水污染控制工程课程设计
院系：化学与环境科学学院班级：环工学号：
071班 0711044023
城市污水处理厂初步设计
（陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程071班，陕西 汉中 723001）
【摘要】本城市污水处理厂设计总规模为Q平均=10×10m/d,要求出水水质达到国家GB18918-2002二
级标准即CODcr≤100 mg/l，BOD5≤100mg/l,SS≤30mg/l。根据水质水量的要求以及出水要求，本污水厂二级生化处理系统采用常规活性污泥法，核心工艺曝气池采用传统推流式，曝气方式采用鼓风曝气，处理效果好，BOD去除率可达90%以上。根据实际情况，可灵活调整污水处理程度，能充分的满足设计要求。
4
3
【关键词】城市污水、生化处理、曝气池、设计
引言：我国是一个水资源相对贫乏的国家。近些年，由于我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展，水环境污染和水资源短缺日趋严重。保护水体环境, 珍惜水资源是当前势在必行的问题。污水处理厂是从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必须经过人工强化处理的场所。处理厂的处理工艺流程是由各种常用或特殊的水处理方法优化组合而成的。怎样用最合理的方法达到最佳的治理效果是污水处理设计中最重要的。设计时必须贯彻当前国家的各项建设方针和政策，根据各种物理法、化学法和生物法确定技术纯熟，经济合理，费用最省的方案。污水处理厂设计包括各种不同处理的构筑物，附属建筑物，管道的平面设计并进行道路、绿化、管道综合、厂区给排水、污泥处置及处理系统自动化等设计，以保证污水处理厂达到处理效果稳定，满足设计要求，运行管理方便等各种要求。 1设计概论 1.1基础资料
1.1.1设计水量及要求
43
本污水处理厂平均处理日水量Q=10×10m/d，水量总变化系数k=1.3,服务人口约
4
25万，计算水温20℃。设计出水水质要求达到国家GB18918-2002二级排放标准， CODCr ≤ 100 mg/L ， BOD5 ≤ 30 mg/L ，SS ≤ 30 mg/L 。 1.1.2原始数据的相关计算
根据平均处理日水量以及水量总变化系数可计算得最大流量：
1053105333
m/h=4166.7m/h=Q平均=10×10m/d= m/s=1.1574 m/s 2424⨯60⨯60
4
3
则Qmax= Q平均. KZ=1.1574×1.3 m/s=1.5 m/s 1.1.3原水进出水情况
项目
进水水质（mg/L）
≤360mg/L ≤190mg/L ≤250mg/L
出水水质(mg/L) ≤100mg/L ≤30mg/L ≤30mg/L
去除率(%) ≥72% ≥84% ≥88%
33
CODCr
BOD5
SS
污水BOD5/CODcr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/
CODcr＞0.45时可生化性较好，BOD5/ CODcr＞0.3时可生化，BOD5/ CODcr＜0.3时较难生化，BOD5/ CODcr＜0.25时不易生化。此设计的进水水质BOD5/CODcr约为0.53＞0.45，说明污水可生化性较好，初步确定该污水处理厂适宜于采用二级生化处理工艺。 1.2设计有关内容 1.2.1设计任务
主要任务：根据处理水量及出水要求确定工程的规模，提出主要工艺流程，平面高程布置，主要构筑物的基本尺寸、数量，主要材料设备的数量等。 1.2.2设计依据
设计依据主要是国家有关法律法规： ① GB3838－2002《地面水环境质量标准》；
② GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》； ③ GB50014－2006《室外排水设计规范》； 1.2.3设计规模
根据我国的实际情况，城市污水处理厂的规模大体可分为大型、中型和小型污水处理厂。规模>10×104m3/d的是大型污水厂,一般建在大城市,基建投资以亿元计,年运营费用以千万元计,目前全国建成十多座,最大的是北京高碑店污水处理厂,规模达100×104m3/d。 中型污水处理厂的规模为(1～10)×104m3/d ,一般建于中、小城市和大城市的郊县,基建投资几千万至上亿元,年运营费用几百万到上千万元,目前全国已建成几十座,正建的有上百
43
座,今后一段时间还将大量增加。规模
基建投资几百万到上千万,年运营费用几十万到上百万;由于经济条件的限制,目前这类污水厂刚刚在沿海地区经济发达的小城镇出现。
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根据此次设计任务，该城市污水处理厂平均处理日水量Q=10×10m/d，属于中型规
4
模污水处理厂。
2污水处理工艺的确定 2.1工艺选择设计原则
(1)设计工艺应严格执行国家有关环境保护的各项规定,污水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市污水排放要求。
(2)根据具体情况和实际特点,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。
(3)处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变化。
(4)管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度，使维护管理简单方便。 (5)在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。
(6)工艺流程要求耐冲击负荷, 出水水质稳定、可靠、卫生安全，污泥处理与处置简单。 2.2常用生化处理方法比较
城市污水处理的第一步是预处理，第二步就是生化处理。生化处理工艺可分为厌氧和好氧，而其中可供选择的处理方法就更多了, 现将常用的生化处理的几种方法进行比较。
2.3处理方案选择
通过上表对生化处理的方法进行了对比，可了解到处理城市生活污水一般选用好氧生物处理比较适合。根据各方法的优缺点、适用条件等内容，初步确定出适用于中型城市污水处理的三个工艺，下面着重讨论常规活性污泥法、接触氧化法、SBR这三种方法用于处理城市生活污水时的选择问题。 2.3.1常规活性污泥法
传统活性污泥法又称普通活性污泥法或推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池，在曝气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降－浓缩性能也不断地变化。其处理污水基本原理是：首先利用生活污水中的好氧微生物进行培养，形成适于降解污染介质，并具有相当规模微生物群落，即活性污泥；再通过这些好氧微生物群落（活性污泥）来代谢有机污染介质，达到处理和净化污水的目的。根据本项目的原水水质和处理要求，采用生化处理方能达到排放所要求的处理程度，在大规模的城市污水处理厂中应用最为广泛的生化法处理是传统活性污泥法工艺以及由此派生出来、种类繁多的变形工艺。
传统活性污泥法的优点是：
①曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。
②处理效果好，对悬浮物和BOD的去除率较高，BOD去除率可达90%以上。 ③运行较稳定。根据具体情况，可以灵活调整污水处理程度的高低。 ④推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。
但传统的活性污泥法耐冲击负荷低，泥量大，占地面积大，土建投资高等缺点，已逐渐被新的生化处理工艺所代替。 2.3.2 生物接触氧化法
污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→接触氧化池→二沉池→排放
生物接触氧化法是在池内设置填料，池底曝气，充氧的污水浸没全部填料，并以一定的
流速流经填料。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。因此，生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法之间的处理工艺，又称为“淹没式生物滤池”。 生物接触氧化池法的中心处理构筑物是接触氧化池，接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成，生物膜受到上升气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使其经常保持较好的活性，可避免堵塞。
生物接触氧化法对废水的水质、水量的变化有较强的适应性，和活性污泥法相比，管理较方便，生态系稳定，剩余污泥量少。 2.3.3 SBR工艺
污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→SBR池→排放
常规活性污泥系统由曝气池、沉淀池、回流污泥系统和供养设备四部分组成。进入70年代以来，随着科技的发展、微机与自控技术设备的进步与普及，人们对常规活性污泥法工艺进行改革，推出序批式活性污泥法、即SBR工艺。
SBR工艺采用可变容器间歇式反应器，省去了回流污泥系统及沉淀设备，曝气与沉淀在同一容器中完成，利用微生物在不同絮体负荷条件下的生长速率和生物脱氮除磷机理，将生物反应器与可变容积反应器相结合而成的循环活性污泥系统。这是SBR工艺的一种革新形式。 SBR工艺是在同一生物反应池中完成进水、曝气、沉淀、撇水、闲置四个间段，其所经历时间周期，根据进水水质水量预先设定或及时调整。实践证明，这种工艺过程，其处理效果可达到常规活性污泥法处理标准。SBR工艺具有工艺简单，运行可靠，管理方便，造价低廉等优点，电脑自控要求高，对设备、阀门、仪表及控制系统的可靠性要求高。 2.4处理工艺的确定
根据以上的比较，以及该城市的具体情况，本设计进水的水质氮、磷含量较少，无需考虑脱氮除磷，常规活性污泥法以去除污水中的有机物和悬浮物为主要目的，适用于无需考虑脱氮除磷的情况，其核心处理单元由曝气池和沉淀池组成。
根据国内外城市污水处理厂运转经验，活性污泥法处理城市污水是最经济有效的，因而得到广泛应用。但常规活性污泥工艺仅能有效地去除BOD5、CODcr、SS，而对氮、磷的去除是有一定的限度的，仅从剩余污泥中排除氮和磷，氮的去除率约为10～20%，磷的去除率约为12～19%，能达到本设计的要求。考虑多方因素最终确定使用常规活性污泥法为该城市污水处理厂的处理方法是最佳的。而且常规活性污泥法工艺很成熟，运行管理都很方便。 2.5工艺流程的确定 (见下页)
图2.5 工艺流程图
2.6各构筑物概况及作用 2.6.1 格栅
格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的设备，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。多数情况下污水处理厂设置有两道格栅，第一道格栅间隙较粗一些，通常设置在污水提升泵之前，栅条间隙一般采用16—40mm，特殊情况下，最大间隙可为100mm。第二道格栅间隙较细，一般设置在污水处理构筑物前，栅条间隙一般采用1.5—10mm。本设计采用一中一细两道格栅。 2.6.2 污水提升泵房
提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。该污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理，污水处理系统简单，所以污水只需一次提升。污水经提升后入初沉池，然后进入曝气池、二沉池，最后由出水管道排入河道。
2.6.3沉砂池
