毕业论文-制鞋厂生产废水和生活污水处理工程设计.doc

广东工业大学环境工程专业毕业设计
1 概 述
1.1项目背景
随着社会的进步和经济的发展，工农业和城市的扩展，人类活动的失控，使水资源紧缺已成为世界性问题[1]。我国水资源形势也是比较严峻的，也同样面临水资源短缺的现实：人均水资源占有量匮乏，其值仅为世界人均值的1/3，是世界上13个主要贫水国之一。
水资源是不可替代的自然资源，同时也是可以再生的资源。长期以来，人们总把“污水”、“废水”与“污垢的”、“肮脏的”形象相联系，难以相信它还能再用。事实上水在自然界中是唯一不可替代，也是唯一可以重复利用的资源。人类使用过的水，污染杂质只占0.1%左右，比海水3.5%少得多。其余绝大部分是可再用的清水。污水经过适当再生处理，可以重复利用，实现水在自然界中的良性大循环。因此水资源的再生利用已受到世界各国普遍关注。在国外中水回用历史很长，回用规模很大，已显示出明显的经济效益。在我国污水回用也越来越受到重视，污水回用的课题被列入国家“七五”、“八五”、“九五”、“十五”重点科技攻关计划，经过科技人员的实验研究和应用开发，已在回用技术上取得一定成果[1]。
本项目为某制鞋厂生产废水和生活污水处理工程，污水中有机物含量较高，如果单纯是为了控制污染，为了排放达标而进行水处理工程，必然会增加该厂的生产成本，加重该厂负担。由于该厂排放的污水中生活污水占比例大，生产废水中也不含重金属和化学药剂等有毒物质，而且水量相对稳定，易于收集，为污水回用提供了可能。只要将污水适当处理达到生活杂用水水质标准后，就可以供给厂区建筑物作冲洗厕所，绿化，洗车，扫除等使用，降低了处理运行成本，使该厂取得较好的社会效益和经济效益。

1.2设计处理能力
本设计的处理规模为2000吨/天，污水处理后回用。该厂有15000人。

1.3设计进出水水质

表1.1 设计进出水来源
污水来源
水量（m3/d）
CODcr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
NH3-N(mg/L)
生产废水
500
800
300
350
—
生活污水
1500
400
200
250
40
总计
2000
1200
500
600
40
本项目设计污水回用，出水水质根据CJ/T48-1999《生活杂用水水质标准》列出，如表1.2：
表1.2 设计进出水水质[2]
主要污染物
（mg/L）
进水水质（mg·L-1）
排放标准（mg·L-1）
去除率(％)
厕所便器冲洗，城市绿化
洗车，扫除
CODCr
1200
≤50
≤50
96
BOD5
500
≤10
≤10
98
SS
600
≤10
≤5
98
99
NH3-N含量
40
≤20
≤10
50
75

1.4设计依据
1.中华人民共和国环境保护法；
2.生活杂用水水质标准CJ/T48-1999；
3.中华人民共和国污水综合排放标准GB8978－1996；
4.室外排水设计规范GBJ14－87；
5.供、配电系统设计规范GB50052－92；

