西安市某污水處理廠設計

內容摘要本設計為西安市某污水處理廠工程工藝設計，污水處理廠規模為

81040m7d,污水主要天源為生活污水和工業廢水，主要污染物質是BOD、COD、

SS、TN、NH：「N、TP,適宜采用生化處理方法。結合污水來源的水質特征，確定

采用倒置A70為主體反應池的污水處理工藝流程和以重力濃縮池為主體的污泥

處理工藝流程。木工藝具有良好的去除BOD、COD及脫氮除磷的功能，對BOD、

COD、SS、TN、NH3-N>TP的去除率分別能達到96.23%、89.51%、96.68%、68.72%、

83.33%、86.23%,污水處理廠處理后的出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標

準》（GB18918-2002）中的一級A標準，其出水就近排入水體。

關鍵詞倒置A70工藝；脫氮除磷；曝氣沉砂池；輻流式沉淀池；重力濃縮池

1設計任務書

1.1設計任務與內容

1.1.1設計簡介

本設計為環境工程專業本科畢業設計，是大學四年教學計劃規定的最后一個

實踐性環節，本設計題目為：西安市某污水處理廠設計。設計任務是在指導教師

的指導下，在規定的時間內進行城市污水處理廠的設計。

1.1.2設計任務與內容

（1）污水處理程度計算

根據水體要求的處理水質以及當地的具體條件、氣候與地形條件等來計算污

水處理程度。

（2）污水處理構筑物計算

確定污水處理工藝流程后選擇適宜的各處理單體構筑物的類型。對所有單體

處理構筑物進行設計計算，包括確定各有關設計參數、負荷、尺寸等。

（3）污泥處理構筑物計算

根據原始資料、當地具體情況以及污水性質與成分，選擇合適的污泥處理工

藝流程，進行各單體處理構筑物的設計計算。

（4）平面布置及高程計算

對污水、污泥及中水處理流程要作出較準確的平面布置，進行水力計算與高

程計算。

（5）污水泵站工藝計算

對污水處理工程的污水泵站進行工藝設計，確定水泵的類型揚程利流量，計

算水泵管道系統和集水井容積，進行泵站的平面尺寸計算和附屬構筑物計算。

1.2設計依據及原始資料

1.2.1設計依據

本設計依據環境工程專業畢業設計任務書，《給水排水工程快速設計手冊（2

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

《給水排水設計手冊（第二版）》、《城鎮污水處理廠污染物排放標準》

（GB18918-2002）等進行設計。

1.2.2設計原始資料

（1）排水體制

排水體制采用完全分流制

（2）污水量

①城市設計人口34萬人,居住建筑內設有室內給排水衛生設備和淋浴設

備。

②城市公共建筑污水量按城市生活污水量的30%計。

③工業污水量為28000米3/平均日,其中包括工業企業內部生活淋浴污

水。

④城市混合污水變化系數：日變化系數KH=1.1,總變化系數Kz=1.3O

（3）水質：

①當地環保局監測工業廢水的水質為：

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

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

PH=7?8

②城市生活污水水質：

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

③混合污水：

重金屬及有毒物質：微量，對生化處理無不良影響；大腸桿菌數：超標；冬

季污水平均溫度15℃,夏季污水平均溫度25℃。

(4)出水水質

污水處理廠出水水質參考《城鎮污水處理廠污染物排放標準》

(GB18918-2002)中的一級A標準，并盡量爭取提高出水水質，因此確定本

污水廠出水水質控制為：

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

TN=15mg/LNH；-N=5(8)mg/LTPWO.5mg/L

城市污水經處理后，就近排入水體，其出水也可作為雜用回用水。

(5)氣象資料

①氣溫:年平均13.6C,最高45.2℃,最低一20.6℃

②風向風速：常風向為東北與西南風，最大風速25m/s

③降水量：年平均降雨量587.最高年817.8mm.最低年285.2mm.

