目录
一 设计原始资料 1 二 设计步骤 1 ㈠ 污水处理程度的确定 1 1 设计流量 1 2 污水BOD的处理程度确定 1 ㈡ 处理工艺流程的选择 2 ㈢ 各处理单元的设计 2 1 进水管道的计算 2 2 粗格栅 2 3 污水提升泵房 4 4 泵后细格栅 4 5 沉砂池 5 6 曝气池 6 7 二沉池集配水井 13 8 二次沉淀池 13 9 污泥提升泵房 15 10 污泥浓缩池 15 11 贮泥池 17 ㈣ 附属构筑物 18 三 处理厂规划 18 1 平面布置 18 2 高程布置 19
一、 设计原始资料
设计水量Q=4万m3/d 进水管管底标高-3.50m 排放水体常年洪水位标高-2.00m 污水厂所在地面标高为0.00m 进水BOD=220mg/L出水BOD=30mg/L 常年主导风向东南风
二、 设计步骤
㈠.污水处理程度的确定
1.设计流量
该城市每天污水的平均流量 Q平均=40000m3/d=462.963L/s 由《排水工程》（下册P59）查得，污水总变化系数KZ=1.382 所以Q设计=Qmax=40000×1.382=55280m3/d=639.81L/s 2.污水BOD的处理程度确定
原污水的BOD5值为220 mg/L，本设计不采用初沉池，则进水曝气池污水的BOD5值Sa ＝ 220 mg/L
处理水中非溶解性BOD5的值，即
BOD5=7.1bXaCe=7.1×0.09×0.4×30=7.67mg/L
式中 b——微生物自身氧化率，一般介于0.05～0.10之间，此处取0.09； Xa——活性微生物在处理水中所占比例，取0.4； Ce——处理水中悬浮固体浓度，取30 mg/L。 处理水中溶解性BOD5值为（出水BOD5值30mg/L） Se = 30-7.67=22.33 mg/L 则BOD的去除率 η=
220−22.33
×100%=89.8%
220
㈡处理工艺流程的选择
由于污水的水质较好，污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去除目标是BOD5，本设计采用活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流式曝气池。污水及污泥处理的工艺流程如下图：
粗格栅细格栅
贮泥池
污泥浓缩池
污泥泵
出水
㈢.各处理单元的设计
1.进水管道的计算
根据设计流量Q设计=639.81L/s，选择管径D=1000 mm，坡度i=0.0020 由《排水工程》（上册P172）查得，进水管充满度h/D=0.60，流速v=1.35 m/s 计算得，设计水深h=0.6 m 2.粗格栅
粗格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。
设计规定：
（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
1) 人工清除 25～40mm 2) 机械清除 16～25mm 3) 最大间隙 40mm
（2）在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3),一般应采用机械清渣。
（3）格栅倾角一般用450～750。机械格栅倾角一般为600～700， （4）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。 （5）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s。
设计计算：
(1)设粗格栅前水深h = 0.8m,过栅流速v =0.9 m/s,栅条间隙宽度 b=0.02 m 栅条倾角α=60°，粗格栅数N=2，则栅条间隙数n为 n=
Q设计sinαNbhv
=
0.6398160°
=22个
2×0.02×0.6×0.9
设栅条宽度为S = 0.01 m，则栅槽宽度B为
B=S(n−1)+bn=0.01×(22−1)+0.02×22=0.65m (2)水流通过格栅的水头损失为
⎛S⎞
∑h=kβ⎜⎟
⎝b⎠
4/3
v2
sinα 2g
式中 ∑h —— 水流通过格栅的水头损失 ( m )；
k —— 系数，格栅受污堵塞后，水头损失增大倍数，一般 k = 3； β—— 形状系数，本设计中，栅条采用锐边矩形断面，β= 2.42； 将各参数数值代入上式，计算得，∑h = 0.114 m，取∑h = 0.12m (3)格栅总高度H为 H = h + h2 +∑h
式中 h2 —— 栅前渠道超高，m
粗格栅在栅前，由计算得h2 = - (标高+ h)= - (-3.5 + 0.8) = 2.7 m； 则栅槽总高度为 H = 0.8 +2.7 +0.12 =3.62 m。 (4)栅槽总长度L为
L = l1 + l2 +1.0 + 0.5 + H1 / tgα
式中 l1 —— 进水管渠道渐宽部分长度( m )；l1 = ( B *2 + 0.3 – D)/ 2tgα1 ，其中0.3m为两格栅之间相连的混凝土宽度；
l2 —— 栅槽与出水渠道渐缩长度( m )；l2 = l1 / 2； H1 —— 栅前槽高 ( m ), 这里等于管底标高 ，H1 = 3.5 m ； α1 —— 进水渠展开角，一般用20°。
将各参数代入，计算得 L = 4.90 m。（图见《排水工程》下P57）
计算结果：
栅槽总长度：4.90m 栅槽宽度：0.65m（两组1.30m） 栅槽总高度：3.62m 水头损失：0.12m
3.污水提升泵房
提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。
设计计算：
选择5台水泵（4台使用，1台备用） 污水提升泵房的集水池容积： V=Q设计×5×60/n=
0.63981×5×60
=47.99m3
4
设集水池的有效水深为0.8m，则集水池的面积为：
S=
V47.99==60m2 0.8h
选择集水池的长为10m，宽为6m。
计算结果：
提升泵房集水池长：10m 提升泵房集水池宽：6m 有效水深：0.8m 4.泵后细格栅
设计计算：
(1)设栅前水深 h＝1.5m 过栅流速 v＝ 0.9m/s
栅条间隙宽度ｂ＝0.006m 格栅倾角α＝75° 格栅数Ｎ＝2 则格栅间隙数n=
Q设计sinαNbhv
=
0.75°
=39个
2×0.006×1.5×0.9
设栅条宽度 S＝0.01m
则栅槽宽度B=S(n−1)+bn=0.01×(39−1)+0.006×39=0.614m (2)水流通过格栅的水头损失
⎛S⎞
∑h=kβ⎜⎟
⎝b⎠
4/3
v2
sinα=0.572m 2g
(3)取栅前渠道超高 h2 ＝ 0.3m，
则栅槽总高度 H ＝ h + h2 + ∑h ＝ 1.5 + 0.3 + 0.572＝ 1.65m
(4)栅槽总长度L为
L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tanα1
式中 l1 —— 进水管渠道渐宽部分长度( m )；l1=(B×2−B1)/2tanα1，
其中B1为进水渠的宽度，这里取1.0m；算得l1=0.626m；
l2 —— 栅槽与出水渠道渐缩长度( m )；l2 = l1 / 2； H1—— 栅前槽高 ( m ), H1＝ h + h2 ＝1.8m； α1 —— 进水渠展开角，一般用20°。
将各参数代入，计算得 L = 2.92 m。
计算结果：
栅槽总长度：2.92m 栅槽宽度：0.614m（两组取1.23m）
栅槽总高度：1.65m 水头损失：0.572m 5.沉砂池
沉砂池的作用是从污水中将比重较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带起立。
设计规定：
1. 城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格)，并按并联运行原则考虑。
2 .设计流量应按分期建设考虑：
(1)当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
(2)当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算； (3)合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。
