污水处理厂课程设计说明书.docx
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污水处理厂课程设计说明书
城市污水处理厂课程设计说明书
学院：
专业班级：
姓名：
学号：
指导老师：
第一章总论………………………………………………4
1.1设计任务与内容…………………………………….4
1.2设计原始资料……………………………………….6
1.3设计水量及水质…………………………………….7
1.4设计人口及当量人口的计算……………………….10
1.5污水处理程度………………………………………..11
1.6处理方法及流程……………………………………..12
第二章进水泵站……………………………………….13
2.1泵站特点及布置形式……………………………..13
2.2污水泵站设计计算………………………………..13
第三章一级处理构筑物……………………………….20
3.1格栅………………………………………………..20
3.2沉砂池……………………………………………..24
3.3初次沉淀池…………………………………………29
第四章二级处理构筑物……………………………….33
4.1曝气池……………………………………………..33
4.2二沉池及污泥回流泵房…………………………..45
第五章消毒…………………………………………….49
5.1消毒方式…………………………………………..49
5.2液氯消毒的设计计算……………………………..49
5.3平流式消毒接触池………………………………..50
5.4计量设施…………………………………………..52
第六章污泥处理系统………………………………….56
6.1污泥处理工艺流程的选择………………………..56
6.2污泥处理…………………………………………..56
6.2.1浓缩池…………………………………………..56
6.2.2消化池…………………………………………..61
6.2.3污泥控制室………………………………………69
6.2.4沼气………………………………………………70
6.2.5贮气柜…………………………………………..71
6.2.6污泥脱水机房…………………………………..73
第七章污水处理厂总体布置…………………………..74
7.1污水处理厂平面布置……………………………..74
7.2污水处理厂…………………………………………77
第八章劳动定员…………………………………………79
8.1定员原则…………………………………………..79
8.2确定工作人数……………………………………..79
城市污水厂课程设计说明书
第一章总论
1、设计任务书
1.1、设计任务与内容
1.1.1、设计简介
本设计为给水排水工程专业课程设计，是四年学习的一个重要的实践性环节，本设计题目为：
华北某城市某污水处理厂设计
设计任务是在指导老师的指导下，在规定的时间内进行城市污水处理厂的设计。
1.1.2、设计任务
根据设计任务书所给定的设计资料进行城市污水处理厂设计，完成一份设计说明书，绘制相关图纸，设计内容如下：
（1）污水处理程度计算：
根据水体要求的处理水质以及当地的具体条件、气候与地形条件等来计算水处理程度。
（2）污水处理构筑物计算：
确定污水处理工艺流程后选择适宜的各处理构筑物的类型。
对所有单体处理构筑物进行设计计算，包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸。
（3）污泥处理构筑物计算根据原始资料、当地具体情况以及污水性质与成分，选择合适的污泥处理工艺流程，进行各单元体处理构筑物的设计计算。
（4）平面布置及高程计算：
对污水、污泥及水中处理流程要做出较准确的平面布置，进行水力计算与高程计算。
（5）污水泵站工艺计算：
对污水处理工程的污水泵站进行工艺设计，确定水泵的类型扬程和流量，计算水泵管道系统和集水井容积，进行泵站的平面尺寸计算和附属构筑物计算。
（6）绘制1号图2—3张：
1厂区平面布置图1张，比例1:
300—500。
2污水、污泥处理工艺流程高程图1张，比例：
横1：
500；纵:
1:
100。
3曝气池技术设计工艺图（一平、二剖）比例：
1:
50—100。
1.1.3设计范围
分流制城市二级污水处理厂设计
1.2设计原始资料
（1）排水体制
排水体制采用分流制排水。
（2）污水量
1城市位于华北地区。
2城市设计人口8.5万人，居住建筑内设有室内给水排水卫生设备和淋浴设备。
