前言在我國經濟高速發展的今天，污水處理事業取得了較大的發展，已有一批城市興建了污水處理廠，一大批工業企業建設了工業廢水處理廠（站），更多的城市和工業企業在規劃、籌劃和設計污水處理廠。水污染防治、保護水環境，造福子孫后代的思想已深入人心。近幾十年來，污水處理技術無論在理論研究方面還是在應用發面，都取得了一定的進步，新工藝、新技術大量涌現，氧化溝系統和高效低耗的污水處理技術，如各種類型的穩定塘、土體處理系統、濕地系統都取得了長足的進步和應用。這些新工藝、新技術已成為水污染防治領域的熱門研究課題。在國家科委、建設部、國家環境保護局的組織和領導下，廣泛、深入地開展了這些課題的科學研究工作，取得了一批令人矚目的研究成果。不應回避，我國面臨水資源短缺的嚴重事實，北方一些城市人民生活水平的提高和工農業生產的發展已受到水資源不足的制約。城市污水和工業廢水回用，以城市污水作為第二水源的趨勢，不久將成為必然。這就是我國污水事業面臨的現實。作為給水排水工程專業的學生，就更應該深刻地了解這種形勢，掌握并發展污水處理的新工藝、新技術，成為跨世紀的工程技術人才，將我國的污水處理事業提升到一個新的高度。本次設計的題目是污水處理廠設計。目的是讓學生了解排水工程的設計內容與方法，其中包括了城市排水管網的規劃與設計和污水處理廠的建設以及工藝流程的選用，收獲甚多，為日后的學習與工作積累了寶貴的經驗。設計成果包括設計說明書與工藝平面圖、高程圖。在此，還要對老師的悉心指導表示感謝。目錄TOC\o"1-3"\h\u一．設計題目 3二．設計目的及任務 3三．設計原始資料 4四．城市污水處理廠設計 44.1污水廠選址 44.2工藝流程 4五.處理構筑物工藝設計 55.1設計流量的確定 55.2格柵設計計算 65.3.污水提升泵房設計計算 85.4．平流式沉砂池設計計算 85.5．平流式初沉池設計計算 115.6．奧貝爾氧化溝設計計算 135.7.普通輻流式二沉池設計計算 175.8．消毒 19六．污泥處理工藝設計 206.1污泥濃縮池設計計算 206.2污泥消化系統設計計算 216.3貯泥池設計計算 226.4脫水機選擇 23七．污水處理廠的平面布置 23八．污水廠的高程布置 248.1污水廠的高程布置 248.1.1控制點高程的確定 248.1.2各處理構筑物及連接管渠的水頭損失計算 248.2污水系統高程計算 258.3污泥系統高程計算 25九．小結 26十．參考文獻 26一．設計題目水污染控制工程課程設計二．設計目的及任務1.目的：本設計是水污染控制工程教學中一個重要的環節，要求綜合運用所學的有關知識，在設計中掌握解決實際工程問題的能力，并進一步鞏固和提高理論知識。2.任務：根據已知資料，進行城市污水處理廠的擴初設計。要求確定污水處理流程，計算各處理構筑物的尺寸，布置污水處理廠總平面圖和高程圖。三．設計原始資料氣溫資料：年平均15.6攝氏度，夏季平均20攝氏度，冬季平均-10攝氏度。（2）常年主導風向：主導風向偏北風；（3）污水處理廠地下土壤為亞粘土，平均地下水位在地表以下20m（4）水量40000總變化系數1.2。（5）進水水質：BOD5=150，SS=220，COD=180，NH+-N=25，要求出水水質達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級A標準。四．城市污水處理廠設計4.1污水廠選址未經處理的城市污水任意排放，不僅會對水體產生嚴重污染，而且直接影響城市發展發展和生態環境，危及國計民生。