【60000立方米每天處理量的污水處理廠設(shè)計17000字（論文）】

立方米每天處理量的污水處理廠設(shè)計摘要：隨著當(dāng)今社會、經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展以及城市化進(jìn)程的加快，污水、廢氣、固體廢棄物越來越多的排放到環(huán)境中，環(huán)境污染越來越嚴(yán)重。與此同時，環(huán)境保護(hù)也逐漸引起人們的重視。為有效提高城市污水的治理水平，本設(shè)計擬建一座污水處理廠。本設(shè)計通過對德州市污水水質(zhì)特點(diǎn)分析發(fā)現(xiàn)，該污水進(jìn)水水質(zhì)BOD5與COD比值大于0.3，可生化性較好，且脫氮除磷要求較高，處理后出水水質(zhì)需達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）》一級B標(biāo)準(zhǔn)?；谝陨峡紤]，結(jié)合各污染物去除效率，本設(shè)計最終決定采用A2/O工藝進(jìn)行污水治理。該工藝主要包括污水治理和污泥濃縮，分別設(shè)立一套完整的污水處理流程和污泥濃縮脫水流程，脫氮除磷效果好，可滿足最終出水標(biāo)準(zhǔn)。通過此次污水處理廠設(shè)計，改善了德州市污水水質(zhì)，有效提高了城市污水的治理水平。關(guān)鍵詞：脫氮除磷；A2/O工藝；污水治理；污泥濃縮目錄第1章設(shè)計概述 11.1設(shè)計任務(wù)與內(nèi)容 11.2設(shè)計原始資料 11.3設(shè)計原則 21.4設(shè)計依據(jù) 2第2章污水處理工藝選擇 32.1污水處理工藝對比分析 32.1.1SBR工藝 32.1.2A2/O工藝 32.2污水處理工藝比較 42.2.1SBR工藝和A2/O工藝特點(diǎn)比較 42.2.2SBR工藝和A2/O工藝對污染物去除效率比較 52.2.3污水要求處理程度計算 52.3污水可生化性分析 62.4污水處理工藝確定 72.5工藝流程 7第3章污水處理構(gòu)筑物簡要說明 93.1格柵 93.2污水提升泵房 93.3沉砂池 93.4初沉池 103.5A2/O（生物反應(yīng)池） 113.6二沉池 113.7集水井 123.8消毒接觸池 123.9污泥濃縮池 13第4章污水處理構(gòu)筑物設(shè)計計算 144.1設(shè)計原始數(shù)據(jù) 144.2泵前粗格柵 144.2.1設(shè)計計算 144.3污水提升泵房 164.3.1泵房設(shè)計要求 164.3.2設(shè)計流量 164.3.3選泵前揚(yáng)程估算 174.3.4選泵 174.4泵后細(xì)格柵 184.4.1設(shè)計計算 184.5曝氣沉砂池 194.5.1設(shè)計參數(shù) 194.5.2沉砂池設(shè)計計算 204.5.3沉砂室設(shè)計計算 214.6平流式沉淀池 224.6.1設(shè)計參數(shù) 224.6.2設(shè)計計算 224.7A2/O（生物反應(yīng)池） 254.7.1設(shè)計參數(shù) 254.7.2設(shè)計計算 264.7.3A2/O池各池主要尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計 304.7.4A2/O反應(yīng)池進(jìn)、出水系統(tǒng)設(shè)計計算 304.7.5堿度校核 344.7.6空氣管路的計算 344.8輻流式二沉池 364.8.1設(shè)計參數(shù) 364.8.2進(jìn)水系統(tǒng)計算 364.8.3尺寸計算 374.8.4出水系統(tǒng)計算 394.8.5排泥部分設(shè)計計算 414.9集水井 424.9.1設(shè)計計算 424.10液氯消毒 434.10.1消毒劑的投加 434.10.2加氯設(shè)備 434.10.3設(shè)計計算 444.11污泥濃縮池 464.11.1設(shè)計計算 464.12儲泥罐與污泥脫水機(jī)房 48第5章污水處理廠布置 495.1總平面布置 495.1.1布置原則 495.1.2布置方式 495.2管路布置 495.3高程布置 49第6章高程計算 506.1沿程水頭損失 506.2局部水頭損失 506.3高程計算 50第7章經(jīng)濟(jì)預(yù)算 537.1.主體構(gòu)筑物費(fèi)用 537.2主要設(shè)備費(fèi)用 547.3其他費(fèi)用 54結(jié)論 55參考文獻(xiàn) 56第1章設(shè)計概述1.1設(shè)計任務(wù)與內(nèi)容本設(shè)計擬建一座日平均處理污水流量60000m3的污水處理廠，對德州市的污水進(jìn)行處理，使其出水水質(zhì)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002）》一級B標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計按照40.12萬人口進(jìn)行計算。污水主要來源為生活污水，進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)見表1.1。表1.1污水進(jìn)水水質(zhì)及排放標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)指標(biāo)CODCrBOD5SSTNTP單位mg/Lmg/Lmg/Lmg/Lmg/L進(jìn)水水質(zhì)630310170405.3出水水質(zhì)≤60≤20≤20≤20≤1.0本次工程設(shè)計主要包含設(shè)計原則依據(jù)、工藝對比與選擇、主要處理單元結(jié)構(gòu)設(shè)計計算、管網(wǎng)布置及高程設(shè)計計算、污泥處理處置、平面布置及經(jīng)濟(jì)技術(shù)核算等。根據(jù)所確定的工藝及計算結(jié)果，分別繪制污水處理廠流程圖、平面圖、高程圖及主要處理單元的單體詳圖。1.2設(shè)計原始資料德州市位于魯西北平原[1]，由于黃河沖擊，形成了西南方向偏高，東北方向偏低的地形；季風(fēng)影響顯著；年平均降水量為547.5mm，東部多于西部，南部多于北部；全市年平均氣溫12.9℃，南部比北部高一度；夏季多西南偏南風(fēng)，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲髂巷L(fēng)向，冬季風(fēng)向東北偏北風(fēng)居多，年平均風(fēng)速3.2m/s。如圖1.1為德州市全年最高與最低氣溫變化曲線圖。圖1.1德州市全年最高及最低溫度曲線圖結(jié)合德州市地形、風(fēng)向等自然條件，處理廠廠址最終決定設(shè)在城市的東北方向，地勢平坦，地面標(biāo)高為5m，受納水體洪水位3m。1.3設(shè)計原則1、貫徹國家環(huán)保政策，符合國家有關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)；2、項(xiàng)目建設(shè)與城市發(fā)展相協(xié)調(diào)，保護(hù)環(huán)境；3、應(yīng)對污水處理過程中產(chǎn)生的柵渣、沉砂、污泥進(jìn)行妥善處理，避免二次污染；4、遠(yuǎn)近期規(guī)劃相結(jié)合，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計，遵循高效低耗的原則；5、污水處理工藝要求處理效果好，運(yùn)行可靠，技術(shù)先進(jìn)、成熟；6、廠房總體布置力求在便于施工、安裝、維護(hù)的前提下盡可能集中，節(jié)約土地；7、污水處理廠的選擇、布置應(yīng)充分考慮對周邊環(huán)境的影響，并將影響程度降到最低。