本科课程设计（论文）题目某城市污水处理厂二级处理工艺设计学生姓名宋瑞辰学号院（系）环境与市政工程学院专业环境工程彭党聪、王磊、杨永哲、王旭东指导教师郭新超、韩芸、吕永涛、刘嘉栋时间2017年7月16日目录摘要某城市污水处理厂二级处理工艺。

处理后出水要求达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准。

本次设计采用A2/O工艺。

处理工艺方案比选、废水处理系统构（建）筑物工艺设计计算、泥渣处理系统构（建）筑物工艺设计计算、投药系统工艺设计计算、废水处理站平面布置及高程计算，以上内容将在下文阐述。

1 编制依据及主要资料1.1编制依据1.《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）；2.《黄河流域(陕西段)污水综合排放标》（DB61/224-2011）；3.《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2001）；4.《污水综合排放标准》（GB8978-1996）；5.《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（2014年版）；6.《室外给水设计规范》（GB50013-2006）；7.《工业企业总平面设计规范》（GB50187-2012）；8.《厂矿道路设计规范》（GBJ22-87）。

1.2主要资料1. 本科毕业设计（论文）任务书（2017）；2. 彭党聪主编，水污染控制工程实践教程，化学工业出版社；3. 彭党聪，水污染控制工程（第三版），冶金工业出版社（2010）；4. 给水排水设计手册（第1、5、9、11分册），中国建筑工业出版社（2004）；5. 简明给排水设计手册，中国建筑工业出版社。

1.3相关法律法规1.《中华人民共和国环境保护法》（2015年1月）2.《中华人民共和国水污染防治法》（2008年6月）3.《中华人民共和国大气污染防治法》（2000年9月）4.《建设工程勘察设计管理条例》（2015年6月）5.《排污许可证管理暂行办法》（2015年1月）6. 其他相关的法律法规2 工程规模及设计基础数据确定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）从城市的实际情况出发，在城市总体规划的指导下，使工程建设与城市的发展想协调，既保护环境，又最大程度地发挥工程效益。

（3）根据设计进水水质和出场水质要求，所选的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。

（4）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。

（5）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。

（6）采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、经济合理。

（7）保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性。

（8）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。

（10）厂区建筑风格力求同意，简洁明快、美观大方，并与厂区周围景致相协调。

（11）积极创造一个良好的生产和生活环境，将污水处理厂设计成为现代化的园林式工厂。

2.2工程规模（1）根据水质特征及处理要求，确定工艺流程；（2）构筑物的工艺设计计算；（3）水力计算； （4）平面布置及高程布置； （5）附属构筑物的设计说明。

设计水量：100000m 3/d变化系数K z =1.27《给排水设计手册》，第05期.城镇排水：P4最高日最高时流量Q max =Q·K z =100000×1.27=127000m 3/d平均流量及最大日最大时流量见表2-1。

表2-1 污水流量表流量单位 平均流量 最大流量 m 3/d 100000 127000 m 3/h 4166.7 5291.7 m 3/s 1.16 1.47 L/s1157.41469.92.3废水处理站设计水质及处理目标根据设计任务书，确定原水水质见表2-2。

项目BODTN TP pH COD氨氮SS水温5进水水质220558 6.5~94804020012℃表中除pH外其余指标单位均为mg/L。

根据当地环保局的批复，该污水处理站处理出水水质执行《污水综合排放标准》（GB8978-1996）一级标准，处理后出水水质要求见表2-3。

表2-3 拟建项目出水水质要求TN TP pH COD氨氮SS 项目BOD5出水水质10150.56~9505（8）10表中除pH外其余指标单位均为mg/L。

（1）厂址：污水处理厂建设用地面积150亩（长：400m，宽：250m）。

（2）气象及工程地质条件：厂区地势平坦，适合于污水厂建设。

场地平均标高为411.50m。

冻土层深度：60cm；距离厂界外东侧200m为受纳水体，该河流50年一遇洪水水位标高406.50m。

主导风向东北风，次主导风向西南风，底下最高水位405.50m。

（3）进水及排水条件：市政污水管网入口位于场地西北角，共3根D200mm污水管（分别从西（2根）、北（1根）两个方向汇入污水厂进水井），管中心设计标高402.45m。

距离厂界外东侧200m为受纳水体，该河流50年一遇洪水水位标高406.50m。

3 处理工艺比选3.1 生物处理工艺原水是否能进行生化处理，特别是能否进行脱氮除磷处理，取决于原水中各营养成分的含量及其比例是否能满足生物的生长需要，因此需确定原水的相关指标是否满足要求。

根据设计进水水质，计算出原水中各营养物质比值，见表3-1。

表3-1 污水处理厂原水营养物比值项目比值/CODcr0.458BOD5/NH4+−N 5.5BOD5/TN4BOD5BOD/TP27.553.1.2生物处理工艺比选二级处理的核心为生物处理（以除碳、脱氮及除磷为目标），可采用活性污泥法或生物膜法。

生物膜法目前主要应用于中、小型污水处理厂，由于其存在生物除磷功能较弱（难以诱导出聚磷菌）及卫生学方面的问题，在国内应用较少。

而活性污泥法则应用较为广泛。

城市污水处理厂以除碳（COD）、脱氮及除磷为处理目标时，其典型的活性污泥处理工艺有A2/O工艺、UCT工艺、厌氧选择池+氧化沟工艺（改进型氧化沟）、SBR工艺及CASS工艺等。