3 .沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。 其含水率为60%，4 .城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，容量为1500kg/m。
5.贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°排砂管直径应不小于0.3m。
6.沉砂池的超高不宜不于0.3m 。
7 .除砂一般宜采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。
说明：
3
采用曝气沉砂池，具有处理效果好,可去除部分有机物的优点，分两格。
设计计算：
(1)设污水在沉砂池中停留时间t=2min，则沉砂池总有效容积V为：
V=60Q设计t=60×0.63981×2=76.78m3
(2)设污水在池中水平流速v＝0.08m/s,则水流断面积A为：
A=Q设计/v=0.63981/0.08=7.99m2，取8m
2
(3)设有效水深h为2.0m，则沉砂池总宽度B为：
B ＝ A / h＝4.0m
(4)设沉砂池2座，每座池宽 b ＝ B/2 ＝2.0m
b：h＝2.0 ：2.0＝1 ：1，符合要求
(5)沉砂池的池长 L ＝ V/A＝108/12.5＝9.60m 取10m
(6)所需曝气量 q=3600DQ设计=461m3/h（D单位曝气量，0.2m3/ m3）
采用穿孔管曝气，孔口直径为3mm。
沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵，送至砂水分离器，脱水后的清洁砂粒外运，分离出来的水回流至泵房。
设计结果：
沉砂池长：10.0m 沉砂池宽：4.0m（每座宽2.0m） 有效水深：2.0m 每小时所需曝气量：461m3/h 6.曝气池
①污水处理程度的计算及曝气池的运行方式 a.污水处理程度的计算
由二(二)2可得，BOD的去除率 η＝89.8％ b.曝气池的运行方式
本设计考虑曝气池运行方式的灵活性和多样性，即以传统活性污泥法系统作为基础，又可按阶段曝气系统和吸附－再生－曝气系统运行。这些运行方式的实现，是通过进水渠道的布设和闸板的控制来实现的。
②曝气池的计算和各部位尺寸的确定
a.BOD－污泥负荷率的确定
拟定采用的BOD－污泥负荷率为0.3kg/(kgMLSS·d)。但为稳妥，需加以校核，校核公式如下 Ns=
K2Sef
η
其中，K2取0.02，Se=22.33mg/L，η=0.898，f＝0.75，将各值代入上式
Ns=0.373kgBOD5/(kgMLSS⋅d)，取0.3kgBOD5/(kgMLSS⋅d)
b.确定混合液污泥浓度（X）
根据已经确定的Ns值，查图得出相应的SVI值为110
R⋅r⋅1060.5×1.2×106
取r＝1.2，R＝50％，则X===3636mg/L
(1+R)SVI(1+0.5)×110
c.确定曝气池容积 V=
QSa40000×220
=8068m3 =
0.3×3636NsX
d.确定曝气池各部分尺寸
曝气池共设2组，每组容积V ＝ 8068/2＝ 4034 m3 。设池中水深 h＝4.2m，则每组曝气池面积F为
F ＝ 4034/4.2＝960.47㎡
取池宽B＝5.0m，B/h ＝ 5.0/4.2 ＝1.19，介于1～2之间，符合规定，则池长 L为
L ＝ F/B ＝960.47/5 = 192.1m L/B ＝ 192.1/5 ＝ 38.4 ＞ 10,符合规定 设每组曝气池共5个廊道，每廊道长L1
L1 ＝ L/5 ＝ 192.1/5 ＝ 38.4m ， 取为39m 曝气池超高取0.5m，池子总高H为
H ＝ 4.2+0.5 ＝ 4.7m
尺寸计算结果：
曝气池总长：192.1m（每个廊道长39m） 宽：5.0m 高：4.7m 在曝气池面对沉砂池和二沉池的一侧，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，简图如下：
来自沉砂池
图1 曝气池平面图
在面对沉砂池的一侧，在每组曝气池的一端，廊道I进水口设回流污泥井，回流污泥有污泥泵站送入井内，通过提升泵回流至曝气池内。
按照传统活性污泥法系统运行，污水和回流污泥同步从廊道I的前侧进水口进入；按阶段曝气系统运行，回流污泥从廊道I的前侧进入，二污水分别的从两侧配水渠道的5个进水口均量地进入；按吸附－再生－曝气系统运行，回流污泥以廊道I的前侧进入，以廊道I作为污泥再生池，污水则从廊道II的后侧进水口进入，在这种情况下，再生池容积为全部曝气池的20％，也可设计为40％。 ③曝气系统的设计与计算 本系统采用鼓风曝气系统 a．平均时需氧量
Ｏ2＝ a′QSr+b′VXv
＝ 0.5×40000×(220-30)/1000+0.15×8068×3636×0.75/1000 ＝ 7100kg/d ＝295.8kg/h
式中 Ｏ2——混合液需氧量（kgO2/d）；
a′——活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需氧气（g），取0.5； Q ——污水平均流量（m3/d） ； Sr——被降解的有机污染物量（mg/L）；
b′——每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧气（kg），取0.15 ； V —— 曝气池容积（m3）； Xv——挥发总悬浮固体浓度(g/L)。 b.最大时需氧量的计算
Ｏ2max＝0.5×55280×(220-30)/1000+0.15×8068×3636×0.75/1000
＝356.3kg/h;
c.每日去除的BOD值
BODr＝40000×（220-30）/1000＝7600kg/d; d.去除1kgBOD需氧量
ΔＯ2＝7100/7600＝0.934 kgＯ2/kgBOD e.最大时需氧量与平均时需氧量之比 Ｏ2max/Ｏ2=356.3/259.8=1.2 ④供气量的计算
采用WM－180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器服务面积0.49m，敷设于距池底0.2m处，淹设深度4.0m，计算温度定为30℃。
查表得20℃和30℃，水中饱和溶解氧值为： Cs（20）＝9.17mg/L ； Cs(30)=7.63mg/L
： a. 空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）
Pb ＝ 1.013×105+9800H ＝ 1.013×105+9800×4.0 ＝1.405×105Pa 空气离开曝气池池面时，氧的百分比为（EA=12%）
Ｏt ＝ 21×（1-EA）/{79+21×（1-EA）}＝18.96％ EA——空气扩散装置氧的转移效率，取12％
b. 曝气池混合液中平均氧饱和度（按照最不利的温度条件考虑）参考《排水工程下P147》，
Csb（30）＝ Cs{Pb/（2.026×105）+Ｏt/42}
2
＝ 7.63×（1.405/2.026+18.96/42） ＝ 8.74mg/L
式中 Cs－鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度平均值mg/L Cs－在大气压力条件下，氧饱和度，mg/L 换算为在20度条件下，脱氧清水的充氧量 R0=
αβ⋅ρ⋅Csb(T)−C⋅1.024T−20
RCs(20)
取值α=0.82，β=0.95，C=2.0，ρ=1.0，代入各值，得 R0=
259.8×9.17
=414.1mg/h 30−20
0.82×0.95×1.0×8.74−2.0×1.024
相应的最大时需氧量为
R0max=
356.3×9.17
=498.7mg/h
0.82×0.95×1.0×8.74−2.0×1.02430−20
c. 曝气池平均时供气量为
Gs=
R0414.1
×100=×100=11502m3/h 0.3EA0.3×12
曝气池最大时供氧量为
Gsmax=
R0max498.7
×100=×100=13853m3/h 0.3EA0.3×12
去除1kgBOD5的供气量
