摘 要

水作为大自然赋予人类的宝贵财富，是整个人类，也是每个国家生存和发展的关键要素。而我国却是一个水资源短缺的国家，总量不算丰富，人均占有量更少，只有世界人均占有量的四分之一。在近几年来，随着我国社会经济的不断发展，工业、农业的生产能力大大提高，社会对水资源的需求也越来越大，同时日益严重的环境污染加剧了水资源短缺的问题。荆州开发区也在这几年飞速发展，随着生产规模的不断扩大，开发区所面临的的水污染问题原来越严重，人们对污水处理的要求也越来越高。本次污水处理厂初步设计中选用AAO工艺处理工业污水，设计规模为30000m³/d。设计要求对BOD₅、COD、SS、TN、TP等进行去除，设计出水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准。污水首先经过中细两组格栅以及平流沉砂池，从而去除大部分的漂浮物和悬浮物，再进入AAO池中进行有机物，氮磷等的生物处理，从而降低BOD₅和COD后，进入二沉池以及纤维转盘滤池进行泥水分离，最后通过紫外消毒池消毒后出水。同时进行污水处理厂场地的平面与高程设计以及各个构筑物相关尺寸的确定。

关键词：工业污水；AAO工艺；污水处理；生物脱氮除磷

Abstract

As a precious treasure endowed by nature, water is not only the whole human race, but also the key factor for the survival and development of every country. But our country is a water resources shortage country, the total amount is not rich, per capita possession of less, only a quarter of the world's per capita. In recent years, with the continuous development of China's social economy, the production capacity of industry and agriculture has been greatly improved, and the social demand for water resources has been increasing. At the same time, the increasingly serious environmental pollution has aggravated the problem of water resource shortage. Jingzhou development zone has also experienced rapid development in recent years. With the continuous expansion of production scale, the water pollution problem faced by the development zone has become more and more serious, and people's requirements on sewage treatment have become higher and higher. AAO process is used to treat industrial sewage in the preliminary design of this sewage treatment plant, and the design scale is 30000m³/d. BOD₅, COD, SS, TN, TP and so on are required to be removed in the design. The designed effluent should meet the level A standard in the pollutant discharge standard of urban sewage treatment plant (GB18918-2002). Sewage after fine grille and the two groups in the first advection grit chamber, so as to remove most of the floater and suspended solids, then enter the AAO pool of organic matter, nitrogen and phosphorus and other biological treatment, so as to reduce the BOD5 and COD, after entering the second pond and fiber rotary filter mud separation, finally through ultraviolet disinfection disinfected water pool. At the same time, the plan and elevation design of the sewage treatment plant site and the determination of the relevant dimensions of each structure are carried out.

Key words: industrial sewage; AAO process; Sewage treatment; Biological nitrogen and phosphorus remova

