2008级环境工程专业
《水污染控制工程》课程设计说明书
题目：某城市污水处理厂处理工艺设计
姓名：**班级学号：0808301-17
指导老师：宋娟娟
同组学生姓名：胡延彪钟华斌闫佳刘恺华
完成时间：
目录
一、设计题目 (2)
二、设计任务 (2)
2.1 设计题目 (2)
2.2 设计目的 (2)
2.3 设计资料 (2)
2.4 设计内容和步骤 (2)
2.5 设计成果 (4)
2.6 推荐参考资料 (4)
三、设计排放标准 (5)
3.1 原水水质 (5)
3.2 排放标准 (5)
四、工艺流程选择 (5)
4.1 工艺流程 (5)五、构建物设计计算
5.1 格栅 (6)
5.2 曝气式沉砂池 (7)
5.3 氧化沟 (8)
5.4 二沉池 (12)
5.5 消毒接触池 (13)
5.6 重力浓缩池 (14)
5.7 消化池 (15)
六、附属构筑物 (19)
七、设计结果汇总表 (20)
八、污水处理厂平面布置 (21)
九、污水处理高程 (21)
十、附图 (21)
一、设计题目
某城市污水处理厂处理工艺设计
二、设计任务书
2.1 设计题目
某城市污水处理厂处理工艺设计
2.2 设计目的
通过该设计，使学生能够综合运用课堂上学过的理论知识和专业知识。以巩固和深化课程内容；熟悉使用规范、设计手册和查阅参考资料，培养学生的分析问题、解决问题和工作的能力；并进一步提高学生的计算、绘图和编写说明书的基本技能。
2.3 设计资料
1.污水处理厂修建于城市的东南郊，南临某河，厂区周围工程地质良好；
2.污水日平均处理水量： 85000万m3／d，设计人口50万，污水的总变化系
数均为 1.25，污水性质与生活污水类似。
3.生活污水和工业污水混合后的水质预计为： BOD
= 170 mg/L， SS = 250
5
mg/L， COD =250 mg/L ，氨氮 40mg／L ，总磷3 mg/L，pH6-9 ；
4.出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB118—2002））二级
排放标准；
5．规划污水处理厂的面积约 25550 m2，厂区设计地坪绝对标高采用 50.00 m ，河流的最高水位为45m；
6. 污水处理工艺方案自定（不需要进行多方案比较）
2.4设计内容和步骤
该设计基本按初步设计要求，设计污水处理流程，对处理构筑物进行较详细的工艺计算，绘制必要的图纸，提出所需的主要设备。
1.根据原始资料计算污水处理厂的设计流量、水质和确定污水处理程度。
2.根据当地自然条件和上述计算，确定污水处理方法和污水污泥流程以及有
关处理构筑物。
3.设计和计算各主要处理构筑物：
(1)格栅、沉砂池（平流、曝气）
①确定格栅型式及间隙宽度，计算格栅宽度、长度、设置高度、水头损失
及拦污量，选择垃圾清除措施。
②确定沉砂型式，池内水平流速及流行时间，计算沉砂池长度、宽度及格
数；
③污水最小流量（按规定50%平均日流量计）校核最小流速；
④计算沉砂量和沉砂斗容积，确定清除沉砂方法；
⑤绘制1：50－1：100的格栅，沉砂池草图，标上各部分尺寸；
(2)初次沉淀池（平流、辐流、竖流）
①选定沉淀池型式，选择设计参数计算各部尺寸；
②选定进出水形式，并进行计算；
③计算污泥量，设计污泥斗，选定排泥方法、布置排泥斗；
④绘制1：100-1：200初沉池草图，标上各部分尺寸。
(3)生物处理构筑物
①确定运行方式，选定污泥负荷及污泥浓度，计算容积；②确定构筑物各部分尺寸
③设计计算二次沉淀池，内容同初沉池。
④绘制1：100－1：200生物处理构筑物、二沉池单体图。
(4)污泥处理
(5)总平面图设计
污水处理厂总平面设置：包括处理构筑物的平面布置、生产性辅助建筑物（鼓风机房、污泥泵房、配电间、锅炉房、机修间、化验室、仓库等）及生活福利建筑（办公室、车库、宿舍、食堂、传达室等）的布置。（某些未经设计的构筑物，仅需示意，如集水井、污水泵房）；
①平面布置应尽量紧凑，在规定的范围内结合远期发展布置，并应考虑
施工上的方便；
②厂内应有道路通向各构筑物，以便运输；
③厂内应充分绿化，以改善卫生条件和美化环境。
④本课程设计平面图上要求做管线布置。
（6）污水高程布置
2.5 设计成果：
1.设计说明书
①整理后的说明书应按标准格式书写。
②处理构筑物的设计与计算应按流程的先后次序分章节编写。
