课 程 设 计
题 目：某城市日处理量6万m3
污水处理工程设计
教学院：环境科学与工程学院
专 业：
学 号：
学生姓名：
指导教师：
2014年 6月12日
目录
目录..................................................................... - 2 -
第一章 绪论............................................................ - 4 -
1.1设计题目.......................................................... - 4 -
1.2设计要求.......................................................... - 4 -
1.3设计资料.......................................................... - 4 -
第二章 污水处理工艺流程说明....................................... - 5 -
2.1、工艺方案分析.................................................... - 5 -
2.2、工艺流程........................................................ - 5 -
第三章 设计说明书..................................................... - 5 -
3.1、进水管道的计算.................................................. - 5 -
3.2 集水池........................................................... - 6 -
3.2.1 设计说明................................................... - 6 -
3.2.2 设计计算................................................... - 6 -
3.3、粗格栅.......................................................... - 6 -
3.3.1、栅条间隙数................................................ - 7 -
3.3.2、栅槽宽度.................................................. - 7 -
3.3.3、过栅水头损失：............................................ - 7 -
3.3.4、格栅总高度的计算.......................................... - 7 -
3.4、沉砂池.......................................................... - 8 -
3.5、初沉池.......................................................... - 9 -
3.5.1、沉淀池总面积............................................. - 10 -
3.5.2、沉淀池有效水深........................................... - 10 -
3.5.4、沉淀池长度............................................... - 10 -
3.5.5、沉淀池的总宽度：......................................... - 10 -
3.5.6、沉淀池个数............................................... - 10 -
3.5.7、校核：................................................... - 10 -
3.6除油设备......................................................... - 11 -
3.7 计量槽的设计.................................................... - 11 -
3.8、曝气池的设计................................................... - 12 -
3.8.1、曝气池进水
浓度的确定............................... - 13 -
3.8.2、确定曝气池对的去除率............................... - 13 -
3.8.3、确定混合液污泥浓度(X).................................... - 14 -
3.8.4、平均时需氧量的计算....................................... - 15 -
3.8.6、供气量的计算............................................. - 15 -
3.8.7、空气管计算............................................... - 17 -
3.9、鼓风机选用..................................................... - 17 -
3.10、二次沉淀池.................................................... - 18 -
3.10.1、尺寸计算................................................ - 18 -
3.10.2、校核.................................................... - 19 -
3.11、污泥泵房...................................................... - 19 -
3.12、消毒接触池.................................................... - 20 -
3.12.1、接触池的尺寸设计........................................ - 20 -
3.12.2、加氯间设计.............................................. - 20 -
第四章 污水处理厂的总体布置........................................... - 21 -
4.1、厂址选择....................................................... - 21 -
4.2、平面布置....................................................... - 21 -
4.2.1、总平面布置原则........................................... - 21 -
4.2.2总平面布置结果............................................. - 22 -
