水污染控制工程课程设计

中北大学
课 程 设 计 说 明 书
学生姓名： 学 专 题 院： 业：
郭凯旋
学 号： 化工与环境学院 环境工程
0804014209
目：流量为 8000 m3/h 的城市污水 A2/O 法 脱氮除磷工艺设计
指导教师： 指导教师：
晋日亚
职称: 职称:
副教授
2011 年 5 月 27 日

中北大学
课程设计任务书
2010~2011 学年第 二 学期
学 专
院： 业：
化工与环境学院 环境工程 郭凯旋
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学 生 姓 名：
学 号： 0804014209
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课程设计题目：流量为 8000 m /h 的城市污水 A /O 法 脱氮除磷工艺设计 起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 系 主 任： 5 月 16 日～5 月 27 日 环境工程系 晋日亚 王海芳
下达任务书日期: 2011 年 5 月 16 日

课 程 设 计 任 务 书
1．设计目的：
通过课程设计，进一步强化水污染控制工程课程的相关知识的学习，初步掌握污水 处理中常见构筑物的设计方法、 设计步骤。 学会用 CAD 软件绘制构筑物的基本设计图纸。
2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等） ：
原始数据与基本参数： 原始数据与基本参数： 设计污水流量： 8000 m3/h； z： COD： mg/L， K 1.3， 300 BOD5： 200mg/L； 170mg/L； SS： TN：20mg/L；TP：6 mg/L，水温：10～25℃，处理后二级出水 BOD5：25mg/L；SS： 30mg/L；TN＜5mg/L,TP≤1 mg/L。其它参数查阅相关文献自定。 设计内容和要求： 设计内容和要求 ①计算 A2/O 法脱氮除磷的工艺参数； ②A2/O 法脱氮除磷的工艺构筑物的图纸详细设计。
3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、 实物样品等〕 ：
（1）课程设计说明书一份； （2）说明书内容包括： ①A2/O 法脱氮除磷的工艺在水处理中的作用说明； ②根据给出参数对 A2/O 法脱氮除磷的工艺各部分尺寸的详细计算过程； ③设计图纸（CAD 绘图）规范，图纸包括整体图和局部图的设计，计算尺寸要在图 中相应的位置标明； ④单位要正确，参考文献必须在说明书中相应的位置标注，语言流畅、规范。 （3）工作量：两周

课 程 设 计 任 务 书
4．主要参考文献：
[1]晋日亚、胡双启主编．水污染控制技术与工程．北京：兵器工业出版社，2005。 [2]高廷耀主编．水污染控制工程．(下册) ．北京：高等教育出版社，1989 [3]王宝贞主编．水污染控制工程．北京：高等教育出版社．1990 [4]孙彗修等主编．排水工程（上） ．北京：中国建筑工业出版社．2000 [5]张希衡主编．废水治理工程．北京：冶金工业出版社，1984 [6]张自杰等主编．排水工程（下） ．北京：中国建筑工业出版社．2000 [7]尹士君、李亚峰编著．水处理构筑物设计与计算．北京：化学工业出版社．2004
5．设计成果形式及要求：
设计说明书一份 （含构筑物设计详图） 设计说明书格式按中北大学课程设计的相关 ， 要求。
6．工作计划及进度：
2011 年 5 月 16 日 ：领取课程设计任务书，明确课程设计的内容，查阅相关资料。 5 月 18 日~ 5 月 26 日：设计计算、绘制相关图纸。 5 月 27 日：打印装订设计说明书，答辩。
系主任审查意见：
签字： 年 月 日

目录 1 绪论 ........................................................................................................ 1
1.1 概述 概述.................................................................................................................................... 1 1.2 生物脱氮除磷机理............................................................................................................ 1 1.2.1 脱氮机理................................................................................................................. 1 1.2.2 除磷机理................................................................................................................. 2 1.3 A2/O 法脱氮除磷工艺流程 ............................................................................................... 2 1.4 A2/O 法脱氮除磷工艺的影响因素 ................................................................................... 3 1.5 A2/O 法脱氮除磷工艺特点及应用现状 ........................................................................... 4 1.5.1 工艺特点................................................................................................................. 4 1.5.2 应用......................................................................................................................... 4
2 总体设计（污泥负荷法） .................................................................... 5 总体设计（污泥负荷法）
