城镇污水处理厂中常用工艺介绍（最终定稿）

第一篇：城镇污水处理厂中常用工艺介绍

城镇污水处理厂中常用工艺介绍

摘要：简要叙述现国内的污水厂常用的水处理工艺的优缺点及适合条件和现有多数污水厂存在的常见问题。从实际问题出发，根据本工程的具体条件，具体要求，根据处理水的出水水质要求，选择合适的污水处理工艺。

关键词：城镇；污水；设计；

前言：随着城市工业生产的发展，城市人口的递增，城市规模的扩大，工业废水和生活污水排出量日益增多，大量未经处理的污水直接排入周围河流，致使城市周围环境污染十分严重，不但直接污染了市区的地下饮用水，而且对河流下游地区的农业生产和人民生活造成了危害，人类和生物赖以生存的生态环境受到了日益严重的威胁[1]。同时，水生态系统体现了人与水的和谐共存与协调发展，是城市生态系统的主要组成部分和关键因素，与一个城市的可持续发展密切相关。因而，城市污水治理已成当前迫切需要解决的问题之一。

1国内污水厂常用工艺

1.1 AO法工艺

AO工艺法也叫厌氧好氧工艺法，A(Anacrobic)是厌氧段，是脱氮除磷阶段；O(Oxic)是好氧段，是去除水中的有机物的阶段。

A/O法脱氮工艺的特点：

（1）流程简单，不需外加碳源和曝气池，以原污水作为碳源，建设和运行费用较低；

（2）反硝化阶段在前，硝化阶段在后，设内循环，以原污水中的有机底物作为碳源，效果好，反硝化反应充分；

（3）为使硝化残留物得以进一步去除，在后面设置曝气池，提高处理水水质；

（4）A阶段搅拌，使污泥悬浮，避免DO增加。O阶段的前段采用强曝气，后阶段减少氧气量，使内循环液的DO降低，以保证A阶段的缺氧状态。

A/O法存在的问题：

（1）A/O法由于没有独立的污泥回流系统，故不能培育出具有独特功能的污泥，所以降解难降解有机物的效率低；

（2）提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而运行费用加大。因为内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A阶段难以保持理想的缺氧状态，从而影响反硝化效果，使脱氮率很难达到90％。

（3）影响水力停留时间的因数是（硝化＞6h，反硝化＜2h）循环比MLSS（＞3000mg/L）污泥龄（＞30d）N/MLSS负荷率（＜0.03）进水总氮浓度（＜30mg/L）[2]。

1.2氧化沟工艺

氧化沟又名氧化渠，其构筑物呈封闭的环形沟渠。它是活性污泥法的一种变型。由于污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因而有人称其为“循环曝气池”。氧化沟由于水力停留时间长，有机负荷低，所以其本质上属于延时曝气系统。

氧化沟的技术特点：

（1）氧化沟结合推流和完全混合的特点，有力于克服短流和提高缓冲能力，通常在氧化沟曝气区上游安排入流，在入流点的再上游点安排出流。

（2）氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度，特别适用于硝化－反硝化生物处理工艺。（3）氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝。（4）氧化沟的整体功率密度较低，可节约能源。氧化沟缺点：

虽然氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、脱氮除磷效率高、污泥较稳定、能耗省、自动化控制高等优点。但是，在实际运行过程中，仍存在污泥膨胀的问题、泡沫问题、污泥上浮问题、流速不均及污泥沉积问题等一系列问题[3]。

1.3 SBR工艺

SBR工艺的过程是按时序来运行的，一个周期分五个阶段：进水、曝气、沉淀、滗水、闲置。在SBR的运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态都可以根据污水的性质、出水水质、出水水量与运行功能要求等灵活变化。对于SBR反应器来说，只需要时序控制，没有空间控制障碍，所以控制灵活。因此，SBR工艺发展迅速，并衍生出许多新型SBR处理工艺。

优点：

（1）工艺流程简单，运转灵活，基建费用低（一个SBR池扮演了多个角色：调解混合池、反应池(厌氧、缺氧和好氧三种)、沉淀池和部分浓缩池；它不需要设二沉池和污泥回流设备，一般情况下也不用设调节池和初沉池）。

（2）处理效果良好，出水可靠。（3）较好的除磷脱氮效果。

（4）污泥沉降性能良好（SBR法可以有效控制丝状菌的过度繁殖，污泥SVI较低，是一种污泥沉降性能较为良好的工艺）。

（5）对水质水量变化的适应性强。局限性：

（1）反应器容积利用率低（由于SBR反应器水位不恒定，反应器有效容积需要按照最高水位来设计，大多数时间，反应器内水位均达不到此值，所以反应器容积利用率低）。

（2）水头损失大。

（3）对于不连续出水的污水处理厂，就要求后续构筑物容积较大，有足够的调节水量的能力。并且不连续出水，使得SBR工艺与其他连续处理工艺串联时较为困难。

（4）峰值需氧量高，整个系统氧的利用率低。（5）设备利用率低。

（6）不适用于大型污水处理厂（采用SBR工艺的污水处理厂规模一般在20 000t以下，规模大于100 000t的污水处理厂几乎没有采用SBR工艺的）。

1.4 A/A/O工艺

该工艺是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。该工艺处理效率一般能达到：BOD5

和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂[4]。但该工艺的基建费用和运行费用均高于普通活性污泥法，运行管理要求高。

特点：

（1）污染物去除效率高，运行稳定，有较好的耐冲击负荷。（2）污泥沉降性能好。

（3）厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合，是该工艺能同时具有去除有机物和脱氮除磷。

（4）混合液回流比大小对脱氮除磷效果影响很大，除磷效果则受回流污泥中夹带的DO和硝态氮的影响，因而脱氮除磷效果不可能提高。

（5）在同时具有脱氮除磷和能去除有机物的工艺中，该工艺流程最简单，水力停留时间也少于同类其他工艺。

（6）在厌氧-缺氧-好氧交替运行情况下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不易发生污泥膨胀。

缺点：

（1）反应池容积比A/O脱氮工艺还大；（2）污泥内回流量大，能耗较大；（3）用于中小型污水厂费用较高；（4）沼气回收利用经济效益差；

2污水厂常见问题

2.1 进水水质

以下进水水质情况均不利于污水处理厂的正常运行：

（1）进水中BOD、COD含量比设计值低，而氮、磷等指标则等于或高于设计值，但为使污水达到排放标准，脱氮除磷的难度就加大了[5]；

（2）工业废水中夹带的油污或有毒物质对城市污水处理厂的生物系统造成巨大影响，这些油污或有毒物质在极端情况下会使整个生物系统瘫痪，微生物菌种死亡，从而整个污水处理厂不得不重新培养活性污泥；

（3）进水水质偏高，供氧与污泥脱水设备规格不能满足污水与污泥处理要求。其中垃圾渗滤液引入给城市污水处理厂运行所造成的影响需要给予足够重视。

对于污水收集与污水处理能力不协调问题，需要有关主管部门将城市排水管网和污水处理厂建设纳入城市建设近、远期总体规划，保证污水收集系统与污水处理厂同步或先行建设。同时做好新建污水处理厂服务范围内污水水质调查，以合理确定设计进水水质[6]。

2.2 泥饼含水率

目前，对城市污水处理厂污泥考核的主要指标主要是泥饼含水率。

在我国，已经投入使用或在建的城市污水处理厂，普遍采用活性污泥法进行污水处理，活性污泥的污泥龄设计较短，且设计中基本不设污泥浓缩和污泥消化设施，使得剩余污泥量大，污泥中有机成分多，不易于脱水。因此，若要将泥饼含水率控制在80%以下，就需要加大PAM的投加量，从而使污水处理成本提高[7]。

为保证污泥浓缩与脱水效果，在污泥脱水絮凝剂的配制方面，絮凝药剂的配制浓度应控制在0.1%～0.5%范围内。浓度太低则投加溶液量大，配药频率增多；浓度过高容易造成药剂粘度过高，可能导致搅拌不够均匀，螺杆泵输送药液时阻力增大，容易加快设备损耗和管路堵塞。另外，不同批次和不同型号的絮凝剂比重差别较大，需根据实际情况定期或不定期地标定药剂的配制浓度，适时调整药剂的用量，保证污泥脱水效果和减少药剂浪费。同时，干粉药剂在储存和使用过程中注意防潮防失效。结语

通过对国内现有污水厂所常用水处理工艺进行简单的描述和污水厂常见问题及其解决方法做初步叙述。结合现有原始资料，为该去污水厂的建立选择合适的工艺，在满足规范条件的前提上，使出水达到水质要求。

参考文献

[1] 孙慧修．排水工程[M]．北京：中国建筑工业出版社，2008． [2] 编委会．给水排水设计手册[M]．北京：中国建筑工业出版社，2004．

[3] 上海市津建设和交通委员会编．室外排水设计规范（GB50014-2003）[S]．上海：中国计划出版社，2006． [4] 李圭白，张杰．水质工程学[M]．北京：中国建筑工业出版社，2005．

[5] 国家环境总局．城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918—2002)[M]．北京：中国环境科学出版社出版，2002． [6] 国家环境总局．地表水环境质量标准(GB 3838—2002)[M]．北京：中国环境科学出版社出版，2002． [7] 高廷耀，顾国维，周琪．水污染控制工程[M]．北京：高等教育出版社，2007．

第二篇：某城镇污水处理厂工艺设计

一、总论.................................................4

1、设计题目...........................................4

2、设计资料...........................................4 1.2.1城市概述......................................4 1.2.2自然条件......................................4 1.2.3规划资料......................................4

二、污水处理工艺流程说明.................................5

1、方案确定的原则.....................................5

2、可行性方案的确定...................................5

3、污水处理工艺流程的确定.............................5

4、污水处理工艺流程说明...............................6 2.4.1进出污水水质..................................6

三、处理构筑物设计.......................................7

1、格栅...............................................7 3.1.1栅条间隙数n：................................7 3.1.2有效栅宽 ：...................................7 3.1.3过栅水头损失：................................8 3.1.4栅后槽的总高度：..............................8 3.1.5格栅的总长度：................................8 3.1.6每日栅渣量：..................................9

