城市污水处理厂初步设计
第一部分 设计说明书
一、设计任务：
根据已知资料，进行城市污水处理厂的初步设计：要求确定污水处理流程，计算各污水处理构筑物的尺寸，布置污水处理厂总平面图和高程图；对污泥的处理与处置进行简单说明，并预留平面布置的场地；对进水泵房进行简要的说明，并预留平面布置的场地；生物主体工艺要求采用推流式传统活性污泥法。
二、工程规模
处理污水量为20000m3/d。
三、设计原始资料
某城市设计人口（4+0.02×5）万，生活污水量标准为日平均200L/人，每人每天产生BOD530g，每人每天产生SS45g。工业污水量为5000m3/d，变化系数为1.3，工业废水的污染物浓度为：BOD5=250mg/L，SS=400mg/L。要求排水的BOD5和SS浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准。规划污水处理厂的面积约25000m2，处理厂四角坐标分别为（0，0）、（0，125）、（200，0）和（200，125）。厂区设计地坪绝对标高采用5.00m。污水处理厂出水排入距厂150米的河流中，该河流的最高水位约为4.60米，最低水位1.80米，常年平均水位约为3.00米。污水处理厂的污水进水总管管径为DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高0.315米。
四、水量水质
设计人口（4+0.02×5）万，生活污水量标准为日平均200L/人，每人每天产生BOD530g，每人每天产生SS45g。工业污水量为5000m3/d，变化系数为1.3，工业废水的污染物浓度为：BOD5=250mg/L，SS=400mg/L。要求排水的BOD5和SS浓度达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的二级标准。
五、工艺流程 污水
中格栅 进水泵房 细格栅 沉砂池 初沉池 排渣 排渣 排砂 排泥 曝气池 二沉池 排入河流
排泥 六、污水处理构筑物的说明
1、中格栅
为了截流较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续构筑物的处理负荷，并使之正常运行，在进水泵房前设置格栅。格栅分为两个，一个中格栅，一个细格栅。
（1）设计流量： Qmax=0.229m3/s,K总=1.5。 （2）栅前水深h=0.4m 过栅流速V=0.9m/s
栅条间隙宽度e=0.02m 格栅倾角α=60°
格栅的选用：机械清渣格栅
（3）地下钢筋混凝土结构。
（4）格栅的运行根据栅前后水位差控制。 （5）格栅尺寸：L×B =2.29m×0.89m
2、污水泵房
主要设计参数：
（1）设计流量：Qmax=229L/s （2）净扬程:6.533m
3、细格栅
主要设计参数：
（1）设计流量： Qmax=0.229m3/s,K总=1.5。 （2）栅前水深h=0.4m 过栅流速V=0.9m/s
栅条间隙宽度e=0.005m 格栅倾角α=60°
格栅的选用：机械清渣格栅
（3）地下钢筋混凝土结构。
（4）格栅的运行根据栅前后水位差控制。 （5）格栅尺寸：L×B =3.28m×1.76m
4、平流沉砂池
功能是去除比重较大的无机颗粒，以及减轻机械、管道的磨损及改善污泥处理构筑物的处理条件。
主要设计参数：
（1）设计流量：Qmax=229L/s
（2）尺寸大小：L×B×H=18m×0.95m×1.84m （3）池水总有效容积：V=13.74m3 （4）沉砂池水流部分长度：L=18m （5）池总宽度: B=0.95m
（6）水流断面积：A=0.76m2
（7）沉砂斗尺寸及个数：采用锥形方斗，斗上口宽0.9m，下口宽0.2m，斗高0.61m，沉砂斗容积0.21m3,设6个沉砂斗。
（8）沉砂池总高度：H=1.71m
5、平流式初次沉淀池
用于去除悬浮物质（SS）同时可去除约20%-30%的BOD5，可改善生物处理构筑物的运行条件，降低BOD浓度。 主要设计参数：
（1）设计流量：Qmax=229L/s
（2）尺寸大小：L×B×H=27m×5.07m×8.36m （3）沉淀区有效水深：h2=2.25m
（4）沉淀区有效容积：V1= 7387.2m3 （5）沉淀区长度：L=27m （6）沉淀区总宽度：B=5.07m
（7）污泥斗尺寸：采用锥形方斗，斗上口宽5m，下底宽1m，斗高3.46m，
3
污泥斗容积35.75m。
（8）沉淀池总高度：H=8.36m
（9）设4座沉淀池，每座沉淀池设1个污泥斗。
6、推流式曝气池
曝气池是活性污泥系统的核心设备,活性污泥系统的净化效果在很大程度上取决于曝气池的功能是否能够正常发挥。
（1）设计流量：Qmax=229L/s
（2）尺寸大小：L×B×H=131.3m×3.5m×3.0m （3）原污水物质浓度：CSS=283mg/L,CBOD=183mg/L
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（4）要求处理程度：CSS=30mg/L,CBOD=30mg/L
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（5）去除率：η=0.83
（6）BOD5-污泥负荷率：Ns=0.40 kgBOD5/(kgMLSS·d) （7）混合液污泥浓度：X=3300mg/L （8）平均时需氧量：O2=87.3kg/h （9）最大时需氧量：O2(max)=109.4kg/h （10）曝气池容积：V= 2758(m3) （11）五廊道式设计：廊道长L1= 26m
（12）池总高度：H=3.5(m) （13）曝气池座数：2座
（14）鼓风机的选择：选取三台型号为LG60的鼓风机,两用一备。
7、普通辐流式二次沉淀池
设在生物处理构筑物之后，用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥，使泥水分离，从而使混合液澄清，浓缩和回流活性污泥，其工作效果能够直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度，采用机械刮泥。
