目錄一設計原始資料二設計步驟㈠污水處理程度的確定1設計流量2污水BOD的處理程度確定㈡處理工藝流程的選擇㈢各處理單元的設計1進水管道的計算2粗格柵3污水提升泵房4泵后細格柵5沉砂池6曝氣池7二沉池集配水井8二次沉淀池9污泥提升泵房11貯泥池三處理廠規(guī)劃1平面布置2高程布置一、設計原始資料設計水量Q=11萬m3/d污水水質：COD650mg/L，BOD5380mg/L，SS200mg/L，NH3-N38mg/L。出水COD≤100mg/L,BOD5≤30mg/L,SS≤30mg/L，NH3-N≤25mg/L二、設計步驟㈠.污水處理程度的確定1.設計流量該城市每天污水的平均流量Q=110000m3/d=1273.148L/s平均由《排水工程》（下冊P59）查得，污水總變化系數KZ=1.382所以Q設計=Qmax=1273.148×1.382=1759.491L/s2.污水BOD的處理程度確定原污水的BOD5值為220mg/L，本設計不采用初沉池，則進水曝氣池污水的BOD5值Sa＝220mg/L處理水中非溶解性BOD5的值，即BOD5=7.1bXaCe=7.1×0.09×0.4×30=7.67mg/L式中b——微生物自身氧化率，一般介于0.05～0.10之間，此處取0.09；Xa——活性微生物在處理水中所占比例，取0.4；Ce——處理水中懸浮固體濃度，取30mg/L。處理水中溶解性BOD5值為（出水BOD5值30mg/L）Se=30-7.67=22.33mg/L則BOD的去除率η=×100%=89.8%㈡處理工藝流程的選擇由于污水的水質較好，污水處理工程沒有脫氮除磷的特殊要求，主要的去除目標是BOD5，本設計采用活性污泥法二級生物處理，曝氣池采用傳統(tǒng)的推流式曝氣池。污水及污泥處理的工藝流程如下圖：原水粗原水粗格柵厭氧池氧化溝提升泵房細格柵沉砂池二沉池消毒池貯泥池脫水機房污泥濃縮池污泥回流污泥回流外排泥餅外運上清液泥餅外運上清液㈢.各處理單元的設計1.進水管道的計算根據設計流量Q設計=1759.491L/s，選擇管徑D=1000mm，坡度i=0.0020計量設備由《排水工程》（上冊P172）查得，進水管充滿度h/D=0.60，流速v=1.35m/s計算得，設計水深h=0.6m2.粗格柵粗格柵用以截留水中的較大懸浮物或漂浮物，以減輕后續(xù)處理構筑物的負荷，用來去除那些可能堵塞水泵機組駐管道閥門的較粗大的懸浮物，并保證后續(xù)處理設施能正常運行的裝置。設計規(guī)定：（1）水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合下列要求：1)人工清除25～40mm2)機械清除16～25mm3)最大間隙40mm（2）在大型污水處理廠或泵站前原大型格柵(每日柵渣量大于0.2m3),一般應采用機械清渣。（3）格柵傾角一般用450～750。機械格柵傾角一般為600～700，（4）通過格柵的水頭損失一般采用0.08～0.15m。（5）過柵流速一般采用0.6～1.0m/s。設計計算：(1)設粗格柵前水深h=0.8m,過柵流速v=0.9m/s,柵條間隙寬度b=0.02m柵條傾角α=60°，粗格柵數N=2，則柵條間隙數n為n=設柵條寬度為S=0.01m，則柵槽寬度B為B=S(n?1)+bn=0.01×(75?1)+0.02×22=1.18m(2)水流通過格柵的水頭損失為式中Σh——水流通過格柵的水頭損失(m)；k——系數，格柵受污堵塞后，水頭損失增大倍數，一般k=3；β——形狀系數，本設計中，柵條采用銳邊矩形斷面，β=2.42；將各參數數值代入上式，計算得，Σh=1.039m，取Σh=1.04m(3)格柵總高度H為H=h+h2+Σh式中h2——柵前渠道超高，m粗格柵在柵前，由計算得h2=-(標高+h)=-(-3.5+0.8)=2.7m；則柵槽總高度為H=0.8+2.7+1.04=4.54m。