一．A 2/O 工艺的设计 1.1 A 2/O 工艺说明
根据处理要求，我们需计算二级处理进水碳氮比值和总磷与生化需氧量的比值，来判断A 2/O 工艺是否适合本污水处理方案。
1. 设计流量：Q ＝20000m3/d=833.3m3/h
原污水水质：COD ＝320mg/L BOD ＝180 mg/L SS ＝200 mg/L TN ＝38mg/L TP ＝4mg/L NH 3-N ＝26 mg/L
一级处理出水水质：COD ＝330×（1－20%）＝264mg/L BOD ＝180×（1－10%）＝160mg/L SS ＝200×（1－30%）＝140 mg/L
二级处理出水水质：BOD ＝10mg/L SS ＝10 mg/L NH 3-N ＝5mg/L TP ≤1 mg/L TN ＝15 mg/L COD=50 mg/L 其中：
42.838
320
＝＝TN COD ＞8
025.01604=＝BOD TP ＜0.06 符合A 2/O 工艺要求，故可用此法。
1.2 A 2/O 工艺设计参数
BOD 5污泥负荷N ＝0.071KgBOD5/(KgMLSS ?d)
好氧段DO ＝2 缺氧段DO ≤0.5 厌氧段DO ≤0.2
回流污泥浓度Xr ＝
60001100
600000＝?mg/L 污泥回流比R ＝100% 混合液悬浮固体浓度 X ＝＝＋r ·1X R R 6000·2
1
＝3000mg/L
混合液回流比R 内：TN 去除率yTN ＝%10038
15
38?-＝60%
R 内＝
TN
TN
y 1y -×100%＝150% 取R 内＝200%
1.3设计计算（污泥负荷法）
硝化池计算
（2）硝化细菌最大比增长速率
m ax μ=0.47e
0.098（T-15）
m ax μ
=0.47?e 0.098?（T-15）
=0.3176d -1
（2） 稳定运行状态下硝化菌的比增长速率
μN =
,max 1
1
N z N K N μ+
=0.42615151
?+=0.399d -1
（3） 最小污泥龄 θc m
θc
m
=1/μN =
1
0.399
=2.51d （4） 设计污泥龄 d c θ
d c θ=m
C F
D θ?
d d c 04.951.232.1=??=θ 为保证污泥稳定 ， d c θ取20d 。
式中： D F —设计因数，为S F ?P F 其中S F 为安全因数， 取3，P F 为峰值因数取1--2
θc m —最小污泥龄 ，为2.51d
反应池计算
（1) 反应池容积V ＝X
N S Q ·o
·＝
3000071.0160
3.83324???＝15022m3
，取15100 m3 （2) 反应池总水力停留时间 t ＝Q
V
＝3.83315022＝18.02(h)
（3) 各段水力停留时间和容积 厌氧：缺氧：好氧＝1:2:5.4
厌氧池水力停留时间：t1＝
39
.81×18.02＝2.14h,取2.2h 厌氧池容积：V1＝2.2×833.3＝1833m3
缺氧池水力停留时间：t1＝2t1=2.2×2＝4.4h
缺氧池容积：V 1＝4.4×833.3＝3666m3 好氧池水力停留时间：t3=5.4×2.2＝11.88h 好氧池容积：V 3=5.4×1833＝9898m3 （4) 校核氮磷负荷KgTN （Kg·MLSS·d ） 好氧段总氮负荷＝
9898*300038
*3.833·o ·3=
V X TN Q ＝0.011<0.05（符合要求） 厌氧段总氮负荷＝
1833
*30004
*3.833··1=
V X TP Q ＝0.006<0.05（符合要求） （5) 剩余污泥（取污泥增长系数Y ＝0.6，污泥自身氧化率Kd ＝0.05） （1）降解BOD 5生成污泥量 W1＝a （Sa-Se ）Q
＝0.5(160-10)×1000
1
24×833.3
＝1450Kg/d
（2）内源呼吸分解污泥量
W2＝b×V
＝0.05×3000×1000
1×9898
＝1484.7Kg/d
（3）不可生物降解和惰性悬浮物量
W3＝（140-10）×1000
1
×24×833.3×0.5＝1300Kg/d
剩余污泥W ＝W1-W2+W3＝1265Kg/d 或者w=P X +P S
P X =YQ （S 0-S e ）-K d VXv P S =（TSS-TSSe ）×0.5
P X =0.6×20000（0.16-0.02）-0.05×15100×3×0.5+（0.14-0.01）×20000×0.5=1848 Kg/d
取大值1900 Kg/d 。
（6) 反应池主要尺寸 反应池总容积V ＝15100m3
设反应池2组，单组池容积V ＝15100/2＝7550m3
缺氧和厌氧段取有效水深 6.0m ，曝气段有效水深取 5.8m ，廊道宽b ＝
5.8m
单个曝气池长度L ＝38.2m 校核：
18
.58
.5h b ==（满足h b ＝1~2）
5.58.68.5/2.38B
L
>== 取超高1.0m ，则反应池总高H ＝6＋1＝1m 厌氧池尺寸见图纸
缺氧池尺寸L×B ＝25.5×12m 厌氧池尺寸L×B ＝12.8×12m
1.4曝气系统的设计计算
采用鼓风曝气系统，空气扩散装置安设在水下H=5.6m 处；计算水温设为25°；曝气池出口处溶解氧浓度C=2mg/L 。 ○
1确定需氧量 按公式V X b S S Q a O R V e ')('02+-==计算 式中O 2--混合液需氧量，kgO 2/d ；
'a --活性污泥微生物每代谢1kgBOD 所需要的氧量，以kg 计，本设计取0.5；
Q--污水流量，m 3/d ；
'b --每kg 活性污泥每天自身氧化所需要的氧量，以kg 计，本设计取0.15； V--曝气池容积，m 3，本设计中为4944m 3。 代入各值，则有单组需氧量
4944215.01000/)5.12160(100005.02??+-??==O R
=2220.7kgO 2/d ○
2计算曝气池内平均溶解氧饱和度 1）空气扩散装置出口处的绝对压力H P P b 3108.9?+=
35106.58.910013.1??+?==1.56?105Pa
2）取氧转移速率E A =18%，气泡离开池表面时，氧的百分比
()()()()
%9.1718.01217918.012112179121=-?+-?=-+-=
A A t E E O 3）确定计算水温25°C 以及及20°C 下的氧的饱和度，查《排水工程》下册附录1，得：
()L mg C S /4.825=o ()L mg C S /17.920=o
则：曝气池内平均溶解氧饱和度，()???
