城区污水处理厂及配套污水管网工程设计说明书

城区污水处理厂及配套污水管网工程设计说明书第一章 设计依据及设计任务1.1 设计题目城区污水处理厂及配套污水管网工程设计1.2 设计任务1城区污水管网设计（1）城区污水管网总平面布置（进行方案比选） 。（2）完成污水主干管的纵剖面图。2. 污水厂设计（1）确定污水处理工艺流程（进行方案比选） 。（2）设计计算单体处理构筑物 (包括污水和污泥部分) 。 （3）进行污水处理厂平面布置以及高程设计。（4）编制主要设备材料表。3完成工程投资估算。4完成设计说明书及计算书一份。1.3 设计内容和要求1设计说明书及计算书一份，不少于 2 万字。包括中英、文摘要，目录、绪论或概要、设计方案的选择与确定、工艺流程说明、工艺流程计算、附属建筑物的确定及水厂人员编制、投资估算、必要的附录、主要参考文献，要求文字语句通顺，书写字迹工整。设备材料表附于设计说明书后面。2. 设计图纸一套。图纸数量要求折合 18 张以上（手绘 1 张） ，内容包括：（1）污水管网：要求完成污水管网总平面布置，管网计算成果图，以及一条主干管一段剖面图。（2）污水厂平面图：要求以计算或选定尺寸按一定比例绘出全部处理构筑物，并绘出污水、污泥、上清液等各种管渠，厂区道路、绿化、厂界。标注构筑物定位尺寸，在图纸右上角绘出风向玫瑰图及指北针。绘制管线等图例，列表说明图中构筑物的名称、数量、尺寸。（3）污水厂高程图：要求沿污水、污泥在处理厂中流动的最长路程中各处理构筑物、连接管渠的剖面展开图，画出设计地面线及标高。根据计算结果标注各构筑物顶部、底部及水面线标高，标注构筑物名称、连接管管径。（4）污水厂单体构筑物工艺图：构筑物工艺图包括平面图、剖面图，应将构筑物及其附属设备及部件按计算尺寸以一定比例详细绘出，并注明构筑物的详细尺寸，编制材料表。3工程投资估算对管网及污水处理厂分别进行工程投资估算。1.4 设计原始资料1.地形资料安平县城区规划图纸(含地形标高)一张，比例见图纸。2.设计进出水水质设计进水水质：CODcr 550mg/l；BOD 5280mg/l；SS 220mg/l；TN45mg/l；NH 3-N35mg/l；TP5.0mg/l。设计出水水质：出水满足城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002 一级A 标准。3.城县人口及用水情况安平县 2011 年城区人口 12 万人，根据总体规划，2015 年城区人口将达到 20 万人，2020 年将达到 28 万人。4.气候条件安平县属温带季风大陆性气候，夏暖冬冷、降雨集中。风向以东北和东南为盛、西风较少，夏季主导风向为东南风，年平均风速为 3.4 米/秒。5.水文和水文地质安平县工程地质良好，地下土壤为砂质粘土，地下水水位深度在 45m 。城区主要河流洙水河，最终排入南四湖。距离城市较近的洙水水库，为南阳水厂取水水源。6主要工业企业安平县城区主要用水企业位置已标在城市规划图纸上。雪花造纸厂：2500m 3/d；黄岗化工厂：2100 m3/d；金属制品厂：1500m 3/d；百成植物油厂：1195m 3/d；圣润纺织有限公司：1120 m3/d；卧龙纸业有限公司： 3340 m3/d；嘉隆公司：1452 m3/d；华星生化有限公司：161 m 3/d；嘉冠油脂化工厂：2200 m 3/d；热电厂：3050 m 3/d。第二章 城镇排水管网设计2.1 排水系统的确定2.1.1 排水系统规划设计原则1排水系统规划应符合城市和工业企业的总体规划，并应与城市工业企业中其他单项工程建设密切配合，相互协调，该县城的道路规划、建筑界限、设计规模对排水系统的设计有很大的影响；2排水系统设计要与邻近区域的污水和污泥处理和处置协调；3考虑污水的集中处理与分散处理；4设计排水区域内需考虑污水排水问题与给水工程的协调，以节省总投资；5排水工程的设计应全面规划，按近期设计考虑，远期发展；6排水工程设计时考虑原有管道系统的使用可能；7 在规划设计排水工程时必须认真执行国家和地方有关部门制定的现行有关标准、规范和规定；2.1.2 排水系统体制的选择排水系统体制应根据城市及工业企业的规划、环境保护的要求、污水利用情况、水质、水量、地形、对条件确定。1.从环境保护方面来看如果采用合流制将污水和雨水全部截流送往污水厂进行处理，然后再排放，从控制和防止水体的污染来看，是较好的，但这时截流主干管很大，污水厂容量也增加很多，建设费用也相应增加。