污水处理厂毕业设计（含计算数据）

一、污水处理工艺选择与可行性分析

1、污水厂的设计规模

近期污水量为2×104 m3/d，远期污水量为4×104 m3/d，其中生活污水和工业废水所占比例约为6:4。污水厂主要处理构筑物拟分为二组，这样既可满足近期处理水量要求，又留有空地以二期扩建之用。 2、进出水水质 单位：mg/L 进 水 出 水 COD 500 60 BOD5 180 20 SS 420 20 NH3－N 30 8 TN 60 20 TP 5 1 由于进水不但含有BOD5，还含有大量的N，P所以不仅要求去除BOD5 还应去除水中的N，P使其达到排放标准。 3、处理程度的计算

1. BOD5的去除率

??2 .COD的去除率

180?20?100%?88.89% 180500?60?100%?88% 500420?20?100%?95.24% 42060?20?100%?66.67% 605?1?100%?80% 5??3.SS的去除率

??4.总氮的去除率

?? 5.总磷的去除率

??4、 本工程采用生物脱氮除磷工艺的可行性

BOD5：N：P的比值是影响生物脱氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率随着

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BOD5/N和BOD5/P比值的增加而增加。

理论上，BOD5/N>2.86才能有效地进行脱氮，实际运行资料表明，BOD5/N>3时才能使反硝化正常进行。在BOD5/N=4～5时，氮的去除率大于50%，磷的去除率也可达60%左右。本工程BOD5/N=3,可以满足生物脱氮的要求。

对于生物除磷工艺，要求BOD5/P=33～100。本工程BOD5/P等于36，能满足生物脱氮除磷工艺对碳源的要求，由此本工艺采用生物脱氮除磷的工艺。

在脱氮方面，由脱氮除磷的机理可知，有机负荷是影响硝化反应的重要因素之一，在碳化与硝化合并处理工艺中，硝化菌所占的比例很小，约5%。一般认为处理系统的BOD5负荷小于0.15kg BOD5/kgMLSS.d时，处理系统的硝化反应才能正常进行。

根据所给定的污水水量及水质，参考目前国内外城市污水处理厂的设计及运转经验，对于生活污水占比例较大的城市污水而言，以下几种方法最具代表性：A2/O法、AB法、生物滤池、循环式活性污泥法（改良SBR）、氧化沟法。 5、工艺比较及确定

城市污水处理厂的方案，既要考虑去除BOD5又要适当去除N，P故可采用SBR或氧化沟法，或A2/O法。

A A2/O法

A2/O工艺即缺氧/厌氧/好氧活性污泥法, A2/O法处理城市污水的特点：运行费用较传统活性污泥法低，曝气池池容小，需气量少，具有脱氮除磷功能，BOD5和SS去除率高，出水水质较好，工作稳定可靠，有较成熟的设计、施工及运行管理经验，产泥量较传统活性污泥法少；污泥脱水性能较好；无需设初沉池；对水质和水温度化有一定适应能力；另外，从节省能耗的角度看，A2/O可以充分利用硝化液中的硝态氧来氧化BOD5，回收了部分硝化反应的需氧量，反硝化反应所产生的碱度可以部分补偿硝化反应消耗的碱度，因此对含氮浓度不高的城市污水可以不另外加碱来调节PH。

优点：

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①该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占

地面积少于其它的工艺 。

②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀

之虑，SVI值一般均小于100，有利于泥水分离。

③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。

④运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不溶解氧浓度，运行费

低。

⑤缺氧、厌氧和好氧三个分区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖

生长，脱氮除磷效果好。 缺点：

①内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。 ②对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解 浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰。

B SBR法 工艺流程：

污水 → 一级处理→ 曝气池 → 处理水 工作原理：

1）流入工序：废水注入，注满后进行反应，方式有单纯注水，曝气，缓速搅拌三种，

2）曝气反应工序：当污水注满后即开始曝气操作，这是最重要的工序，根据污水处理的目的，除P脱N应进行相应的处理工作。

3）沉淀工艺：使混合液泥水分离，相当于二沉池，

4）排放工序：排除曝气沉淀后产生的上清液，作为处理水排放，一直到最低水位，在反应器残留一部分活性污泥作为种泥。

5）待机工序：工处理水排放后，反应器处于停滞状态等待一个周期。

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特点：

①大多数情况下，无设置调节池的心要。

②SVI值较低，易于沉淀，一般情况下不会产生污泥膨胀。 ③通过对运行方式的调节，进行除磷脱氮反应。 ④自动化程度较高。

⑤得当时，处理效果优于连续式。 ⑥单方投资较少。

⑦占地规模大，处理水量较小。

C 氧化沟 工作流程：

污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→氧化沟→二沉池→接触池→处理水排放

工作原理：

氧化沟一般呈环形沟渠状，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。

工作特点：

①在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用。

②对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。

③污泥龄较长，一般长达15－30天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。

④污泥产量低，且多已达到稳定。

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⑤自动化程度较高，使于管理。 ⑥占地面积较大，运行费用低。

