水质工程学课程设计计算书

（生活污水处理构筑物设计）

设计题目： 某市生活污水处理工艺初步设计

班 级： 排水082 姓 名： 张健

学 号： 0803120234

指导教师： 杨世东

2011年12月

污水处理构筑物的设计计算

1 格栅计算

格栅设在处理构筑物之前，用于拦截水中较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行

1) 栅条的间隙数

设栅前水深为h＝0.6m , 过栅流速V=0.8m/s , 栅条间隙宽度b=0.02m，格栅

1

倾角α＝60°

Q设计sin1.04sin600n105个bhv0.020.60.8

2) 栅槽宽度

设栅条宽度s＝0.01m

{B}=s（n－1）+bn＝0.01×（105-1）+0.02×105＝3.14m

3) 进水渠道渐宽部分的长度

设进水渠宽B1＝1.0m，其渐宽部分展开角为α1＝30°

L1＝（B-B1）/2tgα1＝（3.14-1.0）/2tg30°＝1.85m

4) 出水槽与出水渠道连处的渐窄部分长度

L2＝L1/2=1.85/2＝0.925m

5) 通过格栅的水头损失

v2ssinkh2gb20.010.82.42sin60o30.0219.60.081m

4343 2

式中 β——形状系数，其值与栅条断面形状有关，取2.42

k——系数，格栅受物物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3

6) 栅槽总高度

H＝h+h2+h＝0.6+0.1+0.3＝1.0m

式中 h2——栅前渠道超高，一般取0.3m

7) 栅槽总长度

L＝l1+l2+0.5+1+H1/tg60°＝4.8m

式中 H1——栅前槽高，H1＝h+ h2＝0.6+0.3＝0.9m

8) 每日栅渣量

Q设计W1864005.5m3/dK总1000W

式中 W1——栅渣量，本设计取为0.08m³栅渣/10³m³污水

K总——生活污水流量总变化系数，为1.3

3

2 沉砂池

目前我国应用广泛的沉砂池有多种，并各自有其各自的特点，结合本设计实际情况综合考虑，决定选用平流沉砂池。采用平流沉砂池其优点是：污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单，截留无机颗粒效果好的优点。

(1) 池子的长度：设v=0.30m/s，t=30s.

L=vt=0.30×30=9m.

(2) 水流断面积：A=Qmax/v=1.04/0.30=3.5 m2

(3) 池总宽度： 设n=2格，.每格宽度b=2.0m

B=nb=2×2=4m

A3.50.875mB4

(4) 有效水深：

h2（5）沉砂室所需容积：

设T=1d. X城市污水沉沙量，一般采用30 m3/

106 m3

QmaxXT86400Kz106 V=

4

1.043018640061.310 =

=2.07m3

（6） 每个沉砂斗的容积： 设每格有2个沉砂斗。

2.07 Vo=22

=0.52m3

（7）沉砂斗各部分尺寸：设斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面倾角为55°，斗高h3’=0.6m

