SBR法 - secret

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摘 要

本设计是黑龙江G市污水处理厂的初步设计，主要任务是完成污水及污泥处理方法选择、工艺设计计算、污水厂平面图、高程图及单项处理构筑物施工图设计。

该城市排放的污水中BOD5、CODcr及SS严重超标，依据污水的水质、水量以及受纳水体的环境容量等相关资料，必须对其进行二级处理方可去除水中过量的有机污染物，达到排放标准进而保护环境，所以本设计采用SBR序列间歇式活性污泥法。

SBR是序列间歇式活性污泥法的简称，与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉池等功能于一池，无污泥回流系统。经过这个废水处理工艺的废水可达到设计要求，可以直接排放。处理后的污泥经机械脱水后用作肥料。

通过此设计，污水处理厂建成后，本市的水污染问题能得到较好的解决，产生良好的环境效益，同时也会收到很好的经济效益和社会效益。

关键词： SBR工艺；污水处理厂；城市污水；活性污泥

I

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Abstract

This is the preliminary design of the sewage treatment plant of city G in Heilongjiang Province. The main task of this project is to complete the scheme selection of sewage and sludge treatment design computation and design the sewage plant horizontal plan elevation map and construction drawing of the monomer structure.

The contents of BOD5、CODcr and SS of the discharged sewage have surpassed the national standard in this city. It must be used secondary treatment to remove excess organic pollutants in sewage in order to meet discharge standards and protect environment，which is based on the quality and quantity of sewage the environmental capacity of the receiving water bodies and other relevant information. Therefore，sequencing batch reactor activated sludge process was used in this design.

SBR is the abbreviation of the sequencing batch reactor activated sludge process. Different from traditional sewage treatment process, SBR technology uses to substitute time division operation mode for space division, non-stable biochemical reactions for stable state, ideal precipitation for the traditional dynamic precipitation. The main feature is the sequencing and batch operation. The core of the SBR technology is SBR tank, which sets all of the functions of homogenization, primary sedimentation, biodegradation and secondary sedimentation in a tank, and no sludge return system. The outlet water of the plant meets the design requirements, which is allowed direct discharge into rivers. The treated sludge is used for fertilizer after mechanical dewatering.

Water pollution problems of this city can be solved when the sewage treatment plant is completed. It has very good environmental benefits economic and social benefits.

Key words： SBR process；sewage treatment plant；urban sewage；activated sludge

II

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目 录

第1章 绪论 ............................................................................................................ 1

1.1 概述 ........................................................................................................... 1

1.1.1 环境概述 ........................................................................................ 1 1.1.2 本设计的目的和依据 .................................................................... 1 1.1.3 设计内容 ........................................................................................ 1 1.2 设计原始资料 ........................................................................................... 2

1.2.1 气象资料 ........................................................................................ 2 1.2.2 地质资料 ........................................................................................ 2 1.2.3 水质与水量资料 ............................................................................ 2 1.2.4 纳污水体的水文和地质资料 ........................................................ 2

第2章 工艺设计方案的确定及构筑物的选择 .................................................... 3

2.1 污水处理厂的选址 ................................................................................... 3 2.2 污水处理工艺流程的确定 ....................................................................... 3

2.2.1 工艺流程选择 ................................................................................ 3 2.2.2可行性方案的确定 ......................................................................... 4 2.2.3污泥处理工艺流程 ......................................................................... 5 2.2.4 工艺流程方案的确定 .................................................................... 6 2.3 主要构筑物的选择 ................................................................................... 6

2.3.1 格栅 ................................................................................................ 6 2.3.2 沉砂池 ............................................................................................ 6 2.3.3 初沉池 ............................................................................................ 7 2.3.4 曝气池 ............................................................................................ 7 2.3.5 消毒接触池 .................................................................................... 7 2.3.6 计量堰 ............................................................................................ 8 2.3.7 污泥浓缩池 .................................................................................... 8 2.3.8 贮泥池 ............................................................................................ 8 2.3.9消化池 ............................................................................................. 8 2.3.10 污泥脱水 ...................................................................................... 8

