《排水工程》课程设计设计说明书、计算书目录第一部分设计说明书1．工程概况1.1 城市概况1.2自然条件1.3 工程规模1.4 设计水质2．设计原则和依据2.1 设计原则2.2 设计依据3．设计方案3.1 工艺方案比较与选择3.2 设计工艺流程4．主要处理单元及设备4.1 集水井4.2 沉砂池4.3 初沉池4.4 生物反应池（A2/O）4.5 二沉池4.6 消毒池4.7 出水泵房5．问题与建议第二部分设计计算书1．主要设计参数2．单元计算2.1 集水井（机械格栅及水泵）2.2 沉砂池2.3 初沉池2.4 生物反应池2.5 二沉池2.6 消毒池2.7 需氧量计算及鼓风机选择2.8 出水泵房3．工艺高程水力计算第一部分设计说明书1．工程概况1.1 城市概况江南某城市位于长江冲积平原，污水收集范围包括主城区大部分、城西镇工业小区、北苑工业小区地块、经济开发区期地块、江东居住区及国际商贸部分地块、义亭特色工业小区及镇区等地块，总建设用地为133Km2 ，该市排水系统采用完全分流制体制，经过多年的开发建设，逐步形成了住城区的污水系统，并已初具规模，现有城区排水管道40530m。
1.2自然条件该市地形由南向北略有坡度，平均坡度为0.5‰，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高3.9~5.2m，地坪平均绝对标高为4.80m（黄海高程）。
属长江冲击粉质砂土区，承载强度7~11t/m2 ，地震设防强度6度。
全年最高气温40℃，最低-10℃。
夏季主导风向为东南风。
极限冻土深度为17cm。
污水处理长出水排入污水处理厂西侧，距厂边界150m的随塘河中，随塘河的最高水位4.60m，最低水位1.80m，常年平均水位3.00m。
1.3 工程规模污水处理规模 12.0万m3/d；污泥处理要求：初沉污泥和二沉池剩余污泥经浓缩脱水后外运处置。
（GB18918-2002）一级标准的B标准。
2．设计原则和依据2.1 设计原则在总体规划指导下，遵照国家对环境保护、城市污水治理指定的有关政策规范、标准及规定，执行全面规划、分期实施的建设原则。
（1）污水厂所接纳的工业废水必须符合国家标准《污水排入城市下水道水质标准》，未能达到的必须进行预处理达标之后才可送入污水厂；（2）合理安排工程用地，并保证一定的绿化率；（3）保证工程建设与城市发展相协调，既最大程度保护环境又能有良好的工程效益；（4）选择稳妥可靠、技术先进、投资节省、运行费用低、管理方便的污水、污泥处理工艺，为污水厂的建设和运行提供良好条件；（5）对污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥妥当处置，避免造成二次污染；（6）考虑到未来城区发展情况及不可预见因素，在设计上留有余地。
2.2 设计依据主要参考书目1.《给水排水设计手册》（第二版），第一、五、九、十一册2.《室外排水设计规范》（GB50014--2006）3.《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918--2002）4.《城市污水厂处理设施设计计算》，崔玉川等编，化学工业出版社5.《排水工程》（第四版），中国建筑工业出版社6.《污水处理厂设计与运行》，化学工业出版社7．《水污染控制工程》（第三版），高等教育出版社3.设计工艺流程3.1 工艺方案比较与选择3.1.1沉砂池采用旋流式沉砂池。
利用机械力控制流态与流速，加速砂粒的沉淀，有机物则留在污水中，沉砂效果好，占地省。
3.1.2沉淀池初沉池与二沉池均采用幅流式，机械排泥，运行较好，管理亦较简单。
根据两个沉淀池处理对象的不同，初沉池泥颗粒大，易沉降，采用底部刮泥，二沉池泥颗粒小，不易沉降，采用虹吸排泥。
3.1.3深度处理池采用A2/O生化池。
A2/O处理工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺是在厌氧-好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。
A2/O工艺的特点：（1）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；（2）在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺。
（3）在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。
（4）污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。
本设计采用推流A2/O工艺，处理工艺基本流程如下：进水提升泵进水渠格栅井集水井沉砂池初沉池A2/O生物反应池二沉池消毒池出水贮泥池清液返回集水井污泥浓缩脱水一体机泥饼外运处置3.1.4消毒池采用紫外线消毒。
紫外光通过改变细菌、病毒和其他微生物细胞的遗传物质（DNA），使其不再繁殖而达到对水和废水进行消毒的目的。
