混合化工废水处理工艺设计毕业设计论文.doc

东北大学秦皇岛分校 毕业设计（论文） 第 页 毕业设计（论文）混合化工废水处理工艺设计学 院资源与材料学院专 业环境工程班级学号xxxxx学生姓名xxx指导教师xxx2014年6月17日 东北大学秦皇岛分校 毕业设计（论文） 第106页混合化工废水处理工艺设计摘 要本设计针对南方某小城镇混合化工废水，采用以a/a/o工艺为主体工艺的设计方案。进水由20万人口生活污水与1.5万吨工业废水混合而成，平均日进水量为47000m3/d，最高日进水量为61080m3/d。污水进水水质为：codcr=448mg/l；bod5=216mg/l；ss=214mg/l；nh3-n=39mg/l；tn=66mg/l；tp=6mg/l。污水处理主路线为：污水通过中格栅后进入提升泵房，然后通过细格栅、旋流沉砂池、电磁流量计、辐流式初沉池等一级处理构筑物，进入二级处理构筑物a/a/o生物反应池、然后经过辐流式二沉池、接触消毒池、巴氏计量槽后，排入类水体，实行城镇污水处理厂污染物排放标准一级b标准，初沉污泥和剩余污泥经过污泥浓缩和脱水后进入污泥最终处置系统。各类污染物的去除率为：codcr87.7%；bod590.7%；ss89.8%；nh3-n79.5%；tn63.6%；tp80.0%。污水处理厂总投资费用为4493.06万元，运营费为728.79万元/年，处理成本为0.29元/吨。经计算，本污水处理设计满足相关要求。 关键词：污水处理，a/a/o，脱氮除磷，工艺设计design of sewage treatment plant of mixed chemical wastewaterauthor: xxx tutor: xxxabstractthis design is used for the treatment of the urban sewage which contains chemical sewage in the south of china，and the a2o process is used as the main process.the influent sewage is consist of the urban sewage discharged by 200,000 people and 15,000 tons industrial sewage. the average of daily water flow is 47000m3/ d, and the highest daily flow is 61080m3/d. the quality of influent water of codcr is 448mg/l,bod5 is 216mg/l; ss is 214mg/l; nh3-n is 39mg/l; tn is 66mg/l; tp is 6mg/l. the main route for the treatment is sewage flow through the medium grill, then flow into pumping station, and then flows through a fine grid, rotational flow grit chamber, electromagnetic flow meter, then it flows through the primary settling tank, a/a/o biological reaction tank, secondary sedimentation tank, disinfecting tank, finally it flows through pap metering tank pour into class water. all of this process carries out the b standard of the standard of pollutants for municipal sewage treatment plant. the various pollutants removal is codcr87.72%; bod53.06%; ss90.65%; nh3-n82.05%; tn87.88%; tp80.00%.the total investment cost of the wastewater treatment plant is 44.9306 million yuan, and the operating costs the treatment costs is 7.2879 million yuan every year, and the costs is 0.29 yuan every ton. after calculation, the sewage treatment