日处理20万吨城镇污水处理厂设计

日处理20万吨城市生活污水处理厂设计

摘 要

本城市污水处理厂的工程规模达20万吨/日。为使出水达到国家综合污水排放标准（GB18918-2002）一级B标准同时贯彻执行“三同时”制度，取得更好的除磷脱氮的效果，故本次设计采用处理效率较高的卡鲁塞尔2000型氧化沟处理工艺。Carrousel 2000系统在普通Carrousel氧化沟前增加了一个厌氧区和绝氧区（又称前反硝化区）, 全部回流污泥和10-30%的污水进入厌氧区，可将回流污泥中的残留硝酸氮在缺氧和10-30%碳源条件下完成反硝化，为以后的绝氧池创造绝氧条件。同时，厌氧区中的兼性细菌将可溶性BOD转化成VFA，聚磷菌获得VFA将其同化成PHB，所需能量来源于聚磷的水解并导致磷酸盐的释放。厌氧区出水进入内部安装有搅拌器的绝氧区，所谓绝氧就是池内混合液既无分子氧，也无化合物氧（硝酸根）， 在此绝氧环境下，70-90%的污水可提供足够的碳源，使聚磷菌能充分释磷。绝氧区后接普通Carrousel氧化沟系统，进一步完成去除BOD、脱氮和除磷

关键词：城市污水；卡鲁塞尔2000型氧化沟；污泥浓缩脱水

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Plant design of urban sewage treatment up to 20 tons

per day Abstract

The plant scale of this project about urban sewage treatment up to 20 tons per

day.To meet the level B standard of the national comprehensive sewage effluent discharge standard (GB18918-2002) and implement the \and for the sake of the acquisition better divided by the phosphorus take off the nitrogenous result, this design will use the type of Carrousel 2000 oxidation ditch systems with high efficiency treatment . Carrousel 2000 systems increased a oxygen District before common Carrousel oxidize ditch with the unique oxygen area.( call again that the versa nitric in front turns the area)The dirty mire in all refluxes enters the anaerobic District with 10-30% dirty water, can under the anoxia with 10-30% carbon source term complete remaining of dirty mire in reflux inside nitric acid nitrogen to versa nitric to turn, creates for the unique oxygen pond of hereafter unique oxygen term.At the same time, anaerobic District inside of concurrently the sex germs convert the dissolubility BOD VFA, the germ acquire the VFA its assimilation PHB, the energy source needed solves in the phosphoric water and cause phosphatic releasing.The anaerobic District a water enters the inner part installs the unique oxygen area that have the mixer, the so-called unique oxygen is a pond inside to mix with liquid since have no the numerator oxygen, also have no the compound oxygen( nitric acid root), the here unique oxygen environment is next,70-90% dirty water can provide the enough carbon source, can make the germ of released the phosphorus well.The unique oxygen area connects behind the common Carrousel oxidizes the ditch system, further completing to do away with the BOD and take off the nitrogen with divided by the phosphorus .

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Key words: Arban sewage; Carrousel 2000 type oxidation ditch; Sludge

concentration dehydration

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目 录

摘 要 ........................................... 1 Abstract ......................................... 2 目 录 ........................................... 4 前 言 ........................................... 6 第一章 城市污水处理厂设计概况 .................... 8

1.1 设计概况 ..................................... 8 1.2 设计原则、范围与依据 ......................... 9 1.3 工程规模以及处理水质要求 ..................... 9 1.4 工艺流程的比较与选择 ........................ 10 1.5 本设计工艺流程的确定 ........................ 15 1.6 水处理构筑物设计说明 ........................ 15 1.7 污泥处理构筑物设计说明 ...................... 21 1.8 平面与高程布置 .............................. 23

第二章 城市污水处理厂设计计算书 ................. 27

2.1 泵前中格栅 .................................. 27 2.2 污水提升泵房 ................................ 29 2.3 泵后细格栅 .................................. 31 2.4 平流式沉砂池 ................................ 33 2.5 氧化沟 ...................................... 34 2.6 二沉池 ...................................... 39 2.7 接触消毒池 .................................. 42

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2.8 回流污泥泵房 ................................ 43 2.9 污泥浓缩池 .................................. 44 3.0 贮泥池及污泥泵 .............................. 47

第三章 高程计算 ................................. 48

3.1 水力计算 .................................... 48 3.2 水头损失计算 ................................ 48 3.3 高程确定 .................................... 49

结 论 .......................................... 51 参考文献 ........................................ 52 致 谢 .......................................... 53 附录1 外文参考文献（译文） ..................... 54 附录2 外文参考文献（原文） ..................... 56

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前 言

20世纪90年代以来，我国城市污水治理工作取得了较大进展，建成了一批城市污水处理厂，还有一部分正在建设中。随着水污染治理工作的发展，城市污水处理技术已取得了一定的进展，涌现出大量新工艺、新设备和新材料，在实际中得到了应用和推广[1]。

为了加强城市污水治理，保护水环境，中央增加了投资力度。1998年分二批下达的城市污水治理项目达117项，投资约300亿元。1999年又下达近百亿国家债券资金，支持城市污水处理厂建设。为了确保污水处理厂建设后的正常运行，国家已明确在水价中增收排污费。一年多来，全国有上百座城市污水处理厂正在建设，按照“七大流域、三大湖泊和重点沿海城市及 其近岸海域要新增城市集中式污水处理能力2000×104m3/d”和“非农业人口50万以上城市都要建设城市污水处理厂”的目标，在2000年年底前，还有上百座城市污水处理 厂正立项要求建设。我国现有668个城市中，仅有123个城市有307座不同处理等级的 城市污水处理厂，其中城市污水二级处理率10%左右，全国17000个建制镇，绝大多数没有排水和污水处理设施。纵观世界各国，排水系统和污水处理率均有一个逐步发展和逐步完善的过程。国家提出至2000年我国污水处理率要求达到25%，2010年达到40%，这是根据国家(包括地方)财力，在各方面作出努力后争取达到的目标。

城市污水主要来源于城市居民生活中的污水、各工业企业在生产制造过程中产生的生产废水以及城市降水和部分受污染的地表水这3方面。城市居民日常生活中产生的污水包括居民家庭、宾馆饭店、机关单位、学校、商场等设施由于居民日常活动排放的污水，如洗菜、做饭、淋浴、冲厕等。这类污水的水质特点是往往含有较高的有机物，如淀粉、蛋白质、优质等，以及氮、磷等无机物，此外，还含有病原微生物和较多的悬浮物。

各工厂企业在生产制造过程中产生的废水包括生产工艺废水、循环冷却水、冲洗废水以及综合废水。由于生产行业不同，其产生的废水水质也不相同。这类废水总的来说废水排放量较大、污染物含量高、较难进行处理、对环境危害大。有的废水水质指标距离国家规定的排放标准相差得很远。由于水产的周期性，1天之中排放的废水水量变化也很大。这类废水是城市污水的重要组成部分，目前

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也得到了广泛的重视，有许多污水处理工程的应用实例，取得了一定的效果。

本课题的研究目的在于通过设计城市污水处理厂的处理工艺，比较选择哪种工艺更适合处理所要求的水质。城市污水是废水处理中最为普遍的一种，设计处理城市污水的主要内容包括：处理工艺的比较及选择、工艺流程的确定、处理工艺的设计计算、绘制总平面布置图、工艺流程图、高程图、主体构筑物的平、剖面图。