预处理阶段的沉砂池采用曝气沉砂池是考虑到为污水的后期处理做好准备。曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量影响较小，同时还对污水起预曝气作用，在曝气的作用下，颗粒之间产生摩擦，将包裹在颗粒表面的有机物摩擦去除掉，产生洁净的沉砂，同时提高颗粒的去除效率。它还可克服普通平流沉砂池的主要缺点，沉砂池中含有15%的有机物，减少沉砂的后续处理。因此本设计选用曝气沉砂池。
2.6.4 初沉池(平流式)
初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重的固体悬浮物进行沉淀分离，同时去除一部分呈悬浮状态的有机物，以减轻后续生物处理的有机负荷，可去除30%左右的BOD5和55%的SS。沉淀池由五个部分组成，即：进水区、出水区、沉淀区、贮泥区及缓冲区。进水区和出水区的功能是使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率；沉淀区是沉淀池进行悬浮固体分离的场所；缓冲区介于沉淀区和贮泥区之间，它的作用是避免已沉淀污泥被水流搅起带走以及缓解冲击负荷；贮泥区是存放沉淀污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放的作用。沉淀区的运行方式，有间歇式和连续式两种。在间歇运行的沉淀池中，主要分为进水、静置及排水。污水中可沉淀的悬浮固体在静置时完成沉淀过程，然后由移动式的滗水装置或设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出。在连续运行的沉淀池中，污水是连续不断地流入与排出。 2.6.5 曝气池
活性污泥法的核心处理构筑物是曝气池。曝气池是一个生物反映器，它使活性污泥于污水充分混合接触，将污水中有机物吸收并分解的生化场所。曝气池通过曝气设备充入空气，空气中的氧气溶入污水使活性污泥混合液产生好氧代谢反应，曝气设备不仅传递氧气进入混合液，同时起搅拌作用而使混合液呈悬浮状态。这样，污水中的有机物、氧气与微生物能充分进行传质和反应，即对污水中得有机物进行分解转化。
选取曝气池时，曝气设施的充氧能力应便于调节，以灵活适应需氧变化。本设计采用推流式曝气池，曝气方式为鼓风曝气。在同一供气系统中，鼓风机应尽可能选择同一类型。鼓风机的备用台数:工作风机不多于3台时，备用一台；工作风机不少于4台，备用2台。 2.6.6 二沉池
二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的，比重小的，因水流作用易发生上浮的生物固体悬浮物进行沉淀的部分，对生物处理后出水进行泥水分离，回流部分污泥，并排放剩余污泥。 二沉池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，是生物处理工艺中的一个重要组成部分。沉淀池常按池内水流方向不同分为平流式、竖流式及幅流式。下面将三种沉淀池的优缺点及适用条件对比如下：
质冲击变化效果好，处理水量可大可少，有效沉淀区大，沉淀效果好，对水量水质变化适应性强，造价低，平面布置紧凑，比较适合。辐流式沉淀池排泥设备复杂，需具有较高的运行管理水平，施工严格，竖流式沉淀池虽排泥方便，管理简单，占地面积小。但池子深度大，施工难，对冲击负荷及温度变化的适应能力差，造价较高，池径比不宜太大。因此本设计的沉淀池选取平流式。 2.5.7 污泥浓缩池
浓缩的主要目的是减少污泥体积，以便后续的单元操作。污泥浓缩的技术界限大致为：活性污泥含水率可降至97%—98%，初次沉淀污泥可降至90%—92%。污泥浓缩池是降低污泥含水率，减少污泥体积的有效设备。采用重力污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用重力排泥。
2.6处理工艺特点
活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法，它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其它一些物质。它既适用于大流量的污水处理，也适用于小流量的污水处理。运行方式灵活，日常运行费用较低，但管理要
求较高。活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似，二者都为好氧生物过程，只是它的净化强度大，因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化。 3主要设备及构筑物设计计算 3.1格栅
3.1.1设计参数
（1）栅前流速：污水在栅前渠道内的流速一般控制在0.4-0.8m/s，以保证大颗粒物质不在渠道内淤积。
（2）过栅流速：污水通过格栅的流速一般控制在0.6-1.0m/s。
（3）过栅水头损失：污水的过栅水头损失与污水的过栅流速有关，一般在0.08-0.15之间。 （4）栅渣量：在无当地运行资料时，可采用： ①格栅间隙16-25mm；0.05-0.10m栅渣/10m污水 ②格栅间隙30-25mm；0.01-0.03m栅渣/10m污水。
（5）格栅倾角：格栅倾角一般为45-75，机械格栅一般为60-70，特殊类型可达90。（6）栅渣容重：960Kg/m,含水率80%。
（7）清渣方式：①人工清渣，栅渣量≤0.2m/d时采用，适合于小型污水处理厂②栅渣量＞0.2m/d时采用。
（8）格栅间工作台：格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m。工作台上应有安全和冲洗设施。
3.1.2中格栅的设计计算
根据设计要求本设计安装三台中格栅，则每台格栅的流量为
3
3
3
o
o
o
o
o
3
3
3
3
Qmax3
=0.5m/s。取栅条间隙3
o
b=25mm，过栅流速v=0.8 m/s，栅前水深h=0.6，格栅安装倾角α=60，栅条宽度s=20mm。 （1）格栅槽总宽度B 栅条间隙数： n=
Qmaxα0.5⨯60︒
==39 个
b⋅h⋅v0.025⨯0.6⨯0.8
栅槽宽度：B=s(n－1)+b×n
B=0.02×（39－1）+0.025×39=1.73m （2）进水渠渐宽 渠道的宽度：B1=
Qmax0.5
==1.04m h⋅v0.6⨯0.8
进水区渐宽部分长度：α1为渐宽处的角度一般取20°，
l1=
B-B11.73-1.040.69
===0.95m
2tanα12⨯tan20︒0.73
l10.95==0.47m 22
进水渠渐窄部分长度：l2=
（3）通过格栅的水头损失h1
sv2200.82h1=kβ()sinα=3⨯2.42⨯()⨯⨯=0.14m
b2g252⨯9.812
本设计栅条断面形状采用正方形，则阻力系数查表得β=2.42；k为一系数，一般取k=3； g为重力加速度，取9.81；
（4）栅后槽总高度 H
H=h+h1+h2=0.6+0.14+0.3=1.04m
h2为格栅前渠道的超高，一般取0.3m；
（5）格栅总长度L
栅前槽高H1=h+h2=0.6+0.3=0.9 L=l1+l2+0.5+1.0+
H1
=0.95+0.47+0.5+1.0+0.5=3.43m tanα
（6）每日的栅渣量W W=
Qmax⋅W1⨯864001.5⨯0.07⨯86400
==6.98m3/d
KZ⨯10001.3⨯1000
3
W为每日的栅渣量，单位是m/d；
Kz为污水流量总变化系数，本设计取1.3；
W1为单位体积污水的栅渣量，m3/(103m3)污水，本设计取0.07；
即就有每日的栅渣量为6.98m/d，基于栅渣量的体积较大，故本设计采用机械清渣。 3.1.3细格栅设计计算
根据设计要求本设计安装三台细格栅，则每台格栅的流量为
3
Qmax3
=0.5m/s。取栅条间3
o
隙b=9mm，过栅流速v=1.0 m/s，栅前水深h=0.8，格栅安装倾角α=60，栅条宽度s=10mm。 （1）格栅槽总宽度B
栅条间隙数： n=Qmax0.5⨯60︒==64 个 b⋅h⋅v0.009⨯1.0⨯0.8
栅槽宽度：B=s(n－1)+b×n
B=0.01×（64－1）+0.009×64=1.2m
（2）进水渠渐宽
渠道的宽度：B1=Qmax0.5==0.63m h⋅v1.0⨯0.8
进水区渐宽部分长度：α1为渐宽处的角度一般取20°，
l1=B-B11.2-0.630.57===0.78m 2tanα12⨯tan20︒0.73
l10.78==0.39m 22进水渠渐窄部分长度：l2=
（3）通过格栅的水头损失h1
sv20.011.023h1=kβ()sinα=3⨯1.67⨯()⨯⨯=0.25m b2g0.0092⨯9.812
本设计栅条断面形状采用迎水、背水面均为半圆形的矩形，则阻力系数查表得β=1.67； k为一系数，一般取k=3；g为重力加速度，取9.81；
（4）栅后槽总高度 H
H=h+h1+h2=0.8+0.25+0.3=1.35m
h2为格栅前渠道的超高，一般取0.3m；
（5）格栅总长度L
栅前槽高H1=h+h2=0.8+0.3=1.1
L=l1+l2+0.5+1.0+H1=0.78+0.39+0.5+1.0+0.63=3.3m tanα
（6）每日的栅渣量W W=Qmax⋅W1⨯864001.5⨯0.04⨯86400==3.98m3/d KZ⨯10001.3⨯1000
3W为每日的栅渣量，单位是m/d；
Kz为污水流量总变化系数，本设计取1.3；
W1为单位体积污水的栅渣量，m3/(103m3)污水，本设计取0.04；
3.2沉砂池
3.2.1设计参数
（1）水平流速可取0.08—0.12m/s；一般取0.1m/s，
（2）最大流量时停留时间为1—3min,
(3)池的有效水深宜为2.0—3.0m。池宽与池身比为1—1.5，池的长宽比可达五，当池长宽比大于5时，可考虑设置横向档板。
（4）曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，穿孔孔径为2.5—6.0mm，距池底约0.6—0.9m，每组穿孔管应有调节阀门。
（5）每立方米污水所需曝气量宜为0.1—0.2m（空气），或每立方米池表面积曝气量3—5m/h。
（6）沉砂池的超高不宜小于0.3m；
（7）沉砂池的格数不应少于2格，并应按并联设计，当污水量较小时，可考虑一格工作，一格备用；
（8）城市污水的沉砂量可按15—30m/10m计算，含水率为60%，容重为1500Kg/m砂斗容积应按不大于2天的沉砂量计算，斗壁倾角应不小于55。
3.2.2设计计算
（1）池子的有效容积（V）
取t=2min
V=Qmaxt×60=1.5×2×60=180m
（2）水流断面积（A） 3 333633o
A=Qmax1.5==15m2 v10.1
v1—最大设计流量时的水平流速，取v1=0.1m/s
（3）池总宽度（B） B=A15==6m h22.5
h2—设计有效水深，取为2.5m
（4）每格池子宽度（b）
设n=2（格） b=B6==3m n2
（5） 池长（L）
L=V
A=180
15=12m
（6） 每小时的需空气量(q)
q=d×Q2
max3600=0.2×1.5×3600=1080m/h
d—1m3污水所需空气量(m3/m3),一般采用0.2(m3/m3)
（7） 沉砂室所需容积（V/m3）
设T=2d
V=QmaxTx864001.5⨯30⨯2⨯86400
k6=1.3⨯106=5.98m3
2⨯10
x—城市污水沉沙量，m3/106m3(污水)，一般采用30
T—清除沉砂间隔时间，d
k2—生活污水流量总变化系数
（8） 每个沉砂斗容积（V0）
设每一分格有2个沉砂斗，则每个沉砂斗的容积为：
V0=5.98
4=1.5m3
（9）沉砂斗各部分尺寸
设斗底宽aoh'
1=0.7m，斗壁倾角60，斗高3=0.9m，砂斗上口宽 a=2h'
3
tan60o+a1=2⨯0.9
tan60o+0.7=1.74m
沉砂斗容积
vh'
320.9
o=6(2a2+2aa1+2a1)=6(2⨯1.742+2⨯1.74⨯0.7+2⨯0.72)
=1.42m3（≈1.5m3）
（10）沉砂室高度
采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗：
hL-2a-b'74-0.3
3=h''-2⨯1.
