毕业论文水污染控制工程课程设计报告.doc

课程设计报告

课程名称： 水污染控制工程课程设计
实验类别：综合性□ 设计性 □ 其他□
实验项目： 水污染控制工程课程设计
专业班级： 环境工程1001
姓 名： 吴岩 学 号：100704106
实验室号： 实验组号： 4
实验时间： 批阅时间：
指导教师： 崔丽 成 绩：

目录

第1章 污水处理厂设计计算 - 1-
1.1 污水处理厂位置的选择 - 2 -
1.2 工程规模与水质 - 2 -
1.3 污水处理程度的确定 - 2 -
1.4 污水与污泥处理工艺的选择 - 5 -
1.4.1处理工艺流程方案的提出 - 5 -
1.4.2两种工艺的技术比较 - 5 -
1.4.3两种工艺的经济比较 - 7 -
1.5 各处理构筑物的设计计算 - 7 -
1.5.1格栅(bar screen) - 7 -
1.5.2沉砂池(grit chamber) - 10 -
1.5.3初沉池(primary sedimentation tank) - 12 -
1.5.4曝气池(aeration tank) - 17 -
1.5.5二沉池 - 23 -
1.5.6消毒接触池(contact disinfection chamber) - 25 -
1.5.7计量堰(weir) - 26 -
1.5.8污泥处理构筑物的设计计算 - 28 -
1.5.9污水处理厂平面及高程布置 - 35 -
第2章 污水处理工程概算及成本估算实例 -37-
2.1 计算原则 - 37-
2.2 污水厂建设直接费 - 37-
2.3 污水处理成本 - 44-
第1章 污水处理厂设计计算
1.1 污水处理厂位置的选择
在城市污水排水系统设计中，污水厂的场址选择是十分重要的环节。厂址对周围环境卫生、处理厂基本建设投资及运行费用都有很大的影响。它与城市的总体规划、城市排水系统的走向、布置和处理后污水的出路都密切相关。当污水处理厂的厂址有多种方案可供选择时，应从管道系统、泵站、污水处理厂各处理单元为出发点，进行综合的技术经济比较与最优化分析，并通过有关专家的反复论证再进行确定。
污水处理厂厂址选择应遵循下列原则：
1.无论采用什么处理工艺，应与选定的污水处理工艺相适应，尽量少占农田和不占良田。
2.厂址必须位于集中给水水源下游，并设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主导风向的下风向。为保证卫生要求，厂址应距街区净距大于300米。
3.当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时，应考虑与用户靠近便于运输。当处理水排放时，应与受纳水体靠近，但不低于最高洪水位。
4.要充分利用地形以满足处理构筑物高程布置的要求，减少土方工程量。若有可能，采用重力自流以节省动力费用。降低处理成本。
5.根据城市总体发展规划，处理厂的选择应考虑远期发展的可能性，留有适当的发展余地，并选择土质好的地方，便于施工。
对于胶南市，在该城市的城区西部和南部分别有一条河流，河流流向分别为自北向南和自东向西，另外该城市的常年主导风向为东北风，考虑到污水厂应选在在城镇水体的下游、在城镇夏季最小频率风向的上风侧，即环境影响因素，另外还考虑到厂区面积及交通运输水电条件等，我们将污水厂设在城市的西南部，即南部河流的下游，处理后的污水直接排入该河流。
1.2 工程规模与水质
污水处理厂规模以处理水量的平均日平均时流量计，根据胶南市各区域的面积、人口密度、污水量标准、工业企业与公共建筑的排水量等资料，我们计算得出该污水处理厂的
规模为日处理量为400000m3，设计最大流量为6250L/s，占地22万m2。
该厂进水为典型的城市污水，出水要求达到国家二级B以上排放标准，应当满足 SS≤ 20mg/L，COD≤60mg/L，BOD≤20mg/L。
1.3 污水处理程度的确定
根据城市各区人口密度及污水资料表、工业企业与公用建筑的排水量水质资料表、接纳处理后排放污水的自然水体的原始资料表和出水应达到的排放标准，进行污水处理程度的计算。

