青岛理工大学环境与市政工程学院给水排水设计(胶南市污水处理厂三期工程工艺设计)毕业论文 72页

'青岛理工大学毕业设计（论文）说明计算书学院：环境与市政工程学院专业：给水排水学生姓名:吴娟学号:200805438设计（论文）题目：胶南市污水处理厂三期工程工艺设计(5×104m3/d)起迄日期:2011年3月19日~6月22日设计（论文）地点:1教605室指导教师:毕学军教研室主任：周利日期：2012年6月15日 摘要本文针对山东胶南市污水处理厂三期工程进行了设计计算。胶南市污水处理厂的建设规模：50000m3/d，进水各项水质指标及处理后须达到的要求如下：水质指标BOD5CODSSNH3－NTNTPpH预测数值(mg/L)350900550457076-9要求处理后水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准的要求，相应指标限值如下：水质指标BOD5CODSSNH3－NTNTPpH预测数值(mg/L)1050105（8）150.56-9本文根据其进水水质，水量及出水情况，分析比较了各种污水处理工艺，确定该污水处理厂采用A2/O工艺，产生的污泥经浓缩，脱水后外运。主要设计内容包括：污水处理工艺选择及各工艺单元的设计（包括工艺流程的确定及各单体构筑物的设计）；污泥处理工艺设计（包括工艺流程的确定及各单体构筑物的设计）；污水处理厂的平面及高程布置（包括污水处理厂处理构筑物和辅助构筑物的平面图及高程图的绘制）。关键词：污水处理，A2/O工艺，构筑物，工程，设计 ABSTRACTThetechnologicaldesignofthesmalltownofJiaonanwastewaterTreatmentplantswhichhavethewaterqualityof50000m3/darediscussedinthispaper.Beforethetreatmentthewastewaterqualitywasbeforecastedasfollowed:WaterqualityBOD5CODSSNH3－NTNTPpHForecastedvaule(mg/L)350900550457076-9Aftertreatment,thewaterneedtomeetthefirstclasseffluentstandardofnation,thatistosaythewaterqualityshouldbechangedto:WaterqualityBOD5CODSSNH3－NTNTPpHForecastedvaule(mg/L)1050105(8)150.56-9AccordingtotheneedofwastewaterinqualityandanalyzingseveraltechnologicaldesignofWastewaterTreatmentPlants,A2/oprocessisbeenintouse.Aquantityofexcesssludgeisproducedwiththetreatment,whichwillbecarriedoutaftersludge-thickenedanddewatered.Themaincontentinclude:selectingofthetechnologicaldesignsanddesigningeverysingleunit(includingthesettlingofthetechnologicalprocessanddesigningeverysingleunitoftheconstructbuilding);designingunitabouttreatmentofsludge(includingthesettlingofthetechnologicalprocessanddesigningeverysingleunitoftheconstructbuilding);arrangingplaneandelevationaboutthewastewaterTreatmentPlants(includingthedrawingoftheplanefigureandelevationfigurewhichaboutwastewaterTreatmentconstructbuildandsubsidiaryconstructbuild).KEYWORDS：wastewaterTreatment,A2/Oprocess,constructbuilding,design,engineering 目录前言第1章设计任务1.1主要内容及要求1.1.1设计目的1.1.2设计要求1.2主要技术参数1.2.1处理水量1.2.2污水水质第2章工艺方案的选择2.1工艺方案选择的原则2.2原污水的生化处理可行性2.3工艺流程的组成2.3.1机械(一级)处理工段2.3.2二级生物处理工段2.3.3污泥处理工段2.3.4三级处理工段2.4可供选择的方案比较2.4.1常规A/A/O工艺（方案一）2.4.2倒置A/A/O工艺（方案二）2.5综合分析2.6三级处理方案的比选2.7污水消毒工艺方案比较第3章污水处理厂设计计算3.1处理负荷3.1.1水力负荷3.1.2污染负荷3.2污水处理工艺单元设计计算3.2.1粗格栅3.2.2进水泵房3.2.3细格栅3.2.4曝气沉砂池3.2.5初次沉淀池3.2.6生物反应池3.2.7二沉池 3.3污泥处理系统的设计计算3.3.1回流污泥3.3.2剩余污泥3.3.3污泥贮池3.3.4污泥脱水机房第4章污水处理厂的平面及高程布置4.1平面布置4.1.1平面布置的一般原则4.1.2主要构筑物和建筑物的尺寸4.2高程布置4.2.1污水处理构筑物高程布置4.2.2污泥处理构筑物高程布置总结致谢参考文献 前言随着工业的日益发展，环境污染问题日趋严重，其中，水，气，渣三大公害为主要的污染物，给人们的生活带来了诸多方便。而水体污染表现的极其突出，工业发展迅速，人民生活水平提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。城市污水一般由生活污水和工业废水组成，城市污水的水质与城市的规模，生活水平，工业企业的状况及废水处理水平，排水系统的形成及完善程度，气候环境等因素有关。对一些有毒有害工业废水必须进行预处理才能排入城市下水道，以免对城市污水处理系统造成冲击。城市污水处理程序包括一级处理，二级处理，浓度处理及污泥处理，其中的核心部分是二级生化处理。一级处理构筑物主要包括格栅，沉砂池和初次沉淀池，二级处理构筑物主要包括曝气池，浓度处理构筑物和二沉池。二级处理主要是通过微生物的新陈代谢作用将污水中的大部分有机物转化成CO2和H2O.污泥处理是污水处理的最后一个环节，在污水处理中占有重要地位，污泥处理主要包括浓缩，消化，脱水等。活性污泥法一直是城市污水处理的主导工艺，为满足日益严格的环境要求，并降低运行成本，简化管理，许多新技术，新工艺，新设备并被开发出来和推广应用，如：AB工艺，A/O工艺，常规A/A/O工艺，倒置A/A/O工艺，SBR工艺，氧化沟及酸化水解与好氧法的串联处理工艺，新工艺的应用大大提高了我国污水处理的总体水平，降低了投资和运行费用，缓和了环保投资严重不足的矛盾。污水处理厂工艺设计针对水量水质特点，从实际出发，因地制宜，力求做到经济，合理，高效。采用A/A/O工艺对该城镇污水经行有效的处理，以达到排放标准。该设计说明书较全面地讲解详细得叙述了该设计方案的选择，主要处理构筑物的设计与计算，污水处理厂平面与高程布置。随着城市建设和经济的快速发展，污水处理厂需要扩大处理规模以满足日益增加的污水处理需求。因此胶南市污水处理厂拟建设三期工程，其处理规模为50000m3/d.设计将根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)进行合理的初步设计。通过毕业设计，不仅使我们熟悉了污水处理厂设计过程，了解了现代污水处理的工艺流程，还培养分析解决问题的能力，树立高度的工作责任感。 第一章设计任务1.1主要内容与要求1.1.1设计目的通过完成城镇污水处理工艺的设计，掌握工程设计的基本步骤，掌握城市污水处理工艺设计，厂区平面布置以及各处理单元构筑物设计计算的基本方法。1.1.2设计要求1.完成城镇污水处理工艺设计与计算;2.处理水质指标达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准的要求。1.2主要技术参数1.2.1处理水量本工程设计规模为50000m3/d。1.2.2污水水质表1-1污水水质综合预测水质指标BOD5CODSSNH3－NTNTPpH预测数值(mg/L)350900550457076-9一级A（mg/L）1050105150.56-9第二章 工艺方案的选择2.1工艺方案选择的原则由于城市污水处理厂工程的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中污水处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和降低费用最为关键，因此要从整体优化的观念出发，结合设计规模，污水水质特性以及出水要求，结合当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案。对于中小型污水处理厂工艺选择必须注重经济，高效，节能和简便易行。经济是指占地少，节省征地费用，必要的处理设施少，减少总投资。高效是指出水效果好，在去除有机污染物的同时还能脱氮除磷。节能是指尽可能的减少处理设施的数量，或采用适当的处理工艺，减少剩余污泥的排放以减少运行费用。简便是指对操作运行人员的技术水平要求不高，或减少运行人员的数量，维护管理方便。2.2原污水的生化处理可行性原污水能否采用生化处理，特别是是否适合用于生物脱氮除磷工艺，取决于原污水中各种营养成分的含量及其比例能否满足生物生长的需要，因此首先就判断相关的指标能否满足要求。表2-1胶南市污水处理厂进水营养化项目BOD5/CODBOD5/TNBOD5/TP比值0.395501.BOD5/COD比值污水BOD5/COD值是判断污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/COD>0.3,微生物可降解，可生化性较好;BOD5/COD<0.3较难生化:BOD5/COD<0.2不易生化。分析确定污水处理厂进水水质BOD5/COD=0.39，其可生化性较好，因此设计宜采用生物处理工艺进行处理。2.BOD5/TN（即C/N）比值C/N比值是判断能否生物脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N≥2.86就能进行脱氮，但一般认为，C/N≥3.5才能进行有效脱氮。分析确定污水处理厂进行水质，C/N=5，可满足生物脱氮要求。3.BOD5/TP比值 该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。