上流式曝气生物滤池工艺设计论文

1、前言
毕业设计是在本科生完成教学计划所规定的全部课程后进行的最重要的也是最后一个的实践性教学环节。

它能使学生初步掌握本专业工程设计的内容、计算方法、设计步骤与某些技巧，为毕业后的专业工作奠定必要的基础。

它还可以使学生综合运用和深化所学的理论知识，并且较完整地将所学的专业知识应用于实际，培养学生独立分析与解决问题的能力，使其受到工程师的基本训练。

毕业设计又是以前各教学环节的继续、深化、总结与检验。

其效果将直接影响毕业生的质量，所以我们要本着严谨的态度对待这次设计。

随着水环境污染、水体富营养化、节水问题的尖锐化以及公共环境意识的增强，越来越多的国家和地区制定了更严格的排放标准。

我国正在执行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）就对N、P等污染物的去除提出了较高的要求。

而现有城市污水处理中的活性污泥法难以达到该要求。

为此，必须建立新的污水厂或对现有污水厂进行改造，使之具有脱N除P的功能。

同时，我国的污水处理厂多数建在城市的郊区。

城区中心大量的废水输送到郊区的污水处理厂，费用很高，其投资占水处理总投资的80%，同时，建在城区的污水厂的土地使用及传统的污水处理厂不可避免地要产生异味和噪音等诸多客观问题，这就使得水处理技术人员必须寻找新的污水处理技术来解决这些问题。

若能采用处理效率高、占地面积小、能耗低的污水处理技术来实现城区污水就地处理与回用，意义十分重大。

表1-1各工艺方法比较
综上所述，鉴于曝气生物滤池工艺的各种优势，本次设计处理城市污水采用曝气生物滤池方法。

2、 设计任务及工程概况 2.1 设计水量及水质
2.1.1 设计水量
⑴ 生活污水量1Q
污水处理量：Q =5万m 3/d
其中：生活污水占80%，为4万m 3/d ； 工业废水占20%，为1万m 3/d 。

根据《居住区用水定额》差得，人均生活用水量为90~125L/人.d ，本次设计设计人均生活用水量q=100L/人.d ，城市混合污水变化系数k 日=1.1， k 总=1.4；城市公共建筑污水量按城市生活污水量的25%。

由方程321Q Q Q Q ++=
式中：Q 1------城市生活污水量，m 3；
2Q -----城市公共建筑污水量，m 3； 3Q -----工业废水量，m 3。

由方程可以算出设计人口N ：
50000=N ⨯100⨯10
3
-+25%⨯N ⨯100⨯103-+20%⨯50000
求得N =32万人 因为：k 日=
平均日平均时污水量最大日平均时污水量
；
k 总=
最大日平均时污水量
最大日最大时污水量
；
k 总=k 日⨯k 时=
平均日平均时污水量
最大日最大时污水量。

所以：最大日平均时污水量=平均日污水量⨯k 日 最大日最大时污水量=平均日平均时污水量⨯k 总 ① 生活污水量1Q
东北地区某市设计人口N=32万人，居住建筑内有排水设备和淋浴设备。

Nq Q =1 （公式2—1） =32⨯100⨯103-=3.2万m 3/d ② 城市公共建筑污水量Q 2
2Q =25%1Q （公式2—2） =25%⨯3.2=0.8万m 3/d
③ 工业污水量3Q
3Q =（
%
2012
1-+Q Q ）⨯20% （公式2—3）
=（
%
2018
.02.3-+）⨯20%=1万m 3/d
④ 最大日污水流量Q 日 =Q ⨯k 日 =5⨯1.1 =5.5万m 3/d 最大时污水流量Q
时
=Q ⨯k 总
=5⨯1.4 =7万m 3/d ⑵ 污水量情况详见下表
表2—1污水流量
万m 3
/d 万m 3
/h m /s 平均日 最大日 5.5 0.2292 0.6366 最大日最大时
7
0.2917
0.8102
2.1.2 设计水质
进水水质：BOD 5=280mg/L, SS=240mg/L, TN=35mg/L, TP=12mg/L 。

出水水质：BOD 5≤30mg/L, SS ≤30mg/L, TN ≤9mg/L, TP ≤4mg/L 。

2.2 设计当量人口
2.2.1 设计人口
21N N N += （公式2—4） 式中：N 1------居民区人口（32万人）； N 2-----工业污水的当量人口；
N --------设计人口。

⑴ 设计人口
N =
as
Q
C ⨯ （公式2—5） 式中：C -----水中SS 和BO
D 5的浓度（g/m 3或mg/L ）； Q ----- 平均日混合污水量（5万m 3/d ）； as-----每人每天产生SS 或BOD 5的量（g/人.d ）。

