15万吨日传统活性污泥工艺城市污水处理工程设计毕业设计.doc 102页

'15万吨/日传统活性污泥工艺城市污水处理工程设计毕业设计目录摘要I第一章绪论11.1水污染现状11.2传统活性污泥工艺原理11.3传统活性污泥工艺流程21.4传统活性污泥工艺的优点31.5选择传统活性污泥工艺的理由31.5.1设计原始资料31.5.2工艺选择3第二章编制依据及设计内容42.1自然状况42.1.1地形地貌42.1.2水文状况42.1.3地质条件42.1.4气象条件42.2处理流程选择52.2.1污水处理流程的选择原则52.2.2应考虑的其他一些重要因素5第三章污水总泵站的设计计算63.1污水泵站的组成63.2选择泵房的条件63.3选泵的条件63.4污水泵房的工艺流程73.5污水泵站设计计算73.5.1选泵前扬程估算73.5.2水泵机组的选择83.5.3泵前格栅计算895 3.5.5集水池设计计算133.5.6机器间设计计算153.5.7泵站仪表163.5.8其他附属设施的设计16第四章污水的一级处理184.1格栅及其设计184.1.1格栅间隙数184.1.2格栅槽宽度184.1.3通过格栅的水头损失184.1.4格栅部分总长度194.1.5每日栅渣量计算194.1.6进水与出水渠道194.2沉砂池及其设计204.2.1沉砂池有效容积204.2.2水流过水断面积204.2.3沉砂池宽度214.2.4沉砂池长度214.2.5每小时所需空气量计算214.2.6沉砂室所需容积214.2.7每个沉砂斗容积214.2.8沉砂斗上口宽度224.2.9沉砂斗有效容积224.2.10进水渠道224.2.11出水装置224.2.12排砂装置234.3初沉池及其设计234.3.1沉淀池表面积244.3.2沉淀部分有效水深244.3.3沉淀部分有效容积244.3.4沉淀池长度2495 4.3.5沉淀池宽度244.3.6沉淀池格数244.3.7校核长宽比及长深比254.3.8污泥部分所需容积254.3.9每格沉淀池污泥部分所需容积254.3.10污泥斗容积254.3.11沉淀池总高度264.3.12进水配水井264.3.13进水渠道264.3.14出水堰274.3.15出水渠道274.3.16进水挡板、出水挡板274.3.17排泥管284.3.18刮泥装置28第五章污水的生物处理295.1曝气池及其设计295.1.1曝气池的计算与各部分尺寸的确定295.1.2曝气系统的计算与设计315.1.3供气量的计算325.1.4曝气池进出水系统335.1.5空气管系统计算355.1.6空压机的选定39第六章污水的生物处理后处理406.1二沉池及其设计406.1.1沉淀池表面积406.1.2沉淀池直径406.1.3沉淀池有效水深406.1.4径深比416.1.5污泥部分所需容积416.1.6沉淀池总高度4195 6.1.7进水管的计算426.1.8进水竖井计算436.1.9稳流筒计算436.1.10出水槽计算436.1.11出水堰计算446.1.12出水管456.1.13排泥装置456.1.14集配水井的设计计算456.2消毒接触池及其设计466.2.1消毒剂的选择466.2.2消毒剂的投加466.2.3消毒接触池设计476.3计量设备486.3.1计量槽主要部分尺寸486.3.2计量槽总长度496.3.3计量槽的水位496.3.4渠道水力计算496.3.5出厂出水管50第七章污泥处理工艺517.1污泥浓缩池及其设计517.1.1初沉池污泥量计算517.1.2剩余污泥量计算517.1.3污泥浓缩池设计计算527.2贮泥池及其设计557.2.1贮泥池进泥量计算567.2.2贮泥池的容积567.2.3贮泥池高度577.2.4管道部分577.3污泥消化池及其设计577.3.1容积计算5895 7.3.2平面尺寸计算607.3.3消化池热工计算607.3.4污泥加热方式647.3.5混合搅拌设备657.3.6消化后的污泥量计算667.3.7沼气产量677.3.8一级消化池的管道系统677.3.9二级消化池的管道设计697.3.10贮气柜717.3.11沼气压缩机727.4污泥脱水727.4.1脱水污泥量计算727.4.2脱水机的选择737.4.3附属设施73第八章污水处理厂高程布置768.1高程布置的原则768.2污水处理构筑物高程布置768.2.1构筑物水头损失768.2.2管渠水力计算778.2.3污水处理高程布置778.3污泥处理构筑物高程布置798.3.1污泥管道水头损失798.3.2污泥处理构筑物的水头损失798.3.3污泥处理高程布置808.4污泥泵房80第九章污水处理厂概算及处理成本819.1计算原则819.2污水厂建设直接费用819.2.1场区平面技术经济概算819.2.2污水泵房技术经济概算8195 9.2.3沉砂池技术经济概算829.2.4初次沉淀池技术经济概算829.2.5二次沉淀池技术经济概算839.2.6曝气池技术经济概算849.2.7消毒接触池技术经济概算849.2.8污泥回流泵房技术经济概算859.2.9污泥浓缩池技术经济概算859.2.10污泥脱水机房技术经济概算869.2.11消化控制室技术经济概算879.2.12污泥消化池技术经济概算879.2.13机修间技术经济概算899.2.14鼓风机房技术经济概算899.2.15综合楼技术经济概算909.2.16贮泥池技术经济概算909.2.17贮气柜技术经济概算909.2.18变配电间技术经济概算909.2.19加氯间技术经济概算919.2.20仓库技术经济概算919.2.21锅炉房技术经济概算919.2.22总直接费用计算919.2.23间接费919.2.24其它费919.2.25工程总投资919.3污水处理成本919.3.1电费919.3.2药剂费929.3.3工资福利费929.3.4折旧提成费929.3.5检修维护费929.3.6其它费用9295 9.3.7年经营费用939.3.8污水处理成本核算93第十章结论94参考文献9695 第一章绪论1.1水污染现状：在维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。中国尤其严重，是世界13个缺水国家之一，全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化；90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60%---70%是由于水污染造成的；对我国118个大中城市的地下水调查显示，有115个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40%。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。我国水体污染主要来自两方面；一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染。1.2传统活性污泥工艺原理：传统活性污泥法是依据废水的自净作用原理发展而来的。废水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理，去除了大部分悬浮物和部分BOD后即进入一个人工建造的池子，池子犹如河道的一段，池内有无数能氧化分解废水中有机污染物的微生物。同天然河道相比，这一人工的净化系统效率极高，大气的天然复氧根本不能满足这些微生物氧化分解有机物的耗氧需要，因此在池中需设置鼓风曝气或机械翼轮曝气的人工供氧系统，池子也因此而被称为曝气池。废水在曝气池停留一段时间后，废水中的有机物绝大多数被曝气池中的微生物吸附、氧化分解成无机物，随后即进入另一个池子——沉淀池。在沉淀池中，成絮状的微生物絮体——活性污泥下沉，处理后的出水——上清液即可溢流而被排放。为了使曝气池保持高的反应速率，我们必须使曝气池内维持足够高的活性污泥微生物浓度。为此，沉淀后的活性污泥的一部分又回流至曝气池前端，使之与进入曝气池的废水接触，以重复吸附、氧化分解废水中的有机物。95 在这一正常的连续生产（连续进水）条件下，活性污泥中微生物不断利用废水中的有机物进行新陈代谢。由于合成作用的结果，活性污泥数量不断增长，因此曝气池中活性污泥的量愈积愈多，当超过一定的浓度时，我们适当排放一部分，这部分被排去的活性污泥常称作剩余污泥。曝气池中污泥浓度一般控制在2～3g/L，废水浓度高时采用较高数值。废水在曝气池中的停留时间常采用4～8小时，视废水中有机物浓度而定。回流污泥量约为进水流量的25～50%左右，视活性污泥含水率而定。曝气池中水流是纵向混合的推流式。在曝气池前端，活性污泥同刚进入的废水相接触，有机物浓度相对较高，即供给活性污泥微生物的食料较多，所以微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期。由于普通活性污泥法曝气时间比较长，当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时，废水中有机物已几乎被耗尽，污泥微生物进入内源代谢期，它的活动能力也相应减弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量少。处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，达到90～95%左右。1.3传统活性污泥工艺流程：废水首先经过机械格栅去除废水中较大的悬浮物，经提升泵将废水提升到曝气沉砂池，去除污水中砂子、煤渣等比重较大的颗粒。然后污水进入平流式初沉池作预处理，去除较细小的悬浮有机物；然后进入曝气池，污泥中的微生物处理除去BOD5、COD等有机物，再进入辐流式二沉池进行泥水分离，部分活性污泥回流到曝气池，以保证曝气池有足够的微生物分解有机物，出水经加氯接触池消毒后经巴氏计量槽排入水体。初沉池、曝气池和二沉池的污泥混合后进入污泥浓缩池浓缩后降低污泥中的含水率，浓缩池的上清液回流到初沉池进行再处理，再经污泥消化池处理含有机物的污泥，防治污泥腐烂发臭，消化后的污泥再经带式压滤机进行脱水，污泥晾晒后外运。工艺流程图如下：95 1.4传统活性污泥工艺的优点：（1）有机物经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代谢的完整过程,活性污泥也历了一个从池道端的对数增长,经减速增长到池末端的内源呼吸的完全生长周期。（2）在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低。（3）微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期。由于传统活性污泥法曝气时间比较长，当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时，废水中有机物已几乎被耗尽，污泥微生物进入内源代谢期，它的活动能力也相应减弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量少。处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，达到90～95%左右。1.5选择传统活性污泥工艺的理由：1.5.1设计原始资料：平均流量：15万吨/天,即1.736m3/s，变化系数1.15；Q设计水量=平均流量×变化系数=1.996m3/s，进水：COD：350mg/L，BOD5：270mg/L，SS：225mg/L，PH：7.0；出水：COD：60mg/L，BOD5：20mg/L，SS：20mg/L，PH：6.5-7.5；处理程度计算：COD：82.8%，BOD5：92.6%，SS：91.1%。1.5.2工艺选择：本设计对BOD5去除率要求较高，对氮磷的去除没有特殊要求，选用传统活性污泥工艺，因为该工艺对BOD5去除率高，可达90%~95%，稳定性较强，系统启动时间短，一般为2~4周，很少产生臭气，不产生沼气，对污水的碱度要求低。95 第二章编制依据及设计内容2.1自然状况：2.1.1地形地貌：沈阳市位于辽河平原中部，东部为辽东丘陵山地，北部为辽北丘陵，地势向西、南逐渐开阔平展，由山前冲洪积过渡为大片冲积平原。地形由北东向南西，两侧向中部倾斜。最高处是新城子区马刚乡老石沟的石人山，海拔441米；最低处为辽中县于家房的前左家村，海拔5米。市内最高处在大东区，海拔65米；最低处在铁西区，海拔36米。皇姑区、和平区和沈河区的地势，略有起伏，高度在41.45米之间。东陵区多为丘陵山地；新城于区北部有些丘陵山地，往南逐渐平坦；苏家屯区除南部有些丘陵山地外，大部份地区同于洪区一样，都是冲积平原。新民、辽中两县的大部分地区为辽河、浑河冲积平原，有少许沼泽地和沙丘，新民县北部散存一些丘陵。全市低山丘陵的面积为1020平方公里，占全市总面积的12％。山前冲洪积倾斜平原分布于东部山区的西坡，向西南渐拓。沈阳山地丘陵集中在东北、东南部，属辽东丘陵的延伸部分。西部是辽河、浑河冲积平原，地势由东向西缓缓倾斜。全市最高海拔高度为447.2米，在法库县境内；最低海拔高度为5.3米，在辽中县于家房镇。沈阳东部为低山丘陵，中西部是辽阔平原。由东北向西南倾斜，平均海拔30—50米。2.1.2水文状况：全市境内主要有辽河、浑河、绕阳河、柳河、蒲河、养息牧河、北沙河、秀水河等大小河流27条，属辽河、浑河两大水系，水资源总量为32.6亿立方米，其中地表水11.4亿立方米，地下水21.2亿立方米。2.1.3地质条件：污水处理厂所处位置地面标高85.00m，污水处理厂出水排入附近河流，河流位于污水处理厂的正南方，河流的最高水位为81.50m，常水位为80.00m；污水处理厂所在地的地下水位在地表以下7.0m，土壤为粘土；2.1.4气象条件：室外大气平均温度8.0，冬季室外计算温度-11.7，土壤全年平均温度为10℃95 ，冬季土壤温度为3.5℃。常年主导风向为西南风。2.2处理流程选择：污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合，以满足污水处理的要求。2.2.1污水处理流程的选择原则：经济节省性原则；运行可靠性原则；技术先进性原则。2.2.2应考虑的其他一些重要因素：充分考虑业主的需求；考虑实际操作管理人员的水平。95 第三章污水总泵站的设计计算3.1污水泵站的组成：污水泵站的基本组成包括机器间、集水池、格栅、辅助间、变电所等。机器间内设置水泵机组和相关附属设施。集水池可收集来水，还可以在一定程度上调节来水的不均匀性，起到调节水量的作用，保证水泵能较均匀地工作。