1. 根据

2.求SS的处理程度
（1）污水总出口SS的允许浓度

(2)按水中SS允许增加量计算：

（3）按排放标准的允许浓度计算：

3.求BOD5的处理程度：
(1)按河水中Do的允许最低浓度，计算对污水中BOD5的处理程度
1)求排放口处Do的混合浓度及混合温度

取污水水温为20℃，受纳水体水温已知为20℃, 则 t‘m=20℃

2)求水温为20℃时的常数

3)求起始点的亏氧量DO和临界点的亏氧量Dc
查给排水设计手册一《常用资料》得20℃饱和溶解氧Dos=9.2mg/L
可得20℃饱和溶解氧 Do=9.2－5.79＝3.41 mg/L
DC=9.2－5=4.2mg/L
4)用试算法求起始点L0和临界时间t0第一次试算：设临界时间t‘c=1.0d，将此值及其他已知数代入式
第二次试算：
设临界时间t’c=0.90d，将此值及其他已知数代入式得：l0=8.824mg/L 将L0=8.824mg/L代入得tc=0.872
第三次试算：
t’c=0.850d代入，L0=8.593mg/L，将L0=8.593mg/L代入得tc=0.850d＝t’c 符合要求。
5）求起点容许的混合20℃的BOD5:

6)求污水处理厂允许排放的20℃的BOD5:
7）处理程度：
(2)按河流中BOD5的最高允许浓度，计算BOD5的处理程度
mg/L
污水BOD5的处理程度：

E=
(3)按排放标准的允许浓度计算BOD5处理程度

E=

4.根据以上计算，可确定污水的处理程度：
悬浮物SS的处理程度为93.39%。
BOD5处理程度为96.3%。

1.4 污水与污泥处理工艺的选择
1.4.1处理工艺流程方案的提出
本设计的处理对象为有生活污水(Domestic Sewage)和工业废水(Industrial Wastewater)组成的城市污水，其中主要污染物质为悬浮物和呈胶体及溶解状态的有机物,即BOD5、COD及SS。由上述计算，该处理工艺的设计应达到以上处理效果，即要求处理工艺可以有效的去除BOD5、COD、SS等，所以该设计采用传统活性污泥法和氧化沟工艺都可满足技术上的要求。

1.4.2两种工艺的技术比较
1．传统活性污泥法
该工艺的一级处理(primary treatment)是由格栅、沉砂池和初沉池所组成，其作用是去除污水中呈悬浮状的固体污染物。经过一级处理的污水，BOD一般只去除20%～30%，达不到排放标准，它属于二级处理的预处理而已。
二级处理(secondary treatment)系统是城市污水处理厂的核心部分，它的主要作用是去除呈胶体和溶解状的有机污染物（以BOD5或COD示）。通过二级处理，它的去除率可达90%以上。污水中的BOD5可降至20～30mg/L,使有机污染物达到排放水体标准和灌溉要求。
污泥(sludge)是污水处理过程的副产品，也是必然产品。它含有大量有机物，富有肥分，可作为农肥使用，但又因其含有细菌、寄生虫卵以及从污水中带来的重金属离子等，需要作稳定化与无害化处理，否则会造成二次污染。对污泥处理系统多采用厌氧消化、脱水、干化等技术组成的系统。本设计采用厌氧两级中温消化，产生的沼气可直接用于消化池的搅拌及附近供暖。消化后的污泥经干化脱水后外运利用，可获得一定的经济效益。
工艺流程如下：