2、污水提升泵房.......................................9 3.2.1设计计算......................................9

3、沉砂池............................................10 3.3.1平流式沉沙池的设计参数.......................10 3.3.2平流式沉砂池设计.............................10

4、氧化沟............................................12 3.4.1氧化沟类型选择...............................13 3.4.2设计参数.....................................13 3.4.3设计流量.....................................14 3.4.4去除........................................14 3.4.5脱氮........................................15 3.4.6除磷........................................16 3.4.7氧化沟总容积及停留时间.......................16 3.4.8需氧量......................................17 3.4.9氧化沟尺寸...................................18 3.4.10进水管和出水管..............................18 3.4.11出水堰及出水竖井............................19

5、浓缩池............................................19 3.5.1设计参数.....................................19 3.5.2中心管面积...................................19 3.5.3沉淀部分的有效面积...........................20 3.5.4浓缩池有效水深...............................20 3.5.6校核集水槽出水堰的负荷.......................21 3.5.7浓缩部分所需的容积...........................21

3.5.8圆截锥部分的容积.............................21 3.5.9浓缩池总高度.................................21

四、参考文献............................................23

一、总论

1、设计题目

某城镇污水处理厂工艺设计

2、设计资料 1.2.1城市概述

城市概况——江南某城镇位于长江冲击平原，占地约 6.3 km2，呈椭圆形状，最宽处为 2.4 km，最长处为 2.9 km。1.2.2自然条件

自然特征——该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为 0.5 ‰，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高3.9～5.0 m，地坪平均绝对标高为4.80 m。属长江冲击粉质砂土区，承载强度7～11 t/m2，地震裂度6 度，处于地震波及区。全年最高气温40 ℃，最低-10 ℃。夏季主导风向为东南风。极限冻土深度为17 cm。全年降雨量为1000 mm。污水处理厂出水排入距厂150 m的某河中，某河的最高水位约为4.60 m，最低水位约为1.80 m，常年平均水位约为3.00 m。1.2.3规划资料

规划资料——该城镇将建设各种完备的市政设施，其中排水系统采用完全分流制体系。规划人口：近期30000 人，2020年发展为60000 人，生活污水量标准为日平均200 L/人。工业污水量近期为5000 m3/d，远期达10000 m3/d，工业污水的时变化系数为1.3，污水性质与生活污水类似。生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，CODcr = 400 mg/L，NH4＋-N = 30 mg/L，总P = 4 mg/L；要求达到的出水水质达到国家污水综合排放二级标准。规划污水处理厂的面积约25600 m2，厂区设计地坪绝对标高采用5.00 m，处理厂四角的坐标为：

X — 0，Y — 140 ； X — 0，Y — 0 ； X — 175，Y — 140 ； X — 190，Y — 0。

污水处理厂的污水进水总管管径为DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高0.315 m，坡度1.0 ‰，充满度h/D = 0.65。

处理厂污泥经浓缩脱水后外运填埋处置。

二、污水处理工艺流程说明

1、方案确定的原则

(1)采用先进、稳妥的处理工艺，经济合理，安全,可靠。(2)合理布局，投资低，占地少。(3)降低能耗和处理成本。(4)综合利用，无二次污染。

(5)综合国情，提高自动化管理水平。

2、可行性方案的确定

城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，是水资源可持续发展的重要保证。城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、AB法、氧化沟法、SBR法等等。

3、污水处理工艺流程的确定

氧化沟利用连续环式反应池（Cintinuous Loop Reator,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。

氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，成为A/O工艺；氧化沟前增加厌氧池可成为A2/O（A-A-O）工艺，实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。

氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的革新的活性污泥法工艺，与传统活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点。

① 工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。一般情况下，氧化沟工艺可比传统活性污泥法少建初沉池和污泥厌氧消化系统，基建投资少。另外，由于不采用鼓风曝气的空气扩散器，不建厌氧消化系统，运行管理要方便。

② 处理效果稳定，出水水质好。实际运行效果表明，氧化沟在去除BOD5

和SS方面均可取得比传统活性污泥法更高质量的出水，运行也更稳定可靠。同时，在不增加曝气池容积时，能方便地实现硝化和一定的反硝化处理，且只要适当扩大曝气池容积，能更方便地实现完全脱氮的深度处理。

③ 基建投资省，运行费用低。实际运行证明，由于氧化沟工艺省去初沉池和污泥厌氧消化系统，且比较容易实现硝化和反硝化，当处理要求脱氮时，氧化沟工艺在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多（当只需去除BOD5时，可能节省不多）。同样，当仅要求去除BOD5时，对于大规模污水厂采用氧化沟工艺运行费用比传统活性污泥法略低或相当，而要求去除BOD5且去除NH3-N时，氧化沟工艺运行费用就比传统活性污泥法节省较多。

④ 污泥量少，污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达20～30d，污泥在沟内得到了好氧稳定，污泥生成量就少，因此使污泥后处理大大简化，节省处理厂运行费用，且便于管理。

⑤ 具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。水流在氧化沟中流速为0.3～0.4m/s，氧化沟的总长为L，则水流完成一个循环所需时间t=L/S,当L=90～600m时，t=5～20min。由于废水在氧化沟中设计水力停留时间T为10～24h，因此可计算出废水在整个停留时间内要完成的循环次数为30～280次不等。可见原污水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环量所稀释，因此具有一定承受冲击负荷的能力。

⑥ 占地面积少。由于氧化沟工艺所采用的污泥负荷较小、水力停留时间较长，使氧化沟容积会大于传统活性污泥法曝气池容积，占地面积可能会大些，但因为省去了初沉池和污泥厌氧消化池，占地面积总的来说会少于传统活性污泥法。

4、污水处理工艺流程说明 2.4.1进出污水水质 ⑴ 进水水质

生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，COD = 400 mg/L，NH4＋-N = 30 mg/L，总P = 4 mg/L。⑵出水水质

出水水质达到国家污水综合排放二级标准。BOD5 = 30 mg/L，SS = 30 mg/L，COD = 120 mg/L，NH4＋-N = 25 mg/L，总P = 1 mg/L。⑶进水流量

规划人口：近期3万 人，2020年发展为6万 人，生活污水量标准为日平均200 L/人。工业污水量近期为5000 m3/d，远期达10000 m3/d，工业污水的时

变化系数为1.3，污水性质与生活污水类似。

污水处理厂： 设计日最大流量

QmaxQ生活Q工业 60000200103100001.3

25000m3/d0.289m3/s

三、处理构筑物设计

1、格栅

格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的负荷，防止阻塞排泥管道。

格栅的设计计算主要包括格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算等。

3.1.1栅条间隙数n：

nQmaxsin

bhv式中：Qmax——最大设计流量，m3/s；

b——栅条间隙，m，取b=0.03m；

h——栅前水深，m，取h=0.4m；

v——过栅流速，ms，取v=0.9ms； sin——经验修正系数，取= 60；

Qmaxsin0.289sin60则 n25

bhv0.030.40.93.1.2有效栅宽 B：

BS(n1)bn

式中：S——栅条宽度，m，取0.01 m。

则： BS(n1)bs0.01(251)0.03250.99m

3.1.3过栅水头损失： h1kh0

v2 h0sin

2g式中：h1——过栅水头损失，m；

h0——计算水头损失，m；

ξ——阻力系数，栅条形状选用正方形断面所以

bS0.030.01(1)2(1)21.17，其中0.64；

b0.640.03g——重力加速度，ms2，取g=9.81ms2；

k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3；

0.92v2sin600.125m 则： h1ksin31.1729.812g

3.1.4栅后槽的总高度H：

Hhh1h2

式中：h2——栅前渠道超高，m，取h2=0.3m。则： Hhh1h2=0.4+0.125+0.3=0.0.825 3.1.5格栅的总长度L：

LL1L20.5m1.0mH1 tan式中：L1 ——进水渠道渐宽部位的长度，m，L1BB1，其中，B12tan1为进水渠道宽度，m,1为进水渠道渐宽部位的展开角度，取1=20；

L2——格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m，取L20.5L1；

H1——格栅前槽高，m.则：L10.990.65BB10.46m 2tan202tan1 L20.5L10.23m

H1hh20.40.30.7m LL1L20.5m1.0mH10.70.460.230.51.02.59m tantan603.1.6每日栅渣量W：

QmaxW186400

Kz1000 W式中：W——每日栅渣量，m3/d；

W1——单位体积污水栅渣量，取W1=0.07m3103m3污水； m3/(103m3污水)，Kz——污水流量总变化系数.则： WQmaxW1864000.2890.07864003m/d1.189m3/d

1.471000Kz1000由所得数据，所以采用机械除污设备。

2、污水提升泵房

提升泵房以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。3.2.1设计计算

m3/d，选用2台潜水排污泵（一用一备），则流量为设计水量为25000w25000Q100003416.71042mm3//hh。

n241型号

排出口径(mm)流量(m3/h)扬程(m)转速(r/min)功率(kw)

250QW600-7-22 250 1260 7 970 22 泵的选型如下：表3-2

3、沉砂池

沉砂池的形式有平流式、竖流式和曝气沉砂池。其作用是从污水中去除沙子，渣量等比重较大的颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。

设计中采用的平流式沉砂池是最常用的一种形式，它的截留效果好，工作稳定，构造简单。

3.3.1平流式沉沙池的设计参数

（1）污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速应不小于0.15m/s;（2）最大时流量时，污水在池内的停留时间不应小于30s，一般取30s—60s;（3）有效水深不应大于1.2m，一般采用0.25—1.0m，每格宽度不宜小于0.6m;（4）池底坡度一般为0.01—0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，确定池底的形状。3.3.2平流式沉砂池设计 ⑴沉砂部分的长度L：

