某城镇污水处理厂10万m3d污水处理升级改造工程工艺方案设计(武汉工程大学)

某城镇污水处理厂10万M3D污水处理升级改造工程工艺方案设计武汉工程大学课程设计说明书课程设计名称水污染控制工程课程设计课程设计题目污水处理升级改造工程工艺方案设计学院名称化学与环境工程学院专业班级环境工程学生学号学生姓名学生成绩指导教师张莉课程设计时间20160620至20160703武汉工程大学本科课程设计课程设计任务书一、课程设计的任务和基本要求1、课题名称某城镇污水处理厂10万M3/D污水处理升级改造工程工艺方案设计2、基础资料（1）污水水量、水质设计人口35万人，排水量标准180220L/人，工业污水排放量3万M3/D，K13（2）进水水质CODCR450MG/L，BOD5250MG/L，SS300MG/L，NH3N30MG/L，TP5MG/L，TN32MG/LPH6070（3）污水处理要求污水经过二级处理后应符合以下具体要求CODCR50MG/L，BOD510MG/L，SS10MG/L，NH3N5MG/L，TP05MG/L,TN15MG/L（4）处理工艺流程（建议）污水建议采用改良AA2/O工艺处理，污水具体流程如下出水接触消毒池R型精密滤池高效澄清池深度处理提升泵原污水格栅沉砂池配水井AA/O工艺2二沉池（5）厂址及场地现状污水处理厂位于城南河流东岸,地势平坦,地面标高20M,平均地面坡度为002004,地势为西南高,东南低。本次设计考虑远期发展。场地坐标见附图来水方位X10000Y1000管内底标高700米，管径D1000MM，充满度H/D06（6）污水排水接纳河流资料接纳水体位于场区西边，最高洪水位（50年一遇）1238米（7）气象资料I武汉工程大学本科课程设计风向常年主导风向为西北风气温全年平均气温为135,全年平均气温10有12天极端气温最高为420、最低为106最大冻土深度为240M水文全年平均最大日降雨量为1225MM3、设计任务（计算书、说明书、图纸）（1）设计计算书、说明书（目录见附件）（152万字）计算书要有采用的参数、计算公式、数据与结果图表、图示。列出具体计算及选型过程，并说明所选用的重要参数、计算公式等资料来源。保证必要的安全系数。主要处理构筑物设计计算（AA2/O的四个池子计算、R型精密滤池等），包括设计流量计算、参数选择、处理效率、计算过程、计算草图；说明书处理方案的论证。包括基本工艺路线的确定、工艺流程论证和主要处理构筑物的选型明确工程规模、建设目的、设计原则和标准，深化设计方案。方案比选时，应从技术比较（如处理效果、技术合理性和技术先进性），经济比较（如构筑物容积、占地面积、药剂消耗、投资、处理成本和运行管理复杂程度等）。选择最优的处理工艺流程、构筑物（建筑物）、主要设备。涉及内容包括处理流程的阐述，主要处理构筑物的选型及理由，绘出工艺流程示意图；处理构筑物、设备一览表名称、型式型号、主要尺寸、数量、参数；改造前后工艺设计参数、处理效率、构筑物等比较一览表设计说明书后附结论和建议、参考文献、致谢。说明书要求内容简要、文字通顺、字体工整、论据充分。必须含有中英文摘要、目录、参考文献，字数一般要求2万字左右。（2）设计图纸总平面布置图一张2图纸包括处理构筑物、附属构筑物、配水、集水构筑物、污水污泥管渠、回流管渠、放空管、超越管渠、空气管路、厂内给水、污水管线、道路、绿化、图例、构筑物一览表、经济技术指标一览表、说明等。流程图一张2图纸全部用计算机绘图。II武汉工程大学本科课程设计（3）提供资料袋按照学校要求完成、并整理所有资料入资料袋，设计说明书格式严格按照学校规定执行。4、设计要求1、方案选择应论据充分，具有说服力。2、设计参数选择有根据，合理全面。3、计算所选用的公式要有来源依据，计算应有足够的准确性。4、图纸应正确表达设计意图，符合制图要求。5、设计计算说明书应层次清楚，语言简练，书写工整，说明问题。6、说明书要求打印（152万字），可用计算机绘图。7、参考文献按标准要求编写，必须在15篇以上。二、进度安排1、发题时间2016年6月20日2、指导教师布置设计任务、熟悉设计原理3、查阅资料、制定方案、拟定工艺流程4、构筑物设计参数计算5、绘制设计图6、整理编写设计说明书7、答辩05天10天20天15天15天05天三、参考资料或参考文献1、高廷耀等水污染控制工程上、下册北京高等教育出版社,2、给水排水设计手册（1、5、6、7、9、11）北京中国建筑工业出版社3、室外排水设计规范GBJ1487北京中国计划出版社4、魏先勋环境工程设计手册湖南湖南科技出版社5、史惠祥实用环境工程手册北京化学工业出版社6、曾科污水处理厂设计与运行北京化学工业出版社7、彭党聪水污染控制工程实践教程北京化学工业出版社8、陈季华等废水处理工艺设计及实例分析高等教育出版社9、全国通用给水排水标准图集（S1S2）III武汉工程大学本科课程设计本科生课程设计成绩评定表IV武汉工程大学本科课程设计目录第一章总论111国内城市污水处理厂升级改造背景1111国内城市污水处理厂升级改造的必要性1112国内城市污水处理厂升级改造的目标2113国内城市污水处理厂升级改造存在的问题312设计依据和原则5121设计依据5122设计原则613设计范围6131主要处理