1.5设计原则
1.严格执行国家有关环境保护的各项法规。
2.在达到治理要求的前提下优先选择基建投资和运行费用低、运行管理简便的工艺。
3.采用的技术要求先进、成熟、合理、可靠和节能。
4. 流程布局合理，整体感强，外观装饰美观大方。
2 污水处理工艺选择及说明
2.1工艺方案分析
1.污水处理系统
污水回用处理需要多种工艺的有机组合，常用的污水回用处理工艺组合如表2.1所示：
表2.1用于污水回用各类处理单元和工艺组合运行效能[3]
处理工艺
代表性的出水水质指标 (mg/L)
TSS
BOD
COD
TN
氮氮
PO4-P
浊度（NTU）
活性污泥工艺+过滤
4－6
<5－10
30－70
15－35
15－25
4－10
0.3－5
活性污泥工艺+过滤+活性炭吸附
<5
<5
5－20
15－30
10－20
4－10
0.3－3
活性污泥工艺+单级硝化
10－25
5－15
20－45
20－30
1－5
6－10
5－15
活性污泥工艺+硝化/反硝化(分别进行)
10－25
5－15
20－35
5－10
1－2
6－10
5－15
投加金属盐+活性污泥+硝化/反硝化+过滤
<5－10
<5－10
20－30
3－5
1－2
<0.5
0.3－2
生物脱磷活性污泥工艺
10－20
5－15
20－35
15－25
5－10
<1
5－10
生物脱氮除磷活性污泥工艺+过滤
<10
<5
20－30
<5
<2
<1
0.2－2
活性污泥+过滤+活性炭吸附+反渗透
<1
<1
5－10
<2
<2
<1
<0.1
活性污泥+硝化/反硝化+除磷+过滤+活性炭
<1
<1
2－8
<1
<0.1
<0.5
<0.1
吸附+反渗透
<1
<1
2－8
<1
<0.1
<0.5
<0.1
活性污泥+硝化/反硝化+除磷+微滤+反渗透
<1
<1
2－8
<0.1
<0.1
<0.5
<0.1
污水回用处理采用的方法分为预处理、主要处理和后处理。采取哪种工艺都要首先经过预处理，其主要任务是悬浮物和漂浮物的截流、水质水量的调节、油水分离等。主要处理包括沉淀、活性污泥法、生物膜法等处理单元，而后处理包括过滤、活性炭吸附、消毒等。
2.污泥处理系统
污泥处理要求是最终处置时对环境无害。因此可经过浓缩、稳定、调理、脱水、灭菌、干化、堆肥、焚烧等一个或者多个手段组合的处理，可根据污泥的性质、类型和处置方式的不同，污泥的处理工艺可能有多种不同的选择。污泥处理的工艺流程一般有以下几种：
（1）生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置
（2）生污泥→浓缩→机械脱水→最终处置
（3）生污泥→浓缩→消化→机械脱水→干燥焚烧→最终处置
（4）生污泥→浓缩→自然干化→堆肥→农田

2.2工艺方案选择
1.污水处理系统
本项目污水处理的特点为：①污水以有机污染为主，BOD/COD =0.42,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；②污水中主要污染物指标BOD、COD、NH3-N值较高。③出水要求回用，出水标准较高。
针对以上特点以及出水要求，本污水回用处理工程的主要处理采用氧化沟工艺，回用的后处理采用砂滤和臭氧消毒法。
氧化沟是延时曝气活性污泥法的一种变型。污水和活性污泥在渠道中不断循环流动，所以氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，污泥龄长。不仅能去除碳还能脱氮除磷，处理效果好，运行管理非常简单。氧化沟处理技术与其他生物处理工艺相比，具有以下技术经济方面的特点[4]：
（1）工艺流程简单。不要求设初沉池和调节池；污泥产生量较少，污泥较稳定，简化污泥后处理工艺流程。
（2）出水水质好、处理效果稳定。试验研究和生产实践均表明，氧化沟在去除BOD和SS方面均取得比传统活性污泥法更好的出水水质，运行也更稳定可靠。
（3）投资省、运行费用低。在要求氧化沟具脱氮功能时，其基建投资和运行费用比其他具脱氮功能的生物处理工艺都要低。
（4）耐冲击负荷。对进水水量和水质的变化有较大的适应性。能承受冲击负荷而不致影响处理性能。
（5）构造形式多样，设计运用灵活。目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔（Pasveer）氧化沟、卡鲁塞尔（Carrousel）氧化沟 、奥尔伯（Orbal）氧化沟、T型氧化沟（三沟式氧化沟）、DE型氧化沟和一体化氧化沟。
本设计采用Carrousel denitIR/Carrousel2000氧化沟工艺。Carrousel2000型氧化沟是在普通型Carrousel氧化沟前增加一个预反硝化区,在缺氧条件下进水与一定量的混合液混合；剩余部分包括有氧区和缺氧区,用于进行同时硝化反硝化,也用于磷的富集吸收。与其他反硝化工艺相比，其最突出的优点就是能在无需动力地情况下，实现硝化液的高回流比，达到较高程度的总氮去除率[5]。Carrousel2000型氧化沟对BOD、COD、N的去除率均达到95％。
由于污水回用，为了保证人的健康，出水必须经过消毒。消毒常用的消毒剂有液氯、次氯酸钠、二氧化氯、臭氧、紫外线等。以下对常用的消毒方法进行了比较：

