求2萬噸汙水廠初步設計
解決方案
50000t／d的城市汙水處理廠畢業設計方案
50000t／d的城市汙水處理廠畢業設計
第壹章 設計內容和任務
1、設計題目
50000t/d的城市汙水處理廠設計。
2、設計目的
（1） 溫習和鞏固所學知識、原理；
（2） 掌握壹般水處理構築物的設計計算。
3、設計要求：
（1） 獨立思考，獨立完成；
（2） 完成主要處理構築物的設計布置；
（3） 工藝選擇、設備選型、技術參數、性能、詳細說明；
（4） 提交的成品：設計說明書、工藝流程圖、高程圖、廠區平面布置圖。
4、設計步驟：
（1） 水質、水量（發展需要、豐水期、枯水期、平水期）；
（2） 地理位置、地質資料調查（氣象、水文、氣候）；
（3） 出水要求、達到指標、汙水處理後的出路；
（4） 工藝流程選擇，包括：處理構築物的設計、布置、選型、性能參數。
（5） 評價工藝；
（6） 設計計算；
（7） 建設工程圖（流程圖、高程圖、廠區布置圖）；
（8） 人員編制，經費概算；
（9） 施工說明。
5、設計任務
（1）、設計進、出水水質及排放標準
項目 CODCr(mg/L） BOD5（mg/L） SS（mg/L） NH3-N(mg/L） TP(mg/L)
進水水質 ≤200 ≤150 ≤200 ≤30 ≤4
出水水質 ≤60 ≤20 ≤20 ≤15 ≤0.1
排放標準 60 20 20 15 0.1
（2）、排放標準：（GB8978-1996）壹級標準；
（3）、接受水體：河流（標高：－2m）
第二章 汙水處理工藝流程說明
壹、氣象與水文資料： 風向：多年主導風向為東南風； 水文：降水量多年平均為每年2370mm； 蒸發量多年平均為每年1800mm； 地下水水位，地面下6～7m。 年平均水溫：20℃
二、廠區地形： 汙水廠選址區域海拔標高在19-21m左右，平均地面標高為20m。平均地面坡度為
0.3‰～0.5‰ ，地勢為西北高，東南低。廠區征地面積為東西長224m，南北長276m。
三、汙水處理工藝流程說明：
1、工藝方案分析：
本項目汙水處理的特點為：①汙水以有機汙染為主，BOD/COD =0.75,可生化性較好，重金屬及其他難以生物降解的有毒有害汙染物壹般不超標；②汙水中主要汙染物指標BOD、COD、SS值為典型城市汙水值。
針對以上特點，以及出水要求，現有城市汙水處理技術的特點，以采用生化處理最為經濟。由於將來可能要求出水回用，處理工藝尚應硝化，考慮到NH3-N出水濃度排放要求較低，不必完全脫氮。根據國內外已運行的中、小型汙水處理廠的調查，要達到確定的治理目標，可采用“A2/O活性汙泥法”。
2、工藝流程
第三章 工藝流程設計計算
設計流量：
平均流量：Qa=50000t/d≈50000m3/d=2083.3 m3/h=0.579 m3/s
總變化系數：Kz= (Qa－平均流量，L/s)
=
=1.34
∴設計流量Qmax：
Qmax= Kz×Qa=1.34×50000 =67000 m3/d =2791.7 m3/h =0.775 m3/s
設備設計計算
壹、 格柵
格柵是由壹組平行的金屬柵條或篩網制成，安裝在汙水渠道上、泵房集水井的進口處或汙水處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物。壹般情況下，分粗細兩道格柵。
格柵型號：鏈條式機械格柵
設計參數：
柵條寬度s＝10.0mm 柵條間隙寬度d=20.0mm 柵前水深h＝0.8m
過柵流速u=1.0m/s 柵前渠道流速ub=0.55m/s α=60°
格柵建築寬度b
取b＝3.2m
進水渠道漸寬部分的長度(l1)：
設進水渠寬b1＝2.5m 其漸寬部分展開角度α＝20°
柵槽與出水渠道連接處的漸窄部份長度(l2)：
通過格柵的水頭損失(h2)：
格柵條斷面為矩形斷面, 故k=3, 則：