构筑物设计计算6132处理方案的论证6133设计图纸614设计水质、水量及处理要求7141设计水质和水量7142出水水质的确定7143处理要求715城市污水处理厂升级改造工程二级生物处理除磷脱氮基本原理8151改良型A2/O工艺生物脱氮工艺机理8152改良A2/O工艺生物除磷原理9第二章某城镇污水处理厂升级改造前污水处理方案1121改造前污水处理工艺流程1122改造前工艺设计参数1123改造前主要构筑物设计计算12231污水设计流量确定12232中格栅12233细格栅16234沉砂池20235厌氧池21236缺氧池25V武汉工程大学本科课程设计237好氧池25238二沉池30239配水井322310浓缩池342311贮泥池3524改造前运行效果3525某城镇污水处理厂升级改造前存在的问题35第三章某城镇污水处理厂升级改造后污水处理方案选择3731工艺流程的确定及方案比较37311生物处理方案的确定37312深度处理方案的确定4332改造后污水处理工艺流程4633改造前后工艺设计参数比较4634改造后主要构筑物设计计算46341污水设计流量确定46342中格栅47343细格栅51344缺氧池154345厌氧池55346缺氧池255347好氧池56348高效澄清池60349R型精密滤池633410接触消毒池6735改造前后处理效果比较6936污水深度处理的必要性69第四章升级改造前后建构筑物及设备一览表对比71第五章升级改造后总图布置7351污水处理厂平面布置73511平面布置原则73VI武汉工程大学本科课程设计512平面布置7552污水处理厂高程布置76521主要任务76522高程布置原则76523污水处理厂构筑物高程布置计算77第六章结论和建议7961结论7962建议79第七章参考文献81第八章致谢83VII武汉工程大学本科课程设计VIII武汉工程大学本科课程设计第一章总论11国内城市污水处理厂升级改造背景水是生命之源，是人类文明的摇篮,它孕育并维持着地球上的万物生灵。水资源是生活必不可少的资源，传统的观念认为水资源是可以不断再生用之不竭的。而正是由于这种错误的普遍认识，导致水环境的质量越来越恶劣、水资源的短缺成为越来越突出的社会性问题，水资源的短缺必然会带来一系列危及城市生存与发展的生态环境问题。同时水资源的恶化和短缺成为了制约我国发展的一种重要的因素。因此，对污水的回收利用成为了了解决这一问题的重要手段，这一举措不仅能够使水资源得到重复的利用，是当前日益严重的水资源问题得到一定程度的缓解，同时也能减少由于水环境污染而对生活环境带来的危害，使人类的生活环境得到一定的改善。统计数据显示，我国污废水的排放量相当巨大，而且增加速度非常迅速，2006年我国污废水的排放量为4329亿吨，而到了2015年这一数据高达5368亿吨，年增长率达到了439，其中，污水处理厂的污废水主要来自于城市的工业废水和生活污水。因此，城市污水处理厂的建设和完善是改善城市环境和促使城市经济可持续发展的重要因素。111国内城市污水处理厂升级改造的必要性一般的污水处理厂升级改造主要包含以下几个方面一是以提升排放水质为目标的主体工艺改造；二是因为主体工艺改造引起的其他改造，如因鼓风量增加引起的鼓风机房改造，因泥量增加引起脱水机房的改造等；三是污泥最终处置改造；四是污水处理厂除臭改造；五是其他设备方面的升级或更换等。主体工艺改造是污水处理厂改造的重点和难点，是本文主要讨论的内容。污水处理厂改造工程有着诸多的限制条件和影响因素，从前期的方案制定、工程设计到后期的施工与运行调试都区别于新建污水处理厂。常规新建污水处理厂需要遵守的设计原则在改造工程中均需要遵守，如节省工程投资，尽量减少运行管理费用，利用成熟可靠的污水处理技术，运行管理简单易操作等。除上述原则外，改造工程可能还有一些额外的限制条件，诸如保持现有污水处理量和用地面积不变或有少量扩展用地条件下达到改造的目的；改造工程需尽量利用现有的土建、设备和管线；改造过程应保证污水处理厂的连续生产，尽量做到不停产不减产或者尽可能的少停产少减产等。据统计，我国污水处理厂执行的排放标大部分达不到一级A标准的要求，目前城市污水处理厂的排放标准达仅有6能够达到一级A的排放标准，大多数的污水处理厂1武汉工程大学本科课程设计设备都需要通过升级改造来改变这一现状，其中规定，所有新建污水处理厂的排放标准都要从以往的一级B提高到一级A。另外，我国20世纪80年代及其以前建设的污水处理厂，由于当时所设计的标准对碳氮的去除没有严格的标准，生物处理工艺主要采用传统的活性污泥工艺及其改良工艺，其主要功能是大幅度去除污水中呈胶体态和溶解态的有机污染物，使经处理的污水BOD5、COD达到排放标准，而这种处理方式通常忽略了污水中对碳氮等物质的去除。随着水的富营养化的问题的日益突出，人们也更加重视了对污水碳氮的去除，为适应国家对氮磷的排放要求，保护水环境，我国大多数城市污水处理厂都有必要进行改造。112国内城市污水处理厂升级改造的目标我国近年来城市化趋势明显，城市范围不断扩大，人口大量增加，很多城市水源较为紧张。如将污水处理厂出水作为再生水水源，可以在一定程度上缓解水资源短缺的窘境，并减少受纳水体的污染物排放量。如上分析，提标和污水资源化需求，是污水处理厂进行升级改造的两个最直接的原因。