11502×24/7600 ＝ 36.32 m3空气/kgBOD
3
1m污水的供气量
11502×24/40000 ＝ 6.90 m3空气/m3污水 d. 本系统的空气总用量
除采用鼓风机曝气外，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值50%，这样，提升回流污泥所需空气量为
8×0.5×40000
=6667m3/h
24
⑤ 空气管路系统计算
按照图示曝气池平面图，布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，
共5根干管。在每根干管上设7对曝气竖管，共14条配气管。曝气池共设70条配气竖管，每根竖管的供气量为
13853/70=197.9m3/h
曝气池平面面积为
39×50 ＝1950 m2
每个空气扩散器的服务面积按0.49 m2计，则所需空气扩散器的总数为
1950/0.49 ＝ 3980个
每个竖管上安装的空气扩散器的数目为
3980/70 ＝56.9个（为安全计，本设计采用60个），
每个空气扩散器的配气量为
13853/(70×60)＝ 3.3 m3/h
将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制空气管路计算图，如下图所示，用以进行计算。 5.55.510
4
[1**********]5
14
0.411
10
101
.0
1.0
图2 空气管路计算图
选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路。在空气流量变化处设计算结点，统一编号后列表进行计算，计算结果见下表：
表1 空气管路计算表
空气流量(G) 空气流管段
管段
速长度
编号
L(m) (m3/h) (m3/min) v(m/s)20~19 19~18 18~17 17~16 16~15 15~14 14~13
0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.23
3.3 6.6 9.9 13.2 16.5 19.8 39.6
0.055 0.11 0.165 0.22 0.275 0.33 0.66
－－－－－－－－－－－－3.7
管径D(mm)
[1**********]260
配件
管段当量长度L0(m) 0.621.181.181.181.181.181.27
弯头1个 三通1个 三通1个 三通1个 三通1个 三通1个 三通1个 异形管1个四通1个 异形管1个
压力损失
管段计算
h1+h2
长度
9.8
(L0+L)(m)
(Pa/m)(Pa)1.07 0.180.191.63 0.240.391.63 0.370.61.63 0.540.881.63 0.721.171.405 0.851.19
2.27
1.182.68
13~12 79.2 1.32 4.3803.834.83 0.582.8
12~11 11~10 10~9
198 396 792
3.3 6.6 13.2
3.56.711.4
四通一个 150弯头3个
异形管1个150三通1个 150
四通1个 异形管1个四通1个 异形管1个
11.34.669.66
18.45 10.16 15.16
0.112.030.383.861.4421.8
9~8 8~7 7~6 6~5 5~4
1188 1584 1980 2376 2772
19.8 26.4 33 39.6 46.2
10.313.310.210.610.3
20015.7221.421.421.427.83
21.22 26.9 26.9 26.9 35.33
0.5912.51.2333.10.5815.60.8322.30.4214.8
200四通1个 250四通1个 250四通1个 四通1个 300异形管1个
弯头1个 弯头1个 300三通1个
异形管1个500三通1个 600
四通1个 异形管1个合计
4~3 3~2 2~1
2772 5544
46.2 92.4 231
10.38.313.5
22.3924.5851.01
32.39 34.58 101.01
0.4213.60.124.150.2727.3181.03615
13860
经过计得到空气管路系统的总压力损失（kPa）为 181.04 × 9.8 ＝ 1.77 kPa
网状膜扩散器的压力损失为5.88kPa，则总的压力损失为 5.88 + 1.77 = 7.65 kPa 为安全计，设计取值 9.5 kPa ⑥空压机的选定
空气扩散装置安装在距离曝气池底0.2m处，因此，鼓风机所需压力为
P=ρgh=(4.2−0.2+1.0)×9.8=49kPa 空压机供气量最大时为
13853+6667+461=20981m3/h＝349.7m3/min 平均时为
11502+6667+461=18630m3/h=310.49m3/min
根据所需压力和空气量，决定选用LG80型压缩6台，该型号压缩机风压50kPa，风量80m3/min。(P609)
正常条件下 4台工作，2 台备用；高负荷时5 台工作，1 台备用； 7. 二沉池集配水井
曝气池的出水通过管道送往二沉池集配水井，输水管道内的流量按最大时流量加上回流的污泥量进行设计，回流比为50%，则输水管的管径为1050mm，管内最大流速为1.06m/s。
集配水井为内中外套筒式结构，直径分别为3m，6m,9m。由曝气池过来的输水管道直接进入中层套筒，进行流量分配，通过四根管径为600mm的管道送往4个二沉池，管道内最大水流速度为0.88m/s。二沉池从周边出水，通过500mm的管道到达集配水井的外层套筒内，管道内最大水流速为0.77m/s。污泥由二沉池中心通过管径为300mm的管道到达集配水井内层套筒内，管道内最大水流速为1.1m/s。 8.二次沉淀池
设计规定：
(1)进水管中的流速不应超过0.1~0.3m/s（澄清区的流速0.0004m/s） (2)表面水力负荷一般取1.0~1.5m3/(m2·h),对于出水SS要求严格的处理工
程，表面负荷小一些，最小可取0.5 m3/(m2·h)左右 (3)出流水渠的宽为0.25~0.6m，流速为0.3~0.5m/s
设计计算：
(1)采用普通辐流式沉淀池，中心进水，周边出水，共4座。沉淀池表面负荷q取1.2m3/(m2·h),则单池表面积A为
A=
Q设计Nq
=
0.63981×3600
=479.86m2
4×1.2
(2)池子直径D为
D=
4A
=
4×479.86
=24.72m,取D ＝25m
3.14
π
(3)设污水在沉淀池内的沉淀时间为2.0h，则沉淀池有效水深h2为
h2=qt=1.2×2=2.4m
(4)按4h计算二沉池污泥部分所需体积
V=
4(1+R)QX4×(1+0.5)×2303.33×3636
==3455m3
X+XR3636+10909
式中 XR为回流污泥浓度
XR＝ 106r/SVI ＝ 106×1.2/110 ＝ 10909 mg/L
(5)污泥所需容积较大，无法设计污泥斗容纳污泥。所以，在设计中采用机械刮泥机连续排泥，而不设污泥斗存泥，只按构造要求在池底设0.05坡度机一个放空用的泥斗，设泥斗高度为0.5m 沉淀池总高度H为
H=h1+h2+h3+h4+h5
式中 h1，h2，h3， h4 ，h5分别为保护高度（取0.3m）、有效水深、缓冲层高（取0.5m），沉淀池底坡落差、污泥斗高度（取0.5m） 因此，H=0.3+2.4+0.5+(
25
−2)×0.05+0.5=4.23m 2
径深比校核：D/h2＝25/2.4＝10.4，符合6-12的要求
(6)沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣。出水采用双侧集水，出水槽宽度0.5m，水深0.4m，则槽内水流速度
v=
Q设计
0.5×0.4×N×2
=0.40m/s，大于0.4 m /s,满足要求。
堰上负荷为( 设堰沿宽度为0.5m)：
NπD−0.5×2+D−2×0.5×2小于1.7L/(m·s),满足要求。
Q设计
=
639.81
=1.08L/(m⋅s)
4×3.14×25−0.5×2+25−2×0.5×2计算结果：
每个二沉池直径：25m 二沉池高度：4.23m 9.污泥提升泵房
设计计算：
