污水处理厂设计计算说明书样本.docx
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污水处理厂设计计算说明书样本
污水处理厂设计计算说明书
第二篇设计计算书
污水厂的设计处理规模为城市生活污水平均日流量与工业废水的总和：
，。
污水厂在设计构筑物时，部分构筑物需要用到最高日设计水量。
最高日水量为生活污水最高日设计水量和工业废水的总和。
Q设=Q1+Q2=5000+5000=10000m³/d
总变化系数：
KZ=Kh×Kd=×1=
污水处理厂CASS工艺流程图
、格栅与沉砂池的计算
泵前中格栅
格栅是由一组平行的的金属栅条制成的框架，斜置在污水流经的渠道上，或泵站集水井的井口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污物。
在污水处理流程中，格栅是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备。
设计参数：
（1），~，取v=，~m/s；
（2）栅条净间隙，粗格栅b=10~40mm,取b=21mm；
（3）栅条宽度s=；
（4）格栅倾角45°~75°，取α=65°,渐宽部分展开角α1=20°；
（5）栅前槽宽B1=，；
（6）单位栅渣量：
W1=m3栅渣/103m3污水；
格栅设计计算公式
（1）栅条的间隙数n，个
式中，
－最大设计流量，
；
－格栅倾角，（°）；
b－栅条间隙，m；
h－栅前水深，m；
v－过栅流速，m/s；
（2）栅槽宽度B，m
取栅条宽度s=
B=S（n－1）＋bn
（3）进水渠道渐宽部分的长度L1，m
式中，B1－进水渠宽，m；
α1－渐宽部分展开角度，（°）；
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2，m
（5）通过格栅的水头损失h1，m
式中：
ε—ε=β（s/b）4/3；
h0—计算水头损失，m；
k—系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=3；
ξ—阻力系数，与栅条断面形状有关；
设栅条断面为锐边矩形断面，β＝
v2—过栅流速,m/s；
α—格栅安装倾角，（°）；
（6）栅后槽总高度H，m
取栅前渠道超高
（7）栅槽总长度L，m
式中，H1为栅前渠道深，
，m
（8）每日栅渣量W，m3/d
式中，
－为栅渣量，（
污水），格栅间隙为16～～，格栅间隙为30～～；
KZ－污水流量总变化系数
设计计算
采用两座粗格栅池一个运行，一个备用。
（1）格栅间隙数n，个
=
（个）；
（2）栅槽宽度B，m
B=
（26-1）+
+=；
校核槽内流速：
Vc=
m/s,～，符合。
（3）进水渠道渐宽部分长度L1，m
L1
m
（4）栅槽与出水渠连接的渐窄部分长度L2，m
L2
m
（5）过栅水头损失h1，m
设栅条断面为锐边矩形断面β＝
h1
m
（6）栅后总高度H，m
=++=≈
（7）栅槽总长度L，m
L=++++
=
（8）每日栅渣量W，m3/d
W
宜采用机械清渣。
（9）计算草图如下：
设备选型
中格栅选用BLQ型格栅除污机，两共四台。
粗格栅栅槽尺寸确定
进水泵房的确定
设计流量：
最大设计流量为20000m³/d，平均日设计流量为10000m³/d。
细格栅
设计参数
（1）,~,取v=，~
；
（2）栅条净间隙，中格栅b=3~10mm,取b=10mm；
（3）栅条宽度s=；
（4）格栅倾角45°~75°，取α=65°,渐宽部分展开角α1=20°；
（5）栅前槽宽B1=m，m/s；
（6）单位栅渣量：
W1=m3栅渣/103m3污水。
设计计算
（1）格栅的间隙数n，个
（个）
（2）格栅的建筑宽度B，m
取栅条宽度s=
校核槽内流速：
Vc=
m/s,～，符合。
（3）进水渠道渐宽部分长度L1，m
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位长度L2，m
L2
m
（5）通过格栅的水头损失h1，m
取栅条断面为锐边矩形断面
（6）栅后槽总高度H，m
取栅前渠道超高
（7）栅槽的总长度L，m
（8）每日栅渣量W，m3/d
取
污水
宜采用机械清栅。
（9）计算草图如下：
设备选型
细格栅选用TGS型回转式格栅除污机，型号TGS-800，，格栅间隙10mm，共两台。
粗格栅栅槽尺寸确定
调节池的选择
为了保证后续处理构筑物或设备的正常运行，需对废水的水量和水质进行调节，常用的水量调节池进水为重力流，出水用泵提升，池中最高水位不高于进水管的设计水位，有效水位一般为2~3m，最低水位为死水位。