表2.2 常用消毒方法比较

优点
缺点
消毒效果
氯
Cl2
具有持续消毒作用；工艺简单，技术成熟；操作简单，投量准确。
 产生具致癌、致畸作用的有机氯化物(THMs)；处理水有氯或氯酚味；氯气腐蚀性强；运行管理有一定的危险性。
 能有效杀菌，但杀灭病毒效果较差。 
次氯酸钠
NaOCl
无毒，运行、管理无危险性。
 产生具致癌、致畸作用的有机氯化物(THMs)；使水的PH值升高。 
与Cl2杀菌效果相同。
二氧化氯
ClO2
具有强烈的氧化作用，不产生有机氯化物(THMs)；投放简单方便；不受pH影响。
ClO2运行、管理有一定的危险性；只能就地生产，就地使用；制取设备复杂；操作管理要求高。
 较Cl2杀菌效果好。
臭氧
O3
 有强氧化能力，接触时间短；不产生有机氯化物；不受pH影响；能增加水中溶解氧。
臭氧运行、管理有一定的危险性；操作复杂；制取臭氧的产率低；电能消耗大；基建投资较大；运行成本高。 
杀菌和杀灭病毒的效果均很好。
紫外线
 无有害的残余物质；无臭味；操作简单，易实现自动化；运行管理和维修费用低。
 电耗大；紫外灯管与石英套管需定期更换；对处理水的水质要求较高；无后续杀菌作用。 
效果好，但对悬浮物浓度有要求。
由于臭氧是国际公认的绿色环保型杀菌消毒剂，其杀菌效果较好，无二次污染，所以本设计采用臭氧消毒法。
2.污泥处理系统
由于氧化沟属于延时曝气活性污泥工艺，产泥量少且污泥较为稳定，通常剩余污泥经浓缩后就可直接脱水而不需消化处理。所以本设计污泥处理工艺流程为：
生污泥→浓缩→机械脱水→最终处置

2.3工艺流程说明
该污水处理工程的具体工艺流程如下图2.1：

图2.1工艺流程图
（1）隔油隔渣池
工厂有厨房和食堂，所以生活污水中携带有以高分子脂类及其衍生物为主的动植物油，和不溶性蛋白、纤维质、淀粉质态的非溶解性有机物形式存在的饭菜碎粒。污水从隔油池的一端流入，以较低的水平流速流经池子，相对密度小于水的油粒上浮到水面，相对密度大于水的颗粒杂质沉入池底。水从池子的另一端流出。
（2）格栅
因为污水中含有一定量较大的悬浮物或漂浮物，所以在处理系统之前设置格栅，以截留这些较大的悬浮物或漂浮物，防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。氧化沟系统前的格栅净间隙以不超过5mm为宜[4]。根据栅渣量的大小可选择采用人工清渣或机械清渣。由于本设计栅渣量少，采用人工定期清渣。
（3）沉砂池
沉沙池的功能是去除相对密度较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等，他们的相对密度约为2.65）。沉沙池一般设置于氧化沟前，以减轻后续处理单元的沉积以及无机颗粒对机械、管道的磨损。常用的沉沙池有平流沉沙池、曝气沉沙池等。本设计采用平流式沉砂池。
（4）氧化沟
Carrousel denitIR/Carrousel2000型氧化沟是在普通Carrousel氧化沟前增加了预反硝化区（占总池体积的10％～25％），这个预反硝化区通过两条窄沟与原Carrousel系统连接在一起（如图2.2）。当缺氧区富含硝酸盐的混合液流向曝气机时，部分液体被导流入缺氧池与未处理的污水接触，未处理的污水BOD浓度高，可作为碳源满足并促进反硝化过程，分解出的氮气释放到空气中，硝酸盐中结合的氧用于BOD氧化，这样就解决了碳源的补充问题和硝酸盐中氧的再利用问题。这是一种先进的反硝化脱氮工艺，通过设在Carrousel曝气机周围的侧向导流渠可充分利用Carrousel氧化沟原有的渠道流速，在不增加任何回流提升动力的情况下，将相当于400％进水流量以上的硝化液回流到前置缺氧池与原水混合并进行反硝化[4]。不但对BOD、COD的去除效率高，还具备脱氮能力。
二沉池
污泥回流

