水污染课程设计.docx

某污水处理厂工艺设计

目 录

1总论………………………… …… ………………………………………… ………………1
1-1、设计题目　…………… ………………… ………… ………………………………1
1-2、设计要求　…………… ……………………………………………………………１
1-3、设计资料 …………………………… ……… ………………………………………１
2、污水处理工艺流程说明
2-1、工艺方案分析 ………………………………………………………………………１
2-2、工艺流程 ……………………………………………………………… ……………１

3、设计说明书　…………… ………………… …… ………………………………………２
3-1、进水管设计 …………… ……… …… ………………………………………………２
3-2、粗格栅　……… ………… ………… ………………………………… ……………２
3-2-1、栅条间隙数 …………………… ……………………………………… …………２
3-2-2、栅槽宽度 ……………………………………………………………… …………２
3-2-3、过栅水头损失 …… ………………………………………………………………3
3-2-4、格栅总高度 …………… ……………………………………………… …………3
3-2-5、栅槽总长度 ………… ………………………………………………… …………3
3-3、污水提升泵房 … ……………… ………………………………………… …………4
3-4、沉砂池　… … ……………………………… ………… ……………………………5
3-4-1、沉砂池的长度 …………………………………………………………… ………6
3-4-2、过水断面的面积 …………………………………………………………… ……6
3-4-3、沉砂池宽度 …………………………………………………………… …………6
3-4-4、有效水深 …………………………………………………………… ……………6
3-4-5、沉砂池所需容积 …………………………………………………………… ……6
3-4-6、每个沉砂斗所需的容积 …… ……………………… ……………………………6
3-4-7、沉砂斗的各部分尺寸 …………… ……………………………………………… 6
3-4-8、沉砂斗的实际容积 ……………… …………………………………………… …6
3-4-9、沉砂室高度 ……… …… …… … …………… ……………………… …………6
3-5、初沉池　…… ………………… …………… ………………… ………… ……………7
3-5-1沉淀池总面积 …………………………………………………………… ………8
3-5-2、沉淀池有效水深 …………………………………………………………… ……8
3-5-3、沉淀部分有效容积 ………………… …………………………………………… 8
3-5-4、沉淀池长度 …………………………………………………………… …………8
3-5-5、沉淀池的总宽度 …………………………………………………………… ……8
3-5-6、沉淀池个数 ……………………………………………………………… ………8
3-5-7、校核… …………………………………………………………… ………………8
3-5-8、污泥容积 …………………………………………………………… ……………10
3-5-9、污泥斗的容积 …………………………………………………………… ………10
3-5-10、梯形部分容积 …………………………………………………………… ……10
3-5-11、校核 … …………………………………………………………… ……………10
3-5-12、沉淀池的总高度 ………………………………………………………………１1
3-6、曝气池 ………………………………… …………………………… ……………１1
3-6-1、曝气池进水BOD5浓度的确定 …… ……………………………………………１1
3-6-2、确定曝气池对BOD5的去除率 ………………… ………………………………１1
3-6-3、校核污泥负荷率 ……… ……………………………………………………… １2
3-6-4、确定混合液污泥浓度(X) 　…… ……………… ……………………………１2
3-6-5、曝气池容积计算 ………………………………………………………………１2
3-6-6、确定曝气池各部位的尺寸 ……………………………………………………１2
3-6-7、平均时需氧量的计算 …………………………………………………………１3
3-6-8、最大时需氧量 … …………………………………………………………… …１4
3-6-9、去除每千克BOD5的需氧量 ……………………………………………………１4
3-6-10、最大时需氧量与平均时需氧量之比 …………………………………………１4
3-6-11、供气量的计算 …………………………………………………………… …１4
3-6-12、空气管路系统计算 ……………………………………………………………１5
3-6-13、空压机的选定 ………………………………………………………………１6
3-7、二次沉淀池 … ……………………………………………………………………１6
3-7-1、二次沉淀池尺寸计算 ………………………………………………………… １6
3-7-2、校核 ……………………………………………………………………………１7
3-8、消毒接触池 ……………………… …………………………………… ………１8
3-8-1、接触池的尺 寸设计 …………… ………… ……………………………………１8
3-8-2、加氯间设计 ……………………………………………………………… ……１8
3-9、主要设备说明 ……………………………… …………………………… ……１9
3-10、附属建筑物 ………………………………… ……………………………………１9
3-11、平面布置 …………………………………… ……………………………………２０
3-11-1、总平面布置原则…………………………………………………………………２０
3-11-2、总平面布置结果……………… ………………………………………………２０
4、参考文献 ………………………………… …………………………… ……………２1