Lvt 式中： L——沉砂池沉砂部分长度，m;v——最大设计流量时的速度，ms，取v0.3m/s。

t——最大设计流量时的停留时间，s，取t=30s。则：Lvt0.3309m

⑵水流断面面积 A

Qmax v式中：A——水流断面面积，m2； A

Qmax——最大设计流量，m3s。则： A

⑶沉砂池有效水深h2 ：

采用两个分格，每格宽度b0.6m，总宽度B1.2m

Ah2

B式中：B——池总宽度，m；

h2——设计有效水深，m。

A0.9630.8025（<1.2m,合理）B1.2Qmax0.2890.963m2 0.3v则： h2

⑷贮砂斗所需容积V： 86400QmaxTX V 6Kz10式中：V——沉砂斗容积，m3；

X——城镇污水的沉砂量，m3/106m3污水，取X30m3/106m3污水；

T——排砂时间的间隔，d，取T2d；

Kz——污水流量总变化系数。

86400QmaxTX864000.2892303 1.019m66Kz101.4710则：V⑸贮沙斗各部分尺寸计算：

设贮沙斗底宽b10.5m，斗壁与水平面的倾角为60°；则贮沙斗的上口宽b2为： b2贮砂斗的容积V1：

2h3b1

tan60 V11 3h3(S1S2S1S2)式中：V1——贮砂斗容积，m3；

——贮砂斗高度，m，取h3'=0.35m；

h3 S1,S2——分别为贮砂斗下口和上口的面积，m2。则：b2 2h320.35b10.50.904m

tan60tan60

 V11 3h3(S1S2S1S2)122h(bbbb)0.35(0.90420.520.9040.5)0.177m

311212333

⑹贮砂室的高度h3：

假设采用重力排砂，池底设6%的坡度坡向砂斗，则：

L2b2b h3h30.06l2h30.06

2式中：b'——两沉砂斗之间的平台长度，m，取b'=0.2m。

l2b2b920.9040.20.350.060.56m 则： h3h30.0622

⑺池总高度H：

Hh1h2h3

式中：H——池总高度，m；

h1——超高，m,取h1=0.3m；

则：Hh1h2h30.30.80250.561.6625m

⑻核算最小流速vmin： vminQmin

n1Amin式中：Qmin——设计最小流量，m3/s；

n1——最小流量时工作的沉砂池数目；

Amin——最小流量时沉砂池中的过水断面面积，m2； 则：vminQmin0.10.249(m/s)(>n1Amin10.80250.5合格)

4、氧化沟

氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，一般采用圆形或椭圆形廊道，池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置，近年来也有采用局部区域鼓风曝气外加水下推进器的运行方式。池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。通过曝气或搅拌作用在廊道中形成0.25—0.30m/s的流

速，使活性污泥呈悬浮状态，在这样的廊道流速下，混合液在5—15min内完成一次循环，而廊道中大量的混合液可以稀释进水20—30倍，廊道中水流虽呈推流式，但过程动力学接近完全混合反应池。当污水离开曝气区后，溶解氧浓度降低，有可能发生反硝化反应。

大多数情况下，氧化沟系统需要二沉池，但有些场合可以在廊道内进行沉淀以完成泥水分离过程。3.4.1氧化沟类型选择

该设计为小型污水厂，选择交替型三沟式氧化沟，其出水水质高，脱氮除磷效果明显，构筑物简单。三沟式氧化沟（T型）是由三个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧化沟之间相互双双连通，两侧的氧化沟可起曝气和沉淀的双重作用，中间的氧化沟一直作为曝气池，原污水交替进入两侧的氧化沟，处理水则相应的从作为沉淀池的两侧氧化沟流出。其运行方式可以根据不同的进水水质及出水水质要求而改变，所以系统运行灵活，操作方便。三沟式氧化沟是一个A-O（兼氧-好氧）活性污泥系统，可以完成有机物的降解和硝化反硝化过程，能取得良好的BOD5去除效果和脱氮效果，依靠三池工作状态的转换，可以免除污泥回流和混合液回流，运行费用大大的降低，处理流程简单，省去二沉池，管理方便，基建费用低，占地面积小。3.4.2设计参数 ⑴进水水质

BOD5浓度S0⑵出水水质

BOD5浓度Se200mg/L；SS = 250 mg/L；COD = 400 mg/L；NH4＋-N = 30 mg/L；总P=4mg/L 30mg/L ；TSS浓度Xe30mg/L；

混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)Xv2500mg/L(VSS/TSS0.7)； 污泥龄c25d；

mg/L 混合液悬浮固体浓度(MLSS)X4000内源代谢系数Kd0.06

3.4.3设计流量

Q0.289m3/s25000m3/d

3.4.4去除BOD5

⑴氧化沟出水溶解性BOD5浓度SSeS1，为了保证氧化沟出水的BOD5浓度，必须控制氧化沟出水所含溶解性的BOD5的浓度。其中S1为沉淀池出水中的VSS所构成的BOD5浓度

S11.42(VSS/TSS)TSS(1e0.235)1.420.730(1e0.235)20.38(mg/L)

SSeS13020.389.62(mg/L)⑵好氧区容积V1： V1YcQ(S0S)

Xv(1Kdc)式中：Y—污泥的产率系数，取0.6；

c—污泥龄，25d;Xv—混合液挥发性悬浮固体浓度，2500mg/L;Kd—内源代谢系数，0.06

m3/d。Q—流量，25000则：V1YcQ(S0S)0.625000(0.20.00962)25=11422.8m3

2.5(10.0625)Xv(1Kdc)⑶好氧区水力停留时间t1： t1⑷剩余污泥量

V111422.80.457(d)11(h)Q25000

YXQS()QX1QXe1Kdc25000(0.020.00962)

0.625000(0.250.175)250000.0310.06251187.28(KgDs/d)

去除每1kgBOD5产生的干污泥量

X1187.280.28(kgDs/kgBOD5)

(0.20.03)Q(S0Se)250003.4.5脱氮

⑴需氧化的氨氮量。氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.8％,则用于生物合成的总氮量为： N00.12875810003.88(mg/L)

25000⑵脱氮量N。设出水的NH3N量为16mg/L，符合题意所给的综合污水排放国家二级标准。

需要脱氮量N=进水TKN-出水TN-生物合成所需N0

N30163.8810.12(mg/L)⑶碱度平衡

保持pH7.2，PH值合适，硝化、反硝化能够正常的进行。

⑷脱氮所需的池容V2

脱硝率。20℃时，脱效率为0.035Kg/(KgMLSSd)

qdn(t)qdn(20)1.08(t20)

(420)0.0350.01(kg/KgMLSS)4℃ qdn1.08

脱氮所需容积

V2QNqdnXv2500010.1210120(m3)

0.012500

⑸脱氮水力停留时间t2

t2V2101200.4048(d)9.7(h)Q250003.4.6除磷

根据COD∶NH3—N∶P的去除率为200∶50∶1，NH3N的去除量为8.15mg/L，所以磷在此过程中的去除量为1.63mg/L。

氧化沟产生的剩余污泥中含磷率为2.5%，则用于生物合成的磷的量为 P02.5%75810000.758mg/L

25000 需另外加入化学药剂去除的磷的量为：

Pr411.630.7580.612mg/L

在氧化沟中投加硫酸铁盐，可使磷的去处率达95%以上。则投加铁盐的量为：

0.612103250000.101mol/d

1513.4.7氧化沟总容积及停留时间

VV1V211422.81012021542.8(m3)

V21542.80.8617(d)20.68(h)Q25000 t满足水力停留时间16～24h。校核污泥负荷 NQS0250000.20.09[kgBOD5/(kgMLVSSd)] XvV2.521542.8污泥符合满足。

3.4.8需氧量 ⑴设计需氧量AOR

AOR去除BOD5需氧量剩余污泥中BOD5的需氧量+去除NH3N耗氧量剩余污泥中NH3N的耗氧量脱氮产氧量 ⅰ.去除BOD5需氧量D1

(0.20.0096)0.1221542.82.5 D1aQ(S0S)bVX0.5225000.04(kg/d)

8938ⅱ.剩余污泥中BOD5的需氧量D2（用于生物合成的那部分BOD5的需氧量）

D21.42X11.427581076.36(kg/d)

ⅲ.去除NH3N耗氧量D3。每1kgNH3N硝化需要消耗4.6kgO2

D34.6(3016)250001610(kg/d)

1000ⅳ.剩余污泥中NH3N的耗氧量D4D44.60.128758446.31(kg/d)ⅴ.脱氮产氧量，每还原1kgN2产生2.86kgO2

2.8610.1225000723.58(kg/d)

1000总需氧量 D5AORD1D2D3D4D5

.041076.361610446.31723.588301.79(kg/d)

8938.9710792.327(kg/d)安全系数1.3,则AOR1.38301去除每1kgBOD5需氧量AOR10792.3272.267(kgO2/kgBOD5)

Q(S0S)25000(0.20.00962)⑵标准状态下需氧量SORAORCs(20)

设所在地为标准大气压，1，进水最高温度为30℃。溶解氧浓度C=2mg/L。

(Cs(T)C)1.024(T20)

SOR10792.3279.1717595.2(kg/d)(3020)0.85(0.9517.62)1.024去除每1kgBOD5的标准需氧量

SOR17595.23.69(kgO2/kgBOD5)

Q(S0S)25000(0.20.00962)3.4.9氧化沟尺寸

设氧化沟两座，单座容积V21542.8 V10771.4m322

三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积为

10771.4V单沟3590m3

3取氧化沟有效水深H3.5m，超高为0.5m，中间分隔墙厚度为0.25m。氧化沟面积 A单沟道宽b9m

弯道部分的面积：A1(B0.252)(90.125)2261.45m2 2V单沟35901025.7m2 h3.5直线部分的面积A2AA11025.7261.45764.25m2

A764.2542.46m 直线部分的长度L22b29

取43米。3.4.10进水管和出水管

Q2500012500(m3/d)0.145(m3/s)22管道流速v0.80m/s

Q0.1450.18m2 管道过水断面A1v0.8进水管流量Q1管径d4A40.180.48m 3.14取d0.4m(400mm)

