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：

3. 独立思考，独立完成；

4. 完成主要处理构筑物的设计布置；

5. 工艺选择、设备选型、技术参数、性能、详细说明；

6. 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：

7. 水质、水量（发展需要、丰水期、枯水期、平水期）；

8. 地理位置、地质资料调查（气象、水文、气候）；

9. 出水要求、达到指标、污水处理后的出路；

10. 工艺流程选择，包括：处理构筑物的设计、布置、选型、性能参数。

11. 评价工艺；

12. 设计计算；

13. 建设工程图（流程图、高程图、厂区布置图）；

14. 人员编制，经费概算；

15. 施工说明。

    5、设计任务

       （1）、设计进、出水水质及排放标准

     

（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

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

1. 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/s     α=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。

2. 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)

1. 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。

    

1. 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

2. 长度：

3. 水流断面面积：

4. 池总宽度： 有效水深

5. 沉砂斗容积：

   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＝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)

    

1. 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，

1. 污泥斗以上梯形部分污泥容积V2

2. 污泥斗和梯形部分容积

3. 沉淀池总高度H

       取8m

1. 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

1. BOD5污泥负荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)

2. 回流污泥浓度XR=6 600mg/L

3. 污泥回流比R=100%

4. 混合液悬浮固体浓度

5. 反应池容积V

6. 反应池总水力停留时间

7. 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

8. 厌氧段总磷负荷

9. 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

10. 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

6. 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

    

6. 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。

7. 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

1. 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

2. 二沉池表面面积

   二沉池直径， 取29.8m

3. 池体有效水深

4. 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。

5. 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

6. 校核径深比

   二沉池直径与水深比为，符合要求

1. 进水系统计算

2. 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

3. 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

4. 稳流筒计算

   取筒中流速

   稳流筒过流面积

   稳流筒直径

1. 出水部分设计

1. 单池设计流量

2. 环形集水槽内流量

3. 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。

    

4. 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）

1. 排泥部分设计

2. 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

3. 集泥槽沿整个池径为两边集泥

1. 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

2. 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

3. 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

4. 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

5. 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。

1. 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

3. 采用周边驱动单臂旋转式刮泥机。

1. 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。

1. 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：

    

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

1. 巴氏计量槽

   H=0.3m

   巴氏计量槽标高                                          -1.7000m

    

2. 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

     

3. 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

    

4. 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

    

5. 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

    

6. 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

    

7. 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