摘 要

随着我国经济的快速发展，城市化的进程也大大加快，城镇人口迅速扩张，城市污水的排放量大幅度提升，加大了市政管网与污水处理厂的负担。目前人们的环保意识和可持续发展意识逐渐提高，环境污染的关注度越来越密切。城市生活污水有大量固体悬浮物、含氮化合物、含磷化合物等，不加处理直接排放将引起严重的环境问题。

在本次设计中，设计一个中型城镇生活污水处理厂，其水处理能力为5.0万立方米/天，远期处理水量为10.0万立方米/天的。

在查找国内生活处理厂的实例、污水处理厂设计相关国家标准、设计手册等，综合比较各构筑物的优缺点、对比前期投资建设成本、后期运行维护的便捷性、水处理的成本，确定适合本次毕业设计的生活污水处理过程。。

根据国家环保标准，我国对污水排放标准日渐严苛，部分地方也制定了比国标更加严苛的地方标准，较少生活污水的排放对环境的不良影响。

本次设计选用CAST工艺，污水具体的处理流程为：

进水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→CAST池→深床反硝化滤池→消毒→出水

污泥→污泥泵房→贮泥池→污泥浓缩脱水→污泥外运

在二级生物处理后加深床反硝化滤池，目的是将二级处理后的出水进行深度处理，进一步处理处理后污水中的氮，使出水标准可以满足《城市生活污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准。

本次设计涉及污水处理厂主要构筑物的设计计算、污水处理厂的平面设计、污水处理厂内管道设计、高程设计。

关键词：生活污水；循环式活性污泥法；脱氮除磷

Abstract

With the rapid development of China's economy, the process of urbanization is also greatly accelerated, the urban population is expanding rapidly, and the discharge of urban sewage is greatly increased, which increases the burden of municipal pipe network and sewage treatment plant. At present, people's awareness of environmental protection and sustainable development is gradually improving, and attention to environmental pollution is increasingly close. There are a lot of suspended solids, nitrogenous compounds and phosphorous compounds in urban sewage .

This project is to design a medium-sized urban sewage treatment plant with a short-term water treatment capacity of 50,000 m³/d and a long-term water treatment capacity of 100,000 m³/d.

In the search of domestic living treatment plant examples, sewage treatment plant design related national standards, design manual, etc., comprehensive comparison of the advantages and disadvantages of each structure, the comparison of early investment and construction costs, late operation and maintenance convenience, water treatment costs, determine a suitable for the design of the sewage treatment works.

According to the national environmental protection standards, China is increasingly stringent on sewage discharge standards, and some local governments have set more stringent local standards than the national standards, so as to reduce the adverse impact of domestic sewage discharge on the environment

CAST technology is selected in this design. The specific sewage treatment process is as follows:

Inflow→Coarsescreen→Upgradingpumpingstations→Finescreen→Gritchamber→CAST→Deep denitrification→Disinfection→Effluent.

Sludge→Sludge pump room→Mud pools→Sludge concentrator→Sludge sinotrans

The purpose of deepening the bed denitrification filter after the secondary biological treatment is to deeply treat the effluent after the secondary treatment and further treat the nitrogen in the sewage after treatment, so that the effluent standard can meet the level A standard in the "urban sewage treatment plant pollutant discharge standard" (GB18918-2002).

This design involves the design calculation of the main structure of the sewage treatment plant, the plane design of the sewage treatment plant, the pipeline design in the sewage treatment plant, the elevation design.

Key Words：Domestic sewage; CAST; Nitrogen and phosphorus

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

第2章 污水水质的分析 3

2.1 设计污水处理量 3

2.2 水质的确定 3

2.3 处理程度的确定 3

2.4 进水水质分析 4

第3章 污水处理厂工艺方案 5

3.1 污水处理工艺选择 5

3.2 一级处理 5

3.3 二级处理 6

3.3.1 SBR工艺 6

3.3.2 氧化沟 8

3.3.3 A/A/O工艺 8

3.4 三级处理及深度处理 9

3.4.1 深床反硝化滤池 9

3.4.2 混凝沉淀 10

3.5 消毒 11

第4章 污水处理系统设计 12

4.1 设计污水水量 12

4.2 中格栅 12

4.3 提升泵房 14

4.4 细格栅 14

4.5 旋流沉砂池 16

4.6 配水井 17

4.7 CAST反应池 18

4.7.1 CAST池主体反应池 18

4.7.2 CAST反应池主要设备设计 21

4.8 深床反硝化滤池 23

4.9 紫外消毒池 23

第5章 污泥处理系统 24

5.1 污泥处理工艺选择 24

5.2 污泥浓缩 24

5.3 污泥预处理 24

5.4 污泥脱水 25

5.5 污泥干化 25

5.6 污泥处理系统计算 26

5.6.1 贮泥池 26

5.6.2污泥浓缩机房 26

第6章 污水处理厂的总平面布置 28

6.1 平面布置 28

6.1.1平面布置原则 28

6.1.2 平面布置的内容 29

6.2 高程布置 29

6.2.1 高程布置原则 29

6.2.2 高程计算 29

第7章 结论 31

参考文献 32

致 谢 34

第1章 绪论

水是人类生产生活中一项不可或缺的自然资源，它也是促进社会发展和推动文明进步的重要因素。从现实来看，中国的水资源相对稀缺，人均占有量低，是一个水资源严重短缺的国家，再加上我国经济的迅速发展，对水资源的需求不断增加，水资源利用现状不容乐观。城镇用水量和废水排放量的逐年增加。近年来，我国对环境保护的日益重视，可持续发展观念深入人心，污水处理现状有一定的改观。截止2016年底，中国城镇生活污水处理率为91.9%、县城污水处理率为85.22%，总日处理能力达1.7亿立方米^[1]。

