城市生活污水处理设计计算说明.doc

精选资料
目 录

1.设计水量 3
1.1.设计目的 3
1.2.设计任务 3
1.2.1 工艺流程 3
1.2.2 图纸绘制 4
1.3 设计资料 4
1.3.1.污水来源及水量水质 4
1.3.2. 出水水质 5
1.3.3 小区概况 6
1.3.4 气候情况 6
2.污水处理站工艺设计计算书 6
2.1.设计水量 6
2.2.污水处理程度的确定 7
2.3 集水调节池和泵房设计 7
2.3.1 水泵全扬程估算 7
2.3.2 集水调节池和泵房尺寸计算: 9
2.4 格栅的设计 9
2.4.1 进水渠宽、水深的确定 9
2.4.2 栅条的间隙数的确定 10
2.4.3 格栅栅槽宽度 10
2.4.4 进水渠渐宽部分长度 11
2.4.5 栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度 11
2.4.6 过栅水头损失的计算 11
2.4.7 栅槽总高度、总长度的计算 11
2.4.8 每日栅渣量计算 12
2.4.9 格栅立面图与平面图 12
2.5 平流沉砂池的设计 13
2.5.1 平流沉砂池水流部分的长度 13
2.5.2 水流断面面积 13
2.5.3 池总宽度 14
2.5.4 沉沙斗的容积 14
2.5.5 沉砂斗各部分的尺寸 14
2.5.6 滑沙区长度、高度 14
2.5.7入水口渐扩段长度l1 15
2.5.9 验证最小流速 15
2.5.10 平流沉砂池立面图、平面图与侧面图 16
2.5.11 砂水分离器的选型 17
2.6 曝气氧化池的设计 17
2.6.1 曝气池污水处理程度的计算及运行方式 18
2.6.2 污泥龄的确定 18
2.6.3 曝气池的容积计算 19
2.6.4 曝气池各部位尺寸的计算 20
2.6.5 曝气池放空管设计 20
2.6.6 曝气池的平面、立面图 21
2.6.7 曝气系统的计算与设计 21
2.6.8 供气量的计算 23
2.6.9 空气管系统的计算 25
2.6.10 空气系统管段的布置图 27
2.6.11 空压机的选定 28
2.7 二沉池（辐流式沉淀池）的设计 28
2.7.1 每座辐流式沉淀池表面积和池径的计算 28
2.7.2 沉淀池有效水深 29
2.7.3 刮泥机的选型 29
2.7.4 沉淀池的计算 30
2.7.5 校核径深比 31
2.7.6 校核出水堰负荷 31
2.7.7 辐流式沉淀池的立面图 32
2．8 回用水池（接触消毒池）及消毒的设计 32
2.8.1 接触消毒池的主要设计数据 32
2.8.2 接触消毒池容积 33
2.8.3 接触消毒池的平面积 33
2.8.4 接触消毒池池长、总宽的计算 33
2.8.5 接触消毒池的总高 33
2.8.6 接触消毒池的进出水部分 33
2.8.7 接触消毒池的平面图 34
2．9 污泥浓缩池的设计 34
2.9.1 剩余污泥量的计算 34
2.9.2浓缩池有效容积 35
2.9.3浓缩池面积 35
2.9.4浓缩池直径 35
2.9.5 校核其他参数 36
2.9.6 刮泥机选型 36
2.9.7 污泥浓缩后的容积 36
2.9.8 污泥区容积计算 37
2.9.9 确定排泥时间 37
2.9.10 浓缩池总高度 38
2.9.11 污泥脱水机选型 38
2.9.12 污泥浓缩池剖面图、平面图 39
2.10 配水设施的设计 40
2.10.1 平流沉砂池后的配水井 40
2.10.2曝气氧化池后的配水井 41
2.10.3二沉池后的结合井 42
2.11 高程计算 43
2.11.1 曝气氧化池前高程计算 44
2.11.2 曝气池后高程计算 45
1.设计水量
1.1.设计目的
目前中国正致力于生态住宅小区的建设。生态小区是运用生态学原理，遵循生态平衡、可持续发展、效率优先原则，设计、组织小区内外空间中的各种物质因素，使物质在系统内有秩序地循环转换，从而获得一种高效、低耗、无污染的平衡生态环境。其中水环境系统要求在保证小区居民日常生活用水的前提下，采用各项适用技术、达到节水、节能、节地、治污的目的。建设部《城市中水设施管理暂行办法》中将中水定义为：部分生活优质杂排水经净化处理后，达到《生活杂用水水质标准》（CJ25.1-1989），可以在一定范围内使用的非饮用水。如将小区污水净化处理后用于公共绿地绿化、道路喷洒、地面冲洗等。
85%的生活污水经处理后回用，削减废水排放量，对保护水环境有十分重要的意义。
1.2.设计任务
1.2.1 工艺流程
提升泵站
中格栅
曝气沉沙池
生活污水
集水调节池
污泥泵房
滤 池
接触消毒池
污泥干化场
回用水泵房
浇洒道路及地面冲洗
绿地绿化
反冲洗水
沉渣
达标排入厂区排水系统
中间水池
曝气氧化池
二沉池
污泥脱水机房
污泥外运
污泥浓缩池
回流污泥
根据该该小区污水的水量、水质，结合目前国内这类废水的处理现状，拟订污水处理系统工艺流程如下：
图1 污水处理系统工艺流程图