柵後槽總高度(h總)：
設柵前渠道超高h1=0.3m
柵槽總長度(L):
每日柵渣量W：
設每日柵渣量為0.07m3/1000m3，取KZ＝1.34
采用機械清渣。
二、 提升泵房
1、 水泵選擇
設計水量67000m3/d，選擇用4臺潛汙泵(3用1備)
揚程/m 流量/(m3/h) 轉速/(r/min) 軸功率/kw 葉輪直徑/mm 效率/%
7.22 1210 1450 29.9 300 79.5
2、 集水池
⑴、容積 按壹臺泵最大流量時6min的出流量設計，則集水池的有效容積
⑵、面積 取有效水深 ，則面積
⑶、泵位及安裝
潛水電泵直接置於集水池內，電泵檢修采用移動吊架。
三、 沈砂池
沈砂池的作用是從汙水中去除砂子、煤渣等比重較大的顆粒，保證後續處理構築物的正常運行。
選型：平流式沈砂池
設計參數：
設計流量 ，設計水力停留時間
水平流速
1、 長度：
2、 水流斷面面積：
3、 池總寬度： 有效水深
4、 沈砂鬥容積：
T＝2d，X＝30m3/106m3
5、 每個沈砂鬥的容積(V0)
設每壹分格有2格沈砂鬥，則
6、 沈砂鬥各部分尺寸：
設貯砂鬥底寬b1＝0.5m；鬥壁與水平面的傾角60°，貯砂鬥高h’3＝1.0m
7、貯砂鬥容積：(V1)
8、沈砂室高度：(h3)
設采用重力排砂，池底坡度i＝6％，坡向砂鬥，則
9、池總高度：(H)
10、核算最小流速
(符合要求)
四、 初沈池
初沈池的作用室對汙水仲密度大的固體懸浮物進行沈澱分離。
選型：平流式沈澱池
設計參數：
1、 池子總面積A，表明負荷取
2、 沈澱部分有效水深h2
取t＝1.5h
3、 沈澱部分有效容積V’
4、 池長L
5、 池子總寬度B
6、 池子個數，寬度取b＝5 m
7、 校核長寬比
(符合要求)
8、 汙泥部分所需總容積V
已知進水SS濃度 =200mg/L
初沈池效率設計50％，則出水SS濃度
設汙泥含水率97％，兩次排泥時間間隔T=2d，汙泥容重
9、 每格池汙泥所需容積V’
10、汙泥鬥容積V1，
11、 汙泥鬥以上梯形部分汙泥容積V2
12、 汙泥鬥和梯形部分容積
13、 沈澱池總高度H
取8m
五、
設計參數
1、設計最大流量 Q=50 000m3/d
2、設計進水水質 COD=200mg/L；BOD5(S0)=150mg/L；SS=200mg/L；NH3-N=30mg/L；TP=4mg/L
3、設計出水水質 COD=60mg/L；BOD5(Se)=20mg/L；SS=20mg/L；NH3-N=15mg/L；TP=0.1mg/L
4、設計計算，采用A2/O生物除磷工藝
⑴、 BOD5汙泥負荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS?d)
⑵、 回流汙泥濃度XR=6 600mg/L
⑶、 汙泥回流比R=100%
⑷、 混合液懸浮固體濃度
⑸、 反應池容積V
⑹、 反應池總水力停留時間
⑺、 各段水力停留時間和容積
厭氧：缺氧：好氧＝1：1：3
厭氧池水力停留時間 ，池容 ；
缺氧池水力停留時間 ，池容 ；
好氧池水力停留時間 ，池容
⑻、 厭氧段總磷負荷
⑼、 反應池主要尺寸
反應池總容積
設反應池2組，單組池容
有效水深
單組有效面積
采用5廊道式推流式反應池，廊道寬
單組反應池長度
校核： (滿足 )
(滿足 )
取超高為1.0m，則反應池總高
⑽、 反應池進、出水系統計算
① 進水管
單組反應池進水管設計流量
管道流速
管道過水斷面面積
管徑
取出水管管徑DN700mm
校核管道流速
② 回流汙泥渠道。單組反應池回流汙泥渠道設計流量QR
渠道流速
取回流汙泥管管徑DN700mm
③ 進水井
反應池進水孔尺寸：
進水孔過流量
孔口流速
孔口過水斷面積
孔口尺寸取
進水豎井平面尺寸
④ 出水堰及出水豎井。按矩形堰流量公式：