无论是提高标准排放还是进行再生利用，其目标都是将污水中的主要污染物指标进一步降低，同时降低出水中的细菌数量。升级改造工程的重点和难点在于氮和磷的去除；如作为再生水使用，管网末梢还有余氯要求。城市污水经过二级处理后，达到一级A排放标准，具体对比参数如下表11基本控制项目最高允许排放标准浓度（日均值）GB189182002单位MG/L2武汉工程大学本科课程设计注下列情况下按去除率指标执行当进水COD大于350MG/L时，去除率应大于60；BOD大于160MG/L时，去除率应大于50；括号外数值为水温120时的控制指标，括号内数值为水温120时的控制指标。113国内城市污水处理厂升级改造存在的问题国内城市污水处理厂升级改造存在的问题主要体现在以下三个方面一落后的污水处理技术先进的科学技术是污水处理厂升级改造的必备条件，选择恰当和先进的处理工艺是一个污水处理厂能够长期稳定运行的必备条件。而一个城市污水处理事业的发展离开先进的处理工艺和管理水平。近几年我国污水处理厂的发展事业非常迅速，但是长期以来，我国污水处理厂的各种技术都是沿袭国外的一些先进的处理技术。并在此基础上，在吸收、消化国外技术的同时也形成了我国独立特色的污水处理技术，经过几年的发展，我国城市污水处理技术有了很大的进步。但是我国现阶段污水处理厂技术水平相对于很过发达国家还存在一定的差距，始终存在效率低、能耗高、维修率高、自动化程度低暂时无法解决的问题，在污水处理厂市场的竞争中处于比较劣势的地位。同时，中国现阶段污水的处理率也较其他发达国家存在一定的距离，据统计，欧美发达国家污水的处理率可以高达80以上，而且处理效果也比较理想，而美国、荷兰等国家的污水处理率高达90以上，相对于现阶段的中国的污水处理现状是处于很大的领先地位的，同时我国目前的一些污水处理厂的工艺选择和管理上面存在很多不合理的地方，也不符合我国现阶段污水处理的“国情”。目前我国的污水处理技术，大部分污水处理厂都是借鉴国外污水处理厂的技术甚至照搬其处理工艺，有些处理工艺对比较单一的污染物的处理效果比较好，但是无法满足所以指标的处理要求，我国正处在一个黄金的发展时期，在社会和经济发展的背后污水的处理是一个不可忽略的大问题，。所以，我们该在立足中国国情的基础上，再通过不断借鉴和学习国内外先进的处理工艺和处理技术，在这个过程中开发、研制出能适应中国国情的处理工艺，对现有的污水处理厂进行本质的整改和升级，以达到合格的处理效果。二处理设备老化严重一般污水处理厂随着运行年数的增加，设备会不断老化，慢慢达不到设计要求和初3武汉工程大学本科课程设计期运行水准，同时随着我国经济迅速地发展，城镇化的加快，城镇人口的数量也逐年也增加，必然会导致污水处理厂的处理量的增加，污水处理厂的处理负荷也越来越大，这就导致污水厂的水量远远超过设计水量，水质也比设计水质存在一定的差异，这种差异往往会导致污水处理厂的出水水质越来越恶劣。所以需要解决的问题是如何在原有构筑物不发生很大变化的同时对污水处理工艺进行改造，仅仅是通过对运行和管理方式的一些优化，同时污水处理厂整体性不做改变的前提下，对处理工艺上的小规模的改变，实现污水达标排放也是目前亟待解决的问题。如果一些污水处理厂的处理负荷远远超过了设计负荷，一般可以通过对一级处理进行强化处理，这种强化处理一定程度上可以减少进入二级处理的无机物、悬浮固体物质、和有机物质同时也能提高污废水的可生化性，这一措施可以缓解进入二级生物处理的污水负荷，降低了对整个处理过程的能量消耗与经济费用。实验表明，强化一级处理工艺在基建投资、运行维护费用、占地面积、电耗及人力等比传统的活性污泥工艺要低得多，而且运行过程比较灵活，处理后出水比较稳定，效率比较高，这种处理方式可以在比较短的时间短内对污水水质有一个比较的提高，真正做到了以最低的成本和运行费用来达到最好的处理效果，同时也可以很好地缓解我国当前所面临的水环境污染的问题，因此，他对决我国目前因为资金不足而导致的污水处理效益不高的问题，缓解当前我国期待解决的水环境污染问题，是经济和环境可持续发展战略目标实现必不可少的方法。三污水处理资金不到位我国污水处理厂的发展非常迅速，然而很多已建的污水处理厂却没有得到很好的利用，一些污水处理厂处于一种利用率低，利用不够充分，甚至只能处在一种半闲置状态。在某市，在污水处理厂上投资了198亿、计划在2012年建造第一大污水处理厂，但是因为资金问题和厂网配套设施跟不上等原因，到目前还没有任何进展，工程也处于闲置状态。鞍山西部第二污水处理厂因“运行资金不足处于停运状态”，也因此被国家环保总局列为督办的14家污水处理厂之一。类似的情况在其他地方也并不鲜见。在高速发展的今天，我国往往把经济发展作为国家的首要任务，而忽视了水环境污染所带来的严重后果，政府部门对各地方污水处理的水平也不够重视，所以造成污水处理厂建立难，管理难，运行难等严重的问题。针对这些被忽略动的问题，我们应打破常规，然而我国污水处理厂还是处在一个计划经济的模式下发展起来的，这种发展模式与现在市场经济比较发达的今天是格格不入的，所以把污水处理商品化是我国无数处理的一个最理想的发展前景。所以中水回用是污水处理厂所面临的最合理的出路。