第一章設計內容和任務1、設計題目50000t/d的城市污水處理廠設計。2、設計目的溫習和鞏固所學知識、原理；掌握一般水處理構筑物的設計計算。3、設計要求：獨立思考，獨立完成；完成主要處理構筑物的設計布置；工藝選擇、設備選型、技術參數、性能、詳細說明；提交的成品：設計說明書、工藝流程圖、高程圖、廠區平面布置圖。4、設計步驟：水質、水量（發展需要、豐水期、枯水期、平水期）；地理位置、地質資料調查（氣象、水文、氣候）；出水要求、達到指標、污水處理后的出路；工藝流程選擇，包括：處理構筑物的設計、布置、選型、性能參數。評價工藝；設計計算；建設工程圖（流程圖、高程圖、廠區布置圖）；人員編制，經費概算；施工說明。5、設計任務（1）、設計進、出水水質及排放標準項目CODCr(mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）NH3-N(mg/L）TP(mg/L)進水水質≤200≤150≤200≤30≤4出水水質≤60≤20≤20≤15≤0.1排放標準602020150.1（2）、排放標準：（GB8978-1996）一級標準；（3）、接受水體：河流（標高：－2m）第二章污水處理工藝流程說明一、氣象與水文資料：

風向：多年主導風向為東南風；

水文：降水量多年平均為每年2370mm；

蒸發量多年平均為每年1800mm；

地下水水位，地面下6～7m。

年平均水溫：20℃二、廠區地形：

污水廠選址區域海拔標高在19-21m左右，平均地面標高為20m。平均地面坡度為0.3‰～0.5‰，地勢為西北高，東南低。廠區征地面積為東西長224m，南北長276m。三、污水處理工藝流程說明：1、工藝方案分析：本項目污水處理的特點為：①污水以有機污染為主，BOD/COD=0.75,可生化性較好，重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標；②污水中主要污染物指標BOD、COD、SS值為典型城市污水值。針對以上特點，以及出水要求，現有城市污水處理技術的特點，以采用生化處理最為經濟。由于將來可能要求出水回用，處理工藝尚應硝化，考慮到NH3-N出水濃度排放要求較低，不必完全脫氮。根據國內外已運行的中、小型污水處理廠的調查，要達到確定的治理目標，可采用“A2/O活性污泥法”。2、工藝流程進水進水格柵提升泵房沉砂池砂水分離砂初沉池厭氧池缺氧池好氧池二沉池接觸池排放消毒劑初沉污泥泵房濃縮池貯泥池脫水間泥餅第三章工藝流程設計計算設計流量：平均流量：Qa=50000t/d≈50000m3/d=2083.3m3/h=0.579m3/s總變化系數：Kz=(Qa－平均流量，L/s)==1.34∴設計流量Qmax：Qmax=Kz×Qa=1.34×50000=67000m3/d=2791.7m3/h=0.775m3/s設備設計計算格柵格柵是由一組平行的金屬柵條或篩網制成，安裝在污水渠道上、泵房集水井的進口處或污水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物。一般情況下，分粗細兩道格柵。格柵型號：鏈條式機械格柵設計參數：柵條寬度s＝10.0mm柵條間隙寬度d=20.0mm柵前水深h＝0.8m過柵流速u=1.0m/s柵前渠道流速ub=0.55m/sα=60°格柵建筑寬度b 取b＝3.2m進水渠道漸寬部分的長度(l1)：設進水渠寬b1＝2.5m其漸寬部分展開角度α＝20°柵槽與出水渠道連接處的漸窄部份長度(l2)：通過格柵的水頭損失(h2)：格柵條斷面為矩形斷面,故k=3,則：柵后槽總高度(h總)：設柵前渠道超高h1=0.3m柵槽總長度(L):每日柵渣量W： 設每日柵渣量為0.07m3/1000m3，取KZ＝1.34采用機械清渣。提升泵房水泵選擇設計水量67000m3/d，選擇用4臺潛污泵(3用1備)揚程/m流量/(m3/h)轉速/(r/min)軸功率/kw葉輪直徑/mm效率/%7.221210145029.930079.5集水池⑴、容積 按一臺泵最大流量時6min的出流量設計，則集水池的有效容積⑵、面積 取有效水深，則面積⑶、泵位及安裝潛水電泵直接置于集水池內，電泵檢修采用移動吊架。