摘 要

随着我国经济的快速发展，国家对于环境的保护意识日益重视，生活污水的处理也逐步从城市发展到各个乡镇。污水处理厂是整个城市建设和发展中相当重要的组成部分，在乡镇建立生活污水处理厂能有效改善生活污水的污染问题以及加快乡镇的规划与建设。

本次毕业设计是完成某乡镇3000m³/d生活污水处理厂的工艺设计，其主要任务是生活污水处理工艺的设计选择与各个构筑物的设计计算。该乡镇居民日常生活产生的污水通过污水处理厂的工艺流程处理后，其出水指标要求满足国家制定的相关污染物排放标准（GB18918-2002）中的一级A标准。

经过该乡镇生活污水水质的分析以及多种污水处理工艺的对比选择，选用对于脱氮除磷具有良好效果且运行费用相对较低的CASS工艺作为主体来进行整个污水处理厂的设计计算。

关键词：生活污水;污水处理；工艺设计；CASS工艺

With the rapid economic development of our country, the government attaches increasing importance to the awareness of environmental protection, the treatment of domestic sewage also gradually developed from the city to each township. Sewage treatment plant is a very important part of the whole city construction and development, the establishment of domestic sewage treatment plants in towns can effectively improve the pollution of domestic sewage and accelerate the planning and construction of towns.

This graduation project is to complete the process design of a township 3000m³/d domestic sewage treatment plant, its main task is the design and selection of domestic sewage treatment technology and the design and calculation of each structure. The sewage generated by the daily life of the township residents is processed by the designed sewage treatment plant, and the water discharge index is required to meet the first-class A standard in the relevant pollutant discharge standard (GB18918-2002) formulated by the country.

Through the analysis of the quality of domestic sewage in this town and the comparison and selection of various sewage treatment processes, the Cyclic Activated Sludge System with good effect for nitrogen and phosphorus removal and relatively low operating cost was selected as the main body for the design and calculation of the whole sewage treatment plant.

Keywords: sewage; sewage treatment; process design; Cyclic Activated Sludge System

目录

1

1.1研究目的与意义 1

1.2国内外研究现状 1

1.2.1国内研究现状 1

1.2.2国外研究现状 1

3

2.1设计任务 3

2.1.1设计内容 3

2.1.2设计要求 3

2.2原始资料 3

2.2.1进水水质概况 3

2.2.2出水水质要求 3

2.3设计依据 4

5

3.1污水水质水量的确定 5

3.1.1污水定额 5

3.1.2水质的确定 5

3.1.3污水水质分析 5

3.2污水处理工艺选择 5

3.2.1污水处理厂工艺选择的原则 5

3.2.2脱氮除磷工艺的选择 6

3.2.3 工艺比选 7

3.2.4深度处理工艺 9

3.2.5消毒工艺 9

3.3污泥处理工艺选择 10

3.3.1污泥处理的目的及要求 10

3.3.2污泥处理工艺选择 10

3.4工艺流程 12

13

4.1粗格栅 13

4.2污水提升泵房 15

4.3细格栅 15

4.4钟式沉砂池 17

4.5 CASS反应池 19

4.6接触消毒池 22

4.7巴氏计量槽 23

4.8污泥处理系统 24

4.8.1贮泥池 24

4.8.2污泥脱水机房 24

26

5.1平面布置的原则 26

5.2构筑物的平面布置 26

5.3管道的平面布置 26

5.4厂区高程布置 26

结论 28

参考文献 29

致谢 30

1.1研究目的与意义

伴随着我国国内经济的飞速发展的是国家和政府对于居民生活环境的保护意识的日益重视，生活污水的处理也逐步从城市发展到各个乡镇。污水处理厂是整个城市建设和发展中相当重要的组成部分，在乡镇建立生活污水处理厂能有效改善生活污水的污染问题以及加快乡镇的规划与建设。