design meet the relevant requirements.key words: sewage treatment, a/a/o, nitrogen and phosphorus removal,process design目 录1绪论11.1设计目的及意义11.2国内外研究现状11.2.1国内研究现状及趋势11.2.2国外研究现状21.3城市背景资料41.3.1城市概况41.3.2地理资料51.3.3气象资料51.3.4水文地质资料51.3.5城市排水系统61.4设计原则及依据61.4.1设计原则61.4.2设计依据61.5厂地状况71.5.1厂址选择71.5.2厂地概况71.5.3污水污泥最终去向81.6设计任务及要求81.6.1设计任务书81.6.2设计要求91.7水质水量计算91.7.1水量计算91.7.2水质计算91.7.3出水水质及处理效率计算102工艺流程的确定112.1水质水量特点分析112.2工艺比较112.2.1一级预处理工艺比较122.2.2二级生化处理工艺比较132.2.3三级深度处理工艺比较152.2.4污泥处理工艺比较162.2.5工艺流程比较172.3工艺选择与论证192.3.1工艺选择192.3.2工艺论证203污水处理构筑物设计计算213.1闸门井213.1.1闸门选型213.2中格栅213.2.1格栅设计213.2.2格栅参数223.2.3设计计算233.2.4设备选型243.2.5中格栅草图243.3提升泵房253.3.1设计原则263.3.2设计形式283.3.3设计计算283.3.4相关设备选型303.4细格栅设计303.4.1格栅设计303.4.2格栅参数313.4.3设计计算313.4.4细格栅进出水管道设计323.4.5设备选型333.4.6细格栅草图343.5旋流式沉砂池343.5.1沉砂池设计343.5.2设备选型353.5.3参数校核353.5.4沉砂池草图363.5.5砂水分离器计算与选型363.6辐流式初沉池373.6.1沉淀池一般规定373.6.2设计规格与参数383.6.3设计计算383.6.4设备选型403.6.5初沉池草图403.7集配水井设计计算413.7.1集配水井设计413.7.2设计计算413.8生化反应池423.8.1生化反应池设计423.8.2主要设计参数选取423.8.3设计计算423.8.4相关设备计算及选型513.8.5设计草图533.9辐流式二沉池533.9.1二沉池设计533.9.2设计原则533.9.3设计参数543.9.4设计计算543.9.5设备选型583.9.6二沉池草图583.10接触池593.10.1加氯量计算593.10.2设计计算593.10.3接触池草图613.11巴氏计量槽613.11.1计量槽一般规定613.11.2巴氏计量槽计算校核613.11.3巴氏计量槽计算选型633.11.4设计草图643.12污水处理辅助设备计算与选型643.12.1电磁流量计643.12.2鼓风机房654污泥处理构筑物设计计算664.1污泥处理目的与原则664.1.1污泥的性质664.1.2污泥处理的目的与原则664.2污泥泵房664.2.1污泥量计算664.2.2设备选型674.3污泥浓缩池674.3.1设计说明674.3.2设计参数674.3.3设计计算684.3.4设备选型694.3.5设计草图704.3.6出水堰计算704.4贮泥池设计714.4.1贮泥池设计计算714.4.2设计计算尺寸图724.5脱水机房725污水处理厂总体布置735.1污水处理厂的平面布置735.1.1平面布置的设计依据735.1.2污水处理厂平面布置内容745.1.3平面布置图所含内容745.2污水处理厂的高程布置755.2.1高程布置原则755.2.2污水系统的高程计算765.2.3污泥系统的高程计算795.3污水处理厂的管道布置806经济技术分析与监测826.1土建工程826.2投资估算826.2.1估算范围826.2.2污水处理厂直接费用826.2.3污水处理厂处理成本估算846.3监测方法与监测方案876.3.1监测项目876.3.2监测点位和频次886.3.3监测要求886.3.4监测方法88结 论89致 谢90参考文献91附 录93附录a 中文翻译93附录b 英文原文103附录c 八张图纸1091 绪论1.1 设计目的及意义随着经济发展越来越迅速，各式各样的环境问题接踵而来，尤为严重的是水污染，因此在各类污染治理中，水污染成为重中之重。对于我国众多河流海域承受着不同污染程度的现状，兴建污水处理厂，无疑是目前保护河流、保护水资源的最好的办法。我国的污水处理开始于20世纪20年代，由于各类原因，早期发展十分缓慢。虽然自改革开放以来有了迅速发展，但至今为止，城市污水处理厂的数量仍远远不能满足城市发展的要求，截至现在，全国依旧有大部分的城市污水得不到合理处理，农村则更低。