【毕业设计】【毕业论文】《水质生物净化工程》课程设计说明书

时间: 2021-02-27 18:03 阅读: 次大中小

　　《水质生物净化工程》课程设计说明书

　　第一部分前言

　　一、设计目的

　　该课程设计，是结合课程讲授内容，设计一个城市污水处理厂，使我们得到一次综合运用所学知识独立完成某一城市污水处理厂工艺设计的初步训练，从而达到巩固课堂所学的理论知识，培养和提高解决生产实际问题的能力。

　　通过课程设计，使我们在以下几个方面得到训练：

　　1、工程设计的基本方法、步骤、技术资料的运用;

　　2、基本计算方法及绘图能力;

　　3、综合运用本课程及其他有关课程的理论知识，解决工程实际问题;

　　4、熟悉、贯彻国家在环境保护和基本建设等方面的各项政策法规、标准、规范等。

　　二、设计任务与内容

　　1、设计任务

　　完成某城镇污水处理厂工艺设计。平面布置、高程布置达到初步设计要求;单体构筑物设计计算达到初步设计深度;书写详细的设计说明书和计算书。

　　2、设计内容

　　污水处理厂工艺按城市污水厂典型流程设计

　　(1)确定污水处理规模，选择污水处理厂的位置;

　　(2)确定污水处理设计进出水水质及处理程度、处理流程;

　　(3)一级处理构筑物(格栅、沉砂池、初沉池)型式的选择及设计计算;

　　(4)二级处理构筑物(曝气池、二沉池等)型式的选择及设计计算;

　　(5)污泥处理构筑物(浓缩池、消化池、脱水设备)型式的选择及设计计算;

　　(6)污水处理厂平面布置及高程布置，高程计算，绘制污水处理厂总平面布置图，污水、污泥处理高程图。

　　三、设计资料

　　1、城市现状及发展规划

　　某城市现有人口250000人，是一个以电机制造、钢铁、纺织为主的新兴工业城市，位于中南地区，属丘陵地带，河流由南向北穿过城市，有一铁路跨河而过，全城分东、西两区，主要工业集中在东区，西区为商业区、生活区。根据该城市建设部门提供的设计资料，该城市以后在重工业、轻工业多方面都会得到大力发展，东西区人口都会大大增加，成为一个综合性的中型城市。

　　现在东区各工业企业生产、生活污水由各单位自行处理后排放河流，西区尚没有完整的污水处理系统，计划在三至五年内完成西区污水截流工程和污水处理厂建设。本设计区域只考虑西区。

　　设计人口为150000人，其中：

　　250升/人·日 (100000人)

　　300升/人·日 (50000人 )

　　生活污水中悬浮物浓度350毫克/升，BOD5为280毫克/升，区域内工业企业的生产和生活污水量为2000/日，BOD5为400毫克/升，悬浮物浓度为200毫克/升。

　　污水处理厂自然地面标高为44.5～42.5米。

　　2、自然资料

　　气温：历年最高温度41℃，最低-8℃，平均19℃;

　　雨量：年最高降雨量1880毫米，最低1123.4毫米，平均1427毫米;

　　风向：常年主风向为南风，频率37%;夏季主风向为西南风，频率15%。

　　最大风力：8级，年平均2.7~3.4级;

