某污水处理厂给排水课程设计.doc

第1章 设计概论
1.1设计依据和设计任务
1.1.1设计题目
某污水处理厂的设计
1.1.2设计基础资料
(一)排水体制：完全分流制
(二)污水量
1.污水处理厂服务区到2010年设计人口为 38 万人，居住建筑内设有室内给排水卫生设备和淋浴设备。
2.城市公共建筑污水量2.0万米3／日。
3.服务区工业平均污水量为2.5万米3／日，其中包括工业企业内部生活淋浴污水。
(三)混合污水水质（预测）
CODCr=250mg/l SS=170mg/l
BOD5=110mg/l NH3-N=15mg/l
TN=25mg/l TP=3.0mg/l
pH=6.5～7.5
重金属及有毒物质：微量
(四) 出水水质
城市污水处理后，处理后的水就近排入浏阳河。 排水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中一级B标准：CODCr≤60mg/l，SS≤20mg/l，BOD5≤20mg/l，TN≤20 mg/l,NH3-N=8mg/l，TP≤1.5mg/l。
处理出中有30%进行回用。
(五)气象资料
l.气温：年平均16.9℃，极端最高43.0℃，极端最低-12.0℃，
最冷月平均5.1℃，最热月平均29.3℃。
2.风向风速：年平均风速2.7m/s，最大风速20.7m/s
主导风向及风频率：夏季——东南风15%
冬季——西北风18%
3.降水量：年平均降雨量1422.4mm
4.最大冻土厚度：5cm

（六）水体、水文地质资料
水体资料
污水厂二级处理出水，百年一遇水位36.94m，50年一遇水位36.53m，，20年一遇水位36.00m，常水位26.70m——27.00m。
(七)工程地质资料
1.地基承载力90 -450KPa，设计地震烈度6度。
2.土层构成：由上至下包括杂填土、粉质粘土、粉土、细粉砂与中粗砂、卵石等。
(八)污水处理厂地形图(见附图)，厂区地坪设计标高为30.50m。
(九)污水处理厂进水干管数据
管内底标高25.40m。
1.1.3设计内容和要求
1、设计计算说明书
污水及污泥处理工艺方案比较和处理构筑物的选型；
污水处理工程水处理构筑物的设计计算；
污水处理工程污泥处理构筑物的设计计算；
中水回用处理构筑物的设计计算；
污水处理和污泥处理高程的计算；
污水处理厂的工程概算。
2、翻译一份6000字以上的与设计有关外文文献。
3、水处理工艺施工图一套
要求至少8张1#图（3～5张手工绘图和3～5张计算机绘图），其组成应满足下列要求：
（1）污水处理厂工艺及污水回用总平面布置图1张，包括处理构筑物、附属构筑物、配水、集水构筑物、污水污泥管渠、回流管渠、放空管、超越管渠、空气管路、厂内给水、污水管线、中水管线、道路、绿化、图例、构筑物一览表、说明等；
（2）污水处理厂污水和污泥及污水回用工程高程布置图 1张，即污水、污泥、中水处理高程纵剖面图，包括构筑物标高、水面标高、地面标高、构筑物名称等；
（3）污水总泵站或中途泵站工艺施工图l张 ；
（4）污水处理及污泥处理工艺中两个单项构筑物施工平面图和剖面图及部分大样图5张。

