4万吨每日污水处理厂设计总说明书毕业论文.doc

武汉科技大学本科毕业设计4万吨每日污水处理厂设计总说明书毕业论文目 录摘 要3ABSTRACT51.综述1.1项目概况51.2设计原则及目的51.3设计规范依据61.4设计基础资料71.5城市概况和自然条件81.6城市给水排水现状101.7排水工程规划原则101.8设计指导思想及意义112.方案论证2.1污水水量及水质的论证122.2排水方案论证152.3污水及污泥处理工艺方案介绍182.4污水处理工艺方案比较292.5污泥处理工艺方案比较333.雨水管网设计3.1污水管道系统363.1.1比流量的确定363.1.2污水管网方案选择373.1.3污水管网的设计计算383.1.4排水管道材料的选择393.1.5附属构筑物的设计403.1.6计算结果413.2雨水管道系统的设计45 3.2.1设计基本依据453.2.2雨水管道的布置483.2.3布置方案比较483.2.4计算结果494.污水处理厂设计4.1设计依据52 4.1.1污水处理规模52 4.1.2进出水水质524.2污水厂各构筑物的设计534.2.1粗格栅534.2.2提升泵房554.2.3泵后细格栅564.2.4旋流式沉砂池574.2.5卡鲁塞2000氧化沟584.2.6二沉池654.2.7紫外线消毒池674.2.8贮泥池68 4.3污水处理厂主要构筑物及设备选型4.3.1沉砂池系统694.3.2立式表曝机714.3.3带式污泥脱水机734.3.4紫外线消毒设备755.污水厂平面及高程的布置5.1污水厂平面布置785.2污水厂高程布置795.3污水厂竖向设计805.4厂区给水排水及通讯805.5环保措施815.6电气自动化控制825.7主要辅助建筑物的设计835.8厂区人员编制83考文献85致谢861. 综述1.1 项目概况 1.1.1项目名称： 武穴市南湖水污染综合治理工程初步设计 1.1.2 项目建设地点： 湖北武穴市1.2设计原则及目的。 武穴市污水管网部分工程设计范围包括污水量预测,污水管平面定线、管道走向、竖向标高、管材、附属构筑物等设计。南湖污水处理厂部分工程设计范围包括进水水质证、二级污水、污泥处理设计、自控仪表设计、建筑和结构设计、污水处理厂总图设计以及相配套的消防、给排水等设计。1.2.1设计原则(1) 贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法规、规范及标准。(2) 根据设计进水水质和出厂水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。(3) 妥善处理和处置污水处理过程中产生的栅渣、沉砂和污泥，避免造成二次污染。(4) 为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件。部分关键设备，国内产品无法代替的可考虑从国外引进(5) 采用适合我国国情的自动化仪表及监测仪器，做到技术可靠、经济合理。(6) 为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，采用双回路电源，且污水厂运行设备有合理的备用率。(7) 在污水厂征地范围内，厂区总平面布置力求在便于施工、便于安装和便于维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地，扩大绿化面积，并留有发展余地。使厂区环境和周围环境协调一致。(8) 厂区竖向设计力求减少厂区土方量和节省污水提升费用。(9) 厂区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并与厂区周围景观相协调。1.2.2设计目的(1) 对污水处理厂终无水、污泥处理工艺及投资等进行技术可靠性、经济合理性、操作方便性及实施可能性进行多方案的比较和论证，推荐最优工艺方案。(2) 为下一阶段工程设计提供设计依据。