　　最大风速：24米/秒，平均3.1米/秒。

　　水文及水文地质资料：

　　区域内河流最高水位：39.00米

　　最低水位：28.08米

　　平均水位：31.00

　　河宽：50~800米不等

　　年平均流量为250/秒;最大洪峰时平均流量1290/秒;最枯水日平均流量25/秒，流速0.8米/秒。

　　污水岸边排放，混合条件很差。

　　年平均水温19.4℃，夏季平均水温26℃。

　　年平均总硬度1.609毫克当量/升，年平均pH=7.0。

　　年平均溶解氧8.3毫克/升，夏季溶解氧为5.2毫克/升(昼夜平均)。

　　地下水位：地面以下10米。

　　地质：砂质粘土，第四纪沉积性亚粘土，耐性强度1.2~3.5公斤/厘米2。

　　地震等级：6级以下。

　　电力供应情况：良好。

　　第二部分污水处理程度的确定

　　一、设计期限和建设分期

　　按近期设计人口和城市规模进行设计,远期留有余地，计划在三至五年内完成西区污水截流工程和污水处理厂建设。

　　二、污水处理厂位置选择

　　制定城市污水处理系统方案，污水处理厂厂址选择是重要的环节，它与城市总体规划、城市排水系统走向、布置、处理后污水出路等都密切相关。

　　结合本污水处理厂特点，考虑管道系统、泵站、污水处理厂各处理单元构筑物，并进行技术、经济比较和最优化分析，通过论证决定：

　　1、厂址位于城镇生活区集中给水水源的下游320m处和夏季主风向的下风向，与受纳水体靠近。

　　2、充分利用地形，选择有自然坡度的地区，便于高程布置，以减少土方工程量，并设在地质条件较好的地方，便于施工。

　　3、尽量少占用或不占用良田，有适当的闲置土地面积，并根据城市发展规划，考虑远期发展可能性，有扩建的余地。

　　三、污水处理程度

　　1、设计流量计算

　　根据城市现状及其发展规划，设计人口数为150000人，设计污水量标准为：250(100000人)，300(50000人)。生活污水中SS为350，BOD5为280，区域内工业企业生产和生活污水量为2000，BOD5为400,SS为200L。

　　因此，计算可得生活污水量为：

　　工业污水量为：

　　所以，平均日流量为：

　　根据设计资料，取生活污水的日变化系数，时变化系数;工业废水的日变化系数，时变化系数。

　　据此可得总变化系数：生活污水，

　　工业废水。

　　从而可求得最大日流量为：

　　最大时流量为：

　　2、去除率计算

　　由设计资料得，对于进水水质有：

　　根据城市二级污水处理厂要求，处理出水达到国家污水综合排放一级标准，即要求：，。综合技术、经济、环境等方面的因素，取处理后出水的污染物浓度，。

　　从而SS的去除率为:

　　BOD5的去除率为：

　　3、工业污水设计当量人口计算

　　对于生活污水，其SS和BOD5的设计值分别为～，～;计算时，取SS为，为。

　　因此，工业区的SS值折合成人口当量数为：，

　　工业区的BOD5值折合成人口当量数为：。

　　所以，以SS值为标准得到总设计人口数为：

　　四、污水处理工艺流程

　　1、污水处理程度

　　考虑到受纳水体的自净能力，按照城市二级污水处理厂处理要求达到一级标准，污水经过处理后，各污染物浓度分别为，。之后排放水体，达到保护环境的目的。

　　2、工程造价与运行费用

　　工程造价和运行费用也是工艺流程选定的重要因素，在处理水水质、水量达到标准的前提下，以原污水水质、水量及其他自然状况为已知条件，以处理水应达到的水质指标为制约条件，以处理系统的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系，求解最优值。这样，减少占地面积，降低工程造价和运行费用。从而对污水处理厂的经济效益和社会效益产生重要影响。

　　3、当地的其他各项条件

　　考虑当地地形、气候、风向风力、地下水位等因素，确定污水处理系统，选择水质达标的处理工艺。此外，当地的原材料、电力供应等，也是选定处理工艺的考虑因素之一。

　　综上所述，污水处理工艺的选定，是一项比较复杂的系统工程，需综合考虑各项因素，在多方案时进行技术经济比较，并深入调查研究，必要时进行试验研究工作，最后确定技术上可行、经济上合理的污水处理工艺流程。

　　针对本项目污水处理特点：①污水以有机污染物为主，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标;②污水中主要污染物指标BOD5、COD、SS值为典型城市污水值。

　　根据污水水质水量和污水处理程度，且对脱氮除磷要求不高，故采用城市污水处理典型工艺流程。传统活性污泥工艺由完整的二级处理系统和污泥处理系统组成：一级处理系统由格栅、沉砂池和初沉池组成，作用是去除污水中的固体污染物质。污水的BOD5值通过一级处理能够去除30%。二级处理系统是城市污水处理系统的核心，作用是去除城市污水中呈胶体和溶解状态有机污染物。通过二级处理，污水的SS值达到20，BOD5值也降至20，达到排放标准。污泥是污水处理过程中的副产物，也是必然产物。从初沉池排除沉淀污泥，从二沉池排出剩余污泥，通过浓缩，一起进入贮泥室，再进行机械脱水处理。其中，污泥应加以妥善处置，避免造成二次污染。

　　城市污水处理典型流程如下图所示：

　　五、处理构筑物的选择

　　1、格栅

　　格栅的作用是去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的负荷，防止阻塞排泥管道。按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种。按栅条间隙又可分为粗格栅，中格栅，洗格栅。新设计的污水厂一般采用粗、中两道格栅，甚至粗、中、细三道。按清渣方式可分为人工清渣和机械清渣。人工清渣适用于小型污水厂。机械清渣适用于栅渣大于0.2的大中型污水厂。

