500m3d居民小区生活污水处理工程初步设计 本科毕业设计.docx

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500m3d居民小区生活污水处理工程初步设计本科毕业设计

500m3d居民小区生活污水处理工程初步设计本科毕业设计

本科毕业设计

500m3/d居民小区生活污水处理

工程初步设计

学院环境科学与工程学院

专业环境科学

年级班号2011级

（2）班

学号3111007399

学生姓名连凯滨

指导教师管秀娟

2015年6月

设计总说明

由于城市化的发展，小区等人口聚居地都向着郊区这些市政建设落后的地区转移，因此在这样的聚居地建设小型污水处理站就显得相当有必要了。

小区生活污水水质各类指标都处于中端水平，但所含的悬浮物和有机物如果不经处理直接排入水体中，因此必须经过处理达标后方能排放。

本工艺设计针对某小区处理量为500m3/d的废水处理站，通过仔细调研相关资料，针对其水量水质特征，以及综合对比国内外污水处理工程采用的相关处理技术，采用生物接触氧化工艺处理。

生物接触氧化工艺属于生物膜法的一种，其原理利用附着生长在滤料上的微生物形成生物膜。

污水与生物膜接触后，污染物被微生物吸附转化，污水得到净化。

生物膜法对水质、水量变化适应性较强，污染物去除效果好，是一种被广泛利用的生物处理方法，经处理后可同时满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准及广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）。

生物接触氧化法是介于活性污泥法和生物滤池二者之间的污水处理技术，具有较高的容积负荷，运行管理简单，水质水量骤变有较强的适应能力，污泥产率低等优点。

该工艺已经成功运用于工程实践，具有一定的经济效益和环境效益。

关键词:

生活污水，小型污水处理站，生物接触氧化

TheGeneralInformationofDesign

Withthedevelopmentofurbanization,communityandothersettlementsaretowardstheoutskirtwhichislackofmunicipalservices,sosmall-scalesewagetreatmentplantbecomesquitenecessaryinsuchsettlements.Aswellastypicalsewage,sewageofcommunityisinthemid-levelofallsortofindex,butcontainedinsuspendedsolidsandorganic.Itisnotallowedthatemissionwithouttreatment,itmustbetreatedcompliance.

Theprocessisdesignedforthecapacityofacommunity500m3perdayofsewagetreatmentstation.Bycarefullyanalyzingthesource,thecharacterandamountofthewastewaterandmanytechnologiesadoptedinthesewagetreatmentprojectshomeandabroad,thedesignadoptthebio-contactoxidationtotreatthewastewater.

Thebio-contactoxidationisbelongingtobiomenbranceprocess.Itismakinguseofbiomenbranceattachonfiller.Whencontactingwithbiomenbrance,pollutantsisabsorbedbymicrobe,andthusthesewageispurified.Thebiomenbranceprocess,withhighlyadaptingtothecharacterandamountofthesewageandhigh-effectsonpollutantremoving,isawidelyusedbiologicaltreatment.AfterthetreatmentthewasterwatermeetthestricternumericalbetweenthefirstlevelAcriteriaspecifiedin（GB18918-2002）and（DB44/26-2001）.Thebio-contactoxidationisaprocesswhichisbetweenactivatedsludgeprocessandbiologicalfilter,takingadvantageofhighvolumeload,easyoperation,havinghighadaptabilitytothediversificationoftothecharacterandamountofthesewage,andproducinglesssludge.Theprocesshasbeensuccessfullyusedinengineeringpractice,withverygoodeconomicandenvironmentalbenefits.

Keyword:

Sewage，SmallSewageTreatmentPlant，Bio-contactOxidation

1设计背景及资料

随着城市人口的增加，人民生活水平的城市居住小区建设向着以下2种趋势：

居住小区规模越来越大，配套设施越来越完善，高档住宅小区越来越远离市区，选址于风景优美的郊区。

大型的居住小区在投入使用后将排放大量的生活污水，生活人口密度大，地处郊区，通常其周边没有可利用的市政污水系统，要做到治理污染改善环境，环境效益和经济效益统一，就显得尤为重要，故在小区内建设一个生活污水处理站，直接达标排放，就有一定存在意义了。

