水污染控制工程-中山市某镇污水处理厂工程初扩设计

1、水污染控制工程中山市某镇污水处理厂工程初扩设计目录第一章总论第一节 设计总说明.41.1 水污染控制工程目的.1.2 水污染控制工程设计依据.1.3 水污染控制工程设计规模.1.4 水文地质资料.1.5 气象资料.1.6 污水处理厂厂址.1.7 出水要求.1.8 污水近水水质.第二节 设计指导思想及设计原则.6第三节 污水处理工艺方案分析.73.1 总体分析.3.2 处理重点与难点分析.3.3 处理难点重点分析.3.4 进水水质的技术性能分析.3.5 N和P的去除基理.第四节 污水处理工艺选择及方案比选.124.1 工艺介绍.4.2 方案的比选.4.3 出水消毒方案.4.4 污泥处理工艺及方案

2、比选.4.5 厂区布置.第二章各污水处理构筑物设计说明第一节格栅、提升泵.241.1 格栅间.1.2 进水泵房.第二节沉砂池.272.1 沉砂池的选择.2.2 平流式沉砂池的计算.2.3 排砂装置.第三节初沉池.293.1初次沉淀池的选择.3.2平流式沉淀池的设计.第四节曝气池.314.1 曝气池的选择.4.2 BOD污泥负荷的选取.4.3 确定混合污泥浓度.4.4 厌氧池计算.4.5 缺氧池计算.4.6 好氧池计算.4.7 混合液回流量计算.4.8 好氧池需养量计算.4.9 供气量的计算.第五节二沉池.375.1 设计参数的选取.5.2 沉淀池尺寸设计.第六节消毒池.406.1 消毒接触池的

3、设计参数.6.2 接触池主体设计计算.6.3 加氯间.第七节计量槽设计计算.42第四章 污泥处理构筑物设计及计算1.1 干污泥量的确定.431.2 集泥井.441.3 污泥浓缩脱水.44第五章 污水处理厂的平面布置及高程计算第一节 处理构筑物总体布置的原则及特点.451.1 平面布置的一般原则.1.2 平面布置特点.1.3 高程布置原则.第二节 污水高程布置.462.1 高程布置概述.2.2 水利计算.2.3 污水高程的计算.第三节 污泥高程布置.503.1 高程布置概述.3.2 水利计算.3.3 污泥高程的计算.第六章 附属构筑物一览表第一章 总论第一节 设计总说明设计题目 中山市某镇污水处

4、理厂工程初扩设计1.1 设计目的城市污水是生活污水与生产污水的混合污水。随着经济的发展、人口的增多、人类生活与生产活动频繁增加必然加大了对水资源的需求，但是人们往往在生活和生产过程中缺乏环保的意识使得水资源遭到严重的浪费。我国是水资源严重缺乏的国家之一，人均水资源的占有量只有世界人均水平的1/4，而且由于水污染控制的相对滞后,受污染的水体逐年增加，又加剧了水资源的短缺。掂统计，2000年我城市污水排放量已达332亿立方米，其中，绝大部分污水未经有效处理派入江河湖海。全国90%以上的城市水域受到不同程度的污染，近50%的重点城镇的集中饮用水源不符合取水标准。水资源的短缺严重制约经济的发展和威胁着

5、人类的生存，因此污水的控制和资源化已成为了中国甚至全球面临的一个重大课题。而污水处理是污水再生利用的基础，也是实现污水资源化的前提。水污染控制工程设计是在学生经过几年基础理论和专业知识学习及专业课程设计的基础上，进行对某市（镇）的污水控制工程做出一套完整的设计，从而使所学知识得到进一步巩固，提高和扩展，以进一步培养学生在设计过程中了解水控制工程设计的全过程，掌握专业工程设计的内容、方法、步骤和技巧，学会正确使用规范预算定额及有关工具书参考资料，提高运算、绘图、文字语言组织表达的技能，为毕业后从事专业工程奠定必要的基础。通过毕业设计要求，学生能够独立完成城市污水处理厂的规划设计，初扩设计和部分施

6、工图设计，排水泵站和处理厂（站）的规划设计和工艺设计，并能根据不同设计方案作出技术经济比较。能够做出一般管理工程和部分构筑物的施工组织设计。1.2 设计依据中山市某镇生活污水和工业废水的排除和处理问题，曾多次得出议案，经市人大常委提议，市计经委审查研究，于2008年市计经发1号文件批准某镇污水处理工程新建计划。1.3 水污染控制工程规模1 污水处理厂占地平面图一张，比例尺城镇各区的人口密度与排水量标准设计规划人口数（近期）排水量标准（L/人·d）（近期）第一区8万190第二区10万210第三区12万230Q1=80000×0.19+100000×0.21+1200

7、00×0.23=63800 m3/d生活污水最大设计流量：查表得K=1.4，Q1MAX=KQ1=1.4×63800=89320 m3/d3工业企业的排水情况：（1）A厂 ：生产污水的日排水量为35004500m3/d，排水COD为900mgl，BOD为700 mgl。（2）B厂：生产污水的日排量为25004000 m3/d，最大班排放量为10001200m8小时，排水COD为700 mgl，BOD为500 mgl。Q=3500+2500=6000 m3/d Q=4500+4000=8500 m3/d4公共建筑集中排水：序号单位名称污水量（m3/d）变化系数1学校38001.

