污水处理厂工艺设计

青岛市李沧区污水处理厂工艺设计

The process design of sewage treatment plant

of Licang county-town in Qingdao

题目名称: 青岛市李沧区污水处理厂工艺设计

学院名称: 班 级: 学 号:

学生姓名: 指导教师:

年 月

摘 要

本次毕业设计的题目为青岛市李沧区污水处理厂工艺设计。其污水排放量为32000 m3/d。原污水含有污染物种类及其浓度如下：

污染物 浓度（mg/l）

要求出水执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级B标准。通过参阅相关资料，采用前加厌氧池的卡鲁赛尔氧化沟工艺。

在初步处理中,污水首先进入中格栅,用以去除较大的颗粒物,以免其对后续处理单元或工艺管线造成损害。中格栅后有污水提升泵提升污水进入细格栅。然后进入平流式沉砂池,用以去除密度较大的无机砂粒,提高污泥有机组分的含率。

在卡鲁塞尔氧化沟内沿着曝气器距离的增加,氧化沟内溶解氧浓度不断降低,呈现缺氧区好氧区的交替变化,出现硝化和反硝化的过程,达到脱氮的效果。同时厌氧池释放磷，好氧区吸收磷,达到除磷的效果。剩余污泥则经污泥提升泵提升至污泥浓缩脱水一

CODCr BOD5 332 210 SS 210 TN 36 NH3-N 22 TP 3 pH 6.0~9.0 体化装置。 出水达到了脱氮除磷的要求，防止了水体的富营养化，达到了工艺设计的目的。 关键词： 城市生活污水，脱氮除磷，卡鲁塞尔氧化沟

Ⅰ

Abstract

The topic of this graduate design is about the process design of Licang county-town in Qingdao.The wastewater discharge is 32000 m3/d. The contaminants and density of the wastewater are listed as follows:

Pollutant Density（mg/l）

The effluent water need reach The urban sewage treatment plant pollutant discharge standard (GB18918-2002) of level one B emission standards. According to interrelated literatures, the Carrousel oxidize with a anaerobic ditch process is selected.

In preliminary treatments, the sewage water enters coarse screen in order to remove bulk and floatable pollutant , in case that it affects the working of the following treatment and the pipeline .And then wastewater is promoted into the fine screen by pump .Finally the sewage enters the horizontal-fiow grit chamber , which is used to remove bigger inorganic sand and the density of organic material in mud can be improved by this way.

With the distance of aerator increasing in the Carrousel oxidize process , the dissolved oxygen density reduces,which allows the anoxic zone and the aerobic zone present in turn. Namely, it allows the nitrification process and the denitrification process appear in succession , achieving the effect of nitrogen removal . At the same time the anaerobic ditch releases the phosphorus and the aerobic zone absorbs the phosphorus, achieving the effect of phosphorus removal. The surplus mud is promoted into sludge dewatering integration device concentration by the sludge pump .

The quality of the effluent water reachs the nitrogen and phosphorus removal request and prevents the eutrophication of the effluent water, achieving the goal of the process design. Keywords: The urban domestic sewage ，The nitrogen and phosphorus removal ，

The carrousel oxidation ditch

CODCr BOD5 332 210 SS 210 TN 36 NH3-N 22 TP 3 pH 6.0~9.0

Ⅱ

目 录

引言 ...................................................................... 1 1 概论 .................................................................... 2

1.1 设计任务和依据 .................................................... 2

1.1.2 设计题目 ..................................................... 2 1.1.3 设计依据 ..................................................... 2 1.2 设计要求 .......................................................... 3

1.2.1 设计原则 ..................................................... 3 1.2.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则 ........................... 3 1.3 青岛市李沧区简介 .................................................. 3

1.3.1 地理位置 ..................................................... 3 1.3.3 地形地貌 ..................................................... 3 1.3.4 气象水文 ..................................................... 4 1.4 污水处理程度计算 ................................................. 4

1.4.1 溶解性BOD5的去除率 .......................................... 4 1.4.2 CODCr的去除率 ................................................ 4 1.4.3 SS的去除率 .................................................. 4 1.4.4 总氮的去除率 ................................................. 4 1.4.5 氨氮的去除率 ................................................. 5 1.4.6 总磷的去除率 .................................................... 5 2 污泥处理构筑物设计计算 .................................................. 6

2.1 中格栅设计 ........................................................ 6

2.1.1 设计说明 ..................................................... 6 2.1.2 设计参数 ..................................................... 6 2.1.3 设计计算 ..................................................... 7 2.1.4 设备选取 ..................................................... 9 2.2 污水提升泵房设计 .................................................. 9

2.2.1 设计参数 ..................................................... 9 2.2.2 设计计算 .................................................... 10 2.2.3 设备选取 .................................................... 10 2.3细格栅设计 ........................................................ 10

2.3.1 设计说明 .................................................... 10 2.3.2 设计参数 .................................................... 11 2.3.3 设计计算 .................................................... 11 2.3.4 设备选取 .................................................... 13 2.4 配水井设计 ....................................................... 14

2.4.1 设计说明 .................................................... 14 2.4.2 设计计算 .................................................... 14 2.4.3 设计参数 .................................................... 15 2.4.4 设计计算 .................................................... 15 2.5平流式沉砂池设计 .................................................. 16

2.5.1设计说明 .................................................... 16 2.5.2 设计参数 .................................................... 16 2.6 厌氧池设计 ....................................................... 19

2.6.1 设计说明 .................................................... 19 2.6.2 设计参数及计算 .............................................. 19 2.6.3 设备选取 .................................................... 19 2.7 卡鲁塞尔氧化沟设计 ............................................... 19 2.7.1 设计依据与要求 .............................................. 20 2.7.2 设计计算 .................................................... 20

