某城镇污水处理厂生物处理与消毒系统工艺设计.doc

郑州大学毕业设计（论文）

题 目：某城镇污水处理厂生物处理与消毒系统工艺设计
指导教师： 职称： 副教授

学生姓名： 学号：
专 业： 给水排水工程
院（系）： 水利与环境学院
完成时间： 2010年6月

2010年 6 月 4 日
目 录
摘要 1
Abstract 2
1概述 3
1.1 设计题目 3
1.2 设计范围及内容 3
1.2.1 设计范围 3
1.2.2 设计内容 3
1.2.3 设计原则 3
1.2.4 原始资料 4
1.3 设计文件的编制 5
2设计水质水量的计算 6
2.1 污水处理厂的处理规模 6
2.1.1 城市平均生活污水量定额 6
2.1.2 城市工业万元产值用水量 6
2.1.3 2012年城市每天的平均污水量 6
2.1.4 设计规模 7
2.1.5 最大流量 7
2.2 设计水质 7
2.2.1 设计进水水质 7
2.2.2 设计出水水质 10
2.2.3 主要污染物去除程度 10
3处理工艺选择和方案比较 11
3.1 生物处理工艺的选择 11
3.1.1 改良A2/O工艺 11
3.1.2 倒置AAO工艺 12
3.1.3 OCO工艺 13
3.2 二次沉淀池的选择 14
3.3 污水处理厂消毒系统工艺设计方案的选择 15
4构筑物的设计计算 17
4.1 改良A2/O工艺计算 17
4.1.1 设计参数 17
4.1.2 生物池容积计算 18
4.1.3 剩余污泥量 21
4.1.4 生物反应池的平面尺寸布置 22
4.1.5 水下搅拌器 22
4.1.6 进出水系统 22
4.1.7 其他管道的设计 25
4.2 生物反应池配水井 25
4.3 曝气设备的设计 26
4.3.1 需氧量 27
4.3.2 供气量的计算 28
4.3.3 空气管道系统的计算 29
4.3.4 空压机的选定 32
4.4 二沉池 33
4.4.1 设计计算 33
4.4.2 排泥装置 39
4.4.3 刮泥设备 39
4.5 消毒设施计算 39
4.5.1 消毒剂的投加 40
4.5.2 消毒接触池 41
4.5.3 加药间、药库平面布置 44
4.6计量设备 44
5污水处理厂的布置 48
5.1 污水处理厂的平面布置 48
5.2 污水厂的高程布置 49
6 结语 54
7致谢 55
参考文献 56

52
摘 要
环境污染问题是当今世界上最大的社会问题之一，因此水处理的发展对我国能否实现可持续发展的战略目标起着重要作用。
本设计按原规划要求在R 河过境下游建设污水处理厂，以解决城市污水对R河市区段及下游河段的污染问题。根据当地的现状资料，确定了该污水厂的进出水水质及处理规模。结合考虑受纳水体的水质标准、脱氮除磷及回用的要求，该污水处理厂的生物处理采用了改良A2/O工艺，消毒采用了二氧化氯消毒，并对各构筑物尺寸及设备选型等进行了详细的计算和说明。城市污水经统一处理后一部分排放河流，另一部分用作回用，处理后的出水可达《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18919-2002）中的一级A标准。
关键词：污水处理厂，脱氮除磷，改良A2/O工艺，消毒接触池Abstract
The problem of environmental pollution is nowadays one of the greatest social concerns in the world, so the development of water treatment plays a decisive role to realize the strategic objective of sustainable development.
According to the original design, a sewage treatment plant was constructed crossing downstream of R River to address pollution problems of the urban sewage on R River Urban and the downstream. According to the local status, this design determined the water quality and the scale of the treatment plant. Considering of the water quality standards of the receiving water, the nitrogen and phosphorus removal and recycling requirements, the biological treatment used the modified anaerobic-anoxic-aerobic process, and the disinfectant used chlorine dioxide. The size of all structures and equipment type selection were calculated and described in detail. After the unified treatment, part of the urban sewage will be discharged into the river, and the other part will be reused. The effluent of the treatment plant will reach "Municipal Wastewater Treatment Plant Pollutant Emission Standards" (GB18919-2002) in the A standard.
Keywords: wastewater treatment plant, the nitrogen and phosphorus removal, modified anaerobic-anoxic-aerobic process, disinfection tank

