污水厂设计计算书.docx

污水处理课程设计
说明书

姓名：邓立强
班级：给排水11101班
学号：201101978
序号：03

长江大学城建学院
给水排水系
2014年10月
长江大学污水处理课程设计任务书
学院（系） 城建 专业 给水排水 班级 给排水11101、11102
一、设计原始资料
1、某市拟建一座日处理量35000m3/d的污水处理厂，处理程度为二级处理。其地形图见附图。
2、原污水BOD为300mg/L，经一级处理后污水BOD除去率为30%。TSS=250mg/L，VSS=175mg/L，TKN=45mg/L，NH4-N=35mg/L，SALK=280mg/L
3、初沉池试验取去除率为80%。
4、BOD负荷率以及其他参数均按城市生活污水经验参数选取。
5、处理水出水BOD为25mg/Ｌ，TSS=20mg/L，NH4-N=15mg/L，TN=20mg/L
二、设计内容
　1、完成一张平面布置图，内容包括：
　（1）污水厂主体处理构筑物平面位置及大小。
　（2）污水厂附属建筑物（如办公楼等）平面位置及大小。
　（3）道路位置及宽度。
　（4）绿化带
　2、完成一张平面管线图，内容包括：
（1）厂区内给水、排水和雨水管道。
　（2）各处理构筑物的进水、出水管、放空管及超越管。
　（3）曝气池的空气管道。
　（4）污泥管道、污泥回流管道以及污泥消化产生的沼气管道。
　3、工艺流程及高程图一张。
4、任意绘制一个构筑物的详图。
　5、主要水处理构筑物的尺寸计算，包括格栅、沉砂池、初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池等。
三、要求
1、熟悉给排水CAD工程制图；
2、掌握给排水工程制图标准；
3、熟悉室外排水设计规范；
4、课设成果需上交计算书、平面布置图、管线图和工艺高程图和一个构筑物的工艺图。
四、参考资料
1. 范瑾初主编．水质工程．北京：中国建筑工业出版社，2009
2. 严煦世主编．给水排水工程快速设计手册(1-4册)，北京：中国建筑工业出版社，1995
3. 给水排水设计手册，第1-5册．北京：中国建筑工业出版社，2004
4. 室外排水设计规范(GB50014-2006)
5. 中华人民共和国建设部主编．给水排水制图标准(GB/T 50106－2001)
五、 时间安排
第五周
周一上午：污水厂设计知识讲解；发设计任务书，指导书；具体设计内容和要求讲解（地点：课设教室 ）
周一下午：确定污水厂处理工艺过程以及构筑物型式选择。
周二～周四：计算或估算进水泵房、粗格栅、细格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二次池、消毒池、浓缩池、脱水车间的主要尺寸。
周五～周六：进行污水厂的总体平面布置和高程布置，绘制污水厂总平面布置图
第六周
周一～周三：绘制污水厂工艺平面及给排水平面布置图和高程布置图。
周四～周五：整理计算书和图纸。打印、上交课设成果。

污水厂设计计算书
第一章 污水处理构筑物设计计算
一、格栅
1、设计流量Q=35000m3/d，选取流量系数Kz=1.5则：
最大流量Qmax＝1.5×35000m3/d=52500m3/d＝0.608m3/s
2、栅条的间隙数（n）
设:栅前水深h=0.6m, 过栅流速v=0.9m/s,
格栅条间隙宽度b=0.02m, 格栅倾角α=60°
则：栅条间隙数(取n=54)
3、栅槽宽度(B)
设：栅条宽度s=0.01m
则：B=s（n-1）+bn=0.01×（54-1）+0.02×54=1.61m
4、进水渠道渐宽部分长度
设：进水渠宽B1=1.11m,其渐宽部分展开角α1=20°（进水渠道前的流速为0.75m/s）
则：
5、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(L2)

6、过格栅的水头损失（h1）
设：栅条断面为矩形断面，所以k取3
则：
其中：ε=β（s/b）4/3
k—格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3
h0--计算水头损失，m
ε--阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数β=2.4
将β值代入β与ε关系式即可得到阻力系数ε的值
7、栅后槽总高度(H)
设：栅前渠道超高h2=0.3m
则：栅前槽总高度H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.4+0.102+0.3=0.802m
8、格栅总长度(L)
L=L1+L2+0.5+1.0+ H1/tanα=0.69+0.35+0.5+1.0+0.7/tan60°=2.9m
9、每日栅渣量(W)
设：单位栅渣量W1=0.05m3栅渣/103m3污水
则：W=Q W1==1.75m3/d
因为W>0.2 m3/d,所以宜采用机械格栅清渣
10、计算草图：