　　根据栅渣大小和污水厂规模，本设计采用两组中格栅和机械清渣。

　　2、沉砂池

　　沉砂池的作用是保护机械部件和管道免受磨损，同时便于污泥的处理和利用。其形式有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池、钟式沉砂池。

　　本污水处理工艺采用钟式沉砂池。

　　3、沉淀池

　　沉淀池的作用主要是去除依附于污水中可沉淀的固体悬浮物，按在污水处理流程中的位置，分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是对污水中以无机物为主体、比重较大的固体悬浮物进行沉淀分离。二次沉淀池是对污水中以微生物为主体、比重较小、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。

　　沉淀池按水流方向分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池三种。在本污水处理厂设计中，初沉池选用平流式沉淀池，二沉池选用周进周出的辐流式沉淀池。

　　4、曝气池

　　曝气池有传统活性污泥法、吸附-再生活性污泥法、完全混合活性污泥法、延时曝气活性污泥法等10多种形式，在本设计中采用传统活性污泥法(又称普通活性污泥法)，该法对BOD5的处理效果可达90%以上。在运行方式上，可按阶段曝气系统和再生-曝气系统运行。

　　本工艺采用鼓风曝气，并选择其中的网状微孔空气扩散器。

　　5、浓缩池

　　浓缩池的作用是降低污泥含水率，减小污泥体积，从而减小消化池容积、减小加温污泥所需热量、减少混凝剂投加量及机械脱水设备的数量。其形式有重力浓缩池、气浮浓缩池和离心浓缩池等。重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法，按运行方式分为连续式和间歇式，前者适用于大中型污水厂，后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂。

　　从适用对象和经济上考虑，本设计采用连续式重力浓缩池。

　　6、消化池

　　消化池的作用是使污泥中的有机物得到分解，防止污泥发臭变质，且其产生的沼气可作为能源，用于发电等。本设计采用二级中温消化、圆柱形消化池，其优点是减少耗热量、减少搅拌所需能耗、降低熟污泥含水率。其中，一级消化池为污泥加热与搅拌，产气量约占全部产气量的80%，设有集气设备，将排出的污泥送入第二级消化池;二级消化池不加热和搅拌，消化温度保持在33~36℃，池子设集气设备并撇除上清液，产气量占总产气量的%。

　　7、污泥脱水

　　污泥机械脱水与自然干化相比较，其优点是脱水效率较高，效果好，不受气候影响，占地面积小。常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式压滤机等。本设计采用带式压滤机，其特点是：滤带可以回旋，脱水效率高;噪音小;省能源;附属设备少，操作管理维修方便，但需正确选用有机高分子混凝剂。

