某50000吨每天污水处理厂设计方案.doc

环境工程课程设计 某城市50000t/d污水处理厂设计
第一章设计内容和任务
1、设计题目
50000t/d的城市污水处理厂设计。
2、设计目的
（1） 温习和巩固所学知识、原理;
（2） 掌握一般水处理构筑物的设计计算.
3、设计要求：
（1） 独立思考，独立完成；
（2） 完成主要处理构筑物的设计布置;
（3） 工艺选择、设备选型、技术参数、性能、详细说明；
（4） 提交的成品：设计说明书、工艺流程图、高程图、厂区平面布置图.
4、设计步骤：
（1） 水质、水量（发展需要、丰水期、枯水期、平水期）；
（2） 地理位置、地质资料调查（气象、水文、气候）；
（3） 出水要求、达到指标、污水处理后的出路;
（4） 工艺流程选择,包括：处理构筑物的设计、布置、选型、性能参数.
（5） 评价工艺；
（6） 设计计算;
（7） 建设工程图(流程图、高程图、厂区布置图)；
（8） 人员编制，经费概算；
（9） 施工说明。
5、设计任务
（1）、设计进、出水水质及排放标准
项目
CODCr（mg/L）
BOD5（mg/L)
SS(mg/L）
NH3-N（mg/L）
TP(mg/L）
进水水质
≤200
≤150
≤200
≤30
≤4
出水水质
≤60
≤20
≤20
≤15
≤0。1
排放标准
60
20
20
15
0。1
（2）、排放标准:（GB8978-1996)一级标准；
（3)、接受水体:河流(标高：－2m）
第二章 污水处理工艺流程说明
一、气象与水文资料：
风向:多年主导风向为东南风;
水文：降水量多年平均为每年2370mm；
蒸发量多年平均为每年1800mm；
地下水水位，地面下6～7m。
年平均水温：20℃
二、厂区地形：
污水厂选址区域海拔标高在19—21m左右，平均地面标高为20m。平均地面坡度为
0.3‰～0。5‰ ，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长224m，南北长276m。
三、污水处理工艺流程说明:
1、工艺方案分析：
本项目污水处理的特点为：①污水以有机污染为主,BOD/COD =0。75，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；②污水中主要污染物指标BOD、COD、SS值为典型城市污水值。
针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济.由于将来可能要求出水回用,处理工艺尚应硝化，考虑到NH3-N出水浓度排放要求较低,不必完全脱氮。根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查,要达到确定的治理目标,可采用“A2/O活性污泥法”。
2、工艺流程
进水
格栅
提升泵房
沉砂池
砂水分离
砂
初沉池
厌氧池
缺氧池
好氧池
二沉池
接触池
排放
消毒剂
初沉污泥
泵房
浓缩池
贮泥池
脱水间
泥饼

第三章 工艺流程设计计算
设计流量：
平均流量：Qa=50000t/d≈50000m3/d=2083.3 m3/h=0.579 m3/s
总变化系数：Kz= (Qa－平均流量，L/s）
=
=1。34
∴设计流量Qmax：
Qmax= Kz×Qa=1。34×50000 =67000 m3/d =2791.7 m3/h =0。775 m3/s
设备设计计算
一、 格栅
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道上、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。一般情况下,分粗细两道格栅。
格栅型号：链条式机械格栅
设计参数：
栅条宽度s＝10.0mm 栅条间隙宽度d=20.0mm 栅前水深h＝0。8m
过栅流速u=1。0m/s 栅前渠道流速ub=0。55m/sα=60°
格栅建筑宽度b
取b＝3.2m
进水渠道渐宽部分的长度（l1）:
设进水渠宽b1＝2。5m 其渐宽部分展开角度α＝20°
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度（l2）：
通过格栅的水头损失（h2）：
格栅条断面为矩形断面， 故k=3, 则：
栅后槽总高度(h总）:
设栅前渠道超高h1=0.3m
栅槽总长度(L）:
每日栅渣量W：
设每日栅渣量为0。07m3/1000m3,取KZ＝1。34
采用机械清渣.
