摘 要

改革开放以来，我国国民经济显著提升，随之也带动了区域经济的发展，山东省利津县的经济文化水平就提高了，工农业水平也就提高了，居民生活用水和工农业生产产生的废水也就增加，污水水质也就更为复杂了。旧的污水处理厂难以处理这些量大水质复杂的污水，所以要紧跟时代潮流建设处理效果佳，投资运行成本低的污水处理厂。

本次设计是在山东省利津县进行新型污水处理厂设计，其设计流量为每天5万吨。利津县城镇产生的废水中的主要污染物包括BOD(生化需氧量)、COD(化学需氧量)、SS(悬浮固体)和氮磷等。依照利津县所处的地质地貌和污水水量水质以及国家和当地排放标准，决定选用厌氧—缺氧—好氧工艺(A²/O)来实现对水体中污染物的去除。通过此工艺的处理，出水水质达到GB18918-2002一级B标准。

关键字：污水处理厂；A²/O；脱氮；除磷

Abstract

Since the reform and opening up, China’s national economy has significantly improved, which has also led to the development of the regional economy. The economic and cultural level of Lijin County in Shandong Province has been raised, and the level of industry and agriculture has also been improved. Residents’ water for domestic use and industrial and agricultural production waste water As a result, sewage quality is also more complicated. The old sewage treatment plant is difficult to handle these large amounts of wastewater with complex water quality, so it is necessary to closely follow the trend of the times to build a sewage treatment plant with good treatment effect and low investment and operation cost.

The design is to design a new sewage treatment plant in Lijin County, Shandong Province, with a design flow of 50,000 tons per day. Major pollutants in the wastewater produced by Lijin County towns include BOD (biochemical oxygen demand), COD (chemical oxygen demand), SS (suspended solids), and nitrogen and phosphorus. In accordance with the geological features of the Lijin County, the quantity and quality of the sewage water, and the national and local emission standards, the anaerobic-anaerobic-aerobic process (A²/O) was selected to achieve the removal of pollutants from the water body. Through the treatment of this process, the quality of the effluent reaches Level 1 B of GB18918-2002.

Keywords: sewage treatment plant；A²/O ；removal of nitrogen；removal of phosphorus

目录

第1章 绪论 1

1.1项目背景 1

1.2地区环境现状 1

1.2.1地理概况 1

1.2.2气候资料 1

1.2.3水文条件 1

1.3设计初始资料 2

1.4设计原则 2

1.5厂址选择 3

1.6污水处理工艺 3

1.6.1污水的可生化性 3

1.6.2污水的碳氮比 4

1.6.3污水除磷 4

1.6.4 A²/O工艺 5

1.6.5氧化沟工艺 5

1.6.6工艺比选 6

1.6.7工艺流程图 6

1.7污泥处理工艺 6

第2章 设计说明书 8

2.1粗格栅 8

2.2污水提升泵房 10

2.3配水井 10

2.4细格栅 11

2.5曝气沉砂池 13

2.6平流初沉池 16

2.7 A²/O生物反应池 18

2.8二次沉淀池 22

2.9消毒池 23

2.10巴氏计量槽 24

2.11贮泥池 25

2.12污泥浓缩池 26

第3章 污水厂的布置 28

3.1污水处理厂的平面布置 28

3.1.1布置原则 28

3.1.2公用设施 28

3.1.3辅助建筑物 29

3.2污水厂的高程布置 29

3.2.1水头损失的确定 29

3.2.2高程布置的注意事项 33

3.3设备选型与投资估算 34

第4章 结论 35

参考文献 36

致谢 37

第1章 绪论

1.1项目背景

由于城市和农村的经济迅速发展起来了，人民的生活水平也明显提高，工农业生产产生废水和生活污水的排放量也就逐渐增加了，污水处理设施能够有效保护自然环境与生态平衡。随着工农业的发展，该县水污染问题日益严重，环境问题不解决，利津县的城镇化建设必然受到阻碍。为了使该县排放水体达到国家地方排放标准，保障利津县的水环境健康，决定建设新型城市污水处理厂。本设计为山东省利津县城镇生活污水处理厂设计，依照相关设计手册和国标地标及设计文献，每天进入污水处理厂待处理的水量为约为5万立方米。

1.2地区环境现状

1.2.1地理概况

利津县地处山东省的北部，地越东经118°07′～118°54′、北纬37°22′～38°12′之间。利津县位于黄河的下游，地理位置比较优厚，地势西南方向较高，东北方向较低。境地全为黄河冲积平原。近年来，利津县经济得到快速发展，城市环境保护建设也得到一定改善，已建成的利津县环海污水处理公司厂厂区地址是在利津县城利十路和太平河之间，设计处理能力为每天三万立方米。

1.2.2气候资料

利津县属于温带半湿润季风气候，一年下来四季气候区别比较显著，年平均阳光也相对充足，一般雨季也同为天热的夏季，每年的平均气温是13.5摄氏度，每年的平均降水量486.5毫米。其县内的土地基本全部为黄河冲积平原，土壤肥沃，有利于农业的发展。

