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完整版污水处理厂设计计算书

污水处理厂设计计算书

201x年xx月xx日

第一部分污水处理

一、格栅设计计算

格栅按照远期规划进行设计。

Q=8.16万m

/d=944.4L/s

总变化系数=1.2,

=944.4×1.2=1133.28L/s

设计中选择两组格栅同时工作，每组格栅单独设置，则每组格栅的进水量为566.64L/s。

1.格栅间隙数

式中——格栅栅条间隙数（个）；

——最大设计流量（m

/s）；

——格栅倾角（°）；

——栅条净间距（m）；

——栅前水深（m）；

——过栅流速（m/s），宜采用0.6～1.0m/s。

栅前水深：

根据水力最优断面公式计算得，0.57=×0.7/2，=1.28m,/2=0.64m。

设计中取=0.64m，0.9m/s，0.02m，60°。

2.格栅槽宽度

式中——格栅槽宽度（m）；

——每跟格栅条的宽度（m）。

设计中取

=0.01m。

3.进水渠道渐宽部分的长度

式中——进水渠道渐宽部分的长度（m）；

——进水明渠宽度（m）；

——渐宽处角度（°），一般采用10°～30°。

设计中=1.27m，=20°，此时进水渠道内的流速为0.67m/s，介于0.4～0.9m/s之间。

4.出水渠道渐窄部分的长度

式中——出水渠道渐窄部分的长度（m）；

——渐窄处角度（°），。

设计中=1.27m，=20°。

5.通过格栅的水头损失

式中——水头损失（m）；

——格栅条的阻力系数；

——格栅受污染物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用=3。

因栅条为矩形截面，取=2.41。

6.栅后明渠总高度

式中——栅后明渠总高度（m）；

——明渠超高（m），一般取0.3～0.5m。

设计中取=0.3m。

7.栅槽总长度

式中——格栅槽总长度（m）；

——格栅明渠的深度（m）。

8.每日栅渣量

式中——每日栅渣量（m3/d）；

——每日每103m3污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0,04～0.06m3/103m3污水。

