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污水處理廠設(shè)計說明書 目錄 第一章 污水處理工程設(shè)計計算說明書 1.1 設(shè)計任務(wù) 1.2 設(shè)計內(nèi)容 1.3 基本資料 1.4 設(shè)計水質(zhì)水量計算 第二章 污水的一級處理 2.1格柵設(shè)計計算 2.2 沉砂池設(shè)計計算 2.3 初次沉淀池設(shè)計計算 第三章 AA/O生物脫氮除磷工藝計算 3.1設(shè)計參數(shù) 3.2平面尺寸計算 3.3進(jìn)出水系統(tǒng) 3.4其他管道設(shè)計 3.5 剩余污泥量 第四章 生物處理后處理 4.1 二次沉淀池設(shè)計計算 4.2 消毒設(shè)施計算 4.3 計量設(shè)備設(shè)計計算 第五章 污泥處理構(gòu)筑物計算 5.1 污泥量計算 5.2 污泥濃縮池設(shè)計計算 5.3 貯泥池設(shè)計計算 5.4 污泥消化池設(shè)計計算 5.5 污泥脫水 第六章 污水處理廠布置 6.1 污水處理廠平面布置 6.2 污水處理廠高程布置 第一章 設(shè)計計算說明書 1.1設(shè)計任務(wù) 某城鎮(zhèn)污水處理廠 1.2設(shè)計內(nèi)容 1．根據(jù)給定的原始資料，確定污水廠的規(guī)模和污水設(shè)計水量。 2．按照原始資料數(shù)據(jù)進(jìn)行處理方案的確定，擬定處理工藝流程，選擇污水、污泥的處理構(gòu)筑物，并用方框圖表示。進(jìn)行工藝流程中各處理單元的處理原理說明。 3．進(jìn)行各構(gòu)筑物的尺寸計算，各構(gòu)筑物的設(shè)計參數(shù)應(yīng)根據(jù)同類型污水的實際運行參數(shù)或參考有關(guān)手冊選用。 4．設(shè)備選型計算。 5．平面和高程布置。根據(jù)構(gòu)筑物的尺寸，合理進(jìn)行平面布置；高程布置應(yīng)在完成各構(gòu)筑物計算及平面布置草圖后進(jìn)行。各處理構(gòu)筑物應(yīng)盡力采用重力流，各處理構(gòu)筑物的水頭損失可直接查相關(guān)資料，但各構(gòu)筑物之間的連接管的水頭損失則需計算確定。 6. 編寫設(shè)計說明書、計算書。 1.3 基本資料 1、 設(shè)計流量： Q平=30000+ 281000 m3/d（No學(xué)號，1～33號） 總變化系數(shù)：KZ= 1.4 2、污水水質(zhì)： COD=200-300mg/L BOD5=100-150 mg/L SS=200mg/L NH3-N=35 mg/L pH=6～9 3、受納水體： 位于城市的東側(cè)自南向北，20年一遇洪水水位標(biāo)高322.5m，常水位標(biāo)高320.3m。 4、選址： 根據(jù)城市總體規(guī)劃，污水廠擬建于該城市下游河流岸邊，地勢平坦，擬建處的地面標(biāo)高326.30m。該城市污水主干管終點(污水廠進(jìn)水口)的管內(nèi)底標(biāo)高321.00m。 5、氣象資料： 該地區(qū)全年主導(dǎo)風(fēng)向為西南風(fēng)。地勢平坦，地質(zhì)情況良好，滿足工程地質(zhì)要求，夏季水溫25℃，冬季水溫15℃，常年平均水溫20℃。 6、處理要求： 處理水水質(zhì)中BOD5、COD、SS、NH3-N滿足GB18918-2002一級B標(biāo)準(zhǔn)，處理后的污水納入河流，對污泥進(jìn)行穩(wěn)定化處理、脫水后泥餅外運填埋或作農(nóng)肥。 7、其他資料： 廠區(qū)附近無大片農(nóng)田，各種建筑材料均能供應(yīng)，電力供應(yīng)充足。 1.4 設(shè)計水質(zhì)水量計算 1.4.1 污水廠選址 未經(jīng)處理的城市污水任意排放，不僅會對水體產(chǎn)生嚴(yán)重污染，而且直接影響城市發(fā)展發(fā)展和生態(tài)環(huán)境，危及國計民生。所以，在污水排入水體前，必須對城市污水進(jìn)行處理。而且工業(yè)廢水排入城市批水管網(wǎng)時，必須符合一定的排放標(biāo)準(zhǔn)。最后流入管網(wǎng)的城市污水統(tǒng)一送至污水處理廠處理后排入水體。 在設(shè)計污水處理廠時，廠址對周圍環(huán)境、基建投資及運行管理都有很大影響。 選擇廠址應(yīng)遵循如下原則： 1.為保證環(huán)境衛(wèi)生的要求，廠址應(yīng)與規(guī)劃居住區(qū)或公共建筑群保持一定的衛(wèi)生防護(hù)距離，一般不小于300米。 2.廠址應(yīng)設(shè)在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。 3.廠址應(yīng)盡可能設(shè)在城市和工廠夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下方。 4.要充分利用地形，把廠址設(shè)在地形有適當(dāng)坡度的城市下游地區(qū)，以滿足污水處理構(gòu)筑物之間水頭損失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以節(jié)約動力。 5.廠址如果靠近水體，應(yīng)考慮汛期不受洪水的威脅。 6.廠址應(yīng)設(shè)在地質(zhì)條件較好、地下水位較低的地區(qū)。 7.廠址的選擇要考慮遠(yuǎn)期發(fā)展的可能性，有擴(kuò)建的余地。 1.4.2 處理工藝的選擇 1.