④冰凍期36d,土壤冰凍深度最大50cm,一股為10cm。

(6)水體、水文地質資料

①水體資料

污水廠處理出水排入水體，水體河底標高390.65m,平均流量1.5^/s,

平均水深2.8m,底坡8%o。

②區域地下水為潛水，地下水位在5.0-10.0m,隨季節變化。水質對混凝

土無侵蝕性。

(7)工程地質資料

①地基承載力特征值130KPa,設計地震烈度7度。

②土層構成：由上至下包括黃土狀亞粘土、飽和黃土狀亞粘土、細粉砂與中

粗砂、亞粘土等。

(8)污水處理廠地形圖，廠區地坪設計標高為398.88mo

(9)污水處理廠進水干管數據

管內底標高392.38m,管徑1250mm充滿度0.85

2設計水量和水質計算

2.1設計水量計算

本設計中設計水量的計算包括平均日污水量、最大日污水量、最大時污水量

的計算，按照《給水排水工程快速設計手冊（2排水工程）》第7頁表2-6公式進

行計算。

2.1.1平均污水量Qp的計算

（1）生活污水量Qpi的計算

Qpi=qxN

式中：

4一每人每日平均污水量定額L/（人?d）,該市位于陜西，由《給水排水工

程快速設計手冊（2排水工程）》第6頁表2-4查知，陜西屬于第二分區，居住建

筑內設有室內給排水衛生設備和淋浴設備，所以q為100-140L/（人?d）,取4=120

L/（A?d）

N—設計人口數，34萬人

Qp】=qxN=340000x120L/d=40800m3/d

（2）公共建筑污水量Qp2的計算

33

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

（3）工業污水量。p3的計算

由原始資料可知：Qp3—28000n?/d

（4）平均污水量&的計算

3

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

2.1.2設計最大日污水量2”的計算

33

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

2.1.3設計最大時污水量Qmax的計算

33

2max=七xQ/1.3x81040m/d=105352m/d

2.1.4設計水量匯總

各設計水量匯總入表I中。

表I.各設計水量匯總

水量

項目

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

最大時污水量Qmax1053524389.671.2191219.35

2.2設計水質

2.2.1進水的水質計算

本設計進水水質計算包括SS、BOD5、COD、TN、NH3-N、TP等的濃度的

計算，其計算方法如下？

（1）混合污水中SS濃度的計算：

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《給水排水設計手冊（第五冊）》第246

頁查知，as=35-50g/（A?d）,取as=40g/（人?d）

①生活污水中SS濃度的計算

「1000x40”〃

Gi=———mg/L=333.33mg/L

②工業污水中SS濃度的計算

由設計原始資料得知Cs2=240mg/L

③混合污水中SS濃度計算

(Qpl+Qp2)XCsl+Qp3XC$2

SS

Qp

(40800+12240)x333.33+28OOOx240

=301.08mg/L

81040

（2）混合污水中的BOD5濃度的計算

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《給水排水設計手冊（第五冊）》第

246頁查知，as=20-35g/(人?d),取as=30g/(人?d)

①生活污水中BODs濃度的計算

1000x30

mg/L=250mg/L

120

②工業污水中BOD5濃度的計算

由設計原始資料得知J?=295mg/L

③混合污水中BOR濃度計算

)