1.4設(shè)計依據(jù)1、《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB18918-2002）；2、《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）；3、《給水排水設(shè)計規(guī)范》（GBJ15-88）；4、《室外排水設(shè)計規(guī)范》(GB50014)。第2章污水處理工藝選擇2.1污水處理工藝對比分析2.1.1SBR工藝SBR（SequencingBatchReactor）是序批式活性污泥法的簡稱。SBR法屬于一種比較細(xì)化的污水處理工藝，主要工藝原則是采用活性污泥法去除水中的污染物[2]。它是一種通過間歇性曝氣來運(yùn)作的活性污泥污水處理技術(shù)。主要特點(diǎn)是運(yùn)行有序、間歇運(yùn)行，進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、排水在同一個池內(nèi)完成，不需要設(shè)置二沉池和污泥回流系統(tǒng)。該工藝流程如圖2.1所示。圖2.1SBR工藝流程圖2.1.2A2/O工藝A2/O工藝由厭氧池、缺氧池、好氧池串聯(lián)而成，具有同時去除有機(jī)物、脫氮和除磷功能。處理過程中，廢水首先經(jīng)過厭氧池，進(jìn)行厭氧處理。將缺氧池加入?yún)捬醭睾秃醚醭刂虚g，將一部分從好氧池流出的混合液回流至缺氧池，達(dá)到反硝化脫氮的目的。在厭氧池主要釋放磷，增加污水中磷的濃度，通過細(xì)胞吸收溶解性有機(jī)物，降低了污水中BOD的濃度，通過細(xì)胞合成，去除污水中另外部分的NH3-N。在缺氧池中，污水中的有機(jī)物質(zhì)作為反硝化細(xì)菌的碳源，大量回流混合液中帶入的NO3-N和NO2-N被還原為N2釋放到空氣中，BOD濃度繼續(xù)降低，NO3-N濃度大大降低，磷濃度變化很小。在好氧池中，微生物生化氧化有機(jī)物，使其繼續(xù)減少，有機(jī)氮被氨化后繼續(xù)被硝化，導(dǎo)致NH3-N濃度顯著降低，但NO3-N濃度隨著硝化過程而增加，隨著聚磷菌的過量攝取，使磷濃度以較快的速度降低[3]。A2/O工藝具有較好的脫氮除磷效果，技術(shù)成熟，處理過程穩(wěn)定。工藝流程如圖2.2所示。圖2.2A2/O反應(yīng)池工藝流程2.2污水處理工藝比較2.2.1SBR工藝和A2/O工藝特點(diǎn)比較1、SBR工藝的特點(diǎn)如表2.1所示。表2.1SBR工藝優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)具有理想的降水理論，降水性能好，可以高效的去除有機(jī)物，能夠適應(yīng)厭氧、缺氧、好氧等多種生態(tài)環(huán)境，提高難降解廢水的處理效率，由于結(jié)構(gòu)本身的特點(diǎn)，不需要二沉池和污泥回流設(shè)備，工藝較為簡單。傳統(tǒng)SBR工藝設(shè)備利用率較低，增加了設(shè)備成本和安裝容量，運(yùn)行周期長，池容量和排水設(shè)備較大，難以實(shí)現(xiàn)大型污水處理項(xiàng)目連續(xù)進(jìn)出水的處理要求。水位變化比較大，水頭損失也較大[4]；同時，脫氮除磷運(yùn)行復(fù)雜，設(shè)計過程復(fù)雜。2、A2/O工藝的特點(diǎn)如表2.2所示。表2.2A2/O工藝優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)1、厭氧、缺氧、好氧三種不同的生態(tài)條件和不同種類微生物菌群的有機(jī)協(xié)調(diào)，可以同時完成去除有機(jī)物和脫氮除磷，反硝化過程為硝化提供堿度，同時去除有機(jī)物；2、厭氧、缺氧、好氧交替運(yùn)行中，絲狀菌不會大量繁殖，SVI一般為100，污泥不會發(fā)生膨脹，沉降性能好；3、相比較其他同類工藝，在脫氧除磷去除有機(jī)物時，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也少；4、污泥中磷含量高，一般為2.5%以上，具有很好的肥效；5、技術(shù)成熟、處理效果穩(wěn)定，費(fèi)用低，占地面積小，節(jié)省資源。1、當(dāng)脫氮效果好時，除磷效果較差，反之亦然，A2/O工藝很難同時取得好的脫氮除磷效果；2、含有硝酸鹽的回流污泥進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)，影響除磷效果；3、聚磷菌和反硝化細(xì)菌都需要容易降解的有機(jī)物。2.2.2SBR工藝和A2/O工藝對污染物去除效率比較SBR工藝和A2/O工藝對污染物指標(biāo)的去除效率，如表2.3所示。表2.3SBR工藝和A2/O工藝對污染物指標(biāo)的去除效率水質(zhì)指標(biāo)CODCrBOD5SSTNTPA2/O80％-95％90％-95％90％-95％70％以上90％SBR80％-90％95％76％-95.8％80％-90％80％2.2.3污水要求處理程度計算1、CODCr去除率η式中：C1—原污水CODCr濃度，630mg/L；Ce1—處理后出水CODCr濃度，60mg/L。將數(shù)據(jù)代入式2-1得：η2、BOD5去除率η式中：C2—原污水BOD5濃度，310mg/L；Ce2—處理后出水BOD5濃度，20mg/L。將數(shù)據(jù)代入式2-2得：η3、SS去除率η式中：C3—原污水SS濃度，170mg/L；Ce3—處理后出水SS濃度，20mg/L。將數(shù)據(jù)代入式2-3得：η4、TN去除率η式中：C4—原污水TN濃度，40mg/L；Ce4—處理后出水TN濃度，20mg/L。將數(shù)據(jù)代入式2-4得：η5、TP去除率η式中：C5—原污水TP濃度，5.3mg/L；Ce5—處理后出水TP濃度，1mg/L。將數(shù)據(jù)代入式2-5得：η2.3污水可生化性分析評價污水可生化性最常用的一種方法是BOD5/COD法，一般情況下比值＞0.3說明容易生物處理，即可生化性好。BOD實(shí)際應(yīng)用除氮中，BOD5/TN的比值＞4才可以使反硝化順利進(jìn)行，比值越大，反硝化進(jìn)行的越快，除氮效果越好。BOD在除磷方面，當(dāng)BOD5/TP的比值＞20時，說明生物除磷效果較好，比值越大，除磷效果越好。BOD由此，本設(shè)計非常適合生物處理，并且反硝化可順利進(jìn)行，除磷效果較好。2.4污水處理工藝確定污水以有機(jī)污染為主，BOD5/COD=0.49，可生化性較好，且對于脫氮除磷要求較高。相比較A2/O和SBR工藝特點(diǎn)，A2/O工藝對污染物的去除效率更能滿足出水需求，且A2/O工藝對于脫氮除磷有更好的效果，技術(shù)成熟、處理效果穩(wěn)定，因此本設(shè)計最終決定采用A2/O活性污泥法。2.5工藝流程該工藝流程由主要的污水處理構(gòu)筑物及污泥處理構(gòu)筑物構(gòu)成。污水經(jīng)一級處理（格柵、沉砂池、初沉池）進(jìn)入二級處理（A2/O反應(yīng)池），然后在二沉池中進(jìn)行泥水分離，二沉池出水進(jìn)入消毒接觸池消毒，隨后排放；二沉池一部分污泥回流至A2/O反應(yīng)池，二沉池剩余污泥和初沉池的污泥一起進(jìn)入污泥濃縮池進(jìn)行污泥濃縮，經(jīng)濃縮后進(jìn)入污泥脫水機(jī)房進(jìn)行脫水，最后泥餅外運(yùn)。該工藝流程圖如圖2.3所示。圖2.3工藝流程圖第3章污水處理構(gòu)筑物簡要說明3.1格柵格柵由篩網(wǎng)或一組平行的金屬柵條制成。