城市污水处理进行的工艺设计.doc

本科生毕业设计（论文）摘 要本毕业设计是针对城市污水处理进行的工艺设计，城市污水中含有大量的BOD5、COD、SS等污染物，为保证出水达到排放标准，必须对其进行处理。本设计介绍了城市污水的危害及处理意义，针对其水质特点采用活性污泥工艺对污水进行处理，使用传统活性污泥法。本设计主要构筑物有粗格栅、细格栅、曝气沉砂池、初沉池、A2/O工艺池、二沉池等。处理流程为：首先城市污水进入粗格栅去除粗大的悬浮物和漂浮物后，进入细格栅进一步去除漂浮物和悬浮物；格栅出水进入沉砂池，进行砂水分离后的污水进入初沉池去除悬浮固体，出水进入A2/O工艺池，充分去除BOD5、COD；A2/O工艺池出水进入二沉池进行泥水分离；二沉池出水一部分回流至A2/O工艺池，一部分达标排放，污泥进行脱水压缩后运走。该工艺流程简单，具有投资省，处理效率高，可靠性好，管理方便，运行维护费用低等优点，是目前城市生活污水处理的主流工艺之一。关键词：城市污水；活性污泥；工艺设计；COD、BOD5AbstractMethanol wastewater treatment process was designed to remove the pollutants, such as BOD5, COD, SS and other pollutants, to make sure outlet water reach the discharge standard.This design introduced the harm and treatment significance of city sewage, the water quality characteristics of the activated sludge wastewater treatment, the use of traditional activated sludge process. The design of the main structures with a coarse grid, fine grid, aerated grit chamber, primary sedimentation tank, A2/O technology pool, two sedimentation tank etc. Treatment process: suspended city sewage into the coarse grid to remove coarse and floating objects, into the fine grid to further remove floating and suspended matter; grid water into the sink sand pool, sand and water after the separation of the sewage into the primary sedimentation tank to remove suspended solids, water entering A2/O technology pool, full removal of BOD5, COD A2/O technology; pool water entering turbid water separating two sink the pond; two effluent part return to A2/O technology pool, a partial discharge, sludge dehydration after compression.The technological process is simple, but also regarded as one of the mainstream technology of urban sewage treatment at present with the characteristics of low invest, high treatment efficiency, good reliability, convenient management, low operating costs and