8、452医院30001.33体育馆15001.54车站28001.35Q2=3800×1.45+3000×1.3+1500×1.5+2800×1.35=15440 m3/d5该城镇排水量：平均总设计排水量为Q=Q1+Q2+Q3=63800+15440+6000=85240 m3/d，本设计86000 m3/d最大总设计排水量为QMAX=Q1MAX+Q2+Q3MAX=89320+15440+8500=113260 m3/d，本设计115000 m3/d该污水处理厂近期规模为115000 m3/d1.4 水纹地质资料： 城市在地下水稳定水位在地表以下-2.00

9、米，丰水气江水补给地下水，枯水期地下水补给江水。1.5 气象资料：年平均气温（）25年平均降雨量（mm）830一年中温度在0以下的天数0冰冻线深度（m）010以下的天数10年主导风向西北风1.6 污水处理厂厂址：厂址地势平坦，地面高程在14m左右。该厂址具有以下优点：1、污水厂位于城镇排水系统的下游、地势较低位置，便于镇域污水自流进入厂内。2、污水厂处理后尾水受纳水体就在附近，便于尾水排放。1.7 出水要求：污水经处理后，其水质应至少达到一级处理标准，应当满足：悬浮物浓度SS20mg/l，BOD20mg/l，COD60mg/l，NH3-N15 mg/l，TP0.5 mg/l。其它特殊要求另行提

10、出或根据计算确定。1.8 污水近水水质： SS的入水浓度：查排水工程下典型生活污水水质表，可知SS的排放浓度为220 mg/l。生活污水中SS的排放总量 =79240×0.22 =17432.8 kg/d 本设计取17500 kg/d工业废水中SS的排放总量 =4000×0.30+3000×0.31=2130 kg/dSS的入水浓度为：SS =（17500+2130）/85240=230 mg/l COD的入水浓度：查排水工程 下典型生活污水水质表，可知COD的排放浓度为400 mg/l。生活污水中COD的排放总量 =79240×0.40kg/d=316

11、96 kg/d工业废水中COD的排放总量 =900+700=1600 kg/dCOD的入水浓度为：COD =（31696+1600）/85240=390 mg/l BOD的入水浓度：查排水工程 下典型生活污水水质表，可知BOD的排放浓度为200 mg/l。生活污水中BOD的排放总量 =79240×0.20 kg/d=15848 kg/d工业废水中BOD的排放总量 =700+500=1200 kg/dBOD的入水浓度为：BOD5 =（15848+1200）/85240=200 mg/l表1.1污水处理程度表水质指标进水浓度（mg/L）出水浓度（mg/L）去除率（%）COD3906084

12、.6BOD52002090.0SS2302091.3第二节 设计指导思想及设计原则1 生活污水是指可直接被输送到城市污水处理设施中进行二级处理后排入水体的污水。目前，城市污水处理工程以二级生物处理为主，一般仅能去除生物可降解的有机物，而不能去处难以生物降解的有机物及氮磷等营养物质，处理后的水排入水体仍会造成轻度污染。2 工业废水是工业企业在生产过程中排放的废水，这类废水具有成分复杂，水质变化较大，水量少而不稳定，处理难度高等特点，而工业废水的处理投资和平时运行的费用均比生活污水处理的费用高。3城市污水处理工程规划是在城市总体规划的指导下进行的城市污水处理系统的专项规划设计。规划设计应具备完整的

13、基础资料，应从系统工程的角度，结合当地情况，因地制宜的确定城市排水体制; 城市污水处理工程的系统布置，应从工程经济的角度来进行规划，并综合考虑工程技术，社会经济，环境保护等多方面因素。4进行城市污水处理工程的设计，应从水污染综合防治的总体上考虑。首先，应对污水处理工程的工艺制定切实可行的方案，并在制定方案的同时进行一定的科学研究，使处理方案不断完善。第三节 污水处理工艺方案分析3.1 总体分析:污水处理的目的是去除水中的污染物，使污水得到净化。污水中的主要污染物有BOD5、COD、SS等。根据进出水水质，该县污水处理厂要求的污染物去除率见表1.1。各种污染物去除率由大到小的排列次序是： SSB

