生活污水处理方案设计

01工程概况本污水处理站为镇区处理生活污水。2项目设计依据、原则和范围2.1设计依据(1)《城镇污水综合排放标准》（GB81918-2002）；(2)《给排水设计手册》；(3)《中华人民共和国环境保护法》；(4)《中华人民共和国水法》（1998）；(5)《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）(6)《中华人民共和国水污染防治法》（1996）；(7)《中华人民共和国水污染防治法细则》（1989）；(8)《建设项目环境保护设计规定》（1997）；(9)《建设项目环境保护设施竣工验收管理规定》（1994）；(10)《村庄整治技术规范（GB50445－2008）》(11)《农田灌溉水质标准》（GB5084-2005）2．2设计原则(1)污水处理工艺应因地制宜并力求技术先进可靠、经济合理、高效节能、易于维护管理。(2)积极稳妥地采用新技术，在合理利用资金的同时，充分利用先进技术和设备以提高污水处理水平与效率。(3)设计中必须充分考虑小区污水的特点，处理设施能适应较大的水量变化。在机械化、自动化程度方面，要从实际出发，根据需要和可能及设备的供应情况，妥善确定。(4)设计应适当注意美观和绿化，其美化的方式和周围地区的环境相协调。2．3设计范围(1)污水处理站内工程的工艺及方案设计，不包括化粪池和场外污水管线工程。(2)与工艺相配套的电器、仪表控制系统设计。3水质要求3．1设计进水水质由于各乡镇均为生活污水，确定本污水处理工程进水水质指标为：指标COD（mg/l）BOD5（mg/l）SS(mg/l)NH3-N(mg/l)PH进水水质≤450≤250≤250≤406~913．2设计出水水质本设计中污水经过格栅、调节池、生物集成处理设备后，最终处理出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A排放标准的要求，即：指标COD（mg/l）BOD5（mg/l）SS(mg/l)NH3-N(mg/l)PH出水水质≤50≤10≤105(8)6~94废水处理工艺方案4.1水质特性分析根据进水水质和出水水质要求，废水具有以下特征：污水中可滤残渣含量较高，这些残渣若不经处理直接进入生化处理系统，会在生化系统中积累而占据大量池容，使池容不断减少最终导致系统完全失效。同时，去除对生物处理过程有抑制作用的物质，减小生物反应的负荷，改善生物反应的条件，对处理系统正常运行，降低运行费用都是必不可少的一步。4.2废水的预处理4.2.1去除部分不可生化降解的物质，均和水质和水量此处的预处理主要有格栅，预曝气调节池。通过这一过程，可有效去除废水中不可生物降解或难于生物降解的有机物，均和水质和水量保证后续处理的正常进行。4.2.2预处理后的废水水质特性预处理后废水水质如下表预处理后的废水水质单位：mg/L污染物名称PHCODBODSS污染物浓度7.0400200100预处理后废水水质各污染物配比如下表所示预处理后各污染物配比项目BOD5/COD数值0.52经预处理后的废水BOD5/COD=0.5，可以使用生化处理的办法，同时该水SS较高，故在膜生物反应器前设立兼氧A段，增加水的可生化性。4.3工艺流程进水格栅渠厌氧池污水泵调节池抽吸泵MBR池清水池除磷剂污水泵出水污泥回流储泥池污泥外运运污泥泵鼓风机氯片34.4工艺流程描述1）生活污水、生产废水通过地沟汇集进入污水处理界区，首先通过人工格栅去除水中的4mm以上的杂物，以减少后续处理负荷和保护后续处理设备（泵）。格栅挡住的杂物定期清理。2）格栅渠内设置提升泵将废水移送到调节池。3）生活污水、生产废水并非24小时/天均匀排放，但为了减少工程投资、满足后续生化处理设施的要求，废水处理系统是按24小时/天连续运行设计，因此需设置调节池均衡水量，同时在池内设空气搅拌，一方面均衡水质，同时对废水进行预曝气处理，防止SS在池内沉淀。4）废水的处理出水对氨氮要求较高，氨氮废水的处理一般有物化和生化两种方法。物化法分为氯化法、磷镁沉淀法、离子交换法、汽提法和吹脱法。