摘 要

据研究显示，因为乡镇的人口逐渐增加，污水排放很大，如果污水不处理，直接排放到河流或湖泊，污染水体，由于生活污水含有更多的氮和磷，也会丰富水体，这些富营养化水体会对生态造成威胁，最主要的也是最直接的处理方法就是在村庄和乡镇建立相应的污水处理厂，选择的污水处理工艺应具有一定的脱氮除磷功能以防水体的富营养化。因此，建立合理的污水处理厂就势在必行，在设计的过程中，需要我们弄清污水和污泥的处理过程，选择合适的处理方法和工艺，配置实用而又简便的构筑物，详细规划各种管道和建筑物的总体布置。

本次设计处理的污水为一般的农村生活污水，根据设计要求，其出水质要求达到（城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级A标准），污水处理厂不但要求有效地去除BOD₅和COD，还要对污水中的氮和磷进行适当处理，防止水体过于营养化，在此同时应当考虑该污水处理厂的建造费用和运行成本，并参考典型的工艺流程和各种生物处理法的优缺点及使用条件，本次设计决定采用氧化沟工艺，另外，由于氧化沟工艺具有良好的BOD、COD去除效率和反硝化效果，但除磷效果不明显，因此，需要在氧化沟工艺的前面，增设一个厌氧池，来达到除磷降磷的目的。

本论文确定了污水处理的详细方法和粗略计算了各个处理系统的构筑物尺寸，并对对总平面和各构筑物的布置进行规划，并在撰写论文的时候发现并提出了一些问题和建议，基本上实现了污水处理厂的初步设计。本设计分为说明书和计算书两部分，内含7张1#设计图纸的绘制，设计图纸一套（包括总平面布置图、高程图、主体构筑物平面图剖面图表等）；共绘一号图纸七张，其中手绘图纸1张。

关键词：污水处理；一级A；氧化沟工艺

Abstract

According to the research,because the population of villages and towns is gradually increasing,the sewage discharge is very large.if the sewage is not treated,it will be directly discharged to rivers or lakes and pollute the water body.because the domestic sewage contains more nitrogen and phosphorus,it will also enrich the water body.these eutrophic water will pose a threat to the ecology.the most important and direct treatment method is to establish corresponding sewage treatment plants in villages and towns.the sewage treatment process chosen should have a certain nitrogen and phosphorus removal function to prevent the eutrophic water .Therefore,it is imperative to establish a reasonable sewage treatment plant.during the design process,we need to clarify the treatment process of sewage and sludge,select appropriate treatment methods and processes,configure practical and simple structures,and plan the overall arrangement of various pipelines and buildings in detail.

The sewage treated in this design is ordinary rural domestic sewage.according to the design requirements,its effluent quality meets the first-class a standard of the pollutant discharge standard of urban sewage treatment plant (GB18918-2002).the sewage treatment plant not only requires effective removal of BOD₅ and cod,but also carries out appropriate treatment of nitrogen and phosphorus in the sewage to prevent over-eutrophication.at the same time,the construction cost and operation cost of the sewage treatment plant should be considered.referring to the advantages and disadvantages of the typical process flow and various biological treatment methods,and the use conditions,the design decides to adopt the oxidation ditch process in addition,because the oxidation ditch process has good BOD and cod removal efficiency.

This paper determines the detailed method of sewage treatment and roughly calculates the structure size of each treatment system it also plans the general layout and the arrangement of each structure.at the time of writing this paper,it discovers and puts forward some problems and suggestions,which basically realizes the preliminary design of the sewage treatment plant.This design is divided into two parts:instruction manual and calculation book.it includes the drawing of 7 1 # design drawings and a set of design drawings (including general layout plan,elevation plan and section plan of main structure,etc.);Draw a total of seven drawings,including 1 hand-painted drawings.