14、OD5COD。污水处理工艺的选择应根据进出水水质、处理程度要求、用地面积和工程规模等多因素综合考虑，适宜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减少污水处理厂的经常性费用，保证出厂水水质。根据国内外城市污水处理厂运转经验，活性污泥法处理城市污水是最经济有效的，因而得到广泛应用。但常规活性污泥工艺仅能有效地去除BOD5、COD、SS，而对氮、磷的去除是有一定的限度的，仅从剩余污泥中排除氮和磷，氮的去除率约为1020%，磷的去除率约为1219%。因此，污水处理工艺的选择必须考虑脱氮除磷。3.2 处理重点与难点分析:3.2.1 规模特点：总规模为11.5万m3/d，属于中

15、、小型规模污水处理厂。3.2.2厂址特点：,污水处理厂位于城镇东南诃边, 主导风向的下风向,南靠诃边, 污水厂对周围环境影响较小。规划用地较规则。3.2.3 进水水质特点：进水水质浓度适中，BOD5/COD、BOD5/TN、BOD5/TP指标比较理想，适应于生物处理。3.2.4 出水水质特点：本工程出水水质标准较严格。3.3 处理难点重点分析:污水处理厂的工艺选择与设计思想主要围绕重点处理项目进行。3.3.1 BOD5该地区区污水处理厂要求的出水BOD5指标为20mg/L，相应的去除率为90.1%。从目前常采用的一些污水处理工艺来看，处理后出水BOD5浓度可低于20mg/L，BOD5不是本工程

16、的重点处理项目。3.3.2 COD与BOD5相同，二级处理可使出水COD达到要求值60mg/L，因此CODcr不是本工程的处理重点。3.3.3 SS本工程要求出水SS浓度小于20 mg/L，常规二级处理就可达到该指标要求，因此，SS不是本工程的重点处理项目。污水处理厂进水氨氮的去除主要靠硝化过程来完成，氨氮的硝化过程将成为控制生化处理好氧单元设计的主要因素。综上所述，该县污水处理厂出水水质，污水处理须采用具有脱氮除磷功能的二级处理工艺。3.4 进水水质的技术性能分析污水处理厂进水水质技术性能指标见下表1.2：表1.2 污水厂进水水质技术性能指标项目比值BOD5/COD0.513.4.1 对进水

17、水质分析如下：3.4.1.1 BOD5/COD比值污水BOD5/COD值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/COD0.45时可生化性较好，BOD5/COD0.3时可生化，BOD5/COD0.3时较难生化，BOD5/COD0.25时不易生化。该污水处理厂进水水质BOD5/COD=0.51，可生化性较好，表明污水处理厂可以采用生化处理工艺。综上所述，该污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生化处理工艺，而且可以采用生物脱氮除磷工艺。3.5 N和P的去除基理3.5.1 N的去除3.5.1.1概述在自然界,氮的化合物是以有机体(动物蛋白植物蛋白)氨态氮(NH4NH3)亚硝酸氮

18、硝酸氮以及气态氮形式存在的.污水处理工程一般采用生物脱氮的方法实现氮的去除。二级处理技术对氮的去除率比较低。它仅为微生物生理功能所用。氮和磷同样都是微生物保持正常生理功能所必需的元素，既用于细胞合成。微生物的细胞合成一般可用下式表示：按此式可以计算出细胞合成所需要的氮量。活性污泥法理想的营养平衡式为BOD：N：P=100：5：1。如原污水中BOD值为150mg/L,通过一级处理BOD去除率30%，则按营养物质平衡式计算，氮的需要量仅为56mg/L。因此，在城市污水中，氮是过剩的，这也说明为什么一般二级污水处理厂对氮的去除率较低的原因。含有氮化合物的污水未经脱氮处理任意排放会给环境及其他事业造成

19、危害，其中主要的有：a.缓流水体的富营养化，氮化合物是植物性营养物，排放湖泊水库一类的缓流水体，会使水中藻类异常增殖，水呈绿-褐色，有损水体外观，旅游价值降低，这种水作为水源，给水处理工程造成困难，提高制水成本。b.农业灌溉用水中T-N含量超过1mg/L,作物吸收过剩的氮，能够产生含青倒伏现象。含有氮化合物的污水在排放或利用前应进行脱氮处理。根据原理，脱氮技术可分为物理化学脱氮和生物脱氮两种技术。下面将重点介绍氮的生物去除。3.5.1.2氮的生物去除现行的以传统活性污泥法为代表的好氧生物处理法，其传统功能是去除污水中呈溶解性的有机物。至于氮磷只能去除细菌细胞由于生理上需要而摄取的数量，这样，氮