沉砂斗上口宽：

a2h3'20.6a10.51.34mtg55tg55

沉砂斗容积：

V0h3'0.622a22aa12a11.3421.340.50.520.54m363≈0.52 m3

（8）沉砂室高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗

h3h3'0.06l20.60.064.50.87m

（9）池总高度：设超高h1=0.35m

Hh1h2h30.350.8750.872.095m

≈2.1m。

5

（10）验算最小流速：最小流量时只用一格工作

0.5Q城平0.51.040.29m/sn1wmin10.8752〉0.15m/s

vmin（11）进水部分：

采用潜孔进水，潜孔总面积为过水断面的20%

A3.50.20.20.352Fnm2

共设有4个孔，则单孔面积为

0.350.08754m2

设计孔口尺寸为：0.350.25(m)，实际流速为1.55m/s。查阅《给排水手册》第一册，水流经孔口的局部阻力系数为1.06，则计算孔口水头损失为

1.552h11.060.13029.8m

潜孔后0.5m处设挡流板，挡流板深入水下0.35m。

（12）出水部分设计

出水堰采用实用堰，堰上水头和流量关系公式为：

6

QH3H0Hmb2gQmb2gH022g 则

0v022v002g

233Q=0.52m/s， m取为0.4 ，堰宽b=1.6，令0=1，v0=0.25m/s

代入后计算得H=0.32m。可见单堰出水会造成堰上水头太高，因此采用伸出出水槽的方法增加堰长b，进而降低堰上水头。

每格伸出两条出水槽，槽长2.0m，槽宽0.3m,槽深0.3m。

3这样每条堰的出水流量降至0.07754m/s，而堰长b=2.0m,v0=0.162m/s

计算得H=0.09m，设自由跌水0.06m，总跌落水头为0.15m。

3初沉池

采用辐流式沉淀池，中心进水，周边出水，其特点是：

多为机械排泥，运行较好，管理较简单；排泥方法完善，设备已趋定型；池内水速不稳定，沉淀效果较差；机械排泥设备复杂，对施工要求较高。

适用于地下水位较高的地区，适用于大、中型污水处理厂。

1． 初沉池主体设计

(1) 沉淀部分水面面积

7

AQ设计1.043600936m2nq22

式中 Q设计——污水厂设计流量

n——池数，n＝2个

q——表面负荷（2～3m3/m2h），取q＝2.0 m3/m2h

(2) 池子直径

D4A493634.53m3.14

取D＝35m

(3) 沉淀部分有效水深

h2qt

式中 t——沉淀时间，t＝1.5h

h2＝2.0×1.5＝3.0m

(4) 沉淀部分有效容积

Q设计1.043600t1.52808m3n2

8

V'

(5) 沉淀部分所需容积：

SNt1000n

①

V式中 S——每人每日污泥量（0.3～0.8L/人d），取S＝0.5L/人d

N——设计人口数，取N=30万人

T——污泥在污泥斗内贮存时间（日），t＝4h＝1/6d

0.5300000412.5m31000224

V②

VQmax(C1C2)24100tK2r(1000)n

1.0436001(0.4070.4070.5)1002461.361(10097)2103

＝37.35m3

其中，t为两次污泥清除时间间隔，C1为进水悬浮物浓度, C2为出水悬浮物浓度，r为污泥密度，其值取1

(6) 污泥斗容积

9

设 r12.0m , r21.0m , 600 ， 则：h5(r1r2)tg(21)tg6001.73m2h52V1(r1r1r2r2)31.732 (22112)12.7m33

(7) 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积

设池底径向坡度为0.05，则坡底落差：

h4(Rr1)0.05(17.52)0.050.775 m

池底可贮存污泥体积V2为

h43V2(R2r1Rr1)2

式中 R——沉淀池半径，此处为17.5m

经计算得到V2＝280m3

(8) 所以可贮存污泥总容积

VV1V212.7280292.7m337.35m3

(9) 沉淀池总高度

设 h1=0.5m，h3=0.3m

10

H=h1+h2+h3+h4+h5=0.5+3.0+0.3+0.775+1.73

=6.305

(10) 沉淀池池边高度

H= h1+h2+h3=0.5+3.0+0.3=3.8m

(11) 径深比

3511.67 介于6~12之间， 符合要求3

Dh2(12) 刮泥选择

由于池径较大，故采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架外缘，取外周刮泥板线速度为1.5m/min，则刮泥机转速

v1.51.36rad/hD35

n刮泥机制作采用钢制桁架，驱动装置设在衍架的最外沿，刮泥板制作成直板，按与衍架底端成一定角度排列，池底接DN400排泥管，放空管DN600。

(13) 浮渣收集：

浮渣用浮渣刮板收集，定期清渣，刮渣板装在刮泥机桁架的一侧，高出水面0.15m，

11

在出水堰前设置浮渣挡板，排渣管DN200，渣井设有格栅截留。

2． 进出水设计

辐流式沉淀池采用中心进水周边出水的方式，进水管出口处设穿孔挡板整流，出水 采用双边溢流堰出水槽，堰口采用三角堰，排泥管设在池子最低部，靠水的压力排泥。

初沉池集配水采用集配水井，内侧配水，外侧排水。尺寸为配水井直径1.8m，集水井直径3.3m。

初沉池集配水井示意图如下：

(1) 进水部分设计

进水管流速

污水自沉砂池出水井接DN800铸铁管进入配水井， 1000i＝3.16，管内流速

12

vQ设计n421.04D241.035m/s 在1.01.4之间满足要求0.82

(2) 出水部分设计

① 堰上负荷

初沉池出水堰最大堰上负荷不宜大于2.9L/sm,则每池所需堰长 L=1040/(2×2.9)=179.31m，D=L/π=179.31/3.14=57.10m，远大于池径，故采用双侧集水。

② 出水槽尺寸

采用薄壁三角堰双侧集水，出水槽为双边进水，取出水槽外壁到池壁距离为0.4m,堰每侧集水量为：

Q设计11.041Q0.26l/s2222

2ABh0.40.50.2m设过水断面面积

湿周 fB2h0.420.51.4m

水力半径 RA/f0.2/1.40.143m

流速 VQ/A0.26/0.21.30.4m/s

13

0水力坡度 i(vnR)(1.30.0130.143)2.1300

232232取出水槽外壁到池壁距离为0.4m(过小会增加流速，带走沉泥)