生物除磷是活性污泥中聚磷菌在厌氧条件下分解细胞内的聚磷酸盐同时产生ATP，并利用ATP将废水中的脂肪酸等有机物摄入细胞，以PHB（聚-β-羟基丁酸）及糖原等有机颗粒的形式贮存于细胞内，同时随着聚磷酸盐的分解，释放磷；一旦进入好氧环境，除磷又可利用聚-β-羟基丁酸氧化分解所释放的能量来自超量摄取废水中的磷，并把所摄取的磷合成聚磷酸盐而贮存于细胞内，经沉淀分离，把富含磷的剩余污泥排出系统，达到生物除磷的目的。进水中的BOD5是作为营养物供除磷菌活动的基质，故BOD5/TP是衡量能否生物除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明显。分析确定污水处理厂进水水质BOD5/TP=50，可采用生物除磷工艺。综上所述，胶南市污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生化处理工艺，而且还适用于采用生物脱氮除磷工艺。2.3工艺流程的组成污水处理厂的总体工艺流程包括机械（一级）处理工段，二级生物处理工段和污泥处理工段。2.3.1机械（一级）处理工段设计设置粗格栅，保护后续提升泵，以防止泵腔堵塞和损坏叶轮；泵后设置细格栅，保护后续处理系统正常运行。为保护后续生物处理工段的正常稳定运行，保证和提高生物反应池的有效利用率，设计设置曝气沉砂池，去除污水中的无机性泥砂。2.3.2二级生物处理工段常规二级生物处理的目标是有机污染物，对污水中同时存在的氮，磷营养物只能去除其中的一小部分，一般氮的去除率只有20%左右，通过生物合成去除的磷也只有15%～25%，残存的大部分氮和磷将随水排放到收纳水体，因此不能满足本污水处理厂的处理目标。与生物除磷相比，生物除磷脱氮技术具有对有机物，氮和磷去除率高，投资较低，运行费用省，污泥沉降性能好等优点而受到污水处理界的重视，生物除磷脱氮工艺能将总氮去除率提高到70%～95%，磷酸盐的去除率提高到70%～90%，可以稳定可靠的满足本污水处理厂的处理要求。因此该设计的污水处理厂生物处理工段将采用生物除磷脱氮工艺。2.3.3污泥处理工段结合胶南市没有大的污染严重，难生物处理的工业废水和重金属的工业污染源的实际情况，污水处理厂的污泥先经过重力浓缩，再机械脱水，处理后的污泥经农用后农业利用或用于城市绿化。由于污泥中含有的重金属离子可以经过植物的根部富集对人体造成伤害，因此处理后的污泥多用于城市园林绿化。2.3.4三级处理工段三级处理流程主要包括机械混凝池，平流式沉淀池，V型滤池紫外线消毒渠等。三级处理工段主要作用是进一步降低BOD5、SS、TP等指标，确保出水符合一级A的要求。2.4可供选择的方案比较 污水生物脱氮的基本原理是在好氧条件下进行硝化反应.先将氨氮氧化为硝酸盐，再通过缺氧条件下（溶解氧不存在或浓度很低）的反硝化反应将硝酸盐异化还原成气态氮从水中除去。因此生物脱氮除磷工艺均包括缺氧段和好氧段。在常规二级生物处理系统中磷作为活性污泥微生物正常生长所需求的元素也成为生物污泥的组分，从而引起磷的去除，活性污泥含磷量一般为干重的1.5%～2.3%，通过剩余污泥的排放仅能获得10%～30%的除磷效果。在污水生物除磷工艺中，通过厌氧段和好氧段的交替操作，利用活性污泥的超量磷吸收现象，使细胞含磷量相当高的细菌群体能在处理系统的基质竞争中取得优势，剩余污泥的含磷量可达到3%～7%，进入剩余污泥的总磷量增大，处理出水的磷浓度明显降低。所有生物除磷脱氮工艺都包含厌氧，缺氧，好氧三个不同的交替循环。按照构筑物的组成形式，运行性能以及运行操作方式的不同，可将已有的生物除磷脱氮工艺分为几种系列：SBR，常规A/A/O工艺和倒置A/A/O工艺。设计主要是进行常规A/A/O工艺和倒置A/A/O工比较选择。2.4.1常规A/A/0工艺(方案一)将最初单独的除磷和脱氮工艺结合在一起，构成既能除磷又脱氮的厌氧/脱氧/好氧系统（A/A/O）简称A2/O工艺。工艺在首段高厌氧区，污水和回流污泥进入该区，并借助水下助推器的作用使其混合。回流污泥中的聚磷菌在厌氧条件下可吸收去除一部分有机物，同时释放大量磷。溶解性有机物被细胞吸收而使污水中的BOD浓度下降，另外NH3-N因细胞合成而被去除一部分，使污水中NH3-N浓度下降，但NO3-N含量没有变化。在缺氧段，回流污泥中反硝化菌利用污水中的有机物作炭源，将回流混合液带入的大量硝态氮（NOX-N）还原为N2，而达到脱氮的目的。同时在缺氧段中BOD5浓度下降，NO3-N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3-N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3-N浓度增加，而磷随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速率下降。所以，A/A/O工艺可以完成有机物的去除，硝化脱氮，磷的过量摄取而被去除等功能。脱氮的前提是好氧池完成NH3-N硝化这一功能。缺氧池则完成脱氮功能，厌氧池和好氧池联合完成除磷功能，但污泥回流中的硝酸盐将对厌氧池产生不利影响，降低除磷效果。其污水，污泥处理工艺流程见下图 图2-1常规A/A/O工艺流程图2.4.2倒置A/A/O工艺（方案二）倒置A/A/O工艺生物脱氮除磷工艺是在常规A/A/O工艺的基础上改良开发的工艺。工艺将缺氧段调整于工艺首端，允许反硝化优先获得碳源，加强了系统的脱氮能力，也避免了回流污泥携带的硝酸盐对厌氧释磷的不利影响。聚磷菌厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分的利用；同时，由于所有参与回流的污泥全部经历完整的厌氧释磷与好氧吸磷过程，形成了整体优势，提高了系统的除磷效率。而且，由于混合液回流（好氧混合液与缺氧混合液）与污泥回流系统合二（甚至合三）为一，工艺流程大大简化，不仅便于运行管理，也使投资与运行成本大大下降。实际应用结果表明，倒置A/A/O工艺具有较高的脱氮除磷效率，而且对外界环境条件变化和进水水质变化引起的冲击负荷具有较高的适应能力。其污水，污泥处理工艺流程如下图。 图2-2倒置A/A/O工艺流程图2.5综合分析1．环境影响设计提出的两个工艺方案均建立在相同的处理标准上，污水经过处理后均能达到排放要求，实现预期的环境目标。两方案均为延时曝气活性污泥法，污泥量少且基本趋于稳定，对厂区环境影响较小，综合比较二者环境影响及效益基本相当。2．能源消耗两方案的曝气效率均较高。但方案一流程长，污泥提升，污水内循环等消耗大，运行费用高。因此实际运行中方案二能量消耗较为经济。3．分期建设方案一和方案二构筑物都较为单一，生物反应部分设置两套独立的处理单元，可根据规模先上一组，对于分期建设和运行均具有巨大的灵活性，并且，采用连续流运行，操作管理非常方便，既可在人工状态下运行，也可自动状态下运行。但是，方案二除磷脱氮效果好，投资省，运行费用较低，操作管理方便，在总体上更适合于胶南市污水处理厂，因此设计倒置A/A/O工艺作为污水处理的工艺。2.6三级处理方案的比选1.絮凝剂的选择PAC具有混凝效果好，用量少，成本低等优点，且铝盐还可以去除一部分磷，保证除磷效果，所以本设计采用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂。其他混凝剂如三氯化铁，聚丙烯酰胺等，从处理成本，处理效果等综合效益上较PAC差。2.絮凝池类型的选定三级处理一般考虑的絮凝池类型有折板絮凝池、隔板絮凝池、机械絮凝池。污水中含有机物较多，适合藻类、微生物生长，藻类有可能在折板絮凝池、隔板絮凝池之中大量生长，影响絮凝效果，且污水流量不均匀采用折板絮凝池、隔板絮凝池不能根据水量大小调节絮凝效果。而机械絮凝池则无上述缺点故设计中考虑采用机械絮凝池。3.滤池的选择三级处理中过滤工艺的选择可考虑V型滤池、普通快滤池、移动罩滤池等常规砂滤池，或滤布滤池。滤布滤池具有过滤水头损失小，出水水质符合要求、设备简单、造价低、运行管理方便等优点，非常适合污水厂三级处理工艺，唯一缺点是滤布造价相对比较高，且易损坏，需定期更换。考虑到国内滤布制造技术尚不成熟，本设计考虑采用实际运行中已相当成熟的V型滤池，以确保稳定运行，提高出水水质。2.7污水消毒工艺方案比较 生活污水中通常含有大量细菌，其中部分可能为病原菌。经水传播的疾病主要有肠道传染病，如伤寒、痢疾、霍乱、肠炎等。污水处理厂未经消毒而任意排放这类废水可能会导致严重的公共卫生问题。因此《城镇污水处理污染物排放标准》对污水厂出水中粪大肠菌群数提出了要求，城市污水厂出水必须经过消毒才能排放至水体。城市污水处理厂污水消毒是通过消毒剂或其他消毒手段杀灭水中致病微生物的处理过程。污水消毒方法大体上可分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐射、紫外线和微波消毒方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有多种氧化剂（如氯、臭氧、溴、高锰酸钾等），某些重金属离子及阳离子型表面活性剂等。采用氯消毒经济有效，且余氯具有持续消毒作用，但是，采用液氯消毒将导致许多有机氯化物的产生。这些物质已被确认或被怀疑对人体健康有害。为此出有采用二氧化氯或氯胺作消毒剂，以替代直接投加液氯消毒。氯胺消毒不仅能减低三卤甲烷和氯酚的产生，减轻氯消毒时所产生的氯味或减低氯味，还能延长管网中剩余氯的持续时间抑制细菌生成。但是消毒作用比液氯进行的慢，需要较长接触时间，且需要增加加胺设备，操作管理麻烦。紫外线消毒具有杀菌效率高，需要的接触时间短，不改变水的物理及化学性质，不会产生有机氯化物和酚味且具有成套设备，操作方便的优点，但是紫外线消毒适用于出水水质较好的情况。针对设计，出水水质要求达到一级A标准，水质较好，适用紫外线消毒，因此为了将来运行管理方便，安全，设计选用紫外线消毒。第一章污水处理厂设计计算3.1处理负荷3.1.1水力负荷1.设计平均流量Qave=50000m3/d=2083m3/h=578.6l/s2.设计最大流量Qmax=2874m3/h=0.798m3/s3.变化系数查表得Kz=1.383.1.2污染负荷1.进水COD=900mg/L=36000kg/dBOD5=350mg/L=14000g/d SS=550mg/L=22000kg/dTN=70mg/l=2800kg/dNH3-N=45mg/L=1800kg/dTP=7mg/L=280kg/d2.出水COD=50mg/L=2000kg/dBOD5=10mg/L=400kg/dSS=10mg/L=400kg/dTN=15mg/L=600kg/dNH3-N=5mg/L=200kg/dTP=0.5mg/L=20kg/d粪大肠菌群数≤103个/L3.去除量COD=33984kg/dBOD5=13594kg/dSS=21604kg/dTN=2200kg/dNH3-N=1600kg/dTP=260kg/d4.去除率COD:×100%=94.4%BOD5:×100%=97.1%SS:×100%=98.2%NH3-N:×100%=88.9%TN:×100%=78.6%TP:×100%=92.8%3.2污水处理工艺单元设计计算3.2.1粗格栅 1.设置粗格栅同集水井、进水泵房,合建成整体构筑物，进水井设在粗格栅前，进水管为钢筋混凝土管由厂外接入。进水井内设溢流管，污水处理厂事故检修时可溢流排放。井内设两台900×900的铸铁方闸门，分别对应两条格栅，在格栅检修时使用。