⑦脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。

⑧氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。

D 曝气-沉淀 一体化反应池（一体化氧化沟又称合建式氧化沟） 一体化氧化沟集曝气，沉淀，泥水分离和污泥回流功能为一体，无需建造单独得二沉池。基本运行方式大体分六个阶段（包括两个过程）。

阶段A：污水通过配水闸门进入第一沟，沟内出水堰能自动调节向上关闭，沟内转刷以低转速运转，仅维持沟内污泥悬浮状态下环流，所供氧量不足，此系统处于缺氧状态，反硝化菌将上阶段产生的硝态氮还原成氮气逸出。在这过程中，原生污水作为碳源进入第一沟，污泥污水混合液环流后进入第二沟。第二沟内转刷在整个阶段均以高速运行，污水污泥混合液在沟内保持恒定环流，转刷所供氧量足以氧化有机物并使氨氮转化成硝态氮，处理后的污水与活性污泥一起进入第三沟。第三沟沟内转刷处于闲置状态，此时，第三沟仅用作沉淀池，使泥水分离，处理后的出水通过已降低的出水堰从第三沟排出。

阶段B：污水入流从第一沟调入第二沟，第一沟内的转刷开始高速运转。开始，沟内处于缺氧状态，随着供氧量增加，将逐步成为富氧状态。第二沟内处理过的污水与活性污泥一起进入第三沟，第三沟仍作为沉淀池，沉淀后的污水通过第三沟出水堰排出。

阶段C：第一沟转刷停止运转，开始泥水分离，需要设过渡段，约一小时，至该阶段末，分离过程结束。在C阶段，入流污水仍然进入第二沟，处理后污水仍然通过第三沟出水堰排出。

阶段D：污水入流从第二沟调至第三沟，第一沟出水堰开， 第三沟出水堰关停止出水。同时， 第三沟内转刷开始以低转速运转，污水污泥一起流入第二

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沟，在第二沟曝气后再流入第一沟。此时，第一沟作为沉淀池。阶段D与阶段A相类似，所不同的是反硝化作用发生在第三沟，处理后的污水通过第一沟已降低的出水堰排出。

阶段E：污水入流从第三沟转向第二沟，第三沟转刷开始高速运转，以保证该段末在沟内为硝化阶段，第一沟作为沉淀池，处理后污水通过该沟出水堰排出。阶段E与阶段B类似，所不同的是两个外沟功能相反。

阶段F：该阶段基本与C阶段相同，第三沟内的转刷停止运转，开始泥水分离，入流污水仍然进入第二沟，处理后的污水经第一沟出水堰排出。

其主要特点： ①工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池，调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资省，能耗低，占地少，管理简便。

②处理效果稳定可靠，其BOD5和SS去除率均在90％-95％或更高。COD的去除率也在85％以上，并且硝化和脱氮作用明显。

③产生得剩余污泥量少，性质稳定，易脱水，不会带来二次污染。 ④造价低，建造快，设备事故率低，运行管理费用少。

⑤固液分离效率比一般二沉池高，池容小，能使整个系统再较大得流量和浓度范围内稳定运行。

⑥污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。 缺点：

构造尚待进一步完善，运行也待进一步完善。

综上所述，任何一种方法，都能达到除磷脱氮的效果，且出水水质良好，但相对而言，SBR法一次性投资较少，占地面积较大，且后期运行费用高于氧化沟，厌氧池+氧化沟虽然一次性投资较大，但占地面积也不少，耗电量低，运行费用较低，产污泥量大，但构筑物多且复杂。一体化反映池科技含量高，投资省，但其工艺在国内还不完善。综合考虑本工程的建设规模、进水特性、处理要求、运行费用和维护管理等情况，经技术经济比较、分析，确定采用倒置A2/O

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法生物处理工艺。 6、工艺流程的选择

鼓风机房提升泵房斜板沉淀池二沉池剩余污泥加氯间污水粗格栅栅渣细格栅栅渣沉沙池沙A2/O生物反应池缺氧、厌氧、好氧硝化液回流回流污泥接触池排于渭河栅渣压干机栅渣外运栅渣压干机沙水分离器浓缩池消化池污泥脱水卡车运出

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二、污水厂设计计算书

设计技术参数

1、污水处理厂服务范围及建设规模:

本工程所在地为某市新区，辖区基础设施齐全，具备承载大规模现代化工业发展的能力。服务范围北起渭河，南至西潼高速路；东起渭清路，西至零河（见附图）。近期污水量为2×104m3/d，远期污水量为4×104m3/d，其中生活污水和工业废水所占比例约为6:4。

2、污水处理厂进水水质:

根据该污水处理厂工程可行性研究报告和环境影响报告书的批复，并参考类似工程，确定污水处理厂进厂水质指标如下:

COD ：500mg/l BOD5：180mg/l SS ： 420mg/l TN ：60mg/l TP： 5mg/l T≥13oC NH4+-N： 30mg/L 3、污水处理厂出水水质:

根据国家现行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级B类标准，该污水处理厂工程可行性研究报告及环境影响报告书的批复，考虑到接纳水体的环境容量确定出厂水质指标为：