1.1生活污水概述

1.1.1污水水量与水质特征

小区产生的生活污水，与城市生活污水处理厂相比，具有水量少，水质、水量变化大，主要表现在以下方面：

一、小区内的服务人口，相对城市而言，比较少，用水量也相对较少；二、污水产生水量与水质，与服务人口的生活作息制度相关，污水的在一日之内水质与水量的变化就显而易见了；三、小区内人员用水受季节与节假日影响很大。

1.1.2污染特性

小区产生的生活污水的水质，各类指标都处于中端水平，但所含的悬浮物和有机物如果不经处理直接排入水体中，会大量消耗水中的溶解氧，使水体水质恶化；氨氮等植物营养元素的排入使得水体中的藻类植物疯狂生长，造成水体富营养化，进一步恶化水质[1]。

1.2生活污水生物处理工艺介绍

对于易于生物降解的有机废水，生物处理工艺是最有效和经济的处理方法之一，特别是在废水量较大的情况更是如此。

由于小区生活污水中含大量的碳水化合物和其他杂物，同时污水的水质和水量在24h内变化较大，为了防止设备的堵塞，降低生物处理设施的负荷和稳定生物处理工艺的处理效果，一些物理方法（如格栅、调节、撇渣、沉淀、气浮等）和化学方法（如絮凝）也常常与生物处理工艺结合使用，作为生物处理前处理。

当废水排放标准高，处理水需要回用时，对生物处理的出水还需要采用一些物理或化学方法（如絮凝、过滤、微滤、反渗透、离子交换、电渗析）进行深度处理[2]。

1.2.1化学法

常用于处理生活污水的化学法主要有混凝沉淀，此法一般作为废水的预处理，也可作为废水的最终处理。

常用的混凝剂有铝盐、铁盐等，其中聚合硫酸铁混凝剂处理屠宰废水效果较好，为减少铝盐的使用量，也可用聚合氯化铝PAC和聚乙烯铵混合作为混凝剂，在聚合硫酸铁的合成中加入任意比例的铝盐和一定比例的硅酸盐以及少量的聚丙烯酰胺生成一种新混凝剂，CPFA-CS，此复合无机高分子混凝剂具有较宽的pH值和温度适用范围，用它作为混凝剂处理屠宰废水，COD和色度去除率分别可达75%和95%以上,一次混凝处理即可达到或接近污水综合排放标准。

1.2.2生化法

根据城市生活水质特点可知其具有较好的可生化性，在有机物含量、有机元素种类和pH值等方面都比较适合采用生物法进行处理，因此目前在生活污水处理技术的选择上，生物法是经济有效的处理方法。

目前已经用于工程实践和已研究成功的生物处理工艺有：

活性污泥法、生物膜法、氧化沟、接触氧化、生物滤池、稳定塘等等。

1.2.2.1传统活性污泥法

传统活性污泥法由曝气池、沉淀池、污泥回流系统组成，它是水体自净的人工强化过程。

处理的基本流程如下图[3]：

图1活性污泥法基本工艺流程

污水和回流污泥一起进入曝气池形成混合液。

曝气池是系统的主要生物反应器。

通过曝气设备充入空气，空气中的氧气溶入水中使活性污泥混合液发生好氧代谢反应。

曝气设备不仅能给混合液充氧，而且能够使混合液得到足够的搅拌而呈悬浮状态，使有机物、氧气同微生物充分接触和反应。

随后混合液流入二沉池固液分离后，底部污泥大部分回流，目的是维持曝气池中一定的微生物浓度，上清液外排，增殖的污泥外排处理，避免二次污染。

传统活性污泥法由于受到曝气设备充氧能力的限制，难以满足中、高浓度有机废水对氧的需求，且存在构筑物占地面积大、处理流程长、基建投资和运行费用高、容易发生污泥膨胀等问题，一般运用于中、高浓度有机废水处理的往往是它的变形工艺：

如深井曝气法、AB法等等。

1.2.2.2生物膜法

生物膜法是利用微生物附着在介质“滤料”表面上，形成生物膜，该生物膜由细菌（好氧、厌氧、兼性）、真菌、藻类、原生动物、后生动物以及一些肉眼可见的蠕虫、昆虫的幼虫等组成[4]。

污水和生物膜接触后，溶解的有机物被微生物吸附后，进一步被微生物氧化分解，转化为H2O、CO2、NH3和微生物的细胞物质，污水得到净化，老化的生物膜随出水流入二沉池被去除。