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第一章 城市污水处理厂设计概况

1.1 设计概况

城市污水一般由生活污水和工业废水组成，城市污水的水质与城市的规模、生活水平、工业企业的状况及废水处理水平、排水系统的形式及完善程度、气候环境等因素有关。

城市污水处理站一般由预处理、生化处理、污泥处理三部分组成。

城市污水处理程序包括预处理、一级处理、二级处理、深度处理及污泥处理、其中的核心部分为二级生化处理。

城市污水一级处理系统主要由格栅、筛网、沉砂池、沉淀池等组成。格栅和沉砂池也常作为城市污水的预处理系统。

城市污水常挟带大量悬浮物和漂浮物，通过一级处理系统可以拦截和沉淀体积和密度较大的污染物，以保护后续处理设施，保证处理出水效果达标。因此，是污水处理工艺前必不可少的组成部分。本设计中，采用格栅、沉砂池、初次沉淀池。

城市污水二级处理系统主要为生物处理系统，以生物处理技术为主体。城市污水二级处理系统可以大幅度去除污水中呈胶体和溶解性状态的有机污染物，BOD5去除率达85%～95%，而一级处理只能去除BOD520%～30%[2]。

目前，城市污水二级处理技术主要有活性污泥法、AB法、氧化沟法、SBR法、生物膜法等。本设计中采用氧化沟法。

污水的深度处理包括脱氮除磷及有机物的进一步去除，常用混凝沉淀和过滤工艺，也有采用生物陶粒和生物炭工艺，而最后进行消毒处理。

污泥处理是污水处理厂的重要组成部分，主要包括浓缩、消化、脱水和干化等。

污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合，以满足污水处理要求。采用何种处理流程还要根据污水的水质、水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体规定。因为进水水质中各种水质指标的浓度比较低且氮磷的去除率要求不高，所以在二级处理过程中氧化沟法进行处理。不仅能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解有机物，以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其他一些物质，无机盐类也能被部分去除，

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而且通过厌氧或缺氧区的设置可以脱氮、除磷。

1.2 设计原则、范围与依据

1.2.1 设计原则

错误！未找到引用源。执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。

错误！未找到引用源。积极稳妥地采用新技术，充分利用国内外的先进技术和设备，以提高 行业的装备和技术水平。

错误！未找到引用源。功能分区明确，生产、生活、人、物、车流向合理。 错误！未找到引用源。规划布置四优先：工艺流程先进，安全可靠优先；运行管理便利，经 济优先；环境绿化、美化优先；有利于排水事业可以持续发展优先。

1.2.2 设计范围

本设计范围为对污水处理厂厂内的污水处理构筑物、污泥处理构筑物及必要的附属建筑进行工艺及总图的初步设计，不包括收集管网及泵站部分。

1.2.3 设计依据

设计任务书以及原始数据

《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002） 《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93） 《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999） 《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）

1.3 工程规模以及处理水质要求

工程规模：日处理20万吨城市生活污水处理厂设计。

处理后的水质要达到国家一级B排放标准，根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）可得进出水水质情况如表1.1：

表1.1 设计污水处理厂生化处理阶段污染物去除率

单位：mg/l

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水质指标 进水水质 出水水质 去除率

BOD5 120 ?20 CODcr 240 ?60 SS 150 ?20 NH3-N 30 ?8 TP 3.5 ?1 83.3% 75.0% 86.7% 73.3% 71.4% 1.4 工艺流程的比较与选择

1.4.1 工艺流程的比较

根据《城市污水处理及污染防治技术政策》，日处理量能力在10～20万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺[2]。本城市污水处理厂的方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除N、P故可选择三种典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺：1）间歇式活性污泥法（SBR工艺）；2）Carrousel氧化沟工艺；3）A/A/O工艺。以下是三种工艺流程的比较： (1) SBR工艺

SBR是序批间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。其工艺流程图如图1.1。

鼓风机房原污水预处理配水井反应池污泥浓缩脱水机房出水泥饼外运处置

传统

工艺流程简图图1.1 传统SBR工艺流程图

SBR工艺的一个完整的操作过程，亦即每个间歇反应器在处理废水时的操作过程包括五个阶段：①进水期；②反应期；③沉淀期；④排水排泥期；⑤闲置期。SBR的运行工况以间歇操作为特征。五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的[3]。

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城市污水的一级处理是通过物理方法对污水中的悬浮物、漂浮物以及大颗粒固体污染物质进行的处理。它位于污水处理系统的前端，对后续污水处理工序的正常运行起着重要的保障作用，是污水处理工艺中不可缺少的工序。在城市污水一级处理中，格栅主要去除污水中体积较大的漂浮物或悬浮物，沉砂池主要去除密度较大的无机颗粒，初沉池主要去除无机颗粒和部分有机物质，一级处理能去除污水中40%～55%的固体悬浮物，以及20%～30%左右的BOD5[3]。

城市污水一级处理的主要构筑物有格栅、沉砂池和初沉池，其工艺流程如图1.7所示：

污水升泵房粗格栅提 栅渣栅渣处理系统砂池细格栅沉 沉砂沉砂处理系统初沉池后续处理 污泥污泥处理系统 图1.7 城市污水一级处理工艺流程图

污水处理厂一般设置两道格栅，提升泵房站前设置粗格栅或中格栅，沉砂池前设置中格栅或细格栅。

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。

城市大、中型污水处理厂或泵站前截留杂物大于0.2 m3/d的格栅，清除杂物量较大，一般采用机械清除设备。采用机械除渣设备时，一般采用单独格栅井。

本设计中粗格栅选用回转式格栅除污机。

1.6.2 污水提升泵房

提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。

为运行方便，本设计采用采用自灌式泵房。自灌式水泵多用于常年运转的污水泵站，它的优点是：启动及时可靠，管理方便。且鉴于其设计和施工均有一定

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经验可供利用，故常选用方形泵房。由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合建，前后设置。污水提升泵房选用半地下式，地下埋深8m。

1.6.3 细格栅

细格栅是安装在污水泵房后的格栅，其作用是拦截中格栅未截留的悬浮物和漂浮物，设计形式和粗格栅相似。

1.6.4 平流沉砂池

污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥性，而且会板积在反应池底部减小反应器有效容积，甚至在脱水时扎破滤带损坏脱水设备。沉砂池的设置目的就是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续构筑物的正常运行。

沉砂池的工作原理是以重力分离或离心分离为基础，即以控制进入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮物颗粒则随水流带走。在污水处理系统中，沉砂池一般设在生物处理池前，从污水中分离密度较大的无机颗粒，以保护后续处理构筑物中的设备免受磨损、堵塞。按池内水流的方向不同，沉砂池可分为平流式、竖流式和旋流式三种，按池形可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。

平流式沉砂池是常用的沉淀池形式，具有构造简单、处理效果较好、工作稳定的优点。

竖流式沉砂池通常用于去除较粗（粒径在0.6mm以上）的砂粒，结构比较复杂，处理效果一般较差，目前生产中采用较少。

曝气沉砂池中曝气的作用式使颗粒之间产生摩擦，将包裹在颗粒表面的有机物除掉，产生洁净的沉砂，提高颗粒的去除效率；同时通过调节曝气量还可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，且对污水还有预曝气作用。