4、按照学校要求完成毕业设计文件。
1.2设计水量计算
1.2.1平均日平均时生活污水量Qs
该污水处理厂服务人口为38万，属一区中、小城市，查《室外排水设计规范》知qs=100-170L/（人·d），此处取150 L/(人·d)；给水排水设施完善，取排放系数为90%，则居民生活排水定额为：150×90=135 L/(人·d)
平均日平均时生活污水流量：
Qs= qsN/1000
式中：Qs—平均日平均时生活污水量，m3/d；
N—设计人口数，人；
qs—居民生活排水定额，L/(人·d)；
Qs=135×3 8×104 /1000=51300m3/d
1.2.2城市公共建筑污水量Qg
Qg=20000 m3/d
1.2.3计算工业污水量
Qm=25000 m3/d
1.2.4计算混合污水量
Q=Qs+Qg+Qm
式中：Q—平均日污水量，m3/d
Qs—平均日生活污水量，m3/d
Qg—城市公共建筑污水量，m3/d
Qm—工业污水量，m3/d
Q=51300+20000+25000=96300 m3/d
查表得：城市混合污水总变化系数Kz=1.38
故最高日最高时污水量Qmax
Qmax =QKz=96300×1.42=132900 m3/d
最高日平均时污水量Qmr
Qmr = （Q+ Qmax ）/2=114600 m3/d
1.2.5设计水量汇总表
将计算好的设计水量汇总，如表1.1所示
设计水量
项目
m3/d
m3/h
L/s
平均日平均时污水量Q
96300
4012.5
1114.6
高日平均时流量Qmr
114600
4775
1326.4
高日高时流量Qmax
132900
5537.5
1538.2
表1.1设计水量汇总表

1.3设计水质
处理水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB-18918-2002）中的一级B标准，由给水排水设计手册第5册，根据排水要求和进水要求计算去除率如表1-2所示。
表1-2 去除率计算
序号
基本指标
出水一级B（mg/L）
进水水质（mg/L）
去除率(%)
1
COD
60
250
76
2
BOD5
20
110
82
3
SS
20
170
88
4
NH3-N
8
15
47
5
TN
20
25
20
6
TP
1.5
3
50

第2章 工艺流程的确定
2.1确定污水处理工艺的原则：
1.污水厂的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化，进行回用水设计；；
2.城市污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；证良好的出水水质，效益高
3.为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件；
4.污水处理采用生物处理，污泥脱水采用机械脱水并设事故干化厂；污水采用季节性毒；
5.提高管理水平，保证运转中最佳经济效果；充分利用沼气资源，把沼气作为燃料；
6.查阅相关的资料确定其方案。最佳的处理方案要体现以下优点：
①保证处理效果，运行稳定；
②基建投资省，耗能低，运行费用低；
③占地面积小，泥量少，管理方便。
2.2污水处理中生物方法的比较
2.2.1、A2/O工艺、奥贝尔氧化沟工艺以及除磷A/O工艺的比较
(1) A2/O工艺的特点
①总的水力停留时间少于其他同类工艺；
②在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之忧；
③污泥中磷的含量高，污泥有很好的肥效；
④厌氧，缺氧、好氧三种不同的环境和不同的微生物种群的有机配合，能同时去除有机物和除磷脱氮；
⑤脱氮效果受回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带的DO和硝酸态氧的影响；
（2）奥贝尔氧化沟
①奥贝尔氧化沟一般适用于20万立方米/日以下规模的城市污水处理厂，尤其推荐应用于中小规模的城市污水处理厂；。
②处理效果稳定，对有机物和氨氮有较高的去除率；

③具有较好的脱氮功能；
④圆形或椭圆形沟型设计困难，占地面积大。
（3）A/O除磷工艺
①在反应器的停留时间较短，为3—6h；
②BOD的去除率大致与活性污泥法相同，磷的去除率较好；
③沉淀污泥含磷率约为4%，污泥的肥效好；
④SVI值小于100，易沉淀，不膨胀。
2.2.2工艺的选择
依据污水水质和排放要求，该污水厂对磷有较高的去除要求，通过对A2/O工艺、氧化沟工艺以及除磷A/O工艺的比较，本设计中二级生物处理工艺选择除磷A/O工艺。
处理水回用选择传统的混凝——沉淀——过滤工艺。
2.3工艺流程的确定
2.3.1工艺流程

图2.1 A/O工艺流程图
2.3.2单体构筑物的选型
（1）格栅
格栅是一组由平行的金属栅条或筛网组成，安装在泵站、污水管道、集水井或污水处理厂的前端，用以截留较大块的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。
按格栅栅条的净间隙，可分为粗格栅、中格栅、细格栅；按清渣方式可分为人工清渣和机械清渣方式，按形状分为平面格栅和曲面格栅。本设计采用前后中、细两道格栅。

