环境工程设计奥贝尔氧化沟.docx
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环境工程设计奥贝尔氧化沟
在我国经济高速发展的今天，污水处理事业取得了较大的发展，已有一批城市兴建了污水处理厂，一大批工业企业建设了工业废水处理厂（站），更多的城市和工业企业在规划、筹划和设计污水处理厂。
水污染防治、保护水环境，造福子孙后代的思想已深入人心。
近几十年来，污水处理技术无论在理论研究方面还是在应用发面，都取得了一定的进步，新工艺、新技术大量涌现，氧化沟系统和高效低耗的污水处理技术，如各种类型的稳定塘、土体处理系统、湿地系统都取得了长足的进步和应用。
这些新工艺、新技术已成为水污染防治领域的热门研究课题。
在国家科委、建设部、国家环境保护局的组织和领导下，广泛、深入地开展了这些课题的科学研究工作，取得了一批令人瞩目的研究成果。
不应回避，我国面临水资源短缺的严重事实，北方一些城市人民生活水平的提高和工农业生产的发展已受到水资源不足的制约。
城市污水和工业废水回用，以城市污水作为第二水源的趋势，不久将成为必然。
这就是我国污水事业面临的现实。
作为给水排水工程专业的学生，就更应该深刻地了解这种形势，掌握并发展污水处理的新工艺、新技术，成为跨世纪的工程技术人才，将我国的污水处理事业提升到一个新的高度。
本次设计的题目是污水处理厂设计。
目的是让学生了解排水工程的设计内容与方法，其中包括了城市排水管网的规划与设计和污水处理厂的建设以及工艺流程的选用，收获甚多，为日后的学习与工作积累了宝贵的经验。
设计成果包括设计说明书与工艺平面图、高程图。
在此，还要对老师的悉心指导表示感谢。
一．设计题目2
二．设计目的及任务2
三．设计原始资料2
四．城市污水处理厂设计2
4.1污水厂选址2
4.2工艺流程3
五.处理构筑物工艺设计4
5.1设计流量的确定4
5.2格栅设计计算4
5.3.污水提升泵房设计计算.6
5.4．平流式沉砂池设计计算.7
5.5．平流式初沉池设计计算.9
5.6．奥贝尔氧化沟设计计算.11
5.7.普通辐流式二沉池设计计算.16
5.8．消毒18
六．污泥处理工艺设计19
6.1污泥浓缩池设计计算.19
6.2污泥消化系统设计计算.20
6.3贮泥池设计计算21
6.4脱水机选择21
七．污水处理厂的平面布置22
八．污水厂的高程布置22
8.1污水厂的高程布置.22
8.1.1控制点高程的确定22
8.1.2各处理构筑物及连接管渠的水头损失计算22
8.2污水系统高程计算.23
8.3污泥系统高程计算.24
九．小结24
十．参考文献24
一．设计题目
水污染控制工程课程设计
二．设计目的及任务
1.目的：
本设计是水污染控制工程教学中一个重要的环节，要求综合运用所学的有关知识，在设计中掌握解决实际工程问题的能力，并进一步巩固和提高理论知识。
2.任务：
根据已知资料，进行城市污水处理厂的扩初设计。
要求确定污水处理流程，计算各处理构筑物的尺寸，布置污水处理厂总平面图和高程图。
三．设计原始资料
（1）气温资料：
年平均15.6摄氏度，夏季平均20摄氏度，冬季平均-10摄氏度。
（2）常年主导风向：
主导风向偏北风；
（3）污水处理厂地下土壤为亚粘土，平均地下水位在地表以下20m
（4）水量40000m3/d,总变化系数1.2。
（5）进水水质：
BOD5=150mg/L，SS=220mg/L，COD=180mg/L，NH+-N=25mg/L，要求出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。
四．城市污水处理厂设计
4.1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。
在设计污水处理厂时，选择厂址是一个重要环节。
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：
⑴.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。
⑵.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。
⑶.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。
⑷.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。
⑸.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。
⑹.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。
⑺.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。
4.2工艺流程
⑴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。
按处理程度分，污水处理可分为一级、二级和三级。
一级处理的内容是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理后，污水中的BOD只去除30%左右，仍不能排放，还必须进行二级处理。
二级处理的主要任务是大量去除污水中呈胶体和溶解性的有机污染物质（BOD），去除率可达97%以上，要达到城市污水排放一级A标准，必须进行三级处理。
具体的流程为：
污水进入水厂，经过格栅，由水泵提升到沉砂池，经初沉池沉淀后，污水进入氧化沟进行生物处理。
在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。
二沉池出水经加氯处理后，排入水体。
⑵.污泥处理工艺流程
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，进行中温消化。