按格柵的柵條凈間隙可分為粗格柵、中格柵和細(xì)格柵。在污水處理過程中，去除污水中的柵渣是第一道工序，格柵用以截留較大的懸浮物或漂浮物。對于污水處理廠的穩(wěn)定運(yùn)行，保護(hù)機(jī)械設(shè)備、管道，保證后續(xù)工藝的正常運(yùn)行具有重要作用[5]。3.2污水提升泵房污水提升泵房的主要作用是將污水處理廠中的污水提升到一定的高度，使污水在后續(xù)處理中靠重力自留。特點(diǎn)是水流連續(xù)且較小，但變化幅度大，水中污染物含量多。因此，設(shè)計時集水池要有足夠的調(diào)蓄容積，并應(yīng)考慮備用泵，站內(nèi)要提供較好的管理、檢修條件。3.3沉砂池沉砂池是污水處理廠預(yù)處理單元的重要設(shè)備。如果不能有效去除進(jìn)水中的砂粒，這些砂粒就會隨水流進(jìn)入到各個構(gòu)筑物，造成設(shè)備的堵塞、磨損，降低其使用壽命[6]。特別是當(dāng)砂粒進(jìn)入到A2/O反應(yīng)池時，會降低反應(yīng)池中MLVSS和MLSS的比值，降低池容，并影響污水的處理效果[7]。因此，為有效去除污水中的砂粒，處理廠會在預(yù)處理階段設(shè)置沉砂池[8]。我國目前常用的沉砂池主要包括平流沉砂池、曝氣沉砂池和旋流沉砂池[9]。各沉砂池特點(diǎn)如表3.1所示。表3.1各類型沉砂池特點(diǎn)對比沉砂池種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)平流沉砂池沉砂效果好，構(gòu)造簡單，運(yùn)行穩(wěn)定，便于施工和管理；對于溫度變化有很高的適應(yīng)能力，且耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)?？恐亓ψ粤?，流速較難控制，配水不宜均勻，運(yùn)行過程中容易出現(xiàn)斷流情況，且占地面積大；后續(xù)處理難度較大。曝氣沉砂池克服平流沉砂池的缺點(diǎn)，能有效攔截有機(jī)物質(zhì)，可進(jìn)行預(yù)曝氣、脫臭除泡，加快油渣分離；其沉砂量大，除砂效率較穩(wěn)定；受流量變化影響小，且其上含有機(jī)物少。多了曝氣裝置，使費(fèi)用增加，能耗較大。旋流沉砂池占地面積小，操作簡單，具有較高的除砂效率，嚴(yán)格適應(yīng)其水力沖擊負(fù)荷的范圍。實(shí)際應(yīng)用中，時常出現(xiàn)提砂高度不夠，吸砂管堵塞等問題，需要對除砂設(shè)備進(jìn)行及時維護(hù)，對于最終出水的達(dá)標(biāo)排放具有一定的風(fēng)險[10,11]。綜合考慮沉砂量、除砂效率、池占地面積、出水的達(dá)標(biāo)排放以及設(shè)備的維護(hù)檢修等問題，通過比較各類型沉砂池的優(yōu)缺點(diǎn)，最終決定使用曝氣沉砂池。3.4初沉池初沉池主要作用為利用重力沉降使污水中相對密度比水大的以無機(jī)物為主體的固體懸浮物與水流進(jìn)行分離，并將其從水中去除的構(gòu)筑物[12]。目前國內(nèi)常用的初沉池主要有平流式沉淀池、輻流式沉淀池、豎流式沉淀池和斜板式沉淀池[13]。各沉淀池特點(diǎn)比較如表3.2所示。表3.2各類型沉淀池特點(diǎn)對比種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)平流式沉淀池沉淀效果較好，耐沖擊負(fù)荷強(qiáng)，對于溫度變化有很強(qiáng)的適應(yīng)性；施工管理方便，多個池子易于合為一體，節(jié)省占地面積。池子配水不易均勻。輻流式沉淀池管理較方便，多為機(jī)械排泥，且機(jī)械排泥設(shè)備已為定型，結(jié)構(gòu)受力條件好。占地面積大，用地多。豎流式沉淀池占地面積較小，且管理簡單，排泥方便。由于池子的深度較大，造成施工困難；耐沖擊負(fù)荷和對溫度變化的適應(yīng)能力較差。斜板式沉淀池沉淀效率高，占地面積小，停留時間短。斜板設(shè)備維護(hù)不周，可能會滋生藻類等問題，排泥困難。綜合考慮沉淀效果、占地面積、施工管理難易程度、設(shè)備維護(hù)及對周圍環(huán)境的影響問題，通過對各類型沉淀池的優(yōu)缺點(diǎn)比較，最終決定使用平流式沉淀池。3.5A2/O（生物反應(yīng)池）A2/O工藝是傳統(tǒng)活性污泥技術(shù)、生物硝化及反硝化工藝和生物除磷工藝的結(jié)合。此工藝對于氮和磷有很好的處理效果，根據(jù)相關(guān)調(diào)查，污水中90％的氮元素和磷元素都可以通過A2/O工藝去除，同時完成脫氮除磷，對污染物的去除效率較高，但是，需要使用除磷液對滲出液進(jìn)行科學(xué)的處理，避免污染環(huán)境[14,15]。3.6二沉池二沉池作為污水處理廠重要的處理單元，關(guān)系到整個污水處理廠的出水指標(biāo)[16]。1、平流式沉淀池：適用于中小型污水處理廠，流量較??；2、豎流式沉淀池：適用于小水量污水廠，但是池子深度大，施工困難，造價高；3、輻流式沉淀池：適用于大中型污水處理廠，采用機(jī)械排泥，運(yùn)行較好，設(shè)備簡單，管理方便，日處理量大。本污水處理廠設(shè)計日平均處理污水流量為60000m3，屬于中型污水處理廠，為了使沉淀池出水均勻，排泥方便。綜合考慮各方面因素，本設(shè)計決定采用圓形輻流式二沉池。3.7集水井集水井主要作用是匯集、儲存、均衡污水的水質(zhì)水量。為避免污水排放不均對后續(xù)處理產(chǎn)生的影響，需設(shè)置一定容積的集水井，以均衡水質(zhì)水量，保證污水處理設(shè)備的正常運(yùn)行。3.8消毒接觸池污水經(jīng)過A2/O反應(yīng)池后，水質(zhì)大大改善，污水中細(xì)菌也大量減少，但仍然有可能存在少量的病原菌，因此，最終出水排放前應(yīng)進(jìn)行消毒。目前我國常見的的消毒裝置主要有液氯消毒、紫外消毒和次氯酸鈉消毒，經(jīng)常采用單一應(yīng)用和組合連用[17]。各類型消毒裝置特點(diǎn)比較如表3.3所示。表3.3各類型消毒裝置特點(diǎn)對比種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)液氯消毒國內(nèi)外最主要的消毒技術(shù)，具有較強(qiáng)的殺菌有效性。液氯對細(xì)菌、病毒有很好的處理效果，在水中能長時間地保持一定數(shù)量的余氯。一次投資及運(yùn)行成本都較低，技術(shù)成熟，效果可靠，設(shè)備簡單，有后續(xù)消毒作用。余氯對于水生生物有害，安全技術(shù)要求較高。紫外消毒利用紫外線的作用，對微生物的核酸產(chǎn)生光化學(xué)危害，從而產(chǎn)生消毒作用，紫外線沒有持續(xù)消毒作用，存在光復(fù)活現(xiàn)象[18]。次氯酸鈉消毒次氯酸鈉為中性小分子[19]。次氯酸鈉在消毒過程中會有余氯產(chǎn)生，余氯仍然具有持續(xù)的消毒能力，可以有效抑制殘余病毒和細(xì)菌。余氯對水生生物有害，會造成一定的毒性影響。綜合考慮消毒劑殺菌能力及持續(xù)消毒作用、處理效果、設(shè)備運(yùn)營成本等，本設(shè)計最終決定采用液氯消毒。3.9污泥濃縮池在污水處理過程中產(chǎn)生的污泥含水量高、體積大，從而對污泥的運(yùn)輸及后續(xù)處理處置都造成一定的困難。污泥經(jīng)過濃縮池進(jìn)行濃縮后，仍保持一定的流動性，體積變?yōu)樵瓉淼膸追种?，提升了后續(xù)脫水處理效率。我國目前常用的污泥濃縮方法主要有重力濃縮、氣浮濃縮和離心濃縮[20]，以重力濃縮為主。各類型濃縮方法特點(diǎn)如表3.4所示。