（2）提升泵站
提升泵站是整个污水处理厂后续工艺水流流动的动力，也是整个污水处理厂能耗最大的地方，因此提升泵站设计的合理与否是能否为水厂节省能耗的关键。本设计提升泵站设在组格栅之后，细格栅之前。
（3）沉砂池
沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒，一般设在泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设在初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件，常用的沉砂池有平流沉淀池、竖流沉淀池、曝气沉砂池和旋流沉砂池等。
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，使砂砾与外裹的有机物较好的分离，通过调节曝气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率稳定，受流量变化影响小，同时起调节曝气作用，其沉砂量大，且其含有机物少。
缺点：由于需要曝气，所以池内应考虑设有消泡装置，其他型易产生偏流或死角，。并且由于多了曝气装置从而使费用增加。
③旋流式沉砂池
广泛使用的旋流式沉砂池是利用机械力控制流态与流速，加速砂粒的沉淀，有机物则被留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的优点。
基于以上四种沉砂池的比较，且主体工艺首端厌氧，不应曝气，故本工程设计确定采用旋流沉砂池。
（4）沉淀池
沉淀池分为初沉池和二沉池，初沉池的去除对象是悬浮物质（约可去除40%-50%以上），同时可去除部分BOD5（约占总BOD5的20%-30%，主要是悬浮性BOD5），可
改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD5负荷，二沉池用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥。初沉池、活性污泥法及其后的二沉池的总去除率分别为SS70%-90%和BOD565%-95%。
沉淀池按池内流水方向的不同，可分为平流沉淀池、辐流沉淀池和竖流沉淀池。
①平流式沉淀池
优点：沉淀效果好；对冲击负荷和温度变化的适应能力较强；施工简易；平面布置紧凑；排泥设备已趋定型。
缺点：配水不易均匀；采用多斗排泥时，每个泥斗需单独设排泥管各自排泥，操作量大；采用机械排泥时，设备复杂，对施工质量要求高。
②竖流式沉淀池
优点：排泥方便，管理简单：占地面积较小。
缺点：池子深度大，施工困难：对冲击负荷和温度变化的适应能力较差;
池径不宜过大，否则布水不均。
③辐流式沉淀池
优点：多为机械排泥，运行可靠，管理较简单；排泥设备已定型化。
缺点：机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。
通过比较确定本次二沉池采用辐流式沉淀池。
（5）消毒池
污水处理厂常用的消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等四种。
①液氯消毒
优点：效果可靠，投配设备简单，投量准确价格便宜。
缺点：氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害；当污水含工业污水比例大时，氯化可能生成致癌物质。
②漂白粉消毒
优点：投加设备简单，价格便宜。
缺点：同液氯缺点外，尚有投量不准确，溶解调制不便，劳动强度大。
③臭氧消毒
优点：消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物、色、味等，污水温度、pH值对消毒效果影响很小，不产生难处理的或生物积累性残余物。
缺点：投资大，成本高，设备管理复杂。

④紫外线消毒
优点：是紫外线照射和氯化共同作用的物理化学方法，消毒效率高。
缺点：紫外线照射灯具货源不足，技术数据较少。
本设计中二级出水及深度处理出水均采用液氯消毒。
（6）计量设施
接触池后的二级出水采用巴氏计量槽计量出水水量。
（7）污泥浓缩池
污泥浓缩主要是降低污泥中的孔隙水，来达到使污泥减容的目的。浓缩池可分为重力浓缩、气浮浓缩及离心浓缩。
重力浓缩池用于浓缩初沉池和和二沉池的剩余污泥，只用于活性污泥的情况不多，运行费用低，动力消耗小，但生物除磷工艺不宜采用重力浓缩池；气浮浓缩池适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，且运行费用较高，贮泥能力小。
综上所述，本次设计采用离心浓缩。
（8）污泥脱水
污泥脱水的方法有自然干化、机械脱水及污泥烧干、焚烧等方法。
本设计采用浓缩脱水一体机，污泥经均质池后直接进入浓缩脱水机房处理。