在水资源越来越缺乏的4武汉工程大学本科课程设计今天，污水中水回用不仅从经济上也从可持续发展的战略上都具有很重要的意义，只有充分地利用这点，才能充分地调动各城市的污水处理的积极性，投资者积极的多渠道融资。扩大资金来源，经营者按市场经济的规律努力提高管理水平、寻求最佳方案、提高水质、降低成本、扩大销售，使污水处理持续发展下去。水资源的危机越来源严重，污水的处理事业也越来越受到人们的重视。目前，我国污水处理事业仍然处在一个比较落后的状态。与当前污水处理行业发达的国家相比，我国污水处理行业存在很大的差距，处理工艺不够合理，管理不够完善，导致污水处理率在全国各地普遍偏低。所以，为了是我国污水处理事业越来越正规化，合理化，污水处理厂进行升级改造是一条必然要走的途径。污水处理厂进行必要的升级改造必然会需要大量的资金投入和技术投入。以我国目前的国情来看，走一条自主研发新处理技术，不断完善污水处理厂管理制度，提高各污水处理厂的处理水平，更重要的是是对节水意识有一个普及性的宣传，培养人们良好的用水习惯和强的环境保护意识，这才是在当前水资源危机越来越严重的今天解决水资源短缺问题最有效的方法。12设计依据和原则121设计依据（1）设计任务书及相关原始数据（2）有关自然条件的资料本地区气象特征资料、历史数据、水文资料、水文地质资料、地质资料。（3）有关地形资料污水处理工程所处地段的地形图及室外给水排水管网和总排放口位置的地形图。（4）城镇污水处理厂污染物排放标准（GB189182002）（5）给水排水设计手册（第05册）（6）中华人民共和国环境保护法（7）水污染防治法（8）污水综合排放标准GB89781996（9）城市污水处理及污染防治技术政策（10）室外排水设计规范（1997年版）GBJ1487（11）地表水环境质量标准GHZB11999（12）污水排入城市下水道水质标准CJ30821999（13）城市污水处理工程项目建设标准建标200177号5武汉工程大学本科课程设计（14）城市给水工程规划规范GB5028298（15）城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ302593（16）城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ3189122设计原则（1）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）积极稳妥地采用新技术，充分利用国内外的先进技术和设备，以提高行业的装备和技术水平。（3）功能分区明确，生产、生活、人、物、车流向合理。（4）规划布置四优先工艺流程先进，安全可靠优先；运行管理便利，经济优先；环境绿化、美化优先；有利于排水事业可以持续发展优先。13设计范围131主要处理构筑物设计计算中、细格栅的计算；AA2/O的四个池子池容、停留时间的计算；二沉池池容、高度等计算；R型精密滤池计算等，包括设计流量计算、参数选择、处理效率、计算过程、计算草图。132处理方案的论证包括基本工艺路线的确定、工艺流程论证和主要处理构筑物的选型明确工程规模、建设目的、设计原则和标准，深化设计方案。方案比选时，应从技术比较（如处理效果、技术合理性和技术先进性），经济比较（如构筑物容积、占地面积、药剂消耗、投资、处理成本和运行管理复杂程度等）。选择最优的处理工艺流程、构筑物（建筑物）、主要设备。涉及内容包括处理流程的阐述，主要处理构筑物的选型及理由，绘出工艺流程示意图。133设计图纸（1）总平面布置图一张2图纸包括处理构筑物、附属构筑物、配水、集水构筑物、污水污泥管渠、回流管渠、放空管、超越管渠、空气管路、厂内给水、污水管线、道路、绿化、图例、构筑物一览表、经济技术指标一览表、说明等。（2）流程图一张2图纸6武汉工程大学本科课程设计14设计水质、水量及处理要求141设计水质和水量（1）污水水量、水质设计人口35万人，排水量标准180220L/人，工业污水排放量3万M3/D，K13（2）进水水质CODCR450MG/L，BOD5250MG/L，SS300MG/L，NH3N30MG/L，TP5MG/L，TN32MG/L，PH6070142出水水质的确定污水经过二级处理后应符合以下具体要求CODCR50MG/L，BOD510MG/L，SS10MG/L，NH3N5MG/L，TP05MG/L，TN15MG/L143处理要求（1）废水的特点本项目污水处理的特点为A污水可生化性一般认为B/C03时，污水属于较难或不可生物处理范围，需要采用物化方法处理；B/C045（03）时污水可生化性较好，当B/C045时属于易生化才处理范围。本设计污水BOD5/COD06，可生化性较好，优先选用生物处理方法，成本低、效果好；B碳氮比一般认为，当污水中的碳氮比BOD5/TN大于35时可以认为碳源足够，尚不需外加碳源。当进水碳氮比较低时，反硝化所需的电子供体不足，系统脱氮效率就会下降。本设计污水碳氮比约为65，大于5，碳源足够；C碳磷比一般认为碳磷比BOD5/TP要大于2030，才能保证聚磷菌有足够的基质需求进而获得良好的除磷效果。本设计污水碳磷比在47左右，满足生物除磷需要；D污水以有机污染为主，重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标；（2）排水出路污水处理厂经处理达到一级A标准后，出水排入位于污水处理厂厂区西边的受纳水体。