污泥泵房的污泥分为回流污泥和剩余污泥，与回流污泥相比剩余污泥的量是很少的可以忽略不计。选择4台泵（3台使用，1台备用） 污水提升泵房的集水池容积： V=Q设计×R×5×60/n=
0.63981×0.5×5×60
=31.99m3
3
设集水池的水深为2.5m，则集水池的面积为：
S=
V31.99==12..8m2，取15m2 h2.5
所以选择集水池的长为5m，宽为3m。
计算结果：
提升泵房集水池长：5m 提升泵房集水池宽：3m 有效水深：2.5m 10.污泥浓缩池
设计规定：
(1)进泥含水率：当为初次污泥时，其含水率一般为95%～97%;当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%。
(2)污泥固体负荷：负荷当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80～120kg/(m2.d)当为剩余污泥时，污泥固体负荷宜采用30～60kg/(m2.d)。
(3)浓缩时间不宜小于10h，但也不要超过18h。 (4)有效水深一般宜为4m,最低不小于3m。
计算过程：
采用竖流式污泥浓缩池，浓缩来自二沉池的剩余污泥，浓缩前污泥含水率为99.2%，浓缩后的污泥含水率97%,浓缩部分上升流速上升流v=0.1mm/s,浓缩时间t=10h，池数n＝2（1用1备）。
(1)二沉池中每天排出的剩余污泥量ΔX为
ΔX=YQSr−KVXV
式中 Y—产率系数，取为0.5；
K--活性污泥微生物自身氧化率，取为0.1； V—曝气池容积(m3)。 将各值代入得
ΔX＝[0.5×40000×(220-30)-0.1×8068×3636×0.75]/1000＝
1599.86kg/d (2)污泥流量Qs 为
Qs=
ΔX1599.86
==195.7m3/d=2.27L/s f⋅X0.75×10.9
式中 X ——剩余污泥浓度(g/L) (3)浓缩池有效水深h2为
h2=vt=0.0001×10×36000=3.6m
(4)设进水中心管道流速v1＝0.1m/s,则中心管面积f为
f=
Qs2.27==0.0227m2 v10.1×1000
中心管直径d为
d=
4f
=
4×0.0227
=0.17m
3.14
π
喇叭口直径d1 ＝1.35d＝0.23m 喇叭口高度h′＝1.35d1＝0.31m (5)浓缩后分离出来的污水流量q为
q=Qs⋅
P1−P299.2−97
=2.27×=1.66L/s
100−P2100−97
(6)浓缩池有效面积F为
F=
q1.665==16.65m2 v0.0001×1000
(7)浓缩池的直径
D=
4(F+f)
=
4×(16.65+0.0227)
=4.16m
3.14
π
(8)浓缩后的污泥剩余污泥量
Q'=Qs⋅
100−P1100−99.2
=195.7×=52.19m3/d
100−P2100−97
(9)设定污泥斗夹角α=50°，斗底直径为0.7m，则斗高为
h5=tan50°(4.16/2−0.8/2)=2.27m 池子总高H为 H=h1+h2+h3+h4+h5 式中 h1 ---- 超高( m ), 0.3 m;
h2 ---- 有效水深( m ), 3.6 m;
h3 ---- 中心管与反射板之间高度( m ), 0.5 m; h4 ---- 缓冲层高度( m ), 0.3 m; h5 ---- 泥斗高度( m ),2.3 m
计算得
H=0.3+3.6+0.5+0.3+2.3=7.0m
计算结果：
浓缩池直径：4.16m（2个，一备一用） 池子总高：7.0m 有效水深：3.6m 11.贮泥池
采用矩形贮泥池，贮存来自浓缩池的污泥量,贮泥量Q=Q'=52.19m3/d (1)设贮泥池的贮泥时间t = 8h，池高h2 = 3m ，则贮泥池表面积F为
F=
Qt52.19×8==5.80m2 h23×24
(2)设贮泥池宽 B = 2m，池长 L为
L=
F5.80==2.90m B2
(3)贮泥池底部为斗形，下底为0.6m×0.6m，高度h3 = 2m，设超高h1 = 0.5m，则贮泥池总高H为
H=h1+h2+h3=0.5+3+2=5.5m
计算结果：
贮泥池长：2.9 m 贮泥池宽：2.0 m 贮泥池总高：5.5 m
㈣.附属构筑物
各附属构筑物的尺寸见下表：
表2 附属构筑物一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
名称 综合办公楼 维修间 仓库 食堂 浴室 变电所 锅炉房 车库 鼓风机房
尺寸规格/（m×m）
35×15 21×9 21×6 24×12 12×9 12×9 15×9 21×6 24×9
三、处理厂规划
1.平面布置
平面布置尽量节约用地，布置紧凑。
污水处理厂所处区域常年主导风向为东南风，因此，生活办公区位于上风向，详见设计图纸。
2.高程布置
处理厂内的管道采用重力流，并尽量减少水头损失，各处理构筑物的水头损失按经验数值选取。
污水的高程计算见表3，污泥的高程计算见表4，高程布置图见图纸。
表3 污水高程计算表
管渠及构筑物名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
序
号 沿程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
集配水井向河流排
水
集配水井至二沉池
二沉池
二沉池至集配水井 集配水井至曝气池
曝气池 曝气池至沉砂池
沉砂池 细格栅
细格栅至提升泵房 提升泵房提升5.27m
粗格栅
Q/(L/s)639.81
D/mm900
管渠设计参数 H/m i/‰v/(m/s) 0.9
1.3
1.0 0.77 0.88 1.06 1.0 1.0
L/m 75 11.38 25.1943 10 10
159.953500 0.5 1.6159.953 239.929600 0.6 1.7959.71510501.051.2639.81 639.81 900 0.9 1.3319.905 319.905 639.81 900 0.9 1.3639.81 319.905
水头损失/m
产生阻力损失的管件
突然扩大1个，突然缩小1个，弯头1个
突然扩大1个，突然缩小1个
突然扩大1个，突然缩小1个，弯头1个
突然扩大1个，突然缩小1个
突然扩大1个，突然缩小1个，弯头1个
突然扩大1个，突然缩小1个，弯头3个
局部 0.11 0.05 0.09 0.09 0.11 0.19
构筑物 0.5 0.4 0.2 0.1 0.1
合计 0.212 0.064 0.5 0.132 0.138 0.4 0.128 0.2 0.1 0.204 0.1
- 19 -
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
上游 -0.06 0 0.5 0.632 0.769 1.169 1.297 1.497 1.597 1.801 -3 -2.9
水面标高/m 下游 -0.28 -0.06 0 0.5 0.632 0.769 1.169 1.297 1.497 1.597 1.801 -3
构筑物 0.25 0.9691 1.3968 1.5468
地面标高/m 上游 下游 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
表4 污泥高程计算表
序号 1
2 3 4 5 6 7 序号 1 2 3 4 5 6 7
管渠及构筑物名称 二沉池
二沉池到集配水井 集配水井至污泥提升
泵房
提升泵房提升5.7m 提升泵至浓缩池
浓缩池
浓缩池至贮泥池
水头损失/m 局部 构筑物 1.2 0.185 0.07 0.03 0.03
0.16 1.2 0.1
Q/(L/s) 79.97625 79.97625 319.905 2.27 2.27 0.604
D/mm 300 700 200 200
管渠设计参数 i/‰v(m/s) 6.7 1.1 1.1 10 10
0.78
L/m 28.38 62.5 31.5 27
沿程 0.19 0.069 0.315 0.27
合计 1.2 0.3750.139 0.5051.2 0.4
水面标高/m 上游 下游 0.5 -0.7 -0.7 -1.075 -1.075 -1.214 2.105 1.6 0.4