③对所采用的设计数据（反映了设计者的设计思想及设计原则）应做必
要的说明。
④说明书要求A4纸打印，计算草图要求按比例绘制构筑物纵剖面图（平
面图），用计算机CAD制图并标上各部分尺寸。
2.图纸要求（手绘）（2#）
污水处理厂总平面图比例自定（参考值：1：500），高程布置图（3#），比例（参考值1：100）并附有图例，建筑物名称及必要的说明，要求写工程字。2.6 推荐参考资料
1.教材：韩洪军主编.水处理工程设计计算.中国建筑工业出版社2.韩洪军主编。污水处理构筑物设计计算.哈尔滨工业大学出版社。
3.北京水环境技术与设备研究中心等单位主编. 三废处理工程技术手册（废
水卷）. 化学工业出版社
4.高俊发.污水处理厂工艺设计手册.化学工业出版社
5.自编参考资料
6.室外排水设计规范（GB50014-2006 ）
7.《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》（CJJ31-90）
8.《给水排水制图标准》GB/T50106—2
三、设计排放标准
3.1 原水水质
水量Q：0.984m3/s
3.2 排放水质
四、工艺流程选择
4.1.工艺流程
图4.1 工艺流程简图
工艺说明：处理水主要分三部分：
一、物理处理部分：进水经格栅后，大部分悬浮物被阻截，之后进沉沙池，水质水量得到调节，部分污泥下沉。
二、生化处理部分：污水由泵抽入氧化沟，进入生化处理阶段，
三、污泥处理部分，从沉砂池和氧化沟出来的污泥进污泥浓缩池，上清液直接外排。含泥量多的由污泥泵抽入脱水机房，由压滤机压滤成泥饼外运。
五、构建物设计计算
5.1 格栅
格栅设在处理构置物之前，用于拦截较大的悬浮物和漂浮物，保证后续处理设施的正常运行。
本设计中，格栅与明渠连接，提升泵站的来水首先浸入稳压井，然后进入格栅渠道。设明渠数为N1=2，明渠内有效水深h1=0.5m，水流速度v1=0.6m/s，则（1）、明渠宽度B1为
/m=Q设计/（v1h1N1）=1.23/(0.812)=0.77 （2）、取栅前水深h=0.5m，过栅流速v=0.8m/s，格栅间隙宽度b=0.05m，格栅倾角ɑ=80°，格栅数N=2，
则格栅条间隔数n为
（3）、设栅条宽度S=0.02m，则栅槽宽度B为
B=S(n-1)+b=0.02+0.05=2m（4）、水流通过格栅水头损失
h==3=0.05
7m
（5）、格栅总高度H，取格栅前渠道超高=0.3m，格栅的水头损失=0.057m H=h++=0.6+0.3+0.057=0.967m
（6）、格栅的总长度L：
进水渠道宽度=0.77m
进水渠道渐宽部位的展开角度=20
所以进水渠道渐宽部位的长度
格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部位的长度：
=0.5=0.5=0.832m
格栅前槽高=h+=0.6+0.3=0.9m
（7）、每日栅渣量W:
取栅渣量W=0.
污水流量总变化系数=1.25,所以
=17
因此选用机械清渣的方式。
5.2 沉砂池
本设计中采用曝气沉砂池，它是通过曝气作用使水流旋转，产生离心力，去除泥砂，排出的泥砂较为清洁，处理起来比较方便。 （1）、设污水在沉砂池中的水力停留时间t 为2min ，则 沉砂池的有效容积V 为
3max 60 1.23260147.57V Q t m ==⨯⨯=
（2）、设污水在池水中的平均流速v 为0.08m/s ，则 水流断面面积A 为
（3）、设有效水深h 为2.5m ，则 沉砂池总宽度B 为
（4）、设沉砂池共2座，则 每座池宽b 为
宽深比b ：h=1.23:1，符合要求。 （5）、沉砂池长L 为
（6）、曝气沉砂池所需的曝气量为
/h
式中D —1污水所需曝气量（
），取0.2
，采用穿孔管曝气，
孔口直径3mm 。
5.3 氧化沟工艺
氧化沟也称氧化渠，又称循环曝气池，是活性污泥法的改良与发展，可实现脱氮除磷。出水水质好，BOD 去除率可达95%以上，脱氮率达90%左右，除磷率50%左右。 5.3.1 设计参数
氧化沟内污泥浓度X值一般采用2000—6000mg/L之间，设计中取X=4000mg/L。（2）、污泥龄
本设计考虑去除的同时，还考虑反硝化，因此污泥龄=30d。
（3）、回流污泥浓度
=·r
式中——回流污泥浓度（mg/L）；
SVI——污泥容积指数；
r——系数，一般采用r=1.2.
