可口可乐生产废水处理工艺设计.docx

1 绪论1.1 可口可乐废水的来源及特点可乐废水是在可乐生产过程中产生的废水，其中包括生产过程中溢出的不合格产品、洗瓶水、冲瓶水、冲洗设备及工厂清洁水等1。废水排放为非连续性，水质、水量极不均匀，尤其是废水随季节波动大，水中有机物含量高，pH不稳定2，若不经处理直接排入水体，将对受纳水体造成极大污染和水资源的浪费。1.2 可口可乐处理技术的发展趋势 在高浓度的废水处理中常用的化学法有高级氧化法(催化氧化法)、焚烧法、微电解法等3。和生物处理相比物理处理不受水质的影响，出水水质比较稳定，对一些难以生物处理的有机废水有较好的去处作用4。对于可口可乐废水来讲，BOD5/CODCr日，值高，非常有利于生化处理。根据废水水质的不同，可采用单一好氧或厌氧与好氧相结合的方法。1.2.1 好氧生物处理法 多用于中、低浓度有机废水的处理，主要有以下两种方式：（1）活性污泥法：该处理工艺主要部分是曝气池和沉淀池，废水进入曝气池后，与活性污泥(含大量好氧微生物)混合，在人工充氧的条件下，活性污泥吸附并氧化分解废水中的有机物，而污泥和水的分离则由沉淀池来完成。应用较广为SBR和CASS反应池。SBR为过间歇曝气可以使动力耗费显著降低，同时，废水处理时间也短于普通活性污泥法。SBR法是一种改进型的活性污泥法， SBR法没有设置二沉池和污泥回流设备，布置更为紧凑，占地面积少，基建及运行费用较低，不易发生污泥膨胀问题，耐冲击负荷，处理效果稳定。CASS反应池是一种循环式活性污泥法，CASS反应池的运行一般包括三个部分：进水、曝气、回流阶段；沉淀阶段；排泥阶段；周期为412 h。根据需要，反应池一般用隔墙分隔成三个区：生物选择区、预反应区、主反应区。生物选择区曝气，类似于SBR法中的限制性曝气阶段。在该区内，回流污泥中的微生物大量吸收有机物，能较迅速有效地降低废水中有机物浓度；预反应区采取半限制性曝气。（2）生物膜法：在处理池内加入软性填料，利用固着生长于填料表面的微生物对废水进行处理。废水的生物膜处理法，简称生物膜法，它与活性污泥法并列，是较为流行的好氧污水生物处理技术之一5。最大优点是不会出现污泥膨胀的问题，且具有运转管理方便，剩余污泥量较少等优点。生物接触氧化池和生物转盘是这类方法的代表，在可口可乐治理中均被采用，主要是降低可口可乐废水中的 61.2.2 厌氧工艺处理法 早在一百多年前人们就开始采用厌氧工艺处理生活污水污泥，1860年法国工程师MouraS首次采用厌氧方法处理经沉淀的固体物质，后来德国的Karl Imhoff将其发展为目前仍然在使用的腐化池和双层沉淀他(又称Imhoff池) 7。其处理技术包括许多方法，如厌氧滤池、上流式厌氧污泥床（UASB）、厌氧内循环反应器（IC）等。（1）UASB：UASB技术最为成熟，它利用厌氧微生物降解废水中的有机物，其主体分为配水系统，反应区，气、液、固三相分离系统，排水系统与排泥系统，沼气收集系统四个部分，具有效能高，处理费用低，电耗省，投资少，占地面积小等一系列优点，完全适用于高浓度废水的治理8。（2）IC：它是在UASB反应器的基础上发展而来的，和UASB反应器一样，可以形成高生物活性的厌氧颗粒污泥，但不同的是这种反应器内部还能够形成流体循环。此类反应器高度约为1625m，容积负荷为普通升流式厌氧污泥床(UASB)的4倍左右，占地面积少，基建投资省，有机负荷高，抗冲击负荷能力强，运行稳定性好9。1.2.3 厌氧+好氧生物处理法处理可口可乐废水(混合水)采用厌氧生物处理与好氧生物处理相结合是成熟、可靠的工艺，是可以大力推广使用的。卢平等采用微电解-生物接触氧化法处理松香及樟脑混合废水，系统出水CODcr150mg/L10。