BOD(Qp\+Qp2XC-sl+XCs2

5Qp

(40800+12240)x250+28000x295

=265.55mg/L

81040

（3）混合污水中的COD濃度的計算

①生活污水中COD濃度

COD=42()mg/L

②工業污水的COD濃度

COD=584mg/L

③混合污水中COD濃度

廠…(40800+12240)x420-28000x584〃…〃

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

81040

(4)混合污水中的TN濃度的計算

①生活污水中TN濃度

TN-49mg/L

②工業污水的TN濃度

TN=46mg/L

③混合污水中TN濃度

TZ(40800+12240)x49+28000x46……〃

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

（5）混合污水中的NH3-N濃度的計算

①生活污水中NH3-N濃度

NH3-N=30mg/L

②工業污水的NH3-N濃度

NH3-N=30mg/L

③混合污水中NH3-N濃度

5TXT(4080()+12240)x3()+28()00x3°〃”“

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

81040

(6)混合污水中的TP濃度的計算

①生活污水中TP濃度

TP=3.6mg/L

②工業污水的TP濃度

TP=3.7mg/L

③混合污水中TP濃度

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

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

81040

(7)混合污水其它水質指標

①重金屬及有毒物質：微量，對升華處理無不良影響；

②大腸桿菌數：超標；

③冬季污水平均溫度15C,夏季污水平均溫度為25℃。

222出水水質設計

(1)污水處理廠出水水質參考《城鎮污水處理廠污染物排放標準》

(GB18918-2002)中的一級A標準，并盡量爭取提高出水水質，因此確定本

污水廠出水水質控制為：

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

TN=15mg/LNH：-N=8mg/LTP^O.5mg/L

(2)城市污水經處理后，就近排入水體，其出水也可作為雜用回用水。

(3)處理廠對污水各項指標的處理程度

C-C

E=———^xlOO%

G

式中：

G一進水中某種污染物的平均濃度(mg/L)

G一出水中該種污染物的平均濃度（mg/L）

將各項水質指標帶入上式中，計算出對污水的處理程度如下:

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

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

2.3計算當量人口數N

N=乂+M+$

式中：

N1一城市人口數，34萬人；

M一公共建筑用水折算而得的人口數，

M一工業廢水折算而得的人口數。

2.3.1公共建筑用水折算而得的人口數

N?=30%x乂=30%x34=10.2萬人

2.3.2工業廢水折算而得的人口數

工業廢水按SS、BOD濃度折合為人口數是按照《給水排水設計手冊（第五

冊）》第246頁公式4-1轉化進行計算的，折合成人口數的計算公式為：

（1）工業廢水按SSt一算

式中：

q—業廢水中SS的濃度，Css=240mg/L；

Q,2一工業廢水的平均日污水量，QP2=28000人；

心一每人每日排放的SS量，由《給水排水設計手冊（第五冊）》第246頁

查知，as=35-50g/（人?d）,取as=40g/（人?d）。

z240x28000a“QFA

N、=-------=168000=16.8萬人

40

N=M+M+M=34+10.2+16.8=61.0萬人

(2)按BOD5計算

..CB00X0，2

式中：

CBOD5一工業廢水中BOD5的濃度，CBOD5=295mg/L

。/,2一工業廢水的平均日污水量，QP2=28000人

次一每人每日排放的BOD5量，由《給水排水設計手冊（第五冊）》第246

頁查知，as=20-35g/（人?d）,取as=30g/（人?d）

z295x28000.”。石

=----------=275333A=27.53萬人A

N=N廿N/N3=34+10.2+27.53=71.73萬人

3確定工藝流程

3.1工藝流程選擇的原則

污水處理的目的主要有兩個，其一是保護水資源不受污染，因此處理后出水

要達到水質標準；其二是污水回用，處理后出水月于農H1灌溉、城市中水和工業

生產等，為此處理水要滿足相應的用水要求，《水處理工程師手冊》對工藝流程

的選擇給出了以下的原則和要求，所以污水處理工藝的選擇也要按照下面的原則

和要求進行⑵。

（1）工藝流程應艱據原水性質和用水要求選擇，其處理程度和方法應符合

現行的國家標準和地方的有關規定，處理后水質應符合有關用水和排放的標準要

求：

（2）應充分利用當地的地形、地址、水文、氣象等自然條件及自然資源；

（3）污水處理應充分考慮排放水體的稀釋、自凈能力，根據污水處理程度

來選擇流程；

（4）流程選擇應妥善處理技術先進和合理可行的關系，并考慮遠期發展對

水質水量的要求，考慮分期建設的可能性；

（5）流程組合的原則應當是先易后難，先粗后細，先成本低的方法，后成

本高的方法。

3?2工藝流程的確定

按照污水處理工藝流程選擇的原則和要求，可得比較合適于西安市某污水處

理廠的工藝是倒置A2/0法工藝。該工藝采用較短時間的初沉池或者不設初沉池,

使進水中的細小有機懸浮固體有相當的一部分進入生物反應器，以滿足反硝化菌

和聚磷菌對碳源的需求，并使生物反應冷中的污泥能達到較高的濃度；整個系統

中的活性污泥都完整地經歷過厭氧和好氧的過程，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鹽對厭氧釋磷的影響；由于反映其中活性