COD≤60mg/l BOD5≤20mg/l SS ≤20mg/l NH4+-N：≤ 8mg/L

TN≤20mg/L T-P ≤1.0 mg/L pH：6～9 粪大肠菌群数

104个/l

城市自然状况 1、城市性质与规模

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规划面积18km2，，人口4.5万人。 2、地形、地貌、地质、地震

该高新区的地形南高北低，拟建场地距受纳水体渭河仅约350m，地貌属渭河南岸一级阶地，场地平坦。绝对高程在348.30m～349.05m之间。场地区地下水位埋深12m左右，据区域水文地质资料，场地区地下水位年变幅小于1m，多年水位变幅3m左右。可不考虑地下水对基础的腐蚀性。地基土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋均无腐蚀性。拟建场地为非自重湿陷性场地，地基湿陷等级为Ⅰ级（轻微），按《中国地震烈度区划图》划分，基本地震烈度为八度。 3、排水现状

该区域为新规划建设开发区，根据总体规划，将在开发区内的主次干道上分别敷设雨水和污水管道，形成分流制雨、污水排水系统，在污水厂建设同时，排水管网将同时建设。排水系统的输送能力能保证污水处理厂2万m3/d的工程规模。 4、气象

工程场地属温暖带半湿润大陆性季风气候，具有冬长夏短，春秋温凉典型特征。四季分明，春季和冬季干旱多风，夏季炎热，降雨集中，秋季天气晴朗，日照充足。

气温：年平均气温：13.5℃，极端最低气温：-15.8℃，极端最高气温：42.2℃，年平均相对湿度：70～85%

降雨：年平均降水量：577.4mm，日最大降水量：835.6mm，日最小降水量：301.0mm，年平均蒸发量：1524～1638mm

风：冬季平均风速：1.8m/s，夏季平均风速：2.2m/s，主导风向：东、东北

冻土深度：最大冻土深度：36cm

污水处理厂厂区概况

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该污水处理厂为新建污水厂，规划用地面积68亩。污水厂进水口位于厂区西南角，进水污水管管底标高343.60m。污水经处理后出水靠重力流直接排入规划用地北侧的渭河,该河流符合《地表水环境质量标准》中的Ⅲ类标准。河水最高水位343.40m。

水量：近期：2×104m3/d=0.231 m3/s=231L/s 远期：4×104m3/d=0.463 m3/s=463 L/s

1、污水处理构筑物设计计算

1.1、进水控制井计算

1、（1）进水管按远期计算，根据流量从《给水排水管网系统》查：设计流量q(L/s)在458.72—545.92时，管径取1000mm；粗糙系数为nm=0.014;最小坡度I=0.28‰

（2）出水管：设计流量按近期取，q(L/s)在225.50—285.39时，管径取600mm；粗糙系数为nm=0.014；最小坡度为I=1.26‰

2、尺寸计算： 平面草图如下：

控制井中事故水量，即水力停留时间取60s ,则事故管管底标高为：

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60×0.463=27.78 m3 27.78÷23.9÷2.2=3.2378m 取3.2m 则：343.60+3.2=346.80m

进水管管底标高为343.60m ，事故管管径为1000mm，最小坡度为0.61‰ 厂距渭河350m；所以降落量为：350×0.61‰ =0.2135m；则入河口处事故管管底标高为：346.80－0.2135=346.59m

剖面草图如下：

1.2、粗格栅的计算

设计中选择二组格栅，N=2组，每组格栅单独设置，每组格栅的设计流量为近期水的一半，即0.1155 m3/s.

1、格栅的间隙数

n?Q1sin? bhv式中n—格栅的间隙数（个） Q1—设计流量（m3/s） α—格栅倾角（o） b—格栅栅条间隙（m） h—格栅栅前水深（m）

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v—格栅过栅流速（m/s）

设计中取h=0.4m,v=0.8m/s,b=0.02m, α=600

0.1155sin600n??16.79个 取17个

0.02?0.4?0.82、格栅宽度

B=s(n-1)+bn

式中B—格栅槽宽度（m）

S—每根格栅条的宽度（m） 设计中取S=0.01m

B=0.01(17-1)+0.02×17=0.5m

3、进水渠道渐宽部分的长度

L1?B?B1

2tan?1式中L1 —进水渠道渐宽部分的长度（m） B1—进水明渠宽度（m）

α1——渐宽处角度（0），一般采用10o—30o 设计中取B1=0.4m，α1=20o L1?4、出水渠道渐窄部分的长度 L2?0.5?0.4≈0.15m 02tan20B?B1

2ta?n2式中L2—出水渠道渐窄部分的长度（m） α2——渐窄处角度（0），取20o L2?0.51?0.4 ≈0.15m

2tan200

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5、通过格栅的水头损失

s43v2h1?k?()sin?

b2g式中 h1—水头损失（m）

β—格栅条的阻力系数，查表β=2.42

k— 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取k=3 0.01430.82h1?3?2.42?()sin600?0.0815m