3+0.06×l2=h3+0.06×12
2=0.9+0.06×2=1.15m
b'—经验值，取0.3m
（11）沉砂池总高度
设超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+2.5+1.15=3.95m m3
3.3沉淀池
3.3.1设计参数
（1）池子直径（或正方形一边）与有效水深的比值，一般采用6～12，沉淀池的长宽比不宜小于4，池长不宜大于60m。
（2）沉淀池应不少于2座，池径不宜小于16m。
（3）沉淀池的超高至少采用0.3m，有效水深宜采用2.0—4.0m，缓冲区高度一般为0.3—0.5m。
（4）池底坡度一般采用0.05～0.10，池底纵坡不宜小于0.01，一般0.01—0.02。
（5）表面水力负荷q初沉池一般取2.0—4.5m3m2⋅h，二沉池一般取0.6—1.5m3m2⋅h。
（6）沉淀时间t初沉池一般取0.5—1.5h，二沉池一般取1.5—4.0h。
（7）最大设计流量时的水平流速v一般不大于7mm/s。
（8）每人每日产生的污泥量S，g/(人·d)，初沉池一般为14—26，二沉池一般为12—
32。污泥的含水率初沉池一般为95%—97%，二沉池一般为99.2%—99.6%.
3.3.2初沉池设计计算
设计流量Q=10×10m/d, 则有Qmax=1.5m/s=5416.7m/h；
（1）沉淀区的表面积A：取q=3.0m3m2⋅h 4333
A=Qmax=q3m5416.73.0=1805.6m2
（2）沉淀区有效水深h2：取t=1.0h
h2=q×t=3.0×1.0=3.0m
沉淀池的有效水深宜采用2.0—4.0m，本计算符合要求。
（3）沉淀区有效容积V：
V=A×h2=1805.6×3.0=5416.8m
（4）沉淀池长度L：取v=6.0mm/s，t=1.0h
L=3.6×v×t=3.6×6.0×1.0=21.6m≈22m
本设计采用平流式沉淀池，平流式沉淀池的长度不宜大于60m，计算符合要求。
（5）沉淀区的总宽度B： B=3A1805.6==82.1m L22
（6）沉淀池的数量数n：
本设计采用平流式沉淀池，为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不宜小于4，b为每个沉淀池的宽度，单位是m； 因此L22=≥4即b≤5.5m，取b=5m bb
n=B82.1==16.4≈17（个） b5
本设计初沉池设计个数n为17个，每个的宽度为5m。
（7）校核长宽比
L22==4.4>4.0 符合要求； b5
（8）污泥区的容积Vw：
取污泥的含水率为95%，S=20 g/(人·d)= 20⨯100=0.4 L/(人·d) (100-95)⨯1000
设计人口N为25万，两次排泥的间隙T，初沉池一般取2d。
则Vw=S⨯T⨯N0.4⨯250000⨯2=200m3 =10001000
'（9）每个池污泥所需要容积V
V'=Vw200==11.8m3 n17
（10）污泥斗容积V1
本设计污泥斗上、下面形状为正方形，取污泥斗上口宽4.5m，下口宽0.5m，斗壁倾角为60°，
4.5-0.5tan60︒=3.5m 2
1'1贮泥斗的容积V1=×3.5×（4.5×4.5+0.5×h4(S1S2+S1+S2)=33'则贮泥斗高度h4=
0.5+4.52⨯0.52）=26m 3
（11） 贮泥斗以上梯形部分污泥的容积V2
采用机械刮泥，池底纵坡i取0.01。
梯形部分的高度h4=（L+0.3-b）×i=(22+0.3-5) ×0.01=0.173m
梯形上底长L1=22+0.3+0.5=22.8m，梯形下底长L2=4.5m。
则V2=(''L1+L222.8+4.5''⨯0.173⨯5）=11.8m3 )×h4×b=（22
（12）贮泥斗和梯形部分污泥容积
V1+V2=26+11.8=37.8m3>11.8m3
（13）池子总高度H
设缓冲层高度h3为0.5m，沉淀池超高h1为0.3m，沉淀区的有效水深h2=3.0m，
'" 则 H=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4+h4=0.3+3.0+0.5+3.5+0.173=7.5m
3.3.3二沉池设计计算
二沉池的设计计算除有关参数取值范围不同外，其他与初沉池基本相同。
设计流量Q=10×10m/d, 则有Qmax=1.5m/s=5416.7m/h；
（1）沉淀区的表面积A：取q=1.1m3m2⋅h 4333
A=Qmax=q3m5416.71.1=4924.3m2
（2）沉淀区有效水深h2：取t=2.5h
h2=q×t=1.1×2.5=2.8m
沉淀池的有效水深宜采用2.0—4.0m，本计算符合要求。
（3）沉淀区有效容积V：
V=A×h2=4924.3×2.8=13788.1m
（4）沉淀池长度L：取v=5.0mm/s，t=2.5h
L=3.6×v×t=3.6×5.0×2.5=45m
本设计采用平流式沉淀池，平流式沉淀池的长度不宜大于60m，计算符合要求。
（5）沉淀区的总宽度B： B=3A4924.3==109.5m L45
（6）沉淀池的数量数n：
本设计采用平流式沉淀池，为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不宜小于4，b为每个沉淀池的宽度，单位是m； L45=≥4即b≤11.25m，取b=11m bb
B109.5=9.95≈10（个） n==b11因此
本设计二沉池设计个数n为10个，每个的宽度为11m。
（7）校核长宽比
L45==4.1>4.0 符合要求； b11
（8）污泥区的容积Vw：
取污泥的含水率为99.4%，S=28g/(人·d)= 25⨯100=4.2 L/(人·d) (100-99.4)⨯1000
设计人口N为25万，两次排泥的间隙T，二沉池一般取2h即0.08d。
则Vw=S⨯T⨯N4.2⨯250000⨯0.08=84m3 =10001000
（9）每个池污泥所需要容积V '
V'=Vw84==8.4m3 n10
（10）污泥斗容积V1
本设计污泥斗上、下面形状为正方形，取污泥斗上口宽4.0m，下口宽0.5m，斗壁倾角为60°，
4.0-0.5tan60︒=3m 2
1'1贮泥斗的容积V1=×3.0×（4.0×4.0+0.5×h4(S1S2+S1+S2)=33'=则贮泥斗高度h40.5+4.02⨯0.52）=18.25m>8.4m,完全足够容纳污泥量。 33
（11）池子总高度H
采用机械刮泥，池底纵坡i取0.01。
''梯形部分的高度h4=（L+0.3-b）×i=(45+0.3-11) ×0.01=0.34m
设缓冲层高度h3为0.5m，沉淀池超高h1为0.3m，沉淀区的有效水深h2=2.8m，
'" 则 H=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4+h4=0.3+2.8+0.5+3.0+0.34=6.94≈7m
3.4曝气池
3.4.1曝气池的设计参数
（1）经过初沉池处理可去除30%左右的BOD5和55%的SS。
（2）除满足生化需氧量以外，还应使曝气池混合液的溶解氧DO为2mg/L。
（3）混合液在池中的平均流速为0.25m/s左右，使活性污泥保持悬浮状态，不致沉淀。
（4）污泥负荷Ns一般取0.2—0.4kg BOD5/kgMLVSS·d。
（5）混合液悬浮固体浓度MLSS一般取1.5—3.0kg/m，混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS一般取1.5—2.5 kg/m。
（6）污泥增值系数a一般为0.5—0.7，污泥自身氧化率b一般为0.04—0.1，污泥回流比R一般为0.25—0.75。
（7）氧化每千克BOD需氧千克数a（kgO2/kgBOD）一般为0.42～0.53，污泥自身氧化需氧率b（kgBOD5/kgMLVSS·d）一般为0.188～0.11。
3.4.2曝气池的设计计算
本设计进水水质BOD5≤190 mg/L，经过初沉池处理去除30%的BOD5，则进入曝气池时的''（Sa）为：BOD5（Sa）= BOD5(1-30%)=190×(1-30%)=133mg/L 。 BOD5''33
处理水中非溶解性BOD5=7.1bXaCe
Ce—处理水中悬浮固体浓度，取值为30mg/L；
b—微生物自身氧化率，一般介于0.05—0.1之间，取值0.08；
Xa—活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4。
代入数值BOD5=7.1×0.08×0.4×30=6.82≈6.8mg/L
处理水中溶解性（Se）BOD5=30-6.8=23.2mg/L
（1）处理效率。
根据要求，处理效率
η=sa-se133-23.2×100%=×100%=82.6% 133sa
sa—进入曝气池的BOD浓度， kg/m3 se—出水BOD浓度， kg/m3
（2）曝气池容积
取混合液悬浮固体浓度MLSS 即X=2.5 kg/m,，则混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS 即Xv=f×X=0.75×2.5=1.875 kg/m(f—系数,一般0.75),污泥负荷NS=0.25kg BOD5/kgMLVSS·d。
设计流量Q=10×10m/d, 则有Qmax=1.5m/s=5416.7m/h=130000.8m/d 因此曝气池容积V=4333333Qmax(sa-se)130000.8(133-23.2)3m=30451.4m3 =1.875⨯0.25⨯1000NsXv
(3)确定曝气池各部分尺寸
30451.4=6090.3m3 5
6090.3=1218.1m2 池深H取5m，则每组曝气池的面积F=5
B8==1.6介于1—2之间，符合规定。 池宽B取8m，H5
F1218.1L152.3=152.3m ==19>10,符合规定。 池长L==B8B8
L152.3'=30.5m 设五廊道式曝气池，每个廊道长：L==55设5组曝气池，每组容积为
取超高0.5m，则池总高度为5m+0.5m=5.5m
（4）水流停留时间
tm=30451.4V==0.23d=5.5h 130000.8Qmax
（5）污泥产量
取污泥增值系数a=0.6，污泥自身氧化率b=0.07L/d,则系统每日排出的污泥量为： Y=aQmax（sa-se）－bVXv=0.6×130000.8×（0.133-0.023）－0.07×30451.4×1.875 =4583.3kg/d
(6)泥龄
ts=1=12.5d 污泥龄一般在5—15d，符合要求。 aNS-b0.6⨯0.25-0.071=
（7）排出的剩余污泥
