水污染课程设计.docx
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水污染课程设计
水污染控制工程课程设计
32
50000m/dA/O工艺城市污水处理厂设计
学院（部）：
专业班级：
学生姓名：
指导教师：
2021年1月7日
32
摘要：
本设计内容为50000m/dA/O工艺污水处理厂的工艺设计，其处理对象主要为生
活污水，要求城市污水经处理后，符合?
污水综合排放标准?
一级标准。
本污水处理厂
主要工艺流程为：
污水先由中格栅进水后进入泵房与细格栅，再经沉砂池和平流式初沉池进入二级处理，即A2/O生化反响池，然后进入沉淀池〔辐流式二沉池〕沉淀出水，出
水经紫外消毒后直接排放；剩余污泥经污泥处理系统浓缩脱水后外运做最终的处置。
关键词：
污水处理；A2/O；污泥浓缩；污泥脱水；辐流式二沉池
第一章设计任务书
水污染控制工程课程设计任务书
一、设计题目
50000m3/d城市污水处理厂设计〔A2/O〕
二、原始资料
3
1.设计规模Q＝50000m/d
2.水质情况：
BOD5=300mg/LCODCr=600mg/L
SS=250mg/L
氨氮=40mg/L
磷酸盐（以P计）=10mg/LpH=6~9
3．气象与水文资料：
风向：
多年主导风向为东南风；
水文：
降水量多年平均为每年2370mm；
蒸发量多年平均为每年1800mm；
地下水水位，地面下6～7m。
年平均水温：
20℃
4．厂区地形：
污水厂选址区域海拔标高在19-21m左右，平均地面标高为20m。
平均地面坡度为‰～‰，地势为西北高，东南低。
三、出水要求
符合?
污水综合排放标准?
一级标准：
BOD5≤20mg/LCODCr≤60mg/LSS≤20mg/L氨氮≤15mg/L
磷酸盐〔以P计〕≤L
四、设计内容
1.方案确定
按照原始资料数据进行处理方案确实定，拟定处理工艺流程，选择各处理构筑物，
说明选择理由，进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明，论述其优缺点，编写设计
方案说明书。
2.设计计算
进行各处理单元的去除效率估算；各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运
行参数或参考有关手册选用；各构筑物的尺寸计算，要求说明书中有计算草图；设备选
型、效益分析及投资估算。
3.平面和高程布置
根据构筑物的尺寸，合理进行平面布置；高程布置应在完成各构筑物计算及平面布
置草图后进行，各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料，但各构筑物之间的连接管
渠的水头损失那么需计算确定。
4.编写设计说明书、计算书五、设计成果
1.污水处理厂总平面布置图1张〔含土建、设备、管道、设备清单等〕
2.高程布置图1张
3.主要单体构筑物〔沉砂池、曝气池、二沉池等〕平面、剖面图
1张
4.设计说明书、计算书一份六、时间分配表〔第19~20周〕
序号
教学内容
时间
备注
1
下达设计任务书
1天〔19周周一〕
2
设计计算
5天〔19周周二～19周周
六〕
5天〔19周周日～20周周
3绘制CAD设计图纸
四〕
4
编写设计说明书，装订
3天〔20周周五～20周周
成册
日〕
5
总计时间
14天
七、成绩考核方法
根据设计说明书、设计图纸的质量及平常考核情况由指导教师按优、良、中、及格、
不及格评定成绩。
指导教师：
长沙理工大学化学与生物工程学院环境工程教研室
2021年12月
第二章设计说明书
一、设计题目
某城市污水处理厂A2/O工艺设计
二、设计原那么、依据及执行标准
设计原那么
1.采用技术先进可靠、占地省、出水水质稳定，效果好，技术经济合理的工艺；
2.选择造价低、节省电力、效率高的耐用设备；
3.因地制宜、合理布局、方便管理、统一规划。
主要设计依据及执行标准
?
地表水环境质量标准?
〔GB3838-2002〕
?
污水综合排放标准?
〔GB8978-2002〕
?
城市污水处理厂污泥排放标准?
〔CJ3025-93〕
?
室外排水设计标准?
〔2006年版〕
〔GBJ50014-2006〕
?
室外给水设计标准?
〔2006年版〕
〔GBJ50013-2006〕
?
城市污水处理工程工程建设标准?
