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第三章 污水处理构筑物的设计计算
3.1 中格栅设计计算
3.1.1设计参数
（1）设计流量。
（2）第一道格栅设置在污水提升泵之前，采用中格栅，栅条间隙为16~40mm。
（3）当栅条间隙在16~25之间时，栅渣截留量为0.10~0.05m3/(103m3污水)。
（4）为防止栅条间隙堵塞，污水通过栅条间隙的流速（过栅流速）一般采用0.6~1.0m/s。
（5）格栅间设置的工作平台标高应高出栅前最高设计水位0.5m。
3.1.2 设计计算
3.1.2.1格栅间隙数

式中
——最大设计流量，m/s；
——格栅倾角，°，取°；
——过栅流速，m/s，取；
——栅前水深，m，取；
——栅条间隙，m，取
则栅条间隙数：
个（取n=45）
3.1.2.2 栅槽宽度
栅条宽取s=0.01m，栅槽宽一般比格栅宽0.2~0.3m，取0.2m。
栅槽宽

则

3.1.2.3 过水渠道渐宽部分的长度

式中
——过水渠道渐宽部分的长度，m；
——过水渠道宽，m，取1.0m；
——渐宽部分展开角，°，取20°
则

3.1.2.4 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度

3.1.2.5过栅水头损失

式中
h1——设计水头损失，m；
h0——计算水头损失，m；
g——重力加速度，m/s；
k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3；
——阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数=2.42，将值代入与关系式即可得到阻力系数的值。

3.1.2.6 栅后槽的总高度
H=h+h1+h2
式中
h2——栅前渠道超高，m，取0.3m
H=0.4+0.103+0.3=0.803m
栅前槽的总高度
H1=0.4+0.3=0.7m
3.1.2.7 栅槽总长度

3.1.2.8 每日栅渣量

式中
W1——栅渣量，m3/103m3（污水)，格栅间隙为16-25mm时，W1=0.10~0.15，设计中取W1=0.07。

由上式计算得，格栅宜采用机械清渣。

图1 格栅设计计算简图
3.1.2.9 格栅除污机的选择
由《给排水设计手册》查得，选用JT-1500型阶梯式格栅除污机，具体规格如下表。
表1 格栅除污机规格表
公称宽度B/mm
安装角度α/(°)
栅条间隙/mm
电机功率/Kw
槽深/m
1500
50，55，60
20
0.75~3
＜3
3.2 泵房设计计算
3.2.1 设计要求及参数
（1）泵站选用自灌式，集水池与格栅、机器间合建的泵站。
（2）集水池的有效容积应大于污水泵5min的出水量。
（3）在满足有效容积的要求时，集水池最高水位一般采用与进水管渠的设计水位标高相平，任何情况下集水池最高水位不得超过进水管管顶。
（4）集水池应保证水流平稳，流态良好，不产生涡流和滞留，必要时设置导流墙，水泵吸水管按集水池中轴线对称布置。
（5）每台泵设单独吸水管及吸水喇叭口，喇叭口直径宜为水泵吸水管直径的1.5倍，喇叭口外缘与集水坑边缘净距采用喇叭口直径的0.75~1.00倍。
（6）喇叭口与集水坑的底的距离以喇叭口直径的0.8倍为宜，相邻喇叭口的中心距离应根据水泵机组布置要求确定，不得小于喇叭口直径的1.5倍。
（7）集水池的标高一般采用进水管管底标高以下1.5~2.5m，集水坑深度以0.5~0.7m为宜，坡度不应小于0.05，坡向水坑。
3.2.2 选泵
3.2.2.1 流量的确定
拟采用5台泵，其中4用1备。
每台泵的设计流量

3.2.2.2 扬程估算

式中
2.0——污水泵及泵站管道水头损失，m；
1.5~2.0——自由水头估算值，m，取2.0m；
H静——水泵集水池的最低水位与H1与水泵出水井水位H2之差，单管出水井的最高水位与地面高差估计值为7.0m，集水池水深为4.0m。
则水泵扬程

