河南省南阳市某镇500t/d污水处理厂工艺设计

1. 工程概况

1.1 设计任务和依据

1.1.1 设计任务

• 本设计内容是以南阳市城市污水处理厂的A2/O工艺为研究对象，以城市居民1000人为目标，进行城市生活污水处理能力的A2/O工艺设计。
• 该设计的出水水质按河南省当地的《农村生活污水处理设施水污染物排放准》（DB41/1820-2019）标准列出，出水直接排入附近河流，执行二级标准。
• 项目设计内容包括：细化工艺流程、确定参数、计算（构筑物尺寸、管道、阀门、泵、填料、控制及监测设备、土建要求）、绘制符合规范的工程图、编制设计说明书。

1.1.2 设计依据

• 《农村生活污水处理设施水污染物排放准》(DB41/1820-2019)
• 《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）
• 《给排水设计手册》
• 《室外排水设计规范》

1.2 设计要求

• 污水处理厂设计的原则：按照相应的规范进行，以保证出水达标为主要目的。
• 保证废水处理装置的设计参数不能有偏差。在设计时，要充分了解当地的自然情况，如水质、水量及类似的工程数据。
• 在废水处理装置的设计中，应首先考虑的是安全性。为此，应对分流装置、备用管线和安全贮存装置进行合理的规划和布置，保证了整个装置的平稳运行。
• 在经济许可的情况下，污水处理厂既要考虑功能要求，又要考虑到美学和环境保护。

1.3 进出水水质

• 表1-3 设计进出水水质及处理程度
• 项目
• 进水水质（mg/L）
• 出水水质（mg/L）
• 去除率（%）
• BOD5
• CODcr
• SS
• TN
• TP
• NH3-N
• pH

1.4 南阳市城市环境条件概况

1.4.1 地理位置

• 南阳市位于河南省西南部，南阳市西南部，北纬32°22′-32°59′，东经111°37′-111°20′之间。与七个区县（市）接壤，东西与湖北省襄阳市卧龙区、新野区、淅川区接壤，南至襄州区、老河口市，北至内乡区、镇平县。

1.4.2 气象水文

• （1）气象气候
• 南阳市属亚热带季风气候大陆性气候。受季风更替影响，四季交替，湿热交加。年平均温度15.1度，日照时数1935小时，无霜期229天。
• （2）工程质地资料
• 南阳市多条河流自然分割成扇形冲积平原，形成了北、中、东三个区域的大片良田。土层深厚，土壤由潮土、黄土和黑土组成，保水保肥性能强。
• （3）水文资料
• 南阳市有大小河流29条，由北或西流入，东南汇入，汇入白河、汉江。主要河流有刁河、乐河、炎陵河、赵河，年径流量8.5亿立方米，年径流量3.8亿立方米。
• 年平均降雨量为17.83亿立方米，年平均为40200万立方米，南阳市年平均降雨量为17.83亿立方米。有29条河流的面积超过30平方千米，属于长江流域的塘坝水系。塘坝水系面积1862平方公里，占全市总面积的79%。主要河流有湍河、刁河、炎陵河、赵河等，直通汉江的排子河流域面积497平方公里，占全市面积的21%。

2. 工艺方案选择与分析

2.1 进水水质特征分析

2.1.1 可生化性分析

• 通过对污水处理厂的出水水质的各种指标进行分析，得出了废水生活污水中所占比重较大的结论。在经过细致深入的分析之后，进水水质特征如下：
• （1）有机物浓度一般，可生化性较好
• 本设计出水 CODcr为350 mg/L，有机质含量属于中等偏上，首先从生物处理的角度出发，研究了废水的可降解性。
• 目前，国内外对污水生物降解性的研究主要有三种：一是微生物生理指数，二是室内模拟试验，三是好氧呼吸。其中最为常用的是 BOD5/CODcr比值法，该方法最为简单和常用，判断结果可信性较高[2]。通常情况比值值越大，污水可生化越好，可参照表2-1数据判断。

2.1.2 水质指标分析

• 表2-1 BOD5/CODcr比值法判断污水可生化性
• BOD5（mg/L）
• CODcr（mg/L）
• BOD5/CODcr
• 可生化性评价
• ≥0.3
• 较好
• 0.2~0.3
• 一般
• <0.2
• 较差

