污水处理厂设计计算说明书完美Word文件下载.doc
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SS
mg/l
COD
BOD
总氮
总磷
PH
水温
℃
火车站
600
50
300
400
200
20
10
7.0
造纸厂
4000
2400
6000
1100
40
7.9
游乐场
15
2、气象资料：
（1）气温（℃）等资料
表1-3当地主要气温等资料表
年平均气温
11
月平均最高
24
年最低气温
-24
月平均最低
-20
温度在-10°
以下的天数（天）
60
温度在0°
90
年最高气温
31
月平均气温
降雨量（mm/年）
年蒸发量（mm/年）
（2）常年主导风向：
西风最大风速：
40m/s
第二章污水处理厂工艺流程的确定
2.1城市污水处理概况
现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。
污水一级处理应用物理方法，如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。
污水二级处理主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。
污水一级处理为预处理，二级处理为主体，处理后的污水一般能达到排放标准。
三级处理为深度处理，出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准。
本设计任务仅为污水二级处理处理厂的设计，按照规定（城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002），出水应达到一级标准的A标准。
2.2污水量及污水处理程度的计算
2.2.1污水设计流量
1、平均日流量：
这种流量一般用以表示污水处理厂的公称规模。
用以表示处理总水量；
计算污水处理厂的年抽升电耗与耗药量；
产生并处理的污泥总量。
式中—；
—
2、设计流量：
污水处理厂的进厂水管的设计用此流量。
污水物理厂的各处理构筑物及厂内连接各处理构筑物的管渠，都应满足设计最大流量的要求[2]（P413）。
式中
2.2.2污水水质污染程度计算
式中
污水的污染物浓度计算结果如表2-1。
表2-1污水水质计算表
BOD5
浓度
mg/L
305.14
207.71
24.75
5.65
人口标准[12]（P22）
g/cap/d
45
30
3.5
0.5
面积Ⅰ
hm2
人口密度Ⅰ
cap/hm2
面积Ⅱ
人口密度Ⅱ
面积Ⅲ
人口密度Ⅲ
火车站污水量
m3/d
火车站排放指标
造纸厂污水量
造纸厂排指标
游乐场污水量
游乐场排放标准
2.2.3污水处理程度计算
1、污水的SS处理程度计算
（1）按水体中SS允许增加量计算排放的SS浓度
计算处理后污水总出水口的SS浓度：
计算处理浓度：
（2）按二级生物处理后的水质排放标准计算SS处理程度
根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》中规定城市二级污水处理厂一级A排放标准，总出水口处污水的SS浓度为10mg/L。
SS的最终处理程度：
从以上两种计算方法比较得出，方法2得出的处理程度高于方法1，所以本污水处理厂的SS的处理程度为96.72%。
2、污水的BOD处理程度计算（考虑水体自净能力最差情况）
（1）按河流中溶解氧的最低容许浓度计算（用最高温度算）
求出水口处DO的混合浓度：
求出水口处水温的混合温度：
求水温为20°
C时的耗氧速率常数k1值：
C时的复氧速率常数k2值：
求起始点的亏氧量DO0和临界点的亏氧量DOc：
式中
求起始点的有机物浓度L0和临界时间tc：
求起始点允许的20°
C时BOD5的浓度：
计算污水处理厂允许排放的BOD5浓度：
明显的，允许排放量超过了实际排放量，这是由于小水量排入大水体。
（2）按河流中BOD5的最高允许浓度计算（用最小流量计算）
计算由污水排放口流到下游取水口处的时间：
将20°
C标准下河流的BOD5值L5河和河流任意时段最高允许的BOD5值LSST的数值换算成10.1°