3.2.2.3 选泵
由《给排水设计手册》查得，选用350 QW 1200-18-90型潜水排污泵，各项指标如下表。
表2 潜水排污泵指标表
项目
数值
项目
数值
型号
350QW
功率/kW
37
流量/(m3/h)
350
效率/%
77.8
扬程/m
17
排水口径/mm
200
转速/(r/min)
980
重量/kg
1100
3.2.3 集水池设计计算
3.2.3.1 最小水深
喇叭口在最低水位时淹没水深为1.0m，其最低水位时水深h
h=0.8D+1.0
式中
D——喇叭口口径，m，进水管管径采用500mm，则喇叭口口径D=1.5×0.5=0.75m。
则最小水深为
h=0.8×0.75+1.0=1.6m
3.2.3.2 集水池有效容积
按一台水泵20min的出水量设计计算，则集水池有效容积为：

3.2.3.3 集水池面积

式中
h1——集水池的有效水深，m，取2.0m。

3.2.3.3 集水池尺寸确定
集水池的长度
L=5D+1.5×4D+0.3×2=5×0.75+1.5×4×0.75+0.3×2=8.85m（取8.9m）
集水池的宽度

3.2.3.4 潜水泵的布置
本设计中共有5台潜水泵，5台泵并排布置，具体的尺寸为：
泵轴间的间距为：1350mm；
泵轴与半圆直径墙的直线间距为：2000mm；
泵轴与进水半圆墙的切线间距为：3000mm。
3.2.3.5 泵房高度的确定
（1）地下部分
集水池最高水位为中格栅出水水位标高即：
集水池最低水位为：

集水池最低水位至池底的高差按水泵安装要求去1.20m则泵房地下埋深：

3.2.3.6 地上部分：

式中：
n——一般采用不小于0.1，取为0.1m；
a——行车梁高度，查《给水排水设计手册（第二版）》为0.7m；
c——行车梁底至起吊钩中心距离，查《给水排水设计手册（第二版）》知至少为，
d——起重绳的垂直长度；取0.5m；
e——最大一台水泵或电动机的高度；为2.14m。
h——吊起物低部与泵房进口处室内地坪的距离，0.2m
，本设计取6.0m。
则泵房高度：

3.2.3.7 泵房的附属设施
（1）水位控制：为适应污水泵房开停频率的特点，采用自动控制机组运行，自动控制机组启动停车的信号，通常是由水位继电器发出的。
（2）门：泵房与中格栅合建，至少应有满足设备的最大部件搬迁出入的门，取宽3.4m、高3.0m。
（3）窗：泵房于阴阳两侧开窗，便于通风采光，开窗面积不小于泵房的1/5，于两侧各设4扇窗，其尺寸为1000×1200mm。
3.2.3.8 泵房值班室、控制室及配电间
值班室设在机器间一侧有门相通，并设置观察窗，根据运行控制要求设置控制（或控制台）和配电柜，本设计泵房值班室及控制室合建。
平面尺寸为：8.0m×8.0m。
泵房值班室，控制室及配电间与细格栅间合建。
3.3 细格栅设计计算
3.3.1 设计参数
（1）设计流量。
（2）细格栅设置在污水提升泵之后，栅条间隙为1.5~10mm。
（3）为防止栅条间隙堵塞，污水通过栅条间隙的流速（过栅流速）一般采用0.6-1.0m/s。
（4）格栅间设置的工作平台标高应高出栅前最高设计水位0.5m。
3.3.2 设计计算
3.3.2.1 栅条间隙数

式中
——最大设计流量，m/s；
——格栅倾角，°，取°；
——过栅流速，m/s，取；
——栅前水深，m，取；
——栅条间隙，m，取
则栅条间隙数：
个（取n=180）
3.3.2.2 栅槽宽度
栅条宽取s=0.01m，栅槽设两组，按两组同时工作设计。
栅槽宽

则

两个格栅间隔墙宽为0.2m，则格栅槽的总宽度为
B总=1.44×2+0.2=3.08m
3.3.2.3 进水渠道渐宽部分的长度

式中
——过水渠道渐宽部分的长度，m；
——过水渠道宽，m，取2.0m；
——渐宽部分展开角，°，取20°
则

过水渠道渐窄部分长度

3.3.2.4 过栅水头损失

式中
h1——设计水头损失，m；
h0——计算水头损失，m；
g——重力加速度，m/s；
k——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般为3；
——阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时形状系数=2.42，将值代入与关系式即可得到阻力系数的值。

3.3.2.5 栅后槽的高度
H=h+h1+h2
式中
h2——栅前渠道超高，m，取0.3m
H=0.4+0.65+0.3=1.35m
栅前槽的总高度
H1=0.4+0.3=0.7m
3.3.2.6 栅槽总长度

