小城镇污水处理毕业设计.doc

目 录1绪论 . 61.1前言 .61.1.1我国水处理现状与发展 . 61.2 设计原始资料.71.2.1设计参数. 72工艺设计方案的确定及构筑物的选择 .82.1 污水处理厂的选址 .82.2 污水处理工艺流程的确定 .82.2.1 工艺比较分析 . 82.2.2 工艺流程方案的确定 . 102.3 主要构筑物的选择 . 112.3.1 格栅 . 112.3.2 沉砂池 . 112.3.3 初沉池 . 112.3.4 曝气池 . 122.3.5 消毒接触池 . 122.3.6 污泥浓缩池 . 122.3.7 贮泥池 . 122.3.8 消化池 . 132.3.9 污泥脱水 . 133污水处理系统工艺设计 .133.1 粗格栅的计算 . 133.1.1 原始设计参数 . 133.1.2 进水格栅设计 . 133.2 曝气沉砂池的计算 . 163.2.1 池体计算 . 163.2.2 沉砂池尺寸计算 . 173.2.3 排砂设备 . 183.2.4 曝气系统设计计算 . 183.3 辐流初沉池计算 . 193.3.1 池体计算 . 193.3.2 进出水设计 . 223.4 SBR池的计算. 243.4.1 池体计算 . 253.4.2 曝气系统设计与计算 . 293.4.3 供气量 . 303.4.4 空压机房 . 313.4.5 滗水器 . 323.5 消毒接触池 . 323.5.1 接触池尺寸计算 . 323.5.2 加氯间 . 333.5.3 排泥设施 . 334 污泥处理系统工艺设计 .334.1 污泥浓缩池 . 334.2 贮泥池 . 354.3 污泥消化池 . 364.4 脱水机房 . 365 污水处理厂总体布置 . 375.1 平面布置及总平面图 . 375.1.1 平面布置的一般规则 . 375.1.2 各构筑物单元的平面布置 . 375.2 污水处理厂高程布置 . 385.2.1 污水处理构筑物的注意事项 . 385.2.2 污水水头损失计算 . 385.2.3 污泥水头损失计算 . 396 污水总泵站 . 406.1 概述 . 406.2 泵站设计 . 416.2.1 设计资料 . 416.2.2 泵房形式 . 416.3 泵站的设计计算 . 416.3.1 选泵 . 416.3.2 泵房的平面布置 . 427 结论 .42参考文献 .43ABSTRACT .44致谢 .452.2 污水处理工艺流程的确定2.2.1 工艺比较分析（1）厌氧池氧化沟工作流程：污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池厌氧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7，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：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。 对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。污泥龄较长，一般长达1530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。污泥产量低，且多已达到稳定。自动化程度较高，使于管理。占地面积较大，运行费用低。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。氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。（2）A/A/O法优点：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 。在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般均小于100。污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。缺点：除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值高时更是如此 。脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运行费用。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反应器的干扰。（3）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8，无需建造单独得二沉池。基本运行方式大体分六个阶段。主要特点：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。