（3）污泥的出路污泥经污泥浓缩、机械脱水等处理后外运进行最终处理处置。7武汉工程大学本科课程设计15城市污水处理厂升级改造工程二级生物处理除磷脱氮基本原理151改良型A2/O工艺生物脱氮工艺机理A2/O（ANAEROBIC/ANOXIC/OXIC）厌氧缺氧好氧法脱氮除磷工艺，是在20世纪80年代初开创的工艺流程，是目前在城市污水与工业废水处理与回用中采用比较广泛的一种脱氮工艺。改良型A2/O即带回流污泥反硝化段的生物除磷脱氮实用性工艺，是在普通的A2/O工艺之前增设一个前置缺氧调解段（前置反硝化段）。全部回流污泥和约1030（根据实际情况进行调节）的进水量进入前置反硝化段中，7090的污水进入厌氧段。主要目的是利用1030进水中的有机物作碳源去除回流污泥中的硝酸盐氮，从而为后序厌氧池聚磷菌的释磷创造良好的环境，从而达到强化A2/O工艺除磷的效果。1、硝化过程基本原理A2/O法生物去除氨氮原理是通过硝化和反硝化两个生化过程完成的。污水中的含氮化合物，在充氧的条件下（O段），被硝化菌硝化为硝态氮，大量硝态氮回流至A段，在缺氧条件下，通过兼性厌氧反硝化菌作用，以污水中有机物作为电子供体，硝态氮作为电子受体，使硝态氮被还原为无污染的氮气，逸入大气从而达到最终脱氮的自的。污水中含氮化合物经异养性氨化细菌作用分解成NH4，然后再好氧条件下，通过亚硝酸菌和硝酸菌的作用，将NH4氧化成NO2和NO3的过程称为硝化过程。反应式为2、反硝化过程基本原理在缺氧条件下，由于兼性脱氮菌（反硝化菌）的作用，在氢供体充分的条件下，将NO2和NO3还原成N2排入空气中，同时有机物分解的过程称为反硝化过程。其反应式为由上述反应式可知其氧化还原反应实际上利用了废水中的NO2和NO3中的氧。每还原1GNO3N的供氧量约为26G；反硝化过程产生提供一定量的重碳酸盐碱度，8武汉工程大学本科课程设计约为347GCACO3/GNO3N。152改良A2/O工艺生物除磷原理磷通常是一磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷的形式存在于废水中的。生物除磷是利用除磷菌一类的细菌，过量且超出其生理需要地从外部摄取磷，并将其以聚合态贮藏在体内，形成高磷污泥，排出系统，达到从废水中除磷的效果。当废水中含有钙、镍、铁和铅等金属离子时，化学沉淀作用也有助于磷的去除。过去认为，只有不动杆菌属具有上述过量摄取及释放磷的功能。但近年来的研究发现，假单胞菌属、气单胞菌属、放线菌属、诺卡式菌属和棒杆菌属均表现了上述能力。生物除磷是处理系统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，产生能量用以吸收低级脂肪酸等快速降解有机物，并转化为PHB聚羟基丁酸储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和磷的吸收，形成富含磷的污泥，以剩余污泥形式排出系统，从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不投加化学药剂，不增加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是除磷效果不如化学法彻底，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。据文献介绍，在厌氧段释放1MG的磷吸收储存的有机物，经好氧分解后产生的能量用于细胞合成、增殖，能够吸收224MG的磷。因此磷的吸收取决于磷的释放，而磷的释放取决于污水中存在的可快速降解的有机物的含量，一般来说，这种有机物与磷的比值越大，除磷效果越好。一般的活性污泥法，其剩余污泥中的含磷量为152，采用生物除磷工艺的剩余活性污泥中磷的含量可以达到传统活性污泥法的23倍，通过排放剩余污泥从而达到除磷目的。生物除磷工艺的前提条件是聚磷菌必须在完全的厌氧环境下进行磷的释放，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。厌氧磷释放和缺氧反硝化与好氧段进行的有机物降解、硝化、磷的吸收相结合，即形成了目前国内外广泛应用的A/A/O及各种变形工艺。9武汉工程大学本科课程设计第二章某城镇污水处理厂升级改造前污水处理方案21改造前污水处理工艺流程改造前选用AAO脱氮除磷工艺，A2/O池由三段组成，即厌氧段缺氧段好氧段。在厌氧段，聚磷菌缺氧而释放出磷酸盐，同时有机物得到一定的去除。缺氧段虽不供氧，但有好氧池混合液回流供给NO3N作为电子受体从而反硝化脱氮。在好氧段中，好氧微生物进行硝化和大量去除有机物，也大量吸收溶解性磷酸盐，并将其贮藏在体内，通过排放剩余污泥达到除磷效果。图21改造前污水处理工艺流程图22改造前工艺设计参数表21A2/O工艺设计参数11武汉工程大学本科课程设计23改造前主要构筑物设计计算231污水设计流量确定总变化系数是随人口的多少和污水量定额的高低而变化的。人口多（日平均流量大），污水量定额高时，总变化系数就小。