3.3.2.7 每日栅渣量

式中
W1——栅渣量，m3/103m3（污水)，设计中取W1=0.05 m3/103m3（污水)。

由上式计算得，格栅宜采用机械清渣。
3.3.2.8 格栅除污设备选
由《给排水设计手册》查得，选用HF1500型回转式格栅除污机，其规格和性能如下表。
表3 细格栅除污机规格表
项目
数值
项目
数值
型号
HF1500
功率/kW
1.1~2.2
设备宽/mm
1500
栅片净间距/mm
5
耙齿栅宽/mm
1336
齿栅运动速/(m/min)
2
安装角度/(°)
60~80
介质最高温度/℃
60
3.4 曝气沉砂池设计计算
3.4.1 设计参数
（1）曝气沉砂池池内水平流速可取0.06~0.12m/s，一般取0.1m/s。
（2）最大流量时污水在池内停留时间为1~3min，设计取2min。
（3）曝气沉砂池有效水深为2.0~3.0m，宽深比采用1~2，长宽比可达5。
（4）曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，曝气管设在池的一侧，距池底0.6~0.9m，每组穿孔曝气管应有调节阀。
（5）每立方米污水所需曝气量为0.1~0.2m3（空气）。
（6）曝气池的形状尽可能不产生偏流和死角，进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向与进水方向垂直，并设置挡板，防止产生短流。
（7）曝气沉砂池的超高不宜小于0.3m。
3.4.2 设计计算
设计流量为Qmax=30000m3/d=0.347m3/s。
3.4.2.1 总有效容积

式中
V——曝气沉砂池的有效容积，m3；
t——最大设计流量时污水的停留时间，min，取2min。

3.4.2.2 曝气沉砂池断面面积

式中
A——曝气沉砂池断面面积，m2；
v——最大设计流量时水平流速，m/s，取0.06 m/s。
则断面面积为

3.4.2.3 曝气沉砂池的宽度

式中
B——曝气沉砂池的宽度，m；
H——曝气沉砂池的有效水深，m，取2m。
则曝气池宽度为

校核宽深比
,符合宽深比1~2。
3.4.2.4 曝气沉砂池的长度

3.4.2.5 沉砂室所需容积

式中
V1——沉砂室所需容积，m3；
Q——污水平均流量，m3/s；
X——城市污水沉沙量，m3/ 106m3（污水），取30 m3/ 106m3（污水）；
T——清除沉砂的时间间隔，d，一般采用1~2d，设计取2d。
则沉砂室所需容积为

3.4.2.6 沉砂斗上口宽度

式中
a——沉砂斗的上口宽度，m；
h1——沉砂斗高度，m，取0.5m；
——沉砂斗壁与水平面的倾角，°，对于矩形沉砂斗，取60°；
a1——沉砂斗底宽，m，一般采用0.4~0.5m，设计取0.4m。
则

3.4.2.7 沉砂斗的有效容积

式中
V0——沉砂斗的有效容积，m3；
则

3.4.2.8 沉砂池总高度
池底坡降

式中
h0——曝气设备与池底的距离，m，取0.6m；
0.2——沉砂池池底坡度，去0.2。

沉砂池总高度

式中
h3——沉砂池超高，m，取0.5m。

3.4.2.9 进水渠道
细格栅出水采用DN800mm的钢管（流速为0.7m/s，1000i为0.76），送入进水渠道，渠道内水流速度为v1

式中
Qmax——进水设计流量，m3/s
B1——进水渠道的宽度，m，取1.2m；
H1——进水渠道的深度，m，取0.5m。

3.4.2.10 出水装置
出水采用沉砂池末端出水堰跌落出水，出水堰可以保证沉砂池内的有效水位恒定。
堰上水头

式中
——堰上水头，m；
——流量系数，一般取0.4~0.5，设计中取=0.4；
——堰宽，，等于沉砂池的宽度2.9m。

污水经出水堰后自由跌落0.1m，出水流入出水槽，出水槽宽B2=0.8m，水深H3=0.5m，流速为v2

出水管道在出水槽中部与出水槽相接，采用DN800mm的钢管（流速为0.7m/s，水力坡度为0.761）。
3.4.3 曝气系统设计计算
3.4.3.1 每小时所需曝气量