其中又分四类：（1）水解+好氧技术：水解+好氧生物处理技术的典型工艺流程为：格栅均质调节酸化接触氧化气浮达标排放，此工艺流程的特点是将好氧工艺中的两级接触氧化工艺简化为一级接触氧化，使能耗大幅度下降。水解反应器利用厌氧反应中的水解酸化阶段，而放弃了停留时间长的甲烷发酵阶段，致使对有机物的去除率，特别是对悬浮物的去除率显著高于相同停留时间的初沉池；由于可口可乐废水中大分子、难降解有机物转化为小分子、易降解的有机物，出水的可生化性能得到改善，使得好氧处理单元的停留时间少于传统工艺；与此同时，悬浮固体物质(包括进水悬浮物和后续好氧处理中的剩余污泥)被水解为可溶性物质，使污泥得到处理。水解池是一种以水解菌为主的厌氧上流式污泥床，水解工艺是预处理工艺，其后可以采用各种好氧工艺，如活性污泥法、接触氧化法、氧化沟法、SBR法等11，因此，水解一好氧工艺是一种新型处理工艺。可口可乐废水经过水解酸化后进行接触氧化处理，具有显著节能效果，且值增大，废水的可生化性增加，可充分发挥后续好氧生物处理作用，缩短全工艺的总水力停留时间，提高生物处理可口可乐废水的效率，尤其是全系统剩余污泥量少12。（2）UASB+好氧技术：USAB+好氧处理工艺，其特点有：在UASB反应器中大部分有机物被去除，且COD去除率在70以上，BOD去除率在80以上，降低了直接进行好氧处理的能耗；厌氧过程有机负荷高，水力停留时间短，且污泥产率低，从而可降低污泥处理费用；好氧池进一步降解UASB反应器出水中残余的有机物；UASB反应器占地面积小，可节省投资，整套工艺处理效率高，操作简单，运行稳定。UASB其后可以生物接触氧化、新型生物接触氧化、A/O工艺、氧化沟、SBR等13。（3）EGSB+好氧技术：属于一种新型的厌氧+好氧处理工艺，其特点：采用的厌氧技术是EGSB工艺，EGSB与UASB相比，EGSB具有布水容易、均匀、传质效果好、有机物去除率高、能够在更高的进水浓度和更高的容积负荷下运行的优点；EGSB装置的高度可以为UASB装置的2倍以上，其占地面积更小；在EGSB装置中，污泥浓度可提高到2040 kg/m3。有机物主要是在这样的颗粒层中被分解，产生大量的沼气，可回收利用，具有良好的经济效益14。EGSB其后可以生物接触氧化、新型生物接触氧化、A/O工艺、氧化沟法、SBR等15。（4）ICCIRCOX反应器：IC反应器即厌氧内循环反应器，它基于UASB的原理，是荷兰的Paques公司于1986年开发完成:的，由两个UASB反应器的单元相互叠加而成，上部是高浓度负荷，下部是低浓度负荷16。从功能看，它是由4个不同的工艺单元结合而成，即混合区、膨胀区、精细处理区和回流系统。此反应器利用沼气提升产生循环，不需用外力搅拌混合和使污泥回流，节省动力消耗。它与其他厌氧设备相比，具有占地面积小，有利于沼气的收集；剩余污泥少；耐冲击负荷强，处理效率高17。好氧气提反应器(CIRCOX反应器)，又称三相内循环流化床，其特点是高度与直径比大，占地面积小；有机负荷与微生物浓度高；水力停留时间短；剩余污泥少；流化性能好；氧的转移效率高；载体流失量少。将这两种反应器串联组合，IC反应器适于高浓度，CIRCOX反应器适于低浓度，工程具有占地面积小，无臭气排放，污泥量少和处理效率高等优点18。1.3 本课题意义可口可乐，由于需求增多所产生的废水也日趋增多，而对于水资源相对匮乏的我国，如果能处理好这类废水，对我国的水资源利用是有重大意义的。根据碳酸型饮料生产的特点，以UASB-活性污泥为主线的处理工艺可实现可乐废水长期稳定达标排放。UASB 反应器中颗粒污泥的形成，提高了污泥的沉降性，防止污泥流失，保持了反应器中较高的污泥浓度。