小区污水处理工程方案设计实例

小区污水处理工程方案设计实例2.1CASS工艺处理北京航天城污水北京航天城是展示我国国防和国家综合国力的重点工程，污水处理厂是该工程的配套项目。根据首都规划委员会和北京市环保局有关文件的指示精神，污水处理厂建在航天城北1.4公里处，污水经二级生化处理后排入友谊渠，最终汇入南沙河。2.1.1设计依据1、《周期循环活性污泥法试验研究报告》，总装备部工程设计研究院，1995年。2、首都规划委员会《北京航天城市政配套设施建设方案审查会议纪要》；3、《北京航天城环境影响报告书》，中国航天工业总公司第七设计研究院，1995年8月；4、《国家水污染物综合排放标准》；5、给排水等方面的设计规范及规定；6、北京航天城污水处理厂厂区地质勘察报告。2.1.2水质水量及处理要求1、设计水量根据《北京航天工程环境评价报告书》提供的资料，污水处理厂根据航天城建设的计划分为二期，近期处理能力为7200m3/d，远期为14400m3/d。2、设计水质北京航天城的污水包括工业废水、生活污水和门诊部污水，所占比例分别为18.0%、81.5%和0.5%。主要是生活污水，污染物包括有机物、悬浮物和油类等。设计进水、出水水质及排放标准（北京市水污染物排放标准中的二级标准）见表2-1-1。污水处理厂设计进出水水质及排放标准表2-1-1项目COD（mg/L）BOD5（mg/L）SS（mg/L）pH矿物油（mg/L）进水3502502206.5-8.55.8出水5015306.0-8.53排放标准6020506.0-8.543、近期每天污染物消减量CODCr=（350-60）×7200/1000=2088kgBOD5=（250-20）×7200/1000=1656kg2.1.3污水处理工艺流程设计北京航天城是跨世纪国家重点工程，作为配套的污水处理厂也应能体现90年代的先进水平，即工艺必须先进可靠，投资省，运行管理方便，环境优美，布局合理，处理效果好。总装备部工程设计研究总院环保中心在实验研究的基础上提出了周期循环活性污泥法（cyclicActivatedSludgeSystem，简称CASS）处理方案。1、CASS工艺简介CASS工艺是近年来国际公认的生活污水及工业废水的先进工艺。其主要原理是：把序批式活性污泥法（SBR）的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，在主反应区后部安装了可升降的撇水装置，曝气、沉淀等在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。该方法在美国的明尼苏达州草原市污水处理厂、俄亥俄州托莱多废水处理厂、密执安州地区废水处理厂应用均获得了良好的处理效果。CODcr去除率90％，BOD5去除率95％，并达到良好的脱氮除磷效果。目前，该方法在美国、加拿大、澳大利亚已有270家污水处理厂得到应用，其中城镇污水处理厂200家，工业废水处理厂70家。我国上海、昆明、北京等地也相继应用该工艺处理生活污水及工业废水。为将先进的污水处理工艺引进、消化并结合我国的实际情况加以改进推广，总装备部工程设计研究总院环保中心自1994年就开始实验进行系统的研究：⑴常温条件下处理生活污水研究；⑵低温条件下处理污水研究；⑶CASS工艺脱氮除磷研究；⑷处理抗生素废水研究；⑸处理合成药生产废水研究；⑹处理化肥厂氨氮废水研究；⑺处理制革废水研究；在进行工艺研究的同时，还研制了CASS工艺的配套控制系统和滗水器，为工程应用打下良好的基础。2、北京航天城污水处理工艺流程工艺流程见图2-1-1。进水→格栅→集水池→提升泵→沉砂池→CASS池→出水图2-1-1北京航天城污水处理工艺流程图３、工艺流程说明污水中含有大量较大颗粒的悬浮物和漂浮物，经过格栅截留，除去上述污物，对水泵机组及后续处理构筑物具有重要的保护作用。污水经集水池用潜污泵打至沉砂池，在沉砂池中可除去比重较大的无机颗粒如砂等，使无机颗粒与有机污物分离，定期将砂排入晒砂池，干化后清除。污水经沉砂池后由配水井自流进入CASS池，经过CASS池处理达标后排放，其中部分作为航天城绿化和农场灌溉用水。2.1.4主要处理单元及设备设计参数⑴格栅选用旋转式格栅除污机SGS-1000型2台，栅条间隙15mm，栅条间设有一台电动葫芦，以方便格栅检修。⑵集水池集水池位于泵房下部，有一定的调节水质水量作用，避免负荷冲击对生化处理系统造成不良影响。集水池设计兼顾近期与远期需要,尺寸9.80m×7.40m×5.30m(最大水深),有效容积384.4m3，。集水池内设立式潜污泵三台，两用一备，Q=150~240m3/h，H=15~20m，N=30kw。在污水提升干管上设有超声波流量计，直接指示瞬时流量，还可记录累积流量。⑶平流沉砂池考虑到污水处理厂的规模不大，设计采用管理简单的平流式沉砂池，沉砂定期从池底排入晒砂池，晒干后定期清理。平流式沉砂池设计尺寸16.7m×4.20m×3.20m（H）⑷CASS池CASS池是本工程的关键构筑物，设计有效容积2880m3，主反应区和预反应区长度分别为19.25m和3.75m，宽度方向分4格，每格可独立运行，池深5m，有效水深4.5m(污泥区高1.3m,缓冲区高1.7m)，周期排水比1/3。污泥负荷设计为0.11kgBOD5/(kgMLSS·d)。CASS池采用每周期4h，其中曝气2.0h，沉淀1.0h，撇水0.5h，时延0.5h。⑸水下曝气机北京航天城污水处理厂分二期建设，一期工程选用水下曝气机24台，每台功率5.5kw，设计服务面积24m2，向CASS池中污水充氧。该曝气机具有充氧效率高，无噪音，克服了鼓风曝气机噪音大、占地面积大、管道布置复杂的缺点，而且安装维修方便，一台发生故障，其它可以正常运行。此外，还可以根据进水水质的变化调整泵的开启台数，在不影响处理效率的情况下达到经济运行的目的。⑹滗水器CASS工艺的特点是程序工作制，它可依据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。滗水器是CASS工艺中的关键设备，本工程采用的滗水器是总装备部工程设计研究总院环保中心和北京四达水处理工程公司联合研制的，克服了过去关键设备依靠进口的困难，降低了成本，为CASS工艺在我国推广应用创造了条件。每次撇水阶段开始时，滗水器以事先设定的速度首先由原始位置降到水面，然后随水面缓慢下降，下降过程为：下降10秒，静止撇水30秒，再下降10秒，静止撇水30秒…,如此循环运行直至设计排水最低水位，上清液通过滗水器排出。滗水器排水均匀，不会扰动已沉淀的污泥层。滗水器上升过程是由低水位连续升至最高位置，即原始位置。滗水器在运行过程中设有线位开关，保证滗水器在安全行程内工作。⑺污泥浓缩罐根据试验结果，去除1kgCODcr产生的剩余污泥约0.2kg，污水处理厂每天排放的污泥量约417.6kg（干污泥），含水率以99%计，其体积为42m3，污泥浓缩罐选用φ2600mm×3000mm，2台。⑻污泥脱水机选用上海宝山化工厂生产的GGT-1000型转鼓辊压式污泥脱水机2台，脱水能力1.5～2.0m3/h，含水率约80%，体积2m3。⑼污水厂自动控制系统CASS工艺之所以在国外得到广泛应用，得益于自动化技术发展及在污水处理工程中的应用。CASS工艺的特点是程序工作制，可根据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。北京航天城污水厂根据工艺流程和厂区设备分布情况，采用集散式分布系统。整套控制系统采用现场可编程控制（PLC）与微机集中控制，在中心监控室设有一台工控机和模拟显示屏。现场控制机可独立完成相应的参数设置（可自动或手动控制），中央控制机通过总线向现场控制机传输和数据采集，发现问题及时报警。2.1.5工程投资估算1、主要设备及估价设备部分投资估算表2-1-2序号名称数量单价（万元）一期价（万元）1格栅1882提升泵32.47.23撇水器410404污泥泵61.065水下曝气机242.0486污泥浓缩罐25107反应罐14.598脱水机26.5139电控部分3010管道及附件4011其它20合计231.22、土建部分土建部分投资估算表2-1-3序号名称数量单价(万元)一期价(万元)1集水池及泵房45.02曝气池2880m340086.43沉砂池200m34008.04闸门井7.05辅助用房500m2100050.06其它20.0合计216.43、工程总投资工程总投资估算表2-1-4项目一期价(万元)设备部分231.2土建部分216.4调试费15.0设计费24.5安装费30.0综合取费50.0不可预见费20.0合计587.1由上表可知，工程一期投资587.1万元，这里指污水处理厂围墙以内所有必备项目所需的费用。需征地费150万元，北京航天城到污水处理厂1.5km的外线110万元费用不包括在上述范围内。2.1.6污水厂人员编制及技术经济分析1、人员编制行政及技术负责人2人，分析化验1人，操作管理4人，电工及维修1人，共计8人。2、能耗污水厂能耗分析表2-1-5序号名称功率折工时能耗(度)1污水提升泵22367922机械格栅2.22452.83水下曝气机4.42409604滗水器1.524365其它合计405200合计20413、其它污水处理厂总占地面积6708m2，其中建（构）筑物面积2910m2道路面积1806m2，绿地面积1990m2，绿化率30%。2.1.7工程实施效果该方案应用于实际工程后，运转效果良好，平面布置合理，自动控制先进可靠，运行管理方便，进水CODcr目前只有100mg/L，出水20mg/L以下，1998年7月通过北京市环保局验收，受到北京市环保局和用户的高度评价，已经成为北京地区很好的示范工程，参观者甚多。污水厂直接运行成本0.2元/m3。污水厂平面布置见图2-1-2（略）2.2生物接触氧化法(地下式)处理小区生活污水珠江花园规划用地9.03公顷，可建设用地约6.91化顷，建筑面积18万m2左右，其中高、中、低层的公寓式住宅14万m2，公用配套设施3万m2，此外，还有托幼建筑及小学校。依据东莞市虎门镇人民政府文件及国标GB8978-88规定，珠江花园为新建小区，应执行污水综合排放二级标准，具体指标如下：CODcr≤150mg/L，BOD5≤60mg/L，SS≤200mg/L，动植物油≤20mg/L。要达到上述要求，必须进行生物处理。2.2.1污水量计算设计规范规定污水量一般为给水量的85%1、居民生活用水量用水量标准以350升/人·天计，人数6000人，合计用水量2100m3/d。2、餐厅（营业性）用水量用水量标准以20升/人·次、一日以3餐计，人数7000人，用水量42m3/d。3、OK厅用水量参考剧院用水量标准，取20升/人·场，人数300人，仅晚上营业，以4场/晚计，用水量24m3/d。4、服务人员用水量参考居民用水量350升/人·天，500人合计用水量175m3/d。5、商业服务人员用水量以30升/人·班标准计，750人合计用水量22.5m3/d。上述用水量之和为2338.5m3/d，这部分用水与排放污水有关，其它用水暂不计入。不可预见水量以20%计，共计用水量2806m3/d。排放污水量为：2806×85%=2385m3/d。2.2.2污水处理方案设计1、工艺流程根据我国科技攻关的研究成果及工程的应用实践，该工程采用炉渣填料生物接触氧化法，其工艺流程见图2-2-1：图2-2-1珠江花园小区污水处理工艺流程图2、方案特点⑴完全地下式（停车场下），不占用地表面积；⑵采用科研新成果，比其它方法节约投资约50%，节能50%~70%；⑶布置紧凑，便于管理，维修工作量小；⑷如采用钢制设备，可大大缩短施工周期；⑸可分期建设，使有限资金发挥最大效益。2.2.3建议1．污水若经深度处理，可回用于冲车、浇洒绿地、道路等。2．应将化粪池与污水处理场一起考虑，达到经济上的优化。