青岛农业大学

毕 业 论 文（设计）

题 目： 李村某城镇污水处理厂设计

毕业论文（设计）诚信声明

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论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日

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论文（设计）作者签名： 日期： 年 月 日

指 导 教 师 签 名： 日期： 年 月 日

李村某城镇污水处理厂设计

环境工程专业 高鑫

指导教师 田侠

摘要：随着青岛经济不断发展，人口的不断上升，需要再建设污水处理厂以保证处理能力与污水产生量的匹配。该区域以生活污水为主，设计规模为130000m3/d，污水进水水质测得数据为：CODcr=900，BOD5=400，SS=180，NH3－N=58，TP=10。出水水质须达到《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级A标准。技术先进成熟的A2/O法以其占地面积小、投资成本低、耐冲击负荷强，且工艺总水力停留时间少、不需要外另加碳源、不易产生污泥膨胀等优点选为此次设计的处理工艺。污水处理流程主要包括格栅、曝气沉砂池、中进中出辐流式初沉池、A2/O生物反应池、周进周出辐流式二沉池和紫外线消毒间。其中反应池总停留时间为15h，供气量为15000m3/h。从二沉池和初沉池排除的剩余污泥，经连续式重力浓缩池、污泥脱水间处理成泥饼外运填埋。设计计算公式中采用的经验数值均由《给水排水设计手册》和《污水处理厂工艺设计手册》中选取。说明书后附工艺主要构筑物三视图4张以及污水处理总平面图和总高程图各1张。

关键词：A2/O；脱氮；除磷；城市污水处理厂

Design of Licun sewage treatment plant

Student majoring in environmental engineering Gao Xin

Tutor: Tian Xia

Abstiact：With the constant development of economy in Qingdao, the population has been rising, and we'll need to construction sewage treatment plant to ensure that the processing power and wastewater quantity matching. The region to the sewage design capacity for the 130000m3 / d of sewage water quality measured data: CODcr = 900, BOD5 = 400, SS = 180, NH3-N = 58, the TP = 10. Effluent water must be reached the urban sewage treatment plants standards for pollutants discharge GB18918-2002 "level A standard. Technology advanced and mature A2 / O method with its cover an area of an area small, low investment cost, resistance to shock loading, and the process always hydraulic retention time less, no additional carbon source, this end of the advantages of the election difficult to produce sludge bulking the design of the treatment process. Sewage treatment process mainly includes the grille, aeration sink in the pool, the sand into the early solar pond, streaming A2 / O biological reaction pool, a week spoke streaming the second pond and ultraviolet disinfection room. Among them the reaction tank for 15 h time always stay reforming for 15000 m3 / h. From the second pond and initial pond ruled out the excess sludge, the successive gravity concentration pool, between sludge dewatering processing into mud cake sinotrans landfill. Design formula of the experience by numerical all the water drainage design manual "and" the sewage treatment plant process design manual "select. Instructions accompanying the process three view four main structures and sewage treatment plan and the total elevation diagram of each one.

Key words: A2/O; Denitrification; Phosphorus removal; Urban sewage treatment plants

设计说明书

1工程概况

1.1设计地区资料

青岛位于山东半岛东南部。地理位置北纬35°35'-37°09'，东经119°30'-121°00'，东南濒临黄海，以水产养殖加工、海洋运输为主，经济发达，人口密集，污水主要以生活污水为主且产生量大。本设计位于青岛李村河附近，该区域年平均气温20℃，最低气温-5℃，最高气温36℃。平均降雨2100mm，一日最大降雨760mm。年平均风速4.0m/s，历年最大风速10.5m/s，年主导风向西北风。

1.2设计人口的确定

利用幂函数法人口推算公式：

式中

A、a——由人口资料计算得出的常数

令 则上式变为：

表1-1李沧区2005~2009人口统计数据

采用最小二乘法得到下表数据

表1-2人口统计结果表

代入公式得

l

2005-2015是10年即n=10则

得出李沧区2015年的人口约为30万。

1.3污水设计总量的确定

表1-3居民生活污水定额和综合综合生活污水定额[1] [单位：L/(cap·d)]

青岛市划分归为二区特大城市（市区和近郊区非农业人口100万及以上的城市）故取其生活污水定额（居民生活污水定额和综合生活污水定额）为285L/(cap·d) 即平均日平均时污水量约为Q=990L/s 生活污水量Kz变化系数与平均流量的关系是

式中

Q——平均日平均时污水流量（L/s）

故居住区生活污水设计流量为

该工程覆盖面积内有化工、建材、能源等工业废水排放，工业废水排放约为2×104 t/d。

故设计水量总和约为13×104t/d，每日最大流量，每日平均流量。

1.4污水水质及排放标准

指标选取现李村河污水处理厂进水水质（平均指标）

表1-4李村河污水水质平均指标

为保护生活环境，防止海洋污染，污水厂应严格执行《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级A的标准