格栅安装在集水池内，其作用主要是拦截水中较粗大的漂浮物和固体杂质，防止杂物堵塞和损坏水泵和管道等设施。辅助间一般包括贮藏室、维修间、休息室和卫生间等。变电所可独立于泵房外单独设置，也可设置于泵房外与泵房相连，或直接设于泵房的一侧。3.2选择泵房的条件：（1）由于污水泵站一般为常年运行，选用自灌式泵房比较方便，只有在特殊情况下才选用非自灌式泵房；（2）流量小于2m3/s时，常选用下圆上方形泵房，当直径D=7-15m时，工程造价比矩形低；（3）大流量的永久性污水泵站，选用矩形泵房。（4）分建式与合建式泵房的选用可根据水泵的启动方式来确定，一般自灌式启动应采用合建式泵房，非自灌式启动或因地形条件受到限制，可采用分建式泵房。（5）全地下式泵站，地面以上占地少，工程造价低，地下泵房潮湿，对一般电机的运转会产生影响，采用潜水泵可解决这一问题。3.3选泵的条件：选泵的原则要求：在满足最不利工况的条件下，考虑各种工况，尽可能节约投资，减少能耗。从技术上对流量Q、扬程H进行合理计算，对水泵台数和型号进行选定，满足用户对水量和水压的要求。从经济和管理上对水泵台数和工作方式进行确定，做到投资、维修费最低，正常工作能耗最低。选泵时应注意以下几个问题：（1）首先要满足最高时供水工况的流量和扬程要求，并保证水泵在高效段运行。水源水位变幅大的取水泵站，宜选用特性曲线陡峭型的水泵；流量变幅大的出水泵站，宜选用特性曲线平缓的泵。（2）选泵应尽量大小搭配，调配灵活，同时尽可能选择同型号水泵，互为备用。（3）一般应尽量减少水泵台数，选用效率较高的大泵。（4）考虑远期发展，远近结合，因一级泵站施工费高，更要考虑远近期结合。一般方法有：95 ①预留位置，当水量增加时，增加新泵；②近期用小泵工作，远期更换大泵工作；③更换叶轮，近期安装小叶轮，远期安装大叶轮工作。（5）最好泵在远期供水量低时仍能使用。（6）根据供水对象供水可靠性的不同要求，选用一定数量的备用泵。备用泵的数量，要根据用户的用水性质和用户对供水可靠性的要求确定，比如，工业用水比居民用水可靠性要求高——断水危害和损失程度大，一般不容许断水。3.4污水泵房的工艺流程：3.5污水泵站设计计算：本设计采用自灌式水泵，自灌式水泵多用于常年运转的污水泵站，其优点是：启动及时可靠，管理方便。由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合建。城市污水进水管管径取1600mm，充满度0.7，埋深3.5m，即进水管液面标高为地面标高-3.500=85.000-3.500=81.500m，则进水管管底标高=81.500-1.600×0.7=80.380m。3.5.1选泵前扬程估算：格栅前水面标高=进水管液面标高=81.500m；格栅后水面标高=集水池最高水位标高=格栅前水面标高-格栅压力损失；污水流经格栅的压力损失按0.1mH2O估算，则：格栅后水面标高=81.500-0.100=81.400m；集水池有效水深取2.0m，则：集水池最低水位标高=81.400-2.000=79.400m；水泵净扬程HST=出水井水面标高-集水池最低水位标高=89.803-79.400=10.403m；水泵吸、压水管路（含至出水井管路）的总压力损失估算为2.0mH2O；则水泵扬程H=10.403+2.000=12.403m。95 3.5.2水泵机组的选择：选择四台水泵，三用一备，则：。选用500WLⅡ3000-13立式污水泵四台，其中三台工作，一台备用。单泵的工作参数为H=13mH2O时，流量Q=3000m3/h，转速为n=590r/min，电动机功率N=160KW，水泵效率η=80%；选用与之配套的电机。3.5.3泵前格栅计算：设计中取四组格栅，N=4组，每组格栅单独设置，安装角度α=60°，每组格栅的设计流量为0.499m3/s。（1）格栅间隙数：（3-1）n——格栅栅条间隙数（个）；Q——设计流量（m3/s）；α——格栅倾角（°）；N——设计的格栅组数（组）；b——格栅栅条间隙（m）；h——格栅栅前水深（m）；v——格栅过栅流速（m/s）。集水池进水管管底与格栅底部落差不小于0.5m，设计中取h=0.5+0.7×1.6=1.62m，v=0.9m/s，b=0.03m，α=60°，N=4，Q=0.499m3/s，则计算得到n=10.62个，取n=11个。（2）格栅槽宽度：B=S(n－1)+bn（3-2）B——格栅槽宽度（m）；S——每根格栅条的宽度（m）。设计中取S=0.015m，则计算得B=0.48m。（3）进水渠道渐宽部分长度：（3-3）95 l1——进水渠道渐宽部分的长度（m）；B1——进水明渠宽度（m）；α1——渐宽处角度（°），一般采用10-30°设计中取B1=0.4m，α1=20°，计算得l1=0.11m。（4）出水渠道渐窄部分的长度：（3-4）得l2=0.055m。（5）通过格栅的水头损失：（3-5）h1——水头损失（m）；β——格栅条的阻力系数，查表β=1.67～2.42；k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。设计中取β=2.42，k=3，得到h1=0.10m。（6）栅后明渠的总高度：H=h+h1+h2（3-6）H——栅后明渠的总高度(m)；h2——明渠超高（m），一般采用0.3-0.5m设计中取h2=0.30m，得到H=2.02m。（7）栅槽总长度：（3-7）L——格栅槽总长度（m）；H1——栅前明渠的深度（m）。设计中H1=0.8+0.3=1.10m，得到L=2.30m。（8）每日栅渣量计算：（3-8）W——每日栅渣量（m3/d）；95 W1——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W1=0.05，得到W=7.5m3/d>0.2m3/d。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。3.5.4泵站的平面布置：（1）吸水管路布置：为了保证良好的吸水条件，每台水泵设单独的吸水管，每条吸水管的设计流量均为2396m3/h，采用DN1000钢管，流速v1=0.85m/s；在吸水管起端设一进水喇叭口，其直径为DN1400，吸水管路上设90°弯头2个，电动闸阀1个，偏心渐缩管1个，扬程计算如下：①喇叭口：（3-9）（3-10）查得ξ1=0.1；②90°弯头：DN1000弯头一个,查得ξ2=1.08；③闸阀：选用Z945TW型电动暗杆楔式闸阀，DN=1000mm，L=811mm，查得ξ3=0.05；④偏心渐缩管：选用DN1000×550，查得ξ4=0.21；（3-11），得；⑤90°弯头：DN550弯头一个，查得ξ5=0.64；由上可得：直管长为1.6m，管道总长为4.7m，则:沿程损失为：局部水头损失为：（3-12）吸水管路水头损失为：h=h1+h2=0.393m。（2）压水管路布置：每条压水管的设计流量均为2396m3/h，采用DN1000钢管，流速v1=0.85m/s，压水管路上设95 同心渐扩管两个，单向止回阀一个，闸阀一个。出水管路水头损失计算，选择一条阻力损失最大的管路作为核算对象，计算泵站内压水管路水头损失，按A,B,C,D线顺序计算水头损失：A-B段：①同心减扩管：选用DN500×1000，查得ξ6=0.33，（3-13），得；②单向止回阀：选用H76对夹双瓣旋启式止回阀，DN=1000mm，L=432mm，查得ξ7=1.7；③闸阀：选用Z945TW型电动暗杆楔式闸阀，DN=1000mm，L=811mm，查得ξ3=0.05；④同心减扩管：选用DN1000×1600，查得ξ8=0.37；（3-14），得⑤90°弯头：DN1600弯头一个,查得ξ9=1.08；直管长为1m，管段总长为5.2m，则：沿程损失为：局部水头损失为：（3-15）A-B段水头损失为：hAB=h1+h2=0.286m。B-C段：丁字管两个，DN1600，v4=1m/s，查得ξ10=1.5，ξ11=3.0；沿程损失为：局部损失为：（3-16）95 B-C段水头损失为：hBC=h3+h4=0.244m。C-D段：直管：DN1600，v4=1m/s，L=3.6m；沿程损失为：吸、压水管路总水头损失为：h=h+hAB+hBC+h5=0.927m＜2.0m；（3-17）则水泵所需扬程为：H=0.927+10.403=11.33m。所选水泵扬程为13m，满足要求。吸、压水管路布置如下图：图3.1机组布置及吸、压水管路布置图Fig.3.1Thegeneralarrangementofconduit（3）泵座基础设计：①泵基础长度（3-18）②泵基础的宽度（3-19）水泵外形及安装尺寸如下图：95 图3.2泵座基础图Fig.3.2Thefoundationofpump3.5.5集水池设计计算：（1）集水池容积计算：①集水池的容积按三台泵5min的流量计算，则：（3-20）则集水池的面积：（3-21）根据集水池的面积和水泵间的平面布置要求确定泵站长为24m，集水池宽为16m，则集水池实际面积为：（3-22）满足要求。集水池内设有人工清除污物格栅四座，格栅间距30mm，安装角度60°。95 ②按照满足水泵间布置要求计算容积：水泵间长度：水泵间长度是指水泵间两墙轴间的距离。根据主机组台数、布置形式、机组间距、边机组段长度等因素确定，应满足机组吊运和泵房内交通的要求，用下式表述：（3-23）L——泵房长度（mm）；l0——主机组基础的长度（mm）；l1——主机组基础间距（mm）；L1——主机组基础到墙壁之间的距离（mm）n——主机组台数。计算中取L1=5m，l0=1.66m，l1=2m，n=4，则L=22.64m。水泵间跨度：水泵间的跨度是水泵间进出水侧（或柱）轴线之间的距离，应根据水泵、阀门、所配的其他管件尺寸，并满足安装、检修及运行维护通道或交通道布置的要求而定。即：（3-24）B——水泵间跨度（mm）；b1、b8——轴线之间的墙壁厚度（mm）；b2——水平管长，根据管道检修空间而定，一般不小于300mm；b3——偏心渐缩管长度（mm）；b0——水泵长度（mm）；b4——同心渐扩管长度（mm）；b5——水平接管长度，根据闸阀的长度及闸阀、管道检修需要而定（mm）；b6——闸阀长度（mm）；b7——交通道宽度（mm）。计算中取b0=1710mm，b1=400mm，b2=1000mm，b3=1050mm，b4=2500mm，b5=1000mm，b6=2054mm，b7=2000mm，b8=400mm，则B=12.114m。根据水泵间长度L=22.64m及水泵间的跨度B=12.114m确定泵站长为24m，水泵间宽为13m。根据水量可以确定集水池宽为b=375/24=15.625m，设计中取b=16m。则集水池实际面积为：95 （3-25）由两种方法得到集水池面积为384m2。（2）集水池最高水位=进水管内水面标高-格栅水头损失=81.500-0.100=81.400m；（3）集水池最低水位=集水池最高水位-有效水深=81.400-2.000=79.400m；（4）集水池池底坡度为0.05，坡向吸水坑，吸水坑深度1.00m，上底宽2.5m，下底宽1.5m。（5）泵房形式采用矩形，长24m，宽29m。3.5.6机器间设计计算：机器间布置应满足设备安装、运行、检修的要求。要有良好的运输、巡视和工作的条件，符合防火、防噪声及采光技术规定，做到管理方便，安全可靠，整齐美观。（1）机器间尺寸、平面布置：泵座与集水池墙壁距离取决于水泵吸水管、闸门、零件的尺寸和装卸的宽裕度。楼梯宽度不宜小于1.8m，平台宽不小于1.0m。（2）高程布置：①无吊车起重设备者，泵房高度以满足临时架设起吊设备和采光通风的要求，地面以上有效高度不小于3.0m；②有吊车起重设备者，应保持吊起物底部与所跨越固定物体顶部留有不小于0.5m的净空；③在半地下室泵房，如考虑汽车运进设备，则机器间高度尺寸按车箱底盘的高度计算。（3）泵房高度计算：泵房分为两层，地下部分为设备间，地上部分安装吊车及设配电室、值班室和控制室。地面以上的泵房高度：H1=a+b+c+d+e+h（3-26）a—单轨吊车梁高度；b—滑车架高度；c—起重葫芦在钢丝绳绕紧状态下长度；d—起重绳的垂直高度；e—最大一台泵或电机的高度；h—吊起物底部与泵房进口地坪或平台的距离，用汽车运输。设计中取a=0.4m，b+c=0.55m，d=1.3m，e=2.22m，h=1.6m，计算得H1=6.07m，设计中取7m。95 3.5.7泵站仪表：泵站内应设置的控制仪表有以下几种：（1）自灌式水泵吸水管上安装真空表。（2）出水压力管上设置压力表。（3）配电设备仪表有电流表、电压表、计量表。（4）轴承润滑仪表：泵采用液体润滑轴承时，轴承内装置油位指示器。采用轴承循环润滑时，装置压力表及温度计。3.5.8其他附属设施的设计：（1）门、窗、走廊：①门：机器间至少应有一个能满足设备的最大部件搬运出入的门。门高：H=c+d+e+f（3-27）c—所吊部件吊钩与门框顶部之距离（0.5m）d—起重绳垂直长度，e—最大一台泵或电机高度：电机高h=1855mm，泵高h=2220mm。f—吊车部件底与泵房进口处室内地面或平台之间的距离，f取0.6mH=0.5+1.00+2.22+0.6=4.32m，取4.5m。门宽：B=2a+b（3-28）b—部件宽度（m），水泵宽度b=1455mm，电机宽度b=970mm。采用汽车运输，汽车车厢宽取2.5m；a—部件两侧距门框长度（≧0.15m，取0.25m）。B=2×0.25+2.5=3.0m②窗：在炎热地区，窗应尽量面向夏季主导风向，易造成对流；在寒冷地区，窗应向阳，为使空气对流，背面也可适当开窗。窗的总面积不少于泵房面积的1/6。寒冷地区应设双层玻璃保暖。为了便于开关和清擦玻璃，在室内无走廊的情况下，应考虑可在室外进行工作的条件。窗户尺寸：宽1.6米，高2米，共16个；③95 走廊：在较大的泵站内，为了便于管理和使用，靠窗或墙的一边宜设有走廊，其宽度可采用1.0～1.2m，取1m，走廊的栏杆高度为0.9～1.0m，取1m。④楼梯：机器间﹑集水池﹑设1.2m宽的扶梯（2）起重设备的选择：为方便安装水泵、电机、管道、闸阀，泵站内应设置起重机械。重量超过1吨的立式泵跨越相邻水泵起吊时，应设双轨起重机吊车梁，以免因摆动幅度过大而出轨。为使吊车能正常运行，必须避开出水管、闸阀、支架、平台、走廊等矛盾，为减轻工作人员的劳动强度，凡起吊高度大，吊动距离长，起吊次数较多的泵站，应尽量采用电动操作。本设计最大的起重量为3吨，采用LX型电动单梁悬挂桥式起重机，起升高度为12m，跨度为9m。（3）地面排水：室内地面坡度为0.01，倾向排水沟或集水坑，集水坑尺寸为D=0.5m,H=0.7m。