1.3采用的主要规范和标准室外排水设计规范 GBJ14-87地表水环境质量标准 GB3838-2002污水综合排放标准 GB8978-1996污水排入城市下水道水质标准 CJ3082-1999城市污水处理厂污水污泥排放标准 CJ3025-93城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准 CJJ31-89建筑给水排水设计规范 GBJ15-88厂矿道路设计规范 GBJ22-87城市工程管线综合规划范围 GB21-88城市用地竖向规划范围 GB38-90景观娱乐用水水质标准 CJ26-95城市污水处理厂工程项目建设标准 CJ3056-1999城市防洪工程设计规范 GB56-97建筑结构设计统一标准 GBJ68-84建筑结构设计术语和符号标号 GB/TS0083-97构筑物抗震设计规范 GBS0191-93建筑地基处理技术规范 JGJ79-91给水排水工程结构设计规范 GBJ69-84泵站设计规范 GB/TS0089-97 建筑设计放火规范 GBJ87-85工业企业采暖、通风及空气调节设计规范TJ19-750工业企业噪声控制设计规范 GBJ87-85地下工程防水技术规范 GBJ108-871.4基础资料1.4.1武穴市城区1:1000现状地形图武穴市城区1:1000现状地形图,如图所示:1.4.2设计范围 武穴市南湖水污染综合治理工程范围中心城区(现有老城区,科技开发区及南湖南岸周边地区),服务人口(2005年)12万人。武穴市南湖水污染综合治理工程分两部分,一是控制湖外污染源(外源治理),二是消减湖内污染负荷(内源治理)。湖外污染治理采用截污管线及污水处理厂。切断进入南湖的污染物。湖内污染负荷采用清除有机污染严重的底质和运用EM技术进行削减,同时辅以湖岸治理和绿化的办法加以削减。本设计重点为武穴市南湖水污染综合治理工程中外源部分,该部分包括武穴市污水管网及污水处理厂。1.5 城市概况及自然条件1.5.1城市概况武穴市位于湖北省东部、长江中游南岸城区位于东经11414，北纬3024至3053，是武穴地区政治、经济、文化中心。境内的丘陵系大别山余脉，地势由北向南逐渐倾斜，城区西北为龙王山，从西向东形成天然屏障。南临长江，上游距武汉78km，下游距黄石45km，南与黄冈市隔江相望。武穴城区规划布局是以“一个中心城区和三个组团”组成。中心城区距东南部的南湖教育区组团、东北部的杨鹰岭火车站组团和西北部的唐家渡火力发电厂组团的距离分别为15.5 km、15.5 km、10.5km。1.5.2 自然条件1.5.2.1地形地貌及工程地质武穴境内地势起伏，山地、丘陵、岗地、平原等地貌形态兼备，以低山、丘陵为主，约占总面积的65%左右。地势由北向南逐渐倾斜，大致可以分为东北部山区、中部丘陵区、西南部平原三个地貌轮廓。根据城市总体规划资料，本区大面积为第四纪地层，仅有零星的基岩出露，该地层变化大，分布无一定的规律，其成因分为残积层，湖沼沉积层，洪积层。沿江一带为冲积层，系沙质土。地基承载力一般为R=0.10.12Mpa(即1012t/m2)。城区未发现良好的含水层，局部有上层滞水，随季节变化大，含水层分布深在2m左右，经化学分析，对砼无侵蚀作用。1.5.2.2 气象武穴市区属大陆性气候，四季分明，雨量充沛，日照长，霜期短，农业气候资源丰富，同时也是各种气象灾害多发地区，尤以旱、涝灾害威胁最大。多年平均气温： 16.8(19591970)极端最高气温： 41.2(1969,8,29)极端最低气温： -12.5(1969,1,31)多年平均降水量： 1252.2mm一日最大降雨量： 216.6mm最大积雪深度： 25cm累年平均蒸发量： 1703.4mm无霜期： 260天常年主导风向： 冬季北风，夏季南风多年平均风速： 2.6m/s累年最大风速： 17m/s1.5.2.3 水文与水系武穴现有湖泊195个，湖水不深，湖底平坦，湖盆坡度小，湖岸线曲折，港湾多，多数湖泊与江河支流相通，有堤闸调节。可供污水处理厂尾水排放水体有3处，长江是流经武穴的重要河流，流长189公里，流经团风、黄州、蕲春、武穴、黄梅六县市区。江心洲及浅滩较多，沿江地段地貌以冲积低陷平原为主。长江水量充沛，汛期时间长。每年5-10月为汛期，12月、1月、2月为枯水期。上游汊口站实测最大流量为76100m3/d(1954年8月14日),最小流量为4830m3/s（1963年）。据19651981年的资料统计，年平均径流量7016亿m3/s，多年平均流量23400m3/d，且年际间径流变化小，最大年径流量与最小年径流量之比仅为2.1。多年平均连续三个月枯水期径流量为689亿m3。长江水位特征如下：最高水位（P=1%） 25.51m黄海高程 （P=2%） 18.00m黄海高程最低水位（P=97%） 6.60m黄海高程多年月平均水位 14.17m黄海高程多年月平均最高水位 24.25m黄海高程多年月平均最低水位 6.74m黄海高程最大含砂量 4420mg/l平均含砂量 50100mg/l（冬季）10001300mg/l（夏季）1.6 城市供水及排水工程现状 市内现有水厂三座，总供水能力为3万m3/d，均以长江为水源。