按照拟订的系统处理流程，根据所给的资料、规范、手册等对每个处理构筑物进行设计计算（此次不做加药部分的计算），并将计算结果用工程图纸表达出来；
1.2.2 图纸绘制
完成如下图纸绘制：
1）污水处理厂总平面布置图及高程布置图（用A1图纸绘制）；
2）完成指定的单体平面图、主视剖面图及侧剖面图(用A1图纸绘制)。1.3.制图要求；
总平面图及高程图一起用绘制在A1号图纸上（用计算机软件Auto CAD 绘制成工程图）。
1.3 设计资料
1.3.1.污水来源及水量水质
此项工程所处理回用的是小镇全截流生活污水。生活污水排水量按给水量的85%计。给水量按地区的不同而不同,广州居民最高日用水量按200～400L/人·d 考虑,该小区的人均给水量及生活排水量见表1，污水水质见表2。

表 1 小区生活污水排水量
类 别
水量（m3/d）
所占百分率（%）
备 注
给 水 量
206578.67
100

总排放量
175591.87
占给水的85%

其中：厕所
69183.20
39.4
全部截流处理后回用
厨房
27392.33
15.6
洗澡
41439.68
23.6
盥洗、洗衣
37576.66
21.4
合 计
175591.87
100

表2 小区生活污水水质
排 水 类 别
BOD（mg/L）
COD（mg/L）
SS（mg/L）
厕所
200
300

250
厨房
500
900

洗澡
50
120
盥洗、洗衣
60
90
混合废水水质
181.44
306.18
250

混合废水水质计算：
BOD（mg/L）=200*39.4%+500*15.6%+50*23.6%+60*21.4%=181.44mg/L
COD（mg/L）=300*39.4%+900*15.6%+120*23.6%+90*21.4%=306.18 mg/L
SS（mg/L）=250 mg/L
1.3.2. 出水水质
1）要求二沉池的出水经中间水池溢流排放时的水质要达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A类污水排放标准，即：
CODCr ≤50mg/L，BOD5 ≤10mg/L，SS ≤10mg/L，pH值6～9，
NH4-N ≤5（8）mg/L，TP ≤0.5mg/L，大肠菌群 ≤1000个/L。
注：磷和氮的去除在本次设计中暂时不做考虑。

表3 GB 12941-1991 生活杂用水水质标准
编 号
项 目
厕所便器冲洗
绿化、洗车等
1
浑浊度（度）
10
5
2
溶解性固体（mg/L）
1200
1000
3
悬浮性固体（mg/L）
10
5
4
色度（度）
30
30
5
嗅
无不愉快感觉
无不愉快感觉
6
pH 值
6.5～ 9.0
6.5 ～ 9.0
7
BOD5 mg/L）
10
10
8
CODCr （mg/L）
50
10
9
氨氮（以N计）（mg/L）
20
10
10
总硬度（以CaCO3计）（mg/L）
450
450
11
氟化物（mg/L）
350
300
12
阴离子合成洗涤剂（mg/L）
1.0
0.5
13
铁（mg/L）
0.4
0.4
14
锰（mg/L）
0.1
0.1
15
游离性余氯（mg/L）
管网末端≮0.2
管网末端≮0.2
16
总大肠菌群数（个/L）
＜3
＜3