第3章 污水处理系统
3.1进水闸井的设计
3.1.1总进水管
污水处理厂进水要求：
1.进水流速在0.8-1.1m/s（如明渠，v=0.6-0.8m/s）；
2.管材为钢筋混凝土管；
3.非满流设计，n=0.014，
由前面计算可得Qmax=1538.2L/s，查设计手册第1册得：
D=1600mm h/D=0.72 1000i=0.5 v=0.98m/s
所以，总进水管管径采用DN1600mm，管内水面标高为25.4+1.6×0.72=-26.55m，管顶标高为25.4+1.6= 27.00m
3.1.2进水闸井工艺设计
考虑施工方便以及水力条件，进水闸井宽与粗格栅间相同，长采用3m，污水来水管标高为25.4m，闸井井底标高为25.4m。进水闸井采用长方形构造，面积为3000mm×4500mm。采用QYZh54w-0.5轻型电动圆阀门，D=1600mm，重量=2795㎏。
由于进水管内底标高为25.4m＜26.7m（河流正常水位），所以不能在进水闸井设置超越管，而应在沉砂池集水井设置。跨越管的作用是当污水厂产生故障或维修时，可以使污水直接进入水体，超越管的管径比进水管大，取1700mm。
3.1.3启闭机的选择
1.启闭机计算：
F=T+W
式中：W—闸板和螺杆的重量；
T—克服水压的阻力，T=f×p，其中f为摩擦系数，取f=0.3，p为闸门受到的总压力。
P=1/4×πd2×1/2×(P1+P2)
式中：P1—最高水位时的水压力；
P2—最不利水位时的水压力；
设最高水位为27.4m，则：
P1=1000×（27.4-25.4）=2000㎏/㎡
最不利水位与管顶平齐，则：
P2=1000×（27-25.4）=1600kg/m2
则 P=1/4×3.14×1.62×1/2×（2000+1600）=3617.28.kg
T=f×p=0.3×3617.28=1085.18kg
∴启闭机 F=T+W=1085.18㎏+2795㎏=3880.18kg
2.启闭机选择
根据启闭机计算结果在设计手册上查得采用LQS型手轮式启闭机，其性能如下表3-1：
表3-1 启闭机性能参数
型号
形式
启闭能力（t）
工作转矩
外形尺寸mm
生产厂
A
B
φD
φG
DA45
手电两用螺杆式
4
45
715
340
35
50
湖北洪城通用机械股份有限公司
3.2粗格栅设计
本设计采用中格栅，共两座，设于污水泵站前，用于拦截较大的污染物，以保护水泵的正常运行。
3.2.1设计参数
1.粗格栅间隙16-40mm，0.10-0.50m3栅渣/103m3污水；
2.格栅不宜少两台，如为一台时，应设人工清除格栅备用；
3.过栅流速一般采用0.6-1.0m/s；
4.格栅前渠道内水流速度一般采用0.4-0.9m/s；
5.格栅倾角一般采用60°-90°，过栅水头损失一般采用0.08-0.15m；
6.格栅间必须设工作台，工作台面应高出栅前最高水位0.5m，工作台设有安全和冲洗设施；
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；机械清渣不小于1.5m；
8.机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护措施；
9.设计格栅装置的构筑物，必须考虑设有良好的通风措施；
10.格栅间内应安设吊运设备，已进行格栅及其他设备的检修、栅渣的日常清除。

3.2.2粗格栅设计计算
格栅计算草图见图3-1：
设栅条间隙e=20mm，格栅安装角度α=70° ，栅条宽度s=0.01m，栅前流速v′=0.7m/s，
栅前水深h=1.6×0.72=1.15m，过栅流速v=0.70m/s，渐宽部分展开角α1=20°。

图3-1 格栅计算草图

1-栅条 2-工作平台
1.栅条间隙数
n=
B=s(n-1)+en
式中：B—栅槽宽度，m；
s—栅条宽度，m；
e—栅条间隙，15-40mm，取20mm；
n—栅间隙数；
Qmax —最大设计流量，m3/s；
α—倾角，70°；
h—栅前水深，m；
v—过栅流速，m/s，取0.7m/s；

n=
此时，v=0.69m/s
栅槽宽度：
B=s（n-1）+en=0.01×（47-1）+0.02×47=1.4m
2.进水渠渐宽部分的长度
进水渠道宽度：B1=

