污水处理厂设计方案

环境专业 课程设计

第一部分 设计说明书

一、城市概况

城市概况：江南某城镇位于长江冲击平原，占地约 6.3 km，呈椭圆形状，最宽处为 2.4 km ，最长处为 2.9 km 。

自然特征：该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为 0.5 ‰，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高3.9～5 .0 m，地坪平均绝对标高为4.80 m。 属长江冲击粉质砂土区，承载强度7～11 t/m，地震裂度6 度，处于地震波及区。全年最高气温40 ℃，最低-10 ℃。夏季主导风向为东南风。极限冻土深度为17 cm。全年降雨量为1000 mm，当地暴雨公式为i = (5.432+4.383*lgP) / (t+2.583) 0.622，采用的设计暴雨重现期P = 1 年，降雨历时t = t1 + m t2, 其中地面集水时间t1为10 min，延缓系数m = 2。污水处理厂出水排入距厂150 m的某河中，某河的最高水位约为4.60 m，最低水位约为1.80 m，常年平均水位约为3.00 m。

2

2

二、设计任务

根据已知资料，确定城市污水处理厂的工艺流程，计算各处理构筑物的尺寸，绘制污水处理厂的总平面布置图和高程布置图，并附详细的设计说明书和计算书。

三、设计依据

（1）该镇提供的水质水量资料；

（2）《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB 8978—1996） （3）《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18486—2001） （4）《给水排水常用数据手册》 （5）《给水排水设计规范》

四、设计水质水量及排放标准

1.污水水量

（1）生活污水按人均生活污水排放量200L/人； （2）生产废水量按近期8000 m/d，远期10000 m/d； （3）工业污水的时变化系数为1.3，污水性质与生活污水类似。

（4）本污水处理厂的设计最大水量为45200 m/d，日平均水量32000 m/d。 2.污水进水水质及排放标准

3

3

3

3

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表1 污水进水水质及排放标准

序号 1 2 3 4 5 6

基本控制项目

COD BOD SS 氨氮 T-P PH

二级标准（B）mg/L

100 30 30 25 3 6~9

进水水质mg/L

400 200 250 30 4

去除率 75 85 88 19 25

四、工艺流程

图1 工艺流程图

第 2 页 共 34 页

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五、厂区平面布置及主要构筑物

1、平面布置图

江南某城镇污水处理厂是一座小型污水处理厂，全场分为水处理区、污泥处理区、管理区及后勤保障区。各区之间用较宽的绿带分隔以美化环境。

图2 污水处理厂平面布置图

2、格栅

格栅作为污水处理中的预处理方法，应用广泛，生活污水中含有一些较大的漂浮物，为此首先采用格栅可以有效去除污水中的较大漂浮物，保护后续处理系统稳定运行及汲水泵的安全运转。

设计采用格栅，机械清渣，栅距为58mm，机械清渣。 3、 集水池提升泵房

污水汇集进入污水处理厂后，由于管网埋深较大，需经泵房提升后进入后续处理工艺。设计采用提升泵房1座，与集水井合建。泵房内设有电动葫芦，以供维修使用。泵房采用半地下结构。泵房长9m，宽8m，高2米。 4、沉砂池

采用沉砂池去除污水中的无机颗粒。设计采用平流式沉砂池，池内水流平行流动。沉砂池设2座，每座尺寸为长13.5m，宽1.5m，高1.6m。 6、初沉池

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由于城市污水中含有大量的细小悬浮物，经过格栅的预处理，只能去除较大的漂浮物质，为此设计采用初沉池作为分离细小的有机悬浮物的场所。

初沉池是借助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，初沉池去除悬浮物40% ~ 60%，去除BOD20% ~ 30%。在此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，污水在沉淀池内水平流动时，污水的悬浮物质在重力作用下沉淀，与污水分离。平流沉淀池由进水装置、出水装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置组成。

