1、前言随着经济的不断发展，城镇规模的扩大，水环境污染的问题日渐突出。水环境的污染影响人类的身体健康，制约了经济建设的进一步发展。因此近年来我国兴建了大量的污水处理厂，对于消除水体污染、改善环境，起到了积极作用。凤凰镇位于安徽省淮南市凤台县凤凰镇，其污水处理厂设计污水日处理能力为 10000m3，属于小型污水处理厂。本设计采用 carrousel 氧化沟法处理城市污水，其特点是工艺流程简单，构筑物少；处理效果稳定，出水水质好；污泥产生量少，污泥的性质稳定。设计中对污水处理工艺和污泥处理方案进行了选择论证；对污水、污泥处理构筑物进行了工艺设计计算；对废水处理厂进行了平面、高程布置，并绘制了平面布置图
2、、工艺流程图、高程图。 关键词：城镇污水，氧化沟法，污水处理，污泥处理目录第一章 课程设计任务书1.1 设计题目1.2 设计目的1.3 设计要求1.4 设计步骤1.5 设计进水水质第二章 工艺方案的比较与确定2.1 循环式活性污泥工艺（CAST）2.2 A2/O 法同步脱氮除磷工艺2.3 氧化沟工艺2.4 工艺选择 2.5 工艺流程第三章 城市污水处理厂设计3.1 污水厂选址3.2 工艺流程3.2.1 污水处理工艺流程3.2.2 污泥处理工艺流程第四章 污水处理工艺设计计算4.1 粗格栅的设计计算 4.2 提升泵房的设计计算4.3 细格栅的设计计算4.4 曝气沉砂池的设计计算4.5 配水井的设
3、计计算4.6 三沟式氧化沟的设计计算4.7 消毒接触计算4.8 本章小结第五章 污泥处理工艺设计计算5.1 污泥泵房5.2 污泥浓缩池5.3 污泥脱水间5.4 本章小结第六章 污水处理厂的总体布置6.1 平面布置6.1.1 平面布置的一般原则和要求6.1.2 构筑物的平面布置6.2 高程布置6.1.1 高程布置一般原则和要求6.1.2 高程计算6.3 本章小结总结参考文献第一章 课程设计任务书1.1 设计题目3 万人口的城镇污水处理厂，150L/人天，水温 20-25 度1.2 设计目的 巩固及深化对基本理论与基本概念的理解； 培养学生分析问题与解决问题的能力； 培养具有运用理论知识和已有图纸
4、完成污水处理工程设计的初步能力。1.3 设计要求 工艺选择要求技术先进，在处理出水达到排放要求的基础上，鼓励采用新技术； 充分考虑污水处理与中水回用相结合； 除磷脱氮是工艺选择中关键之一，方案设计中必须全面考虑； 工程造价是工程经济比较的基础，控制工程总造价是小城镇生活污水处理技术之一； 工程运行管理方便，处理成本低。1.4 设计步骤 水质、水量（发展需要、丰水期、枯水期、平水期） ； 地理位置、地质资料调查（气象、水文、气候） ； 出水要求、达到指标、污水处理后的出路； 工艺流程选择，包括：处理构筑物的设计、布置、选型、性能参数； 评价工艺； 设计计算； 建设工程图（厂区平面图、工艺流程图、
5、高程图） 。1.5 设计进水水质 单位： BOD5 （mg/L）CODcr （mg/L）SS （mg/L）NH3N （mg/L）TP （mg/L）pH进 水 300 600 200 80 7 5-8本工程为淮南市凤凰镇污水处理厂的工艺设计，本设计的总设计规模为0.45 万 m3d。该污水处理厂主要收集的污水为生活污水、工业废水和初雨径流，处理后出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）二级 A 标准。第二章 工艺方案的比较与确定2.1 循环式活性污泥工艺（CAST）本工艺主要特征是在进水区设置一生物选器，它实际上是一个容积较小的污水与污泥的接触区。特征之二是活性污泥
6、由反映器回流，在生物选择器内与进入的新鲜污泥混合、接触，创造微生物种群在高浓度、高负荷环境下竞争生存的条件，从而选择出适应该系统生存的独特微生物种群，并有效的抑制丝状菌的过分增殖，从而避免污泥膨胀现象的产生，提高系统的稳定性。主要优点： 流程简单，由于无初沉池和二沉池以及回流污泥系统，因此土建和设备投资较低； 运行简单，与 A2/O 法相比无需进行的污泥回流和内回流； 对水质和水量的波动具有很好的缓冲能力； 在生物脱氮除磷方面，效果显著，优于活性污泥法。缺点： 容积利用率较低，每周期接纳污水约站总有效容积的30%，使污水的实际停留时间延长至13.3 小时左右。 在反应器中采用变强度曝气来实现同
7、步硝化反硝化，脱氮效率不高。因此，在生物选择器和主反应区之间加了一个兼氧区，以提高脱氮效率。 污泥在生物选择器中释磷受到回流混合液中硝态氮浓度的影响比较大，在传统的CAST 工艺系统中难以提高脱氮除磷。CAST 工艺的操作运行灵活，其内容覆盖 SBR 工艺及其所有的各种变形工艺，但其反应机理较为复杂。2.2 A2/O 法同步脱氮除磷工艺本工艺主要特点： 本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺； 在厌氧（缺氧） 、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增殖，无污泥膨胀之虑，SVI 值一般均小于 100； 污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效； 运行中勿需投药，两