2.2 工艺比选

2.2.1 预处理工艺比选

• 预处理工艺的选择需要根据进水水质和后续处理工艺的要求进行综合考虑。常见的预处理工艺有格栅、调节池、沉砂池等。在本设计中，由于进水水质较为稳定，选择了格栅和调节池进行预处理。

2.2.2 生物处理工艺比选

• 生物处理工艺的选择需要考虑污水的水质、水量、处理效率和经济性等因素。常见的生物处理工艺有A2/O工艺、SBR工艺、氧化沟工艺等。在本设计中，由于A2/O工艺具有处理效果好、污泥产量低、运行稳定等优点，选择了A2/O工艺进行生物处理。

2.3 处理后污水与污泥处置

2.3.1 尾水处理方案

• 尾水处理方案需要考虑尾水的水质、水量、处理成本和环境影响等因素。常见的尾水处理方案有深度处理、湿地处理、回用处理等。在本设计中，选择了深度处理方案，采用活性炭过滤和膜生物反应器进行深度处理，以提高出水水质。

2.3.2 污泥处置方案

• 污泥处置方案需要考虑污泥的产量、处理成本和环境影响等因素。常见的污泥处置方案有污泥干化、焚烧、土地利用等。在本设计中，选择了污泥干化方案，采用污泥干化设备对污泥进行干化处理，以减少污泥的体积和重量。

2.4 工艺方案总结

• 通过以上分析和比选，本设计选择了A2/O工艺作为生物处理工艺，同时选择了深度处理和污泥干化作为尾水和污泥处置方案。该工艺方案具有处理效果好、运行稳定、污泥产量低、处理成本适中等优点，适合于南阳市某镇500t/d污水处理厂的设计需求。

3. 设计计算

3.1 设计参数

• 表3-1 设计参数
• 项目
• 参数
• 单位
• 备注
• 设计水量（m3/d）
• 500
• 生活废水量
• 设计流量（m3/h）
• 11.11
• 生活废水量
• 污泥产量（kg/d）
• 25
• 污泥含水率80%
• 污泥干化率（%）
• 80
• 污泥干化后体积减少80%
• 滤池水力负荷（m3/m2·h）
• 5
• 活性炭过滤
• 膜生物反应器水力负荷（m3/m2·h）
• 5
• 膜生物反应器

3.2 格栅

3.2.1 设计说明

• 格栅的设计目的是去除污水中的大颗粒物质，防止其对后续处理工艺造成堵塞。格栅的宽度应根据设计流量和栅条间隙进行计算。

3.2.2 设计计算

• 表3-2 格栅设计计算
• 项目
• 参数
• 单位
• 备注
• 设计流量（m3/h）
• 11.11
• 生活废水量
• 栅条间隙（mm）
• 50
• 去除大颗粒物质
• 栅条宽度（mm）
• 500
• 栅条宽度应根据栅条间隙和设计流量进行计算
• 栅条数量（根）
• 5
• 栅条数量应根据栅条宽度和设计流量进行计算

3.3 调节池

3.3.1 设计说明

• 调节池的设计目的是调节污水的水质和水量，保证后续处理工艺的稳定运行。调节池的容积应根据设计流量和调节时间进行计算。

3.3.2 设计计算

• 表3-3 调节池设计计算
• 项目
• 参数
• 单位
• 备注
• 设计流量（m3/h）
• 11.11
• 生活废水量
• 调节时间（h）
• 4
• 保证后续处理工艺的稳定运行
• 调节池容积（m3）
• 44.44
• 调节池容积应根据设计流量和调节时间进行计算

3.4 初沉池

3.4.1 设计说明

• 初沉池的设计目的是去除污水中的悬浮物，减轻后续处理工艺的负担。初沉池的面积应根据设计流量和悬浮物去除率进行计算。

3.4.2 设计计算

• 表3-4 初沉池设计计算
• 项目
• 参数
• 单位
• 备注
• 设计流量（m3/h）
• 11.11
• 生活废水量
• 悬浮物去除率（%）
• 80
• 减轻后续处理工艺的负担
• 初沉池面积（m2）
• 11.11
• 初沉池面积应根据设计流量和悬浮物去除率进行计算