颗粒污泥的长期滞留，使反应器具有很长的固体滞留时间，缩短了水力停留时间，反应器有较高的处理效率。以活性污泥法作为厌氧的后处理具有去除效果好、技术成熟、运行安全可靠、出水水质稳定等优点。采用UASB-活性污泥处理法的废水处理工艺，废水中的COD，BOD5 和SS 总去除率可分别达到98%，99.2%和94%以上，出水达到国家污水综合排放标准（GB 89781996）一级标准。2 工艺流程可乐废水中有机污染物浓度比较高可生化性较好，宜首先采用厌氧为前处理单元，以降解大部分有机物，厌氧出水经好氧生化处理进一步降低污染。因此本污水处理系统采用厌氧-好氧工艺。UASB具有容积负荷率高、水力停留时间短等优点，对于处理同样COD浓度的总量废水、UASB反应器污泥产量低，产泥量为0.05kg/kgCOD，仅为活性污泥产泥量的1/5左右，因此本设计的厌氧阶段采用UASB工艺。活性污泥是利用悬浮生长的微生物絮凝提处理废水的一类好氧处理方法，生物絮凝体即为活性污泥。在生物吸附阶段，废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液，废水的污染物被比表面积巨大，且表面积含有多糖类粘性微生物吸附粘连，呈胶体的大分子有机物被吸附后，首先在水解霉作用下分解为小分子物质，然后小分子被微生物分解20。好氧生物处理具有较高的去除效率，被厌氧消化处理后的污水进入好氧生物池后，能够得到较好的处理。综上所述，本设计采用厌氧-好氧处理工艺，厌氧阶段采用UASB工艺，好氧阶段采用好氧活性污泥处理。工艺流程图如图2.1。生产废水经污水管道汇集到污水站集水井内；污水通过提升泵经水力筛网滤渣后进入均衡池，进行水质水量和pH值的调节等预处理；然后经布水系统进入UASB反应器；去除大部分有机污染物，UASB出水经稳定过渡区，进入好氧活性污泥池，在好氧活性污泥池中将污染物作进一步降解，并在沉淀池中完成泥水分离。处理后的水达到国家污水综合排放标准（GB 89781996）一级标准排入市政管网。 厂区综合废水集水井均衡池酸碱营养源搅拌UASB沼气好氧活性污泥池二沉池达标排放剩余污泥污泥回流图 UASB-活性污泥法工艺流程3 单体构筑物的设计计算处理前污水水质参数， 3.1 集水井3.1.1 设计原因用于收集厂区来水，并提供潜水泵安装平台，钢砼结构。3.1.2 设计参数废水停留时间：25 min安装水泵2台（一用一备）水泵流量，扬程，功率3.1.3 工艺尺寸，水泵安装有液位控制器自动控制，以简化人工操作。见图3-1。 3m 3.8m 3.8m 3.8m图3 集水井的俯视图和侧视图3.2 均衡池3.2.1 设计原因由于车间不同污水性质、流量不同，所以车间污水水质、水量不均匀性很大。均衡池设有酸、碱及营养盐投加泵和其它自控仪器及测控探头1，用于调节污水水质。均衡池的目的是使水质和水量保持相对的稳定，有利于后续处理单元的有效运行。同时均衡池中的搅拌器有利于水质保持稳定。如图3.2 10m 5.5m 10m 10m图3 均衡池俯视图和侧视图3.2.2 设计参数废水停留时间：,3.2.3 工艺尺寸 均衡池尺寸均衡池有效容积 (3-1) 式中 有效容积（）； 处理水量（）； 混合时间（）； 池数（）。 设计中取，； 。则均衡池钢砼结构，尺寸， (3-2) 搅拌装置搅拌器外缘速度：(一般采用，设计中取）搅拌器直径： 设计中取搅拌器宽度：搅拌器层数：，设计中取一层搅拌器页数：搅拌器距池底高度：搅拌器转速：, 式中： 搅拌器转速（）； 搅拌器外缘速度（）； 搅拌器直径（）。（由、得、值） 搅拌器角速度： (3-3)轴功率： (3-4) 轴功率（）； 阻力系数，0.20.5； 水的密度（）； 搅拌器角速度（）； 搅拌器页数； 搅拌器层数； 搅拌器半径； 重力加速度（）。 