二、污水提升泵站
水泵选择：设计水量35000m3/d，选择用3台潜污泵(2用1备)

采用LXB—1400型螺旋泵3台，2用1备。该提升泵流量为1400~1700m3/h。
泵房设计：螺旋泵泵体室外安装，电机、减速机、电控机、电磁流量计显示器室内安装，另外考虑一定检修时间。
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：设n=2格，每格宽b=1m，故B=nb=2m,
4、 有效水深为：h2=A/B=2.4/2=1.2
5、 沉砂斗容积：
其中：T＝2d，X＝30m3/106m3
6、 每个沉砂斗的容积(V0)
设每一分格有2格沉砂斗，则

7、 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＝0.5m
则，沉砂斗上口宽：
8、贮砂斗容积：(V1)：V1= h’3（b1+）b/2=0.4m3（>0.36m3）
9、沉砂室高度：(h3)
设采用重力排砂，池底坡度i＝6％坡向砂斗，则坡底长度l2为
l2=（L-2a-0.2）/2=（12.5-2×1.1-0.2）/2=5.1m
h3= h’3+6％l2=0.5+0.06×5.1=0.81m
10、池总高度(H)：设超高h1=0.3m

11、核算最小流速，只用1格工作
(符合要求)
四、初沉池
初沉池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。
选型：平流式沉淀池，采用行车式刮泥机刮泥。
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：设最大设计流量时的水平流速v=7mm/s

5、 池子总宽度B：

6、 池子个数，宽度取b＝8m
n=B/b=32.3/8=4
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=250mg/L
初沉池效率设计80％，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，：污泥斗上口尺寸为8×8m，下口尺寸为0.5×0.5m，倾角为600

