1.5万吨每日印染废水处理厂的初步设计说明书 55页

可编辑版摘要本次本科毕业设计的题目为1.5万吨/日印染厂废水处理工程初步设计，主要任务是完成该印染厂废水处理的平面布置、高程布置和各处理构筑物的初步设计。初步设计需要完成设计说明书一份，污水处理厂平面布置图1张、污水处理构筑物高程布置图1张、单体构筑物图3张。该印染厂废水排放规模为15000m3/d，进水水质为：CODcr=680mg/L，BOD5=140mg/L，SS=100mg/L，色度=150倍。本次设计所选择的处理工艺是普通厌氧反应池+生物接触氧化法。因为它处理价格低，去除率高，出水水质好，微生物浓度高，污泥产量少，本设计由三部分组成：设计任务书，设计说明书，设计计算书。污水处理厂处理后的出水水质执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）新建企业直接排放标准。关键词：印染制品废水，普通厌氧反应池，生物接触氧化法Word完美格式n可编辑版AbstractThegraduationdesigntopicfor15000tons/dayofdyeingwastewatertreatmentengineeringpreliminarydesign,themaintaskistofinishthedyeingwastewaterplanearrangement,verticalarrangementandtheprocessingofthepreliminarydesignofstructures.Apreliminarydesigntocompletethedesignspecification,sewagetreatmentplantfloorplanandarrangementplanofthesewagedisposalstructureelevationforonepiecerespectively,Threemonomerstructurefigures.Thisscaleofdyeingwastewaterdischargefor15000m3/d,andthefeedwaterqualityfor:CODCr=680mg/L,BOD5=140mg/L,SS=100mg/L,chromaticity=150times.Thisdesignchoiceoftreatmentprocessiscommonanaerobicreactiontank+biologicalcontactoxidationmethod.Becauseitdealswithlowprice,highremovalrate,goodwaterquality,microbialconcentrationishigh,lesssludgeproduction,thisdesignconsistsofthreeparts:thedesignassignment,designspecification,designcalculation.Afterprocessingthewastewaterfromsewagetreatmentplant,thewaterreachedthenewenterprisedirectemissionsstandardthatisDischargestandardswaterpollutantstextileindustry(GB4287-2012)newbuildindustry.Keyword:printinganddyeingproductswastewater,Commonanaerobicreactionpool,BiologicalcontactoxidationmethodWord完美格式n可编辑版引　　言印染废水中含有油脂、氨基酸类、表面活性剂、染料及多种助剂等多种有机污染成分，其色度、COD、NH3-N含量高，可生化性差，大量外排会严重污染环境。从我国印染废水治理技术的现状来看，尽管经过多年的努力，已取得一批实用技术，解决了不少问题，但是总体上并没有实质性的突破，特别是产业结构以及工厂布局等不合理因素的存在加重了废水治理的难度，印染废水的污染物大部分为有机物，印染中染料可以吸收光线，降低水体透明度，对水生生物和微生物造成影响，不利于水体自净，同时造成视觉上的污染，给环境构成较大的破坏，而且随着技术的进步，其中某些工艺导致了污染的加重。因此，搞好印染废水的处理是十分重要的。Word完美格式n可编辑版1污水处理厂设计任务书1.1毕业设计的主要内容和基本要求1.1.1工程设计资料(1)工程概况有一印染厂（化纤产品的比例小于30%）位于一小河边，印染废水量为1.5万吨/日，印染废水的主要污染物是CODCr、BOD5、SS、色度等。经当地环保部门批准，污水出水标准执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB4287-2012）新建企业直接排放标准。(2)工程设计规模1)设计水量总水量：Q总=1.5×104m3/d2）进水水质进水水质参考同类案例，具体进水水质如表1-1所示。表1-1进水水质（单位：mg/L）指标CODCrBOD5SS色度/倍数值6801401001503)处理目标经当地环保部门批准，污水出水标准执行《纺织染整工业水污染物排放标准》（GB42872012）新建企业直接排放标准。具体出水水质如表1-2所示。表1-2出水水质要求（单位：mg/L）指标CODCrBOD5SS色度/倍数值≤80≤20≤50≤501.1.2设计任务(1)根据以上资料，确定最佳处理工艺，对该污水处理工程进行初步设计。(2)设计范围为污水处理工艺系统和污泥处理系统。(3)完成污水处理和污泥处理各构筑物的设计，编写设计说明书和设计计算书（包括高程计算和构筑物设计计算）。(4)完成设计图纸。Word完美格式n可编辑版1.1.3基本要求(1)设计者必须独立思考，独立完成全部设计。(2)按时按质完成设计任务要求。(3)设计方案严格执行有关环境保护的规定，污水处理后必须保证出水指标均达到当地环保部门核准的污水排放标准。(4)采用经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省投资和运行管理费用。(5)设计新颖美观、布局合理。1.2毕业设计图纸内容及张数(1)污水处理厂平面布置图，1张（3号图纸）；(2)污水处理构筑物高程布置图，1张（3号图纸）；(3)单体构筑物工艺结构图，3张（3号图纸）。1.3毕业设计计划进度序号各阶段工作内容起讫日期备注1资料收集2016.8.29～2016.9.41周2确定设计方案、工艺流程2016.9.5～2016.9.182周3计算单体构筑物2016.9.19～2016.10.22周4总平面布置、高程布置2016.10.3～2016.10.91周5绘制设计图纸2016.10.10～2016.10.232周6整理设计计算、说明书2016.10.24～2016.10.301周7准备毕业设计答辩2016.11.1～Word完美格式n可编辑版2污水处理厂设计说明书2.1设计任务某镇为印染厂集中区，长久以来印染废水缺乏集中处理，直接排放至某某河，严重污染了自然水环境，制约了城市的发展。现拟建一印染废水处理厂以保护环境，实现可持续发展。2.1.1工程建设规模日处理印染废水1.5万吨2.1.2项目进出水水质(1)进水水质：CODcr=680mg/LBOD5=140mg/LSS=100mg/L色度=150倍(2)出水水质CODcr≤80mg/LBOD5≤20mg/LSS≤50mg/L色度≤50倍2.1.3污水处理程度根据污水厂进出水水质对污水先进行物化处理，而后进行二级生化处理。污水厂去除效率见表2-1。表2-1进出水水质表BOD5(mg/L)CODCr(mg/L)SS(mg/L)色度（倍）进水140680100150出水10801050去除率(%)92.9%88.2%90%66.7%2.1.4污水处理厂厂址Word完美格式n可编辑版选择该厂厂址可以节省大量投资费用和运行费用，而且目前本区内已没有其它合适的空地可以选用。污水厂位置的选择，应要符合城镇总体规划和排水工程专业规划的要求，并应根据下列因素综合确定：(1)在城镇水体的下游；(2)便于污水回用及安全排放；(3)便于污泥集中处理与处置；(4)在城镇夏季最小频率风向的上风侧；(5)有良好的工程地质条件；(6)少拆迁，少占地，符合环境评价要求，有一定的卫生防护距离；(7)有扩建的可能；(8)厂区地形不受洪涝灾害影响，防洪标准不低于城市防洪标准，有良好的排水条件；(9)有方便的交通、运输和水电条件。2.2污水进水水质特点从污水厂进水水质：CODcr=680mg/l，BOD5=140mg/l，SS=100mg/l，色度=150倍来看，进入本厂的污水具有以下特点：(1)此类污水的可生化性较差，BOD5/CODcr=0.21左右。(2)印染废水中主要含有浆料、纤维素、酸、碱、染料等污染物。