99年供水总量最高日3.5m3/d，2000年由于工业用水呈下降趋势，市商生活用水所占比例较大，近二年用水量较为平稳，据市自来水公司统计，近几年用水量均维持在3m3/d左右。城市东、南及北片居住区和科技开发区现状为分流制。由于武穴市市政基础设施欠缺，工业废水及生活污水未经处理而就近排入南湖。这造成了南湖水体水质营养化程度日趋严重，部分湖汊淤塞，最深淤泥厚度达2米，水体浑浊，能见度大幅降低，最低处已不中足30厘米，排污口附近的废弃物漂浮物随处可见，南湖水污染特征为有机污染，BOD5超标1.8倍，局部水体富营养化已到相当严重的程度。1.7排水工程规划原则1、遵守国家对环境保护及城市污水治理的有关规范、标准和规定。2、污水管网建设必须与污水处理厂的建设相配合。3、根据统一规划、分期建设的原则，以近期为主，考虑远期发展。4、因地制宜地根据实际情况，在保证处理效果的前提下，尽量节约投资，减少用地，做到技术先进、安全适用。5、积极稳妥地引进和采用先进技术、先进设备、新材料，提高运转可靠性，尽可能减轻劳动强度，减少日常维护检修工作量。6、尽可能减少污水在收集、输送、处理、排放过程中对环境造成地不良影响，防止二次污染。1.8 设计指导思想及意义随着社会的发展和人民生活水平的不断提高，环境的污染也变的越来越严重，尤其是对水体的污染使我国的水资源更加贫乏。环境保护是我国的一项基本国策，对环境的保护和治理已经刻不容缓。坚持经济建设、城乡建设、环境建设、同步规划、同步实施、同步发展的方针，开展以城市为中心的环境综合治理，以实现经济效益、社会效益和环境效益的统一，并结合环境保护法和水污染防治法进行城市排水工程的规划和设计。随着武穴市的不断发展，人口的不断增加，本地区的雨水，生活污水和工业废水使环境进一步恶化，环境的污染严重影响着人民的身体健康和正常生活。为解决这一重大问题，提高环境质量，改善人们的生活条件，必须对该市的雨、污水进行改造，在设计期限内使上述环境污染问题得到解决。在完成这项改造工程后，长江及南湖等水体的水质将会得到很大的改善，故本工程设计具有重要的意义。2 方案论证2.1污水量及水质论证2.1.1 设计年限本工程污水处理厂设计年限为按2015年考虑。2.1.2污水量预测 2.1.2.1人口规划及用地规划中心城区按地理位置分为东西南北四个片区。城区北面南靠南湖,西接黄山路,是城市工业区及规划金融区所在地。城区西片属老城区,东靠南湖,西接长江,是既工业、也有生活（如市中心区内大量的住宅区）、文教区并且有大量的商业区（武穴市最主要的商业区）的综合区，东从黄州大起西到滨江路。规划为武穴市的商业、金融及经贸中心地区。南片属新建城区，北靠南湖，南接长江，东起西湖二路，西至西湖五路。主要为生活区及工业区。城区东片，西靠南湖，东接三明河，目前尚未开发，区内主要为渔场（如东湖渔场），另有少量工业企业，规划为高新技术园区，以无污染或轻污染的轻工电子等技术含量高的工业为主严格限制重污染企业。2.1.2.2 给水量预测 市内服务中心城区现有水厂二座,总供水能力为4万m3/d,均以长江为水源。99年供水总量最高日3.5万m3/d,2000年至2002年由于工业用水呈下降趋势,市内生活用水所占比例较大(约占总用水量的75%),近三年用水量较为平稳,据市自来水公司统计,平均日用水量在2.53.0万m3/d左右,最高日为3.03.5万m3/d。表2.1 武穴市中心城区给水现状及规划一览表 序号水厂名称现状供水能力规划供水能力现状供水能力水源地平均日最高日1武穴市第二水厂1万m3/d2万m3/d1.0万m3/d1.5万m3/d长江2武穴市第三水厂2万m3/d4万m3/d2.0万m3/d2.5万m3/d长江小计3万m3/d6万m3/d3.0万m3/d4万m3/d由于武穴市目前生活用水所占比例较大1999年2002年，约占总用水量的75%），故其综合用水量指标较低，现状2000年综合生活用水最高日用水量指标为382升/人.日。考虑到近来武穴市招商引资源共享力度加大（如汇源果汁生产厂及深港纺织有限公司等用水大户落户武穴市）及城市化水平的提高，根据全国主要用水量普查及用水量指标趋势预测，其预测用水增长趋势为23%，同时参照武汉市等周边城市规划用水量指标，并结合武穴市现状用水量和生活用水与工业用水比值，本设计综合、生活用水量最高日用水量指标用水量按500升/人.日，用水下量增长趋势为2.72%。2.1.2.3 城市污水量预测由于武穴市发展格局将做较大的调整，帮故生活用水量所占比重下降，工业用水量和所占比重将呈上升的趋势。