（1）设计流量：Qmax=229L/s
（2）池尺寸大小：D×H=19m×4.87m
（3）池有效水深：h2= 3m
（4）污泥斗尺寸：斗上口半径1.5m，下底半径1.0m，斗高0.87m，污泥斗容积4.33m3。
（5）沉淀池总高度：H=4.87m
（6）沉淀池周边处高度：h1+h2+h3=3.6m
七、平面布置情况
该污水处理厂面积约25000m2，处理厂四角坐标分别为（0，0）、（0，125）、（200，0）和（200，125）。根据城市污水处理工艺流程的设计，各构筑物从东往西布置，两侧集水井与市区排水总管衔接，达标排水沿管道排入河流。从初沉池和二沉池排除的污泥排入污泥投配池，再经污泥消化池处理，置于污泥贮存池贮存，以便于外运。
八、高程布置情况
污水处理厂处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸和标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。
污水水流依靠重力流动，以减少运行费用。为此，必须精确计算其水头损失，包括从进池到出池的所有水头损失在内；水流通过连接前后两构筑物的管渠的水头损失，包括沿程与局部水头损失。
具体高程布置见污水处理厂高程布置图。
第二部分 设计计算书
一、厂设计流量 平均流量：
生活污水:Q1=qv·N/（24×3600）=200×4.1×104/(24×3600)=94.91(L/s) 工业污水:Q2+qv’/(24×3600)=5000×103/(24×3600)=57.87(L/s) Q总=Q1+Q2=94.91+57.87=151.78≈152(L/s) 最大污水量: 已知K2=1.3,查表得K1=1.62
Qmax= Q1K1+Q2K2=94.91×1.62+57.87×1.3=229(L/s)
二、中格栅
设栅前水深h=0.4m，过栅流速取v=0.9m/s，栅条间隙e=20mm，格栅安装倾角α=60°
(1)栅条的间隙数：
n=Qmax(sinα)1/2/ehv
=229×10-3×(sin60°) 1/2/(0.02×0.4×0.9)=29.6≈30
(2)栅槽宽度：取栅条宽度S=0.01m
B=S(n-1)+en=0.01×(30-1)+0.02×30=0.89（m）
(3)进水渠道渐宽部分长度：
若进水渠宽B1=0.70m，渐宽部分展开角α1=20°，此时进水渠道内的流速为0.78m/s。
L1=(B1-B2)/2tgα1=(0.89-0.70)/2tg20o=0.26(m)
(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:
L2=L1/2=0.26/2=0.13(m)
(5)过栅水头损失：
因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据代入公式，得
h1=β(S/e)4/3v2sinαk/2g
=2.42×(0.01/0.02) 4/3×0.92sin60o×3/(2×9.81)=0.103(m)
(6)栅后槽总高度：
取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.4+0.3=0.7(m)
H=h+h1+h2=0.4+0.103+0.3=0.80(m)
(7)栅槽总长度：
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tgα=0.26+0.13+0.5+1.0+0.7/tg60°=2.29(m)
(8)每日栅渣量： 取W1=0.07m3/103m3
K总=（K1Q1+Q2K2）/（Q1+Q2）
=（1.62×94.91+57.87×1.3）/(94.91+57.87)=1.50 W=QmaxW1×86400/(K总×1000)
=0.229×0.07×86400/(1.50×1000)=0.92(m3/d)>0.2m3/d 宜采用机械清渣。
三、细格栅
设栅前水深h=0.4m，过栅流速取v=0.9m/s，栅条间隙e=5mm，格栅安装倾角α=60°
（1）栅条的间隙数： n=Qmax(sinα)1/2/ehv
=229×10-3×(sin60°) 1/2/(0.005×0.4×0.9)=118.39≈118
（2）栅槽宽度：取栅条宽度S=0.01m
B=S(n-1)+en=0.01×(118-1)+0.005×118=1.76（m）
（3）进水渠道渐宽部分长度：
若进水渠宽B1=1.09m，渐宽部分展开角α1=20°，此时进水渠道内的流速为0.5m/s。
L1=(B1-B2)/2tgα1=(1.76-1.09)/2tg20o=0.92 (m)
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度:
L2=L1/2=0.92/2=0.46(m)
（5）过栅水头损失：
因栅条为矩形截面，取k=3，并将已知数据代入公式，得
h1=β(S/e)4/3v2sinαk/2g
=2.42×(0.01/0.005) 4/3×0.92sin60o×3/(2×9.81)=0.65(m)
（6）栅后槽总高度:
取栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.4+0.3=0.7(m)
H=h+h1+h2=0.4+0.65+0.3=1.35(m)
（7）栅槽总长度：
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tgα
=0.92+0.46+0.5+1.0+0.7/tg60°=3.28(m)
（8）每日栅渣量： 取W1=0.09m3/103m3
W=QmaxW1×86400/(K总×1000)
=0.229×0.09×86400/(1.50×1000)=1.19(m3/d)>0.2m3/d
城市污水处理厂初步设计