1.总论
1-1、设计题目：某污水处理厂工艺设计

1-2、设计要求：城市污水经处理后应达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）二级标准，即： ≤ 120mg/L，BOD5 ≤ 30mg/L，SS ≤ 30mg/L。

1-3、设计资料：
进水水质：流量Q=7500m3/h，CODCr=430mg/L，BOD5=180mg/L，SS=280mg/L.
气象及水文资料
风向：多年主导风向为东南风。
水文：降水量多年平均为每年728mm；蒸发量多年平均为每年1200mm；地下水位，地面下6~7m。
年平均水温：20℃。
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。
出水水质：CODCr ≤ 120mg/L，BOD5 ≤ 30mg/L，SS ≤ 30mg/L。

2、污水处理工艺流程说明
2-1、工艺方案分析：

由于污水的水质较好，污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去处目标是BOD5，根据可知,污水可生物降解, 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, 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，即采用传统活性污泥法工艺处理本设计采取活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流曝气池。

2-2、工艺流程
污水的处理工艺流程如下图：

污水 → 格栅 → 污水泵房 → 出水井 → 计量槽 → 沉砂池 → 初沉池 →曝气池→ 二沉池 → 消毒池 → 出水

3、设计说明书

3-1、进水管道的计算
根据流量该市排水系统为合流制，污水流量总变化系数为=1.2，所以设计流量为，选择管径D=500mm，坡度。由《环境工程设计手册》查得，进水管充满度h/D=0.50，流速。计算得设计水深。

3-2、粗格栅
粗格栅用以截留水中较大悬浮物和漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道发梦的较大的悬浮物，并保证后续处理设施正常运行的装置。

设计规定：
（1） 水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合以下要求：
1） 人工清除25~40mm
2） 机械清除16~25mm
3） 最大间隙40mm
（2） 在大型污水处理厂或泵站前大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3），应采用机械清除。
（3） 格栅倾角一般用，机械格栅倾角一般为。
（4） 过栅流速一般采用0.6~1.0m/s

设计计算：

3-2-1、栅条间隙数
设粗格栅前水深h=0.25m，过栅流速v=0.7m/s，栅条间隙宽度b=0.02栅条倾角. =60°。
栅条间隙数n为：
取26个
3-2-2、栅槽宽度
设栅条宽S=0.01m，则槽宽

3-2-3、过栅水头损失：
式中：——水流通过格栅的水头损失（m）
k——系数，格栅受污堵塞后，水头损失增加倍数，一般k=3
——形状系数，本设计采用迎水，背水面均为半圆形的矩形 ，=1.67
代人算得：

取水头损失为：=0.043m.

3-2-4、格栅总高度的计算
栅前超高=0.3m，格栅的总高：
H=h++=0.6+0.3+0.043=0.946m
3-2-5、栅槽总长度L为：

试中：——栅前槽高，=h+=0.6+0.3=0.9m
——进水管渠渐宽部分长度（m）；

——栅槽与出水渠道渐缩长度（m）; =/2=0.197/2=0.1m
——进水渠展开角，=
代入式中：

计算结果：

栅槽总长度：2.32m 栅槽宽度：0.77m
栅槽总高度：0.946m 水头损失：0.043m

3-3、污水提升泵房
提升泵房以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。

设计计算：

设计选择4台水泵(3台使用，1台备用)，
污水提升泵房的集水池容积：（以一台水泵工作6分钟的水量计算）

设有效水深h=1.4m。则集水池的面积：

本设计取集水池面积：S=9.0，选择池长为3m，宽为3m。

计算结果：
提升泵房集水池长：3m 提升泵房集水池宽：3m
有效水深：1.4m

说明：
因为前面粗格栅的栅条间隙宽度为0.02m小于0.025m，所以提升泵房后不设细格栅。
3-4、沉砂池
沉砂池的作用是从污水中将比重比较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无极颗粒沉淀，而有机悬浮颗粒则随水流带走。