式中 ——堰寬，
H——堰上水頭高，m
出水孔過流量
孔口流速
孔口過水斷面積
孔口尺寸取
進水豎井平面尺寸
⑤ 出水管。單組反應池出水管設計流量
管道流速
管道過水斷面積
管徑
取出水管管徑DN900mm
校核管道流速
⑾、 曝氣系統設計計算
① 設計需氧量AOR。
AOR＝（去除BOD5需氧量-剩余汙泥中BODu氧當量）+（NH3-N硝化需氧量-剩余汙泥中NH3-N的氧當量）-反硝化脫氮產氧量
碳化需氧量D1
硝化需要量D2
反硝化脫氮產生的氧量
總需要量
最大需要量與平均需氧量之比為1.4，則
去除1kgBOD5的需氧量
② 標準需氧量
采用鼓風曝氣，微孔曝氣器。曝氣器敷設於池底，距池底0.2m，淹沒深度3.8m，氧轉移效率EA＝20％，計算溫度T=25℃。
相應最大時標準需氧量
好氧反應池平均時供氣量
最大時供氣量
③ 所需空氣壓力p
式中
④ 曝氣器數量計算(以單組反應池計算)
按供氧能力計算所需曝氣器數量。
⑤ 供風管道計算
供風幹管道采用環狀布置。
流量
流速
管徑
取幹管管徑微DN500mm
單側供氣(向單側廊道供氣)支管
流速
管徑
取支管管徑為DN300mm
雙側供氣
流速
管徑
取支管管徑DN=450mm
⑿、厭氧池設備選擇(以單組反應池計算) 厭氧池設導流墻，將厭氧池分成3格。每格內設潛水攪拌機1臺，所需功率按 池容計算。
厭氧池有效容積
混合全池汙水所需功率為
⑿、 汙泥回流設備
汙泥回流比
汙泥回流量
設回流汙泥泵房1座，內設3臺潛汙泵(2用1備)
單泵流量
水泵揚程根據豎向流程確定。
⒀、 混合液回流設備
① 混合液回流泵
混合液回流比
混合液回流量
設混合液回流泵房2座，每座泵房內設3臺潛汙泵(2用1備)
單泵流量
② 混合液回流管。
混合液回流管設計
泵房進水管設計流速采用
管道過水斷面積
管徑
取泵房進水管管徑DN900mm
校核管道流速
③ 泵房壓力出水總管設計流量
設計流速采用
六、 二沈池
設計參數
為了使沈澱池內水流更穩、進出水配水更均勻、存排泥更方便，常采用圓形輻流式二沈池。二沈池為中心進水，周邊出水，幅流式沈澱池，***2座。二沈池面積按表面負荷法計算，水力停留時間t=2.5h，表面負荷為1.5m3/（m2?h-1）。
1) 池體設計計算
①. 二沈池表面面積
二沈池直徑 ， 取29.8m
②. 池體有效水深 混合液濃度 ，回流汙泥濃度為
為保證汙泥回流濃度，二沈池的存泥時間不宜小於2h，
二沈池汙泥區所需存泥容積Vw
采用機械刮吸泥機連續排泥，設泥鬥的高度H2為0.5m。
③. 二沈池緩沖區高度H3=0.5m，超高為H4=0.3m，沈澱池坡度落差H5=0.63m
二沈池邊總高度
④. 校核徑深比
二沈池直徑與水深比為 ，符合要求
2) 進水系統計算
①. 進水管計算
單池設計汙水流量
進水管設計流量
選取管徑DN1000mm，
流速
坡降為 1000i=1.83
②. 進水豎井
進水豎井采用D2=1.5m，流速為0.1～0.2m/s
出水口尺寸0.45×1.5m?,***6個，沿井壁均勻分布。
出水口流速
③. 穩流筒計算
取筒中流速
穩流筒過流面積
穩流筒直徑
3) 出水部分設計
a． 單池設計流量
b． 環形集水槽內流量
c． 環形集水槽設計
采用周邊集水槽，單側集水，每池只有壹個總出水口，安全系數k取1.2
集水槽寬度 取
集水槽起點水深為
集水槽終點水深為
槽深取0.7m，采用雙側集水環形集水槽計算，取槽寬b=0.8m，槽中流速
槽內終點水深
槽內起點水深
校核：當水流增加壹倍時，q=0.2896 m?/s，v?=0.8m/s
設計取環形槽內水深為0.6m，集水槽總高為0.6+0.3（超高）=0.9m，采用90°三角堰。
d． 出水溢流堰的設計
采用出水三角堰（90°），堰上水頭（三角口底部至上遊水面的高度）H1=0.05m(H2O).