1概述
1.1 设计题目
某城镇污水处理厂生物处理与消毒系统工艺设计
1.2 设计范围及内容
某城镇随着人口及工业的发展，其污水排放量越来越大，已对流经城镇市区的R河造成了污染影响，该城镇按原规划要求拟在R河过境下游建设城镇污水处理厂，以解决城市污水对R河市区段及下游河段的污染问题。同时由于目前水污染较为严重，为缓解用水紧张问题，对污水厂二级出水进行深度处理，并回用到城市某些部门和工业企业之中。
1.2.1 设计范围
由确定的选址状况和处理水质与目标，进行污水预处理与污泥处理设计，其主要内容有：污水预处理工艺流程设计、污泥处理系统设计、厂区平面图设计、厂内管网系统设计，主要处理工艺单元设计；不包括市区管网工程。
1.2.2 设计内容
（1）以2005年城市现状人口，工业总产值及生活、工业排水状况为基础，以2005～2010年间城市，工业总产值、人口发展规划等，确定2008年建成污水处理厂的设计处理规模；
（2）依据设计任务水质实际监测资料和处理目标要求，确定工程设计进水水质、出水水质；
（3）根据国内外现有城市污及处理厂处理工艺及其效果，主要技术经济指标，结合该城镇城市污水水质状况，确定污水生物处理与消毒工艺、技术路线（污水生物处理重点比较曝气池、二沉池等单元工艺；消毒处理重点比较加氯间工艺与设备）和工程设计工艺技术方案；
（4）由确定的选址状况和设计处理水质与目标，进行污水预处理与污泥处理设计，其主要内容有：污水生物处理工艺流程设计、消毒处理系统设计、厂区平面图设计、厂内管网系统设计，主要处理工艺单元设计。
1.2.3 设计原则
（1）工艺设计应兼顾先进和实用性，力求在满足处理目标的前提下，采用先进实用的处理工艺、技术；尽可能节省工程造价、处理成本及操作管理方便。
（2）总图布置设计，采用紧凑布局原则，节约占地，按要求（规范），保证厂区人流、物流畅通，并使装置、设备操作维护便利；在高程、流程设计时，本着节能原则，尽可能地减提升次数，采用一次提升后的逐级自流设计方式。
1.2.4 原始资料
（1）自然条件
拟建污水处理厂厂址位于城镇东南部方向，距市区边沿交通干道1.6km，R河东岸，占地为一长方形地块，南北方向长220m，东西方向宽200m，占地总面积为44000m2（折合66亩，计划本期工程占地220×120m，26400 m2，约39.6亩）。
厂址为R河谷平原区，区内属洪积倾斜平原及冲积河谷平原等地形地貌类，厂区地层为黄潮土及粉土，平均地耐力为15～18t/m2，厂址范围内无不良地基。地面（原始地坪）绝对标高为116.0～116.5m。
厂址地区属大陆性半干旱季风气候区，年均气温14.7℃，极端最高气温42℃，最低气温-8.4℃。主导风向夏季为东南风、东风，，冬季为东北风、东北偏东风，年均风速2.4m/s。年均降雨量为1044mm，日最大降雨量为119.7mm，最大冻土深度220mm。
厂址西侧为R河，其厂西围界墙距R河东大堤200m，R河在年均流量时水位标高110.5m，最大洪水位标高为102.5m。
（2）现状资料
某城镇2009年人口为10万人，工业产值为6亿元，其生活污水排放量1.3万m3/d,工业废水排放量1.2万m3/d，其水质状况见表1和表2，该城镇2006～2009年社会发展规划确定，其间人口增长率不高于20‰，工业产值增长在10%左右。（随着人们生活质量的提高，人口排水当量每年增加3%；随着工业发展技术含量的提高，万元产值排水量每年降低5%）。
表1 某城镇2009年排水量一览表
项 目
生活污水
工业废水
合 计
污水量（万m3/d）
1.3
1.5
2.8
表2 某城镇2009年城市污水逐月均值
污染物
时间
水温
℃
pH
COD
(mg/L)
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
N-NH3
（mg/L）
TN
（mg/L）
TP
（mg/L）
1月
11
7.2
376
162
170
45
65
3.0
2月
11
7.1
293
159
166
48
59
3.5
3月
12
7.3
305
147
190
43
58
3.8
4月
13
7.1
327
149
176
36
57
3.1
5月
14
7.0
425
170
191
39
50
3.2
6月
16
6.9
336
165
162
34
51
4.1
7月
17
6.9
385
175
180
43
60
4.6
8月
19
6.7
376
168
205
40
56
4.8