(4)柵槽總長度L為L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tgα式中l(wèi)1——進水管渠道漸寬部分長度(m);l1=(B*2+0.3–D)/2tgα1，其中0.3m為兩格柵之間相連的混凝土寬度；l2——柵槽與出水渠道漸縮長度(m)；l2=l1/2；H1——柵前槽高(m),這里等于管底標高，H1=3.5m；α1——進水渠展開角，一般用20°。將各參數代入，計算得L=4.90m。（圖見《排水工程》下P57）計算結果：柵槽總長度：4.90m柵槽寬度：0.65m（兩組1.30m）柵槽總高度：4.54m水頭損失：1.04m3.污水提升泵房提升泵房用以提高污水的水位，保證污水能在整個污水處理流程過程中流過，從而達到污水的凈化。設計計算：選擇5臺水泵（4臺使用，1臺備用）污水提升泵房的集水池容積：V=m2設集水池的有效水深為0.8m，則集水池的面積為：S=m2選擇集水池的長為15m，寬為11m。計算結果：提升泵房集水池長：15m提升泵房集水池寬：11m有效水深：0.8m4.泵后細格柵設計計算：(1)設柵前水深h＝1.5m過柵流速v＝0.9m/s柵條間隙寬度ｂ＝0.006m格柵傾角α＝75°格柵數Ｎ＝2則格柵間隙數n=個設柵條寬度S＝0.01m則柵槽寬度B=S(n?1)+bn=0.01×(107?1)+0.006×107=1.712m(2)水流通過格柵的水頭損失=0.572m(3)取柵前渠道超高h2＝0.3m，則柵槽總高度H＝h+h2+Σh＝1.5+0.3+0.572＝1.65m(4)柵槽總長度L為1211L=l+l+1.0+0.5+H/tanα-5-式中l(wèi)1——進水管渠道漸寬部分長度(m)；111l=(B×2?B)/2tanα，其中B1為進水渠的寬度，這里取1.0m；算得l1=0.626m；l2——柵槽與出水渠道漸縮長度(m)；l2=l1/2；H1——柵前槽高(m),H1＝h+h2＝1.8m；α1——進水渠展開角，一般用20°。將各參數代入，計算得L=2.92m。計算結果：柵槽總長度：2.92m柵槽寬度：1.712m（兩組取1.23m）柵槽總高度：1.65m水頭損失：0.572m5.沉砂池沉砂池的作用是從污水中將比重較大的顆粒去除，其工作原理是以重力分離為基礎，故應將沉砂池的進水流速控制在只能使比重大的無機顆粒下沉，而有機懸浮顆粒則隨水流帶起立。設計規(guī)定：1.城市污水廠一般均應設置沉砂池，座數或分格數應不少于2座(格)，并按并聯(lián)運行原則考慮。2.設計流量應按分期建設考慮：(1)當污水自流進入時，應按每期的最大設計流量計算；(2)當污水為用提升泵送入時，則應按每期工作水泵的最大組合流量計算；(3)合流制處理系統(tǒng)中，應按降雨時的設計流量計算。3.沉砂池去除的砂粒雜質是以比重為2.65，粒徑為0.2以上的顆粒為主。4.城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量為30m3計算，其含水率為60%，容量為1500kg/m3。5.貯砂斗槔容積應按2日沉砂量計算，貯砂斗池壁與水平面的傾角不應小于55°排砂管直徑應不小于0.3m。6.沉砂池的超高不宜不于0.3m。7.除砂一般宜采用機械方法。當采用重力排砂時，沉砂池和曬砂廠應盡量靠近，以縮短排砂管的長度。