以A2O為主體的污水處理工藝設計摘要本工程污水處理廠通過對漳州市服務地區(qū)未來五年發(fā)展規(guī)劃，對生活污水及少量工業(yè)廢水水量、水質及其變化情況進行設計，確定城市綜合污水水量為10×104m3/d，再對工程進行深入調查研究，綜合論證，保證設計項目在技術上先進，在經濟上合理，能夠良好展現(xiàn)城市綜合污水與自然水環(huán)境之間的效益。本設計以各地城市污水處理廠設計及其運營狀況為參考，確定以A2/O為主體污水處理工藝，污泥濃縮、脫水為主要污泥處理工藝，經合理計算，水質達《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級B標準。關鍵詞：脫氮除磷A2/O工藝一級B標準1緒論1.1任務來由我國整體處于經濟迅速發(fā)展，工業(yè)、輕工業(yè)提升迅速的階段，大中城市水環(huán)境污染不斷嚴重，淡水、可用水資源有限，廢水、污水處理要求不斷提升，對此，發(fā)展城市生活污水處理，工業(yè)廢水達標排放，對減輕水環(huán)境問題，實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略有著重大意義。污水處理廠作為城市生活污水和工業(yè)廢水與自然水環(huán)境的中轉站，能夠有效減輕環(huán)境水體的負擔，產生的環(huán)境效益高，但同時污水處理廠的經濟效益較低，能耗和化學處理藥劑的使用消耗，致使處理廠處理成本升高。另一方面，一些地區(qū)生活區(qū)域不集中，管道設計成本較高，一些中小型污水處理廠未能達到正常的節(jié)能減排。故根據地區(qū)污廢水水質特性，流量，設計處理效果好，能耗較低，化學處理藥劑合理利用，構筑物和諧，環(huán)境相溶，符合可持續(xù)發(fā)展理念的污水處理廠，是我們的目標，也將是污水處理廠設計理念上的一次革新。1.2工程概述本工程設計為福建省漳州市某污水處理廠設計，該工程設計服務地區(qū)未來五年人口規(guī)模約為55萬人，按照每人每天用水量170L計算，污水排放系數設計取0.9，故日產生生活污水量1.5m3/d/人，故該服務地區(qū)平均生活污水量為8.25×104m3/d，另外還有少量工業(yè)廢水，經規(guī)劃設計日均處理污水量約為1×104m3/d，地下水滲入量忽略計算，故污水處理廠設計綜合污水總流量為10×104m3/d.污水廠出水的收納水體為污水廠南面的B河。本設計中出水水質執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）一級排放標準中的B標準。1.3設計依據《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）（2018版）《室外給水設計規(guī)范》（GB50013-2018）《第二冊排水工程》（2020版）《污水排放標準》（GB8978-1996）《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268-2008）《給水排水設計手冊》（第二版0《城市污水處理廠工程項目建設標準》(修訂）1.4設計資料1.4.1設計污水水量由設計資料知，該市此服務區(qū)域每天的平均污水量為：萬噸/天查GB50014－2006《室外排水設計規(guī)范》知：表1-1綜合生活污水量總變化系數污水平均日流量（L/s）5154070100200500≥1000總變化系數Kz2.32.0則取總變化系數從而可計算得：設計秒流量為式中——城市每天的平均污水量，；——總變化系數；——設計秒流量，。