2设计水质水量的计算
2.1 污水处理厂的处理规模
2.1.1 城市平均生活污水量定额

（1）
其中， q1——城市的平均生活污水量定额（m3/(cap·d)）；
——城市每天的平均污水量（m3/d）；
N——城市人口数（cap）。

则2012年的平均生活污水定额为

2.1.2 城市工业万元产值用水量

其中，q2——城市的万元产值用水量（m3/(万元)）；
Q2——工业废水排放量（m3/d）；
B——城市的工业产值（万元）。

则2012年的城市万元产值用水量为

2.1.3 2012年城市每天的平均污水量

（3）

其中，——城市的平均生活污水量；
B1——2012年城市的工业产值；
N1——2012年城市人口数。
2.1.4 设计规模

考虑城市污水管网的普及率及实际收集的污水量，根据经验取生活污水收集率为70%，由于工业废水必须完全去除，收集率为100%。考虑地下水渗入量，按生活污水量的10%计，即1506.6m3/s,根据设计规范下水道设计一般不考虑污水管网的入渗量和渗漏量，但我国现行规范规定在地下水位较高的地区，宜适当考虑地下水入渗量,本设计中不考虑污水的渗漏量和入渗量。则

取设计规模为3万m3/d。
2.1.5 最大流量

（4）
其中 KZ——日综合变化系数，取1.4；
Qmax——设计流量（m3/d）。

取4.2万m3/d。
2.2 设计水质
2.2.1 设计进水水质
污水处理系统设计时，污水水质是污水处理厂规划、设计和运行管理的重要基础数据，也是确保达到处理目标的必要条件。设计进水水质一般考虑:（1）实测现状水质，即对服务区域污水排放口水质进行采样分析；（2）根据《室外排水设计规范》（GB50014-2006）的有关规定，用人均当量法计算水质；（3）与相似污水处理厂设计及现状水质指标类比确定。
①根据任务书中的进水水质数据可确定该污水处理厂每季度的平均进水水质如下表。
表4 每季度的进水水质均值
项目
第一季度均值
第二季度均值
第三季度均值
第四季度均值
月平均最大值
月平均最小值
均值
COD
(mg/L)
356
352
309
337
356
309
339
BOD5
(mg/L)
170
186
169
155
186
155
170
SS
(mg/L)
181
186
182
197
197
181
187
NH3-N
(mg/L)
48
39
39
49
49
39
44
TN
(mg/L)
65
55
56
63
65
55
60
TP
(mg/L)
3.6
3.4
4.5
4.5
4.5
3.4
4
②生活污水的BOD5可按每人每天25～50g计算,；SS量可按每人每天40～65g计算，；TN可按每人每天5～11g计算，；TP可按每人每天0.7～1.4g计算；BOD5/COD比值约为0.4～0.65。城市污染物设计浓度的由公式来确定，则生活污水中各项污染物的设计进水浓度如表4所示。
为保护下水道设施，并尽量减轻工业污水对城镇污水水质的干扰，保证污水的可处理性，工业废水必须经过厂内处理后达到《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）才能排入城市管网，最终进入污水处理厂。《污水排入城市下水道水质标准》（CJ3082-1999）如表5所示。
表5 CJ3082-1999 污水排入城市下水道水质标准
序号
项目名称
单位
最高允许浓度
1
pH值