设计规定：
（1） 城市污水厂一般应设置沉砂池，座数或分格应不少于2座（格），并按并联运行原则考虑。
（2） 设计流量应按分歧建设考虑：
1） 当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
2） 当污水为用提升送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算
3） 合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。
（3） 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。
（4） 城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，期含水率为60%，容重为1500kg/m3。
（5） 贮砂斗容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于，排砂管直径应不小于0.3m。
（6） 沉砂池的超高不宜小于0.3m.
（7） 除砂一边采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂场硬尽量靠近，以缩短排砂管的长度。
说明：
采用平流式沉砂池，具有结构简单，处理效果好的优点，分两格。
设计计算：

3-4-1、沉砂池的长度
设水平流速v=0.20m/s，污水在沉砂池中的停留时间t=50s
则沉砂池总长度：

3-4-2、过水断面的面积：
取1
3-4-3、沉砂池宽度
沉砂池分两格，即n=2，设每格宽度c=1m。
池的总宽度：

3-4-4、有效水深：

3-4-5、沉砂池所需容积
设清除沉砂的时间间隔T=2d，沉砂室所需的容积：

式中：X——城市污水的沉砂量，一般采用污泥
3-4-6、每个沉砂斗所需的容积：
设每一个分格有两个沉砂斗，则每个斗所需的容积：

3-4-7、沉砂斗的各部分尺寸：
设斗底宽b1=0.5m，斗壁和水平面的倾角为，斗高=0.35m，
沉砂斗的上口宽度：

3-4-8、沉砂斗的实际容积：

3-4-9、沉砂室高度
沉砂池高度采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，

沉砂室高度：

沉砂池超高取：，
则沉砂池的总高度：

本设计取沉砂池总高度：H=1.5m。

设计结果：
沉砂池长度：10m 沉砂池宽度：2m（每格宽1m）
有效水深：0.5m

3-5、初沉池
密度大于水的悬浮物在重力的作用下出现下沉，从而实现泥水分离，使得污水得到净化。

设计规定：
（1） 设计流量应按分期建设考虑；
（2） 沉淀池的个数或分格不应少于2个，比宜按并联系列设计；
（3） 池的超高至少用0.3m；
（4） 一般沉淀时间不小于1.0小时，有效水深多采用2~4m；
（5） 沉淀池的缓冲层高度，一般用0.3~0.5m;
（6） 污泥斗斜壁于水平面的倾角，方斗不宜小于，圆斗不宜小于
（7） 初沉池的污泥区容积，一般按不小于2日的污泥量计算，采用机械排泥时，可按4小时的污泥量计算。
说明：
平流式沉淀池有沉淀效果好；对冲击负荷和水温变化的适应能力强；施工简易，造价较低的优点。本设计采用平流式沉淀池。

设计计算：
进水

出水
出水

出水

排泥

平流式沉淀池

3-5-1、沉淀池总面积
设表面负荷：，沉淀时间：t=2h则沉淀池的总面积：
取188

3-5-2、沉淀池有效水深：

3-5-3、沉淀部分有效容积：
取751
3-5-4、沉淀池长度
取水平流速，沉淀池的总长度：

3-5-5、沉淀池的总宽度：
取6m

3-5-6、沉淀池个数
设每个池宽度为沉淀池的个数：

3-5-7、校核：
长宽比：
；
长深比：
；
经校核，设计符合要求。

进水口处设置挡流板，距池边0.5m，出水口也设置挡流板，距出水口0.3m。

平流式沉淀池的进水渠整流措施：

出水口堰口和潜孔示意图如下：

平流式沉淀池出口集水槽形式：

3-5-8、污泥容积
取清除污泥的时间间隔为。进入池时的悬浮固体浓度为。设沉淀池对悬浮固体的去除率为，
则出水中的悬浮固体浓度为：

取污泥含水率为，则污泥容积为：

每个池的污泥部分所需的容积：

3-5-9、污泥斗的容积
污泥斗的上口宽度为，下口宽度，选用方斗斗壁和水平面的倾角为。则污泥斗的高度为：

污泥斗上口的面积，下口的面积
污泥斗的实际容积：

3-5-10、梯形部分容积
取污泥斗上梯形的坡度，坡向污泥斗，梯形的高度：

梯形部分的污泥容积：,—梯形上下底边长，m
=L+0.3+0.5=36.8m
=b=3m

3-5-11、校核：
污泥斗和梯形部分污泥容积
(符合要求)
设缓冲层的高度。
3-5-12、沉淀池的总高度：

本设计取

计算结果：

沉淀池长度：36m 沉淀池宽度：6m
沉淀池高度：7.1m 有效水深：4m

3-6、曝气池的设计
曝气池的活性成分为活性污泥，活性污泥是细菌，真菌，原生动物和后生动物等不同的微生物组成的。在净化废水时，它们与废水中的有机营养物形成了极为复杂的食物链。活性污泥对废水中悬浮性或溶解性有机污染物（少数无机污染物）的净化，是由活性污泥吸附与凝聚和氧化与合成两个活性作用完成的。
说明：
本设计采用平推流式曝气池，平推流式曝气池处理效率高，适于处理要求高而水质稳定的废水。