生物膜法包括生物滤池、生物转盘、生物接触氧化、曝气生物滤池及生物流化床等工艺形式。

生物膜净化机理见下图：

图2生物膜净化机理示意图

生物膜法与传统活性污泥法相比，有以下特点[5]：

①微生物相多样化，生物的食物链长，并有存活世代时间较长的微生物，有良好的脱氮效果；

②微生物数量多，处理能力大，净化功能强；

③污泥沉降性良好，易于固液分离；剩余污泥量少，降低污泥处理与处置费用；

④耐冲击负荷，对水质、水量变动具有较强的适应性，并能处理低浓度的污水；

⑤减少污泥膨胀问题，易于运行管理。

在相同运行条件下，生物膜系统处理效果优于活性污泥系统，其BOD5、CODcr和油脂去除率分别可达97%、99%、82%，出水水质可达废水综合排放二级标准，达到相同的污染物去除率时，生物膜系统的运行管理更方便，且克服了活性污泥系统存在的一些问题，例如：

该方法不会存在污泥流失问题，不需要设置搅拌装置即可达到脱氮效果，且不存在污泥上浮现象。

其中生物接触氧化工艺，对处理小水量效果很好。

生物接触氧化工艺（BiologicalContactOxidation）又称“淹没式生物滤池”、“接触曝气法”、“固着式活性污泥法”，是一种于20世纪70年代初开创的污水处理技术，其技术实质是在生物反应池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。

在填料上布满生物膜，污水与生物膜广泛接触，在生物膜上微生物的新陈代谢的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化。

生物接触氧化工艺是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水同浸没在污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。

生物接触氧化工艺中微生物所需的氧常通过鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，近填料壁的微生物由于缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，形成生物膜的新陈代谢，脱落的生物膜将随出水流出池外。

该工艺适用于生活污水及城市污水处理、生物接触氧化工艺、食品加工类工业废水处理、小区及楼宇建筑中水回用及微污染饮用水生物预处理。

生物接触氧化工艺，容积负荷高，占地相对较小，抗冲击负荷，可间歇运行。

生物种类多，活性生物量大。

无污泥膨胀问题。

但流程较为复杂；布水、曝气不易均匀，易出现死区。

需定期反洗，产水率低。

1.2.2.3氧化沟法

氧化沟法是一种改良型的活性污泥法，其曝气池呈封闭的沟渠形，污水和活性污泥混合液在其中循环流动，故因此得名。

其基本流程图如下图

图3卡鲁塞尔氧化沟

氧化沟的工艺特点有：

①简化了预处理。

氧化沟的水力停留时间和污泥龄比一般生物处理法长，悬浮有机物可与溶解性有机物同时得到较彻底的去除，排出的剩余污泥已得到高度稳定，因此氧化沟可不设初沉池，污泥不需进行厌氧硝化。

②因在流程中省略了初沉池、污泥硝化池，有时还省略二沉池和污泥回流装置，节省了占地面积。

③具有推流式流态特征，使得溶解氧沿池长方向形成浓度梯度，从而形成好氧、缺氧、厌氧环境，而达到较好的脱氮除磷效果。

该工艺的缺点是脱氮的效果一般，对于高浓度含氮的屠宰废水，脱氮可能达不到排放要求。

1.2.2.4循环式活性污泥法（CASS工艺）

CASS工艺是间歇式活性污泥法（SBR）的一种变革。

完整的CASS工艺运行周期分为四个阶段：

曝气阶段-沉淀阶段-滗水阶段-闲置阶段。

CASS池运行规律介于完全混合式活性污泥法和理想的推流式活性污泥法之间。

每个CASS池由3个区域组成：

生物选择区、兼氧区及主反应区。

生物选择区设置在反应器的进水处，是一容积较小的污水污泥接触区（容积约为反应器总容积的10%）。

进入反应器的污水和从主反应区内回流的活性污泥（回流量约为日平均流量的20%）在此相互混合接触。

生物选择器能创造合适的微生物生长条件并选择出絮凝性细菌。

在生物选择区内，通过主反应区污泥的回流并与进水混合，不仅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速对溶解性底物的去除并对难降解有机物起到良好的水解作用，同时可使污泥中的磷在厌氧条件下得到有效的释放。