此外，酸性废水和碱性废水还可以在调节池内混合以达到中和的目的，短期排出的高温废水也可以利用调节池来降低水温。
因此，调节池具有下列功能：
a减少或防止冲击负荷对处理设备的不利影响；b使酸性废水和碱性废水得到中和；c调节水温；d当处理设备发生故障时，可起到临时的事故贮水池的作用。
欲曝气可以有效地去除一定的COD、BOD等。
调节池在结构上可分为砖石结构、混凝结构、钢结构。
目前常用的是利用调节池特殊的结构形式进行差时混合，即水利混合。
主要有对角线出水调节池和折流调节池。
对角线出水调节池，其特点是出水槽沿对角线方向设置，同一时间流入池内的废水，由池的左、右两侧，经过不同时间流到出水槽。
从而达到自动调节、均和调节、均和的目的。
折流调节池，池内设置许多折流隔墙，使废水在池内来回折流。
配水槽设于调节池上，通过许多孔口溢流投配到调节池的各个折流槽内，使废水在池内混合、均衡。
[11]
（1）～，取h=；
（2）调节池停留时间4～8小时，取T=5h；
（3）～，取h′=；
（4）设计流量Q=3000m3/d=125m3/h；
（5）超高部分：
h1=；
（6）设池底为正方形，即长宽尺寸相等；
（1）池体容积V（m3）
V=（1+k）•Qmax×T
式中：
k—池子扩充系数，一般为10～20%，本设计池子扩充系数采用20%
V--------调节池容积，m3
T--------调节池中污水停留时间，取5h
池容积为：
V=（1+20%）××5=2500m3
池面积为：
A=V/h=2500/3=625m2
式中:
V--------调节池的有效容积，m3
A--------调节池面积，m2
h--------有效水深，m，
（2）设调节池1座，采用方形池，池长L与池宽B相等，则
池长:
L=
=
=25m，池长取L=25m，池宽取B=25m
池总高度：
H=h+h′=4+=
式中H--------调节池总高，m
h--------有效水深，m，
h1--------保护高，m
（3）池子总尺寸为：
L×B×H=25×25×
（4）在池底设集水坑，水池底以i=的坡度坡向集水坑。
平流沉砂池的设计
目前，应用较多的陈沙迟池型有平流沉砂池、曝气沉砂池和钟式沉砂池。
本设计中选用平流沉砂池，它具有颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沙较方便等优点。
设计参数
（1）按最大设计流量设计,Qmax=；
（2）设计流量时的水平流速：
，,取v=；
（3）最大设计流量时，污水在池内停留时间不少于30s一般为30—60s，取t=30s；
（4）—取b=；
（5）沉砂量的确定，城市污水按每10万立方米污水砂量为3立方米，沉砂含水率60%，，贮砂斗容积按2天的沉砂量计，斗壁倾角55—60度，取600；
（6），取h1=；
（7）沉砂池不应小于两个，并按并联系列设计，以便可以切换工作。
当污水流量较少时，可考虑一个工作，一个备用。
当污水流量大时两个同时工作，本设计取两座；
设计计算
（1）沉砂池水流部分的长度L，m
沉砂池两闸板之间的长度为流水部分长度：
式中，L—水流部分长度，m
V——最大流速，m/s
t——最大流速时的停留时间，s
（2）水流断面积A，
式中，
——单个池体最大设计流量，
A——水流断面积，
3）池总宽度B，m
设n=2，每格宽b=
B=n
b=
=
（合格）
式中，
——设计有效水深
4）沉砂斗容积
设排砂间隔时间为2日，城市污水沉砂量
=
，T=2日，
式中，
——城市污水含沙量，
——流量总变化系数，
5）沉砂室所需容积V‵，m
设每分格有2个沉砂斗
V‵=
6）沉砂斗各部分尺寸
设斗底宽
=，斗壁水平倾角60
，斗高
=
沉砂斗上口宽
，m
沉砂斗容积V0，m
=
>m
（符合要求）
7）沉砂室高度h3，m
采用重力排砂，，坡向排砂口
式中：
——斗高，m
L2——由计算得出
8）沉砂池总高度
——超高，
9）验算最小流量
在最小流量时，用一格工作，按平均日流量的一半核算
符合流速要求
CASS池
（1）CASS工艺是将序批式活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区。
在预反应区内，微生物能通过酶的快速转移机理迅速的吸附污水中大部分可溶性有机物，经历一个高负荷的基质快速积累过程，这对进水水质、水量、PH和有害物质起到较好的缓冲作用，同时对丝状菌的生产起到抑制作用，可有效防止污泥膨胀；
在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气、沉淀、排水于一体。
