5万吨污水处理厂

PAGEPAGEI题目5万吨污水处理厂设计目录TOC\o"1-3"\h\u第一章设计任务书 11.1设计规模 11.2设计任务的提出及目的、要求 11.2.1设计目的 11.2.2设计要求 11.3设计依据 21.4水质状况 21.4.1污水水量 21.4.2水质指标 31.4.3去除率 3第二章设计说明书 42.1.工程概况 42.2城市污水处理方案的确定 42.2.1厂址的选择 52.2.2确定污水处理流程的原则 52.2.3污水处理方案的选择 62.3污水处理工艺流程方案介绍 72.3.1传统活性污泥法 72.3.2A2/O工艺 82.3.3氧化沟工艺 92.4工艺流程的确定 102.5主要构筑物的选择 112.5.1事故溢流闸井 112.5.2格栅 112.5.3污水泵房 122.5.4沉砂池的选择 132.5.5氧化沟的选择 132.5.6沉淀池的选择 142.5.7消毒剂的选择 162.5.8浓缩池的选择 16第三章设计计算书 173.1粗格栅的设计 173.1.1设计说明 173.1.2设计原则 173.1.3设计参数 173.1.4设计流量 183.1.5粗格栅的设计计算 183.1.6格栅的选择 203.2污水泵房的设计 203.2.1污水泵站的设计原则 203.2.2水泵设计计算 213.2.3集水池 213.3细格栅的设计 223.3.1设计参数 223.3.2设计计算 223.4曝气沉砂池的设计 233.4.1设计要求 233.4.2设计参数 243.4.2设计计算 243.5厌氧选择池的设计 253.5.1设计参数 253.5.2污泥回流量的计算 263.5.3厌氧选择池设计计算 263.6卡鲁塞尔氧化沟的设计 263.6.1设计依据 263.6.2设计参数 273.6.3氧化沟的设计计算 273.7堰氏配水井 323.7.1设计参数 323.7.2设计计算 323.8二沉池的设计 333.8.1设计要求 333.8.2设计参数 343.8.3设计计算 343.9消毒池的设计 383.9.1设计依据 383.9.2设计计算 383.9.3加氯间的选择 393.9.4氯库及加氯间的设计 393.10计量设施的设计 403.10.1计量设备的选择 403.10.2设计依据 403.10.3计量槽设计计算 413.11污泥处理系统的设计计算 423.11.1污泥泵站的设计 423.11.2浓缩池的设计 433.11.3均质池的设计 463.11.4污泥脱水机房的设计 46第四章污水处理厂总体布置 474.1污水处理厂平面布置 474.1.1平面布置的一般原则 474.1.2管道及渠道的平面布置 474.1.3附属构筑物 484.1.4厂区平面布置形式 484.2污水处理厂高程布置 484.2.1高程布置原则 484.2.2高程计算 49第五章劳动定员 535.1定员原则 535.2污水处理厂人数定员 535.3人员培训 53第六章工程技术经济分析 546.1单项构筑物工程造价估算 546.1.1第一部分费用 546.1.2第二部分费用 556.1.3第三部分费用 556.1.4工程项目总投资 566.2污水处理厂处理成本估算 566.2.1动力费 566.2.2工资福利费 566.2.3折旧费 576.2.4大修理维护基金提成 576.2.5日程检修维护费 576.2.6其他费用 576.2.7工程项目年总成本 576.2.8污水处理厂综合成本 57参考文献（References） 58致谢 59附录 60图1：污水处理厂总平面图图2：污水处理厂管线平面布置图图3：污水处理厂高程布置图图4：粗格栅及泵房工艺图图5：细格栅及曝气沉砂池工艺图图6：卡鲁赛尔氧化沟工艺图图7：辐流式二沉池工艺图图8：间歇式重力浓缩池工艺图第一章设计任务书1.1设计规模工程设计规模为50000m1.2设计任务的提出及目的、要求1.2.1设计目的目前，我国城乡经济正快速发展，随之不可避免的带来了各种各样的环境问题，环境污染，生态破坏。在“三废”污染治理中，水污染治理成为重中之重。水是生命之源，而我国又是一个严重缺水的国家，水资源分布不平衡，南多北少，东多西少，人均水资源占有量不到世界的平均水平。面对我国水资源紧缺的现状，面对我国各大河流、湖泊均不同程度的受到了污染的现状，我国推行了一系列旨在节约用水，保护现有水资源的政策。大规模建设污水处理厂，从源头治理，无疑是保护河流、湖泊不被污染的最好的办法。同时，经过污水处理厂处理的污水，其中BOD5、COD等主要污染物指标都得到了大幅下降，排水符合国家规定，不会对生态环境造成污染，经过进一步处理的污水，还可作为中水，可用于灌溉、浇花等市政用水，也可用于洗车、冲厕所，可有效的缓解我国水资源紧缺的现状，也保护了环境。随着城市及工业的发展，城市污水排放量也在逐年增加，大量的工业废水和生活污水未经处理直接排入河流，使河流受到严重污染，致使河水中生物、植物大部分绝迹，破坏了自然景观、污染城区下游地下水源，严重制约着经济的发展。为改善环境，治理河水污染问题，建设城市污水治理工程势在必行。

1.2.2设计要求(1)污水厂的设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须确保污水厂处理后达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件）。在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物形式、主要设备设计标准和数据等。(2)污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。(3)污水处理厂设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用。(4)污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。(5)污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。(6)污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全储存等。污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.2.2设计要求(1)污水厂的设计和其他工程设计一样，应符合适用的要求，首先必须确保污水厂处理后达到排放要求。考虑现实的经济和技术条件，以及当地的具体情况（如施工条件）。在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构（建）筑物形式、主要设备设计标准和数据等。(2)污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保证必要的安全系数。对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。(3)污水处理厂设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用。(4)污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术，但要确保安全可靠。(5)污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房及加药间等，其土建部分应一次建成；在无远期规划的情况下，设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。(6)污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全储存等。污水厂的设计在经济条件允许情况下，场内布局、构筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。