【正文】 武漢理工大學污水處理廠設計計算書1 概述 設計題目中原城市日處理水量8萬m3污水處理廠工藝設計 設計依據《給水排水工程快速設計手冊（2排水工程）》《排水工程（第二版）》下冊《水污染控制工程（第三版）》下冊《給水排水設計手冊（第二版）》《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB189182002） 設計內容及要求（一）設計內容（1）污水處理程度計算 根據水體要求的處理水質以及當地的具體條件、氣候與地形條件等來計算污水處理程度。（2）污水處理構筑物計算 確定污水處理工藝流程后選擇適宜的各處理單位構筑物的類型。對所有單位處理構筑物進行設計計算，包括確定各有關設計參數、負荷、尺寸等。（3）污泥處理構筑物計算 根據原始資料、當地具體情況以及污水性質與成分，選擇合適的污泥處理工藝流程，進行各單位處理構筑物的設計計算。（4）平面布置及高程計算 對污水、污泥及中水處理流程要作出較準確的平面布置，進行水力計算與高程計算。（二）總體要求（1）在設計過程中，要發(fā)揮獨立思考獨立工作的能力。（2）本課程設計的重點訓練，是污水處理主要構筑物的設計計算和總體布置。（3）課程設計不要求對設計方案作比較，處理構筑物選型說明，按其技術特征加以說明。（4）設計計算說明書，應內容完整(包括計算草圖)，簡明扼要，文句通順，字跡端正。設計圖紙應按標準繪制，內容完整，主次分明。 基本資料（1）污水水量與水質污水處理水量：8萬m3／d；污水水質：CODCr =280mg/L；BOD=140mg/L；SS=200mg/L；TN ≤50mg/L；NH3N=40mg/L；TP=。（2）處理要求污水經二級處理后應符合以下具體要求：CODCr≤60mg/L；BOD5≤20mg/L；SS≤20mg/L；NH3N≤15mg/L；TP≤1mg/L。（3）處理工藝流程 污水擬采用活性污泥法工藝處理，具體流程如下：污水泵房一出水井一計量槽一沉砂池—生物脫氮除磷工藝一二沉池一消毒池一出水（4）氣象與水文資料 風向：多年主導風向為北東風； 氣溫：最冷月平均為—℃； ℃； 極端氣溫，℃，最低為—℃，； 水文：降水量多年平均為每年728mm； 蒸發(fā)量多年平均為每年1210mm；（5）廠區(qū)地形污水廠選址區(qū)域海拔標高在64～66m之間?！搿耄貏轂槲鞅备?，東南低。廠區(qū)征地面積為東西長380m，南北長280m。 2 設計水量和水質計算本設計中設計水量的計算包括平均日污水量、最大日污水量、最大時污水量的計算。已知平均污水量Qp=8萬m3/d。 設計最大日污水量Qmr的計算Qmr=KzQp=80000m3/d=88000m3/d 設計最大時污水量Qmax的計算Qmax=KzQp=80000m3/d=104000m3/d 設計水量匯總各設計水量匯總入表21中。表21 各設計水量匯總項目水量m3/dm3/hm3/sL/s平均日污水量Qp80000最大日污水量Qmr88000最大時污水量Qmax104000 設計水質計算污水處理程度是由對象和地區(qū)排放標準決定。表22 污水處理廠設計進出水水質指標項目進水(mg/L)出水(mg/L)排放標準(GB 89781996)去除率(%)BOD5140≤2020CODCr280≤6060SS200≤202090NH3N40≤1515TP≤3污水處理工藝的比較和選擇污水處理工藝的選擇應考慮的技術因素：（1）處理規(guī)模；（2）進水水質特性, 重點考慮有機物負荷、氮磷含量；（3）出水水質要求, 重點考慮對氮磷的要求以及回用要求；（4）處理程度要求，各種污染物的去除率；（5）氣候等自然條件, 北方地區(qū)應考慮低溫條件下穩(wěn)定運行；（6） 污泥的特性和用途；（7）用地面積和工程規(guī)模根據我國發(fā)展規(guī)劃, 2010年全國設市城市和建制鎮(zhèn)的污水平均處理率不低于50% , 設市城市的污水處理率不低于60% , 重點城市的污水處理率不低于70%。為了引導城市污水處理及污染防治技術的發(fā)展, 加快城市污水處理設施的建設, 2000年5月國家建設部、環(huán)境保護局和科技部聯合印發(fā)了《城市污水處理及污染防治技術政策》。本污水處理站處理工藝須采用二級生物處理方案。根據各種污染物去除率由大到小的排列次序是：SSBOD5CODCr NH3N TPTN。對于SS、BODCODCr三項指標，一般的二級生物處理工藝均能夠較容易地達到本工程所需要的去除率；對NH4N及TP的去除率要求較高，對TN也要求達到較高的去除率，因此本工程須采用具有脫氮除磷功能的處理工藝。