300
350
由上表可见,处理规模5000吨/日的处理厂,总变化系数Kz=1.7时,计算得粗、细格栅尺寸都很小。
这种情况下若采用机械格栅,渠道上部的驱动部分及栅渣输送机所需的空间一般都在2m以上,造成很大的空间浪费,对于小型污水处理厂,格栅间往往有上部建筑,则增加了土建投资。
所以在栅渣量不是很多的情况下,如果计算得格栅较小,可采用人工格栅代替机械格栅。
3.3沉砂池
沉砂池一般选用钟式沉砂池或类似产品。
如果钟式沉砂池池径不太,沉砂池可采用碳钢制成的成套设备。
另外沉砂池进出水渠也可采用相应碳钢制作。
这样不仅增加了方便施工安装,而且由于尺寸较小,造价不见得高出钢筋砼池多少。
3.4曝气系统
活性污泥法的曝气方式可分为两大类:
鼓风曝气及机械曝气两大类。
鼓风曝气系统的主要设备是鼓风机及扩散系统。
小污水厂的鼓风机一般采用罗茨风机及小型离心风机。
分散系统一般采用微孔曝气器。
但必须是适应于间歇曝气的运行方式。
鼓风机往往安装在SBR池旁边,以减少管路系统的造价。
由于污水厂较小,一般不设鼓风机房,仅在鼓风机上设罩棚。
这主要适用于厂矿企业内的污水处理厂,不严格控制噪音的情况。
如果污水厂毗临生活小区,若采用鼓风曝气则必须建鼓风机房,同时还要有相应的降噪措施,这样情况下宜采用机械曝气方式。
机械曝气相对于鼓风曝气而言,具有噪音低、安装简单等优点,特别适用于小型污水厂。
主要的机械曝气设备原理、适用条件及参考生产设备厂家见下表。
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序号
设备名称
供氧量
深度
工作原理
参考厂家
1
离心式潜水曝气机
2-90kgO2/hr
3-6m
潜水电机驱动叶轮转动,排开污水,靠负压吸入空气,吸入的空气与水混合,在离水力作用下向四周排出,达到传氧的目的。
台湾川源股份有限公司的AR系列产品;
南京蓝深公司QXB系列产品;
2
射流式潜水曝气机
0.5-8kgO2/hr
2-4m
利用水射器原理,以反应池中的污水为介质,经水泵加压,高速通过喉管,形成负压,吸入空气,并与污水充分混合,经扩散管喷出。
也可采用设在反应池外的干式泵结合水射器工作的方式
台湾川源股份有限公司的GR系列;广州绿蓝环保公司QPJ系列产品;南京蓝深公司QSB系列产品;
3
立轴式推流式曝气机
7.5-24kgO2/hr
3-6m
曝气机靠浮筒浮在水面上,驱动轴与水面垂直,驱动轴带动叶轮高速旋转在叶轮前部中心区产生较强的负压,将空气从空心主轴吸入紊流室,搅动后扩散到污水中
浙江诸暨宏宇环保设备厂O2BG型设备;
4
斜轴式推流式曝气机
5-30kgO2/hr
1-5.5m
原理同3,只是驱动轴与水面呈0-45°的夹角,在具有曝气功能的同时,也具有推流的作用。
上海明智环保公司代理的美国AIRE-O2系列产品;浙江诸暨宏宇环保设备厂O2JBG型设备;
上表中1、2类设备为潜水电机,具有结构紧凑、安装方便、噪音小、曝气效率高等优点,只是潜水电机对设备加工能力及设备自保护能力要求较高。
而3、4类电机在水面上,运行安全,寿命相对较长,但噪音较1、2稍大,安装需要拉索,不太美观。
在很多情况下,曝气机都是首选设备。
在近年来兴建的小型污水厂中,上述四类曝气机都被广为采用。
但相对于鼓风曝气动力效率较低。
3.5脱水机
一般可采用带式脱水机。
因为国产设备较过关,设备费用不高,不必连续运行。
虽然卫生条件较差,但也可采取相应措施进行改善,如强制通风或后面提到的除臭。
在有条件的情况下,也可采用离心脱水机,以改善工作环境,减少加药量。
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4 总图布置