第3章 污水处理系统工艺设计 ............................................................................ 9

3.1粗格栅的计算 ............................................................................................ 9

III

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3.1.1原始设计参数 ................................................................................. 9 3.1.2进水格栅设计 ................................................................................. 9 3.2曝气沉砂池的计算 .................................................................................. 13

3.2.1池体计算 ....................................................................................... 13 3.2.2 沉砂室尺寸计算 .......................................................................... 14 3.2.3 排砂设备 ...................................................................................... 16 3.2.4 曝气系统设计计算 ...................................................................... 16 3.3.5 放空管 .......................................................................................... 18 3.3.6 撇油 .............................................................................................. 18 3.3 辐流初沉池的计算 ................................................................................. 18

3.3.1池体计算 ....................................................................................... 18 3.3.2进出水设计 ................................................................................... 21 3.4 SBR池的计算 .......................................................................................... 24

3.4.1 池体计算 ...................................................................................... 24 3.4.2曝气系统设计与计算 ................................................................... 27 3.4.3供气量 ........................................................................................... 28 3.4.4 空气管道系统计算 ...................................................................... 29 3.4.5 空压机房 ...................................................................................... 31 3.4.6 滗水器 .......................................................................................... 31 3.4.7进出水管路设计 ........................................................................... 31 3.5 消毒接触池 ............................................................................................. 32

3.5.1 接触池尺寸计算 .......................................................................... 32 3.5.2 加氯间 .......................................................................................... 33 3.5.3排泥设施 ....................................................................................... 33 3.5.4 混合装置 ...................................................................................... 33 3.5.5 进出水设计 .................................................................................. 33 3.6 计量设备 ................................................................................................. 34 第4章 污泥处理系统工艺设计 .......................................................................... 37

4.1 污泥浓缩池 ............................................................................................. 37 4.2 贮泥池 ..................................................................................................... 38 4.3 污泥消化池 ............................................................................................. 39

4.3.1 一级消化池构造尺寸 .................................................................. 40 4.3.2 二级消化池构造尺寸 .................................................................. 41 4.3.3 消化池各部分表面积计算 .......................................................... 41

IV

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4.3.4 消化池热工计算 .......................................................................... 42 4.3.5 消化池保温结构的厚度计算 ...................................................... 43 4.3.6 热交换器的计算 .......................................................................... 44 4.3.7 消化池污泥气循环搅拌计算 ...................................................... 45 4.4 贮气柜 ..................................................................................................... 47 4.5脱水机房 .................................................................................................. 47 4.6 事故干化场 ............................................................................................. 48 第5章 污水处理厂总体布置 .............................................................................. 49

5.1 平面布置及总平面图 ............................................................................. 49 5.1.1 平面布置的一般原则 .................................................................. 49 5.1.2 厂区平面布置形式 ...................................................................... 49 5.1.3污水厂平面布置的具体内容 ....................................................... 50 5.1.4各构筑物单元的平面布置 ........................................................... 50 5.1.5管渠和渠道的平面布置 ............................................................... 50 5.1.6附属构筑物 ................................................................................... 50 5.2 污水处理厂高程布置 ............................................................................. 52

5.2.1污水处理构筑物的注意事项 ....................................................... 52 5.2.2 污水水头损失计算 ...................................................................... 52 5.2.3 污泥水头损失计算 ...................................................................... 56

第6章 污水总泵站 .............................................................................................. 60

6.1 概述 ......................................................................................................... 60 6.2 泵站设计 ................................................................................................. 61

6.2.1 设计资料 ...................................................................................... 61 6.2.2 泵房形式 ...................................................................................... 61 6.3 泵站的设计计算 ..................................................................................... 61

