A2O五万吨污水处理厂课程设计.docx
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A2O五万吨污水处理厂课程设计
第一章设计任务及设计资料1
1.1设计任务1
1.2设计资料1
1.2.1污水来源1
1.2.2污水水质水量1
1.2.3工程设计要求1
1.2.4处理工艺1
第二章设计说明书3
2.1去除率的计算3
2.1.1溶解性BOD5的去除率3
2.1.2CODcr的去除率3
2.1.3氨氮的去除率4
2.1.4TP的去除率4
2.1.5SS的去除率4
2.2污水处理构筑物的设
计4Toc268174000
2.2.3细格栅5
2.2.4沉砂池5
2.2.5初沉池6
2.2.6厌氧池7
2.2.7缺氧池7
2.2.8曝气池7
2.2.9二沉池7
2.3污水厂平面及高程置8
2.3.1平面布置8
2.3.2管线布置8
2.3.3高程布置9
第三章污水厂设计计算书10
3.1污水处理构筑物设计算10
3.1.1粗格栅10
3.1.2进水泵房11
3.1.3细格栅15
3.1.4沉砂池16
3.1.5初沉池18
3.1.7缺氧池20
3.1.8曝气池20
3.1.9二沉池26
第一章：
设计任务及设计资料
1.1设计任务
某城市污水处理厂工程工艺设计。
1.2设计资料
1.2.1污水来源
生活污水和工业废水；项目服务面积8.70km2,服务人口约9万人。
1.2.2污水水质水量
污水处理水量：
50000m3/d;
污水进水水质：
CODcr300mg/L,BOD5150mg/L,氨氮40mg/L,TP5mg/L,SS200mg/L。
1.2.3工程设计要求
出水要求符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002中的二级标准，见表。
1.2.4
指标
CODcr
BOD5
NH4+-N
TP
SS
处理
工艺
数值（mg/L）
100
30
25
3
30
本工程采用生物脱氮除磷的a2/o工艺。
这种工艺的特点是利用原污水中可生化降解物质作为碳源，在去除污水中的
BOD5物质的同时也去除氮和磷。
该流程包括完整的二级处理系统和污泥处理系统。
污水经过一级处理的格栅、沉砂池和初沉池进入二级处理的厌氧池缺氧池和曝气池
（曝气池中的硝化液回流至缺氧池），然后在二次沉淀池中进行泥水分离，二沉池出
图1污水处理工艺流程框图
各构筑物功能：
（1）格栅：
格栅是由一组平行的金届栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。
（2）沉砂池：
沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的砂粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，以去除相对密度较大的无机颗粒。
本设计采用平流式沉砂池。
（3）初沉池：
初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。
废水经初沉后，约可
去除可沉物、油脂和漂浮物的50%、BOD的20%，按去除单位质量BOD
或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤，对丁生活污水和悬浮
物较高的工业污水均易采用初沉池预处理。
它的型式很多，按池水流方向可分
为平■流式、竖流式和辐流式三种。
（4）厌氧池：
原污水与从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入，本反应器主
要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。
（5）缺氧池：
首要功能是脱氮，硝态氮是通过循环由好氧反应器送来的，
循环的混合液量较大，一般为2Q（Q为原污水流量）
（6）曝气池：
这一反应单元是多功能的，去除BOD,硝化和吸收磷等均在此处进行。
流量为2Q的混合液从这里回流到缺氧池。
（7）二沉池：
它的功能是泥水分离，污泥一部分回流至厌氧反应器，上活液作为处理水排放。
第二章：
设计说明书
2.1去除率的计算
2.1.1溶解性BOD5的去除率
活性污泥处理系统处理水中的BOD5值是由残存的溶解性BOD5和非溶解性
BOD5二者组成，而后者主要是以生物污泥的残屑为主体。
活性污泥的净化功能，是去除溶解性BOD5。
因此从活性污泥的净化功能来考虑，应将非溶解性的BOD5从处理水的总BOD5值中减去。
取原水BOD5值（So）为150mg/L,经初次沉淀池及缺氧池、厌氧池处理，按降低25%考虑，则进水曝气池的污水,其BOD5值（S）为：
