某小区日生活污水处理工艺设计方案

某小区日生活污水处理工艺

设计方案

第一章城市污水处理

1.1 城市污水概述

城市污水由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。城市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力，确定污水的处理程度及相应的处理工艺。处理后的污水，无论用于工业、农业或是回灌补充地下水，都必须符合国家颁发的有关水质标准。

1.2 污水分类

按污水来源分类，污水处理一般分为生产污水处理和生活污水处理。生产污水包括工业污水、农业污水以及医疗污水等，而生活污水就是日常生活产生的污水,是指各种形式的无机物和有机物的复杂混合物，包括：漂浮和悬浮的大小固体颗粒；胶状和凝胶状扩散物；纯溶液[1]。

按污水的性质来分，水的污染有两类：一类是自然污染；另一类是人为污染。当前对水体危害较大的是人为污染。水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类。污染物主要有：未经处理而排放的工业废水；未经处理而排放的生活污水；大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水；堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾；水土流失；矿山污水。

1.3 污水处理程度的划分及处理方法

1.3.1 处理程度的划分

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，应用物理方法，如筛滤、沉淀等，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[2]。

二级处理为主体，主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。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。处理后的污水一般能达到排放标准[2]。

三级处理为深度处理，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。出水水质较好，甚至能达到饮用水质标准，但处理费用高，除在一些极度缺水的国家和地区外，应用较少。目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂，以解决日益严重的水污染问题[2]。

1.3.2 常用污水处理方法

（1）工业污水的治理方法[3]

一种处理工业污水的方法，属于污水处理技术领域。其是将污水引往集水池，对集水池末尾一格调节pH，用一级溶气水泵提升到一级压力溶气罐，同时吸入空气和聚凝脱色剂，将在一级压力溶气罐内的一级饱和溶气水骤然释放到一级气浮池形成一级处理水；一级处理水溢入缓冲池，再在控制pH用二级溶气水泵将一级处理水提升至二级压力溶气罐内，同时吸入空气和聚凝脱色剂，将二级压力溶气罐内的二级饱和溶气水骤然释放到二级气浮池形成二级处理水并自溢至沉淀池沉淀后排放；一、二级气浮池中的浮泥入浮泥池，压滤成滤饼，滤液回引至集水池。本方法处理的工业污水的CODcr、脱色率、SS、BOD5的去除率分别为80%-90%、95%、90%以上、75%-80%，符合GB8978-1996一级水排放标准。沼气发电是集环保和节能于一体的能源综合利用新技术。它利用工业污水经厌氧发酵处理产生的沼气，驱动沼气发电机组发电，并可充分利用发电机组的余热用于沼气生产，使综合热效率达80%左右，大大高于一般30%-40%的发电效率，用户的经济效益显著是处理工业污水的好方法。

（2）农业污水的治理方法

农业污水因为分布面广而分散，难于收集也难于治理，所以只能利用生物的作用将污染物去除，譬如将高密度的高效去污菌，直接投入污染水体，以达到净水的目的。

（3）医疗污水的治理方法[4]

医院污水处理，通常包括一级处理和二级处理。一般地说，若处理后出水排入市政下水道，通常只进行一级处理；若处理后出水直接排入河道，则需进行一级处理和

二级处理；对排放标准严的地区，为防止水体的富营养化，需进行除磷脱氮三级处理。对酸性废水、洗相废水、放射性污水等特殊的医院污水，应进行严格的收集和处理。有些地区为缓解供水紧张的矛盾，已进行医院污水的深度处理和循环利用。实际采用何种方式处理医院污水，应综合考虑污水的来源、污水的流向及当地的供水情况等多方面因素。另外，医院污水处理一个非常重要的方面，就是必须进行消毒处理，以杀灭各种病原微生物。

（4）生活污水处理

生活污水→化粪池→厌氧池→人工湿地（种植根系发达、喜湿、吸收能力强的美人蕉、水葱、菖蒲等植物）经“过滤”后排放的方法进行处理，主要适用于农村分散生活污水处理，建成后运行费用基本为零，使用寿命在10年以上。