表1-5《城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002》一级A标准

2污水处理工艺选择

2.1处理程度计算

BOD5 的去除效率

CODcr的去除率

SS的去除率

氨氮的去除率

总磷的去除率

上述结果表明 BOD5、CODcr、SS、NH3-N、TP 的去除率均很高，需要采取脱氮除磷工艺。

2.2采用生物脱氮除磷工艺的可行性分析

需要生化去除BOD的量为400-10=390mg/L ，根据BOD:N:P=100:5:1，去除390mg/L的BOD5 同时同化去除的N和P分别为19.4mg/L和3.9mg/L。

根据一级A类的排放要求需要通过生化、物化去除的N、P浓度分别为

ΔN=58-19.4-5=33.6mg/L

ΔP=10-3.9-0.5=5.6mg/L

当BOD/COD≥0.3时可生化性较好，适应于生化处理工艺，本设计为BOD/COD=400/900=0.45，可生化性好，适宜生物处理。

由于反硝化细菌是在分解有机物过程中进行反硝化脱氮的，在不投加外来碳源条件下，污水中必须要有充分的碳源才足以保证反硝化的顺利进行，BOD/TN这一指标是来评价能否采用生物脱氮工艺进行污水处理，当BOD/TN接近于4时即表明可以采用。本设计数值为BOD/TN=6.8，适宜采用生物脱氮工艺。

较高的BOD负荷可以取得较好的除磷效果。 BOD/TP是用来评价工艺能否采用生物除磷的一项指标。进行生物除磷的底限是BOD/TP=17，聚磷菌在厌氧池释放的越充分，其在好氧池摄取量也越大。本设计BOD/TP=400/10=40，适宜采用生物除磷工艺[2]。综上所述，本设计可以采用生物法对污水进行脱氮除磷的处理。

2.3各污水脱氮除磷处理技术比较

鉴于上文得出来的结论，本次污水设计需要采用生物脱氮除磷才能达到出水标准，所以处理工艺的选择只能限于成熟且处理效果良好的生物脱氮除磷工艺，据查《给水排水快速设计手册》得知本设计的进水量13×104t/d为中等规模[3]。因为设计的污水主要是以生活污水为主且城市排水管网本社也有着巨大的调蓄、混合作用，故进入污水处理厂的水量、水质可设定为较为平稳、均匀。以此为基本条件进行如下的各工艺综合比较。

表2-1工艺技术经济性综合比较

由表2-1对比分析，综合其他污水处理厂实际资料考虑，以及设计水量水质、污染物去除率要求，技术先进成熟的A2/O法不仅占地面积小投资成本低、耐冲击负荷强，且工艺总水力停留时间少、不需要外另加碳源节省了运行费用。厌氧—好氧的交替进行，使丝状菌的产生变得困难，基本不会存在污泥膨胀问题。其处理效率能达到BOD5和SS在90%~95%，TN可以在70%以上，TP为90%上下。在对其他处理工艺各方面的比较中有较大的优势，适宜处理本设计背景下的污水，故选用A2/O作为本次设计的污水处理工艺。

2.4 A2/O工艺流程简图

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图2-1 A2/O工艺流程简图

3主要构筑物说明

3.1格栅

格栅是由一组平行的金属栅条或筛网组成，一般设置在污水提升泵房集水井前后，作用是去除污水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常安全运行，减轻后续处理单元的负荷，防止排泥管道的阻塞。本设计分别在提升泵前集水井进口处和提升泵出口处的管渠上设置中格栅和细格栅。格栅种类有臂式、链式刚生式、回转式四种[4]。设计中，中格栅共设2组，一用一备；细格栅为四组并联，三用一备。具体参数如下：

中格栅：栅条净间距，b中=0.03m；中格栅间隙数=54；栅条宽度S=0.01m；栅槽宽B=2.4m；栅前水深h=0.9m；格栅倾角α=70°。栅后槽总高H=1.5m栅槽总长度L=4.2m。

细格栅：栅条净间距，b细=0.005m；细格栅间隙数=105；栅条宽度S=0.01m；栅槽宽B=1.8m；栅前水深h=0.9m；格栅倾角α=70°。栅后槽总高H=2.3m栅槽

总长度L=2.9m。

3.2沉砂池

沉砂池设置在污水处理厂前段，其主要主用是从废水中分离出密度较大的无机颗粒，保护水泵和管道免受磨损，提高污泥有机组分的含率，提高污泥作为肥料的价值，缩小污泥处理构筑物容积。普通沉砂池的沉砂中大约有15%的有机物，这会使沉砂后的处理难度增加。为了克服这一缺点，本设计采用曝气沉砂池。通过对曝气沉沙池曝气量的调节可以控制污水的旋流速度，使沉砂效率提高并且更加稳定。此外在水中曝气起到脱臭、改善水质、预曝气的作用，有利于后续处理。对后续的沉淀池、生物反应池等构筑物的正常运行及对沉沙的最终处置提供了有利条件[5]。本设计曝气沉沙池设2组并联运行。具体参数如下：