2.8 二沉池设计 ....................................................... 26

2.8.1 设计说明 .................................................... 26 2.8.2 设计参数 .................................................... 26 2.8.3 设计计算 .................................................... 27 2.9 接触消毒池与加氯间设计 ........................................... 31

2.9.1 设计说明 .................................................... 31 2.9.2 设计参数 .................................................... 32 2.9.3 设计计算 .................................................... 33 2.10 污水管径设计 .................................................... 34 3 污泥处理构筑物设计计算 ................................................. 35

3.1 设计说明 ......................................................... 35 3.2 浓缩池的设计 ..................................................... 35

3.2.1设计要求 .................................................... 35 3.2.2 设计参数: ................................................... 35 3.2.3 设计计算 .................................................... 36 3.3回流污泥泵房设计 .................................................. 39

3.3.1 设计参数 .................................................... 39 3.3.2设计计算 .................................................... 39 3.4均质池 ............................................................ 40

3.4.1设计计算： .................................................. 40 3.5脱水机房 .......................................................... 40

3.5.1设计计算 .................................................... 40 3.5.2污泥浓缩脱水一体化机 ........................................ 41 3.6贮泥池设计计算 .................................................... 42

3.6.1 设计参数 .................................................... 42 3.6.2 设计计算 .................................................... 42 3.6.3 设备选型 .................................................... 42 3.7 污泥管径设计 ..................................................... 42 4 污水处理厂平面布置和高程布置 ........................................... 43

4.1 厂址选择 ......................................................... 43 4.2平面布置 .......................................................... 43

4.2.1各处理单元构筑物的平面布置 .................................. 44 4.2.2管、渠的平面布置 ............................................ 44 4.2.3辅助建筑物的平面布置 ........................................ 44 4.3高程布置 .......................................................... 45

4.3.1 布置原则 .................................................... 45 4.3.2 污水高程计算 ................................................ 45 4.3.3 高程水头损失计算 ............................................ 45 4.3.4 构筑物高程确定 .............................................. 47 4.3.5 污泥高程计算 ................................................ 48

1.4.5 氨氮的去除率

??1.4.6 总磷的去除率

22 - 8?100%?63.6% 22??

3-1?100%?66.7% 3

5

2 污水处理构筑物设计计算

2.1 中格栅设计

2.1.1 设计说明

中格栅用于截留污水中较粗大漂流物和悬浮物，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。

格栅设计的主要参数是确定栅条间隙宽度，栅条间隙宽度与处理规模、污水的性质及后续处理设备选择有关，一般以不堵塞水泵和污水处理厂（站）的处理设备，保证整个污水处理系统能正常运行为原则。 2.1.2 设计参数

根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）中的规定及参考资料《城市污水厂处理设施设计计算》的要求，关于格栅的要求如下：

1. 污水处理系统或水泵前，必须设置格栅。 2. 格栅栅条间隙宽度，应符合下列要求：

a．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；

b．细格栅：宜为1.5～10mm； c．水泵前，应根据水泵要求确定。

3. 栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量及排水管道系统等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：

a：格栅间隙16～25mm时，0.10～0.05m3栅渣/103m3污水。 b：格栅间隙30～50mm时，0.03～0.01m3栅渣/103m3污水。

4. 大型污水处理厂或泵站前的格栅（每日栅渣量大于0.2m3），一般采用机械清渣。 5. 机械格栅不少于2台，如为一台时，应设人工清除格栅备用。 6. 格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4～0.9m/s。

7. 污水过栅流速宜采用0.6～1.0m/s。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°。

8. 通过格栅的水头损失，粗格栅一般为0.2m，细格栅一般为0.3～0.4m。 9. 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1.0m。

10.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

6

台上应有安全和冲洗设施。

11.格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m。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。

12.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。 13.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。

14.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。 2.1.3 设计计算

下图为格栅设计计算图：

图2-1 格栅设计计算图

⑴栅槽宽度

栅条的间隙数n(个)

n?Qmaxsin?bhv 式中 Qmax—最大设计流量，m3/s

Qmax=Q平均×Kz=32000m3/d×1.45=46400m3/d=1933m3/h=0.5370m3/s； α—格栅倾角，（°），取α=60°； b—栅条间隙，m,取b=0.025m； h—栅前水深，m,取h=0.6m；

7

v—过栅速度，m/s,取v=0.8m/s； 则栅条间隙数

n?0.5370?sin60? ?42(个）0.025?0.6?0.8实际过栅流速

v?Qmaxsin?0.5370?sin60???0.793(m/s)

bhn0.025?0.6?42 在0.6～1.0m/s之间，符合要求。 ②栅槽宽度B。

设计采用栅条宽度为10mm，即S=0.01m,则栅槽宽度

B?S(n-1)?bn?0.01?(42-1)?0.025?42?1.46(m)

⑵通过格栅的水头损失h1(m)

h1?h0?k

v2 h0??sin?

2gS ???()43

b 式中 h1—设计水头损失，m； h0—计算水头损失，m； g—重力加速度，取9.81m/s2；

k—系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3； 数计算。

设栅条断面为迎水面为半圆形的矩形断面，β=1.83，带入数据得

ξ—阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系

S43v20.01430.7932 h1?h0?k?k?()sin??3?1.83?()??sin60??0.045(m)

b2g0.0252?9.81⑶栅后槽总高度H（m）

设栅前渠道超高h2=0.3m，则

H?h?h1?h2?0.6?0.045?0.3?0.945(m)

⑷栅槽总长度L(m)

① 进水渠道渐宽部分的长度l1(m)。

根据最优水利断面计算，取进水渠宽B1=1.20m，进水渠道渐宽部位的展开角α1=20°，

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则进水渠内的流速：

v1?符合要求。

进水渠道渐宽部分的长度l1为： l1?B?B11.46-1.20??0.36(m)