0.022g6、栅后明渠的总高度

H=h+h1+h2

式中 H—栅后明渠的总高度（m）

h2—明渠超高（m），一般采用0.3—0.5m 设计中取h2=0.3m

H=0.4+0.0815+0.3≈0.78m 7、格栅槽总长度

L=L1+L2+0.5+1.0+H1/ tanα 式中 L—格栅槽总长度（m） H1—格栅明渠的深度（m）

L=0.15+0.15+0.5+1.0+0.7/tan60°≈2.2m

8、每日栅渣量

W?式中 W—每日栅渣量（m3/d）

W1—每日每103m3污水的栅渣量（m3/103m3污水）， 一般采用0.04—0.06

m/103m3污水

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86400QW1

1000

设计中取W1=0.05 m3/103m3污水 W?86400?0.231?0.051000 =0.998﹥0.2 m3/d

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。

9、进水与出水渠道

城市污水通过DN900㎜的管道送入进水渠道，设计中取进水渠道宽度B1=0.5m,进水水深h=0.4m,出水渠道B2= B1=0.5m，出水水深h=0.4m 10、校核 (1) 栅前流速：v1

实际计算过水断面为：0.4×0.5=0.2㎡ 则栅前流速为： v1?0.8m/s的设计要求。

（2）过栅流速：v2

实际计算过水断面为：A?17?0.02?0.4?0.136㎡ 则过栅流速为：v2?设计要求。

11、计算草图如下：

Q0.1155??0.849m/s 符合过栅流速在0.6～1.0的A0.136Q0.1155??0.5775m/s 符合栅前流速在0.4～A0.2 第 14 页

栅条

工作平台进水αα1α

1.3、污水提升泵房 1、水泵的选择

设计水量为20000 m3/d，选择用三台潜污泵（2用1备），则单台流量为 Q1=20000÷2=10000 m3/d=416.67 m3/h

所需扬程为 10.57 m（见水力计算和高程布置） 选择250WS-450B型污水泵，参数如下： 流量 m3/h 420 扬程 H/m 11 转速 /r·min-1 735 轴功率 p/kW 18.0 电机功率 p/kW 22 效率 /% 79 质量 排出口径 ㎏ /㎜ 750 200 2、集水池

（1）容积 按一台泵最大流量时6min的出流量设计，则集水池的有效容积V

h1?42060?6?42 m3

（2）面积 取有效水深H为2m则面积F为

F=V÷H=42÷2=21m2

集水池长度取5m，则宽度为4.2m，集水池平面尺寸为L×B=5×4.2 保护水深取1m，则实际水深为3m

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3、泵位及安装

污水泵直接置于集水池内，经核算集水池面积大于污水泵的安装要求。污水泵检修采用移动吊架。

4、泵房草图如下：

348.30进水管 1.4、与曝气沉砂池合建的细格栅

设计中选择二组格栅，即N=2组，每组格栅与沉砂池合建，则每组格栅的设计流量为近期水量的一半，即0.1155 m3/s.

1、格栅的间隙数

n?式中n—格栅的间隙数（个） Q1—设计流量（m3/s） α—格栅倾角（o） b—格栅栅条间隙（m） h—格栅栅前水深（m）

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Q1sin? bhv

v—格栅过栅流速（m/s）

设计中取h=0.4m,v=1.0m/s,b=0.01m, α=600

0.1155sin600n??26.87个 工程中取27个

0.01?0.4?1.02、格栅宽度

B=s(n-1)+bn

式中B—格栅槽宽度（m）

S—每根格栅条的宽度（m） 设计中取S=0.01m

B=0.01(27-1)+0.01×27=0.53m

3、通过格栅的水头损失

s43v2h1?k?()sin?

b2g式中 h1—水头损失（m）

β—格栅条的阻力系数，查表β=2.42

k— 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数，一般取k=3

0.014312h1?3?2.42?()sin600?0.32m

0.012g4、栅后明渠的总高度

H=h+h1+h2

式中 H—栅后明渠的总高度（m）

h2—明渠超高（m），一般采用0.3—0.5m 设计中取h2=0.3m

H=0.4+0.32+0.3=1.02m

5、格栅槽总长度

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L=0.5+1.0+H1/ tanα

式中 L—格栅槽总长度（m） H1—格栅明渠的深度（m） L=0.5+1.0+0.7/tan60°≈1.9m

6、每日栅渣量

W?86400QW1 1000式中 W—每日栅渣量（m3/d）

W1—每日每103m3污水的栅渣量（m3/103m3污水）， 一般采用0.04—0.06

m/103m3污水

设计中取W1=0.05 m3/103m3污水

W?86400?0.231?0.051000 =0.998﹥0.2 m3/d

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。

7、进水与出水渠道

城市污水通过提升泵房送入进水渠道，格栅的进水渠道与格栅槽相连，格栅与沉砂池合建一起，格栅出水直接进入沉砂池，进水渠道宽度B1= B=0.53m，渠道水深h=0.4m 8、校核

(1) 栅前流速：v1

实际计算过水断面：A?h?B?0.4?0.53?0.212㎡ 则栅前流速为： v1?0.8m/s的设计要求。

（2）过栅流速：v2

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Q0.1155??0.545m/s 符合栅前流速在0.4～A0.212