6.3.1 选泵 .............................................................................................. 61 6.3.2 吸压水管路的设计 ...................................................................... 62 6.3.3 泵站水头损失计算 ...................................................................... 63 6.3.4 集水池 .......................................................................................... 63 6.3.5 泵房的平面布置 .......................................................................... 65 6.3.6 泵站的高程布置 .......................................................................... 65 6.3.7 其他 .............................................................................................. 67

第7章 土建及公共工程设计 .............................................................................. 69

7.1 土建工程和公共工程 ............................................................................. 69

V

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Q设计sin?1.04?sin60?N= = =16个 0.025?0.8?1.55?2bhvn2.栅槽宽度

设栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度

B2=S（n-1）+bn=0.01×（16-1）+0.025×16=0.65m

总槽宽：B=2B2=2×0.65=1.3m 3.通过格栅的水头损失

设栅条断面为锐边矩形断面，水头损失可用下式计算 S4v23h1=k?()sin?

b2g式中 k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般k=3； β——形状系数，本设计中栅条采用锐边矩形断面，β=2.42； S——栅条宽度（m）； g——重力加速度（m/s2）。 则通过格栅的水头损失

0.0141.5523h1=3?2.42?()??sin60?=0.228m，取h1=0.3m

0.0252?9.84.栅槽总高度

设前渠道超高h2=0.50m，

H=h+ h1+ h2=0.8+0.3+0.5=1.6m

5.每日栅渣量

W=

Q平均W1?864001000

式中 W1——栅渣量（m3/103m3）,本设计取W1=0.1； Q平均——污水厂平均污水量（m3/s）。 则每日栅渣量

W=

0.81?0.1?86400=6.998m3/d>0.2 m3/d

1000故采用机械清渣。格栅采用链条回转式格栅，它由驱动机构、主传动链轮轴、从动链轮轴、牵引链、齿耙、过力矩保护装置和机架等组成。驱动机构布置在栅体上部的左侧或右侧，通过安全保护装置将扭矩传给主传动链轮轴，主传动链轮轴两侧主动链轮使两条环形链条作回转运动，在环形链条上均布6～8块齿耙，齿耙间距与格栅栅距配合并插入栅片间隙一定深度，运行时齿耙栅片上的污物随齿耙上行，当齿耙转到格栅体顶部牵引链条换向时齿耙也随之翻转，格栅截留的栅渣脱落到工作平台上端的卸料处，由卸料装置将污物卸至输送机或集污容器中。

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格栅清渣装置起动由水位差控制开关控制，当格栅前后水位差大于0.1m时，开始工作。

图3.1 格栅示意图

6.格栅除污机的选型

格栅选用2台LXG链条旋转背耙式格栅除污机，每台的过水流量为1.04/3=0.52m3/s。根据江都市亚太环保设备制造总厂提供的该格栅除污机的有关技术资料所选设备的技术参数为：

1）安装角度为60°； 2）电机功率为1.5Kw； 3）设备宽度为B+450mm； 4）井宽<2800mm； 5）井深<6000mm；

6）过栅流速为0.5～1.2m/s； 7）耙齿栅隙为25mm； 8）水头损失<19.6kpa。 1.细格栅的计算

Qmaxsin?0.52sin60???20 （1）栅条间隙数n=

bhv0.025?1.2?0.8式中：n——栅条间隙数，个；

Qmax——最大设计流量，m3s，Qmax=0.52m3s；

?——格栅倾角，?，取?= 60?；

b——栅条间隙，m ，取b=0.025m；

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h——栅前水深，m，取h=1.2m；

v——过栅流速，ms，取v=0.8ms；

格栅设两组同时工作设计，一个停用，一个工作校核 （2）栅槽有效宽度B

栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m，取0.2m 设栅条宽度S=10mm（0.01m） 则栅槽宽度B?S(n?1)?bn+0.2

=0.01×(20-1)+0.025×20+0.2=0.89(m)=0.9(m) （3）通过格栅的水头损失h1

a.进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B1=0.85m，其渐宽部分展开角

?1?20?，进水渠道内的流速为0.77m/s

B?B10.9?0.85L1=??0.07 ?2tan?2tan20b．栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2 L2=