采用截流式合流制时，雨天有部分混合污水经溢流井溢入水体，水体受到污染。分流制排出污水和雨水，初雨径流未加处理就直接排入水体，对城水体也会造成污染，但它比较灵活，比较容易适应社会发展的需要，故应采用分流制。2.从造价方面来看合流制排水管道的造价比分流制一般要低 20%-40%，可是合流制的泵站和污水厂却比分流制的造价要高。3.从维护管理方面来看雨天时污水在合流制管道中才接近满流，因而晴天时合流制管道内流速较低，易于产生沉淀。但据经验，管中的沉淀易被暴雨水流冲走，这样，合流管道的维护费用可降低。但是，晴天和雨天时流入污水厂的水量变化很大，增加了合流制排水系统污水厂运行管理的复杂性。而分流制系统可以保证管内的流速，不致发生沉淀，同时，流入污水厂的水量和水质比合流制变化小得多，污水厂的运行易于控制。综合考虑各个因素，为了更好的保护环境，适应以后的发展，且便于污水厂的运行管理，采用分流制排水系统。 2.1.3 管道定线及平面布置正确的定线是合理的、经济的设计污水管道系统的先决条件，是污水管道系统设计的重要环节。定线按主干管、干管顺序依次进行，且遵循主要原则：1.尽可能在管线较短和埋深较小的情况下让最大区域的污水能自流排出。2.定线时应充分利用地形，使管道的走向符合地形趋势，一般宜顺坡排水。3.在整个排水区域较低的地方敷设主干管及干管，以便于支管的污水自流流入。而横支管的坡度尽可能与地面坡度一致。4.在地形平坦的地区，应避免小流量的横支管长距离平行等高线敷设。当地形斜向河道的坡度很大时，主干管与等高线平行敷设。干管与等高线平行5.污水支管的平面布置取决于地形及街坊建筑特征,并应便于用户接管排水。街道支管通常敷设在街坊较低一边的街道下。6.污水主干管的走向取决于污水厂和出水口的位置。7.管道应布置在坚硬密实的土壤中,尽量减少穿越高地，基质土壤不良地带。尽量避免或减少与河道、铁路的交叉。8.为了增大上游干管的直径，减小敷设坡度，以至能减小整个管道系统的埋深。将产生大流量污水的工厂或公共建筑的污水排除口接入污水干管起端是有利的。2.1.4 布置方案的选择根据管道定线原则及城区实际情况，设计初步考虑两套方案。管道的布置方案应在同等条件和深度下进行技术经济比较，选择最佳方案。两个方案的污水管道系统都采用截流式布置。方案一：由于城市地形西南高，东北底，考虑风向为东南风，河流方向自西流向北。所以污水厂及出水口设在城市东面，使所有污水尽量靠重力排出。根据铁路和城市排洪沟布置，分别在铁路两侧主干道设置两条主干管，均为东西布置铁路北侧主干管连接污水厂，铁路南侧主干管需穿越铁路接入铁路北侧主干管。方案二：相对方案一，铁路南侧主干管分为 3 条，为南北布置，根据城区南侧排洪沟分为两个排水区域，需要穿越两个铁路，多次穿越排洪沟，管段增多。综合管网施工难度和投资，选用方案一作为管网布置方案。2.2 污水设计流量计算2.2.1 生活污水设计流量1居住区生活污水定额居住区生活污水定额根据室外给水设计规范规定的综合生活用水定额确定。安平县人口不足 50 万，属于中小城市，按地域划分为二区，故取综合生活用水定额为140L/(人d)。污水定额按用水定额的 90%计，则污水定额 n= L/(人d)。2.设计人口及人口密度按照污水排水系统设计期限终期的规划人口数。本设计 2020 年人口达到 28 万人。城区总面积为 1707.53ha，则人口密度 p=164cap/ha。3.污水平均流量污水平均流量 Q=设计人口污水定额=35280m3/d总变化系数（2.1）则则居住区生活污水设计流量为（2.2）2.2.2 工业废水设计流量企业污水排放量估算为新鲜用水量的 0.80.9 倍本设计统一取 0.9 倍。则各企业废水设计流量为：表 2.1 企业废水设计流量序号 企业名称 废水设计流量（L/s）1 雪花造纸厂 26.042 黄岗化工厂 21.883 金属制品厂 15.364 百成植物油厂 12.455 圣润纺织有限公司 11.676 卧龙纸业有限公司 34.797 嘉隆公司 15.138 华星生化有限公司 1.689 嘉冠油脂化工厂 22.9310 热电厂 31.77总计 193.96则工业废水设计流量为 193.96L/s=18618 m3/d2.2.3 城市污水设计总流量2.3 污水管道流量计算2.3.1 布置污水管道从城区平面图上可知该区地势自南向北倾斜，县城南侧有一铁路将城市分为两半，可划分为两个排水流域。