兰州交通大学毕业设计（论文）
摘要
本设计规划设计了江宁市城市污水处理厂，其处理对象为城市污水,其处理水量，近期为9万m3,远期为13.5万m3。其进水水质：COD为380 mg/L，BOD为150 mg/L，SS为140 mg/L，NH4+-N为32mg/L ，TN为40 mg/L，TP为5 mg/L ，处理后的污水要求处理达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)的一级标准B标准。 本设计采用活性污泥法对城市污水进行处理，设计中要求对城市污水进行脱氮除磷处理，通过对比分析，本设计选用卡鲁塞尔3000型氧化沟工艺。并在本设计中，要求氧化沟产生的剩余污泥稳定化，所以本设计中污泥处理不需要消化稳定，只需要对污泥进行减容处理。其污水处理工艺流程为：进水、细格栅、沉砂池、卡鲁塞尔3000氧化沟、终沉池、接触消毒池、出水。污泥处理工艺流程为：浓缩池、泥贮、脱水机房、污泥外运。
本设计完成了污水处理厂的处理构筑物的设计计算，污水处理厂的的平面布置及高程计算，以及污处理水厂总平面布置图，高程布置图，主要构筑物详图。 关键词：城市污水，污水处理，卡鲁塞尔3000型氧化沟，污泥处理
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Abstract
The design of urban sewage treatment plant in Jiangning.the treatment object is urban sewage, and the recent amount of water is 90000m3 and the forward amount of water is 135000m 3. The water quality are: COD:380 mg / L, BOD:150 mg / L, SS:140 mg / L, NH+4-N:32mg/L, TN:40 mg / L, TP:5 mg / L.the treated sewage must achieve \treatment plant pollutant discharge standard\
This design adopts activated sludge process for treatment of urban sewage,and the design requirements are to remove nitrogen and phosphorus of urban sewage. Through comparative analyses, this design selects the carrousel 3000 type oxidation ditch process. In the design, the sludge stabilization is required for oxidation ditch, so the sludge process in this design does not need to achieve digesting stabilization. so it only needs to be treated by sludge. The waste water treatment process are: water, fine grille, sinking sand pool, Carrousel 3000 oxidation ditch, final settling tank, disinfection pool, water contact. The sludge treatment process are: the concentrated pool, mud storage, dewatering room, sludge sinotrans.
This design completed the calculation of the design, layout and elevation calculation of sewage treatment plant, and sewage disposal plant general layout, elevation layout, layout of main construction material on detail structure of sewage treatment plant.
Keyword:City sewage, sewage treatment, Carrousel 3000 oxidation ditch, sludge treatment
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摘要 .................................................................................................................................... I Abstract ............................................................................................................................. II 第一章 绪论 ..................................................................................................................... 1
第一节 水污染的现状 ............................................................................................. 1
一、水体的污染以及水体污染的危害 ........................................................... 1 二、我国现阶段的废水情况 ........................................................................... 2 三、城市污水处理厂的必要性 ....................................................................... 2 第二节 本设计的项目背景 ..................................................................................... 2
一、城市概况 ................................................................................................... 2 二、自然条件 ................................................................................................... 2 三、水处理厂概况 ........................................................................................... 3 第三节 设计内容 ..................................................................................................... 3
一、处理工艺的比选和处理构筑物计算 ....................................................... 3 二、平面布置 ................................................................................................... 3 三、高程计算 ................................................................................................... 4
第二章 污水处理厂工艺的确定 ................................................................................... 6
第一节 可生化性分析 ............................................................................................. 6
一、污水生化处理分析 ................................................................................... 6 二、生物脱氮除磷可行性分析 ....................................................................... 6 第二节 污水处理厂的处理流程 ............................................................................. 7
一、工艺比选 ................................................................................................... 7 二、优缺点比较 ............................................................................................... 9 三、工艺流程确定 ......................................................................................... 11 第三节 处理构筑物选型 ....................................................................................... 11
一、格栅 ......................................................................................................... 11 二、沉砂池 ..................................................................................................... 12 三、终沉池 ..................................................................................................... 12 四、消毒设施 ................................................................................................. 13 五、浓缩池 ..................................................................................................... 14
第三章 污水厂处理构筑物计算 ............................................................................. 15
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第一节 泵前粗格栅 ............................................................................................... 15
一、设计条件 ................................................................................................. 15 二、设计计算 ................................................................................................. 16 第二节 泵后细格栅 ............................................................................................... 17
一、设计条件 ................................................................................................. 18 二、设计计算 ................................................................................................. 18 第三节 平流式沉沙池 ........................................................................................... 20
一、设计参数 ................................................................................................. 20 二、平流式沉沙池设计计算 ......................................................................... 20 第四节 卡鲁塞尔3000型氧化沟 ......................................................................... 23
一、已知参数 ................................................................................................. 23 二、设计计算 ................................................................................................. 24 第五节 终沉池计算 ............................................................................................... 31
一、参数确定 ................................................................................................. 31 二、终沉池设计计算 ..................................................................................... 31 第六节 消毒设施计算 ........................................................................................... 35
一、设计参数 ................................................................................................. 35 二、加氯间设计 ............................................................................................. 35 三、 隔板式接触池工艺计算 ....................................................................... 36 第七节 辅助构筑物计算 ....................................................................................... 38
一、计量槽计算 ............................................................................................. 38 二、配水井计算 ............................................................................................. 39 第八节 气浮浓缩池 ............................................................................................... 42
一、设计参数 ................................................................................................. 42 二、设计计算 ................................................................................................. 42 第九节 脱水机房及泥贮 ....................................................................................... 44
一、泥贮计算 ................................................................................................. 44 二、脱水机房 ................................................................................................. 45
第四章 平面布置、高程计算及污水污泥提升泵房 ................................................. 47
第一节 平面布置 ................................................................................................... 47 第二节 高程计算 ................................................................................................... 47
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一、概述 ......................................................................................................... 47 二、高程计算说明 ......................................................................................... 48 三、污水高程计算 ......................................................................................... 48 四、污泥高程计算 ......................................................................................... 53 第三节 污水提升泵房计算 ................................................................................... 54
一、设计参数 ................................................................................................. 54 二、设计计算 ................................................................................................. 54 三、污水提升泵房平面布置 ......................................................................... 56 第四节 污泥提升泵房 ........................................................................................... 56
一、设计参数 ................................................................................................. 56 二、设计计算 ................................................................................................. 56
结论 ................................................................................................................................. 60 致谢 ................................................................................................................................. 60 参考文献 ......................................................................................................................... 62 附录1 .............................................................................................................................. 63
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第一章 绪论 第一节 水污染的现状
一、水体的污染以及水体污染的危害
水体的污染指的是排入水体中的污染物总量超过了该污染物质在水体中的本地含量与水体环境容量，从而使水体的物理、化学及其生物的性质发生了改变，使水体中的固有的生态系统和水体的功能受到破坏。
造成水体污染的主要原因是未经妥善处理或未经处理的城市污水（包括生活污水与工业废水）集中排入水体和农田肥料、农药以及城市地面的污染物随着雨水径流入水体中，还有大气中存在的有毒有害的污染物随着降雨进入水体中。
（一） 水体中的无机污染及其危害
水体中的无机污染物主要包括无机盐、酸碱、氮磷、氯化物和重金属等。无机盐污染物使水体的硬度增加，如用于农业灌溉用水会引起土壤板结以及土壤盐碱化；如若用于给水水源，造成水位涩口危害人体健康。酸碱污染物可使水体的pH值发生改变，从而使微生物的生长受到抑制，减弱水体的自净能力，并且会影响水体中的其它生物的生长繁殖。氨氮可使水体富营养化，使得藻类大量繁殖，藻类会隔绝水面与大气之间的氧气传递，并且藻类的腐化消耗溶解氧，使得水体中的溶解氧含量迅速降低，造成水体中的鱼类死亡。水体受氯化物污染后，无机盐含量会变高，会腐蚀金属管道和金属设备，并对农业灌溉不利。水体被重金属污染，由于重金属可产生毒性效应并不能被为生物降解，反而会在微生物的作用下转化为毒性更强的有机化合物；而且重金属可以经过食物链进入人体并在人体中富集；重金属进入人体后会与体内的蛋白质以及酶发生一系列的化学反应从而使其失活，而且重金属在体内积累会造成慢性中毒。
（二） 水体中的有机污染物及其危害
如若排入水体中的有机物的量超过水体的环境容量，由于微生物分解有机物消耗水中大量的溶解氧，使得水体出现缺氧甚至无氧的状态。在水体缺氧的状态下，水中的好氧微生物失活，厌氧微生物大量繁殖。在厌氧微生物的作用下，水体中的有机物被降解为CH4、CO2，并会产生NH3、H2S等有害有臭的气体，使水体恶化。
水体中的有机污染物主要包括油脂类污染、酚类污染和表面活性剂的污染。 （三） 水体中的病原微生物污染以及其危害
病原菌的水量多、分布广，并会随着水流传播疾病，会对人类产生潜在的危险，尤
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其是在传染病流行期间。
二、我国现阶段的废水情况
国家环境环境保护部发布：2013年，全国废水排放总量为695.4亿吨，其中工业废水排放量209.8亿吨，占废水排放总量的30.2%；城镇生活污水排放量485.1亿吨，占废水排放总量的69.8%。污染物总量方面，工业废水中化学需氧量排放量为319.5万吨、城镇生活污水中需氧量排放量为889.8万吨；工业废水氨氮排放量为24.6万吨、城镇生活污水氨氮排放量为141.4万吨。
从以上数据来看，我国废水排放主要来源于城市生活污水的排放。因此，从环境保护方面来说，处理好城市生活污水对水资源的保护具有重要作用。
三、城市污水处理厂的必要性
城市污水处理厂作用是采用各种技术和手段，将城市污水中所含的污染物质分离去除、回收利用，或将其转化为无毒无害的物质，使水体得到净化。
城市污水中的污染物是多种多样的，包含了有机污染物质、氮和磷还有多种致病微生物等，如果直接排放到水体中，会造成水体污染，影响的水体中生物的生长，从而破坏了生态系统的平衡，导致各种极端气候的产生。污水直接排放到水体，污染了水资源。在水资源短缺的今天，污染水资源就是对水资源的浪费。
第二节 本设计的项目背景
一、城市概况
江宁区位于南京市中南部，东方与句容市接壤，东南方与南京市溧水区毗连，南方与安徽省马鞍山市博望区衔接，西南方与安徽省马鞍山市相邻，西方与安徽省和县隔江相望，从东西南三面环抱南京，介于北纬30°38′～32°13′，东经118°31′～119°04′之间，总面积1577.75平方公里，水域面积186平方公里。是国家重要的科教基地、创新基地，国家东部地区重要的交通物流枢纽和空港枢纽，是具有国际竞争力的现代产业基地。总面积1577.75平方公里，水域面积186平方公里。江宁区地形呈马鞍状，两头高，中间低，地势开阔，山体高度都在海拔400米以下，属典型的丘陵、平原地貌。2012年末，江宁区户籍总户数32.88万户，户籍总人口为94.59万人。
二、自然条件
江宁区属北亚热带季风气候区，夏季主导风向为东南风，气候温和，年平均气温
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15.7℃；无霜期长，平均无霜期为224天。雨热同季，天气的变化比较复杂，常出现春秋季低温冷害、雨涝、台风、寒潮、干旱、冰雹、雷雨大风等灾害性天气。年极端最低气温-13.3℃，年极端最高气温为40.4℃。
三、水处理厂概况
本设计的城市污水处理厂位于江宁区，近期设计水量为9万立方米，远期设计水量为13.5万立方米。污水主要来自江宁区的生活污水。厂区地势平坦开阔，海拔在250m，进厂污水干管管底标高248m；处理后废水排入的河流最高洪水位245m，常水位241m。
第三节 设计内容
一、处理工艺的比选和处理构筑物计算
根据不同处理工艺的优缺点，对各处理工艺进行选择，最后选择出处理效果良好，运行管理方便，成本低的处理工艺。
本设计的处理构筑物计算，考虑到近远期相结合。根据水量计算出处理构筑物的尺寸，在计算构筑物尺寸过程中应考虑平面布置的问题。
二、平面布置
污水处理厂的布置包括处理构筑物的平面布置、管道的平面布置、与辅助建筑物的平面布置。平面图布置过程中应该考虑一下问题：
（一） 各处理构筑物的平面布置
处理构筑物作为污水厂功能的主要实现者，是污水厂的主体建筑物。在平面图布置过程中，应该要考虑各处理构筑物的功能要求和水力要求，并且结合污水厂的地形、地势和地质条件，从而确定各处理构筑物在污水场中的位置，对此，平面布置中应考虑以下问题：
1、土方量应该做到基本的平衡，从而降低污水厂的土建费用，并且尽量避开劣质的地质层。
2、连接各处理构筑物的管道，应该保证管道的直通、便捷，并且要避免管道的迂回曲折，以便于施工和日后的管理与维修。
3、在各个处理构筑物之间，应该保持一定的距离，要保证敷设连接管道的位置，并且以便于施工以及日后维修的的方便，一般间距的取值为5~10m，有些有特殊要求的构筑物，如污泥消化池、沼气罐等，其间距应该在20m以上。
4、各构筑物之间应考虑适当的紧凑性，以便于节约土地资源，降低污水处理厂的
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建设投资成本。
（二） 管道的平面布置
各处理构筑物之间的管道是用来连接各处理构筑物，从而使水厂的工作连续的运行。管道平面布置过程中应考虑以下问题：
1、在各处理构筑物之间设置连接管道，还应设置能够使各处理构筑物单独运行的管道，即超越管，当某一处理构筑物因为故障停止运行的时候，可以是后续的处理构筑物正常的运行。
2、应该设置一条超越全部构筑物，直接从污水提升泵房到排放水体的超越管线，可以在污水厂发生故障时将污水排出厂外。
3、在污水处理厂区内设有空气管、给水管及输配电线管路等，这些管路在布置过程中应该要考虑紧凑性，可以考虑敷设在地下，也可以考虑架空布置。
（三） 辅助建筑物的平面布置
污水处理厂的辅助建筑物包括：污水提升泵房、污泥提升泵房、办公室、化验间、机修间、仓库、食堂、职工宿舍等。它们作为污水处理厂的辅助建筑物是不可或缺的部分。其建筑面积的大小应该根据水厂的水量、职工人数确定。
污水处理厂内应该合理的修筑道路，一般的双车道取6~7m，单车道取4~3m，以便于水厂内的运输。并且水厂内还要考虑绿化问题，按规定水厂的绿化率不应小于30%。
在工艺设计计算时就应该考虑平面布置的问题，合理的选取构筑物的尺寸。而在进行平面布置的过程中，也可以根据实际布置中产生的情况合理的调整处理构筑物的尺寸以及构筑物的数量。
三、高程计算
为了确定各处理构筑物和污水污泥提升泵房的标高，并确定各处理构筑物之间连接管道的尺寸及标高，是污水处理厂构筑物流程布置的主要任务。通过计算确定各处理构筑物的水位，从而能够使污水按重力流在各处理构筑物之间流动，从而保障了污水处理厂的正常的运营与运行。
污泥在处理构筑物之间也最好考虑重力流动，这样可以节约污水厂的运行成本。如若需要对污泥进行提升，最好减少污泥的提升次数，以便便于管理与运行。
高程计算包括：污水流经各处理构筑物的水头损失；污水流经构筑物之间连接管道的水头损失，包括管道的沿程损失与管道的局部损失；污水流经计量设备和分配设备的损失。
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对污水的高程计算的时候，应考虑以下问题：
1、在进行污水高程计算的时候，应选择一条距离最长，水流损失最大的流程进行水力计算。并且应该适当地留有一定的富余水头，以便保证在任何情况下，水厂的处理系统都能够正常的运行。
2、在进行水头损失计算时，一般以近期最大流量作为构筑物和连接管道的设计计算流量；如若计算涉及到远期时，应以远期的最大流量作为设计流量。
3、设置终点泵站的污水处理厂在进行水力计算的过程中，应以污水接纳水体的最高水位作为高程计算的起点，逆着污水处理流程向上倒退进行高程计算，以便处理后的污水在洪水季节也可以顺利排出，而且泵站的扬程也可以较小，从而可以降低污水处理的运行费用。但同时还要考虑土方量的平衡，降低建设费用。
4、在污水高程计算的过程中还应当考虑污水流程与污泥流程相配合，尽量减少污泥的提升量，并且还要考虑在污泥浓缩、污泥脱水、污泥干化、污泥消化产生的上清液可以自流入污水提升泵房的集水池中。
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第二章 污水处理厂工艺的确定
第一节 可生化性分析
一、污水生化处理分析
以废水中的有机物的某些综合水质指标评价污水的可生化性，被称作水质标准法。人们习惯采用BOD5和COD作为废水的有机物污染的综合指标。
污水生化处理过程是以污水中所含的污染物质作为微生物的营养源，利用微生物的新陈代谢作用使水中的污染物质得以降解，从而使污水得到净化。污水可生化性的实质是指通过微生物的生命活动中的新陈代谢来改变污水中污染物的化学结构，从而改变污水的化学和物理性能所达到的程度。讨论污水中污染物的可生化性目的在于了解污染物质的分子结构能否在微生物的作用分解，以及是否能够快速的分解。
BOD5/COD是污水能否生化处理的常用的水质指标，在一般情况下，比值越大，说明污水的可生化处理性能越好。
本设计中污水处理厂的进水水质：COD为380 mg/L，BOD为150 mg/L，SS为140 mg/L，NH4+-N为32mg/L，TN为40 mg/L，TP为5 mg/L。其中BOD5/COD=150/380=0.395，可进行生化处理，因此本设计采用生化处理。因为相对于物理处理法、化学处理法和物理化学处理法而言，生化处理法具有运行成本低的特点。
二、生物脱氮除磷可行性分析
BOD5与TN的比值是判断能否采用生物脱氮的重要要指标。由于反硝化细菌在进行反硝化脱氮时，是有机物提供能量。在不投加外加碳源的条件下，污水中必须有足够的有机物，才能保证反硝化过程的顺利进行。从理论上讲，当比值大于2.86就可进行生物脱氮，但一般认为，BOD5/TN大于等于3.5才能进行生物脱氮。本设计中TN 为40mg/L，BOD5/TN=150/40=3.75，大于所需水质的值，可以实现污水处理系统中的生物脱氮。
BOD5与TP的比值是判断能否采用生物除磷的主要指标。在好氧的条件下，聚磷菌进行有氧呼吸，并过量的摄取磷；在厌氧条件下，聚磷菌体内的ATP进行分解，并释放过量摄取的磷。污水中的有机物是为聚磷菌过量摄取磷提供能量，因此BOD5与TP的比值是判断能否采用生物除磷的主要指标。一般认为BOD5与TP比值大于20就可以进行生物除磷，本设计中BOD5/TP=150/5=30，因此本设计可以采用生物除磷工艺。
因为相对于物理处理法、化学处理法脱氮除磷而言，生物处理法具有运行成本低的
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特点。因此本设计的污水处理厂采用生物法对污水进行脱氮除磷处理。
第二节 污水处理厂的处理流程
本设计污水处理厂设计中，采用生物处理法处理污水。生物法分为活性污泥法与生物膜法，但生物膜法容积利用率不高，不适用于大、中型水厂，所以本设计考虑采用活性污泥法。
本设计要考虑污水的脱氮除磷的要求，生物除磷脱氮工艺都是由厌氧、缺氧、好氧三个不同阶段进行的交替循环到达处理目的地。现阶段在我国主要用于城市生活污水处理的主要有以下三个系类：氧化沟系类；A/O系类；序批式反应器（SBR）系类。氧化沟类包括，卡鲁塞尔型氧化沟工艺、DE型氧化沟工艺、T型氧化沟工艺、奥贝尔氧化沟工艺、A2/O微曝型氧化沟工艺、一体式氧化沟工艺；序批式反应器（SBR）系类包括ICEAS工艺、CAST工艺、两段SBR工艺、DAT-IAT工艺、UNITANK工艺、UNITANK工艺、MSBR工艺、厌氧SBR工艺；A/O系类包括A/O 工艺、A2/O工艺、改良A2/O 工艺、倒置A2/O 工艺。
考虑本设计的污水处理程度，选取卡鲁塞尔3000氧化沟工艺、两段SBR工艺、倒置A2/O工艺这三种工艺进行比选。
一、工艺比选
（一） 卡鲁塞尔3000型氧化沟
卡鲁塞尔3000型氧化沟是在卡鲁塞尔2000系统前添加一个生物选择区。添加生物选择区是利用高有机符合筛选菌种，抑制丝状菌的增长，提高各污染物的去除率，其后工作原理与卡鲁塞尔2000系统相同。
对卡鲁塞尔3000系统的最新应用实例是荷兰的Leidsche Rijin 污水处理厂。该污水厂的处理工艺采用了紧凑的、水深7.5m的圆形一体式卡鲁塞尔3000系统。第一期投建的生物处理能力为70000人口当量，流量为40000m3/d，最终建成后，处理能力为155000人口当量，最大流量为110000 m3/d。
卡鲁塞尔3000氧化沟工艺流程图见图2-1。 （二）两段SBR工艺
两段SBR工艺是借鉴AB工艺的基本思想，是由两段SBR串联而成，这样就可以在每个SBR反应器内培养出适合不同污染物降解的专属性菌，从而可以使废水中的不同的污染物在各自相适应的微生物容器中得到充分的降解，从而提高了污水的处理程度。两段SBR不但省去了AB工艺所需的两段污泥回流，并且还集中了SBR法和AB
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污水泵提升 表曝机 加氯消毒
↓ ↓ ↓
进水→粗格栅→细格栅→平流式沉砂池→卡鲁塞尔3000→终淀池→接触池→出水
· ↓ 外运←脱水机房 ← 储泥池 ← 浓缩池
图2-1 卡鲁塞尔3000工艺流程图
法的优点于一体。因此，两段SBR法在处理水质比较复杂的并难于降解的工业废水，有较好的效果。
一般来说，两段SBR工艺中的前一段SBR主要的作用是去除比较容易降解的COD等物质，第二段的SBR则主要起到了脱氮以及降解剩余难降解的COD的作用。通过有效的控制各反应器内的反应时间，可以使两段SBR工艺去除有机物的异养菌和与去除氨氮的硝化细菌分别生存在两个反应器中，这样不仅可以很好地抑制脱氮过程中易降解有机物存在时产生的“葡萄糖效应”，提高反应器的脱氮性能，而且还可以进一步加强了COD的去除效果。
两段SBR工艺流程图见图2-2。
污水泵提升 鼓风机房 加氯消毒 ↓ ↓ ↓
进水→粗格栅→细格栅→平流式沉砂池→两段SBR工艺→接触池→出水
↓
外运←脱水机房←消化池← 储泥池 ← 浓缩池
图2-2 两段SBR工艺工艺流程图
（三） 倒置A2/O工艺
由同济大学、清华大学、中国市政工程华北设计研究总院开发的倒置A2/O工艺是同时具有脱氮除磷效果。倒置A2/O工艺是在A2/O工艺的基础上增设一个缺氧区，并且使好氧区的混合液回流至缺氧区，使回流液在缺氧区脱氮。
污水泵提升 鼓风机房 加氯消毒 ↓ ↓ ↓
进水→粗格栅→细格栅→平流式沉砂池→倒置A2/O工艺→终淀池→接触池→出水
↓ 外运←脱水机房← 消化池 ← 储泥池 ← 浓缩池
图2-3 倒置A2/O工艺工艺流程图
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倒置A2/O工艺将缺氧区放在厌氧区之前，可以使厌氧菌和兼性厌氧菌吧大分子有机物转化为分子量较小的中间发酵产物，与此同时聚磷菌将自身体内的聚磷酸盐分解，在分解过程中释放的能量可供聚磷菌在厌氧条件下生存。在好氧区聚磷菌过量的吸收磷，然后进入二沉池进行沉淀下来，从而可以达到系统除去磷的目的。
倒置A2/O工艺流程图见图2-3。
二、优缺点比较
卡鲁塞尔3000氧化沟工艺、两段SBR工艺、倒置A2/O工艺这三种工艺都是可以达到脱氮除磷效果的。但这三种工艺本身具有一些优缺点，通过对它们技术及经济优缺点的分析，我们可以从中选取一种最有优势的工艺。
（一） 卡鲁塞尔3000氧化沟工艺 优点：
1、具有极强的耐冲击负荷的能力。
2、通过对表曝机的控制与设计，可以使曝气区的末端溶解氧降到最低，可以有效防止前置缺氧区氧气含量过量的问题，从可以取得良好的反硝化的效果。
3、在处理城市污水的系统中不用设初沉池。
4、处理后，产生的剩余污泥稳定，不需要硝化即可脱水或干化。 5、其工艺控制比较简单，自动化程度比较低。
6、氧化沟内具有推流式的流态特征，溶解氧的浓度梯度好，从而可以取得良好的脱氮除磷效果。
7、前置添加了生物选择区，生物选择区利用了生物选择去内的高有机负荷对菌种进行了筛选，从而可以抑制丝状菌的生长，并且提高了各污染物质的去除率。
8、这种工艺的氧化沟的有效水深可达到7.5~8m，并且采用的是同心圆式，池壁公用，减少了处理构筑物的占地面积，降低了工程的造价，并且还提该工艺高耐低温的能力。
9、本工艺采用一体化的设计，使氧化沟不用设置额外的回流管线即可实现沟内的回流。
总的来说，卡鲁塞尔3000氧化沟工艺具有基建成本低，运行管理方便，后期的运行费用低，占地面积小的优点。
（二） 两段SBR工艺 优点：
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1、本工艺的SVI值比较低，污泥比较有利于沉淀，沉淀时间段，并且在一般情况下不产生污泥膨胀的现象。
2、通过对厌氧、好氧、缺氧的水力停留时间和运行方式的调节，能够实现在同一池体内进行脱氮除磷的功能
3、本工艺的自动化程度高，可实现整个处理过程的自动化。
4、在第二段的SBR池中培养出可降解难降解有机物的微生物，使得出水的COD更低。
5、本工艺同时具有两大类的具有不同作用的微生物菌群存在不同反应器中，可以使出水中各污染物质浓度更低。
6、工艺流程简单，不用设初沉池与二沉池，节省了基建费用。 7、本工艺的运行方式灵活，脱氮除磷效果好。 8、本工艺是防止污泥膨胀的最好工艺。
9、耐冲击呢你好，处理负荷大，处理有毒的或高浓度有机废水的能力标胶强。 缺点：
1、本工艺的自动化程度高，因此控制设备复杂，运行维护的费用高。 2、由于有闲置和流入阶段，所以本工艺的容积利用率比较低。 3、出水损失大，能耗多。
总的来说，两段SBR工艺具有处理效果好，自动化程度高，污泥不发生膨胀的优点，但两段SBR工艺的运行费用比较高，污水处理成本高的缺点。
（三） 倒置A2/O工艺 优点：
1、本工艺的脱氮与除磷同时进行，并且构筑的功能明确，可以具有在良好的除磷效果下不影响脱氮效果。
2、缺氧过程与好氧的过程的交替运行，从而使丝状菌的增殖受到抑制，从而不产生污泥膨胀的现象。
3、本工艺使所有的回流污泥经过了释磷过程与吸磷过程，从而可以使污泥的含磷率将提高，降低了污水的含磷率，保证了除磷的效果。
4、缺氧阶段位于工艺的开始阶段，可以使反硝化优先使用碳源，从而使系统的脱氮效果增强，保证了系统的脱氮效果。
5、总的水力停留时间比其它工艺短，从而可以降低池容，减少基建费用。 6、省去了硝化过程中投加碱和反硝化过程中投加碳。
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缺点：
1、需要用回流泵进行系统内的回流，增加了污水厂的运行成本。 2、污水的分点进水控制比较复杂。
总的来说，倒置A2/O工艺具有处理效果好，不产生污泥膨胀，但倒置A2/O工艺的运行成本较高，污水的分点进水控制比较复杂。
三、工艺流程确定
根据以上对三种工艺的优缺点的分析，本设计选取卡鲁塞尔3000氧化沟工艺。 因为，相比其它两种工艺，卡鲁塞尔3000的池体较深，池壁共用，占地小，基建成本低，运行费用低，污泥稳定，不需要消化可直接干化，降低污泥处理成本且便于管理且易于控制的特点。
由于进水的BOD值比较低，为保证脱氮除磷效果，本设计不设置初沉池。
第三节 处理构筑物选型
一、格栅
格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，泵前粗格栅安装在泵房集水井的进口处，是用来去除可能会堵塞水泵及其管道的较大悬浮物或漂浮物，并保证后续处理构筑物的正常运行。细格栅安装在污水处理厂的端部，以免其对后续处理单元的机泵和工艺管线造成损坏。
（一） 格栅的分类
按格栅的形状，可以将格栅分为两类，即平面格栅和曲面格栅。其中曲面格栅又分为固定曲面格栅和旋转鼓筒式格栅这两类。
平面格栅是由栅条和框架组成，是由人工除渣或机械除渣的；固定曲面格栅是利用渠道内的水流推动桨板进行除渣；旋转鼓筒式格栅是由水冲进行除渣的。
按格栅栅条的净间隙，可以将格分为三类，即粗格栅、中格栅和细格栅。 当栅条的间隙为50~100mm时，为粗格栅；当栅条间隙为10~40mm时，为中格栅；当栅条的间隙为3~10mm时，为细格栅。
按格栅的清渣方式，可将格栅分为两类，即人工清渣格栅和机械清渣格栅。 人工清渣格栅适合于小型的污水处理厂；机械清渣格栅，当栅渣量大于0.2m3/d时，都应该采用机械清渣格栅。
（二） 设计中格栅的选择
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本设计中，在污水提升泵站的集水池前和沉砂池前都应该设置格栅。在污水污水提升泵站的集水池前设置粗格栅，栅条间隙为50mm；在沉砂池前设置细格栅，栅条间隙为10mm。
二、沉砂池
沉砂池的作用是利用重力作用去除比重较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，它们的相对密度约为2.65）。城市污水厂一般均设置沉沙池。
（一） 沉砂池的分类及特点
沉沙池按形式分可以分为四类：平流式沉砂池、曝气式沉沙池、钟式（涡流式）沉砂池、竖流式沉砂池。
平流式沉砂池内污水水平流动，利用重力的作用使无机颗粒下沉，具有结构简单、处理效果好的优点。
竖流式沉砂池内的污水由池顶设置的中心管进入池内，污水自下而上流动，无机颗粒利用重力作用沉于池底，但处理效果相对于平流式沉沙池较差。
曝气沉砂池在池内的一侧通入空气，使池内产生横向旋流。曝气沉砂池的优点是，沉沙去除率稳定，且受流量的变化较弱。
钟式（涡流式）沉砂池利用的是机械力控制水流的流速和水流的流态，加速砂粒沉淀，并能使有机物随水流带走。
（二） 沉砂池的选型
因为本设计采用氧化沟处理工艺，不能采用曝气沉砂池，所以本设计采用平流式沉沙池，具有运行方便、构造简单，处理效果较好的优点。
三、终沉池
（一） 沉淀池的分类及其特点
按沉淀池内的水流流向和沉砂池的形状，可以将沉淀池分为四类：平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流失沉淀池、斜管沉淀池。
平流式沉淀池具有沉淀效果良好，施工比较方便，对水量水质的变化及水温变化有很强的适应能力，并且占地面积小。
辐流失沉淀池又分为普通（中心进水周边出水）幅流式沉淀池和向心式（四周进水四周出水）沉淀池，具有管理比较方便，结构受力条件较好，耐低温的特点，但对施工质量的要求较高。
竖流式沉淀池具有占地面积小优点，但造价过高，对水量水质的变化及水温变化的
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适应能力弱，池体的较深，施工不方便。
斜管沉淀池具有沉淀效率高，水力停留时间短，占地面积小的优点，但对污水厂而言，斜管沉淀池易于堵塞，滋生水草，并且维护管理不方便。
（二） 沉淀池池型的选择
本设计采用普通（中心进水周边出水）幅流式二沉池，具有管理比较方便，结构受力条件较好，耐低温的优点。沉淀池的主要处理对象为活性污泥混合液，还起着污泥浓缩的作用。设计时采用表面负荷率计算二沉池面积，用固体通量进行校核。
四、消毒设施
（一） 消毒剂的种类以及特点
为了防止污水中的病原微生物随人体健康造成危害，对生态环境造成污染，在污水排入受纳水体之前应该消毒。
消毒类型有很多，现在主要的消毒类型有液氯消毒、次氯酸钠消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、还有紫外线消毒。
液氯消毒的主要优点包括：氯不但对细菌有很强的灭活能力，并且在水中能长时间地保持一定数量的余氯，从而具有持续消毒能力，而且液氯具有效果可靠，使用方便，易于贮存、运输，成本较低。而且液氯技术相对比较成熟。
二氧化氯是一种不会产生致癌物质的广谱环保型消毒剂。二氧化氯具有很强的杀菌能力，而且对人体及动物没有危。但二氧化氯消毒剂的价格昂贵，不具备持续消毒能力。
次氯酸钠消毒剂的优点是，在水中的溶解度高，并且消毒时从水中挥发的很少闻。而且可以杀死大多数的细菌，而且对环境无危害。但次氯酸钠消毒剂的价格比较昂贵，并且需要现场制备，制备及投加设备复杂，运行成本高。
臭氧消毒剂具有很多优点，包可以杀灭水中大多数的细菌、病毒，不产生永久性残余物质、不产生致癌物质，水无异味等优点。但臭氧收水温的影响，而且臭氧消毒剂必须现场制备，现场使用，并且制备设备费用高，制备过程中能耗高，制备过程中管理复杂。
紫外线消毒的优点有，可以杀死大多数细菌与病毒，而且不会产生对环境有害的物质。但紫外线消毒受水质的影响较大，设备成本高，运行费用高
（二） 消毒剂的选择
从价格和消毒效果各方面考虑，本设计采用液氯消毒剂。因为液氯消毒剂价格便宜，而且消毒效果能达到污水厂的出水水质要求。
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（三） 接触池
接触池是用来保证消毒剂与水具有足够的接触时间，时消毒剂达到杀菌的目的。
五、浓缩池
（一） 浓缩池的种类以及特点
污泥浓缩的工艺主要有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。污泥浓缩主要去除的时污泥的间隙水。
重力浓缩法分为连续式和间歇式两种。适用于活性污泥以及活性污泥与初沉污泥的混合污泥。重力浓缩池大多采用直径为5~20米的圆池，池内设有搅拌机械进行缓慢搅拌。污泥在浓缩池中的停留时间，一般为12小时左右。在浓缩池中,固体颗粒借重力下降,水分从污泥中被压出，浓缩污泥从池底排出，污水从池面堰口外溢。但重力浓缩法宜于用于脱氮除磷工艺产生的污泥。
气浮浓缩法分为圆形池和矩形池。气浮浓缩池由加压泵、气浮池、溶气罐、溶气释气器和排泥设备组成。为提高气浮浓缩效果，也可投加混凝剂。
离心浓缩法在离心浓缩器中进行污泥浓缩的。利用污泥中固、液比重不同，相同转速时产生的离心力不同，进行泥水分离，达到污泥浓缩的目的。
（二） 浓缩池的选择
本设计采用氧化沟处理系统，对污水由脱氮除磷的作用，不宜采用重力浓缩，所以本设计采用气浮浓缩法。
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第三章 污水厂处理构筑物计算
本设计的南京市江宁区污水处理厂近期规模为9万立方米，远期规模为13.5万立方米，远期规模为近期规模的1.5倍。本设计考虑近远期相结合，即近期设计按两组胡或两组的倍数，远期建设按近期一半组数建设即可。
查《室外排水设计规范GB50014-2006》得，当秒流量大于或等于1000L/s时，综合生活污水量总变化系数为1.3。本设计近期水量为Q=90000m3/d=1042L/s，远期水量为Q`=135000m3/d=1562.5L/s，近远期水量均大于1000L/s，本设计总变化系数为1.3。
Qmax=90000m3/d×1.3=117000m3/d； Q`max=135000m3/d×1.3=175500m3/d； 注：Qmax为近期最大设计流量，m3/d； Q`max为远期最大设计流量，m3/d；
第一节 泵前粗格栅
格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成，泵前粗格栅安装在泵房集水井的进口处，是用来去除可能会堵塞水泵及其管道的较大悬浮物或漂浮物，并保证后续处理构筑物的正常运行。
一、设计条件
泵前粗格栅按远期最大设计流量进行设计，即按Q`max=1175500m3/d；本设计把泵前粗格栅分为三组设计，则单组最大设计流量Q0max=Q`max/3=175500m3/d/3=58500m3/d= 2437.5m3/h=0.677m3/s。粗格栅计算示意图见图3-1。 h2h1h1hH1hHB1B1B11500H1tg10002图2.1 格栅设计计算草图图3-1 粗格栅设计计算示意图
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二、设计计算
（一） 栅槽宽度 (1) 栅条间隙数n，个
Q0maxsina0.677m3/s?sin60on???21bhv0.05?0.7?0.8式中:Q0max—单组最大设计流量，m3/s；
a—格栅倾角，一般采用45°~75°，本设计采用60°；
b—栅条间隙，m，粗格栅b=50~100mm之间，本设计采用50mm； n—栅条间隙数，个；
h—栅前水深，m，按最优水力断面选择，本设计采用0.7m；
v—过栅流速，m/s，过栅流速一般采用0.6~1.0m/s，本设计采用0.8m/s。 (2) 栅槽宽度B
取栅条宽度为 S=10mm=0.01m
则栅槽宽度 B=S(n-1)+bn=0.01(21-1)+0.05×18=1.25m 取栅槽宽度为B=1.5m （二） 通过格栅的水头损失
1、进水渠道渐宽部分长度L1；取进水渠宽B1=1.2m，取其艰苦那部分展开角a=20°，进水渠水深h=0.7m，则进水渠内流速为0.8m/s(在0.4~0.9m/s范围内）。
L1=(B-B1)/(2tana)=(1.5-1.2)/(2tan20°)=0.41m
2、栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度L2；一般的出水渠道渐窄部分长度为进水渠道渐宽部分长度的一般。
则L2=1/2L1=0.41m/2=0.205m 3、过栅流速校核
实际栅条间隙数为S(n-1)+bn=1.5m，解得：n=25
V=Q0max/(hnb)=0.677/(0.7×25×0.05)=0.77m/s(过栅流速在0.6m/s~1.0m/s之间，符合） 4、通过格栅的水头损失h1，m
43h0?432ξVsina?S?;ξ????2g?b?4322?S?v?0.01?0.77h1=h0k????sinak?2.42?sin60o?3?0.022m??b?2g?0.05?2?9.8
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式中：h1—设计水头损失，m； h0—计算水头损失，m； g —重力加速度，m/s2；
k—系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；
ξ—阻力系数，与栅条断面形状有关，栅条断面为矩形断面时，β=2.42。 （三） 栅后槽总高度H，m 设栅前渠道超高h2=0.5m
H=h+h1+h2=0.7+0.022+0.5=1.222m （四） 栅条总长度L，m L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα
=0.41+0.205+0.5+1.0+(0.7+0.5)/tan60°=2.9m 式中，H1为栅前渠道深，H1=h+h2，m （五） 每日栅渣量W，m3/d
86400Q0maxW186400?0.01?0.677W???0.45m3/d?0.2m3/d1000KZ1000?1.3 在式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，格栅间隙为30~50时，W1=0.03~0.01m3/103m3污水。本工程粗格栅间隙为50mm，取W1=0.01m3/103m3污水。
采用机械清渣。 （六） 栅除污机设备
栅槽宽度B=1.5m，选用SGH型回转式格栅除污机。具有结构紧凑、体积小、重量轻、运行平衡、维护方便的优点。
选用SHG1500型回转式格栅除污机。SHG1500型回转式格栅除污机技术参数详见表3-1。
表3-1 SGS1500型钢索式格栅除污机技术参数表
型号 SGH1500 栅栅宽 (mm) 1500 格栅井深 H(m) 2.5~8 栅条间隙 (mm) 10~60 耙行速度 (m/min) 5.97 格栅倾角 α 60~75° 第二节 泵后细格栅
细格栅格栅安装在污水处理厂的端部，用以截留较大悬浮物，其主要作用是将污水中的大块污物拦截,以免其对后续处理单元的机泵和工艺管线造成损坏。
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h2H1hh1h1hHB1B1B11500H1tg10002图3-2 细格栅设计计算示意图 图2.1 格栅设计计算草图一、设计条件 泵后细格栅按近期最大设计流量进行设计，即按Qmax=117000m3/d；本设计把泵后细格栅分为二组设计，则单组最大设计流量Q0max=Qmax/2=117000m3/d/2=58500m3/d= 2437.5m3/h=0.677m3/s。计算示意图见图3-2。
二、设计计算
（一） 栅槽宽度 1、栅条间隙数n，个
Q0maxsina0.677m3/s?sin60on???80bhv0.01?0.9?0.8式中：Q0max—单组最大设计流量，m3/s；
a—格栅倾角，一般采用45°~75°，本设计采用60°；
b—栅条间隙，m，细格栅b=3~10mm之间，本设计采用10mm； n—栅条间隙数，个；
h—栅前水深，m，按最优水力断面选择，本设计采用0.9m；
v—过栅流速，m/s，过栅流速一般采用0.6~1.0m/s，本设计采用0.8m/s。 2、栅槽宽度B
取栅条宽度为 S=10mm=0.01m
则栅槽宽度 B=S(n-1)+bn=0.01(80-1)+0.01×80=1.59m 取栅槽宽度为B=1.8m
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（二） 通过格栅的水头损失
1、进水渠道渐宽部分长度L1；取进水渠宽B1=1.2m，取其艰苦那部分展开角a=20°，进水渠水深h=0.9m，则进水渠内流速为0.63m/s(在0.4~0.9m/s范围内）。 L1=(B-B1)/(2tana)=(1.8-1.2)/(2tan20°)=0.82m
2、栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度L2；一般的出水渠道渐窄部分长度为进水渠道渐宽部分长度的一般。 则L2=1/2L1=0.82m/2=0.41m 3、过栅流速校核
实际栅条间隙数为S(n-1)+bn=1.8m，解得：n=96
V=Q0max/(hnb)=0.677/(0.9×96×0.01)=0.78m/s(过栅流速在0.6m/s~1.0m/s之间，符合） 4、通过格栅的水头损失h1，m
ξV2sinah0?;2g?S?ξ?????b?43式中：h1—设计水头损失，m； h0—计算水头损失，m； g —重力加速度，m/s2；
k—系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；
ξ—阻力系数，与栅条断面形状有关，栅条断面为矩形断面时，β=2.42。 （三） 栅后槽总高度H，m 设栅前渠道超高h2=0.5m
H=h+h1+h2=0.9+0.195+0.5=1.595m （四） 栅条总长度L，m L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα
=0.82+0.41+0.5+1.0+(0.9+0.5)/tan60° =3.54m
式中，H1为栅前渠道深，H1=h+h2，m
（五） 每日栅渣量W，m3/d
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86400Q0maxW186400?0.1?0.677W???4.5m3/d?0.2m3/d1000KZ1000?1.3 采用机械清渣。
式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水，取W1=0.1~0.01m3/103m3污水，粗格栅用小值，细格栅用大值。本工程粗格栅间隙为10mm，取W1=0.1m3/103m3污水。
（六） 格栅除污机设备选用
栅槽宽度B=1.8m，选用SGH型回转式格栅除污机。具有结构紧凑、体积小、重量轻、运行平衡、维护方便的优点。
选用SHG1800型回转式格栅除污机。技术参数见表3-2。
表3-2 SHG1800型回转式格栅除污机技术参数表
型号 SGH1800 栅栅宽 (mm) 1800 格栅井深 栅条间隙 H(m) 3~10 (mm) 10~70 耙行速度 (m/min) 5.97 格栅倾角 α 60~75° 第三节 平流式沉沙池
沉砂池的作用是利用重力作用去除比重较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，它们的相对密度约为2.65）。城市污水厂一般均设置沉沙池。本设计采用平流式沉沙池，具有构造简单，处理效果较好的优点。
一、设计参数
沉沙池按近期最大设计流量进行设计，即按Qmax=117000m3/d；本设计把分为二组设计，则单组最大设计流量Q0max=Qmax/2=117000m3/d/2=58500m3/d=0.677m3/s。设计流量的水平流速：最大流速应为0.3m/s，最小流速应为0.15m/s，本设计取V=0.20m/s。污水在池内的停留时间不应小于30s，一般为30~60s，本设计取水力停留时间为40s。由于本设计采用卡鲁塞尔3000工艺，为保证除磷效果，不采用曝气沉沙池，而采用平流式沉砂池。沉砂池计算示意图见图3-3。
二、平流式沉沙池设计计算
（一） 沉沙池长度L，m L=V×t=0.2m/s×45s=9m 式中：V—最大流量时的流速，m/s； t—水力停留时间，s。
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图3-3 平流式沉沙池计算示意图
（二） 水流断面面积A，m2
Q0max0.677m3/sA???3.385m2v0.20m/s式中，Q0max为最大设计流量，m3/s。 （三） 池总宽度B，m B=nb
取n=2格，每格宽取2m。 B=2×2=4m （四） 有效水深h2，m h2=A/B=3.85/4=0.85m （五） 间隔时间内的沉砂量
Q0maxXT?864000.677m3/s?30m3/106?2?86400V???2.70m366KZ101.3?10式中，X—城市污水沉沙量，取30m3/106m3污水； T—清除沉沙的间隔时间，去T=2d。 （六） 沉沙斗尺寸 1、每个沉沙斗所需容积V`0
设每一格有两个沉沙斗，则每组有四个沉砂斗。
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V`0=V/4=2.70/4=0.675m3 2、沉砂斗上口宽a，m
a?2h'32?0.8m?a??0.5m?1.42m100tan60tan60式中：h`3—斗高取0.8m； a1—斗底宽取0.5m； 斗壁与水平面的倾角为60°。 3、沉沙斗容积V0
V0=h`3(2a2+2aa1+2a12)/6=0.8m(2×1.422+2×1.42×0.5+2×0.52)/6=0.79m3>0.675m3 沉沙斗容积符合。 (七) 沉砂池总高度H，m 1、沉砂室高度h3，m
本设计采用重力排砂，设池底坡度为0.05，坡向砂斗。沉砂池长度为L=2(L2+a)+0.2。则L2=(L-2a-0.2)/2=(9-2×1.42-0.2)/2=2.98m(0.2m为砂斗间壁厚)。
h3=h`3+0.05×L2=0.8m+0.05×2.98m=0.949m 2、取沉砂池超高为h1=0.5m
则H=h1+h2+h3=0.5m+0.85m+0.949=2.299m (八) 验算最小流速Vmin，m/s
在最小设计流量Qmin时，只用一格工作即n1=1。最小设计流量一般为最大设计流量的一半，即Qmin=0.5×Q0max=0.677×0.5=0.339m3/s。
Vmin=Qmin/(n1wmin)=0.399/(1×1.7)=0.23m/s>0.15m/s符合
式中，wmin—最小流量时沉砂池中水流断面面积，wmin=b×h2=2m×0.85m=1.7m2 （九） 设备选择
选用两台SLF型螺旋砂水分离机，每组沉砂池设一个。选用型号为SLF355型螺旋砂水分离机。SLF355型螺旋砂水分离机参数见表3-3。
排砂管直径为200mm。
表3-3 SLF型螺旋砂水分离机参数表
型号 SLF355
流量(m3/s) 80~110 池容积(m3) 3.2 电动机功率(kw) 0.75 脱水率(%) 95
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第四节 卡鲁塞尔3000型氧化沟
卡鲁塞尔3000型氧化沟是在卡鲁塞尔2000系统前添加一个生物选择区。添加生物选择区是利用高有机符合筛选菌种，抑制丝状菌的增长，提高各污染物的去除率，其后工作原理与卡鲁塞尔2000系统相同。
对卡鲁塞尔3000系统的最新应用实例是荷兰的Leidsche Rijin 污水处理厂。该污水厂的处理工艺采用了紧凑的、水深7.5m的圆形一体式卡鲁塞尔3000系统。第一期投建的生物处理能力为70000人口当量，流量为40000m3/d，最终建成后，处理能力为155000人口当量，最大流量为110000 m3/d。
一、已知参数
进水水量Q=90000m3/d，本设计分为两组，则单组进水量Q0=45000m3/d。 本设计要求污泥稳定化(即剩余污泥不需要硝化)及脱氮除磷，其水质条件如下 进水水质：BOD=150mg/L SS=140mg/L NH+4-N=32mg/L TN=40mg/L TP=5mg/L 碱度=260mg/L 水温=10~25°C 出水水质：BOD=20mg/L SS=20mg/L NH+4-N=15mg/L TN=20mg/L TP=1mg/L
取SVI=150，r=1.2，X=4000mg/L
则 6 6
XR?1010?r??1.2?8000mg/LSVI150回流比R
R=X/(XR-X)=4000/(8000-4000)=100%
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二、设计计算
（一） 污泥龄θc，d
1、硝化菌的生长速率un和硝化所需最小污泥龄θcm
N???DO??1?0.833(7.2?pH)?un?0.47e0.098(T?15)??0.051T?1.158??K?DO?N?10??O2?15???2??1?0.833(7.2?6.9)??0.106d?1?0.47e0.098(10?15)?0.051?10?1.158????15?10??2?2?
式中：un—硝化菌的生长率，d-1; 式中 N—出水NH+4-N的浓度，mg/L; T—温度，°C；
DO—氧化沟溶解氧浓度，本设计取2.0mg/L；
KO2—氧的半速常数在0.45~2.0mg/L，本设计取2.0mg/L。
则最小污泥龄
θcm=1/un=1/0.106=9.4d 2、氧化沟污泥停留时间θc θc=SFθcm=3.0×9.4=28.2d 式中 θc—设计污泥龄，d；
SF—安全系数，通常取2.0~3.0，本设计取3.0。
则取氧化沟的污泥停留时间30d，大于20~30d，可以达到稳定污泥的效果。 （二） 好氧池容积V1，m3 1、出水溶解性BOD5，Se
终沉池出水的BOD5由溶解性BOD5和悬浮性BOD5组成。其中只有溶解性BOD5与工艺计算有关。溶解性BOD5可以下估算
Se=Sz-7.1KdfCe=20mg-7.1×0.06×0.75×20mg=13.6mg/L 式中：Se—出水溶解性BOD5； Sz—出水总BOD5；
Kd—活性污泥自身氧化系数，一般为0.035~0.09d-1，本设计取0.06d-1； f—出水MLVSS与MLSS比值，本设计取0.75； Ce—出水SS。
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2、体积计算
YQ0(S0?Se)θc0.7?45000?150-13.6??30V1???15345m3Xf(1?Kdθc)4000?0.75?1?0.06?30?式中：V1—用于硝化及氧化有机物所需的氧化沟的体积；
Y—污泥产率系数，无初沉池时为0.6~1.0(kgMLSS/kgBOD5)，本设计不设 置初沉池，取Y=0.7kgMLSS/kgBOD5；
X—设计污泥浓度，本设计取4000mg MLSS/L，XV=X×f； S0—进水BOD5浓度，为150mg/L。 3、水力停留时间t1
0
t1=V1/Q=15345/45000=0.341d=8.18h
4、好氧池总氮负荷(F/M)为
FQ0TN45000?40???0.029kgTN/(kgMLSS?d)MV1X15345?4000小于0.05kgTN/(kgMLSS×d)，负荷要求。
5 、剩余污泥量
剩余污泥量的计算考虑污泥中惰性物质和沉淀池中出流水流失的固体:
??YΔX?Q0?S0?Se???X1Q0?XeQ0??f?1?Kdθc??0.7???45000?0.150?0.0136????45000?0.140?0.140?0.75??45000?0.02??0.75?1?0.06?30???2046?1575?900?2721kg/d 式中：ΔX—总的剩余污泥量，kg/d；
X1—污泥中惰性物质，为进水总悬浮物浓度(TSS)与挥发性悬浮物浓度 (VSS)的差值，X1=SS(1-f)=140(1-0.75)，mg/L； Xe—随水出流的污泥量，即出水SS，mg/L。 剩余污泥含水率为ρ=99.2%。 则每天排泥量
Qw=ΔX/(1-ρ)=2721/0.008=340125kg/d=340m3/d （三） 碱度校核 1、氧化的氨氮量N1
假设总氮中非氨态氮没有硝酸盐的存在形式，而是以大分子中的化合态氮的形式存
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在，即进水TN=进水TKN。
氧化的氨氮量N1=进水TKN-出水NH3-N-生物合成所需氮N0 =40mg/L-15mg/L-7.5mg/L=17.5mg/L 氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4%。
则用于生物合成的总氮量N0=(0.124×2721×1000)/45000=7.5mg/L。 2、脱氮量Nr
Nr=进水TKN-出水TN-生物合成所需氮N0
=40mg/L-20mg/L-7.5mg/L=12.5mg/L 3、碱度平衡
一般认为剩余碱度大于100mg/L(以CaCO3计)，即可保证PH≥7.2，即生物反应能够正常进行。每氧化1mgNH3-N需要消耗7.14mg的碱度；每氧化1mgBOD5产生0.1mg的碱度；每还原1mgNO-3-N产生3.57mg碱度。
则
剩余碱度SALK1=进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+氧化BOD5产生碱度 =260-17.5×7.14+3.57×12.5+0.1×(150-13.6) =193mg/L
剩余碱度大于100mg/L，则可保持PH≥7.2，硝化和反硝化都能正常进行。 （四） 脱氮所需容积V2 1、容积计算
脱硝率qdn(T)=qdn(20)×1.08(T-20)，qdn(20)=0.035kg(还原的NO-3-N)/kgMLVSS。 10℃时，
qdn(10)=qdn(20)×1.08(10-20)=0.035×1.08-10=0.016kg(还原的NO-3-N)/kgMLVSS
Q0Nr45000?12.5V2=??11719m3qdnXV0.016?4000?0.752、水力停留时间 t2
t2=V2/Q0=11719/45000=0.26d=6.25h （五）厌氧池容积V3
一般污水在厌氧段的水力停留时间为
1.0~2.0h就可以使磷释放，因此本设计取厌
氧氧水力停留时间为t3=2.0h。
V3=Q0t3/24=45000×2.0/24=3750m3 厌氧池总磷负荷(F/M)为
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FQ0TP45000?5???0.015kgTP/(kgMLSS?d)MV3X3750?4000小于0.06kgTP/(kgMLSS×d)，负荷要求。 （六） 生物选择池容积V4
一般的生物选择池水力停留时间为0.5~1.0h，本设计取生物选择池的水力停留时间为1.0h，即t4=1.0h。
V4=Q0t4/24=45000×1.0/24=1875m3
生物选择池采用高负荷完全混合式，其污泥负荷(F/M)为
FQ0S045000?150???0.9kgBOD5/(kgMLSS ?d)MV4X1875?4000（七） 氧化沟总体积及前置反硝化体积 1、氧化沟总体积V
V=V1+V2=15345+11719=27064m3 总水力停留时间
T=V/Q0=27064/45000=0.6d=14.4h 2、前置反硝化区容积V前
取前置反硝化区容积占氧化沟总容积的25%。 则
V前=V×15%=27064×0.25=6766m3 （八） 需氧量计算
实际需氧量AOR=去除BOD5需氧量-剩余污泥中BOD5的需氧量+去除NH3-N的耗氧量-剩余污泥中NH3-N的耗氧量-脱氮产氧量
1、去除BOD5需氧量D1
D1=a`Q0(S0-Se)+b`VX=0.52×45000(0.15-0.0136)+0.12×27064×4 =16182.5kg/d
式中 a`—微生物对有机底物氧化分解的需氧率，取0.52； b`—活性污泥微生物自身氧化的需氧率，取0.12。 2、剩余污泥中BOD5的需氧量D2
2046kg/d=2905kg/d D2=1.42×ΔX1=1.42×式中 ΔX1—计算得：ΔX1=2046kg/d 计算式如下
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??YΔX1?Q0?S0?Se????f?1?Kdθc??0.7???45000?0.150?0.0136????0.75??1?0.06?30???2046kg/d3、去除NH3-N的耗氧量D3
每1kgNH3-N硝化需要消耗4.6kgO2。 则 D3=4.6×(TKN-出水NH3-N)×Q0
=4.6×(0.040-0.015)×45000=5175kg/d
4、剩余污泥中NH3-N的耗氧量D4
污泥含氮率×氧化沟剩余污泥 D4=4.6×
0.124×2046=1167kg/d =4.6×5、脱氮产氧量D5
每还原1kgN2 产生2.86kgO2。 D5=2.86×脱氮量×Q0
=2.86×0.0125×45000=1609kg/d 则总需氧量AOR=D1-D2+D3-D4-D5
=16182.5-2905+5175-1167-1609=15676.5kg/d
ΔX1
6、标准状态下需氧量SOR
SOR??a?βρCS?T??C??1.024?T?20?AOR?CS?20?15676.5?9.17?25?20??22699kg/d0.93?0.98?0.98?8.38?2??1.024式中：CS(20)—20℃时氧在清水中的饱和溶解度，CS(20)=9.17mg/L； α—氧总转移系数，α=0.93；
β—氧在污水中饱和溶解苏修正系数，β=0.98；
ρ—因海拔高度不同而一起的压力系数，按下公式计算：
p0.988?105ρ???0.98551.013?101.013?10 工程所在地海拔高度为250m，查表得大气压力p=0.988×105；
T—设计污水温度； C—溶解氧浓度，取2mg/L；
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（九） 混合液内回流比与氧化沟进出水系统及损失计算 1、混合液内回流比R内
TN去除率为：ηTN=(40-20)/40×100%=50% R内= ηTN/(1-ηTN)=50%/(1-50%)=100%
取R内=150% 2、氧化沟进水系统
本设计中心配水井到生物选择区采用矩形薄壁堰进水，水的跌度取0.12m，堰上水头
?Q`?1.042??H???0.10m?????0.35?3.6?2π?2?9.8??mb2g?2323式中：Q`—为氧化沟出水量，Q`=Q0×(1+R)=45000×(1+100%)=90000m3/d=1.042m3/s； m—为流量系数，在0.32~0.5之间，本设计取0.35； b—为出水堰宽，本设计为3.6×2π。
本设计从中心管到配水井采用孔口进水，孔口流速在0.2~0.4m/s，本设计采用V=0.30m/s，则孔口总面积，F
F=Q0max(1+R)/V=58500×(1+1)m3/d÷0.30m/s=4.52m2 取单个孔口面积为f=0.1m×0.1m，则孔口数n N=F/f=4.52/0.01=452个，
取布置480个孔口，布置方式为横向30个，纵向16个。
进水管至配水管采用，生物选择池至厌氧池，厌氧池至氧化沟都用孔口从底部进水。 3、氧化沟出水系统
氧化沟出水采用矩形薄壁堰出，水的跌度取0.12m，堰上水头
?Q`?1.042??H????0.13m???mb2g0.35?14?2?9.8????2323式中：Q`—为氧化沟出水量，Q`=Q0×(1+R)=45000×(1+100%)=90000m3/d=1.042m3/s； m—为流量系数，在0.32~0.5之间，本设计取0.35； b—为出水堰宽，本设计为14 m。 4、氧化沟系统损失
不考虑氧化沟内损失与进水系统损失，只考虑进出水系统损失 淹没孔口出流损失为
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Q?uA?2ghf2?Q??1.042?hf????2g????2g?0.06muA0.62?4.8???? 则总的损失hf=0.10+0.12+0.13+0.12+3×0.06=0.65m （十） 氧化沟尺寸及设备选型 1、氧化沟尺寸
本设计卡鲁塞尔为圆形，考虑其池壁厚度，设计池壁厚度为300mm。池直径为88.6m。池深为h=6.0m，超高h1=0.5m，则H=6.5m。
其中，生物选择池内径R生内=3.3m，外径R生外=10.9m，池容为2034m3。厌氧池的内径R厌内=11.2m，外径R厌外=18.2m，池容为3879m3。氧化沟及前置反硝分为两廊道，第一廊道内径R
氧内
=18.5m，外径R
氧外
=30.5m，第二廊道内径R
氧内
=30.8m，外径R
氧外
=42.8m，池容为27731m3。前置反硝化占氧化沟容积的25%，取氧化沟的四分之一。
2、设备选型
每个氧化沟选取三台OXYRATOR4000型表曝机，选取表曝机的叶轮直径为4000mm。
表曝机具体参数见表3-4。
表3-4 OXYRATOR4000型表曝机
曝气叶轮 直径 (mm) 重量（kN) 浸没深度范围(mm) 75 90 驱动单元 电机额定功率(kW) 最大浸没深度时标准转速范围(rpm) ↘ 4000 20.5 -368~0 110 132 160 18.8~28.2 20.6~30.9 260~316 标准条件下充氧量 SOR(kg O2/h) 110~148 148~177 177~217 217~260 按每立方米清水所需耗功5 w，乘以污泥校正系数，再乘以池型校正系数，得出每立方米待混合搅拌介质所需耗功的实际值，再乘以待搅拌介质的体积，得出整池待混合搅拌介质所需的功率。氧化沟池型系数为1.04，生物选择池池型系数为1.40，厌氧池池型系数为1.15。
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每个氧化沟选取QJB15/12-620/3-480S型推进器六台和QJB10/12-620/3-480S型推进器六台，生物选择池选取QJB4/6-320/3-960C型潜水搅拌机四台。厌氧池选取QJB5/12-620/3-480S型推进器四台。
推进器参数见表3-5。
表3-5 推进器参数表 型号 功率(kW) 电流(A) 37.8 10.3 18.2 32 叶轮直径(mm) 620 320 620 620 叶轮转速(r/min) 480 960 480 480 推力(N) 3800 610 1800 3300 重量(kg) 250 70 184 229 QJB15/12-620/3-480S QJB4/6-320/3-960C QJB5/12-620/3-480S QJB10/12-620/3-480S 15 4 5 10 第五节 终沉池计算
本设计采用幅流式二沉池，主要的处理对象为活性污泥混合液，还起着污泥浓缩的作用。设计时采用表面负荷率计算二沉池面积，用固体通量进行校核。
一、参数确定
二沉池按近期最大设计流量进行设计，即按Qmax=117000m3/d；本设计将二沉池分为四组，单组Q0max=Qmax/4=117000m3/d/4=29250m3/d。单组平均时流量Q0=22500m3/d氧化沟工艺中沉淀池的表面水力负荷为0.6~1.0m3/(m2·h)，本设计取q=0.6m3/(m2·h)，污泥含水率为99.2%，回流污泥浓度为8000mg/L。沉淀池计算示意图见图3-4。
二、终沉池设计计算
（一） 沉淀池面积计算，F
Q0max29250F???2031m2q?24h/d0.6?24
（二）沉淀池直径，D
D? 取二沉池直径为50m。
4?F4?2031??50.8mππ
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图 3-4 终沉池计算示意图
（三） 固体负荷校核
?1?R?Q0max?XG?F?(1?100%)?28250?4.0?111.3kg/(m2?d)2031 小于150kg/(m2·d)，符合。 （四） 沉淀部分有效水深，h2
沉淀时间t，t的范围在1.5~2.5h之间，本设计取t=2.5h则 h2=q×2.5=0.6×2.5=1.5m （五） 二沉池产泥量，V
2T?1?R?Q0X2?2(1?100%)?22500?4000V???2500m324?(X?Xr)24?(4000?8000)本设计采用机械排泥设施，污泥的产泥量按T=2h进行计算。（六）污泥区高度，h4
取
设池底坡度为0.05，污泥斗底部直径为D2=5.0m，污泥斗上部直径为D1=6.0m，斗壁倾角为60°。
1、污泥斗高度，h`
11 h4`=(D1-D2)?×tan60o??6-5???tan60o?0.87m22泥斗容积V1
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V1?πh4` π?0.8722?D1?D1D2?D2??6.02?6.0?5.0?5.02?20.7m31212????2、圆锥体高度，h4``，及容积，V2
11 h4``=(D-D1)?×0.05??50-6???0.05?1.1m22V2?πh4`` π?1.12?D2?DD1?D1??502?50?6.0?6.02?816m31212????3、圆锥体以上污泥高度，h4```
h4```?V?V1?V22500?4.3?835??0.8mF2037则， h4=h4`+h4``+h4```=0.87+1.2+0.8=2.77m （七）沉淀区总高度
设计取，超高h1=0.5m，缓冲层高度为h3=0.5m。 则，H=h1+h2+h3+h4=0.5+1.5+0.5+2.77=5.27m （八）沉淀池进水计算
1、进水管管径采用D=900mm，进水管流速
4Q0max?1?R?4?29250?1?1?V0???1.06m/s22πD?3600?24π?0.9?3600?24进水管流速在0.8~1.5m/s，符合。
2、中心管直径采用D1=1200mm，中心管流速为
4Q0max?1?R?4?29250?1?R?V1???0.60m/s22πD1?3600?24π?1.2?3600?24中心管流速在0.6~0.8m/s，符合。
3、中心管扩大部分管径采用D2=1800mm，进水管流速
4Q0max?1?R?4?29250?1?R?V2???0.27m/s22πD2?3600?24π?1.8?3600?24中心管扩大部分管流速在0.2~0.4m/s，符合。
4、中心管开孔尺寸，开设八个孔，孔口尺寸为b×h=650mm×900mm，则孔口流速为
Q0max(1?R)29250(1?R)V3???0.145m/s8?b?h?3600?248?0.65?0.90?3600?24
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中心管扩大部分管出水流速在0.1~0.2m/s，符合。 5、步水钢板直径D4，取中心管外流速为V4=0.05m/s
4?Q0max(1?R)4?29250(1?1)2D4??D2??1.82?4.5mπ?V4?3600?24π?0.05?3600?24则步水钢板在水面下，高度为有效水深的1/3，取超高为0.3m。 则步水钢板总高h=2.8/3+0.3=1.3m 步水钢板有效面积
S=h2/3×π×D4=0.5×π×4.5=7.0m3
步水钢板开孔率为10%~20%之间，本设计取16%。开孔直径为100mm。 则开孔数
n?16%?S?40.16?7.0?4??14322π?0.1π?0.1（九） 沉淀池出水计算
氧化沟采用三角堰出水，单边出水，出水的跌度取0.15m，出水槽水深取a=0.8m，宽取b=0.6m，则出水槽中流速为
Q0max29250
V???0.35m/s2?a?b?3600?242?0.8?0.6?3600?24
当三角堰出水流量为0.783L/s时，查表得过堰水深为50mm，则三角堰个数为 N=(29250×1000)/(0.783×3600×24)=433个
过堰水面距堰顶为0.05m，则每个堰宽为=(0.05+0.05)×2=0.20m。 则出水堰总长为 L=0.20×433=86.6m
堰周长=π×D=π×50=157m>43.3m，符合。 实际设157m，则三角堰个数为157/0.2=785个 堰口负荷校核
q?29250?2.16L/(m?s)157?3600?24负荷小于2.9L/(m·s)，负荷要求。 （十） 设备选型
沉淀池直径D=50m，选用SDG型单周边传动刮泥机。本机型为单周边传动中心支墩式刮泥机。采用中心配水及排泥。
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选用SDG50型单周边传动刮泥机。刮泥机参数见表3-6。
表3-6 SDG50型单周边传动刮泥机技术参数表
型号 SDG50 池径D(m) 50 池深 H(m) 4.5 周边线速度(m/min) ~2 驱动功率 (kw) 2.2
第六节 消毒设施计算
水消毒处理的目的是杀死污水中的微生物。为防止污水中的微生物对生态造成污染以及对人类将抗造成危害，在污水排入水体之前应进行消毒。本设计采用液氯消毒。
一、设计参数
对于城市污水，二级处理后液氯的投加量为5~10mg/L，本设计投加量为g=7mg/L。设计采用近远期相结合，加氯间按远期设计，加氯间内设备按近期选用，但必须考虑设备的远期选购，近期水量为Q=90000m3/d。混合时间为5~15s，本设计采用管道混合，投药口至下游10倍于管径的距离内，可到到完全混合。接触池的接触时间为t=30min，接触池按近期最大设计流量进行设计，即按Qmax=117000m3/d；本设计把接触池分为二组设计，则单组最大设计流量Q0max=Qmax/2=117000/2=58500m3/d。
二、加氯间设计
（一） 加氯量，G
G=g×Q×0.001÷24h/d=7×90000×0.001÷24=30kg/h （二） 储氯量，W
W=T×G×24h/d=15×30×24=10.8t 式中 T—仓库储氯时间，本设计取T=15d。 （三） 加氯机与氯瓶
采用投加量为1~20kg的REGAL(瑞高)型加氯机三台，两用一备，远期增加一台，三用一备。
选用型号为REGAL2100。 加氯机参数见表3-7。
储存液氯选用容量为1000kg的钢瓶，近期为12个，远期增加6个，为18个。 （四） 加氯间与氯库
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兰州交通大学毕业设计（论文）
本设计加氯间与氯库合建，加氯间布置三台加氯机，及三台水加压泵。加压泵选择IS型单级单吸悬臂式离心泵。
表3-7 REGAL2100(瑞高)型加氯机技术参数表
型号 加氯量(kg/h) 型号 进水流量(m3/h) 进水压水射器 背压力进出水管水管力（MPa) （MPa) DN1(mm) DN2(mm) 0.105 0.32 0.585 0 0.1 0.2 50 50 REGAL 2100 1~20 A-2920 7.85 10.98 14.04 选用型号为IS80-65-160型单级单吸悬臂式离心泵。离心泵参数见3-8。
表3-8 IS80-65-160型单级单吸悬臂式离心泵技术参数表
型号 m3/h IS80-65-160 50 流量 L/s 13.9 扬程H 转速w 轴功率 电机功(m) 32 (r/min) 2900 (kw) 5.97 率(kw) 7.5 效率 (%) 73 重量(kg) 44 加氯间尺寸为L×B×H=24×15×4.5。 （五） 加氯间通风设备 氯库容积为15×14.5×4.5=979m3 加氯间容积为15×9.5×4.5=641m3
为了保证安全，加氯间每小时换气8~12次，本设计取每小时换气10次。 则氯库每小时换气量为=9790m3 加氯间每小时换气量为=6410m3
选取B4-72型离心通风机，选取机号为3.2。总共选取5台，氯库三台，加氯间两台B4-72型离心通风机参数见表3-9。
表3-9 离心通风机参数表
机号 转速流量全压内效 内功率(kW) 1.73 所需功率(kW) 2.25 型号 电动机 功率(kW) 3 (r/min) (m3/h) (Pa) 率% 3.6
2900 3405 1481 80.3 Y101L2(B35) 三、隔板式接触池工艺计算
接触池计算示意图见图3-5。
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（一） 接触池容积，V
V=Q0max×t=58500m3/d×30min=1219m3 （二） 接触池尺寸确定
取接触池水深h=2.5m，单个宽度b=2.5m。 矩形隔板式接触池，取水流长度：宽度=72:1，则
L`=b×72=2.5×72=180m 接触池为五廊道 则L=L`/5=180/5=36m 接触池总宽，B B=b×5=2.5×5=12.5m 接触池池高，H
取接触池超高h1=0.5m则， H=h+h1=2.5+0.5=3.0m （三） 复合池容
实际池容V`=L×B×h=36×12.5×2.5=1125m3 大于1219m3，符合。
图3-5 接触池计算示意图
（四） 进水系统设计
本设计采用孔口进水，进水槽设计尺寸为B×L×H=0.6m×2.5m×2.5m。孔口流速在0.2~0.4m/s，本设计采用V=0.30m/s，则孔口总面积，F
F=Q0max/V=58500m3/d÷0.30m/s=2.26m2 取单个孔口面积为f=0.1m×0.1m，则孔口数n N=F/f=2.26/0.01=226个，
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取布置240个孔口，布置方式为横向16个，纵向15个。孔口损失为0.04m。 （五） 出水系统设计
本设计采用矩形薄壁堰，取跌度为0.05m。堰上水头
?Qmax?58500??3H????0.16m???mb2g3600?24?0.5?5.0?2?9.8????0232式中 m—为流量系数，在0.32~0.5之间，本设计取0.5； b—为出水堰宽，本设计为5.0m，为b+l`。 出水槽水深取a=0.8m，宽取b=0.6m，则出水槽中流速为
V?
Q0max（1?R)58500?2??1.04m/s2?a?b?3600?242?0.8?0.6?3600?24第七节 辅助构筑物计算
一、计量槽计算
计量槽的作用是准确的掌握污水处理厂的污水量，并对水量资料和其运行资料进行综合分析，从而提高污水处理厂运行管理水平。本设计采用巴士计量槽，其最大设计流量Qmax=117000m3/d=1.35m3/s。计量堰计算示意图见图3-6。
图3-6 计量堰计算草图
（一） 计量槽尺寸计算
取喉宽b=0.9m，则流量计算公式为Q=2.152H11.566。
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代入Q=1.35m3/s，解得H1=0.56m。 L1=0.5b+1.2m=0.5×0.9+1.2=1.65m L2=0.6m L3=0.9m
B1=1.2b+0.48=1.2×0.9+0.48=1.56m B2=b+0.3=0.9+0.3=1.2m
计量槽总长L=A1+A2+L1+L2+L3=4.68+6.0+1.65+0.6+0.9=13.83m
式中：A1—计量槽啊上游直线长，为渠宽的3倍，即A1=3×B1=3×1.56=4.68m； A2—计量槽啊下游直线长，为渠宽的5倍，即A2=5×B2=5×1.2=6.0m； （二） 损失计算，f
H2/H1≦0.70，取H2/H1=0.70。则 H2=H1×0.70=0.56×0.70=0.39m f=H1-H2=0.56-0.39=0.17m （三） 总高，H H=0.17+0.56+0.5=1.23m
二、配水井计算
进水进水图3-7 配水井计算示意图
为考虑均匀配水，本设计在氧化沟与终沉池前设计配水井。其主要作用是使进水均匀的分配到后续构筑物中。配水井计算示意图见图3-7。 （一） 氧化沟前配水井计算
氧化沟近期为两座，远期扩建为为三座。本设计按照远期设计最大设计流量进行设
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计，即按Q`max=175500m3/d，进行设计计算。
1、进水管管径，D1
进水流量为，Q`max=175500m3/d=7312.5m3/h。当进水管管径为2000mm时，查水力计算表得V=0.646m/s，1000i=0.200，管内不大于1m/s，满足设计要求。
2、配水管管径，D
配水管管径按进水管管径的1.5倍计算。 则D=1.5×D1=1.5×2.0=3.0m 3、矩形堰计算
配水管内的水，经过等宽的堰流入三个相应水斗，再由出水管连接到后续构筑物内，每个后续构筑物分配水量为q=Q`max/3=7312.5/3=2437.5m3/h，流量大于360m3/h，所以本设计采用矩形堰，取堰高h=0.5m。
a、堰上水头，H
?q???2437.5H??22?????0.33m22mb2g3600?0.33?3?2?9.8????213213式中：m—为流量系数，在0.327~0.332之间，本设计取0.33； b—为出水堰长，本设计为3m。 b、堰顶宽度，B
本设计取B=1.0m时，B/H=1.0/0.33=3.03，在2.2~10.0的范围内，属于宽顶堰。 4、出水管管径，D2
出水流量为，q=2437.5m3/h。当进水管管径为1100mm时，查水力计算表得V=0.713m/s，1000i=0.520，管内不大于1m/s，满足设计要求。
5、配水井直径，d
d=B+D+D2=1.0+3.0+1.1=5.1m 6、配水井高度
取超高h1=0.5m，配水管高为h2=1.0m，进水管高为h3=3.548m。 则H=h1+h2+h3=0.5+1.0+3.548=5.048m 7、配水井损失计算
进水管损失=h3×i=2.5×0.20÷1000=0.0005m 出水管损失=h3×i=2.5×0.52÷1000=0.0013m 堰上水头H=0.33m 跌落度取0.10m
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则hf=0.0005+0.0013+0.33+0.10=0.432m （二）终沉池前配水井计算
终沉池近期为四座，远期扩建为为六座。本设计按照远期设计最大设计流量进行设计，即按Q`max=175500m3/d，进行设计计算。
1、进水管管径，D1
进水流量为，Q`Rmax=175500(1+R)=14625m3/h。当进水管管径为2000mm时，查水力计算表得V=1.0m/s，1000i=0.46，管内不大于1m/s，满足设计要求。
2、配水管管径，D
配水管管径按进水管管径的1.5倍计算。 则D=1.5×D1=1.5×2.0=3.0m 3、矩形堰计算
配水管内的水，经过等宽的堰流入六个相应水斗，再由出水管连接到后续构筑物内，每个后续构筑物分配水量为q=Q`Rmax/6=14625/6=2437.5m3/h，流量大于360m3/h，所以本设计采用矩形堰，取堰高h=0.5m。
b、堰上水头，H
?q???2437.5H??22????0.46m?22?mb2g??3600?0.33?1.5?2?9.8?213213式中：m—为流量系数，在0.327~0.332之间，本设计取0.33； b—为出水堰长，本设计为1.5m。 b、堰顶宽度，B
本设计取B=1.2m时，B/H=0.8/0.46=2.6，在2.2~10.0的范围内，属于宽顶堰。 4、出水管管径，D2
出水流量为，q=2437.5m3/h。当进水管管径为1000mm时，查水力计算表得V=0.86m/s，1000i=0.824，管内不大于1m/s，满足设计要求。
5、配水井直径，d
d=B+D+D2=1.2+3.0+1.0=5.2m 6、配水井高度
取超高h1=0.5m，配水管高为h2=1.0m，进水管高为h3=2.254m。 则H=h1+h2+h3=0.5+1.0+2.254=4.0m 7、配水井损失计算
进水管损失=h3×i=2.5×0.46÷1000=0.001m
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出水管损失=h3×i=2.5×0.824÷1000=0.002m 堰上水头H=0.33m 跌落度取0.10m
则hf=0.001+0.002+0.46+0.10=0.563m
第八节 气浮浓缩池
污泥浓缩可以去除污泥颗粒间的空隙水，以便于减少污泥的体积，为污泥的后续脱水提供更好的条件。
一、设计参数
本设计采用会流水加压溶气气浮工艺，并将气浮浓缩池分为两组。浓缩池的污泥全部来自于终沉池，每天排泥量Qw=680m3/d，则单组污泥量为QW0=340m3/d，污泥含水率为p=99.2%，即C0=8000mg/L，设计水温20℃。本处理构筑物使污泥浓缩后含水率为p1=96%，其表面固体负荷为2.08~4.17kg/(m2·s)，本设计取2.50kg/(m2·s)。
二、设计计算
（一) 回流比，R
AaC00.03?8000SR???5Sa(fp?1)21.8??80%?4-1?式中：Aa/S—气浮是有效空气总重量与入流污泥中固体物总重量之比，即为溶气比。 一般的在0.005~0.060之间，常用0.03~0.04，入流污泥固体固体浓度 高时，取下线；反之取上线，本设计C0=8000mg/L，则取0.03。
Sa—在0.1MPa(1大气压）下，水中空气饱和溶解度，mg/L，其值等于空气 在水中的溶解度，L/L，与空气容重，mg/L，的乘积。查给水排水设计 手册.第05册.城镇排水表9-7可知，当水温为20℃时，则水中溶解度 等于0.0187L/L，空气容重等于1164mg/L，Sa=21.8mg/L。
P—溶气罐的压力，一般用2~4kg/cm2，本设计取4kg/cm2； f—回流加压水的空气饱和度，一般为50%~80%，本设计取80%。 （二） 气浮池直径，D 1、单池总流量，Q`W0
Q`W0=(1+R)×QW0=(1+5)×340=2040m3/d 2、气浮池表面积，A
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A?Q`w02040??85m2q24?1.0
3、气浮池直径，D
D?4?A?π4?85?10.4mπ本设计取池直径为10m。 4、固体负荷校核
Qw0C0340?8000??1.33kg/(m2?h)A85?24?1000小于2.08kg/(m2·h），符合。 （二） 气浮池总高度，H 1、气浮池有效水深，h1
当气浮固体污泥浓度要求达到4%时，气浮池停留时间为60min，考虑1.5的安全系数，则设计停留时间T=1.5×60min=1.5h。
h1??1?R?Qw0?T24?A??1?5?170?1.5?3m24?21.25
2、气浮池总高
本设计取气浮池超高，h1=0.5m，刮泥机高度h2=0.5m。 则H=h1+h2+h=0.5+0.5+3.0=4.0m （三） 溶气罐容积，V
V?R?Qw05?340?t??3?3.5m360?2460?24式中：t—溶气罐溶液停留时间，一般采用1~3min，本设计取3min。 溶气罐容积取高度为3m，直径1.2m，符合直径：高度=1：(2~4)之间。 （四）浓缩后污泥量，Qwn
Qwn?Qw0?1?p?680?1?99.2%???136m3/d?1?96%?(1?p1)（五）设备选型
气浮浓缩池直径D=10m，选用SNZ型中心传动浓缩池刮泥机。 选用SNZ10型中心传动浓缩池刮泥机。刮泥机技术参数见表3-10。
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表3-10 SNZ10型中心传动浓缩池刮泥机技术参数表
池径型号 SNZ10 D(m) 10 池深H(m) 3.0；3.5 周边线速度(m/min) 1.1 驱动功率(kw) 0.75 第九节 脱水机房及泥贮
一、泥贮计算
泥贮的以24h的贮泥量计算，泥贮体积为136m3/d，设两座泥贮，单池容积为68m3/d。 泥贮计算示意图见图3-8。
图3-8 泥贮计算草图
（一）上部容积，V2
泥贮上部开口为正方形，取L=4.0m，池的有效深度h=4m。 则上部容积V1=4×4×4=64m3 （二）下部容积，V2
污泥斗为正方形，取边长a=1.0m，则
污泥斗高h2=(L-a)×tan55°=(4-1)×0.5×tan55°=2.1m
污泥斗容积V2=(1/3)h2×(L2+L×a+a2)=(1/3)×2.1×(4.02+4.0×1.0+1.02)=14.7m3 （三）容积校核
V1+V2=64+14.7=78.7m3>68m3，符合。
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（四）泥贮总高，H 取泥贮超高h1=0.5m，则 H=h+h1+h2=4+2.1+0.5=6.6m
二、脱水机房
进水污泥量为Qwn=136m3/d，含水率p1=96%，脱水机脱水后含水率为p2=76%。 （一）出泥量，Qwt
Qwt?Qwn?1?p1?136?1?96%???22.7m3/d?1?76%?(1?p2)（二）带式压滤机总宽，B
B?1000(1?p1)?V11361??1000(1?96%)???3.4mLT2008 式中：L—压滤机长度，本设计取200； T—工作时间，本设计为8h。 （三）设备选型
选取SDG2000型带式压榨过滤机三台，两用一备。远期增加一台，三用一备。SDG2000型带式压榨过滤机参数见表3-11。
表3-11 SDG2000型带式压榨过滤机
型号 带宽 带速 处理能力 冲洗耗水(m3/h) 6~10 量(m3/h) 10 冲洗水压(Mpa) >0.4 气压(Mpa) 0.3~0.5 功率(kw) 2.2 机重 (kg) 7800 (mm) (m/min) SDG2000 2000 0.6~6 （四）附属设备 1、污泥投配设备
选取污泥投加泵三台，两用一备。远期增加一台，三用一备。每台污泥投加泵的污泥投加量Q
Q=Qwn/24=136/24=5.7m3/h
选取KF型单级单吸耐腐蚀杂质泵，选取型号为KF40-15型单级单吸耐腐蚀杂质泵。其参数见表3-12。
2、加药设备
本设计污泥脱水投加药剂为聚丙烯酰胺，投加量为0.15%~0.5%之间，本设计取0.20%，每日投加药剂为0.2%×2721×2=10.9kg/d。
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