2.1 已知条件 已知条件............................................................................................................................ 5 2.2 主要公式及工艺参数........................................................................................................ 5 2.2.1 主要公式................................................................................................................. 5 2.2.2 设计工艺参数（见表 2-1） .................................................................................. 7 2.3 设计计算 设计计算............................................................................................................................ 8 2.3.1 判断是否可采用 A2/O 法....................................................................................... 8 2.3.2 有关设计参数 ......................................................................................................... 8 2.3.3 校核氮磷负荷 ......................................................................................................... 9 2.3.4 剩余污泥量 ............................................................................................................. 9 2.3.5 反应池主要尺寸 ..................................................................................................... 9 2.3.6 反应池进出水系统计算 ......................................................................................... 9 2.3.7 曝气系统设计计算 ............................................................................................... 11 2.3.8 厌氧池设备选择（以单组反应器计算） ........................................................... 13 2.3.9 缺氧池设备选择（以单组反应器计算） ........................................................... 13 2.3.10 污泥回流设备 ..................................................................................................... 14 2.3.11 内循环混合液回流设备 ..................................................................................... 14 2.3.12 二沉池（以单组反应池计算） ......................................................................... 15
3 参考文献 ..............................................................................................17 4 结束语 ..................................................................................................18

1 绪论
1.1 概述 在城市污水处理厂,传统活性污泥工艺能有效去除污水中的 BOD5 和 SS,但不 能有效地去除污水中的氮和磷。如果含氮、磷较多的污水排放到湖泊或海湾等相 对封闭的水体,则会产生富营养化导致水体水质恶化或湖泊退化,影响其使用功 能。20 世纪 70 年代以来，人们在厌氧∕好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统原 理的基础上又提出了 A2/O 污水处理系统，即将两个系统组合起来，使污水经过 厌氧 （Anaerobic） 缺氧 、 （Anoxic） 及好氧 （Oxic） 三个生物处理过程 （简称 A2/O） ， 达到同时去除 BOD5、氮、磷的目的[1]。 1.2 生物脱氮除磷机理 1.2.1 脱氮机理 生物脱氮是在微生物的作用下，将有机氮和氨态氮转化为 N2 和 NxO 气体的 过程，其中包括氨化反应、硝化反应和反硝化反应[2]。 ⑴ 氨化反应 在氨化菌的作用下，有机氮化合物分解、转化为氨态氮，以氨基酸为例，反 应式为：
? RCHNH2COON+O2 ?? → RCOOH+CO2+NH3
氨化菌
⑵ 硝化反应 硝化反应是将氨、氮转化为硝酸盐氮的过程，是由一群自养型好氧微生物完 成的， 它包括两个基本反应步骤： 第一阶段是由亚硝酸菌将氨氮转化为亚硝酸盐， 称为亚硝化反应；第二阶段则由硝酸菌将亚硝酸盐进一步氧化为硝酸盐，称为硝 化反应。硝化菌在硝化 NH4＋时，分氧化和合成两个过程。
? 氧化反应式：NH4＋+2O2 ?? → NO3ˉ +2H＋+H2O
氧化
? 合成反应式：7NH4＋+10CO2 ?? → 5NO3－+ 12H＋+H2O+2C5H7NO2
合成
⑶ 反硝化反应 反硝化反应是由一群缺氧异养性微生物完成的生物化学过程。 它的主要作用 是在缺氧(无分子氧)的条件下，将硝化过程中产生的亚硝酸盐和硝酸盐还原成气
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态氮(N2)或 N2O、NO。反硝化过程同样由氧化和合成两个过程来实现。以甲醇 为例，反硝化过程的化学反应如下： 氧化反应式：6NO3ˉ +5CH3OH
?反硝化菌→ 5CO2+3N2+7H2O+6OHˉ ?? ?