本次课程设计的处理水量为100000m3/d，属于中大型处理水量，在上述城市污水脱氮除磷的典型处理工艺中，SBR工艺及CASS工艺集氧化分解、硝化、反硝化、释磷、吸磷多个生化过程于一体。

曝气、沉淀、滗水、搅拌混合、回流、排泥多项操作相互交替。

难于实现脱氮、除磷、除碳所需工艺条件最优化，总体脱氮处理效果难以稳定达到处理目标。

可选工艺为A2/O工艺、UCT工艺、厌氧选择池+氧化沟工艺（改进型氧化沟）。

根据陕西及西安地区城市污水进出水水质和现有污水处理厂运行稳定，选择A2/O工艺和UCT工艺进行对比。

（1）A2/O工艺A2/O工艺是将厌氧/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而形成，是生物脱氮除磷的基本工艺之一，可同时去除废水中的BOD、氮和磷。

A2/O工艺流程图见图3-1。

图3-1 A2/O工艺流程图污水（初沉池出水）与从二沉池回流的污泥首先进入厌氧池。

在厌氧池，活性污泥中的聚磷菌摄取污水中的生物快速降解有机物，以合成聚-β-羟基丁酸（PHB）；这一过程所需能量来自聚磷菌细胞内聚合磷酸盐（Poly-P）的水解，并释放磷至液相主体。

随后，活性污泥+原水进入缺氧池。

在缺氧池，活性污泥+原水与好氧池末端回流的混合液进行混合、接触、反应，反硝化菌以原水中剩余的有机物（聚磷菌利用其细胞内贮存的碳源）作为电子供体，以回流混合液中硝酸盐为电子受体进行反硝化脱氮。

再次，反硝化脱氮完成后的混合液（活性污泥+污水），进入好氧池，在好氧池中，活性污泥中的硝化菌进行硝化反应，将废水中的氨氮氧化为硝酸盐；同时，聚磷菌进行好氧吸磷，剩余的有机物也在此被进一步好氧分解、转化。

最后，混合液经二沉池进行泥水分离，出水排放；沉淀的污泥部分回流厌氧池，部分作为剩余污泥排出，并进行污泥处理（浓缩、厌氧消化、脱水、外运处置）。

（2）UCT工艺UCT工艺因南非开普敦大学开发而得名。

与A2/O工艺相比，UCT工艺仅污泥回流的位置和方式不同，工艺流程图见图3-2。

图3-2 UCT工艺流程图在A2/O工艺中，来自二沉池的污泥直接回流至厌氧池，会因回流污泥中含有一定量硝酸盐氮，而影响厌氧池的厌氧环境，并存在反硝化菌与聚磷菌竞争碳源的问题；为解决这一问题，UCT工艺中，回流污泥首先回流至缺氧池的首端，然后再由该缺氧池的末端回流至厌氧池，由于此时的回流污泥（混合液）中的硝酸盐已经在缺氧池中被反硝化。

因此，回流至厌氧池的污泥中几乎不含硝酸盐，从而可保证厌氧池的释磷效果，提高系统的除磷能力。

A2/O工艺与UCT工艺的对比见表3-2。

表3-2 A2/O工艺与UCT工艺的对比响通过以上对比，两种工艺均能达到水质处理的要求，由于UCT工艺较为复杂，工程应用实例较少，且耗能较大。

因此，本次课程设计采用A2/O工艺为核心的处理工艺。

生物处理工艺流程图见图3-3。

图3-3 A2/O工艺流程图3.3消毒工艺污水经二级处理后，水质已经改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对值仍很可观，并存在有病原菌的可能。

因此，在排放水体前应进行消毒处理。

特别是在夏季或流行病流行季节，应严格连续消毒。

其余时段经过卫生防疫部门的同意后，也可考虑采用间歇消毒或酌减消毒剂的投加量。

常用的消毒方法有液氮（ClO、次2氯酸钠）消毒、紫外线消毒及臭氧消毒等。

3.3.2 消毒工艺比选结果参照同类污水处理厂消毒工艺，本次课程设计消毒采用ClO消毒。

23.4污泥处理工艺3.4.1污泥处理目的污泥处理的目的是：减少污泥的体积，便于污泥的运输和最终处置；去除其中的有机物，使污泥稳定；杀灭其中的致病微生物，保证污泥的卫生安全。

因此污泥处理工艺主要由污泥的性质以及污泥最终处置的要求所决定。

3.4.2污泥浓缩脱水工艺污泥浓缩有重力浓缩与机械浓缩两种方法。

重力浓缩池中污泥停留时间长，一般在12h以上。

浓缩池呈厌氧状态，在污泥中的聚磷菌放磷，使磷回到浓缩池上清液中，上清液如果直接回流到污水处理站进水中，则增加进水磷浓度，影响除磷效率。

磷的如此密闭循环，最终将使污水处理出水磷难以达标。

如要使磷不回到进水中，则需另外进行化学处理，使运行管理复杂化。

而机械浓缩利用机械作用，在短时间内使污泥含水率降低，占地小，可连续运转，本工程推荐采用机械浓缩。

这里仅对带式机械浓缩脱水方案和离心浓缩脱水方案进行比较，见表3-3。

表3-3 相同生产能力污泥浓缩、脱水对比表3.5处理工艺比选结果综合以上污水处理相关生物处理工艺、污泥处理工艺及消毒处理工艺的比对结果，考虑必要的预处理单元、鼓风曝气单元、化学辅助除磷单元及降低二沉池出水SS的措施后，本次课程设计所确定的处理工艺流程图见图3-4。