L10.07??0.035(m) 22c．通过格栅的水头损失h1，m

v2sh1?h?k，h???sin?，???()43

2gb式中：h1——设计水头损失，m；

h?——计算水头损失，m；

g——重力加速度，ms2，取g=9.8ms2；

k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用k=3；

?——阻力系数，其值与栅条断面形状有关；

。 ?——形状系数，取?=2.42（由于选用断面为锐边矩形的栅条）

S3v20.0130.82sin?k?2.42?()??sin60??3?0.0605(m) h1?h?k=?()b2g0.02519.644（4）栅后槽总高度H，m 设栅前渠道超高h2=0.3m

H=h+h1+h2=1.2+0.0605+0.3=1.56(m) （5）栅槽总长度L，m L=1.0+0.5+

H1+ L1+ L2=1.0+0.5+1.5/tan60?+0.07+0.035=2.47(m) tan?- 12 -

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式中，H1=h+h2，m （6）每日栅渣量W，m3/d

86400QmaxW1

1000KzW=

式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水

格栅间隙16~25mm，处理W1=0.10-0.05栅渣/103m3污水 栅渣间隙30~50mm，处理W1=0.03-0.01栅渣/103m3污水 本工程格栅间隙为25mm，取W1=0.05m3/103m3污水 W=

86400?1.04?0.05?3.48?0.2m3/d，须机械格栅。

1000?1.292.格栅除污机的选型 格栅选用2台XQ型循环齿耙式格栅除污机，每台的过水流量为1.04/2=0.52m3/s。根据某设备厂提供的该格栅除污机的有关技术资料所选设备的技术参数为：

1）安装角度为60°； 2）井深2000～7500mm； 3）地面以上高度1700mm； 4）耙齿栅隙为5mm。

3.2曝气沉砂池的计算

3.2.1池体计算

（1）池子总有效容积V

V?Qmatx?60 （3-4） 式中：Qmax——最大设计流量，m3/s，Qmax=1.04m3s；

t——最大设计流量时的停留时间，min，一般为1 min ～3min，此处

取t=2min。

则：

V?Qmaxt?60=1.04?2?60=124.8 m3

（2）水流断面面积A

A?Qmax v式中：v——最大设计流量时的水平流速，m/s，一般为0.06m/s～0.12m/s，取v=0.1m/s（水平流速）

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则：

A=

（3）池子总宽度B

B?A h2Qmax1.04=?10.4 m3 0.1v式中：h2——设计有效水深，m，一般为2m～3m，取h2=2.0m。 则：

B?A10.4=?5.2m h22.0（4）池子单格宽度b，设n=2格，则

b=（5）校核宽深比：

b2.6??1.3 h22.0B5.2 =?2.6m 2n在1～2范围内，符合要求。 （6）池长L

L=

（7）校核长宽比：

V124.8=?12m A10.4L12==4.6，在4～5之间，符合要求。 b2.6由以上计算的：共一组曝气池分两格，每格宽2.6m，水深2.0m，池长12m。 （8）每小时所需空气量q

q?dQmax?3600

式中：d——每m3污水所需空气量，m3/m3，取d =0.2m3/m3污水。 则：

q?dQmax?3600?0.2?1.04?3600?748.8(m3/h)

3.2.2 沉砂室尺寸计算

(1) 砂斗所需容积V

V?QmaxXT?86400

K总?106式中：X——城市污水沉砂量，m3106m3污水，取X=30m3106m3污水；

T ——两次清除沉砂相隔的时间，d，取T=2d；

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并改善污泥的性质使之易于脱水，破坏和控制致病的生物，并获得有用的沼气。污泥消化池是用来进行污泥消化的反应器，它由集气罩、池盖、池体、与下锥体等四部分组成，并附有搅拌与加温设备。

