（一）污水处理构筑物的设计计算

1.格栅

格栅设在污水处理厂中处理系统之前，或设于泵站之前，用以去除大块污染物。合流制排水系统中格栅按合流设计流量计算；分流制排水系统中，格栅按设计污水流量计算。

（1）格栅的选择。格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式。

1）栅条断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差。一般多采用矩形断面。

2）栅渣清除方式。一般按格栅栅渣量而定，当每日栅渣量大于0.2m3，应采用机械格栅除渣机。目前，一些小型污水处理厂，为了改善劳动条件和有利于自动控制，也采用机械格栅除渣。

（2）格栅设计。格栅的设计内容及主要设计参数见表5-12。

表5-12　格栅设计内容及主要设计参数

格栅上部必须设置工作平台，其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m，工作平台上应有安全和冲洗设施。格栅工作平台两侧边道宽度宜采用0.7～1.0m。工作平台正面过道宽度，采用机械清除时不应小于1.5m，采用人工清除时不应小于1.2m。格栅间设置通风设施和有毒有害气体的检测与报警装置。

2.沉沙池

（1）沉沙池的选择。沉沙池的类型，常用的有平流式沉沙池和曝气沉沙池，平流式沉沙池构造简单、处理效果较好、工作稳定、易于排沙。但沉沙中夹杂着一些有机物，易于腐化发臭，难于处置，并且对有机物包裹的沙截流效果不好。目前广泛使用曝气沉沙池，可在一定程度克服上述缺点。

（2）沉沙池的设计流量。合流制排水系统中按合流设计流量计算；分流制排水系统中按设计污水流量计算。

（3）沉沙池的设计。沉沙池的设计内容及主要设计参数见表5-13。

表5-13　沉沙池设计内容及主要设计参数

续表

注　1.当污水按自流方式流入时，应按最大流量计算。
2.当污水用水泵抽送入池内，应按工作水泵的最大组合流量计算。

污水的沉砂量，可按每立方米0.03L计算；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。砂斗容积不应大于2d的沉砂量。采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于55°。沉沙池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。排砂管应考虑防堵塞措施。

3.沉淀池

（1）沉淀池的选择。沉淀池的主要类型有平流式、辐流式、竖流式，其选择参见表5-14。此外，当用地紧张、需要挖掘原有沉淀池的潜力或需要压缩沉淀池面积时，可采用斜板（管）沉淀池。近年来，国内城市污水厂采用升流式异向流斜板（管）沉淀池，取得了较多成功经验。

表5-14　各类沉淀池优缺点及适用条件

（2）沉淀池的设计。沉淀池的设计内容及主要设计参数见表5-15。

表5-15　沉淀池设计内容及主要设计参数

沉淀池的有效水深宜采用2.0～4.0m。当采用污泥斗排泥时，每个污泥斗均应设单独的闸阀和排泥管。污泥斗的斜壁与水平面的倾角，方斗宜为60°，圆斗宜为55°。

初次沉淀池的污泥区容积，除设机械排泥的宜按4h的污泥量计算外，宜按不大于2d的污泥量计算，并应有连续排泥措施；生物膜法处理后的二次沉淀池污泥区容积，宜按4h的污泥量计算。排泥管的直径不应小于200mm。当采用静水压力排泥时，初次沉淀池的静水头应不小于1.5m；二次沉淀池的静水头，生物膜法处理后不应小于1.2m，活性污泥法处理池后不应小于0.9m。初次沉淀池的出口堰最大负荷不宜大于2.9L/（s·m）；二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于1.7L/（s·m）。

沉淀池应设置浮渣的撇除、输送和处置设施。

4.生物处理构筑物

（1）生物处理构筑物的选择。按是否需要向生化反应池内供氧分，生物处理可分为好氧处理和厌氧处理两类，其特点比较参见表5-16。在此基础上应尽量选择工艺先进、处理效率高、低能耗的新工艺。

表5-16　污水好氧处理法与厌氧处理法的比较

（2）生物处理构筑物的设计。生物处理构筑物的设计内容和主要设计参数，根据生物处理构筑物的类型确定。目前生物处理构筑物主要分为活性污泥法（悬浮生长型）和生物膜法（附着生长型）两大类，其优缺点和适用条件比较见表5-17。

表5-17　活性污泥法与生物膜法的比较

活性污泥法又可分为传统活性污泥法、活性污泥法的脱氮除磷系统、氧化沟、序批式活性污泥法等；生物膜法又可分为生物接触氧化系统、曝气生物滤池、生物转盘、生物滤池等。活性污泥法工艺类型多样，适合于各种规模的污水生物处理，可根据去除碳源污染物、脱氮、除磷、好氧污泥稳定等不同要求和外部环境条件，选择合适的活性污泥处理工艺。在各种活性污泥处理生物反应池中，供氧设施必须满足污水需氧量、混合和处理效率等要求，是活性污泥生物反应池的重要设计内容。生物膜法一般适合于中小规模的污水处理，可单独应用或与其他污水处理工艺组合应用。以下就各类型生物处理构筑物以及生物处理供氧设施的设计内容和主要设计参数作简要介绍。