算式C 中SS 一般产生35~40mg/L,本设计取40mg/L ；BOD 5一般取20~35mg/L ，本设计取30mg/L 。

① 按SS 浓度计算设计人口
N
ss =
as
Q
C ss ⨯ （公式2—6） =
40
5
240⨯=30万人 ② 按BOD 5浓度计算设计人口
N
5B O D
=as
Q
C BO
D ⨯5 （公式2—7）
=
30
5
280⨯=46.67万人 ⑵ 当量人口
① SS 当量人口 N
ss
=32-30=2万人
② BOD 5当量人口
N
5B O D
=46.67-32=14.67万人
3、工艺方案的确定
3.1 方案制定的原则
⑴采用稳定妥当的处理工艺，经济合理，安全可靠。

⑵布局合理，投资低，占地少，减少占地面积。

⑶降低能耗与处理成本。

⑷综合利用无二次污染。

⑸尽量利用处理的产物。

⑹适合国情，提高自动化的管理水平。

3.2 污水处理工艺流程的确定
3.2.1 厂址及地形资料
⑴选择厂址时应考虑的因素
①厂址应选在地质较好的地方。

②处理厂应尽量少占土地或不占良田。

③要考虑周围环境卫生条件，污水处理厂应设置在城镇中给水水源的下游，并考虑在夏季主风向的下方。

距离城镇或生活区在300m以上，并便于以后的污水用于农田灌溉等。

在工厂企业内的废水处理站，对环境若没有显著影响，最好设置在紧靠废水发生处。

④处理厂应设在紧靠近电源的地方，并考虑排水，排泥的方便。

⑤处理厂应选择在不受污水威胁的地方，否则应考虑防洪措施。

⑵本厂的一些资料
①该厂区所在地区的面积标高38.5 m，主导风向夏季为南风。

②厂区面积为58761 m2。

③设计地震强度为七度。

3.2.2 气象资料与水文资料
东北处北温带，属中纬度大陆性季风气候，四季分明。

冬季寒潮侵袭，由段时严寒，多偏北风；夏季温湿多雨，多东南风；春秋两季多东南风和西北风。

全年主导风向为南风，平均风速3.3m/s，最热月份平均气温为24.8度，最冷月份平均气温为－20.6度，全年平均7.4度。

地面冻结深度1.0－1.2m。

3.2.3 处理工艺流程的选择
⑴选择处理工艺流程应考虑哪些问题
污水处理工艺流程选定，主要以下列各项项目因素为依据：
污水处理程度：这是污水处理工艺流程选定的主要依据，而污水的处理程度又主要取决于污水的出路。

排放水体，这是处理水最常采用的途径，也是处理水的“自然归宿”，当处理排放水时，污水处理程度可考虑用以下几种方向进行确定：
①水体的水质标准确定；
②按城市污水处理厂所能达到的处理程度确定；
③考虑收纳水体的稀释能力和自净能力；
④工程造价与运行费用；
⑤当地的各项条件；
当地的地形、气候等自然条件也对污水处理工艺流程的选定具有一定的影响。

⑥原污水的水量与污水流入工程；
工程施工的难易程度和运行管理的技术条件也是选定处理工艺流程需要考虑的因素。

3.2.4 可行性方案的比较、工艺的优点
国内外城市污水处理厂采用的二级生物工艺中绝大部分为活性污泥法。

这种方法能较有效的去处污水中的主要污染物质。

城市二级污水处理常用的工艺方法有：普通曝气法、阶段曝气法、A/O除磷工艺、A
2
/O除磷脱氮、氧化沟法，针对以上几种污水处理工艺不足，近些年来研制开发了曝气生物滤池，并针对东北某地区污水水质处理出水要求，选择了曝气生物滤池为处理工艺。

曝气生物滤池又被称为第三代生物滤池。

曝气生物滤池采用人工强制曝气，代替自然通风；采用粒径小、比表面积大的滤料，显著提高了生物浓度；采用生物处理与过滤处理联合方式，省去了二次沉淀池；采用反冲洗的方式，免去了堵塞的可能，同时提高了生物膜的活性；采用生化反应和物理过滤联合处理的方式，同时发挥了生物膜法和活性污泥法的优点。

由于它具有生物氧化降解和过滤的双重作用，因而可获得很高的出水水质，可达到回用水水质标准，适用与生活污水和工业有机废水的处理及资源化利用。

⑴曝气生物滤池的特点
①较小的池容和占地面积。

曝气生物滤池的BOD
5
容积负荷可达到5－6kg
BOD
5
/(m3.d),是常规活性污泥或接触氧化法的6－12倍，所以它的池容和占地面积具有活性污泥和接触氧化法的1/6左右，大大节省了占地面积和大量的土建费用。