生物选择器还可有效抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统稳定性。

在生物选择器中，污泥回流液中存在的少量硝酸盐氮可得到反硝化，反硝化量可达整个系统反硝化量的20%左右。

选择器可定容运行，也可变容运行，多池系统中的进水配水池也可用作选择器。

兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化氮的反硝化作用。

主反应区则是最终去除有机底物的主要场所。

运行过程中，通常将主反应区的曝气强度以及曝气池中溶解氧强度加以控制，以使反应区内主体溶液处于好氧状态，保证污泥絮体的外部有一个好氧环境进行硝化；活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制，而较高的硝酸盐浓度（梯度）则能较好地渗透到絮体内部，有效地进行反硝化，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。

1.2.2.5厌氧生物处理法

厌氧生物处理法可将有机物在厌氧条件下的降解过程分成三个反应阶段。

第一阶段是，污水中的溶性大分子有机物水解为溶性小分子有机物。

反应的第二阶段为产酸和脱氢阶段。

水解形成的溶性小分子有机物被产酸细菌作为碳源和能源，最终产生短链的挥发酸，如乙酸等。

在废水的厌氧生物处理过程中，有机物的真正稳定发生在反应的第三阶段，即产甲烷阶段。

产甲烷的反应由严格的专一性厌氧细菌来完成，这类细菌将产酸阶段产生的短链挥发酸（主要是乙酸）氧化成甲烷和二氧化碳。

图4厌氧处理的连续反应过程

1.2.2.6稳定塘

稳定塘是以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能（日光辐射提供能量）作为初始能量的推动下，通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。

人工生态系统利用种植水生植物、养鱼、鸭、鹅等形成多条食物链。

其中，不仅有分解者生物即细菌和真菌，生产者生物即藻类和其他水生植物，还有消费者生物，如鱼、虾、贝、螺、鸭、鹅、野生水禽等，三者分工协作，对污水中的污染物进行更有效地处理与利用。

如果在各营养级之间保持适宜的数量比和能量比，就可建立良好多生态平衡系统。

污水进入这种稳定塘其中的有机污染物不仅被细菌和真菌降解净化，而其降解的最终产物，一些无机化合物作为碳源，氮源和磷源，以太阳能为初始能量，参与到食物网中的新陈代谢过程，并从低营养级到高营养级逐级迁移转化，最后转变成水生作物、鱼、虾、蚌、鹅、鸭等产物，从而获得可观的经济效益。

稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点，在我国，特别是在缺水干旱的地区，是实施污水的资源化利用的有效方法，所以稳定塘处理污水近年来成为我国着力推广的一项新技术。

2设计说明

2.1设计背景

本设计污水处理厂所在地拟为广州市番禺区华南碧桂园附近。

华南碧桂园已经成功开发了包括：

紫翠苑、碧翠苑、芳翠苑、漾翠苑、叠翠苑、锦翠苑B区、翡翠苑B区翠宏台空中花园等8个洋房小区以及怡翠苑、景翠苑、雅翠苑、盈峰翠庭、翡翠苑A区、翠云山、锦翠苑A区、映翠桃园、翠山蓝天等别墅组团。

至今，社区入住户数逾3000户，入住人口达万人。

2.2设计原则

1、严格执行国家及地方的现行有关环保法规及经济技术政策。

根据国家有关规定和甲方的具体要求，合理地确定各项指标的设计标准[6]。

2、本着技术上先进、安全、可靠，经济上合理可行的原则，尽量采用技术成熟、流程简单、处理效果稳定的废水处理系统。

从降电耗、节约药剂使用量方面精心设计，从技术经济上达到最佳效果。

3、在总图布置方面，充分利用现有条件，因地制宜，少占用地；同时保证使污水处理设施与周围环境协调一致，不会影响环境美观。

4、选用的设备自动化水平比较高，易于工人操作管理，减轻劳动强度。

同时也要考虑设备的耐用性，以保证长时间免维修正常使用。

废水处理工程中的设备选保工程质量。

2.3设计依据

1、《中华人民共和国水污染防治实施细则》（1989年7月）

2、《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）

3、《室外排水设计规范》（GBJ14-87）

4、广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）

5、《城镇污水处理厂附属建筑和设备设计标准》（CJJ31-89）

6、《污水再生利用工程设计规范》（GB/T50335-2002）

7、《工业企业噪声控制设计规范》（GBJ87-85）

8、《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）

2.4设计水量

污水产生量为500m3/d。

设计水量：

500m3/d。

平均流量：

20.83m3/h（24h计）。

2.5设计进出水水质

污水处理的目的是去除水中的污染物质，使污水得到净化。

污水中的主要污染物为BOD5，CODcr，NH3-N和SS等，根据污水排放标准：

处理出水需达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002二级标准水质要求[7]，项目进出水水质如表2.1所示。