2tan?12?tan20?Qmax0.5370??0.746(m/s)?v?0.8m/s， hB10.6?1.20② 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2(m)。

l0.36 l2?1??0.18(m)

22 L?l1?l2?1.0?0.5? H1?h?h2

式中，H1为栅前渠道深，m。

L?0.36?0.18?1.0?0.5?H1 tan?0.6?0.3?2.56(m)

tan60?⑸ 每日栅渣量W(m3/d)

W?86400QmaxW1

1000Kz 式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙为16～25mm时，W1=0.10～0.05 m3/103m3污水；格栅间隙为30～50mm时，W1=0.03～0.01 m3/103m3污水。本设计格栅间隙为25mm，取W1=0.07 m3/103m3污水。

86400?0.5370?0.07W??2.24（m3/d)>0.2m3/d，

1000?1.45采用机械清渣。

2.1.4 设备选取

参照《污水处理厂工艺设计手册》附录五表1中FH型旋转式格栅除污机技术参数表，本设计工艺的中格栅设备可选取FH-1500型设备。设备宽度为1500mm，有效栅宽为1340mm，栅条间隙25mm,安装角度60°，电机功率为0.75～3KW。

2.2 污水提升泵房设计

2.2.1 设计参数

设计流量Qmax=46400m3/d=1933m3/h=0.5370m3/s，泵房工程结构按远期流量设计。

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2.2.2 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。污水经提升后进入平流沉砂池，然后自流通过氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入纳污河流。

污水提升前水位-5.00m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位1.7752m（即细格栅前水面标高）。则提升净扬程Z=1.7752-（-5.00）=6.7752m。

水泵水头损失取h=2.0m，从而水泵扬程H=Z+h=8.7752m 采用3台提升泵,2用1备，每台提升流量Q=1933/2=966.5m3/h，

图2-2 污水提升泵房计算草图

2.2.3 设备选取

参照《污水处理厂工艺设计手册》附录4QW系列潜水排污泵设备表1潜水排污泵主要参数表，本次设计采用250QW800-55A型潜水排污泵。其主要参数如下述：排出口径为250mm，流量为966.5m3/h，扬程为10m，转速为1450r/min，电机功率为160KW，泵重为1900kg。

2.3细格栅设计

2.3.1 设计说明

细格栅用于截留污水中较小的漂流物和悬浮物，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

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设施的正常运行。

格栅设计的主要参数是确定栅条间隙宽度，栅条间隙宽度与处理规模、污水的性质及后续处理设备选择有关，一般以不堵塞水泵和污水处理厂（站）的处理设备，保证整个污水处理系统能正常运行为原则。 2.3.2 设计参数

参见2.1.2 中格栅设计参数 2.3.3 设计计算

下图为格栅设计计算图： ⑴栅槽宽度 栅条的间隙数n(个)

n?Qmaxsin?

bhv 式中 Qmax—最大设计流量，m3/s α—格栅倾角，（°），取α=60°； b—栅条间隙，m,取b=0.01m； h—栅前水深，m,取h=0.6m； v—过栅速度，m/s,取v=0.8m/s；

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图2-3 格栅设计计算图

则栅条间隙数

n?0.4792?sin60? ?93(个）0.01?0.6?0.8实际过栅流速

v?Qmaxsin?0.4792?sin60???0.799(m/s)，

bhn0.01?0.6?93 在0.6～1.0m/s之间，符合要求。 ②栅槽宽度B。

设计采用栅条宽度为10mm，即S=0.01m,则栅槽宽度

B?S(n-1)?bn?0.01?(93-1)?0.01?93?1.85(m)

⑵通过格栅的水头损失h1(m)

h1?h0?k

v2 h0??sin?

2gS ???()43

b 式中 h1—设计水头损失，m； h0—计算水头损失，m； g—重力加速度，取9.81m/s2；

k—系数，格栅受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3； ξ—阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算。

设栅条断面为迎水面为半圆形的矩形断面，β=1.83，带入数据得

S43v20.01430.7992h1?h0?k?k?()sin??3?1.83?()??sin60??0.155(m)

b2g0.012?9.81⑶栅后槽总高度H（m） 设栅前渠道超高h2=0.3m，则

H?h?h1?h2?0.6?0.155?0.3?1.055(m)⑷栅槽总长度L(m)

③ 进水渠道渐宽部分的长度l1(m)。

根据最优水利断面计算，取进水渠宽B1=1.10m，进水渠道渐宽部位的展开角α1=20°，

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则进水渠内的流速：

Qmax0.4792??0.726(m/s)?v?0.8m/s v1?hB10.6?1.10 符合要求。

进水渠道渐宽部分的长度l1为： l1?B?B11.85-1.10??1.03(m)

2tan?12?tan20?④ 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度l2(m)。

l2?l11.03??0.52(m) 22H1 tan? L?l1?l2?1.0?0.5? H1?h?h2

式中，H1为栅前渠道深，m。

L?1.03?0.52?1.0?0.5?0.6?0.3?3.57(m)

tan60?⑸ 每日栅渣量W(m3/d)

W?86400QmaxW1

1000Kz 式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙为16～25mm时，W1=0.10～0.05 m3/103m3污水；格栅间隙为30～50mm时，W1=0.03～0.01 m3/103m3污水。本设计格栅间隙为10mm，取W1=0.07 m3/103m3污水。

86400?0.5370?0.10W??2.24（m3/d)>0.2m3/d

1000?1.45 采用机械清渣。 2.3.4 设备选取

参照《污水处理厂工艺设计手册》附录五表2中GH型回转式格栅除污机技术参数表，本设计工艺的细格栅设备可选取GH-2200型设备。设备宽度为2200mm，有效栅宽为2030mm，栅条间隙10mm,安装角度60°，电机功率为1.5～3KW ，采用两个（1用1备）。

