毕业设计(论文)10万吨污水处理厂设计

毕业设计（论文）
（2010届）
题目昆山市10万t/d城市污水处理厂工艺设计
二○一○年六月
昆山市10万t/d城市污水处理厂工艺设计
摘要：本设计的主要任务是昆山市污水处理厂的设计，设计规模为100000m3/d，采用了Carrousel 2000氧化沟处理工艺。

污水处理工艺为Carrousel 2000氧化沟工艺，污泥处理工艺为污泥浓缩脱水工艺。

该污水厂的污水处理流程为：从泵房到沉砂池，进入氧化沟，二沉池，最后出水；污泥的流程为：从二沉池排出的剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后进入贮泥池，经过浓缩的污泥再送至带式压滤机，进一步脱水后，运至垃圾填埋场。

本设计与现行的城市生活污水处理工艺相比具有明显的优势：（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。

（3）BOD负荷低，使氧化沟具有对水温，水质，水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。

（4）脱氮效果还能进一步提高。

（5）电耗较小，运行费用低。

设计结果表明：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B标准。

关键词：城市污水；Carrousel 2000氧化沟工艺；脱氮除磷；工艺设计
I
100 000 t / d wastewater treatment plant process
design in Kunshan City
Abstract：The main task of this design is the sewage treatment plant in Kunshan City, design size 100000m3/ d, with the Carrousel 2000 oxidation ditch treatment process. Sewage treatment process for the Carrousel 2000 oxidation ditch process, sludge treatment process for the sludge thickening and dewatering process. The sewage treatment plant process: from the pumping station to the grit chamber, into the oxidation ditch, secondary sedimentation tank, the final effluent; sludge process: from the secondary sedimentation tank sludge discharged from the first into the concentration tank, for pollution soil enrichment, and then into the storage basins, was concentrated in the sludge and then sent to the belt filter press, and further dehydrated, transported to the landfill.
The design of the existing urban wastewater treatment process has significant advantages compared to: (1) has a unique hydraulic flow characteristics, are conducive to active sludge biological cohesion (2) without first settling tank, organic suspended solids in aerobic oxidation ditch to achieve a stable level. (3) BOD load is low, so that oxidation ditch has on water temperature, water quality, water movement has strong adaptability, low sludge yield, Needless to nitrification. (4) can further improve nitrogen removal. (5) low power consumption, low operating costs.
Design results show that: the sewage treatment plant treated effluent to achieve "urban sewage treatment plant pollutant discharge standard" (GB18918-2002) in a B standard. Key words：Urban sewage; Carrousel 2000 oxidation ditch process; nitrogen and phosphorus removal; Process Design
目录
II
摘要 (Ⅰ)
目次 (Ⅲ)
1 绪论 (1)
1.1 设计参数及依据 (1)
1.1.1 设计背景 (1)
1.2 设计原则 (2)
1.3 设计依据 (2)
2 污水处理工艺流程比较及选择 (3)
2.1 工艺方案分析 (3)
2.2 目前常用的城市污水处理技术 (4)
2.3 工艺的比选 (5)
2.4 工艺流程图 (5)
3 工艺流程设计计算 (6)
3.1 设计流量 (6)
3.2 中格栅 (6)
3.3 进水泵房 (7)
3.3.1 水泵选择 (7)
3.4 细格栅 (8)
3.4.1 工艺尺寸 (8)
3.5 沉砂池 (9)
3.5.1设计参数 (9)
3.5.2 沉砂池尺寸 (10)
3.5.3 集砂量及排砂设备 (11)
3.5.4 曝气系统 (11)
3.6 厌氧池 (12)
3.6.1 设计参数 (12)
3.6.2 设计计算 (12)
3.7 氧化沟 (13)
3.7.1 设计参数 (13)
3.7.2 设计要点 (13)
3.7.3 设计计算 (15)
3.8 二沉池 (19)
3.8.1 设计参数 (19)
3.8.2 设计尺寸 (20)
3.8.3 刮泥设备 (23)
3.8.4 二沉池计算示意图 (23)
3.9 接触消毒池 (23)
3.9.1 设计参数 (23)
III
3.9.2 设计计算 (23)
3.10 计量槽 (25)
3.11 污泥泵房 (25)
3.11.1 设计参数 (25)
3.11.2 污泥泵 (26)
3.11.3 集泥池 (26)
3.12 污泥浓缩池 (26)
3.12.1 设计参数 (26)
3.12.2 设计计算 (27)
3.13 贮泥池 (28)
3.14 脱水机房 (28)
3.15 配水井 (29)
4 平面布置 (31)
4.1 水力计算 (31)
4.2 高程计算 (31)
4.3 设备材料表 (33)
4.3.1 构、建筑物一览表 (33)
4.3.2 主要设备材料表 (34)
5 工程技术经济分析 (35)
5.1 土建费用造价列表 (35)
5.2 直接投资费用 (35)
5.3 运行费用计算 (36)
5.3.1 成本估算 (36)
5.3.2 动力费用 (36)
5.3.3 工资福利开支 (36)
5.3.3 生产用水水费开支 (36)
5.4 运费 (36)
5.5 维护维修费 (36)
5.6 管理费用 (37)
5.7 运行成本估算 (37)
6 结论 (38)
6.1 设计特色 (38)
参考文献 (39)
致谢 (40)
附图1平面布置图
附图2工艺流程图
附图3氧化沟剖面图
附图4二沉池剖面图
IV
附图5污泥浓缩池剖面图
V
1 绪论
水是一切生物生存必不可少的物质之一，没有水的世界是无法想象的。