〔2001年修订版〕
三、设计内容和任务
1.工艺流程选择、方案确定；
2.各污水构筑物设计计算；
3.A2/O生化反响池设计计算；
4.污泥系统设计计算；
5.绘制系统高程布置图、平面布置图各一张，主要单体构筑物〔沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池等〕平面、剖面图1张；
6.编写设计说明书及计算书。
四、设计水质及处理后排放水质
1、设计处理水量：
日处理量：
50000
m3/d
秒处理量：
m3/s
Q
50000
0.579m3/s578.70L/s
24
3600
根据?
室外排水设计标准?
，查表并用内插法得：
Kz
所以设计最大流量:
QmaxKzQ1.385000069034m3/d2876.4m33/s
2、确定其原水水质参数如下：
BOD=300mg/L
COD
cr
=600mg/LSS=250mg/L
氨氮=40mg/L
5
磷酸盐（以P计）=10mg/LpH=6~9
3、设计出水水质
符合城市污水排放一级A标准：
BOD5≤20mg/LCOD≤60mg/LSS≤20mg/L氨氮≤15mg/L
磷酸盐〔以P计〕≤L
4、污水处理程度确实定
根据设计任务书，该厂处理规模定为：
50000m3/d
进、出水水质:
工程
COD（mg/L）
BOD（mg/L）
SS（mg/L）
NH-N（mg/L）
TP（mg/L）
5
3
进水
600
300
250
40
10
出水
60
20
20
15
去除率
90%
%
92%
%
95%
五、城市污水、污泥处理方案确实定
我国城市污水处理在见过四十多年来取得是很大的成就，污水处理技术随着水污染
控制与环境治理的实践，在吸取国外技术经验的同时，结合我国国情的特点，逐步改良
提高，初步形成一些适用的技术路线，主要如下：
1〕对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线；
2〕以自然生物净化为主并附以人工的生物净化技术路线；
3〕以深水扩散排放为主，处理为辅的技术路线；
1.污水设计方案确实定
〔1〕此废水具有如下特点：
BOD5/CODCr=300/600=，说明废水可生化性很好；有较高的N、P含量；
（2〕针对以上特点，要求污水处理系统应该具有以下功能：
（a〕具有一定的BOD5去除能力；
（b〕具备一定的脱N除P功能，使出水N、P达标；
（c〕使污水处理过程中产生的剩余污泥根本到达稳定。
（3〕生化处理工艺选择
根据课程设计要求，本设计采用A2/O工艺，污泥处理采用浓缩脱水工艺。
2、污水处理工艺方案的比拟[1][2][4][12]
目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟，AB法，SBR法，A2/O法等。
为了
使本工程选择最合理的处理工艺，有必要按使用条件，排除不适用的处理工艺后，再对
可以采取的处理工艺方案进行比照和选择：
〔a〕AB法
AB工艺是一种生物吸附―降解两段活性污泥工艺，A段负荷高，曝气时间短，左右，
污泥负荷高2～6kgBOD5/（kgMLSS·d），B段污泥负荷较低，为～kgBOD5/（kgMLSS·d），
该段工艺有机物、氮和磷都有一定的去除率，适用于处理浓度较高，水质水量较大的污
水，通常要求进水BOD5≥250mg/L，AB工艺才有明显优势。
AB工艺的优点：
①具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和
投资及运转费用较低等。
②对有机底物去除效率高。
③系统运行稳定。
主要表现在：
出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有
良好的污泥沉降性能。
④有较好的脱氮除磷效果。
⑤节能。
运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。
经试验证明，AB法工艺较传
统的一段法工艺节省运行费用20%～25%.