每一个工作周期微生物处于好氧—缺氧周期性变化之中。
在主反应区经历一个较低负荷的基质降解过程。
因此，CASS工艺具有有效的脱氮效果。
（2）工艺简图
设计参数
（1）一般生活污水Ne=—[kgBOD5/（kgMLSS·d）]，在本设计中取Ne=[kgBOD5/（kgMLSS·d）]；
（2）一般来说城市污水厂的SVI值范围是50—150mg/l，取SVI=75mg/l；
（3）—，污泥指数SVI值大时取下限，反之取上限，在设计中取Nw=；
（4）每组流量为10000m3/d，设4座
（4）；
（5）氧的半速常数：
mg/L；
（6）考虑格栅和平流沉砂池可去除部分有机物，取去除30%
此时进水水质：
CODcr=300mg/L×（1-30%）=210mg/L，
BOD5=200mg/L×（1-30%）=140mg/L，
SS=240mg/L×（1-30%）=168mg/L
（7）出水水质：
BOD5≤10mg/LSS≤10mg/LCOD≤60mg/L
（8）进水最高水温30℃，最低水温20℃。
设计计算
CASS池容积
，（m3）
采用容积负荷法计算：
式中：
Q—城市污水设计水量，m3/d；Q=10000m3/d；
Nw—混合液MLSS污泥浓度（kg/m3），kg/m3，kg/m3；
Ne—BOD5污泥负荷（kgBOD5/kgMLSS·d），（kgBOD5/kgMLSS·d）,kgBOD5/kgMLSS·d；
Sa—进水BOD5浓度（kg/L），本设计Sa=140mg/L；
Se—出水BOD5浓度（kg/L），本设计Se=20mg/L；
f—混合液中挥发性悬浮固体浓度与总悬浮固体浓度的比值，，；
则：
，取3100m3
设计为池子个数N1＝4（个）（一期建设两个，二期建设两个）
则单池容积为3100÷4＝775m3。
CASS池容积负荷
CASS池工艺是连续进水，间断排水，池内有效容积由变动容积（V1）和固定容积组成，变动容积是指池内设计最高水位至滗水机最低水位之间的容积，固定容积由两部分组成，一是活性污泥最高泥面至池底之间的容积（V3），另一部分是撇水水位和泥面之间的容积，它是防止撇水时污泥流失的最小安全距离决定的容积（V2）。
依经验取循环周期T=4h，2h进水与曝气，1h沉淀，1h排水。
（1）CASS池总有效容积V（m3）：
V＝n1×（V1＋V2＋V3）
式中：
n1—CASS池个数，为实现连续排水，取n1=4个；
V—CASS池总有效容积，m3；
V1—变动容积，m3；
V2—安全容积，m3；
V3—污泥沉淀浓缩容积，m3；
（2）单格CASS池平面面积A（m2）：
式中：
n1—CASS池个数，为实现连续排水，在本设计中，取n1=4个；
H—池内最高液位H（m），一般H=H1+H2+H3=3—5m，本设计取H=；
则
（3）池内设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，H1（m）；
式中：
n2—一日内循环周期数，本设计取池内周期4h；
则
（4）滗水结束时泥面高度，H2（m）；
H2=H×Nw×SVI×10-3
式中：
Nw—池内混液污泥浓度（g/L），本设计取Nw=
SVI—污泥体积指数，SVI=75
则H2=××75×10-3=。
（5）撇水水位和泥面之间的安全距离，H3（m）；
H3=H-（Hl+H2）
则：
H3=H-（Hl+H2）=（+）=
校核：
满足H2≥H-（Hl+H2），符合条件。
CASS池外形尺寸
（1）
式中：
B—池宽，m，B:
H=1—2，取B=6m，6/4=，满足要求；
L—池长，m，L:
B=4—6，A/B=194/6=，，满足要求；
（2）CASS池总高H0（m）；
H0=H＋＝
（3）微生物选择区L1，（m）
CASS池中间设1道隔墙，将池体分隔成微生物选择区和主反应区两部分。
靠进水端为生物选择区，其容积为CASS池总容积的10%左右，另一部分为主反应区。
选择器的类别不同，对选择器的容积要求也不同。
L1＝10﹪L=10%
=
连通孔口尺寸
连通孔面积A1（m2）；
式中：
H1—设计最高水位至滗水机排放最低水位之间的高度，m；
v—孔口流速（20-50m/h），取v=40m/h
n3—在厌氧区和好氧区的隔墙底部设置连通孔。
连通预反应区与主反应区水流，因单格宽6m，本设计取连通孔个数n3=2（个）
L1—选择区的长度，（m）；
则：
（4）孔口尺寸设计
孔口沿墙均布，，。
为：
×
需氧量
O2=a′*Q*（Sa-Se）+b′*V*Xv（）
其中：
a′—活性污泥微生物对有机污染物氧化分解过程的需氧率，即活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需要的氧量，kg；—，取a′=；