20、的去除率仅为5%20%。在污水中，氮主要以NH4-N及有机氮的形式存在。在有机物被氧化的同时，污水中的有机氮也被氧化成氨氮，在溶解氧充足、泥龄较长的情况下，进一步被氧化成亚硝酸盐和硝酸盐，通常称之为硝化过程。其反应方程式如下：NH4+ + 1.5O2 ® NO2- + 2H+ + H2ONO2- + 0.5O2 ® NO3-第一步反应靠亚硝酸菌完成，第二步反应靠硝化菌完成，总的反应为：NH4+ + 2O2 ® NO3- + 2H+ + H2O生物脱氮系统维持硝化的必要条件是系统的实际泥龄大于硝化要求的泥龄，也就是说系统必须维持在较低的污泥负荷条件下运行，使得系统泥

21、龄大于维持硝化所需的最小泥龄。根据大量的试验数据和运转实例，设计污泥负荷在0.18 kg BOD5/kg MLSS·d及以下时，就可以达到硝化的目的。经过好氧生物处理后的污水，其中大部分的凯氏氮都被氧化成为硝酸盐（NO3-N），反硝化菌在溶解氧浓度极低或缺氧情况下可以利用硝酸盐中氮作为电子受体，氧化有机物，将硝酸盐中的氮还原成氮气（N2），从而完成污水的脱氮过程，通常称之为反硝化过程。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，可组成缺氧池和好氧池，即所谓A/O系统，设计中需控制的主要参数就是足够的污泥龄和进水的C/N比。

22、3.5.2 P的去除污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。城市污水采用生物除磷为主，必要时辅以化学除磷作为补充，以确保出水磷浓度满足排放标准的要求，并尽可能地减少加药量，降低处理成本。3.5.2.1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，然后通过固液分离使磷从污水中除去。按工艺流程中化学药剂投加点的不同，磷酸盐沉淀工艺可分成前置沉淀、协同沉淀和后置沉淀三种类型。前置沉淀的药剂投加点在原污水进水处，形成的沉淀物与初沉污泥一起排除；协同沉淀的药剂投加点在曝气池进水或出水位置，形成的沉淀物与剩余污泥一起在二沉池排除；后置沉淀的药剂投加点是二级生物处理

23、（二沉池）之后，形成的沉淀物通过另设的固液分离装置进行分离。化学除磷的主要药剂有石灰、铁盐和铝盐。投加石灰法向污水中投加石灰，污水中磷酸盐与石灰的化学反应可用下式表示：3HPO42- + 5Ca2+ + 4OH- ® Ca5（OH）（PO4）3 + 3H2O污水碱度所消耗的石灰量常比形成磷酸钙类的沉淀物所需的石灰量大几个数量级。石灰法除磷所需的石灰量取决于污水的碱度，而不是污水含磷量，满足除磷要求的石灰投加量的为碳酸钙碱度的1.5倍。石灰法除磷的pH值通常控制在10以上，过高的pH会抑制微生物生长，并破坏微生物酶的活性。因此，石灰法不能用于协同沉淀法除磷，只能用于前置沉淀和后置沉淀法

24、除磷，并且需要进行pH值调节，使排放污水的pH值符合排放标准。投加铁盐和铝盐以硫酸铝和三氯化铁、硫酸亚铁混凝剂为例，金属盐与污水中的磷酸盐碱度进行反应。硫酸亚铁混凝：3Fe2+ + 2PO43- = Fe3 (PO4)2 ¯三氯化铁混凝：主反应为FeCl3 + PO43- FePO4 + 3Cl-副反应为2 FeCl3 + Ca (HCO3)2 2Fe (OH)3+3CaCl2 + 6CO2硫酸铝混凝：主反应为Al2 (SO4)3·14H2O + 2PO43- 2AlPO4+3SO42- + 14H2O副反应为Al2 (SO4)3·14H2O + 6HCO3- 2

25、Al (OH)3+3SO42-+ 6CO2+14 H2O可见，铁盐和铝盐均能与磷酸根离子（PO43-）作用生成难溶性的沉淀物，通过去除沉淀物而去除水中的磷。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 kg TS/kg Fe或3.6 kg TS/kg Al，此外，还要考虑附带的其它沉淀物。因此，在实际应用中应按每公斤用铁量产生2.5 公斤污泥或每kg用铝量产生4.0 kg污泥来计算产泥量。化学除磷的优点是工艺简单，缺点是药剂消耗量大，剩余污泥量增加，剩余污泥体积增大，使污泥处理的难度增加，同时还要消耗水中碱度，影响氨氮硝化。因此，在二级生物处理工艺中，一般在出