旋流沉砂池利用机械控制污水的流态和流速，加速砂粒的沉淀，具有沉砂粒径小，效果好、占地省的优点。

本设计采用的是平流沉砂池。

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1.6.5 氧化沟

本设计采用的是卡罗塞尔（Carrousel）2000氧化沟。

氧化沟是二级处理的主体构筑物，是活性污泥的反应器，其独特的结构使其具有脱氮除磷功能，经过氧化沟后，水质得到很大的改善。

每座Carrousel 2000 型氧化沟中配有一定数量的表曝机，实现沟内混合液的推流、混合和充氧。系统的充氧量可以通过沟内表曝机运行的台数的多少进行调节。另外，从节能的角度考虑，每座氧化沟中还装有一定数量的液下推进器，用于保证混合液具有一定的流速，并防止混合液在部分表曝机运转的情况下，发生污泥沉降分离的现象[3]。

1.6.6 二沉池

（1）概述

二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，一般布置在生化处理构筑物后面，主要用以澄清混合液，并回收浓缩活性污泥，其效果的好坏，直接影响出水的水质和回流污泥的浓度。

二沉池除了进行泥水分离外，还需要进行污泥浓缩，同时由于进水的水量和水质的变化，它还要暂时贮存污泥。由于二沉池需要起到污泥浓缩的作用，往往所需要的池面积大于只进行泥水分离所需要的池面积。

（2）池型选择

沉淀池按池内水流方向不同分为平流式、竖流式、辐流式三种。三种初沉池的优缺点比较见表1.2[4]。

表1.2 平流式、辐流式和竖流式沉淀池比较

池型 优点 ①沉淀效果好； ②对冲击负荷和温度变化平流式 的适应能力强； ③施工简易，造价较低。 泥斗需单独设排泥管排泥，②适用于大、中、小型操作量大。 污水处理厂。 缺点 ①配水不易均匀； ②采用多斗排泥，每个 适用条件 ①适用于地下水位高及地质较差地区； 18

①池子深度大； ②对冲击负荷和温度变化①排泥方便，管理简单； 竖流式 ② 占地面积小。 ③造价较高； ④池径不宜过大，否则布水不均。 ①水流速度不稳定； ①多为机械排泥，运行 ②易于出现异重流现象； 辐流式 效果好，管理较简单。 ③机械排泥设备复杂，对施②排泥设备已趋定型。 工质量要求高。 ①用于地下水位较高地区； ②用于大、中型污水处理厂。 处理厂。 的适应能力差； 适用于中、小型污水（3）设计参数的选择

沉淀池的设计参数可参照表1.3

表1.3 沉淀池的经验设计参数

类别沉淀时间 表面负荷 沉淀池位置 h 单独沉淀池 二级处理前 活性污泥法后 生物膜法后 1.5～2.0 1.0～2.0 1.5～2.5 1.5～2.5 m3（/m2·h） 1.5～2.5 1.5～3.0 1.0～1.5 1.0～2.0 污泥量干物质 污泥含g（人·d） 15～17 14～25 10～21 7～9 水率% 95～97 95～97 99.2～99.4 96～98 固体负荷堰口负荷 kg/（m2·d） L（m·s） ------- ------- ≤150 ≤150 ≤2.9 ≤2.9 1.7 1.7 初沉池二沉池

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本设计采用中心进水周边出水辐流式沉淀池。如图1.7：

出水槽穿孔挡板中心管刮泥机出水管进水管排泥管

图 1.7 中心进水辐流式沉淀池

中心进水周边出水辐流式沉淀池的基本原理是：混合液经进水管进入中心筒后，通过筒壁上的孔口和外围的环形穿孔挡板，沿径向呈辐射状流向沉淀池周边。由于过水断面的不断增大，因此，流速逐渐变小，颗粒沉降下来。澄清水则经溢流堰或淹没孔口汇入集水槽排出。

1.6.7 接触消毒池

（1）概述 消毒是保证污水安全排放或回用的最后环节。尽管在污水处理过程中，水中的微生物和可能的致病菌已绝大部分被杀灭（氧化）或随着沉淀物一起被去除，但经过二级处理的城市污水中仍可能含有一些游离的微生物（致病菌），其排放仍可能对水体的卫生安全（尤其是排放水体作为饮用水源或其他可能与人类接触的用途时）造成威胁。因此，消毒是污水（尤其是城市污水、医院污水、屠宰污水等含有人类及动物代谢物的污水）处理必需的最终的处理单元。 消毒方法分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。化学方法是利用化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有氯及其化合物、各种卤素、臭氧、重金属离子等。污水消毒常用的消毒剂为氯系消毒剂，主要为液氯和漂白粉。

消毒过程在接触池中进行。接触池有水平隔板式、垂直隔板式和搅拌池等，由于水平隔板式（又称廊道式）流态稳定，不易短流和形成漩涡，且阻力较小，因此为最常见的接触池池型。

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氯价格便宜，消毒可靠且经验成熟，是应用最广的消毒剂，所以本次设计选择液氯消毒。

消毒剂的优缺点和适用条件见表1.4。

表1.4 消毒剂优缺点和适用条件

消毒剂 优 点 缺 点 氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水 效果可靠、投配简单、投液 氯 量准确，价格便宜 污水比例大时，氯化可能生成致癌化合物 除液氯缺点外，投量不准漂白粉 投加设备简单，价格便宜 确，溶解调制不便，劳动强度大 消毒效率高，并能有效地降解污水中残留的有机物， 色，味，等，污水中PH，温臭 氧 度对消毒效果影响小，不产复杂 生难处理的或生物积累性残余物 用海水或一定浓度的盐 需要特制氯片及专用的次氯酸钠 水，由处理厂就地自制电解消毒器，消毒水量小 产生，消毒 所等小型污水处理站 适用于医院、生物制品高的污水处理厂 投资大成本高，设备管理排入水体卫生条件要求 适用于出水水质较好， 适用于出水水质较好，排入水体卫生条件要求高的污水处理厂 生物有毒害，当污水含工业处理厂 适用于，中规模的污水适 用 条 件 1.7 污泥处理构筑物设计说明

城市污水处理厂在对污水进行处理的同时会产生各种污泥。污泥的来源各不相同，有的是截留下来的悬浮物质，有的是生物处理系统排出的生物污泥，有的则是由于投加药剂而产生的化学污泥。

在污水处理过程中，会产生大量污泥，其中含有许多有毒有害物质，且含水率高，因此需对污泥进行处理， 以达到减量、稳定、无害化及资源化利用的目的。污泥的处理有浓缩、消化、脱水及最终处置等工艺。

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剩余活性污泥是指活性污泥是指活性污泥法系统排出的污泥。剩余活性污泥含固率一般在0.5～0.8%之间，取决于所采用的不同生化处理工艺。有机成分常在70～85%之间，与污水处理中是否设初沉池及泥龄的长短有关。剩余活性污泥的PH值在6.5～7.5之间，取决于污水处理系统的工艺以及控制状态。由于活性污泥的含固率一般都小于1%，因而其流动性能及混合性能与污水基本一致，但不易沉降。活性污泥的产量取决于污水处理所采用的生化工艺类型，传统活性污泥工艺、A-B工艺以及A2/O等工艺的产泥量都有出入[1]。