3城市公共建筑污水量按城市生活污水量的30%计。
4工业污水量为9100m³/日，包括厂区生活和淋浴水。
5城市混合污水变化系数：
日变化系数Kd=1.1，总变化系数Kz=1.4。
（3）工业废水水质：
悬浮物SS：
178mg/L
BOD5:
169mg/L
PH:
7—7.4
有毒物质：
微量，对生化处理无不良影响。
（4）气象资料：
1年平均气温：
14℃
2夏季平均计算气温：
27℃
3极端最高气温：
40℃
4冬季平均计算温度：
-5℃
5极端最低气温：
-13℃
6年降水量：
600mm
7结冰期：
30天
8主导风向：
夏季：
南风
冬季：
北方
（5）水体资料：
195%保证率的设计流量15m³/s
2出水口水体资料：
最高水位：
10.00m平均水位：
8.00m
最低水位：
6.00m
（6）污水厂厂区资料：
1厂区地形平坦，地面标高为：
12m;
2地下水位：
9.00m；
3地基承载力特征值120KPa；
4设计地震烈度8度；
5入场口管底标高：
5.00m;管径：
d=0.7m，充满度h/D=0.65。
（7）混合污水处理程度
①按悬浮物SS为：
87%;
②按BOD5为：
90%。
1.3设计水量及水质
本设计中设计水量的计算包括平均日污水量、最大日污水量、最大时污水量的计算；水质计算包括SS、BOD5等浓度的计算，在无资料时，一般应根据设计人口数及室外设计规范中的污物排放标准来计算。
1.3.1设计水量
（1）计算平均日生活污水量Qp
Qp1=qs×N×α
式中：
qs---居民区生活用水定额，取120L/（人.天）；
α---排放系数，一般为80%--90%，本设计取85%；
N---设计人口；
Q1=8.5×10000×120×0.85=8670m³/d。
（2）公共建筑污水量Qp2的计算
Qp2=30%×Qp1=30%×8670=2601m³/d。
（3）工业污水量Qp3的计算
根据原始资料Qp3=9100m³/d。
（4）平均污水总量Qp的计算
Qp=Qp1+Qp2+Qp3=8670+2601+9100=20371m³/d.
（5）设计最大日污水量Qmr的计算
Qmr=Kd×Qp=1.1×20371=22408.1m³/d。
（6）设计最大时污水量Qmax的计算
Qmax=Kz×Qp=1.4×22408.1=31371.34m³/d.
（7）各设计水量汇入表1中。
项目
水量
m³/d
m³/h
m³/s
L/s
平均日污水量Qp
30371
848.79
0.236
235.78
最大日污水量Qmr
22408.1
933.67
0.259
259.78
最大时污水量Qmax
31371.34
1307.14
0.363
363.09
表1.各设计水量汇总
1.3.2设计进水水质计算
（1）混合污水中悬浮物SS的计算Cs浓度的计算
Cs=1000.as/Qs.=1000.as/αQs’
式中：
as—每人每天排放SS的克数，规范规定为40—65g/（人.d）,本设计取50g/（人.d）
Qs—每人每天排放水量，以L计；
Qs’—每人每天用水量，以L计；
α—排放系数，取0.85；
①生活污水中SS浓度计算
Cs1=1000×50/150×0.85=392.16mg/L;
②工业废水（原始资料可知）
Cs2=178mg/L;
4混合污水中SS浓度计算
Cs=（Q生×Cs1+Q工×Cs2）/Q生+Q工
式中：
Q生--生活污水量，即8670+2601=11271m³/d;
Q工—工业废水量，即9100m³/d;
Css=[（8670+2601）×392.16+178×9100]/20371
=296.49mg/L.
（2）混合污水中BOD5浓度的计算
CBOD5=1000.as/Qs.=1000.as/αQs’
式中：
as—每人每天排放BOD5的克数，规范规定为25—50g/（人.d）,本设计取40g/（人.d）
Qs—每人每天排放水量，以L计；
Qs’—每人每天用水量，以L计；
α—排放系数，取0.85；
①生活污水中BOD5的计算
Cs1=1000×40/150×0.85=313.73mg/L;
②工业废水中BOD5的计算（可由原始资料获得）
Cs2=169mg/L;
③混合污水中BOD5浓度的计算
CBOD5=（Q生×Cs1+Q工×Cs2）/Q生+Q工
式中：
Q生--生活污水量，即8670+2601=11271m³/d;
Q工—工业废水量，即9100m³/d;
CBOD5=[（8670+2601）×313.73+169×9100]/20371
=249.08mg/L.