1.2.3水文条件

共有八条河流流经利津县，其中七条是人为制造的，包括太平河、马新河、沾利河等等，县内产生大部分水都排入这些河流中，并且一般在县内都不会发生洪涝和雨涝等自然灾害，这都归功于有这几条河流的存在。黄河是利津县唯一本来就存在的自然河流，共有大约74公里流经利津县内。黄河水资源精良，主要用于工农业生产和人畜使用。为了应对黄河断流情况的出现，保证工农业生产和人民生活的顺利进行，利津县建设水库进行蓄水，总蓄水量约8420万立方米。 

1.3设计初始资料

表1.1 设计进出水水质表

1.4设计原则

在建设污水处理厂时，我们要依照当地的实际情况来进行设计，不能凭空想象。^[1]首先要讲污水处理到国家或地方的排放要求，同时也不能将经济技术条件，可行的污水处理工艺、所建造污水处理建筑、所必需的污水处理装备等不考虑不给予一定的重视。

要综合当地的经济发展状况来进行污水处理厂设计。在完成厂区设计方案后，还要考虑建厂投资，尽可能地减少建厂经费、设计经费和后期厂区运行成本等。简而言之，即减少污水处理厂建设和运行的各种成本。

设计时所用到的技术工艺要符合实际并具有可行性。首先，污水厂设计的各个细节要符合实际和国家地方要求。^[2]建设及运行时的安全是必须的，尽可能选择投资少处理效果好及性价比高的工艺。在假设污水处理厂时，一定要为长远发展，为未来增加的水量留有处理的空间。

必须要考虑到的是，在建厂和厂区运行时厂内安全措施一定要做到位。厂内应有相应的安全提示和宣传教育，厂内道路要适当明朗，当安全事故发生时能够及时的抢救与应对。

厂区各处理构筑物设计要合理，厂内的绿化与道路设计也要适合，保证厂内工作人员生活工作的舒适环境。

1.5厂址选择

在选择污水处理厂的所处位置时，我们应该综合考虑到设计的合理性、建设所需投资、建设施工安全与便利和管道敷设注意事项等所方面的问题。^[3]在选择地址时一般要考虑到以下几个方面：

(1)应根据利津县的经济文化水平和未来发展趋势和地方未来规划和人民需求进行设计。

(2)利津县是农业为主，设计时尽可能不要占用农民的土地，保证当地的农业发展。

(3)必须在利津县供水水体的下游建设污水处理厂。并且为了避免厂区臭气随风飘入居民区，厂区应该建设在利津县下风区，保证居民舒适的起居生活。

(4)厂区应该建设在地质好的地方，避免发生土方坍塌等严重事故。

1.6污水处理工艺

在设计污水处理处理工艺时，要综合考虑利津县污水水质、处理效果、国家和地方排放指标、建设可行性、后期运行耗损等诸多问题。厂区还可以借助一些先进的科学技术对厂区进行管理运行减少人工投资。总而言之，根据利津县经济水平建设一个投资少、处理效果佳的污水处理厂来保护当地水环境进一步推动当地工农业发展。

1.6.1污水的可生化性

BOD₅和COD是衡量污水能否为生物降解的两个重要参考因素。一般根据BOD₅/COD的数值来判断污水是否能进行生化处理，两者比值越高，污水一般就容易生化处理。^[4]目前一般根据表1.2来鉴定一种污水能否为微生生物所降解及其处理效果。

表1.2 污水可生化性评价表

该设计中利津县产生的污水的性质如下：利津县工农业生活污水中最多的污物是有机污染物，其中BOD/COD=0.60，于是得出结论：该类污水可生化性能十分良好。

1.6.2污水的碳氮比

该污水厂设计进水中总氮（TN）为60mg/L,出水总氮为20mg/L；进水氨氮浓度为40mg/L，出水浓度为8mg/L。污水中的氨氮经过好氧条件下的硝化反应大部分转化为硝态氮，残留下的氨氮浓度只有大约8mg/L。产生的大量硝态氮会对后续工艺的处理产生不良影响，影响系统的运行及其稳定性。未被氧化的氨氮会导致池内的污泥容积指数不断增大，会造成二沉池内污泥沉降效果差，最终就会导致分离出的污泥含水率偏高。^[5]二沉池池底一般处于厌氧状态，产生的氨氮在该处容易发生反硝化产生氮气，气体冒出去时就会携带污泥，导致二沉池沉降效果不佳，进而导致出水水质各指标不达标，出水水质自然差。因此该设计必须要保证反应单元具有很强的反硝化能力，因此反硝化系统中必须提供充足的碳源。