纤维素、浆料主要形成废水的COD、BOD5和SS。而染料则是形成废水色度的重要污染物。这些污染物综合反映出废水的总悬浮物、化学需氧量指标均较高。但是混凝处理方法只能去除部分BOD5，绝大部分BOD5的去除主要依靠生化方法解决。2.3方案比选本设计中废水BOD5/CODcr=0.21，可生化性比较差，即有机物的可降解难度大。如果单纯用好氧生物处理法处理该废水，会出现处理效果差以及有机物去除率低、污泥量多、运行管理费用高等情况。因为好氧生物处理就是在有氧分子存在的条件下，利用好氧微生物降解有机物。好氧微生物会以有机物作为底物进行好氧代谢，经过一系列的生化反应以后，有机物最终以低能的无机物稳定下来，达到无害化的要求。但是好氧微生物利用的底物一般为小分子有机物，而其中以溶解状和胶态状为主，而对大分子有机物的降解处理能力低。Word完美格式n可编辑版如果针对废水的可生化性差而仅仅利用厌氧生物处理法处理该废水，则可能出现反应时间长、构筑物容积比较大、有机物分解不完全、臭气产生量大等情况。若利用高温厌氧技术，虽然可以缩小其容积，但是高温厌氧技术必须维持较高的反应温度，故能源消耗量比较大，成本比较高。因此，对于这种废水，应该结合厌氧-好氧生物处理的方法，先通过厌氧生物处理把难以分解的大分子有机物分解成小分子有机物，再经过好氧生物处理把小分子有机物完全分解，达到降低BOD5的目的。这样可以降低废水停留时间，以及提高出水水质。本设计的废水是印染废水，由于废水中含有大量悬浮物，首先用中格栅把粗大的悬浮物去除，然后利用提升泵把废水抽到均量调节池里，再由调节池出水到平流式初沉池中进行沉淀分离，以减轻后续生物处理的负荷并防止无机悬浮物对生物处理的不利影响。从初沉池出水后进入混合反应池，在该池中投加高效脱色絮凝剂，不仅可以降低废水的色度，还可以将水中的微小悬浮固体和胶体杂质絮凝结合成大颗粒，有利于沉淀分离。经过混合反应池出水以后进入中间沉淀池，产生的污泥作为污泥排入污泥浓缩池。出水进入普通厌氧反应池进行厌氧处理，在厌氧菌的作用下将大分子的有机物转化成小分子有机物，以便于后续处理。废水再进入生物接触氧化池进行好氧生物处理，再进入终端沉淀池，由于生物接触氧化池不需要回流污泥，因此终端沉淀池产生的污泥一部分回流到普通厌氧反应池中，另一部分污泥作为剩余污泥通过管道排放进入污泥浓缩池。最后废水进过消毒处理后进行达标排放。上述剩余污泥经过污泥浓缩之后再进过污泥消化和污泥脱水以及无毒化处理以后进行外运填埋。上述工艺流程图见图2-1。Word完美格式n可编辑版工艺流程图2-1此方案的优点是：(1)高效脱色絮凝剂是一种集脱色、絮凝、去除COD等于一身的新型的季胺型有机高分子絮凝剂，其脱色效果显著（去除率95%），对COD、SS、BOD也有较高的去除率。高效脱色絮凝剂主要用于染料厂高色度废水的脱色处理，适用于活性、酸性和分散染料等可溶性染料废水的处理。也可以用于纺织、化工、焦化、造纸、印染、漂染、皮革、城市污水、工业污水站等废水的脱色处理。(2)采用生物接触氧化法不需要污泥回流，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。(3)生物接触氧化法，由于生物固体量多，水流又属于完全混合型，因此生物接触氧化池对水质水量的骤变有较强适应力。(4)生物接触氧化池有机容积负荷较高时，其F/M保持在较低水平，污泥产率较低。(5)由于填料的比表面积大，池内的充氧条件良好。生物接触氧化池内单位容积的生物固体量高于活性污泥法曝气池及生物滤池。因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷。(6)出水水质稳定。Word完美格式n可编辑版优化措施：在实际运行过程中，对可能出现的问题预先给出几条优化方案。(1)在初沉池增加投加PAC药剂，强化絮凝沉淀效果。采用铁盐或铝盐等混凝剂和有机高分子助凝剂联合投加，增强了絮凝沉淀的效果，提高了一级沉淀处理的效率，也减少高效脱色絮凝剂的投加量，经济高效。(2)进水泵和出水泵采用分格布置的设计方案，潜水泵设备出现故障时可根据情况调度，不影响污水厂正常生产运行。(3)污泥脱水机采用板框式脱水机，更适合于印染废水产生的污泥处理，污泥脱水效果好，避免污泥中的纤维缠绕。(4)进水处增加污水温度、pH监控设备，检测污水来水温度变化情况、pH值变化情况，避免生产企业的高温水冲击污水处理厂，造成生物处理系统失败。2.4主要构筑物及设计参数2.4.1设计规模(1)污水处理厂设计规模Q=1.5万吨/日总变化系数KZ=1.55最大设计流量968.75m3/h设计水温30℃本工程结合设计规模和场地，设计中格栅2座，调节池2座，混合反应池2座，普通厌氧反应池2座，初沉池2座，中间沉淀池2座，终端沉淀池2座，生物接触氧化池4座，消毒池2座。污泥浓缩池2座，污泥消化池一共3座，板框压滤机一共3台。这样既能适应水量、水质的变化，又能保证在某一组或某座停产检修时，其他构筑物运转不受影响，并减少占地，节省投资。(2)设计水质物化处理阶段进水水质BOD5=140mg/LCODcr=680mg/LSS=100mg/L色度=150倍生物处理阶段进水水质BOD5=10mg/LCODcr=80mg/LWord完美格式n可编辑版SS=10mg/L色度=50倍2.4.2构筑物设计2.4.2.1格栅采用中格栅2座，格栅后设有2台手电两用方闸门，供检修时使用。(1)设计参数：平均流量Q=1.5万吨/日设计流量Qmax=968.75m³/h=0.269m³/s单台流量Q=Qmax/2=0.135m³/s栅条间隙b=16mm=0.016m格栅安装倾角α=60°总变化系数Kz=1.55格栅数量2台（2台并用）栅前速度v1=0.7m/s过栅流速v=0.9m/s(2)运行参数：栅前水深h=0.31m格栅槽宽B=0.744m栅条数目n-1=28条格栅前后渠底高差h1=0.1m栅后槽总高H=0.71m格栅总建筑长度L=2.81m每日栅渣量W=0.41m3/d2.4.2.2泵房(1)设计参数：最大秒流量Q=269L/s水泵台数3台（2用1备）有效水深H=2m进水管管底高程42.66mWord完美格式n可编辑版管径DN600充满度H/DN=0.57出水管提升后的水面高程60.81m管长220m原地面高程为44.22m(2)运行参数：每台水泵的容积135L/s集水池容积48.6m3集水池面积F=24.3m2泵站外管线水头损失2.41m估算水泵总扬程H=21.13m选用6PWA型污水泵，每台Q=135L/s，H=21.13m吸水管路水头总损失0.494m出水管路水头总损失3.543m水泵所需总扬程（不再加安全水头）H=21.757m2.4.2.3调节池(1)设计参数：设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s数量2单池流量Q=0.135m3/s停留时间T=3h(2)运行参数：单池有效容积V=2906.25m3单池面积A=581.25m2单池高度H=5.5m单池长度L=24m单池池宽B=24m2.4.2.4平流式初沉池(1)设计参数：Word完美格式n可编辑版设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s座数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/s表面负荷q=2.0m3/(m2∙h)水平流速v=4.4mm/s两次排泥时间间隔T=2d污泥含水率P0=95%沉淀时间t=1.5h进水SSC0=100mg/L出水SSC1=50mg/L污泥容重γ=1000kg/m3每格池子宽度b=5.1m(2)运行参数：单池面积A=243m2沉淀部分有效水深h2=3m沉淀部分有效容积V’=729m3池长L=24m单池宽度B=10.1m每座池子分格数n=2格单池污泥量V初=11.63m3/d污泥部分总容积V=23.25m3污泥斗容积V1=2.28m3梯形部分污泥容积V2=15.24m3单座池子总高度H=5.323m2.4.2.5混合反应池(1)设计参数：设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s座数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/sWord完美格式n可编辑版水深h=5m反应时间t=15min廊道数目4(2)运行参数：反应池容积V=121.5m3反应池面积A=24.3m2廊道宽1m廊道长6.1m2.4.2.6中间沉淀池(1)设计参数：设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s座数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/s表面负荷q=1.5m3/(m2∙h)水平流速v=4.4mm/s污泥含水率P1=97%两