②高质量的处理水。

在BOD
5容积负荷为6kg BOD
5
/(m3.d)时，其出水SS与BOD5
可保持在60mg/l以下，远远低于国家《污水排放标准》之一的标准。

③简化处理流程。

由于曝气生物滤池对SS的生物截留作用，使出水中的活性污泥很少，故不需设置二沉池，处理流程简化，使占地面积进一步减少。

④基建费用、运转费用低。

由于技术流程短，占地省，使基建费用大大低于常规二级生物处理。

⑤管理简单。

曝气生物滤池抗冲击负荷能力强，没有污泥膨胀问题，微生物也不会流失，能保持池内较高的微生物浓度，因此日常运行简单，处理效果稳定。

⑥设施可间断运行。

由于大量微生物生长在粒状填料粗糙的孔的内部和表面，
微生物不会流失，即使长时间不运转也能保持其菌种，如长时间停止不用后再使用，其设施可在几天内恢复正常运行。

3.2.5 工艺流程图
3.3 主要构筑物的选型
3.3.1 格栅
在泵前和泵后各设置一道格栅，泵前为粗格栅，泵后为细格栅，由于水量大，故采用机械格栅。

3.3.2 泵房
考虑到水利条件和工程造价，及布局的合理性，采用长方形泵房，集水池与机器间合建水泵及吸水管的充水采用自灌式，泵房的位置选用半地下式泵房。

3.3.3 沉砂池
有平流式、竖流式、和辐流式3种，考虑到平流式沉砂池的优点，且主要应用在中型污水处理厂故采用此法。

3.3.4 初沉池
考虑到平流式沉淀池沉淀效果好；对冲击负荷和温度变化的适应能力较强；施工
简易，造价较低，并且适用大、中、小型污水处理厂，所以采用平流式沉淀池。

3.3.5 曝气生物滤池
曝气生物滤池从单一的工艺逐渐发展成系列综合工艺，具有去除SS、COD、BOD、硝化、氨氮的转化、去除AOX的作用，其最大的特点是集生物氧化和截留悬浮物于一体，节省了后续二沉池，也保证处理效果前提下使处理工艺简化。

此外，曝气生物滤池工艺有机物容积负荷高，水利负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，能耗及运行成本低，同时该工艺出水水质高。

3.3.6 接触池
污水排放前应消毒，所需在曝气生物滤池后设置接触池进行消毒。

3.3.7 污泥浓缩池
本设计采用重力浓缩池的连续浓缩法，主要用于浓缩初沉池和剩余污泥的混合污泥。

3.3.8 消化池
采用圆形消化池，采用两极消化，可减少搅拌所需能耗熟污泥含水量低。

3.3.9 污泥脱水
机械脱水的优点是：脱水效果好，不受气候影响，占地小。

本设计采用带式压滤机，其特点是：滤带可以回旋，脱水效果好，噪音小等。

另外为防止事故，设置污泥干化场，使污泥自然干化。

4、污水处理系统
4.1 格栅相关参数
4.1.1 设计参数
⑪ 本设计设置粗细两道格栅，根据《水处理工程师手册》查得，粗格栅栅条间隙50~150mm 。

⑫ 污水处理系统前格栅（细格栅）栅条间隙应符合：（a ）人工清除25~40mm ；（b ）机械清除16~25mm ；（c ）最大间隙40mm 。

⑬ 栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m 3。

⑭ 过栅流速一般采用0.6~1.0m/s 。

⑮ 格栅前渠道内水流流速一般采用0.4~0.9m/s 。

⑯ 格栅倾角国内一般采用600~700。

⑰ 通过格栅水头损失一般采用0.08~0.15m 。

⑱ 栅前设计水位取0.5m 。

⑲ 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：（a ）人工清除不应小于1.2m ；（b ）机械清除不应小于1.5m 。

⑳ 格栅间内安设吊运设备，以进行格栅及其他设备的检修和栅渣的日常清除。

⑴ 栅条断面形状采用锐边矩形，则42.2=β。

4.1.2 格栅相关计算
⑴ 相关计算 ① 栅条间隙数
bhv
Q n α
sin max =
（公式4—1）
式中：max Q ------最大设计流速，m 3/s ； b --------格栅间隙宽度，取25=b mm ； α--------格栅倾角（0），取060=α； h --------栅前水深，取h =0.5m ； v --------过栅流速，取6.0=v m/s 。