在城市污水处理的道路上，我们在大力与国际接轨的同时，也必须结合本国国情，走出一条适合自己发展的道路。毕业设计能培养学生综合能力与实践技能，也可以提高学生运用理论知识分析以及解决实际问题的能力，通过毕业设计，我们可以获得以下收获。（1）对大学所学专业知识进行系统的复习。（2）深入学习污水处理系统涉及的工艺、原理、设备。（3）学习污水处理厂设计的整体流程、方法及步骤。（4）查阅资料了解环保产业中水处理行业动态。（5）将以往所学知识在污水处理厂设计中应用实践。（6）增强工程图的认知能力及cad制图能力。（7）开拓视野，借鉴学习国外先进水处理技术及污水处理厂运行管理经验。1.2 国内外研究现状1.2.1 国内研究现状及趋势我国在污染治理起步晚，最早的污水处理厂开始建于上海，发展极慢；解放后，水污染治理有了一定的发展，但由于经济情况的限制，以一级污水处理为多；70年代，一些城市开始在郊区建造稳定塘，对城市污水的净化处理开始起步；80年代，随着经济的迅速发展，我国兴建了一大批污水处理厂；尤其在“八五”期间，城市污水处理达到一个高潮时期；第九个五年计划时，随着国家环境保护“九五”计划和2010年远景目标、重点治理“三河”、“三湖”等与环境产业相关的重要文件以及政策的发布，环保行业持续蓬勃发展，20世纪末，全国已建成各污水处理厂四百余座，年投资约为一百五十亿元。直至现在，大多数中小城市在国家的扶持下正在兴建或已建好污水处理厂。目前，研究现状如下：（1）活性污泥法取得最大进展的一种方法。有多种形式，如深井曝气、纯氧曝气、射流曝气等，其目的都是为了提高氧的转移率，从而提高氧气的利用率，曝气池中氧的浓度增加。活性污泥法同时朝多种方向发展，采用的方法有：a.培养细菌，使活性污泥与其它处理方法相结合，国外已在处理工业废水上得到应用；b.活性污泥法与缺氧厌氧工艺结合起来进行脱氮除磷等，最典型的工艺是a/a/o(厌氧缺氧好氧)法；c.和化学法结合，多用来提高磷的去除效果。（2）生物膜处理法其形式主要有各类生物滤池、生物接触氧化池和生物转盘等，无论何种方法都是以生物膜为基础1，此外空气流化床和三相流化床工艺等流化床的存在，也可以使污水的净化效率提高。（3）厌氧生物处理法近年来兴起厌氧生物处理法，且慢慢发展成熟。如厌氧生物滤池、厌氧接触氧化、厌氧转盘、此外还有uasb的发展也足够迅速 ，它们的原理都是依靠微生物间相互凝聚成团的特性来处理污水的12。由于厌氧生物处理法单独使用不易使污水达标，最常用的是和其它生物处理方法联用。厌氧生物处理法还朝着处理低浓度有机污水，能够脱磷脱氮且运行维护方便经济等方面发展。1.2.2 国外研究现状1、活性污泥法：活性污泥法现有以下几种，且各有其特点。（1）ab法(adsorptionbiooxidation)在德国首先被开发。由于负荷高低的差别，该工艺实行二级供氧，a级负荷高，供氧量高，产生的污泥量也大；b级负荷低，供氧量相对低，且泥龄较长；二级池子形成不同的微生物群体，且f/m不同，a池b池中间需设置沉淀池1，ab法的优点是节能且可以分期建设，但最好用来处理高浓度废水。 （2）sbr法(sequencing batch reactor) 即序批式活性污泥法，在近十年被研发使用。在一座池子里完成其余方法要多个池子协同才能完成的功能，一般来说有进水、曝气、沉淀、出水四个阶段，为了实现连续运行，常常需要三到四个池子构成一组同时运行。此后出现的cass法、idea法、iceas法均为sbr的改良工艺，目的是为了能实现连续出水。sbr法一般无二沉池、及相应设备，一般不设调节池1，无需初沉池，在众多污水处理方法中，工艺相对简单，占地以及投资较少；此外，由于会有厌氧缺氧段，所以此方法不易产生污泥膨胀；耐冲击负荷、运行灵活也是其优点之一，缺点是池容的利用率不理想，并不适用于大型城市污水处理厂 。（3）a/a/o法(anaerobicanoxicoxic)也称为厌氧-缺氧-好氧活性污泥脱氮除磷方法，在19世纪70年代，为了防止水体富营养化，脱氮除磷也被列入水体处理标准。因此，大量现有的污水处理设备需要升级改造来完成这一目标。在可用且效果良好的的污水处理工艺中，aao由于其能同时脱氮除磷而经常被应用。aao工艺在过去30年中已经广泛应用于各城市污水处理厂。随着反应动力学的发展和对微生物系统更深入的了解，aao工艺对常规污染物的处理已经有了很大的进步。a/a/o法能达到深度的二级处理，可获得优质出水。a/a/o法有两种功能：一是除磷，厌氧池中，聚磷菌释磷，好氧池中大量聚磷，然后微生物过量吸收的磷通过剩余污泥排出系统。二是脱氮，缺氧池里面，在反硝化菌的作用下，来自好氧池中的硝酸盐被还原成氮气，从而进行脱氮。对一般污水而言，有效的脱氮除磷范围是1：bod/tp为1640、bod/tkn为1.53.5、cod/tkn为3.57.0、cod/tp为3060。（4）普通曝气法及其变法该工艺出现最早，应用最多，标准形式是推流曝气。