氧化沟法处理城市废水的工艺设计.docx

唐 山 学 院

毕 业 设 计

设计题目：氧化沟法处理城市废水的工艺设计

系 别： 环境与化学工程系
班 级： 12环本2班
姓　 　名： 李增光
指 导 教 师： 刘昆

2006年6月8 日

氧化沟法处理城市废水的工艺设计
摘要
众所周知，地球是水的星球，水大概占到地球表面积的五分之四，然而地球的淡水资源确特别少。近些年来，随着中国城市化和工业化进程的发展，我国的污水废水排放也是与日俱增。
城市污水的重要来源：（1）生活污水，主要来自于家庭生活用水，办公费谁公共设施废水和雨水。(2）工业废水，工业生产中用于冷却洗涤等的废水。
城市污水里面所含生活污水较多，生化性良好，一般较好处理。本次设计的主要内容是80000m³/d的某城市污水处理厂氧化沟工艺设计，本次设计的主体工艺是改良式卡鲁塞尔氧化沟工艺，污水通过粗格栅，提升泵，细格栅，沉砂池，改良式卡鲁塞尔氧化沟，消毒间等各个工艺而达到出水要求。

关键词：城市污水处理 改良式卡鲁塞尔氧化沟 主体工艺

Oxidation ditch process of urban wastewater treatment process design
Abstract

Planet, it is well known that the earth is tax water accounts for about of the surface of the earth, but the earth's fresh water resources is a particular less. In recent years, with the development of China's urbanization and industrialization process, sewage waste wa -ter emissions in China is also growing.
An important source of urban sewage: 1. The life sewage, water mainly comes from the home life, office who public facilities, waste water and rainwater. 2. Industrial waste water, industrial production is used for cooling and washing wastewater.
Urban wastewater contains so many domestic sewage inside, biochemical, general good processing. The main content of this design is 80000 m after a/d city sewage trea- tment plant oxidation ditch process design, the main body of the design process is improved carrousel oxidation ditch process, the sewage through the coarse grid, lift pump, fine grille, grit chamber, improved carrousel oxidation ditch, between each process such as disinfection and meet the requirements of the water.

Key words: urban sewage treatment improved carrousel oxidation ditch main process

目录
1 引言 1
2工艺设计 4
2.1设计水量 4
2.2本次设计的各项进出水指标 4
2.3处理程度计算： 4
2.4设计任务 4
2.5设计依据 4
2.6 污水处理过程中的主要原则 5
2.7排水出路 5
2.8污泥出路 5
3污水处理工艺方案选择 6
3.1设计原则 6
3.2主要污水处理工艺的比较 6
4主体构筑物的设计计算 12
4.1粗格栅的设计计算 12
4.1.1设计参数 12
4.1.2设计计算 12
4.2提升泵 15
4.2.1提升泵的选型 15
4.3细格栅的设计计算 15
4.3.1设计参数 15
4.4 沉砂池的设计计算 18
4.4.2设计计算 18
4.5改良式卡鲁塞尔氧化沟的设计计算 20
4.5.1设计计算参数 20
4.5.2设计计算 21
4.6二沉池的设计计算 27
4.6.1设计计算参数 27
4.6.2设计计算 27
4.7消毒池 29
4.7.1投药量计算 29
4.7.2设备选型 29
4.8污泥浓缩池设计计算 29
4.8.1设计计算参数 29
4.8.2设计计算 30
5污水处理厂的厂址选择 32
6污水处理厂的平面布置和高程布置 33
6.1污水处理厂的平面布置 33
6.2城市污水处理厂的高程布置 34
6.2.1总体高程布置 34
6.2.2高程计算 34
7结论 39
8谢辞 40
参考文献 41