水泵水封滴水通过DN32mm的排水管接入集水坑，为保持室内清洁，应备有供冲洗用的橡胶软管，排除积水坑之污水，可利用污水泵在吸水管外加DN50软管，伸入集水坑将污水抽除。（4）采光通风：室内应有充足的自然光，检修和操作点处灯光要能集中，照明器件迎来蒸汽腐蚀并防曝。自然通风在开窗方向上，注意使空气对流。地下部分在相对应的位置设拔风筒2个，通向室外。风筒进出风口应一高一低，使空气流通，通风机设在室内，有通风管道将热空气排出并引进新鲜空气。95 第四章污水的一级处理4.1格栅及其设计：格栅是由一组平行的金属栅条制成，斜置在污水流经的渠道上或水泵前集水井处，用以截留污水中的大块悬浮杂质，以免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。设计中取四组格栅，N=4组，每组格栅与沉砂池合建，安装角度α=60°，每组格栅的设计流量为0.499m3/s。4.1.1格栅间隙数：（4-1）n——格栅栅条间隙数（个）；Q——设计流量（m3/s）；α——格栅倾角（°）；N——设计的格栅组数（组）；b——格栅栅条间隙（m）；h——格栅栅前水深（m）；v——格栅过栅流速（m/s）。设计中取h=0.8m，v=0.9m/s，b=0.02m，α=60°，N=4，Q=0.499m3/s，则计算得到n=32.2个，取n=33个。4.1.2格栅槽宽度：B=S(n－1)+bn（4-2）B——格栅槽宽度（m）；S——每根格栅条的宽度（m）。设计中取S=0.015m，则计算得B=1.14m。4.1.3通过格栅的水头损失：（4-3）h1——水头损失（m）；95 β——格栅条的阻力系数，查表β=1.67～2.42；k——格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。设计中取β=2.42，k=3，得到h1=0.18m。4.1.4格栅部分总长度：（4-4）L——格栅部分总长度（m）；H1——格栅明渠的深度（m）。设计中H1=0.8+0.3=1.1m，得到L=2.14m。4.1.5每日栅渣量计算：（4-5）W——每日栅渣量（m3/d）；W1——每日每103m3污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0.04-0.06m3/103m污水。设计中取W1=0.05m3/103m3污水，计算得W=7.5m3/d＞0.2m3/d。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。4.1.6进水与出水渠道：城市污水通过DN1600mm的管道送入进水渠道，格栅的进水渠道与格栅槽相连，格栅与沉砂池合建一起，格栅出水直接进入沉砂池，进水渠道宽度B1=B=1.5m，渠道水深h1=h=0.8m。格栅与沉砂池合建的格栅平面布置如下图：95 图4.1格栅与沉砂池合建的格栅平面图Fig.4.1Thehorizontalplanofthebuildofthegrillandthesandcollector4.2沉砂池及其设计：沉砂池是借助于污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的沙粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，减少大颗粒物质在输水管内沉积和消化池内沉积。沉砂池按照运行方式不同可分为平流式沉砂池，竖流式沉砂池，曝气式沉砂池，涡流式沉砂池。设计中采用曝气沉砂池，沉砂池设4组，N=4组，每组设计流量0.499m3/s4.2.1沉砂池有效容积：（4-6）V——沉砂池有效容积（m3）；Q——设计流量（m3/s）；t——停留时间（min），一般采用1-3min。设计中取t=2min，Q=0.499m3/s，得到V=59.88m3。4.2.2水流过水断面积：（4-7）v1——水平流速（m/s），一般采用0.06-0.12m/s。设计中取水平流速v1=0.1m/s,得到A=4.99m2。95 4.2.3沉砂池宽度：（4-8）h2——沉砂池有效水深（m），一般采用2-3m。设计中取h2=2.0m，得到B=2.50m。B/h2=1.25<2,满足要求。4.2.4沉砂池长度：（4-9）计算得到L=12m。4.2.5每小时所需空气量计算：（4-10）q——每小时所需的空气量（m3/h）；d——每m3污水所需空气量（m3/m3污水），一般采用0.1-0.2m3/m3污水。设计中取d=0.2m，得到q=359.28m3/h。（单池所需气量）。4.2.6沉砂室所需容积：（4-11）X——城市污水沉砂量（m3/106m3污水），一般采用30m3/106m3污水；T——清除沉砂的间隔时间（d），一般取1-2d。设计中取T=2d，得到V=9.02m3。4.2.7每个沉砂斗容积：（4-12）n——沉砂斗个数（个）。设计中取n=4，得到V0=2.26m3。95 4.2.8沉砂斗上口宽度：（4-13）h3′——沉砂斗高度（m）；α——沉砂斗壁与水平面的倾向（°），一般采用圆形沉砂池α=55°，矩形沉砂池α=60°；α1——沉砂斗底宽度（m），一般采用0.4-0.5m。设计中取h3′=1.4m，α=60°，α1=0.5m，得到a=2.12m。4.2.9沉砂斗有效容积：（4-14）得到V0＇=2.71m3>1.86m3。4.2.10进水渠道：格栅出水送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入沉砂池，进水渠道水流流速：（4-15）B1——进水渠道宽度（m）；H1——进水渠道水深（m）。设计中取B1=1.8m，H1=0.5m，得到V1=0.55m/s。4.2.11出水装置：出水采用沉砂池末端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：（4-16）Q1——沉砂池内设计流量（m3/s）；m——流量系数，一般采用0.4-0.5；b2——堰宽（m），等于沉砂池的宽度。设计中取m=0.4，b2=2.49m，得到H1=0.234m。95 出水堰后自由跌落0.15m，出水流入出水槽，出水槽宽度B2=0.8m，出水槽水深h2=0.35m，水流流速v2=0.89m/s。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接，出水管道采用钢管。管径DN2=800mm，管内流速v2=0.99m/s，水力坡度i=1.46‰。4.2.12排砂装置：采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排出沉砂池，吸砂泵管径DN=300mm。曝气沉砂池剖面如下图：图4.2曝气沉砂池剖面图Fig.4.2Thesectionplaneofaerationsandcollector4.3初沉池及其设计：初次沉淀池是借助于污水中的悬浮物质在重力的作用下可以下沉，从而与污水分离，初次沉淀池去除悬浮物40%~60%，去除BOD20%~30%。初次沉淀池按照运行方式不同可分为平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、斜板沉淀池。设计中采用平流沉淀池，平流沉淀池是利用污水从沉淀池一端流入，按水平方向沿沉淀池长度从另一端流出，污水在沉淀池内水平流动时，污水中的悬浮物在重力作用下沉淀，与污水分离。平流沉淀池由进水装置、出水装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置组成。沉淀池设四组，N=4组，每组设计流量Q=0.499m3/s。95 4.3.1沉淀池表面积：（4-17）F——沉淀池表面积（m2）；q"——表面负荷（m3/m2·h），一般采用1.5-3.0m3/m2·h。设计中取q’=2，得到F=898.2m2。4.3.2沉淀部分有效水深：h2=q＇×t（4-18）t——沉淀时间(h)，一般采用1.0-2.0h。设计中取t=1.5h，得到h2=3.0m。4.3.3沉淀部分有效容积：V’=Qt×3600（4-19）得到V’=2694.6m3。4.3.4沉淀池长度：L=3.6vt（4-20）v——设计流量时的水平流速(mm/s),一般采用v≤5mm/s。设计中取v=5mm/s，得到L=27m。4.3.5沉淀池宽度：B=F/L（4-21）得到B=33.3m。4.3.6沉淀池格数：（4-22）b——沉淀池分格的每格宽度（m）。设计中取b=4.8m，得到n1=6.94个，取n1=7个。95 4.3.7校核长宽比及长深比：长宽比为5.6，大于4，满足要求。长深比为9，满足8-12之间的要求。4.3.8污泥部分所需容积：（4-23）Q——设计流量（m3/s）；C1——进水悬浮物浓度（mg/L）；C2——出水悬浮物浓度（mg/L），一般采用沉淀效率η=40%-60%；K2——生活污水量总变化系数；γ——污泥容重（t/m3），约为1；p0——污泥含水率（%）。设计中取每次排泥间隔时间T=1d，污泥含水率P0=97%，沉淀池的沉淀效率η=50%，出水悬浮物浓度C2=[100%－50%]×C1=0.5×C1，计算得V=140.6m3。4.3.9每格沉淀池污泥部分所需容积：（4-24）得到V’=20.1m3。4.3.10污泥斗容积：（4-25）a——沉淀池污泥斗上口边长（m）；a1——沉淀池污泥斗下口边长（m），一般采用0.4-0.5m；h4——污泥斗高度（m）。设计中取a=4m，h4=3.72m，a1=0.4m，得到V1=22m3>20.1m3。95 4.3.11沉淀池总高度：H=h1+h2+h3+h4（4-26）h1——沉淀池超高（m），一般采用0.3-0.5；h3——缓冲层高度（m），一般采用0.3m；h4——污泥部分高度（m），一般采用污泥斗高度与池底坡度i=1‰的高度之和。设计中取h1=0.5m，h3=0.3m，得h4=3.95m，得到H=7.75m。4.3.12进水配水井：沉淀池分为四组，每组分为7格，每组沉淀池进水端设进水配水井，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：（4-27）V2——配水井内中心管上升流速（m/s），一般采用v2≥0.6m/s。设计中取v2=0.7m/s，得到D’=1.91m。配水井直径：（4-28）V3——配水井内污水流速（m/s），一般取v=0.2-0.4m/s。设计中取v3=0.3m/s，得到D3=3.48m。4.3.13进水渠道：沉淀池分为四组，每组沉淀池进水端设进水渠道，配水井接出的DN800进水管从进水渠道中部汇入，污水沿进水渠道向两侧流动，通过穿孔花墙流入沉淀池。进水渠道宽0.5m，有效水深1.2m，穿孔花墙的开孔总面积为过水断面面积的6%-20%，则过孔流速为：（4-29）v2——穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.05-0.15m/s；B2——孔洞的宽度（m）；95 h2——孔洞的高度（m）；n1——孔洞数量（个）。设计中取B2=0.2m，h2=0.4m，n1=49个，得到v2=0.13m/s。4.3.14出水堰：沉淀池出水经过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，堰上水深H为：（4-30）m0——流量系数，一般采用0.45；b——出水堰宽度（m）；H——出水堰顶水深（m）。设计中取m0=0.45，b=4.8m，得到H=0.038m。4.3.15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。（4-31）v3——出水渠道水流流速（m/s），一般采用v3≥0.4m/s；B3——出水渠道宽度（m）；H3——出水渠道水深（m），一般采用0.5-2.0。设计中取B3=1.5m，H3=0.8m，得到v3=0.41m/s>0.4m/s。出水管道采用钢管，管径DN=800mm，管内流速为v=1.0m/s,水力坡降i=1.0‰。4.3.16进水挡板、出水挡板：沉淀池设进水挡板和出水挡板，进水挡板距进水穿孔花墙0.5m，挡板高出水面0.3m,伸入水下1.0m。出水挡板距出水堰0.5m，挡板高出水面0.3m，伸入水下0.5m。在出水挡板处设一个浮渣收集装置，用来收集拦截的浮渣。95 4.3.17排泥管：沉淀池采用重力排泥，排泥管直径DN200mm，排泥时间t4=30min，排泥管流速v4=0.5m/s，排泥管伸入污泥斗底部。4.3.18刮泥装置：沉淀池采用行车式刮泥机，刮泥机设于池顶，刮板伸入池底，刮泥机行走时将污泥推入污泥斗内。平流沉淀池剖面如下图：图4.3平流沉淀池剖面图Fig.4.3Thesectionplaneofstratosphericsedimentationtank95 第五章污水的生物处理5.1曝气池及其设计：设计中采用传统活性污泥法。传统活性污泥法，又称普通活性污泥法，污水从池子首端进入池内，二沉池回流的污泥也同步进入，废水在池内呈推流形式流至池子末端，其池型为多廊道式，污水流出池外进入二次沉淀池，进行泥水分离。污水在推流过程中，有机物在微生物的作用下得到降解，浓度逐渐降低。传统活性污泥法对污水处理效率高，BOD去除率可达到90%以上，是较早开始使用并沿用至今的一种运行方式5.1.1曝气池的计算与各部分尺寸的确定：（1）污水处理程度计算：假定一级处理对BOD5的去除率为25%，则进入曝气池中污水的BOD5浓度为：（5-1）计算得Sa=202.5mg/L。污水经二级处理后，出水中BOD5浓度小于20mg/L，由此确定污水处理程度η。计算得到ηBOD5=90.1%。（2）BOD5-污泥负荷率：（5-2）NS——BOD5-污泥负荷率，kgBOD5/kgMLSS˙d；K2——有机物最大比降解速度与饱和常数的比值，一般采用0.0168—0.0281之间；Se——处理后出水中BOD5浓度（mg/L）；按要求应小于20mg/L；f——MLVSS/MLSS值，一般为0.7—0.8；η——BOD5的去除率，为90.1%。设计中取k2=0.02，Se=20mg/L，f=0.75，计算得到NS=0.33kgBOD5/(kgMLSS˙d)。（3）曝气池内混合液污泥浓度计算：（5-3）X——混合液污泥浓度（mg/L）；95 R——污泥回流比，一般采用25%—75%；˙r——系数；SVI——污泥容积指数，根据NS，查图得SVI=120。设计中取R=50%，r=1.2，计算得到X=3333.3mg/L。