初沉池设2座，每座尺寸为长25.0 m，宽18.84m，高10.0m。 7、曝气池

曝气池（aeration tank）利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。池内提供一定污水停留时间，满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。 曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。池体一般用钢筋混凝土筑成，平面形状有长方形、方形和圆形等。

曝气池设两座，每座尺寸为长69.94m，宽4m，高4.4m。 8、二沉池

二沉池的主要作用是同时满足固液分离和污泥浓缩两方面的要求，是整个活性污泥法中很重要的部分。

本实验设二沉池两座，每座尺度为直径29.18m。 9、溶药系统

设在二沉池后，消毒池前，用来为消毒池消毒做准备。设置两部消毒系统，一台使用，一台备用。 10、消毒池

消毒池为2座三廊道平流式消毒池，每座尺寸为长16m，单廊道宽3m，高2.8m。 11、污泥浓缩池

污泥浓缩是降低污泥含水率、减小污泥体积、降低污泥后续处理费用的有效方法。重力浓缩法由于贮存污泥能力强、操作要求不高、运行费用低以及动力消耗小的优点，适用于浓缩初沉污泥及初沉污泥和活性污泥的混合污泥，因此应用广泛。 本处理工艺采用竖流式结构，用于浓缩SBR反应器产生污泥。

污泥浓缩池设2座，每座尺寸为直径4.04m，高7.23m。 12、污泥脱水

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污水处理厂污泥二级消化后从二级消化池排除污泥的含水率约95%左右，体积很大。因此为了便于综合利用和最终处置，需对污泥作脱水处理，使其含水率降至60%~80%，从而大大缩小污泥的体积。

本设计中采用带式压滤机是利用辊筒和滤布挤压污泥以获得脱水效果。带式压滤机2台，1用1备，型号为DY-3000。 13、贮泥室

储藏二沉池排放出的污泥，为污泥浓缩起缓冲减压的作用。设置贮泥池两座。 14、鼓风机房及变配电室

为保证污水处理装置的稳定运行，设置鼓风机房及变配电室。 15、中控室

为实时监控污水处理厂的运行，设中控室1间。 16、综合楼

污水处理厂设综合大楼1座，内设化验室、办公室、会议室等。

二、各单体构筑物计算

2.1 格栅设计 1.设计参数

设计流量Q=0.523 m/s, 栅前水深h=1.1m ，过栅流速v=0.9m/s ， 栅条间隙=0.02m ，栅前长度 L1=0.45m ，栅后长度L2=0.25m ， 格栅倾角 =60°， 栅条宽度 S=0.015m，栅前渠超高 h2=0.3m 2.设计计算

粗格栅设计两组，按两组同时工作设计，每组格栅设计流量为0.262 m/s，一组停用，一组校核。

（1）栅条间隙数

n=

3

3

Q

Nbhv

3

式中，Q————最大设计流量（m/s）； ————格栅倾角（°）； N————格栅组数；

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b————格栅栅条间隙（mm）； h————格栅栅前水深（m）； v————格栅过栅流速（m/s） 设计中取

=16.9，取n=17。

（2）栅槽宽度 B=S(n-1)+bn 式中，S————格栅槽宽度（m）。

设计中取S=0.015m，B=0.015×(17-1)+0.02×17=0.58m。 （3）通过格栅的水头损失

S

h1 k

b

4/3

v2

sin 2g

式中， ————格栅条的阻力系数，栅条断面为锐边矩形，查表得 =1.79 K————格栅受污染物堵塞时的水头损失增大系数，一般采用k=3。

0.015

设计中，h1=3×1.79

0.02

4/3

0.92

sin60 m 2*9.8

（4）栅后槽总高度：H=h+h1+h2=0.8+0.12+0.3=1.22m （5）栅前渠道深：H1=h+h2=0.8+0.3=1.1m （6）栅槽总长度： L=L1+L2+