1.4 我国城市污水处理现状

随着改革开放大好形势的不断深入，我国的污水处理事业也得到了快速的发展。国外污水处理新技术、新工艺、新设备被引进到我国，在活性污泥法工艺应用的同时，AB法、A/O法、A2/O法、CASS法、SBR法、氧化沟法、稳定塘法、土地处理法等也在污水处理厂的建设中得到应用。由过去只具有去除有机物功能的污水处理工艺技术发展为具有除磷脱氮多功能的工艺技术，国外一些先进的、高效的污水处理专用设备进入了我国污水处理行业的市场。如格栅机、潜水泵、除砂装置、刮泥机、曝气器、鼓风机、污泥泵、脱水机、沼气发电机、沼气锅炉、污泥消化搅拌系统等大型设备[5]。

由于建设大型城市污水处理厂的投资很大，我国的建设资金有限，无法适应水污染治理的需要。为此引进国外资金建设污水处理厂成为建设资金的重要组成部分，从而也加快了我国城市污水处理厂的建设速度。一批大型的城市污水处理厂利用国外贷款项目相继建成投产。

1.5 我国污水处理存在的问题

(1)污水处理厂建设资金的短缺[6]

我国虽然已建成污水处理厂100多座，但是还远远不能满足城市工农业生产和人民生活的需要，表现在某一个城市本身的处理率不高，也就是污水处理的量不够，还表现在大城市已开始着手进行污水处理厂建设的规划和建设计划工作。但在中小城市，特别是在西北部中小城市还没有将污水处理的规划建设纳入城市发展的议程。其

主要原因之一就是没有专门建设资金，有的地区的水污染日趋严重，若等待有资金投入时再兴建污水处理厂，就会使环境趋于恶化，给人民生活带来不便，对人民身心健康带来危害。

（2）污水处理厂运行经费不能到位

全国目前已经建成投产运行的污水处理厂共计100多座，能够满负荷运行的污水处理厂不到1/3。没有满负荷运行的原因：大多数均是由于运行经费不能到位而造成的，有的省市没有收取污水处理费，有的是只收工厂、企业的，不收居民的，有的是工厂、企业、居民的都收了，但收费标准定得很低，远远不能满足污水处理厂正常运行所需的最低费用，使一些污水处理厂出现了能得到多少经费就处理多少吨污水的实际问题。这样长此下去既发挥不了建设污水处理厂应有的效益，也会使仪表、设备受损，同时也无法发挥污水处理厂专业管理人员的作用。

（3）进口设备的维修及设备备件的开发

由于大批的进口设备进入污水处理行业，经过几年的运转后，设备陆续会出现大小不等的损坏，特别是索赔期后的维修和正常的大修。这就需要有专业技能的技术人员来进行，若请国外的专家来维修，维修成本将会大幅度增高实在难以接受，若使进口设备能够维持正常运转，必须培养对进口设备维修保养的国内专业人员，使其掌握维修技能达到进口设备的维修标准。有了维修的专业人才还得有充足的备品配件，特别是一些将要淘汰的设备被引进中国，备品配件国外也不会再生产了，就需要国内自行测绘、加工制造，只有这样才能使进口设备发挥出它的作用，否则设备的损坏，配件的缺乏会影响污水处理厂的正常运行。

（4）污水处理后的再生水得不到充分的利用

巨大的投资建设了污水处理厂，经过处理后的再生水不能得到充分利用，甚至有的地区还将处理后的再生水与未经处理的污水混在一起同流合污，有的地区没有将再生水回用却排入大海造成淡水资源的浪费。目前世界的淡水资源极为匮乏，中国淡水资源的占有量在世界上排第121位，人均淡水占有量仅为2000m3。

1.6 我国污水处理今后发展趋势

(1)经济发展与污水处理事业协调发展[6]

经济发展与水环境污染是成正比的，也就是说经济发展的速度越快，相应带来的水环境污染就越严重。人民生活离不开水，工农业生产发展更离不开水，排出来的无论是生活污水还是工业废水都会带来不同程度的污染。经济的发展是需要资金投入

的，保护环境不受污染，同样也需要钱，当资金有限的时候，就需要将经济发展和保护环境这两项硬指标进行有机的协调，不能造成顾此失彼或厚此薄彼的局面。若顾经济发展失环境保护，就会产生环境严重受到污染，再投入相当的资金也不会治理到原来的清洁环境。国外的反面教训警示了我们，日本的伊势湾受到沿海石化生产废水的污染，使伊势湾的水产品受到严重的损失，产生了不能食用的后果，虽经多年的治理也难以恢复污染前的环境状况。这也充分证明了经济发展与环境保护的密切关系。