C时的数值：
，
求10.1°
C时的L5eBOD5的值：
将10.1°
C的换算成20°
C时的BOD5值：
（3）按二级生物处理后的水质排放标准计算
根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）》中规定城市二级污水处理厂一级A排放标准，总出水口处污水的BOD5浓度为10mg/L。
计算BOD的处理浓度：
从以上三种计算方法可以看出，方法3得出的处理程度较高，所以本污水处理厂的BOD5的处理程度为95.16%。
3、污水的氮磷处理程度计算
4、污水的磷酸盐处理程度计算
2.3设计方案的选择
2.3.1污水处理部分方案的确定
经过对本地区污水水质的计算，再与典型的生活污水水质[2]（P412）进行比较，如下表：
表2-2污水水质对照表
浓度（mg/L）
本厂接受污水水质
典型的生活污水水质
高
中
低
350
220
100
85
8
4
很明显，本地区除了SS，BOD5较高外，氮磷也严重超标。
除此之外，以污水处理程度、当地的各项条件、原污水的水量等为依据，并且比较各种处理工艺的优缺点：
选定本设计生化处理部分为SBR即间歇式活性污泥处理工艺，达到同时去除水中BOD5、SS、N、P的目的。
SBR法主要特性：
废水的自我脱氮除磷需要不同的生态环境和条件，在CFS（ContinuousFlowSystemActivatedSludgeProcess，连续流活性污泥法）中通常需要通过A/A/O工艺来达到去除有机物和氮磷的目的。
但SBR法处理工艺可根据具体的净化处理要求，通过不同的控制手段而比较灵活的运行。
由于其在运行时间上的灵活控制，为其实现脱氮除磷提供了极为有利的条件。
SBR工艺不仅可以很容易地实现好氧、缺氧及厌氧状态交替的环境条件，而且很容易在好氧条件下增大曝气量、反应时间和污泥龄来强化硝化反应及除磷菌过量摄磷过程的顺利完成；
也可以在缺氧条件下方便地投加原污水（或甲醇等）或提高污泥浓度等方式以提供有机碳源作为电子供体使反硝化过程更快地完成；
还可以在进行阶段通过搅拌维持厌氧条件以促进除磷菌充分地释放磷[3]（P141）。
初定污水处理部分的工艺流程如图2-1。
接触消毒
沉砂池
泵后格栅
污水泵房
初沉池
SBR池
出水
图2-1污水处理工艺流程图
2.3.2污泥处理部分方案的确定
1、污泥的成分
污泥是污水处理过程中的产物，是一种固态，半固态和液态的废弃物，其数量（以含水率97%计）约占处理水量的0.3%~0.5%左右。
城市污水处理产生的污泥，富集了污水中的污染物，除含有灰分和大量水分（95%~99%）外，还含有大量的有机物、病原微生物、细菌、寄生虫卵、挥发性物质、重金属、盐类，以及植物营养素（氮、磷、钾）等。
其体积庞大，且易腐化发臭。
所以，必须进行处理和处置，以防止造成二次污染[7]（P13）。
2、污泥的处理方法
污泥处理的目的，主要是达到减量化、稳定化、无害化和资源化。
本设计初定泥处理部分的工艺流程如图2-2：
脱水房
消化池
浓缩池
集泥井
外
运
图2-2污泥处理工艺流程图
2.4污水泵站的设计
污水泵接纳格栅处理后的污水，其任务是将这些污水抽送到后续的污水处理构筑物，以便污水在处理过程中为重力流。
污水泵站的组成：
格栅，集水井（用于调节水量），机器间，辅助间。
污水泵站有多种形式，应根据进水管渠的埋深、来水流量、水泵机组型号及台数、水文地质条件、施工方法等因素从泵站造价、布置、施工、运行等方面综合考虑确定。
考虑到各方面因素，为了使机器布置合理，本设计采用下圆上方的组合形泵房。
为了减小泵房埋深，本设计采用非自灌式吸水，设置真空泵[5]（P108）。
2.4.1水泵的选择
因为设计厂处理水量较大（Qmax=44600.54m3/d>
15000属于大型泵站），所以拟用4台泵（三用一备），则每台泵流量为：
水泵的管道采用钢管，管径DN500mm。
每台水泵设1条吸水管道和一条压力管道，单进单出，压水管通过DN800mm管径汇合后压入出水井中。