此外，格栅采用机械清渣。2.粗格栅设计计算(1)设计流量用最大设计流量进行设计计算:Qmax＝2874m3/h＝0.798m3/s(2)设计参数选择及计算根据室外排水设计规范，粗格栅采用机械清除时格栅栅条净间隙宜为25mm～40mm；污水过栅流速宜为0.6m/s～1.0m/s;格栅渠道内的水流速一般为0.6m/s～0.8m/s;机械清除格栅倾角宜为60°～90°。1)栅条间隙数式中：Qmax－最大设计流量，m3/s；α—格栅倾角；b－栅条间隙宽度，m；h－栅前水深，m；v－过栅流速，m/s设h=1.0m,v=0.65m/s,b=0.025m,=75°代入数据得：n=49个2)栅槽宽度B=s(n−1)+bn式中：b－栅条间隙宽度，m；n－栅条间隙数，个；s－栅条宽度，m。已知n=49个，b=0.025m；设栅条宽度s=0.01m 代入数据得：B=1.705m（设计取1.8m）3)进水渠道渐宽部分长度L1=式中：B1－进水渠宽，m；－渠渐宽部分的展开角；B－栅槽宽度，m。已知B=1.8m；设进水渠宽B1=1.2m；渠渐宽部分展开角度1=20°代入数据得：L1＝0.82m4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=代入数据得：L2=0.41m5)通过格栅的水头损失h1=kβ式中：β－形状系数，设栅条断面为锐边矩形断面，则β取值2.42；－格栅倾角；k－系数，格栅受污物堵塞式水头损失增大倍数，一般采用3；g－重力加速度,m/s2。已知b＝0.025m,s=0.01m,v=0.65m/s,=75°,g取9.8m/s2；代入数据得：h1=0.046m（取0.1m）6)栅后槽总高度H=h+h1+h2式中：h2－栅前渠道超高,一般采用0.3m。已知h=1m,h1=0.1m代入数据得：H=1.4m7)栅前渠道深H1=h+h2已知h=1m,h2=0.3m代入数据得：H1=1.3m8)栅槽总长度 L=L1+L2+1.0+0.5+代入数据得：L=3.08m(考虑到设备的操作空间，实际设计取值5.52m)9)栅渣量W=式中：W1－栅渣量(m3/103m3)，污水设计取值0.08m3/103m3Kz—生活污水流量总变化系数，其值为1.38.代入数据得：W=4.0m3/d>0.2m3/d.宜采用机械清渣。根据规范要求拟采用带式输送机输送。栅渣采用卡车外运。图3－1粗格栅示意图9)设备的选择选用GH型链条式回转格栅除污机。设备台数：2台（一用一备）设备基本参数：公称栅宽B＝1.8m格栅间隙b＝25mm安装角度＝75°电机功率N＝2.2kW栅条截面积（锐边矩形）50×10mm22.5.1进水泵房 1.泵房形式的选择采用潜水泵站。潜水泵站不同于干式泵站，潜水泵的电机防水密封，可以长期浸入清水和雨污水池中，不存在受潮问题，潜水泵电机机组整体安装，结构紧凑，运行稳定，便于就位和更换，所以潜水泵站无需上部厂房，也简化了地下结构，降低了工程造价，但是由于潜水泵在水下运行，要有可靠的产品质量、自动控制和保护功能作依托，因此，潜水泵价格较高。1.潜水泵的选择选用QW型潜水式排污泵设备型号：400QW1500-15-75设备台数：三台（两用一备）设备基本参数：单台流量Q=1500m3/h设计扬程H=15m单台功率N=75kW口径D=400mm3.2.3细格栅1.设计流量细格栅用最大设计流量进行设计计算：Qmax=2874m3/h=0.798m3/s选用两套设备，每台设备的设计流量为：Qmax=0.399m3/s2.设计参数选择与计算要把室外排水设计规范，细格栅采用机械清除时格栅栅条净间隙应满足1.5mm~10mm；污水过栅流速应满足0.6m/s~1.0m/s;格栅渠道内的水流速一般为0.6m/s~0.8m/s;机械清除格栅倾角应满足60°～90°（倾角小时较省力，但占地多）。（1）栅条间隙数式中：Qmax－最大设计流量，m3/s；－格栅倾角设计取60°；b－栅条间隙宽度，设计选用b=0.01m;h－栅前水深，设计取1m；v－过栅流速，一般采用0.6～1.0m/s,设计取0.6m/s。代入数据得：n=62个(2)栅槽宽度B=s(n−1)+bn式中：b－栅条间隙宽度，m；n－栅条间隙数，个； s－栅条宽度，m。已知n=62个，b=0.01m设栅条宽度s=0.01m代入数据得：B=1.23m.(3)设备的选择选用TGS系列回转式格栅除污机。设备台数：2台(同时工作)设备基本参数：耙齿栅宽B=1260mm单个设备宽B1=1400mm两台设备总宽度B0=1400*2+400=3200mm格栅间隙b=10mm安装角度α=60°(4)进水渠道渐宽部分长度L1=式中：B1－进水渠宽，m；1－渠渐宽部分的展开角；B0－栅槽宽度，m。已知=3.2m；设进水渠宽B1=1.0m，渠渐宽部分展开角度1=20°代入数据得：L1＝3.02m(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2=代入数据得：L2=1.51m(6)通过格栅的水头损失h1=kβ式中：β－形状系数，设栅条断面为锐边矩形断面，则β取值2.42；－格栅倾角；k－系数，格栅受污物堵塞式水头损失增大倍数，一般采用3.0；g－重力加速度,m/s2。已知b＝0.01m,s=0.01m,v=0.6m/s,=60°,g取9.8m/s2代入数据得：h1=0.12m (7)栅后槽总高度H=h+h1+h2式中：h2－栅前渠道超高,一般采用0.3m。已知h=1m,h1=0.12m代入数据得：H=1.42m(8)栅前渠道深H1=h+h2已知h=1m,h2=0.3m代入数据得：H1=1.3m图3－2细格栅示意（细格栅草图可参考粗格栅）(9)栅槽总长度L=L1+L2+1.0+0.5+代入数据得：L=6.78m.根据设备所需的实际空间大小，将栅槽总长度调整为7.8m.(10)栅渣量采用机械清渣，结合规范要求栅渣拟采用螺旋输送机输送。3.2.4沉砂池1.沉砂池的作用 池的作用是从污水中去除砂子，煤渣等比重较大的颗粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞，缩小的砂粒污泥处理构筑物容积，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值。其工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。2.几种常用沉砂池的比较池在平流式、竖流式、曝气式和旅流式四种形式。平流式沉砂池具有构造简单、处理效果好的优点；竖流式沉砂池污水由中心管进入池后自下而上流动，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差；普通沉砂池主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂后的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池可以克服这一缺点。池断面呈矩形，在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流方向垂直的横向恒速环流。砂粒之间产生摩擦作用，可使砂粒上悬浮性有机物得以有效分离，且不使细小悬浮物沉淀，便于沉砂和有机物的分别处理和处置。通过调节曝气量可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小，同时还对污水起预曝气作用。3．沉砂池的选用比较，本设计选用曝气沉砂池，设两组池子，同时工作。污水经潜水式排污泵提升经细格栅，由进水渠进入曝气沉砂池，经曝气沉砂池处理后，进入出水渠，渠端口处设管道，污水由管道进入生物反应池。两组池子共用一个进水渠、出水渠，另外，池子两侧分别设有除浮渣部分。图3-3曝气沉砂池计算草图4.设计计算（1）池子的有效容积V=60Qmaxt式中：Qmax－最大设计流量，m3/s；t-最大设计流量的停留时间，取8min.代入数据得：V=383.04m3(2)水流断面面积A=式中：v－最大设计流量时的水平流速v＝0.06m/s（一般采用0.08～0.12m/s）。 代入数据得：A=13.3m2（3）池总宽度B=式中：h2-有效水深，取值2m(一般采用2～3m)代入数据得：B=6.65m设两组池子，即池数n=2；则每个池宽b=B/n=6.65/2=3.325m宽深比b/h2=3.325/2=1.66(符合要求)（4）池长L=代入数据得：L=28.8m(取29.5m)(5)每小时所需空气量q=dQmax3600式中：Qmax-最大设计流量，m3/sd-每m3污水的曝气量，取0.2m3代入数据得：q=574.6m3/h(取600m3/h)曝气系统的选择:采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供气，穿孔管曝气。（6）空气管系统计算两组曝气池各设一根干管，共两根干管，在每根干管上设14条配气竖管，全曝气池共设28条配气竖管。1）每根竖管的供气量q`=式中：n-配气竖管的总数，设计取28个。代入数据得：q`=21.4m3/h2)所需空气扩散装置设计选用HA80可变孔曝气软管，管径，孔缝长5.0～5.5m,阻力损失3800Kpa.供气量取3.57m3/(h.m),则每根曝气竖管上所连接的曝气软管长度L`=21.4/3.57=6.00m曝气软管据沉砂槽底0.9m.每根曝气软管下负担6.00m曝气软管，曝气软管用两根，每根长2.00m，分两排，沿池长纵向排列。(7)沉沙槽所需容积V=QmaxXT×86400／Kz×105式中：x-产生沙量，x=2.0~3.0m3/105m3,取3.0m3/105m3.t-贮泥时间，取t=2.0d.代入数据得：V=3.00m3设两组槽，则每个槽所需容积为1.50m3.(8)沉沙槽几何尺寸确定沉沙槽上口宽为：b2=2h3ctgα＋b1式中：h3—沉沙槽高度，设h3=0.4mα—沉沙槽斜壁与水平面的夹角，设为60°b1—沉沙槽底宽，设为0.5m代入数据得：b2=1.0m.沉沙槽实际容积为V=m3>3.00m3.(9)池底斜坡部分的高度 h4=i式中:i—池底坡度，设为0.5，坡向沉沙槽；b—单个池宽，m;b2—沉沙槽上口宽，m.代入数据得：h4=0.6m.(10)池子总高H=h1+h2+h3+h4+h5式中：h1—池子超高，不宜小于0.3m,安全考虑，设计选用0.65mh5—曝气沉沙池内挡板高度，设为2.3m.已知，h2=2m,h3=0.4m,h4=0.6m.代入数据得：H=5.95m.(11)排砂方式沉沙池底采用沉砂斗集砂，沉砂有离心泵自斗底抽升到高架集砂槽，由集砂槽经排砂管排入砂水分离器，砂水分离器通入压缩空气洗砂，污水排入区排水管，净砂直接由汽车外运。砂水分离器型号：SSFL—260型螺旋式砂水分离器，设备台数：一台（两池公用）；电机功率:0.25kw;设备占地：长×宽×高=3850mm×1500mm×2050mm.砂水分离器高于细格栅间中。曝气沉砂池配两台提砂泵，每组池子各一台，两台泵同时工作。提砂泵设于桁架上，桁架设导轨与池壁顶上，桁架来回移动，在吸砂的同时对浮渣进行刮渣。最终浮渣被刮到曝气沉砂池末端，进入无轴螺旋输送器，经螺旋器最终时入浮渣井。