說明：采用曝氣沉砂池，具有處理效果好,可去除部分有機物的優(yōu)點，分兩格。設計計算：(1)設污水在沉砂池中停留時間t=2min，則沉砂池總有效容積V為：V=60Qt=60×1.75949×2=211.14m3(2)設污水在池中水平流速v＝0.08m/s,則水流斷面積A為：A=Q/v=1.75949/0.08=21.99m2設計，取22m2(3)設有效水深h為3.5m，則沉砂池總寬度B為：B＝A/h＝6.3m(4)設沉砂池2座，每座池寬b＝B/2＝3.2mb：h＝3.2：3.5＝1：1，符合要求(5)沉砂池的池長L＝V/A＝211.14/22＝9.60m取10m(6)所需曝氣量q=3600DQ=461m3/h設計（D單位曝氣量，0.2m3/m3）采用穿孔管曝氣，孔口直徑為3mm。沉砂池底部的沉砂通過吸砂泵，送至砂水分離器，脫水后的清潔砂粒外運，分離出來的水回流至泵房。設計結果：沉砂池長：10.0m沉砂池寬：6.3m（每座寬2.0m）有效水深：3.5m每小時所需曝氣量：461m3/h6.曝氣池①污水處理程度的計算及曝氣池的運行方式a.污水處理程度的計算由二(二)2可得，BOD的去除率η＝89.8％b.曝氣池的運行方式本設計考慮曝氣池運行方式的靈活性和多樣性，即以傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)作為基礎，又可按階段曝氣系統(tǒng)和吸附－再生－曝氣系統(tǒng)運行。這些運行方式的實現(xiàn)，是通過進水渠道的布設和閘板的控制來實現(xiàn)的。②曝氣池的計算和各部位尺寸的確定a.BOD－污泥負荷率的確定擬定采用的BOD－污泥負荷率為0.3kg/(kgMLSS·d)。但為穩(wěn)妥，需加以校核，校核公式如下其中，K2取0.02，Se=22.33mg/L，η=0.898，f＝0.75，將各值代入上式Ns=0.373kgBOD5/(kgMLSS*d),取0.3kgBOD5/(kgMLSS*d)b.確定混合液污泥濃度（X）根據已經確定的Ns值，查圖得出相應的SVI值為110取r＝1.2，R＝50％，則c.確定曝氣池容積d.確定曝氣池各部分尺寸曝氣池共設2組，每組容積V＝22187/2＝11094m3。設池中水深h＝5.0m，則每組曝氣池面積F為F＝11094/5.0＝2218.8㎡取池寬B＝7.0m，B/h＝7.0/5.0＝1.4，介于1～2之間，符合規(guī)定，則池長L為L＝F/B＝2218.8/7.0=316.97mL/B＝316.97/7＝45.28＞10,符合規(guī)定設每組曝氣池共5個廊道，每廊道長L1L1＝L/5＝316.97/5＝45.28m，取為46m曝氣池超高取0.5m，池子總高H為H＝5.0+0.5＝5.5m尺寸計算結果：曝氣池總長：316.97m（每個廊道長46m）寬：7.0m高：5.5m在曝氣池面對沉砂池和二沉池的一側，各設橫向配水渠道，并在池中部設縱向中間配水渠道與橫向配水渠道相連接。在兩側橫向配水渠道上設進水口，每組曝氣池共有5個進水口，簡圖如下：在面對沉砂池的一側，在每組曝氣池的一端，廊道I進水口設回流污泥井，回流污泥有污泥泵站送入井內，通過提升泵回流至曝氣池內。按照傳統(tǒng)活性污泥法系統(tǒng)運行，污水和回流污泥同步從廊道I的前側進水口進入；按階段曝氣系統(tǒng)運行，回流污泥從廊道I的前側進入，二污水分別的從兩側配水渠道的5個進水口均量地進入；按吸附－再生－曝氣系統(tǒng)運行，回流污泥以廊道I的前側進入，以廊道I作為污泥再生池，污水則從廊道II的后側進水口進入，在這種情況下，再生池容積為全部曝氣池的20％，也可設計為40％。