传统活性污泥工艺城市污水处理工程设计说明

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1、. . . . 15万吨/日传统活性污泥工艺城市污水处理工程设计摘要环境保护是我国的基本国策。世界经济发展的实践证明，为实现经济的持续稳定的发展，必须解决好发展与环境保护的矛盾。随着我国社会和经济的高速发展，城市环境污染特别是水污染的问题日趋严重。目前我国水污染控制的重点已从以工业点源为主，逐步转变为以城市污水污染为主的控制。本文即为省市某污水处理工程的设计计算，在分析进出水水质之后，结合当地的水文与气候条件，本设计选用传统活性污泥工艺进行处理。传统活性污泥法是当前应用最为广泛的污水处理技术之一。该方法自1914年在英国曼彻斯特市建成污水试验厂以来，已有80多年的历史。它是以活性污泥为主体的污

2、水生物处理方法，构成传统活性污泥法有3个基本要素：是引起吸附和氧化作用的微生物，即活性污泥；二是废水中的有机物，它是处理对象，也是微生物的食料；三是溶解氧，没有充足的溶解氧，好氧微生物既不能生存也不能发挥氧化分解作用。本文详细计算了传统活性污泥工艺的各处理构筑物，也进行了污水与污泥高程布置与基本的成本概算。关键词：城市污水处理厂 传统活性污泥工艺 污水处理 污泥处理 95 / 103目录摘要I第一章 绪论11.1 水污染现状11.2 传统活性污泥工艺原理11.3 传统活性污泥工艺流程21.4传统活性污泥工艺的优点31.5选择传统活性污泥工艺的理由31.5.1设计原始资料31.5.2工艺选择3第

3、二章 编制依据与设计容42.1 自然状况42.1.1地形地貌42.1.2水文状况42.1.3地质条件42.1.4气象条件42.2 处理流程选择52.2.1污水处理流程的选择原则52.2.2应考虑的其他一些重要因素5第三章 污水总泵站的设计计算63.1污水泵站的组成63.2选择泵房的条件63.3选泵的条件63.4污水泵房的工艺流程73.5污水泵站设计计算73.5.1选泵前扬程估算73.5.2水泵机组的选择83.5.3泵前格栅计算83.5.5集水池设计计算133.5.6机器间设计计算153.5.7泵站仪表163.5.8其他附属设施的设计16第四章 污水的一级处理184.1格栅与其设计184.1.1

4、格栅间隙数184.1.2格栅槽宽度184.1.3通过格栅的水头损失184.1.4格栅部分总长度194.1.5每日栅渣量计算194.1.6进水与出水渠道194.2沉砂池与其设计204.2.1沉砂池有效容积204.2.2水流过水断面积204.2.3沉砂池宽度214.2.4沉砂池长度214.2.5每小时所需空气量计算214.2.6沉砂室所需容积214.2.7每个沉砂斗容积214.2.8沉砂斗上口宽度224.2.9沉砂斗有效容积224.2.10进水渠道224.2.11出水装置224.2.12排砂装置234.3初沉池与其设计234.3.1沉淀池表面积244.3.2沉淀部分有效水深244.3.3沉淀部分有

5、效容积244.3.4沉淀池长度244.3.5沉淀池宽度244.3.6沉淀池格数244.3.7校核长宽比与长深比254.3.8污泥部分所需容积254.3.9每格沉淀池污泥部分所需容积254.3.10污泥斗容积254.3.11沉淀池总高度264.3.12进水配水井264.3.13进水渠道264.3.14出水堰274.3.15出水渠道274.3.16进水挡板、出水挡板274.3.17排泥管284.3.18刮泥装置28第五章 污水的生物处理295.1曝气池与其设计295.1.1曝气池的计算与各部分尺寸的确定295.1.2曝气系统的计算与设计315.1.3供气量的计算325.1.4曝气池进出水系统335

6、.1.5空气管系统计算355.1.6空压机的选定39第六章 污水的生物处理后处理406.1二沉池与其设计406.1.1沉淀池表面积406.1.2沉淀池直径406.1.3沉淀池有效水深406.1.4径深比416.1.5污泥部分所需容积416.1.6沉淀池总高度416.1.7进水管的计算426.1.8进水竖井计算436.1.9稳流筒计算436.1.10出水槽计算436.1.11出水堰计算446.1.12出水管456.1.13排泥装置456.1.14集配水井的设计计算456.2消毒接触池与其设计466.2.1消毒剂的选择466.2.2消毒剂的投加466.2.3消毒接触池设计476.3计量设备486.

