污水处理厂设计计算书
201x 年 xx 月 xx 日
目录
第一部分 污水处理 ......................................................................................................................................................................................................................... 1
一、
格栅设计计算 ................................................................................................................................................................................................... 1 污水泵房 ............................................................................................................................................................................................................... 4 平流沉砂池设计计算 ................................................................................................................................................................................. 5 初沉池（平流沉淀池）设计计算 ................................................................................................................................................... 9 A 2/O 工艺设计计算 ................................................................................................................................................................................ 15 曝气系统 ............................................................................................................................................................................................................ 21 二沉池（辐流式）设计计算 ............................................................................................................................................................ 27 消毒设施计算 ................................................................................................................................................................................................ 34 计量设备计算 ................................................................................................................................................................................................ 37
二、
三、
四、
五、
六、
七、
八、
九、
第二部分 污泥处理 ...................................................................................................................................................................................................................... 40 十、
污泥量计算 ...................................................................................................................................................................................................... 40 (一 )
初沉池污泥量计算 ............................................................................................................................................................................. 40 剩余污泥量计算 ................................................................................................................................................................................... 40 污泥处理的目的 ................................................................................................................................................................................... 41 污泥处理的原则 ................................................................................................................................................................................... 41 污泥泵房设计 ......................................................................................................................................................................................... 42 集泥池计算 ........................................................................................................................................................................................ 42 污泥泵的选择 .................................................................................................................................................................................. 42 污泥浓缩池计算 ................................................................................................................................................................................... 43 贮泥池计算 ............................................................................................................................................................................................... 47 污泥消化池计算 ................................................................................................................................................................................... 49 容积计算 ..................................................................................................................................................................................................... 49 平面尺寸计算 ......................................................................................................................................................................................... 52 消化后的污泥量计算 ....................................................................................................................................................................... 52 沼气产量计算 ......................................................................................................................................................................................... 53 一级消化池的管道系统 .................................................................................................................................................................
(二 )
(三 )
(四 )
十一、
( 一 )
( 二 )
十二、
十三、
十四、
(一 )
(二 )
(三 )
(四 )
(五 )
(六 )
二级消化池的管道系统 ................................................................................................................................................................. 56 贮气柜 ........................................................................................................................................................................................................... 58 沼气压缩机 ............................................................................................................................................................................................... 59 混合搅拌设备 ......................................................................................................................................................................................... 59 污泥脱水计算 ......................................................................................................................................................................................... 61 脱水污泥量的计算 ............................................................................................................................................................................. 61 脱水机的选择 ......................................................................................................................................................................................... 62 附属设施 ..................................................................................................................................................................................................... 63
(七 )
(八 )
(九 )
十五、
(一 )
(二 )
(三 )
第三部分
平面及高程布置 ............................................................................................................................................................................................. 65
污水处理厂平面布置 ....................................................................................................................................................................... 65 污水处理厂设施组成 ....................................................................................................................................................................... 65 平面布置的原则 ................................................................................................................................................................................... 66 平面布置 ..................................................................................................................................................................................................... 67 污水处理厂高程布置 ....................................................................................................................................................................... 68 主要任务 ..................................................................................................................................................................................................... 68 高程布置的原则 ................................................................................................................................................................................... 68 污水处理构筑物的高程布置...................................................................................................................................................... 68