城市生活污水中含有大量固体悬浮物、有机物、含氮化合物、含磷化合物、菌类生物群及微生物菌群等。若城市生活污水不加处理直接排放，可能引发收纳水体富营养化，排放到土壤中对土壤造成难以恢复的后果。

自19世纪，一些经济发达的国家出现了水污染问题，政府开始关注环境问题，加大对污水处理工程的投资，水污染得到改善。瑞典是目前污水处理处理设施普及率最高的国家，平均5000人1座污水厂，其中91%为二级生物处理厂。而我国污水处理事业起步晚于西方国家。截止到2018年，我国城市生活污水处理率达到80%以上。但同先进国家相比，我国城市污水处理事业起步晚，污水处理普及率、机械化、自动化程度低等不足。

目前的污水处理一般都采用传统的污水处理工艺，工艺流程基本为：污水——预处理——生化法——二沉池——消毒——出水。预处理技术常用的有格栅、调节池、沉砂池等，二级生化处理是生活污水处理的核心部分。

在经过一级物理处理和二级生化处理后仍然含有较高的氮磷。排入水体后依旧会对水体造成污染^[2]。

本次设计采用的二级生物处理为CAST工艺，近几年CAST工艺广泛应用，具有设备控制简单、运行成本低等优点，但是CAST工艺也存在一些缺点，例如脱氮除磷效果较差。为满足日益严格的污水排放标准，使本次设计具有一定的先进性与创新性，在CAST工艺后添加深床饭硝化滤池。陈光勇等^[3]，指出在CAST工艺后添加深床反硝化滤池能很好地弥补CAST工艺对磷氮去除的不足，但在CAST主反应区，溶解氧浓度高，导致后续深床反硝化滤池中反硝化菌生长受到抑制，硝态氮去除效率低，影响出水水质，并给出2个解决方案，方案一是为在反硝化滤池中补充碳源，使反硝化细菌得以生长繁殖^[4]；方案二是改变工艺运行周期使得CAST工艺主反应区处于好氧、缺氧交替状态，有效的反硝化脱氮。经过深度处理，污水出水水质远远低于国标，具有良好的使用价值。

本次设计目标为近期日处理量为5万m3/d，远期处理量为10万m3/d的生活污水处理厂，通过资料的查找、分析、对比确定合理的方案，进行相关设计计算，完成了本次毕业设计。

第2章 污水水质的分析

2.1 设计污水处理量

近期规模Q_近=50000m³/d=578.71L/s

近期总变化系数K₁=1.34

近期污水设计流量Q₁==776.16L/s

远期规模Q_远=100000m³/d=1157.41L/s

远期总变化系数K₂=1.3

远期污水设计流量Q₂==1504.63L/s

2.2 水质的确定

我国一般城市生活污水水质参数见表2.1。

表2.1 我国城市生活污水水质

根据上表，确定污水处理厂的进水水质，如表2.2。

表2.2 污水进水水质

按照国家的要求，经生活污水处理厂处理后的污出水水质应达到我国现行的《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级A标准，即出水水质如下表2.3。

表2.3 污水出水标准

2.3 处理程度的确定

污水的处理程度的计算公式：

式中 E——污水的处理程度，%；

——污水厂进水某污染物的平均浓度，mg/L；

——经污水处理厂处理后该种污染物达到的排放标准的浓度，mg/L。

BOD₅的去除率：E=

COD的去除率：

SS的去除率：

NH₃-N的去除率：

TN的去除率：

TP的去除率：

2.4 进水水质分析

污水处理厂的进水水质技术性能如下表2.4：

表2.4 进水水质性能

BOD₅/COD比值：一般其比值gt;0.3，认为可生化；BOD₅/CODgt;0.45，可较好生化；BOD5/CODlt;0.3 认为难生化；BOD₅/CODlt;0.25不易生化。进水水质 BOD5/COD=0.4gt;0.3可生化。

BOD₅/TN比值：当BOD₅/TN≥3.5时，能有效脱氮。本次设计的BOD₅/TN=3.43，可以能脱氮。

BOD₅/TP比值：当BOD5/TP≥18时，才能生物除磷，否则需要外加碳源（例如葡萄糖、甲醇等），比值越大，除磷效果越好。本设计BOD₅/TP=18.46，可以进行生物除磷。

第3章 污水处理厂工艺方案

3.1 污水处理工艺选择

污水处理工艺流程是对各构筑物的优化组合，以达到规定的排放水质。根据合理的工艺流程确定合适的相关设备。影响污水处理工艺流程确定的主要因素有：污水处理程度；污水水量和水质特点；工程造价和运行费用；出水水质的要求；合理的污泥处理工艺。

因此，通过综合分析各项因素，对比多个方案选择合适的工艺流程。对选择的污水处理工艺流程进行技术经济分析，选择技术先进、经济合理、运行可靠的工艺及相应的工艺参数。

污水按照处理程度分为一级处理、二级处理、三级处理、深度处理。

一级处理主要是通过物理方法去除污水的固体悬浮物。

二级处理是通过物理法 生物法完成的，能有效去除水中溶解的有机污染物。目前我国各污水处理厂基本普及污水的二级处理。

三级处理主要处理二级处理不能去除的污染物，包括氮、磷等。

深度处理可以满足更高水质的出水要求，三级处理跟深度处理无较明显的界限^[5]。我国具有三级处理与深度处理的污水处理厂较少，但生活污水出水水质日趋严格，三级处理与深度处理应大力推广。