1.7.1 污泥泵房

设计污泥泵房三座，分别位于氧化沟与沉淀池之间，每个污泥泵房承担氧化沟的污泥回流和沉淀池的剩余污泥排放。

本设计的污泥泵房负责将二沉池产生的活性污泥一部分作为回流污泥输送至氧化沟，另一部分作为剩余污泥由地下管道输送至浓缩池进行浓缩处理。污泥泵设计参数同污水泵站中的参数。其中设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比R=100％，即QR=100%×

2000003

m/d=133333.3m3/d。 1.51.7.2 污泥浓缩池

（1）概述

污泥处理系统产生的污泥，含水率高，体积很大，输送、处理或处置都很不方便。污泥浓缩可使污泥初步减容，使其体积减小为原来的几分之一，从而为后续处理或处置带来方便。首先，经浓缩后，可使污泥管的管径减小，输运泵的容量减小。浓缩之后直接脱水，可减少脱水机台数，并降低污泥调质所需的絮凝剂投加量。

污泥浓缩的方式有重力浓缩和气浮浓缩。如果选择厌氧消化进行污泥稳定，一般采用重力浓缩；当采用好氧消化进行污泥稳定时，两者均可选择。

重力浓缩又分为连续式和间歇式。一般中大型污水处理厂均选择连续式。 本次设计中采用重力连续式浓缩。 （2）重力浓缩的基本原理

重力浓缩法是依靠污泥重力作用而达到污泥在浓缩池中浓缩的目的。重力浓

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缩法主要浓缩初沉污泥和剩余活性污泥。

重力浓缩池一般为圆柱形。污泥由中心筒进泥，进泥点一般在池深的一半处。浓缩池下层颗粒间隙中的水在上层颗粒的重力作用下被挤压出来，颗粒拥挤更加紧密，污泥浓度提高，从而实现污泥浓缩。上清液由池周的溢流堰溢出，回流至污水处理系统。污泥可采用重力排泥方式。

1.7.3 储泥池

储泥池的作用是调节消化池排泥和污泥脱水两个单元的污泥平衡。储泥池的体积越大，储泥时间越长，脱水间的工作灵活性越大。

储泥池一般设计为圆形，内置搅拌机，防止污泥结块和沉淀影响污泥从储泥池到脱水间的输运。

1.7.4 脱水机房

（1）脱水之前的污泥调理

城市污水中含有大量有机污染物质，城市污水处理厂产生的污泥中含有的固体物质主要是与水亲和力很强的胶体粒子。因此，必须在污泥脱水之前，对污泥进行处理，使污泥改变亲水性能，增强脱水效果。

污泥经过调理，污泥颗粒尺寸加大，可以释放出污泥中的吸附水，提高脱水效果。常用的污泥调理方法是加药调理法、加热调理法、冷却调理法和辐射调理法。

本设计中的污泥含有较高的有机物，采用加药调理法。因此，选用高聚合度的有机高分子絮凝剂，如PAM。 （2）污泥脱水

污泥脱水是将污泥中的含水率降至85%以下的操作（污泥的极限游离水含量20%）。污水将脱水后，一般形成泥饼，体积大大减小，以便于最终的处置。

在脱水前要对污泥进行调理，改善污泥的脱水性能。工程上调理的主要方法为投加絮凝剂。絮凝剂一般采用高分子絮凝剂。

污泥脱水方法有自然干化、机械脱水、烘干及焚烧等方法。城市污水处理厂一般由于场地的限制，污泥脱水主要采用机械脱水。

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机械脱水的方式有真空过滤、板框压滤、带式压滤和离心过滤等。板框压滤为间歇操作，一般适用于中小型污水处理厂；大中型污水处理厂目前普遍采用带式过滤或离心过滤。

本设计采用带式压滤脱水机。

1.8 平面与高程布置

1.8.1 平面布置

污水处理厂厂区平面布置遵循国家有关标准和规范进行。

本设计将污水处理厂厂区按功能划分，并进行相关布置。厂区分办公生活服务区、污水处理区、污泥处理区三大部分，各区既相互独立，又有联系，既能最大限度地减小占地和管道连接，又便于管理。

污水处理厂的平面布置包括：污水处理构筑物、污泥处理构筑物、综合办公楼、维修间、仓库、车库、锅炉房、传达室、配电中心、食堂、浴室及其它辅助建筑物，以及各种管道、道路、绿化等的布置。根据处理厂的规模大小，采用1：100～1：1000比例尺的地形图绘制总平面图，管道布置可单独绘制。

平面布置的一般原则如下：

（1）处理构筑物的布置应紧凑，节约用地并便于管理；池型的选择应考虑占地多少及经济因素。圆形池造价比较低，但进出水构造较复杂。方形池或矩形池池墙较厚，但可利用公共墙壁以节约造价，且布置可紧凑，减少占地。一般小型污水处理厂采用圆形池较经济，而大型处理厂则以采用矩形池为经济。除了占地、构造和造价等因素以外，还应考虑水力条件、浮渣清除，以及设备维护等因素；

（2）每一单元过程的最少池数为两座，但在大型污水厂中，由于设备尺寸的限制，往往有多池。当发生事故，一座池子停止运转时，其余的池子负荷增加，必须计算其对出水水质的影响，以确定每一池子的尺寸。根据生产实践，每一单独处理池的能力可达10～20万m3/d；

（3）在选择池子的尺寸和数目时，必须考虑污水厂的扩建。对每一种单元过程的全部处理池，最好采用相同的尺寸，且应避免在初期运行时有过大的富余能力；

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（4）处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，以减少土方量；

（5）经常有人工作的建筑物如办公、化验等用房应布置在夏季主风向的上风一方，在北方地区，并应考虑朝阳；

（6）在布置总图时，应考虑安装充分的绿化地带；

（7）总图布置应考虑远近期结合，有条件时，可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。远景设施的安排应在设计中仔细考虑，除了满足远景处理能力的需要增加的处理池以外，还应为改进出水水质的设施预留场地；

（8）构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置，运转管理的需要和施工的要求，一般采用5～10m；

（9）污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合，以策安全，并管理方便。污泥消化池应距初沉池较近，以缩短污泥管线，但消化池与其他构筑物之间的距离不应小于20m。贮气罐与其他构筑物的间距则应根据容量大小按有关规定办理；

（10）变电站的位置宜设在耗电量大的构筑物附近，高压线应避免杂一厂内架空敷设；

（11）污水厂内管线种类很多，应考虑综合布置，以免发生矛盾。污水和污泥管道应尽可能考虑重力自流。自流管道应绘制纵断面图；

（12）如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在一条管廊或管道沟内，以利于维护和检修；

（13）污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越一部或全部构筑物，进入下一级构筑物或事故溢流；

（14）在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽6～9m次干道宽3～4m，人行道宽1.5m～2.0m，曲率半径9m，有30%以上的绿化；

（15）污水厂的占地面积，随处理方法和构筑物选型的不同，而有很大的差异。

1.8.2 高程布置

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污水处理厂在进行平面布置的同时，必须进行高程布置，以确定各处理构筑物及连接管渠的高程，并绘制处理流程的纵断面图，其比例一般采用：纵向1：50～1：100，横向与总平面布置图相同，或示意图上应注明构筑物和管渠的尺寸、坡度、各节点水面、内底以及原地面和设计地面的高程。