污水處理工藝的選用是與污水處理站進水水質和要求達到的處理效率密切相關的，因此首先需要分析進水水質的技術性能及各種污染物的去除機理和所能達到的去除程度。污水處理的目的主要有兩個，其一是保護水資源不受污染，因此處理后出水要達到水質標準；其二是污水回用，處理后出水用于農田灌溉、城市中水和工業(yè)生產等，為此處理水要滿足相應的用水要求，《水處理工程師手冊》對工藝流程的選擇給出了以下的原則和要求，所以污水處理工藝的選擇也要按照下面的原則和要求進行。（1）基礎數據可靠。認真研究各項基礎資料、基本數據，全面分析各項影響因素，充分掌握水質水量的特點和地域特性，合理選擇好設計參數，為工程提供可靠的依據。（2）廠址選擇合理。根據城鎮(zhèn)總體規(guī)劃和排水工程專業(yè)規(guī)劃，結合建設地區(qū)地形、氣象條件，經全面分析比較，選擇建設條件好、環(huán)境影響小的廠址。（3）工藝先進實用。選擇技術先進、運行穩(wěn)定、投資和處理成本合理的污水污泥處理工藝，積極慎重的采用經過實踐證明行之有效的新技術、新工藝、新材料和新設備，使污水處理工藝先進，運行可靠，處理后水質穩(wěn)定達標排放。（4）總體布置考慮周全。根據處理工藝流程和各建筑物、構筑物的功能要求，結合長治地形、地質和氣候條件，全面考慮施工、運行和維護的要求，協調好平面布置、高程布置及管線布置間的相互關系，力求整體布局合理完美。（5）避免二次污染。污水處理廠作為環(huán)境保護工程，應避免或盡量減少對環(huán)境的負面影響，如氣味，噪聲，固體廢物污染等；妥善處置污水處理過程中產生的柵渣、沉砂、污泥和臭氣等，避免對環(huán)境的二次污染。（6）運行管理方便。以人為本，充分考慮便于污水廠運行管理的措施。污水處理過程中的自動控制，力求安全可靠、經濟實用、以利提高管理水平，降低勞動強度和運行費用。（7）近期遠期結合。污水處理廠設計應近遠期全面規(guī)劃，污水處理廠的廠區(qū)面積，應按項目總規(guī)?？刂疲⒆鞒龇制诮ㄔO的安排，合理確定近期規(guī)模。（8）滿足安全需求。污水處理廠設計需充分考慮安全運行的要求，如適當設置分流設施、超越管線等。廠區(qū)消防的設計和消化池。儲氣罐及其他危險單元設計，應符合相應安全設計規(guī)范的要求。 進水水質的技術性能分析本污水處理廠進水水質技術性能指標見表31：表31污水站進水水質技術性能指標項目比值BOD5/CODCrBOD5/TNBOD5/TP對進水水質分析如下：（1）BOD5/CODCr比值污水BOD5/CODCr值是判定污水可生化性的最簡便易行和最常用的方法。一般認為BOD5/CODCr，BOD5/CODCr，BOD5/CODCr，BOD5/CODCr0. 25不易生化。本污水處理廠進水水質BOD5=140 mg/L，CODCr=280 mg/L，BOD5/CODCr=140/280=，表明污水處理廠可以采用生化處理工藝，并且可生化性較好。 （2）BOD5/TN（即C/N）比值C/N比值是判別能否有效脫氮的重要指標。從理論上講， C/N≥，但一般認為，C/N≥。本工程進水水質C/N=140/46=，滿足生物脫氮要求。（3）BOD5/TP比值該指標是鑒別能否生物除磷的主要指標。生物除磷是活性污泥中除磷菌在厭氧條件下分解細胞內的聚磷酸鹽同時產生ATP，并利用ATP將廢水中的脂肪酸等有機物攝入細胞，以PHB（聚β羥基丁酸）及糖原等有機顆粒的形式貯存于細胞內，同時隨著聚磷酸鹽的分解，釋放磷；一旦進入好氧環(huán)境，除磷菌又可利用聚β羥基丁酸氧化分解所釋放的能量來超量攝取廢水中的磷，并把所攝取的磷合成聚磷酸鹽而貯存于細胞內，經沉淀分離，把富含磷的剩余污泥排出系統，達到生物除磷的目的。進水中的BOD5是作為營養(yǎng)物供除磷菌活動的基質，故BOD5/TP是衡量能否達到除磷的重要指標，一般認為該值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明顯。本工程進水水質，BOD5/TP = 140/=20，完全可以采用生物除磷工藝。綜上所述，本污水處理廠進水水質不僅適宜于采用二級生化處理工藝，而且可以采用生物脫氮除磷工藝。 污水處理工藝的比較活性污泥法是以活性污泥為主體的廢水生物處理的主要方法?；钚晕勰喾ㄊ窍驈U水中連續(xù)通入空氣，經一定時間后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥狀絮凝物。其上棲息著以菌膠團為主的微生物群，具有很強的吸附與氧化有機物的能力。典型的活性污泥法是由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統和剩余污泥排除系統組成。