2）回用水水质
根据建设部颁布的《生活杂用水水质标准》(GB12941-1991)规定(表3)，滤池的出水水质经过加氯消毒后才能达到绿化和道路冲洗用水质；（ 注：如果中水用于冲厕，则要求在污水深度处理时要尽可能去除废水中的污染物，特别是有机污染物，要尽可能使其无机化。由于该小镇的绿化及冲洗路面的用水量较大，可回用的中水刚好能满足其水量要求，所以，不考虑中水回用冲厕。绿化及冲洗路面的用水水质主要考虑悬浮性固体、浑浊度、BOD5 、CODCr 、总大肠菌群数等几项指标）。
1.3.3 小区概况
该小镇位于广东省中部某市，属热带和亚热带季风气候区。市区地势平坦，除东部有一座较高的山（主峰海拔382m）外，市区主要建在台地和平原上。小镇居住人口约50000人,用水时变化系数 kh = 1.3。小镇污水经污水处理后的溢流部分排入小镇的排水管网，小镇排水管网将接入城市的排水管道系统。小镇的地质条件良好，地基承载力＞10.5kg/cm2。
1.3.4 气候情况
1）市内多年来的极端高温38.7℃，每年6～8月份的气温最高。而到了冬季（12～2月）温度较低,多年来的极端低温为0℃,全年平均温度20~24℃。
2）年平均相对湿度为65%，春季湿度大，约为65～90%；
3）雨季集中在4～9月份，这段时间的降雨量占全年降雨量的80%以上，4～9月份为受热带气旋影响的主要时段，降雨量大，多出现暴雨，年平均降雨量为1930mm；
4）风向：冬季（12～2月）主导风向为东北风，夏季的主导风向为东南风。
2.污水处理站工艺设计计算书
2.1.设计水量
根据所给资料,该小区用水时变化系数Kh=1.3,最高日给水量为206578.67m3 ,污水总排放量按给水量的85%计，故而最高日污水的总排放量Q=206578.67*85%=175591.87m3。
该小区人均生活污水排放量见表1，小区生活污水水质见表2。
2.2.污水处理程度的确定
根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）要求以及原始资料给出的实测水质，通过加权平均方法确定一个污水进水水质，然后再计算各项指标的去除效率，最后将结果列成如下表3：

表4 水质一览表
项 目
BOD5（mg / L）
CODcr
（mg / L）
SS（mg / L）
实测水质（mg / L）
（经过加权平均法计算）
181.44
306.18
250
出水水质标准（mg / L）
10
50
10
去除率（%）
94.49
83.67
96

2.3 集水调节池和泵房设计
最高日污水排放流量：Qw最高日=206578.67*85%=175591.87m3/d。所以最高日平均时污水排放量为Qw平均时=175591.87/24=7316.33m3/h。
最高日最高时污水排放量：Q=7316.33*1.3=9511.23m3/h=2642.01L/s。
为了防止水量起伏变化大和检修时照样可以正常工作，因此设置水泵三用一备，泵的设计流量：Q单泵=2642.01/3=880.67L/s。
2.3.1 水泵全扬程估算
H ≥H1 + H2 + h1 + h2 + h3
式中：
H1 — 吸水地形高度(m),为集水池常水位与水泵轴线标高之差；其中常水位是集水池运行中经常保持的水位，在最高与最低水位之间，由泵站管理单位根据具体情况决定，一般采用最低水位进行设计计算；
H2 — 压水地形高度(m)，为水泵轴线与格栅池最高水位之间高差； 格栅最水位高出地面暂按5 ~ 6m考虑（实际工程中按设计要求考虑）；
初步设计中h1 + h2=2(mH20)进行估算；
h1 — 吸水管水头损失(m)，一般包括吸水喇叭口（带底阀）、90度弯头、渐缩管 、直线段等 ；
h2 — 出水管头损失(m)，一般包括渐扩管、一个电动闸门一个手动阀门、90度弯头(或三通)、格栅处进水管淹没式出流局部阻力系数及直线段等，止回阀放在泵房外的输水管上；