图1-1 传统活性污泥法工艺流程图

2．氧化沟工艺
氧化沟（oxidation ditch）又名连续循环曝气池（Continuous loop reactor），是活性污泥法的一种变形。氧化沟污水处理工艺是在20世纪50年代由荷兰卫生工程研究所研制成功的。自从1954年在荷兰的首次投入使用以来。由于其出水水质好、运行稳定、管理方便等技术特点，已经在国内外广泛的应用于生活污水和工业污水的治理。
其工艺流程如下：
图1-2 氧化沟工艺流程图
3．两种方案各自优缺点
（1）传统活性污泥法
优点：处理程度高、负荷高、占地面积少、设备简单
缺点: 能耗高、运行管理要求高、可能发生污泥膨胀、生物脱氮功能只能在低负荷下实现。
（2）氧化沟工艺
优点：对水温水质水量的变动有较强的适应性；污泥龄一般可达15—30天，如果运行得当，可达到脱氮的效应；污泥产率底，且多已达到稳定的程度，不需要再进行消化处理；能耗低，便于自动运行。
缺点：占地面积很大，如果运行不好，容易产生污泥膨胀、泡沫、污泥上浮问题。
1.4.3两种工艺的经济比较
1．传统活性污泥法工程造价估算：
表1-1 传统活性污泥法工程造价预算
构筑物
提升泵站
沉沙池
初沉池
曝气池
二沉池
造价（元）
9030000
1140000
5430000
16170000
13090000
构筑物
接触池
浓缩池
消化池
脱水机房
污泥回流泵房
造价（元）
1390000
1340000
3570000
5970000
1500000
总造价（元）
60.28×106
2．氧化沟工艺工程造价估算：
表1-2 氧化沟工艺工程造价估算
构筑物
污水提升泵站
沉沙池
氧化沟
二沉池
造价（元）
9030000
1140000
74180000
13090000
构筑物
接触池
脱水机房
污泥回流泵房
造价（元）
1390000
5970000
1500000
总造价（元）
106.3×106
总结：
经过技术经济比较，在两方案的处理效果都能达到要求的情况下，方案一经济上其造价及运行费用较低，所以选方案一为污水处理工艺。

1.5 各处理构筑物的设计计算

1.5.1格栅(bar screen)
格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截,以免其对后续处理单元的机泵和工艺管线造成损坏。它是由一组平行的金属栅条或筛网制成，被安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大悬浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。
格栅的基本要求：在污水处理系统或水泵前，必须设置格栅； 格栅栅条间空隙宽度，应符合下列要求：①在污水处理系统前，采用机械清除时为16～25mm，采用人工清除时为25～40mm；②在水泵前，应根据水泵要求确定。注：如水泵前格栅栅条间空隙宽度不大于20mm时，污水处理系统前可不再设置格栅；污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s，格栅倾角宜采用45°～75°；格栅上部必须设置工作台，其高度应高出格栅前景高设计水位0.5m，工作台上应有安全和冲洗设施；格栅工作台两侧过道宽度不应小于0.7m。工作台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m；格栅间应设置通风设施。
图1-3 格栅示意图
1．中格栅（与污水泵房合建）
设计参数
设计流速：建2组，每组设计流量为3125L/s，
栅前流速：v1=0.7m/s,过栅流速v2=0.8m/s
栅条宽度：s=0.01m, 栅条间隙：b=0.025m/s,
栅前部分长度0.5m，格栅倾角：a=70，
单位栅渣量：w=0.05栅渣/103m3污水
V=740m3
①确定格栅前水深:
根据最优水力端面公式:
得：B=2.90m
栅前槽宽为2.90m，栅前水深为1.45m。
②栅条间隙数：
设计2组并列的格栅，则每组格栅间隙数n=53
③栅槽宽度：

所以每个槽宽为1.845， 总槽宽为：

④栅条高度：超高采用h1=0.5m，则栅条高度为H1=0.625+0.5=1.125m
由于格栅在污水提升泵前，栅渣清除需要用吊车，为了便于操作将栅条增高0.8m。
⑤进水出水渐宽部分长度：
⑥栅总长度：

⑦每日栅渣量：
所以，采用机械清渣。根据格栅设计参数，本设计选用钢丝绳牵引式格栅除污机。电动机功率1.1kW，提升速度1.9m/min，钢丝绳采用不锈钢丝，直径mm，控制方式采用手动和定时控制，污物由人工小车运送，设备总重2830kg。
2、泵后细格栅
设计参数
设计流速：建3组，每组设计流量为365.33L/s，
栅前流速：v1=0.8m/s,过栅流速：v2=0.9m/s
栅条宽度：s=0.01m, 栅条间隙：b=0.005m/s,
栅前部分长度0.5m，格栅倾角：a=70。
单位栅渣量：w1＝0.1栅渣/103m3污水
①格栅前水深：
根据最优水力端面公式：
得：B1=0.96m
②栅条间隙数：
设计两组并列的格栅，每组间隙数为n=79。
③栅槽宽度：