式中：L1—进水渠道渐宽部分的长度，m；
B1—进水渠道宽度；
α1—渐宽部分展开角度，取20°。
则
3.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

式中：L2—栅槽与出水渠道连接处的渐缩部分长度，m；

4.通过格栅的水头损失
h1=kh0

式中：h1—过栅水头损失，m；
h0—计算水头损失，m；
g—重力加速度，9.81；
k—系数，一般取3；
ξ—阻力系数，与栅条断面形状有关，ξ=β（s/e）4/3,当为矩形断面时，β=2.42；
为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h作为补偿。
取h1=0.1m
5.栅前渠道超高
h2 =30.5-（25.4+1.6 0.72）+0.2=4.15m
栅前槽总高度：
H1= h+ h2 =1.15+4.15=5.3m
6.栅后槽总高度：
H=H1+h1=5.3+0.1=5.4m
7.栅槽总长度：
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=0.55+0.28+0.5+1+5.3/tan70°=4.3m
8.每日栅渣量：

式中：W—每日栅渣量，m3；
W1—栅渣量（m3栅渣/103m3污水），取0.1-0.001，粗格栅取用小值，细格栅取用大值，中格栅取用中值。当16-25mm时，W1=0.05-0.1,本设计取0.05m3栅渣/103m3污水。
Kz—生活污水流量总变化系数，取1.26。
m3/d＞0.2 m3/d
采用机械清渣。
3.1.3格栅除污机的选择
本设计采用2台粗格栅；根据《给水排水设计手册》第9册，选择GH—1400型链条回转式多耙平面格栅除污机，格栅上部设工作台。GH—1400型链条回转式多耙平面格栅除污机性能参数见下表3-2。
表3-2 GH—1400型链条回转式多耙平面格栅除污机性能参数
型号规格
格栅宽度（mm）
安装倾角α（°）
格栅间距（mm）
电动机功率（kW）
过栅流速（m/s）
GH—1400
1400
60°-80°
16、20、25、40、80
1.1-1.5
＜1

3.3污水泵房的设计
3.3.1泵房的布置形式及布置原则
1.污水泵房的特点及形式
（1）合建式矩形泵房
合建式矩形泵房使得布置更加紧凑，具有占地少，水头损失小，管理方便的特点，而且具有良好的水利条件。
（2）合建式圆形泵房
除具有上述矩形泵房的特点外，还具有便于施工的特点，但是水泵个数一般不宜超过5台
2.泵站的布置原则
（1）应根据近远期污水量，确定泵站的规模，泵站设计流量一般与进水管的设计流量相同；
（2）应明确泵站是一次建成还是分期建设，是永久性还是非永久性，以决定其标准和设施；
（3）污水泵站的集水池与机器间在同一构筑物内时，集水池和机器间须有隔水墙隔开，不允许渗漏，做法按结构设计规范要求；
（4）泵站构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水位0.5米的防水措施。
3.3.2污水提升泵房的设计
1.设计依据
(1）泵房的总提升能力，应按进水管的最大时流量设计，并满足最大充满度时流量要求；
(2）尽量选择相同类型和口径的水泵，以便维修，但还需满足低流量时的要求；
(3）由于生活污水对水泵有腐蚀作用，故污水泵站应尽量采用污水泵。
2.泵站的设计及计算
（1）流量Q的确定
设计流量按高日高时流量确定，所以Qmax=5537.5m3/h
（2）扬程H的估算
H=Hst+2.0+1.0
式中：2.0—水泵吸水喇叭口至出水方井的水头损失，m；
1.0—安全水头，m；
Hst—水泵集水池的最低水位H1与水泵压水管提升后的水位H2之差
水泵集水池的最低水位H1与其最高水位按相差2.0m计算，则：
H1=设计管内底标高+h- 2.00-过栅水头损失=25.40+1.15-2.00-0.1=24.45m
H2=厂区地面标高+（4-5m自由水头）= 30.5+4=34.5m
Hst=H2-H1=34.5-24.45=10.05
则水泵扬程：H=Hst+2.0+1.0=10.05+2.0+1.0=14.05m
（3）选泵
拟选用五台水泵，四用一备，则每台泵的设计流量Q=Qmax/4=5537.5/4=1384.4m3/h。
由Q=1384.4m3/h，H=14.05m，可查设计手册得：
选用350QW1500-15-90型潜水排污泵，其各项性能参数如下表3-3所示
表3-3 350QW1500-15-90型潜水排污泵性能参数
型号
流量m3/h
扬程m
转速r/min
轴功率kW
效率
%
出口直径mm
重量㎏
350QW1500-15-90
1500
15
990
90
82.1
350
2000
（4）泵站容积计算
按集水池容积计算：
①集水池最小有效容积按一台泵最大流量时5min计算，即Vmin=（15005）/60m3=125m3
②有效水深h取2米，则水池面积为F=V/h=125/2=62.5m2