虽然我国
水资源总量非常丰富，年径流总量2.71×1012m3，居世界第六位，但是由于人口众多，人均占有仅2262m3，约为世界平均的1/4，属世界缺水国家之一。

我国幅员辽阔，各
地气候迥异，经济发展水平差异也很大。

随着我国经济的快速发展和人们生活水平的
不断提高，政府、企业、居民的环保意识不断增强，对生活质量和环境质量的要求越
来越高，水污染治理也越来越受到人们的关注。

目前，各城市都面临着不同的水环境
污染。

因此，根据城市规模，建立一套与自己经济发展相适应的控制水污染、保护水
环境的方针、政策、标准和法规，同时建设与经济发展水平相适应的污水处理厂，就
成为防止因水资源短缺而制约城市社会经济发展的必要手段，利用有限资源的必须部分。

在人们日常生活中，盥洗、淋浴、生活洗涤等都离不开水，用后便成为污水。

在
工业企业中，几乎没有一种工业水是人们日常生活中不可或缺的宝贵资源，水的供给
与排放处理水亦是合理不用到水。

水经生产过程使用后，绝大部分变成废水，生产废
水携带着大量污染物质，这些物质多数是有害和有毒的，但也是有用的，必须妥善处
理或加以回收利用。

城市的雨水和冰雪融水也需要及时排除，否则将积水为害，妨碍交通，甚至危及
人们的生产和日常生活。

在人们生产和生活中产生的这些污水中，如不加控制任意排
入水体（江、河、湖、海、地下水）或土壤，使水体受到污染，将破坏原有的自然环境，以至引起环境问题，甚至造成公害。

为保护环境，避免发生上述问题，现代城市
就需要建立一套完整的工程设施来收集、输送、处理和利用污水；此工程设施就称之
为排水工程。

它的基本任务是保护环境免受污染，以促进工农业生产的发展和保障人
民的健康与正常生活。

其主要内容包括：（1）收集各种污水并及时的将之输送至适当
地点。

（2）妥善处理后排放或再利用。

水污染控制技术在我国社会主义建设中有着十分重要的作用。

从环境保护方面讲，水污染控制技术有保护和改善环境、消除污水危害的作用，是保障人民健康和造福子孙后代的大事；从卫生上讲，水污染控制技术的兴起对保障人民健康具有深远的意义；对预防和控制各种疾病、癌症或是“公害病”有着重要的作用；从经济上讲，城市污水资源化，可重复利用于城市或工业，这是节约用水和解决淡水资源短缺的重要途径，它将产生巨大的经济效益。

总之，在实现四个现代化过程中，水污染控制技术对环境保护、促进工农业生产和保障人民健康有现实意义和深远影响，并使经济建设、城乡建设与环境建设同步规划，同步实施，同步发展。

这样才能实现经济效益、社会效益和环境效益的统一[1]。

1.1 设计依据及参数
1.1.1 设计背景
昆山市位于江苏省东南部,北至东北与常熟、太仓两市相连，南至东南与上海嘉定、青浦两区接壤，西与吴江、苏州交界。

东西最大直线距离33千米，南北48千米。

总面
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积927.7平方千米，其中陆地面积641.1平方千米，水域面积286.6平方千米。

（1）设计规模：10万t/d
（2）水质指标
处理后污水水质应满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，其进水水质和排放标准见表1。

表1 进水水质和排放标准单位：mg/L 项目pH值SS COD cr BOD5NH3－N TP
进水水质6～9 150 400 200 25 3
排放标准6～9 150 60 20 8 1
1.2 设计原则
①执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。