b′—活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化过程的需氧量，即1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，kg；—，取b′=。
O2—混合液需氧量，kgO2/d。
Xv=f*Nw=*=；
由式（）有:
O2=a′*Q*（Sa-Se）+b′*V*Xv
=*10000*（）+*4000*
=
=
⑨供气量
Qt=21*（1-EA）/[79+21*（1-EA）]（）
式中：
Qt—气泡离开地面时，氧的百分比，%
EA—空气扩散装置的氧转移效率，取水下射流式扩散器，其的转移效率是25%
Qt=21*（1-EA）/[79+21*（1-EA）]
=21*（1-25%）/[79+21*（1-25%）]
=%
Csb=Cs*（Pb/（*105）+Qt/42）（）
式中：
Csb—CASS池内曝气时溶解氧饱和度的平均值，mg/l；
Cs—在大气压力条件下氧的饱和度，Cs=；（水温20℃）
Pb—空气扩散装置出口处的绝对压力，Pb=P+*103H；
H—扩散装置的安装深度，H=；
P—大气压力，P=*105Pa；
Csb=Cs*（Pb/（*105）+Qt/42）
=*[（101300+9800*）/206600+]
=
p=Pa/*105
式中：
Pa—当地大气压，Pa=*105Pa。
P=Pa/*105=1
R0=RCs（20）/{a[bpCs（T）-C]*（T-20）}（）
式中：
R0—水温20℃时，*105Pa时，转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h；
R—实际条件下转移到曝气池混合液的总氧量，kg/h；
Cs（20）—水温20℃时，大气压力条件下氧的饱和度，mg/l；
a—污水中杂质影响修正系数，取a=；
b—污水含盐量影响修正系数，取b=1；
p—气压修正系数；
C—混合液溶解氧浓度，取C=2mg/l。
R0=RCs（20）/{a[bpCs（T）-C]*（T-20）}
=*{*[1*1*]*（20-20）}
=
空气扩散装置的供气量为：
G=R0/（*EA）（）
=（*25%）
=
=
CASS池运行模式设计
CASS池运行周期设计为4h，其中曝气120min，沉淀40-60min，滗水40min,闲置20min，正常的闲置期通常在滗水器恢复待运行状态4min后开始。
，，，，进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，排水结束由水位控制。
主反应区即好氧区，是去除营养物质的主要场所，通常控制ORP在100-150mV，。
运行过程中通常将主反应区的曝气强度加以控制使反应区内主体溶液处于好氧状态，完成降解有机物的过程，而活性污泥内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制而硝态氮由污泥内向主体溶液的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。
⑩主要设备
⑴水下射流曝气机
在次设计中，选用GSS型潜水自吸式射流曝气设备。
，*7m*4，，及GSS型潜水自吸式射流曝气机的规格和主要性能参数，，4个预反应区每区一台，主反应区没池3台，共16台。
分布见CASS池平面图。
：
，供氧量5kgO2/h，，重量90kg。
⑵滗水器
根据该设计要求：
分4池，，㎡，滗水时间为1h，滗水量为：
V4=*=，及滗水器主要技术参数，可选XBS-5000型旋转式滗水器，每池一台，共4台。
XBS-5000型旋转式滗水器技术参数：
长5000mm，。
。
排水系统设计
为了保证每次换水水量及时排除以及排水装置运行需要，，，,，。
单池每周期排水量为：
6×27×=130m3
排水时间设计为40min
每池设一个滗水器,滗水器流量为:
130÷（40÷60）=195m3/h
选择排水管管径为DN200
滗水器排水过程中能随水位的下降而下降，使排出的上清液始终是上层清液。
为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度。
中间水池
本设计中中间水池的作用主要是贮存、调节CASS池排出的水量，以便后续三级深度处理能顺利进行。
CASS池每个周期为4小时，每个周期滗水器在40min钟内排出的水量为：
4×6×27×=518m3
后续中水平均处理流量为:
518÷4=130m3/h，设计为150m3/h