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2.4 配水井设计

2.4.1 设计说明

在污水处理厂中,同一种构筑物的个数不应少于2个,并应考虑均匀配水。污水处理厂的配水设施虽不是主要处理装置，但因其有均衡地发挥各个处理构筑物运行能力的作用，能保证各处理构筑物经济有效地运行。 2.4.2 设计计算

污水从配水井底部中心进入，经过等宽度三角堰流入2个水斗，再由管道流入两座平流式沉砂池，之后流入后续构筑物。

①水力配水设施基本的原理是保持各个配水方向的水头损失相等。

②配水渠道中的水流速度不应大于1.0m/s，以利于配水均匀和减少水头损失。 ③从一个方向用其中的圆形入口，通过内部为圆筒形的管道向其引水的环形配水池。当从一个方向进水时，保证配水均匀的条件是： a.营区中心管直径等于引水灌直径； b.中心管下的环形孔高应取0.25～0.5D1；

c.当污水从中心管流出时，不应当有配水池直径和中心管直径之比（D/D1）大于1.5的突然扩张；

d.在配水池上部必须考虑液体通过宽顶堰自由流出。

来自调节池

图2-4 配水井示意图

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2.4.3 设计参数

设计流量为平均流量Q=0.37m3/s=1333.33m3/h 水力停留时间：t=3min 2.4.4 设计计算

本设计采用圆形溢流配水井 1）进水管径

（?/4）D12v1?Q,取v1?0.8m/s

D1?取D1=800mm，则 v1? 满足设计要求。

2）上升竖管管径D2取800mm，其管内流速为v

4Q4?0.37v2???0.74m/s 2?D23.14?0.82 3) 竖管喇叭口口径D3，其管内流速为v

D3?1.5D2?1.5?800?1200mm 则v3?

4） 喇叭口扩大部分长度h，取?=45

(D?D2)tan??200mm?0.2m 则 h3?325）三角眼堰：因为后续接两个沉砂池，所以每个后续处理构筑物的分配水量应为：

1333.33?666.665m3/h?185.18l/s q?2堰上水头损失，因单个出水溢流堰的流量为185.18L/s，一般大于100L/s采用矩形堰，小于100l/s采用三角堰，所以本设计采用矩形堰（堰高h取0.3m）。

6）设水力停留时间t?3min

有效容积V?Qt?0.37?60?3?66.6m3 池面积 取有效水深h=2m 7）池平面尺寸

4?0.37?0.33m/s

3.14?1.224Q4?0.37??0.77m ?v13.14?0.84Q4?0.37??0.74m/s， ?D123.14?0.82

15

D?V66.6??33.3m2 h24A??4?33.3?6.51m 3.148）池总高度 取超高h H?2.3m.3m 1?0

配水井进水管的设计流量为Qmax=KzQ=1.45×32000m3/d=1933m3/h，当进水管管径D1=800mm时，求得v=0.74m/s。按这个流速求得出水管管径为D2=900mm。

2.5平流式沉砂池设计

2.5.1设计说明

沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中密度较大的无机颗粒污染物，如泥砂、煤

渣等。城镇污水处理厂一般均应设置沉砂池。平流式沉砂池是常用的形式，具有构造简单、处理效果较好的优点。一般设于初次沉淀池之前，以减轻沉淀池的负荷及改善污泥处理构筑物的条件。也可设于泵站、倒虹管前以减轻机械、管道的磨损。 2.5.2 设计参数

1.沉砂池的个数或分格数不应少于2个，并应按并联系列设计，当污水量较小时，可考虑一格工作，一格备用。

2.沉砂池按去除相对密度大于2.65、粒径大于0.2mm的砂粒设计。

3.设计流量应按最大设计流量计算；在合流制处理系统中，应按合流流量计算。 4.设计流速的确定。 设计流量时水平流速：最大流速应为0.3m/s，最小流速应为0.15m/s；最大设计流量时，污水在池内的停留时间不应少于30s，一般为30～60s。

5.设计水深的确定。 设计有效水深不应大于1.2m，一般采用0.25～1.0m，每格宽度不宜小于0.6m。

6.沉砂量的确定。 城镇污水的沉砂量可按3m3/105m3污水计算，沉砂含水率约为60%，容重为1.5t/m3。

7.砂斗容积按2d的沉砂量计算，斗壁倾角55°～60°。

8.池底坡度一般为0.01～0.02；当设置除砂设备时，应根据设备要求考虑池底形状。 9.除砂一般宜采用机械方法。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。 10.当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管的长度，并设排砂闸门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。 11.沉砂池的超高不宜小于0.3m。

16

2.5.3 设计计算

下图为平流式沉砂池设计计算图

图2-5平流式沉砂池设计计算图

⑴沉砂池长度L（m）

L?vt

式中 v—最大设计流量时的流速，m/s，取v=0.25m/s；

t—最大设计流量时的流行时间，s，取t=30s。

则 L?vt?0.25?30?7.5(m)

⑵水流断面面积A（m2）

A?Qmax v式中，Qmax为最大设计流量，m3/s。

A?0.5370?2.1(m2) 0.25⑶池总宽度B（m）

B?nb

取n=4格，每格宽b=0.6m，则

B?nb?4?0.6?2.4(m)

⑷有效水深h2(m)

17

h2?⑸沉砂斗容积V（m3）

A2.1??0.875(m) B2.4V?