式中 ：
ξ 1、ξ 2 — 局部阻力系数(见给水排水设计手册第1册《常用资料》)：
v1 — 吸水管流速，根据规范第4.3.2条，为0.7~1.5 m/s；
v2 — 出水管流建，根据规范第4.3.2条，为0.8~2.5 m/s；
g — 重力加速度，为9.81m；
h3 — 安全水头(m)，估算扬程时可按0.5 ~1.0 m计；详细计算时
应慎用，以免工况点偏移，见手册P.193图3-23
HH1+H2+h1+h2+h3
集水池最低水位按-6m计，格栅高出地面按6m计，h1+h2先估算为2 m；
h3安全水头先估算为1 m。
HH1+ H2+h1+h2+h3=6+6+2+1=15m
按照三泵并联设计， Q单泵=880.67L/s为单泵设计流量，水泵扬程为15m，通过智能选泵软件，所选泵的型号为600QW3750-17-250：

表5 600QW3750-17-250型泵相关参数
型号
流量（L/s）
扬程（m）
转速（r/min）
600QW3750-17-250
900
17
740
功率（KW）
效率（%）
出口直径（mm）
重量（kg）
250
86.77
600
4690
注;厂家为安徽三联泵业股份有限公司

600QW3750-17-250型泵的外型及安装尺寸如下：(单位：mm)

图2 600QW3750-17-250型泵的外型及安装尺寸

2.3.2 集水调节池和泵房尺寸计算:
根据要求,本次设计采用集水池与泵房合建, 水池位于泵房下方，水泵采用吸上式。根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2014年版）集水池的设计规范：污水泵站集水池的容积，不应小于最大一台水泵5min的出水量，故而集水池的容积为：
Vmin=Q单泵×t =900×5×60÷1000=270m3

2.4 格栅的设计
本次设计采用中格栅，分两格平行设计，格栅栅条的净间隙范围为10~40mm，此次设计采用间隙为20mm。格栅的断面形状采用马蹄形，根据给排水手册第五册5.1中表5-1，表5-3对栅条尺寸规定为：直径10mm,长为50mm,形状系数β=1.83，过栅水头损失为0.08~0.15m。
2.4.1 进水渠宽、水深的确定
按照3台水泵最大机组搭配工作时的最大流量Qmax=900*3L/s=2700L/s=2.7m3/s，由于水泵的输出口的直径为600mm，污水直接通过水泵的输出管道排入明渠，为了便于检查和维修，明渠的两边以及管道间需要预留200-300mm的间距，本次设计取200mm。因此，进水渠的宽度B1=0.2*4+3*0.6m=2.6m。
格栅的水深一般为0.4-0.6m，这次设计取水深h=0.5m。因此，进水渠的流速为：
2.7/（2.6*0.5）m/s=2.08m/s
在排水手册中，对于混凝土磨面明渠的最大设计流速为4m/s，长度不小于1.2m，因此v1=2.08m/s符合设计要求。
2.4.2 栅条的间隙数的确定
根据Qmax =900*3L/s=2700L/s=2.7m3/s，采用两个格栅进行拦截，单个格栅的流量为Q1=2700/2L/s=1350L /s=1.35 m3/s。栅前水深h＝0.5m，格栅倾角α＝60°，栅条间隙e＝20mm=0.02m，在《给排水设计手册3.1.5》中，规定了过栅流速为0.6~1.0m/s，取其为v3＝1.0m/s，则栅条数n为：
=125.63，故而n取126。
式中，
n——格栅间隙数；
e——栅条净间隙，mm；
h——栅前水深，m；
Q1——最大设计流量，m3/s；
v3——过栅流速，m/s；
——经验系数；
2.4.3 格栅栅槽宽度
由于设计中选择的栅条断面形状为马蹄形，其格条宽度取S=10mm，因此，栅槽宽度为：
B=S（n-1）+en=0.01*（126-1）+0.02*126=3.77m
式中，
B——栅槽宽度，m；
S——格条宽度，m；
根据《排水工程（下）》P55表3-1，格栅栅槽宽度B可查得为B=3800mm，故而取B=3800mm，代入栅槽宽度验算式，得到：n=（B+S）/(S+e)=（3.8+0.01）/（0.01+0.02）=127，故而取格栅条数为127条。
2.4.4 进水渠渐宽部分长度
根据之前的计算，B=3800mm=3.8m，B1=2600mm=2.6m，进水渠道渐宽部分的展开角度α1一般可以采用20度。因为两个格栅并行排布，因此渐宽后的明渠的宽度为B2=2B+0.2=2*3.8+0.2=7.8m根据计算公式，
l1==（7.8-2.6）/（2tgα1）=7.14m。
验证栅前流速V2=Qmax/（B2*h）=2.7/（7.14*0.5）m/s=0.76m/s，符合规范中栅前流速范围为0.4~0.9m/s的要求。
2.4.5 栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度
根据l1与l2的关系式，可以求出栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度为：
l2= l1/2=7.14/2=3.57m
2.4.6 过栅水头损失的计算
根据给排水手册第五册5.1中表5-3对格栅的规范，马蹄形断面的格栅的形状系数β=1.83，因此，阻力系数ξ=β（S/e）4/3=1.83*（0.01/0.02）4/3=0.73。
过栅水头损失计算公式：
h1=k*h0
h0=ξ*v32/（2g）*sinα
式中，h1——过栅水头损失，m；
h0——计算水头损失，m；
g——重力加速度，9.81m/s2；
k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；
ξ——阻力系数；
α——格栅倾角，度，取60度；
所以，h0=ξ*v32/（2g）*sinα=0.73*12/（2*9.81）*sin60=0.03m；h1=k*h0=3*0.03=0.09m，符合给排水手册第五册中过栅水头损失的规范0.08~0.15m。
2.4.7 栅槽总高度、总长度的计算
H=h+h1+h2
式中，
H——栅槽总高度，m；
h——栅前水深，m；
h2——栅前渠道超高，m，一般用0.3m。
所以栅槽的总高度H=h+h1+h2=0.5+0.09+0.3=0.89m
栅槽的总长度计算式为：
L=l1+l2+0.5+1.0+H1/tgα
式中，
L——栅槽总长度，m；
H1——栅前槽高，m；
l1——进水渠道渐宽部分长度，m；
l2——栅槽与出水渠连接渠的渐缩长度，m。
栅前槽高：H1=h+h2=0.5+0.3m=0.8m
栅槽总长度：L=l1+l2+0.5+1.0+H1/tgα=7.14+3.57+0.5+1.0+0.8/tg60m=12.67m
2.4.8 每日栅渣量计算

