图1-10 浓缩池工艺图
4.污泥消化池(sludge digestion tank)
本设计采用消化形式为中温厌氧消化(mesophilic anaerobic digestion)。其原理是：污泥
在无氧条件下，由兼性菌和专性厌氧菌讲解污泥中的有机物，使之产生CO2和CH4，是污泥得到稳定，鼓污泥厌氧消化又称为污泥生物稳定。 （1）一般规定及参数取值如下： ① 温度
中温厌氧消化，消化温度为33～35℃，有机物负荷2.5～3.0kgBOD/(m3/d)，产气量1.0～1.3m3/(m3d)，消化时间约为20天。本设计为消化温度为35℃的二级消化。
② 投配率
中温消化投配率以5%～8%为宜，相应消化时间为20～12.5d，有机物降解率大于40%。一级消化池污泥投配率为5%，二级消化池污泥投配率为10%。
③ 混合与搅拌
目的在于使消化菌与有机物从分接触。实践证明，有搅拌比无搅拌产气量增加30%。因此，一级消化进行加温搅拌。
④ 污泥浓度
污泥固体含量一般采用3%～4%，最大可行范围为10%～12%。两极消化后，污泥的含水率一般达到92%左右。
⑤ PH值与碱度
消化系统中，应保持碱度在2000mg/L(以CaCO3计)以上，使其具有足够的缓冲能力，可有效防止PH下降。
⑥ C/N比以（10～20）：1为宜。 ⑦ 污泥的投配方式
污泥投配方式分为间歇性投配和连续性投配，本设计选用连续性投配，它能够为污泥消化创造一个良好的消化环境，运行良好，但管理水平要求较高。 （2）污泥厌氧消化的工艺选择
二级消化工艺为两个消化池串联运行，生污泥首先进入一级消化池中，接受搅拌与加
热，消化温度达到35℃，并设有集气设备，不排除上清液。污泥中的有机物分解主要在一级消化池中进行，产气量占总产气量的80%。经一级消化池消化的污泥重力排入二级消化池，二级消化池内污泥不加热、不搅拌，利用一级消化的余温进行消化。二级消化池的温度保持在20～26℃。二级消化池应设有集气设备并撇除上清液，产气量占总产气量的20%。同时，二级消化池还起着污泥浓缩池
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的作用。
（3）消化池个部分结构设计与参数
池顶结构为固定盖式，截圆锥形。池顶中部设集气罩，通过管道与沼气柜直接连通，防止产生负压。消化池结构示意图如图4-19所示。
①消化池污泥量
初沉池污泥量为：Q3初＝84m/d 浓缩后的泥量：Q农＝185.66m3/d
总消化池污泥量为：Q= Q初+ Q农=84+185.66=269.66m3/d ②一级消化池 总容积：
V?269.665?5393.2m3 100采用2座一级消化池，则每座池子的有效容积为V5393.20?2?2696.6m32700m3。
消化池直径D采用20m； 集气罩直径d1采用2m； 池底下锥直径d2采用2m；
集气罩高度h1采用2m；上锥高度h2采用3m。
消化池的柱体高度h3应大于D2?10m，采用12m；
下锥体高度h4采用1m。 则消化池总高度为：
H＝h1＋h2＋h3＋h4＝2＋3＋12＋1＝18m
集气罩容积：
V1?3.14?(d2)2?h3.14?(21?2)2?2?6.28m32弓形部分容积：
V3.1424(3D2?4h22)?3.142??h2?24?3?(3?202?4?32)?485.30m3
圆柱部分的容积为：V3.14?(D)2?h3?3.14?(203?)2?12?3768m322
V4?3.14?h?[(D)2?D?d2?(d24)232222]?3.14?1?[(20202)2?2?22?(22)2]?116.18m33
下锥体部分的容积为：
V0=V3+V4=3768+116.18=3884m3>2700m3
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取
③二级消化池
采用一座二级消化池，总容积
269.66?2696.610100取V0=2697m3
其余各部分尺寸同一级消化池。 ④消化池各部分的表面积计算 集气罩表面积为：
3.143.142F1??d12?3.14?d1?d2??2?3.14?2?3?15.70m2
44池顶表面积为：
3.143.142F1??(4?h2?D)??(4?32?20)?43.96m2
44则池盖表面积为：
F1+F2=15.70+43.96=59.66m2
池壁表面积为：
F3=3.14×D×h5＝3.14×20×7.2＝452.16m2（地上部分）
F4=3.14×D×h6＝3.14×20×4.8＝301.44m2（地下部分）
ddF5?3.14?l?(?2)?3.14?9.06?(10?1)?312.93m222池底表面积为：
2d222F6?3.14??3.14??3.14m244F总＝F5?F6?312.96?3.14?319.23m2（4）产气量及储气柜
沼气柜内部的体积应按需要的最大调节容量决定，无资料可按平均日产量的25%-40% 即6-10h的平均产气量计算。采用的沼气柜为低压浮盖式湿式沼气柜，浮动罩直径与高度之比一般为1.5：1。沼气系统的压力一般为：1176-1960Pa。