人口少时（日平均流量小），污水量定额低时，总变化系数就大。表22综合生活污水量总变化系数KZ值平均日流量（L/S）KZ5231520401870171001620015500141000132311生活污水设计流量的确定QDQDN200350000KZ13410856L/S93800M3/D243600243600式中QD生化污水设计流量，L/S；QD生活污水量定额，取200L/S；N总人口数；KZ总变化系数，取1342312工业污水设计流量的确定200350000810L/S采用内插法取值243600QG300001339000M3/D2313城镇污水设计流量的确定QMAXQDQG9380039000132800M3/D130000M3/D232中格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常进行。被截留的物质称为栅渣。设计中格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。12武汉工程大学本科课程设计格栅断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。圆形水力条件好，但刚度差，故一般多采用矩形断面。格栅按照栅条形式分为直棒式格栅、弧形格栅、辐流式格栅、转筒式格栅、活动格栅等；按照格栅栅条间距分为粗格栅和细格栅（1510MM）；按照格栅除渣方式分为人工除渣格栅和机械除渣格栅，目前，污水处理厂大多都采用机械格栅；按照安装方式分为单独设置的格栅和与水泵池合建一处的格栅。图22格栅水力计算简图2321设计参数由水污染控制工程下册第十章第一节以及给水排水设计手册可知栅条宽度S栅条间隙宽度B过栅流速V栅前渠道流速V1栅前渠道水深H格栅倾角数量N10MM（迎水面为半圆的矩形）20MM（1640MM，机械清除）08M/S（0610M/S）09M/S（0610M/S）07M60（6090）2台栅渣量格栅间隙为20MM，栅渣量W1按1000M3污水产渣005M32322格栅总宽度栅条间隙数N13武汉工程大学本科课程设计QMAX130000M3/D150M3/SN式中Q150623取N632BHV20020708QMAX最大设计流量，M3/S；B栅条间隙，M；（取002M）H栅前水深，M；V过栅流速，M/S；（一般采用0610M/S）格栅安装倾角，O（一般与水平面成30O60O）格栅槽总宽度BBSN1BN00163100263188M式中S栅条宽度2323通过格栅的水头损失H2H2KH0式中H2设计水头损失，M；H0计算水头损失，M；G重力加速度，981M2/S；K系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般K3；阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为迎水面为半圆形的矩形，183。2S4VH2KH0K3SINB2G200140833183（）SIN6000229810062M2324栅后槽的总高度HHH1H20703006211M式中14武汉工程大学本科课程设计H栅后槽总高度，M；H栅前水深，M；H1格栅前渠道超高，一般取H103MH2过栅水头损失，M2325格栅槽的总长度（1）进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B111M，其渐宽部分展开角度120L1BB118811107M02TAN12TAN20（2）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2L205L105107054M（3）栅槽总长度H1TAN07031070540510369MTAN60LL1L20510式中H1栅前渠道深，M；H1HH1，M2326每日栅渣量WQMAXW18640015000586400498M3/D02M3/DK1000131000（采用机械清渣）式中W每日栅渣量，M3/D；W1单位体积污水山渣量，M3/1000M3污水，取005（一般取01001），细格栅取大值，粗格栅取小值；K污水流量总变化系数。2327格栅选择由环境工程手册184185页可知，HG2000型机械清渣格栅适用于各种水深和池身的大颗粒物质的拦截，结构紧凑、体积小、重量轻、运行平稳、维护方便。可实行手动间断运行、自动连续运行，对工作时间和停车时间等运行周期可自动调节，具有紧急停车和过载保护装置。