二、 提升泵房
1、 水泵选择
设计水量67000m3/d，选择用4台潜污泵(3用1备）
扬程/m
流量/(m3/h）
转速/(r/min）
轴功率/kw
叶轮直径/mm
效率/%
7。22
1210
1450
29.9
300
79。5
2、 集水池
⑴、容积 按一台泵最大流量时6min的出流量设计,则集水池的有效容积
⑵、面积 取有效水深，则面积
⑶、泵位及安装
潜水电泵直接置于集水池内，电泵检修采用移动吊架。
三、 沉砂池
沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒,保证后续处理构筑物的正常运行.
选型:平流式沉砂池
设计参数:
设计流量，设计水力停留时间
水平流速
1、 长度:
2、 水流断面面积：
3、 池总宽度： 有效水深
4、 沉砂斗容积：
T＝2d,X＝30m3/106m3
5、 每个沉砂斗的容积（V0)
设每一分格有2格沉砂斗，则
6、 沉砂斗各部分尺寸：
设贮砂斗底宽b1＝0。5m；斗壁与水平面的倾角60°，贮砂斗高h’3＝1.0m
7、贮砂斗容积:(V1）
8、沉砂室高度：（h3）
设采用重力排砂，池底坡度i＝6％，坡向砂斗，则
9、池总高度：（H)
10、核算最小流速
（符合要求)
四、 初沉池
初沉池的作用室对污水仲密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。
选型:平流式沉淀池
设计参数:
1、 池子总面积A,表明负荷取
2、 沉淀部分有效水深h2
取t＝1。5h
3、 沉淀部分有效容积V'
4、 池长L
5、 池子总宽度B
6、 池子个数，宽度取b＝5 m
7、 校核长宽比
(符合要求)
8、 污泥部分所需总容积V
已知进水SS浓度=200mg/L
初沉池效率设计50%，则出水SS浓度
设污泥含水率97％,两次排泥时间间隔T=2d，污泥容重
9、 每格池污泥所需容积V'
10、污泥斗容积V1，
11、 污泥斗以上梯形部分污泥容积V2
12、 污泥斗和梯形部分容积
13、 沉淀池总高度H
取8m
设计参数
1、设计最大流量 Q=50 000m3/d
2、设计进水水质 COD=200mg/L;BOD5（S0）=150mg/L；SS=200mg/L;NH3-N=30mg/L；TP=4mg/L
3、设计出水水质 COD=60mg/L；BOD5（Se）=20mg/L；SS=20mg/L；NH3-N=15mg/L；TP=0。1mg/L
4、设计计算，采用A2/O生物除磷工艺
⑴、 BOD5污泥负荷N=0。13kgBOD5/（kgMLSS·d）
⑵、 回流污泥浓度XR=6 600mg/L
⑶、 污泥回流比R=100％
⑷、 混合液悬浮固体浓度
⑸、 反应池容积V
⑹、 反应池总水力停留时间
⑺、 各段水力停留时间和容积
厌氧:缺氧:好氧＝1:1:3
厌氧池水力停留时间，池容；
缺氧池水力停留时间，池容；
好氧池水力停留时间,池容
⑻、 厌氧段总磷负荷
⑼、 反应池主要尺寸
反应池总容积
设反应池2组，单组池容
有效水深
单组有效面积
采用5廊道式推流式反应池，廊道宽
单组反应池长度
校核： (满足)
（满足）
取超高为1.0m,则反应池总高
⑽、 反应池进、出水系统计算
① 进水管
单组反应池进水管设计流量
管道流速
管道过水断面面积
管径
取出水管管径DN700mm
校核管道流速
② 回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量QR
渠道流速
取回流污泥管管径DN700mm
③ 进水井
反应池进水孔尺寸：
进水孔过流量
孔口流速
孔口过水断面积
孔口尺寸取
进水竖井平面尺寸
④ 出水堰及出水竖井。按矩形堰流量公式：
式中 ——堰宽，
H—-堰上水头高,m
出水孔过流量
孔口流速
孔口过水断面积
孔口尺寸取
进水竖井平面尺寸
⑤ 出水管.单组反应池出水管设计流量
管道流速
管道过水断面积
管径
取出水管管径DN900mm
校核管道流速
⑾、 曝气系统设计计算
① 设计需氧量AOR。
AOR＝（去除BOD5需氧量—剩余污泥中BODu氧当量）+(NH3—N硝化需氧量—剩余污泥中NH3—N的氧当量)—反硝化脱氮产氧量
碳化需氧量D1
硝化需要量D2
反硝化脱氮产生的氧量
总需要量
最大需要量与平均需氧量之比为1。4,则
去除1kgBOD5的需氧量
② 标准需氧量
采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0。2m，淹没深度3。8m,氧转移效率EA＝20％，计算温度T=25℃。
相应最大时标准需氧量
好氧反应池平均时供气量
最大时供气量
③ 所需空气压力p
式中
④ 曝气器数量计算（以单组反应池计算）
按供氧能力计算所需曝气器数量.