1.4、设计人口及当量人口的计算
N=N1+N2
式中：
N—涉及人口数（人）；
N1—居住区人口数（人）；
N2—工业废水这算的当量人口数。
N2可按下式计算：
N2=∑CiQi/as
式中：
Ci—工业废水中的BOD5或SS的浓度；
Qi—工业废水平均的日流量；
as—BOD5、SS污染物的排放标准。
1工业废水按SS计算（as取50g/人.d）
N2=Cs2×Qp2/as=178×9100/50=32396人=3.24万人；
N’=N1+N2=8.5+3.24=11.74万人；
2工业废水按BOD5计算（as取40g/人.d）
N2=CBOD5×Qp2/as=169×9100/40=384475人=3.84万人；
N’’=N1+N2=8.5+3.84=12.34万人。
1.5污水处理程度
1.5.1混合污水处理程度指标
（1）按SS为87%
（2）按BOD5为90%
1.5.2出水浓度计算
去除率E=（Co-Ce/Co）100%得
Ce=Co（1-E）
式中：
Co、Ce—进出水BOD5、SS的浓度。
则出水BOD5浓度Ce=296.49×（1-0.87）=38.5437mg/L；
出水SS的浓度Ce=249.08×（1-0.9）=24.908mg/L。
1.6处理方法及处理流程
1.6.1处理方法
本设计采用普通活性污泥法
1.6.2处理工艺流程
图1：
普通活性污泥法处理流程图
第二章进水泵站
2.1.1污水泵站的特点及形式
合建式矩形泵站
本设计流量较大，使用4台水泵，三用一备，这使得泵站规模较大，因此采用合建式矩形泵站，地下部分采用矩形或梯形，上部为矩形。
组合形式更具有水力条件较好的特点，矩形及组合泵房多为开槽施工。
2.1.2泵站的布置
应用绿化带或建筑物进行隔离，并且宽度不应小于30m，还应考虑泵房内的排水和通风。
2.2污水泵站的设计
2.2.1设计依据
（1）设计流量应按最高日设计，并满足最大充满度的流量要求。
（2）选泵的时候，应该尽量选择同一型号的水泵，以便于检修，同时还应满足低流量时候的调节要求。
（3）泵站构筑物不允许地下水渗入，设计时应该考虑地下水的高度，设置有高于地下水位0.5m的防水措施。
（4）泵站形式的选择主要取决于水力条件及工程造价。
2.2.2泵站的设计与计算
（1）流量Q的确定
最大时流量Qmax：
Qmax=31371.34m³/d=1307.14m³/h=0.363m³/s=363.09L/s.
（2）泵站
按最大时流量Qmax选泵，工4台（3用1备），每台水泵的设计流量Q=Qmax/3=1307.14/3=435.7m³/h，查《给水排水设计手册》第Ⅱ册，选用200WLI-480-13型立式水泵，参数如下列表格所示：
型号
流量
m³/h
扬程
m
轴功率
KW
效率
%
转速
r/min
重量
Kg
200WLI480-13
480
13
22.5
76
980
1200
水泵的参数
型号
J
mm
B
mm
C
mm
D
mm
E
mm
F
mm
G
mm
H
mm
出口法兰mm
进口法兰mm
200WLI
480-13
DN
D1
D2
DN
D1
D2
410
955
795
483
500
640
750
840
200
295
340
250
335
375
水泵安装参数表
（3）集水池容积的计算
①泵站集水池容积以最大一台泵5—6min流量计算，则
V=480×6÷60=48m³
有效水深取3.0m，则集水池面积为
A=V/H=48÷3=16㎡
集水池长取4m，则宽B=A/L=16÷4=4m.
集水井最高水位与最低水位差值为1.5m—2m，取1.55m,则取最低水位为
H1=5+h/D-0.1-1.55
查《给水排水管道系统》机械工业出版社，得最大流量为363L/s时，DN=700mm,h/D=0.65，流速V=1.35m/s，
则最低水位H1=5+0.65-0.1-1.55=4m
最高水位H2=4+1.55=5.55m.