（4）曝气池的有效容积：（5-4）V——曝气池有效容积（m3）；Q——曝气池的进水量（m3/d）；按平均流量计算；Sa——曝气池进水中BOD5浓度值（mg/L）。设计中Q=150000m3/d，Sa=202.5mg/L，计算得到V=27614m3。（5）单座曝气池面积：设计中取4个曝气池，则每组曝气池的有效容积27614/4=6903.5m3。单座曝气池面积：（5-5）F——单座曝气池表面积（m2）；H——曝气池的有效水深（m）。设计中取曝气池的有效水深H=4.2m，则F=1643.7m2。（6）曝气池长度：（5-6）L——曝气池长度（m）；B——曝气池宽度（m）。设计中取曝气池宽度B=5.0m，B/H=1.19，介于1-2之间，符合规定，计算得L=328.7m。L/B=65.7>10，符合规定。共设7廊道，每廊道长46.96m，取为47m。（7）曝气池总高度：H总=H+h（5-7）H总——曝气池总高度（m）；h——曝气池超高（m），一般取0.3—0.5m。设计中取h=0.5m，则H=4.7m。95 在曝气池面对初次沉淀池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在每两池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接，在两侧横向配水渠道上设进水口。曝气池的平面布置如下图：图5.1曝气池平面布置图Fig.5.1Thefloor-planofaerationtank5.1.2曝气系统的计算与设计：（本设计采用鼓风曝气系统）（1）平均时需氧量的计算O2=aˊQSr+bˊVXV（5-8）aˊ——氧化每千克BOD所需氧的质量（Kg），一般取为0.42-0.53；bˊ——污泥自身氧化的氧化率，一般为0.18-0.11；Q——污水的平均流量（m3/d）；XV——挥发性悬浮固体（MLVSS）浓度（kg/m3），满足XV=0.75X；Sr——去除的BOD浓度（kg/m3）设计中取aˊ=0.5，bˊ=0.15，XV=2500mg/L=2.5kg/m3，Sr=182.5/1000=0.1825kg/m3，O=24042.75kg/d=1001.8kg/h。（2）最大时需氧量的计算：O2max=aˊQKSr+bˊVXV（5-9）95 由K=1.15得O2max=26095.875kg/d=1087.33kg/h。（3）每日去除的BOD5值：BOD5=150000×(202.5-20)/1000=27375kg/d。（4）去除每kgBOD的需氧量△O=24042.75/27375=0.878kgO/kgBOD。（5）最大时需氧量与平均时需氧量之比O2max/O=1087.33/1001.8=1.085。5.1.3供气量的计算：采用网状膜型中微孔空气扩散器，敷设于距池底0.2m处，淹没水深4.0m，计算温度定为30℃。查表得水中溶解氧饱和度：CS（20）=9.17mg/L；CS（30）=7.63mg/L。（1）空气扩散器出口处的绝对压力（P）：P=1.013×10+9.8×10H=1.405×10Pa。（5-10）（2）空气离开曝气池面时，氧的百分比：O=21(1-E)/[79+21(1-E)]×100%（5-11）E——空气扩散器的氧转移效率，对网状膜型中微孔空气扩散器，取值12%。计算得O=21(1-0.12)/[79+21(1-0.12)]×100%=18.96%。（3）曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）：Csb（T）=Cs(Pb/2.026×105+Ot/42)（5-12）最不利温度条件按30℃考虑，计算得Csb（30）=8.74mg/L。（4）换算为在20℃条件下，脱氧清水的充氧量：R0=RCsb（20）/[(··Csb（T）-C)·1.024(T-20)]（5-13）R——混合液需氧量（kg/h）α，β——修正系数；ρ——压力修正系数；C——曝气池出口处溶解氧浓度（mg/L）。95 设计中取α=0.82；β=0.95；C=2.0；ρ=1.0，计算得R=1402kg/h。相应的最大时需氧量为：R=1087.33×9.17/[0.82×(0.95×1.0×8.74-2.0)×1.024]=1522kg/h。（5）曝气池平均时供气量：G=R/(0.3E)×100（5-14）计算得G=38944m/h。（6）曝气池最大时供气量：GSMAX=1522/(0.3×12)×100=42278m/h。（7）去除每kgBOD的供气量：38944/27375×24=34.14m空气/kgBOD。（8）每m污水的供气量：38944/150000×24=6.23m空气/m污水。（9）本系统的空气总用量：除采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍考虑，污泥回流比R取值50%，这样提升污泥所需空气量为：8×0.5×150000/24=25000m/h总需气量：42278+25000=67278m/h5.1.4曝气池进出水系统：（1）曝气池进水设计：初沉池出水通过DN1600mm管道送入曝气池进水渠道，然后向两侧配水，污水在管道内的流速为：（5-15）v1——污水在管道内的流速（m/s）；QS——污水的最大流量（m3/s）；95 d——进水管管径（m）。设计中取d=1.6m，QS=1.996m3/s，计算得v1=1.0m/s。最大流量时，污水在渠道内的流速：（5-16）v2——污水在渠道内的流速（m/s）；b——渠道的宽度（m）；h1——渠道内的有效水深（m）。设计中取b=1.0m，h1=2.0m，N=4，计算得v2=0.25m/s。曝气池采用潜孔进水，所需孔口总面积为：（5-17）A——所需孔口总面积（m2）；v3——孔口流速（m/s），一般取值为0.2—1.5m/s。设计中取v3=0.4m/s，计算得A=1.25m2。每个孔口尺寸0.5×0.5m，共5个。在四组曝气池之间设中间配水渠，污水通过中间配水渠可以流入后配水渠，在前后配水渠上都设进水口，孔口尺寸为0.5×0.5m，可以实现多点进水。中间配水渠宽1.5m，有效水深2m，则渠内最大流速为1.996/(3×1.5×2)=0.22m/s。设计中取中间配水渠的超高为0.3m，渠道总高为：1.2+0.3=1.5m。（2）曝气池出水设计：曝气池出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头：（5-18）H——堰上水头（m）；Q1——曝气池内总流量（m3/s），指污水最大流量（1.996m3/s）和回流污泥量（1.736×50%）之和；m——流量系数，一般采用0.4-0.5；b——堰宽（m），一般等于曝气池宽度。设计中取m=0.4，b=5.0m，则95 每组曝气池的出水管管径为1000mm，管内流速（5-19）d1——出水管管径（m）。设计中取d1=1.0m，则四条出水管汇成一条直径为DN1600mm的总管，送往二次沉淀池，总管内的流速为0.1m/s。（3）管道设计：①中位管：曝气池中部设中位管，在活性污泥培养驯化时排放上清液。中位管管径为600mm。②放空管：曝气池在检修时，需要将水放空，因此应在曝气池底部设放空管，放空管管径为500mm。③污泥回流管：二沉池的污泥需要回流至曝气池首端，因此应设污泥回流管，污泥回流管管径：（5-20）Q2——每组曝气池回流污泥量（m）；v5——回流污泥管内污泥流速（m/s），一般采用0.6-2.0m/s。设计中取v5=1.0m/s，得到d2=0.53m，设计中取为600mm。④消泡管：在曝气池隔墙上设置消泡水管，管径为DN25mm，管上设阀门。消泡管是用来消除曝气池在运行初期和运行过程中产生的泡沫。⑤空气管：曝气池内需设置空气管路，并设置空气扩散设备，起到充氧和搅拌混合的作用。5.1.5空气管系统计算：按附图所示曝气池平面图布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共14根干管。在每根干管上设9对曝气竖管，共18条配气竖管。全曝气池共设25295 条配气竖管。每根竖管的供气量为42278/252=167.8m/h。曝气池平面面积为6575m2，每个空气扩散器的服务面积按0.49m2计，则所需空气扩散器的总数为6575/0.49=13418个。每个竖管上安设的空气扩散器的数目为13418/252=53个,设计中取为50个。每个空气扩散器的配气量为42278/13420=3.15m3/h。将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图如下：图5.2空气管路图Fig.5.2Airpipingdiagram选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路作为计算管路。在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气管道计算，计算结果列入下表：表5.1空气管路计算表Table5.1Thechartofair-venttubecomputation95 管段编号管段长度L（m）空气流量空气流速v（m/s）管径D（mm）配件管段当量长度L0（m）管段计算长度L0+L（m）压力损失h1+h2m3/hm3/min9.8Pa/m9.8Pa32-310.43.150.05251.0932弯头一个0.450.850.130.1231-300.46.30.1052.1732三通一个1.191.590.200.3430-290.49.450.1583.2732三通一个1.191.590.240.4129-280.412.60.214.3532三通一个1.191.590.280.4728-270.215.750.2635.4432三通一个1.191.390.370.5327-261.031.50.5254.4650三通一个大小头一个1.222.220.531.1826-251.0631.053.4880四通一个大小头一个3.754.752.0759.8625-247.15157.52.6255.57100闸门一个弯头一个三通一个17.9625.110.338.2924-235.03155.2511.15100三通一个4.669.661.2512.0823-225.063010.59.91150四通一个大小头一个7.9712.970.496.3622-215.094515.758.36200四通一个大小头一个11.2616.260.304.8821-205.012602111.15200四通一个9.6514.650.7811.4320-195.0157526.256.19300四通一个大小头一个18.3223.320.0831.9419-185.0189031.57.43300四通一个15.720.70.112.2895 18-175.0220536.758.67300四通一个15.720.70.193.9317-165.02520429.91300四通一个15.720.70.224.5516-158.0283547.2511.15300四通一个弯头一个22.2530.250.257.5615-1410.0283547.2511.15300弯头一个6.5416.540.254.1314-1310.0567094.512.54400三通一个大小头一个14.7924.790.348.4313-1210.08505141.7512.04500三通一个大小头一个19.3329.330.174.9912-1110.01134018916.05500三通一个14.4924.490.327.8411-1010.014175235.2513.87600三通一个大小头一个24.0534.050.217.1510-910.017010283.516.72600三通一个18.0428.040.277.579-810.019845330.7514.33700三通一个大小头一个28.9438.940.2318.168-710.02268037816.37700三通一个21.9131.910.268.37-610.025515425.2518.42700三通一个21.9131.910.299.256-510.028350472.515.67800三通一个大小头一个34440.25115-410.031185519.7517.24800三通一个25.8535.850.2810.034-310.03402056718.81800三通一个25.8535.850.3111.113-210.036855614.2516.10900三通一个大小头一个42.0952.090.2613.5495 2-110.039690661.517.33900三通一个33.5943.590.2812.21合计210根据计算结果，空气管道系统的总压力损失为：∑(h+h)=210×9.8=2.058kPa；网状膜空气扩散器的压力损失为5.88kPa，则总压力损失为：5.88+2.058=7.938kPa；为安全计，设计中取值9.8kPa。5.1.6空压机的选定：空气扩散器安装在距曝气池池底0.2m处，曝气池有效水深为4.2m，空气管路内的水头损失按1.0m计，则空压机所需压力为：P=(4.2-0.2+1.0)×9.8=49kPa；空压机供气量：最大时：GSMAX=42278m3/h=704.6m3/min；平均时：GS=38944m3/h=649.1m3/min。根据所需压力及空气量，决定采用D60×90-250/5000型罗茨鼓风机，该鼓风机风压49kPa，风量250m3/min，共四台，三用一备。95 第六章污水的生物处理后处理6.1二沉池及其设计：二沉池一般可分为平流式、辐流式、竖流式和斜板（管）等几类。平流式沉淀池可用于大、中、小型污水处理厂，但一般多用于初沉池，作为二沉池比较少见。平流式沉淀池配水不易均匀，排泥设施复杂，不易管理。辐流式沉淀池一般采用对称布置，配水采用集配水井，这样各池之间配水均匀，结构紧凑。辐流式沉淀池排泥机械已定型化，运行效果好，管理方便。辐流式沉淀池适用于大、中型污水处理厂。竖流式沉淀池一般用于小型污水处理厂以及中小型污水厂的污泥浓缩池。该池型的占地面积小、运行管理简单，但埋深较大，施工困难，耐冲击负荷差。斜管（板）沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。一般常用于小型污水处理厂或工业企业内的小型污水处理站。