合成
? 合成反应式：NO3ˉ +CH3OH+H＋ ?? → C5H7NO2+N2+CO2+H2O
1.2.2 除磷机理 磷通常是以磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中的。生物除磷是 利用除磷菌一类的细菌，过量且超出其生理需要的从外部摄取磷，并将其以聚合 形态贮藏于体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。 在没有溶解氧和硝态氮存在的厌氧条件下， 污水中有机物在厌氧发酵菌的作 用下转化为乙酸苷（VFAs）,而聚磷菌则将体内聚积的聚磷分解，所产生的能量 除供聚磷菌生存外，还供聚磷菌吸收乙酸苷转化为聚β羟基丁酸（PHB）,而存 于体内。聚磷分解时形成的无机磷则释放回污水中，此即厌氧放磷，这是在厌氧 区进行的。在好氧区聚磷菌的活力得到恢复，并以聚磷的形式存储超出生长需要 的磷量，此即好氧吸磷。在水处理过程中，活性污泥不断增加，必须排除剩余污 泥，这些污泥中含有吸收磷过量的聚磷菌，即从污水中去除的含磷物质，这就是 厌氧、好氧交替的生物处理系统除磷的本质[2]。 1.3 A2/O 法脱氮除磷工艺流程 根据生物脱氮除磷机理， 污水 A2/O 法脱氮除磷工艺是一个包括硝化和反硝 化、厌氧放磷和好氧吸磷的工艺流程，一般由厌氧池、缺氧池和好氧池组成，如 图 1 所示。
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污水首先进入厌氧区，与同步进入的从二沉池回流的含磷污泥混合。厌氧池 的主要功能是释放磷，使污水中磷的浓度升高。兼性厌氧发酵菌将污水中可生物 降解的有机物（BOD）转化为乙酸苷类低分子发酵中间产物。而聚磷菌可将其 体内存储的聚磷酸盐分解， 所释放的能量可供好氧的聚磷菌在厌氧的环境下维持 生存。另一部分能量可供聚磷菌主动吸收环境中的乙酸苷并以 PHB（聚β羟基 丁酸）的形式在其体内储存起来。随后污水进入缺氧区，反硝化菌就利用好氧区 回流混合液带来的硝酸盐，以及污水中可生物降解有机物作为碳源进行反硝化， 达到同时降低 BOD5 与脱氮的目的，此时磷的变化较小。接着污水进入曝气的好 氧区，聚磷菌在吸收、利用污水中残留的可生物降解有机物的同时，主要是通过 分解体内存储的 PHB 释放能量来维持其生长繁殖。同时过量的摄取周围环境中 的溶解磷，并以聚磷的形式在体内存储起来，使出水中溶解磷浓度达到最低。而 有机物经厌氧区、缺氧区分别被聚磷菌和反硝化菌利用后，到达好氧区时浓度已 经相当低，这有利于自养型硝化菌的生长繁殖。并通过硝化作用将氨氮转化为硝 酸盐，排放的剩余污泥中，由于含有大量的能超量存储聚磷的聚磷菌，污泥含磷 量可达到 6﹪（干重）以上[2]。 1.4 A2/O 法脱氮除磷工艺的影响因素 ⑴ 溶解性有机底物浓度 由于厌氧段中聚磷菌只能利用可快速生物降解的
有机物，若此类物质浓度较低，聚磷菌则无法正常进行磷的释放和吸收。研究表 明，厌氧段进水 TP/BOD5 应小于 0.06。在缺氧段，若有机物浓度较低，则反硝 化脱氮速率将因碳源不足而受到抑制，一般来说，污水中 COD/TN 大于 8 时， 氮的总去除率可达 80﹪[3]。 ⑵ 污泥龄 A2/O 法工艺的污泥龄受两方面影响，其一是硝化菌世代时间的
影响，一般为 25 天左右；其二是除磷主要通过剩余污泥排出系统，要求工艺的 污泥龄不宜过长。权衡两方面，一般 A2/O 污泥龄为 15～20d。 ⑶ 溶解氧 溶解氧应满足三方面的要求，即好氧段氨氮完全氧化为硝态氮
所需、满足进水中有机底物的氧化所需及好氧段聚磷菌吸磷所需。为防止 DO 过 高而随污泥回流和混合液回流带至厌氧段和缺氧段， 造成厌氧不完全而影响聚磷 菌的释磷和缺氧段反硝化。 一般好氧段 DO 在 1.5～2.0 mg/L， 厌氧段 DO 浓度小 于 0.2 mg/L，缺氧段 DO 浓度小于 0.5 mg/L。 ⑷ 有机底物污泥负荷 NS 好氧池 NS 应不超过 0.18 kgBOD5/(kgMLSS·d),否 则 异 养 菌 数 量 超 过 硝 化 菌 而 抑 制 硝 化 过 程 ； 而 厌 氧 池 NS 应 大 于 0.10 kgBOD5/(kgMLSS·d),否则聚磷菌底物不足，除磷效果下降。 ⑸ 污泥回流比 污泥回流比 r 一般为 25﹪～100﹪，如果 r 太高，污泥将