曝气池一般为长方形，污水与污泥混合物一般从长边端口进入，从另一端口出来，此种方法无脱氮除磷功能。但可以通过一些变形，如减少曝气池容积负荷，来达到脱氮的效果；在曝气池前设置厌氧区，可以用来除磷；此外，也可与化学除磷法来结合；由此可见其变法有多种多样，氧化沟也算其中一种。（5）氧化沟法20世纪中叶开始慢慢形成。是现在应用的热门工艺，有多种形式，有代表性的有一下几种：帕式(passveer)简称单沟式、奥式(orbal)简称同心圆式（一般为椭圆形的三环道，三环有不同浓度的溶解氧）、卡式(carrousel)简称循环折流式、三沟式氧化沟(t型氧化沟此种型式由三池组成，中间是曝气池，左右两池集沉淀池和曝气池于一体）1。一般来说，氧化沟法能同时达到脱氮除磷效果，应用也较为广泛。 a、曝气生物滤池曝气生物滤池在欧洲大陆兴起于70年代。其实质就是生物接触氧化池，就是在曝气池中添加填料，供微生物吸附固定，运行时在填料下鼓气，相当于活性污泥中的曝气。生物膜法处理污水在国内尚不普及，处理规模不大，一般在5万吨每天。国外处理量有达到36万吨每天的，处理水量与材质，自控程度等多种因素有关。b、unitank工艺首先建于澳门行政特区，是sbr法的变型。典型的工艺是三个水池之间进行水力连通，每池都设有曝气系统，外侧的两池进行出水及污泥排放，交替作为曝气池和沉淀池，污水可以进入三池中的任意一个，采用连续进水、周期交替运行3，为了能有良好的脱氮除磷效果，三池的好氧、缺氧及厌氧交替运行，因此对自动化控制程度要求高。此外，unitank工艺的缺点同样是容积利用率低，池内有效利用容积低于50%，所以此工艺不太适用于大型污水处理厂。1.3 城市背景资料1.3.1 城市概况本设计背景取自南方a市，地处资江中游、为中国湖南省中部的一座矿业和工业城市，是国家人防重点城市。全市户籍人口358305人，其中非农业人口187764人。人口出生率为13.2，死亡率3.15，自然增长率10.05。地处东经1113640”1113640”与北纬273049”275038”之间，为湖南几何中心，总面积439平方公里。1.3.2 地理资料地势南北高、中部低，呈不对称马鞍形。市境北部多山脉，北部山地面积155.8平方公里，占市境面积的35.8%。市内海拔400米以上山峰有123座，其中800米以上山峰20座。最高海拔994米。南部山地面积46.79平方公里，占市境面积的10.66%，最高点海拔1072米。中部是资江谷地，以平原、岗地、丘陵地貌为主，平原面积35.94平方公里、岗地面积73.77平方公里、丘陵面积92.41平方公里。市内最低点海拔162米。境内地势相对高差910米，平均比降4.79%，宏观地貌呈一不对称马鞍形。1.3.3 气象资料属亚热带大陆性季风气候，光照充足，四季分明，气候宜物宜人，年平均气温为16.7，年降雨量1354毫米左右。境内年均日照1401.8小时，平均每天日照3.84小时。境内多年平均气温为16.7，1971年7月26日出现过39.7的极端最高温，1977年1月30日出现过仅维持1小时的10.9的极端最低温。境内多年平均降水量为1354.6毫米，从空间看具有南多北少的特。市境无霜期历年平均为269天，初霜期一般出现在11月15日前后，终霜期在3月4日前后。1.3.4 水文地质资料境内分属资江和湘江两大水系，有5公里以上溪河16条，总长度181.9公里。 干流全长713公里，水力蕴藏量 224万千瓦。水系范围分布于12县境，支流山溪河流特性明显。地下水类型分为松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水和碳酸岩裂隙岩溶水三大类。以浅变质岩构造裂隙水为主，全区岩溶水分布面积达76.6%。第四纪松散沉积物中砂、砂卵孔隙水，仅分布在河谷阶地中，面积小，水量贫乏。地形以丘陵为主，境内宏观地貌呈一不对称马鞍形，南北高，中部低。最高海拔1072米，最低海拔162米。境内已探明的矿产资源有40余种，矿产地185处，而且品位高、储量大、易开采。其中锑矿储量和锑品产量均占全世界的三分之一以上；无烟煤储量5.5亿吨，现年产煤近600万吨，煤层气储量达500多亿立方米。1.3.5 城市排水系统此城市的排水系统为分流制，纳污面积覆盖整个城市，面积达8平方千米。污水收集管网长达40千米，污水处理后受纳体为资江河。1.4 设计原则及依据1.4.1 设计原则此次设计所秉承的原则如下：1、执行国家关于环境保护的政策，符合国家以及地方的有关法规、规范和标准；2、采用的处理工艺先进成熟，能确保处理后的污水能达到相关国家标准；3、选用优质的设备，使用良好的自控水平，运行管理便捷；4、全面规划、合理布局，污水处理工程要与城市发展要求协调一致；5、妥善处理处置剩余污泥，避免造成二次污染；6、综合考虑环境、经济和社会等各种因素后，在保证出水达标的前提下，尽量减少基建和运行费用。 