H11.22

=0.45+0.5*0.45+=2.81m

tan60 tan

（7）每日栅渣量：W=

86400QW1

1000

3

式中，W1————每日每10m污水的栅渣量，栅条间隙为16~25mm时，W1=0.05～0.10m/10m污水，本设计中取W1=0.08 m/10m污水，采用机械清渣。

3

33

3

33

3

Q————日平均流量（m/s）。 设计中，W1

3

32000*0.083

=1.6 m/d

1000

B B1

2tan 1

（8）进水渠道渐宽部分的长度：l1

式中，l1————进水渠道渐宽部分的长度（m）；

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B1————进水明渠宽度（m）；

1————渐宽处角度，一般采用10

0.58 0.25

=0.45m

tan20 B B1

（9）出水渠道渐窄部分的长度：l2

2tan

设计中取B1=0.25m， 1=20 ,l1

式中，l2————出水渠道渐窄部分的长度（m）；

1————渐窄处角度， 1 2；

l2

0.58 0.25

=0.225m

2tan20

（10）进水与出水渠道

城市污水通过DN800的管道进入进水渠道，设计中取进水渠道宽度B1=0.25m，进水水深h1=h=0.8m，出水渠道B2= B1=0.25m，出水水深h2=h1=0.8m。出水管道选择

DN350.

图2-1 格栅

2.2集水池提升泵房设计

平均设计流量Q=333.3 m/s，考虑取用4台200QW400-30-55无堵塞潜水排污泵，则每台泵流量为400m/h。

集水池容积采用相当于一台泵的15min流量，即：V=集水池长9m，宽5m，深2m。 2.3 平流式沉砂池设计 1. 设计参数

最大设计流量时的流速v=0.3m/s，最大设计流量时的流行时间t=45s，设计流量

3

3

333.3*153

=90 m

60

3

Q=0.523m/s，平均流量Q=0.37 m/s。

3

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2，设计计算

沉砂池设两座，每座取3格,有效水深0.6m。 ⑴ 沉砂池长度：L=vt=0.3×45=13.5m； ⑵ 水流断面面积：A=

Qmax2

=0.523/0.3=1.74 m； v

⑶池总宽度：B=1.74/0.6=3m； ⑷每座池宽：b=1.5m

86400QXT

⑸ 沉砂室所需容积：V 6

10

式中，X————城市污水沉砂量（m/10m污水），一般用30 m/10m污水

T————清除沉砂的时间间隔，取2d。 设计中，V = =1.92 m

⑹ 每个沉砂斗所需容积（设每个分格有2个沉砂斗，有3个分格。）：

3

3

63

3

63

V

V01.92

0.16 m3 n12

沉砂斗斗高取h3 =0.35m，斗底宽取b1=0.5m，斗壁与水平面的倾角取60，上口宽

b2 b1

2h3 tan60

0.9

m，由此算得沉砂斗容积

h3 20.35

V0 b1 b1b2 b22 *(0.52 0.5*0.9 0.92) 0.18m3 m3

33

⑺ 沉砂室高度：h3 h3 il2 式中，h3————沉砂室高度{m}；

i————沉砂池底坡度，一般采用0.06； l2————沉砂池底长度（m）； 设计中取i=0.06

h3 0.35 0.06**(13.5 2*0.9 0.1) 0.689 0.7m ⑻ 沉砂池总高度H==h1 h2 h3

式中，h1————沉砂池超高（m），一般采用0.3～0.5m；

1

2

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设计中取h1=0.3m，H=0.3+0.6+0.7 =1.6m。 ⑼ 验算最小流速： vmin

Qmin

n1Amin

式中，Qmin————最小流量（m/s），一般采用0.75

3

n1————最小流量时取1；

2

Amin————最小流量时的过水断面面积（m） 本设计中，vmin

0.75*0.37

0.96m/s 0.15m/s

1

1**1.746

（10）进水渠道

格栅的出水通过DN350mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两侧配水进入进水渠道，污水在渠道内的流速为：v1

