污水处理厂设计-污水处理厂工艺设计

西安市某污水处理厂设计

内容摘要本设计为西安市某污水处理厂工程工艺设计，污水处理厂规模为

81040m7d,污水主要天源为生活污水和工业废水，主要污染物质是BOD、COD、

SS、TN、NH：「N、TP,适宜采用生化处理方法。结合污水来源的水质特征，确定

采用倒置A70为主体反应池的污水处理工艺流程和以重力浓缩池为主体的污泥

处理工艺流程。木工艺具有良好的去除BOD、COD及脱氮除磷的功能，对BOD、

COD、SS、TN、NH3-N>TP的去除率分别能达到96.23%、89.51%、96.68%、68.72%、

83.33%、86.23%,污水处理厂处理后的出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标

准》（GB18918-2002）中的一级A标准，其出水就近排入水体。

关键词倒置A70工艺；脱氮除磷；曝气沉砂池；辐流式沉淀池；重力浓缩池

1设计任务书

1.1设计任务与内容

1.1.1设计简介

本设计为环境工程专业本科毕业设计，是大学四年教学计划规定的最后一个

实践性环节，本设计题目为：西安市某污水处理厂设计。设计任务是在指导教师

的指导下，在规定的时间内进行城市污水处理厂的设计。

1.1.2设计任务与内容

（1）污水处理程度计算

根据水体要求的处理水质以及当地的具体条件、气候与地形条件等来计算污

水处理程度。

（2）污水处理构筑物计算

确定污水处理工艺流程后选择适宜的各处理单体构筑物的类型。对所有单体

处理构筑物进行设计计算，包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸等。

（3）污泥处理构筑物计算

根据原始资料、当地具体情况以及污水性质与成分，选择合适的污泥处理工

艺流程，进行各单体处理构筑物的设计计算。

（4）平面布置及高程计算

对污水、污泥及中水处理流程要作出较准确的平面布置，进行水力计算与高

程计算。

（5）污水泵站工艺计算

对污水处理工程的污水泵站进行工艺设计，确定水泵的类型扬程利流量，计

算水泵管道系统和集水井容积，进行泵站的平面尺寸计算和附属构筑物计算。

1.2设计依据及原始资料

1.2.1设计依据

本设计依据环境工程专业毕业设计任务书，《给水排水工程快速设计手册（2

排水工程）》、《排水工程（第二版）》下册、《水污染控制工程（第三版）》下册、

《给水排水设计手册（第二版）》、《城镇污水处理厂污染物排放标准》

（GB18918-2002）等进行设计。

1.2.2设计原始资料

（1）排水体制

排水体制采用完全分流制

（2）污水量

①城市设计人口34万人,居住建筑内设有室内给排水卫生设备和淋浴设

备。

②城市公共建筑污水量按城市生活污水量的30%计。

③工业污水量为28000米3/平均日,其中包括工业企业内部生活淋浴污

水。

④城市混合污水变化系数：日变化系数KH=1.1,总变化系数Kz=1.3O

（3）水质：

①当地环保局监测工业废水的水质为：

B0Ds=295mg/LC0D=584mg/LSS=240mg/L

TN=46IIIR/LNH.~N=30IIIM/LTP=3.7mg/L

PH=7〜8

②城市生活污水水质：

C0D=420mg/LNH3-N=30mg/LTN=49mg/LTP=3.6mg/L

③混合污水：

重金属及有毒物质：微量，对生化处理无不良影响；大肠杆菌数：超标；冬

季污水平均温度15℃,夏季污水平均温度25℃。

(4)出水水质

污水处理厂出水水质参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》

(GB18918-2002)中的一级A标准，并尽量争取提高出水水质，因此确定本

污水厂出水水质控制为：

C0D(I<50mg/LSS^10mg/LB0D5^10mg/L

TN=15mg/LNH；-N=5(8)mg/LTPWO.5mg/L

城市污水经处理后，就近排入水体，其出水也可作为杂用回用水。

(5)气象资料

①气温:年平均13.6C,最高45.2℃,最低一20.6℃

②风向风速：常风向为东北与西南风，最大风速25m/s

③降水量：年平均降雨量587.最高年817.8mm.最低年285.2mm.