1.4.2 设计依据此次设计所遵循的相关法律法规及设计规范如下：1、中华人民共和国国家标准，地表水环境质量标准 (gb3838-2002)；2、中华人民共和国国家标准，城镇污水处理厂污染物排放标准(gb18918-2002)； 3、中华人民共和国国家标准，污水综合排放标准(gb8978-1996)；4、中华人民共和国环境保护行业标准，厌氧/缺氧/好氧活性污泥法污水处理工程技术规范(hj/576-2010)；5、中华人民共和国城镇建设行业标准，污水排入城市下水道水质标准(cj343-1999)； 6、中华人民共和国城镇建设行业标准，城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准(cj343-2010)； 7、中华人民共和国城镇建设行业标准，城市污水处理厂污水污泥排放标准(cj3025-93) ； 8、中华人民共和国国家标准，给水排水制图标准(gb/t50106-2001) ；9、中华人民共和国国家标准，给水排水设计基本术语标准(gbj125-89) ；10、中华人民共和国国家标准, 室外排水设计规范(gb50014-2011)；11、中华人民共和国环境保护行业标准，厌氧/缺氧/好氧活性污泥法污水处理工程技术规范（hj/t576-2010）12、中华人民共和国水污染防治法(自2008年6月1日开始实施)； 13、地表水环境质量评估(gb3838-2002) (自2002年6月1日开始实施)；14、城镇污水处理厂污染物排放标准(gb8918-2002)；15、城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准(cjj31-89)；1.5 厂地状况1.5.1 厂址选择厂址选择的一般原则如下：1、为了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。2、厂址应设在受纳水体流经城市水源的下游。3、选择厂址时尽可能不占农田，但又要便于农田灌溉和消纳污泥。4、厂址应尽可能在城市和工厂夏季主导风向的下风向。5、厂址最好选在有适当坡度的城市河流下游，可以节约动力消耗。6、厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。7、厂址的地质条件要能满足污水处理厂的兴建条件，且地下水位要低。8、厂址的选择应考虑交通运输及水电供应等条件。9、厂址应结合城市总体规划，考虑长远发展，留有扩建余地。1.5.2 厂地概况污水厂地选择在地势较低且相对平坦的城市西部郊区，毗邻资江河下游，且处于风向玫瑰下风向，场地范围内可基本视为平地，海拔250米，高于资江河平均水位10米。初定服务期限为10年，预留10万人口用地。1.5.3 污水污泥最终去向污水处理厂最终出水直接排入资江河体，污泥经消化脱水处理后部分被周围农田消纳，部分进入城市污泥处理厂进行最终处理处置。1.6 设计任务及要求1.6.1 设计任务书（1）设计规模本污水处理厂设计以南方某市为背景，服务人口20万，另有排入城市管网的工业污水进水量15000m3/d。（2）设计水质生活污水进入污水厂水质如下表1.1，工厂排入下水道污水水质见表1.2。表1.1 生活污水进水水质tab. 1.1 quality of sewage influent 指标数值指标数值codcr400mg/lnh3-n20mg/lbod5200mg/ltp4mg/lss150mg/lph6.57.5tn50mg/l表1.2 工业废水进水水质tab. 1.2 quality of industrial sewage 指标数值指标数值codcr550mg/lnh3-n80mg/lbod5250mg/ltp8mg/lss350mg/lph6.57.5tn100mg/l1.6.2 设计要求处理后出水的最终受纳水体为资江河体，资江河a市段要求水质达到地面水环境质量标准（gb3838-2002）中的类水体标准，即达到城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）中的一级b标准。1.7 水质水量计算1.7.1 水量计算生活用水采用的是20万人口一区中小城市用水标准，取平均日综合用水标准为每人每天200l，污水定额为用水定额的80%。生活污水水量为：生活污水总变化系数为：工业排水为q2=15000m3/d平均日总排水量为：最高日总处理水量为：1.7.2 水质计算平均codcr的量为平均bod5的量为平均ss的量为平均tn的量为平均nh3-n的量为平均tp的量为1.7.3 出水水质及处理效率计算根据城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）中的一级b排放标准，设定出水水质如下表1.3，设计污水处理厂进出水水质及处理效率如下表1.4。表1.3 出水水质要求tab. 