关于奥贝尔氧化沟工艺节能设计计算探讨论文[5篇范文]

第一篇：关于奥贝尔氧化沟工艺节能设计计算探讨论文

0 引言

奥贝尔氧化沟污水处理工艺最初由南非的Huisman 公司设想提出，沟体通常由三个同心椭圆形沟道组成，三个沟道内均设置有曝气转碟，具有推流式和完全混合式两种流态的优点，其形状如图1 所示。该工艺除具有普通氧化沟流程简单、管理方便、出水水质稳定、耐冲击负荷等优点外，更凭借其良好的节能效果，在污水处理领域得到广泛应用。氧化沟主要设计

1.1 容积设计

奥贝尔氧化沟容积一般包括好氧区和缺氧区两部分。其中好氧区容积的计算方法可以参照曝气池容积的计算方法，一般有BOD5—污泥负荷率(Us)法、容积负荷(Uv)法和污泥龄(θc)法，笔者倾向于采用污泥龄法来计算;因为有脱氮要求，当采用硝化、反硝化动力学计算时，还需考虑反硝化所需缺氧区的容积。好氧区和缺氧区容积计算参见《室外排水设计规范》公式。

1.2 需氧量的计算

分为需氧量计算及折算标准需氧量两个步骤，奥贝尔氧化沟需对三条沟道分别计算。总需氧量包括碳化需氧量和硝化需氧量，还应该扣除反硝化过程所补充的氧量。

1.3 水下推进器的计算

合理减小氧化沟占地，必须加大有效水深，但使用机械表面曝气不能达到深水推流要求，沟深的氧化沟就必须加设水下推流器。关于水下推流器的设计及选型，国内还缺乏相关的经验，笔者采用国外飞力公司水力计算方法，飞力公司水下推力器的推力计算式如下:T = 12ρAU2 k(1)其中，U 为氧化沟的平均流速，m/s;A 为过水断面面积，m2;ρ为液体密度，kg /m3;k 为沿程和局部总阻力系数(其中局部阻力系数包括弯道处阻力系数和曝气阻力);T 为推动力，N。工程实例

结合合肥市某实际工程为例，给出处理规模为20 000 m3 /d的奥贝尔氧化沟节能计算方法。

2.1 基础资料

处理规模: Q = 20 000 m3 /d(不考虑变化系数)。

2.2 设计参数

考虑污水处理厂脱氮除磷的要求，设计污泥龄(SRT)取15 d。为提高系统抗负荷变化能力，选择混合液污泥浓度(X)MLSS =3 000 mg /L，考虑所选污水处理工艺不设初沉池，取f = 0.6，溶解氧浓度好氧区取2.0 mg /L，缺氧区取0.2 mg /L，根据设计经验值，取污泥产率系数Y = 0.6 kg VSS /kg BOD5，衰减系数Kd =0.05 d-1，K = k' = 0.03平行设置两条氧化沟，每组设计流量10 000 m3 /d。

2.3 设计计算

设计计算仅从下面三大方面进行计算，其他计算从略。

2.3.1 氧化沟容积的计算

1)出水中溶解性BOD5的确定(Se):

Se = 1k'Y1θc(+ K)d = 10.03 × 0.6 × 1(15 + 0.05)= 6.48 mg /L。该工艺未设置初沉池，故取f = VSS /SS = 0.6，一般计算都是假设出水中不带沉淀，所有的污泥都沉淀下来或是回流到曝气池。实际中固液分离不可能彻底，出水中总带有污泥悬浮固体，这部分污泥悬浮固体的BOD5应加入到出水总BOD5计算中去。因此，最终出水的BOD5应该是:出水总BOD5(mg /L)=[出水中溶解性BOD5(mg /L)]+[出水中VSS 的BOD5(mg /L)]。实际值中，VSS 只有77% 是可生物降解的，故1 mg VSS 只有0.77 mg BOD5。出水中VSS 的BOD5(mg /L)= 出水SS × f × 0.77 = 20 × 0.6 ×0.77 = 9.24 mg /L;出水总BOD5(mg /L)= Se + 出水中VSS 的BOD5 = 6.48 + 9.24 = 15.72 mg /L < 20 mg /L，符合要求。

2)好氧区容积的确定(根据劳麦方程可得):

V1 = QYθc(S0-Se)Xv(1 + Kdθc)= 4 100.57 m3。

3)水力停留时间(硝化):

HRT = V/Q = 4 100.57 /10 000 = 0.410 057 d = 9.84 h。

4)污泥负荷:

F/M = Q(S0-Se)XvV = 0.194 kg BOD5 /(kg MLSS·d)，满足F/M值在(0.1 ～ 0.2)kg BOD5 /(kg MLSS·d)(按温带情况来考虑)，符合脱氮除磷的要求。

5)剩余污泥量:

Xw = XV/θc = YQ(S0-Se)(1 + Kdθc)= 492 kg /d(干污泥量)。

6)硝化校核

。根据实际硝化速率rn = fn·qn，原污水BOD5 /TKN = 3.75，故取fn =0.07;qn为单位质量的硝化菌降解氨氮的速率，因污泥龄为15 d，计算得qn = 0.67，得到实际硝化速率rn = 0.046 9 d-1，又因为rn = N0-NeXvHRTn，得HRTn = 0.363 d = 8.72 h < 9.84 h，故能够满足硝化的要求。

7)缺氧区设计计算采用负荷法。

系统每日脱氮量:W =Q[TN0-(NH-4-Ne)-(NO-3-Ne)]1 000-0.124Xw =208.9 kg/d。反硝化速率: qdn = 0.06 kg NO-3-N/(kg VSS·d)。反硝化容积为: V2 = WqdnXv= 208.90.06 × 1 800 × 103 = 1 934.2 m3。水力停留时间: HRT = V/Q = 1 934.2 /10 000 = 0.193 d = 4.6 h。TN 去除率: ηtn = TN0-TNeTN0× 100% = 40-2040 = 50%。混合液回流比: Rn = ηtn1-ηtn× 100% = 100%。氧化沟总容积: V总= V1 + V2 =4 100.57 +1 934.2 =6 034.77 m3。

8)氧化沟工艺尺寸的确定。

设置两组奥贝尔氧化沟，则单组氧化沟容积为6 034.77 m3。氧化沟弯道部分按照80%，直道部分按照20%计算，则V弯= 0.8 ×6 034.77 = 4 828 m3，V直= 0.2 × 6 034.77 = 1 207 m3。为减小氧化沟占地，取其有效水深4.5 m，超高取0.5 m;则A弯= V弯/h = 1 072 m2，A直= V直/h = 269 m2。

a.直线段长度: 取内，中，外沟的宽度分别为5 m，5 m，6 m。则:

L = A直2(B外+ B中+ B内)= 2692 ×(6 + 5 + 5)= 8.4 m。

b.中心岛半径r: A弯= A外+ A中+ A内(A 指各弯道面积)，则072 = π[(r + 5 + 0.25 +50.25 +6)2-(r +5 +0.25 +5 +0.25)2]+π[(r + 5 + 0.25 + 5)2-(r + 5 + 0.25)2]+ π[(r + 5)2-r2 ]。解得r = 2.42，故取r = 2.5 m。

c.校核各沟道比例: 外沟面积= 738 m2，中沟面积= 430 m2，内沟面积= 255 m2，外沟道容积∶ 中沟容积∶ 内沟容积= 55∶ 32∶ 19，基本符合奥贝尔氧化沟各沟道容积比(一般为55∶ 33∶ 17)。

2.3.2 氧化沟需氧量的计算

每组氧化沟需氧量的确定，由于本设计考虑了脱氮除磷，在需氧量的设计计算时宜考虑氨氮和硝态氮对氧的供需。根据总需氧量的计算公式可知:O2 =1.47QSr-1.42Xw + 4.6QNr-0.124 × 4.6Xw-2.86[TN0-(NH4-Ne)-(NO3-Ne)]。依上式计算得2 533.6 kg O2 /d。取水质修正系数α = 0.82，β = 0.95，压力修正系数ρ = 1.0，C20 = 9.17 mg /L，C28 = 7.92 mg /L，则标准状态需氧量根据公式得: R0 = 5 122.8 mg /d，考虑安全系数R0 = 1.2 × 5 122.8 = 6 147.4 mg /d。奥贝尔氧化沟采用三沟道系统，分配按外沟∶ 中沟∶ 内沟= 65 ∶ 25 ∶ 10 考虑，则外沟需氧量=6 147.4 × 0.65 = 3 995.7 kg O2 /d;中沟需氧量= 6 147.4 × 0.25 =1 536.8 kg O2 /d;内沟需氧量= 6 147.4 × 0.10 = 614.7 kg O2 /d。

2.3.3 氧化沟的水力计算[3]

水深较大氧化沟另需安装水下推流器，从而达到混合推流，由于国内氧化沟曝气设备除了曝气转刷外，其他设备都没有混合推动力参考，本工程参考国外飞力公司计算并选型。

1)外沟推力计算。依据上面公式取外沟的转角k = 1.5，墙摩擦k = 0.87，曝气头k = 0.55，水流为0.3 m/s。因外沟宽度为6 m，水深4.5 m，则A = 6 × 4.5 = 27 m2;总k =(1.5 ×2 +0.87 +0.55)=4.42。则T = 12ρAU2 k = 1 /2 × 1 000 × 27 × 0.32 × 4.42 = 5 370.3 N。依据飞力公式的水下推流器的性能参数，选用大直径的推流器，型号为4430，直径2.5 m，转速32 r /min，单台推力为2 390 N，单台轴功率为2.7 kW，使用3 台，总轴功率为8.1 kW。

2)中沟推力计算。同外沟计算一样，因中沟宽度为5 m，水深4.5 m，则A = 5 × 4.5 = 22.5 m2;取中沟的转角k = 1.2，墙摩擦k =0.77，曝气头k = 0.55，总k =(1.2 × 2 + 0.77 + 0.55)= 3.72。则T = 12ρAU2 k = 1 /2 × 1 000 × 22.5 × 3.72 × 0.32 = 3 766.5 N。依据飞力公式的水下推流器的性能参数，选用大直径的推流器，型号为4410，直径2.5 m，转速17 r /min，单台推力为2 200 N，单台轴功率为2.3 kW，使用2 台，总轴功率为4.6 kW。

3)内沟推力计算。因内沟宽度为5 m，水深4.5 m，则A = 5 ×4.5 = 22.5 m2;取内沟的转角k = 1.0，墙摩擦k = 0.50，曝气头k =0.55，总k =(1.0 × 2 + 0.50 + 0.55)= 3.05。则T = 12ρAU2 k =1 /2 × 1 000 × 22.5 × 3.05 × 0.32 = 3 088.1 N。依据飞力公式的水下推流器的性能参数，选用小直径的推流器，型号为4670，直径0.766 m，转速360 r /min，单台推力为3 800 N，单台轴功率为13 kW，使用1 台，总轴功率为13 kW。结语

通过合理计算，使其外、中和内三沟容积比达到55∶ 33∶ 17 左右，各沟的充氧浓度比为65∶ 25∶ 10 左右为宜，力求工艺最优化下，减少构筑物尺寸，节约用地;通过国外飞力公司的水力计算公式，选择恰当的水下推流器，利于节能。目前奥贝尔氧化沟工艺的稳定性及节能性已被充分认识，但对于奥贝尔氧化沟充氧量及水下推流计算，国内仍缺少成熟统一的计算方法。本文提供的计算方法还有待在工程实际中进一步加以验证。相信随着国内更多奥贝尔氧化沟的成功运行，一定能促进该工艺更低碳环保节能，以充分发挥其潜能。

第二篇：山东某市污水处理厂奥伯尔氧化沟工艺

山东某市污水处理厂奥伯尔氧化沟工艺

作者：王建利，张德兵，方 勇

简介： 介绍了山东某市污水处理厂采用奥伯尔氧化沟工艺的原因和设计特色；枚举了从工艺到设备的种种特点。关键字：污水处理 奥伯尔氧化沟 设计工艺

山东某市是环渤海经济带上的一个重要工业城市，中心区各类污水排放量达到17×10 m/d，其中工业污水约占70%。由于受化工厂、纸箱厂等重点污染源超标排放的影响，污水中BOD、COD、pH、SS、挥发性酚、油类及重金属铅、镉、砷等污染物浓度都严重超标。根据这一水质特点，山东某市污水处理厂设计采用了奥伯尔(Orbal)氧化沟处理工艺。处理流程如图1所示。