3水泵扬程校核
各构筑物水头损失及构筑物之间的水头损失∑h1如表2所示：
构筑物
水头损失（m）
出场管
0.2
巴氏计量槽
0.3
接触池
0.2
二沉池集水井
0.2
二沉池
0.6
二沉池配水井
0.2
曝气池
0.4
初沉池集水井
0.3
初沉池
0.5
初沉池配水井
0.2
沉砂池
0.2
管路水头损失∑h2，如表3所示：
各个管路
水头损失（m）
出水管沉砂池
0.3
沉砂池初沉池配水井
0.4
初沉池配水井初沉池
0.2
初沉池初沉池集水井
0.2
初沉池集水井曝气池
0.4
曝气池二沉池配水井
0.4
二沉池配水井二沉池
0.3
二沉池二沉池集水井
0.3
二沉池集水井接触池
0.3
则
∑h1=0.2+0.3+0.2+0.2+0.6+0.2+0.4+0.3+0.5+0.2+0.2=3.3m；
∑h2=0.3+0.4+0.2+0.2+0.4+0.4+0.3+0.3+0.3=2.8m；
所以总水头损失∑h=∑h1+∑h2=6.1m.
出水口最高水位为10m，则集水井的最高水位为10+6.1=16.1m.
泵站管路系统损失以1.5m计，泵内损失以2.0m计，自由水头以1.0m计，则所需扬程：
10+6.1-4+4.5=11.1m<13m（水泵扬程）
满足要求
2.2.3泵房布置
（1）选用电机：
Y280S-6三相鼠笼式电动机，额定功率45KW，转速980r/min,重180Kg，效率92%。
（2）水泵基础计算
长L=底脚螺孔间距+（0.4—0.5）m=（750+500）=1.25m
宽B=底脚螺栓间距+（0.4—0.5）m=（500+500）=1.00m
高H=3.0W/L.B.r=3×（1200+180）/1.25×1×2400=1.38m
取混凝土基础高出泵房地面0.5m，基础地下埋深0.88m。
（3）泵房尺寸
四台泵按横向排列方式布置泵房
长L=1.25×4+3×1+2+2=12m
宽B=1+3+2=6m
（4）管道的布置与设计：
①吸水管：
设计流速为1—1.5m/s，吸水管管径DN400，流速1.3m/s；
②压水管：
设计流速≥1.5m/s，压水管管径DN350，设计流速1.6m/s;
4喇叭口：
直径一般取吸水管管径的1.5倍，
D=1.5×400=600mm
（5）集水池及泵房标高
①吸水管中心：
集水池最低水位为4m，吸水喇叭口上边缘至最低水位1.8—2.0D，取1.8D，即1.8×0.6=1.08m；
管中心标高：
4-1.08-0.6×0.5=2.62m。
②集水池底标高：
喇叭口至池底1.0—1.25D，取1.0D
即1.0×0.6=0.6m
集水池底标高为2.62-0.3-0.6=1.72m
（6）泵房内部地面基础，泵轴标高
进水管中心标高2.62m则地面标高2.62-0.3=2.3m，基础标高2.82m，泵轴中心距基础0.41m,则泵轴标高2.82+0.41=3.23m。
（7）泵房高度确定
1泵房内最大设备W=1200Kg，选用CD2-120型号电动葫芦，起重重量2t，超重高度12m。
2泵房高度
泵房半地下式，泵房高度H=H1+H2
H1=a+b+c+d+e+h
式中：
a—行车轨道高度，取0.3m；
b—滑车高度0.14m；
c—行车梁底至起重钩距离，取0.93m；
d—起重垂直长度，1.08m；
e—最大一台机组高度，取1.4m；
h—吊起物底与地面距离，取2.0m。
H1=0.3+0.14+0.93+1.08+1.4+2=5.85m
H2=水厂地面标高-泵房地面标高=12-2.32=9.68m
所以，H1+H2=15.53m
（8）泵房平、剖面图
第三章一级处理构筑物
3.1格栅
3.1.1格栅种类及作用
格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属网、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，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、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，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。
按照格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅；按照格栅净间距，可分为粗格栅（50-100mm）、中格栅（10-40mm）、细格栅（1.5-10mm）三种，平面格栅和曲面格栅都可以做成粗、中、细三种。
3.1.2格栅设计原则
（1）格栅的清渣方式有人工清渣和机械清渣，一般采用机械清渣；
（2）机械格栅一般不宜少于两台；
（3）过栅流速一般采用0.6-1.0m/s；
（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4-0.9m/s；
（5）格栅倾角一般采用45°--75°；
（6）通过格栅的水头损失一般采用0.08-0.15m；
（7）格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m，工作台上应有安全和冲洗设施；
（8）格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m，工作台正面过道宽度：
人工清除不应小于1.2m，机械清除不应小于1.5m；
（9）机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设施；
（10）格栅间内应安装吊运设备，以利于进行格栅及其他设备的检修、栅渣的日常清理。
本设计采用两道平面机械中格栅，一用一备，采用机械清渣。
3.1.3设计计算
前面计算可知：
Qmax=0.363m³/s，计算草图如图4：
（1）格栅间隙数
设栅前水深h=0.6m，过栅流速取V=0.9m/s，采用中格栅，栅条间e=20mm,安装角度α=60°，栅条的间隙数计算公式为：
n=（Qmax.√sinα）/ehv
则n=0.363×√sin60°/0.02×0.6×0.9≈32
（2）格栅宽度
计算公式为：
B=S（n-1）+en
式中：
e=20mm,n=32,S为栅条宽度，取s=0.01m；
B=0.01×（32-1）+0.02×32=0.95m.