表3.4各類型濃縮方法特點(diǎn)對比種類優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)重力濃縮法依靠重力作用，消耗動力少，操作簡單，較少運(yùn)行費(fèi)用，且儲泥能力強(qiáng)。占地面積大，污泥一旦發(fā)酵容易產(chǎn)生臭氣。氣浮濃縮法出泥含水率低，濃縮效果較理想，不受季節(jié)影響，運(yùn)行效果較穩(wěn)定，占地面積小，能去除油脂和砂粒。操作要求高，污泥儲存能力小。離心濃縮法占地面積小，有較高的處理能力。離心機(jī)電耗大，對操作人員有較高的技術(shù)素質(zhì)要求。由于此次工程設(shè)計的污泥主要是對于初沉池和二沉池的混合污泥，綜合考慮儲泥能力、運(yùn)行費(fèi)用、操作要求等，比較三種方法特點(diǎn)，最終決定選用重力濃縮法，利用自然的重力沉降，使固體中的間隙水得以分離。第4章污水處理構(gòu)筑物設(shè)計計算4.1設(shè)計原始數(shù)據(jù)本污水處理廠日平均設(shè)計水量Q為60000m3/d，即694L/s，污水流量總變化系數(shù)KZ與Q之間滿足一定的關(guān)系[21]。1、污水流量總變化系數(shù)K式中：Q—日平均設(shè)計水量，為694L/s。將Q代入式4-1得：K2、最大設(shè)計水量Q將數(shù)據(jù)代入式4-2得：Q本次設(shè)計按照40.12萬人口進(jìn)行計算，用N表示。4.2泵前粗格柵4.2.1設(shè)計計算1、格柵的間隙數(shù)n=式中：α—格柵安裝傾角，一般采用60°~70°，取60°；b—柵條間隙，50~100mm，取50mm；v—過柵流速，一般采用0.6~1.0m/s，取0.8m/s；h—柵前水深，取1.0m。將數(shù)據(jù)代入式4-3得：n=取n=21個。2、柵槽寬度B=nb+式中：s—柵條寬度，取0.03m。將數(shù)據(jù)代入式4-4得：B=21×0.050+20×0.03m=1.650m3、進(jìn)水渠道漸寬部分的長度l式中：B1—進(jìn)水渠寬，取1.50m；α1—漸寬部分展開角度，取2將數(shù)據(jù)代入式4-5得：l4、出水渠道漸窄部分的長度l將數(shù)據(jù)代入式4-6得：l5、通過格柵的水頭損失h設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面。式中：β—形狀系數(shù)，取2.42；K—系數(shù)，取3；g—重力加速度，取9.8m/s2。將數(shù)據(jù)代入式4-7得：h6、柵后槽總高度H=h+式中：h2—柵前渠道超高，取0.3m。將數(shù)據(jù)代入式4-8得：H=1+0.104+0.3m=1.404m7、柵前渠道深：H將數(shù)據(jù)代入式4-9得：H8、柵槽總長度L=將數(shù)據(jù)代入式4-10得：L=0.206+0.103+1.0+0.5+9、每日柵渣量W=式中：W1—每1000m3污水產(chǎn)渣量，當(dāng)格柵間隙30~50mm時，柵渣量W1為0.03~0.01m3/103m3（污水），取0.03m3/103m3。將數(shù)據(jù)代入式4-11得：W=因W＞0.2m3/d，宜采用機(jī)械清渣。4.3污水提升泵房4.3.1泵房設(shè)計要求（1）泵房的設(shè)計流量應(yīng)按進(jìn)水總流量最大日最大時流量確定；（2）泵站構(gòu)筑物不允許地下水滲入，應(yīng)設(shè)有高出地下水位0.5m的防水措施；（3）泵房應(yīng)與周邊房屋和公共設(shè)施保持一定距離，減少對周圍環(huán)境的影響，做好綠化。4.3.2設(shè)計流量泵房采用3用1備，則一臺泵的流量為：Q=將數(shù)據(jù)代入式4-12得：Q=4.3.3選泵前揚(yáng)程估算污水提升泵房處地面標(biāo)高h(yuǎn)0為5m，進(jìn)水管管底標(biāo)高h(yuǎn)2為2m，管徑DN為800mm，假設(shè)進(jìn)水管最大充滿度α為1。調(diào)節(jié)池最高水位標(biāo)高h(yuǎn)3為8m，污水的時變化系數(shù)β為2.0。水泵提升的靜揚(yáng)程為調(diào)節(jié)池最高水位與集水井最低水位H2之差，設(shè)集水池的有效水深h4為1.5m，經(jīng)過粗格柵的水頭損失h1為0.104m。集水井最高水位H1取進(jìn)水管水位。1、集水井最高水位：H將數(shù)據(jù)代入式4-13得：H2、集水井最低水位：H將數(shù)據(jù)代入式4-14得：H3、靜揚(yáng)程：H將數(shù)據(jù)代入式4-15得：H4、則水泵揚(yáng)程為：H=式中：h5—水泵吸水管和壓水管水頭損失，取2.0m；h6—自由水頭，取1.5m。將數(shù)據(jù)代入式4-16得：H=6.804+2.0+1.5m=10.304m4.3.4選泵由Qmax=1083.333m3/h和H=10.304m可知，選用350QW-1200-18-90型號泵4臺（三用一備），其性能參數(shù)主要包括口徑為350mm，流量為1200m3/h，揚(yáng)程為18m，轉(zhuǎn)速為980r/min，功率為90kw，效率為83.1％。4.4泵后細(xì)格柵4.4.1設(shè)計計算1、格柵的間隙數(shù)n=式中：α—格柵安裝傾角，取60°；b—柵條間隙，3~10mm，取10mm；v—過柵流速，取0.6m/s；h—柵前水深，取1.0m。將數(shù)據(jù)代入式4-17得：n=取n=140個。2、柵槽寬度B=nb+式中：s—柵條寬度，0.01m。將數(shù)據(jù)代入式4-18得：B=140×0.010+139×0.010m=2.790m3、進(jìn)水渠道漸寬部分的長度l式中：B1—進(jìn)水渠寬，取2.50m；α1—漸寬部分展開角度，取2將數(shù)據(jù)代入式4-19得：l4、出水渠道漸窄部分的長度l將數(shù)據(jù)代入式4-20得：l5、通過格柵的水頭損失h式中：β—形狀系數(shù)，取2.42；K—系數(shù)，設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面，取3；g—重力加速度，取9.8m/s2。將數(shù)據(jù)代入式4-21得：h6、柵后槽總高度設(shè)柵前渠道超高h(yuǎn)2=0.3m。H=h+式中：h2—柵前渠道超高，取0.3m。將數(shù)據(jù)代入式4-22得：H=1.0+0.115+0.3m=1.415m7、柵前渠道深：H將數(shù)據(jù)代入式4-23得：H8、柵槽總長度L=將數(shù)據(jù)代入式4-24得：L=0.398+0.199+1.0+0.5+9、每日柵渣量W=式中：W1—每1000m3污水產(chǎn)渣量，取0.12m3/103m3。將數(shù)據(jù)代入式4-25得：W=因W＞0.2m3/d，宜采用機(jī)械清渣。4.5曝氣沉砂池4.5.1設(shè)計參數(shù)1、曝氣沉砂池水平流速一般為0.06~0.12m/s，旋流速度為0.25~0.30m/s。2、有效水深應(yīng)不大于1.2m，一般采用0.25~1m，寬深比一般采用1~2。3、最大流量時的停留時間大于2min，如4~6min[22]。4、單位污水曝氣量一般控制在每立方米污水充氣量0.1~0.3m3。5、長寬比可達(dá)5，當(dāng)池長比池寬大的多時，用考慮設(shè)置橫向擋板。4.5.2沉砂池設(shè)計計算1、池子總有效容積V=式中：t—最大流量時停留時間，取5min。將數(shù)據(jù)代入式4-26得：V=0.902×5×60m3=270.600m32、水流斷面積A=式中：v1—水平流速，取0.10m/s。將數(shù)據(jù)代入式4-27得：A=3、池總寬度B=式中：h—有效水深，取2m。