1）传统活性污泥法。处理城镇污水的生物反应池的主要设计参数，可按表5-18的规定取值。

表5-18　传统活性污泥法针对碳源污染物的主要设计参数

当以去除碳源污染物为主时，生物反应池的容积，可按下列公式计算：

按污泥负荷计算

按污泥龄计算

式中　V——生物反应池容积；

So——生物反应池进水5日生化需氧量，mg/L；

Se——生物反应池出水5日生化需氧量（当去除率大于90％时可不计入），mg/L；

Q——生物反应池的设计流量，m3/h；

Ls——生物反应池5日生化需氧量污泥负荷，kgBOD5/（kg MLSS·d）；

X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度，g MLSS/L；

Y——污泥产率系数，宜根据试验资料确定，无试验资料时，一般取0.4～0.8，kg VSS/kgBOD5；

XV——生物反应池内混合液挥发性悬浮固体平均浓度，g MLVSS/L；

θc——污泥泥龄，其数值为0.2～15，d；

Kd——衰减系数，20℃的数值为0.04～0.075，d—1。

衰减系数Kd值应以当地冬季和夏季的污水温度进行修正，并按下列公式计算

式中　KdT——T℃时的衰减系数，d—1；

Kd20——20℃时的衰减系数，d—1；

T——设计温度，℃；

θT——温度系数，采用1.02～1.06。

生物反应池的始端可设缺氧或厌氧选择区（池），水力停留时间宜采用0.5～1.0h。

阶段曝气生物反应池宜采取在生物反应池始端1/2～3/4的总长度内设置多个进水口。

吸附再生生物反应池的吸附区和再生区可在一个反应池内，也可分别由两个反应池组成，并应符合下列要求：①吸附区的容积不应小于生物反应池总容积的1/4，吸附区的停留时间不应小于0.5h。②当吸附区和再生区在一个反应池内时，沿生物反应池长度方向应设置多个进水口；进水口的位置应适应吸附区和再生区不同容积比例需要；进水口的尺寸应按通过全部流量计算。

完全混合生物反应池可分为合建式和分建式。合建式生物反应池的设计，应符合下列要求：①生物反应池宜采用圆形，曝气区的有效容积应包括导流区部分。②沉淀区的表面水力负荷宜为0.5～1.0m3/（m2·h）。

生物反应池的超高，当采用鼓风曝气时为0.5～1.0m；当采用机械曝气时，其设备操作平台宜高出设计水面0.8～1.2m。每组生物反应池在有效水深一半处宜设置放水管。

生物反应池中的好氧区（池），采用鼓风曝气器时，处理每立方米污水的供气量不应小于3m3。好氧区采用机械曝气器时，混合全池污水所需功率不宜小于25 W/m3；氧化沟不宜小于15 W/m3。缺氧区（池）、厌氧区（池）应采用机械搅拌，混合功率宜采用2～8 W/m3。机械搅拌器布置的间距、位置、应根据试验资料确定。

2）活性污泥法的生物脱氮除磷系统。进入生物脱氮、除磷系统的污水，应符合下列要求：①要求脱氮时，污水中的5日生化需氧量与总凯氏氮之比宜大于4。②要求除磷时，污水中的5日生化需氧量与总磷之比宜大于17。③要求同时脱氮、除磷时，宜同时满足前两款的要求。④好氧区（池）剩余总碱度宜大于70mg/L（以Ca CO3计），当进水碱度不能满足上述要求时，应采取增加碱度的措施。

a）当仅需脱氮时，宜采用缺氧/好氧法（ANO法），以下是其设计注意事项。

仅需脱氮的活性污泥法系统生物反应池的容积，按式（5-1）、式（5-2）计算时，反应池中缺氧区（池）的水力停留时间宜为0.5～3h。生物反应池的容积如果采用硝化、反硝化动力学计算时，按以下规定计算。

缺氧区（池）容积，计算式如下

式中　Vn——缺氧区（池）容积，m3；

Q——生物反应池的设计流量，m3/d；

X——生物反应池内混合液悬浮固体平均浓度，g MLSS/L；

Nk——生物反应池进水总凯氏氮浓度，mg/L；

Nte——生物反应池出水总氮浓度，mg/L；

ΔXV——排出生物反应池系统的微生物量，kg MLVSS/d；

Kde——脱氮速率，宜根据试验资料确定，（kg NO3N）。无试验资料时，20℃的Kde值可采用0.03～0.06（kg NO3-N）/（kg MLSS·d），并按《室外排水工程设计规范》公式（6.6.18～2）进行温度修正；Kde（T）、Kde（20）分别为T℃和20℃时的脱氮速率；

