1 总论。
1.1 设计任务和内容。
1.1.1 设计任务。
为某城市设计一座日处理为12万的二级污水处理厂。
1.1.2 设计内容。
①工艺构筑物选型作说明。
②主要处理设施（格栅 、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池）的工艺计算。
污水处理厂的平面和高程布置。
1.2 任务的提出目的及要求。
1.2.1 任务的提出及目的。
随着经济飞速发展，人民生活水平的提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围内，正在兴建及待建的污水厂也日益增多。有学者曾根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模：
日处理量大于10万m3为大型处理厂，1---10m3万为中型污水处理厂，小于1万m3的为小型污水处理厂。
根据所确定的工艺和计算结果，绘制污水处理厂总平面布置图，高程图，工艺流程图。
1.2.2 要求。
方案选择合理，确保污水经处理后的排放水质达到国家排放标准。
所选厂址必须符合当地的规划要求，参数选取与计算准确。
全图布置分区合理，功能明确；厂前区，污水处理区污泥处理区条块分割清楚。延流程方向依次布置处理构筑物，水流创通。厂前区布置在上风向并用绿化隔离带与生产区隔离，以尽量减少对厂前区的影响，改善厂前区的工作环境。
构筑物的布置应给厂区工艺管线和其他管线设有余地，一般情况下，构筑物外墙距道路边不小于6米。
厂区设置地坪标高尽量考虑土方平衡，减少工程造价，满足防洪排涝要求。
水力高程设计一般考虑一次提升，利用重力依次流经各个构筑物，配水管的设计需优化，以尽量减少水头损失，节约运行费用。
设计中应该避免磷的再次产生，一般不主张采用重力浓缩池，而是采用机械浓缩脱水的方式，随时将排出的污泥进行处理。
所选设备质优、可靠、易于操作。并且设计必须考虑到方便以后厂区的改造。
附有平面图，高程图各一份。
1.3 基本资料。
1.3.1 设计基本要求。
污水处理量：12万，污水处理厂设计进出水质：（如下表）
1.3.2 处理要求。
污水经二级处理后应符合以下具体要求：
70mg/l；≦20 mg/l；≦30 mg/l
1.3.3 处理工艺流程。
污水采用传统活性污泥法工艺处理，具体流程如下：
污水→分流闸井→格栅间→污水泵房→出水井→计量槽→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→消毒池→出水。
1.3.4 气象与水文资料。
1）气象。风向： 多年主导风向为北北东风
气温： 最冷月平均为5℃
最热月平均为32.5℃
极端气温，最高为41.9℃；最低为－1℃；最大冻土深度为0.05m
2）水文。降水量： 多年平均为每年728mm
蒸发量： 多年平均为每年1210mm
地下水水位： 地面下5～6m
1.3.5 厂区地形。
污水厂选址在64-66m之间，平均地面标高为64.5m。平均地面坡度为0.3%-0.5%，地势为西北高，东南低。厂区征地面积为东西长380m，南北长280m
1.4 设计成果。
1）设计计算说明书一份；
2）设计图纸：污水厂平面图和污水处理高程图各一张。
2 污水处理工艺流程说明。
该城市排放的污水主要含cod、bod、ss等污染物，所以本污水处理厂拟采用传统活性污泥法工艺处理，主要流程如下图（图2—1）所示：
图2—1 污水处理厂工艺流程图。
3 处理构筑物设计。
3.1 闸门井。
为使污水处理在出现故障时能够超越所有构筑物，在进入格栅井前设置闸门井。
尺寸(m)：lbh=433
3.2 格栅。
3.2.1 设计说明
格栅的作用是拦截悬浮物或漂浮物，以便保护水泵。本设计采用中格栅，提升水泵采用螺旋泵。栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.