26、水含磷要求较严时，才考虑以化学法辅助除磷。3.5.2.2 生物除磷根据霍尔米（Holmers）提出的化学式，活性污泥的组成是：C118H170O51N17P或 C：N：P=46：81：1如原污水中NP的含量低于此值，则需要另行从外部投加，如恰好等于此值，则在理论上应当是能够完全摄取加以去除的。生物除磷是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下时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，随剩余污泥一起排出系统,从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增

27、加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是为了避免剩余污泥中磷的再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。生物除磷的机理比较复杂，还有待人们进一步去研究探讨，其基本过程是：聚磷菌对磷的过剩摄取在好氧条件下，聚磷菌进行有氧呼吸，不断地氧化分解其体内储存的有机物，同时也不断地通过主动运输的方式，从外部环境向其体内摄取有机物，由于氧化分解，又不断地放出能量，能量为ADP获得，并结合成H3PO4而合成ATP（三磷酸腺苷），即：ADP+ H3PO4+能量ATP+H2OH3PO4除一小部分是聚磷菌分解其体内聚磷酸盐而获得的外，大部分是聚磷菌利用能量，在透膜酶的催化作用下，以主动运输的方式从外部环境中H3PO4中

28、摄入铁内的，摄入的H3PO4一部分用于合成ATP，另一部分则用于合成聚磷酸盐。这种现象是磷的“过剩摄取”。聚磷菌的放磷在厌氧条件下，聚磷菌体内的ATP进行水解，放出H3PO4和能量，形成ADP，即：ATP+ H2OADP+ H3PO4+能量这样，聚磷菌具有在好氧条件下，过剩摄取H3PO4，在厌氧条件下，释放H3PO4的功能。生物除磷技术就是利用聚磷菌的这一功能而开创的。生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在厌氧条件下受到抑制，而后进入好氧阶段才能增大磷的吸收量。因此，污水除磷的处理工艺必须在曝气池前设置厌氧段。第四节 污水处理工艺选择及方案比选污水处理工艺的选择应根据设计进水水质、处理程度要求、

29、用地面积和工程规模等多因素进行综合考虑，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减少污水处理厂的常年运行费用，保证出厂水水质。根据本工程对污水处理程度的要求，污水处理须采用二级生物处理工艺方案，且应具有脱氮除磷的效果。污水脱氮除磷工艺有多种，综合考虑运行稳定、管理简单等方面的因素，选择改良型A2/O工艺和氧化沟工艺进行详细的方案比较。4.1 工艺介绍4.1.1 A2/O工艺A/A/O法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。其构造是将厌氧、缺氧和好氧串联起来，并通过回流形成溶解氧浓度交替变化的生物环境完成除磷脱氮反应的

30、。在厌氧条件下，回流污泥中的聚磷菌受到抑制，只能释放体内的磷酸盐获取能量，以吸收污水中的可快速生化降解的溶解性有机物来维持生存，并在细胞内将有机物转化成聚羟丁酸（PHB）储存起来。在这个过程中完成了大量磷的释放；硝化液在缺氧条件下，反硝化菌利用污水中的有机碳作为电子供体，以硝酸盐作为电子受体“无氧呼吸”，将回流液中硝态氮还原成氮气释放出来，完成反硝化过程；而在好氧条件下，一方面聚磷菌将体内的羟丁酸进行好氧分解，释放的能量用于细胞合成、增殖和吸收污水中的磷合成聚磷酸盐，随剩余污泥排出系统，从而实现污水的脱磷；另一方面硝化菌把污水中的氨氮氧化成硝酸盐，完成硝化作用；再向缺氧池回流，为脱氮做好必要的

31、准备。其流程见下图1.1。图1.1 A2/O工艺流程框图在系统上，该工艺是最简单的除磷脱氮工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机。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，脱氮除磷效果好。目前，该法在国内外广泛使用，运行良好。A2/O工艺是将回流活性污泥（外回流）直接回流进入厌氧池，其中夹带的部分硝酸盐氮也随同回流至厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态，从而影响系统的除磷效果。为了解决A2/O法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，可采取将回流污泥进行两次回流，或进水分两

32、点进入等措施。于是，产生了改良型A2/ O工艺。4.1.2 改良型A2/O工艺改良A2/O工艺系在常规A2/O法基础上改进而成。即在常规A2/O法的厌氧区前增加一个选择区（预缺氧区），回流污泥先进入选择区，其目的是消除回流活性污泥对厌氧区的不利影响，提高除磷效率，这一点与改良A/O的优点相同；同时，改良A2/O工艺保留了常规A2/O法的混合液内回流，从而保证脱氮效果。因此可以认为，改良A2/O工艺同时具有较好的脱氮和除磷效果。其工艺流程图如图1.2。图1.2 改良A2/O工艺流程框图改良型A2/O工艺具有以下特点：1.氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌的有机配合，能同时具有去除