十六、
(一 )
(二 )
(三 )
十七、
(一 )
(二 )
(三 )
参考文献 .................................................................................................................................................................................................................................................... 72
《水质工程学
II 》课程设计计算书
第一部分
污水处理
一、 格栅设计计算
格栅按照远期规划进行设计。
Q=8.16 万 m3 / d=944.4L/s
总变化系数 =1.2, Qmax =944.4 × 1.2=1133.28 L/s
设计中选择两组格栅同时工作，每组格栅单独设置，则每组格栅的进水量为 566.L/s 1. 格栅间隙数
式中 ——格栅栅条间隙数（个） ；
3
Q ——最大设计流量（ m /s ）；
——格栅倾角（°） ；
b ——栅条净间距（ m）； h ——栅前水深（ m）；
v ——过栅流速（ m/s ），宜采用 0.6 ～ 1.0m/s 。
栅前水深：根据水力最优断面公式计算得， 0.57= × 0.7/2 ， =1.28m ,/2=0.m 。
设计中取 =0.m， 0.9m/s ， 0.02m， 60°。
2. 格栅槽宽度
式中
——格栅槽宽度（
m）；
S ——每跟格栅条的宽度（
m）。
设计中取 S =0.01m 。
3. 进水渠道渐宽部分的长度
式中
——进水渠道渐宽部分的长度（
m）；
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。
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——进水明渠宽度（ m）；
——渐宽处角度（°） ，一般采用 10°～ 30°。
设计中 =1.27m， =20°，此时进水渠道内的流速为
0.67m/s ，介于 0.4 ～ 0.9m/s 之间。 4. 出水渠道渐窄部分的长度
式中
——出水渠道渐窄部分的长度（ m）；
——渐窄处角度（°） ，。
设计中 =1.27m， =20°。
5. 通过格栅的水头损失
式中
——水头损失（
m）；
——格栅条的阻力系数；
——格栅受污染物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用因栅条为矩形截面，取
=2.41 。
6. 栅后明渠总高度
式中
——栅后明渠总高度（
m）；
——明渠超高（ m），一般取 0.3 ～ 0.5m。
设计中取 =0.3m。
7. 栅槽总长度
式中
——格栅槽总长度（ m）；
——格栅明渠的深度（
m）。
8. 每日栅渣量
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=3。
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式中 ——每日栅渣量（ m3/d ）；
3 3
3
3 3
3
3 3
——每日每 10 m 污水的栅渣量（ m/10 m 污水），一般采用 0,04 ～ 0.06 m /10 m 污水。 设计中取 =0.05 m3/103m3 污水。
应采用机械除渣及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。
图 1 格栅设计计算示意图（单位：
mm ）
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二、 污水泵房
泵房采用干式半地下式矩形合建式泵房，具有布置紧凑、占地少、结构较省的特点，便于开槽施工，适用于自灌式泵站。集水池和机器间由隔水墙分开，这样可保持机器间干燥，有利于水泵的保养和检修。只有吸水管和叶轮淹没在水中，机器间可经常保持干燥，以利于对泵房的检修和保养，也可避免污水对轴承、管件，仪表的腐蚀。
在自动化程度较高的泵站，较重要地区的雨水泵站，及开启频繁的污水泵站中，尽量采用自灌式泵房。自灌式泵房的优点是启动及时可靠，不需引水的辅助设备，操作简便，缺点是泵房较深，增加工程造价。且由于噪音较大，妨害工作人员判断水泵是否正常工作。
采用自灌式泵房时水泵叶轮（或泵轴）低于集水池的最低水位，在最高、中间和最低水位三种情况下都能直接启动，启动可靠，操作方便。但增加了泵站的深度，增加地下工程造价。
泵房地面有一定坡度，坡向排水沟。
中格栅
进水总管
最底 水位
图 2 污水泵房示意图
水泵的选择：
根据污水高程计算的结果，设泵站内的总损失为 水泵的扬程 H 为
2m，吸压水管路的总损失为 2m,则可确定
H=Hst+∑ h=(225.169-219.0)+2+2=10.169 m
水泵提升的流量按最大时流量考虑， 选择 14sh-28 型卧式离心泵，共三台，
Q 844.9L / s
，按此流量和扬程来选择水泵。
510 L/s ，扬程
2 用 1 备，单泵性能参数为：流量为
为 12m,电机选用型号为 JR-117-6 。
装机时以近期流量为准，泵房面积及机械基础等应按远期规划设计。
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三、 平流沉砂池设计计算
沉砂池流量按照近期规划进行设计。
Q=3万 m3 / d=347.2L/s
总变化系数 =1.45,
Qmax
=347.2 ×
1.45=503.4 L/s
设计中选择两组平流沉砂池同时工作，分别与格栅相连，则每组沉砂池的设计流量为
Q
max
2
251.7L/s 。 计算草图如图 3 所示。
图 3 沉砂池设计计算草图（单位：
mm ）
1. 沉砂池长度
式中 ——沉砂池的长度（个） ；
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 =1.25m/s ，=40s。
2. 水流过水断面面积
式中 ——水流过水断面面积（
m2）；
Q 3
——设计流量（ m/s ）。
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3. 沉砂池宽度
式中 ——沉砂池宽度（
m）；
——设计有效水深（ m），一般采用 0.25 ～ 1.00m；
——沉砂池格数。
设计中取 =0.8m，沉砂池分两格。
4. 沉砂室所需容积
3
式中 ——平均流量（ m/s ）；
3
3 6
3
3 3
——城市污水沉砂量（ m/10 m 污水），一般采用 30m/10 m 污水； ——清除沉砂的间隔时间（
d），一般采用 1～2d。
设计中取清除沉砂的间隔时间
=2d，城市污水沉砂量 =30m3/103m3 污水。
5. 每个沉砂斗容积
3
式中
——每个沉砂斗容积（
m）；
设计中取每格有 1 个沉砂斗，共有
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，沉砂斗倾角应满足
55°。
式中
——沉砂斗的高度（
m）；
——沉砂斗上口面积（ ——沉砂斗下口面积（
m）；
m），一般采用 0.4m× 0.4m～ 0.6m×0.6m 。
2
2
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设计中取沉砂斗上口面积为
1.24m× 1.24m，下口面积 0.5m× 0.5m。
设计中取沉砂斗高度 =0.60m，校核沉砂斗角度：
7. 沉砂室高度
式中 ——沉砂室高度（
m）；
——沉砂池底坡度，一般采用
0.01 ～ 0.02 ；
——沉砂池底长度（ m）。
设计中取沉砂池底坡度
=0.02 。
8. 沉砂池总高度
式中
——沉砂池总高度（
m）；
——沉砂池超高（ m），一般采用 0.3 ～ 0.5m。
设计中取 =0.3m。
9. 验算最小流速
式中
——最小流速（ m/s ），一般采用； 3
——最小流量（ m/s ），一般采用
0.75 ；
2
——最小流量时的过水断面面积（
m）
10. 进水渠道
格栅的出水通过 DN1200mm的管道送入沉砂池的进水管道，道，污水在渠道内的流速为：
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然后向两侧配水进入进水渠
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v1
Q
B1H 1
B1 进水渠道宽度 H 1 进水渠道水深 设计中取 B1=1m， H1=0.5m。
11. 出水渠道
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：
2
Q3
1
H 1
mb2 2g H 1 堰上水头 Q1 沉砂池内设计流量 m 流量系数，一般采用0 .4 - 0 .5 b 2 堰宽，等于沉砂池宽度
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，水流速度
0.504m/s ，出水流入出水管道。出水管道采用钢管，管径
DN=800，管内流速 0.85m/s, 1.08 ‰。
12. 排砂管道
采用沉砂池底部管道排砂，排砂管道管径DN200mm。
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水力坡度
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四、 初沉池（平流沉淀池）设计计算
设计参数：
① 每格长度与宽度之比不小于
4，长度与深度之比采用 8～12。 ② 采用机械排泥时，宽度根据排泥设备确定。
③ 池底纵坡一般采用
0.01 ～0.02 ；采用多斗时，每斗应设单独排泥管及排泥闸阀，池底
横向坡度采用 0.05 。
④ 设计有效水深不大于
3.0 米。 7mm/s；二沉池为
⑤ 一般按表面负荷计算，按水平流速校核。最大水平流速：初沉池为
5mm/s。
⑥ 进出口处应设置挡板，高出池内水面
0.1 ～ 0.15m。挡板淹没深度：进口处视沉淀池深
度而定，不小于 0.25m，一般为 0.5 ～ 1.0m；出口处一般为 0.3 ～ 0.4m。挡板位置：距进水口为 0.5 ～ 1.0m；距出水口为 0.25 ～ 0.5m。
⑦ 污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其直径不宜小于
0.2 米，下端伸入斗底处，顶
端敞口，伸出水面，便于疏通和排气。在水面以下
1.5 ～ 2.0 米处，与排泥管连接水平排出管， 10 分。
1～2m，开孔总面积
污泥即由此借静水压力排出池外，排泥时间大于
⑧ 池子进水端用穿孔花墙配水时，花墙距进水端池壁的距离应不小于
为过水断面积的 6%～ 20%。
设计中选择两组平流沉淀池，设计流量按近期规划确定，则每组平流沉淀池的设计流量为
0.252m3/s 。
计算草图如图 4 所示。
图 4 初沉池设计计算草图（单位：
mm ）
1. 沉淀池表面积
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式中
——沉淀池表面积（
m2）；
——设计流量（ m3/s ）；
——表面负荷 [m3 /(m 2?h)] ，一般采用
1.5 ～ 3.0[m 3/(m 2?h)] 。
设计中取 =2[m3/(m 2?h)] 。
2. 沉淀部分有效水深
式中
——沉淀部分有效水深（
m）；
——沉淀时间（ h），一般采用 10～ 2.0h 。 设计中取 =1.5h 。
3. 沉淀部分有效容积
4. 沉淀池长度
式中
——沉淀池长度（
m）；
——设计流量时的水平流速（ mm/s），一般采用。
设计中取。
5. 沉淀池宽度
式中
——沉淀池宽度（
m）。
6. 沉淀池格数
式中 ——沉淀池格数（个） ；
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——沉淀池分格的每格宽度（
m）。
设计中取 =4.2m。
7. 校核长宽比及长深比
长宽比 =27/4.2=6.43>4 ，符合要求。 长深比 =27/3=9>8 ，符合要求。
8. 污泥部分所需容积
式中
——污泥部分所需容积（
m3）；
——每人每日污泥量 [L/( 人?d)] ，一般采用
0.3 ～ 0.8[L/( 人?d)] ； ——两次清除污泥间隔时间
（ d），一般采用重力排泥时， =1～ 2d，采用机械刮泥排泥时，
=0.05 ～ 0.2d ；
——设计人口数（人） ；
——沉淀池组数。
设计中取 =0.6[L/(
人?d)] ，采用重力排泥，清除污泥间隔时间 =1d。
9. 每格沉淀池污泥部分所需容积
式中
——每格沉淀池污泥部分所需容积（
m3）。
10. 污泥斗容积
污泥斗设在沉淀池的进水端，采用重力排泥，排泥管伸入污泥斗底部，为防止污泥斗底部 积泥，污泥斗底部尺寸一般小于
0.5m，污泥斗倾角不宜小于
60°。
式中
——污泥斗容积（
m3）；
——沉淀池污泥斗上口边长（
m）；
——沉淀池污泥斗下口边长（ m），一般采用 0.4 ～0.5m；
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——污泥斗高度（
m）。
设计中取 =2.9m， =0.5m， =2.3m。
11. 沉淀池总高度
式中
——沉淀池总高度（
m）；
——沉淀池超高（ m）；
——缓冲层高度（ m），一般采用 0.3m；
——污泥部分高度（ m），一般采用污泥斗高度与池底坡度
=1%的高度之和。
设计中取 =2.3+0.01(27-2.9)=2.m
， =0.3m， =0.3m。
12. 进水配水井
沉淀池分为两组，每组分为
均分配，然后流进每组沉淀池。
7 格，每组沉淀池进水端设计进水配水井，污水在配水井内平
配水井内中心管直径：
4Q
D
v2
4 0.845
0.7 1.24
m
v2 配水井内中心管上升流 速，本设计采用 0.7m/s
配水井直径：
D
3
4Q D 2 v3
4 0.845 1.242 2.26m
0.3
v3 配水井内污水流速，本
13. 进水渠道
设计采用 0.3m / s
沉淀池分为两组， 每组沉淀池进水端设进水渠道， 配水井接出的 DN1000进水管从进水渠道 中部进入， 污水沿进水渠道向两侧流动， 通过潜孔进入配水渠道， 然后由穿孔花墙流入沉淀池。
进水渠道水流速度为：
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v1
Q B1 H1 0.422 1.0 0.8
0.53m/s 0.4m/s
B1 进水渠道宽度，本设计 采用 0.8m
H1 进水渠道水深，设计采 用0.5m
14. 进水穿孔花墙
进水采用配水渠到通过穿孔花墙进水，配水渠到宽
0.5m，深 0.8m。所需孔洞数量：
Q n
0.422
52.7个
53个
v2 B2 H 2
0.1 0.2 0.4
用 0.1m / s
v2 穿孔花墙过孔流速，采 B2 孔洞宽度
h2 孔洞高度 15. 出水堰
沉淀池出水经出水堰跌落进入出水渠道，
堰后自由跌落水头
然后汇入出水管道排走。 出水堰采用矩形薄壁堰，
2 3
0.1-0.15m ，堰上水深 H：
H
Q mb 2g
0.039m
m 流量系数，取 b 堰宽，取
28 m
0 .45
出水堰后跌落水头采用 16. 出水渠道
0.16m，则出水堰水头损失 0.2m。
沉淀池出水端设出水渠道， 出水管与出水渠道连接， 将污水送至集水井。 出水渠道宽度
深度 0.8m，水流速度 0.53m/s. 出水管道采用钢管，管径
1m，
DN800,管内流速 0.85m/s ，水力坡度
1.08 ‰。
17. 进水挡板、出水挡板 沉淀池设置进水挡板和出水挡板，
水下 0.8m。出水挡板距出水堰
进水挡板距进水穿孔墙
0.5m ，挡板高出水面 0.3m，深入
0.5m，挡板高出水面 0.3m，深入水下 0.5m. 在出水挡板处设置一
个浮渣收集装置，用来收集拦截的浮渣。
18. 排泥管
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沉淀池采用重力排泥，排泥管直径
DN200,排泥时间 20min，排泥管流速 0.48m/s ，排泥管
1.2m。
深入污泥斗底部。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
19. 刮泥装置
沉淀池采用行车式刮泥机，刮泥机设于池顶，刮板深入池底，刮泥机行走时将污泥推入污 泥斗内。
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五、 A /O 工艺设计计算
2
厌氧—缺氧—好氧工艺，是通过厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，达到去除有机物、脱氮和除磷的目的。
判断是否可采用 A2/O 法：
BOD/TN=210/40=5.25>4 ； BOD/TP=210/5=42>17
符合要求，故可采用此法。
考虑最大流量的持续时间较短，
当曝气池的反应时间在 6h 以上时， 可采用平均流量作为曝
气池的设计流量。
生物处理的设计条件为：
以近期流量进行设计，进入曝气池的平均流量
8.16 万 m3/d ，最大设计流量 9.79 万 m3/d 。 污水中的 BOD5浓度为 210mg/L，假定一级处理对 BOD5的去除率为 20%，则进入曝气池的污
水 BOD5浓度为 168mg/L。
污水中的 SS浓度为 240mg/L，假定一级处理对 SS的去除率为 50%，则进入曝气池的污水的
SS浓度为 120mg/L 。
污水中的 TN浓度为 40mg/L,TP 浓度为 5mg/L，水温 T=10— 30℃。 图 5 A2/O 工艺原理示意图
(一 ) 设计参数
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1. 水力停留时间
11～18h，设计中取 =12h。 A-A-O 工艺水力停留时间一般采用 2.