校核管道流速vQ10.1450.4820.8(m/s)A(2)3.4.11出水堰及出水竖井

氧化沟出水设置出水竖井，竖井内安装电动可调堰。初步估算因此按薄壁堰来计算。⑴出水堰 Q1.86bH式中 b-堰宽；

H-堰上水头高，取0.03m。bQ10.14515m 33221.86H1.860.03155m 332H＜0.67，出水堰分为两组，每组宽度 b1⑵出水竖井。

考虑可调堰安装要求，堰两边各留0.3m的操作距离。出水竖井长L0.32b0.655.6m 出水竖井宽B1.3m

则出水竖井平面尺寸LB5.6m1.3m

5、浓缩池 3.5.1设计参数

污泥含水率99.5﹪，经浓缩池后污泥含水率97﹪，日产剩余污泥为

Pss1187.28(KgMLSS/d)

100Pss1001187.28237.456(m3/d)9.89(m3/h)

(100p)(10099.5)1000Q3.5.2中心管面积

最大设计流量：Qmax9.89m3/h

设计流速为v0.002m/s，采用2个竖流式重力浓缩池，每个设计流量为:

Qmax4.945m3/h 2Q9.890.69m2 中心管面积fmaxv236000.002 Q中心管直径d04f40.690.94m2

中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度：

m/s 设v10.001d11.35d01.350.941.269m

h3Q9.890.437m vd1236000.0013.141.03.5.3沉淀部分的有效面积

活性污泥负荷取1.25Kg/m2h

每小时污泥固体量为： 需表面积S1 浓缩池直径D1187.2849.47Kg/h 2449.47219.788m2 1.254(S1f)4(19.7880.69)5.1m

取直径D6m

4.9450.25m3/m2h

19.7880.256.9105m/s 则在浓缩池中的流速是：v3600 表面负荷：q3.5.4浓缩池有效水深

设计沉淀的时间：t16h；

则h23600vt6.91051636003.9744m 取h24m符合题意。

3.5.5反射板直径：1.3d11.31.2691.65m

3.5.6校核集水槽出水堰的负荷

Q4.9450.073L/s＜2.9L/s（符合条件）D63.63.143.5.7浓缩部分所需的容积 T=8h,s=0.8L/(Lh)0.8300008V8m3

100024每个池子所需的体积为：V13.5.8圆截锥部分的容积

设计圆锥下体直径为0.3m,则：

84m3 2h5(Rr)tan55(30.15)tan554.07m Vh53(R2Rrr2)3.144.072(330.150.152)40.35m3 33.5.9浓缩池总高度

设计超高及缓冲层各为0.3m则：

Hh1h2h3h4h50.340.4370.34.079.107m 贮泥池 V1100Pw2 V2100Pw1 300.910097 V210099.5 V250.15m3/d

设计5天运泥一次，则贮泥池所需的体积为：

550.15250.75m3

设计每次排泥泥面下降5m，则贮泥池的直径为：D池高7.5米。

4V7.99m取为8米，h

四、参考文献

[1] 教材《水污染控制工程》； [2] 《水污染防治手册》； [3] 《环境工程设计手册》； [4] 《给水排水制图标准》；

[5] 《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）；

[6]《排水工程》（下），中国建筑工业出版社，1996年6月（第3、4、7、8、9章）

[7]《排水工程》（上），中国建筑工业出版社，1996年6月

[8]《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社，1986年12月（第5、11册）[9]《室外排水设计规范》GBJ 14－87 [10] 《污水处理厂设计与运行》，化学工业出版社，2001.8 [11]《水污染治理新工艺与设计》，海洋出版社，1999.3 [12]《水处理新技术及工程设计》，化学工业出版社，2001.5 [13]《给水排水工程快速设计手册》（2，排水工程），中国建筑工业出版社，1996.2 [14]《三废处理工程技术手册》（废水卷），化学工业出版社，2000.4

第三篇：我国城镇污水处理厂及各种工艺

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城镇污水处理厂工艺及各环节选型

摘 要

本文主要阐述了我国污水处理厂目前常见的几种处理工艺流程。并对它们的优缺点进行了评述和比较选择设备。并通过对相应问题的实证分析提出城市规划中所应采取的节能保护策略。

关键词：污水处理 曝气 工艺

目 录

1.前言 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.污水处理工艺流程及说明„„„„„„„„„„2 2.1合理确定建设规模

„„„„„„„„„„2 2.2工艺流程及说明 „„„„„„„„„„„„„„„„ 3 3.主要的设备选择„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 4.污水厂的总体节能保护策略„„„„„„„„„„„„„„4 参考文献„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4

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第一章 前言

本文主要介绍了选择中小规模城市污水处理厂工艺流程的依据、原则和方法, 并根据不同的条件推荐了适用的工艺流程。长期以来城市生活污水多采用活性污泥法，它是世界各国应用最广的一种生物处理流程具有处理能力高出水水质好的优点。该方法主要由曝气池、沉淀池、污泥回流和剩余污泥排放系统组成。活性污泥除了有氧化和分解有机物的能力外还要有良好的凝聚和沉降性能以使活性污泥能从混合液中分离出来得到澄清的出水。

第二章 污水处理工艺流程及说明

第一节 合理确定建设规模

对一个城市来说，需根据城市总体规划和排水规划，分期分批地建设污水管网和污水处理厂，要根据水环境保护的目标，分期实施，逐步到位。城市污水工程建设是一项系统工程，涉及城区管渠改造，污水的收集、输送（包括泵站），污水处理和排放利用，以及污水处置等问题；在河网城市，还需考虑上游、下游和水体自净问题。

合理地确定设计的污水水量和污水水质，直接涉及工程的投资、运行费用和费用效益。不少城市由于市区污水管道未形成系统，缺乏长期积累的污水水质水量资料，一般采取按规划面积、人口和工业发展的预测来推导污水量，并提出生活污水量、工业废水量和公建、商业污水量各占的比例，其不确定因素较多，因此提出的设计污水量往往偏大。实际上，按规划计算的污水量、实际可能收集到的污水量和根据需要与可能进行处理的污水量是不同的，设计的污水量在很大程度上取决于污水管网普及率和实际可能收集到的近、远期污水量，并分期建设污水处理厂。要充分认识城区内管网改造的复杂性和艰巨性，有的取决于旧城市和改造和道路的改造，有的埋了干管，支管迟迟未建城，致使许多已经建城的污水处理厂在相当一段时间内“吃不饱”。对设计的污水水质，应该对现有实测的水质资料进行分析（包括工业废水正在限期达标排放的水质水量变化和管渠内地下水的渗入量），对雨污合流和老城区排水系统需科学地确定污水管道的截流倍数（干管和支管可采用不同的截流倍数）。现在设计的需处理污水水质偏高的问题是普遍存在的，设计的污水水量和污水水质要通盘考虑，留余地过大，既增加投资亦会使设备闲置或低效运行。

第二节 中小规模城市污水处理厂工艺流程概述

城市污水通过市政管道进入厂区先通过截流井（让厂能处理的污水进入厂区进行处理）进入粗格栅（去除原污水中大尺寸的漂浮物和悬浮物）到提升泵房（提升污水的高度）到细格栅（进一步去除污水中较小颗粒的漂浮、悬浮物质）到旋流沉沙池（以重力分离为基础，将污水的比重较大的无机颗粒沉淀并排除）到生化池（采用活性污泥法去除污水里的BOD5、SS和以各种形式的氮或磷）进入二沉池（排除剩余污泥和回流污泥）进入紫外线消毒（将水中的有害细菌杀死）然后出水生化池、终沉池出的污泥一部分作为生化池的回流污泥，剩下的送入污泥脱水机房间脱水外运。

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即，污水收集设施［包括污水管道、雨水管道、工厂排放水管道等］-->污水提升泵站-->格栅拦截-->沉砂池-->初沉池-->曝气池、厌氧池等核心处理工艺流程-->二次沉淀池-->排水管道或渠排入水体。

目前，好氧处理方法有SBR工艺、UASB工艺、氧化沟、氧化塘等工艺，在曝气池里充入空气或氧气，让好氧细菌除去污水中的有机物杂质；厌氧处理流程主要有厌氧流化床、两相厌氧发酵、厌氧滤池等利用厌氧菌进行厌氧发酵的方法除去污水中的有机物的；另外常用的还有像A20及其变种的工艺流程都是好氧处理和厌氧处理相结合的处理流程，其处理效果往往比单一的处理方式好得多。

深度处理构筑物不外乎以下几种：曝气池、厌氧池、氧化塘、厌氧反应器及特殊的除磷脱氮设备，或者是它们的变种工艺，但是处理原理都是大同小异的。

第三章 主要的设备工艺选择

细格栅设备选型

污水厂常用的细格栅有回转式格栅、阶梯格栅和转鼓式格栅。其中回转式格栅应用最为广泛，清除纤维类的垃圾的效果较好，但运行时环境较差，耙齿易老化损坏，特别是颗粒类固体垃圾，由于回转式格栅构造的原因，分离效果较差。阶梯格栅以前完全依靠进口，现在国内已有厂家生产，其缺点同回转式格栅 类似，对于颗粒类固体垃圾，分离效果较差。转鼓式格栅与其它型号的格栅相比，SS 去除率高，对于纤维垃圾和固体垃 圾均有很高的分离率，设备运行稳定，保障率高，可有效地保护后续处理设备正 常运转和将低 CASS 池 SS 负荷。因此本次扩建工程也推荐采用转鼓式格栅。

污水处理设备选型

为使污水经过一定方法处理后.达到设定的某些标准.排入水体.排入某一水体或再次使用等的采取的某些措施或者方法等.现代污水处理技术.按处理程度划分.可分为一级.二级和三级处理.一级处理.主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物质.物理处理法大部分只能完成一级处理的要求.经过一级处理的污水.BOD一般可去除30%左右.达不到排放标准.一级处理属于二级处理的预处理.二级处理.主要去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物质(BOD.COD物质).去除率可达90%以上.使有机污染物达到排放标准.三级处理.进一步处理难降解的有机物.氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等.主要方法有生物脱氮除磷法.混凝沉淀法.砂率法.活性炭吸附法.离子交换法和电渗分析法等.整个过程为通过粗格删的原污水经过污水提升泵提升后.经过格删或者筛率器.之后进入沉砂池.经过砂水分离的污水进入初次沉淀池.以上为一级处理(即物理处理).初沉池的出水进入生物处理设备.有活性污泥法和生物膜法.(其中活性污泥法的反应器有曝气池.氧化沟等.生物膜法包括生物滤池.生物转盘.生物接触氧化法和生物流化床).生物处理设备的出水进入二次沉淀池.二沉池的出水经过消毒排放或者进入三级处理.一级处理结束到此为二级处理.三级处理包括生物脱氮除磷法.混凝沉淀法.砂滤法.活性炭吸附法.离子交换法和电渗析法.二沉池的污泥一部分回流至初次沉淀池或者生物处理设 汕头职业技术学院环境监测与治理技术专业2009届毕业论文（设计）