QmaxXT?86400 6Kz10

式中 X—城镇污水沉砂量，m3/106m3污水，取X=30 m3/106m3污水； T—清除沉砂的间隔时间，d,取T=2d；

Kz—污水流量总变化系数。

0.5370?30?2?86400V??1.92(m3) 61.45?10⑹每个沉砂斗容积V0(m3)

设每一分格有2个沉砂斗，共有8个沉砂斗，则

1.92V0??0.24(m3)

2?4⑺沉砂斗尺寸（见图3.4） ①沉砂斗上口宽a (m)

a?2h3'?a1

tan55? 式中 h3’—斗高，m，取h3’=0.35m； a1—斗底宽，m，取a1=0.5m。 斗壁与水平面的倾角为55°，带入上式得

a?2h3'2?0.35?a1??0.5?1.0(m)

tan55?tan55?②沉砂斗容积V0（m3）

V0?h3'0.352(2a2?2aa1?2a1)??(2?12?2?1?0.5?2?0.52)?0.20（m3) 66⑻沉砂室高度h3(m)

采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为[2(L2+a)+0.2]。

L-2a-0.27.5-2?1.0-0.2L2???2.65(m)，

22（0.2m为二沉砂斗之间隔壁厚）

h3?h3'?0.06L2?0.35?0.06?2.65?0.51(m)

⑼沉砂池总高度H(m)

18

取超高h1=0.3m，则

H?h1?h2?h3?0.3?0.84?0.51?1.65(m)

2.6 厌氧池设计

2.6.1 设计说明

由于氧化沟本身除磷的效率不高，本次工艺设计要求对污水进行进行除磷，因此有必

要在氧化沟的前面增加一单独的厌氧池对污水进行除磷。 2.6.2 设计参数及计算

厌氧池的容积一般按照水力停留时间计算，即

V?Qmaxt

式中，V—厌氧池体积，m3；

Qmax—最大设计流量，m3/s；

t—水力停留时间，h,根据设计经验，取t=1.5h。 则 V?Qmatx?0.537?01.5?360?0290(m03) 设厌氧池共2座，则每座容积为

V29000?2?1450(m3)， 取水深h2=4.5m，则每座面积为

A?14504.5?322.22（m2)， 取超高h1=0.5m，池的总高

H=h1+h2=4.5+0.5=5.0m。 取池宽B=8m，则

L=A/B=322.22/8=40.28m。 池子的尺寸为

L×B×H=40m×8m×5m。 2.6.3 设备选取

选用QJZB-2.2型潜水搅拌机2台，设备性能参数：叶轮直径700mm，电机功率2.2KW/台，转速230r/min。

2.7 卡鲁塞尔氧化沟设计

19

氧化沟计算草图如下图2-6：

图2-6 卡鲁塞尔氧化沟计算草图

2.7.1 设计依据与要求

本设计的卡罗塞尔氧化沟设计参数如下[1,6]：

a．污泥负荷力：0.05~0.15kdBOD/?kgMLSS?d? b．水力停留时间：HRT?6~30h

c．未达到污泥的好氧化稳定，污泥龄SRT?25d；

.17m3/h?1101.85L/s d．设计流量采用平均流量：Q=9.52?104m3/d?3966e．设计最低水温为：10℃ f．设计最高水温为：25℃ 2.7.2 设计计算

计算部分如下[1,6]：

⑴ 去除BOD5

①氧化沟出水溶解性BOD5浓度S，根据《氧化沟活性污泥法污水处理技术规范》，不设初尘池的MLVSS/MLSS一般取0.5~0.65， 取MLVSS/MLSS=0.65，则

20

S?Se?1.42(MLVSS/MLSS)?MLSS?(1-e -0.23?5) ?20-1.42?0.6?20?(1-e-0.23?5)?7.38(mg/l)②好氧区容积V1。

好氧区容积计算采用动力学计算方法。

V1?Y?cQmax(S0-S)

XV(1?Kd?c) 式中，V1—好氧区容积，m3；

Y—污泥产率系数，KgVSS/KgBOD5，根据《室外排水设计规范》（下同）， 不设初沉池的一般取0.5KgVSS/KgBOD5～0.8KgVSS/KgBOD5，取Y=0.5 KgVSS/KgBOD5；

θc—污泥泥龄，

d，一般大于15d,取θc =20d； S0—进水BOD5浓度，mg/l；

XV—混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS），一般取1750mg/l～3150mg/l,取XV =2500mg/l；

Kd—内源代谢系数，d-1,一般取0.04～0.075，取Kd =0.055 d-1。 则 V1?

③好氧区水力停留时间t1

t1?V117908??0.385(d)?9.26(h) Qmax464000.5?20?46400?(210-7.38)?17908(m3)

2500?(1?0.055?20)④剩余污泥量△X

用Yobs计算剩余活性污泥量比较简便快捷。

?XV?YobsQmax(S0-S)?YQmax(S0-S)

1?Kd?c 式中，△XV—混合液挥发性悬浮固体质量，Kg/d；

Yobs—表观产率系数，KgVSS/KgBOD5。

0.5?46400?(150-7.38)?1576(kg/d）则 ?XV?

1?0.055?20 △X=△XV /0.7=1576/0.65=2425kg/d。 每去除1kgBOD5产生污泥量

21

?X2425? Qmax(S0-S)46400?(150-7.38)

?0.366(kgDS/kgBOD5)?⑵脱氮

① 需氧化的氨氮量N0

氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%，则用于生物合成的总氮量为

N0?0.124?Y(S0-S)?8.8(mg/l)

需要氧化的NH3-N量N1=进水TKN-出水NH3-N-生物合成所需氮 N0=36-8-8.8=19.2mg/l。 ② 脱氮量 Nr

Nr=进水TKN-出水TN-用于生物合成所需氮 N0=36-20-8.8=7.2mg/l。 ① 碱度平衡

一般认为，剩余碱度达到100mg/l(以CaCO3计)，即可保持pH≥7.2，生物反应能够正常进行。每氧化1mgNH3-N需要消耗7.14mg碱度；每氧化1mgBOD5产生0.1mg碱度；每还原1mgNO3--N产生3.57mg碱度。

剩余碱度SALK1=原水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5产生碱度 =280-7.14×13.1+3.57×1.1+0.1×（150-7.38）=204.76mg/l ④ 脱氮所需容积V2