处理效果稳定可靠，其BOD5和SS去除率均在90-95或更高。COD得去除率也在85以上，并且硝化和脱氮作用明显。产生得剩余污泥量少，污泥不需小孩，性质稳定，易脱水，不会带来二次污染。 造价低，建造快，设备事故率低，运行管理费用少。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。污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。（4）SBR工艺SBR法是序批式（间歇）活性污泥法的简称9，是由按一定顺序间歇操作运行的SBR反应器组成的；SBR工艺的一个完整操作过程，即每个SBR反应器在处理废水时的操作过程包括五个阶段：进水、反应、沉淀、出水、闲置。SBR法的运行2次以间歇操作为主要特征。SBR法工艺流程见图1。 图1 SBR法工艺流程该工艺具有以下特点10： 处理效果稳定，对水量、水质变化适应性强；耐冲击负荷； 理想的推流过程使生化反应推力大，效率高； 污泥活性高，浓度高且具有良好的污泥沉降性能，附上污泥膨胀； 脱氮除磷效果好； 工艺简单，不需二沉池，回流及其设备，一般情况下不必设置调节池，多数情况下，可省去初沉池。因此工程造价及运行费用低，易于维护治理。存在的问题： 间歇周期运行，对自控要求高； 变水位运行，电耗增大； 污泥稳定性不如厌氧消化好。适用于中小型污水处理厂。该污水处理厂的建设规模为10000m3/d，10000m3/d（平均日流量）的污水处理厂属中小型污水厂。为了实现污水处理厂高效稳定运行和节省运行费用、建设费用11，要求选择的处理工艺技术成熟，处理效果稳定，保证出水达到排放要求；基建投资和运行费用低；运行管理方便；具备脱氮除磷功能；工艺简单自动化程度高。经过比较分析，最后选择SBR作为该处理厂的工程设计方案。2.2.2 工艺流程方案的确定该流程的一级处理是有格栅、沉砂池和初次沉淀池所组成，其作用是去除污水中的固体污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数毫米的悬浮物。污水的BOD值通过一级处理能够去除20%30%。二级处理系统是该污水处理设计的核心，由SBR池、接触池等组成。由它的主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。通过二级处理，污水的BOD5值可降至2030mg/L,一般可达到排放水体和灌溉农田的要求。本设计主要流程见图2。2.3 主要构筑物的选择2.3.1 格栅格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成12，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留雨水、生活污水和工业废水中较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮等，起净化水质，保护水泵的作用，同时也减轻后续处理构筑物的处理负荷，使之正常运行。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。2.3.2 沉砂池沉砂池的形式有平流式、竖流式、曝气沉砂池。其中，平流式矩形沉砂池是常用的形式，具有结构简单、处理效果好的优点。其缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度加大。曝气沉砂池是在池体的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向环流。其优点：通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效果较稳定；受流量变化的影响较小；同时还对污水起预曝气作用，而且能克服平流式沉砂池的缺点 。综上所述，采用曝气沉砂池。2.3.3 初沉池沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按在污水流程中的位置，可以分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。沉淀池按水流方向可分为平流式的、竖流式的和辐流式的三种。竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂。而平流式沉淀池具有池子配水不易均匀，排泥操作量大的缺点。辐流式沉淀池不仅适用于大型污水处理厂，而且具有运行简便，管理简单，污泥处理技术稳定的优点。2.3.4 曝气池本设计采用间歇式活性污泥法13，简称SBR工艺，又称序批式活性污泥法，是近年来在国内外被广泛应用的一种污水生物处理技术。