取污泥回流比R=0.5,由二沉池底排除剩余污泥量为 q=30451.4⨯0.5VR==812m3 (1+R)ts(1+0.5)⨯12.5
（8）最大时的需氧量
取氧化每千克BOD需氧千克数a=0.45kgO2/kgBOD，污泥自身氧化需氧率b=0.15 L/d（kg BOD5/kgMLVSS·d）。
则曝气池的每日需氧量为：O2=aQmax（sa-se）+b VXv
=0.45×130000.8×（0.133-0.023）+0.15×30451.4×1.875
=14999.5kgO2/d=625kg/h
4污泥的处理与处置
4.1总述
污水处理过程产生的污泥有两种，一种是初沉池排出的污泥；另一种是二沉池排出的剩余污泥。污泥处理有两个目的，一是减容以缩小污泥体积；二是稳定处理，以便进行利用或最后
''''
图4.1
污泥处理处置的流程图
4.2
污泥浓缩
污泥浓缩是指污泥增稠，降低污泥的含水率，缩小污泥的体积。经浓缩后的污泥仍然保
持流体的特性。污泥浓缩的操作方式有间歇式和连续式两种。
通常间歇式主要用于污泥量较
小的场合，而连续式则用于污泥量较大的场合。污泥浓缩方法有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，一般广泛使用重力浓缩。
本设计采用使用最广泛和最简便的一种浓缩方法即重力浓缩。重力浓缩是一种重力沉降过程，依靠污泥中的固体物质的重力作用进行沉降与压密。重力浓缩是在浓缩池内进行的，它的操作与一般沉淀池相似。
4.3污泥消化
污泥厌氧消化是指在无氧的环境下，进行有机物的生物降解。污泥中的有机物由于厌氧菌的作用，经过水解酸性发酵阶段、乙酸化阶段和甲烷化阶段而发生分解。污泥厌氧消化就是一种生物稳定法。常见的厌氧消化池有传统消化池、高速消化池和厌氧接触池。高速消化池和传统消化池的主要区别在于前者进行搅拌，由此产生了两种完全不同的运行工况，而厌氧则是在消化池内搅拌的同时增加了污泥回流。高速消化池内的污泥则处于完全混合状态，克服了传统消化池的缺点，从而使处理负荷和产气率均大大增加。
4.4污泥脱水 污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的颗粒或絮状疏松结构。污泥经浓缩后，尚有97%的含水率，体积仍然庞大。因此，为了综合利用和最终处置，需要对污泥进行干化和脱水处理，使污泥含水率降到85%以下，以缩减污泥体积。
在污泥脱水前要对污泥进行调整，改善污泥的脱水性能。工程上调整的主要方法为投加絮凝剂，一般采用高分子絮凝剂。
污泥脱水的方法很多，一般有：真空过滤、板框压滤、带式压滤和离心过滤等。
4.5污泥最终处理
污泥经浓缩、稳定及脱水等处理后，不仅体积大大减小，而且在一定程度上得到了稳定，但污泥作为污水处理过程中的副产品，还需考虑其最终去向，即最终处置。污泥最终处置的方法有综合利用、湿式氧化、焚烧等，也可和城市垃圾一起填埋。
污泥中含有各种营养物质及有价值的物质，因此，综合利用是污泥最终处置的最佳选择。污泥综合利用的方法及途径随污泥的性质及利用价值而异，例如：用作肥料或改良土壤，作为铺路、制砖、制纤维板和水泥原料。
5污水处理厂的总平面布置
5.1厂址选择
城市污水处理厂厂址与城市的排水系统和城市总体规划密切相关。厂址在城市总体规划和排水专项规划中已明确，如无特殊情况，最终采用的厂址应符合规划要求，但在城市污水厂总体设计时还需结合建厂条件进行调查研究和技术经济比较，综合考虑确定。一般厂址选择的原则如下：
（1） 宜设在城市水体的下游，污水处理厂出水排入该河段时，应对该水体上、下游水源
或其他水用途影响最小。
（2） 应尽量靠近污水排放点，以缩短排水管道，节省投资。
（3） 厂址处有扩建的可能，以适应将来城市发展的需要。
（4） 厂址应不受洪水威胁，当必须建在受洪水威胁地区时应采取相应的防洪措施。
（5） 厂址处工程地质应良好，拆迁量少，以降低工程造价。
5.2总平面布置
5.2.1综述
污水处理厂总平面布置应因地制宜进行。布置内容包括污水处理构筑物、污泥处理构筑物。办公、化验及其他辅助建筑物，各类管（渠）道、电缆及道路、绿化等。因此，对污水处理厂进行合理的规划是很重要的。
5.2.2布置原则
（1） 厂区功能分区明确，一般分为厂前区、污水区、污泥区、辅助性生产建筑区。其中厂前区布置在城市常年主导风向的上风向，各区之间相对独立并考虑污水进、出处理厂方便、短捷，工艺流程顺畅等。
（2） 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。
（3）构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。
（4）管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。
（5）合理布置厂区内各类管线，避免相互碰撞和干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通，在条件适宜时，应采用明渠。
（6）充分考虑绿化面积，创造良好的工作环境，厂区绿化系数不宜小于30%。
（7）对于分期建设的项目，应考虑近期与远期的合理布置，以利于分期建设。
5.2.3 平面布置
平面布置大致分为污水区、污泥区和生活区三部分。
污水区：污水处理区，由各项污水处理设施组成，呈直线型布置。包括：污水总泵站、格栅间、平流式沉砂池、初沉池、奥贝尔型氧化沟、二次沉淀池、消毒池、鼓风机房等构筑物。
污泥区：由污泥处理构筑物组成，呈直线型布置。包括：污泥浓缩池、污泥消化池、污泥脱水干化池等。该区应分布在污水处理厂的下风向。
生活区：该区是将办公室、宿舍、食堂、锅炉房、浴房等建筑物组合的一个区，位于主导风向的上风向。
5.3高程布置
5.3.1高程布置的主要任务
污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。
为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考 虑为宜（污泥流动不在此例）。为此，必须精确地计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：
（1）污水流经各处理构筑物的水头损失。污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生 在进口和出口和需要跌水（多在出口处），而流经处理构筑物本体的水头损失较小；
（2）污水流经连接前后两处理构筑物管渠（包括配水设备）的水头损失。包括沿程与 局部水头损失；
（3）污水流经量水设备的水头损失。
5.3.2高程布置的基本原则
(1)选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以 保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常；
(2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管
渠的设计流量；计算设计远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头；
(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为
起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需
要的扬程则较小，运行费用也较低；
(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥 量。
参考文献
［1］高廷耀，顾国维．水污染控制工程 [M]下册．3 版．北京：高等教育出版社，2007．
［2］李亚峰，佟玉衡， 陈立杰．实用废水处理技术 [M]．2 版．北京：化学工业出版社，2007． ［3］许维河,赵俊,陈兴杰.污水处理厂设计时工艺及构筑物的选择[J].中国皮革,2007,21(36):61-64［4］高俊发,王社平.《污水处理厂工艺设计手册》[S].化学工业出版社，2003．
［5］张自杰.《排水工程》（下册）[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2000.第四版．
水污染控制工程课程设计
院系：化学与环境科学学院班级：环工学号：
071班 0711044023
城市污水处理厂初步设计
（陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程071班，陕西 汉中 723001）
【摘要】本城市污水处理厂设计总规模为Q平均=10×10m/d,要求出水水质达到国家GB18918-2002二
级标准即CODcr≤100 mg/l，BOD5≤100mg/l,SS≤30mg/l。根据水质水量的要求以及出水要求，本污水厂二级生化处理系统采用常规活性污泥法，核心工艺曝气池采用传统推流式，曝气方式采用鼓风曝气，处理效果好，BOD去除率可达90%以上。根据实际情况，可灵活调整污水处理程度，能充分的满足设计要求。
4
3
【关键词】城市污水、生化处理、曝气池、设计
引言：我国是一个水资源相对贫乏的国家。近些年，由于我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展，水环境污染和水资源短缺日趋严重。保护水体环境, 珍惜水资源是当前势在必行的问题。污水处理厂是从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必须经过人工强化处理的场所。处理厂的处理工艺流程是由各种常用或特殊的水处理方法优化组合而成的。怎样用最合理的方法达到最佳的治理效果是污水处理设计中最重要的。设计时必须贯彻当前国家的各项建设方针和政策，根据各种物理法、化学法和生物法确定技术纯熟，经济合理，费用最省的方案。污水处理厂设计包括各种不同处理的构筑物，附属建筑物，管道的平面设计并进行道路、绿化、管道综合、厂区给排水、污泥处置及处理系统自动化等设计，以保证污水处理厂达到处理效果稳定，满足设计要求，运行管理方便等各种要求。 1设计概论 1.1基础资料
1.1.1设计水量及要求
43
本污水处理厂平均处理日水量Q=10×10m/d，水量总变化系数k=1.3,服务人口约
4
25万，计算水温20℃。设计出水水质要求达到国家GB18918-2002二级排放标准， CODCr ≤ 100 mg/L ， BOD5 ≤ 30 mg/L ，SS ≤ 30 mg/L 。 1.1.2原始数据的相关计算
根据平均处理日水量以及水量总变化系数可计算得最大流量：
1053105333
m/h=4166.7m/h=Q平均=10×10m/d= m/s=1.1574 m/s 2424⨯60⨯60