②积极稳妥地采用新技术，充分利用国内外的先进技术和设备，以提高行业的装备和技术水平。

③功能分区明确，生产、生活、人、物、车流向合理。

④规划布置四优先：工艺流程先进，安全可靠优先；运行管理便利，经济优先；环境绿化、美化优先；有利于排水事业可以持续发展优先。

1.3 设计依据
设计任务书及相关原始数据
《污水综合排放标准》（GB8978-96）
《城市污水处理厂污水污泥排放标准》（CJ3025-93）
《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）
《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
第2页共40页
2 污水处理工艺流程比较及选择
2.1 工艺方案分析
本项目污水处理的特点为：生活污水以有机污染物为主，BOD/COD=0.5可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标，针对这些特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。

2.2 目前常用的城市污水处理技术
根据《城市污水处理及污染防治技术政策》，日处理能力在10~20万立方米的污水处理设施，可选用常规活性污泥法、氧化沟法、SBR法和AB法等成熟工艺[2]。

本市污水处理厂方案，既要考虑有效去除BOD5又要适当去除N和P，故可选择三种典型的工艺流程，有三种可供选择的工艺：（1）间歇式活性污泥法（SBR工艺）；（2）氧化沟工艺；（3）好氧—缺氧（A/O）脱氮工艺[2]。

各种工艺都有其独特的方面，一般根据具体情况而定。

主要特点如下：
（1）SBR工艺
SBR是序批间歇式活性污泥法的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥水处理技术，又称序批式活性污泥法。

SBR的运行工况以间歇操作为特征。

五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依次进行，所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。

在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理的目的[3]。

优点如下：
①工艺流程简单，运转灵活，基建费用低；
②处理效果好，出水可靠；
③具有较好的脱氮除磷效果；
④污泥沉降性能良好；
⑤对水质水量变化的适应性强。

缺点如下：
①反应器容积率低；
②水头损失大；
③不连续的出水，要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力；
④峰值需要量高；
⑤设备利用率低；
⑥管理人员技术素质要求较高。

（2）A/O工艺
AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，用与脱氮除磷；O(Oxic)是好氧段，用于除水中的有机物[4]。

优点：
①流程简单，勿需外加碳源与后曝气池，以原污水为碳源，建设和运行费用较低；
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②反硝化在前，硝化在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反
硝化反应充分；
③曝气池在后，使反硝化残留物得以进一步去除，提高了处理水水质；
④ A段搅拌，只起使污泥悬浮，而避免DO的增加。

O段的前段采用强曝气，后段减，
少气量，使内循环液的DO含量降低，以保证A段的缺氧状态[4]。

缺点：
①由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物
质的降解率较低；
②若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。

从外，内循环液来
自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90％。

③影响因素：水力停留时间（硝化＞6h ，反硝化＜2h ）循环比MLSS（＞3000mg/L）
污泥龄（＞30d ）N/MLSS负荷率（＜0.03 ）进水总氮浓度（＜30mg/L）。

（3）氧化沟工艺
氧化沟又称循环混合式活性污泥法。

一般采用延时曝气，同时具有去除BOD5和脱氮的功能，它采用机械曝气，一般不设初沉池和污泥消化池。

普通卡鲁赛尔氧化沟处理污水的原理如下：氧化沟中的污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。

在充分掺氧的条件下，微生物得到足够的溶解氧来去除BOD；同时，氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐，此时，混合液处于有氧状态。

在曝气机下游，水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态，水流维持在最小流速，保证活性污泥处于悬浮状态。

微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧，知道DO值降为零，混合液呈缺氧状态。

经过缺氧区的反硝化作用，混合液进入有氧区，完成一次循环。

该系统中，BOD降解是一个连续过程，硝化作用和反硝化作用发生在一个池子内。

由于结构的限制，这种氧化沟虽然可以有效去除BOD，但脱氮除磷的能力有限[5]。

氧化沟的主要优点如下：
①氧化沟的液态在整体上是完全混合的，而局部又具有推流特性，使得在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体，提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效果，另外，其独特的水流性能对除磷脱氮也是极其重要的。

②处理效果稳定，出水质好，并可实现脱氮。

③污泥厂量少，污泥性质稳定。

④能承受水量，水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力
氧化沟的缺点如下：
①单纯的氧化沟工艺的除磷效率很低，需要增设厌氧段才能达到一定的除磷效率。

②虽然污泥产量少，耐冲击负荷，但是这是建立在该工艺很低的污泥负荷上的，且要求处理构筑物内水深要浅，而这又决定了在处理相同水质，水量污水的情况下，该工艺是最占土地的，也即增加了基建费用。

2.3 工艺的比选
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对SBR 工艺、氧化沟工艺、A/O 工艺进行比选。

氧化沟除了具有A/O 的效果外，还具有如下特点：（1）具有独特的水力流动特点，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其工作区分为富氧区，缺氧区，用以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮效果。

