污水处理工艺设计计算书

仲恺农业工程学院课程设计
污水处理工艺设计
计算书
（2014—2015学年第一学期）
班级给排121班
姓名李子恒
学号************
设计时间2014.12.15~ 2015.01.02
指导老师刘嵩、孙洪伟
成绩
城市建设学院
2014年11月
目录
1 课程设计目的和要求 (4)
1.1设计目的 (4)
1.2 设计任务 (4)
1.3设计要求 (4)
1.4 原始资料 (4)
2 污水处理流程方案 (5)
3 处理程度的确定 (6)
4 污水的一级处理 (6)
4.1 格栅计算 (6)
4.1.1单独设置的格栅 (7)
4.2 沉砂池计算 (10)
4.3 初次沉淀池计算 (14)
4.3.1 斜板沉淀池 (14)
5 污水的生物处理 (19)
5.1 曝气池 (19)
5.1.1设计参数 (19)
5.2.2 平面尺寸计算 (20)
5.1.3 进出水系统 (22)
5.1.4 曝气池出水设计 (24)
5.1.5 其他管道设计 (24)
5.1.6 剩余污泥量 (24)
6 生物处理后处理 (25)
6.1 二沉淀池设计计算 (25)
6.1.1 池形选择 (25)
6.1.2 辐流沉淀池 (25)
6.2 消毒设施设计计算 (32)
6.2.1 消毒剂的投加 (32)
6.2.2 平流式消毒接触池 (32)
6.3 巴氏计量槽设计 (34)
7 污泥处理构筑物计算 (35)
7.1 污泥量计算 (35)
7.1.1 初沉池污泥量计算 (35)
7.1.2 剩余污泥量计算 (36)
7.2污泥浓缩池 (36)
7.2.1 辐流浓缩池 (37)
7.3 贮泥池 (39)
7.3.1 贮泥池的作用 (39)
7.3.2 贮泥池计算 (40)
7.4 污泥消化池 (41)
7.4.1 容积计算 (41)
7.4.2 平面尺寸计算 (44)
7.4.3 消化池热工计算 (45)
7.4.4 污泥加热方式 (48)
8 污水处理厂的布置 (50)
8.1 污水处理厂平面布置 (50)
8.1.1 平面布置原则 (50)
8.1.2 污水处理厂的平面布置图 (52)
8.2 污水处理厂高程布置 (52)
8.2.1 高程布置原则 (52)
8.2.2 高程布置计算 (53)
8.2.3 污水处理厂高程图 (55)
1 课程设计目的和要求
1.1设计目的
本设计是围绕必修课程《水质工程学》开展的课程设计，课程设计是教学的重要组成部分，是将污水处理理论与工程设计相联系的重要环节，其目的在于：训练学生设计与制图的基本技能，复习和理解给水处理工程课程所讲授的内容，培养学生动手能力和训练严格的科学态度和工作作风，最终达到提高学生综合运用理论知识独立进行分析和解决实际工程技术问题的能力的目标。

1.2设计任务
（1）根据所给的原始资料，计算污水的设计流量和水质（已在《污水管网设计中完成》）；（2）根据水质情况，地形和污水量，确定污水处理方法以及有关的处理构筑物；
（3）对各处理构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸；
（4）进行各处理构筑物的总体布置和污水处理流程的高程设计。

1.3设计要求
通过本设计，学生应该能够达到以下几点要求：
（1）掌握污水处理工艺设计的基本程序和方法；
（2）了解国家相关的方针和政策，正确使用专业的有关技术规范和规定；
（3）通过训练，具有污水处理工艺设计计算、编写设计文件的能力；
（4）熟练掌握手工和电脑制图操作方法。

1.4 原始资料
1. 城市污水量：0.66m/s
2. 气象资料
①风向：常年主风向为东南风；
②气温：年平均气温为21.0 ℃。

最冷月为1月，最低平均气温8.1 ℃，最热月为7月℃，最高平均气温33.5 ℃, 最低温度 2 ℃。

③湿度：相对湿度73%，最大蒸发量在2~4月，此时相对湿度60%左右。

年平均绝对湿度17.8%，相对湿度81%。

④降雨强度：年雨量一般为1000mm，多集中在6-9月，占全年降雨量的70%。

年平均蒸发量约1800mm，q5= 4.23L/s.100m 2 （重现期P= 3）。

⑤水温：年平均为17℃，最高温出现在7月，可达22.4℃；最低温为1月，达10.9℃。

每年2-10月，气温高于水温；10月至次年1月，水温高于气温，终年不结冰。

3. 工程地质资料
根据钻探资料分析，该市地下水储藏量并不丰富，且含铁量较高，地面覆盖层主要为粘性黄土，厚度约3~5m，其次为半风化的岩石和砂质页岩，较坚硬的岩石一般离地面4~8m，个别地段有岩石露头。

4. 污水实测
通过对该区域内的主要污水排放口进行实测，获得污水进水的数据如下：pH：6.5-8.5；BOD5为140 mg/L，COD为335 mg/L ，SS为120 mg/L，该区域的污水以生活污水为主，工业废水须经处理后排放至市政污水管网内。

污水排放标准执行《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》标准中的二级排放标准。

2 污水处理流程方案
流程图如下：
图1 污水处理流程图
3 处理程度的确定
1. 污水的COD 处理程度计算
1e
C C E C
-=
式中 1E COD 的处理程度，%； C 进水的COD 浓度,mg L ；
e C
处理后污水排放的COD 浓度，mg L 。