设计中取=0.05m3/103m3污水。

应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。

图1格栅设计计算示意图（单位：

mm）

二、污水泵房

泵房采用干式半地下式矩形合建式泵房，具有布置紧凑、占地少、结构较省的特点，便于开槽施工，适用于自灌式泵站。

集水池和机器间由隔水墙分开，这样可保持机器间干燥，有利于水泵的保养和检修。

只有吸水管和叶轮淹没在水中，机器间可经常保持干燥，以利于对泵房的检修和保养，也可避免污水对轴承、管件，仪表的腐蚀。

在自动化程度较高的泵站，较重要地区的雨水泵站，及开启频繁的污水泵站中，尽量采用自灌式泵房。

自灌式泵房的优点是启动及时可靠，不需引水的辅助设备，操作简便，缺点是泵房较深，增加工程造价。

且由于噪音较大，妨害工作人员判断水泵是否正常工作。

采用自灌式泵房时水泵叶轮（或泵轴）低于集水池的最低水位，在最高、中间和最低水位三种情况下都能直接启动，启动可靠，操作方便。

但增加了泵站的深度，增加地下工程造价。

泵房地面有一定坡度，坡向排水沟。

图2污水泵房示意图

水泵的选择：

根据污水高程计算的结果，设泵站内的总损失为2m，吸压水管路的总损失为2m,则可确定水泵的扬程H为

H=Hst+∑h=（225.169-219.0）+2+2=10.169m

水泵提升的流量按最大时流量考虑，

，按此流量和扬程来选择水泵。

选择14sh-28型卧式离心泵，共三台，2用1备，单泵性能参数为：

流量为510L/s，扬程为12m,电机选用型号为JR-117-6。

装机时以近期流量为准，泵房面积及机械基础等应按远期规划设计。

三、平流沉砂池设计计算

沉砂池流量按照近期规划进行设计。

Q=3万m

/d=347.2L/s

总变化系数=1.45,

=347.2×1.45=503.4L/s

设计中选择两组平流沉砂池同时工作，分别与格栅相连，则每组沉砂池的设计流量为

251.7L/s。

计算草图如图3所示。

图3沉砂池设计计算草图（单位：

mm）

1.沉砂池长度

式中——沉砂池的长度（个）；

——设计流量时的流速（m/s），一般采用0.15～0.30m/s；

——设计流量时的流行时间（s），一般采用30～60s。

设计中取=1.25m/s，=40s。

2.水流过水断面面积

式中——水流过水断面面积（m2）；

——设计流量（m3/s）。

3.沉砂池宽度

式中——沉砂池宽度（m）；

——设计有效水深（m），一般采用0.25～1.00m；

——沉砂池格数。

设计中取=0.8m，沉砂池分两格。

4.沉砂室所需容积

式中——平均流量（m3/s）；

——城市污水沉砂量（m3/103m6污水），一般采用30m3/103m3污水；

——清除沉砂的间隔时间（d），一般采用1～2d。

设计中取清除沉砂的间隔时间=2d，城市污水沉砂量=30m3/103m3污水。

5.每个沉砂斗容积

式中——每个沉砂斗容积（m3）；

——沉砂斗个数（个）。

设计中取每格有1个沉砂斗，共有

6.沉砂斗高度

沉砂斗高度应能满足沉砂斗储存沉砂的要求，沉砂斗倾角应满足55°。

式中——沉砂斗的高度（m）；

——沉砂斗上口面积（m2）；

——沉砂斗下口面积（m2），一般采用0.4m×0.4m～0.6m×0.6m。

设计中取沉砂斗上口面积为1.24m×1.24m，下口面积0.5m×0.5m。

设计中取沉砂斗高度=0.60m，校核沉砂斗角度：

7.沉砂室高度

式中——沉砂室高度（m）；

——沉砂池底坡度，一般采用0.01～0.02；

——沉砂池底长度（m）。

设计中取沉砂池底坡度=0.02。

8.沉砂池总高度

式中——沉砂池总高度（m）；

——沉砂池超高（m），一般采用0.3～0.5m。

设计中取=0.3m。

9.验算最小流速

式中——最小流速（m/s），一般采用；

——最小流量（m3/s），一般采用0.75；

——沉砂池格数（个），最小流量时取1；

——最小流量时的过水断面面积（m2）

10.进水渠道

格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水管道，然后向两侧配水进入进水渠道，污水在渠道内的流速为：

设计中取B1=1m，H1=0.5m。

11.出水渠道

出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：

出水堰自由跌落0.1-0.15m后进入出水槽，出水槽宽1.0m，有效水深0.5m，水流速度0.504m/s，出水流入出水管道。

出水管道采用钢管，管径DN=800，管内流速0.85m/s,水力坡度1.08‰。

12.排砂管道

采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN200mm。

四、初沉池（平流沉淀池）设计计算

设计参数：

1每格长度与宽度之比不小于4，长度与深度之比采用8～12。

2采用机械排泥时，宽度根据排泥设备确定。

3池底纵坡一般采用0.01～0.02；采用多斗时，每斗应设单独排泥管及排泥闸阀，池底横向坡度采用0.05。

4设计有效水深不大于3.0米。

5一般按表面负荷计算，按水平流速校核。

最大水平流速：

初沉池为7mm/s；二沉池为5mm/s。

6进出口处应设置挡板，高出池内水面0.1～0.15m。

挡板淹没深度：

进口处视沉淀池深度而定，不小于0.25m，一般为0.5～1.0m；出口处一般为0.3～0.4m。

挡板位置：

距进水口为0.5～1.0m；距出水口为0.25～0.5m。

7污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其直径不宜小于0.2米，下端伸入斗底中央处，顶端敞口，伸出水面，便于疏通和排气。