　　第三部分污水处理构筑物的设计计算

　　一、格栅

　　根据资料，并列设置两组中格栅，其格栅计算草图如图2所示所示。其计算过程为：

　　1、设栅前水深，过栅流速取，栅条间隙取，格栅安装倾角，则栅条间隙数n为：

　　取间隙数为。

　　2、取栅条宽度，

　　则栅槽宽度B为：

　　3、进水渠宽取，渐宽部分展开角，则进水渠道渐宽部分长度为：

　　4、栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度为：

　　5、栅条设置为矩形断面，此时，取系数，求得过栅水头损失为：

　　取栅前超高，则栅前槽高为：，栅槽总高度为：

　　6、栅槽总长度为：

　　7、取，，则每组格栅每日的栅渣量为：

　　∵

　　∴为改善劳动与卫生条件，采用机械清渣方式。

　　8、最小流量下的校核

　　当时，若仍采用2组格栅，则通过的流速为：

　　因满足渠道流速～要求，故最小流量时采用2组格栅仍满足要求。

　　二、沉砂池

　　本污水处理厂采用钟式沉砂池，

　　其计算草图如图3所示，型号及尺

　　寸选择如下所示：

　　因，沉砂池采用

　　2座，则每座的流量，

　　接近于，故选用型号为550

　　的2座钟式沉砂池。根据计算草图，

　　查表得出各部分对应的尺寸如下所

　　示：

　　,,,

　　，，，

　　，。

　　三、初次沉淀池

　　初次沉淀池采用平流式沉淀池，其设计计算草图如图4所示，设计计算过程如下所示：

　　1、取表面水力负荷，则沉淀区总表面积为：

　　2、取沉淀时间为，则沉淀区高度为：

　　3、沉淀区有效容积为：

　　4、取最大设计流量时的水平流速

　　，则沉淀区长度为：

　　，

　　取31m。

　　长度介于30～之间，符合要求。

　　5、沉淀区宽度为：

　　6、取沉淀池座数，则每座池宽度为：

　　，取6m。

　　介于5～之间，符合要求。

　　7、校核长宽比和长深比：

　　长宽比为：，符合要求。

　　长深比为：，即介于8～12之间，符合要求。

　　8、取每人每日产生的污泥量，以SS为标准得到总的设计人口数为，两次排泥时间间隔，因此每日产生的污泥量为：

　　每座沉淀池的污泥量：。

　　9、采用圆形污泥斗，其上口边长为6m，下口边长为0.6m，倾角取，则：

　　污泥斗上口面积为：

　　污泥斗下口面积为：

　　污泥斗高度

　　因此，每座平流式沉淀池的污泥斗容积为：

　　故可贮存2的污泥量，满足要求。

　　10、取沉淀池超高，采用机械刮泥，其缓冲层高度(含刮泥板)，取池底纵坡，则。

　　因此，污泥区高度为：

　　从而，沉淀池总高度为：

　　11、出水堰长度为，其负荷为：

　　，满足要求。

　　四、曝气池

　　1、BOD5处理程度计算

　　原污水的BOD5值，经初沉池处理后BOD5降低30%，进入曝气池的污水，其BOD5值，污水经过处理后，BOD5值，从而可得：。

　　所以BOD5值的去除率为：

　　2、BOD-污泥负荷的确定

　　拟定采用的BOD-污泥负荷率为，但为稳妥计算，须加以校核，校核公式为：

　　取，，，，则为：

　　计算结果刚好与所拟定的相同，故取值是适宜的。

　　3、混合液污泥浓度的确定

　　根据已确定的值，查图得到相应的为100～120，取。

　　取，回流污泥比，则混合液污泥浓度为：

　　，取。

　　4、曝气池容积的确定

　　根据公式，可求得曝气池的容积为：

　　，取。

　　5、曝气池各部位尺寸的确定

　　(1)设2组曝气池，每组容积为：

　　(2)池深取，则每组曝气池面积为：

　　(3)池宽取，此时，介于1～2之间，符合要求。

　　则池长为：。

　　此时长宽比为：

　　，符合要求。

　　(4)设五廊道式曝气

　　池，其平面图如图5所示，

　　则廊道长为：

　　取。

　　(5)取池超高为0.5m，

　　则池总高度为：

　　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，每组曝气池共有5个进水口。在面对初沉池的一侧，在每组曝气池的一端，廊道Ⅰ进水口处设回流污泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。

　　6、本污水厂设计采用鼓风曝气系统。曝气系统的计算与设计如下所示：

　　(1)查表得：，。

　　又

　　根据，可得平均时需氧量为：

　　最大时需氧量为：

　　则最大时需氧量与平均时需氧量之比为：

　　(2)每日去除的BOD5值为：

　　(3)去除每的需氧量为：

　　7、供气量的计算：采用将更网状模型中微孔空气扩散器，辐射与距池底0.2m处，淹没水深4.0m，计算温度为。查表得，水中饱和溶解氧为：

　　，。

　　(1)根据可计算出空气扩散出口处的绝对压力()为：

　　(2)取空气扩散装置的氧转移效率为，则空气离开曝气地面时，氧的百分比为：

　　(3)条件下，曝气池混合液中平均氧饱和度为：

　　(4)取污水水质修正系数，，压力修正系数，物质浓度，则换算成条件下的脱氧清水平均充氧量为：

　　相应的最大时需氧量为：

　　(5)曝气池平均供气量为：

　　曝气池最大时供气量为：

　　(6)去除每的供气量为：

　　(7)每污水的供气量为：

　　(8)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60%。这样，提升回流污泥所需空气量为：

　　综上可得，总需氧量为：

　　8、空气管系统计算

　　按图5所示的曝气池平面计算草图，布置空气管道，在相邻的两个廊道隔墙上设一根干管，共5根干管。在每根干管上设8对配气竖管，共16条配气干管。全曝气池共设80条配气竖管。每根竖管的供气量为：

　　曝气池平面面积为：

　　每个空气扩散器的服务面积取0.49，则所需空气扩散器的总数为：

　　考虑到空气扩散器的安全性，本设计采用4000个空气扩散器，每根竖管上安设空气扩散器的数目为：

　　每个空气扩散器的配气量为：

　　根据经验，鼓风曝气的空气管各种风压损失取计算。

　　9、空压机的选定

　　空气扩散装置安装在距曝气池池底0.2m处，因此空压机所需压力为：

　　又空压机供气量为：

　　最大时：;