曝气池内活性污泥浓度
曝气池内活性污泥浓度一般采用 2000～ 4000mg/L ，设计中取 =3000 mg/L 。 3.
回流污泥浓度
式中
——回流污泥浓度（ mg/L）； SVI ——污泥指数，一般采用
100；——系数，一般采用
r=1.2 。
4. 污泥回流比
式中
——污泥回流比；
——回流污泥浓度（ mg/L），
所以， =0.5 。
5. TN去除率
式中
—— TN去除率（ %）； ——进水 TN浓度（ mg/L）；——出水 TN浓度（ mg/L）。设计中取 =20 mg/L 。
6. 内回流倍数
式中
——内回流倍数。
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设计中取 =100%。
(二 ) 平面尺寸计算 1.
总有效容积
3
式中
——总有效容积（ m）；
3
——进水流量（ m/d ），按平均流量计； ——水力停留时间（ d），一般为 11～ 18h。设计中取 =30000m3/d
厌氧、缺氧、好氧各段内水力停留时间的比值为
厌氧池内水力停留时间
=2.4h ； 缺氧池内水力停留时间
=2.4h ； 好氧池内水力停留时间
=7.2h 。
2. 平面尺寸
曝气池总面积
2
式中
——曝气池总面积（ m）；
设计中取 =4.2m。
2
式中
——每组曝气池面积（
m）；
设计中取。
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，则每段的水力停留时间分别为：
1:1:3
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每组曝气池共设 5 廊道，第一廊道为厌氧段，第二廊道为缺氧段，后三个廊道为好氧段，
每廊道宽取 3.0m ，则每廊道长
式中
——曝气池每廊道长（ ——每廊道宽度（
m）；
m）；
——廊道数。
设计中取 b=3.0m， n=5。
每个廊道长取 162m。
计算草图见图 6。
162000
图 6 曝气池计算草图（单位： mm ）
(三 ) 进出水系统 1.
曝气池的进水设计
DN800的管道送入厌氧 - 缺氧 - 好氧曝气池的首端的进水渠道，管道
初沉池的来水通过两根
内的水流速度为 v=0.472m/s 。在进水渠道内，水流分别流向两侧，从厌氧段进入，进水渠道宽 度 0.8m，渠道内水深 0.6m ，则渠道内最大水流速度：
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反应池采用潜孔进水，孔口面积：
式中
——孔口流速，一般采用 每个孔口的尺寸为
0.2 ～1.5m/s ，本设计采用 0.3m/s 。 0.3*0.3m ，则每座曝气池孔口数：
2. 曝气池的出水设计
:
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
H Q1 m
b 2
堰上水头
每座反应池出水量，指 流量系数，一般采用
堰宽，等于沉砂池宽度
污水最大流量与回流污 0 . 4 - 0. 5
泥量、回流量之和
每两组厌氧 - 缺氧 - 好氧池的最大出水流量为（ 0.283+ （ 0.422+0.34*250% ） =1.32m3/s 。 1.158m/s, 水力坡度 1.093 ‰。 出水管管径采用 DN1200,送往二沉池，管道内流速为
(四 ) 其他管道设计 1.
污泥回流管
50%，从二沉池回流过来的污泥通过两根
DN500的回流管分别
在本设计中，污泥回流比为
进入首端两侧的厌氧段， 回流污泥量 0.5*0.252=0.126 ，管内污泥流速 0. 85m/s ，水力坡度 0.98 ‰。
2. 消化液回流管
硝化液回流管管道为
DN800,管内流
硝化液回流比 200%，从二沉池出水回流至缺氧段首端，
速 0.69m/s ，水力坡度 0.745 ‰。
(五 ) 剩余污泥量
式中
——剩余污泥量（ kgSS/d) ； ——污泥产率系数， （ kgVSS/kgBOD5）； ——生物反应池进水五日生化需氧量（
kg/m3）； kg/m3）；
——生物反应池出水五日生化需氧量（
——衰减系数（
d-1 ）；
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《水质工程学
3
II 》课程设计计算书
——生物反应池的容积（
m）；
MLVSS）平均浓度（ gMLVSS/L）；
——生物反应池内混合液挥发性悬浮固体（
—— SS 的污泥转换率， gMLVSS/gSS，无试验资料时可取 0.5 ～ 0.7 ； ——生物反应池进水悬浮物浓度（ ——生物反应池出水悬浮物浓度（
kg/m3）； kg/m3）。
设计中取，，。
(六 ) 湿污泥量计算
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六、 曝气系统
1. 需氧量的计算
好氧池（区）的污水需氧量，根据 BOD5去除率、氨氮的硝化及除氮等要求确定，并按下列公式计算：
式中 ——设计污水需氧量（ kgO/d ）；
2
——碳的氧当量，当含碳物质以 BOD 5 计时，取 1.47；
——生物反应池进水五日生化需氧量， mg/L； ——生物反应池出水五日生化需氧量， mg/L；
——细菌细胞的氧当量，取1.42 ；
——常数，氧化每公斤氨氮所需氧量
(kg02／kgN) ，取 4.57；
——排出生物反应池系统的微生物量(kg／ d)；
——生物反应池进水总凯氏氮浓度， mg/L，取 30 mg/L ； ——生物反应池出水总凯氏氮浓度， mg/L；
——生物反应池进水总氮浓度， mg/L ；
——生物反应池出水硝态氮浓度，
mg/L ；
（ 1） . 平均时需氧量
式中
—— 混合液需氧量；
——活性污泥微生物每代谢
1kgBOD 所需的氧气 kg 数，对于生活污水，值一般采用
0.42 ~ 0.53 之间；
—— 污水的平均流量（） ；
—— 被降解的；
——每 1kg 活性污泥每天自身氧化所需要的氧气 kg 数， b^'一般采用 0.11 ~ 0.188；
—— 挥发性总悬浮固体浓度（
g/L ）。
设计中取
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（ 2） . 最大时需氧量
计算方法同上，只需将污水的平均流量换为最大流量即可。
（ 3） . 最大时需氧量与平均时需氧量之比
2. 供气量
采用 WM-180型网状膜微孔空气扩散器， 每个扩散器的服务面积为 0.49m2，敷设于池底 0.2m 处，淹没深度 4.0m，计算温度定为 30℃。
查表得 20℃和 30℃时，水中饱和溶解氧值：
空气扩散器出口处绝对压力：
空气离开曝气池池面时，氧的百分比：
式中
—— 氧的百分比（ %）； —— 空气扩散器的氧转移效率。
设计中取 =12%。
2、曝气池混合液中平均氧饱和浓度（按最不利的温度条件考虑） ： 式中
—— ，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（
—— ，在大气压力条件下，氧的饱和度（
mg/L ）；
mg/L ）。
换算为在 20℃条件下，脱氧清水的充氧量
式中
—— 混合液需氧量（ kg/h ）；
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《水质工程学
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—— 20℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/L ）； —— 修正系数；
—— 压力修正系数；
C —— 曝气池出口处溶解氧浓度（
mg/L ）。
设计中取
平时需氧量为：
最大需氧量为：
3、曝气池供气量 曝气池平均时供气量为：曝气池最大时供气量为：3.
