摘 要

Abstract 5

1绪论 7

2工程概况 9

2.1进水水质变化的统计分析 9

2.2污水量变化的统计分析 11

2.3污水处理程度的确定 11

3工艺方案比选 12

3.1污水水质分析 12

3.2污水处理流程 12

3.3预处理工段方案 13

3.3.1格栅 13

3.3.2沉砂池 13

3.4二级生物处理方案比选 14

3.4.1A²/O工艺 14

3.4.2氧化沟工艺 14

3.4.3 SBR工艺 15

3.4.4生物处理方案的确定 16

3.5深度处理工段方案比选 17

3.5.1混凝方案 17

3.5.2沉淀方案 18

3.5.3过滤方案 19

3.5.4消毒方案 19

3.6污泥处理方案比选 20

3.7污水处理工艺流程 21

4污水处理系统设计 22

4.1设计污水处理量 22

4.2粗格栅和进水泵房的设计 22

4.2.1粗格栅 22

4.2.2进水泵房 24

4.3细格栅和沉砂池的设计 24

4.3.1细格栅 24

4.3.2旋流沉沙池 25

4.4 SBR工艺设计 26

4.4.1外部条件和设定条件 26

4.4.2参数选定和计算 27

4.5深度处理单元 31

4.6污泥处理设计 31

5结论和建议 33

参考文献 34

致谢 36

摘要

随着全国城镇化进程不断加快和人民生活水平的进一步改善，环保要求进一步提高，中小城市的水污染问题已成为人们日益关注的问题。为了提高人们的生活质量，促进经济的蓬勃发展，作为城市基础设施之一的污水处理厂的建设是十分必要的。

本次设计是在查阅了解国内外（主要是国内）生活污水处理工艺的基础上，设计一个适合我国国情的日处理10万吨生活污水的中小型城市生活污水处理厂。通过对该厂的设计计算，将已学过的理论知识应用进来，达到学以致用的目的。

本次设计确定使用SBR工艺，其处理流程为：

污水→粗格栅→污水提升泵房→细格栅→沉砂池→SBR反应池→混凝沉淀过滤→消毒→排放

污泥→污泥泵房→贮泥池→浓缩脱水一体机→外运处置

经处理后，出水排入周边相应河流，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中一级A标准。采用SBR技术处理污水可以有效地达到脱氮除磷的效果。

在此基础上加上了粗格栅、细格栅、旋流式沉砂池、SBR反应池、紫外消毒池和相应的污泥脱水机房等。设计计算也主要是上述各单元构筑物的尺寸计算和设备选型。对比相应的参考资料，粗、细格栅以及泵和污泥浓缩脱水一体机等的选型要靠选择相应的设备；对于沉砂池、SBR反应池、紫外消毒池等主要是设计个数和单个构筑物的几何尺寸。

污水处理厂的设计规模为10万t/d。

关键词：生活污水；序批式活性污泥法；脱氮除磷

Abstract

With the accelerating process of urbanization throughout the country and the further improvement of people’s living standards, environmental protection requirements have been further enhanced. The water pollution problem in small and medium-sized cities has become an issue that people are increasingly concerned about. The construction of a sewage treatment plant as an infrastructure supporting project for urban construction is of great significance to improving people's quality of life and promoting economic development.

This design is based on the understanding of domestic and foreign (mainly domestic) domestic sewage treatment process, based on the design of a national daily treatment of 100,000 tons of domestic sewage of small and medium-sized urban sewage treatment plant. Through the design and calculation of the plant, the applied theoretical knowledge has been applied to achieve the purpose of applying knowledge.

This design determines the use of SBR process, and its processing flow is:

Sewage → coarse grid → sewage lifting pump room → fine grid → grit chamber → SBR reaction tank → coagulation sedimentation filter → disinfection → discharge

Sludge → Sludge pumping station → Sludge tank → Concentration and dehydration machine → External transport disposal

The treated effluent water quality meets the Class I A standard in the “Emission Standard of Pollutants for Urban Wastewater Treatment Plants” (GB18918-2002), and the effluent is discharged into the corresponding rivers in the surrounding area. Using SBR technology to treat sewage can effectively achieve the effect of nitrogen and phosphorus removal.

Based on this, rough grids, fine grids, swirling grit chambers, SBR reaction tanks, UV disinfection tanks, and corresponding sludge dewatering rooms were added. The design calculation is also mainly the size calculation and equipment selection of each unit structure mentioned above. Comparing with the corresponding reference materials, the selection of coarse and fine grids, pump and sludge thickening and dehydrating machines depends on the selection of the corresponding equipment; for the grit chamber, SBR reaction tank, UV disinfection tank, etc. The geometry of a single structure.

The scale of the sewage treatment plant is 100,000 t/d.

Key words: Domestic sewage；Sequential batch activated sludge process； Nitrogen and phosphorus removal

1绪论

水是维系生命与健康所不可缺少的，而本国是一个干旱且严重缺水的国家。淡水资源总储存量为28000亿m³，居世界第四位，但人均只有2200m³，仅为世界水平的1/4，在所有国家中排列121位，是世界上13个人均水资源最匮乏的国家之一。到20世纪末，全国600多座城市中，存在供水不足问题的城市多达400多个，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿m³。我国水资源形势不容乐观^[1]。

依据调查结果，我国的城市污水排放总量在2010年达到前所未有的数量，为1050亿m³，其严重制约着城市的可持续发展。当前城市生活污水的主要成分有有机物质、金属无机物、化工产品和混合物质，未经合理处理的生活污水危害巨大，城市生活污水的大量排放使水体富营养化，严重影响了城市的生活环境，且由于生活污水的复杂程度越来越高，就可能导致其存在一定的毒性，不恰当处理很可能会渗入到地下水中，进而进入到居民饮用水中，危及城市居民的健康和生命安全。因此，必须重视城市生活污水的综合整治，利用适当的处理工艺提高污水的处理效果，以实现城市的可持续发展。增加城市污水处理厂的数量及其扩建便成了当务之急。