7、3.1计量槽主要部分尺寸486.3.2计量槽总长度496.3.3计量槽的水位496.3.4渠道水力计算496.3.5出厂出水管50第七章 污泥处理工艺517.1污泥浓缩池与其设计517.1.1初沉池污泥量计算517.1.2剩余污泥量计算517.1.3污泥浓缩池设计计算527.2贮泥池与其设计557.2.1贮泥池进泥量计算567.2.2贮泥池的容积567.2.3贮泥池高度577.2.4管道部分577.3污泥消化池与其设计577.3.1容积计算587.3.2平面尺寸计算607.3.3消化池热工计算607.3.4污泥加热方式647.3.5混合搅拌设备657.3.6消化后的污泥量计算667.3.7沼气

8、产量677.3.8一级消化池的管道系统677.3.9二级消化池的管道设计697.3.10贮气柜717.3.11沼气压缩机727.4污泥脱水727.4.1脱水污泥量计算727.4.2脱水机的选择737.4.3附属设施73第八章 污水处理厂高程布置768.1高程布置的原则768.2污水处理构筑物高程布置768.2.1构筑物水头损失768.2.2管渠水力计算778.2.3污水处理高程布置778.3污泥处理构筑物高程布置798.3.1污泥管道水头损失798.3.2污泥处理构筑物的水头损失798.3.3污泥处理高程布置808.4污泥泵房80第九章 污水处理厂概算与处理成本819.1计算原则819.2污水

9、厂建设直接费用819.2.1场区平面技术经济概算819.2.2污水泵房技术经济概算819.2.3沉砂池技术经济概算829.2.4初次沉淀池技术经济概算829.2.5二次沉淀池技术经济概算839.2.6曝气池技术经济概算849.2.7消毒接触池技术经济概算849.2.8污泥回流泵房技术经济概算859.2.9污泥浓缩池技术经济概算859.2.10污泥脱水机房技术经济概算869.2.11消化控制室技术经济概算879.2.12污泥消化池技术经济概算879.2.13机修间技术经济概算899.2.14鼓风机房技术经济概算899.2.15综合楼技术经济概算909.2.16贮泥池技术经济概算909.2.17贮

10、气柜技术经济概算909.2.18变配电间技术经济概算909.2.19加氯间技术经济概算919.2.20仓库技术经济概算919.2.21锅炉房技术经济概算919.2.22总直接费用计算919.2.23间接费919.2.24其它费919.2.25工程总投资919.3污水处理成本919.3.1电费919.3.2药剂费929.3.3工资福利费929.3.4折旧提成费929.3.5检修维护费929.3.6其它费用929.3.7年经营费用939.3.8污水处理成本核算93第十章 结论94参考文献96第一章 绪论1.1 水污染现状：在维系人的生存、保障经济建设和维护社会发展的所有自然要素中，水的重要性毋庸赘

11、述。然而随着工业化、城市化加快，世界面临着水资源短缺、污染严重的挑战。 中国尤其严重，是世界13个缺水国家之一，全国600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染，全国75%的湖泊出现了不同程度的富营养化；90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的60%-70%是由于水污染造成的；对我国118个大中城市的地下水调查显示，有115个城市地下水受到污染，其中重度污染约占40%。水污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。我国水体污染主要来自两方面；一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排

12、放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的51%以上。据环境部门监测，1999年全国近80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达400亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染。1.2 传统活性污泥工艺原理：传统活性污泥法是依据废水的自净作用原理发展而来的。废水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理，去除了大部分悬浮物和部分BOD后即进入一个人工建造的池子，池子犹如河道的一段，池有无数能氧化分解废水中有机污染物的微生物。同天然河道相比，这一人工的净化系统效率极高，大气的天然复氧根本不能满足

13、这些微生物氧化分解有机物的耗氧需要，因此在池中需设置鼓风曝气或机械翼轮曝气的人工供氧系统，池子也因此而被称为曝气池。 废水在曝气池停留一段时间后，废水中的有机物绝大多数被曝气池中的微生物吸附、氧化分解成无机物，随后即进入另一个池子沉淀池。在沉淀池中，成絮状的微生物絮体活性污泥下沉，处理后的出水上清液即可溢流而被排放。 为了使曝气池保持高的反应速率，我们必须使曝气池维持足够高的活性污泥微生物浓度。为此，沉淀后的活性污泥的一部分又回流至曝气池前端，使之与进入曝气池的废水接触，以重复吸附、氧化分解废水中的有机物。 在这一正常的连续生产（连续进水）条件下，活性污泥中微生物不断利用废水中的有机物进行新代

14、。由于合成作用的结果，活性污泥数量不断增长，因此曝气池中活性污泥的量愈积愈多，当超过一定的浓度时，我们适当排放一部分，这部分被排去的活性污泥常称作剩余污泥。曝气池中污泥浓度一般控制在23g/L，废水浓度高时采用较高数值。废水在曝气池中的停留时间常采用48小时，视废水中有机物浓度而定。回流污泥量约为进水流量的2550%左右，视活性污泥含水率而定。曝气池中水流是纵向混合的推流式。在曝气池前端，活性污泥同刚进入的废水相接触，有机物浓度相对较高，即供给活性污泥微生物的食料较多，所以微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期。由于普通活性污泥法曝气时间比较长，当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时