6.0～9.0
2
悬浮物
mg/L
150(400)
3
易沉固体
mg/(L·15min)
10
4
油脂
mg/L
100
5
矿物油类
mg/L
20
6
苯系物
mg/L
2.5
7
氰化物
mg/L
0.5
8
硫化物
mg/L
1
9
挥发性酚
mg/L
1

表5 CJ3082-1999 污水排入城市下水道水 续表
序号
项目名称
单位
最高允许浓度
10
温度
℃
35
11
生化需氧量（BOD5）
mg/L
100(300)
12
化学需氧量（CODcr）
mg/L
150(500)
13
溶解性固体
mg/L
2000
14
有机磷
mg/L
0.5
15
苯胺
mg/L
5
16
氟化物
mg/L
20
17
总汞
mg/L
0.05
18
总镉
mg/L
0.1
19
总铅
mg/L
1
20
总铜
mg/L
2
21
总锌
mg/L
5
22
总镍
mg/L
1
23
总锰
mg/L
2.0(5.0)
24
总铁
mg/L
10
25
总锑
mg/L
1
26
六价铬
mg/L
0.5
27
总铬
mg/L
1.5
28
总硒
mg/L
2
29
总砷
mg/L
0.5
30
硫酸盐
mg/L
600
31
硝基苯类
mg/L
5
32
阴离子表面活性剂（LAS）
mg/L
10.0(20.0)
33
氨氮
mg/L
25.0(35.0)
34
磷酸盐（以P计）
mg/L
1.0(8.0)
35
色度
倍
80

注：括号内数值适用于有城市污水处理厂的城市下水道系统。
工业废水进水中各项水质指标均按最大值设计，工业废水的设计水质如表6所示。由生活污水和工业废水的进水设计水质加权得到综合污水设计水质，则该厂的综合污水设计进水水质如表6所示。
表6 该污水处理厂的设计水质
水质指标
COD
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
SS
(mg/L)
NH3-N
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
生活污水
177～354
88～177
141～230
11～23
18～39
2.5～5.0
工业废水
500
300
400
35
45.5
8.5
综合污水
367～440
212～249
293～330
25～30
34～43
6～7
③该城镇污水中工业污水的比值为60%，处理规模为3万m3/d。根据国内相似污水处理厂设计进水指标（如表7所示）确定该污水处理厂的设计水质为COD为420mg/L， BOD5为200mg/L，SS为300mg/L ，NH3-N为25mg/L， TN为35mg/L，TP为4mg/L。
表7 国内相似污水处理厂设计进水指标
厂名
西安市邓家村污水处理厂
潍坊市污
水处理厂
昌乐县污
水处理厂
广州市开发区黄陂污水处理厂
规模(万m3/d)
16
10
2
5
工业废水比例（%）
70
70
61
——
COD(mg/L)
520
500
370
400
BOD5(mg/L)
220
180
180
200
SS(mg/L)
300
350
240
250
NH3-N(mg/L)
26
20
30
25
TN(mg/L)
40
30
——
40
TP(mg/L)
8.5
3
3
5
结合人均当量法、实测法和类比法，该城镇污水处理系统的设计进水水质如表8所示。
表8 污水厂的设计进水水质
项目
COD
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
SS
(mg/L)
NH3-N
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
设计进水
400
200
250
30
45
5
2.2.2 设计出水水质
结合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）,处理水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中的一级A标准排放要求。初步拟定出水水质指标要求如表9所示。
表9 出水水质指标要求
项目
COD
(mg/L)
BOD5
(mg/L)
SS
(mg/L)
NH3-N
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
设计出水
≤50
≤10
≤10
≤5
≤15
≤0.5
2.2.3 主要污染物去除程度
根据预测的进水水质和所要达到的出水水质，该污水处理厂各主要污染物去除率见表10。
表10 污水处理程度
污染物名称
进水水质(mg/L)
出水水质(mg/L)
去除率(％)
CODcr
400
≤5O
≥87.5
BOD5
200
≤1O
≥95
SS
250
≤10
≥96
总氮
45
≤l5
≥66.7
氨氮
30
≤5
≥83.3
总磷
5.O
≤O.5
≥90
3处理工艺选择和方案比较
3.1 生物处理工艺的选择
城市污水处理厂的方案，要求达到一级A的排放标准，故可采用改良氧化沟工艺、倒置AAO工艺或OCO工艺。
3.1.1 改良A2/O工艺
改良的A2/O工艺即在A2/O工艺前加了缺氧段，以强化脱氮除磷的效果。其工艺流程图如图1所示。
来自二沉池的回流污泥和30%左右的进水进入预缺氧池，微生物利用约30%的进水中的有机物去除所有的回流硝态氮，消除硝态氮对厌氧池的不利影响，从而保证了厌氧池的稳定性。该工艺除了具有普通A2/O 工艺的各项优点外，还具有一些独特的特点。
厌氧段
缺氧段
好氧段
二沉池
进水
30%
70%
剩余污泥
回流污泥
预缺氧段
缺氧段
混合液
出水