在水面以下1.5～2.0米处，与排泥管连接水平排出管，污泥即由此借静水压力排出池外，排泥时间大于10分。

⑧池子进水端用穿孔花墙配水时，花墙距进水端池壁的距离应不小于1～2m，开孔总面积为过水断面积的6%～20%。

设计中选择两组平流沉淀池，设计流量按近期规划确定，则每组平流沉淀池的设计流量为0.252m3/s。

计算草图如图4所示。

图4初沉池设计计算草图（单位：

mm）

1.沉淀池表面积

式中——沉淀池表面积（m2）；

——设计流量（m3/s）；

——表面负荷[m3/（m2•h）]，一般采用1.5～3.0[m3/（m2•h）]。

设计中取=2[m3/（m2•h）]。

2.沉淀部分有效水深

式中——沉淀部分有效水深（m）；

——沉淀时间（h），一般采用10～2.0h。

设计中取=1.5h。

3.沉淀部分有效容积

4.沉淀池长度

式中——沉淀池长度（m）；

——设计流量时的水平流速（mm/s），一般采用。

设计中取。

5.沉淀池宽度

式中——沉淀池宽度（m）。

6.沉淀池格数

式中——沉淀池格数（个）；

——沉淀池分格的每格宽度（m）。

设计中取=4.2m。

7.校核长宽比及长深比

长宽比=27/4.2=6.43>4，符合要求。

长深比=27/3=9>8，符合要求。

8.污泥部分所需容积

式中——污泥部分所需容积（m3）；

——每人每日污泥量[L/（人•d）]，一般采用0.3～0.8[L/（人•d）]；

——两次清除污泥间隔时间（d），一般采用重力排泥时，=1～2d，采用机械刮泥排泥时，=0.05～0.2d；

——设计人口数（人）；

——沉淀池组数。

设计中取=0.6[L/（人•d）]，采用重力排泥，清除污泥间隔时间=1d。

9.每格沉淀池污泥部分所需容积

式中——每格沉淀池污泥部分所需容积（m3）。

10.污泥斗容积

污泥斗设在沉淀池的进水端，采用重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部，为防止污泥斗底部积泥，污泥斗底部尺寸一般小于0.5m，污泥斗倾角不宜小于60°。

式中——污泥斗容积（m3）；

——沉淀池污泥斗上口边长（m）；

——沉淀池污泥斗下口边长（m），一般采用0.4～0.5m；

——污泥斗高度（m）。

设计中取=2.9m，=0.5m，=2.3m。

11.沉淀池总高度

式中——沉淀池总高度（m）；

——沉淀池超高（m）；

——缓冲层高度（m），一般采用0.3m；

——污泥部分高度（m），一般采用污泥斗高度与池底坡度=1%的高度之和。

设计中取=2.3+0.01（27-2.9）=2.54m，=0.3m，=0.3m。

12.进水配水井

沉淀池分为两组，每组分为7格，每组沉淀池进水端设计进水配水井，污水在配水井内平均分配，然后流进每组沉淀池。

配水井内中心管直径：

配水井直径：

13.进水渠道

沉淀池分为两组，每组沉淀池进水端设进水渠道，配水井接出的DN1000进水管从进水渠道中部进入，污水沿进水渠道向两侧流动，通过潜孔进入配水渠道，然后由穿孔花墙流入沉淀池。

