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污水处理厂设计计算书

201x年xx月xx日

目录

第一部分污水处理 1

一、 格栅设计计算 1

二、 污水泵房 4

三、 平流沉砂池设计计算 5

四、 初沉池（平流沉淀池）设计计算 9

五、 A2/O工艺设计计算 15

六、 曝气系统 21

七、 二沉池（辐流式）设计计算 27

八、 消毒设施计算 34

九、 计量设备计算 37

第二部分污泥处理 40

十、 污泥量计算 40

（一） 初沉池污泥量计算 40

（二） 剩余污泥量计算 41

（三） 污泥处理的目的 41

（四） 污泥处理的原则 41

十一、 污泥泵房设计 42

（一） 集泥池计算 42

（二） 污泥泵的选择 42

十二、 污泥浓缩池计算 43

十三、 贮泥池计算 47

十四、 污泥消化池计算 49

（一） 容积计算 49

（二） 平面尺寸计算 52

（三） 消化后的污泥量计算 52

（四） 沼气产量计算 53

（五） 一级消化池的管道系统 54

（六） 二级消化池的管道系统 56

（七） 贮气柜 58

（八） 沼气压缩机 59

（九） 混合搅拌设备 60

十五、 污泥脱水计算 61

（一） 脱水污泥量的计算 61

（二） 脱水机的选择 62

（三） 附属设施 63

第三部分平面及高程布置 65

十六、 污水处理厂平面布置 65

（一） 污水处理厂设施组成 65

（二） 平面布置的原则 66

（三） 平面布置 67

十七、 污水处理厂高程布置 69

（一） 主要任务 69

（二） 高程布置的原则 69

（三） 污水处理构筑物的高程布置 69

参考文献 73

《水质工程学II》课程设计计算书

第一部分污水处理

一、格栅设计计算

格栅按照远期规划进行设计。

Q=8.16万m/d=944.4L/s

总变化系数=1.2,=944.4×1.2=1133.28L/s

设计中选择两组格栅同时工作，每组格栅单独设置，则每组格栅的进水量为566.64L/s。

1.格栅间隙数

式中——格栅栅条间隙数（个）；

——最大设计流量（m/s）；

——格栅倾角（°）；

——栅条净间距（m）；

——栅前水深（m）；

——过栅流速（m/s），宜采用0.6～1.0m/s。

栅前水深：

根据水力最优断面公式计算得，0.57=×0.7/2，=1.28m,/2=0.64m。

设计中取=0.64m，0.9m/s，0.02m，60°。

2.格栅槽宽度

式中——格栅槽宽度（m）；

——每跟格栅条的宽度（m）。

设计中取=0.01m。

3.进水渠道渐宽部分的长度

式中——进水渠道渐宽部分的长度（m）；

——进水明渠宽度（m）；

——渐宽处角度（°），一般采用10°～30°。

设计中=1.27m，=20°，此时进水渠道内的流速为0.67m/s，介于0.4～0.9m/s之间。

4.出水渠道渐窄部分的长度

式中——出水渠道渐窄部分的长度（m）；

——渐窄处角度（°），。

设计中=1.27m，=20°。

5.通过格栅的水头损失

式中——水头损失（m）；

——格栅条的阻力系数；

——格栅受污染物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用=3。

因栅条为矩形截面，取=2.41。

6.栅后明渠总高度

式中——栅后明渠总高度（m）；

——明渠超高（m），一般取0.3～0.5m。

设计中取=0.3m。

7.栅槽总长度

式中——格栅槽总长度（m）；

——格栅明渠的深度（m）。

8.每日栅渣量

式中——每日栅渣量（m3/d）；

——每日每103m3污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0,04～0.06m3/103m3污水。

设计中取=0.05m3/103m3污水。

应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。

图1格栅设计计算示意图（单位：

mm）

二、污水泵房

泵房采用干式半地下式矩形合建式泵房，具有布置紧凑、占地少、结构较省的特点，便于开槽施工，适用于自灌式泵站。

集水池和机器间由隔水墙分开，这样可保持机器间干燥，有利于水泵的保养和检修。

只有吸水管和叶轮淹没在水中，机器间可经常保持干燥，以利于对泵房的检修和保养，也可避免污水对轴承、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，及开启频繁的污水泵站中，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。