备.一部分进入污泥浓缩池.之后进入污泥消化池.经过脱水和干燥设备后.污泥被最后利用。

污水厂的工艺选择应根据原水水质、出水要求、污水厂规模，污泥处置方法及当地温度、工程地质、征地费用、电价等因素作慎重考虑。污水处理的每项工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处，不可能以一种工艺代替其它的一切工艺，也不宜离开当地的具体条件和我国国情。同样的工艺，在不同的进水和出水条件下，取用不同的设计参数，设备的选型并不是一成不变的。具体的工程的选择要求包括：

技术合理。技术先进而成熟，对水质变化适应性强，出水达标且稳定性高，污泥易于处理。

经济节能。耗电小，造价低，占地少。易于管理。操作管理方便，设备可靠。

④重视环境。厂区平面布置与周围环境相协调，注意厂区噪声控制和臭气的治理，绿化、道路与分期建设结合好。

第四章 污水厂的节能保护策略

在污水处理流程中，各个污水处理构筑物的节能途径很多，下面就污水处理流程中各个构筑物的节能方法做一介绍。

污水提升泵站节能途径。将现有的集中式污水处理改成分散式处理，并充分利用一级处理后的中水，可以减小城市污水处理厂的压力，更可以大大减少深度处理所需的费用。同时污水提升泵站的水量也会适当减少，甚至可以取消，全部采用分散处理模式。污水处理厂只负责处理工厂附近、污水量大的用户排放的污水。

格栅的节能途径。尽量将污水处理设备安装在地势较低的地方，可以减小提升泵的功率。污水经过格栅的时候可以凭借其较快的流速通过栅条，必要时再用提升泵将污水提升至沉淀池。

曝气设施的节能途径。不管是好氧处理还是厌氧处理设施，其能耗都是非常大的。因为我们必须要用电力设备将空气充入到污水中，但是我们可以采用多层好氧过滤的方式减小这一能耗开支。好氧过滤的各个滤层的厚度的材料都是不相同的，实现的过滤效果也大相径庭。

好氧过滤具体的方法是：污水经过格栅拦截之后，即可以直接进入第一层好氧过滤层，第一层好氧过滤层的孔隙是很大的，一般用粗大的砂石铺垫，主要去除污水中大的悬浮物并通过水流在砂石中紊动的流动将空气中的氧气混入污水中。然后污水进入第二层好氧过滤层，这一层的砂石粒径相对较小，污水在这一层的停留时间相对较长，主要是好氧微生物对有机物的氧化过程，在这一好氧滤层里，很容易生成生物膜，类似于生物膜的处理。如果污水的有机物的含量不是很高的话，处理水已经基本达到了排放的标准了，也可以将处理后的水收集起来作中水使用。如果污水的有机物含量很高的话，可以让污水继续进行下一层的好氧过滤，滤层的孔隙也将更小，处理时间更长，效果也更好。在这一层中，由于污水的停留时间较长，对污水中的N和P也有较好的去除效果。

进行好氧过滤处理的排放水已经可以达到排放的要求，没有必要设置二次沉淀池进行泥水分离。这种处理流程适用于建设在河湖的旁边，有利用处理水的就近排放，而且可以不用清水管道或管渠即可。汕头职业技术学院环境监测与治理技术专业2009届毕业论文（设计）

参考文献

第四篇：某城镇污水处理厂工艺设计

一、总论.........................................4

1、设计题目....................................4

2、设计资料....................................4 1.2.1城市概述...............................4 1.2.2自然条件...............................4 1.2.3规划资料...............................4

二、污水处理工艺流程说明.........................5

1、方案确定的原则..............................5

2、可行性方案的确定............................5

3、污水处理工艺流程的确定......................5

4、污水处理工艺流程说明........................6 2.4.1进出污水水质...........................6

三、处理构筑物设计...............................7

1、格栅........................................7 3.1.1栅条间隙数n：.........................7 3.1.2有效栅宽 ：............................7 3.1.3过栅水头损失：.........................7 3.1.4栅后槽的总高度：.......................8 3.1.5格栅的总长度：.........................8 3.1.6每日栅渣量：...........................8

2、污水提升泵房................................9 3.2.1设计计算...............................9

3、沉砂池......................................9 3.3.1平流式沉沙池的设计参数................10 3.3.2平流式沉砂池设计......................10

4、氧化沟.....................................12 3.4.1氧化沟类型选择........................12 3.4.2设计参数..............................13 3.4.3设计流量..............................13 3.4.4去除..................................13 3.4.5脱氮..................................14 3.4.6除磷..................................15 3.4.7氧化沟总容积及停留时间................16 3.4.8需氧量................................16 3.4.9氧化沟尺寸............................17 3.4.10进水管和出水管.......................18 3.4.11出水堰及出水竖井.....................18

5、浓缩池.....................................19 3.5.1设计参数..............................19 3.5.2中心管面积............................19 3.5.3沉淀部分的有效面积....................19 3.5.4浓缩池有效水深........................20 3.5.6校核集水槽出水堰的负荷................20 3.5.7浓缩部分所需的容积....................20 3.5.8圆截锥部分的容积......................20 3.5.9浓缩池总高度..........................21

四、参考文献....................................21

一、总论

1、设计题目

某城镇污水处理厂工艺设计

2、设计资料

1.2.1城市概述

城市概况——江南某城镇位于长江冲击平原，占地约 6.3 km，呈椭圆形状，最宽处为 2.4 km，最长处为 2.9 km。

21.2.2自然条件

自然特征——该镇地形由南向北略有坡度，平均坡度为 0.5 ‰，地面平整，海拔高度为黄海绝对标高3.9～5.0 m，地坪平均绝对标高为4.80 m。属长江冲击粉质砂土区，承载强度7～11 t/m，地震裂度6 度，处于地震波及区。全年最高气温40 ℃，最低-10 ℃。夏季主导风向为东南风。极限冻土深度为17 cm。全年降雨量为1000 mm。污水处理厂出水排入距厂150 m的某河中，某河的最高水位约为4.60 m，最低水位约为1.80 m，常年平均水位约为3.00 m。21.2.3规划资料

规划资料——该城镇将建设各种完备的市政设施，其中排水系统采用完全分流制体系。规划人口：近期30000 人，2020年发展为60000 人，生活污水量标准为日平均200 L/人。工业污水量近期为5000 m/d，远期达10000 m/d，工业污水的时变化系数为1.3，污水性质与生活污水类似。生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，CODcr = 400 mg/L，NH4-N = 30 mg/L，总P = 4 mg/L；要求达到的出水水质达到国家污水综合排放二级标准。规划污水处理厂的面积约25600 m，厂区设计地坪绝对标高采用5.00 m，处理厂四角的坐标为：

X — 0，Y — 140 ； X — 0，Y — 0 ； X — 175，Y — 140 ； X — 190，Y — 0。

污水处理厂的污水进水总管管径为DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高0.315 m，坡度1.0 ‰，充满度h/D = 0.65。

处理厂污泥经浓缩脱水后外运填埋处置。

2＋

33二、污水处理工艺流程说明

1、方案确定的原则

(1)采用先进、稳妥的处理工艺，经济合理，安全可靠。(2)合理布局，投资低，占地少。(3)降低能耗和处理成本。(4)综合利用，无二次污染。(5)综合国情，提高自动化管理水平。

2、可行性方案的确定

城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是城市污水处理的主要手段，是水资源可持续发展的重要保证。城市二级污水处理厂常用的方法有：传统活性污泥法、AB法、氧化沟法、SBR法等等。

3、污水处理工艺流程的确定

氧化沟利用连续环式反应池（Cintinuous Loop Reator,简称CLR）作生物反应池，混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环，氧化沟通常在延时曝气条件下使用。氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置，向反应池中的物质传递水平速度，从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。

氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，成为A/O工艺；氧化沟前增加厌氧池可成为A/O（A-A-O）工艺，实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。

氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的革新的活性污泥法工艺，与传统活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点。

① 工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。一般情况下，氧化沟工艺可比传统活性污泥法少建初沉池和污泥厌氧消化系统，基建投资少。另外，由于不采用鼓风曝气的空气扩散器，不建厌氧消化系统，运行管理要方便。

② 处理效果稳定，出水水质好。实际运行效果表明，氧化沟在去除BOD5和SS方面均可取得比传统活性污泥法更高质量的出水，运行也更稳定可靠。同时，在不增加曝气池容积时，能方便地实现硝化和一定的反硝化处理，且只要适当扩大曝气池容积，能更方便地实现完全脱氮的深度处理。

2③ 基建投资省，运行费用低。实际运行证明，由于氧化沟工艺省去初沉池和污泥厌氧消化系统，且比较容易实现硝化和反硝化，当处理要求脱氮时，氧化沟工艺在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多（当只需去除BOD5时，可能节省不多）。同样，当仅要求去除BOD5时，对于大规模污水厂采用氧化沟工艺运行费用比传统活性污泥法略低或相当，而要求去除BOD5且去除NH3-N时，氧化沟工艺运行费用就比传统活性污泥法节省较多。

④ 污泥量少，污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达20～30d，污泥在沟内得到了好氧稳定，污泥生成量就少，因此使污泥后处理大大简化，节省处理厂运行费用，且便于管理。

⑤ 具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。水流在氧化沟中流速为0.3～0.4m/s，氧化沟的总长为L，则水流完成一个循环所需时间t=L/S,当L=90～600m时，t=5～20min。由于废水在氧化沟中设计水力停留时间T为10～24h，因此可计算出废水在整个停留时间内要完成的循环次数为30～280次不等。可见原污水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环量所稀释，因此具有一定承受冲击负荷的能力。