1.3设计依据设计依据主要是国家有关法律法规：(1)《中华人民共和国环境保护法》(2)GB3838－2002《地面水环境质量标准》(3)GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》(4)GB50014－2006《室外排水设计规范》(5)GB50335－2002《污水再生利用工程设计规范》1.4水质状况1.4.1污水水量(1)拟建污水处理规模为5×104m3/d；(2)城市污水主要包括居民生活污水和工业废水；(3)城市生活污水占总量的60%；(4)工业废水占总量的40%，主要是化工、机械、纺织、造纸等行业排出的废水，大部分经过厂里处理，达到GB8978－1996《污水综合排放标准》中的三级标准后排入城市污水下水管道；(5)城市混合污水变化系数：总变化系数Kz=1.30。1.4.2水质指标污水处理厂的进水水质根据污水处理厂的环评报告书确定，处理水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级B标准，处理后的出水直接排入附近的河流，主要水质指标如下表。表1各水质指标水质指标CODcrBOD5TNSSTP进水水质(mg/L）350180352504设计出水(mg/L）≤60≤20≤20≤20≤11.4.3去除率E=式中：C0——进水物质浓度；Ce——出水物质浓度。BOD5去除率：CODcr去除率：SS去除率：TN去除率：TP去除率：设计说明书2.1工程概况工程设计规模为50000m32.2城市污水处理方案的确定2.2.1厂址的选择在污水处理厂设计中，选定厂址是一个重要的环节，处理厂的位置对周围环境卫生、基建投资及运行管理等都有很大的影响。因此，在厂址的选择上应进行深入的详尽的技术比较。厂址选择的一般原则为：在城镇水体的下游；便于处理后出水回用和安全排放；便于污泥集中处理和处置；在城镇夏季主导风向的下风侧；有良好的工程地质条件；少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离；有扩建的可能；厂区地形不应受洪涝灾害影响，防洪标准不应低于城镇防洪标准，有良好的排水条件；有方便的交通、运输和水电条件。2.2.2确定污水处理流程的原则城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。《城市污水处理及污染防治技术政策》对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺选择的原则：城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定。工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，削减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益。应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状，水质特征，污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测。在水质组成、复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究。积极审慎地采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和生产性试验，提供可靠性设计参数，然后进行运用。2.2.3污水处理方案的选择我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚。近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。虽然如此，我国的污水处理还是落后于许多国家。在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。我国城市污水处理技术随着水污染控制与环境治理的实践，在吸取国外技术经验的同时，结合我国国情的特点，逐步改进提高，初步形成了一些适用的技术路线，主要如下：对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线以深水扩散排放为主，处理为辅的技术路线以回用为目的的污水深度处理技术路线结合该污水处理工程的具体情况分析进行选择：首先，（3）和（4）这两条技术路线对于自然环境条件因素要求较高，从而不可取，所以应选择（1）和（2）这两条路线，尤其以（2）这种路线应予以推广。因为随着环境的状况日趋严峻，用水的问题越发突出，从而对雨水的合理使用必将使大家特别重视的课题，所以，下面着重分析以自然生物净化为主与人工生物净化相结合的技术路线和对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线。对于大规模污水处理厂来说，以自然生物净化为主并附以人工的生物处理主要指氧化塘处理，其具有运行费用低，能源消耗少及管理简单的优点，在我国一些城市也被因地制宜的采用。氧化塘一般分好氧氧化塘、厌氧氧化塘、兼性氧化塘，它们所需要的停留时间都很长，一般需要几天到几十天，占地面积很大，而且对周围环境卫生的影响较大，需要慎重考虑，所以，在没有低洼地可利用的情况下，若购置占用大量的良田，平地筑塘是很不经济的，据本工程用地少、且地势平坦的情况不宜采用氧化塘处理。人工净化就是人为的创造条件，使微生物大量繁殖，提高污水中微生物对水的净化效率，主要包括活性污泥法与生物膜法，其中以活性污泥法采用较为普遍，是目前国内外城市污水处理的主体工艺。传统活性污泥法净化已有较丰富的实践经验和技术资料，运行可靠，处理效果好，但是也存在能耗较多和费用高等特点，所以，许多国家都在为节省污水处理的能耗费用寻求新技术、新设备或对传统流程改革更新，在我国也有许多正在进行实验和已经开始采用，改革更新的活性污泥法流程和技术，如A-B两段曝气法、氧化沟、A/O脱氮工艺、A2/O同步脱氮除磷工艺、微孔曝气、纯氧曝气、深井曝气、分段曝气等，各自具有不同的优点。结合本工程的具体情况，在已排除了前述三个技术路线后，我们认为采用传统活性污泥法或对传统活性污泥法进行改造的人工生物净化的技术路线是比较合适的、可行的。主要有以下特点：(a)能可靠的运行并保证水质净化的要求；(b)不需要占用大面积的土地；(c)处理后污水即可用于灌溉、非灌溉季节排放，又不会造成污染；(d)为以后在经济条件可以的情况下，进行三级深度处理从而回用打下基础。2.3污水处理工艺流程方案介绍现阶段城市污水处理应用的多是生物处理系统，应用较多的工艺有A2/O、氧化沟，及传统活性污泥法，现对这三个工艺进行比较，选出最合适的工艺。2.3.1传统活性污泥法进水剩余污泥出水格栅沉砂池进水剩余污泥出水格栅沉砂池初沉池曝气池回流污泥二沉池 图2-图2-1传统活性污泥法活性污泥法处理城市污水的典型工艺，其特点是好氧微生物在曝气池中以活性污泥的形态出现，并通过鼓风机曝气供给微生物所必需的足够氧量，促使微生物生存和繁殖以分解污水中的有机物。混合液经沉淀分离后，其活性污泥大量被回流到曝气池中。生物氧化作用主要在这一级曝气程序中完成。该法一般BOD5污泥负荷率为0.2～0.4kgBOD5/kgMLSS·d，曝气池停留时间约为4～6h，水气比1：8。(1)主要特点：利用曝气池中的好氧微生物，依靠鼓风机曝气供给的氧来分解污水中的有机物。混合液进行沉淀分离，活性污泥回流到曝气池中去，原污水从池首端进入池内，回流污泥也同步注入，废水在池内呈推流形式流动至池的末端，流出池外至二沉池。(2)优点：(a)处理污水效果好，BOD5的去除率可达90%；(b)有丰富的技术资料和成熟的管理经验；(c)适宜处理大量污水，运行可靠，水质稳定。