1 引言
地球是水的星球，地球的表面大部分被水所覆盖 ，大概占到地球表面积的80%，然而能被陆地上居民所利用的水资源却只有很少很少的一部分，与地球上的水所比简直就是微乎其微甚至可以忽略。然而就是这微少的水资源养活着全球几十亿的人口。人口、资源、环境是当今全世界所有国家都所面对的三大主要问题，对于现阶段而言，水资源问题是全球最受瞩目的问题之一，水资源的开发 困难和技术的限制，使海水、地下水、冰雪等固态谁难以被直接利用，只有容易开发的、与人类生产关系比较接近的水资源才可以直接被人类所利用[1]。但是所能被利用的水资源直占全球淡水资源的0.34%，甚至不到全球水资源的万分之一。就是这微少的水资源养育着全球几十亿的人口。1995年联合国世界卫生协会的调查报告指出：大约占全世界人口40%的90多个国家都面临着水资源匮乏的危机，发展中的国家大约有12亿人口都喝不到干净的饮用水，25亿的人口没有良好的环境卫生设施，大约每年都会有3000万的人口死于饮用不干净的水资源[2]。联合国世界卫生协会预测，到2030年的时候，全世界将会有大约一半的人口生活在水资源匮乏的缺水的地区【2。从目前现状来看，缺水或者水资源极度匮乏的地区正在以飞快的速度扩张，以非洲最为严重。中国地域内水资源相对丰富，但是我国人口众多，地域面积大，水体分布不均匀，南多北少，东多西少，导致很多地区的水资源供不应求，不能解决人民的生活需要。而且农村的生活用水量较大，但是水的循环利用太差，以致水资源的浪费严重。
我国是一个严重缺少水资源的国家，虽然中国地域内水资源相对丰富，但是我国人口众多，地域面积大，水体分布不均匀，南多北少，东多西少，导致很多地区的水资源供不应求，不能解决人民的生活需要。而且农村的生活用水量较大，但是水的循环利用太差，以致水资源的浪费严重。许多城市都面临着缺水或者严重缺水的现状。水资源的缺乏也严重影响着我国的经济社会发展，成为我国社会经济发展的所面临的重要难题。世界上有许多国家也面临着水资源严重缺乏的问题。随着人民生活水平的提高，人们对于环境的要求也不断提高，环境问题的日益加剧、省会经济的飞速发展、尤其是全国性的水资源污染加重，迎着着人们的身体健康，制约了我国可持续发展的道路。根据全国性的监测对比报告得出，我国的城市水资源污染问题已经发展成为带有普遍性的、紧迫的、急需解决的最重要问题之一，，它不仅污染了生态环境、加剧了水资源的恶化、更造成了巨大的社会净经济损失[3]。
然而在几十年前有些国家已经开始从事这方面的研究，并取得了相应的成果。他们把城市污水经过再生化处理来达到循环利用的效果，并取得了相应的环境经济社会效益，这些都值得我们所借鉴。我国近些年来也一直致力于污水再生资源化的研究，也取得了相应的成果。水资源短缺、水污染、水资源浪费是目前我国水资源所面临的三个巨大问题，另外，水资源的过度开发、水土流失、生态恶化等因素也是造成现状的一些主体因素。目前在很多大城市中有很多城市污水处理厂和各种工业污水处理系统设施。城市污水处理再次利用应是我国面对水资源缺乏最重要的部分。污水处理再生利用不仅需要国家的大力发展支持还需要我们国民的自觉性，节约水资源，减少污水的产生。水资源是全球的生态环境系统中最重要的主体因素，更是世界上最宝贵的资源。水是生命之源，任何生物的生存都离不开水，水是人类社会生产中所不可替代的资源。随着水资源的日益减少和污染的日益加重，水资源正面临着前所未有的危机，给我们人类社会的生存带来了巨大的挑战。
废水性质一般比较复杂，所含污染物的种类非常多，一般需要专用的分析仪器才能确定污水中各个物质的性质指标，从而进行定性定量的评价与分析。
污水的性质指标一般分为：物理性质指标、化学性质指标、生物性质指标等三类。其物理性质指标，其中含有一些固体，基本是由漂浮物沉降物胶体物和溶解的物质所组成的[4]。可分为颗粒、大小、色度、浊度、温度、密度、嗅和味等悬浮固体和挥发性悬浮固体一般也是污水处理厂设计计算中比较重要的设计参数。生物性质指标：主要是一些细菌真菌原生动植物以及病毒等，主要为细菌总数、大肠杆菌数和病毒。污水的化学性质指标，化学性质指标又分为有机物指标和无机物指标。有机物指标主要主要为生物需氧量、化学需氧量、总有机碳、油类污染物、酚类污染物、表面活化剂、农药、有机酸碱、笨类化合物等。无机物指标又可以分为酸碱度、各种营养元素、重金属和各种无机非金属污染物等等。
城市污水的主要来源：主要来自城镇居民的生活污水和城市商场工厂的污水，其中生活污水包括厨房用水，洗涤用水。主要污染物一般是有机物磷氮等物质。水质比较稳定，一般不含有有毒物质但是却含有大量细菌等。其生化性比较好适用于各种生物处理方法，工业废水指的是各个工业生产制造过程中产生的废水，主要有工艺废水。循环水、冷却水、洗涤水以及一些综合性的废水，因为各个工业生产水的用途不同，它们所排出的废水的水质水量也是大不相同，总的来说，这类废水的水质水量变化较大，其含有的污染物种类多、含量高、南与处理、对水体的危害较大[5]。城市污水处理的主要工艺有格栅，沉砂池，初次沉淀池，氧化沟，二沉池等处理工艺。经过多次的工艺程序从而达到国家要求的出水标准。
污水处理就是采用一定的方法和流程操作将污水中所含的污染物质减少或者将其分离，或者将其转化为危害和稳定的物质，从而使污水得到净化达到回复期原状或者功能的过程。目前国内城市污水的主要处理办法分为物理处理法、化学处理法、生物处理法等。城市污水处理的级别按照处理的程度可以分为三级：(1)污水的一级处理，目的主要是去除污水中呈悬浮或者漂浮状态的固体污染物质。(2)污水的二级处理，主要任务是去除水中呈胶体和溶解态的有机物以及一些能使湖泊水库等缓流水体营养化的氮磷等可溶性无机污染物。通常采用的生物处理作为二级处理的主体工艺。(3)污水的三级处理在于能够进一步去除二级处理未能去除的污染物质，包括微生物降解的有机物以及可导致水体富营养化的植物性无机物，是对二级处理的出水更进一步的处理阶段和办法[6]。
结合本次设计的出水要求和基本参量，本次设计采用的主体工艺是改良式卡鲁塞尔氧化沟，处理后的污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级B标准，从而达到污水再生化利用的效果。