沼气柜内部必须进行防腐处理，外部应涂反射性色彩。浮动罩下部的小室，在冬季应有防冻措施。
产沼气量按8倍的泥量计算： V沼＝269.66×8＝2157.28m3/d 沼气柜的容积： V=2157.28×30%=648m3
采用单级湿式沼气柜1个，设D=10m, H=9m，则 上加一个球冠，R=5m，容积忽略不计。
3.14?102?9V?h??7057648m344（5）搅拌（agitation）
① 若采用沼气搅拌设单位用气量采用6m3/min103，则用气量q为
?D2q?q'V?6?7057?37.5m3/min?0.62m3/s1000
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② 曝气立管管径计算
曝气立管的流速采用10～15m/s，取12m/s。则所需立管面积为
q0.62F???0.052m2
v12选用立管的直径为Dg=80mm时，每根管的断面A?0.0050265m2，所需立管的总数则为，采用10根。
0.052?9.760.0050265核算立管的实际流速为
Q0.625??12.43F10?0.0050265介于10～15m/s之间,符合要求。 （6）消化池管道设计 ①投泥管。一般进泥口布置在泥位上层，进泥点及进泥口的形式应有利于搅拌均匀，破碎浮渣。
污泥投配管最小管径为150mm，本设计选用200mm。为使投泥均匀且防止污泥结壳，投泥管在泥面以上中部投泥。
②出泥管。为防止消化池中产生正负压变化，及时排泥，应在投泥同时进行排泥。设排泥管径D?200mm，出泥口布置在池底中央，依靠消化池内静水压力将熟污泥排至污泥的后续处理装置。用闸阀控制使投配泥与排泥时间相等。除泥口的位置应考虑有利与混合均匀。
③溢流管。消化池投配过量、投泥不及时或沼气产量与用量不平衡等情况发生时，沼气室内的沼气受到压缩，气压增加甚至可能压破池顶盖。因此，消化池池顶下沿应设有溢流管，及时溢流，保持沼气柜内压力恒定。溢流管的溢流高度必须考虑是在池内收押状态下工作。在非溢流工作状态时，溢流管仍需保持泥封状态。
本设计取溢流管D?200mm，设在池顶，使溢流管与最高泥面相同，能溢流，安全排泥。本设计采用倒虹管式消化池溢流装置
④ 取样管。取样管一般设在池顶，至少2根，其最小管径为100mm，取样管的长度最少应伸入最低泥位以下0.5m。本设计设3根取样管，分设在池顶1根，池边2根，D?150mm。
⑤ 沼气管。用以排放沼气至沼气柜，管径取最小管径，即D?100mm。 （7）沼气混合搅拌计算
消化池的混合搅拌采用多路曝气管式沼气搅拌。此种方法的优点是：设有机械磨损，搅拌充分，还可促进厌氧分解，缩短消化时间。
① 搅拌用气量
单位用气量采用6m3空气/min·1000m3，则用气量为
317133
q?6??19.0m/min?0.32m/s
1000② 曝气立管管径
采用管内沼气流速为v?12m/s，则所需立管总面积为
q0.322
F???0.0264m
v12
v?
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选用立管直径DN60mm，每根断面面积为
A??D24?3.14?0.00362
?0.00283m
4所需立管根数为
n?F0.0264??9.32根 A0.00283取10根。
核算立管实际流速
v'?q0.32??11.3 nA10?0.00283符合要求。
5.污泥脱水(sludge dewatering) （1）概述
污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的颗粒或絮状疏松结构。污泥经浓缩、消化后，尚有92%～97%的含水率，体积仍然庞大。因此，为了综合利用和最终处置，需要对污泥进行干化和脱水处理，以降低含水率，缩减污泥体积。污泥脱水的方法很多，一般有：自然干化(sludge drying)、机械脱水、污泥烘干、焚烧(sludge incineration)等方法。 （2）污泥量
污泥消化过程中由于分解而使体积减小，按消化污泥中有机物含量占60%，分解率为50%，污泥含水率为95%计算：
Q1?Q0?100?P1
100?P2 ?625.26?分解污泥容积
100?97.53
?312.6m/d
100?95V1?Q1??1?95%??50%?60%
?312.6??1?95%??50%?60%?4.7m3 故每日污泥量为：
V?Q1?V1?312.6?4.7?308m
3
（3）污泥脱水设备的选择
污泥机械脱水是以过滤介质形成滤液，而固体颗粒倍截流在介质上，形成泥饼（sludge cake），从而达到脱水目的。污泥机械脱水设备的选择应根据处理规模、运行费用、运行经验、污泥出路等方面的实际情况进行选择。
本设计选用双网带式压滤机3台，2备1用。滤带可以回旋，脱水效率高，噪音小，能源消耗低，附属设备少，操作管理维修方便。但必须正确地使用有机高分子混凝剂。其特点如下：
① 脱水泥饼含水率：70%～80%； ② 投资费用较低；
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