根据上述主城区趋势，同时依据总规和参照武汉市等周边城市用水比例，预测在服务年限内武穴市污水量所占比例为50%，工业废水量占比例为35%，公建商业污水量见则为15%。服务年限内武穴市污水各组分比例见表2.2 表2.2 服务年限内城市污水量组分 年限项目2000年2005年2015年生活污水量比例0.750.640.60工业废水量比例0.110.220.25公建用水量比例0.140.140.15城市污水量即城市全社会污水排放量，包括城市给水工程统一供水的用户和自备水源供水用户排出的污水量，本设计的预测以城市综合用水量（平均日）为基数，再乘以城市污水排放系数确定，城市污水排放系数（排水量/给水量）一般为0.80.9,本工程取0.9。地下水渗入量与地下水位、土质、管材、管道接口形式、检查井材料、施工质量等因素有关，具体渗入量的确定国内尚无成熟资料，一般按计算污水量的5%10%考虑，本工程取5%。 表2.3 设计人均综合污水量达式 20052015人均综合平均日用水量（lpc）305400折减系数0.800.80人均综合污水量（lpc）244320设计人均综合污水量（lpc）245320由于受地形条件、管网改造等条件的制约，污水要全部接纳至污水处理厂需要一个过程，污水收集率分阶段逐步提高，一般为80100%，本工程取90%。根据上面表，预测服务年限内城市日均污水总量如下表2.4： 表2.4 武穴城区污水量预测表 2005年2015服务人口（万人）1215设计人均综合污水量（lpc）300320日均污水量（万m3/d）3.845.78污水收集率（%）8590污水量（万m3/d）3.55.8地下水渗入系数1.051.05污水量（万m3/d）4.06.02.1.2.4 污水处理厂规模 武穴市西片为老城区，老城区面积相对总城区是很小的一部分，而且城市发展还不是很完善，便于管网改造，其排水现状为雨污合流管，经近期管网改造后，老城区改为分流制，故本设计采用分流制设计。 另外，武穴市工业化发展程度不高，工业排水量相对较少，公用建筑排水量也较少。本设计缺乏关于工业排水和公用建筑排水的详细资料，故无法计算本设计的污水集中流量。根据上述污水量预测及计算，确定南湖市污水处理厂。近期污水规模为4万m3/d，远期污水规模为6万m3/d。2.1.3污水进出水水质根据武穴市污水处理厂进水水质预测和城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002，污水处理厂进出水水质如下：进水 出水（一级B标准）BOD5 120mg/L 20 mg/LCODcr 250 mg/L 60 mg/LSS 200 mg/L 20 mg/LTN 35 mg/L 20 mg/LNH3-N 25 mg/L 15 mg/LTP 3.0 mg/L 1.5 mg/L2.1.3 处理程度 根据设计的进水和出水水质，确定本工程处理程度见下表2.5表2.5 污水处理程度表 水质名称BOD5CODcrSSTNTP设计进水水质(mg/l)120250200353.0设计出水水质(mg/l)206020201.5处理程度（%）83769043502.2 排水系统方案论证2.2.1排水体制的选择 排水工程设计的指导思想就是要减少污染，节约资源，采用什么样的排水体制首先要考虑的当然是环境保护。如果采用合流制排水系统。在雨天是，部分生活污水会直接排入水体，势必造成一定的水体污染。该城区以前没有完善的排水系统，采用分流制的施工也不是很难。因此，该城区采用分流制排水体制。将雨水直接排入水体，将生活污水送入污水处理厂进行处理后排放。雨水、污水分流比较灵活,以适应社会的发展。同时雨、污水分流是现代城市排水的一大趋势。其次，从该城区的实际情况考虑，该城区没有较大的工业用水，因此不必要单独进行处理，根据实际运行情况看，普遍存在着BOD5值小于设计值的问题，造成这个问题的主要原因有以下几点：a.水管网内的地下水渗入或者湖水的流入，排水管材一般用抗震、抗折强度较低的混凝土管或钢筋混凝土管，大部分管道采用钢性接口，排水管使用年限较长，地下水、湖泊水极易流入排水管网。污水浓度被稀释。从而导致污水厂的进水BOD浓度小于设计值。b.化粪池的不合理设置。化粪池能去除近20的BOD5，使得污水厂的进水值小。增加了污水处理的难度。c.人民生活水平的提高，使人均排水量大幅度增加，这些水主要使盥洗、洗涤、淋浴排水，这些生活废水的加入。也会使BOD5的浓度降低。d.城市排水体制问题，由于雨水污水未做到真正分流，使部分雨水流入污水管网，降低了BOD5。