街道支管布置在街区地势较低一侧的道路下，干管基本上与等高线平行布置，主干管布置在铁路两侧的主干道上，基本上与等高线垂直。整个管道系统呈正交式布置。 2.3.2 街区编号并计算其面积将各街区编上号码，并按各街区的平面范围计算它们的面积，结果见附表表 1 中，用箭头标出各街区的污水排出方向。2.3.3 划分设计管段，计算设计流量（1）设计管段的划分 设计管段：两个检查井之间的管段，如果采用的设计流量不变，且采用同样的管径和坡度，则称它为设计管段。 划分设计管段：只是估计可以采用同样管径和坡度的连续管段，就可以划作一个设计管段。根据管道的平面布置图，凡有集中流量流入，有旁侧管接入的检查井均可作为设计管段的起止点。设计管段的起止点应依次编上号码。因排水管区遇到铁路，不能按原有的坡度埋设，所以要设倒虹管。（2）设计管段设计流量的确定每一设计管段的污水设计流量可能包括以下几种流量：本段流量 q1 是从本管段沿线街坊流来的污水量；转输流量 q2 是从上游管段和旁侧管段流来的污水量；集中流量 q3 是从工业企业或其它产生大量污水的公共建筑流来的污水量。对于某一设计管段，本段流量是沿管段长度变化的，即从管段起点的零逐渐增加到终点的全部流量。为便于计算，通常假定本段流量从管段起点集中进入设计管段。而从上游管段和旁侧管流来的转输流量 q2 和集中流量 q3 对这一管段是不变的。本段流量是以人口密度和管段的服务面积的乘积来计算，其计算公式如下： q = q F （2.3）10式中 q 设计管段的本段流量（L/s） ；1F 设计管段的本段服务面积（ha） ；q 比流量（L/sha） 。比流量是指单位面积上排出的平均污水量。0比流量可用下式计算：q（2.4）8640n式中 n 生活污水定额（L/人d） ；人口密度（人/ ha ） 。在初步设计阶段只计算干管和主干管的设计流量，本次设计中，该城市，人口密度分别为 164cap/ha，污水定额为 126L/(capd)，则比流量为：q = = 0.239（L/sha） ；086412某一设计管段的设计流量可由下式计算：q = (q + q ) k +q3 (2.5)ij12z式中 q 某一设计管段的设计流量（L/s） ；ijq 本段流量（L/s） ；1q 转输流量（L/s） ；2q 集中流量（L/s） ；3k 生活污水总变化系数。z生活污水量总变化系数可以从下表查得表 2.2 生活污水量总变化系数污水平均日流量（L/s）5 15 40 70 100 200 500 1000总变化系数（） 2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3各干管设计流量计算见附表 2，各主干管设计流量计算见附表 3。2.4 污水管道水力计算在确定管段设计流量后，便可以从上游管段开始依次进行主干管各设计管段的水力计算。一般常列表进行计算，水力计算步骤如下：(1)计算每一设计管段的长度，结果见附表 4 表从管道平面布置图上量出每一设计管段的长度，列入表中。(2) 将各设计管段的设计流量列入表中。设计管段起讫点检查井处的地面标高列入表中。(3) 计算每一设计管段的地面坡度，计算每一设计管段的地面坡度，作为确定管道坡度时参考。(4) 确定起始管段设计参数确定起始管段的管径以及设计流速 v，设计坡度 I，设计充满度 h/D。(5)确定其他管段设计参数确定其它管段的管径 D、设计流速 v、设计充满度 h/D 和管道坡度 I。通常随着设计流量的增加，下一个管段的管径一般会增大一级或两级（50mm 为一级） ，或者保持不变，这样便可根据流量的变化情况确定管径。然后可根据设计流速随着设计流量的增大而逐段增大或保持不变的规律设定设计流速表 2.3 最大设计充满度管径（D）或暗渠高（H） （mm） 最大设计充满度（ ）Dh200-300350-450500-90010000.550.650.700.75(6)最小管径与最小设计坡度最小管径与最小设计坡度可见下表：表 2.4 最小管径和最小设计坡度(7)计算各管段上端、下端的水面、管底标高及其埋设深度： 根据设计管段长度和管道坡度求降落量； 根据管径和充满度求管段的水深； 确定管网系统的控制点； 求设计管段上、下端的管内底标高，水面标高及埋设深度； 确定最小埋深。现行的室外排水设计规范规定：在车行道下的排水管道，其最小覆土厚度一般不得小于 0.7 m。在对排水管道采取适当的加固措施后，其最小覆土厚度值可以酌减。