出水堰长 L=(35-0.8)π+(35-1.6)π=212.26m

③ 三角堰尺寸

堰为等腰直角三角形，堰高为0.06m，堰宽为0.11m。

实际堰数 n=212.26/0.11=1930个

取堰上水头0.045m，堰上宽度0.1m

④ 校核堰上负荷

为了偏于安全，设三角堰水面宽为堰长，取安全堰上宽为0.1m，则实际堰长为：

L'＝n×0.1＝1930×0.1＝193m＞179.31m 满足

设堰后自由跌落为0.10m

⑤ 水头损失：

h＝i×3.14×（D-0.8+D-1.6）/2+0.10+0.045=0.1676

14

⑥ 总水头损失：

∑h＝0.13+0.17＝0.3m

(3) 初沉池集配水井设计

① 集水井直径设D＝3.3m，沉砂池总出水管径为800㎜

V=Q/W=1.04×4/π×0.82=0.85m/s

② 配水井直径：

设D＝1.8m ，则：

上升流速为 V1=Q/W=1.04×4/π×1.12=1.60 m/s

③ 进出入初沉池管径：

DN=800㎜ v＝0.97m/s I=1.64‰

DN=800㎜ v＝0.97m/s I=1.64‰

4. 氧化沟(Oxidation Ditch)

2本设计的生物处理系统严格上来讲应该是A/C处理工艺，即厌氧池+缺氧池

+Carrousel氧化沟，其设计方法主要来源于两处，一是华东勘测设计研究院的胡大锵著的

15

《Carrousel氧化沟脱氮除鳞工艺设计探讨》一文，二是给水排水设计手册第五册《城镇排水》。

1．氧化沟总污泥龄tST

P0Pe0.11ZaLC01e0.24tST1)公式

 (1)

式中 P0Pe———进、出水磷浓度之差,mg/l

LC0、η ———分别为进水BOD5浓度及其去除率,mg/l 、无量纲 tST ———污泥龄,d

a ———污泥产率,kgTS/kgBOD5

0.0720.601.072T150.6TS0/BOD51(T15)1/t0.081.072ST a= (2)

Z ———活性污泥中异养菌体重量所占比例, 无量纲

ZBB28.33Ns1.072T15(3)

B0.5554.1671TS0/BOD5Ns1.072T15 (4)

式中 Ns ———BOD5—SS负荷,kgBOD5/(kgMLSS·d)

16

Ns1tSTKdatST (5)

其中Kd取为0.05d1

式中 TS0———进水中悬浮固体浓度,mg/l

P0=8.6mg/l

2) 沉砂池中单位体积水中除掉的悬浮物质量为：

633按经验平流沉砂池每10m水中会除去30m悬浮物，其相对密度为2.65

302.6510963去除的悬浮物浓度=1010=79.5mg/l

其中有机物占15%，即去除的SS=79.5mg/l

去除的BOD5=79.515%=11.92mg/l

则进入氧化沟的水质为： CSS'=CSS -79.5=376-79.5=296.5mg/l

CBOD5'=LC0=

CBOD5-11.92=391-11.92=379.08mg/l

3) BOD5的去除率计算

17

出水中的非溶解性BOD5值为：

BOD57.1bZCe7.10.090.1201.28mg/l

出水中溶解性BOD5浓度Lce=20-1.28=18.72mg/l

379.0818.72379.08=95.06%

则BOD5的去除率

4) 污泥产率a

0.0720.601.072T150.6TS0/BOD51(T15)1/t0.081.072STa=

0.0720.601.0720.6296.5/379.081(1515)1/t0.081.072ST =

1515 =

1.0690.04321/tST0.08

这里假设污水厂进水温度为15℃

5) 活性污泥中异养菌体所占的重量比

ZBB28.33Ns1.072T15

B0.5554.1671TS0/BOD5Ns1.072T15

18

=

0.5554.1671296.5/379.08Ns1.0721515

=0.555+7.426Ns

6) 假设tST

可见，以上若干公式归根到底唯一的未知数就是tST，先假设tST=18d,待整个计算结束时再验算此假设是否成立。

于是可计算出P0Pe=12.36mg/l，a=0.751，Z=0.421，NS=0.140

2．硝酸盐及基质浓度对除P的影响

当有NO3N存在时所能除磷的期望值PF：

PFaL0co2.9NO3Npf1Rp (6)

P0Pe1.55e0.2038PF (7)