2工艺设计
2.1设计水量
平均设计流量Q=80000/d，流量变化系数为1.5，最大设计流量
2.2本次设计的各项进出水指标
表2-1 各项进出水指标
项目（mg）
进水指标
出水指标
COD
500
100

200
20
SS
250
20
-N
60
20
2.3处理程度计算：
COD去除率
去除率
SS去除率
去除率
经过各个工艺处理后的污水需要达到国家相关排放标准的一级B标准，可以直接排入市政管网或者河流。
2.4设计任务
80000m³/d城市污水处理厂工艺设计，内容为工艺的选择确定，各个构筑物的设计计算，尺寸的确定，设备的选型以及根据设计计算结果和设备的选型绘制污水处理厂平面布置图和高程布置图，并合理安排各个建筑物以及减少经济支出增大效益。
2.5设计依据
（1） 《给排水工程结构设计规范》 （GBJ169-84）
（2） 《城镇污水处理厂污染物排放标准》 （GB18918-2002）
（3） 《鼓风曝气设计规程》 （CECS97:97）
（4） 《给排水构筑物施工及验收规范》 （GBJ93-96）
（5） 《毕业设计任务书》
2.6 污水处理过程中的主要原则
(1)选择正确的处理工艺，要求工艺先进设备先进。
(2)选择工艺要考虑到经济的可行性，在达到出水要求的情况下，尽量节省经济，达到效益最大化。
(3)工艺简单，维修管理方便。
(4)在保证达到出水要求的情况下，尽量利用可再生水资源避免浪费。
(5)尽量减少对周边环境的影响。
2.7排水出路
厂址尽量建在空旷附近有水流的区域，以便于出水的排放，因出水经过各个工艺的处理达到国家排放的标准可以直接排放。
2.8污泥出路
污泥应先集中在污泥池，经过处理压缩后通过人工处理向外运输或者当作废料。