1.4.2設計污水水質見表1-2設計進出水水質及去除率。表1-2設計進出水水質及去除率BOD5CODCrSSTNNH3-NTP進水（mg/L）21045024035304出水（mg/L）206020208（15）1去除率90%86.7%91.7%42.8%73.3%75%

2污水處理方案論證2.1生物處理工藝分析從上表我們確定本工程需采用脫氮除磷深度處理工藝，脫氮除磷工藝一般采用生物處理法及化學處理法。化學處理法需定時往池中投加某些脫氮除磷的化學試劑，對于污水處理廠來說具有運行成本較高，水質雜質較多，不穩(wěn)定等缺點，故我國城市污水處理廠脫氮除磷一般不采用全程化學處理法。生物處理法能夠較好地去除COD、BOD5，可分成活性污泥法和生物膜法，生物膜法一般用于出水水質要求較高，處理程度高的污水，但其設備損耗程度高，運行能耗相對于其他工藝較高；活性污泥法具有國內污水處理廠經驗豐富，設備運行穩(wěn)定，維護成本較低等優(yōu)點，本工程設計出水達一級B標準，故擬采用活性污泥法來處理氮磷。2.2污水可生物處理的衡量指標BOD5/COD可作為污水可生化性處理指標之一，具有重要意義。具體內容參照下表2-1。表2-1污水可生化性對照表BOD5/COD>0.450.3~0.450.2~0.3<0.2可生化性好較好較難不宜該工程污水處理廠設計進水水質BOD5/COD=0.466，污水可生物處理性能較好。1.BOD5/TN由于污水中的碳源應提供給反硝化菌利用，在實際應用中，BOD5/TN大于等于4，即可認為污水有足夠碳源進行反硝化作用，本工程設計水質BOD5/TN=6，所以反硝化菌反硝化作用效果明顯，使用生物脫氮效果較好。2.BOD5/TP在實際應用中，較高的BOD5負荷可以作為聚磷菌活動的基質，為取得較好的除磷效果，一般認為BOD5與總磷的比值應大于20，本工程生物反應池進水BOD5/TP=52.5，故采用生物處理法除磷工藝使得降低磷濃度效果明顯。2.3工藝方案的選擇與確定福建省漳州市該污水處理廠設計規(guī)模10萬噸/天，依據進出水水質、構筑物規(guī)模，出水受納實際環(huán)境狀況、地區(qū)氣候等實際情況，為實現(xiàn)污水處理廠高效穩(wěn)定運行，節(jié)約運行費用，達到排放標準和工程投資經濟效益，選擇處理效果好，具有穩(wěn)定脫氮除磷功能的處理工藝，力求操作管理方便，設備自動控制程度高，先進可靠，實用經濟。下表2-2為常用生物處理方法比較。表2-2常用生物處理方法的比較根據本工程特點，比較工程設計投資、能耗、占地等因素，從中篩選A2/O工藝、SBR法工藝、氧化溝工藝進行進一步特點及優(yōu)缺點比較。其處理工藝優(yōu)缺點比較見下表2-3。