每个槽宽为1.17m，总槽宽：
④进水渐宽部分长度为：

⑤出水渐宽部分长度为：
⑥栅前槽总高：H1=h＋h2＝0.48＋0.5＝0.98m
⑦栅后槽总高：H1=h＋h2＋h1＝0.48＋0.5＋0.69＝1.67m
⑧格栅总长度：
⑨每日栅渣：
宜采用机械格栅清渣，选GH型链条式回转格栅除污机，电动机功率2.1KW，整机重量3500kg。
1.5.2沉砂池(grit chamber)
在污水处理中，沉砂池的主要作用是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒，主要包括无机性的砂粒、砾石和较重的有机物质，其比重约为2.65。
一般设于初次沉淀池之前，以减轻沉淀池的负荷及改善污泥处理构筑物的条件。
目前，应用较多的沉砂池有平流沉砂池、竖流式沉砂池、辐流式沉砂池、曝气沉砂池、涡流沉砂池以及斜板式沉砂池。本设计中采用曝气(aeration)沉砂池。其优点是：通过调节曝气量可控制污水旋转流速，使之作旋流运动，产生离心力，去除泥砂，排除的泥砂较为清洁，处理起来比较方便；且它受流量变化影响小，除砂率稳定。同时，对污水也起到预曝气作用。
设两座沉沙池，每座设计流量Q＝3.125m/s。
(1)有效容积：设t＝2min

(2)流断面积：设v＝0.08m/s
沉沙池分两格：
(3)有效水深为4m，宽深比为1，超高取1m，则宽为4m，砂槽宽为3m，高1m，
校核：

(4)池长：

(5)池总高： H＝4＋1＋1＋1＝7.0m
(6)每格砂槽容积：

1-压缩空气管； 2-空气扩散板； 3-集砂槽

图1-4 曝气沉砂池剖面图
(7)每格沉沙池，实际沉沙量：设含砂量为20m3/106m3污水，每两天排放一次，
(8)每小时曝气量：

设曝气管浸水深度为2m，查表可得单位池长所需空气量为29m3/(m·h)

(9)排砂设备采用两台排砂斗，就近布置，洗砂后外运。沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵送至砂水分离器，脱水后的清洁砂外运，分离出来的水回流至泵房吸水井。
1.5.3初沉池(primary sedimentation tank)
初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。由于设计流量较大，采用辐流式沉淀池(radiate flow sadimetation tank)。其特点是：（采用中间进水，周边出水）
a.多为机械排泥，运行较好，管理简单；
b.排泥方法完善，设备已趋于定型；
c.池内水流速度不稳定，沉降效果较差；

d.机械排泥设备复杂，对施工要求高；
e.适用于地下水位较高的地区；
图1-6初沉池计算示意图
f.适用于大、中型污水处理厂。
1.初沉池主体设计：
初沉池计算示意图如图1-6所示：
（1）沉淀部分水面面积:设表面负荷q’=2m3/(m2.h)，池数n＝3个
（2）池子直径:
取D=29m
（池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外缘。
（3）沉淀部分有效水深：设沉淀时间t＝1.5h

沉淀部分有效容积：
（4） 污泥部分所需容积：设，T=4h，N=246618人
（5）污泥斗容积：设r＝1m，r＝2m，a＝60，则
h5＝（r2－r1）tan2a＝（2－1）tan60＝1.73m
（6）泥斗以上圆锥体部分污泥容积：设池底径向坡度为0.05，则