污水處理工藝流程 處理廠的工藝流程是指在到達(dá)所要求的處理程度的前提下，污水處理個單元的有機結(jié)合，以滿足污水處理的要求,構(gòu)筑物的選型則是指處理構(gòu)筑物形式的選擇，以達(dá)到各構(gòu)筑物的最佳處理效果,兩者是互有聯(lián)系，互為影響的。 城市生活污水一般以BOD物質(zhì)為其主要去除對象，因此，處理流程的核心是二級生物處理法——活性污泥法為主。 本工程采用生物除磷脫氮的A2/O工藝。這種工藝特點是利用原污水中可生化降解物質(zhì)作碳源，在去除污水中BOD物質(zhì)的同時也能有效去除磷和氮。 具體的流程為：污水進(jìn)入水廠，由水泵提升經(jīng)過格柵至平流沉砂池，再由集配水井進(jìn)入初沉池，經(jīng)初沉池沉淀后，大約可去初SS 45%,BOD 25%，污水進(jìn)入曝氣池中曝氣，從一點進(jìn)水，采用AA/O生物脫氮除磷工藝。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。 2.污泥處理工藝流程 污水處理廠在處理污水的同時，每日產(chǎn)生大量污泥，這些污泥若不進(jìn)行有效處理，必然對環(huán)境造成二次污染。由于初沉污泥含水率低，一般不需要濃縮處理，可直接進(jìn)行消化和脫水處理。剩余污泥來自曝氣池，含水率較高，需要先進(jìn)行濃縮處理后再消化脫水處理。 具體過程為：初沉池污泥直接進(jìn)入貯泥池，二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至濃縮池，濃縮后的污泥進(jìn)入貯泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，進(jìn)行中溫二級消化。一級消化池的循環(huán)污泥進(jìn)行套管加熱，并用攪拌。二級消化池不加熱，利用余熱進(jìn)行消化，消化后污泥送至脫水機房脫水，壓成泥餅，泥餅運至廠外。 本設(shè)計采用的工藝流程如下圖所示。（圖1） 消化池 濃縮池 污泥脫水機 二沉池 好氧池 缺氧池 厭氧池 粗格柵 細(xì)格柵 曝氣沉砂池 進(jìn)水泵房 初沉池 集配水井 集配水井 紫外線消毒 計量設(shè)備 貯泥池 污泥回流 混合液回流 受納河流 污泥外運 泥渣外運 圖1 城市污水處理工藝流程圖 1.4.3 污水水量計算： 1. 平均日流量 =30000+ 281000 =58000=671.30L/s 2. 最大日流量 污水日變化系數(shù) 最大日流量 1.4.4 污水水質(zhì)計算： 根據(jù)國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中規(guī)定城市二級污水處理廠一級B標(biāo)準(zhǔn)，各個污染物的出水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)如下表1所示： 基本控制項目最高允許排放濃度（日均值）（單位：mg/L） 表1 序號 基本控制項目 一級標(biāo)準(zhǔn) 二級標(biāo)準(zhǔn) 三級標(biāo)準(zhǔn) A標(biāo)準(zhǔn) B標(biāo)準(zhǔn) 1 化學(xué)需氧量（COD） 50 60 100 120 2 生化需氧量（BOD5） 10 20 30 60 3 懸浮物（SS） 10 20 30 50 4 動植物油 1 3 5 20 5 石油類 1 3 5 15 6 陰離子表面活性劑 0.5 1 2 5 7 總氮（以N計） 15 20 8 氨氮（以N計） 5（8） 8（15） 25（30） 9 總磷（以P計） 05年12月31日前建設(shè) 1 1.5 3 5 06年1月1 日起建設(shè)的 0.5 1 3 5 10 色度（稀釋倍數(shù)） 30 30 40 50 11 PH值 6～9 12 糞大腸菌群數(shù)/（個/L） 103 104 104 A、 下列情況下按去除率指標(biāo)執(zhí)行，當(dāng)進(jìn)水COD大于350mg/L時，去除率應(yīng)大于60%；BOD大于160mg/L時，去除率應(yīng)大于50%。 B、 括號外數(shù)值為水溫>12℃時的控制指標(biāo)，括號內(nèi)數(shù)值為水溫≤12℃時的控制指標(biāo)。 1.污水的SS處理程度計算 按照國家《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）中規(guī)定城市二級污水處理廠一級B標(biāo)準(zhǔn)，總出水口處懸浮物SS濃度為20mg/l.則去除率為 2.污水的BOD5處理程度計算 同理，總出水口污水的BOD5濃度為20mg/l.取進(jìn)口BOD5濃度為150mg/l.則去除率為 3.污水的COD5處理程度計算 同理，總出水口污水的COD濃度為60mg/l.取進(jìn)口COD濃度為300mg/l.則去除率為 4.污水的處理程度計算 同理，總出水口污水的濃度為8mg/l.則去除率為 第二章 污水的一級處理 2.1 格柵設(shè)計計算 1.格柵的基本要求 （1）水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應(yīng)符合下列要求： 1) 人工清除 25～40mm 2) 機械清除 16～25mm 3) 最大間隙 40mm （2）格柵的工藝參數(shù)： 1）過柵流速：v=0.6~1.0m/s 2）柵前水深：h=0.4m 3）安裝角度：a=45~75 4）格柵間隙b：一般15~30mm，最大為40mm 5）柵條寬度bs：細(xì)格柵3~10mm 中格柵10~40mm 粗格柵50~100mm 6)進(jìn)水渠寬：B1=0.65m 7)漸寬部分展開角度a1=20 8)柵前渠道超高：h2=0.3m 由于流量非常大，為防止垃圾堵塞格柵，達(dá)到去除粗大物質(zhì)、保護(hù)處理廠的機械設(shè)備的目選用一粗一細(xì)兩個格柵。