　　平均时：。

　　因此，根据所需压力机空气量，决定选用型号的风压机7台。该型空压机风压为34.3～49.0～68.6，风量为。正常条件下，5台工作，2台备用;高负荷条件下，6台工作，1台备用。

　　五、二次沉淀池

　　二次沉淀池采用周进周出的辐流式沉淀池，座数。其设计计算草图如图6所示，设计计算过程如下：

　　1、二沉池设在活性污泥法后，

　　其表面负荷取，

　　则沉淀区面积为：

　　2、沉淀池半径为：

　　取其直径为：，取。

　　3、实际沉淀区面积为：

　　4、实际表面负荷为：

　　5、单池设计流量为：

　　6、校核堰口负荷：

　　满足要求。

　　校核固体负荷：

　　满足要求。

　　7、取沉淀时间，则澄清区高度为：

　　8、由得：

　　从而有：，取。

　　取，污泥区高度为：

　　因此，池边深度为：，取

　　9、取池底坡度，污泥斗直径，则池中心与池边落差为：

　　再取超高污泥斗高度，则沉淀池高度为：

　　10、校核径深比：

　　，介于6～12之间，满足要求。

　　11、流入槽的设计流量应加上污泥回流量，即其流量为：

　　设流入槽槽宽，水深，则流入槽流速为：

　　12、取导流絮凝区停留时间，平均速度梯度。

　　在水温为条件下，，则配水孔平均流速为：

　　介于0.3～0.8之间，满足要求。

　　在设有短管情况下，，故配水孔水流收缩断面流速为：。

　　13、布水孔孔径采用，每座池流入槽内的孔数为：

　　孔距为：

　　导流絮凝区平均流速为：

　　14、校核平均速度梯度：

　　介于10～30之间，满足要求。

　　六、接触消毒池

　　本污水处理厂采用液氯对处理后的污水进行消毒。根据设计规范，其加氯量为6～，取。则每天需要液氯量为：

　　接触消毒池采用2组，则接触消毒池各部分尺寸为：

　　1、取接触消毒时间，则接触池容积为：

　　2、取接触池有效水深，则接触池表面积为：

　　3、取接触池宽，则接触池长为：

　　七、小结

　　污水经过格栅沉砂池初沉池曝气池二沉池接触消毒池等二级处理达标后，最终排放水体中，经水体自净作用，以完全分解污染物质，达到保护环境的目的。

　　第四部分污泥处理构筑物设计计算

　　一、污泥浓缩池

　　本污水厂采用连续式重力浓缩池，采用矩形形式。其设计计算草图如图7所示，设计计算过程如下：

　　1、设计参数

　　(1)进泥含水率：对于初次沉淀池污泥，其含水率一般为95～97%，取97%;对于剩余污泥，其含水率一般为99.2～99.6%，取99.3%。

　　(2)污泥固体负荷：对于初次沉淀池污泥，污泥固体负荷宜采用80～120，本设计取100;对于剩余污泥，污泥固体负荷宜采用30～60，本设计取45。

　　(3)浓缩后污泥含水率：对于初次沉淀池，不需要浓缩;对于二次沉淀池，浓缩后污泥含水率为97～98%，取97%。

　　(4)浓缩时间不宜小于12h，但不要超过24h，因此取18h。

　　(5)有效水深一般为4m，取4m计算。

　　(6)定期排泥时，两次排泥间隔一般可采用8h，取8h。

　　2、取，，则活性污泥微生物每日在曝气池内的净增值量为：

　　所以，有

　　折算成湿污泥量为：

　　浓缩后污泥量为：

　　3、污泥浓缩池容积为：

　　4、污泥浓缩池面积为：

　　取浓缩池的长为10.0m，则宽为：

　　，取

　　则浓缩池的实际面积为：

　　5、校核固体通量值：

　　介于30～60之间，满足要求。

　　6、采用吸泥机排泥，其池底坡向泥斗的坡度取，则其高度为：

　　7、取超高，则浓缩池总高度为：

　　二、消化池

　　初沉池污泥量为，其每日产生的污泥量为，含水率为97%;二沉池浓缩后的污泥量为，含水率为97%，采用中温二级消化。消化池停留时间为30d，其中一级消化池为20d，二