脱硝速率 Kde(T)=Kde(20)×1.08(T-20) 式中，Kde(T)—T℃时的脱硝速率；

Kde(20)—20℃时的脱硝速率,取0.04gNO3--N/(gMLVSS·d)。 则20℃时Kde=0.04gNO3--N/(gMLVSS·d)

脱氮所需的容积 V2?⑤ 脱氮水力停留时间t2

t2=V2/Qmax=3294.4/46400=0.071(d)=1.704(h)

QmaxNr46400?7.1??3294.4(m3)

KdeXV0.04?2500⑶ 氧化沟总容积V及停留时间t

V=V1+V2=17993+3294.4=21287.4(m3) t=V/Qmax=21287.4/46400=0.459(d)=11.01(h) 校核污泥负荷 Ls?QmaxS046400?150??0.13?kgBOD5/(kgMLVSS?d)? XVV2500?21287.4 22

⑷ 需氧量

① 实际需氧量AOR

AOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD5的需氧量+去除NH3-N耗氧量-剩余污泥中NH3-N的耗氧量-脱氮产氧量 去除BOD需氧量D1为

D1?a'Qmax(S0-S)?b'VXV

式中，a，—活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧率，即活性污泥微生物每

代谢1kgBOD5所需要的氧量，kgO2/kg，生活污水取值一般为0.42～0.53，取a，=0.5；

b—活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧率，即每1kg活性污

泥每天自身氧化所需要的氧量，kgO2/（kg·d）, 生活污水取值一般为0.11～0.19，取b，=0.15。

则 D1?0.5?46400?(150-6.41)?0.15?21287.4?2500?11314.063(kg/d) 剩余污泥中BOD的需氧量D2为

D2=1.42△Xv=1.42×1586.3=2252.546(kg/d)

每硝化1kgNH3-N需要消耗4.6kgO2， 则去除NH3-N的需氧量D3为

D3=4.6×(TKN-出水NH3-N)×Qmax

=4.6×(36-8)×46400 =5976.32(kg/d) 剩余污泥中NH3-N的耗氧量D4为

D4=4.6×污泥含氮率×氧化沟剩余污泥△Xv =4.6×0.124×1586.3 =904.826(kg/d)

每还原1kgN2产生2.86kgO2，则脱氮产氧量D5为 D5=2.86×脱氮量Nr =2.86×7.1×46400 =942.198(kg/d) 总需氧量AOR为

AOR=D1-D2+D3-D4-D5

=11314.063-2252.546+5976.32-904.826-942.198 =13190.813(kg/d) 考虑安全系数1.4，则

23

，

AOR=1.4×13190.813 =18467.138(kg/d) 每去除1kgBOD5的需氧量

AOR18467.138? =Qmax(S0-S)46400?(150-7.38)

?2.79(kgO2/kgBOD5)② 标准状态下需氧量SOR

SOR? 式中：Cs(20)取9.17mg/l， T取25℃， Cs(T)取8.38mg/l, C取2mg/l， α取0.85， β取0.95。

AOR?Cs(20)?(??Cs(T)-C)?1.024T-20

ρ=所在地区实际气压/（1.013×105）=0.921×105/（1.013×105） =0.909

18467.138?9.170.85?(0.95?0.909?8.38-2)?1.02425-20 则

?33868.74(kg/d)SOR? 每去除1kgBOD5的标准需氧量

SOR33868.74? =Qmax(S0-S)46400?(150-6.41)

?5.08(kgO2/kgBOD5)⑸ 氧化沟尺寸

设氧化沟2座，单座氧化沟有效容积

V单=V/2=21287.4/2=10643.7m3。 取:氧化沟有效水深h=4.5m， 超高取1m，

氧化沟深度H=4.5+1=5.5m， 中间分隔墙厚度为b0=0.25m。 单个氧化沟面积为

A单=V单/h=10643.7/4.5=2365.27(m2) 单沟道宽度取b=8m，则弯道部分的面积A1为

24

2b?b02?4b?3b02?)?3??()-?(b?b0)2 22222?625.06(m2)A1??(?直线段部分面积

A2=A单- A1=2365.27-625.06 =1740.21(m2) 单沟直线段长度

L= A2/(4b)=1740.21/(4×8) =54(m)

⑹ 进水管和出水管

进出水管流量Q=Qmax/2=46400/2=0.2685(m3/s),进出水管流速控制在1m/s以下。 进出水管直径

d?4Q4?0.2685??0.58(m)，

??1.03.14?1.0 取d=0.60m

校核进出水管流速

4Q4?0.2685?0.95(m/s)＜1.0m/s v?2??d3.14?0.602⑺ 出水堰及出水竖井

为了能够调节曝气转碟的淹没深度，氧化沟出水处设置出水竖井，出水竖井内安装旋转堰门。初步估计可按薄壁堰计算。 ① 出水堰

Q?1.86bh1.5，取堰上水头h=0.2m，

Q0.2685??1.61(m)， 1.51.51.86h1.86?0.2为了便于设备的选型，堰宽取b=1.5m，校核堰上水头h

则堰宽b? h?15② 出水竖井

Q0.2685?1.5?0.210(m) 1.86b1.86?1.5 考虑可调堰安装要求，堰两边各留0.3m的操作距离。 出水竖井长

L=0.3×2+b=0.3×2+1.5=2.1（m） 出水竖井宽 B=1.4m(考虑安装高度)， 则出水竖井平面尺寸为

L×B=2.1m×1.4m

25

氧化沟出水孔尺寸为

b×h=1.5m×0.5m。 ⑻ 曝气设备选择 单座氧化沟需氧量

SOR1=SOR/2=22163.05/2=11081.53(kgO2/d) =461.73(kgO2/h)

参照《污水处理厂工艺设计手册》附录7表5关于DB型倒伞曝气机技术参数，本设计选取DB400型倒伞曝气机2台，叶轮直径为4000mm，电机功率为110KW，充氧量为160～200kgO2/h。

