1

目 录

1概述 ................................................................................................................................... 5

1.1设计依据及设计任务 ............................................................................................ 6

1.1.1设计题目 ..................................................................................................... 6 1.1.2设计依据 ..................................................................................................... 6 1.1.3设计任务与内容 ......................................................................................... 7 1.2处理程度 ................................................................................................................ 7

1.2.1进出水出水水质 ......................................................................................... 8 1.2.2各项指标去除率 ......................................................................................... 8 1.2.3 PH值 ........................................................................................................... 4

2污水处理方案的确定 ....................................................................................................... 9

2.1污水处理方案的确定原则 .................................................................................... 9 2.2确定处理流程的原则 .......................................................................................... 11 2.3污水处理流程的选择 ............................................................................................ 5 2.4方案对比与选择 .................................................................................................... 7 2.5污水处理流程的确定 ............................................................................................ 8 2.6氧化沟工艺 ............................................................................................................ 9

2.6.1氧化沟工艺的工艺流程 ............................................................................. 9 2.6.2氧化沟工艺的基本原理 ............................................................................. 9 2.6.3氧化沟的技术特征 ................................................................................... 10 2.6.4氧化沟工艺类型 ....................................................................................... 10 2.6.5氧化沟的选型 ........................................................................................... 12

3污水处理厂各构筑物设计与计算 ................................................................................. 13

3.1进水闸井的设计 .................................................................................................. 13

3.1.1污水厂进水管 ........................................................................................... 13 3.1.2进水闸井工艺设计 ................................................................................... 13 3.2格栅间的设计 ...................................................................................................... 13

3.2.1格栅的设计参数及规定 ........................................................................... 13

2

3.2.2中格栅的设计与计算 ............................................................................... 14 3.2.3细格栅的设计与计算 ............................................................................... 22 3.3进水泵房的设计 .................................................................................................. 18

3.3.1特点及一般规定 ....................................................................................... 18 3.3.2选泵 ........................................................................................................... 24 3.3.3污水泵站的计算 ....................................................................................... 20 3.3.4集水池 ....................................................................................................... 22 3.3.5泵房形式的选择 ....................................................................................... 23 3.3.6水泵机组基础的确定和水泵的布置 ....................................................... 23 3.3.7泵房高度的确定 ....................................................................................... 23 3.3.8泵房附属设施及尺寸的确定 ................................................................... 24 3.3.9采光、采暖、通风 ................................................................................... 24 3.3.10起吊设备 ................................................................................................. 24 3.3.11构筑物及附属建筑 ................................................................................. 24 3.4沉砂池的设计 ...................................................................................................... 31

3.4.1设计要求 ................................................................................................... 31 3.4.2设计参数 ................................................................................................... 32 3.4.3设计计算 ................................................................................................... 32 3.5 厌氧池+Carrousel2000型氧化沟的设计 .......................................................... 34

3.5.1氧化沟的设计参数和规定 ....................................................................... 34 3.5.2水质指标 ................................................................................................... 35 3.5.3设计计算 ................................................................................................... 35 3.6二沉池的设计 ...................................................................................................... 42

3.6.1沉淀池的一般设计要求 ........................................................................... 42 3.6.2二次沉淀池的设计要求与设计参数 ....................................................... 44 3.6.3辐流沉淀池的设计要求与设计参数 ....................................................... 44 3.6.4设计计算 ................................................................................................... 45 3.7污泥回流泵房 ...................................................................................................... 43

3.7.1水头损失计算 ........................................................................................... 44

3

3.7.2回流污泥选泵 ........................................................................................... 52 3.7.3剩余污泥选泵 ........................................................................................... 52 3.7.4泵房的设置 ............................................................................................... 53 3.8消毒接触池的设计 .............................................................................................. 53 3.9计量设备的计算 .................................................................................................. 56

3.9.1选择和布置的一般原则 ........................................................................... 56 3.9.2计量设备的选择 ....................................................................................... 56

4污泥处理工艺的设计 ..................................................................................................... 50

4.1污泥的处理工艺的选择 ...................................................................................... 50 4.2储泥池的设计 ...................................................................................................... 50

4.2.1设计参数 ................................................................................................... 50 4.2.2设计计算 ................................................................................................... 50 4.3污泥浓缩脱水机房的设计 .................................................................................. 51

4.3.1污泥浓缩部分 ........................................................................................... 51 4.3.2污泥脱水部分 ........................................................................................... 51 4.4污泥的最终处置 .................................................................................................. 51

4.4.1污泥处置的一般方法 ............................................................................... 51 4.4.2污泥处理方案的选择与计算 ................................................................... 53

5污水厂的总体布局 ......................................................................................................... 54

5.1污水厂平面布置及总平面图 .............................................................................. 54

5.1.2平面布置原则 ........................................................................................... 54 5.2污水厂高程布置 .................................................................................................. 65

5.2.1高程布置的原则 ....................................................................................... 65 5.2.2污水厂的高程的水力计算 ....................................................................... 66

6供电仪表与供热系统的设计 ......................................................................................... 70

6.1变配电系统 .......................................................................... 错误！未定义书签。 6.2检测仪表的设计 .................................................................................................. 58

6.2.1设计原则 ................................................................... 错误！未定义书签。 6.2.2检测内容 ................................................................... 错误！未定义书签。

4

6.2.3自动控制系统 ........................................................... 错误！未定义书签。 6.3供热系统 .............................................................................. 错误！未定义书签。 7劳动定员 ......................................................................................... 错误！未定义书签。

7.1定员原则 .............................................................................. 错误！未定义书签。 7.2污水厂人数定员 .................................................................. 错误！未定义书签。 设计总结 ............................................................................................................................ 60 参考文献 ............................................................................................................................ 61 致谢 .................................................................................................................................... 62 附录 ..................................................................................................................................... 63

第一章 前 言

世界上任何国家的经济发展，都会推动社会进步、促进工农业生产能力得到提高，使人民生活得到进一步改善，但是也随之带来了不同程度的环境污染。污水也是造成环境污染的来源之一。这个污染源的出现引起了世界各国政府的关注，治理水污染环境的课题被列入世界环保组织的工作日程。中国政府历来重视环保治理工作，敬爱的周恩来总理提出了“全国规划，合理布局，综合利用，化害为利，领先群众，大家动手，保护环境，造福人民”32字方针，历届政府提出根治海河、三河三湖的治理的要求。由于各国政府的高度重视，我国污水处理事业得到了长足的发展，但是我们要清醒的看到，我国工业农业生产发展的步伐很快，特别是改革开放的20年乡镇企业的诞生使我国的企业结构发生了变化，有些企业在追求经济效益时忽视了社会、环境效益，若长此下去将带来环境受到严重污染的后患。为此当今环境污染的治理不能停在各级政府的重视，而要深化到全民族每位公民环保意识的提高。我们不仅要达到经济发展了，生活水平提高了，还要做到经济与环境保护协调发展，生活的质量不断提高。

为了适应国家经济的快速发展带来的水污染问题，近年来国家大力扶持并积极兴建一些污水处理厂，这些污水厂在污水处理方面起到了突出的作用，有效的防止了污水对天然水体的破坏，对自然生态环境起到了很好的协调作用。

随着工农业的发展，污水的治理的难度业越来越大，为此随之有了很多新工艺或改进型工艺的出现。比如AB，A/O，A2/O，氧化沟等。这些工艺各有特点，有的能够脱氮，有的能够除磷，有的两个均可以去除。具体的工艺的选择可按实际的处理要求进行选择。

作为给水排水工程专业的学生，由于我们的一个重要的专业方向就是污水处理，所以我们更了解污水处理的现状与污水的处理流程及工艺的选择。为了改善污水对人们生活环境的严重影响，我们有责任与义务做好污水的处理工作。其中的一项重要工作就是污水处理厂的设计，只有设计合理，处理效果才能好。作为毕业前走向社会的最好一个设计，我们会尽力做好。

在设计的过程中，我的指导老师周赛军给了我很细心的指导，同时其余各位老师也给了我很大的帮助，在这里谨向各位老师表示衷心的感谢！

由于实际经验的局限性，本设计还存在很多不合理的地方，希望各位老师在看了设计之后能给予一定的批评和指正。

第二章 概述

2.1 设计依据及设计任务

2.1.1 设计题目

新沂市城市污水处理厂工艺设计 2.1.2 设计依据

《毕业设计任务书》 （1）设计规模及水质 1．污水量 设计日处理量：

近期：Q平均?80000m3/d?925.93L/s?1000L/s, 远期：Q平均?160000m3/d?1851.86L/s?1000L/s 综合生活污水量总变化系数表如下：

表1-1 综合生活污水量总变化系数

平均日流量（L/s） 总变化系数

2.3

2.0

1.8

1.7

1.6

1.5

1.4

1.3

5

15

40

70

100

200

500

>1000

因此由内插法得总变化系数取 KZ?1.27。 2．污水厂进水水质

表1-2 污水厂进水水质

水质指标 COD BOD5 TP SS 最低水温

浓度(mg/L)

400 200 4 300 5℃

水质指标 NH3-N MLVSS/MLSS

PH 最高水温

浓度(mg/L)

32 0.75 7~8 35℃

3．污水厂出水水质

表1-3 污水厂出水水质

水质指标 COD

浓度(mg/L)

60

水质指标 NH3-N

浓度(mg/L)

8

BOD5 SS

20 20

PH TP

6.5~9

1

4．进水管管底标高30.00m，出水管标高28.95m, 地面标高31.70m。 5．考虑脱氮除磷。 2.1.3 设计任务与内容

（1）准备工作

1．熟悉设计对象及相关设计资料 2．明确毕业设计任务书 3．设计的基本知识学习 4．设计方案初步考虑 5．收集不足资料

（2）污水厂流程的对比及选择，内容如下：

选择不同的工艺流程进行对比，从经济和技术上论证其可行性。 （3）进行扩大初步设计的计算及绘制图纸、说明书的整理 1．确定污水厂占地面积 2．构筑物的计算 3．施工图设计内容包括：

（1）污水厂给排水平面布置图（1#） （2）污水厂给排水高程布置图（1#） （3）污水提升泵房布置图（1#） （4）浓缩池工艺图（1#） （5）消化池工艺图（1#） （6）沉砂池工艺图（1#） （7）初沉池工艺图（1#） （8）曝气池工艺图（1#） （9）二沉池工艺图（1#）

4. 绘制完施工图后，整理编写计算说明书。 （4）编制污水处理厂施工图预算（选做） 主要内容如下： 1.收集资料、熟悉图纸 2.计算工程量，工程量汇总 3. 套用预算单价 4.计算各项费用

2.2 处理程度

2.2.1 进出水出水水质

表1-4 进水水质

水质指标 COD BOD5 TP SS 最低水温

浓度(mg/L)

400 200 4 300 5℃

水质指标 NH3-N MLVSS/MLSS

PH 最高水温

浓度(mg/L)

32 0.75 7~8 35℃

表1-5 出水水质

水质指标 COD BOD5 SS

浓度(mg/L)

60 20 20

水质指标 NH3-N PH TP

浓度(mg/L)

8 6.5~9 1

2.2.2 各项指标去除率

计算公式： E?C0?Ce C0其中: E——污水的处理程度，%； C0——进水某污染物浓度,mg/L; Ce——出水某污染物浓度,mg/L; COD 去除率： E?400?60?85% 400BOD5 去除率：E?TSS 去除率：E?200?20?90% 200300?20?93.3% 30032?8?75% 32?NH3?N去除率：E?TP 去除率：E?2.2.3 PH值

4?1?75% 4进水PH=7~8, 在可生化的范围内。

第三章 污水处理方案的确定

3.1 污水处理方案的确定原则

确定污水处理方案的原则：

1．城市污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；保证良好的出水水质，效益高；

2．污水厂的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化，进行回用水设计；

3.为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件；

4.污水处理采用生物处理，污泥脱水采用机械脱水并设事故干化厂；污水采用季节性消毒；

5.提高管理水平，保证运转中最佳经济效果；充分利用沼气资源，把沼气作为燃料；

6.查阅相关的资料确定其方案。 最佳的处理方案要体现以下优点： 1.保证处理效果，运行稳定； 2.基建投资省，耗能低，运行费用低； 3.占地面积小，泥量少，管理方便。

3.2确定处理流程的原则

城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染，处理后出水回用于农田灌溉，城市景观或工业生产等，以节约水资源。

《城市污水处理及污染防治技术政策》对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺选择的准则：

1.城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求，经全面技术经济比较后优先确定；

2.工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资，削减单位污染物投资，处理单位水量电耗和成本，削减单位污染物电耗和成本，占地面积，运行性能，可靠性，管理维护难易程度，总体环境效益；

3.应切合实际地确定污水进水水质，优先工艺设计参数必须对污水的现状、水质特征、污染物构成进行详细调查或测定，做出合理的分析预测；

4.在水质组成复杂或特殊时，进行污水处理工艺的动态试验，必要时应开展中试研究；

5.积极地采用高效经济的新工艺，在国内首次应用的新工艺必须经过中试和

生产性试验，提供可靠性设计参数，然后进行运用。

3.3污水处理流程的选择

我国城市污水处理相对于国外发达国家、起步较晚。近200年来，城市污水处理已从原始的自然处理、简单的一级处理发展到利用各种先进技术、深度处理污水，并回用。处理工艺也从传统活性污泥法、氧化沟工艺发展到A/O、A2/O、AB、SBR（包括CCAS工艺）等多种工艺，以达到不同的出水要求。虽然如此，我国的污水处理还是落后于许多国家。

在我们大力引进国外先进技术、设备和经验的同时，必须结合我国发展，尤其是当地实际情况，探索适合我国实际的城市污水处理系统。

我国城市污水处理技术随着水污染控制与环境治理的实践，在吸取国外技术经验的同时，结合我国国情的特点，逐步改进提高，初步形成了一些适用的技术路线，主要如下：

1、对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线； 2、以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线； 3、以污水扩散排放为主，处理为辅的技术路线； 4、以回用为目的的污水深度处理技术路线。 结合该污水处理工程的具体情况分析进行选择：

首先，3和4这两条技术路线对于自然环境条件因素要求较高，从而不可取，所以应选择1和2这两条路线，尤其以2这种路线应予以推广。因为随着环境的状况日趋严峻，用水的问题越发突出，从而对雨水的合理使用必将使大家特别重视的课题，所以，下面着重分析以自然生物净化为主与人工生物净化相结合的技术路线和对传统活性污泥法进行改造或予以取代活的人工生物净化即使路线。

人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线，对于大规模污水处理厂来说，主要指氧化塘处理和土地法处理，它们都具有运行费用低，外加能源消耗少和管理简单的优点，在我国一些城市也被因地制宜的采用。

氧化塘一般分好氧氧化塘、厌氧氧化塘、兼性氧化塘，它们所需要的停留时间都很长，一般需要几天到几十天，占地面积很大，而且对周围环境卫生的影响较大，需要慎重考虑，所以，在没有低洼地可利用的情况下，若购置占用大量的良田，平地筑塘是很不经济的，本工程的情况不宜采用氧化塘处理。

土地法处理，就是按照要求对污水达到处理的同时，达到对控制渗流污染的要求，有计划的将污水排放到大面积的土地上下渗，利用土壤的过滤、吸附、分解以及土壤微生物的代谢能力等物理、化学、生物化学等作用，使污水达到净化。这种仿有利于污水中水肥资源的利用和土壤微粒结构的改善，但是，这种处理需要广阔的土地面积，而且要注意对地下水的污染问题。在我国人均土地面积不足

的情况下，土地法处理必须与污水灌溉合理的结合，污水灌溉在农业增产方面取得了显著的成绩，但是，这只是对污水的灌溉利用，和污水的土地利用处理还有一定差距。

主要表现在：

1、污水灌溉按土地处理污水的要求控制水量、水质，但对有些地下水以及其它水源、水体仍会造成污染；

2、由于灌溉季节性变化和灌溉面积的限制，不能做到终年昼夜对污水的处理；

3、没有经过严格水质控制的灌溉，往往会造成对粮食作物，特别是对蔬菜作物的使用质量的影响，这主要来自一些重金属的污染；

所以，污水灌溉作为对适当处理获得城市污水的有效利用，无疑是非常有价值的，但作为对污水的完善土地处理，从而取代其它的污水处理措施，在本工艺的具体条件下，此方法也许不可行。

因为：1、 对地下水源有污染危险； 2、 做不到终年昼夜对污水的处理；

3、 没有也不可能修建储存几个月污水量的大容量调节池，非灌溉季节的排放问题无法解决。

综上所述，以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的路线，本工程不具备采用的条件，当然也就不宜采用。

人工净化就是人为的创造条件，使微生物大量繁殖，提高微生物净化的效率，主要包括活性污泥法与生物膜法，其中以活性污泥法采用较为普遍，是目前国内外城市污水处理的主体工艺。传统的活性污泥法有较丰富的实践经验和技术资料、运行可靠、处理效果好，但是也存在能活较多和费用高等特点，所以对其流程改革更新后，出现了AB工艺，氧化沟法，SBR间歇活性污泥法，A/O脱氮工艺，A2/O同步脱氮除磷工艺等常用工艺，它们各自具有相对不同的优点。结合本工艺的具体情况，本污水厂还要求高效脱氮除磷，常用的方法有AB法，SBR，A2/O法，氧化沟工艺等。

3.4 方案对比与选择

1、AB法(Adsorption—Biooxidation)

该法由德国Bohuke教授开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷在2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上，池容积负荷在6kgBOD/(m3·d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可

分期建设。

2、SBR法(Sequencing Batch Reactor)

SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行方式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂 。

3、A2/O法（Anaerobic－Anoxic－oxic）

由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O工艺。 4、氧化沟工艺

本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟具有脱氮的效果且在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：

帕式(Passveer)简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在2.5～3.5m，转刷动力效率1.6～1.8kgO2/(kW·h)。

奥式(Orbal)简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的DO(如外环为0，中环为1，内环为2)，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在4.0～4.5m，动力效率与转刷接近，现已在山东潍坊、北京黄村和合肥的污水处理厂应用。

若能将氧化沟进水设计成多种方式，能有效地抵抗暴雨流量的冲击，对一些合流制排水系统的城市污水处理尤为适用。

卡式(Carrousel)简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。

三沟式氧化沟(T型氧化沟)，此种型式由简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀池和曝气池。T型氧化沟构造控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池，不具备除磷功能。

交替式氧化沟是SBR工艺与传统氧化沟工艺组合的结果，目前应用的主要有3种氧化沟，分别为VR型、DE型、T型。交替式氧化沟具有良好的脱氮效果，若在起前面设一厌氧池，则起也具有良好的除磷效果。

氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率［达2.5～3.0 kgO2/(kW·h)］。

3.5污水处理流程方案的确定

经过分析本设计可选择的工艺流程，有两种： 1、 普通A/A/O法处理工艺。 2、 厌氧池+氧化沟处理工艺。

两种工艺经过比较：氧化沟除了具有A/A/O的效果外，还具有如下特点： 1) 具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以2) 不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度； 3) BOD负荷低，使氧化沟具有对水温、水质、水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理；

4) 脱氮效果还能进一步提高； 5) 电耗较小，运行费用低。

所以本设计选用厌氧池+氧化沟处理工艺。

将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果；

3.6 氧化沟工艺

3.6.1 污水处理工艺的工艺流程

图3-1 污水处理工艺流程图 3.6.2 氧化沟工艺的基本原理

氧化沟工艺是活性污泥的发展，沟内的活性污泥以污水中的有机物作为食料，使之无机化。在氧化沟系统系统中，通过转刷（或转盘和其他机械曝气设备），使污水和混合液在环状的渠内循环流动，依靠转刷（或推进器等）推动污水和混合液流动以及进行曝气。混合液通过转刷后，溶解氧的浓度被提高，随后，在渠内流动过程中又逐渐降低。氧化沟通常以延时曝气的方式运行，水力停留时间为10~24h，污泥龄为20~30d。通过设置进水、出水位置；污泥回流位置；曝气设备位置可以使氧化沟完成硝化和反硝化功能。

氧化沟的渠道内的水流速度为0.25~0.35m/s。沟的几何形状和具体尺寸，与曝气设备和混合设备密切相关，要根据所选择的设备最后确定。通常的氧化沟曝气和混合设备是转刷（盘）、立轴式表曝机和射流曝气机。目前也有水下空气扩散装置与表曝机或水下扩散装置与水下推进器联合使用的工程实例。污泥沉淀设施可采用分建式或合建式。 3.6.3 氧化沟的技术特征

（1）氧化沟工艺结合了推流和完全混合两种流态：污水进入氧化沟后，在曝气设备的作用下被快速、均匀地与沟内混合液进行混合。混合后的水在封闭的沟渠内循环流动。由于污水在氧化沟内的水力停留时间多为10~24h，因此可以推算，污水在逐个停留时间内要完成30~200次循环。氧化沟在短时间内呈推流式，而在长时间内（如在多次循环内）则呈现完全混合特征，两者的结合，可减少短流，使进水被数十倍甚至数百倍的循环水所稀释，从而提高了氧化沟系统的缓冲能力。

（2）氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度：由于氧化沟的曝气装置一般是定位布置的，因此在装置下游混合液的溶解氧浓度较高，随着水流沿沟长的流动，溶解氧的浓度逐步下降，在某些位置溶解氧的浓度甚至可降到零，出现明显的溶解氧浓度梯度。利用溶解氧在沟中的浓度变化以及存在好氧区和厌氧区的特征，节省了10%~25%的需氧量，而且通过反硝化恢复了硝化过程消耗的部分碱度，有利于节约能源和减少药剂的用量。

（3）氧化沟的整体体积功率密度较低：氧化沟中的混合液一旦被推动即可使液体在沟内循环流动，一定的流速可以防止混合液中悬浮固体的沉淀，同时充入混合液中的溶解氧随水流流动也加强氧的传递。水流在循环仅需要克服沟的沿程损失和局部损失，而这两部分的水头损失通常很小。另外，氧化沟内的曝气设备不是沿沟长均匀分布，而是集中布置在几处，所以，氧化沟可在比其它系统低的多的整体体积功率密度下保持液体流动、固体悬浮和充气，能量的消耗自然降低。当污泥固体在非曝气区逐步下沉到沟低部时，随着水流输送到曝气区，在曝气区高功率密度的作用下，又可被重新悬浮起来，这样的过程对于污泥吸附进水中的非溶解性物质很有宜处。当氧化沟被设计为具有脱氮功能时，节能的效果是很明显的，据国外的一些研究报道，氧化沟比常规的活性污泥法能降低20%~30%。

在传统活性污泥法中，曝气的功率密度一般为20~30W?h/m3，而氧化沟曝气区的功率密度通常可达100~200 W?h/m3，平均速度梯度G>100s-1。这样高强度的功率密度可加速液面的更新，促进氧的传递，同时提高混合液中泥水混合程度，有利于充分切割絮凝的污泥，以利于污泥的再絮凝。

（4）氧化沟工艺采用的处理流程十分简单：氧化沟工艺处理城市污水时可不设初沉池，悬浮状的有机物可在氧化沟内得到部分稳定，这比设立单独的初沉池再进行单独的污泥稳定要经济。由于氧化沟采用的污泥平均停留时间较长，其剩余污泥量少于一般活性污泥法产生的污泥，而且氧化沟排放的剩余污泥已在沟内得到一定程度的稳定，因此一般可不设污泥消化处置装置。为了防止无机沉渣在沟内的积累，原污水应先经过粗格栅及沉砂池的预处理。

工艺流程中的二沉池可以与氧化沟分建也可以与氧化沟合建（视具体的沟型）。合建的氧化沟系统可省去单独的二沉池和污泥回流系统，是处理构筑物的布置更加紧凑。另外，氧化沟工艺也可参与不同的工艺单元操作过程，如氧化沟前可增加厌氧池可增加和提高系统的除磷功能，也可将氧化沟作为AB法的B段，提高处理系统的整体负荷，改善和提高出水水质。由此可见，氧化沟污水处理工艺的流程简单、运行操作的灵活性较强。

（5）氧化沟的处理效果稳定，出水水质好；实际应用表面，氧化沟工艺在有机物和悬浮物去除方面，有比传统活性污泥法更好且更稳定的效果。

3.6.4 氧化沟工艺类型

氧化沟自诞生以来，其工艺类型得到了不断的发展。当前的氧化沟工艺系统种类繁多，且各自均有其特点。

（1）Carrousel型氧化沟：Carrousel型氧化沟是1967年有荷兰的DHV公司开发研制的。它的研制的目的是为了满足在较深的氧化沟沟渠中使混合液混合，并能够维持较高的传质效率，以克服小型氧化沟沟深较浅、混合效果差等缺陷。至今世界上已有850多座Carrousel型氧化沟系统正在运行，实践证明该工艺具有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点。

Carrousel型氧化沟是一多沟串联系统，进水与回流活性污泥混合后，沿水流方向在沟内作不停的循环流动，沟内在池的一端安装立式表曝机，每组沟安装一个。

Carrousel型氧化沟曝气机均安装在沟的一端，因此形成了靠近曝气机下游的富氧区和曝气机上游的缺氧区。设计有效水深一般为4.0~4.5m，沟中的流速0.3m/s，由于曝气机周围的局部区域的能量强度比传统活性污泥法曝气池中的强度高的多，因此氧的传递效率大大提高。

为了进一步提高Carrousel型氧化沟的脱氮效果和稳定性，DHV公司和美国的EIMCO公司在原Carrousel型氧化沟系统的基础上又开发了Carrousel 2000型氧化沟。

Carrousel 2000型氧化沟由于其特殊的预反硝化区的设计（占氧化沟体积的15%），在缺氧条件下进水与一定的混合液混合（量的大小可通过内部回流控制阀调节）；剩余部分（体积的85%）包括有氧区和缺氧区，用于进行同步硝化反硝化，也用于磷的富集吸收。每座Carrousel型氧化沟中菌配有相当数量的表曝机，实现沟内水体的推流、混合和充氧。系统的供氧量可以通过控制沟内表曝机运行台数的多少进行调节，另外从节能的角度考虑，每座氧化沟中还装有一定数量的推进器用于保证混合液具有一定的流速，以防止污泥在进水有机物含量低的情况下发生沉淀（例如，在夜间只有1~2台表曝机运行时）。

（2）Orbal型氧化沟：Orbal型氧化沟于1960年在南非开发并使用，从1970年起，此项技术由美国Envirex公司继续进行开发和推广，目前在美国已有数百座Orbal型氧化沟投入运转。Orbal型氧化沟是由几条同心圆或椭圆形的沟渠组成，沟渠之间采用隔墙分开，形成多条环形沟渠，每一条沟渠相当于单独的反应器。

Orbal型氧化沟设计深度一般为4.0m以内，采用转盘曝气，转盘浸没深度控制在230~530mm。沟中水平流速为0.3~0.6m/s。

运行时，污水先进入氧化沟最外层的渠道，在其中不断循环的同时，依次进入下一个渠道，最后从中间排出混合液，进入沉淀池。因此，Orbal型氧化沟相

当于串联的一系列完全混合反应器的组合。

Orbal型氧化沟可根据需要分设两条沟渠、三条沟渠和四条沟渠。常用的为三条沟渠形式。对设三条沟渠的系统，第一条沟的体积约为总体积的60%，第二条沟的体积占总体积的20~30%，第三条沟则占10%左右。运行中保持第一第二第三条沟的溶解氧浓度依次递增，通常为0、1.0、2.0mg/L。以达到除碳、除氮除磷、节约能量的作用。

Orbal型氧化沟有三个相对独立的沟道，进水方式灵活。在暴雨期间，进水可以超越外沟道，直接进入中沟道或内沟道，由外沟道保留大部分活性污泥，利于系统的恢复。因此，对于合流制或部分分流制的污水系统，Orbal型氧化沟均有很好的适用性。

Orbal型氧化沟一般适用于20万m3/d以下规模的城市污水处理厂，尤其适用于中小规模的城市污水处理厂。

（3）一体化氧化沟：一体化氧化沟又称为合建式氧化沟，它是集曝气、沉淀、泥水分离和污泥回流功能于一体，无需建造单独的二沉池。

一体化氧化沟技术开发至今迅速得到了发展，并在实际生产中得到应用。据1987年统计，在美国已有92座合建式氧化沟，较有代表性的是美国联合工业公司（United Industries Inc）的船型沉淀器（BOAT），Armco环境企业公司的BMTS系统，EIMCO公司的Carrousel渠内分离器，湖滨（Lakeside）设备公司的边墙分离器以及Lightin公司的导管式曝气内渠和边渠内分离器，此外Envirex公司的竖直式氧化沟。

固液分离器是一体化氧化沟的关键技术设备，目前已应用的固液分离器方式多种。最为典型的是船式分离器和BMTS沟内分离器。

（4）交替式氧化沟（Phased Isolation Ditch）：交替式氧化沟是SBR工艺与传统氧化沟工艺组合的结果，最早由丹麦Kruger公司开发。目前应用的主要三种交替式氧化沟是VR型、DE型和T型，结合交替式氧化沟可以采用脱氮或具有脱氮除磷的Bio-DenitroTM，Bio-DeniphoTM等工艺。

VR型氧化沟是由一个池子组成，它以连续进水、连续出水方式运行。DE型氧化沟是在VR型氧化沟的基础上开发的，这种氧化沟与VR型相比在提高处理能力的同时，可以进行脱氮。T型氧化沟是以三条相互联系的氧化沟作为一个整体，每条氧化沟对装有用于曝气和推流循环的转刷。因此，T型氧化沟也常称为三沟式氧化沟。

（5）其他氧化沟系统：常见的其他氧化沟系统还包括导管式氧化沟系统和射流式曝气氧化沟系统。 3.6.5 氧化沟的选型

综合以上的各种氧化沟的介绍，本设计采用第一种Carrousel 2000型氧化沟，

其工艺简图如下。

图3-2 Carrousel 2000型氧化沟工艺图

第四章 污水处理厂各构筑物设计与计算

4.1 进水闸井的设计

4.1.1 污水厂进水管

1．设计依据

（1）进水流速在0.9~1.1 m/s（如果是明渠，流速在0.6~0.8m/s）； （2）进水管管材用钢筋混凝土圆管；管径为DN1200，充满度0.75； （3）进水管按非满管流设计，n=0.014 2．设计计算

（1）最大日污水量Qmax

近期：Qmax?Q平均?KZ?925.93?1.27L/s?1175.93L/s?1.176m3/s； 远期：Qmax?Q平均?KZ?1851.86?1.3L/s?2407.42L/s?2.407m3/s； （2）取进水管管径为DN1200；

（3）取充满度h/D=0.75，则有效水深h=1200×0.75=900mm （4）已知管内底标高为 30.00m，则 进水管水面标高：30.00+0.9=30.9m； 进水管管顶标高为30.00+1.2=31.2m； 4.1.2 进水闸井工艺设计

进水闸井与格栅间合建，相关尺寸参见格栅间的尺寸。

进水闸井的的作用就是使汇集来的污水稳定，以利于后续处理。在进水闸井侧壁设置超越管，作用就是当污水厂发生故障或需要维修时，由于无法处理，可通过超越管将污水直接排入相应水体。超越管的管径比进水管管径略大，取为DN1500。

4.2 格栅间的设计

取中格栅三道，置于污水提升泵站前；取细格栅两道，置于提升泵站后，沉砂池前。

以下分别对粗格栅及细格栅进行设计。 4.2.1 格栅的设计参数及规定

○1污水处理系统前格栅条间隙，应符合：a.人工清除25~40mm；b.机械清除16~25mm；c.最大间隙40mm。

○2栅渣量与地区的特点、格栅的间隙大小、污水流量以及下水道系统的类型等因素有关。在无当地运行资料时，可采用：a.格栅间隙16~25mm，0.10~0.05

m3/103 m3（栅渣/污水）；b.格栅间隙30~50mm，0.03~0.01 m3/103 m3 (栅渣/污水)；栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/ m3。

○3机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用。 ○4过栅流速一般采用0.6~1.0m/s。

○5格栅前渠道内水流速度一般采用0.4~0.9m/s。 ○6格栅倾角一般采用45o~75o。

○7通过格栅的水头损失一般采用0.08~0.15m。

○8格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高水位0.5m。 4.2.2 中格栅的设计与计算

（1）进水渠道宽度计算

/N?BB2根据最优水力断面公式Q1B1?1hv?B12v?2计算

设计中取污水过栅流速v=0.8ms

B2Q1?N??2?1.1763?0.8?0.99m

则栅前水深：h?B12?0.50m （2）格栅的间隙数（n）

n?Qsin?Nbhv n 格栅栅条间隙数，个；

Q 设计流量，m3s；

? 格栅倾角，o；

N 设计的格栅组数，组；

b 格栅栅条净间隙，m。 设计中取??60? b=0.02m

n?1.176sin60?3?0.02?0.5?0.8?45.6 个 取n=46个

（3）栅槽宽度（B） B?s(n?1)?bn (4-2)

式中：s——栅条宽度，m。 设栅条宽度S=0.01m。

B?0.01??46?1??0.02?46?0.45?0.92?1.37m； （4）进水渠道渐宽部分的长度?l1?

（4-1）

l1?B?B1 (4-3)

2tan?1式中：B——格栅槽宽，m； B1——进水渠道宽度，m； ?1——渐宽部分展开角度，度。 设其渐宽部分展开角度?1?20?。

l1?1.37?0.99?0.52m2tan20?

（5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度?l2?

l2?l10.52??0.26m22

43（6）通过格栅的水头损失?h1?

2?s?vh1????sin??k （4-4）

?b?2g式中：?——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k?3； ?——格栅条的阻力系数，查表知??2.42； 设栅条断面为锐边矩形断面。

0.0130.82则h1?3?2.42?()sin60??0.21m

0.022g（7）栅后槽总高度（H） 设栅前渠道超高h2?0.3m。 （8）栅槽总长度（L）

hh?2tan?tan?0.50.3? ?0.52?0.26?0.5?1.0?

tan60?tan60??2.74mL?l1?l2?0.5?1.0?4

则 栅后槽总高度：H?h?h1?h2?0.5?0.21?0.3?1.01m

其中：0.5和1.0代表格栅前后的长度，见下图4-1。 （9）每日栅渣量（W）

W?QmaxW1?86400QW1 ?KZ?10001000式中W 每日栅渣量，m3d；

W1 每日每1000m3污水的栅渣量，m3103m3污水。

栅渣量W1一般取0.1~0.01，细格栅用大值，粗格栅用小值，若没有当地运

行资料，可采用：a.格栅间隙16~25mm，0.10~0.05 m3/103 m3（栅渣/污水）；b.格栅间隙30~50mm，0.03~0.01 m3/103 m3 (栅渣/污水)；栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/ m3。

在栅间隙为20mm的条件下，取栅渣量为每1000m3污水产0.05m3，即设计中取 W1=0.05m3103m3污水。

8?104?0.05?4m3/d?0.2m3/d W=

1000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。 4.2.3 细格栅的设计与计算

（1）格栅的间隙数（n）

设栅前水深h=1.0m，过栅流速v=1.0ms，栅条间隙宽度b=10mm，格栅倾

o角??60。

n?Qsin?1.176sin60???54.7 个 取55个

Nbhv2?0.01?1.0?1.0（2）栅槽宽度（B） 设栅条宽度S=0.01m。

B?S?n?1??bn?0.01?55?1??0.01?52?1.09m （3）进水渠道渐宽部分的长度（l1）

设进水渠宽B1=0.8m，其渐宽部分展开角度?1?200。

l1?B?B11.09?0.8??0.40m2tan?12tan20?

l10.40??0.20m22

（4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度（l2）

l2?（5）通过格栅的水头损失（h1） 设栅条断面为锐边矩形断面。

2Sv?0.01?1.0h1?k?()sin??3?2.42???sin60??0.32m??b2g0.012g??

43243（6）栅后槽总高度（H） 设栅前渠道超高h2?0.3m。

H?h?h1?h2?1.0?0.32?0.3?1.62m （7）栅槽总长度（L）

L?l1?l2?0.5?1.0?hh?2tan?tan?

?0.40?0.20?0.5?1.0? ?2.85m（8）每日栅渣量（W） 即W1=0.04m3/103m3污水。

1.00.3?tan60?tan60?

在格栅间隙为10mm的条件下，取栅渣量为1000m3污水产渣量为0.04m3，

QmaxW1?86400QW18?104?0.04W=???3.2m3/s?0.2m3/s，

Kz?100010001000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。

L1L2

图4-1 格栅计算图 1—格栅；2—工作平台

4.3 进水泵房的设计

4.3.1 特点及一般规定

（1）特点：污水泵站的特点是连续进水，水量较小，但变化幅度大；水中污杂物含量多，对周围环境的污染影响大。所以污水泵站应该使用适合污水的水泵和清污量大的格栅除污机，集水池要有足够的调蓄容积，水泵的运行时间长，

应考虑备用泵；泵站的设计应尽量减少对环境的污染，站内要提供较好的管理、检修条件。

（2）一般规定：

1）应根据远近期污水量，确定污水泵站的规模。泵站设计流量应与进水管之设计流量相同。

2）应明确泵站是一次建成，还是分期建设，是永久性还是半永久性，以决定其标准和设施。并根据污水经泵站抽升后，出水入河渠，还是进水处理厂处理来选定合适的泵站位置。

3）在分流制排水系统中，雨水泵房与污水泵房可分建在泵站院内不同位置，也可以合建在一座构筑物里面，但水泵、集水池和管道应自成系统。

4）污水泵房的集水池与机器间合建在同一构筑物内时，集水池和机械间需设防水隔墙分开，不允许渗漏，作法按结构设计规范要求；集水池与机器间分建时要保持一定的施工距离，避免不均匀沉降，其中集水池多采用圆形，机器间多采用方形。

5）泵站地下构筑物不允许地下水渗入，应设有高出地下水水位0.5m的防水设施，作法见《给水排水工程结构设计规范》。

6）注意减少对周围环境的影响，结合当地条件，是泵站与居住房屋和公共建筑保持一定的距离，院内须加强绿化，尽量做到庭院园林化，四周建隔离带。 4.3.2 选泵

（1）设计水量、水泵全扬程

1）污水泵站设计流量按最大日、最大时流量计算，并应以进水管最大充满度的设计流量为准。

2）水泵全扬程H：计算公式为

H?H1?H2?h1?h2?h3 （4-5） 式中：H1——吸水地形高度（m），为集水池经常水位与水泵轴线标高之差；其中经常水位是集水池运行中经常保持的水位，在最高与最低水位之间，由泵站管理单位根据具体情况决定；一般采用平均水位；

H2——压水地形高度（m），为水泵轴线与经常提升水位之间高差；其中经常提升水位一般

出水正常高水位；

h1——吸水管水头损失（m），一般包括吸水喇叭口、90度弯头、直线段、闸门、渐缩管等，

v12 h1??1 （4-6）

2g

h2——出水管水头损失（m），一般包括渐扩管、止回阀、闸门、短管、

2v2 h2??2

2g90度弯头（或三通）、直线段等，

（4-7）

?1,?2——局部阻力系数（见给水排水设计手册第1册《常用资料》； v1——吸水管流速（m/s）； v2——出水管流速（m/s）； g——重力加速度，为9.81m/s2；

h3——安全水头（m），估算扬程时可按0.5~1.0m计；详细计算时应慎用，以免工况点偏移。

（2）选泵考虑的因素

1）设计水量、水泵全扬程的工况点应靠近水泵的的最高效率点。 2）由于水泵在运行过程中，集水池中的水位是变化的，所选水泵在这个变化范围内处于高效区。

3）当泵站内设有多台水泵时，选择水泵时应当注意不但在联合运行时，而且在单泵运行时都应处于高效区。

4）尽量选用同型号水泵，方便维护管理；水量变化大时，水泵台数较多时，采用大小水泵搭配较为合适。

5）远期污水量发展的泵站，水泵要有足够的适应能力。

6）污水泵站尽量采用污水泵，并且根据来水水质，采用不同的材料。 （3）常用污水泵

1）WL、WTL型立式污水泵（又称无堵塞立式污水泵）。 2）MN、MF型立、卧式污水泵。 3）PW、PWL型卧、立式污水泵。 4）WQ型潜水污水泵。 5）F型耐腐蚀污水泵。

其中无堵塞污水泵及潜水污泵均为无堵塞、防缠绕叶轮采用单流道、双流道结构，污物通过能力好；MN及MF系列污水泵的优点是能输送含固体颗粒及含纤维材料的污水；PW及PWL型是传统污水泵。各种水泵均有较宽的性能范围。

（4）污水泵站的调速运行

在污水泵站中，使用微机控制变速与定速水泵组合运行，可以保持进水水位稳定、降低能耗、提高自动化程度，是一项节能的有效方法。

调速电动机的数量可根据水泵的总台数，来水量变化曲线及水泵压力管路的

特性曲线选用，一般采用一台调速电动机配一台水泵，与一台或多台常速电动机配套的水泵同时运转较宜。常速电动机所配水泵每台的容量应小于变速电动机所配水泵最高速率运转时的容量，两者配合运行可较稳定。

（5）水泵启动方式

1）自灌式：污水泵站为常年运转，采用自灌式较多，启动及时，管理简便，尤其对开停比较频繁的泵站，使用自灌式较好。

2）非自灌式：在泵站深度大、地下水位高的情况下，可采用非自灌式污水泵站。大中型泵站可采用真空泵启动，为减少真空泵的开停次数，亦可采用加真空罐的办法。中小型泵站可采用密闭水箱，泵前水柜引水，或鸭管式无底阀引水。

（6）水泵数量

污水泵站工作泵及备用泵数量可按下表选用。

表4-1 污水泵站工作泵及备用泵数量

工作泵台数

类别

(台)

备用泵台数(台)

类别

工作泵台数(台)

备用泵台数(台)

1~4

同一型号

1 1~2 2

两种型号

1~4 5~6 >6

1 2(各1) 2(各1)

5~6 >6

注：非常年运转的泵站，备用泵可放在仓库里。 4.3.3 污水泵站的计算

已知：

（1）进水管管底标高为30m,管径DN1200,充满度为0.75 （2）中格栅出水管水面标高为30.69m， （3）细格栅进水管水面标高为33.54m, （4）地面标高为31.7m。 采用自灌式。

最大秒流量为Q?1.176m3s?101600m3d

选择集水池与机器间合建式的圆形泵站，考虑4台水泵（其中一台备有），每台水泵的容积为Q1?Q/3?1176/3?1411.2m3/h。

A.选泵前总扬程估算

经过粗格栅的水头损失为0.21m，集水池有效水深取为2m，常水位取为1.5m。

采用的是自灌式，所以前面的公式（见3.3.2节）中的H1+H2表示的是集水池常水位与出水水位之差。即H1?H2?33.54?(30.69?0.5)?3.35m

h1为吸水管水头损失，一般包括吸水喇叭口、90度弯头、直线段、闸门、渐缩管等。

h2为出水管水头损失，一般包括渐扩管、止回阀、闸门、短管、90°弯头（或三通）、直线段等。

先估算h1+h2=1.0m， 安全水头h3取为1.0m。

则水泵的扬程为3.35+1.0+1.0=5.35m。 初步选定以下型号的泵

表4-2 泵的选型

排出口

型号

径

流量

扬程

转速

功率

效率

重量

(mm)

350QW1428-5.5-37

B.实际计算

350

(m3/h) 1428

(m) 5.5

(r/min) 980

(kW) 37

(%) 76

(kg) 1250

由于使用的潜污泵，所以进水管路可免去计算，这里只考虑有一个喇叭口的局部水头损失。

进水喇叭口的局部水头损失为（??0.1）： 进水口的直径由型号确定为350，则管内流速为：

v1?4Qmax4?1.176??4.07m/s?D123??0.352

则进水部分的水头损失为：

v24.072h1????0.1??0.08m2g2g

潜水泵由一个渐扩管连接，500×600(??0.11)，止回阀一个（??1.7），DN600蝶阀一个(??0.1)，DN600的90°弯头两个（??1.01）

出水管内流速为v2?4Q14?0.392??1.39m/s 2?D2??0.62则出水管的局部水头损失为

v21.392h2????(0.11?1.7?0.1?1.01)??0.29m

2g2g出水管道的长度为30m，沿程损失为h3=0.0047×30=0.141m

所以总水头损失为h1+h2+h3=0.08+0.29+0.141=0.511m，

则实际所需要的扬程为H1+H2+h1+h2+h3=3.35+0.51=3.86m<5.5m，可见所选的水泵可以满足要求。 4.3.4 集水池

一、一般规定 （1）形式：

1）集水井与进水闸井、格栅井合建时，宜采用半封闭式。闸门及格栅处敞开，其余部分尽量加顶板封闭，以减少污染，敞开部分设栏杆及活盖板，确保安全。

2）集水池单建或与机器间合建时，应做成封闭式，池内设通气管，通向池外，并将管口做成弯头或加罩，高出室外地面至少0.5m，以防雨水及杂物入内。有条件时，可在通气管上加有生物填料的防臭设施。

（2）有效容积：

1）全日制运行的污水泵站，集水池的容积是根据工作水泵组停车时启动备用机组所需的时间计算的，也就是由水泵开停次数决定的。当水泵机组为人工管理时，每小时水泵开停次数不宜多于3次，当水泵组为自动控制时，每小时开启次数由电机的性能决定。由于现阶段不能排除人工管理，所以污水泵站的集水池有效容积一般按不小于一台泵的5min的出水量计算。

2）小型污水泵站，由于夜间流量很小，通常在夜间停止运行，在这种情况下集水池的容积必须能容纳夜间的流量。

3）集水池的容积在满足安装格栅、吸水管的要求、保证水泵工作时的水力条件及能够及时流入污水抽走的前提下，应尽量小些，以减少造价，减轻污染物的沉积和腐化。

（3）集水池清池排空设施：集水池一般设有污泥斗，池底作成不小于0.01的斜坡，坡向污泥斗。从平台到池底，应设供上下用之扶梯。平台上应有供吊泥用的梁勾、滑车等。

二、设计计算

集水池的容积按最大一台泵5min的出水量计算。 有效水深取为2m。

集水池容积，采用相当于一台泵5min的容积：

V?Q泵t?1428?5?60?119m3，取为120m3，其中每台水泵的流量是

1428m3/h?397L/s。

集水池内有效水深采用H=2m，则集水池面积为F=60m2。

为防止集水池内沉积物的积累腐化，因此在集水池内设一冲洗管，定期冲洗。

4.3.5 泵房形式的选择

一、泵房形式选择的条件

1）由于污水泵站一般为常年运转，大型泵站多为连续开泵，小型泵站除连续开泵运转外，亦有定期开泵间断性运转，故选用自灌式较方便。只有在特殊情况下才选用非自灌式泵房。

2）流量小于2m3/s时，常选用下圆上方形泵房，其设计和施工均有一定经验，故被广泛选用。

3）大流量的永久性污水泵站，选用矩形（或组合型）泵房，由于工艺布置合理，管理方便。

4）分建与合建式泵房的选用，一般自灌启动时应采用合建式泵房；非自灌式启动或因地形地物受到一定限制时，可采用分建式泵房。

5）日污水量在500m3以下时，如某些仓库、铁路车站、或人数不多的单位、宿舍，可选用较简便的小型泵站。

二、泵房形式

本设计的流量为1191L/s=1.191m3/s<2m3/s，拟采用下圆上方泵房。 4.3.6 水泵机组基础的确定和水泵的布置

一、水泵机组的确定

机组安装在共同的基础上，基础的作用是支撑并固定机组，使之运行稳定，不至发生剧烈的震动，更不允许发生沉降。所以对基础的要求如下：

1）坚实牢固，除了能承受机组静负荷外，还应承受机械震动负荷。 2）要浇注在较坚实的地基上，以免发生不均匀沉降和基础下沉。 基础的长度L=底座长度L1+0.20m=f+0.20m=0.87+0.20=1.07m，其中f是底座长度。

基础宽度B=底座螺孔间距b1+0.20m=g+0.20m=0.78+0.20=0.98m 基础高度H=H3min=0.5m。 二、泵站的布置

污水提升泵房选用的是圆形的，四台水泵沿圆周依次布置，之间用倒流墙隔开。

具体尺寸见污水提升泵站的工艺图。 4.3.7 泵房高度的确定

一、地下部分

集水池最高水位为30+1.2×0.75-0.21=30.69m， 集水池最低水位为30.69-2=28.69m，

由所选泵的参数知道泵所要求的最低水位到池底的高度为

H3min+H2=0.5+0.66=1.16m

集水井底标高为28.69-1.16=27.53m， 基础顶面标高为27.53+0.50=28.03m， 泵房地下埋深为31.70-27.53=4.17m， 二、地上部分

顶部设工字钢梁，和电动葫芦。相关设备及尺寸见污水泵站工艺图设备表。 4.3.8 泵房附属设施及尺寸的确定

1.水位控制

为了适应污水泵房开停频率的特点，采用自动控制机组运行，自动控制机组启动停车的信号，通常采用水位继电器发出。 2.计量设备

由于污水中含有杂质较多，计量设备宜被堵塞，因此可采用电磁流量计。 4.3.9 采光、采暖、通风

1.集水坑一般不需设采暖设备，因为集水坑较深热量不易散失，且污水温度通常不低于10~20度；机器间如需采暖时，可采用火炉也可以采用暖气设备。

2.泵房通风主要解决高温散热和空气温染问题，污水泵站的机械间机组台数较多，功率也大，但潜水泵由于处于水中，可以得到较好的散热。 4.3.10 起吊设备

起吊设备应能提升最重的一个设备。其中最重的泵的重量为1250kg。因此选用3吨电动葫芦门式起重机。该起重机的具体参数见下表。

表4-3 起吊设备选型

电动葫芦 提升起重跨度高度长度量(t) (m) 悬臂工作起重运行速度运行速度减速机 型号 功率电动机 制度 型号 速度运行机构 (m) (m) (m/s) (m/s) (m/s) Kw ZSC400-III-0.75/37Yzr132M-6 1.6 10 6 7 A5 CD 8/0.8 20 30

4.3.11 构筑物及附属建筑

一、一般规定

4×2 .33

（1）污水泵站构筑物：按顺序有以下几个部分构成。事故出水口，闸门井，格栅间，集水池，机械间，出水池。

（2）附属建筑：一般根据泵站规模、污水量大小、控制方式、所在位置及其重要性等因素而定。

1）经常有人管理的泵房应设置值班室，值班室应设在机器间一侧，有门相通或设置观察窗，并根据运行控制要求设置控制屏（或控制台）和配电柜。其面积约为12~18m2，能满足1~2人值班，常年运转或远郊区，应安设电话。

2）设工作人员的休息室，可按12~15m2考虑。

3）设置水冲式厕所，备有洗脸盆及拖布池。根据需要可加设淋浴器。 4）大中型泵房应设置储藏室15~20m2。 5）根据需要设置厨房和煤棚。

6）泵站若为几个泵站的集中点，尚可加设小型会议室（30m2）、配修间（15~20m2）和淋浴室，为附近几个泵站服务。 二、 泵房值班室、配电室和控制间

可根据运行控制要求自行选择相关的控制设备和配电柜。其面积为10~20m2，能容纳1~2个人值班，并配备相关的通讯设备（如电话，对讲机），以便进行设备维修及运行的控制调度。

三、 门窗及走廊、楼梯

1．门：应满足能设备的最大部件应该能够通过。泵房靠近值班室设一侧设一小门，取门高2m，宽1m。

2．窗：泵房于阴阳两侧开窗，便于通风采光，开窗面积不小于泵房的五分之一。

3．走道：在泵房的四周设走道。

4．卫生设备：为了管理人员清刷地面的个人卫生，应就近设洗手池，接25mm的给水管，并备有供冲洗用的橡胶管。

4.4 沉砂池的设计

4.4.1 设计要求

1．城市污水厂一般都应设置沉砂池。

2．沉砂池按去除相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒设计。

3．设计流量应按分期建设考虑：(1)当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；(2)当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算；(3)在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。

4．沉砂池个数或分格数不应少于2，并宜按并联系列设计。当污水量较小时，应考虑1格工作，一格备用。

5．城市污水的沉砂量可按106m3污水沉砂30m3计算，其含水率为60%，容重为1500kg/m3；合流制污水的沉砂量应按实际情况确定。

6．砂斗容积应按不大于2d的沉砂量计算，斗壁与水平面的倾角不应小于55°。

7．沉砂一般采用机械方法，并设置贮砂池或晒砂场。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。

8．当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管的长度，并设排砂闸门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护管理。

9．沉砂池的超高不宜小于0.3m。 4.4.2 设计参数

1．最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。

2．最大流量时停留时间不小于30s，一般采用30~60s。

3．有效水深应不大于1.2m，一般采用0.25~1m；每格宽度不应小于0.6m。 4．进水头部应采取消能和整流措施。

5．池底坡度一般为0.01~0.02，当设置沉砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。 4.4.3 设计计算

两个沉砂池，按泵的最大组合流量设计沉砂池的流量，则每个沉砂池的设计流量为：

Q?1428?3/2?2142m3/h?51408m3/d?0.595m3/s 见图3-2 1)长度：

L=vt (4-8)

式中：v——流速，m/s。 设流速v=0.30m/s，t=30s，

L=vt?0.3?30?9.0m

2)水流断面面积：

A?Q0.5952?m?1.98m2， v0.33)池总宽度

设n=2格，每格宽b=1m， B?nb?2?1?2m 4)有效水深：

h2?A1.98??0.99mB2

5） 沉砂室所需容积： 设T=2d，

V?QmaxXT?86400 (4-9)

KZ?106其中：X—城市污水沉砂量，一般采用30m3/106m3污水；

Kz=1.3；

V?51408?3?233m?2.37m1.3?105

6） 每个沉砂斗容积： 设每一分格有两个沉砂斗， V0=

2.373m?0.59m3 2?27） 沉砂斗个部分尺寸

'设斗底宽a1?0.8m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h3?0.5m。

沉砂斗上口宽：

'2h32?0.5a??a??0.8?1.5m1??tg55tg55

沉砂斗容积：

h3'V0?(2a2?2a1a?a12)60.5?(2?1.52?2?0.8?1.5?0.82)6?0.68m3?0.59m3

容积满足要求。 8)沉砂室高度

采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，

'h3?h3?0.06L2?0.5?0.06?2.9?0.674m，取h?0.68m

3其中：L=0.5L ?a?0.1?9)池总高度 设超高h1?0.3m，

29?2?1.5?0.2?2.9m

2H?h1?h2?h3?0.3?0.99?0.68?1.97m 10)验证最小流速

在最小流速时，只用一格工作（n1?1），

由于无最小流量的相关资料，取最小流量为最大流量的一半，即

Qmin?Qmax0.5953?m/s?0.3m3/s 22Vmin?Qmin0.3?m/s?0.3m/s?0.15m/s，符合要求。 n1wmin1?1?0.99沉砂池计算草图如下（图4-2）。

图4-2 平流沉砂池

4.5前置厌氧池Carrousel2000型氧化沟的设计

选用两座厌氧池+卡罗赛尔氧化沟 4.5.1 氧化沟的设计参数和规定

设计的参数和选择：对于城市污水，氧化沟系统通常的预处理采用粗细格栅和沉砂池，一般不设初沉池。混合液在沟内的循环速度为0.25~0.35m/s，以确保混合液呈悬浮状态。氧化沟污泥回流比采用60%~200%，设计污泥浓度为1500~5000MLSS/L,氧化沟中的氧转移效率为1.5~2.1kg/(kW?h)。设计参数与进出水水质密切相关，与是否脱氮脱磷密切相关。氧化沟中循环流速为0.3~0.6m/s，有效水深1~5m。

氧化沟工艺的重要设计参数及相应取值如下：

泥龄：氧化沟常用设计泥龄参数为4~48d，通常的泥龄取值为10~30d。泥龄与温度、脱氮、脱磷要求和要求稳定污泥的程度相关。

有机负荷：氧化沟常用的设计有机负荷取值0.16~0.35BOD5kg/(m3?d)。 污泥负荷：0.03~0.10BOD5kg/(kgMLSS?d)。

水力停留时间：对于城市污水，采用的数值为6~30h。

计算池容时采用的设计流量要充分考虑氧化沟的调节缓冲能力，当泥龄短（?C?7d）时，系统调节缓冲能力差，宜采用高日高时的流量，当泥龄较长（7d??C?24d）时，系统调节缓冲能力较强，可采用最大日流量，当泥龄达到20d甚至更长时，系统调节缓冲能力很强，可按平均日流量计算。 4.5.2 水质指标

污水处理厂进厂水质指标如下： COD=400mg/L; BOD5浓度S0=200mg/L; SS=300 mg/L;

MLVSS/MLSS=0.75; NH3-N=32 mg/L; TP=4 mg/L; PH=7～8；

最低水温5℃ 最高水温30℃ 污水处理厂出水水质指标如下： COD＝60mg/L; BOD5＝20mg/L; SS＝20 mg/L; NH3-N＝8mg/L; TP=1.0 mg/L; PH 6.5~9。 4.5.3 设计计算

设计泥龄取30d，使其部分稳定。为了提高系统抗负荷变化的能力，选择混合液污泥浓度MLSS为4000mg/L，f=MLVSS/MLSS=0.75，溶解氧浓度C=2.0mg/L。平行设计两组氧化沟，每组设计流量为40000m3/d（由于污泥长，。即每组设计流量Q=40000m3/d。 ?C?30d?20d，可以采用平均日流量）

（1） 碱度校核

出水剩余碱度?进水碱度?3.57?反硝化NO3?的量?0.1?去除BOD5的量-7.14?氧化沟氧化总氮的量 （4-10）

??其中：3.57——反硝化NO3?N产生的碱度[mg/(mgNO3?N)]；

0.1——去除BOD5产生的碱度[mg/(mgBOD5)]；

?? 7.14——氧化NH4?N消耗的碱度[mg/(mgNH4?N)]。

出水剩余碱度?210?3.57?9.54?0.1?(200?20)?7.14?19.54?122.5mg/L 一般认为，氧化沟中残余碱度大于100mg/L，可满足碱度要求，PH≥7.2,

?这也说明进入氧化沟的污水，碱度不宜小于210mg/L（反硝化NO3?N的量和?NH4?N的量得计算见后）

(2) 计算硝化菌的生长速率?n

硝化所需最小污泥平均停留时间?cm，取温度15℃，氧的半速常数KO2取1.3mg/L，pH按7.2考虑。

N???DO??4-11）???? ???1?0.833(7.2?PH)（0.051T?1.158??N?10???KO2?DO???1?n?0.47e0.09(T?15)其中：?n——硝化菌的生长率（d）；

N——出水的NH3-N的浓度（mg/L），设计值为8mg/L； T——温度（℃）；

DO——氧化沟中的溶解氧浓度（mg/L），取为2.0mg/L；

Ko2——氧的半速常数O2（mg/L），0.45~2.0mg/L，取为1.3mg/L；

88?100.051?5?1.158?2.01.3?2.0un?0.47e0.098(15?15)??0.47?0.84?0.61?0.24d?1

因此，满足硝化最小污泥停留时间为?cm?1/un?1/0.24?4.2d。 选择安全系数来计算氧化沟设计污泥停留时间：

?cd?SF?cm （4-12）其中： ?cd—设计污泥停留时间（d）；

SF—安全系数，与水温、进水水质、水量等因素有关，通常取2.0~3.0。

?cd?SF?cm?2.5?4.2?10.5d

由于考虑对污泥进行部分的稳定，实际设计泥龄为30d，对应的生长速率

?n实际为：

?n实际?130?0.033d?1。

（3）计算去除有机物及硝化所需的氧化沟体积（除非特殊说明，以下均按每组进行计算）

污泥内源呼吸系数Kd取0.05d-1，污泥产率系数Y取0.5kgVSS/kg去除BOD5。

V?YQ(S0?Se)? （4-13）

X(1?Kd?)X?MLSS?f?4000?0.75?3000mgMLVSS/L；

其中：X—混合液污挥发性悬浮固体浓度（kgMLVSS/L），

0.5?40000?(200?20)?30?14400m3

3000?(1?0.05?30)V1?水力停留时间t1?V1/Q?14400/40000?0.36d?8.64h （4）计算反硝化所要求增加的氧化沟的体积（每组）

反硝化速率公式：SDNR?(qdn)T?(qdn)20?T?20,取反硝化条件时溶解氧的浓度DO=0.2mg/L，计算温度仍采用15℃，取20℃反硝化速率

(qdn)20?0.026gNO3?N/gMLVSS?d，常数??1.08则：

SDNR?(qdn)15?(qdn)20?15?200.026?1.085?0.018gNO3?N/gMLVSS?d 根据MLVSS浓度和计算所得的反硝化速率，反硝化所需求增加的氧化沟的体积。

由于合成的需要，产生的生物污泥中约含有12.4%的氮，因此首先计算这部分的氮量。

每日产生的生物污泥量为：

Px?YQ(s0?se)0.5?40000?(200?20)??1440kg/d

1?Kd?c1000(1?0.05?30)由此，生物合成的需氮量为1440?12.4%?178.56kg/d。 折合每单位体积进水用于生物合成的氮量为：

178.56?1000?40000?4.46mg/L；

?故需反硝化NO3?N量?NO3?32?4.46?8?10?9.54mg/L； ?需氧化的NH4?N量?NH4?9.54?10?19.54mg/L

所需去除氮量NT?9.54?40000/1000?381.6kg/m3； 因此，反硝化所要求增加的氧化沟的体积为：

V2?NTSDNRX?381.6?7067m3

0.018?3其中：X—混合液挥发性悬浮固体浓度（kgMLVSS/L），

X?0.75?4000mg/L?3000mg/L?3kg/m3

缺氧段水力停留时间t2?7067/40000?0.18d?4.32h

所以，每组氧化沟总容积为：V?V1?V2?14400?7067?21467m3 氧化沟设计水力停留时间为：t?t1?t2?8.64?4.32?12.96h。 （5）确定氧化沟的沟形和设备布置

确定沟形要考虑以下因素：

1）氧化沟数至少2座，并与曝气设备台数协调。

2）氧化沟直线段长度决定于曝气叶轮的搅拌混合能力，过长会造成积泥，过短会影响充氧，应由供货厂家提供适宜范围。

3）氧化沟深度和宽度均与曝气叶轮的提升搅拌能力有关，应听取供货厂家的意见。

4）一座氧化沟的沟道数最少两条，并且一定是双数。 综合考虑各种因素确定： 氧化沟座数：M=2 有效水深：h=4m

每座氧化沟沟道数：m=6条/座 沟道宽：b=8m

每座氧化沟表曝机：A1=3台/座 单座氧化沟平面布置见图4-3。 各部分尺寸如下：

m3； 每座氧化沟容积：V?21467.8m2； 每座氧化沟面积：F?V/h?21467/4?5366每座氧化沟沟道总长（中线）：L?F/b?5366.8/8?670.8m；

1其中外围弯道长度：L1?5???8?2????16?175.8m；

2单沟道直线段长：L2?(L?L1?2b)?6?(670.8?175.8?2?8)?6?80m; 超高取0.5m。

（6）厌氧池部分得计算 厌氧池的水力停留时间t取1h

厌氧池容积V=Qt=40000×1/24=1667m3 有效水深为：h=4m 则厌氧池面积：F1?V?1667?416.8m2 h411三个半圆的面积：F2?3??b2?3???82?301.4m2

22总面积：F?F1?F2?718.2m2 宽B?6b?6?8?48m 则长：l?

F718.2??15m B48

图4-3 氧化沟平面简图

（7）每组沟需氧量的确定 速率常数K取0.23d-1。 需氧量可以表示为：

需氧量=[去除的BOD??剩余污泥??D]+[去除氮的需氧量?-剩余污泥???????????????含NH+4-N氧化所需氧量]??反硝化中获得的氧量

用公式表示为：

VV?S?S?AOR?Q?0?kte??1.42Pxss?4.5Q(N0?Ne)?0.56PXss?2.6Q?NO3（4-14）

SSSS?1?e?其中：AOR—实际需氧量（kgO2/d）； Q—污水流量（m3/d）； S0—进水BOD5（mg/L）； Se—出水BOD5（mg/L）； K—速率常数（d-1）；

t—BOD试验天数（d），对BOD5，t=5d； PX—每日产生的生物污泥量（VSSkg/d）； N0—进水氮浓度（mgTKN/L）； Ne—出水氮浓度（mgTKN/L）；

?NO3—还原或反硝化的硝酸盐氮量（mgNO3??N/L）

AOR?Q[S0?SeVssVss]?1.42P?4.5.Q(N?N)?0.56P?2.6Q?NO3 x0eX?ktSSSS1?e

40000200?20[]?1.42?1440?0.75?4.5?40?19.54?0.56?1440?0.75?2.6?40?9.5410001?e?0.23?5?10536?1534?3517?605?992?10922kg/d采用机械表面曝气器，按下式将实际需氧量AOR转变为标准需氧量SOR： ?SOR?AOR?Cs(20)?(??Cs(T)?C)?1.024?T?20? （4-15）

如取水质修正系数??0.9，??0.98，压力修正系数??1，温度为200C、

250C时的饱和溶解氧浓度分别为：

C20?9.17mg/L、C25?8.4mg/L

标准状态需氧量：

SOR??AOR?Cs(20)?(??Cs(T)?C)?1.024?T?20?10922?9.17?15860kg/d?660.8kg/h 50.9(0.98?8.4?2)?1.024拟用3台表曝机，则每个曝气器的曝气量时660.8/3=220kg/h；取表曝机的电动功率为1.84kgO2/(kW?h)，则每台曝气器的功率P=220/1.84=120KW，查阅相关设备资料，初步定为荷兰DHV公司生产的OXYRATOR表曝机。其相关技术参数如下：

表4-4 表曝气机

标准条件下充氧量

直径/mm 3500

转速/(r/min) 25~35

浸没深度/mm

0~322

/(kgO2/h) 32~230

（8）回流污泥量计算 根据物料平衡： 进水：

(TSS)Q?XRQR?(Q?QR)X （4-16）式中：QR—回流污泥量（m3/d）。

106? ，SVI取100，?取1， XR—回流污泥浓度，根据公式：XR?SVIXR为10000mg/L，其它符号同前。

TSS=300mg/L，Q=40000m3/d，X=4000mg/L，将这些数据带入物料平衡公式中，得

40000?300?10000QR?(40000?QR)?4000 解方程得：QR=24667m3/d

回流比R=QR/Q=24667/40000=61.7% 实际取65% （9）每组沟剩余污泥量计算

?x?Q?SY ?XIQ?X?Q （4-17）

f(1?Kd?c)其中：

?x——总的污泥浓度(kg/d)；

Q——污水流量(m3/d)；

?s——进水BOD5(mg/L)-出水BOD5(mg/L)； Y——污泥产率，kgVSS/kg去除BOD5；

f——MLVSS/MLSS之比，取0.75；

?c——设计污泥停留时间(d)；

XI——污泥中的惰性物质(mg/L)为进水总悬浮物浓度(TSS)与挥发

性悬浮固体浓度(VSS)之差；

Xe——随出水流出的污泥量(mg/L)。

?x?

?Q?SY?XIQ?XeQf?1?Kd?c?

1440?40000?300?(1?0.75)?103?0.02?400000.75 ?4120kg/d （10）出水堰及出水竖井

污水回流比R=65%,则进出水管的流量为：

Q?(1?R)?40000?66000m3/d?0.764m3/s 1）出水堰 Q?1.86bH

式中b——堰宽；

H——堰上水头，取0.2m b?Q1.86H3232?0.7641.86?0.232?4.6m

2出水竖井。 考虑可调堰安装要求，堰两边各留0.3m的操作距离。

出水竖井长L?0.3?2?b?0.6?4.6?5.2m 出水竖井宽B=1.4m（满足安装要求） 则出水竖井平面尺寸为L?B?5.2?1.4m

（11）水下推进设备

氧化沟内应设置水下推进设备。水下推进设备是一种在水下使水获得推力并

产生一定的流速的水下选择设备。在氧化沟中，水下推进器的主要作用是推动和混合氧化沟内的混合液，增加沟底流速，保持污泥悬浮并可提高曝气效率。水下推进器主要由潜水电机、减速传动装置、桨叶、导流圈（有的没有）、支架、电控和监测系统组成，具有结构紧凑，安装简单，操作方便，易于维修，动力消耗小等优点。由于推动器的设计和选型，国内还缺乏这方面的经验，因此本设计采用国外飞力公司的计算方法。

对于跑道形的卡鲁赛尔氧化沟，阻力系数为：转角k=1.5，墙摩擦k=0.87，曝气头k=0.55，水流流速选为0.2m/s。

则推力为

T?1?AU2k （4-18） 2式中：U——氧化沟平均流速，m/s； A——过水断面积，m2；

?——液体密度，kg/m3；

k——沿程和局部阻力系数；

T——推动力，N。

T?11?AU2k??1000?4.5?9?0.22?(9?1.5?0.87?4?0.55)?13421.7N 22选用飞力公司生产的型号4430的推进器，单台推力为3360N，因此所需台数为13421.7/3360=4，使用4台，上下两排。单台功率为2.7kW，总功率为16.2kW。具体型号及参数见下表。

表4-5 推进器选型

型号 4430

直径(m) 2.5

转速(r/min)

32

单台推力(N)

3360

功率(kW)

2.7

4.6 二沉池的设计

拟采用4座辐流式二沉池，每座氧化沟配2座二沉池。 4.6.1 沉淀池的一般设计要求

沉淀池的一般规定：

（1）设计流量应按分期建设考虑：1）当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算。2）当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大设计流量计算。3）在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算，沉淀时间不宜小于30min。

（2）沉淀池的个数或分格数不应少于2个，并宜按并联系列设计。 （3）当无实测资料时，城市污水沉淀池的设计数据，可参考如下表中的数

据选用。

表4-6 城市污水沉淀池的设计依据

沉淀时间（h） 0.5~2.0

表面负荷（日平均流量）[m/(mh)]

初次沉淀池

活性

二次沉淀池

生物膜法后

1.5~4.0

1.0~2.0

96~98

≤150

≤1.7

污泥法后

1.5~4.0

0.6~1.5

99.2~99.6

≤150

≤1.7

1.5~4.5

95~97

3

2?沉淀池类型

污泥含水率（%）

固体负荷[kg/(m2?d)]

——

堰口负荷 [L/(s?m)]

≤2.9

（4）池子的超高至少为0.3m。

（5）当表面负荷一定时，有效水深与沉淀时间之比为定值，即h2/t=q‘。一般沉淀时间不小于1.0h；有效水深多采用2~4m，对辐流沉淀池指池边水深。

（6）沉淀池的缓冲层的高度，一般采用0.3~0.5m。

（7）污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于60o，圆斗不宜小于55o。 （8）初沉池的污泥斗容积，一般不大于2d的污泥量计算，采用机械排泥时，可按4h污泥量进行计算；二沉池的污泥区容积按不小于2h贮泥量考虑，泥斗中污泥浓度按混合液浓度及底流浓度的平均浓度计算。

（9）排泥管直径不应小于200mm。

（10）沉淀池的污泥一般采用静水压力排除，初沉池的静水头不应小于1.5m；二沉池的静水头，生物膜法后不应小于1.2m，曝气池后不应小于0.9m。

（11）沉淀池的污泥，采用机械排泥时可连续排泥或间歇排泥，不用机械排泥时应每日排泥。

（12）采用多斗排泥时，每个泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。 （13）沉淀池的入口和出口均应采用整流设施。

（14）为减轻堰的负荷，或为了改善水质，可采用多槽沿程出水布置。 （15）当采用重力排泥时，污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其下端深入斗内，顶端敞口,伸出水面，以便于疏通，在水面以下1.5～2.0m处，由排泥管接出水平排出管，污泥藉进水压力由此排至尺外。

（16）当每组沉淀池有两个池以上时，为使每个池的入流量相等，应在入流口设置调节闸门，以调整流量。

（17）进水管有压力时，应设置配水井，进水管应由井壁接入，不宜由井底接入，且应将进水管的进口弯头朝向井底。

4.6.2 二次沉淀池的设计要求与设计参数

（1）二沉池的两项负荷

1）水力表面负荷[m3/(m2?d)]：用此项负荷保证出水水质良好。

2）固体表面负荷[kg/m2?d)]：用此项负荷保证污泥能在二沉池中得到足够的浓缩，以便于供给曝气池所需的回流污泥，而维持良好的运行。

根据经验，一般二沉池的固体负荷，可达到150kg/(m2?d)。斜板二沉池可考虑加大到192kg/(m2?d)。

因为目前二沉池采用的表面水力负荷都较低，计算的沉淀池的表面积可以满足固体通量核算要求，而且固体通量法在理论上与污泥浓缩过程更为贴切，用于浓缩池的设计计算更实际。

（2）池边水深的建议值

根据经验，池子的直径加大时，池边水深也适当的加大，否则池的水力效率将降低，池的有效容积将减小。建议对二次沉淀池采用如下池边水深（见下表）。

表4-7 二次沉淀池池边水深建议值

池径（m） 10～20 20～30

池边水深（m）

3.0 3.5

池径（m） 30～40 >40

池边水深（m）

4.0 4.0

当由于客观原因达不到上述建议值时，为了维持沉淀时间不变，需采用较低的表面负荷值。

（3）出水堰负荷

二沉池出水堰负荷可按1.5～2.9L/(s?m)之间考虑。 （4）污泥区容积

二沉池污泥区按不小于2h贮泥量考虑，计算公式如下：

V0?4(1?R)QR3(m) （3-19）

1?2R式中：Q——曝气池设计流量（m3/h）； R——回流比。

污泥斗中污泥浓度按混合液浓度及底流浓度平均进行计算。 （5）污泥回流设备

污泥回流设备最好是用螺旋泵或轴流泵。采用鼓风曝气时宜用气力提升。 4.6.3 辐流沉淀池的设计要求与设计参数

（1）池子直径（或正方形的一边）与有效水深的比值，宜为6～12。 （2）池径，不宜小于16m。 （3）池底坡度，一般采用0.05。

（4）一般均采用机械刮泥，也可附有空气提升或静水头排泥设施。

（5）当池径（或正方形的一边）较小(小于20m)时，也可采用多斗排泥。 （6）进出水的布置方式可分为： 1）中心进水周边出水。 2）周边进水中心出水。 3）周边进水周边出水。

（7）池径小于20m，一般采用中心传动的刮泥机，其驱动装置设在池子中心走道板上；池径大于20m时，一般采用周边传动的刮泥机，其驱动装置设在桁架的外缘。

刮泥机旋转速度一般为1～3r/h，外刮泥板的线速不超过3m/min，一般采用1.5m/min。

（8）在进水口的周围应设置整流板，整流板的开孔面积为池断面积的10%～20%。

（9）浮渣用浮渣刮板收集，刮渣板装在刮泥机桁架的一侧，在出水堰前应设置浮渣挡板。

（10）周边进水的辐流式沉淀池是一种沉淀效率较高的池型，与中心进水、周边出水的辐流沉淀池相比，其设计表面负荷可提高1倍左右。 4.6.4 设计计算

我国规范对二沉池水深的规定非常笼统，只提到有效水深宜采用2~4m，规定了池长（直径）与有效水深的比值范围，规定了缓冲层的高度，仅仅根据这几条，在工程上很难操作。因此本设计选用德国ATV标准提出的计算方法和公式进行设计。按二沉池不同深度分为清水区、分离区、缓冲区和污泥浓缩区。采用周边进水周边出水。

（1）主要尺寸计算 1）沉淀池部分水面面积A 取q=1.0m3/(m2?h)

采用辐流式二沉池，每座氧化沟配2座二沉池，全厂共4池。 每座二沉池设计流量为：

Q?1?102816?25704m3/d?1071m3/h4

单池表面积：

A?Q1071??1071m2q1.0

2）池直径D

D?4A??4?1071??40m

3）校核堰口负荷q'

Q1071??2.37L/(s?m)?4?34L/(s?m) 3.6?D3.6??404）校核固体负荷G

24?(1?R)QX24?(1?0.65)?1071?4G???158.4?160[kg/(m2?d)]

A1071q'?'5）澄清区高度h2

设沉淀池沉淀时间t=2.0h

Qt1071?2'h2???2m

A1071\6)污泥区高度h2

设污泥停留时间为2h

\h2?2T(1?R)QX24?(X?Xr)F2?2?(1?0.65)?20000?424?(4?10)?1071?1.5m ?7)池边水深h2 缓冲层的高度为0.3m

'\h2?h2?h2?0.3?1.5?1.5?0.3?3.8m

8)污泥斗高h4

设污泥斗底直径D2?2m，上口直径D1?4m，斗壁与水平夹角600 则h4?D1?D2?tan600?1.7m 29）池总高H

设计中采用单管吸泥机连续排泥，池底坡度为0.05，排泥设备中心立柱的直径为1.5m

40?4h3??0.05?0.9m

2超高h1?0.3m

故池总高H?h1?h2?h3?h4?0.3?3.8?0.9?1.7?6.7m

D/220000.051000 图4-4 辐流式沉淀池的计算图

2）进水系统计算 1）单池设计污水流量：

Q?14?102816?25704m3/d?1071m3/h=0.3m3/s 进水管设计流量

Q进水?Q?(1?R)?1071?(1?65%)?1767.15m3/h?0.4909m3/s 管径D1=800mm, 则管道流速为：

v4?0.49091?4Q进水?D2?1??0.82?0.98m/s

2）流入槽设计

采用环形平底槽，等距设布水孔，孔径50mm，并加100mm长短管 设流入槽宽B=0.6m,槽中流速取v=1.4m/s 槽中水深h?Q(1?R)3600vB?1071?(1?0.65)3600?1.4?0.6?0.58m 超高取0.3m ,则流入槽总高为0.88m。 3）布水孔数n

布水孔平均流速vn?2t?Gm

式中vn——配水孔平均流速，0.3~0.8m/s;

t——导流絮凝区平均停留时间，s，池周有效水深为2~4m时，取360~720s;

h0H0h5h6（

?——污水的运动黏度，与水温有关；

?1 Gm——导流絮凝区的平均速度梯度，一般可取10~30s。

取t=650s, Gm=20s?1,水温为150C时，??1.15?10?6m2/s， 故v6n?2t?Gm?2?650?1.15?10??20?0.77m/s 布水孔数n?Q(1?R)1071?(1?0.65)3600v?nS3600?0.77???325个

24?0.054) 孔距l

l??(D?B)?(40?0.6)n?325?0.392m

5)校核Gm

?v222G1?v2?m????2t????

式中v1——配水孔水流收缩断面的流速，m/s，v1?vn?，因设有短管，取

??1；

v2——导流絮凝区平均向下流速，m/s, v2?Qf；

f——导流絮凝区环形面积，m2。

设导流絮凝区的宽度与配水槽同宽，则 vQ(1?R)1071?(12?3600?(D?B)B??0.65)3600?(40?0.6)?0.6?0.0064m/s

22212G??22?v1?v2????0.77?0.m??2t?????0064??2?650?1.15?10?6????19.9s?1

Gm在10~30之间，合格。 （3）出水部分设计 1）单池设计流量

Q?14?102816?25704m3/d?1071m3/h=0.3m3/s 2）环形集水槽内流量 环形集水槽内流量

q集?Q0.3??0.15m3/s22

3）环形集水槽设计

采用双侧集水环形集水槽计算。取槽宽b=1.0m；槽中流速v=0.6m/s。 槽内终点水深：

h4?q0.15??0.25mvb0.6?1.0

槽内起点水深：

2hk32h3?3?h4h4

hk?3aq21.0?0.152?3?0.132m22gbg?1.032?0.132h3?3?0.252?0.432m0.25

4）校核

当水流增大1倍时，q=0.3m3/s；v=0.8m/s

h4?q0.3??0.375mvb0.8?1.0

hk?3aq21.0?0.32?3?0.209m22gbg?1.0

2?0.2093h3??0.3752?0.574m0.375

3设计取环形槽内水深为0.5m，集水槽总高为0.5+0.3（超高）=0.8m，采用900三角堰，计算如下。

（4）出水溢流堰的设计 采用出水三角堰（900）

1）堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）

H1=0.05m(H2O) 2）每个三角堰的流量q1

q1?1.343H1247?1.343?0.05247?0.0008213(m3/s) 3）三角堰个数n1

n1?Q0.3??365.3个 设计取366个 q10.0008213L?(D?2b)?(34?2?1.0)???0.275mn1n1366

4）三角堰中心距（双侧出水）

L1?

（5）排泥部分设计 1）单池污泥量

总污泥量为回流污泥量加剩余污泥量 回流污泥量

QR?Q?R?1071?0.65?696.15m3/h 剩余污泥量

前面已经计算每组沟的剩余污泥量是4120kg/d（干污泥），设污泥含水率为99%，则每天需浓缩的总污泥量为824m3/d=34.3m3/h。

则每池的污泥总量为Q单?QR?QS?696.15?34.3/4?704.73m3/h 2）集泥槽沿整个池径为两边集泥，故其设计泥量为则每池的污泥总量为

q?Q单/2?704.73/2m3/h?352.37m3/h?0.098m3/s集泥槽宽：

b?0.9q0.4?0.9?0.0980.4?0.355m（取b=0.4m） 起点泥深：

h1?0.75b?0.75?0.4?0.3m(取h1?0.4m)

终点泥深：

h2?1.25b?1.25?0.4?0.5m(取h2?0.6m)

集泥槽深均取0.8m，超高0.3m。 （6）刮吸泥设备的选取

表4-8 刮吸水泥机主要技术参数

驱动功率

型号 ZBG-40

池径(m)

(kW)

40

2.2

(m/min) 4.0 运转速度

4.7 污泥回流泵房

4.7.1 水头损失计算

污泥回流泵房实际上是和二沉池合建的，其布置见工艺图。

由二沉池底污泥回流到回流泵房，再由污泥回流泵房回流到氧化沟，则总的水头损失为：

a.沿程损失：按哈森-威廉姆斯（Hazen-Williams）紊流公式计算

?Lhf?6.82?1.17?D??v?????CH????1.85 （4-24）

式中：hf——输泥管沿程水头损失，m；