(8)污水管道的衔接污水管道位置 最小管径（mm） 最小设计坡度街坊和厂区内街道2003000.0040.003管道的衔接方法：主要有水面平接、管顶平接两种：（a）水面平接：是指在水力计算中，上游管段终端和下游管段起端在指定的设计充满度下的水面相平，即上游管段终端与下游管段起端的水面标高相同。适用于管径相同时的衔接。（b）管顶平接：是指在水力计算中，使上游管段终端和下游管段起端的管顶标高相同。采用管顶平接时，下游管段的埋深将增加。这对于平坦地区或埋深较大的管道，有时是不适宜的。这时为了尽可能减少埋深，可采用水面平接的方法。以上计算均应列表计算，各节点的高程、各管段长度及水力计算表见附表 5。2.5 管网提升泵站安平县排水管网为减少主干管埋设深度，使铁路南侧主干管能顺利接入污水厂主干管，设一座污水提升泵站，在铁路南侧兖兰路主干管起端 29 点。泵站流量28.12L/s=101.23m3/h，扬程 2.0m。水泵选型：表 2.5 水泵性能参数表型号 流量 扬程 转速 功率 效率 出口直径 重量100QW120-10-5.5 120m3/h 10 m 1440r/min 5.5kw 77.2% 100mm 190kg第三章 污水处理厂工艺流程的确定3.1 污水处理厂的规模污水厂规模以平均日流量确定：平均日污水量=生活污水平均流量+ 工业废水集中流量=35280+18618=53898m3/d（取 6 万 m3/d）3.2 设计水质分析3.2.1 进出水水质2003 年 7 月 1 日实施的城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002 规定：当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级 A 标准；城镇污水处理厂出水排入 GB3838 地表水三类功能水域（划定的饮用水源保护区和游泳区除外）执行一级标准的 B 标准。本工程中处理厂出水近期考虑回用，因此执行一级 A 标准。该污水处理厂的进水水质如表 3.1 所示：表 3.1 设计进水水质项目BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)T-P(mg/l)污水厂 280 550 220 35 45 5.0污水处理厂设计出水水质见表 3.2。表 3.2 设计出水水质项目BOD5(mg/l)COD(mg/l)SS(mg/l)NH3-N(mg/l)TN(mg/l)T-P(mg/l)限制 10 50 10 8 15 0.53.2.2 污水处理程度计算BOD 去除率：E = = 96%1028SS 去除率：E = = 95%102COD 去除率：E = = 915TN 去除率：E = = 75%104TP 去除率：E = = 905.NH3N 去除率：E = = 77%1038根据以上确定的污水处理厂进水水质和出水水质，各污染物要求达到的处理程度见表 3.3。表 3.3 污水处理程度表污染物进水浓度(mg/l)出水浓度(mg/l)去除率（%）COD 550 50 91BOD5 280 10 96SS 220 10 95NH4-N 35 8 77TP 5 0.5 90TN 45 15 753.2.3 进水水质分析污水处理厂进水水质技术性能指标见表 3.4。表 3.4 污水厂进水水质技术性能指标项 目 比 值BOD5/CODCr 0.51BOD5/TN 6.22BOD5/TP 56a. BOD5/CODCr 比值污水 BOD5/CODCr 值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为 BOD5/CODCr0.45 可生化性较好，BOD 5/CODCr0.3 可生化，BOD 5/CODCr0.3 较难生化，BOD 5/CODCr0.25 不易生化。本设计污水处理厂 BOD5/CODCr=0.51，可生化性较好，生化法易于处理。b. BOD5TN（即 C/N）比值C/N 比值是判别能否有效脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N2.86 就能进行脱氮上讲，但一般认为， C/N3.5 才能进行有效脱氮；城市污水生物脱氮除磷处理设计规程则规定，C/N 宜大于 4。本工程进水水质 C/N=6.22，非常适合生物脱氮。