摘 要

伴随着城市经济的快速发展，人民对物质生活水平期望的上升，水环境保护的中心思想不断提出，我国的污水处理厂建设脚步正飞速向前迈进。当下，我国城镇生活污水的排量日益增多，城镇生活污水的处理刻不容缓。

本次设计是为了更加深入的理解所学知识，将书本上的知识灵活运用于实践，研究团结镇污水处理厂工艺。经过多次比选采用改良氧化沟作为主体工艺，首先对污水氮、磷的去除，再去除污水中COD、BOD，剩余污泥外运填埋，使污水达到国家一级A标准并排放。污水处理厂建设成本2650万元，运营成本118.1万元/年，制水成本0.87元/m³，基本符合市场现状。

本次设计所选工艺成熟稳定，且建设污水处理厂成本较低，能有效改善周边水体水质，对团结镇居民的健康有一定帮助。

关键词：水污染处理；脱氮除磷；改良氧化沟；剩余污泥处理

abstract

With the rapid development of the urban economy, people’s rising expectations for material living standards, the central idea of water environmental protection is constantly put forward, and the construction of sewage treatment plants in China is rapidly moving forward.At present, the discharge of domestic sewage in cities and towns in China is increasingly real and the treatment of urban domestic sewage is urgently needed.

The purpose of this design is to further understand the knowledge learned, apply the knowledge in the book to the practice, and study the process of the sewage treatment plant in the town of Tuanjie.After several times of comparison and selection of modified oxidation ditch as the main process.First of all, the removal of nitrogen and phosphorus from the wastewater, removal of COD and BOD in the wastewater, followed by treatment of excess sludge, so that the wastewater meets the national Class A standard and is discharged.Sewage treatment plant construction costs 26.5 million RMB, operating costs 1.181 million RMB / year, water cost 0.87 RMB / m3, basically in line with market conditions.

The selected process of this design is mature and stable, and the construction of a sewage treatment plant has a low cost and can effectively improve the quality of surrounding water bodies, which will help the health of the residents of Unite Town.

KeyWords:Water pollution treatment; Nitrogen and phosphorus removal; Improved oxidation ditch; Excess sludge treatmen

目录

第1章 绪论 1

1.1研究背景 1

1.2目的及意义 1

1.3国内外研究现状分析 2

1.3.1国外研究现状 2

1.3.2国内研究现状 2

1.4基本内容和技术方案 3

1.4.1基本内容 3

1.4.2技术路线图 4

1.4.3技术方案 4

第2章 工程总体设计 5

2.1设计水量与水质 5

2.1.1 水量计算 5

2.1.2 进出水水质 5

2.1.3 去除率 6

2.2工艺比选 7

2.2.1主体工艺 7

2.2.2 污水泵房 8

2.2.3 二沉池 8

2.2.4 污泥浓缩池 9

2.2.5污泥脱水 10

2.2.6消毒方式 11

2.2.7除臭系统 12

2.3工艺流程图及说明 13

第3章 主要构筑物设计 15

3.1 格栅的设计 15

3.1.1 格栅的设计 17

3.2旋流式沉砂池的设计 18

3.2.1 设计参数与设计依据 18

3.2.2设计计算 19

3.3氧化沟的设计 19

3.3.1 设计依据及设计参数 19

3.3.2 曝气池容积设计计算 19

3.3.3 氧化沟整体形貌设计 21

3.4 二沉池的设计 21

3.4.1 设计要求 21

3.4.2 设计参数 21

3.5重力污泥浓缩池 22

3.6消毒池的计算 23

第4章 主要设备说明 25

4.1 污水泵 25

4.2剩余污泥和回流污泥泵 25

第5章 污水厂总体布置 26

5.1 污水厂平面布置 26

5.1.1平面布置遵原则 26

5.1.2厂区道路、给排水及通讯 26

5.2主要构(建)筑物与附属建筑物 27

5.3 污水厂高程布置 27

第6章 环境保护、安全卫生及消防 29

6.1环保措施 29

6.2安全卫生防范措施 29

6.3消防措施 30

第7章 投资估算 31

7.1总工程费用 31

7.2消耗分析 31

7.3单位制水成本 32

第8章 结论 33

参考文献 34

致谢 36

第1章 绪论

1.1研究背景

我国污水处理厂的建设速度不断加快，处理效率正向世界先进水平靠拢，但是污水处理厂大多分布在城市，大部分的农村生活污水不能有效处理，导致农村水污染越发严重。如：水体富营养化，地下水水质日益下降等。据统计：当下全国有75%以上的河流水质不断恶化，农村有大约6亿人的生活用水中大肠杆菌超出标准，2亿人的饮用水受到不同程度的有机污染，极大影响了人民的身体健康。