表2-3污水處理工藝優(yōu)缺點對照表A2/O工藝SBR工藝氧化溝優(yōu)點（1）構筑物投資費用較低（2）運行效果穩(wěn)定；（3）曝氣改善污泥沉降性能；（4）技術發(fā)展至今較成熟；（5）運行能耗較低；（6）設備管理較簡單（7）國內經驗豐富（1）脫氮除磷，適當控制運行方式，實現(xiàn)好氧、缺氧、厭氧狀態(tài)交替，具有良好的脫氮除磷效果；（2）不需要回流污泥和回流混合液，不設專門的二沉池，構筑物少；（3）占地面積少（1）流程簡單，構筑物少，基建費用較省；（2）處理效果好，有較穩(wěn)定的脫氮除磷功能；（3）抗沖擊負荷能力強；（4）污泥生成量少；（5）技術先進成熟，管理維護容易缺點（1）處理構筑物相對較多；（2）需增加內回流系統(tǒng)，能耗較高；（3）污泥滲出液需化學除磷（1）需要專門的排水設備（潷水器），且對潷水器的要求很高；（2）操作、管理、維護復雜；（3）脫氮除磷功能一般；（4）工程經驗較少；（5）自動化控制要求高（1）處理構筑物較多；（2）回流污泥溶解氧較高，對除磷有一定的影響；（3）容積及設備利用率不高通過對以上三個工藝優(yōu)缺點的比較，A2/O工藝具有工藝成熟、處理成本相對較低，工程投資略低、工程建設經驗豐富、運行管理較簡單等優(yōu)點，根據《室外排水設計規(guī)范》GB50014-2006表6.6.20中A2/O法生物脫氮除磷的主要設計參數中對BOD5、TP、TN的總處理效率分別為85~95%、50~75%、55~80%，符合出水要求。判斷是否可采用A2/O法：COD與總氮比值=450/35=12.8＞8，總磷與BOD5的比值=4/210=0.019＜0.06，符合要求。故本工程污水處理方案采用A2/O工藝。工藝流程如下圖所示。圖2.1工藝流程圖

3構筑物確定及設備選型3.1格柵污水處理格柵是由一組間隔的平行的柵條組成的框架，主要用來攔截污水中漂浮狀、體積較大的污染物，以確保后續(xù)污水泵房、處理構筑物、處理器械以及管道的正常運行。本工程設計中設置粗格柵與細格柵，柵條斷面擬采用矩形斷面，阻力系數為2.42.根據處理需要并依據水處理流程，粗格柵設置在污水提升泵站之前，細格柵設置在污水提升泵站后，沉砂池之前，用來攔截粗格柵未能截留的體積較小但對后續(xù)處理有阻礙的漂浮狀物體。3.2進水泵房進水泵房是用來提升污水水位，保證污水能夠通過各個構筑物。本工程采用永久性自灌式潛水泵站，擁有啟動及時，管理便捷的特點；潛水泵密封防水，采用合建式泵房，可浸入集水池中，故可簡化上部廠房，但也因其于水下運行，需要有質量保障，自動安裝和自動控制等功能的產品，故其價格較高。經計算與市場調查，預選用型號為400WQ2000-15-132WQ型潛水式排污泵，設備臺數為四臺（三用一備），設備參數如下表3-1。表3-1400WQ2000-15-132WQ型潛水式排污泵設備參數型號口徑(mm)流量(m3/h)揚程(m)轉速(r/min)功率(kW)效率(%)重量(kg)水泵電器控制柜400WQ2000-15-13240020001574013285.52520JJ1-1323.3沉砂池沉砂池作為污水預處理的一種手段，通過重力或離心力作用，使得較大顆粒以及無機顆粒下沉，以達到固液分離的一種過程。防止后續(xù)工藝構筑物的堵塞，同時減少后續(xù)生物處理工藝無機物比例，提高了活性污泥的活性。常用的沉砂池有平流、旋流、曝氣式沉砂池。這幾種沉砂池各有其特點。其優(yōu)缺點點匯總及適用場合如下表3-2各類沉砂池特點匯總表。