污泥濃度較高，從而促進了好氧反應器中的同步硝化、反消化，提高了處理系統

的脫氮除磷的效率⑶。本法的具體工藝流程如圖1所示。

圖1倒置A2/0法工藝流程圖

4水處理各構筑物的選擇及設計計算

4.1進水閘井的設計

4.1.1污水廠進水管

1.設計依據？

（1）進水流速在0.9?1.1m/s；

（2）進水管管材為鋼筋混凝土結構；

（3）進水管按非滿流設計，〃=0.014：

2.設計計算

(1)取進水管流速為u=1.10m/s,由《給水排水設計手冊(第二版)》第1

冊查知，取管徑為取=1250mm,設計坡度i=0.009；

(2)已知最大日污水量Qmax=L219m/s；

(3)初定充滿度h/D=0.85,則有效水深〃=1250x0.85=1062.5mm；

(4)已知管內底標高為392.38m,則水面標高為:393.44

(5)管頂標高為：392.38+1.25=393.63m；

(6)進水管水面距地面距離398.88-393.44=5.44m。

4.1.2進水閘井工藝設計

進水閘井的作用是匯集各種來水以改變進水方向，保證進水穩定性。進水閘

井前設跨越管，跨越管的作用是當污水廠發生故障或維修時，可使污水直接排入

水體，跨越管的管徑比進水管略大，取為1400mm,進水閘井的設計要求如下⑵：

(1)設在進水閘、格柵、集水池前；

(2)形式為圓形、矩形或梯形；

(3)井底高程不得高于最低來水管管底，水面不得淹沒來水管管頂。

考慮施工方便以及水力條件，進水閘井尺寸取6X4.5m,井深6.5m,井內

水深1.2m,閘井井底標高為392.19m,進水閘井水面標高為393.39m,超越管位

于進水管頂1.0m處，即超越管管底標高為394.63mo由《水處理工程師手冊》

第566頁表6.1.3選用HZJ5-I型閘門，其安裝尺寸參數如下表2所示：

表2HZJ5—I型閘門安裝參數

AQEF(F|)G(G。HH,dPS

DxH02

2500X200027801250112528539033201180娟818012

(265)(370)