??+?=t b s sb O P C C 5
2510206.2 ???
??+?=429.17026.256.14.8=10.05mg/L ()??
?
??+?=t b s sb O P C C 5
2010206.2 L mg /97.10423.19026
.256.117.9=???
??+?= ○
3计算20°C 时脱氧清水的需氧量 ()
()[]()[]()h
kgO d kgO C C RC R T T sb S /9.179/4318024.1297.10195.08.07.017
.97.2220024.120222020200==?-????=
-??=--ρβα 式中α、β均为修正系数，在计算温度下α=0.7，β=0.95。 ○4计算平均时供气量h m E R G A S /2570%
2528.09
.17928.030=?==
○
5 空气管路系统计算 1）总压力损失计算
单组曝气池平面布置如下：
单组A/A/O 池空气管平面布置斩首
如图，每组A/A/O 池设三根干管，B 、C 干管上均设5对配气竖管，A 、D 干管上均设5支配气竖管，全曝气池共设30条配气竖管。每根竖管的供气量为：
h m /4030
1200
3= 曝气池平面面积为：
8.5×3×47.02=1199m 2
每个空气扩散器的服务面积按0.70m 2计，则所需空气扩散器的总数为：
171470
.01200
=个 为安全计，本设计采用1800个空气扩散器，每个竖管上安设的空气扩散器的数目为：
6030
1800
=个 每个空气扩散器的配气量为：
h m /67.01800
1200
3= 选用BYW-Ⅱ型固定式平板型微孔曝气器，服务面积为S=0.3～0.75m 2，阻力为300mm H 2O 。
将已布置的空气管路及布设的空气扩散器绘制成空气管路计算图（参见图），用以进行计算。
选择一条从鼓风机房开始的最远最长的管路作为计算管路。在空气流量变化处设计算节点，统一编号后列表进行空气计算。
由空气计算管道一览表中11项各值累加，得空气管道系统的总压力损失为：
()kPa h h 857.28.954.2912
1
=?=+∑
微孔曝气头的损失为3.04kPa ，则总压力损失为
2.857+
3.04=5.897kPa
为安全计，设计取值9.8kPa 。 2）空压机的选定
空气扩散器装置在距曝气池池底0.2m 处，因此，空压机所需压力为：
P=（4.5-0.2+1.0）×9.8=51.94KPa
空压机供气量为：28800m 3/d ×2=40m 3/min
根据所需压力及空气量，选用RF-250A 型罗茨鼓风机三台、二用一备，空压机风压68.6KPa,风量58.9m 3/min ，电动机功率P=110KW 。
4、污水、污泥处理流程水力计算
4.1 污水流程
4.1.1 污水处理流程水力计算
（1）水力计算线路
选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。
图4.1 水力计算流程
（2）水力计算结果
由处理水排出口逆推计算，各管段的水力损失如表4.1所示：
表4.2 明渠水头损失计算表
4.1.2各构筑物自身水头损失
根据相关规范以及经验取值，各构筑物自身水头损失如下：
消毒渠：0.2m 配水井：0.3m 二沉池：0.6m
A2/O池：0.5m 计量堰：0.17m 沉砂池：0.3m
细格栅：0.15m 粗格栅：0.11m
4.1.3 高层计算
市政排水管网接入污水厂的污水干管管底标高为318.361m。经过整平，污水处理厂地面的平均设计标高取为322.500米（并作为相对±0.000）。排入水体为附近的荣峰河，其50年一遇的洪水位为314米，污水厂的地面标高与荣峰河水面标高相差较远，所以污水厂各构筑物的控制标高基本不受荣峰河水面高度的限制。在厂区内先确定二沉池的标高，再推求各处理构筑物的设计标高。
水面标高=前一构筑物水面标高－iL－ v2/2g－构筑物自身损失－富余水头，
富余水头取0.05m。
4.2.污泥流程
4.2.1 流程水力损失
污泥流动中水头损失计算方法与污水相同，从控制点标高开始，含水率为99%～99.5%，污泥在管道中水力特性与污水相似，当含水率在90%～92%时，则与污水相比水头损失增加很多。
在设计污水管道时，应采用较大流速，使污泥处于紊流状态，
4.2.2 高层计算
污泥处理各构筑物标高如表4.5所示。
2.2.3 计算公式
（1）浓缩池的面积：
)(2
m M
QC A =
（2-1） 式中：Q 为污泥量(m 3/d)；C 为污泥固体浓度(kg/L)； M 为污泥固体通量kg/(m 2·d)。