沉砂池 沉砂池的作用是從污水中去除砂子、煤渣等比重較大的顆粒，保證后續處理構筑物的正常運行。 選型：平流式沉砂池設計參數：設計流量，設計水力停留時間水平流速長度：水流斷面面積：池總寬度： 有效水深沉砂斗容積：T＝2d，X＝30m3/106m3每個沉砂斗的容積(V0)設每一分格有2格沉砂斗，則沉砂斗各部分尺寸：設貯砂斗底寬b1＝0.5m；斗壁與水平面的傾角60°，貯砂斗高h’3＝1.0m7、貯砂斗容積：(V1)8、沉砂室高度：(h3)設采用重力排砂，池底坡度i＝6％，坡向砂斗，則9、池總高度：(H)10、核算最小流速(符合要求)初沉池初沉池的作用室對污水仲密度大的固體懸浮物進行沉淀分離。選型：平流式沉淀池設計參數：池子總面積A，表明負荷取沉淀部分有效水深h2取t＝1.5h沉淀部分有效容積V’池長L池子總寬度B池子個數，寬度取b＝5m校核長寬比(符合要求)污泥部分所需總容積V已知進水SS濃度=200mg/L初沉池效率設計50％，則出水SS濃度設污泥含水率97％，兩次排泥時間間隔T=2d，污泥容重每格池污泥所需容積V’10、污泥斗容積V1，污泥斗以上梯形部分污泥容積V2污泥斗和梯形部分容積沉淀池總高度H取8m設計參數1、設計最大流量 Q=50000m3/d2、設計進水水質 COD=200mg/L；BOD5(S0)=150mg/L；SS=200mg/L；NH3-N=30mg/L；TP=4mg/L3、設計出水水質 COD=60mg/L；BOD5(Se)=20mg/L；SS=20mg/L；NH3-N=15mg/L；TP=0.1mg/L4、設計計算，采用A2/O生物除磷工藝BOD5污泥負荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)回流污泥濃度XR=6600mg/L污泥回流比R=100%混合液懸浮固體濃度反應池容積V反應池總水力停留時間各段水力停留時間和容積厭氧：缺氧：好氧＝1：1：3厭氧池水力停留時間，池容；缺氧池水力停留時間，池容；好氧池水力停留時間，池容厭氧段總磷負荷反應池主要尺寸反應池總容積設反應池2組，單組池容有效水深單組有效面積采用5廊道式推流式反應池，廊道寬單組反應池長度校核：(滿足) (滿足)取超高為1.0m，則反應池總高反應池進、出水系統計算進水管單組反應池進水管設計流量管道流速管道過水斷面面積管徑取出水管管徑DN700mm校核管道流速回流污泥渠道。單組反應池回流污泥渠道設計流量QR渠道流速取回流污泥管管徑DN700mm進水井反應池進水孔尺寸：進水孔過流量孔口流速孔口過水斷面積孔口尺寸取進水豎井平面尺寸出水堰及出水豎井。按矩形堰流量公式：式中 ——堰寬， H——堰上水頭高，m出水孔過流量孔口流速孔口過水斷面積孔口尺寸取進水豎井平面尺寸出水管。單組反應池出水管設計流量管道流速管道過水斷面積管徑取出水管管徑DN900mm校核管道流速曝氣系統設計計算設計需氧量AOR。AOR＝（去除BOD5需氧量-剩余污泥中BODu氧當量）+（NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N的氧當量）-反硝化脫氮產氧量碳化需氧量D1硝化需要量D2反硝化脫氮產生的氧量總需要量最大需要量與平均需氧量之比為1.4，則去除1kgBOD5的需氧量標準需氧量采用鼓風曝氣，微孔曝氣器。曝氣器敷設于池底，距池底0.2m，淹沒深度3.8m，氧轉移效率EA＝20％，計算溫度T=25℃。相應最大時標準需氧量好氧反應池平均時供氣量最大時供氣量所需空氣壓力p式中 曝氣器數量計算(以單組反應池計算)按供氧能力計算所需曝氣器數量。供風管道計算供風干管道采用環狀布置。流量流速管徑取干管管徑微DN500mm單側供氣(向單側廊道供氣)支管流速管徑取支管管徑為DN300mm雙側供氣流速管徑取支管管徑DN=450mm⑿、厭氧池設備選擇(以單組反應池計算) 厭氧池設導流墻，將厭氧池分成3格。每格內設潛水攪拌機1臺，所需功率按池容計算。厭氧池有效容積混合全池污水所需功率為污泥回流設備污泥回流比污泥回流量設回流污泥泵房1座，內設3臺潛污泵(2用1備)單泵流量水泵揚程根據豎向流程確定。