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600吨小区污水处理设计

前言

目前，我国有200多个城市缺水。

北京每年缺水10多亿立方米，地下水位有的地方已降到30多米；深圳每天至少缺水10万立方米。

另外由于污染严重，我国七大水系中86%的城市河段普遍超标，全国7亿多人饮用大肠杆菌超标的水，1.64亿人饮用有机污染严重的水，3500万人饮用硝酸盐超标的水。

进入21世纪，我国水资源供需矛盾进一步加剧。

据预测，2010年全国总供水量为6200～6500亿m3，相应的总需水量将达7300亿m3，供需缺口近1000亿m3，2030年全国总需水量将达10000亿m3，全国将缺水4000～4500亿m3。

也就是说，在今后30年中，水资源供水量要增加4000～4500亿m3，完成这项任务非常艰巨。

水资源是量与质的高度统一，水的污染降低了水资源的质量，由于污水排放量和毒性的增加，污水排放前又未能全部妥善处理，更加剧了水资源的紧缺。

为了减轻水环境的污染，我们必须对污水处理后排放；为了缓解水供应的压力，我们必须回用一部分水。

对小区生活污水处理达标后，可以用来作为小区绿化用水，景观喷泉用水，洗车，喷洒道路等。

生活污水是人们在日常生活中产生的各种污水的混合液。

生活污水中的有机成分所占比重大，它包括糖类、各种氨基酸和非挥发性及挥发性有机酸、醇、醛、酮和洗涤剂等可溶性物质。

在悬浮物中，以蛋白质、碳水化合物和脂肪为主，生活污水中还含有多种微生物，生活污水排放于水体，使水质恶化，水体污染严重时通过有机物的生物氧化降解，可导致水体的溶解氧耗尽，并腐败变黑发臭，其中含氮、磷、硫较高。

此外，生活污水还能传播病菌、病毒和寄生虫卵，直接影响人们的身体健康。

另外，居民小区污水还有排放量小、水质水量变化大、处理难度小、可生化性好、含有相当浓度的N和P、排放上具有间歇性和不稳定性等特点。

设计任务

1设计任务：

某居民小区600m3/d小型污水处理厂设计

2任务要求：

进水口位于地下1.5m（标高），总水回用占30%，并根据所确定的工艺和计算结果，绘制污水处理厂总平面布置图，高程图，工艺流程图。

3设计基础资料：

3.1水量

平均水量：

25m3/h

3.2排放标准

《污水综合排放标准》（GB8978-1996一级排放标准

3.2水质：

表一：

进水水质和出水水质

COD

（mg/L）

BOD

（mg/L）

油类

（mg/L）

进水水质

306

198

120

执行标准

≤60

≤20

≤5

≤20

≤10

≤0.5

出水水质

0.5

第一章工艺流程的确定

第一节工艺的确定及其特点

由于居民小区污水具有有排放量小、水质水量变化大、可生化性好、含有相当浓度的N和P、排放上具有间歇性和不稳定性等特点，故选择SBR法。

SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。

与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。

它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。

正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点：

1、理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。

2、运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。

3、耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。

4、工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。

5、处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。

6、反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。

7、SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。

8、脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。

9、工艺流程简单、造价低。

主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。

由于上述技术特点，SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。

就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况：

1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。

2）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。

3）水资源紧缺的地方。

SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。

4）用地紧张的地方。

5）对已建连续流污水处理厂的改造等。

6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。

图一：

SBR示意图

第二节流程确定及设计参数

居民生活污水经管道进入化粪池，化粪池中的污水经格栅过滤后流入集水池，集水池中的污水进入调节池，调节池中的污水又由提升泵提升到SBR反应池处理，经SBR反应池处理后的达标上清水外排，经消毒后用来做树木花草灌溉，再除臭后用于洗车。

SBR池中的剩余污泥、调节池、集水池与化粪池中的沉泥，经压干消毒后作为树木农肥。

地方ddvip

图二：

工艺流程示意图

曝气方式：

采用水下曝气。

第二章环境条件

略

第三章污水处理厂工艺设计及计算

第一节格栅

进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。

小区所排放的生活污水中的悬浮物具有多、杂的特点，例如：

头发、小件丝织品、袋装洗发露或沐浴露的袋子等，故拟用B型平面格栅。

2.1设计说明

根据《水污染控制工程》中格栅和筛网的有关内容，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，渠内流速0.4～0.9m/s。