　　级消化池为10d，容积比为一级:二级

　　=1:2。消化池控制温度为33～36，

　　计算温度为35，新鲜污泥年平均

　　温度为19.4，日平均最低温度为

　　15。池外介质为空气时，全年平

　　均气温为19，冬季室外计算温度

　　为-8。池外介质为土壤时，全年

　　平均气温为19.4，冬季室外计算

　　温度为5，一级消化加温搅拌，二

　　级消化不加温，不搅拌。一级消化、

　　二级消化均为固定盖式。

　　1、一级消化池容积计算

　　因一级消化池消化时间，

　　则投配率，由此可得一级消化

　　池总容积为：

　　采用2座一级消化池，则每座尺子的有效容积为：

　　，取。

　　一级消化池尺寸如下所示：

　　池子直径取，集气罩直径，高，池底锥底直径;锥角均为15，则有：，。消化池柱体高度，采用，其中地上部分，地下部分。

　　因此，消化池总高度为：。

　　消化池各部分容积为：

　　集气罩容积：

　　上锥体容积：

　　柱体容积：

　　下锥体容积

　　消化池有效容积为：

　　满足要求。

　　2、二级消化池容积计算

　　因二级消化池消化时间，则投配率，由此可得二级消化池总容积为：

　　，取。

　　采用1座二级消化池，与2座一级消化池串联使用。

　　二级消化池的有效容积，其各部分尺寸设计同一级消化池。

　　校核后也满足要求。

　　3、消化池各部分表面积计算

　　集气罩表面积为：

　　池上盖表面积等于池底表面积，即：

　　所以，有

　　池柱体表面积为：

　　地面以上部分：

　　地面以下部分：(地下水位10m)

　　4、消化池热工计算

　　(1)提高生污泥温度耗热量

　　中温消化温度，生污泥年平均温度，日平均最低温度。

　　每座一级消化池投配的最大生污泥量为：。

　　则全年平均耗热量为：

　　最大耗热量为：

　　(2)消化池池体耗热量

　　消化池各部传热系数采用：。池壁：地面以上，地面以下及池底。

　　池外介质为大气时，全年平均气温，冬季室外计算温度。

　　池外介质为土壤时，全年平均气温，冬季室外计算温度。

　　池上盖部分全年平均耗热量为：

　　最大耗热量为：

　　池壁：地上部分全年平均耗热量为：

　　最大耗热量为：

　　地下部分全年平均耗热量为：

　　最大耗热量为：

　　池底部分全年平均耗热量为：

　　最大耗热量为：

　　所以，每座消化池池体全年平均耗热量及最大耗热量为：

　　(3)每座消化池的总耗热量

　　全年平均耗热量为：

　　最大耗热量为：

　　三、污泥的机械脱水

　　1、需要脱水的污泥量总体积。

　　中温消化时，取挥发性有机物负荷，则新鲜污泥中挥发性有机物重量为：

　　2、消化后需要脱水的污泥质量流量为：

　　3、取处理能力为，则带式压滤机带宽为：

　　，取

　　选型号的带式压滤机，其主要参数为：滤带有效宽度，速度～;电动机型号-，功率;控制器型号-;最大冲洗耗水量，冲洗水压力，处理能力～，泥饼含水率65～75%，外形尺寸(长×宽×高)5050×1890×2365mm，重量4500。

　　其基础安装尺寸图如图9所示，其各部分尺寸为：

　　,,,

　　,，，

　　，，，

　　，，。

　　三、小结

　　污泥经浓缩、消化后，污泥中仍可能

　　含有毒有害物质，如寄生虫卵、重金属离

　　子等，因此污泥也需要即时处置，使污水

　　处理厂能够正常运行，确保处理效果。

　　在本污水厂设计中，污泥采取二级厌

　　氧消化，经带式压滤机处置后外运至其他

　　厂作为沼气等提供能源。

　　第五部分污水处理厂总体布置和处理效果分析

　　一、平面布置

　　1、本污水处理厂平面图按一般布置原则进行布置，其要求如下：

　　(1)污水处理厂址位于城市河流下游岸边较平直的320m处;

　　(2)充分利用地形，按污水处理流程进行布置;

　　(3)厂址少占或不占农田，污水处理后直接排放河流;

　　(4)考虑风向、朝向、地下水位、水电供应等情况;

　　(5)污水处理厂内绿化总面积达30%以上(不含远期建设用地);

　　(6)其他诸如化验室、集中控制室、办公室等均集中设在综合办公楼内;