斜管（板）沉淀池处理效果不稳定，容易形成污泥堵塞，维护管理不便。设计中选用辐流沉淀池，沉淀池设2组，N=2组，每组设计流量0.405m3/s。6.1.1沉淀池表面积：（6-1）F——沉淀池表面积（m2）；qˊ——表面负荷（m3/m2·h），一般采用0.5-1.5m3/m2·h。设计中取qˊ=1.4m3/m2·h，得到F=1283.14m2。6.1.2沉淀池直径：（6-2）得到D=40.4m,则半径为20.2m。6.1.3沉淀池有效水深：h2=q′×t（6-3）h2——沉淀池有效水深（m）；t——沉淀时间（h），一般采用1—3h。95 设计中取t=2.5h，得到h2=3.5m。6.1.4径深比：D/h2=11.54，满足6-12之间的要求。6.1.5污泥部分所需容积：（6-4）Q0——平均流量（m3/s）；R——污泥回流比（%）；X——污泥浓度(mg/L)；Xr——二沉池排泥浓度(mg/L)。设计中取Q0=1.736m3/s，R=50%，，（6-5）（6-6）SVI——污泥容积指数，一般采用70-150；r——系数，一般采用1.2。设计中取SVI=100，r=1.2，得到Xr=1.2×104mg/L，X=4000mg/L。经计算得到V1=2343.6m3。应采用连续排泥方式。6.1.6沉淀池总高度：H=h1+h2+h3+h4+h5（6-7）h1——沉淀池超高（m），一般采用0.3-0.5m；h2——沉淀池有效水深（m）；h3——沉淀池缓冲层高度（m），一般采用0.3m；h4——沉淀池底部圆锥体高度（m）；h5——沉淀池污泥区高度（m）。设计中取h1=0.3m，h3=0.3m，h2=3.5m，95 根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮泥机连续排泥，池底坡度为0.05。h4=(r-r1)×i（6-8）h4——沉淀池底部圆锥体高度（m）；r——沉淀池半径（m）；r1——沉淀池进水竖井半径（m），一般采用1.0m；i——沉淀池池底坡度。设计中取r=20.2m，r1=1.0m，i=0.05，计算得h4=0.96m。（6-9）V1——污泥部分所需容积（m3）；V2——沉淀池底部圆锥体容积（m3）；F——沉淀池表面积（m2）。（6-10）计算得V2=431.3m2，则h5=（2343.6-431.3）/1283.14=1.49m。最后计算得H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.5+0.3+0.96+1.49=6.55m。辐流二沉池示意图如下：图6.1辐流沉淀池剖面图Fig.6.1Thesectionplaneofconvergentflowsedimentationtank6.1.7进水管的计算：Q1=Q+RQ0（6-11）Q1——进水管设计流量（m3/s）；95 Q——单池设计流量（m3/s）；R——污泥回流比（%）；Q0——单池污水平均流量（m3/s）。设计中取Q=0.499m3/s，Q0=1.736/4m3/s，R=50%，计算得Q1=0.716m3/s。进水管管径取D1=900mm，则流速v=Q1/A=4Q1/πD12=1.126m/s。6.1.8进水竖井计算：进水竖井直径采用D2=2.0m；进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸a×b=0.5m×1.5m，共设6个沿井壁均匀分布；流速v：v=Q1/A=0.716/（0.5×1.5×6）=0.16，符合0.15-0.2之间的要求；孔距l：=0.55m。6.1.9稳流筒计算：筒中流速：v3=0.03-0.02m/s，设计中取0.02m/s；稳流筒过流面积：f=Q1/v3=35.8m2；稳流筒直径D3：=7.04m。（6-12）6.1.10出水槽计算：采用双边90°三角堰出水槽集水，出水槽沿池壁环形布置，环形槽中水流由左右两侧汇入出水口。每侧流量Q=0.499/2=0.25m3/s；出水槽中流速v=0.6m/s；设出水槽宽B=0.6m；槽内终点水深h2：h2=Q/vB=0.70m；槽内起点水深h1：95 （6-13）（6-14）hk——槽内临界水深（m）；α——系数，一般采用1；g——重力加速度。计算得hk=0.26m，h1=0.74。集水槽高度：0.1+0.74=0.84m，取0.85m。集水槽断面尺寸为：0.6×0.85m。6.1.11出水堰计算：q=Q/n（6-15）n=L/b（6-16）L=L1+L2（6-17）（6-18）q0=Q/L（6-19）q——三角堰单堰流量（L/s）；Q——进水流量（L/s）；L——集水堰总长度（m）；L1——集水堰外侧堰长（m）；L2——集水堰内侧堰长（m）；n——三角堰数量(个)；b——三角堰单宽（m）；h——堰上水头（m）；q0——堰上负荷[L/(s·m)]。设计中取b=0.10m，水槽距池壁0.5mL1=（40.4-1.0）π=123.72m；L2=（40.4-1.0-0.6×2）π=119.95m；L=L1+L2=243.67m；95 n=L/b=2437个；q=Q/n=0.205L/s；h=0.023m；q0=Q/L=2.05L/(s·m)。根据规定二沉池出水堰上负荷在1.5-2.9L/(s·m)之间，计算结果符合要求。6.1.12出水管：出水管管径D=800mm计算得v=1.0m/s。6.1.13排泥装置：沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为2-3m/min，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排出池外。排泥管管径500mm，回流污泥量217L/s，流速1.1m/s。6.1.14集配水井的设计计算：（1）配水井中心管直径：（6-20）D2——配水井中心管直径（m）；v2——中心管内污水流速（m/s），一般采用v2≥0.6m/s；Q——进水流量（m3/s）。设计中取v2=0.7m/s，Q=0.716×4=2.864m3/s，计算得D2=2.28m，设计中取2.3m。（2）配水井直径：（6-21）v3——配水井内污水流速（m/s）。设计中取v3=0.3m/s，计算得D3=4.18m，设计中取4.2m。95 （3）进水管管径：取进入二沉池的管径DN=900。校核流速：=1.13m/s≥0.7m/s，符合要求。（4）出水管管径：由前面结果可知，DN=800mm，v=1.0m/s。6.2消毒接触池及其设计：污水经过以上构筑物处理后，虽然水质得到了改善，细菌数量也大幅减少，但是细菌的绝对值依然十分客观，并有存在病原菌的可能，因此，污水在排放水体前，应进行消毒处理。6.2.1消毒剂的选择：污水消毒的主要方法是向污水中投加消毒剂，目前用于污水消毒的常用消毒剂主要有液氯、次氯酸钠、臭氧、二氧化氯、紫外线。由原始资料可知，本污水厂处理规模较大，受纳水体卫生条件无特殊要求，因此设计中采用液氯作为消毒剂对污水进行消毒。其原理是污水与液氯混合后，其产生的OCl-，是很强的消毒剂，可以杀灭细菌与病原体。其特点是：效果可靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜，适用于大、中型规模的污水处理厂。6.2.2消毒剂的投加：（1）加氯量计算：二级处理出水采用液氯消毒时，液氯投加量一般为5-10mg/L，本设计中液氯投加量采用8.0mg/L。每日加氯量为：q=q0×Q×86400/1000（6-22）q——每日加氯量；q0——液氯投量；Q——污水设计流量。则计算得q=1379.6kg/d。（2）加氯设备：95 液氯由真空转子加氯机加入，加氯机设计三台，两用一备，每台每小时加氯量为1379.6/（24×2）=28.74kg/h。因此设计中采用ZJ-1型转子加氯机。6.2.3消毒接触池设计：设计中采用平流式消毒接触池，消毒接触池设4组，每组3廊道。（1）消毒接触池容积：V=Qt（6-23）Q——单池污水设计流量（m3/s）；t——消毒接触时间（min），一般采用30min。设计中取t=30min=1800s，Q=0.499m3/s，计算得V=898.2m3。（2）消毒接触池表面积：F=V/h2（6-24）h2——消毒池有效水深（m）。设计中取h2=2.5m，计算得F=359.28m2。（3）消毒接触池池长：L′=F/b（6-25）b——消毒池宽度(m)。设计中取b=5m，计算得L′=71.856m。每廊道长为L=23.95m，设计中取为24m。校核长宽比：L′/b=14.37>10，合乎要求。（4）消毒接触池池高：H=h1+h2（6-26）h1——消毒池超高(m)，一般采用0.3m；设计中取h1=0.3m，计算得H=2.8m。（5）进水部分：每两个消毒接触池用一根的进水管，管径D=1100mm，v=1.0m/s。（6）混合：采用管道混合的方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管。（7）出水部分：中间两个接触池共用一根出水管，管径D=1100mm95 ，左右两个接触池分别设两根出水管，管径D=800mm。平流式消毒池示意图如下：图6.2平流式消毒接触池Fig.6.2Thecontactdisinfectionchamberofadvectiontype6.3计量设备：污水处理厂中常用的计量设备有巴氏计量槽、薄壁堰、电磁流量计、超声波流量计、涡流流量计等。各种计量设备的比较见下表：污水测量选择的原则是精度高、操作简单、水头损失小、不宜沉积杂物，其中以巴氏计量槽应用最为广泛。其优点是水头损失小，不易发生沉淀。本设计的计量设备选用巴氏计量槽，选用的测量范围是：0.08-2.1m3/s。设计中取喉宽w=1.25m。6.3.1计量槽主要部分尺寸：A1=0.5b+1.2（6-27）A2=0.6m（6-28）A3=0.9m（6-29）B1=1.2b+0.48（6-30）B2=b+0.3（6-31）A1——渐缩部分长度（m）；b——喉部宽度（m）；A2——喉部长度（m）；95 A3——渐扩部分长度（m）；B1——上游渠道宽度（m）；B2——下游渠道宽度（m）。设计中取喉宽b=1.25m，计算得A1=1.825m，A2=0.75m，A3=0.9m，B1=1.98m，B2=1.55m。6.3.2计量槽总长度：计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度的8-10倍，在计量槽上游，直线段不小于渠宽的2-3倍，下游不小于4-5倍；计量槽上游直线段长L1=3B1=5.94m；计量槽下游直线段长L2=5B2=7.75m；计量槽总长L=L1+A1+A2+A3+L2=17.165m。6.3.3计量槽的水位：当b=1.25m时：H1——上游水深（m）。=0.96m，（6-32）当b=0.3-2.5m时，H2/H1≤0.7时为自由流；H2≤0.7×0.96=0.672m；设计中取H2=0.65m。6.3.4渠道水力计算（1）上游渠道：过水断面积A：；（6-33）湿周f：；　（6-34）水力半径R：；（6-35）流速v：；　　　　　　　　　　　（6-36）水力坡度i：95 n——粗糙度，一般采用0.013。计算得i=0.482‰。（2）下游渠道：过水断面积A：；（6-37）湿周f：；（6-38）水力半径R：；（6-39）流速v：；（6-40）水力坡度i：（6-41）n——粗糙度，一般采用0.013。计算得i=2.69‰。巴氏计量槽示意图如下：图6.3巴士计量槽示意图（m）Fig.6.3Thepastweir6.3.5出厂出水管：采用重力流铸铁管，流量Q=1.996m3/s，DN=1600mm，v=1.0m/s，i=1.0‰。95 第七章污泥处理工艺7.1污泥浓缩池及其设计：7.1.1初沉池污泥量计算（按除去水中悬浮物计算）：　　　　　　　　　　　　（7-1）Q——设计流量（m3/h）；C1——进水悬浮物浓度（kg/m3）；C2——出水悬浮物浓度（kg/m3）；K2——生活污水量总变化系数；γ——污泥容重（kg/m3），一般采用1000kg/m3；p0——污泥含水率（%）。设计中取T=4h，p0=97%，η=60%，C2=（100%-60%）C1，初沉池污泥量Q1=4×6×28=672m3/d，以每次排泥时间30min计，每次排泥量112m3/h=0.0622m3/s，单池为0.0156m3/s。7.1.2剩余污泥量计算：（1）曝气池内每日增加的污泥量：ΔX=Y(Sa-Se)Q-KdVXv（7-2）ΔX——每日增长的污泥量（kg/d）；Sa——曝气池进水BOD5浓度（mg/L）；Se——曝气池出水BOD5浓度（mg/L）；Y——污泥产率系数，一般采用0.5-0.7；Q——污水平均流量（m3/d）；Kd——污泥自身氧化率，一般取0.04-0.1；V——曝气池容积（m3）；95 Xv——挥发性污泥浓度(mg/L)。已知Sa=202.5mg/L，Se=20mg/L，Q=150000m3/d，V=27614m3,XV=2500mg/L，取Y=0.6，Kd=0.1，得到ΔX=9521.5kg/d。（2）曝气池每日排出的剩余污泥量：（7-3）f——0.75；Xr——回流污泥浓度（mg/L）。设计中取Xr=12000mg/L，得到Q2=1058m3/d=0.0123m3/s。7.1.3污泥浓缩池设计计算：污泥浓缩的对象是颗粒间的空隙水，浓缩的目的在于缩小污泥的体积，便于后续污泥处理，常用的污泥浓缩池有竖流浓缩池和辐流浓缩池。二沉池排出的剩余污泥含水率高，污泥数量大，需要进行浓缩处理；初沉污泥含水量较小，可以不用浓缩处理。设计中一般采用浓缩池处理剩余活性污泥。浓缩前污泥含水率为99%，浓缩后污泥含水率为97%。设计中采用竖流式污泥浓缩池，共4个，则单池污泥量为0.003m3/s。（1）中心进泥管面积：f=Q/v0（7-4）（7-5）f——浓缩池中心进泥管面积（m2）；Q——中心进泥管设计流量（m3/s）；v0——中心进泥管流速（m/s），一般不大于0.03m/s；d0——中心进泥管直径（m）。设计中取v0=0.03m/s，Q=0.003m3/s，计算得f=0.1m2，d0=0.36m。设计中取d0=0.4m，每池的进泥管采用DN200mm，管内流速v=4Q/πD2=0.10m/s。（2）中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度：h3=Q/(v1πd1)（7-6）v1——污泥从中心喇叭口与反射板之间缝隙流出速度（m/s）,一般为0.02-0.03m/s；d1——喇叭口直径（m），一般采用d1=1.35d0。