空气管路计算
计算草图如下所示。
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图 7 空气管路计算草图（ 1）（单位： m）
图 8 空气管路计算草图（ 2 ）（单位： m）
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如图所示曝气池平面图，布置空气管道，在相邻两个廊道的隔墙上设置一根干管，每组三
根干管，总计六根干管。 在每根干管上设
7 对曝气竖管， 共 84 条配气竖管， 则每根竖管供气量：
曝气池的平面面积为
3571.4 × 3/5=2142.84m 2, 每个空气扩散器的服务面积按 0.49m2计，则
所需空气扩散器总数为：
每根竖管上安装的空气扩散器个数为：
每个空气扩散器的配气量：
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节点，统一编号后列表计算，计算结果见表。
表 1 空气管路计算表
根据计算结果，空气管道系统的总压力损失为：
网状膜空气扩散器的压力损失为
5.88KPa，则总压力损失为：
设计中取 10kPa。
4. 空压机选择
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空气扩散装置安装在距离池底
0.2m 处，曝气池有效水深 4.2m，空气管路内的水头损失按
1.0m 计，则空压机所需压力为：
空压机供气量：
最大时：
平均时：
根据所需压力及空气量，选择风量，三用一备。
3L63WD三叶型罗茨鼓风机，共四台，该鼓风机风压26 / 75
49kpa ，
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七、 二沉池（辐流式）设计计算
设计中选择两组辐流沉淀池，每组设计流量为 0.252 m 3/s ，从曝气池流出的混合液进入集 配水井，经过集配水井分配流量后流进辐流沉淀池。
计算草图见图 9。
R
r
1
r 2
图 9 二沉池设计计算草图
1. 沉淀池表面积
式中
——沉淀部分有效面积（ m2）；
——设计流量（ m3/s ）；
——表面负荷 [m3 /(m 2?h)] ，一般采用 0.5 ～ 1.5 m 3/(m 2?h) 。
设计中取 =1.2m3/(m2 ?h) 。
2. 沉淀池直径
式中
——沉淀池直径（
m）。
设计中直径取 31.2m，则半径取 15.6m。 3. 沉淀池有效水深
式中
——沉淀池有效水深（
m）；
——沉淀时间（ h），一般采用 1.5 ～ 3.0h 。
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h
1
h 2
h 3
h 4 h 5
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设计中取。
4. 径深比
介于 6～ 12 之间，满足要求。 5.
污泥部分所需容积
式中
——污泥部分所需容积（
3
m3）；
——污水平均流量（ m/s ）；
——污泥回流比（
%）；
——曝气池中污泥浓度（
mg/L）；
——二沉池排泥浓度（
mg/L）。
设计中取，。
式中 SVI ——污泥容积指数，一般采用
80～ 120；
——系数，一般采用
r=1.2 。
设计中取 SVI=100。
6. 沉淀池总高度
式中
——沉淀池总高度（
m）；
——沉淀池超高（ m）；
——沉淀池有效水深（
m）；
m），一般采用 0.3m；
——沉淀池缓冲层高度（
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——沉淀池污泥区高度（ 设计中取，，。
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——沉淀池底部圆锥体高度（ m）；
m）。
根据污泥部分容积过大及二沉池污泥的特点，采用机械刮吸泥机连续排泥，池底坡度为
0.05 。
式中 ——沉淀池底部圆锥体高度（ ——沉淀池半径（
m）；
m）；
——沉淀池进水竖井半径（
式中
——沉淀池表面积（ m）.
2
m），一般采用 0.1m；
——沉淀池池底坡度。 设计中取，，。
式中 ——沉淀部分所需容积（
3
m）。
3
辐流式二沉池如图所示。
7. 进水管的计算
——进水管设计流量（ m/s ）；
3 m/s ） ——单池设计流量
；%）； （——污泥回流比（
——单池污水平均流量（ m/s ）。
3
3
3
3
设计中取 m /s ， m /s ，。
进水管管径取 m3/s ，
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流速
8. 进水竖井计算
进水竖井直径采用；
进水竖井采用多孔配水，配水口尺寸，共设 3 个沿井壁均匀分布；流速：
孔距：
9. 稳流筒计算
筒中流速：，设计中取 0.02 。 稳流筒过流面积：
稳流筒直径：
10. 出水槽计算
采用双边 90°三角堰出水槽集水，出水槽沿池壁环形布置，环形槽中水流由左右两侧汇入出水口。
每侧流量：
集水槽中流速；
设集水槽宽；
槽内终点水深 :
槽内起点水深 :
式中
——集水槽内临界水深（ m）；
——系数，一般采用
1；
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——重力加速度。
设计中取出水堰后自由跌落 0.10m，集水槽高度： 0.1+0.74=0.84m ，取 0.85m。集水槽断面尺寸为：。
11. 出水堰计算
式中
——三角堰单堰流量（
L/s ）；
——进水流量（ L/s ）；
——集水堰总长度（ m）；
——集水堰外侧堰长（
m）； ——集水堰内侧堰长（
m）；
——三角堰数量（个） ； ——三角堰单宽（
m）；
——堰上水头（
m）；
——堰上负荷 [L/(s ?m)] 。
设计中取，水槽距池壁
0.5m。
根据规定二沉池出水堰上负荷最大不易超过
1.7 ，计算结果符合要求。12. 出水管
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《水质工程学
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沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为
2～ 3m/min，刮吸泥机底部
设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排出池外。
排泥管管径 400mm，回流污泥量 86.90L/s ，流速 0.69m/s 。 13. 集配水井的设计计算 （ 1） . 配水井中心管直径
式中
——配水井中心管直径（ m）；
——中心管内污水流速（ m/s ），一般采用；3
——进水流量（ m/s ）。 设计中取， m3/s 。 （ 2） . 配水井直径
式中
——配水井直径（
m）；
——配水井内污水流速（
m/s ），一般采用。设计中取。
（ 3） . 集水井直径
式中
——集水井直径（
m）；
——集水井内污水流速（
m/s ），一般采用。设计中取。
（ 4） . 进水管管径
取进入二沉池的管径 DN=600mm。
校核流速：
（ 5） . 出水管管径 同前，取
DN=500mm，。
（ 6） . 总出水管
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取出水管管径， ；集配水井内设有超越闸门，以便超越。
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八、 消毒设施计算
( 一 ) 1.
消毒剂的投加
加氯量计算
5～ 10mg/L，本设计中液氯投量采用
二级处理出水采用液氯消毒时，液氯投加量一般为
7.5mg/L 。每日加氯量为：
式中 ——每日加氯量（ kg/d ）； ——液氯投量（ mg/L）；
3
2. 加氯设备
加氯由加氯机加入， 加氯机设计两台， 采用一用一备。 每小时加氯量：计中采用 REGAL2100(A-2920) 型加氯机。
( 二 ) 平流式消毒接触池
本设计采用 2 个 3 廊道平流式消毒接触池，单池设计计算如下： 1.
消毒接触池容积
式中
——消毒接触时间，一般采用 30min 。
2. 消毒接触池表面积
2
式中
——消毒接触池表面积（
m）；
设计中取。
3. 消毒接触池池长
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，设
326.20/24=13.6kg/h
《水质工程学
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式中
——消毒接触池廊道总长（ m）；
——消毒接触池廊道单宽（
m）。
设计中取。
消毒接触池采用 3 廊道，消毒接触池长：
校核长宽比：
4. 池高
式中
——超高（ m），一般采用 0.3m； ——有效水深（
m）。
5. 进水部分
每个消毒接触池的进水管管径， 。 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的进水管，为增强混合效果，加氯点后接的静态混合器。平流式消毒池如图所示。
7. 出水部分
式中
——堰上水头（
m）；
——消毒接触池个数；
——流量系数，一般采用
0.42 ； ——堰宽，数值等于池宽（
m）。
设计中取，。
消毒接触池计算草图如图
10 所示。
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图 10
平流式消毒接触池设计计算草图（单位： mm ）
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九、 计量设备计算
设计参数：
①计量槽应设在渠道的直线上，直线段长度不宜小于渠道宽度的
8—10 倍，在计量槽的上
游，直线段不小于渠宽的
2—3 倍，下游不小于 4— 5 倍。当下游有跌水而无回水影响时，可适
当缩短；
②计量槽中心线应与中心重合，上下游渠道的坡度应保持均匀，但坡度可以不同；
③当喉宽
H/ H0.7
W=0.3— 2.5m 时， 2 1 为自由流，大于此数时为潜没流；
④当计量槽为自由流时， 只需计上游水位， 而当其为潜没流时， 则需要同时记录下游水位，
涉及计量槽时，应可能做到自由流；
⑤设计计量槽时，除计算通过最大流量时的条件外尚需计算通过最小流量时的条件。
1. 计量槽主要部分尺寸
A1 0.5b 1.2 A2 0.6 A3 0.9 B1 1.2b 0.48 B2 b 0.3
式中
—— 渐缩部分长度 —— 喉部宽度 —— 喉度 —— 渐扩部分长度 —— 上游渠道宽度 —— 下游渠道宽度 设计中取 b=0.75m
A1 0.5 A2 0.6m A3 0.9m B1 1.2
0.75 1.2 1.575m
0.75 0.48 1.38m 0.3 1.05m
B2 0.75 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 :
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式中 —— 上游直线长度（ m）；
—— 上游渠道宽度（ m）。
计量槽下游直线段长度：
式中 —— 下游直线长度（ m）；
—— 下游渠道宽度（ m）。
计量槽总长：
3.
计量槽的水位
当 b=0.75m 时：
式中
—— 上游水深（ m）。
当时，时为自由流。
4.