次排泥时间间隔T=2d沉淀时间t=2h污泥容重γ=1000kg/m3每格池子的宽度b=5.1m进水SSC0=50mg/L出水SSC1=25mg/L(2)运行参数：单池面积A=324m2沉淀部分有效深度h2=3m沉淀部分有效容积V’=972m3单池池长L=32m单池池宽B=10.1m每座池子的分格数n=2格Word完美格式n可编辑版污泥量V中=9.69m3/d污泥部分需要的总容积V=19.28m3污泥斗容积V1=2.28m3梯形部分污泥容积V2=26.89m3单池池高H=5.403m2.4.2.7普通厌氧反应池(1)设计参数：设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s座数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/s水力停留时间HRT=2.5h每座池子分格数2格每格池子水深4m每格池子池宽9m每格池子池长18m(2)运行参数：单池容积V=1211m3每座池子容积V格=1296m3上升流速v=1.6m/h2.4.2.8生物接触氧化池(1)设计参数：设计流量Qmax=23250m3/d=0.269m3/s座数4进水BOD5S0=240mg/L出水BOD5Se=20mg/L进水SSX0=25mg/L出水SSXe=20mg/L(2)运行参数：填料高度h3=3.5mWord完美格式n可编辑版接触反应时间t=9.52h接触氧化池总容积V总=9222.5m3单池容积V=2305.63m3单池面积A=658.75m2单池池宽B=18单池池高H=4.7m单池池长L=36.6m需气量Q气=27125m3/h曝气强度q气=10.3m3/(m2∙h)2.4.2.9终端沉淀池(1)设计参数：设计流量Q'=968.75m3/h=0.269m3/s组数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/s沉淀时间t=2h表面负荷q=1.5m3/(m2∙h)进水SSC0=20mg/L出水SSCe=10mg/L水平流速v=4.4mm/s=0.0044m/s进水BOD5S0=20mg/L出水BOD5Se=10mg/L两次排泥时间间隔T=4h污泥容重γ=1000kg/m3污泥产率Y=0.4kgDS/kgBOD5污泥含水率P=97%(2)运行参数：池长L=31.7m池子面积A=323m2池宽B=10.2mWord完美格式n可编辑版池子分格数n=2格每格池宽b=5.5m污泥量QS=13.37m3/d污泥部分的容积V=471m3每格沉淀池所需污泥部分容积V’=235.5m3污泥斗总容积V1==79.2m3梯形部分容积V2=23.72m3孔眼尺寸0.125m×0.063m每格沉淀池进水量Q0=0.1m3/s孔眼总面积A0=0.4m2孔眼数n0=51个孔眼实际流速v’=0.25m/s每排孔眼数9个出水流量Q0’=0.0673m3/s出水堰负荷q’=1.6L/(s∙m)堰长L=42.1m每个堰口出流量q=0.32L/s堰上水头h1=0.035m集水槽宽B=0.34m集水槽总高度h=0.465m2.4.2.10消毒池(1)设计参数：设计流量Q'=23250m3/d座数2单池流量Q=11625m3/d消毒时间t=30min消毒池有效水深h2=2m池子超高h1=0.3m隔板数n=2Word完美格式n可编辑版投氯量7mg/L（二级处理后）仓库储量15d(2)运行参数：消毒池容积V=243m3消毒池表面积F=121.5m2消毒池池宽B=3m消毒池池长L=13.5m隔板长度L'=11.5m消毒池池高H=2.3m单池加氯量G=3.4kg/h单池储氯量W=1224kg加氯机4台液氯贮存钢瓶数6只加氯间总容积V1=145.8m3氯库容积V2=388.8m3加氯间每小时换气量G1=1749.6m3氯库每小时换气量G2=4665.6m32.4.2.11污泥浓缩池(1)设计参数：污泥量Q'=13.37+9.69+11.63=34.69m3/d座数2（轮换使用）运行方式间歇式浓缩时间T=15h浓缩前含水率P1=99.4%（固体浓度C0=6kg/m3）浓缩后含水率P2=97%(2)运行参数：浓缩池面积A=5.78m2浓缩池直径D=2.7m浓缩池有效水深h2=3.75mWord完美格式n可编辑版污泥斗下底直径D1=1m污泥斗上底直径D2=2m浓缩池深度H=5.08m2.4.2.12污泥消化池(1)设计参数：污泥量Q''=6.94m3/d消化前含水率P2=97%采用形式中温消化消化前挥发性固体（VSS）含量65%消化后挥发性固体（VSS）去除50%(2)运行参数：集气罩容积V4=6.28m3柱体高度h1=5m上盖容积V3=4.08m3柱体容积V1=98.13m3消化池有效容积V=118.53m3集气罩表面积A4=15.7m2上盖表面积A3=16.98m2下锥体表面积A2=20.12m2消化池柱体表面积A1=78.5m2消化池总面积A=131.3m2每座一级消化池每日投配的生污泥量V’=6.94m3/d消化系统平均耗热量Q1=5.03×103kcal/h消化系统最大耗热量Q1max=6.36×103kcal/h消化池体平均热损失Q2=1.999×103kcal/h消化池体最大热损失Q2max=3.638×103kcal/h输泥管道与热交换器的平均耗热量Q3=0.703××103kcal/h输泥管道与热交换器的最大耗热量Q3max=1×103kcal/h每座消化池和总平均耗热量QT=7.732×103kcal/hWord完美格式n可编辑版每座消化池和总最大耗热量QTmax=1.1×104kcal/h消化系统总平均耗热量Q’=7.732×103kcal/h消化系统总最大耗热量Qmax’=1.1×104kcal/h每个消化池生物泥量QS1=2.92m3/h回流的消化污泥量QS2=2.92m3/h污泥循环总量QS=5.84m3/h污泥在管内流速v=1.69m/s热水在外管内管间流速v=1.29m/s每座消化池气体量q=24m3/s沼气产量102.4m3/d一级消化产气量81.92m3/d二级消化产气量20.48m3/d一级消化池集气管的集气量q1=051m3/s二级消化池集气管的集气量q2=0.054m3/s贮气柜的容积V=35.84m32.4.2.13污泥脱水机(1)设计参数：消化污泥量Q=4.685m3/d脱水前含水率P=95%脱水后泥饼含水率P=65%采用BAS40/635-25型板框压滤机进行污泥脱水：滤室厚度δ'=20mm过滤面积A'=400cm2压滤时间tf'=20min辅助时间td'=20min过滤压力P'=39.24N/cm2滤液体积V'=2890mL(2)运行参数：修正压滤时间tf=25.29minWord完美格式n可编辑版过滤速度v=3612.5L/(cm2∙min)过滤产率L=6kg/(m2∙h)每小时污泥量Q'''=0.293m3/h压滤机的面积A=1.5m2压滤机台数n=3台Word完美格式n可编辑版3污水处理厂设计计算书3.1格栅3.1.1设计参数平均流量Q=1.5万吨/日设计流量Qmax=968.75m³/h=0.269m³/s单台流量Q=Qmax/2=0.135m³/s栅条间隙b=16mm=0.016m格栅安装倾角α=60°总变化系数Kz=1.55格栅数量2台（2台并用）栅前速度v1=0.7m/s过栅流速v=0.9m/s3.1.2设计计算(1)确定栅前水深h，根据水力最优断面Q=B12V12则：栅前槽宽B1为：B1=2QV1=2×0.1350.7=0.62m则栅前水深h为：h=B12=0.622=0.31m(2)栅条间隙数目n为：n=Qsinαbhv=0.135sin60°0.016×0.31×0.9=28.14取29则栅条数目为n-1=28条(3)格栅槽的宽度B为：B=S(n-1)+bn=0.01×29-1+0.016×29=0.744m(4)格栅前后渠底高差h1为：K取2；g取9.8m/s2；β取2.42ζ=β(Sb)4/3=2.42×(0.010.016)4/3=1.29h0=ζv22gsinα=1.29×0.922×9.8sin60°=0.046mh1=Kh0=2×0.046=0.092m≈0.1m<0.5m（符合）Word完美格式n可编辑版(5)栅后槽总高H为：栅前渠道超高h2=0.3m，则：H=h+h1+h2=0.31+0.1+0.3=0.71(6)格栅的总建筑长度L。进水渠道渐宽部位的长度L1为：L1=B-B12tanα1=0.744-0.622tan20°=0.17m格栅槽与出水渠连接处渐窄部位的长度L2=0.5L1=0.085m，则：L=L1+L2+1.0+0.5+H1tanα=0.17+0.085+1.0+0.5+0.74tan60°=2.18m格栅前的渠道深度H1为：H1=0.31+0.3=0.61m(7)每日栅渣量W为：W=3600×24QW11000Kz=3600×24×0.135×0.0551000×1.55=0.41m³/d>0.2m³/d因此，选用机械清渣。