曝气池工作流程图如下：

设计计算：
3-6-1、曝气池进水浓度的确定
经由一级处理，对的去除率取35%，则进入曝气池的浓度为
，
3-6-2、确定曝气池对的去除率
由于二级处理的出水要求，处理水中的非溶解性的浓度为：

式中： b——微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之间，这里去0.09
——活性卫生我在处理水中所占的比例，取0.4
——处理水中悬浮固体浓度，取
处理水中溶解性的值为(出水)

则二级处理对的去除率为

3-6-3、校核污泥负荷率
拟定的BOD—污泥负荷率为。但为了稳妥，需加以校核，
取; ，则：

所以取 查得污泥体积指数
3-6-4、确定混合液污泥浓度(X)
污泥回流率为,最大污泥回流比。混合液污泥浓度为：

3-6-5、曝气池容积计算
曝气池容积为：

3-6-6、确定曝气池各部位的尺寸
设2组曝气池，每组容积为：
取488
池深取，每组曝气池的面积为：

池宽取，宽深比
，介于1~2之间，符合要求。
曝气池的长度：

长宽比：
（符合要求）。

由于池比较短，所以不设过多廊道，即单廊道。

3-6-7、平均时需氧量的计算

平均时需氧量为：

式中：——
——回流污泥浓度，其值为：

——活性污泥代谢活动被降解的有机污染物的()量：
，
——活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧率
，
——活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧率。

3-6-8、最大时需氧量为：，

式中：K——溶气变化系数

3-6-9、去除每千克的需氧量
每日去除量

去除每千克的需氧量：

3-6-10、最大时需氧量与平均时需氧量之比

3-6-11、供气量的计算
采用─180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器服务面积0.49，敷设于距池底0.2m处，淹没深度3。8m，计算温度定为30℃。
查表得20℃和30℃，水中饱和溶解氧值为：
;
空气扩散器出口处的绝对压力：

空气离开曝气池池面时，氧的百分比

式中：─空气扩散装置氧的转移效率，取12%
曝气池混合液中平均氧饱和浓度

式中：─鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度平均值，mg/L
换算为在20度条件下，脱氧清水的冲氧 取值.
相应的最大需氧量为

曝气池平均供氧量：

曝气池最大时供氧量：

去除1kg的供氧量

1污水的供气量

3-6-12 空气管路系统计算

在池中间设一根干管，两个池共两根，每根管设5对曝气竖管，共10条配气管，全池共设20条配气管，每根竖管的供气量为：

曝气池平均面积为
每个空气扩散器的服务面积按0.49计，则所需空气扩散器的总数为
个 取250个
每个竖管上安装的空气扩散器的数目为
250/20=12.5个 取13个
每个空气扩散器的配气量为

经估算得空气管路系统的总压力损失为1.0KPa
网状膜扩散器的压力损失为5.88KPa，则总的压力损失为
5.88+1.0=6.88KPa
3-6-13 空压机的选定
空气扩散装置安装在池底0.2m处，因此，鼓风机所需压力为

空气机供气量最大时为：

平均时为：
根据所需压力和空气量，决定选用LG60型压缩机2台，该型号压缩机风压50KPa，风量60，一台工作一台备用。
计算结果：
曝气池长度： 曝气池宽度：,两组总宽
平均时需氧量： 最大时需氧量：
平均时供气量： 最大时供气量：
3-7、二次沉淀池
二次沉淀池有别于其他沉淀池，首先在作用上有其特点。它除了进行泥水分离外，还进行污泥浓缩；并由于水量，水质的变化，还要暂时贮存污泥。由于二次沉淀池需要完成污泥浓缩作用，所需要的池面积大于进行泥水分离所需要的池面积。
其次，进入而出沉淀池的活性污泥混合液在性质上有其特点。活性污泥混合液的浓缩高（2000~4000mg/L），具有絮凝性能，属于成层沉淀。沉淀时泥水有清晰的界面，絮凝体结成整体共同下沉，初期泥水界面的沉速固定不变，仅与初浓度C有关[u=f(c)]。