8、个 A 段只用轻缓搅拌，以不增加溶解氧为度，运行费用低。缺点： 除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD 值高时更是如此； 脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以 2Q 为限，不宜太高； 进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解氧浓度也不宜过高，以防循环混合液对缺氧反映器的干扰。2.3 氧化沟工艺进水格栅提升泵房沉砂池氧化沟二沉池消毒池污泥泵房污泥浓缩池污泥脱水干燥污泥本工艺主要特点： 在流态上，氧化沟介于完全混合和推流之间。氧化沟的这种独特的水流状态，有利于活性污泥的生物凝聚作用，而且可以将其区分
9、为富氧区、缺氧区，有以进行硝化和反硝化，取得脱氮的效果。 可考虑不设置初沉池，原污水经过格栅和沉砂池预处理，已经有效防止污水中无机沉渣沉积，有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。 可考虑不单独设置二沉池，使氧化沟与二沉池合建，可省去污泥回流装置。 BOD 负荷低，同活性污泥法的延时曝气系统对比，具有下列各项效益：a对水温、水质、水量的变动有较强的适应性b污泥龄一般可达 1530 天，为传统活性污泥系统的 36 倍。可以存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物。如果运行得当，氧化沟能够具有反硝化脱氮的效果。c污泥产率低，且多已达到稳定的程度，勿需再进行硝化处理。 脱氮效果还能进一步提高。
10、因为脱氮效果的好坏很大一部分取决于内循环量，要提高脱氮效果势必要增加内循环量。而氧化沟的内循环量从理论上说可以是不受限制的，从而氧化沟具有较大的脱氮潜力。 氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行，电耗较小，运行费用较低。2.4 工艺选择 综合上面的两种处理工艺，从处理效率、基建费用、运行费用、操作管理情况等方面综合考虑，再从目前国内外处理该类废水的工艺来看，氧化沟工艺是一种比较成熟的工艺。尤其适合我国城市污水处理厂。我国城市污水处理的现状仍较落后，资料表明我国城市污水的处理率仍在 5%8%之间，而年污水排放量则在以每年 6%7%的速度增长，因而要采用高效低耗的污水处理技术。此外，我国
11、现有城市污水处理厂中的技术人员缺乏、操作人员素质普遍较低，尤其是污水处理厂的建设资金严重缺乏。因而，在这样的条件下，因地制宜地推广氧化沟污水处理技术的应用是十分事宜和必要的。因此，在此次设计中我选用的是氧化沟工艺。氧化沟有很多不同种类的类型，主要有 Carrousel 式、Orbal 式、交替工作式、曝气-沉淀一体化氧化沟。此设计采用三沟式（T 型）交替式氧化沟。总的说来，上述方案都能够达到要求处理的效果，而且工艺简单，污泥处理的难度较小，在技术上都是可行的。但结合实际的工程要求来看，氧化沟对污水的脱氮除磷率有较高要求（脱氮率要求达到 87.5%，除磷率要求达到 80%） ，而且设计中可采用改
12、良型的 carrousel 氧化沟。Carrousel 氧化沟使用立式表曝机，曝气机安装在沟的一端，因此形成了靠近曝气机下游的富氧区和上游的缺氧区，有利于生物絮凝，使活性污泥易于沉降，设计有效水深 4.04.5 米，沟中的流速 0.3 米/秒。BOD 5的去除率可达9599，脱氮效率约为 90，除磷效率约为 50，如投加铁盐，除磷效率可达 95。有证据表明，城市污水经改良型氧化沟处理后，污水中各项污染物平均去除率能满足上面的脱氮除磷的要求；而且经过多年实践证明，改良型的carrousel氧化沟二级处理工艺具有工艺简单成熟操作管理简便，处理效果好，出水水质稳定，脱氮除磷性能好的特点，同时，该工艺
13、省去了初沉，也不必、像其他方法脱氮除磷工艺那样需要大量混合液回流和多个池子，因此工艺布置紧凑，可省地省电降低运行费用，是城市污水处理厂比较理想的处理工艺。综合所述，方案一从经济和技术上都是可行的，而且符合各项原则，是较为合理的选择。2.5 工艺流程城市污水进入处理厂后，先通过粗格栅，去除污水中悬浮和漂浮的大块物质。经提水泵房提升后通过细格栅，去除较小的漂浮物。出水进入沉砂池，去除污水中的砂粒等无机物，在进入配水井进行配水，由自动化控制经配水井的水流入三沟式氧化沟，使污水与活性污泥充分混合，通过好氧、硝化及反硝化使污水中有机物充分降解并达到脱氮除磷效果，使污水达到净化。从氧化沟出水进入二次沉淀池