3.2泵房3.2.1设计参数最大秒流量Q=269L/s水泵台数3台（2用1备）有效水深H=2m进水管管底高程42.66m管径DN600充满度H/DN=0.57出水管提升后的水面高程60.18m管长220m原地面高程为44.22m3.2.2设计计算(1)最大秒流量Q=269L/s选择集水池与机器间合建的圆形泵站，考虑3台水泵，2用1备，每台水泵的容积为：269÷2=135L/sWord完美格式n可编辑版(2)集水池容积，采用相当于一台泵6min的容量：W=135×60×61000=48.6m3有效水深采用H=2m，则集水池面积F=48.6÷2=24.3m2(3)选泵前总扬程的估算：经过格栅的水头损失为0.1m集水池正常工作水位与所需提升经常高水位之间的高差为：60.18-(44.22+0.6×0.57-0.1-1.0)=16.72m（集水池有效水深2m，正常时按1m计）(4)出水管管线水头损失：总出水管Q=269L/s，选用450mm铸铁管，查表得：v=1.6m/s，1000i=7.88当一台水泵运转时Q=135L/s，v=0.81m/s>0.7m/s设总出水管管中心埋深0.9m，局部损失为沿程损失的30%，则泵站外管线水头损失为：(220+58.18-44.22+0.9)×7.881000×1.3=2.41m泵站内管线水头损失假设为1.5m，考虑安全水头0.5m，则估算水泵总扬程为：H=1.5+2.41+16.72+0.5=21.13m选用6PWA型污水泵，每台Q=135L/s，H=21.13m泵站经平剖布置后，对水泵总扬程进行核算。(5)吸水管路水头损失计算：每根吸水管Q=135L/s，管径选用DN350，查表得v=1.4m/s，1000i=8.27直管部分长度1.2m，喇叭口（ζ=0.1），DN350×90°弯头1个（ζ=0.5），DN350闸门一个（ζ=0.1），DN350×dn150渐缩管（由大到小）（ζ=0.25）：沿程损失：1.2×8.27÷1000=0.0099m局部损失：（0.1+0.5+0.1）×1.42÷2×9.81+0.25×5.72÷2×9.81=0.484m吸水管路水头总损失：0.0099+0.484=0.494m每根出水管Q=135L/s，选用350mm的管径，v=1.4m/s，1000i=8.27A-B段：Word完美格式n可编辑版dn150×DN350渐扩管1个（ζ=0.375），DN350止回阀1个（ζ=1.7），DN350×90°弯头1个（ζ=0.5），DN350阀门1个（ζ=0.1）局部损失：0.375×5.72÷19.62+（1.7+0.5+0.1）×1.42÷19.62=0.85mB-C段：选用DN400管径，v=0.8m/s，1000i=2.37，直管部分长度0.78m，丁字管1个（ζ=1.5）沿程损失：0.78×2.37÷1000=0.002m局部损失：1.5×0.82÷19.62=0.049mC-D段：选用DN450管径，Q=269L/s，v=1.6m/s，1000i=7.88，直管部分长度0.78m，丁字管1个（ζ=0.1）沿程损失：0.78×7.88÷1000=0.006局部损失：0.1×1.62÷19.62=0.013mD-E段：直管部分长5.5m，丁字管1个（ζ=0.1），DN450×90°弯头2个（ζ=0.6）沿程损失：5.5×7.88÷1000=0.043m局部损失：(0.1+0.6+0.6)×1.62÷19.62=0.170m出水管路水头总损失：2.41+0.85+0.002+0.049+0.006+0.013+0.043+0.170=3.543m(6)则水泵所需总扬程（不再加安全水头）：H=0.494+3.543+16.72=20.757m，故选用6PWA水泵是合适的。3.3调节池3.3.1设计参数设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s数量2单池流量Q=0.135m3/s停留时间T=3h3.3.2设计计算(1)调节池的有效容积V为：V=QT=968.75×3=2906.25m³Word完美格式n可编辑版(2)调节池水面面积A：取池子总高度H=5.5m,其中超高0.5m，有效水深h=5m，则池子面积A为：A=Vh=2906.255581.25m2(3)调节池的尺寸池长L取24m，池宽B取24m，则池子总尺寸为：L×B×H=24m×24m×5.5m=3168m³(4)调节池的操作为使废水混合均匀，池底设三台自动搅匀潜污泵，两用一备。3.4平流式初沉池3.4.1设计参数设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s座数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/s表面负荷q=2.0m3/(m2∙h)水平流速v=4.4mm/s两次排泥时间间隔T=2d污泥含水率P0=95%沉淀时间t=1.5h进水SSC0=100mg/L出水SSC1=50mg/L污泥容重γ=1000kg/m3每格池子宽度b=5.1m3.4.2设计计算(1)单池面积A为：A=Q×3600q=0.135×36002=243m2(2)沉淀部分有效深度h2为：h2=qt=2×1.5=3m(3)沉淀部分有效容积V’为：V’=Qt×3600=0.135×1.5×3600=729m³(4)池长L为：L=vt×3.6=4.4×1.5×3.6=23.76m≈24m单座池子的宽度B为：B=AL=24324=10.1m(5)每座池子的分格数n为：n=Bb=10.15.1=1.98个取2个Word完美格式n可编辑版(6)校核长宽比：Lb=245.1=4.71>4.0（不小于4，符合要求）校核长深比：Lh2=244=8（不小于8，符合要求）(7)单座池子的初沉污泥量V初为：V初=100C0ηQ1000×γ（100-P0）=100×100×50%×116251000×1000×（100-95）=11.63m3/d(8)污泥部分需要的总容积V为：V=Q×24×C0-C1×1001000γ100-P0∙T=484.4×24×100-50×1001000×1000×100-95∙2=23.25m3(9)每格池子污泥所需容积V”为：V”=Vn=23.252=11.63m3(10)污泥斗容积：h4”=2-0.52×tan60°=1.3mV1=13h4”f1+f2+f1f2=13×1.3×22+0.52+22×0.52=2.28m3污泥斗以上梯形部分污泥容积V2为：V2=L1+L22h4'b=24.8+22×0.223×5.1=15.24m3其中，污泥斗以上梯形部分上底长度L1=24+0.3+0.5=24.8m污泥斗以上梯形部分下底长度L2=2m则：h4'=(24+0.3-2)×0.01=0.223m则污泥斗和梯形部分污泥容积为：V1+V2=2.28+15.24=17.52m3>11.63m3满足要求(11)池子总高度H为：设缓冲层高度h3=0.5m，超高h1=0.3m，h4=h4'+h4”=0.223+1.3=1.523mH=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.5+1.523=5.323m3.5混合反应池3.5.1设计参数设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s座数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/s水深h=5mWord完美格式n可编辑版反应时间t=15min廊道数目43.5.2设计计算(1)反应池容积V为：V=Qt=0.135×15×60=121.5m3(2)反应池表面积A为：A=Vh=121.55=24.3m2(3)尺寸：分4个廊道，则每个廊道面积A’为：A'=A4=24.34=6.1m2取廊道宽为1m，长为6.1m。利用搅拌机进行搅拌。