S150（125%）112.5mg/L
计算去除率，对此，首先按式BOD55（1.42bXCe）7.1bXCe计算处理水中的非溶解性BOD5值，上式中
Ce处理水中悬浮固体浓度，取用30mg/L;
b微生物自身氧化率，一般介丁0.05~0.1之间，取0.09;
X——活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4
得BOD57.10.090.4307.668mg/L
处理水中溶解性BOD5值为:
30-7.668=22.332mg/L
去除率：
112.5心32100%80.1%
112.5
2.1.2CODcr的去除率
取进水CODcr为300mg/L;
去除率300100100%66.7%
300
2.1.3氨氮的去除率
取进水NH4+-N为40mg/L;5…4025
去除率100%37.5%
40
2.1.4TP的去除率
进水TP为5mg/L;
去除率t]=x100%=20%
2.1.5SS的去除率
取进水SS为200mg/L;……20030
去除率100%85.0%
200
2.2污水处理构筑物的设计
2.2.1粗格栅
设计规定：
（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
1人工活除25〜40mm
2机械活除16〜25mm
3最大间隙40mm
（2）在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅（每日栅渣量大丁0.2m3）,一般应采用机械活渣。
（3）格栅倾角一般用45〜75，机械格栅倾角一般为60〜70。
（4）通过格栅的水头损失一般采用0.08〜0.15m。
（5）过栅流速一般米用
0.6〜1.0m/s。
运行参数：
设计流量：
Q=50000m3/d
栅前流速：
V0.6m/s
过栅流速：
V20.7m/s
栅条宽度：
s0.05m
格栅间隙：
e40mm
栅前部分长度：
0.5m
格栅倾角：
45
过栅水头损失：
0.17m
设计中的各个参数均按照规规定的数值来取的。
2.2.2进水泵房
进水泵房说明：
（1）泵房进水角度不大于45度。
（2）相邻两机组突出部分的间距，以及机组突出部分与墙壁的间距，应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸，并不得小丁0.8m。
如电动机容量大丁55KW时,
则不得小丁1.0m，作为主要通道宽度不得小丁1.2m
（3）泵站为半地下式，污水泵房设计占地面积100m2（10x10）高为12m,地下埋
深8m。
（4）水泵为自灌式。
2.2.3细格栅
运行参数：
设计流量：
Q=50000m3/d
栅前流速：
V1
0.6m/s
过栅流速：
v21.0m/s
栅条宽度：
s
0.008m
格栅间隙：
e20mm
栅前部分长度:
0.5m
格栅倾角：
60
2.2.4平流式沉砂池
沉砂池设计中，必须按照下列原则：
（1）城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少丁2座（格），并按并联运行原则考虑。
（2）设计流量应按分期建设考虑：
1当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
2当污水为用提升泵送入时,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，其含水率为60%,容量为1500kg/m3。
（5）
2.2.5初沉池
运行参数:
出水系统:
采用双边溢流堰，在边池沉淀完毕，出水闸门开启，污水通过溢流堰，进行泥水分离。
澄活液通过池得排水渠排除。
在排水完毕后，出水闸门关闭。
排泥系统：
采用轨道式吸泥机，
2.2.6厌氧池
运行参数：
建造一组厌氧池，采用推流式设计。
厌氧池尺寸：
长40m，宽15m,横向分为两廊，则每道长度40m，宽7.5m,高
5mo
2.2.7缺氧池
运行参数：
建造一组缺氧池，池中设搅拌装置。
缺氧池尺寸：
长40m，宽15m,横向分为两廊，则每道长度40m，宽7.5m,高
5mo
2.2.8曝气池
本设计采用推流曝气池，采用鼓风曝气系统。
设计参数：
设计进水量：
50000m3/dBOD污泥负荷率：
0.3kgBOD5/（kgMLSSd）
混合液污泥浓度：
3333mg/L污泥龄：
11d水力停留时间：
2.4h
工艺参数：
长：
20m宽：
10m
总高：
5.5m有效水深：
5m实际停留时间：
1.6h
曝气池与厌氧池、缺氧池合建，进水均选用普通铸铁管，其中厌氧池出水进入对称式配水槽为曝气池的两组平行部分均匀布水。
出水系统采用倒虹吸是中央配水井，对二沉池进行布水。
2.2.9二沉池