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DO 和硝态氮带入厌氧池太多，影响其厌氧状态，会抑制厌氧释磷过程；如果 r 太低，则维持不了正常的反应器内污泥浓度，影响生化反应速率和处理效率。 ⑹ 混合液回流比 虽然提高混合液回流比 R 可以提高反硝化效果， R 过 但
大，则大量曝气池的 DO 将被带入反硝化区，反而破坏了反硝化条件，且动力费 用大。一般要求在 100﹪～600﹪。 ⑺ 水温 硝化菌生长的最适温度为 30～35℃,为避免硝化速率和有机底物
好氧降解速率明显下降，水温不宜低于 10℃；反硝化脱氮最适温度为 20～38℃， 为避免硝酸盐还原菌的生长速率下降，水温不宜低于 15℃。温度对聚磷菌影响 不大 ⑻ 碱度 硝化和反硝化过程分别消耗和产生碱度，影响 pH 值的变化。硝
化过程的最适 pH 值是 7.8～8.4，当 pH＜6 或 pH＞9 时，硝化反应将停止；反硝 化过程最适 pH 值为 6.5～7.5。 ⑼ 水力停留时间 由于厌氧段、缺氧段内主要为异养菌群，对污染底物降
解速率较快，而好氧段内为除碳异养菌和自养硝化菌，其中自养硝化菌代谢速率 较慢，则好氧段停留时间较厌氧段和缺氧段要长，三个段的停留时间比为：厌氧 段︰缺氧段︰好氧段等于 1︰1︰（3～4） 。 1.5 A2/O 法脱氮除磷工艺特点及应用现状 1.5.1 工艺特点 A2/O 工艺的优点是厌氧、缺氧、好氧交替进行，可达到同时去除有机物、 脱氮、除磷的目的。而且，这种运行状况，丝状菌不易生长繁殖，基本不存在污 泥膨胀问题。此外工艺流程简单，污水停留时间少于其他同类工艺，且不需外加 碳源，运行费用低[2]。 A2/O 工艺的缺点是除磷效果因受到污泥、回流污泥中夹带的溶解氧和硝态 氮的限制，不可能十分理想[2]。 1.5.2 应用 在我国，由于水资源短缺及水污染问题日趋严重，尤其是众多内陆湖泊的富 营养化已到了造成严重危害的程度，因此，污水的脱氮除磷工艺及实际应用也显 得尤为重要。A2/O 法脱氮除磷工艺是目前我国城市污水处理厂中应用最广泛的 同步脱氮除磷工艺[4]。但是，由于硝化、反硝化、释磷和吸磷多个生化反应过程 对反应条件的不同要求，使得传统的 A2/O 工艺在实际应用中达到一级排放标准 存在一定的难度和局限。
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2 总体设计（污泥负荷法） 总体设计（污泥负荷法）
2.1 已知条件 ⑴设计污水流量： Q = 1.3 × 8000 × 24 = 249600 m 3 d ； ⑵设计进水水质：COD：300 mg/L，BOD5：200mg/L，SS：170mg/L，TN： 20mg/L，TP：6 mg/L，水温：10～25℃； ⑶设计出水水质：BOD5：25mg/L，SS：30mg/L，TN＜5mg/L,TP≤1 mg/L。 2.2 主要公式及工艺参数 2.2.1 主要公式 ⑴ 污泥浓度
X= r Xr 1+ r (2-1)
式中，X 为混合液污泥浓度，mg/L；Xr 为回流污泥浓度，mg/L；r 为污泥回 流比，﹪。 ⑵ 混合液回流比
R=
η TN × 100% 1 ? η TN
(2-2)
式中，R 为混合液回流比，﹪；ηTN 为总氮去除率。 ⑶ 反应池总容积
V= QS 0 NX (2-3)
式中，V 为反应池总容积，m3;Q 为设计流量，m3/d;S0 为进水 BOD5 浓度，
mg/L；N 为 BOD5 污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSS·d)。
⑷ 水力停留时间
t=
24V Q
(2-4)
式中，t 为水力停留时间，h。 ⑸ 剩余污泥量
?X = PX + PS PX = YQ(S 0 ? S e ) ? k d VX V PS = Q(SS 0 ? SS e ) × 50% (2-5) (2-6)
（2-7）
5