式中
q——池中每小时所需曝气量，m3/h；
d——单位体积污水所需曝气量，m3/m3（污水），取0.2 m3/m3（污水）。

3.4.3.2 空气干管设计
干管管径

式中
v——管内空气流速，m/s，一般为10~15m/s，取10m/s。

3.4.3.3 空气竖管设计
共安置8条曝气竖管，每条竖管的直径为

式中
v——竖管内空气流速，m/s，一般为4~5m/s，取5m/s。

每条竖管上配置一条曝气管，竖管和横支管管径均为50mm，横支管上装有12DN13小支管向下交叉打孔Ø5，孔距50mm。
3.4.4 排砂设备
采用吸砂泵排砂，吸砂泵设在沉砂池内，借助空气提升将砂排出沉砂池，选用行车泵式吸砂机，型号PXS2500，池宽为2500mm，功率为5.15kW，行车速度为1.3m/min。
3.5 初沉池设计计算
3.5.1 设计要求及参数
（1）对于城镇污水处理厂，沉淀池不少于2座，并考虑1座发生故障时，其余工作的沉淀池能够承担全部的流量。
（2）初沉池的沉淀时间一般为0.5~1.5h，表面水力负荷一般采用2.0~4.5m3/(m2·h)。
（3）初沉池的超高不应小于0.3m，有效水深宜采用2.0~4.0m，采用机械排泥时缓冲层高度应根据刮泥板的高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m；贮泥斗斜壁倾角，方斗宜为60°，圆斗宜为55°；坡向泥斗的底板坡度不宜小于0.05。
（4）进水端采用整流措施，采用阻流板，有孔整流板，圆筒形整流板。
（5）出水采用溢流堰，堰上负荷不大于250m3/(m2·d)。
（6）采用机械排泥时，污泥斗可按4h污泥量计算。
（7）沉淀池一般采用静水压力排泥，排泥静水头不应小于1.5m（H2O），排泥管直径不小于200mm。
3.5.2 主体部分设计计算
3.5.2.1 沉淀部分水面面积

式中
F——沉淀部分水面面积，m2；
Qmax——最大设计水量，m3/h；
n——设计沉淀池的数量，个，取2个；
q1——表面水力负荷，m3/(m2·h)，取2.0 m3/(m2·h)。

3.5.2.2 沉淀池的直径
（取20m）
3.5.2.3 沉淀部分有效水深

式中
H2——沉淀部分有效水深，m；
t——沉淀时间，h，取1.5h。

校核径深比
（符合径深比6~12的要求）
3.5.2.4 沉淀部分有效容积

3.5.2.5 污泥部分所需容积

式中
V1——污泥部分所需容积，m3；
C1——进水悬浮物的浓度，t/m3；
C2——出水悬浮物的浓度，t/m3；
T——两次清除污泥时间间隔，d；
KZ——生活污水总量变化系数，取1.5；
γ——污泥容重，t/m2，取1.0 t/m2；
ρ0——污泥含水率，%，取97%。

3.5.2.6 污泥斗的有效容积

式中
h5——污泥斗高度，m；
α——污泥斗倾角（º），取60 º；
r1——污泥斗上部半径（m），2.0m；
r2——污泥斗下部半径（m），1.0m。

3.5.2.7 污泥斗以上圆锥部分的容积

式中
——池底坡度，取0.05；
R——沉淀池的半径，m，；
h4——池底落差，m。
则

3.5.2.8 沉淀池总高度

式中
h1——池子超高，m，取 0.3m；
h3——缓冲层高，m，取 0.5m。
（取6.0m）
3.5.3 进水系统设计计算
两座沉淀池中间设置一座配水井，沉砂池的来水由输水管直接进入内层套筒，进行流量分配，通过两根管径为500mm的钢管（流速为0.89m/s，水力坡度为2.15）送往两个沉淀池。
3.5.3.1 配水井
配水井的内径去D1=3.0m，有效水深取H1=3.0m，外径取D2=5.0m，中间隔墙厚度取0.3m。沉砂池的来水由井底进入，水经过溢流堰流至配水井。
3.5.3.2 沉淀池进水
进水的整流措施是在池中心进水筒上设整流窗或整流栅，并外设导流筒，使得入流速度小于1.0m/s，同时保证最佳入流深度。
1 中心进水管的直径

式中
D——中心进水管的直径，m
Qmax——最大设计流量，m/s；
v——管内流速，取0.9m/s。
（取500mm）
2 进水竖井
进水竖井的井径采用1.2m，出水口尺寸0.30×1.2m2，共6个沿井壁均匀分布
出水口流速