渠道水力计算
（ 1） . 上游渠道：
过水断面面积 A：
湿周 f ：
水力半径 R：
流速：
水力坡度：
式中
n —— 粗糙度，一般采用
（ 2） . 下游渠道 :
过水断面面积：
0.013。 38 / 75
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湿周：
水力半径：
流速：
水力坡度：
巴氏计量槽如图 11 所示。
图 11 巴氏计量槽设计计算示意图（单位： mm ）
5. 水厂出水管
DN800，流速 1m/s， i=1.00 ‰。 （ 3） . 采用重力流铸铁管，流量，
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第二部分
污泥处理
十、 污泥量计算
污水处理厂处理污水的同时每日要产生大量的污泥，这些污泥若不进行有效处理，必然要对环境造成二次污染。这些污泥按其来源可分为初沉污泥和剩余污泥。
初沉污泥是来自初次沉淀池的污泥，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排除处理系统，这一部分污泥称为剩余污泥。剩余污泥含水率较高，需先进行浓缩处理，然后进行消化、脱水处理。
(一 ) 初沉池污泥量计算
按去除水中悬浮物计算：
式中
Q C1 C2
污水最大流量
进水悬浮物浓度（ mg / L) 出水悬浮物浓度（ mg / L） - 污泥比重
0 - 污泥含水率
设计中取 T=1d， =97%。
各组沉淀池每天排一次泥，每日排泥
2 次。
每次排泥时间 30min，每次排泥量：
(二 ) 剩余污泥量计算
1、曝气池每日增加的污泥量：
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式中
a b Lr S
r
污泥产率系数，一般采 用0. 5 - 0. 7，本设计采用 0. 6 污泥自身氧化率，一般 采用0. 05 - 0. 1，本设计采用 0. 05
反应池去除的 SS浓度（ kg / m3 )
反应池去除 BOD浓度（ kg / m3 )
5
2、曝气池每日排除的剩余污泥量
(三 ) 污泥处理的目的
污水厂在处理污水的同时，每日要产生大量的污泥，这些污泥含有大量的易分解的有机物质，对环境具有潜在的污染能力，若不进行有效处理，必然要对环境造成二次污染。同时，污泥含水率高，体积庞大，处理和运输均很困难。因此，在最终处置前必须处理，以降低污泥中的有机物含量，并减少其水分。使之在最终处置时对环境的危害减少之限度。
(四 ) 污泥处理的原则
①城镇污水污泥，应根据地区经济条件和环境条件进行减量化、稳定化和无害化处理，并逐步提高资源化程度。
②污泥的处置方式包括用作肥料、作建材、作燃料和填埋等，污泥的处理流程应根据污泥的最终处置方式选定。
③污泥作肥料时，其有害物质含量应符合国家现行标准的规定。
④污泥处理构筑物个数不宜少于
2 个，按同时工作设计。污泥脱水机械可考虑一台备用。 ⑤污泥处理过程中产生的污泥水应返回污水处理构筑物进行处理。
污泥处理过程中产生的臭气，宜收集后进行处理。
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十一、 污泥泵房设计
( 一 ) 集泥池计算
回流污泥量为： 剩余污泥量为：
总污泥量为：
设计中选用 2 台（一用一备）回流污泥泵，
2 台（ 1 用 1 备）剩余污泥泵。 5 分钟出水量计算，则
泵房集泥池有效容积按不小于最大一台泵（回流泵）
有效水深设为
h
4.0m
。
集泥池的面积为：
集泥池尺寸为： ( 二 )
LB8
6m
污泥泵的选择
回流污泥泵选用 250QW700-22-90 型的潜水排污泵，单台提升能力为 700m3/h，提升高度为22m,电动机转速 n=990r/min, 功率 N=90kW，效率为 79.2%，出口直径为 250mm，重量为 1860kg。
剩余污泥泵选用 50QW18-15-1.5 型的潜水排污泵， 单台提升能力为 18m3/h，提升高度为 15m, 电动机转速 n=2840r/min, 功率 N=1.5kW，效率为 62.8%，出口直径为 50mm，重量为 60kg。
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十二、 污泥浓缩池计算
设计参数：
①浓缩活性污泥时，重力式污泥浓缩池的设计，应符合下列要求：
a）污泥固体负荷宜采用 b）浓缩时间不宜小于
30～ 60 kg/(m2 · d) ； 12h； 99.2%～ 99.6%时，浓缩
c）由生物反应池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，为
后污泥含水率可为
97%～ 98%；
d）有效水深宜为 4m，最低不小于 3m； e）采用栅条浓缩机时，其外缘线速度一般宜为
1～ 2 m/min ，池底坡向泥斗的坡度不宜小
于 0.05 。
②污泥浓缩池一般宜设置去除浮渣的装置。③当采用机械浓缩设备进行污泥浓缩时，宜根据试验资料或类似运行经验确设计参数。④污泥浓缩脱水可采用一体化机械。
进入浓缩池的剩余污泥量 0.002199m3/s ，采用两个浓缩池，则单池流量：
浓缩池各部分尺寸如图
12 所示。
图 12 污泥浓缩池设计计算示意图
1、中心进泥管面积
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管内流速：
v0
d0 中心进泥管直径
中心进泥管流速，一般 采用
，取 0.03m / s0.03m / s 2、中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度
v1 污泥从中心喇叭口与反 d1 喇叭口直径，一般采用
射板之间缝隙流出速度 d1 1.35d 0
，一般采用 0.02 - 0.03 m / s
3、浓缩后分离出的污水量
P 浓缩前污泥含水率，一 般采用 99% P0 浓缩后污泥含水率，一 般采用 97%
4、浓缩池水流部分面积
v 污水在浓缩池内上升流 速，一般采用 0.00005- 0.0001m / s，取 0.00005
5、浓缩池直径
6、有效水深
t 浓缩时间，一般采用 10 -16h，取 10h
7、浓缩后剩余污泥量
8、浓缩池污泥斗容积
污泥斗设置在浓缩池底部，采用重力排泥。污泥斗高度：
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污泥斗倾角，圆形体污 泥斗倾角 55 ，取 55
r 污泥斗底部半径，一般 采用0. 5m 0. 5m R 浓缩池半径
9、污泥在污泥斗中停留时间
10、浓缩池总高度
h1 超高，取 0. 3m h4 缓冲层高度，取 11、溢流堰
浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，
然后汇入出水管排除。 出水槽流量 0.00063m 3/s ， 0.14m/s.
0.3m
设出水槽宽 b=0.15m ，水深 0.03m ，则水流速度为
溢流堰周长：
b 出水槽宽
0.16m，深 0.08m，每格沉淀池有
溢流堰采用单侧 90°三角形出水堰，三角堰顶宽
12.87/0.16=81 个三角堰。三角堰流量为 q0=0.00110/81=0.00001358m 3/s, 三角堰堰上水深： 三角堰后自由跌落水头 12、溢流管
0.10m，则出水堰水头损失 0.1079m。 溢流水量 0.00110m3/s, 设溢流管管径 13、排泥管 浓缩后剩余污泥量
DN100,管内流速 0.14m/s 。 0.000367m3/s ，泥量很小，采用间歇排泥方式，污泥斗容积 16.20m3,
污泥管道选用 DN150，每次排泥时间 0.5h ，每日排泥 2 次，间隔时间 12h。 45 / 75
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II 》课程设计计算书
每次排泥量 q=32m3/h=0.008m 3/s.
管内流速：
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十三、 贮泥池计算
贮泥池用来贮存来自初沉池和浓缩池的污泥。由于污泥量不大，本设计采用两座贮泥池，
贮泥池采用竖流沉淀池构造。
贮泥池相关尺寸如图
13 所示。
图 13
1、贮泥池设计进泥量
贮泥池设计计算示意图（单位： mm ）
Q 1 初沉池污泥量 Q 2
浓缩后剩余污泥量
2、贮泥池的容积
t 贮泥时间，一般采用 n 贮泥池个数
贮泥池设计容积：
8 -12 h，本设计采用 8h
h2 h3 a
贮泥池有效深度 , 取 2. 0m；
贮泥斗高度；
污泥贮池边长，取 a 2. 8m；
b - 污泥斗底边长，取
3、贮泥池高度
1. 0m；
- 污泥斗倾角，一般采用 60 。
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h1 超高，取
4、管道部分
0.3m
每个贮泥池中设 DN150吸泥管一根， 2 个贮泥池相互连通， 连通管 DN200,共设 3 根进泥管， 1 根来自初沉池，管径
DN200，另外两根来自污泥浓缩池，管径均为
DN150。
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十四、 污泥消化池计算
设计中拟采用中温二级消化处理， 消化池的停留时间为 30d，消化池控制温度为 33— 35℃，计算温度为 35℃，新鲜污泥年平均温度为 17.3 ℃，日平均最低温度 12℃，池外介质为空气时
全年平均气温为 9℃，冬季室外计算气温 -12 ℃， 池外介质为土壤时全年平均温度为 11℃，冬季计算温度为 3.2 ℃，一级消化池进行加热搅拌，二级消化池不加热，不搅拌，均采用固定盖式消化池。
(一 ) 容积计算
1、一级消化池容积 ——污泥量； ——投配率，一般采用
5%～ 8%，本设计采用 5%； ——消化池个数。
采用 4 座一级消化池，每座的体积为。
计算草图见图 14。
图 14 消化池设计计算示意图
2、一级消化池各部分尺寸
（ 1）消化池直径： D=12m； （ 2）集气罩的直径 =2m； （ 3）池底锥底直径 =2m；
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（ 4）集气罩高度 =2m； （ 5）上椎体高度 :
- 上锥体倾角。本设计采 用1
20 。
（ 6）消化池主体高度 =5m； （ 7）下锥体高度 :
2 - 下锥体倾角。本设计采（ 8）消化池总高度：
总高度和圆柱直径的比例：
3、一级消化池各部分容积
（ 1）集气罩容积：
（ 2）弓形部分容积：
（ 3）圆柱部分容积：
（ 4）下锥部分容积：
（ 5）有效容积：
4、二级消化池容积
用10
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Q 污泥量，本设计为 123. 4m3 / d P - 投配率，本设计采用 10% n - 消化池个数，取 2个
5、二级消化池各部分尺寸
计算草图见图 14，采用 2 座消化池。
（ 1）消化池直径： D=12m。 （ 2）集气罩的直径 =2m。 （ 3）池底锥底直径 =2m。 （ 4）集气罩高度 =2m。 （ 5）上椎体高度 :
1
- 上锥体倾角。本设计采 （ 6）消化池主体高度 =5m。 （ 7）下锥体高度 :
2 - 下锥体倾角。本设计采（ 8）消化池总高度
总高度和圆柱直径的比例：
6、二级消化池各部分容积
（ 1）集气罩容积
（ 2）弓形部分容积
（ 3）圆柱部分容积
用20
用10
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（ 4）下锥部分容积
（ 5）有效容积
(二 ) 平面尺寸计算
1、一级消化池池盖表面积 集气罩表面积
池顶表面积
池盖表面积
2、一级消化池池壁表面积 地面以上部分
地面以下部分
3、一级消化池池底表面积
(三 ) 消化后的污泥量计算
1、一级消化后污泥量
一级消化池降解了部分可消化有机物，同时一级消化不排除上清液，消化前后污泥含水量不变，有下式成立：
V P
V P
2 2
1 1
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V1 1 P1 1
PV Rd m
式中
——一级消化池前生污泥量 ——一级消化后污泥量；
——生污泥含水率，取
97%；
——一级消化污泥含水率；
——生污泥中有机物含量，采用
65%；
——污泥可消化程度，采用
50%；
—— 一级消化占可消化程度的比例，采用
80%。
经计算：，。
一级消化池单池排泥量：
32.08m3/d 。
2、二级消化后污泥量
消化浓缩后污泥含水率由一级消化前的
97%降至二级消化后的泥：
P3 二级消化后污泥含水率
，取 95 %。
二级消化池也采用两座，单池排泥量
41.34m3/d.
3、二级消化池上清液排放量
整个消化过程产生的上清液由二级消化池排除。上清液排放量：
单池上清液排放量
36.11m3/d.
(四 ) 沼气产量计算
1、消化池降解的污泥量
式中
—— 消化池降解污泥量； —— 生污泥含水率（ %）；
—— 生污泥量（）； —— 生污泥有机物含量，一般采用
65%， 53 / 75
95%，每日二级消化池排除污
V2 1 P2
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—— 污泥可消化程度，一般采用
50%。 设计中取
2、消化池的产气量
式中
——消化池沼气产量（） ； ——污泥沼气产率（） ，一般采用 0.75 ~ 1.10 。 设计中取 a=0.9 ，每日产气量：
(五 ) 一级消化池的管道系统
1、进泥管
式中
—— 进泥管投泥量（） ；
投加生污泥量（） ；
——
—— 循环污泥量（） ，一般采用；
——消化池数。
设计中取
适当采用间歇运行，每日运行
12h 。
式中
—— 管内污泥流速（ m/s）； —— 投配管直径（ mm）。 设计中为防止堵塞，取
=150mm
2、排泥管
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为了防止消化中产生正负压变化，在投泥的同时还要进行排泥。
设计中为了防止堵塞，取 DN100, 一级消化池单池排泥量 32.08 m3/d，采用间歇排放，运行时间 1h，用闸阀控制排泥，出泥口设在池底处。
式中
—— 一级消化池排泥量（） ； —— 管内污泥流速（ m/s）；
—— 投配管直径（ mm）。
3、循环出泥管
设计中取 =2，采用间歇运行，每日运行
6h。设计中为了防止堵塞，采用式中
—— 一级消化池排泥量（） ； —— 管内污泥流速（ m/s）；
—— 投配管直径（ mm）。
4、取样管
在池中不同位置设置取样管，共设 4 根， DN50 。
5、沼气集气管
式中
—— 集气管沼气流量； —— 消化池产生的沼气流量；
—— 搅拌所需沼气流量；
—— 每日产生沼气总量；
—— 一级消化池产气量占总产气量的比率（
%），一般采用 80%；—— 一级消化池数量
—— 集气管内沼气流速（ m/s）；
—— 沼气集气管直径（ mm）。
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DN150.
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设计中取，沼气管
DN=250mm ， =2
设计中取最高时产气量为平均产气量的
2 倍，最高时产气量
6、溢流管
为防止池内液位超过最高液位，池内应设置溢流管，采用溢流管管径高度采用 0.8m，水封的作用是防止池内沼气沿溢流管泄漏。
(六 ) 二级消化池的管道系统
1、进泥管
二级消化池采用浮动罩式消化池，不加热、不搅拌。 二级消化池为 2 座，采用间歇进泥的运行方式，每日进泥
3h。式中
—— 进泥管流量（） ；
—— 二级消化池每日进泥量（） ； —— 二级消化池数量；
—— 二级消化池每日进泥时间（
h）；
—— 管内污泥流速（ m/s）；
—— 二级消化池进泥管直径（
mm）。
设计中取
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DN200 ，溢流管水封
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2、排泥管
二级消化池采用间歇排泥，排泥时间
3h。
式中
—— 进泥管流量（） ； —— 管内污泥流速（ m/s）；
—— 二级消化池进泥管直径（
mm）。
设计中取。
3、沼气管
式中 —— 二级消化池单池沼气流量（） ；
—— 每日产生沼气总量（） ；
n —— 二级消化池数量；
—— 二级消化池产气量占总产气量的比率（
%），一般采用 20%；
—— 管内沼气流速（ m/s）；
—— 沼气管直径（ mm）。
设计中取 q=2400.84，采用 DN=100mm ， n=2
设计中取最高时产气量为平均产气量的
2 倍，最高时产气量 4、上清液排放管
式中
—— 二级消化池上清液排放总量（； —— 上清液排放设计流量（） ；
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0.0056
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—— 二级消化池数量；
—— 二级消化池排放上清液时间（
h），一般采用进泥时间；
m/s）；
—— 上清液排管管内流速（
—— 上清液排管直径（ mm）。
设计中取 =2， t=3h ， DN=150mm
5、取样管
取样管同一级消化池。 (七 ) 贮气柜
设计中采用单级低压浮盖式贮气柜。
1、贮气柜最大调节容积
式中
—— 最大调节容量； —— 每日产气量；
—— 容积调节比率（ %），一般采用 25% ~ 40% 。
设计中取 q=2400.84， c=35%
2、贮气柜外形尺寸
式中
V —— 最大调节容量； D —— 贮气柜直径（ m）； n —— 贮气柜数量；
V n D 2 H 4
H —— 贮气柜调节高度（
m）。
设计中取 D =1.5D ， n=2， V=804.294
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(八 ) 沼气压缩机
1、沼气量 式中
—— 搅拌沼气用量（） ； —— 一级消化池数量；
—— 单池搅拌沼气用量（） 。
设计中取 =0.24， =2
2、排气压力 式中
—— 沼气池淹没深度（ m）； —— 贮气柜水封压力（ m）；
—— 管道压力损失（ m）。
设计中取
(九 ) 混合搅拌设备
由于厌氧消化是由微生物与底物进行接触反应，因此必须有使二者充分混合，混合同时能使池温和浓度均匀，防止污泥分层和形成浮渣，故厌氧消化须设混合搅拌设备。搅拌方法为沼气搅拌。
用消化池产生的沼气，经压缩机加压后送入池内进行搅拌。特点是没有机械磨损，搅拌力大，范围广。
设计中采用多路曝气管式沼气搅拌，即将沼气从贮气罐中抽出，经沼气压缩后通过插入消
化池污泥中的竖管进行曝气搅拌。多路曝气管的竖管口延伸至距池底
1.5m，呈环状布置。 1、搅拌用气量 式中
q —— 单位搅拌用气总量； —— 搅拌单位用气量，一般采用
5 ~ 7 ；
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V ——消化池有效容积（） 。 设计中取
2、沼气曝气管直径
式中
—— 沼气曝气立管的总面积；
—— 管内沼气流速（ m/s），一般采用 7 ~ 15m/s。 设计中取 =0.024m/s ，则所需立管总面积：
设计中选用立管管径
DN60 ，每根断面面积 0.00385。 实际流速：
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十五、 污泥脱水计算
设计原则：
①污泥机械脱水的设计，应符合下列规定：
a）污泥脱水机械的类型，应按污泥的脱水性质和脱水要求，经技术经济比较后选用； b）污泥进入脱水机前的含水率一般不应大于
98%；
c）消化后的污泥，可根据污水性质和经济效益，考虑在脱水前淘洗。 d）脱水后的污泥应设置污泥堆场或污泥料仓贮存，
出路和运输条件等确定；
污泥堆场或污泥料仓的容量应根据污泥
e）污泥机械脱水间应设置通风设施。每小时换气次数不应小于 ②污泥在脱水前，应加药调理。污泥加药应符合下列要求：
6 次。 a）药剂种类应根据污泥的性质和出路等选用， 投加量宜根据试验资料或类似运行经验确定； b）污泥加药后，应立即混合反应，并进入脱水机。 ③泥饼含水率一般可为
75～80%。
④压滤机的设计，应符合下列要求：
a）污泥脱水负荷应根据试验资料或类似运行经验确定，污水污泥可按表
2 取值。
表 2 污泥脱水负荷
污泥类别
初沉原污泥
250
初沉消化污泥 300
混合原污泥
150
混合消化污泥
200
污泥脱水负荷
kg/(m · h)
b）应按带式压滤机的要求配置空气压缩机，并至少应有 1 台备用；
c）应配置冲洗泵， 其压力宜采用 0.4～ 0.6MPa，其流量可按 5.5— 11m3/[m（带宽）·h]计算， 至少应有一台备用。
(一 ) 脱水污泥量的计算
脱水后污泥量：
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式中
—— 脱水后污泥量（） ；
脱水前污泥量（） ；
——
—— 脱水前污泥含水率（％） ；
—— 脱水后污泥含水率（％） ；
—— 脱水后干污泥重量（ kg/d ）。
设计中取
污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前端进行处理。
(二 ) 脱水机的选择
机械脱水方法有真空吸滤法、压滤法和离心法。目前常用的脱水机械主要有：真空转鼓过 滤机、板框压滤机、带式压滤机、离心机。各种脱水机的主要特点见下表：
表 3 各种脱水机特点及其适用范围 特点
能够连续生产，可以自动控 制，构造复杂，附属设备多， 运行费用高
适用范围
应用较少，适用于工业企业
名称
真空转鼓过滤机
板框压滤机
构造简单， 劳动强度大， 不能 适合小型污泥处理装置 连续工作。
可以连续工作，脱水效率高， 噪音小，能耗低，操作管理方 便。
带式压滤机
应用广泛，适用于大中小型污 泥处理装置
离心机
构造简单、 脱水效果好， 动力 应用广泛，适用于大中小型污 消耗大、噪音大
泥处理装置
250kg/h，泥饼含水
设计中选用 DY -1000 型带式压滤机，其主要技术指标为，干污泥产量
率 75% ，絮凝剂聚丙烯酰胺投量按干污泥重量
2.0‰。 设计采用 3 台带式压滤机，其中两用一备。工作周期定位 12h。每台处理量 m=250*12*2=6000kg/d, 可以满足要求。
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(三 ) 附属设施
1、污泥贮池
式中
—— 污泥贮池所需容积（） ； —— 消化后污泥量（） ；
—— 脱水污泥量（） ；
—— 排泥时间（ h）。
设计中取采用间歇排泥，排泥时间
=3h，带式压滤机工作周期，脱水污泥量：污泥贮池所需容积：
污泥贮池采用方形池体：
式中
—— 贮泥池容积（） ； —— 贮泥池有效深度（ m）；
—— 污泥斗高度（ m）；
—— 污泥贮池边长（ m）；
—— 污泥斗底边长（ m）；
—— 污泥贮池个数，一般采用
2 个； —— 污泥斗倾角，一般采用。
设计中取 =2 个， =4m，，污泥斗底为正方形，边长
=1m。 贮泥池高度：
式中
—— 污泥贮池高度（ m）；
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—— 超高（ m），一般采用 0.3m；
—— 污泥贮池有效高度（ m）；
—— 污泥斗高（ m）。
2、溶药系统 （ 1） . 溶液罐
式中
—— 溶液罐体积（；
—— 脱水后干污泥重量（ kg）；
—— 聚丙烯酰胺投量（ %），一般采用污泥干重的
0.09% ~ 0.2% ；
—— 溶液池药剂浓度（ %），一般采用 1% ~ 2% ；
—— 溶液罐个数。
设计中取 a=0.2%， b=1% ，n=2 ，每日配置一次。
采用 SAM -3 型加药设备，溶液箱外形尺寸
800mm*800mm*800mm ，有效容积 0.512m3，
搅拌机功率 0.75kw 。
（ 2） . 溶药罐
聚丙烯酰胺溶解困难，水解时间较长，设计中以水解时间
24h 计，须设同样规格的溶药罐
2 个，起到溶药、贮液作用。
（ 3） . 加药泵
采用四台耐腐蚀加药泵，溶药罐、溶液罐各设台，型号
LPHP7 。
3、空气净化装置
污泥脱水过程中有臭味产生，设计中采用木屑和生物碳滤床的方式对空气进行净化。采用 三组空气净化器，在每台带式压滤机上设集气罩，由通风机将臭气送至净化器。
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第三部分
平面及高程布置
十六、 污水处理厂平面布置
在污水处理厂的厂区内有各处理单元构筑物；连通各处理构筑物之间的管、渠及其他
管线；辅助性构筑物；道路及绿地等。因此要对污水处理厂厂区内各种工程设施进行合理的平面规划。
(一 ) 污水处理厂设施组成
根据选定的处理方案和处理工艺流程，污水处理工程设施包括下面几个方面：
1、生产性构筑物
污水处理设施分为污水总泵站、格栅间、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池、消毒池、鼓风机房、污泥回流泵房、加氯间和氯库。
污泥处理设施包括浓缩池、贮泥池、消化池、脱水机房、沼气贮柜、沼气压缩机房等。
2、辅助设施
生产辅助设施包括综合办公楼（含化验室、中心控制室）
、仓库、车库、机修间、晒沙场、
污泥堆场、管配件场。
生活辅助设施包括食堂、浴室、锅炉房、值班宿舍、门卫室。各项辅助设施面积见表：
名称 面积（ m2) 名称 面积（ m2) 名称 面积（ m2)
综合办公楼 300
机修车间 80
污泥堆放场 150
表 4 辅助设施面积表 检测中心 职工宿舍 200 仓库 200 晒沙场 100
100 门卫 20
锅炉房 100
活动中心 100 变电所 25
食堂 100 浴室 80
3、各类管道
厂区管道包括污水工艺管道、污泥工艺管道、空气管道、沼气管道、超越管道、上清液回 收管道、厂区给水管道、排水管道、加药管。
4、其他设施
道路、绿化、照明、围墙、大门。
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(二 ) 平面布置的原则
1、各处理单元构筑物的平面布置
处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在做平面布置时，应根据各构筑物的功能要求和水力要求，结合地形和地质条件，确定他们在厂区内平面的位置。对此，应考虑：
（ 1） . 贯通、连接各处理构筑物之间的管、渠，使之便捷、直通，避免迂回曲折。 （ 2） . 土方量做到基本平衡，并避开劣质土壤地段。
（ 3） . 在处理构筑物之间应保持一定的间距，以保证敷设连接管、渠要求，一般的间距 可取 5— 10m，某些特殊要求的构筑物， 如污泥消化池、 沼气贮罐等， 其间距应按有关规定确定。
（ 4） . 各处理构筑物在平面位置上应尽量紧凑。
（ 5） . 污泥处理构筑物应尽可能单独布置，以方便管理，应布置在厂区夏季主导风向的下风向。
2、辅助建筑物的平面布置
污水厂内的辅助建筑物有集中控制室、变电所、机修间、仓库、浴室、食堂、宿舍、综合楼等。
（ 1） . 辅助建筑物建筑面积的大小应按具体情况与条件而定。辅助建筑物的位置应根据
方便、安全等原则确定。
（ 2） . 生活居住区、综合楼等建筑物应与处理构筑物保持一定的距离，应位于厂区夏季
置。
主导风向的上风向。
（ 3） . 操作工人的值班室应尽量布置在使工人能够便于观察各处理构筑物运行情况的位
3、管渠的平面位置
（ 1）在各处理构筑物之间设有贯通、连接的管渠，此外，还应设有能使各处理构筑物独
立运行的管渠，当某一处理构筑物因故障停止工作时，其后接处理构筑物仍能保持正常运行。
（ 2）应设置超越全部处理构筑物，直接排放水体的超越管。
（ 3）在厂区内应设置空气管路，沼气管路、给水管路及输配电线管路。这些管线有的敷设在地下，但大都在地上，对他们的安排，既要便于施工和维护管理，又要紧凑，少占用地。