中间水池所需最小容积为:
518－150×（40÷60）=418m3
设计中间水池的容积为:
500m3
设计为两个池，一期一座，二期增建一座。
采用圆形地下水池，池内并设置喷泉，以形成水景。
，则池子直径D为：
，。
设计流量Q=50000m3/d=m3/h；水力停留时间T=；设计投氯量为C=~
a设置消毒池一座
池体容积V
V=QT=×=m3
消毒池池长L=30m,每格池宽b=，长宽比L/b=6
接触消毒池总宽B=nb=3×=
接触消毒池有效水深设计为H1=4m
实际消毒池容积V`为
V`=BLH1=300××4=600m3
满足要求有效停留时间的要求。
b加氯量计算
；每日投氯量为W=250kg/d=。
选用贮氯量500kg的液氯钢瓶，，共贮用10瓶。
每日加氯机两台，一用一备；单台投氯量为10~20kg/h。
配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q3~6m3/h，扬程不小于20mH2O。
C混合装置
在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机两台。
混合搅拌机功率No为
No=μQTG2/100
式中QT——混合池容，m3；
μ——水力黏度，20℃时μ=×；
G——搅拌速度梯度，对于机械混合G500s-1。
No=×10-4××30×500×500/（3×5×100）=
实际选用JBK—2200框式调速搅拌机，搅拌器直径∮2200mm，高度H2000mm，。
液氯消毒
设计说明
设计说明设计流量Q=20000m3/d＝；水力停留时间T=;仓库储量按15d计算，设计投氯量为7mg/L
设计计算
1）加氯量G
G=×7×=
2）储氯量W
W=15×24×G=15×24×=
3）加氯机和氯瓶
采用投加量为0～20kg/h加氯机3台，两用一备，并轮换使用。
液氯的储存选用容量为400kg的纲瓶，共用6只。
4）加氯间和氯库
加氯间与氯库合建。
加氯间内布置3台加氯机及其配套投加设备，两台水加压泵。
氯库中6只氯瓶两排布置，设3台称量氯瓶质量的液压磅秤。
为搬运方便氯库内设CD1-26D单轨电动葫芦一个，轨道在氯瓶上方，并通到氯库大门外。
氯库外设事故池，池中长期贮水，。
加氯系统的电控柜，自动控制系统均安装在值班室内。
为方便观察巡视，值班与加氯间设大型观察窗机连通的门。
5）
加氯间和加氯库的通风设备
根据加氯间、氯库工艺设计，加氯间总容积V1＝××=（m3）,
氯库容积V2＝×9×=（m3）.为保证安全每小时换气8～12次。
加氯间每小时换气量G1＝×12=（m3）
氯库每小时换气量G2＝×12＝（m3）
故加氯间选用一台T30－3通风轴流风机，，并个安装一台漏氯探测器，位置在室内地面以上20cm。
因本设计采用CASS工艺，污泥产量很少，采用间歇式污泥浓缩池；半地下式，竖流式浓缩池；周边进水，中心排泥的运行方式，每8h排泥一次，每天排泥三次。
为方便检修，设池数为两座。
其设计计算如下：
①污泥量的计算
剩余活性污泥量以挥发性固体（VSS）计：
由BOD-污泥负荷率（COD-污泥负荷率）与污泥增长率的关系：
△X=Y*（Sa-Se）*Q-Kd*V*Xv（）
△X—每日增长（排放）的挥发性污泥量（VSS），kg/d；
Y—产率系数，即微生物每代谢1kgBOD所合成的MLVSSkg数；—，；
Kd—活性污泥的自身氧化率亦称衰减系数，1/d；—，；
Q—每日处理污水量，m3/d；
Sa—经预处理后，进入曝气池污水含BOD的浓度，kg/m3；
Se—经生化处理后，处理水中残留的BOD的浓度，kg/m3；
V—CASS池的有效容积，m3；
Xv—混合液中挥发性悬浮固体量（MLVSS），kg/m3。
由（）可得：
△X=Y*（Sa-Se）*Q-Kd*V*Xv
=*（）**4000**
=140kgVSS/d
剩余污泥量以悬浮固体（SS）计：
Pss=△X/f（）
f—VSS/SS值，取f=
Pss=△X/f=140/=200kgSS/d
②污泥浓缩池的计算
对于活性污泥，污泥固体负荷取25kg/㎡*d，污泥浓缩后含水率为97%，污泥的固体浓度是5kg/m3（%）。
浓缩池总面积为：
A=5*200/25=40㎡
取圆形池，其直径为：
D=2*[A/（2*）]=。
取有效水深3m，核算停留时间：
40*3*24/200=（符合设计规定）
因污泥浓缩池面积较小，不用污泥浓缩机，池底做成斗状，其与水平倾角为55°，，则斗高为：
h=[（）/2]*tan55°=
，则总高为：
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