生物接触氧化池设计实例
环境工程专业
《污水处理课程设计》
说明书
姓名及学号：
班级：
指导教师：
设计时间：
前言
在我国，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。在校期间，我们学习了水污染控制工程这门课程，为了检验学习的内容和自主设计能力，老师安排了此次课程设计。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。本文是中型污水处理厂，处理流量20000m3/d,无论何种规模的处理厂，在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保证达标排放的前提下，使经营成本最小。要做到这一点，首先应根据实际情况，选择合适的处理工艺。小型污水厂处理厂往往具有这样的特点：（1）由于负担的排水面积小，污水量较小，一天内水量水质变化较大，频率较高；
（2）一般在城镇小区或企业内修建，由于所在地区一般不大，而且厂外污水输送管道也不会太长。所以，其占地往往受到限制，处理单元应当尽量布置紧凑。
（3）一般要求自动化程度较高，以减少工作人员配置，降低经营成本。
（4）污水厂往往位于小区或工业企业内，平面布置可能会受实际情况限制，有时可能靠近居民区或地面起伏不平等，平面布置应因地置宜，变蔽为利。
（5）由于规模较小，一般不设污泥消化，应采用低负荷，延时曝气工
艺，尽量减少污泥量同时使污泥部分好氧稳定。
由此，本设计选择生物接触氧化工艺。生物接触氧化法是以附着在载体（俗称填料）上的生物膜为主，净化有机废水的一种高效水处理工艺。具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有活性污泥法和生物膜法的优点。在可生化条件下，不论应用于工业废水还是养殖污水、生活污水的处理，都取得了良好的经济效益。该工艺因具有高效节能、占地面积小、耐冲击负荷、运行管理方便等特点而被广泛应用于各行各业的污水处理系统。
本设计包扩工艺处理流程、主要构筑物的剖面结构、污水厂初步平面布置和主要设备的说明。本工艺理论上运行可靠，操作简便，出水各项污染指标均达到了国家规定排放标准。
目录
第一章总论 (1)
第一节设计任务和内容 (1)
第二节基础资料 (2)
第二章污水处理工艺流程说明 (3)
第三章处理构筑物设计计算 (3)
第一节格栅间和泵房 (3)
第二节初沉池 (6)
第三节生物接触氧化池 (9)
第四节二沉池 (10)
第四章主要设备说明（设备一览表） (12)
第五章污水厂总体布置 (13)
第一节主要构（建）筑物与附属建筑物 (13)
第二节污水厂平面布置 (13)
第六章设计依据 (13)
结束语 (14)
致谢 (14)
第一章总论
第一节设计任务书
一、设计任务
根据所给的其它原始资料，设计污水处理厂，具体内容包括：
1、确定污水处理厂的工艺流程。
2、选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸（附必要的草图）。
3、按照标准，画出污水厂的工艺平面布置图，内容包括表示出处理厂的范围，全部处
理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性。
4、按照标准，画出污水处理厂主要构筑物剖面图一张。
5、编写设计说明说、计算书。
二、设计题目
苏州某小区生活污水处理厂工艺初步设计
第二节 基础资料
一、设计资本资料
1、污水水量、水质及处理要求
污水处理厂处理规模（即现状污水量）为：200003m ，水量变化系数z k 为1.02。 原污水水质为：
COD=350mg L ,5BOD =220mg L , SS=230mg L , H NH -3=30mg L ,TP=4mg L 处理出水执行国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002二级标准，出水水质应达到如下要求：