廢水和回流活性污泥從曝氣池的首段進入，呈推流式至曝氣池末端流出?；钚晕勰鄬τ袡C物吸附、氧化和同化過程是在一個統一的曝氣池內連續(xù)進行的。曝氣池進口處有機物濃度高，沿池長逐漸降低，需氧量也沿池長逐漸減少，當進水BOD5濃度較高時，進水端污泥處于對數增殖期，當進水BOD5濃度很低，活性污泥微生物細胞內的儲藏物質也將耗盡，BOD5去除率一般為90%～95%。出水水質好。傳統活性污泥法工藝流程如下圖所示：圖31 傳統活性污泥法工藝流程圖：① 廢水中含有足夠的可容性易降解有機物；② 混合液含有足夠的溶解氧；③ 活性污泥在池內呈懸浮狀態(tài)；④ 活性污泥連續(xù)回流、及時排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥；⑤ 無有毒有害的物質流入。(1)優(yōu)點①處理效果好，適用于處理凈化程度和穩(wěn)定程度較高的污水，去除有機物效率高。②根據具體情況，可以靈活調整污水處理程度的高低。③進水負荷升高時，可通過提高污泥回流比的方法予以解決。④能耗較低，運營費用較低。⑤適用于大中型城市污水處理廠，日處理能力在20萬平方米以上的污水處理廠。(2)缺點①曝氣池容積大，占地面積多，基建投資多。②為避免曝氣池首端混合液處于缺氧或厭氧狀態(tài)，進水有機負荷不能過高，因此曝氣池容積負荷一般較低。③曝氣池末端有可能出現供氧速率大于需氧速率的現象，動力消耗較大。④對沖擊負荷適應能力較差。⑤對氮和磷的去除率比較低。⑴入流水質水量：BOD5：N：P=100：5：1 ⑵混合液懸浮固體濃度（MLSS）：包括活細胞、無活性又難降解的內源代謝殘留物、有機物和無機物，前三類有機物約占固體的成分的75﹪～85﹪。 用揮發(fā)性懸浮固體濃度（MLVSS）指標不包括無機物，更準確反映活性物質量，但測定較麻煩。對給定的廢水，MLVSS /～。 ⑶有機負荷：有進水負荷和去除負荷兩種，前者指單位重量的活性污泥在單位時間內要保證一定的處理效果才能承受的有機物的量；后者指單位重量的活性污泥在單位時間內去除的有機物量。有時也用單位曝氣池容積作為基準。 ⑷剩余污泥排放量和污泥齡：微生物代謝有機物同時增值，剩余污泥排放量等于新凈增污泥量。用新增污泥替換原有污泥所需時間稱為泥齡θc。 ⑸混合液溶解氧濃度 ⑹水溫：在一定范圍內，隨著溫度升高，生化反應速率加快，增值速率也快；另一方面細胞組織入蛋白質、核酸等對溫度很敏感，溫度突升并超過一定的限度時，會產生不可逆的破壞。 A/O工藝 A/O是Anoxic/Oxic的縮寫，它的優(yōu)越性是除了使有機污染物得到降解之外，還具有一定的脫氮除磷功能，是將厭氧水解技術用為活性污泥的前處理，所以A/O法是改進的活性污泥法。A/O工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯在一起，O段DO=2～4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉化成可溶性有機物，當這些經缺氧水解的產物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養(yǎng)菌將蛋白質、脂肪等污染物進行氨化（有機鏈上的N或氨基酸中的氨基）游離出氨（NHNH4+），在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將NH3N（NH4+）氧化為NO3，通過回流控制返回至A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將NO3還原為分子態(tài)氮（N2）完成C、N、O在生態(tài)中的循環(huán)，實現污水無害化處理。3. A/O工藝流程圖圖32 A/O法工藝流程圖根據以上對生物脫氮基本流程的敘述，總結出(A/O)生物脫氮流程具有以下優(yōu)點： (1)效率高。該工藝對廢水中的有機物，氨氮等均有較高的去除效果。當總停留時間大于54h，經生物脫氮后的出水再經過混凝沉淀，可將COD值降至100mg/L以下，其他指標也達到排放標準，總氮去除率在70%以上。 (2) 流程簡單，投資省，操作費用低。該工藝是以廢水中的有機物作為反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其，在蒸氨塔設置有脫固定氨的裝置后，碳氮比有所提高，在反硝化過程中產生的堿度相應地降低了硝化過程需要的堿耗。 (3)缺氧反硝化過程對污染物具有較高的降解效率。如COD、BOD5和SCN在缺氧段中去除率在67%、38%、59%，酚和有機物的