⑤ 供风管道计算
供风干管道采用环状布置.
流量
流速
管径
取干管管径微DN500mm
单侧供气（向单侧廊道供气)支管
流速
管径
取支管管径为DN300mm
双侧供气
流速
管径
取支管管径DN=450mm
⑿、厌氧池设备选择（以单组反应池计算) 厌氧池设导流墙，将厌氧池分成3格。每格内设潜水搅拌机1台,所需功率按池容计算。
厌氧池有效容积
混合全池污水所需功率为
⑿、 污泥回流设备
污泥回流比
污泥回流量
设回流污泥泵房1座,内设3台潜污泵(2用1备）
单泵流量
水泵扬程根据竖向流程确定。
⒀、 混合液回流设备
① 混合液回流泵
混合液回流比
混合液回流量
设混合液回流泵房2座，每座泵房内设3台潜污泵（2用1备）
单泵流量
② 混合液回流管。
混合液回流管设计
泵房进水管设计流速采用
管道过水断面积
管径
取泵房进水管管径DN900mm
校核管道流速
③ 泵房压力出水总管设计流量
设计流速采用
五、 二沉池
设计参数
为了使沉淀池内水流更稳、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。二沉池为中心进水,周边出水，幅流式沉淀池，共2座。二沉池面积按表面负荷法计算，水力停留时间t=2。5h，表面负荷为1。5m3/（m2•h-1）。
1) 池体设计计算
①. 二沉池表面面积
二沉池直径, 取29。8m
②. 池体有效水深
③. 混合液浓度 ，回流污泥浓度为
为保证污泥回流浓度，二沉池的存泥时间不宜小于2h，
二沉池污泥区所需存泥容积Vw
采用机械刮吸泥机连续排泥，设泥斗的高度H2为0。5m.
④. 二沉池缓冲区高度H3=0.5m,超高为H4=0。3m,沉淀池坡度落差H5=0。63m
二沉池边总高度
⑤. 校核径深比
二沉池直径与水深比为，符合要求
2) 进水系统计算
①. 进水管计算
单池设计污水流量
进水管设计流量
选取管径DN1000mm，
流速
坡降为 1000i=1.83
②. 进水竖井
进水竖井采用D2=1.5m，流速为0.1~0。2m/s
出水口尺寸0。45×1。5m²，共6个,沿井壁均匀分布.
