环境工程学课程设计

摘 要

本次毕业设计的题目为襄樊市鱼梁洲经济开发区污水处理厂设计—A2/O工艺。主要任务是完成污水处理厂初步设计和单项处理构筑物施工图设计。 其中初步设计要完成设计说明书一份、污水处理厂总平面图一张及污水处理厂污水与污泥高程图一张；单项处理构筑物施工图设计中，主要是完成A2/O平面图和剖面图及部分大样图。

该污水处理厂工程，规模为5万吨/日。

该污水厂的污水处理流程为：从泵房到沉砂池，进入A2/O反应池，进入辐流式二次沉淀池，进入接触池，再进入巴氏计量槽，最后出水；污泥的流程为：从A2/O反应池排出的剩余污泥进入集泥配水井，再由污水泵送入浓缩池，再进入储泥池，最后外运处置。

污水处理厂处理后的出水优于国家污水综合排放标准(GB8978-1996)中的一级标准。

所选择的A2/O工艺，具有良好的脱氮除磷功能。

关键词：A2/O工艺；脱氮除磷;

目录

1设计概论 ................................................................. 1

1.1设计任务 ............................................................. 1

1.2 开发区概况及自然条件 ................................................. 1

1.2.1 开发区概况 ....................................................... 1

1.2.2 开发区自然条件 ................................................... 1

1.2.3 设计水量与水质 ................................................... 2

2污水处理工艺流程说明 ..................................................... 3

2.1水质 ................................................................. 3

2.2污水、污泥处理工艺的选择 ............................................. 3

3处理构筑物设计 .......................................................... 12

3.1泵房设计计算 ........................................................ 12

3.2细格栅设计计算 ...................................................... 13

3.3沉砂池设计 .......................................................... 16 23.4 A/O生物反应池 ...................................................... 17

3.5 二沉池 .............................................................. 26

3.6 浓缩池 .............................................................. 29

4 主要设备说明 ............................................................ 32

5污水处理厂总体布置 ...................................................... 33

5.1污水厂厂址选择的原则 ................................................ 33

5.2 污水厂平面布置 ...................................................... 33

5.2.1 污水处理厂平面布置的原则 ........................................ 33

5.2.2 污水处理厂的平面布置 ............................................ 35

5.3 污水厂高程布置 ...................................................... 36

5.3.1 污水厂高程高程的布置方法 ........................................ 36

结语 ..................................................................... 38

参考文献 ................................................................. 39

1.执行的主要设计规范和标准 .............................................. 39

2.主要参考书目 .......................................................... 39

致谢 ..................................................................... 41

1设计概论

1.1设计任务

本次毕业设计的主要任务是完成鱼梁洲经济技术开发区A2/O工艺处理城市污水设计。工程设计内容包括：

1．进行污水处理厂方案的总体设计：通过调研收集资料，确定污水处理工艺方案；进行总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计；完成污水处理厂总平面及高程设计图。

2．进行污水处理厂各构筑物工艺计算：包括初步设计和施工图设计

3．进行辅助建筑物(包括鼓风机房、泵房、加药间、脱水机房等)的设计：包括尺寸、面积、层数的确定；完成设备选型和设备管道安装图。

1.2 开发区概况及自然条件

1.2.1 开发区概况

鱼梁洲地处湖北省历史文化名城襄阳市中心区域，是襄阳市“一心四城”城市格局中的核心。鱼梁洲洲体南北长8.2公里，东西宽4.5公里，面积17.64平方公里；堤岸总长23公里，天然条件得天独厚，开发利用极具潜质，中国唯一，世界罕见，无与伦比，是上天赐予襄阳人民的无价之宝。鱼梁洲四周水面达30多平方公里，水质达国家二类水质标准。市委市政府要求用5至10年时间把鱼梁洲建设成为以汉水文化为灵魂,以水生态景观为特征,以文化旅游产业为支撑，辅之以部分先进城市功能的中国汉水文化旅游综合试验区。

1.2.2 开发区自然条件

鱼梁洲是汉水、小清河、唐白河三条河流经过数千年的冲积而成的江心洲岛。

鱼梁洲属北亚热带季风气候。年均气温15.8℃，全年气温大于10℃的日数为231.7天，无霜期为226.5天。一年中7月份最热，月均气温为27.9℃左右，全年日最高气温≥37.0℃的日数仅为6日；元月份最冷，月均气温2.6℃左右。年均降水量为870毫米左右，≥5.0毫米的降水量日数为44天，≥50毫米的降水日数为年平均2日。由于鱼梁洲四面环水，地面平坦，气温变化具有海洋性气候性。

鱼梁洲土质为砂卵石和淤泥土相叠压而成，基岩上部为泥灰岩，经迎旭门旅游桥桥址钻探表明，基岩层基本上无溶洞发育。

1.2.3 设计水量与水质

1.设计水量

污水量标准包括生活污水和工业污水两部分。开发区的综合用水量定为625升/人•日，综合污水量按照给水量标准的80%计，则平均污水量标准为500升/人•日。

按近期规划人口10万人计算，则该污水处理厂的近期设计污水量为：平均

3日50000m/d。

2.污水水质及净化要求

原污水水质：COD 350mg/L，BOD5 160mg/L，SS 200mg/L，TN 40 mg/L，TP 4

mg/L。

污水经处理后应符合以下具体要求：

CODCr≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，TN ≤15 mg/L， TP 1 mg/L, PH 6-9。