（2）不设初沉池，有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度。

（3）BOD 负荷低，使氧化沟具有对水温，水质，水量的变动有较强的适应性，污泥产率低，勿需进行硝化处理。

（4）脱氮效果还能进一步提高。

（5）电耗较小，运行费用低。

而SBR 工艺仅适合处理量为10万t/d 以下的处理厂，所以本课题选择氧化沟处理工艺。

2.4 工艺流程图
以氧化沟为主工艺的工艺流程图见图1。

图1 Carrousel 型氧化沟的污水处理工艺流程
格栅
曝气沉砂池
氧化沟
二沉池
接触消毒池
污泥泵房
浓缩池
储泥池
脱水间
剩余污泥
污泥回流
栅渣
砂水分离
泥饼外运
城市污水
出水
厌氧池
3 工艺流程设计计算
3.1 设计流量
平均流量：L/s 1160m3/s 1.16m3/h 4166.6105m3/d ====a Q 设计流量：L/s 1389m3/s 1.389m3/h 5000 t/d 1051.2max ===⨯=⨯=a Z Q K Q 3.2 中格栅
城市污水含有大量悬浮物和漂浮物，故需要设置格栅以拦截较大的悬浮固体物质。

格栅的间隙大小对污水处理运行有直接关系，目前设计采用格栅的间隙可分为三级：细格栅间隙为5~10mm ，中格栅间隙为15~40mm ，粗格栅间隙为10mm 以上。

格栅的间隙应根据水体的实际需要设置，想用一种规格格栅截留各种漂流物是行不通的，进水格栅的间隙和道数应根据处理要求设计。

从城市污水处理厂实际运行资料表明，一般设计中多采用中格栅和细格栅二道[6]。

主要设计参数：
栅条宽度S=10mm ； 栅条间隙宽度b=30mm ； 过栅流速v 2=0.8m/s ； 栅前渠道流速v 1 =0.55m/s ； 栅前渠道水深h=0.7m ； 格栅倾角 75°； 数量 2座；
单位栅渣量取W 1=0.02m 3栅渣/1000m 3污水。

（1）栅条间隙数
4163.408
.07.003.075sin 6945.0sin 1≈=⨯⨯⨯== bhv Q n α个 （3.2-1）
（2）栅槽宽度B
m bn n S B 63.1030.041)141(01.0)1(=⨯+-⨯=+-= （3.2-2）
（3）进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠道宽 B=0.1m ，渐宽部分展开角α1=20o ，此时进水渠道内的流速为0.77m/s
m B B L 89.020tan 20
.165.1tan 2111≈⨯-=-=
α （3.2-3）
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度
m L L 45.02
89
.0212≈== （3.2-4）
（5）通过格栅的水头损失
设栅条断面为锐边矩形断面，3,42.2==k β
αβsin 223
401g
v b S k k h h ⨯⎪
⎭
⎫
⎝⎛== （3.2-5）
75sin 8
.928.0030.001.042.2323
4
⨯⨯⎪
⎭
⎫
⎝⎛⨯⨯==0.10m 式中，h 1为设计水头损失，m ；
h o 为计算水头损失，m ，
αζsin 22
0g
v h =；
g 为重力加速度，m/s 2；
k 为系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；ζ为阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算。

（6）栅前栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h 2=0.3m
m h h h H 1.13.01.07.021=++=++= （3.2-6）
（7）栅槽总高度L
α
t a n 5.00.11
21H L L L +
+++= （3.2-7） m 11.375tan 3
.07.05.00.145.089.0=++
+++=
式中1H 为栅前渠道深，21h h H +=
（8）栅渠过水断面积S
21262.155
.06945.0m v Q S === （3.2-8）
栅渠尺寸（宽⨯深）mm mm 12001050⨯。

（9）每日栅渣量W
取3311000/02.0m m W =污水，K Z =1.2，代入数据得 Z
K W Q W 1000864001
m a x =
d m /0.22.1100002.0389.1864003=⨯⨯⨯= （3.2-9）
（10）格栅选择
采用机械除渣。

根据流量及设备选型表，选择两台XHG-1200型回转式格栅除污机 实际过流速度：
)/(793.041
7.0030.075sin 6945.0sin 1s m bhn Q v =⨯⨯⨯==
α （3.2-10）
3.3 进水泵房 3.3.1水泵选择
设计水量为120000m 3/d ，选择用4台潜污泵（3用1备）[7]，则单台泵的流量为：
h m Q Q /8.16663
3600389.133max 1=⨯== （3.3-1）
污水处理厂厂区最高水位6.42m ，高出地面m 42.3；最低水位-0.7m ，低于地面（地面标高3m ）。