15、，废水中有机物已几乎被耗尽，污泥微生物进入源代期，它的活动能力也相应减弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量少。处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，达到9095%左右。1.3 传统活性污泥工艺流程：废水首先经过机械格栅去除废水中较大的悬浮物，经提升泵将废水提升到曝气沉砂池，去除污水中砂子、煤渣等比重较大的颗粒。然后污水进入平流式初沉池作预处理，去除较细小的悬浮有机物；然后进入曝气池，污泥中的微生物处理除去BOD5、COD等有机物，再进入辐流式二沉池进行泥水分离，部分活性污泥回流到曝气池，以保证曝气池有足够的微生

16、物分解有机物，出水经加氯接触池消毒后经巴氏计量槽排入水体。初沉池 、曝气池和二沉池的污泥混合后进入污泥浓缩池浓缩后降低污泥中的含水率，浓缩池的上清液回流到初沉池进行再处理，再经污泥消化池处理含有机物的污泥，防治污泥腐烂发臭，消化后的污泥再经带式压滤机进行脱水，污泥晾晒后外运。工艺流程图如下：1.4传统活性污泥工艺的优点：（1）有机物经历了第一阶段的吸附和第二阶段的代的完整过程,活性污泥也历了一个从池道端的对数增长,经减速增长到池末端的源呼吸的完全生长周期。（2）在池首端和前段混合液中的溶解氧浓度较低。（3）微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期。由于传统活性污泥法曝气时间比较长，当

17、活性污泥继续向前推进到曝气池末端时，废水中有机物已几乎被耗尽，污泥微生物进入源代期，它的活动能力也相应减弱，因此在沉淀池中容易沉淀，出水中残剩的有机物数量少。处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物，所以普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高，达到9095%左右。1.5选择传统活性污泥工艺的理由：1.5.1设计原始资料：平均流量：15万吨/天,即1.736 m3/s，变化系数1.15；Q设计水量=平均流量变化系数=1.996m3/s，进水：COD：350 mg/L，BOD5：270 mg/L，SS：225 mg/L，PH：7.0；出水：COD：60 mg/L，BOD5：2

18、0 mg/L，SS：20 mg/L，PH：6.5-7.5；处理程度计算：COD：82.8%，BOD5：92.6%，SS：91.1%。1.5.2工艺选择：本设计对BOD5去除率要求较高，对氮磷的去除没有特殊要求，选用传统活性污泥工艺，因为该工艺对BOD5去除率高，可达90%95%，稳定性较强，系统启动时间短，一般为24周，很少产生臭气，不产生沼气，对污水的碱度要求低。第二章 编制依据与设计容2.1 自然状况：2.1.1地形地貌： 市位于辽河平原中部，东部为辽东丘陵山地，北部为辽北丘陵，地势向西、南逐渐开阔平展，由山前冲洪积过渡为大片冲积平原。地形由北东向南西，两侧向中部倾斜。最高处是新城子区马刚

19、乡老石沟的石人山，海拔441米；最低处为辽中县于家房的前左家村，海拔5米。市最高处在大东区，海拔65米；最低处在铁西区，海拔36米。皇姑区、和平区和河区的地势，略有起伏，高度在41.45米之间。东陵区多为丘陵山地；新城于区北部有些丘陵山地，往南逐渐平坦；家屯区除南部有些丘陵山地外，大部份地区同于洪区一样，都是冲积平原。新民、辽中两县的大部分地区为辽河、浑河冲积平原，有少许沼泽地和沙丘，新民县北部散存一些丘陵。全市低山丘陵的面积为1020平方公里，占全市总面积的12。山前冲洪积倾斜平原分布于东部山区的西坡，向西南渐拓。山地丘陵集中在东北、东南部，属辽东丘陵的延伸部分。西部是辽河、浑河冲积平原，地

20、势由东向西缓缓倾斜。全市最高海拔高度为447.2米，在法库县境；最低海拔高度为5.3米，在辽中县于家房镇。 东部为低山丘陵，中西部是辽阔平原。由东北向西南倾斜，平均海拔3050米。2.1.2水文状况：全市境主要有辽河、浑河、绕阳河、柳河、蒲河、养息牧河、北沙河、秀水河等大小河流27条，属辽河、浑河两大水系，水资源总量为32.6亿立方米，其中地表水11.4亿立方米，地下水21.2亿立方米。2.1.3地质条件：污水处理厂所处位置地面标高85.00m，污水处理厂出水排入附近河流，河流位于污水处理厂的正南方，河流的最高水位为81.50m，常水位为80.00m；污水处理厂所在地的地下水位在地表以下7.0