⑥ 占地面积少。由于氧化沟工艺所采用的污泥负荷较小、水力停留时间较长，使氧化沟容积会大于传统活性污泥法曝气池容积，占地面积可能会大些，但因为省去了初沉池和污泥厌氧消化池，占地面积总的来说会少于传统活性污泥法。

4、污水处理工艺流程说明

2.4.1进出污水水质

⑴ 进水水质

生活污水和工业污水混合后的水质预计为：BOD5 = 200 mg/L，SS = 250 mg/L，COD = 400 mg/L，NH4-N = 30 mg/L，总P = 4 mg/L。⑵出水水质

出水水质达到国家污水综合排放二级标准。BOD5 = 30 mg/L，SS = 30 mg/L，COD = 120 mg/L，NH4-N = 25 mg/L，总P = 1 mg/L。⑶进水流量

规划人口：近期3万 人，2020年发展为6万 人，生活污水量标准为日平均200 L/人。工业污水量近期为5000 m/d，远期达10000 m/d，工业污水的时变化系数为1.3，污水性质与生活污水类似。

污水处理厂： 设计日最大流量

QmaxQ生活Q工业

33＋＋ 600002001033100001.3

325000m/d0.289m/s

三、处理构筑物设计

1、格栅

格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体颗粒物质，以保证后续处理单元和水泵的正常运行，减轻后续处理单元的负荷，防止阻塞排泥管道。

格栅的设计计算主要包括格栅形式选择、尺寸计算、水力计算、栅渣量计算等。

3.1.1栅条间隙数n：

nQmaxsinbhv

3式中：Qmax——最大设计流量，m/s； b——栅条间隙，m，取b=0.03m；

h——栅前水深，m，取h=0.4m；

v——过栅流速，ms，取v=0.9ms； sin——经验修正系数，取= 60；

Qmaxsin0.289sin60则 nbhv0.030.40.925

3.1.2有效栅宽 B：

BS(n1)bn

式中：S——栅条宽度，m，取0.01 m。

则： BS(n1)bs0.01(251)0.03250.99m

3.1.3过栅水头损失：

h1kh0

h0v22gsin

式中：h1——过栅水头损失，m；

h0——计算水头损失，m； ξ——阻力系数，栅条形状选用正方形断面所以

(bSb1)(20.030.010.640.031)1.17，其中0.64；

222g——重力加速度，ms，取g=9.81ms；

k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大倍数，一般采用k=3；

则： h1kv22gsin31.170.9229.81sin600.125m

3.1.4栅后槽的总高度H：

Hhh1h2

式中：h2——栅前渠道超高，m，取h2=0.3m。则： Hhh1h2=0.4+0.125+0.3=0.0.825 3.1.5格栅的总长度L：

H1tanLL1L20.5m1.0m

BB12tan1式中：L1 ——进水渠道渐宽部位的长度，m，L1，其中，B1为进水渠道宽度，m,1为进水渠道渐宽部位的展开角度，取1=20；

L2——格栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度，m，取L20.5L1；

H1——格栅前槽高，m.则：L1BB12tan10.990.652tan200.46m

L20.5L10.23m

H1hh20.40.30.7m

LL1L20.5m1.0mH1tan0.460.230.51.00.7tan602.59m

3.1.6每日栅渣量W：

QmaxW186400Kz1000 W 式中：W——每日栅渣量，m/d；

333 W1——单位体积污水栅渣量，m/(10m污水)，取W1=0.07m10m污水；

3333 Kz——污水流量总变化系数.则： WQmaxW186400Kz10000.2890.07864001.471000m/d1.189m/d

33由所得数据，所以采用机械除污设备。

2、污水提升泵房

提升泵房以提高污水的水位，保证污水能在整个污水处理流程过程中流过，从而达到污水的净化。

3.2.1设计计算

3设计水量为25000m/d，选用2台潜水排污泵（一用一备），则流量为wQn25000100002424134104216.7mm//hh。

3泵的选型如下：表3-2 型号 排出口径(mm)流量(m/h)

3扬程(m)转速(r/min)功率(kw)250QW600-7-22 250 1260 7 970 22

3、沉砂池

沉砂池的形式有平流式、竖流式和曝气沉砂池。其作用是从污水中去除沙子，渣量等比重较大的颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。工作原理是以重力分离为基础，即将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒则随水流带走。

设计中采用的平流式沉砂池是最常用的一种形式，它的截留效果好，工作稳定，构造简单。

3.3.1平流式沉沙池的设计参数

（1）污水在池内的最大流速为0.3m/s，最小流速应不小于0.15m/s;（2）最大时流量时，污水在池内的停留时间不应小于30s，一般取30s—60s;（3）有效水深不应大于1.2m，一般采用0.25—1.0m，每格宽度不宜小于0.6m;（4）池底坡度一般为0.01—0.02，当设置除砂设备时，可根据除砂设备的要求，确定池底的形状。

3.3.2平流式沉砂池设计

⑴沉砂部分的长度L：

Lvt 式中： L——沉砂池沉砂部分长度，m;v——最大设计流量时的速度，ms，取v0.3m/s。

t——最大设计流量时的停留时间，s，取t=30s。则：Lvt0.3309m

⑵水流断面面积 A

AQmaxv

2式中：A——水流断面面积，m；

Qmax——最大设计流量，m则： A

⑶沉砂池有效水深h2 ：

采用两个分格，每格宽度b0.6m，总宽度B1.2m

h2ABQmaxv3s。

20.2890.30.963m

式中：B——池总宽度，m；

h2——设计有效水深，m。

则： h2 AB0.9631.20.8025（<1.2m,合理）

⑷贮砂斗所需容积V： V86400QmaxTXKz106

3式中：V——沉砂斗容积，m；

X——城镇污水的沉砂量，m/10m污水，取X30m/10m污水；

T——排砂时间的间隔，d，取T2d；

Kz——污水流量总变化系数。

86400QmaxTXKz106363363则：V864000.2892301.471061.019m

3⑸贮沙斗各部分尺寸计算：

设贮沙斗底宽b10.5m，斗壁与水平面的倾角为60°；则贮沙斗的上口宽b2为： b2贮砂斗的容积V1： V1132h3tan60b1

(S1S2h33S1S2)

式中：V1——贮砂斗容积，m；

h3——贮砂斗高度，m，取h3'=0.35m；

S1,S2——分别为贮砂斗下口和上口的面积，m。则：b2 V1 

⑹贮砂室的高度h3：

假设采用重力排砂，池底设6%的坡度坡向砂斗，则： h3h30.06l2h30.06L2b2b22h3tan60132b120.35tan600.50.904m

(S1S2h313S1S2)

2122h3(b1b2b1b2)0.35(0.90430.50.9040.5)0.177m

式中：b'——两沉砂斗之间的平台长度，m，取b'=0.2m。则： h3h30.06

⑺池总高度H：

Hh1h2h3 l2b2b20.350.06920.9040.220.56m 式中：H——池总高度，m；

h1——超高，m,取h1=0.3m；

则：Hh1h2h30.30.80250.561.6625m

⑻核算最小流速vmin： vminQminn1Amin

式中：Qmin——设计最小流量，m/s； n1——最小流量时工作的沉砂池数目；

Amin——最小流量时沉砂池中的过水断面面积，m； 则：vminQminn1Amin0.110.80250.50.249(m/s)23(>合格)

4、氧化沟

氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式，一般采用圆形或椭圆形廊道，池体狭长，池深较浅，在沟槽中设有机械曝气和推进装置，近年来也有采用局部区域鼓风曝气外加水下推进器的运行方式。池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。通过曝气或搅拌作用在廊道中形成0.25—0.30m/s的流速，使活性污泥呈悬浮状态，在这样的廊道流速下，混合液在5—15min内完成一次循环，而廊道中大量的混合液可以稀释进水20—30倍，廊道中水流虽呈推流式，但过程动力学接近完全混合反应池。当污水离开曝气区后，溶解氧浓度降低，有可能发生反硝化反应。

大多数情况下，氧化沟系统需要二沉池，但有些场合可以在廊道内进行沉淀以完成泥水分离过程。

3.4.1氧化沟类型选择

该设计为小型污水厂，选择交替型三沟式氧化沟，其出水水质高，脱氮除磷效果明显，构筑物简单。三沟式氧化沟（T型）是由三个相同的氧化沟组建在一起作为一个单元运行，三个氧化沟之间相互双双连通，两侧的氧化沟可起曝气和沉淀的双重作用，中间的氧化沟一直作为曝气池，原污水交替进入两侧的氧化沟，处理水则相应的从作为沉淀池的两侧氧化沟流出。其运行方式可以根据不同的进水水质及出水水质要求而改变，所以系统运行灵活，操作方便。三沟式氧化沟是一个A-O（兼氧-好氧）活性污泥系统，可以完成有机物的降解和硝化反硝化过程，能取得良好的BOD5去除效果和脱氮效果，依靠三池工作状态的转换，可以免除污泥回流和混合液回流，运行费用大大的降低，处理流程简单，省去二沉池，管理方便，基建费用低，占地面积小。

3.4.2设计参数

⑴进水水质

BOD5浓度S0200mg/L；SS = 250 mg/L；COD = 400 mg/L；NH4-N = 30 mg/L；总P=4mg/L ⑵出水水质

BOD5浓度Se30mg/L ；TSS浓度Xe30mg/L； 混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)Xv2500mg/L(VSS/TSS0.7)； 污泥龄c25d；

混合液悬浮固体浓度(MLSS)X4000mg/L 内源代谢系数Kd0.06＋

3.4.3设计流量

Q0.289m/s25000m/d 333.4.4去除BOD5

⑴氧化沟出水溶解性BOD5浓度SSeS1，为了保证氧化沟出水的BOD5浓度，必须控制氧化沟出水所含溶解性的BOD5的浓度。其中S1为沉淀池出水中的VSS所构成的BOD浓度

S11.42(VSS/TSS)TSS(1e1.420.730(1e20.38(mg/L)0.2350.2355))

