新农村生活污水处理设计详细方案
新农村生活污水处理设
计详细方案
Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
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~~~~~~环境工程科技有限公司
2013-01
目录
1 概述
项目概述
项目名称：
项目规模：1000t/d
项目建设地点：
项目性质：设计单位：
村镇状况
根据村提供的数据，常驻人口为5000人，按照日人均用水200L的标准。每天平均排水量为1000吨。
村镇污水处理厂建设的必要性
村镇污水处理厂建设工程，是水污染综合整治工程的重要组成部分，是村镇基础设施完善程度和衡量场镇现代化的标志之一，不仅反映了村镇的经济实力、社会发展和人口素质，同时还能随着环境的改善，增强对内资和外资的吸引力。污水处理系统的完善与否与地区的经济发展息息相关，经济的发展和环境的优美，是持续发展的根本保证。因此，兴建污水处理工程是十分必要的，产生的社会效益、环境效益和经济效益是无法用金钱来衡量的，是造福子孙后代的千秋大业。随着地区经济的活跃，#县##村的发展将不断迈上新台阶，工业企业势必将不断增加，人口特别是外来人口在相当长的时期内仍有不断增长的趋势，若不尽快治理，必然导致污染的进一步加重，造成区域水质进一步恶化，人民生活环境脏、乱、差，场镇生态环境受到破坏，最终使环境污染问题成为制约经济发展的重要因素。
设计依据
1）《关于加快城市污水集中处理工程建设的若干规定》，建设部、国家环保局建城(1991)594号。
2）建设部《城市基础设施工程投资估算指标》。
3）《中华人民共和国水污染防治法》、《地表水环境质量标准
（GB3838- 2002）》。
4）安徽省主要河流、湖泊、水库环境功能类别表。
5）安徽省饮用水源保护管理条例。
6）采用的主要规范和标准
(1)《室外排水设计规范》(97年版)，(GBJl4-87)
(2)《污水排入城市下水道水质标准》，CJ3082-1999
(3) 《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
(4)《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》，(CJJ3l-89)
(5)《建筑给水排水设计规范》，(GBJ15-88)
(6)《城市污水处理及污染防治技术政策》，(建成[2000]124号)
(7)《通用用电设备配电设计规范》，(GB50055-93)
(8)《城市防洪工程设计规范》，(CJJ50-92)
(9)《泵站设计规范》，(GB/T50265-97)
(10)《水工砼结构设计规范》，(SL/T191-96)
(11)《工业建筑防腐蚀设计规范》，(GB50046-95)
(12)《工业企业设计卫生标准》，（GBZ1-2002）
(13)《建筑结构荷载设计规范》，(GBJ9-87)
(14)《给水排水工程结构设计规范》，(GBJ69-84)
(15)《混凝土结构设计规范》，(GBJ10-89)
(16)《建筑抗震设计规范》，(GBJll-89)
(17)《建筑地基基础设计规范》，(GBJ7—89)
设计范围及原则
本工程设计范围从生活污水贮水池入口至污水排放口之间的污水处理工艺、土建设计、污水管网、电缆管路、电气控制及设备制造、安装调试
与人员培训及竣工验收。实行“交钥匙”工程。污水处理站以外的进水管、排
水管、电缆、自来水管、消防、绿化带等设施均不在本方案设计范围内。
（1）执行国家关于环境保护的政策及相关法规、规范和标准。
（2）针对生活污水的水质水量特征，采用高效节能，易于管理，工艺简洁，技术先进，成熟可靠的村镇污水处理工艺。充分发挥各处理单元的最高处理效率，要求用最低运行成本达到最佳的处理效率。
（3）有自动控制系统，自动化程度高。
（4）妥善处置生活污水处理过程中产生的栅渣、沉砂、污泥，避免对周围环境造成污染。
（5）生活污水处理站平面布置应符合当地总体规划环境要求，优化布局，降低占地指标，节约土地资源，使项目建设投资低。
2设计方案
污水处理站的水质水量
污水处理站处理污水水量
根据提供的污水的相关资料，#县##村污水处理站处理污水的水量为：Q d=1000 m3/d。
污水处理站污水水质指标
根据当地环境监测站提供的监测数据以及我公司结合场镇污水治理的
经验，先确定该场镇污水处理站污水进水水质指标列表如下：
污水处理排放标准