so on.Key words: urban sewage; activated sludge; process design; COD; BOD5V目录第1章 绪论11.1 设计意义11.2 城市污水的组成11.3 国内外城市污水处理现状及工艺31.4 设计规模及进出水水质51.4.1 设计规模51.4.2 进出水水质51.5 设计依据5第2章 废水处理方案的论述及确定72.1 可生化性论述72.1.1 BOD5/CODCr72.1.2 营养盐的加入量72.2 处理工艺的比较72.2.1 SS去除工艺的比较72.2.2 活性污泥法处理工艺方案的比较82.3 工艺流程的确定82.3.1 流程简图82.3.2 工艺流程说明8第3章 构筑物的设计计算103.1 格栅的设计计算103.1.1 格栅的种类和作用103.1.2 格栅的设计参数103.1.3 格栅的计算103.1.4 细节设计153.2 沉砂池的设计计算163.2.1 沉砂池的种类及选型163.2.2 沉砂池的计算163.2.3 细节设计173.2.4 沉砂室尺寸计算183.2.5 排砂193.3 初沉池的设计193.3.1 初沉池的种类及选型193.3.2 初沉池的设计参数203.3.3 初沉池的尺寸设计203.3.4 细节设计223.3.5 集配水井计算223.4 活性污泥法的设计233.4.1 活性污泥法的设计参数233.4.2 设计计算243.5 二沉池的设计计算313.5.1 二沉池的种类及选型323.5.2 二沉池的设计参数323.5.3 二沉池的尺寸计算323.6 辅助设备的计算353.6.1 格栅集水井353.6.2 二沉池集泥井353.6.3 加药机363.7 污泥浓缩池的设计363.7.1 重力浓缩池的设计参数363.7.2 重力浓缩池的设计计算36第4章 高程计算384.1 沉砂池至初沉池384.1.1 出水段阻力计算384.1.2 出水段至汇合段阻力计算384.1.3 进水段阻力394.2 初沉池至A2/O工艺池394.2.1 出水段阻力计算394.2.2 汇合段阻力计算404.2.3 进水段阻力计算404.3 A2/O工艺池至二沉池404.3.1 出水段阻力计算404.3.2 汇合段阻力计算414.3.3 进水段阻力计算41第5章 平面布置42第6章 经济核算436.1 固定投资预算436.1.1 设备投资436.1.2 土建投资（钢筋混凝土量）436.2 其他费用456.3 单位水处理成本估算46参考文献47致谢48附录A 构筑物及设备一览表49附录B 英文译文50附录C 英文原文57第1章 绪论1.1 设计意义随着经济的发展，城市水资源短缺的压力越来越大，追究城市水危机的根本原因，人们越来越认识到，是水的社会循环超出了水的自然循环可承载的范围。因此，只有充分利用水的自然运动规律，合理地使用水资源，使上游地区的用水循环不影响下游水域的水体功能，社会循环不损害自然循环的客观规律，从而维系或恢复城市乃至流域的良好水环境，才是水资源可持续利用的有效途径。加强污水再生利用是关键。随着科学技术的进步，城市污水已不再是废水，而是一种宝贵的资源。既然是一种资源，就要最大程度的利用。提高城市污水的再生利用率，一是可以减少污染物排放，二是节约了有限的水资源。水是所有生物的结构组成和生命活动的主要物质基础，健康的水环境对于生物和人类的生存来说具有决定性的意义。某城市每天有大约30万吨的城镇污水排放，如果这些污水不经过处理，直接排放到河流、湖泊，污水中含有的大量有机污染物会造成地下水污染及周边湖泊浅滩富营养化，水环境污染将更加严重，整个城市的生态环境和生态平衡都将受到严重的破坏，威胁城市居民的饮水安全及动植物的生存。为了保障城镇居民的用水安全、保护环境的生态平衡、保证我国的可持续发展，必须把城镇污水处理设施的建设作为城市基础设施的重要内容，使城镇污水得到有效处理，缓解水环境压力。1.2 城市污水的组成(1) 固体污染物固体污染物常用悬浮物和浊度两个指标来表示。悬浮物的存在不但使水质浑浊，而且使管道及设备阻塞、磨损，干扰污水处理及回收设备的工作。由于大多数污水中都有悬浮物，因此，去除悬浮物是污水处理的一项基本任务。浊度是对水的光传导性能的一种测量，其值可表征污水中胶体和悬浮物的含量。(2) 需氧污染物污水中能通过生物化学和化学作用而消耗水中溶解氧的物质，统称为需氧污染物。