T——设计温度，℃；

Yt——污泥总产率系数，宜根据试验资料确定，kg MLSS/kg BOD5。无试验资料时，系统有初次沉淀时间取0.3，无初次沉淀池时取0.6～1.0；

y——MLSS中MLVSS所占比例；

So——生物反应池进水5日生化需氧量，mg/L；

Se——生物反应池出水5日特殊化需氧量，mg/L。

好氧区（池）容积，可按下列公式计算：

式中　Vn——好氧区（池）容积，m3；

θco——好氧区（池）设计污泥泥龄，d；

F——安全系数，为1.5～3.0；

μ——硝化菌比生长速率，d—1；

Na——生物反应池中氨氮浓度，mg/L；

Kn——硝化作用中氮的半速率常数，mg/L；

T——设计温度，℃；

0.47——15℃时，硝化菌量大比生长速率，d—1；

Q、X意义与式（5-4）同，So、Se，Yt意义与式（5-6）同。

混合液回流量，可按下列公式计算：

式中　QRi——混合液回流量，混合液回流比不宜大于400％，m3/d；

QR——回流污泥量，m3/d；

Nke——生物反应池出水总凯氏氮浓度，mg/L；

Nt——生物反应池进水总氮浓度，mg/L；

Vn、Kde，X意义与式（5-4）同。

缺氧/好氧法（ANO法）生物脱氮的主要设计参数，宜根据试验资料确定；无试验资料时，可采用经验数据或按表5-19的规定取值。

表5-19　缺氧/好氧法（ANO法）生物脱氮的主要设计参数

b）当仅需除磷时，宜采用厌氧/好氧法（APO法），以下是其设计注意事项。

仅需除磷的活性污泥法系统生物反应池的容积，按式（5-1）、式（5-2）计算时，反应池中厌氧区（池）和好氧区（池）之比，宜为1∶2～1∶3。

生物反应池中厌氧区（池）的容积，可按下列公式计算

式中　VP——厌氧区（池）容积，m3；

tp——厌氧区（池）水力停留时间，宜为1～2，h；

Q——设计污水流量，m3/d。

厌氧/好氧法（APO法）生物除磷的主要设计参数，宜根据试验资料确定；无试验资料时，可采用经验数据或按表5-20的规定取值。

表5-20　厌氧/好氧法（APO法）生物除磷的主要设计参数

续表

采用生物除磷处理污水时，剩余污泥宜采用机械浓缩。生物除磷系统的剩余污泥，采用厌氧消化处理时，输送厌氧消化污泥或污泥脱水滤液的管道，应有除垢措施。对含磷高的液体，宜先除磷再返回污水处理系统。

c）当需要同时脱氮除磷时，宜采用厌氧/缺氧/好氧法（AAO法，又称A2O法），以下是其设计注意事项。

同时脱氮除磷的活性污泥法系统生物反应池的容积，宜按式5-1～式5-11进行计算。

厌氧/缺氧/好氧法（AAO法，又称A2O法）生物脱氮除磷的主要设计参数，宜根据试验资料确定；无试验资料时，可采用经验数据或按表5-21的规定取值。

表5-21　厌氧/缺氧/好氧法（AAO法，又称A2O法）生物脱氮除磷的主要设计参数

根据需要，厌氧/缺氧/好氧法工艺流程中，可改变进水和回流污泥的布置形式，调整为前置缺氧区（池）或串联增加缺氧区（池）和好氧区（池）等变形工艺。

3）氧化沟。由于氧化沟多用于长泥龄的工艺，悬浮状有机物可在氧化沟内得到部分稳定，故可不设初次沉淀池。在交替式运行的氧化沟中，需设置进水配水井，井内设闸或溢流堰，按设计程序变换进出水水流方向；当有两组及其以上平行运行的系列时，也需设置进水配水井，以保证均匀配水。

按构造特征和运行方式的不同，氧化沟可分为多种类型，其中氧化沟可与二沉池分建或合建，连续运行、与二次沉淀池分建的氧化沟，有Carr ousel型多沟串联系统氧化沟、Or bal同心圆或椭圆形氧化沟、DE型交替式氧化沟等；集曝气、沉淀于一体的氧化沟，又称合建式氧化沟，有船式一体化氧化沟、T型交替式氧化沟等。

延时曝气氧化沟的主要设计参数，宜根据试验资料确定，无试验资料时，可按表5-22规定取值。

表5-22　延时曝气氧化沟的主要设计参数

氧化沟进水和回流污泥点宜设在缺氧区首端，出水点宜设在充氧器后的好氧区。氧化沟的超高与选用的曝气设备类型有关，当采用转刷、转碟时，宜为0.5m；当采用竖轴表曝机时，宜为0.6～0.8m，其设备平台宜高出设计水面0.8～1.2m。氧化沟的走道板和工作平台，应安全、防溅和便于设备维修。(www.daowen.com)