根据国家环保总局的相关规定及水域功能区划分标准，本项目执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级标准B级。该废水处理后应达到以下所示标准：
污水排放控制标准
确定设计规模
根据村提供的污水的相关资料和水量设计要求，确定污水的水量为：Q d=1000 m3/d，污水处理站的设计规模为Q d=1000 m3/d。
城镇污水处理处理原则
作为村镇基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，村镇污水处理厂工程的建设和运行意义重大。由于污水处理站的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和费用降低最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。
在本污水处理站工艺方案确定中，将遵循以下原则：
1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到标书规定的排放要求。
2）基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。
3）运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处理能力。
4）选定工艺的技术及设备先进、可靠、成熟。
5）便于实现工艺过程的合理自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。
处理工艺的选择
由于污水处理的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和费用降低最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。
小城镇污水处理工艺设计应满足以下原则：
①根据进水水质组成和浓度选择经济有效的小城镇污水和污泥处理流程，确保出水能符合回用水质要求或排放的水质标准，并使污泥得到安全地利用和处置；
②处理工艺流程必须废水处理工艺和污泥处理工艺一并考虑，统一研究。
③综合考虑污水处理厂规模，当地气候、地质、地形、人员素质、经济水平等因素。
在本污水处理厂工艺方案确定中，除遵循以上原则外，还将遵循以下
原则：
1）技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到规定的排放要求。
2）基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。
3）运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处理构筑物的处
理能力。
4）选定工艺的技术及设备先进、可靠、成熟。
5）便于实现工艺过程的合理自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。
根据上述对污水水质的分析，本工程要求对BOD5、COD Cr、SS、动植物油去除率要求较高。本方案设计的污水处理工艺选择将针对#县##村的污水量和污水水质以及当地经济条件、管理水平等考虑采用适应能力强、调节灵活、低能耗、低投入、占地少和操作管理方便的成熟处理工艺。下面将对各种工艺的特点进行论述，以便选择切实可行的方案。
1）BOD5/COD Cr比值
污水BOD5/COD Cr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/COD Cr>可生化性较好，BOD5/COD Cr<较难生化，BOD5/COD Cr<0. 25不易生化。
分析村污水处理厂进水水质，BOD5=300mg/L，COD Cr=500mg/L，BOD5/COD Cr=300/500 =，其可生化性属于较好类型的城镇污水，因此本工程适宜于采用生物处理工艺进行处理。
2）BOD5／TN（即C/N）比值
C/N比值是判别能否有效脱氮的重要指标。从理论上讲，C/N≥就能进行脱氮，但一般认为，C/N≥才能进行有效脱氮。
分析确定的进水水质，C/N=300/25=12，满足生物脱氮要求。
3）BOD5／TP比值
该指标是鉴别能否生物除磷的主要指标。BOD5／TP的比值是衡量能否达到除磷效果的重要指标，一般认为该值要大于20，且比值越大，生物除磷效果越明显。
本工程的进水水质，BOD5／TP=300/4 =75，满足采用生物除磷工艺的条件。