PF——当有NO3N存在时所能除磷的期望值

NO3Np——进入厌氧池的NO3N浓度，mg/l

NO3NpNO3N0NO3NeRp0100.66mg/l

19

这里假设出水的15mg/l总N中，NH3N为5mg/l, NO3N为10mg/l

NO3Ne——分别为进、出水中的NO3N浓度，mg/l 式中 NO3N0、VpVpVnVaf

——分别为厌氧区、缺氧区、好氧区反应池容积，m

3式中

Vp、Vn、VaRp——至厌氧区之污泥回流比，%。令

Rp=60%

a0——进水中易降解BOD5所占比例，a0=0.30

于是可计算出PF=6.99mg/l,f=0.258

3．碳源及硝酸盐含量对各池子体积比的影响

1) 单位BOD5去除需氧量

OCORNS kgO2/kgBOD5

单位活性污泥需氧量OR kgO2/kgMLSSd

OR0.5NV0.24ZMLSS10-31.075T15

31515 0.50.90760.4320.240.3304000101.075

=0.513

20

OCOR0.513NS 0.140=3.664

式中

NVNSMLSS1030.14040001030.56

设MLSS=4000mg/l

2) 计算能提供给反硝化区的硝酸盐浓度NO3Nn

NO3Nn=TN0-TNe-Nus-Nes

TN0、TNe——分别为进、出水中总氮浓度，mg/l

Nus、Nes——分别为排除剩余污泥中氮合成浓度和出水悬浮物浓度中的含氮量，mg/l

Nus=0.125aZ(LC0-Lr)=0.1250.7510.421(379.08-18.72)=14.23

Nes=0.125ZLse=0.1250.42120=1.0525

Lr、Lse——分别为出水中BOD5和悬浮物浓度，mg/l

Lr=Lce

因此NO3Nn=78-15-14.23-1.0525=47.72

3) 确定同步反硝化池和前置反硝化池的体积比

21

Vn1、Vn2——分别为同步反硝化池和前置反硝化池的体积，m3

W——为同步反硝化区所处理的NO3Nn占总NO3Nn的百分比，%

WNO3Nn0.750.80OcVn1Lce2.9VaVn1

0.7651-WNO3NnLc01a00.750.80OcVn2VV2.9n2a

令W=40%，并将各数值代入后计算得：

Vn1Vn2VaVn1=1.171，VaVn2=0.034

4．硝化速率

硝化速率不仅是污水水温的单一函数，而且受DO、碱度的影响，通常情况下硝化反应池内保持DO在2mg/l左右是完全可以实现的，不会对硝化速率产生明显的影响，因此本公式里只考虑温度和PH值对硝化速率的影响。

max20C100.033T2010.0410PH0PH1

nT•PHmax20C——当水温为20℃时的最大硝化速率，取为0.35d1

PH、PH0——分别为进水和最佳酸碱度，设PH=7，取PH0=8.2

22

n15•70.35100.033152010.04108.271=0.15

5．硝化污泥龄及NH3N与硝化速率的关系

计算硝化污泥龄

100.051T1.156E1NH3N0tSNT•PH1

tSN——硝化污泥龄，d

E——NH3N的去除率，无量纲

NH3N0——进水中NH3N浓度，mg/l。这里认为进水的总氮在经过厌氧池的氨化

后全部转变成NH3N，即NH3N0=78mg/l。

785E= 78=0.936，把个数值代入后计算得：tSN=7.23d。

6．反应池容积的计算

tSRtSNVnVaVa

tSPtSRVnVaVPVaVn

tSTtSPVnVaVPVdVaVnVP

tSN、tSR、tSP、tSP——分别为硝化、反硝化、厌氧阶段污泥龄及总污泥龄，d

Vd

——二沉池容积，m

323

Q城平LC0LrVa=

90000379.0818.72NSMLSS= 0..1404000=57915

即求得VP=8908.6 Vn1=9590.9 Vn2=549.5

Vd=4168.6 由此算得二沉池停留时间td=

Vd24Q城平1.87h

符合二沉池停留时间要求，在1.5h—2.5h之间。

所以初步假设的tST=18d是合理的。

7．各反应池具体工艺尺寸的确定

总体来讲采用两组氧化沟系统并联运行

厌氧池宽8m，有效水深5m，则总池长为111.4m，设为5廊道，则单廊道长为22.3m，超高0.5m。

Carrousel氧化沟主体宽8m，有效水深5m，则总池长为313.8m，设为4廊道，则单直廊道长为58.9m，超高0.5m。

计算弯道处由于离心力作用而引起的横向水面超高：

1.10.42ZB80.035mgR09.814.075 02 24

式中ΔZ ———横向水面超高(m) ;

0———校正系数,一般取1.01～1.1 ;

v ———断面平均流速(m/ s) ; B ———水面宽度(m) ;