实际计算过水断面为：A?27?0.01?0.4?0.108㎡ 则过栅流速为：v2?要求。

9、计算草图如下：

栅条工作平台Q0.1155??1m/s 符合过栅流速在0.6～1.0的设计A0.108进水αα

1.5、曝气沉砂池

设计中选择二组曝气沉砂池，N=2组，分别与格栅连接，每组沉砂池设计流量为0.1155 m3/s 。 1、沉砂池有效容积

V=60Qt

式中 V—沉砂池有效容积（m3） Q—设计流量（m3/s）

t—停留时间（min），一般采用1—3min 设计中取t=3min

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V=60×3×0.1155=20.79 m3

2、水流过水断面面积

A? 式中 A—水流过水断面面积（㎡）

Qv1

V1—水平流速（m/s），一般采用0.06—0.12 m/s

设计中取V1=0.06m/s A?3、沉砂池宽度

0.11550.06≈1.93㎡

B?式中 B—沉砂池宽度（m） Ah2

h2—沉砂池有效水深（m）,一般采用2—3m 设计中取h2=2m

B?4、沉砂池长度

L?V A1.932=0.965m 为施工方便取1m

式中 L—沉砂池长度（m）

L?20.79≈10.77m 1.935、每小时所需空气量

q?3600Qd

式中 q—每小时所需空气量（m3/h）

d—1 m3污水所需空气量（m3/ m3污水），一般采用0.1—0.2 m3/ m3污水.

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设计中取 d=0.2 m3/ m3污水

q=3600×0.1155×0.2=83.16 m3/h

6、沉砂室所需容积

V?Q?X?T8?6400

106式中 Q—污水流量（m3/s）

X—城市污水沉砂量（m3/ 106m3污水），一般采用30 m3/ 106m3污水 T—清除沉砂的时间（d），一般取1—2d 设计中取T=1d，X= 30m3/ 106m3污水

V?0.231?30?1?864003

≈0.6 m 610V n7、每个沉砂斗容积

V0?式中 V0—每个沉砂斗容积（m3） n—沉砂斗数量（个） 设计中取 n=2个

V0?0.6=0.3m3 28、沉砂斗上口宽度

2h3'a??a1

tg?式中 a—沉砂斗上口宽度（m） h3’—沉砂斗高度（m）

α—沉砂斗壁与水面的倾角（o），一般采用圆形沉砂池α=55o，矩形沉砂池α=60o

a1—沉砂斗底宽度（m）,一般采用0.4—0.5m

第 21 页

设计中取h3’=0.4m,α=60o, a1=0.5m

a?2?0.4?0.5≈0.96m 0tg609、沉砂斗有效容积

h3'22V0?3(a?aa1?a1）

'式中 V0’— 沉砂斗有效容积（m3）

V0?10、

'0.4(0.962?0.96?0.5?0.52）≈0.22 m3 3格栅出水通过DN900mm的管道送入沉砂池的进水渠道，然后向两

侧配水进入沉砂池，进水渠道的水流速度

v1?Q B1H1式中 v1—进水渠道的水流速度（m/s） B1—进水渠道宽度（m） H1—进水渠道水深（m） 设计中取 B1=1.1m，H1=0.3m

v1?0.1155=0.35m/s

1.1?0.311、 出水装置

出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可以保证沉砂池内水位标高恒定，堰上水头

H1?(Q1mb22g)

23式中 H1—堰上水头（m）

Q1—沉砂池内设计流量（m3/s） m—流量系数，一般采用0.4—0.5

第 22 页

b2—堰宽（m），等于沉砂池的宽度

设计中取 m=0.4, b2=1m

H1?(0.11550.4?1?2?9.8)≈0.162m

23 出水堰后自由跌落0.1m，出水流入出水槽，出水槽宽度B2=0.5m，出水槽水深h2=0.25m，水流流速v2=0.8m/s。采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接，出水管道采用钢管，钢管DN=500mm，管内流速v2=0.9m/s。 12、 排砂装置

采用吸砂泵排砂，排砂泵设置在沉砂斗内，借助空气提升将沉砂排出沉砂池，吸砂泵管径DN=150mm 13、 曝气沉砂池剖面图如下

1.6、平流式初沉池

设计中选择两组平流沉淀池，N=2组，每组平流沉淀池设计流量为0.1155 m3/s，从沉砂池流出来的污水进入配水井，经过配水井分配流量后流入平流沉淀池。

第 23 页

1、沉淀池表面积

A?Q?3600 q'式中 A—沉淀池表面积（㎡） Q—设计流量（m3/s）

qˊ—表面负荷﹝m3/（m2·h）﹞,一般采用1.5—3.0 m3/（m2·h）

设计中取qˊ=2 m3/（m2·h）

A?0.1155?3600=207.9㎡

22、沉淀部分有效水深

h2? qˊ·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=1h

h2?2×1=2m

3、沉淀部分有效容积

V'?Q?t?3600

V'?0.1155?1?3600=415.8 m3

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=5mm/s

L?5?1?3.6=18m

5、沉淀池宽度

第 24 页

B?A L式中L—沉淀池宽度（m）

B?207.9=11.55m 18B b6、沉淀池格数

n1?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=2.5m

n1?11.55=4.62个（取5个） 2.57、校核长宽比及长深比

长宽比L/b=18/2.5=7.2＞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/h2=18/2=9＞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式中 V—污泥部分所需容积（m3)