且由于噪音较大，妨害工作人员判断水泵是否正常工作。

采用自灌式泵房时水泵叶轮（或泵轴）低于集水池的最低水位，在最高、中间和最低水位三种情况下都能直接启动，启动可靠，操作方便。

但增加了泵站的深度，增加地下工程造价。

泵房地面有一定坡度，坡向排水沟。

图2污水泵房示意图

水泵的选择：

根据污水高程计算的结果，设泵站内的总损失为2m，吸压水管路的总损失为2m,则可确定水泵的扬程H为

H=Hst+∑h=（225.169-219.0）+2+2=10.169m

水泵提升的流量按最大时流量考虑，，按此流量和扬程来选择水泵。

选择14sh-28型卧式离心泵，共三台，2用1备，单泵性能参数为：

流量为510L/s，扬程为12m,电机选用型号为JR-117-6。

装机时以近期流量为准，泵房面积及机械基础等应按远期规划设计。

三、平流沉砂池设计计算

沉砂池流量按照近期规划进行设计。

Q=3万m/d=347.2L/s

总变化系数=1.45,=347.2×1.45=503.4L/s

设计中选择两组平流沉砂池同时工作，分别与格栅相连，则每组沉砂池的设计流量为251.7L/s。

计算草图如图3所示。

图3沉砂池设计计算草图（单位：

mm）

1.沉砂池长度

式中——沉砂池的长度（个）；

——设计流量时的流速（m/s），一般采用0.15～0.30m/s；

——设计流量时的流行时间（s），一般采用30～60s。

设计中取=1.25m/s，=40s。

2.水流过水断面面积

式中——水流过水断面面积（m2）；

——设计流量（m3/s）。

3.沉砂池宽度

式中——沉砂池宽度（m）；

——设计有效水深（m），一般采用0.25～1.00m；

——沉砂池格数。

设计中取=0.8m，沉砂池分两格。

4.沉砂室所需容积

式中——平均流量（m3/s）；

——城市污水沉砂量（m3/103m6污水），一般采用30m3/103m3污水；

——清除沉砂的间隔时间（d），一般采用1～2d。

设计中取清除沉砂的间隔时间=2d，城市污水沉砂量=30m3/103m3污水。

5.每个沉砂斗容积

式中——每个沉砂斗容积（m3）；

——沉砂斗个数（个）。

设计中取每格有1个沉砂斗，共有

6.沉砂斗高度

沉砂斗高度应能满足沉砂斗储存沉砂的要求，沉砂斗倾角应满足55°。

式中——沉砂斗的高度（m）；

——沉砂斗上口面积（m2）；

——沉砂斗下口面积（m2），一般采用0.4m×0.4m～0.6m×0.6m。

设计中取沉砂斗上口面积为1.24m×1.24m，下口面积0.5m×0.5m。

设计中取沉砂斗高度=0.60m，校核沉砂斗角度：

7.沉砂室高度

式中——沉砂室高度（m）；

——沉砂池底坡度，一般采用0.01～0.02；

——沉砂池底长度（m）。

设计中取沉砂池底坡度=0.02。

8.沉砂池总高度

式中——沉砂池总高度（m）；

——沉砂池超高（m），一般采用0.3～0.5m。

设计中取=0.3m。

9.验算最小流速

式中——最小流速（m/s），一般采用；

——最小流量（m3/s），一般采用0.75；

——沉砂池格数（个），最小流量时取1；

——最小流量时的过水断面面积（m2）

10.进水渠道

格栅的出水通过DN1200mm的管道送入沉砂池的进水管道，然后向两侧配水进入进水渠道，污水在渠道内的流速为：

设计中取B1=1m，H1=0.5m。

11.出水渠道

出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：

出水堰自由跌落0.1-0.15m后进入出水槽，出水槽宽1.0m，有效水深0.5m，水流速度0.504m/s，出水流入出水管道。

出水管道采用钢管，管径DN=800，管内流速0.85m/s,水力坡度1.08‰。

12.排砂管道

采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN200mm。

四、初沉池（平流沉淀池）设计计算

设计参数：

①每格长度与宽度之比不小于4，长度与深度之比采用8～12。

②采用机械排泥时，宽度根据排泥设备确定。

③池底纵坡一般采用0.01～0.02；采用多斗时，每斗应设单独排泥管及排泥闸阀，池底横向坡度采用0.05。

④设计有效水深不大于3.0米。

⑤一般按表面负荷计算，按水平流速校核。

最大水平流速：

初沉池为7mm/s；二沉池为5mm/s。

⑥进出口处应设置挡板，高出池内水面0.1～0.15m。

挡板淹没深度：

进口处视沉淀池深度而定，不小于0.25m，一般为0.5～1.0m；出口处一般为0.3～0.4m。

挡板位置：

距进水口为0.5～1.0m；距出水口为0.25～0.5m。

⑦污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其直径不宜小于0.2米，下端伸入斗底中央处，顶端敞口，伸出水面，便于疏通和排气。