c. BOD5TP 比值该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。进水中的 BOD5 是作为营养物供除磷菌活动的基质，故 BOD5TP 是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于20，比值越大，生物除磷效果越明显。分析本工程进水水质，BOD 5TP =56，非常适合采用生物除磷工艺。综上所述，本设计污水处理厂进水水质不仅适宜于采用二级生化处理工艺，而且非常适合采用生物脱氮除磷的工艺。3.3 污水处理厂选址未经处理的城市污水任意排放，不仅会对水体产生严重污染，而且直接影响城市发展和生态环境，危及国计民生。所以，在污水排入水体前，必须对城市污水进行处理。而且工业废水排入城市排水管网时，必须符合一定的排放标准。最后流入管网的城市污水统一送至污水处理厂处理后排入水体。在设计污水处理厂时，选择厂址是一个重要环节。厂址对周围环境、基建投资及运行管理都有很大影响。选择厂址应遵循如下原则：1.为保证环境卫生的要求，厂址应与规划居住区或公共建筑群保持一定的卫生防护距离，一般不小于300米。2.厂址应设在城市集中供水水源的下游不小于500米的地方。3.厂址应尽可能设在城市和工厂夏季主导风向的下方。4.要充分利用地形，把厂址设在地形有适当坡度的城市下游地区，以满足污水处理构筑物之间水头损失的要求，使污水和污泥有自流的可能，以节约动力。5.厂址如果靠近水体，应考虑汛期不受洪水的威胁。6.厂址应设在地质条件较好、地下水位较低的地区。7.厂址的选择要考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。根据以上原则，将污水处理厂建在该城的东北角，离城区 325 米、离河道 75 米。水厂位于流经该城的河流下游。水厂地质条件较好，地下水位也较低，有利于施工。水厂地面标高 35.60 米，河流最高水位 34.60 米，水厂不会受冲淹。该城常年主导风向东南风。水厂设在城市主导风向的下方，不会影响城区的环境卫生。厂内的生活区位于主导风向的上方。3.4 污水处理工艺流程本设计的出水水质要满足城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002 一级A 标准，即出水要达到回用水的基本要求。因此，本设计的工艺流程，除了包括完整的二级处理系统和污泥处理系统外，还需要增加深度处理系统，使出水稳定达到一级A 标准。该流程的一级处理是有格栅、沉砂池和初次沉淀池所组成，其作用是去除污水中的固体污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数毫米的悬浮物。污水的 BOD 值通过一级处理能够去除 20%30%。二级处理系统是城市污水处理工程的核心，它的主要作用是去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物。二级(强化)处理应确保有机物、悬浮固体和氮、磷营养物有足够高的去除率，一般采用生物除磷和生物硝化/反硝化方法，必要时增加化学协同除磷。特殊( 微量 )污染物和有毒有害物质应尽量在工业企业源头加以控制，必要时在深度处理工艺流程中设置针对特定水质指标的处理单元。二级(强化 )处理之后的深度处理应以过滤工艺为核心单元、混凝沉淀为强化手段，起到高效去除悬浮固体和胶体物质的作用，降低处理水的浊度和消除病原体，必要时通过调整混凝剂优选和剂量同步完成化学除磷。污泥是污水处理过程的副产品，也是必然的产物。如从初沉池排出的沉淀污泥，从生物处理系统排出的生物污泥等。这些污泥应加以妥善处置，否则会造成二次污染。在城市污水处理系统中，对污泥的处理多采用由厌氧消化、脱水、干化等技术组成的系统，本工艺采用浓缩脱水设备对生污泥直接进行处理，泥饼运往污泥处理厂，本工艺不设消化池。3.5 污水处理厂工艺比选3.5.1 二级处理主体工艺选择本设计的污水处理厂的建设规模为 6 万 m3/d，属中型污水厂。由于城市污水的主要污染物是有机物，因此目前国内外大多采用生物法。在生物法中，有活性污泥法和生物膜法两大类，而生物膜法的生物滤池的处理效率不高，卫生条件较差， 我国只有少数几座生物滤池城市污水处理厂，活性污泥法占绝大多数。活性污泥法有很多种型式，使用最广泛的主要有三类：第一类是传统活性污泥法和它的改进型 A/O、A 2/O 工艺。