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1 概述 1.1 工程概况
依据城市总体规划，华东某市在城区兴建一座城市污水处理厂，以完善该地区的市政工程配套，控制日益加剧的河道水污染，改善环境质量。该城市现状叙述如下：
1、2号居住区人口3万，污水由化粪池排入河道；3、4号居住区人口5万，正在建设1年完成；5号居住区人口4.5万，待建，2年后动工，建设期2年。还有部分主要公共建筑，宾馆5座，2000个标准客房；医院2座，1500床。以上排水系统均采用分流制系统。同时新区还有部分排污工厂：电子厂每天排水1500m3，BOD5污染负荷为3000人口当量；食品厂每天排出污水量500 m3，污染负荷为1500人口当量。
旧城区原仅有雨水排水系统，污水排水系统的改造和建设工程计划在10年完成，届时整个排水区域服务人口将达到18万。
依据上述情况，整个工程划分为近期和远期两个建设阶段，现在实施的工程为近期建设。近期建设期大概在3年左右，设计服务围应该包括新区5个已建和待建的居住区、新区部分主要公共建筑以及2个工厂。依据环保部门以及排放水体的状况，排放水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002） 一级B标准。 1.2 设计依据
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002） 《室外排水设计规》(GB50101) 《城市污水处理工程项目标准》 《给水排水设计手册》，第5册城镇排水 《给水排水设计手册》，第10册技术经济
城市污水处理以及污染物防治技术政策（2002） 污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999 地表水环境质量标准GB3838-2002 城市排水工程规划规GB50381-2000 1.3设计任务和围
（1）收集相关资料，确定废水水量水质及其变化特征和处理要求；
（2）对废水处理工艺案进行分析比较，提出适宜的处理工艺案和工艺流程； （3）确定为满足废水排放要求而所需达到的处理程度；
（4）结合水质水量特征，通过经济技术分析比较，确定各处理构筑物的型式； （5）进行全面的处理工艺设计计算，确定各构筑物尺寸和设备选型； （6）进行废水处理站平面布置及主要管道的布置和高程计算；
（7）进行工程概预算，说明废水处理站的启动运行和运行管理技术要求 2 原水水量与水质和处理要求： 2.1 原水水量与水质 一期工程：
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Q=36000m3/d
BOD5=230mg/l SS=280 mg/l TN=40 mg/l TP=4.5 mg/l PH=6.5-8.0 二期工程： Q=47000 m3/d 2.2 处理要求
污水排放的要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002） 一级B标准 BOD5≤20 mg/l SS≤20 mg/l TN≤20 mg/l TP≤1 mg/l PH=6.5-8.0
3.工艺流程选择和评价 3.1水质分析
该城市污水由市政废水与工业废水组成，其中工业废水的量占的相当小，污水中主要是可溶性有机物、氮、磷等，而且有机物的浓度不是特别高，可生化性较好，在处理时需要考虑常规的脱氮除磷。 3.2流程的拟定
3.2.1国外城市污水处理的流行工艺
一、活性污泥法
针对城市污水处理的要求，当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O 法、UNITANK等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。 ① AB法(Adsorption—Biooxidation)
该法由德国Bohuke教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS?d)以上，池容积负荷6kgBOD/(m3?d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期建设。
② SBR法(Sequencing Batch Reactor)
SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四个或三个池子构成一组，轮流运转，一池一池地间歇运行，故称序批式活性污泥法。现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情况下不设调节池，多数情况下可省去初沉池，故节省占地和投资，耐冲击负荷且运行式灵活，可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态，实现除磷脱氮的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统，采用滗水器及控制系统，间歇排水水头损失大，池容的利用率不理想，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂 。 ③ A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，故国10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成：一是除磷，污水中的磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)，释放出聚磷菌，
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在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统。二是脱氮，缺氧段要控制DO<0.7 mg/L，由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源)，将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。为有效脱氮除磷，对一般的城市污水，COD/TKN为3.5～7.0(完全脱氮COD/TKN>12.5)，BOD/TKN为1.5～3.5，COD/TP为30～60，BOD/TP为16～40(一般应＞20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD为主，则可用A/O 工艺。
有的城市污水处理的出水不排入湖泊，利用大水体深水排放或灌溉农田，可将脱氮除 磷放在下一步改扩建时考虑，以节省近期投资。 ④ 普通曝气法及其变法
本工艺出现最早，至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好，经验多，可适应大的污水量，对于大厂可集中建污泥消化池，所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理，不具备脱氮除磷功能。
近几年在工程实践中，通过降低普通曝气池容积负荷，可以达到脱氮的目的；在普曝池前设置厌氧区，可以除磷，亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除BOD5，在池型上有多种形式(如下文所述的氧化沟)，工程上称为普通曝气法的变法，亦可统称为普通曝气法。
⑤ 氧化沟法
本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：
帕式(Passveer)简称单沟式，表面曝气采用转刷曝气，水深一般在2.5～3.5m，转刷动力效率1.6～1.8kgO2/(kW?h)。
奥式(Orbal)简称同心圆式，应用上多为椭圆形的三环道组成，三个环道用不同的DO(如外环为0，中环为1，环为2)，有利于脱氮除磷。采用转碟曝气，水深一般在4.0～4.5m，动力效率与转刷接近，现已在潍坊、北京黄村和小郢的城市污水处理厂应用。
若能将氧化沟进水设计成多种式，能有效地抵抗暴雨流量的冲击，对一些合流制排水系统的城市污水处理尤为适用。
卡式(Carrousel)简称循环折流式，采用倒伞形叶轮曝气，从工艺运行来看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉积，其原因是供氧与流速有矛盾。
三沟式氧化沟(T型氧化沟)，此种型式由三池组成，中间作曝气池，左右两池兼作沉淀池和曝气池。T型氧化沟构造简单，处理效果不错，但其采用转刷曝气，水深浅，占地面积大，复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池，不具备除磷功能。
氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率［达2.5～3.0 kgO2/(kW?h)］。 ⑥UNITANK工艺
它和类似的TCBS工艺、MSBR工艺一样，都是SBR法新的变型和发展。它集“序批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的优点，克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。
典型的UNITANK工艺是三个水池，三池之间水力连通，每池都设有曝气系统，外侧的两池设有出水堰及污泥排放口，它们交替作为曝气池和沉淀池。污水可以进入三池中的任意一个，采用连续进水、期交替运行。在自动控制下使各池处在好氧、缺氧及厌氧状态，以完 成有机物和氮磷的去除。 UNITANK工艺由比利时Seghers公司首先建在我国的澳门特区，处理水量14×104m3/d(不下雨时平均处理水量为7×104m3/d)，池型封闭，设计采用的容积负荷为0.58kgBOD/(m3?d)，总的反应池体积为46800m3，曝气池水力停留时间为8h，出水的BOD5、SS＜20mg/L。
这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形，可以采用活性污泥工艺的设计法对不同的污染物加以去除，如考虑硝化，其负荷一般在0.05～0.10 kgBOD5/(kgMLSS?d)，硝化率视污水温度而异。而要求污泥稳定化，其污泥负荷和污泥龄要远远超过硝化时的数值。
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