泥总容积：
V1+V2=12.7+160.39=173.09>6.85m3
（7）沉淀池总高度：设超高h1＝0.3m，缓冲层h3＝0.5m
H＝h1＋h2＋h3＋h4＋h5＝0.3＋3＋0.5＋0.63＋1.73＝6.16m
（8）淀池池边高度：
H’=h1＋h2＋h3＝0.3＋3＋0.5＝3.8m
（9）径深比： （符合要求）
（10）排泥设计
由于池径较大，故采用ZBG-29周边传动的刮泥机，其传动装置设在衍架外缘，外周刮泥机线速度为3m/min，则刮泥机转速为：
r/minr/h
池底接DN200排泥管，连续排泥。
(11)浮渣收集
浮渣用浮渣刮板收集，设一浮渣箱定期清渣，刮渣板装在刮泥衍架的一侧，高出水面0.15m，在出水堰前设置浮渣挡板，排渣管DN200,渣井设有格栅截流,一周刮两次。出渣箱尺寸：mm2。
2.进水部分设计
辐流沉淀池中心处设中心管，污水从池底的进水管中进入中心管，通过中心管壁的开孔流入池中央，中心管处用穿孔障整流板围成流入区，使污水均匀流动。污水自沉砂池出水，并接DN1000的铸铁管进入配水井，从配水井接DN800的铸铁管，在初沉池前接闸门，后接DN800的初沉池入流管，。
管内流速：
介于1.0～1.4之间，满足要求。
闸门及弯头水头损失：
m
渐缩部分：
下端mm；
上端mm；
高度m；
水头损失
m
进水采用潜孔入流，潜孔高度：
m
淹没水深0.3m，潜孔壁厚0.3m，内径m，外径m，平均直径
m
设8个潜孔，则潜孔面积:
m2
潜孔速度:
m/s
潜孔水头损失:
m
中心导流筒按流速规定，取m/s，则导流筒有效面积:
m2
导流筒内径:
取3.1
为布水均匀，中心导流筒外设穿孔挡板，规定穿孔率10～20%，取0.14，设穿孔挡板高m，直径5m，穿孔尺寸cm，m2，则孔数
故设计为每排20个孔,均匀交错排列，孔口流速
孔口水头损失
中心管进水沿程水头损失计算
中心管高度
m
水头损失
‰=0.0072m
故初沉池进口总水头损失:
m

3.出水部分设计

⑴ 堰上负荷初沉池出水堰最大负荷不宜大于2.9L/ms，则每池所需堰长
L>>D，故采用双侧集水。
⑵ 采用三角堰出水
用明渠方法计算出水槽：
出水槽外壁距离池壁0.4m。（如果距离过大，会加大出水流速，影响处理效果，过小会增加流速，带走污泥）
每池都是双侧集水：
流量
m3/s
设过水断面积
m2
湿周
m
水力半径
m
流速
m/s > 0.4m/s
水力坡度
‰
出水堰长

m
⑶ 三角堰尺寸：
采用倒等腰直角三角形薄壁堰。
堰高为0.08m，堰宽为0.16m，取堰上水头为0.04m，堰上水宽为0.08m。
实际堰数
个，取2622个。

单个堰流量
m3/s
根据《给排水设计手册》第一册，第575页，三角堰过堰流量

代入m3/s，可求得过堰水深m，考虑跌水水头损失0.16m，则初沉池出水水头损失为
m
综合得出初沉池进水总损失为
m
⑷ 水由槽流到一个出水渠，渠底接DN800的管回流至集配水井外圈。渠道尺寸为m2。

1-进水管；2-中心管；3-穿孔挡板；4-刮泥机；5-出水槽；6-出水管；7-进泥管
图1-7中心进水辐流式沉淀池
1.5.4曝气池(aeration tank)
1．污水处理程度的计算及运行方式的选择
（1）污水处理程度的计算：
活性污泥处理系统处理水中的BOD值（Se），是由残存的溶解性BOD核非溶解性BOD两者组成的，而后者主要以生物污泥的残屑为主体。对处理水要求达到的BOD值，应当是总BOD即溶解性BOD与非溶解性BOD之和。活性污泥系统的净化功能，是去除溶解性BOD的，因此从活性污泥的净化功能考虑，应当非溶解性BOD从处理水的总BOD值中减去。

原污水BOD值（So）为538.77mg/L，经初次沉淀池处理后，BOD按降低30％考虑，则进入曝气池的污水，其BOD（Sa）为：
处理水中非溶解性的BOD值：BOD5=7.1bXaCe
b－微生物自身氧化率，d－1，取b＝0.09
Xa－在处理水的悬浮固体中，有活性的微生物所占的比例 取Xa＝0.4
Ce－活性污泥处理系统的处理水中的悬浮固体浓度，取Ce＝20mg/L
则
处理水中溶解性的BOD5值为： 20－5.11＝14.89mg/L
则 去除率：
（2）曝气池运行方式的选择
在本设计中应考虑曝气池运行方式的灵活性和多样化。即以传统活性污泥法系统作为基础，又可按阶段曝气系统和再生曝气系统运行。
2．曝气池的计算与各部分尺寸的确定
曝气池按BOD－污泥负荷法计算
（1）BOD－污泥负荷率的确定
采用BOD-污泥符合率为0.2kgBOD5/(kgMLSS.d)，但为稳妥计，需加以校核，校核公式为：