表3-2各類沉砂池特點匯總表池型優(yōu)點缺點適用場合平流式沉砂池工作穩(wěn)定，構造較簡單進水波動較大時，對砂粒去除效果很難保證一般城市污水處理廠曝氣沉砂池可以通過調節(jié)曝氣量控制污水旋流速度，耐沖擊能力強，預曝氣能夠使污水脫臭，防止污水厭氧分解曝氣量難以準確調節(jié)；需要設置消泡設施；操作環(huán)境較差適用于主體工藝對有機物含量有要求的場合，水量變化較大的污水處理廠，目前較常用旋流沉砂池占地省，操作環(huán)境好，設備運行可靠對細格柵運行要求高，對進水流速有要求，造價較高目前較常用，適用于主體工藝對有機物含量有要求的場合據福州洋里污水處理廠旋流沉砂池幾年運行證明，旋流沉砂池經受水力沖擊能力不夠強，砂石沉降效果不是特別明顯，去除砂粒的砂泵運行磨損嚴重，維修不便且較頻繁，對于水量大，水力沖擊負荷較大的新建污水處理廠，建議采用曝氣沉砂池進行沉砂處理。本設計中采用曝氣沉砂池，其優(yōu)點是：通過調節(jié)曝氣量可控制污水旋轉流速，耐沖擊能力較強，同時設置消泡設施，優(yōu)化操作環(huán)境，預曝氣能夠預防污水厭氧分解，優(yōu)化后續(xù)污水處理效率。3.4A2/O生化池A2/O生物反應池是整個污水處理廠的關鍵環(huán)節(jié)，是污水脫氮除磷的主要場所，是整個設計中的重要構筑物。在該工藝中，BOD5、SS、氮和磷將一并去除。硝化細菌在好氧池中將通過硝化作用，轉化為硝酸鹽；反硝化細菌在缺氧池將硝酸鹽通過反硝化作用轉化為氮氣，從而脫氮。聚磷菌在厭氧池中釋放磷并降解有機物，再于好氧池超量吸收磷，再通過剩余污泥的排放，將磷去除。本設計采用A2/O工藝。其功能池及回流系統(tǒng)簡圖如下圖3-1。圖3-1A2/O池工藝流程3.5最終沉淀池由于最終沉淀池除了具有泥水分離的功能外，還需要具備污泥濃縮功能，二沉池的活性污泥濃度一般為2000~4000mg/L，可以絮凝形成成層沉淀，進入二沉池的混合液濃度高于二沉池內澄清液的濃度，所以也導致了二沉池內容易形成二次流現(xiàn)象。二沉池構造主要包括進水裝置、沉淀區(qū)、出水裝置和污泥區(qū)。常用的二沉池及其優(yōu)缺點及使用條件如表3-3。表3-3常用沉淀池優(yōu)缺點及適用條件對照表分類優(yōu)點缺點適用條件平流式沉淀池對沖擊負荷和溫度變化的適應能力較強，易于施工，造價低排泥不方便，排泥機械設備浸于水中，易生銹適用于地下水位較高及地質較差的地區(qū)；適用于大、中、小型污水處理廠斜板（管）沉淀池去除率高，停留時間短，沉淀效果好，占地面積小活性污泥的粘度較大，容易粘附在斜板上，影響沉淀效果甚至可能堵塞斜板常用于（1）已有的污水處理廠挖潛或擴大處理能力時采用；（2）當受到污水處理廠占地面積的限制時，作為初次沉淀池用輻流式沉淀池采用機械排泥，運行較好，設備較簡單，排泥設備已有定型產品，沉淀性效果好，對水體攪動小，有利于懸浮物的去除池水水流速度不穩(wěn)定，受進水影響較大；底部刮泥、排泥設備復雜，對施工單位的要求高一般適用于大、中型污水處理廠豎流式沉淀池占地面積小，排泥方便，運行管理較簡單深度大，施工困難，造價高常用于處理水量小于20000m3/d的污水處理廠本工程設計選用輻流式沉淀池，其布水方式為沉淀池中心進水管進水，上層澄清液于沉淀池周邊出水渠出水流出，沉降的污泥下沉到池底，并沿池底坡度和刮泥機作用進入污泥斗，再使用污泥泵排出。因其運行和管理較便捷，對水體攪動較小，排泥設備復雜但市場產品定型，效率也較高，適用于大中型污水處理廠。3.6電磁流量計處理完成的污水使用流量計可以檢測其流量，水質狀況等，與漳州市水質監(jiān)測局聯(lián)網監(jiān)測水體質量，根據污水性質，電磁流量計具有很大的優(yōu)勢。電磁流量計具有量程廣、無可動部件、安裝維護便捷等優(yōu)點。本工程設計根據設計最大流量5414.4m3/h,選用型號LS-LDE/LCD500電磁流量計，其通徑為DN500，流量范圍為353.25-7065.00m3/h。3.7紫外消毒池經各構筑物工藝完成處理后污水，水質已經得到了改善，細菌，病菌的含量也降低了，但卻不是絕對的，且有病原體存在的可能。因此，污水排放進環(huán)境水體前應進行處理消毒。近些年來，中大型污水處理廠均采用紫外線消毒的方式，故本設計采用紫外線消毒，占地小且效率高。本工程設計根據設計最大流量5414.4m3/h,，選用加拿大TROJAN（特潔安）公司生產的紫外線消毒系統(tǒng)，設備型號UV4000PLUS。3.8污泥泵房污泥泵房污泥抽送范圍廣，回流活性污泥和二沉池排出污泥等都需要污泥泵來作用，影響污泥抽送的因素較多，主要是黏度的影響。按照黏度不同，可分別選用不同類型的泵，污泥按黏度一般可分為低黏度污泥、高粘度污泥、浮渣和柵渣和泥餅。本工程設計污泥多為低黏度污泥，通常使用潛水污水泵。故選用350QW1440-5.5-37型潛污泵2臺，一用一備。3.9污泥濃縮池沉淀池沉降的污泥具有含水率高，體積較大，無論是轉運還是處理，其操作難度都十分巨大，故污泥處理構筑物設計中首先設置污泥濃縮池進行初步處理，降低其含水率和體積，為后續(xù)的污泥的機械脫水減輕壓力，降低工作負荷，減少污泥處理的能耗和脫水機房運營費用。污泥濃縮主要工藝及其特點如下表3-4濃縮類型及其特點。表3-4濃縮類型及其特點分類特點離心濃縮主要動力為離心力，約為重力的600~2500倍，故其效率高氣浮濃縮適用于較輕污泥，運行費用較高重力濃縮通過顆粒之間擁擠和壓縮，污泥濃度進一步提高，上層上清液溢流排出本工程設計采用重力濃縮池，投放絮凝劑并于池底設置刮泥機處理濃縮沉降污泥，上清液回流至進水泵房再處理。3.10污泥脫水機房機械脫水有真空吸濾、壓濾、離心處理等方法。其配備的脫水機主要特點如下表3-5脫水機類型及其特點、適用范圍：表3-5壓濾機類型及其特點、適用范圍名稱特點適用范圍真空壓濾機能夠連續(xù)生產，可以自動控制，構造復雜，附屬設備多，運行費用高應用較少，適用于工業(yè)企業(yè)板框壓濾機構造簡單，勞動強度大，不能連續(xù)工作適合小型污泥處理裝置帶式壓濾機可以連續(xù)工作，脫水效率高、噪音小、能耗低、操作管理方便應用廣泛，適用大中小型污泥處理裝置離心機構造簡單、脫水效果好、動力消耗大、噪聲較大，當固液密度差很小時不易分離應用廣泛，適用大中小型污泥處理裝置本設計擬采用帶式壓濾機，其噪聲小、能耗低、操作管理方便，適合工程設計，設計中選用DYQN3000P1型帶式壓濾機，為全不銹鋼一體化帶式污泥脫水機。共設3臺帶式壓濾機，其中兩用一備。

4主要處理構筑物、設備一覽表4.1主要構筑物一覽表表4-1主要構筑物一覽表序號名稱規(guī)格數量設計參數備注1粗格柵L×B=3.1m×1.8m2組設計流量Q=0.752m/s柵前水深h=0.65m柵條間隙b=20.0mm過柵流速v=0.9m/s2細格柵L×B=3.33m×1.55m2組設計流量Q=0.752m/s柵前水深h=0.9m柵條間隙b=10.0mm過柵流速v=1.0m/s3曝氣沉砂池L×B×H=12m×3.76m×3.6m2座設計流量Q=0.752m/s每小時所需的空氣量q=541.44m3/h有效水深h=2m4A2/O反應池L×B×H=68m×45m×6m1座BOD5污泥負荷N=0.16kgBOD5/