(3)缺点：(a)运行费用高，由于在曝气池的末端造成的浪费，故提高了运行成本；(b)基建费用高，占地面积大；(c)对外界条件的适应性差；(d)由于沉淀时间短和沉淀后碳源不足等情况，对于N、P去除率非常低，TN的去除率仅有20%的效果，NH3-N用于细胞合成只能除12—18%，P的去除率也很低。2.3.2A2/O工艺其工艺流程见图2-2：图2-2图2-2A2/O工艺流程图(1)主要特点：(a)本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱N除P工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺；(b)在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虑，SVI值一般均小于100；(c)污泥中含P浓度高，一般为2.5%以上，具有很高的肥效；(d)运行中无需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低；(e)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱N除P的功能；(f)脱N效果受混合液回流比大小的影响，除P效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氮的影响，因而脱N除P效率不可能很高。(2)存在的问题：(a)除P效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此；(b)脱N效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高；(c)进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的DO，减少停留时间，防止生产厌氧状态和污泥释放P现象出现，但DO浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。2.3.3氧化沟工艺其工艺流程图见图2-3：图2-3氧化沟工艺流程图图2-3氧化沟工艺流程图氧化沟污水处理技术，是20世纪50年代由荷兰人首创。60年代以来，这项技术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国已被广泛采用，工艺及构造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（基建投资及运行费用相对较低，运行效果高且稳定，维护管理简单等）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。据报道，1963～1974年英国共兴建了300多座氧化沟，美国已有500多座，丹麦已建成300多座。目前世界上最大的氧化沟污水厂是德国路德维希港的BASF污水处理厂，设计最大流量为76.9万m3/d，1974年建成。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，还可实现硝化和脱硝，成为A/O工艺；氧化沟前增加厌氧池可成为A2/O（A-A-O）工艺，实现除磷。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。氧化沟处理系统的构造形式较多，有圆形或马蹄形的，有平行多渠道形式以侧渠作为二沉池的，有将二沉池建在渠上或单独分建的等等，其供氧和水流动力都是靠提升曝气设备，这种设备分为早期使用的水平中心轴旋转叶轮和后来出现的卡鲁塞尔氧化沟所用的垂直或带叶片的曝气器，由于氧化沟水深较浅（一般3米左右），而流程较长，可以按照曝气器前作缺氧与曝气器后作富氧段的方式设计运行，提供兼氧菌与好氧菌交替作用的条件，在缺氧段脱硝，在好氧段除碳源需氧量及达到脱N的目的。氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的革新的活性污泥法工艺，与传统活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点。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的空气扩散器，不建厌氧消化系统，运行管理要方便。处理效果稳定，出水水质好。实际运行效果表明，氧化沟在去除BOD5和SS方面均可取得比传统活性污泥法更高质量的出水，运行也更稳定可靠。同时，在不增加曝气池容积时，能方便地实现硝化和一定的反硝化处理，且只要适当扩大曝气池容积，能更方便地实现完全脱氮的深度处理。基建投资省，运行费用低。实际运行证明，由于氧化沟工艺省去初沉池和污泥厌氧消化系统，且比较容易实现硝化和反硝化，当处理要求脱氮时，氧化沟工艺在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多（当只需去除BOD5时，可能节省不多）。同样，当仅要求去除BOD5时，对于大规模污水厂采用氧化沟工艺运行费用比传统活性污泥法略低或相当，而要求去除BOD5且去除NH3-N时，氧化沟工艺运行费用就比传统活性污泥法节省较多。污泥量少，污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达20～30d，污泥在沟内得到了好氧稳定，污泥生成量就少，因此使污泥后处理大大简化，节省处理厂运行费用，且便于管理。具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。水流在氧化沟中流速为0.3～0.4m/s，氧化沟的总长为L，则水流完成一个循环所需时间t=L/S，当L=90～600m时，t=5～20min。由于废水在氧化沟中设计水力停留时间T为10～24h，因此可计算出废水在整个停留时间内要完成的循环次数为30～280次不等。可见原污水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环量所稀释，因此具有一定承受冲击负荷的能力。（6）占地面积少。由于氧化沟工艺所采用的污泥负荷较小、水力停留时间较长，使氧化沟容积会大于传统活性污泥法曝气池容积，占地面积可能会大些，但因为省去了初沉池和污泥厌氧消化池，占地面积总的来说会少于传统活性污泥法。2.4工艺流程的确定本设计的工艺流程图见图2-4：图2-4污水处理厂工艺流程图 图2-4污水处理厂工艺流程图2.5主要构筑物的选择2.5.1事故溢流闸井进水闸井与第一道格栅共建在一起。2.5.2格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。被截留的物质称为栅渣。设计中格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅（1.5～10mm）；按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅，目前，污水处理厂大多都采用机械格栅。由于城市污水的悬浮物较多，所以本设计采用粗、细两道格栅，粗格栅设于进水口，提升泵站前，拦截可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗粒悬浮杂质。细格栅设于提升泵站后，沉砂池前，拦截较小的悬浮杂质，减轻后续构筑物的处理负荷。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大中型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。2.5.3污水泵房污水总泵站接纳来自整个城市排水管网来的所有污水，其任务是将这些污水抽送到污水处理厂，以利于处理厂各构筑物的设置。因采用城市污水与雨水分流制，故本设计仅对城市污水排水系统的泵站进行设计。城市污水处理厂的运行费用大部分来自于电能，其中40%的电能为水泵消耗，所以，确定合理的水泵及泵站具污水处理厂的关键所在。泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。目前污水泵站主要有以下几种形式：(1)合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；(2)合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。(3)对于自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴）低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作简单。(4)非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设低阀，故需设引水设备。但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。(5)潜水泵站，潜水泵的电机防水密封，可以长期侵入污水中，不存在受潮问题，潜水泵电机机组整体安装，结构紧凑，运行稳定，便于就位和更换，所以潜水泵站无需上部厂房，也简化了地下结构，降低了工程造价。但是潜水泵在水下运行，所以要有可靠的产品质量、自动化控制和保护功能作技术依托，潜水泵价格较高。本设计因水量较小，并考虑到占地、造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用潜污式矩形泵房。2.5.4沉砂池的选择沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。沉砂池一般设于泵站倒虹吸管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。沉砂池的形式，按水流方向的不同可分为平流式、竖流式、曝气沉砂池三类。(1)平流沉砂池优点：沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。工作稳定，构造简单，易于施工，便于管理。缺点：占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。(2)竖流沉砂池优点：占地少，排泥方便，运行管理易行。缺点：池深大，施工困难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。(3)曝气沉砂池优点：克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。缺点：由于需要曝气，所以池内应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加。基于以上三种沉砂池的比较，曝气沉砂池除砂效果较好，适合本工艺设计的进水SS较高，要求去除率高的特点；加之曝气沉砂池有很强的除油能力，将有利于以后的氧化沟的表面曝气和运行稳定，本工程设计确定采用曝气沉砂池。2.5.5氧化沟的选择目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异，因此各具特点。在污水脱氮除磷的工艺设计中必须具备厌氧、缺氧、好氧3个基本条件，但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大，从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。而卡鲁塞尔氧化沟将厌氧、缺氧、好氧过程集中在一个池内完成，各部分用隔墙分开自成体系，但彼此又有联系。该工艺充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性，把好氧区和缺氧区有机结合起来，实现无动力回流，节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。Carrousel氧化沟由于具有良好的除磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点，已经得到了广泛的应用。所以这里我们也将选择卡鲁塞尔氧化沟作为生物处理工艺。最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2～3mg/L。在这种充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态（平均流速>0.3m/s）。微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，直到DO值降为零，混合液呈缺氧状态。经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效的去除BOD，但除磷脱氮的能力有限。卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组沟渠安装一个，均安装在同一端，因此形成了靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生物凝聚，还是活性污泥易于沉降。BOD5的去除率可达到95%～99%，脱氮效率约为90%，除磷率约为60%。卡鲁塞尔氧化沟的表面曝气机单机功率大（可以达到150kw），其水深可达5m以上，使氧化沟占地面积减小，土建费用降低。同时具有极强的混合搅拌和耐冲击负荷能力。当有机负荷较低时，可以停止某些曝气器的运行，或者切换较低的转速，在保证水流搅拌混合循环流动的前提下，节约能量消耗。由于曝气机周围的局部地区能量强度比传统活性污泥曝气池中的强度高得多，使得氧的转移效率大大提高。2.5.6沉淀池的选择表2沉淀池的比较池型优点缺点适用条件平流式（1）沉淀效果好（2）对冲击负荷和温度变化的适应能力强（3）施工简易（4）平面布置紧凑（5）排泥设备已趋定型（1）配水不易均匀（2）采用多斗排泥时每个泥斗需单独设排泥管，操作量大（3）采用机械排泥时，设备复杂，对施工质量要求高适用于大、中、小型污水处理厂竖流式（1）排泥方便，管理简单（2）占地面积小（1）池子深度大，施工困难（2）对冲击负荷和温度变化的适应能力较差（3）池径不宜过大，否则布水不匀适用于小型污水处理厂辐流式（1）多为机械排泥，运行可靠，管理较简单（2）排泥设备已定型化机械排泥设备复杂，对施工质量要求高适用于大、中型污水处理厂斜板式沉淀效率高，停留时间短；占地面积小。用于二沉池时，当固体负荷较大时其处理效果不太稳定，耐冲击负荷的能力较差运行管理成本高。适用于小型污水处理厂综上所述，四种沉淀池的优缺点比较，并结合本设计的具体情况：设计水量较大，不宜采用竖流式沉淀池；由于斜板式沉淀池运行成本较高，也不做采用；由于平流沉淀池管理运行较为繁琐，运行成本高，也不做采用；对于辐流式沉淀池现在的技术也已经成熟，且刮泥机械的技术也已经基本完善，可以保证良好的出水效果，并且运行管理简单。本工程二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。2.5.7消毒剂的选择(1)液氯：适用于大、中型规模的污水处理厂优点：价格便宜，效果可靠，投配设备简单；缺点：对生物有毒害作用，并且可能产生致癌物质。(2)漂白粉：适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂优点：投加设备简单，价格便宜；缺点：除用液氯缺点外，尚有投配量不准确，溶解剂调制不便，劳动强度大。(3)臭氧优点：消毒效率高，能有效的降解水中残留有机物、色味等，污水温度、PH值对消毒效果影响小，不产生难处理或生物积累性残余物；缺点：投资大，成本高，设备管理复杂。综上三种消毒剂的比较，本工程设计采用最常用且技术成熟的液氯作消毒剂，为减少其危害，在设计中采用余氯自动监测系统，严格控制出水氯含量。2.5.8浓缩池的选择污泥浓缩池主要是降低污泥中的间隙水，来达到使污泥减容的目的。经浓缩后的污泥近似糊状，仍保持流动性。污泥浓缩的方法有沉降法、气浮法、离心法。浓缩池可分为气浮浓缩池、重力浓缩池和离心浓缩池。重力浓缩池按其运行方式分为间歇式或连续式。(1)气浮浓缩池：依靠微小气泡与污泥颗粒产生粘附作用，使污泥颗粒的密度小于水而上浮，并得到浓缩。适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，并且运行费用较高，贮泥能力小；(2)连续式重力浓缩池：用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，只用于活性污泥的情况不多；(3)间歇式重力浓缩池：主要靠阀门控制污泥的进出和上清液的排出，无刮泥系统，管理简单，运行费用低，动力消耗小；(4)离心浓缩池：利用污泥中的固、液相的密度不同，在高速旋转的离心机中受到不同的离心力二是两者分离，达到浓缩目的。离心分离一般要加入助凝剂，且耗电量大，在达到相同的浓缩效果时，其电耗约为气浮法的10倍。综上所述，由于本工艺设计水量较少，结合氧化沟工艺污泥稳定，且污泥量较少，本设计采用间歇式重力浓缩池。设计计算书3.1粗格栅的设计3.1.1设计说明本设计采用粗细两种格栅，两道粗格栅、两道细格栅，粗格栅建于泵站前,细格栅建于泵站后，曝气沉砂池前。栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。3.1.2设计原则(1)中格栅间隙一般采用10～40mm；(2)格栅不宜少于两台，如为一台时，应设人工清除格栅备用；(3)过栅流速一般采用0.4～0.9m/s；(4)格栅倾角一般采用45º～75º；(5)通过格栅的水头损失一般采用0.08m/s～0.17m/s；(6)格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台有安全和冲洗设施；(7)格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面过道宽度：人工清除，不小于1.2m；机械清除，不小于1.5m；(8)机械格栅的动力装置一般宜设在室内或采取其它保护设备的措施；(9)设置格栅装置的构筑物必须考虑设有良好的检修、栅渣的日常清除。3.1.3设计参数(1)栅前水深h=1m；(2)过栅流速v=0.6(3)格栅间隙b=20mm；(4)格栅安装倾角θ=60º；(5)格栅超高h1=0.3m；(6)城市混合污水变化系数：总变化系数Kz=1.30。3.1.4设计流量设计平均流量Q=50000m3/d=0.578m3/s最大设计流量3.1.5中格栅的设计计算（1）栅条的间隙数量n：格栅设两道，按两道同时工作设计式中：n—粗格栅间隙数；Qmax—最大设计流量，m3/s；b—栅条间隙，取20mm；h—栅前水深，取1.0m；v—过栅流速，取0.6α—格栅倾角，设计60°。栅槽宽度B式中：B—栅槽宽度，m；S—格条宽度，取0.01m。（3）进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽B1=1.0m，渐宽部分展开角α1=20º，进水渠道内的流速为0.45m/s。（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 （5）通过格栅的水头损失 式中：h2—过栅水头损失，m； h0—计算水头损失，m； ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关；g—重力加速度；k—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；设栅条断面为锐边矩形，β=2.42 栅后槽总高度H式中：H—栅后槽总高度，m； h—栅前水深，m； h1——格栅前渠道超高，一般取h1=0.3m； h2—格栅的水头损失，m。 格栅的总长度L 每日栅渣量W 宜采用机械清渣。式中：W—每日栅渣量，m3/d； W1—单位体积污水栅渣量，m3/（103m3污水），设每1000m3污水产0.07m3栅渣。3.1.6格栅的选择格栅采用链条回转式格栅，它由驱动机构、主传动链轮轴、从动链轮轴、牵引链、齿耙、过力矩保护装置和机架等组成。驱动机构布置在栅体上部的左侧或右侧，通过安全保护装置将扭矩传给主传动链轮轴，主传动链轮轴两侧主动链轮使两条环形链条作回转运动，在环形链条上均布6～8块齿耙，齿耙间距与格栅栅距配合并插入栅片间隙一定深度，运行时齿耙栅片上的污物随齿耙上行，当齿耙转到格栅体顶部牵引链条换向时齿耙也随之翻转，格栅截留的栅渣脱落到工作平台上端的卸料处，由卸料装置将污物卸至输送机或集污容器中。格栅清渣装置起动由水位差控制开关控制，当格栅前后水位差大于0.1m时，开始工作。格栅的计算示意图见图3-1：格栅的计算示意图见图3-1：3.2污水泵房的设计3.2.1污水泵站的设计原则污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量；如水泵机组为自动控制时，每小时开动水泵不得超过6次。集水池池底应设集水坑，倾向坑的坡度不宜小于10%。水泵吸水管设计流速宜为0.7～1.5m/s。出水管流速宜为0.8～2.5m/s。其他规定见GB50014—2006《室外排水规范》。3.2.2水泵设计计算(1)污水泵站选泵应考虑因素(a)选泵机组泵站泵的总抽生能力，应按进水管的最大时污水量计，并应满足最大充满度时的流量要求；(b)尽量选择类型相同（最多不超过两种型号）和口径的水泵，以便维修，但还须满足低流量时的需求；(c)由于生活污水，对水泵有腐蚀作用，故污水泵站尽量采用污水泵，在大的污水泵站中，无大型污水泵时才选用清水泵。(2)设计计算泵站选用集水池与污水泵房合建式的。(a)流量的确定流量选用最大设计流量Qmax=0.752m3本设计拟定选用4台潜污泵（3用1备），则每台泵的设计流量为：Q=Qmax/3=2707.2/3=902(b)扬程的计算H=H静+2.0+（0.5～1.0）式中：2.0—水泵喇叭口到沉砂池的水头损失；0.5～1.0—自由水头的估算值，取为1.0；H静—水泵集水池的最低水位H1与水泵出水水位H2之差；H1=进水管底标高+D×h/D-1.8=0.00+1.5×0.65-1.8=0H2=接触池水面标高+沉砂池至接触池间水头损失，经过高程计算：H2=5.264m则：H静=H2-H1=5.264+0.825=6.089m则：水泵扬程H=H静+2.0+1.0=6.089+2.0+1.0=9.089m取10m(c)水泵的选择根据水泵Q=10集水池(1)集水池形式污水泵站的集水池宜采用敞开式，本工程设计的集水池与泵房和共建，属封闭式。(2)集水池容积计算泵站集水池容积一般按不小于最大一台泵5分钟的出水量计算，有效水深取1.5—2.0米。本次设计集水池容积按最大一台泵6分钟的出水量计算，有效水深取3.4m。V=6×60×300.9=10833L=108.33m3取V=120m3则集水池面积A为：A=V/h=120/3.4=35.29m2设计宽度8.2m，则集水池长度为4.3m，取宽度为4.5m则：集水池有效容积尺寸为8.2×4.5×4.3m。3.3细格栅的设计3.3.1设计参数(1)栅前水深h=0.65m；(2)过栅流速v=0.7(3)格栅间隙b=8mm；(4)格栅安装倾角θ=60º；(5)格栅超高h1=0.3m。3.3.2设计计算(1)栅条的间隙数量n：格栅设两道，按两道同时工作设计(2)栅槽宽度B：设栅条宽S=0.01m(3)进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠宽B1=1.0m，渐宽部分展开角α1=20º，进水渠道内的流速为0.45m/s。(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2(5)通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面，取k=3(6)栅后槽总高度H(7)格栅的总长度L(8)每日栅渣量W，取W1=0.08m3/103m3 宜采用机械清渣。(10)细格栅选用根据格栅间距、宽度在《给水排水设计手册》第11册上查得采用液压传动伸缩耙式弧形格栅除污机。3.4曝气沉砂池的设计3.4.1设计要求(1)城市污水处理厂一般均应设置沉砂池；(2)沉砂池按去除比重2.65，粒径0.2mm以上的沙粒设计；(3)设计流量的确定：(a)当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；(b)当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算；(c)在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。(4)沉砂池个数或分格数不应少于两个，并宜按并联系列设计；(5)设计水平流速一般为0.08～0.12m/s；(6)设计停留时间一般为4~6min；(7)有效水深为2～3m，池宽与池深比为1～1.5，池的长宽比可达5，当池长宽比大于5时，应设置横向挡板；(8)曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，孔径为2.5～6.0mm,距池底约0.6～0.9m，并应有调节阀门；(9)沉砂池的超高一般不小于0.3m。3.4.2设计参数(1)本设计沉砂池采用一座，分两格；(2)水力停留时间t=3min；(3)水平流速v=0.08m/s；(4)池底的坡度为0.5；(5)设计有效水深h2=2m；(6)沉砂池的超高取h1=0.3m。3.4.2设计计算池子总有效容积V：设t=3min(2)池断面面积A：设v=0.08m/s池总宽度B：设有效水深H=2m 每格池子宽度b：设n=2 池长L每小时所需空气量q，m3/h：设单位体积污水需要曝气量为0.2m3则单个池子需要鼓入的空气量为：(7)沉砂室沉砂斗体积V0设沉砂斗为沿池长方向的梯形断面渠道。沉砂斗体积为：其中：a为沉砂斗上顶宽，a1为沉砂斗下顶宽(a)沉砂斗上口宽a取斗高h4=0.35m，斗底宽a1=0.35m，斗壁于水平面的倾角70°。(b)沉砂斗体积(8)沉砂室高度h3设沉砂室坡向沉砂斗的坡度为i=0.3(9)沉砂池总高度取超高h1=0.3m3.5厌氧选择池的设计为使氧化沟具有除磷脱氮的功能，在氧化沟之前设生物选择器及厌氧池，这样，污水可以在这里进行厌氧中重要的释磷作用以及部分反硝化作用。3.5.1设计参数(1)设计进水流量6.5×104m3；(2)设计沉砂池4格；(3)水力停留时间：t=0.5h；(4)污泥浓度:X=2200mg/L；(5)污泥回流液浓度：Xr=8000mg/L。3.5.2污泥回流量的计算回流比计算污泥回流量计算3.5.3厌氧选择池设计计算厌氧池容积V厌氧池表面积A：设计有效水深4m设计长为18m，则宽6.2m设计有效容积尺寸为：18m×6.2m×4m×4格设计超高0.5m，则工艺尺寸为18m×6.7m×4m×4格实际单池容积为：18m×6.7m×4.5m=482.4m3(3)污泥负荷生物选择池采用高负荷完全混合式，其污泥负荷（F/M）为：式中：La—进水BOD5浓度，mg/L，取180mg/L；X—污泥浓度，mg/L，取2200mg/L。则3.6卡鲁塞尔氧化沟的设计3.6.1设计依据(1)水量Q=50000m3/d；(2)BOD5浓度S0=180mg/L，Se=20mg/L；(3)TSS浓度X0=250mg/L，VSS=175mg/L(VSS/TSS=0.7)；(4)TSS浓度Xe=20mg/L；(5)进水TKN=25mg/L，NH3－N=10mg/L；(6)出水TN=20mg/L，NH3－N=8mg/L；(7)碱度KSAL=280mg/L(以CaCO3计一般城市污水多采用此法)；(8)最低水温T＝50C。3.6.2设计参数(1)有效水深h≥5m；(2)污泥负荷N=0.05～0.1kgBOD5/(kgMLVSS·d)；(3)污泥泥龄θC=25~30d；(4)水力停留时间18～28h；(5)污泥产率系数Y＝0.55；(6)混合液悬浮固体浓度（MLSS）X=2200mg/L；(7)混合挥发性悬浮固体浓度（MLVSS）XV=1540mg/L(MLVSS/MLSS=0.7)；(8)污泥龄θC=30d；(9)内源呼吸系数Kd=0.055；(10)200C时脱氮率qdn=0.035kg。3.6.3氧化沟的设计计算(1)去除BOD计算(a)氧化沟进水BOD5浓度S0为了保证二级出水BOD5浓度Se≤20mg/L，必须控制氧化沟出水所含溶解性BOD5浓度(b)好氧区容积V1(c)好氧区水力停留时间t1(d)剩余污泥量ΔX，kg/d式中：X1—进水悬浮固体可溶性部分（进水TSS-进水VSS）的浓度；Xe—出水TSS浓度。故 去除每kgBOD5产生的干污泥量：(2)脱氮量计算(a)氧化沟的氨氮量氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%,则用于生物合成的总氮量为需要氧化的氨氮量N1=进水TKN—出水NH3-N—生物合成所需氮量N0(b)脱氮量Nr=进水总氮量—出水总氮量—生物合成所需的氮量 (c)碱度平衡每氧化1mgNH3-N需消耗7.14mg/L碱度；每氧化1mg/LBOD5产生0.1mg/L碱度；每还原1mgNO3—N产生3.75mg/L碱度。剩余碱度SALK1=原水碱度－硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5产生碱度=280-7.14×12.53+3.57×10.53+0.1×（180-6.41）=245.5mg/L(d)计算脱氮所需池容V2及停留时间T2考虑最不利的条件水温，最低水温为5℃脱氮所需容积停留时间氧化沟总容积及停留时间t需氧量计算氧化沟设计需氧量AOR=去除BOD5需氧量－剩余污泥中BOD5的需氧量+去除NH3-N耗氧量－剩余污泥中NH3-N的耗氧量－脱氮产氧量①去除BOD5需氧量D1式中：a'—微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取0.52；b'—活性污泥自身氧化需氧率，取0.15；②剩余污泥量BOD需氧量D2D=1.42×ΔX=1.42×3952.8=5613kg/d③去除氨氮的需氧量D3每1kgNH3-N硝化需要消耗4.6kgO2④剩余污泥中NH3-N耗氧量D4 ⑤脱氮产氧量D5每还原1kgNO3-产生2.86kgO2考虑安全系数1.4，则校核去除每1kgBOD5的需氧量＝17210÷[5×104×（0.180-0.00641）]＝1.98kgO2/kgBOD5⑥标准状态下需氧量SOR 式中：Cs（20）—20℃氧的饱和度，取Cs（20）＝9.17mg/lCs（25）—25℃氧的饱和度，取Cs（25）＝8.38mg/lC—溶解氧浓度α—修正系数，取0.85β—修正系数，取0.95T—进水最高温度，℃氧化沟尺寸计算设计四座氧化沟单座氧化沟有效容积容积V单=V/4=40519.2/4＝10129.8m3设计氧化沟有效水深H=5m，超高设计1m，氧化沟深度h=5+1=6m，中间分隔墙厚度为0.25m。氧化沟面积A=V/5=10129.8/5=2025.96m2设计单沟道宽度b=8m；弯道部分面积 直线部分的面积单沟道直线段长度L进水管和出水管计算污泥回流比：R=37.9%；进出水管流量： 进水水管控制流速：V≤1m/s；进出水管直径：(7)出水堰及出水竖井计算为了能够调节氧化沟的运行及出水，氧化沟出水处设置出水竖井，竖井内安装电动可调节堰。初步估计δ/H<0.67，因此按照薄壁堰来计算取堰上水头高H=0.2m考虑可调节堰的安装要求（每边留0.3m）则出水竖井长度L=0.3×2＋b=0.6＋1.45=2.05m出水竖井宽度B取1.4m(考虑安装需要)则出水竖井平面尺寸为L×B=2.05m×1.4m氧化沟出水井出水孔尺寸b×h=1.45m×0.5m。氧化沟的设计草图如下： 图3—2氧化沟示意图3.7堰氏配水井3.7.1设计参数(1)污水量Q=5×104m3/d；(2)Kz=1.30；(3)回流污泥量QR=18950m3/d；(4)氧化沟出水经配水井至四座二沉池。3.7.2设计计算进水管管径配水井进水管的设计流量为 当进水管管径D1=1000mm时， 满足设计要求。(2)顶堰设计计算混合液从配水井底中心进入，经相等宽度的4个堰口流入4个水斗，再由管道接入4座辐流式沉淀池。每个沉淀池的分配水量为，采用矩形宽顶溢流堰。(a)堰上水头H设计拟采用堰高H=1m 式中：q－矩形堰的流量，m3/sH－堰上水头，mb－堰宽，m，取0.6mm－流量系数，通常采用0.327－0.332，在此取0.33 符合要求(b)堰顶厚度B根据有关试验资料，当2.5<B/H<10时，属于矩形宽顶堰，取B=2.5m。这时B/H=2.77(在2.5－10之间)所以该堰属于矩形宽顶堰。(c)配水管管径D2 二沉池设计进水管径为650mm符合流速0.6-0.9m/s要求(d)配水漏斗上口口径D按配水井内径的1.5倍设计则D=1.5D1=1.5×1000=1500mm3.8二沉池的设计3.8.1设计要求本设计中二沉池采用辐流式沉淀池。(1)沉淀池个数或分格数不应少于两个，并宜按并联系列设计；(2)沉淀池的直径一般不小于10mm，当直径小于20mm时，可采用多斗排泥；当直径大于20mm时，应采用机械排泥；(3)沉淀池有效水深不大于4m，池子直径与有效水深比值不小于6；.(4)池子超高至少应采用0.3m；(5)为了使布水均匀，进水管四周设穿孔挡板，穿孔率为10%—20%。出水堰应用锯齿三角堰，堰前设挡板，拦截浮渣；(6)池底坡度不小于0.05；(7)用机械刮泥机时，生活污水沉淀池的缓冲层上缘高出刮板0.3m，工业废水沉淀池的缓冲层高度可参照选用，或根据产泥情况适当改变其高度；(8)当采用机械排泥时，刮泥机由绗架及传动装置组成。当池径小于20m时用中心传动，当池径大于20m时用周边传动，转速为1.0—1.5m/min（周边线速），将污泥推入污泥斗，然后用静水压力或污泥泵排除；作为二沉池时，沉淀的活性污泥含水率高达99%以上，不可能被刮板刮除，可选用静水压力排泥；(9)进水管有压力时应设置配水井，进水管应由井壁接入不宜由井底接入，且应将进水管的进口弯头朝向井底。3.8.2设计参数(1)表面负荷取0.8—2m3/m2.h，沉淀效率40%—60%；(2)池子直径一般大于10m，有效水深大于3m；(3)池底坡度一般采用0.05；(4)进水中心管流速大于0.4m/s，进水采用中心管淹没或潜孔进水，过孔流速为0.1—0.4m/s，潜孔外侧设穿孔挡板或稳流罩，保证水流平稳；出水处应设置浮渣挡板，挡渣板高出池水面0.15—0.2m，排渣管直径大于0.2m，出水周边采用锯齿三角堰，汇入集水渠，渠内流速为0.2—0.4m/s；(5)排泥管设于池底，管径大于200mm，管内流速大于0.4m/s，排泥静水压力1.2—2.0m，排泥时间大于10min。3.8.3设计计算主要尺寸计算池表面积：式中：A—池表面积，m2；Qmax—最大设计流量，m3/h；q—水力表面负荷，本设计0.9m3/m2·h。则(b)单池面积：本次设计设四座辐流式沉淀池(c)池直径： 结合刮泥机考虑本次设计D取35m。(d)沉淀部分有效水深：h2=q.t式中：t—沉淀时间，本设计取t=2.5hh2=0.9×2.5=2.25m(e)污泥区的容积V设计采用周边传动的刮吸泥机排泥，污泥区容积按2h贮泥时间确定。设计4个二沉池每个沉淀池污泥区的容积(f)污泥区高度h4①污泥斗高度设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径D2=2.0m,上部直径D1=4.0m，倾角60º则②圆锥体高度③竖直段污泥部分的高度污泥区的高度(2)二沉池进水管路计算(a)设计参数：进水管流速V1=0.6～0.8m/s中心管流速V2=0.2～0.4m/s中心管出水流速V3=0.1～0.2m/s中心管外的流速V4=0.05m/s中心管开孔高度h=0.5m中心管开孔宽度 (b)池内管路的计算及校核单池流量为： ①进水管：取D1=600mm在0.6—0.8之间,满足要求②进水竖井：取D2=900mm在0.2—0.4之间，满足要求设V3=0.20m/s，可算出中心管开孔数： 取8个则： ③挡板的设计挡板高度h′：穿孔挡板的高度为有效水深的1/2—1/3，穿孔面积：挡板上开孔面积总面积的10—20%，取15%，则：F′=15%·F=0.15×π×D4×h′=0.15×3.14×1.79×1.125=0.95m2开孔个数n：孔径为100mm，则： ④拦浮渣设施及出水堰计算拦浮渣设施，浮渣用刮板收集，刮渣板装在刮泥机行架的一侧，在出水堰前设置浮渣挡板，以降低后续构筑物的负荷。单池设计流量：⑤环行集水槽的设计环行集水槽内流量：本设计采用周边集水槽，单侧集水，每侧只有一个总出水口。集水槽宽度为：式中：b——集水槽宽度k——安全系数，采用1.5—1.2，本次设计取k=1.3。 取b=0.4m集水槽起点水深为：集水槽终点水深为：⑥出水溢流堰的设计：采用出水三角堰（90。）设计堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）H1=0.5m每个三角堰的流量q1： 三角堰个数n1： 本设计取229个三角堰中心距： 二沉池的设计草图如下：图3—3二沉池示意图3.9消毒池的设计城市污水经处理后，水质已经改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水排放水体前应进行消毒。本设计采用液氯消毒，其效果可靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜，适用于各种规模的污水处理厂。3.9.1设计依据(1)接触时间：T=30min,并保证余氯不少于0.5mg/L；(2)设一组接触池，池型选廊道式矩形接触池；(3)平均水深：h=2.5m；(4)格板间距：b=4m；(5)池底坡度：I=2‰—3‰；(6)排泥管：D=150mm；(7)加氯量为5-10mg/L污水，污水在池中的流速大于0.06m/s；(8)贮备氯量按20d计算。3.9.2设计计算接触池容积： 式中:V—接触池容积，m3；Q—设计流量，0.752m3/s；T—水力停留时间，s；所以水流速度： 式中：v—水流速度，m/s；h—平均水深，m；b—格板间距，m。 满足流速要求表面积：(4)廊道总宽：隔板采用8个，则廊道总宽为：B=8b=8×4=32m接触池长度：水头损失：取h1=0.3m池总高：3.9.3加氯间的选择二级污水处理厂处理后的污水量为5—10mg/L，本设计取8mg/L，则总的加氯量为：5×104×8×10−3=400kg/d=16.66kg/h加氯机选用ZJ-1型转子加滤机2台，其中一用一备。3.9.4氯库及加氯间的设计(1)液氯的储备量：按运输及保存条件以15—30d计，取20d。则20d的需氯量为：20×24×16.66=8000kg(2)氯瓶的选择：选用焊接液氯钢瓶Lp800-1，容重1000kg，其阀门型号为QF-10ZG，需氯瓶的个数： 本设计选用10个氯瓶，其中2个备用。(3)加氯间：加氯间采用与氯库合建，尺寸定为：L×B=15000×9000mm。(4)加氯间应采取下列安全措施：(a)设有直接通向室外且向室外开的门，以及可以观察室内情况的观察孔；(b)在加氯间出入处应设有工具箱，检修用品箱以及防毒面具等，照明和通风设备的开关设在室外；(c)加氯管材的要求：氯气管是用紫铜管，配制成一定浓度的加氯管是用橡胶管或塑料管；(d)给水钢管使用镀锌钢管。且各管不宜露出地面，应敷设在沟槽内；(e)氯库应设用检查漏气的观察孔，氯库位置应设在水厂主导风向的下风向，并设有强制通风设备。3.10计量设施的设计3.10.1计量设备的选择本设计采用巴氏计量槽设在总出口处，其特点是：(1)精确度可达95%—98%；(2)水头损失小，底部冲刷力大，不易沉积杂污；(3)操作简单；(4)施工技术要求高，尺寸不准确测量精度将会受到影响。