取K2＝0.019，Se＝14.87mg/L ，代入各值，
计算结果可证，NS取0.2是适宜的。
（2）确定混合液污泥浓度（X）：
根据已确定的NS值，得相应得SVI值，取110，
回流污泥浓度
则
（3）确定曝气池容积：
（注：按平均流量作为设计流量）
（4）确定曝气池的各部分的尺寸：
设3组曝气池，每组2座，每座容积为
池深取4.5m，则每座池面积为：
池宽取5m， 介于1～2之间 符合要求。
池长
（注意池长指的是水流流过的长度，并不是单池的长度）
设5廊道式曝气池，廊道长：
取超高为0.5m，则池总高为4.5＋0.5＝5m
（5）水力停留时间：
名义水力停留时间：
实际水力停留时间：
（6）泥龄：
污泥产泥系数取Y=0.6， 衰减系数取Kd＝0.05则

（7）污泥产量：
取f＝0.75
则混合液挥发性悬浮固体浓度

则系统每日排出的剩余污泥量

去除每kgBOD5的泥量为：
每kg活性污泥日产泥量：

由二沉池底排剩余污泥，则排泥量为
在曝气池对初沉池和二沉池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接，在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有5个进水口。 在面初沉池的一侧（前侧），每组曝气池的一端，廊道1进水口处设污泥回流泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。按图所示平面布置，设曝气池有多种运行方式：
1）按传统活性污泥法系统运行，污水及回流污泥同步从廊道1的前侧进水口进入。
2）按阶段曝气系统运行，回流污泥从廊道1的前侧进入，而污水则分别从两侧的配水渠道的5个进水口均量的进入。
3）按再生曝气系统运行，回流污泥从2进入，工作为再生池，在这种情况下，污水则从廊道2的后侧进水。
图1-8 曝气池平面图
3．嚗气系统的计算与设计
本设计采用鼓风嚗气系统
（1）平均时需氧量的计算：
取 a‘＝0.5，b’＝0.15
（2）最大时需氧量
（3）最大时需氧量与平均时需氧量之比
（4）每日去除的BOD5值：
（5）kgBOD5的需氧量 ：
4．供气量的计算
采用网状模型中微孔空气扩散器，敷设于距池底4.3m，计算温度定为30℃，查资料得：水中溶解氧饱和度：CS(20)=9.17mg/L, CS(30)＝7.63mg/L
（1）空气扩散器出口处的绝对压力（Pb） 按下式计算，即

代入各值，得
（2）空气离开嚗气池面时，氧的百分比按下式计算
EA－空气扩散器的氧转移效率，对网状模型中微孔空气扩散器，取值12％
代入EA值得，
（3）嚗气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）
最不利条件按30℃考虑，代入各值，得：
（4）换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量

取值
代入各值：
相应的最大值需氧量为：
（5）嚗气池平均时供气量，
代入各值得：
（6）嚗气池最大时供气量：
（7）去除每kgBOD5的供气量
（8）每m3污水的供气量

（9）本系统的空气总用量：
除采用鼓风嚗气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍考虑，回流污泥比取值37.5%，这样提升回流污泥所需空气量为：

总需空气量为：8277＋14240＝22517m3/h
5、空气管系统计算
按嚗气池的平面图，布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共5根干管，在每根干管上设10对配气竖管，共20条配气竖管。全嚗气池共设1条配气竖管。每根竖管的供气量为：
嚗气池平均面积为： 50×60.5＝3275㎡
每个空气扩散器的服务面积按0.5㎡计，则所需空气扩散器的总数为：
为安全计，本设计采用6600个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器的数目为：
每个空气扩散器的配器量为：
将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图，用以进行计算。
选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路进行计算，在空气流量变化处，设计算节点，统一编号后，列表进行空气管道计算。空气干管和支管一级配气竖管的管井。根据通过的空气量和相应的流速来确定，计算结果列入表中第六项。
空气管道流速，干管、支管为10～15m/s，竖管、小支管为4～5m/s。
空气管路的局部阻力损失，根据配件的类型折算成当量长度，则