选用4台8PWL型污水泵，配套电机型号Y280M-8（V1），功率N=45kW，效率η=55%，气蚀余量6.6m，电机与水泵重T=1500kg，三用一备，性能参数如表2-3。
表2-38PWL泵的性能参数
型号
A
B
C
D
F
H
N
G
L
8PWL
750
500
850
650
420
410
1030
1150
2.4.2集水井计算
1、集水井最高水位
式中H1—集水井最高水位，m
h1—进水管设计水位标高，m
h2—格栅水头损失，m一般采用0.08～0.15m
设计中取地面标高为99.2m，H1=93.022m，h2=0.1m
2、集水井最低水位
式中H2—集水井最低水位，m
h3—有效水深，m一般采用1.5～2.5m。
设计中取h3=2.4m
，取90.500m
3、集水井平面面积
式中A—集水井平面面积；
V—集水井有效容积，m，一般采用最大一台水泵5min的出水量。
设计中取V＝51.6m3
，取26m2
取集水井的平面尺寸为10m×
2.6m，根据泵房布置，实际尺寸略大。
4、集水井底部标高
式中H3—集水井底部标高，m；
h4—吸水喇叭口与集水井最低水位的距离，m一般采用0.4～1.2m；
h5—吸水喇叭口与集水井底部的距离，m，h5=0.4~0.8D，D为吸水喇叭口下部直径，m；
h喇叭—喇叭口高度，m。
设计中取h4=0.9m，h5=0.6m，h喇叭=0.7m。
5、集水井高度
式中H5—集水井总高度，m；
H4—集水井高度，m，一般采用地面标高与最高水位标高之差。
根据水量集水井高度过大，调整为5.580m。
2.4.3泵站的附属设施计算
1、格栅计算
（1）格栅间隙数
式中n—格栅最大间隙数个数；
Q—设计流量，m3/s；
α—格栅倾角，°
；
b—栅条间隙，m
h—栅前水深，m
v—过栅流速，m/s；
N—格栅数，个。
设计中取α＝60°
，b＝0.02m，v＝0.8m/s，h＝1.0m，N＝2个
个
（2）栅条宽度
式中B—栅条宽度，m；
S—栅条宽度，m，一般采用0.005～0.01m。
设计中取S＝0.005m
（3）过栅水头损失
式中h1—格栅水头损失，m；
k—系数，一般采用3；
ξ—阻力系数，其数值与栅条断面形状有关，设计中采用锐边栅条。
设计中取ξ＝2.42×
栅条后的自由跌落为0.068m，则格栅的水头损失为0.1m。
（4）栅条槽的总厚度
式中h—格栅槽的总高度，m；
h2—格栅槽的超高，m，一般采用0.5m。
（5）每日栅渣量
式中W—每日栅渣量，m3/d；
—平均流量，m3/s
W1—每103m3污水的栅渣量，m3/103m3；
一般采用0.03～0.1m3/103/m3污水。
设计中取W1＝0.05m3/103m3污水，
采用机械清渣，机械挤压打包运走。
2、其它附属设施计算
（1）水泵集水井反冲管计算
水泵运行时，集水井内可能淤积一些沉淀的污泥，影响水泵吸水管吸水性能。
设计中选择每台水泵压水管道上引入集水井内一条反冲洗管道，用来反冲洗集水井内淤积的污泥，经反冲浮起的污泥与污水一同由水泵运走。
反冲洗采用钢管DN50mm，设计流量0.003m3/s，管内流速1.59m/s，水力坡度13.7‰。
反冲洗出口采用DN50mm×
40mm的渐缩管，用以增大出口流速。
（2）泵房内排水计算
水泵房内地面做成1％的坡度，坡向集水槽和集水坑。
集水槽宽0.2m，深0.3m，沿泵房内墙设置，坡向集水坑。
集水坑平面尺寸1.25m×
1.25m，深0.5m。
选择两台50QW18-15-1.5潜污泵排水，将泵房内的积水排至集水井内。
潜污泵设
计流量18m3/h，扬程15m，转速2840r/min，电动机功率P=1.5kW，η=62.8%，W=60kg。
（3）泵房内通风计算
设计中选择机械通风，通风换气次数为5～10次/h，通风换气体积按地面以下泵房体积计算，地面以下泵房体积不计入。
选择两条通风管道，通风管道采用阻燃塑料管，管径DN300mm，管内流速10.5m/s，阻力损失0.41‰。
通风管道进风口设在泵房底部，距离室内地面0.5m，排风口设在室外地面之上，高于室外地面0.4m。
通风机选择两台轴流风机，设计流量3230m3/h，风压18.3mm水柱。
（4）起重计算