(4)啟閉機的選擇

由《水處理工程師手冊》第566頁表6.1.3查得選用LOD型電手動兩用啟

閉機。

4.2格柵

4.2.1格柵的作用及種類

格柵由一組或數組平行的金屬柵條、塑料齒鉤或金屬網、框架及相關裝置組

成，傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進口處或污水處理廠的前端，用來截留

污水中較粗大漂浮物和懸浮物，如纖維、碎皮、毛發、果皮、蔬菜、木片、布條、

塑料制品等，防止堵塞和纏繞水泵機組、曝氣器、管道閥門、處理構筑物配水設

施、進出水口，減少后續處理產生的浮渣，保證污水處理設施的正常運行⑶。

按照格柵形狀，可分為平面格柵和曲面格柵；按照格柵凈間距，可分為粗格

柵(50-100mm).中格柵(10-40mm)＞細格柵(1.5-10mm)三種，平面格柵和

曲面格柵都可以做成粗、中、細三種⑶。

本工藝采用矩形斷面中格柵和細格柵各一道，采用機械清渣，中格柵設在污

水提升泵房之前，細格柵設在提升泵房之后。

422格柵的設計原則

本設計中格柵的設計原則主要有⑴：

(1)格柵的清渣方式有人工清渣和機械清渣，一般采用機械清渣：

(2)機械格柵一股不宜少于兩臺；

(3)過柵流速一般采用0.6-1.0m/s；

(4)格柵前渠道內的水流速度一般采用0.4-0.9m/s；

(5)格柵傾角一般采用45。-75。；

(6)通過格柵的水頭損失一般采用().()8-().15m；

(7)格柵間必須設置工作臺，臺面應高出柵前最高設計水位().5m,工作臺

上應有安全和沖洗設施；

(8)格柵間工作臺兩側過道寬度不應小于0.7m,工作臺正面過道寬度：人

工清除不應小于1.2m,機械清除不應小于1.5m；

(9)機械格柵的動力裝置一般宜設在室內，或采取其他保護設施；

(10)格柵間內應安裝吊運設備，以利于進行格柵及其他設備的檢修、柵渣

的口常清理。

423格柵的設計計算

1.中格柵的計算

本設計中格柵的設計計算如下⑴：

前面計算可知：Cnm=1.219m3/s,計算草圖8

圖2格柵示意圖

（1）格柵間隙數

-xQmaxVslKa

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

bhv

式中：

〃一柵條間隙

Qmax—最大設計流量，nr%；

〃一柵條間隙，m；

萬一柵前水深，m；

u—污水流經格柵的速度，一般取0.6—1.0m/3；

a一格柵安裝傾角，（°）

取中格柵柵前水深為力二1〃?，格柵柵條間隙b=20mm,過柵流速u=0.9m/s,

格柵安裝傾角a=60°,設置兩臺機械格柵，則每臺格柵間隙數為：

x

一QmivVsina-x1.219xJsin60

n=2---------------=區---------------=31.5；則〃=32

b-hv0.02x1x0.9

（2）柵槽寬度

B=S(/!-V)+bn

式中:

8—柵槽寬度，m；

S一柵條寬度，取S=0.01m；

b一柵條間隙，取n=0.02m

〃一柵條間隙數，〃=32個;

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

(3)進水渠道漸部分長度

B-B,

2tana,

式中:

4—進水渠道漸寬部分長度，m；

Bi一進水渠道寬度，取Bi=0.6()m

ai一漸寬部分展開角度，取a|=20。；

B-B]0.95-0.60

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

2tana12xtan20

(4)出水渠道漸窄部分長度/,

I、=1x0.48=0.24m

'2'2

(5)過柵水頭損失

通過格柵的水頭損失九可以按下式計算:

h\—k'ho

式中:

%一設計水頭損失，m；

h0—計算水頭損失，m；

g—重力加速度，m/s2；

%一系數，格柵受污堵塞時水頭損失增大倍數，一般采用3；

4一阻力系數，其值與柵條鍛煉形狀有關。

設格柵斷面形狀為銳邊矩形，則

&=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)柵后槽總高度H

設柵前渠道超高.%=0.3m,柵前水深〃=1.0m,則

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

(7)柵前槽高度

”]=/?+h2=1+0.3=1.3/77

(8)柵槽總長度L

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

■tan60°tan60

(9)每日產生的柵渣量

8M004X?叱

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

KzXKXX)

式中：

卬一每日柵渣量，m'/d

%一單位體積污水柵渣量，nf/(1()3污水)，中格柵間隙為20nlm，取卬=0.05

m3/(103污水)

K二一生活污水總變化系數，小二1.3

86400x1.219x0.05

W==4.05m3/

1.3x1000

W=4.05m3/J>0.02m3/J,宜采用機械清渣

每臺格柵每日柵渣量叫｝2Sm\"

(10)中格柵及格柵除污機選型

由《給水排水設計手冊(第二版)》第11冊第521頁查知，選用兩臺GH-1000

鏈條回轉式多耙格柵除污機，其規格及性能如下表3：

表3GH-1000鏈條回轉式多耙格柵除污機的規格和性能參數

型號格柵寬度格柵凈距安裝角過柵流速電動機功率

(mm)(mm)a(。)(m/s)CKW)

GH-1000100020600.91.1-1.5

2.細格柵的計算

本設計中格柵的設計計算如下⑴：

(1)格柵間隙數

-xfimaxVsina

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

bhv

式中各項字母代表的意義同前，取細格柵柵前水深為〃-1.5m,格柵珊條

間隙b=10mm,過柵流速n=0.9m/s,格柵安裝傾角a=60°,設置兩臺機械格柵,

則每臺格柵間隙數為：

-xQmaxVsina-xl.219xJsin60

(2)柵槽寬度

B=S(n-V)+bn

式中:

8—柵槽寬度，m；

S一柵條寬度，取S=0.0Im；

b一柵條間隙,取〃=0.01m；

〃一柵條間隙數，〃二42個；

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

(3)進水渠道漸部分長度

/

2tana1

式中：

/,進水渠道漸寬部分長度，m；

8?一進水渠道寬度，取Bi=0.60m；

ai—漸寬部分展開角度，取a〕=20。；

_0.80-0.60

=0.28m

2tana(2xtan20

(4)出水渠道漸窄部分長度乙

/,=-x0.28=0.14m

212

(5)過柵水頭損失

通過格柵的水頭損失歷可以按下式計算:

h\=k-ho

v2

%=彳----sinci

2g

式中：

九一設計水頭損失，〃?

府一計算水頭損失，加

g一重力加速度，機A?

々一系數，格柵受污堵塞時水頭損失增大倍數，一般采用3

:一阻力系數，其值與柵條鍛煉形狀有關

設格柵斷面形狀為銳邊矩形

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)柵后槽總高度〃

設柵前渠道超高〃2=0.3m,柵前水深〃=1.5m,則

H=/?+/?!+色=1.5+0.26+0.3=2.06m,取2.1m

（7）柵前槽高度兄

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

（8）柵槽總長度L

H1Q

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

tan60°tan60”