式中， ?X 为剩余污泥量，kg/d；PX 为剩余活性污泥量，kg/d；PS 为反应池 悬浮物去除量，kg/d；Y 为污泥增值系数，一般为 0.4～0.8；S0、Se 为进、出水 BOD5 浓度，kg/m3；kd 为污泥自身氧化率，一般为 0.05；XV 为挥发性悬浮固体 浓度（MLVSS） ，kg/m3；SS0、SSe 为进、出水悬浮物浓度，kg/m3。
3
⑹ 矩形堰流量
Q = 1.86bH 2
(2-8)
式中，Q 为矩形堰流量，m3/s；b 为堰宽，m；H 为堰上水头，m。 ⑺ 系统需氧量 O = O1 + O2 + O3 O1 = a[Q(S 0 ? S e ) ? ε ( N 0 ? N e )]
O2 = ηTN b , QN r O3 = b ,,V3 X V
(2-9) （2-10） （2-11） (2-12)
式中，O 为 A2/O 系统需氧量，kgO2/d;O1 为 BOD5 氧化需氧量，kgO2/d ； O2 为硝化需氧量， 2/d； 3 为污泥内源呼吸需氧量， 2/d； 为氧化每 kg BOD5 kgO O kgO a 需氧 kg 数， 2/ kgBOD5， kgO 一般取值为 0.42～0.53； 为单位脱氮所需 BOD5 量， ε kgBOD5/kgNOx-N,一般为 2.0；N0 为缺氧池 NOx-N 负荷量，kg/d；Ne 为缺氧池 NOx-N 流出量， kg/d； ，为氨氮去除需氧系数， 4.57； r 为硝化的氮量， b 取 N kg/m3；
， b， 为污泥自身氧化需氧率，kgO2/(kgMLSS·d)，一般为 0.19～0.11;V3 为好氧池体
积，m3。 ⑻ 标准需氧量
SOR =
α (βρC S (T ) ? C L )× 1.024 (T ?20 )
OC S (20 )
(2-13)
式中，SOR 为标准条件下转移至曝气池混合液中的总氧量，kgO2/d；CS(20) 为清水 20℃下氧的饱和浓度，mg/L；CS(T)为清水 T℃下氧的饱和浓度，mg/L；
CL 为混合液的实际氧的浓度， mg/L； 为混合液的实际水温， T ℃； 为修正系数， α
一般取值为 0.8～1.0；β 为氧饱和温度修正系数，一般取值为 0.9～0.97；ρ 为气 压调整系数，ρ＝ 所在地区实际大气压／（1.013×105） 。 ⑼ 供气量
GS = SOR × 100 0 .3 E A (2-14)
式中，GS 为供气量，m3/h；EA 为氧的转移效率，﹪。
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⑽ 曝气器数量
h=
SORmax 2qc
(2-15)
式中，h 为按供氧能力所需曝气器个数；qc 为曝气器标准状态下与好氧反应 池接近时的供氧能力，kgO2/(h·个)。 2.2.2 设计工艺参数（见表 2-1） 设计工艺参数（ 工艺参数 ）
表 2-1 项目 BOD5 污泥负荷/[kgBOD5/(kgMLSS·d)] TN 负荷/[kgTN/(kgMLSS·d)] TP 负荷/[kgTP/(kgMLSS·d)] 污泥浓度/(mg/L) 污泥龄/d 水力停留时间/h 各段停留时间比例 污泥回流比/% 混合液回流比/% A2/O 脱氮除磷工艺主要设计参数 数值
0.15～0.2 ＜0.05(好氧段) ＜0.06(厌氧段)
3000～5000 15～20 8～11 1︰1︰(3～4) 50～100 100～300 ≤0.2(厌氧段)
溶解氧浓度/(mg/L)
≤0.5(缺氧段)
2(好氧段) COD/TN TP/BOD5 ＞8 ＜0.06
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2.3 设计计算 2.3.1 判断是否可采用 A2/O 法 COD/TN＝300/20＝15＞8 TP/BOD5＝6/200＝0.03＜0.06 符合要求。 2.3.2 有关设计参数 ⑴ BOD5 污泥负荷 N＝0.13 kgBOD5/(kgMLSS·d) ⑵ 回流污泥浓度 Xr＝6600 mg/L ⑶ 污泥回流比 r＝100﹪ ⑷ 混合液悬浮固体浓度 X = ⑸ TN 去除率 ηTN =
r 1 Xr = × 6600 = 3300 mg/L 1+ r 1+1
TN 0 ? TN e 20 ? 5 × 100% = × 100% = 75% TN 0 20
⑹ 混合液回流比 R =