由以上四点可以看出，分流制由利于提高污水BOD5浓度，使污水处理厂的二级处理能够正常运行，该城区的零星工业废水也可以直接排入城市排水管网，且可以适当增加污水的BOD5浓度。最后，总工程造价来看，合流制增大了污水厂的容量。这样使得合流制的污水厂的建设费用要高于分流制的，同时，分流制流入污水厂的水量和树枝变化小，污水厂的运行易于控制。综合上述的分析，分流制较合流制由一定的优越性，故采用分流制排水系统。另外根据城市总规划，为了充分利用本市靠江近湖的有利排水条件，近期将对老城区进行排水管网该造，将以前老城区的雨污合流制改造成为分流制。对于其他新城区采用分流制，故本设计采用完全分流制进行设计。2.2.2设计原则1. 遵照国家对环境保护，城市污水治理制定的有关规定，标准及规定进行设计；2. 按照“集中与分散相结合，以集中为主的原则”进行设计；3. 在城市总规划指导下，建设污水收集系统，保护城市水资源和城市环境，充分发挥现有排水设施的作用，做到投资省，环境效益高；4. 按城市规划道路结合地形河道的实际情况，考虑近远期，分期实施的可能性，进行污水管网系统的设计。5. 设备选用先进可靠高效，运行管理方便的污水泵及污水处理设备进行设计。2.2.3 污水处理厂厂址选择及排放水体论证2.2.3.1 污水处理厂厂址选择城市污水处理厂的厂址应该根据城市建设的总体规划,结合城市地形,排入水体,城市排水设施状况等条件,对城市排水系统包括污水处理厂的厂址作出多方案的技术经济比较后,选择最佳方案. 在对城市排水系统包括污水处理厂的厂址进行规划的时侯,应该首先处理好如下四个问题. 1,集中与分散 因为建设集中处理的大型污水处理厂比建设小型的污水处理厂,具有基建投资少,运行费用低,管理方便等优点.所以当城市条件允许,同时排水系统和污水处理厂可以分期实施的情况下,应该首先考虑集中处理的原则. 而对于云阳县这样的小城市来说,只有建设集中的污水处理厂. 2,近期与远期 根据城市的总体规划的建设分期,对于集中处理与分散处理都应该个近期和远期分开,以便节省近期的投资,又能够适应远期城市建设总体规划的变化和调整. 3,排水与水源 城市污水处理厂应建设在城市河流的下游,以保护地面水源.有潮汐河流的城市, 其污水厂的排放口应该考虑河水上涨对上游取水点的影响. 4,排放与利用 污水处理厂处理后出水应该考虑用于农业灌溉和市政与工业回用,所以污水厂应该尽量靠近农业灌溉区和工业区.尤其是对于干旱的城市尤为重要. 当污水处理厂的厂址有多种方案可供选择时，应从管道系统、泵站、污水处理厂各处理单元考虑，进行综合的技术、经济比较与最优化分析，并通过有关专家的反复论证后再行确定。 污水处理厂厂址的选择，应该遵循以下原则： （1）应与选定的污水处理工艺相适应，如选定稳定瑭或土地处理系统为处理工艺时，必须有适当的闲置的土地面积。 （2）无论采用什么工艺，都应尽量作到少占农田或不占良田。 （3）厂址必须位于集中给水水源下游，并应设在城镇，工厂厂区，生活区的下游和夏季主风向的下风向。为保证卫生要求，厂址应与城镇、工厂厂区，生活区及农村居民点保持约300m以上的距离，但也不宜太远，以免增加管道长度，提高造价。 （4）当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政设施时，厂址应考虑与用户靠近，或者便于运输。当处理水排放时，则应与收纳水体靠近。 （5）厂址不宜设在雨季易受淹的低洼处。靠近水体的处理厂，要考虑不受洪水威胁。厂址尽量设在地质条件较好的地方，以方便施工降低造价。 （6）要充分利用地形，应选择有适当坡度的地区，以满足污水处理构筑物高超布置的需要，减少土方工程量。若有可能，宜采用污水不经水泵提升而自流流入处理构筑物的方案，以节省动力费用。，降低处理成本。 （7）根据城市总体发展规划，污水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。2.2.3.2 排放水体的论证 污水处理厂尾水排放应执行城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002中的一级标准的B标准。污水处理厂尾水排放性质何水体，一方面须考虑排放水体是否有足够的环境容量，使尾水对水域的影响小，这是决定因素；另一方面须考虑工程经济，使得工程造价较低，经过环境和经济的综合比较方能确定。综上所述，本设计认为武穴市环境容量较大，水系庞大。无论排入三明河还是长江，尾水排入水体后对环境的影响都是很小的。只要尾水不要排入南胡和遗爱湖都认为是合理的。结合污水管网布置，本设计采用尾水直接排入三明河的下游（即三明河和长江的交汇处）。