6
.05.0025.060sin 8102.00⨯⨯⨯=n =72（个）
② 栅槽宽度
bn n S B +-=)1( （公式4—2） 式中：S -------栅条宽度，本设计取10=S mm=0.01m 。

82.172025.0)172(01.0=⨯+-⨯=B （m ） ③ 通过格栅的水头损失
k h h 01= （公式4—3） 式中：0h -------计算水头损失，m ；
k -------系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3。

0h =αξsin 22
g v （公式4—4）
式中：g -------重力加速度，m/s 2；
ξ-------阻力系数，可由阻力系数ξ计算公式求得。

则k g
v b S h ⨯=αβsin 2)(2
34
1
=073.0360sin 6
.196.0)025.001.0(42.202
34
=⨯⨯⨯（m ）
④ 栅后槽总高度
21h h h H ++= （公式4—5） 式中：2h ------栅前渠道超高，m ，一般采用0.3。

H =0.5+0.073+0.3=0.873（m ） ⑤ 栅槽总长度
α
tg H l l L 1
215.00.1+
+++= （公式4—6）
其中：1
1
12αtg B B l -=
（公式4—7） 2
1
2l l =
（公式4—8） 21h h H += （公式4—9） 式中：1l -----进水渠道渐宽部分的长度，m ； 1B ----进水渠宽，m ；
1α----进水渠宽部分的展开角度，（0），一般采用200； 2l -----栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m ； 1H ----栅前渠道深，m 。

设进水渠宽1B =1.3m ，其渐宽部分展开角度1α=200。

76.020
23
.182.120
111=-=-=
tg tg B B l α（m ） 38.02
76.0212===
l l (m) α
tg H l l L 1
210.15.0+
+++= =0.76+0.38+0.5+1.0+
732
.13
.05.0+=3.10（m ）
⑯ 每日栅渣量 总
k W Q W 1000864001
max =
（公式4—10）
式中：1W -----栅渣量，格栅间隙为16~25mm 时，1W =1.10~0.05m 3/103m 3（污水）。

本设计取07.01=W m 3/103m 3（污水）。

总
k W Q W 1000864001
max =
=
5.34
.1100007
.08102.086400=⨯⨯⨯（m 3/d ）
因W 0.2m 3/d ，所以宜采用机械清除。

⑵ 格栅除污机
采用机械清渣、排渣，选用GH —3000型链式旋转格栅除污机，其性能见表4-1
表4-1 GH —3000型链式旋转格栅除污机
格栅宽度（mm ）
格栅净距（mm ）
安装角（。

）
格栅流速（m/s ） 电机功率（KW ）
3000
40
60
0.9
2.2
格栅的有效宽度2700mm ，设备总宽3290mm ，水槽宽度3050mm ，设备地面高度h '≤2450mm 。

格栅采用半地下式，两个格栅之间的距离为0.7m ，下面过道1.5m ，格栅距墙壁0.8m 。

格栅间总长度：0.8+0.8+2.20×2+0.7＝6.7m 取7.5m 格栅间总尺寸：7.5×4.0m 2
4.1.3 格栅示意图（见图4－1，图4－2）
图4-1格栅间平面图
图4-2格栅间剖面图4.2 泵房
泵房形式：采用合建式或半地下式泵房。

4.2.1 选泵
⑴设计流量
=2917m3/h
Q
max
⑵扬程确定
图4-3扬程示意
粗略的估算，如图4－3泵房水面与泵相距2m，液面距池面2.5m~3m，地面与沉沙池水面5.0~5.5m左右，泵站损失3.0m左右，自由水头取1m，扬程最小值为H＝
2.0+2.5+5.0+
3.0+1.0＝13.5 m。

⑶选泵
根据
Q＝2917m3/h 和H＝13.5m, 现选用四台S型双吸350S—26A离心泵，一max
台备用，性能如下。

表4-2 24MN-28A型立式污水泵
转速r/min流量m3/h扬程m轴功率kw效率％
1450129616.58073
图4-4水泵
4.2.2 集水池
污水泵房集水池的有效容积，一般采用不小于最大一台水泵5min的出水量，集水池有效水深，即进水管设计水位减去过栅水头损失与集水池最低水位之差，一般采用1.2~2.0m。