通过一个完整的生活污水处理工艺的设计，能够让我结合大学四年所学习过的专业知识以及专业技能，提高综合运用知识以及解决问题的能力，熟悉生活污水处理工艺设计的各个环节以及国家相应的法律法规，掌握生活污水处理的方法以及工程施工的规范。这次毕业设计不仅是一次大学学习的成果的检验，也是对于我的知识和能力的一种锻炼，在设计过程中严格按照规范，出现问题及时解决，能够有效提高自身的能力，深化学习的知识，为我在今后的相关工作和学习中打下坚实的基础。具有十分重要的实践意义。

1.2国内外研究现状

1.2.1国内研究现状

我国的污水处理工艺从最初的一片空白到现在发展到较成熟的技术和规模，污水处理厂的建设也得到了快速发展。据统计，我国有污水处理厂427座，其中二级污水处理厂282座。改革开放以来污水处理得到了迅速的发展。但是我国污水处理的实际情况是污水处理率低，相对于西方发达国家来说是远远不够的。

城市污水处理技术的核心是城市污水处理设施高效能的运转。在污水处理发展的过程中，我国的污水处理技术大多是模仿了西方国家处理技术，在沿袭西方国家技术的同时也产生了自己的技术。污水处理有了相当大的发展，但是我国现如今采用的污水处理技术和国外的技术相比还相差很多，依然存在能效低、能耗高、维修率高、自动化程度较低等缺点。根据我国污水处理技术发展的需要，我国制定了每年城市污水处理量高于产生的总污水量的60%，乡镇污水处理量高于50%的计划。保护环境是我们所需要持续发展的任务，水污染治理更加是保护环境方面的核心，需要我们共同的努力才能够快速发展提高污水治理的效率。

1.2.2国外研究现状

发达国家先后经历了水环境先污染后治理的过程，污水处理技术于上世纪七十年代后快速发展，至上世纪九十年代末，发达国家平均污水污水处理率已达到80%，其中有几个国家基本实现了100%的收集和处理率。

美国是当前世界上污水处理厂最多的国家，平均每5000人就有一座，其中78%为二级生物处理厂；英国共有处理厂约8000座，每7000人就有一座，基本全是是二级生物处理厂；日本的污水处理厂大概有630座，平均大概20万人一座，但其中二级处理厂及高级处理厂占98.6%；瑞典目前的污水处理设施最普及，其中下水道普及率99%以上，每5000人就有一座污水处理厂，91%为二级生物处理厂。但是国外的污水处理基本规模的投资都比较大，发展中国家想要赶上发达国家的污水处理技术与污水处理厂的建设是需要一定时间的，要根据自己国家的经济情况来发展自己的污水处理技术才是明智之举。

2.1设计任务

2.1.1设计内容

随着国家经济的快速发展，对于环境保护的日益重视使得政府明确了污水处理厂在乡镇的建设对于改善环境的重要意义。拟在某乡镇建立设计处理能力为3000m³/d的污水处理厂，来水主要为生活污水，依据给定的污水水质等要求，设计一个完整的乡镇生活污水处理工艺，出水水质要求达到国家相关的污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准。经过该乡镇污水厂的工艺处理后的污水能够排放到自然水体中，并进行相关的设计计算。

2.1.2设计要求

（1）

（2）面图剖面图、局；

（3）翻译一篇与本毕业设计相关的外文参考文献（不少于5000字）。

（4）通过中国期刊网、学位论文网、ACS等途径，查取、阅读有关参考文献20篇, 其中英文文献4篇。

2.2原始资料

2.2.1进水水质概况

表2.1 进水水质数据表

2.2.2出水水质要求

表2.2 出水水质数据表

由表中数据可得，出水的标准为一级A标准，才能排放到自然水体。

2.3设计依据

（1）充分了解本次设计任务书，依据任务书给出的相关数据以及要求进行设计计算；

（2）国家有关政策、法规等：

《室外排水设计规范》（GB50014-2006）

《给水排水设计手册》

《城市污水厂处理设施设计计算》等。

3.1污水水质水量的确定

3.1.1污水定额

由毕业设计任务书可知此次污水设计水量为3000m³/d。

3.1.2水质的确定

由毕业设计任务书可知

污水水质：；；；；；。

通过污水处理厂处理后的污水的水质指标要达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准。即，，，氨氮, ，。