污水中绝大多数的需氧污染物还是有机物，因而，在一般情况下，需氧污染物即指有机物。生化需氧量_在有氧条件下，由于微生物的活动，降解有机物所需的氧量。化学需氧量_是指在酸性条件下，用强氧化剂将有机物氧化为CO2、H2O所消耗的氧量，氧化剂一般采用重铬酸钾。由于重铬酸钾的氧化作用很强，所以，能够较完全地氧化水中大部分有机物和无机性还原物质（但不包括硝化所需的氧量），此时，化学需氧量用COD来表示。总需氧量_有机物中的主要元素是C、H、O、N、S等，在高温下燃烧后，将分别产生CO2、H2O、NO2和SO2，所消耗的氧量称为总需氧量TOD，TOD的值一般大于COD的值。总有机碳_有机物含有碳，通过测定废水中的总含碳量可以表示有机物含量。(3) 营养性污染物污水中所含的N和P是植物和微生物的主要营养物质。当污水排入受纳水体，会引起受纳水体的富营养化，促进各种水生生物的活性，刺激它们的异常增值，这样会造成一系列的危害。此外，BOD、温度、维生素类物质也能促进和触发营养性污染。(4) 酸碱污染物主要由工业废水排放的酸碱，以及酸雨的降落形成。水质标准中以pH值来反映其含量水平。酸碱污染物使水体的pH值发生变化，破坏自然缓冲作用，抑制微生物生长，妨碍水体自净，是水质恶化、土壤酸化或盐碱化。(5) 有毒污染物污水中能对微生物引起毒性反应的化学物质，称有毒污染物。废水中的毒物可分为三大类：无机化学毒物、有机化学毒物和放射性物质。(6) 油类污染物包括“石油类”和“动植物油”两项。油类污染物能在水面上形成油墨，隔绝大气与水面联系，破坏水体的复氧条件，它还能附着于土壤颗粒表面和动植物体表，影响养分的吸收和废物的排出。(7) 生物污染物主要是指污水中的致病性微生物，它包括致病细菌、病虫卵和病毒。当城市污水、垃圾淋溶水、医院污水等排入水体后将带入各种病原微生物。生物污染物的特点是数量大、分布广、存活时间长、繁殖速度快，必须予以高度重视。水质标准中的卫生学指标有细菌总数和总大肠菌群数两项，后者反映水体受到动物粪便污染的状况。(8) 感官性污染物污水中能引起异色、浑浊、泡沫、恶臭等现象的物质，虽然无严重危害，但能引起人们感官上的极度不快，被称为感官性污染物。对于供游览和文体活动的水体而言，感官性污染物的危害则较大。1.3 国内外城市污水处理现状及工艺(1) 活性污泥法当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、氧化沟法、A/O法、普通曝气法、A2/O法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其自身的特点。活性污泥法是目前使用最多的一种方法，有推流式活性污泥法、表面曝气池等。活性污泥法具有投资相对较低、处理效果较好等优点。其中，表面曝气池因存在易发生短流，充氧量与回流量调节不方便、表面活性剂较多时产生泡沫覆盖水面影响充氧效果等弊端，近年已较少采用2。而推流式活性污泥法在一些规模较大的工业废水处理站仍得到广泛应用。污泥负荷的建议值通常为0.30.4kg(BOD5)/kg(MLSS)d，其BOD5去除率大于90%，COD去除率大于70%。据上海印染行业的经验表明，当污泥负荷在小于0.2kg(BOD5)/kg(MLSS)d时，BOD5去除率可达90%经上，COD去除率为60%80%。(2) 膜分离技术的应用用膜分离代替沉淀进行泥水分离，可带来活性污泥工艺的以下变化：不再存在污泥膨胀问题3。在调控活性污泥系统时，不必再考虑污泥的沉降性能，从而使工艺控制大大简化；曝气池的污泥浓度将大大提高，MLSS可以大于20g/L，从而使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行，充分满足去除各种污染物质的需要；在同样的处理要求下，可使曝气池容积大大减少，节省了处理厂的占地面积；污泥浓度的提高，要求较高的曝气速率，因而纯氧曝气将随着膜的分离而被大量采用。(3) 分子生物技术的应用随着分子诊断技术的大量应用和活性污泥微生物基因库的建立，并在此基础上，采用基因技术培育具有高效活性的污泥菌种，进一步提高处理效果将是未来的发展方向4。(4) 曝气生物滤池曝气生物滤池实质上就是常说的生物接触氧化池5，相当于在曝气池中添加了供微生物吸附的填料，在填料下鼓气，其实是具有活性污泥特点的生物膜法。