④冰冻期36d,土壤冰冻深度最大50cm,一股为10cm。

(6)水体、水文地质资料

①水体资料

污水厂处理出水排入水体，水体河底标高390.65m,平均流量1.5^/s,

平均水深2.8m,底坡8%o。

②区域地下水为潜水，地下水位在5.0-10.0m,随季节变化。水质对混凝

土无侵蚀性。

(7)工程地质资料

①地基承载力特征值130KPa,设计地震烈度7度。

②土层构成：由上至下包括黄土状亚粘土、饱和黄土状亚粘土、细粉砂与中

粗砂、亚粘土等。

(8)污水处理厂地形图，厂区地坪设计标高为398.88mo

(9)污水处理厂进水干管数据

管内底标高392.38m,管径1250mm充满度0.85

2设计水量和水质计算

2.1设计水量计算

本设计中设计水量的计算包括平均日污水量、最大日污水量、最大时污水量

的计算，按照《给水排水工程快速设计手册（2排水工程）》第7页表2-6公式进

行计算。

2.1.1平均污水量Qp的计算

（1）生活污水量Qpi的计算

Qpi=qxN

式中：

4一每人每日平均污水量定额L/（人・d）,该市位于陕西，由《给水排水工

程快速设计手册（2排水工程）》第6页表2-4查知，陕西属于第二分区，居住建

筑内设有室内给排水卫生设备和淋浴设备，所以q为100-140L/（人・d）,取4=120

L/（A•d）

N—设计人口数，34万人

Qp】=qxN=340000x120L/d=40800m3/d

（2）公共建筑污水量Qp2的计算

33

Qp2=30%xQpl=30%x40800m/d=l2240m/d

（3）工业污水量。p3的计算

由原始资料可知：Qp3—28000n?/d

（4）平均污水量&的计算

3

Qp=Qpl+Ql）2+Q/,3=40800+12240+28000=81040m/d

2.1.2设计最大日污水量2”的计算

33

emr=XQp=1.1x81040m/d=89144m/d

2.1.3设计最大时污水量Qmax的计算

33

2max=七xQ/1.3x81040m/d=105352m/d

2.1.4设计水量汇总

各设计水量汇总入表I中。

表I.各设计水量汇总

水量

项目

m3/dm3/hm3/sL/s

平均日污水量Qp810403376.670.938937.96

最大Fl污水量891443714.331.0321031.76

最大时污水量Qmax1053524389.671.2191219.35

2.2设计水质

2.2.1进水的水质计算

本设计进水水质计算包括SS、BOD5、COD、TN、NH3-N、TP等的浓度的

计算，其计算方法如下？

（1）混合污水中SS浓度的计算：

1000as

仆

式中:

q6一每人每日排放的污水量，qs=120L/（人・d）

as—每人每日排放的SS的量，由《给水排水设计手册（第五册）》第246

页查知，as=35-50g/（A•d）,取as=40g/（人•d）

①生活污水中SS浓度的计算

「1000x40”〃

Gi=———mg/L=333.33mg/L

②工业污水中SS浓度的计算

由设计原始资料得知Cs2=240mg/L

③混合污水中SS浓度计算

(Qpl+Qp2)XCsl+Qp3XC$2

SS

Qp

(40800+12240)x333.33+28OOOx240

=301.08mg/L

81040

（2）混合污水中的BOD5浓度的计算

l(XX)as

式中:

qs一每人每日排放的污水量，g$二120L/（人•d）

心一每人每日排放的BOD5的量，由《给水排水设计手册（第五册）》第

246页查知，as=20-35g/(人・d),取as=30g/(人•d)

①生活污水中BODs浓度的计算

1000x30

mg/L=250mg/L

120

②工业污水中BOD5浓度的计算

由设计原始资料得知J?=295mg/L

③混合污水中BOR浓度计算

)

