污水处理厂初步设计说明手册.docx

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污水处理厂初步设计说明手册

设计任务书

一、设计项目

某污水厂初步设计

二、设计资料

1．基本资料

⑴设计流量：

Q=30000+n×1000m3/d（n学号，1～30号）

⑵污水水质：

COD=380mg/L，BOD5=250mg/L，SS=200mg/LpH=6～9。

夏季水温25℃，冬季水温15℃，常年平均水温20℃。

⑶纳污河流：

位于城市的东侧自南向北，20年一遇洪水水位标高，常水位标高。

⑷根据城市总体规划，污水厂拟建于该城市下游河流岸边，地势平坦，拟建处的地面标高。

该城市污水主干管终点（污水厂进水口）的管内底标高。

⑸气象资料：

该地区全年主导风向为西南风。

地势平坦，地质情况良好，满足工程地质要求，平均气温13℃，冬季最低气温-12℃，最大冰冻深度，夏季最高气温37℃，年平均降雨量1010mm，蒸发量1524mm。

处理要求：

处理水水质满足：

BOD5≤20mg/L；COD≤60mg/L；SS≤20mg/L。

处理后的污水纳入河流，对污泥进行稳定化处理、脱水后泥饼外运填埋或作农肥。

其他资料：

厂区附近无大片农田，各种建筑材料均能供应，电力供应充足。

三、设计内容：

1、根据给定的原始资料，确定污水厂的规模和污水设计水量。

2、按照原始资料数据进行处理方案的确定，拟定处理工艺流程，选择污水、污泥的处理构筑物，并用方框图表示。

进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明。

3、进行各构筑物的尺寸计算，各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用。

4.设备选型计算。

5.平面和高程布置

根据构筑物的尺寸，合理进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行。

各处理构筑物应尽力采用重力流，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管的水头损失则需计算确定。

6.编写设计说明书、计算书

四、设计成果

1.污水处理厂总平面布置图1张

2.高程布置图1张

3.设计说明书、计算书一份

五、课程设计进度计划

序号

时间

内容

备注

第1天

课程设计说明，下达课程设计任务

第2天

图书馆借阅资料、熟悉设计资料和规范

第3-7天

确定方案、进行设计计算

第8-13天

绘图，整理设计说明书

第14天

成果整理并上交

六、设计参考资料

1．《水质工程学》教材

2．《排水工程》下册，张自杰等主编，中国建筑工程出版社。

3.《给水排水设计手册》（第1、5、9、11册），中国建筑工业出版社；

4．《污水综合排放标准》（GB8978-2002）

5.《城市污水处理厂污泥排放标准》（CJ3025-93）

七、附录

设计计算说明书

第一章城市污水处理厂设计

第一节污水厂选址

未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发展发展和生态环境，危及国计民生。

所以，在污水排入水体前，必须对城市污水进行处理。

而且工业废水排入城市批水管网时，必须符合一定的排放标准。

最后流入管网的城市污水统一送至污水处理厂处理后排入水体。

在设计污水处理厂时，厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。

选择厂址应遵循如下原则：

1.为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300米。

2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。

3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。

4.要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力。

5.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。

6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。

7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。

第二节工艺流程

1.污水处理工艺流程

处理厂的工艺流程是指在到达所要求的处理程度的前提下，污水处理个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。

城市生活污水一般以BOD物质为其主要去除对象，因此，处理流程的核心是二级生物处理法——活性污泥法为主。

生活污水和工业废水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能把所有的污染物质去除干净，一种污水往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。

具体的流程为：

污水进入水厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去初SS45%,BOD25%，污水进入曝气池中曝气，从一点进水，采用传统活性污泥法。

在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。

2.污泥处理工艺流程

污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从沉淀池排出的沉淀污泥，从生物处理排出的剩余活性污泥等。

这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。

污泥处理的方法是厌氧消化，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干化等处理。

具体过程为：

二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，进行中温二级消化。

一级消化池的循环污泥进行套管加热，并用搅拌。

二级消化池不加热，利用余热进行消化，消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外。

本设计采用的工艺流程如下图所示。

第二章处理构筑物工艺设计

第一节设计流量的确定

1.平均日流量

=万

2.最大日流量

污水日变化系数

最大日流量

第二节泵前中格栅设计计算

中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，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阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。

1.格栅的设计要求

（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：

1）人工清除25～40mm

2）机械清除16～25mm

3）最大间隙40mm

（2）过栅流速一般采用～s.