（見圖2） 2. 格柵尺寸計算 設(shè)計參數(shù)確定： 設(shè)計流量Q1=0.940m3/s（設(shè)計2組格柵），以最高日最高時流量計算； 過柵流速：v=0.7m/s； 柵條寬度: =0.02m 格柵間隙：=0.04m（粗格柵）; （細(xì)格柵） 安裝傾角： ; 單位柵渣量：w1=0.05m3柵渣/103m3污水。 設(shè)計中的各參數(shù)均按照規(guī)范規(guī)定的數(shù)值來取的。 粗格柵 1. 確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得: 柵前槽寬= m，則柵前水深m 2.柵條的間隙數(shù)n： 取n=39 3.柵槽寬度B =0.02(39-1)+0.0439=2.32m 4.進(jìn)水渠道至柵槽漸寬部分長 B1= m 漸寬部分展開角度a1=20 5.柵槽至出水渠道間減縮部分長度 6.柵水頭損失（h1） 設(shè)柵條斷面為銳邊矩形截面，取k=3，則通過格柵的水頭損失： 其中： h0：水頭損失； k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3； ：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時β=2.42。 7.柵后槽總高度（H） 本設(shè)計取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2==0.82+0.3=1.12m H=h+h1+h2=0.82+0.062+0.3=1.182m 8.柵槽總長度 L=L1+L2+0.5+1.0+（0.82+0.30）/tanα =0.94 +0.47+0.5+1.0+(0.82+0.3)/tan60=3.6m 9.每日柵渣量 ①當(dāng)柵條間距為16～25mm時，柵渣截留量為0.10～0.05m3/m3污水。 ②當(dāng)柵條間距為40mm左右時，柵渣截留量為0.03～0.01m3/ m3污水。 在柵間隙為0.04m的條件下，取W1=0.02m3/ m3。 每日柵渣量為： ,所以宜采用機械清渣。由于污水流量和柵渣量都較大，宜采用RAG型回轉(zhuǎn)耙齒式機械格柵清渣,可以設(shè)置兩臺，一臺工作，一臺備用。 細(xì)格柵 1. 確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得: 柵前槽寬= m，則柵前水深m 2.柵條的間隙數(shù)n： 取n=61 3.柵槽寬度B =0.02(61-1)+0.02561=2.73m 4.進(jìn)水渠道至柵槽漸寬部分長 B1= m 漸寬部分展開角度a1=20 5.柵槽至出水渠道間減縮部分長度 6.柵水頭損失（h1） 設(shè)柵條斷面為銳邊矩形截面，取k=3，則通過格柵的水頭損失： 其中： h0：水頭損失； k：系數(shù)，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數(shù)，取k=3； ：阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)為矩形斷面時β=2.42。 7.柵后槽總高度（H） 本設(shè)計取柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2==0.82+0.3=1.12m H=h+h1+h2=0.82+0.12+0.3=1.24m 8.柵槽總長度 L=L1+L2+0.5+1.0+（0.82+0.30）/tanα =1.5 +0.8+0.5+1.0+(0.82+0.30)/tan60=4.5m 9.每日柵渣量 ①當(dāng)柵條間距為16～25mm時，柵渣截留量為0.05～0.1m3/m3污水。 ②當(dāng)柵條間距為40mm左右時，柵渣截留量為0.01～0.03m3/ m3污水。 在柵間隙為0.04m的條件下，取W1=0.05m3/ m3 每日柵渣量為： 所以宜采用機械清渣。由于污水流量和柵渣量都較大，宜采用RAG型回轉(zhuǎn)耙齒式機械格柵清渣,可以設(shè)置兩臺，一臺工作，一臺備用。 10.電動機功率P 根據(jù)B和H查下表可得，RAG型回轉(zhuǎn)耙齒式機械電動機功率P=3KW。 表1 主要技術(shù)參數(shù) 格柵主要 尺寸范圍 B 500～1000 500～1000 500～1600 1600～3200 1600～3200 H 1000～2000 2000～3000 3000～4000 4000～6000 6000～12000 電機功率（KW） 0.37 0.75 1.1 2.2 3.0 2.2 沉砂池設(shè)計計算 1. 沉砂池的選型： 沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保護(hù)管道、閥門等設(shè)施免受磨損和阻塞。沉砂池有平流式、豎流式、曝氣式和旋流式四種形式。曝氣沉砂池具有預(yù)曝氣，脫臭，除泡作用及加速污水中油類和浮渣分離等作用，對后面的沉淀池，曝氣池和污泥消化池的正常運作及對沉砂的最終處置提高有利條件，所以本設(shè)計采用曝氣沉砂池。（見圖3） 2．設(shè)計資料 1）最大時流量沉砂池水力停留時間2-4min； 2）有效水深2-3m； 3）水平流速，0.08-0.12m/s； 4）池的長寬比可達(dá)5，池寬和池深比為1-1.5。 5）每立方米污水所需曝氣量宜為0.1-0.2 （空氣）。 3．