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华北科技学院毕业设计第1页，共40页1前言1.1我国生活污水回用现状今后经济及人口的增长势必使水资源供需矛盾更加突出。据有关研究报告，到21世纪中叶我国人口达到16亿高峰时，全国总取水量有可能接近可用水资源量的极限。为保证经济社会的可持续发展，必须要大幅度提高用水效率。为此，国家在“十五”规划中制定了相应的政策，以控制水污染和用水量的增长。其中包括三大类：1．采用清洁生产的工艺，减少污染物排放。例如高纯水制备中采用反渗透、EDI等膜分离技术代替离子交换技术，可以消除酸碱废水的排放；2．采用低耗水的工艺，减少新鲜水的用量。例如火力发电厂使用空冷技术、干除灰代替水力除灰等；3．废水回用。把生活污水、工业废水等经过深度处理后，重复使用，甚至实现零排放。这实际上是将污水作为一种新的水源加以充分利用，即减少了新鲜水的利用，又降低了废水的排放量。其中，实现废水回用或者零排放，最关键的一点就是要去除污水、废水中的各种杂质或者污染物，使净化后的水满足各种工业或者生活用水的水质要求。因此，工程设计时不仅仅要考虑工业或者生活废水实现达标排放，今后越来越多的时候还要考虑将这些废水进一步深度处理，循环使用。为了节约水资源，政府正在出台一系列的政策，包括水价调控、排污权交易等，这些都将通过经济的杠杆，促进废水处理技术和市场的迅速发展。1.2相关政策建议城市污水处理和回用是一项艰巨的任务。近期有关污水处理和回用建设项目投资及相关政策的建议如下：1.重视污水处理和回用建设项目的前期工作。2.尽快建立科学的城市用水和污水处理收费机制。桃园小区污水处理及中水回用工程（CASS法）第2页，共40页3.拓宽城市污水建设项目投资渠道。4.污水收集系统先行、污水集中和分散处理相结合、污水处理和回用相结合。5.城市污水回用规划应纳入城市总体（水）规划和流域水资源规划。6.完善和制定有关技术政策和标准，积极鼓励城市污水回用，重点解决回用水的用户问题。7.重视污水回用的安全问题，号召公众积极参与。1.3存在的主要问题1.城市污水建设项目的工程造价从80年代中期至90年代中期，增幅相当大。工程造价由1987年至1994年（与目前基本持平）就增长了4倍左右。工程造价增幅大是多因素的，物价上涨是主要因素，其次间接费用也提高很多，尤其征地和拆迁费用大幅度增加，有的项目间接费用达工程造价的30～40%，另外部分污水处理建设项目利用了国外贷款，要购买昂贵的进口设备和承担汇率风险，都使工程造价提高。如在污水处理中建设回用水工程，按照传统的深度处理方案建设，综合造价指标在650－800元/m3/d，工程造价进一步提高。2.资金筹措困难根据2000年国务院36号文，如到2010年城市排水管道普及率和城市污水处理率分别达到90%和60%时，由于城市污水排放总量为464亿m3，城市污水二级处理将增加6157万m3/d，预计建设项目的总投资约需2000亿元（现价）。在三河三湖“十五”规划中，将建设439个污水处理项目，总处理能力2288万m3/d，总投资579.5亿元。在经过二级处理的污水中，如10％的污水进行回用，仅回用水投资费用就达61亿元。在“三河三湖十五”规划中，将建设84个回用水项目，规模262万m3/d，投资21亿元。根据以上预测和规划结果，城市污水和回用建设项目的投资来源和筹措问题是一个十分突出的难题，将直接影响到城市污水治理和回用目标的实现程度。过去这方面的建设资金来源主要是从各地的城市维护建设税收入中解决。但城市维护建设税收入有限，分配华北科技学院毕业设计第3页，共40页给城市污水处理和回用项目的投资更少。城市污水处理和回用建设项目利用国外贷款和国债资金进行建设，不是长久之计。3.投资利用状况不尽合理最近，城市污水处理和回用问题已引起高度重视，但有些城市对建设项目的前期工作重视不够，可行性研究不深入，在没有认真进行全面规划和技术经济论证的情况下，依据局部理由提出要建设一步到位和标准过高的建设内容，使投资不能合理利用。