43图1 工艺流程图工程概况

1.1 设计规模

由中国市政工程某设计研究院主持设计的山东某市污水处理厂一期工程，流量为10×10 m/d,最大设计流量5 417 m/h，平均流量4 167 m/h。

1.2 水质情况

污水处理厂进、出水水质见表1。

表1 进、出水水质mg/L

1.3 主要工段设计参数 33

43① 机械处理段

平流曝气沉砂池2座，总停留时间4 min(高峰时)，水平流速0.1 m/s，有效水深2.67 m，单位曝气量0.2 m/(mh)；初次沉淀池2座，圆形，直径42 m，有效水深3.2 m，表面负荷2.1 m/(mh)，水力停留时间为1.5 h，出水堰负荷10.8 m/(mh)。

② 生物处理段

厌氧生物选择池：停留时间1 h(平均时流量)，有效容积V=4 200 m，设计水深5 m。

奥伯尔氧化沟(两组)：污泥龄9 d，污泥负荷0.123 kgBOD5/kgMLSS，容积负荷0.431 2 kgBOD5/(md)，混合液浓度3.5 g/L，剩余污泥产率0.9 kg/(kgBOD5d)，剩余污泥量12 150 kgDS/d，反硝化/硝化体积比25%，反硝化率75%；总池容31 420 m，内、中、外三沟道的容积分配为17%、33%、50%，水力停留时间为8.02 h，总标准需氧量为1 408 kg/h，供氧分配比例为外沟、中沟、内沟52∶30∶18，溶解氧分配为外沟、中沟、内沟0∶1∶2 mg/L。

最终沉淀池(4座)：水力负荷0.93 m/(mh)，有效水深4 m，水力停留时间3.2 h，出水堰负荷5.1 m/(mh)，回流污泥浓度7.0 g/L，污泥回流比100%。

③ 污泥处理段

浓缩池两座：设计固体表面负荷50 kg/m，停留时间2 d，浓缩后污泥浓度60 g/L。

污泥消化池：污泥消化时间20 d，中温消化温度35 ℃，消化池总有效容积15 600 m，直径22.3 m，总高度27.44 m，沼气产率0.3 m/kgVSS，沼气产量5 377 m/d，机械搅拌能力3 060 m/h，消化池顶部设计气压值5.39 kPa。工艺设计特色

① 由于污水处理厂进水中SS波动极大，在工艺小试过程中观察到来水的SS最高时达到1 000 mg/L，已超过微生物可以接受的浓度，因此设计采用了初沉池来解决这个问题，避免了SS对生化处理过程的冲击影响。

② 氧化沟前设置生物选择池，将进水和回流污泥(回流率100%)迅速混合，在对高底物浓度原污水进行均匀生物接种后，根据微生物选择理论，处以饥饿状态的主要微生物菌胶团在高底物浓度下，因具有较高的增殖速率而迅速达到较高的代谢活动，成为优势微生物，并且在兼氧—厌氧状态下迅速将易降解的溶解性有机质转化为储存于细胞中的有机物(如糖原、聚合羟基丁酸脂等)，并随后将其转化成负责形成粘聚性活性污泥絮体的细胞外物质(glycocalyx)，这样在选择池中迅速形成沉降性能良好的活性污泥絮体。反之，由于易引起污泥膨胀的丝状菌的增殖速率在高底物浓度下较低，增殖受到抑制而发展成为劣势微生物，起到了控制污泥膨胀的作用。不仅如此，由于选择池中特有的兼氧—厌氧和高底物浓度环境，因而在工艺上有助于提高脱氮和除磷效果。奥伯尔氧化沟特点

① 设备简单，所采用的表面曝气系统运行操作简单，控制灵活，维护方便，工艺运行稳定。

② 特有的外、中、内沟道0-1-2溶解氧分布形式，能达到较高的脱氮效果，总氮去除率最高可达80%以上。

③ 也适用于工业废水比例高的污水，抗高浓度污染物冲击负荷性能强，解决了进水中污染物负荷、特别是pH值的波动对水处理工艺的影响。

④ 由于该污水厂进水系统现状为合流制，故可以有效地抵抗暴雨流量的冲击。

⑤ 设备投资省，对合理利用外贷资金，成套引进设备和技术有利。

⑥ 为有效地对二沉池进行排泥，采用了美国Envirex公司开发的Tow—brow吸泥机。该吸泥机结构简单，排泥效果好，采用单一锥形平行于底板安装的方形断面吸泥管进行排泥，吸泥管迎水面一侧开有从周边到中心直径由大变小的吸泥口，能根据池底泥层的厚度变化按比例排泥，防止了短流和排泥不均匀，排泥过3333332.3.3.3.33.33.32.程平缓迅速，吸泥管随桥的转动在池底旋转吸入池底的污泥，而不扰动吸泥管上部的污泥，收集的污泥从预埋于池底中心的DN 700 mm排泥管排到池外，排泥量大小由连接在DN 700 mm管末端的套筒式排泥阀控制，简单方便、运行稳定。整个吸泥桥排泥效率高、运行维护费用小，节约能耗、操作简单易行。

⑦ 污泥消化加热系统中采用了套管式泥水热交换器，其套管采用了波纹管式内外管，不仅大大提高了热交换效率，而且由于波纹管的特殊结构增加了管子抗压强度，特别是在外管有压、内管无压时，避免了内管被压瘪。另外热水和污泥在波纹管内特殊急剧的紊流状态不仅提高了热传导效率，而且防止了泥垢和水垢在管壁上的沉积。这些提高了设备的运行安全性能。

第三篇：某城镇生活污水处理工程设计方案-氧化沟工艺设计

某城镇生活污水处理工程设计

摘 要：XX市XX镇生活污水处理厂设计处理规模12000m3/d，采用氧化沟工艺作为废水脱氮除磷阶段核心处理工艺，该工艺流程简单、构筑物少、处理效率高、投资省。经处理后出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的一级B标，总投资约1600万元。

关键词：生活废水；氧化沟工艺；

前言

XX镇位于四川XX市境内中部平原地区。东邻XX镇、XX乡，南接XX乡、XX镇，西连XX镇，北靠XX镇。1985年并乡入镇，仍名XX镇。幅员面积50.7平方公里，耕地面积3975亩。

XX镇历来是XX市商贸重镇，享有“大蒜之乡”、“川剧之乡”和“兰花之乡”的美誉。1992年被XX市列为优先发展经济“一条线”乡镇，1995年被列为成都市小城镇建设试点镇，同时被评为四川省文化先进乡镇，并首批被命名为成都市特色文化之乡，连续4年被列为国家级农业综合开发区。隆丰镇基础设施完备，初步形成了工业、农业和第三产业综合发展的格局，已由农业经济向城乡型经济发展。

基于新农村建设的要求，基础配套设施的完善，新建污水处理站是必须的也是必备的。为改善该城镇及下游地区的环境质量，保障人民身体健康，建立污水处理厂是完全必要的，也是十分迫切的；该污水处理站将收集该镇八成以上的生活污水，处理后出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的一级B标，满足排水和环保的要求[1]。同时与农民居住区环境的改善和新农村建设的总体思路完全吻合。1.1设计任务及依据 1.1.1设计任务

12000 m3/d乡镇生活污水站初步设计。1.1.2设计依据及原则 1.1.2.1 设计依据

《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）《污水综合排放标准》(GB8978-1996)《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-93)《中华人民共和国环境保护法》；

《建设项目环境保护设计规定》；

《彭州市建设项目环境管理》；

《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）中的一级标准； 《污水综合排排放标准》（GB8978-1996）中的一级标准；

《建筑给水排水设计规范》（GBJ 15-88）；

1.1.2.2 设计原则

（1）选用运行安全可靠、经济合理的工艺流程。

（2）采用先进的技术和设备，合理利用资金，提高污水处理站的自动化程度和管理水平。

（3）根据基础设施统一规划、分步实施的方针，在方案设计中充分考虑远、近期结合，为发展留有余地。

（4）污水处理厂的位置，应符合城市规划要求，位于城市下游，与周边有一定的卫生防护带，靠近受纳水体，少占农田。

（5）严格执行国家和地方现行有关标准、规范和规定。1.1.3 设计范围

本方案设计范围为：通过对类似生活污水水质情况的综合分析，提出可行性方案，最终推荐最优方案；内容主要包括污水处理工艺流程、设备选型、污水构筑物及附属工程等进行综合规划设计。

1.2 设计水量及水质 1.2.1 设计人口

根据统计，隆丰镇2005年人口共43000人，结合当地70/00的人口年增长速度，以等比数列推算法[2]预计到2020年人口总数达48000人左右。

1.2.2 设计水量

根据居民生活污水定额[2]145 L /(人·d)，设计水量平均总流量为6525m3/d,平均时流量272m3/h,即75 L/s。所以时变化系数Kz=1.7,小时最大流量Qmax=12000m3/d。

1.2.3 设计水质

根据本地城镇污水的原始资料，和该污水处理厂出水直接排放到河流内，而该河流是饮用水源保护区，所以，处理出水应该达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）的一级B标。

表1 设计水质

进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)处理程度(%)BOD5 200 20 90 CODcr 350 60 82.8

SS 300 20 93.3

T-N 40 20 50

NH3-N 30 15 50

TP 8 1 87

高25℃ 低12℃

6～9

水温

pH 2处理工艺方案选择 2.1工艺方案选择原则

作为乡镇基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，乡镇污水处理厂工程的建设和运行意义重大。由于乡镇污水处理厂的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式[3]。在污水处理厂工艺方案确定中，将遵循以下原则：

（1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家规定的排放要求。（2）基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。

（3）运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处埋构筑物的处理能力。

（4）选定工艺的技术及设备先进、可靠。

（5）便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。本工程要求的污水处理程度较高，对污水处理工艺选择应十分慎重。本方案设计的污水处理工艺选择针对该城镇污水量和污水水质以及经济条件考虑适应力强、调节灵活、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟先进工艺[4]。下面将对各种工艺的特点进行论述，以便选择切实可行的方案。

2.2污水处理工艺流程的确定 2.2.1 厂址及地形资料

XX镇污水处理站选址应综合考虑管网布置和现有人口分布特点，将其分别布置在龟背型场镇的两边。

2.2.2气象及水文资料 2.2.2.1水文地质资料

该地区地处成都平原。地形复杂，有低山、丘陵和平原，多条河流直贯其中，地势北高南低。

2.2.2.2气象资料

(1)风向及风速：常风向为北风，最大风速1.2m/s；(2)气温：月平均最高气温37.3℃,最低气温-2.7℃ 2.2.3可行性方案的确定 本项目污水处理的特点为：

① 污水以有机污染为主，BOD/COD=0.5，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒物一般不超标；

② 污水中主要污染物指标BOD5、CODcr、SS值比国内一般城市污水高；

针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。

生活污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是生活污水处理的主要手段，是水资源可持续发展的重要保证[5]。

根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用：普通活性污泥法、氧化沟法、A/O工艺法、AB法、SBR法等等。

a.普通活性污泥法方案

普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计及运行经验，处理效果可靠。自20世纪70年代以来，随着污水处理技术的发展，本方法在艺及设备等方面又有了很大改进。在工艺方面，通过增加工艺构筑物可以成为“A/O”或“A2/O”工艺，从面实现脱N和除P。在设备方面，开发了各种微孔曝气池，使氧转移效率提高到20%以上，从面节省了运行费用。