設(shè)計參數(shù)確定 設(shè)計中選擇兩組曝氣式沉砂池,N=2組，分別與柵格連接，每組沉砂池 設(shè)計流量: Q=(0.940/2) /s =0.47/s ；停留時間：T=3 min 設(shè)計水平流速：=0.1 m/s； 有效水深：=2 m 每立方米污水所需空氣量：d=0.2 /s ; 4.池體設(shè)計計算 1)沉砂池有效容積 2)水流過水?dāng)嗝婷娣e 3）沉砂池寬度 B:=1.175<1.5 4) 沉砂池長度 m 5) 每小時所需空氣量 6) 沉砂室所需容積 7) 每個沉砂斗容積 8) 沉砂斗上口寬度 式中 ---沉砂斗高度（m），設(shè)計中取=1.4m. ---沉砂斗和水平面傾角，設(shè)計中矩形沉砂斗取。 ---沉砂斗底寬度（m）,設(shè)計中取=0.5m 9) 沉砂斗有效容積 10) 進(jìn)水渠道 11) 出水裝置 12) 排沙裝置 13) 進(jìn)水泵房設(shè)計 各構(gòu)筑物的水面標(biāo)高和池底埋深計算見第六章的高程計算。 污水提升前水位320.30m（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位335.80m（即細(xì)格柵前水面標(biāo)高）。 所以，提升凈揚程Z=335.80-320.80=15.00m 水泵水頭損失取2m，安全水頭取2 m 從而需水泵揚程H=19m 再根據(jù)設(shè)計流量0.551m3/s，屬于大流量低揚程的情形，考慮選用選用3臺350QW1200-18-90型潛污泵（流量1200m3/h，揚程20m，轉(zhuǎn)速990r/min，功率90kw），兩用一備，流量： 集水池容積： 考慮不小于一臺泵5min的流量： 取有效水深h=1.3m，則集水池面積為: 泵房采用圓形平面鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),尺寸為15 m12m,泵房為半地下式 地下埋深7m，水泵為自灌式。 2.3 初次沉淀池設(shè)計計算 1. 初次沉淀池的選型 初次沉淀池是借助于污水中的懸浮物質(zhì)在重力作用下下沉，從而與污水分離，初次沉淀池去除懸浮物為40%-60%，去除BOD5 20%-30%。本設(shè)計選擇平流式沉淀池。平流式沉淀池由進(jìn)水裝置，出水裝置，沉淀區(qū)，緩沖層，污泥區(qū)及排泥裝置組成。（見圖4） 2．設(shè)計參數(shù)確定 設(shè)計中選擇兩組平流式沉淀池,N=2組，從沉砂池出來的污水進(jìn)入配水井，經(jīng)配水井后分配流量流入平流式沉淀池。每組平流沉淀池： 設(shè)計流量: Q=(0.940/2) /s =0.47/s 3. 池體設(shè)計計算 1） 沉淀池表面積 式中 2） 沉淀部分有效水深 3） 沉淀部分有效容積 4） 沉淀池長度 5） 沉淀池寬度 6） 沉淀池格數(shù) 個 取n=7個 7） 污泥部分所需容積 8） 每格沉淀區(qū)污泥斗所需容積 9） 污泥斗容積 10） 沉淀池總高度 11） 進(jìn)水配水井 沉淀池分兩組，每組分7格，每組沉淀池進(jìn)水端設(shè)計進(jìn)水配水井，污水在配水井內(nèi)平均分配，然后流入初沉池。 配水管內(nèi)中心管徑： 配水管直徑 12） 進(jìn)水渠道 沉淀池分兩組，每組進(jìn)水端分設(shè)進(jìn)水渠道，配水井接出的DN=1000進(jìn)水管從進(jìn)水渠道中部匯入，污水沿進(jìn)水渠道向兩側(cè)流動，通過潛孔進(jìn)入配水渠道，然后由穿孔花墻流入沉淀池。 13） 出水渠道 沉淀池出水端設(shè)出水渠道，出水管與進(jìn)水渠道連接，將污水送至集水井。 出水管道采用鋼管，管徑DN=1000mm,關(guān)內(nèi)流速v=0.64m/s,水利坡降為i=0.479%. 第三章 AA/O生物脫氮除磷工藝計算 3.1設(shè)計參數(shù) 1.水力停留時間 AA/O工藝的水力停留時間T一般采用6-8h，設(shè)計中取T=8h。 2.曝氣池內(nèi)活性污泥濃度 曝氣池內(nèi)活性污泥濃度一般采用2000-4000mg/l，設(shè)計中取=3000mg/l。 3.回流污泥濃度 式中 -----污泥指數(shù)，一般采用100 r -----系數(shù)，一般采用1.2 4.回流污泥比 = 既 3000=9000 解得R=0.5 式中 -----污泥回流濃度，==0.7512000=9000 mg/l 5.內(nèi)回流倍數(shù) ，設(shè)計中取內(nèi)回流倍數(shù)為335%。 3.2平面尺寸計算 1.總有效容積 式中 Q -----進(jìn)水流量(m3)，按平均流量計。 T -----水力停留時間（d）。 厭氧，缺氧和好氧各段內(nèi)水力停留時間比值為1：1：3，則每段的水力停留時間分別為： 厭氧段T1=1.6h，缺氧段T2=1.6h，好氧段T3=4.8h。 2.平面尺寸 曝氣池總面積 式中 h ----曝氣池有效水深（m）。設(shè)計中h=4.2m。 每組曝氣池面積 式中 N ----曝氣池個數(shù)。設(shè)計中取N=2。 每組曝氣池共設(shè)5個廊道，第一，第二廊道分別為厭氧和缺氧段，最后3廊道為好氧段。 式中 b ----每廊道寬度； n ----廊道數(shù)。 厭氧—缺氧—好氧池的平面布置如圖所示。 厭 缺 好 好 好 氧 氧 氧 氧 氧 段 段 段 段 段 好 好 好 缺 厭 氧 氧 氧 氧 氧 段 段 段 段 段 65.8m 35m 出水去二沉池 消化液回流管 35m 消化液回流管 進(jìn)水管 來自初沉池 空氣干管 污泥回流管 污泥回流管 來自鼓風(fēng)機房 3.3進(jìn)出水系統(tǒng) 1.