4.1输配水
由于污水厂较小,各构筑物之间一般用渠道相连,既节省了占地,又减少了水头损失。
有专家统计,采用渠道输配水的污水处理厂的水头损失要比管道输配水的小2-3m。
对于采用SBR法的小型污水处理厂,一般将沉砂池与SBR池通过渠道相连、污泥浓缩池与脱水机房和泥饼堆放场合建。
这样,在常规的设计中,小型污水厂内至多有三个主要的处理单元:
辅助生产区<含办公、变配电及总控等)、水处理单元、泥处理单元。
有时泥处理和水处理单元也可合建。
由于方便输配水,各构筑物采用了合建方式,在设计时应注意距离较近的构筑物的基础处理,埋深上尽量接近。
通过连接构筑物的渠道应做沉降缝。
多座反应池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回阀连接的方式,这样不仅减少了设备的维护管理,而且没有阀门堵塞的问题。
连接方式如图1。
在小型污水处理厂内多采用类似策略,可以大大节省工程费用,方便维护管理。
4.2总平面布置
小型污水处理厂受服务区域的现状及污水收集输送系统的限制,其厂址往往是小区内或厂矿企业内不规则、不好利用的地块,有的高低起伏较大、有的存在地面障碍和架空线路、有的靠近居住区,这些不利因素在总平面布置时必须充分考虑。
一般来讲,对于污水厂的现状情况应充分考虑,因地置宜,若厂址高差变化太大,厂区内的设计地坪也应随之调整,采取不同标高。
整个全厂看来,呈台阶式布置。
有条件的尽量放坡处理,不做挡墙,以节省土建投资。
在护坡上做绿化小品,起到美化全厂、改善环境的目的。
若空中有高压线,则在地面上可考虑大量的进行绿化,在满足电气相关规范的同时,尽可能的增加厂区的绿化面积。
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再比如,如果厂址靠近居民区,则要在总图上更要加以注意,首先污水及污泥处理构筑物应尽量布置在远离居民区的地方,而且在有条件的情况下,处理构筑物可以采取增设上部建筑或加盖的方式以减少对周围环境的影响。
必要时,增加相应的环保措施。
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5 环保措施
如前所述,在小型污水处理厂的设计,有时因毗临居民区或处于小区内的重要地区,往往有较高的环保要求,这就要求进行必要的环保方面的考虑。
大致可分为以下几个方面。
5.1降噪
尽量采用潜水电机。
如水泵应首先选用潜水泵,这不仅可以降低土建造价,而且同时减少污水处理厂的噪音。
对于曝气系统,应选用机械曝气方式而不是鼓风曝气方式。
5.2处理构筑物的处理
对于环保要求较严格的污水处理厂,可考虑在处理构筑物增设上部建筑或加盖的方式,以隔绝臭气。
如果增设上部建筑,可采用透光阳光板或彩色压型钢板的罩棚,外形做成圆拱形。
其特点外形美观,视觉效果好,设备设在室内,便于维护管理。
在高出地面的池子部分,做成天蓝色或湖绿色彩带。
既与罩棚相呼应,又减弱了纯构筑物的僵硬、呆板。
阳光板的造价大约为300元/平M左右。
而压型板则较低,仅为100元/平M左右。
构筑物上部加盖的方式,是在其上设混凝土盖板,在可能的情况下,在盖板上可填300-500mm的土,种植绿化,增加全厂的绿化面积。
这种处理办法特别适用于需采用自重抗浮的情况。
两种方法比较各有优缺点,采用阳光板或压形钢板拱形罩棚的办法,外形美观,管理方便,但为了日常的检修,往往需要增加吊车,另外,采用这种圆拱顶应注意在严寒地区冬季结露的问题;第二种方案造价较省,但需在混凝土盖板上开孔,以便池内设备的安装及维护管理。
另外由于上部加了混凝土盖,对于表曝机不太适合。
5.3除臭措施
污水处理厂在污水处理的同时,会产生的具有异味的副产品。