2.8 二沉池设计

2.8.1 设计说明

二沉池的处理对象是活性污泥混合液，它具有浓度高、有絮凝性、质轻、沉速较慢等特点。二沉池的作用是泥水分离，使混合液澄清、污泥浓缩并将分离的污泥回流到生物处理段。其工作效果直接影响回流污泥的浓度和活性污泥处理系统的出水水质。 沉淀池常按池内水流方向不同分为平流式、竖流式、辐流式和斜板（管）等。由于平流式沉淀池具有对冲击负荷和温度变化适应能力较强及施工简单、造价低等优点，本次工艺设计二沉池采用平流式沉淀池。平流式沉淀池中污水由池一端流入，按水平方向在池内流动由另一端溢出。池呈长方形，在进水端底部设贮泥斗。 2.8.2 设计参数

1.池体 池子的长度与宽度之比值不小于4，长度与有效水深的比值不小于8。池长不宜大于50m。

2.流入装置 由设有侧向或槽底潜孔的配水槽、挡流板组成。挡流板应高出水面0.15～0.20m，深入水下深度不小于0.25m，一般为0.5～1.0m，距流入槽0.5～1.0m。为使水流均匀分布，流入口流速一般不大于25mm/s。

3.流出装置 由流出槽与挡板组成。流出槽多采用自由溢流堰式集水槽。堰的形式常采用90°锯齿形堰。挡流板入水深0.3～0.4m，距溢流堰0.25～0.5m。出水堰的长度应根据溢流负荷进行计算。

4.排泥装置 平流式沉淀池用作二沉池时，由于活性污泥质轻，含水率高，不易被刮出，故需采用泵吸泥机，使集泥与排泥同时完成，此时平流式沉淀池可采用平底。 5.沉淀池各部分尺寸 平流式沉淀池的总高由池子的超高、有效水深、缓冲层高度及污泥区高度组成，常采用的数值见表3-1。沉淀池每格池宽一般为5～10m，排泥机械行进

26

速度为0.3～1.2m/min。

表2-1 平流式沉淀池的总高组成

1. 平流式二沉池最大允许水平流速要比初沉池小一半，出水堰的水力负荷不超过1.7L/(m·s)，在靠近出水堰处的上升流速应为3.7～7.3m/h。其它设计参数参照表3-2选用。

表2-2 平流式沉淀池作为二沉池时的设计参数

2.8.3 设计计算

平流式沉淀池计算草图如图3-6： ⒈沉淀池的设计计算 ⑴池厂L

水平流速取v=9.2mm/s， 沉淀时间取t=1.5h，

则L=3.6vt=3.6×4.5×1.5=50m ⑵池面积A

池的有效水深采用h2=3.5m，则

46400?1.5QmaxtA??24?828(m2)

h23.5⑶池宽B

B=A/L=828/50=16.5(m)， 取B=16m。

27

⑷池个数

设每格池宽b=8m，

则n=B/b=16/8=2(个) 取2个 ⑸校核

长宽比=L/b=50/8=6.25＞4(符合要求) 长深比=L/h2=50/3.5=14.2＞8(符合要求) 表面负荷

q=Qmax/A=46400/(24×34×40.5)=1.404[m3/(m2·h)](符合要求) ⑹污泥部分的容积V

污泥区的容积按2h的贮泥量计。

V?2?(1?R）QX

24?(X?Xr) 式中，R—回流比，%，取R=50%；

Q—日均污水流量，m3/d；

X—混合液污泥浓度，mg/l，取X=3580 mg/l；

Xr—回流污泥浓度，mg/l，取Xr =10000 mg/l。 则 V?2?(1?50%)?32000?3580?1054(m3)

24?(3580?10000) 每格沉淀池所需污泥部分容积V’=1054/4=264(m3)

28

图2-7平流式二沉池设计计算草图

⑺污泥斗的容积V1

每格沉淀池设2个污泥斗，则每斗容积V0为

1V0?h4'(f1?f2?3 式中，f1—污泥斗上口面积，m2； f2—污泥斗下口面积，m2； h4’—污泥斗的高度，m。

f1=8.0×8.0=64.00（m2）； f2=0.5×0.5=0.25（m2） 污泥斗为方斗，α=55°，则

h4'?8.0-0.5?tan55??5.36(m） 2f1f2)

1V0??5.36?（64.00?0.25?64.00?0.25） 3?122（m3)污泥斗的总容积

V1=2×122=244（m3） ⑻污泥斗以上梯形部分的容积V2

V2?L?l?h4''b 2 式中，L—梯形上部的长度，即沉淀池长，m； l—梯形下部的长度， m； h4’’—梯形部分的高度，m。 坡向泥斗的底板坡度取i=0.01，则 L=40.5m，

l=8.0×2=16.0（m），

h4’’=(40.5-16.0-0.5) ×0.01=0.24(m)

40.?516.0?0.2?48.0?54.2(m43) V2?2⑼污泥区总高度h4

h4=h4’+h4’’=5.36+0.24=5.6(m) ⑽沉淀池的总高度H

设缓冲层高度h3=0.3m，超高h1=0.3m，所以

H=h1+h2+h3+h4=0.3+3.5+0.3+5.6=9.7(m) ⒉沉淀池进出水系统设计计算

29

每格沉淀池进水流量

Qmax(1?R)46400?(1?50%)? 4?24?36004?24?3600

?0.201(m3/s)Q0?出水流量

Q0'?46400?0.134(m3/s)