BOD(Qp\+Qp2XC-sl+XCs2

5Qp

(40800+12240)x250+28000x295

=265.55mg/L

81040

（3）混合污水中的COD浓度的计算

①生活污水中COD浓度

COD=42()mg/L

②工业污水的COD浓度

COD=584mg/L

③混合污水中COD浓度

厂…(40800+12240)x420-28000x584〃…〃

COD=----------------------------------------------mg/L=476.66mg/L

81040

(4)混合污水中的TN浓度的计算

①生活污水中TN浓度

TN-49mg/L

②工业污水的TN浓度

TN=46mg/L

③混合污水中TN浓度

TZ(40800+12240)x49+28000x46……〃

TN=-------------------------------------------mg/L=47.96mg/L

（5）混合污水中的NH3-N浓度的计算

①生活污水中NH3-N浓度

NH3-N=30mg/L

②工业污水的NH3-N浓度

NH3-N=30mg/L

③混合污水中NH3-N浓度

5TXT(4080()+12240)x3()+28()00x3°〃”“

NHMN=----------------------mQ/L=30mQ/L

81040

(6)混合污水中的TP浓度的计算

①生活污水中TP浓度

TP=3.6mg/L

②工业污水的TP浓度

TP=3.7mg/L

③混合污水中TP浓度

Tn(40800+12240)x3.6+28000x3.7

TP=-----------------------------mg/L=3.63mg/L

81040

(7)混合污水其它水质指标

①重金属及有毒物质：微量，对升华处理无不良影响；

②大肠杆菌数：超标；

③冬季污水平均温度15C,夏季污水平均温度为25℃。

222出水水质设计

(1)污水处理厂出水水质参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》

(GB18918-2002)中的一级A标准，并尽量争取提高出水水质，因此确定本

污水厂出水水质控制为：

C0DC1<50mg/LSS^10mg/LB0D5^10mg/L

TN=15mg/LNH：-N=8mg/LTP^O.5mg/L

(2)城市污水经处理后，就近排入水体，其出水也可作为杂用回用水。

(3)处理厂对污水各项指标的处理程度

C-C

E=———^xlOO%

G

式中：

G一进水中某种污染物的平均浓度(mg/L)

G一出水中该种污染物的平均浓度（mg/L）

将各项水质指标带入上式中，计算出对污水的处理程度如下:

SS>96.68%COD>89.51%BODsz96.23%

TN>68.72%NH3-N>83.33%TP>86.23%

2.3计算当量人口数N

N=乂+M+$

式中：

N1一城市人口数，34万人；

M一公共建筑用水折算而得的人口数，

M一工业废水折算而得的人口数。

2.3.1公共建筑用水折算而得的人口数

N?=30%x乂=30%x34=10.2万人

2.3.2工业废水折算而得的人口数

工业废水按SS、BOD浓度折合为人口数是按照《给水排水设计手册（第五

册）》第246页公式4-1转化进行计算的，折合成人口数的计算公式为：

（1）工业废水按SSt一算

式中：

q—业废水中SS的浓度，Css=240mg/L；

Q,2一工业废水的平均日污水量，QP2=28000人；

心一每人每日排放的SS量，由《给水排水设计手册（第五册）》第246页

查知，as=35-50g/（人•d）,取as=40g/（人•d）。

z240x28000a“QFA

N、=-------=168000=16.8万人

40

N=M+M+M=34+10.2+16.8=61.0万人

(2)按BOD5计算

..CB00X0，2

式中：

CBOD5一工业废水中BOD5的浓度，CBOD5=295mg/L

。/,2一工业废水的平均日污水量，QP2=28000人

次一每人每日排放的BOD5量，由《给水排水设计手册（第五册）》第246

页查知，as=20-35g/（人•d）,取as=30g/（人・d）

z295x28000.”。石

=----------=275333A=27.53万人A

N=N廿N/N3=34+10.2+27.53=71.73万人

3确定工艺流程

3.1工艺流程选择的原则

污水处理的目的主要有两个，其一是保护水资源不受污染，因此处理后出水

要达到水质标准；其二是污水回用，处理后出水月于农H1灌溉、城市中水和工业

生产等，为此处理水要满足相应的用水要求，《水处理工程师手册》对工艺流程

的选择给出了以下的原则和要求，所以污水处理工艺的选择也要按照下面的原则

和要求进行⑵。

（1）工艺流程应艰据原水性质和用水要求选择，其处理程度和方法应符合

现行的国家标准和地方的有关规定，处理后水质应符合有关用水和排放的标准要

求：

（2）应充分利用当地的地形、地址、水文、气象等自然条件及自然资源；

（3）污水处理应充分考虑排放水体的稀释、自净能力，根据污水处理程度

来选择流程；

（4）流程选择应妥善处理技术先进和合理可行的关系，并考虑远期发展对

水质水量的要求，考虑分期建设的可能性；

（5）流程组合的原则应当是先易后难，先粗后细，先成本低的方法，后成

本高的方法。

3・2工艺流程的确定

按照污水处理工艺流程选择的原则和要求，可得比较合适于西安市某污水处

理厂的工艺是倒置A2/0法工艺。该工艺采用较短时间的初沉池或者不设初沉池,

使进水中的细小有机悬浮固体有相当的一部分进入生物反应器，以满足反硝化菌

和聚磷菌对碳源的需求，并使生物反应冷中的污泥能达到较高的浓度；整个系统

中的活性污泥都完整地经历过厌氧和好氧的过程，因此排放的剩余污泥中都能充

分地吸收磷；避免了回流污泥中的硝酸盐对厌氧释磷的影响；由于反映其中活性

污泥浓度较高，从而促进了好氧反应器中的同步硝化、反消化，提高了处理系统

的脱氮除磷的效率⑶。本法的具体工艺流程如图1所示。

图1倒置A2/0法工艺流程图

4水处理各构筑物的选择及设计计算

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0.9〜1.1m/s；

（2）进水管管材为钢筋混凝土结构；

（3）进水管按非满流设计，〃=0.014：

2.设计计算

(1)取进水管流速为u=1.10m/s,由《给水排水设计手册(第二版)》第1

册查知，取管径为取=1250mm,设计坡度i=0.009；

(2)已知最大日污水量Qmax=L219m/s；

(3)初定充满度h/D=0.85,则有效水深〃=1250x0.85=1062.5mm；

(4)已知管内底标高为392.38m,则水面标高为:393.44

(5)管顶标高为：392.38+1.25=393.63m；

(6)进水管水面距地面距离398.88-393.44=5.44m。

4.1.2进水闸井工艺设计

进水闸井的作用是汇集各种来水以改变进水方向，保证进水稳定性。进水闸

井前设跨越管，跨越管的作用是当污水厂发生故障或维修时，可使污水直接排入

水体，跨越管的管径比进水管略大，取为1400mm,进水闸井的设计要求如下⑵：

(1)设在进水闸、格栅、集水池前；

(2)形式为圆形、矩形或梯形；

(3)井底高程不得高于最低来水管管底，水面不得淹没来水管管顶。

考虑施工方便以及水力条件，进水闸井尺寸取6X4.5m,井深6.5m,井内

水深1.2m,闸井井底标高为392.19m,进水闸井水面标高为393.39m,超越管位

于进水管顶1.0m处，即超越管管底标高为394.63mo由《水处理工程师手册》

第566页表6.1.3选用HZJ5-I型闸门，其安装尺寸参数如下表2所示：

表2HZJ5—I型闸门安装参数

AQEF(F|)G(G。HH,dPS

DxH02

2500X200027801250112528539033201180娟818012

(265)(370)