SSeS13020.389.62(mg/L)⑵好氧区容积V1： V1YcQ(S0S)Xv(1Kdc)

式中：Y—污泥的产率系数，取0.6；

c—污泥龄，25d;Xv—混合液挥发性悬浮固体浓度，2500mg/L;Kd—内源代谢系数，0.06 Q—流量，25000m/d。

3则：V1YcQ(S0S)Xv(1Kdc)0.625000(0.20.00962)252.5(10.0625)=11422.8m

3⑶好氧区水力停留时间t1： t1⑷剩余污泥量

XQS(Y1Kdc)QXQXV1Q11422.8250000.457(d)11(h)

1e

0.610.062525000(0.250.175)250000.0325000(0.020.00962)

1187.28(KgDs

/d)

去除每1kgBOD5产生的干污泥量

XQ(S0Se)1187.2825000(0.20.03)0.28(kgDs/kgBOD5)

3.4.5脱氮

⑴需氧化的氨氮量。氧化沟产生的剩余污泥中含氮率为12.8％,则用于生物合成的总氮量为：

N00.1287581000250003.88(mg/L)⑵脱氮量N。设出水的NH准。

3N量为16mg/L，符合题意所给的综合污水排放国家二级标需要脱氮量N=进水TKN-出水TN-生物合成所需N0 N30163.8810.12(mg/L)⑶碱度平衡

保持pH7.2，PH值合适，硝化、反硝化能够正常的进行。⑷脱氮所需的池容V2

脱硝率。20℃时，脱效率为0.035Kg/(KgMLSS qdn(t)qdn(20)1.084℃ qdn1.08 脱氮所需容积

V2QNv(420)(t20)d))0.0350.01(kg/KgMLSS

qdnX2500010.120.01250010120(m)

3⑸脱氮水力停留时间t2

t2V2Q10120250000.4048(d)9.7(h)

3.4.6除磷

NH 根据COD∶NH3—N∶P的去除率为200∶50∶1，N的去除量为8.15mg/L，3所以磷在此过程中的去除量为1.63mg/L。

氧化沟产生的剩余污泥中含磷率为2.5%，则用于生物合成的磷的量为 P02.5%7581000250000.758mg/L

需另外加入化学药剂去除的磷的量为： Pr411.630.7580.612mg/L

在氧化沟中投加硫酸铁盐，可使磷的去处率达95%以上。则投加铁盐的量为： 0.612103250001510.101mol/d

3.4.7氧化沟总容积及停留时间

VV1V211422.81012021542.8(m)

VQ21542.8250003 t0.8617(d)20.68(h)

满足水力停留时间16～24h。校核污泥负荷

QS250000.22.521542.8 N0XvV0.09[kgBOD5/(kgMLVSSd)]

污泥符合满足。

3.4.8需氧量

⑴设计需氧量AOR

AOR去除BOD5需氧量剩余污泥中BOD5的需氧量+去除NH余污泥中NH33N耗氧量剩N的耗氧量脱氮产氧量

ⅰ.去除BOD5需氧量D1

D1aQ(S0S)bVX0.5225000(0.20.0096)0.1221542.82.5

8938.04(kg/d)

ⅱ.剩余污泥中BOD5的需氧量D2（用于生物合成的那部分BOD5的需氧量）

D21.42X11.427581076.36(kg/d)

ⅲ.去除NHD33N耗氧量D3。每1kgNH3N硝化需要消耗4.6kgO2

4.6(3016)2500010001610(kg/d)ⅳ.剩余污泥中NH3N的耗氧量D4D44.60.128758446.31(kg/d)

ⅴ.脱氮产氧量，每还原1kgN2产生2.86kgO2

D52.8610.12250001000723.58(kg/d)

总需氧量

AORD1D2D3D4D5

8938.041076.361610446.31723.588301.79(kg/d)安全系数1.3,则AOR1.38301.9710792.327(kg/d)

AORQ(S0S)10792.32725000(0.20.00962)去除每1kgBOD需氧量52.267(kgO2/kgBOD5)

⑵标准状态下需氧量SORAORCs(20)(Cs(T)C)1.024(T20)设所在地为标准大气压，1，进水最高温度为

30℃。溶解氧浓度C=2mg/L。

SOR10792.3279.170.85(0.9517.62)1.024(3020)17595.2(kg/d)

去除每1kgBODSORQ(S0S)5的标准需氧量

17595.225000(0.20.00962)3.69(kgO2/kgBOD5)

3.4.9氧化沟尺寸

设氧化沟两座，单座容积VV221542.8210771.4m

三组沟道采用相同的容积，则每组沟道容积为

V单沟10771.433590m

3取氧化沟有效水深H3.5m，超高为0.5m，中间分隔墙厚度为0.25m。氧化沟面积 A单沟道宽b9m V单沟h35903.51025.7m

2弯道部分的面积：A1(B0.252)(90.125)261.45m

2222直线部分的面积A2AA11025.7261.45764.25m 直线部分的长度L

取43米。A22b764.252942.46m

3.4.10进水管和出水管

进水管流量Q1Q22500020.1450.812500(m/d)0.145(m/s)

33管道流速v0.80m/s 管道过水断面A4AQ1v0.18m

2管径d40.183.140.48m

取d0.4m(400mm)

校核管道流速vQ1A0.145(0.482)20.8(m/s)

3.4.11出水堰及出水竖井

氧化沟出水设置出水竖井，竖井内安装电动可调堰。初步估算壁堰来计算。⑴出水堰 Q1.86bH式中 b-堰宽；

H-堰上水头高，取0.03m。bQ11.86H32H＜0.67，因此按薄32

0.1451.860.033215m

出水堰分为两组，每组宽度 b1⑵出水竖井。

1535m

考虑可调堰安装要求，堰两边各留0.3m的操作距离。出水竖井长L0.32b0.655.6m 出水竖井宽B1.3m

则出水竖井平面尺寸LB5.6m1.3m

5、浓缩池

3.5.1设计参数

污泥含水率99.5﹪，经浓缩池后污泥含水率97﹪，日产剩余污泥为

Pss1187.28(KgMLSS/d)

Q100Pss(100p)1001187.28(10099.5)1000237.456(m/d)9.89(m/h)33

3.5.2中心管面积

最大设计流量：Qmax9.89m/h

设计流速为v0.002m/s，采用2个竖流式重力浓缩池，每个设计流量为: QQmax24.945m/h

Qmaxv4f33 中心管面积f9.89236000.00240.690.69m

2中心管直径d00.94m 中心管喇叭口与反射板之间的缝隙高度： 设v10.001m/s

d11.35d01.350.941.269m

Qvd19.89236000.0013.141.0h30.437m

3.5.3沉淀部分的有效面积

活性污泥负荷取1.25Kg/mh

每小时污泥固体量为：

1187.282449.47Kg/h 需表面积S149.4721.254(S1f)19.788m

4(19.7880.69)2 浓缩池直径D5.1m

取直径D6m

表面负荷：q4.94519.7880.25m/mh 0.2536006.910532则在浓缩池中的流速是：vm/s

3.5.4浓缩池有效水深

设计沉淀的时间：t16h； 则h23600vt6.910取h24m符合题意。

51636003.9744m

3.5.5反射板直径：1.3d11.31.2691.65m

3.5.6校核集水槽出水堰的负荷

QD4.94563.63.140.073L/s＜2.9L/s（符合条件）3.5.7浓缩部分所需的容积

T=8h,s=0.8L/(Lh)V0.83000081000248m

823每个池子所需的体积为：V14m3

3.5.8圆截锥部分的容积

设计圆锥下体直径为0.3m,则：

h5(Rr)tan55(30.15)tan554.07m Vh53(RRrr)223.144.073(330.150.15)40.35m223

3.5.9浓缩池总高度

设计超高及缓冲层各为0.3m则：

Hh1h2h3h4h50.340.4370.34.079.107m

贮泥池 V1V2100Pw2100Pw1

300.9V21009710099.53

V250.15m/d

设计5天运泥一次，则贮泥池所需的体积为：

550.15250.75m 设计每次排泥泥面下降5m，则贮泥池的直径为：D米。

4Vh7.99m取为8米，池高7.5四、参考文献

[1] 教材《水污染控制工程》； [2] 《水污染防治手册》； [3] 《环境工程设计手册》； [4] 《给水排水制图标准》；

[5] 《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88）；

[6]《排水工程》（下），中国建筑工业出版社，1996年6月（第3、4、7、8、9章）[7]《排水工程》（上），中国建筑工业出版社，1996年6月

[8]《给水排水设计手册》中国建筑工业出版社，1986年12月（第5、11册）[9]《室外排水设计规范》GBJ 14－87 [10] 《污水处理厂设计与运行》，化学工业出版社，2001.8 [11]《水污染治理新工艺与设计》，海洋出版社，1999.3 [12]《水处理新技术及工程设计》，化学工业出版社，2001.5 [13]《给水排水工程快速设计手册》（2，排水工程），中国建筑工业出版社，1996.2 [14]《三废处理工程技术手册》（废水卷），化学工业出版社，2000.4

第五篇：污水处理厂自控系统工艺介绍

污水处理厂自控系统工艺介绍

污水处理厂位于市区或市郊，出水排入河流，水质达到国家一级排放标准。

工程采用水解－AICS处理工艺。其具体流程为：污水首先分别经过粗格栅去除粗大杂物，接着污水进入泵房及集水井，经泵提升后流经细格栅和沉砂池，然后进入水解池。水解池出水自流入AICS进行好氧处理，出水达标提升排入河流。AICS反应器为改进SBR的一种。其工艺流程如下图1所示：

污水处理厂自控系统设计的原则

从污水处理厂的工艺流程可以看出，主要工艺AICS反应器是改进SBR的一种，需要周期运行，AICS反应器的进水方向调整、厌氧好氧状态交替、沉淀反应状态轮换都有电动设备支持，大量的电动设备的开关都需要自控系统来完成，因此自控系统对整个周期的正确运行操作至关重要。而且好氧系统作为整个污水处理工艺能量消耗的大户，它的自控系统优化程度越高，整个污水处理工艺的运行费用也会越低，这也说明了自控系统在整个处理工艺中的重要性。