Keywords: sewage treatment;First level A;Oxidation ditch process

目录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 设计内容 1

第二章 设计方案的比选 3

2.1 方案选择原则 3

2.2 工艺比较 4

第三章 构筑物设计说明 7

3.1 格栅 7

3.2 污水提升泵房 8

3.3 沉砂池 9

3.4 厌氧池 10

3.5 氧化沟 11

3.6 二沉池 12

3.7 接触池与加氯间 12

3.8 污泥处理 13

3.8.1 集配泥井 14

3.8.2 污泥回流泵房 14

3.8.3 浓缩池 14

3.8.4 贮泥池 14

3.8.5 脱水车间 15

第四章 污水处理厂布置 16

4.1 管道的水力计算 16

4.2 厂区道路及绿化布置 16

第五章 技术经济 18

5.1 工程投资估算 18

5.2 运行费用估算 18

5.3 工程效益分析 19

参考文献 20

附录 21

致谢 22

第一章 绪论

1.1 研究背景

就中国而言，全国600多个城市中大约有2/3供水不足，其中100多个城市严重缺水，并且近几年来，社会经济发展势头没有减缓，还在呈现快速增长的态势，这就意味着，人们对水的需求只会继续增加，缺水所带来的问题不断突出，以前或正在造成的水污染还没有得到有效遏制，而且更为重要的是，缺水区域逐渐蔓延到农村，近几年，农村用水也面临匮乏的境地，因此，为了合理利用和管理农村用水，有必要对农村生污水进行处理。

农村生活污水的主要特点是污染面广、分布分散，处理污水主要是将水中的对人体有害的物质清除或者降解。

我国从上个世纪80年代开展生活污水的开发和研制工作，在农村也建立了各种类型的污水处理厂，但是直到目前污水厂的处理效率较低，并且仍然存在问题。主要表现在生物处理效率较低和污水资源利用化较低，首先，农村的水体一般营养化较严重，污水厂对于生活污水中的氮磷去除率很低，达不到要求的标准；其次，最重要的是，污水处理厂的主要目的是收集并对污水进行处理，虽然能够降低水中有害物质和氮磷含量，并没有对污水进行再利用，实现污水资源化。

面对复杂的农村环境问题，我国提出台了一系列指导文件，整改农村环境，如《全国农业和农村经济发展第十二个五年规划》、《农村环境连片整治技术指南》和《农村生活污水处理项目建设与投资指南》等。

这几年来，随着地方经济实力的增强，逐步认识到合理处置农村生活污水的重要性，并开始采用一些符合农村实际的技术来处理污水，这些技术或低能耗、或操作简便，比如厌氧沼气池处理技术、利用农作物降解污水技术、氧化塘处理技术等。

1.2 设计内容

农村生活污水如果不处理直接排放到河流或湖泊，将对水体造成污染，并且乡镇人口不断增多，污水排放也与日俱增，带来的污染也会越来越严重。因为生活污水来自农村，化学污染比较轻，因此主要问题就在于其中含有较多的氮磷物质，氮和磷排放到水中会对水中的生物造成危害，可以使水体富营养化，产生赤潮或水华，所以必须在农村和乡镇建设污水处理厂对乡镇排放的污水进行处理。农村生活污水来源较为简单，主要来源有农家的厕所用水、厨卫用水、洗漱用水等。处理生活污水，最主要的的就是所选择的污水处理工艺应具有一定的脱氮除磷功能以防水体的富营养化，同时污水处理厂的布置情况和构筑物的尺寸设计应当符合当地地形地势，还有就是要考虑污水厂的管道布置^[1]。

近年来，各种类型、各种规模的污水处理厂的建立，改善了水污染问题，并且效果也是显而易见的。污水处理厂在解决水环境恶劣这方面做出了突出的贡献，污水处理厂不仅将农村很分散的排放污水收集起来统一处理，减少了乡镇地区水体的污染，保护了远离工业、远离城市的水环境，同时达标排放的污水有些可以直接利用，比如灌溉，减少了对土壤的伤害，还间接意义上节约了用水^[1]。

经过分析我认为，建立污水处理厂是解决水污染问题的有效方法。乡镇污水处理厂是农村的基础设施，其工程质量直接影响农村经济的发展和人民生活质量。本次设计的目的是通过详细分析农村污水的特点，规划和设计2000m³/d的污水处理厂，来改善农村环境，提高农村居民生活质量，建设和谐美好乡村，促进生态文明建设，为社会主义建设出一份力。

第二章 设计方案的比选

2.1 方案选择原则

我国农村地区广大，各种自然状态复杂，地貌环境和人类活动情况各异，在这种背景下，农村污水处理要因地制宜，选择合适的污水处理方式，既能解决污水达标排放，也能充分回收利用水资源。所以在处理农村生活污水时要遵循一定的准则，选择适宜的收集和处理方法，构建合适的建筑体系，才能起到真正处理污水的效果。在建造农村污水处理厂的过程中，有五大原则需要我们遵守：

（1）分散处理原则

农村地区人口居住相对于城市来说比较分散，因此每家每户产生的污水一般都不很集中，产生的污水也不多，而且很多都很难收集起来集中处理，但是从整体情况来看，一个乡镇或者一个村庄产生的污水量还是很可观的。对此污水的处理必须要坚持分散处理的原则，分散处理原则不是意味着单独处理每家每户的污水，把一家一户作为一个处理单元，一般情况下污水处理的过程有以下四个步骤^[2]：

1）污水的预处理:指污水在进行生物或化学处理前所进行的物理方法的处理，如沉淀、生物处理之前设置的预处理设施，大概包括格栅、筛网、沉砂池或者砂水分离器等装置，可以达到去除部分悬浮物质、部分污染物，均衡污水水质等效果；

2）污水的收集：污水收集系统要考虑农村的位置和人口等因素，农村污水相对比较分散，因此通常要集中处理，所以收集的时候经常采用合流制同时处理污水和雨水；

3）污水的处理：使污水达到排放水体或者再次使用的水质要求，需要将大量农户产生的污水集中到一个区域进行污水处理；

4）处理后污水的达标回用：将污水经过处理后达到标准直接排放到河流或者灌溉农田或土地。

（2）源头分离技术的原则：在农村地区污水来源比较广泛，源头分离就是把污水按照来源不同进行分类，具体就是将生活污水中的不同污染物先分开收集，选择适合污水类型的处理方法，然后再进行下一步处理过程^[2]。

（3）经济适用原则：在选择农村污水处理技术得到时候，应当考虑农村有限的经济和人力条件，尽量选择投资低，易于维修和管理的污水处理技术。

（4）操作简单的原则：农村地区地方偏僻，经济和社会基础较为落后，专业性操作人员较少，难以对高端污水处理设备进行有效使用，所以选择的设备和处理技术应操作简单、管理方便。

（5）立足当前兼顾长远的原则：解决农村生活污水问题不仅仅是一时之需，而是为当地的发展助力。污水进过科学处理后，部分可以再生，继续发挥作用。

2.2 工艺比较

污染物的生物化学转化技术有很多，氧化塘法、氧化沟法、A/A/O法、A/O法等，主要概括为活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法、自然条件下的生物处理法。其中，SBR、A/O、A/A/O和氧化沟属于活性污泥法，生物滤池、转盘和接触氧化池属于生物膜法，UASB、厌氧消化和水解酸化属于厌氧生物处理，而稳定塘、生态氧化塘等则属于自然条件下的的生物处理法。本次设计决定采用活性污泥法，活性污泥法的几类具体方法各有其优缺点^[4]。