將數(shù)據(jù)代入式4-28得：B=4、每格池子寬度b=式中：n—池子格數(shù)，取2。將數(shù)據(jù)代入式4-29得：b=5、池長L=將數(shù)據(jù)代入式4-30得：L=長寬比L/B為6.652，大于5，因此設(shè)置橫向擋板。6、每小時所需空氣量q=d式中：d—單位污水曝氣量，取0.2m3/m3。將數(shù)據(jù)代入式4-31得：q=0.2×0.902×604.5.3沉砂室設(shè)計計算1、沉砂斗總?cè)莘eV式中：X—城鎮(zhèn)污水的沉砂量，取0.03L/m3；T—排砂時間間隔，取2d。將數(shù)據(jù)代入式4-32得：V取V1=3.6m3。2、每個沉砂斗容積V式中：n—每個池子沉砂斗個數(shù)，取2。將數(shù)據(jù)代入式4-33得：V3、沉砂斗上口寬a=式中：h1—沉砂斗高度，取0.4m；α—沉砂斗壁與水平面的傾角，取60°；a1—沉砂斗底寬，取0.5m。將數(shù)據(jù)代入式4-34得：a=4、沉砂室高度h式中：i—池底坡度，取0.08。將數(shù)據(jù)代入式4-35得：h5、池總高度H=h+式中：h3—超高，取0.3m。將數(shù)據(jù)代入式4-36得：H=2+1.52+0.3m=3.820m6、驗(yàn)算最小流速（只用一格工作）v將數(shù)據(jù)代入式4-37得：v符合區(qū)間。4.6平流式沉淀池4.6.1設(shè)計參數(shù)1、沉淀時間不應(yīng)小于30min；2、沉淀池的個數(shù)或分格數(shù)不應(yīng)小于2個；3、池子的有效水深至少采用3米；4、排泥管直徑不應(yīng)小于200mm；4.6.2設(shè)計計算1、池子總表面積A=式中：q—表面負(fù)荷，取2.5m3/（㎡·h）。將數(shù)據(jù)代入式4-38得：A=2、沉淀部分有效水深H=qt式中：t—沉淀時間，取1.4h。將數(shù)據(jù)代入式4-39得：H=2.5×1.4m=3.500m3、沉淀部分有效容積V將數(shù)據(jù)代入式4-40得：V4、池長L=vt×3.6式中：v—水平流速，取8mm/s。將數(shù)據(jù)代入式4-41得：L=8×1.4×3.6m=40.320m5、池子總寬度B=將數(shù)據(jù)代入式4-42得：B=6、每個池子寬度b=式中：n—池子個數(shù)，取5個。將數(shù)據(jù)代入式4-43得：b=7、校核長寬比和長深比長寬比：長深比：經(jīng)校核，長寬比和長深比均符合要求。8、污泥部分需要的總?cè)莘eV式中：S—每人每日污泥量，一般采用0.3~0.8L/（人·d），按下式計算：S=（污泥量取20g/（人·d）；污泥含水率取95％）T—兩次清泥的時間間隔，取2d。將數(shù)據(jù)代入式4-44得：V9、每格池污泥所需容積V將數(shù)據(jù)代入式4-45得：V10、污泥斗容積（1）泥斗高度h式中：f1—泥斗上口邊長，取5.0m；f2—泥斗下口邊長，取0.5m；α—污泥斗斜壁與水平面夾角，不宜小于60°，取60°。將數(shù)據(jù)代入式4-46得：h（2）污泥斗容積V將數(shù)據(jù)代入式4-47得：V11、污泥斗以上梯形部分污泥容積V式中：l1—梯形上底長，l1=40.32+0.4+0.5m=41.22m；l2—梯形下底長，l2=5.00m；h2—梯形高度，h2=（40.32+0.4—5.0）×0.01m=0.3572m；i—污泥斗以上梯形長邊坡度，取0.01將數(shù)據(jù)代入式4-48得：V12、污泥斗和梯形部分污泥容積V將數(shù)據(jù)代入式4-49得：V13、池子總高度H式中：h3—保護(hù)層高度，取0.3m；h4—緩沖層高度，一般采用0.3~0.5m，取0.5m；將數(shù)據(jù)代入式4-50得：H4.7A2/O（生物反應(yīng)池）A2/O工藝是A/O的變形，為脫氮增設(shè)了缺氧池，缺氧池的DO濃度為0。好氧池內(nèi)富硝酸（NO3?和首先判斷是否可用A2/O法。BOD5/TN=310/40=7.75＞3BOD5/TP=310/5.3=58.491＞20符合條件，可采用A2/O工藝。4.7.1設(shè)計參數(shù)如表4.1所示，A2/O工藝設(shè)計參數(shù)規(guī)定。表4.1A2/O工藝設(shè)計參數(shù)規(guī)定名稱數(shù)值BOD污泥負(fù)荷NS/[kgBOD5·（kgMLSS·d）-1]0.15~0.2（0.15~0.7）TN負(fù)荷/[kgTN·（kgMLSS·d）-1]＜0.05TP負(fù)荷/[kgTP·（kgMLSS·d）-1]0.003~0.006污泥濃度/（mg·L-1）2000~4000（3000~5000）水力停留時間/h6~8；厭氧：缺氧：好氧=1：1：（3~4）污泥回流比/％25~100混合液回流比/％≥200（100~300）泥齡θC15~20（20~30）好氧段DO=2溶解氧濃度/（mg/L）缺氧段DO≤0.5厭氧段DO＜0.2TP/BOD5＜0.06COD/TN＞8反硝化BOD5/NO＞4溫度/℃13~18（≤30）4.7.2設(shè)計計算1、TN去除率η式中：TN0—進(jìn)水水質(zhì)中的TN；TNe—出水水質(zhì)中的TN；將數(shù)據(jù)代入式4-51得：η2、內(nèi)回流比R將數(shù)據(jù)代入式4-52得：R3、厭氧池計算（1）厭氧池容積V式中：t1—停留時間，取2h。將數(shù)據(jù)代入式4-53得：V（2）混合液污泥濃度：X=式中：R—污泥回流比，取50％；Xr—回流污泥濃度，取10000mg/L。將數(shù)據(jù)代入式4-54得：X=4、缺氧池計算（1）混合液回流比：r=式中：η—總氮發(fā)生硝化所占比例，取0.8。將數(shù)據(jù)代入式4-55得：r=（2）溫度13℃反硝化速率：q式中：θ—溫度系數(shù)，取1.05；qD,20—20℃時反硝化速率，取0.12；將數(shù)據(jù)代入式4-56得：q（3）缺氧池容積：V式中：Xv—揮發(fā)性懸浮固體濃度，等于0.7倍混合液污泥濃度，kg/m3。將數(shù)據(jù)代入式4-57得：V（4）缺氧池停留時間：t將數(shù)據(jù)代入式4-58得：t（5）脫氮速度常數(shù)：NK將數(shù)據(jù)代入式4-59、4-60得：NK5、好氧池計算（1）好氧池有效容積：V式中：NS—污泥負(fù)荷，取0.17kgBOD5/（kgMLSS·d）；S0—進(jìn)水水質(zhì)中的BOD5；Se—出水水質(zhì)中得BOD5。將數(shù)據(jù)代入式4-61得：V（2）好氧池停留時間：t將數(shù)據(jù)代入式4-62得：t6、校核氮磷負(fù)荷（1）好氧段總氮負(fù)荷：Q·TN（2）厭氧段總磷負(fù)荷：Q·TP符合要求。7、剩余污泥量W=a（1）降解BOD5產(chǎn)生的污泥量W式中：Y—污泥產(chǎn)率系數(shù)，取0.6kgMLVSS/（kgBOD5·d）；Lr—生化反應(yīng)池去除BOD5濃度，kg/m3。將數(shù)據(jù)代入式4-64得：W（2）內(nèi)源呼吸分解泥量W式中：b—污泥自身氧化系數(shù)，取0.05；將數(shù)據(jù)代入式4-65得：W（3）不可生物降解和惰性懸浮物W式中：Sr—反應(yīng)器去除的SS濃度，kg/m3；將數(shù)據(jù)代入式4-66得：W將W1、W2、W3帶入4-63得：W=10440-4652.443+4500kg/d=10287.557kg/d（4）剩余污泥量濕重與體積q=式中：剩余污泥含水率為99.4％；相對密度為1。將數(shù)據(jù)代入式4-67得：q=8、污泥齡Q將數(shù)據(jù)代入式4-68得：Q取30天。