1.3 effluent water quality requirements指标数值指标数值codcr55mg/lnh3-n8mg/lbod515mg/ltp1mg/lss20mg/ltn24mg/l表1.4 进出水水质及处理效率tab. 1.4 influent and effluent water quality and processing efficiency指标平均进水出水处理效率codcr448mg/l55mg/l87.7%bod5216mg/l15mg/l97.7%ss214mg/l20mg/l89.8%tn66mg/l24mg/l63.6%nh3-n39mg/l8mg/l79.5%tp5mg/l1mg/l80.0%2 工艺流程的确定2.1 水质水量特点分析污水厂设计平均日水量为47000m3/d，最高日处理水量为61080m3/d，总变化系数k=1.3，为中型污水处理厂水量标准。五日生化需氧量与氮磷之比为bod5/tp=36、bod5/nh3-n=5.5，比率较高；五日生化需氧量与化学需氧量之比为bod5/codcr=0.48，污水可生化性能良好。污水排放标准为城镇污水处理厂污染物排放标准（gb18918-2002）中的一级b标准，各污染物处理效率为codcr=87.7%，bod5=90.7%，ss=89.8%，tn=63.6%，nh3-n=79.5%，tp=80.0%。对于bod5、codcr以及脱氮要求较高。根据城市气象资料可知全年平均气温16.7，确定设计温度为20。2.2 工艺比较一般情况下，城市污水处理厂的工艺流程包括一级物理处理、二级生物处理、三级深度处理和污泥处理。一级处理又叫预处理，用过筛以及沉淀等方法去除水中漂浮物及颗粒，同时也有调节废水ph值，减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的效果。通常包括粗细两道格栅、提升泵房和沉砂池等，这也是污水处理的必须阶段。 二级处理又为生物处理，根据设计任务书，所选生化处理工艺应具有脱氮除磷的功能。目前常用的污水处理脱氮除磷工艺主要有传统的aao工艺、各种氧化沟工艺、sbr及其变型工艺等。三级处理是继二级处理以后的废水处理过程，也称为废水深度处理，通常用于处理二级处理不能处理的氮、磷和致病微生物。一般采用的方法有：臭氧化法、凝聚沉淀法、硅藻土过滤法、砂滤法，活性炭等方法。由于本设计排水为一级b排放标准，无中水回用要求，所以仅设消毒池。污泥处理段是对污泥进行浓缩、脱水、稳定的过程。典型的污泥处理工艺包括四个阶段。第一为污泥浓缩；第二为污泥消化，使污泥中的有机物分解，让污泥相对稳定；第三阶段为污泥脱水段，使污泥减少容积，便于运输；最后为污泥最终处置，采用一定方法使污泥得到最后处置。2.2.1 一级预处理工艺比较1、格栅格栅种类及分类方式很多，总体可分为格栅机和筛网（条）两大类。格栅机适用于较高悬浮物浓度污水，筛网适用于低悬浮物浓度污水，主要适用于小型污水处理厂4， 格栅条的断面形式、栅条间距和栅渣清除方式是选择格栅应考虑的因素。（1）格栅栅条常用的断面形状有矩形、圆形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差。矩形刚度好，但水力条件不好，其它形状相对较复杂，一般采用矩形断面。（2）栅条间距与格栅的用途有关。设置在污水处理系统前的格栅栅条间距最大不能超过40mm，水泵后的细格栅间距一般较窄。（3）栅渣的清除方式与格栅拦截的污泥量有关。当栅渣量大于0.2m3/d时，可采用机械清渣方式；当栅渣量小于0.2m3/d时，可采用人工清渣方式，也可采用机械清渣方式。在条件允许的情况下一般采用机械清渣。表2.1 常用格栅机适用范围及特点tab. 2.1 the scope and characteristics of the commonly used grille machine类 型优点适用范围缺点臂式格栅机维护方便、寿命长中等深度的宽大格栅构造较复杂、耙齿与栅条对位较难链式格栅机构造简单、占地小深度不大的中小型格栅，主要清除长纤维、带状物杂物可能卡住链条和链轮钢绳式格栅机适用范围广、检修方便固定式适用于深度范围大的中小型格栅，移动式适用于宽大格栅防腐要求高、检修时需停水回转式格栅机结构简单、动作可靠、检修容易、重量轻。 深度较小的中小型格栅制造要求高、占地较大（2）本设计属于中型污水处理厂，因此采用中细两道格栅。总提升泵站前设置中格栅（1040 mm），处理系统前设置细格栅（310 mm）。格栅均采用常用的矩形断面，机械清渣。常用格栅机类型有：钢绳式格栅机、臂式格栅机、回转式格栅机、链式格栅机等。其适用范围与特点见表2.1。针对设计水质中工业废水和生活污水平均进水ss为214mg/l且不含或者少含纤物和带状物的现状，可判断本设计中并不适应链式格栅机。此外，由于污水中的部分工业废水可能会有轻微腐蚀性，钢绳牵引式也不适合此安装设计，综合以上分析，选择结构简单，动作可靠且适用较广的回转式格栅机。