计研究院和中国市政工程西北设计研究院联合设计，根据西安市排水工程规划及2002～2004年对水量的调查分析，按远期50×104m3/d处理规模进行征地和总平面布置，按近期25×104m3/d处理规模进行设计和建设，并适当预留污水深度处理再生利用设施用地。该项目已于2006年12月开工建设，目前工程施工顺利。
4.2进水水质指标
污水处理厂进水水质是工程设计的基本参数之一，关系到处理工艺的选择与确定，进而影响工程投资、占地和运行费用等。通过对西安市邓家村污水处理厂和北石桥污水净化中心进水水质的大量调查，结果表明，西安市城市污水处理厂入流水质指标数据总体符合正态分布。根据统计学原理，提出了污水厂设计进水水质频率保证率的方法，即对进水水质有小到大进行排序，采用85%的水质频率统计值作为污水厂设计水质[1]。通过频率保证率的方法对2002～2004年第四污水处理厂进厂总管水质监测结果进行分析，其进水水质指标的变化范围为：CODcr＝192～412mg/L， BOD5＝108～203mg/L， SS＝117～303mg/L， NH3-N＝18.3～41.5mg/L， TN＝27.8～46.2mg/L， TP＝3.0～4.11 mg/L 。结果表明各项水质指标均不是很高，属于典型的城市污水水质。采用85%的保证率得到西安市第四污水处理厂进水水质如表1所示。此结果与可行性研究报告中的设计值比较，CODcr减小7.3%，BOD5减小17.4%，SS增加4%，NH3-N减小14%。依据该数值进行污水处理厂的设计，将使污水处理厂的建设投资减少。
表1 西安市第四污水处理厂设计进水水质指标
项目 CODcr BOD5 /mg/L /mg/L 进水 380
4.3出水水质指标
SS NH3-N TN TP pH 水温 ℃ ≥13 /mg/L /mg/L 260 34 /mg/L /mg/L 45 4.2 6～9 190 第四污水厂处理后的水经漕运明渠最终排入渭河，根据国家《地面水环境质量标准》（GB3838—2002），渭河在西安市区北郊草滩段属于Ⅲ类水域，因此按《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）规定排入Ⅲ类水域的出水，应执行一级标准中的B标准。根据上述规定并结合西安市环境保护局关于西安市第四污水处理厂排放标准的意见，确
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定第四污水处理厂的出水水质确定为： CODcr≤60 mg/l BOD5≤20 mg/l SS≤20 mg/l TN≤25 mg/l NH3-N≤8 mg/l TP≤1.5 mg/l 4.4第四污水处理厂工艺流程图
第四污水处理厂采用的是倒置A2O工艺，对脱氮除磷有很好的效果，在此基础上有脱臭的效果。其工艺流程图如下图；图4.1
4.5除臭工艺技术路线确定
污水处理厂运行过程中，产生臭味的区域主要为污水、污泥的前处理单元，因此，设计中主要对粗格栅间、提升泵房、曝气沉砂池、污泥浓缩池和储泥曝气池的臭气收集并进行处理。
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目前工程中除臭工艺主要有生物除臭和化学除臭，而生物除臭相比化学除臭具有除臭效果显著、造价低、能耗小，运行费用省，无二次污染，并能承受高浓度废气负荷的冲击等特点，在欧洲、日本、澳洲和北美等地已有广泛应用，目前国内已有成功使用实例，因此设计中采用生物除臭工艺。
4.6 主要处理构筑物工艺设计参数
4.6.1 进水控制井
进水控制井按远期规模一次建成，总进水管为d2400mm，控制井分配至近远期两根管均为d2000mm，另设d2200超越管一根，发生事故时溢流至漕运明渠。控制井为地下式钢筋混凝土结构，平面尺寸L×B=9.9×6.3m，深度12.31 m。安装φ2000 闸板及配套手电两用启闭机2套；φ2200 闸板及配套手电两用启闭机1套。
4.6.2 粗格栅间及提升泵房
粗格栅间为地下式钢筋砼结构，平面尺寸L×B=10.5×12.5 m，深度14.3 m，地面上高6.3m。设计格栅渠道共3条，每条宽1.7 m，渠内设间隙为20mm的不锈钢栅条，共用液压移动抓爪式格栅清污机1套。
提升泵房与粗格栅间合建，为半地下式钢筋砼结构，泵房尺寸 L×B=20.4×12.6m,地下深14.3m，地面上高6.3m。其中集水池、水泵间位于地面以下，控制间及配电间位于地上。泵房安装潜污泵 5 台（4用1备），单台流量2605m3/h，扬程19.5m，配电机功率192 kw；潜污泵 3 台（2用1备），单台流量1421m3/h，扬程19.1m，配电机功率N=109kw。
4.6.3 细格栅间及曝气沉砂池
细格栅间为地上式钢筋砼结构，平面尺寸 18.9×16.6 m。设计格栅渠宽1.6m，共计7条，安装阶梯式格栅除污机6台，栅条间隙6mm，配电机功率2.2 kw；钢栅条事故格栅一道，人工清渣，无轴螺旋输送机1套，L=15m，配电机功率3.0 kw，螺旋压榨机1台，配电机功率6 kw。