国内已运行的大中型污水处理厂，如西安邓家村（12万m3/d）、天津纪庄子（26万m3/d）、北京高碑店（50万m3/d）、成都三瓦窑（20万m3/d）

普通活性污泥法如设计合理、运行管理得当，出水BOD5可达10～20mg/L。它的缺点是工艺路线长，工艺构筑物及设备多而复杂，运行管理管理困难，基建投资及运行费均较高。国内已建的此类污水处理厂，单方基建投资一般为1000～1300元/(m3/d)，运行费为0.2～0.4元/(m3/d)或更高。

b.氧化沟方案

氧化沟污水处理技术，是20世纪50年代由荷兰人首创。60年代以来，这项技术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国已被广泛采用，工艺及构造有了很大的发展和进步。随着对该技术缺点（占地面积大）的克服和对其优点（基建投资及运行费用相对较低，运行效果高且稳定，维护管理简单等）的逐步深入认识，目前已成为普遍采用的一项污水处理技术。目前常用的几种商业性氧化沟有荷兰DHV公司60年代开发的Carrousel氧化沟，美国Envirex公司开发的Orbal氧化沟，丹麦Kruger公司发明的DE氧化沟等。在我国，氧化沟工艺是使用较多的工艺[4]。

氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，成为A/O工艺；氧化沟前增加厌氧池可成为A2/O（A-A-O）工艺，实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。

氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的革新的活性污泥法工艺，与传统活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点。

① 工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。一般情况下，氧化沟工艺可比传统活性污泥法少建初沉池和污泥厌氧消化系统，基建投资少。另外，由于不采用鼓风曝气的空气扩散器，不建厌氧消化系统，运行管理要方便。

② 处理效果稳定，出水水质好。实际运行效果表明，氧化沟在去除BOD5和SS方面均可取得比传统活性污泥法更高质量的出水，运行也更稳定可靠。同时，在不增加曝气池容积时，能方便地实现硝化和一定的反硝化处理，且只要适当扩大曝气池容积，能更方便地实现完全脱氮的深度处理。

③ 基建投资省，运行费用低。实际运行证明，由于氧化沟工艺省去初沉池和污泥厌氧消化系统，且比较容易实现硝化和反硝化，当处理要求脱氮时，氧化沟工艺在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多（当只需去除BOD5时，可能节省不多）。同样，当仅要求去除BOD5时，对于大规模污水厂采用氧化沟工艺运行费用比传统活性污泥法略低或相当，而要求去除BOD5且去除NH3-N时，氧化沟工艺运行费用就比传统活性污泥法节省较多。

④ 污泥量少，污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达20～30d，污泥在沟内得到了好氧稳定，污泥生成量就少，因此使污泥后处理大大简化，节省处理厂运行费用，且便于管理。

⑤ 具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。水流在氧化沟中流速为0.3～0.4m/s，氧化沟的总长为L，则水流完成一个循环所需时间t=L/S,当L=90～600m时，t=5～20min。由于废水在氧化沟中设计水力停留时间T为10～24h，因此可计算出废水在整个停留时间内要完成的循环次数为30～280次不等。可见原污水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环量所稀释，因此具有一定承受冲击负荷的能力。

⑥ 占地面积少。由于氧化沟工艺所采用的污泥负荷较小、水力停留时间较长，使氧化沟容积会大于传统活性污泥法曝气池容积，占地面积可能会大些，但因为省去了初沉池和污泥厌氧消化池，占地面积总的来说会少于传统活性污泥法。

c.A/O和A2/O法

A/O工艺自被开发以来,就因为其特有的经济技术优势和环境效益,愈来愈受到人们的广泛重视.通常称为A/O工艺的实际上可分为两类,一类是厌氧/好氧工艺,另一类是缺氧/好

氧工艺.厌氧状态和缺氧状态之间存在着根本的差别:在厌氧状态下既有无分子态氧,也没有化合态氧,而在缺氧状态下则存在微量的分子态氧(DO浓度<0.5mg/L),同时还存在化合态的氧，如硝酸盐．。

A2/O法的特点有：

①A2/O法在去除有机碳污染物的同时，还能去除污水中的氮磷，与传统活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比，不仅投资少、运行费用低，而且没有大量的化学污泥，具有良好的环境效益。

②A2/O法厌氧、缺氧、好氧交替进行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。③A2/O法工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同样功能的工艺，节省基建投资。④A2/O法缺点是受泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，不可能同时取得脱氮和除磷都好的双重效果。

d.A-B法工艺

AB工艺是一种生物吸附―降解两段活性污泥工艺，A段负荷高，曝气时间短，0.5h左右，污泥负荷高2～6 kgBOD5/(kgMLSS·d)，B段污泥负荷较低，为0.15～0.30 kgBOD5/(kgMLSS·d)，该段工艺有机物、氮和磷都有一定的去除率，适用于处理浓度较高，水质水量较大的污水，通常要求进水BOD5≥250mg/L，AB工艺才有明显优势[4]。

AB工艺的优点：

具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。

① 对有机底物去除效率高。

② 系统运行稳定。主要表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。

③ 有较好的脱氮除磷效果。

④ 节能。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明，AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%～25%.AB工艺的缺点

① A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。

② 当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD5 5%～60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮。

③ 污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。

e.SBR工艺

SBR实际上是最早出现的活性污泥法，早期局限于实验研究阶段，但近十年来，由于自动控制、生物选择器、机械制造方面的技术突破才使得这一工艺真正应用于生产实践，目前该工艺的应用正在我国逐步兴起[5]。

它是一个完整的操作过程，包括进水、反应、沉淀、排水排泥和闲置5个阶段。SBR工艺有以下特点：

① 生物反应和沉淀池在一个构筑物内完成，节省占地，土建造价低。

② 具有完全混合式和推流式曝气池的优势，承受水量，水质冲击负荷能力强。③ 污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀。④ 对有机物和氮的去除效果好。

但传统的SBR工艺除磷的效果不理想，主要表现在：对脱氮除磷处理要求而言，传统SBR工艺的基本运行方式虽充分考虑了进水基质浓度及有毒有害物质对处理效果的影响而采取了灵活的进水方式，但由于这种考虑与脱氮或除磷所需要的环境条件相背，因而在实际运行中往往削弱脱氮除磷效果。就除磷而言，采用非限量或半限量曝气进水方式，将影响磷的释放；对脱氮而言，则将影响硝化态氮的反硝化作用而影响脱氮效果。

表2 生物处理方案技术经济比较

方 案 A/O 氧化沟 AB法 SBR法 技术 指标 BOD5去 除率％ 85～95 90～95 85～95 90～99 经济指标 基建 费 >100 <100 <100 <100

能 耗 >100 >100 <100 100

占 地 >100 >100 约100 <100

运行情况 运行 稳定 一般 稳定 一般 稳定

管理 情况 一般 简便 简便 简便

适应负荷波动 一般 适应 适应 适应

备 注

需脱氮除磷的污水处理厂

适用于中小型污水厂,需要脱氮除磷地区

适应可分期建设达到不同的要求 适用于中、小型污水处理厂

注：*将传统活性污泥法100作为相对经济指标基准。

从上面的对比中我们可以得到如下结论：根据综合分析，为使该废水达到排放标准则应考虑使用具有脱氮除磷功能的生物处理工艺。

由以上内容知，处理工艺上优先选择A/O法和氧化沟法，两种工艺都能达到预期的处理效果，且都为成熟工艺，但经分析比较，氧化沟法工艺方案在以下方面具有明显优势。

① 氧化沟法方案在达到与传统活性污泥法同样的去除BOD5效果时，还能有更充分的硝化和一定的反硝化效果；

② 氧化沟法管理较简单，适合该污水处理管理技术水平现状；

③ 氧化沟法相对A/O法具有更强的适应符合波动能力[6]。

综合以上对比分析，本工程以氧化沟法污水处理厂工艺方案作为推荐方案，如图1所示。9

图

氧

化

沟

法

污

水

处

理

厂

工

艺

流

程渣包外运栅渣打包机农灌格栅砂外运提升泵沉砂池厌氧池氧化沟二沉池接触池分水井至回用水深度处理系统原污水砂水分离器砂泵回流泵集泥井加氯机泥饼外运污泥脱水机贮泥池浓缩池污泥泵液氯 10 污水处理工艺设计计算 3.1污水处理系统 3.1.1格栅

格栅主要是为了拦截废水中的较大颗粒和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。主要是对水泵起保护作用，拟采用中格栅，格栅栅条选用圆钢，栅条宽度S=0.01m，间隙拟定为0.02m[2]。

设计参数：栅条间隙e=20.00mm，栅前水深h=0.4m,过栅流速υ=0.9m/s，安装倾角δ=60°,φ10圆钢为栅条阻力系数 =1.79。

图2 格栅示意图

① 栅条间隙数n

Qmaxsinaneh

式中： n——栅条间隙数，个；

Qmax——最大设计流量，Qmax =0.129 m3/s；

a——格栅倾角，取60； b——栅条间隙，m，取0.02 m； h——栅前水深，m，取0.4 m； v——过栅流速，m/s，取0.9 m/s；

则：

nQmaxsina0.129sin60=16.67 条

取17条 ehv0.020.40.9② 栅槽宽度 B B=S(n-1)+bn 式中： S——栅条宽度，m，取0.01 m。则：

B=S(n-1)+bn=0.01×(17-1)+0.02×17=0.5m ③ 通过格栅的水头损失h1=h0k vh0sina

2gs



b43 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/s2，取g=9.8 m/s2；

K ——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 =3；

——阻力系数，其值与栅条断面形状有关；

——形状系数，取 =1.79（由于选用断面为锐边矩形的栅条）。

s0.01则： 1.790.71

b0.024343 12

0.92v2sin60=0.03 m

h0sina=0.7129.82g

h1=h0k=0.03×3=0.09m ④ 栅后槽总高度

H H=h+h1+h2

式中：h2——栅前渠道超高，取 =0.3 m。则：

H=h+h1+h2 =0.4+0.09+0.3=0.79。⑤ 栅槽总长度

L Ll1l21.00.5H1tan

BB1l12tan1

l12 l2H1hh1 式中：

l1——进水渠道渐宽部分的长度，m ；

B1——进水渠宽，m，取B1=0.35m ；

a1——进水渠道渐宽部分的展开角度，取a1=20 ；

l2——栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，m ；

H1——栅前渠道深，m.则：

l1BB10.50.350.22m 2tana12tan20l1=0.11 m 213



l2H1=h+h2=0.4+0.3=0.7 m

L=l1+l2+0.5+1.0+⑥ 每日栅渣量 W

H10.7=0.22+0.11+0.5+1.0+=2.23m tantan60W

86400QmaxW11000K总

式中：W1——栅渣量，m3/(103m3)污水，取W1=0.07 m3/(103m3)污水。则：

W=86400QmaxW1864000.1290.07=0.45 m3/d>0.2 m3/d , 宜采用机械清渣 1000KZ10001.73.1.2污水提升泵池 设计计算

① 设计流量：Q=301L/s，泵房工程结构按远期流量设计 ② 泵房设计计算

采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入关渠堰。

根据最大流量设计，选用4台150QW-180-6-5.5潜污泵（3用1备）[7]，Q＝180m3/h，H=6m；采用高、中、低水位分别启动水泵，通过液位计来实现自动控制；出水管上设置管式流量计，对出水流量进行监测和控制。

污水提升泵池尺寸：1000mm×900mm×1500mm 数量：1座 材质：钢筋混凝土 构造：全地埋 3.1.3平流式沉砂池

① 设计说明

污水经提升泵提升后进入平流沉砂池，共两组对称于提升泵房中轴线布置，每组分为两格[4]。每格宽度B1=0.65m 沉砂池池底采用多斗集砂，沉砂由螺旋离心泵自斗底抽送至高架砂水分离器，砂水分离通入压缩空气洗砂，污水回至提升泵前，净砂直接卸入自卸汽车外运。

设计流量为Qmax=464 m3/h=0.129 m3/s，设计水力停留时间t=30s，水平最大流速υ=0.25m/s，城市污水沉砂量X=30 m3/(106m3)，清除沉砂的间隔时间T=2d。