混合液回流設備混合液回流泵混合液回流比混合液回流量設混合液回流泵房2座，每座泵房內設3臺潛污泵(2用1備)單泵流量混合液回流管。混合液回流管設計泵房進水管設計流速采用管道過水斷面積管徑取泵房進水管管徑DN900mm校核管道流速③ 泵房壓力出水總管設計流量設計流速采用二沉池設計參數為了使沉淀池內水流更穩、進出水配水更均勻、存排泥更方便，常采用圓形輻流式二沉池。二沉池為中心進水，周邊出水，幅流式沉淀池，共2座。二沉池面積按表面負荷法計算，水力停留時間t=2.5h，表面負荷為1.5m3/（m2?h-1）。池體設計計算二沉池表面面積二沉池直徑，取29.8池體有效水深混合液濃度，回流污泥濃度為為保證污泥回流濃度，二沉池的存泥時間不宜小于2h，二沉池污泥區所需存泥容積Vw采用機械刮吸泥機連續排泥，設泥斗的高度H2為0.5m。二沉池緩沖區高度H3=0.5m，超高為H4=0.3m，沉淀池坡度落差H5=0.63m二沉池邊總高度校核徑深比二沉池直徑與水深比為，符合要求進水系統計算進水管計算單池設計污水流量進水管設計流量選取管徑DN1000mm，流速坡降為1000i=1.83進水豎井進水豎井采用D2=1.5m，流速為0.1～0.2m/s出水口尺寸0.45×1.5m2,共6個，沿井壁均勻分布。出水口流速穩流筒計算取筒中流速穩流筒過流面積穩流筒直徑出水部分設計單池設計流量環形集水槽內流量環形集水槽設計采用周邊集水槽，單側集水，每池只有一個總出水口，安全系數k取1.2集水槽寬度 取集水槽起點水深為集水槽終點水深為槽深取0.7m，采用雙側集水環形集水槽計算，取槽寬b=0.8m，槽中流速槽內終點水深槽內起點水深校核：當水流增加一倍時，q=0.2896m3/s，v′=0.8m/s設計取環形槽內水深為0.6m，集水槽總高為0.6+0.3（超高）=0.9m，采用90°三角堰。出水溢流堰的設計采用出水三角堰（90°），堰上水頭（三角口底部至上游水面的高度）H1=0.05m(H2O).每個三角堰的流量三角堰個數三角堰中心距（單側出水）排泥部分設計單池污泥量總污泥量為回流污泥量加剩余污泥量回流污泥量剩余污泥量集泥槽沿整個池徑為兩邊集泥消毒接觸池4、加氯間⑴、加氯量 按每立方米投加5g計，則⑵、加氯設備 選用3臺REGAL-2100型負壓加氯機（2用1備），單臺加氯量為10kg/h污泥泵房設計污泥回流泵房2座1、設計參數污泥回流比100％設計回流污泥流量50000m3/d剩余污泥量2130m3/d污泥泵回流污泥泵6臺（4用2備），型號 200QW350-20-37潛水排污泵剩余污泥泵4臺（2用2備），型號 200QW350-20-37潛水排污泵集泥池⑴、容積 按1臺泵最大流量時6min的出流量設計取集泥池容積50m3⑵、面積 有效水深，面積集泥池長度取5m，寬度泵位及安裝排污泵直接置于集水池內，排污泵檢修采用移動吊架。污泥濃縮池初沉池污泥含水率大約95％設計參數濃縮池尺寸濃縮后污泥體積采用周邊驅動單臂旋轉式刮泥機。貯泥池污泥量貯泥池容積設計貯泥池周期1d，則貯泥池容積貯泥池尺寸攪拌設備為防止污泥在貯泥池終沉淀，貯泥池內設置攪拌設備。設置液下攪拌機1臺，功率10kw。脫水間壓濾機2、加藥量計算投加量以干固體的0.4%計.十二、構建筑物和設備一覽表：序號名稱規格數量設計參數主要設備1格柵L×B=3.58m×3.2m1座設計流量Qd=50000m3/d柵條間隙柵前水深過柵流速HG-1200回旋式機械格柵1套超聲波水位計2套螺旋壓榨機（Φ300）1臺螺紋輸送機（Φ300）1臺鋼閘門（2.0X1.7m）4扇手動啟閉機（5t）4臺2進水泵房L×B=20m×1座設計流量Q=2793.6m3/h單泵流量Q=350m3/h設計揚程H=6mH2O選泵揚程H=7.22mH2O1mH2O=9800Pa螺旋泵（Φ1500mm,N60kw）5臺，4用1備鋼閘門（2.0mX2.0m）5扇手動啟閉機（5t）5臺手動單梁懸掛式起重機（2t，Lk4m）1臺3平流沉砂池L×B×H=12.5m×3.1m×2.1座設計流量Q＝2793.6m3/h水平流速v=0.25m/s有效水深H1=1m停留時間T=50S砂水分離器（Φ0