③曝氣系統(tǒng)的設計與計算本系統(tǒng)采用鼓風曝氣系統(tǒng)a．平均時需氧量Ｏ2＝a′QSr+b′VXv＝0.5×110000×(220-30)/1000+0.15×22187×3636×0.75/1000＝10121kg/d＝421.71kg/h式中Ｏ2——混合液需氧量（kgO2/d）；a′——活性污泥微生物每代謝1kgBOD所需氧氣（g），取0.5；Q——污水平均流量（m3/d）；Sr——被降解的有機污染物量（mg/L）；b′——每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧氣（kg），取0.15；V——曝氣池容積（m3）；Xv——揮發(fā)總懸浮固體濃度(g/L)。b.最大時需氧量的計算Ｏ2max＝0.5×152020×(220-30)/1000+0.15×22187×3636×0.75/1000＝979.92kg/h;c.每日去除的BOD值BOD＝110000×（220-30）/1000＝20900kg/d;d.去除1kgBOD需氧量ΔＯ2＝10121/20900＝0.484kgＯ2/kgBODe.最大時需氧量與平均時需氧量之比Ｏ2max/Ｏ2=979.91/721.73=2.3④供氣量的計算采用WM－180型網狀膜微孔空氣擴散器，每個擴散器服務面積0.49m2，敷設于距池底0.2m處，淹設深度4.0m，計算溫度定為30℃。查表得20℃和30℃，水中飽和溶解氧值為：Cs（20）＝9.17mg/L；Cs(30)=7.63mg/La.空氣擴散器出口處的絕對壓力（Pb）：Pb＝1.013×105+9800H＝1.013×105+9800×4.0＝1.405×105Pa空氣離開曝氣池池面時，氧的百分比為（EA=12%）Ｏt＝21×（1-EA）/{79+21×（1-EA）}＝18.96％EA——空氣擴散裝置氧的轉移效率，取12％b.曝氣池混合液中平均氧飽和度（按照最不利的溫度條件考慮）參考《排水工程下P147》，Csb（30）＝Cs{Pb/（2.026×105）+Ｏt/42}＝7.63×（1.405/2.026+18.96/42）＝8.74mg/式中Cs－鼓風曝氣池內混合液溶解氧飽和度平均值mg/LCs－在大氣壓力條件下，氧飽和度，mg/L換算為在20度條件下，脫氧清水的充氧量取值α=0.82，β=0.95，C=2.0，ρ=1.0，代入各值，得相應的最大時需氧量為c.曝氣池平均時供氣量為曝氣池最大時供氧量為去除1kgBOD5的供氣量11502×24/7600＝36.32m3空氣/kgBOD1m3污水的供氣量11502×24/40000＝6.90m3空氣/m3污水d.本系統(tǒng)的空氣總用量除采用鼓風機曝氣外，本系統(tǒng)還采用空氣在回流污泥井提升污泥，空氣量按回流污泥量的8倍考慮，污泥回流比R值50%，這樣，提升回流污泥所需空氣量為11502×24/7600＝36.32m3空氣/kgBOD⑤空氣管路系統(tǒng)計算按照圖示曝氣池平面圖，布置空氣管道，在相鄰的兩個廊道的隔墻上設一根干管，共5根干管。在每根干管上設7對曝氣豎管，共14條配氣管。曝氣池共設70條配氣豎管，每根豎管的供氣量為13853/70=197.9m3/h曝氣池平面面積為39×50＝1950m2每個空氣擴散器的服務面積按0.49m2計，則所需空氣擴散器的總數為1950/0.49＝3980個每個豎管上安裝的空氣擴散器的數目為3980/70＝56.9個（為安全計，本設計采用60個），每個空氣擴散器的配氣量為13853/(70×60)＝3.3m3/h7.