4
3
则Qmax= Q平均. KZ=1.1574×1.3 m/s=1.5 m/s 1.1.3原水进出水情况
项目
进水水质（mg/L）
≤360mg/L ≤190mg/L ≤250mg/L
出水水质(mg/L) ≤100mg/L ≤30mg/L ≤30mg/L
去除率(%) ≥72% ≥84% ≥88%
33
CODCr
BOD5
SS
污水BOD5/CODcr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/
CODcr＞0.45时可生化性较好，BOD5/ CODcr＞0.3时可生化，BOD5/ CODcr＜0.3时较难生化，BOD5/ CODcr＜0.25时不易生化。此设计的进水水质BOD5/CODcr约为0.53＞0.45，说明污水可生化性较好，初步确定该污水处理厂适宜于采用二级生化处理工艺。 1.2设计有关内容 1.2.1设计任务
主要任务：根据处理水量及出水要求确定工程的规模，提出主要工艺流程，平面高程布置，主要构筑物的基本尺寸、数量，主要材料设备的数量等。 1.2.2设计依据
设计依据主要是国家有关法律法规： ① GB3838－2002《地面水环境质量标准》；
② GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》； ③ GB50014－2006《室外排水设计规范》； 1.2.3设计规模
根据我国的实际情况，城市污水处理厂的规模大体可分为大型、中型和小型污水处理厂。规模>10×104m3/d的是大型污水厂,一般建在大城市,基建投资以亿元计,年运营费用以千万元计,目前全国建成十多座,最大的是北京高碑店污水处理厂,规模达100×104m3/d。 中型污水处理厂的规模为(1～10)×104m3/d ,一般建于中、小城市和大城市的郊县,基建投资几千万至上亿元,年运营费用几百万到上千万元,目前全国已建成几十座,正建的有上百
43
座,今后一段时间还将大量增加。规模
基建投资几百万到上千万,年运营费用几十万到上百万;由于经济条件的限制,目前这类污水厂刚刚在沿海地区经济发达的小城镇出现。
43
根据此次设计任务，该城市污水处理厂平均处理日水量Q=10×10m/d，属于中型规
4
模污水处理厂。
2污水处理工艺的确定 2.1工艺选择设计原则
(1)设计工艺应严格执行国家有关环境保护的各项规定,污水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市污水排放要求。
(2)根据具体情况和实际特点,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。
(3)处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变化。
(4)管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度，使维护管理简单方便。 (5)在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。
(6)工艺流程要求耐冲击负荷, 出水水质稳定、可靠、卫生安全，污泥处理与处置简单。 2.2常用生化处理方法比较
城市污水处理的第一步是预处理，第二步就是生化处理。生化处理工艺可分为厌氧和好氧，而其中可供选择的处理方法就更多了, 现将常用的生化处理的几种方法进行比较。
2.3处理方案选择
通过上表对生化处理的方法进行了对比，可了解到处理城市生活污水一般选用好氧生物处理比较适合。根据各方法的优缺点、适用条件等内容，初步确定出适用于中型城市污水处理的三个工艺，下面着重讨论常规活性污泥法、接触氧化法、SBR这三种方法用于处理城市生活污水时的选择问题。 2.3.1常规活性污泥法
传统活性污泥法又称普通活性污泥法或推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池，在曝气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降－浓缩性能也不断地变化。其处理污水基本原理是：首先利用生活污水中的好氧微生物进行培养，形成适于降解污染介质，并具有相当规模微生物群落，即活性污泥；再通过这些好氧微生物群落（活性污泥）来代谢有机污染介质，达到处理和净化污水的目的。根据本项目的原水水质和处理要求，采用生化处理方能达到排放所要求的处理程度，在大规模的城市污水处理厂中应用最为广泛的生化法处理是传统活性污泥法工艺以及由此派生出来、种类繁多的变形工艺。
传统活性污泥法的优点是：
①曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。
②处理效果好，对悬浮物和BOD的去除率较高，BOD去除率可达90%以上。 ③运行较稳定。根据具体情况，可以灵活调整污水处理程度的高低。 ④推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。
但传统的活性污泥法耐冲击负荷低，泥量大，占地面积大，土建投资高等缺点，已逐渐被新的生化处理工艺所代替。 2.3.2 生物接触氧化法
污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→接触氧化池→二沉池→排放
生物接触氧化法是在池内设置填料，池底曝气，充氧的污水浸没全部填料，并以一定的
流速流经填料。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。因此，生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法之间的处理工艺，又称为“淹没式生物滤池”。 生物接触氧化池法的中心处理构筑物是接触氧化池，接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成，生物膜受到上升气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使其经常保持较好的活性，可避免堵塞。
生物接触氧化法对废水的水质、水量的变化有较强的适应性，和活性污泥法相比，管理较方便，生态系稳定，剩余污泥量少。 2.3.3 SBR工艺
污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→SBR池→排放
常规活性污泥系统由曝气池、沉淀池、回流污泥系统和供养设备四部分组成。进入70年代以来，随着科技的发展、微机与自控技术设备的进步与普及，人们对常规活性污泥法工艺进行改革，推出序批式活性污泥法、即SBR工艺。
SBR工艺采用可变容器间歇式反应器，省去了回流污泥系统及沉淀设备，曝气与沉淀在同一容器中完成，利用微生物在不同絮体负荷条件下的生长速率和生物脱氮除磷机理，将生物反应器与可变容积反应器相结合而成的循环活性污泥系统。这是SBR工艺的一种革新形式。 SBR工艺是在同一生物反应池中完成进水、曝气、沉淀、撇水、闲置四个间段，其所经历时间周期，根据进水水质水量预先设定或及时调整。实践证明，这种工艺过程，其处理效果可达到常规活性污泥法处理标准。SBR工艺具有工艺简单，运行可靠，管理方便，造价低廉等优点，电脑自控要求高，对设备、阀门、仪表及控制系统的可靠性要求高。 2.4处理工艺的确定
根据以上的比较，以及该城市的具体情况，本设计进水的水质氮、磷含量较少，无需考虑脱氮除磷，常规活性污泥法以去除污水中的有机物和悬浮物为主要目的，适用于无需考虑脱氮除磷的情况，其核心处理单元由曝气池和沉淀池组成。
根据国内外城市污水处理厂运转经验，活性污泥法处理城市污水是最经济有效的，因而得到广泛应用。但常规活性污泥工艺仅能有效地去除BOD5、CODcr、SS，而对氮、磷的去除是有一定的限度的，仅从剩余污泥中排除氮和磷，氮的去除率约为10～20%，磷的去除率约为12～19%，能达到本设计的要求。考虑多方因素最终确定使用常规活性污泥法为该城市污水处理厂的处理方法是最佳的。而且常规活性污泥法工艺很成熟，运行管理都很方便。 2.5工艺流程的确定 (见下页)
图2.5 工艺流程图
2.6各构筑物概况及作用 2.6.1 格栅
格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行的设备，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。多数情况下污水处理厂设置有两道格栅，第一道格栅间隙较粗一些，通常设置在污水提升泵之前，栅条间隙一般采用16—40mm，特殊情况下，最大间隙可为100mm。第二道格栅间隙较细，一般设置在污水处理构筑物前，栅条间隙一般采用1.5—10mm。本设计采用一中一细两道格栅。 2.6.2 污水提升泵房
提升泵房用以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ，从而达到污水的净化。该污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理，污水处理系统简单，所以污水只需一次提升。污水经提升后入初沉池，然后进入曝气池、二沉池，最后由出水管道排入河道。
2.6.3沉砂池
预处理阶段的沉砂池采用曝气沉砂池是考虑到为污水的后期处理做好准备。曝气沉砂池的优点是通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量影响较小，同时还对污水起预曝气作用，在曝气的作用下，颗粒之间产生摩擦，将包裹在颗粒表面的有机物摩擦去除掉，产生洁净的沉砂，同时提高颗粒的去除效率。它还可克服普通平流沉砂池的主要缺点，沉砂池中含有15%的有机物，减少沉砂的后续处理。因此本设计选用曝气沉砂池。
2.6.4 初沉池(平流式)
初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重的固体悬浮物进行沉淀分离，同时去除一部分呈悬浮状态的有机物，以减轻后续生物处理的有机负荷，可去除30%左右的BOD5和55%的SS。沉淀池由五个部分组成，即：进水区、出水区、沉淀区、贮泥区及缓冲区。进水区和出水区的功能是使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率；沉淀区是沉淀池进行悬浮固体分离的场所；缓冲区介于沉淀区和贮泥区之间，它的作用是避免已沉淀污泥被水流搅起带走以及缓解冲击负荷；贮泥区是存放沉淀污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放的作用。沉淀区的运行方式，有间歇式和连续式两种。在间歇运行的沉淀池中，主要分为进水、静置及排水。污水中可沉淀的悬浮固体在静置时完成沉淀过程，然后由移动式的滗水装置或设置在沉淀池壁不同高度的排水管排出。在连续运行的沉淀池中，污水是连续不断地流入与排出。 2.6.5 曝气池