图1 改良A2/O工艺流程图
优点：
①由于预缺氧、厌氧、缺氧和好氧四区严格分开，有利于不同微生物菌群的生长繁殖，因为脱氮除磷效果良好。
②改良A2/O工艺采用两点进水的进水方式，微生物利用进水中的有机物去除回流污泥中的硝态氮，并利用进水中少量的氧气进行初步发酵。这样既消除了硝态氮较多情况下硝化细菌对聚磷菌厌氧释磷的影响，也为聚磷菌提供了更好的厌氧环境。硝化细菌易于吸收有机营养物质（初步发酵产物），为聚磷菌厌氧释磷提供了动力源，从而保证了厌氧池的稳定运行。
③改良A2／O系统中，由于反硝化过程产生碱度，硝化过程需消耗碱度，故在整个系统中碱度可以互相弥补，当原污水碱度较高时，一般情况下可不必加碱中和。另外，A2／O系统利用原污水的BOD成分(有机碳化物)作为反硝化时氢供体，当原污水的BOD5/TN>3～5时，一般可不用外加有机碳化物。
缺点：
①浓缩池上清液和污泥脱水过滤液未经化学处理而重新进入粗格栅，致使部分磷在系统内循环，从而影响了除磷效果。
②水量波动较大时，会对活性污泥造成冲击，影响系统运行效果。
③在实际操作中，有时各种工艺参数均达到生物除磷条件，但氧化还原电位值变化较大，除磷效果不明显，主要同水的BOD/TP有关。
3.1.2 倒置AAO工艺
与常规的A2/O工艺相比，倒置AAO工艺省去了混合液回流，适当加大了污泥回流比，其工艺流程图如图2所示。
根据进水水质不同，通过缩短初沉时间或者取消初沉池来满足倒置AAO工艺的需要。初沉时间的缩短，一方面使得沉砂池出水的微生物和部分或全部有机物直接进入生化反应系统，增加了反应池进水的微生物总量，保证了脱氮除磷新工艺对碳源的需要，提高了生化反应系统对氮、磷的去除效率；另一方面为微生物提供了良好的栖息场所，使系统的生物种类和数量都大幅度提高。