（2）扶植国内环保产业（污水处理行业）的发展

污水处理设备虽然有一定的专业个性，但也具有其他行业设备的共性，只要了解污水处理专用设备的用途，设备在处理工艺中的作用以及设备应具有的技术“参数”，就会生产出合格的适用的污水处理专用设备，“七五”期间，国家科技攻关课题59-03-04-04“带式压滤机国产化的研究”，该项目成果已在国内污水处理行业中得到广泛的应用，其效果达到国外同类产品水平，为国家节约大量外汇额度，从而说明污水处理专用设备国产化是可行的，国内大中型企业中有许多是机械制造厂家，他们已具备机械制造行业的基本素质，再把污水处理专用设备的专业特点和要求结合起来，生产出高质量适用的污水处理设备是完全可以的。这条渠道也是今后机械行业谋求生存之路的良好途径，国家再给予一些优惠的环保产业政策，那么这个企业就会兴旺发达起来，同时可以减少购置国外设备的数量，更重要的是从根本上解决了国外设备需要国外专业维修人员进行维修及国外设备淘汰后没有备品备件的实际问题。

污水处理厂实行现代化管理，离不开污水处理专用仪表，而目前我国使用的国产仪表是借用化工、热工仪表，因污水处理专业与化工、热工行业有所不同，所以仪表在污水处理厂的运行管理中经常出现问题。另外有些仪表在我国仪表行业中还是空白，这就迫使国内大部分污水处理厂的仪表都采用国外生产的仪表，这不仅是市场被国外占领，也给维修带来不便，为此国内仪表行业应积极投入环境保护领域，国家也应给予相应的优惠政策，使其为我国的污水处理事业发展作好配套工作。

（3）改变污水处理行业的运营机制，由事业型向企业经营型转变

污水处理行业是消除污染，为民造福的行业，也是耗资较大的行业，每天处理污水20万m3的污水处理厂每年需要运行经费几千万元，一个城市一个地区只建一座污水处理厂，当地政府可勉强承担其运行费用，担负几座污水处理厂的全部运行费用，当地政府就无法承担了。所以发展的趋势逼迫污水处理厂的运营机制由事业型转变为企业经营型，由过去的政府承担运行费转变为企业按照市场经济模式自己去收费（要合理的收费），企业法定代表人就可按照经营型的运作方式去管理运行污水处理厂，这

样就避免了一些地区出现的无运行经费而造成停运和有多少经费处理多少污水的不正常状态。由于有了正常的合理的固定的收费渠道，从而也保证了污水处理厂的正常运行，使这项造福于民的行业兴旺发达起来。

加大合理收费的力度，保障污水处理厂的正常运行，污水处理厂运行经费的唯一可靠的来源渠道就是收取污水处理费，国家对该收费有了明确的规定，地方政府应按照本地区污水处理行业所需要的经费及当地工厂企业、居民承受的能力，给予加大收费力度的政策。一个地区污水处理厂建设的规模越大，处理的水量就越大，人民受益也相对大，从而污水处理厂的运行费用也高，向工厂、企业、居民收取污水处理费也会相对高些，这个道理人们会理解的。随着工农业生产的发展，人民生活水准的提高，物价会不断上涨，污水处理费的收取也要随之提高。这样才能满足污水处理厂合理开支的需要，才能保障污水处理厂持久地正常运行，才能使污水处理行业沿着良性发展轨道可持续的生存，人民的身心健康才能得到保障，良好的水环境才能得到长期的保留，才能真正办好为子孙后代造福的伟大事业。

第二章序批式活性污泥法（SBR）工艺

2.1 SBR工艺简介

SBR（序批式活性污泥法）工艺早在1914年即已开发，但由于当时监测手段落后，并没有得到推广应用。1979年美国的L.Irvine对SBR工艺进行了深入的研究，并于1980年在印第安那州的Culver改进并投产了一个SBR污水处理厂。此后随着计算机监控技术、各种新型不堵塞曝气器和软件技术的出现，同时也由于开发了在线溶解氧测定仪、水位计等精度高并且对过程控制比较经济的水质检测仪表，污水处理厂的运行管理逐渐实现了自动化，加之SBR具有均化水质、工艺简单，处理效果稳定，耐冲击负荷力强，出水质好，操作灵活、占地面积少等优点而成为包括美、德、日、澳、加等在内的许多工业发达国家竞相研究和开发的热门工艺。以澳大利亚为例，近10多年来建成采用SBR工艺的污水处理厂就达近600座之多。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由撇水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法[8]。

该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化

的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉淀效率和较好的水质。本次设计选择SBR工艺作为鞍山生活污水处理厂工艺的方案。