设计参数：
设计进水量：
Q=50000m3/d，共两座，每座设计量：
Q0=25000m3/d
表面负荷：
qb围为0.7—1.0m3/m2.h，取q=1.0m3/m2.h
水力停留时间（沉淀时间）：
T=4.0h
运行参数：
沉淀池直径：
D=44m有效水深：
h=4.0m
池总高度H=6m贮泥斗容积Vw240m3
出水系统：
采用双边溢流堰，在边池沉淀完毕，出水闸门开启，污水通过溢流堰，进行泥水分离。
澄活液通过池得排水渠排除。
在排水完毕后，出水闸门关闭。
排泥系统：
采用周边传动轨道式吸泥机
2.3污水厂平面及高程布置
2.3.1平面布置
各处理单元构筑物的平■面布置：
处理构筑物是污水处理厂的主体构筑物，在对它们进行平■面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们的厂区的平■面布置应考虑：
（1）布置应紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管（沟道）的长度，并考虑人工操作的方便；
（2）各处理构筑物之间的连接沟管应简单、短捷，尽量避免立体交义，并考虑施工、检修方便；
（3）在高程布置上，要充分利用地形，力求挖填土方量平衡；
（4）使处理构筑物避开劣质地基；
（5）考虑扩建的可能性，留有适当的发展余地；
（6）在各处理构筑物之间应保持一定的间距，以满足放工要求，一般问距要求5-10m,如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。
2.3.2管线布置
（1）应设超越管线，当出现故障时，可直接排入水体。
（2）厂区应还有给水管、生活水管、雨水管。
辅助建筑物：
污水处理厂的辅助构筑物有泵房、鼓风机房、办公室、集中控制室、水质分析化验室、变电室、存储问，其建筑面积按具体安排而定，辅助建筑物之间往返间距应短而方便安全，变电所应设丁耗电量的构筑物附近，化验室应原理机器间和污泥处理构筑物，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持是的适当的距离，并应位
丁处理构筑物夏季主风向所在的上风向处。
在污水厂主干道应尽量成环，方便运输。
主干宽6-10m次要干道宽3-4m,人行道宽1.5m-2.0m曲率半径9m,有30%以上的绿化。
2.3.3高程布置
为了降低运行费用和方便维护管理，污水在处理构筑物之间的流动以按重力流考虑为宜，厂高程布置的主要特点是先确定最大构筑物的地面标高，然后根据水力损失,通过水力计算，递推出前后构筑物的各项控制标高。
一般污水流过水处理构筑物时的水头损失可参看下表：
构筑物名称
水头损失（米）
构筑物名称
水头损失（米）
格栅
0.1-0.25
压力滤池
5-6
反应池
0.4-0.5
曝气池
0.3-0.5
沉淀池
0.2-0.5
生物滤池
H+1.5
澄活池
0.7-0.8
接触滤池
2.5-3
沉砂池
0.1-0.25
消毒接触池
0.1-0.3
普通快滤池
2.0-2.5
污泥干化场
2-3.5
无阀滤池虹吸滤池
1.5-2.0
注：
表中H为采用水力旋转布水器时的工作高度
连接管道（沟渠）的沿程损失和计量、管件等的局部损失可按照水力学原理计算。
前后构筑物高程逆差可作为污水提升泵的扬程，再由污水流量去选择泵的型号。
第三章：
污水厂设计计算书
3.1污水处理构筑物设计计算
3.1.1粗格栅
3.1.1.1设计参数
设计流量：
Q=50000m/d=0.58m3/s
栅前流速：
Vi0.6m/s过栅流速：
v0.7m/s
栅条宽度：
s0.05m格栅间隙：
e40mm
栅前部分长度：
0.5m格栅倾角：
45
单位栅渣量1=0.05m3栅渣/103m3污水
3.1.1.2设计计算
（1）设过栅流速V2=0.7m/s，格栅安装倾角为450,贝U:
栅前槽宽
栅前水深h=项=0.65m
（2）栅条间隙数n=Qmax、s'n=24.9（取n=25）
ehv2
（4）进水渠道渐宽部分长度Li=——==1.10m（其中i为进水渠展开角）
2tani
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=Li/2=0.55m
（6）过栅水头损失（hi）
因栅条边为矩形截面，取k=3,则
-一cr2
hi=kh0=k—sin=3X2.42X（—）4/3X——.sin45=0.i7m
2g0.0429.8i
其中：
£——阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时6=2.42,£
=（-）4/3
e
h°计算水头损失
k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数取k=3