　　(7)结合城镇总体规划，考虑远期发展的可能，留有充分发展的余地。

　　2、在各处理流程的构筑物等进行设计计算之后，根据城市污水处理典型工艺流程、单体构筑物的功能要求等进行平面图布置。

　　(1)污水区位置：按污水处理流程布置，各建(构)筑物之间布局紧凑，各管道之间距离符合要求;

　　(2)污泥区的布置：污泥处理区位于厂区后部(东北角)，处于主导风向的下风向;

　　(3)生活区的布置：宿舍、食堂、办公楼等生活区处于主导风向的上风向，卫生条件较好。

　　二、高程布置

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

　　污水处理厂自然地面标高为44.5～42.5，河流洪水位标高为39.00，其地面标高高于河流洪水位标高，故污水处理后可自由排出，其污水处理全过程均按重力流设计。为此，需要精确计算其水头损失。

　　水头损失计算如下所示：

　　1、污水通过各处理构筑物之间的水头损失值

　　污水处理流程为：

　　各构筑物水头损失取值如下表所示：构筑物水头损失表构筑物名称水头损失(cm) 构筑物名称水头损失(cm) 配水井 10～30 曝气池 25～50 格栅 10～25 辐流式沉淀池 50～60 沉砂池 10～25 接触消毒池 10～20 平流式沉淀池 20～40 2、污水流经连接前后两处理构筑物管渠(含配水设备)的水头损失，包括沿程水头损失和局部水头损失。

　　3、污水流经量水设备的水头损失应考虑以下事项：

　　(1)选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常;

　　(2)计算水头损失时，以最大流量(或泵最大出水量)作为构筑物和管渠的设计流量。

　　(3)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。在决定污泥干化场、污泥浓缩池(湿污泥池)、消化池等构筑物的高程时，应注意其污泥水能自动排入污水入流干管或其他构筑物的可能。各污水处理构筑物之间连接管水力计算表设计管段编号管渠名称设计流量(L/s) 管渠设计参数尺寸D(mm)或B×H(m) h/D 水深h(m) i(‰) 流速v(m/s) 长度l(m) 沿程损失/m 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A-B 消毒池出水管 875 1000 0.75 0.75 1.34 1.11 50.0 0.067 B-C 消毒池出水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 6.4 0.007 C-D 消毒池　　　　　　　　 D-E 消毒池进水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 6.3 0.007 E-F 二沉池出水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 36.0 0.041 F-G 二沉池　　　　　　　　 G-H 二沉池进水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 10.0 0.011 H-I 曝气池出水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 34.6 0.039 I-J 曝气池　　　　　　　　 J-K 曝气池进水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 31.3 0.035 K-L 曝气池进水管 875 1000 0.75 0.75 1.34 1.11 22.0 0.029 L-M 初沉池出水管 656.3 900 0.70 0.63 1.33 1.03 17.0 0.023 M-N 初沉池出水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 17.0 0.019 N-O 初沉池出水管 218.8 600 0.70 0.42 1.23 0.75 17.0 0.021 O-P 初沉池　　　　　　　　 P-Q 初沉池进水管 218.8 600 0.70 0.42 1.23 0.75 20.5 0.025 Q-R 初沉池进水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 6.5 0.007 R-S 沉砂池出水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 5.2 0.006 S-T 沉砂池　　　　　　　　 T-U 沉砂池进水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 2.8 0.003 U-V 格栅　　　　　　　　 V-W 格栅进水管 437.5 800 0.70 0.56 1.13 0.87 2.1 0.002 (一)污水处理部分高程计算

　　污水流经各处理构筑物的水头损失取经验值，因此只需要计算确定管渠的沿程和局部水头损失以及污水流经量水设备的水头损失。其计算过程如下：

　　选用管材，确定管径。本污水处理厂选用钢管，其污水最大时流量为：

　　平均日流量为：

　　根据最大时流量,结合流速控制在～范围内，查表确定总干管管径为，流速，坡度。

　　再校核事故时的情况：事故时流量按计算，此时在管径下，流速，满足要求。

　　据此确定各管道和处理构筑物的高程，其计算过程如下：

　　设计位置代号水位标高/m

　　排水口A 39.00

　　排河口跌水3.78m 42.78

　　A-C沿程水头损失：

　　局部水头损失：1个异径三通管，1个弯头

　　合计：43.09

　　C-D消毒池损失取0.12m 43.21

　　D-F沿程水头损失：

　　局部水头损失：1个弯头，1个配水井(取0.15m)