氯化法是通过投加足够量的氯使废水中的NH3—N氧化成氮气，此法处理费用高，一般用于给水的处理。磷镁沉淀法尽管氨与磷、镁生产一种沉淀复盐可作为肥料使用，但肥料的售价仍补偿不了磷酸的价格。离子交换法是选用对氨离子有很强选择性的沸石作为交换树脂，从而达到去除氨氮的目的，但对于高浓度的氨氮废水，离子交换法会使树脂再生频繁而无法操作，且再生液仍为高浓度氨氮废水需再处理。汽提法是用蒸气将废水中的游离氨转变为氨气逸出，逸出的氨气可以回收，一般用于处理高浓度氨氮废水；吹脱法则是用空气从废水中将氨气吹脱，一般用于处理中等浓度氨氮废水；但这两种处理方法运行成本较高。生化法处理成本较低，只需控制一定的条件（如pH、DO和有机物浓度），运行管理较为方便。本方案根据该废水的特点选用先进的膜生物处理技术（MBR），优点如下：通过反硝化脱氮可彻底消除氮对环境的影响。该废水中含有大量的氨氮，在硝化过程会产生大量的H+，而当废水中的碱度不能满足硝化反应的需要，会使得pH下降，抑制硝化过程的4彻底进行，一方面引起NO2—（还原物）的累积，造成出水CODcr值偏高（理论上1mg/lNO2—造成1.143mg/lCODcr），另外会引起NH3—N不能彻底的去除，造成NH3—N超标，因此必须补充投加一定量的碱以满足硝化过程的需要，而反硝化过程产生的碱度可补偿硝化过程消耗的一半的碱度，可减少后续的硝化过程补充投加的碱量，节省处理的运行费用。反硝化过程可以利用硝化过程中产生的NO3—、NO2—离子中化合态的氧去氧化废水中的有机物，减少后续的硝化过程的曝气量，可节省处理的运行费用。本方案中的生化工艺采用先进的膜生物处理技术（MBR），该工艺技术特别适用于有机浓度高、处理要求高的食品、有机化工、医药及畜牧等行业的废水处理以及中水回用处理。MBR技术以与活性污泥法相同的处理原理去除废水中的有机物，不同的是活性污泥法在沉淀池进行固液分离，而MBR装置则是通过膜分离单元将清水直接抽出。5）MBR池由于污泥浓度高，抗水质变化能力强。4.5MBR工艺原理介绍膜与生物处理工艺结合的膜生物反应器研究迄今已逾30年了，MBR的商业应用也有20年的历史了。1969年，美国的Smith首次报道了美国Dorr-Oliver公司把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水的方法。该工艺最引人瞩目的是用膜分离技术取代常规活性污泥二沉池，用膜分离技术作为处理单元中富集生物的手段，而不是采用常规的回流循环来增加曝气池中微生物的浓度。它是用一个外部循环的板框式组件来实现膜过滤的。在生活污水处理中，获得了极佳的处理效果，BOD＜1mg/L，COD=20～30mg/L，系统处理能力为10～100m3/d。另一个早期的报道是Hardt等人，在1970年用一个10L的好氧生物反应器处理合成废水，流程中用一个死端超滤膜来实现泥水分离，其中的MLSS浓度高达30000mg/L，是常规好氧系统的23倍，膜通量7.5L·m-2/h，COD去除率为98%。Dorr-Oliver公司5在60年代还开发了另外一种膜处理工艺MST（MembraneSewageTreatment）。在该系统中，污水进入悬浮生长的生物膜反应器中，并通过超滤膜组件的抽吸作用连续出水。膜组件为板框式，进出口压力分别为345KN·m-2和172KN·m-2，膜通量为16.9L·m-2/h。尽管这些工艺取得了良好的出水水质，但由于当时膜技术发展相对落后，膜材料种类少，价格昂贵，使用寿命短，限制了该工艺的长期稳定运行，污水膜生物反应器仍然处于初级研究阶段。1970年美国的Dorr-Oliver公司和日本的Sanki-engineering有限责任公司达成协议，使得该工艺首次进入日本市场。80年代以后，随着膜制造技术的发展、膜分离工艺的完善、膜清洗方法的改进和污水厂出水水质要求的提高，MBR开始在污水处理行业得到应用。1989年，日本政府联合许多大公司共同投资进行了为期6年的“90年代水复兴计划（AquaRenaissanceProgramme’90）”科研项目，其目的是寻求满足长期水量需求，解决水污染问题和从污染物中获取能量。