每格池平面面积为A=

Qmax0.1290.516m2 v0.25② 沉砂池水流部分的长度（L）

LVt

式中：

L——沉砂池水流部分的长度，L；

V——曝气沉砂池有效容积，m3 ；

t ——设计水力停留时间t=40s 则：

LVt0.25307.5m ③

池宽度

B

B=n×B1=2×0.65=1.3m

式中：

B——沉砂池总宽度；

B1——单个沉砂池宽度；

n——沉砂池个数。

则：

B=n×B1=2×0.65=1.3m

④ 有效水深 hh2=A B式中：

h2——有效水深；

A——池平面面积；

B——沉砂池总宽。则：

h2=A0.5160.4 m B1.3⑤ 沉砂斗所需容积（V）

V =QmaxXT86400

KZ106式中：

V——沉砂斗所需容积；

Qmax——最大设计流量，Qmax =0.129 m3/s；

X——城市污水沉砂量，m3/(106m3)；

T——清除沉砂的间隔时间，d。

KZ——水流量变化系数，取1.7。则：

V=QmaxXT864000.129302864000.3990.4m3 66KZ101.710⑥ 池总高度(H)

H= h1+h2+h3

式中：h1——沉砂池超高，取0.3m;

h2——有效深度，h2=0.4m；

h3——沉砂室高度，取0.5m 则：

H= h1+ h2+ h3=0.3+0.4+0.5=1.2m 3.1.4厌氧池 a.设计参数

设计流量：最大日平均时流量为Qmax= 129L/s 水力停留时间：T=2.5h 污泥浓度：X=3000mg/L 污泥回流液浓度：Xr=10000mg/L 考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h，所以设计水量按

最大日平均时考虑[8]。

b.设计计算 ① 厌氧池容积：

V= Q1′ T=129×10-3×2.5×3600=1161m

3② 厌氧池尺寸：水深取为h=4.0m。

则厌氧池面积： A=V1161290m2 h

4厌氧池直径：

D=4A4290m（取D=20m）3.14

考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m。

③ 污泥回流量计算：

回流比计算

R =X31030.43

XrX103

污泥回流量

QR =0.43×129=55.47L/s=4792m3/d 3.1.5氧化沟

3.1.5.1 设计参数（进水水质如表1所示）

进水BOD5 =200mg/L

出水BOD5 =20mg/L 进水NH3-N=30mg/L

出水NH3-N=15mg/L 污泥负荷Ns=0.14 KgBOD5/(KgVSS·d)污泥浓度MLVSS=5000mg/L 污泥f=0.6，MLSS=3000mg/L。

拟用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮

除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟按设计分2座，按最大日平均时流量设计Qmax=11092 m3/d= 129 m3/s，每座氧化沟设计流量为

Q1＝Qmax= 65L/s。2总污泥龄：20d MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=2700 曝气池：DO＝2mg/L NOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3-N还原 α＝0.9

β＝0.98 其他参数：a=0.6kgVSS/kgBODb=0.07d-1 脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSS·d K1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L 剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2): 所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原 硝化安全系数：2.5 脱硝温度修正系数：1.08 3.1.5.2 设计计算 ①.碱度平衡计算：

出水处理水中非溶解性BOD5值

BOD5f；

BOD5f =0.7×Ce×1.42（1-e-0.23×5）

式中：BOD5f——出水处理水中非溶解性BOD5值，mg/L；

Ce——出水中BOD5的浓度，mg/L； 则：BOD5f =0.7×20×1.42（1-e-0.23×5）=13.6 mg/L 则出水处理水中溶解性BOD5值，BOD5=20-BOD5f =6.4 mg/L ②.设采用污泥龄20d，日产污泥量 Xc

Xc =aQLr

1bc式中：Q——为氧化沟设计流量，11092 m3/d；

a——为污泥增长系数，取0.6 kg/kg；

b——污泥自身氧化率，取0.05 L/d;

Lr——为（L0-Le）去除的BOD5浓度，mg/L；

L0——进水BOD5浓度，mg/L；

Le——出水BOD5浓度，mg/L；

c——污泥龄，d。

则

Xc =aQLr0.6110922006.4644 kg/d 1bc100010.0520根据一般情况，设其中有12.4％为氮，近似等于总凯式氮（TKN）中用于合成部分[9]，即：

0.124644=79.8 kg/d

即：TKN中有79.810007.19 mg/L用于合成。

11092

需用于氧化的NH3-N =34-7.19-2=24.81 mg/L

需用于还原的NO3-N =24.81-11.1=13.71 mg/L ③.碱度平衡计算

一般去除BOD5所产生的碱度（以CaCO3计）约为0.1mg/L碱度去除1mgBOD5，设进水中碱度为250mg/L。

所需碱度为7.1 mg碱度/mg NH3-N氧化，即 7.1×24.81=176.15 mg/L 氮产生碱度3.0 mg碱度/ mg NO3-N还原，即 3.0×13.71=41.1 mg/L 计算所得的剩余碱度=250-176.15+41.1+0.1×Lr=32.75+0.1×193.6=133.9 mg/L

计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH≥7.2 mg/L ④.硝化区容积计算：

曝气池：DO＝2mg/L 硝化所需的氧量NOD=4.6 mg/mg NH3-N氧化，可利用氧2.6 mg/mg /NO3-N还原 α＝0.9

β＝0.98 其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5

b=0.07d-1 脱氮速率： qdn=0.0312kgNO3-N/(kgMLVSS·d)K1=0.23d-

1Ko2=1.3mg/L 剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2): 所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原 硝化安全系数：2.5 脱硝温度修正系数：1.08

硝化速率为

n0.47e0.098T15

NO20.05T1.158KON102O2

220.47e0.09815150.05151.1581.32210



=0.204 d-1

故泥龄： tw114.9d 0.204n

采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5 d

原假定污泥龄为20d，则硝化速率为：

n

单位基质利用率：

u10.05L/d 20nba0.050.050.167

kgBOD5/kgMLVSS.d

0.6

式中： a——污泥增长系数，0.6；

b——污泥自身氧化率，0.051/d。

在一般情况下，MLVSS与MLSS的比值是比较固定的，这里取为0.75

则：

MLVSS=f×MLSS=0.753600=2700 mg/L

所需的MLVSS总量=

2006.4100000.167100011000Kg

硝化容积： Vn1100010004074m3 2700

水力停留时间： tn⑤.反硝化区容积：

4074248.81h 11092

12℃时，反硝化速率为：

Fqdn0.03()0.029T20M

式中： F——有机物降解量，即BOD5的浓度，mg/L

M——微生物量，mg/L；

——脱硝温度修正系数，取 1.08。

T——温度，12℃。

则：

2000.0291.081220

qdn0.0336001624

=0.017kg NO3-N /kgMLVSS.d 还原NO3-N的总量=

13.7111092152kg/d 1000

脱氮所需MLVSS=

1528000kg 0.019800010002962.9m3 270021

脱氮所需池容： Vdn

水力停留时间： tdn⑥.氧化沟的总容积：

总水力停留时间：

2962.9246.4h 11092t=tn+tdn=8.81+6.4=15.2h

总容积：

V=Vn+Vdn=4074+2962.9=7036.9m3

⑦.氧化沟的尺寸：

氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m，宽7m，则氧化沟总长:7036.940742962.9287.2 m。其中好氧段长度为166.2m，缺氧段长度为121m。3.573.573.57弯道处长度: 3722122166m

则单个直道长: 287.26655.3m(取54m)4

故氧化沟总池长=54+7+14=75m，总池宽=74=28m（未计池壁厚）。⑧需氧量计算：

采用如下经验公式计算:

氧量O2(kg/d)ALrBMLSS4.6Nr2.6NO3

式中：A——经验系数，取0.5；

Lr——去除的BOD5浓度，mg/L；

B——经验系数，取0.1；

Nr——需要硝化的氧量，24.8111092103=275.2 kg/d

其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。

需要硝化的氧量：

Nr=24.811109210-3=275.2 kg/d R02=0.511092(0.19-0.0064)+0.140742.7+4.6275.2-2.6152 =2988.95 kg/d=124.54 kg/h 30℃时, 采用表面机械曝气时脱氮的充氧量为：

R0Cs(T)C1.024T20

RCs(20)

式中：α——经验系数，取0.8；

β——经验系数，取0.9

——相对密度，取1.0；

Cs(20)Cs(30)——20℃时水中溶解氧饱和度，取9.17 mg/L;——30℃时水中溶解氧饱和度，取7.63 mg/L；

C——混合液中溶解氧的浓度，取2mg/L;

T——温度，30℃。

则：

R0CsTC1.024(T20)RCs(20)= 124.549.17(3020)0.80.917.6321.024

=231.4 kg/h 查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机[10]，直径Ф＝3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n,则

nR0231.41.85125125

取n=2台

⑨回流污泥量：

可由公式RX求得。

XrX式中：X——MLSS=3.6g/L，Xr——回流污泥浓度，取10g/L。

则：

R3.60.56（50％～100％，实际取60％）

103.6考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q。⑩剩余污泥量：

Qw6442400.25110921524.1kg/d0.751000

如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为：

1524.1152.41m3/d

3.1.5.3 氧化沟计算草草图如下：

备用曝气机栏杆可暂不安装图3 氧化沟设计草图（1）

上走道板进水管接自提升泵房及沉砂池走道板上出水管至流量计井及二沉池钢梯图4 氧化沟设计草图（2）

3.1.6 二沉池

该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机[11]。3.1.6.1设计参数

设计进水量：Q=11092 m3/d=463.2 m3/h

表面负荷：qb范围为1.0—1.5 m3/ m2.h，取q=1.0 m3/ m2.h

固体负荷：qs 一般范围为120 =140 kg/ m2.d 水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h 堰负荷：取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)3.1.6.2．设计计算 ① 沉淀池面积: 按表面负荷算： AQ463.2463.2m2 qb1② 沉淀池直径：D4A4463.224.2m16m3.14

QT=qbT=1.02.5=2.5m<4m A③ 沉淀部分有效水深为

h2 =④ 沉淀部分有效容积

3.1424.322.5=1150m3 h2=

V=

44D2⑤ 沉淀池底坡落差，设池底坡度

i=0.05

D24.3

则：

h4=i20.0520.5075m

22⑥ 沉淀池周边水深

其中缓冲层高度取h3=0.5 m

刮泥板高度取h5=0.5 m

H0=h2+h3+h5=2.5+0.5+0.5=3.5mm ⑦ 沉淀池总高度 H 设沉淀池超高h1=0.3m

H=H0+h4+h1=3.5+0.51+0.3=4.31m 3.1.6.3 校核堰负荷：

径深比

D24.38.1h1h32.50.5

D24.36.94hhh2.50.50.5

123

堰负荷

Q11092145m3/(d.m)1.67L/(s.m)2L/(s.m)D3.1424.3

以上各项均符合要求

3.1.6.4 辐流式二沉池计算草图如下：

出水进水图5 辐流式沉淀池排泥出水进水图6 辐流式沉淀池计算草图3.1.7 接触消毒池与加氯间

采用隔板式接触反应池[10]

3.1.7.1．设计参数

设计流量：Q′=11092 m3/d =129 L/s（设一座）水力停留时间：T=0.5h=30min 设计投氯量为：max＝4.0mg/L

平均水深：h=2.0m

隔板间隔：b=3.5m 3.1.7.2．设计计算 ①

接触池容积：

V=Q′T=0.1293060=232m3

V232116m2

表面积A=h2

隔板数采用2个，则廊道总宽为B＝（2+1）3.5＝10.5m 取11m

接触池长度LA11611m B10.5

长宽比L113.14 b3.5

实际消毒池容积为V′=BLh=11112=242m3

池深取2＋0.3＝2.3m(0.3m为超高)经校核均满足有效停留时间的要求 ② 加氯量计算：

设计最大加氯量为max=4.0mg/L,每日投氯量为

ω＝maxQ=41109210-3=44.3kg/d=1.85kg/h

选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为3/8瓶,共贮用10瓶，每日加氯机一台，投氯量为1.5～2.5kg/h。

配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=1—3m3/h,扬程不小于10mH2O ③ 混合装置