本设计采用固定盖式消化池，中温厌氧消化，池数n=2，采用两级消化,一级消化池污泥投配率5%，二级消化池污泥投配率为10%，一级消化池进行加热、搅拌，二级消化池不加热，不搅拌，利用一级消化池的余热。

4.3.1 一级消化池构造尺寸

（1）设计污泥量 单池

Q?Qs246.3??123.15m3/d 22（2）一级消化池的总容积 设污泥投配率P=5%，消化周期

T?11??20d p5%总容积

V?Q123.15??2463m3 p5%式中：Q——新鲜污泥量 m3/d； P——污泥投配率。 （3）消化池直径

取消化池圆柱部分高为直径的一半，则

D?38V8?2463?18.44m 取19m 3.14??3（4）消化池总高

取集气罩直径d1=2m，池底下锥体直径d2=2.5m，集气罩高度h1=2.5m，上锥体高度h2=3m，消化池柱体高度 h3应大于 D/2＝9.25m，采用10m，下锥体高度h4=2.0m，则消化池总高度为:

H?h1?h2?h3?h4?2.5?3.0?10?2.0?17.5m

（5）集气罩容积

V1??d12h14??4?22?2.5?7.85m3

（6）弓形部分容积

V2?

?24h23D2?4h32????24?3?3?18.52?4?32?417.13m3

??- 40 -

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（7）圆柱部分容积

V3??4D2h3??4?18.52?10?2686.66m3

（8）下锥体部分容积

??D?2Dd2?d2?2????18.5?218.52.5?2.5?2?3V4?h4???????????2???????????206.59m3?22?2??22?2?????2????2??3? （9）消化池的有效容积

V?V2?V3?V4?417.13?2686.66?206.59?3310.38m3?2463m3

4.3.2 二级消化池构造尺寸 消化周期 T?11??10d p10%二级消化池的总容积

V?Q246.3??2463m3 p10%设一座二级消化池与2 座一级消化池串联，二级消化池的各部尺寸与一级消化池相同。

4.3.3 消化池各部分表面积计算

（1）集气罩表面积

F1??4d1??d1h1?2?4?22???2?2.5?18.84m2

（2）池顶表面积

F2??4(4h2?D2)?2?4(4?32?18.52)?296.93m2

则池盖表面积

F?F1?F2?315.77m2

（3）池壁表面积

池壁有一部分在地下，考虑到该处地下水位为 9m，所以二级消化池下底的埋深应在9m以上，定为6m,则消化池池壁有 10-6=4m 设在地面以上，考虑到一级消化池较二级消化池埋深较浅,设二者间水头损失为1m,则一级消化池池壁地下部分高h =5m,地上部分 h =5m。

池壁地上部分表面积

F3?πDh5?3.14?18.5?5?290.45m2

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地下部分表面积

F4?πDh6?3.14?18.5?5?290.45m2

（4）池底表面积

F5?πL(Dd218.52.5?)?π?8?（?）?263.76m2 2222L?Dd2??8m 224.3.4 消化池热工计算

（1）提高新鲜污泥温度的耗热量

中温消化温度为 35℃,新鲜污泥年平均温度 Ts 为 17.3℃, 日平均最低温度为12℃。

则每座一级消化池的全年平均耗热量为:

V(TD?TS)?1000 W1?24式中：V——每座一级消化池投配的最大生污泥量，123.15m3/d； TD——消化温度，35℃；

TS——新鲜污泥原有温度，采用全年平均污水温度，即17.3℃。

123.15(35?17.3)?1000W1??90823.125kg/h

24最大耗热量为:

Wmax?123.15(35?12)?1000?118018.75kg/h

24（2）消化池池体的耗热量

消化池散失的耗热量取决于消化池结构材料和池型，不同的结构材料有不同的传热系数。

消化池池体的热损失的耗热量为：

W2?TK?(TD?TA)?1.2

式中：W2——池子向外界散发的热量，即池体热量（全年平均耗热量）； F——池盖、池壁、池底的散热面积；

TA——池外介质为大气时,全年平均气温为 T=8℃，冬季室外计算温

度为 TA=-9℃；

TB——池外介质为土壤时,全年平均气温为 TB=8℃,冬季计算温度为

-8℃；

K——池盖、池壁、池底的传热系数。分别采用：

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池盖 K=2.94KJ/(m2 ·h·℃)