则E 1=（335-60）/335=82.09% 2. 污水的5BOD 处理程度计算
2e
L L E L
-=
式中 2E 5BOD 的处理程度，%； L 进水的5BOD 浓度，mg L ；
e L
处理后污水排放的5BOD 浓度，mg L 。

则E 2=（140-20）/140=85.71% 3. 污水的SS 处理程度计算
3e
C C E C
-=
式中 3E SS 的处理程度，%； C 进水的SS 浓度，mg L ；
e C
处理后污水排放的SS 浓度，mg L 。

则E 3=(120-20)/120=83.33%
4 污水的一级处理
4.1 格栅计算
格栅是由一组平行的金属栅条制成，斜置在污水流经的渠道上或水泵前集水并处，
用以截留污水中的大块悬浮杂质，以免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。

格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅、活动格栅；按照格栅栅条间距分为粗格栅，栅条间距大于40mm ；中格栅，栅条间距为15-35mm ；细格栅，栅条间距为1-10mm 。

按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅。

按照安装方式分为单独设置的格栅和格栅与沉砂池合建一处的格栅。

其计算草图如下：
图2 格栅计算草图
4.1.1单独设置的格栅
设计中选择两组细格栅，N=2组，每组格栅单独设置，每格格栅的设计流量为0.33m 3/s. 1. 栅条的间隙数
max sin60n bhv
Q N =。

式中 n ——格栅栅条间隙数（个） Q max ——最大设计流量（m³/s ） α——格栅倾角
N ——设计的格栅组数（组） b ——格栅栅条间隙（m ） h ——格栅栅前水深（m ） v ——格栅过栅流速（m/s ）
设计中取h=0.5m ，v=1.0m/s ，b=0.01mm ，α=60°
0.33n 620.010.5 1.0
=≈⨯⨯
2. 格栅槽的宽度
B s n 1bn =-+（）
式中 B ——格栅槽的宽度（m ） S ——每根格栅条的宽度（m ） 设计中取S=10mm
()B=0.010.0162 1.23⨯62-1+⨯=（m ）
3. 进水渠道渐宽部分长度
1
11
2tan B B L α-=
式中 L 1——格栅前部渐宽段的长度（m ）
1α——进水渠渐宽段展开角度，一般取10°~30°
B 1——进水渠宽度（m)
设计中取B 1=1m ，1α=20°
1.
1.231
0.322tan 20L -=
=⨯（m ）
4. 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
120.320.1622
L L =
==(m) 5. 通过格栅的水头损失
210sin 2v h kh k g
ξα==
式中 h 1——通过格栅的水头损失（m ） h 0——计算水头损失（m ）
k ——系数，格栅受栅渣堵塞时，水头损失增大的倍数，一般取k=3 g ——重力加速度（9.81m/s 2）
ξ——阻力系数，其值与栅条的断面形状有关
设计中采用栅条断面为矩形的格栅，取4
3
s b ξβ⎛⎫= ⎪⎝⎭
，取β=2.42
2
4310.01 1.03 2.42()sin 600.32m 0.0129.8
h =⨯⨯⨯=⨯
6.栅后明渠的总高度
设计中取栅前水渠道超高h 2=0.3m ，栅前槽高H 1=h+h 2=0.5+0.3=0.8m ， 则：H=h+h 1+h 2=0.5+0.32+0.3=1.12（m ） 7. 栅槽总长度
1
12H L L +L +1.0+0.5+
tan α
= 式中 L ——栅槽总长度（m ）
L 1——格栅前部渐宽段的长度（m ） L 2——格栅后部渐窄段的长度（m ） H 1——栅前渠中水深（m ）
1.12
L 0.32+0.16+1.0+0.5+
2.63tan 60=≈。

（m ） 8. 每日栅渣量
max 1z Q W 86400
W=
K 1000
⨯⨯
式中 W ——每日栅渣量（m 3/d ）
W 1——栅渣量（m 3栅渣/103m 3污水），取0.05m 3栅渣/103m 3污水 K Z ——污水流量总变化系数
0.660.0586400
W=
2.081.3681000
⨯⨯=⨯ （m 3/d ）>0.2m 3/d
所以采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送栅渣。

9. 进水与出水渠道
城市污水通过DN1000的管道送入进水渠道，设计中去进水渠道宽度B 1=1m 。

进水水深h 1=h=1.0m ，出水渠道B 2=B 1=1m ，水深h 2=h 1=0.5m.
单独设置的格栅平面布置如图1所示。

图3 单独设置格栅平面图
4.2 沉砂池计算
沉砂池是借助于污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的沙粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，减少大颗粒物质在输水管内沉积和消化池内沉积。

沉砂池按照运行方式不同可分为平流式沉砂池，竖流式沉砂池，曝气式沉砂池，涡流式沉砂池。

本设计采用平流沉淀池。

4.2.1 平流沉砂池
设计中选择两组平流式沉砂池，N=2组，分别与格栅连接，每组沉砂池设计流量为
0.33m3/s.
1. 沉砂池长度
L=v∙t
式中L——沉砂池的长度（m）；
v——设计流量时的流速（m/s），一般采用0.15~0.30m/s；
t——设计流量时的流行时间（s），一般采用30~60s。

