1.前言
1.1 设计概述
1.1.1 设计目的
通过课程设计，加深理解所学专业知识，培养学生运用所学专业知识的能力，在设计、计算、绘图方面得到锻炼，初步学会针对污水处理设计任务如何选择处理工艺方法，如何组织工艺流程 ，如何计算和确定主要的构筑物、如何选择设备。
1.1.2 设计背景
水是人类生活和生产活动不可缺少、不可替代的宝贵资源，是社会可持续发展的重要因素。由于城市化、工业化和农业集约化的迅速发展，以及人类对水资源、水污染认识上存有一些误区，使得许多城市原有水资源不敷所用，许多地区进入水资源的污染物超过其环境容量，从而导致水体污染。
而我国水环境污染和生态破坏相当严重，并呈发展趋势，这都是长期以来城市排水工程欠账太多之故，每年有近300亿立方米污水未经处理而直接排放，使水环境的污染量大大超过了自净能力所能承受的程度，从而破坏了水的良性循环，导致水资源危机的加剧，进而影响城市的可持续发展。水资源的短缺和水污染的加重，使人们已警觉到污水再生处理已直接关系到人民的健康安全和社会、经济的可持续发展、关系到子孙后代的可持续生存。
1.2 设计内容
1.2.1 基本资料
1．污水处理量：10万m3/d（污水厂主要处理构筑物拟分为二组，每组处理规模
为5万吨/天。）
2．进水水质（表1-1）：
指标 BOD5 （mg/L） CODcr（mg/L）SS（mg/L） 氨氮（mg/L） 数值 200 450 250 50
3．出水水质（表1-2）：
指标 BOD5（mg/L） CODcr（mg/L）SS（mg/L） 氨氮（mg/L） 数值 ≤20 ≤60 ≤20 ≤15 4．处理工艺：二级处理，拟采用活性污泥法 5．设计内容：
1) 2) 3)
处理流程确定；
主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算； 确定污水处理厂的平面布置和高程布置。
1.2.2 主要内容
针对一座二级处理的城市污水处理厂，要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算，确定污水处理厂的平面布置和高程布置；最后完成计算说明书和设计图（污水处理厂平面布置图和高程布置图）。
该新镇将建设成完备的各种市政设施。规划人口，近期50000人，2015年发展为120000人，生活污水标准为160L/人·天，其总变化系数为1.4，工业最大日污水量为10800米/日，排水采用分流制。污水水质按一般的生活污水性质考虑。生活污水与工业废水混合后其水质平均值为：BOD5=200mg/L，SS=250mg/L，CODcr=450mg/L，TP=4.9mg/L，NH3-N=49mg/L，要求经过处理后水质达到以下标准（BOD5≤20mg/L，SS≤20mg/L，CODcr≤60mg/L，NH3-N≤15mg/L）。
所以本工程处理水量：2012年：30000×0.16×1.5+5800=50000m3/d， 2011年：82000×0.16×1.5+5800=35480m3/d 据此，该厂按2015年10万吨/天建设一次完成。
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1.2.3 水质去除率计算
城市污水经处理后，就近排入水体。污水处理厂出水水质参考《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准，并尽量争取提高出水水质。 结合排放水要求和出水水质，计算去除率，如下表所示：
E?C0?Ce?100à
式中：
C0——进水物质浓度；
Ce——出水物质浓度
表 1-3 水质去除率计算
序号 1 2 3 4 5 6
基本控制项目 出水水质浓度 进水水质浓度 CODcr 60 450 BOD5 20 200 SS 20 250 TN 15 50 1 5 TP 氨氮 15 50 去除率 86.7% 90.0% 92.0% 70% 80% 70.0% 2.城镇污水处理厂设计方案的确定
2.1污水处理方式的设计原则与设计依据
2.1.1设计原则
影响污水处理方式与处理的相关状况如:处理水量、排放标准、原水水质、建设投资、运行成本、处理效果及稳定性，工程应用状况、维护管理是否简单方便以及能否与深度处理组合等因素相关。具体污水方式确定的原则:
①出水水质稳定、可靠、卫生安全； ②抗水质、水量变化能力强； ③污泥处理与处置简单； ④建筑管理和维护费低； ⑤维护管理简单方便；
⑥必须时可与深度处理工艺进行组合。
2.1.2设计依据
（1）《中华人民共和国环境保护法》
（2）《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB8978—1996） （3）《室外排水设计规范》（GBJ14—87）