SBR工艺的运行工况是以间歇操作为主要特征，其工况是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、反应、沉淀、排水、闲置。曝气系统采用鼓风曝气，选择其中的网状微孔空气扩散器。2.3.5 消毒接触池城市污水经二级处理后，水质改善，但仍有存在病原菌的可能，因此在排放前需进行消毒处理。液氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂，它是氯气经压缩液化后，贮存在氯瓶中，氯气溶解在水中后，水解为HCl和次氯酸，其中次氯酸起主要消毒作用。2.3.6 污泥浓缩池污泥浓缩池主要是降低污泥中的空隙水，来达到使污泥减容的目的。浓缩池可分为重力浓缩池和浮选浓缩池。重力浓缩池按其运行方式分为间歇式或连续式。（1）浮选浓缩池：适用于浓缩活性污泥以及生物滤池等较轻的污泥，并且运行费用较高贮泥能力小。（2）重力浓缩池：用于浓缩初沉池污泥和二沉池的剩余污泥，只用于活性污泥的情况不多,运行费用低，动力消耗小。综上所述，本设计采用重力浓缩池。2.3.7 贮泥池贮泥池可以调节来自初沉池及浓缩池的污泥量，以便及时将污泥提升至一级消化池。本设计采用矩形贮泥池，贮存来自初沉池和浓缩池的污泥。2.3.8 消化池消化池的作用是使污泥中的有机物得到分解，防止污泥发臭变质，且其产生的沼气能作为能源，可发电用。本设计采用二级中温消化，池形采用圆柱形消化池，优点是减少耗热量，减少搅拌所需能耗，熟污泥含水率低。2.3.9 污泥脱水污泥机械脱水与自然干化相比较，其优点是脱水效率较高，效果好，不受气候影响，占地面积小。常用设备有真空过滤脱水机、加压过滤脱水机及带式压滤机等。本设计采用带式压滤机，其特点是：滤带可以回旋，脱水效率高；噪音小；省能源；附属设备少，操作管理维修方便，但需正确选用有机高分子混凝剂。另外，为防止突发事故，设置事故干化场，使污泥自然干化。3污水处理系统工艺设计3.1 粗格栅的计算3.1.1 原始设计参数设计流量：污水的最大处理水量为Qmax=QdKz=m3/s0.15m3/s= 557.2m3/h，Kz=1.29 来自城市污水管网的平均流量Q=10000 m3/d= 0.12m3/s= 416.7m3/h3.1.2 进水格栅设计（1）栅条的间隙数Q设计污水厂设计流量（m3/s）；格栅倾角，=60o；h栅前水深（m），h=0.4m；v过栅流速（m/s），取v=0.9m/s；b格栅间隙宽度（m），b=0.025m；n格栅组数，n=2。Q0.15带入各值，得N= = =8 0.0250.40.92bhvn（2）栅槽宽度设栅条宽度S=0.01m，则栅槽宽度B2=S（n-1）+bn=0.01（8-1）+0.0258=0.27m总槽宽：B=2B2=20.27=0.54（3）栅槽总高度设前渠道超高h2=0.30m，H=h+ h1+ h2=0.4+0.1+0.3=0.8m（4）每日栅渣量W=Q平均W1864000.120.186400=1.0368m3/d0.2 m3/d 10001000式中 W1栅渣量（m3/103m3），本设计取W1=0.1；Q平均污水厂平均污水量（m3/s）。故采用机械清渣。图3 格栅示意图（6）格栅除污机的选型格栅选用2台LXG链条旋转背耙式格栅除污机，每台的过水流量为0.15/3=0.05m3/s。根据江都市亚太环保设备制造总厂提供的该格栅除污机的有关技术资料所选设备的技术参数为：1）安装角度为60；2）电机功率为1.5Kw；3）设备宽度为B+450mm；4）井宽2800mm；5）井深6000mm；6）过栅流速为0.51.2m/s；7）耙齿栅隙为25mm；8）水头损失0.2m3/d， =10001.291000Kz式中，W1为栅渣量，m3/103m3污水格栅间隙1625mm，处理W1=0.10-0.05栅渣/103m3污水栅渣间隙3050mm，处理W1=0.03-0.01栅渣/103m3污水本工程格栅间隙为25mm，取W1=0.05m3/103m3污水须机械格栅。栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。其中迎水面为半圆形的栅条具有强度高，阻力损失小的优点14。 格栅除污机的选型：格栅选用2台XQ型循环齿耙式格栅除污机，每台的过水流量为0.15/2=0.075m3/s。根据某设备厂提供的该格栅除污机的有关技术资料所选设备的技术参数为：1）安装角度为60；2）井深20007500mm；3）地面以上高度1700mm；4）耙齿栅隙为5mm。3.2 曝气沉砂池的计算沉砂池有4种：平流式、竖流式、曝气式、钟式和多尔式。普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池可以克服这一缺点15。