并计算出管道的计算长度(m)，为管段长度，列入表中的8、9两项。计算温度和曝气池水深查附录3求得,结果列入表中第10项。空气压力按估算，第9与第10项相乘，得到压力损失，结果列入表种第11项。
表中11项各值累加，得空气管道系统的总压力损失为：
网状模空气扩散器的压力损失为5.88KPa，则总压力损失为 5.88＋4.948＝10.828Kpa
为安全计，设计取值11Kpa。
6．空压机的选定
空气扩散装置安装在距嚗气池底0.2m处，因此空压机所需压力为：
P=(4.5-0.2+1.0)×9.8=51.94Kpa
空压机供气量：
最大时： 8277＋14240＝22517m3/h=375.28m3/min
平均时： 6888＋14240＝21128m3/h=352.13m3/min
根据所需压力及空气量，决定采用6台L93WD罗茨鼓风机。正常情况下：4用2备，高负荷时5用1备。
7．污泥回流系统的设计
回流污泥自流进污泥提升井，气力提升进入曝气池。
回流污泥量：
m3/s
8． 污泥提升设备的选择设计
污泥回流采用螺旋泵，其优点是：电耗小，不宜堵塞，近年来使用较多。按污泥回流最大设计回流流程，污泥回流比为。故选用DN1100，转数r/min，
m3/h，提升高度m的螺旋泵6台，4台工作，2台备用。
9.其它附属设施的设计
本设计考虑到城市工业发展迅速，大量的工业废水排入污水处理厂中，测曝气池中将会产生大量的泡沫，影响到污水处理的效果及卫生条件。因此，本设计中采用消泡管，消泡用水来源为处理厂的处理回用水。
另外，考虑到检修问题，本设计中在曝气池的底部设置排气管，将水排入厂区下水道。
1.5.5二沉池
1.概述
二次沉淀池是设置在曝气池之后的沉淀池，是以沉淀、去除生物处理过程中产生的污泥，获得澄清的处理水为主要目的的。
二沉池有别于其它沉淀池，其作用一是泥水分离，二是污泥浓缩，并因水量、水质的时常变化还要暂时贮存活性污泥。
活性污泥处理系统的重要组成部分，其作同时泥水分离，使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥。其运行处理效果将直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。本设计采用机械吸泥的向心式辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。
2.二沉池的设计计算
（1）沉淀部分水面面积:
设表面负荷q’=1.3m3/(m2h)，池数n＝3个
（2）池子直径:
取D=36m
（池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外缘。）
（3）沉淀部分有效水深：设沉淀时间t＝2.5h

（4）沉淀部分有效容积：

污泥部分所需容积：设，T=4h，N=246618人

污泥斗容积：设r1＝2m，r2＝1m，a＝60，则
h5＝（r2－r1）tan2a＝（2－1）tan60＝1.73m

（5）污泥斗以上圆锥体部分污泥容积：设池底径向坡度为0.05，则
（6）污泥总容积：
V1+V2=12.7+304.79=317.49m3>10.96m3
（7）沉淀池总高度：设超高h1＝0.3m，缓冲层h3＝0.5m
H＝h1＋h2＋h3＋h4＋h5＝0.3＋3.3＋0.5＋0.673＋1.73＝6.5m
（8）沉淀池池边高度：
H‘=h1＋h2＋h3＝0.3＋3.3＋0.5＝4.1m
（9）径深比：
② 出水堰的计算
二沉池是污水处理系统中的主要构筑物，污水在二沉池中得到净化后，出水的水质指标大多已定，故二沉池的设计相当重要。本设计考虑到薄壁堰不能满足堰上负荷，故采用三角堰出水。为了便于安装及维修，采用与初沉池相同几何尺寸的三角堰。如图4-13所示。
设堰底宽0.16m，三角堰高0.08m，则实际总堰长：
m
实际堰负荷：
m3/m2h介于4～8之间，符合要求。
锯齿形堰总数为：