通常用污水中的碳氮比来鉴定污水能否进行生物脱氮，在缺氧条件下反硝化细菌将污水中的有机物进行分解同时还借此对污水中的氮进行反硝化去除，当污水中自身有机碳充足时就可以不外加碳源来使反硝化反应顺利进行。^[6]通常情况下，BOD₅/TN≥4，那么污水中的碳源就是相对充足的，不需要外加碳源来维持反硝化的进行。利津县工农业生活废水生化需氧量BOD₅=300 mg/L，总氮TN=60 mg/L，可以算出BOD₅/TN=5.0，由此判断利津县工农业生产废水和生活污水中的碳源还是相对充足的。

1.6.3污水除磷

该污水处理厂要求经处理后的污水出水中磷的浓度不大于1 mg/L。为了使污水中的磷能够有效被去除，决定采用生物法和化学法相结合来进行处理。

该设计中污水中磷的浓度较高，必须选择合理、经济、效果好和可行的处理技术来实对磷的去除。经处理后的污水不仅要达标，还应该与利津现状想适应，应该经多方面考虑后再选择适当的处理工艺。

利津县污水总氮磷浓度都比较高，出水水质必须达到国家一级B标准。这样就要求设计工艺在降解水中有机物的同时还要做到水中氮磷的去除，所以在选择处理工艺时要考虑多方面的因素。^[7]如今在世界各地已经有多种比较成型的污水处理工艺，比如有MBR、 A²/O工艺、CASS工艺、UASB等等。不同工艺具有不同优劣点，有不同的处理效果，因而适应不同的水质。

1.6.4 A²/O工艺

A²/O工艺是早起美国污水处理专家在厌氧-好氧除磷工艺的前车之鉴上进行多次改造研发出的一种优秀污水处理技术。污水中的有机物和氮磷可以在该工艺中得到比较有效的去除。

在厌氧阶段，来自沉淀池的回流污泥含有部分磷，这些污泥和原始污水一起流入厌氧反应器，并且该反应器内聚磷菌释放磷，同时使一些有机物质初步进行氨化。 污水流入缺氧反应器后，该反应器的主要作用是去除氮气。 好氧反应器内产生的硝酸盐和亚硝酸盐氮从该反应器流经好样厌氧反应器两者的自身内部循环进入缺氧池进行反硝化产生氮气，从而达到去除氮的目的。 随后污水混液流入好氧反应器。 这个反应池有很多功能， 在反应器内部完成了BOD的去除，硝化和磷的吸收。 这三个反应都是至关重要的。 混合物含有硝酸盐态氮，污泥含有多余的磷，并且废水中的BOD被除去。 混合物从这里回流到缺氧反应器^[8]。

该工艺的优点：所产生污泥具有相对良好的沉降性能基本不会发生污泥膨胀问题；有机物和氮磷去除效果好，出水水质优良；一般采用简单的鼓风曝气，对空气中氧气的利用率较高；设计池体水深比一般的要深，因而多占用土地面积很少；已广泛应用，具有好的管理经验。

该工艺的缺点：工艺流程比较复杂，厂区仪器设备偏多，投资耗损相对较大。

1.6.5氧化沟工艺

早期前人辛苦研发出来的氧化沟工艺是在延时曝气法的基础开发出来的一种特别形式。多年来，该工艺通过不断采用与优化，成为了世界各地颇受欢迎的成熟的污水处理工艺。但是如今的曝气设备的动力还不够强大，造成该工艺的池体深度和池内污水的充氧能力受到了较大限制，于是一般该工艺的处理系统占用了很大的土地面积，在土方开挖和建设方面投资较多。不过在这几年来，专家不断研究开发，慢慢地在将这些问题所解决。^[9]

如今的氧化沟工艺有如下的优点：污水处理工艺系统简单；所需建设的构筑物变少了；监控污水厂很简便；厂区运行起来更加稳定了；面对不同的污水和处理要求，可以对氧化沟工艺中的水力停留时间等参数及池体进行改变来满足要求进行设计；同时还能减少建设经费和后期运营管理耗损。

1.6.6工艺比选

由于该种废水要做到对有机物和氮磷的有效且较深度的去除，综合考虑决定使用A²/O工艺来对利津县工农业污废水进行处理。由于本设计为利津县污水处理厂，日处理量为5万立方米，属于中小型污水处理厂，适合采用A²/O工艺进行处理。

1.6.7工艺流程图

图1.1 A²/O工艺流程图

1.7污泥处理工艺

在选择污泥处理的工艺路线时，需要做到污泥的减量化、稳定化和无害化，同时还要做到对污泥的资源化综合利用。

如今通常不同污水处理厂处理污水后产生的污泥性质可能有所不同，相应的污泥处理工艺自然也会有所不同。一般的污泥处理方式为浓缩、脱水和稳定。在对污泥进行稳定处理时，一般采用（厌）好氧堆肥和（石灰）干化稳定等等。产生的污泥中有机物的含量一般依旧还比较高，还可能携带一些有毒物质，不能进行土地处理。