3.2.1 池体计算（1）池子总有效容积VV=Qmaxt60=0.15360=27 m3式中：Qmax最大设计流量，m3/s，Qmax=0.15m3s；t最大设计流量时的停留时间，min，一般为1 min 3min，此处取t=3min。（2）水流断面面积A A=Qmax0.15=5 m3 =v0.03式中：v最大设计流量时的水平流速，m/s，一般为0.045m/s0.12m/s，取v=0.045m/s（水平流速）（3）池子总宽度BB=A5=5m =h21.0式中：h2设计有效水深，m，一般为1m3m，取h2=1.0m。则：（4）池子单格宽度b，设n=4格， b=（5）校核宽深比： B5 =1.25m n4b1.25=1.25 h21.0在12范围内，符合要求。6）池长L L=（7）校核长宽比：V27=5.4m =A5L5.4=4.32，在45之间，符合要求。 b1.25由以上计算的：共一组曝气池分四格，每格宽1.25m，水深1.0m，池长5.4m。（8）每小时所需空气量qq=dQmax3600=0.20.153600=108(m3/h)式中：d每m3污水所需空气量，m3/m3，取d =0.2m3/m3污水。3.2.2 沉砂池尺寸计算(1) 砂斗所需容积VV=QmaxXT8640000.6031=m 661.2910K总10式中：X城市污水沉砂量，m36m3污水，取X=30m36m3污水；T 两次清除沉砂相隔的时间，d，取T=2d；K总生活污水流量总变化系数，由设计任务K总=1.29。(2) 每个砂斗所需容积VoVo=V1=0.25m3 n4式中：n砂斗个数，设沉砂池每个格含两个沉砂斗，有2个分格，沉砂斗个数为4个(3) 砂斗实际容积V1h2V1=42a12+2a2+2a1a2）=2.03m3V0=0.25m3 6式中：a1砂斗上口宽，m；a2砂斗下口宽，m，取a2=0.5m；h4砂斗高度，m，取h4=0.5m；a斗壁与水平面倾角，o，取a=60o。(4) 沉砂池总高度H（采用重力排砂）H=h1+h2+h3+h4=0.3+1.0+0.34+0.5=2.14m式中：h1超高，m，取h1=0.3m；h3砂斗以上梯形部分高度，m；i池底坡向砂斗的坡度，取i=0.1，一般值为0.10.53.2.3 排砂设备采用排砂斗两台，并就近布置贮砂池，洗砂后外运。3.2.4 曝气系统设计计算采用鼓风曝气系统，穿孔管曝气。空气量：Q=3600qQmax式中：Q所需曝气量，m3/h，q每1m3污水所需曝气量，m3/m3，取q=0.2。则Q=36000.20.15=108 m/h（1）空气干管设计 3Q=108m3/h，v干管=1015m/s，取12m/s。（2）支管设计每池6根支管带一根穿孔管，空气竖管间距2m，共计12根空气竖管，每根竖管空气量 q=（3）穿孔管设计每根穿孔管长1.8m，孔径为50mm，孔距30mm，两穿孔管轴间距200mm。 管道系统的总压力损失为0.016mmH2O=16.124Pa=0.016kPa，设穿孔管的压力损失为2kpa，则总压力损失为2.016kpa，为安全计，设计取3kpa。鼓风设备采用与曝气池空气系统共用的鼓风机房。（4）管路设计1）曝气沉砂池配水槽来水由泵站出水井跌水进入沉砂池配水槽。水经潜孔进入沉砂池，过水流速不宜过大，- 18 - Q1083=9 m/h 1212控制在v0.4m/s，取v=0.4m/s。单池配水孔面积F=Qmax0.15=0.2m2 nv20.4设计孔口尺寸为0.4m0.4m， 则孔口流速为v=进水损失 Qmax0.15=0.47m/s0.4m/s nA20.4v2h1=x2g式中；x局部损失系数，查手册可知为1.06，代入得：0.472h1=1.06=0.012m 29.82）曝气沉砂池出水出水采用矩形薄壁跌落堰，堰宽同沉砂池宽b=2.62m，通过堰口流量Q=式中：H溢流堰上水头高，m；m流量系数，取m=0.45计算得H=0.22m，设跌水高度0.10m，则沉砂池出水的水头损失为0.22+0.1=0.32m。 出水槽尺寸 32B=0.9(Qa)0.4=B=0.9(0.151.2)0.4=0.45m式中：B集水槽宽度；Q集水槽设计流量；a安全系数，取1.2。3.3 辐流初沉池计算3.3.1 池体计算（1）沉淀部分表面积A，m2 Qmax11041.29=134.4m3 A=nq2224式中：Qmax污水厂设计流量，m3/h；N池数，本设计取n=2个；32q表面负荷（23m3/m2h），本设计取q=2m/mh。（2）池子直径DD=（3）沉淀池的有效水深h2 =13.1m 取D=14m h2=qt=1.41.5=2.1m式中：t污水在沉淀池内的沉淀时间，h，取t=1.5h。