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，设缓冲层高度为h3=0.5m
取11m
五、曝气池
1．污水处理程度的计算
进入曝气池污水的BOD值（S）为300mg/L，计算去除率，首先按下式计算处理水中非溶解性BOD值，即
BOD=7.1bXC
式中 ：C——处理水中悬浮固体浓度，取值为25mg/L；
b——微生物自身氧化率，一般介于0.05~0.1之间，取值0.08；
X——活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4；
代入各值：BOD=7.1×0.08×0.4×25=5.68≈5.7
处理水中溶解性BOD值为：25-5.7=19.3mg/L
去除率：=(300-19.7)/300=0.934≈0.93
2．曝气池的计算与各部位尺寸的确定
曝气池按BOD-污泥负荷法计算
(1) BOD-污泥负荷率的确定
拟定采用的BOD-污泥负荷率为0.4kgBOD/(kgMLSS·d)。但为稳妥计，按下式加以较核：N=KSf/
K值取0.0280 S=19.3mg/L =0.93 f=MLVSS/MLSS=0.75
代入各值：N=0.0280×19.3×0.75/0.93=0.44 kgBOD/(kgMLSS·d)
计算结果确证，取值0.4是适宜的。
(2) 确定混合液污泥浓度（X）
根据已确定的N值，查表得相应的SVI值为100-120，取值120。
按下式确定混合液污泥浓度值X。对此r=1.2，R=50%，代入各值，得：
X=R·r·10/[(1+R)SVI]=0.5×1.2×10/[(1+0.5)×120]=3333mg/L≈3300mg/L
(3) 确定曝气池容积，按下式计算，即：V=QS/(NX)
代入各值：V=35000×300/(0.4×3300)=7954.5≈7955m
(4) 确定曝气池各部位尺寸
设4组曝气池，每组容积为：7955/4=1989m
池深H取4m，则每组曝气池的面积为：F=1989/4=497.3m
池宽B取4.5m，B/H=4.5/4=1.125，介于1-2之间，符合规定。
池长L：F/B=497.3/4.5=110.5
L/B=110.5/4.5=24.6>10，符合规定。
设三廊道式曝气池，廊道长：L1=L/3=110.5/3=36.8≈37m
取超高0.5m，则池总高度为：4+0.5=4.5m
在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在两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，每组曝气池共有三个进水口。
在面对初次沉淀池的一侧（前侧），在每组曝气池的一端，廊道Ⅰ进水口处设回流污泥井，井内设污泥提升器，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。
3．曝气系统的设计与计算
本设计采用鼓风曝气系统。
(1) 平均时需氧量的计算：O2=aQS+bVX
其中a=0.5；b=0.15 代入各值
O =0.5×35000(300-25)/1000+0.15×7955×2500/1000
=7795.625kg/d=324.8kg/h
(2) 最大时需氧量的计算
根据原始数据 k=1.5
代入各值：
O=0.5×35000×1.5(300-25)/1000+0.15×7955×2500/1000
=10201.875kg/d=425.08kg/h
(3) 每日去除的BOD值
BOD=35000×(300-25)/1000=9625kg/d
(4) 去除每kgBOD的需氧量
△O=7795.625/9625=0.81kgO/kgBOD
(5) 最大时需氧量与平均时需氧量之比
O/ O=425.08/324.8=1.31
4．供气量的计算
采用网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处，淹没水深3.8m，计算温度定为30℃。
水中溶解氧饱和度：
C=9.17mg/L; C=7.63mg/L
(1) 空气扩散器出口处的绝对压力（P）计算如下：
P=1.013×10+9.8×10H
=1.013×10+9.8×10×3.8
=1.385×10P
(2) 空气离开曝气池面时，氧的百分比按下式计算：
O=21(1-E)/[79+21(1-E)]×100%
E——空气扩散器的氧转移效率，对网状膜型中微孔空气扩散器，取值12%。
代入E值，得：
O=21(1-0.12)/[79+21(1-0.12)]×100%=18.96%
(3) 曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）按下式计算，即：
C=C(P/2.026×10+O/42)
最不利温度条件按30℃考虑，代入各值，得：
C=7.63×(1.385/2.026+18.96/42)=8.66mg/L
(4) 换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量，按下式计算，即：
R=RC/[(··C)·1.024]
取值=0.82；=0.95；=1.0
代入各值，得：
R=324.8×9.17/[0.82×(0.95×1.0×8.66)×1.024]
=348.3kg/h
相应的最大时需氧量为：
R=425.08×9.17/[0.82×(0.95×1.0×8.66)×1.024]
=455.8kg/h
(5) 曝气池平均时供气量按下式计算，即：
G=R/(0.28E)×100
代入各值，得：G=348.3/(0.28×0.12)=10366.1m/h
(6) 曝气池最大时供气量：G455.8/(0.28×0.12)=13565.5m/h
(7) 去除每kgBOD的供气量：10366.1/9625×24=25.85m空气/kgBOD
(8) 每m污水的供气量：10366.1/35000×24=7.11m空气/ m污水
(9) 本系统的空气总用量：
除采用鼓风曝气外，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，污泥回流比R取值50%，这样提升污泥所需空气量为：
8×0.5×35000/24=5833.3m/h
总需气量：13565.5+5833.3=19398.8m/h
5．空气管系统计算
按附图所示曝气池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6根干管。在每根干管上设10对配气竖管，共20条配气竖管。全曝气池共设120条配气竖管。每根竖管的供气量为：13565.5/120=113.04m/h
曝气池平面面积为：37×4.5×3×4=1998m
每个空气扩散器的服务面积按0.50 m计，则所需空气扩散器的总数为：
1998/0.50=3996个
为安全计，本设计采用4100个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器的数目为：
4100/120= 34.2个,取35个。