3 导流筒
导流筒的过流面积为

式中
——单个沉淀池的设计流量，m；
v3——导流筒内流速，m/s，一般为0.02 ~0.03 m/s；

导流筒的直径

3.5.4 出水系统设计计算
出水整流措施采用三角堰板溢流形式，为防止浮渣随水流冲走，在出水堰内侧设置浮渣挡板，淹没深度为0.3~0.4m。
3.5.4.1 设计流量
环形集水槽的设计流量为

3.5.4.2 集水槽设计计算
集水槽采用单侧集水环形集水槽，集水槽的槽宽为

式中
k——安全系数，采用1.2~1.5，取1.5；

设计槽内水深为0.5m，集水槽超高为0.3m，则槽的总高度为0.8m。
3.5.4.3 出水溢流堰（采用90°的三角堰）
每个三角堰流量

式中
q1——每个三角堰的设计流量，m3/s；
H1——堰上水头，m，取0.04m。

所需三角堰的个数

三角堰的中心距离

3.5.5 设备选择
1 刮泥机
刮泥机选用中心转动刮泥机，设有浮渣刮集和排除设备。查手册得选用CG20A型中心转动刮泥机，刮泥机的各项规格如下表。

表4 刮泥机规格表
型号
池径/m
池深/m
周边线速度/(m/min)
驱动功率/kW
CG20A
20
3.0
1.6
1.5
2 排泥
利用静水压力排泥，排泥管管径取200mm。
3 放空管
污泥斗中设置放空管，管径为300mm。
4 出水管
采用DN500mm的钢管，流速为0.89m/s，水力坡度为2.15。
3.6 A2/O生物反应池设计计算
3.6.1 设计要求及参数
表5 A2/O工艺设计参数及规定表
名称
数值
BOD污泥负荷Ns/[kgBOD5·(kgMLSS·d)-1]
0.15~0.2
TN/[kgTN·(kgMLSS·d)-1]
＜0.05
TP负荷//[kgTP·(kgMLSS·d)-1]
0.003~0.006
污泥浓度/(mg/L-1)
2000~4000
水力停留时间/h
6~8；厌氧：缺氧：好氧=1:1:(3~4)
污泥回流比/%
25~100
混合液回流比/%
100~300
泥龄θc/d
20~30
溶解氧浓度/(mg/L)
好氧段DO=2；缺氧段DO≤0.5；
厌氧段DO＜0.2
TP/BOD5
＜0.06
COD/TN
＞8

3.6.2 反应池主体部分设计计算
反应池BOD5污泥负荷取N=0.18kgBOD5/(kgMLSS·d)；回流污泥浓度取XR=10000mg/L；污泥回流比取R=50%。
3.6.2.1 反应池内混合液悬浮物浓度

3.6.2.2 TN的去除率

式中
——TN的去除效率，%；
——进水总氮浓度，mg/L；
——出水总氮浓度，mg/L。

3.6.2.3 混合液回流比

设计计算中取内回流比为200%。
3.6.2.4 反应池的容积

式中
V——反应池的容积，m3；
Q——设计平均流量，m/d；
S0——进水BOD5浓度，m3/L；
N——BOD5污泥负荷，kgBOD5/(kgMLSS·d)；
X——反应池内混合液悬浮浓度，mg/L。

3.6.2.5 反应池的总水力停留时间

3.6.2.6 各反应池的水力停留时间和容积
厌氧池：缺氧池：好氧池=1:1:3
厌氧池的水力停留时间

厌氧池的池容

缺氧池的水力停留时间

缺氧池的池容

好氧池的水力停留时间

好氧池的池容

总容积

总水力停留时间

3.6.2.7 校核氮磷负荷
好氧段总氮负荷

厌氧段总磷负荷

3.6.2.8 剩余污泥量

式中
——剩余污泥量，kg/d；
——生物污泥量，kg/d；
——非生物污泥量，kg/d；
——污泥产绿色系数，取0.60；
——污泥自身氧化速率，取0.05。
则