(4)启闭机的选择

由《水处理工程师手册》第566页表6.1.3查得选用LOD型电手动两用启

闭机。

4.2格栅

4.2.1格栅的作用及种类

格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属网、框架及相关装置组

成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留

污水中较粗大漂浮物和悬浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、木片、布条、

塑料制品等，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设

施、进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行⑶。

按照格栅形状，可分为平面格栅和曲面格栅；按照格栅净间距，可分为粗格

栅(50-100mm).中格栅(10-40mm)＞细格栅(1.5-10mm)三种，平面格栅和

曲面格栅都可以做成粗、中、细三种⑶。

本工艺采用矩形断面中格栅和细格栅各一道，采用机械清渣，中格栅设在污

水提升泵房之前，细格栅设在提升泵房之后。

422格栅的设计原则

本设计中格栅的设计原则主要有⑴：

(1)格栅的清渣方式有人工清渣和机械清渣，一般采用机械清渣：

(2)机械格栅一股不宜少于两台；

(3)过栅流速一般采用0.6-1.0m/s；

(4)格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4-0.9m/s；

(5)格栅倾角一般采用45。-75。；

(6)通过格栅的水头损失一般采用().()8-().15m；

(7)格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位().5m,工作台

上应有安全和冲洗设施；

(8)格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m,工作台正面过道宽度：人

工清除不应小于1.2m,机械清除不应小于1.5m；

(9)机械格栅的动力装置一般宜设在室内，或采取其他保护设施；

(10)格栅间内应安装吊运设备，以利于进行格栅及其他设备的检修、栅渣

的口常清理。

423格栅的设计计算

1.中格栅的计算

本设计中格栅的设计计算如下⑴：

前面计算可知：Cnm=1.219m3/s,计算草图8

图2格栅示意图

（1）格栅间隙数

-xQmaxVslKa

11=----------------

bhv

式中：

〃一栅条间隙

Qmax—最大设计流量，nr%；

〃一栅条间隙，m；

万一栅前水深，m；

u—污水流经格栅的速度，一般取0.6—1.0m/3；

a一格栅安装倾角，（°）

取中格栅栅前水深为力二1〃?，格栅栅条间隙b=20mm,过栅流速u=0.9m/s,

格栅安装倾角a=60°,设置两台机械格栅，则每台格栅间隙数为：

x

一QmivVsina-x1.219xJsin60

n=2---------------=区---------------=31.5；则〃=32

b-hv0.02x1x0.9

（2）栅槽宽度

B=S(/!-V)+bn

式中:

8—栅槽宽度，m；

S一栅条宽度，取S=0.01m；

b一栅条间隙，取n=0.02m

〃一栅条间隙数，〃=32个;

8=S(〃-l)+/?〃=0.01x(32—1)+0.02x32=0.95m

(3)进水渠道渐部分长度

B-B,

2tana,

式中:

4—进水渠道渐宽部分长度，m；

Bi一进水渠道宽度，取Bi=0.6()m

ai一渐宽部分展开角度，取a|=20。；

B-B]0.95-0.60

------=----------=0.48m

2tana12xtan20

(4)出水渠道渐窄部分长度/,

I、=1x0.48=0.24m

'2'2

(5)过栅水头损失

通过格栅的水头损失九可以按下式计算:

h\—k'ho

式中:

%一设计水头损失，m；

h0—计算水头损失，m；

g—重力加速度，m/s2；

%一系数，格栅受污堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；

4一阻力系数，其值与栅条锻炼形状有关。

设格栅断面形状为锐边矩形，则

&=B(-r=2.42X(—)^=0.96

b0.02

v2092

%=J——sintz=0.96x——xsin60=0.034m

g2x9.8

Ai=Z•%=3x0.034=0.102m

(6)栅后槽总高度H

设栅前渠道超高.%=0.3m,栅前水深〃=1.0m,则

//=/?+/?,+/?2=1.0+0.102+0.3=1.402m,取1.4m

(7)栅前槽高度

”]=/?+h2=1+0.3=1.3/77

(8)栅槽总长度L

L=L+/,+0.5+1.0+———=0.48+0.24+0.5+1.0+13=2.97m

■tan60°tan60

(9)每日产生的栅渣量

8M004X•叱

W=---------------

KzXKXX)

式中：

卬一每日栅渣量，m'/d

%一单位体积污水栅渣量，nf/(1()3污水)，中格栅间隙为20nlm，取卬=0.05

m3/(103污水)

K二一生活污水总变化系数，小二1.3

86400x1.219x0.05

W==4.05m3/

1.3x1000

W=4.05m3/J>0.02m3/J,宜采用机械清渣

每台格栅每日栅渣量叫｝2Sm\"

(10)中格栅及格栅除污机选型

由《给水排水设计手册(第二版)》第11册第521页查知，选用两台GH-1000

链条回转式多耙格栅除污机，其规格及性能如下表3：

表3GH-1000链条回转式多耙格栅除污机的规格和性能参数

型号格栅宽度格栅净距安装角过栅流速电动机功率

(mm)(mm)a(。)(m/s)CKW)

GH-1000100020600.91.1-1.5

2.细格栅的计算

本设计中格栅的设计计算如下⑴：

(1)格栅间隙数

-xfimaxVsina

n=-----------

bhv

式中各项字母代表的意义同前，取细格栅栅前水深为〃-1.5m,格栅珊条

间隙b=10mm,过栅流速n=0.9m/s,格栅安装倾角a=60°,设置两台机械格栅,

则每台格栅间隙数为：

-xQmaxVsina-xl.219xJsin60

(2)栅槽宽度

B=S(n-V)+bn

式中:

8—栅槽宽度，m；

S一栅条宽度，取S=0.0Im；

b一栅条间隙,取〃=0.01m；

〃一栅条间隙数，〃二42个；

B=S(n-V)+bn=0.01x(42-1)+0.01x42=0.80m

(3)进水渠道渐部分长度

/

2tana1

式中：

/,进水渠道渐宽部分长度，m；

8।一进水渠道宽度，取Bi=0.60m；

ai—渐宽部分展开角度，取a〕=20。；

_0.80-0.60

=0.28m

2tana(2xtan20

(4)出水渠道渐窄部分长度乙

/,=-x0.28=0.14m

212

(5)过栅水头损失

通过格栅的水头损失历可以按下式计算:

h\=k-ho

v2

%=彳----sinci

2g

式中：

九一设计水头损失，〃?