ηTN 0.75 × 100% = × 100% = 300% 1 ? η TN 1 ? 0.75
⑺ 反应池容积 V =
QS 0 249600 × 200 = = 116363.64m 3 NX 0.13 × 3300 24V 24 × 116363.64 = = 11.19h Q 249600
⑻ 反应池总水力停留时间 t =
⑼ 各段水力停留时间比和容积比 厌氧︰缺氧︰好氧＝1︰1︰3 ⑽ 厌氧池水力停留时间 t 厌＝11.19/5＝2..24h 池容 V 厌＝116363.64/5＝23272.6 m3 ⑾ 缺氧池水力停留时间 t 缺＝11.19/5＝2.24h 池容 V 缺＝116363.64/5＝23272.6 m3 ⑿ 好氧池水力停留时间 t 好＝11.19×3/5＝6.17h 池容 V 好＝116363.64×3/5＝69817.9 m3
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2.3.3 校核氮磷负荷 好氧段总氮负荷 =
QTN 0 249600 × 20 = = 0.022 kgTN/(kgMLSS·d) XV3 3300 × 69818 QTP0 249600 × 6 = = 0.019 kgTN/(kgMLSS·d) XV1 3300 × 23273
厌氧段总磷负荷 = 符合要求。 2.3.4 剩余污泥量
取污泥增殖系数 Y＝0.6，MLVSS/MLSS＝0.7，则： PX = YQ(S 0 ? S e ) ? k d VX V
= 0.6 × 249600 × (0.2 ? 0.025) ? 0.05 × 116363.64 × 3.3 × 0.7 = 12768 kg/d
PS = Q(SS 0 ? SS e ) × 50%
= 249600 × (0.17 ? 0.03) × 50% = 17472 kg/d
?X = PX + PS = 12768 + 17472 = 30240 kg/d 2.3.5 反应池主要尺寸 反应池主要尺寸 设反应池 4 组，单组池容 V 单＝V/4＝116363.64/4＝29090.91 m3 有效水深 h＝6.0m 单组有效面积 S 单＝V 单/h＝29090.91/6.0＝4848.5 m2 采用 5 廊道推流式反应池，廊道宽 b＝10m 单组反应池长度 L＝S 单/b＝4848.5/(5×10)＝97m 宽深比校核 b/h＝10/6＝1.7（满足 b/h＝1～2） 长宽比校核 L/b＝97/10＝9.7（满足 L/b＝5～10） 取超高为 1.0m，则反应池总高 H＝6.0+1＝7m 2.3.6 反应池进出水系统计算 ⑴ 进水管
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单组反应池进水管设计流量 Q1 = 管道流速 υ = 0.8 m s
Q1
249600 Q = = 0.722 m 3 s 4 4 × 86400
管道过水断面面积 A =
υ
=
0.722 = 0.903m 2 0 .8
管径 d =
4A
π
=
4 × 0.903
π
= 1.072m
取进水管管径 1000mm ⑵ 回流污泥管 单组反应池回流污泥管设计流量 Qr = 管道流速 υ = 0.8 m s 取回流污泥管管径 1000mm ⑶ 进水井 进水孔过流量 Q2 =
249600 Q r= × 1 = 0.722 m 3 s 4 4 × 86400
(1 + r )Q = (1 + 1) × 249600 = 1.444 m 3
4 4 × 86400
s
孔口流速 υ = 0.6 m s
Q2 1.444 = 2.407 m 2 0 .6
孔口过水断面面积 A = 孔口尺寸取 2m×1.2m
υ
=
进水井平面尺寸取 4.0m×4.0m ⑷ 出水堰及出水井 按矩形堰流量公式计算 Q3 = 1.86bH
Q3 =
3 2
Q (1 + R + r ) = 249600 × (1 + 3 + 1) = 3.61 m 3 s 4 4 × 86400
10

2
? Q ? 3 ? 3.61 ? 3 堰上水头 H = ? 3 ? = ? ? = 0.34m ? 1.86 × 10 ? ? 1.86b ?