.5m）2臺4平流式初沉池L×B×H=21.6m×5m×8m13座設計流量Q=2793.3m3/h表面負荷q=2.0m3/(m2·h)停留時間T=2.0d全橋式刮吸泥機(橋長40m,線速度3m/min,N0.55X2kW)2臺撇渣斗4個5曝氣池L×B×H=70m×55m×4.5m1座BOD為150，經初沉池處理，降低25%羅茨鼓風機（TSO-150，Qa15.9m3消聲器6個6輻流式二沉池D×H=Φ29.8m×3m2座設計流量Q=2084.4m3/h表面負荷q=1.5m3/(m2·h)固體負荷qs=144～192kgSS/(m2·d)停留時間T=2.5h池邊水深H1=2m全橋式刮吸泥機(橋長40m,線速度3m/min,N0.55X2kW)2臺撇渣斗4個出水堰板1520mX2.0m導流群板560mX0.6m7接觸消毒池L×B×H=32.4m×3.6m×3m1座設計流量Q=2187.5m停留時間T=0.5h有效水深H1=2m注水泵（Q3～6m3/h）2臺9加氯間L×B=12m×9m1座投氯量250kg/d氯庫貯氯量按15d計負壓加氯機(GEGAL-2100)3臺電動單梁懸掛起重機(2.0t)1臺10回流及剩余污泥泵房（合建式）L×B=10m×5m1座無堵塞潛水式回流污泥泵2臺鋼閘門(2.0X2.0m)2扇手動單梁懸掛式起重機(2t)1臺套筒閥DN800mm,Φ1500mm2個電動啟閉機（1.0t）2臺手動啟閉機（5.0t）2臺無堵塞潛水式剩余污泥泵3臺第四章平面布置（1）總平面布置原則該污水處理廠為新建工程，總平面布置包括：污水與污泥處理工藝構筑物及設施的總平面布置，各種管線、管道及渠道的平面布置，各種輔助建筑物與設施的平面布置。總圖平面布置時應遵從以下幾條原則。①處理構筑物與設施的布置應順應流程、集中緊湊，以便于節約用地和運行管理。②工藝構筑物（或設施）與不同功能的輔助建筑物應按功能的差異，分別相對獨立布置，并協調好與環境條件的關系（如地形走勢、污水出口方向、風向、周圍的重要或敏感建筑物等）。③構（建）之間的間距應滿足交通、管道（渠）敷設、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，應與其高程布置相協調，應順應污水處理廠各種介質輸送的要求，盡量避免多次提升和迂回曲折，便于節能降耗和運行維護。⑤協調好輔建筑物，道路，綠化與處理構（建）筑物的關系，做到方便生產運行，保證安全暢道，美化廠區環境。（2）總平面布置結果污水由北邊排水總干管截流進入，經處理后由該排水總干管和泵站排入河流。污水處理廠呈長方形，東西長380米，南北長280米。綜合樓、職工宿舍及其他主要輔助建筑位于廠區東部，占地較大的水處理構筑物在廠區東部，沿流程自北向南排開，污泥處理系統在廠區的東南部。廠區主干道寬8米，兩側構（建）筑物間距不小于15米，次干道寬4米，兩側構（建）筑物間距不小于10米。總平面布置參見附圖1（平面布置圖）。第五章高程布置及計算（1）高程布置原則①充分利用地形地勢及城市排水系統，使污水經一次提升便能順利自流通過污水處理構筑物，排出廠外。②協調好高程布置與平面布置的關系，做到既減少占地，又利于污水、污泥輸送，并有利于減少工程投資和運行成本。③做好污水高程布置與污泥高程布置的配合，盡量同時減少兩者的提升次數和高度。④協調好污水處理廠總體高程布置與單體豎向設計，既便于正常排放，又有利于檢修排空。（2）高程布置結果由于該污水處理廠出水排入市政排水總干管后，經終點泵站提升才排入河流，故污水處理廠高程布置由自身因素決定。采用普通活性污泥法，輻流式二沉池、曝氣池、初沉池占地面積較大，如果埋深設計過大，一方面不利于施工，也不利于土方平衡，故按盡量減少埋深。從降低土建工程投資考慮，出水口水面高程定為64m，則相應的構筑物和設施的高程可以從出水口逆流計算出其水頭損失,從而算出來。總高程布置參見附圖2高程圖。（3）高程計算h1—沿程水頭損失h1=il,i—坡度i=0.005h2—局部水頭損失h2=h1×50%h3—構筑物水頭損失巴氏計量槽H=0.3m巴氏計量槽標高-1.7000m消毒池的相對標高排水口的相對標地面標高：0.00m消毒池的水頭損失：