-1.214 2.105 1.6 0.4 0
地面标高/m 上游 下游0.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.00 0.00 0.00
0.000.000.000.00
- 20 -
目录
一 设计原始资料 1 二 设计步骤 1 ㈠ 污水处理程度的确定 1 1 设计流量 1 2 污水BOD的处理程度确定 1 ㈡ 处理工艺流程的选择 2 ㈢ 各处理单元的设计 2 1 进水管道的计算 2 2 粗格栅 2 3 污水提升泵房 4 4 泵后细格栅 4 5 沉砂池 5 6 曝气池 6 7 二沉池集配水井 13 8 二次沉淀池 13 9 污泥提升泵房 15 10 污泥浓缩池 15 11 贮泥池 17 ㈣ 附属构筑物 18 三 处理厂规划 18 1 平面布置 18 2 高程布置 19
一、 设计原始资料
设计水量Q=4万m3/d 进水管管底标高-3.50m 排放水体常年洪水位标高-2.00m 污水厂所在地面标高为0.00m 进水BOD=220mg/L出水BOD=30mg/L 常年主导风向东南风
二、 设计步骤
㈠.污水处理程度的确定
1.设计流量
该城市每天污水的平均流量 Q平均=40000m3/d=462.963L/s 由《排水工程》（下册P59）查得，污水总变化系数KZ=1.382 所以Q设计=Qmax=40000×1.382=55280m3/d=639.81L/s 2.污水BOD的处理程度确定
原污水的BOD5值为220 mg/L，本设计不采用初沉池，则进水曝气池污水的BOD5值Sa ＝ 220 mg/L
处理水中非溶解性BOD5的值，即
BOD5=7.1bXaCe=7.1×0.09×0.4×30=7.67mg/L
式中 b——微生物自身氧化率，一般介于0.05～0.10之间，此处取0.09； Xa——活性微生物在处理水中所占比例，取0.4； Ce——处理水中悬浮固体浓度，取30 mg/L。 处理水中溶解性BOD5值为（出水BOD5值30mg/L） Se = 30-7.67=22.33 mg/L 则BOD的去除率 η=
220−22.33
×100%=89.8%
220
㈡处理工艺流程的选择
由于污水的水质较好，污水处理工程没有脱氮除磷的特殊要求，主要的去除目标是BOD5，本设计采用活性污泥法二级生物处理，曝气池采用传统的推流式曝气池。污水及污泥处理的工艺流程如下图：
粗格栅细格栅
贮泥池
污泥浓缩池
污泥泵
出水
㈢.各处理单元的设计
1.进水管道的计算
根据设计流量Q设计=639.81L/s，选择管径D=1000 mm，坡度i=0.0020 由《排水工程》（上册P172）查得，进水管充满度h/D=0.60，流速v=1.35 m/s 计算得，设计水深h=0.6 m 2.粗格栅
粗格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。
设计规定：
（1）水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
1) 人工清除 25～40mm 2) 机械清除 16～25mm 3) 最大间隙 40mm
（2）在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅(每日栅渣量大于0.2m3),一般应采用机械清渣。
（3）格栅倾角一般用450～750。机械格栅倾角一般为600～700， （4）通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m。 （5）过栅流速一般采用0.6～1.0m/s。
设计计算：
(1)设粗格栅前水深h = 0.8m,过栅流速v =0.9 m/s,栅条间隙宽度 b=0.02 m 栅条倾角α=60°，粗格栅数N=2，则栅条间隙数n为 n=
Q设计sinαNbhv
=
0.6398160°
=22个
2×0.02×0.6×0.9
设栅条宽度为S = 0.01 m，则栅槽宽度B为
B=S(n−1)+bn=0.01×(22−1)+0.02×22=0.65m (2)水流通过格栅的水头损失为
⎛S⎞
∑h=kβ⎜⎟
⎝b⎠
4/3
v2
sinα 2g
式中 ∑h —— 水流通过格栅的水头损失 ( m )；
k —— 系数，格栅受污堵塞后，水头损失增大倍数，一般 k = 3； β—— 形状系数，本设计中，栅条采用锐边矩形断面，β= 2.42； 将各参数数值代入上式，计算得，∑h = 0.114 m，取∑h = 0.12m (3)格栅总高度H为 H = h + h2 +∑h
式中 h2 —— 栅前渠道超高，m
粗格栅在栅前，由计算得h2 = - (标高+ h)= - (-3.5 + 0.8) = 2.7 m； 则栅槽总高度为 H = 0.8 +2.7 +0.12 =3.62 m。 (4)栅槽总长度L为
L = l1 + l2 +1.0 + 0.5 + H1 / tgα
式中 l1 —— 进水管渠道渐宽部分长度( m )；l1 = ( B *2 + 0.3 – D)/ 2tgα1 ，其中0.3m为两格栅之间相连的混凝土宽度；
l2 —— 栅槽与出水渠道渐缩长度( m )；l2 = l1 / 2； H1 —— 栅前槽高 ( m ), 这里等于管底标高 ，H1 = 3.5 m ； α1 —— 进水渠展开角，一般用20°。
将各参数代入，计算得 L = 4.90 m。（图见《排水工程》下P57）
计算结果：
栅槽总长度：4.90m 栅槽宽度：0.65m（两组1.30m） 栅槽总高度：3.62m 水头损失：0.12m
3.污水提升泵房
提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。
设计计算：
选择5台水泵（4台使用，1台备用） 污水提升泵房的集水池容积： V=Q设计×5×60/n=
0.63981×5×60
=47.99m3
4
设集水池的有效水深为0.8m，则集水池的面积为：
S=
V47.99==60m2 0.8h
选择集水池的长为10m，宽为6m。
计算结果：
提升泵房集水池长：10m 提升泵房集水池宽：6m 有效水深：0.8m 4.泵后细格栅
设计计算：
(1)设栅前水深 h＝1.5m 过栅流速 v＝ 0.9m/s
栅条间隙宽度ｂ＝0.006m 格栅倾角α＝75° 格栅数Ｎ＝2 则格栅间隙数n=
Q设计sinαNbhv
=
0.75°
=39个
2×0.006×1.5×0.9
设栅条宽度 S＝0.01m
则栅槽宽度B=S(n−1)+bn=0.01×(39−1)+0.006×39=0.614m (2)水流通过格栅的水头损失
⎛S⎞
∑h=kβ⎜⎟
⎝b⎠
4/3
v2
sinα=0.572m 2g
(3)取栅前渠道超高 h2 ＝ 0.3m，
则栅槽总高度 H ＝ h + h2 + ∑h ＝ 1.5 + 0.3 + 0.572＝ 1.65m
(4)栅槽总长度L为
L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tanα1
式中 l1 —— 进水管渠道渐宽部分长度( m )；l1=(B×2−B1)/2tanα1，
其中B1为进水渠的宽度，这里取1.0m；算得l1=0.626m；
l2 —— 栅槽与出水渠道渐缩长度( m )；l2 = l1 / 2； H1—— 栅前槽高 ( m ), H1＝ h + h2 ＝1.8m； α1 —— 进水渠展开角，一般用20°。
将各参数代入，计算得 L = 2.92 m。
计算结果：
栅槽总长度：2.92m 栅槽宽度：0.614m（两组取1.23m）
栅槽总高度：1.65m 水头损失：0.572m 5.沉砂池
沉砂池的作用是从污水中将比重较大的颗粒去除，其工作原理是以重力分离为基础，故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带起立。
设计规定：
1. 城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格)，并按并联运行原则考虑。
2 .设计流量应按分期建设考虑：
(1)当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