氧化沟的有效水深与曝气、混合和推流设备的性能有关，宜采用3.5～4.5m。当采用转刷曝气时，不宜大于3.5m；当采用转碟、竖轴表曝机时不宜大于4.5m。曝气转刷、转碟宜安装在沟渠直线段的适当位置，曝气转碟也可安装在沟渠的弯道上，竖轴表曝机应安装在沟渠的端部。

根据氧化沟渠宽度，弯道处可设置一道或多道导流墙；氧化沟的隔流墙和导流墙宜高出设计水位0.2～0.3m。氧化沟内的平均流速宜大于0.25m/s。

4）序批式活性污泥法（SBR）。SBR反应池宜按平均日污水量设计；SBR反应池前、后的水泵、管道等输水设施应按最高日最高时污水量设计。

SBR反应池的数量宜不少于2个。考虑到清洗和检修等情况，SBR反应池的数量不宜少于2个。但水量较小（小于500m3/d）时，设2个反应池不经济，或当投产初期污水量较小、采用低负荷连续进水方式时，可建1个反应池。

SBR反应池容积，可按下列公式计算

式中　Q——每个周期进水量，m3；

tR——每个周期反应时间，h。

SBR工艺各工序的时间，宜按下列规定计算：

进水时间，可按下列公式计算

式中　tF——每池每周期所需要的进水时间，h；

t——一个运行周期需要的时间，h；

n——每个系列反应个数。

反应时间，可按下列公式计算

式中　m——充水比，仅需除磷时宜为0.25～0.5，需脱氮时宜为0.15～0.3。

沉淀时间ts宜为1h。

排水时间tD宜为1.0～1.5h。

一个周期所需时间可按下列公式计算

式中　tb——闲置时间，h。

每天的周期数宜为正整数。

连续进水时，反应池的进水处应设置导流装置。反应池应设置固定式事故排水装置，可设在滗水结束时的水位处。反应池应采用有防止浮渣流出设施的滗水器；同时，宜有清除浮渣的装置。SBR反应池宜采用矩形池，水深宜为4.0～6.0m；反应池长度与宽度之比，间隙进水时宜为1∶1～2∶1，连续进水时宜为2.5～4∶1。

5）生物接触氧化系统。生物接触氧化池应根据进水水质和处理程序确定采用一段式或二段式。生物接触氧化池平面形状宜为矩形，有效水深宜为3～5m。生物接触氧化池不宜少于两个，每池可分为两室。填料可采用全池布置（底部进水、进气）、两侧布置（中心进气、底部进水）或单侧布置（侧部进气、上部进水），填料应分层安装。填料应采用对微生物无毒害、易挂膜、质轻、高强度、抗老化、比表面积大和空隙率高的填料。宜根据生物接触氧化池填料的布置形式布置曝气装置。底部全池曝气时，气水比宜为8∶1。进水应防止短流，出水宜采用堰式出水，底部应设置排泥和放空设施。

生物接触氧化池的5日生化需氧量容积负荷，宜根据试验资料确定，无试验资料时，碳氧化宜为2.0～5.0kg BOD5/（m3·d），碳氧化/硝化宜为0.2～2.0kg BOD5/（m3·d）。

6）曝气生物滤池。曝气生物滤池的池型可采用上向流或下向流进水方式。前设沉沙池、初次沉淀池或混凝沉淀池、除油池等预处理设施，也可设置水解调节池，进水悬浮固体浓度不宜大于60mg/L。污水经预处理后使悬浮固体浓度降低，再进入曝气生物滤池，有利于减少反冲洗次数和保证滤池的运行。如进水有机物浓度较高，污水经沉淀后可进入水解调节池进行水质水量的调节，同时也提高了污水的可生化性。

曝气生物滤池根据处理程度不同可分为碳氧化、硝化、后置反硝化或前置反硝化等。碳氧化、硝化和反硝化可在单级曝气生物滤池内完成，也可在多级曝气生物滤池内完成。曝气生物滤池的池体高度宜为5～7m，池内宜分别设置反冲洗供气和曝气充氧系统。曝气装置可采用单孔膜空气扩散器或穿孔管曝气器。曝气器可设在承托层或滤料层中。

曝气生物滤池宜选用机械强度和化学稳定性好的卵石作承托层，并按一定级配布置。滤池的滤料应具有强度大、不易磨损、孔隙率高、比表面积大、化学物理稳定性好、易挂膜、生物附着性强、比重小、耐冲洗和不易堵塞的性质，宜选用球形轻质多孔陶粒或塑料球形颗粒。

曝气生物滤池的反冲洗宜采用气水联合反冲洗，通过长柄滤头实现。反冲洗空气强度宜为10～15L/（m2·s），反冲洗水强度不应超过8L/（m2·s）。

曝气生物滤池后可不设二次沉淀池。

在碳氧化阶段，曝气生物滤池的污泥产率系数可为0.75kg VSS/kg BOD5。反应池容积负荷宜根据试验资料确定，无试验资料时，曝气生物滤池的5日生化需氧量容积负荷宜为3～6kg BOD5/（m3·d），硝化容积负荷（以NH3—N计）宜为0.3～0.8kg NH3—N/（m3·d），反硝化容积负荷（以NO3—N计）宜为0.8～4.0kg NO3—N/（m3·d）。