S—每人每日污泥量〔L/(人·d)〕,一般采用0.3—0.8 L/(人·d)

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

排泥时，T=0.05—0.2d

N—设计人口（人） n—沉淀池组数。

设计中取 S=0.6 L/(人·d)，采用重力排泥时，清除污泥间隔时间T=1d

V?0.6?45000?1=13.5 m3

1000?2 第 25 页

（2）按去除水中悬浮物计算

V?Q(C1?C2)86400T100

K2?(100?p0)n?106式中 Q—平均污水流量（m3/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η=40%—60% K2—生活污水量总变化系数

r—污泥容量（t/ m3),约为1 p0—污泥含水率（%）

设计中取 T=1d, p0=97%,η=50%, C2=〔100%-50%〕× C1=0.5 C1

V?0.231?(420?0.5?420)?86400?1?1003≈69.85 m 6(100?97)?2?109、每格沉淀池污泥部分所需容积

V'?V/n1

式中 V'—每格沉淀池污泥部分所需容积（m3）

V'?69.85/5=13.97m3

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60o

1V1?h4(a2?a12?aa1)

3

式中 V1—污泥斗容积（m3）

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

第 26 页

h4—污泥斗高度（m）

设计中取a=4m，h4=3m，a1=0.5m

V1?1?3?(42?0.52?4?0.5)=18.25 m3＞13.97 m3 311、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—0.5m h3—缓冲层高度（m）,一般采用0.3m

h4—污泥部分高度(m),一般采用污泥斗高度与池底坡度i=1%的高度之和 设计中取 h4=3+0.01（18-4）=3.14m, h1=0.3m, h3=0.3m H?0.3?2?0.3?3.14=5.74m 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

D'?4Q ??v2式中 Dˊ—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≥0.6 m/s 设计中取 v2=0.7m/s

D'?配水井直径

4?0.231≈0.648m

??0.7D3?24Q?D' ??v3 第 27 页

式中D3—配水井直径（m）

v3—配水井内污水流速（m/s），一般取v=0.2—0.4m/s 设计中取v3=0.3m/s

D3?13、 进水渠道

4?0.231?0.6482≈1.18m

??0.3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DN500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，然由穿孔花墙流入沉淀池。

v1?Q B1H1式中v1—进水渠道水流速度（m/s），一般采用v1≥0.4m/s B1—进水渠道宽度（m）

，B1：H1一般采用0.5—2.0 H1—进水渠道水深（m）设计中取 B1=0.5 m, H1=0.4

v1?0.1155=0.5775m/s＞0.4m/s

0.5?0.414、 进水穿孔花墙

进水采用配水渠道通过穿孔花墙进水，配水渠道宽0.4m，有效水深0.5m，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?Q B2h2n1式中 v2—穿孔花墙过孔流速（m/s）,一般采用0.05—0.15m/s B2—孔洞的宽度（m） h2—孔洞的高度（m）

第 28 页

n1—孔洞数量（个）

设计中取B2=0.2m,h2=0.2m,n1=8个

v2?0.1155≈0.072m/s

0.2?0.2?8?515、 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

Q?m0bH2gH

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

0.1155/5?0.45?2.5?H2gH

H=0.028m

出水堰后自由跌落采用0.1m，则出水堰水头损失为0.128 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?Q B3H3式中 v3—出水渠道水流速度（m/s）,一般采用v3≥0.4m/s B3—出水渠道宽度（m）

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=0.4m

v3?0.1155=0.5775m/s＞0.4m/s

0.5?0.4 出水管道采用钢管，管径DN=800mm,管内流速v=0.6m/s，水力坡降i=2.37‰

17、 进水挡板、出水挡板

第 29 页

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，深入水下0.6m。出水挡板距出水堰0.5m，挡板高出水面0.3m，深入水下0.4m。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DN=250mm,排泥时间t4=20min，排泥管流速v4=0.8m/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。 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。 20、 平流沉淀池剖面图如下

1.7、A2/O生物反应池

1.7.1设计参数 1、水力停留时间

A2/O工艺的水力停留时间t一般采用6—8h，设计中取t=8h 2、曝气池内活性污泥浓度

曝气池内活性污泥浓度XV一般采用2000—4000mg/L，设计中取XV=3000mg/L

第 30 页

3、回流污泥浓度

106Xr??r

SVI式中 Xr—回流污泥浓度（mg/L）

SVI—污泥指数，一般采用100 r—系数，一般采用r=1.2

106Xr??1.2?12000mg/L

1004、污泥回流比

Xv?R'?Xr 1?R式中 R—污泥回流比

Xr—回流污泥浓度（mg/L），Xr?fXr=0.75×12000=9000mg/L 3000?R?9000 1?R'' 解得：R=0.5

5、TN去除率

e?式中 e—TN去除率（%） S1—进水TN浓度（mg/L） S2—出水TN浓度（mg/L） 设计中取S2=20mg/L

e?S1?S2?100% S160?20?100%=66.67% 60e 1?e6、内回流倍数

R内? 第 31 页

式中 R内—内回流倍数

R内?0.6667=2.0003，设计中取R内为200%

1?0.6667 1.7.2 平面尺寸计算 1、总有效容积

V?Q?t

式中 V—总有效容积（m3)