水位宽度不得过大，但也不得小于1.2m。

池底应做成0.01~0.02的宽度，坡向吸水坑，吸水坑的深度一般采用0.5~0.6m。

设集水池的有效容积采用最大水泵6min的出水量
即85.145660
22917
=⨯⨯=
W m 3 设集水池有效水深h =2.0m ，则集水池面积h W F ==2
85.145=72.925（m 2） 设计尺寸：5.89⨯ m 2
集水池有效容积15325.89=⨯⨯=⨯=h F V m 3
4.2.3 泵房内管路计算
表4-3泵房吸水管和压水管设计流速
管径/mm d 250 2501000≤≤d 10001600 d ≤ 1600≥d
吸水管流速
/(m/s) 2.1~0.1 6.1~2.1 0.2~5.1
0.2~5.1 压水管流速/(m/s)
0.2~5.1
5.2~0.2
5.2~0.2
0.3~0.2
⑪ 当吸水管管径1d =650mm
4
14.3221
max 1d Q V ⨯= （公式4—11） =
4
65
.014.328102.02
⨯=1.22（m/s ）
因为6.122.12.1 ，所以符合要求； ⑫ 当压水管管径2d =500mm
=
2V 414.322
max d Q ⨯ =4
5.014.328102.02
⨯=2.06（m/s ）
因为5.2
，所以符合要求；
0.2
.2
06
⑬设计采用一间泵房，两条吸水管，一条出水管径。

⑭吸水喇叭D直径一般采用：d
D)5.1
3.1(
=mm
~
式中：d-----吸水管直径（mm）。

取d
5.1⨯=975（mm）
==650
D5.1
4.2.4 泵房高度设计
本设计采用半地下式泵房，单梁悬挂起重机。

泵房地下部分考虑高度集水池及泵高取8.6m，地上部分考虑顶部吊车等取5m ，故总高度取13.6m 。

4.2.5 泵房内部排水设施
泵房内部排水设施选用二台24MN-28A立式污水水泵，一台备用。

用以排除泵内积水，该泵性能如下：
表4－4 24MN－28A立式污水泵性能
流量扬程转速功率效率
3100m3/h 11.3m 480r/min 112.23kw 85%
4.2.6 超重设备
泵房内泵重672kg，选DX型电动单梁悬挂超重机一台，超重量20t ,跨度13m，起升高度18m，配用电葫CD型，其高度（从吊车梁到挂钩距离）H＝0.84m。

4.2.7 泵房示意图
图4-5泵房示意图
4.2.8 泵房设计尺寸为20×8m2
4.3 细格栅
4.3.1 设计参数
⑴栅条间隙：细格栅一般取3～10mm, 本设计取b＝8mm。

⑵格栅倾角：45˚～75˚ ，本设计取α＝60˚。

⑶过栅流速：0.6～1.0m/s ，取0.8 m/s。

⑷栅前有效水深：取h＝0.6m。

⑸栅条断面形状：选锐边形断面，查β＝2.42。

⑹格栅数目：采用六组机械隔栅（细格栅），一组备用。

4.3.2 相关计算（公式及其符号意义同粗格栅）
⑪ 栅条间隙数
bhv
Q n α
sin max =
==⨯⨯⨯8.06.0008.060sin 8102.00196（个）
⑫ 栅槽宽度
bn n S B +-=)1(
=518.3196008.0)1196(01.0=⨯+-⨯（m ） ⑬ 通过格栅的水头损失
k g
v b S h ⨯⨯⨯=αβsin 2)(2
34
1
=sin 6
.196.0)008.001.0(42.22
34
⨯⨯⨯3600⨯=0.156（m ）
⑭ 栅后槽总高度
956.03.0156.05.0=++=H （m ）
⑮ 栅槽总长度
1
1
12αtg B B l -=
=
02023
.1518.3tg ⨯- =3.24（m ）
2
1
2l l =
=
62.12
24
.3=（m ）
α
tg H l l L 1
210.15.0+
+++= 82.660
3
.05.00.15.062.124.30
=++
+++=tg （m ） ⑯ 每日栅渣量 总
k W Q W 1000864001
max ⨯⨯=
4
.1100007
.08102.086400⨯⨯⨯=
=3.5（m 3/d ）
因为5.3=W m 3/d 0.2m 3/d ，所以采用机械清除。

4.3.3 细格栅相应设备
选用XWB-IV 系列背耙式格栅除污机，格栅宽度B '
＝2000mm, 耙齿有效长度100mm ，格栅间距为10mm ，提升速度2m/min ，电动功率为0.8kw ，采用西安污水处理机械厂。

细格栅与曝气沉沙池合建在一起
图4—6细格栅计算示意图
4.4 沉砂池
4.4.1 沉砂池设计计算一般规定
⑪城市污水处理厂一般均应设置沉砂池。

⑫沉砂池按去除相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒设计。

⑬设计流量应按分期建设考虑：（a）当污水为自流进入时，应按每期的最大设计流量计算；（b）当污水为提升进入时，应按每期工作水泵的最大组合流量计算；（c）在合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。