剩余污泥
来自沉砂池
缺氧
厌氧
好氧
超越管
污泥回流
二沉池
短时初沉池
进水

出水

图2 倒置AAO工艺流程图
缺氧池、厌氧池配有搅拌设备，好氧池通过曝气维持供氧。三个工艺段的作用如下：在缺氧区，微生物利用进水中有机物为碳源，使得回流污泥带来的硝态氮反硝化，形成N2或氮氧化合物逸至大气中，达到脱氮目的；在厌氧区，水中溶解氧和硝态氮结合氧均已消耗完毕处于厌氧状态，聚磷微生物利用胞内聚磷分解产生的能量吸收污水中易降解的COD，同时，释放磷酸盐；好氧区前端主要降解污水中的有机质并过量吸磷，到好氧区后段则BOD大幅度降低，BOD/TKN值较低，有利于硝化菌的生长，主要进行硝化反应。缺氧区、厌氧区并无严格的界限，主要取决于工艺构筑物采用的形式和前置反硝化的效果。生化反应池较高的污泥浓度不仅从固定的生化反应池容积中争取到好氧池硝化所需的反应容积，而且活性污泥絮体内部的缺氧微环境使得硝化和反硝化过程在曝气时段内同步进行，从而为进一步提高系统的脱氮效率创造了条件。
倒置AAO工艺有以下优点：
①缺氧区位于工艺系统首端，优先满足反硝化碳源需求，强化了处理系统的脱氮功能；
②所有的回流污泥全部经过完整的厌氧释磷与好氧吸磷过程，具有“群体效应”，同时聚磷菌经过厌氧释磷后直接进入生化效率较高的好氧环境，其在厌氧状态下形成的吸磷动力可以得到充分利用，提高了处理系统的除磷能力；
③通过取消初沉池或缩短初沉池的停留时间，不仅增加了系统脱氮除磷所需的碳源，而且提高了处理系统内的污泥浓度，强化了好氧区内的同步反硝化反应，进一步缓解了处理系统内的碳源矛盾，提高了处理系统的脱氮除磷效率；
④将常规A2/O工艺的混合液回流系统与污泥回流系统合二为一组成了唯一的污泥回流系统，工艺流程简捷，运行管理方便，占地面积减少；
⑤与常规A2/O工艺相比，倒置AAO工艺的流程形式和规模要求与传统法工艺更为接近，在老厂改造方面更具优势。
但倒置AAO工艺也有很多不足;首先存在活性污泥法的一些通病，如低温条件下系统硝化功能将大幅度降低、C/N与C/P的值过低时脱氮除磷效果将受到影响、有毒有害废水会大大影响工艺的处理效果等；其次，有关脱氮除磷泥龄矛盾、好氧段同步硝化反硝化作用及其对系统除磷脱氮的影响、污泥回流比的选择对实际污水厂改造的影响以及改造前后的系统能耗变化等方面的研究还有待深入。
3.1.3 OCO工艺
OCO工艺实际上是集BOD、N、P去除于一池的活性污泥法。OCO反应池是一个为生物处理提供物理/生化环境的动力系统池原水经过格栅、沉砂池的物理处理以后，进入OCO反应池的1区，在厌氧区污水与活性污泥混合。混合液流入缺氧区2，并在厌氧区和好氧区3之间循环一定时间后，流入沉淀池，澄清液排入处理厂出口，污泥一部分回流到OCO反应池，另一部分作为剩余污泥予以处理，OCO工艺典型流程见图3。