（7）栅后槽总高度（H）
取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度Hi=h+h2=0.65+0.3=0.95m,
栅后槽总高度H=h+hi+h2=0.65+0.i7+0.3=i.i2m
（8）格栅总长度
L=Li+L2+0.5+i.0+-=i.i0+0.55+0.5+i.0+i.i0/tan45o=4.25mtan
（9）每日栅渣量3=Q平均日i=50000X0.05/i000=2.5m3/d>0.2m3/d
所以宜采用机械格栅活渣。
3.i.2进水泵房
本设计采用干式矩形半地下式合建式泵房，它具有布置紧凑、占地面积小、结构较省的特点。
集水池和机器间由隔水墙分开，只有吸水管和叶轮浸没在水中，机器问经常保持干燥，以利丁对泵房的检修和保养，也可以避免对轴承、管件、仪表的腐蚀。
在自动化程度较高的泵站，较重要地区的雨水泵站、开启频繁的污水泵站中，应尽量采用自灌式泵房。
自灌式泵房的优点是启动及时可靠，不需引水的辅助设备，操作简便；缺点是泵房较深，增加工程造价。
采用自灌式泵房时水泵叶轮（或泵轴）低丁集水池的最低水位，在高、中、低三种情况下都能直接启动。
3.1.2.1设计概述
选择水池与机器问合建式的方形泵站，泵房工程结构按照远期流量设计。
采用
2,
A/O工艺方案，污水处理系统简单，对丁新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。
污水经提升后流过细格栅，流入平流式沉砂池，然后自流通过厌氧池、缺氧池、曝气池、二沉淀及计量堰，最后有出水管道排入收纳水体。
各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。
3.1.2.2集水间计算
选择水池与机器问合建式的方形泵站，用3台泵（1台备用），每台泵流量为：
集水问容积相当丁1台泵5分钟的容量：
V=0.2894X5X60=87m3
有效水深采用h=2m，则集水池面积F=87/2=43.5
3.1.2.3泵的选择
（1）选择进水管及出水管直径
根据设计规规定：
吸水管设计流速为1.0-1.2m/s
出水管设计流速为1.5-2.0m/s
由丁
进水管半径：
当u=1.0m/s时，;
当u=1.2m/s时，;
当u=1.1m/s时，，取R=0.290m
核算：
，满足1.0-1.2m/s的要求，因此取R=0.290m。
出水管半径：
当u=1.5m/s时，;
当u=2.0m/s时，;
当u=1.8m/s时，，取R=0.25m
核算：
，满足1.5-2.0m/s的要求，因此取R=0.25m。
（2）确定泵的扬程及流量
泵的扬程：
H泵高度差+总阻力损失+自由水头
总阻力损失=L沿程损失+L局部损失
①沿程阻力损失
.2.2
L沿程损失丸进水管+L出水管=1巨史2或』
d〔2gd22g
假设处理废水的物理性质与20C的水相近，则：
1000kg/m3,v1.005103Pas
本设计选择进出水管的材料为新的无缝钢管，则取0.1mm
进水管
Re1也
0.3521.081000
3
1.00510
752239>2300为紊流
紊流还需判别阻力区域，则:
8
d二
Re5.43（）7
5.43（£J
0.110
134647<752239
9dqRe603（）8
9
0.352涵
603（c.3）
0.110
12765934>752239
故流动处丁紊流过渡区。
用公式
68）
（d
Re
0.1
103
0.35
2
0.25
0.11（
2.0m
68）0.25
752239
0.0136
假设进水管长为
L进水管=
L1
2
V1
d12g
0.0136
2.0
0.35
1.082
0.0023m
29.807
出水管
d2U2
Re2
0.30
21.5
1000
3
1.00510
895522>2300为紊流
紊流还需判别阻力区域,
则:
d-
Re5.43（）7
5.43
f0.302-7
（0.1103）
112898<895522
Re603（^）8
一…_9
0.302o
603（）8
0.110
10733403>895522
故流动处丁紊流过渡区。
用公式
68025
0.11（d"
0.1103
0.11（-
0.30
假设出水管长为20m
则:
2
L出水管=2L2v2
20
d22g
0.0137
0.302
1.52
0.0524m
29.807
L沿程损失=L进水管+L出水管=0.0023+0.0524=0.0547m
②局部阻力损失
进水管
一个900双缝焊接弯头,
=0.65
2
阻力损失=0.65——0.039m
29.807
个渐扩管=0.504
1082
阻力损失=（0.50.504）一.