4.7.3A2/O池各池主要尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計采用3池合建，分2組并聯(lián)運(yùn)行，有效水深取h=7.5m，超高h(yuǎn)0=0.5m，則每組池的尺寸：S好氧池：取池寬為50m，則池長為53.224m，采用5廊道設(shè)計，即建4個廊道隔墻，去除廊道隔墻強(qiáng)寬度（0.5×4=2.0m），每廊道寬9.6m，每廊道長53.224m；S厭氧池：取池長為50m，則池寬為8.667m，采用2廊道設(shè)計，即建1個廊道隔墻，去除廊道隔墻寬度（0.4m），則每廊道寬為4.134m，每廊道長為50m；S缺氧池：取池長為50m，則池寬為10.488m，采用2廊道設(shè)計，即建1個廊道隔墻，去除廊道隔墻寬度（0.4m），則每廊道寬為5.044m，每廊道長為50m；4.7.4A2/O反應(yīng)池進(jìn)、出水系統(tǒng)設(shè)計計算1、進(jìn)水管（1）單組反應(yīng)池進(jìn)水管設(shè)計流量Q將數(shù)據(jù)代入式4-69得：Q（2）水管的橫截面積A式中：V1—進(jìn)水管流速，取1.0m/s。將數(shù)據(jù)代入式4-70得：A（3）進(jìn)水管直徑D將數(shù)據(jù)代入式4-71得：D則取進(jìn)水管管徑為DN=800mm（GB4670-84排水陶管及配件）。（4）校核進(jìn)水管中的流速V將數(shù)據(jù)代入式4-72得：V2、回流污泥渠道（1）單組反應(yīng)池回流污泥渠道設(shè)計流量Q將數(shù)據(jù)代入式4-72得：Q（2）水管橫截面積為A式中：V2—回流管內(nèi)流速，取0.6m/s。將數(shù)據(jù)代入式4-73得：A（3）管徑：D將數(shù)據(jù)代入式4-74得：D取其管徑為DN=700mm（GB4670-84排水陶管及配件）。（4）校核管中的流速：V將數(shù)據(jù)代入式4-75得：V3、進(jìn)水井（1）反應(yīng)池進(jìn)水孔過流量Q將數(shù)據(jù)代入式4-76得：Q（2）孔口過水面積為A式中：V3—孔口流速，取0.8m/s。將數(shù)據(jù)代入式4-77得：A進(jìn)水孔口尺寸取：?1.0m×1.0m；進(jìn)水豎井平面尺寸?。?=2.5m。4、出水堰及出水豎井（1）矩形堰流量公式：Q式中：b—堰寬，取7.5m；H—堰上水頭，按下式計算：H=將數(shù)據(jù)代入式4-78得：Q出水孔過流量Q4=Q3=0.6765m3/s，取孔口流速V4=0.6m/s；（2）孔口過水?dāng)嗝娣e：A式中：Q4—出水孔過流量，等于Q3；V4—孔口流速，取0.6m/s。將數(shù)據(jù)代入式4-79得：A孔口尺寸取?1.0m×1.3m；進(jìn)水豎井平面尺寸1.5m×2.0m；5、出水管（1）單組反應(yīng)池出水管設(shè)計流量Q（2）水管的橫截面積A式中：V5—進(jìn)水管流速，取0.8m/s；將數(shù)據(jù)代入式4-80得：A（3）進(jìn)水管直徑D將數(shù)據(jù)代入式4-81得：D則取進(jìn)水管管徑為DN=1200mm（GB4670-84排水陶管及配件）。（4）校核進(jìn)水管中流速V將數(shù)據(jù)代入式4-82得：V4.7.5堿度校核每氧化1mgNH3-N需消耗堿度7.14mg，每還原1mgNO3?-N產(chǎn)生堿度3.57mg，去除1molBOD剩余堿度S?LK1=進(jìn)水堿度—硝化消耗堿度+反硝化產(chǎn)生堿度+去除BOD5產(chǎn)生堿度。假設(shè)生物污泥中含氮量以2.5％計，則每日用于合成的總氮：0.025×11946.153kg/d=298.654kg/d即進(jìn)水總氮有：298.654×100078000被氧化的NH3-N=進(jìn)水總氮—出水總氮—用于合成的總氮=40—12—3.829mg/L=24.171mg/L所需脫銷量=40—20—3.829mg/L=16.171mg/L取進(jìn)水堿度為290mg/L將以上數(shù)據(jù)代入得剩余堿度：S=204.149mg/L＞100mg/L因此可維持pH值≥6.5。4.7.6空氣管路的計算1、A2/O系統(tǒng)需氧量（1）BOD5氧化需氧量O式中：a—氧化每千克BOD5需氧千克數(shù)，取0.45kgO2/kgBOD5；ε—單位NOT-N脫氮所需的BOD5的量，取2kgBOD5/kgNOT-N。將數(shù)據(jù)代入式4-83得：=0.45×（2）硝化需氧量Q式中：b’—NH4+?NNr—硝化的氮量，kg/m3。將數(shù)據(jù)代入式4-84得：Q（3）污泥內(nèi)源呼吸需氧量O式中：b”—污泥自身氧化需氧率，取0.11kgO2/(kgMLVSS·d)。將數(shù)據(jù)代入式4-85得：O（4）系統(tǒng)總需氧量O=將數(shù)據(jù)代入式4-86得：O=9336.6+11406.72+10235.3742、管路布置在每個廊道底部均設(shè)置3根干管，共15根。在每根干管上設(shè)160個曝氣頭，共2400個曝氣頭，則每個曝氣頭的供氣面積為：S=式中：L—好氧池池長；B—好氧池池寬。將數(shù)據(jù)代入式4-87得：S=曝氣頭的型號：260旋混曝氣頭每個曝氣頭配氣量：2.5m3流速：4m/min總曝氣量：6000m3好氧池的曝氣形式為鼓風(fēng)曝氣中的推流式曝氣。將壓縮空氣通過管道送入池底，使氣泡中的氧迅速轉(zhuǎn)移到液相。處理效果穩(wěn)定，凈化效率高，出水水質(zhì)好，且不易發(fā)生污泥膨脹。但基建費(fèi)用高，能耗大。適用于大中型污水處理廠。鼓風(fēng)機(jī)型號：羅茨鼓風(fēng)機(jī)CCR200出于安全的考慮，本設(shè)計采用2套相同的配氣系統(tǒng)，即每池一個系統(tǒng)分別供氣，計算時只需計算其中一套。4.8輻流式二沉池二沉池作為污水處理廠重要的工藝單元，設(shè)計參數(shù)選定及計算方式直接影響到二沉池的運(yùn)行狀況[23]。由于活性污泥質(zhì)輕，易腐變質(zhì)等，采用靜水壓力排泥的二次沉淀池，其靜水頭可降至0.9m，污泥斗底坡與水平夾角不應(yīng)小于50°，以利污泥順利下滑和排泥通暢[24,25]。4.8.1設(shè)計參數(shù)1、水力表面負(fù)荷q’=1.0~1.5m3/（㎡·h）；2、池徑不宜小于16m；3、池底坡度一般采用0.05~0.10；4、出水堰負(fù)荷設(shè)計規(guī)范規(guī)定為≤1.7L/（s·m）；5、池子直徑與有效水深的比值，一般采用6~12。4.8.2進(jìn)水系統(tǒng)計算1、單池的流量Q式中：n—池體數(shù)，取4。將數(shù)據(jù)代入式4-88得：Q2、進(jìn)水管流量Q將數(shù)據(jù)代入式4-89得：Q3、流速v=式中：Dn—進(jìn)水管管徑，取0.8m。將數(shù)據(jù)代入式4-90得：v=4、進(jìn)水豎井進(jìn)水井徑采用D2=0.8m，出水口尺寸0.5×0.8㎡，共5個沿井壁均勻分布。出水口流速：v式中：n’—進(jìn)水豎井個數(shù)，取5。將數(shù)據(jù)代入式4-91得：v4.8.3尺寸計算1、單池沉淀部分水面面積A=式中：q’—表面負(fù)荷，取1.5m3/（㎡·h）。將數(shù)據(jù)代入式4-92得：A=2、池子直徑D=將數(shù)據(jù)代入式4-93得：D=取D=28m。當(dāng)池徑大于20m時，采用周邊轉(zhuǎn)動的刮泥機(jī)，驅(qū)動裝置設(shè)在桁架的外緣。3、實(shí)際水面面積A將數(shù)據(jù)代入式4-94得：A4、實(shí)際表面負(fù)荷q將數(shù)據(jù)代入式4-95得：q5、沉淀部分有效水深h式中：t—沉淀時間，取2.0h。