设计中取SVI=100。，则为
（4）、污泥回流比
5.3.2 氧化沟尺寸计算
（1）、好氧区有效容积
式中——好氧区有效容积（）
Y——污泥净产率系数（kgMLSS/kg）,根据，查表得Y=0.42；
Q——污水设计流量（）；
、——分别进、出水质量浓度（mg/L）；
——污泥龄（d）；
X——污泥浓度（mg/L）；
——污泥自身氧化率（1/d）；对城市污水一般采用0.05-0.1.设计中，则
（2）缺氧区有效容积
反硝化区脱氮量
-0.124×0.48×85000×1.25×
=715.45(kg/d)
反硝化区所需污泥量
取0.02.
反硝化区有效容积
(3)、总有效容积
K具有活性作用的污泥占总污泥量的比例，一般采用0.55
(4)、氧化沟的平面尺寸
氧化沟共设四组，并联运行。有效水深h=3.2m，超高为0.8m，氧化沟的总高度为4.0m，去氧化沟的矩形断面，沟宽为B=6.0m，则氧化沟总长度为
（5）、参数校核
水力停留时间BOD污泥负荷
设计中取
结果介于0.05-0.15之间，满足要求。
（6）、氧化沟的进、出水设计
氧化沟的进水设计
沉砂池的出水通过DN1200的管道输往氧化沟渠，管道内的流速为0.88m/s。用4条管道送入每一组氧化沟，送水管径DN600，管内水流速度为0.88m/s。回流污泥也同步流入。
氧化沟的出水设计
设计中m=0.4，b=5m
氧化沟得出水采用矩形堰跌落出水。则堰上水头为
出水管管制采用DN1500，管内无水流速0.77m/s。回流污泥管管径DN600，管内污泥流速1.27m/s.
（7）、剩余污泥量
W(kg/d)
湿污泥量
设计中P=99.2%
（8）、实际需氧量
取k=0.33，VSS/SS=0.75,假设生物污泥中含有12.4%的氮，用于细胞的合成，则每天合成的总氮为
0.124
即TN中有用于合成细胞。按照最不利的情况，原水中N-N量与TN量相同，设出水中N-N和N-N量各5mg/L，则需氧化的N-N 量为40-2.45-5=32.55
需要还原的N-N量（mg/L）为32.55-5=27.55
则
把实际需氧量折合成标准需氧量
取9.07mg/L，一般采用0.5-0.95，一般采用0.90-0.97，
。
采用垂直轴表面曝气机，每组氧化沟设两台，共八台。曝气机的动力效率一般为2.0kg/（kw），则单台曝气的功率约为77kw。
5.4 二次沉淀
采用普通辐流式沉淀池，中心进水，周边进水，共二座，沉淀池表面负荷q 取1.
53m (2m *1-h ),则单池表面积A 为
A/2m =
Nq Q 设计=5
.1*23600*229745.1=1475.694 池子的直径D 为
D/m=π
A 4=14.3694
.1475*4=43.36 取D=44（m)
设污水在沉淀池的沉淀时间t 为2.5h ，则沉淀池有效水深2h 为
2h /m=qt=1.5⨯2.5=3.75 (m)
按4h 计算二沉池污泥部分 所需容积V 为
V/3m =
R X X QX R ++)1(4=12000
400040007.3541)5.01(4+⨯⨯+⨯=5312.55
可见污泥所需容积较大，无法设计污泥斗容纳的污泥，所以在设计中采用机械乔吸泥机连续排泥，而不高污泥斗存泥，只按构造要求在池底设0.005坡度，及一个放完时用的泥斗。
设泥斗高度为0.5沉淀池总高度H 为
H=1h +2h +3h +4h +5h
取1h =0.3(m) 2h =3.0(m) 3h =0.5(m) 4h =1.1(m)
H/m=0.3+3.0+0.5+0.5+1.1=5.4
径深比校核： D/h=43.36/3.75=12
5.5 消毒接触池
本设计采用两组三廊道平流式消毒接触池，接触时间t=30min ，液氯消毒。 每座接触池容积V 为
设有效水深=3.0m ，每座接触池的表面积为A 为
设接触池每道廊宽3.5m ，则廊道总长
每廊道长L 为
长宽比L/B=105.43/3.5=30，符合要求。 设经曝气后污水产量的污泥量为0.03L/（人d ），含水率为96%。则接触池每
天产生的污泥量W 为
产生的污泥由刮泥机刮至进水端，然后由排泥管送至污水脱水房。 设接触池的超高0.3m ，池底坡度0.05，则接触池总高H 为
H=0.3+3+0.05
35.143=5.06m
5.6 重力浓缩池的计算
V=0.1m/s t=16h x ∆=1470kg/d
s Q =
f x ∆∆=12
8.01470
⨯=153.1253m /d=1.77L/s 有效水深为2h
2h /m=vt=0.0001⨯163600⨯=5.76
设进水中的管速1v 为0.2m/s,则中心管面积为f 为
f/2m =
1v Q s =1000
2.076.5⨯=0.0288 中心管的直径为d
d/m=
π
f
4=
14
.30288
.04⨯=0.19m
(3)直径； 1d ／m=1.35d=1.3519.0⨯=0.256m 高度；
1h ／m=1.351d =0.256m 35.035.1=⨯
浓缩后分离出来的污水流量q 为
q/(L*1
-s )=221100)(p p p Q --=1.77298.197100972.99=--⨯）
（）
（
浓缩池有效面积Ｆ
Ｆ／2m ＝
98.121000
0001.0298.1=⨯=v q 浓缩池的直径Ｄ为
Ｄ／m=
16.314.3)
0288.098.2(4)
4=+⨯=
+π
f F （
浓缩后污泥量1Q ／（s L p p Q d m /472.0)
97100()
2.99100(77.1100()100()()2113=--⨯=--=
-
设夹角050=∂，斗底直径１.2m,则斗高5h 为
5.2)2
2
.1261.3(
50tan /05=-=m h 池子的总高度Ｈ为
Ｈ＝)(26.95.23.04.076.53.054321m h h h h h =++++=++++
储泥池
来沉 16.77910
)97100(100
)30250(25.185000)/(6
131=⨯-⨯-⨯⨯=-d m Q 来自污泥深浓缩池
78.42)(132=-d m Q
5.7 污泥消化池
采用固定式消化池，两级消化。一级消化池污泥投配率为5%，二级消化池污泥投配率为10%，消化温度为33～35C 0 。一级消化池进行加温、搅拌；二
级消化池不加热、不搅拌，利用一级消化池的余温。 5.7.1 消化池容积的计算 一级消化池的总容积V 为
V/m 3
=
05.0Q =05
.078
.42=855.6 采用一座消化池,则池子的有效容积0V 为
6.855/30==V m V
消化池的直径D 为
9.123925
.06
.855/3
==m D
取消化池直径为13m 。
集气罩直径1d 采用2m ，池底下锥体直径2d 采用2m ，集气罩高度1h 采用2m ，上锥体高度2h 采用3m ，消化池柱体的高度应大于,5.62/m D =采用7m,下锥体高度4h 采用1m ，则消化池的总高度H 为
131732/4321=+++=+++=h h h h m H
集气罩容积1V 为
28
.624
214.34/2
12
13
1=⨯⨯=•=h d m V π 弓形部分容积2V 为
13.213)34133(324
14
.3)43(24
/222
22232=⨯+⨯⨯⨯=
+•=
h D h m V π
圆柱部分容积3V 为
65.92874
1314.34/2
32
3
3=⨯⨯=•=h D m V π
下锥体部分容积4V 为
[]
79.115.75.71314.3)2(22)2
(3/222222434=+⨯+⨯⨯=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+•+•=
d d D D
h m V π
则消化池的有效容积0V 为
45.99379.65.928/4330=+=+=V V m V
二级消化池的有效容积V 为
6.85505
.028
.4705.0/3===
Q m V 二级消化池设1座，与1座一级消化池的各部分尺寸与一级消化池相同。 5.7.2消化池各部分表面积计算 集气罩表面积为1F 为
7.152214.324
14.34
/2
112121=⨯⨯+⨯=
+•=
h d d m F ππ
池顶表面积2F 为
95.160)1334(4
14
.3)4(4
/222
222=+⨯⨯=
+•=
D h m F π
池壁表面积（地上部分）3F 为
1.20451314.3/523=⨯⨯==Dh m F π
池壁表面积（地下部分）4F 为
29.16341314.3/624=⨯⨯==Dh m F π
池底表面积为5F 为
98.178)12
13
(6.714.3)22(
/225=+⨯⨯=+=d D l m F π 5.7.3 消化池热工计算 1、提高新鲜污泥温度的耗热量
中温消化温度D T =35C 0，新鲜污泥年平均温度s T 为C 03.17，日平均最低温度为C 012。每座一级消化投配的最大生污泥量为
78.4205.06.855)/(13,,=⨯=•-d m V
则全年平均耗热量为
1319582.41000)3.1735(24
78
.422.41000)(24/,,1=⨯⨯-⨯=⨯⨯-=S D T T V kJ W
最大耗热量为
17212.41000)1235(24
78
.422.41000)(24/,,max 1=⨯⨯-⨯=⨯⨯-•=s D T T V kJ W
2，消化池池体的耗热量
消化池各部分传热系数采用： 池盖);/(94.202C h m kJ K ••=
池壁在地面以上部分为)/(25.202C h m kJ K ••=； 池壁在地面以下部分为)/(.102C h m kJ K ••=；
池外介质为大气进，全年平均气温为C T A 06.11=，冬季室外计算温度为
C T A 09-=；
池外介质为土壤时，全年平均气温为
C
T B 06.12=，冬季室外计算温度为
C T B 02.4-= ；
池盖部分全年平均耗热量为
2.246262.42.1)()/(12=⨯⨯-=•-A D T T FK h kJ W
最大耗热量为
6.463052.42.1)()/(1max 2=⨯⨯-=•-B D T T FK h kJ W
池壁在地面以上部分，全年平均耗热量为
05
.199262.42.1)()/(13=⨯⨯-=•-A D T T FK h kJ W
最大耗热量为
63.376012.12.4)()/(1max 3=⨯⨯-=•-B D T T FK h kJ W
池壁在地面以下部分，全年平均耗热量为
6.114862.12.4)()/(14=⨯⨯-=•-A D T T FK h kJ W
最大耗热量为
1
.157942.12.4)()/(1max 4=⨯⨯-=•-B D T T FK h kJ W
池底部分，全年平均耗热量为
69.121232.12.4)()/(15=⨯⨯-=•-A D T T FK h kJ W
最大耗热量为
166702.12.4)()/(1max 5=⨯⨯-=•-B D T T FK h kJ W
消化池总耗热量，全年平均耗热量为
54.200170)/(543211=++++=•-W W W W W h kJ W
最大耗热量为
33.288560)/(max 5max 4max 3max 2max 11max =++++=•-W W W W W h kJ W
5.7.4 沼气混合搅拌计算
消化池的混合搅拌采用多路曝气管式（气通式）沼气搅拌。 1、搅拌用气量
单位用气量采用)1000/(min 633m m •池容，则用气量q 为
13.51000
6
.8556)/(13=⨯
=•-s m q min /3m =085.0 2、曝气池立管管径计算
曝气立管的流速采用12s m /，则所需立管的总面积为
00713.012
085
.0= 选用立管直径为mm D g 50时，每根断面A=200196.0m ，所需立管的总数（根）则为
.300196
.000713
.0= （采用4根）
核算立管实际流速为
,8.400196
.040085
.0)//(1=⨯=
-s m v 符合要求
5.7.5 产气量
设产气率为36m 气/3m 泥，即泥气比为1：6，则产气量为
6.51336.8556)/(13=⨯=•-d m q 气
选择2座低压浮盖式贮气柜，贮气柜容积为3003m ，贮存h 6.8产生的沼气量。 5.7.6 污泥脱水设备
采用带式压滤机，污泥消化过程中由于分解而使体积减少，按消化污泥中有机物含量占60%，分解率为50%，污泥含水率为95%，则由于含水率降低而剩余的污泥量为
36.51395
10097
1006.855100100)/(21013=--⨯=--•
=•-p p Q d m Q
分解污泥容积1545.06.036.513)/(131=⨯⨯=•-d m Q
消化剩余污泥量为2Q 为
36.3591546.513)/(132=-=•-d m Q
选择双网带式压滤机3（2用1备），每台处理污泥能力8h m /3，每天工作20h.脱水后，污泥的含水率为75%，污泥体积为394.m ，可用车外运或在厂内晾晒。
六、附属建筑物
七、计算结果汇总表
7.1污水处理厂工艺设计结果汇总
八、平面布置图
九、高程布置图
十、附图下载本文