曝氣池的進(jìn)水設(shè)計 初沉池來水通過DN1200mm的管道送入活性污泥曝氣池首端的進(jìn)水渠道，管道內(nèi)的水流速度為0.88m/s。在進(jìn)水渠道內(nèi)，水流分別向兩側(cè)流出，從厭氧段進(jìn)入，進(jìn)水渠道寬度為1.2m,渠道內(nèi)水深為1.0m，則渠道內(nèi)的最大水流速度為： 2.曝氣池的出水設(shè)計 厭氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水頭 厭氧—缺氧—好氧池的最帶出水流量為2.14,出水管管徑采用DN1800mm,送往二沉池，管道內(nèi)的流速為0.84m/s。 3.4其他管道設(shè)計 在本設(shè)計中，污泥回流比為50%，從二沉池回流的污泥通過兩根DN=1500mm的回流管道分別進(jìn)入首端的兩側(cè)厭氧段，管內(nèi)污泥流速為0.9m/s. 硝化污泥回流比為200%，從二沉池出水回到缺氧段首端，硝化液回流管道管徑為DN1000mm,管內(nèi)流速為0.9m/s. 第四章 生物處理后處理 4.1 二次沉淀池設(shè)計計算 1. 二次沉淀池的選型 沉淀池一般分為平流式，幅流式，豎流式和斜管式等幾類。 設(shè)計中選擇幅流式沉淀池，一般采用對稱布置，配水采用集配水井，這樣各池之間配水均勻，結(jié)構(gòu)緊湊。幅流式沉淀池排泥機械已定型，運行效果好，管理方便。幅流式沉淀池適用于大，中型污水處理廠。 2.設(shè)計參數(shù)確定 設(shè)計中采用兩組幅流式沉淀池，N=2。每池設(shè)計流量為0.47m3/s，從曝氣池流出的混合液進(jìn)入集配水井，經(jīng)過集配水井分配后流進(jìn)幅流式沉淀池。 3.池體計算 1.沉淀池表面積 式中 Q---設(shè)計流量（m3/s） ---表面負(fù)荷，一般采用0.5-1.5。本設(shè)計取。 2.沉淀池直徑 半徑為18.6m 3.沉淀池有效水深 t---沉淀時間，一般為1.5-3.0h，設(shè)計中取t=2.5h。 4.徑深比 5.污泥部分所需容積 式中 6.沉淀池總高度 根據(jù)污泥部分容積大于二沉池污泥的特點，采用機械刮吸泥機連續(xù)排泥，池底坡度為0.05. 式中 7.進(jìn)水管的設(shè)計 設(shè)計中單池設(shè)計流量取Q=0.47m3/s，單池污水平均流量，泥回流比R=50%。 進(jìn)水管管徑取D1=900mm,流速 8.進(jìn)水豎井計算 進(jìn)水豎井直徑采用D2=-2.0 進(jìn)水豎井采用多孔配水，配水口尺寸，個沿井壁均勻分布；則流速為： <(0.15—2.0)，符合要求。 孔距： 9.出水槽計算 采用雙邊直角三角堰出水槽出水，出水槽沿池壁環(huán)形布置，環(huán)形槽中水流由左右兩側(cè)匯入出水口。每側(cè)流量： 給水槽中流速v=0.6m/s ；給水槽寬B=0.6m. 槽內(nèi)重點水深： 槽內(nèi)起點水深： 槽內(nèi)臨界水深： = 設(shè)計中取出水堰后自由跌落0.10m集水槽高度：0.1+0.79=0.89m,取0.9m。集水槽斷面水深為：。 10.出水管計算 設(shè)計出水管管徑為D=800mm 11.排泥裝置 沉淀池采用周邊傳動刮吸泥機，周邊傳動刮吸泥機的線速度為2-3m/min,刮吸泥機底部設(shè)有刮泥板和吸泥管，利用凈水壓力將污泥吸入污泥槽，沿進(jìn)水豎井中的排泥管將污泥排出池外。 排泥管管徑500mm，回流污泥量為167.2l/s，流速0.79m/s。 12.集配水井的設(shè)計計算 （1）配水管中心管直徑 式中 設(shè)計中取v2=0.7m/s,Q=1.276m3/s. (2)配水井直徑 式中 v3—配水井內(nèi)污水流速（m/s）,一般采用v3=0.2-0.4m/s。 設(shè)計中取v2=0.3m/s。 （3）集水井直徑 --集水井內(nèi)污水流速（m/s）,一般采用v1=0.2-0.4m/s。 設(shè)計中去v1=0.25m/s。 （4）進(jìn)水管管徑 取如水二沉池管徑DN=900mm。 校核流量： （5）出水管管徑 有前面結(jié)果可知，DN=800mm,v=1.0m/s. (6)總出水管 綜合以上，取出水管管徑D=1100mm,v=1.0m/s,集配水井內(nèi)設(shè)有超越閘門，以便超越。 4.2 消毒設(shè)施計算 污水經(jīng)過上述構(gòu)筑物處理后，水質(zhì)得到了較大改善，細(xì)菌數(shù)量也大為減少。但水中仍有病原菌存在的可能。因此，污水在排放前應(yīng)經(jīng)過消毒處理，達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）。 1. 消毒劑的選擇 污水消毒的方法主要分為物理消毒和化學(xué)消毒。目前用于污水消毒的常用消毒方法是向污水中投加消毒劑，主要消毒劑有液氯，次氯酸鈉，二氧化氯和紫外線（物理方法）。 由原始資料可知，根據(jù)該水廠處理規(guī)模和受納水體衛(wèi)生要求，本設(shè)計中采用液氯作為消毒劑對污水消毒。 2. 消毒劑的投加 1) 加氯量計算 二級處理出水采用液氯消毒時，液氯投加量一般為5-10mg/l.本設(shè)計中液氯投加量采用8.0mg/l。每日加氯量為： 2) 加氯設(shè)備 液氯由真空轉(zhuǎn)子加氯機加入，加氯機設(shè)計2臺，采用一用一備。每小時投加氯量： 設(shè)計中采用ZJ-1型轉(zhuǎn)子加氯機。 3. 平流式消毒接觸池 本設(shè)計采用2個3廊道平流式消毒接觸池，單池設(shè)計計算如下： 1) 單池消毒接觸池容積 設(shè)計中消毒接觸時間t取30min。 