如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，沟渠内将发生沉淀。

此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。

格栅栅条间隙拟定为20.00mm。

2.2设计流量：

1.平均流量

Qd=600m3/d=25m3/h=6.944×10-3m3/s=6.944L/s

2.最大设计流量

Qmax=Kz·Qd=2.18×25m3/h=54.5m3/h=0.01514m3/s

2.3设计参数：

栅条净间隙为b=20.00mm栅前流速ν1=0.7m/s

过栅流速0.6m/s栅前部分长度：

0.5m

格栅倾角δ=60°单位栅渣量：

ω1=0.07778m3/（103m3污水）

2.4设计计算：

2.4.1确定栅前水深

根据最优水力断面公式

计算得：

所以栅前渠宽约0.2080m。

栅前水深h=0.104m

2.4.2格栅计算

1）格栅槽总宽度B

栅条的间隙数量n为

式中：

Qmax——最大设计流量，m3/s；

b——栅条间隙，m；

h——栅前水深，m；

v——污水流经格栅的速度，m/s；

α——格栅安装倾角，（°）；

——经验修正系数。

故：

格栅槽总宽度

：

设计采用横截面为宽10、长50的迎水面为半圆的矩形不锈钢为栅条，即S=0.01m。

式中：

B——格栅槽宽度，m；

S——栅条宽度，m；

b——栅条净间隙，m；

n——格栅间隙数。

所以，

2）过栅水头损失

通过格栅的水头损失h2可按下式计算：

式中：

h2——过栅水头损失，m；

h0——计算水头损失，m；

g——重力加速度，取9.81m/s2；

k——系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般采用k=3；

ξ——阻力系数，其值与格栅栅条的断面几何形状有关，对于迎水面为半圆的矩形断面，

3）栅后槽的总高度H

式中：

H——栅后槽总高度，m；

h——栅前水深，m；

h1——格栅前渠道超高，一般取h1=0.3m；

h2——格栅的水头损失，m。

H=0.104+0.3+0.03462=0.4386m

4）格栅的总长度L

式中：

L1——进水渠渐肩宽部位的长度，m，

，其中，B1为进水渠道宽度，m，α1为进水渠道渐宽部位的展开角度，一般取20°；

L2——格栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度，一般取L2=0.5L1；

H1——格栅前槽高，m。

＝0.104+0.3＝0.404m

？

图三：

格栅简图

2.4.3栅渣量计算

对于栅条间距b=20.0mm的中格栅，对于小区生活污水，预计每单位体积污水烂截污物为W1=0.07778m3/（103m3污水）

每日栅渣量W：

式中：

W——每日栅渣量，m3/d；

W1——单位体积污水栅渣量，m3/（103m3污水），一般取0.1～0.01，细格栅取大值，粗格栅取小值；

Kz——污水流量总变化系数。

故：

=0.04667m3/d

拦截污物量小于0.2m3/d，宜采用人工清渣。

第二节集水池

每天的不同时间段，小区产生的生活污水的水量是不均衡的，为了保证提升泵的正常运行，采用集水池收集生活污水。

2.1设计说明

集水池的设计最高水位与设计最低水位之间的容积为有效容积。

容积过小，则水泵开停频繁；容积过大，则增加工程造价。

对污水泵应控制单台泵开停次数不大于6次／h。

集水池的设计一般应注意下列几点：

1水泵吸水管或叶轮应有足够的淹没深度，防止空气吸入，或形成涡流时吸入空气。

2泵的吸人喇叭口与池底保持所要求的距离。

3水流应均匀顺畅无旋涡地流进泵吸水管，每台水泵的进水水流条件基本相同，水流不要突然扩大或改变方向。

4集水池进口流速和水泵吸入口处的流速尽可能缓慢。

2.2设计计算

该小型污水处理厂的设计处理能力为600m3/d，平均每小时水量为25m3/h,则设定集水池有效容积Vj为25m3，设计集水池的尺寸为3.8m×3.8m×2m，设计选用带自耦装置的潜污泵2台。

有效容积高h：

最低水位hj1=0.169m

最高水位hj2=1.9m

第三节调节池

小区生活污水水量变化大，在一天中，用水高峰期会产生大量的生活污水，低峰期产生的生活污水就很少，甚至没有，而且不同时间段内产生的污水的水质情况也有差别。

因此采用调节池用于污水贮存、调节生活污水水量，并进行预曝气以均化水质。

3.1设计说明

调节池，狭义的定义是为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，在废水处理设施之前设置构筑物。

调节池的容量取决于日排水量及排水量的变化规律。

采用水下曝气进行预曝气。

3.2设计计算

设计污水排放量为600m3/d，估计SBR反应池的一个工作周期为T=8h，一天有3个周期。

则调节池的有效容积Vt：

设计调节池的尺寸为12m×8m×2.5m

有效容积高ht：

第四节提升泵

第五节SBR反应池

5.1设计说明

SBR工艺采用可变间歇式反应器，省去了回流污泥系统及沉淀设备，曝气与沉淀在同一容器中完成，利用微生物在不同絮体负荷条件下的生长速率和生物除磷脱氮机理，将生物反应器与可变容积反应器相结合而成的循环活性污泥系统。