目 录

第一章 引言 1

第二章 设计资料 2

2.1 设计规模 2

2.2 进出水水质 2

2.3 气象地质资料 2

2.4 设计要求 2

第三章 污水处理工艺方案选择 3

3.1 工艺方案分析 3

3.1.1 污水水质分析 3

3.1.2 方案论证确定 4

3.2 曝气设备的选择 4

3.3 污泥处理方案的确定 4

3.3.1 污泥处理目的 4

3.3.2 分析确定污泥处理工艺 5

3.4 工艺流程 6

第四章 污水处理工艺设计计算 8

4.1 设计规模 8

4.2 主要污水处理构筑物工艺设计 8

4.2.1 中格栅 8

4.2.2 提升泵房 10

4.2.3 细格栅 11

4.2.4 平流沉砂池 14

4.2.5 AAO脱氮除磷工艺计算 16

4.2.6 二沉池 18

4.2.7 纤维转盘滤池 19

4.2.8 紫外消毒渠 19

4.2.9 回流及剩余污泥泵房 20

4.3主要污泥处理构筑物工艺设计 20

4.3.1 集泥井 20

4.3.2 浓缩池 21

4.3.3污泥脱水的计算 21

第五章 污水处理厂的平面布置 23

5.1 概述 23

5.2 布置的原则和依据 23

5.3 污水处理厂平面布置方案 23

第六章 污水处理厂的高程布置 24

6.1 概述 24

6.2 污水处理厂高程布置要求 24

6.3 高程计算 24

第七章 投资估算与效益分析 26

7.1 土建费用 26

7.2 设备部分 27

7.3 运行费用 28

7.4 污水处理单价计算 29

7.5环境效益 29

7.6社会效益 30

7.7经济效益 30

参考文献 30

致谢 33

第一章 引言

近年来，随着人类文明的进步，我国经济社会的高速发展，我国在工业，农业和服务业等各个方面都取得了巨大的进步，城市也越来越成为人们生活、生产的首选。因为城市人口的不断扩大，生产、生活中对水的需求量也越来越大，由此产生的污水量也越来越大。我国作为一个人均水资源严重短缺的国家，加之国人的节水意识薄弱，使得我国水资源和水环境面临严重挑战。同时，水环境污染问题使得水资源短缺问题更加严重。国家和地方为此也制定了越来越多的污水排放标准，促使污水处理工艺不断进行创新与改进。

水是生命之源，水资源短缺和水体污染问题正在成为制约人类社会可持续发展的重要因素。污水处理环节作为其中的一环起着十分重要的作用，污水处理旨在降低污水中各有害物质的含量，减少污水进入环境后对生态环境产生的影响，促进水资源的良性循环利用。在如今提倡绿色环保可持续发展的社会，污水处理具有很大的经济价值和社会意义，能够促进人类更好更快的可持续发展。

第二章 设计资料

2.1 设计规模

该项目设计水量为30000m³/d，主要处理荆州开发区内的工业污水，总变化系数K_z取1.3。

2.2 进出水水质

表2.1 污水处理厂设计进水水质要求 单位（mg/L）

表2.2 污水处理厂设计出水水质要求 单位（mg/L）

2.3 气象地质资料

项目选址所在的荆州多年平均气温15℃，常年主导风向为北风。由于受河道变迁和泥沙流程淤积的影响，地势呈西南高，东北低之势。

污水处理厂地面标高为25.60m，进水标高为26.00m，出水标高为24.70m。

2.4 设计要求

本设计旨在通过对污水处理进行工艺技术分析比较，确定最佳处理工艺，使得排放的废水各指标达到一级A排放标准。

第三章 污水处理工艺方案选择

3.1 工艺方案分析

3.1.1 污水水质分析

1、污水可生化性

污水可生化性的指标为BOD₅/COD，由表2.1可知，该污水处理厂进水水质中B/C比为0.48，可生化性较好。

2、碳氮比

生物脱氮的指标为碳氮比。利用表2.1中的数值计算得出该污水处理厂进水水质中碳氮比为4.25，对于AAO工艺来说，这样的碳氮比意味着碳源仅仅达到要求。可通过投加碳源来应对这一问题。另外，减少初沉池中污水的停留时间或者不设初沉池能够有效地减少污水中有机物的损耗。同时，将缺氧池设置在厌氧池之前的前置反硝化工艺也是一个应对污水中碳源不足的可选工艺^[1]。

3、除磷及悬浮物方案分析

对总磷及悬浮物的去除，重力沉淀因为其影响因素较多，如沉淀池异重流、污泥沉降性能、有无污泥膨胀、腐化死泥的比例等等^[1]，是满足不了一级A的排放标准的。

（1）对总磷的去除

生物除磷是最简单高效的处理方法，而聚磷菌是目前已知的对污水中磷的吸收最有效率的微生物。设置厌氧-好氧池使聚磷菌在厌氧时释磷，好氧时超量吸收磷是去除总磷最好的方法。另外投加除磷药剂是有效去除总磷的化学方法。

（2）对悬浮物的去除

污水处理中要使水质达到一级A的排放标准，必须在二沉池出水之后增加过滤单元，滤掉在二沉池中因为各种因素而未泥水分离的悬浮物，同时将包括总磷在内的大量悬浮物除去而使水质达标^[2]。

根据深度处理标准规范里滤池的各种参数中，选用砂滤料的滤池的滤速规定为5-7m/h，根据本设计污水设计流量以及滤池的滤速进行粗略估算，即使采用最高滤速，即7m/h，滤池所需的面积也将超出平面布置要求，相应的投资建设资金也将大大增加。故通过查询手册，并结合本项目的实际情况，本工艺流程选用占地面积小，具有较快滤速，同时效率也较高的纤维转盘滤池^[3]。