4.3、高程布置....................................................... - 22 -
4.3.1、高程布置原则............................................. - 22 -
4.3.2、高程布置结果............................................. - 22 -
4.4、附属建筑物..................................................... - 23 -
第五章 参考文献...................................................... - 23 -
第一章 绪论
1.1设计题目
某城市日处理量6万m3污水处理工程设计
1.2设计要求
污水经二级处理后应符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级出水B标准：
CODCr ≤ 60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，NH3-N≤8mg/L
1.3设计资料
进水水质：CODCr =250mg/L，BOD5 =150mg/L，SS =200mg/L，NH3-N = 25mg/L，pH=7.0～8.5
气象及水文资料
该市地处内陆中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候。年平均气温12.1~14.1℃，最热月平均气温22.0～26.9℃，最冷月-4.5～-0.5℃。极端最高气温41℃，极端最低气温-22.4℃。年日照时数2105小时。多年平均降雨量534毫米，集中于7、8、9月，占总量的55～65%，受季风环流影响，冬季多北风和西北风，夏季多南风或东南风，市区全年主导风向为东北风，频率为17%，年平均风速2.55米/秒。
污水排水接纳河流资料：
该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流，其最高洪水位（50年一遇）为350.0m，常水位为348.0m，枯水位为345.0m。
厂址及场地现状：
该污水处理厂选址于城市东郊，场地地势平坦，由西北坡向东南，场地标高354.5～353.5米之间，位于城市中心区排水管渠末端，交通便利。
出水水质：CODCr ≤ 120mg/L，BOD5 ≤ 30mg/L，SS ≤ 30mg/L。
第二章 污水处理工艺流程说明
2.1、工艺方案分析
由于污水的水质较好，污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去处目标是BOD5，根据
可知,污水可生物降解, 重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标, 针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，即采用传统活性污泥法工艺处理本设计采取活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流曝气池。
2.2、工艺流程
污水的处理工艺流程如下图：
第三章 设计说明书
3.1、进水管道的计算
根据流量
该市排水系统为合流制，污水流量总变化系数为K
=1.38，所以设计流量为，
选择管径D=1000mm，坡度
。由《水污染控制工程》附录查得，进水管充满度h/D=0.55，流速
。计算得设计水深
。
3.2 集水池
3.2.1 设计说明
集水池的作用是尽可能减少废水特征上的波动，为后续水处理系统提供一个稳定和优化的操作条件，一般采用不大于最大一台水泵5min的出水量。
设计参数：设计流量Q=3450m3/h；
有效水深h＝3m
水力停留时间t＝5min。
3.2.2 设计计算
1.集水池有效容积（V）
V＝Q·t＝3450×
＝287.5m3
为保证正常工作，设计为有效容积的1.2倍，则
V=1.2×287.5＝345m3 设计为长方体形状。
2.集水池表面积（A）
A＝
＝
＝115m3
3.设计长L=15m,宽B=10m。则集水池实际容积
V=12×10×3＝360m3
3.3、粗格栅
粗格栅用以截留水中较大悬浮物和漂浮物，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发梦的较大的悬浮物，并保证后续处理设施正常运行的装置。
设计规定：
（1） 水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合以下要求：
1） 人工清除25~40mm
2） 机械清除16~25mm
3） 最大间隙40mm
（2） 在大型污水处理厂或泵站前大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3），应采用机械清除。
（3） 格栅倾角一般用
，机械格栅倾角一般为
。
（4） 过栅流速一般采用0.6~1.0m/s
设计计算：
3.3.1、栅条间隙数
设粗格栅前水深h=1.0m过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度b=0.02m栅条倾角. 
=60°。
栅条间隙数n为：
取79个
3.3.2、栅槽宽度
设栅条宽S=0.01m，则槽宽
3.3.3、过栅水头损失：
式中：
——水流通过格栅的水头损失（m）
k——系数，格栅受污堵塞后，水头损失增加倍数，一般k=3
——形状系数，本设计采用迎水，背水面均为半圆形的矩形 ，=1.67
代人算得：
取水头损失为：
3.3.4、格栅总高度的计算
栅前超高
=0.3m，格栅的总高：
H=h++
=0.6+0.3+0.112=1.012m
3.3.5、栅槽总长度L为：
式中：
——栅前槽高，=h+=0.6+0.3=0.9m
——进水管渠渐宽部分长度（m）；
1.87
——栅槽与出水渠道渐缩长度（m）; =
/2=1.87/2=0.93m
——进水渠展开角，=
代入式中：
计算结果：
栅槽总长度：5.31m 栅槽宽度：2.36m
栅槽总高度：1.012m 水头损失：0.112
3.4、沉砂池
沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒，保证后续处理构筑物的正常运行。本设计采用的是具有脱氮除磷能力的A2/O工艺，为了保证除磷脱氮效果，不能采用曝气沉砂池，最后选用平流式沉砂池。
设计规定：
（1） 城市污水厂一般应设置沉砂池，座数或分格应不少于2座（格），并按并联运行原则考虑。
（2） 设计流量应按分歧建设考虑：
1） 当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
2） 当污水为用提升送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算
3） 合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。
（3） 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。
（4） 城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，期含水率为60%，容重为1500kg/m3。
（5） 贮砂斗容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于
，排砂管直径应不小于0.3m。
（6） 沉砂池的超高不宜小于0.3m.