（3）格栅倾角一般取600

（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用～s.

（5）通过格栅的水头损失一般采用～。

2.格栅尺寸计算

设计参数确定：

设计流量Q1=s（设计2组格栅），以最高日最高时流量计算；

栅前流速：

v1=s，过栅流速：

v2=s；

渣条宽度：

s=，格栅间隙：

e=；

栅前部分长度：

，格栅倾角：

α=60°；

单位栅渣量：

w1=栅渣/103m3污水。

设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式

计算得:

栅前槽宽

m，则栅前水深

（2）栅条间隙数：

（3）栅槽有效宽度：

B0=s（n-1）+en=×（36-1）+×36=

考虑隔墙：

B=2B0+=

（4）进水渠道渐宽部分长度：

进水渠宽：

（其中α1为进水渠展开角，取α1=

）

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

（6）过栅水头损失（h1）

设栅条断面为锐边矩形截面，取k=3，则通过格栅的水头损失：

其中：

h0：

水头损失；

k：

系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；

ε：

阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=。

（7）栅后槽总高度（H）

本设计取栅前渠道超高h2=，则栅前槽总高度H1=h+h2=+=

H=h+h1+h2=++=

（8）栅槽总长度

L=L1+L2+++（+）/tanα

=+++++tan60°=

（9）每日栅渣量

在格栅间隙在20mm的情况下，每日栅渣量为：

所以宜采用机械清渣。

第三节污水提升泵房设计计算

1.提升泵房设计说明

本设计采用传统活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。

污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过初沉池、曝气池、二沉池及，最后由出水管道排入河流。

设计流量：

Q=h=551L/s

1）泵房进水角度不大于45度。

2）相邻两机组突出部分得间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小于。

如电动机容量大于55KW时，则不得小于，作为主要通道宽度不得小于。

3）泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式，尺寸为15m×12m，高12m，地下埋深7m。

4）水泵为自灌式。

2.泵房设计计算

各构筑物的水面标高和池底埋深计算见第五章的高程计算。

污水提升前水位（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位（即细格栅前水面标高）。

所以，提升净扬程Z=水泵水头损失取2m，安全水头取2m

从而需水泵扬程H=19m

再根据设计流量s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用3台350QW1200-18-90型潜污泵（流量1200m3/h，扬程20m，转速990r/min，功率90kw），两用一备，流量：

集水池容积：

考虑不小于一台泵5min的流量：

取有效水深h=，则集水池面积为:

泵房采用圆形平面钢筋混凝土结构,尺寸为15m×12m,泵房为半地下式

地下埋深7m，水泵为自灌式。

第四节泵后细格栅设计计算

1.细格栅设计说明

污水由进水泵房提升至细格栅沉砂池，细格栅用于进一步去除污水中较小的颗粒悬浮、漂浮物。

细格栅的设计和中格栅相似。

2.设计参数确定：

已知参数：

Qmax=h=s。

栅条净间隙为3-10mm，取e=10mm，格栅安装倾角600过栅流速一般为取V=s,栅条断面为矩形，选用平面A型格栅,栅条宽度S=，其渐宽部分展开角度为200

设计流量Q=s=551L/s

栅前流速v1=s，过栅流速v2=s；

栅条宽度s=，格栅间隙e=10mm；

栅前部分长度，格栅倾角α=60°；

单位栅渣量ω1=栅渣/103m3污水。

3.设计计算

污水由一根污水总管引入厂区，故细格栅设计一组，设计流量为：

Q=551L/s=s。

（1）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式

计算得栅前槽宽

m，则栅前水深

（2）栅条间隙数

（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=（72-1）+×72=

（4）进水渠道渐宽部分长度

（其中α1为进水渠展开角，取α1=

）

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

（6）过栅水头损失（h1）

因栅条边为矩形截面，取k=3，则

其中：

h0：

计算水头损失

k：

系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3

ε：

阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=

（7）栅后槽总高度（H）

取栅前渠道超高h2=，则栅前槽总高度H1=h+h2=+=

栅后槽总高度H=h+h1+h2=++=

（8）格栅总长度

L=L1+L2+++H1/tanα

=+++1+（+）/tan60°

（9）每日栅渣量

m3/d>d

所以宜采用机械格栅清渣。

第五节沉砂池设计计算

1.沉砂池的选型：

沉砂池主要用于去除污水中粒径大于，密度m3的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。

沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。

平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点。

本设计采用平流式沉砂池。

2设计资料

1）沉砂池水力停留时间30-60s；

2）有效水深不大于；

3）水流速，；

4）每格宽度不小于。

计算草图如下页图4所示：

设计参数确定

设计流量：

=551L/s（设计1组池子）

设计流速：

v=s

水力停留时间：

t=40s

池体设计计算

（1）沉砂池长度：

L=vt=×40=10m

（2）水流断面面积：

（3）沉砂池总宽度：

设计n=2格，每格宽取b=2m>，每组池总宽B=2b=

（4）有效水深：

h2=A/B=4=（小于）

（5）贮泥区所需容积：

设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积

（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）

其中城市污水沉砂量：

X=3m3/105m3.

（6）沉砂斗各部分尺寸及容积：

设计斗底宽a1=，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=，则沉砂斗上口宽：

沉砂斗容积：

=（大于V1=，符合要求）

（7）沉砂池高度：

采用重力排砂，设计池底坡度为，坡向沉砂斗长度：

则沉泥区高度为

h3=hd+=+×=

池总高度H：

设超高h1=，

H=h1+h2+h3=++=

（8）进水渐宽部分长度:

（9）出水渐窄部分长度:

L3=L1=

（10）校核最小流量时的流速：

最小流量一般采用即为，则

，符合要求.

（11）进水渠道

格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两

侧配水进入进水渠道,污水在渠道内的流速为:

式中：

B1——进水渠道宽度（m），本设计取；

H1——进水渠道水深（m），本设计取。

（12）出水管道

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：

式中：

m——流量系数，一般采用；本设计取；

（13）排砂管道

本设计采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN=200mm。

第六节辐流式初沉池设计计算

辐流式初沉池拟采用中心进水，沿中心管四周花墙出水，污水由池中心向池四周辐射流动，流速由大变小，水中悬浮物流动中在重力作用下沉降至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，澄清水从池周溢流入出水渠。

辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成。

本设计选择两组辐流式沉淀池，每组设计流量为s，从沉砂池流出来的污水进入集配水井，经过集配水井分配流量后流入辐流沉淀池。

1.沉淀部分水面面积

表面负荷采用

，本设计取

，沉淀池座数n=2。

2.池子直径

（D取25m）

3.沉淀部分有效水深

设沉淀时间t=2h,有效水深：

h2=qt=2×2=4m

4.沉淀部分有效容积

m3/h

5.污泥部分所需的容积

由任务书知进水悬浮物浓度C0为m3，出水悬浮物浓度C1以进水的50%计，初沉池污泥含水率p0=97%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=4h，污泥部分所需的容积：

则每个沉淀池污泥所需的容积为

6.污泥斗容积

设污泥斗上部半径r1＝2m，污泥斗下部半径r2=1m，倾角取α=60°，则污泥斗高度：

h5=（r2-r1）tgα=（2-1）×tg60°=

污泥斗容积：

V1=

（r12+r2r1+r22）=

×（22+2×1+12）=

7.污泥斗以上圆锥体部分污泥容积

池底坡度采用，本设计径向坡度i=，则圆锥体的高度为：

h4=（R-r1）i=（13-2）×=

圆锥体部分污泥容积：

V2=

（R2+Rr1+r12）=

污泥总体积：

V=V1+V2=+=＞，满足要求。

8.沉淀池总高度

设沉淀池超高h1=，缓冲层高h3=，沉淀池总高度：

H=h1+h2+h3+h4+h5＝+4+++＝

9.沉淀池池边高度

H‘=h1+h2+h3=+4+=

10.径深比

D/h2=26/4=（符合要求）

c辐流沉淀池分为二组，在沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。

配水井中心管径：

式中：

v2—配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用

s；取s

配水井直径：

式中：

v3—配水井内污水流速（m/s）,一般采用v3=；取s.

12.进水管及配水花墙

沉淀池分为四组，每组沉淀池采用池中心进水，通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。

进水管道采用钢管，管径DN=600mm，进水管道顶部设穿孔花墙处的管径为800mm。

沉淀池中心管配水采用穿孔花墙配水，穿孔花墙位于沉淀池中心管上部，布置6个穿孔花墙，过孔流速：

式中：

—孔洞的宽度（m）；

—孔洞的高度（m）；

—孔洞个数（个）。

v4—穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用；

13.集水槽堰负荷校核

设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为：

q0=

[m3/（m·s）]

=[L/（m·S）]<[L/（m·S）]符合要求

14．出水渠道

出水槽设在沉淀池四周，双侧收集三角堰出水，距离沉淀池内壁，出水槽宽，深，有效水深，水平速度s，出水槽将三角堰出水汇集送入出水管道，出水管道采用钢管，管径DN600mm

14.排泥管

沉淀池采用重力排泥，排泥管管径DN200，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采用，连续将污泥排出池外贮泥池内。

第七节传统活性污泥法鼓风曝气池设计计算

1.处理工艺说明

传统活性污泥法，又称普通活性

污泥法，污水从池子首段进入池内，二沉池回流的污泥也同步进入，废水在池内呈推流形式流至池子末端，流出池外进入二次沉淀池，进行泥水分离。

污水在推流过程中，有机物在微生物的作用下得到降解，浓度逐渐降低。

传统活性污泥法对污水处理效率高，BOD去除率可待90%u以上，是较早开始使用并沿用至今的一种运行方式。

本工艺设计曝气池采用廊道式，二沉池为辐流式，采用螺旋泵回流污泥。

2.处理程度计算

初沉池对BOD5的去除率按25%计算，进入曝气池的BOD5浓度（S0）为：

S0=250×（1-25%）=（mg/L）

处理水中非溶解性BOD5浓度：

BOD5==×××20=L

式中：

Kd——微生物自身氧化率，一般在之间，取；

Xe——活性微生物在处理水悬浮物中所占比例，取；

Ce——处理水中悬浮物固体浓度，取20mg/L。

处理水中溶解性BOD5浓度：

BOD5==L

去除率：

3.设计参数

（1）BOD5污泥负荷率

式中

——有机物最大比降解速度与饱和常数的比值，一般采用—

之间；本设计取;

——MLVSS/MLSS值，一般采用，本设计取；

——处理后出水中BOD5浓度（mg/L），本设计应为L

（2）曝气池内混合液污泥浓度

根据NS值，查排水工程下册图4-7得：

SVI=120，取R＝50%，r＝。

4.平面尺寸计算

（1）曝气池容积的确定

按规定，曝气池个数N不少于2个，本设计中取N=2,则每组曝气池有效容积为

（2）曝气池尺寸的确定

本设计曝气池深取米，每组曝气池的面积为：

本设计池宽取B=8米，B/H=8/＝，介于1～2之间，符合要求。

池长:

L/B=115/8＝>10（符合设计要求）

本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为：

L1=L/5=115/5=23m

本设计取超高为，则曝气池总高为：

H=＋=

（3）确定曝气池构造形式

本设计设四组5廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在两池中间设配水渠道与横向配水渠相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。

曝气池平面图如图6所示：

5.需氧量计算

本工程设计中采用鼓风曝气系统。

（1）平均时需氧量计算

=（kg/d）=（kg/h）

式中：

——每代谢1kgBOD所需氧量（kg），本设计取；

——1kg活性污泥（MLVSS）每天自身氧化所需氧量（kg），取.

（2）最大时需氧量：

=（kg/d）=（kg/h）

最大时需氧量与平均时需氧量的比值为：

（3）每日去除的BOD5值

（4）去除1kgBOD5需养量

6.供气量计算

本设计中采用YHW-Ⅱ型微孔曝气器，氧转移效率（EA）为20%。

敷设在距池底处，淹没水深为4m，计算温度定为30℃。