將數(shù)據(jù)代入式4-96得：h有效水深應(yīng)采取2.0~4.0m，符合要求。6、沉淀部分有效容積V=將數(shù)據(jù)代入式4-97得：V=615.752×2.636m3=1623.122m37、沉淀池底坡落差h式中：i—池底坡度，取0.05。將數(shù)據(jù)代入式4-98得：h8、污泥斗高度h式中：r1—上部分污泥斗半徑，取2m；r2—下部分污泥斗半徑，取1m；α—污泥斗底坡與水平夾角，取60°。將數(shù)據(jù)代入式4-99得：h9、沉淀池周邊（有效）水深H式中：h4—緩沖層高度，取0.5m；h5—刮泥版高度，取0.5m。將數(shù)據(jù)代入式4-100得：H池子直徑與有效水深的比值：28/3.636=7.701，位于6~12之間，符合要求。10、沉淀池總高度H=式中：h6—沉淀池超高，取0.3m。將數(shù)據(jù)代入式4-101得：H=3.636+0.6+1.732+0.3m=6.268m4.8.4出水系統(tǒng)計算1、單池設(shè)計流量Q將數(shù)據(jù)代入式4-102得：Q2、環(huán)形集水槽內(nèi)流量q將數(shù)據(jù)代入式4-103得：q3、出水管過流斷面面積A=式中：v—管內(nèi)流速，取0.8m/s。將數(shù)據(jù)代入式4-104得：A=4、出水管管徑d=將數(shù)據(jù)代入式4-105得：d=取出水管管徑DN=450mm；5、出水采用周邊集水槽，單側(cè)集水。每池只有一個總出水口。（1）集水槽寬度b=0.9式中：k—安全系數(shù)，取1.5。將數(shù)據(jù)代入式4-106得：b=0.9×取b=0.5m；（2）集水槽起點(diǎn)水深h將數(shù)據(jù)代入式4-107得：h（3）集水槽終點(diǎn)水深h將數(shù)據(jù)代入式4-108得：h槽深均取0.8m；（4）校核當(dāng)水流增加一倍時，q集’=0.2255m3/s，集水槽寬度：b則集水槽起點(diǎn)、終點(diǎn)水深分別為：hh設(shè)計取環(huán)形槽內(nèi)水深0.6m，集水槽總高度為0.6+0.3（超高）=0.9m，采用90°三角堰。6、出水溢流堰的設(shè)計（采用90°出水三角堰）（1）堰上水頭H（2）每個三角堰流量q將數(shù)據(jù)代入式4-109得：q（3）三角堰個數(shù)n將數(shù)據(jù)代入式4-110得：n取175個。（4）三角堰中心距（單側(cè)出水）L將數(shù)據(jù)代入式4-111得：L4.8.5排泥部分設(shè)計計算1、污泥量（1）剩余污泥量Q式中：S—每人每天產(chǎn)生的污泥量，取0.6L/（人·d）。將數(shù)據(jù)代入式4-112得：Q（2）回流污泥量Q將數(shù)據(jù)代入式4-113得：Q（3）總污泥量Q（4）單池污泥量Q將數(shù)據(jù)代入式4-114得：Q2、集泥槽沿整個池徑為兩邊集泥，其設(shè)計泥量q=將數(shù)據(jù)代入式4-115得：q=（1）集泥槽寬：b=0.9將數(shù)據(jù)代入式4-116得：b=0.9×取b=0.3m；（2）起點(diǎn)泥深：h取h1=0.4m；（3）終點(diǎn)泥深：h取h2=0.5m；集泥槽深均取0.8m，超高0.3m。4.9集水井是將各路污水收集到一起的構(gòu)筑物，有調(diào)節(jié)水質(zhì)水量的作用，分別在初沉池、A2/O、二沉池后設(shè)置集水井，減少流量變化給處理系統(tǒng)帶來沖擊，進(jìn)水由集水井底部中心進(jìn)入。4.9.1設(shè)計計算1、有效容積V=式中：t—水力停留時間，取20min。將數(shù)據(jù)代入式4-117得：V=0.902×20×602、池面積A=式中：h—有效水深，取5m。將數(shù)據(jù)代入式4-118得：A=取219m2；設(shè)池平面尺寸長15m，寬14.6m。3、池總高度H=式中：h1—超高，取0.5m。將數(shù)據(jù)代入式4-119得：H=5+0.5m=5.5m4.10液氯消毒4.10.1消毒劑的投加液氯投加量一般為6~15mg/L，本污水處理廠設(shè)計中采用10mg/L。消毒接觸時間為30min，保證水和氯充分混合，余氯量不小于0.5mg/L。則每日加氯量：Q=0.001a式中：a—液氯投加量，取10mg/L。將數(shù)據(jù)代入式4-121得：Q=0.001×10×78000kg/d=780kg/d4.10.2加氯設(shè)備液氯由真空轉(zhuǎn)子加氯機(jī)加入，選用2臺ZL-1型轉(zhuǎn)子真空加氯機(jī)，一用一備，則每小時加氯量：q=將數(shù)據(jù)代入式4-122得：q=加氯機(jī)間距為0.8m，安裝在墻上。4.10.3設(shè)計計算1、單池流量本設(shè)計采用2座4廊道平流式矩形消毒接觸池。Q=式中：n—消毒池個數(shù)，取2。將數(shù)據(jù)代入式4-123得：Q=2、消毒接觸池容積V=QT式中：T—消毒接觸時間，取0.5h。將數(shù)據(jù)代入式4-124得：V=0.451×0.5×36003、消毒接觸池表面積（不含廊道隔板面積）A=式中：h1—有效水深，取5m。將數(shù)據(jù)代入式4-125得：A=采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，每池分4個廊道，每廊道寬2.50m，采用3個廊道隔板，隔板厚度為0.2m，4、消毒接觸池池長（1）消毒接觸池廊道總長L式中：B1—廊道單寬，取2.50m。將數(shù)據(jù)代入式4-126得：L（2）接觸池池長：L=式中：n1—廊道數(shù)，取4。將數(shù)據(jù)代入式4-127得：L=5、池寬B=將數(shù)據(jù)代入式4-128得：B=4×2.5+3×0.2m=10.600m校核長寬比：4L符合要求。6、池高H=式中：h2—超高，取0.5m。將數(shù)據(jù)代入式4-129得：H=5.500m7、消毒接觸池表面積A將數(shù)據(jù)代入式4-130得：A8、消毒接觸池體積V將數(shù)據(jù)代入式4-131得：V9、出水部分堰上水頭：H式中：m—流量系數(shù)，取0.42；b—堰寬，數(shù)值等于池寬。將數(shù)據(jù)代入式4-132得：H消毒池的進(jìn)水管采用DN600的合用鋼管。水頭損失采用管道混合的方式，加氯管線直接接入消毒接觸池的進(jìn)水管。4.11污泥濃縮池重力濃縮池按運(yùn)行方式分為間歇式和連續(xù)式兩種，濃縮池的上清液應(yīng)回流至初沉池重新處理。本設(shè)計采用兩座重力圓形輻流式連續(xù)污泥濃縮池，WNG型重力式污泥濃縮池刮泥機(jī)刮泥，刮泥機(jī)為旋轉(zhuǎn)中心傳動，刮壁在旋轉(zhuǎn)中心的帶動下繞池中心軸線旋轉(zhuǎn)，刮壁上的刮板將沉積在池底的污泥由外向內(nèi)推向池中心集泥坑。濃縮效果約可提高20%以上。4.11.1設(shè)計計算1、面積A=式中：QS—二沉池剩余污泥量；c—進(jìn)泥濃度，取10g/L；M—濃縮池固體通量，取1.0kg/（m2·h），即24kg/（m2·d）。將數(shù)據(jù)代入式4-133得：A=則單池面積為A1=50.15m2；2、單座濃縮池直徑D=將數(shù)據(jù)代入式4-134得：D=3、濃縮池工作部分高度h式中：T—污泥濃縮時間，取16h（防止污泥厭氧腐化）。將數(shù)據(jù)代入式4-135得：h4、污泥濃縮后體積V=式中：P1—進(jìn)泥含水率，取99.0％；P2—濃縮后污泥含水率，取97.0％。將數(shù)據(jù)代入式4-136得：V=5、貯泥區(qū)所需容積V式中：t—貯泥時間，取5.0h。