综上所述，#县#村污水处理站进水水质不仅适宜于采用二级生化处理工艺，而且还适宜于采用生物脱氮除磷工艺。
近年来，常用的生物脱氮除磷（二级强化生化处理）成熟的工艺有：A/O法、A/A/O法、AB法、SBR等。
1）、A/O（厌氧/好氧）法
A/O（Anaerobic/Oxic）工艺（有硝化）即厌氧/好氧工艺是厌氧区和缺氧区组成的最简单的强化生物除磷工艺。其工艺流程见图2-1。
图2-1 A/O法工艺流程框图
回流活性污泥被回流至厌氧区中，污泥中的聚磷菌在厌氧条件下，受
到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚β羟丁基酸）储存起来。然后混合液进入好氧区，聚磷菌在好氧条件下降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到生物除磷的目的。
在具有足够泥龄的条件下，BOD5在好氧池内被降解的同时，也完成硝化反应。
因为回流活性污泥被回流至厌氧区，在好氧区按硝化设计时，该系统也同时具有脱氮功能，其脱氮效率取决于活性污泥回流比。
A/O工艺有硝化时存在以下缺点：
为了避免回流活性污泥中所含硝酸盐氮破坏厌氧系统影响除磷效果，污泥回流量需要控制，因此其脱氮效率有限。也就是说该工艺的主要功能在于除磷。
因为要进行硝化反应，系统的泥龄比无硝化A/O工艺的要长，从而使除磷效率有所降低。
2）、 A/A/O法
A/A/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。其流程见图2-2。
图2-2 A/A/O工艺流程框图
在系统上，该工艺是最简单的除磷脱氮工艺，在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下，可抑制丝状菌的繁殖，克服污泥膨胀，使得SVI值一般小于100，有利于泥水分离，在厌氧和缺氧段内只设搅拌机。由于厌氧、缺氧和好氧三个区严格分开，有利于不同微生物菌群的繁殖生长，脱氮除磷效果好。目前，该法在国内外广泛使用国内大中型污水处理厂。
A2/O法的缺点主要在于该工艺本身。脱氮需要保持较低的污泥负荷，以便充分进行硝化、达到较高的脱氮率，而生物除磷需要维持较高的污泥负荷、得到较大的剩余污泥量，以便达到较好的除磷效果，因此在设计中还需要采取必要的措施和进一步的优化，使两者有机结合在一块，以便达到最佳的除磷脱氮效果。
A2/O系列的缺点是流程复杂，必须设置单独的二沉池和鼓风机房，通常也需要前置初沉池，占地面积大，系统水头损失高；同时还需专门的回流设备和回流构筑物，管理水平要求较高。尽管如此，但该工艺相对成熟可靠，处理效果稳定,一般适用于具有较高运行管理水平的大型污水厂。
3）、 AB法
AB法是一种生物吸附－降解两段活性污泥法，A段负荷高，曝气时间短，约 h，污泥负荷高达2～6 kg BOD5/kg MLSS·d；B段（可按A/A/O设计）污泥负荷较低，为～ kg BOD5/kg MLSS·d；该法对有机物、氮和磷都有一定的去除率。它适用于进水浓度高（通常要求进水BOD5≥250mg/L）、
处理程度较高、水质水量变化大的污水。
4）、SBR法
在同一容器中进水时形成厌氧（此时不曝气）、缺氧，而后停止进水，开始曝气充氧，完成脱氮除磷过程，并在同一容器中沉淀，再加上撇水器出水，完成一个程序。这种方法与以空间进行分割的连续系统有所不同，它不需要回流污泥，也无专门的厌氧、缺氧、好氧分区，而是在同一容器中，分时段实行搅拌、曝气、沉淀，形成厌氧、缺氧、好氧过程。
SBR工艺的特点如下
1.运行灵活，可根据水量、水量的变化调整各阶段的时间，或根据需要
调整或者增减工序，以保证出水水质符合要求。
2.类似于静止沉降的特点，使泥水分离不受干扰，出水SS（悬浮物）
低而且很稳定。
3.生物反应、沉淀均在一个构筑物内完成，节省占地，造价低。
4.承受水量、水质冲击负荷能力较强。
5.污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀。
6.对有机物和氮的去除效果好。
这种方法厌氧池的氧化还原电位较高，除磷效果差，总容积利用率低，一般小于50％，适用于污水量较小场合。
与其他处理工艺相比较，SBR可采用鼓风曝气，也可采用机械曝气，由于系统总处于曝气与不曝气状态，设施也处于停、开相间的状态，所以节能效果好。生物反应在一个池体内完成，无需设置二沉池，有效水深较深，相应占地面积较少。
在污水处理工艺流程中，好氧生化处理是决定去除有机污染物效率的主要操作单元，本方案拟选用了国内外发展变化最快的污水处理工艺—SBR生化处理工艺。