（7） 除砂一边采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂场硬尽量靠近，以缩短排砂管的长度。
设计参数：
设计流量
，设计水力停留时间t=10min
水平流速v=0.25m/s
(1)长度：
(2)水流断面面积：
(3)池总宽度：
，有效水深
沉砂斗容积： V=
共设2个，则每个有效容积（V1）
(4) V1＝
(5)每个沉砂斗得容积（
）
设每一分格有2格沉砂斗，则 
（6）池长（L） L＝
(7)池总高度：(H)
设超高
，
3.5、初沉池
密度大于水的悬浮物在重力的作用下出现下沉，从而实现泥水分离，使得污水得到净化。
设计规定：
（1） 设计流量应按分期建设考虑；
（2） 沉淀池的个数或分格不应少于2个，比宜按并联系列设计；
（3） 池的超高至少用0.3m；
（4） 一般沉淀时间不小于1.0小时，有效水深多采用2~4m；
（5） 沉淀池的缓冲层高度，一般用0.3~0.5m;
（6） 污泥斗斜壁于水平面的倾角，方斗不宜小于
，圆斗不宜小于
（7） 初沉池的污泥区容积，一般按不小于2日的污泥量计算，采用机械排泥时，可按4小时的污泥量计算。
说明：
平流式沉淀池有沉淀效果好；对冲击负荷和水温变化的适应能力强；施工简易，造价较低的优点。本设计采用平流式沉淀池。
3.5.1、沉淀池总面积
设表面负荷：
，沉淀时间：t=2h则沉淀池的总面积：
取1725
3.5.2、沉淀池有效水深
3.5.3、沉淀部分有效容积：
取6897.6
3.5.4、沉淀池长度
取水平流速
，沉淀池的总长度：
3.5.5、沉淀池的总宽度：
取45m
3.5.6、沉淀池个数
设每个池宽度为b=5m沉淀池的个数：
个
3.5.7、校核：
长宽比：
长深比：
经校核，设计符合要求。
进水口处设置挡流板，距池边0.5m，出水口也设置挡流板，距出水口0.3m。
3.6除油设备
选用传统的平流式隔油池。废水从池的一端流入池内，从另一端流出。在隔油池中，由于流速降低，比重小于1.0而颗粒较大的油珠上浮至睡眠，比重大于1.0的杂质沉降至池底。
3.7 计量槽的设计
本设计的计量设备选用巴士计量槽，适用大中小型污水厂，优点是水头损失小，不易发生沉淀，操作简单，缺点是施工技术要求高，不能自己记录数据。
计量槽主要部分尺寸：
—上游渐缩段长度（m）
—喉部长度（m）
—上游渐扩段长度（m）
—上游渠道宽度（m）
—下游渠道宽度（m）
3.7.1、设计上游渠道
，上游水深
。
上游渠道宽度：
上游渠道长度：
3.7.2、计量槽
?喉宽：
?校核上游渠道长度：
?下游渠道宽度：
④取
（自由流
）
下游水深：
⑤上游渐缩段长度：
⑥上游水位观测口位置。上游渐缩段渠道壁长度为：
水位观测空位置：
⑦巴氏计量槽长度：
总长度：
3.7.3、下游渠道长度：
3.7.4、上下游渠道及巴氏槽总长度：
，符合要求。
3.8、曝气池的设计
曝气池的活性成分为活性污泥，活性污泥是细菌，真菌，原生动物和后生动物等不同的微生物组成的。在净化废水时，它们与废水中的有机营养物形成了极为复杂的食物链。活性污泥对废水中悬浮性或溶解性有机污染物（少数无机污染物）的净化，是由活性污泥吸附与凝聚和氧化与合成两个活性作用完成的。
说明：
本设计采用平推流式曝气池，平推流式曝气池处理效率高，适于处理要求高而水质稳定的废水。
曝气池工作流程图如下：
设计计算：
3.8.1、曝气池进水浓度的确定
经由一级处理，对的去除率取35%，则进入曝气池的浓度为
mg/L
3.8.2、确定曝气池对的去除率
由于二级处理的出水要求
，处理水中的非溶解性
的浓度为：
式中： b——微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之间，这里取0.09
——活性卫生我在处理水中所占的比例，取0.4
——处理水中悬浮固体浓度，取20mg/L
处理水中溶解性的值为
则二级处理对的去除率为
1.污泥负荷
NS＝0.3 kgBOD5／kgMLVSS·d
2.污泥浓度
（1）混合液污泥浓度
式中 SVI——污泥指数。根据NS值，取SVI=120
r——二沉池中污泥综合指数，取r=1.2
R——污泥回流比。取R=50%
(2)混合液挥发性悬浮物浓度（MLVSS）
X’= fX
式中 f——系数，MLVSS/MLSS，取f=0.7
X’=0.7×3333.3=2333.3mg/L
（3）污泥回流浓度
3.容积负荷NV
NV=X’NS=0.3×2333.3=0.69kgBOD5/m3·d
2.曝气池容积
式中 Q ——设计流量
5.水力停留时间
（1）理想停留时间
（2）实际停留时间
6.剩余污泥量
△X＝a Q Lr－bVX＇
式中式中 a——污泥产率系数，取a＝0.6
b——污泥自身氧化率，取b＝0.05
△X=0.6×60000×0.13-0.05×11143×2.3
=4478.6kg/d
7.污泥龄
3.8.3、确定混合液污泥浓度(X)
污泥回流率为
,最大污泥回流比
。混合液污泥浓度为：
3.8.4、平均时需氧量的计算
平均时需氧量为：
O2＝0.5×60000×0.13+0.15×11143×2.3=7744.34kg/d=322.68kg/h
式中：
—— 
——回流污泥浓度，其值为2.3
——活性污泥代谢活动被降解的有机污染物的()量：
，
——活性污泥微生物氧化分解有机物过程的需氧率
，
——活性污泥微生物内源代谢的自身氧化过程的需氧率。
3.8.5、最大时需氧量为：，
O2max＝a′QLrK + b′VX′
取最大需氧量变化系数K=1.4
O2max=0.5×60000×0.13×1.4+0.15×11143×2.3=22828.34kg/h=951.18kg/h
3.8.6、供气量的计算
采用
─180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器服务面积0.49
，敷设于距池底0.2m处，淹没深度3.8m，计算温度定为30℃。
查表得20℃和30℃，水中饱和溶解氧值为：
;
空气扩散器出口处的绝对压力：
空气离开曝气池池面时，氧的百分比
式中：
─空气扩散装置氧的转移效率，取12%
曝气池混合液中平均氧饱和浓度
式中：
─鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度平均值，mg/L
换算为在20度条件下，脱氧清水的冲氧
取值
.