出水口流速
③. 稳流筒计算
取筒中流速
稳流筒过流面积
稳流筒直径
3) 出水部分设计
a． 单池设计流量
b． 环形集水槽内流量
c． 环形集水槽设计
采用周边集水槽，单侧集水,每池只有一个总出水口,安全系数k取1.2
集水槽宽度取
集水槽起点水深为
集水槽终点水深为
槽深取0。7m,采用双侧集水环形集水槽计算，取槽宽b=0.8m，槽中流速
槽内终点水深
槽内起点水深
校核:当水流增加一倍时,q=0.2896 m³/s,v´=0。8m/s
设计取环形槽内水深为0.6m,集水槽总高为0.6+0.3(超高）=0.9m,采用90°三角堰。
d． 出水溢流堰的设计
采用出水三角堰(90°），堰上水头（三角口底部至上游水面的高度）H1=0。05m（H2O)。
每个三角堰的流量
三角堰个数
三角堰中心距（单侧出水）
4) 排泥部分设计
①． 单池污泥量
总污泥量为回流污泥量加剩余污泥量
回流污泥量
剩余污泥量
②． 集泥槽沿整个池径为两边集泥
六、 消毒接触池
4、加氯间
⑴、加氯量 按每立方米投加5g计，则
⑵、加氯设备 选用3台REGAL-2100型负压加氯机（2用1备）,单台加氯量为10kg/h
七、 污泥泵房
设计污泥回流泵房2座
1、设计参数
污泥回流比100%
设计回流污泥流量50000m3/d
剩余污泥量2130m3/d
2、 污泥泵
回流污泥泵6台(4用2备），型号 200QW350—20—37潜水排污泵
剩余污泥泵4台（2用2备），型号 200QW350-20—37潜水排污泵
3、 集泥池
⑴、容积 按1台泵最大流量时6min的出流量设计
取集泥池容积50m3
⑵、面积 有效水深，面积
集泥池长度取5m，宽度
4、 泵位及安装
排污泵直接置于集水池内，排污泵检修采用移动吊架。
八、 污泥浓缩池
初沉池污泥含水率大约95％
设计参数
1、 浓缩池尺寸
2、 浓缩后污泥体积
采用周边驱动单臂旋转式刮泥机。
九、 贮泥池
1、 污泥量
2、 贮泥池容积
设计贮泥池周期1d，则贮泥池容积
3、 贮泥池尺寸
4、 搅拌设备
为防止污泥在贮泥池终沉淀,贮泥池内设置搅拌设备。设置液下搅拌机1台，功率10kw。
十、 脱水间
1、 压滤机
2、加药量计算
投加量 以干固体的0。4％计
。
十二、构建筑物和设备一览表：
序号
名称
规格
数量
设计参数
主要设备
1
格栅
L×B =
3。58m×3。2m
1座
设计流量
Qd=50000m3/d
栅条间隙
栅前水深
过栅流速
HG—1200回旋式机械格栅1套
超声波水位计2套
螺旋压榨机（Φ300）1台
螺纹输送机(Φ300）1台
钢闸门（2.0X1.7m）4扇
手动启闭机（5t）4台
2
进水泵房
L × B =
20m×13m
1座
设计流量Q=2793.6 m3/h
单泵流量Q= 350m3/h
设计扬程H=6mH2O
选泵扬程H= 7。22mH2O
1mH2O=9800 Pa
螺旋泵（Φ1500mm，N60kw）5台,4用1备
钢闸门（2。0mX2。0m)5扇
手动启闭机(5t)5台
手动单梁悬挂式起重机（2t，Lk4m）1台
3
平流沉砂池
L×B×H=
12.5m×3。1m×2.57m
1座
设计流量
Q＝2793。6 m3/h
水平流速v= 0。25 m/s
有效水深H1= 1 m
停留时间T= 50 S
砂水分离器(Φ0.5m)2台
4
平流式初沉池
L×B×H=
21.6m×5m×8m
13座
设计流量Q= 2793.3 m3/h
表面负荷q= 2.0m3/(m2·h）
停留时间T= 2.0 d

全桥式刮吸泥机（桥长40m，线速度3m/min, N0.55X2kW) 2台
撇渣斗4个

5
曝气池

L×B×H =
70m×55m×4.5m
1座
BOD为150，经初沉池处理，降低25%
罗茨鼓风机(TSO—150，Qa15.9m3/min， P19.6kPa,N11kw)3台
消声器6个
6
辐流式二沉池
D×H=
Φ29.8m×3m
2座
设计流量Q= 2084.4m3/h
表面负荷q= 1.5m3/(m2·h）
固体负荷qs= 144～192 kgSS/（m2·d)
停留时间T= 2.5 h
池边水深H1=2 m

全桥式刮吸泥机（桥长40m，线速度3m/min, N0.55X2kW） 2台
撇渣斗4个
出水堰板1520mX2。0m
导流群板560mX0。6m
7
接触消毒池
L×B×H=
32。4m×3.6m×3m
1座
设计流量Q=2187。5 m3/h
停留时间T= 0。5 h
有效水深H1=2 m
注水泵(Q3～6 m3/h ）2台
9
加氯间
L×B=
12m×9m
1座
投氯量 250 kg/d
氯库贮氯量按15d计
负压加氯机(GEGAL—2100）3台
电动单梁悬挂起重机(2。0t)1台
10
回流及剩
余污泥泵房（合建式）
L×B=
10m×5m
1座

无堵塞潜水式回流污泥泵2台
钢闸门（2.0X2.0m）2扇
手动单梁悬挂式起重机(2t）1台
套筒阀DN800mm， Φ1500mm 2个
电动启闭机(1。0t）2台
手动启闭机(5.0t）2台
无堵塞潜水式剩余污泥泵3台
第四章 平面布置
(1)总平面布置原则
该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括:污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置,各种管线、管道及渠道的平面布置,各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则.