在整个污水处理过程中，应尽可能使污水和污泥为重力流，但在多数情况下，往往需抽升。高程布置的一般规定如下：

（1）为保证污水在各构筑物之间能顺利自流，必须精确计算各构筑物之间的水头损失，包括沿程损失、局部损失及构筑物本身的水头损失。此外，还应考虑污水厂扩建时预留的储备水头；

（2）进行水力计算时，应选择距离最长，损失最大的流程，并按最大设计流量计算。当有两个以上并联运行的构筑物时，应考虑某一构筑物发生故障时，其余构筑物必须负担全部流量的情况。

（3）污水厂的出水管渠高程，须不受水体洪水顶托，并能自流进行农田灌溉；

（4）污水厂的场地竖向布置，应考虑土方平衡，并考虑有利排水。 （5）高程布置应确定控制点的标高，在本设计中，厂区控制点的标高是排放水体的最高洪水位标高，只要使得消毒池出水井的高度能够保证水能自流过去，并且有一定的富裕水头即可。整个污水处理部分的高程主要围绕两部分损失来进行：构筑物内水头损失，管路损失。其中构筑物损失主要是进水配水以及出水集水时会带来水头损失，管道主要是沿程阻力损失，以及管道弯头、三通具有阻力。本设计中配水井也有跌水的水头损失，需要说明的是，配水井的跌水需要通过二倍流量校合是否井内会有壅水的可能性。由此可以算出每一段管路上的损失，并且依次推算前一个构筑物的水面标高，从而定出每一个构筑物相对于地面的位置。所有在主干道以下的管道均需0.7m或0.7m以上的覆土厚度，在平面上相互重叠的管道在高程图上外壁必须有0.2-0.3m的高程差。经行高程计算时考虑管道内的经济流速，选择合适的管道。

（6）各处理构筑物的水头损失（包括进出水渠的水头损失）可按表1.5估算。

表1.5 污水流经各处理构筑物的水头损失

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构筑物 格栅 沉砂池 平流沉淀池 竖流沉淀池 辐流沉淀池 水头损失（cm） 10～25 10～25 20～40 40～50 50～60 构筑物 生物滤池 曝气池 混合池 接触池 水头损失（cm） 270～280 25～50 10～30 10～30

（7）在污水处理厂中，经沉淀处理后的污泥经管道流动，所以应计算污泥流动中的水头损失，进而计算污泥处理流程高程。污泥高程计算顺序与污水相同，即从控制性标高点开始。污泥在管道中水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。由于目前有关污泥水力特征的研究还不够，因此，污泥管道水力计算主要是按污泥局部为沿程水头损失的50%计算。

第二章 城市污水处理厂设计计算书

2.1 泵前中格栅

2.1.1 设计参数

设计流量 Q1=20×104m3/d=2.315m3/s

栅前流速 v1=0.8/s 过栅流速 v2=1.0m/s 栅条宽度 s=0.01m 格栅间隙 b=20mm 栅前部分长度 0.5m 格栅倾角 ?=60° 单位栅渣量W1=0.05m3栅渣/103m3污水

27

2.1.2 设计计算

（1）中格栅计算示意图（见图2.1）。

b1H1h2hB1h2Hαα1L1500H1/tgαα21000L2B1B

图2.1 中格栅计算示意图

（2）栅前水深

B1v1Q? 根据最优水力断面公式1，计算得：栅前槽宽

2 B1?22Q1v1?2?2.315B?2.42m ，则栅前水深h?1?1.21m

0.82Q1sin?2.315?sin60???82.8 (取n=84)

bhv20.02?1.21?1.0（3）栅条间隙数 n? 设计两组格栅，每组格栅间隙数n=42条

（4）栅槽有效宽度 B'=s(n-1)+bn=0.01(42-1)+0.02×42=1.25m 栅槽总宽度 B=2B'+0.2=2×1.25+0.2=2.7m （5）进水渠道渐宽部分长度 L1?B?B12.7?2.42??0.39m

2tan?12tan20? （其中?1为进水渠展开角度，一般采用20?） （6）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L2?L10.39??0.195m?0.2m22

（7）过栅水头损失

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S? 因栅条断面为矩形段面，??2.42，k=3，??????，则过删水头损失

?b?43v20.0131.02h1 为：h1?kh0?k?sin??3?2.42?()?sin60??0.127m（取0.13

2g0.022?9.81m）

式中： 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=2.42。 （8）设备选型

根据格栅的有效栅宽及过水流量，查《环境保护设备选用手册》，选择2台XHG-2000型回转式格栅清污机， 其性能参数见表2.1。

20?104?10?104m3/d 单台格栅过水流量 Q1?224表2.1 XHG-2000型回转式格栅清污机主要技术参数

设备宽度/mm 有效栅宽/mm 设备总宽/mm 技术 参数 有效栅隙/mm 耙链速度/(m·min-1) 电功率/kW 2000 1840 2350 30 ≈4.8 1.1～2.2 过水 流量 技术 参数 安装 尺寸 安装角度/(°) 沟宽度/mm 沟深/mm 栅前水深/m 过栅流速/m·s-1 栅条间距/mm 过水流量/(m3/d) 60 2100 2500～12000 1.0 1.0 20 10.80×104 （8）栅后槽总高度

取栅前渠道超高 h2=0.3m，

则栅前槽总高度 H1=h+h2=1.21+0.3=1.51m 栅后槽总高度 H=h+h1+h2=1.21+0.13+0.3=1.64m （9）格栅总长度

L=L1+L2+0.5+1.0+1.51/tan?

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=0.39+0.20+0.5+1.0+1.51/tan60°=2.96m （10）每日栅渣量

QmaxW1?864002.315m3/s?0.05m3?8640033??6.67m/d W?>0.2m/d 3Kz?10001.5?1000m 所以宜采用机械格栅清渣。

2.2 污水提升泵房

2.2.1 设计计算

（1） 设计参数

设计流量：Q=2315L/s （2） 泵房设计计算

采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单。污水经提升泵房后进入沉砂池，然后自流通过Carrousel 2000型氧化沟、二沉池及接触消毒池，最后由出水管道排入下水道或河流。 （3）水泵选择

设计流量为200000m3/d，选择8台潜污泵（6用2备），则单台流量为

Q1?Qmax2.315?3600??1389m3/h66

所需的扬程为9.49m（见水力及高程计算表2.18）

选择CP(T)-575-350型沉水式污物泵，泵的参数见表2.2 。

表2.2 CP(T)-575-350型沉水式污物泵参数

出口口径/mm

350

流量/(m3/h) 1440

扬程/m 12

极数 6

功率/kW 75

2.2.2 泵的扬程计算

(1).设计参数

设计流量：Q=2315L/s

30

(2).泵房设计计算

采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排出。 各构筑物的水面标高和池底埋深见第三章的高程计算。