府一计算水头损失，加

g一重力加速度，机A?

々一系数，格栅受污堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3

:一阻力系数，其值与栅条锻炼形状有关

设格栅断面形状为锐边矩形

5-001-

&=B(-)3=242x(—)3=2.42

b0.01

v2.0.92.一

〃()=4-----sina=2.42x---------xsin6()=().()S7m

g2x9.8

/?1=k•h。=3x0.087=0.26m

(6)栅后槽总高度〃

设栅前渠道超高〃2=0.3m,栅前水深〃=1.5m,则

H=/?+/?!+色=1.5+0.26+0.3=2.06m,取2.1m

（7）栅前槽高度兄

H[=h+h-,=1.5+0.3=1.8m

（8）栅槽总长度L

H1Q

L=l.+l.+0.5+1.0+——J—=0.28+0.14+0.5+1.0+—■—=2.96m

tan60°tan60”

（9）每日产生的栅渣量

W=864（乂）心—

K：xlOOO

式中：

卬一每日栅渣量，m"d

%一单位体积污水栅渣量，n?/（IO,污水），中格栅间隙为20mm,取W=（）.O5

m'/QCP污水）

勺一生活污水总变化系数，£=1.3

86400x1.219x0.1

1I1V7=----------------=8.10m3/f/

1.3x1000

W=8.10m3/J>0.02m3/J,宜采用机械清渣

每台格栅每日栅渣量仍=艺=4.05m3/J

2

(10)细格栅及格栅除污机的选择

由《给水排水设计手册(第二版)》第11册第533页查知，选用两台XWB-

III-0.8-1.5背耙式格栅除污机，其性能如下表4圻示：

表4XWB-HI-0.8-1.5背耙式格栅除污机

格栅宽度耙内有效安装倾提升质格栅问提升速度电机功

型号(mm)长度(mm)角(。)量(kg)距(mm)(m/min)率(KW)