单个三角堰流量：
m3/s
三角堰过堰流量为：

计算可得m，考虑自由跌水水头损失0.15m，则出水堰总水头损失为m。
出水槽的接管与二沉池集水井相连。
1.5.6消毒接触池(contact disinfection chamber)
1.概述
城市污水经一级、二级处理后，水质有所改善，细菌含量大幅减少，但细菌的绝对值仍然很可观，并存有病原菌的可能。因此，在排放水体或农田灌溉之前，应进行消毒处理。本设计采用液氯作为消毒剂，其原理是污水与液氯混合后，其产生的OCl-，是很强的消毒剂，可以杀灭细菌与病原体。其特点是：效果可靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜，适用于大、中型规模的污水处理厂。
2.消毒接触池设计参数
本设计采用效果可靠，投配设备简单、投量准确、价格便宜的液氯进行消毒。
（1）加氯量5～10mg/L，取10mg/L，则加氯量为
Kg/d；
（2）接触时间：min；
（3）沉降速度：1.0～1.3mm/s；
（4）保证余氯不小于0.5mg/L。
接触池主体设计计算
采用隔板式接触反应池
（1）接触池容积
取水力停留时间 t＝30min
V=Qt＝1096×10×30×60＝1972.8m3
（2）水流速度：
平均水深 h＝3m，隔板间距为1.5m

（3）表面积：
（4）廊道总宽：
隔板采用15个，则廊道总宽为B=16b＝16×1.5＝24m
（5）接触池长度：
（6）水头损失：取0.3m
（7）超高 h1＝0.3m，
（8）池总高 h‘＝3＋0.3＝3.3m
1.5.7计量堰(weir)
为提高污水厂的工作效率和运转管理水平，并积累技术资料，以总结运转经验，为今后处理厂的设计提供可靠数据，必须设计计量设备，以准确掌握污水厂的污水量，并对水量资料和其它运行资料进行综合分析。
1. 计量堰的选择原则
（1） 测量装置应当是水头损失小、精度高、操作简单，并且不易沉积杂质物的。
（2）二级出水的计量设备可采用咽喉式计量槽、电磁流量计、文氏管、超声流量计等，也可采用各种形式的溢流堰(downflow weir)进行测量。
本设计中为节省投资，近在污水厂的总出水管上设置计量设备，对二级处理出水进行计量。计量车被采用咽喉式计量槽中常采用的巴氏槽（Parsh Flume）。其优点是：水头损失小、不易发生沉淀、精确度高，可达95～98%。但它对于施工要求较高，尺寸如不精确即影响精度。因此，施工时应注意确保质量。
2.计量堰尺寸设计
本设计设计流量1.076m3/s，根据《给排水设计手册》第五册412页表10-3，选择测量范围在0.250～1.800m3/s的巴式计量槽，如图1-9所示，其各部分尺寸为： m，m，m，m，m，m。

图1-9 巴氏计量槽示意图

3.计量堰水头损失计算
计量堰按自由流计，根据《给排水设计手册》第五册，414页，表10-4，查得应采用的计量堰尺寸为：当，Q=1.076m3/s时，m；自由流取

则m，故计量堰水头损失为
m
（1）上游流速
水力计算如下：
湿周
m
过水断面
m2
水力半径
m
水力坡度

（2）下游流速
水力计算如下：
湿周
m
过水断面
m2
水力半径
m
水力坡度

上游渠道长度应不小于渠宽的2～3倍，设渠道宽为1.65m，故取上游长度m；下游渠道长度应不小于渠宽的4～5倍，故取下游长度m。则全部直线段长度为：

不小于渠宽的8～10倍，符合要求。
（3）计量堰水头损失计算
上游水头损失为：
m
下游水头损失为：
m

1.5.8污泥处理构筑物的设计计算
1.污泥处理(sludge treatment)的目的与处理方法
（1）污泥处理的目的
在污泥处理过程中，产生大量的污泥。这些污泥含有大量的易分解的有机物质，对环境具有潜在的污染能力。同时，污泥含水率高，体积庞大，处理和运输均很困难。因此，物在最终处置前必须处理，以降低污泥中的有机物含量，并减少其水分。使之在最终处置时对环境的危害减少之限度。
① 减量：降低污泥含水率，减小污泥体积。
② 稳定(satabilization)：去除污泥中的有机物，使之稳定。
③ 害化：杀灭寄生