完整版污水厂毕业课程设计计算书.docx
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完整版污水厂毕业课程设计计算书
目录1
第1章绪论3
1.1原始资料3
1.1.1污水量3
1.1.2污水水质3
1.1.3出水水质3
1.2设计任务及要求3
1.2.1设计题目3
1.2.2设计背景3
1.2.3设计任务4
第2章设计原则与工艺选择4
2.1厂址选择4
2.2水质分析4
2.3污水污泥处理工艺选择5
2.3.1选择考虑因素5
2.3.2脱氮除磷工艺：
5
2.3.3工艺比较7
第3章污水处理构筑物设计计算8
3.1格栅8
3.2设计计算8
3.2.1设计参数8
3.2.2粗格栅设计计算9
3.2.3细格栅设计计算11
3.3污水泵房12
3.3.1泵房形式选择12
3.3.2选泵12
3.3.3设计计算12
3.4沉砂池13
3.4.1设计说明13
3.4.2设计参数：
13
3.4.3设计计算14
3.4.4曝气沉砂池曝气计算17
3.5初次沉淀池17
3.5.1设计说明17
3.5.2设计参数18
3.5.2设计计算19
3.6A2O反应池20
3.6.1设计参数20
3.6.2设计计算20
3.7二沉池27
3.7.1设计要点：
28
3.7.2设计参数28
3.7.3设计计算29
3.7.4二沉池集配水井的设计计算32
3.8接触消毒池33
3.8.1消毒剂的选择33
3.8.2消毒剂的投加33
3.8.3平流式接触消毒池34
3.9巴氏计量槽35
3.9.1设计参数35
3.9.2设计计算36
第4章污泥处理设计计算37
4.1污泥处理37
4.1.1污泥处理目的37
4.1.2污泥处理的原则38
4.2污泥泵房设计38
4.2.1集泥池计算38
4.2.2污泥泵的选择38
4.3污泥浓缩池39
4.3.1设计参数39
4.3.2设计计算39
4.4贮泥池40
4.4.1贮泥池的作用40
4.4.2贮泥池的计算40
4.5污泥脱水41
4.5.1设计原则41
4.5.2设计计算42
第5章污水处理厂的布置43
5.1污水处理厂平面布置43
5.1.1平面布置原则43
5.1.2平面布置44
5.2污水处理厂高程布置45
5.2.1高程布置原则45
5.2.2构筑物高程计算46
参考资料49
小结49
第1章绪论
1.1原始资料
1.1.1污水量：
根据该市总体规划和排水现状，总污水量为生活污水量、工业污水量及市政公共设施与未预见水量的总和，40000m3d。
1.1.2污水水质：
进水水质：
BOD5为150mgl；COD为300mgl；SS为200mgl；TN为35mgl；NH3-N为25mgl；TP为3.5mgl；pH为6-9。
1.1.3出水水质
具体出水水质:
BOD5为20mgl；COD为60mgl；SS为20mgl；TN为20mgl；NH3-N为15mgl；TP为1.0mgl；pH为6-9。
混合污水温度：
夏季28℃，冬季10℃，平均温度为20℃。
1.2设计任务及要求
1.2.1设计题目
某城市污水处理厂设计
1.2.2设计背景
1、城市概况
该市地处东南沿海，北回归线横贯市区中部，该市在经济发展的同时，城市基础设施的建设未能与经济协同发展，城市污水处理率仅为3.4%，大量的污水未经处理直接排入河流，使该城市的生态环境受到严重的破坏。
为了把该城市建设成为经济繁荣、环境优美的现代化城市，筹建该市的污水处理厂已迫在眉睫。
2、自然条件：
（1）地形、地貌：
该市具有中低山、丘陵、盆地和平原等多种地貌类型，地势西北高，东南低。
（2）工程地质：
该市地质岩层出露白垩系地层，市区地层覆盖层为第四纪近代冲击层，厚40～60米，上层一般为耕植土、淤土、砂质粘土、亚粘土、细中砂和残积粘土。
地基承载力为1.2～3.5kgcm2，地震等级为6级以下，电力供应良好。
（3）气象资料：
该市地处亚热带，面临东海，海洋性气候特征明显，冬季暖和有阵寒，夏季高温无酷暑，历年最高温度38℃，最低温度4℃，年平均温度24℃。
常年主导风向为南风。
（4）水文资料：
该市内河流最高洪水位+2.5米，最低水位-0.5米，平均水位为+0.5米，地下水位为离地面2.0米，厂区内设计地面标高为+5.0米。
1.2.3设计任务
1.根据以上资料，对该城市进行污水处理厂的初步设计。
2.编写设计说明计算书。
3.画出4张图：
1号图纸：
污水处理厂平面布置图（1:
500）（含土建、设备、管道、设备清单等）1张。
1号图纸：
污水和污泥处理工艺流程高程布置图（横比1:
300;纵比1:
500）1张。
2号图纸：
生化处理工艺单元工艺图（1:
100）（含土建、设备、管道、设备清单等）1张。
2号图纸：
主体构筑物（沉砂池、初沉池、二沉池等）单元工艺图（1:
100）1张。