2.3污水、污泥处理工艺方案2.3.1污水处理工艺污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等多种因素进行综合考虑，各种工艺都有其适用条件，应视工程的具体条件而定。选择合适的污水处理工艺，不仅可以降低工程投资，还有利于污水处理厂的运行管理以及污水处理厂的常年运行费用，保证出厂污水水质。根据上面章节对污水水质的分析，本工程要求的污水处理程度较高，对BOD5、SS、NH3-N、PO4-P去除率要求分别达到83、90、40和50以上，本工程污水处理工艺在去除BOD5的同时应充分考虑除磷脱氮，还应考虑污水量和污水水质以及经济条件和管理水平，优先选用技术先进、安全可靠、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟处理工艺。下面降对各种工艺的特点进行论述，以便选择切实可行的方案。2.3.2常规二级处理工艺根据我国现行室外排水设计规范,污水处理厂的处理效率见表2.6 表2.6 污水处理厂的处理效率 处理程度处理方法主要工艺处理效率()SSBOD5一级沉淀法沉淀40-5520-30二级生物膜法初次沉淀、生物膜法、二次沉淀60-9065-90活性污泥法初次沉淀、曝气、二次沉淀70-9065-95 从表2.6可见，二级活性污泥法的处理效率最高，但常规二级处理工艺仅能有效地去除BOD5、COD和SS，而对氮去除率仅为10-20，磷去除率为12-19，达不到本工程对氮和磷去除率的要求。因此，必须采用污水脱氮除磷工艺。 在常规二级活性污泥法中，不同的污染物是以不同的方式去除的。(1) SS的去除污水中SS的去除主要靠沉淀作用。污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒则要靠活性污泥絮体的吸附、网络作用，与活性污泥絮体同时沉淀被去除。污水厂出水中悬浮浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD5、COD等指标也与之有关。这是因为组成出水悬浮物的主体是活性污泥絮体，其本身的有机成分就很高，因此，较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、COD、氮、磷均增加。因此，控制污水厂的SS指标是最基本的，也是很重要的。为了降低出水中的悬浮物浓度，应在工程中采取适当的措施，例如采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能、采用较小的二次沉淀池表面负荷、采用较低的出水堰负荷、充分利用活性污泥悬浮层的吸附网络作用等。在污水处理方案选用合理、工艺参数取值合理和单体设计优化的条件下，完全能够使出水SS指标达到20mg/L以下。(2) BOD5的去除污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用,然后对污泥与水进行分离来完成的。活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和 H2O等稳地物质。在这种合成代谢和分解代谢的过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等易降解有机物）直接进入细胞内不被利用。而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳地物质，因此，可以是处理后污水中的残余BOD5浓度很低。根据国外有关设计资料，在污泥负荷为0.3kg BOD5/kgMLSS.d以下时，就很容易使得出水BOD5保持在20mg/L以下。(3) COD的去除污水中COD去除的原理与BOD5基本相同。污水厂出水中的剩余COD，即COD的去除率，取决于原污水的可生化性，它与城市污水的组成有关。对于那些主要以生活污水及其成分与生活污水详尽的工业废水组成的城市污水，这种城市污水的BOD5/COD比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，出水COD值可以控制在较低的水平。而成分主要以工业废水为主的城市污水，或BOD5/COD比值较小的城市污水，其污水的可生化性差，处理后污水中剩余COD会较高，要满足出水COD60mg/L有一定的难度。武穴市污水处理厂进水BOD5/COD比值为0.48，接近0.5，污水的可生化性较好，采用二级处理工艺完全能使出水COD60mg/L。