Qmax

B1H1

式中，v1————进水渠道水流流速（m/s）；

B1————进水渠道宽度（m）；

H1————进水渠道水深（m）

设计中取B1=0.9m，H1=0.9m，v1 (11) 出水管道

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：

0.262

=0.32m/s

0.9*0.9

H1

23

式中，H1————堰上水头（m）；

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=0.45，b2=1.5m，

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3

H1 0.2m

出水堰自由跌落0.1～0.15m后进入水槽，出水槽宽0.8m，有效水深0.8m，水流流速0.25m，出水流入出水管道。出水采用钢管，管径DN=350mm，后由管径DN=450mm的总管送入初沉池的配水井。

（12）排砂管道

采用沉砂池底部排砂管道，排砂管道管径DN=150mm。

2

图2-2 平流式沉砂池

2.4初沉池

设计时选择两组平流沉淀池，N=2组，每组平流沉淀池设计流量为0.157m/s，从沉砂池流出的污水进入配水井，经过配水井分配流量后流入平流沉淀池。 1、沉淀池表面积 A

3

Qmax*3600

q`

2

式中 A-----沉淀池表面积（m） Q-----最大设计流量（m/s）

q'-----表面负荷[m/(m h)]，一般采用1.5 ~3.0 m/(m h)。

3

2

3

2

3

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设计时取q'=2 m/(m h)

3

2

A 0.532*3600/2 941.4

m

2

2、沉淀部分有效水深

h2 = q' * t

式中 h2 -------沉淀部分有效水深（m)

t-------沉淀时间（h），一般采用1.0 ~2.0h。 设计中取t =1.5h

h2 = 2 1.5=3m 3、沉淀部分有效容积

V' Q t 3600（Q为Qmax） V'=0.262*1.5*3600=1414.8 4、沉淀池长度

L v t 3.6

式中 L -----沉淀池长度（m）

v-------设计流量时的水平流速（mm/s），一般采用v 5mm/s 设计中取v =4mm/s

L vt*3.6 4*1.5*3.6 21.6 25 5、沉淀池宽度

B

A

L

式中 B---------沉淀池宽度（m） B 6、沉淀池格数

n1 = B / b

式中 n1 -----沉淀池格数（个）

b ------沉淀池分格的每格宽度（m） 设计中取b =5 m，即每组4格，每格5m n1 =

A470.7 18.84 L25

18.84

= 4(个) 5

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7、校核长宽比及水深比

长宽比L / b =25/ 5= 5>4（符合长宽比大于4的要求，避免池内水流产生短流现象）。 长深比L / b =25 / 3 = 8.33 >8（符合长深比8 ~ 12之间的要求）。 8、污泥部分所需容积 （1）按设计人口计算 V

SNT

1000 n

3

式中 V --------污泥部分所需容积（m）

S---------每人每日污泥量[L/(人*d)]，一般采用0.3 ~ 0.8L/(人*d)； N---------设计人口数（人）

T---------两次清除污泥间隔时间（d），一般采用重力排泥时，T=1~2d ，

采用机械刮泥排泥时，T=0.05 ~ 0.2d；

n--------沉淀池组数

设计时取S =0.5L/(人*d)，采用重力排泥时，清除污泥间隔时间T=1 d。 V

0.5 100000 2

50 m3

1000 2

（2）按去除水中悬浮物计算 V

Q(C1 C2)24T100

1000 (100 p0)n

3

式中Q----------平均污水流量（m/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%(取0.45)；

K2----------生活污水量总变化系数 -----------污泥容重（t/m)，约为1； P0--------污泥含水率（%）

设计中取T=2d，=96%， =45%， C2=[100%-50%]*C1=0.5*C1

3

45200 0.5 250 2 100282.5 V 141.25m3

1000 1000 (100 96) 22

9、每格沉淀池污泥部分所需容积

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V' V/n1

式中 V ' ----------每格沉淀池污泥部分所需的容积（m） 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,污泥斗倾角大于60度。 V1