臭气的主要成份是硫化氢(H2S>、氨、四硫醇类等,主要来自腐化污水和污泥。
H2S在空气中会有一部分氧化成为SO2,一般空气中30%的SO2是由H2S转化过来的。
这些臭气难免对周围环境造成影响,为了减少臭气对周围环境的不利影响,在很多要求比较严格的小型污水处理厂内,设置了生物除臭措施。
常用的方法有:
化学吸收法、生物法、土壤法三大类。
<1)化学吸收法是通过化学药剂<主要是碱液)吸收空气中的H2S等污染物。
脱臭装置由脱臭罐各及再生塔组成。
罐体直径与高度之比一般为:
1:
5左右,臭气由通风设备收集,通过风道从罐体下部进入脱臭罐。
用浓度为2%-3%的碳酸钠溶液作为臭气吸收剂。
这种方法的优点是:
处理效果好,运行稳定,耐冲击负荷能力强;缺点是药剂需定期更换,运行费用较高。
<2)生物法是通过附着在填料上的生物膜来降解空气中的臭味,生物膜生长、成熟并达到生物降解能力过程是一个生物培养的过程。
生物膜中微生物需要的养料来自于污水中有机物,对于污水处理厂一般采用原污水对填料进行喷淋。
除臭罐空池停留时间为1-3min(可视臭气浓度变化>,进气流速2-3m/s。
这种方法的优点是加强管理的情况下,处理效果良好,运行费用很低<相对于其它两种方法),缺点是:
处理效果受进气浓度影响,不太稳定,对于喷淋污水中有机物浓度有一定要求。
<3)土壤脱臭法是将气体收集后通过管道输入脱臭池底部并扩散于其中的土壤内<土壤以天然土、腐植土为宜),臭气在通过土壤过程中受土壤颗粒表面吸附作用,多种致臭物质被截留。
经过一段时间,在土壤颗粒表面可逐渐培养出针对致臭物质的微生物,并可不断将致臭物质分解,完成脱臭。
同时,土壤脱臭池表面可天然生长或人工栽植花草,形成良好的环境效果。
土壤脱臭的优点是投资少,运行费用低,且可与厂区绿化结合,无任何副产品产生。
缺点是易受地下水及冬天低气温的影响,除臭效果一般。
在工程设计中,往往需要根据实际情况选择合适的除臭方案。
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6 电气自控设计
在厂区电气自控的总体设计上,应在允许的条件下,提高污水处理厂的自动化程度。
尽量做到无人值守。
这一点对减少小型污水处理厂的单方经营成本有很重要的意义。
因为,尽管污水厂较小,如果没有自动化程度较高的自控系统,往往需要按岗定员,这样3000-20000吨/日的污水处理厂也需要10-30人。
实际上,对于规模稍大的污水厂,定员也不过如此,所以相对人力成本很高。
在条件允许的情况下,尽量提高污水厂的自动化程度。
有条件时,还可在反应池等重要地方安装摄像头,以监视污水厂的运行状况。
在电缆布置上,也有着与大型污水处理厂不同的特点。
各处理构筑物的电气与信号电缆的铺设应尽量结合构筑物上的管沟和渠道,从整体效果来看,整个处理构筑物表面看不到任何电缆和管线的敷设,只有走道板及盖镀锌钢格板的管沟,既美观又便于维护管理。
在某些情况下,全厂的电缆沟可以借助某个构筑物实现。
一般来讲,配电与信号传输从辅助处理单元<包括办公及变配电)要到水处理和泥处理单元,无论是先经过哪个处理单元,都可以在处理构筑物的侧壁上向池内挑出管沟,做为管道与电缆的通道,服务于本处理单元的同时,又可使电力和信号到达另一个处理单元。
这样既方便了总图的布置,又节省的工程造价。
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7 工程实例
7.1沈阳采油厂污水处理厂
本工程位于辽宁省沈阳新民沈阳采油厂,污水日处理能力为6000立方M,该处理厂由大连树源环保公司进行总承包,于1999年底建成通水,并通过有关部门的验收。
该处理厂具有以下特点:
<1)位于沈阳采油厂居民区内,离最近的居民楼仅10M左右;
<2)占地受限制,可用地仅为0.34公顷;
该厂原污水以采油厂基地的生活污水为主,含有少量生产废水。
进出水水质指标及处理程度见下表:
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水质及处理程度表
工程
进水水质(mg/L>
出水水质(mg/L>
处理程度(%>
COD
300
120
60
BOD5
150
30
80
SS
250
30
88
该处理厂平面布置图见图2。
针对该处理厂的特点,设计采取了以下措施:
<1)采用传统SBR处理工艺,具有占地省,处理效果可靠,自动化程度高等优点。
<2)各处理构筑物布置紧凑,如图2所示:
沉砂池<3)采用旋流沉砂池,与三座SBR池合建,由SBR池中间的渠道给三座SBR配水。
泥处理单元由浓缩池<5)与脱水机房<6)合建组成。
全厂占地面积仅为0.34公顷,但并不显拥挤。
<3)处理厂离居民区较近<离最近的居民楼仅10M),故设计应用了大量的环保措施和手段,使污水厂对周围环境的影响降低到最小程度:
采用潜水射流曝气机代替常用的鼓风曝气方式,最大限度的降低噪声;全部处理构筑物加混凝土盖板或设上部建筑,将构筑物内的臭气进行统一收集<根据不同构筑物采用不同换气次数),进行土壤生物除臭。
7.2镇江新区污水处理厂
该处理厂位于江苏省镇江市镇江新区内,日处理量20000吨/日,近期先实施10000吨/日的规模。
该工程由中兴新环境技术有限公司总承包,目前正在进行施工。
该处理厂的特点是:
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<1)地形较复杂,厂址内由南到北高低不一,最高与最低处相差达5M。
<2)高空有两道110KV的高压走廊,影响的总平面的布置。
<3)污水厂在新区内较繁华的地段,正对规划的住宅区,有较严格的环保要求。
<4)污水厂接纳的化工企业污水及生活污水,可生化性尚可,有除磷脱氮要求。
该处理厂的原污水是生活污水和化工废水的混合污水,进出水质及处理程度见下表:
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水质及处理程度表
工程
进水水质(mg/L>
出水水质(mg/L>
处理程度(%>
COD
350
60
83
BOD5
185
20
89
SS
230
20
91
磷酸盐
3
0.5
53
氮
40
15
63
该处理厂的总平面图见图3。
根据上述特点,在设计中采用了如下措施:
<1)本处理厂采用CAST工艺,选择器采用厌氧状态运行。
以利于生物除磷。
同时,由于对出水磷的浓度的要求较严格,所以采用化学除磷工艺,加强处理效果。
<2)根据地形现状,污水处理厂面布置成台阶状,低处为办公区,高处为生产区。
生产区分水处理单元<由沉砂池与SBR池合建)、泥处理单元<由浓缩池、脱水机房及泥饼堆放场合建组成)及变配电室。
<3)考虑离规划的居民区较近,曝气方式采用立轴式推流曝气机,以减少噪音。
同时在污水厂设计时,考虑了在SBR池上采用阳光板的措施以封闭臭气,近期在对面居民区尚未实施的情况下,仅做相应的预埋,以减少初期投资。
<4)将污水处理厂内水区及泥区的臭气进行收集,统一进行生物除臭。
目前也仅考虑预留,将来与SBR池拱形罩棚一并实施。
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8 结论
规模在3000-20000m3/日之间的污水处理厂在本文中统一被称为小型污水处理厂。
这种规模的污水处理厂首选的工艺为SBR法,确切地讲是传统SBR工艺和CA