7）生物转盘。生物转盘处理工艺流程宜为：初次沉淀池，生物转盘，二次沉淀池。根据污水水量、水质和处理程度等，生物转盘可采用单轴单级式、单轴多级式或多轴多级式布置形式。

生物转盘的反应槽设计，应符合下列要求：①反应槽断面开关应呈半圆形。②盘片外缘与槽壁的净距不宜小于150mm，盘片净距，进水端宜为25～35mm，出水端宜为10～20mm以上。③盘片在槽内的浸没深度不应小于盘片直径的35％，转轴中心高度应高出水位150mm以上。

生物转盘转速宜为2.0～4.0r/min，盘体外缘线速度宜为15～19m/min，转轴强度和挠度必须满足盘体自重和运行过程中附加工荷重的要求。

生物转盘的设计负荷宜根据试验资料确定，无试验资料时，5日生化需氧量表面有机负荷，以盘片面积计，宜为0.005～0.020kg BOD5/（m2·d），首级转盘不宜超过0.030～0.040kg BOD5/（m2·d）；表面水力负荷以盘片面积计，宜为0.04～0.20m3/（m2·d）

8）生物滤池。生物滤池的平面形状宜采用圆形或矩形。填料应质坚、耐腐蚀、高强度、比表面积大、空隙率高，适合就地取材，宜采用碎石、卵石、炉渣、焦炭等无机滤料。用作填料的塑料制品应抗老化，比表面积大，宜为100～200m2/m3；空隙率高，宜为80％～90％。

生物滤池底部空间的高度不应小于0.6m，沿滤池池壁四周下部应设置自然通风孔，其总面积不应小于池面积的1％。布水装置可采用固定布水器或旋转布水器。池底应设1％～2％的坡度倾向集水沟，集水沟以0.5％～2％的坡度倾向总排水沟，并有冲洗底部排水渠的措施。

低负荷生物滤池采用碎石类填料时，应符合下列要求：①滤池下层填料粒径宜为60～100mm，厚0.2m；上层填料粒径宜为30～50mm，厚1.3～1.8m。②处理城镇污水时，正常气温下，水力负荷以滤池面积计，宜为1～3m3/（m2·d）；5日生化需氧量容积负荷以填料体积计，宜为0.15～0.3kg BOD5/（m3·d）。

高负荷生物滤池宜采用碎石或塑料制品作填料，当采用碎石类填料时，应符合下列要求：①滤池下层填料粒径宜为70～100mm，厚0.2m；上层填料粒径宜为40～70mm，厚度不宜大于1.8m。②处理城镇污水时，正常气温下，水力负荷以滤池面积计，宜为10～30m3/（m2·d）；5日生化需氧量容积负荷以填料体积计，宜大于1.8kgBOD5/（m3·d）。

9）供氧设施。供氧设施是好氧生物反应构筑物的重要设计内容，生物反应池中好氧区的供氧，应满足污水需氧量、混合和处理效率等要求，宜采用鼓风曝气或表面曝气等方式。

生物反应池中好氧区的污水需氧量，根据去除的5日生化需氧量、氨氮的硝化和除氮等要求，按下列公式计算

式中　O2——污水需氧量，kg O2/d；

Q——生物反应池的进水流量，m3/d；

So——生物反应池进水5日生化需氧量，mg/L；

Se——生物反应池出水5日生化需氧量，mg/L；

ΔXV——排出生物反应池系统的微生物量，kg/d；

Nk——生物反应池进水总凯氏氮浓度，mg/L；

Nke——生物反应池出水总凯氏氮浓度，mg/L；

Nt——生物反应池进水总氮浓度，mg/L；

Noe——生物反应池出水硝态氮浓度，mg/L；

0.12ΔXv——排出生物反应池系统的微生物中含氮量，kg/d；

a——碳的氧当量，当含碳物质以BOD5计时，取1.47；

b——常数，氧化每kg氨氮所需氧量，取4.57，kg O2/kg N；

c——常数，细菌细胞的氧当量，取1.42。

去除含碳污染物时，去除每kg 5日生化需氧量可采用0.7～1.2kg O2。

选用曝气装置和设备时，应根据设备的特性、位于水面下的深度、水温、污水的氧总转移特性、当地的海拔高度以及预期生物反应池中溶解氧浓度等因素，将计算的污水需氧量换算为标准状态下清水需氧量。