生物膜法处理城市污水，在国内尚需积累经验，处理规模不宜过大。(5) 生物处理法的新进展6生物处理法是目前研究得较多、新技术层出不穷的方法之一，无论是好氧生物处理技术，还是厌氧生物处理技术，都出现了许多新工艺。生物膜处理法的新进展在生物膜法的基础上，衍生出了高负荷生物滤池、塔式生物滤池、生物转盘和生物接触氧化等。近年来，又出现了一些新型的生物膜法处理技术，如生物流化床。此外，还有空气流床、纯氧流动床、三相流化床和厌氧兼型流化床等工艺。活性生物滤池是将生物滤池、曝气池及二沉池结合为一体的新型污水处理工艺，他的特点是将生物滤池的部分出水回流，汇同二沉池的回流污泥一起进入生物滤池，用活性生物滤池处理生活污水和食品加工废水的试验结果表明：该系统具有处理效果好、效率高、BOD容积负荷大、不发生污泥膨胀和耐冲击符合等优点。另外，还有空气驱动的生物转盘、生物转盘和曝气池相结合、藻类转盘等。由于生物膜法的生态环境与活性污泥法的不同，在生物膜法的生态系统中，可以生长藻类、原生动物等，甚至还可以生长硝化菌、反硝化菌等，因此该方法可以用来脱氮等。厌氧生物处理法的新发展厌氧生物处理法是利用厌氧微生物在无氧的条件下将有机物进行分解的技术。由于处理效率低、速度慢、甲烷菌对环境要求严格且不易控制等缺点，厌氧生物处理法长期以来一般仅用于污泥处理，它的主要工艺是化粪池、消化池等。但近年来一大批新的厌氧生物处理技术相继诞生，为了提高厌氧微生物的浓度，出现了使厌氧微生物附着在载体表面的厌氧生物膜处理方法，如厌氧微生物滤池、厌氧转盘、厌氧膨化床、厌氧接触氧化、厌氧挡板反应器、厌氧流化床法以及上流式厌氧污泥床反应器（UASB），UASB是一种依靠微生物之间凝聚造粒而形成自己固定化的方法。还有人为固定微生物的包埋固定化法，它是人为地把增值速度缓慢的厌氧微生物高浓度地保持在处理系统中，进而提高处理速度、缩小处理设备并可用于处理浓度的有机污水。目前，厌氧生物处理法的发展趋势是与其它生物处理方法联用，如厌氧_好氧复合工艺等，他们具有投资少、节省能源、污泥产量少、出水水质好等一系列优点。厌氧生物处理法正朝着能处理低浓度有机污水，不仅能脱磷脱氮，而且运行维护方便、经济等方面发展。综上所述，本设计采用传统活性污泥法。1.4 设计规模及进出水水质1.4.1 设计规模根据设计书，本设计的设计流量为300000t/d，设计人口N=120万。1.4.2 进出水水质废水水质CODCr=350mg/L，BOD5=260mg/L，SS=200mg/L。处理后水质要求：CODCr60mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L。可达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002中的一级B标准（见表1-1）表1-1 基本控制项目最高允许排放浓度1项目最高允许排放浓度项目最高允许排放浓度COD60色度30BOD520氨氮8（15）SS20pH69TN20动植物油3TP1粪大肠菌群数1041.5 设计依据（1） 城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002；（2） 城市污水再生利用城市杂用水水质GB/T 18920-2002；（3） 污水再生利用工程设计规范GB50335-2002；（4） 室外排水设计规范GB50014-2006年版；（5） 室外给水设计规范GB50013-2006年版；（6） 泵站设计规范GB/T50265-97；（7） 建筑给水排水设计规范GBJ50015-2003；（8） 给水排水构筑物施工及验收规范GBJ141-90；（9） 污水综合排放标准GB8978-1996；（10） 城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ31-89；（11） 给水排水工程构筑物结构设计规范GB50069-2002；（12） 给水排水施工及验收规范GBJ141-90；（13） 混凝土结构设计规范GB50010-2002；（14） 混凝土结构工程施工及验收规范GB50204-2002；（15） 建筑照明设计标准GB50034-2004；（16） 供配电系统设计规范GB50052-95；（17） 砌体结构设计规范GBJ50003-2001。