AB工艺的缺点：
①A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要
是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。
②当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除
BOD55%～60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的
脱氮。
③污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，
且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。
总体而言，AB法工艺适合于污水浓度高、具有污泥消化等后续处理设施的大中规
模的城市污水处理厂，有明显的节能效果。
对于有脱氮要求的城市污水处理厂，一般不
宜采用。
〔b〕SBR法工艺
SBR是序列间歇式活性污泥法〔SequencingBatchReactorActivatedSludge
Process〕的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批
式活性污泥法。
它是一个完整的操作过程，包括进水、反响、沉淀、排水排泥和闲置5个阶段。
SBR工艺有以下特点：
①SBR装置结构简单，运转灵活，操作管理方便；
②投资省，运行费用低；Ketchum等人的统计结果说明：
采用SBR工艺处理小城镇污水要比用普通活性污泥法节省基建投资30%；
③可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，SVI值较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩；
④SBR处于好氧/厌氧交替运行的过程中，在出去含碳有机污染物的同时实现脱氮
除磷；
⑤SBR处理工艺系统构筑物少、布置紧凑、节省占地，同时也减少了基建投资费
用；
由于SBR工艺有很多的优点，近年来在我国污水处理中也得到较广泛的应用，但它也存在一些缺乏之处：
①废水排放规律与SBR间歇进水的要求存在不匹配的问题，需要较大的调节池；
②设备的闲置率较高；
③排水水位较低，一般不能直接自流排放；
④进水、曝气和排水周期运行，设备启停、阀门启闭完全依赖自动控制系统来实现，处理污水量较大时，要求多个SBR池并联运行，增加了控制系统的复杂性。
（c〕氧化沟工艺
氧化沟污水处理工艺是活性污泥法的一种变形，其曝气池为封闭的沟渠，废水和活
性污泥的混合液在其中不断循环流动，因此氧化沟又有“无终端循环曝气池〞的说法。
过去由于其曝气装置动力小，使池深及充氧能力受到限制，导致占地面积大、土建费用
高，其推广及运用受到影响。
近10年来由于曝气装置的不断改良、完善及池形的合理
设计，弥补了氧化沟过去的缺点。
现代的氧化沟具有工艺流程简单，管理简便，处理效
果好，耐冲击负荷强、运行稳定等一系列优点，而且可根据需要选择不同的泥龄和池形，
满足不同的处理目标和处理程度的需要。
技术成熟、在国内外应用得最为广泛的氧化沟
有以下几种：
①卡鲁塞尔氧化沟
卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟环形氧化沟，主要采用外表曝气机，兼有供氧和推流的作用。
污水在沟内转折巡回流动，处于完全混合状态，有机物不断得以去除。
表曝机少，灵活性差，设备维修期间沟不能工作，沟内混合液自由流程长，由于紊流导致的流速不均，很容易引起污泥沉淀，影响运行效果。
单沟氧化沟的平均溶解氧维持在2mg/L左右，加之单点供氧强度过大，耗氧较高。
在一般情况下，单沟很难形成稳定的缺氧段，不利于脱N。
②三沟式氧化沟
三沟式氧化沟工艺有两个边沟，一个中沟，当一个曝气时，另外两个作为沉淀池使用。
一定时间后改变水流方向，使两沟作用相互轮换，中沟那么连续曝气，三沟式氧化沟无需污泥回流装置，如果条件适宜，还可以进行反消化。
缺点：
进、出水方向，溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统；自控系统要求管理水平高，稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作。
由于侧沟交替运行，设备利用率较低。
③一体化氧化沟
一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内，即氧化沟的一个沟内设沉淀槽，在沉淀池两侧设隔板，底部设一导流板。
在水面上设集水装置以收集出水，混合液从沉淀池底部流走，局部污泥那么从间隙回流至氧化沟。
一体化氧化沟将曝气、沉淀功能集于一体，免除了污泥回流系统，但其结构有待进一步完善。
④奥贝尔氧化沟
奥贝尔氧化沟由三个同心椭园形沟道组成，污水由外沟道进入沟内，然后依次进入
中间沟道和内沟道，最后经中心岛流出，至二次沉淀池。
在各沟道横跨安装有不同数量
转碟气机，进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。