图2.2 Carrousel denitIR/Carrousel2000工艺图
（5）二沉池
二沉池在二级处理中，作用是泥水分离使混合液澄清，同时负担这混合液浓缩回流和剩余污泥排放的功能。二沉池与初沉池相似，按池内水流方向的不同，同样可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池和辐流式沉淀池。
本设计采用运行较好，管理较简单，排泥设备已趋定型的中心进水辐流式沉淀池。
（6）砂滤池
污水回用需要进行深度处理，进一步去除污水中的悬浮物、有机物、氮、磷等。过滤是以石英砂等粒状滤料截留水中悬浮物质，也包括浮游生物、病毒、细菌等，使水获得澄清。残留的细菌和病毒等因失去浑浊物的保护或依附，在后续消毒过程中容易被杀死[1]。
本设计采用重力式无阀滤池，这是一种不设闸阀，不需真空设备，运行完全由水力自动控制的滤池。利用虹吸作用可以自动反冲洗，实现无动力运行。运行时，来水由进水管送入滤池，经滤料层过滤后，清水从连通管流入上部冲洗水箱，水箱充满后，从出水管流入清水池。随着过滤的进行，滤层截污后阻力逐渐增大，使虹吸上升管内水位不断升高，当水位达到虹吸辅助管管口时，水自该管急剧下落，通过抽气管不断将虹吸下降管中的空气带走（空气随水流到排水井后逸入大气），因而虹吸管内产生负压，使虹吸上升管和下降管的水位很快上升，汇合连通后便形成虹吸。这时过滤室中的和新流进的水立即被虹吸管抽走，冲洗水箱中的水迅速倒流至滤层中，形成自动反冲洗。这样，冲洗水箱水位便下降，当降到虹吸破坏管管口以下时，空气进入虹吸管。虹吸作用被破坏，冲洗过程即结束。于是滤池复又进水过滤，开始新周期的循环运行[6]。
（7）臭氧消毒
为了保证人的健康，对回用水还必须进行消毒，使回用中水符合回用水细菌数量的标准。本工艺采用臭氧消毒法，杀菌和杀灭病毒的效果均很好。
（8）浓缩池
浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。污泥浓缩后污泥增稠，污泥的含水率降低，污泥的体积大幅度地降低，从而可以大大降低其他工程措施的投资。污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。以重力浓缩最常用。
本设计采用氧化沟工艺，污泥产生量较少，故采用间歇式重力浓缩池。

3 构筑物设计计算
设计流量：
生活污水量Q1＝1500m3/d，生产废水量Q2＝500m3/d
平均日流量：Qd = Q1+ Q2=2000 m3/d=83.3m3/h=0.0231 m3/s=23.1L/s
总变化系数（按居住区生活污水量总变化系数计算）[7]
Kz =2.7/Q0.11 =2.7/23.10.11 =1.91
最大日流量：Q=Kz×Qd =1.91×83.3=159.10 m3/h =0.044m3/s

3.1污水处理系统
1.隔油隔渣池
采用两级隔油隔渣池，第一级隔油隔渣池距离食堂排水口4m，第二级隔油隔渣池距离第一级2m。人工定期清理油渣。
（1）第一级隔油隔渣池：
① 总有效容积V
食堂产生的污水按0.07m3/(人·d)计算，全工厂有15000人。
食堂污水量Q=0.07×15000=1050 m3/d≈44 m3/h，采用停留时间T＝2h
V=QT＝44×2＝88 m3
② 总过水断面积A0
采用水平流速v＝2.5mm/s
A0＝==4.89m2
③ 池宽B
采用工作水深h2＝1.5m
每格宽度B===3.26m，取B＝3.5m
④ 有效池长L
L＝3.6vt＝3.6×2.5×2＝18m
⑤ 池总高度H
采用超高h1＝0.5。
H=h1＋h2＝0.5＋1.5＝2m
（2）第二级隔油隔渣池
① 食堂污水量Q≈44 m3/h，采用停留时间T＝1.5h
V=QT＝44×1.5＝66 m3
② 总过水断面积A0
采用水平流速v＝2.5mm/s
A0＝==4.89m2 ，与一级池相同
③ 池宽B
采用工作水深h2＝1.5m
每格宽度B===3.26m，取B＝3.5m，与一级池相同
④ 有效池长L
L＝3.6vt＝3.6×2.5×1.5＝13.5m
⑤ 池总高度H
采用超高h1＝0.5。
H=h1＋h2＝0.5＋1.5＝2m，与一级池相同

2.格栅
格栅用来拦截废水中较大的污物，以免其对后续处理单元和机泵造成损害，减轻后续处理单元的处理负荷，防止阻塞排泥管线。
设计流量Q=159.10 m3/h =0.044m3/s
设计参数：设栅前水深h=0.4m 过栅流速 v=0.7m/s 栅条间隙 e=5.0mm
格栅安装倾角=45
（1）栅条间隙数：
n= =27个
（2）栅槽宽度
设采用Φ10的栅条，即栅条宽度 S=0.01m，有
B=S（n-1）+en=0.01（27-1）+0.00527≈0.40m
（3）进水渠道渐宽部分的长度
设进水渠宽 B1=0.25m，其渐宽部分展开角度1=20
l==0.21m
（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度
l=
（5）通过格栅的水头损失
设栅条断面是迎水面为半圆形的矩形，=1.83
h==0.24m
（6）栅后槽总高度
设栅前渠道超高h，栅前渠道深H=h+h=0.7m
H = h + h+ h=0.4+0.24+0.3=0.94m
为了避免造成栅前涌水，故将栅后槽下降h作为补偿。
（7）栅后总长度
L=l+l+0.5+1.0+
（8）每日栅渣量
在格栅间隙5mm时，设栅渣量为W=0.10m/10m
W==<0.2m
采用人工清渣。
（9）格栅尺寸
人工清渣格栅，其规格为B×H=400mm×1000mm。

3.平流沉砂池
沉砂池的功能是利用物理原理去除污水中比重较大的无机颗粒污染物。平流沉砂池的优点是截留无机颗粒效果较好、工作稳定、结构简单和排沉砂方便等。
设计流量Q=0.044m3/s
设计参数：设停留时间t=30s, 水平流速v=0.15m/s，，贮砂时间为T=2d。
（1）沉砂池长度 L=vt=0.15×30=4.5m
（2）水流断面面积 A===0.30m2
（3）池总宽度
设n=2格，每格池的宽度b=0.6m，则B=nb=
（4）有效水深
h =
（5）沉砂斗容积V，城市污水沉砂量X=30m3/106m3污水
V==0.12m3
（6）每个沉砂斗容积
设每个分格有1格沉砂斗， V0==0.06m3
（7）沉砂斗尺寸
设计斗底宽a1=0.4m，斗壁与水平面的倾角为55°，斗高h3’=0.25m
① 沉砂斗上口宽a=＝0.75 m
② 沉砂斗容积
V0＝
=＝0.08m3
（8）沉砂室高度
采用重力排砂，设池底坡度为0.06，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2L2+a。
L2＝=1.88m
h3= h3’+0.06×L2=0.25+0.06×1.88=0.36m
（9）沉砂池总高
取超高0.3m，则H=h1+h2+h3=0.3+0.25+0.36=0.91m
（10）砂水分离器的选择
沉砂池的沉砂经排砂装置排除时，往往是砂水混合液，为进一步分离出砂和水，需配套砂水分离器。清除沉砂的间隔时间为2d，根据该工程的排砂量，选用1台LSSF-260螺旋式砂水分离器[8]。

图3.1 LSSF-260螺旋式砂水分离器
该设备的主要技术性能参数为：进入砂水分离器的流量为12L/s；配套功率为0.37Kw；进水口直径Φ200。

4.氧化沟
本设计采用卡鲁塞尔氧化沟，Carrousel denitIR/Carrousel2000工艺。此工艺是在普通Carrousel氧化沟前增加了预反硝化区（占总池体积的10％～25％），在缺氧条件下进水与一定量的混合液混合；剩余部分包括好氧区和缺氧区,用于进行同时硝化反硝化[5]。不但能高效去除BOD和COD，还具备一定脱氮能力，以使出水氨氮低于标准值。
设计流量：Q=2000 m
设计进水水质：COD=1200mg/L,BOD5浓度S0=500mg/L,SS浓度X0=600mg/L,VSS=420mg/L(f=0.7),NH3-N=40mg/L,TKN=65mg/L,碱度SALK=200mg/L (以CaCO3计),最低水温T=15℃,最高水温T=25℃
设计出水水质：COD=50mg/L，BOD5浓度Se=10mg/L,SS浓度Xe=5mg/L, NH3-N=10mg/L,TN=20mg/L
考虑污泥稳定化：设混合液悬浮固体MLSS浓度X=5000mg/L，混合液挥发性悬浮固体MLVSS浓度XV=3500mg/L,内源代谢系数Kd=0.06,20℃时脱硝率qdn=0.035kg(还原的NO3--N)/(kgMLVSS·d)
Carrousel2000工艺所需要的污泥龄取决于对出水水质和污泥的要求、进水组成以及工艺设计温度(如表3.1)，剩余污泥的比产率系数取决于对出水水质和污泥的要求以及进水的组成(如表3.2)。
表3.1污泥龄[4]
所需污泥龄/d
要求
SS/BOD
BOD/TKN
T=10℃
T=15℃
T=20℃
污泥好氧稳定化
—
—
20
14
10
出水总氮浓度（10mg/L）
0.8
3
22
17
14
4
15
10
8
5
13
8
6
1.0
3
20
15
12
4
15
9
7
5
13
7
5
1.2
3
20
13
10
4
15
9
6
5
12
7
4
1.4
3
19
12
9
4
14
8
5
5
12
7
4
表3.2 剩余污泥的比产率系数[4]
SS/BOD
0.8
1.0
1.2
1.4
比污泥产率系数（kgMLSS/kgBOD5进水）
0.84
0.97
1.10
1.23
根据上表，取污泥比产率系数Y=1.10,污泥龄θc=14d
设计计算：
剩余污泥产量
SSP＝Y×BOD进水×Q/1 000＝1.10×500×2000/1000＝1100kgMLSS/d
Carrousel2000的工艺计算包括水质计算和水力计算两部分，容积的设计以所需要的污泥龄和剩余污泥产量为基础。氧化沟容积V＝SSP×T/X＝1100×14/5≈3100m3
所需的前反硝化容积取决于进水组成及所要求的氮的去除率，通常前反硝化容积在10%～25%的总容积范围内变化。
(1) 去除BOD5
①氧化沟出水溶解性BOD5浓度S
因为沉淀池出水中的VSS也是构成BOD5浓度的一个组成部分，
出水中的VSS所构成的BOD5浓度S1:
S1=1.42VSS×0.68=1.42×0.7Xe×0.68=1.42×0.7×5×0.68=3.4 mg/L
所以S= Se－S1 =10－3.4 =6.6 mg/L
②好氧区容积V好
V好==2360 m3
③好氧区水力停留时间t好＝=1.18 d=28.3h
④生物污泥产量
kg/d
(2) 脱氮
① 需氧化的氨氮量N 1
氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.4％,则用于生物合成的总氮量为：
N 0=36.6 mg/L
需要氧化的NH3-N量N1 =进水TKN－出水NH3-N－N0
＝65－10－36.6＝18.4 mg/L
② 脱氮量N2
N2=进水TKN－出水TN－N 0=65－20－36.6=8.4mg/L
③ 碱度平衡
一般认为剩余碱度达到100mg/L (以CaCO3计)以上，即可保持pH≥7.2,生物反应能正常进行。每氧化1mgNH3-N需消耗7.14mg碱度，每去除1mgBOD5产生0.1mg碱度，每还原NO3--N1mg产生3.57mg碱度
剩余碱度=原水碱度SALK－硝化消耗碱度+反硝化产生碱度+去除BOD5产生碱度
=200－7.14×18.4＋3.57×8.4＋0.1（500－6.6）
=147.95 mg/L＞100 mg/L,此值满足碱度要求，可保持pH≥7.2
④ 脱氮所需容积V缺
脱硝率qdn(t) =qdn(20)
15℃时qdn==0.037kg（还原的NO3—N）/kgMLVSS
脱氮所需容积 V缺=
⑤ 脱氮水力停留时间t缺=
(3) 氧化沟总容积和停留时间
总容积V=V好+V缺+V预反硝化=3100m3
其中，V预反硝化=20％V≈610 m3
V好+V缺=2360+130=2490 m3
停留时间t=
(4) 需氧量
① 实际需氧量AOR
AOR＝去除BOD5需氧量D1－剩余污泥中BOD5的需氧量D2（用于生物合成的那部分BOD5的需氧量）＋去除NH3-N耗氧量D3－剩余污泥中的NH3-N耗氧量D4－反硝化脱氮产氧量D5
D1=kg/d
D2=kg/d
D3

kg/d （每1kgNH3-N硝化耗4.6kgO2）
D4=4.6×污泥含氮率×kg/d
D5=脱氮量Nr=kg/d (每还原1kgN2产生2.86kgO2)
总需氧量AOR=D1－D2＋D3－D4－D5=1451.2－837.7＋506－336.5－48=735kg/d
考虑安全系数1.5，则AOR=kg/d
② 标准状态下需氧量SOR
SOR
式中Cs(20)——20℃氧的饱和度，查表3.3取9.17mg/L；
T——污水设计温度，取25℃
Cs(T) ——设计水温时氧的饱和度，查下表取8.38mg/L
C——平均溶解氧浓度，取2mg/L；
——污水传氧速率与清水传氧速率之比，取0.6
——污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧含量之比，取0.95
ρ——气压调整系数，ρ＝，设工程所在地区实际大气压为1.013×105Pa，所以ρ＝1
表3.3 氧的饱和溶解值
水温/℃
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
饱和溶解氧含量/（mg/L）
14.23
13.84
13.48
13.13
12.80
12.48
12.17
11.87
11.59
11.33
水温/℃
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
饱和溶解氧含量/（mg/L）
11.08
10.83
10.60
10.37
10.15
9.95
9.74
9.54
9.35
9.17
水温/℃
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
饱和溶解氧含量/（mg/L）
8.99
8.83
8.63
8.53
8.38
8.22
8.07
7.92
7.77
7.63
SOR
kg/d=104.5kg/h
(5) 氧化沟尺寸
设二廊道卡鲁塞尔2000氧化沟一座。
有效水深H=4m，超高0.7m，则氧化沟深度h=4+0.7=4.7m。取中间分隔墙厚度为0.20m，单沟道宽度B=6m。
氧化沟总容积V=V1+V2=3100m3，其中预硝化区V1=610 m3，V2=V好+V缺=2490 m3
氧化沟总面积 m2
预反硝化区面积 m2
m2
弯道部分的面积 m2
直线段部分面积 m2
沟道总长=m
单沟直线段长度m，取42m
预反硝化区长度m
(6) 进水管和出水管
进出水量采用设计流量加上最大回流量（即污泥回流比R=100%）
进出水管流量Q1=
设管道流速v=1.0m/s，则管道过水断面 m2
进出水管管径m，取250mm
校核管道流速m/s
(7) 出水堰和出水竖井
① 出水堰
按薄壁堰来计算，
式中，b——堰宽，m； H ——堰上水头高，取0.1m
m，取0.8m
校核堰上水头m
② 出水竖井
考虑安装可调堰，堰两边各留0.6m操作距离
出水竖井长L=m
出水竖井宽B=1.4m
则出水竖井平面尺寸为
氧化沟出水孔尺寸为
(8) 污泥计算
① 回流污泥量
氧化沟系统中，根据下面简单的质量平衡式计算污泥回流量

式中，Q——污水流量，m3 /d
Qr——回流污泥量，m3 /d
X0——进水SS含量，mg/L
Xr——回流污泥含量，mg/L，取10000mg/L
X——氧化沟中MLSS含量，mg/L
R——回流污泥比

所以Qr=1760m3/d，R=88%
② 剩余污泥量

=kg/d
(9) 曝气设备选择
SOR＝2508.7 kg/d=104.5kg/h
选择两台DS倒伞型表面曝气机，一备一用。
充氧能力为2kgO2/(kW·h)，则所需电机功率kW，取N=55kW。
选用DS325型倒伞表面曝气机，其参数如下[8]：
叶轮直径D=3250mm，电机额定功率55kW，充氧能力71～107kg/h，叶轮升降动程±180 －100，重量4.34t。

图3.2 倒伞表面曝气机
(10) 水下推进设备选择
水下推进设备主要推动和混合氧化沟中的混合液，增加沟底流速，保持污泥悬浮。
选用两台4650型小直径水下推流搅拌器[4]。其参数如下，叶轮直径580mm，转速480r/min，功率5.5kW。

5.二沉池
为了使泥水分离以及混合液澄清、污泥浓缩并将分离得污泥回流到生物处理段，改善回流污泥得浓度和活性污泥处理系统的出水水质。本设计采用1座普通辐流式二次沉淀池，中心进水，周边出水。
设计参数：取表面负荷q=0.8m³/(m²·h)，变化系数Kz=1.91，悬浮固体浓度X=5000 mg/L，二沉池底生物固体浓度Xr=10000 mg/L，污泥回流比R=88％，沉淀时间为t=2.5h。
（1）沉淀部分水面面积F
F== ， u为活性污泥成层沉淀之沉速。取值参考下表：
表3.4 随混合液浓度而变的u值[ 9]
混合液污泥浓度MLSS（mg/L）
上升流速u（mm/s）
2000
≤0.5
3000
0.35
4000
0.28
5000
0.22
6000
0.18
7000
0.14
所以X=5000mg/L时，u取0.22。
F=200.96m2
（2）池子直径D
D===16m
（3）校核固体负荷G
（符合要求）
（4）有效水深h2，取沉淀时间t=2.5h
h2=qt=0.8×2.5=2.0m
沉淀区有效容积m3
（5）污泥区的容积V
污泥区容积按2h贮泥时间确定。
m3
（6）污泥区高度h4
①污泥斗高度
设池底的径向坡度为0.05，污泥斗底部直径D2=1.0m，上部直径D1=2.5m，倾角60°。
则m
m3
②圆锥体高度
m
m3
③竖直段污泥部分的高度
m
污泥区的高度m
（7）沉淀池的总高度H
设超高h1=0.3m，缓冲层高度h3=0.5m。
m
（8）进出水系统
①进水管
m3/h=0.0435m3/s
设进水管管径D1=200mm，管道流速m/s
②出水槽
采用周边出水槽
槽宽m，取0.25m
（k为安全系数，采用1.5～1.2）
（9）吸泥机选型
由于经过氧化沟工艺产生的污泥相对密度小，难于刮集，所以适宜选用吸泥机。选用ZBXN-16型周边传动半桥式吸泥机[8]。其主要技术性能参数有：池径 16m；周边线速度≤1.5m/min；驱动电机功率0.37kW；真空系统电机功率3kW。

6.无阀砂滤池
过滤是以石英砂等粒状滤料截留水中悬浮物质，也包括浮游生物、病毒、细菌等，使水获得澄清。残留的细菌和病毒等因失去浑浊物的保护或依附，在后续消毒过程中容易被杀死[1]。本设计采用的无阀滤池是一种不设闸阀，不需真空设备，运行完全由水力自动控制的滤池。利用虹吸作用可以自动反冲洗，实现无动力运行。

图3.3 重力式无阀滤池
设计水量：净产水量83.3 m3/h，滤池分两格，每格净产水量41.65 m3/h。滤池冲洗耗水量按净产水量的4％计，则每格设计水量为
Q＝41.65×1.04＝43.3m3/h＝12L/s
设计参数如表3.5：
表3.5 重力式无阀滤池设计参数
参 数 名 称
单 位
数 值
滤速
m/h
v＝5
平均冲洗强度
L/（s·m2）
q=15
冲洗历时
min
t=5
期终允许水头损失
m
H终＝1.5
排水井堰口标高
m
-0.7（设计地面标高为±0.00）
滤池地板入土深度
m
-0.5
（1）滤池面积
所需过滤面积==8.66m2
连通渠考虑采用边长为0.3m的等腰三角形,其面积为
= ×0.3×0.3＝0.045m2
并考虑连通渠斜边部分混凝土壁厚60mm，则每边长＝0.3＋×0.06＝0.385m2，面积为= ×0.385×0.385＝0.074m2
故要求滤池面积＝8.66+4×0.074＝8.734m2
滤池采用正方形，每边长 L＝＝3m
滤池实际面积 F＝3×3＝9m2
实际过滤面积 F1＝9－0.074×4＝8.704m2
（2）滤池高度
表3.6 滤池高度计算
项 目
采用值（m）
底部集水区高度
0.35
滤板厚度
0.12
承托层厚度
0.10
滤料层厚度
0.70
浑水区高度=40％滤料层厚度+0.1=
0.38
顶盖高度
0.35
冲洗水箱高度＝

取2.20
超高
0.15
滤池总高
4.35
（3）进水分配箱
流速v分采用0.05m/s，则面积为＝0.24m2
分配箱采用正方形，边长为m
（4）进水管
选用管径Dg＝150mm钢管，则流速m/s
,反查非满流圆管水力特征表得
钢管粗糙系数nM＝0.012，水力坡降为：

设进水管长度l进＝10m，其中90°弯头3个，三通1个，三通管径采用350mm×150mm（350mm为初步假定的虹吸上升管管径）。
沿程水头损失 hf＝i进l进＝0.00523×10＝0.0523m
局部水头损失系数为ε进口＝0.5，ε90°弯头＝0.9，ε三通＝1.5则局部水头损失为
＝（0.5＋3×0.9＋1.5）＝0.11m
所以进水管总水头损失 h进＝hf+ hj＝0.0523＋0.11=0.162m
（5）几个控制标高
① 滤池出水口标高
滤池出水口标高＝滤池总高度－滤池入土深度－超高＝4.35－0.50－0.15＝3.70m
② 虹吸辅助管管口标高
虹吸辅助管管口标高＝滤池出水口标高＋期终允许水头损失＝3.70＋1.50＝5.20m
③进水分配箱底标高
进水分配箱底标高＝虹吸辅助管管口标高－防止空气旋入的保护高度＝5.20－0.50＝4.70m
④进水分配箱堰顶标高
进水分配箱堰顶标高＝虹吸辅助管管口标高+进水管水头损失＋10~15cm的安全高＝5.20＋0.10＋0.10＝5.40m
（6）虹吸管管径
虹吸管管径的大小应能保证在虹吸管通过额定冲洗流量（平均冲洗强度）时，各项水头损失值之和等于和小于虹吸水位差（冲洗水箱中平均水位和排水井中水封水位之差）