60第2章 废水处理方案的论述及确定2.1 可生化性论述2.1.1 BOD5/CODCr依据任务书：BOD5/CODCr=260/350=0.740.45所以，污水生化处理效果好，可以用生物处理2.1.2 营养盐的加入量由于本项目污水中有机物浓度低，故采用活性污泥法，为保证好氧反应顺利进行，要求C:N:P=100:5:1，应加入氮源和磷源BOD5=260mg/L，计算得：TN=13mg/LTP=2.6mg/L(1) 氮源选用(NH4)2SO4所以，一天应加入(NH4)2SO4的量为：(2) 磷源选用Na3PO4所以，一天应加入Na3PO4的量为：2.2 处理工艺的比较2.2.1 SS去除工艺的比较（1） 格栅格栅作为废水的预处理设备常设置在污水处理工艺流程中的核心处理设施之前，用以截留水中的较大的悬浮物或漂浮物，以减轻后续处理构筑物的负荷，用来除去那些可能堵塞水泵、机组、管道阀门的较粗大的悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的装置。（2） 沉砂池从污水中去除泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒。（3） 沉淀池沉淀法是水处理中最基本的方法之一，它是利用水中悬浮物颗粒和水的密度差，在重力作用下产生下沉作用，以达到固液分离的一种过程。2.2.2 活性污泥法处理工艺方案的比较（1） 物化法：采取投加化学药剂的絮凝沉淀法，但出水水质难以达标。（2） 传统活性污泥法：有机物去除率高，污泥符合高，池容小，电耗省，运行费用低，不具备脱氮除磷功能，仅能满足BOD5、CODCr、SS三项出水指标。（3） SBR法：其进水、反应、沉淀、排放和闲置顺序在同一池中完成，周期运行，无二沉池和污泥回流设备，产生剩余污泥量少，结构简单，运转灵活，自控要求高。适用于水量、水质排放均匀的工业废水。（4） 氧化沟法：是活性污泥法的一种变形，结构简单，工艺稳定，管理方便，有机物去除效率高，具有脱氮、除磷功能，适用于中小规模的低负荷污水处理厂。（5） 法：常用的脱氮除磷的工艺，但有污泥回流，污泥处理工作量大，节能效果差。（6） AB法：吸附和传统活性污泥法的两次生化处理，结构复杂，污泥不稳定，成本高。（7） UNITANK法：将曝气和沉淀组成一体的新工艺，周期性变更进水、出水方向，省去污泥回流系统，用地省，连续运转，省电耗，设计简单经济，但不具备脱氮除磷功能。为了提高城市污水的再生利用率、减少污染物排放、节约有限的水资源，而且需要脱氮除磷，本设计采用法处理城市污水。2.3 工艺流程的确定2.3.1 流程简图依据2.2的分析，本设计选用A2/O工艺处理污水，见图2-1。2.3.2 工艺流程说明污水通过管道进入提升泵房，泵房内设有粗格栅，先将污水中大的垃圾去除，然后用泵将污水提升，进入细格栅，将污水中漂浮物和悬浮物进一步去除，之后进出除砂的曝气沉砂池，去除大于0.2mm的砂砾，这一阶段为物理处理阶段。然后进入初沉池，去除越40%50%的悬浮固体，同时可去除20%30%BOD5，降低后续生物处理构筑物的有机负荷，出水进水A2/O工艺反应池，去除高浓度的有机物，使其浓度降至接触氧化可进行的条件进行生化，混合液流入沉淀池，沉淀池中的污泥大部分回流至反应生化池，目的是使生化池内保持一定的悬浮固体浓度，即一定的微生物浓度，出水去下一级处理，剩余污泥进入污泥浓缩池，然后进行脱水干化。图2-1 工艺流程简图第3章 构筑物的设计计算3.1 格栅的设计计算3.1.1 格栅的种类和作用按格栅条间距的大小，分为粗格栅、中格栅和细格栅三类，本设计选用一道粗格栅和一道细格栅。按格栅形状可分为平面格栅和曲面格栅。按清渣方式，格栅分为人工清渣格栅和机械清渣格栅，本设计中粗格栅和细格栅均采用机械清渣3.1.2 格栅的设计参数按栅条间隙，可分为粗格栅50100mm、中格栅1040mm、细格栅1.510mm三种。粗格栅共有三座，两座使用，一台备用。栅前水深为1.4m，过栅流速0.9m/s，栅条间隙为50mm，格栅倾角为60。细格栅有四座，三台使用，一台备用。栅前水深为1.05m，过栅流速0.9m/s，栅条间隙为20mm，格栅倾角为60。