如在利用国债建设项目中，有的城市在污水管网还很不完善的情况下，就建设标准较高的污水厂；在利用国外贷款项目中，有的城市不从实际情况出发，选用处理标准较高的工艺，建成后其作用得不到充分发挥。1.4工艺的比较与确定小区污水不同于城市污水，属于生活污水范畴。其水质水量特征可概况为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性好，处理难度小。小区污水的处理工艺因污水排入的水体功能不同而异，常用处理方法有：化粪池、以及处理、生物二级处理及二级处理后再经过滤消毒回用等。由于小区污水量较小，管理者水平不高，所以在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺，以防因污泥处理不善造成二次污染。本文在介绍小区污水处理设计原则及常用流程的基础上，重点介绍了周期循环活性污泥（CASS）工艺处理小区污水及回用的设计参数与应用情况。1.4.1工艺概述（1）SBR工艺概述SBR法（序列间歇式活性污泥法）是一种改进的活性污泥法，它是由原始的间歇式污泥法发展而来，与其他活性污泥法相比，SBR法没有设置二沉池和污泥回流设备，布置更为紧凑，占地面积少，基建及运行费用较低，不易产生污泥膨胀问题，耐冲击负荷，处理效果稳定。有资料显示，SBR法的主要构筑物的容积为常规活性污泥法的50%~60%，运行费用及占地面积均可减少20%左右。SBR法典型的操作工序为：进水、反应、沉淀、排水、闲置等五个工序。整个工艺经厌氧、好氧缺氧三个阶段。根据出水情况可随时调桃园小区污水处理及中水回用工程（CASS法）第4页，共40页整各工序的时间以达到最佳出水效果。SBR法工艺是极具发展潜力的一种处理工艺，但也存在着曝气装置易堵塞，自动控制技术及连续在线分析仪表要求高等缺点。SBR法工艺流程图：进水期→反应期→沉淀期→排水排泥期→闲置期（2）CASS工艺的概述CASS工艺是近年来在传统SBR工艺上发起来的一种新型工艺，它是利用不同微生物在不同负荷条件下生长速率差异和污水生物除磷脱氮机理，将生物选择器与传统SBR反应器相结合的产物。这种工艺综合了推流式活性污泥法的初始反应条件（具有基质浓度梯度和较高的絮体负荷）和完全活性污泥法的优点（较强的耐冲击负荷能力），无论对城市污水还是工业废水都是一种有效的方法，有效地防止污泥膨胀。另外如果选择器的厌氧的方式运行，则具有生物除磷作用。CASS工艺对污染物质降解是一个时间上的推流过程，集反应.沉淀，排水于一体，是一个好氧——缺氧——厌氧交替运行的过程，因此具有一定脱氮除磷效果。采用CASS工艺处理小区污水，出水水质稳定，优于一般传统生物处理工艺，通过简单的过滤和消毒处理后，就可以作为中水回用。与传统活性污泥工艺相比，CASS工艺有以下优点：①建设费用低。声去初沉池，二沉池及污泥回流设备，建设费用可节省20%--30%。②运转费用省。由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费可节省10%--25%。③有机物去除率高，出水水质好。不仅能有效去除污水中有机碳源物质，而且具有良好脱氮除磷功能。④管理简单，运行可靠，不宜发生污泥膨胀。⑤污泥产量低，性质稳定。CASS工艺流程图：污水→格栅→调节池→提升泵房→CASS池→双层滤料过滤→消毒→回用水1.4.2CASS法与SBR相比较CASS法的优点是：其反应池由预反应区和主反应区组成，因此，对难降解有机物的去除效果更好。进水过程是连续的，因此，进水管道上无需电磁阀等控制元件，单华北科技学院毕业设计第5页，共40页个池子可独立运行；而SBR进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替使用。排水是由可升降的堰式滗水器完成的，随水面逐渐下降，均匀将处理后的清水排出，最大限度降低了排水时水流对底部沉淀污泥的扰动。CASS法每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3，而SBR则为3/4，所以，CASS法比SBR法的抗冲击能力更好。1.4.3CASS法与传统活性污泥法相比的优点CASS法的优点是：(1)建设费用低省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省10-25%。(2)工艺流程短，占地面积少污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，而没有初次沉淀池、二次沉淀池，布局紧凑，占地面积可减少20-35%。(3)运转费用省由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧的浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10-25%。(4)有机物去除率高，出水水质好根据研究结果和工程应用情况，通过合理的设计和良好的管理，对城市污水，进水COD为400mg/L时，出水小于30mg/L以下。对可生物降解的工业废水，即使进水COD高达3000mg/L，出水仍能达到50mg/L左右。对一般的生物处理工艺，很难达到这样好的水质。所以，对CASS工艺，二级处理的投资，可达到三级处理的水质。(5)管理简单，运行可靠桃园小区污水处理及中水回用工程（CASS法）第6页，共40页污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统比较简单，工艺本身决定了不发生污泥膨胀。所以，系统管理简单，运行可靠。污泥产量低，污泥性质稳定。具有脱氮除磷功能。(6)无异味CASS工艺特点设备安装简便，施工周期短，具有较好的耐水、防腐能力，设备使用寿命长；对原水的水质水量的变化有较强的适应能力，处理效果稳定，出水水质好，可回用于污水处理厂内的如绿化、浇地、洗车等有关杂用用途；处理工艺在国内外处于先进水平，设备自动化程度高，可用微机进行操作和控制；整个工艺运转操作较为简单，维修方便，处理厂内不产生污染环境的臭气和蚊萤；投资较省，处理成本低，工艺有推广应用价值。1.4.4中水回用工艺的选择中水回用是利用人们生产和生活中应用过的优质杂排水，经过一定的再生处理后，应用于工业生产，农业灌溉，生活杂用水及补充地下水。(1)中水回用工艺流程为了将污水处理成符合中水水质标准的水，一般要进行三个阶段的处理:（1）预处理该阶段主要有格栅和调节池两个处理单元，主要作用是去除污水中的固体杂质和均匀水质。（2）主处理该阶段是中水回用处理的关键，主要作用是去除污水的溶解性有机物。（3）后处理该阶段主要以消毒处理为主，对出水进行深度处理。保证出水达到中水水标准。(2)主处理的方法按目前已被采用的方法大致可分为三类:①生物处理法利用水中微生物的吸附、氧化分解污水中的有机物，包括好氧和厌氧微生物处理，一般以好氧处理较多。②物理化学处理法以混凝沉淀（气浮）技术及活性炭吸附相结合为基本方式，与传统的二级处理相比，提高了水质，但运行费用较高。③膜处理采用超滤（微滤）或反渗透膜处理，其优点是SS去除率很高，占地面积与传统的二级处理相比，减少了很多。但目前对此工艺在实际应用上还存有一定争议。华北科技学院毕业设计第7页，共40页1.4.5工艺流程说明由于污水量不大，最终出水对水质要求较高，且最终出水作为中水回用。因此拟采用以下工艺流程：流程说明：1.生活污水的收集生活污水的收集采用全截流方式.即将厨房污水、卫生间冲厕、洗涤、淋浴污水及一般的地面水一并收集后排入小区污水管网。2.生活污水预处理生活污水的预处理包括化粪池处理和水量水质的调节。设化粪池集中处理的目的是将生活污水中的固形物进行厌氧硝化，使其水解成小分子、可溶性物质，以便于后续的生化处理。同时减少节池，用于水量及水质的调节。考虑到小区污水排放的不均匀性，设计集不调节时间为12h。3.生活污水的生化处理集水调节池内的污水用泵输送至CASS反应器，在CASS反应器中大部分的污染物在该工艺中被去除，出水水质达到国家GB8978-1996一级排放标准。4.深度处理生活污水集水井化粪池集水调节池CASS池清水池达标排放污泥浓缩罐污泥脱水机污泥处理过滤器臭氧深度消毒池中水池中水回用污泥回流循环处理自动加药系统桃园小区污水处理及中水回用工程（CASS法）第8页，共40页深度处理工艺包括接触过滤、臭氧深度氧化及消毒。