所以，在污水排入水體前，必須對城市污水進行處理。在設計污水處理廠時，選擇廠址是一個重要環節。廠址對周圍環境、基建投資及運行管理都有很大影響。選擇廠址應遵循如下原則：⑴.為保證環境衛生的要求，廠址應與規劃居住區或公共建筑群保持一定的衛生防護距離，一般不小于300米。⑵.廠址應設在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。⑶.廠址應盡可能設在城市和工廠夏季主導風向的下方。⑷.要充分利用地形，把廠址設在地形有適當坡度的城市下游地區，以滿足污水處理構筑物之間水頭損失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以節約動力。⑸.廠址如果靠近水體，應考慮汛期不受洪水的威脅。⑹.廠址應設在地質條件較好、地下水位較低的地區。⑺.廠址的選擇要考慮遠期發展的可能性，有擴建的余地。4.2工藝流程⑴污水處理工藝流程處理廠的工藝流程是指在到達所要求的處理程度的前提下，污水處理個單元的有機結合，構筑物的選型則是指處理構筑物形式的選擇，兩者是互有聯系，互為影響的。按處理程度分，污水處理可分為一級、二級和三級。一級處理的內容是去除污水中呈懸浮狀態的固體污染物質，經過一級處理后，污水中的BOD只去除30%左右，仍不能排放，還必須進行二級處理。二級處理的主要任務是大量去除污水中呈膠體和溶解性的有機污染物質（BOD），去除率可達97%以上，要達到城市污水排放一級A標準，必須進行三級處理。具體的流程為：污水進入水廠，經過格柵，由水泵提升到沉砂池，經初沉池沉淀后，污水進入氧化溝進行生物處理。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水經加氯處理后，排入水體。⑵.污泥處理工藝流程具體過程為：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至濃縮池，濃縮后的污泥進入貯泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，進行中溫消化。消化池的循環污泥進行套管加熱，并用攪拌。消化后污泥送至脫水機房脫水，壓成泥餅，泥餅運至廠外，可用做農業肥料。具體的工藝流程如下圖：五.處理構筑物工藝設計5.1設計流量的確定1.1平均日流量：40000m3/d1.2最大日最大時流量（設計最大流量）變化系數取，而，則有：最大日最大時流量5.2格柵設計計算格柵用以截留水中的較大懸浮物或漂浮物，以減輕后續處理構筑物的負荷，用來去除那些可能堵塞水泵機組駐管道閥門的較粗大的懸浮物，并保證后續處理設施能正常運行的裝置。5.2.1設計參數確定：設計流量Q1=0.56m3/s（設計1組格柵），以最高日最高時流量計算；柵前渠道流速：v1=0.6m/s，過柵流速：v2=0.9m/s；柵條寬度：s=0.01m，格柵間隙：b=0.08m；柵前水深：h=0.8m，格柵傾角：α=60°；單位柵渣量：w1=0.08m3柵渣/103m3污水。設計中的各參數均按照規范規定的數值來取的。5.2.2格柵尺寸計算格柵尺寸柵條間隙數：有效柵寬：實際過柵流速為：過柵水頭損失（一般為0.3-0.4m）h0：水頭損失； k：系數，格柵受污物堵塞后，水頭損失增加倍數，取k=3；：阻力系數，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時β=2.42。