3.1.3 格栅的计算(1) 粗格栅的设计栅条间隙数 （3-1）式中：Qmax最大设计流量，m3/s；格栅倾角度；b栅条间隙，m；h栅前水深，m；v过栅流速，m/s。设置2个粗格栅，每个格栅的栅条间隙数为26个。栅槽宽度（3-2）即栅槽宽为B2=1.55+0.3=1.83m，取1.8m进水渠道渐宽部分的长度设进水渠道宽B1=1.7m（3-3）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度（3-4）通过格栅水头损失（3-5）式中：k系数，水头损失增大倍数系数，与断面形状有关通过格栅的水力损失一般采用0.080.15m校核：通过格栅水力损失0.081m在0.080.15m之间，符合条件。(2) 栅后槽总长度（3-6）(3) 设栅前渠道超高h2=0.3mH=h+h1+h2=1.4+0.1030+0.3=1.803(4) 每日栅渣量栅渣量(m3/10m3污水)，取0.10.01粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，K2= 1.5，则： （3-7） 式中：设计流量，m3/s 栅渣量(m3/10m3污水)，取0.07m3/10m3 选用机械清渣。(5) 粗格栅的选型本设计采用2台某环保设备有限公司生产的JGS型机械格栅，其主要性能参数如下：型号JGS-3000；电机功率3kW；格栅宽度2800mm；安装角度60；栅条间隙90mm；(6) 泵房泵房的选择选择集水池与机械间合建的半地下矩形自灌式泵房，这种泵房布置紧凑，占地少，机构省，操作方便。 泵的选择及集水池的计算平均秒流量Q （3-8）最大秒流量Q1 （3-9）考虑3台水泵，每台水泵的容量为集水池容积，采用相当于一台泵6分钟的容量W （3-10）集水池面积(7) 扬程估算集水池最低工作水位与所需提升最高水位之间的高差h （3-11） =45-(35+2.00.75-0.03-2)=10.53式中：H集水池有效水深，m，取H=2m；h0出水管提升后的水面高程，m，取h0=45m；h1进水管管底高程，m，取h1=35m；D进水管管径，mm，由设计任务书D=2000mm；h/D进水管充满度，由设计任务书h/D=0.75；h经过粗格栅的水头损失，m，取。出水管的水头损失只能估算，设总出水管管中心埋深0.9米，局部损失为沿线损失的30%，则泵房外管线水头损失为0.558m。泵房内的管线水头损失假设为1.5米，考虑自由水头为1米，则水头总扬程：Hz=1.5+0.558+10.53+1=13.588m。选用550TU-L型污水水泵三台，每台Q=1350（L/s），扬程H=1045m。集水池有效水深2m，吸水管淹没深度0.4m，喇叭口口径1.2m，取泵房地下部分高6.2m，地上部分6.3m，共12.5m。(8) 细格栅的设计计算设四台机械格栅，三台运行，一台备用。栅条间隙数 （3-12） 式中：Qmax最大设计流量，m3/s；格栅倾角度；b栅条间隙，m；h栅前水深，m；v过栅流速，m/s。取57条。栅槽宽度 （3-13） 进水渠道渐宽部分的长度设进水渠道宽B1=1.5m （3-14） 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 （3-15）通过格栅水头损失 （3-16） 式中：k系数，水头损失增大倍数系数，与断面形状有关S格条宽度，b栅条间隙，v过栅流速，格栅倾角，度通过格栅的水力损失一般采用0.080.15m校核：通过格栅水力损失0.1029m在0.080.15m之间，符合条件。栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m （3-17） 取1.3m栅后槽总长度 （3-18） 每日栅渣量栅渣量（m3/103m3污水），取0.10.01粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，K2=1.5，则：13 （3-19）式中：Q设计流量，m3/s；W1栅渣量(m3/103m3污水)，取0.07m3/103m3。 采用机械清渣细格栅的选型本设计采用4台某环保设备有限公司生产的HZ型回转式格栅除污机，其主要性能参数如下：型号HZ22003000；电机功率2.2kW；格栅宽度2700mm；安装角度60；栅条间隙10mm；栅耙行走速度5.97m/min。