污水提升前水位-5.49m（既泵站吸水池最低水位）,提升后水位5.86m（即细格栅前水面标高）。

所以，提升净扬程Z=5.86-（-5.49）=11.35m 水泵水头损失取2m

从而需水泵扬程H=Z+h=13.35m 计算草图如下：

图2.2 污水提升泵房的计算示意图

2.3 泵后细格栅

2.3.1 设计参数

设计流量Qmax=20×104m3/d=2315L/s

栅前流速 0.8m/s 过栅流速 栅条宽度 0.01m 栅条净间距 栅前部分长度 0.5m 格栅倾角 单位栅渣量W1=0.05m3栅渣/103m3污水

2.3.2 设计计算

（1）栅前水深

31

1.0m/s 0.01m 60o

Bv 根据最优水力断面公式Qmax?11，计算得：栅前槽宽

2 B1?2B2.422Q12?2.315?1.21m ??2.42m，则栅前水深h1?1?v10.822Qmaxsin?2.315?sin60???16.57（取n=168）

bhv20.01?1.21?1.0（2）栅条间隙数 n? 设计两组格栅，每组格栅间隙数n=84条

（3）栅槽有效宽度 B2=s（n-1）+bn=0.01（84-1）+0.01×84=1.67m 栅槽总宽度 ：

B?2B2?0.2?2?1.67?0.2?3.54m（考虑中间隔墙厚0.2m） 4）进水渠道渐宽部分长度

L1?B?B13.54?2.42??1.54m

2tan?12tan20? （其中α1为进水渠展开角，一般取20o） （5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

L2?（6）过栅水头损失

L1?0.77m 2 因栅条边为矩形截面，取k=3，则

v20.0131.02sin??3?2.42?()?sin60??0.32m h1?kh0?k?2g0.012?9.81?S? 其中?????

?b? 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=2.42。 （7）栅后槽总高度

取栅前渠道超高 h2=0.3m

则栅前槽总高度 H1=h+h2=1.21+0.3=1.51m

32

4324

栅后槽总高度 H=h+h1+h2=1.21+0.32+0.3=1.83m （8）格栅总长度 L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tan?

=1.54+0.77+0.5+1.0+1.51/tan60 =4.68 m （9）每日栅渣量

QmaxW1?864002.315m3/s?0.02m3?8640033??2.66m/d W?>0.2m/d 3Kz?10001.5?1000m 式中：W1为栅渣量，对于城市污水，栅条间距b=10mm时，W1=0.02m3/103m3 拦截污物量大于0.2m3/d时，宜采用机械清栅。 （10）设备选型

根据格栅的有效栅宽及过水流量，查《环境保护设备选用手册》，选择两台 XHG-2800型回转式格栅清污机， 其性能参数见表2.3。

20?104?10?104m3/d 单台格栅过水流量Q1?2 表2.3 XHG-2800型回转式格栅清污机性能参数

设备宽度/mm 有效栅宽/mm 设备总宽/mm 技术 耙链速度/(m·min) 参数 电功率/kW 2.2～3 ≈4.8 过水 流量 技术 参数 栅前水深/m 过栅流速/m·s-1 栅条间距/mm 过水流量/(m3/d) 1.0 1.0 10 11.29×104 2800 安装 2640 尺寸 3150 沟深/mm 2500～12000 沟宽度/mm 2900 安装角度/(°) 60 （11）细格栅计算示意图（同图2.1）。

2.4 平流式沉砂池

1. 设计参数

设计流量：Q=200000m3/d=2315L/s 设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=40s

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2. 设计计算

（1）计算草图如下：

（2）沉砂池长度：

L=vt=0.25×40=10.0m

（3）水流断面积：

A=Q/v=2.315/0.25=9.26m2

（4）令有效水深h2 =0.8m，有：

B=A/h2=9.26/0.8=11.6m,取B=12m, （5）设计n=4格，每格宽度b=12/4=3.0m

（6）贮砂斗所需容积V：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则V:

V?86400Qmax?T?X86400?2.315?2?0.03??8m31000?Kz1000?1.5

（每格沉砂池设两个沉砂斗，四格共有八个沉砂斗） 其中V：沉砂斗容积，m3

X：城市污水沉砂量0.03L/m3(污水) Kz：污水流量总变化系数1.5 Qmax：最大设计流量，m3/s

则每个沉沙斗所需容积为V1 =V/8=8/8=1m3 （7）贮砂斗各部分尺寸及容积：

设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=1.0m， 则贮砂斗上口宽：

34

a?2hd2?0.9?a1??0.5?1.54mtan60?1.732

hd0.922a2?2aa1?2a1?2?1.542?2?1.54?0.9?2?0.92?1.37m366

贮砂斗容积：

V?????? （略大于V1=1m3，符合要求）

（8）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为

L2?L?2a10.0?2?1.54??3.46m22

则沉泥区高度为

h3=hd+0.06L2 =0.5+0.06×3.46=0.71m

池总高度H ：设超高h1=0.3m，

H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.71=1.51m

（9）校核最小流量时的流速：

最小流量即平均日流量

Q平均日=Q/K=2315/1.5=1543.3L/s

则vmin=Q平均日/A=1.543/9.26=0.17m/s>0.15m/s，符合要求

2.5 氧化沟

2.5.1 设计参数

拟用卡罗塞尔（Carrousel）2000型氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。 设计最大流量：Q=20×104m3/d=8333.3m3/h 设计平均流量：Qa=200000/1.5 m3/d=133333.3m3/d

总污泥龄：30d

MLSS=4000mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLVSS=3000mg/L 曝气池：DO＝2mg/L

NOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3—N还原 α＝0.9 β＝0.98

其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5 b=0.07d-1

35

脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSS·d K1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L 剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2):

所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原 硝化安全系数：2.5 脱硝温度修正系数：1.08

2.5.2 设计计算

1）出水处理水中非溶解性BOD5值 设计的出水BOD5为20 mg/L，.出水处理水中非溶解性BOD5值BOD5f为：

BOD5f =0.7×Ce×1.42（1-e-0.23×5）

式中：BOD5f——出水处理水中非溶解性BOD5值，mg/L；

Ce——出水中BOD5的浓度，mg/L； 则 BOD5f =0.7×20×1.42（1- e-0.235）=13.6 mg/L

×

出水处理水中溶解性BOD5值，BOD5=20- BOD5f =6.4 mg/L

2）采用污泥龄30d，则日产泥量为： 设采用污泥龄30d，日产污泥量 Xc =

式中：Q——为氧化沟设计流量，133333.3m3/d

a——为污泥增长系数，取0.6 kg/kg； b——污泥自身氧化率，取0.05 L/d

Lr——为（L0-Le） 去除的BOD5浓度，mg/L；

Le——出水BOD5浓度，mg/L；

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aQLr

1?b?c

?c——污泥龄，d 则：

Xc?0.6?133333.3?(120?20)?3200kg/d1000??1?0.05?30?

需用于氧化的NH3-N = 30—2=28mg/l;

需还原的NO3-N=28-10=18mg/l 3) 碱度平衡计算

一般去除BOD5所产生的碱度（以CaCO3计）约为0.1mg/L碱度去除1mgBOD5，设进水中碱度为250mg/L。

所需碱度为7.1 mg碱度/mg NH3-N氧化，即 7.1×28=198.8mg/L 氮产生碱度3.0 mg碱度/ mg NO3-N还原，即 3.0×18=54.0mg/L 计算所得的剩余碱度=250—198.8+54+0.1×100=115.2mg/L 计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH≥7.2 mg/L 4）硝化区容积计算： 硝化速率为

?n??0.47e

0.098?T?15???N???O2?????0.05T?1.158?K?ON?10???2??O2?

2???2??0.47e0.098?15?15?????0.05?15?1.158??1.3?22?10????