处理工艺
污水处理工艺的选取要求技术先进、运行稳定、操作简便、运行成本低、投资省。根据##村生活污水所具有的特点，结合本公司多年工业废水、生活污水处理工程经验，确定##村生活污水处理工艺流程如下：
#县##村生活污水处理工艺流程图
##村污水由引水渠进入污水处理站，在进厂处设置粗格栅以去除体积较大的悬浮垃圾、木块等杂物；粗格栅后设置一级泵房后进入细格栅井，细格栅再次拦截水中的不溶悬浮物质后自流入沉砂池，将水中的大颗粒不溶性SS沉于底部，沉砂池底设置污泥提升泵，以保证后续处理构筑物的正常运行。在沉砂池出水渠道上设置一根集油管，以撇除生活污水中的油类。以上部分主要去除水中的悬浮物或漂浮物以及砂粒、油类，为生活污水的预处理阶段。
经过沉砂池后生活污水进入具有水解酸化作用的调节池，进行水质、水量的调节、以及对有机物等的降解后到SBR生化反应池，回流污泥泵和剩余污泥泵安装在SBR反应池内。污泥回流量约30％，回流至选择区，为保证出水能够稳定达标，处理后出水进入滤池，滤池出水进入接触池消毒后排入河内。剩余污泥由泵送入污泥浓缩池，然后进入脱水机房进行机械浓缩脱水、泥饼外运在肥料或者卫生填埋。
在污水处理中，SBR生化处理工艺的泥龄很长，可以认为污泥以得到基本的稳定。国内许多已建成的污水处理厂，产生的污泥直接浓缩脱水，其效果（主要指泥饼含水率）与经消化后脱水相近，证明得到好氧稳定的污泥，直接浓缩脱水是可行的。由于该种方式总体效果较好，目前已在中、小型场镇污水处理厂中得到广泛应用。因此，本项目污泥采用直接浓缩脱水，不经消化。
不须消化的污泥直接浓缩脱水的处理工艺有方式：一、重力浓缩+机械脱水；二、机械浓缩+机械脱水；三、重力浓缩+自然干化。本方案推荐采用重力浓缩+机械脱水的方式，采用这种方式浓缩脱水可以降低基建费用和提高管理水平，具有操作简单，占地面积小，工人工作环境较好的优点，缺点：设备投资大。
污泥最终处置可以考虑采用三种方法：a、将脱水泥饼用作绿化地基肥；b、将脱水泥饼直接运至农村，与生活垃圾、杂草等混合厌氧堆肥，经无害化稳定后，用作农肥；c、将脱水泥饼干燥卫生填埋。在污水厂开始运行后，拟对所生产的污泥成分进行分析、测试，如果污泥成分满足《农用污泥中污染物控制标准》（GB4284—84）要求，污泥可以用作农肥，或者
用作绿化地基肥；如果不能满足标准要求，则须外运垃圾填埋场进行卫生填埋。总之，要做好污泥最终处置，避免二次污染。
污水处理方案的特点
（1）采用粗格栅+提升泵房+细格栅+沉砂池+水解酸化池+SBR+普通快滤池+接触消毒工艺，运行成本低，运行稳定可靠。
（2）污泥量少，污泥处理费用低。
（3）污水处理系统自动化较高、维护管理方便。
（4）污水处理的构筑物布局合理，充分考虑了生态、环保的特点。
污水处理工程设计
1、粗格栅
去除污水中较粗大的漂浮物（如树叶、杂草、木块、废塑料等），保护水泵的正常工作。
由于本场镇污水渣量产生量W=QW1/1000=1000×1000=d，可采用人工格栅，也可采机械清渣，为降低运行成本和投资成本，本方案设计在管道末端采用人工格栅，采用人工不定期清捞。
2、一级提升泵房
整个场镇生活污水经过污水管网后，流入污水处理厂，如不经提升，整个污水处理厂构筑物相对埋深较大，并且构筑物的有效利用率较低，为减少投资成本和设计的科学合理性，拟建提升泵房1座。
土建尺寸：B×L×H=××（地下）m地上4米，
在泵房上部安装2套手动葫Q=1t，H=15m。钢筋砼结构。
主要设备：采用潜污泵， 2台，单台Q=h，H=，N=。
细格栅设一台，主要去除较小的漂浮物。参数如下：
过栅流速：V=s
栅条间隙：b=5mm
栅前水深：h=
细格栅间构筑物尺寸：××，1座，细格栅功率N=。
沉砂池
沉砂池选用竖流式沉砂池主要将污水中粒径≥的砂粒分离开来，便于后续生化处理。
设计流量：Q max=50m3/h
竖流式沉砂池1座，直径，中心管直径d0=，池深H=，其中缓冲层高度，砂斗深度（斗上口宽8m，斗下口宽）。沉砂池底部设有一台提砂泵—AS型，总功率为。砂水混合物由提砂泵输送至污泥浓缩池，含水率80％。
提砂泵根据实际情况受手动控制。
由于污水属于综合性废水，后处理又为SBR不连续处理工艺，需设一调节池，为减少投资，调节池与水解酸化池合建，水解酸化池在工业废水治理中应用广泛，由于水量小且营养组成往往不足，菌种需要好氧池补充，加之污泥量少，为简化管理，污泥由好氧池提供，池型多采用矩形。
水解酸化池拟建1座，分8格。
水解酸化池尺寸为：10×10×5m，有效容积V=450m3，停留时间为T=.