（3）进水渠道渐宽部分的长度L1：
若进水渠宽B1=0.6m，渐宽部分展开角α1=20°，则此时进水渠道内的流速为V=Qmax/A=0.363/0.6×0.6=1m/s,假设合理。
L1=B-B1/2tanα1=0.95-0.6/2tan20°=0.13m
（4）栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度L2：
L2=L1/2=0.13/2=0.065m
（5）过栅水头损失计算
因为格栅为矩形截面，取K=3，并将已知数据代入下式：
h1=ζ.（V²/2g）.sinα.K
式中：
ζ为阻力系数，ζ=β（s/e）4/3=0.96
h1=（0.96×0.9²/2×9.8）×sin60°×3=0.102m
（6）栅前高度H1和栅后高度H
取山前渠道超高h2=0.3m，
H1=h+h2=0.9m
H2=h+h1+h2=0.6+0.102+0.3=1.002m,取H2=1m。
（7）栅槽总长度L
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tan60°=0.13+0.065+1.5+0.9/1.732
=2.215m
（8）每日清渣量
W=86400×Qmax×W1/Kz×1000
式中：
W1—单位体积污水栅渣量，m³/（10³污水），中格栅间隙为20mm,取W1=0.05m³/（10³污水）;
Kz—生活污水变化系数，由原始系数取1.4；
W=86400×0.363×0.5/1.4×1000=1.12m³/d.
（10）中格栅及格栅除污机选型
由《给水排水设计手册（第二版）》第11册第521页查知，选用两台GH-1000链条回转式多耙格栅除污机，其规格及性能如下表4：
表4GH-1000链条回转式多耙格栅除污机的规格和性能参数
型号
格栅宽度（
）
格栅净距（mm）
安装角a（°）
过栅流速
（
）
电动机功率（KW）
GH-1000
1000
20
60
0.9
1.1-1.5
3.2沉砂池
3.2.1沉砂池的作用及类型
污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥活性，而且会板积在反应池底部减小反应池有效容积，甚至在脱水时扎破率带损坏脱水设备。
沉砂池的设置目的就是去除污水中泥砂、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理的构筑物的正常运行。
常用的沉砂池的形式主要有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流式沉砂池。
平流式沉砂池是早期污水处理系统常用的一种形式，它具有截留无机颗粒效果较好、构造简单等有点，但也存在流速不易控制、沉砂中有机性颗粒含量较高、排砂常需要洗砂处理等缺点。
旋流式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加速砂粒的沉淀并使有机物随流水带走的沉砂装置。
曝气沉砂池在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。
本设计中选用平流沉砂池，其构造简单，除砂效果好，除砂设备国产率高。
平流式沉砂池是平面为长方形的沉砂池。
沉砂池的主体部分，实际是一个加宽、加深了的明渠，由入流渠、沉砂区、出流渠、沉砂斗等部分组成，两端设有闸板以控制水流。
在池底设置1-2个贮砂斗，下接排砂管。
设计流速为0.15-0.3m/s，停留时间应大于30秒。
沉砂含水率为60%，容重1.5t/m3。
采用机械刮砂，重力或
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