(2)当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算； (3)合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。
3 .沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65，粒径为0.2以上的颗粒为主。 其含水率为60%，4 .城市污水的沉砂量可按每106m3污水沉砂量为30m3计算，容量为1500kg/m。
5.贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°排砂管直径应不小于0.3m。
6.沉砂池的超高不宜不于0.3m 。
7 .除砂一般宜采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。
说明：
3
采用曝气沉砂池，具有处理效果好,可去除部分有机物的优点，分两格。
设计计算：
(1)设污水在沉砂池中停留时间t=2min，则沉砂池总有效容积V为：
V=60Q设计t=60×0.63981×2=76.78m3
(2)设污水在池中水平流速v＝0.08m/s,则水流断面积A为：
A=Q设计/v=0.63981/0.08=7.99m2，取8m
2
(3)设有效水深h为2.0m，则沉砂池总宽度B为：
B ＝ A / h＝4.0m
(4)设沉砂池2座，每座池宽 b ＝ B/2 ＝2.0m
b：h＝2.0 ：2.0＝1 ：1，符合要求
(5)沉砂池的池长 L ＝ V/A＝108/12.5＝9.60m 取10m
(6)所需曝气量 q=3600DQ设计=461m3/h（D单位曝气量，0.2m3/ m3）
采用穿孔管曝气，孔口直径为3mm。
沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵，送至砂水分离器，脱水后的清洁砂粒外运，分离出来的水回流至泵房。
设计结果：
沉砂池长：10.0m 沉砂池宽：4.0m（每座宽2.0m） 有效水深：2.0m 每小时所需曝气量：461m3/h 6.曝气池
①污水处理程度的计算及曝气池的运行方式 a.污水处理程度的计算
由二(二)2可得，BOD的去除率 η＝89.8％ b.曝气池的运行方式
本设计考虑曝气池运行方式的灵活性和多样性，即以传统活性污泥法系统作为基础，又可按阶段曝气系统和吸附－再生－曝气系统运行。这些运行方式的实现，是通过进水渠道的布设和闸板的控制来实现的。
②曝气池的计算和各部位尺寸的确定
a.BOD－污泥负荷率的确定
拟定采用的BOD－污泥负荷率为0.3kg/(kgMLSS·d)。但为稳妥，需加以校核，校核公式如下 Ns=
K2Sef
η
其中，K2取0.02，Se=22.33mg/L，η=0.898，f＝0.75，将各值代入上式
Ns=0.373kgBOD5/(kgMLSS⋅d)，取0.3kgBOD5/(kgMLSS⋅d)
b.确定混合液污泥浓度（X）
根据已经确定的Ns值，查图得出相应的SVI值为110
R⋅r⋅1060.5×1.2×106
取r＝1.2，R＝50％，则X===3636mg/L
(1+R)SVI(1+0.5)×110
c.确定曝气池容积 V=
QSa40000×220
=8068m3 =
0.3×3636NsX
d.确定曝气池各部分尺寸
曝气池共设2组，每组容积V ＝ 8068/2＝ 4034 m3 。设池中水深 h＝4.2m，则每组曝气池面积F为
F ＝ 4034/4.2＝960.47㎡
取池宽B＝5.0m，B/h ＝ 5.0/4.2 ＝1.19，介于1～2之间，符合规定，则池长 L为
L ＝ F/B ＝960.47/5 = 192.1m L/B ＝ 192.1/5 ＝ 38.4 ＞ 10,符合规定 设每组曝气池共5个廊道，每廊道长L1
L1 ＝ L/5 ＝ 192.1/5 ＝ 38.4m ， 取为39m 曝气池超高取0.5m，池子总高H为
H ＝ 4.2+0.5 ＝ 4.7m
尺寸计算结果：
曝气池总长：192.1m（每个廊道长39m） 宽：5.0m 高：4.7m 在曝气池面对沉砂池和二沉池的一侧，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，简图如下：
来自沉砂池
图1 曝气池平面图
在面对沉砂池的一侧，在每组曝气池的一端，廊道I进水口设回流污泥井，回流污泥有污泥泵站送入井内，通过提升泵回流至曝气池内。
按照传统活性污泥法系统运行，污水和回流污泥同步从廊道I的前侧进水口进入；按阶段曝气系统运行，回流污泥从廊道I的前侧进入，二污水分别的从两侧配水渠道的5个进水口均量地进入；按吸附－再生－曝气系统运行，回流污泥以廊道I的前侧进入，以廊道I作为污泥再生池，污水则从廊道II的后侧进水口进入，在这种情况下，再生池容积为全部曝气池的20％，也可设计为40％。 ③曝气系统的设计与计算 本系统采用鼓风曝气系统 a．平均时需氧量
Ｏ2＝ a′QSr+b′VXv
＝ 0.5×40000×(220-30)/1000+0.15×8068×3636×0.75/1000 ＝ 7100kg/d ＝295.8kg/h
式中 Ｏ2——混合液需氧量（kgO2/d）；
a′——活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需氧气（g），取0.5； Q ——污水平均流量（m3/d） ； Sr——被降解的有机污染物量（mg/L）；
b′——每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧气（kg），取0.15 ； V —— 曝气池容积（m3）； Xv——挥发总悬浮固体浓度(g/L)。 b.最大时需氧量的计算
Ｏ2max＝0.5×55280×(220-30)/1000+0.15×8068×3636×0.75/1000
＝356.3kg/h;
c.每日去除的BOD值
BODr＝40000×（220-30）/1000＝7600kg/d; d.去除1kgBOD需氧量
ΔＯ2＝7100/7600＝0.934 kgＯ2/kgBOD e.最大时需氧量与平均时需氧量之比 Ｏ2max/Ｏ2=356.3/259.8=1.2 ④供气量的计算
采用WM－180型网状膜微孔空气扩散器，每个扩散器服务面积0.49m，敷设于距池底0.2m处，淹设深度4.0m，计算温度定为30℃。
查表得20℃和30℃，水中饱和溶解氧值为： Cs（20）＝9.17mg/L ； Cs(30)=7.63mg/L
： a. 空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）
Pb ＝ 1.013×105+9800H ＝ 1.013×105+9800×4.0 ＝1.405×105Pa 空气离开曝气池池面时，氧的百分比为（EA=12%）
Ｏt ＝ 21×（1-EA）/{79+21×（1-EA）}＝18.96％ EA——空气扩散装置氧的转移效率，取12％
b. 曝气池混合液中平均氧饱和度（按照最不利的温度条件考虑）参考《排水工程下P147》，
Csb（30）＝ Cs{Pb/（2.026×105）+Ｏt/42}
2
＝ 7.63×（1.405/2.026+18.96/42） ＝ 8.74mg/L
式中 Cs－鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度平均值mg/L Cs－在大气压力条件下，氧饱和度，mg/L 换算为在20度条件下，脱氧清水的充氧量 R0=
αβ⋅ρ⋅Csb(T)−C⋅1.024T−20
RCs(20)
取值α=0.82，β=0.95，C=2.0，ρ=1.0，代入各值，得 R0=
259.8×9.17
=414.1mg/h 30−20
0.82×0.95×1.0×8.74−2.0×1.024
相应的最大时需氧量为
R0max=
356.3×9.17
=498.7mg/h
0.82×0.95×1.0×8.74−2.0×1.02430−20
c. 曝气池平均时供气量为
Gs=
R0414.1
×100=×100=11502m3/h 0.3EA0.3×12
曝气池最大时供氧量为
Gsmax=
R0max498.7
×100=×100=13853m3/h 0.3EA0.3×12
去除1kgBOD5的供气量