设计中取，层，。 所需轴功率: (3-5) 式中：所需周光功率（）； 水的动力黏度（）； 混合池容积（）； 速度梯度（），一般采用。 设计中 ,不能满足要求，所以需要调整，将搅拌器层数改为， 则,可行。电动机功率： (3-6) 式中：电动机功率（）； 设计轴功率（）； 传动机械效率；设计中取； 。3.3 UASB反应器3.3.1 UASB反应器的组成UASB反应器由反应区、进出水管道和位于上部的三相分离器组成。如图3.3所示。以上部件通过钢筋混凝土、钢材、塑料等材料建造，反应器的下部具有良好凝聚和沉淀性能的高质量分数厌氧污泥形成污泥床。图3 UASB反应器3.3.2 UASB反应器工作原理UASB是为解决厌氧反应器中微生物浓度问题而开发的一种新型反应器。在UASB反应器中，废水均匀地引入反应器的底部，污水自下而上通过污泥床，废水与污泥颗粒的接触过程中发生厌氧反应，产生的沼气引起反应器内部的循环，利于颗粒污泥的形成与维持。在污泥层产生的一些气体附着在污泥颗粒上并向反应器顶部上升。上升到表面的污泥碰击三相分离器气体反射板的底部，引起附着气泡的污泥絮体脱气。释放气泡后的污泥颗粒将沉淀到污泥床的表面，气体则被收集到反应器顶部的三相分离器集气室。置于集气室单元缝隙下的挡板的作用是气体反射器和防止沼气气泡进入沉淀区，否则将引起反应器内沉淀区的紊动，阻碍颗粒沉淀。包含一些剩余固体和泥颗粒的液体则在经过分离器缝隙后进入沉淀区。3.3.3 参数选取COD(mg/L)：进水1500，出水400 反应温度/：25 反应区有效深度h1/m：5.0 空塔水流速度u/(m/h)：1.0m/h 空塔沼气上升速度ug/(m/h)：1.0m/h污泥层高度/m：2.53.5 沼气产率/（m3/ kgCOD（去除）：0.4 污泥产率/（kg TSS/kgCOD（去除）：0.07 3.3.4 工艺尺寸 ，设UASB有机COD负荷为 UASB反应器的有效容积计算 (3-7) 式中 -设计处理量，2000； ，-进出水COD的浓度，； -COD容积负荷，。 UASB反应器的形状及尺寸的确定污水上升流速一般为，取。则表面积, 取110 。 (3-8)有效高度拟建4个相同的池子（便于管理与维护），单池面积设（长宽比一般取1：14：1），计算得=5.5，=5合理性验证：空塔水流速度，合理。反应器尺寸为： 水力停留时间（）和水力负荷率（）（取7） (3-9)对于颗粒污泥，水力负荷，符合要求。 进水分配系统的设计 ：布水点的设置 由于所取容积负荷为，所以每个点的布水负荷面积大于2；本设计池中共设置40个布水点，则每个点的负荷面积为： ，符合要求。 配水系统形式 本设计采用U形穿孔管配水，一管多孔式为配水均匀，配水管中心距可采用1.02.0，出水孔孔距也可采用，孔径一般为1.02.0，常采用，孔口向下或与垂线呈方向，每个出水孔的服务面积一般为2.04.0。配水管中心距池底一般为2045cm，配水管的直径最好不小于。为了是穿孔管各孔出水均匀，要求出口流速不小于。本设计中进水总管管径取，流速约为。单个反应器中设4根直径为的支管，每两根之间的中心距为，每根管上有3个配水孔，孔距为，每个孔的服务面积，孔口向下。 共设40个布水孔，出水流速选为，则孔径为： (3-10)本装置采用连续进料方式，布水孔孔口向下，有利于避免管口堵塞，而且由于UASB反应器底部反射散布作用，有利于布水均匀。为了增强污泥和废水之间的接触，减少底部进水管的堵塞，设计中布水管离UASB反应器底部。上升水流速度和气流速度：本次设计中常温下容积负荷，沼气产率，采用厌氧消化污泥接种，空塔水流速度；空塔沼气上升速度。 空塔水流速度：（符合要求）空塔气流速： （符合要求） 式中 -COD的去除率，去。 -沼气产率， -COD的去除量： 布水器配水压力计算： ，其中布水器配水压力其中布水器配水压力最大淹没水深H2O；UASB反应器水头损失H2O；布水器布水所需自由水头H2O，则H2O。 三相分离器的设计三相分离器有气液分离、固液分离和污泥回流等3个功能，其组成分为气封、沉淀区和回流缝3个部分。 三相分离器设计的主要要点如下：器壁与水平面的夹角应在之间。 气体分离器之间间隙面的面积与反 应器总表面积之比应不小于。 气体分离器的高应在之间。 为了防止上升的气泡进入沉淀区，设在气体分离器下部的折射板与之重叠部分应在之间。气体出口管的直径应足够大，以保证气体能顺利逸出， 在可能出现泡沫的情况下更应该如此。若待处理污水起泡问题比较严重，则应在气体收集罩顶部设置除泡沫喷嘴。 沉淀区的设计： 与短边平行，沿长边布置3个集气罩，构成2个分离单元，则一共设置8个三相分离器。三相分离器单元结构示意图如下：5.5图3 三相分离器 三相分离器的长度为B=5.5m，每个单元宽度为，其中沉淀区长（即UASB池形的设计宽度），宽度，集气罩顶宽度，沉淀室底部进水口宽度。 沉淀区面积 (3-11) 沉淀区表面负荷（符合要求）。 沉淀室进水口面积 (3-12) 沉淀室进水口水流上升速 （符合要求） (3-13) 沉淀区斜壁角度与深度设计：三相分离器沉淀区斜壁倾斜角度应在之间；超高；集气罩顶以上的覆盖水深；沉淀区斜面的高度。 则倾角： （符合要求） (3-14) 气液分离设计： 图3 气液分离设计 如图所示：设倾角，分隔板下端距反射锥的垂直距离，则缝隙宽度。 (3-15) (3-16) 设，则 (3-17) (3-18) (3-19) (3-20)则 (3-21)条件校核： 设能分离气泡的最小直径为，常温下清水运动黏滞系数，废水密度，气体密度，气泡碰撞系数，则 有斯托克斯公式：可以求得气泡上升速度为： (3-22)验证： 可见合理。所以，该三相分离器可的沼气泡，分离效果良好。 分隔板的设计： 从图中可以看出，上面已经计算出，气体因受浮力的作用，气泡上升速度在进水缝中 ，沿进水缝向上的速度分量为，则进水缝中水流速度应该满足,否则水流把气泡带进沉淀区。 假设水流速度刚好等于，前面计算中已经设有废水通过进水缝进入沉淀区，则三相分离器的进水缝纵截面总面积为： 总共有8组（16条）进水缝，每条进水缝纵截面积 进水缝宽度，应满足与级数相当，且设计，则进水缝中水流速度 满足设计要求， 则高度： 设进水缝下板上端比进水缝下端高出，则进水缝下板长度为： 进水缝上板长度为：。 三相分离器与UASB高度设计： 三相分离器总高取超高为 则。合理。 排泥系统的设计： UASB反应器中污泥产量的计算：设反应器最高液面，其中沉淀区高，污泥浓度；悬浮区高，污泥浓度；污泥床高，污泥浓。则反应器内污泥总量 BOD污泥负荷： 污泥负荷表示反应器内单位质量的活性污泥在单位时间内承受的有机质质量。 产泥量的计算： 设每去除COD产生0.，则产泥量为： 式中 -设计处理量， -去除的COD浓度， 设，则 污泥含水率为98%，因含水率大于95%，去 则污泥产量为排泥管设在距离池底处，与放空管共用，放空管排向调节池，接点前设人工阀一个。排泥管利用水静压力将剩余污泥排向集泥井。 污泥泥龄的计算： 排泥系统的设计 因为该反应器要求排泥均匀，所以设计多点排泥，设计中在三相分离器出设置2个排泥口，这样设计的优点在于能排除污泥床上面部分的剩余絮状污泥而且不讳把颗粒污泥带出。 UASB反应器每个月排泥一次，污泥排入集泥池，再由污泥泵送入污泥浓缩池，排泥管选DN150的钢管，排泥总管选用DN200的钢管。 