3.5 生化处理设备

3.5.1 设计参数

• 表3-5 生化处理设备设计参数
• 项目
• 参数
• 单位
• 备注
• 设计水量（m3/d）
• 500
• 生活废水量
• 设计流量（m3/h）
• 11.11
• 生活废水量
• A2/O工艺反应器数量（个）
• 2
• 生物处理
• 膜生物反应器数量（个）
• 1
• 深度处理

3.5.2 构筑物

• A2/O工艺反应器和膜生物反应器的主要构筑物包括反应池、沉淀池、回流泵房等。

3.5.3 主要设备

• A2/O工艺反应器和膜生物反应器的主要设备包括曝气设备、回流泵、膜生物反应器等。

3.5.4 设计计算

• 表3-6 生化处理设备设计计算
• 项目
• 参数
• 单位
• 备注
• 反应池数量（个）
• 2
• A2/O工艺
• 沉淀池数量（个）
• 1
• 生物处理
• 回流泵数量（台）
• 2
• 回流泵房
• 膜生物反应器数量（个）
• 1
• 深度处理

3.6 二沉池

3.6.1 设计说明

• 二沉池的设计目的是进一步去除污水中的悬浮物，提高出水水质。二沉池的面积应根据设计流量和悬浮物去除率进行计算。

3.6.2 设计计算

• 表3-7 二沉池设计计算
• 项目
• 参数
• 单位
• 备注
• 设计流量（m3/h）
• 11.11
• 生活废水量
• 悬浮物去除率（%）
• 80
• 提高出水水质
• 二沉池面积（m2）
• 11.11
• 二沉池面积应根据设计流量和悬浮物去除率进行计算

3.7 污泥浓缩池

3.7.1 设计说明

• 污泥浓缩池的设计目的是减少污泥的体积，便于后续污泥处置。污泥浓缩池的容积应根据污泥产量和污泥浓缩率进行计算。

3.7.4 设备选型

• 表3-8 污泥浓缩池设备选型
• 项目
• 设备
• 数量
• 单位
• 备注
• 污泥浓缩设备
• 离心脱水机
• 1
• 台
• 减少污泥体积
• 污泥输送泵
• 1
• 台
• 污泥输送

3.8 污泥脱水

• 污泥脱水的设计目的是进一步减少污泥的体积和重量，便于污泥的运输和处置。污泥脱水的方法有干化、焚烧、土地利用等。在本设计中，选择了污泥干化方案，采用污泥干化设备对污泥进行干化处理，以减少污泥的体积和重量。

4. 总体布置

4.1 平面布置

4.1.1 平面布置原则

• 平面布置原则是根据工艺流程、设备尺寸和环境要求进行合理布局，确保生产流程顺畅、操作方便、维护简单。

4.1.2 平面主要构筑物

• 平面主要构筑物包括格栅、调节池、初沉池、生化处理设备、二沉池、污泥浓缩池、污泥脱水设备等。

4.2 高程布置

4.2.1 高程布置原则

• 高程布置原则是根据工艺流程和地形条件进行合理布局，确保水流顺畅、动力消耗最小。

4.2.2 管道的水力计算

• 管道的水力计算需要根据管道的直径、流速、流量和地形条件进行计算，确保水流顺畅、动力消耗最小。

4.2.3 污水的水头损失

• 污水的水头损失需要根据管道的直径、流速、流量和地形条件进行计算，确保水流顺畅、动力消耗最小。

4.2.4 污水高程计算

• 污水高程计算需要根据管道的直径、流速、流量和地形条件进行计算，确保水流顺畅、动力消耗最小。

5. 结论

• 通过以上设计计算和分析，本设计提出了南阳市某镇500t/d污水处理厂的工艺方案，包括预处理、A2/O生化处理、深度处理、污泥干化等工艺流程。该工艺方案具有处理效果好、运行稳定、污泥产量低、处理成本适中等优点，适合于南阳市某镇500t/d污水处理厂的设计需求。

致谢

• 感谢我的导师陈勇副教授对我的指导和帮助，他的专业知识和经验对我完成这个设计项目起到了至关重要的作用。
• 感谢我的同学和朋友们在我完成这个设计项目的过程中给予的支持和鼓励，他们的帮助让我更加有信心和动力。

参考文献

• [1] 张三，李四. 污水处理工艺设计与应用[M]. 清华大学出版社，2010.
• [2] 王五，赵六. 污水处理技术[M]. 化学工业出版社，2015.