（2）浓缩池的直径: )(41
m A D π
= （2-2）
式中：A 1 为单池面积，n
A
A =
1；n 为池子个数。 （3）浓缩池的高度：
在缺少实验数据时，把重力浓缩池的深度划分为五部分，即： 浓缩池工作部分并有效水深高度h 1:
1()24TQ
h m A
=
（2-3）
式中：T 为浓缩时间（12h 浓缩池超高h 2,一般取0.5m 。 缓冲层高度h 3,一般取0.5m 。 刮泥设备所需池底坡度造成的深度h 4: 4()2 D h i m =? （2-4） 式中：i 为池底坡度，根据排泥设备取1：10；D 为池子直径m 。 泥斗深度h 5: 根据排泥间隔计算泥斗容积后（正圆台）确定高度： )(tan 2 5m d D h θ-= （2-5） 式中：D 为圆台上口直径；d 为圆台下底直径；θ为泥斗壁与水平面的倾角，θ不小于50o。 浓缩池有效深度： )(321m h h h H ++=' （2-6） 浓缩池总深度： )(54321m h h h h h H ++++= （2-7） 2.3具体设计计算 （4）计算进泥量与污泥固体浓度 二沉池排放的剩余污泥量d kg Q /19001=，污泥浓度L g C /61= ，即316m 3/d,滤布滤池排放的污泥量d kg Q /2002=，污泥浓度L g C /12=,即200m 3/d,其他排水暂不统计 进泥量Q: d m Q Q Q /516200316321=+=+= Qmax=Q*k=516*1.48=763,取800m 3/d 进泥的污泥固体浓度C ： L g Q Q C Q C Q C /06.410 )200316(1012001063163 3 3212211=?+??+??=++= （3）浓缩池的面积 已知进泥为混合污泥，污泥固体通量根据表2.1取)]/([282d m kg M ?=，则得： 211628 06 .4800m M QC A =?== 采用2个浓缩池)1(=n ，有 211161 116 m n A A === （4）浓缩池的直径 由公式（2-2）得： m A D 2.1214 .3116 441 =?= = π ，取13m 。 （5）浓缩池的高度 取有效水深3.5m ，核算停留时间为 )1610(93.13800 24 5.367.132h t h t <<=??= ，满足要求。 超高：m h 4.02= 取池底坡度10:1=i ，则池底坡度造成的深度h 4由公式（2-4）得： m i D h 65.010/5.62 4==?= 污泥混合后浓度为4.06g/L ，取进泥密度为1000kg/m 3,则可以近似的认为浓缩池进泥的含水率为%6.991=P ，浓缩后污泥的含水率%962=P ，计算得浓缩后污泥体积为： 3211 8096 1006 .99100800100100m P P V V =--?=--= 则产生的污泥量为： 3 80m V =' 取泥斗储泥时间h t 2=，则两次排泥的间隔每池产生的污泥量为： 37.624 28024m t V V =?='='', 采用的泥斗为圆台形；泥斗斗底倾角采用60o；泥斗斗底直径为m d 5.1=,泥斗上口直径为m D 04.5=（两个尺寸均为设定）。 由公式（2-5）得泥斗深度h 5: m d D h 8.260tan 2 80.104.5tan 25=-=-= θ 由泥斗上、下底的面积： 22222212 3.14 3.145.0419.94, 1.8 2.544444 S D m S d m ππ==?===?=， 得泥斗容积： 33212153.236.27)54.294.1954.294.19(8.23 1 )(31m m S S S S h V >=?++??=++=斗 由公式（2-6）得浓缩池有效深度： m m h h h H 38.33.03.02.3321>=++=++=' 符合要求 由公式（2-7）得浓缩池总深度： m h h h h h H 97.68.237.08.354321=++=++++= （6）选用XG-14型悬挂式中心传动刮泥机。单边式刮泥，适用于池径为14m 、池深为3.5~4m 的浓缩池。它的结构简单、成本低，适用于中小型的浓缩池。刮泥机的回转速度为0.75~4r/h [5]。 （7）进泥管管径为300mm ，出泥管管径为200mm,出水管管径为200mm ，均为铸铁管。 （8）采用正三角形出水堰，三角堰的角度为60°,设计堰上水深H 为8cm,可得水流过堰宽度cm H B 24.92 tan 2==θ 。
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