在水面以下1.5～2.0米处，与排泥管连接水平排出管，污泥即由此借静水压力排出池外，排泥时间大于10分。

⑧池子进水端用穿孔花墙配水时，花墙距进水端池壁的距离应不小于1～2m，开孔总面积为过水断面积的6%～20%。

设计中选择两组平流沉淀池，设计流量按近期规划确定，则每组平流沉淀池的设计流量为0.252m3/s。

计算草图如图4所示。

图4初沉池设计计算草图（单位：

mm）

1.沉淀池表面积

式中——沉淀池表面积（m2）；

——设计流量（m3/s）；

——表面负荷[m3/（m2•h）]，一般采用1.5～3.0[m3/（m2•h）]。

设计中取=2[m3/（m2•h）]。

2.沉淀部分有效水深

式中——沉淀部分有效水深（m）；

——沉淀时间（h），一般采用10～2.0h。

设计中取=1.5h。

3.沉淀部分有效容积

4.沉淀池长度

式中——沉淀池长度（m）；

——设计流量时的水平流速（mm/s），一般采用。

设计中取。

5.沉淀池宽度

式中——沉淀池宽度（m）。

6.沉淀池格数

式中——沉淀池格数（个）；

——沉淀池分格的每格宽度（m）。

设计中取=4.2m。

7.校核长宽比及长深比

长宽比=27/4.2=6.43>4，符合要求。

长深比=27/3=9>8，符合要求。

8.污泥部分所需容积

式中——污泥部分所需容积（m3）；

——每人每日污泥量[L/（人•d）]，一般采用0.3～0.8[L/（人•d）]；

——两次清除污泥间隔时间（d），一般采用重力排泥时，=1～2d，采用机械刮泥排泥时，=0.05～0.2d；

——设计人口数（人）；

——沉淀池组数。

设计中取=0.6[L/（人•d）]，采用重力排泥，清除污泥间隔时间=1d。

9.每格沉淀池污泥部分所需容积

式中——每格沉淀池污泥部分所需容积（m3）。

10.污泥斗容积

污泥斗设在沉淀池的进水端，采用重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部，为防止污泥斗底部积泥，污泥斗底部尺寸一般小于0.5m，污泥斗倾角不宜小于60°。

式中——污泥斗容积（m3）；

——沉淀池污泥斗上口边长（m）；

——沉淀池污泥斗下口边长（m），一般采用0.4～0.5m；

——污泥斗高度（m）。

设计中取=2.9m，=0.5m，=2.3m。

11.沉淀池总高度

式中——沉淀池总高度（m）；

——沉淀池超高（m）；

——缓冲层高度（m），一般采用0.3m；

——污泥部分高度（m），一般采用污泥斗高度与池底坡度=1%的高度之和。

设计中取=2.3+0.01（27-2.9）=2.54m，=0.3m，=0.3m。

12.进水配水井

沉淀池分为两组，每组分为7格，每组沉淀池进水端设计进水配水井，污水在配水井内平均分配，然后流进每组沉淀池。

配水井内中心管直径：

配水井直径：

13.进水渠道

沉淀池分为两组，每组沉淀池进水端设进水渠道，配水井接出的DN1000进水管从进水渠道中部进入，污水沿进水渠道向两侧流动，通过潜孔进入配水渠道，然后由穿孔花墙流入沉淀池。