(kgMLSS·d)回流污泥濃度XR=7000mg/L污泥回流比R=70%混合液回流比R內=150％有效水深h=5m六廊道式推流式反應池，廊道寬b=7.5m5輻流式沉淀池D×H=47m×6.055m4座表面負荷q取0.8m3/(m2h)池底坡度i為0.05中心進水導流筒設4個出水孔，出水孔尺寸B×H=0.7m×1.40m沉淀時間t=2.5h有效水深h2=2.0m6紫外消毒渠L×B×H=9.6m×1.4m×1.75m2條水流速度v=0.3m/s7污泥濃縮池D×H=20m×5.03m2座剩余污泥量Q=3561.3m3/d有效水深h2=2.5m濃縮前污泥含水率，99.5%濃縮后污泥含水率，98%4.2主要設備一覽表表3-1主要設備一覽表序號名稱型號數目備注1粗格柵GH-1000型鏈條式回轉格柵除污機22進水泵房400WQ2000-15-132WQ型潛水式排污泵4三用一備3細格柵TGS-1200回轉格柵除污機24泵吸砂機BX-6000型泵吸砂機25砂水分離器LSF-450型螺旋砂水分離器26二沉刮泥機ZBG-26周邊傳動刮泥機47攪拌器LJB-2200型推進式攪拌機68曝氣器BG-1型剛玉曝氣器35009鼓風機RF-350（350A）羅茨鼓風機3兩用一備10紫外消毒系統(tǒng)UV4000PLUS2個燈組每個UV燈組14個模塊11污泥泵550QW2200-15-1103兩用一備12污泥濃縮池刮泥機GNZ100刮泥機213污泥脫水機DYQN3000P1型帶式壓濾機3兩用一備14電磁流量計LS-LDE/LCD500電磁流量計15平面及高程布置5.1平面布置污水處理廠的平面布置一般包括構筑物平面布置，工藝流程布置，污水廠管線布置，廠區(qū)道路布置，廠區(qū)綠化布置以及生活區(qū)和遠期用地規(guī)劃。根據污水處理廠規(guī)模及構筑物大小，一般采用1:200~1：1000比例尺繪制總平面圖，常用比例尺為1:500。5.1.1構筑物平面布置污水處理廠處理構筑物平面布置，因其為主體建筑，根據其占地面積、挖填土方、功能作用，水力損耗等方面，結合地形，放置于其平面最優(yōu)位置。同時，根據工程的需要，還需充分利用地形，緊湊排列，以減少連接管道長度及水頭損失和減少填、挖土方量和施工費用。5.1.2工藝流程平面布置污水處理廠工藝流程各設計盡量布置成直線型，以減少水頭損失，同時占地小，有利于遠期擴建。5.1.3污水、污泥管道平面布置污水處理廠各構筑物之間污水、污泥管道根據設計尺寸安置，污水、污泥經處理后排入水體或運出廠外。廠區(qū)管線布置最好在同一方向，減少不必要的拐彎和曲折，避免額外增加總損失和管道之間的互相干擾；構筑物回流上清液或溢水流管達不到排放標準，設計管道收集起來接入進水泵房繼續(xù)處理。5.1.4道路及綠化平面布置廠外道路與廠內辦公和生活區(qū)為主要道路，設寬5米，圍繞各構筑物布置行車道，道寬4米，沉砂池和污泥脫水機房設置道路方便沉砂與泥餅外運。無需設備，物資運送的構筑物之間可設置步行道方便員工行走，檢修。廠區(qū)道路兩邊或生活區(qū)可進行綠化，增強空氣質量和提升美觀。5.1.5生活區(qū)平面布置生活區(qū)布置于廠區(qū)主導風向的上風向。5.2高程布置污水處理廠的高程布置包括確定排入水體水面標高，根據各個構筑物的高度尺寸，可設計合理的高度落差，減少運輸成本；高程布置的時候，如果構筑物之間是通過水流自流排水，應確定水頭損失和計算管路總損失，設計