?? =0.204 d-1 故泥龄： tw?1?n?1?4.9d 0.204 采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.5?4.9=12.5 d 原假定污泥龄为30d，则硝化速率为： ?n?1?0.03d?1 300.033?0.05?0.139kgBOD5/kgMLVSS.d

0.6 单位基质利用率： u??n?ba? MLVSS=f×MLSS=0.75?4000=3000mg/L

37

总BOD5=

Q(So?Se)133333.3?(120?20)??13333.3KgBOD5/d

10001000

13333.3?95923.0Kg

0.13995923?1000?31974.3m3 硝化容积：Vn?3000 所需的MLVSS总量=

水力停留时间：tn?

5)反硝化区容积：

31974.3?24?5.8h

133333.3 15℃时，反硝化速率为：

qdn=0.026×1.08（15-20）=0.018kg NO3-N还原/kgMLVSS.d

18?133333.3?2400.0Kg/d 10002400?133333.3Kg 脱氮所需MLVSS=

0.018133333.3?1000?44444m3 脱氮所需池容：Vdn?300044444?24?8.0h 水力停留时间：tdn?133333.3 还原NO3-N的总量=

6)除磷厌氧沟段容积计算:

设水力停留时间t3=1h，则：V3=Qt3=133333.3×

1=5555.5m3 247)氧化沟的总容积：

总水力停留时间：t=tn+tdn+t3=5.8+8.0+1h=14.8h

总容积：V总=Vn+Vdn+V3=31974.3+44444+5555.5=81973.8m 8).氧化沟的尺寸：

V总=81973.8m3,设3座相同6廊道氧化沟 V单=81973.8/3=27324.6m3

采用曝气机叶轮直径D=4.00m,氧化沟深度H0=1.2D=4.8m，按水力最优断 面构成，宽度为深度的一倍，即B=2 H0=9.6m

Vz27324.6??593.0m取6个沟槽， 总沟长L= 则每个沟槽的长度为：BH09.6?4.8

38

3

L0>

593.0?98.8m（取100m） 6 B0=6B=6×9.6=57.6m 9）需氧量计算

采用如下经验公式计算:

O2(kg/d)?A?Sr?B?MLSS?4.6?Nr?2.6?NO3

其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。 经验系数：A=0.5 B=0.1 需要硝化的氧量：

Nr=28?10000?10-3=280kg/d；

R=0.5?10000(?0.12—0.02)+0.1?31974.3?3+4.6?280-2.6?2400 =5140.29kg/d=214.17kg/h

取T=30℃，查表得α=0.8,β=0.9,氧的饱和度Cs(30?)=7.63 mg/L，Cs(20?)=9.17 mg/L

采用表面机械曝气时，20℃时脱氧清水的充氧量为： RCs(20?)R0????Cs(T)?C?1.024?T?20???214.17?9.17 = =397.56 Kg/h

0.8??0.9?1?7.63?2??1.024?30?20?

查《环境保护设备选用手册》，选用DSB-3750型倒伞叶轮表面曝气机，性能参数见表2.6。

叶轮直径 /mm 3750

动力效率 /kgO2-1·kW-1·h-1

1.91

电机功率 /kW 132

充氧量 /kg·h-1 252

叶轮转速 /r·min-1 30

表2.6 DSB-3750型倒伞叶轮表面曝气机技术参数

39

设每座氧化沟所需数量为n,则 n?10）回流污泥量：

可由公式R?浓度Xr取10g/L。则： R? 11）剩余污泥量：

Qw?R0397.56??1.58 取n=2台 125252X求得。式中：X=MLSS=4.0g/L，回流污泥

Xr?X4.0?66.6%（50％～100％，实际取70％）

10?4.0??760Kg/d320013333.33?0.25??120?20?0 0.751000

如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为：

7600?760m3/d 102.6 二沉池

该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。

2.6.1 设计参数

设计进水量：Q=200000m3/d

表面负荷：qb范围为1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.4 m3/ m2.h 固体负荷：qs =140 kg/ m2.d 水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h

堰负荷：取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m) 池底坡度 ：i=0.05； 沉淀池数量 ：n=6座；

2.6.2 设计计算

（1）辐流式二沉池计算草图如下2.4：

40

图2.4 辐流式二沉池计算草图

（2）单个沉淀池面积:

按表面负荷算：A?Qmax200000??992.2m2 nqb6?1.4?244A?4?992.9?35.6m取D=36m

3.14（3）单个沉淀池直径：D?

? 沉淀池的有效水深 h=qbT=1.4?2.5=3.5m

D36??10.3（介于6～12） h13.5

（4）贮泥斗容积：

为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积：

2Tw(1?R)QmaxX?X?Xr2?2?(1?0.75)?200000?40006?24?2777.8m24000?10000

Vw?

则污泥区高度为

h2?Vw277.87??2.8mA99.22

41

（5）二沉池总高度：

取二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为h4=0.3m

则池边总高度为

h=h1+h2+h3+h4=3.5+2.8+0.4+0.3=7m

设池底度为i=0.05，则池底坡度降为

?D??36?h5?i???2??0.05???2??0.8m?2??2?

则池中心总深度为

H=h+h5=7+0.8=7.8m

（6）校核堰负荷： 径深比

D36??9.2h1?h33.5?0.4

D36??5.4h1?h2?h33.5?2.8?0.4

堰负荷

2000001?Q16?242?1.7L/(s.m)?1.7L/(s.m) q???3.6?D3.6?3.14?36以上各项均符合要求

2.7 接触消毒池

2.7.1 设计参数

设计流量： Q??2.3153m/s?0.771m73/s（设两座） 2?1.5水力停留时间： T=0.5h=30min 设计投氯量为： ?＝5.0mg/L

平均水深： h=2.5m 隔板间隔： b=2.0m

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2.7.2 设计计算

（1） 接触消毒池的尺寸计算

设计廊道式接触反应池2座，水力停留时间t为30min，廊道水流流速为0.16m/s。

1）接触池容积 V?Qt?2.315?30?60?138m93 1.5?2 2）接触池表面积 接触池平均水深设计为2.5m，则接触池面积

V1389??555.6m2 h2.5Q2.315 3）廊道宽 b???1.93m ，取2.0m

hv1.5?2?2.5?0.16 F? 实际流速 0.193m/s。

4）接触池宽 （采用9个隔板，则有10个廊道） B?10?2?20m 5）接触池长度 L?F555.6??27.78m，取28m。 B20（2） 接触消毒池计算示意图（见图2.5）。

隔板

接触消毒池计算示意图 图2.5 接触消毒池计算示意图

（3）加氯间

1）加氯量 氯量按每立方米污水投加5g计，则每天需要氯量 W?5?200000?10?3?666.7kg 1.5 2）加氯设备 选用4台ZJ-2型转子加氯机，三用一备，单台加氯量为10kg/h，加氯机外型尺寸为550mm×310mm×710mm。

43

2.8 回流污泥泵房

设计污泥回流泵房三座，位于氧化沟与沉淀池之间，每个污泥泵房承担两座沉淀池的污泥回流和剩余污泥排放。

（1）设计参数

污泥回流比 正常污泥回流比为50%，泵房回流能力按100%计； 设计回流污泥流量

200000?1333.33m33/d； 1.5 剩余污泥流量 760m3/d （2） 污泥泵

污泥回流和剩余污泥排放分别独立进行，便于操作。

回流污泥泵 9台（6用3备），型号250QW-700-11型潜污泵。 剩余污泥泵 3台（2用1备），型号250QW-700-11型潜污泵。

表2.14 250QW-700-11型潜水排污泵主要技术参数

流量/(m3/h)