吸砂设备的选择，选用螺旋离心泵，流量Q=12.5m3/h,扬程H=32mH2O,吸程h=6m.(12)鼓风机房旁的曝气沉砂池鼓风机设备的选择：选用罗茨鼓风机，罗茨鼓风机是容积式气体压缩机的一种，其特点是在最高设计压力范围内，管网阻力变化时流量变化很小，因此在风量要求稳定而阻力变化幅度较大的工作场合，工作适应性较强。设备型号：RC—100口径：100mm转速：2000r/min台数：两用一备在排气压力58.8kpa下的鼓风量为8.02m3/min,所需轴功率La=12.1kw;所配电功率p0=15kw.3.2.5初次沉淀池初沉淀池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，也可作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。处理的主要对象是悬浮物质（ss，可去除40%～50%以上），同时也可去除部分BOD5（约占总BOD5的20%～30%,主要是悬浮性的BOD5），也可改善生物处理构筑物的运行条件并降低其BOD负荷。初次沉淀池中沉淀下的物质称为初次沉淀污泥。1.沉淀池的类型本沉淀池多为大中型污水处理厂所采用，考虑到要抵抗一定的冲击负荷及实际的施工水平，同时为取得良好的沉淀效果拟采用平流式沉淀池，并用静水压力排泥。 2.初次沉淀池的计算池子的总表面积：设表面负荷q`=1.5m3/(m2.h)A=Q/q代入数据Q=2874m3/h,得A=1916m2,计算示意图如下：图3-4平流式初沉池计算示意图（1）沉淀部分有效水深h2=q`t式中：t-沉淀时间，取2.0h.代入数据得：h2=3.0m.（2）沉淀部分有效容积V`=Qt代入数据得：V`=5748m3.（3）池长L=3.6*vt式中：v-水平流速，设为3.7mm/s.代入数据得：L=26.7m.（4）池子总宽度B=A/L代入数据得：B=72m.（5）池子个数n=B/b式中：b-每格池宽，取为6.0m.代入数据得：n=12（6）校核长宽比、长深比：长宽比：L/b=26.6/6=4.43>4(符合要求)长深比：L/h2=26.6/3=8.87>8(符合要求)（7）污泥部分的容积:W=Qmax·24(C0-C1)100·t/γ（100-p0）式中：C0,C1-进水，出水悬浮物浓度（t/m3）γ-污泥密度（t/m3）,其值为1.P0-污泥含水率（%），取96。t-两次的排泥的时间间隔，初次沉淀池按2d考虑。代入数据得：W=1862m3,则每天产生931m3的污泥。（8）每格池污泥部分所需的容积V`=v/n=1862/12=155.2m3（9）污泥斗容积：采用污泥斗尺寸 图3-5沉淀池污泥斗计算草图V1=1/3h4(f1+f2+)h4=tan60°=4.76m.式中：h4-污泥斗有效高度；f1-污泥斗底部面积f2-污泥斗上部截面面积；tan60°-污泥斗斜面坡度。代入数据得：V1=62.27m3.(10)污泥斗以上梯形部分的容积V2=h4bh4=（26.7+0.3-6.0）×0.01=0.21ml1=26.7+0.3+0.5=27.5ml2=6.0m式中：l1-梯形长底长度l2-梯形短底长度h4-梯形高度代入数据得：V2=21.1m3(11)污泥斗和梯形部分污泥容积V=V1+V2=62.27+21.1=83.3m3>45.0m3.(12)池子总高度H=h1+h2+h3+h4=8.77m.(13)出水部分的设计初沉池设计进水流量Qmax=0.798m3/s,初沉池分12格，每格宽度为6.0m.每格负担流量Q`=0.0665m3/s.若初沉池直接横向设溢流堰出水，则溢流堰最大长度l=6.0m.从而溢流堰负荷q=Q`/l=0.0655/6=0.011m3/(s·m)=11L/(s·m)>2.9L/(s·m)不符合要求。 从而设计采用多排三角堰纵向布置。三角堰堰上水头采用h0=0.05m,则每个三角堰的流量q`q′=1.4=1.4×0.052.5=0.00078m3/s每格初沉池所需三角堰的个数nn=Q′/q′=83.6个，取84个。设计拟取每格初沉池四排设四排装有三角堰的渠道，渠道宽度0.60m( 含壁厚)，每排渠道两侧均装设三角堰，每渠道排长度4.5m,沿池长方向纵向布置，则每格初沉池三角堰总长度L`=4.5×2×4=36m三角堰中心距l″=l′/n=36/86=0.419m，取0.42m，实际每格三角堰堰个数88个。校核溢流堰负荷：q=Q′/l′=0.0655/36=0.00182m3/s=1.81L/s<2.91L/s,符合要求。(14)刮泥设备的选型刮泥设备采用链带式刮泥机，实际选型从略。同时水面处设浮渣管设排除浮渣。刮泥机下刮污泥，上除浮渣。（15）斗内污泥的排除斗内污泥靠重力自流排除到初沉污泥贮池中，设计排泥时间30min,排泥总管管径DN500，每格污泥斗排泥支管管径DN150。污泥重力浓缩，消化后脱水外运。3.2.6生物反应池生物反应池是整个污水处理工艺流程中的核心环节，是污水厂的关键构筑物，在整个设计中占重要地位，本设计选用倒置A/A/O工艺，（某些参数取值参照常规A/AO工艺）。（1）污水处理程度的计算原污水的BOD值为350mg/l,经初沉池处理BOD5按降低25%考虑，则进水的BOD5值350×（1-25%）=262.5mg/l,处理水的非溶解性BOD5值为7.1bXaCe式中：Ce-处理水中悬浮固体浓度，其值为20mg/l;b-微生物自身氧化速率，取0.07；Xa-在处理水的悬浮固体中，有活性的微生物所占的比例，取值0.4；代入得处理后水的BOD5=4.0mg/l则处理水中溶解性BOD5值为20-4.0=16mg/l去除率为(2)曝气池容积的确定1)BOD-污泥负荷率Us的确定拟采用的BOV-污泥负荷率的确定为0.17kgBOD5/(kgmlss·d).为稳妥行需加以校核，校核公式为Ns=K2取值为0.0185Se=16.0mg/Lη=0.939f=0.75得N2=0.236kgBOD5/(kgmlss·d)>0.17kgBOD5/(kgmlss·d) 为确保处理效果仍取0.17kgBOD5/(kgmlss·d)1）确定混合液污泥浓度X结合实际处理经验，及生产实际，拟取X=4000mg/l则Xv=xf=3000mg/l3)确定曝气池容积V=式中：Qave-平均设计流量，m3/d;X-混合液污泥浓度为4000mg/l；Us-BOD污泥负荷为0.17；已知Qave=50000m3/d,进水BOD=262.5mg/l,出水BOD=20mg/l,代入数据得V==17830.9m3.（取18000m3）（1）单池的有效面积A==式中:L-单池长度，m;B-单池宽度，m;H-生物池有效水深，取6m.已知V=18000m3,则=1500m2.设计池宽B取7.0m,B/H=7/6=1.2介于1～2之间，符合规定。池长：A/B=1500/7=214.3，L/B=214.3/7=30.6>10,符合规定。设三廊道式曝气池，廊道长：L1=L/3=71.4m根据设计要求，生物池各区容积比例：厌氧：缺氧：好氧=1：1：4V厌=V缺=9180/6=1530m3V好=6120m3反应池总水力停留时间t=V/Q=0.4d=9.6h各段停留时间t厌=t缺=1.6ht好=6.4h取超高1.0m，则池总高度为6.0+1.0=7.0m.(3)需氧量硝化需氧量:OVN=[4.6(出水TN-出水NH3-N)+(4.6-2.9)(进水TN-出水TN)]Qave/1000已知：出水TN=15mg/l,出水NH3-N=5mg/l,进水TN=70mg/l代入数据得：OVN=10462.5m3/d.有机物氧化需氧量：OVC=1.6(进水BOD-出水BOD)Qave/1000已知：进水BOD=350mg/l,出水BOD=10mg/l代入数据得：OVC=31280m3/d反硝化消耗有机物好氧量：OVN`=2.86(进水TN-出水TN)Qave/1000已知:出水TN=15mg/l,进水TN=70mg/l,代入数据得：OVN`=12584m3/d.总需氧量：0V=OVN+OVC+OVN`代入数据得：OV=54326.5m3/d.实际供气量：V=式中：Ea-氧转移效率，与水深有关，穿孔曝气管取15%；ρ-空气密度，取1.293；Qw-空气含量，取0.233代入数据得：V=1202170.4m3/d. (4)鼓风曝气装置1）空气离开曝气池面时氧的百分比：Qt=代入数据得：Qt=18.43%2)曝气池混合液中平均氧饱和度Csm=Cs式中：Cs-清水表面处饱和溶解氧，T=30时，Csw=7.63Pb-扩散器出口处的绝对压强，Pb=标准大气压+有效水深/100=0.1013+6/100=0.16Mpa代入数据得:Csm=9.25mg/l3)换算为20条件下脱氧清水的充氧量NO=式中：，一般为0.8～0.85，设计采用0.8B—，一般为0.9～0.97，设计采用0.9CO—混合液剩余DO值（一般能够保持在1.5~2.0mg/l左右，最不利的情况将出现在盛夏，设计取最不利值2mg/l）.代入数据得：NO=64622.9kgO2/d=2692.6kgO2/h4)供气体积G3=代入数据得：G3=59835.6m3/h=997.3m3/min5)设备的选择选用罗茨鼓风机五台，四用一备，型号为RG-400,单台风量为250.7m3/min,排气压力为39.2Kpa,所配电功率N=220KW。6)配水井生物池进水分设配水井，生物池前的配水井用以分配向对称的两组池子均匀配水。生物池配水井设为圆形，D=3m,中管式配水井。7)空气管路系统计算在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共3根干管。在每根干管上设15对配气竖管，共30条配气竖管。全曝气池共设90条配气竖管。每根竖管的供气量为m3/h曝气池平面面积为3060m2.每个空气扩散器的服务面积按0.5m2计，则所需空气扩散器的总数为3060/0.5=6120个。则每个竖管上安设的空气扩散器的数目为6120/90=68。每个空气扩散器的配气量为59835.6/6120=9.8m3/h.（5）空压机的选定空压机供气量:最大时,59835.6m3/h=997.26m3/min.空气量，采用RG-500，罗茨鼓风机两台，额定压力49kpa,额定流量386.4m3/min,电机功率400kw,生产厂商长沙鼓风机厂；RG-400，罗茨鼓风机两台，额定压力49kpa,额定流量247.0m3/min,电机功率280kw.下，RG-500一台工作，一台备用；最大时RG-400一台工作，一台备用。同时每台鼓风机均宜设变频调速设备，通过调整转速以调节流量，从而达到节能降耗的效果。3.2.7二沉池 1.设计说明二沉池是活性污泥系统的重要组成部分，它的作用是泥水分离，使混合液澄清。选用辐流式沉淀池，其出水进水的布置方式中心进水，周边出水；周边进水，周边出水；周边进水，中心出水三种形式为了布水均匀采用中心进水，周边出水形式。设计草图如下：二沉池计算草图2.设计计算图3-6二沉池计算示意图（1）池表面积A=式中：Q-最大设计流量，m3/h;q`-表面负荷，取值为1.0.代入数据得：A=2784m2.（2）单池面积A单池=式中：n-二沉池个数，二沉池设两个，同时工作。