第二类是氧化沟工艺，应用最广的是卡塞罗氧化沟和奥贝尔氧化沟。第三类是 SBR 工艺及其变形工艺，应用最为广泛的有传统的 SBR 工艺和 CAST工艺。为了实现污水处理厂高效稳定运行和节省运行费用、建设费用，要求选择的处理工艺技术成熟，处理效果稳定，保证出水达到排放要求；基建投资和运行费用低；运行管理方便；具备脱氮除磷功能；工艺简单自动化程度高，因此初步选定了三种方案经行比较，如下表所示：表 3.5 污水处理厂主体工艺比较评比项目 A/A/O 工艺 CAST 工艺 Carrousel 2000氧化沟工艺技术可行性成熟，适用于各种规模，有一定的耐冲击负荷能力先进成熟，适用于中小规模，抗冲击负荷能力强先进成熟，适用于中小规模抗冲击负荷能力强脱氮除磷效果脱氮效果好，除磷效果一般脱氮除磷效果均较好 脱氮效果好，除磷效果一般土建工程 有初沉池和二沉池，池体较多无须二沉池和调节池，可不设初沉池，增加了生物选择器无初沉池，主反应池一体化，增加了选择池和厌氧池曝气设备 底部鼓风曝气 鼓风曝气 表面机械曝气污泥情况 污泥产量较大，不稳定污泥产量小，基本稳定 污泥产量小，基本稳定施工难度 较难 难度不大 较难环境影响 噪声较大，臭味较小 噪声较大，臭味较小 噪声小，臭味较小容积及设备利用率较高 较低（一般小于 50%） 不高运行操作 操作单元较多较复杂 操作单元较少方便 操作单元较少方便维修管理 设备较多维修量大 设备较少维修量少 设备少维修量少基建投资/元m -31800 1750 1700单位处理成本/元m -30.62 0.71 0.60电耗/ Kwhm-30.833 0.931 0.800主要优点 出水水质很好，有利于回用污泥经厌氧消化达到稳定用于大型污水厂费用较低沼气可回收利用流程十分简单，管理方便脱氮除磷效果好，污泥沉降性能好，出水水质好合建式，占地省，处理成本较低污泥同步稳定，不需厌流程简单，管理十分方便可生物脱氮，出水水质较好污泥同步稳定，不需厌氧消化对中小型水厂投资较省，成本较低氧消化耐冲击负荷好主要缺点 反应池容积很大污泥内回流量大，能耗高用于中小型污水厂费用偏高沼气回收利用经济效益差污泥渗出液需化学除磷间歇周期运行，对自控要求高变水位运行，电耗高容积利用率较低污泥稳定性不如厌氧消化好除磷需要另设厌氧池分建式，池深较小，占地面积较大污泥稳定性不如厌氧消化好机械曝气，设备数量多应用实例济南光大水务污水处理三厂，处理规模 10万 m3/d大连市老虎滩污水处理厂，处理规模 8 万 m3/d郑州市五龙口城市污水处理厂，处理规模 10 万m3/dA2/O 工艺的主要缺点是处理单元多，操作管理复杂，特别是污泥厌氧消化要求高水平的管理，消化过程产生的沼气是可燃易爆气体更要求安全操作，这些都增加了管理的难度。而且由于污水厂在建城市为县城，技术力量不强，管理水平不高，排水管网系统不够完善，城市的污水水质不高，加之污泥厌氧消化的管理和沼气的利用缺乏成熟的经验，这些因素都降低了 A2/O 法的经济性。根据我国目前的实际情况，城市污水处理处于起动阶段，法规和要求都不够健全，对污泥的稳定化要求没有明确的规定，因此，对于中小型的城市污水处理厂，采用CAST 工艺和氧化沟工艺则更为经济。3.5.2 二级处理优选工艺比较中、小型城市污水处理厂的优选工艺是氧化沟和 CAST 工艺。1、基建投资CAST 工艺是合建式 ，一般情况下征地费和土建费较氧化沟低，而设备费较氧化沟高。2、运营费用CAST 通常用鼓风曝气，氧化沟通常用机械曝气，一般说来，在供氧量相同的情况下，鼓风曝气比机械曝气省电；第二方面，SBR 是合建式不用污泥回流（有的少量回流），氧化沟是分建式要大量回流污泥，电耗较大；第三方面，CAST 是变水位运行，增大进水提升泵站的扬程。综合考虑，通常氧化沟的电耗要比 CAST 大些，运营费要高些。3、运行控制氧化沟是连续运行，不要求自动控制，只是在要求节能时用自动控制，CAST 是周期间歇运行，各个工序转换频繁，需要自动控制。4、出水稳定性CAST 为静态沉淀，氧化沟为动态沉淀，因而 CAST 的沉淀效率更高，出水水质更好。综上所述， CAST 工艺具有良好生物除磷和脱氮效果，同时污泥量小并且污泥相对稳定，基建费用和运行费用较低，施工难度小，工期短，对于县城的中型污水处理厂而言，CAST 工艺成为最佳的方案。