鼓风曝气时，可按下列公式将标准状态下污水需氧量，换算为标准状态下的供气量

式中　GS——标准状态下供气量，m3/h；

0.28——标准状态（0.1 MPa、20℃）下的每m3空气中含氧量，kg O2/m3；

Os——标准状态下生物反应池污水需氧量，kg O2/h；

EA——曝气器氧的利用率，％。

曝气器的数量，应根据供氧量和服务面积计算确定。供氧量包括生化反应的需氧量和维持混合液有2mg/L的溶解氧量。廊道式生物反应池中的曝气器，可满池布置或池侧布置，或沿池长分段渐减布置。

采用表面曝气器供氧时，应符合下列要求：①叶轮的直径与生物反应池（区）的直径（或正方形的一边）之比，倒伞或混流型为1∶3～1∶5，泵型为1∶3.5～1∶7。②叶轮线速度为3.5～5.0m/s。③生物反应池宜有调节叶轮（转刷、转碟）速度或淹没水深的控制设施。

污水厂采用鼓风曝气时，宜设置单独的鼓风机房。鼓风机房可设有值班室、控制室、配电室和工具室，必要时尚应设置鼓风机冷却系统和隔声、维修场所。鼓风机的选型应根据使用的风压、单机风量、控制方式、噪声和维修管理等条件确定。选用离心鼓风机时，应详细核算各种工况条件时鼓风机的工作点，不得接近鼓风机的湍振区，并宜设有调节风量的装置。在同一供气系统中，应选用同一类型的鼓风机。并应根据当地海拔高度，最高、最低空气的温度，相对湿度对鼓风机的风量、风压及配置的电动机功率进行校核。计算鼓风机的工作压力时，应考虑进出风管路系统压力损失和使用时阻力增加等因素。输气管道中空气流速宜采用：干支管为10～15m/s；竖管、小支管为4～5m/s。

5.污水消毒

（1）污水消毒方法的选择。污水消毒的主要方法是向污水投加消毒剂。消毒剂有氯、溴、碘、二氧化氯和臭氧等。在污水消毒中，以加氯法用得最多。虽然加氯消毒的投量大时会产生二次污染，但此方法在技术经济上最为可行。在水体有养殖鱼类用途时，还需设置脱氯设备。污水消毒的主要方法参见表5-23。

表5-23　污水消毒主要方法的优点、缺点及适用条件

（2）污水消毒构筑物的设计。污水消毒构筑物设计应符合现行国家标准GB50013《室外给水设计规范》的有关规定，其设计内容及主要设计参数见表5-24。

表5-24　消毒池设计内容及主要设计参数

6.各污水处理构筑物的主要设备

各污水处理构筑物的主要设备见表5-25。

表5-25　污水处理构筑物的主要设备

（二）污泥处理构筑物的设计计算

污泥处置的基本问题是通过适当的技术措施，为污泥提供出路。污泥的最终出路主要是部分或全部利用和以某种形式再返回到自然环境中去。污泥的主要利用途径是在农业和建材上的利用，而污泥的最终处置方法有填埋、焚烧、海洋投放等。

不论对污泥的最终处置采取什么方法，对污泥都要进行适当的前处理。污泥处理过程中产生的污水应返回污水处理构筑物进行处理。污泥前处理包括浓缩、稳定、调节（或调理）、脱水干化，在必要时要求消毒。各处理方法选择设计如下。

1.污泥的浓缩

（1）污泥浓缩方法的选择。污泥浓缩是降低要经稳定、脱水处置过程或投放的污泥的体积，污泥含固率的提高，将大幅度减小污泥体积，降低污泥后续处理费用。常用的浓缩方法有重力浓缩、气浮法浓缩、离心法浓缩。浓缩方法的选择参见表5-26。

表5-26　各种浓缩方法的优、缺点

重力浓缩由于装置简单，所需动力小等优点而被广泛采用，其选择参见表5-27。

表5-27　重力浓缩方法的适用条件

气浮浓缩法具有浓缩效果好、占地小、电耗大、操作要求较高特点，但使用上受到某些限制。气浮法对于比重接近于1的污泥尤其适用。

离心法用于剩余活性污泥浓缩法，浓缩效果好，但是，要掌握离心法的运行条件相当困难，运行、定期保养维护麻烦，而且设备价格高、电耗大、有噪音，通常在大型污水处理厂处理能力超过0.2m3/s，场地有限，并具有熟练的操作人员和用普通重力浓缩法难以浓缩的污泥时，采用这种方法。

不同类型的污泥，要取得较好的浓缩效果，应采取不同的浓缩方法，初沉污泥用重力浓缩方法，不但能取得较好的效果，而且费用较低。而剩余活性污泥则应采用强制浓缩方法。近年来，对剩余活性污泥采用强制浓缩法的污水处理厂日益增多，而且与重力联用对初沉污泥采用重力浓缩，对剩余污泥则采用强制浓缩的分离式浓缩法。但是气浮法及离心法的运行费用较高，尤其是电耗大，这两种方法虽然在美国、日本发达国家广泛采用，在我国却很难得到推广应用。各种浓缩法运行能耗参见有关规范以及工具书。