式中，
W——每日栅渣量，m3/d；
W1——栅渣量（m3/103m3污水），取0.1-0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值，本次采用中格栅，故取W1=0.05；
K总——生活污水流量总变化系数，取1.3。
因此，每日栅渣量为==8.97m3/d,采用机械清渣。
2.4.9 格栅立面图与平面图

图3 格栅立面图

图4 格栅平面图

2.5 平流沉砂池的设计
沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒（如泥沙、煤渣等）。沉砂池一般设于泵站、倒虹管前，以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损；也可设于初沉池前，以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。本次设计采用平流沉砂池，平流沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉沙斗组成。它具有截留无机颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沉砂较方便等优点。
2.5.1 平流沉砂池水流部分的长度
沉砂池两闸板之间的长度为水流部分长度，计算公式为：
L=v*t
式中，L——水流部分长度，m；
V——最大流速，m/s；
t——最大设计流量时的停留时间，s；
本次设计中，最大流速v取0.30m/s，最大设计流量时的停留时间t取45s，因此，沉砂池部分水流长度L=v*t=0.30*45=13.5m。
2.5.2 水流断面面积
A=Qmax/v
式中，A——水流断面面积，m2；
Qmax——最大设计流量，m3/s。
根据之前的数据可求得：水流断面的面积A= Qmax/v=2.7/0.30=9m2。
2.5.3 池总宽度
B=A/h2
式中,B——池总宽度，m；
h2——设计有效水深，m。
根据水流断面的面积A=9m2，取有效水深h2为1.0m，可得：池总宽度B=A/h2=9/1.0=9m。本次设计中，采用n=4格沉砂池，则每格沉砂池的宽度为b=B/4=9/4=2.25m，由于每格沉砂池由宽度为20cm的隔墙隔开,沉砂池一边两格与另一边两格之间设置一条70cm的走道，所以沉砂池的实际总宽度为B总=9+2*0.2+0.7=10.1m。
2.5.4 沉沙斗的容积
沉砂斗的容积的计算公式为：