设计中取v=0.25m/s，t=30s。

L=30×0.25=7.5m
2. 水流过水断面面积
Q
A=
A
式中A——水流过水断面面积（）；
Q——设计流量（）。

0.33
A==1.32
m2
0.25
3. 沉砂池宽度
2
A B=
h 式中 B ——沉砂池宽度（m ）；
——设计有效水深（m ），一般采用0.25~1.0m 。

设计中取h 2=0.8，每组沉砂池设两格
1.32/2
B=
=0.825m 0.8
4. 沉砂室所需面积
6
Q X T 86400
V=
10⨯⨯⨯
式中 X ——城市污水沉砂量（污水），一般采用30污水；
T ——清楚沉砂的间隔时间（d ），一般采用1~2d 。

设计中取T=2d ，X=30
污水
3
6
0.6630286400 2.501.36810V m
⨯⨯⨯=
=⨯ 5. 每个沉砂斗容积
0v
V n
=
式中 ——每个沉砂斗容积（）；
n ——沉砂斗格数（个）。

设计中取每一个分格有2个沉砂斗，共有n=2×2×2=8个沉砂斗
30 2.5
0.3138
v m =
= 6. 沉砂斗高度
沉砂斗高度应能满足沉砂斗储存沉砂的要求，沉砂斗的倾角α>60°。

式中 ——沉砂斗的高度（m ）；
——沉砂斗上口面积（
）；
——沉砂斗下口面积（），一般采用0.4m×0.4m~0.6m×0.6m 。

设计中取沉砂斗上口面积为1.0m×1.0m ，下口面积为0.5m×0.5m
32
2
30.313
0.541110.50.50.5
h m
⨯'=
=⨯+++⨯
校核沉砂斗角度tgα=()
3210.5h '
-=2.16，α=65°>60°，符合要求。

7. 沉砂室高度
式中
——沉砂室高度（m ）；
i ——砂池底坡度，一般采用0.01~0.02；
——沉砂池底长度（m ）。

设计中取沉砂池地坡度i=0.02
()30.540.020.57.5210.60h m =+⨯-⨯=
8. 沉砂池总高度
H=
+
式中 H ——沉砂池总高度（m ）；
——沉砂池超高（m ），一般采用0.3~0.5m 。

设计中
H=0.3+0.8+0.6=1.7m
9. 验算最小流速
式中 ——最小流速（m/s ），一般采用v≥0.15m/s ；
——最小流量（
），一般采用
；
——沉砂池格数（个），最小流量时取1；
——最小流量时的过水断面面积（
）。

min 0.660.75
0.27/0.15/1.368 1.32
v m s m s ⨯=
=>⨯，符合要求
10. 进水渠道
格栅的出水通过DN1200mm 的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道，污水在渠道内的流速为：
式中 ——进水渠道水流流速（m/s ）； ——进水渠道宽度（m ）；
——进水渠道水深（m ）。

设计中取H 1=0.5m ，B 1=1.0m
10.33
0.66/10.5
v m s =
=⨯ 11. 出水管道
出水采用薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头为：
式中
——堰上水头（m ）；
m ——流量系数，一般采用0.4~0.5；
——堰宽（m ），等于沉砂池宽度。

设计中取m=0.4，b 2=1m
2
3
10.210.4129.82H m ⎫
==⨯⨯⨯⨯
出水堰自由跌落0.1~0.15m 后进入出水槽，出水槽宽1.0m ，有效水深0.5m ，水流流速0.66m/s ，出水流入出水管道。

出水管道采用钢管，管径DN600。

V=1.12m/s ，i=0.00262 12. 排砂管道
采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN200. 平流式沉砂池平面布置图如下：
图4 平流式沉砂池平面布置图
4.3 初次沉淀池计算
初次沉淀池是借助于污水中的悬浮物质在重力的作用下可以下沉，从而与污水分离，初次沉淀池去除悬浮物40~60%，去除BOD20~30%。

本次设计采用斜板沉淀池
斜板沉淀池是根据“浅层沉淀”理论，在沉淀池内加设斜板或斜管，以提高沉淀效率的一种沉淀池。

斜板沉淀池具有沉淀效率高，停留时间短，占地少等优点。

斜板沉淀池是利用污水从沉淀池下部进入，沿沉淀池自下而上地通过池内设置的斜板，在斜板中污水向上流动至水面集水槽排出，污泥向下沉淀在斜板底部下滑至沉淀池底的污泥斗中。

设计中选择两组斜板沉淀池，N=2组，每组分为2格，每格设计流量0.165m 3/s 。

4.3.1 斜板沉淀池 1. 沉淀部分有效面积
3600
0.91
Q F q ⨯=
'⨯
式中 F ——沉淀部分有效面积（m 2）； Q ——设计流量（m 3/s ）；
——表面负荷（m 3/（m 2▪h ）），一般采用3~6m 3/（m 2▪h ）。

设计中取=4m 3/（m 2▪h ）
20.1653600
163.1940.91
F m ⨯=
=⨯
2. 沉淀池边长
a F =式中 a ——沉淀池边长（m ）
163.1912.8a m ==
3. 沉淀池内停留时间
()2360h h t q
+⨯=
式中 t ——沉淀池内停留时间（min ）；
h 2——斜板区上部水深（m ），一般采用0.5~1.0m ； h 3——斜板区高度（m ），一般采用0.866m 。

设计中取h 2=1m
()10.8666028min 4
t +⨯=
=
4. 污泥部分所需容积 按去除水中悬浮物计算
()126
2086400100
(100)10Q C C T V K p n γ-=
-⨯
式中 T ——两次清除污泥间隔时间（d ）； C 1——进水悬浮物浓度（mg/L ）； C 2——出水悬浮物浓度（mg/L ）； K z ——生活污水量总变化系数； γ——污泥容重（t/m 3），约为1； P 0——污泥含水率（%）。