5.2设计参数

项目

参数

污泥负荷

0.1～0.15kgBOD/（kgMLSSd）

污泥龄

20～30d

工作周期

进水

反应

沉淀

1.5h

排水

闲置

0.5h

排出比（1/m）

1/2～1/6

安全高度

0.5m以上

5.3设计计算

5.3.1设计依据及参考资料

设计流量Q=600m3/d,污水流量总变化系数Kz=2.18，设计水温T=15℃，最大流量Qmax=Q·Kz=600×2.18=1308m3/d。

COD

（mg/L）

BOD

（mg/L）

油类

（mg/L）

进水水质

306

198

120

出水水质

0.5

5.3.2SBR设计计算

1）硝化所需要的最低好养污泥龄θS.N

式中：

θS。

N——硝化所需要的最低好养污泥龄，d；

μ——硝化细菌比生长速率，d，t=15℃时，μ=0.47d-1；

T——污水温度，℃；

fs——安全系数，取fs=2.3～3.0

取fs=3.0，则

2）系统所需要的反硝化能力（NO3-ND）/BOD5：

式中：

——系统所需要的反硝化能力，kgN/kgBOD5；

TNi——进水总氮浓度，mg/L；

TNe——出水总氮浓度，mg/L；

S0——进水BOD5浓度，mg/L。

取TNi=38mg/L，TNe=10mg/L，S0=198mg/L。

则有：

3）各部分处理时间的确定

进水时间ti=1h，曝气时间ta=4h。

有效反应时间：

tR=ti+ta=1+4=5h

沉淀时间ts=1.5h，滗水时间td=1h，闲置时间t0=0.5h。

一个周期TN：

TN=ti+ta+ts+td+t0=1+4+1.5+1+0.5=8h

4）硝化反硝化的有效污泥龄θS.R

式中：

θS.R——硝化反硝化的有效污泥龄，d；

θS。

N——硝化所需要的最低好养污泥龄，d；

tan—缺氧阶段所经历的时间，h；

ta—好氧阶段所经历的时间，h。

由于tan=ti=1h，故有：

总污泥龄θS.T

5）日产污泥量Sp（以干污泥计）

式中：

Sp——日产污泥量，kg/d；

Qmax——最大流量，m3/d；

S0——进水BOD5浓度，kg/m3；

θS.R——硝化反硝化的有效污泥龄，d；

SSi——进水SS浓度，kg/m3；

SSe——出水SS浓度，kg/m3；

YH——异养微生物的增殖速率（一般0.5-0.6），kgDS/kgBOD5；

bH——异养微生物的内源呼吸速率（0.08），d-1；

YSS——不能水解的SS的分率（一般0.5-0.6）；

fT.H——异养微生物的生长温度修正，fT.H=1.072（T-15）

Sp.chemical——加药产生的污泥量，kg/d。

Qmax=1308m3/d，S0=0.198kg/m3，θS.R=7.98d，SSi=0.12kg/m3，SSe=0.02kg/m3，YH=0.5kgDS/kgBOD5，bH=0.88d-1，Sp.chemical=0,fT.H=1.072（15-15）=1。