式中，V——沉砂斗的容积，m3；
X1——城市污水沉沙量，一般采用3m3/105m3；
t——清除沉砂的时间间隔，d，一般采用2d；
K总——流量总变化系数，根据流量取K总=1.3。
根据之前所计算的相关数据，计算出沉沙斗的总容积为V=（86400Qmaxtx1）/（105K总）=（86400*2.7*2*3）/（105*1.3）=10.77m3。本次设计中，沉沙池分4格，每格沉沙池设2个沉沙斗，则每个沉沙斗的容积为V1=10.77/（4*2）=1.35m3。
2.5.5 沉砂斗各部分的尺寸
设沉沙斗斗底宽a1为0.5m，沉沙斗的斗壁与水平面倾角为60度，斗高h’3为1.1m，则沉砂斗上底宽为：
b1=2*h’3/tg60+ a1=2*1.1/tg60+0.5=1.77m
所以沉砂斗的设计容积为：V设= ×h’3=1/3*1.1*（0.5×0.5+1.77×1.77+=1.56 m3>1.35 m3，因此，设计的沉沙斗容积符合设计要求。
2.5.6 滑沙区长度、高度
沉砂室采用重力排沙，设池底坡度为0.06，沉砂斗隔墙宽度为0.2m，坡向砂斗，则沉沙斗高度为：
h3= h‘3+0.06*l2
式中，l2——滑沙区的水平方向长度；
l2=（L-2b1-0.2）/2=（13.5-2*1.77-0.2）/2=4.88m
所以，滑沙区高度h4=0.06*l2=0.06*4.88=0.29m。
2.5.7入水口渐扩段长度l1
渐扩角取20°，沉砂池宽度为B2=2.25*4+0.2*2+0.7=10.1m，根据之前格栅的计算可知，平流沉砂池入水口宽与格栅出水口宽相等，同为2.6m，则：
入水口渐扩的长度l1=(10.1-2.6)/(2*tg20)=10.3m。
2.5.8 沉砂池的总高度
沉砂池的总高度的计算公式为：
H=h1+h2+h’3+0.06*l2
式中，H——总高度，m；
h1——超高，一般取0.3m；
h3——贮砂斗高度，m。
因此，沉砂池的总高度为：
H=h1+h2+h’3+0.06*l2=0.3+1.0+1.1+0.06*4.88=2.69m。
2.5.9 验证最小流速
在最小流量时，只用一格沉砂池工作（n=1），根据计算公式：

式中，vmin——最小流速，m/s；
Qmin——最小流量，m3/s；
ωmin——最小流量时沉砂池中的水流断面面积，m2；
n——最小流量时工作沉砂池的数目，个。
最小流量为Qmin=Qmax/4=2.7/4=0.68m3/s，最小流量时沉砂池中的水流断面面积ωmin=h2*b=1*2.25=2.25m2。故而，最小流速=0.68/2.25=0.3m/s>0.15 m/s，符合设计要求。
2.5.10 平流沉砂池立面图、平面图与侧面图

图5 平流沉沙池立面图

图6 平流沉砂池平面图

图7 平流沉砂池侧面图
2.5.11 砂水分离器的选型
根据先前的计算，在本次设计中，平流沉砂池两日排沙量为10.77m3，沉砂池有四格八个沉沙斗，每四个沉沙斗配备一个砂水分离器，则每台砂水分离器的处理砂量为10.77/2=5.39 m3，假设砂水分离器工作时间为15分钟，则分离器吸砂处理速率为5.39/0.5=10.77 m3/h=2.99L/s，按照此速率进行砂水分离器的选型。本次设计中，选择了LSSF260型砂水分离器，其相关参数见表6。

表6 LSSF260型砂水分离器相关参数
型号
处理量
L/s
功率
Kw
L
L1
LSSF260
5-12
0.37
4350
3840
L2
L3
W
W1
W2
3000
1000
1653
1320
1200
H
H1
H2
B1
B2
2100
1670
1600
1260
326
A1
A2
A3
进水口直径
溢流口直径
2700
100
130
φ100
φ150