活性污泥法的核心处理构筑物是曝气池。曝气池是一个生物反映器，它使活性污泥于污水充分混合接触，将污水中有机物吸收并分解的生化场所。曝气池通过曝气设备充入空气，空气中的氧气溶入污水使活性污泥混合液产生好氧代谢反应，曝气设备不仅传递氧气进入混合液，同时起搅拌作用而使混合液呈悬浮状态。这样，污水中的有机物、氧气与微生物能充分进行传质和反应，即对污水中得有机物进行分解转化。
选取曝气池时，曝气设施的充氧能力应便于调节，以灵活适应需氧变化。本设计采用推流式曝气池，曝气方式为鼓风曝气。在同一供气系统中，鼓风机应尽可能选择同一类型。鼓风机的备用台数:工作风机不多于3台时，备用一台；工作风机不少于4台，备用2台。 2.6.6 二沉池
二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的，比重小的，因水流作用易发生上浮的生物固体悬浮物进行沉淀的部分，对生物处理后出水进行泥水分离，回流部分污泥，并排放剩余污泥。 二沉池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜，是生物处理工艺中的一个重要组成部分。沉淀池常按池内水流方向不同分为平流式、竖流式及幅流式。下面将三种沉淀池的优缺点及适用条件对比如下：
质冲击变化效果好，处理水量可大可少，有效沉淀区大，沉淀效果好，对水量水质变化适应性强，造价低，平面布置紧凑，比较适合。辐流式沉淀池排泥设备复杂，需具有较高的运行管理水平，施工严格，竖流式沉淀池虽排泥方便，管理简单，占地面积小。但池子深度大，施工难，对冲击负荷及温度变化的适应能力差，造价较高，池径比不宜太大。因此本设计的沉淀池选取平流式。 2.5.7 污泥浓缩池
浓缩的主要目的是减少污泥体积，以便后续的单元操作。污泥浓缩的技术界限大致为：活性污泥含水率可降至97%—98%，初次沉淀污泥可降至90%—92%。污泥浓缩池是降低污泥含水率，减少污泥体积的有效设备。采用重力污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用重力排泥。
2.6处理工艺特点
活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法，它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其它一些物质。它既适用于大流量的污水处理，也适用于小流量的污水处理。运行方式灵活，日常运行费用较低，但管理要
求较高。活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似，二者都为好氧生物过程，只是它的净化强度大，因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化。 3主要设备及构筑物设计计算 3.1格栅
3.1.1设计参数
（1）栅前流速：污水在栅前渠道内的流速一般控制在0.4-0.8m/s，以保证大颗粒物质不在渠道内淤积。
（2）过栅流速：污水通过格栅的流速一般控制在0.6-1.0m/s。
（3）过栅水头损失：污水的过栅水头损失与污水的过栅流速有关，一般在0.08-0.15之间。 （4）栅渣量：在无当地运行资料时，可采用： ①格栅间隙16-25mm；0.05-0.10m栅渣/10m污水 ②格栅间隙30-25mm；0.01-0.03m栅渣/10m污水。
（5）格栅倾角：格栅倾角一般为45-75，机械格栅一般为60-70，特殊类型可达90。（6）栅渣容重：960Kg/m,含水率80%。
（7）清渣方式：①人工清渣，栅渣量≤0.2m/d时采用，适合于小型污水处理厂②栅渣量＞0.2m/d时采用。
（8）格栅间工作台：格栅间必须设置工作台，台面应高出栅前最高设计水位0.5m。工作台上应有安全和冲洗设施。
3.1.2中格栅的设计计算
根据设计要求本设计安装三台中格栅，则每台格栅的流量为
3
3
3
o
o
o
o
o
3
3
3
3
Qmax3
=0.5m/s。取栅条间隙3
o
b=25mm，过栅流速v=0.8 m/s，栅前水深h=0.6，格栅安装倾角α=60，栅条宽度s=20mm。 （1）格栅槽总宽度B 栅条间隙数： n=
Qmaxα0.5⨯60︒
==39 个
b⋅h⋅v0.025⨯0.6⨯0.8
栅槽宽度：B=s(n－1)+b×n
B=0.02×（39－1）+0.025×39=1.73m （2）进水渠渐宽 渠道的宽度：B1=
Qmax0.5
==1.04m h⋅v0.6⨯0.8
进水区渐宽部分长度：α1为渐宽处的角度一般取20°，
l1=
B-B11.73-1.040.69
===0.95m
2tanα12⨯tan20︒0.73
l10.95==0.47m 22
进水渠渐窄部分长度：l2=
（3）通过格栅的水头损失h1
sv2200.82h1=kβ()sinα=3⨯2.42⨯()⨯⨯=0.14m
b2g252⨯9.812
本设计栅条断面形状采用正方形，则阻力系数查表得β=2.42；k为一系数，一般取k=3； g为重力加速度，取9.81；
（4）栅后槽总高度 H
H=h+h1+h2=0.6+0.14+0.3=1.04m
h2为格栅前渠道的超高，一般取0.3m；
（5）格栅总长度L
栅前槽高H1=h+h2=0.6+0.3=0.9 L=l1+l2+0.5+1.0+
H1
=0.95+0.47+0.5+1.0+0.5=3.43m tanα
（6）每日的栅渣量W W=
Qmax⋅W1⨯864001.5⨯0.07⨯86400
==6.98m3/d
KZ⨯10001.3⨯1000
3
W为每日的栅渣量，单位是m/d；
Kz为污水流量总变化系数，本设计取1.3；
W1为单位体积污水的栅渣量，m3/(103m3)污水，本设计取0.07；
即就有每日的栅渣量为6.98m/d，基于栅渣量的体积较大，故本设计采用机械清渣。 3.1.3细格栅设计计算
根据设计要求本设计安装三台细格栅，则每台格栅的流量为
3
Qmax3
=0.5m/s。取栅条间3
o
隙b=9mm，过栅流速v=1.0 m/s，栅前水深h=0.8，格栅安装倾角α=60，栅条宽度s=10mm。 （1）格栅槽总宽度B
栅条间隙数： n=Qmax0.5⨯60︒==64 个 b⋅h⋅v0.009⨯1.0⨯0.8
栅槽宽度：B=s(n－1)+b×n
B=0.01×（64－1）+0.009×64=1.2m
（2）进水渠渐宽
渠道的宽度：B1=Qmax0.5==0.63m h⋅v1.0⨯0.8
进水区渐宽部分长度：α1为渐宽处的角度一般取20°，
l1=B-B11.2-0.630.57===0.78m 2tanα12⨯tan20︒0.73
l10.78==0.39m 22进水渠渐窄部分长度：l2=
（3）通过格栅的水头损失h1
sv20.011.023h1=kβ()sinα=3⨯1.67⨯()⨯⨯=0.25m b2g0.0092⨯9.812
本设计栅条断面形状采用迎水、背水面均为半圆形的矩形，则阻力系数查表得β=1.67； k为一系数，一般取k=3；g为重力加速度，取9.81；
（4）栅后槽总高度 H
H=h+h1+h2=0.8+0.25+0.3=1.35m
h2为格栅前渠道的超高，一般取0.3m；
（5）格栅总长度L
栅前槽高H1=h+h2=0.8+0.3=1.1
L=l1+l2+0.5+1.0+H1=0.78+0.39+0.5+1.0+0.63=3.3m tanα
（6）每日的栅渣量W W=Qmax⋅W1⨯864001.5⨯0.04⨯86400==3.98m3/d KZ⨯10001.3⨯1000
3W为每日的栅渣量，单位是m/d；
Kz为污水流量总变化系数，本设计取1.3；
W1为单位体积污水的栅渣量，m3/(103m3)污水，本设计取0.04；
3.2沉砂池
3.2.1设计参数
（1）水平流速可取0.08—0.12m/s；一般取0.1m/s，
（2）最大流量时停留时间为1—3min,
(3)池的有效水深宜为2.0—3.0m。池宽与池身比为1—1.5，池的长宽比可达五，当池长宽比大于5时，可考虑设置横向档板。
（4）曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，穿孔孔径为2.5—6.0mm，距池底约0.6—0.9m，每组穿孔管应有调节阀门。
（5）每立方米污水所需曝气量宜为0.1—0.2m（空气），或每立方米池表面积曝气量3—5m/h。
（6）沉砂池的超高不宜小于0.3m；
（7）沉砂池的格数不应少于2格，并应按并联设计，当污水量较小时，可考虑一格工作，一格备用；
（8）城市污水的沉砂量可按15—30m/10m计算，含水率为60%，容重为1500Kg/m砂斗容积应按不大于2天的沉砂量计算，斗壁倾角应不小于55。
3.2.2设计计算
（1）池子的有效容积（V）
取t=2min
V=Qmaxt×60=1.5×2×60=180m
（2）水流断面积（A） 3 333633o
A=Qmax1.5==15m2 v10.1
v1—最大设计流量时的水平流速，取v1=0.1m/s
（3）池总宽度（B） B=A15==6m h22.5
h2—设计有效水深，取为2.5m
（4）每格池子宽度（b）
设n=2（格） b=B6==3m n2
（5） 池长（L）
L=V
A=180
15=12m
（6） 每小时的需空气量(q)
q=d×Q2
max3600=0.2×1.5×3600=1080m/h
d—1m3污水所需空气量(m3/m3),一般采用0.2(m3/m3)
（7） 沉砂室所需容积（V/m3）
设T=2d
V=QmaxTx864001.5⨯30⨯2⨯86400
k6=1.3⨯106=5.98m3
2⨯10
x—城市污水沉沙量，m3/106m3(污水)，一般采用30
T—清除沉砂间隔时间，d
k2—生活污水流量总变化系数
（8） 每个沉砂斗容积（V0）
设每一分格有2个沉砂斗，则每个沉砂斗的容积为：
V0=5.98
4=1.5m3
（9）沉砂斗各部分尺寸
设斗底宽aoh'
1=0.7m，斗壁倾角60，斗高3=0.9m，砂斗上口宽 a=2h'
3
tan60o+a1=2⨯0.9
tan60o+0.7=1.74m
沉砂斗容积
vh'
320.9
o=6(2a2+2aa1+2a1)=6(2⨯1.742+2⨯1.74⨯0.7+2⨯0.72)
=1.42m3（≈1.5m3）
（10）沉砂室高度
采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗：
hL-2a-b'74-0.3
3=h''-2⨯1.