代入数据得：A单池=1392m2. （1）池直径D=代入数据得：D=42.1m(取43m)（2）沉淀池部分有效水深h2=q`t式中：t-沉淀时间，一般为1.5～4.0h,取值为4.0h.代入数据得：h2=4.0m二沉池的池径大于40m时，池边水深为4.0m，因此符合要求。验证径深比：D/h2=10.75,径深比一般为6～12，因此符合规定。（3）沉淀池部分有效容积V0=代入数据得：V0=5808.8m3.（4）沉淀池坡底落差h4=式中：I-池底坡度，坡向泥斗的底坡不宜小于0.05，设计取值为0.05；r1-泥斗上顶半径，取值为3m.代入数据得：h4=0.925m.（5）沉淀池周边（有效）水深H0=h2+h3+h5式中：h3-缓冲层高度，采用0.5m.h5-挂泥板高度，取0.5m.代入数据得：h0=5.0m.（6）沉淀池总高度H=H0+h4+h6式中：h6-二沉池超高，不宜小于0.3m,设计取0.55m.代入数据得：H=6.475m.（7）泥斗计算1）污泥斗高度h7=(r1-r2)tgα式中：r1-泥斗上顶半径，取值3m.r2-泥斗下顶半径，取值2m.α-泥斗壁角度，取60.代入数据得：h7=1.732m.2)污泥斗容积V1=)代入数据得：V1=34.5m3.3)池底锥形部分容积V2=式中:R-二沉池半径，取值21.5m.h4-底坡落差，取值0.925m代入数据得:V2=389.2m3.因此，池底可贮存污泥体积为：V1+V2=423.7m3.(10)进水系统计算1）进水管设计流量Q进=Q单（1+R） 式中：Q单-单池设计流量，本设计为0.399m3/sR-回流比，本设计取值200%代入数据得：Q进=1.197m3/s.验证：进水管径D1采用1000mm,则流速V==1.52m/s>0.6m/s(符合规范)1）进水竖井进水竖井D2采用2m,出水口尺寸,共6个沿井壁均匀分布。出水口流速：v2==0.19m/s<0.2m/s.3)紊流筒计算紊流筒过流面积：f=式中:v3-紊流筒中流速一般为0.03～0.02m/s(取0.03m/s)代入数据得：f=39.9m/s紊流筒直径：D3=代入数据得：D3=7.4m.(11)出水部分设计1）环形集水槽内流量q集=已知：Q单=0.399m3/s代入数据得：q集=0.2m3/s.2）环形集水槽设计（采用双侧集水环形集水槽）槽宽：b=式中：k-安全系数，一般采用1.2～1.5，设计采用1.5（安全考虑）。代入数据得:b=1.11m（设计取1.2m）.2）槽内终点水深h深=式中:v-槽中流速，设计采用0.6m/s.代入数据得：h终=0.278m.3）临界水深hk=式中:a--系数，取1.代入数据得：hk=0.15m.4）槽内起点水深h起=代入数据得：h起=0.467m.校核：当水流增加一倍时，即q集=0.399m/s,槽内流速v取0.8m/s则：h终===0.416mhk=hk===0.22mh起===0.61m因此，设计取环形槽内水深为0.61m，集水槽总高度为0.61+0.3（超高）=0.91m （12）出水溢流堰的设计采用出水三角堰，角度为90.1）每个三角堰的流量q1q1=1.4H12.5式中:H-堰上水头，本设计取0.05m(H2O)代入数据得：q1=0.00078m3/s2）三角堰个数n1=代入数据得：n1=511.5个（取512个）3）三角堰中心距L1==式中：b1-出水堰距池边距离，设计取0.85m.代入数据得：L1=0.503m.图3-7二沉池出水堰示意图（13）二沉池校核1）二沉池底部干物质TSbs=式中：tE-浓缩时间，设计取1h；SVI-污泥容积指数，设计取100代入数据得：TSbs=10kg/m32）曝气池内干物质TSbb=式中：TSrs-回流污泥中的干物质量，TSrs=（0.5-0.7）TSbs，设计取TSrs=0.6TSbs，即TSrs=6kg/m3R-污泥回流比，设计采用200%。代入数据得：TSbb=4kg/m33）污泥沉降比VSV=TSbb×SVI 代入数据得：VSV=400ml/L4）泥水分离区高度h2=代入数据得：h2=2.25m.5）污泥容积qsv=TSbb×SVI×代入数据得：qsv=360L/(m3·h)6）存储区高度h3=式中：C-经验浓度值，C=300tE+500=800L/m3代入数据得：h3=0.61m7）浓缩排泥区高度h4=代入数据得：h4=1.35m。8）总池深H=h1+h2+h3+h4式中：h1-清水区高度，设计采用0.5m。代入数据得：H=4.71m<6.475m(沉淀池原计算池深)满足要求。（14）排泥装置用周边传动式刮吸泥机，周边转动式刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为2-3m/min,挂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。实际联系厂家选型，或计算选型，此外不选。3.2.8集配水井的设计计算采用倒虹管式有堰板中心集配水井（1）配水井中心管直径D2=式中：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V2Q-设计进水流量（m3/s）设计取V2=1.0m/s,Q=2.4m3/s(由二沉池计算知Q=2Q进=2.4m3/s)代入数据得：D2==1.75m（取1.8m） (2)配水井直径D3=式中：D3——配水井直径（m）；v3——配水井内污水流速（m/s）,一般取v3=0.2-0.4m/s设计取0.3m/s；代代入数据得：D3==3.66m。（3）集水井直径D1=式中：D1——集配水井直径（m）；v1——集水井内污水流速（m/s）,一般采用v=0.2-0.4m/s，设计取0.3m/s；代入数据得：D1==4.10m。（4）进水管直径由前述二沉池计算知，由生物池进入集配水井流量1.2m3/s,铸铁管管径DN1200,两根，V=1.061m/s.进入二沉池的管径DN1200,V=1.061m/s,流量1.2m3/s.(5)进水管直径由后续设平面布置、高程布置设计算知，二沉池出水进入集水井管径DN700，V=1.04m/s,流量0.399m3/s.(6)总出水管由后续设平面布置、高程布置设计算知，由集配水井至机械絮凝池管径DN1000，V=1.2m/s.3.3污泥处理系统的设计计算二沉池产生的活性污泥由地下管道自流入回流污泥泵房，一部分污泥经回流污泥泵提升进入生物反应池参加反应，二沉池及生物反应池产生的剩余污泥余污泥泵提升至污泥贮池中，经污泥贮池均衡后进入脱水机房内的浓缩脱水机，剩余污泥经浓缩脱水形成的泥饼外运作为农肥或用于绿化。流程图如下： 图3-8污泥处理系统流程图3.3.1回流污泥1.回流污泥量在污泥回流比为R=200%的情况下，回流污泥量为Q`=2Q=1157.2l/s=4166m3/h。2.回流污泥管的选择（回流污泥含水率按99.4%计算）二沉池回流污泥含水率较高，可看做清水选管径并计算水头损失。查铸铁管水力计算表，DN1000铸铁管在额定流量Q=1157.2L/s=4166m3/h下，水力坡度j取0.00234时，额定流速定为1.48m/s>1.0m/s,符合要求。3.水头损失计算（1）沿程水头损失h1=ajL式中：a-比阻，设计采用1.L-生物池到回流污泥泵房回流污泥管管长，根据后续平面布置数据，设计采用140m.代入数据得:h1=0.33m.（2）局部水头损失h2=（ζ1+ζ2+ζ3+ζ4）式中：ζ1-管径为1m的45º弯头局部水头损失系数，管段内拟四个45º弯头，ζ1=4×0.51=2.04ζ2-管径为1m的90º弯头的局部水头损失，管段内拟设两个90º弯头，ζ2=2×1.01=2.02ζ3-闸门的局部水头损失系数，ζ3=0.12ζ4-三通两个，ζ4=v-排泥管内流速，v=1.48m/s代入数据得：h2=0.646m （1）污泥井水位与生物池进口水位高差h`污泥井出口水位58.663m生物池进口水位61.742m根据后续高程布置知其值h`=61.742-58.663=3.079m.（2）总水头损失H回=h1+h2+h`代入数据得：H回=4.055m（设计取4.1m）3.回流污泥泵的选择选用TLW型立式污水泵型号350TLW-625ⅡB；台数四台（三用一备）单台流量Q=1442m3/h;扬程H=8.5m;气蚀余量Hs=3.5m电动机功率N=55kw.3.3.2剩余污泥1.剩余污泥量计算挥发性剩余污泥量（干重）的计算公式：ΔX=YQ（S0-Se）-KdVXv+fQ(SS0-SSe)式中：ΔX-剩余污泥量（kgSS/d）；V-生物反应池容积（m3），18000m3Y-污泥产率系数（kgVSS/kgBOD5）,20℃为0.4-0.8，此处取0.5Q-设计平均日污水量，50000m3/d；S0-生物反应池进水BOD5，0.2625kg/m3；Se-生物反应池出水BOD5，0.016kg/m3；Kd-衰减系数（d-1），设计取0.07；Xv-生物反应池内混合液挥发性悬浮固体浓度（gMLVSS/L），设计取3gMLVSS/L；f-SS的污泥转换率，无试验资料时可取0.5-0.7gMLSS/gSS,此处取0.7gMLSS/gSS；SS0-生物反应池进水悬浮物浓度（初沉池去除SS按40%计），设计取0.330kg/m3；SSe-生物反应池出水悬浮物浓度，设计取0.02kg/m3；代入数据得：ΔX=13232.5kgSS/d. 污泥总量：X总==kg/d污泥浓度Xr: 由R==200%,已知X=4000mg/l,则Xr=6g/l.2.剩余污泥量的计算式中：p-污泥含水率，设计采用99.4%代入数据得：Q剩=2205.4m3/d=91.89m3/h3.剩余污泥泵的选择选用WDB无堵塞泵。型号WDB-100-100-250C台数两台（一用一备）单泵流量Q=95m3/h扬程H=10m吸程Hs=5m轴功率N＝5.17kw3.3.3污泥贮池各构筑物为间歇排泥，污泥贮池设为圆形池，池顶不加盖，设有潜搅拌器，污泥在污泥贮池的停留8小时后，自流进入污泥脱水机房。1.污泥量计算(1)回流污泥量Q回=式中：Q-平均设计流量，2083m3/h;R-污泥回流比，200%。代入数据得：Q回=4166m3/h（1）剩余污泥量由以上得Q剩=2205.4m3/d=91.89m3/h（3）总污泥量Q总=Q回+Q剩代入数据得：Q总=4256.71m3/h.2.贮泥池容积式中：t-停留时间，设计采用8h.代入数据得：V=725.68m3.污泥贮池尺寸：D=式中：h-有效水深，设计采用4m.已知V=725.68m3.代入数据得：D=15.2m（设计取16m）3.3.4初沉污泥的浓缩初沉池排泥为间歇的，两天一次，本设计拟采用的重力浓缩池运行方式为连续式，从而二者之间应设置初沉污泥贮池。 初沉污泥贮池的计算：初沉污泥排泥间隔2d，流量Q初=931m3/d=38.8m3/h,含水率97%，污泥浓度C=30g/l.从而初沉污泥贮池的有效容积V=QT=931m3.建造钢筋混凝土结构圆筒形污泥贮池，设直径D=20m，从而污泥贮池的高度H==5.93m(取6m)初沉池设计排泥时间为30min,从初沉池到污泥贮池污泥输送管管径DN500，池前端设一根DN500的进泥管，池后设一根DN300的出泥管污泥贮池上总应加盖，以防异味污染厂区环境。图3-9重力浓缩池计算草图1.浓缩污泥固体通量初沉污泥的污泥固体通量采用80-120kg/(m2·d),本设计采用120kg/(m2·d).2.