3.6.2.9 反应池的主要尺寸
反应池设一组，采用5廊道推流式反应池，廊道宽取b=7.0m，有效水深取h=5.0m。
反应池有效面积

反应池的长度

校核宽深比
（符合1~2）
校核长宽比
（符合5~10）
反应池外壁厚取1.0m，隔墙厚取0.5m。
反应池的总宽度

反应池超高取0.5m。
反应池的总高度为

3.6.3 反应池进水系统设计
3.6.3.1 进水管
管道过水断面面积

式中
A——过水断面面积，m2；
Qmax——最大设计流量，m3/s；
v——管道流速，m/s，取0.8 m/s。

管径

3.6.3.2 回流污泥管
回流污泥管设计流量

式中
QR——回流污泥管设计流量，m3/s；
KZ——污水变化系数，取1.5。

管径

式中
d1——回流污泥管管径，m；
v1——管内流速，m/s，取0.8m/s。

选用DN600mm的钢管，流速为0.8m/s，水力坡度为1.42。
3.6.3.3 进水井
进水口的过水流量

取空口流速为0.6m/s，则孔口过水断面面积为

进水井平面尺寸取4.0×4.0m2。
3.6.4 曝气系统设计计算
3.6.4.1 设计需氧量
碳化需氧量

硝化需氧量

反硝化需氧量

总需氧量

最大需氧量与平均需氧量之比为1.4，则最大需要量为

3.6.4.2 去除每1kgBOD5的需氧量

3.6.4.3 空气扩散器的出口压力
采用鼓风曝气微孔曝气器，曝气器敷设于距离池底0.2m处。
空气扩散器出口压力

式中
Pb——空气扩散器出口压力，Pa；
P0——大气压力，Pa，为1.013×105Pa；
H1——曝气器的淹没深度。

3.6.4.4 空气离开曝气池时氧的百分比

式中
EA——空气扩散器的氧转移效率，对微孔曝气器取23%。

3.6.4.5 曝气池混合液中平均溶解氧饱和度

式中
——平均溶解氧饱和度，mg/L；
——T温度下时水中溶解氧饱和度，mg/L，按25°的最不利温度考虑。

3.6.4.6 标准需氧量

式中
——水温20℃时清水中溶解氧的饱和度，mg/L，为9.17mg/L；
——设计水温T时好氧反应池中平均溶解氧的饱和度，mg/L；
T——设计水温，25℃；
——好氧反应池中的溶解氧，mg/L，取2.0 mg/L；
——污水中氧传递速率与清水中氧传递速率之比，取0.82；
——压力修正系数，取1；
——污水中饱和溶解氧与清水中饱和溶解氧之比，取0.95。

相应最大标准需氧量

3.6.4.7 好氧池的平均供气量

最大时的供气量

3.6.4.8 所需曝气器数量

式中
h1——需要曝气器的数量，个；
qc——曝气器在标准状态下与好氧反应池工作条件接近时的供氧能力，取0.1kgO2/（h·个）。

选用DYW-Ⅱ型中微孔曝气器，曝气器的各项指标如下表。

表6 中微孔曝气器规格表
项目
数值
项目
数值
型号
DYW-Ⅱ
氧利用率/%
23~29
规格/mm
Ø300
动力效率/kg/(kW·h)
4.3~5.2
服务面积/(m3/个)
0.5~0.8
阻力损失/mmH2O
150~300
空气流量/m3/(h·个)
4~6

校核微孔曝气器的服务面积
（符合0.5~0.8）
3.6.4.9 供风管道的敷设（采用单侧廊道供气）
1 主干管
主干管流速取v=0.8m/s。

2 干管
单侧廊道干管共设3条，每条的流量为

取干管流速v=5m/s，则干管管径

3 竖管
每条干管上布设10条竖管，没条竖管的流量为

竖管流速取5m/s，竖管直径为

4 横管
每条竖管上设9条横管，每条横管设5个曝气头，每条横管的流量为
取流速为v=3m/s，横管直径为

3.6.4.10 鼓风机选择
根据设计气流量及压力，选用TBD-125型罗茨鼓风机，鼓风机的各项性能及规格如下表。
表7 罗茨鼓风机规格表
项目
数值
项目
数值
型号
TBD-125
理论流速/(m3/min)
13.2
口径/mm
100A
所需轴功率/kW
8.75
转速/(r/min)
1150
电机功率/kW
30
3.6.5 厌氧池和缺氧池设备选择
厌氧池设置导流墙，将厌氧池分成三格，每格设置潜水搅拌机一台，所需功率按5W/m3计算。
厌氧池有效容积

混合全池所需功率

每台搅拌机所需要承担的功率

选用QJB型减速驱动系列搅拌机，搅拌机的各项性能如下表。

表8 QJB型减速驱动搅拌机规格表
型号
电动机功率/kW
电动机转速/(r/min)
叶轮直径/mm
推力/N
600QJB2.2-J
2.2
1400
600
583.4
缺氧池的设备与厌氧池相同。
3.6.6 污泥回流设备选择
污泥回流量