紫外光波长为200~300nm的杀菌能力最强。
紫外线消毒应用于污水处理工程时，由于受到处理规模、设备技术性能及投资运行费用等因素的限制，使用不广泛。
近年来随着公众对环境、健康问题的关注以及新型设备的出现正在逐渐推广使用。
紫外线消毒的优点：（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）紫外线消毒符合环境保护的要求，不会产生三卤甲烷、高分子诱变剂和致癌物质。
（3）不需要运输、使用、贮藏有毒或危险化学药剂。
（4）消毒接触时间极短，无须巨大的接触池、药剂库等建筑构筑物，大大减少了土建费用。
占地面积小。
（5）运行成本较氯消毒低。
设备操作简单，便于运行管理和实现自动化等。
4．主要处理单元及设备4.1 集水井设计参数：（1）过栅流速：0.7m/s（2）格栅倾角：60°（3）栅条间隙宽度：b=20mm进水泵前端为粗格栅井，井内安装2台粗格栅除污机，型号为GS，格栅有效宽度为1500m，间隙为20mm。
栅渣用螺旋传送机输送至压榨机压干后外运。
集水池有效容积大于最大一台泵5min的流量，尺寸见平面布置图。
进水泵房内设置4台（三用一备），选用450QW2200-10-110离心式潜污泵，其扬程为15.6m，功率为132kw，效率为85.34%4.2 沉砂池设计参数：（1）过栅流速：0.7m/s（2）栅条间隙宽度：20mm（3）格栅倾角：60°（4）渐宽部分展开角度：20°沉砂池进水渠道内布置2台GH1600细格栅，格栅有效宽度为1600mm，间隙为20mm。
栅渣用螺旋传送机输送至压榨机压干后外运。
4.3 初沉池设计参数：（1）根据规范与实际经验，取表面负荷q=2.5m3/(m2d)（2）根据规范与实际经验，取水力停留时间t=1.5h（3）根据规范与实际经验，取初沉池污泥含水率为96%（4）污泥斗尺寸，上表面半径r1=2m，下表面半径r2=1m（5）池底径向坡度为i=0.05（6）由于采用机械排泥，故取两次清除污泥间隔时间为T=4h（7）超高h1=0.3m，缓冲层h3=0.5m初沉池采用直径为25m的辐流式沉淀池4座，有效水深3.5m。
4.4 生物反应池（A2/O）设计参数：（1）最低平均温度T=15℃（2）活性污泥挥发性固体含量MLVSS/MLSS=0.7（3） BOD5 污泥负荷Ls=0.13 kgBOD5/kgMLSS.d（4）污泥产率系数Y=0.65kgMLSS/kgBOD5（5）内源呼吸速率Kd=0.04/d（6）剩余污泥含水率99.4%（7）厌氧池平均停留时间tp=1.9h （8）污泥回流比R=75%采用2组A2/O工艺，每组Qs=30000m3/d4.5 二沉池设计参数：(1)根据规范与实际经验，取表面负荷q=1.0m3/m2s(2)根据规范与实际经验，取水力停留时间t=3.0h(3)根据规范与实际经验，取初沉池污泥含水率为99.4%=1m(4)污泥斗尺寸：半径r2(5)池底径向坡度为i=0.05=0.3m(6)超高h14.6 消毒池采用加氯消毒，消毒渠2座，设置推流式廊道，设计停留时间为10s。
由流量计算可得过水面积为1.5m2 ，廊道宽度为1.2m。
4.7 贮泥室贮泥室分四格，按4小时排一次泥量设计贮泥室尺寸：h=4m，长10m³宽7m5．问题与建议因为缺少实践和实际经验在选择各个参数时比较困难，使得在选择设备例如水泵，压缩机等时考虑不周，不能切合实际情况进行设计。
第二部分设计计算书1．主要设计参数处理规模12.0万m3 /d，设计流量生活污水的日变化系数K=1.3；最大流量2．单元计算2.1 集水井（机械格栅及水泵）2.1.1进水管平均日流量：12.0万m3 /d最高时流量：1806L/s进水管直径：1600mm管中水深：1040mm2.1.2集水井溢流管侧长度：2000mm进出水侧长度：2³1600+700+300³2=4500mm 两出水管间距离：700mm；两侧边界宽度300mm 溢流管直径：1600mm进水管直径：1600mm管中水深1040mm2.1.3粗格栅设计两组格栅栅前水深：过栅流速：0.7m/s栅条间隙宽度：b=20mm格栅倾角：60°格栅间隙数：（1）栅槽宽度：取B=1.2m（2）通过格栅的水头损失：栅条选用10mm³50mm锐边矩形截面（3）栅后槽总高度（4）栅槽总长度L（5）每日栅渣量W=0.07m3/(103m3)污水b取0.02m时，栅渣量W1因此采用机械清渣2.1.4泵房根据最大流量及估算扬程选用：400QW1625-11-132型潜水排污泵，四台（三用一备）2.1.5集水井有效水深取1.5m最大一台泵流量为2300m3/h，则一台泵5分钟流量为2300/60³5=191.7 m3集水间面积A=191.7/1.5=127.8m2,进水泵房平面尺寸取12m³20m2.2沉砂池2.2.1细格栅1) 设栅前水深为1.6m2) 隔栅尺寸确定：设栅间距b=0.01m，栅条选用10mm³50mm锐边矩形截面，过栅流速v=0.7m/s,隔栅倾斜角α=60°取四组隔栅，每组承担流量为栅条数目为栅槽宽度3) 