LSSF260型砂水分离器的外形图

图8 LSSF260砂水分离器外形图

2.6 曝气氧化池的设计
本次设计采用的是A2/O工艺，即预缺氧、厌氧、缺氧、好氧四个阶段，好氧段采用的曝气方式为阶段曝气。
2.6.1 曝气池污水处理程度的计算及运行方式
原污水的BOD值（S0）为181.44mg/L，经过初次沉淀池（平流沉砂池）处理，BOD5按降低15%计算，则进入曝气池的污水BOD5值（Sa）为：
Sa =181.44*（1-15%）=154.22mg/L
处理水中非溶解性BOD5值的计算：
BOD5=7.1*bXaCe
式中，Ce——处理水中悬浮固体浓度，取值为10mg/L；
b——微生物自身氧化率，一般介于0.05-0.1之间，取值0.09；
Xa——活性微生物在处理水中所占的比例，取值0.4。
代入数据，
BOD5=7.1*bXaCe=7.1*0.09*0.4*10=2.56≈2.6mg/L
处理水中溶解性BOD5值（Se）为：
10-2.6=7.4mg/L
所以，去除率为:
η=(154.22-7.4)/154.22=146.82/154.22=0.952≈0.95
曝气氧化池运行方式
在本设计中应考虑曝气池的运行方式的灵活性和多样化，即：以传统活性污泥法系统作为基础，又可按阶段曝气系统和再生—曝气系统运行。
2.6.2 污泥龄的确定
根据污泥去除负荷率：

利用劳伦斯—麦卡蒂公式计算污泥龄，

式中，—生物固体平均停留时间，即污泥龄，d；
Y—微生物产率，mg微生物量/mg被微生物利用（降解）的有机底物，对于生活污水， Y值一般介于0.5~0.65之间，取0.6；
Kd—衰减系数，即微生物的自身氧化率，d-1，Kd值在0.05~0.1之间，取0.05。则=13.2d
2.6.3 曝气池的容积计算
曝气池按照BOD—污泥负荷法计算，计算式为：
Ns=K2Sef/η
对于城市污水，完全混合曝气池的K2值介于0.0168-0.0281之间，取K2=0.0281；Se=7.4 mg/L；η=0.95；f=0.75，代入各值：
Ns=K2Sef/η=0.0281*7.4*0.75/0.95=0.16≈0.2 kgBOD5/（kgMLSS*d）
根据已经确定的Ns值，通过查图9得到相应的SVI值为
确定混合液污泥浓度（X）

图9 SVI与BOD、MLSS及污泥回流比之间的关系

根据已经确定的Ns值，通过查图9中BOD-污泥负荷与SVI值之间的关系图得到相应的SVI值为125。
根据SVI值求出污泥回流浓度： =106/125*1.2=9600mg/L。
因为SVI=125，MLSS=3000mg/L，查图9中SVI、MLSS、污泥回流比的关系，可以得出回流比R=0.6。

根据公式：X===3600mg/L
污泥容积负荷: ，符合阶段曝气要求0.4～1.2[kgBOD/m3·d]。
根据计算式确定曝气池的容积，其中，Q为最高日平均时设计流量，取Q=175591.87m3/d；Sa=154.22mg/L；X=3600mg/L；Ns =0.2 kgBOD5/（kgMLSS*d），代入各值：
=175591.87*154.22/（3600*0.2）=37610.8m3
2.6.4 曝气池各部位尺寸的计算
设两组曝气池，每组的容积为：
37610.8/2=18805.4m3
池深取H=6m，则每组曝气池的表面积为:
F=18805.4/6=3134.23m2
池宽取B=10m，B/H=10/6=1.67，介于1-2之间，符合设计规定。
池长：
L=F/B=3134.23/10=313.42m
设置五廊道式曝气池，廊道长为：
L1=L/5=313.42/5=62.68m
池长宽比为：
L1/B=62.68/10=6.27＞6，符合池长与池宽之比为5-10的规定。
取超高为0.5m，则池的总高度为：
H总=6+0.5=6.5m
配水渠的尺寸计算
曝气池进水槽与曝气池间连接进水短管加阀门自由跌落式进水；其中，Q为原流量的1/2，即为175591.87/2=87795.94m3/d=1.02 m3/s。槽内流道流速取1m/s，则进水槽横截面积为A=1.02/1=1.02m2，槽宽取0.9m，则槽深h=1.02/0.9=1.13m。
2.6.5 曝气池放空管设计
由规范6.6.6条每组曝气池在有效水深一半处，宜设置排放上清液的管道。所以在池体1/2处设放空管，管径尺寸本设计不作计算。
2.6.6 曝气池的平面、立面图