相应的最大需氧量为
曝气池平均供氧量：
曝气池最大时供氧量：
去除1kg
的供氧量
1
污水的供气量
3.8.7、空气管计算
按曝气池平面图布置空气管道，在相邻两个廊道的隔墙上设一根空气干管，共6根干管。在每根干管上设6对配气竖管，共12条配气竖管。全曝气池共设72条配气竖管。
（1）每根竖管的供气量
（2）空气扩散器总数
曝气池平面面积
50×60=3000m2
取微孔曝气器服务面积1m2
曝气器总数：3000个
（3）每根竖管上安设的曝气器数目
3000/72=42个
（4）每个曝气器的配气量
26693/3000=8.9
3.9、鼓风机选用
（1）总风量确定
最大时：GSTmax=3Gsmax=3×26693m3/h=1334.65 m3/min
平均时：GST=3Gs=3×9055.4m3/h=452.77m3/min
（2）风压确定
H = ( 
) ×9.8
式中 h1——空气管道沿程损失，mH2O
h2——空气局部阻力，mH2O
——曝气头安置深度
h4——空气扩散阻力（曝气装置）
H——鼓风机所需压力
H = (h1 + h2 + h3 + h4) ×9.8=（6-0.2+1.0）×9.8=66.64KPa
（3）选型号
选用高速空气悬浮离心鼓风机5台，风机风压为70KPa，风量15万m3/min，正常条件下3台工作2台备用。
3.10、二次沉淀池
二次沉淀池有别于其他沉淀池，首先在作用上有其特点。它除了进行泥水分离外，还进行污泥浓缩；并由于水量，水质的变化，还要暂时贮存污泥。由于二次沉淀池需要完成污泥浓缩作用，所需要的池面积大于进行泥水分离所需要的池面积。
其次，进入而出沉淀池的活性污泥混合液在性质上有其特点。活性污泥混合液的浓缩高（2000~4000mg/L），具有絮凝性能，属于成层沉淀。沉淀时泥水有清晰的界面，絮凝体结成整体共同下沉，初期泥水界面的沉速固定不变，仅与初浓度C有关[u=f(c)]。
3.10.1、尺寸计算
（采用普通辐流式沉淀池）：
沉淀池表面积：取
，N=2
池直径:
②池子直径D：
= 
=46.8（m）：
取 D=47m;
有效水深:取污水在沉淀池内的沉淀时间 t=2.5h
h2=qt=2.0×2.5=5（m）
按4h计算二沉池污泥部分所需容积：
式中
为回流污泥浓度
沉淀池底坡度落： 取i=0.05
沉淀池围边有效水深：
取 缓冲层高度
，刮泥板高度
校核： 
,介于6─12之间，符合要求。
沉淀池总高度：
取保护高度
3.10.2、校核
槽内水流速度：
沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截污渣。出水采用双侧集水，取水槽宽为B=0.3m，水深h=1.0m，
，符合要求。
堰上负荷： 取 堰沿宽度为B=0.3m
符合要求
计算结果：二沉池直径47m，高度4.1m。
3.11、污泥泵房
（1） 设计说明
二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回流污泥泵站。其他污泥由刮泥板刮入污泥斗中，再由排泥管排入剩余污泥泵站集泥井中。
⑵设计参数
设计回流污泥量为QR=1250～2500m3/h
污泥回流比R=50%～100%
⑶回流污泥泵设计选型
二沉池水面相对地面标高为0.50m,由二沉池污泥回流氧化沟时，抽送污泥一般要求静水头0.9－1.8m，总扬程1.8－4.5m。
（1）流量 两组氧化沟设一座回流污泥泵房，每泵房回流污泥量为625－1250m3/h。
（2）选泵 选用LXB-1500螺旋泵2台，每座回流污泥泵房一台，单台提升能力2100－2300m3/h，提升高度为2.0－2.5m，电动机转速42r/min，电动机功率N＝55KW。
回流污泥泵房一座占地面积：L×B＝10.0×5＝50.0m2
3.12、消毒接触池
说明：
本设计采用两组三廊道平流式消毒接触池,接触时间t=30min,液氯消毒.