代入上式得：

Sp=187.2kg/d

设池子数n=2，则每个池子的污泥总量ST.P，kg/池（以干污泥计）

6）每个池子的贮水容积V0水m3

设Ｖ０水占池子总体积V0的31.25%，则：

7）滗水高度△H

沉淀时间t一般是从曝气结束后10min开始，至滗水结束时止，所以

为了保证出水水质，滗水水位与污泥面之间要求有一个最小安全高度Hs，一般为0.6～0.9m，取Hs=0.7m。

污泥浓度

取污泥沉降指数SVI=140mL/g

污泥沉降速度

由

，则

第六节污泥浓缩池

6.1总泥量：

W=W1+W2=419.6+192=611.6m3/d=25.48m3/h

脱水后污泥的含水率P3=95%

6.2沉淀池剩余污泥浓缩后体积：

6.3气浮池污泥浓缩后体积：

6.4总产泥量：

6.5浓缩池设计计算：

（悬挂式中心传动）

设两座辐流式浓缩池，池内设一台带搅动栅的中心传动刮泥机，并带工作桥。

，进泥管采用上部进泥，每池进泥管上设手、电动闸阀一个，可控制两池进泥状态。

6.5.1参数：

污泥量Q污泥=611.6m3/d=25.48m3/h，表面水力负荷q`=0.66m3/m2。

h，停留时间7h

池底倾角

；底部泥斗：

上直径d1=3m，下直径d2=2m，

6.5.2池体计算：

单池面积：

，直径D=5m

有效水深：

h2=4m，有效体积：

池底落差：

池底体积：

泥斗高：

泥斗体积：

单池总有效体积：

总高：

H=h1+h2+h3+h4=6.03m（h1为超高，取0.3m）

双池总体积：

178.94m3

校核：

合乎要求

第七节脱水机房

　　脱水机房由污泥混合池、脱水机房及泥饼堆放间合建而成。

污泥混合池平面尺寸为2m×1.5m，有效水深2m。

为了避免剩余污泥在混合贮池内沉淀，设有搅拌机一台。

　　脱水间平面尺寸为18.74m×12m，安装有制药液装置一套，最大制备能力10kg/hr聚合物粉末，采用PLC作为混凝剂，药液浓度0.5%，投药泵2台（1用1备），选用计量泵，Q=0.5～1.5m3/hr，H=20m。

另外设螺杆泵两台（一用一备），从混合池抽吸污泥到脱水机。

设带式压滤机2台（一用一备，与螺杆泵和投药泵对应），处理能力为30m3/hr，脱水后污泥通过无轴螺旋输送机，输送至污泥堆放间，运到污水厂附近的垃圾焚烧场进行处理。

污泥堆放间与脱水机房合建。

带式压滤机：

脱水后污泥含水率P4=80%，成泥饼状

脱水后泥饼体积：

泥饼运输采用TD—75型皮带运输机。

第八节其他

8.1一级缓冲池：

各池体积IU1=1500m3；IU2=100m3；IU3=300m3；IU4=2000m3

IU5=700m3；IU6=100m3；IU7=50m3；IU8=220m3

8.2二级缓冲池：

各池体积IU123=2500m3；IU59=1300m3；IU45678=4000m3

（IU—池子代号，详细见附平面图）

8.3事故池：

3个，单池体积为4800m3

8.4生活污水泵房：

半地下式结构，房底标高为-2.30m，集水池液面标高为0.90m，进水管直径DN500，通过DN300管道输送到污水处理流程。

8.5出水调节池：

通过DN1200的管道与出水连接井相连，出水连接井的出水管DN2000（标高-0.60m），与排海泵站相连，当涨潮时，电动蝶阀将关闭，退潮时阀们打开排放污水。

8.6加药间：

备有硫酸储液罐一个，20m3

氢氧化钠储液罐一个，20m3

氯化铁储液罐一个，20m3

第四章水头损失

构筑物

液位（m）

自身水头损失（m）

沿程水头损失（m）

总水头损失（m）

一级缓冲池

8.80

0.20

0.43

0.63

二级缓冲池

8.17

0.07

0.20

0.27

均化池

7.90

0.20

0.10

0.30

中和池

8.82

0.25

0.21

0.46

生化池

8.36

0.39

0.19

0.58

沉淀池

7.76

0.14

0.54

0.68

混凝池

7.08

0.26

0.04

0.30

絮凝池

6.78

0.20

0.04

0.24

气浮池

6.54

0.12

0.42

0.54

出水调节池

5.00

0.80

0.60

1.40

出水连接井

3.60

0.20

0.40

0.60

第五章总结与参考文献

总结：

通过比较完善的处理工艺，该化工区的污水经处理后基本上能够达到国家污水排放标准，只是在生产运行过程中，NH4-N指标难以把握，对于活性污泥的管理比较麻烦，虽然具有比较完善和先进的污水预处理系统，但水质变化比较频繁时，处理能力也会受到很大的影响，而且采用表曝机对生化池进行曝气充氧时，其声音和所造成的气味也对厂区环境具有一定的影响。

污水的预处理使用先进的在线测毒仪，做到充分减少超标污染物对活性污泥的冲击，给污泥提供较好的环境。

活性污泥法对COD及BOD的去除效果确实较好，采用推流式并用六台曝气机对污水进行曝气，不但对污水和污泥充分混合，也能较灵活的调节水中的DO值。

混凝与气浮相结合能很好的去除悬浮固体，并也能去除浮油等污染物质，

参考资料：

《水处理工程CAD技术应用及事例》杨松林主编化学工业出版社

《水污染控制工程》胡享魁主编武汉理工大学出版社

《给排水工程专业毕业设计指南》李亚峰尹士君主编化学工业出版社

《给水排水工程专业工艺设计》南国英张志刚主编化学工业出版社

《环保设备设计与应用》罗辉主编高等教育出版社

《给水排水设计手册（第九册）专用机械第三版》

上海市政工程设计研究院主编中国建筑工业出版社

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