图10 曝气池平面图

图11 曝气池横剖面图

图12 曝气池侧剖面图

2.6.7 曝气系统的计算与设计
本设计采用鼓风曝气系统。
平均时需氧量的计算：
根据公式，平均时需氧量计算为：

式中—混合液平均需氧量，；
—活性污泥微生物对有机污染物的氧化分解过程的需氧率，即活性污泥每代谢1kgBOD所需要的氧量，以kg计，；
—污水日平均流量，m3/d；
—经活性污泥微生物代谢活动被降解的有机污染物量，以BOD计；
—活性污泥微生物通过内源代谢的自身氧化率过程的需氧率，即每kg活性污泥自身氧化所需要的氧量，以kg计；
—曝气池容积，m3；
—单位曝气池容积内的挥发性悬浮固体（MLVSS）量，kg/m3。
查《排水工程》P173表4－19，取a′＝0.5kg O2/kgBOD5，b′＝0.15kg O2/kgMLVSS·d，则混合液挥发性悬浮固体平均浓度：Xv= fX=0.75×3600 =2700mg/L。
代入各值，有：
=0.5*175591.87*（154.22-7.4）/1000+0.15*2700/1000*37610.8=28122.57kgO2/d=1171.77 kgO2/h。
最大时需氧量计算：
根据原始数据，K=1.3

式中—混合液最大需氧量，；
—污水最大时流量，m3/d。
代入数据，有:
=0.5*175591.87*1.3*（154.22-7.4）/1000+0.15*2700/1000*37610.8=31989.63 kgO2/d=1332.90 kgO2/h。
每日去除的BOD5值：
=175591.87*（154.22-10）/1000=25323.86kg/d
去除每Kg BOD5的需氧量：

最大时需氧量与平均时需氧量之比：

2.6.8 供气量的计算
本次设计采用微孔曝气器，选用GQ260型号的曝气头，生产厂家为佛山市格强设备材料有限公司，敷设于距池底0.2m处，淹没水深为5.7m。其主要性能参数如表7。

表7 GQ260型微孔曝气器头相关参数
长度（mm）
直径（mm）
适用工作空气量（m3/个* h）
服务面积（m2/个）
氧利用率
（水深3.2m）（%）
260
215
1.5—3
0.35—0.75
18.4—27.7
氧总转移系数kla（20℃）（min-1）
充氧能力（kgO2/m3*h）
充氧动力效率(kgO2/kwh)
曝气器阻力损失（mmH2O）

0.204—0.337
0.112—0.185
4.46—5.19
180—280

曝气器的安装
布气管道按通常的的环形布置，曝气器按供气量和池形布置密度，每组进气管应设置阀门，便于调节空气量空气管设计流速：干管为10-15m/s，支管为5m/s。曝气器表面据池底安装高度：270mm、250mm，推板式为200mm。曝气器和布气管道的连接采用G3/4螺纹连接，底座为内螺纹（固定于布气管道上），曝气器为内螺纹，安装时先把条街区按所需尺寸用膨胀螺栓固定在池底，然后用抱箍把布气管道固定在调节器上，为防止其他作业如电焊火花和土建时，混凝土等重物损坏曝气装置，必须等土建工程结束后在防水前把曝气器装上，为防止管道和连接部分漏气，应放水超过曝气器10cm左右深度试漏，然后通气如发现有管道连接部分漏气应及时排除，然后正式投运。
查《排水工程下册（第四版）》附录1，得到水中溶解氧饱和度为：
Cs（20℃）=9.17mg/L Cs（30℃）=7.63mg/L
空气扩散器出口处的绝对压力按下式计算：
Pb=1.013×105+9.8×103Hˊ Pa
式中Pb—空气扩散器出口处的绝对压力，Pa；
Hˊ—曝气头的安装深度，m。
代入各值，得：
Pb=1.013*105+9.8*103*5.7=1.572*105pa