该乡镇居民生活污水经过设计的污水处理工艺流程后，，对比该污水特点，处理时主要考虑污水中生化需氧量的去除，并且考虑良好的脱氮除磷的效果，达到排放标准后排入自然水体。

3.1.3污水水质分析

由以上条件可知，BOD₅/CODcr=0.645＞0.45，通过BOD₅与CODcr的比值可以判断该污水的可生化性。，污水可生化，。此生活污水的可生化性较好，可用生化法进行处理；

BOD₅/TN=4，适合生物脱氮；

BOD₅/TP=62.5，当其比值大于18时才可采用生物法进行除磷，小于18时水中碳源则不足以支持进行生物反应，需要外加碳源，会加大成本，因此可采用生物除磷。

3.2污水处理工艺选择

3.2.1污水处理厂工艺选择的原则

污水处理工艺经过国内外多年的研究发展，已经衍生出了多种不同的工艺。在进行污水水质分析后需要选择合适的工艺来进行相应的污水的处理，。首先要考虑污水处理需要达到的程度。这个是由相当多的因素来决定的，不同的水体具有不同的自净能力，在进行处理的过程中要考虑到水体自净，还需要根本当地污水的水质和水量，通过不同水质的对比，以及经济科学等方面的考量，来选择合适的处理工艺。确定工艺是，污水构筑物的选型也是需要考虑的一部分，要通过当地的地质地貌等因素进行合适的构筑物的选择，才能达到污水处理要求的出水标准。

目前我国国内的污水处理多用二级生物处理法，活性污泥法来进行处理。但是由于污水水质的复杂程度以及要求的出水水质的不同，可能同时需要进行生物法和化学法等多种方法的混合处理。污水的处理程度有一级、二级和三级处理。通过排水水质标准的要求，我们要考虑不同的的污水处理程度。如今我国的城市污水处理厂，一般采用的是二级处理，能够有效除去水中的BOD，一般能达到97%；但是当污水处理有着明确的要求是，往往要在二级处理出水后继续进行三级处理。在选择工艺流程的过程中，要综合考虑，选择合适的工艺流程。

污水处理厂工艺选择的基本原则如下：

（1）工艺性能先进性：工艺先进而且成熟，流程简单，对水质适应性强，出水达标率高，污泥易于处理、处置；

（2）

（3）

（4）城市污水处理厂处理工艺分为两部分，包括污水处理工艺和污泥处理工艺。

3.2.2脱氮除磷工艺的选择

（1）

如今污水处理工艺对于脱氮应用较广泛的是两种方法，一种是生物法，利用污水中本身存在的微生物自身的化学反应来达到脱氮的效果；另外一种是物化法，利用化学药剂与污水中的氮的化学反应，来达到脱氮的效果。物化法消耗化学药剂，且污水处理厂日处理水量一般较大，若采用物理化学法处理成本较高，因此生物法在污水脱氮方面应用较为普遍。

众多污水处理工艺中，曝气都是相当关键的一部分，这一步骤主要在有氧条件下氧化污水中的有机物，同时会产生有机氮被氧化成的化学性质活泼的氨氮，其最后往往以硝酸盐的形式存在，若不降低到一定标准就进行排放，较易引起水体的富营养化，因此脱氨处理是污水处理中必须严格控制的一部分。

在缺氧的条件下，污水中的硝酸盐会被水中的脱氮菌通过自身的新陈代谢吸收，硝酸盐被还原成氮气排放到空气中，也能达到脱氮的效果。故本次设计采用生物脱氮进行脱氮处理。

（2）

污水处理工艺中采用的最常见的除磷方法也有两种，一种是生物法，利用污水中的聚磷菌在好氧条件或缺氧条件下超量吸磷，厌氧环境下释放磷的生物特性，使污水中的磷随污泥排出。另一种是化学法，是利用化学药剂将污水中可溶性的含磷物质发生化学反应产生不溶于水的沉淀，通过过滤除去以达到除磷的目的。常用的化学处理的试剂有铁盐、铝盐和石灰。