（9）每日產生的柵渣量

W=864（乂）心—

K：xlOOO

式中：

卬一每日柵渣量，m"d

%一單位體積污水柵渣量，n?/（IO,污水），中格柵間隙為20mm,取W=（）.O5

m'/QCP污水）

勺一生活污水總變化系數，￡=1.3

86400x1.219x0.1

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

1.3x1000

W=8.10m3/J>0.02m3/J,宜采用機械清渣

每臺格柵每日柵渣量仍=藝=4.05m3/J

2

(10)細格柵及格柵除污機的選擇

由《給水排水設計手冊(第二版)》第11冊第533頁查知，選用兩臺XWB-

III-0.8-1.5背耙式格柵除污機，其性能如下表4圻示：

表4XWB-HI-0.8-1.5背耙式格柵除污機

格柵寬度耙內有效安裝傾提升質格柵問提升速度電機功

型號(mm)長度(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沉砂池的作用及類型

污水中的無機顆粒不僅會磨損設備和管道，降低活性污泥活性，而且會板積

在反應池底部減小反應池有效容積，甚至在脫水時扎破率帶損壞脫水設備。沉砂

池的設置目的就是去除污水中泥砂、煤渣等相對密度較大的無機顆粒，以免影響

后續處理的構筑物的正常運行⑶。

常用的沉砂池的形式主要有平流式沉砂池、曝氣沉砂池、旋流式沉砂池。平

流式沉砂池是早期污水處理系統常用的一種形式，它具有截留無機顆粒效果較

好、構造簡單等布?點，但也存在流速不易控制、沉砂中有機性顆粒含量較高、排

砂常需要洗砂處理等缺點。旋流式沉砂池是利用機械力控制水流流態與流速、加

速砂粒的沉淀并使有機物隨流水帶走的沉砂裝置。曝氣沉砂池在池的一側通入空

氣，使污水沿池旋轉前進，從而產生與主流垂直的橫向恒速環流；曝氣沉砂池還

具有以下特點，通過調節曝氣量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率較穩定,

受流量的影響較小：沉砂中含有有機物量低于5%：由于池中設有曝氣設備.它

還具有預曝氣、脫臭、除泡作用以及加速污水中油類和浮渣的分離等作用，這些

特點對后續的沉淀池、曝氣池、污泥消化池的正成運行以及對沉砂的最終處置提

供了有利的條件⑶。本設計中選用曝氣沉砂池，其截面圖如圖9示。

圖3曝氣沉砂池示意圖

1—空氣干管2—支管3—擴散設備4一頭部支座

曝氣沉砂池與細格柵合建，為地上式矩形混凝土結構，設為兩格池子。

4.3.2曝氣沉砂池的設計參數

本設計中曝氣沉砂池的設計參數有？

(1)旋流速度應保持0.25~0.3m/s；

(2)水平流速為0.06?0.12m/s；

(3)最大流量時停留時間為l~3min；

(4)有效水深為2~3m,寬深比一般采用1~2；

(5)長寬比可達5,當池長比池寬大得多時，應考慮設計橫向擋板；

(6)每立方米污水的曝氣量為0.1?0.2m3空氣，或3~5m3/(m"?h)；

(7)空氣擴散裝置設在池的一側，距池底約0.6?0.9m,送氣管應設置調節

氣量的閥門；

(8)池子的形狀應盡可能不產生偏流或死角，在集砂槽附近可安裝縱向擋

板。

4.3.3曝氣沉砂池的設計計算

I.池體的計算

本設計中曝氣沉砂池的設計計算如下⑴：

(1)池子總有效容積V

V=ema/x60

式中：

3

Qmax一污水廠最大設計流量，emax=1.219m/s；

，一最大設計流量時的流行時間，取t=2min；

3

V=Qmjx60=1.219x2x60=146.28m

(2)水流斷面的面積A

式中：

3

Qmax一污水廠最大設計流量，e,nax=1.219m/s；

匕一最大設計流量時的水平流速，取O.lm/s；

A1.219?Sic2

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

0.1

(3)池總寬度8

B靖

式中:

也一設計有效水深，取〃,=2.5m

8=4=烏坦m=4.88m

力，2.5

（4）校核寬深比

二=等=1.95寬深比在卜2之間，符合要求

h22.5

（5）池體長L

,V146.28-

L=——=------m=12m

A12.19

（6）校核長寬比

^=—=2.5,符合要求

b4.88

2.曝氣系統設計計算

本設計的曝氣沉砂池的曝氣系統設計計算⑴⑶：

本設計的曝氣沉砂池運用鼓風曝氣系統，鼓風設備和倒置A2/O反應池空氣

系統設在同一機房，采用穿孔管曝氣，穿孔曝氣管設置在集砂槽一側，距池底

0.8,距池壁0.5m,則穿孔管的淹沒深度為H=為-0.8=2.5-0.8=1.7m。

（1）最大時所需空氣量入ax

人=皈-3600

式中：

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

污水

33

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

<IIIMAIII<1A

（2）平均時所需空氣量鄉

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

(3)鼓風機的風壓計算

p=H+hd+hf

式中：

P一鼓風機口風壓，kPa；

”一擴散設備的淹沒深度，換算成壓力單位kPa,ImHzO壓力相當于9.8kPa,

"=1.7X9.8kPa=16.66kPa；

力一擴散設備的風壓損失，kPa,與充氧形式有關，一般取3~5kPa,取4kP"

與一輸氣管道的總風壓損失，kPa,包括沿程風壓損失和局部風壓損失，可

以通過計算確定，設管路壓力損失為5.5kPa。

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

(4)鼓風機的選擇

由《給水排水設計手冊(第二版)》第11冊P470查知，選擇RD—125型號

羅茨鼓風機兩臺，其性能如下表6所示：

表5羅茨鼓風機的性能

型號11件轉速出口風壓氣量軸功率LA電動機功

(mm)(r/min)(kPa)Q(m3/min)(kW)率(kW)

RD—125125175029.616.811.715

3.沉砂室的計算

沉砂室的計算過程如下⑴：

(1)沉砂部分所需容積

y/maxXTx26400

X106

式中：

X一城市污水沉砂量，可按照106m3污水沉砂15?30m3計算，取

X=20m3/l()6m3污水

丁一清除沉砂的間隔時間，d,取7=2d

段一生活污水總變化系數，￡=1.3

Q,naxXTx8M001.219x20x2x86400…

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

K.x\061.3xl06

(2)每個污泥斗的容積

V=-

on

式中:

匕一每格沉砂斗容積;

〃一沉砂斗個數，本設計中設每格池子有兩個沉砂斗，則〃=2；

"V3.24I。3

V=-=----=1.62m

on2

(3)沉砂斗各部分尺寸

設斗底寬a產0.6,斗壁與水平面的傾角為60°,斗高叫=1.1m,則沉砂斗傷口

寬度為：

2叫2x1.1

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

tan60------tan60°

沉砂斗容積為:

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，設池底坡度2=().06,坡向砂斗，

,L-2a12-2x1.87…

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

22

為=/+〃2=1.1+0.06x4,13=1.35

(9)池總高度

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

式中:

/?!一沉砂池超高，m,設九二0.3m

H=h1+h、+h、=0.3+2.4+1.35=4.05m

(10)驗證最小流速

式中：

3

Qnm一最小流量，nf/s,2min=%^=0.938m/s

K,

。一最小流量時沉砂池的水流斷面面積（n?）,co=h2b

々一最小流量時工作的沉砂池數目，最小流量時，只有一格工作〃產1

二

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

Vmin

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

（11）砂水分離器的選擇

選用螺旋式砂水分離器兩臺，一備一用，螺旋式砂水分離器由砂斗、溢流堰、

出水管、無軸螺旋帶及驅動裝置等組成。

4.曝氣沉砂池進出水女計的計算

曝氣沉砂池的進出水設計的計算過程如下R

（1）曝氣沉砂池進水沒計

曝氣沉砂池進水采用配水槽，來水由提升泵房和細格柵后水渠直接進入沉砂

池配水槽，配水槽尺寸為：BxLxH=5.09x0.5x2o為避免異重流的影響，污

水經潛孔進入沉砂池，過水流速不宜過大，流速控制在u=0.2?0.4m/s,本設計取

v=0.4m/so

單格池子配水孔面積為：

尸=2-以2=3.05m;

v0.4

設計孔口尺寸為L8mX1.8m,則孔口實際流速為:

()I21O

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

A1.8

查《給水排水設計手冊(第二版)》第一冊P678,可得水流經過孔口的局部

水頭損失為J=1.06,則水頭損失為：

h==1.06x-^^=0.0078m

2g2x9.8

(2)曝氣沉砂池出水設計

出水采用矩形薄壁跌水堰，假設堰為無側收縮堰，堰寬同沉砂池每格池子的

寬度，即。=4.88m,則通過堰流量為：

___3

2

qv=mb^2gH

式中：

3

qv一堰流量,qv=1.219m/s

m—流量系數，通常采用0.45：

b一堰寬，m,b-4.88m；

”一溢流堰上水深，m；

通過計算得出”=0.25m,設跌水高度為0.15m,則沉砂池出水的水頭損失

為0.25+0.15=0.40m

4.4倒置A2/()反應池

4.4.1工藝設計參數

倒置A2/O工藝的設計參數包括⑶：

(1)污泥泥齡SRT=10~20d,取為16d；

(2)水力停留時間：缺氧區1?2h,取1.5h；厭氧區1?2h,取1.5h,好氧區

5-10h,取6.5h；

(3)池內混合液污泥濃度(MLSS)X為3000?4000mg/L,取X=35OOmg/L；

l

(4)污泥負荷WO」5kgBOD5/(kgMLSS?『),取0.15kgBOD5/(kgMLSS*d)0

4.4.2反應池池體設計計算

倒置A2/O工藝的反應池池體設計計算過程如下?

(1)混合液回流比R“

①總氮的去除率：

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內

x100%=——22gx100%=219.5%，取R4=220%

口內=

l-77w1-68.7%

(2)反應池容積

3

設兩座鋼筋混凝土結構的倒置A2/O反應池，〃=2,e,nr=3714.33m/h；

缺氧區容積匕:

=3714.33x1.5=2785.75n?

22

厭氧區容積匕:

=紐1=3714.33x1.5=2785.75m；

22

好氧區容積匕:

匕=竽=筆2"7⑶

(3)校核氮磷負荷

好氧區總氮負荷9:

1xQmr"M1x89144x47.96

九=2=0.05kgTN/(MLSSd)<0.05kg7N/(MLSSd)

X%3500x12071.57

符合要求;

厭氧區總磷負荷。:

1

—XQmrT^-x89144x3.63

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

XK3500x2785.75

，符合要求。

(4)系統每座反應池每日活性污泥凈增值

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

式中:

So-S。一So為好氧池中進水平均BOD5的值，5,為好氧池中出水平均