1-厌氧区 2-缺氧区 3-好氧区
图3 OCO工艺典型流程
该工艺的优点：
①OCO工艺由于集厌氧-缺氧-好氧环境于一池，除完成BOD去除外，还可实现生物脱氮除磷高级处理，出水水质完全达标。
②该工艺土建投资低，较传统的活性污泥法可减少25%~30%。
③利用水解作用和反硝化作用，降解有机物时对充氧量的要求降低，电耗减少，是运行维护费用降低。
④OCO工艺污泥浓度高，污泥负荷低，污泥絮凝沉降强且沉降污泥稳定，剩余污泥少。
⑤操作过程灵活，可实现全自动控制。由于各池单独运行，可根据污水处理厂规模增大而增加OCO池数。
⑥好氧区与缺氧区之间的污水交换（内回流）不需泵送，以上两个区域之间有一段是相通的，两者之间的交换形式及量的大小是依靠搅拌器的控制来实现的，因此节能降耗。
⑦硝化、反硝化区面积可灵活变化，以适应不同进水水质与水量的要求。
⑧圆形池相对于矩形池在单池土建造价、水下推流的动力消耗方面均具有较好的条件，可节省投资及电耗。
⑨水下微孔曝气使充氧效率较高，同时对污泥沉淀有一定的上托作用，节省了推流的动力。
该工艺的缺点：
①圆形池平面布置不如矩形池紧凑，占地面积相对较大。
②微孔曝气器易堵塞，给管理和检修带来工作量。
③原水中以去除有机物浓度较低时，除磷效果会降低，需采用铁盐进行化学除磷。化学除磷需增加设备及装置，使投资及日常运行费用有所增加。
上述三种工艺中，OCO工艺的处理效果较好,对氮磷的去除率都较高，但自动控制技术要求高，且国内技术不成熟；倒置AAO工艺取消了混合液回流系统，抗回流硝酸盐影响能力增强，但降低了处理工艺的总体反硝化水平，在出水氨氮和总氮去除率有严格要求时，很难满足处理要求；改良A2/O工艺对氮磷的去除效率较高，且国内应用已经成熟。综上说述，根据该城市污水的特性及处理要求，最合理的选择是改良A2/O工艺。
3.2 二次沉淀池的选择
各种二次沉淀池的优缺点及使用条件见表11。
表11 沉淀池的特点和适用条件
池型
优点
缺点
适用条件
平流式沉淀池
1. 沉淀效果好；
2. 对水量和温度的变化有较强的适应能力；
3. 施工方便；
4. 平面布置紧凑。
1. 配水不易均匀；
2. 采用多斗排泥时，操作工作量大；
3. 采用机械时，设备易锈蚀。
1. 适用于地下水位较高和地质条件交叉的地区；
2. 大、中、小型污水厂均可采用
辐流式沉淀池
1. 对大型污水处理厂比较经济；
2. 机械排泥设备已定型化，排泥较方便。
1． 排泥设备复杂，要较高水平的运行管理；
2． 施工质量要求高。
1. 适用于地下水位较高的地区；
2. 适用于大、中型污水厂
竖流式沉淀池
1. 占地面积小；
2. 排泥方便，运行管理简单。
1. 池深大，施工困难；
2. 对水量和温度的变化适应性较差；
3. 池径不宜过大。
1． 适用于工业废水处理站；
2． 小型污水处理厂。
斜板沉淀池
1. 沉淀效果好；
2. 占地面积小；
1. 易堵塞；
2. 造价高，且排泥有一定困难。
适用于原有沉淀池的挖潜或扩大处理能力；
二次沉淀池是污水处理厂生物处理系统中不可缺少的组成部分。二沉池的作用是泥水分离，使混合液澄清、污泥浓缩并将分离的污泥回流到生物处理段。
平流式二次沉淀池在国内外近几年来采用的不多，又由于二沉池为连续排泥，排泥设备必须可靠。竖流式二沉池在我国排泥机械尚不发达时期曾是主要采用池型，因其为泥斗重力排泥可不用机械，但此优点在排泥设备发达且又采用普遍的今天已无多大意义。加之其池深大、造价不低等原因，采用的也已少。斜板（管）沉淀池用作二沉池时，由于活性污泥粘度大，容易粘附在斜板（管）上，影响沉淀效果，甚至可能堵塞斜板（管）引起泛泥。国内外采用的二沉池多为辐流式沉淀池，并且这种池子占地面积小，一般二沉池都是辐流式的。本设计也采用中进周出辐流沉淀池。
3.3 污水处理厂消毒系统工艺设计方案的选择
污水消毒的主要方法是向污水中投加消毒剂。消毒剂有液氯、漂白粉、臭氧、次氯酸钠、二氧化氯、氯胺和紫外线等。几种消毒剂的比较见表12。
表12 几种消毒剂优缺点的比较
消毒剂
优点
缺点
适用条件
液氯
技术成熟,效果可靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜，有后续消毒作用
氯化形成的余氯及某些含氯化物低浓度时对水生物有毒害，当污水含有工业污水的比例较大时，氯化可能生成致癌物质
适合于大、中型污水处理厂
臭氧
消毒效率高，并能有效的讲解污水中残留的有机物色、味等，污水pH值与温度对消毒效果的影响很小，不产生难处理的或生物积累性的残留物
需现场制备，投资大，成本高，设备管理复杂，剩余臭氧需做消毒处理
适用于出水水质好，排入水体的卫生条件要求高的污水处理厂
漂白粉
投配设备简单，价格便宜
同液氯缺点，且有投量不准确，溶剂调配不方便，劳动强度大
适用于消毒要求不高的可间断投加的小型污水处理厂
次氯酸钠
用海水和浓盐水作为原料产生次氯酸钠，可以在污水处理厂现场生产，并直接投配，使用方便，投量容易控制
需要有次氯酸钠发生器与投配设备，现场制备，设备复杂，维护管理要求高
适用于中、小型污水处理厂
二氧化氯
消毒效果不受pH影响；具有较高的选择性，几乎不与水中有机物作用生成有害的卤代有机物；持续杀毒能力强
需现场制取，成本较高，维修管理要求较高
适用于中、小规模的水厂
氯胺
消毒效率高，不易生成有害化学物
需有专用的氯胺投加配备设备
适用于大中型污水处理厂
紫外线
消毒效率高，杀毒迅速，接触时间短，无化学药剂
紫外线照射灯具货源不足，技术数据少
适用于小型污水处理厂
综合考虑用于污水消毒的适用性、工程应用的成熟性、安全性、可靠性、操作运转的简单易行以及处理费用的经济性等因素，推荐本处理消毒工艺采用二氧化氯消毒。
整个污水厂的污水及污泥处理工艺流程图如图4所示：
进水

