第1章 设计概论
1.1设计依据和设计任务
1.1.1 原始依据 1．设计题目
山东济南某新区20000m/d生活污水处理厂初步设计 2.给定资料 （1）污水水质：
设计原水水质为COD= 380mg/L，BOD5=320mg/L，SS=200mg/L，NH3-N=35mg/L，TN=5mg/L, TP=5mg/L，PH=6.5~8.0
（2）出水水质要求：
要求出水水质达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级B标准要求。排入自然沟壑，夏季用于灌溉，要求设计工艺技术可行、运行灵活，经济合理：
出水水质：COD= 60mg/L，BOD5=20mg/L，SS=20mg/L，NH3-N=8mg/L，TN=20mg/L, TP=1mg/L，PH=6.5-8.0
去除率：COD84.21% BOD93.75% SS90.00% NH3-N77.14% TP80.00%
3（3）流量变化系数：Kz=1.3 （4）气象资料
山东市属温带大陆性季风气候主要风向春季多为东北风，冬季多为东南风，海拔高度51.6m 年平均气温 14.2℃ 最高气温 42.5℃ 最低气温 -19℃ 最大冻深 44cm
主导风向 夏季为东北风，冬季为东南风 最大积雪深度 19 cm 年平均降水量 685mm 年平均风速 2m/s 1.1.2 设计的基本要求
1.说明书要求内容系统完整、计算准确、文理通顺书写工整、装订整齐，数字不得少于2万字，
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2.毕业设计图纸要求布置合理、正确清晰，符合制图标准、专业规范。图纸不少于8张（1号图纸）要求至少两张CAD图，一张手工图；
3.参与本专业内容紧密相关地文献15篇，其中至少2篇外文。 1.1.3 设计原则
1．认真贯彻国家关于环境保护工作的方针和政策,符合国家的有关法律、规范、标准。 2．采用适合本地区条件的技术，选用高效节能的废水处理工艺，并充分利用废水厂厂址地形,因地制宜地采用现代化技术,提高管理水平，做到投资省、运行费低、技术可靠、运行稳定。
3．妥善处理、处置废水处理过程中产生的栅渣、污泥，避免二次污染。
4．选择国内或国外先进、可靠、高效,运行管理方便,维修简便的排水专用设备和控制系统。
5．适当考虑周围地区的发展状况,在设计上留有余地。
6．合理利用水资源,考虑废水回用,充分发挥项目的社会、经济和环境效益。 1.1.4 设计依据
1．《污水综合排放标准》(GB8978-2002)； 2．《室外给水设计规范》（GB50013-2006）； 3．《CAD工程制图规则》(GB/T18229-2000)。 1.1.5 设计目的
目前，我国城市污水处理率较低。据统计1998年和1999年46个重点城市污水处理率分别为20.3%和26.7%，其他城市污水处理率更低。根据中国环境保护远景目标纲要的要求，到2010年全国的污水平均处理率为:设市城市和建制镇不小于50%，设市城市不小于60%，重点城市不小于70%。我国城市污水处理率与国际相比较低，其主要原因是我国的城市污水处理厂建设滞后。美国平均一每万人拥有座污水处理厂，法国和瑞典每5000人拥有一座污水处理厂，英国和德国每7000至8000人拥有一座污水处理厂，我国城市每150万人拥有一座污水处理厂。因此在今后建设大批的污水处理厂将是必然的趋势。但很多地区由于经济的局限性,虽能建得起污水处理厂，但却无法长期运营。因此要找到一项即能建得起，又能运营得起的工艺至关重
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要。所以通过本次20000m/d城市生活污水处理厂的研究来寻找出一个一个及运营方便又十分有效经济的设计方案来满足现在的城市对污水处理厂的需求?