R0 ———弯道轴线曲率半径(m) 。

计算结果证明，超高取为0.5m是完全安全的。

前置反硝化池宽3m，有效水深2m，则总池长为54.3m，设为2廊道，则单直廊道长为17.7m，超高0.5m。

8．单组氧化沟需氧量O2的计算

1) O2

O2=

QLC0Lce1.42XVSS4.5QN0Ne0.56XVSS2.6QNO3K1t1e

QQ城平9000022=45000m3/d

LC0=379.08mg/l Lce=18.72mg/l

25

K1为速率常数，15℃时，查得k1=0.0795,

K1k10.18320.434

t=5d

YQLC0Lce1KdXVSS =

0.5345000379.0818.721010.0518 =

=426.74kg/d

N0=78mg/l,Ne=15mg/l NO3=NO3Nn=63mg/l

把各数值代入原方程中计算得：O2=19572.64kg/d

2) 标准状态需氧量的计算

设污水最低水温为15℃，最高水温为25℃，沟体内好氧区溶解氧为2mg/l 水质修正系数=0.85，=0.95，压力修正系数=1

温度为20℃和25℃时的饱和溶解氧浓度分别为：C20=9.17mg/l C25=8.4mg/l

标准状态需氧量：

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SORC20O2C25C1.0242520

9.175124.60.850.9518.421.024532931.12kg/d=1372.13kg/h

3)选用曝气机

根据标准状态需氧量，选用三台安徽中联环保设备有限公司的型号为DS366的调速型倒伞型表面曝气机，其清水充氧量为108—167kg/h。叶轮直径3.658m，电动机功率75kw,质量6470kg,离桥距离C=1250m,叶片最小浸没度B=100m,最大浸没度F=300m。单沟宽度推荐值为8.05m,沟深推荐值为5.1—6m,氧化沟中间隔墙至叶轮边缘间距以0.1倍叶轮直径为宜，即0.37m。

9．校核污泥龄

1)回流污泥量计算

根据物料平衡：TSSQXRQRQQRX

106XRrSVI SVI取为100，r取1.02，因此XR=10200mg/l

TSS=296.5mg/l Q=90000m3/d X=4000mg/l

代入得： QR=51918.22 m3/d

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QR51918.22 R=Q= 90000=0.6072=57.68%

2) 每组沟剩余污泥量计算

YXQSX1QXeQf1Kd =

0.545000379.0818.72296.5-296.50.8450003100.710.05182045000=6535kg/d

3) 校核污泥龄

Va/2MLSS/100057915/24000/100017.72X6535d≈18d

10．进出水设计

厌氧池进水槽宽2m,长8m。

进水采用淹没孔洞，孔洞流速为0.248m/s,长2m，高1m。孔洞水头损失为0.003m。

厌氧池进入前置反硝化池采用淹没孔洞，孔洞流速0.248m/s,长2m,高1m,孔顶距水面1m。

前置反硝化池进入氧化沟采用淹没孔洞，孔洞流速0.405m/s,长1.6m,高2m，孔顶与

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水面平齐。

3内回流槽宽1m，深2m，流速0.4m/s,最大内回流量0.8m/s，最大内回流比为379%，

内回流量大小可以由闸门调节。

氧化沟出水槽宽2m,长5m,出水堰采用实用堰，堰上水头经计算得0.14m，于是取实用堰为梯形堰，堰顶宽为0.15m，梯形高为0.25m。自由跌水0.16m。跌水水头损失为0.3m。

11．水下推进器的选择

厌氧池内选择QJB型潜水搅拌器，型号为QJB40/6-E3,额定功率4kw，生产厂家是南京制泵集团股份有限公司。每廊道设一个潜水搅拌器，这样平均每立方米的功率值为4.5w/m,介于3—5w/m之间，可以保证污泥不沉积。

33前置反硝化池内选择DQT型低速潜水推流器，型号为BQT040，叶轮直径1800mm,电动机功率为4.0kw。

氧化沟内选择DQT型低速潜水推流器，型号为BQT075，叶轮直径1800mm,电动机功率为7.5kw。

5 二沉池

1） 概述：

二次沉淀池是活性污泥处理系统的重要组成部分，其作用是泥水分离，使混合液澄清，

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浓缩和回流活性污泥。其运行效果将直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。本设计采用机械吸泥的向心式幅流沉淀池，进出水采用中心进水周边出水。