3+0.06×l2=h3+0.06×12
2=0.9+0.06×2=1.15m
b'—经验值，取0.3m
（11）沉砂池总高度
设超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+2.5+1.15=3.95m m3
3.3沉淀池
3.3.1设计参数
（1）池子直径（或正方形一边）与有效水深的比值，一般采用6～12，沉淀池的长宽比不宜小于4，池长不宜大于60m。
（2）沉淀池应不少于2座，池径不宜小于16m。
（3）沉淀池的超高至少采用0.3m，有效水深宜采用2.0—4.0m，缓冲区高度一般为0.3—0.5m。
（4）池底坡度一般采用0.05～0.10，池底纵坡不宜小于0.01，一般0.01—0.02。
（5）表面水力负荷q初沉池一般取2.0—4.5m3m2⋅h，二沉池一般取0.6—1.5m3m2⋅h。
（6）沉淀时间t初沉池一般取0.5—1.5h，二沉池一般取1.5—4.0h。
（7）最大设计流量时的水平流速v一般不大于7mm/s。
（8）每人每日产生的污泥量S，g/(人·d)，初沉池一般为14—26，二沉池一般为12—
32。污泥的含水率初沉池一般为95%—97%，二沉池一般为99.2%—99.6%.
3.3.2初沉池设计计算
设计流量Q=10×10m/d, 则有Qmax=1.5m/s=5416.7m/h；
（1）沉淀区的表面积A：取q=3.0m3m2⋅h 4333
A=Qmax=q3m5416.73.0=1805.6m2
（2）沉淀区有效水深h2：取t=1.0h
h2=q×t=3.0×1.0=3.0m
沉淀池的有效水深宜采用2.0—4.0m，本计算符合要求。
（3）沉淀区有效容积V：
V=A×h2=1805.6×3.0=5416.8m
（4）沉淀池长度L：取v=6.0mm/s，t=1.0h
L=3.6×v×t=3.6×6.0×1.0=21.6m≈22m
本设计采用平流式沉淀池，平流式沉淀池的长度不宜大于60m，计算符合要求。
（5）沉淀区的总宽度B： B=3A1805.6==82.1m L22
（6）沉淀池的数量数n：
本设计采用平流式沉淀池，为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不宜小于4，b为每个沉淀池的宽度，单位是m； 因此L22=≥4即b≤5.5m，取b=5m bb
n=B82.1==16.4≈17（个） b5
本设计初沉池设计个数n为17个，每个的宽度为5m。
（7）校核长宽比
L22==4.4>4.0 符合要求； b5
（8）污泥区的容积Vw：
取污泥的含水率为95%，S=20 g/(人·d)= 20⨯100=0.4 L/(人·d) (100-95)⨯1000
设计人口N为25万，两次排泥的间隙T，初沉池一般取2d。
则Vw=S⨯T⨯N0.4⨯250000⨯2=200m3 =10001000
'（9）每个池污泥所需要容积V
V'=Vw200==11.8m3 n17
（10）污泥斗容积V1
本设计污泥斗上、下面形状为正方形，取污泥斗上口宽4.5m，下口宽0.5m，斗壁倾角为60°，
4.5-0.5tan60︒=3.5m 2
1'1贮泥斗的容积V1=×3.5×（4.5×4.5+0.5×h4(S1S2+S1+S2)=33'则贮泥斗高度h4=
0.5+4.52⨯0.52）=26m 3
（11） 贮泥斗以上梯形部分污泥的容积V2
采用机械刮泥，池底纵坡i取0.01。
梯形部分的高度h4=（L+0.3-b）×i=(22+0.3-5) ×0.01=0.173m
梯形上底长L1=22+0.3+0.5=22.8m，梯形下底长L2=4.5m。
则V2=(''L1+L222.8+4.5''⨯0.173⨯5）=11.8m3 )×h4×b=（22
（12）贮泥斗和梯形部分污泥容积
V1+V2=26+11.8=37.8m3>11.8m3
（13）池子总高度H
设缓冲层高度h3为0.5m，沉淀池超高h1为0.3m，沉淀区的有效水深h2=3.0m，
'" 则 H=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4+h4=0.3+3.0+0.5+3.5+0.173=7.5m
3.3.3二沉池设计计算
二沉池的设计计算除有关参数取值范围不同外，其他与初沉池基本相同。
设计流量Q=10×10m/d, 则有Qmax=1.5m/s=5416.7m/h；
（1）沉淀区的表面积A：取q=1.1m3m2⋅h 4333
A=Qmax=q3m5416.71.1=4924.3m2
（2）沉淀区有效水深h2：取t=2.5h
h2=q×t=1.1×2.5=2.8m
沉淀池的有效水深宜采用2.0—4.0m，本计算符合要求。
（3）沉淀区有效容积V：
V=A×h2=4924.3×2.8=13788.1m
（4）沉淀池长度L：取v=5.0mm/s，t=2.5h
L=3.6×v×t=3.6×5.0×2.5=45m
本设计采用平流式沉淀池，平流式沉淀池的长度不宜大于60m，计算符合要求。
（5）沉淀区的总宽度B： B=3A4924.3==109.5m L45
（6）沉淀池的数量数n：
本设计采用平流式沉淀池，为了保证污水在池内分布均匀，池长与池宽比不宜小于4，b为每个沉淀池的宽度，单位是m； L45=≥4即b≤11.25m，取b=11m bb
B109.5=9.95≈10（个） n==b11因此
本设计二沉池设计个数n为10个，每个的宽度为11m。
（7）校核长宽比
L45==4.1>4.0 符合要求； b11
（8）污泥区的容积Vw：
取污泥的含水率为99.4%，S=28g/(人·d)= 25⨯100=4.2 L/(人·d) (100-99.4)⨯1000
设计人口N为25万，两次排泥的间隙T，二沉池一般取2h即0.08d。
则Vw=S⨯T⨯N4.2⨯250000⨯0.08=84m3 =10001000
（9）每个池污泥所需要容积V '
V'=Vw84==8.4m3 n10
（10）污泥斗容积V1
本设计污泥斗上、下面形状为正方形，取污泥斗上口宽4.0m，下口宽0.5m，斗壁倾角为60°，
4.0-0.5tan60︒=3m 2
1'1贮泥斗的容积V1=×3.0×（4.0×4.0+0.5×h4(S1S2+S1+S2)=33'=则贮泥斗高度h40.5+4.02⨯0.52）=18.25m>8.4m,完全足够容纳污泥量。 33
（11）池子总高度H
采用机械刮泥，池底纵坡i取0.01。
''梯形部分的高度h4=（L+0.3-b）×i=(45+0.3-11) ×0.01=0.34m
设缓冲层高度h3为0.5m，沉淀池超高h1为0.3m，沉淀区的有效水深h2=2.8m，
'" 则 H=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4+h4=0.3+2.8+0.5+3.0+0.34=6.94≈7m
3.4曝气池
3.4.1曝气池的设计参数
（1）经过初沉池处理可去除30%左右的BOD5和55%的SS。
（2）除满足生化需氧量以外，还应使曝气池混合液的溶解氧DO为2mg/L。
（3）混合液在池中的平均流速为0.25m/s左右，使活性污泥保持悬浮状态，不致沉淀。
（4）污泥负荷Ns一般取0.2—0.4kg BOD5/kgMLVSS·d。
（5）混合液悬浮固体浓度MLSS一般取1.5—3.0kg/m，混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS一般取1.5—2.5 kg/m。
（6）污泥增值系数a一般为0.5—0.7，污泥自身氧化率b一般为0.04—0.1，污泥回流比R一般为0.25—0.75。
（7）氧化每千克BOD需氧千克数a（kgO2/kgBOD）一般为0.42～0.53，污泥自身氧化需氧率b（kgBOD5/kgMLVSS·d）一般为0.188～0.11。
3.4.2曝气池的设计计算
本设计进水水质BOD5≤190 mg/L，经过初沉池处理去除30%的BOD5，则进入曝气池时的''（Sa）为：BOD5（Sa）= BOD5(1-30%)=190×(1-30%)=133mg/L 。 BOD5''33
处理水中非溶解性BOD5=7.1bXaCe
Ce—处理水中悬浮固体浓度，取值为30mg/L；
b—微生物自身氧化率，一般介于0.05—0.1之间，取值0.08；
Xa—活性微生物在处理水中所占比例，取值0.4。
代入数值BOD5=7.1×0.08×0.4×30=6.82≈6.8mg/L
处理水中溶解性（Se）BOD5=30-6.8=23.2mg/L
（1）处理效率。
根据要求，处理效率
η=sa-se133-23.2×100%=×100%=82.6% 133sa
sa—进入曝气池的BOD浓度， kg/m3 se—出水BOD浓度， kg/m3
（2）曝气池容积
取混合液悬浮固体浓度MLSS 即X=2.5 kg/m,，则混合液挥发性悬浮固体浓度MLVSS 即Xv=f×X=0.75×2.5=1.875 kg/m(f—系数,一般0.75),污泥负荷NS=0.25kg BOD5/kgMLVSS·d。
设计流量Q=10×10m/d, 则有Qmax=1.5m/s=5416.7m/h=130000.8m/d 因此曝气池容积V=4333333Qmax(sa-se)130000.8(133-23.2)3m=30451.4m3 =1.875⨯0.25⨯1000NsXv