95 设计中取v1=0.02m/s，d1=1.35d0=0.54m，计算得h3=0.09m，设计中取0.1m；喇叭口高度：d2=1.35d0=0.54m；反射板直径：d3=1.3d1=0702m，设计中取0.7m。（3）浓缩池分离出的污水量：（7-7）q——浓缩后分离出的污水量（m3/s）；Q——进入浓缩池的污泥量（m3/s）；P——浓缩前污泥含水率，一般采用99%；P0——浓缩后污泥含水率，一般采用97%。设计中取P=99%，P0=97%，计算得q=0.002m3/s。（4）浓缩池水流部分面积：F=q/v（7-8）v——污水在浓缩池内上升流速（m/s），一般采用0.05-0.1mm/s；设计中取v=0.067mm/s，计算得F=30m2。（5）浓缩池直径：（7-9）计算得到D=6.19m，设计中取为6.2m。（6）浓缩池有效水深：h2=vt（7-10）t——浓缩时间（h），一般采用10-16h。设计中取t=10h，计算得到h2=2.41m。（7）浓缩后剩余污泥量：（7-11）计算得到Q1=0.001m3/s=86.4m3/d。（8）浓缩池污泥斗容积：污泥斗设在浓缩池的底部，采用重力排泥。h5=tanα(R-r)（7-12）95 h5——污泥斗高度（m）；α——污泥斗倾角(°)，圆形池体污泥斗倾角≥55°；r——污泥斗底部半径（m）；R——浓缩池半径（m）。设计中取α=60°，r=1.0m，R=3.1m，计算得到h5=3.64m。污泥斗容积：（7-13）计算得到V=52.234m3。（9）污泥在污泥斗中停留的时间：（7-14）计算得到T=14.5h。（10）浓缩池总高度：h=h1+h2+h3+h4+h5（7-15）h1——浓缩池超高（m）；h4——缓冲层高度(m)；h5——污泥斗高度(m)。设计中取h1=0.3m，h4=0.3m，计算得到h=6.75m。（11）溢流堰：浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量q=0.002m3/s，设出水槽宽b=0.15m，水深0.08m，则水流速为0.17m/s，溢流堰周长：c=π(D-2b)（7-16）D——浓缩池直径（m）。计算得到c=18.53m。溢流堰采用单侧90°三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m，深0.08m，每格沉淀池有110个三角堰，三角堰流量q0为：q0=0.002/110=0.0000182m3/sh′=0.7q02/5（7-17）q0——每个三角堰流量（m3/s）；95 h′——三角堰水深（m）。计算得到h′=0.0089m。三角堰后自由跌落0.10m，则出水堰水头损失为0.1089m。（12）溢流管：溢流水量0.002m3/s，设溢流管管径DN150mm，管内流速v=0.113m/s。（13）排泥管：浓缩后剩余污泥量0.001m3/s，泥量很小，采用间歇排泥方式，污泥斗容积52.234m3，污泥管道选用DN200mm，每次排泥时间0.5h，每日排泥2次，间隔时间为12h。每日排泥量q=86.4/（0.5×2）m3/h=0.024m3/s；管内流速v=4q/πD2=0.764m/s。竖流浓缩池计算简图如下：图7.1竖流浓缩池Fig.7.1Theverticalsludgethickeningtank7.2贮泥池及其设计：浓缩后的剩余污泥和初沉污泥进入贮泥池，然后经投泥泵进入消化池处理系统。贮泥池的主要作用为：（1）调节污泥量，由于消化池采用污泥泵投加，贮泥池起到泵前调节池的作用，平衡前后处理装置的流量。95 （2）药剂投加池，消化池运行条件要求严格，运行中需要投加的药剂可直接在贮泥池进行调配。（3）预加热池，采用池外预热时，起到预加热池的作用。贮泥池用来贮存来自初沉池和浓缩池的污泥，由于污泥量不大，设计中采用4座贮泥池，贮泥池采用竖流沉淀池构造。7.2.1贮泥池进泥量计算：Q=Q1+Q2（7-18）Q1——每日初沉池产生污泥量（m3/d），计算为672m3/d；Q2——浓缩后剩余污泥量（m3/d），计算为86.4×4=345.6m3/d。计算得Q=1017.6m3/d。7.2.2贮泥池的容积：（7-19）t——贮泥时间（h），一般采用8-12h；n——贮泥池个数。设计中取t=8h,n=4，则V=84.8m3。贮泥池设计容积：（7-20）h3=tgα（a-b）/2（7-21）h2——贮泥池有效深度（m）；h3——污泥斗高度（m）；a——污泥贮池边长（m）；b——污泥斗底边长（m）；n——污泥贮池个数，一般采用2个；α——污泥斗倾角，一般采用60°。设计中取n=4个，a=5.0m，h2=3.0m，污泥斗底为正方形，边长b为1.0m，计算得到h3=3.46m，V=110.75m3>84.8m3，符合要求。95 7.2.3贮泥池高度：h=h1+h2+h3（7-22）h1——超高（m），一般采用0.3m；h2——污泥贮池有效深度（m）；h3——污泥斗高（m）。设计中取h1=0.3m，计算得h2=3.0m，h3=3.46m，得到h=6.76m，设计中取h=6.80m。7.2.4管道部分：每个贮泥池中设DN=200mm的吸泥管一根，4个贮泥池互相连通，连通管DN200mm，共设有5根进泥管，1根来自初沉池，管径DN300mm；另四根来自污泥浓缩池，管径均为200mm。贮泥池示意图如下：图7.2贮泥池示意图Fig.7.2Themudsumpstorestank7.3污泥消化池及其设计：污泥消化的目的是为了使污泥中的有机质，变成稳定的腐殖质，同时可以减少污泥体积，并改善污泥性质，使之易于脱水，减少和控制病原微生物，获得有用副产物沼气等。目前污泥消化主要采用厌氧消化，主要处理构筑物为消化池。设计中采用中温二级消化处理，消化池的停留天数为30d，消化池控制温度为33-35°C，计算温度为35°C，新鲜污泥年平均温度为17.3°C，日平均最低温度12°C95 ，池外介质为空气时全年平均气温为9°C，冬季室外计算气温为-12°C，池外介质为土壤时全年平均温度为11°C，冬季计算温度为3.2°C，一级消化池进行加热搅拌，二级消化池不加热，不搅拌，均采用固定盖式消化池。7.3.1容积计算：（1）一级消化池容积：（7-23）V——一级消化池容积（m3）；　　　Q——污泥量（m3/d）；P——投配率（％），中温消化时一级消化池一般采用5％-8％；n——消化池个数。设计中取P=0.05，由前面的计算可知，Q=1017.6m3/d，采用4座一级消化池，则每座池子的有效容积为：=5088m3。（2）各部分尺寸的确定：①消化池直径Ｄ：设计中取22m。②集气罩的直径d1：一般采用1-2m，设计中取2m。③池底锥体直径d2：一般采用0.5-2m，设计中取2m。④集气罩高度h1：一般采用1-2m，设计中取2m。⑤上锥体高度h2：（7-24）a1——上锥体倾角，一般采用15°-30°。设计中取a1=20°，计算得h2=3.64m。⑥消化池主体高度=11.0m。⑦下锥体高度：95 （7-25）a2——下锥体倾角，一般采用5°-15°。设计中取a2=10°，计算得h4=1.8m。⑧消化池总高度为：=18.44m总高度与圆柱直径的比例：H/D=0.84，符合（0.8-1）的要求。消化池示意图如下：图7.3消化池示意图Fig.7.3Thesludgedigestiontank（3）各部分容积计算：集气罩容积：=6.28m3。（7-26）弓形部分容积：=722.45m3。（7-27）圆柱部分容积：=4179.3m3。（7-28）下锥部分容积：=250.57m3。（7-29）消化池有效容积为=5152.32m3＞5088m3，符合要求。（4）二级消化池容积95 （7-30）Q——污泥量（m3/d）；　　　P——投配率（％），二级消化池一般采用10％；n——消化池个数。由前面的计算可知，Q=1017.6m3/d，采用2座二级消化池，则二级消化池的有效容积为=5088m3。由于二级消化池容积与一级消化池单池容积相同，因此二级消化池各部分同于一级消化池。7.3.2平面尺寸计算：（1）池盖表面积：集气罩表面积：=15.7m2；（7-31）池顶表面积：=58.87m2；（7-32）池盖表面积：=74.57m2。（7-33）（2）池壁表面积：地面以上部分：=3.14×22×6=414.8m2；（7-34）地面以下部分：=3.14×22×5=345.4m2；（7-35）（3）池底表面积：=393.73m2。（7-36）7.3.3消化池热工计算：（1）提高新鲜污泥温度的耗热量：每座一级消化池投配的最大生污泥量：=254.4m3；年平均耗热量：（7-37）Q1——提高污泥温度所需平均耗热量（kcal/h）；95 TD——中温消化温度（℃），一般采用TD=35℃；TS——新鲜污泥年平均温度（℃）。根据当地气象资料，设计中取TS=17.3℃，计算得Q1=187620kcal/h。最大耗热量为：（7-38）Q1MAX——提高污泥温度所需最大耗热量（kcal/h）；TS＇——新鲜污泥日平均最低温度（℃）。根据资料，设计中取TS＇=12℃，计算得Q1MAX=243800kcal/h。（2）消化池池体的耗热量：①盖部分全年耗热量：平均耗热量：（7-39）Q2——池盖平均耗热量（kcal/h）；F2——池盖表面积（m2）；K2——池盖传热系数（kcal/(m2·h·℃)），一般采用0.7kcal/(m2·h·℃)；TA——室外大气平均温度（℃）；TA＇——冬季室外计算温度（℃）。根据当地气象资料，池外介质为大气，设计中取TA=8.0，TA＇=-11.7，F2=74.57m2,计算得Q2=1691.25kcal/h。最大耗热量：=2925.23kcal/h。（7-40）②壁在地面以上部分全年耗热量：平均耗热量：（7-41）Q3——地面上池壁部分平均耗热量（kcal/h）；F3——地面上池壁表面积（m2）；K3——池壁传热系数（kcal/(m2·h·℃)），一般采用0.6kcal/(m2·h·℃)；根据计算结果，地面以上池壁总表面积F3=414.8m2，计算得Q3=8063.71kcal/h。95 最大耗热量：=13947.24kcal/h。（7-42）③壁在地面以下部分全年耗热量：平均耗热量：（7-43）Q4——地面下池壁部分平均耗热量（kcal/h）；F4——地面下池壁表面积（m2）；K4——池壁传热系数（kcal/(m2·h·℃)），地面以下部分一般采用0.45（kcal/(m2·h·℃)）；TB——室外大气平均温度（℃）；TB＇——冬季室外计算温度（℃）。根据计算结果，地面以下池壁表面积F4=345.4m2，池外介质为土壤时，设计中取TB=10℃，TB＇=3.5℃，计算得Q4=4662.9kcal/h。最大耗热量：=5875.25kcal/h。（7-44）④底部全年热耗量：平均耗热量：（7-45）Q5——池底平均耗热量（kcal/h）；F5——池底表面积（m2）；K5——池底传热系数（kcal/(m2·h·℃)），一般采用0.45kcal/(m2·h·℃)；根据计算结果，池底表面积F5=393.73m2，计算得Q5=5315.36kcal/h。最大耗热量=6697.35kcal/h。（7-46）⑤每座消化池池体全年耗热量：平均耗热量：=19733.22kcal/h。最大耗热量:95 =29445.07kcal/h。（3）消化池总耗热量：全年平均耗热量：=207353.22kcal/h。全年最大耗热量：=273245.07kcal/h。（4）消化池保温结构厚度计算：①池盖保温结构厚度计算：（7-47）——池盖保温材料的厚度（mm）；——消化池池盖混凝土结构层厚度（mm）；——钢筋混凝土的导热系数（kcal/(m2·h·℃)）；——保温材料导热系数（kcal/(m2·h·℃)）；——池盖传热系数(kcal/(m2·h·℃))，一般采用K2=0.7kcal/(m2·h·℃)。设计中取=250mm，=1.33kcal/(m2·h·℃)，保温层采用聚氨酯硬质泡沫塑料，=0.02kcal/(m2·h·℃)，计算得=0.025m=25mm。②池壁保温层厚度计算：（7-48）——池壁传热系数(kcal/(m2·h·℃))，池壁地面部分一般采用=0.6(kcal/(m2·h·℃))。设计中取=400mm，采用聚氨酯硬质泡沫塑料作为保温材料。池壁在地面以上的保温材料延伸到地面以下的深度为冰冻深度加0.5m，即延伸至地面以下2.35m，计算得95 =0.027m=27mm。③池壁在地面以下的部分以土壤作为保温层时，其最小厚度的核算：土壤的导热系数为=1.0kcal/(m2·h·℃)，=0.45kcal/(m2·h·℃)，设消化池池壁在地面以下的混凝土结构厚度为=400mm，则土壤的最小厚度：=1.92m。（7-49）可以满足要求，故可不加其他的保温设施。④池底以下土壤作为保温层，其最小厚度的核算：消化池池底混凝土结构厚度为=700mm,则保温厚度：=1.7m；由于地下水位在池底混凝土结构厚度1.0m以下，小于1.70m,需采取保温措施，降低保温层厚度。采用聚氨酯硬质泡沫作为保温材料，则保温材料的厚度：=0.034m=34mm。池盖、池壁的保温材料采用硬质聚氨酯泡沫塑料，其厚度经计算分别为25mm、27mm、34mm，均按34mm计，乘以1.3的修正系数，实际可采用50mm。二级消化池的保温材料采用硬质聚氨酯泡沫塑料，其厚度均与一级消化池相同，热工计算仅适用于一级消化池，二级消化池无加热与搅拌设备，仅利用余热进行消化。7.3.4污泥加热方式：95 目前常用的污泥加热方法有池外加热法，蒸汽直接加热法。池外加热法中最常见的是热交换法，这种方法一般采用套管式换热，污泥在内管流动，热水在内、外套管中反方向流动，这种方法设备费用较高，但设备置于池外，维护方便。蒸汽直接加入法直接往污泥中注入高温蒸汽，设备投资省，操作简单，热效率高，但容易出现局部过热的现象。设计中采用蒸汽直接加热法。（7-50）G——注入蒸汽量（kg/h）；QMAX——污泥消化池最大耗热量（kcal/h）；I——饱和蒸汽的含热量（kcal/kg）；I0——消化温度的含热量（kcal/kg）。设计中取QMAX=273245.07kcal/h，蒸汽温度以110℃计，I=642.5kcal/kg，消化污泥温度以35℃计，I0=35kcal/kg，计算得G=449.79kg/h。7.3.5混合搅拌设备：由于厌氧消化是由微生物和底物进行的接触反应，因此必须使二者充分混合，混合同时能使池温和浓度均匀，防止污泥分层和形成浮渣，故厌氧消化需设混合搅拌设备。消化池中污泥的搅拌方法有沼气搅拌、水泵搅拌、水射器搅拌、螺旋桨搅拌等方式。