3

V'

141.25

35.375m3

4

12

h4a2 a1 aa1 3

3

式中 V1------污泥斗容积（m）

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=6m，a1=0.5m V1

1

6 4 4 0.5 0.5 4 0.5 36.5m3 6.22m3 3

11、沉淀池总高度

H h1 h2 h3 h4

式中 H------沉淀池总高度（m）

h1----沉淀池超高（m），一般采用0.3 ~ 0.5； h3-----缓冲层高度（m），一般采用0.3；

h4-----污泥部分高度（m），一般采用污泥斗高度与池底坡底 =1%的高度之和。

设计中取h4=6+0.01（25-4）=6.21，h1=0.3m，h3=0.3m H 0.3 0.3 3 6.2 9.81 10m 12、进水配水井

沉淀池分为2组,每组分为5格,每组沉淀池进水端设进水配水井,污水在配水井

内平均分配,然后流进每组沉淀池. 配水井内中心管直径

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D'

式中 D'-----配水井内中心管直径(m)

v2------配水井内中心管上升流速（m/s）,一般采用v2 0.6m/s。 设计中去取v2=0.8m/s

D' 配水井直径

D3

0.912m

式中 D3-----配水井直径(m)

v3-----配水井内污水流速（m/s）一般取0.2 ~ 0.4m/s。

设计中取v3=0.3m/s

D3 13、进水渠道

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DN400进水管从进水渠道中部汇入，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。

v1 Qmax/B1H1

式中 v1-----进水渠道水流流速（m/s），一般采用v1 0.4m/s； B1-----进水渠道宽度（m）

H1-----进水渠道水深（m），B1:H1一般采用0.5 ~ 2.0。 设计中取B1=0.5m，H1=1m

v1 0.262/(0.5 1) 0.524m/s 0.4m/s 14、进水穿孔花墙

1.75m

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进水采用配水渠道通过穿孔花墙进水，配水渠道宽0.5m，有效水深0.8m，穿孔花墙的开孔总面积为过水断面面积的6% ~ 20%，则过孔流速为 V2

Qmax

B2h2n1

式中 V2-----穿孔花墙过孔流速（m/s），一般采用0.05 ~ 0.15 m/s； B2-----孔洞的宽度（m） h2------孔洞的高度（m） n1------孔洞数量（个） 设计中取B2 0.3m,h2 0.5m,n1 5个

V2 15、出水堰

沉淀池出水经过出水堰跌落进入出水渠道，然后汇入出水管道排走。出水堰采用矩形薄壁堰，堰后自由跌落水头0.1 ~ 0.15m，堰上水深H为

Qmax m0

式中 m0-----流量系数，一般采用0.45 b -----出水堰宽度（m）5m H-----出水堰顶水深（m）

0.262/5 0.45 5 H 0.038m

出水堰后自由跌落采用0.15m，则出水堰水头损失为0.188m。 16、出水渠道

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。 v3 Qmax/B3H3

式中 v3-----出水渠道水流流速（m/s），一般采用v3 0.4m/s B3-----出水渠道宽度（m）

0.262

0.070m/s

0.3 0.5 5 5

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H3-----出水渠道水深（m）, B3:H3一般采用0.5 ~ 2.0。 设计中取B3=0.5m，H3=1m

v2 0.262/(0.5 1) 0.514m/s 0.4m/s

出水管道采用钢管，管径DN=400mm。 17、进水挡板、出水挡板

沉淀池设进水挡板和出水挡板，进水挡板距进水穿孔花墙0.5m,挡板高出水面0.3m，伸入水下0.8m,。出水挡板距出水堰0.5m，挡板高出水面0.3m，伸入水下0.5m。在出水挡板处设一个浮渣收集装置，用来收集拦截的浮渣。 18、排泥管