2
出水孔过流量 Q4 = Q3 = 3.61 m 3 s 孔口流速 υ = 0.6 m s
Q4 3.61 = 6.02m 2 0 .6
孔口过水断面面积 A = 孔口尺寸取 3.0m×2.0m
υ
=
出水井平面尺寸取 4.0m×4.0m ⑸ 出水管 单组反应池出水管设计流量 Q5 = Q2 = 1.44 m 3 s 管道流速 υ = 1.0 m s
Q5 1.44 = 1.44m 2 1 .0
管道过水断面面积 A =
υ
=
管径 d =
4A
π
=
4 × 1.44
π
= 1.35m
取出水管管径 1400mm 校核管道流速 υ =
Q5 1.44 = = 0.94 m s A π 2 × 1.4 4
2.3.7 曝气系统设计计算 ⑴ 设计需氧量 O1 = a[Q(S 0 ? S e ) ? ε ( N 0 ? N e )]
= 0.45 × [249600 × (0.2 ? 0.025) ? 2 × (0.02 ? 0.005) × 249600] = 16286.4 kgO2 d
11

O2 = η TN b , QN r = 0.75 × 4.57 × 249600 × (0.02 ? 0.005) = 12832.6 kgO2 d O3 = b ,,V3 X V = 0.11 × 69817.9 × 3.3 × 0.7 = 17740.7 kgO2 d
O = O1 + O2 + O3 = 46859.7 kgO2 d ⑵ 标准需氧量 采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底 0.2m，淹没深度 5.8m。取氧转移效率 EA＝20﹪,计算温度 T＝25℃,CS(20) ＝9.17 mg/L，CS(25) ＝ 8.38 mg/L，CL ＝2.0 mg/L，α＝0.82，β＝0.95，ρ＝100kPa。
SOR =
α (βρ C S (T ) ? C L )× 1.024 (T ? 20 )
46859.7 ×
OC S (20 )
1 × 9.17 24 = = 3253.3 kgO2 h 0.82 × (0.95 × 1 × 8.38 ? 2 ) × 1.024 (25? 20 )
最大时标准需氧量 SORmax = 1.4 SOR = 1.4 × 3253.3 = 4554.6 kgO2 h 好氧反应池平均时供气量 G S =
SOR 3253.3 × 100 = × 100 = 54221.7 m 3 h 0 .3 E A 0.3 × 20
最大时供气量 G S max = 1.4G S = 75910.4 m 3 h ⑶ 所需空气压力（相对压力）
p = h1 + h2 + h3 + h4 + ?h
式中，h1＋h2 为供风管道沿程与局部阻力之和，取 0.2m；h3 为曝气器淹没水 头；h4 为曝气器阻力，取 0.4m； ?h 为富余水头，取 0.5m。
p = 0 .2 + 5 .8 + 0 .4 + 0 .5 = 6 .9 m
⑷ 曝气器数量计算（以单组反应池计算）
1 4 = 2033 = 2 × 0.14 4554.6 ×
h=
SOR max 2q c
12

⑸ 供风管道计算（以单组反应器计算） 若单侧供气（向单侧廊道供气）
1 G 1 75910.4 1 × = 1.757 m 3 s 流量 QS 1 = × S max = × 3 4 3 4 3600
流速 υ = 10 m s
管径 d =
4QS1
πυ
=
4 × 1.757 = 0.473m π × 10
取支管管径为 500mm 若双侧供气（向两侧廊道供气） 流量 QS 2 =
2 G S max 2 75910.4 1 × = × × = 3.514 m 3 s 3 4 3 4 3600