出水系统的设计计算： 为了保持出水均匀，沉淀区的出水系统通常采用出水渠，一般每个单元三相分离器沉淀区设一条出水渠，出水渠每隔一定距离设三角出水堰。 池中设有8个单元三相分离器，出水槽共有8条，槽宽 反应器流量，设出水槽槽口附近水流速度为，则槽口附近水深，水槽深度取，出水槽坡度为0.01。 出水槽溢流堰共有16条，每条长。 设计三角堰，堰高，堰口宽，则堰口水面宽度 UASB处理水量为，设计溢流负荷为。则堰上水面总长 三角堰数量个，则每条溢流堰三角堰的数量为个，共个的堰口，堰口长中间不设间隙。堰上水头校核： 每个堰出流率 则堰上水头： 出水渠设计计算： UASB反应器中间设一出水渠，8条出水槽的出流流至此出水渠，出水渠保持水平，出水由一个出水口排出。 出水渠宽，坡度0.01。设出水渠渠口附近水流速度 则渠口附近水深 考虑渠深应以出水槽槽口为基准计算，所以出水渠渠深 出水管设计计算： UASB反应器排水量为，选用DN200钢管排水，水流速度约为，充满度为，设计坡度为。 沼气收集系统的设计 沼气收集系统布置 每个集气罩的沼气用一根集气管收集，共有12根集气管，采用DN75的钢管作为收集管支管，主管采用DN100的钢管。 气水分离器 气水分离器的作用是对沼气进行干燥，选用钢制气水分离器一个，气水分离器中预装钢丝填料，在气水分离器前设置过滤器以净化沼气，在分离器出水管上装设流量计及压力表。 3.4 好氧活性污泥池3.4.1设计原因活性污泥池是悬浮生长型好氧生物法，净化过程包括吸附、分解、固液分离三个主要过程16。在池底设有曝气管，起到搅拌和供氧双重作用。在此采用完全混合式活性污泥法，即污水与回流污泥进入曝气池后，立即与池内混合液充分混合，污染物浓度得到稀释，因而具有较强的抗冲击负荷能力，而且完全混合曝气池的池内需氧均匀，动力消耗低于推流式曝气池。但由于曝气池内有机物浓度低，使得生物降解推动力低，活性污泥较容易产生膨胀现象。3.4.2参数选取污泥负荷率 (3-34) 式中：污泥负荷率； 有机物最大比降解速度与饱和常数比值； 处理后出水中浓度（）；按要求应小于； 值，一般采用； 的去除率。 设计中取，=94.29% (3-35)曝气池内混合液污泥浓度（）； (3-36) 式中：混合液污泥浓度（）； 污泥回流比，一般采用； 系数； 污泥容积指数，查图得 设计中取， 池子个数或分格数不少于2，并按同时并联工作设计。 设计污水量按平均日污水量计算：。 进水浓度为。 为保证布水均匀，每格滤池面积一般应不大于。池中溶解氧含量应维持在之间，供气量与进水量之比为。3.4.3尺寸设计 好氧活性污泥池尺寸设计平均时污水量：； 进水浓度为； 出水浓度为； 去除率： (3-37) 曝气池的有效容积 (3-38) 式中：曝气池的有效容积（）； 曝气池的进水量（），按平均流量计算； 曝气池进水中浓度值。 设计中， 完全混合曝气池可以采用方形，边长一般小于。每座曝气池的有效容积： (3-39) 式中：每座曝气池的有效容积（）； 曝气池个数，设计中取。单座曝气池表面积 (3-40) 式中：每座曝气池的表面积（）； 曝气池的有效水深（），一般不大于。 设计中取每座曝气池边长 曝气池采用正方形，边长： (3-41) 式中：曝气池边长（）。 设计中取为。曝气池总高度 (3-42) 式中：曝气池总高度（）； 超高（），一般采用。 设计中取 曝气池并联运行，末端用集水井，共管送至二沉池。其平面布置如图3.8所示：出水管道进水进水图3 好氧活性污泥池平面图 设计尺寸为。 进出水系统曝气池进水设计 UASB的出首先进入配水井，通过两条DN的管道进入曝气池。曝气池出水设计 每座曝气池的出水，通过矩形薄壁堰跌水进入出水渠道，送往二沉池。