外沟道体积占整个氧化沟体积的
50—55%，溶解氧控制趋于L，高效地完成主要氧化作用：
中间沟道容积一般为25%—30%，
溶解氧控制在L，作为“摆动沟道〞，可发挥外沟道或内沟道的强化作用；内沟道的容积
约为总容积的15%—20%，需要较高的溶解氧值〔L左右〕，以保证有机物和氨氮有较高
的去除率。
奥贝尔氧化沟工艺特点如下：
①工艺流程简单，处理构筑物少，出水水质良好，具有很好的除磷脱氮效果。
②污泥不易发生污泥膨胀，管理简便。
③具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势，能承受水量、水质变化较大的冲
击负荷，处理效果稳定。
④采用延时曝气，污泥产量较少。
但奥贝尔氧化沟工艺也存在一定的缺乏：
转碟曝气效率低，耗电量大，占地多，且其投资及运行费用均高于A2/O工艺。
（d〕A2/O法
A2/O工艺亦称A-A-O工艺，是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称〔生
物脱氮除磷〕。
按实质意义来说，本工艺称为厌氧-缺氧-好氧法生物脱氮除磷工艺的简
称。
该工艺中，首段为厌氧池，原污水及回流污泥同时进入本段，其主要功能是聚磷菌
进行磷的释放，为在好氧段进行磷的超量吸收实现生物除磷创造条件。
在缺氧池中，反
-
硝化菌利用污水中的有机物做碳源，将回流混合液中带入的大量NO3-N复原为N2释放至
空气，到达脱氮的目的并使BOD5浓度有所下降。
在好氧池中，有机物被微生物生化降解，氨氮被硝化成NO3--N。
同时聚磷菌进行磷
的超量吸收，在排除剩余污泥的过程中被除去，完成生物降磷。
所以，A2/O工艺可以同
时完成有机物的去除、除磷和脱氮等功能。
好氧池进行有机物的氧化和氨氮的硝化，缺
氧池那么完成脱氮功能，厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。
A2/O法的特点有：
①该工艺将厌氧段放在工艺的第一级，充分发挥了厌氧菌群承受高浓高度、高有
机负荷能力的优势，处理效果好，产生的污泥量较一般的生物法少；
②该工艺将将脱氮除磷统一在同一个系统中，既简化了污水处理的操作，又增加
了处理工艺的功能。
本工艺在系统上可称为最简单的脱氮除磷工艺，总的停留时间少于
其他同类工艺；
③该工艺可用于处理工业废水比重较大的城市污水；
④该工艺是在普通活性污泥法的根底上开展起来的，因而也较容易用于生物法处
理的老污水处理厂的改造，可减少基建费用；
⑤该工艺在厌氧、缺氧、好氧交替运行条件下，丝状菌不能大量增值，不易发生
污泥膨胀，SVI值一般小于100；
⑥该工艺污泥中含磷量较高，具有很高的肥效；
⑦该工艺为污水回用和资源化开辟了新的途径，具有良好的环境效益和经济效益。
但A2/O工艺的主要缺点是机械设备相对较多。
综合比拟，选用A2/O工艺进行污水处理。
3、污泥处理工艺的选择
污水处理所产生的剩余污泥必须按照减量化，无害化的原那么进行妥善平安的处理、处置。
本工程污水处理工艺，采用生物脱氮除磷的A2/O工艺，污泥龄达15天以上，污泥已根本稳定，无需厌氧消化，可以直接进行机械浓缩脱水，同时可以防止磷的厌氧释放，保证了除磷效果。
选择带式浓缩压滤一体机，泥饼含固率高，能耗底，可连续运行，生产效率高。
二沉池污泥经贮泥池，直接进入机械脱水阶段，同时投加PAM等药剂，以强化污泥脱水性能。
4、工艺流程确实定
本设计的工艺流程为〔见图一〕
砂水别离器出砂外运
中
集
细
旋
平
流
流
进水
A2/O反响池
格
水
泵
格
沉
式
栅
井
房
栅
砂
初
池
沉
池
污泥脱水间
辐
贮泥池
污泥浓缩池
回流污泥泵房
流
式
二
沉
泥饼外运
池
紫外消毒
出水
图一污水处理厂工艺流程图
5、污水处理构筑物的选择
1〕格栅
格栅由一组或数组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置组成，
倾斜安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较
粗大漂浮物和悬浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水
设施、进出水口，减少后续处理生产的浮渣，保证污水处理设施的正常运行
[2]。
本设计采用两道格栅，40mm的中格栅和10mm的细格栅，为减轻劳动强度，采用机
械去除截留物。
2〕污水泵房
污水泵站的特点及形式[1]：
泵站行驶的选择取决于水里条件和工程造价，其他考虑因素还有：
泵站规模大小、
泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、
选用水泵的形式及能否就地取材等。
污水泵站的主要形式[1]：
〔1〕合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用
矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；