14、进行泥水分离，下层污泥经真空虹吸系统送至污泥泵房经行污泥脱水。沉淀后的出水经加二氧化氯消毒等措施进行二次回用或进行外排。第三章 城市污水处理厂设计3.1 污水厂选址未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发展发展和生态环境，危及国计民生。所以，在污水排入水体前，必须对城市污水进行处理。而且工业废水排入城市批水管网时，必须符合一定的排放标准。最后流入管网的城市污水统一送至污水处理厂处理后排入水体。在设计污水处理厂时，选择厂址是一个重要环节。厂址对周围环境、基建原废水 细格栅 曝气沉砂池Carrousel 氧化沟接触池出水浓缩池压滤脱水污泥外运配水井粗格栅 污水提升泵
15、投资及运行管理都有很大影响。选择厂址应遵循如下原则：1.为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300米；2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方；3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方；4.要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力；5.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁；6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区；7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。3.2 工艺流程3.2.1 污水处理工艺流程处理厂的工
16、艺流程是指在到达所要求的处理程度的前提下，污水处理个单元的有机结合，构筑物的选型则是指处理构筑物形式的选择，两者是互有联系，互为影响的。水体有一定的自净能力，可根据水体自净能力来确定污水处理程度。设计中既要充分利用水体的自净能力，又要防止水体遭到污染，破坏水体的正常使用价值，采用何种处理流程还要根据污水的水质和水量，回收其中有用物质的可能性和经济性，排放水体的具体规定，并通过调查研究和经济比较后决定，必要时还应当进行科学论证。城市生活污水一般以BOD物质为其主要去除对象，因此，处理流程的核心是二级生物处理法活性污泥法为主。生活污水和工业废水中的污染物质是多种多样的，不能预期只用一种方法就能把所
17、有的污染物质去除干净，一种污水往往需要通过由几种方法组成的处理系统，才能达到处理要求的程度。按处理程度分，污水处理可分为一级、二级和三级。一级处理的内容是去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质，经过一级处理后，污水中的BOD只去除30 %左右，仍不能排放，还必须进行二级处理。二级处理的主要任务是大量去除污水中呈胶体和溶解性的有机污染物质（BOD） ，去除率可达97%以上，去除后的BOD含量可降低到20-30 mg/l.一般，经过二级处理后，污水已具备排放水体的标准了。一级和二级处理法是城市污水经常采用的，属于常规处理方法。当对处理过的污水有特殊的要求时，才继续进行三级处理。具体的流程为：污水进入水
18、厂，经过格栅至集水间，由水泵提升到平流沉砂池经，经初沉池沉淀后，大约可去除SS 45%,BOD 25%。污水进入曝气池中曝气，可从一点进水，采用传统活性污泥法，也可采用多点进水的阶段曝气法。在二次沉淀池中，活性污泥沉淀后，回流至污泥泵房。二沉池出水经加氯处理后，排入水体。3.2.2 污泥处理工艺流程污泥是污水处理的副产品，也是必然的产物，如从沉淀池排出的沉淀污泥，从生物处理排出的剩余活性污泥等。这些污泥如果不加以妥善处理，就会造成二次污染。污泥处理的方法是厌氧消化，在厌氧消化过程中产生大量的消化气（即沼气）是宝贵的能源，消化后的污泥含水率仍然很高，不宜长途输送和使用，因此，还需要进行脱水和干化
19、等处理。具体过程为：二沉池的剩余污泥由螺旋泵提升至浓缩池，浓缩后的污泥进入贮泥池，再由泥控室投泥泵提升入消化池，进行中温二级消化。一级消化池的循环污泥进行套管加热，并用搅拌。二级消化池不加热，利用余热进行消化，消化后污泥送至脱水机房脱水，压成泥饼，泥饼运至厂外，可用做农业肥料。消化池产生沼气，一部分用于一级消化池的沼气搅拌，一部分用于沼气发电。本设计采用的工艺流程如下图所示。集水井 沉砂池 初沉池 曝气池 二沉池 接触池 计量槽浓缩池贮泥池一级消化脱水机房 二级消化 污 泥 泵 房泥 饼 外 运 污 泥 出 水回 流 污 泥剩 余 污 泥剩 余 污 泥 鼓 风 机 房 加 氯进 水第四章 污水处理工艺设计计算