堰上水头： (3-43)式中：堰上水头（）； 每座曝气池的出水量（），指污水流量（）与污泥回流量（,为污泥回流比）之和，。 流量系数，一般采用； 堰宽（）；等于边长。曝气池至二沉池总管道的管径： (3-44)式中：管径（）； 关内流速（）。设计中取设计中取。 曝气设备采用表面机械曝气装置。需氧量 (3-45) 式中：需氧量（）； 去除每的需氧量； 污水平均流量（）； 曝气池内去除饿浓度（）； 曝气池座数。 设计中取,，。充氧量 (3-46) 式中：充氧量（）； 系数，一般采用； 系数，一般采用； 曝气池内溶解氧浓度，一般采用； 设计温度； 大气压力条件下，时氧的饱和度（） ； 水温为时，曝气池中溶解氧饱和度（）； 。 设计中取，表面机械曝气机的选择 选用泵型叶轮，当时，查图得叶轮直径为,取为，所需功率为。每座曝气池内设一台，共两台。3.5 二次沉淀池的设计3.5.1沉淀池一般可以分为平流式、辐流式、竖流式和斜管（板）式等几类。他们各自的优缺点如下： 平流沉淀池 优点：沉淀效果好；耐冲击负荷和温度的变化适应性强；施工容易，造价低。缺点：池子配水不均匀；采用多斗排泥时，每个泥斗需要单设排泥管各自排泥，操作量大；采用链条式刮泥机排泥时，链带的支承件和驱动件都浸于水中易于锈蚀。适用条件：适用于大、中、小型污水处理厂；适用于地下水位较高和地质条件较差的地区。 辐流沉淀池优点：多为机械排泥，运行较好，管理较简单；排泥设备已趋定型。缺点：池内水速不稳定，沉淀效果较差；机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。适用条件：适用于大、中型污水处理厂；适用于地下水位较高的地区。 竖流沉淀池优点：排泥方便，管理简单；占地面积较小。缺点：池子深度大，施工困难；对冲击负荷和温度变化的适应性能力较差；造价较高；池径不宜过大，否则布水不均匀。适用条件：适用于处理水量不大的小型污水处理厂。 斜板（管）沉淀池优点：沉淀效率高，停留时间短；占地面积小。缺点：用于二沉池时，当固体负荷较大时其处理效果不太稳定，耐冲击负荷的能力较差。综上所述，四种沉淀池的优缺点比较，并结合本设计的具体资料可知，本工程二沉池采用辐流式沉淀池。辐流式沉淀池一般采用对称布置，配水采用集配水井，这样各池之间配水均匀，结构紧凑，辐流沉淀池排泥机械已经定型化，运行效果好，管理方便。辐流式沉淀池适用于大、小中型污水厂。3.5.2参数选取设计沉淀池个数；设计流量为；池子直径（或正方形的一边）与有效水深的比值，一般采用；池底坡度一般采用；辐流式沉淀池去池子半径二分之一处的水流断面作为计算断面。3.5.3工艺尺寸 辐流式二沉池示意图如下3.9所示：图3 辐流式沉淀池 沉淀池的面积 (3-47)式中：沉淀部分有效面积（）； 设计流量（）； 表面负荷，一般采用。设计中取。 沉淀池直径 (3-48)式中：沉淀池直径（）。设计中取，则半径为。 沉淀池有效水深 (3-49)式中：沉淀池有效水深（）； 沉淀时间（），一般采用。设计中取。 径深比 污泥部分所需容积 (3-50)式中 污泥部分所需容积（）； 污水平均流量（）； 曝气池中污泥浓度（）； 二沉池排泥浓度（）； 辐流沉淀池的组数，。设计中取，。 (3-51)式中：污泥容积指数，一般采用； 系数，一般采用。设计中取，。 沉淀池总高度式中 沉淀池总高度（）； 沉淀池超高（），一般采用； 沉淀池有效水深（）； 沉淀池缓冲层高度（）；一般采用； 沉淀池底部圆锥体高度（）； 沉淀池污泥区高度（）。设计中取，。根据污泥混合部分容积及二沉池污泥的特点采用采用半桥刮泥机，自压排泥。 (3-52)式中：沉淀池底部圆锥体高度（）； 沉淀池半径（），取值为； 沉淀池进水竖井半径（），一般采用； 沉淀池池底坡度。设计中取， (3-53)