〔2〕合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构
水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵自动方便。
〔3〕对于自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮〔泵轴〕低于集水池最低水位，在最
高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作
简单。
〔4〕非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不
得设低阀，故需设引水设备。
但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。
由以上可
知，本设计因水量较大，并考虑到造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采
用自灌式半地下式矩形泵房。
3
〔5〕流量小于2m/s时，常选用下圆上方形泵站，其设计和施工均有一定的经验，
故被广泛使用。
本设计确定采用与中格栅合建的下圆上方形潜水泵房。
3〕沉砂池
沉砂池的功能的去除比重较大的无机颗粒。
按水流方向的不同可分为的不同可分为
平流式、竖流式、曝气沉砂池和旋流沉砂池四类。
比拟如下[1][2]：
a.平流沉砂池优点：
沉淀效果好，耐冲击负荷，适应温度变化。
工作稳定，构造
简单，易于施工，便于管理缺点：
占地大，配水不均匀，易出现短流和偏流，排泥间距
较多，池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。
b.竖流沉砂池优点：
占地少，排泥方便，运行管理易行。
缺点：
池深大，施工困
难，造价较高，对耐冲击负荷和温度的适应性较差，池径受到限制，过大的池径会使布
水不均匀
c.曝气沉砂池优点：
克服了平流沉砂池的缺点，使砂粒与外裹的有机物较好的分
离，通过调节布气量可控制污水的旋流速度，使除砂效率较稳定，受流量变化影响小，
同时起预曝气作用，其沉砂量大，且其上含有机物少。
缺点：
由于需要曝气，所以池内
应考虑设消泡装置，其他型易产生偏流或死角，并且由于多了曝气装置而使费用增加，
并对污水进行预曝气，提高水中溶解氧。
d.旋流沉砂池〔钟式沉淀池〕优点：
占地面积小，可以通过调节转速，使得沉砂
效果最好，同时由于采用离心力沉砂不会破坏水中的溶解氧水平〔厌氧环境〕缺点：
气
提或泵提排砂，增加设备，水厂的电气容量，维护较复杂。
基于以上四种沉砂池的比拟，本工程设计确定采用旋流沉砂池。
4〕初沉池
初沉池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀别离。
按照初沉池的形状和
水流特点，通常分为平流式、竖流式、辐流式及斜管四种。
比拟如下[1][2][4]：
a.平流沉淀池优点包括：
沉淀效果好；耐冲击负荷和温度的变化适应性强；施工容易，造价低。
它的主要缺点为：
池子配水不均匀；采用多斗排泥时，每个泥斗需要单设排泥管各自排泥，操作量大。
适用条件：
适用于大、中、小型污水处理厂；适用于地下水位较高和地质条件较差的地区。
b.辐流式沉淀池优点包括：
多为机械排泥，运行较好，管理较简单；排泥设备已趋
定型。
它的主要缺点为：
池内水速不稳定，沉淀效果较差；机械排泥设备复杂，对施工
质量要求高。
适用条件：
适用于大、中型污水处理厂；适用于地下水位较高的地区。
c.竖流式沉淀池优点包括：
排泥方便，管理简单；占地面积较小。
它的主要缺点为：
池子深度大，施工困难；对冲击负荷和温度变化的适应性能力较差；造价较高；池径不
宜过大，否那么布水不均匀。
适用条件：
适用于处理水量不大的小型污水处理厂。
d.斜板〔管〕沉淀池优点包括：
沉淀效率高，停留时间短；占地面积小。
它的主要缺点为：
用于二沉池时，当固体负荷较大时其处理效果不太稳定，耐冲击负荷的能力较差；运行管理本钱高。
综上所述，四种沉淀池的优缺点比拟，并结合本设计的具体情况；设计水量较大，
本设计初沉池采用平流式初沉池。
2
5〕A/O反响池
本设计选用A2/O反响池，比拟已在前面列出。
6〕二沉池
二沉池设在生物处理构筑物后面，用于沉淀去除活性污泥或腐殖污泥〔指生物膜法
脱落的生膜〕。
沉淀池主要形式与初沉池一样，主要分析及比拟已在前面列出。
综合四种沉淀池的优缺点比拟，并结合本设计的具体情况；设计水量较大，本设计
二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。
7〕消毒
污水处理厂常用的消毒方法有液氯消毒、漂白粉消毒、臭氧消毒和紫外线消毒等四
种，他们的优缺点和使用条件如下[1][2][4]：
a.液氯消毒优点：
价格廉价，效果可靠，投配设备简单。
缺点：
对生物有毒害作用，
并且可能产生致癌物质。
适用于大、中型规模的污水处理厂。
b.漂白粉消毒优点：
投加设备简单，价格廉价缺点：
除用液氯缺点外，尚有投配量不准确
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