二沉池集配水井曝氣池的出水通過管道送往二沉池集配水井，輸水管道內的流量按最大時流量加上回流的污泥量進行設計，回流比為50%，則輸水管的管徑為1050mm，管內最大流速為1.06m/s。集配水井為內中外套筒式結構，直徑分別為3m，6m,9m。由曝氣池過來的輸水管道直接進入中層套筒，進行流量分配，通過四根管徑為600mm的管道送往4個二沉池，管道內最大水流速度為0.88m/s。二沉池從周邊出水，通過500mm的管道到達集配水井的外層套筒內，管道內最大水流速為0.77m/s。污泥由二沉池中心通過管徑為300mm的管道到達集配水井內層套筒內，管道內最大水流速為1.1m/s。8.二次沉淀池設計規(guī)定：(1)進水管中的流速不應超過0.1~0.3m/s（澄清區(qū)的流速0.0004m/s）(2)表面水力負荷一般取1.0~1.5m3/(m2·h),對于出水SS要求嚴格的處理工程，表面負荷小一些，最小可取0.5m3/(m2·h)左右(3)出流水渠的寬為0.25~0.6m，流速為0.3~0.5m/s設計計算：(1)采用普通輻流式沉淀池，中心進水，周邊出水，共4座。沉淀池表面負荷q取1.2m3/(m2·h),則單池表面積A為(2)池子直徑D為取D＝41m(3)設污水在沉淀池內的沉淀時間為2.0h，則沉淀池有效水深h2為H=qt=1.22=2.4m2(4)按4h計算二沉池污泥部分所需體積式中XR為回流污泥濃度XR＝106r/SVI＝106×1.2/110＝10909mg/L(5)污泥所需容積較大，無法設計污泥斗容納污泥。所以，在設計中采用機械刮泥機連續(xù)排泥，而不設污泥斗存泥，只按構造要求在池底設0.05坡度機一個放空用的泥斗，設泥斗高度為0.5m沉淀池總高度H為H=h1+h2+h3+h4+h5式中h1，h2，h3，h4，h5分別為保護高度（取0.3m）、有效水深、緩沖層高（取0.5m），沉淀池底坡落差、污泥斗高度（取0.5m）因此，H=0.3+3.4+0.5+(25/2-2)*0.05+0.5徑深比校核：D/h2＝25/2.4＝10.4，符合6-12的要求(6)沉淀池的出水采用鋸齒堰，堰前設擋板，攔截浮渣。出水采用雙側集水，出水槽寬度0.5m，水深0.4m，則槽內水流速度大于0.4m/s,滿足要求。計算結果：每個二沉池直徑：41m二沉池高度：4.23m9.污泥提升泵房設計計算：污泥泵房的污泥分為回流污泥和剩余污泥，與回流污泥相比剩余污泥的量是很少的可以忽略不計。選擇4臺泵（3臺使用，1臺備用）污水提升泵房的集水池容積：所以選擇集水池的長為5m，寬為3m。計算結果：提升泵房集水池長：5m提升泵房集水池寬：3m有效水深：2.5m10.污泥濃縮池設計規(guī)定：(1)進泥含水率：當為初次污泥時，其含水率一般為95%～97%;當為剩余活性污泥時，其含水率一般為99.2%～99.6%。(2)污泥固體負荷：負荷當為初次污泥時，污泥固體負荷宜采用80～120kg/(m2.d)當為剩余污泥時，污泥固體負荷宜采用30～60kg/(m2.d)。(3)濃縮時間不宜小于10h，但也不要超過18h。(4)有效水深一般宜為4m,最低不小于3m。計算過程：采用豎流式污泥濃縮池，濃縮來自二沉池的剩余污泥，濃縮前污泥含水率為99.2%，濃縮后的污泥含水率97%,濃縮部分上升流速上升流v=0.1mm/s,濃縮時間t=10h，池數n＝2（1用1備）。(1)二沉池中每天排出的剩余污泥量ΔX為rVΔX=YQS?KVX式中Y—產率系數，取為0.5；K--活性污泥微生物自身氧化