21、m，土壤为粘土；2.1.4气象条件： 室外大气平均温度8.0，冬季室外计算温度-11.7，土壤全年平均温度为10，冬季土壤温度为3.5。常年主导风向为西南风。2.2 处理流程选择：污水处理厂的工艺流程是指在达到所要求的处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合，以满足污水处理的要求。2.2.1污水处理流程的选择原则：经济节省性原则；运行可靠性原则； 技术先进性原则。2.2.2应考虑的其他一些重要因素： 充分考虑业主的需求； 考虑实际操作管理人员的水平。第三章 污水总泵站的设计计算3.1污水泵站的组成：污水泵站的基本组成包括机器间、集水池、格栅、辅助间、变电所等。机器间设置水泵机组和相关附属设施

22、。集水池可收集来水，还可以在一定程度上调节来水的不均匀性，起到调节水量的作用，保证水泵能较均匀地工作。格栅安装在集水池，其作用主要是拦截水中较粗大的漂浮物和固体杂质，防止杂物堵塞和损坏水泵和管道等设施。辅助间一般包括贮藏室、维修间、休息室和卫生间等。变电所可独立于泵房外单独设置，也可设置于泵房外与泵房相连，或直接设于泵房的一侧。3.2选择泵房的条件：（1）由于污水泵站一般为常年运行，选用自灌式泵房比较方便，只有在特殊情况下才选用非自灌式泵房；（2）流量小于2m3/s时，常选用下圆上方形泵房，当直径D=7-15m时，工程造价比矩形低；（3）大流量的永久性污水泵站，选用矩形泵房。（4）分建式与合建

23、式泵房的选用可根据水泵的启动方式来确定，一般自灌式启动应采用合建式泵房，非自灌式启动或因地形条件受到限制，可采用分建式泵房。（5）全地下式泵站，地面以上占地少，工程造价低，地下泵房潮湿，对一般电机的运转会产生影响，采用潜水泵可解决这一问题。3.3选泵的条件：选泵的原则要求：在满足最不利工况的条件下，考虑各种工况，尽可能节约投资，减少能耗。从技术上对流量Q、扬程H进行合理计算，对水泵台数和型号进行选定，满足用户对水量和水压的要求。从经济和管理上对水泵台数和工作方式进行确定，做到投资、维修费最低，正常工作能耗最低。选泵时应注意以下几个问题：（1）首先要满足最高时供水工况的流量和扬程要求，并保证水泵

24、在高效段运行。水源水位变幅大的取水泵站，宜选用特性曲线陡峭型的水泵；流量变幅大的出水泵站，宜选用特性曲线平缓的泵。（2）选泵应尽量大小搭配，调配灵活，同时尽可能选择同型号水泵，互为备用。（3）一般应尽量减少水泵台数，选用效率较高的大泵。（4）考虑远期发展，远近结合，因一级泵站施工费高，更要考虑远近期结合。一般方法有：预留位置，当水量增加时，增加新泵；近期用小泵工作，远期更换大泵工作；更换叶轮，近期安装小叶轮，远期安装大叶轮工作。（5）最好泵在远期供水量低时仍能使用。（6）根据供水对象供水可靠性的不同要求，选用一定数量的备用泵。备用泵的数量，要根据用户的用水性质和用户对供水可靠性的要求确定，比如

25、，工业用水比居民用水可靠性要求高断水危害和损失程度大，一般不容许断水。3.4污水泵房的工艺流程：3.5污水泵站设计计算：本设计采用自灌式水泵，自灌式水泵多用于常年运转的污水泵站，其优点是：启动与时可靠，管理方便。由于自灌式启动，故采用集水池与机器间合建。城市污水进水管管径取1600mm，充满度0.7，埋深3.5m，即进水管液面标高为地面标高-3.500=85.000-3.500=81.500m，则进水管管底标高=81.500-1.6000.7=80.380m。3.5.1选泵前扬程估算：格栅前水面标高=进水管液面标高=81.500m；格栅后水面标高=集水池最高水位标高=格栅前水面标高-格栅压力损

26、失；污水流经格栅的压力损失按0.1mH2O估算，则：格栅后水面标高=81.500-0.100=81.400m；集水池有效水深取2.0m，则：集水池最低水位标高=81.400-2.000=79.400m；水泵净扬程HST=出水井水面标高-集水池最低水位标高=89.803-79.400=10.403m；水泵吸、压水管路（含至出水井管路）的总压力损失估算为2.0mH2O；则水泵扬程H=10.403+2.000=12.403m。3.5.2水泵机组的选择：选择四台水泵，三用一备，则： 。 选用500WL3000-13立式污水泵四台，其中三台工作，一台备用。单泵的工作参数为H=13mH2O时，流量Q=30