2) 表面積 設(shè)計中接觸池有效水深取h2=2.5m. 3) 池長 設(shè)計中接觸池池寬取B=5m. 設(shè)計中消毒接觸池采用三廊道，則消毒接觸池池長為： 設(shè)計中每個接觸池池長取23m。 4) 池高 設(shè)計中超高h(yuǎn)1=0.3m. 5) 進(jìn)水部分 每個消毒接觸池的進(jìn)水管管徑為D=800mm，速度v=1.0m/s。 6) 出水部分 式中 4.3 計量設(shè)備設(shè)計計算 1.計量設(shè)備的選擇 污水廠中常用的計量設(shè)備有巴氏計量槽，薄壁堰，電磁流量計，超聲波流量計和渦輪流量計等。污水測量裝置的選擇原則是精度高，操作簡單，水頭損失小，不易發(fā)生沉淀物，其中以巴氏計量槽英語最廣。 本設(shè)計的計量設(shè)備采用巴氏計量槽，選用測量范圍為：0.1-1.10m3/s,設(shè)計中去喉寬為w=0.60m. 2.計量槽設(shè)計 (一) 計量槽主要尺寸： 查《城市給水排水設(shè)計手冊》第五冊得，設(shè)計中喉部寬度取b=0.6m,則有 (二) 計量槽總長度 計量槽應(yīng)該設(shè)在渠道的直線段上，直線段的長度不應(yīng)小于渠道寬度的8-10倍，在計量槽上游，直線段不小于渠道寬的2-3倍，下游不小于4-5倍； 計量槽上游直線段長L1為： (三) 計量槽水位 當(dāng)b=0.6時，Q= 則上游水深0.77m 當(dāng)b=0.3-2.5m,時為自由流 (四) 出水廠出水管 采用重力流鑄鐵管，流量為Q=0.940m3/s，DN=1100mm,v=1.0m/s,i=1.0%. 第五章 污泥處理構(gòu)筑物計算 5.1 污泥量計算 初沉池污泥是來自初次沉淀池的污泥，污泥含水量較低，一般不需要進(jìn)行濃縮處理，可直接進(jìn)行消化，脫水處理。 剩余污泥是來曝氣池，為保持曝氣池內(nèi)污泥量的平衡，每日增加的污泥量必須排出系統(tǒng)。剩余污泥含水量較高，所以需要先進(jìn)行濃縮處理，然后進(jìn)行消化，脫水處理。 1. 初沉池污泥量計算 由前面資料計算可知，初沉池采用間歇排泥的運行方式，每4小時排一次泥。 按水中懸浮物計算： 式中 設(shè)計中取T=4h,P0=97%. 所以初沉池污泥量 以每次排泥時間30min計，每次排泥量為63.12m3/h=0.0175m3/s. 2.剩余污泥量計算 1.曝氣池內(nèi)每日排出的污泥量 由前面計算結(jié)果值在帶入式中可得： 式中 2. 曝氣池每日排出的剩余污泥量 式中 5.2 污泥濃縮池設(shè)計計算 1. 濃縮池的選型 本設(shè)計采用豎流式濃縮池，因為初沉池污泥含水量較低，可以不采用濃縮處理。設(shè)計中一般采用濃縮池處理剩余活性。濃縮前污泥含水率為99%，濃縮后的污泥含水率為97%。 2. 濃縮池的設(shè)計計算 進(jìn)入濃縮池的剩余污泥量為0.0022m3/s，采用兩個濃縮池進(jìn)行處理，則單個濃縮池流量為0.0011m3/s. 1) 中心進(jìn)泥管面積 式中 則 管內(nèi)流速 2) 中心進(jìn)泥管與反射板之間的高度 式中 3) 濃縮后分離出的污水量 式中 4) 濃縮池水流部分面積 式中 5) 有效水深 式中 V-----濃縮時間，設(shè)計中取10h。 6) 濃縮后剩余污泥量 7) 濃縮池總高度 式中 8) 溢流管 溢流水量為0.0007m3/s，設(shè)溢流管徑為DN150mm，管內(nèi)流速為0.102m/s。 9) 排泥管 濃縮后剩余污泥量為0.00037m3/s，泥量很小，故采用間歇排泥方式，污泥管道選用DN150mm，每次排泥時間為0.5h，，每日排泥兩次，間歇時間為12h。 5.3 貯泥池設(shè)計計算 1. 貯泥池選型 貯泥池的污泥來自初沉池和濃縮池，由于污泥量不大，本設(shè)計采用兩座豎流沉淀貯泥池。 2. 貯泥池設(shè)計計算 1) 貯泥池設(shè)計進(jìn)泥量 由上面計算結(jié)果可知，初沉池進(jìn)泥量Q1=378.77m3/d，濃縮池單池進(jìn)泥量為31.68m3/d，則總進(jìn)泥為31.68*2=63.36m3/d.所以貯泥池每日產(chǎn)生污泥量為： 2) 貯泥池有效容積 式中 3) 貯泥池高度 4) 管道部分 每個貯泥池設(shè)DN150mm的吸泥管一根，2個貯泥池相互連通，聯(lián)通管為DN200.設(shè)3根進(jìn)泥管，一根來自初沉池，2根來自污泥濃縮池，管徑均為150mm。 5.4 污泥消化池設(shè)計計算 目前污泥消化主要采用厭氧消化，主要處理構(gòu)筑物為消化池。設(shè)計擬采用中文二級消化處理，處理池停留天數(shù)為30d，消化池控制溫度為33-35，一級消化池進(jìn)行消化攪拌，二級消化池不加熱，不攪拌，均采用固定蓋式消化池。 1. 一級消化池容積 1) 由前面計算結(jié)果可知，污泥量Q=442.13m3/d，采用4座消化池，則每座池子的體積為： 2) 各部分尺寸確定 a) 消化池直徑，設(shè)計中取19m。 b) 集氣罩高度，設(shè)計中取2m。 c) 消化池主體高度，設(shè)計中取3.0m。 d) 消化池總高度，設(shè)計中取16.5m。 2. 二級消化池容積 同上，采用2座二級消化池，則每座消化池的體積為： 由于二級消化池與一級消化池的體積相等，所以二級消化池各部分尺寸同一級消化池相同。 3. 污泥加熱方式 本設(shè)計采用目前最常見的污泥加熱方法，即池外加熱法。本方法采用套管式換熱，也是熱交換法。這種方法設(shè)備費用高，但設(shè)備置于池外，維護(hù)方便。 4. 混合攪拌設(shè)備 本設(shè)計采用螺旋槳攪拌方式，使厭氧消化中底物與微生物充分接觸反應(yīng)，混合同時能使池溫和濃度均勻，防止污泥分層和形成浮渣。 