流速 υ = 10 m s
管径 d =
4QS 2
πυ
=
4 × 3.514 = 0.669m π × 10
取支管管径为 700mm 2.3.8 厌氧池设备选择（以单组反应器计算） 厌氧池设备选择（以单组反应器计算） 厌氧池设导流墙，将厌氧池分成 3 格，每格内设潜水搅拌机 1 台，所需功率 按 5W/m3 池容计算。 厌氧池有效容积 V 厌＝97×10×6＝5820m3 混合全池污水所需功率 P＝5×5820＝29100W 2.3.9 缺氧池设备选择（以单组反应器计算） 氧池设备选择（以单组反应器计算） 缺氧池设导流墙，将缺氧池分成 3 格，每格内设潜水搅拌机 1 台，所需功率 按 5W/m3 池容计算。 缺氧池有效容积 V 缺＝97×10×6＝5820m3 混合全池污水所需功率 P＝5×5820＝29100W
13

2.3.10 污泥回流设备 污泥回流量 Qr＝rQ＝8000m3/h 设回流污泥泵房 1 座，内设 3 台潜污泵（2 用 1 备） 。 单泵流量 Qr 单＝Q/2＝4000 m3/h 水泵扬程根据竖向流程确定。 2.3.11 内循环混合液回流设备 ⑴ 混合液回流泵 混合液回流量 QR＝RQ＝24000m3/h＝6.67 m3/s 设混合液回流泵房 2 座，每座泵房内设 3 台潜污泵（2 用 1 备） 。 单泵流量 Qr 单＝Q/4＝6000 m3/h ⑵ 混合液回流管 回流混合液由出水井重力流至混合液回流泵房， 经潜污泵提升后送至缺氧段 首段。 混合液回流管设计流量 Q6＝QR/2＝3.34 m3/s 泵房进水管设计流速 v＝1.5m/s 管道过水断面面积 A =
Q6 = 3.34 = 2.23m 2 1 .5
υ
管径 d =
4A
π
=
4 × 2.23
π
= 1.68m
取泵房进水管管径 1700mm ⑶ 泵房压力出水总管 设计流量 Q7＝Q6＝3.34 m3/s 流速 v＝1.5m/s 管道过水断面面积 A =
Q7 = 3.34 = 2.23m 2 1 .5
υ
14

管径 d =
4A
π
=
4 × 2.23
π
= 1.68m
取泵房压力出水管管径 1700mm 二沉池（以单组反应池计算） 2.3.12 二沉池（以单组反应池计算） 采用平流式沉淀池。 ⑴ 沉淀区尺寸的计算 表面负荷 q 取 1m3/(m ·h)，污水沉淀时间 t 取 2.5h，水平流速 v 取 4.5mm/s 沉淀池的总面积 A =
Qmax 1 = 1.3 × 8000 × = 2600m 2 q 4
2
沉淀区的有效水深 h2 = qt = 1 × 2.5 = 2.5m 沉淀区有效容积 V1 = Ah2 = 2600 × 2.5 = 6500m 3 沉淀池长度 L = 3.6υt = 3.6 × 4.5 × 2.5 = 40.5m 长深比核算
L 40.5 = = 16.2 > 8 ，合格 h 2 .5 A 2400 = = 64.2m L 40.5
沉淀池的总宽度 b = 沉淀池个数 n = 长宽比核算
b 64.2 = ≈8 8 b,
L 40.5 = = 5.1 > 4 ，合格 8 b,
⑵ 污泥区计算 污泥量
V = 24Qmax (C 0 ? C1 ) × 100 24 × 2600 × (0.17 ? 0.02 ) × 100 ?t = = 312 m 3 d r (100 ? p ) 1000 × (100 ? 97 )
⑶ 沉淀池总高度 h = h1 + h2 + h3 + h4 = 0.3 + 2.5 + 0.5 + 2.8 = 6.1m
1 ⑷ 污泥斗的容积 V1 = h4 S1 + S 2 + S1 S 2 (无梯形部分坡度池) 3
15
(
)