mm。,符合要求。(5)出水管管径(6)总出水管取出水管管径D=1100mm,v=1.0m/s;集配水井内设有超越闸门，以便超越。二沉池平面布置如下图所示：6污泥处理构筑物计算污水处理厂在处理污水的同时，每日要产生大量的污泥，这些污泥若不进行有效处理，必然要对环境造成二次污染。这些污泥按其来源可分为初沉池和剩余污泥。初沉污泥是来自初次沉淀池的污泥，污泥含水率较低，一般不需要浓缩处理，可直接进行消化、脱水处理。剩余污泥来自曝气池，活性污泥微生物在降解有机物的同时，自身污泥量也在不断增长，为保持曝气池内污泥量的平衡，每日增加的污泥量必须排出处理系统，这一部分污泥被称作剩余污泥。剩余污泥含水率较高，需要进行浓缩处理，然后进行消化、脱水处理。6.1初沉池污泥量计算6.1.1按设计人口计算式中V污泥部分所需容积(m³)T两次清除污泥间隔时间(d),N设计人口数(人)设计中取S=0.6L/(人d),采用重力排泥时，清除污泥间隔时间T=1d。6.1.2按去除水中悬浮物计算C₁——进水悬浮物浓度(mg/L)C₂——出水悬浮物浓度(mg/L),一般采用沉淀效率n=40%~60%;Po——污泥含水率(%)。6.2剩余污泥量计算W₂=KaXyV30%,即W=W₁-W₂+W₃6.3竖流浓缩池式中f浓缩池中心进泥管面积设计中取do=0.35m,每池的进泥管采用DN150mm。管内流速式中h₃——中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度(m)V污泥从中心管喇叭口与反射板之间缝隙流出速度(m/s),一d₁喇叭口直径(m),一般采用d₁=1.35do.设计中取v₁=0.02m/s,d₁=1.35d₀6.3.3浓缩后分离出的污水量P浓缩前污泥含水率，一般采用99%;P浓缩后污泥含水率，一般采用97%;6.3.4浓缩池水流部分面积式中F-浓缩池水流面积(m²)v=0.00005~0.0001m/s。设计中取v=0.00008m/s.6.3.5浓缩池直径式中D浓缩池直径(m)6.3.6有效水深h₂=v×t式中h₂——浓缩池有效水深(m);t浓缩时间(h),一般采用10~16h;h₂=v×t=0.0001×10×3600=3.6mh₅=tana(R-r)R——污泥斗底部半径(m),一般采用0.5mh₅=tana(R-r)=tan55(2.0-0.25)=2.50m式中V——污泥斗容积(m³)T污泥在泥斗中的停留时间(h)6.3.10浓缩池总高度h=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅式中h——浓缩池总高(m);h₁——超高(m);h₄—缓冲层高度(m)。设计中取h=0.3m,h₁=0.3mh=h₁+h₂+h₃+h₄+h₅=0.3+3.6+0.07+0.3+2.50=6.77m6.3.11竖流浓缩池计算简图6.4贮泥池的计算贮泥池用来贮存来自初沉池和浓缩池的污泥。由于污泥量不大，本设计采用2座贮泥池，贮泥池采用竖流沉淀池构造。h₃=tan(a-b)/2式中V贮泥池容积(m³);h,贮泥池有效深度(m);h₃——污泥斗高度(m);a——污泥贮池边长(m);b——污泥斗底边长(m);设计中取n=2个，a=3.7m,h₂=3.0m,污泥斗底为正方形，边长b=1.0m。符合要求V=41.07+14.34=55.36m³>54.40m³符合要求h=h₁+h₂+h₃式中h——污泥贮池高度(m);h₁——超高(m),一般采用0.3m;h₂——污泥贮池有效深度(m);h:污泥斗高(m)。h=0.3+3.0+2.34=5.64m6.4.4污泥池计算简图6.5.1—级消化池容积式中V——一级消化池容积(m³);Q——污泥量(m³/d);P——投配率(%),中温消化时一级消化池一般采用5%~8%;n——消化池个数。则每座池子的有效容积6.5.2各部分尺寸的确定设计中取19m(2)集气罩的直径d₁一般采用1~2m,设计中取2m一般采用0.5~2m,设计中取2m(4)集气罩高度h₁一般采用1~2m,设计中取2m(5)上锥体高度h₂(6)消化池主体高度h₃=10m(7)下锥体高度h₄(8)消化池总高度为H=h₁+h₂+h₃+h₄=2+3+10+1.5=16.5m6.5.3各部分容积集气罩容积弓形部分容积圆柱部分容积下锥部分容积消化池有效容积V₀为V₀=V₂+V₃+V₄=443.92+2833.85+158.18=3435.95m²>3264.00m²符合要求6.5.4一级消化池计算简图6.5.5二级消化池容积式中Q污泥量(m³/d);P’投配率(%),二级消化池一般采用10%;n——消化池个数。效容积6.5.6各部分尺寸的确定(1)消化池直径D’设计中取15m一般采用1~2m,设计中取2m一般采用0.5~2m,设计中取2m(4)集气罩高度h₁’一般采用1~2m,设计中取2m计中取2.4m(7)下椎体高度h₄总高度与圆柱直径的比例：6.5.7二级消化池各部分容积集气罩容积弓形部分容积圆柱部分体积下椎体部分体积=1710.5m²>1632m²符合要求二级消化池计算简图6.5.8—级消化池平面尺寸计算1.池盖表面积集气罩表面积池顶表面积池盖表面积F₁+F₂=15.7+43.20=58.90m'2.池壁表面积地面以上部分F₃=π×D×h₅=3.14×19×6=357.96m'地面以下部分F₄=π×D×h₆=3.14×19×4=238.64m²3.池底表面积6.5.9二级消化池平面尺寸计算1.池盖表面积集气罩表面积池顶表面积池盖表面积F¹+F₂'=15.7+29.86=45.56m²2.池壁表面积地面以上部分F₃¹=π×D×h₅'=3.14×15×5=235.5m²地面以下部分F₄¹=π×D×h₆¹=3.14×15×3=141.3m²3.池底表面积6.5.10消化后污泥量计算V₂P₂=V₁PP₁——生污泥含水率(%);P₂——一级污泥消化含水率(%);Pv——生污泥中有机物含量(%),一般采用65%;R污泥可消化程度(%),一般采用50%;m——一级消化占可消化程度的比例(%),一般采用70%~80%。V₂=323.4m³/dP₂=97.76%2.二级消化后污泥量消化浓缩后污泥含水率由一级消化前的97%降至二级消化后的95%,每日二级消化池排除污泥V₃——二级消化后污泥量(m³/d)P₁生污泥含水率(%)P:二级消化后污泥含水率(%)设计中取V₁=326.4m³/d,P₁=97%,P₃=95%二级消化池采用2座，单池排泥量为2.二级消化池上清液排放量整个消化过程中产生的上清液由二级消化池排除式中V上清液排放量(m³/d)V'=326.4×0.97-132.2×0.95=191.02m³/d二级消化池采用2座，单池上清液排放量为污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，