2、沉砂池沉砂池的常见工艺有曝气沉砂池、平流式沉砂池及旋流沉砂池。（1）平流式沉砂池是根据颗粒自由沉淀理论进行设计的，是历史最长的一种沉砂工艺，基本上不具备分离沙砾上有机物的作用，沉淀出来的沙砾易腐坏，需另备洗砂工艺7。（2）曝气沉砂池以平流沉砂池为基础发展而来，沉砂池两边墙壁设置曝气器，加强池内污水旋流流动，达到强洗砂作用。另外，通过气浮作用，使油脂类物质形成浮渣去除，但也会使恶臭散发，影响操作环境。（3）旋流沉砂池为圆形，池中设有旋转搅拌桨。进水以切向进人沉砂池，出水沿径向或切线流出，通过桨板搅拌形成涡流而达到沉砂的效果，由于旋流沉砂池占地面积小、能耗低、对有机物分离效果好等原因，近年来得到了广泛的应用5。综合以上分析，由于其砂水分离特性和沉砂效果，现在应用比较多的是曝气沉砂池和旋流沉砂池，又由于对于具有脱氮除磷处理的工艺来说，生化池的进水池一般为厌氧池，而曝气沉砂池的另一特性是对污水有预曝气效果，会在一定程度上影响厌氧池的除磷效果5 ，由此沉砂工艺选取旋流式沉砂池。2.2.2 二级生化处理工艺比较本工程要求对bod5、cod和nh3-n处理程度较高。根据我国现行室外排水设计规范（gb500142011），污水厂的处理效率见下表2.2。由表2.2可以看出活性污泥法在ss以及bod的去除效率上要大大优于生物膜法，所以此次二级处理工艺采用活性污泥法。表2.2 污水处理厂的处理效率表tab. 2.2 the processing efficiency of wastewater treatment plant处理级别处理方法主要工艺处理效率（%）ssbod5二级生物膜法初次沉淀生物膜反应二次沉淀60906590活性污泥法初次沉淀活性污泥反应二次沉淀70906595鉴于污水需要脱氮除磷，故工艺选择只限于较为成熟的生物脱氮除磷工艺，通常有sbr，氧化沟，aao三种，特点如下：1、sbr工艺：序批式活性污泥法，集进水，曝气、沉淀于一池，将传统的厌氧、缺氧、好氧、沉淀于一池分步完成，即在时间上进行推流，具有生物脱氮除磷功能。污水处理厂可以通过设置多个sbr池，并联运行，从而实现连续进水。sbr具有节省占地、不需要混合液回流和污泥回流量等优点，但自动化程度要求较高，只适宜中小规模污水处理厂。2、氧化沟：延时曝气法的一种特殊形式，短时间内呈现推流特征，长时间内完全混合。氧化沟具有的特征有：a.水力停留时间长，有机负荷和氨氮负荷低，缺氧、好氧交替运行，利于脱氮除磷；b.处理效果稳定，出水水质好，并且具有较强的脱氮功能；当池前设置厌氧池时，可进行生物除磷；c.剩余污泥少，不需要消化处理，污泥处理费用较低；d.工艺运行稳定，操作简单10。3、a/a/o工艺：厌氧-缺氧-好氧活性污泥法，能同时进行脱氮和除磷。生物除磷是通过聚磷菌具有厌氧释磷及好氧超量吸磷的特性，使好氧段的磷浓度大幅度降低，最终通过排放富含磷的剩余污泥实现除磷目的。生物脱氮是指在亚硝化菌和硝化菌的作用下，首先在好氧作用下将氨态氮转化为亚硝酸盐和硝酸盐，后进入缺氧环境，亚硝酸盐和硝酸盐在反硝化菌的作用下被还原为氮气6。a/a/o工艺具有工艺流程简单、能有效抑制丝状菌、改善污泥沉降性能等特点；脱氮效果受混合液回流比影响，除磷效果受进水bod浓度、回流污泥夹带的溶解氧和硝态氮含量的影响8，厌氧，缺氧，好氧三种不同微生物的有机配合，能使其同时具有去除有机物以及脱氮除磷的功能，在所有能脱氮除磷的工艺中，该工艺流程最为简单，水利停留时间也少，且运行过程丝状菌不会大量繁殖。三种工艺比较如表2.3。表2.3 三种脱氮除磷工艺的比较tab. 2.3 the comparison of three kinds of removal process of nitrogen and phosphorus工艺类型氧化沟a/a/osbrcod、bod去除率85%90%85%90%85%90%氮磷去除率很好很好很好适宜规模中等规模大中型规模小规模技术成熟性耐冲击负荷，技术成熟能承受较大冲击负荷，技术成熟能承受较大冲击负荷，技术成熟构筑物数量与设备一般一般较少，大水量时需多组并联，自动化程度要求高操作、管理及维护操作管理便利操作管理较复杂无污泥回流、污泥膨胀、操作方便占地面积与普通活性污泥法接近占地面积小占地面积小投资费用较高较高高运行成本成本较高成本较高较低基于工艺分析和对水量水质情况、污染物的去除要求，可以看出a/a/o及氧化沟工艺适用于本中型污水厂的设计，具有较为明显的优势，考虑到技术成熟度以及占地，污水处理厂主体工艺拟采用a/a/o及氧化沟工艺进行设计3。2.2.3 三级深度处理工艺比较处理后的城市污水，水质已经大大改善，但仍含有大量的致病细菌等。根据国家城市污水处理及污染防治技术政策关于“为保证公共卫生安全，防治传染性疾病传播，城市污水处理设施应设置消毒设施”的规定，污水处理厂出水应进行消毒处理10。