浓缩池面积A=代入数据得：A=232.75m2.3.浓缩池直径D==17.2m(取18m).4.浓缩池工作部分的高度取污泥浓缩时间T=18h,则浓缩池工作部分的高度h1===3.0m.5.浓缩后污泥体积浓缩池进泥含水率p1=97%,浓缩污泥的含水率p2=92%,浓缩后污泥体积V2===349.125m3/d.6.污泥斗容积设污泥斗上部半径r1=2m,污泥斗下部容积r2=1m,倾角，污泥斗高度h5=(r1-r2)tan=(2-1)tan60=1.73m.污泥斗容积V1=(=12.6m3.污泥斗以上圆锥部分污泥容积 设池底径向坡度0.05，则池底倒圆锥体高度h4=(R-r1)=0.35m.圆锥体部分污泥V2==37.75m3.污泥总容积V1+V2=37.75+12.6=50.35m3<349.125m3,需要增加的体积V`=349.125-50.35=298.775m3.通过增加池体深度来实现，h`==1.2m.1.浓缩池池体总高度设超高h2=0.3m,缓冲层高度h3=0.3m,总高度H=h1+h2+h3+h4+h5+h`=3+1.73+0.35+0.3+0.3+1.2=6.88m.2.重力浓缩池到投配池之间的提升泵最小流量Qs=14.5m3/h=4.04L/s,所需最小扬程为H=7.00m(考虑到实际运行可能的阻力增加应适当留一部分备用扬程）。设备选型：25ZD型渣浆泵两台（一用一备）扬程：12.8m流量：17m3/h电机功率：3kw效率：39%根据实际情况对泵的流量、扬程加以控制。3.3.5污泥脱水机房污泥脱水机房采用地上式框架结构。1．剩余污泥浓缩（1）剩余污泥浓缩的目的污泥含水率高，体积非常大，从而对污泥的后续处理千万困难。污泥浓缩的目的在于减容。（2）工艺的选择污泥浓缩主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种方法，设计采用离心浓缩法。离心浓缩法的原理是利用污泥中的固体、液体的比重差，在离心场所受到的离心力的不同而分离。虽然离心浓缩法运行费用和机械维修费用较高，但由于离心力几千倍于重力，因此，离心浓缩法占地面积小，造价低。（3）设备的选用1）污泥浓缩机设备类型：转筛浓缩机；设备台数：一台；设备参数：单机处理量W=100m3/h转筛直径D=1200mm转筛长度L=3800mm功率N=3.0kw2）辅机①转筛浓缩絮凝反应器台数一台单机处理量W=100m3/h直径1000mm电机功率0.55kw②转筛浓缩反冲洗装置 压力0.6Kpa电机功率4Kw1.污泥脱水设计拟将初沉污泥及剩余污泥的脱水污泥混合后一起进行脱水。剩余污泥浓缩后的量：Q缩=Q剩式中：p1-剩余污泥浓缩前的含水率，取99.4%；p2-剩余污泥浓缩后的含水率，取95%。代入数据得：Q缩=11.03m3/h初沉池产生污泥量：Q初=38.8m3/h，含水率97%混合后污泥量Q合=Q缩+Q初=49.83m3/h。混合池混合池容积按15min的混合污泥量计算V2=Q合×t=12.45m3。采用钢筋混凝土圆筒，直径D1=3.5m高度H1==1.29m，取1.5m。池中设混合搅拌设备混合池到离心脱水机设螺杆泵输送，螺杆泵应根据实际机组布置选择合理设备。LWD430W型卧螺离心式污泥脱水机组，自带螺杆泵，根据实际选用即可。（1）污泥脱水前的预处理污泥进入脱水机前，在污泥中加入助凝剂使污泥颗粒絮凝，比阻降低，改善脱水性能，提高脱水效果和脱水设备的生产能力。（2）设备的选择1）污泥脱水机设备类型：卧螺离心式污泥脱水机；设备台数：一台；设备参数：单机处理能力W=10～18m3/h工作时间t=16h转鼓直径D=430mm长径比L：D=4：1功率N=3.0kw2）辅机①污泥切割机：台数一台单机流量Q=50～100m3/h进口压力0.08Kpa电机功率5.5Kw②污泥进料泵台数一台 单机流量Q=50～100m3/h进口压力0.3Kpa电机功率30Kw③污泥计量泵台数一台最大流量Q=120m3/h额定压力4.0Mpa④絮凝剂投配系统台数一台电机功率3.0Kw⑤药剂泵台数两台单机流量Q=0.5～1.5m3/h扬程0.4Kpa电机功率1.5Kw⑥螺旋输送机台数一台单机流量Q=6m3/h进口压力6Kpa电机功率4Kw3.4计量设备与构筑物为保证测量稳定同时设超声波流量计和计量堰。两测量设备均设置于曝气沉砂池与初次沉淀池中间。超声波流量计采用智能型超声波流量计，型号DMU93，两台，适用管径50-3000mm,量程0-15m/s,精度0.5，一台设于曝气沉砂池与初次沉淀池中间，一吧设于三级处理最终出水口处。同时设信号线将流量同步显示到值班室中。计量堰采用巴氏计量堰，其优点是水头损失小，不易发生沉淀，精确度可达98%，但施工要求技术高。根据流量，所选取的计量槽尺寸为：W=0.50mB=1.450mA=1.479m2/3A=0.986mC=0.80mD=1.08m流量计算公式为：Q=1.162上游水深H1===0.79m.设计取自由流，则下游水深H20.7H1=0.55m,取0.50m. 图3-10巴氏计量堰3.5三级处理工艺的设计本设计要求出水水质达到一级A标准，要达标排放仅靠一二级处理尚难达到，或并不经济或运行效果不稳定，故污水经二级处理后需要再经过三级处理然后再排放或复用。本设计二级处理除氮外出水按一级B标准设计设计，出水指标如下：表3-1二级处理后预计出水水质水质指标BOD5CODSSNH3-NTNTPpH规定数值（mg/L）20602052016-9最终出水按照一级A标准设计，出水指标规定如下：表3-2一级A标准水质指标BOD5CODSSNH3-NTNTPpH规定数值（mg/L）1050105150.56-9 根据出水各项水质指标要求并结合技术经济比较确定采用三级处理工艺流程如下：图3-11三级处理工艺流程图3.5.1混凝剂的配制与投加混凝剂的选取，PAC具有混凝效果好，用量少，成本低等优点，且铝盐还可以去除一部分磷，保证除磷效果，所以本设计采用聚合氯化铝（PAC）作为混凝剂。商品PAC有固体或液体形式，固体便于运输贮存，设计按固体考虑。设计专门的加药间用于PAC的贮存，溶解，稀释，计量与投加。（1）溶解池溶解池一般建于地下以便于操作，池顶高于地面0.2m，溶解池配有混合搅拌装置，本设计采用机械搅拌，以电动机驱动桨板搅动溶液。溶解池、搅拌设备及管配件等均应有防腐措施或采用防腐材料。溶解池容积：W1=0.3W2式中：W2-溶液池体积，由（2）中计算得W2=19.98m3.代入数据得：W1=6.0m3.尺寸：(其中包括超高0.24m)溶解池的放水时间采用t=10min,由放水流量q0===10.0L/s查水力计算表得放水管管径d0=75mm,相应流速为v0=2.33m/s溶解池底部设管径d=200mm的排渣管一根。从溶解池到溶液池采用泵送提升的方式，选用IH80-65-160单级单吸化工离心泵，流量8.33L/s,扬程7.2m,轴功率0.95kw.离心泵设两台，一用一备，生产厂商威海水泵厂。（2）溶液池溶液池是配制一定浓度溶液的措施W2= 式中:W2-溶液池容积，m3.Q-处理水量，2083m3/h.a-混凝剂最大投加量，取120mg/L.c-溶液浓度，取15%（按商品固体重量计）n-每日调制次数，设计取2次/天代入数据得：W2=19.98m3.溶液池设两个，池底设连通管连通，管径DN100，连通管上设阀门一个，每个容积均为W2.溶解池形状采用矩形，尺寸为：,其中包括超高0.2m.本设计PAC溶液的投加采用计量泵投加的方式，为保证工作的稳定采用计量泵自灌式启动，设计溶液池高出地面1m.（1）计量泵计量泵设计流量：Q===0.46L/s.设计采用J-DMF3200/1.0计量泵，流量调节范围0～3200L/h(0～0.89L/s),扬程0.1～1.0Mpa,电动机功率4kw,进出管直径50mm，计量泵设三台（两用一备）。投液管管径宜采用50mm。絮凝剂直接投加到机械絮凝池入口处，通过第一台搅拌器的搅拌完成混合过程。3.5.2机械絮凝池机械絮凝池设两个，每池设计流量1041.5m3/h.(1)絮凝池尺寸：絮凝时间取20min,絮凝池有效容积式中：Q-设计处理水量，1041.5m3/h.T-絮凝时间，20min.代入数据得：W=347.2m3.根据水厂高程系统布置，水深H取3.6m，采用三排搅拌器，则水池长度：L式中：-系数，一般取1.0～1.5，此处取1.3.Z-搅拌轴排数，3排代入数据得：L=14m.池子宽度：B=代入数据得：B=6.89m,取6.9m.(2)搅拌器尺寸每排上采用三个搅拌器，每个搅拌器长：L=(6.9-4)/3=2.03m.式中：0.2-搅拌器间的净距和其离壁的距离为0.2m.搅拌器外缘直径：D=3.6-0.15=3.3m.式中：0.15-为搅拌器上缘离水面及下缘离池底的距离0.15m.每个搅拌器上装有四块叶片，叶片宽度采用0.2m，每根轴上桨板的总面积为,占水流截面积的19.6%。 水平轴机械搅拌絮凝池计算示意图(1)每个搅拌器旋转时克服水阻力所消耗的功率：各排叶轮桨板中心点线速度采用：V1=0.5m/s;V2=0.35m/s;V3=0.2m/s.叶轮桨板中心点旋转直径：D0=3.3-0.2=3.1m.叶轮转数及角速度分别为：第一排：n1===3.08r/min,=0.322rad/s第二排：n2=r/min,=0.226rad/s.第三排:n3==1.23r/min,=0.129rad/s.桨板宽长比b/l=0.2/2.03=0.098<1,查设计手册表得=1.10，从而系数K===56.1式中：-水密度1000kg/m3.g-重力加速度，9.81m/s2.第一排每个叶轮所消耗的功率:N1=式中：y-每个叶轮上桨板的数目，4；k-系数，56.代入数据得：N1=0.111kw.第二排每个叶轮所消耗的功率：N2=代入数据得：N2=0.038kw.第三排每个叶轮所消耗的功率：N3=代入数据得：N3=0.007kw.(2)电动机功率第一排所需电动机功率N01==0.333kw.第二排所需电动机功率N02==0.114kw.第三排所需电动机功率N03==0.021kw. 设三排搅拌器合用一台电动机带动，则絮凝池所需总功率为=0.333+0.114+0.021=0.468kw.电动机功率（取，）N===0.891kw.（5）核算平均速度梯度G值与GT值(按水温20计，kg·s/m2):第一排：G1===53.6s-1.第二排：G2===31.4s-1.第三排：G3===7.78s-1。反应池平均速度梯度：G===36.7s-1.经核算，G值和GT值均较合适。3.5.3平流式沉淀池1.沉淀池类型的选择本沉淀池为中型污水处理厂所用，考虑到要抵抗一定的冲击负荷及实际的施工水平，同时为取得良好的沉淀效果拟采用平流式沉淀池，平流式沉淀池构造简单，运行效果稳定，排泥方便，处理效果好，本设计考虑采用。考虑到高程布置及运行效果，拟采用机械排泥。1.初次沉淀池的计算本设计一级处理单元即采用平流式沉淀池，三级处理单元平流式沉淀池的设计构造与其基本一致。池子的总表面积，设表面负荷q`=1.5m3/(m2·h)A=代入数据得：A=1388.7m2.(1)沉淀部分有效水深：h2=q`t式中：t-沉淀时间，取2.0h.代入数据得：h2=3.0m.(2)沉淀部分有效容积：V`=Qt代入数据得：V`=4166m3.