图3-2 进水管在配水区的中央的尺寸计算草图
按泵站布置计算，见图3-2

查A—G数值图得：（单位：mm）
A：3300；B：1400；C：670；D：440；E、F：1640；G：950
泵站长L=2 Etan15°+2 C+4 B=7.8m
泵站宽w=C-h/2+f+F2 +A=4.9m
泵站平面面积S=Lw=38.2 m2＜62.5 m2
故按集水池最小面积重新布置：取B=2400mm，A=3700mm，则L=11.8m，w=5.3m，
S=62.54 m2
3.吸压水管路实际水头损失计算
(1）设计依据
①吸水管流速0.8-2.0m/s，安装要求有向水泵不断向上的坡度；
②压水管流速一般为1.2-2.5m/s；
③吸压水管实际水头损失不大于2.5m。
(2）具体计算
①压水管选用DN=450mm的铸铁管，则

②压水管路损失
压水管上有：D350×450的渐扩管一个，ξ1=0.29； D450的止回阀一个，ξ2=1.8；D450的闸阀一个，ξ3=0.08；D450的90°标准弯头两个，ξ4=0.64.
∴ H局部=
设压水管路长为20m
则 h沿程=AKLQ

则压水管总水头损失h=1.18+0.01=1.19m
③水泵扬程校核
整个管路总损失
H=H静+∑h+2.0+1.0
=10.05+1.19+2.0+1.0
=14.24m
所选水泵扬程为15m，能够满足要求，故选泵合适。
4.水泵机组基础的确定和污水泵站的布置
由于选用QW型潜水排污泵，其安装分为移动式或固定式安装，本设计采用固定式安装，安装如图3-3所示

图3-3 QW型潜水排污泵的外形和固定式自动安装尺寸
安装尺寸如表3-4所示

表3-4 350QW1500-15-90型潜水排污泵安装尺寸

泵型号
DN
D1
D2
e
f
g
H1
350QW1500-15-90
350
445
490
770
870
780
765
h
J
n2-φd2
n1-φd1
L
M
m
n
880
633
12-22
4-40
888
880
150
90
P
K
H
I
T1
T2
F2
Hmin
27
880
2140
383
500
430
465
500
H2
E
680
1450×1200
6.泵房高度的确定
(1）起吊设备
最大起升重量为2000kg，即3t。选择CD13-18D型电动葫芦，其规格如下表3-5所示
表3-5 CD13-18D型电动葫芦规格参数表
型号
起重量t
起升高度m
起升速速m/min
运行速度m/min
工字梁轨道型号
最大轮压kN
重量kg
CD13-18
3
12
8
20（30）
20a-45c GB706-65
10.98
38
主起升电动机
运行电动机
钢丝绳
生产厂家
功 率
kW
转 速
r/min
功率kW
转 速
r/min
绳 径mm
长 度
m
4.5
1380
0.8
1380
13
29
天津起重设备总厂
(2）高度的确定
H=a+b+c+d+e+h
式中：a—单轨吊车梁的高度，取0.1m；
b—滑车的高度，m；
c—起重葫芦在钢丝绳绕紧状态下的长度，取1.1m；
d—起重绳的直长度（对于水泵为0.85x，x为起重部件的宽度，
d=0.85×（0.43=0.465）=0.77）；
e—最大一台泵或电动机的高度，e=2.14m；
h—吊起物底部与泵房进口处室内地坪的距离，0.2m。
故 H=0.1+0.6+1.1+0.77+2.14+0.2=4.91m 取为5.0m
7.泵房附属设施
设施如下：
水位控制：为适应污水泵房开停频率的特点，采用自动控制机组运行，自动控制机组启停车的信号，通常是由继电器发出的。
门：泵房与粗格栅合建，至少应有满足设备最大部件搬迁出的门，取门高3.0m，宽
3.0m。
窗：泵房于阴阳两侧开窗，便于通风采光，开窗面积不小于泵房的1/5，于两侧各开设五扇窗，其尺寸为1200mm×1800mm。
卫生设备：为了管理人员清刷地面和个人卫生，应就近设洗手池，接30mm的给水管，并备有供冲洗的橡胶管。
3.4细格栅
3.4.1细格栅的设计计算
细格栅的设计计算草图如下图3-4所示。