（2）污泥浓缩池的设计。污泥浓缩池设计的设计内容及主要设计参数见表5-28。

表5-28　浓缩池设计内容及主要设计参数

2.污泥的稳定

（1）污泥稳定方法的选择。污泥稳定的目的是分解污泥中的有机物质，除减少污泥量外，同时也减少了污泥中的细菌、病原体等。通常所有的污泥处理处置方案，大都要考虑稳定措施，以解决污泥处理过程中臭的问题。污泥经消化处理后，其挥发性固体去除率应大于40％。

污泥的消化工艺可分为污泥厌氧消化或好氧消化。厌氧消化是对有机污泥进行稳定处理的最常用方法，可分为高温厌氧消化和中温厌氧消化两种。高温厌氧消化能耗高，一般情况下不经济，国外采用较少，国内尚无实例。按具体工艺类型，厌氧消化又可分为传统单级消化和高速二级消化，其工艺特点见表5-29。好氧消化是向消化池中充氧以加速消化进程，其对污泥中的挥发性固体量的降低接近于厌氧消化法。设计时必须根据污泥性质、环境要求、工程条件和污泥处置方式，选择经济适用、管理方便的污泥消化工艺。污泥厌氧消化系统由于投资和运行费用相对较省、工艺条件（污泥温度）稳定、可回收能源（污泥气综合利用）、占地较小等原因，采用较广泛，但工艺过程的危险性较大。污泥好氧消化系统由于投资和运行费用相对较高、工艺条件（污泥温度）随气温变化波动较大、冬季运行效果较差、占地面积较大、能耗高等原因采用较少。但好氧消化工艺具有有机物去除率高、处理后污泥品质好、处理场地环境状况较好、工艺过程没有危险性等优点。一般来说，污泥好氧消化后，氮的去除率可达60％，磷的去除率可达90％，上清液回流到污水处理系统后，不会增加污水脱氮除磷的负荷。一般在污泥量较少的小型污水处理厂（国外资料报道当污水厂规模小于1.8万m3/d时，好氧消化的投资可能低于厌氧消化），或由于受工业废水的影响，污泥进行厌氧消化有困难时，可考虑采用好氧消化。

表5-29　厌氧消化池的特点及适用条件

（2）污泥稳定构筑物的设计。

1）污泥厌氧消化。厌氧消化可采用单级或两级中温消化。单级厌氧消化池（两级厌氧消化池中的第一级）污泥温度应保持33～35℃。有初次沉淀池系统的剩余污泥或类似的污泥，宜与初沉污泥合并进行厌氧消化处理。单级厌氧消化池（两级厌氧消化池中的第一级）污泥应加热并搅拌，宜有防止浮渣结壳和排出上清液的措施。采用两级厌氧消化时，一级厌氧消化池与二级厌氧浮华池的容积比应根据二级厌氧消化池的运行操作方式，通过技术经济比较确定；二级厌氧消化池可不加热、不搅拌，但应有防止浮渣结壳和排出上清液的措施。

厌氧消化池的总有效容积，应根据厌氧消化时间或挥发性固体容积负荷，按下列公式计算

式中　td——消化时间，宜为20～30d；

V——消化池总有效容积，m3；

Qo——每日投入消化池的原污泥量，m3/d；

LV——消化池挥发性固体容积负荷，重力浓缩后的原污泥宜采用1.6～1.5kg VSS/（m3·d），kg VSS/（m3·d）；

WS——每日投入消化池的原污泥中挥发性干固体重量，kg VSS/d。

厌氧消化池污泥加热，可采用池外热交换或蒸汽直接加热。厌氧消化池总耗热量应按全年最冷月平均日气温通过热工计算确定，应包括原生污泥加热量、厌氧消化池散热量（包括地上和地下部分）、投配和循环管道散热量等。选择加热设备应考虑10％～20％的富余能力。厌氧消化池及污泥投配和循环管道应进行保温。厌氧消化池内壁应采取防腐措施。污泥搅拌宜采用池内机械搅拌或池外循环搅拌，也可采用污泥气搅拌等。每日将全池污泥完全搅拌（循环）的次数不宜少于3次。间歇搅拌时，每次搅拌的时间不宜大于循环周期的一半。

2）污泥好氧消化。好氧消化池的设计参数宜根据试验资料确定。无试验资料时，好氧消化时间宜为10～20d。挥发性固体容积负荷一般重力浓缩后的原污泥宜为0.7～2.8kg VSS/（m3·d）；机械浓缩后的高浓度原污泥，挥发性固体容积负荷不宜大于4.2kg VSS/（m3·d）。当气温低于15℃时，好氧消化池宜采取保温加热措施或适当延长消化时间。