科技不断进步，我国农村也改变了生产方式，化肥和农药成了主要的养料和杀虫方式，过量的使用化肥，导致土壤压实、酸化，耕地质量差，肥料利用率低，土壤和肥料营养物容易流失，导致地上地下水体的污染以及富营养化^[1]。更重要的是化肥、农药严重污染水质。此外，非点源污染物亦是地表水和地下水污染的重要来源。这将给水生态系统带来长期和潜在的污染问题，可能引起水环境的整体退化。此外， 农村畜禽也会对水体造成污染。大部分屠宰场和孵化场通常直接将动物血液，生产废水以及养殖动物的排泄物排入就近的湖泊，引起氮、磷大量的流失以及水环境的恶化，造成水体严重的富营养化。

1.2目的及意义

随着经济的发展，城镇缺水的趋势越来越明显，原因在于人们对水的需求大，而水的循环却不能达到要求。为了维持或恢复城市乃至流域良好的水环境，这就要求我们改变传统的用水观念和思维，从“集水－运水－个体－排放”用水模式转变为“控制水资源获取 - 水资源转移 - 个体 - 回用水”循环模式，提高水的利用效率。为了实现这一伟大转变，必须加强对污水处理过程的研究，甚至创造出新的处理工艺。科学技术不断发展，生活污水不再是废水，而是可以回收利用的资源^[2]。城镇污水处理厂工艺设计的意义在于改善农村水环境同时进行污水回用，减少污水排放负荷。污水厂首先水量比较稳定，其次输水方便快捷，最后水费成本较低，可以有效解决农村水污染问题。污水处理厂建设可以推进城镇化建设，是实现水资源合理利用，水环境保护和水资源循环使用的重要手段，对于中国经济又好又快发展具有重要意义。

1.3国内外研究现状分析

1.3.1国外研究现状

20世纪70年代，发达国家的污水处理水平达到二级。国外采用的污水处理工艺有电磁法、生物降解法、活性污泥法等。

1960年，美国开始研究三级处理，并且有几家三级处理厂的处理能力达到9万吨/日或更多。其中克利夫兰的西区污水处理厂最大，处理能力为40万吨/日。

1965年，为解决污水除磷问题，化学混凝沉淀处理受到了人们的关注。美国几年前研究了成功的碳酸镁方法。烧炉焙烧污泥，回收石灰，解决了污泥量大这个问题，并在南太和湖的污水处理中采用这种方法。

1971年，日本使用活性炭处理江崎市，川崎工厂和千禧工厂的城市污水。在东京都大三岛处理厂和北九州市大桥处理厂进行了系统测试。50.000 m³/d活性炭处理厂的二次处理可达到5 ppm的水质，浊度和色度均可达到零。

1976年，西德建成了一个深井曝气污水处理厂，4万的人口当量，其中包括二沉池。只有144平方米，每千瓦时可以装5公斤氧气。

1980年生物旋转木马法在欧洲和美国迅速普及。例如，1982年在德国西德投入使用的加工厂Donaueschingen的服务人口14万人。

2011年，德国的曼海姆污水处理厂使用粉状活性炭去除废水中的微量污染物。测试结果令人满意，微量污染物去除率达到85%以上。

近年来，德国正在使用AirPrex工艺进行中试规模的磷回收实验。这项技术的最大优点是可以增加脱水污泥的固体含量，防止蒸煮管堵塞，并减少化学品使用。

1.3.2国内研究现状

我国污水处理起步较晚，在早期对水环境保护的意识相对单薄，固处理工艺比较落后，操作人员的技术水平以及整体素质不够硬，再就是对于污水处理的投入资金不够导致处理效果不理想；不过近十几年来我国的污水处理工艺越来越多样化，效率化，国际化，同时国家也开始重视水资源回收这一块，污水处理厂如雨后春笋纷纷涌现，时至今日连乡镇也开始建立污水厂，甚至有些村庄也开始着手建立污水厂，我国污水处理迎来了春天。