由于污水处理厂日处理水量较大，化学除磷往往在污水处理程度要求较高，生物除磷无法达到时加以进一步处理。因此本次设计采用生物法除磷，在后续过程中通过化学进一步去除水中的磷，达到排放标准后再进行排放。

3.2.3 工艺比选

（1）A/O法

A/O（Anoxic Oxic）法，是在厌氧段脱氮除磷，好氧段去除有机物的一种在大中型污水处理厂应用较广泛的污水处理工艺，其出水水质稳定，但是处理程度不是特别高，适用于要水标准不高的一种处理工艺。由于此次设计要求一级A出水，因此不继续详细介绍。

（2）A/A/O 法

A²/O（Anaerobic－Anoxic－Oxic）法，其处理工艺主要是厌氧、缺氧、好氧三个反应阶段，是在污水处理工艺不断发展的情况下开发出的一种能够同时脱氮除磷的污水处理工艺。A²/O的工艺特点如下：

1. 工艺流程简单，污水处理构筑物较少，投资成本不高；
2. 通过好氧池的设置，能够使有机物浓度得到进一步降低，提升污水处理程度；
3. 能够有效提高脱氮效果，最高能达到90%左右；
4. 三个反应阶段的设置能够形成互相补充的作用。

（3）氧化沟法

氧化沟工艺随着国内外污水处理技术的发展，已经超出了其原本的概念，现在已经应用到了相应的脱氮除磷工艺中去。氧化沟的类型可以根据其运行的方式分为连续式、交替式和半交替式。其中在我国应用最普遍的是奥贝尔氧化沟，属于连续工作式氧化沟的一种，如今在脱氮除磷方面已经有着良好的效果。

氧化沟到现在已经发展出了相当多的种类与类型，在选择污水处理工艺的过程中可以根据不同的水质水量特点，来选择合适的氧化沟工艺，取得最好的处理效果。氧化沟的特点如下:

1. 构筑物较少，不需设初沉池和消化池；
2. 污水的停留时间较长，能够取得良好的混合效果；
3. 多种氧化沟都能根据水质和水量进行自动调节，能够承载较大的水力负荷并且取得良好的处理效果；
4. 可以省去一些构筑物的设置，同时降低基建费用
5. 可以通过改变曝气的运行方式来达到脱氮除磷所需要的氧气环境，得到较高程度的脱氮除磷效果；
6. 对于水质水量变化较大的工业污水的处理有着良好的适应性。

（3）CASS工艺

CASS工艺是SBR（序批使活性污泥法)法的一种变形，是通过污水处理工艺的不断进步和发展，从而得到的一种有着更好的污水处理效果的工艺。CASS工艺增加了污泥回流设备，使得活性污泥得到了最大程度的利用。CASS反应池分成了两个区域，分别是预反应区和主反应区。预反应区内，微生物利用自身的酶与污水中的有机物发生反应，在一定程度上降低了污水中有机污染物的浓度，降低了主反应池处理污水的有机负荷；主反应池内，通过氧气环境的改变，污水在池内的不断流动使其在不同的区域分别处于厌氧、好氧、缺氧的状态，在相应条件下进行反应，去除有机污染物的同时还能起到脱氮除磷的效果，是一种良好的污水处理工艺。CASS工艺的特点如下：

1. CASS工艺可以根据污水的水质水量的变化，利用生物选择器来调整出最适合该污水的处理运行方式，以得到最佳的处理效果；
2. 工艺运行调节灵活，能够承载较大的水力冲击负荷；
3. CASS工艺的污水构筑物较少，不需要设置二沉池，降低投资建设的费用；
4. 依靠自动化运行，运行的成本较低，所需人工较少；
5. 在中小型污水厂得到较好的适用。

表3.1 工艺比选表