特别是开发一种膜技术与生物反应器相结合来处理工业和城市污水，省能省地，出水水质好，适用于污水回用的工艺。今天，日本已经有数家公司提供成套产品，应用于家庭污水处理和回用以及废水中COD、NH3-N较高的工业领域。MBR（膜生物反应器）工艺的工作原理：首先通过活性污泥来去除水中可生物降解的有机污染物，然后采用膜将净化后的水和活性污泥进行固液分离。本工程使用的膜为中空丝膜，膜的孔径在0.4μm左右，能够截留住活性污泥以及绝大多数的悬浮物，取得清澈的出水。为了使得膜能够连续长期稳定的使用，在中空丝膜的下方以一定强度的空气不断对膜进行抖动，既起到为生物氧化供氧作用，又防止活性污泥附着在膜的表面造成膜的污染。4.6MBR膜特点：4.6.1良好的机械强度：6滤膜的机械强度大小反映了膜丝抵抗断丝的能力，断丝使超滤膜失去分离性能，是评价超滤膜质量优劣的一项重要指标。机械强度由膜丝的断裂强度和断裂伸长率来表征。中心通过配方和工艺的改进，使得膜产品具有良好的断裂强度和断裂伸长率，使用中不易出现断丝现象。中空纤维帘式膜组件尺寸示意图4.6.2良好的亲水性：PVDF中空纤维超滤膜经过特殊的亲水化处理，膜丝具有永久亲水性能。水解触角由未改性前的79～90°\u38477X为30～35°\u12290X，可在较低的跨膜压力下，得到高的水通量，同时提高膜丝的耐污染性能。7亲水性膜与非亲水性膜的抗污染示意图4.6.3过滤精度高本中心中空纤维超滤膜具有均匀的0.05µm的小孔，可以除去微生物、胶体、藻类以及其他引起浑浊的物质。所有组件经过泄漏测试以确保没有超过孔径大小的微粒通过。超滤中空纤维膜断面孔结构4.6.4运行管理方便传统的好氧活性污泥处理工艺，在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象，使得泥水难于分离导致系统不能正常运行、出水不达标。而MBR工艺是用膜抽吸作用来进行泥水分离，不会发生污泥膨胀影响MBR系统的正常运行和出水水质，因此运行管理极为方便。4.6.5占地面积小8传统的活性污泥工艺的活性污泥浓度一般在3000～5000mg/l，而MBR工艺的活性污泥浓度一般在8000～12000mg/l，且不需生化沉淀池，故大大减少了占地面积和土建投资，其土建占地约为传统工艺的1/3。4.6.6处理水质稳定中空丝膜能够截留几乎所有的微生物，尤其是针对难以沉淀的、增殖速度慢的微生物，因此系统内的生物相极大丰富，活性污泥驯化、增量的过程大大缩短，处理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，处理水质稳定。4.6.7具有很好的脱氮效果MBR系统有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。4.6.8泥龄长膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排放。4.6.9动力消耗低中空丝膜所需的吸引压力仅为－0.1～－0.4公斤/cm2左右，动力消耗低。膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便；MBR的工艺过程如下：94.7处理效果一览表单元名称项目CODCrBOD5SS预处理进水(mg/l)400200100出水(mg/l)≤360≤180≤10去除率(%)101090MBR池进水(mg/l)≤360≤180≤10出水(mg/l)≤40≤10≤5去除率(%)≥88≥94≥50清水池进水(mg/l)≤40≤10≤5出水(mg/l)≤35≤5≤5去除率(%)≥12.5≥50/10总去除率(%)＞92＞98＞955筑物设计参数及投资估算按照处理工艺流程，由于安丘市各个乡镇的排污总量不同，排放标准相同，从而确定甘泉社区、中心社区、永昌社区、金湖社区共用一个方案是日处理量为300m³方案。5.1300m³工艺计算5.1.1格栅池功能：去除污水中