七五时期，国家对复合生态系统以及氧化塘等工艺进行全面研究；

八五时期，国家对综合氧化沟和高负荷活性污泥进行了深入研究，并引入了SBR，A2O，AO，AB等相关加工技术;

九五时期，国家主要针对污水处理厂占地面积、电耗能耗进行攻关，力求降低成本，增加经济效益。

2008年以来，太湖已连续十年被国务院实施“确保饮用水的安全，确保没有大面积的湖水泛滥”的治太目标。经过10年的努力，太湖这片区域共建成了45座水厂，总供水能力为每天1526万立方米^[3]。太湖15个水源地中有10个水源地进行了深度处理;太湖区域内14个县以及13个城市已经建成备用水源，水源管理网络化;在25个集中式饮用水源中，有20个已通过验收;各自来水厂出厂水质全面达标。

2015年，国务院正式发布“水十篇”，其目标是：到2020年，全国水环境质量将逐步改善，水体严重污染将大大减少，饮用水安全水平将继续提高。

2017年十九大期间，习主席提出绿水青山就是金山银山，坚持节约资源和保护环境的基本国策，像对待生命一样对待生态环境。

1.4基本内容和技术方案

1.4.1基本内容

1. 查阅团结镇水污染处理及国内外水污染处理研究现状与进展；
2. 选取COD、BOD5、TN、TP、SS、NH3-N六项常见指标，并根据这些指标选择合适 的工艺处理污水；
3. 主体工艺比选、消毒工艺比选、污泥处理工艺比选，并确定工艺流程；
4. 污水处理厂布局设计，合理布局；
5. 污水处理厂各种结构设计；
6. 参照构筑物，估算污水处理厂的建设成本；
7. 绘制图纸并撰写说明书。

1.4.2技术路线图

1.4.3技术方案

根据每人每日平均排出的污水量,使用管道的设计人数和总变化系数计算出污水水量，根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006），生活污水按照人均污染物指标和规划生活污水量排放指标推算出污水水质。根据污水水量水质确定污水出水排放标准及污水处理程度，进行工艺比选，根据工程造价，处理效果，占地面积选择合适的工艺。按照工艺进行平面布置，构筑物设计。根据所选择的构筑物进行污水处理厂整套工艺造价成本估算，绘制各项构筑物的图纸，最后撰写说明书。

第2章 工程总体设计

2.1设计水量与水质

2.1.1 水量计算

当地人口为N=3.3万人，生活污水定额q_d=200×0.8=160，Q_d=q_d×N/(24×3600)×K_总，生活污水量为8640m ³ /d，生活污水总变化系数取：K_总=1.60。

设计水量如下表2-1：

2.1.2 进出水水质

进出水水质见下表2-2：

表2-2进出水水质

进水水质分析

1. BOD₅/COD_cr

污水BOD₅/COD_cr比值是分析污水可生化性一种较为简易的方式^[4]。正常情况下，BOD₅/COD_cr值越大，表示污水可生化性越好，根据国内外经验，B/Cgt;0.45,可生化性好；0.3≦B/C≦0.45，可生化性较好；0.2≦B/C≦0.3,可生化性差；B/Clt;0.2,不宜采用生化工艺。本项目进水BOD₅=150mg/L，COD_cr=300mg/L，B/C=0.2，表明污水较难生化，采用传统的活性污泥法要使出水水质达标有一定难度，所以加入水解酸化池，这样污水的可生化性将大大提升。

1. BOD₅/TN

根据经验: BOD₅/TNgt;3~5,可说明污水中有充足的碳源可以被反硝化菌利用^[5]。本项目进水BOD/进水TN=150/30=5，出水需去除15mgL总氮，TN去除率为50%.固可以利用微生物硝化反硝化去除。

1. BOD₅/TP

此指标是分析能否利用生物除磷的主要依据，正常情况下，比值越高除磷效果越好，能够进行生物除磷最低标准为BOD₅/TP =20。一般来说，小分子量的有机物释磷能力强，大分子难降解的能力较弱^[6]。释磷越多，其对磷的需求量就越大，吸收量也就越多.本工程进水水质：BOD_5/TP =150/3=50，所以本项目可以选择生物除磷。

2.1.3 去除率

(1.1)

式中：

（1）BOD5去除率 ： (1.2)

（2）COD去除率： (1.3)