2） 二沉池设计计算：

(1) 沉淀池（澄清区）面积：

Qmax37501250m2nq`21.5

F式中 Q——污水最大时流量，Q＝3750 m3/h

q'——表面负荷，q'＝1.5m3/m2h

n——沉淀池个数，n=2

(2) 池子直径：

D4F4125039.90 m 取40米

(3) 二沉池有效水深：

H＝q't

式中 t——沉淀时间，取t＝2.0h

30

H＝1.5×2.0＝3.0 m

(4) 沉淀部分有效容积：

V'Qmaxt375023750m3n2

(5) 排泥设计：

二沉池污泥区按不小于2小时贮泥量考虑，则二沉池污泥区容积为：

4(1R)QX4(1R)RQXXr12R

4(10.5)37500.55625 m3120.5，其中R为回流比取0.5

VV每池污泥体积： V`=V/2=5625/2=2812.5m3

由于污泥容积较大，无法设计污泥斗去容纳污泥，所以设计中采用机械吸泥机连续排泥，而不设污泥斗存泥，只按结构要求设计池底坡度为0.05及一个放空时用的泥斗。

设 r1=0.8m，r2=0.4m，h5=1.0m

容积 V5=1/3×π×h5×(r12+r1r2+r22)

=1/3×3.14×1.0×(0.64+0.32+0.16)=1.17m3

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(6) 二沉池高度

h4=(Ro－r1)×i=(20－0.8)×0.05=0.96m

取超高h1＝0.5m，缓冲层高度h3＝0.3m，h2=4.0m为池边水深、,则

沉淀池总高度H＝h1＋h2＋h3＋h4＋h5

＝0.5＋4.0＋0.3＋0.96＋1＝6.76m

(7) 池边高度H'＝h1＋h2＋h3＝0.5＋4.0＋0.3＝4.8m

(8) 径深比D/H＝40/4＝10，在6～12之间，符合要求。

(9) 池底接DN600排泥管，连续排泥。

(10) 二沉池进水部分设计

① 二沉池进水部分采用中心进水，中心管采用的铸铁管。为了配水均匀，沿套筒周围设一系列潜孔，并在套筒外设稳流罩。

中心筒内径D=1100mm

设中心筒潜孔尺寸为400×800㎜2

孔距为（1.6π－0.4×8）/8＝0.228ｍ

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设潜孔薄壁厚ｓ＝0.1ｍ

则外径为D'＝D+0.2＝1.3ｍ

平均直径为D\"＝1/2(D+D’)=1.2ｍ

稳流量直径d＝3D\"＝3.6ｍ 取h＝2.0ｍ

② 出水部分设计

a． 出水槽 B＝0.9Q0.4

Q＝1.2×1.04/2＝0.624 m3/s

（1.2为安全系数）

B＝0.9×0.6240.4＝0.75m 取0.8m

起端水深h0＝1.25B＝1.25×0.8＝1m

b．出水堰

选用等腰直角三角堰

0.62410004.97l/ms过堰负荷 q＝Q/πD＝40

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采用双侧溢流式，设三角堰高h＝0.04m，则每齿宽0.08m

(400.62401.22)出水堰长L＝

1239.89m

堰个数n＝239.89/0.08＝3000个

每个堰齿的出流量Q1＝0.624/3000＝2.08×10-4 m3/s

1.45101.435/2代入Q＝1.43H 得H＝40.03m

250.62410002.60l/ms堰负荷 q＝239.89 满足1.5～2.9L/s m要求

3）刮吸泥机的计算：

本设计采用周边驱动的半跨边刮吸泥机

设计参数Q=23.5m3/h

吸泥机外缘线速度为1.68m/min，吸出污泥含水率99.2％采用静水压力排泥，在二沉池衍架上设有I=0.01的污泥流动槽，污泥通过虹吸管排入槽内，沿槽流至中心排泥管，然后流出二沉池。

二沉池示意图如下：

34

4）二沉池集配水井

配水井中心直径，曝气池出水管直径DN＝1000mm

取配水井直径为D＝1.8m,集水井直径为D＝3.3m，总高度H＝5m，二沉池进水管直径DN＝800m，出水管直径DN＝600m，流向消毒接触池管直径DN＝800m。

6 消毒接触池

1）概述

城市污水经一级、二级处理后，水质有所改善，细菌含量大幅度减小，但其绝对值仍相当可观，并有存在病原菌的可能。因此，污水排放前应进行消毒。本设计采用液氯作消毒剂。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、中规模的污水处理厂。

2）消毒接触池主体设计计算：

(1) 污水接触消毒池采用2组3廊道推流式，接触时间采用t=30min

接触容积

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V = Qmax×t/n m3

式中 n——池子的组数，n=2组。

V = 1.04×30×60/2＝936 m3

(2) 池体表面积

设有效水深h2＝4.0m,则有：

F＝V/h2＝936/4.0 = 234 m2

(3) 池长、池宽

设廊道宽度B'=6 m,则池长为：

L＝F/ B'＝234/6＝39m

廊道长L'＝L/3＝52/3=17.3m

池宽为B＝3×B'＝3×6=18m

长宽比为L/B=52/4.5= 11.5 满足8～12之间要求

(4) 排泥设施

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设经二级处理后的污泥量为0.03/人d，含水率96％。则污泥容积V＝0.03×316638/1000＝9.5 m3/d.