（3）柵后槽總高度（H）設計取柵前渠道超高h1=0.3m則柵槽總長度A.進水渠寬：（其中α1為進水渠展開角，取α1=）B.柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度柵槽總長度（5）每日柵渣量在格柵間隙在8mm的情況下，每日柵渣量為：所以宜采用機械清渣。5.3.污水提升泵房設計計算5.3.1提升泵房設計說明本設計采用活性污泥法工藝系統，污水處理系統簡單，只考慮一次提升。污水經提升后入沉砂池，然后自流通過初沉池、氧化溝、二沉池，最后由出水管道排入水體。設計流量：Q=0.56m3/s1）泵房進水角度不大于45度。2）相鄰兩機組突出部分得間距，以及機組突出部分與墻壁的間距，應保證水泵軸或電動機轉子再檢修時能夠拆卸，并不得小于0.8。如電動機容量大于55KW時，則不得小于1.0m，作為主要通道寬度不得小于1.2m。3）泵站采用矩形平面鋼筋混凝土結構半地下式，尺寸為15m×12m，高12m，地下埋深7m。4）水泵為自灌式。5.3.2泵房設計計算各構筑物的水面標高和池底埋深計算見高程計算。污水提升前水位43（既泵站吸水池最底水位）,提升后水位53.96m（即沉砂池前水面標高）。所以，提升凈揚程Z=53.96-43=10.96m水泵水頭損失取2m，安全水頭取2m從而需水泵揚程H=15m再根據設計流量0.5m3/s，屬于大流量低揚程的情形，考慮選用選用2臺350QW1200-18-90型潛污泵（流量1200m3/h，揚程18m，轉速990r/min，功率90kw），四用一備，流量：泵房采用圓形平面鋼筋混凝土結構,尺寸為15m×12m,泵房為半地下式,地下埋深7m，水泵為自灌式。5.4．平流式沉砂池設計計算5.4.1.沉砂池的選型：沉砂池主要用于去除污水中粒徑大于0.2mm，密度2.65t/m3的砂粒，以保護管道、閥門等設施免受磨損和阻塞。沉砂池有平流式、豎流式、曝氣式和旋流式四種形式。由于旋流式沉砂池有占地小，能耗低，土建費用低的優點；豎流式沉砂池污水由中心管進入池后自下而上流動，無機物顆粒借重力沉于池底，處理效果一般較差；旋流沉砂池則是在池的一側通入空氣，使污水沿池旋轉前進，從而產生與主流方向垂直的橫向恒速環流。砂粒之間產生摩擦作用，可使沙粒上懸浮性有機物得以有效分離，且不使細小懸浮物沉淀，便于沉砂和有機物的分別處理和處置。平流式沉砂池具有構造簡單、處理效果好的優點。本設計采用平流式沉砂池。5.4.2設計計算5.4.2.1設計資料5.4.2.1設計參數確定設計流量：=48000m3/h=0.56m3/s（設計組池子，每組分為3格）設計水深h2=1.0m設計流速：v=0.3m/s水力停留時間：t=30s設計沉砂量X=3m3/105m3污水5.4.2.3池體設計計算（1）沉砂池長度：（2）水流斷面面積：（3）沉砂池總寬度：設計n=3格，每格寬（4）有效水深：（5）沉砂斗容積：設計T=2d，即考慮排泥間隔天數為2天，則沉砂斗容積（每格沉砂池設1個沉砂斗，三格共有三個沉砂斗）其中城市污水沉砂量：X=3m3/105m3.（6）沉砂斗各部分尺寸及容積：設計斗底寬b1=0.50m，斗壁與水平面的傾角為60°，斗高h3′=1.0m，則沉砂斗上口寬：沉砂斗容積：=1.27m3（大于V0=0.56m3，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，設計池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度：則沉泥區高度為池總高度H：設超高h1=0.3m，（8）校核最小流量時的流速：最小流量一般采用即為0.2Qmax，則，符合要求.5.5．