设计中T=1d ，P 0=97%，C 1=120mg/L ，C 2=20mg/L
()2
6
0.661200.42086400100501.368(10097)210V m -⨯⨯=
=-⨯
5. 每格沉淀池污泥部分所需容积
V V N
'=
式中
——每格沉淀池部分所需的容积（m 3）；
250
12.54
V m '=
= 6. 污泥斗容积
污泥斗设在沉淀池的底部，采用重力排泥，排泥管渗入污泥斗底部，为防止污泥斗底部积泥，污泥斗底部尺寸一般小于0.5m ，污泥斗倾角大于60°，污泥斗设在沉淀池的底部。

2214111
(aa 3
V h a a =++）
式中 V 1——污泥斗容积（m 3）；
a ——沉淀池污泥斗上口边长（m ）； a 1——沉淀池污泥斗底部边长（m ）； h 4——污泥斗高度（m ）。

设计中取4个污泥斗，每个污泥斗上口边长5.5m ，污泥斗高为4.33m ，污泥斗边长底部边长0.5m ，则
223311
4.33(
5.50.50.5 5.5=m 12.53
V m =⨯++⨯>）192
7. 沉淀池总高度
12345H h h h h h =++++
式中 H ——沉淀池总高度（m ）；
h 1——沉淀池超高（m ），一般采用0.3~0.5m ；
h 5——斜板区底部缓冲层高度（m ），一般采用0.5~1.0m 。

设计中取h 1=0.3，h 5=0.7m
H=0.3+1.0+0.866+4.33+0.7=7.196m ，设计中取H=7.2m 8. 进水集配水井
沉淀池分为2组，每组分为2格，沉淀池进水端设集配水井，污水在集配水井中部
的配水井平均分配，然后流进每组沉淀池。

配水井内中心管直径
22
4Q
D v =
式中 D 2——配水井内中心管直径（m ）；
v 2——配水井内中心管上升流速（m/s ），一般采用≥0.6m/s 。

设计中取v 2=0.7m/s
240.66
1.190.7
D m ⨯=
= 配水井直径
2
323
4Q D D v =
+ 式中 D 3——配水井直径（m ）；
v 3——配水井流速（m/s ），一般采用=0.2~0.4m/s 。

设计中取=0.3m/s
2340.66
1.19
2.050.3
D m ⨯=
+= 9. 进水渠道
斜板沉淀池分为两组，每组沉淀池进水端设进水渠道，配水井来的进水管从进水渠道一端进入，污水沿进水渠道流动，通过潜孔进入配水渠道，然后由穿孔花墙流入斜板沉淀池。

111
Q
v B H =
⨯
式中 v 1——进水渠道水流流速（m/s ），一般采用≥0.4m/s ；
B 1——进水渠道宽度（m ）； H 1——进水渠道水深（m ）。

设计中取B 1=1m ， H 1=0.8m
10.33
0.42/10.8
v m s =
=⨯>0.4m/s
10. 进水穿孔花墙
进水采用穿孔进水，穿孔花墙的开孔总面积为过水断面的6~20%，则过孔流速为
2121
Q
v B h n =
式中 v 2——穿孔花墙过孔流速（m/s ），一般采用0.05~0.15m/s ； B 2——孔洞的宽度（m ）； h 2——孔洞的高度（m ）； n 1——孔洞数量（个）。

设计中取B 2=0.4m ，h 2=0.4m ，n 1=25个
20.33
0.08/0.20.325
v m s =
=⨯⨯
11. 出水堰
沉淀池出水经过双侧出水堰跌落进入集水槽，然后流入出水管道排入集配水井外部的集水井内。

出水区中间为出水渠0.8m ，出水堰采用双侧90°三角形出水堰，三角堰顶宽0.16m ，深0.08m ，间隔0.1m ，共有80个三角堰。

三角堰安装在集水槽的两侧，集水槽长6.0m ，宽0.25m ，深0.45m ，有效水深0.25m ，水流流速0.5m/s ，每个沉淀池有4组集水槽，间距2.0m 。

三角堰后自由低落0.1~0.15m ，三角堰有效水深为
()2
5
20.7H Q =
式中 Q ——三角堰流量（）；
——三角堰水深（m ），一般采用三角堰高度的。

2
5
20.1650.7320H ⎛
⎫= ⎪⎝
⎭=0.042m
三角堰后自由跌落0.15m ，则出水堰水头损失0.191m 。

12. 出水渠道
斜板沉淀池出水需要均匀收集，避免短流，设计中采用双侧90°三角形出水堰，三角堰安装在4组集水槽两侧，集水槽将三角堰出水汇集送入出水渠道，出水渠道宽0.8m ，有效水深0.8m ，水流流速0.62m/s 。

13. 排泥管
沉淀池采用重力排泥，排泥管直径DN300，排泥时间t=20min ，排泥管流速v=0.82m/s ，
排泥管伸入污泥斗底部。

排泥管上端高出水面0.3m ，便于清通和排气。

排泥静水压头采用1.2m 。

图5 斜板沉淀池剖面图
5 污水的生物处理
5.1 曝气池
本设计采用厌氧—缺氧—好氧脱氮除磷工艺。

5.1.1设计参数 1水力停留时间
A-A-O 工艺的水力停留时间t 一般采用6～8h ，设计中取8h 。

2曝气池内活性污泥浓度
曝气池内活性污泥浓度X v 一般采用2000～4000mg/L ,设计中取X v =3000mg/L 。

3回流污泥浓度
6
10r X r SVI
=⋅
式中 r X ——回流污泥浓度(mg/L)； SVI ——污泥指数，一般采用100； r ——系数，一般采用r=1.2。