700

扬程/m 11

转速/(r/min)

1450

功率/kW 22

（3） 集泥池 1）容积

按一台泵最大流量时6min的出流量计算， 则集泥池的有效容积 V?700?6?70m3， 60 考虑到每个集泥池安装3台泵(2台回流泵，1台剩余污泥泵)，取集泥池容积为100m3。 2）面积

Q1100??40m2 H2.5F40?4m 集泥池长度取10m，则集泥池宽度 B??l10 水深H取2.5m,则集泥池面积 F? 集泥池平面尺寸 L×B=10m×4m

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集泥池池底保护水深为1.2m，则设计水深为3.7m。 （4）泵位及安装

潜污泵直接安装于集水池内，经核算集水池面积远大于潜污泵的安装要求。潜污泵检修采用移动吊架。

2.9 污泥浓缩池

采用一座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。

2.9.1 设计参数

进泥浓度：10g/L

污泥含水率P1＝99.0％，污泥总流量:

Qω＝7600kg/d=760m3/d=31.7m3/h

设计浓缩后含水率P2=96.0％ 污泥固体负荷：qs=45kgSS/(m2.d) 污泥浓缩时间：T=13h

贮泥时间：t=4h

2.9.2 浓缩池计算草图

上清液出泥进泥

图2.6 浓缩池计算草图

2.9.3 设计计算

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（1）浓缩池池体计算：

浓缩池所需表面积

A?Qw7600??168.9m2qs45

? 浓缩池直径 D?4A?4?168.9?14.6m 取D=15m 3.14? 水力负荷 u?4Qw4?760323 2??4.30m/(m?d)?0.179m/(m?h)?D23.14?152? 有效水深

h1=uT=0.179?12=2.148m 取h1=2.2m

浓缩池有效容积

V1=A?h1=168.9?2.2=371.58m3

（2）排泥量与存泥容积:

浓缩后排出含水率P2＝96.0％的污泥,则

Qw'?100?P100?991Qw??760?190m3/d?7.9m3/h100?P2100?96

按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积 V2＝4Q w′＝4?7.9＝31.6m3 泥斗容积

V3? = 式中：

h4——泥斗的垂直高度，取1.2m

r1——泥斗的上口半径，取1.1m r2——泥斗的下口半径，取0.6m 设池底坡度为0.08，池底坡降为：

h5?0.08??15?2.2??0.51m2

?h43(r1?r1r2?r2)

223.14?1.23

?(1.12?1.1?0.6?0.62)?2.8 m 3 46

故池底可贮泥容积：

V4??h53(R1?R1r1?r1)?223.14?0.517.52?7.5?1.1?1.12?35.08m23

?? 因此，总贮泥容积为:

3 Vw?V3?V4?2.8?35.08?37.88m>31.6m3 符合要求

2.9.4 浓缩池总高度

浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为 H?h1?h2?h3?h4?h5

=2.20+0.30+0.30+1.20+0.51=4.51m

2.9.5 浓缩池排水量

Q?Qw?Qw'?31.7?7.9?23.8m3

3.0 贮泥池及污泥泵

设计参数

进泥量：经浓缩排出含水率P2＝96%的污泥Q w′=190m3/d,设贮泥池1座，贮泥时间T＝0.5d=12h 2．设计计算 池容为

V=Q′wT=190?0.5=95m3

贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方体）

L?B?H?4.6?4.6?4.6m3?97.3m3

有效容积为97.3 m3 浓缩污泥输送至泵房

剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作肥料之用 污泥提升泵

泥量Q=190m3/d=7.92m3/h

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扬程H=2.3-(-1.5)+4+1=7.8m

选用1PN污泥泵三台，二用一备，单台流量Q7.2～16m3/h,扬程H14～12m H2O,功率N3kW

泵房平面尺寸L×B=4m×3m

第三章 高程计算

3.1 水力计算

污水处理厂厂区水力计算包括管道设计和相应的构筑物水头损失及管道阻力计算。

构筑物水头损失在各构筑物设计完成的基础上，根据相关的具体设计可确定相应的水头损失，也可按照有关的设计规范进行估算。本设计采用估算的方法，污水处理构筑物的水头损失选择见水力计算表。

管道设计包括管材的选择、管径及流速的确定。为了便于维修，本设计除泵房（提升泵房、污泥泵房）内及相关压力管道选择铸铁管和气体管道选择钢管外，其余管道均采用钢筋混凝土管。

考虑到城市污水处理厂水量变化较大，各管道内的流速设计控制在1.1～1.5m/s的范围，以便当水量减小时，管内流速不致过小，形成沉淀；当水量增大时，管内流速又不致于过大，增加管道水头损失，造成能量浪费。

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在流速和管材确定后，根据各管段负担的流量，依据水力计算表确定各管段的管径、水力坡度，然后根据管段长度（由平面图确定）确定相应的沿程水力损失。

3.2 水头损失计算

计算厂区内污水在处理流程中的水头损失，选最长的流程计算，结果见下表：

污水厂水头损失计算表

名 称 设 计 流 量 （L/s） 管 径 （mm） I V 管 长 IL Σξ Σξ Σh （m） (m/s) （m） （m） v22g（m） 出厂管至出水控制井A 出水孔控制井A 出水控制井A至接触池 接触池 接触池至出水控制井B 出水控制井B 出水控制井至二沉池 二沉池 二沉池至配水井C 配水井C 配水井C至氧化沟 氧化沟 氧化沟至D D至配水井5

1543.4 1400 0.0013 1.40 123.9 0.50 1.00 0.10 0.60 771.7 0.2 0.456 1000 0.0018 1.35 36.5 0.066 4.20 0.390 1157.4 0.3 0.787 1300 0.0016 1.45 276.7 0.442 3.22 0.345 385.8 385.8 771.7 385.8 800 800 0.2 1.210 0.5 1.004 0.2 0.700 0.5 0.987 0.0018 1.15 385.5 0.694 7.64 0.516 0.0018 1.15 234.3 0.422 8.62 0.582 1000 0.0018 1.35 141.3 0.254 4.80 0.446 800 0.0018 1.15 147.6 0.266 10.68 0.721 49

771.7 配水井5 配水井5至沉砂池 2314.8 沉砂池 细格栅 细格栅至提升泵房 提升泵房 2314.8 1000 0.0018 1.35 186.3 0.335 2.72 0.253 0.588 0.2 0.333 0.33 0.26 0.056 2.0 1500 0.0013 1.50 53.46 0.069 2.30 0.264 1500 0.0013 1.50 32.61 0.042 0.12 0.014 中格栅 进水井

0.1 0.2 3.3 高程确定

以污水处理厂出水口的地面高程为相对标高±0.00，根据各构筑物的水头损失依次推算出各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高。如下表：

各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高

构筑物名称 接触池 二沉池 氧化沟 沉砂池 细格栅后 细格栅前 泵房吸水井 中格栅 进水管

水面标高(m) -0.25 2.15 3.85 6.29 6.36 6.68 -5.0 -4.0 -3.57 池底标高(m) -2.25 -5.35 -0.95 5.08 5.47 5.47 -8.0 -5.21 -3.27

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