3.1.4 细节设计图3-1 格栅简图（1） 格栅间设置工作平台，标高高出栅前最高设计水位0.5m，并设有安全和冲洗设备。（2） 平台的正面过道宽度为2m。（3） 格栅间设置通风设施，并设置有毒有害气体的检测和报警装置。3.2 沉砂池的设计计算3.2.1 沉砂池的种类及选型沉砂池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和曝气沉砂池三种6。平流式矩形沉砂池是常用的形式，具有构造简单、处理效果较好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物质颗粒借助重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使沉砂效率较稳定；受流量变化的影响较小；同时对污水起预曝气作用。本设计由于SS较小，采用曝气式沉砂池。3.2.2 沉砂池的计算（1） 池子总有效容积V （3-20）式中：Qmax最大设计流量，m3/s，Qmax=3.7m3/s；t最大设计流量时的流行时间，min，此处取t=2min。（2） 水流断面面积A （3-21）式中：v最大设计流量时的水平流速，m/s，取v=0.1m/s。（3） 池子总宽度B （3-22）式中：h2设计有效水深，取h2=2m。（4） 池子单格宽度b （3-23）式中：n池子分格数，个，取n=6。（5） 校核宽深比：b/h2=2.9/2=1.25，在12范围内，符合要求。（6） 池长L （3-24）（7） 校核长宽比：L/b=12/2.9=4.144，符合要求。（8） 每小时所需空气量q式中：d每立方米污水所需空气量，m3/ m3，取d=0.2 m3/ m3。3.2.3 细节设计图3-2曝气沉砂池简图（1） 本设计采用1台PXS型除砂机，其主要性能参数如下：型号PXS4400型泵吸吸砂机；行车轨距5500mm；行车速度1.3m/min；功率5.15kW；池宽17m。（2） 鼓风机选型选用2台GM型单机高速离心鼓风机7，1台工作，一台备用，其主要性能参数如下：型号GM25L，进口压力0.098MPa，排气压力0.17MPa，轴功率232kW，电机功率280kW，电机型号Y355M-2。（3） 除砂采用机械方法。3.2.4 沉砂室尺寸计算（1） 砂斗所需容积V （3-24）式中：X城市污水沉砂量，m3/106 m3污水，取X=30m3/106 m3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=1.21。（2） 每个砂斗所需容积V0 （3-25）式中：n砂斗个数，设沉砂池每个格含两个沉砂斗，有6个分格，沉砂斗个数为12个（3） 砂斗实际容积V1 （3-26） 式中：1砂斗上口宽，m；2砂斗下口宽，m，取2=1m；h4砂斗高度，m，取h4=0.8m；斗壁与水平面倾角，取=55。（4） 沉砂池总高度H（采用重力排砂） （3-27） （3-28）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=1，一般值为0.105.0（5） 最小流速校核 （3-29）符合设计要求。式中 ：Q设计流量，m3/s，取Q=3.47m3/s；Qmin最小设计流量，m3/s；Qmin=2.8 m3/sn1最小流量时工作的沉砂池格数，个，取n1=2；Wmin最小流量时沉砂池中的水流断面面积，m2，Wmin=2.5m2。3.2.5 排砂采用重力排砂，排砂管直径，在沉砂池旁设贮砂池，并在管道首端设贮砂阀门。（1） 贮砂池容积V （3-30）（2） 贮砂池平面面积A （3-31）式中：h贮砂池有效水深，取h=2.5m。3.3 初沉池的设计3.3.1 初沉池的种类及选型初沉池的种类及特点见表3-1，根据废水中悬浮物的性质，本设计选用辐流式初沉池。表3-1 沉淀池的池型及特点池型优点缺点平流式对冲击负荷和湿度变化适应能力较强；施工简单，造价低。采用多斗排泥时，每个漏斗需要单独，设排泥管各自操作；采用机械排泥时，大部分设备位于水下，易腐烂。竖流式排泥方便，管理简单；占地面积小。池子深度大，施工困难；对冲击负荷及温度变化适应能力差；造价高；池径不宜过大。