　　合计：43.45

　　二沉池出水堰跌水0.10m 43.55

　　F-G二沉池损失取0.52m 44.07

　　G-I沿程水头损失：

　　局部水头损失：1个配水井，取0.15m

　　合计：44.27

　　曝气池出水堰跌水0.10m 44.37

　　曝气池集水槽跌水0.10m 44.47

　　I-J曝气池损失取0.35 44.82

　　J-O沿程水头损失：

　　局部水头损失：3个弯头，3个三通管，1个配水井(取0.15m)

　　弯头损失

　　三通损失

　　合计：45.17

　　初沉池出水井跌水0.10m 45.27

　　O-P初沉池损失取0.25m 45.52

　　P-R沿程水头损失：

　　局部水头损失：1个弯头，1个三通

　　合计：45.59

　　计量堰损失取0.40m 45.63

　　R-T沿程水头损失：0.006m

　　局部水头损失：0m

　　合计：0.006m 45.64

　　沉砂池损失取0.18m 45.82

　　T-U沿程水头损失：0.003m

　　局部水头损失：0m

　　合计：0.003m 45.82

　　格栅损失取0.18m 46.00

　　综上可知，总水头损失为：

　　据此绘出污水处理高程图，如图纸所示。

　　(二)污泥处理部分高程计算

　　本污水处理厂的污泥处理流程为：

　　初沉池

　　二沉池浓缩池贮泥室污泥泵站一级消化池二级消化池外运

　　污泥在管道内水头损失计算公式为：

　　，其中。

　　式中：—水头损失，; —管长，; —管径，;—流速，;

　　—清水时的系数，为120、130、140; —修正系数，为0.86～0.95。

　　同污水处理流程，高程计算从控制点标高开始，选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算。

　　污泥输送管道采用铸铁管，各管段的水头损失计算值如下表所示。

　　据此可以推算污泥处理各构筑物的高程：

　　污水处理厂厂区地面标高为，初次沉淀池水面标高点为，二次沉淀池剩余污泥重力流排入浓缩池，经贮泥室与来自初沉池的污泥混合后排入污泥泵站，一起进入消化池处理。

　　自由水头取，则管道中心标高为：。

　　确定贮泥室的贮泥高度为，则贮泥室泥面高度为。

　　然后经污泥泵站提升，并考虑排泥后池面下降量，可确定消化池内泥面高度为，从而达到脱水间时泥面高度为。

　　根据以上结果，可绘制污泥处理流程高程图。各污泥处理构筑物之间连接管水力计算表设计管段编号管渠名称管渠设计参数管径D(mm) 流速v(m/s) 长度l(m) 水头损失/m 1 2 3 4 5 6 a-b 脱水间进泥管 400 1.5 19.2 0.121 b-c 二级消化池　　　　 c-d 二级消化池进泥管 400 1.5 4.4 0.028 d-e 二级消化池进泥管 400 1.5 21.4 0.135 e-f 一级消化池　　　　 f-g 一级消化池进泥管 400 1.5 11.3 0.071 g-h 污泥泵站　　　　 h-i 污泥泵站进泥管 400 1.5 4.0 0.025 i-j 贮泥室　　　　 j-k 贮泥室进泥管 400 1.5 1.5 0.009 k-l 贮泥室进泥管 300 1.5 149.3 1.316 l-m 贮泥室进泥管 300 1.5 17.0 0.150 m-n 贮泥室进泥管 300 1.5 17.0 0.150 n-o 贮泥室进泥管 300 1.5 27.6 0.243

　　三、污水处理厂效果分析

　　本污水处理厂根据污水处理程度，确定采用典型城市污水二级处理工艺流程，从进水水质和出水水质为依据，从理论上来说，能保证出水水质达到设计出水标准。但考虑到实际情况跟理论之间的差别，因此需先进行调试，然后确定各处理构筑物之间的最佳情况，以确保出水水质达标排放。同时污泥处理得当，避免造成二次污染。

　　第六部分参考资料

　　为顺利完成本污水厂的工艺流程设计，本设计主要参考了以下书籍资料：

　　1、张自杰主编的、《排水工程》(第四版，下册)，中国建筑工业出版社，2000年6月。

　　2、《给水排水设计手册》第1、5、10、11册等，中国建筑工业出版社，2000年10月。

　　3、《室外排水设计规范》(GB50014-2006)，中华人民共和国建设部，2006年1月。

　　4、陆煜康(音译)译著的《污泥摩阻水头损失的计算法和设计计算》，中国建筑技术发展中心情报所，1983年4月。

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