池壁在地面以上部分为 K=2.52KJ/(m2 ·h·℃) 池壁在地面以下及池底部分为 K=1.89KJ/(m2 ·h·℃) a.池盖部分全年平均耗热量

W2?TK?(TD?TA)?1.2?315.77?2.94?(35?7)?1.2?31193.02KJ/h

最大耗热量

W2max?TK?(TD?TA)?1.2?315.77?2.94?(35?9)?1.2?49017.61KJ/h

b.池壁在地面以上部分全年平均耗热量

W3?FK2?TD?TA??1.2?290.45?2.52?(35?7)?1.2?24592.98kJ/h

最大耗热量

W3max?FK2?TD?TA??1.2?290.45?2.52?(35?9)?1.2?38646.12kJ/h

c.池壁在地上部分全年平均耗热量

W4?FK3?TD?TA??1.2?290.45?1.89?(35?7)?1.2?18444.74kJ/h

最大耗热量

W4max?FK3?TD?TA??1.2?290.45?1.89?(35?9)?1.2?28984.59kJ/h d.池底部分全年平均耗热量 W5?FK3?TD?TA??1.2?263.76?1.89?(35?7)?1.2?16749.81kJ/h

最大耗热量

W5max?FK3?TD?TA??1.2?263.76?1.89?(35?9)?1.2?26321.14kJ/h

（3）每座消化池总耗热量 全年平均耗热量为：

W?W1?W2?W3?W4?W5

?90823.125?31193.02?24592.98?18444.74?16749.81?181803.675kg/h 最大耗热量为:

Wmax?W1max?W2max?W3max?W4max?W5max?118018.75?49017.61?38646.12?28984.59?26321.14 ?260988.21kg/h4.3.5 消化池保温结构的厚度计算

消化池各部分的传热系数允许值分别采用； 池盖\\ K=0.7kcal/(m2 ·h·℃)；

池壁在地面以上部分为 K=0.6kcal/(m2 ·h·℃)； 池壁在地面以下及池底部分为 K=0.45kcal (m2 ·h·℃)。 （1）池盖保温结构厚度计算

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设消化池池盖混凝土结构厚度为δG=250mm，钢筋混凝土的导热系数为λ

G=1.33kcal

(m2 ·h·℃)。采用聚氨酯硬质泡沫塑料，导热系数为λB=0.02kcal

(m2 ·h·℃)。

则保温材料的厚度为

1000??Gk????G1000???G?B1.33?2500.7?25mm 1.330.02（2）池壁在地面以上部分保温结构厚度的计算

设池壁地上部分结构厚度为400mm，消化池池壁采用聚氨酯硬质泡沫塑料作为保温材料，导热系数为λB=0.02kcal (m2 ·h·℃)。钢筋混凝土的导热系数为

λG=1.33kcal (m2 ·h·℃)，则

1000??Gk????G1000???G?B1.33?4000.6?27mm 1.330.02（3）池壁（地面以下）、底的保温结构厚度计算 池底及地面以下池壁以土壤为保温层，结构厚度为800mm，导热率为 λB=1.0kcal (m2 ·h·℃)，则

1000??Gk????G1000???G?B1.33?8000.45?1620mm 1.331.04.3.6 热交换器的计算

（1）污泥循环量确定

设计采用一座消化池对应一台热交换器，全天均匀投配。 每个消化池生污泥量

Qs1?123.15?5.13m3/h 24回流的消化污泥量

Qs2?5.13?2?10.26m3/h

污泥循环总量

Qs?Qs1?Qs2?5.13?10.26?15.39m3/h

（2）计算污泥出口温度Ts’ 生污泥的日平均最低温度为12℃。

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