在池底设i＝0.05的底坡，并在池子的进水端设排泥斗及排泥管，用刮泥板把泥刮至进水端，由管道排出。

池体总高度：

取超高h1＝0.3m，则池体总高为：

H＝h1＋h2＋h3＝0.3＋4.0＋0.05×17.3+0.5＝5.665 m

(5) 取城市污水经二级处理后加氯量为20mg/l,因此最大日需要氯量为

1.04×86400×20×10-3＝1797.12kg

选用三台ZJ型转子加氯机，加氯量5～45kg/h

选用三个YL—500液钢瓶

3）进出水设计

(1) 进水部分设计

采用潜孔进水，并控制潜孔流速0.2～0.4m/s，取孔口尺寸为1.1×1.1m2

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过孔流速v＝1.04/2×1.1×1.1＝0.63m/s

v20.632h11.060.0212g29.8过孔水头损失m

(2) 出水部分设计

出水采用矩形非淹没薄壁溢流堰。据《手册》第五册第415页，薄壁堰过堰流量

Q0m0BH2gH

式中 m0——流量系数，通常采用0.45

H——堰顶水深

代入单池流量Q0＝0..52m3/s，计算得，H＝0.07m,考虑自由跌水水头0.10m，则出水堰水头损失0.17m。

7 计量设施

为提高污水厂的工作效率和运转管理水平，并积累技术资料，以总结运转经验，为处理厂的改、扩建提供可靠的数据，必须设计量设备，正确掌握污水量、污泥量、空气量，以及动力消耗等。

污水计量设备的选择和布置，应遵循以下一般原则：

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计量设备应水头损失小、精度高、操作简便，且不易沉积杂物。

分流制污水处理厂计量设备一般设在沉砂池后，初次沉淀池前的渠道上，或设在污水厂的总出水管上。如有条件，应对各主要构筑物的进水分别计量。

二级处理出水的计量设备，可采用咽喉式计量槽、电磁流量计、文氏管、超声流量计等，也可采用各种形式的流量堰进行测量。

本设计中为节约投资，仅在污水厂的总出水管上设置计量设备，对二级处理水进行计量。计量设备采用咽喉式计量槽中最常用的巴氏计量堰。其优点是：水头损失小、不易发生沉淀，精确度可达95％～98％。缺点是：施工技术要求较高，尺寸如不准确，即影响测量精度。因此，施工时应注意保证质量。

计量堰尺寸设计

本设计最大流量Qmax＝1.04m3/s，据《手册》第五册412页表10－3，选择测量范围为0.300～2.100 m3/s的巴氏计量槽，其各部分尺寸为：

W＝1.00m，B＝1.700m，A=1.734m，2/3A＝1.156m，C＝1.30m，D＝1.68m,

计量堰水头损失计算

1.569bQ0.372b(3.28H)1计量堰内水流按自由流计，据公式

0.026，当W＝1.00时，Q＝

1.406H11.549，计算得应采用的计量堰尺寸为：

W＝1.00m，Q＝1.04 m3/s时，H1＝0.82m

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自由流取H2/H1＝0.82，则H2＝0..82×0.82=0.67 m

故计量堰水头损失H1－H2＝0.15 m

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，上游渠道长度应不小于渠宽的2～3倍，设渠道宽为1.2m，故取上游L＝3.6m，下游渠道长度应不小于渠宽的4～5倍，故取上游L＝6m。

7. 污水处理厂平面及高程布置

1污水处理厂平面布置

水场平面布置包括：处理构筑物的布置，办公、化验及其它辅助建筑物的布置，以及各种管道、道路、绿化等的布置。根据处理厂的规模大小，采用1：200～1：500的比例尺的地形图绘制总平面图。管道布置可单独绘制。

平面布置的一般原则如下：

⑴ 处理构筑物的布置应紧凑，节约用地，便于管理。

⑵ 处理构筑物应尽可能地按流程顺序布置，以避免管线迂回，同时应充分利用地形，减少土方量。

⑶ 经常有人工作的办公、化验等建筑物应布置在夏季主导风向的上风向，北方地区应考虑朝阳。 ⑷ 在布置总图应考虑安排充分的绿化带，为污水处理厂的工作人员提供一个优美舒适的环境。 ⑸ 考虑远近期结合，有条件时可按远景规划水量布置，将处理构筑物分为若干系列，分期建设。 ⑹ 构筑物之间距离应考虑敷设灌区的位置，远转管理的需要和施工要求，一般采用5～10米。 ⑺ 污泥消化池应距初沉池较近，以缩短污泥管线，且与其它处理构筑物间距不小于20米。 ⑻ 变电所设在耗电大的构筑物附近，高压线应避免在厂内架空敷设，以策安全。