每個三角堰的流量
三角堰個數
三角堰中心距（單側出水）
4) 排泥部分設計
①． 單池汙泥量
總汙泥量為回流汙泥量加剩余汙泥量
回流汙泥量
剩余汙泥量
②． 集泥槽沿整個池徑為兩邊集泥
七、 消毒接觸池
4、加氯間
⑴、加氯量 按每立方米投加5g計，則
⑵、加氯設備 選用3臺REGAL-2100型負壓加氯機（2用1備），單臺加氯量為10kg/h
八、 汙泥泵房
設計汙泥回流泵房2座
1、設計參數
汙泥回流比100％
設計回流汙泥流量50000m3/d
剩余汙泥量2130m3/d
2、 汙泥泵
回流汙泥泵6臺（4用2備），型號 200QW350-20-37潛水排汙泵
剩余汙泥泵4臺（2用2備），型號 200QW350-20-37潛水排汙泵
3、 集泥池
⑴、容積 按1臺泵最大流量時6min的出流量設計
取集泥池容積50m3
⑵、面積 有效水深 ，面積
集泥池長度取5m，寬度
4、 泵位及安裝
排汙泵直接置於集水池內，排汙泵檢修采用移動吊架。
九、 汙泥濃縮池
初沈池汙泥含水率大約95％
設計參數
1、 濃縮池尺寸
2、 濃縮後汙泥體積
3、
采用周邊驅動單臂旋轉式刮泥機。
十、 貯泥池
1、 汙泥量
2、 貯泥池容積
設計貯泥池周期1d，則貯泥池容積
3、 泥池尺寸
4、 攪拌設備
為防止汙泥在貯泥池終沈澱，貯泥池內設置攪拌設備。設置液下攪拌機1臺，功率10kw。
十壹、 脫水間
1、 壓濾機
2、加藥量計算
投加量 以幹固體的0.4%計
.
十二、構建築物和設備壹覽表：
序號 名稱 規格 數量 設計參數 主要設備
1
格柵
L×B =
3.58m×3.2m
1座 設計流量
Qd=50000m3/d
柵條間隙
柵前水深
過柵流速
HG-1200回旋式機械格柵1套
超聲波水位計2套
螺旋壓榨機（Φ300）1臺
螺紋輸送機（Φ300）1臺
鋼閘門（2.0X1.7m）4扇
手動啟閉機（5t）4臺
2
進水泵房
L × B =
20m× 13m
1座 設計流量Q=2793.6 m3/h
單泵流量Q= 350m3/h
設計揚程H=6mH2O
選泵揚程H= 7.22mH2O
1mH2O=9800 Pa 螺旋泵（Φ1500mm,N60kw）5臺，4用1備
鋼閘門（2.0mX2.0m）5扇
手動啟閉機（5t）5臺
手動單梁懸掛式起重機（2t，Lk4m）1臺
3
平流沈砂池
L×B×H=
12.5m×3.1m×2.57m
1座 設計流量
Q＝2793.6 m3/h
水平流速v= 0.25 m/s
有效水深H1= 1 m
停留時間T= 50 S
砂水分離器（Φ0.5m）2臺
4
平流式初沈池
L×B×H=
21.6m×5m×8m
13座
設計流量Q= 2793.3 m3/h
表面負荷q= 2.0m3/(m2?h)
停留時間T= 2.0 d
全橋式刮吸泥機(橋長40m,線速度3m/min, N0.55X2kW) 2臺
撇渣鬥4個
5
曝氣池
L×B×H =
70m×55m×4.5m
1座
BOD為150，經初沈池處理，降低25% 羅茨鼓風機（TSO-150，Qa15.9m3/min, P19.6kPa,N11kw）3臺
消聲器6個
6
輻流式二沈池
D×H=
Φ29.8m×3m
2座 設計流量Q= 2084.4m3/h
表面負荷q= 1.5m3/(m2?h)
固體負荷qs= 144～192 kgSS/(m2?d)
停留時間T= 2.5 h
池邊水深H1=2 m
全橋式刮吸泥機(橋長40m,線速度3m/min, N0.55X2kW) 2臺
撇渣鬥4個
出水堰板1520mX2.0m
導流群板560mX0.6m
7 接觸消毒池 L×B×H=
32.4m×3.6m×3m
1座 設計流量Q=2187.5 m3/h
停留時間T= 0.5 h
有效水深H1=2 m
註水泵（Q3～6 m3/h ）2臺
9
加氯間
L×B=
12m×9m
1座
投氯量 250 kg/d
氯庫貯氯量按15d計
負壓加氯機(GEGAL-2100)3臺
電動單梁懸掛起重機(2.0t)1臺
10
回流及剩
余汙泥泵房（合建式）
L×B=
10m×5m
1座 無堵塞潛水式回流汙泥泵2臺
鋼閘門(2.0X2.0m)2扇
手動單梁懸掛式起重機(2t)1臺
套筒閥DN800mm, Φ1500mm 2個
電動啟閉機（1.0t）2臺