为方便泵房内水泵和电机的安装，维护和更换，在泵房内设置起重设备。
泵房内最大的设备是电机，设计中选择一台起重量1500kg，起升高度10m的手动单梁起重机SDQ－2。
（5）水泵基础计算
基础长度L＝地角螺钉间距+（400~500）
＝
基础宽度B＝地角螺钉间距+200
＝
基础高度H＝
式中—水泵重量（kg）；
—电机重量（kg）；
—基础长度（m）；
—基础宽度（m）；
—基础密度（kg/m3）（混凝土密度ρ＝2400kg/m3）。
（6）出水井计算
水泵压水管出口接入出水井内，出水井采用自由式出水。
平面尺寸3m×
3m，有效水深3.6m。
（7）通风采暖设备
泵房内采用自然通风，地上部分房间两面对称开窗，以造成对流，地下部分设通风管通风，采用双层玻璃保暖。
由于本设计位于辽宁省，冬季较寒冷，采用暖气集中采暖方法。
2.4.4泵房布置计算
1、泵房平面布置
排水泵房采用合建式圆形干式泵房，集水井建于泵房的一侧，水泵直接从集水井内吸水，控制间与泵房建在一处。
（1）泵房长度
式中L—泵房长度，m；
N—水泵台数，台；
B1—水泵基础宽度，m；
B2—水泵基础间距，m，一般采用0.8～1.5m；
B3—检修通道宽度，m，一般采用B3＝1.2～1.5m。
设计中取B2＝1m，B3＝1.5m，
（2）泵房宽度
式中B—泵房宽度，m；
L1—进水阀门宽度，m；
L2—水泵进水渐缩管长度，m；
L3—进水检修通道宽度，m，一般采用0.5～1.2m；
L4—水泵基础长度，m；
L5—出水端检修通道宽度，m，一般采用L5≥L4+1.0。
（3）泵房半径：
综合长宽，选择直径15m。
2、泵房标高设计
泵房内部标高主要根据进水管水面标高确定。
（1）水泵进水口水面标高=93.022m
（2）泵轴标高计算
式中HSS—泵轴最大安装高度，m；
Pa—吸水井水面处的绝对大气压，kPa；
HSV—气蚀余量，m
∑hS—吸水管总水头损失，m
—实际水温下的饱和蒸汽压力，mH2O。
考虑水泵长时间使用吸水性能下降，取安装高度为2.00m，泵轴标高为92.500m。
（3）水泵基础顶标高=92.090m；
（4）泵房地面标高=91.100m；
（5）泵房地下部分埋深=99.200-91.100=8.100m；
（6）泵房房顶标高=104.000m。
第三章污水的一级处理
3.1格栅
3.1.1格栅的设计说明
在污水处理系统（包括水泵）前，均须设置格栅，以拦截较大的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物。
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，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、木屑、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，并使之正常运行。
本设计在污水泵房内的机器前设置了格栅，相关计算说明污水泵站的设计中提到。
3.1.2泵后格栅的设计计算
设计内容：
本设计中格栅与明渠连接，提升泵站的来水首先进入稳压井后，进入格栅渠道。
格栅：
设计流量Qs＝0.5162m3/s，过栅流速取0.9m/s，格栅倾角600，栅前水深1.0m，栅条间隙b=0.02m。
1、栅条间隙数
Q—设计流量，m3/s；
α—格栅倾角，°
b—栅条间隙，m；
h—栅前水深，m；
v—过栅流速，m/s。
，b＝0.01m，v＝0.9m/s，h＝1.0m
n===53.38个，取54
2、栅槽宽度
式中B—栅条槽宽度，m；
S—每根格栅条宽度，m，一般采用0.005～0.01m。
设计中取S＝0.01m
3、进水渠道渐宽部分长度
式中l1—进水渠道渐宽部分长度，m；
B1—进水明渠宽度，m；
a1—渐宽处角度，一般采用10°
~30°
。
设计中取B1=0.9m，a1=20°
4、出水渠道渐窄部分长度
式中l2—进水渠道渐窄部分
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