COD ≤60mg L ,5BOD ≤20mg L ,SS ≤20mg L ,TP ≤1mg L ,H NH -3=8mg L 2、厂址及场地现状
污水处理厂拟用场地较为平整。假定平整后厂区的地面标高为0.00m ±，原污水将通过管网输送到污水厂，来水管管底标高为 1.5m -，充满度为0.5m 。 3、苏州地区气候概况
苏州位于北亚热带湿润季风气候区，温暖潮湿多雨，季风明显，四季分明，冬夏季长，春秋季短。无霜期年平均长达233天。境内因地形、纬度等差异，形成各种独特的小气候。太阳辐射、日照及气温以太湖为高中心，沿江地区为低值区。降水量分布也具有同样规律。这种小区域气候差异将全市作物种类分成太湖林果气候区、南部双、三熟制气候区、中部稻麦二熟和三熟并存气候区、沿江棉、粮轮作气候区。
4、污水排水接纳河流资料
该污水厂的出水直接排入厂区外部河流，其最高洪水位为 2.0m -，常水位为
3.0m -，枯水位为
4.0m -
第二章污水处理工艺流程说明
第三章处理构筑物设计计算
第一节格栅的设计计算
一、格栅的计算
m d，Kz=1.02。
（1）城市排水量为200003/
（2）平整后厂区的地面标高为0.00m
±，原污水将通过管网输送到污水厂，来水管管底标高为 1.5m
-，充满度为0.5m。
d m Q /2040002.1200003max =?=
max Q =20400?1000/24?3600=236L/s
根据最大设计流量，选取型号为100YW110-10的水泵，选两台污水泵（一用一备）。
1、栅槽宽度
max Q =20400?1000/24?3600=236L/s=0.24d m /3
设栅前水深h=0.4m,过栅流速v=0.9m/s,栅条净距b=0.021m ,格栅倾角060α= n=max Q ??0.4?0.9=22（个） 栅条宽度0.01s =m
B=s(n-1)+bn=0.01?（22-1
）+0.021?22=0.67 m 式中 B ——栅槽宽度，m ； S ——格条宽度，m ；
b ——栅条净间距，粗格栅b=50～100mm,中格栅b=10～40mm,细格栅b=3～10mm ； n ——格栅间隙数；
max Q ——最大设计流量，3/m s ；
α——格栅倾角，度；一般采用045～075。 h ——栅前水深，m ；
v ——过栅流速，/m s ，过栅流速一般采用0.6～1.0/m s ，最大设计流量时为
0.8～1.0/m s ，平均设计流量时为0.3 /m s 。
2、通过格栅的水头损失
2010sin 2v h g
h h k
ξα
=??=
式中 1h ——设计水头损失，m ； 0h ——计算水头损失，m ； g ——重力加速度，29.81/m s ；
k ——系数，格栅受污物堵塞时水头增大倍数，一般采用3；
ξ——阻力系数，其值与栅条断面形状有关，4/3()s
b
ξβ=?，当为锐边矩形，
2.42β=
0h =0.097m
1h =0h k=0.097?3=0.29m
3、栅槽高度
12H h h h =++
12H h h h =++=0.29+0.3+0.4=1m
式中，H ——栅槽总高度,m ； h ——为栅前水深，m ；
2h ——栅前渠道超高，一般采用0.3m 4、栅槽总长度
120.40.30.7H h h m =+=+=
式中：1H ——栅前渠道深，m ； 设1B =0.5m
m 23.020tan 25
.0-67.0tan 2111==-=ο
αB B l
2l =
2
1
l =0.12m m H l l l 53.220tan 7
.05.112.023.0tan 15.0121=+++=+
+++=ο
α 式中：L ——栅槽总长度，m ；
1l ——进水渠道渐宽部分的长度，m ；
1B ——进水渠宽，m ；
1α——进水渠道渐宽部分的展开角度，一般可采用020； 2l ——栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度，m ； 1H ——栅前渠道深，m ； 每日栅渣量计算：max 186400
1000
z Q W W K ??=
?