29.807
__2
CC0.912
0.2
29.807
0.068m
L进水管=0.039+0.068=0.107m
出水管
两个900双缝焊接弯头,
=1.01
阻力损失=2
1.5一一
1.010.232m
29.807
个渐缩管=0.613
L进水管=0.232+0.198=0.43m
L局部损失-L进水管+L出水管=0.107+0.43=0.537m
因此总阻力损失=L沿程损失+L局部损失=0.0547+0.537=0.592m
根据
扬程H=泵房水位与细格栅栅前水位高程差+泵房最大水位变化值
总阻力损失+自由水头
得H=68.91-59.63+2.0+0.592+1.00=12.872m，取12.9m。
流量Q=289.4L/s=1050m3/h
（3）泵的选型
2用1备。
该
980r/min,功
根据以上数据选择型号为350LW1500-15-90的立式排污泵3台,泵单台提升流量为1500m3/h时，扬程15m>12.9m，满足要求，转速率为90kw，效率为82.5%。
污水泵房设计占地面积100m2（10x10）高12m，地下埋深8m。
3.1.3细格栅
3.1.3.1设计参数
栅前流速：
V1
0.6m/s
过栅流速：
栅条宽度：
s
0.008m
格栅间隙:
栅前部分长度：
0.5m
格栅倾角：
设计流量：
Q=50000m3/d
v21.0m/s
e20mm
60
单位栅渣量1=0.02m3栅渣/103m3污水
3.1.3.2设计计算
（1）设过栅流速V2=1.0m/s，格栅安装倾角为600,则:
栅前槽宽
栅前水深h=号=0.54m
（2）栅条间隙数n=Qmax*'"一=（取n=45）
ehv2
（3）栅槽有效宽度B=s（n-1）+en=0.008x（45-1）+0.02x45=1.252m
（4）进水渠道渐宽部分长度Li=旦旦（其中i为进水渠展开角）
2tan1
（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=Li/2=0.236m
（6）过栅水头损失（hi）
因栅条边为矩形截面，取k=3，贝U
42
h1=kh°=k巨sin=32.42（^008）?
―.——0.11m
2g0.0229.807
其中：
e——阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时6=2.42,£=（冬4/3
e
h0计算水头损失
k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数取k=3
（7）栅后槽总高度（H）
取栅前渠道超高h2=0.3m，则栅前槽总高度H1=h+h2=0.645+0.3=0.945m
栅后槽总高度H=h+h1+h2=0.645+0.11+0.3=1.055m
（8）格栅总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+-^=0.472+0.236+0.5+1.0+0.945=2.792mtantan60
（9）每日栅渣量3=Q平均日1=50000X0.02/1000=1m3/d>0.2m3/d
所以宜采用机械格栅活渣。
3.1.4沉砂池
本设计采用平■流式沉砂池
3.1.4.1设计参数
设计流量：
Qmax=50000X1.2=60000m3/d
设计流速：
v0.2m/s
水力停留时间：
t50s
3.1.4.2设计计算
（1）沉砂部分的长度L:
Lvt0.25010m
（2）水流断面面积A:
A=Qmax/v=60000/（24乂3600乂0.2）=3.47m
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