因此，选用HG2000型机械清渣格栅，规格及主要技术参数如下15武汉工程大学本科课程设计表23HG2000型格栅规格及技术参数栅条宽度/MM2000栅条间隙/MM20栅条截面积/（MMMM1050栅条倾角60功率/KW22图23HG型机械清渣格栅结构图233细格栅图24格栅水力计算简图16武汉工程大学本科课程设计2331设计参数由水污染控制工程下册第十章第一节以及给水排水设计手册可知栅条宽度S栅条间隙宽度B过栅流速V栅前渠道流速V1栅前渠道水深H格栅倾角数量N10MM（迎水面为半圆的矩形）10MM（1510MM，机械清除）07M/S（0610M/S）08M/S（0610M/S）07M60（6090）4台栅渣量格栅间隙10MM，栅渣量W1按1000M3污水产渣007M32332格栅总宽度栅条间隙数NQMAX130000M3/D150M3/SN式中QMAX最大设计流量，M3/S；B栅条间隙，M；H栅前水深，M；V过栅流速，M/S；格栅安装倾角，O格栅槽总宽度BQ150712取N72NBHV40010707BSN1BN00172100172143M2333通过格栅的水头损失H2H2KH0式中H2设计水头损失，M；H0计算水头损失，M；G重力加速度，981M2/S；17武汉工程大学本科课程设计K系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般K3；阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为迎水面为半圆形的矩形，183。2S4VH2KH0K3SINB2G200140733183（SIN600012981012M2334栅后槽的总高度HHH1H20703012112M式中H栅后槽总高度，M；H栅前水深，M；H1格栅前渠道超高，一般取H103M；H2过栅水头损失，M2335格栅槽的总长度（1）进水渠道渐宽部分的长度L1。设进水渠宽B109M，其渐宽部分展开角度120L1BB114309073M02TAN12TAN20（2）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度L2L205L1050730365M（3）栅槽总长度H1TAN070307303650510317MTAN60LL1L20510式中H1栅前渠道深，H1HH1，M18武汉工程大学本科课程设计2336每日栅渣量WQMAXW18640015000886400798M3/D02M3/D（采用机械清渣）K1000131000式中W每日栅渣量，M3/D；W1单位体积污水山渣量，M3/1000M3污水，取008（一般取01001），细格栅取大值，粗格栅取小值；K污水流量总变化系数。2337格栅选择由环境工程手册187188页可知，JTGS型阶梯形机械清渣格栅适用于大型的城市污水处理厂，去污效果好，且运转稳定，维护方便。因此，选用JTGS1000型阶梯形机械清渣格栅，规格及主要技术参数如下表24JTGS1000型格栅规格及技术参数H/MM1500B1/MM1000B2/MM1250A/MM600B/MM2700C/MM1000D/MM1200栅条倾角60O功率/KW2219武汉工程大学本科课程设计图25JTGS型阶梯形机械清渣格栅结构图234沉砂池由给排水设计手册以及水污染控制工程下册书第十章第三节可知，沉砂池选择钟式沉砂池，原因如下1此工艺对脱氮除磷要求较高，不宜采用曝气沉砂池，曝气需要消耗能量，对生物脱氮除磷系统的厌氧段或缺氧段的运行存在不利影响；2平流式沉砂池存在流速不易控制、较小砂砾去除效果不好和排沙常需要洗砂处理等缺点；3钟式沉砂池利用机械力控制流态与流速，加速砂砾的沉淀，有机物留在污水中，具有沉沙效果好、占地面积小的特点。由流量为130000M3/D1505L/S,沉砂池设两个，单个沉砂池的流量为Q1505/2L/S7535L/S根据水污染控制工程下册书尺寸表可知，选用900型号的钟式沉砂池。20武汉工程大学本科课程设计图25钟式沉砂池结构图表25钟式沉砂池型号及尺寸流量/型号50100200300550900130017502000（LS）501101803105308801320175022001832132433053654875485806101010101015151515150305061003800760045009000610120007501001101201201502002202402400300300400450601001001301301401401351351702202202502500300300400450601001001301300300300300300510510610750890200300400450580600630700750800800800800800800800800801101101151351451851851951951ABCDEFGHJKL235厌氧池2351回流比R判断是否可以采用A2O工艺COD45014068TN32TP5002006BOD5250符合要求21武汉工程大学本科课程设计2352BOD污泥负荷确定为保证生物硝化效果，BOD负荷取015KGBOD5/（KGMLSSD2353回流污泥浓度根据水污染控制工程课本书106页可知SVI在100150之间，污泥沉降性能好。106106XR6667MG/LSVI150式中XR回流污泥浓度，MG/L；SVI污泥体积指数，ML/G2354污泥回流比取污泥回流比R50单组反应池回流污泥流量QRRQ100000051042M3/H2224设回流污泥泵房2座，内设3台潜污泵（2用1备）由给水排水手册可知，选用250QW7001137型号潜污泵由给水排水手册可知，选用350QW11001045型号潜污泵，QW型离心式潜水泵供输带有固体及各种长纤维的污泥、废水、生活污水以及腐蚀性、侵蚀性介质，适用于市政污水处理厂泵站等排水。