（4）《广东省地方标准—水污染物排放限值》（DB44/26-2001） （5）《供、配电系统设计规范》（GB50052—92）
2.2污水处理AB工艺的简介
2.2.1 AB法的由来
由于活性污泥法的活性污泥中的微生物群体是细菌和原生动物等众多生物组成的复合生物群落，对水质负荷和冲击负荷的承受能力较弱，易发生污泥膨胀、中毒现象，能耗也较高，导致处理成本高。因此针对以上不足，一种全新的工艺—AB法应运而生。AB法是吸附—生物降解工艺的简称。这项污水生物处理技术是20世纪70年代中期由德国B0HUKE教授首先开发的。该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段A段停留时间约20－40分钟，以生物絮凝吸附作用为主，同时发生不完全氧化反应，生物主要为短世代的细菌群落，去除BOD达50％以上。B段与常规活性污泥相似，负荷较低，泥龄较长。
2.2.2 AB法工艺的主要特征
在AB法工艺中，A段的污泥负荷率高达2kgBOD/（kgMLSS.d）~6 kgBOD/（kgMLSS.d），污水停留时间只有30min~40min，污泥龄短，仅为0.3d~0.5d，池内溶解氧的分子质量为0.2mg/L~0.7mg/L。因此，真核生物无法生存，只有某些世代短的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖。A段对水质、水量、PH值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。但A段产生的污泥量大，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很高。
B段可在很低的污泥负荷下运行，负荷范围一般为小于0.15kgBOD/（kgMLSS.d），水力停留时间为2h~5h、。污泥龄较长，一般为15d~20d。在B段曝气池中生长的微生物除菌胶团外，还有相当数量的高级真核微生物外，还有相当数量的高级真核微生物，这些微生物世代期较长，并适宜在有机物含量比较低的情况下生存和繁殖。
2.2.3 AB法工艺的处理机理和适用范围
AB法工艺处理机理：A段的处理机理是以细菌的絮凝吸附作用为主。这与传统的活性污泥法有很大的不同。污水中存在大量已适应污水的微生物，这些微生物具有自发絮凝性，形成“自发絮凝剂”、当污水中的微生物进入A短曝气池时，在A段内原有的菌胶团的诱导促进下很快絮凝在一起，絮凝物结构与菌胶团类似，使污水中的
有机物脱稳吸附。在A段曝气池中，“自然絮凝剂”、胶体物质、游离性细菌、SS活性污泥等相互强烈混合，将有机物脱稳吸附。同时，A段中的悬浮絮凝体对水中悬浮物、胶体颗粒、游离细菌及溶解性物质进行网捕、吸附，使相当多的污染物被裹在悬浮絮凝体中而去除，水中的悬浮固体作为“絮核”提高了絮凝效果。B 段曝气池是AB 法工艺中的核心部分，它的状态好坏与否将直接影响到出水水质，B 段去除有机污染物的方式与普通活性污泥法基本相似，它的处理机理主要以氧化为主，难溶性大分子物质在胞外酶作用下水解为可溶的小分子，可溶小分子物质被细菌吸收到细胞内，由细菌细胞的新陈代谢作用而将有机物质氧化为CO2，H2O 等无机物，而产生的能量储存于细胞中。B 段曝气池为好氧运行，因此它所拥有的生物主要是处于内源呼吸阶段的细菌、原生动物和后生动物，B 段的低污泥负荷和长泥龄为原生动物的生长提供了很好的环境条件，而原生动物的大量存在对游离性细菌的去除又有很好的作用。同时由于A段的出水作为B 段的进水，水质已相当稳定，为B 段微生物种群的生长繁殖创造了有利条件。其数量也比同负荷下的一级活性污泥法多。因为B 段去除有机污染物的机理主要以氧化为主，而高级生物的内源呼吸作用要比低级生物强，所以B 段产生的剩余污泥量很少。
AB工艺的适用范围：要保证A段的正常运行，必须有足够的已经使用该污水的微生物。一般的城市污水水质是可以满足其要求的。这同时也是为什么在A段之前不设初沉池的原因，因为A短的去除主要依靠该段微生物的物理吸附和生物吸附，这样就使得去除率高低与进水微生物直接相关。但在工艺废水或某些工业废水比例高的城市污水中，由于水中重金属等物质的毒害作用，微生物不易繁殖，在这样的管网系统中，相应A段的外源微生物的补充将受到严重影响，使适应污水环境的微生物浓度很低，微生物的吸附作用会大大减弱，造成A段污水环境的微生物浓度很低，微生物的吸附作用很弱，造成A段去除效率降低，对这类污水则不适宜采用AB工艺。
2.2.4 AB法的除磷脱氮
AB工艺中有A段超高负荷运行，为B段的硝化作用创造了条件。污水经A段吸附处理后，出水BOD 大为降低，减轻了B段污泥的有机负荷，创造了硝化菌在微生物群体中存活的条件。
若在B段设计上亦有厌氧—好氧周期地或同时地存在的时空条件，就很方便的形