4、厂区绿化
平面布置时应安排充分的绿化地带，改善卫生条件，为污水厂工作人员提供优美的环境。
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5、道路布置
在污水处理厂内应合理的修建道路，方便运输，要设置通向各处理构筑物和辅助建筑物的必要通道，通道的设计应符合如下要求：
（ 1） . 主要车行道的宽度：单车道3— 4m，双车道 6— 7m，并应该有回车道。
（ 2） . 车行道的转弯半径不宜小于6m。
（ 3） . 人行道的宽度为 1.5— 2m。
（ 4） . 通向高建构筑物的扶梯倾角不宜大于45°。（ 5） . 天桥宽度不宜小于 1m。
(三 ) 平面布置
1、工艺流程布置：
采用直线型布置。这种方式联络管线短，水头损失小，管理方便，且有利于日后扩建。2、构筑物平面布置
（ 1） . 污水处理区；
（ 2） . 污泥处理区；
（ 3） . 生活区。
3、污水厂管线布置
（ 1） . 污水工艺管线；
（ 2） . 污泥工艺管线；
（ 3） . 厂区排水管道；
（ 4） . 空气管道；
（ 5） . 沼气管道；
（ 6） . 超越管道；
（ 7） . 加氯管；
（ 8） . 厂区给水管道和消防栓布置。
4、厂区道路布置
（ 1） . 主厂道布置；
（ 2） . 车行道布置；
（ 3） . 步行道布置。
5、厂区绿化布置
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十七、 污水处理厂高程布置
(一 ) 主要任务
污水处理厂高程布置的主要任务是：
（ 1）确定各处理构筑物及泵房的标高；
（ 2）确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高；
（ 3）通过计算确定各部位的水面标高， 从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅的流动，保证污水处理厂的正常运行。
(二 ) 高程布置的原则
（ 1）认真计算管道沿程损失、 局部损失， 各处理构筑物、 计量设备及联络管渠的水头损失；考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加，并留有一定余地；还应考虑当某座建筑物停
止运行时，与其并联运行的其余构筑物及有关连接管渠能通过全部流量。
（ 2）考虑远期发展，水量增加的预留水头。
（ 3）避免处理构筑物间跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。
（ 4）在认真计算并留有余量的前提下， 力求缩小全程水头损失及提升泵站的扬程，以降低运
行费用。
（ 5）需要排放的处理水， 在常年大多数时间里能够自流排放水体。注意排放水位不一定选取水体多年最高水位，因为其出现时间较短，易造成常年水头浪费，而应选取经常出现的高水位
作为排放水位，当水体水位高于设计排放水位时，可进行短时间的提升排放。
（ 6）应尽可能使污水处理工程的出水管渠高程不受水体洪水顶托并能自流。 (三 ) 污水处理构筑物的高程布置
1、构筑物水头损失
表 5
水头损失 (m) 0.2 0.2 0.3 0.4
构筑物水头损失表
构筑物名称 二沉池 接触池 计量堰
构筑物名称 格栅 沉砂池 初沉池 曝气池
水头损失 (m) 0.5 0.2 0.3
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II 》课程设计计算书
2、管渠水力计算
在污水处理工程中，为简化计算一般认为水流是均匀流。管渠水头损失主要有沿程水头损 失和局部水头损失。
a) 沿程水头损失按下式计算：
h f
v 2
L iL
C 2 R m ；
式中 hf ——为沿程水头损失，
L ——为管段长度，
m ；
R ——为水力半径， m ；
v ——为管内流速， m s ； C ——为谢才系数。
b) 局部水头损失为：
hm
v2 2g
式中——局部阻力系数。 管渠水力计算见表 6。
表 6 管渠水力计算表
管渠及构筑物名称
流 量 管渠设计参数 水头损失（ m）
L(m) 30 30 30 10 10 10 10
沿程 0.038 0.038 0.038 0.012 0.013 0.013 0.012
局部 0.012 0.012 0.012 0.004 0.004 0.004 0.004
合计 0.050 0.050 0.050 0.016 0.017 0.017 0.016 出水口至计量堰 计量堰至接触池 接触池至二沉池 二沉池至曝气池 曝气池至初沉池 初沉池至集配水井
（ L/s） D(mm) 503 900 503 900 503 755 503 503
I( ‰ ) V(m/s) 1.3 1.06 1.3 1.06 1.3 1.2 1.3 1.3 1.2
1.06 1.15 1.06 1.06 1.15
900 1100 900 900 1100
集配水井沉砂池
755
3、污水处理高程布置
污水处理厂设置了终点泵站，水力计算以接受处理后污水水体的最高水位作为起点，沿污水处理流程向上倒推计算，以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。
由于河流最高水位较低，污水厂出水能够在洪水位时自流排出。因此，在污水高程布置上
主要考虑土方平衡，设计中以曝气池为基准，确定曝气池水面标高
224.0m，由此向两边推算其
他构筑物高程。计算结果见表
7。
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序号
管渠及构筑物名称 出水口至计量堰 计量堰
计量堰至接触池 接触池
接触池至二沉池 二沉池
二沉池至曝气池 曝气池
曝气池至初沉池 初沉池
初沉池至集配水井 集配水井沉砂池 沉砂池
表 7 构筑物高程计算表
水面上游标高 水 面 下 游 标 构 筑 物 水 面 地 面 标 高 （ m） 222.1 222.4 222.571 222.771 222.846 223.346 223.467 223.867 223.942 224.242 224.318 224.425 224.625
高（ m） 222.027 222.1 222.4 222.571 222.771 222.846 223.346 223.467 223.867 223.942 224.242 224.318 224.425
标高（ m） 222.314
（ m） 222.1 222.4 222.571 222.771 222.846 223.346 223.467 223.867 223.942 224.242 224.318 224.425 224.625
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
222.671
223.096 223.667
224.092
13 224.525
四、污泥处理构筑物高程布置
1、污泥管道水头损失
1.85
hf
管道沿程损失：
v 2.49 L
CH D 1. 17
hi
管道局部损失：
v2 2g CH
污泥浓度系数；
D 污泥管管径（ m) L 管道长度（ m)
v 管道流速（ m/s)
局部阻力系数
查表可知污泥含水率
97%时，污泥浓度系数 CH=71 ，污泥含水率 95%时，污泥浓度系数 CH=53. 8。
各连接管道水头损失见表
表 8 连接管道水头损失
管渠及构筑物名称
流 量 管渠设计参数 （ L/s) D（ mm) V(m/s) 26.4 200 0.85 11.8 150 0.87 11.1 4.5
150 150
0.85 0.4
水头损失（ m)
L(m)
40 40 40 40
沿程 0.18 0.07 0.26 0.16
局部 0.12 0.03 0.14 0.14
初沉池至贮泥池 浓缩池至贮泥池
一级消化池至二级消化池
合计 0.3 0.1 0.4 0.3
二级消化池至脱水机房
2、污泥处理构筑物的水头损失
当污泥以重力流排除池体时，污泥处理构筑物的水头损失以各构筑物的出流水头计算，初
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沉池、浓缩池、消化池一般取
1.5m，二沉池一般取 1.2m。
3、污泥高程布置
消化池高度较高，可以满足后续脱水机房的需要，考虑土方平衡，确定一级消化池泥面为 地上 230m，从污水高程可知初沉池液面标高和二沉池液面标高。高程的计算顺序是：
（ 1）由初沉液面高程推算贮泥液面高程，再由贮泥液面高程反推浓缩池液面高程； （ 2）由脱水机房高程，在推算一级消化池高程和二级消化池高程。 （ 3）确定二沉池至浓缩池的污泥泵提升高度； （ 4）确定贮泥池至一级消化池的污泥泵提升高度。
序号
表 9
管渠及构筑物名称 初沉池
初沉池至贮泥池 贮泥池
浓缩池至贮泥池 浓缩池 一级消化池
污泥处理构筑物及管渠水面标高计算表
上游泥面 下 游 泥 面 构 筑 物 泥 地 面 标
标高（ m)
标高（ m) 219.656
面标高（ m) 高（ m） 221.456 219.656
1 2 3 4 5 6 7 8 9
221.456
221.256
219.656
221.256 230
228.1
一级消化池至二级消化池 二级消化池 二级消化池至脱水机房 脱水机房
230
228.1
226.3
228.1
10 226.3
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参考文献
[1] 姜乃昌、陈锦章 . 《水泵及水泵站》 . 中国建筑工业出版社 .1987. 全册
[2] 《给水排水设计手册》第一、五、十、十一册
. 中国建筑工业出版社 .1986. 全册
[3] 张自杰主编 . 《排水工程》下册 . 中国建筑工业出版社 .1987. 全册
[4] 《室外排水设计规范》
[5] 《厌氧、缺氧、好氧污水处理工程技术规范》
[6] 韩洪军、杜茂安等主编 . 《水处理工艺设计计算》72 / 75
化学工业出版社 . 全册
.
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