我国最早的污水处理厂建成于1926年，但我国城镇污水处理的真正起步始于20世纪70年代。1985年之前，我国仅建成51座城市污水处理厂，设计总能力154万m³/d。自20世纪90年代开始，随着国债资金投入的加大以及污水处理技术的发展，城镇污水处理设施迅猛发展。

根据住房和城乡建设部城镇污水处理管理信息系统统计数据，截止2013年底，我国建成城镇污水处理厂3516座（按一级A标准设计762座），累计设计处理能力1.47亿m³/d，全国99%和83%县城建成污水处理设施并投入运行，全年污水处理总量达到445亿m³，主要污染物削减总量为COD1123万t，氨氮98.86万t，总氮88.61万t和总磷13.98万t^[2]。

针对当前的城市生活污水，采用恰当的生物技术进行处理，其效果是比较明显的，具备着其它一些物理处理技术和化学处理技术所不具备的优势。根据微生物生长方式的不同，生物处理技术又分为悬浮生长法和附着生长法两类。悬浮生长法的典型代表是活性污泥法，其已发展出多种变型，典型的工艺有渐减曝气法，阶段曝气（多点进水）法，吸附再生法，吸附-生物降解工艺（AB法），序批式活性污泥法（SBR法），氧化沟等。而附着生长法主要是指生物膜法，其典型工艺有生物滤池，生物转盘法，生物接触氧化法，曝气生物滤池，生物流化床等。常用于脱氮除磷的生物处理法有A²/O，AP/O，UCT，SBR及变形工艺等。此外，还常常采用物理处理法，化学处理法，如中和法、化学混凝法、化学沉淀法和氧化还原法等；物理化学法，如吸附法、离子交换法、萃取法、膜析法和超临界处理技术等直接处理污水中的污染物质或作为污水处理的深度处理。

本污水处理厂的工艺设计目标是日处理10万吨的生活污水，使之达标排放，满足一般的中小型城市的生活污水处理需求。

接下来首先通过对全国中小型城市污水水质水量的分析确定了污水处理厂的工程规模，处理程度，然后通过工艺比选确定了核心的生物技术SBR工艺，接着设计计算了相关构筑物，确定了污水处理厂的总体设计。

2工程概况

2.1进水水质变化的统计分析

城镇污水处理厂的进水以城镇下水道系统所收集的生活污水为主，其中所含的污染物的含量通常用化学需氧量（COD）、五日生化需氧量（BOD₅）、悬浮固体（SS）、氨氮（NH₃-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和碱度等水质指标来衡量。

利用全国城镇污水处理管理信息系统的数据，通过计算可以获得全国城镇污水水质指标月度变化情况。

图2-1 全国城镇污水处理厂进水COD、BOD₅和SS浓度月均值

图2-2 全国城镇污水处理厂进水NH₃-N、TN和TP浓度月均值

由图2-1、2-2可以看出，近年来，我国城镇污水的水质浓度整体上呈现出持续下降的变化趋势。以COD为例，已经从2007年的310~390mg/L下降到了2012年的260~320mg/L^[3]。

图2-3 全国城镇污水处理厂进水COD浓度的累积概率分布

图2-4 全国城镇污水处理厂进水NH₃-N浓度的累积概率分布

图2-3和图2-4为全国城镇污水处理厂平均进水COD和NH3-N浓度的累计概率分布曲线。从图中可以看出，大约40%的污水处理厂进水COD低于200mg/L，NH₃-N低于20mg/L，水质浓度偏低是全国普遍存在的情况，但也有10%左右的城镇污水处理厂进水COD浓度高于400mg/L，NH₃-N浓度高于40mg/L。

根据以上污水处理厂进水水质，结合《污水综合排放标准》（GB8978-1996）和《污水排入城市下水道标准》（GJ3082-1999），确定污水处理厂进水水质如表2-1所示。

表2-1 污水处理厂进水水质表

2.2污水量变化的统计分析

随着我国城镇污水处理工程建设规模的不断增大和配套污水管网的逐步完善，城镇污水的累计处理水量逐年增加。就某一年而言，全国城镇污水处理厂的总水量波动不剧烈，但对于单座污水处理厂来说，进水水量的波动相当明显。

选取2012年全国城镇污水处理厂进水水量数据，扣除少数数据不完整的处理厂，进行进水量日变化系数的统计分析，形成如图2-5所示的日变化系数累计概率分布曲线。从中可以看出，80%左右的城镇污水处理厂处理水量日变化系数为1.07~1.64。对于本设计而言，污水处理厂预计建设规模为10万t/d，结合室外排水规范，可知污水厂总变化系数为1.3。

图2-5 全国城镇污水处理厂进水水量日变化系数累积概率分布

2.3污水处理程度的确定

按照环保的要求，采用SBR工艺处理后，出水水质应达到国家现行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准，具体指标如表2-2所示^[4]。

表2-2 污水处理厂出水水质表

3工艺方案比选

3.1污水水质分析

表3-1 污水可生化指标表

（1）BOD₅/COD

该指标是用来判断污水是否适合采用生化处理的一项重要参考指标，也是一种最为简单方便的水质评估方法，理论上一般认为，污水适于采用生化处理的限定条件为BOD₅/CODgt;0.3，比值越大表明可生化性越好^[5]。由表3-1污水可生化指标表可知所设计的污水处理厂进水属于可生化范围。