在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式）。混合搅拌机动率N0为

N0QTG2102

式中：QT——混合池容积，m3；

——水力粘度，20℃时， =1.06×10-4Kg·s/m2；

G——搅拌速度梯度，对于机械混合G=500s-1。

1.060.1293050020.068KW

N035102

实际选用JBK-2200框式调速搅拌机，搅拌器直径φ2200，高度H=2000mm，电动机功率为4.0KW。

接触消毒池设计为纵向折流反应池。在第一格，每隔3.8m设纵向垂直折流板，第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设。

④ 接触消毒池计算草图如下：

图7 接触消毒池工艺计算图

3.2污泥处理系统 3.2.1污泥回流泵房 3.2.1.1.设计说明

二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回流泵房，其他污泥由刮泥板刮入污泥井中，再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中。

设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比R=50％－100％。按最大考虑，即QR=100%Q=129 L/s＝11145.6m3/d 回流污泥泵设计选型 3.2.1.2 扬程：

二沉池水面相对地面标高为0.6m,套筒阀井泥面相对标高为0.2m，回流污泥泵房泥面相对标高为－0.2-0.2＝-0.4m，氧化沟水面相对标高为1.5m，则污泥回流泵所需提升高度为：1.5-（-0.4）＝1.9m 3.2.1.3 流量：

两座氧化沟设一座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为11145.6 m3/d＝464.4 m3/h 3.2.1.4 选泵：

选用LXB-900螺旋泵2台（1用1备），单台提升能力为480 m3/h，提升高度为2.0m－2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=5.5kW.[11]

回流污泥泵房占地面积为9m×5.5m 3.2.2 剩余污泥泵房 3.2.2.1 设计说明

二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵（地下式）将其提升至污泥浓缩池中。

处理厂设一座剩余污泥泵房（两座二沉池共用）

污水处理系统每日排出污泥干重为2×1524.1kg/d,即为按含水率为99％计的污泥流量2Qw＝2×152.4 m3/d＝304.8 m3/d＝12.7 m3/h 3.2.2.2.设计选型 ① 污泥泵扬程: 辐流式浓缩池最高泥位（相对地面为）-0.4m，剩余污泥泵房最低泥位为-4.53m,则污泥泵静扬程为H0=4.53-0.4＝4.13m，污泥输送管道压力损失为4.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H0+4+1=9.13m。

② 污泥泵选型:

选两台，1用1备，单泵流量Q>H=14-12m, N=3kW ③ 剩余污泥泵房:

2Qw＝6.35 m3/h。选用1PN污泥泵Q= 7.2－16 m3/h, 21

占地面积L×B=4m×3m，集泥井占地面积3.0mH3.0m

23.2.3 污泥浓缩池

采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。

3.2.3.1设计参数

进泥浓度：10g/L

污泥含水率P1＝99.0％，每座污泥总流量: Qw＝1524.1kg/d=152.4 m3/d=6.35 m3/h

设计浓缩后含水率P2 =96.0％

污泥固体负荷：qs =45kgSS/(m2.d)

污泥浓缩时间：T=13h

贮泥时间：t=4h 3.2.3.2 设计计算 ① 浓缩池池体计算： 每座浓缩池所需表面积

AQw1524.133.86m2 qs45

 浓缩池直径

D

u4A433.866.5m3.14

水力负荷

Qw152.45.05m3/(m2.d)0.21m3/(m2.h)2A3.1

 有效水深h1=uT=0.2113=2.73m

取h1=2.8m 浓缩池有效容积V1=A h1=33.862.8=94.8m3 ② 排泥量与存泥容积: 浓缩后排出含水率P2＝96.0％的污泥,则

Qw′=

100P100991Qw152.4138.1m3/d1.54m3/h

100P210096

按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积

V2＝4Qw′＝41.54＝6.16 m3

泥斗容积

V3h43

(r1r1r2r2)22

=

式中： 3.141.21.121.10.60.622.8m3 3h4——泥斗的垂直高度，取1.2m

r1——泥斗的上口半径，取1.1m

r2——泥斗的下口半径，取0.6m

设池底坡度为0.08，池底坡降为：

h5=0.08D2r10.086.521.10.172m

故池底可贮泥容积：

V4h53

(R1R1r1r1)22

=

3.140.172(3.2523.251.11.12)2.28m3 3

式中：

R1——浓缩池半径, m；

r1——泥斗的上口半径，m。

因此，总贮泥容积为

VwV3V42.82.855.68m3V26.16m3

（满足要求）③ 浓缩池总高度：

浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为

Hh1h2h3h4h5

=2.8+0.30+0.30+1.2+0.17=4.77m ④ 浓缩池排水量：

Q=Qw-Qw’ =6.35-1.54=4.81m3/h ⑤ 浓缩池计算草图：

上清液出泥进泥图7 浓缩池计算草图

3.2.4 贮泥池及污泥泵 3.2.4.1设计参数

进泥量：经浓缩排出含水率P2＝96%的污泥2Q w′=238.1=76.2m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T＝0.5d=12h 3.2.4.2 设计计算

池容为

V=2Qw′T=76.20.5=38.1 m3

贮泥池尺寸（将贮泥池设计为正方形）

LBH=3.63.63.6m

有效容积V=46.66m3

浓缩污泥输送至泵房

剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作肥料之用

污泥提升泵

泥量Q=76.2m3/d=3.17 m3/h

扬程H=2.3-(-1.5)+4+1=7.8m

选用1PN污泥泵两台[11]，一用一备，单台流量Q=7.2～16 m3/h,扬程H=14～12mH2O,功率N=3kW

泵房平面尺寸L×B=4m×3m 4 厂区平面及高程设计 4.1厂区平面布置

4.1.1各处理单元构筑物的平面布置：

处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑[13]：

① 贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。② 土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段

④ 在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求5～10m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。

④ 各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。4.1.2平面布置

本着尽量节约用地，并考虑发展预留用地的原则，进行厂区的总平面布置，本期工程总占地面积约4.5亩，包括污水处理构筑物、建筑物、附属构筑物、道路绿化，按功能分为污水预处理区、污水主处理区、污泥处理区、生活管理区、预留的回用水处理区。

4.1.3管线布置

厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管，消化气管管线。辅助建筑物：

污水处理厂的辅助建筑物有泵房，鼓风机房，办公室，集中控制室，水质分析化验室，变电所，存储间，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。

在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽6～9m次干道宽3～4m，人行道宽1.5m～2.0m曲率半径9m，有30%以上的绿化。

4.2高程设计 4.2.1高程布置原则

①保证处理水在常年绝大多数时间里能自流排放水体，同时考虑污水厂扩建时的预留储备水头。

②应考虑某一构筑物发生故障，其余构筑物须担负全部流量的情况，还应考虑管路的迂回，阻力增大的可能。因此，必须留有充分的余地。

③处理构筑物避免跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。④在仔细计算预留余量的前提下，全部水头损失及原污水提升泵站的全扬程都应力求缩小。

⑤应考虑土方平衡，并考虑有利排水。4.2.2 高程布置时的注意事项

在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项。

①选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当 留有余地，以保证在任何情况下处理系统能够正常运行。

②污水尽量经一次提升就应能靠重力通过处理构筑物，而中间不应再经加压提升。③计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管（渠）的设计流量。

④污水处理后应能自流排入下水道或者水体。4.2.3污水污泥处理系统高程布置 ①厂区设计地面标高

暂定厂区自然地平标高为地面标高，可根据厂区现场实际情况对土方适当平衡。②工艺流程竖向设计

处理厂进水管道管底标高暂定为-2.500m，以此为依据，进行污水处理流程的竖向设计。4.2.4高程确定

计算污水厂处关渠堰的设计水面标高

根据式设计资料，关渠堰自本镇西南方向流向东北方向，关渠堰底标高为-3.75m，河床水位控制在0.5－1.0m。

而污水厂厂址处的地坪标高基本上在2.25m左右（2.10－2.40），大于关渠堰最高水位1.0m（相对污水厂地面标高为-1.25）。污水经提升泵后自流排出，由于不设污水厂终点泵站，从而布置高程时，确保接触池的水面标高大于0.8m【即关渠堰最高水位(－1.25+0.154+0.3）＝-0.796≈0.8m】,同时考虑挖土埋深。

各处理构筑物的高程确定

设计氧化沟处的地坪标高为2.25m（并作为相对标高±0.00），按结构稳定的原则确定池底埋深-2.0m，再计算出设计水面标高为3.5-2.0＝1.5m，然后根据各处理构筑物的之间的水头损失，推求其它构筑物的设计水面标高。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。再根据各处理构筑物的水面标高、结构稳定的原理推求各构筑物地面标高及池底标高。具体结果见污水、污泥处理流程图。

表3 各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高

构筑物名称 进水管 中格栅 泵房吸水井 接触池 水面标高(m)-0.19-0.39-1.00-0.67

池底标高(m)

-0.79-1.30-2.97

构筑物名称 沉砂池 厌氧池 氧化沟 二沉池

水面标高(m)

3.00 2.00 1.5 0.60

池底标高(m)

2.10-2.00-2.00-4.53

4.3厂区给排水设计 4.3.1给水设计

厂址在规划区内，自来水直接接入厂区内供全厂的消防、生活和部分生产用水。消防、生产、生活水管道共用，管道在厂区内布置成环状。

4.3.2厂区排水设计

厂区排水按雨污分流设计[2]。生产、生活污水经厂区污水管道收集后排入粗格栅前的进水井，与原污水一并处理。厂区雨水经雨水管道，汇集排至厂外河道。技术经济分析 5.1 工程投资估算 5.1.1 土建工程造价 土建工程造价见表4。

表4 土建部分投资估算

序

号 1 2 3 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13 工

程

名

称 格栅井 提升泵房平流沉砂池 厌氧池 氧化沟沟体 二沉池 集泥井 污泥回流泵房 污泥泵房 污泥浓缩池 加氯间 变配电间 中心控制室 土建工程造价合计

数量 1座 1座 1座 1座 2座 1座 1间 1间 1间 1间 1间 1间 64.00 m3

单 价/万元 10000元/座 600元/ m3 400元/ m3 500元/ m3 400元/ m3 400元/ m3 5000元/间 10000元/间 10000元/间 5000元/间 3000元/间 64500元/间 400元/ m3

一期价/万元 1.0 2.42 4.8 4.25 960 4.06 0.5 1.0 1.0 0.5 0.3 4.45 3.56 987.84 5.1.2 设备工程造价 主要设备投资估算见表5。

表5 主要设备投资估算

序2 名

称 格

栅 提升泵 规格、型号 中格栅、不锈钢 150QW-180-6-5.5

单 位 座 台 数 量 1 4

价格/万元

3.5 3.0 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 污泥泵 回流污泥泵 污泥输送机 脱水机 刮泥机 自动化控制系统 电控部分 管道及附件 工程管道、阀门 曝气转盘 变压器 电缆 自动加药装置 配电箱 其他配件 LXB-900 3 台 LXB1400 1 台

套台

2GC型支座式中心驱1 台

动套套套套

D=1000mm,L=900mm 24个 每池3用备 QZB自藕变压器 台

840 米

国产TP2660 1套

GGD 2 套

3.3

0.6 1.5 1.4 2.2 23 8 5 4 2.4 0.8 12 2 0.2 85.2 由于一些设备以及设备附件资料不全并且所需数量有所波动，还包括一部分不可遇见费用无法确定，所以无法给出明确细节，根据经验参数并参见同水量同工艺污水厂基本设备费，故在此设备总投资粗略估计在450万元左右[14]。

5.1.3 其他投资及工程总价估算 其他投资及工程造价估算见表6。

表6 其他投资及工程总价估算

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

名称 土建工程造价 设备工程造价

小记 设计费 运输管理费 安装调试费 税金

总

计

取费标准

（1）+（2）（3）×5%（2）×3%（2）×8%（3+4+5+6）×6%

价格（万元）

987.14 450 1537.14 71.85 41.11 44 84 1581.37 5.2运行成本概算（单座污水处理站）5.2.1基础资料 电费：0.80元/（kw.h）ClO2生产成本费：3元/kg 人工费：900元/月 5.2.2运行成本概算 成本估算见表7。

表7成本估算表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 费用名单 电费 药剂费 工资福利费 固定资产折旧 大修费 检修维护费 管理和其他费用 年经营成本 年总成本 单位水成本 单位水经营成本