(3)池长：L=vt3.6式中:v-水平流速，设为3.7mm/s.代入数据得：L=26.6m.(4)池子总宽度：B=代入数据得：B=52.2m.(5)池子个数：n=式中：b-每格池宽，取6.0m.代入数据得：n=9(6)校核长宽比、长深比：长宽比:L/b=26.6/6=4.43>4(符合要求)长深比:L/h2=26.6/3=8.86>8(符合要求) (7)池子总高度：H=h1+h2式中：h1-沉淀池超高，取0.3m.代入数据得：H=3.3m.(8)穿孔花墙机械絮凝池与沉淀池之间采用穿孔布水墙。穿孔墙上的孔口流速采用0.2m/s,则孔口总面积0.798/0.2=3.99m2.每个孔口尺寸定为,则孔口总数为3.99/=333个。（9）放空管池底设1%的坡度以便防空，坡向进水口一侧，沉淀池放空时间按3h计，则放空管直径按公式计算：d=式中：d-排泥管直径，m.B-池宽.H-有效水深L-池长T-放空时间；代入数据得：d=0.395m取DN400mm.(10)出水渠采用薄壁堰出水，堰口应保持水平。出水渠断面宽度采用1.0m,出水渠起端水深：H=1.73式中：Q-沉淀池设计水量，0.798m3/s.g-重力加速度，9.81m/s2.B-出水渠断面宽，1.0m.代入数据得：H=0.695m.为保证堰口自由落水，出水堰保护高采用0.1m,则出水渠深度为0.68m.(11)水力条件校核水流截面积.水流湿周.水力半径R=18.00/12.00=1.5m弗劳德数Fr===雷诺数Re==5550(按水温20计算)（12）排泥设备选型为取得较好的排泥效果，可采用机械排泥，即在池子末端设集水坑，通过排泥管定时开启阀门，靠重力排泥。设备名称：HJX1-6型虹吸桁架式吸泥机8台(全部使用)设计池宽：6m驱动方法：两边同步驱动功率：0.74kw虹吸式吸泥和数量:5根虹吸式真空泵功率：1.5kw生产厂商：扬州天雨给排水设备有限公司 3.5.4V型滤池的设计V型滤池造价适中，运行效果稳定，反冲滤层不膨胀，无水力分级，反冲效果好，故设计采用。1.已知条件及设计相关参数取值设计水量Qmax=2874m3/h=69000m3/d,Q平均=50000m3/d.滤速v=10m/h.第一步气冲强度q气1=16L/(s·m2),历时4min.第二步气-水同时反冲，空气强度q气2=16L/(s·m2),水冲强度q水1=7L/(s·m2),历时6min.第三步水冲强度q水2=7L/(s·m2),历时5min，反冲横扫强度2.0L/(s·m2),历时贯穿冲洗始末。冲洗时间共计t=15min=0.25h.冲洗周期T=12h.2.池体计算（1）池体设计1）滤池工作时间t`===23.5h.2）滤池面积FF=293.6m2.3）滤池的分格查滤池单池面积设置的相关表格，为节省占地选双格V型滤池，池底板用混凝土板，单格宽B单=3.7m，长L单=10m，单个面积37m2.共4座，每座面积74m2,总面积296m2.4）校核强制滤速v′v′===13.3m/h满足v<17m/h的要求。5）滤池高度的确定滤池超高H5=0.8m滤层上的水深H4=1.5m滤料厚度H3=1.6m滤板厚度取H2=0.13m滤板下布水区高度取H1=0.9m则滤池总高H=H1+H2+H3+H4+H5=0.9+0.13+1.6+1.5+0.8=4.93m6）水封井的设计滤料采用单层加厚均粒滤料，粒径1.2-2.4mm，不均匀系数为1.2-1.6均粒滤料清洁滤料层的水头损失按下式计算ΔH清=180 式中ΔH清-水流通过清洁滤料层的水头损失，cm；V-水的运动粘度，cm2/s,20℃时为0.0101cm2/s；g-重力加速度，981cm/s2；m0-滤料孔隙率；取0.5；d0-与滤料体积相同的球体直径，cm，暂取0.17cm；l0-滤层厚度，cm，160cm；v-滤速，cm/s,10m/s=0.28cm/s；-滤料颗粒球度系数，天然砂粒为0.75-0.80，取0.80.所以ΔH清=180×≈8.89cm根据经验，滤速为8-10m/h时，清洁滤料层的水头损失一般为30-40cm，计算比经验值低，取经验值的低限30cm为清洁滤料层的过滤水头损失。正常过滤时，通过长柄滤头的水头损失Δh≤0.22m。忽略其他水头损失，则每次反冲洗后刚开始过滤时水头损失为：ΔH开始=0.3+0.22=0.52m为保证滤池正常过滤时池内液面高出滤料层，水封井出水堰顶标高与滤料层相同。设计水封井平面尺寸2m×2m，堰底板比滤池底板低0.3m，水封井出水堰总高H水封=0.3+H1+H2+H3=0.3+0.9+0.13+1.6=2.93m因为每座滤池过滤水量Q单=vf=10×74=740m3/h=0.21m3/s所以水封井出水堰堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh3/2计算得h水封=[Q单/(1.84b堰)]2/3=[0.21/(1.84×2)]2/3≈0.15m则反冲洗完毕，清洁滤料层过滤时，滤池液面比滤料层高0.15+0.52=0.67m（2）反冲洗管渠系统设计参数取值按给水厂V型滤池气水反冲洗部分的长柄滤头配水配气系统选取。1)反冲洗用水流量Q反的计算反冲洗用水流量按水洗强度最大时计算。单独水洗时反洗强度最大，为 7L/(s·m2)。Q反水=q水f=7×74=518L/s=0.518m3/s=1864.8m3/hV型滤池反冲洗时表面扫洗同时进行，其流量Q表水=q表水f=2×74=148L/s=0.148m3/s2)反冲洗配水渠断面的计算配水干管或渠进口流速应为1.5m/s左右，配水干管或渠的截面积A水干=Q反水/v水干=0.518/1.5=0.345m2反冲洗配水干管用钢管，DN700，流速1.35m/s。反冲洗水由反冲洗配水干管输送至气水分配渠，由气水分配渠底侧的布水方孔配水到滤池底部配水区。反冲洗水通过配水方孔的流速按反冲洗配水支管的流速取值。配水支管或方孔的流速为1-1.5m/s左右，取值v水支=1m/s，则配水支管或渠的截面积A方孔=Q反水/v水支=0.518/1.0=0.518m2此即配水方孔的总面积。沿渠长方向两侧各均匀布置20个配水方孔，共40个，孔中心间距0.41m，每个孔面积A小=0.518/40=0.01295m2每个孔口尺寸取0.11m×0.11m.3）反冲洗用气量Q气的计算反冲洗用气量按气冲强度最大时的空气量确定。这时气冲强度为16L/（s·m2）Q反气=q气f=16×74=1184L/s=1.184m3/s4）配气系统断面的计算配气干管或渠进口流速应为5m/s左右，则配气干管或渠的截面积A气干=Q反气/v气干=1.184/5≈0.237m2反冲洗配气干管用钢管，DN600，流速4.2m/s。反冲洗用空气有反冲洗配水干渠输送至气水分配渠，由气水分配渠两侧的部气小孔配气到滤池底部布水区。布气小孔紧贴滤板下缘，间距与补水方孔相同，共计40个。反冲洗用空气通过配气小孔的流速按反冲洗配气支管的流速取值。反冲洗配气支管流速或孔口流速应为10m/s左右，则配气支管或渠的截面积A气支=Q反气/v气支=1.184/10≈0.1184m2 每个布气小孔面积A气孔=A气支/40=0.1184/40=0.00296m2孔口直径d气孔=（4×0.00296/3.1416）1/2≈0.06m每孔配气量Q气孔=Q反气/40=1.184/40=0.0296m3/s=106.56m3/h5)气水分配渠的断面设计对气水分配渠断面面积要求的最不利条件发生在气水同时反冲洗时，亦即气水同时反冲洗时所要求的气水分配渠断面面积最大。因此，气水分配渠的断面设计按气水同时反冲洗的情况设计。气水同时反冲洗时反冲洗的流量Q反水=0.518m3/s气水同时反冲洗时反冲洗用空气的流量Q反气=1.184m3/s气水分配渠的气水流速均按相应的配气配水干管流速取值。则气水分配干渠的断面积A气水=Q反水/v水干+Q反气/v气干=0.518/1.5+1.184/5=0.58m2.（3）滤池管渠的布置1）反冲洗管渠a.气水分配渠气水分配渠起端宽取0.8m，高取1.8m，末端宽取0.8m，高取0.9m。则起端截面积1.44m2，末端截面积0.72m2。两侧沿程各布置20个配气小孔和20个部水方孔，孔间距0.41m，共40个配气小孔和配水方孔，气水分配渠末端所需最小截面积0.58/40=0.0145m2<末端截面积0.72m2，满足要求。b.排水集水槽排水集水槽顶端高出滤料层顶面0.5m，则排水集水槽起端槽高H起=H1+H2+H3+0.5-1.8=0.9+0.13+1.6+0.5-1.8=1.33m式中，H1、H2、H3同前，1.8m为气水分配渠起端高度。排水集水槽末端高 H末=H1+H2+H3+0.5-0.9=0.9+0.13+1.6+0.5-0.9=2.23m式中，H1、H2、H3同前，0.9m为气水分配渠末端高度。底坡i=（2.23-1.33）/10=0.1c.排水集水槽排水能力的校核由矩形断面暗沟（非满流，n=0.013）计算公式校核集水槽排水能力。设集水槽超高0.3m，则槽内水位高h排集=1.03m，b槽宽=0.8m湿周X=b+2h=0.8+2×1.03=2.86m水流断面A排集=bh=0.8×1.03=0.824m2水力半径R=A排集/X=0.824/2.86≈0.288m水流速度v=R2/3i1/2/n=（0.2882/3×0.111/2）/0.013≈11.1m/s过流能力Q排集=A排集v=0.824×11.1≈9.15m3/s实际过水量Q反=Q反水+Q表水=0.518+0.148=0.666m3/s<过流能力Q排集=9.15m3/s2）进水管渠a.进水总渠四座滤池分成独立的两组，每组进水总渠过水流量按强制过滤流量设计，流速0.8-1.2m/s（取v=1.0m/s），则强制过滤流量Q强=（69000/3）×2=46000m3/d≈0.532m3/s进水总渠水流断面积A进总=Q强/v=0.532/1=0.532m2进水总渠宽1m，水面高取0.6m.b.每座滤池的进水孔每座滤池由进水侧壁开三个进水孔，进水总渠的浑水通过这三个进水孔进入滤池。两侧进水孔孔口在反冲洗时关闭，中间进水孔孔口设手动调节闸板，在反冲洗时不关闭，供给反洗表面扫洗用水。调节闸门的开启度，使其在反冲洗时的进水量等于表面扫洗用水量。孔口面积按孔口淹没出流公式Q=0.8A 计算。其总面积按滤池强制过滤水量计，孔口两侧水位差取0.1m，则孔口总面积A孔=Q′强/（0.8）=0.532/（0.8×）≈0.475m2中间孔面积按照表面扫洗水量设计A中孔=A孔（Q表水/Q强）=0.475（0.148/0.532）=0.132m2.孔口宽B中孔=0.4m,高H中孔=0.4m.两个侧孔设阀门，采用橡胶囊充气阀，每个侧孔面积是A侧=(A孔-A中孔)/2=(0.475-0.132)/2=0.1715m2.孔口宽B侧孔=0.4m,高H侧孔=0.45m.c.每座滤池内设的宽顶堰为保证出水的稳定性，进水总渠引来的浑水经过宽顶堰进入每座滤池内的配水渠，再经过滤池内的配水渠分配到两侧的V型槽。宽顶堰堰宽b宽顶=4m，宽顶堰与进水总渠平行设置，与进水总渠侧壁相距0.5m。堰上水头由矩形堰的流量公式Q=1.84bh2/3得h宽顶=[Q强/（1.84b宽顶）]2/3=[0.532/(1.84×4.0)]2/3≈0.172md.