某小城镇污水处理厂设计
潘忠成
陕西理工学院化学与环境工程学院 723001
摘要：本次毕业设计的题目为某城市污水处理设计厂——SBR（序批式活性污泥法）工艺。主要任务是工艺流程选择及构筑物设计和计算。该污水处理厂工程，总规模达到10000吨/日。原污水中各项指标为：BOD浓度为220mg/L，COD浓度为450mg/L，SS浓度为250mg/L。要求处理后的排放水要严格达到国家一级排放标准，即：BOD≤10mg/L，COD≤50mg/L，SS≤10mg/L。该污水厂的污水处理流程为：从沉砂池进入SBR池，二沉池，最后出水。整个工艺具有节省费用、技术成熟、效果稳定、保证出水达到排放要求、工艺简单自动化程度高等优点。
关键词：SBR；消化池；工艺
1绪论
1.1 前言
水是人类的生命之源[1]。它孕育和滋养了地球上的一切生物,并从各个方面为人类服务.水的用途大致有以下几个方面:生活用水、工业用水、农业用水、渔业用水、交通运输用水等。但是，水环境中的淡水资源却很少，仅占总量的2.53%[2]，而目前能供人类直接取用的淡水资源仅占0.22%，难以满足人们生活和工农业生产日益增长的需求，因此保护和珍惜水资源，是整个社会的共同职责。
SBR工艺早在20世纪初已有应用[3]。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由撇水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。
该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布[4]，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。
本课题就是针对中小城市污水处理厂处理的生活污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918－2002）一级A标准的工程设计。
1.1.1 我国水处理现状与发展
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随着我国经济建设的迅猛发展[5]，各地城市建设和小城镇建设的步伐不断加快，市容市貌呈现出了日新月异的巨大变化。同时，我们也注意到，在城市建设迅猛发展的今天，作为城市基础建设重要组成部分的水处理体系，建设相对滞后；水处理体系存在着诸如规划不合理、水资源浪费、中水回用率低、排水管网陈旧等问题。国家环保总局“十五”计划要求到2005年城市生活污水集中处理率要达到45%。可是，截至2004年全国仍有一半以上的城市没有污水处理厂。所以，要加快污水处理厂建设进程。
1.2 设计原始资料
某城镇位于长江下游，现有常住人口15000人。该镇规划期为十年（2006-2015），规划期末人口为20000人，生活污水排放定额为300升/人?天，所有工业污水均处理达到国家排放下水道标准后再排放城镇下水道。污水厂设计规模为1万吨/日，污水处理厂排放标准为国标（GB8978-1996）中一级A排放标准。
全年平均气温为18.5℃,最高气温为42.0℃，最 低气温为-6.0℃ ；年平均1025.5mm，日最大273.3mm；最大积雪深度500mm， 最大冻土深度60mm；主要风向： 冬季——西北风，夏季-----东南风；风 速：历年平均为3.15m/s，最大为15.6m/s；城镇主干道下均敷设排污管、雨水管，雨污分流；污水处理厂厂址位于镇西北角，厂区地面标高为140米。 污水水质：CODC r 450mg/L，BOD5 220mg/L，SS 250 mg/L，NH3-N 20 mg/L，TN 30 mg/L，TP 1.5mg/L
1.2.1 设计参数
设计要求见表1。
表1 设计进出水质要求
项目 BOD COD SS NH3-N TN TP
进水水质（mg/L）
220 450 250 20 30 1.5
出水水质（mg/L）
≤10 ≤50 ≤10 ≤8 ≤15 ≤0.5
去除率(%)
96 89 96 77 67 67
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2工艺设计方案的确定及构筑物的选择
2.1 污水处理厂的选址
制定城市污水处理系统方案[6]，污水处理厂厂址的选择是重要的环节，它与城市的总体规划，城市排水系统走向布置处理后污水的出路密切相关。
当污水处理厂的厂址有多种方案可供选择时，应从管道系统泵站污水处理厂各处理单元考虑，进行综合的技术经济比较与最优化分析，并通过有关专家的反复论证后在行确定。
污水处理厂厂址的选择应遵循如下原则： (1) 与污水处理工艺相适应。 (2) 尽量少占用农田。
(3) 厂址必须位于集中给水水源的下游，并在城镇生活区下游300米以外，夏季主风向
的下风向。
(4) 处理后的污水回用时要与用户靠近，排放时应与受纳水体靠近。
(5) 厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼地带。尽量设在地质较好的地方，便于施工。 (6) 充分利用地形，应选择有自然坡度的地区，便于高程布置。 (7) 根据城市远期规划，考虑远期发展可能性，有扩建余地。
2.2 污水处理工艺流程的确定
2.2.1 工艺比较分析
（1）厌氧池＋氧化沟
工作流程：污水→中格栅→提升泵房→细格栅→沉砂池→厌氧池→氧化沟→二沉池→接触池→处理水排放