(3)确定曝气池各部分尺寸
30451.4=6090.3m3 5
6090.3=1218.1m2 池深H取5m，则每组曝气池的面积F=5
B8==1.6介于1—2之间，符合规定。 池宽B取8m，H5
F1218.1L152.3=152.3m ==19>10,符合规定。 池长L==B8B8
L152.3'=30.5m 设五廊道式曝气池，每个廊道长：L==55设5组曝气池，每组容积为
取超高0.5m，则池总高度为5m+0.5m=5.5m
（4）水流停留时间
tm=30451.4V==0.23d=5.5h 130000.8Qmax
（5）污泥产量
取污泥增值系数a=0.6，污泥自身氧化率b=0.07L/d,则系统每日排出的污泥量为： Y=aQmax（sa-se）－bVXv=0.6×130000.8×（0.133-0.023）－0.07×30451.4×1.875 =4583.3kg/d
(6)泥龄
ts=1=12.5d 污泥龄一般在5—15d，符合要求。 aNS-b0.6⨯0.25-0.071=
（7）排出的剩余污泥
取污泥回流比R=0.5,由二沉池底排除剩余污泥量为 q=30451.4⨯0.5VR==812m3 (1+R)ts(1+0.5)⨯12.5
（8）最大时的需氧量
取氧化每千克BOD需氧千克数a=0.45kgO2/kgBOD，污泥自身氧化需氧率b=0.15 L/d（kg BOD5/kgMLVSS·d）。
则曝气池的每日需氧量为：O2=aQmax（sa-se）+b VXv
=0.45×130000.8×（0.133-0.023）+0.15×30451.4×1.875
=14999.5kgO2/d=625kg/h
4污泥的处理与处置
4.1总述
污水处理过程产生的污泥有两种，一种是初沉池排出的污泥；另一种是二沉池排出的剩余污泥。污泥处理有两个目的，一是减容以缩小污泥体积；二是稳定处理，以便进行利用或最后
''''
图4.1
污泥处理处置的流程图
4.2
污泥浓缩
污泥浓缩是指污泥增稠，降低污泥的含水率，缩小污泥的体积。经浓缩后的污泥仍然保
持流体的特性。污泥浓缩的操作方式有间歇式和连续式两种。
通常间歇式主要用于污泥量较
小的场合，而连续式则用于污泥量较大的场合。污泥浓缩方法有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩，一般广泛使用重力浓缩。
本设计采用使用最广泛和最简便的一种浓缩方法即重力浓缩。重力浓缩是一种重力沉降过程，依靠污泥中的固体物质的重力作用进行沉降与压密。重力浓缩是在浓缩池内进行的，它的操作与一般沉淀池相似。
4.3污泥消化
污泥厌氧消化是指在无氧的环境下，进行有机物的生物降解。污泥中的有机物由于厌氧菌的作用，经过水解酸性发酵阶段、乙酸化阶段和甲烷化阶段而发生分解。污泥厌氧消化就是一种生物稳定法。常见的厌氧消化池有传统消化池、高速消化池和厌氧接触池。高速消化池和传统消化池的主要区别在于前者进行搅拌，由此产生了两种完全不同的运行工况，而厌氧则是在消化池内搅拌的同时增加了污泥回流。高速消化池内的污泥则处于完全混合状态，克服了传统消化池的缺点，从而使处理负荷和产气率均大大增加。
4.4污泥脱水 污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的颗粒或絮状疏松结构。污泥经浓缩后，尚有97%的含水率，体积仍然庞大。因此，为了综合利用和最终处置，需要对污泥进行干化和脱水处理，使污泥含水率降到85%以下，以缩减污泥体积。
在污泥脱水前要对污泥进行调整，改善污泥的脱水性能。工程上调整的主要方法为投加絮凝剂，一般采用高分子絮凝剂。
污泥脱水的方法很多，一般有：真空过滤、板框压滤、带式压滤和离心过滤等。
4.5污泥最终处理
污泥经浓缩、稳定及脱水等处理后，不仅体积大大减小，而且在一定程度上得到了稳定，但污泥作为污水处理过程中的副产品，还需考虑其最终去向，即最终处置。污泥最终处置的方法有综合利用、湿式氧化、焚烧等，也可和城市垃圾一起填埋。
污泥中含有各种营养物质及有价值的物质，因此，综合利用是污泥最终处置的最佳选择。污泥综合利用的方法及途径随污泥的性质及利用价值而异，例如：用作肥料或改良土壤，作为铺路、制砖、制纤维板和水泥原料。
5污水处理厂的总平面布置
5.1厂址选择
城市污水处理厂厂址与城市的排水系统和城市总体规划密切相关。厂址在城市总体规划和排水专项规划中已明确，如无特殊情况，最终采用的厂址应符合规划要求，但在城市污水厂总体设计时还需结合建厂条件进行调查研究和技术经济比较，综合考虑确定。一般厂址选择的原则如下：
（1） 宜设在城市水体的下游，污水处理厂出水排入该河段时，应对该水体上、下游水源
或其他水用途影响最小。
（2） 应尽量靠近污水排放点，以缩短排水管道，节省投资。
（3） 厂址处有扩建的可能，以适应将来城市发展的需要。
（4） 厂址应不受洪水威胁，当必须建在受洪水威胁地区时应采取相应的防洪措施。
（5） 厂址处工程地质应良好，拆迁量少，以降低工程造价。
5.2总平面布置
5.2.1综述
污水处理厂总平面布置应因地制宜进行。布置内容包括污水处理构筑物、污泥处理构筑物。办公、化验及其他辅助建筑物，各类管（渠）道、电缆及道路、绿化等。因此，对污水处理厂进行合理的规划是很重要的。
5.2.2布置原则
（1） 厂区功能分区明确，一般分为厂前区、污水区、污泥区、辅助性生产建筑区。其中厂前区布置在城市常年主导风向的上风向，各区之间相对独立并考虑污水进、出处理厂方便、短捷，工艺流程顺畅等。
（2） 工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。
（3）构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。
（4）管道（线）与渠道的平面布置，应与其高程布置相协调，应顺应污水处理厂各种介质输送的要求，尽量避免多次提升和迂回曲折，便于节能降耗和运行维护。
（5）合理布置厂区内各类管线，避免相互碰撞和干扰。管道复杂时宜设置管廊。处理构筑物间输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通。各污水处理构筑物间的管渠连通，在条件适宜时，应采用明渠。
（6）充分考虑绿化面积，创造良好的工作环境，厂区绿化系数不宜小于30%。
（7）对于分期建设的项目，应考虑近期与远期的合理布置，以利于分期建设。
5.2.3 平面布置
平面布置大致分为污水区、污泥区和生活区三部分。
污水区：污水处理区，由各项污水处理设施组成，呈直线型布置。包括：污水总泵站、格栅间、平流式沉砂池、初沉池、奥贝尔型氧化沟、二次沉淀池、消毒池、鼓风机房等构筑物。
污泥区：由污泥处理构筑物组成，呈直线型布置。包括：污泥浓缩池、污泥消化池、污泥脱水干化池等。该区应分布在污水处理厂的下风向。
生活区：该区是将办公室、宿舍、食堂、锅炉房、浴房等建筑物组合的一个区，位于主导风向的上风向。
5.3高程布置
5.3.1高程布置的主要任务
污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是：确定各处理构筑物和泵房的标高，确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高，通过计算确定各部位的水面标高，从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动，保证污水处理厂的正常运行。
为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考 虑为宜（污泥流动不在此例）。为此，必须精确地计算污水流动中的水头损失，水头损失包括：
（1）污水流经各处理构筑物的水头损失。污水流经处理构筑物的水头损失，主要产生 在进口和出口和需要跌水（多在出口处），而流经处理构筑物本体的水头损失较小；
（2）污水流经连接前后两处理构筑物管渠（包括配水设备）的水头损失。包括沿程与 局部水头损失；
（3）污水流经量水设备的水头损失。
5.3.2高程布置的基本原则
(1)选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以 保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常；
(2)计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管
渠的设计流量；计算设计远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头；
(3)设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为
起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需
要的扬程则较小，运行费用也较低；
(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥 量。
参考文献
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