单位 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 元/t 元/t

计算公式 E1=519×0.5/1.42 E2=8.0t×30000元/t×10-4 E3=12000元/（人·年）×38人×10-4

E4=1781×4.8% E5=1781×1.7% E6=1781×1.0%

E7=（E1+E2+„„+E6）×10% Ec=E1+E2+E3+E5+E6+E7

Yc= Ec+E4 T1=Yc/365Q T2=Ec/365Q

费用价格 182.7 24.0 45.6 84.48 30.2 17.81 43.08 347.74 391.74 0.53 0.34 由于氧化沟工艺的特点，本次设计没有设计初沉池，但是在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，由于氧化沟活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。

本次设计工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。而且处理效果稳定，出水水质好。基建投资省总投资控制在2000万以内，运行费用低，单位水成本为0.53元/m3。

6.环境保护和安全生产 6.1 环境保护

环境保护不仅要提供合理利用、保护自然资源的一整套技术途径和技术措施，而且还要研究开发废物资源化技术、改革生产工艺、发展无废或少废的闭路生产系统，其主要任务为：

①保护自然资源和能源，消除资源的浪费，控制和减少污染。

②研究防治环境污染的机理和有效途径，保护和改善环境，保护人们自身健康。③综合利用废水、废物、废渣，促进工农业生产的发展。

水污染控制的主要任务是从技术和工程上解决预防和控制污染的问题，还要提供保护水环境质量、合理利用水资源的方法。以及满足不同用途和要求的用水工艺技术和工程措施。

6.1.1 气味控制

污水处理厂处理过程中产生对环境的影响主要在气味和噪声这两方面。采取的主要措施是隔离。

处理厂会产生各种气味，特别是原生污水，栅渣及污泥气味更为严重，其中硫化氢气味尤为敏感。本工程在污泥泵房，污泥脱水机房等室内部分，考虑采用机械通风的方式，减少气味危害，在露天的水池及采用自然通风清除气味，在总平面布置图中，充分考虑把易产生恶臭的处理机构布置在下风向，远离生活区，厂区空地充分绿化，并栽种对污染气体有吸收作用的植物。

6.1.2 厂区废水、废渣处置

①污水处理厂厂内的排水体制采用量污分流制。厂内的生活污水经厂区管道收集，输送到污水处理系统中间和原污水一起处理，达标排放。

②厂内格栅、沉砂池和脱水机房均有固体废物产生，对此，在运行管理中要按要求在指定的场所堆放，外运时要用半封闭式子卸专用车辆，运送到指定区域外置，栅渣、沉渣应榨干后打包，污泥脱水后的泥饼含水率应小于80％。

6.1.3 防止事故性排放[15]

①采用二类负荷的供电等级，双回路供电，以防止污水处理厂因停电而造 成处理厂丧失处理能力。

②构筑物应考虑维修清理，设备应要有备份。

③加强处理设施的维护管理，确保设备正常运转，减少事故性排放的机率。6.2 安全生产 6.2.1 劳动保护

按照《中华人民共和国劳动法》的要求，对操作人员安全卫生设施必须符合国家的规定标准。

①在污水处理厂运转之前，须对操作人员，管理人员进行安全教育，制定必要的安全操作规程和管理制度，操作人员必须持证上岗。

②各处理构筑物走道和临空天桥的位置均要设置保护栏杆，且采用不锈钢制作，其走道宽度和栏杆高度及它们的强度均要符合国家劳动保护规定。

③在生产有毒气体的工段，要设置硫化氢测定仪器，报警仪和通风系统，并配有防毒面具。

④对于结构密封，通风条件差的场所，采用机械通风。

⑤厂区各构筑物边应配置救生衣、救生圈、安全带、安全帽等劳动防护品。6）厂区管道，闸阀均须考虑阀门井，或采用操作杆至地面，以便操作。⑦易燃、易爆及有毒物品，须设专用仓库、专人保管。满足劳动保护规定。⑧所有电气设备的安装、防护，均须满足电器的有关安全规定，必须有接地措施和安全操作距离。

⑨机械设备的危险部分，如传送带、明齿轮、砂轮等必须安装防护装置。6.2.2 消防 6.2.2.1 防火等级

①变电站根据国家规定，丙类防火标准。②其他厂区建筑设计均按国家建筑防火规范规定。6.2.2.2 防水措施

①厂区设置消防系统，有消防水泵和室外消火组成，采用高压给水系统，②主要建筑物每层室内消火栓及消防通道，仪表控制室设有自动喷水灭火装置。③变电所、污泥泵房内设置干粉灭火器。中控室、档案室、自料室、打字间等要配置KYZ 型灭火器。

6.3结论和建议 6.3.1 结论

为改善该城镇及下游地区的环境质量，保障人民身体健康，建立污水处理厂是完全必要的，也是十分迫切的；

根据总体规划和水量调查分析，将兴建12000 m3/d的污水处理厂（不含厂外截流管道）； 经技术经济比较，采用卡式氧化沟工艺，具有运行稳定、投资省、管理方便等优点，故推荐采用；

根据综合分析，单座污水处理站的主要技术经济指标如下： ①单座工程总投资：1600万元 ②单位投资：1333元/ m3

③单位运行费：0.53元/m3 ④占地面积：14.5亩 6.3.2建议

为保证拟建的污水处理厂能正常运转，达到预期的处理程度，建议有关部门对工业废水的排放加强监测和控制，严格执行国家颁布的《污水综合排放标准》（GB8978-1996）和《污水排放城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）。

参考文献

[1]高廷耀等.水污染控制工程（第二版）[M].北京：高等教育出版社，1999 [2] 陶俊杰，于军亭编.城市污水处理技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社2005 [3] 杨岳平等.废水处理工程及实例分析[M].北京：化学工业出版社，2002 [4]高峻发，王社平编.污水处理厂工艺设计手册[M].北京：化学工业出版社.2003 [5]Fkunaga, Masami.Treatment of wastewater containing starch[P].Japan patent, JP05096281A2, 1993.[6]张希衡主编.水污染控制工程（第2版）[M].北京：冶金工业出版社.2002 [7] 闪红光主编.环境保护设备选用手册-水处理设备[M].北京：化学工业出版社.2002 [8]魏先勋等.环境工程设计手册[M].长沙：湖南科技出版社，2002 [9] 王兴康，李亚新.Carrousel氧化沟理论与设计计算[J].科技情报开发与经济.2005.15(17);3-5 [10] 娄金生，王宇 编.水污染治理新工艺与设计[M].北京：化学工业出版社.2002 [11]史忠祥主编.实用环境工程手册-污水处理设备[M].北京：化学工业出版社.2002 [12]丁尔捷，张杰主编.给排水工程快速设计手册2-排水工程[M].北京：中国建筑工业出版社，1998 [13]高峻发，王彤 编.城镇污水处理及回用技术[M].北京：化学工业出版社.2003 [14]王海山等.给水与排水常用数据手册[M].北京：化学工业出版社，1994 [15]黄柏，马金虎编 安全技术基础[M].北京：化学工业出版社 2005

第四篇：化妆品工艺论文设计

化妆品工艺论文设计

科

目

化妆品工艺学

院

系

化学与环境工程学院 专

业

化学工程与工艺081班

姓

名

杨

玲

学

号

081301126 指导老师

王 婷 婷

摘

要

化妆品作为一种时尚产品，其发展方向是日趋倾向于天然性、疗效性和多功能性。以科技为先导，采用新工艺、新设备迅速推出新产品，是近年来国际化妆品工业发展的一大趋势。化妆品的工艺、设备及包装容器近些年有了长足发展，其中低能乳化法是目前国际上流行的一种生产工艺。低能乳化法是以机械强乳化装置达到乳化的效果。以机械乳化代替化学乳化，可减少表面活性剂对人体皮肤的刺激。水-油-水多相乳化法是一种较佳的生产工艺。以该法制得的膏体由无数超薄微胶囊构成，这种微胶囊的壁厚仅为0.01微米，使用时遇压后瞬间破裂，内含的香精和天然添加剂即时流出，滋润皮肤。这种膏体对皮肤有较强的渗透力，因而可被皮肤迅速吸收，并能在皮肤表面形成一层液晶保护膜，对人体安全无刺激。

关键词：化妆品、天然性、多功能性、低能乳化法、渗透力

川楝子,佛手柑,白术各五十克 ,八月柞,木蝴蝶,龟板,白芍,沉香,高丽参各三十克,泽泻,黄芩,乌术粉各二十克,茯苓,柴胡,金精粉各十克,白砂糖七百克,蜂蜜五百克,猪苦胆汁3个.配法:上药为细面,先把胆汁,蜂蜜,白砂糖放在锅里先熬,把水熬净,再放入药面拌匀,倒瓷盆里,再放锅里蒸30分钟,拿出冷凉做丸（丸重九克）,一日三次,一次一丸,用麦饭石泡开水饭后送服

乳化护肤品生产工艺

一、引言

皮肤与化妆品：化妆品大多涂在人的皮肤表面，与人的皮肤长时间连续接触，配方合理、与皮肤亲和性好、使用安全的化妆品能起到清洁、保护、美化肌肤的作用；相反使用不当或者使用质量低劣的化妆品，会引起皮肤炎症或其他皮肤疾病。因此，为了更好的研究化妆品功效，开发与皮肤亲和性好、安全、有效的化妆品，同时作为消费者的我们能正确的选择适合自己肌肤特性的化妆品很重要，这就需要我们去学习了解化妆品工艺和配方。在此，我主要介绍有关乳化护肤品的生产工艺。

二、论文内容

(一)生产程序

(1)油相的制备 将油、脂、蜡、乳化剂和其他油溶性成分加入夹套溶解锅内，开启蒸汽加热，在不断搅拌条件下加热至70－75℃，使其充分熔化或溶解均匀待用。要避免过度加热和长时间加热以防止原料成分氧化变质。容易氧化的油分、防腐剂和乳化剂等可在乳化之前加入油相，溶解均匀，即可进行乳化。

(2)水相的制备 先将去离子水加人夹套溶解锅中，水溶性成分如甘油、丙二醇、山梨醇等保湿剂，碱类，水溶性乳化剂等加人其中，搅拌下加热至90－100℃，维持20min灭菌，然后冷却至70～80℃待用。如配方中含有水溶性聚合物，应单独配制，将其溶解在水中，在室温下充分搅拌使其均匀溶胀，防止结团，如有必要可进行均质，在乳化前加入水相。要避免长时间加热，以免引起粘度变化。为补充加热和乳化时挥发掉的水分，可按配方多加3％～5％的水，精确数量可在第一批制成后分析成品水分而求得。

(3)乳化和冷却

上述油相和水相原料通过过滤器按照一定的顺序加入乳化锅内，在一定的温度(如70－80℃)条件下，进行一定时间的搅拌和乳化。乳化过程中，油相和水相的添加方法(油相加入水相或水相加入油相)、添加的速度、搅拌条件、乳化温度和时间、乳化器的结构和种类等对乳化体粒子的形状及其分布状态都有很大影响。均质的速度和时间因不同的乳化体系而异。含有水溶性聚合物的体系、均质的速度和时间应加以严格控制，以免过度剪切，破坏，聚合物的结构，造成不可逆的变化，改变体系的流变性质。如配方中含有维生素或热敏的添加剂，则在乳化后较低温下加入，以确保其活性，但应注意其溶解性能。

乳化后，乳化体系要冷却到接近室温。卸料温度取决于乳化体系的软化温度，一般应使其借助自身的重力，能从乳化锅内流出为宜。当然也可用泵抽出或用加压空气压出。冷却方式一般是将冷却水通人乳化锅的夹套内，边搅拌，边冷却。冷却速度，冷却时的剪切应力，终点温度等对乳化剂体系的粒子大小和分布都有影响，必须根据不同乳化体系，选择最优条件。特别是从实验室小试转人大规模工业化生产时尤为重要。