沉淀池采用重力排泥，排泥管直径DN150mm,排泥时间t4=20min，排泥管流速v4=0.82m/s，排泥管伸入污泥斗底部。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1.2m。

图2-3 平流式初沉池

2.5传统的活性污泥法——平流式曝气池 1、污水处理程度计算

假定一级处理对BOD5的去除率为25%，则进入曝气池中污水的BOD5浓度为：

Sa SY (1 25%)

式中 Sa————进入曝气池中污水的BOD5浓度（mg/l）

SY————进入初沉池中污水的BOD5浓度（mg/l）

根据国家二级综合污水排放标准，污水经二级处理后，出水中BOD5浓度小于30mg/L，由此确定污水处理程度η。

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SY Se

100% SY

式中 S————二级处理后污水中BOD5浓度（mg/l）

150 30

100% 80% 150

2、BOD5——污泥负荷率

Ns

K2Sef

式中 Ns————BOD5-污泥负荷率，kg BOD5/kgMLSS·d；

K2————有机物最大比降解速度与饱和常数比值，一般采用0.0168—0.0281

之间；

Se ————处理后出水中BOD5浓度，mg/L；按要求应小于30mg/L； f ————MLVSS/MLSS值，一般为0.7—0.8； 设计中取K2=0.0200，f=0.75

Ns

0.0200 30 0.75

0.56 kg BOD5/kgMLSS d

0.80

3、曝气池内混合液污泥浓度

R r 106

X

1 RSVI

式中 X————混合液污泥浓度，mg/L；

R————污泥回流比，一般采用25%—75%； r————系数；

SVI————污泥容积指数，根据Ns，查图得SVI =130 设计中取R=0.5，r=1.2

0.5 1.2 106

X 3076.9mg/l

1 0.5 1304、曝气池有效容积

Q Sa Se

V

NsX

环境专业 课程设计

式中 V————曝气池有效容积，m； Q————曝气池的平均进水量，m/d；

3

3

V

32000 150 30

2228.59m3

0.56 3076.9

5、单座曝气池面积

曝气池座数不应小于2， 本设计中采用2座曝气池，则每座曝气池的有效容积

V1 V/2 2228.59/2 1114.3m3

F

2

V1

H

式中 F————单座曝气池表面积，m； H————曝气池的有效水深，m 设计中取H=4m

F

114.3

278.58m2 4

F B

6、曝气池长度

L

式中 L————曝气池长度，m； B————曝气池宽度，m。 设计中取B=4m，L 7、每个廊道的长度 每座曝气池取三个廊道

278.58

69.94m 4

l

式中 l————每个廊道长度，m

L 3

l

69.94

23m，设计中取l=25m 3

8、校核

l25 6.25 满足范围5—10 B4B4

1 满足要求1—2 宽深比为

H4

长宽比为9、曝气池总高度

环境专业 课程设计

H总 H h

式中 H总————曝气池总高度，m；

h————曝气池超高，m；一般取0.3—0.5m。 设计中取h=0.4m,，H总 4 0.4 4.4m 10、曝气池进水系统

初沉池出水通过DN1200mm管道送入曝气池进水渠道，然后向两侧配水 污水在渠道内的流速为：

v2

Q

Nbh1

式中 v2————污水在渠道内的流速，m/s； b————渠道的宽度，m； h1————渠道内的有效水深，m。 设计中取b=1m，h1=1m v2

32000/86400

0.19m/s

2 1 1

采用潜孔进水，所需孔口总面积

A

2

Q Nv3

式中 A————所需孔口总面积，m；

v3————孔口流速，m/s；一般取值为0.2—1.5m/s。 设计中取v3=0.4m/s，A

32000/86400

0.46m2

2 0.4

设计中采用圆孔，每个孔的直径为0.35m，共5个孔。 11、曝气池出水系统

曝气池出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水头为：

H1 式中 H1 ————堰上水头，m；

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