平流式初沉池設計計算本設計選擇一組平流流式沉淀池，每組設計流量為0.56m3/s，從沉砂池流出來的污水進入集配水井，經過集配水井分配流量后流入輻流沉淀池。沉淀時間t=1.5h計算草圖如圖5.5.1設計計算（1）沉淀區表面積表面負荷一般采用1.5-3.0，本設計取=2.5，沉淀池座數n=1。（2）沉淀部分有效水深設沉淀時間t=1.5h,有效水深：h2=qt=2.5×1.5=3.75m（3）沉淀部分有效容積（4）沉淀池長度（5）沉淀池總寬度(取B=33m)（6）沉淀池的數量，取每個池子寬度為b=4.8m（取n=7）校核長寬比，則>4,滿足要求（7）污泥區的容積設進水懸浮物濃度C0為220mg/m3，出水懸浮物濃度C1以進水的55%計，初沉池污泥含水率p0=95%，污泥容重取r=1000kg/m3，取貯泥時間T=2h，污泥部分所需的容積：V=EQ\F(Q(C0-C1)T×100,γ（100-p0）)=則每個沉淀池污泥所需的容積為33.2m3（8）沉淀池總高度設貯泥斗上口寬4.5m，下口寬0.5m，傾角取α=60°，坡度取0.01，則設沉淀池超高h1=0.3m，緩沖層高h3=0.5m，沉淀池總高度：（9）污泥斗容積（10）污泥斗以上圓錐體部分污泥容積其中污泥總體積：V=V1+V2=26+14.3=40.3m3＞33.2m3，滿足要求。（11）排泥量設進水懸浮物濃度C0為220mg/m3，出水懸浮物濃度C1以進水的55%計，初沉池污泥含水率p0=95%，污泥容重取r=1000kg/m3，取貯泥時間T=2h，污泥體積：干污泥量污泥體積5.6．奧貝爾氧化溝設計計算5.6.1設計參數污泥負荷率水力停留時間污泥泥齡:ts=30d，Y=0.48污泥回流比污泥濃度X(mg/L):2000-6000，取前期處理SS去除率按45%計算，BOD5的去除率按30%計算，則進入氧化溝的水質：，，出水水質達到GB18918-2002一級A標準）,，設計計算簡圖5.6.2平面尺寸計算(1)氧化溝總容積的計算A．碳氧化、氮硝化區容積V1的計算B．反硝化區容積V2的計算①脫氮量W計算（kgN/d）②反硝化區污泥量G（kg）③反硝化區容積V2（m3）則氧化溝總容積水力停留時間，滿足要求(2)剩余污泥量的計算Wx（kg/d）濕泥量(3)需氧量O2（kg/d）的計算換算成20℃條件下標準狀況下的需氧量：（）一般情況下氧化溝的溶解氧濃度為外溝：中溝：內溝=0.2:1:2則充氧量的比例一般為外溝：中溝：內溝=65:25:10.則則總需氧量為：(4)氧化溝尺寸的計算設計奧貝爾氧化溝2座，則單座氧化溝的容積氧化溝彎道部分的體積占氧化溝總體積的80%，則氧化溝直道部分的體積占氧化溝總體積的20%，則設計氧化溝的有效水深，超高取0.5m，外溝、中溝和內溝之間的隔墻厚為0.25m.則氧化溝的直線長度L,取外、中、內溝寬分別為7.5m、7.5m和9m.則②中心島半徑r，，則求得進出水管及調節堰的計算出水管計算進出水管流量，進出水管控制流速。進出水管直徑校核出水管流速，滿足要求。②出水堰計算出水堰按薄壁堰計算，則，取堰上水頭高，則考慮調節堰的安裝要求（每邊留0.3m），則出水豎井長度出水豎井寬度B取1.2m,則出水豎井平面尺寸為，出水井出水孔尺寸。