(二)乳化剂的加入方法

(1)乳化剂溶于水中的方法

这种方法是将乳化剂直接溶解于水中，然后在激烈搅拌作用下慢慢地把 油加入水中，制成油/水型乳化体。(2)乳化剂溶于油中的方法

将乳化剂溶于油相(用非离子表面活性剂作乳化剂时，一般用这种方法)，有2种方法可得到乳化体。

①将乳化剂和油脂的混合物直接加入水中形成为油/水型乳化体。

②将乳化剂溶于油中，将水相加入油脂混合物中，开始时形成为水/油型乳化体，当加入多量的水后，粘度突然下降，转相变型为油/水型乳化体。(3)乳化剂分别溶解的方法

这种方法是将水溶性乳化剂溶于水中，油溶性乳化剂溶于油中，再把水相加人油相中，开始形成水/油型乳化体，当加人多量的水后，粘度突然下降，转相变型为油/水型乳化体。如果做成W/O型乳化体，先将油相加入水相生成O/W型乳化体，再经转相生成W/O型乳化体。(4)初生皂法

用皂类稳定的O/W型或W/O型乳化体都可以用这个方法来制备。将脂肪酸类溶于油中，碱类溶于水中，加热后混合并搅拌，2相接触在界面上发生中和反应生成肥皂，起乳化作用。这种方法能得到稳定的乳化体。例如硬脂酸钾皂制成的雪花膏，硬脂酸胺皂制成的膏霜、奶液等。(5)交替加液的方法

在空的容器里先放人乳化剂，然后边搅拌边少量交替加入油相和水相。这种方法对于乳化植物油脂是比较适宜的，在食品工业中应用较多，在化妆品生产中此法很少应用。

(三)转相的方法

(1)增加外相的转相法 当需制备一个O/W型的乳化体时，可以将水相慢慢加入油相中，开始时由于水相量少，体系容易形成W/O型乳液。随着水相的不断加入，使得油相无法将这许多水相包住，只能发生转相，形成O/W型乳化体。(2)降低温度的转相法

对于用非离子表面活性剂稳定的O/W型乳液，在某一温度点，内相和外相将互相转化，变型成为W/O乳液，这一温度叫做转相温度。由于非离子表面活性剂有浊点的特性，在高于浊点温度时，使非离子表面活性剂与水分子之间的氢键断裂，导致表面活性剂的HLB值下降，即亲水力变弱，从而形成W/O型乳液；当温度低于浊点时，亲水力又恢复，从而形成O/W型乳液。利用这一点可完成转相。一般选择浊点在50-60℃左右的非离子表面活性剂作为乳化剂，将其加入油相中，然后和水相在80℃左右混合，这时形成W/O型乳液。随着搅拌的进行乳化体系降温，当温度降至浊点以下不进行强烈的搅拌，乳化粒子也很容易变小。(3)初生皂法

用皂类稳定的O/W型或W/O型乳化体都可以用这个方法来制备。将脂肪酸类溶于油中，碱类溶于水中，加热后混合并搅拌，2相接触在界面上发生中和反应生成肥皂，起乳化作用。这种方法能得到稳定的乳化体。例如硬脂酸钾皂制成的雪花膏，硬脂酸胺皂制成的膏霜、奶液等。(4)交替加液的方法

在空的容器里先放人乳化剂，然后边搅拌边少量交替加入油相和水相。这种方法对于乳化植物油脂是比较适宜的，在食品工业中应用较多，在化妆晶生产中此法很少应用。(三)转相的方法

(1)增加外相的转相法

当需制备一个O/W型的乳化体时，可以将水相慢慢加入油相中，开始时由于水相量少，体系容易形成W/O型乳液。随着水相的不断加入，使得油相无法将这许多水相包住，只能发生转相，形成O/W型乳化体。

(2)降低温度的转相法

对于用非离子表面活性剂稳定的O/W型乳液，在某一温度点，内相和外相将互相转化，变型成为W/O乳液，这一温度叫做转相温度。由于非离子表面活性剂有浊点的特性，在高于浊点温度时，使非离子表面活性剂与水分子之间的氢键断裂，导致表面活性剂的HLB值下降，即亲水力变弱，从而形成W/O型乳液；当温度低于浊点时，亲水力又恢复，从而形成为O/W型乳液。利用这一点可完成转相。

(3)加入阴离子表面活性剂的转相法

在非离子表面活性剂的体系中，如加入少量的阴离子表面活性剂，将极大提 高乳化体系的浊点。利用这一点可以将浊点在50－60℃的非离子表面活性剂加入油相中，然后和水相在8013左右混合，这时易形成W/O型的乳液，如此时加入少量的阴离子表面活性剂，并加强搅拌，体系将发生转相变成O/W型乳液。

(四)低能乳化法

在通常制造化妆品乳化体的过程中，先要将油相、水相分别加热至75～95℃，然后混合搅拌、冷却，而且冷却水带走的热量是不加利用的，因此在制造乳化体的过程中，能量的消耗是较大的。如果采用低能乳化，大约可节约50％的热能。低能乳化法在间歇操作中一般分为2步进行：

第1步先将部分的水相(B相)和油相分别加热到所需温度，将水相加入油相中，进行均质乳化搅拌，开始乳化体是W/O型，随着B相水的继续加入，变型成为O/W型乳化体，称为浓缩乳化体。

第2步再加入剩余的一部分未经加热而经过紫外线灭菌的去离子水(A相)进行稀释，因为浓缩乳化体的外相是水，所以乳化体的稀释能够顺利完成，此过程中，乳化体的温度下降很快，当A相加完之后，乳化体的温度能下降到50～60C。

(五)搅拌条件

乳化时搅拌愈强烈，乳化剂用量可以愈低。但乳化体颗粒大小与搅拌强度和乳化剂用量均有关系。过分的强烈搅拌对降低颗粒大小并不一定有效，而且易将空气混人。在采用中等搅拌强度时，运用转相办法可以得到细的颗粒，采用桨式或旋桨式搅拌时，应注意不使空气搅人乳化体中。一般情况是，在开始乳化时采用较高速搅拌对乳化有利，在乳化结束而进入冷却阶段后，则以中等速度或慢速搅拌有利，这样可减少混入气泡。如果是膏状产品，则搅拌到固化温度止。如果是液状产品，则一直搅拌至室温。

(六)混合速度

分散相加人的速度和机械搅拌的快慢对乳化效果十分重要，可以形成内相完全分散的良好乳化体系，也可形成乳化不好的混合乳化体系，后者主要是内相加得太快和搅拌效力差所造成。乳化操作的条件影响乳化体的稠度、粘度和乳化稳定性。研究表明，在制备O/W型乳化体时，最好的方法是在激烈的持续搅拌下将水相加入油相中，且高温混合较低温混合好。

在制备W/O型乳化体时，建议在不断搅拌下，将水相慢慢地加到油相中去，可制得内相粒子均匀、稳定性和光泽性好的乳化体。对内相浓·度较高的乳化体系，内相加入的流速应该比内相浓度较低的乳化体系为慢。采用高效的乳化设备较搅拌差的设备在乳化时流速可以快一些。(七)温度控制

制备乳化体时，除了控制搅拌条件外，还要控制温度，包括乳化时与乳化后的温度。

由于温度对乳化剂溶解性和固态油、脂、蜡的熔化等的影响，乳化时温度控制对乳化效果的影响很大。如果温度太低，乳化剂溶解度低，且固态油、脂、蜡未熔化，乳化效果差；温度太高，加热时间长，冷却时间也长，浪费能源，加长生产周期。一般常使油相温度控制高于其熔点10-15℃，而水相温度则稍高于油相温度。通常膏霜类在75～95℃条件下进行乳化。

以上是乳化护肤品的大致生产过程。

完美肌肤是每位女士的追求，如何做到真正的皮肤光滑，水分充 足。选用合适自己乳化护肤品可以让你更加美丽，看起来更年轻，与此同时自信也会倍增。

三、谢辞

在八周的化妆品工艺的学习中，我不再会自我感觉皮肤完美而忽视对自己肌肤的保养，现在我能自动少吃或者不吃会伤害皮肤的食物。好的皮肤会向大家展示你光鲜的一面，在增强自信的同时让你一天都过得舒爽。感谢王老师细心的讲解，同时那些视频也教会了我如何让自己变得好看，如何去自制化妆品，如何去打扮自己。在此，我再次感谢您让我学到了这么多美化肌肤的方法！

四、参考文献

张素霞

《芦荟凝胶原汁制备工艺的研究》

Ara Der Marderosian,金怀荣 《生物学研究与化妆品配方概论》 章苏宁 《化妆品工艺学》

裘炳毅 《化妆品化学与工艺技术大全》 吴可克 《功能性化妆品》 金其璋 《香料香精化妆品》

第五篇：城市污水处理厂工艺设计及计算

第三章 污水处理厂工艺设计及计算

第一节 格栅

进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。

拟用回转式固液分离机。回转式固液分离机运转效果好，该设备由动力装置，机架，清洗机构及电控箱组成，动力装置采用悬挂式涡轮减速机，结构紧凑，调整维修方便，适用于生活污水预处理。

1.1 设计说明

栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为25.00mm。

1.2

设计流量：

a.日平均流量

Qd=45000m3/d≈1875m3/h=0.52m3/s=520L/s

Kz取1.4 b.最大日流量

Qmax=Kz·Qd=1.4×1875m3/h=2625m3/h=0.73m3/s 1.设计参数：

栅条净间隙为b=25.0mm

栅前流速ν1=0.7m/s 过栅流速0.6m/s

栅前部分长度：0.5m 格栅倾角δ=60°

单位栅渣量：ω1=0.05m3栅渣/103m3污水

1.设计计算：

1.4.1 确定栅前水深

B12根据最优水力断面公式Q计算得：

2B12QB20.1530.66m

h10.33m 0.72所以栅前槽宽约0.66m。栅前水深h≈0.33m 1.4.2 格栅计算

说明：

Qmax—最大设计流量，m3/s；

α—格栅倾角，度（°）；

h—栅前水深，m；

ν—污水的过栅流速，m/s。

栅条间隙数（n）为

nQmaxsin0.153sin60=30(条)

ehv0.0250.30.6栅槽有效宽度（B）

设计采用ø10圆钢为栅条，即S=0.01m。BS(n1)bn0.01(301)0.02530=1.04(m)

通过格栅的水头损失h2 h2Kh0

h022gsin

h0—计算水头损失；

g—重力加速度；

K—格栅受污物堵塞使水头损失增大的倍数，一般取3；

ξ—阻力系数，其数值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于圆形断面，1.79

0.620.01h231.79sin600.025(m)0.02529.81所以：栅后槽总高度H H=h+h1+h2=0.33+0.3+0.025=0.655(m)

（h1—栅前渠超高，一般取0.3m）栅槽总长度L

43sb43BB11.040.660.52m

2*tan12*tan20 L1L20.26m

2L1H1hh1＝0.3+0.33＝0.63 LL1L21.00.5H10.630.520.261.00.52.64m tantan60L1—进水渠长，m；

L2—栅槽与出水渠连接处渐窄部分长度，m； B1—进水渠宽，；

α1—进水渐宽部分的展开角，一般取20°。

图一

格栅简图

1.4.3 栅渣量计算

对于栅条间距b=25.0mm的中格栅，对于城市污水，每单位体积污水烂截污物为W1=0.05m3/103m3，每日栅渣量为

WQmaxW1864000.1530.0586400=0.4m3/d Kz10001.641000拦截污物量大于0.3m3/d，宜采用机械清渣。

二、沉砂池

采用平流式沉砂池 1.设计参数

设计流量：Q=301L/s（按2010年算，设计1组，分为2格）设计流速：v=0.25m/s 水力停留时间：t=30s 2.设计计算（1）沉砂池长度：

L=vt=0.25×30=7.5m（2）水流断面积：

A=Q/v=0.301/0.25=1.204m2

（3）池总宽度：

设计n=2格，每格宽取b=1.2m>0.6m，池总宽B=2b=2.4m（4）有效水深：

h2=A/B=1.204/2.4=0.5m（介于0.25～1m之间）

（5）贮泥区所需容积：设计T=2d，即考虑排泥间隔天数为2天，则每个沉砂斗容积

Q1TX11.310423V10.26m3 552K1021.510（每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗）其中X1：城市污水沉砂量3m3/105m3，K：污水流量总变化系数1.5（6）沉砂斗各部分尺寸及容积： 设计斗底宽a1=0.5m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=0.5m，则沉砂斗上口宽：

a2hd20.5a10.51.1m

tan60tan60沉砂斗容积：

Vhd0.52(2a22aa12a1)(21.1221.10.520.52)0.34m3 66

（略大于V1=0.26m3，符合要求）

（7）沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为L2L2a7.521.12.65m 2则沉泥区高度为

h3=hd+0.06L2 =0.5+0.06×2.65=0.659m

池总高度H ：设超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.5+0.66=1.46m（8）进水渐宽部分长度: L1B2B12.420.941.43m

tan20tan20（9）出水渐窄部分长度: L3=L1=1.43m（10）校核最小流量时的流速：

最小流量即平均日流量

Q平均日=Q/K=301/1.5=200.7L/s 则vmin=Q平均日/A=0.2007/1.204=0.17>0.15m/s，符合要求

（11）计算草图如下： 进水出水图4平流式沉砂池计算草图

第三节 沉淀池

3.1 采用中心进水辐流式沉淀池：

图四

沉淀池简图

3.2 设计参数：

沉淀池个数n=2；水力表面负荷q’=1m3/(m2h)；出水堰负荷1.7L/s·m(146.88m/m·d)；

3h3为缓冲层高度，取0.5m；h5为挂泥板高度，取0.5m。沉淀时间T=2h；污泥斗下半径r2=1m，上半径r1=2m；剩余污泥含水率P1=99.2% 3.2.1 设计计算： 3.2.1.1 池表面积