曝气沉砂池与细格栅间和建，为地上式矩形钢筋砼结构，分两格，每格长 47.2m，宽4.7m，池深 5.65 m。根据西安市现有两座污水厂运行经验，曝气沉砂池设计停留时间为7min，水
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平流速：V水=0.1m/s，气水比：0.2m3/m3水。安装桥式吸砂机一套，L=10m，配电机功率2×0.55kw，砂水分离器1套，处理量 27l/s ，配电机功率0.75kw，无轴螺旋输送机1套，L=12m，配电机功率3.0 kw，螺旋压榨机1台，配电机功率6 kw。细格栅间一层为鼓风机房，安装鼓风机3台（2用1备），单台风量22.82 m3/min，风压58.8Kpa，配电机功率37 kw。另外，用于储泥曝气池的鼓风机也安装在一层，共2台（1用1备），单台风量 4.70 m3/min，风压58.8Kpa，配电机功率7.5 kw。
4.6.4 初次沉淀池
采用占地少、处理效果稳定可靠的平流式沉淀池。通过絮凝沉淀试验，在有效水深为3.0m、水力停留时间为2h的条件下，研究分析了初次沉淀池对污染物的去除率，结果为：CODcr平均去除率为20.8%，而悬浮固体SS的平均去除率为51.3%， TN平均去除率为7.0%，TP平均去除率为8.1%。设计中采用了这一试验结果[4]。初次沉淀池为地上矩形钢筋砼结构，每组平面尺寸L×B= 60.85 ×76.9m,（包括配水渠），池深5.1 m。分2组，每组6座，共12座，设计水力停留时间1.94h，水平流速7mm/s，表面负荷 1.92 m3/ m2·h，安装桥式刮泥机12套，配电机功率0.55 kw。 4.6.5 生物反应池
通过模型装置试验研究，对污水处理厂入流污水的生化反应动力学参数的进行了测定，结果表明：污泥产率系数a＝0.4573 kgSS/kgBOD5，污泥衰减系数b＝0.0125 d-1；去除单位重量BOD5所需的氧量a'为0.6266kgO2/kgBOD5，单位重量MLVSS内源呼吸需氧量b'为0.0924 kgO2/kgVSS×d。此试验结果与《给水排水设计手册》（第5册）中给出的参数值相比，与建议值有一定的差距[5]。实际设计计算时采用模型试验实测值。
生物反应池为半地下式钢筋砼结构，共2组，每组4座。每组平面尺寸L×B= 118.30 m×100m，有效水深6.0m。采用倒置A2/O工艺，设计水力停留时间为：缺氧池1.98h，厌氧池1.0h，好氧池7.94h；污泥负荷为0.11 kgBOD5/kg MLSS·d，混合液浓度3040 mg/l，最大回流比200%，污泥龄14.03 d。缺氧池、厌氧池中均安装潜水混合器4×6 台，配电机功率3.1kw；混合液内循环泵4× 3 台，每台流量：532L/S，扬程0.7m，配电机功率13kw；好氧池中安装棕刚玉盘式微孔曝气器共计4×7644个。厌氧、缺氧池中设有ORP测定仪，在线显示池内氧化还原电位；好氧池中设有溶解氧仪，在线显示水中溶解氧含量，并反馈至鼓风
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机，随时调节鼓风机送风量。
4.6.6 终沉池
终沉池采用圆形辐流式沉淀池，共8座，为地下式圆形钢筋砼结构, 内径45m，池边水深4.5m,中心池深10.75m(含泥斗)。设计表面负荷为0.9m3/m2.h，沉淀时间为2.5h。安装φ45m周边传动刮泥机 8 台 ，配电机功率0.37kw。
4.6.7 接触消毒池
采用廊道式接触消毒池，共1座（分2格），两格之间为巴氏计量槽，实时记录污水厂处理水量，接触池为地下式钢筋砼结构，设计接触时间t=30min，平面尺寸L×B=61.4m×33.6m，池深3.8m。另外该池中安装潜污泵2台（1用1备），配电机功率4KW，交替使用，供给厂区绿化用水。
4.6.8 鼓风机房
鼓风机房为地上一层框架结构,地下一层局部为管廊和进风通道。平面尺寸为L×B= 29.4× 15.0m（不包括工具间、值班室等）。安装离心式鼓风机5台（4用1备），单机风量18430m3/h，扬程7m，配电机功率470KW；卷帘式空气过滤器2套，配电机功率N=0.1KW。鼓风机出风经总管汇集后，再分别送至各座生物反应池。
4.6.9 加氯间及投药间
设计加氯量为8mg/l，加氯间为地上一层框架结构, 平面尺寸L×B= 32.5×22.2m，包括氯库和值班室。安装真空柜式加氯机3台（2用1备），最大加氯量57kg/h，配套蒸发器2套、氯气切换装置一套、余氯吸收装置一套，并安装漏氯检测仪2台。
为弥补生物除磷不足，设计采用化学药剂强化除磷。设计加药间与加氯间合建，采用化学除磷药剂为Fe2(SO4)3，投加量为10～15mg/l，投加浓度为15%。药剂投加点分别设在终沉池配水井和初沉池进水渠内。根据进、出水水质变化情况，调节投加药量。加药间安装干粉加药装置一套，投加量为5.64～26.28kg/h。
4.6.10 初沉池污泥泵房
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