过栅水头损失4) 栅前栅后尺寸确定设栅前流速v1=0.7m/s,B1=0.65m, α1=20°,设栅前超高h1=0.3m栅前槽总高H1=h+h2=1.6+0.3=1.90m栅后槽总高H=h+h1+h2=1.6+0.16+0.3=2.06m,取2.0m栅槽总长2.2.2旋流式沉砂池依照已有规格选用钟式旋流沉砂池1300型2个，单个池流量为1320L/s2.3.1 配水井采用中间进水两边堰出水,堰长取2m,出水渠宽1.2m,有效水深取2.5m.2.3.2 初沉池采用辐流式沉淀池,中心进水.1)沉淀部分水面面积设表面负荷/(.h),池数n=4个,则单池最大设计流量2)池子直径3)沉淀部分有效水深设t=1.0h4)沉淀部分有效容积5)污泥部分有效容积设污水密度为1000kg/,污泥含水率为96%,采用机械刮泥,两次清除污泥间隔时间T取4h,6)污泥斗设计总容积设泥斗上部半径,下部半径设池底径向坡度污泥斗以上圆锥体部分容积V2V 1+V2>29.25m3满足排泥要求.7)沉淀池总高度设沉淀池超高沉淀池周边处的高度为：8)径深比D/h=29/2.5=11.6 在6~12范围内,满足需要9)出水水质设初沉池去除率为30%，则初沉池出水=(1-30%)150=105 mg/l设初沉池CODcr去除率为30%，则初沉池出水CODcr=(1-30%)400=280 mg/l 2.4生物反应池2.4.1选取参数1）已知条件设计流量Q=120000/d平均水温15280601052090203515 N501731 2污泥负荷=0.13kg/(kgMLSS.d) 活性污泥挥发性固体含量MLVSS/MLSS=0.7d 污泥产率系数Y=0.65kgMLVSS/kgBOD5=0.04/d内源呼吸速率Kd混合液污泥浓度为X=3000mg/L回流污泥比R=75%回流污泥浓度TN去除率混合液回流比剩余碱度100mg/l，可以保证PH>7.22.4.2A2/O曝气池有效容积取污泥负荷=0.13kg/(kgMLSS.d)，X=3000mg/L按平均流量计算2.4.3水力停留时间HRT总水力停留时间HRT各段水力停留时间和容积厌氧池:缺氧池:好氧池=1:1:3厌氧池水力停留时间厌氧池容积缺氧池水力停留时间缺氧池容积好氧池水力停留时间好氧池容积2.4.4校核氮磷负荷-N负荷好氧段NH3厌氧段TP负荷剩余污泥量，污泥净增值系数Y=0.65, 污泥自身氧化率kd=0.04,Xv--污泥总产率系数，0.65kgMLSS/kgBOD 5 y--MLSS 中MLVSS 所占比例,取0.7 按MLVSS/MLSS=0.7,已知4)碱度核算 每氧化1mg NH 3-N 需消耗碱度7.14mg;每还原1mgNH 3-N 产生需消耗碱度3.57mg;去除1mgBOD5产生碱度0.1mg.剩余碱度S ALK =进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD5产生碱度 假设生物污泥中含氮量以12.4%计，则 每日用于合成的总氮=即进水总氮中有 用于合成被氧化的NH 3-N=进水总氮-出水总氮量-用于合成的总氮量 =35-15-1.69=18.31mg/L所需脱硝量=35-15-1.69=18.31mg/L 需还原的硝酸盐氮量Nr=剩余碱度S ALK =280-7.14³18.31+3.57³18.31+0.1³（112.5-20）=223.8mg/L>100mg/L （以CaCO3计）可维持pH 7.2 2.4.2构筑物主要尺寸确定 反应池总容积V=28462m 3设反应池2单元，每单元2组单组池容有效水深h=4.0m单组有效面积采用五廊道式推流式反应器，廊道宽b=7.0m单池反应池长度校核：b/h=7.0/4.0=1.75（满足b/h=1~2）L/b=50.8/8.0=6.3（满足b/h=5~10）取超高为1.0m,则反应池总高H=4.0+1.0=5.0m 2.4.3进出水系统（1）进水管单池反应池进水管设计流量Q=Q/4=0.347m3/s1取经济流速v=0.8m/s管道过水断面积管径取进水管径DN800mm（2）回流污泥管单组反应池汇流污泥设计流量管道流速v=0.8m/s管道过水断面积管径取回流污泥管管径DN700mm（3）进水井反应池进水孔尺寸：进水孔过水量取孔口流速v=0.6m/s；孔口过水断面孔口尺寸取1.5m 1.0m；进水井平面尺寸取2.5m 2.5m （4）出水堰及出水井按矩形堰流量公式计算：式中b---堰宽，取7.5m；H：堰上水头，出水孔过流量孔口流速孔口过水断面面积孔口尺寸取2.0m1m出水井平面尺寸取为2.5m 1.5m （5）出水管反应池出水管设计流量孔口流速v=0.8m/s;管道过水断面管径取出水管管径DN1000mm校核管道流速2.4.5选用设备（1）厌氧池设备选择（以单组反应池计算）厌氧池设导流墙，将厌氧池分成5格，每格内设潜水搅拌机1台，所需功率按5W/m3池容计算。