有效水深h2=2.5m；池长L=12m；单池宽度b=2.5m；单池曝气量

q=540m³·h-1；水力停留时间t=2min。

沉砂池采用PXS5000型行车式泵吸砂机，池宽为5000mm，轨距为5300mm，整机功率为5.15KW，行车速度为1.3m·min-1，并利用SLF型螺旋渣水分离器实现砂水分离，其处理能力为55~80。曝气设备选用YBM-2型膜式扩散器，共设置45个，每个空气扩散器间距为0.5m。

3.3初沉池

一级污水处理系统的主要处理构筑物就是初沉池，它也可以作为生物处理法中预处理的构筑物。对于一般的城镇污水，初沉池的去除对象是悬浮固体。生活污水经初沉后可以去除SS约40%～55%，去除20%～30%的BOD5，减轻后续处理设施的负荷。同时一定程度上，初沉池可起到调节池的作用，对水质起到一定程度的均质效果。减缓水质变化对后续生化系统的冲击，并使细小的固体絮凝成较大的颗粒，强化了固液分离效果。按去除单位质量BOD5或固体物计算，初沉池是经济上最为节省的净化步骤。其种类按水流方向可分为平流式、竖流式和辐流式[6]。设计采用两组并联中进周出辐流式初沉池，其设计参数如下：

沉淀时间t=2h；直径D=45m；有效水深h2=4h。

刮泥机选用DZG-45型单周边传动刮泥机，功率为1.5KW。

3.4 生物反应池

3.4.1 厌氧池

回流的污泥与进入厌氧池的污泥混合并在厌氧的环境下，污泥中的聚磷菌释磷，同时水解酸化部分有机物。设计厌氧池3组并联运行，采用2廊道闭合循环。其设计参数如下：

有效水深H=5m，污泥回流比R=50%，水力停留时间t=3h，单池的有效容积V=4285.9m3，单池尺寸为43m×20m×5.5m。每个廊道加QJB1.5/6-1800/2-42/P型推流式潜水搅拌机，功率为1.5kw每台。

3.4.2 缺氧池

污水在厌氧池与从好氧池回流的有大量硝酸盐、亚硝酸盐的混合液混合发生生物反硝化反应，并且去除一部分的COD。设计缺氧池3组并联运行，采用2廊道闭合循环。其设计参数如下：

有效水深H=5m，污泥回流比R=50%，水力停留时间t=3h，单池的有效容积V=4285.9m3，单池尺寸为43m×20m×5.5m。每个廊道加QJB1.5/6-1800/2-42/P型推流式潜水搅拌机，功率为1.5kw每台。

3.4.3好氧池

混合液成生物脱氮后进入曝气池。在好氧的作用下，异养微生物首先进行BOD的降解，与此同时聚磷菌大量吸磷。随着反应池内有机物浓度的不断降低，自养微生物开始进行生物硝化反应，将氨氮降解成亚硝态氮和硝态氮。[7]具体反应公式为[8]：

设计好氧池三组并联运行，有效水深H=5m，混合液回流比R=287%，水力停留时间t=9h，单池的有效容积V=12857.6m3，每好氧氧池的尺寸为52m×50m×5.5m。每个池子设置QJB1.5/6-1800/2-42/P型推流式潜水搅拌机，安装在第五廊道中，功率为每台1.5kw。曝气器采用WBB1.5-S型微孔曝气器，每个好氧池设置480个，廊道曝气器平面布置为24×4个。

3.5 二沉池

二沉池是城市污水二级处理的重要组成部分，主要作用为泥水分离，使污泥得到初步浓缩。同时将分离出的部分污泥再重新回流到厌氧池，为生物处理提供接种微生物[9]。二沉池通过排放大部分剩余污泥来完成生物除磷，设计采用双堰出水可以确保总磷的去除效果。本设计二沉池采用4组并联运行的周边进水周边出水辐流式二沉池，处理效果更佳。其设计参数为：

沉淀时间t=2h；直径D=35m；有效水深H=4m；采用ZBG型支座式单周边驱动刮泥机，功率为2.2kw。

3.6浓缩池

浓缩的主要目的是减少污泥体积，以缩小后续构筑物建设容积，便于后续的单元操作。浓缩池的作用是降低有待于稳定、脱水处置或投弃的污泥的体积。污泥浓缩后污泥浓度增大，污泥的含水率明显降低，污泥的体积大幅度地减小，从而可以大大降低其他工程措施的投资。污泥浓缩的种类分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等[10]。本设计针对污泥量大、节省运行成本，采用了重力浓缩方法，重力浓缩的优点：贮存污泥能力高；操作要求不高；运行费用少，尤其是电耗。但是也存在如下缺点：占地面积大；会产生臭气；对于某些污泥作用少。

4主要构筑物设计计算书

4.1中格栅设计计算

4.1.1中格栅设计参数及规定

（1）每日最大流量，Qmax=1.5m³·s-1。

（2）栅条净间距，本设计取值b中=30.0mm。

（3）过栅流速0.6~1m·s-1，本设计取v=1m·s-1。

（4）栅前流速0.4~0.9m·s-1，本设计取v1=0.9m·s-1。