42.102
.1100007
.024.086400W =???=
＞30.2m d
式中，W ——每日栅渣量，3/m d ；
1W ——栅渣量（333/10m m 污水），取大于0.1的值，粗格栅用小值，细格栅用大
值，中格栅用中值
z K ——生活污水流量总变化系数 宜采用机械清渣
根据格栅的宽度B 选取型号为XWB-III-0.8-2的格栅
第二节 初沉池的设计计算
1、池子的总表面积
/
3600
Q A q ?=
max Q =20400?1000/24?3600=236L/s=0.23m 3/s
2m 7.4162
3600
23.0A =?=
式中：Q ——日平均流量，
3m s
/q ——表面负荷，32()m m h ?，一般为1.5～
323.0()m m h ?，这里取/q 322.0()m m h =?。
2、沉淀部分有效水深
/2h q t
=?
t ——沉淀时间
m h 42.421.222=?=
3、沉淀部分有效容积
/2
V A h =?
184242.47.416`V =?=3m 4、池长
3.6L vt =?
m 7.47621.26.3=??=L
式中：v ——水平流速，设水平流速为6m/s 5、池子的总宽度
A B L =
m 8.87
.477.416==B
6、校核长宽比、长深比 长宽比：39.58
.87.47==B L ＞4(符合要求) 长深比：
9.153
7.47h 2==L ＞8（符合要求） 池子的长深比不小于8，以8～12为宜。 7、污泥部分需要的容积
120()86400100(100)Q C C T V γρ-??=
-
）（）（95-10012
10000002.0-00023.020000V ????=
=1683m
式中：T ——两次清除污泥间隔时间，d 。设T=2d
1
C ——进水悬浮物浓度，3
t m ，SS=230mg L
2
C ——出水悬浮物浓度，3t m ，SS ≤20mg L
γ——污水密度，3
t m ，其值约为1。
0ρ——污泥含水率，%。设污泥含水率为95% 8、污泥斗容积
为避免污泥过深，设置四个污泥斗 则 V1=
4
V
=423m 设污泥斗高度为//4h ，挡板距离出口为0.5m 。（挡板距出口0.25～0.5m ）
//04(4.50.5)
tan 60 3.462h m -=
?=
//
4121(3V h f f =+ 1
3.46(0.2520.253V =??++
3
20.26m = 式中： 1f ——斗上口面积，2
m
2
f ——斗下口面积，2
m
//
4h ——泥斗高度，m
设斗底宽为0.5m
2
10.50.50.25f m =?= 2
2 4.5 4.520.25f m =?=
9、污泥斗以上梯形部分污泥容积
/1224()2l l
V h b
+=?? 01.0)5.45.07.47(`4?--=h
=0.43m m l 7.471=
2 4.5l m
=
5.505.443.02
5
.47.47V 2=??+=）（
3m 式中：1l 、2l
——梯形上下底边长，m
/4h ——梯形的高度，m
10、污泥斗和梯形部分污泥容积
12
V V V =+
7026.205.50=+=3m ﹥423m 11、池子的总高度
1234
H h h h h =+++
式中：1h ——超高，池子的超高至少采用0.3m ，取10.3h m
=。
3h ——缓冲层高度，沉淀池的缓冲层高度，一般采用0.3～0.5m ，取30.5h m
=。
4
h ——污泥部分高度，m 。
=+=444```h h h 3.46+0.43=3.89m
H=0.3+3+0.5+3.89=7.69m
第三节 生物接触氧化池的计算
1有效容积V V=
V e o L S S Q )(-=4
)
20220(20400-?=10203m Lv 一般取2-5[ kgBOD 5/(m3*d)]，此处取Lv=4[ kgBOD 5/(m3*d)] 2总面积A 池数N
A=V/h0=1020/3=3403m 取h0=3m 取N=8 8
340
A A 1==
N =42.5，则每格接触氧化池的尺寸为7m ?6m 3校核接触时间t t=
18.124
204003428N 1=÷??=Q H A h
4池深H