该工程选配潜水搅拌机2台，单台设备功率为。污水提升泵（采用卧式离心泵）：2台，单台Q=100m3/h，H=11m，N=。
1）SBR生化池
·功能：SBR生化池系统是利用选择区、兼氧区和反应区的不同功能，进行生物脱氮除磷，同时去除BOD5。
·设计参数
设计流量：1000m3／d
BOD5负荷：
污泥浓度：MLSS=3000mg/L（最高水位）
排出比：2/3
运行周期数：n=2~3
污泥回流比：30%
需气量：500~750m3/h(气水比：10~12：1)
SBR生化池共2座，每座平面尺寸L×B=14×7m，总高度5m，有效水深。
SBR生化池内设曝气管道与曝气盘，共设340套，每座SBR生化池设污泥泵二台，共计2台，其规格为单台Q=20m3/h，H=10m，N=，污泥泵回流污泥一部分入生物选择区与水解酸化池，剩余污泥泵排到污泥浓缩池，在每个周期的滗水末期排放，每座SBR生化池内设滗水器1台，共计2台，滗水器型号，流量Q=100m3/h，功率为P=。
SBR生化池配水采用水管上的蝶阀的开启来控制进水时段。SBR生化池，单池每天运行2~3个周期，每周期历时8小时。由于原水中总磷的含量达3～4mg/L，通过运用SBR工艺采用厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件及不同功能的微生物菌群的配合协作达到去除有机物、脱氮除磷的目的。
为满足以上工艺要求，设有一套简单而紧凑的生物处理监测与控制仪器，包括溶解氧仪、pH计等，根据水质与水量变化，改变或设定运行周期，改变曝气量，从而获得相应的污泥负荷，达到良好的处理效果。
2）鼓风机房
鼓风机房内设设低噪声三叶罗茨风机，为SBR生化池充氧提供气源。设计总供气量500~750m3/h，排出压力：49kpa。
鼓风机房平面尺寸：6×4m，高度。选用罗茨鼓风机，共2台（一用一备）。每台风量为min，配套电机功率N=15kw。鼓风机配带过滤器、消音器、蝶阀、止回阀等配套设备。安装排风轴流风机（型号：φ400／
380VAC）1台，单机功率。
罗茨风机风量的控制根据好氧池溶解氧浓度情况，开停及调节风量。普通快滤池
经过SBR处理后出水的COD、SS等仍不能达到排放标准，必须经过深度处理。本方案拟订采用投资相对较小，运行比较成熟的普通快滤池对COD、SS等进行去除。
普通快滤池包括：池体、滤料层、承托层、配水系统、反冲洗排水系统。
池体：可选用国家普通快滤池标准图集，滤池长度：，滤池高度：;
滤料采用：石英砂滤料，厚度700mm；
正常滤速：8~10m/h，
强制流速：10~14m/h,
配水系统：采用大阻力配水系统，配水系统中间有一根干管，两侧接平行支管。
反冲洗系统：
本方案设计采用水冲洗，冲洗强度：12~15l/（，冲洗时间为5~7min;
冲洗水用水箱供水，水泵冲洗，冲洗水泵扬程12~15m左右。