手動啟閉機（5.0t）2臺
無堵塞潛水式剩余汙泥泵3臺
第四章 平面布置
（1）總平面布置原則
該汙水處理廠為新建工程，總平面布置包括：汙水與汙泥處理工藝構築物及設施的總平面布置，各種管線、管道及渠道的平面布置，各種輔助建築物與設施的平面布置。總圖平面布置時應遵從以下幾條原則。
① 處理構築物與設施的布置應順應流程、集中緊湊，以便於節約用地和運行管理。
② 工藝構築物（或設施）與不同功能的輔助建築物應按功能的差異，分別相對獨立布置，並協調好與環境條件的關系（如地形走勢、汙水出口方向、風向、周圍的重要或敏感建築物等）。
③ 構（建）之間的間距應滿足交通、管道（渠）敷設、施工和運行管理等方面的要求。
④ 管道（線）與渠道的平面布置，應與其高程布置相協調，應順應汙水處理廠各種介質輸送的要求，盡量避免多次提升和迂回曲折，便於節能降耗和運行維護。
⑤ 協調好輔建築物，道路，綠化與處理構（建）築物的關系，做到方便生產運行，保證安全暢道，美化廠區環境。
（2）總平面布置結果
汙水由北邊排水總幹管截流進入，經處理後由該排水總幹管和泵站排入河流。
汙水處理廠呈長方形，東西長380米，南北長280米。綜合樓、職工宿舍及其他主要輔助建築位於廠區東部，占地較大的水處理構築物在廠區東部，沿流程自北向南排開，汙泥處理系統在廠區的東南部。
廠區主幹道寬8米，兩側構（建）築物間距不小於15米，次幹道寬4米，兩側構（建）築物間距不小於10米。
總平面布置參見附圖1（平面布置圖）。
第五章 高程布置及計算
（1）高程布置原則
① 充分利用地形地勢及城市排水系統，使汙水經壹次提升便能順利自流通過汙水處理構築物，排出廠外。
② 協調好高程布置與平面布置的關系，做到既減少占地，又利於汙水、汙泥輸送，並有利於減少工程投資和運行成本。
③ 做好汙水高程布置與汙泥高程布置的配合，盡量同時減少兩者的提升次數和高度。
④ 協調好汙水處理廠總體高程布置與單體豎向設計，既便於正常排放，又有利於檢修排空。
（2）高程布置結果
由於該汙水處理廠出水排入市政排水總幹管後，經終點泵站提升才排入河流，故汙水處理廠高程布置由自身因素決定。
采用普通活性汙泥法，輻流式二沈池、曝氣池、初沈池占地面積較大，如果埋深設計過大，壹方面不利於施工，也不利於土方平衡，故按盡量減少埋深。從降低土建工程投資考慮，出水口水面高程定為64m，則相應的構築物和設施的高程可以從出水口逆流計算出其水頭損失,從而算出來。
總高程布置參見附圖2高程圖。
（3）高程計算
h1—沿程水頭損失 h1=il, i—坡度 i=0.005
h2—局部水頭損失 h2=h1×50%
h3—構築物水頭損失
a、 巴氏計量槽
H=0.3m
巴氏計量槽標高 -1.7000m
b、 消毒池的相對標高
排水口的相對標地面標高： 0.00m
消毒池的水頭損失： 0.30m
消毒池相對地面標高： -1.4000m
c、 沈澱池高程損失計算
l=40m
h1=il=0.005×40=0.20m
h2= h1×50%=0.10m
h3=0.45m
H2=h1+h2+h3=0.20+0.10+0.45=0.75m
沈澱池相對地面標高 -0.6000m
d、 A2/O反應池高程損失計算
l=55m
h1=il=0.005×55=0.275m
h2= h1×50%=0.1375m
h3=0.60m
H3=h1+h2+h3=0.275+0.1375+0.60=1.0125m
A2/O反應池池相對地面標高 0.4625m
e、 平流式沈砂池高程損失計算
l=12m
h1= il=0.005×12=0.06m
h2= h1×50%=0.03m
h3=0.3m
H4=h1+h2+h3=0.06+0.03+0.30=0.39m
平流式沈砂池相對地面標高 0.8525m
f、 細格柵高程損失計算
h1= 0.30m
h2= h1×50%=0.15m
h3=0.30m
H5=h1+h2+h3=0.30+0.15+0.30=0.75m
細格柵相對地面標高 1.6025m
g、 汙水提升泵高程損失計算
l=5m
h1= il=0.005×5=0.025m
h2= h1×50%=0.0125m
h3=0.20m
H6=h1+h2+h3=0.025+0.0125+0.20=0.2375m
汙水提升泵相對地面標高 -4.1600m