3.5.3 污水深度处理流程选择三级处理出水的典型出水浓度，见下表表 3.6 三级处理出水水质序号 原污水组分（mg/L）过滤 混凝沉淀 混凝沉淀+过滤混凝沉淀+过滤+活性炭吸附1 悬浮物 510 512 1 12 BOD5 13 37 12 023 COD 4060 3050 2545 5104 TP 710 0.31 0.3 0.3由于一级 A 标准中对 TP 和 SS 的最高允许排放浓度控制在 0.5mg/L 和 10mg/L，因此，深度处理应该选择混凝沉淀+过滤流程，这样可以使出水稳定达标。3.5.4 污泥处理工艺流程选择目前，污泥处理的单元技术有浓缩脱水，厌氧消化，好氧发酵，污泥热干化，石灰稳定等技术。由于现阶段设置消化池有可能将已经被聚磷菌吸收的磷元素释放出来达不到要求效果，所以现在一般污水厂均不设消化池，而是设置污泥浓缩脱水设备，将初沉池和曝气池产生的生污泥通过该设备直接生成泥饼运出，节省造价。故本工艺不设置消化池。CAST 工艺污泥在反应池内得到较好的沉降，所以本工艺不需设置二沉池及污泥回流设备。3.5.5 污水处理工艺流程图进水 超越管粗及格泵栅站细格栅沉砂池初沉池絮凝过滤接触池鼓 风 机 房出水 投加 PAC干泥外运图 3.1 工艺流程图3.6 污水处理构筑物的选择3.6.1 格栅格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留雨水、生活污水和工业废水中较大的悬浮物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮等，起净化水质，保护水泵的作用，同时也减轻后续处理构筑物的处理负荷，使之正常运行。截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大中型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，应用机械清除截留物。3.6.2 沉砂池沉砂池按照池型分为平流式、竖流式、旋流式和曝气沉砂池。建设部 05 年 1 月明确限制平流沉砂池应用于 10000m3/d 以上规模的新建水厂。平流沉砂池的缺点是沉砂中含有 15%的有机物，使沉砂的后续处理难度加大。且平流式沉淀池占地面积较大，土方量较大，不便于节约造价。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒借重力沉于池底，处理效果一般较差。C A S T 池浓 缩 脱 水 机 房加药间曝气沉砂池的优点：通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效果较稳定；受流量变化的影响较小；同时还对污水起预曝气作用。按照生物除磷设计的污水处理厂，为了保证除磷效果，一般不采用曝气沉砂池。 钟式沉砂池近年来被日益广泛的采用，它利用机械力控制流态与流速，加速砂粒的沉淀，有机物则被留在污水中，具有沉砂效果好，占地省的优点。综上所述，选择旋流式沉砂池中应用广泛的钟式沉砂池。3.6.3 初沉池沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物，按在污水流程中的位置，可以分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。沉淀池分为平流式的、竖流式的和辐流式。竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂。平流式沉淀池具有沉淀效果好，对冲击负荷和温度变化的适应强，施工简易等优点。幅流式沉淀池机械排泥设备复杂，对施工质量要求高。综上所述，采用平流沉淀池。3.6.4 CAST 反应池 本设计采用 CAST 工艺，是近年来在国内外被广泛应用的一种污水生物处理技术。CAST 工艺的运行工况是以间歇操作为主要特征，其工况是按时序来运行的，CAST 池前置缺氧反应器，以便进行污水的脱氮过程。一个操作过程分五个阶段：进水、反应、沉淀、排水、闲置。图 3.2 CAST 系统的循环 操作过程进水段:CAST 进水首先在生物选择区中与源自上一周期沉淀段的污泥混合，大量的来水在该段内形成较大的基质浓差梯度，通过渗透酶使来水中的 BOD 在高浓度污泥条件下很快地被利用,形成良好的缺氧/厌氧环境。通过调节进水段的反应模式(进水时间、进水量、缺氧/厌氧反应时间) 进行有效的生物脱氮、除磷。充水之后，在反应时段中进行曝气。