⑼ 污水厂内管线种类分多，应综合考虑布置，以免发生矛盾。污水、污泥管道应尽可能考虑自流。

⑽ 如有条件，污水厂内的压力管线和电缆可合并敷设在同一管廊或管沟内，以利于维护和检修。 ⑾ 污水厂内应设超越管，以便在发生事故时，使污水能超越该构筑物，进入下构筑物或事故溢流。

具体平面布置见城市污水总平面图。 2污水厂高程设计 1、污水高程设计 ⑴ 概述

为使污水能在各处理构筑物之间通畅流动，以保证处理厂的正常运行，需进行高程布置，以确定各构筑物及连接管高程。

为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已按重力流考虑为宜；污泥也最

40

好利用重力流动，若需提升时，应尽量减少抽升次数。为保证污泥的顺利自流，应精确计算处理构筑物之间的水头损失，并考虑扩建时预留的储备水头。

⑵ 注意事项的考虑

在对污水处理厂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，水头损失最大的流程进行水力计算。并适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统能够正常运行。

② 计算水头损失时，一般以尽其最大流量作为构筑物和管渠的设计流量。

③ 设置重点泵站的污水处理厂，水力计算从接受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，以使处理水在洪水季节也能自流排放，二泵站需要的扬程较小，运行费用较低。但同时应考虑挖土深度不宜过大，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，尽量减少需抽升的污泥量。

本设计最高洪水位为114.8米，由于曝气池的体积大，考虑土方平衡，设计曝气池为半地下式。

11高程计算取曝气池高～位于地面以上。并以此为起点分别向格栅和巴氏计量槽出水口进行污水高

32程计算。

⑶ 各处理构筑物的水头损失 ① 格栅水头损失

v2hm

2gsintb43

式中 ——为局部阻力系数；

——为格栅形状系数； t——为格栅厚度； b——为格栅净间距； ——为格栅倾角；

v——为栅格上流侧的平均流速。 ② 集水槽水头损失

集水槽系平底，且均匀集水，自由跌落水流，故按下列公式计算：

B0.9Q0.4 h01.25B

式中 Q——为集水槽设计流量，为确保安全场对设计流量乘以1.2至1.5倍的安全系数；

B——为集水槽宽度；

h0——为集水槽起端深度。 则集水槽水头损失为

hmh1h2h0

式中 hm——为集水槽水头损失；

h1——为堰上水头：

h2——为自由跌落水头。 ③ 进口损失

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v2hm

2g④ 出口损失

v2hm

2g⑤ 消毒池水头损失

消毒池内水头损失包括严惩水头损失及弯管水头损失，其计算水头公式可采用：

22v0vnhnln

2gC2Rn式中 h——总水头损失；

——隔板转弯处局部阻力系数； n——水流转弯次数； ln——该段廊道总长度；

C——谢才系数；

vn——廊道中水流速度； v0——转弯处水流速度。 ⑷ 连接管渠水头损失

在污水处理工程中，为简化计算一般认为水流是均匀流。管渠水头损失主要有沿程水头损失和局部水头损失。

沿程水头损失

v2hf2L

CR式中 hf——为沿程水头损失；

L——为管段长度； R——为水力半径； v——为管内流速； C——为谢才系数。 局部水头损失

v2hm

2g计量设备水头损失 在污水处理厂中，两侧总量的设备是必不可少的。巴氏计量槽在自由流的条件下按下列公式计算。

Q0.3723.28H11.5690.026

式中 Q——为流量； ——为喉宽； H1——为上游水深。 ⑸ 污水高程计算表见表1

2、污泥的高程计算

在污水处理厂中，经沉淀或处后的污泥经管道流动，所以应计算忤逆流动中水头损失，进而计算污泥处理流程高程。污泥高程计算顺序与污水相同，即从控制性标高点开始。

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污泥在管道中水头损失包括沿程水头损失和局部水头损失。由于目前有关污泥水力特征的研究还不够，因此，污泥管道水力计算主要是按污泥局部为沿程水头损失的30%计算，具体计算表见附录2所示。

3、污泥泵房

贮泥池污泥来自初沉池和浓缩池，污泥粘度较大，不易流入泵内，要求提升用泵的抽吸能力高，故选用柱塞泵。其特点是：

⑴ 输送可靠，效率较高；

⑵ 输送能可直接随泵速而变； ⑶ 被大块固体堵塞的可能性小； ⑷ 可控制污泥流量和有效计量；

⑸ 容易抽送包括泥饼在内的浓度稠的固体。

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