提升泵房最高水位与最低水位差为m 3，则提升泵扬程为：
H=3.42+3.70+3=10.12 所需的扬程为10.12m 。

选择CP(T)-5110-400型沉水式污物泵，泵的性能参数表3.1。

表3.1 CP(T)-5110-400型沉水式污物泵参数
出口直径/mm
流量m 3/h
扬程/m 极数 效率﹪
功率/kW
400
1980
14
6
86
110
3.4 细格栅
主要设计参数：
栅条宽度S=10mm 栅条间隙宽度b=10mm 过栅流速v 1=0.9m/s 栅前渠道流速 v 2=0.6m/s
栅前渠道水深h=0.8m ； 格栅倾角
751=α 数量2座 3.4.1工艺尺寸 （1）栅条间隙数
958.949
.08.001.075sin 6945.0sin 1≈=⨯⨯⨯== bhv Q n α个
（2）栅槽宽度
m bn n S B 89.1010.095)195(01.0)1(=⨯+-⨯=+-=
（3）进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠宽B 1=1.4m ，其渐宽部分展开角度 201=α，进水渠道内的流速为s m /77.0[6]。

m B B L 95.020
tan 24
.109.2tan 2111≈⨯-=-=
α （4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
m L L 47.02
95.0212≈==
（5）栅后槽总高度H
设栅前渠道超高m h 3.02=
m h h h H 39.13.029.08.021=++=++=
（6）栅槽总长度L
α
tan 5.00.11
21H L L L +
+++= m 22.375tan 3
.08.05.00.147.095.0=+++++=
式中：1H 为栅前渠道深，21h h H +=。

（7）栅渠过水断面S
21158.16
.06945.0m v Q S ===
栅渠尺寸（宽⨯深）mm mm 8001450⨯。

（8）通过格栅的水头损失
αβsin 2234
1g v b S k h ⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛== 75sin 8.929.0010.001.042.232
34
⨯⨯
⎪⎭
⎫ ⎝⎛⨯⨯ =m 29.0
（9）每日栅渣量
W 1为栅渣量，m 3/1000m 3污水；K Z 为总变化系数。

格栅间隙为10~25mm 时，
W 1=0.1~0.05m 3/1000m 3污水；格栅间隙为30~50mm 时，W =0.03~0.10m 3/1000m 3。

本工程格栅间隙为30mm ，取W 1=0.03m 3/1000m 3污水，K Z =1.2，代入数据得：
Z
K W Q W 1000864001max =
d m /0.102.110001
.0389.1864003=⨯⨯⨯=
（10）格栅选择
采用机械除渣。

根据流量及设备选型表，选择两台XHG -1800型回转式格栅除污机。

实际过栅流速为：
)/(898.095
8.0010.075sin 6945.0sin 1s m bhn Q v =⨯⨯⨯==
α
3.5 沉砂池
沉砂池一般分为平流式、竖流式、环流式（离心式）和曝气式。

由于曝气沉砂池和环流式沉砂池对流量变化的适应性较强，除砂效果好且稳定，条件许可时，建议尽量采
用曝气式沉砂池和环流式沉砂池。

曝气沉砂池还可以克服普通平流式沉砂池的缺点：在其截流的沉砂中夹杂着一些有机物，对被有机物包裹的砂粒，截流效果也不高，沉砂易于腐化发臭，难于处置，故本次设计选用曝气式沉砂池[7]。

3.5.1设计参数
设计流量（按最大流量设计）Q max =1.389m 3/s ； 停留时间 3min ；
水平流速 0.1m/s ；
沉砂量 30m 3/106m 3（污水）；
曝气量 0.2m 3（空气）/m 3（污水）；。

主干管空气流速 12m/s ； 支管空气流速 4.5m/s 。

3.5.2沉沙池尺寸 （1）有效容积
3max 250603389.160m t Q V =⨯⨯=⨯= （3.5-1）
（2）水流断面积
s m v Q A /89.131.0389.1max === （3.5-2）
取有效水深为h 为m 315.2，则池宽
m h A B 6315.289.13===
沉沙池分为两格)2(=n 即，则每格宽度
m B b 32==。

（3）平面尺寸
池长：m A V L 0.1889.13250===； 平面尺寸：m m L B 0.180.6⨯=⨯。

（4）每小时所需空气量q
d 为每立方米所需空气量，取d=0.2m 3/m 3污水
h m dQ q /08.10003600389.12.036003max =⨯⨯=⨯= （3.5-3）
（5）沉砂室沉砂斗体积V
T 为沉砂时间取d 2，X 为城市污水沉砂量，3
6310/30m m X =污水。

6
max 10
86400Z K XT Q V ⨯=
3
60.6102.186400230389.1m =⨯⨯⨯⨯= （3.5-4） ① 每个沉砂斗容积
设每一分格有2个沉砂斗，共有4个沉砂斗。