11502×24/7600 ＝ 36.32 m3空气/kgBOD
3
1m污水的供气量
11502×24/40000 ＝ 6.90 m3空气/m3污水 d. 本系统的空气总用量
除采用鼓风机曝气外，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值50%，这样，提升回流污泥所需空气量为
8×0.5×40000
=6667m3/h
24
⑤ 空气管路系统计算
按照图示曝气池平面图，布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，
共5根干管。在每根干管上设7对曝气竖管，共14条配气管。曝气池共设70条配气竖管，每根竖管的供气量为
13853/70=197.9m3/h
曝气池平面面积为
39×50 ＝1950 m2
每个空气扩散器的服务面积按0.49 m2计，则所需空气扩散器的总数为
1950/0.49 ＝ 3980个
每个竖管上安装的空气扩散器的数目为
3980/70 ＝56.9个（为安全计，本设计采用60个），
每个空气扩散器的配气量为
13853/(70×60)＝ 3.3 m3/h
将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制空气管路计算图，如下图所示，用以进行计算。 5.55.510
4
[1**********]5
14
0.411
10
101
.0
1.0
图2 空气管路计算图
选择一条从鼓风机房开始最长的管路作为计算管路。在空气流量变化处设计算结点，统一编号后列表进行计算，计算结果见下表：
表1 空气管路计算表
空气流量(G) 空气流管段
管段
速长度
编号
L(m) (m3/h) (m3/min) v(m/s)20~19 19~18 18~17 17~16 16~15 15~14 14~13
0.45 0.45 0.45 0.45 0.45 0.23
3.3 6.6 9.9 13.2 16.5 19.8 39.6
0.055 0.11 0.165 0.22 0.275 0.33 0.66
－－－－－－－－－－－－3.7
管径D(mm)
[1**********]260
配件
管段当量长度L0(m) 0.621.181.181.181.181.181.27
弯头1个 三通1个 三通1个 三通1个 三通1个 三通1个 三通1个 异形管1个四通1个 异形管1个
压力损失
管段计算
h1+h2
长度
9.8
(L0+L)(m)
(Pa/m)(Pa)1.07 0.180.191.63 0.240.391.63 0.370.61.63 0.540.881.63 0.721.171.405 0.851.19
2.27
1.182.68
13~12 79.2 1.32 4.3803.834.83 0.582.8
12~11 11~10 10~9
198 396 792
3.3 6.6 13.2
3.56.711.4
四通一个 150弯头3个
异形管1个150三通1个 150
四通1个 异形管1个四通1个 异形管1个
11.34.669.66
18.45 10.16 15.16
0.112.030.383.861.4421.8
9~8 8~7 7~6 6~5 5~4
1188 1584 1980 2376 2772
19.8 26.4 33 39.6 46.2
10.313.310.210.610.3
20015.7221.421.421.427.83
21.22 26.9 26.9 26.9 35.33
0.5912.51.2333.10.5815.60.8322.30.4214.8
200四通1个 250四通1个 250四通1个 四通1个 300异形管1个
弯头1个 弯头1个 300三通1个
异形管1个500三通1个 600
四通1个 异形管1个合计
4~3 3~2 2~1
2772 5544
46.2 92.4 231
10.38.313.5
22.3924.5851.01
32.39 34.58 101.01
0.4213.60.124.150.2727.3181.03615
13860
经过计得到空气管路系统的总压力损失（kPa）为 181.04 × 9.8 ＝ 1.77 kPa
网状膜扩散器的压力损失为5.88kPa，则总的压力损失为 5.88 + 1.77 = 7.65 kPa 为安全计，设计取值 9.5 kPa ⑥空压机的选定
空气扩散装置安装在距离曝气池底0.2m处，因此，鼓风机所需压力为
P=ρgh=(4.2−0.2+1.0)×9.8=49kPa 空压机供气量最大时为
13853+6667+461=20981m3/h＝349.7m3/min 平均时为
11502+6667+461=18630m3/h=310.49m3/min
根据所需压力和空气量，决定选用LG80型压缩6台，该型号压缩机风压50kPa，风量80m3/min。(P609)
正常条件下 4台工作，2 台备用；高负荷时5 台工作，1 台备用； 7. 二沉池集配水井
曝气池的出水通过管道送往二沉池集配水井，输水管道内的流量按最大时流量加上回流的污泥量进行设计，回流比为50%，则输水管的管径为1050mm，管内最大流速为1.06m/s。
集配水井为内中外套筒式结构，直径分别为3m，6m,9m。由曝气池过来的输水管道直接进入中层套筒，进行流量分配，通过四根管径为600mm的管道送往4个二沉池，管道内最大水流速度为0.88m/s。二沉池从周边出水，通过500mm的管道到达集配水井的外层套筒内，管道内最大水流速为0.77m/s。污泥由二沉池中心通过管径为300mm的管道到达集配水井内层套筒内，管道内最大水流速为1.1m/s。 8.二次沉淀池
设计规定：
(1)进水管中的流速不应超过0.1~0.3m/s（澄清区的流速0.0004m/s） (2)表面水力负荷一般取1.0~1.5m3/(m2·h),对于出水SS要求严格的处理工
程，表面负荷小一些，最小可取0.5 m3/(m2·h)左右 (3)出流水渠的宽为0.25~0.6m，流速为0.3~0.5m/s
设计计算：
(1)采用普通辐流式沉淀池，中心进水，周边出水，共4座。沉淀池表面负荷q取1.2m3/(m2·h),则单池表面积A为
A=
Q设计Nq
=
0.63981×3600
=479.86m2
4×1.2
(2)池子直径D为
D=
4A
=
4×479.86
=24.72m,取D ＝25m
3.14
π
(3)设污水在沉淀池内的沉淀时间为2.0h，则沉淀池有效水深h2为
h2=qt=1.2×2=2.4m
(4)按4h计算二沉池污泥部分所需体积
V=
4(1+R)QX4×(1+0.5)×2303.33×3636
==3455m3
X+XR3636+10909
式中 XR为回流污泥浓度
XR＝ 106r/SVI ＝ 106×1.2/110 ＝ 10909 mg/L
(5)污泥所需容积较大，无法设计污泥斗容纳污泥。所以，在设计中采用机械刮泥机连续排泥，而不设污泥斗存泥，只按构造要求在池底设0.05坡度机一个放空用的泥斗，设泥斗高度为0.5m 沉淀池总高度H为
H=h1+h2+h3+h4+h5
式中 h1，h2，h3， h4 ，h5分别为保护高度（取0.3m）、有效水深、缓冲层高（取0.5m），沉淀池底坡落差、污泥斗高度（取0.5m） 因此，H=0.3+2.4+0.5+(
25
−2)×0.05+0.5=4.23m 2
径深比校核：D/h2＝25/2.4＝10.4，符合6-12的要求
(6)沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣。出水采用双侧集水，出水槽宽度0.5m，水深0.4m，则槽内水流速度
v=
Q设计
0.5×0.4×N×2
=0.40m/s，大于0.4 m /s,满足要求。
堰上负荷为( 设堰沿宽度为0.5m)：
NπD−0.5×2+D−2×0.5×2小于1.7L/(m·s),满足要求。
Q设计
=
639.81
=1.08L/(m⋅s)
4×3.14×25−0.5×2+25−2×0.5×2计算结果：
每个二沉池直径：25m 二沉池高度：4.23m 9.污泥提升泵房
设计计算：
污泥泵房的污泥分为回流污泥和剩余污泥，与回流污泥相比剩余污泥的量是很少的可以忽略不计。选择4台泵（3台使用，1台备用） 污水提升泵房的集水池容积： V=Q设计×R×5×60/n=