1.2 设计水量
设计最大水量为26000m/d，平均水量为20000m/d。
1.3 设计水质
来自污水管网的污水经过生物处理后排放，出水水质达到《污水综合排放标准（GB18918-2002）》中的二级标准，见表1-1。
表1-1进水指标表
进 水 水 质
BOD5 mg/L COD mg/L NH4-N mg/L
+
3
3
3
320 380 35
SS mg/L TP mg/L TN mg/l
表1-2出水指标表 处理后出水水质
200 5 5
出水水质经过三级处理后达到排放标准，其处理效率见表1-2。
主要性能指标(mg/L)
BOD5≤20 COD≤60 SS≤20 TP≤1 NH4-N≤8
+
处理效果(%) ηBOD5=93.75 ηCOD=84.21 ηSS=90.00 ηTP=80.00 ηNH4-N=77.14
+
3
第2章 工艺流程的确定 2.1设计方案及可行性分析
本项目是对小区内生活污水进行处理，污水经消毒处理后方可进行回用。生活污水中的污染物包括由厨房、浴室、厕所等场所排出的污水和污物。生活污水中的污染物，按其形态可分为：
(1)不溶物质，这部分约占污染物总量的40%，它们或沉积到水底，或悬浮在水中。 (2)胶态物质，约占污染物总量的10%。
(3)溶解质，约占污染物总量的50%。这些物质多为无毒，含无机盐类氯化物、硫酸盐和钠、钾、钙、镁等的重碳酸盐。
有机物质有纤维素、淀粉、糖类、脂肪、蛋白质和尿素等。此外，还含有各种微量金属和各种洗涤剂、多种微生物。原水以有机物为主，BOD/COD比值=0.6，可生化性较好，重金属及有毒有害物质不超标，所以处理以除有机物，脱氮为主，除P外排。
根据出水要求，现有城镇污水处理技术的特点，本次设计中磷的进水指标是5mg/L,出水要求为1mg/L,活性污泥法以及生物膜法的一般工艺都可去除这些磷，所以不用刻意考虑除磷。进而根据处理规模，进出水质，出水质要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918—2002二级标准），根据处理要求算出去除效率要求BOD的去除效率应大于93.75％, COD去除效率应大于84.21％,SS的去除效率大于90％。污水处理厂要求有效地去除BOD和COD，以及该工程的造价与运行费用，当地的自然条件（包括地形、气候、水资源），污水水量及其变化动态，运行管理与施工，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。厌氧法中UASB 反应器由于具有高的有机负荷、转化效率和操作简单的优点而广泛用于多种高浓度有机废水的处理，然而本次设计的生活污水不是高浓度的污水，通过查询大量的20000 m/d的城市生活污水的工程实例，结合国内的处理工艺，于是本课题选择典型的工艺为：①CASS工艺，②氧化沟，③生物接触氧化。
对于氧化沟而言，会出现污泥膨胀、泡沫、污泥上浮、流速不均及污泥沉积等一系列问题在同一沟中好氧区与缺氧区各自的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对除氮的效果是有限的，而对除磷几乎不起作用。另外，在传统的单沟式氧化沟中，微生物在好氧－缺氧－好氧短暂的经常性的环境变化中使硝化菌和反硝化菌群并非总是处于最佳的生长代谢环境中，由此也影响单位体积构筑物的处理能力。因此氧化沟也不适合本工艺的要求。
特别是污泥膨胀问题，当废水中的碳水化合物较多，N、P含量不平衡，pH值偏低，氧化沟中污泥负荷过高，溶解氧浓度不足，排泥不畅等易引发丝状菌性污泥膨胀；非丝状菌性污泥
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膨胀主要发生在废水水温较低而污泥负荷较高时。微生物的负荷高，细菌吸取了大量营养物质，由于温度低，代谢速度较慢，积贮起大量高粘性的多糖类物质，使活性污泥的表面附着水大大增加，SVI值很高，形成污泥膨胀。
污泥上浮问题，当废水中含油量过大，整个系统泥质变轻，在操作过程中不能很好控制其在二沉池的停留时间，易造成缺氧，产生腐化污泥上浮；当曝气时间过长，在池中发生高度硝化作用，使硝酸盐浓度高，在二沉池易发生反硝化作用，产生氮气，使污泥上浮；另外，废水中含油量过大，污泥可能挟油上浮。
以下通过对CASS工艺和生物接触氧化法工艺的比较来说明。 方案一:CASS工艺； 方案二:生物接触氧化工艺。
现结合设计任务要求的处理水质效果进行论证选择： 2.1.1 CASS工艺 1.CASS工艺原理：
是将序批式活性污泥法(SBR)的反直池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区+在主反应区后部安装了可升降的滗水装置，实现了连续进水间歇排水的周期循环运行，集曝气沉淀、排水于一体。CASS工艺是一个好氧/缺氧/厌氧交替运行的过程，具有一定脱氮除磷效果，废水以推流方式运行，而各反应区则以完全混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。
2.CASS工艺的优点：
设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用寿命长； 对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好，可回用于污水处理厂内的如绿化、浇地、洗车等有关杂用用途；处理工艺在国内外处于先进水平， 设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制； 整个工艺运转操作较为简单，维修方便，处理厂内不产生污染环境的臭气和蚊蝇；投资较省，处理成本低，工艺有推广应用价值。
3.CASS工艺的缺点：
CASS工艺为单一污泥悬浮生长系统，利用同一反应器中的混合微生物种群完成有机物氧化、硝化、反硝化和除磷。多种处理功能的相互影响在实际应用中限制了其处理效能，也给控制提出了非常严格的要求，工程中难以实现工艺的稳定、高效的运行。
（1）微生物种群之间的复杂关系有待研究
CASS系统的微生物种群结构与常规活性污泥法不同，菌群主要由硝化菌、反硝化菌、聚磷菌和
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