27、00m3/h，转速为n=590r/min，电动机功率N=160KW，水泵效率=80%；选用与之配套的电机。3.5.3泵前格栅计算：设计中取四组格栅，N=4组，每组格栅单独设置，安装角度=60，每组格栅的设计流量为0.499m3/s。（1）格栅间隙数： （3-1）n格栅栅条间隙数（个）；Q设计流量（m3/s）；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）。 集水池进水管管底与格栅底部落差不小于0.5m，设计中取h=0.5+0.71.6=1.62m，v=0.9m/s，b=0.03m，=60，N=4，Q=0.499 m3/s，则计算得

28、到n=10.62个，取n=11个。（2）格栅槽宽度：B=S(n1)+bn （3-2）B格栅槽宽度（m）；S每根格栅条的宽度（m）。设计中取S=0.015m，则计算得B=0.48m。（3）进水渠道渐宽部分长度： （3-3） l1进水渠道渐宽部分的长度（m）； B1进水明渠宽度（m）； 1渐宽处角度（），一般采用10-30设计中取B1=0.4m，1=20，计算得l1=0.11m。（4）出水渠道渐窄部分的长度： （3-4）得l2 =0.055m。（5）通过格栅的水头损失： （3-5） h1水头损失（m）；格栅条的阻力系数，查表=1.672.42；k格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。

29、 设计中取=2.42，k=3，得到h1=0.10m。（6）栅后明渠的总高度：H=h+h1+h2 （3-6） H栅后明渠的总高度(m)； h2明渠超高（m），一般采用0.3-0.5m设计中取h2=0.30m，得到H=2.02m。（7）栅槽总长度：（3-7）L格栅槽总长度（m）； H1栅前明渠的深度（m）。 设计中H1=0.8+0.3=1.10m，得到L=2.30m。（8）每日栅渣量计算：（3-8）W每日栅渣量（m3/d）；W1每日每103m3污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0.04-0.06m3/103m3污水。设计中取W1=0.05，得到W=7.5 m3/d 0.2m3/d。采用

30、机械除渣与皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。3.5.4泵站的平面布置：（1）吸水管路布置：为了保证良好的吸水条件，每台水泵设单独的吸水管，每条吸水管的设计流量均为2396m3/h，采用DN1000钢管，流速v1=0.85m/s；在吸水管起端设一进水喇叭口，其直径为DN1400，吸水管路上设90弯头2个，电动闸阀1个，偏心渐缩管1个，扬程计算如下：喇叭口： （3-9） （3-10）查得1=0.1；90弯头：DN1000弯头一个, 查得2=1.08；闸阀：选用Z945TW型电动暗杆楔式闸阀，DN=1000mm，L=811mm，查得3=0.05；偏心渐缩管：选用

31、DN1000550，查得4=0.21； （3-11） ，得 ；90弯头：DN550弯头一个，查得5=0.64；由上可得：直管长为1.6m，管道总长为4.7m，则:沿程损失为：局部水头损失为： （3-12） 吸水管路水头损失为：h=h1+h2=0.393m。（2）压水管路布置：每条压水管的设计流量均为2396m3/h，采用DN1000钢管，流速v1=0.85m/s，压水管路上设同心渐扩管两个，单向止回阀一个，闸阀一个。出水管路水头损失计算，选择一条阻力损失最大的管路作为核算对象，计算泵站压水管路水头损失，按A,B,C,D线顺序计算水头损失：A-B段：同心减扩管：选用DN5001000，查得6=0

32、.33， （3-13） ，得 ；单向止回阀：选用H76对夹双瓣旋启式止回阀，DN=1000mm，L=432mm，查得7=1.7；闸阀：选用Z945TW型电动暗杆楔式闸阀，DN=1000mm，L=811mm，查得3=0.05；同心减扩管：选用DN10001600，查得8=0.37； （3-14），得 90弯头：DN1600弯头一个, 查得9=1.08；直管长为1m，管段总长为5.2m，则：沿程损失为：局部水头损失为： （3-15） A-B段水头损失为：hAB=h1+h2=0.286m。B-C段：丁字管两个，DN1600，v4=1m/s，查得10=1.5，11=3.0；沿程损失为：局部损失为： （

33、3-16）B-C段水头损失为：hBC=h3+h4=0.244m。C-D段：直管：DN1600，v4=1m/s，L=3.6m；沿程损失为：吸、压水管路总水头损失为：h=h+hAB+hBC+h5=0.927m2.0m； （3-17）则水泵所需扬程为：H=0.927+10.403=11.33m。所选水泵扬程为13m，满足要求。吸、压水管路布置如下图：图3.1 机组布置与吸、压水管路布置图Fig.3.1 The general arrangement of conduit（3）泵座基础设计：泵基础长度 （3-18）泵基础的宽度 （3-19）水泵外形与安装尺寸如下图：图3.2 泵座基础图Fig.3.2