33、有机物、脱氮除磷的功能，污染物去除效率高，运行稳定；2.同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其他工艺；3.在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，污泥沉降性能好，不会发生污泥膨胀；4.污泥中磷含量高，一般为2.5%以上；5.脱氮效果受混合液回流比大小的影响，除磷效果则受回流污泥中夹带DO和硝酸态氧的影响；6.能较好的耐受冲击负荷；7.出水水质稳定；8.采用微孔曝气器曝气，充氧效率高，污水处理的电耗省；9.曝气池的有效水深大，占地面积省；10.工程建设期的投资略大。4.1.3 改良型氧化沟工艺氧化沟工艺是五十年代初期发展起

34、来的一种污水处理工艺形式，因其构造简单，易于维护管理，很快得到广泛应用。到目前为止已发展成为多种形式，主要有：Passveer单沟型、Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式、T型三沟式及一体氧化沟等。传统的Passveer单沟型和Carrousel型氧化沟脱氮除磷功能差，但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池，在沟体内增设缺氧区，形成改良型氧化沟，便具备生物脱氮除磷功能。其流程简图见下图1.3。图1.3 改良型氧化沟工艺简图氧化沟池型具有独特之处，兼有完全混合和推流的特性，且不需要混合液回流系统，维护管理简单；但氧化沟采用机械表面曝气，水深不宜过大，充氧动力效率较低，

35、能耗较高，占地面积较大。Carrousel氧化沟的工艺特点如下：1.该工艺利用污水和活性污泥顺次通过厌氧、缺氧和好氧三阶段联合运行来达到除磷脱氮的目的，除磷脱氮效果好，对氨氮的去除率可达80%左右，对磷的去除率可达70%左右；2.前置厌氧改良型氧化沟工艺利用在氧化沟前增设厌氧、缺氧池达到除磷脱氮的目的，该工艺除磷脱氮效果较好；3.工艺对水质、水量变化适应性较强，工艺流程简单，污水在沟内作无终端回流，内循环可通过池内混合液在水下搅拌器的作用下自然回流；4.该工艺采用倒伞型表曝机，充氧效率2.12.4kg/kw·h，氧化沟的池深可达45m，表曝机对充氧量的调节可以通过采用双速电机或变频驱

36、动装置来调节叶轮的转速，或通过调整氧化沟中出水堰高度或通过叶轮轴升降装置改变叶轮浸没深度来实现，调节手段简便、灵活有效；5.氧化沟内不设搅拌器，表曝机充氧量的调节(调节范围在25%100%)，可以针对不同水质、水量的情况在充氧、搅拌和推流的能量分配上实现最优的匹配，保证氧化沟系统最低的能耗和最佳的处理效果；6.前置缺氧氧化沟倒伞型叶轮，设备设在池表面，运行维护量小,维修很方便。7.氧化沟内自然形成的靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游及外环的低氧区，有利于生物凝聚，使活性污泥易于沉淀；8.因表曝机的充氧效率较微孔曝气器低，常年运行费用较高。9.氧化沟因池深较A2/O池浅，占地面积较大。4.2 方

37、案的比选上述两个方案均能满足本工程出水水质要求，但在技术和经济上各有特点，两方案在技术上的优缺点及主要经济指标见下表1.3：表1.3 污水处理方案综合比较表比较内容改良型A2/O工艺改良型氧化沟工艺工艺特点常规的生物脱氮除磷方法，处理效果稳定。采用鼓风机供气，微孔曝气器曝气后氧利用率高。水池较深，对地基及施工要求较高。采用表面曝气机供氧及维持沟内流速，机械充氧使沟内流速均匀性较差。水池深度较浅，施工方便。运行管理工艺运行控制容易；鼓风机采用曝气池溶解氧自控，降低运行电费；设备少，管理简单，方便。设备设备种类及数量相对多，维护要求高。设备种类单一，数量较少，维护简单。投资设备投资多、土建投资省，

38、工程投资略多。设备投资少、土建投资大，工程投资较大。运行费相对低相对高占地相对少相对多通过以上比较可以看出，改良型A2/O工艺在投资、运行管理、常年运行费、占地等方面较好，脱氮除磷效果稳定，也较符合当地的实际情况。因此，本设计使用改良型A2/O工艺作为该县污水处理厂污水处理工艺。4.3出水消毒方案 城市污水经过二级处理后,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。因此在排放水体前或在农田灌溉时，应进行消毒处理。污水消毒应连续运行，特别是在城市水源地的上游，旅游区，夏季或流行病流行季节，应严格连续消毒。非上述地区或季节，在经过卫生防疫部门的同意后，也可以考