Q—进水流量(m3/d),按平均流量计 t—水力停留时间（d） 设计中取Q=20000 m3/d

V?20000?8/24≈6666.67 m3 缺氧、厌氧、好氧各段内水力停留时间的比值为1：1：3，则每段的水力停留时间分别为：

缺氧池内水力停留时间t1=1.6h 厌氧池内水力停留时间t2=1.6h 好氧池内水力停留时间t3=4.8h 2、平面尺寸 曝气池总面积

A?V h式中 A—曝气池总面积（㎡） h—曝气池有效水深（m） 设计中取h=3.2m

A?6666.67≈2083.33㎡ 3.2A N 每组曝气池面积

A1? 第 32 页

式中A1—每座曝气池面积（㎡） N—曝气池个数（个）

A1?2083.33≈1041.67㎡ 2 每组曝气池共设5廊道，第1廊道为缺氧段，第2廊道为厌氧段，后3个廊道为好氧段，每个廊道宽取5m，则廊道长

L?A1 bn式中 L—曝气池每个廊道长（m） b—每个廊道宽度（m） n—廊道数 设计中取b=5m,n=5

L?1041.67≈41.67m 5?5 A2/O池的平面布置图如下： 第 33 页

至二沉池

硝化液回流缺氧段厌氧段好氧段好氧段好氧段好氧段好氧段好氧段厌氧段缺氧段回流污泥回流污泥进水管

1.7.3进出水系统 1、曝气池的进水设计

初沉池的来水通过DN900mm管道送入A2/O池首端的进水渠道。在进水渠道内，水流分别流向两侧，从缺氧段进入，进水渠道宽0.8m，渠道内水深0.6m，则渠道内的最大水流速度为

v1?Qs Nb1h1式中 v1—渠道内的最大水流速度（m/s） b1—进水渠道宽度（m） h1—进水渠道有效宽度（m） 设计中取b1=0.8m,h1=0.6m

第 34 页

v1?0.231≈0.24m/s

2?0.8?0.6 反应池采用潜孔进水，孔口面积

F?Qs N?v2式中 F—每座反应池所需孔口面积（㎡） v2—孔口流速（m/s），一般采用0.2—1.5m/s 设计中取v2=0.2m/s

F?0.231=0.5775㎡ 2?0.2 设每个孔口尺寸为0.4×0.4m，则孔口数为

n?F f式中 n—每座曝气池所需孔口数（个） f—每个孔口的面积（㎡）

n?0.5775≈3.6 工程中取4个

0.4?0.4 孔口布置图如下：

第 35 页

进水渠道底进水孔0.5*0.5m 2、曝气池的出水设计

A2/O池的出水采用矩形薄壁堰，跌落水头，堰上水头

H?(Qmb2g)

23式中 H—堰上水头（m）

Q—每座反应池出水量（m3/s）,指污水最大流量（0.231 m3/s）与回流污泥

量、回流量之和（0.231 ×250%m3/s）

m—流量系数，一般采用0.4—0.5 b—堰宽（m）；与反应池宽度相等 设计中取m=0.4,b=5m

0.231?0.231?250%3H?()?0.128m,设计中取0.13m

2?0.4?5?2?9.8 A2/O反应池的最大出水流量为（0.231+0.231×250%）=0.8085 m3/s，出水管管径采用DN1500mm，送往二沉池，管内流速为0.8 m/s。

1.7.4其他管道设计

第 36 页

2

1、污泥回流管

在本设计中，污泥回流比为50%，从二沉池回流过来的污泥通过两根DN400mm的回流管道分别进入首端的缺氧池和厌氧池，管内流速为0.85m/s。

2、硝化液回流管

硝化液回流比为200%，从好氧池出水至缺氧段首端，硝化液回流管道管径为DN1000mm,管内流速为0.9m/s。

1.7.5剩余污泥量

W?aQ平Sr?bVXv?LrQ平?50%

式中 W—剩余污泥量（㎏/d）

a—污泥产率系数，一般采用0.5—0.7 b—污泥自身氧化系数（d-1),一般采用0.05—0.1

Q平—平均日污水流量（m3/d）

Lr—反应池去除的SS浓度（㎏/ m3), Lr=420-20=400mg/L=0.4kg/ m3 Sr—反应池去除的BOD5浓度（㎏/ m3), Sr=180-20=160 mg/L=0.16kg/ m3 设计中取a=0.6，b=0.08