305.14
6
m V ==
② 沉砂斗上口宽
m a h a 2.28.055tan 0.1255tan 21
3=+⨯=+'=
（3.5-5） 式中：-'3
h 斗高，m ，取m h 0.13='；-1a 斗底宽，m ，取m a 8.01=；斗壁与水平面的倾角 55。

③ 沉砂室高度3h
采用重力排砂，设池底坡度为06.0，坡向砂斗。

沉砂室由两部分组成：一部分为沉砂斗另一部分为沉沙池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为]2.0)(2[2++a L 。

m a L L 7.62
2.02.221822.022=-⨯-=--= （
3.5-6）
（式中m 2.0为两沉砂斗隔壁厚）
m L h h 40.17.606.00.106.023
3=⨯+=+'= （3.5-7） ④ 沉沙池总高度H
取超高m h 3.01=
m h h h H 02.4402.1315.23.0321=++=++= （3.5-8）
（6）集油区
集油区宽m 2.1，上部与沉砂区隔断，以便集油；下部与沉砂区相通，以便沉砂返回集砂斗。

3.5.3 集砂量及排砂设备 （1）每天沉砂量V
6max 10360024⨯⨯⨯=
Z K X Q V )/(0.310
2.13600
2430389.136
d m =⨯⨯⨯⨯= （3.5-9） 采用行车式排砂机，配备一台6-XS 型沉砂池吸砂机，每2d 排砂一次，有关参数
见表3.2。

表3.2 XS-6型沉砂池吸砂机技术参数
池宽/mm 池深/mm 整机功率/kW
行车速度/m·min -1
6000
1000~3000
0.92
2~5
3.5.4 曝气系统 （1）曝气量
h m dQ q /1000389.12360036003max =⨯⨯== （3.5-10）
（2）风机选择
选用两台145-RE 型罗茨鼓风机（一备一用），配以6712-JO 型电动机（功率为kW 17）
，鼓风机性能见表3.3。

表3.3 RE-145型罗茨鼓风机性能
口径/mm
转速 /(r/min -1)
排气压力/kP a
流量Q s /m 3·min -1
轴功率L a /kW
电机功率P 0/kW
A 150 970 2.39 5.21 21
30
（3）空气管道计算 按风机实际风量计算
干管管径
m v q D 195.012
14.3605
.214411=⨯⨯
==π，取mm D 2001=。

（3.5-11） 验算气流速度
s m D q v /4.112.014.336.044221
1
=⨯⨯=='π，符合要求。

（3.5-12） 每隔一米分出两格支管，则总支管数为36182=⨯=n 个，每一支管气量
s m q /01.03636.02==。

取支管气流速度为s m v /5.42=，则
支管管径
m v q D 05.05
.414.301
.044222=⨯⨯==
π，取2D 为mm 50。

（3.5-13） 验算气流速度
s m D q v /10.505
.014.301.0442
222
=⨯⨯=='π，符合要求。

（3.5-14） 3.6 厌氧池 3.6.1 设计参数
最大流量 1389L/s 设置4座 每座设计流量347L/s 水力停留时间 T=2.0h 污泥浓度 X=3g/L
污泥回流液浓度 X c =10g/L 3.6.2 设计计算 （1）厌氧池容积
2498
36000.2103473=⨯⨯⨯=⨯=-T Q V （3.6-1） （2）厌氧池的尺寸
水深取h=5m [6]，则厌氧池面积
25005
2498m h V A ===
厌氧池直径D ：
m A
D 24.2514
.3500
44=⨯=
=
π
（取D=26m ） （3.6-2）
设水面超高为0.3m
故池总高 H=h+0.3=5.3m （3）污泥回流量计算
① 回流比计算
42.03
103
=-=-=
X X X R C （3.6-3）
② 污泥回流量
d m Q R Q R /94.12591864001034742.033=⨯⨯⨯=⨯=- （3.6-4）
3.7 氧化沟 3.7.1 设计参数
拟用卡罗塞尔（Carrousel ）2000型氧化沟，去除BOD5与COD 之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N 低于排放标准。

设计最大流量：Q=1.2×105m 3/d=5000m 3/h ； 设计平均流量：Qa=1×105m 3/d ；
座数：4； 总污泥龄：12.5d ；
MLSS=3500mg/L ； 污泥产率系数Y=0.76kgSS/kgBOD ； 曝气装置：采用倒伞式表曝机，曝气池内DO ＝1.5mg/L 。