进水控制井
粗格栅
提升泵房
细格栅
旋流沉砂池
配水井
改良A2/O反应池
二沉池
机械搅拌澄清池
V型滤池
消毒池
排放
剩余及回流污泥泵房
回流污泥
贮泥池
泵房
回用
污泥浓缩脱水机房
泥饼排放

图4 污水处理厂污水及污泥处理工艺流程图
4构筑物的设计计算
4.1 改良A2/O工艺计算
A2/O法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。其构造是在A/O工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，好氧区具有硝化功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区进行反硝化，使之脱氮。污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除，达到同时进行生物除磷和生物除氮的目的。
改良A2/O氧化沟工艺系在常规A2/O法基础上改进而成，即在常规A2/O法的厌氧区前增加一个选择区（预缺氧区），回流污泥先进入选择区，其目的是消除回流活性污泥对厌氧区的不利影响，提高除磷效率；同时，改良A2/O工艺保留了常规A2/O法的混合液内回流，从而保证脱氮效果。可以认为，改良A2/O工艺同时具有较好的脱氮和除磷效果。因此，改良A2/O可以作为本工程的二级处理工艺。改良A2/O工艺有预缺氧区、厌氧选择区、厌氧区、缺氧区、好氧区组成。厌氧和缺氧区缓慢搅拌，防止污泥沉降，并要避免搅拌过度造成氧的溶入。厌氧区溶解氧小于0.2mg/L,缺氧区溶解氧小于0.5mg/L,好氧段溶解氧大于2 mg/L。根据国内污水厂改良A2/O工艺的运行经验，（如表13所示），确定该污水厂各项水质指标的去除率如表14所示。
表13 国内污水厂改良A2/O工艺的运行效果
污水厂
BOD5
(mg/L)
COD
(mg/L)
SS
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
NH3-N
(mg/L)
西安市污水处理厂
95.0%
91.9%
95.0%
64.2%
95.5%
78.7%
南方某污水处理厂
94.02%
——
93.49%
57.88%
84.04%
91.09%
长春北郊污水处理厂
91.8%
86.3%
——
——
81.1%
88.5%
西朗污水处理厂
93.5%
84.7%
——
61.5%
78.9%
96.9%

表14 该厂改良A2/O工艺对各项水质指标的去除率
各项指标
BOD5
(mg/L)
COD
(mg/L)
SS
(mg/L)
TN
(mg/L)
TP
(mg/L)
NH3-N
(mg/L)
进水水质
200
400
250
45
5
30
去除率
95%
88%
94.0%
60%
85%
85%
出水水质
10
48
7.8
17.1
0.75
4.1
4.1.1 设计参数
设计反应池平均分为两组，设计参数如下：
（1）回流污泥浓度

式中 Xr——回流污泥浓度，mg/L；
SVI——污泥指数，一般采用100；
R——系数，一般采用r=1.2。

（2）反应池内活性污泥的浓度
反应池内活性污泥浓度X一般采用2000～4000mg/L,设计中取4000 mg/L。
（3）污泥回流比为

式中 R——污泥回流比；
Xr——回流污泥浓度，mg/L,
则代入数值得: