污水处理厂设计计算大纲

2/2污水处理厂设计计算大纲一、编制依据与适用范围1.1编制依据本大纲严格遵循现行国家及行业污水处理、结构、安全相关规范标准，所有计算方法、公式及参数取值均以规范条文与工程通用理论为依据，确保计算结果的科学性与合规性，主要依据包括：《室外排水设计标准》（GB50014-2021）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）《城市污水厂处理设施设计计算》（第二版）《活性污泥法污水处理工程技术规范》（HJ576-2010）《城镇污水处理厂污泥处理混合填埋用泥质》（GB/T23485-2009）1.2适用范围本大纲适用于城镇污水处理厂、工业废水处理站的设计计算工作，涵盖预处理、生化处理、深度处理、污泥处置全流程，适用于活性污泥法、AAO法、氧化沟法、SBR法等各类主流污水处理工艺，涵盖常规生活污水、工业有机废水等各类污水处理工况，可作为污水处理厂设计阶段计算工作的统一指导框架，与其他工业设施设计大纲形成完整的工业设施设计体系。二、基础设计参数计算2.1设计流量参数污水处理厂的设计流量是所有计算的核心输入，需考虑流量的波动：平均日流量：

平均日流量Qd，即污水处理厂的设计规模，单位m³/d最大时流量：

考虑流量的时变化系数，最大时流量为：

Q参数说明：Kz规模≤5万m³/d：K规模5~10万m³/d：K规模≥10万m³/d：K总变化系数：

总变化系数Kz污水平均日流量≤5万m³/d：K5~10万m³/d：K10~20万m³/d：K≥20万m³/d：K2.进水水质参数进水的水质参数，决定了处理工艺的负荷：常规污染物参数：CODCrBOD5SS：悬浮物，常规城镇污水进水为150~300mg/LNH3TP：总磷，常规城镇污水进水为3~8mg/L水温参数：

污水的水温，常规为10~30℃，冬季最低水温不低于10℃，保证微生物的活性pH参数：

进水的pH，常规为6~9，满足微生物的生长要求2.3出水水质参数出水的水质参数，决定了处理的目标：一级A标准：CODCr≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L一级B标准：CODCr≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L2.4结构与材料参数混凝土参数：

池体采用C30混凝土，轴心抗压强度fc=14.3MPa，抗拉强度ft=1.43钢筋参数：

采用HRB400钢筋，屈服强度fy=360MPa，弹性模量防渗参数：

池体的防渗等级，常规为P8，抗渗等级，防止渗漏规范依据：《室外排水设计标准》（GB50014-2021）第3章三、污水处理厂本体设计计算3.1预处理单元设计计算3.1.1格栅设计计算格栅用于去除污水中的大颗粒杂质，保护后续设备：过栅流速计算：

过栅流速v，常规取0.6~1.0m/s，防止栅渣堵塞，同时保证杂质能够被拦截栅槽宽度计算：

栅槽的宽度，根据栅条和间隙计算：

B=S(n-1)+bn参数说明：S：栅条宽度，常规取10mmb：栅条间隙，粗格栅取16\25mm，细格栅取1.5\10mmn：栅条的数量，n=Qmax/(v×b×h)栅渣量计算：

栅渣的产生量，常规取0.1~0.05m³/1000m³污水，粗格栅取大值，细格栅取小值水头损失计算：

格栅的水头损失，常规取0.05~0.15m，保证水头损失较小，不影响后续的水力3.1.2沉砂池设计计算沉砂池用于去除污水中的砂粒，防止磨损后续的设备：平流式沉砂池：停留时间t，常规取30~60s，保证砂粒能够沉降水平流速v，常规取0.15~0.3m/s，防止砂粒被冲走，同时防止有机物沉降有效水深h，常规取0.5\1.5m，宽深比取2\2.5池长L=v×t，池宽B=曝气沉砂池：停留时间t，常规取2~5min，比平流的长，保证砂粒与有机物分离水平流速v，常规取0.06~0.1m/s曝气量，常规取0.5~1.2L/(m・s)，用于曝气，使有机物悬浮，砂粒沉降3.1.3初沉池设计计算初沉池用于去除污水中的可沉固体，降低生化池的负荷：表面负荷计算：

表面负荷q0，常规取1.5~2.5m³/(m²・h)停留时间计算：

停留时间t，常规取1~2h，保证足够的沉降时间池体尺寸计算：

池面积A=Qmax/q0，有效水深h=24堰负荷计算：

出水堰的堰负荷，常规取1.5~2.9L/(s・m)，保证堰的出水均匀，防止短流3.2生化处理单元设计计算（AAO法为例）3.2.1厌氧池设计计算厌氧池用于释放磷，为后续的除磷做准备：停留时间计算：

停留时间t，常规取1~2h，保证磷的释放容积计算：

容积V=Qd×t/24，有效水深h=46搅拌功率计算：

搅拌功率，常规取2~5W/m³，保证污水的混合，防止沉淀，同时不破坏厌氧的环境3.2.2缺氧池设计计算缺氧池用于脱氮，进行反硝化反应，去除硝态氮：停留时间计算：

停留时间t，常规取2~4h，保证反硝化的时间容积计算：

容积V=Qd×t/24反硝化速率计算：

反硝化速率qn，常规取0.05~0.1kgNO3-N/kgMLSS・d搅拌功率计算：

搅拌功率，常规取2~5W/m³，保证混合，防止沉淀3.2.3好氧池设计计算好氧池用于去除碳源，硝化，是生化处理的核心：污泥负荷计算：

污泥负荷Ls，常规取0.1~0.2kgBOD5/kgMLSS・d容积计算：

好氧池的容积，根据污泥负荷计算：

V=参数说明：S0：进水BOD5浓度，Se：出水BOD5浓度，X：MLSS浓度，常规取2500~4000mg/L污泥龄计算：

污泥龄θc，常规取10~20d回流比计算：

污泥回流比R，常规取50%\100%，内回流比$R_i$，常规取100%\200%，保证脱氮的回流需氧量计算：

好氧池的需氧量，用于曝气的计算：

O参数说明：a'：碳源的氧利用率，常规取b'：污泥的自身氧化率，常规取Xv：MLVSS浓度，常规取4.57：硝化的需氧系数，每kg氨氮硝化需要4.57kg氧曝气系统计算：曝气头的数量：n=O2/(qoxygen×E)曝气的风量：G=O2/(0.28×E)，0.28为每3.3二沉池设计计算二沉池用于沉淀活性污泥，实现泥水分离：表面负荷计算：

表面负荷q0，常规取1.0~1.5m³/(m²・h)停留时间计算：

停留时间t，常规取2~4h，保证足够的沉淀时间池体尺寸计算：

池面积A=Qmax/q0，有效水深h=34m堰负荷计算：

出水堰的堰负荷，常规取1.3~1.7L/(s・m)，保证出水均匀污泥区容积计算：

污泥区的容积，保证污泥的停留时间，常规取2~4h，防止污泥反硝化上浮3.4深度处理与消毒单元设计计算3.4.1过滤单元设计过滤用于进一步去除SS，保证出水的SS达标：滤速计算：

滤速v，常规取5~10m/h，保证过滤的效果过滤面积计算：

过滤面积A=Qmax/v，滤层厚度反冲洗强度计算：

反冲洗强度，常规取12\15L/(s・m²)，反冲洗时间5\10min，保证滤料的清洗3.4.2消毒单元设计消毒用于杀灭污水中的病原菌，保证出水的卫生指标：接触时间计算：

接触时间t，常规采用氯消毒的话，取30min，保证消毒的效果加氯量计算：

加氯量D，常规取5\10mg/L，保证余氯在0.5\1.0mg/L，满足消毒的要求接触池容积计算：

接触池的容积V=Q3.5污泥处理单元设计计算3.5.1污泥量计算污水处理产生的污泥量，包括初沉污泥和剩余污泥：初沉污泥量：

初沉污泥量W1，常规取0.5~0.7kgSS/m³污水，含水率剩余污泥量：

剩余污泥量W2，根据活性污泥的产泥系数计算：

参数说明：a：产泥系数，常规取0.5~0.6kgDS/kgBOD5b：污泥的自身氧化系数，常规取0.05~0.1d-1总污泥量：

总污泥量W=W13.5.2污泥脱水计算污泥脱水用于降低污泥的含水率，方便运输和处置：脱水后的含水率：

常规脱水后的含水率，带式压滤机取80%，板框压滤机取60%~70%脱水后的污泥量：

脱水后的污泥量Wdewater=W×(1-p1)/(1-脱水机的选型：

脱水机的处理能力，带式压滤机常规取10\50m³/h，板框压滤机取10\100m³/h规范依据：《室外排水设计标准》（GB50014-2021）第7章四、池体结构设计4.1池壁结构设计池壁厚度计算：

池壁的厚度，根据池的高度，常规取200~400mm，对于高度大于5m的池壁，分层加厚，底部的厚度大，顶部的厚度小池壁配筋计算：

池壁的配筋，根据水压力的计算，水平配筋和垂直配筋，常规配筋率取0.15%~0.3%，满足最小配筋率的要求伸缩缝设计：

对于长距离的池体，设置伸缩缝，间距20~30m，防止温度应力导致的开裂4.2池底结构设计底板厚度计算：

底板的厚度，常规取300~500mm，对于大的池体，底板加厚，承受地基的反力底板配筋计算：

底板的配筋，双向配筋，承受地基的反力和水的重量，配筋率取0.15%~0.3%坡度设计：

池底的坡度，常规取0.5%~1.5%，坡向排污口，方便排泥和排空4.3池顶结构设计顶板设计：

对于地下式的池体，设置顶板，厚度常规取200~300mm，配筋双向，承受覆土的重量覆土设计：

顶板的覆土，常规取0.5~1.0m，用于保温和绿化4.4防渗结构设计混凝土防渗：

池体的混凝土采用抗渗混凝土，抗渗等级P8，防止混凝土的渗漏防渗层设计：

对于要求高的池体，设置HDPE防渗膜，厚度1.5~2.0mm，保证防渗的效果，渗透系数小于1×10^-7cm/s4.5地基与基础设计地基承载力计算：

地基的承载力，需要大于池体的总荷载，总荷载包括池体的重量，水的重量，覆土的重量，常规要求地基承载力特征值fak沉降计算：

地基的沉降，常规要求最终沉降量不大于200mm，不均匀沉降不大于0.002，防止池体的开裂规范依据：《给水排水工程构筑物结构设计规范》（GB50069-2002）第5章五、热力与热平衡计算5.1热平衡计算污水处理厂的热平衡，主要是水温的热平衡，保证生化池的水温满足微生物的要求：

Q参数说明：QinputQoutputQloss5.2各项热损失计算池体散热损失：

池体表面的散热损失，通过保温层的散热到环境中：

Q参数说明：tw：池内的水温（℃ta：环境温度（℃），冬季取RtotalAsurf：池体的外表面积（m²进出水热损失：

进出水过程中带走的热损失，当进水温度低于设计温度时，需要补充热量：

Q参数说明：m：进出水的质量流量（kg/s）cp：水的定压比热容，取4.2kJ/(kg・其他热损失：

包括曝气的散热，因为曝气会导致水温的降低，常规取总热损失的10%~15%5.3加热功率计算为了维持生化池的水温，加热装置的功率需要等于总热损失：

Pheat=Qloss

5.4温度稳定验算验算散热导致的水温降，保证在不加热的情况下，水温能够维持足够的时间：

Δ参数说明：Δt：水温的温度降（℃Δτ：时间（sm：池内水的总质量（kg）常规要求，在24小时内，温度降不超过2℃，保证水温满足工艺要求规范依据：《工业设备及管道绝热工程设计规范》（GB50264-2013）第5章六、保温与传热计算6.1保温层厚度计算对于冬季寒冷地区，池体需要设置保温层，防止水温的降低，保温层的厚度计算：经济厚度法：

综合考虑保温材料的成本和热损失的成本，计算最优的保温层厚度：

对于平壁：

δ=1.897×参数说明：fn：年运行时间（hλ：保温材料的导热系数，常规取0.04W/(m・K)T：池内水温（℃）Ta：环境温度（℃Ps：热价（元/GJαs：外表面换热系数，常规取11.63W/(m²・控制热损失法：

当有最大允许热损失的要求时，根据允许的热损失计算厚度：

δ=λ×[控制表面温度法：

为了防止人员烫伤，控制保温层外表面温度不超过60℃，计算厚度：

δ=λ×ts：保温层外表面温度，常规取6.2热阻与传热系数计算总热阻为保温层的导热热阻加外表面的对流辐射热阻：

R保温层导热热阻：

对于平壁：

R外表面换热热阻：

外表面的换热系数为辐射换热系数加对流换热系数：

α辐射换热系数：

α对流换热系数，有风时：

当WD2≤0.8：αc=0.08+4.26.3保温层结构设计分层设计：

当保温层厚度大于80mm时，需要分层敷设，内外层错缝，防止热桥保护层设计：

保温层外设置保护层，防止雨水、风沙侵蚀，常规采用镀锌铁皮或者彩钢板，厚度0.5~0.8mm防潮层设计：

对于低温的池体，需要设置防潮层，防止结露，常规采用沥青防潮层规范依据：《设备及管道绝热设计导则》（GB/T8175-2025）第4章七、附件与安全系统设计7.1工艺附件选型阀门选型：进出水阀门：采用闸阀或者蝶阀，根据管径选型，DN300以下用蝶阀，DN300以上用闸阀排泥阀门：采用排泥阀，或者闸阀，能够快速排泥，防止堵塞回流阀门：采用调节阀，能够调节回流比，保证工艺的稳定仪表选型：液位计：采用超声波液位计，或者磁翻板液位计，量程覆盖池的高度，精度0.5级流量计：采用电磁流量计，测量污水的流量，精度0.5级pH计：采用在线pH计，测量污水的pH，精度0.01DO计：采用在线DO计，测量好氧池的溶解氧，精度0.01mg/LORP计：采用在线ORP计，测量厌氧、缺氧池的氧化还原电位，精度1mV7.2安全附件设计消防附件：

污水处理厂的消防，采用消火栓系统，以及灭火器，对于易燃易爆的区域，比如加氯间，采用气体灭火系统报警系统：液位报警：当液位过高或者过低时，报警，防止溢水或者空池压力报警：当管道的压力过高或者过低时，报警，防止爆管或者抽空有毒气体报警：对于加氯间，设置氯气泄漏报警，当氯气浓度超标时，报警紧急切断阀：

对于加氯管道，设置紧急切断阀，当泄漏时，快速切断，防止事故的扩大防爆设施：

对于加氯间、污泥干化间等易燃易爆的区域，设置防爆的电气设备，防爆等级ExdIIBT47.3其他附件人孔：

每个池体都设置人孔，常规取DN600，方便人员进入检修，大的池体设置多个人孔排空管：

每个池体都设置排空管，常规取DN100~DN200，方便排空池内的水，进行检修溢流管：

每个池体都设置溢流管，当液位过高时，溢流，防止溢水，管径比进水管大一级规范依据：《建筑设计防火规范》（GB50016-2014）第8章八、阻力与流动计算8.1各段阻力分解污水处理厂的总阻力，由各个部分的阻力组成，用于泵的选型：

Δ参数说明：ΔPΔPΔP8.2管道阻力计算管道的阻力包括沿程阻力和局部阻力，采用海曾-威廉公式计算：沿程阻力：

h参数说明：Q：管道的流量（m³/s）L：管道的长度（m）C：海曾-威廉系数，混凝土管取120，塑料管取150D：管道的内径（m）局部阻力：

h参数说明：ξ：局部阻力系数，弯头取0.5，阀门取0.1~0.5，三通取0.8v：管道内的流速（m/s）8.3处理单元的水头损失各个处理单元的水头损失，常规取值：格栅：水头损失0.05~0.15m沉砂池：水头损失0.1~0.2m初沉池：水头损失0.2~0.3m生化池：水头损失0.3~0.5m二沉池：水头损失0.2~0.4m过滤池：水头损失0.5~1.0m消毒池：水头损失0.1~0.2m8.4曝气系统阻力计算曝气系统的阻力，包括管道的阻力，曝气头的阻力：曝气管道阻力：

空气管道的阻力，常规取500~1000Pa曝气头阻力：

曝气头的阻力，常规取3000~5000Pa，因为曝气头的阻力比较大静水压力：

曝气的静水压力，即水深，常规取4\6m，换算为压力40