第2章设计原则与工艺选择
2.1厂址选择
污水处理厂位置的选择，应符合城镇总体规划和排水工程总体规划的要求，并应根据下列因素综合确定：
（1）厂址应设在城市工业区、居住区的下游。
为保证卫生要求，厂址应与城市工业区、居住区保持约300m以上距离。
（2）厂址应在城镇集中供水水源的下游，至少500m。
（3）厂址应尽可能少占农田或不占良田，以便于农田灌溉和消纳污泥。
（4）厂址应尽可能设在城镇和工厂夏季主导风向的下方。
（5）厂址应设在地形有适当坡度的城镇下游地区，使污水有自留的可能，以节约动力消耗。
（6）厂址应考虑汛期不受污水的威胁。
（7）厂址的选择应考虑交通运输、水电供应地质、水文地质等条件。
（8）厂址的选择应结合成镇总体规划，考虑远景发展，留有充分的扩建余地。
2.2水质分析
处理程度计算式：
按照上式对水中各项水质处理程度进行计算，结果如下表：
表2.1污水处理程度表
名称
水质
BOD5
CODcr
SS
TN
TP
NH3—N
设计进水水质（mgl）
150
300
200
35
3.5
25
设计出水水质（mgl）
20
60
20
20
1.0
15
处理程度（%）
86
80
90
42
72
40
对原水水质及出水要求进行分析可得如下结论：
（1）污水以有机污染物为主，可生化性好，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的值为典型城市污水值。
（3）污水中氮磷含量较高，需使用脱氮除磷工艺。
2.3污水污泥处理工艺选择
2.3.1选择考虑因素
1.污水处理厂的工艺流程系是指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的有机组合。
2.在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑各处理单元构筑物的形式，两者互为制约，互为影响。
3.污水处理工艺流程的选定，主要以下列各项因素作为依据：
（1）污水的处理程度
（2）工程造价与运行费用
（3）当地的各项条件（4）原污水的水量与污水流入工程
2.3.2脱氮除磷工艺：
综合以上特点及出水要求，考虑到现有城镇污水处理技术的特点，采用生化处理最为经济。
由于氮磷超标，处理工艺尚用硝化除磷。
根据处理规模，进出水水质要求，污水处理厂既要求有效地去除BOD5，又要求对污水中的氮、磷进行适当处理，以及该工程的造价与运行费用，当地的自然条件（包括地形、气候、水资源），污水水量及其变化动态，运行管理与施工，并参考典型的工艺流程和各种生物处理法的优缺点及使用条件，有以下几种工艺可供选择：
1、A2O处理工艺
（1）A2O处理工艺是Anaerobic－Anoxic－Oxic的英文缩写，它是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2O工艺是在厌氧－好氧除磷工艺的基础上开发出来的，同时具有脱氮除磷的功能。
该工艺在厌氧－好氧除磷工艺中加一缺氧池，将好氧池流出的一部分混合液回流至缺氧池前端，以达到消化脱氮的目的。
（2）A2O工艺的特点：
A：
厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；
B：
在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。
C：
在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。
D：
污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。
E：
脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响，因而脱氮除磷效果不可能提高。
2、SBR工艺
SBR（SequencingBatchReacterActivatedSludgeProcess）是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。
可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。
SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。
在该工艺中，从污水的流入开始到待机时间结束为一个周期操作，这种周期周而复始，从而达到污水处理的目的。
SBR池通常每个周期运行4-6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。
SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量冲击负荷。