正常運行時，堰頂高出孔口底邊0.1m,調節堰上下調節范圍為0.3m，出水豎井位于中心島，曝氣轉碟上游。曝氣設備的選擇選擇曝氣轉碟直徑D=1400mm，單碟充氧能力為1.3kgO2/（hds）,每米軸安裝碟片數不大于5片。選擇每米軸安裝碟片數為4片外溝道所需碟片數n，所需轉碟組數，每組轉碟安裝的碟片數，校核每米軸安裝碟片數，，滿足要求則外溝道安裝曝氣轉碟6組，每組轉碟上游32個碟片。校核充氧能力中溝道所需碟片數n，所需轉碟組數，每組轉碟安裝的碟片數，校核每米軸安裝碟片數，，滿足要求則中溝道安裝曝氣轉碟3組，每組轉碟上游27個碟片。校核充氧能力內溝道所需碟片數n，所需轉碟組數，，為了與中溝匹配，取3組。每組轉碟安裝的碟片數，校核每米軸安裝碟片數，，滿足要求則內溝道安裝曝氣轉碟3組，每組轉碟上游15個碟片。校核充氧能力則共設A型(短軸)曝氣轉碟6組，軸長9m，B型曝氣轉碟3組，軸長15m。則外溝道碟片數中溝道碟片數內溝道碟片數5.7.普通輻流式二沉池設計計算為了使沉淀池內水流更穩、進出水配水更均勻、存排泥更方便，常采用圓形輻流式二沉池。該沉淀池采用中心進水，周邊出水的幅流式沉淀池，采用吸泥機排泥。計算草圖如圖5.7.1設計參數表面負荷：q=0.9m3/m2.h沉淀池個數n=2；沉淀時間T=2h污泥回流比取R=50污泥濃度X(mg/L):2000-6000，取5.7.2沉淀池設計計算⑴沉淀部分水面面積⑵池子直徑D=EQ\R(,EQ\F(4F,π))=（D取38m）⑶校核固體負荷GL＜150，滿足要求⑷沉淀部分有效水深設沉淀時間t=2.5h,有效水深：⑸污泥區的容積V⑹污泥區高度污泥斗高度：池底徑向坡度為0.05，底部直徑D2=1.6m，上部直徑D1=3.2m，傾角為60°則污泥斗體積圓錐體高度圓錐體體積豎直段污泥部分的高度則污泥區的高度⑺沉淀池的總高度設沉淀池超高h1=0.3m，緩沖層高h3=0.5m，沉淀池中心高度：⑻沉淀池中心高度⑼進水集配水井配水井中心管徑：a下管管徑，取下部管內流速b上管管徑，取上部管內流速c出流面積，取出管流速則設置10個出水孔，孔口尺寸100mm×80mm（10）排泥量二沉池的排泥量為剩余污泥量和回流污泥量之和，活性污泥系統每天排出的剩余污泥量Y=130.3m3，回流污泥量為，因此沉淀池每天沉淀的污泥量為20130.3m3，則單座氧化溝的沉淀污泥量為10065.2m3.5.8．消毒消毒方法分兩類，物理和化學方法。物理方法主要有加熱，冷凍，輻照，紫外線和微波消毒法等?；瘜W方法主要是利用各種藥劑進行消毒，常用的化學消毒劑有氯及其化合物，各種鹵素，臭氧，重金屬。本次設計采用氯消毒。5.8.1設計計算⑴接觸池：設計廊道式接觸反應池一座，水里停留時間t為30min，廊道水流速度為0.2m/s。接觸池容積：接觸池表面積：接觸池水深大約為2.75m道寬：校正后實際流速為0.20m/s接觸池寬：（采用9個隔板，則有10個廊道）觸池長度：取37m.⑵加氯間：加氯量，按每立方米污水投加5g計，則每天加藥量②加氯設備選用一臺ZJ-2型轉子加氯機，加氯量，10kg/h。六．污泥處理工藝設計6.1污泥濃縮池設計計算采用帶有豎向柵條污泥濃縮機的輻流式重力濃縮池，用帶有柵條的刮泥機刮泥，采用靜壓排泥。計算草圖如圖所示：6.1.1設計參數氧化溝的剩余污泥量：=130.3m3/d，污泥含水P率取為99.5%，濃縮后污泥含水率97%污泥濃度C為6g/L，污泥固體通量M采用30kg/(m2·d)污泥濃縮時間18T，初沉池剩余污泥含水率95%，不用進行濃縮處理。