为了保证污水厂生产的稳定和高效，减轻劳动强度，改善操作环境，同时提高污水厂的现代化生产管理水平，在充分考虑本污水处理工艺特性的基础上，将建设现代化污水处理厂的理念融入到自控系统设计当中，本自控系统设计遵循以下原则：先进合理、安全可靠、经济实惠、开放灵活。

自控系统的构建

污水处理厂的自控系统是由现场仪表和执行机构、信号采集控制和人机界面（监控）设备三部分组成。自控系统的构建主要是指三部分系统形式和设备的选择。本执行机构主要是根据工艺的要求由工艺专业确定，预留自控系统的接口，仪表的选择将在后面的部分进行描述。信号采集控制部分主要包括基本控制系统的选择以及系统确定后控制设备和必须通讯网络的选择。人机界面主要是指中控室和现场值班室监视设备的选择。

1、基本系统的选择

目前用于污水处理厂自控系统的基本形式主要有三种DCS系统、现场总线系统和基于PC控制的系统。从规模来看三种系统所适用的规模是不同。DCS系统和现场总线系统一般适用于控制点比较多而且厂区规模比较大的系统，基于PC的控制则用于小型而且控制点比较集中的控制系统。

基于PC的控制系统属于高度集成的控制系统，其人机界面和信号采集控制可能都处于同一个机器内，受机器性能和容量的限制，本工程厂区比较大，控制点较多，因此采用基于PC的控制系统是不太合适的。

DCS系统适用于模拟量多，闭环控制多的系统。而现场总线系统的主要优势是适用用于控制点相当较少而且特别分散的系统。从施工和维护的角度来看，传统的DCS系统布线的工作量要远远大于现场总线系统。此外，现场总线系统与DCS系统相比，还有最为重要的一点是开发性好，扩展方便。

本工程的控制点在700点左右，模拟量只占20％左右，属于规模比较小的类型，而且这些控制点是以工艺处理单元为界线分散在厂区各处，因此本工程采用现场总线作为基本控制系统。

2、通讯网络选择

现场总线系统最主要的特点就是依赖网络通讯，分散控制和信号采集，最大程度的减少布线，节省安装和维护费用。现场总线主要是指从现场控制器或IO模块到监控系统的通讯网络。目前现场总线，根据通讯协议的不同可以分为很多种，比如，ProfiBus、CAN、ControlNet、DeviceNet FF Lon总线等。目前现场总线技术还没有统一的标准，各自的功能特点基本一致，因此本工程设计时选用在中小型控制系统应用非常广泛的ProfiBus总线。其在性价比较高，且在国内推广的时间长，稳定性较高。

ProfiBus总线有三种形式DP、PA和FMS。PA总线是与智能仪表结合在一起安全性非常高的一种ProfiBus总线形式，造价比较高，常用于石油化工冶金等行业；FMS总线适用于大范围和复杂的通讯系统，旨在解决通用性通讯任务，传速速度中等；DP总线是用于传感器和执行器级的高速数据传速网络，不需要智能仪表配合，安全性略低于PA总线。本工程是污水处理工程，对通讯安全性的要求并不太高，通信的任务比较简单，对系统的传输速度有一定要求。因此本工程的采用ProfiBUS－DP网络，即用西门子S7系列PLC搭建整个系统。总线采用普通双绞作为传输介质，通讯速率可以达到12MBP。

3、现场站设备配置的选择

对于ProfiBus－DP网络来说只是提供了一个从现场到监控层的信息通道，但信号的采集和执行命令的下达仍然需要由控制器和现场的IO模块组成的站来完成。ProfiBus－DP网络是一种主从站的网络结构。整个网络上最多可以有128个从站，但只有一个作为主站，所有的通讯事务都由主站来管理。主站必须要有控制器（CPU），同时也可以安装IO采集模块。从站有两种方式：CPU＋IO模块和通讯模块＋IO模块。第一种方式每个从站都由CPU，每个站的控制事务都由本站完成，与主站之间的通讯量比较少。第二种方式是所有的从站都没有CPU，所有的控制事务都由主站CPU来完成，通过总线网络把命令结果传输到从站完成，从站只是远程IO。

前述这两种从站组成方式各有自己的特点。第一种方式，控制比较分散，通讯事务较小，对网络的依赖不强，但每个站都有CPU，造价高。第二种方式，控制集中，控制事务对网络依赖性强，需要可靠的网络来支撑，同时对主站CPU的性能要求高，在软件编程和调试方面具有很大的优势。这两种方式对工程的现场安装布线施工影响比较少。

本工程控制点的规模施工调试工期比较短，选用了性价比比较高的第二种方式作为从站的组成方式即由西门子IM153通讯模块和S7 300系列IO模块组成，主站CPU选用S7 315-2DP系列。

4、人机界面设备的选择

人机界面设备是直接与操作管理人员进行交流的监控视备，一般由两部分组成，即现场监视设备和中控室监视设备。现场监视设备可以是PC机或是触摸屏，中控室监视设备一般由工控机、模拟屏或投影仪等组成。监视设备应在兼顾投资的情况下，保证操作管理人员可以对整个污水处理厂全面直观的监视与控制。

现场监视设备一般在比较重要的单元或控制事务比较大的从站中设置，以便操作人员及时对现场情况进行处理。本工程的从站的规模比较少，厂区大小从操作距离来看并不大，同时现场操作间内均设有有线电话，因此可在不设不设现场监视系统的情况下保证现场与中控室的联络畅通。

中控室监视设备是全厂的指挥和信息处理中心，其作用不言而喻。中控室监视设备比较传统的做法是模拟屏加工控机的方式，这种方式造价比较高且复杂。随着多屏卡功能的不断完善，现场又出现了工控机多屏显示加投影仪的模式。多屏卡的安装使得一台工控机可以同时拖动多台显示器，并显示不同画面，不同的工段可以同时显示，保证了操作人员监视的全面性。投影仪可以把所需要的任何画面进行放大显示，也可以供人参观。第二种方式的造价要远低于传统做法。

5、其它

成套设备的耦合

本工程中鼓风机为高速离心风机，脱水机为2000mm带宽脱水机，均为大型设备。这些大型设备是由许多辅助电动部分与主机共同工作完成鼓风机和脱水机的正常工作。本工程设计要求大型设备都单独配有自己小型的控制器，由供应商根据自己的经验编制相关程序并预留ProfiBus－DP接口，最终成为整个自控系统的一个从站。这样就其它大型设备自控系统与整个自控系统无缝连接，减少了不同供应商之间任务的交叉重叠。

监控软件的选择

监控软件是人机交流的桥梁和翻译，是保证整个自动控制系统易操作、易维护最重要的部分。应选用成熟、先进并应用广泛的知名监控软件，本项目选用亚控kingview组态软件。

自控控制系统与管理层的衔接

自控系统操作与污水处理厂管理层的衔接主要是把自动控制系统收集到的全厂信息可以顺利传输到管理层计算机，管理人员可以在线查看污水处理厂的运行状况并调用相关的运行数据。随着监控软件的供应商对INTERNET技术的不断应用开发，监控软件都可以通过局域网或INTERNET广域网进行信息发布，管理层或授权用户在任何可以上INTERNET网的地方便可浏览运行状况。而所使用MS IE浏览器的安全性问题已经得到解决。

冗余问题

由于本工程为污水处理厂工程，其安全性和可靠性要求并不严格，本设计没有对通讯网络和控制器进行冗余配置，只对上位工控机采用了双机热备配置。笔者认为在资金允许的情况下，应对主控制器进行冗余配置。

自控系统的站点划分

根据污水处理工艺的工作原理以空间分别特点，在布线最小、功能完整的情况下对全厂的站点进行了划分，子站为泵房站、水解池站、1号改进SBR站、2号改进SBR站、脱水机房站和鼓风机房站。泵房子站负责提升泵房、粗格栅、细格栅和沉砂池的数据处理，脱水机房站除负责脱水机房外，集泥池、浓缩池也归在该站内，其余子站负责各自的工艺单元。主站为变电所站，设在变电所内。

自控特点：

1、低投资：投资少

本工程除一些精度要求高的在线监测仪表(污泥浓度计、溶解氧仪和液位计)为进口仪表外，其余部分在线仪表实现国产化，节省了一部分投资费用。

另外，从工艺控制角度看，省去了一些不影响工艺运行要求的在线仪表，如ORP计、气体流量计等。不设现场监视设备的也是降低投资的重要原因之一。

在自控系统的总线技术选取上、现场I/O控制设备和上位监控设备的选取上，均采用了性价比较高的产品。如PLC采用西门子S7-300系列等。

本自控系统从以上几点节约了大量的费用。

2、低费用：运行费用低

在占全厂能耗90%的原水提升和鼓风曝气这两个环节上，依托自动控制系统，进水段实现恒液位、变流量控制，由大功率变频装置拖动大流量潜污泵，完全涵盖了500-3000m3/h的流量范围，克服了多台泵切换启停，流量突变对后续工艺的水力冲击，也达到节能的目的，立式潜污泵的提水电耗为4.75kwh/km3。

占全厂能耗75%以上的鼓风机选用单级高速离心风机，通过控制进口导叶开度调节风量，从而降低能耗，具体的作法是在夜间小水量和过渡工序时自动减小供气量。

鼓风曝气控制画面：

鼓风曝气控制画面：

本自控工程在上位软件二次开发过程从人性化角度出发，提高自控系统的可操作性，使管理者在任意时间和地点可对工艺系统进行全方面的监控，及时了解到处理系统运行的优劣状态。

投资

本工程自控系统的预算费用约占污水处理厂总投资的5%左右。与其它污水处理厂相比，本工程的自控系统投资是中等偏下，性价比较高。

结束语

污水处理厂自控系统是根据工艺要求在确定的设计原则下进行设计，既保证污水处理系统的正常运行，又尽可能的降低了工程的造价投资。

污水处理厂自控系统是整个污水处理工程的重要组成部分，其设计好坏与控制设备选择是否适当，不仅关系着自控系统的性价比的高低而且对以后整个污水处理厂运行维护的难易有着重要影响。