（4）校核径深比：D14=6.7，在612内，符合要求 h22.1（5）沉淀部分有效容积VV=Ah2=134.42.1=282.24m3（6）沉淀部分所需的容积VV=SNT0.5200000.17=0.85m3 1000n10002式中：S每人每日污泥量，L/(人d），一般范围为（0.30.8）L/(人d），取S=0.5L/(人d）；N设计人口数，人，设计该城2万人；T污泥在污泥斗内贮存时间，d，取T=4h=0.17d;n沉淀池个数，个，n=2。按悬浮物去除50%计，则V=1250024(250-25050%)100243=3.37m/d 1.291.0(100-97)102243式中：C1进水悬浮物浓度（m/d），本设计250mg/L；3 C2出水悬浮物浓度（t/m），50%C1；Kz生活污水总变化系数，1.29； r污泥容重（t/m），取1.0； P0污泥含水率（%），取97%。（7）污泥斗容积V1 3V1=ph532(r12+rr12+r2)=3.141.73(2.02+2.01.0+1.02)=12.7m3 3h5=(r1-r2)tana=(2.0-1.0)tan60o=1.73m式中：h5污泥斗高度，m；r1污泥斗上部半径，m，取r1=2.0m； r2污泥斗下部半径，m，取r2=1.0m； a污泥斗倾角，o，取a=60o。（8）污泥斗以上圆锥部分污泥容积V2V2=ph43(R2+Rr1+r12)=3.140.775(17.52+17.52.0+2.02)=280.06m3 3D35h4=(R-r1)i=(-r1)i=(-2.0)0.05=0.775m 22式中：h4圆锥体高度，m；R池子半径，17.5m；i池底径向坡度，本设计取i=0.05。（9）可贮存污泥总容积V，m3V=V1+V2=12.7+280.06=292.7620.36m3 足够大（10）沉淀池总高度HH=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3+0.5+0.775+1.73=6.305m 式中：h1超高，取h1=0.3m；h2有效水深，为3m；h3缓冲层高度，一般值为0.30.5，取h3=0.5m； h4圆锥体高度，为0.775m；h5污泥斗高度，为1.73m。（11）沉淀池池边高H，则：H=h1+h2+h3=0.3+3+0.5=3.8m（12）排泥设计排泥所选刮泥机性能见表2。表2 ZBG-35型周边传动刮泥机性能表项目 池径/m 电动机功率/kw 滚轮形式 轨道形式 周边线速m/min性能 35 2.2 刚滚轮 钢板 3.2池底接DN200排泥管，利用静水压力连续排泥。（13）浮渣收集浮渣用浮渣刮泥板收集，定期清渣，刮泥板装在刮泥机桁架的一侧，高出水面0.2m，在出水堰前设置浮渣挡板拦截浮渣，排渣管管径取为200mm。（14）放空管污泥斗中设放空管，管径300mm。3.3.2 进出水设计在两沉淀池中间设一座集配水井16，由沉砂池过来的输水管道直接进入内层套管，进行流量分配。（1）集配水井集配水井内径采用3m，来水由底部进入，上部出水经溢流堰至配水井，溢流堰筒直径采用2m，井内流速为0.01m/s。外径取为3.6m，中间墙壁厚300mm，上面设有阀门，井体高6m。（2）沉淀池进水部分设计污水自沉砂池出水井接DN1200铸铁管进入配水井，从配水井接DN900铸铁管，在初沉池前接闸门，后接DN800初沉池入流管，i=1.3，管内流速v=1.20m/s。渐扩部分：下部直径D1=800mm上部直径D2=1000mm高度H=0.8m进水采用潜孔入流，潜孔高度取h=1m，淹没水深0.3m，内径d1=D2=1m，外径 d2=1+20.3=1.6m，平均直径为d=d1+d21+1.6=1.3m。 22设八个对称布置的潜孔，每孔宽0.25m，则潜孔面积F=80.251=2m2潜孔流速 v=Qmax0.15=0.038m/s nf22中心导流筒流速按规定取为v=0.1m/s，则导流筒有效面积为：F=导流筒内径D Qmax0.15=0.075m2 nv20.1D=0.95m 为布水均匀，中心导流筒外设穿孔挡板，穿孔率取15%（1020%），设穿孔挡板高h=3.0m，直径d=5m，穿孔尺寸b=2030cm，f=0.06m2，穿孔挡板面积为F=pdh=29.85m2则孔数m=F29.8515%=15%=74.63个 f0.06故设计为每排20个孔，共6排，均匀交错排列。孔口流速v=初沉池进口总水头损失 Qmax0.15=0.011m/s nmf21180.06h=0.06+0.0034+0.0003+0.00507=0.069m（3）沉淀池出水部分设计采用倒等腰三角形薄壁堰出水，堰负荷q=4L/(ms)。1）堰长为：L=Qmax10000.151000=18.75m nq24远大于池径，故双侧集水。