图3-4 细格栅设计计算草图
取栅条间隙e=8mm，格栅安装角度α=70°，栅条宽度S=0.01m，栅前流速v1=0.7m/s，过栅流速v2=0.8m/s，渐宽部分展开角α1=20°。
本设计采用4台细格栅，Q1 =/4=1.5382/4=0.3846m3/s
1.按水力最优断面计算：
进水渠宽：B1=
栅前水深：h= B1/2=0.5m 此时v1=0.77m/s
栅条间隙数：
n=
式中：Q1 —单栅最大设计流量，m3/s；
α—倾角，70°；

e—栅条间隙，mm；
h—栅前水深，m；
v2—过栅流速，m/s
故 n==116
栅槽宽度：
B=S(n-1)+en
式中： B—栅槽宽度，m；
S—栅条宽度，m。
则： B=0.01×（116-1）+0.008×116=2.0m
2.进水渠道渐宽部分长度
L1=
式中：L1—进水渠道渐宽部分长度，m；
B1—进水渠道宽度；
α—渐宽部分展开角度。
则
3.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：

4.过栅水头损失：
h1=
式中：h1—过栅水头损失，m；
g—重力加速度，9.81；
k—格栅受污堵塞后，水头损失增大的倍数，取k=3；
β（S/e）4/3—阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时，β=2.42；
为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h作为补偿。
则
5.栅后槽总高度
取栅前渠道超高h2=0.3m
栅前槽高H1=h+h2=0.50+0.30=0.80m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.50+0.30+0.30=1.10m。
6.栅槽总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tan70°=1.50+0.80+1.50+0.8/tan70°=4.10m
7.每日栅渣量