设计采用3台污泥泵，其中2用1备。
每台泵的设计流量为

选用QJB-W型污泥回流泵，污泥回流泵的各项规格如下表。
表9 QJB-W型污泥回流泵规格表
型号
电动机功率/kW
每次处理量/kg
外形尺寸/mm
QJB-1.5
1.5
500~1000
150×150×150
3.6.7 内循环系统设计计算
回流混合液出水经重力作用流至混合液回流泵房，经潜水泵提升后，流至缺氧池首端。
3.6.7.1 混合液回流管设计流量

3.6.7.2 泵房进水管设计
管道设计流速取v=0.6m/s，则管道断面面积

管径

校核管道流速

3.6.7.3 泵房压力出水管设计
泵房压力出水管设计流量

设计流速取v=1.0m/s，则设计管道断面

管径

3.7 二沉池设计计算
3.7.1 设计参数
（1）对城镇污水处理厂，沉淀池数量不小于2座，并考虑一座发生故障时，其余工作的沉淀池能够承担全部流量。
（2）二沉池的沉淀时间一般为0.5~4.0h，表面水力负荷一般采用0.6~1.5m3/(m2·h)。
（3）二沉池的超高不应小于0.3m，有效水深宜采用2.0~4.0m，采用机械排泥时缓冲层高度应根据刮泥板的高度确定，且缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m；贮泥斗斜壁倾角，方斗宜为60°，圆斗宜为55°；坡向泥斗的底板坡度不宜小于0.05。
（4）出水采用溢流堰，堰口保持水平，出水堰最大负荷不宜大于1.7L/(s·m)。
（5）二沉池贮泥区体积宜按不超过2h贮泥时间计算，并应有连续的排泥措施。
（6）沉淀池一般采用静水压力排泥，排泥静水头不应小于1.2m（H2O），排泥管直径不小于200mm。
3.7.2 主体部分设计计算
沉淀池采用中心进水周边出水的辐流式沉淀池，采用刮泥机刮泥，设计两座辐流式沉淀池。设计流量为Q=20000m3/d，污水变化系数KZ=1.5，最大设计流量为Qmax=1.5Q=30000 m3/d=0.347 m3/s。
3.7.2.1 沉淀部分水面面积

式中
F——沉淀部分水面面积，m2；
Qmax——最大设计水量，m3/h；
n——设计沉淀池的数量，个，取2个；
q1——表面水力负荷，m3/(m2·h)，取1.5 m3/(m2·h)。

3.7.2.2 沉淀池的直径
（取23m）
3.7.2.3 沉淀部分有效水深

式中
H2——沉淀部分有效水深，m；
t——沉淀时间，h，取2.0h。

校核径深比
（符合径深比6~12的要求）
3.7.2.4 沉淀部分有效容积

3.7.2.5 污泥部分所需容积

式中
V1——污泥部分所需容积，m3；
R——污泥回流比，%，取50%；
Q——平均设计流量，m3/h；
X——混合液污泥浓度，mg/L；
XR——回流液污泥浓度，mg/L。