进水渠道水流速度为：

14.进水穿孔花墙

进水采用配水渠到通过穿孔花墙进水，配水渠到宽0.5m，深0.8m。

所需孔洞数量：

15.出水堰

沉淀池出水经出水堰跌落进入出水渠道，然后汇入出水管道排走。

出水堰采用矩形薄壁堰，堰后自由跌落水头0.1-0.15m，堰上水深H：

出水堰后跌落水头采用0.16m，则出水堰水头损失0.2m。

16.出水渠道

沉淀池出水端设出水渠道，出水管与出水渠道连接，将污水送至集水井。

出水渠道宽度1m，深度0.8m，水流速度0.53m/s.出水管道采用钢管，管径DN800,管内流速0.85m/s，水力坡度1.08‰。

17.进水挡板、出水挡板

沉淀池设置进水挡板和出水挡板，进水挡板距进水穿孔墙0.5m，挡板高出水面0.3m，深入水下0.8m。

出水挡板距出水堰0.5m，挡板高出水面0.3m，深入水下0.5m.在出水挡板处设置一个浮渣收集装置，用来收集拦截的浮渣。

18.排泥管

沉淀池采用重力排泥，排泥管直径DN200,排泥时间20min，排泥管流速0.48m/s，排泥管深入污泥斗底部。

排泥管上端高出水面0.3m，便于清通和排气。

排泥静水压头采用1.2m。

19.刮泥装置

沉淀池采用行车式刮泥机，刮泥机设于池顶，刮板深入池底，刮泥机行走时将污泥推入污泥斗内。

五、A2/O工艺设计计算

厌氧—缺氧—好氧工艺，是通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，达到去除有机物、脱氮和除磷的目的。

判断是否可采用A2/O法：

BOD/TN=210/40=5.25>4；

BOD/TP=210/5=42>17

符合要求，故可采用此法。

考虑最大流量的持续时间较短，当曝气池的反应时间在6h以上时，可采用平均流量作为曝气池的设计流量。

生物处理的设计条件为：

以近期流量进行设计，进入曝气池的平均流量8.16万m³/d，最大设计流量9.79万m³/d。

污水中的BOD5浓度为210mg/L，假定一级处理对BOD5的去除率为20%，则进入曝气池的污水BOD5浓度为168mg/L。

污水中的SS浓度为240mg/L，假定一级处理对SS的去除率为50%，则进入曝气池的污水的SS浓度为120mg/L。

污水中的TN浓度为40mg/L,TP浓度为5mg/L，水温T=10—30℃。

图5A2/O工艺原理示意图

（一）设计参数

1.水力停留时间

A-A-O工艺水力停留时间一般采用11～18h，设计中取=12h。

2.曝气池内活性污泥浓度

曝气池内活性污泥浓度一般采用2000～4000mg/L，设计中取=3000mg/L。

3.回流污泥浓度

式中——回流污泥浓度（mg/L）；

SVI——污泥指数，一般采用100；

——系数，一般采用r=1.2。

4.污泥回流比

式中——污泥回流比；

——回流污泥浓度（mg/L），

所以，=0.5。

5.TN去除率

式中——TN去除率（%）；

——进水TN浓度（mg/L）；

——出水TN浓度（mg/L）。

设计中取=20mg/L。

6.内回流倍数

式中——内回流倍数。

设计中取=100%。

（二）平面尺寸计算

1.总有效容积

式中——总有效容积（m3）；

——进水流量（m3/d），按平均流量计；

——水力停留时间（d），一般为11～18h。

设计中取=30000m3/d

厌氧、缺氧、好氧各段内水力停留时间的比值为1:

1:

3，则每段的水力停留时间分别为：

厌氧池内水力停留时间=2.4h；

缺氧池内水力停留时间=2.4h；

好氧池内水力停留时间=7.2h。

2.平面尺寸

曝气池总面积

式中——曝气池总面积（m2）；

——曝气池内有效水深（m）。

设计中取=4.2m。

式中——每组曝气池面积（m2）；

——曝气池个数。

设计中取。

每组曝气池共设5廊道，第一廊道为厌氧段，第二廊道为缺氧段，后三个廊道为好氧段，每廊道宽取3.0m，则每廊道长

式中——曝气池每廊道长（m）；

——每廊道宽度（m）；

——廊道数。

设计中取b=3.0m，n=5。

每个廊道长取162m。

计算草图见图6。

162000

图6曝气池计算草图（单位：

mm）

（三）进出水系统

1.曝气池的进水设计

初沉池的来水通过两根DN800的管道送入厌氧-缺氧-好氧曝气池的首端的进水渠道，管道内的水流速度为v=0.472m/s。

在进水渠道内，水流分别流向两侧，从厌氧段进入，进水渠道宽度0.8m，渠道内水深0.6m，则渠道内最大水流速度：

反应池采用潜孔进水，孔口面积：

式中——孔口流速，一般采用0.2～1.5m/s，本设计采用0.3m/s。

每个孔口的尺寸为0.3*0.3m，则每座曝气池孔口数：

2.曝气池的出水设计

厌氧-缺氧-好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头:

每两组厌氧-缺氧-好氧池的最大出水流量为（0.283+（0.422+0.34*250%）=1.32m³/s。

出水管管径采用DN1200,送往二沉池，管道内流速为1.158m/s,水力坡度1.093‰。

（四）其他管道设计

1.污泥回流管

在本设计中，污泥回流比为50%，从二沉池回流过来的污泥通过两根DN500的回流管分别进入首端两侧的厌氧段，回流污泥量0.5*0.252=0.126，管内污泥流速0.85m/s，水力坡度0.98‰。

2.消化液回流管

硝化液回流比200%，从二沉池出水回流至缺氧段首端，硝化液回流管管道为DN800,管内流速0.69m/s，水力坡度0.745‰。

（五）剩余污泥量

式中——剩余污泥量（kgSS/d）；

——污泥产率系数，（kgVSS/kgBOD5）；

——生物反应池进水五日生化需氧量（kg/m3）；

——生物反应池出水五日生化需氧量（kg/m3）；

——衰减系数（d-1）；

——生物反应池的容积（m3）；

——生物反应池内混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）平均浓度（gMLVSS/L）；

——SS的污泥转换率，gMLVSS/gSS，无试验资料时可取0.5～0.7；

——生物反应池进水悬浮物浓度（kg/m3）；

——生物反应池出水悬浮物浓度（kg/m3）。

设计中取，，。

（六）湿污泥量计算

六、曝气系统

1.需氧量的计算

好氧池（区）的污水需氧量，根据BOD5去除率、氨氮的硝化及除氮等要求确定，并按下列公式计算：

式中——设计污水需氧量（kgO2/d）；

——碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47；

——生物反应池进水五日生化需氧量，mg/L；

——生物反应池出水五日生化需氧量，mg/L；

——细菌细胞的氧当量，取1.42；

——常数，氧化每公斤氨氮所需氧量（kg02／kgN），取4.57；

——排出生物反应池系统的微生物量（kg／d）；

——生物反应池进水总凯氏氮浓度，mg/L，取30mg/L；

——生物反应池出水总凯氏氮浓度，mg/L；

——生物反应池进水总氮浓度，mg/L；

——生物反应池出水硝态氮浓度，mg/L；

（1）.平均时需氧量

式中——混合液需氧量；

——活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需的氧气kg数，对于生活污水，值一般采用0.42~0.53之间；

——污水的平均流量（）；

——被降解的；

——每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧气kg数，b^'一般采用0.11~0.188；

——挥发性总悬浮固体浓度（g/L）。

设计中取

（2）.最大时需氧量

计算方法同上，只需将污水的平均流量换为最大流量即可。

（3）.最大时需氧量与平均时需氧量之比

2.供气量

采用WM-180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器的服务面积为0.49m²，敷设于池底0.2m处，淹没深度4.0m，计算温度定为30℃。

查表得20℃和30℃时，水中饱和溶解氧值：

空气扩散器出口处绝对压力：

空气离开曝气池池面时，氧的百分比：

式中——氧的百分比（%）；

——空气扩散器的氧转移效率。

设计中取=12%。

2、曝气池混合液中平均氧饱和浓度（按最不利的温度条件考虑）：

式中——，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/L）；

——，在大气压力条件下，氧的饱和度（mg/L）。

换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量

式中——混合液需氧量（kg/h）；

——20℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/L）；

——修正系数；

——压力修正系数；

C——曝气池出口处溶解氧浓度（mg/L）。

设计中取

平时需氧量为：

最大需氧量为：

3、曝气池供气量

曝气池平均时供气量为：

曝气池最大时供气量为：

3.空气管路计算

计算草图如下所示。

图7空气管路计算草图

（1）（单位：

m）

图8空气管路计算草图

（2）（单位：

m）

如图所示曝气池平面图，布置空气管道，在相邻两个廊道的隔墙上设置一根干管，每组三根干管，总计六根干管。

在每根干管上设7对曝气竖管，共84条配气竖管，则每根竖管供气量：

曝气池的平面面积为3571.4×3/5=2142.84m²,每个空气扩散器的服务面积按0.49m²计，则所需空气扩散器总数为：

每根竖管上安装的空气扩散器个数为：

每个空气扩散器的配气量：

选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路。

在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表计算，计算结果见表。

表1空气管路计算表

根据计算结果，空气管道系统的总压力损失为：

网状膜空气扩散器的压力损失为5.88KPa，则总压力损失为：

设计中取10kPa。

4.空压机选择

空气扩散装置安装在距离池底0.2m处，曝气池有效水深4.2m，空气管路内的水头损失按1.0m计，则空压机所需压力为：

空压机供气量：

最大时：

平均时：

根据所需压力及空气量，选择3L63WD三叶型罗茨鼓风机，共四台，该鼓风机风压49kpa，风量，三用一备。

七、二沉池（辐流式）设计计算

设计中选择两组辐流沉淀池，每组设计流量为0.252m3/s，从曝气池流出的混合液进入集配水井，经过集配水井分配流量后流进辐流沉淀池。

计算草图见图9。

图9二沉池设计计算草图

1.沉淀池表面积

式中——沉淀部分有效面积（m2）；

——设计流量（m3/s）；

——表面负荷[m3/（m2•h）]，一般采用0.5～1.5m3/（m2•h）。

设计中取=1.2m3/（m2•h）。

2.沉淀池直径

式中——沉淀池直径（m）。

设计中直径取31.2m，则半径取15.6m。

3.沉淀池有效水深

式中——沉淀池有效水深（m）；

——沉淀时间（h），一般采用1.5～3.0h。

设计中取。

4.径深比

介于6～12之间，满足要求。

5.污泥部分所需容积

式中——污泥部分所需容积（m3）；

——污水平均流量（m3/s）；

——污泥回流比（%）；

——曝气池中污泥浓度（mg/L）；

——二沉池排泥浓度（mg/L）。

设计中取，。

式中SVI——污泥容积指数，一般采用80～120；

——系数，一般采用r=1.2。

设计中取SVI=100。

6.沉淀池总高度

式中——沉淀池总高度（m）；

——沉淀池超高（m）；

——沉淀池有效水深（m）；

——沉淀池缓冲层高度（m），一般采用0.3m；

——沉淀池底部圆锥体高度（m）；

——沉淀池污泥区高度（m）。

设计中取，，。

根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05。

式中——沉淀池底部圆锥体高度（m）；

——沉淀池半径（m）；

——沉淀池进水竖井半径（m），一般采用0.1m；

——沉淀池池底坡度。

设计中取，，。

式中——沉淀部分所需容积（m3）。

——沉淀池底部圆锥体容积（m3）；

——沉淀池表面积（m2）.

辐流式二沉池如图所示。

7.进水管的计算

式中——进水管设计流量（m3/s）；

——单池设计流量（m3/s）；

——污泥回流比（%）；

——单池污水平均流量（m3/s）。

设计中取m3/s，m3/s，。

进水管管径取m3/s，

流速

8.进水竖井计算

进水竖井直径采用；

进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸，共设3个沿井壁均匀分布；

流速：

孔