设计中采用沼气搅拌，使用消化池产生的沼气，经压缩机加压后送入池内进行搅拌。其特点是没有机械磨损，搅拌力大，范围广。设计中多采用多路曝气管式沼气搅拌，即将沼气从贮气灌中抽出，经沼气压缩后通过插入消化池污泥中的竖管进行曝气搅拌。多路曝气管的竖管口延伸至距池底1.5m,呈环状布置。（1）搅拌用气量：（7-51）q——搅拌用气总量（m3/s）；q0——搅拌单位用气量[m3/min·1000m3]，一般采用5-7m3/min·1000m3；V——消化池有效容积（m3）。设计中取q0=6m3/min·1000m3，计算得q=30.53m3/min=0.51m3/s。（2）沼气曝气管直径的选择：（7-52）A——沼气曝气立管的总面积（m2）；v——管内沼气流速（m/s），一般采用7-15m/s。95 设计中取v=11m/s，则需立管的总面积为0.0464m2；设计中选用立管直径DN70mm,每根断面积0.00385m2，n=0.0464/0.00385=12.05（根）设计中取13根立管，则实际流速：，符合要求。7.3.6消化后的污泥量计算：（1）一级消化后污泥量：一级消化降解了部分可消化有机物，同时一级消化不排除上清夜，消化前后污水含水量不变，有下式成立：（7-53）（7-54）V1——一级消化前生污泥量（m3/d）；V2——一级消化后生污泥量（m3/d）；P1——生污泥含水率（%）；P2——一级消化污泥含水率（%）；PV——生污泥中有机物含量（%）一般采用65%；Rd——生污泥可消化程度（%）一般采用50%；m——一级消化占可消化程度的比例（%）一般采用70-80%。设计中取V1=1017.6m3/d，P1=97%，m=80%，V1=1017.6m3/d，计算得V2=1009.66m3/d，P2=97.76%。一级消化池单池排泥量为1009.66/4=252.4m3/d。（2）二级消化后污泥量：消化浓缩后污泥含水率由一级消化前的97%降至二级消化后的95%，每日二级消化池排出污泥：（7-55）V1——生污泥量（m3/d）；V3——二级消化后生污泥量（m3/d）；P1——生污泥含水率（%）；P3——二级消化后污泥含水率（%）。95 设计中取P1=97%，P3=95%，V1=1017.6m3/d，计算得V3=412.13m3/d。二级消化池2座，单池排泥量为206.07m3/d。（3）二级消化池上清液排放量：整个消化过程中产生的上清液由二级消化池排除：（7-56）V＇——上清液排放量（m3/d）。计算得V＇=595.55m3/d。7.3.7沼气产量：（1）消化池降解的污泥量：（7-57）X——消化池讲解污泥量（kg/d）；P——生污泥含水率（%）；V1——生污泥量（m3/d）；PV——生污泥有机物含量，一般采用65%；Rd——污泥可消化程度，一般采用50%。设计中取P=97%，V1=1017.6m3/d，计算得X=9921.6kg/d。（2）消化池的产气量：（7-58）q——消化池产沼气量（m3/d）；a——污泥沼气产率（m3/kg污泥），一般采用0.75-1.10m3/kg污泥。设计中取a=0.9m3/kg污泥，计算得q=8929.44m3/d=0.103m3/s。7.3.8一级消化池的管道系统：（1）进泥管：（7-59）Q——进泥管投泥量（m3/d）；Q1——投加生污泥量（m3/d）；95 Q2——循环污泥量（m3/d），一般采用Q2=(2-4)Q1；n——消化池数。设计中取Q2=2Q1，=4，计算得Q=763.2m3/d。适当采用间歇运行，每日运行12h。Q=763.2/(12×3600)=0.0177m3/s。（7-60）v1——管内污泥流速（m/s）。设计中为防止堵塞，取D1=200mm，计算得v=0.56m/s。（2）排泥管：为了防止消化池中产生正负压的变化，在投泥的同时还要进行排泥。（7-61）Q——一级消化池污泥量（m3/d）；D2——排泥管直径（mm）；v2——管内污泥流速（m/s）。设计中为防止堵塞，设计中取D2=200mm，一级消化池单池排泥量252.4m3/d，采用间歇排放，运行3h，用闸阀控制排泥，出泥口设在池底中央处。Q=252.4/(3×3600)=0.0234m3/s；v2=（4×0.0234）/(3.14×0.22)=0.75m/s（3）循环出泥管：（7-62）Q2——循环污泥量（m3/d）；D3——循环出泥管直径（mm）；v3——管内污泥流速（m/s）。设计中取Q2=2Q1，n=4，采用间歇运行，每日运行12h,计算得Q2=0.0118m3/s。为防止堵塞，设计中取D3=200mm，计算得v3=0.38m/s。（4）取样管：在池中不同位置设置取样管，共设4根，DN=50mm。（5）沼气集气管的设计计算：95 （7-63）（7-64）（7-65）Q——集气管沼气流量（m3/s）；Q1——消化池产生的沼气流量（m3/s）；Q2——搅拌所需的沼气流量（m3/s）；q——每日产生沼气总量（m3/d）；a——一级消化池产气量占总产气量的比率（%），一般取80%；n——一级消化池数量（个）；v——集气管内沼气流速（m/s）；设计中取Q2=0.51m3/s，q=8929.44m3/d，沼气集气管DN=400mm，n=4,=0.0207m3/s，Q=0.0207+0.51=0.531m3/s，计算得=4.23m/s，符合要求（v≤7-8m/s）。设计中取最高时产气量为平均产气量的2倍，最高时产气：（7-66）计算得QMAX=0.551m3/s，v=4.39m/s。（6）溢流管的设计计算：为防止池内液位超过限定的最高液位，池内应设置溢流管，采用溢流管DN=250mm。溢流管水封高度采用0.8m,水封的作用是防止池内沼气沿溢流管泄漏。7.3.9二级消化池的管道设计：二级消化池采用浮动罩式消化池，不加热，不搅拌。二级消化池管道主要有进泥管、排泥管、沼气管、上清液排放管、取样管等。（1）进泥管：二级消化池有2座，采用间歇式进泥的运作方式，每日进泥时间为3h。（7-67）95 （7-68）Q1——进泥管流量（m3/s）；V2——二级消化池每日进泥量（m3/d）；n——二级消化池数量；t1——二级消化池每日进泥时间（h）；v1——管内污泥流速（m/s）；D1——二级消化池进泥管直径（m）。设计中取D=250mm，V2=1009.66m3/d，n=2，t1=3h，计算得Q1=0.0467m3/s，v1=0.95m/s。（2）排泥管：二级消化池采用间歇排泥，排泥时间为3h。（7-69）（7-70）Q2——二级消化池排泥量（m3/s）；D2——排泥管直径（mm）；v2——管内污泥流速（m/s）。设计中取D=200mm，Q2=412.13m3/d，n=2，t=3h，计算得Q2=0.0191m3/s，v2=0.61m/s。（3）沼气管：（7-71）（7-72）Q——二级消化池沼气流量（m3/s）；v——管内沼气流速（m/s）；q——每日产生沼气总量（m3/d）；n——二级消化池数量；D——沼气管直径（mm）；b——二级消化池产气量占总产气量的比率（%），一般取20%。设计中取DN=125mm，q=8929.44m3/d，n=2，计算得Q=0.0103m3/s，v=0.84m/s。（4）上清液排放管：95 （7-73）（7-74）V＇——二级消化池上清液排放总量（m3/d）；Q——上清液排管设计流量（m3/s）；n——二级消化池数量；t——二级消化池排上清液时间（h），一般采用进泥时间；v——上清液排管管内流速（m/s）；D——上清液排管直径（mm）。设计中取D=250mm，V＇=595.55m3/d，n=2，t=3h，计算得Q=0.0276m3/s，v=0.56m/s。（5）取样管同一级消化池。7.3.10贮气柜：设计中采用单级低压浮盖式贮气柜。（1）贮气柜最大调节容积：（7-75）V——最大调节容量（m3）；q——每日产气量（m3/d）c——容积调节比率（%），一般采用25%-40%。设计中取q=8929.44m3/d，c=35%，计算得V=3125.3m3。（2）贮气柜外形尺寸：（7-76）V——最大调节容量（m3）；D——贮气柜直径（m）；n——贮气柜数量；H——贮气柜高度（m）。设计中取D=1.5H，n=2，V=3125.3m3，计算得H=9.6m，D=1.5H=14.4m。95 7.3.11沼气压缩机：（1）沼气量：（7-77）Q——搅拌沼气用量（m3/min）；n——一级消化池数量；q——单池搅拌沼气用量（m3/s）。设计中取q=0.51m3/s，n=4，计算得Q=2.04m3/s=122.4m3/min。（2）排气压力：（7-78）h1——沼气管淹没深度（m）；h2——贮气柜水封压力（m）；h3——管道压力损失（m）。设计中取h1=13.5m,h2=0.4m，h3=5.0m，计算得H=18.9m水柱，设计中取20m水柱。7.4污泥脱水：污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排出污泥的含水率约95%左右，体积很大，为了便于综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理，使其含水率降至60%-80%，从而大大缩小污泥的体积。7.4.1脱水污泥量计算：脱水后污泥量（7-79）（7-80）Q——脱水后污泥量（m3/d）；Q0——脱水前污泥量（m3/d）；P1——脱水前污泥含水率（%）；P2——脱水后污泥含水率（%）；M——脱水后干污泥重量（kg/d）。95 设计中取Q0=412.13m3/d，P1=95%，P2=75%，计算得到Q=82.426m3/d，M=20607kg/d。污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。7.4.2脱水机的选择：机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法。目前常用的脱水机械主要有：真空转鼓过滤机、板框压滤机、带式压滤机、离心机。设计选用DY-3000型带式压滤机，其主要技术指标为：干污泥产量600kg/h，泥饼含水率75%，絮凝剂聚丙烯酰胺投量按干污泥量的2.0‰。设计中共采用5台带式压滤机，3用2备。工作周期定为12小时。所以每天处理的泥量为：m=600×12×3=21600kg/d，可以满足要求。7.4.3附属设施：（1）污泥贮池：（7-81）V＇——污泥贮池所需容积（m3）；V0——消化后污泥量（m3/d）；Q——脱水污泥量（m3/h）；T——排泥时间（h）。设计中取V0=412.13m3/d，采用间歇排泥，排泥时间T=3h，带式压滤机工作周期t=12h，脱水污泥量：Q=412.13/12=34.34m3/h，计算得V＇=309.11m3。污泥贮池采用方形池体：（7-82）（7-83）V——污泥贮池容积（m3）；h2——污泥贮池有效深度（m）；h3——污泥斗高度（m）；a——污泥贮池边长（m）；95 b——污泥斗底边长（m）；n——污泥贮池个数，一般采用2个；α——污泥斗倾角，一般采用60°。设计中采用2座污泥贮池，正方形边长a=6.0m，有效深度h2=3.0m，污泥斗底为正方形，边长b=1.0m，计算得到h3=4.33m，V=340.13m3＞309.11m3，符合要求。污泥贮池高度：（7-84）H——污泥贮池高度（m）；h1——超高（m），一般采用0.3m；h2——污泥贮池有效深度（m）；h3——污泥斗高（m）。计算得H=7.63m。（2）溶药系统：①溶液罐：（7-85）V——溶液罐体积（m3）；M——脱水后干污泥重量（kg/d）；a——聚丙烯酰胺投量（%），一般采用无你干重的0.09%-0.2%；b——溶液池药剂浓度（%），一般采用1%-2%；n——溶液罐个数。设计中取a=0.2%，b=1%，n=2，每日配置一次,计算得V=2.06m3。采用JYB型玻璃钢溶药罐，外形尺寸φ14001500，有效容积2.30m3，搅拌机功率0.75kW。②溶药罐：聚丙烯酰胺溶解困难，水解时间较长，设计中以聚丙烯酰胺水解时间24h计，需设同样规格的溶药罐8个，起到溶药、贮液的作用。③加药泵：采用4台耐腐蚀加药泵，溶药罐、溶液罐各1台，型号为50PWF，电机功率1.1kW。（3）空气净化装置：95 污泥脱水过程中有臭味产生，设计中采用木屑和生物炭滤床的方式对空气进行净化。采用三组空气净化器，在每台带式压滤机上部设集气罩，由通风机将臭气送至净化器。污泥经过这步处理后，可进行最终处置和利用，包括污泥填埋、污泥焚烧、污泥堆肥和污泥工业利用。95 第八章污水处理厂高程布置8.1高程布置的原则：（1）认真计算管道沿程损失、局部损失，各处理构筑物、计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加，并留有一定的余地；还应考虑当某座构筑物停止运行时，与其并联运行的其余构筑物及有关的连接管渠能通过全部流量。（2）考虑远期发展，水量增加的预留水头。（3）避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。（4）在认真计算并留有余量的前提下，力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬程，以降低运行费用。（5）需要排放的处理水，在常年大多数时间里能够自流排放水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位，因为其出现时间较短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位作为排放水位，当水体水位高于设计排放水位时，可进行短时间的提升排放。（6）应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受水体洪水顶托，并能自流。8.2污水处理构筑物高程布置：污水处理构筑物高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物的标高，确定各处理构筑物之间连接管渠的尺寸及标高，确定各处理构筑物的水面标高，从而能够使污水沿处理构筑物之间顺畅流动，保证污水厂正常运行。