⑭沉砂池个数或分格数不应少于2，并且按并联系列设计。

当污水量较小时，可考虑1格工作，1格备用。

⑮城市污水的沉砂量可按106m3污水沉砂30m3计算，其含水率为60%，容重为1500kg/m3；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。

⑯砂斗容积应按不大于2d的沉砂量计算，斗壁与水平面的倾角不应小于550。

⑰除砂一般宜采用机械方法，并设置贮砂池或晒砂场。

采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。

⑱当采用重力排砂时，沉砂池和贮砂池应尽量靠近，以缩短排砂管长度，并设排砂闸门于管的首端，使排砂管畅通和易于养护和管理。

⑲沉砂池的超高不宜小于0.3m。

4.4.2 平流沉砂池
平流式沉砂池是常用的型式，污水在池内沿水平方向流动。

平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成。

它具有截留无机颗粒效果较好、工作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。

故采用平流式沉砂池。

⑴平流沉砂池设计参数
①最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s。

②最大流量时停留时间不小于30s，一般采用30~60s。

③ 有效水深应不大于1.2m ，一般采用0.25~1.0m ；每格宽度应不宜小于0.6m 。

④ 进水头部应采取消能和整流措施。

⑤ 池底坡度一般为0.01~0.02，当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状。

⑴ 相关计算（无砂粒沉降资料）
① 长度
vt L = （公式4—12）
式中：v -----最大设计流量时的流速，（m/s ），取0.25m/s ； t -----最大设计流量时的流行时间，（s ）取40s 。

vt L =
=0.25⨯40=10(m) ② 水流断面面积
v
Q A max
=
（公式4—13） 式中：max Q -----最大设计流量，m 3/s 。

v
Q A max
=
=
2.325
.08102
.0=（m 2） ③ 池总宽度 2
h A
B =
（公式4—14） 式中：2h ------设计有效水深，（m ），取0.65m 。

3.56
.02.32===
h A B （m ） ④ 沉砂室所需容积
6
max 10
86400
⨯=
总k XT Q V （公式4—15） 式中：X -----城市污水沉砂量，m 3/106m 3（污水），一般采用30； T -----清除沉砂的时间间隔，（d ），取2d 。

6
max 10
86400
⨯=
总k XT Q V =
0.310
4.1864002308102.06
=⨯⨯⨯⨯（m 3
） ⑤ 每个沉砂斗容积 设每一分格有2个沉砂斗，则 75.02
20
.30=⨯=
V （m 3） ⑥ 沉砂斗各部分尺寸
设斗底宽a 1=0.5m ，斗壁与水平面的倾角为550，斗高'
3h =0.35m ，沉砂斗上口
宽：
10
3
55
2a tg h a +'= （公式4—16） 0.15.05535
.020
=+⨯=
tg （m ） 沉砂斗容积：
)222(6
2
11230a aa a h V ++'= （公式4—17）
2.0)5.025.01212(6
35
.022=⨯+⨯⨯+⨯=
（m 3） ⑦ 沉砂室高度
采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗则
23306.0l h h +'
=
（公式4—18）
51.065.206.035.0=⨯+=（m ）
⑧ 池总高度
321h h h H ++= （公式4—19）
式中：1h -----超高，（m ），取0.3m ； 3h ------沉砂室高度，m 。

32h h h H ++=
=0.3+0.65+0.51=1.45（m ） ⑫ 验算最小流速（每格宽度0.6m ） min
1min
min ωn Q v =
（公式4—20） 式中：min Q -----最小流量，（m 3/s ）；平均污水量的
2
1； 1n ------最小流量时工作的沉砂池数目，个；在最小流量时，只用1格
工作（1n =1）；
min ω----最小流量时沉砂池中的水流断面面积，m 2。

min
1min
min ωn Q v =
65
.06.0125787
.0⨯⨯=
=0.74m/s 0.15m/s ，所以符合要求。

4.4.3 排砂
采用重力排砂，排砂管设计N D =200mm ，在沉砂池旁设置贮砂池，并在排砂管的首端设置排砂闸门。

设贮砂池有效水深5.1=h m
贮砂池容积B h V V ⨯+=''2624斗 （公式4—21） 353.565.0656.024=⨯⨯+⨯=（m 3） 贮砂池面积h
V A '
'=0 （公式4—22） 4.235
.135
==
（m 2） 则贮砂室的尺寸为46⨯m 2。