XWB-III800100602001030.5

-0.8-1.5

4.3沉砂池

4.3.1沉砂池的作用及类型

污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥活性，而且会板积

在反应池底部减小反应池有效容积，甚至在脱水时扎破率带损坏脱水设备。沉砂

池的设置目的就是去除污水中泥砂、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响

后续处理的构筑物的正常运行⑶。

常用的沉砂池的形式主要有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流式沉砂池。平

流式沉砂池是早期污水处理系统常用的一种形式，它具有截留无机颗粒效果较

好、构造简单等布•点，但也存在流速不易控制、沉砂中有机性颗粒含量较高、排

砂常需要洗砂处理等缺点。旋流式沉砂池是利用机械力控制水流流态与流速、加

速砂粒的沉淀并使有机物随流水带走的沉砂装置。曝气沉砂池在池的一侧通入空

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；曝气沉砂池还

具有以下特点，通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定,

受流量的影响较小：沉砂中含有有机物量低于5%：由于池中设有曝气设备.它

还具有预曝气、脱臭、除泡作用以及加速污水中油类和浮渣的分离等作用，这些

特点对后续的沉淀池、曝气池、污泥消化池的正成运行以及对沉砂的最终处置提

供了有利的条件⑶。本设计中选用曝气沉砂池，其截面图如图9示。

图3曝气沉砂池示意图

1—空气干管2—支管3—扩散设备4一头部支座

曝气沉砂池与细格栅合建，为地上式矩形混凝土结构，设为两格池子。

4.3.2曝气沉砂池的设计参数

本设计中曝气沉砂池的设计参数有？

(1)旋流速度应保持0.25~0.3m/s；

(2)水平流速为0.06〜0.12m/s；

(3)最大流量时停留时间为l~3min；

(4)有效水深为2~3m,宽深比一般采用1~2；

(5)长宽比可达5,当池长比池宽大得多时，应考虑设计横向挡板；

(6)每立方米污水的曝气量为0.1〜0.2m3空气，或3~5m3/(m"・h)；

(7)空气扩散装置设在池的一侧，距池底约0.6〜0.9m,送气管应设置调节

气量的阀门；

(8)池子的形状应尽可能不产生偏流或死角，在集砂槽附近可安装纵向挡

板。

4.3.3曝气沉砂池的设计计算

I.池体的计算

本设计中曝气沉砂池的设计计算如下⑴：

(1)池子总有效容积V

V=ema/x60

式中：

3

Qmax一污水厂最大设计流量，emax=1.219m/s；

，一最大设计流量时的流行时间，取t=2min；

3

V=Qmjx60=1.219x2x60=146.28m

(2)水流断面的面积A

式中：

3

Qmax一污水厂最大设计流量，e,nax=1.219m/s；

匕一最大设计流量时的水平流速，取O.lm/s；

A1.219?Sic2

A=-------m-=12.19m-

0.1

(3)池总宽度8

B靖

式中:

也一设计有效水深，取〃,=2.5m

8=4=乌坦m=4.88m

力，2.5

（4）校核宽深比

二=等=1.95宽深比在卜2之间，符合要求

h22.5

（5）池体长L

,V146.28-

L=——=------m=12m

A12.19

（6）校核长宽比

^=—=2.5,符合要求

b4.88

2.曝气系统设计计算

本设计的曝气沉砂池的曝气系统设计计算⑴⑶：

本设计的曝气沉砂池运用鼓风曝气系统，鼓风设备和倒置A2/O反应池空气

系统设在同一机房，采用穿孔管曝气，穿孔曝气管设置在集砂槽一侧，距池底

0.8,距池壁0.5m,则穿孔管的淹没深度为H=为-0.8=2.5-0.8=1.7m。

（1）最大时所需空气量入ax

人=皈-3600

式中：

每立方米污水所需空气量，().1~().2nF空气/污水，取0.2皿3空气/小3

污水

33

如IX=dQm、、X3600=0.2x1.219x3600m/h=877.68m/h

<IIIMAIII<1A

（2）平均时所需空气量乡

q=dQx3600=0.2x0.938x3600m3=675.36m3/h

(3)鼓风机的风压计算

p=H+hd+hf

式中：

P一鼓风机口风压，kPa；

”一扩散设备的淹没深度，换算成压力单位kPa,ImHzO压力相当于9.8kPa,

"=1.7X9.8kPa=16.66kPa；

力一扩散设备的风压损失，kPa,与充氧形式有关，一般取3~5kPa,取4kP"

与一输气管道的总风压损失，kPa,包括沿程风压损失和局部风压损失，可

以通过计算确定，设管路压力损失为5.5kPa。

p=H+hd+hf=16.66+4+5.5kPa=26.16kPa

(4)鼓风机的选择

由《给水排水设计手册(第二版)》第11册P470查知，选择RD—125型号

罗茨鼓风机两台，其性能如下表6所示：

表5罗茨鼓风机的性能

型号11件转速出口风压气量轴功率LA电动机功

(mm)(r/min)(kPa)Q(m3/min)(kW)率(kW)

RD—125125175029.616.811.715

3.沉砂室的计算

沉砂室的计算过程如下⑴：

(1)沉砂部分所需容积

y/maxXTx26400

X106

式中：

X一城市污水沉砂量，可按照106m3污水沉砂15〜30m3计算，取

X=20m3/l()6m3污水

丁一清除沉砂的间隔时间，d,取7=2d

段一生活污水总变化系数，£=1.3

Q,naxXTx8M001.219x20x2x86400…

V=---------------7-----=-------------------7---------=3.24m

K.x\061.3xl06

(2)每个污泥斗的容积

V=-

on

式中:

匕一每格沉砂斗容积;

〃一沉砂斗个数，本设计中设每格池子有两个沉砂斗，则〃=2；

"V3.24I。3

V=-=----=1.62m

on2

(3)沉砂斗各部分尺寸

设斗底宽a产0.6,斗壁与水平面的倾角为60°,斗高叫=1.1m,则沉砂斗伤口

宽度为：

2叫2x1.1

+q=-------+0.6=1.87m

tan60------tan60°

沉砂斗容积为:

匕=改(2/+2叫+2«21)=—(2xl.872+2x1.87x0.6+2x0.62)=L83m3

(>1.62m3)

(8)沉砂室的高度小

采用重力排砂，设池底坡度2=().06,坡向砂斗，

,L-2a12-2x1.87…

=------=-----------=4.13

22

为=/+〃2=1.1+0.06x4,13=1.35

(9)池总高度

//=//)+/?2+/

式中:

/?!一沉砂池超高，m,设九二0.3m

H=h1+h、+h、=0.3+2.4+1.35=4.05m

(10)验证最小流速

式中：

3

Qnm一最小流量，nf/s,2min=%^=0.938m/s

K,

。一最小流量时沉砂池的水流断面面积（n?）,co=h2b

々一最小流量时工作的沉砂池数目，最小流量时，只有一格工作〃产1

二

Qmax=129=0.08m/s>0.06m/s

Vmin

n}cox1x2.4x4.881.3x1x2.4x4.88

（11）砂水分离器的选择

选用螺旋式砂水分离器两台，一备一用，螺旋式砂水分离器由砂斗、溢流堰、

出水管、无轴螺旋带及驱动装置等组成。

4.曝气沉砂池进出水女计的计算

曝气沉砂池的进出水设计的计算过程如下R

（1）曝气沉砂池进水没计

曝气沉砂池进水采用配水槽，来水由提升泵房和细格栅后水渠直接进入沉砂

池配水槽，配水槽尺寸为：BxLxH=5.09x0.5x2o为避免异重流的影响，污

水经潜孔进入沉砂池，过水流速不宜过大，流速控制在u=0.2〜0.4m/s,本设计取

v=0.4m/so

单格池子配水孔面积为：

尸=2-以2=3.05m;

v0.4

设计孔口尺寸为L8mX1.8m,则孔口实际流速为:

()I21O

v==^-^-m/s=0.38m/s

A1.8

查《给水排水设计手册(第二版)》第一册P678,可得水流经过孔口的局部

水头损失为J=1.06,则水头损失为：

h==1.06x-^^=0.0078m

2g2x9.8

(2)曝气沉砂池出水设计

出水采用矩形薄壁跌水堰，假设堰为无侧收缩堰，堰宽同沉砂池每格池子的

宽度，即。=4.88m,则通过堰流量为：

___3

2

qv=mb^2gH

式中：

3

qv一堰流量,qv=1.219m/s

m—流量系数，通常采用0.45：

b一堰宽，m,b-4.88m；

”一溢流堰上水深，m；

通过计算得出”=0.25m,设跌水高度为0.15m,则沉砂池出水的水头损失

为0.25+0.15=0.40m

4.4倒置A2/()反应池

4.4.1工艺设计参数

倒置A2/O工艺的设计参数包括⑶：

(1)污泥泥龄SRT=10~20d,取为16d；

(2)水力停留时间：缺氧区1〜2h,取1.5h；厌氧区1〜2h,取1.5h,好氧区

5-10h,取6.5h；

(3)池内混合液污泥浓度(MLSS)X为3000〜4000mg/L,取X=35OOmg/L；

l

(4)污泥负荷WO」5kgBOD5/(kgMLSS・『),取0.15kgBOD5/(kgMLSS*d)0

4.4.2反应池池体设计计算

倒置A2/O工艺的反应池池体设计计算过程如下?

(1)混合液回流比R“

①总氮的去除率：

TN-TN

=—-----^X1OO%

R77Vo

式中:

77V()=47.96nig/£

TNC=15nig/L

=河—TNeX100%=47洸-15X100%=68.7%

川。47.96

②混合液回流比R内

x100%=——22gx100%=219.5%，取R4=220%

口内=

l-77w1-68.7%

(2)反应池容积

3

设两座钢筋混凝土结构的倒置A2/O反应池，〃=2,e,nr=3714.33m/h；

缺氧区容积匕:

=3714.33x1.5=2785.75n?

22

厌氧区容积匕:

=纽1=3714.33x1.5=2785.75m；

22

好氧区容积匕:

匕=竽=笔2"7⑶

(3)校核氮磷负荷

好氧区总氮负荷9:

1xQmr"M1x89144x47.96

九=2=0.05kgTN/(MLSSd)<0.05kg7N/(MLSSd)

X%3500x12071.57

符合要求;

厌氧区总磷负荷。:

1

—XQmrT^-x89144x3.63

_=0.017kgTP/(MASS-d)<0.06kg7¥V(MLS3•d)

XK3500x2785.75

，符合要求。

(4)系统每座反应池每日活性污泥净增值

AX=K(S0-5c)Q-KdVXv

式中:

So-S。一So为好氧池中进水平均BOD5的值，5,为好氧池中出水平均