式中：W—每日栅渣量，m3 /d；
W1—栅渣量（m3/103污水），取0.1-0.001，粗格栅取用小值，细格栅取用大值，中格栅取用中值，本设计取0.08。
K—生活污水流量总变化系数，取1.26。
故 m3/d＞0.2 m3/d 宜采用机械清渣。
3.4.2格栅除污机的选择
根据上述计算结果细格栅选用XWB-Ⅲ-2-1.5型背耙式格栅除污机，其性能参数如表3-6所示
表3-6 XWB-Ⅲ-2-1.5型背耙式格栅除污机性能参数
型号
格栅有效宽度 mm
配套电机功率kW
耙齿有效长度
（mm）
安装倾角
格栅间隙mm
XWB-Ⅲ-2-1.5
2000
0.8
100
60-80
7-20
3.5旋流沉砂池
3.5.1沉砂池的作用
沉砂池的功能是去除比重较大无机颗粒（如泥沙、煤渣等，它们的相对密度为2.65）。
沉砂池一般设在泵站前以便减小无机颗粒对水泵和管道磨损；也可设在沉淀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。
3.5.2沉砂池的类型和特点
1.平流沉砂池
它具有截流无机颗粒效果好，工作稳定，构造简单，排沙方便等优点；但沙中夹有有机物，是沉砂的后续处理增加了难度；占地大，配水不均匀；容易出现短流和偏流
2.曝气沉砂池
曝气沉砂池克服了平流沉砂池的缺点；但增加了曝气装置运行费用较高；工作稳定，通过调节气量可控制污水的旋流速度；应设有泡装置。
3.竖流沉砂池
占地小，排泥方便；运行管理易行；但池深大，施工困难，造价高，耐冲击负荷和温度的适应性差，池径受到限制，过大的池径会使布水不均匀。
4.旋流式沉砂池
广泛使用的旋流式沉砂池是利用机械力控制流态与流速，加速砂粒的沉淀，有机物则被留在污水中，具有沉砂效果好、占地省的优点。
基于上述情况，又由于主体工艺首段为厌氧，不应曝气，而采用平流式则占地太大，故采用旋流沉砂池。
3.5.3旋流式沉砂池的设计
本设计采用的旋流式沉砂池为一种涡流式沉砂池（见图3-5)，由进水口、出水口、沉砂分选区、集砂区、砂抽吸管、排砂管、砂泵和电动机组成。该沉砂池的特点是：在进水渠末端设有能产生池壁效应的斜坡，令砂粒下沉，沿斜坡流人池底，并设有阻流板，以防止紊流；轴向螺旋桨将水流带向池心，然后向上，由此形成了一个涡形水流，平底的沉砂分选区能有效地保持涡流形态，较重的砂粒在靠近池心的一个环形孔口落入集砂区，而较轻的有机物由于螺旋桨的作用而与砂粒分离，最终引向出水渠。沉砂用的砂泵经砂抽吸管、排砂管清洗后排除，清洗水回流至沉砂区。

根据处理污水量的不同，旋流式沉砂池Ⅱ可分为不同型号。其各部尺寸见图 3-5 及表
3-7。

图3-5旋流式沉砂池Ⅱ型号及尺寸
表3-7旋流式沉砂池Ⅱ型号及尺寸

3.6厌氧—好氧生物池设计计算
=4775/h= 1.326/s
3.5.1设计参数
（1）曝气池内活性污泥浓度取X=3333mg/L
挥发性活性污泥浓度Xv=fX=0.75×3333=2500mg/L
（2）回流污泥浓度
Xr=
式中：SVI—活性污泥指数，一般取100；
r—系数，一般取1.0。
则： Xr=
（3）污泥回流比
X=
式中：R—污泥回流比
则： 3333= 得R=50%
3.6.2平面尺寸计算
（1）好氧池容积

式中：V—好氧池容积，m3；
θco—好氧池设计污泥龄，d；
F—安全系数，为1.5~3.0，此设计取2.8；
—硝化细菌比增长速率，d-1 ；
Na—生物反应池中氨氮浓度，mg/l ，为8mg/l；
Kn—硝化作用中半速率常数，mg/l ，一般取1；
T—设计温度，取10℃；
0.47—15℃时硝化细菌最大比增长速率，d-1 。
取Yt=0.65kgMLSS/kgBOD5，则

则好氧区的水力停留时间 to=
取厌氧、好氧段内的水力停留时间比值为1:3，则
厌氧段水力停留时间为：t1=1.53h
厌氧区容积为；
V1=(1+R)Qt1
式中：R—污泥回流比。
V1=（1+50%）47751.53=10959m3
曝气池总面积： V=V0+V1=22005+10959=32964m3
(2)平面尺寸

曝气池的总面积

式中：A—曝气池总面积，m2；
h—曝气池有效水深,m，设计中取h=4.2m。
则：
每座曝气池的面积

式中：A1—每座曝气池的面积，m2；
N—曝气池个数；
本设计中设2座曝气池，则：

厌氧段面积：

好氧段面积：

每座曝气池设7个廊道，前2廊道为厌氧段，廊道宽7.3m，后5个廊道为好氧段，廊道宽5.9m，那么每个廊道的长89.4m。满足L≥(5—10b)，b=（1—2H）。
曝气池平面图如图3－6所示：
3.6.3进出水系统
（1）曝气池的进水设计
沉砂