4.4.4 沉砂池平面图
图4-7沉砂池示意图
4.5 沉淀池
4.5.1 初次沉淀池
⑴设计要点
①考虑沉淀污泥发生腐败，设置刮泥、排泥设备，迅速排除污泥。

②考虑可浮悬浮物及污泥上浮，设置浮渣去除设备。

③表面负荷以25~50m3/（m2.d）为标准，沉淀时间以1.0~2.0h为标准。

④进水端考虑整流措施，采用阻流板、有孔整流壁、圆筒形整流板。

⑤长方形池，最大水平流速为7mm/s。

⑥污泥区容积，静水压排泥不大于2d污泥量，机械排泥时考虑4h排泥量。

⑦排泥静水压大于等于1.50m。

⑵平流式沉淀池
平流式沉淀池由进水区、沉淀区、缓冲区、污泥区和出水区5部分组成。

其优点与适用条件见下表：
表4—5平流式沉沙池特点
池型优点适用条件
平流式沉淀池
（1）沉淀效果好；
（2）对冲击负荷和温度变化
的适应能力较强；
（3）施工简易，造价较低。

（1）适用于地下水位高及地
质较差地区；
（2）适用于大、中、小型污
水处理厂。

⑶一般规定
①沉淀池的个数或分格数不应小于2个，并宜按并联系列考虑。

②池子的超高至少采用0.3m。

③沉淀池的有效水深（H）、沉淀时间（t）与表面负荷（q ）的关系见表4—6。

当表面负荷一定时，有效水深与沉淀时间之比亦为定值，即q t
H '=。

一般沉淀时间
不小于1.0h ；有效水深多采用2~4m 。

表4—6水深与表面负荷间的关系
表面负荷（q '）/[m 3
/(m 2
.h)]
有效水深
0.2=H m 5.2=H m 0.3=H m 5.3=H m 0.4=H m
3.0 2.5 2.0 1.5 1.0
1.0 1.33
2.0
1.0 1.25 1.67
2.5
1.0 1.2 1.50
2.0
3.0
1.17 1.4 1.75
2.33
3.5
1.33 1.6
2.0 2.67 4.0
④ 沉淀池的缓冲层高度，一般采用0.3~0.5m 。

⑤ 污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗不宜小于600，圆斗不宜小于550。

⑥ 排泥管直径不应小于200mm 。

⑦ 沉淀池的污泥，采用机械排泥时可连续排泥或间歇排泥。

不用机械排泥时应每日排泥，初次沉淀池的静水头不应小于 1.5m ；二次沉淀池的静水头曝气池后不应小于0.9m 。

⑧ 采用多斗排泥时，每个泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。

⑨ 当每组沉淀池有2个池以上时，为使每个池的入流量均等，应在入流口设置调节阀门，以调整流量。

⑩ 当采用重力排泥时，污泥斗的排泥管一般采用铸铁管，其下端伸入斗内，顶端敞口，伸出水面，以便于疏通。

在水面以下 1.5~2.0m ，处，由排泥管接出水平排出管，污泥借静水压力由此排出池处。

⑷ 设计参数与数据
① 每格长度与宽度之比不小于4，长度与深度之比采用8~12。

② 采用机械排泥时，宽度根据排泥设备确定。

③ 池底纵坡一般采用0.01~0.02；采用多斗时，每斗应设单独排泥管及排泥闸阀，池底横向坡度采用0.05。

④ 刮泥机的进行速度为0.3~1.2m/min ，一般采用0.6~0.9m/min 。

⑤ 一般按表面负荷计算，按水平流速校核。

最大水平流速：初沉池为7mm/s ；二沉池为5mm/s 。

⑥ 进出口处应设置挡板，高出池内水面0.1~0.5m 。

挡板淹沉深度：进口处视沉淀池深度而定，不小与0.25m ，一般为0.5~1.0m ；出口处一般为0.3~0.4m 。

挡板位置：距进水口为0.5~1.0m ；距出水口为0.25~0.5m 。

⑦ 泄空时间不超过6h ，放空管直径d 可按下式计算
t
BLH
d 2
17.0=（m ）
式中：B -----池宽，m ； L -----池长，m ；
H -----池内平均水深，m ； t ------泄空时间，s 。

⑧ 池子进水端用穿孔花墙配水时，花墙距进水端池壁的距离不应小于1~2m ，开孔总面积为过水断面面积的6%~20%。

⑸ 相关计算
① 池子总表面积 q Q A '
=
3600
max （公式4—23）
式中：max Q -----最大设计流量，m 3/s ；
q '-------表面负荷，m 3/(m 2.h)，本设计取1.5m 3/(m 2.h)。

q Q A '
=
3600
max 48.19445
.13600
8102.0=⨯=
（m 2）
② 沉淀部分有效水深
t q h '=2 （公式4—24）
式中：t ------沉淀时间，h ，本设计取2.0h 。

t q h '=2
0.30.25.1=⨯=（m ） ③ 沉淀部分有效容积
2Ah V =' （公式4—25） 44.58330.348.1944=⨯=（m 3） ④ 池长
6.3vt L = （公式4—26）
式中：v -----最大设计流量时的水平流速，mm/s ，为7mm/s 。