2.2 SBR工艺设计的特点

（1）沉淀性能好。

（2）有机物去除效率高。

（3）提高了难降解废水的处理效率。

（4）抑制丝状菌膨胀可以除磷脱氮。

（5）不需要新增反应器，不需二沉池和污泥回流，工艺简单。

（6）对自动化控制要求很高，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不减小。由于撇水深度通常有1.2-2米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，能耗将有所提高。

2.3 SBR工艺的适用范围

（1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。

（2）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。

（3）水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。

（4）用地紧张的地方。

（5）对已建连续流污水处理厂的改造等。

（6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。2.4 工艺选择原则

（1）活性污泥处理工艺应根据处理规模、水质特性、排放标准及当地的实际情

况和要求、经全面技术经济比较后优先确定。

（2）工艺选择的主要技术经济指标包括：处理单位水量投资、削减单位污染物投资、处理单位水量电耗和成本、削减单位污染物电耗和成本、占地面积、运行性能可靠性、管理维护难易程度。

（3）应切合实际地确定废水进水水质，优化工艺设计参数。必须对废水的现状水质特性、污染物构成进行详细的调查或测定，做出合理的分析预测。在水质构成复杂或特殊时，应进行处理工艺的动态试验，必要时进行中试。

（4）积极审慎地采用高效经济的新工艺。对在国内首次应用的新工艺，必须经过中试和生产性试验，提高可靠的设计参数后进行应用。

2.5 活性污泥的性能及其评价指标

活性污泥发的关键在于足够数量和性能良好的活性污泥，其数量可以用污泥的浓度表示：

（1）混合液悬浮固体浓度（MLSS），即表示混合液中活性污泥的浓度，在单位体积混合液内所含有活性污泥固体物的总重量，即：MLSS=Ma+Me+M i+M ii。

（2）混合液挥发性悬浮固体浓度（MLVSS），表示活性污泥中有机性固体物质的浓度。即：MLVSS=Ma+Me+Mi在一定条件下，MLVSS/MLSS比较稳定。

式中：Ma——具有活性的微生物群体；Me——微生物自身氧化的残留物；

M i——原污水挟入的不能为微生物降解的惰性有机物质；

M ii——原污水挟入的无机物质。

活性污泥的性能主要表现为沉淀性和絮凝性。性能良好的具有一定浓度的活性污泥在30min内即可完成絮凝沉淀和成层沉淀过程。

(3）污泥沉降比（SV），是指混合液在量筒内静置30min后所形成沉淀污泥的容积占原混合液的容积的百分数。SV能够相对地反映污泥浓度和污泥的絮凝沉降性能。

(4）污泥体积指数（污泥指数）（SVI），指在曝气池出口处混合液经30min静置后，每克污泥所形成的沉淀污泥所占的容积，以ml计。

2.6 SBR工艺的流程

进细

格一

级

提

调

节

曝

气

沉

SBR

反

应

出

污泥浓缩池污

泥

贮

泥

池

污

泥

处

理

图2-1 SBR工艺流程

第三章 污水处理构筑物的设计计算

3.1 原始设计参数

原水水量 s L 35s m 0.035h m 125d m 3000Q 333====

表3-1 污水流量总变化系数

根据表3-1，应用内差法，流量总变化系数为：

1.51

1.402004001.89K 2535z --=-- 解得： 1.88

K z = 设计流量： Q K Q z max ?= (3-1)

s m 0.066h m 237.60.0351.8833==?=

3.2 格栅

3.2.1 设计说明

格栅（见图3-1）一般斜置在进水泵站之前，主要对水泵起保护作用，截去生活水中较大的悬浮物，它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘米，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条，一般当格栅的水头损失达到10-15厘米时就该清洗。格栅按形状可分为平面格栅和曲面格栅两种，按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50-100mm ），中格栅（10-40mm ），细格栅（3-10mm ）三种[8]。

根据清洗方法，格栅和筛网都可设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。本设计栅渣量大于0.2m 3/d ,为改善劳动与卫生条件，选用机械清渣，由于设计流量小，悬浮物相对较少，采用一组中格栅，既可达到保护泵房的作用，又经济可行，设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽，便于排除故障。栅渣量与地区特点，格栅的间隙大小，污水流量以及下水道系统的类平均日流量

L/S

4 6 10 1

5 25 40 70 120 200 400 系数K Z 2.3 2.2 2.1 2.0 1.89 1.80 1.69 1.59 1.51 1.40