3.10.2设计依据(1)计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度8-10倍；在计量槽的上游，直线段不小于渠宽的2-3倍；下游不小于4-5倍。当下游有跌水而无回水影响时可适当缩短；(2)计量槽中心线应与渠道中心线重合，上下游渠道的坡度应保持均匀，但坡度可以不同；(3)计量槽喉宽一般采用上游渠道宽度的1/3—1/2；(4)当喉宽b为0.25m时，H2/H1≤0.64为自由流，大于此数为潜没流；当喉宽b=0.3—2.5m时，H2/H1≤0.7为自由流，大于此数为潜没流；(5)当计量槽为自由流时，只需记上游水位，而当其为潜没流时，则需同时记下游水位。设计计量槽时，应尽可能做到自由流，但无论在自由流还是在潜没流的情况下，均宜在上下游设置观察井；(6)设计计量槽时，除计算其通过最大流量时的条件外尚需计算通过最小流量时的条件。3.10.3计量槽设计计算(1)主要尺寸计算设计中取计量槽喉部宽度为：b=0.75m则计量槽的渐缩部分的长度：计量槽的喉部长度：A2=0.6m计量槽的渐扩部分的长度：A3=0.9m计量槽的上游渠道长度：计量槽的下游渠道长度：计量槽总长度计量槽上游直线段长度为：计量槽下游直线段长度为：计量槽总长度为：计量槽水位当b=0.75m时：式中：H1—上游水深，m；Q—设计最大污水量，m3/s 则当喉宽b=0.3—2.5m时，H2/H1≤0.7为自由流； 计量槽的水头损失计算上游水头损失为：下游水头损失为：3.11污泥处理系统的设计计算在污水处理过程中，分离和产生出大量的污泥，其中含有大量的有毒有害物质有机物易分解，对环境有潜在的污染能力，同时污泥含水率高，体积庞大，处理和运送很困难，因此污泥必须经过及时处理与处置，以便达到污泥减量、稳定、无害化及综合利用。3.11.1污泥泵站的设计二沉池的污泥流入污泥泵房，一部分回流至厌氧选择池，其余的剩余污泥进入污泥浓缩池进一步处理。在污泥泵房里设计污泥回流泵和剩余污泥泵。回流污泥泵设计回流污泥量的确定 本设计拟定选用3台潜污泵（2用1备），则每台泵的设计流量为： (b)扬程的计算 式中：2.0—水泵喇叭口到沉砂池的水头损失；0.5～1.0—自由水头的估算值，取为1.0；H静—水泵污泥泵站的最低水位H1与厌氧选择池最高水位H2之差；经过高程计算：H1=0.467mH2=4.261m则：H静=H2-H1=4.261－0.467=3.794m则：水泵扬程H=H静+2.0+1.0=6.794m，设计扬程7m(c)回流污泥泵的选用根据水泵，H=7m在《给水排水设计手册》第11册上查得采用250QW500-10-30型潜水排污泵，2用1备。剩余污泥泵设计剩余污泥量的确定设污泥初始含水率P0为99.4%则 本设计拟定选用2台潜污泵（1用1备），则每台泵的设计流量为： (b)扬程的计算 式中：2.0—水泵喇叭口到沉砂池的水头损失；0.5～1.0—自由水头的估算值，取为1.0；H静—水泵污泥泵站的最低水位H1与厌氧选择池最高水位H2之差；经过高程计算：H1=0.467mH2=10.275m则：H静=H2-H1=0.275－10.467=9.808m则：水泵扬程H=H静+2.0+1.0=9.808+2.0+1.0=12.808m，设计扬程13m(c)剩余污泥泵的选用根据水泵，H=13m在《给水排水设计手册》第11册上查得采用80QW40-13-4型潜水排污泵，1用1备。3.11.2浓缩池的设计设计要求①连续流重力浓缩池可采用沉淀池形式，一般为竖流式或辐流式；②浓缩时间一般采用10—16h进行核算，不宜过长，活性污泥含水率一般为99.2%～99.6%；③污泥固体负荷采用20—30kg/m2·d，浓缩后污泥含水率可达97%左右；④浓缩池的有效水深一般采用4m；⑤浓缩池的上清夜应重新回流到初沉池前进行处理；⑥池子直径与有效水深之比不大于3，池子直径不宜大于8m，一般为4—7m；⑦浮渣挡板高出水面0.1—0.15m，淹没深度为0.3—0.4m。设计参数①污泥初始含水率P0为99.4%；②浓缩时间采用16h；③浓缩池的有效水深采用5m；④浓缩后污泥含水率按98%计。设计计算(a)剩余污泥量的确定则 由于污泥量较小，本设计采用两座间歇式重力浓缩池。(b)每池容积为： (c)浓缩池各部分尺寸的确定①浓缩池有效容积： 式中：Q——设计污泥量，m3/h；T——浓缩时间，本设计取16h。 ②池断面面积：拟采用有效水深③底部锥体体积的确定：设，则：3 ④所需柱体体积： ⑤所需柱体高度： ⑥浓缩池总高度：设计超高h1=0.3m ⑦浓缩后污泥量： 式中：q——浓缩后污泥量，m3；P1——浓缩前污泥的含水率；P2——浓缩前污泥的含水率。则：⑧浓缩后泥位：浓缩后污泥占柱体体积 则泥在柱体中的高度h5为： ⑨水区高度： ((4)浓缩池的设计草图如下：图3—4污泥浓缩池的示意图图3—4污泥浓缩池的示意图3.11.3均质池的设计浓缩后的污泥经污泥泵送至设有搅拌器的均质池，以获得均匀的污泥浓度，确保污泥脱水正常运行。一个浓缩周期浓缩的污泥量设一座圆形均质池，设计池深h2=4.0m，则池径：取均质池超高h1=0.5m，则均质池总高：3.11.4污泥脱水机房的设计本设计采用带式压滤机机械脱水。机械加压过滤的特点是整个压滤机是密封的，过滤压力一般为45—Kg/cm2，城市消化污泥在加压过滤脱水前一般应进行淘洗并投加混凝剂。带式压滤机的优点是：滤带可以回旋，脱水效率高，噪音小，能源消耗省，附属设备少，操作管理方便。设计计算每天浓缩后的污泥量： (b)脱水工艺①污泥脱水主要采用机械压缩方法，采用聚炳烯酰胺作为脱水剂，投加量为3%，脱水剂用量为：②以压滤脱水后产生的污泥含水率为70％计，则每天压滤脱水产生的污泥量为： 每小时压滤脱水产生的污泥量： (c)设计3台带式压滤机，2用1备则单台压滤机的生产能力为污水处理厂总体布置4.1污水处理厂平面布置污水处理厂的平面布置包括处理构筑物、办公楼、化验室及其他辅助建筑物以及各种管道渠道、道路、绿化带等的布置。在进行污水处理处理厂厂区平面规划、布置时，应考虑的一般原则阐述如下。本设计污水处理厂的具体平面布置见城市污水厂总平面图。4.1.1平面布置的一般原则(1)处理构筑物的布置应紧凑，节约土地并便于管理；(2)处理构筑物的布置应尽可能按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形以减少土方量；(3)经常有人工作的地方如办公、化验等用房应布置在夏季主导风的上风向，在北方地区也应考虑朝阳，设绿化带与工作区隔开；(4)构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5—10m；(5)污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以备安全，并方便管理；(6)变电所的位置应设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设；(7)污水厂应设置超越管以便在发生事故时，使污水能超越一部分或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流管；(8)污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流；(9)在布置总图时，应考虑安排充分的绿化地带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境；(10)总图布置应考虑远近期结合，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分期建设。4.1.2管道及渠道的平面布置(1)在各处理构筑物之间，设有贯通、连接的管、渠。此外，还应设有能使各处理构筑物独立运行的管、渠，当某一处理构筑物因故停止工作时，使其后接处理构筑物，仍能