3污水处理工艺方案选择
3.1设计原则
（1） 严格遵守国家排放标准，经过处理打达标后方可排放。
（2） 尽量采用先进可靠成熟方便的处理工艺，处理过程中应注意经济效益环境保护处理成都等在严格要求保证合格的情况下尽可能减少经济的投入。
（3） 各个过程处理中所产生的残渣无你等各种垃圾应该集体处置，不可随意堆放污染环境。
（4） 所选择的工艺一定要有抗冲击负荷能力，能够适应不同时节气候变化所带来的水质水量变化等因素的影响，并使出水达到排放标准。
（5） 尽量提高设备的机械化和自动控制能力，减少人员的投入，要便于人员对设备的管理和维护。
（6） 合理选择工艺，尽量减少药品的投放，减少经济支出。
（7） 所选择工艺应施工方便、便于安装和检修，节约用地、预留下充足空地、增大绿化面积同时要减少对周围环境的影响。
3.2主要污水处理工艺的比较
城市污水的来源：城市污水是排入城市污水系统污水的总称。可分为生活污水、工业废水和径流污水。生活污水主要是日常淋浴、洗涤所产生的废水以及厨房产生的厨余废水及厕所冲刷废水。其水质和水量有明显的昼夜周期性和季节周期性变化的特点。工业废水一般是用于对产品的冷却洗涤调节所产生的废水，一般含有固体原料等甚至含有有毒、有害、难以降解的污染物等。径流污水一般是指雨雪淋洗城市大气污染物和冲刷建筑物路面所产生的废水废物垃圾而生成的。具有明显的季节变化特点[7]。城市污水处理过程中一般采用氧化沟、A2/O、A/O等工艺处理。通过各个构筑物的处理作用而达到出去N、P、有机物的作用从而达到排放标准而排放。
目前根据城市污水水质水量的变化现状以及国家的政策和水处理研究方案一般采用以下几种工艺设计方案。
（1）A2/O工艺

图3-1 工艺流程图
该处理系统中同时具有厌氧区、缺氧区、好氧区，能够同时达到脱氮除磷以及有机物的降解的效果。污水经过厌氧反应器、缺氧反应期、好痒反应器的交替运行作用同时去除了N、P和有机物的降解。混合液从厌氧区进入好氧区，如果反硝化作用进行基本完全，混合液中的COD浓度已经基本接近排放标准，在好氧区除进一步降解有机物外主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至缺氧反应区污泥过量吸收的磷通过剩余污泥排放。
该工艺的优点：工艺流程简洁、污泥在厌氧、缺氧、好氧气=区的环境中交替运行，丝状菌不能大量繁殖，污泥沉降性能好，碳源充足N、P出水含量低，可以同时去除N、P，总水力停留时间短，污泥含磷量高，肥效好，过程中不需要投药，只需搅拌增加溶解氧即可。
该工艺缺点：除磷效果难以再次提高，污泥增长有一定的限度。脱氮效果也难以再次提高。进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间防止产生厌氧状态。系统所排出的污泥中只有一本分经历了完整的厌氧、好氧过程，影响了污泥对磷的充分吸收。可能存在诺卡氏菌的问题[8]。
（2）AB法(Adsorption—Biooxidation)
该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺特点有：需要对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3·d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法虽然能够节省能源，但却不适用于低浓度的水质，A级和B级亦可分期建设。

（3）SBR工艺

图3-2 SBR工艺流程图
SBR分为进水期、反应期、沉淀期、排水（泥）期、闲置期等几个阶段。SBR可以通过时间栓虚的控制同时达到具有脱氮除磷的效果。该工艺为了取得更好的脱氮除磷效果，好氧反应后也可以设置缺氧反硝化反映阶段。自动控制系统的快速发展，也为SBR工艺的应用提供了机械基础以及自动控制手段。
该工艺的有点：（1）工艺组成简单，曝气池更是具有二沉池的作用，无需二沉池，不必设置污泥回流设备。
（2）SBR反应器的耐冲击负荷能力强，在一般的城市污水处理中无需设置调节池。
（3）系统的反应推动力大，更容易得到优秀的连续出水的水质。
（4）设备的运行操作简单灵活，可以通过各个阶段的各种操作状态达到脱氮除磷的效果
（5）活性污泥的沉降性能好SVI较低，可以有效的限制丝状菌膨胀此工艺过程简单方便易于自动控制，方便维护管理。
该工艺的缺点：曝气池体积较大，曝气设备的推动力大，设备的利用率低，设计过程复杂繁琐，需要解决连续进水的问题，需要多设置一套SBR设施，间歇出水也会给后续深度处理带来不利影响，同时脱氮除磷时的操作复杂。
（4）A/O工艺
A/O工艺是有厌氧区和好氧区组成的，厌氧区和好氧区可以同时消除污水中有机污染物和磷的处理系统。磷物质的去除好决定于污水中的以降价的COD的含量，并且微生物对于磷的吸收是可逆的吸附过程，污水长时间的曝气和污泥长时间的沉淀都对于磷的吸收有抑制的效果。影响磷吸收的主要因素有厌氧环境条件、有机物的浓度及其可利用的程度性能、污泥的污泥龄、酸碱度温度及其他等等。A/O的主要特点：（1)其工艺流程操作简单易懂（2）厌氧池设在好氧池之前，可以达到生物选择器的选择作用，有益于抑制污泥中丝状菌的膨胀，可以改善活性污泥的沉降性能，并能减轻后续好氧池的负荷，以便于后续处理单元的运行操作。
（5）生物膜法
生物膜法消除污水中的有机物是一个复杂繁琐的过程，生物膜法处理污水主要依靠各种物质在生物膜中的扩散传递和有机物的吸附氧化分解以及微生物自身的氧化新陈代谢分解的过程。污水中的有机污染物可以被生物膜内存在的微生物进行利用氧化分解，通过微生物细胞内的酶的水解作用分解为微生物可以直接进行利用的营养物质，从而解决。影响生物膜法污水处理效果的主要因素有很多，主要有水底底物的浓度、各种营养物质、无你的有机负荷和容积负荷、污水的水力负荷、污水的溶解氧浓度、生物膜的数量、污水的酸碱度、温度以及污水内的有毒物质浓度等。生物膜法处理污水的处理特征可以分为：微生物方面的特征其中包括微生物的种类和微生物存活的世代时间：处理方面的特征：生物膜法处理方式能对水质、水量变化幅度较大的情况适应能力大，能过的到较稳定的出水指标，生物膜法处理污水适用于低浓度污水有机物的处理，通过此方法处理所产生的剩余污泥产量较少，而且此工艺方法运行操作简单，不需要投入大量的时间精力去维护。次处理方案的缺点需要考虑生物膜滤料的投资，滤料投资所占工程费用的比重较大，此外还需考虑到滤料周期性更换所需要的费用，此方法不适合用于大型污水处理厂的工艺案[9]。
（6）改良式卡鲁塞尔氧化沟
卡鲁塞尔氧化沟是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后在沟内不停的循环运动。采用垂直安装的低俗表面曝气器曝气器下游的富氧区和上游以及外环的缺氧区。不但可以有利于生物的凝聚，还能是活性污泥易于沉淀。改良式卡鲁塞尔氧化沟还特别设置了反硝化脱氮区域，还在氧化沟出水区域与反硝化区域之间设置了内回流渠，建设投资没有明显增加，不添加额外动力提升的条件下达到了更高的脱氮除磷效果。更加充分利用了生物反硝化的工艺资源不仅有益于丝状菌膨胀更加不利于菌群的生长。
该工艺的优点:
（1）因为表面曝气机的功率大，氧化沟体积小，土建费用低。
（2）有较强的耐冲击负荷能力和搅拌能力，对浓度较高的各种废水有较强适 应能力。
（3）可以节约能量消耗。
（4）氧的转移效率高。
（5）有益于一直丝状菌膨胀抑制不利菌群的生长。
（6）能够提升生物系统的稳定性和适应性。
（7）工艺简单易于操作，脱氮除磷效果更好。
（8）工艺流程简单，运行方便。
(9)不需要设置初沉池。
(10)基建投资小，运行成本较低.
综上，选择改良式卡鲁塞尔氧化沟工艺的方法，改良式卡鲁塞尔氧化沟能够更好地处理处理本次设计的城市污水处理厂的设计，此工艺方案能使出水水质达到所需要达到的水准，经过此工艺处理后的再生水可以直接排放河流和市政管网之内。
3.3 工艺流程图

图3-3 改良式卡鲁塞尔氧化沟工艺流程图
污水进入后在经过粗格栅，经粗格栅取出较大的漂浮物和固体颗粒，粗格栅可以保护后续设备。污水经过粗格栅后进入提升泵，提升泵将污水提升至设计的高度，然后流入细格栅，并使后续的处理单元的运行以水流的重力流动为基础。细格栅去除一些较小的漂浮物和残渣，截留下来的残渣需要定期专业的处理。然后污水进入沉砂池，沉砂池可以起到泥水分离的作用，使混合在污水里面的泥沙与谁分离沉底，分离的泥沙在池底进入沉砂池的储砂区域，泥沙定期的专业处理清理。污水在进入工艺的主体阶段改良式卡鲁塞尔氧化沟区域先经过厌氧区在经过缺氧区最后经过氧化沟，此时已经基本达到要求的脱氮除磷效果[10]。在此阶段后，污水进入二沉池，此池的作用是泥水分离澄清出水。经过二沉池的出水此时已澄清，在经过消毒车间的消毒，经过处理后的水即达到排放标准可再次排放至河流或者市政管网。
影响改良式卡鲁塞尔氧化沟除磷的主要因素是污泥龄、硝酸盐的浓度以及基质的浓度等。经研究表明，当污泥龄超过15d时，污泥中的含磷量有明显的下降趋势，污泥龄宜在8-15d的范围内选取，与此同时，高浓度的硝酸盐浓度和低浓度的基质不利于整个过程的除磷效果[11]。
影响改良式卡鲁塞尔氧化沟脱氮的主要因素是DO、硝酸盐浓度以及碳源浓度，研究表明，好氧区DO达到3-3.5mg/L，缺氧区DO达到0-0.5mg/L是发生笑话与反硝化反应的前提。充足的碳源和较高的C/N也有利于整个过程的脱氮效果。
虽然改良式卡鲁塞尔氧化沟有着出水水质好、抗冲击负荷强、脱氮除磷效果好、污泥稳定、节省能源、运行操作方便等优点，但是在实际的运行操作过程中让然会有一些问题。污泥膨胀的问题：当污水中碳化合物较多，N、P含量不平衡、pH值较低、污泥负荷较高、DO不足，等情况时容易引起丝状菌性污泥膨胀，非丝状菌性污泥膨胀问题是由于污水温度较低而污泥负荷较高，微生物代谢速度慢，积蓄较多糖类物质，使污泥的表面附着水大大增加，SVI值较高，容易形成污泥膨胀。为了解决污泥膨胀的问题可以增加曝气量、降低进水量、或者控制污泥的回流量[12]。泡沫问题：主要发生泡沫问题的因素是污水中的大量油脂未能完全去除，可以通过减少曝气量、或者设置去油设施解决。最主要的还是加强水源管理，减少含油过高的废水进入污水处理单元。污泥上浮问题：没有控制好二沉池的停留时间、二沉池发生反硝化作用、含油量大等因素可能引起污泥的上浮现象。可以暂停进水找明原因，若发生反硝化作用可以减小曝气量，若发生污泥腐化，应增大曝气量。流速不均以及污泥沉积的问题：将水流流速控制在0.3-0.5m/s即可解决。

4主体构筑物的设计计算
4.1粗格栅的设计计算

图4-1 格栅计算简图
4.1.1设计参数
粗格栅设置两道
设计流量Q=80000m³/d =0.926，
流量变化系数取
最大设计流量
栅前流速取0.7m/s ，
格栅倾斜程度选取，
过栅流速取0.8m/s ，
格栅间隙取0.07m，
栅钱部分长度选取0.5m，
4.1.2设计计算
(1)格栅间隙数n

格栅安装倾角取a= ,
栅条间隙b=0.07m,
污水流经格栅的流速v取0.8m/s ,
栅前水深h取0.4m,
n=（个）
2. 格栅槽总宽度
B=S（n-1）+bn
B：格栅槽总宽度
S：栅条宽度取0.02m
b：栅条间隙m
n：栅条间隙数
B=0.02（29-1）+0.0729=2.3m
最优水力断面：阻力系数最小的水力断面，在影响过水断面的变量中，水流的阻力与过水断面的面积S负相关，与湿周X正相关，S/X最小时，阻力系数最小，此时的过水断面为最优水力断面[12]。
渐宽部分长度
根据最优水力断面公式
=

为进水渠道渐宽部位的展开角度
粗格栅与提升泵链接渐窄部分长度

粗格栅的水力损失计算

K：系数，水头损失增大系数，一般取3，
格栅断面形状为锐边矩形，

取，
g取9.81，
取60°，
v 过栅流速取0.8m/s
S 栅条宽度取0.02m,
b 栅条间隙取0.07m

栅后槽的总高度
H=h1+h2+h3
h:栅前水深取0.4m,
：格栅前渠道超高，一般取=0.3m
：过栅水头损失

格栅槽的总长度
L=+0.5+1.0+
:进水渠道渐宽部分长度
L=0.236+0.118+0.5+1.0+
每日栅渣量
W=
Kz：污水流量总变化系数
W1：单位体积污水栅渣量，01--0.01，一般粗格栅选取最小值，细格栅选取最大值。
当每日栅渣大于0.2m³/d时栅渣清除用机械清渣。所以粗格栅每日产生的栅渣采用机械清渣[14]。

4.2提升泵
4.2.1提升泵的选型
根据粗格栅出水的需要，提升泵的选跟根据《给排水设计手册》选为潜水排水泵
表4-1 提升泵的参数
流量
900m³/h
扬程
9m
输出功率
37kw
功率
84.5kw
型号
300QW900-9-37
本次设计采用5台泵，4台工作，1台备用。
4.3细格栅的设计计算
图4-2 细格栅计算简图
4.3.1设计参数
最大设计流量Qmax=1.39m/s
栅前流速0.7m/s ，
过栅流速v=0.75m/s，
栅条宽度S=0.01m，
格栅间隙e=0.01m，
格栅安装倾斜角a=55°
4.3.2设计计算
本次设计采用两道细格栅
根
h：栅前水深0.4m
V：过栅流速0.75m/s
栅槽宽度
B=S（n-1）+en=0.01209+0.01+210=4.19m
最优水力断面：阻力系数最小的水力断面，在影响过水断面的变量中，水流的阻力与过水断面的面积S负相关，与湿周X正相关，S/X最小时，阻力系数最小，此时的过水断面为最优水力断面。
细格栅栅前进水渠道渐宽部分长度
根据最优水力断面公式
=

为进水渠道渐宽部位的展开角度
粗格栅与提升泵链接渐窄部分长度

=
=
：进水渠道部分的展开角度
=
：细格栅与出水渠道渐窄部位的展开角度
=

水头损失
h=32.42*
栅后槽总高度

h：栅前水深取0.4m, 格栅前渠道超高取0.3m
水头损失，
H=0.4+0.24+0.3=0.94m
栅槽总长度L
L=L1+L2+0.5+1.0+=10.66m
每日栅渣量
W=
W1：单位体积污水栅渣量，一般取0.1--0.01，细格栅取最大值，粗格栅取最小值。
Kz：污水流量总变化系数
W=
当每日栅渣大于0.2m³/d时栅渣清除用机械清渣。所以粗格栅每日产生的栅渣采用机械清渣。
4.4 沉砂池的设计计算
4.4.1设计计算简图
图4-3 沉砂池计算简图
4.4.2设计计算
（1）沉砂部分长度
L=vt
V：最大设计流量时的流速取0.25m/s
L：沉砂池尘沙部分长度
T：最大设计；流量时的停留时间取40s
L=0.2540=10m
（2）水流断面面积A
A=
Qmax：最大设计流量
A=
（3）池总宽度B
B=
:有效水深取1m
B=5.56/1=5.56m
取B=6m 设置5个池子，每个池子有2个沉砂区，每格宽0.6m
沉砂斗容积
V=
V：沉砂斗容积
X：城市污水沉砂量，一般取0.03L/（m³污水）
T：排砂时间的间隔2d
Kz：污水流量的总变化系数
V=
每个沉沙斗容积
一个沉砂池有2个分格，每格2个沉沙斗，拱4个池子

（4) 贮砂斗的各部分尺寸计算
设贮砂斗底宽=0.5m，贮砂斗倾斜角度a=；则贮砂斗上口宽为[15]

设
则
贮砂斗的容积
=0.2075m³
贮砂室的高度
假设采用重力排砂，池底设0.06坡度坡向砂斗，则

：排砂管的直径200mm
则
（5) 池总高度
设超高为0.3m
H=
4.5改良式卡鲁塞尔氧化沟的设计计算

图4-4 卡鲁塞尔氧化沟流程图
4.5.1设计计算参数
平均流量Q=80000m³/d
最大设计流量Qmax=120000m³/d
污水流量变化系数Kz=1.5
进水指标

出水指标
COD=80mk/l
SS=20mk/l

基本设计参数：
污泥总产率系数1.05kgvss/kg
混合液悬浮固体浓度（mlss）X=4g/l
（mlvss/mlss=0.7）MLVSSXv=2.8g/l
污泥自身氧化系数Kd=0.05
好氧区设计污泥龄 15d
4.5.2设计计算
（1）好氧区面积
好氧区水力停留时间为
25.525h
缺氧区容积V2缺氧去容积采用反硝化动力学计算

V2：缺氧区有效容积
Nk：生物池进水NH3-N浓度
Nte：生物池出水NH3-N浓度
Kde:脱单速率取0.06
：温度系数1.08
T：设计水温取

排出生物反应系统微生物量

y=07=MLVSS/MLSS

缺氧区容积

水力停留时间t2

厌氧区容积V3 厌氧区水力停留时间1-2h，取t=2h

总容积 V=142194.25m³
总水力停留时间 t=36.975h

校验污泥负荷

符合要求
剩余污泥量

20529kg/d
去除1KgBOD5产生干污泥量为 0.95KgDs/KgBOD5
（2）需氧量
污水需氧量AOR
其中a取1.47 b=4.57 c=1.42
AORmax=1.58AOR=9051.74kgO2/d=395.91kgO2/h
去除1KgBOD5需氧量=
假设当地大气压为0.96×105pa
标准状态下需氧量SOR
SOR=

A取0.85 β取0.9
SOR=11189.17（KgO2/d）=466.215（KgO2/h）
SORmax=1.58SOR=736.62(KgO2/h)=17678.88(KgO2/d)
（3）氧化沟尺寸设计计算 将氧化沟分为8组
单组氧化沟有效容积

取氧化沟有效水深h=5m超高为1m
单组氧化沟面积
氧化沟高度H=有效水深+超高=5+1=6m
好氧区尺寸
单组氧化沟好氧区容积

好氧区面积

好氧区采用2道单沟 道宽取16m中间分隔墙取0.25m 则弯道部分面积

直线段部分面积

直线部分长度

缺氧区尺寸计算
单组氧化沟缺氧区容积

缺氧区面积

缺氧区宽度与好氧区沟道同宽

缺氧区长度

厌氧区尺寸计算
单组氧化沟厌氧区容积

厌氧区面积

厌氧区长度L3与好氧区沟道同宽则

（4）进水管、回流污泥管以及进水晶的设计计算
进水管 单组氧化沟进水管设计流量

管道流速v=0.8m/s 管径 d=
取管道直径DN=550mm
校验
设计符合
回流污泥管设计计算 污泥回流比R=100%则单组氧化沟回流污泥设计流量

管道流速取0.8m/s则管径d= 取管径DN=450mm
进水井设计计算。进水潜孔设于厌氧池首端
进水孔过流量 Q2=Q1+QR=0.1736+0.1055=0.2791m/s
孔口流速v取0.6m/s 孔口过水断面面积

孔口尺寸取

校核
符合要求
进水井平面尺寸取

出水堰的设计计算 初步估算因此出水堰按照薄壁出水堰计算

H取0.12m, b=3.61m, 取b=4m
校核

符合要求
选用电动调节阀门，通径

出水堰两边各留0.5m的操作距离
出水竖井长

为了满足安装要求，出水竖井宽取1.6m 竖井平面尺寸为

氧化沟出水孔尺寸为

单组反应池出水管设计流量

管道流速取0.8m/s
取DN700mm
校核v=0.726m/s符合要求
内回流计算

则内回流流量

内回流通径取

（5）曝气设备的选择计算
单组氧化沟需氧量

每组氧化沟设置1台改良式卡鲁塞尔氧化沟所特用的曝气机，其充氧能力为
所需要的电动功率N=43.0KW，