39、虑采用间歇消毒或灼减消毒剂的投加量。根据城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的规定，污水处理厂出水必须进行消毒处理。生活污水、医院污水、禽畜养殖、生物制品和食品、制药等部门排出的废水通常含有大量细菌，其中一些为病原菌。估计每人每天排泄物中大约有2×109个大肠杆菌。生活污水中含大肠杆菌可达10万100万个/mL，粪便链球菌1000100000个/mL，此外还含有各种致病菌。经水传播的疾病主要是肠道传染病，如伤寒、痢疾、霍乱以及马鼻疽、钩端螺旋体病、肠炎、肝炎等。而由肠道病毒引起的传染病如肝炎等和结核病也能随水传播。污水中的病原体主要有三类：病原性细菌、肠道病毒和蠕

40、虫卵。分类详见下表1.4：表1.4 病原体分类表病原体病原性细菌沙门氏菌属、痢疾志贺氏菌、霍乱弧菌、结核杆菌、布备氏菌属、炭疽杆菌、病原大肠杆菌肠道病毒传染性肝炎病毒、脊髓灰质炎病毒、腺病毒、柯萨苦病毒、埃苛病毒、RED病毒蠕虫卵蠕虫卵、钩虫卵、吸血虫卵所谓消毒是指通过消毒剂或其他消毒手段，杀灭水中致病微生物的处理过程。消毒与灭菌是两种不同的处理工艺，在消毒过程中并不是所有的微生物被杀灭，它仅要求杀灭致病微生物，而灭菌则要求杀灭全部微生物。在废水处理过程中，由于水中的致病微生物大多数粘附在悬浮颗粒上，因此如混凝、沉淀和过滤一类的过程也可去除相当部分的致病微生物。例如，采用明矾混凝可除去95%9

41、9%的柯萨基（Coxsachie）病毒，而FeCl3的去除率为92%94%。另外，其它处理过程中所加入的化学药剂，如苛性碱、酸、氯、臭氧等，也同时对致病微生物有杀灭作用。因此，对废水施加消毒，必须结合整个处理过程，确定其必要性、适应性和处理程度。消毒方法大体可分为两类：物理方法和化学方法。物理方法主要有加热、冷冻、辐照、紫外线和微波消毒等方法。但目前最常用的还是用化学药剂的化学方法。化学方法是利用各种化学药剂进行消毒，常用的化学消毒剂有多种氧化剂（氯、臭氧、溴、碘、高锰酸钾等）、某些重金属离子（银、铜等）及阳离子型表面活性剂等。其中，氯价格便宜，消毒可靠又有成熟经验，是应用最广的消毒剂。但最近

42、人们发现采用加氯消毒也可以引起一些不良的副作用。如废水中含有酚一类有机物质时，有可能形成致癌化合物如氯代酚或氯仿等。水中病毒对氯化消毒也有较大的抗药性，因此，目前还展开了对其它废水消毒手段的研究，如二氧化氯消毒，紫外线消毒等。表1.5对几种主要的消毒技术进行了比较。表1.5 几种主要的消毒方法的比较项目液氯臭氧二氧化氯紫外线照射使用剂量(mg/L)10.010.025接触时间(min)103051010203效果对细菌有效有效有效有效对病毒部分有效有效部分有效有效对芽孢无效有效无效有效优点价格便宜，技术成熟，有后续消毒作用除色、除臭效果好，无毒杀菌效果好，无气味，有定型产品快速、无化学药剂，无

43、残留，不需要运输和储存，维护简单，占地面积小缺点对某些病毒、芽孢无效，残毒产生臭味，需建加氯间，占地面积极大价格高，无后续作用，运输、储存技术要求高，存在二次污染维修管理要求较高，需现场制造无后续作用，一次投资大，对浊度要求高用途国内常用应用较少中水及小水量工程国外应用日益广泛上述四种消毒方式中，臭氧消毒应用于污水处理较少，这里不再详述，只对其它三种方式进行具体说明、比较。4.3.1 液氯消毒在水溶液中，卤素（包括氯、溴及碘）是非常高效的消毒剂，其中，氯在污水消毒中应用得最为广泛。氯溶于水时，会生成次氯酸，次氯酸可以快速进入细胞膜，破坏细胞组织，从而起到杀菌消毒的作用。CL2+H2O=HOCL