消化池的循环污泥进行套管加热，并用搅拌。
消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外，可用做农业肥料。
具体的工艺流程如下图：
五.处理构筑物工艺设计
5.1设计流量的确定
1.1平均日流量：
40000m3/d
1.2最大日最大时流量（设计最大流量）变化系数取Kz＝1.2，而Qh＝KzQd，则有：
最大日最大时流量Qh＝KzQd＝1.240000＝4.8万m3/h
5.2格栅设计计算
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。
5.2.1设计参数确定：
设计流量Q1=0.56m3/s（设计1组格栅），以最高日最高时流量计算；栅前渠道流速：
v1=0.6m/s，过栅流速：
v2=0.9m/s；
栅条宽度：
s=0.01m，格栅间隙：
b=0.08m；
栅前水深：
h=0.8m，格栅倾角：
α=60°；
单位栅渣量：
w1=0.08m3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。
5.2.2
格栅尺寸计算
格栅尺寸
栅条间隙数：
Qmaxsin
maxsin
n
bhv
0.560.9391（取n=91）
0.0080.80.9
有效栅宽：
B=s（n1）bn0.01（911）（0.00891）1.63m
实际过栅流速为：
Qmaxsin0.9m/s
bhn
过栅水头损失
h0
（S）342.42b
4
103
3.26
V2
sin
2g
3.26（0.92）30.117
29.812
h2Kh0
0.11730.35（一般为0.3-0.4m）
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；
：
阻力系数，
与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42。
3）栅后槽总高度（
H）
设计取栅前渠道超高
h1=0.3m
H1hh10.8
0.31.1m
则Hhh1h20.80.3+0.35=1.45m
栅槽总长度
A.进水渠宽：
B12h1.6m
1.631.60
0.41m
2tan20
其中α1为进水渠展开角，取α1=20）
B.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
L1
0.41
L21
2
0.21m
2
栅槽总长度
H1
LL1L20.51.0+1=2.76m12tan
（5）每日栅渣量
在格栅间隙在8mm的情况下，每日栅渣量为：
0.560.0886400＝3.2（m3/d）
1.201000
所以宜采用机械清渣
5.3.污水提升泵房设计计算
5.3.1提升泵房设计说明本设计采用活性污泥法工艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。
污水经提升后入沉砂池，然后自流通过初沉池、氧化沟、二沉池，最后由出水管道排入水体。
设计流量：
Q=0.56m3/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0.8。
如电动机容量大于55KW时，则不得小于1.0m，作为主要通道宽度不得小于1.2m。
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。
5.3.2泵房设计计算各构筑物的水面标高和池底埋深计算见高程计算。
污水提升前水位43（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位53.96m（即沉砂池前水面标高）。
所以，提升净扬程Z=53.96-43=10.96m
水泵水头损失取2m，安全水头取2m
从而需水泵扬程H=15m
再根据设计流量0.5m3/s，属于大流量低扬程的情形，考虑选用选用2台350QW1200-18-90型潜污泵（流量1200m3/h，扬程18m，转速990r/min，功率90kw），
QQmax0.560.28m3/s1000m3/h
四用一备，流量：
22
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。
5.4．平流式沉砂池设计计算
5.4.1.沉砂池的选型：
沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度2.65t/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。
由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建费用低的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；旋流沉砂池则是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。
砂粒之间产生摩擦作用，可使沙粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。
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。
5.4.2设计计算
5.4.2.1设计资料
图4平流式沉砂池计算7草/图26
5.4.2.1设计参数确定
设计流量：
Qmax=48000m3/h=0.56m3/s（设计组池子，每组分为3格）
设计水深h2=1.0m设计流速：
v=0.3m/s水力停留时间：
t=30s
设计沉砂量X=3m3/105m3污水
5.4.2.3池体设计计算
（1）沉砂池长度：
Lvt0.3309m
（2）水流断面面积：