目前国内常用的消毒方法有二氧化氯消毒，液氯消毒，紫外线消毒等。1、液氯消毒：液氯溶于水后，产生次氯酸，解离出次氯酸根，利用次氯酸跟极强的消毒能力，杀死细菌和病原体。此方法效果可靠，设备简单，价格便宜，虽然出水余氯对生物有一定的毒害作用，同时可能产生某些致癌物质，但仍然是国内最普遍的方法2、二氧化氯消毒：二氧化氯是一种广谱型的消毒剂，它对水中的所有微生物均有较高的杀死作用。此工艺成熟，效果好，只起氧化作用，不会有氯残留，且杀菌能力强，持续时间长，效果可靠，但必须现场制备，设备复杂，原料具有腐蚀性，需化学反应生成，操作管理要求高12。3、紫外线消毒：水体受紫外光照射后，能破坏水体细菌中的核酸，使其结构破坏，从而进行消毒。此方法速度快效率高，无需任何化学药剂，对水体无任何影响，操作简单，便于管理，易于实现自动化，但是紫外线不能持续消毒，悬浮物浓度以及色度直接影响消毒效果而且电耗较大。一次投资大12。三种消毒方式性能比较见表2.4。表2.4 三种消毒方法的比较tab. 2.4 the comparison of three methods of disinfection消毒剂优点缺点液氯消毒效果好；设备简单，运行管理方便；在世界范围内大规模水厂应用广泛，具有成熟可靠的运行经验；投资及运行成本低。产生致癌物质；运输和储存具有一定的危险性；接触时间较长，约30min。二氧化氯消毒效果好；能大大降低消毒副产物；消毒成本较高；检测手段还不完备；毒理学认识尚无定论，缺乏大规模污水处理厂的使用和运行经验；接触时间较长，约30min。紫外线消毒效果好，广谱性；无副产物；无危险品；接触时间短。价格高；属新型消毒工艺，缺乏使用经验，；缺乏大规模污水处理厂的运行经验。2.2.4 污泥处理工艺比较污水处理过程中产生的污泥，一般含有一定数量的有机物、重金属等有毒有害物质，如随意弃置，将形成二次污染，因此，根据国家标准城镇污水处理厂污染物排放标准+修改单(2006年)(gb18918-2002)中规定“城镇污水处理厂的污泥应进行稳定化处理，稳定化处理后应达到新标准中的规定，即污泥经厌氧或好氧消化后有机物降解率应大于40%11。由于本设计的处理规模相对较小，且由于脱氮要求，污泥泥龄相对较长，产生的污泥量较少，而且稳定。所以剩余污泥自二沉池出来后通过污泥泵房进入浓缩池进行浓缩，然后后采用带式压滤机进行脱水，形成泥饼外用进行后续处理（绿化用泥、堆肥、卫生填埋），从而使污泥达到较彻底的稳定化、无害化。2.2.5 工艺流程比较结合前段工艺比较分析，对于脱氮除磷的主体生化反应，有适应于本污水厂设计的两个工艺流程可供选择。分别为厌氧池+carrousel氧化沟以及aao-厌氧、缺氧、好氧工艺。1、厌氧池carrousel氧化沟工艺。图2.1 厌氧池carrousel氧化沟工艺fig. 2.1 anaerobic tank + carrousel oxidation ditch process是生物反应池的组合工艺。能同时生物脱氮除。该工艺能污水中的氨氮通过硝化和反硝化达到脱氮目的；磷则通过厌氧-好氧系统中的聚磷菌过量吸收磷储存在污泥中，通过排放剩余富磷污泥来达到除磷目的，其工艺流程见图2.1。整套工艺主要优缺点如下：（1）厌氧池carrousel氧化沟工艺的主要优点： a：当ss/bod小于1.5时，可省去初沉池。b：bod负荷低，与活性污泥的延时曝气系统相似。（2）厌氧池carrousel氧化沟工艺的主要缺点： a：氧化沟的占地面积过大。b：多采用表面机械曝气，易造成污泥沉淀，使其应用受到一定限制。c：在氧化沟的弯道处，由于横向环流的存在，使弯道局部阻力增加，边墙超高加大，能耗增加，且造成污泥大量沉积。2、aao法脱氮除磷工艺。图2.2 aao法脱氮除磷工艺fig. 2.2 aao method used in nitrogen and phosphorus removal其构造是在a/o工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，好氧区具有硝化功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区进行反硝化，使之脱氮。污水在流经三个不同溶解氧的池体中，在不同微生物的作用下，去除水中的有机物、氮和磷，其工艺流程见图2.2。整套工艺主要优缺点如下。aao工艺主要优点：（1） 出水水质高、能够同时脱氮除磷、节省化学药剂使用。（2） 总水力停留时间少于其它同类工艺。（3） 厌氧、好氧交替运行，能有效地抑制污泥膨胀。（4） 污泥肥效高，剩余污泥含磷量为3% 5%，可用作污泥堆肥。（5） 污泥沉降性好，无污泥膨胀问题，出水水质好，并具有一定的耐冲击负荷能力，运行稳定，管理简便。（6） 采用鼓风曝气，氧利用率高，耗电量较低。（7） 设计水深较大，可减少曝气池占地。（8） 系统可操作性强，可严格控制出水水质。（9） 运行、管理经验成熟。