34、The foundation of pump3.5.5集水池设计计算：（1）集水池容积计算：集水池的容积按三台泵5min的流量计算，则： （3-20）则集水池的面积： （3-21） 根据集水池的面积和水泵间的平面布置要求确定泵站长为24m，集水池宽为16m，则集水池实际面积为： （3-22）满足要求。集水池设有人工清除污物格栅四座，格栅间距30mm，安装角度60。按照满足水泵间布置要求计算容积：水泵间长度：水泵间长度是指水泵间两墙轴间的距离。根据主机组台数、布置形式、机组间距、边机组段长度等因素确定，应满足机组吊运和泵房交通的要求，用下式表述： （3-23）L 泵房长度（mm）；l0 主机组基

35、础的长度（mm）；l1 主机组基础间距（mm）；L1主机组基础到墙壁之间的距离（mm）n 主机组台数。计算中取L1=5m，l0=1.66m，l1=2m，n=4，则L=22.64m。 水泵间跨度：水泵间的跨度是水泵间进出水侧（或柱）轴线之间的距离，应根据水泵、阀门、所配的其他管件尺寸，并满足安装、检修与运行维护通道或交通道布置的要求而定。即： （3-24）B 水泵间跨度（mm）；b1、b8 轴线之间的墙壁厚度（mm）；b2 水平管长，根据管道检修空间而定，一般不小于300mm；b3 偏心渐缩管长度（mm）；b0 水泵长度（mm）；b4 同心渐扩管长度（mm）；b5 水平接管长度，根据闸阀的长度与

36、闸阀、管道检修需要而定（mm）；b6 闸阀长度（mm）；b7 交通道宽度（mm）。计算中取b0=1710mm，b1=400mm，b2=1000mm，b3=1050mm，b4=2500mm，b5=1000mm， b6=2054mm，b7=2000mm，b8=400mm，则B=12.114m。 根据水泵间长度L=22.64m与水泵间的跨度B=12.114m确定泵站长为24m，水泵间宽为13m。根据水量可以确定集水池宽为b=375/24=15.625m，设计中取b=16m。则集水池实际面积为： （3-25）由两种方法得到集水池面积为384m2。（2）集水池最高水位=进水管水面标高-格栅水头损失=81

37、.500-0.100=81.400m；（3）集水池最低水位=集水池最高水位-有效水深=81.400-2.000=79.400m；（4）集水池池底坡度为0.05，坡向吸水坑，吸水坑深度1.00m，上底宽2.5m，下底宽1.5m。（5）泵房形式采用矩形，长24m，宽29m。3.5.6机器间设计计算：机器间布置应满足设备安装、运行、检修的要求。要有良好的运输、巡视和工作的条件，符合防火、防噪声与采光技术规定，做到管理方便，安全可靠，整齐美观。（1）机器间尺寸、平面布置：泵座与集水池墙壁距离取决于水泵吸水管、闸门、零件的尺寸和装卸的宽裕度。楼梯宽度不宜小于1.8m，平台宽不小于1.0m。（2）高程布置

38、：无吊车起重设备者，泵房高度以满足临时架设起吊设备和采光通风的要求，地面以上有效高度不小于3.0m；有吊车起重设备者，应保持吊起物底部与所跨越固定物体顶部留有不小于0.5m的净空；在半地下室泵房，如考虑汽车运进设备，则机器间高度尺寸按车箱底盘的高度计算。（3）泵房高度计算：泵房分为两层，地下部分为设备间，地上部分安装吊车与设配电室、值班室和控制室。地面以上的泵房高度：H1=a+b+c+d+e+h （3-26）a单轨吊车梁高度；b滑车架高度；c起重葫芦在钢丝绳绕紧状态下长度；d起重绳的垂直高度；e最大一台泵或电机的高度；h吊起物底部与泵房进口地坪或平台的距离，用汽车运输。设计中取a=0.4m，b

39、+c=0.55m，d=1.3m，e=2.22m，h=1.6m，计算得H1=6.07m，设计中取7m。3.5.7泵站仪表：泵站应设置的控制仪表有以下几种：（1）自灌式水泵吸水管上安装真空表。（2）出水压力管上设置压力表。（3）配电设备仪表有电流表、电压表、计量表。（4）轴承润滑仪表：泵采用液体润滑轴承时，轴承装置油位指示器。采用轴承循环润滑时，装置压力表与温度计。3.5.8其他附属设施的设计：（1）门、窗、走廊：门：机器间至少应有一个能满足设备的最大部件搬运出入的门。门高：H=c+d+e+f （3-27）c所吊部件吊钩与门框顶部之距离（0.5m）d起重绳垂直长度，e最大一台泵或电机高度：电机高h