6
10 1.212000/100
r X mg L =⨯=
4污泥回流比
'1v r R
X X R
=
⋅+ 式中 R ——污泥回流比；
'r X ——回流污泥浓度mg/L,L mg fX X r r /90001200075.0'=⨯== 。

300090001R
R
=
⨯+ 解得：R=0.5。

5. TN 去除率
12
1
100%S S e S -=
⨯ 式中 e ——TN 去除率(%)； S 1——进水TN 浓度(mg/L) ； S 2——出水TN 浓度(mg/L)。

设计中取S 2=15mg/L 30.7915
100%51.3%30.79
e -=⨯=
6.内回流倍数
e
1R e
=-内 式中 R 内——内回流倍数。

0.513
1.0510.513
R =
=-内 ， 设计中取R 内为110%。

5.2.2 平面尺寸计算 1.总有效容积
V Qt =
式中 V ——总有效容积(m 3 )；
Q ——进水流量( m 3 / d )，按平均流量计； t ——水力停留时间( d )，t=8/24d 。

设计中取Q=41684m 3/d
3416848/2413895V Qt m ==⨯=
厌氧、缺氧、好氧各段内水力停留时间的比值为1:1:3，则每段水力停留时间分别为：
厌氧池内水利停留时间t 1=1.6h ； 缺氧池内水利停留时间t 1=1.6h ； 好氧池内水利停留时间t 1=4.8h 。

2.平面尺寸 曝气池总面积
V A h
=
式中 A ——曝气池总面积(m 2) h ——曝气池有效水深（m ）。

设计中取h=4.0m
213895
34744.0
A m == 每组曝气池面积
1A
A N
=
式中 A ——每座曝气池的面积(m 2)； N ——曝气池个数。

设计中取 N =2 213474
17372
A m =
= 每组曝气池共设5廊道，第1廊道为厌氧段，第2廊道为缺氧段，后3个廊道为好氧段，每廊道宽取7.0m ，则每廊道长 1
A L bn
= 式中 L ——曝气池每廊道长(m)； b ——每廊道宽度(m)； n ——廊道数。

设计中取 b= 7.0m, n= 5
1737
705.05L m =
=⨯ 厌氧—缺氧—好氧池的平面布置图如图6所示。

图6 厌氧—缺氧—好氧池平面布置图
5.1.3 进出水系统 1.曝气池的进水设计
初沉池的来水通过DN1000mm 的管道送入厌氧—缺氧—好氧曝气池首端的进水渠道，管道内的水流速度为0.84m/s 。

在进水渠道中污水从曝气池进水口流入厌氧段，进水渠道宽1.0m ，渠道内水深为1.0m ，则渠道内最大水流速度
111
s
Q v Nb h =
式中 1v ——渠内最大水流速度（m/ s ）；
1b ——进水渠道宽度（m)； 1h ——进水渠道有效水深(m)。

设计中取b 1=1.0m,h 1=1.0m
10.66
0.33/2 1.0 1.0
V m s =
=⨯⨯
反应池采用潜孔进水，孔口面积
2s Q F Nv =
式中 F ——每座反应池所需孔口面积(m 2)；
v 2——孔口流速(m/ s )，一般采用0.2～1.5 m/ s 。

设计中取v 2=0.4 m/s
20.66
0.6620.4
F m =
=⨯
设每个孔口尺寸为0.5m ×0.5m ，则孔口数
F n f
=
式中 n ——每座曝气池所需孔口数（个）；
f ——每个孔口的面积( m 2 )。

0.66
2.640.50.5
n =
=⨯
取n=3
孔口布置图如图7所示。

图7 孔口布置图
5.1.4 曝气池出水设计
厌氧—缺氧—好氧池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头
23
H ⎛⎫=
式中 H ——堰上水头(m)；
Q ——每座反应池出水量(m 3/s)，指污水最大流量（ 0.579m/s ） 与回流污泥量、回流量之和（0.717×160% m 3/s ）； m ——流量系数，一般采用0.4～0.5； b ——堰宽(m)；与反应池宽度相等。

设计中取m=0.4，b=5.0m
2
3
0.186H m ⎫
==
设计中取为0.19m 。

厌氧—缺氧—好氧池的最大出水流量为（0.66+0.66/1.368×160%）=1.43m 3/s,出水管管径采用DN1500mm,送往二沉池,管道内的流速为0.81m/s 。

5.1.5 其他管道设计 1污泥回流管道
本设计中，污泥回流比为50%，从二沉池回流过来的污泥通过两根DN500mm 的回流管进入厌氧段，管内污泥流速为0.9m/s 。

2 消化液回流管
本设计中，消化液回流比为200%，从二沉池出水回流至缺氧段首端，硝化液回流管道管径为DN1000mm,管内流速为0.9m/s 。

5.1.6 剩余污泥量
r 50%v r W aQ S bVX L Q =-+⨯平平 式中 W ——剩余污泥量(kg/d)；
a ——污泥产率系数，一般采用0.5～0.7；
b ——污泥自身氧化系数(d -1)，一般采用0.05～0.1； Q 平——平均日污泥流量(m 3/d)；
L r ——反应池去除的SS 浓度(kg/m 3)，L r =120-20=100mg/L
S r ——反应池去除BOD 5 浓度(kg/m 3)， S rr =140-20=120mg/L 。