2.3.3污水脱氮除磷工艺2.3.3.1污水脱氮 污水脱氮方法主要有生物脱氮和物理化学脱氮两大类。目前生物脱氮是主体，也是城市污水处理中最经济和最常用的方法；物理化学脱氮主要有折点氯化法、选择性离子交换法、空气吹脱法等。国外从六十年代开始对污水脱氮的方法进行了大量的研究，结果认为物理化学法脱但从经济、管理等方面均不适宜在大中型污水处理厂中使用，因此，本工程仍以生物脱氮法为主。2.3.3.2污水除磷污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。对于城市污水一般采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷，以确保出水的磷浓度在标准以内。本节仅讨论化学除磷。化学除磷主要是向污水中投加药剂，使药剂与水中溶解性磷酸盐形成不溶性磷酸盐沉淀物，然后通过固液分离将磷从污水中去除。固液分离可单独进行，也可与初沉污泥和二沉污泥的排泥相接和。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，化学沉淀除磷工艺可分为前置沉淀、同步沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点是初沉池前，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；同步沉淀的药剂投加点设在曝气池中、曝气池出水处或在二沉池的进水处，形成的沉淀物与剩余污泥一起排除；后置沉淀的药剂投加点设在二沉池之后的混合池中，形成的沉淀物通过另投的固液分离装置进行分离。化学除磷的药剂主要由铁盐、铝盐和石灰。铁盐和铝盐均能与磷酸根离子作用生成难溶性的沉淀物，通过去除这些难溶性沉淀物去除水中的磷。按照德国规范ATV-A131的规定，一般去除1kg磷需要投加2.7 kg铁或1.3 kg铝。对特定的污水，金属盐投加量需通过实验确定，随进水TP浓度和期望的除磷率不同，相应的投加量也不同。化学除磷方法的产泥量将增加，仅由沉淀剂与磷酸根和氢氧根结合生成的干泥量为2.3 kgTs/ kgFe或3.6 kgTs/ kgAl,除此之外，还要考虑附带的其它沉淀物，因此，在实际应用中按每kg用铁量产生2.5 kg污泥或每kg用铝量产生4.0 kg污泥来计算泥量。在初沉池投加化学药剂，除沉池产泥量将增加50-100%，如设后续生物处理，则全厂污泥量增加60-70%；在二沉池投药，活性污泥量增加35-45%，全厂污泥量增加10-25%。因此，化学药剂的投加使沉淀污泥的产量增加、浓度降低、污泥体积增大，使污泥处理的难度增加。采用化学除磷时还应考虑污泥处理与处置的费用。根据以上分析及武穴市目前进水水质和经济实力，暂不考虑化学除磷，应该在生物处理污水过程中达到除磷的效果。2.3.4生物脱氮除磷基本原理国外从二十世纪六十年代开始系统地进行了脱氮除磷的物化处理方法研究，结果认为物化法的缺点是耗药量大、污泥多、运行费用高等。因此，城市污水厂一般推荐采用。从二十世纪七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。我国从二十世纪八十年代开始研究生物脱氮除磷技术，随后逐步实现污水处理设备国产化配套。目前，常用的生物脱氮除磷工艺有A2/O法、氧化沟法等多种工艺。2.3.4.1生物脱氮基本原理污水中的有机氮、蛋白氮等在好氧条件下首先被氨化菌转化为氨氮，而后在硝化。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并有外加碳源提供能量，使硝酸盐氮还原成氮气从污水中逸出，此阶段称为缺氧反硝化。在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源 。生物脱氮系统中，消化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充足的碳源提供能量，才可促使反硝化作用顺利进行。按照上述原理，要进行脱氮，必须具有缺氧/好氧过程，可组成缺氧池和好氧池，即所谓A/O系统。A/O系统设计中需要控制的几个主要参数就是要有足够的污泥龄和进水的碳氮比。2.3.4.2生物除磷基本原理生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚羟丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件时就会降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸收磷，形成含磷量高的污泥，随剩余污泥一起排除系统，从而达到除磷的目的。