① 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑,以便于节约用地和运行管理.
② 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置,并协调好与环境条件的关系(如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。
③ 构(建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。
④ 管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调,应顺应污水处理厂各种介质输送的要求,尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。
⑤ 协调好辅建筑物，道路,绿化与处理构(建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境.
(2）总平面布置结果
污水由北边排水总干管截流进入,经处理后由该排水总干管和泵站排入河流。
污水处理厂呈长方形,东西长380米，南北长280米.综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东部,占地较大的水处理构筑物在厂区东部，沿流程自北向南排开，污泥处理系统在厂区的东南部。
厂区主干道宽8米，两侧构(建）筑物间距不小于15米，次干道宽4米,两侧构（建）筑物间距不小于10米.
总平面布置参见附图1(平面布置图）。
第五章 高程布置及计算
（1）高程布置原则
① 充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物,排出厂外。
② 协调好高程布置与平面布置的关系,做到既减少占地,又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本.
③ 做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。
④ 协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计,既便于正常排放，又有利于检修排空。
(2)高程布置结果
由于该污水处理厂出水排入市政排水总干管后,经终点泵站提升才排入河流，故污水处理厂高程布置由自身因素决定。
采用普通活性污泥法,辐流式二沉池、曝气池、初沉池占地面积较大，如果埋深设计过大，一方面不利于施工,也不利于土方平衡,故按尽量减少埋深.从降低土建工程投资考虑，出水口水面高程定为64m，则相应的构筑物和设施的高程可以从出水口逆流计算出其水头损失,从而算出来.
总高程布置参见附图2高程图。
（3)高程计算
h1—沿程水头损失 h1=il， i-坡度 i=0。005
h2—局部水头损失 h2=h1×50%
h3—构筑物水头损失
a、 巴氏计量槽
H=0.3m
巴氏计量槽标高 —1。7000m
b、 消毒池的相对标高
排水口的相对标地面标高：0.00m
消毒池的水头损失:0。30m
消毒池相对地面标高：-1.4000m
c、 沉淀池高程损失计算
l=40m
h1=il=0。005×40=0。20m
h2= h1×50%=0.10m
h3=0。45m
H2=h1+h2+h3=0。20+0.10+0。45=0。75m
沉淀池相对地面标高 -0.6000m
d、 A2/O反应池高程损失计算
l=55m
h1=il=0.005×55=0。275m
h2= h1×50%=0。1375m
h3=0.60m
H3=h1+h2+h3=0.275+0。1375+0。60=1。0125m
A2/O反应池池相对地面标高 0.4625m
e、 平流式沉砂池高程损失计算
l=12m
h1= il=0。005×12=0。06m
h2= h1×50%=0。03m
h3=0。3m
H4=h1+h2+h3=0。06+0.03+0。30=0.39m
平流式沉砂池相对地面标高0。8525m
f、 细格栅高程损失计算
h1= 0.30m
h2= h1×50％=0.15m
h3=0.30m
H5=h1+h2+h3=0.30+0。15+0.30=0。75m
细格栅相对地面标高1。6025m
g、 污水提升泵高程损失计算
l=5m
h1= il=0。005×5=0。025m
h2= h1×50％=0.0125m
h3=0.20m
H6=h1+h2+h3=0。025+0。0125+0。20=0。2375m
污水提升泵相对地面标高-4。1600m
12