3.7.2 设计要点
本设计采用Carrousel 2000型氧化沟。

传统卡鲁赛尔氧化沟的脱氮功能是通过沟中溶解氧沿沟长的浓度实现的。

卡鲁赛尔氧化沟的曝气设备是表曝机，它安装在转弯处。

表曝机的转动将水流提升向四周扩散，形成漩涡流并向前推进，它同时发挥着充氧、搅拌和推流的功能[8]。

（1）当泥龄（7d<θC <20d ）时，可用最大日流量计算。

本设计θC =10d 。

（2）沟深根据曝气设备设备确定，采用曝气叶轮时最大沟深可达5m 以上，通常为4.5m ，有初沉池可取较大值，无初沉池宜取较小值。

沟宽也要参数所选曝气设备确定，一般取5～10m 。

（3）氧化沟出水处应设置可调堰，控制调节沟内水位，调节曝气叶轮浸没深度，改变曝气机功率在充氧、搅拌和推流几方面的分配，从而达到最佳水力条件和充氧效率。

（4）未设表曝机的转弯处需设置导流墙，改善流态，提高内侧流速，防止污泥沉淀[8]。

（5）设计中需要查阅的表：
表3.4 反硝化设计参数表（10º～20º）
反硝化工艺设缺氧区的反硝化间歇或同步反硝化V D/V（θCd/θC）K de（kgNO3/kgBOD）
0.20 0.11 0.06
0.30 0.13 0.09
0.40 0.14 0.12
0.50 0.15 0.15
注：V—氧化沟总容积（m3）；
V D—缺氧池容积（m3）；
θCd—反硝化泥龄（d）。

表3.5 活性污泥工艺的最小泥龄和建议泥龄表(T=10º) 单位：d
处理目标
污水处理厂规模
BOD T≤1200kg/d BOD T≥6000kg/d
最小泥龄建议泥龄最小泥龄建议泥龄
V D/V=0.212.5 13.8 10 11.3 V D/V=0.314.3 15.7 11.4 12.9 V D/V=0.416.7 18.3 13.3 15 V D/V=0.520 22 16 18 注：BOD T—进水BOD总量；
V D/V值在表中数值之间，也按内插法取值。

表3.6 反应池MLSS取值范围表
处理目标
MLSS(kg/m3)
有初沉池无初沉池
无硝化 2.0～3.0 3.0～4.0
有硝化（和反硝化） 2.5～3.5 3.5～4.5 污泥稳定 4.5
表3.7 BOD负荷波动系数表
泥龄θC（d） 4 6 8 10 15 25 波动系数f c 1.3 1.25 1.2 1.2 1.15 1.1
表3.8 SVI设计值表（mg/L）
处理目标
SVI（mg/L）
含有利的工业废水含不利的工艺废水
无硝化100～150 120～180 有硝化（和反硝化）100～150 120～180 污泥稳定75～120 120～150
3.7.3 设计计算
（1）确定设计污泥龄
根据表3.6，取硝化泥龄θCO =10d
e e O N S S N N ---=)(05.00 （3.7-1） L /mg 852020005.025=---=）（
式中：N 0—需反硝化的硝态氮浓度，mg/L ； N e —需反硝化的硝态氮浓度，mg/L ； N —进水总氮浓度，mg/L ； S 0—进水BOD 浓度，mg/L ； Se —出水BOD 浓度，mg/L ；
04.0200
8
≈==
o O de S N K （3.7-2） 式中：K de —反硝化速率，kgNO 3/kgBOD ；
查3.5表近似得2.0//==C cd D V V θθ 总泥龄为
d C cd CO 5.122
.0110
/1C =-=-=
θθθθ （3.7-3）
表中：V —氧化沟（包括缺氧沟和好氧沟）总容积（m 3）； V D —缺氧池容积（m 3）； θCd —反硝化泥龄（d ）； θCO —硝化泥龄（d ）； θC —总泥龄（d ）。

缺氧泥龄为：
d CO C 5.2105.12cd =-=-=θθθ
（2）计算污泥产率系数Y
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡⋅+⋅⨯⨯--+=--)
15()15(0072.117.01072.175.017.0)2.01(6.075.0T C T C o S X K Y θθ （式3.7-4） ⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⨯⨯+⨯⨯⨯⨯--+=--)
1510()1510(072.15.1217.01072.15.1275.017.0)2.01(2001506.075.09.0 ()k g B O D k g S S
/76.036.02.19.0=-= 式中：在COD O /S 0≤2.2时有效，COD O 是进水COD 浓度，本设计中
COD O /S 0=700/350=2≤2.2，因此能用这个公式计算。