微生物反复在缺氧/好氧的环境下，有效地抑制了好氧性丝状菌的生长,避免了污泥膨胀。曝气段:进水段的污水在足够的曝气条件下进行充分的好氧除碳和生物硝化。沉淀段:不进水、不曝气、不回流，使污水混合液获得一个静止的絮凝沉淀环境。滗水段:不进水、不曝气、不回流，通过浮动滗水器将上清液排出，当液面降至最低控制水位时，排水停止。重复上一周期过程 ,如此周而复始。闲置段:进水、不曝气、不回流,视具体运行情况而定,可作为整个 CAST 运行系统调节。CAST 系统一般至少设 2 个池 ,以使整个系统能接纳连续的进水；在设有 4 个 CAST 池子的系统中 ,通过选择各个池子的循环过程可以产生连续的进出水。3.6.5 絮凝池表 3.7 絮凝池的类型及特点表类 型 特点 适用条件隔板式絮凝池往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎水量大于 30000m3/d 的水厂；水量变动小者回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥水量大于 30000m3/d 的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用旋流式絮凝池优点：容积小，水头损失较小；缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差一般用于中小型水厂折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高流量变化较小的中小型水厂机搅拌械絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；缺点：机械设备较多，维修复杂占地面积小，施工简单由于污水的三级处理需要絮凝池占地面积小，絮凝效果稳定，以节省投资，故本设计选用机械搅拌絮凝池。3.6.6 沉淀池表 3.8 各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式 性能特点 适用条件平流式优点：1、可就地取材，造价低；2、操作管理方便，施工较简单；3、适应性强，潜力大，处理效果稳1、一般用于大中型净水厂；2、原水含砂量大时作预沉定； 4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点：1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂；3、占地面积较大池竖流式优点：1、排泥较方便2、一般与絮凝池合建，不需建絮凝池；3、占地面积较小缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难1、一般用于小型净水厂；2、常用于地下水位较低时辐流式优点： 1、沉淀效果好；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点： 1、基建投资及费用大；2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；3、施工较平流式困难1、一般用于大中型净水厂；2、在高浊度水地区作预沉淀池斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较1、宜用于大中型厂 2、宜用于旧沉淀池的扩建、高；2、排泥较困难改建和挖槽本设计采用斜管沉淀池。相比之下，平流式沉淀池虽然具有适应性强、处理效果稳定和排泥效果好等特点，但是，平流式占地面积大不适用于污水的三级处理。而斜管沉淀池因采用斜管组件，不仅占地面积小，而且沉淀效率大大提高，处理效果比平流沉淀池要好。3.6.7 滤池过滤处理是达一级 A 达标处理的重要组成部分，可以在消毒之前去除固体物质、TP 和浊度，从而能提高后续消毒效果，使病原微生物失活或去除。表 3.9 各种形式滤池性能特点和适用条件表型式 性能特点 适用条件多层滤料滤池优点：1、含污能力大；2、可采用较大的流速；3、能节约反冲洗用水，降速过滤水质较好； 缺点：1、滤料不易获得且昂贵管理麻烦2、滤料易流逝且冲洗困难易积泥球，需采用助冲设备；只有三层滤料、双层滤料适用大中型水厂普通快滤池优点：1、有成熟的运行经验运行可靠向下流、砂滤料的回阀式滤池，适用大中型水厂，单池面积一般不宜大于