6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。
如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。所以，本设计格栅的栅条间隙拟定为20.00mm。
3.2.2 设计计算
设计流量：a.日平均流量：
b.日最大流量：
计算草图（图3—1）：
图3—1 格栅水力计算简图。
设计参数：设格栅个数 n=2个。
栅前流速过栅流速。
栅条间净间隙 b=20.00mm 栅前部分长度 0.5m
格栅倾角=60单位栅渣量=0.05m3栅渣/103m3污水。
1） 栅前水深。
根据最优水力断面公式计算得：
所以栅前水深。
2） 栅槽宽度。
a.栅条的间隙数n，个。
栅条数： b.栅槽宽度，m
设计采用10圆钢为栅条，宽度
则栅槽宽度：
3） 过栅水头损失。
由上面三个式子得：
式中： —受污染物堵塞时水头损失增大倍数，一般取3
—栅条宽度，0.01m
—形状系数，矩形：2.42；圆形：1.79
—重力加速度，取。
设计栅条断面为圆形断面，，则。
4） 栅后槽的总高度。
设栅前渠道超高，则。
5） 格栅的总长度。
a. 进水渠道渐宽部分的长度。
进水渠宽，设其渐宽部分展开角度， 则。
b. 格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度。
c. 格栅前槽高。
则格栅的总长度为。
6） 每日栅渣量。
式中：—单位栅渣量，污水。格栅间隙为时，；格栅间隙为时，污水。本工程格栅间隙为20mm，取。
所以宜采用机械清渣。
3.3 沉砂池。
3.3.1 设计说明。
沉砂池的设置目的是去除污水中泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行。本设计采用平流式沉砂池。
在沉砂池设计中，可参考下列设计原则：
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：
当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；
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；
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。
4. 城市污水的沉砂量可按每污水沉砂量为计算，其含水率为，容量为。
5. 贮砂斗的容积应按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. 沉砂池的超高不宜小于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：采用平流式沉砂池，具有处理效果好，结构简单的优点，分两格。
3.3.2 池体设计计算。
计算草图（图3—2）：
图3—2 平流式沉砂池计算草图。
主要参数：污水在池内的流速取为0.25m/s（0.15~0.3m/s）；
最高时流量时，污水在池内的停留时间取为50s（30~60s）；
有效水深不应大于1.2m，取为1.0m（0.25~1.0m），每格宽度取为1.0m（≥0.6m）；
池底坡度一般为（0.01~0.02），当设置除沉砂设备时，可根据除砂设备的要求，确定池底的形状。
设计计算：沉砂池设2座，每座取2格，每格宽b=1m
1） 沉砂部分的长度。
式中： —最大设计流量时的速度，取0.25m/s
最大设计流量时的停留时间，取50s
2） 水流断面面积。
3） 池总宽度。
式中： —设计有效水深，取1.0m。
4） 贮砂斗所需容积。
式中： —城镇污水的沉砂量，本设计取。
排砂时间间隔，取2d
污水流量总变化系数，为1.2
设每一个分格有2个沉砂斗，有4个分格，则每个沉砂斗容积为：
5） 贮砂斗各部分尺寸计算。
设贮砂斗的底宽；斗壁与水平面的倾角为60°；贮砂斗的高度。则贮砂斗的上口宽b2为：
贮砂斗的容积：
6） 贮砂室的高度。
假设采用重力排砂，池底设坡度坡向砂斗，两个沉砂斗之间的间隔壁厚，则：
7） 池总高度。
(超高取0.3m)
3.4 初沉池。
3.4.1 设计说明。
沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按工艺布置的不同，分为初沉池和二沉池。初沉池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二沉池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。
对于一般城镇污水，初沉池的去处对象是悬浮固体，可去除ss约40%~50%,同时可去除20%~30%的bod5。
沉淀池按水流方向可分为平流式的、竖流式的和辐流式的三种。竖流式池子深度大，施工困难，对冲击负荷和温度变化的适应能力较差，而且造价较高。而平流式对冲击负荷和温度变化的适应能力较好，施工简单，造价低。
辐流式采用机械排泥，运行较好，管理也简单，排泥设备已有定型产品。所以在本次设计中初沉池采用平流式，二沉池采用辐流式。
3.4.2 平流式沉淀池设计计算。
沉淀池设计参数选取中需要注意的：
沉淀池不得少于2座；
沉淀池的超高不应小于0.3m；
排泥管的直径应按计算确定，但一般不宜小于200mm，污泥斗壁与水平面的倾角不应小于45°，对二沉池，则不能小于55°；
沉淀区的有效水深宜采用2.0——4.0m；
平流式沉淀池设计中，控制沉淀池设计的主要因素是对污水经处理后应达水质的要求；
池子长宽比不小于4，以4-5为宜。
设计计算：1） 沉淀区的表面积。
设表面水力负荷，设计流量，则。
2） 沉淀区有效水深。
停留时间)3） 沉淀区有效容积。
4） 沉淀池的长度。
设最大设计流量时的水平流速，初沉池一般取7mm/s。
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