2）出水堰在距池壁内侧0.5m处设一道集水槽，流量为Q=0.15=0.04m3/s 4设集水渠宽0.5m，深0.7m，则水流速v=Q0.04=0.12m/s A0.50.7湿周c=B+2h=0.5+20.7=1.9m水力半径R=水力坡度 Ac=0.50.7=0.184m 1.9232i=(vnR)=0.35水头损失 -h=iL=0.35130=0.0455m3）总水头损失设堰后自由落水0.2m，堰上水头0.04m，则总水头损失为h=h=0.0455+0.2+0.04=0.2855m4）初沉池出水初沉池的出水设管道DN800mm。3.4 SBR池的计算设计方法有两种：负荷设计法和动力设计法17，本工艺采用负荷设计法。根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点，因而选用SBR法。该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。污水连续按顺序进入每个池，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水器、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段，如图4。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。对于单个的SBR反应器来说，在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。SBR工艺操作过程见图4。图4 SBR工艺操作过程SBR工艺的操作过程如下： 进水期进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）、半限制曝气（充水后期曝气）。 反应期在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧-缺氧-好氧的交替过程。虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在实践序列上是一个理想的推流式反应期装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。 沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。 排水期活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。闲置期作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。3.4.1 池体计算（1）设计参数1）污水处理程度的计算原污水经过初次沉淀池的处理，SS按降低50%，BOD5按去除25%考虑，则进入曝气池污水的BOD5值（Sa）：SaCOD值：ScSS值为：Css=201(25%)-165/=mgL =450(1-25%)=337.5mg/L =250(1-50%)=125mg/L其中，水中非溶解性BOD5含量BOD5=7.1bXaCe=7.10.080.420=4.54mgL式中： b微生物自身氧化率，一般在0.050.10之间，取b=0.08；Xa活性微生物在处理水中所占的比例，取Xa=0.4；Ce处理水中悬浮固体浓度，mgL，Ce=20mgL。出水中BOD5的总含量10mgL，故处理水中溶解性BOD5含量SeSe=BOD总-BOD5=10-4.54=5.46mg/L2）BOD5污泥负荷率Ns的确定为保证曝气池在低温季节也能取得良好的处理效果，故拟定采用的BOD5污泥负荷率为0.2kgBOD5kgMLSSd，为稳妥计，应加以校核，公式为：K2Sef=0.01805.460.75=0.2kgBOD5/(kgMLSSd) 0.89Ns=h式中：Ns污泥负荷，kgBOD5kgMLSSd；，取K2=0.0180； K2系数（0.01680.0281）f系数，MLVSS/MLSS，一般为0.70.8，取f=0.75。 Ns在0.20.4kgBOD5kgMLSSd之间，符合设计要求。3）硝化所需要的最低好氧污泥龄 S,N (d)qS,N=1.013(15-T)fs=2.0=4.26d m0.47 硝化细菌比生长速率（d-1），t= 15 时，= 0.47 d-1。fs 安全系数，取fs= 2.0。T 污水温度，T= 15 。如果考虑硝化作用，出水氨氮计算采用动力学公式： 11mN=mMNKN+N设出水氨氮Ne=N，将上式进行变换带入有关参数得，出水氨氮为：Ne10=KN10mN10mm10-mN10=0.280.0670.19-0.067=0.08 复核结果表明，出水水质可以满足要求。4）TN、TP的去除能力根据SBR工艺实验研究结果表明18：曝气时间为5小时时，脱氮除磷效果最佳，TN和TP的去除率分别达到87.1%-90.8%、64.3%-70.2%。故选择曝气时间为5小时，出水TN为4mg/L，TP为0.45mg/L，均满足出水要求。