SBR工艺具有以下特点：
（1）处理构筑物少，可省去初沉池；无二沉池和污泥回流系统。
与标准活性污泥法相比，基建费、运行费较低，且维护管理方便，主要适用于小型污水处理厂。
（2）SBR的进水工序均化了污水逐时变化的水质，水量，一般不需要调节池。
（3）SBR工艺从时间上来说是一个理想地推流式过程，但是就反应器本身的混合状态仍属于完全混合式，因此具有耐冲击负荷和反应推动力大的优点。
（4）污泥的SVI值较低，一般不会产生污泥膨胀。
（5）运行方式灵活，可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。
（6）SBR工艺的活性污泥，是在静止或接近静止的状态下进行的，因此处理水质优于连续式活性污泥法。
（7）SBR的运行操作、参数控制应实施自动化管理。
3、氧化沟工艺
氧化沟（OD）又称“循环曝气池”，是传统活性污泥法污水处理技术的改良，外形呈封闭环状沟，其特点是混合液在沟内不中断地循环流动，形成厌氧、缺氧和好氧段，且将传统的鼓风曝气改为表面机械曝气。
按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。
连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。
连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。
交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。
交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。
氧化沟具有以下特点：
（1）工艺流程简单，运行管理方便。
氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。
有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。
（2）运行稳定，处理效果好。
氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。
（3）能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。
这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。
（4）污泥量少、性质稳定。
由于氧化沟泥龄长。
一般为20～30d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。
（5）可以除磷脱氮。
可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞80%。
但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。
（6）基建投资省、运行费用低。
和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。
同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。
2.3.3工艺比较
（1）技术对比：
表2-2各种方法的技术对比
类型
参数
氧化沟
SBR工艺
A2O工艺
污泥负荷（kgBODkgMLSS.d）
0.03～0.10
0.2～0.3
＜0.18
污泥龄（天）
20～30
16.5
＞10
污泥回流比（%）
50～200
30
50～100
水质要求总氮（mgL）
30～40
＜30
占地面积
较小
较小
小
稳定性
一般
一般
好
（2）经济对比：
氧化沟、SBR及其改良工艺可以省去初沉池、二沉池和污泥回流系统的费用占地面积小基建费用低，但都适用于自动化系统操控运行，工作人员少，适合于中小型污水厂。
A2O工艺基建费用较低，稳定性好，适用于大中型污水处理厂。
该市污水处理厂属中型污水处理工程。
设计要求出水水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》中一级B标准，要考虑污水的脱氮除磷，所以污水处理采用二级强化工艺处理。
要求工艺稳定性好，再者考虑筹建污水厂的资金以及占地问题，本设计最终选用A2O工艺。
该工艺具有完备的脱氮除磷功能；具有改善污泥沉降性能
的作用的能力，减少的污泥排放量；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥可靠；管理维护简单，运行费用低。
污水处理厂设计工艺流程图
第3章污水处理构筑物设计计算
3.1格栅
格栅是由一组平行的金属栅条、塑料齿沟或金属筛网、框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，保证污水处理设施的正常进行。
被截留的物质称为栅渣。
格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。
圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。
格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅（1.5～10mm）；按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅，目前，污水处理厂大多都采用机械格栅；按照安装方式分为单独设置的格栅和与水泵池合建一处的格栅。
本设计采用矩形断面并设置两道格栅（中格栅一道和细格栅一道），采用机械清渣。
3.2设计计算
3.2.1设计参数
①格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：
粗格栅：
机械清除时宜为16～25mm；人工清除时宜为25～40mm。
特殊情况下，最大间隙可为100mm。
细格栅：
宜为1.5～10mm。
②污水过栅流速宜采用0.6～1.O。
除转鼓式格栅除污机外，机械清除格栅的安装角度宜为60～90°。
人工清除格栅的安装角度宜为30～60°。
格栅前渠道内的水速一般采用0.4～0.9ms。
通过格栅水头损失一般采用0.08～0.15m。
③当格栅间隙为16～25mm时，栅渣截留量取0.10～0.05当格栅间隙为40mm左右时，栅渣量取0.03～0.01
④格栅除污机，底部前端距井壁尺寸，钢丝绳牵引除污机或移动悬吊葫芦抓斗式除污机应大于1.5m；链动刮板除污机或回转式固液分离机应大于1.Om。
⑤格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。
⑥格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.Om。
工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。
⑦粗格栅栅渣宜采用带式输送机输送；细格栅栅渣宜采用螺旋输送机输送。
⑧格栅除污机、输送机和压榨脱水机的进出料口宜采用密封形式，根据周围环境情况，可设置除臭处理装置。
⑨格栅间应设置通风设施和有毒有害气体的检测与报警装置。
3.2.2粗格栅设计计算
设计平均流量：
Qa=40000m3d=1667m3，处理雨天河流污水时为1～3min，如同时作为预曝气池使用，停留时间可取10～30min；
（3）池的有效水深宜为2.0～3.0m。
池宽与池深比为1～1.5，池的长宽比可达5，当池长宽比大于5时，可考虑设置横向挡板。
（4）曝气沉砂池多采用穿孔管设计，穿孔孔径为2.5～6.0mm，距池底约0.6～0.9m，每组穿孔曝气管应有调节阀门。
（5）每立方米污水所需曝气量宜为0.1～0.2,或每立方米池表面积曝气量3～5。
（6）曝气沉砂池的形状应尽可能不产生偏流或死角，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并应设置挡板，防止产生短流。
3.4.3设计计算
1、沉砂池有效容积
式中V—沉砂池有效容积，m3；
Q—最大设计流量，m3s；
t—最大设计流量时的停留时间，min，采用1～3min，曝气
沉砂池的设计要求最高时流量的停留时间应大于2min。
设计中取t=3min,
2、水流断面积
式中A—水流过水断面面积，m2；
v1—水平流速，ms，设计中取v1=0.1ms
，取7m2
3、沉砂池宽度
式中B—沉砂池宽度，m；
—沉砂斗数量，个。
8、沉砂斗上口宽度
式中a—沉砂斗上口宽度，m；
，一般采用1.5mmin，则刮泥机为1.5radmin。
a）吸泥管流量
二沉池排出的污泥流量按100%的回流比计，则其回流量为：
本设计中拟用4个吸泥管，每个吸泥管流量为：
规范规定，吸泥管管径一般在150～600mm之间，拟选用，。
则
。
b）水力损失计算
以最远一根虹吸管为最不利点考虑，这条管路长4m，，，局
部水头损失为
沿程水头损失为
中心排泥管
故中心管选择DN500，，1000
泥槽内损失m
泥由槽底跌落至泥面（中心筒内）m，槽内泥高m。
则吸泥管路上总水头损失为
⑩二沉池进水部分计算
二沉池进水部分采用中心进水，中心管采用铸铁管，出水端用渐
扩管。
为了配水均匀，岩套管周围设一系列潜孔，并在套管外设
稳流罩。
a）进水管计算
当回流比时，单池进水管设计流量为
进水管管径取为
则流速：
当为非满流时，查《给水排水设计手册》常用资料知：
流速为
。
b）进水竖井计算
进水竖孔直径为
进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸为，共设6个沿井壁均匀分布；
流速为：
，符合要求
孔距为：
设管壁厚为0.15m，则
c）稳流罩计算
稳流筒过流面积
式中——稳流筒筒中流速，一般采用。
设计中取
稳流筒直径
3.7.4二沉池集配水井的设计计算
⑴集配水井的尺寸
设计圆形配水井，其直径为。
配水井面积
设其水力停留时间为，则该配水井的有效体积为
则该配水井的有效深度为
设超高为，则配水井高度为
外层的集水井直径为。
⑵二沉池集配水井水力计算
①配水经中心管管径为DN1200的铸铁管，当回流比时，设计流量Ls，查得ms，‰，，得局部水头损失为
②设沉淀池进水管管径为DN700mm的铸铁管，当回流比时，设计流量Ls，查得ms，‰，，得局部水头损失为
m
③设集水井进水管管径DN600mm的铸铁管，设计流量Ls，查得ms，‰，，得局部水头损失为
m
④设总出水管管径为DN1000mm的铸铁管。
设计流量Ls，根据《给排水手册》第一册的铸铁管水力计算表得，m3s，‰，，得局部水头损失为
m
故二沉池集配水井水头损失为：
3.8接触消毒池
3.8.1消毒剂的选择
目前，用消毒剂消毒能产生有害物质，影响人们的身体健康已广为人知，氯化是当今消毒采用的普遍方法。
氯与水中有机物作用，同时有氧化和取代作用，前者促使去除有机物或称降解有机物，而后者则是氯与有机物结合，氯取代后形成的卤化物是有致突变或致癌活性的。
所以，目前污水消毒一是要控制恰当的投剂量，二是采用其他消毒剂代替液氯或游离氯，以减少有害物的生成。
消毒设备应按连续工作设置。
消毒设备的工作时间、消毒剂代替液氯或游离氯，以减少有害物的生成。
消毒设备应按连续工作设置，消毒设备的工作时间、消毒剂投加量，可根据所排放水体的卫生要求及季节条件掌握。
一般在水源的上游、旅游日、夏季应严格连续消毒，其他情况时可视排出水质及环境要求，经有关单位同意，采用间断消毒或酌减消毒剂投量。
目前常用的污水消毒剂是液氯，其次是漂白粉、臭氧、次氯酸钠、氯片、氯氨、二氧化氯和紫外线等。
其中液氯效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜。
其他消毒剂如漂白粉投量不准确，溶解调制不便。
臭氧投资大，成本高，设备管理复杂。
所以目前液氯仍然是消毒剂首选。
本设计中选用液氯作为消毒剂。
3.8.2消毒剂的投加
⑴加氯量计算
二级处理出水采用液氯消毒，接触时间，液氯的投加量为，则每日的加氯量为：
⑵加氯设备
液氯由真空转自加氯机加入，加氯机设计三台，采用二用一备。
每
小时的加氯量为：
设计中采用型转子加氯机。
3.8.3平流式接触消毒池
本设计采用2组3廊道推流式消毒接触反应池，简图如上图；
（1）接触池容积
（2）接触池表面积，有效水深设计为，则每座接触池面积为：
（3）池体平面尺寸
设廊道宽度为，则接触池总宽度为，接
触池长度为：
，
验证：
长宽比，符合要求。
（4）池体总高度
取超高，池底坡度为0.02，则池底坡降
故池体总高度为：
⑸复核池容由以上计算，接触池宽,长,水深，
所以
，符合。
（6）进水部分
每个消毒接触池进水水管径D=600mm，v=1.28ms，i=4.21‰。
（7）混合
采用管道混合方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为增强混合效果，加氯点后接D=600mm的静态混合器。
（8）出水部分
本设计采用薄壁堰出水：
集水渠
设计流量
式中Q—集水区流量，m3s；
Qmax—设计流量，m3s；
n—消毒接触池个数；
α—取1.2。
则渠宽为
式中B—渠宽，m
Q—渠道流量，m3s；
起端水深为
式中—消毒接触池个数；
m—流量系数，一般采用0.42；
b—堰宽，数值等于池宽，m。
设计中取n=2，b=3.0m
取自由跌落0.15m，则出水堰总水头损失为
出水管采用的管道将水送入巴氏计量槽，流速为
。
3.9巴氏计量槽
3.9.1设计参数
①计量槽应设在渠道的直线上，直线段长度不宜小于渠道宽度的8—10倍，在计量槽的上游，直线段不小于渠宽的2—3倍，下游不小于4—5倍。
当下游有跌水而无回水影响时，可适当缩短；
②计量槽中心线应与中心重合，上下游渠道的坡度应保持均匀，但坡度可以不同；
③当喉宽W=0.3—2.5m时，为自由流，大于此数时为潜没流；
④当计量槽为自由流时，只需计上游水位，而当其为潜没流时，则需要同时记录下游水位，涉及计量槽时，应可能做到自由流；
⑤设计计量槽时，除计算通过最大流量时的条件外尚需计算通过最小流量的条件。
3.9.2设计计算
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