设计计算：

3-7-1、尺寸计算（采用普通辐流式沉淀池）：
沉淀池表面积：取，N=2

池直径:
,取 D=16m;
有效水深:取污水在沉淀池内的沉淀时间 t=2.5h

按4h计算二沉池污泥部分所需容积：

式中为回流污泥浓度

沉淀池底坡度落： 取i=0.05

沉淀池围边有效水深：
取 缓冲层高度，刮泥板高度

校核： ,介于6─12之间，符合要求。
沉淀池总高度：
取保护高度

3-7-1、校核
槽内水流速度：
沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截污渣。出水采用双侧集水，取水槽宽为B=0.3m，水深h=0.2m，
，符合要求。
堰上负荷： 取 堰沿宽度为B=0.3m

符合要求
计算结果：二沉池直径16m，高度4.1m。

3-8、消毒接触池
说明：
本设计采用两组三廊道平流式消毒接触池,接触时间t=30min,液氯消毒.

设计计算：

3-8-1、接触池的尺寸设计
每座接触池的溶积为:

设有效水深，则每座接触池的表面积为:

设接触池每廊道宽B=2.5m,则廊道总长为:

设廊道长:

效核长宽比为:
(符合要求)
3-8-2、加氯间设计：
（1）、加氯量：按每立方米投加5g计，则
（2）、加氯设备： 选用5台REGAL-2100型负压加氯机（4用1备），单台加氯量为10kg/h。

设计结果:
接触池总长度:24.98m； 接触池总高度为:2.7m；
接触池总宽度为:2m。

3-9、主要设备说明
序号
名称
规格
数量
设计参数
主要设备

1

格栅
水头损失：0.043m

L×B×H =2.32×0.77×0.946

1座
设计流量
Qd=75000m3/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 =
4m×3．５m

1座
设计流量Q=375 m3/h
单泵流量Q= 350m3/h

3

平流沉砂池

L×B×H=
1０m×２m×１．５m

1座
设计流量
Q＝３７５ m3/h
水平流速v= 0.2 m/s
有效水深H1= ０.５ 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=
３6m×６m×７.１m

２座

设计流量Q= ３７５m3/h
表面负荷q= 2.0m3/(m2·h)
停留时间T= 2.0 d

5

曝气池

L×B×H =
３６m×４.5m×4.5m

1座

BOD为1８0，经初沉池处理，降低３5%
LG60型压缩机2台，该型号压缩机风压50KPa，风量60

6

普通辐流式二沉池

D×H=１６m×４.１m

2座
设计流量Q= ３７５m3/h
表面负荷q= 1.０m3/(m2·h)停留时间T= 2.5 h池边水深H1=３.５ m

7
　　　　接触消毒池
L×B×H=
32.4m×3.6m×3m

２座
设计流量Q=３７５ m3/h
停留时间T= ０.5 h
有效水深H1=１.５ m

８

加氯间
L×B=
12m×9m

1座
投氯量 250 kg/d
氯库贮氯量按15d计
选用5台REGAL-2100型负压加氯机（4用1备），单台加氯量为10kg/h。

3-10、附属建筑物

各附属构筑物的尺寸见表：
序号
名称
尺寸规格（m×m）
1
综合办公楼
17×10
2
维修间
10×5
3
仓库
9×6
4
食堂
19×18
8
车库
9×6
9
传达室
9×4
10
加氯间
5×4
11
鼓风机房
5×4
12
回流污泥泵房
5×3

3-11、平面布置
3-11-1、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。
3-11-2、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224米，南北长276米。污水处理厂所处区域常年风向为东南风，因此生活办公区位于上风向。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。
总平面布置参见附图1（平面布置图）。

4、参考文献
１　高俊发，王社平主编.污水处理厂工艺设计 北京：化学工业出版社，2003.8
２　卜秋平主编.城市污水管网的建设与管理 北京：化学工业出版社，2005.12
３　魏先勋主编.环境工程设计手册 湖南：湖南科学技术出版社，2002.6
４　陶俊杰等编.城市污水处理技术及工程实例2版 北京：化学工业出版社，2005.5
５　高廷辉，顾国维，周琪主编.水污染控制工程.下册 北京：高等教育出版社，2007.7