44、+HCLHOCL=H+OCL-当pH值大于8.5时，次氯酸基本上全部离解成氢离子H+和次氯酸根离子OCl-，在PH值小于6.0时，则基本上以次氯酸HOC1形式存在，由于次氯酸根离子OCl-带有电荷，不易扩散进入细胞膜，因而相对于次氯酸HOCl来说，杀菌能力较弱，仅为HOCl的1/8左右。氯作为一种强氧化性消毒剂，由于其杀菌能力强，价格低廉，使用简单，是目前污水消毒中应用最广泛的消毒剂，已经积累了大量的实践经验。4.3.2 二氧化氯消毒二氧化氯于1811年首先由Humphry Dary用氯酸钾与硫酸反应时发现。1921年被用于纸浆的漂白。在水处理中的应用始于1944年，当时美国的Niagara

45、Falls水厂为控制水中藻类繁殖所产生的气味，率先使用二氧化氯获得成功。二氧化氯（ClO2，分子量67.47）是一种黄绿色气体，具有与氯相同的刺激性气味，其沸点为11，凝固点为-59。二氧化氯的气体极不稳定，在空气中浓度为10%时就有可能发生爆炸，在4550时会剧烈分解。二氧化氯的水溶液在较高温度与光照下会生成ClO2与ClO3，因此应在避光低温处存放。二氧化氯溶液浓度在10g/L以下时，基本没有爆炸的危险。由上可知，二氧化氯的气体和液体都极不稳定，不能象氯气那样装瓶运输，只能在使用现场临时制备。研究表明，将二氧化氯吸收在含特殊稳定剂（如碳酸钠、硼酸钠及过氧化物）的水溶液中，制成稳定的二氧化氯

46、溶液，浓度在2%5%，该溶液可长期进行贮存，无爆炸的危险，使用也很方便。试验发现，二氧化氯对大肠杆菌、脊椎灰质炎病毒、甲肝病毒、兰泊氏贾第虫胞囊、尖刺贾第虫胞囊等均有很好的杀灭作用，效果优于自由氯。对水处理常用的四种消毒剂（氯、二氧化氯、臭氧、氯氨）而言，从杀菌能力看，臭氧>二氧化氯>氯>氯氨；从稳定性看，氯氨>二氧化氯>氯>臭氧。综合而言，二氧化氯是其中较好的一种消毒剂。应用二氧化氯消毒也存在一些问题，加入到水中的二氧化氯有50%70%转变为ClO2、ClO3 。很多试验表明ClO2、ClO3对红细胞有损害，对碘的吸收代谢有干扰，还会使血液胆固醇升高；使用

47、二氧化氯消毒，水有特殊的气味，据调查，这是由于从水中溢出的二氧化氯与空气中的有机物反应所致；使用二氧化氯消毒会使污水处理成本增加。4.3.3 紫外线消毒水的紫外线消毒，是通过紫外线对水的照射进行的，是一个光化学过程。光子只有通过系统中分子的定量转化而被原子吸收后，才能在原子和分子中产生光化学变化。换句话说，若光没有被吸收则无效。当紫外线照射到微生物时，便发生能量的传递和积累，积累结果造成微生物的灭活，从而达到消毒的目的。通常，水消毒用的紫外线灯的中心辐射波长是254nm。紫外线消毒器的消毒能力是在额定进水量情况下对水中微生物的杀灭功能。紫外线消毒的基本原理为：紫外线对微生物的遗传物质（即DNA

48、）有畸变作用，在吸收了一定剂量的紫外线后，DNA的结合键断裂，细胞失去活力，无法进行繁殖，细菌数量大幅度减少，达到灭菌的目的。因为当紫外线的波长为254 mm时，DNA对紫外线的吸收达到最大，在这一波长具有最大能量输出的低压水银弧灯被广泛使用，在水量较大时，也使用中压或高压水银弧灯。本设计在污水处理工艺中要采用消毒技术来最终控制出水水质，通过对以上几种常见污水消毒方法的介绍和分析讨论，综合考虑用于污水消毒的适用性、工程适用的成熟性、安全性、可靠性，操作运转的简单易行以及处理费用等因素，污水处理尾水采用常用的液氯消毒工艺。4.4污泥处理工艺及方案比选在污水处理中，产生大量污泥，其数量约占处理水量

49、的0.3%0.5左右（以含水率97%计）。污泥中含有大量的有毒有害物质，如寄生虫卵病原微生物细菌合成有机物及重金属离子等；有用物质如植物营养素（氮磷钾）有机物及水分等。因此污泥需要及时处理与处置，以便达到如下目的：1.使污水处理厂能够正常运行，确保污水处理效果；2.使有毒有害物质得到妥善处理或利用；3.使容易腐化发臭的有机物得到稳定处理；4.使有用物质能够得到综合利用，变害为利。总之，污泥处理的目的是使污泥减量稳定无害化及综合利用。 污水处理厂的全部建设费用中,用于处理污泥的约占20%50%,甚至70%。所以污泥处理是污水处理系统的重要组成部分，必须予以充分重视。4.4.1污泥处理工艺污水生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将