3.12.1、接触池的尺寸设计
每座接触池的溶积为:
设有效水深
，则每座接触池的表面积为:
设接触池每廊道宽B=2.5m,则廊道总长为:
设廊道长:
效核长宽比为:
(符合要求)
3.12.2、加氯间设计
（1）、加氯量：按每立方米投加5g计，则
（2）、加氯设备： 选用5台REGAL-2100型负压加氯机（4用1备），单台加氯量为75kg/h。
第四章 污水处理厂的总体布置
4.1、厂址选择
选择城市污水处理厂建设场地时，应在整个废水处理系统设计方案中全面规划、综合考虑，必须进行现场勘察，经多方案比较而确定。在确定场址时，一般应考虑以下几点：
（1）在地形条件方面利于处理构筑物的平面与高程布置，地质条件比较好，地下水位底，岩石少，便于施工。
（2）少占或不占良田，同时考虑为今后发展留余地。
（3）考虑对周围环境的影响，如处理设备对环境没有显著影响，并应设在居住区和生产区的下风向，与居住区保持一定距离并用绿化带隔离。
（4）处理厂应设在交通方便，靠近电源的地方，并考虑给水、排水、排泥的方便。
（5）污水处理厂占地面积是选择装置建设场地的重要条件，占地面积与处理水量、处理工艺的选择等因素有关。
4.2、平面布置
4.2.1、总平面布置原则
该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则。
（1）、处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理。
（2）、工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。
（3）、构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。
（4）、管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。
（5）、协调好辅建筑物，道路，绿化与处理构（建）筑物的关系，做到方便生产运行，保证安全畅道，美化厂区环境。
4.2.2总平面布置结果
污水处理厂呈长方形，设计长L为320m，宽B为250m，总占地面积80000m2。厂区道路宽16m，构（建）筑物之间间距不小于10m。其中构筑物占地面积为68600m2；两个设备间占地面积为1920m2，一个设备间放有鼓风机房、回流污泥泵房，另一设备间放有剩余污泥泵、浓缩污泥提升泵；办公楼、绿化带等辅助建筑物占地面积约为3496m2。污水从西北角进，东南角出。布置考虑了以上各种因素，设计基本符合要求。
城市污水处理厂平面布置图见图纸。
4.3、高程布置
4.3.1、高程布置原则
（1）充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经过一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。
（2）协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本。
（3）做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。
（4）协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。
4.3.2、高程布置结果
采用氧化沟工艺，氧化沟、二沉池的占地面积很大，如果埋深设计过大，既不利于施工，也不利于土方平衡，故应尽量减少埋深。
从降低土建工程投资考虑，接触消毒池水面相对高程定为
0.00m，则相应二沉池、氧化沟、配水池、曝气沉砂池,格栅水面相对标高分别为0.50m、1.20m、1.50m、2.0m、2.30m。设计格栅、曝气沉砂池、配水池、氧化沟、辐流式二沉池的水头损失分别为0.20m、0.20m、0.20m、0.30m、0.50m。水流管道水头损失在沉砂池到配水池，氧化沟到辐流式二沉池这两但段取0.20m，其他的取0.10m。
附：处理构筑物的水头损失《排水工程(下册)》
城市污水处理厂高程平面布置图见图纸。
4.4、附属建筑物
各附属构筑物的尺寸见表：
第五章 参考文献
1.《水污染控制工程》教材
2.《排水工程》教材，张自杰主编
3.《给水排水设计手册》第5、6、12册
4.《环境工程师设计手册－水污染防治篇》
5.《给水排水快速设计手册》
6.其它相关资料
]水污染控制工程课程设计成绩评定表
指导教师签字：
年 月 日