每座滤池的配水渠进入每座滤池的浑水经过宽顶堰溢流至配水渠，由配水渠两侧的进水孔进入滤池内的V型槽。滤池配水渠宽b配渠=0.5m，渠高1m,渠高与滤池顶齐平，渠总长等于滤池总宽，则渠长L配渠=6.6m。当渠内水深h配渠=0.5m时，流速（进来的浑水由分配渠中段向渠两侧进水孔流去，每侧流量为Q强/2）v配渠=Q强/（2b配渠h配渠）=0.532/（2×0.5×0.5）=1.064m/s满足滤池进水管渠流速0.8-1.2m/s的要求。e.配水渠过水能力校核配水渠的水力半径R配渠=b配渠h配渠/（2h配渠+b配渠）=0.5×0.5/（2×0.5+0.5）≈0.17m配水渠的水力坡降i渠=（nv渠/R渠2/3）2=（0.013×1.064/0.172/3）2≈0.0021渠内水面降落量Δh渠=i渠L配渠/2=0.0021×6.6/2=0.007m因为配水渠最高水位h配渠+Δh渠=0.5+0.007=0.57m<渠高1m所以，配水渠的过水能力满足要求。 3）V型槽的设计V型槽槽底设表扫水出水孔，直径取dv孔=0.025m，间隔0.15m，每槽共计54个。则单侧V型槽表扫水出水孔总面积A表孔=（3.14×0.0252/4）×54≈0.04m2表扫水出水孔低于排水槽堰顶0.15m，即V型槽槽底的高度低于集水槽堰顶0.15m。据潜孔出流公式Q=0.8A，其中Q应为单格滤池的表扫水流量。则表面扫洗时V型槽内水位高出滤池反冲洗时液面hv液=[Q表水/（2×0.8A表孔）]2/（2g）=[0.148/(2×0.8×0.04)]2/(2×9.8)≈0.27m反冲洗时排水集水槽的堰上水头由矩形堰流量公式Q=1.84bh3/2求得，其中b为集水槽长，b=L排槽=10m，Q为单格滤池反冲洗流量Q反单=Q反/2=0.518/2=0.259m3/s所以，排水集水槽堰上水头h排槽=[Q反单/（1.84b）]2/3=[0.259/(1.84×10)]2/3≈0.06mV型槽倾角45°，垂直高度1m（大小），壁厚0.10m。反冲洗时V型槽顶高出滤池内液面的高度为：1-0.15-h排槽=1-0.15-0.06=0.79m反冲洗时V型槽顶高出槽内液面的高度为：1-0.15-h排槽-hv液=1-0.15-0.06-0.27=0.52m（4）冲洗水的供给考虑到电网运行负荷，及节能，运行成本等因素冲洗水选用水箱供水。a.冲洗水箱到滤池配水系统的管路水头损失Δh1反冲洗配水干管用钢管，DN700，流速1.35m/s，1000i=3.11，布置管长总计60m。则反冲洗总管的沿程水头损失Δhf=il=0.00311×60≈0.187m反冲洗配水干管主要配件及局部损失系数ξ见下表反冲洗管配件及阻力系数配件名称数量/个局部阻力系数ξ 90°弯头66×0.6=3.6DN600闸阀33×0.06=0.18等径三通22×1.5=3水箱出口10.5∑ξ7.28Δhj=ξv2/（2g）=7.28×1.352/（2×9.8）≈0.677m则冲洗水塔到滤池配水系统的管路水头损失Δh1=Δhf+Δhj=0.187+0.677=0.864mb.滤池配水系统的水头损失Δh2（a）气水分配干渠内的水头损失Δh反水气水分配干渠的水头损失按最不利条件，即气水同时反冲洗时计算。此时渠上部是空气，下部是反冲洗水，按矩形暗渠（非满流，n=0.013）近似计算。由（2）计算知，气水同时反冲洗时Q反水=0.518m3/s。则气水分配渠内水面高为：h反水=Q反水/（v水干b气水）=0.518/（1.5×0.7）≈0.49m水力半径R反水=b气水h反水/（2h反水+b气水）=0.2m水力坡降i反渠=（nv渠/R渠2/3）2=（0.013×1.5/0.22/3）2≈0.0033渠内水头损失Δh反水=i反水l反水=0.0033×10=0.033m（b）气水分配干渠底部配水方孔水头损失Δh方孔气水分配干渠底部配水方孔水头损失按孔口淹没出流公式Q=0.8A计算。其中Q为Q反水，A为配水方孔总面积。由反冲洗配水系统的断面计算部分内容可知，配水方孔的实际总面积为A方孔=0.518m2。则Δh方孔=[Q反水/（0.8A方孔）]2/（2g）=[0.518/(0.8×0.518)]2/(2×9.8)≈0.080m（c）查手册，反洗水经过滤头的水头损失Δh滤≤0.22m（d）气水同时通过滤头时增加的水头损失Δh增气水同时反冲时气水比n=16/7=2.29，长柄滤头配气系统的滤帽缝隙表面积与滤池过滤总面积之比约为1.25%，则长柄滤头中的水流速度v柄=Q反水/（1.25%f）=0.518/（1.25%×74）≈0.56m/s 通过滤头时增加的水头损失Δh增=9810n（0.01-0.01v+0.12v2）=9810×2.29×(0.01-0.01×0.56+0.12×0.562)=944Pa=0.094mH2O则滤池配水系统的水头损失Δh2Δh2=Δh反水+Δh方孔+Δh滤+Δh增=0.033+0.080+0.22+0.094≈0.427mc.砂滤层水头损失Δh3滤料为石英砂，容重γ1=2.65t/m3，水的容重γ=1t/m3，石英砂滤料膨胀前的孔隙率m0=0.5，滤料层膨胀前的厚度H3=1.6m。则滤料层水头损失Δh3=（γ1/γ-1）（1-m0）H3=（2.65-1）×（1-0.50）×1.6≈1.32md.富余水头Δh4取1.5m则反冲洗水箱底高出排水槽顶的高度H水塔=Δh1+Δh2+Δh3+Δh4=0.864+0.427+1.32+1.5=4.111m高位水箱容积按一格滤池冲洗水量的1.5倍计算V=1.5（Q反水t水+Q气水t气水）=1.5×（0.518×6×60+0.518×5×60）=521.4m3设计尺寸：长×宽×高=8.1m×8.1m×8.1m一次反冲洗所用水量V′=Q反水t水+Q气水t气水=347.6m3水箱供水泵需在水箱工作周期之内充满，水箱工作周t=3h，则水泵流量应大于QQ=V′/t=347.6/3=115.9m3/h=32.2L/s。扬程的确定：拟设高位冲洗水箱于V滤池池顶之上，再根据实际适当架高。水泵直接从出水渠中抽水由后续污水厂高程布置知出水渠设计最低水位55.757m，滤池进水设计标高58.323m，过滤时滤池滤料上设计水面标高58.073m，排水集水槽顶设计标高57.073m，则水泵所需扬程H=H水塔+ΔH高差=4.111+1.316=5.427m水箱供水泵型号：IS100-65-200单级单吸悬臂式离心泵三台（两用一备） 扬程：11.3m电机功率：1.5kw额定流量：60m3/h（5）反洗空气的供给1）长柄滤头的气压损失Δp滤头气水同时反冲洗时反冲洗用空气流量Q反气=1.184m3/s。长柄滤头采取网状布置，约55个/m2，则每座滤池共计安装长柄滤头n=55×74=4070个每个滤头的通气量1.184×1000/4070≈0.291L/s根据厂家提供的数据，在该气体流量下的压力损失最大为：Δp滤头=3000Pa=3kPa2）气水分配渠配气小孔的气压损失Δp气孔反冲洗时气体通过配气小孔的流速v气孔=Q气孔/A气孔=0.0296/0.00296=10.0m/s压力损失按孔口出流公式计算Q=3600μA式中μ-孔口流量系数，μ=0.6；A-孔口面积，m2；Δp-压力损失，mm水柱；g-重力加速度，g=9.8m/s2；Q-气体流量，m3/h；γ-水的相对密度，γ=1。则气水分配渠配气小孔的气压损失Δp气孔=（Q2气孔γ）/（2×36002μ2A2气孔g）=106.562/（2×36002×0.62×0.002962×9.8）≈14mmH2O≈139.2Pa=0.1392kPa3）配气管道的总压力损失Δp管a.配气管道的沿程压力损失Δp1反冲洗空气流量1.184m3/s，配气干管用DN600钢管，流速4.2m/s，满足配气干管流速为5m/s左右的条件。反冲洗空气管总长60m ，气水分配渠内的压力损失忽略不计。反冲洗管道内的空气气压计算公式p气压=（1.5+H气压）×9.8式中p气压-空气压力，kPa；H气压-长柄滤头距反冲洗水面的高度，m，H气压=2.1m。则反冲洗时空气管内的气体压力p空气=（1.5+H气压）×9.8=（1.5+2.1）×9.8=35.28kPa空气温度按30℃考虑。查表，空气管道的摩阻为0.37Pa/m。则配气管道沿程压力损失Δp1=0.37×60/1000≈0.022kPab.配气管道的局部压力损失Δp2主要配件及长度换算系数ξ见下表反冲洗空气管道配件及长度换算系数配件名称数量/个长度换算系数K90°弯头50.7×5=3.5闸阀30.25×3=0.75等径三通21.33×2=2.66∑K6.91当量长度的换算公式：l0=55.5KD1.2式中l0-管道当量长度，m；D-管径，m；K-长度换算系数。空气管件当量长度l0=55.5KD1.2=55.5×6.91×0.61.2≈207.75m则局部压力损失Δp2=207.75×0.37/1000≈0.08kPa配气管道的总压力损失Δp管=Δp1+Δp2=0.022+0.08=0.102kPa4）气水冲洗室中的冲洗水压p水压p水压=（H水塔-Δh1-Δh反水-Δh小孔）×9.81=（4.111-0.864-0.033-0.080）×9.81≈30.74kPa 本系统采用气水同时反冲洗，对气压要求最不利情况发生在气水同时反冲洗时。此时要求鼓风机或贮气罐调压阀出口的静压为：p出口=p管+p气+p水压+p富式中：p管-输气管道的压力总损失，kPa；p气-配气系统的压力损失，kPa，本题p气=Δp滤头+Δp气孔；p水压-气水冲洗室中的冲洗水压，kPa；p富-富余压力，4.9kPa。所以，鼓风机或贮气罐调压阀出口的静压为：p出口=p管+p气+p水压+p富=0.102+0.140+30.74+4.9=35.88kPa5）设备选型根据气水同时反冲洗时反冲系统对空气的压力、风量要求选两台RE-250罗茨鼓风机额定流量77.1m3/min，额定出口压力39.2kPa，电动机功率75kw。一用一备。正常工作鼓风量77.1m3/min>Q反气=71.04m3/min，满足使用要求。3.5.5紫外线消毒的计算1.紫外线消毒的工艺简介紫外光通过改变细菌，病毒和其他微生物的遗传物质（DNA），使其不再繁殖而达到对水和废水进行消毒的目的。紫外波长为200-310nm的杀菌能力最强。紫外线消毒的优缺点：1）紫外线消毒具有广谱性，即对细菌、病毒、原生动物均有效。2）紫外线消毒合乎环境保护的要求，不会产生三氯甲烷等消毒副产物。3）消毒效果好，消毒彻底。4）对水的浊度要求高。水面式消毒，耗能较大，占地面积大。浸没式消毒对灯具制造要求高，灯具易损坏。5）紫外线消毒相关设计运行经验较少。本设计采用浸没式消毒设计，灯管采用加拿大TROJAN公司生产的紫外线消毒系统，设计参数：二级出水每3800m3/d需14根灯管；出水水质要求TSS：10-30mg/l,UVT=45%-70%;每模块灯管数4、6、8；每根灯管功率250W；灯管清洗方式；机械加化学清洗；安装方式顺流式安装。2.设计计算本设计污水厂日处理水量50000m3/d,K=1.381)峰值流量Q峰=2874m3/h=69000m3/dQ平均=2083m3/h=50000m3/d2)灯管数初步选用UV3000PLUS紫外消毒设备，每3800m3/d需14根灯管。故n峰=（取255根）n平均==184.2（取185根）拟选用8根灯管作为一个模块，则模块数N23.125（个）