单个泵流量QQR1042521M3/H22表25潜污泵性能参数流量M3/H700扬程/M11转速R/MIN980功率/KW37效率/832出口直径/MM250重量/KG11502355混合液悬浮固体浓度XR1XR66674445MG/L1R1052356混合液回流比TN去除率TNTN0TNE321510010053TN032混合液回流比R内TN0531001001131TN1053为了保证脱氮效果，实际混合液回流比取20022武汉工程大学本科课程设计单组混合液回流流量Q混R内Q10000024168M3/H2224设混合液回流泵房2座，内设5台潜污泵（4用1备）由给水排水手册可知，选用350QW11001045型号潜污泵，QW型离心式潜水泵供输带有固体及各种长纤维的污泥、废水、生活污水以及腐蚀性、侵蚀性介质，适用于市政污水处理厂泵站等排水。单个泵流量QQ混41681042M3/H24110010980457463501500表26潜污泵性能参数2357反应池计算（1）反应池容积V停留时间TQS010000025037495M3LSX0154445V374950375D9HQ100000各段水力停留时间厌氧缺氧好氧114（2）反应池进、出水系统计算进水管单组反应池进水管设计流量Q单Q10000050000M3/D0579M3/S22取管道流速V08M/S管道过水截面积AQ单V05790724M208管径D4A407240960M960MM314取D1000MM污泥回流管单组反应池回流污泥管设计流量23武汉工程大学本科课程设计QRRQ0505790290M3/S2取管道流速V08M/S管道过水截面积AQR02900363M2V08管径D4A403630602M602MM314取D600MM出水管单组反应池出水管设计流量Q单Q10000050000M3/D0579M3/S22取管道流速V08M/S管道过水截面积AQ单V05790724M208管径D4A407240960M960MM314取D1000MM2358厌氧池计算停留时间T池容V厌氧1915H61374956249M36厌氧池设导流墙，将厌氧池分为3格根据给水排水手册第11册552553页，DQT40型低俗潜水推流器每格内设1台DQT40型低俗潜水推流器，适用于给水排水工程中的各类水池。表26潜水推流器型号说明型号DQT40转速/R/MIN38功率/KW40叶轮直径/MM1800重量/KG380长宽高/M131818设两组池子，单池池容V单62493125M32设水深H7M24武汉工程大学本科课程设计单组有效面积S单取宽度B7M单组反应池长L236缺氧池停留时间T池容V厌氧V单H3125446M27446637M71915H61374956249M36缺氧池设导流墙，将厌氧池分为3格根据给水排水手册第11册552553页，DQT40型低俗潜水推流器每格内设1台DQT40型低俗潜水推流器，适用于给水排水工程中的各类水池。表27DQT40型潜水推流器说明型号DQT40转速/R/MIN38功率/KW40叶轮直径/MM1800重量/KG380长宽高/M131818设两组池子，单池池容V单62493125M32设水深H7M单组有效面积S单取宽度B7M单组反应池长L237好氧池2371好氧池尺寸大小确定停留时间T池容V好氧496H6446637M7V单H3125446M2743749524997M36由水控课本下册124页可知由于停留时间为784H，符合要求的只有推流式和KRAUS法，我选用推流式，污水处理量大。为使曝气池在运行中具有灵活性在进水方式上设计成既可集中从池首进水，按传统活性污泥法运行；又可沿配水槽多点分散进水，按阶25武汉工程大学本科课程设计段曝气法进行；还可沿配水槽集中从池中部某点进水，按生物吸附再生法运行。设两组池子，单池池容V单2499712499M32设水深H7M由环境工程设计手册303页可知水深为39M）单组有效面积S单124991786M27采用5廊道曝气池，取廊道宽度B7M,单组反应池长L校核S单5B178651M57L5173满足510）B7B71（满足12H7取超高为1M，则反应池总高度为H718M2372单组反应池剩余污泥量W由给排水设计手册第05册314316页可知（1）单组反应池每天生成的污泥量W1W1YS0SEQ0625020103100000/26900KG/D式中Y活性污泥产率系数，GVSS/GBOD5，取06；Q进水平均流量，M3/D；S0进水的BOD5值，MG/L；SE出水的BOD5值，MG/L（2）內源呼吸作用而分解的污泥W2FX4445075XVXVW2KDXVV00533341249920836KG/D式中X混合液悬浮固体浓度，KG/M3；XV混合液挥发性悬浮固体浓度，KG/M3；26武汉工程大学本科课程设计F一般取值0708；V好氧池体积，M3（3）单组反应池剩余污泥量WWYQS0SEKDVXV69002083648164KG/D式中LRBOD5的去处浓度，KG/M3（4）污泥龄VX124994445115D满足1020DW481642373曝气计算（1）最大需氧量与平均需氧量