2污水处理工艺流程说明

2.1水质

根据国家《污水综合排放标准》(GB8978-88)提出污水处理厂进、出水水质指标列于表3.1。

表-3.1 污水处理厂进、出水水质指标

2.2污水、污泥处理工艺的选择

1. 处理工艺流程选择应考虑的因素

污水处理厂的工艺流程系指在保证处理水达到所要求的处理程度的前提下，所采用的污水处理技术各单元的有机组合。

在选定处理工艺流程的同时，还需要考虑各处理单元构筑物的形式，两者互为制约，互为影响。污水处理工艺流程的选定，主要以下列各项因素作为依据。

① 污水的处理程度

② 工程造价与运行费用

③ 当地的各项条件

④ 原污水的水量与污水流入工程

该污水处理厂日处理能力约5万吨,属于中小规模的污水处理厂。按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2 /O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。

由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。可供选取的工艺：A/O工艺，A2/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺。

2.适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺

该污水处理厂要求对原水中的氮、磷有比较好的去除，应采用二级强化处理。根据《城市污水处理和污染防治技术政策》推荐，以及国内外工程实例和丰富的经验，比较成熟的适合中小规模具有除磷、脱氮的工艺有：AA /O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟及其改良工艺。A/O工艺、AA/O工艺、各种氧化沟工艺、SBR工艺这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的除磷脱氮工艺。

一.A2/O处理工艺(如下图所示)

2图1 Ａ/Ｏ工艺

(1)A2/O处理工艺是Anaerobic－Anoxic－Oxic的英文缩写，它是厌氧－缺氧－好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺是在厌氧－好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。

(2)A2/O工艺的特点：

A：厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；

B：在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。

C：在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。

D：污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。

二.氧化沟

严格地说，氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展，它早已超出原先的实践范围，出现了一系列除磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式，氧化沟可以分为连续工作式、交替工作式和半交替工作式。连续工作式氧化沟，如帕斯韦尔氧化沟、卡鲁塞尔氧化沟。奥贝尔氧化沟在我国应用比较多，这些氧化沟通过设置适当的缺氧段、厌氧段、好氧段都能取得较好的除磷脱氮效果。连续工作式氧化沟又可分为合建式和分建式。 交替工作式氧化沟一般采用合建式，多采用转刷曝气，不设二沉池和污泥回流设施。交替工作式氧化沟又可分为单沟式、双沟式和三沟式，交替式氧化沟兼有连续式氧化沟和SBR工艺的一些特点，可以根据水量水质的变化调节转刷的开停，既可以节约能源，又可以实现最佳的除磷脱氮效果。

氧化沟具有以下特点：

(1)工艺流程简单，运行管理方便。氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池。有些类型氧化沟还可以和二沉池合建，省去污泥回流系统。

(2)运行稳定，处理效果好。氧化沟的BOD平均处理水平可达到95%左右。

(3)能承受水量、水质的冲击负荷，对浓度较高的工业废水有较强的适应能力。这主要是由于氧化沟水力停留时间长、泥龄长和循环稀释水量大。

(4)污泥量少、性质稳定。由于氧化沟泥龄长。一般为20～30 d，污泥在沟内已好氧稳定，所以污泥产量少从而管理简单，运行费用低。

(5)可以除磷脱氮。可以通过氧化沟中曝气机的开关，创造好氧、缺氧环境达到除磷脱氮目的，脱氮效率一般＞80%。但要达到较高的除磷效果则需要采取另外措施。

(6)基建投资省、运行费用低。和传统活性污泥法工艺相比，在去除BOD、去除BOD和NH3 -N及去除BOD和脱氮三种情况下，基建费用和运行费用都有较

大降低，特别是在去除BOD和脱氮情况下更省。同时统计表明在规模较小的情况下，氧化沟的基建投资比传统活性污泥法节省更多。

Carrousel原指游艺场中的循环转椅，如上图。为一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合后沿箭头方向在沟内不停的循环流动，采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装一个。靠近曝气器下游的区段为好氧区，处于曝气器上游

和外环的区段为缺氧区，混合液交替进行好氧和缺氧，不仅提供了良好的生物

脱氮条件，而且有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。

Orbal 氧化沟，即“0、1、2”工艺，由内到外分别形成厌氧、缺氧、和好氧三个区域，采用转碟曝气。由于从内沟(好氧区)到中沟(缺氧区)之间没有回流设施，所以总的脱氮效率较差。在厌氧区采用表面搅拌设备，不可避免的带入相当数量的溶解氧，使得除磷效率较差。

三沟式氧化沟属于交替运行式氧化沟，由丹麦Kruger公司创建，如上图。由三条同容积的沟槽串联组成，两侧的池子交替作为曝气池和沉淀池，中间的池子一直作为曝气池。原污水交替地进入两侧的池子，处理出水则相应地从作为沉淀池的池中流出，这样提高了曝气转刷的利用率(达59%左右)，另外也有利于生物脱氮。三沟式氧化沟流程简洁，具有生物脱氮功能，由于无专门的厌氧区，因此，生物除磷效果差，而且由于交替运行，总的容积利用率低，约为55%，设备总数量多，利用率低。

三.SBR工艺

SBR是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。

SBR池通常每个周期运行4-6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量的冲击负荷。

SBR工艺具有以下特点：

(1)SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。SBR工艺只有一个反应器，不需要二沉池，不需要污泥回流设备，一般情况下也不需要调节池，因此要比传统活性污泥工艺节省基建投资 30%以上，而且布置紧凑，节省用地。由于科技进步，目前自动控制已相当成熟、配套。这就使得运行管理变得十分方便、灵活，很适合小城市采用。