將數(shù)據(jù)代入式4-137得：V6、泥斗容積V式中：h2—泥斗的垂直高度，取1.0m；r1—泥斗的上口半徑，取1.0m；r2—泥斗的下口半徑，取0.8m。將數(shù)據(jù)代入式4-138得：V7、池底坡降h式中：i—池底坡度，取0.05。將數(shù)據(jù)代入式4-139得：h8、池底可貯泥容積V式中：R—濃縮池半徑，D/2。將數(shù)據(jù)代入式4-140得：V9、總貯泥容積V符合要求。10、濃縮池總高度H=式中：h4—濃縮池超高，取0.4m；h5—緩沖層高度，取0.3m。將數(shù)據(jù)代入式4-141得：H=1.6+1.0+0.150+0.4+0.3m=3.450m（11）濃縮池排泥量Q=將數(shù)據(jù)代入式4-142得：Q=10.03-3.3434.12儲泥罐與污泥脫水機(jī)房采用帶式壓濾機(jī)將污泥脫水，選用兩臺。機(jī)房按照污泥流程分為前后兩部分，前部分為投配池，用泵將絮凝劑加入污泥。后面部分選用7D-75型皮帶達(dá)輸機(jī)兩臺，帶寬800毫米。則每臺處理污泥流量為：q=式中：Q—污泥濃縮池排泥量。將數(shù)據(jù)代入式4-143得：q=選用DY-2000型帶式壓濾機(jī)兩臺，外形尺寸(長×寬×高)：5m·5m·5m。根據(jù)以上數(shù)據(jù)設(shè)計污泥脫水機(jī)房。第5章污水處理廠布置5.1總平面布置5.1.1布置原則對污水處理廠進(jìn)行總平面布置時，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)、氣候風(fēng)向條件，根據(jù)主要構(gòu)筑物的的作用，確定每個構(gòu)筑物在廠區(qū)中的位置。1、各處理構(gòu)筑物之間管道的連接不應(yīng)交叉，避免迂回曲折，造成管理不便。2、在各構(gòu)筑物之間保持一定的間距（要求5-10m），以滿足施工要求，同時結(jié)構(gòu)緊湊，減少占地面積。3、土方量做到基本平衡，避免劣質(zhì)土壤階段。5.1.2布置方式1、污水處理廠的平面布置應(yīng)包括主要的污水處理構(gòu)筑物、辦公生活區(qū)及其他附屬構(gòu)筑物，以及各種道路、綠化、管線等設(shè)施，其中，辦公生活區(qū)應(yīng)位于主導(dǎo)風(fēng)向的上風(fēng)向，污水及污泥處理設(shè)施位于主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。2、處理廠面積325m×250m，根據(jù)處理廠規(guī)模大小，繪制總平面圖。5.2管路布置1、廠內(nèi)應(yīng)設(shè)有污水管（給水管、生活水管）、排泥管等，并在圖紙上以不同的管線形式表達(dá)出來。2、應(yīng)設(shè)置超越管線，當(dāng)出現(xiàn)故障時，可直接排入水體。5.3高程布置1、采用重力流，使污水處理廠的水靠重力流動，以降低能耗，減少運(yùn)行費(fèi)用。處理廠所處位置地形平坦，起伏不大，以地面標(biāo)高5.00m為基準(zhǔn)。2、計算水頭損失時，要包含構(gòu)筑物的水頭損失和管渠的水頭損失。3、計算各構(gòu)筑物高程和水位標(biāo)高時，常以受納水體的河道水位作為起點(diǎn)，逆污水處理流程向上倒推計算。第6章高程計算計算水頭損失主要包括構(gòu)筑物的水頭損失和管渠的水頭損失，管渠的水頭損失主要有沿程水頭損失和局部水頭損失。6.1沿程水頭損失h式中：L—兩構(gòu)筑物之間管段長度，m；V—管內(nèi)流速，m/s；R—水力半徑，m；C—謝才系數(shù)，一般由曼寧公式來計算：C=式中：n—關(guān)閉粗糙系數(shù)；6.2局部水頭損失h式中：ξ—局部阻力系數(shù)，查閱《給排水設(shè)計手冊第一冊》獲得。6.3高程計算污水處理廠地面標(biāo)高5m，受納水體位于德州市東北方向的一條河流，其洪水位為3m。如表6.1所示，為各構(gòu)筑物水頭損失。如表6.2所示，為管渠水頭損失。如表6.3所示，為各構(gòu)筑物進(jìn)出水水位標(biāo)高。表6.1各構(gòu)筑物水頭損失構(gòu)筑物水頭損失（m）構(gòu)筑物水頭損失（m）粗格柵0.104A2/O反應(yīng)池0.500污水提升泵0.200輻流式沉淀池0.300細(xì)格柵0.115集水井0.200曝氣沉砂池0.350消毒接觸池0.250平流式沉淀池0.400污泥濃縮池0.200表6.2管渠水頭損失各構(gòu)筑物間管渠管徑D（mm）流速v（m/s）水頭損失（m）沿程局部總和粗格柵至提升泵房6001.5000.0510.0040.055細(xì)格柵至沉砂池8001.3500.0780.0050.083沉砂池至初沉池8001.2000.0800.0090.089初沉池至集水井7001.2550.0770.0060.0837001.2550.0770.0060.0837001.2550.0770.0060.0837001.2550.0770.0060.0837001.2550.0770.0060.083集水井至A2/O反應(yīng)池8000.8970.1210.0130.1348000.8970.1210.0130.134A2/O反應(yīng)池至集水井12000.5980.1480.0170.16512000.5980.1480.0170.165集水井至二沉池8000.6720.1350.0150.1508000.6720.1350.0150.1508000.6720.1350.0150.1508000.6720.1350.0150.150二沉池至集水井4501.0950.0450.0030.0484501.0950.0450.0030.0484501.0950.0450.0030.0484501.0950.0450.0030.048集水井至消毒接觸池6000.9500.0620.0080.070消毒接觸至污泥濃縮池2000.0990.2060.0210.227污泥濃縮池至脫水機(jī)房1000.0850.1770.0140.191表6.3構(gòu)筑物水位標(biāo)高序號構(gòu)筑物名稱水位標(biāo)高（m）1受納水體河道水位3.0002消毒接觸池進(jìn)水水位3.2003集水井出水水位3.270進(jìn)水水位3.4704二沉池出水水位3.662進(jìn)水水位3.9625集水井出水水位4.562進(jìn)水水位4.7626A2/O反應(yīng)池出水水位5.092進(jìn)水水位5.5927集水井出水水位5.860進(jìn)水水位6.0608初沉池出水水位6.475進(jìn)水水位6.8759沉砂池出水水位6.964進(jìn)水水位7.31410細(xì)格柵柵后水位7.397柵前水位7.51211污水提升泵房提升后水位9.512提升前水位0.00012粗格柵柵后水位-0.055柵前水位-0.159第7章經(jīng)濟(jì)預(yù)算污水處理廠總造價公式（由《全國市政工程投資估算指標(biāo)》中污水處理廠綜合指標(biāo)計算得出）：C=2200~2800式中：C—污水處理廠總造價，萬元；Q—設(shè)計平均日處理污水量，60000m3/d；將數(shù)據(jù)代入式7-1得：C=2400×經(jīng)濟(jì)預(yù)算包括主體構(gòu)筑物費(fèi)用，主要設(shè)備費(fèi)用及其他費(fèi)用，分別占比40％、50％和10％。7.1.主體構(gòu)筑物費(fèi)用表7.1主體設(shè)備費(fèi)用一覽表工程名稱數(shù)量比例（％）合計（萬元）粗格柵13116.507污水提升泵房14155.342細(xì)格柵15194.178沉砂池18310.684初沉池512466.026A2/O池218699.039集水井35194.178二沉池4