（1）AB法

AB法最早是德国一开始创立的。这门工艺最大的特点是将曝气池分为两段，一段负荷高，一段负荷低。这两段负荷不同，也就意味着曝气时间和水力停留时间不同，造成了在两段中发生的生化反应天壤之别，产生了不同的活性污泥量。AB法的优点是对有机底物去除率高，并且系统运行稳定，有很好的脱氮除磷效果，主要特点是费用低、节能，但不适合低浓度水质，高负荷A段和低负荷B段亦可分期建设^[5]。

（2）SBR法

SBR法是序批式活性污泥法的简称，又被称作间歇曝气法，主体构筑物是SBR反应池，在该池之中完成进水、曝气、沉淀和出水和排除剩余污泥，因此，处理过程大为简化。那么显而易见，SBR法工艺简单，不需要设置调节池、初沉池，甚至是二沉池和污泥回流设备。但该方法缺点也很明显，污水处理厂采用SBR工艺后，需设很多个处理单元，每个单元都要设置3～4座池，运行费用较高、管理难度较大。

（3）A/A/O法

A/A/O法又被称为厌氧-缺氧-好氧法，是一种常见的污水深度二级处理工艺，可用于污水回用，具有良好的脱氮除磷效果。此方法由两部分机制组成，其中该工艺中除磷的原理主要是生活污水中的磷处于厌氧状态下时会生成很多聚磷菌，当污水进入好氧系统后又大量吸收磷，并且通过污泥的方式将磷排出污水系统；该工艺中脱氮原理主要是兼氧脱氮菌利用水中的BOD和COD作为有机碳源，将生活污水中的硝酸盐以及亚硝酸盐还原成氮气排放到大气中，从而达到降低氮含量的目的^[6]。因此，该工艺的主要特点也是主要优点是水力停留时间短，可以同步处理氮和磷，不易发生污泥丝状膨胀，并且不需要投药，比较安全。

（4）氧化沟法

氧化沟的沟渠呈现环形，而且是封闭的，所以其中的污水和污泥是呈环形流动的，又因为污水和活性污泥在渠内是循环流动的，也被称为循环曝气池^[7]。氧化沟的主要特点是水力停留时间长，有机负荷低，属于延时曝气，并且氧化沟构造简单、易于管理，所以得到很大范围的推广。氧化沟工艺主要有以下几种形式：

1)PI型氧化沟，就是交替和半交替型氧化沟，包括DE型、T型和VR型，近几年由于对磷处理要求的提高，根据A/O和A/A/O工艺的原理，创立了新的工艺，来达到更好的脱氮除磷效果。

2）奥贝尔氧化沟，简称同心圆式，属于分建式氧化沟，有单独的二沉池，有很好的的脱氮效果，但除磷效果不理想，该氧化沟由椭圆形的三环道组成，适用于合流制排水系统的城镇污水处理。

3）卡鲁塞尔氧化沟，首先是由荷兰开发研制的。卡鲁塞尔氧化沟使用立式表曝机，特点是活性污泥易于沉降，BOD和脱氮效果好，但传统卡鲁塞尔氧化沟缺点同奥贝尔氧化沟一样，除磷不明显。

本课题选择处理低有机浓度的农村生活污水，可供选择的工艺有两种，就是普通A/A/O法和氧化沟法。

我国农村风俗习惯、人口、自然、经济及社会条件差异大，单一的污水理模式不能达到农村生活污水达标处理的目的。

在对氧化沟法和A/A/O法比较之后我发现，氧化沟不仅仅具有A/A/O脱氮除磷、充分降解有机物的能力之外，还具有其独具一格的优势：

①氧化沟内水体流动速度慢，意味着水流平稳不湍急，这样有利于活性污泥被水体生物快速凝聚；

②氧化沟法不需要设置初沉池，就可以使氧化沟内的悬浮固体物质达到稳定，相当于节省了设置初沉池的空间和费用；

③氧化沟的适用性强，单位体积的污水氧化沟法产生的污泥量更低，这样一来就不需要添加设备和设施进行额外的硝化处理；

④氧化沟法所运用的设备简便使用，所以能耗低，节省经济^[8]。