AQmax/v0.56/0.301.87m2
3）沉砂池总宽度：
设计n=3格，
每格宽bB0.62mn
4）有效水深：
h21.0m
5）沉砂斗容积：
设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则沉砂斗容积
QmaxTX
40000233
V5
52.4m
Kz105
105
V2.4
3
V0
0.8m3
033
每格沉砂池设
1个沉砂斗，三格共有三个沉砂斗）
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b1=0.50m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高h3′=1.0m，则沉砂斗上口宽：
沉砂斗容积：
V1h3（b22b1b2b12）1.0（1.6521.650.500.502）33
7）沉砂池高度：
h3h30.06L21.11m池总高度H：
设超高h1=0.3m，Hh1h2h32.41m
8）校核最小流量时的流速：
Qminmin
n1Amin
最小流量一般采用即为0.2Qmax，则
Qmin0.20.56
minmin0.18m/s0.15m/s，符合要求.n1Amin0.62
5.5．平流式初沉池设计计算
本设计选择一组平流流式沉淀池，每组设计流量为0.56m3/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。
沉淀时间t=1.5h
计算草图如图
5.5.1设计计算
1）沉淀区表面积
表面负荷一般采用1.5-3.0m3/（m2h），本设计取q=2.5m3/（m2h），沉淀池座数n=1
Q36000.5636002
F800m2nq2.5
（2）沉淀部分有效水深
设沉淀时间t=1.5h,有效水深：
h2=qt=2.5×1.5=3.75m
（3）沉淀部分有效容积
3
VAh28003.753000m3
（4）沉淀池长度
L3.6vt3.64.51.524.3m
（5）沉淀池总宽度
A800
B32.9m（取B=33m）
L24.3
（6）沉淀池的数量，取每个池子宽度为b=4.8mnB336.9（取n=7）
b4.8校核长宽比，则L24.35>4,满足要求
b4.8
（7）污泥区的容积设进水悬浮物浓度C0为220mg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的55%计，初沉池污泥含水率p0=95%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=2h，污泥部分所需的容积：
Q（C0-C1）T×10048000（0.220.220.45）21003V==232.32mγ（100-p0）1000（10095）
则每个沉淀池污泥所需的容积为33.2m3
（8）沉淀池总高度
设贮泥斗上口宽4.5m，下口宽0.5m，倾角取α=60°，坡度取0.01，则h44.50.5tan60o3.46m
42
h4（24.30.34.5）0.010.201m
设沉淀池超高h1=0.3m，缓冲层高h3=0.5m，沉淀池总高度：
Hh1h2h3h4h48.01m
（9）污泥斗容积
V11h4（S1S2S1S2）26m3
3
（10）污泥斗以上圆锥体部分污泥容积
V2（L1L2）h4b0.2014.8（25.14.5）14.3m322
其中L124.30.30.525.1m
污泥总体积：
V=V1+V2=26+14.3=40.3m3>33.2m3，满足要求。
（11）排泥量
设进水悬浮物浓度C0为220mg/m3，出水悬浮物浓度C1以进水的55%计，初沉池污泥含水率p0=95%，污泥容重取r=1000kg/m3，取贮泥时间T=2h，污泥体积：
干污泥量Qd220400000.453960Kg/d
污泥体积VQd/（195%）79.2m3/d
5.6．奥贝尔氧化沟设计计算
5.6.1设计参数
污泥负荷率Ns0.050.08kgBOD/（kgMLSSd）
水力停留时间Th：
10-48
污泥泥龄:
ts：
去除BOD5时，5-8,去除BOD5并硝化时，10-20，去除BOD5并反硝化时，ts=30d，Y=0.48
污泥回流比R%:
50100
污泥浓度X（mg/L）:
2000-6000，取X4000mg/L
前期处理SS去除率按45%计算，BOD5的去除率按30%计算，则进入氧化沟的水质：
BOD5150（130%）105mg/L，SS220（145%）121mg/L，
COD180mg/L,NH4N25mg/L
出水水质达到GB18918-2002一级A标准）
BOD510mg/L,SS10mg/L，COD50mg/L,NH4N5mg/L设计计算简图
平面尺寸计算
5.6.2
（1）
氧化沟总容积的计算
．碳氧化、氮硝化区容积V1的计算
YQLrts
X
B．反硝化区容积
V1
400000.48（10510）30
3
13680m
①脱氮量W计算
4000
V2的计算
kgN/d）
10）573.8（kgN/d）
1000
WQ（N0Ne）0.124YQLr
25510540000（0.480.124
1000
②反硝化区污泥量G（kg）
③反硝化区容积V2（m3）
G220003
V25500m3
2X4
则氧化沟总容积VV1V213680550019180m3
V
T水力停留时间Q
2419180
11.5h16h
48000，满足要求
（2）
剩余污泥量的计算Wx（kg/d）
0.484000095651.4kg/d
1000（10.0630）
湿泥量
Qs
Wx
（1p）1000
651.4
1000（10.995）
3
130.3m3/d
（3）需氧量O2（kg/d）的计算
（4）
换算成20℃条件下标准状况下的需氧量：
则充氧量的比例一般为外沟：
中沟：
内沟=65:
25:
10.