K —修正系数，取K=0.9； X 0—进水悬浮物浓度，mg/L ；
T —设计水温，℃；
核算污泥负荷：
)
20200(76.05.12200
)(L 0-⨯⨯=
-⋅=
e C o S S Y S θ （3.7-5） )/(117.0d kgMLSS kgBOD ⋅=
（3）确定污泥浓度
按表 3.8，要使污泥稳定，取X=3.5g/L
用污泥回流比反复复核。

根据表3.10，取污泥指数SVI=120mg/L ，因为有反硝化，故浓缩时间t E =2h 。

回流污泥浓度按下式计算：
L g SVI
t SVI X E R /35.7210007.010007.03
3=⋅=⋅= （3.7-6）
（4）计算好氧沟容积
X S S Y Q e o O 1000)
(24V C 0-=
θ （3.7-7）
3m 469035
.31000)
20200(76.010500024=⨯-⨯⨯⨯=
（5）计算缺氧沟容积
X S S Y Q e o 1000)
(24V cd D -=
θ （3.7-8）
3m 117265
.31000)
20200(54.05.2500024=⨯-⨯⨯⨯=
（6）氧化沟总池容
3O 586291172646903V V m V D =+=+= （3.7-9）
其中好氧沟占80%，缺氧沟占20%。

水力停留时间
h d Q V a 1459.0100000
58629T ====
（3.7-10） （7）计算需氧量
设计4座氧化沟。

每座氧化沟设计最大水量 Q'=1.2×105/4m 3/d=30000m 3/d=1250m 3/h 每座氧化沟设计平均水量 Qa'=1×105/4m 3/d=25000m 3/d=1042m 3/h
水温t=︒25,θC =4h 时，去除含碳有机物单位耗氧量kgBOD kgO C /07.1O 2=
① BOD 去除量
310)(-⋅-⋅'
⋅=e o a C t S S Q f S （3.7-11）
310)20200(250001135.1-⨯-⨯⨯=
h kg d kg /209/78.5010==
查表3.9，BOD 负荷波动系数f c =1.1135。

② 硝化的氨氮量
[]30ht 102)(05.024N -⋅---'=e S S N Q （3.7-12）
[]3102)20200(05.0251250
24-⋅---⨯= h kg d kg /5.17/420==
③ 反硝化的硝酸盐量
1000/81250241000/24⨯⨯='=o ot N Q N （3.7-13）
h kg d kg /10/240==
④ 实际需氧量（AOR ）
ot ht t C N N S O O 86.275.42-+⋅= （3.7-14）
1086.25.1775.420907.1⨯-⨯+⨯=
h kgO /2782=
式中：O C —去除含碳有机物单位耗氧量，kgO 2/kgBOD 。

⑤ 单位耗氧量
kgBOD kgO S t /33.1209
278
O 22== （3.7-15） ⑥ 需氧量修正系数
)
20(00024
.1)(K --=
T sw S
C C C βα （3.7-16） 19.1024.1)5.14.89.0(85.02
.9)
2025(=-⨯=
-
⑦标准需氧量(SOR)
h k g O O K S /82.33027819.1O 220=⨯=⋅= （3.7-17）
（9）氧化沟剩余污泥量的计算
氧化沟剩余污泥量
1000
)
20200(76.05000241000)(24-⨯⨯⨯=-=
e o WT S S QT X （3.7-18）
kgBOD kgSS /16416=
氧化沟剩余污泥量
h m d m X X Q R WT WT /93/223335
.71641633====
（3.7-19） 回流污泥量
d m d m Q R /4550/10920012000091.033==⨯= （3.7-20）
（10）选择和计算曝气设备
查《环境保护设备选用手册》，选用DSB-3750型倒伞叶轮表面曝气机，其性能参数见表3.9。

表3.9 DSB-3750型倒伞叶轮表面曝气机技术参数
叶轮直径 /mm 动力效率 /kgO 2-1·kW -1·h -1
电机功率 /kW 充氧量 /kg·h -1 叶轮转速 /r·min -1 3750
1.91
132
252
30
每座氧化沟所需数量为n,则
78.1252
63
.4482520===
R n 取n=2台（2用1备） （11）沟形设计
氧化沟座数： M=4座，每座设曝气叶轮2台； 有效水深： H=5m ； 每座氧化沟沟道数： m=4； 沟道宽： B=10m 。

各部尺寸计算：
314657458629/m M V V i === 22931514657/F m H V i i ===
每座氧化沟总长（按中线计算）： m 293==B F L i
好氧沟和缺氧沟分隔处有两个圆弧，占用了池容，这个池容折算成直线段池长，按3m 计算，则每座氧化沟沟道总长为：293+3=296m
其中弯道（好氧沟和缺氧沟分隔处的两个弯道不计）长度（3个大弯和1个小弯）为：
m L 2.94302/1102/131=⨯⨯+⨯⨯⨯=ππ （3.7-21）。