3.6中间沉淀池3.6.1设计参数设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s座数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/s表面负荷q=1.5m3/(m2∙h)水平流速v=4.4mm/s污泥含水率P1=97%两次排泥时间间隔T=2d沉淀时间t=2h污泥容重γ=1000kg/m3每格池子的宽度b=5.1m进水SSC0=50mg/L出水SSC1=25mg/L3.6.2设计计算(1)单池面积A为：A=Q×3600q=0.135×36001.5=324m2(2)沉淀部分有效深度h2为：h2=qt=1.5×2=3m(3)沉淀部分有效容积V’为：V’=Qt×3600=0.135×2×3600=972m³Word完美格式n可编辑版(4)池长L为：L=vt×3.6=4.4×2×3.6=31.68m≈32m单座池子的宽度B为：B=AL=32432=10.1m(5)每座池子的分格数n为：n=Bb=10.15.1=1.98个取2个(6)校核长宽比：Lb=325.1=6.27>4.0（不小于4，符合要求）校核长深比：Lh2=323=10.67>8（不小于8，符合要求）(7)污泥量V中为：V中=100C0ηQ1000γ(100-P0)=100×50×50%×116251000×1000×(100-97%)=9.69m3/d(8)污泥部分需要的总容积V为：V=Q×24×C0-C1×1001000γ100-P1∙T=484.4×24×50-25×1001000×1000×100-97∙2=19.38m3(9)每格池子污泥所需容积V”为：V”=Vn=19.382=9.69m3(10)污泥斗容积：h4”=2-0.52×tan60°=1.3mV1=13h4”f1+f2+f1f2=13×1.3×22+0.52+22×0.52=2.28m3污泥斗以上梯形部分污泥容积V2为：V2=L1+L22h4'b=32.8+22×0.303×5.1=26.89m3其中，污泥斗以上梯形部分上底长度L1=32+0.3+0.5=32.8m污泥斗以上梯形部分下底长度L2=2m则：h4'=(32+0.3-2)×0.01=0.303m则污泥斗和梯形部分污泥容积为：V1+V2=2.28+26.89=29.17m3>19.28m3满足要求(11)池子总高度H为：设缓冲层高度h3=0.5m，超高h1=0.3m，Word完美格式n可编辑版h4=h4'+h4”=0.303+1.3=1.603mH=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.5+1.603=5.403m3.7普通厌氧反应池3.7.1设计参数设计流量Qmax=968.75m3/h=0.269m3/s座数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/s水力停留时间HRT=2.5h每座池子分格数2格每格池子水深4m每格池子池宽9m每格池子池长18m3.7.2设计计算(1)单座厌氧池的容积V为：V=QHRT=484.4×2.5=1211m3(2)每座厌氧池分2格，设每格池水深为4m，池宽为9m，按2:1的长宽比计，池长为18m，则每座厌氧池容积为：2×4×9×18=1296m3>1211m3(3)反应器的高度确定后，反应器的高度与上升流速之间的关系为：v=QA=VHRT×A=HHRT=42.5=1.6m/h(4)配水方式：采用穿孔管布水器（分支式配水方式），配水支管出水口距池底200mm，位于所服务面积的中心；出水管孔径为20mm（一般在15~25mm之间）。(5)出水收集：出水采用钢板矩形堰。(6)排泥系统设计：采用静压排泥装置，沿矩形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排放采用定时排泥，每日1~2次。另外，由于反应器底部可能会积累颗粒物质和小沙砾，需在厌氧池底部设排泥管。Word完美格式n可编辑版3.8生物接触氧化池3.8.1设计参数设计流量Qmax=23250m3/d=0.269m3/s座数4进水BOD5S0=240mg/L出水BOD5Se=20mg/L进水SSX0=25mg/L出水SSXe=20mg/L3.8.2设计计算采用纤维软填料，填料高h3=3.5m，氧化池内填料充填率为70%，曝气设备选用微孔曝气头。(1)接触反应时间t为：t=KlnS0Se=3.83×ln24020=9.52h其中，K=0.33×P75×S00.46=0.33×7075×2400.46=3.83代入上式。(2)生物接触氧化池尺寸。设计4座接触氧化池，接触氧化池总容积V总为：V总=Qt=2325024×9.52=9222.5m3单池容积V为：V=V总4=9222.54=2305.63m3单池面积A为：A=Vh3=2305.633.5=658.75m2设单池池宽B=11.5m，池长L为：L=AB=658.7518=36.6m设氧化池超高h1为0.5m，稳水层高h2为0.4m，填料层高h3为3.5m，底部构造层h4为0.3m。池总高H为：H=h1+h2+h3+h4=0.5+0.4+3.5+0.3=4.7m单个氧化池尺寸为：L×B×H=36.6m×18m×4.7mWord完美格式n可编辑版(3)需气量计算。通过实验，接触氧化池气水比约为28:1，则需气量为：Q气=28Q水=28×23250=651000m3/d=27125m3/h曝气强度：q气=Q气A=271254×658.75=10.3m3/(m2∙h)由于采用软性纤维填料不会发生堵塞，曝气强度为10.3m3/(m2∙h)，远大于2m3/(m2∙h)，也不会发生淤积，所以选用微孔曝气头。单个曝气量为5m3/h，则曝气头数量为：n=Q气Q气'=271255=5425个3.9终端沉淀池3.9.1设计参数设计流量Q'=968.75m3/h=0.269m3/s组数2单池流量Q=484.4m3/h=0.135m3/s沉淀时间t=2h表面负荷q=1.5m3/(m2∙h)进水SSC0=20mg/L出水SSCe=10mg/L水平流速v=4.4mm/s=0.0044m/s进水BOD5S0=20mg/L出水BOD5Se=10mg/L两次排泥时间间隔T=4h污泥容重γ=1000kg/m3污泥产率Y=0.4kgDS/kgBOD5污泥含水率P=97%混合液污泥浓度X=2900mg/L回流比R=50%回流污泥浓度Xr=15000mg/LWord完美格式n可编辑版3.9.2设计计算(1)池长L为：L=3.6vt=3.6×4.4×2=31.7m(2)池面积A为：A=Qth2=484.4×23=323m2(3)池宽B为：B=AL=32331.7=10.19m取B=10.2m(4)每座池子分个数n为：设每格池宽b=5.5m则n=Bb=10.25.5=1.85格取2格(5)校核：长宽比：Lb=31.75.5=5.76>4（不小于4，符合要求）长深比：Lh2=31.73=10.57>8（不小于8，符合要求）表面负荷：q=QA=484.431.7×10.2=1.5m3/(m2∙h)（在1.0~2.0之间，符合要求）固体负荷：G=24×1+RQXA=24×(1+0.5)×484.4×2.9323=156.6kg/(m2∙d)（基本符合要求）(6)污泥量Qs计算。在CECS128:2001中推荐该工艺系统污泥产率为0.3~0.4kgDS/kgBOD5，污泥含水率为96%~98%，在本设计中，污泥产率以Y=0.4kgDS/kgBOD5，污泥含水率以P=97%计算，且设该废水SS中50%为可生物降解活性物质。则：WDS=YQS0-Se+X0-Xh-XeQ=0.4×23250×0.02-0.01+0.02-0.005×0.5-0.01×23250=267.38kg/dQs=WDS1-P=267.28÷1000100-98%=13.37m3/d(7)污泥部分的容积V为：污泥区的容积按2h的贮泥量计V=4×1+RQX24(X+Xr)=4×1+0.5×11625×290024×(2900+15000)=471m3每格沉淀池所需污泥部分容积V’为：V'=V2=4712=235.5m3Word完美格式n可编辑版(8)污泥斗的容积：每格沉淀池设2个泥斗，则每个泥斗容积V0为：V0=13h4'f1+f2+f1f2其中：污泥斗上口面积f1=5.5×5.5=30.25m2污泥斗上口面积f2=0.5×0.5=0.25m2污泥斗为方斗，α=55°，则h4'=5.5-0.52tan55°=3.57mV0=13×3.57×30.25+0.25+30.25×0.25=39.6m3两个污泥斗的总容积V1=2V0=2×39.6=79.2m3(9)污泥斗以上梯形部分的容积V2为：V2=L+l2×h4"b=31.7+112×0.202×5.5=23.72m3其中，L=31.7m；l=5.5×2=11m；h4”=31.7-11-0.5×0.01=0.202m(10)污泥斗和梯形部分污泥容积：V1+V2=79.2+23.72=102.92m3(11)污泥区的总高度h4为：污泥层厚度：h4'''=V'-V1-V2A'=235.5-79.2-23.72323÷2=0.82mh4=h4'+h4''+h4'''=3.57+0.202+0.82=4.59m(12)沉淀池的总高度H为：设缓冲层高度h3=0.3m;超高h1=0.3mH=h1+h2+h3+h4=0.3+3+0.3+4.59=8.19m(13)进水花墙：采用砖砌进水花墙，孔眼形式为半砖孔洞，尺寸为0.125m×0.063m。每格沉淀池进水量Q0为：Q0=Q(1+R)2×3600=484.4×(1+0.5)2×3600=0.1m3/s单孔面积A1为：A1=0.125×0.063=0.00788m2孔眼流速一般为0.2~0.3m/s，取v1=0.25m/s，则孔眼总面积A0为：A0=Q0v1=0.10.25=0.4m2孔眼数n0为：Word完美格式n可编辑版n=A0A1=0.40.00788=50.76个取51个孔眼实际流速v'为：v'=Q0nA1=0.151×0.00788=0.25m/s孔眼布置成5排，每排孔眼数为：51÷6=8.5个取9个(14)出水堰计算。出水流量Q0'为：Q0'=484.42×3600=0.0673m3/s堰长L为：取出水堰负荷q'=1.6L/(s∙m)L=Q0'q'=0.0673×10001.6=42.1m出水堰的形状和尺寸：采用90°三角堰出水，每米堰板设5个堰口每个堰口出流量q=q'5=1.65=0.32L/s=0.00032m3/s堰上水头h1为：每个三角堰出流量q=1.4h15/2则h15(q1.4)2=5(0.000321.4)2=0.035m集水槽宽B为：B=0.9Q0.4为确保安全，集水槽设计流量Q=(1.2~1.5)Q0'，代入数据得B=0.9×1.3×0.06730.4=0.34m槽深度：集水槽临界水深：hk=3Q2gB2=3(1.3×0.0673)29.8×0.342=0.19m集水槽起端水深：h0=1.73hk=1.73×0.19=0.33m设出水槽自由跌落高度h2=0.1mWord完美格式n可编辑版集水槽总高度h为：h=h1+h2+h0=0.035+0.1+0.33=0.465m3.10消毒池3.10.1设计参数设计流量Q'=23250m3/d=0.269m3/s座数2单池流量Q=11625m3/d=0.135m3/s消毒时间t=30min消毒池有效水深h2=2m池子超高h1=0.3m廊道数n=3消毒池池宽B=9m投氯量7mg/L（二级处理后）仓库储量15d3.10.2设计计算(1)消毒池容积V：V=Qt=0.135×30×60=243m3(2)消毒池表面积F：F=Vh2=2432=121.5m2(3)消毒池总池宽B：采用2个隔板，且隔板间隔b=3mB=2+1×3=9m(4)消毒池池长L：L=FB=121.59=13.5m隔板长度L'=85%L=11.5m(5)实际消毒池容积V’：V'=BLh2=9×13.5×2=243m3(6)校核：Word完美格式n可编辑版T=VQ=2430.135×60=30min≥30min经校核仅满足有效停留时间的要求(7)消毒池池深H：H=h1+h2=0.3+2=2.3m(8)二级处理后采用液氯消毒，投氯量按7mg/L计算，仓库储量按15d计算。单池加氯量G为：G=0.001×7×1162524=3.4kg/h(9)单池储氯量W为：W=15×24G=15×24×3.4=1224kg(10)加氯机和氯瓶：采用投加量为0~10kg/h加氯机4台，2用2备，并轮换使用，液氯贮存选用容量为500kg的钢瓶，共6只。(11)加氯间和氯库：加氯间和氯库合建。加氯间布置4台加氯机及其配套投加设备。4台水加压泵。氯库中6只氯瓶两排布置，设3台称量氯瓶质量的液压磅秤。(12)加氯间和氯库的通风设备：根据加氯间、氯库工艺设计，加氯间总容积V1为：V1=4.5×9.0×3.6=145.8m3氯库容积V2为：V2=9.6×9.0×4.5=388.8m3为确保安全每小时换气8~12次。加氯间每小时换气量G1为：G1=145.8×12=1749.6m3氯库每小时换气量G2为：G2=388.8×12=4665.6m3故加氯间选用一台T30-3通风轴流风机，配电功率0.25kW。氯库选用2台T30-3通风轴流风机，配电功率0.4kW，并各安装一台漏氯探测器，位置在室内地面以上20cm。Word完美格式n可编辑版3.11污泥浓缩池3.11.1设计参数污泥量Q'=13.37+9.69+11.63=34.69m3/d运行方式间歇式座数2（轮换使用）浓缩时间T=15h浓缩前含水率P1=99.4%（固体浓度C0=6kg/m3）浓缩后含水率P2=97%3.11.2设计计算(1)浓缩池面积A为：浓缩污泥为剩余活性污泥和初次污泥的混合污泥，根据《重力浓缩池固体通量经验值》污泥固体通量选用G=30kg/(m2∙d)。A=Q'C0G=34.69×630=5.78m2(2)浓缩池直径D为：D=4Aπ=4×5.783.14=2.7m(3)浓缩池深度H的计算。浓缩池工作部分的有效水深h2为：h2=Q'T24A=34.69×1524×5.78=3.75m（不小于3m，符合设计规定）取超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.3m，浓缩池设机械刮泥，池底坡度i=1/20，污泥斗下底直径D1=1.0m，上底直径D2=2m。池底坡度造成深度h4为：h4=D2-D12i=2.72-22×120=0.02m污泥斗高度h5为：h5=D22-D12tan55°=22-1.02×tan55°=0.71m浓缩池深度H为：H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.75+0.3+0.02+0.71=5.08m3.12污泥消化池3.12.1设计参数污泥量Q''=34.69×100-99.4÷100-97=6.94m3/dWord完美格式n可编辑版消化前含水率P2=97%采用形式中温消化消化前挥发性固体（VSS）含量65%消化后挥发性固体（VSS）去除50%3.12.2设计计算(1)消化池有效容积计算。根据经验数据，取污泥龄vc=20d计算：V=Q''vc=6.94×20=138.8m3根据容积负荷Sv=1.3kgVSS/(m3∙d)计算：V=QC0Sv=6.94×261.3=138.8m3其中污水含水率为97%，则污泥固体含量为4%其中挥发性固体VSS占65%，则C0=4%×65%×1000=26kg/m3代入上式。(2)池体设计。采用中温两级消化，容积比一级：二级=1:1，则一级消化池总容积为70m3，二级消化池容积为70m3。1)圆柱形消化池几何尺寸。一级、二级消化池采用相同池形。消化池直径D采用5m，集气罩直径d3=2m，高h4=2m，池底锥底直径d2=2m，锥角采用15°，故：h2=h3=5-22×tan15°=0.40m消化池柱体高度h1=D=5m消化池各部容积计算如下。集气罩容积V4=πd324×h4=3.14×224×2=6.28m3上盖容积V3=13πh3D24+Dd34+d324=13×3.14×0.40×524+5×24+224V3=4.08m3下锥体容积等于上盖容积，即V2=V3=4.08m3柱体容积V1为：Word完美格式n可编辑版V1=πD24×h1=3.14×524×5=98.13m3故消化池有效容积V=V1+V2+V3=98.13+4.08+4.08=118.53m3>70m3消化池各部分表面积计算如下。集气罩表面积A4=π4×d32+πd3h4=3.144×22+3.14×2×2=15.7m2上盖表面积A3=π2D+d3×h3sinα=3.142×5+2×0.40sin15°=16.98m2下锥体表面积A2=πd224+π2D+d2×h2sinα=3.14×224+3.142×5+2×0.40sin15°=20.12m2消化池柱体表面积A1=πDh1=3.14×5×5=78.5m2故消化池总面积A=A1+A2+A3+A4=78.5+20.12+16.98+15.7=131.3m2(3)中温污泥消化系统热平衡计算。消化温度为35℃，污水的年平均温度为17.6℃，日平均最低温度13℃。处理厂所在地年平均气温12.6℃，冬季室外计算气温，采用历年平均每年不保证5d的日平均气温-8.3℃；土壤全年平均温度为13.4℃，冬季计算温度为5.1℃。根据结构设计可知，消化池各部钢筋混凝土结构厚度：顶盖100mm，池壁400mm，池底800mm，冬季冻土深度0.7m，无地下水。1)消化系统耗热量计算Q1为：Q1=V'24TD-Ts×1000注：Ts采用全年平均污水温度时，Q1为全年平均耗热量；Ts采用日平均污水最低温度时，Q1为最大耗热量。已知一级消化池每日投配的生污泥量V'=6.94m3/dTD=35℃，污泥年平均温度为17.6℃，日平均最低温度为13℃，故平均耗热量Word完美格式n可编辑版Q1=6.9424×35-17.6×1000=5.03×103kcal/h最大耗热量Q1max=6.942435-13×1000=6.36×103kcal/h消化池体热损失Q2Q2=FKTD-TA×1.2注：TA为池外介质的温度，池外介质为大气时，计算平均耗热量，采用年平均气温，计算最大耗热量，采用冬季室外计算温度；池外介质为土壤时，采用全年平均温度。在合理的保温结构厚度下：池盖K≤0.7kcal/(m2∙h∙℃)；池壁K≤0.6kcal/(m2∙h∙℃)，（池外介质为大气）；池底K≤0.45kcal/(m2∙h∙℃)（池外为土壤）。a.池盖的热损失Q21计算。F=A3+A4=16.98+15.7=32.68m2，池外介质为大气，年平均气温为12.6℃，冬季室外计算气温为-8.3℃，故：平均耗热量Q21=32.68×0.7×35-12.6×1.2=0.615×103kcal/h最大耗热量Q21=34.68×0.7×[35--8.3]×1.2=1.26×103kcal/hb.池壁（地面以上）的热损失Q22。若消化池池壁的1/3在地面以下，2/3在地面以上，则F=23A1=23×78.5=52.33m2平均耗热量Q22=52.33×0.6×35-12.6×1.2=0.844×103kcal/h最大耗热量Q22=52.33×0.6×[35--8.3]×1.2=1.63×103kcal/hc.池壁（地面以下）的热损失Q23。因F=A1/3=78.5/3=26.17m2，池外介质为土壤，年平均气温为13.4℃，冬季室外计算气温为5.1℃。平均耗热量Q23=26.17×0.45×35-13.4×1.2=0.305×103kcal/hWord完美格式n可编辑版最大耗热量Q23=26.17×0.45×35-5.1×1.2=0.423×103kcal/hd.池底的热损失Q24。F=A2=20.12m2，故平均耗热量Q24=20.12×0.45×35-13.4×1.2=0.235×103kcal/h最大耗热量Q24=20.12×0.45×35-5.1×1.2=0.325×103kcal/h每座消化池的总热损失：平均耗热量Q2=(0.615+0.844+0.305+0.235)×103=1.999×103kcal/h最大耗热量Q2max=(1.26+1.63+0.423+0.325)×104=3.638×103kcal/h输泥管道与热交换器的耗热量Q3。输泥管道与热交换器的耗热量可简化计算取前两项热损耗和的5%~15%，即Q3=(0.05~0.15)(Q1+Q2)，设计取10%。Q3=0.1×5.03+1.999×103=0.703×103kcal/hQ3max=0.1×6.36+3.638×103=1×103kcal/h每座消化池和总耗热量为QT=Q1+Q2+Q3=5.03+1.999+0.703×103=7.732×103kcal/hQTmax=Q1max+Q2max+Q3max=(6.36+3.638+1)×103=1.1×104kcal/h消化系统总耗热量Q'=QT=7.732×103kcal/hQmax'=QTmax==1.1×104kcal/h2)消化池保温设计。为减少消化池内热量散失，节约能耗，在消化池体外侧应设保温结构，它由保温层和保护层组成。保温结构的厚度可通过消化池池壁结构低限热阻R0d进行计算，即使消化池池壁结构的总热阻R0≥R0d。①池顶盖保温设计计算。a.确定参数。Word完美格式n可编辑版对于消化池顶盖∆T'=8℃，Rn=0.133m2∙h∙℃/kcal，Rw=0.05m2∙h∙℃/kcal，k=1，假定池顶结构热惰性指标D0<3，故取A=1.1。b.计算低限热阻R0dR0d=TD-TA∆T'RnkA=35-(-8.3)8×0.133×1×1.1=0.792m2∙h∙℃/kcalc.设计保温层厚度、计算各层材料的R、D0。查《常用建筑材料的热工指标》可得：钢筋混凝土λ4=1.33kcal/(m∙h∙℃)，S4=12.85，故R4=δ4λ4=0.11.33=0.0752m2∙h∙℃/kcalD04=0.0752×12.85=0.966水泥砂浆抹面层λ2=0.8kcal/(m∙h∙℃)，S2=8.65，故R2=δ2λ2=0.020.8=0.025m2∙h∙℃/kcalD02=0.025×8.65=0.216防水层λ1=0.15kcal/(m∙h∙℃)，S1=2.85，故R1=δ1λ1=0.010.15=0.067m2∙h∙℃/kcalD01=0.067×2.85=0.191由于R0'=Rn+R+Rw=0.133+0.0752+0.025+0.067+0.05=0.35m2∙h∙℃/kcal消化池顶盖保温材料采用加气混凝土，λ3=0.25kcal/(m∙h∙℃)，S3=3.2δ3=λ3R0d-R0'=0.25×0.792-0.35=0.111m取δ3=110mm则：R3=δ3λ3=0.110.25=0.44m2∙h∙℃/kcal，D01=0.44×3.2=1.41d.校核总的热惰性指标D0=D01+D02+D03+D04=0.191+0.216+1.41+0.966=2.783<3.0与假设的D0值相符，保温材料及选定厚度合理。②池壁（地面以上）保温。消化池池壁采用聚氨酯泡沫塑料作为保温材料，聚氨酯泡沫塑料的传热系数λB=0.02kcal/(m∙h∙℃)，钢筋混凝土的传热系数λG=1.33kcal/(m∙h∙℃)。采用简化计算公式。Word完美格式n可编辑版池壁：δ壁=1000×λGK-δGλGλB=1000×1.330.6-4001.330.02=27mm③池壁（地面以下）、底板保温。池底及地面以下池壁以土壤为保温层，传热系数λB=1.0kcal/(m∙h∙℃)。δ底=1000×λGK-δGλGλB=1000×1.330.45-8001.331.0=1620mm池壁在地面以上的保温材料延伸至地面以下1.2m，即冻土深度加0.5m。3)热交换器的计算。采用泥-水热交换器池外加热兼混合的方式加热污泥。①污泥循环量确定。设计采用一座消化池对应一台热交换器，全天均匀投配。每个消化池生物泥量Qs1=7024=2.92m3/h生物泥进入一级消化池前，与回流的一级消化污泥先混合再进入热交换器，生污泥与回流污泥的比为1:1。回流的消化污泥量Qs2=2.92×1=2.92m3/h污泥循环总量Qs=Qs1+Qs2=2.92+2.92=5.84m3/h②计算污泥出口温度Ts'。已知生污泥日平均最低温度为13℃。生污泥与消化污泥混合后的污泥温度为Ts=1×13+2×353=27.67℃污泥出口温度Ts'=Ts+QTmaxQs×1000=27.67+7.732×1035.84×1000=28.99℃③热水循环量Qw。热交换器入口热水温度采用Tw=85℃，出水温度Tw'=80℃，Tw-Tw'=85-80=5℃。则热水循环量为Word完美格式n可编辑版Qw=QTmax(Tw-Tw')×1000=7.732×1035×1000=1.55m3/h④热交换器口径确定。选用套管式泥-水热交换器，内管同污泥，管径DN35mm，内管外径D=40mm。污泥在管内流速v=5.843.144×0.0352×3600=1.69m/s(在1.5~2.0m/s之间合格）外管管径DN45mm，热水在外管内管间流速为v=1.55(3.144×0.0452-3.144×0.042)×3600=1.29m/s（在1.0~1.5m/s之间合格）⑤热交换器长度L。由以上计算可知∆T1=Ts-Tw'=27.67-80=-52.33℃∆T2=Ts'-Tw=28.67-85=-56.33℃∆Tm=∆T1-∆T2ln∆T1∆T2=52.33-56.33ln52.3356.33=54.31℃故热交换器长度L=QTmaxπDK∆Tm×1.2=1.1×1043.14×0.04×600×54.31×1.2=3.23m设每根热交换器长1.8m，则共有根数N=3.23/1.8=1.8根取2根。4)锅炉容量计算。设计选用常压热水锅炉，锅炉供热水量Gw的计算公式为：Gw=QT(T4-T)γη锅炉供水温度取T=5℃，热效率为80%，锅炉内热水水温T4=90℃，则Gw=QTmax(T4-T)γη=1.1×10490-5×1.0×80%=161.76kg/h(4)消化池污泥气循环搅拌计算。采用沼气循环搅拌方法。沼气经过压缩机加压后，通过消化池顶的配气环管，由均布的竖管输入。竖管的喷气出口位置在消化池深度的2/3处。Word完美格式n可编辑版1)搅拌气量。消化池搅拌气量一般按5~7m3/1000m3∙min计，设计取6m3/1000m3∙min。每座消化池气体量q=6×40001000=24m3/s2)干管、竖管管径。循环搅拌系统干管和配气环管流速一般为10~15m/s，竖管为5~7m/s。取干管流速v1=12m/s，干管管径d1为d1=4qπv1=4×243.14×12=0.206m，取d1=200mm每座消化池设24条竖管，竖管流速v2=7m/s，竖管管径d2为d2=4×0.4243.14×7=0.055m，取d2=50mm3)竖管长度消化池有效深度H'=h1+h2+h32=5+0.40+0.402=5.6m竖管插入污泥面以下的长度h=23H'=23×5.6=3.73m4)压缩机功率。通常一台压缩机对应一座消化池。所需压缩机功率N为N=VWW为单位池容所需功率，一般取5~8W/m3，设计取W=5W/m3，则N=VW=118.53×5=592.65W=0.6kW一座118.53m3一级消化池，需1台功率为0.6kW的压缩机。(5)污泥消化池沼气收集贮存系统设计。1)沼气产量计算。由试验经验值可知甲烷产量为0.62m3/kgVSS，污泥含固率为4%，含VSS65%。