AQ10421042m2 q'13.2.1.2 单池面积

A1042521m2

（取530m2）n23.2.1.3 池直径 A单池D4A单池＝4530＝25.98m

（取530m）3.143.2.1.4 沉淀部分有效水深(h2)混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，取h23m 3.2.1.5 沉淀池部分有效容积

3.14262Vh231591.98m3

443.2.1.6 沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05）D26h4ir10.0520.55m

223.2.1.7 沉淀池周边（有效）水深 D2H0h2h3h530.50.54.0m4.0m(3.2.1.8 污泥斗容积

D266.56,满足规定)H04污泥斗高度h6(r1r2)tg(21)tg6001.73m

V13.141.73(222112)12.7m3

33池底可储存污泥的体积为：

h3.140.8V24R2Rr1r12(13213222)166.63m3

43h6r21r1r2r22共可储存污泥体积为：V1V212.7166.63179.33m33.2.1.9 沉淀池总高度 H=0.47+4+1.73=6.2m

3.3 进水系统计算

3.3.1 单池设计流量521m3/h（0.145m3/s）进水管设计流量：0.145×(1+R)=0.145×1.5=0.218m/s 管径D1=500mm，v1

30.2184D121.11m/s

3.3.2 进水竖井

进水井径采用1.2m，2出水口尺寸0.30×1.2m，共6个沿井壁均匀分布 出水口流速

v20.2180.101m/s(0.15m/s)

0.301.263.3.3 紊流筒计算

图六

进水竖井示意图

筒中流速 v30.03~0.02m/s,(取0.03m/s)紊流筒过流面积 fQ进30.2187.27m2

紊流筒直径 0.03D34f47.273m

3.143.4 出水部分设计

3.4.1 环形集水槽内流量q集=0.145 m3/s 3.4.2 环形集水槽设计

采用单侧集水环形集水槽计算。

槽宽b20.9(kq集)0.4＝0.91.40.145＝0.48m0.4（其中k为安全系数采用1.2~1.5）

设槽中流速v=0.5m/s 设计环形槽内水深为0.4m，集水槽总高度为0.4+0.4（超高）=0.8m，采用90°三角堰。3.4.3 出水溢流堰的设计（采用出水三角堰90°）

3.4.3.1 堰上水头（即三角口底部至上游水面的高度）H1=0.04m 3.4.3.2每个三角堰的流量q1

q11.343H12.471.3430.042.470.0004733m3/s

3.4.3.3三角堰个数n1

n1Q单q10.145306.4个设计时取307个

0.00047333.4.3.4三角堰中心距

L1L(D2b)3.14(3620.48）0.358mn1307307

图七 溢流堰简图

六、氧化沟 1.设计参数

拟用卡罗塞（Carrousel）氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟按2010年设计分2座，按最大日平均时流量设计，每座氧化沟设计流量为

2.6104Q1′＝=10000m3/d=115.8L/s。

21.3总污泥龄：20d MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=2700 曝气池：DO＝2mg/L NOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3—N还原 α＝0.9

β＝0.98 其他参数：a=0.6kgVSS/kgBODb=0.07d-1 脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSS·d K1=0.23d-

1Ko2=1.3mg/L 剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2): 所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化；产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原 硝化安全系数：2.5 脱硝温度修正系数：1.08 2.设计计算

（1）碱度平衡计算：

1）设计的出水BOD5为20 mg/L，则出水中溶解性BOD5＝20-0.7×20×1.42×（1－e-0.23×5）=6.4 mg/L 2）采用污泥龄20d，则日产泥量为：

aQSr0.610000(1906.4)550.8 kg/d 1btm1000(10.0520)

设其中有12.4％为氮，近似等于TKN中用于合成部分为：

0.124550.8=68.30 kg/d

即：TKN中有

68.3010006.83mg/L用于合成。

10000

需用于氧化的NH3-N =34-6.83-2=25.17 mg/L

需用于还原的NO3-N =25.17-11=14.17 mg/L

3）碱度平衡计算

已知产生0.1mg/L碱度 /除去1mg BOD5，且设进水中碱度为250mg/L，剩余碱度=250-7.1×25.17+3.0×14.17+0.1×（190－6.4）=132.16 mg/L

计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH≥7.2 mg/L（2）硝化区容积计算：

硝化速率为

n0.47e0.098T15NO2

0.05T1.158N10KO2O222

0.47e0.09815150.05151.158 1.32210

=0.204 d-1

故泥龄：tw1n14.9d 0.20采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5d

原假定污泥龄为20d，则硝化速率为：

n

单位基质利用率：

u10.05d-1 20nba0.050.050.167kgBOD5/kgMLVSS.d

0.6

MLVSS=f×MLSS=0.753600=2700 mg/L

(1906.4)1000010994kg

0.167100010994

硝化容积：Vn10004071.9m3

27004071.9

水力停留时间：tn249.8h

10000

所需的MLVSS总量=（3）反硝化区容积：

12℃时，反硝化速率为：

F

qdn0.03()0.029T20

M190

0.03()0.0291.081220

16360024

=0.017kgNO3-N/kgMLVSS.d

14.1710000141.7kg/d 1000141.7

脱氮所需MLVSS=8335.3kg

0.0198335.脱氮所需池容：Vdn10003087.1 m3

27002778.4

水力停留时间：tdn247.4h

1000还原NO3-N的总量=

（4）氧化沟的总容积：

总水力停留时间：

ttntdn9.87.417.2h

总容积：

VVnVdn4071.93087.17159m3

（5）氧化沟的尺寸：

氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m，宽7m，则氧化沟总长:71594071.9292.2m。其中好氧段长度为166.2m，缺氧段长度为3.573.573087.1126.0m。3.572166m

22292.266则单个直道长:56.55m

(取59m)

4弯道处长度:3721

故氧化沟总池长=59+7+14=80m，总池宽=74=28m（未计池壁厚）。

校核实际污泥负荷Ns

（6）需氧量计算：

采用如下经验公式计算:

O2(kg/d)ASrBMLSS4.6Nr2.6NO3

其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。

经验系数：A=0.5

B=0.1

需要硝化的氧量：

Nr=25.171000010-3=251.7kg/d R=0.510000(0.19-0.0064)+0.14071.92.7 +4.6251.7-2.6141.7 =2806.81kg/d=116.95kg/h 取T=30℃，查表得α=0.8,β=0.9,氧的饱和度Cs(30)=7.63 mg/L，Cs(20)=9.17 mg/L

采用表面机械曝气时，20℃时脱氧清水的充氧量为：

R0QSa100001900.014kgBOD/kgMLSSd XV36007159Cs(T)C1.024T20RCs(20)

116.959.17

0.800.917.6321.0243020

217.08kg/h查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机，直径Ф＝3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n,则

nR0217.081.74

取n=2台 125125（7）回流污泥量：

可由公式RX求得。

XrX式中：X=MLSS=3.6g/L，回流污泥浓度Xr取10g/L。则：

R3.60.56（50％～100％，实际取60％）

103.6考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q。

（8）剩余污泥量：

Qw550.82400.25100001334.4kg/d 0.751000

如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为：

1334.4133.44m3/d 10（9）氧化沟计算草草图如下：

备用曝气机栏杆可暂不安装

上走道板进水管接自提升泵房及沉砂池走道板上出水管至流量计井及二沉池钢梯图5 氧化沟计算草图 七、二沉池

该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机。1．设计参数

设计进水量：Q=10000 m3/d（每组）

表面负荷：qb范围为1.0—1.5 m3/ m2.h，取q=1.0 m3/ m2.h 固体负荷：qs =140 kg/ m2.d 水力停留时间（沉淀时间）：T=2.5 h 堰负荷：取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m)2．设计计算（1）沉淀池面积: 按表面负荷算：AQ10000417m2 qb1244A441723m16m 3.14（2）沉淀池直径：D

有效水深为

h=qbT=1.02.5=2.5m<4m

（3）贮泥斗容积：

D239.2（介于6～12）h12.为了防止磷在池中发生厌氧释放，故贮泥时间采用Tw=2h，二沉池污泥区所需存泥容积：

2Tw(1R)QXXXr22(10.6)10000360024706m3

360010000

Vw

则污泥区高度为

h2

（4）二沉池总高度：

取二沉池缓冲层高度h3=0.4m，超高为h4=0.3m 则池边总高度为

h=h1+h2+h3+h4=2.5+1.7+0.4+0.3=4.9m 设池底度为i=0.05，则池底坡度降为

h5

则池中心总深度为

H=h+h5=4.9+0.53=5.43m

（5）校核堰负荷：

径深比

D238.28

h1h32.9Vw7061.7m A417bd232i0.050.53m 2

2堰负荷

D235.22

h1h2h34.6Q10000138m3/(d.m)1.6L/(s.m)2L/(s.m)D3.1423以上各项均符合要求

（6）辐流式二沉池计算草图如下：

出水进水图6 辐流式沉淀池排泥

出水进水图7 辐流式沉淀池计算草图

八、接触消毒池与加氯间 采用隔板式接触反应池 1．设计参数

设计流量：Q′=20000m3/d=231.5 L/s（设一座）

水力停留时间：T=0.5h=30min 设计投氯量为：ρ＝4.0mg/L平均水深：h=2.0m 隔板间隔：b=3.5m 2．设计计算（1）接触池容积：

V=Q′T=231.510-33060=417 m3

表面积AV4172

209m h2 隔板数采用2个，则廊道总宽为B＝（2+1）3.5＝10.5m 取11m 接触池长度L=L 长宽比

A20919.9m 取20m B10.5L205.7 b3.5 实际消毒池容积为V′=BLh=11202=440m3

池深取2＋0.3＝2.3m(0.3m为超高)经校核均满足有效停留时间的要求（2）加氯量计算：

设计最大加氯量为ρmax=4.0mg/L,每日投氯量为

ω＝ρmaxQ=42000010-3=80kg/d=3.33kg/h 选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为3/4瓶,共贮用12瓶，每日加氯机两台，单台投氯量为1.5～2.5kg/h。

配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=1—3m3/h,扬程不小于10mH2O（3）混合装置：

在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台（立式），混合搅拌机功率N0

1.061040.2315605002N00.25kW 2235103510QTG2实际选用JWH—310—1机械混合搅拌机，浆板深度为1.5m,浆叶直径为0.31m,浆叶宽度0.9m，功率4.0Kw 解除消毒池设计为纵向板流反应池。在第一格每隔3.8m设纵向垂直折流板，在第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设（4）接触消毒池计算草图如下：

图8 接触消毒池工艺计算图