4?24?3600池宽b=8.0m，有效水深h2=3.5m。 ⑴进水花墙

采用砖砌进水花墙，孔眼形式为半砖孔洞，尺寸为0.125m×0.063m。 单孔面积

A1=0.125×0.063=0.00788（m2） 孔眼流速一般为0.2～0.3m/s，取v1=0.25 m/s，则 孔眼总面积

A0=Q0/v1=0.201/0.25=0.804(m2) 孔眼数

n0=A0/A1=0.804/0.00788=102.03(个)， 取102个，则孔眼实际流速 v'?Q00.201??0.25(m/s) n0A1102?0.00788孔眼布置成4排，每排孔眼数为102/4=25.5(个)，取26个。 ⑵出水堰

① 堰长L。取出水堰负荷q’=1.6L/(s·m)，则

L=Q0’/q’=0.134×1000/1.6=83.75(m)。

② 出水堰的形式和尺寸。

采用90°三角堰出水，每米堰板设5个堰口，详细尺寸如图3-7所示。

图2-8平流式沉淀池进、出水系统计算见图

每个堰口出流量 q=q’/5=1.6/5=0.32(L/s)=0.00032(m3/s)

30

③ 堰上水头h1。每个三角堰出流量q?1.4h12。

h1?5(q/1.4)2?5(0.00032/1.4)2?0.035(m)

5④ 集水槽宽度B

B?0.9Q0.4

为确保安全，集水槽设计流量Q=(1.2～1.5)Q0’，带入数据得

B?0.9Q0.4?0.9?(1.3?0.134)0.4?0.447(m)

⑤ 槽深度

集水槽临界水深 hk?3 集水槽起端水深

h0=1.73hk=1.73×0.25=0.43(m)。 设出水槽自由跌落高度h2=0.1m， 则集水槽总深度

h=h1+h2+h0=0.035+0.1+0.43=0.565(m)

Q23(1.3?0.134)2??0.25(m) gB29.8?0.44722.9 接触消毒池与加氯间设计

2.9.1 设计说明

城镇污水经过二级处理后，水质改善，细菌含量大幅度减少，但细菌的绝对值仍很可观，并存在病原菌的可能，为防止对人类健康产生危害和对生态造成污染，在污水排入水体前应进行消毒。

目前，城镇污水处理厂中最常用的消毒剂仍是液氯，其次尚有次氯酸钠、二氧化氯、臭氧。正确选择消毒剂是影响工程投资和运行成本的重要因素，也是保证出水水质的关键。几种常用消毒剂的性能比较见表3-3。

其中液氯效果可靠、技术成熟、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。其他几种消毒剂也有很明显的缺点，所以目前液氯仍然是首选的消毒剂。本设计中选用液氯作为消毒剂。

表2-3 几种常用消毒剂的性能比较

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接触池的作用是保证消毒剂与水有充分的接触时间，使消毒剂发挥作用，达到预期的杀菌效果。设计合理的接触池应使污水的每个分子都有相同的停留时间，也就是说水流属于100%的推流。采用的消毒方法不同，接触池的停留时间、形式也不同。本设计按液氯消毒接触池设计。 2.9.2 设计参数

1.投加量 对于城镇污水，一级处理后为15～25mg/l；不完全二级处理后为10～15mg/l，二级处理后为5～10mg/l。

2.消毒时间 氯消毒时间（从混合开始起算）采用30min，保证余氯量不小于0.5 mg/l。 3.氯库的储药量一般按最大日用量的15～30d计算。 4.接触池容积应按最大时污水流量设计。

5.接触池池型可采用矩形隔板式、竖流式、辐流式。

6.矩形隔板式接触池的隔板应沿纵向分隔，当水流长度︰宽度=72︰1，池长︰单格宽=18︰1，水深︰宽度（h/b）≤1.0时，接触效果最好。

7.竖流式、辐流式接触池计算公式同竖流式、辐流式沉淀池，沉降速度采用1～1.3mm/s。

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2.9.3 设计计算

⑴液氯消毒工艺设计计算 ① 加氯量G

投氯量按8mg/l,则

G?7?10-3??13.5(kg/h)Qmax46400?7?10-3?2424

②储氯量W

仓库储量按15d计算，则

W=15×24×13.5=4870(kg)。 ③加氯机和氯瓶

采用投加量为0～20kg/h加氯机2台，1用1备，并轮换使用。液氯的贮存选用容量为1000kg的钢瓶，共5只。 ⑵接触池工艺计算

① 消毒池有效容积V

V?QT

式中：V—接触池容积

Q—设计流量，取0.370m3/s T—水里停留时间，s

V?QT?0.370?60?30?666m3 ② 水流速度

v? 式中：v—水流速度m/s

h—平均水深，本设计取2m b—隔板间距，本设计取2m v?0.370?0.0925m/s?0.06m/s 2?2Q h?b 满足流速要求。 ③ 接触池面积

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F=④ 廊道总宽：

V666??333m2 h2隔板采用6个则总宽度为：

B=6?b?6?2?12m ⑤ 接触池长度

L?⑥ 接触池高度： 设超高h1?0.5m

H?2?0.5?2.5m

加氯间应采取下列安全措施[1]：

a.设有直接通向室外且向室外开的门，以及可以观察室内情况的观察孔； b.在加氯间出入处应设有工具箱，检修用品箱以及防毒面具等，照明和通风设备的开关设在室外；

c.加氯管材的要求：氯气管是用紫铜管，配制成一定浓度的加氯管是用橡胶管或塑料管；

d.给水钢管使用镀锌钢管。且各管不宜露出地面，应敷设在沟槽内；

e.氯库应设用检查漏气的观察孔，氯库位置应设在水厂主导风向的下风向，并设有强制通风设备。

F333??11.1m B302.10 污水管径设计

最大流量为0.5370m3/s管径的计算 取v=0.8m/s，则污水管径D?4Qmax4?0.5370??0.925(m) ?v3.14?0.8可采用铸铁管，查《铸铁管水力计算表》，当管径D=900mm，v=0.99m/s时，流量Q=2287m3/h＞1933m3/h，坡度1000i=0.845。

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