5. 消化后污泥量計算 1) 一級消化后污泥量 前面計算結(jié)果可知V1=442.13m3/d，P1=97%,一級消化占可消化程度的比例m=80%。污泥可消化程度R=50%，生活污泥中有機物含量P=65%。 2) 二級消化后污泥量 由前面計算結(jié)果可知，設(shè)計中取二級消化后污泥含水率為P3=95%。則二級消化池體積為： 設(shè)計采用2座二級消化池，單池污泥排放量為89.53m3/d。 5.5 污泥脫水 由于經(jīng)過二級消化后從二級消化池里排出的污泥含水率約為95%左右，體積仍然很大。因此為了方便運輸和處理，需對污泥進(jìn)行脫水處理，使其含水率降為60%-80%。 1. 污泥脫水量計算 脫水后污泥量 有前面計算可知，脫水前污泥量Q0=179.06m3/d，脫水前污泥含水率為P1=95%，脫水后污泥含水率取P2=75%，M為脫水后干污泥重量。 脫水后污泥形成泥餅，用小車運走，分離液返回處理系統(tǒng)前端進(jìn)行處理。 2. 脫水機的選擇 機械脫水方法有真空吸濾法，壓縮法和離心法。本設(shè)計中選用DY-3000型帶式壓濾機，其主要指標(biāo)為，干污泥量600kg/h，泥餅含水率75%。設(shè)計中采用3臺帶式壓濾機，其中2用1備。工作周期按12小時算。則每臺處理污泥量為:m=600*12*2=14400kg/d，滿足要求。 第六章 污水處理廠布置 6.1 污水處理廠平面布置 1. 污水處理廠設(shè)施組成 根據(jù)選定的處理工藝和流程方案，污水處理工程設(shè)施包括以下幾個方面： 1) 生產(chǎn)性構(gòu)筑物 分為污水和污泥處理設(shè)備。污水處理設(shè)備有污水總泵站，格柵間，沉砂池，初沉池，曝氣池，二沉池，消毒池，鼓風(fēng)機房，污泥回流泵房和加氯間等等。 2) 輔助設(shè)備 分為生產(chǎn)和生活輔助設(shè)施。生產(chǎn)輔助設(shè)施包括綜合辦公樓，倉庫，車庫，機修間，污泥堆場等等。生活輔助設(shè)施包括食堂，浴室，鍋爐房和門衛(wèi)室等等。 3) 各類管道 廠區(qū)管道主要有工藝管道，污泥處理管道，空氣管道，上清液回流管道，廠區(qū)給水和排水管道，加藥管等等。 2. 平面布置原則 該污水處理廠主要處理構(gòu)筑物有：機械除渣格柵井、污水提升泵房、平流沉砂池、平流初次沉淀池、鼓風(fēng)曝氣池與二次沉淀池、污泥回流泵房、濃縮池、消化池、計量設(shè)施等及若干輔助建筑物。 總圖平面布置時應(yīng)遵從以下幾條原則。 ① 處理構(gòu)筑物與設(shè)施的布置應(yīng)順應(yīng)流程、集中緊湊，以便于節(jié)約用地和運行管理。 ② 工藝構(gòu)筑物（或設(shè)施）與不同功能的輔助建筑物應(yīng)按功能的差異，分別相對獨立布置，并協(xié)調(diào)好與環(huán)境條件的關(guān)系（如地形走勢、污水出口方向、風(fēng)向、周圍的重要或敏感建筑物等）。 ③ 構(gòu)（建）之間的間距應(yīng)滿足交通、管道（渠）敷設(shè)、施工和運行管理等方面的要求。 ④ 管道（線）與渠道的平面布置，應(yīng)與其高程布置相協(xié)調(diào)，應(yīng)順應(yīng)污水 處理廠各種介質(zhì)輸送的要求，盡量避免多次提升和迂回曲折，便于節(jié)能降耗和運行維護(hù)。 ⑤ 協(xié)調(diào)好輔建筑物，道路，綠化與處理構(gòu)（建）筑物的關(guān)系，做到方便生產(chǎn)運行，保證安全暢道，美化廠區(qū)環(huán)境。 3. 平面布置 1) 工藝流程布置 工藝流程布置根據(jù)設(shè)計任務(wù)書提供的廠區(qū)面積和地形布置，盡量使布置方式的生產(chǎn)聯(lián)絡(luò)管線短，水頭損失小，方便管理，有利于日后擴(kuò)建。 2) 構(gòu)筑物平面布置 按照功能，將污水處理廠布置成3個區(qū)域： ①. 污水處理區(qū)：該區(qū)域位于污水廠南部，由各項污水處理設(shè)施組成。 包括各類生產(chǎn)性構(gòu)筑物。 ②. 污泥處理區(qū)：該區(qū)域位于污水廠北部，廠區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。由各項污泥處理設(shè)施組成。 ③. 生活區(qū)：該區(qū)是將生活輔助設(shè)施建筑相對集中，便于外來人員聯(lián)系。生活區(qū)位于污水廠西部，廠區(qū)主導(dǎo)風(fēng)向為西南風(fēng)。 6.2 污水處理廠高程布置 1. 高程布置原則 ①. 認(rèn)真計算管道的沿程損失，局部損失，各處理構(gòu)筑物及聯(lián)絡(luò)管道的水頭損失等等。 ②. 考慮遠(yuǎn)期發(fā)展，水量增加的預(yù)留水頭。 ③. 避免處理構(gòu)筑物之間跌水等浪費現(xiàn)象，充分利用地形高差，實現(xiàn)自流。 ④. 需要排放的處理水，在常年大多數(shù)時間里能自流排放。 ⑤. 應(yīng)盡量可能使污水處理工程的出水管渠高程不受水體頂托的影響，并能自流流出。 ⑥. 2. 污水處理廠構(gòu)筑物高程布置 污水處理廠高程布置的任務(wù)是：確定各處理構(gòu)筑物和泵房等的標(biāo)高，選定各連接管渠的尺寸并決定其標(biāo)高。計算決定各部分的水面標(biāo)高，以使污水能按處理流程在處理構(gòu)筑物之間通暢地流動，保證污水處理廠的正常運行。 1) 構(gòu)筑物水頭損失 構(gòu)筑物水頭損失見表2. 