3.7.2.6 污泥斗的有效容积

式中
h5——污泥斗高度，m；
α——污泥斗倾角（º），取60 º；
r1——污泥斗上部半径（m），2.0m；
r2——污泥斗下部半径（m），1.0m。

3.7.2.7 污泥斗以上圆锥部分的容积

式中
i——池底坡度，取0.05；
R——沉淀池的半径，m，；
h4——池底落差，m。
则

3.7.2.8 沉淀池总高度
池边高度

式中
H0——池边高度，m；
h1——池子超高，m，取 0.3m；
h3——缓冲层高，m，取 0.5m。

3.7.3 进水系统设计计算
3.7.3.1 进水管管径

式中
Qmax——最大设计流量，m3/s；
v——进水管管内流速，m2/s，取1.0m/s。

3.7.3.2 配水井设计
生物反应池来水首先进入配水井，流经配水井后分别向两座沉淀池均匀配水。
1 配水井中心管径

式中
v1——中心管内水流速度，m/s，取0.6m/s。

2 配水井直径

式中
v2——配水井内水流速度，m/s，一般取0.2~0.4m/s，取0.2m/s。

3 集水井直径

式中
v3——集水井内水流速度，m/s，一般取0.2~0.4m/s，取0.3m/s。

4 溢流堰
配水井中心管的污水通过薄壁堰流至配水井，薄壁堰的过流量为：

式中
Qmax——集配水井的最大设计流量，m/s；
m——薄壁堰的流量系数，取0.45；
b——堰宽，m；
H——堰上水头，m。

3.7.3.3 出水系统设计
出水采用堰流，出水堰采用90°三角锯齿堰双边出流，处理水经过出水堰进入出水槽，之后由出水管排出。
1 出水堰周长

式中
C——出水堰周长，m；
b——出水槽宽度，m，取0.2m。

2 所需三角堰的个数

式中
b1——三角堰顶宽，m，0.16m；
b2——三角堰堰顶间距，m，0.10m。

3 出水槽设计

式中
Hb——出水槽的高度；
Qa——出水槽流量，m3/s，；
b——出水槽设计宽度，m；
h0——出水槽超高，m，取0.2m。

4 出水管
管径

式中
v——出水管流速，m/s，取1.0m/s。

3.7.4 排泥设备选择
排泥机选用中心转动刮泥机，二沉池设有浮渣收集和排除系统。由《给排水设计手册》查得选用NEB型刮泥机，刮泥机的规格如下表。
表10 NEB刮泥机规格表
型号
池径/m
处理水量/(m3/h)
表面负荷/(m3/m2·h)
排泥管径/mm
功率/kW
NEB
21
390~780
1.0~2.0
300
1.1~4.0
3.8 污泥浓缩池设计计算
3.8.1 设计要求及参数
采用辐流式带有刮泥机与搅拌装置的连续式重力浓缩池。
（1） 池底面倾斜度很小，为圆锥形沉淀池，池底坡度为1%~10%。
（2） 进泥含水率为99.2%~99.6%，经过浓缩池后含水率为96%~98%。
（3） 污泥固体负荷宜采用30~60kg/(m2·d)。
（4） 浓缩停留时间不宜小于10h不超过18h，以防止污泥厌氧腐化。
（5） 有效水深一般为4m，不宜小于3m。
（6） 当采用定期排泥时，两次排泥时间一般采用8h。
（7） 辐流式污泥浓缩池的集泥装置，当采用刮泥机时，池底坡度不小于0.01，刮泥机的回转速度为0.75~4r/h，同时在刮泥机上可以安装栅条，以便提高浓缩效果，在水面设浮渣装置。
（8） 浓缩池采用水密性钢筋混凝土建造，设污泥投入管、排泥管、排上清液管，最小管径采用150mm，一般采用铸铁管。
（9） 浓缩池的上清液应重新回流到初沉池进行处理。
3.8.2 主体部分设计计算
3.8.2.1 进入浓缩池的剩余污泥量

式中
q——进入浓缩池的污泥量，m3/d；
——剩余污泥量，kg/d；
污泥含水率——为99.2%~99.6%，取99.2%；

3.8.2.2 浓缩池的有效容积

式中
V1——浓缩池的有效容积，m3；
t——浓缩时间，h，取15h；

3.8.2.3 浓缩池有效面积

式中
A——浓缩池有效面积，m2；
h2——浓缩池的有效水深，m，取4.0m。

3.8.2.4 浓缩池直径

3.8.2.5 所需贮泥部分容积

式中
V2——贮泥部分所需容积，m3；
P1——进泥含水率，%，取99.2%；
P2——出泥含水率，%，取96%；
t1——贮泥时间，h，取2h。

3.8.2.6 污泥斗容积

式中
h4——污泥斗高度，m；
r1——污泥斗上部半径（m），1.5m；
r2——污泥斗下部半径（m），1.0m。
α——污泥斗倾角（º），取60 º；

3.8.2.7 污泥斗以上圆锥部分的容积

式中
i——池底坡度，取0.05；
R——沉淀池的半径，m，；
h5——池底落差，m。
则

3.8.2.8浓缩池总高度

式中
h1——浓缩池超高，取0.3m；
h3——缓冲层高度，取0.3m。

3.8.2.9 浓缩后剩余污泥量

3.8.2.10 浓缩后分离出上清液的流量

3.8.3 出水系统设计计算
浓缩池上清液采用三角堰单边出水，上清液经出水堰进入出水槽，再由出水管排除。
3.8.3.1 出水堰周长

式中
C——出水堰周长，m；
b——出水槽宽度，m，取0.2m。

3.8.3.2 所需三角堰的个数

式中
b1——三角堰顶宽，m，0.16m；
b2——三角堰堰顶间距，m，0.10m。

3.8