6.3vt L =
4.506.30.27=⨯⨯=（m ） ⑤ 池子总宽度 L
A
B =
（公式4—27）
58.384
.5048
.1944==
（m ） ⑥ 池子个数（或分格数） b
B
n =
（公式4—28） 式中：b -----每个池子（或）分格宽度，m ，设每个池子宽4.5m 。

b
B n = 10645.95
.458
.38≈==
（个） ⑦ 污泥部分所需的总容积 1000
SNT
V =
（公式4—29） 式中：S -----每人每日污泥量，L/（人.d ），一般采用0.3~0.8，本设计取0.6； N -----设计人口数，人；
T ------两次清除污泥间隔时间，d ，取2d 。

1000
SNT
V = 3841000
2
3200006.0=⨯⨯=
（m 3）
每个池污泥所需容积： n
V
V ='' （公式4—30） 4.3810
384
==
（m 3） ⑧ 池子总高度
4321h h h h H +++= （公式4—31）
式中：1h -----超高，m ，取0.3m ；
3h -----缓冲层高度，m ，本设计取0.5m ； 4h -----污泥部分高度，m ，本设计取0.7m 。

4321h h h h H +++=
5.47.05.00.33.0=+++=（m ） ⑨ 污泥斗容积
污泥斗选用方斗，污泥斗斜壁与水平面倾角取600。

)(3
1212141f f f f h V +
+"
= （公式4—32）
式中：1f -----斗上口面积，m 2，取上口边长为4500mm ； 2f -----斗下口面积，m 2，取下口边长为500mm ；
"
4h -----泥斗高度，m 。

"4h 02
1
602
tg f f -= （公式4—33） 0602
5
.05.4tg ⨯-=
46.3=（m ） )(3
1212141f f f f h V +
+"
=
)5.05.45.05.05.45.4(46.33
1
22⨯+⨯+⨯⨯⨯=28=（m 3）
⑩ 污泥斗以上梯形部分污泥容积
b h l l V '
+=4212)2
(
（公式4—34） 式中：1l -----梯形上底长，m ，设为20.80m ；
2l -----梯形下底长，m ，设为4.50m ；
'
4h -----梯形的高度，m ，设为0.20m 。

b h l l V '
+=4212)2
(
4.11
5.420.0)2
50
.480.20(
=⨯⨯+=（m 3） ○
11 污泥斗和梯形部分污泥容积 4.394.112821=+=+V V m 4.383 m 3
○
12 沉淀池计算简图
图4-8沉淀池计算简图
4.5.2 穿孔排泥管的计算
⑴ 设计要点
① 穿孔管沿沉淀池宽度方向布置，一般设置在平流式沉淀池的前半部，即沿池长2
1~31处设置。

② 穿孔管全长采用同一管径，一般为150~300mm 。

③ 穿孔管末端流速一般采用1.8~2.5m/s 。

④ 穿孔管中心间距与孔眼作用水头及池底结构形式等因素有关。

一般斗底池子可采用2~3m 。

⑤ 穿孔管孔眼直径可采用20~35mm 。

孔眼间距与沉泥含水率及孔眼流速有关，一般采用0.2~0.8m 。

孔眼多在穿孔管重线下侧成两行交错排列。

斗底池子宜用900。

全管孔眼按同一孔径开孔。

⑥ 孔眼流速一般为2.5~4m/s 。

⑦ 配孔比（即孔眼总面积与穿孔管截面积之比）一般采用0.3~0.8。

⑧ 排泥周期与原水水质、泥渣粒径、排出泥浆的含水率及允许积泥深度有关。

当原水浊度低时，一般每日至少排放1次，以避免沉泥积实而不易排出。

⑨ 排泥时间一般采用5~30min 。

⑩ 穿孔管的区段长度y L 一般采用2~4m ，首、尾两端的区段长度尾2
y
L 。

⑵ 相关计算
① 穿孔管直径
L d D 68.1= （公式4—35）
式中：d -----孔眼直径，m ，此处采用32mm ； L -----穿孔管长度，m ，此处为12m 。

L d D 68.1=
186.012032.068.1=⨯⨯=（m ），则应采用200mm 铸铁管（壁厚10mm ） ② 穿孔管上第一个孔眼（起端）处水头损失
g
v
k H A 222
11μρ= （公式4—36）。