故VSS=6.94×0.04×65%=0.18t/d=180kg/d又由于VSS的降解率为50%，故被降解的VSS为VSS=180×50%=90kg/dWord完美格式n可编辑版所以甲烷产量为0.62×90=55.8m3/d，甲烷体积占沼气体积的54.5%计。沼气产量=55.80.545=102.4m3/d2)集气管管径的确定。污泥一级消化、二级消化产气量分别是总气量的80%、20%，故一级消化产气量=102.4×80%=81.92m3/d所以，二级消化产气量=102.4×20%=20.48m3/d由于一级消化池中设沼气搅拌，搅拌气量为0.4m3/s，故一级消化池集气管的集气量q1=0.4+0.11=0.51m3/s二级消化池集气管的集气量q2=0.054m3/s集气管内平均流速以5m/s计，最大不超过7~8m/s，故集气管管径d1=4q1πv1=4×0.513.14×5=0.36m，取d1=400mmd2=4q2πv2=4×0.0543.14×5=0.12m取d2=150mm按最大产气量进行校核，最大产气量为平均日产气量的1.5~3.0倍，取1.5倍。v1=1.5q1πd124=1.5×0.513.14×0.424=6.09m/s（符合要求）v2=1.5q2πd224=1.5×0.0543.14×0.1524=4.59m/s（符合要求）3)贮气柜容积计算。按平均日产气量的25%~40%计算，即6~10h的平均产气量计算。故贮气柜的容积V=102.4×35%=35.84m33.13污泥脱水机3.13.1设计参数消化污泥量Q=6.94-6.94×65%×50%=4.685m3/dWord完美格式n可编辑版脱水前含水率P=95%脱水后泥饼含水率P=65%采用BAS40/635-25型板框压滤机进行污泥脱水：滤室厚度δ'=20mm过滤面积A'=400cm2压滤时间tf'=20min辅助时间td'=20min过滤压力P'=39.24N/cm2滤液体积V'=2890mL3.13.2设计计算(1)修正压滤时间tf。实际滤室厚度δ=25mm，过滤压力P=78.45N/cm²。tf=tf'δδ'2(P'P)1-s=20×(2520)2×(39.2478.45)1-0.7=25.39min(2)过滤速度v。过滤速度v即单位时间过滤面积产生滤液的体积，单位为L/(cm2∙min)。v=V'δδ'=2890×2520=3612.5mL则单位面积滤液体积为：单位面积滤液体积=3612.5400=9.03mL/cm2若辅助时间td=25min，则过滤速度v=9.03tf+td=9.0325.39+25=0.179mL/(cm2∙min)(3)过滤产率L。L=ωv=0.058×0.179=0.01g/(cm2∙min)=6kg/(m2∙h)其中ω为滤过单位体积的滤液在过滤介质上截留的干固体质量ω=CgC0100(Cg-C0)=35×5100(35-5)=0.058g/mL(4)压滤机的面积A和台数n。采用化学调节预处理，投加了10%石灰，7%的铁盐。污泥量的增加系数Word完美格式n可编辑版f=1+0.1+0.07=1.17若每天工作两班，即16h，则每小时污泥量Q'''=4.68516=0.293m3/hA=af1-PQ'''L×103=1.15×1.17×1-95%×0.2936×103=3.3m2选用压滤面积为1.5m2的板框滤机，压滤机台数为n=3.3/1.5=2.2台取n=3台，其中一台备用。Word完美格式n可编辑版4平面布置和高程布置4.1平面布置4.1.1平面布置说明书本设计中污水处理厂厂区内建筑物包括格栅2座、提升泵3台、调节池2座、平流式初沉池2座、混合反应池2座、中间沉淀池2座、普通厌氧反应池2座、生物接触氧化池4座、终端沉淀池2座、消毒池2座、污泥浓缩池2座、污泥消化池2座、污泥脱水机3台、综合楼1座、大门1个、机修车间1座、车库1座、仓库2座、食堂餐厅1座等。由于主风向是北风，因此污泥的处理构筑物分布在东南方向，即主风向的下风向，避免污泥处理所产生的臭味影响厂区内空气清新度。在污泥处理构筑物周围设有绿化带，利用植物自然净化空气。综合楼和食堂餐厅分布在污水预处理附近；车库设在大门附近；机修车间设于污水处理厂中部；两个仓库分布设于混合反应池旁边和消毒池旁边。污水由北往南的方向，依次经过格栅、提升泵、调节池、平流式初沉池、混合反应池、中间沉淀池、普通厌氧反应池、生物接触氧化池、终端沉淀池和消毒池后经出厂管排出。详细布置见附录一，厂区平面布置图。4.2高程计算4.2.1水头损失计算厂区内污水在处理流程中的水头损失如表4-1所示。使用普通铸铁管，绝对粗糙度为0.25。表4-1污水处理厂水头损失计算表名称管长L流量Q管径D充满度坡度i流速v水深h管底降落度iL雷诺准数λHfhfmL/smmh/Dm/smmRmm出厂管0.5消毒池至出厂管1501356000.550.00170.850.3300.2525074630.0001260.01139消毒池0.32001356000.570.00150.810.3420.3004835820.0001320.01447Word完美格式n可编辑版终端沉淀池至消毒池终端沉淀池0.4生物接触氧化池至终端沉淀池1601355000.700.00210.940.3500.3364676620.0001370.01935生物接触氧化池0.3普通厌氧反应池至生物接触池1501355000.650.00261.010.3250.3905024880.0001270.01949普通厌氧反应池0.3中间沉淀池至普通厌氧反应池1601355000.700.00210.940.3500.3364676620.0001370.01935中间沉淀池0.2混合反应池至中间沉淀池1701356000.550.00170.850.3300.2895074630.0001260.01291混合反应池0.15平流式初沉池至混合反应池1601355000.700.00210.940.3500.3364676620.0001370.01935平流式初沉池0.2调节池至平流式初沉1801356000.570.00150.810.3420.2704835820.0001320.01303调节池0.2提升泵至调节池2201356000.570.00150.810.3420.3304835820.0001320.01592提升泵格栅至提升泵1201355000.700.00210.950.3500.2524726370.0001350.01466格栅0.15进水管至格栅1201355000.700.00210.940.3500.2524676620.0001370.01451进水管0.54.1.2各处构筑物的高程确定设计出水管末端的水面标高为44.68m（并作为相对标高0.00m），然后根据各构筑物间的水头损失，推出其他构筑物的设计水面标高，经计算各污水构筑物的设计水面标高见表4-2所示。表4-2各构筑物地面标高及池底标高Word完美格式n可编辑版构筑物名称水面标高/m池底标高/m进水管-1.84-1.49格栅-6.12-7提升泵提升7m调节池5.500.20平流式初沉池5.250.00混合反应池5.170.00中间沉淀池5.000.33普通厌氧反应池4.620.62生物接触氧化池4.520.52终端沉淀池3.72-4.59消毒池2.820.00出厂管0.00-0.33Word完美格式n可编辑版结论本次设计的是印染废水处理厂，处理的水量是1.5万吨/日，最大变化系数KZ是1.55。废水经过一系列的物理、物理化学、生物化学方法处理以后达到《纺织染整工业水污染物排放标准》(GB4287-2012)新建企业直接排放标准，通过出厂管排放到外界水体。本设计的内容主要包括选择工艺，计算构筑物的尺寸、高程，并进行合理的平面布置和高程布置。本文针对印染废水的可生化性比较差来选择处理工艺，没有单纯使用好氧生物处理或厌氧生物处理方法，而是选择两者结合起来，发挥其优点，减少构筑物的容积、运行操作费用，缩短处理时间，提高本工艺的处理效率。Word完美格式n可编辑版参考文献[1]高廷耀.水污染控制工程.第四版下册.北京:高等教育出版社,2015.89~90页,241页.[2]崔玉川.城市污水长处理设施设计计算.第二版.北京:化学工业出版社,2011.11~15页,36～39页,165~171页,213~218页,227~231页,245~263页.[3]北京市市政工程设计研究总院.给水排水设计手册.第二版.北京:中国建筑工业出版社,2003.169~172页.[4]游映玖.新型城市污水处理构筑物图集.北京:中国建筑工业出版社,2007.25~26页,107~108页,118~119页.[5]高廷耀.水污染控制工程.第四版上册.北京:高等教育出版社,2014.244页.Word完美格式n可编辑版附录(1)附录一：污水处理厂平面布置图(2)附录二：污水处理厂高程布置图(3)附录三：单体构筑物——平流式初沉池(4)附录四：单体构筑物——消毒池(5)附录五：单体构筑物——污泥浓缩池Word完美格式