工作原理：氧化沟一般呈环形沟渠状[7]，污水在沟渠内作环形流动，利用独特的水力流动特点，在沟渠转弯处设曝气装置，在曝气池上方为厌氧池，下方则为好氧段，从而产生富氧区和缺氧区，可以进行硝化和反硝化作用，取得脱氮的效应，同时氧化沟法污泥龄较长，可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应，如除磷脱氮。
工作特点：
①在液态上，介于完全混合与推流之间，有利于活性污泥的适于生物凝聚作用。 ②对水量水温的变化有较强的适应性，处理水量较大。
③污泥龄较长，一般长达15－30天，到以存活时间较长的微生物，如果运行得当，可进行除磷脱氮反应。
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④污泥产量低，且多已达到稳定。 ⑤自动化程度较高，使于管理。 ⑥占地面积较大，运行费用低。
⑦脱氮效果还可以进一步提高，因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环，要提高脱氮效果势必要增加内循环量，而氧化沟的内循环量从政论上说可以不受限制，因而具有更大的脱氮能力。
⑧氧化沟法自问世以来，应用普遍，技术资料丰富。 （2）A/A/O法
优点：
①该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少于其
它的工艺 。
②在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，SVI
值一般均小于100。
③污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。
④运行中勿需投药，两个A段只用轻缓搅拌，以不啬溶解氧浓度，运行费低。
缺点：
①除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/BOD值
高时更是如此 。
②脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以2Q为限，不宜太高，否则增加运
行费用。
③对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥
释放磷的现象出现，但溶解 浓度也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。 （3）一体化反应池（一体化氧化沟又称合建式氧化沟）
一体化氧化沟集曝气，沉淀，泥水分离和污泥回流功能为一体[8]，无需建造单独得二沉池。基本运行方式大体分六个阶段。
主要特点：
①工艺流程短，构筑物和设备少，不设初沉池，调节池和单独的二沉池，污泥自动回流，投资省，能耗低，占地少，管理简便。
②处理效果稳定可靠，其BOD5和SS去除率均在90％-95％或更高。COD得去除率也在85％以上，并且硝化和脱氮作用明显。
③产生得剩余污泥量少，污泥不需小孩，性质稳定，易脱水，不会带来二次污染。 ④造价低，建造快，设备事故率低，运行管理费用少。
⑤固液分离效率比一般二沉池高，池容小，能使整个系统再较大得流量和浓度范围内稳定运行。
⑥污泥回流及时，减少污泥膨胀的可能。
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（4）SBR工艺
SBR法是序批式（间歇）活性污泥法的简称[9]，是由按一定顺序间歇操作运行的SBR反应器组成的；SBR工艺的一个完整操作过程，即每个SBR反应器在处理废水时的操作过程包括五个阶段：进水、反应、沉淀、出水、闲置。SBR法的运行2次以间歇操作为主要特征。
SBR法工艺流程见图1。
进水 反应 沉淀 排放 闲置
图1 SBR法工艺流程
该工艺具有以下特点[10]：
① 处理效果稳定，对水量、水质变化适应性强；耐冲击负荷； ② 理想的推流过程使生化反应推力大，效率高；
③ 污泥活性高，浓度高且具有良好的污泥沉降性能，附上污泥膨胀； ④ 脱氮除磷效果好；
⑤ 工艺简单，不需二沉池，回流及其设备，一般情况下不必设置调节池，多数情况下，可省去初沉池。因此工程造价及运行费用低，易于维护治理。
存在的问题：
① 间歇周期运行，对自控要求高； ② 变水位运行，电耗增大； ③ 污泥稳定性不如厌氧消化好。 适用于中小型污水处理厂。
该污水处理厂的建设规模为10000m3/d，10000m3/d（平均日流量）的污水处理厂属中小型污水厂。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[11]，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。经过比较分析，最后选择SBR作为该处理厂的工程设计方案。
2.2.2 工艺流程方案的确定
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%。
二级处理系统是该污水处理设计的核心，由SBR池、接触池等组成。由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。通过二级处理，污水的BOD5值可降至20~30mg/L,一般可达到排放水体和灌溉农田的要求。
本设计主要流程见图2。
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