W?0.6?20000?0.16?0.08?6666.67?3?0.4?20000?50%

=1920-1600.0008+4000=4319.9992≈4320㎏/d

1.8、曝气系统

为了维持曝气池内的污泥具有较高的活性，需要向曝气池内曝气充氧。目前，常用的曝气设备分为鼓风曝气和机械曝气两大类，在活性污泥法中，应用鼓风曝气的较多。下面以传统活性污泥法为例，较少鼓风曝气系统的设计过程。

1.8.1需氧量的计算 1、平时需氧量：

O2?a?QSr?b?VXV

式中 O2—混合液需氧量（kgO2/d）；

第 37 页

a?—活性污泥微生物每代谢1kgBOD所需的氧气kg数，对于生活污水，

a?值一般采用0.42～0.53之间；

Q—污水的平均流量（m3/d）； ； Sr—被降解的BOD浓度（g/L）

b?—每1kg活性污泥每天自身氧化所需要的氧气kg数，一般采用0.188～

0.11；

。 XV—挥发性总悬浮固体浓度（g/L）设计中取a?=0.5，b?=0.15，XV=2500mg/L

O2?0.5?20000?134.998?202500?0.15?6666.67? 10001000?3649.9812kg/d?152.083kg/h

1.8.2供气量 微孔曝气器的选型：

活性污泥法曝气的主要作用为充氧、搅拌和混合。充氧的目的是为活性污泥微生物提供所需的溶解氧，以保证微生物代谢过程的需氧量。鼓风曝气常采用微孔曝气器作为充氧扩散装置。微孔曝气器一般分为橡胶膜微孔曝气器、高密度聚乙烯复盘形微孔曝气器和刚玉微孔曝气器等三种。

本设计选用橡胶膜中的球冠形，该曝气器有江苏省宜兴市文峰环保设备有限公司在原膜片式微孔曝气器的基础上，进行专项研制开发的新型曝气装置。曝气器整体结构科学管理，工艺先进、设计新颖。微孔曝气器及支托盘呈独特的球冠型结构，具有优异的防堵及防水体倒流的性能。较平板膜片式微孔曝气器使用寿命长，单位面积充氧效率更高，是一种较为理想的高效充氧装置。

技术性能参数 型号 水适用工作服务面深规格/mm 空气量积 //m3/h·个 /m3/个 m 氧利用率 充氧能力 /kgO2/h 充氧动力效率 /kgO2/h 曝气器阻 第 38 页

力损失/Pa BZQ—W ?192×180 ?215×220 4 0.8～3 0.35-0.6 24-31% 0.169-0.244 ≤6.5-6.8 3200 布置、安装和调试：

球冠形曝气器设备可成套供应，附件包括布气管道、管件、水平调节器、清除装置、连接件等。曝气器立面布置尺寸，其表面距池底约230mm，布气管中心距池底约110mm，也可依据用户要求调度。布气管宜联成环网，以确保系统布气均匀性。每组应设阀门，便于调节风量。风管流速一般为干管10-15m/s、布气管支管4-5m/s。

曝气管安装时，先把调节器按设计所需尺寸用膨胀螺栓固定在池底，然后用管箍把布气管固定在调节器上，经吹净风管后，再安装曝气器。

调试检查方法：

曝气器安装完成后，池内放入清水，水面至曝气器表面约为100-200mm。然后进行以下三个方面检查。在放水过程中，观察过程中，观察曝气器高程是否在一个水平面上，并进行调整(土建时池底面应保证水平，并留排放口)。在检查所有管道接口等密封处理是否有漏气现象。在标准通气量2m3/h个的条件下，检查曝气器布气是否均匀，每个曝气器透气面积应大于80%。

采用BZQ—W型球冠形橡胶膜微孔空气扩散器，每个扩散器的服务面积为0.49m2，敷设于池底0.2m处，淹没深度为3m，计算温度定位30℃。

查表得20℃和30℃时，水中的饱和溶解氧值为：

CS（20）=9.17mg/L；CS（30）=7.63mg/L

1、空气扩散出口处的绝对压力

Pb=1.103×105+9800H 式中 Pb—出口处绝对压力（Pa）；

第 39 页

H—扩散器上淹没深度（m）。

设计中取H =3.2-0.2=3m

Pb=1.103×105+9800×3=1.307×105Pa

空气离开曝气池池面时，氧的百分比 式中Ot—氧的百分比（%）

EA—空气扩散器的氧转移效率。 设计中取EA=12%

Ot=21?(1?EA)21?(1?0.12)?100%??100%?18.96%

79?21(1?EA)79?21(1?0.12)2、曝气池内混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）

Csb(30)?Cs(PbOt?)

2.066?10542CS（30）—30℃时，鼓风曝气池内混合液溶解氧饱和度的平均值（mg/L）； CS—30℃时，在大气压力条件下，氧的饱和度（mg/L）。

Csb(30)1.307?10518.96?7.63?(?)?8.271mg/L

422.066?105换算为在20℃下，脱氧清水充氧量

R0?RCs(20)?[????Csb(T)?C]?1.024T?20

式中 R—混合液需氧量（kg/h）；

?、?—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?=0.82，?=0.95，?=1.0，C=2.0 平均时需氧量为：

第 40 页

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