影响生物除磷的因素是要有厌氧条件，同时要有可快速降解的有机物，即BOD5/P比值恰当。同时，希望含磷污泥尽快排出系统，以免污泥中的磷又返回到液体中。按照上述原理，要进行除磷，必须具备厌氧/好氧过程，若在生物脱氮系统前再设置一个厌氧池，这样就形成A2/O系统，即厌氧缺氧好氧系统。根据武穴市污水处理厂的设计进水水质和要求达到的出水水质标准，本工程最合适的处理工艺是生物脱氮除磷工艺，在满足生物脱氮除磷要求的前提下，BOD5、COD和SS的去除都可以满足排放标准要求。2.3.4.3本工程采用生物脱氮除磷工艺的可行性BOD5 : N : P的比值是影响生物脱氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率随着BOD5/N和BOD5/P比值的增加而增加。从理论上讲，BOD5/N2.86才能有效地进行脱氮，实际运行资料表明，BOD5/N3时才能使反硝化正常运行。在BOD5/N3-4时氮的去除率大于50,磷的去除率也可达到55左右。对于生物除磷工艺，要求BOD5/P30，且BOD5/N3。本工程进水BOD5/N3.4，BOD5/P40，能满足生物脱氮除磷工艺对碳源的要求。因此，本工程采用生物脱氮除磷工是可行的。实际上，生物脱氮除磷工艺对BOD5 : N : P的要求是指进入曝气池的污水水质，而不是指原污水水质。因为在设有初沉池的情况下，其比值会有所变化。按照我国现行规范，城市污水处理厂设初沉池的停留时间宜为1.0-2.0h，初次沉淀池对BOD5去除率为20-30。德国排水规范（ATV A131）中给出了不同停留时间的沉淀池对污染物的去除率，见表2.7表2.7 沉淀池对污染物的去除率项目停留时间（h）0.5-1.0h1.0-1.5h1.5hBOD516.725.033.0COD16.725.033.0SS42.95057.1N9.19.19.1P8.08.08.0按照表4-2的去除率，本工程若设初沉池，则经过初沉池沉淀之后的污水（即进入曝气池的污水）的BOD5/N和BOD5/P值见表2.8。表2.8 初沉池出水BOD5/N和BOD5/P值停留时间（h）BOD5/NBOD5/P0.5-1.0h3.1361.0-1.5h2.8331.5h2.529将表2.8 中BOD5/N和BOD5/P值与污水厂进水的比值进行比较，可以发现，对于不同停留时间的初沉池，其出水BOD5/N和BOD5/P值均有下降，除沉池停留时间越长，比值下降越多。设初沉池对脱氮除磷不利。因此，本工程布设初次沉淀池。2.3.5 污水生物脱氮除磷工艺目前，用于城市污水处理具有一定脱氮除磷效果的污水处理工艺可以分为两大类：第一类为按空间进行分割的连续流活性污泥法；第二类为按时间进行分割的间歇式活性污泥法。2.3.5.1按空间分割的连续流活性污泥法按空间进行分割的连续流活性污泥法是指各种功能在不同的空间（不同的池子）内完成。目前，较为成熟的工艺有：A2/O法、氧化沟法等。(1) 传统A2/O法A2/O处理工艺是AnaerobicAnoxicOxic的英文缩写，它是厌氧缺氧好氧生物脱氮除磷工艺的简称，A2/O工艺是在厌氧好氧除磷工艺的基础上开发出来的，该工艺同时具有脱氮除磷的功能。传统A2/O法即厌氧缺氧好氧活性污泥法。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去处。其流程简图见图2.1.图2.1A2/O法流程简图该工艺在系统上是最简单的同步除磷脱氮工艺，总水力停留时间小与其它同类工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下可抑制丝状菌繁殖，克服污泥膨胀，SVI值一般小于100，有利于处理后污水与污泥的分离，运行中在厌氧和缺氧段内只需轻微搅拌，运行费用低。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，因此，脱氮除磷效果较好。目前，该法在国内外使用较为广泛。但传统A2/O工艺也存在着本身固有的缺点。脱氮和除磷对外部环境条件的要求是相互矛盾的，脱氮要求有机负荷低，污泥龄较长，而除磷要求有机负荷较高，污泥龄较短，往往很难权衡。另外，汇流污泥中含有大量的硝酸盐，回流到厌氧池中会影响厌氧环境，对除磷不利。此外，还有取消混合液回流的A2/O工艺