好氧消化池中溶解氧浓度，不应低于2mg/L。采用鼓风曝气时，宜采用泡空气扩散装置，鼓风曝气应同时满足细胞自身氧化和搅拌混合的需气量，宜根据试验资料或类似运行经验确定。无试验资料时，可按下列参数确定：剩余污泥的总需气量为0.02～0.04m3空气/（m3池容·min）；采用机械表面曝气时，应根据污泥需氧量、曝气机充氧能力、搅拌混合强度等确定曝气机需用功率，其值宜根据试验资料或类似运行经验确定，当无试验资料时，可按20～40 W/（m3池容）确定曝气机需用功率。

好氧消化池的有效深度应根据曝气方式确定。当采用鼓风时，应根据鼓风机的输出风压、管路及曝气器的阻力损失确定，宜为3.0～4.0m。好氧消化池的超高，不宜小于1.0m。

3.污泥的调理

城市污水处理厂污泥中的固体物质主要是胶质微粒，与水的亲和力很强，若不作适当的预处理，脱水将非常困难。因此在污泥脱水前要对污泥进行调理预处理，方法有加药调理法、淘洗、加热调理法、冷冻调理法、加骨粒调理法等。其中加药调理法由于经济实用、简单方便而被国内外广泛采用。

加药调理法的调理剂可分为无机调理剂和有机调理剂两大类。无机调理剂一般适用于真空过滤和板框过滤，而有机调理剂则较适用于离心脱水和带式压滤脱水。最有效、最便宜的无机调理剂是铁盐，如氯化铁、硫酸铁、硫酸亚铁、聚合硫酸铁等。有机调理剂我国主要用高聚合度的聚丙烯酰胺系列的絮凝剂产品，如阳离子型聚丙烯酰胺、阴离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰等。

4.污泥的脱水与干化

污泥经过脱水、干化处理，污泥的含水率能从96％左右降到60％～80％左右，其体积为原体积的1/10～1/5，从而使液态污泥变成固态污泥，有利于后续处理。污泥脱水与干化的方法有自然干化和机械脱水。

脱水设备的选择决定于要脱水的污泥类型和可利用的场地。由土地可供利用的小型处理厂，最常用的是污泥干化场的污泥贮留池。相反，土地受到限制的地方，一般选用机械脱水。某些污泥特别是厌氧消化污泥，不适合机械脱水时，采用砂滤床脱水可以获得良好的结果。当这种污泥必须用机械脱水时，应采用化学调理、淘洗、热处理及冷冻等调理方法进行预处理，以改善污泥的脱水性能。

（1）污泥的自然干化。污泥的自然干化有污泥于化床、污泥塘两种类型。适用于气候比较干燥、占地不紧张及环境条件允许的地区。其中污泥干化床在中小型污水厂（一般服务人口不大于5000人）采用。

（2）污泥的机械脱水。机械脱水主要的方法是转筒离心机、板框压滤机、带式压滤机和真空过滤机。

1）板框压滤机一般为间歇操作，基建设备投资大，过滤能力也较低。但由于其泥饼的含固率高，滤液清澈，固体物质回收率高，调理药品消耗量少。对运输、进一步干燥或焚烧以及卫生填埋的污泥、可以降低运输费用、减少燃料消耗、降低填埋场用地。板框压滤机的选用，主要根据污泥量、过滤机的处理能力来确定所需过滤面积和压滤机的台数。板框式压滤机的设计应符合下列要求：过滤压力为400～600 MPa；过滤周期不大于4h；每台压滤机可设污泥压入泵一台，宜选用柱塞泵；压缩空气量为每m3滤室不小于2m3/min（按标准工况计）。

2）带式压滤机具有连续生产、机器制造容易、操作管理简单、附属设备较少等特点，从而使投资、劳动力、能源消耗和维护费用都较低。在国内外的污水脱水中得到广泛应用，在国内的发展尤其迅速，新建城市污水处理厂的脱水设备几乎都采用带式压滤机。但由于我国的合成有机聚合物价格昂贵，致使污泥带式压滤机的运行费用很高。带式压滤机是根据生产能力、污泥量来确定所需压滤机的宽度和台数。带式压滤机的设计，应符合下列要求：污泥脱水负荷应根据试验资料或类似运行经验确定，污水污泥可按表5-30的规定取值；应按带式压滤机的要求配置空气压缩机，并至少应有1台备用；应配置冲洗泵，其压力宜采用0.4～0.6 MPa，其流量可按5.5～11m3/[m（带宽）·h]计算，至少应有1台备用。

表5-30　污泥脱水负荷

3）转筒离心机具有处理量大、基建费用少、占地少、工作环境卫生、操作简单、自动化程度高等优点，特别重要的是可以不投加或少投加化学调理剂。其动力费用虽然较高，但总运行费用较低，是世界各国较多采用的机种。转筒离心机的选择是根据它的处理能力，即每台机每小时处理湿污泥立方数，或每台机每小时处理干污泥千克数和每日需要处理的湿污泥立方数或干污泥千克数来决定。至少选择2～3台（其中一台备用）。