6.2.2設計計算⑴濃縮池尺寸式中：C——流入濃縮池的剩余污泥濃度，本設計取6g/LQ——二沉池流入剩余污泥流量（m3/h），G——固體通量，一般采用30（2）濃縮池的直徑，（3）總高度的計算工作高度取h2=0.3m,h3=0.3m則（4）濃縮后剩余污泥量（5）排泥管采用污泥管道最小管徑DN150mm，間歇將污泥排出貯泥池。濃縮設備采用周邊驅動單臂旋轉式刮泥機，并配置柵條以利于污泥的濃縮。6.2污泥消化系統設計計算消化池計算草圖如圖污泥量的確定初沉池污泥量為79.2m3/d，剩余污泥量為21.7m3/d，則總污泥量為100.9m3/d。（2）消化池容積式中：Q——污泥量（m3/d）P——投配率（%），中溫消化時一級消化池采用5%-8%,本設計取5%。n——消化池個數，本設計設置2座。(3)各部分尺寸確定：消化池直徑D采用20m，集氣罩直徑d1=2m,高h1=1m，池底錐底直徑d2=2m,上錐體高，消化池柱體高度h3取6m，下錐體高消化池總高度為：H=h1+h2+h3+h4=1+1.5+6+1.5=10m柱體容積下錐體容積上蓋容積：消化池有效容積>2018m3，符合設計要求.6.3貯泥池設計計算濃縮后的剩余污泥和初沉池污泥進入貯泥池，然后經投污泥泵進入消化池處理系統。本設計采用1座貯泥池。（1）污泥量的計算初沉池污泥量為79.2m3/d，濃縮后的二沉池污泥為21.7m3/d。每日產生污泥量：消化后含水為92%，則（2）貯泥池容積：周期為1d，則（3）尺寸取池深H=2m,則，則，則取D=6.0m。（4）攪拌設攪拌機一臺，功率為10Kw。6.4脫水機選擇（1）壓濾機過濾流量為57.6m3，,選擇DY-3000型帶式壓濾機1臺。（2）加藥量設計流量為57.6m3，選用絮凝劑PAM，投加量以干重的0.4%計，則七．污水處理廠的平面布置7.1總平面布置原則①處理構筑物與設施的布置應順應流程、集中緊湊，以便于節約用地和運行管理。②工藝構筑物（或設施）與不同功能的輔助建筑物應按功能的差異，分別相對獨立布置，并協調好與環境條件的關系（如地形走勢、污水出口方向、風向、周圍的重要或敏感建筑物等）。③構（建）之間的間距應滿足交通、管道（渠）敷設、施工和運行管理等方面的要求。④管道（線）與渠道的平面布置，應與其高程布置相協調，應順應污水處理廠各種介質輸送的要求，盡量避免多次提升和迂回曲折，便于節能降耗和運行維護。⑤協調好輔建筑物，道路，綠化與處理構（建）筑物的關系，做到方便生產運行，保證安全暢道，美化廠區環境。7.2具體布置見附圖污水廠的高程布置8.1污水廠的高程布置污水處理廠高程布置的任務是：確定各處理構筑物和泵房等的標高，選定各連接管渠的尺寸并決定其標高。計算決定各部分的水面標高，以使污水能按處理流程在處理構筑物之間通暢地流動，保證污水處理廠的正常運行。8.1.1控制點高程的確定1.進廠管流量為0.56m3/S，選用800mm的鋼筋混凝土圓管.8.1.2各處理構筑物及連接管渠的水頭損失計算污水處理廠的水流常依靠重力流動，以減少運行費用。為此，必須精確計算其水頭損失（初步設計或擴初設計時，精度要求可較低）。水頭損失包括：（1）水流流過各處理構筑物的水頭損失，包括從進池到出池的所有水頭損失在內；在作初步設計時可按下表估算。(2)水流流過連接前后兩構筑物的管道(包括配水設備)的水頭損失，包括沿程與局部水頭損失。(3)水流流過量水設備的水頭損失。構筑物水頭損失表名稱水頭損失名稱水頭損失細格柵0.15沉砂池0.