0.63981×0.5×5×60
=31.99m3
3
设集水池的水深为2.5m，则集水池的面积为：
S=
V31.99==12..8m2，取15m2 h2.5
所以选择集水池的长为5m，宽为3m。
计算结果：
提升泵房集水池长：5m 提升泵房集水池宽：3m 有效水深：2.5m 10.污泥浓缩池
设计规定：
(1)进泥含水率：当为初次污泥时，其含水率一般为95%～97%;当为剩余活性污泥时，其含水率一般为99.2%～99.6%。
(2)污泥固体负荷：负荷当为初次污泥时，污泥固体负荷宜采用80～120kg/(m2.d)当为剩余污泥时，污泥固体负荷宜采用30～60kg/(m2.d)。
(3)浓缩时间不宜小于10h，但也不要超过18h。 (4)有效水深一般宜为4m,最低不小于3m。
计算过程：
采用竖流式污泥浓缩池，浓缩来自二沉池的剩余污泥，浓缩前污泥含水率为99.2%，浓缩后的污泥含水率97%,浓缩部分上升流速上升流v=0.1mm/s,浓缩时间t=10h，池数n＝2（1用1备）。
(1)二沉池中每天排出的剩余污泥量ΔX为
ΔX=YQSr−KVXV
式中 Y—产率系数，取为0.5；
K--活性污泥微生物自身氧化率，取为0.1； V—曝气池容积(m3)。 将各值代入得
ΔX＝[0.5×40000×(220-30)-0.1×8068×3636×0.75]/1000＝
1599.86kg/d (2)污泥流量Qs 为
Qs=
ΔX1599.86
==195.7m3/d=2.27L/s f⋅X0.75×10.9
式中 X ——剩余污泥浓度(g/L) (3)浓缩池有效水深h2为
h2=vt=0.0001×10×36000=3.6m
(4)设进水中心管道流速v1＝0.1m/s,则中心管面积f为
f=
Qs2.27==0.0227m2 v10.1×1000
中心管直径d为
d=
4f
=
4×0.0227
=0.17m
3.14
π
喇叭口直径d1 ＝1.35d＝0.23m 喇叭口高度h′＝1.35d1＝0.31m (5)浓缩后分离出来的污水流量q为
q=Qs⋅
P1−P299.2−97
=2.27×=1.66L/s
100−P2100−97
(6)浓缩池有效面积F为
F=
q1.665==16.65m2 v0.0001×1000
(7)浓缩池的直径
D=
4(F+f)
=
4×(16.65+0.0227)
=4.16m
3.14
π
(8)浓缩后的污泥剩余污泥量
Q'=Qs⋅
100−P1100−99.2
=195.7×=52.19m3/d
100−P2100−97
(9)设定污泥斗夹角α=50°，斗底直径为0.7m，则斗高为
h5=tan50°(4.16/2−0.8/2)=2.27m 池子总高H为 H=h1+h2+h3+h4+h5 式中 h1 ---- 超高( m ), 0.3 m;
h2 ---- 有效水深( m ), 3.6 m;
h3 ---- 中心管与反射板之间高度( m ), 0.5 m; h4 ---- 缓冲层高度( m ), 0.3 m; h5 ---- 泥斗高度( m ),2.3 m
计算得
H=0.3+3.6+0.5+0.3+2.3=7.0m
计算结果：
浓缩池直径：4.16m（2个，一备一用） 池子总高：7.0m 有效水深：3.6m 11.贮泥池
采用矩形贮泥池，贮存来自浓缩池的污泥量,贮泥量Q=Q'=52.19m3/d (1)设贮泥池的贮泥时间t = 8h，池高h2 = 3m ，则贮泥池表面积F为
F=
Qt52.19×8==5.80m2 h23×24
(2)设贮泥池宽 B = 2m，池长 L为
L=
F5.80==2.90m B2
(3)贮泥池底部为斗形，下底为0.6m×0.6m，高度h3 = 2m，设超高h1 = 0.5m，则贮泥池总高H为
H=h1+h2+h3=0.5+3+2=5.5m
计算结果：
贮泥池长：2.9 m 贮泥池宽：2.0 m 贮泥池总高：5.5 m
㈣.附属构筑物
各附属构筑物的尺寸见下表：
表2 附属构筑物一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
名称 综合办公楼 维修间 仓库 食堂 浴室 变电所 锅炉房 车库 鼓风机房
尺寸规格/（m×m）
35×15 21×9 21×6 24×12 12×9 12×9 15×9 21×6 24×9
三、处理厂规划
1.平面布置
平面布置尽量节约用地，布置紧凑。
污水处理厂所处区域常年主导风向为东南风，因此，生活办公区位于上风向，详见设计图纸。
2.高程布置
处理厂内的管道采用重力流，并尽量减少水头损失，各处理构筑物的水头损失按经验数值选取。
污水的高程计算见表3，污泥的高程计算见表4，高程布置图见图纸。
表3 污水高程计算表
管渠及构筑物名称 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
序
号 沿程 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
集配水井向河流排
水
集配水井至二沉池
二沉池
二沉池至集配水井 集配水井至曝气池
曝气池 曝气池至沉砂池
沉砂池 细格栅
细格栅至提升泵房 提升泵房提升5.27m
粗格栅
Q/(L/s)639.81
D/mm900
管渠设计参数 H/m i/‰v/(m/s) 0.9
1.3
1.0 0.77 0.88 1.06 1.0 1.0
L/m 75 11.38 25.1943 10 10
159.953500 0.5 1.6159.953 239.929600 0.6 1.7959.71510501.051.2639.81 639.81 900 0.9 1.3319.905 319.905 639.81 900 0.9 1.3639.81 319.905
水头损失/m
产生阻力损失的管件
突然扩大1个，突然缩小1个，弯头1个
突然扩大1个，突然缩小1个
突然扩大1个，突然缩小1个，弯头1个
突然扩大1个，突然缩小1个
突然扩大1个，突然缩小1个，弯头1个
突然扩大1个，突然缩小1个，弯头3个
局部 0.11 0.05 0.09 0.09 0.11 0.19
构筑物 0.5 0.4 0.2 0.1 0.1
合计 0.212 0.064 0.5 0.132 0.138 0.4 0.128 0.2 0.1 0.204 0.1
- 19 -
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
上游 -0.06 0 0.5 0.632 0.769 1.169 1.297 1.497 1.597 1.801 -3 -2.9
水面标高/m 下游 -0.28 -0.06 0 0.5 0.632 0.769 1.169 1.297 1.497 1.597 1.801 -3
构筑物 0.25 0.9691 1.3968 1.5468
地面标高/m 上游 下游 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00
表4 污泥高程计算表
序号 1
2 3 4 5 6 7 序号 1 2 3 4 5 6 7
管渠及构筑物名称 二沉池
二沉池到集配水井 集配水井至污泥提升
泵房
提升泵房提升5.7m 提升泵至浓缩池
浓缩池
浓缩池至贮泥池
水头损失/m 局部 构筑物 1.2 0.185 0.07 0.03 0.03
0.16 1.2 0.1
Q/(L/s) 79.97625 79.97625 319.905 2.27 2.27 0.604
D/mm 300 700 200 200
管渠设计参数 i/‰v(m/s) 6.7 1.1 1.1 10 10
0.78
L/m 28.38 62.5 31.5 27
沿程 0.19 0.069 0.315 0.27
合计 1.2 0.3750.139 0.5051.2 0.4
水面标高/m 上游 下游 0.5 -0.7 -0.7 -1.075 -1.075 -1.214 2.105 1.6 0.4
-1.214 2.105 1.6 0.4 0
地面标高/m 上游 下游0.00 0.000.00 0.000.00 0.000.00 0.00 0.00 0.00
0.000.000.000.00
- 20 -