8.2.1构筑物水头损失：表8.1构筑物水头损失表Table.2Thelossofhead构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）格栅0.2二沉池0.5沉砂池0.2接触池0.3初沉池0.5计量堰0.26曝气池0.495 8.2.2管渠水力计算：表8.2污水管渠水力计算表Table.8.2Thewaterpowercomputationofsewageconduit管渠及构筑物名称流量（L/s）管渠设计参数水头损失（m）D(mm)I(‰)V(m/s)L(m)沿程局部合计出水口至计量堰199616001.01.0700.070.0670.137计量堰至接触池199616001.01.047.50.0480.4980.546接触池至二沉池199616001.01.01960.1960.7760.972二沉池至集配水井7169001.01.13500.050.2090.259集配水井至曝气池199616001.01.0650.0650.110.175曝气池至初沉池199616001.01.02110.2110.5520.762初沉池至集配水井4998001.01.0280.0280.1610.189集配水井至沉砂池199616001.01.0540.0540.4980.5528.2.3污水处理高程布置：污水处理厂设置了终点泵站，水力计算以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，沿污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。由于河流最高水位较低，污水厂出水能够在洪水位时自流排出。因此，在污水高程布置上主要考虑土方平衡，设计中以曝气池为基准，确定曝气池水面标高87.20m，由此向两边推算其他构筑物高程。95 表8.3构筑物及管渠水面标高计算表Table.8.3Thecomputationofconstructionandconduitwatersufacrelevation序号管渠及构筑物名称水面上游标高（m）水面下游标高（m）构筑物水面标高（m）地面标高（m）1出水口至计量堰83.98883.85185．002计量堰84.24883.98884.11885．003计量堰至接触池84.79484.24885．004接触池85.09484.79484.94485．005接触池至二沉池86.06685.09485．006二沉池86.56686.06686.31685．007二沉池至集配水井86.82586.56685．008集配水井至曝气池87.0086.82585．009曝气池87.4087.0087.2085．0010曝气池至初沉池88.16287.4085．0011初沉池88.66288.16288.41285．0012初沉池至集配水井88.85188.66285．0013集配水井至沉砂池89.40388.85185．0014沉砂池89.60389.40389.50385．0015格栅89.80389.60389.70385．00计算结果出水口水面标高83.875m，高于最高洪水位81.50m，满足排放要求。95 8.3污泥处理构筑物高程布置：8.3.1污泥管道水头损失：管道沿程损失：（8-1）管道局部损失：（8-2）CH——污泥浓度系数；D——污泥管管径（m）；L——管道长度（m）；v——管内流速（m/s）；ξ——局部阻力系数。查计算表可知，污泥含水率97%时，污泥浓度系数CH=71，污泥含水率95%时，污泥浓度系数CH=53。各连接管道的水头损失见下表：表8.4连接管道水头损失Table.8.4Thelossofconnectionpipelinehead管渠及构筑物名称流量（L/s）管渠设计参数水头损失（m）D（mm）v（m/s）L(m)沿程局部合计初沉池至贮泥池62.23000.88267.70.810.4921.302浓缩池至贮泥池242000.7641000.3740.4860.86一级消化池至二级消化池23.42500.48840.1020.0690.171二级消化池至脱水机房19.12000.61126.30.5350.1120.6478.3.2污泥处理构筑物的水头损失：当污泥以重力流排出池体时，污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出流水头计算，初沉池、浓缩池、消化池一般取1.5m，二沉池一般取1.2m。95 8.3.3污泥处理高程布置：消化池高度较高，可以满足后续脱水机房的需要，考虑土方平衡，确定一级消化池泥面为地上6.0m，即91.00m。从污水高程可知初沉池液面标高和二沉池液面标高。高程计算的顺序是：（1）由初沉池液面高程推算贮泥池液面高程，再由贮泥池液面高程反推浓缩池液面高程；（2）由脱水机房高程，再推算一级消化池高程和二级消化池高程；（3）确定二沉池至浓缩池的污泥泵提升高度；（4）确定贮泥池至一级消化池的污泥泵提升高度。计算结果见下表：表8.5污泥处理构筑物及管渠水面标高计算表Table.8.5Thecomputationofsludgetreatmentconstructionandconduitwatersufacrelevation序号管渠级构筑物名称上游泥面标高（m）下游泥面标高（m）构筑物泥面标高（m）地面标高（m）1初沉池88.41285.002初沉池至贮泥池88.41287.1185.003贮泥池87.1185.004浓缩池至贮泥池87.9787.1185.005浓缩池87.9785.006一级消化池91.0085.007一级消化池至二级消化池91.0090.82985.008二级消化池90.82985.009二级消化池至脱水机房90.82990.18285.0010脱水机房90.18285.008.4污泥泵房：选用两台螺旋泵，一用一备，提升高度2m，功率N=15KW。95 第九章污水处理厂概算及处理成本9.1计算原则：（1）污水处理厂综合指标以设计日平均污水量（m3/d）计算，污、雨水泵站综合指标以设计最大流量计算（L/s）。（2）.除沉砂池、沉淀池、污泥消化池、接触池、调节池等以设计容积计算以外，其他容积至生产性构筑物的建设容积，包括水池超高、沉淀部分。（3）人工、材料包括在主体构筑物的指标中。9.2污水厂建设直接费用：9.2.1场区平面技术经济概算：（9-1）9.2.2污水泵房技术经济概算：根据指标编号4B-2-1-9，指标基价（每座）：（9-2）其中，土建直接费：（9-3）配管及安装直接费：（9-4）建筑安装工程费（每座）：（9-5）设备工器具购置费（每座）：95 （9-6）综合以上计算，进水泵房总建设费用为22008180元。9.2.3沉砂池技术经济概算：沉砂池采用曝气沉砂池，共设4座，根据指标编号4B-2-2-12，指标基价（每座）：（9-7）其中，土建直接费：（9-8）配管及安装直接费：（9-9）建筑安装工程费（每座）：（9-10）综合以上计算，本设计曝气沉砂池总建设费用为2771832元。9.2.4初次沉淀池技术经济概算：初次沉淀池采用平流沉淀池，共设4座，根据指标编号4B-2-4-14，指标基价（每座）：（9-11）其中，土建直接费：（9-12）配管及安装直接费：95 （9-13）建筑安装工程费（每座）：（9-14）设备工器具购置费（每座）：（9-15）综合以上计算，本设计平流沉淀池总建设费用为22460572元。9.2.5二次沉淀池技术经济概算：二次沉淀池采用辐流沉淀池，共设4座，根据指标编号4B-2-5-14，指标基价（每座）：（9-16）其中，土建直接费：（9-17）配管及安装直接费：（9-18）建筑安装工程费（每座）：（9-19）设备工器具购置费（每座）：（9-20）综合以上计算，本设计辐流沉淀池总建设费用为35524124元。95 9.2.6曝气池技术经济概算：曝气池共设4座，根据指标编号4B-2-6-14，指标基价（每座）：（9-21）其中，土建直接费：（9-22）配管及安装直接费：（9-23）建筑安装工程费（每座）：（9-24）设备工器具购置费（每座）：（9-25）综合以上计算，本设计曝气池总建设费用为80903832元。9.2.7消毒接触池技术经济概算：消毒接触池共设4座，根据指标编号4B-2-10-9，指标基价（每座）：（9-26）其中，土建直接费：（9-27）配管及安装直接费：（9-28）95 建筑安装工程费（每座）：（9-29）设备工器具购置费（每座）：（9-30）综合以上计算，本设计消毒接触池总建设费用为5501188元。9.2.8污泥回流泵房技术经济概算：根据指标编号4B-2-13-1，指标基价（每座）：（9-31）其中，土建直接费：（9-32）配管及安装直接费：（9-33）建筑安装工程费（每座）：（9-34）设备工器具购置费（每座）：（9-35）综合以上计算，本设计污泥回流泵房总建设费用为19293551元。9.2.9污泥浓缩池技术经济概算：污泥浓缩池共设4座，根据指标编号4B-2-14-2，95 指标基价（每座）：（9-36）其中，土建直接费：（9-37）配管及安装直接费：（9-38）建筑安装工程费（每座）：（9-39）综合以上计算，本设计污泥浓缩池总建设费用为1862188元。9.2.10污泥脱水机房技术经济概算：根据指标编号4B-2-15-4，指标基价（每座）：（9-40）其中，土建直接费：（9-41）配管及安装直接费：（9-42）建筑安装工程费（每座）：（9-43）设备工器具购置费（每座）：（9-44）95 综合以上计算，本设计污泥脱水机房总建设费用为30071109元。9.2.11消化控制室技术经济概算：根据指标编号4B-2-16-4，指标基价（每座）：（9-45）其中，土建直接费：（9-46）配管及安装直接费：（9-47）建筑安装工程费（每座）：（9-48）设备工器具购置费（每座）：（9-49）综合以上计算，本设计消化控制室总建设费用为4786453元。9.2.12污泥消化池技术经济概算：一级消化池共设4座，根据指标编号4B-2-17-7，指标基价（每座）：（9-50）其中，土建直接费：（9-51）95 配管及安装直接费：（9-52）建筑安装工程费（每座）：（9-53）设备工器具购置费（每座）：（9-54）综合以上计算，本设计一级消化池总建设费用为28281136元。二级消化池共设2座，根据指标编号4B-2-17-7，指标基价（每座）：（9-55）其中，土建直接费：（9-56）配管及安装直接费：（9-57）建筑安装工程费（每座）：（9-58）设备工器具购置费（每座）：（9-59）综合以上计算，本设计二级消化池总建设费用为28281136元。综合以上计算，本设计污泥消化池总建设费用为56562272元。95 9.2.13机修间技术经济概算：根据指标编号4B-2-26-1，指标基价（每座）：（9-60）其中，土建直接费：（9-61）配管及安装直接费：（9-62）建筑安装工程费（每座）：（9-63）设备工器具购置费（每座）：（9-64）综合以上计算，本设计一级消化池总建设费用为4528052元。9.2.14鼓风机房技术经济概算：根据指标编号4B-2-28-1，指标基价（每座）：（9-65）其中，土建直接费：（9-66）建筑安装工程费（每座）：（9-67）95 综合以上计算，本设计一级消化池总建设费用为2250107元。9.2.15综合楼技术经济概算：根据指标编号4B-2-29-1，指标基价（每座）：（9-68）其中，土建直接费：（9-69）配管及安装直接费：（9-70）建筑安装工程费（每座）：（9-71）设备工器具购置费（每座）：（9-72）综合以上计算，本设计综合楼总建设费用为467675368元。9.2.16贮泥池技术经济概算：（9-73）9.2.17贮气柜技术经济概算：（9-74）9.2.18变配电间技术经济概算：（9-75）95 9.2.19加氯间技术经济概算：（9-76）9.2.20仓库技术经济概算：（9-77）9.2.21锅炉房技术经济概算：（9-78）9.2.22总直接费用计算：累计上述各项直接费用，得到污水处理厂总直接费用为769017355元。（9-79）9.2.23间接费：D=50%W0=0.5×437719418=218859709元。（9-80）9.2.24其它费：E=5%D=0.05×218859709=10942985元。（9-81）9.2.25工程总投资：W=W0+D+E=667522112元。（9-82）9.3污水处理成本：9.3.1电费：（1）总泵站：选用500WLⅡ3000-13立式污水泵四台，其中三台工作，一台备用。电动机功率N=160KW，全天工作。95 E1=160×3×24=11520kw·h/d；（9-83）（2）辐流沉淀池：刮吸泥机4架，N=1.2KW，全天工作。E2=1.2×4×24=115.2kw·h/d；（9-84）（3）鼓风机房：选用四台D60×90-250/5000型罗茨鼓风，其中三台工作，一台备用。电动机功率N=280KW，全天工作。E3=280×3×24=20160kw·h/d；（9-85）（4）污泥泵房：选用两台螺旋泵，一台工作，一台备用。电动机功率N=15KW，全天工作。E4=15×24=360kw·h/d；（9-86）综合以上计算，总电费EA=（E1+E2+E3+E4）×0.45×365=5281492元。9.3.2药剂费：全年投氯：EB=365×10-6×150000×8×3000=1314000元。（9-87）9.3.3工资福利费：污水厂实行全天工作制，三个班次共200人，每人每月的工资为1000元。EC=200×12×1000=2400000元。（9-88）9.3.4折旧提成费：ED=W0P1=437719418×6.2%=27138604元。（9-89）9.3.5检修维护费：EE=W0P2=437719418×2.4%=10505266元。（9-90）9.3.6其它费用：包括行政管理费、辅助材料费：95 EF=(EA+EB+EC+ED+EE)×10%=4663936元。（9-91）9.3.7年经营费用：E=EA+EB+EC+ED+EE+EF=51303298元。（9-92）9.3.8污水处理成本核算：（9-93）95 第十章结论本次设计采用传统活性污泥工艺。设计主要针对污水和污泥两部分处理。厂区内的污水依靠重力自流通过各个处理构筑物，最后经过计量堰排入河流。二次沉淀池产生的污泥经污泥提升泵房提升后，再进入污泥处理单元进行处理。污泥处理过程中产生的沼气经压缩后可回收利用。经过工程预算，工程总投资为667522112元，年经营费用为51303298元，处理成本为0.8元每立方米污水。在本设计中，也存在一些问题，采用传统的活性污泥法，往往基建费、运行费高，能耗大，管理较复杂，易出现污泥膨胀现象；工艺设备不能满足高效低耗的要求，因此，更经济，更快速，更高效，更安全的工艺还需要我们去努力开发运用。95 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