取h1=0.6m, h2=0.5m, h3=0.3m, h4=1.5m 填料层数m=3 则H=h0+h1+h2+(m-1)h3+h4=3+0.6+0.5+(3-1)0.3+1.5=6.2m 5污水实际停留时间t` t`=
h 21.22420400
)
6.02.6(42824)h (N 11=?-??=?-Q H A
6填料总体积v`
选用φ25玻璃钢蜂窝填料，则 v`=N 1A 0h =8?42?3=10083m 7曝气需氧量D
采用多孔管鼓风曝气供氧，取气水比D 0=15，则所需总空气量 D=D 0Q=20400?15=3060003m /d=212.53m /min
1D =D/N=382503m /d=26.63m /min
根据曝气器的服务面积，选择微孔曝气器，型号为HWB-3，每格56个。
第四节 二沉池的设计计算
二沉池应采用竖流式沉淀池
射中心管内流速0V =0.03m/s ，池数n=6
1、中心管面积
Q`max=Qmax/n=0.24/6=0.043m A=
m ax
`V Q =0.04/0.03=1.32m 2、中心管直径 d=
π
A
4=
14
.33
.14?=1.3m 3、中心管喇叭口与反射板之间的间隙高度 设1V =0.02m/s 1d =1,35d=2.16 m h3=max `Q /1V 1d π=
π
??16.202.004
.0=0.29m
4、沉淀部分有效断面
设表面负荷q`=33m /(2m ·h ） V=3m/h=0.00083m/s
A`=max `Q /V=0.04/0.00083=483m 5、沉淀池直径 D=
9.748
22`A A 4=+=+π
π）（m<8m 符合尺寸要求
6、沉淀部分有效水深 设沉淀时间t=1.5h ，有效水深 h2=3600vt=3600*0.00083*1.5=4.48m 径深比D/h2=7.9/4.48=1.76<3(符合要求)
7、设城市人口为6000人，每人每日污泥量s=0.5L （人·天），清除污泥的时间间隔t`=2d ，
污泥部分所需容积 V=
26010002
60005.01000`m sNt =??= 每格沉淀池污泥体积V1=n
V
=60/6=10m 2
8、圆截锥部分容积
设圆截锥部分半径r=0.2m ，侧壁倾角55o
则圆截锥部分的高度h5=（R-r ）tan α=(7.9/2-0.2)tan55o =5.36m 圆截锥部分容积V 2=3
π
)r +Rr +(R h 225=92.2m 3>15m 3 9、池子的总高度
设超高h1=0.3m ， 缓冲层h4=0.3m ，则池子总高 H=54213h h h h h ++++=0.3+4.48+0.29+0.3+5.36=10.7m
第四章 主要设备说明（设备一览表）
第五章污水厂总体布置
第一节主要构筑物与附属建筑物
主要构筑物：格栅，泵房，初沉池，生物接触氧化池，二沉池，鼓风机房，变电所，消毒间
附属建筑物：门卫室，办公综合楼，职工食堂，职工宿舍楼，篮球场
第二节污水厂平面布置
第六章设计依据
本设计计算公式，设计参数依据《水污染控制工程》，《给水工程排水设计计算》
结束语
随着全球城市化的发展，污水处理系统在社会可持续发展中起着越来越重要的作用，在我国建设和谐社会中有着十分重要的意义。而整个污水系统的建设投资是很大的，城市生活污水处理厂的设计使用体现了污水的资源化、污水的再生和利用。在污水深度处理、超深度处理、污水再生回用已经实用化了的今天，按照传统规划方法，污水处理厂厂址要根据污染物排放量控制日标、城市布局、受纳水体功能及流量等因素来选择，一般尽可能地安放在各河系下游、城市郊区。城市污水厂的数目不应拘泥于传统经验，而应该依据城市实际中水回用的需要在适当位置建设合适规模的污水处理厂，使得整个城市形成大、中、小，近、远期相结合的污水处理厂布局规划。在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保证达标排放的前提下，使经营成本最小。要做到这一点，首先应根据实际情况，选择合适的处理工艺。选择合理的处理工艺，既能有效地利用土地面积，有效处理污废水使其达标排放，又有利于实现城市水系统的健康、良性循环，从长远来看，这将是有效地解决我国水资源短缺和水环境恶化问题的优化途径。