（5）
氧化沟尺寸的计算
（6）
2192（r7.50.257.50.259）2
2
A1则1
V12192m2h
A2
V2548m2h
氧化沟的直线长度
L,取外、中、内沟宽分别为7.5m、7.5m和9m.
L则
A1548
1=11.42m
2（B外+B中+B内）2（7.57.59）
②中心岛半径r，A2
A外A中A内，则
设计氧化沟的有效水深h
7.57.5
9（r7.50.2572.5）27.5（r72.5）27.5
求得r2.28m,取r2.3m
1）进出水管及调节堰的计算
①①出水管计算
33
进出水管流量Q48000m/d0.56m/s，进出水管控制流速V1.0m/s
进出水管直径
4Q40.56
v3.14
0.84m,取D=900mm
Q0.56
V
2
0.89m/s1m/s
校核出水管流速
A3.140.452
，满足要求
②出水堰计算
3
2出水堰按薄壁堰计算，则Q=1.86bH2，取堰上水头高H0.2m，
bQ30.5633.36m,取b3.4m
1.86H21.860.23
则2
考虑调节堰的安装要求（每边留0.3m），则出水竖井长度L0.32b4m2
出水竖井宽度B取1.2m,则出水竖井平面尺寸为LB41.24.8m2，
出水井出水孔尺寸bh3.4m0.5m。
正常运行时，堰顶高出孔口底边0.1m,调节堰上下调节范围为0.3m，出水竖井位于中心岛，曝气转碟上游。
（2）曝气设备的选择
选择曝气转碟直径D=1400m，m单碟充氧能力为1.3kgO2/（hds）,每米轴安装碟片数不大于5片。
选择每米轴安装碟片数为4片
A.外沟道
245
n188.5片，取n189片
所需碟片数n，1.3
n5.4组，取6组
所需转碟组数，941
3.65片＜5片校核每米轴安装碟片数，9-0.252，满足要求则外沟道安装曝气转碟6组，每组转碟上游32个碟片。
1.27kgO2/（hds）<1.3kgO2/（hds）校核充氧能力326
B.中沟道
n10480片，取n80片
所需碟片数n，1.3
则中沟道安装曝气转碟3组，每组转碟上游27个碟片
1.281.3kgO2/（dhs）校核充氧能力273
C.内沟道
55.5
n55.542.6片，取n43片
所需碟片数n，1.3
2片＜5片校核每米轴安装碟片数，7.50.252，满足要求
55.5
校核充氧能力315
则内沟道安装曝气转碟3组，每组转碟上游15个碟片。
1.23kgO2/（hds）<1.3kgO2/（hds）
15m。
则共设A型（短轴）曝气转碟6组，轴长9m，B型曝气转碟3组，轴长则外沟道碟片数326192片
中沟道碟片数27381片
内沟道碟片数15345片
5.7.普通辐流式二沉池设计计算
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。
该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用吸泥机排泥。
计算草
图如图
5.7.1设计参数
表面负荷：
q=0.9m3/m2.h
沉淀池个数n=2；沉淀时间T=2h污泥回流比R%:
50100取R=50
污泥浓度X（mg/L）:
2000-6000，取X4000mg/L
Xr10000mg/L
5.7.2沉淀池设计计算
⑴沉淀部分水面面积
Q36000.5636001111m2
nq0.92
⑵池子直径
⑶校核固体负荷GL
GL
24（1R）Q0X
F
241.510004
1111
2
129.6（kg/m2h）<150，满足要求
⑷沉淀部分有效水深
设沉淀时间t=2.5h,
有效水深：
h2qt2.50.92.25m
⑸污泥区的容积V
2T（1R）QX
24（XXr）
221.5400004000
24（400010000）
3
2857m3
⑹污泥区高度h4
污泥斗高度：
池底径向坡度为0.05，底部直径D2=1.6m，上部直径D1=3.2m，倾角为
60
则h4D12D2tan60o
3.21.6
31.4m
污泥斗体积V1
1h24（D12
D1D2D22）
3.141.4
12
2
（3.22
2
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