3.1.2 方案论证确定

二级强化处理在国内外应用均十分广泛，其类型亦较多，如:各种氧化沟法、A-B法、曝气生物滤池(BAF)、A²/O法、改良A²/O法、A_NO法、A_PO法、MBBR, SBR,UNITANK以及不同工艺的组合等。各种工艺具有各自不同的特点，适用于不同的处理目的^[4]。

根据出水水质的要求，该项目采用传统AAO工艺就能达到出水水质，AAO工艺的去除效果如表4.3所示^[5]：

表3.3 传统AAO工艺的脱氮除磷效果 单位（%）

AAO工艺的特点：

（1）A²/O 工艺的BOD去除率和一般的活性污泥法相同，但是同时对氮磷的去除率也很高。因为污水依次经过厌氧、缺氧、好氧池，所以流程简单，基建和运营费用都较低而且没有大量的化学污泥^[6]；

（2）碳源充足，一般不需要外加有机碳源。但回流污泥与混合液中存在一定的DO，同时存在的硝酸盐对厌氧释磷也有影响；

（3）在缺氧池中的反硝化细菌也能利用NO^3-作为电子受体降解一部分有机物，从而降低了好氧池的有机物负荷^[7]；

（4）总氮去除率大于50%，总水力停留时间少于其他类工艺；

（5）不易发生污泥丝状膨胀，污泥沉降性能好，且SVI值一般小于100。

综上所述，选用AAO工艺不但能够很好地达到出水水质要求，而且能够节省基建费用，节省开支，故选用AAO工艺。

3.2 曝气设备的选择

生物池曝气设备种类较多，常用的有盘式微孔曝气、管式微孔曝气、穿孔管曝气等。结合本项目污水厂进水水质的特点，选用不易堵塞、维修很少的穿孔管曝气^[8]。

3.3 污泥处理方案的确定

3.3.1 污泥处理目的

污水处理过程中产生的污泥，有机物含量高，含有大量病菌及寄生虫，在环境中易腐化，若不经安全处理和处置将造成二次污染，所以必须进行必要的污泥处理和处置^[1]。污泥处理的目的：

1、使污泥中所含有的有机污染物降解为不易被微生物利用的无机物，使污泥不易腐化；

2、降低污泥的含水量，使得污泥的体积大大缩小，便于后续污泥的运输与处置以减少污泥处置费用；

3、污泥中含有大量的重金属等有毒有害物质，通过污泥处理从而去除污泥中的这些物质以减少对环境的污染，也便于污泥的最终处置；

4、污泥在排放后同样也留存着大量能被收集利用的可用物质，通过污泥处理分离这些物质，使污泥资源化利用；

5、病原菌和寄生虫是危害人体及动植物健康的一大因素。在污水处理后排放的污泥是这些微生物生长繁殖的极佳场所。通过改变污泥环境使之不利于微生物生存而减少病原菌及寄生虫的数量。

3.3.2 分析确定污泥处理工艺

在污泥处理工艺的选择上，要以污泥的减量化、污泥的稳定化、污泥的无害化和污泥的资源化这四个方面为依据，使污泥在处理过程中尽量满足上述的四个方面。

1、污泥处理

污水处理厂的污泥处理，包括以下处理：

（1）污泥浓缩（减量化）

浓缩的目的是减少污泥的体积，以便后续的单元操作。将污泥进行污泥浓缩最大极限可将活性污泥的含水率降至97%，初次沉淀污泥的含水率降至90%。常用的污泥浓缩的方法有三种：重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩。

（2）污泥稳定（稳定化）

污泥的稳定是指去除或减少其中的有机物，将其氧化为不易腐化的无机物质，同时抑制其中微生物的生长繁殖。污泥稳定的方法分为生物法和化学法。

（3）污泥无害化处理（无害化）

污泥中的病原菌和寄生虫卵对环境中生物的健康影响极大，通过灭杀只污泥中的致病细菌和寄生虫卵，使他们不再对环境生物产生危害。

（4）污泥脱水（减量化）

污泥脱水的目的是将污泥中的含水率降至最低，一般为75%左右，这样污泥的体积也会大大减小，从而极大地节省了运输处置的成本。

2、污泥的最终处置（资源化）

污泥在经过浓缩、稳定及脱水处理后，含水量大大降低，体积也大大减少，但是脱水后的污泥还需要考虑其最终去向，也就是最终处置^[9]。

污泥最终处置的方法有填埋和综合利用。