5）系统所需要的反硝化能力（NO3-ND）/BOD5 kgN/kg BOD5TNi-TNe-0.02S0(NO3-ND)/BOD5=0.005kgN/kgBOD5 BOD5TNi 进水总氮浓度，TNi= 45 mg/l。TNe 出水总氮浓度，TNe= 15 mg/l。S0 进水BOD5浓度，S0= 220 mg/l。6）反硝化所需要的时间比例tan/(tan+ta)一般认为约有75%的异氧微生物具有反硝化能力，在缺氧阶段微生物的呼吸代谢能力为好氧阶段的80%左右。(NO3-ND)2.9tanBOD5 =0.015(tan+ta)0.80.751.6tan缺氧阶段所经历的时间，h。ta 好氧阶段所经历的时间，h。7）确定混合液污泥浓度XRr10650%1.2106X=3333mgL (1+R)SVI(1+50%)120式中：SVI污泥体积指数，mgL，一般为（100120）mg/取SVI=120mgL；R污泥回流比，取R=50%；r考虑污泥在二沉池中停留时间、池深、污泥厚度等因素的有关系数，取r=1.2；（2）反应池运行周期各工序时间计算1）曝气时间TA=24Cs24165=4h NsmCA0.223300式中：Cs进水平均BOD5(mg/L)，165mg/L；CASBR池内MLSS浓度(mg/L)，3300mg/L；NsBOD污泥负荷，0.2kgBOD51/m排出比，设为1/2；- 27 - kgMLSSd；2）沉淀时间初期沉降速度vmax=7.4104203300-1.7=1.54m/h水温t=20，因此，必要的沉降时间为Ts=Hvmax1+s式中：H反应池内水深，本设计取5m；s超高，取为0.5m。则：Ts=3）排水时间 H11+s5.0+0.5=1.62h vmax1.54沉淀时间在1.62h，排水时间在2h左右，与沉淀时间合计为4h，因此排水时间取为2h。4）一个周期所需时间Tc4+4.0=8h取T=8h。所以周期数为n=24/8=35）进水时间Tp=式中：NSBR反应池个数。（3）反应池容积的计算1）反应器容积 Tc8=1.3h N6V=Qs式中 n周期数；m nN1排出比； mV=Qsm100002.5=1041.7m3 =nN46 N池的个数；（4）SBR池的污泥产量SBR池的剩余污泥主要来自微生物代谢的增殖污泥还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成，SBR池生物代谢产泥量为X=aQSr-bXrV=aQSr-bQa 微生物代谢增殖系数，kgMLSS/kgBOD；b 微生物自身氧化率，1/d；Sr每日的有机污染物降解量，kg/d，SrSr Ns=S0-Se；Q每日挥发性悬浮固体（MLVSS）净增加量；取a=0.8，b=0.05aQSr-bQ0.05Sr=（0.8-）10000(165-10)10-3=903kg/d 0.23Ns定排泥含水率为98%，则污泥量为Qs3=903=112.88m3/d考虑一定安310(1-99.2%)全系数，则每天排泥量120 m/d。3.4.2 曝气系统设计与计算SBR池运行方式：本设计共设立6个曝气池，6座建在一起，所有池子从一侧进水，每池进水采用配水管配水使水分布均匀。出水采用一根出水管，污泥采用潜污泵提升设于每池的池尾19。（1） 需氧量计算SBR反应池需氧量O2计算式O2=aQSr+bXV=aQSr+bXV式中O2混合液需氧量kgO2/d；a微生物代谢有机物需氧率，kg/kg； b微生物自养需氧率，1/d；Sr去除的BOD5，kg/m3，（Sr=S0-Se）经查有关资料表，取a=0.50，b=0.19，需氧量为 R=0.510000(165-10)10-3+0.19110000(165-10)10-3 0.23=2055.4kgO2/d=85.6kgO2/h（2） 最大时需氧量计算O2max=0.5100001.29(165-10)10-3+0.19=2280.2kgO2/d=95kgO2/h（3） 每日去除的BOD5的需氧量BOD5=10000(165-10)/1000=1550kg/d=64.58kg/h（4） 去除每kgBOD的需氧量 110000(165-10)10-3 0.23O2=2055.4=1.32 O2/kgBOD 1550（5） 最大时需氧量与平均时需氧量之比Q2max95=1.47 64.58O23.4.3 供气量采用WM-180型网状膜微孔空气扩散器，每个空气扩散器的服务面积0.5m，敷设于距池底0.2m处，淹没深度4.8m，计算温度定为30，查得20和30时，水中饱和溶解氧值为：Cs(20)2=9.17mg/L，Cs(30)=7.63mg/L（1） 空气扩散器出口处的绝对压力（Pb）按下式计算Pb=1.013105+9.8103H=1.013105+9.81034.8=1.481