前面说的参考了广东省标准，到这里就没有了？

表2.1要求达到的污染物去除率

项目

进水水质（mg/l）

出水水质（mg/l）

去除率（%）

BOD5

150

20

86.7%

CODcr

250

90

64%

SS

200

60

70%

NH3-N

20

10

50%

动物物油

50

10

80%

从表中可以看出，要求的各种污染物去除率由大到小的排列顺序为：

BOD5﹥动物物油﹥SS﹥CODcr﹥NH3-N。

污水处理工艺的选择与污染物所要达到的去除效率密切相关，因此首先需要分析各种污染物的去除机理和所能达到的去除程度。

都不知道你下面说这些是什么意思

2.4.1有机污染物（BOD5和CODcr）的去除

好氧处理污水中有机物的去除主要依靠活性污泥的吸附作用和代谢作用。

在活性污泥和污水接触的初期，会出现很高的BOD5去除率，这是因为污水中的有机颗粒和胶体被絮凝和吸附在微生物表面，从而被去除。

但是这种去除作用仅对悬浮物和胶体起作用，对于溶解性的有机物则不起作用。

溶解性有机物直接进入细胞内部通过代谢分解作用，一部分合成新的细胞物质，一部分分解以获得细胞合成所需的能量。

代谢最终产物为二氧化碳、水等稳定无机物。

通过控制污泥负荷在0.3kgBOD5/㎏MLSS·d以下时，很容易使得出水BOD5保持在20mg/L以下。

2.4.2SS的去除

处理出水中悬浮物浓度不仅涉及到出水SS指标，出水中的BOD5、CODcr等指标也与之有关。

因为组成出水悬浮物的主要成分是活性污泥絮体，其本身的有机成分就高，因此较高的出水悬浮物会使出水的BOD5、CODcr等含量增高。

因此，控制出水SS指标是最基本，也是很重要的。

污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然的重力沉降作用即可去除，小直径的有机颗粒靠微生物的降解作用去除，而小直径的无机颗粒（包括大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则靠活性污泥絮体的吸附、网捕作用，与活性污泥絮体同时沉淀而去除。

初沉池可以作为预处理使用，去除污水中的无机颗粒和大直径有机颗粒；二沉池作为生物法处理的后续处理，去除活性污泥絮体。

另外，为了降低出水中悬浮物浓度，减轻二沉池负担，在工程中应采取适当的措施，如：

选用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能。

2.4.3NH3-N的去除

在屠宰废水中，氨氮主要以氨态氮及有机氮形式存在，这两种形式的氮称为凯氏氮，用TKN表示，而硝基氮（包括硝酸盐和亚硝酸盐）含量较少，这些不同形式的氮统称为总氮。

氨氮的去除包括两部分，一部分氨氮通过微生物的新陈代谢作用，进入微生物体内，合成新的细胞物质随着剩余污泥排走，另一部分氨氮首先在好氧段溶解氧充足的情况下由亚硝化细菌和硝化细菌的硝化作用，氧化为硝基氮，再在缺氧段利用反硝化细菌，以有机碳为电子供体，硝基氮为电子受体，将其反硝化还原为N2，溢出水面释放到大气中。

发生的生化反应包括：

硝化反应：

2NH3+3O2→2HNO2+2H2O

2HNO2+O2→2HNO3

反硝化反应：

6NO3–＋5CH3OH→5CO2+3N2+7H2O+OH-

硝化和反硝化反应过程中的控制要点有：

①硝化反应为需氧反应，因此，系统内的溶解氧浓度必须维持在2mg/L左右；

②硝化菌比增长速率低、世代周期长，如果系统的污泥龄短，那么硝化菌来不及增殖就从系统中排出，因此要求系统污泥龄大于硝化反应所要求的污泥龄，也就是说系统要维持在较低的污泥负荷下运行，培养出足够数量的硝化细菌；

③硝化反应每氧化1g氨氮要消耗碱度7.14g（以CaCO3计），当原水的碱度不够时必须及时调整碱度，减轻pH值变化对亚硝化细菌比增长速率的影响；

④溶解氧会与硝酸盐竞争电子供体，对反硝化过程有抑制作用，因此反硝化工程要保证