设计中取a=0.6，b=0.05
W=0.6×41685×0.12-0.05×13895×3+0.1×41685×50%=3001kg/d
6 生物处理后处理
6.1 二沉淀池设计计算 6.1.1 池形选择
辐流沉淀池是利用污水从沉淀池中心管进入，沿中心管四周花墙流出。

污水由池中心四周辐射流动，流速由大变小，水中的悬浮物在重力作用下下沉至沉淀池底部，然后用刮泥机将污泥推至污泥斗排走，或用吸泥机将污泥吸出排走。

辐流沉淀池由进水装置、中心管、穿孔花墙、沉淀区、出水装置、污泥斗及排泥装置组成
本设计中采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池，进水采用中心进水周边出水。

6.1.2 辐流沉淀池 1. 沉淀池表面积
03600
Nq Q A ⨯=
式中 A ——单池表面积（2
m ）；
Q ——设计流量（s /m 3
）；
N ——沉淀池的组数（组）；
0q ——表面负荷[/m 3(h m ⋅2)]，一般采用0.5～1.5/m 3
(h m ⋅2)。

设计中取沉淀池的表面负荷0q =1.4/m 3
h m ⋅2
285.10924
.143600
425.0m A =⨯⨯=
2. 沉淀池直径
π
A
D 4=
式中 D ——沉淀池直径（m ）。

m
D 31.3785
.10924=⨯=
π
3. 沉淀池有效水深
t q h ⋅=02
式中 2h ——沉淀池有效水深（m ）；
t ——沉淀时间（h ）,一般采用1.5～3.0h 。

设计中取沉淀时间t =2.5h
m t q h 5.35.24.102=⨯=⋅=
4. 径深比
D/h 2=37.31/3.5=10.66合乎（6—12）
5．污泥部分所需容积
()()01211
22
r R Q X
V X X +=
+
式中 V 1——污泥部分所需容积（m 3） Q 0——污水平均流量（m 3/s ） R ——污泥回流比（%）
X ——曝气池中污泥浓度（mg/L ） X r ——二沉池排泥浓度（mg/L ） 设计中Q 0=0.35 m 3/s ，R=50%。

X r =106r/SVI X=RX r /(1+R)
式中 SVI ——污泥容积指数，一般用70-150 r ——系数，一般采用1.2 设计中取SVI=100
X r =12000mg/L
X=3000mg/L
()()31210.50.66/1.3683000
1389.471
30001200022
V m +⨯⨯=
=+⨯
6. 沉淀池总高度
H=h 1+ h 2+h 3+h 4+h 5
式中 H ——沉淀池总高度（m ）
h 1——沉淀池超高（m ），一般取0.3-0.5m
h 2——沉淀池有效水深（m ）
h 3——沉淀池缓冲层高度（m ），一般采用0.3m h 4——沉淀池底部圆锥体高度（m ）
h 5——沉淀池污泥区高度（m ）
设计中h 1=0.3m ，h 3=0.3m ，h 2=3.5m
采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05
h 4=（r-r 1）×i
式中 h 4——沉淀池底部圆锥体高度（m ）
r ——沉淀池半径（m ）
r 1——沉淀池进水竖井半径（m ），一般采用1.0m i ——沉淀池池底坡度 设计中r=16.5m ，r 1=1.0m ，i=0.05 h 4=（16.5-1）×0.05=0.775m
h 5=（V 1-V 2）/F
式中 V 1——污泥部分所需容积（m 3）
V 2——沉淀池底部圆锥体积（m 3） A ——沉淀池表面积（m 2）
V 2=0.775×3.14/3×（16.52+16.5+1）=235.15=235（m 3）
h 5=（1389.47-235）/848.57=1.36m H=0.3+3.5+0.3+0.775+1.36=6.235=6.3m
7. 进水管的设计
Q 1=Q+RQ 0
式中 Q 1——进水管设计流量（m/s ）；
Q ——单池设计流量（m/s ）； R ——污泥回流比（%）；
Q 0——单池污水平均流量（m 3/s ）；
Q=0.33+0.66/1.368/0.5/0.5=0.45 m 3/s 进水管径取D 1=700mm 流速
11221440.33
0.86m /3.140.7
Q Q v s A D π⨯=
===⨯ 8. 进水竖井计算
进水竖孔直径为mm D 20002=
进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸为m m 0.15.0⨯，共设8个沿井壁均匀分布； 流速为：()10.6
0.20.15~0.20.5 1.06
Q v m s A ===<⨯⨯，符合要求 孔距为：
20.56 2.0 3.140.56
0.5566
D l m π-⨯⨯-⨯=
==
设管壁厚为0.15m ，则
m D 3.2215.00.2=⨯+=外
9. 稳流罩计算
稳流筒过流面积 v
Q f 进=
式中 v ——稳流筒筒中流速，一般采用s m 02.0~03.0。

设计中取0.02v m s =
20.45
22.60.02
f m =
=
稳流筒直径D 3
:
3 5.7D m =
=
=
10. 二沉池出水部分设计 集水槽的设计
本设计考虑集水槽为矩形断面，取底宽=b 0.6m ，集水槽距外缘距池边0.5m ，集水槽壁厚采用0.15m ，则集水槽宽度为：10.1215.08.0=⨯⨯m 。

设计中采用Q Q α='，其中α——安全系数，取1.5，得
'31.50.330.50Q m =⨯=
集水槽内水流速度为：
'0.50.880.80.7
Q v m s F ===⨯s m 4.0> 符合要求。

采用双侧集水环形集水槽计算，槽内终点水深为
20.3320.230.880.8
q h m vb =
==⨯ 槽内起点水深为
2
233
220.331.020.160.8k aq h m gb g ⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭=
==⨯
3
2
2
2
3
32h h h h k
+=
2
2320.160.230.520.23
m ⨯=+=
式中 k h ——槽内临界水深，m ； α——系数，一般采用1.0。

设计中取出水堰后自由跌落0.10m ，集水槽高度：0.1＋0.52=0.62m 。

集水槽断面尺寸：0.6m×0.62m 。

11. 出水堰计算
q=
n Q
b
L n =
12L L L =＋
5
2q 7.0h =
0Q q L
=
设计中取b=0.1m ，水槽距池壁0.5m
1L 33 1.0100.48m π==（－） 2L 33 1.00.6296.71m π=⨯=（－－）
12L L L 197.19m ==＋m
1972L
n b
==个 Q
q 0.167/n
L s =
== 25
0.70.1670.021m h =⨯=
00.331000 1.67/()197.19
Q q L s m L ⨯=
==• 根据规定二沉池出水堰负荷在1.5-2.9L/(s ·m)之间，计算结果符合要求。

12. 出水管
出水管管径D=700mm
22
40.331000
0.86/2 3.140.7Q v m s D ⨯=
==⨯ 13．排泥装置 吸泥管流量
二沉池排出的污泥流量按50%的回流比计，则其回流量为：
30.50.480.24s Q RQ m s ==⨯=
本设计中拟用6个吸泥管，每个吸泥管流量为：
30.24
0.026262s Q Q m s =
==⨯⨯
规范规定，吸泥管管径一般在150～600mm 之间，拟选用200d mm =，
22
440.020.643.140.2Q v m s d π⨯=
==⨯，1000 6.71i = 14. 集配水井的设计计算 (1)配水井中心管直径
2D '=
式中 '
2D ——配水井中心直径，m ；
'2v ——中心管内污水流速，一般采用20.6v m s '≥； 设计中取20.7v m s '=
2 1.19D m '=
== ,设计中取21200D mm '=
(2)配水井直径：
'
+'
=
'
2334D v Q D π 式中 '
3D ——配水井直径，m ；
'3v ——配水井内污水流速，一般采用s m v 4.0~2.03='。

设计中取s m v 35.03='
3 2.05D m '=
==
(3) 集水井直径
'
+'
=
'3114D v Q D π 式中 '
1D ——集水井直径，m ；
'
1v ——集水井内污水流速，一般采用s m v 4.0~2.01='。

设计中取s m v 3.01='
1 2.49D m
'=
==
（4）进水管管径
取进入二沉池的管径D=700mm 。

校核流速：
1122
1440.330.86m /3.140.7Q Q v s A D π⨯=
===⨯>0.7m/s ，符合要求。

（5）出水管管径
由前面结果可知，出水管管径D=700mm ，v=0.86m/s （6）总出水管
取总出水管管径D=900mm ，v=1.04m/s ；集配水井内设有超越阀门，以便超越。

图8 辐流二沉池示意图
6.2 消毒设施设计计算 6.2.1 消毒剂的投加 1．加氯量计算
二级处理出水采用液氯消毒，液氯的投加量为8.0mg L 每日的加氯量为：
q =q 0Q×86400/1000
q=8×0.66×86400/1000=456.192kg/d
式中 q ——每日加氯量（kg/d ）; q 0——液氯投量（mg/L ）； Q ——污水设计流量 （m 3/s ） 2．加氯设备
液氯由真空转自加氯机加入，加氯机设计三台，采用二用一备。

每小时的加氯量为456.192/24×2=19kg/h
设计中采用1ZJ -型转子加氯机。

6.2.2 平流式消毒接触池
本设计采用2个3廊式平流式消毒接触池，计算如下： 1. 消毒接触池容积
V Qt =
式中 V ——接触池单池容积，3m ； t ——消毒接触时间，一般取30min 。

设计中取30min t =
30.333060594V Qt m ==⨯⨯=
2. 消毒接触池表面积
1
V F h =
式中 1h ——消毒接触池有效水深，m 。

设计中取1 2.5h m =
2594
237.62.5
F m =
= 3. 消毒接触池池长
/F L B
=
式中 /L ——消毒接触池廊道总长，m ； B ——消毒接触池廊道单宽，m 。

设计中取 5.0B m =
237.6
59.45
L m '=
= 消毒接触池采用3廊道，消毒接触池长为：59.4
2033
L L m '==
= 校核长宽比：
59.4
14.85105
L m B '==≥，合乎要求 4. 池高
设计中取超高为：20.3h m =
12 2.50.3 2.8h h h m =+=+=
5. 进水部分
每个消毒接触池的进水管管径700DN mm ，0.86v m s =。

6. 混合
采用管道混合的方式，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为增强混合效果，加氯点后接700DN mm 的静态混合器。

7. 出水计算
采用非淹没式矩形薄壁堰出流 ，设计堰宽为 4.0b m =，计算为：
出水管采用700DN mm 的管道将水送入巴氏计量槽，流速为0.86v m s =。

6.3 巴氏计量槽设计
本设计的计量设备选用巴氏计量槽，其优点是水头损失小，不易发生沉淀。

1. 计量槽主要部分尺寸
21501.b .A +=，m .A 602=，m .A 903=，480211.b .B +=，302.b B +=
式中 1A ——渐缩部分长度（m ）； b ——喉部宽度（m ）； 2A ——喉部长度（m ）； 3A ——渐扩部分长度（m ）； 1B ——上游渠道宽度（m ）； 2B ——下游渠道宽度（m ）。

设计中取b =0.75m
10.5 1.20.5 1.0 1.2 1.57A b m =+=⨯+= 1 1.20.48 1.20.750.48 1.38B b m =+=⨯+=
223
30.125H m ⎛⎫⎫
===
20.30.750.3 1.05B b m =+=+=
2. 计量槽总长度
计量槽应设在渠道的直线段上，直线段的长度不应小于渠道宽度的8～10倍，在计量槽上游，直线段不小于渠宽的2～3倍，下游不小于4～5倍。

计量槽上游直线段长1L 为：1L =31B =3×1.57=4.14m 计量槽下游直线段长2L 为：2L =52B =5×1.05=5.25m
计量槽总长L =1L +2L +1A +2A +3A =4.14+5.25+1.57+0.6+0.9=12.47m
7 污泥处理构筑物计算
7.1 污泥量计算
初沉污泥是来自初沉池的污泥，污泥含水率较低，一般不需要浓缩处理，可直接进行消化，脱水处理。

剩余污泥来自曝气池，活性污泥微生物在降解有机物的同时，自身污泥量也在不断增长，为保持曝气池内污泥量的平衡，每日增加的污泥量必须要排出处理系统，这部分的污泥称作剩余污泥。

含水率较高，需要先进行浓缩处理，然后进行消化，脱水处理。

7.1.1 初沉池污泥量计算
有前面资料可知，初沉池采用重力排泥的运行方式，每1天排一次泥。

1.因为处理污水包括工业废水，按去除水中悬浮物计算
31220()24T 1000.663600(0.120.40.12)24100
W 50K 100p )1000(10097)2 1.368
Q C C m n γ-⋅⋅⋅⨯-⨯⨯⨯=
==-⨯-⨯⨯（
式中 Q ——设计流量（m 3/h ） C 1——进水悬浮物浓度（kg/m 3)
C 2——出水悬浮物浓度（kg/m 3）取0.5C 1 K 2——生活污水总变化系数
γ——污泥容重（kg/m 3),一般采用1000kg/m 3 P 0——污泥含水率 取97% T ——间歇排泥时间，取4h 2.按设计人口计算
1000SNT
V n
=
⨯
式中 V -污泥部分所需容积(m ³);
S —每人每日污泥量[L/(人·d)]，一般采用0.3一0.8L/（人·d ） ; T 一两次清除污泥间隔时间(d)，一般采用重力排泥时，T=1一2d ，采 用机械刮泥排泥时，T=0.05 -0.2d; N —设计人口数(人); n 一沉淀池组数。

设计中S=0.3L/(人.d)，采用重力排泥时，清除污泥间隔时间T=1d.
30.31900001
28.510002
V m ⨯⨯=
=⨯
两次计算结果取最大值作为初沉池污泥量 初沉池污泥量Q 1=2×50=100m 3/d=100m 3/次
以每次排泥时间30min 计，每次排泥4.16m 3/h=0.0011m 3/s 7.1.2 剩余污泥量计算 1. 曝气池内每日增加的污泥量
a e d 0.6(14020)416850.0513*******
X Y S S Q K V 1264.45/10001000
v X kg d
⨯-⨯⨯⨯∆=--=
-=（）式中 X ∆——每日增长的污泥量（kg/d)
a
S ——曝气池进水BOD5浓度（mg/L)
Se ——曝气池出水BOD5浓度（mg/L
Y ——污泥产率系数，一般采用0.5-0.7，取0.6 Q ——污水平均流量（m3/d ） V ——曝气池容积（m3)
Xv ——挥发性污泥浓度MLVSS （mg/L)
Kd ——污泥自身氧化率 ，一般采用0.04-0.1，取0.05 2. 曝气池每日排出的剩余污泥
332X 1264.45
Q 140.49/0.0016/fXr 0.7512000/1000
m d m s ∆=
===⨯ 7.2污泥浓缩池
污泥浓缩的对象是颗粒间的孔隙水，浓缩目的是在于缩小污泥的体积，便于后续污泥处理。

浓缩前污泥含水率一般99%，浓缩后污泥含水率97%。

采用幅流式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥 7.2.1 辐流浓缩池
进入浓缩池的剩余污泥量0.0016m 3/s ，采用2个浓缩池，则单池流量：
Q=0.0016/2=0.0008m 3/s=2.88m 3/h
1. 沉淀池部分有效面积：
2QC 2.8810
F 28.8m
G 1
⨯=
== 式中 F ——沉淀池部分有效面积(m 2)
C ——流入浓缩池的剩余污泥浓度（kg/m 3）一般采用10kg/m 3 G ——固体通量kg/(m 2.h)。

一般采用0.8-1.2kg/(m 2.h)，取1.0kg/(m 2.h ） Q ——入流剩余污泥流量（m 3/h ） 2．沉淀池直径：
D 6.06m =
=
=，取,6.10m 3. 浓缩池的容积：
V=QT=0.0008⨯3600⨯16=46.08m 3
式中 T ——浓缩池浓缩时间h ，一般采用10-16h ，取16h 4. 沉淀池有效水深：
h 2=V/F=46.08/28.8=1.6m
5. 浓缩后剩余污泥量Q 1
331010010099
0.00080.00027/23.04/10010097
P Q Q
m s m d P --==⨯==--
6. 池底高度
辐流沉淀池采用中心驱动刮泥机，池底需要做成1%的坡度，刮泥机连续转动将泥推入污泥斗，池底高度：
4D 6.10
h i 0.010.0305m 22
=
=⨯=，取0.03m 7. 污泥斗容积。