(2)处理效果好。SBR工艺反应过程是不连续的，是典型的非稳态过程，但在曝气阶段其底物和微生物浓度变化是连续的(尽管是处于完全混合状态中)，随时间的延续而逐渐降低。反应器内活性污泥处于一种交替的吸附、吸收及生物降解和活化的变化过程之中，因此处理效果好。

(3)有较好的除磷脱氮效果。SBR工艺可以很容易地交替实现好氧、缺氧、厌氧的环境，并可以通过改变曝气量、反应时间等方面来创造条件提高除磷脱氮效率。

(4)污泥沉降性能好。SBR工艺具有的特殊运行环境抑制了污泥中丝状菌的生长，减少了污泥膨胀的可能。同时由于SBR工艺的沉淀阶段是在静止的状态下进行的，因此沉淀效果更好。

(5)SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。

3.适合于中小型污水处理厂的除磷脱氮工艺的比较

为了选择出经济技术更合理的处理工艺，以下对适合于中小型污水处理厂

的除磷脱氮工艺进行经济技术比较。

综上所述，可得比较适合的工艺是A2/O工艺。因为这种工艺具有较好的除P脱N功能； 具有改善污泥沉降性能的作用的能力，减少的污泥排放量；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥可靠；管理维护简单，运行费用低；沼气可回收利用；国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验技术先进成熟，运行稳妥可靠，最为重要的是该工艺总水力停留时间少于其他同类工艺，节省基建费用，占地面积相对较小，在市场经济的形势下，寸土寸金，该工艺无疑具有非常大的吸引力。

4. A2/O法同步脱氮除磷工艺的原理：

A2/O分为三大部分，分别为厌氧、缺氧、好氧区。原污水从进水井内首先进入厌氧区，同步进入的还有从沉淀池排出的含磷回流污泥，本反应器的主要功能是释放磷，同时部分有机物进行氨化。污水经过第一厌氧反应器进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是脱氮，硝态氮是通过内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——原污水流量)。混合液从缺氧反应器进入好氧反应器——曝气器，这一反应器单元是多功能的，去触BOD，硝化和吸收磷等项反应都在本反应器内进行。这三项反应都是重要的，混合液中含有 NH3—N，污泥中含有过剩的磷，而污水中的BOD则得到去除。流量为2Q的混合液从这里回流缺氧反应器。

选定核心构筑物后,本设计的工艺流程也就相应确定了。污水、污泥处理工艺流程见图。

3处理构筑物设计

3.1泵房设计计算

1.设计要点

(1)泵站形式：(自灌式)考虑到场地地形、地势及水量采用半地下式方形泵站。

(2)选泵原则：根据流量、扬程选择污水泵。 2.设计参数选定

设计流量：Qmax=780.5L/s，泵房工程结构按远期流量设计,考虑选取5台潜水排污泵(四用一备)，则每台流量为：780.54195.1L/s702.5m3/h。

集水池容积采用相当于一台水泵的6min的流量，即：

195.1605W58.54m3

10003.泵房设计计算

采用A2/O工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入旋流沉砂池，然后自流通过A2/O池、接触池，最后由出水管道排入南太子湖。 各构筑物的水面标高和池底埋深见高程计算。

污水提升前水位16.82m(既泵站吸水池最底水位),提升后水位25.64m(即出水井水面标高)。

所以，提升净扬程Z=25.64－16.82=8.82m 水泵水头损失取2.0m

从而需水泵扬程H=Z+h=10.82m

再根据设计流量780.5L/s=2809.8m3/h，采用5台QW系列污水泵，单台提升流量700m3/s。采用QW系列潜水污水泵(250QW700-12)5台，四用一备。该泵提升流量650m3/h，扬程12m，转速980r/min，功率37kW。占地面积为816.6=132.8m2，高15.54m,泵房为半地下式，地下埋深9.34m。

3.2细格栅设计计算

1. 已知条件

设计平均流量:Q=50000/(24*3600)=0.5787(m3/s),总变化系数Kz=1.34 2. 设计计算(见图2-1) ⑴ 栅槽宽度 ① 栅条的间隙数n,个 n

Qmasin

bhv

式中Qmax------最大设计流量，m3/s； α------格栅倾角，(o)，取α=60 0; b ------栅条间隙，m，取b=0.01 m; n-------栅条间隙数，个；

h-------栅前水深，m，取h=0.75 m; v-------过栅流速，m/s,取v=0.9 m/s;

隔栅设两组，按两组同时工作设计，一格停用，一格工作校核。 则：

0.57871.sin600

n 

20.010.750.9 =49.7 取 n=50(个)

则每组细格栅的间隙数为50个。 ②栅槽宽度 B

设栅条宽度 S=0.01m

栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3 m,取0.2 m; 则栅槽宽度 B2= S(n-1)+bn+0.2

=0.01×(50-1)+0.01×50+0.2 =1.19 ≈1.20(m)

单个格栅宽1.20m，两栅间隔墙宽取0.60m， 则栅槽总宽度 B=1.20×2+0.60=3.00m ⑵ 通过格栅的水头损失 h1

① 进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠道B1=2.0 m，其渐宽部分展开角度α1=20 0,进水渠道内的流速为0.52 m/s。

L1

BB13.002.00

1.37(m) 0

2tan12tan20

L2 m ,

② 格栅与出水总渠道连接处的渐窄部分长度L2

L11.370.6850.69(m) 22

③ 通过格栅的水头损失 h1，m

h1=h0k

4

v2sinS3

,() h02gb式中 h1---------设计水头损失，m; h0 ---------计算水头损失，m; g ---------重力加速度，m/s2

k ---------系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 3； ξ--------阻力系数，与栅条断面形状有关；设栅条断面为锐边矩形断面，β=2.42。

S32k

hhk()vsin0 1

b2g

0.013

2.42()0.92sin6003



19.6

4

4

=0.26 (m) ⑶ 栅后槽总高度H，m 设栅前渠道超高h2=0.3m

H=h+h1+h2=0.75+0.26+0.3

=1.31(m)

⑷ 栅槽总长度L，m

L L1L22.01.0

H1

tan

式中，H1为栅前渠道深， H1hh2 m. L1.370.692.01.0 =5.67(m) ⑸ 每日栅渣量W，m3/d

0QW1 W8640

1

10000.750.3

tan600

式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙6~15mm时，W1=0.10~0.05m3/103m3污水；本工程格栅间隙为20mm，取W1=0.07污水。

W=86400×0.5787×0.07÷1000=3.5(m3/d)＞0.2(m3/d) 采用机械清渣

图 2-1 细格栅计算示意图

3.3沉砂池设计

根据日处理污水量为5万m3/d，选定型号为7的旋流式沉砂池Ⅱ，该沉砂池的特点是：在进水渠末端设有能产生池壁效应的斜坡，另砂粒下沉，沿斜坡流入池底，并设有阻流板，以防止紊流；轴向螺旋桨将水流带向池心，然后向上，由此形成了一个涡形水流，平底的沉砂分选区能有效的保持涡流形态，较重的砂粒在靠近池心的一个环行孔口落入集砂区，而较轻的有机物由于螺旋桨的作用而与砂粒分离，最终引向出水渠。

图2-2 沉砂池计算示意图

旋流式沉砂池Ⅱ型号7的尺寸(mm)

3.4 A2/O生物反应池

1..判断是否可采用A2/O法： COD/TN=320/35=9.14>8 TP/BOD5=4/150=0.027

设计流量Q=50000m3/d(不考虑变化系数)

设计进水水质:COD 320mg/L，BOD 150mg/L，SS 200mg/L，TN35mg/L NH3-N 15mg/L，TP 4mg/L;最低水温 4 0C.

⑴ 设计出水水质: COD≤60mg/L，BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L TN≤15mg/L，NH3-N≤5mg/L，TP1mg/L 3.设计计算(污泥负荷法) ⑴有关设计参数

① BOD5污泥负荷 N=0.13kg BOD5/(kgMLSS*d) ② 回流污泥浓度XR=6600(mg/L) ③ 污泥回流比 R=100%

④ 混合液悬浮固体浓度

R1

XR6600330(0mg/L) X

1R11⑤ 混合液回流比 R内 TN 去除率 TN

TN0TNe3515

100%100%57%

TN035

混合液回流比 R1取R内=200%

⑵ 反应池容积 V，m3

TN

100%133%

1TN

V

QS050000150

17482.52(m3) NX0.133300

反应池总水力停留时间:

t

V17482.520.35(d)8.40(h) Q50000

各段水力停留时间和容积: 厌氧∶缺氧∶好氧=1∶1∶3 厌氧池水力停留时间 : t1厌氧池容积 : V1

1

8.401.68(h) 5

1

17482.523496.50(m3) 5

1

缺氧池水力停留时间 : t28.571.68(h)

5

1

缺氧池容积 : V2174823496.50(m3)

5

3

好氧池水力停留时间 : t38.405.04(h)

5

3

厌氧池容积 : V317482.5210489.50(m3)

5

⑶ 校核氮磷负荷， kg TN / (kgMLSS d) 好氧段总氮负荷 

QTN05000035

0.051

XV3330010489.50

[kg TN / (kg*MLSS d)](符合要求) 厌氧段总磷负荷 

QTP0500004

0.017

XV133003496.50

[kg TN / (kg*MLSS d)](符合要求) ⑷ 剩余污泥 ΔX=Px＋Ps

Px=Y*Q(S0－Se)－Kd*V*Xv Ps=(TSS－TSSe)Q×50%

取污泥增殖系数 Y=0.60， 污泥自身氧化率 Kd=0.05， 将各值代入 Px=0.60×50000×(0.15－0.02) －0.05×17482.52×3300×0.7

=3900－2091.23 =1800.77(kg/d)

Ps=(0.2－0.02) ×50000×50%=4500(kg/d) ΔX=Px＋Ps=1800.77＋4500=6300.77(kg/d) ⑸ 反应池主要尺寸

图2-3 反应池计算简图

反应池总容积 V=17482.52(m3)

设反应池2组，单组池容积 V单=V/2=8741.26(m3) 有效水深 4.5m；

采用五廊道式推流式反应池，廊道宽b=7.5m；

单组反应池长度：L=S单/B=1942.52/(57.5)=51.80(米)； 校核：b/h=7.5/4.5=1.67(满足b/h=1～2)； l/b=51.8/7.5=6.91(满足l/h=5～10)；

取超高为0.7 m， 则反应池总高 H=4.5+0.7=5.2 (m) ⑹ 反应池进、出水系统计算 ①Qmax=0.776×1.2=0.9312(m3/s) 1.2———为安全系数

50000÷86400×1.34=0.776 (m3/s) 1.34———变化系数 管道流速 v=0.98 m/s

管道过水断面积 A=Q/v=0.9312÷0.98=0.950(m2) 管径d

4A





40.950

1.100(m)

3.14

取DN=1100(mm) ② 回流污泥管

单组反应池回流污泥管设计流量

50000

1.2 QRRQ1.21.0

86400 =0.6944 (m3/s) 1.2——安全系数； 管道流速取 v1=0.73 (m/s) 取回流污泥管管径 DN 1100 mm ③ 进水井：

反应池进水孔尺寸：

进水孔过流量 Q2=(1+R)Q/2=(1+1)50000÷86400÷2=0.579(m3/s) 孔口流速 v=0.60m/s，

孔口过水断面积 A=Q2/v=0.579÷0.60=0.96 (m2) 取圆孔孔径为 1000 mm 进水井平面尺寸为 6×6(m×m)

④ 出水堰及出水井 按矩形堰流量公式计算：

Q3=0.42×2g× b× H1.5 =1.86 b ×H1.5

式中

(11)Q3.5(11)0.57873.5

2.025(m3/s)

22

Q3

b——堰宽，b=7.5 m; 3.5——安全系数 H——堰上水头，m

Q3

H( m )30.276

1.86b

2

出水井平面尺寸 1.3×7.5 m×m ⑤ 出水管

反应池出水管设计流量Q5=Q3=1.2×0.5787×(1+R)÷2 =0.6944 (m3/s) 式中：

1.2——安全系数 管道流速 v=0.96 m/s

管道过水断面 A=Q5/ v=0.6944÷0.96=0.7233( m2) 管径：d=1000 mm

取出水管管径 DN 1000 mm ⑺ 曝气系统设计计算 ① 设计需氧量 AOR

AOR=去除BOD5需氧量—剩余污泥中BODU氧当量＋NH3－H 硝化需氧量－剩余污泥中NH3－H的氧当量－反硝化脱氮产氧量

式中:

a——需氧率，取值为 1 K——变化系数，取值 1.3

m3/d Q——每日处理污水量 50000

S0——处理BOD5浓度，150mg/L Se——出水BOD5浓度，20mg/L b——系数，4.6 TN0——35mg/L TNe——15mg/L C——系数，2.86

O211.350000(0.150.02)4.6[500001.3(0.0350.015)0.121388]

2.86[1.350000(0.0350.0150.010)0.121388]1.4213888450521.83138.62197.011031.2(0kgO2/d)42.96(kgO2/h)

最大

需氧量与平均需氧量之比为1.34，则

AORmax1.34R1.34429.6575.664(kgO2/h) 去除每1 kg BOD5 需氧量





AOR

Q(S0Se)

10310.2

50000(0.150.02)1.59(kgO2/kgBOD5)

② 标准需氧量

采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，淹没深度4.3m，氧转移效率EA=20%，计算温度T=25℃ ，将实际需氧量 AOR换算成标准状态下的需氧量 SOR

SOR

Csm(T)CL1.024(T20)

AORCsb(20)

式中:

——气压调整系数，

所在地区实际气压

，取值为 1

1.013105

CL——曝气池内平均溶解氧，取CL=2mg/L

 ——污水中饱和溶解氧与请水中饱和溶解氧之比，取 0.95 CS(20)9.17(mg/L),CS(25)8.38(mg/L) 空气扩散器出口处绝对压力：

Pb1.0131059.8103H

1.0131059.81034.3

1.434105(Pa)

空气离开好氧反应池时氧的百分比： Qt

21(1EA)21(10.20)

100%100%17.54%

79(1EA)2179(10.20)21

好氧反应池中平均溶解氧饱和度：

PbQt

)5

422.06610

1.43410517.54

) 8.38( 5

422.06610

9.31(6mg/L)

Csm(25)Cs(25)(

标准需氧量为：

10310.29.17

0.82[0.951(9.3162)]1.024(2520)

14734 .16(kgO2/d)

SOR

613.92(kgO2/h)

相应反应池最大时标准需氧量：

SORmax1.34SOR1.34613.92822.65(kgO2/h) 好氧反应池平均时供气量 GS

SOR613.92

1001001023(m23/h) 0.3EA0.320

最大时供气量：

SmaxS③ 所需空气压力(相对压力) Ph1h2h3h4h 式中:

h1+h2——供气管道沿程与局部阻力损失之和，取h1+h2=0.2 m h3——曝气器淹没水头，h3=4.3 m h4——曝气器阻力，取 h4=0.4 m h——富余水头，h=0.5 m P0.24.30.40.55.7(m) ④ 曝气器数量计算

按供氧能力计算所需曝气器数量. h1

SORmax

qc

式中 h1——按供氧能力所需曝气器个数，个

qc——曝气器标准状态下，与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力，kgO2./(h ×个)

采用微孔曝气器，工作水深4.3 m，在供风量 1~3m3/(h个)时，曝气器氧利用率EA20%，服务面积0.3~0.75m2， 充氧能力qc=0.14 kgO2./(h 个).则：

h1

822.65

293(8个)

20.14

以微孔曝气器服务面积进行校核： f

F31.0857.50.397(m2)0.75(m2) 符合要求 h12938

考虑到供气管道的敷设及反应池好氧部分的具体尺寸，取

0) h1421(121110)22192207343(个⑤ 供风管道计算 供风干管采用树状布置

sSmax流速 v10mls 管径 d

4Qs

v43.81

0.69(7m)

10

取干管管径为 DN700mm 单侧供气(向单廊道供气) 支管

Qs单

1Gmax13710.881371.088(m3/h)0.381(m3/s) 5225

流速 v10mls 管径 d

4Qs单

v



40.381

0.22(m)

10

取支管管径为 DN=250mm 双侧供气(向两侧廊道供气) 管径

Qs双

2Gmax213710.882742.18(m3/h)0.76(m3/s) 5210

流速 v10mls 管径 d

4Qs单

v



40.76

0.31(1m)

10

取支管管径为 DN=300mm

注：考虑到逐减曝气，沿污水流动方向上第一、第二廊道之间的支管管径取为 DN350mm。

⑻ 厌氧池设备选择(以单组反应池计算)： 厌氧池设导流墙，将厌氧池分为两格， 每格内设潜水搅拌机2台， 所需功率按 5W/m3 池容计算.

厌氧池有效容积 V厌38.310.214.51760.73(m3)

.738803.6(W) 混合全部污水所需功率为 51760

⑼ 缺氧池设备选择(以单组反应池计算) 缺氧池设导流墙，将缺氧池分为两格， 每格内设潜水搅拌机2台， 所需功率按 5W/m3 池容计算.

厌氧池有效容积 V缺38.310.214.51760.73(m3)

混合全部污水所需功率为 51760

.738803.6(W) ⑽ 污泥回流设备

污泥回流比 R100

%; 安全系数1.2 污泥回流量 QRKRQ1.21500006000(m03/d)250(m03/h)

3.5 二沉池

采用中心进水周边出水辐流式二次沉定池 ⒈已知条件 Q50000(m3/d)2083.33(m3/h)

A2/O 反应池悬浮固体浓度 X3300

(mg/L) 二沉池底流生物固体浓度 Xr660(mg0/L)

回流污泥比 R

100

% 图2-4 沉淀池计算简图

⒉设计计算

⑴ 沉淀部分水面面积 F ，根据生物处理段的特性，选取二沉池表面负荷 q0.90(m3/(m2h))，设两座二沉池， n2.

F⑵ 池子直径 D D取为D=37(m)

Q2083.33

1157.41(m2) nq20.90

4F





41157.41



38.40(m)，为与机械刮泥机配套，池子直径

1

沉淀部分水面面积F=

4

D

2

1074.67

二次沉淀池表面负荷q

Q2083.330.97m3/m2.h nF21074.67



⑶ 校核固体负荷 G

24(1R)QX24(11)2083.333.3

307.07[kg/(m2d)] G

F1074.67⑷ 沉淀部分的有效水深 h2， 设沉淀时间： t2.5(h) h2qt0.972.52.425(m)

⑸ 沉淀区的容积 V ,设计采用周边传动的刮吸泥机排泥,污泥区容积按 2h 贮泥时间确定.

V

2T(1R)QX22(11)2083.333300

544.55(m3)

XXr33006600

V5445.5

2722.78(m3) 22

每个沉淀池污泥区的容积 V⑹ 污泥区高度 h4

① 污泥斗高度. 设池底的径向坡度为0.05, 污泥斗直径D21.5(m) 上部直径 D13.0(m),倾角 600, 则

 h4

D1D231.5

tan600tan6001.3(m) 22h412

(D1D1D2D2)

2

2

V1

1.3

12

(3231.51.52)5.36(m3)

② 圆锥体高度

 h4

h412

DD1373

0.050.050.85(m) 22(D2DD1D1)

2

V2

0.85

12

(37237332)331.18(m3)

③ 竖直段污泥部分的高度

 h4

VV1V22722.785.26331.18

2.22(m)

F1074.67

h4h41.300.852.224.37(m) 污泥区高度 h4h4

⑺ 沉淀池总高度 H, 设超高 h1=0.3 m, 缓冲层高度h30.50 m.

Hh1h2h3h40.32.430.54.377.6(m)

⑻ 出水三角堰计算 出水三角堰(900)

三角堰中距 L10.2(m), 采取双边出水,总长

L(2D20.821.460.83)(2371.62.920.83)214.83(m)

式中:

0.8——为集水槽外框距池壁距离 1.3——为集水槽内框距池壁距离

0.83——为出水堰及集水槽宽度，由后面集水槽计算求得 三角堰个数 n

L214.83

1074(个) L10.2

每个三角堰的流量 q1

q1

Q1.752083.331.750.00047(m3ls)

360010722360010742

1

q

三角堰堰上水头 h(1)2.470.04(m)

1.343

集水槽宽B0.9(

Qmax

1.2)0.40.9(0.780521.2)0.40.66(m) 2

集水槽水深 H

H1.25B1.250.660.83(m)

3.6 浓缩池

1.设计参数：含水率P099.4%，固体浓度C06(kg/m3)

浓缩后污泥固体浓度为 CU =30(kg/m3) (即污泥含水率 Pu=97%), 采用重力浓缩。

图2-6 浓缩池计算简图

2.设计计算

⑴ 浓缩池面积 A , 浓缩污泥为剩余污泥,污泥固体通量选用 30(kg/(m2.d))

浓缩池面积 A

QC06300.77

210.03(m2) G30

Q——污泥量，m3/d； Co——污泥固体浓度，kg/m3； G——污泥固体通量，kg/(㎡.d)；

⑵ 浓缩池直径,设计才用 n=2 座圆形辐流二次沉淀池： 直径D

A4n210.034

11.57(m) 取 D=11.5(m)

2

则 A=226.2(m2) ⑶ 浓缩池深度H

浓缩池工作部分的有效水深 h2T 为浓缩时间, 取15(h)

6300.7715h23.125(m)

24226.26

QT

24A

超高 h10.3(m), 缓冲层高度h30.3(m), 浓缩池设机械刮泥,池底坡度

i1/20 ,污泥斗下直径D11.50(m), 上底直径D23.00(m)

池底坡度造成的深度h4(

DD211.53.00)i()1/200.23(m) 2222

污泥斗高度 h5

D2D1

tan5501.07(m) 2

550——污泥斗倾角；

浓缩池深度

Hh1h2h3h4h50.33.1250.30.231.075.025(m)

4 主要设备说明

格栅的选择，宜选用NC800型机械格栅，数量4座。同时宜采用机械清渣，选择NC800型旋转式格栅除污机4台。

潜水泵的选择，根据设计流量780.5L/s=2809.8m/h，采用5台QW系列污

3

水泵，单台提升流量700m3/s。采用QW系列潜水污水泵(250QW700-12)5台，四用一备。该泵提升流量650m3/h，扬程12m，转速980r/min，功率37kW。占地面积为816.6=132.8m2，高15.54m,泵房为半地下式，地下埋深9.34m。 沉砂池的选择，根据日处理污水量为5万吨每天，选定型号为7的旋流式沉砂池Ⅱ，该沉砂池的特点是：在进水渠末端设有能产生池壁效应的斜坡，另砂粒下沉，沿斜坡流入池底，并设有阻流板，以防止紊流；轴向螺旋桨将水流带向池心，然后向上，由此形成了一个涡形水流，平底的沉砂分选区能有效的保持涡流形态，较重的砂粒在靠近池心的一个环行孔口落入集砂区，而较轻的有机物由于螺旋桨的作用而与砂粒分离，最终引向出水渠。并为沉砂池配备两台砂水分离器，一备一用。

曝气设备的选择,根据处理量的关系以及工艺的选择,每个曝气池配备3台罗茨鼓风机进行水下曝气。其型号为TSO-150，Qa=15.9m3/min，P=19.6kPa,N=11kw。 二沉池由于选择的是辐流式，因此选择全桥式刮吸泥机两台，配备撇渣斗4个，分配给两个二沉池。即可达到预定的效果。

5污水处理厂总体布置

5.1污水厂厂址选择的原则

（1）应与选定的工艺相适应； （2）尽量少占农田；

（3）应位于水源下游和夏季主导风向下风向； （4）应考虑便于运输； （5）充分利用地形。

本厂的地域已经给定，所以只需要做污水厂内部构筑物的放置就行。

5.2 污水厂平面布置

5.2.1 污水处理厂平面布置的原则

1、处理单元构筑物的平面布置

处理构筑物事务水处理厂的主体建筑物，在作平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定它们在厂区内平面的位置，对此，应考虑：

(1)功能分区明确，管理区、污水处理区及污泥处理区相对独立。 (2)构筑物布置力求紧凑，以减少占地面积，并便于管理。 (3)考虑近、远期结合，便于分期建设，并使近期工程相对集中。 (4)各处理构筑物顺流程布置，避免管线迂回。

(5)变配电间布置在既靠近污水厂进线，又靠近用电负荷大的构筑物处，以节省能耗。

(6)建筑物尽可能布置为南北朝向。

(7)厂区绿化面积不小于3O％，总平面布置满足消防要求。 (8)交通顺畅，使施工、管理方便。

厂区平面布置除遵循上述原则外，还应根据城市主导风向，进水方向、排水方向，工艺流程特点及厂区地形、地质条件等因素进行布置，既要考虑流程合理，管理方便，经济实用，还要考虑建筑造型，厂区绿化及与周围环境相协调等因素。

2、管、渠的平面布置

厂区主要管道有污水管道、污泥管道、超越管道、雨水管道、厂区给水管、厂区污水管及电缆管线等，设计如下：

(1)污水管道

污水管道为各污水处理构筑物连接管线及厂区污水管道，管道的布置原则是线路短，埋深合理。厂区污水管道主要是排除厂区生活污水、生产污水、清洗污水、构筑物数量大，厂区污水经污水管收集后接入厂区进水泵房，与进厂污水一并处理。

(2)污泥管道

污泥管道主要为氧化沟出泥管，污泥泵房出泥管以及脱水机房污泥管。管道设计时考虑污泥含水率相对较低的特点，选择适当的管径及设计坡度以免淤积。

(3)事故排放管

在泵房格栅前调置事故排放管，一旦格栅或水泵发生故障以及需检修时，关闭格栅前后闸门，进厂污水可通过事故排放管溢流临时排入渭河。

(4)超越管

主要在进水泵房溢流井设事故超越管（直接排放），以便在进水泵房发生事故时污水能全部构筑物

(5)雨水管道

为避免产生积水，影响生产，在厂区设雨水排放管，厂区雨水直接排入渭河。

(6)厂区给水管

厂内给水由城市给水管直接接入，给水管道的布置主要考虑各处生活饮用和消防用水。污水厂的理构筑物的冲洗，辅助建筑物的用水绿化等用深度处理出水。

(7)电缆管线

厂内电缆管线主要采用电缆沟形式敷设，局部辅以穿管埋地方式敷设。 3.厂区道路，围墙设计

为便于交通运输和设备的安装、维护，厂区内主要道路宽为8米和6米，次要道路为3～4米，道路转弯半径一般均在6米以上。道路布置成网格状的交通网络。每个建、构筑物周边均设有道路。路面采用混凝土结构。

污水处理厂围墙：采用花池围墙，以增加美观，围墙高2.1m。 4、辅助建筑物

污水处理厂内的辅助建筑物有：泵房、办公室、综合楼、水质分析化验室、变电所、维修间、仓库、食堂等。他们是污水处理厂不可缺少的组成部分。其建筑面积大小应按具体情况与条件而定。

有可能时，可设立试验车间，以不断研究与改进污水处理技术。辅助构筑物的位置应根据方便、安全等原则确定。

在污水处理厂内应合理的修筑道路，方便运输，广为植树绿化美化厂区，改善卫生条件，改变人们对污水处理厂“不卫生”的传统看法。按规定，污水处理厂厂区的绿化面积不得少于30%。

5.2.2 污水处理厂的平面布置

在厂区平面布置及高程布置时，主要根据各构筑物的功能和流程的要求，结合厂址地形、地质条件、进出水方向的可能来进行布置。在平面布置中根据进水方向，在进厂污水管道旁（处理厂西北角）就近设污水进水泵房，而根据排放水体方向，地势及考虑夏季主导风向将污水处理构筑物依其流程由西北向东南布置，形成处理厂生产区，作为辅助生产构筑物的维修间和仓库设在进水泵房东侧。全厂的行政管理中心办公楼则位于刚进厂大门的西侧，化验楼，会议楼则靠近办公楼设置,厂区绿化用地较多,可改善厂内卫生条件。在高程布置上，处理构筑物标高仅按处理后污水能自然排出为前提，使进厂污水泵房扬程最小，节省经常运行费用。

5.3 污水厂高程布置

5.3.1 污水厂高程高程的布置方法

(1)选择两条距离较低，水头损失最大的流程进行水力计算。 (2)以污水接纳的水体的最高水位为起点逆污水处理流程向上计算。 (3)在作高程布置时，还应注意污水流程与污泥流程积极配合。

污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。

为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以重力流考虑为宜(污泥流动不在此例)。为此，必须精确的计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：

(1)污水流经各处理构筑物的水头损失。在作初步设计时可按下表所列数据估算。但应当认识到，污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生在进口和出

(2)污水流经连接前后两处构筑物管渠(包括配水设备)的水头损失。包括沿程与局部水头损失。

(3)污水流经量水设备的水头损失。

在对污水处理污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：

(1)选择一条距离最长，水头损失损失最大的流程进行水力计算。并应

适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。

(2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量(或泵的最大出水量)作为

构物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。

(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的

最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。

(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少抽

升的污泥量，在决定污泥干化场、污泥浓缩池，消化池等构筑物高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其它构筑物的可能。

结语

将原本抽象的课本知识应用到实际的工程设计上，这还是头一次。对于我们来说本身是一个不小的挑战。从最开始的无从下手，到慢慢能做出点儿样子，再到最后的完成课设，虽然并不是完整的污水处理厂的设计，但是对于我们能力的锻炼是显而易见的，收获是颇丰的。课设中遇到了很多问题，如关于污水厂的平面布置和高程布置，构筑物设计过程中的取值衡量等，但在同学们的帮助下都意义解决。这也锻炼了我们遇到问题解决问题的能力。同时，我们也能从中也了解到课本知识积累的重要性，只有拥有厚实的基础知识，在以后的实际工作中，我们才能游刃有余。

根据需要处理的水量是5万吨每天，对于脱磷除氮的效果要求较高，因此设计选择了A2/O工艺。该工艺是颇有发展前途的污水处理工艺,该法电耗少,运行费用低并且污泥处理费用也比较少,不仅是节能污水处理工艺,同时也是经济有效的脱氮除磷较先进的技术。该工艺在控制水体富营养化及污水回用等方面也具有广泛的应用前景；预计在我国污水处理领域中将会迅速的发展。

参考文献

1.执行的主要设计规范和标准

(1)中华人民共和国国家标准，地表水环境质量标准(GB3838-2002)

(2)中华人民共和国国家标准，城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)

(3)中华人民共和国国家标准，污水综合排放标准(GB8978-1996)

(4)中华人民共和国城镇建设行业标准，污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999)

(5)中华人民共和国城镇建设行业标准，城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准(CJJ31-89)

(6)中华人民共和国城镇建设行业标准，城市污水处理厂污水污泥排放标准(CJ3025-93)

(7)中华人民共和国国家标准，给水排水制图标准(GB/T50106-2001)

(8)中华人民共和国国家标准，给水排水设计基本术语标准(GBJ125-89)

(9)陕西省地方标准，渭河水系(陕西段)污水综合排放标准(DB61-224-1996)

(10)中华人民共和国国家标准, 室外排水设计规范(GBJ14-87，1997年版)

(11)中国工程建设标准化协会标准，氧化沟设计规程CECS 112:2000

2.主要参考书目

(1)中国市政工程西南设计研究院主编，给水排水设计手册，第1册，常用资料，中国建筑工业出版社，2002

(2)孙力平等编著, 污水处理新工艺与设计计算实例.北京:科学出版社.2001

(3)娄金生等编著, 水污染治理新工艺与设计，海洋出版社，1999

(4)张自杰主编，废水处理理论与设计，中国建筑工业出版社，2003

(5)张智等，给水排水工程专业毕业设计指南，中国水利水电出版社，2000

(6)周律主编，中小城市污水处理投资决策隅工艺技术，化学工业出版社，2002

(7)曾科等，污水处理厂设计与运行，化学工业出版社，2001

(8)徐新阳，于锋，污水处理工程设计，化学工业出版社，2003

(9)国家环境保护总局科技标准司，城市污水处理及污染防治技术指南，中国环境科学出版社，2001

(10)金毓峑等，环境工程设计基础，化学工业出版社，2002

致谢

首先要感谢学校和学院，专门安排时间和老师给我们开设了这次课设，这才使得我们有一个很好的机会将课堂上学到的理论只是运用到实际的工程设计中去。这不仅使得我们的理论知识更加牢固，也让我们对于工程设计有了一定的了解。可以说是受益匪浅。然后要感谢黄永炳、黄敏两位老师的悉心指导和耐心讲解，并且在课设中及时的帮助我们解决问题。通过老师的详细讲解，我们了解了国标在工程设计中的关键性，关于设计和图纸方面的国标规定有了一定的认识。最后，要感谢同学们的帮助，在遇到问题的时候，是你们的无私帮助才让我顺利的完成了这次课设。