进水渠道水流速度为：

14.进水穿孔花墙

进水采用配水渠到通过穿孔花墙进水，配水渠到宽0.5m，深0.8m。

所需孔洞数量：

15.出水堰

沉淀池出水经出水堰跌落进入出水渠道，然后汇入出水管道排走。

出水堰采用矩形薄壁堰，堰后自由跌落水头0.1-0.15m，堰上水深H：

出水堰后跌落水头采用0.16m，则出水堰水头损失0.2m。

16.出水渠道

沉淀池出水端设出水渠道，出水管与出水渠道连接，将污水送至集水井。

出水渠道宽度1m，深度0.8m，水流速度0.53m/s.出水管道采用钢管，管径DN800,管内流速0.85m/s，水力坡度1.08‰。

17.进水挡板、出水挡板

沉淀池设置进水挡板和出水挡板，进水挡板距进水穿孔墙0.5m，挡板高出水面0.3m，深入水下0.8m。

出水挡板距出水堰0.5m，挡板高出水面0.3m，深入水下0.5m.在出水挡板处设置一个浮渣收集装置，用来收集拦截的浮渣。

18.排泥管

沉淀池采用重力排泥，排泥管直径DN200,排泥时间20min，排泥管流速0.48m/s，排泥管深入污泥斗底部。

排泥管上端高出水面0.3m，便于清通和排气。

排泥静水压头采用1.2m。

19.刮泥装置

沉淀池采用行车式刮泥机，刮泥机设于池顶，刮板深入池底，刮泥机行走时将污泥推入污泥斗内。

五、A2/O工艺设计计算

厌氧—缺氧—好氧工艺，是通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，达到去除有机物、脱氮和除磷的目的。

判断是否可采用A2/O法：

BOD/TN=210/40=5.25>4；

BOD/TP=210/5=42>17

符合要求，故可采用此法。

考虑最大流量的持续时间较短，当曝气池的反应时间在6h以上时，可采用平均流量作为曝气池的设计流量。

生物处理的设计条件为：

以近期流量进行设计，进入曝气池的平均流量8.16万m³/d，最大设计流量9.79万m³/d。

污水中的BOD5浓度为210mg/L，假定一级处理对BOD5的去除率为20%，则进入曝气池的污水BOD5浓度为168mg/L。

污水中的SS浓度为240mg/L，假定一级处理对SS的去除率为50%，则进入曝气池的污水的SS浓度为120mg/L。

污水中的TN浓度为40mg/L,TP浓度为5mg/L，水温T=10—30℃。

图5A2/O工艺原理示意图

（一）设计参数

1.水力停留时间

A-A-O工艺水力停留时间一般采用11～18h，设计中取=12h。

2.曝气池内活性污泥浓度

曝气池内活性污泥浓度一般采用2000～4000mg/L，设计中取=3000mg/L。

3.回流污泥浓度

式中——回流污泥浓度（mg/L）；

SVI——污泥指数，一般采用100；

——系数，一般采用r=1.2。

4.污泥回流比

式中——污泥回流比；

——回流污泥浓度（mg/L），

所以，=0.5。

5.TN去除率

式中——TN去除率（%）；

——进水TN浓度（mg/L）；

——出水TN浓度（mg/L）。

设计中取=20mg/L。

6.内回流倍数

式中——内回流倍数。

设计中取=100%。

（二）平面尺寸计算

1.总有效容积

式中——总有效容积（m3）；

——进水流量（m3/d），按平均流量计；

——水力停留时间（d），一般为11～18h。

设计中取=30000m3/d

厌氧、缺氧、好氧各段内水力停留时间的比值为1:

1:

3，则每段的水力停留时间分别为：

厌氧池内水力停留时间=2.4h；

缺氧池内水力停留时间=2.4h；

好氧池内水力停留时间=7.2h。

2.平面尺寸

曝气池总面积

式中——曝气池总面积（m2）；

——曝气池内有效水深（m）。

设计中取=4.2m。

式中——每组曝气池面积（m2）；

——曝气池个数。

设计中取。

每组曝气池共设5廊道，第一廊道为厌氧段，第二廊道为缺氧段，后三个廊道为好氧段，每廊道宽取3.0m，则每廊道长

式中——曝气池每廊道长（m）；

——每廊道宽度（m）；

——廊道数。

设计中取b=3.0m，n=5。

每个廊道长取162m。

计算草图见图6。

162000

图6曝气池计算草图（单位：

mm）

（三）进出水系统

1.曝气池的进水设计

初沉池的来水通过两根DN800的管道送入厌氧-缺氧-好氧曝气池的首端的进水渠道，管道内的水流速度为v=0.472m/s。

在进水渠道内，水流分别流向两侧，从厌氧段进入，进水渠道宽度0.8m，渠道内水深0.6m，则渠道内最大水流速度：

反应池采用潜孔进水，孔口面积：

式中——孔口流速，一般采用0.2～1.5m/s，本设计采用0.3m/s。

每个孔口的尺寸为0.3*0.3m，则每座曝气池孔口数：

2.曝气池的出水设计

厌氧-缺氧-好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头:

每两组厌氧-缺氧-好氧池的最大出水流量为（0.283+（0.422+0.34*250%）=1.32m³/s。

出水管管径采用DN1200,送往二沉池，管道内流速为1.158m/s,水力坡度1.093‰。

（四）其他管道设计

1.污泥回流管

在本设计中，污泥回流比为50%，从二沉池回流过来的污泥通过两根DN500的回流管分别进入首端两侧的厌氧段，回流污泥量0.5*0.252=0.126，管内污泥流速0.85m/s，水力坡度0.98‰。

2.消化液回流管

硝化液回流比200%，从二沉池出水回流至缺氧段首端，硝化液回流管管道为DN800,管内流速0.69m/s，水力坡度0.745‰。

（五）剩余污泥量

式中——剩余污泥量（kgSS/d）；

——污泥产率系数，（kgVSS/kgBOD5）；

——生物反应池进水五日生化需氧量（kg/m3）；

——生物反应池出水五日生化需氧量（kg/m3）；

——衰减系数（d-1）；

——生物反应池的容积（m3）；

——生物反应池内混合液挥发性悬浮固体（MLVSS）平均浓度（gMLVSS/L）；

——SS的污泥转换率，gMLVSS/gSS，无试验资料时可取0.5～0.7；

——生物反应池进水悬浮物浓度（kg/m3）；

——生物反应池出水悬浮物浓度（kg/m3）。

设计中取，，。

（六）湿污泥量计算

六、曝气系统

1.需氧量的计算

好氧池（区）的污水需氧量，根据BOD5去除率、氨氮的硝化及除氮等要求确定，并按下列公式计算：

式中——设计污水需氧量（kgO2/d）；

——碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47；

——生物反应池进水五日生化需氧量，mg/L；

——生物反应池出水五日生化需氧量，mg/L；

——细菌细胞的氧当量，取1.42；

——常数，氧化每公斤氨氮所需氧量（kg02／kgN），取4.57；

——排出生物反应池系统的微生物量（kg／d）；

——生物反应池进水总凯氏氮浓度，mg/L，取30mg/L；

——生物反应池出水总凯氏氮浓度，mg/L；

——生物反应池进水总氮浓度，mg/L；

——生物反应池出水硝态氮浓度，mg/L；

（1）.平均时需氧量

式中——混合液需氧量；

——活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需的氧气kg数，对于生活污水，值一般采用0.42~0.53之间；

——污水的平均流量（）；

——被降解的；

——每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧气kg数，b^'一般采用0.11~0.188；

——挥发性总悬浮固体浓度（g/L）。

设计中取

（2）.最大时需氧量

计算方法同上，只需将污水的平均流量换为最大流量即可。

（3）.最大时需氧量与平均时需氧量之比

2.供气量

采用WM-180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器的服务面积为0.49m²，敷设于池底0.2m处，淹没深度4.0m，计算温度定为30℃。

查表得20℃和30℃时，水中饱和溶解氧值：

空气扩散器出口处绝对压力：

空气离开曝气池池面时，氧的百分比：

式中——氧的百分比（%）；

——空气扩散器的氧转移效率。

设计中取=12%。

2、曝气池混合液中平均氧饱和浓度（按最不利的温度条件考虑）：

式中——，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/L）；

——，在大气压力条件下，氧的饱和度（mg/L）。

换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量

式中——混合液需氧量（kg/h）；

——20℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/L）；

——修正系数；

——压力修正系数；

C——曝气池出口处溶解氧浓度（mg/L）。

设计中取

平时需氧量为：

最大需氧量为：

3、曝气池供气量

曝气池平均时供气量为：

曝气池最大时供气量为：

3.空气管路计算

计算草图如下所示。

图7空气管路计算草图

（1）（单位：

m）

图8空气管路计算草图

（2）（单位：

m）

如图所示曝气池平面图，布置空气管道，在相邻两个廊道的隔墙上设置一根干管，每组三根干管，总计六根干管。

在每根干管上设7对曝气竖管，共84条配气竖管，则每根竖管供气量：

曝气池的平面面积为3571.4×3/5=2142.84m²,每个空气扩散器的服务面积按0.49m²计，则所需空气扩散器总数为：

每根竖管上安装的空气扩散器个数为：

每个空气扩散器的配气量：

选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路。

在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表计算，计算结果见表。

表1空气管路计算表