辐流式采用机械排泥运行较好；排泥设备又定型产品。水流速度不稳定；易于出现重流现象；机械排泥设备复杂，对池体施工质量要求高。3.3.2 初沉池的设计参数（1） 沉淀时间0.51.5h9，表面水力符合2.04.5m3/(m2h)，污泥含水率95%97%。（2） 池底坡度不宜小于0.05。（3） 刮泥机转速一般为13r/h。（4） 超高为0.3m。3.3.3 初沉池的尺寸设计（1） 沉淀部分水面面积F （3-32）式中：Qmax最大设计流量，m3/h，Qmax=12500 m3/h；n池数，个，取n=6；q表面负荷，m3/(m2h)，取q=1.8m3/(m2h)。（2） 池子直径D10 （3-33）取D=40m（3） 实际水面面积F0 （3-34）核算表面负荷：4，去除效果好。污水中可生化的有机物与总磷比例，当这一比例越大，除磷效果越好，因为聚磷细菌为一种异养兼性细菌，它在厌氧条件下，消耗细胞内贮存的聚磷而生产的能量用来维持生命和吸收污水中可生化的有机物（BOD5），把有机物（BOD5）转化为聚羰丁酸（PHB）贮存起来，随着聚磷菌的分解，进行磷的释放，在厌氧条件下，磷的释放越彻底，在好氧条件下吸收污水中的磷越充分。当污水进入好氧阶段后，聚磷菌群降解体内的PHB产生能量，大量吸收污水中的磷，并转化为聚磷，进入生物细胞，经沉淀分离后，含富磷的剩余污泥被排除，就达到除磷的目的。污水中的BOD5作为营养物供聚磷细菌活动的基质，一般认为该比值20就满足除磷条件。本次设计任务书中判断是否可采用A2/O，BOD5/TN=350/35=108，TP/BOD5=5/260=0.020.06，符合要求。3.4.2 设计计算(1) 有关设计参数BOD5污泥符合N=0.2kgBOD5/(kgMLSSd)回流污泥浓度XR=6600mg/L，污泥回流比R=100%混合液悬浮物固体浓度TN去除率混合液回流比取(2) 反应池容积V(m3) （3-53）(3) 反应池总水力停留时间： （3-54）(4) 各段水力停留时间和容积计算如下：厌氧:缺氧:好氧=1:1:3，则厌氧池水力停留时间池容。缺氧池水力停留时间，池容。好氧池水力停留时间池容。(5) 校核氮磷负荷好氧段总氮负荷=符合要求厌氧段总磷负荷=符合要求。(6) 剩余污泥量X(kg/d) （3-55） （3-56） （3-57）取污泥增值系数Y=0.6，污泥自身氧化率kd=0.05d-1，将各值代入得：(7) 碱度校核每氧化1mg NH3-N需消耗碱度7.14mg；每还原1mg NO- 3N产生碱度3.57mg；去除1mg的BOD5产生碱度0.1mg。剩余碱度SALK1=进水碱度-硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD5产生碱度假设生物污泥中含氮量以12.4%计，则每日用于合成的总氮=即进水总氮中有用于合成。被氧化的的NH3N=进水总氮-出水总氮量-用于合成的总氮量=35-8-12.21=14.79mg/L所需脱硝量=35-1512.21=7.79mg/L需还原的硝酸盐氮量为mg/L将各值代入有剩余碱度： （3-58）可维持。(8) 反应池主要尺寸反应池总容积V=118181.82m3，设反应池6组，单组池容V单=V/6=118181.82/6=19696.96m3。有效水深，则单组有效面积： （3-59）采用5廊道式推流式反应池，廊道宽b=10m，则单组反应池长度 （3-60）校核：b/h=10/0.6=1.7（满足b/h=12） L/b=66/10=6.6（满足L/h=110）取超高为1.0m，则反应池总高 (9) 反应池进、出水系统计算进水管单组反应池进水管设计流量 （3-61）管道流速v=0.8m/s。管道过水断面面积管径取水管管径1000mm，校核管道流速 （3-62）回流污泥管单组反应池回流污泥管设计流量 （3-63）孔口流速v=0.8m/s。孔口过水断面面积孔口尺寸取：1.3m0.6m校核流速渠道超高取0.3，渠道总高为0.6+0.3=0.9m进水竖井。反应池进水空尺寸如下：进水孔过流量孔口流速v=0.7m/s。孔口过水断面面积孔口尺寸取1.50.6出水堰及出水竖井。按矩形堰流量公式及计算：式中：b堰宽，m，取b=0.6m；H堰上水头高，m。 （3-64）出水孔同进水孔。出水