每个空气扩散器的配气量为：
13565.5/4100=3.3m/h

6．空压机的选定
空气扩散器安装在距曝气池池底0.2 m处，因此，空压机所需压力为
P=(4-0.2+1.5)×9.8=51.94kPa
空压机供气量：
最大时：13565.5+5833.3=19398.8m/h=323.3m/min
平均时：10366.1+5833.3=16199.4m/h=269.9m/min
根据所需压力及空气量，决定采用LG60型空压机6台。该型空压机风压70kPa，风量60 m/min。
正常条件下4台工作，2台备用，高负荷时5台工作，1台备用。
六、二沉池
1．已知条件
本设计采用普通辐流式沉淀池。设计流量Q=35000 m/d=1458.33 m/h，污水的时变化系数为1.5，即最大设计流量为1458.33×1.5=2187.5 m/h，曝气池中悬浮固体浓度X=3300mg/L，二沉池底微生物固体浓度X=10/SVI·r=10/120×1.2=10mg/L，污泥回流比R=50%。
2．设计计算
(1) 沉淀池部分水面面积F
根据活性污泥法处理特性，选取表面负荷q=1.5m/(m·h)，设2座沉淀池n=2，则
单池面积为：F=Q/(n·q)=2187.5/(2×1.5)=729.17m
2)池子直径：D=(4F/π)=(4×729.17/π) =30.47m
(3) 校核固体负荷G
G=24(1+R)·Q·X/F=24×(1+0.5)×2187.5×3.3/(729.17×2)
=178.2kg/(m·d)，符合要求。
(4) 沉淀部分有效水深h，设沉淀时间t=2h，则：h=qt=1.5×2=3m
径深比：D/h2=30.47/3=10.2，符合要求
(5) 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：V=2T(1+R)·Q·X/[24(X+X)]
=2×2×1.5×35000×3300/24/(3300+10000)=2171.05 m
每个沉淀池污泥区的容积为
V=2171.05/2=1085.5 m
(6) 污泥区高度h
a 污泥斗高度
设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径D=1.5m，上部直径D=3.0m，倾角60°，则
h=(D- D)tan60°/2=(3.0-1.5) tan60°/2=1.3m
V=πh(D+ DD+ D)/12
=1.3π(9+3×1.5+1.5×1.5)/12=5.36 m
b 圆锥体高度
h=(D- D)×0.05/2=(30.47-3.0)×0.05/2=0.69m
V=πh (D+ D D+ D)/12
=0.69π(30.47×30.47+30.47×3.0+9)/12=185.8m
c 竖直段污泥部分的高度
h=(V-V-V)/F=(1085.5-5.36-185.8)/729.17=1.18m
污泥区总高度h=h+h+h=1.3+0.69+1.18=3.17m
(7) 沉淀池的总高度H
设超高h=0.3m，缓冲层高度h=0.5m，则
H= h+h+h+h=0.3+3+0.5+3.17=6.97
七、消毒接触池
接触时间t=30min，设计接触池各部分尺寸
1、接触池容积V：
2、采用矩形隔板式接触池2座，每座池容积V1=1093.75/2=546.88m3
3、接触池水深h=2.0m，单格宽b=2m取每座接触池的分隔数为4格，
则：池长L=546.88/2/（2×4）=34.2m
加氯间：
（1）加氯量：按每立方米投加5g计，则W=5×35000×10-3=175kg
（2）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
八、污泥计算
污泥泵房：设计污泥回流泵房1座
1、设计参数
污泥回流比50％
设计回流污泥流量：2187.5×0.5×24=26250m3/d
剩余污泥量1065m3/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
（1）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（2）面积 有效水深，面积
集泥池长度取5m，宽度
集泥池平米尺寸：L×B=5m×4m
集泥池底部保护水深为为1.2m，实际水深为3.7m。
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。
5、污泥浓缩池
初沉池污泥含水率大约97％
设计参数：
初沉池污泥设计流量Q1= 100C0aQ103(100-P)b=186.7m3/d。剩余污泥量Q2= 1065m3/d
污泥浓度C=6g/L。
设计后含水率为95％，浓缩时间T=15h，浓缩池固体通量M=30kg/(m2·d)。浓缩池数量1座，浓缩池类型：圆形辐流式。
尺寸：
（1） 面积：A=QWC/M=250.34m2，（2）直径：D==17.8m
（2） 总高度：工作高度h1=
取超高h2=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m，则总高度：H=3.12+0.3+0.3=3.72m，取4m。
采用周边驱动单臂旋转式刮泥机。
6、贮泥池
a) 污泥量

b) 贮泥池容积
设计贮泥池周期1d，则贮泥池容积

c) 贮泥池尺寸

d) 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。
7、消化池
消化温度取30~35度。有效容积V=(Q/P)×100=(62.6/15)×100=417m3，设计两个消化池，则每个有效容积为209 m3。取圆柱体池体直径为12m，则柱体高6m。池总高度与直径比为0.8~1，取12m。池底坡度一般为0.08，池顶部突出的圆柱体，其高度和直径相同，采用2m。污泥消化产生的沼气经沼气压缩泵房，储存于沼气罐里。
8、脱水间
a) 压滤机
2、加药量计算

投加量 以干固体的0.4%计
.