40、=1855mm，泵高h=2220mm。f吊车部件底与泵房进口处室地面或平台之间的距离，f取0.6mH=0.5+1.00+2.22+0.6=4.32m，取4.5m。门宽： B=2a+b （3-28）b部件宽度（m），水泵宽度b=1455mm，电机宽度b=970mm。采用汽车运输，汽车车厢宽取2.5m；a部件两侧距门框长度（0.15m，取0.25m）。B=20.25+2.5=3.0m窗：在炎热地区，窗应尽量面向夏季主导风向，易造成对流；在寒冷地区，窗应向阳，为使空气对流，背面也可适当开窗。窗的总面积不少于泵房面积的1/6。寒冷地区应设双层玻璃保暖。为了便于开关和清擦玻璃，在室无走廊的情况下，应考虑

41、可在室外进行工作的条件。窗户尺寸：宽1.6米，高2米，共16个；走廊：在较大的泵站，为了便于管理和使用，靠窗或墙的一边宜设有走廊，其宽度可采用1.01.2m，取1m，走廊的栏杆高度为0.91.0m，取1m。楼梯：机器间集水池设1.2m宽的扶梯（2）起重设备的选择：为方便安装水泵、电机、管道、闸阀，泵站应设置起重机械。重量超过1吨的立式泵跨越相邻水泵起吊时，应设双轨起重机吊车梁，以免因摆动幅度过大而出轨。为使吊车能正常运行，必须避开出水管、闸阀、支架、平台、走廊等矛盾，为减轻工作人员的劳动强度，凡起吊高度大，吊动距离长，起吊次数较多的泵站，应尽量采用电动操作。本设计最大的起重量为3吨，采用LX型

42、电动单梁悬挂桥式起重机，起升高度为12m，跨度为9m。（3）地面排水：室地面坡度为0.01，倾向排水沟或集水坑，集水坑尺寸为D=0.5m,H=0.7m。水泵水封滴水通过DN32mm的排水管接入集水坑，为保持室清洁，应备有供冲洗用的橡胶软管，排除积水坑之污水，可利用污水泵在吸水管外加DN50软管，伸入集水坑将污水抽除。（4）采光通风：室应有充足的自然光，检修和操作点处灯光要能集中，照明器件迎来蒸汽腐蚀并防曝。自然通风在开窗方向上，注意使空气对流。地下部分在相对应的位置设拔风筒2个，通向室外。风筒进出风口应一高一低，使空气流通，通风机设在室，有通风管道将热空气排出并引进新鲜空气。第四章 污水的一级

43、处理4.1格栅与其设计：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井处，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。设计中取四组格栅，N=4组，每组格栅与沉砂池合建，安装角度=60，每组格栅的设计流量为0.499m3/s。4.1.1格栅间隙数： （4-1）n格栅栅条间隙数（个）；Q设计流量（m3/s）；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=0.8m，v=0.9 m/s，b=0.02m ，=60，N=4，Q=0.499 m3/s，则计算得到n=32.2个，取n

44、=33个。4.1.2格栅槽宽度：B=S(n1)+bn （4-2）B格栅槽宽度（m）；S每根格栅条的宽度（m）。设计中取S=0.015m，则计算得B=1.14m。4.1.3通过格栅的水头损失： （4-3）h1水头损失（m）； 格栅条的阻力系数，查表=1.672.42； k格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。 设计中取=2.42，k=3，得到h1 =0.18m。4.1.4格栅部分总长度： （4-4） L格栅部分总长度（m）； H1格栅明渠的深度（m）。 设计中H1 =0.8+0.3=1.1m，得到L=2.14m。4.1.5每日栅渣量计算： （4-5） W每日栅渣量（m3/d）；W1

45、每日每103m3污水的栅渣量（m3/103m3污水），一般采用0.04-0.06m3/103m污水。设计中取W1 =0.05m3/103m3污水，计算得W=7.5m3/d0.2m3/d。采用机械除渣与皮带输送机或无轴输送机输送栅渣，采用机械栅渣打包机将栅渣打包，汽车运走。4.1.6进水与出水渠道：城市污水通过DN1600mm的管道送入进水渠道，格栅的进水渠道与格栅槽相连，格栅与沉砂池合建一起，格栅出水直接进入沉砂池，进水渠道宽度B1 =B=1.5m，渠道水深h1=h=0.8m。格栅与沉砂池合建的格栅平面布置如下图：图4.1 格栅与沉砂池合建的格栅平面图Fig. 4.1 The horizont