構(gòu)筑物水頭損失表 表2 構(gòu)筑物名稱 水頭損失 構(gòu)筑物名稱 水頭損失 格柵 0.2 二沉池 0.5 沉砂池 0.2 接觸池 0.3 初沉池 0.5 計量堰 0.26 曝氣池 0.4 2) 管渠水利計算 管渠水利計算見表3. 污水管渠水力計算表 表3 管渠及構(gòu)筑物名稱 流量 （l/s） 管渠設(shè)計參數(shù) 水頭損失（m） D (mm) I (%) V (m/s) L (m) 沿程 局部 出水口至計量堰 940 1100 1.0 1.0 250 0.25 0.176 計量堰至接觸池 940 1100 1.0 1.0 40 0.04 0.077 接觸池值集配水井 940 1100 1.0 1.0 35 0.035 0.306 集配水井至二沉池 470 800 1.5 1.0 10 0.015 0.102 二沉池至集配水井 641 900 1.35 1.1 10 0.014 0.168 集配水井至曝氣池 1358 1200 1.0 1.2 35 0.035 0.306 曝氣池至集配水井 940 1100 1.0 1.0 30 0.03 0.077 集配水井至初沉池 470 800 1.5 1.0 10 0.015 0.102 初沉池至集配水井 470 800 1.5 1.0 10 0.015 0.168 集配水井至沉砂池 470 1100 1.0 1.0 15 0.015 0.308 3) 污水處理高程布置 污水處理廠設(shè)置終點泵站，水力計算以接受處理后污水水體的最高水位作為起點，沿污水處理流程向上倒推計算，以使處理后的污水在洪水季節(jié)也能自流流出。 考慮河流水位及污水廠出水能在洪水位時自流排出。因此，設(shè)計中以曝氣池為基準(zhǔn)，確定曝氣池水面標(biāo)高，由此向兩邊推算其他構(gòu)筑物高程。計算結(jié)果見表4. 構(gòu)筑物及管渠水面標(biāo)高計算表 表4 序號 管渠及構(gòu)筑物名稱（m） 水面上游標(biāo)高（m） 水面下游標(biāo)高（m） 構(gòu)筑物標(biāo)高（m） 地面標(biāo)高（m） 1 出水口至計量堰 325.642 325.216 326.30 2 計量堰 325.902 325.642 325.772 326.30 3 計量堰至接觸池 326.019 325.902 326.30 4 接觸池 326.319 326.019 326.169 326.30 5 接觸池至集配水井 326.660 326.319 326.30 6 集配水井至二沉池 326.777 326.660 326.30 7 二沉池 327.277 326.777 327.027 326.30 8 二沉池至集配水井 327.459 327.277 326.30 9 集配水井至曝氣池 327.80 327.459 326.30 10 曝氣池 328.20 327.80 328.0 326.30 11 曝氣池至集配水井 328.307 328.20 326.30 12 集配水井至初沉池 328.424 328.307 326.30 13 初沉池 328.924 328.424 328.674 326.30 14 初沉池至集配水井 329.107 328.924 326.30 15 集配水井至沉砂池 329.430 329.107 326.30 16 沉砂池 329.630 329.430 329.53 326.30 17 格柵 329.830 329.630 329.63 326.30 計算結(jié)果,出水口水面標(biāo)高為325.216米，高于最高洪水水位332.5米，滿足排放要求。 3. 污泥處理構(gòu)筑物高程布置 1) 污泥管道水頭損失 管道沿程損失： 管道局部損失 式中 查計算表可知污泥含水率為97%時，污泥濃度系數(shù)為71.污泥含水率為95%時，污泥濃度系數(shù)為53. 則計算得各連接管道的水頭損失見表5. 連接管道水頭損失 表5 管渠及構(gòu)筑物名稱 流量(L) 管渠設(shè)計參數(shù) 水頭損失（m） 初沉池至貯泥池 26.6 200 0.85 160 0.72 0.13 0.85 濃縮池至貯泥池 15.3 150 0.87 10 0.07 0.03 0.10 一級消化池至二級消化池 15.0 150 0.85 40 0.26 0.13 0.39 二級消化池至脫水機房 16.4 150 0.93 120 0.26 0.12 0.38 2) 污泥處理構(gòu)筑物的水頭損失 當(dāng)污泥以重力流排出池體時，污泥處理構(gòu)筑物的水頭損失以各構(gòu)筑物的出流水頭計算，初沉池，濃縮池，消化池一般取1.5米，二沉池一般取1.2米。 3) 污泥高程布置 由于消化池高度較高，可以滿足后續(xù)脫水機房的需要，確定一級消化池泥面標(biāo)高，初沉池液面標(biāo)高和二沉池液面標(biāo)高。 計算結(jié)果見表6所示， 污泥處理構(gòu)筑物及管渠水面標(biāo)高計算表 表6 序號 管渠及構(gòu)筑物名稱(m) 上游泥面標(biāo)高 (m) 下游泥面標(biāo)高 (m) 構(gòu)筑物泥面標(biāo)高 (m) 地面標(biāo)高 (m) 1 初沉池 328.674 326.30 2 初沉池至貯泥池 328.674 326.324 326.30 3 貯泥池 326.324 326.30 4 濃縮池至貯泥池 327.924 326.324 326.30 5 濃縮池 327.924 326.30 6 一級消化池 332.30 326.30 7 一級消化池至二級消化池 332.30 330.410 326.30 8 二級消化池 330.410 326.30 9 二級消化池至脫水機房 330.410 328.53 326.30 10 脫水機房 328.53 326.30 - 30 -