46、al plan of the build of the grill and the sand collector4.2沉砂池与其设计：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沉积和消化池沉积。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。设计中采用曝气沉砂池，沉砂池设4组，N=4组，每组设计流量0.499m3/s4.2.1沉砂池有效容积：（4-6）V沉砂池有效容积（m3）； Q设计流量（m3/s）； t停留时间（min），一般采用1-3min。设计中取t=2min，Q=0.499m3/s，得

47、到V=59.88m3。4.2.2水流过水断面积：（4-7）v1水平流速（m/s），一般采用0.06-0.12m/s。设计中取水平流速v1=0.1m/s,得到A=4.99m2。4.2.3沉砂池宽度：（4-8）h2沉砂池有效水深（m），一般采用2-3m。设计中取h2=2.0m，得到B=2.50m。B/h2=1.251.86m3。4.2.10进水渠道：格栅出水送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入沉砂池，进水渠道水流流速：（4-15） B1进水渠道宽度（m）； H1进水渠道水深（m）。 设计中取B1=1.8m，H1=0.5m，得到V1=0.55m/s。4.2.11出水装置：出水采用沉砂池末端薄壁出

48、水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池水位标高恒定，堰上水头： （4-16） Q1沉砂池设计流量（m3/s）； m 流量系数，一般采用0.4-0.5； b2堰宽（m），等于沉砂池的宽度。设计中取m=0.4，b2=2.49m，得到H1=0.234m。出水堰后自由跌落0.15m，出水流入出水槽，出水槽宽度B2=0.8m，出水槽水深h2=0.35m，水流流速v2=0.89m/s。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接，出水管道采用钢管。管径DN2=800mm，管流速v2=0.99m/s，水力坡度i=1.46。4.2.12排砂装置：采用吸砂泵排砂，吸砂泵设置在沉砂斗，借助空气提升将沉砂排出沉砂池，吸砂泵管径D

49、N=300mm。曝气沉砂池剖面如下图：图4.2 曝气沉砂池剖面图Fig.4.2 The section plane of aeration sand collector4.3初沉池与其设计：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%。初次沉淀池按照运行方式不同可分为平流沉淀池、竖流沉淀池、辐流沉淀池、斜板沉淀池。设计中采用平流沉淀池，平流沉淀池是利用污水从沉淀池一端流入，按水平方向沿沉淀池长度从另一端流出，污水在沉淀池水平流动时，污水中的悬浮物在重力作用下沉淀，与污水分离。平流沉淀池由进水装置、出水装置、沉

50、淀区、缓冲层、污泥区与排泥装置组成。沉淀池设四组，N=4组，每组设计流量Q=0.499m3/s。4.3.1沉淀池表面积：（4-17）F沉淀池表面积（m2）；q表面负荷（m3/m2h），一般采用1.5-3.0m3/m2h。设计中取q=2，得到 F=898.2m2。4.3.2沉淀部分有效水深：h2=qt （4-18）t沉淀时间(h)，一般采用1.0-2.0h。设计中取t=1.5h，得到 h2=3.0m。4.3.3沉淀部分有效容积：V=Qt3600 （4-19）得到V=2694.6m3。4.3.4沉淀池长度：L=3.6vt （4-20）v 设计流量时的水平流速(mm/s),一般采用v5mm/s。设计

51、中取v=5mm/s，得到 L=27m。4.3.5沉淀池宽度：B=F/L （4-21）得到 B=33.3m。4.3.6沉淀池格数： （4-22） b 沉淀池分格的每格宽度（m）。设计中取b=4.8m，得到n1=6.94个，取n1=7个。4.3.7校核长宽比与长深比：长宽比为5.6，大于4，满足要求。长深比为9，满足8-12之间的要求。4.3.8污泥部分所需容积：（4-23）Q设计流量（m3/s）；C1进水悬浮物浓度（mg/L）； C2出水悬浮物浓度（mg/L），一般采用沉淀效率=40%-60%； K2生活污水量总变化系数； 污泥容重（t/m3），约为1； p0污泥含水率（%）。设计中取每次排泥间隔时间T=1d，污泥含水率P0=97%，沉淀池的沉淀效率=50%，出水悬浮物浓度C2=100%50%C1=0.5C1，计算得 V=140.6m3。4.3.9每格沉淀池污泥部分所需容积： （4-24）得到V=20.1m3。4.3.10污泥斗容积： （4-25） a沉淀池污泥斗上口边长（m）； a1沉淀池污泥斗下口边长（m），一般采用0.4-0.5m； h4污泥斗高度（m）。设计中取a=4m，h4 =3.72m，a1=0.4m，得到V1=22m320.1m3。4.3.11沉淀池总高度：H=h1+h2+h3+h4 （4-26）h1沉淀池超高（m），一般采用0.3-0