城市生活污水处理.docx
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城市生活污水处理
摘要
随着城市工业生产的发展，城市人口的递增，城市规模的扩大，城市生活污水排出量日益增多，城市污水的肆意排放，致使城市周围环境污染十分严重，严重威胁人类的生产生活环境和其他生物的生存环境。
本设计主要应用接触氧化法处理城市生活污水，首先了解国内外各种污水处理技术的特点，结合各自特点来优化自己的设计。
本设计针对城市生活污水水质特征，对SBR、氧化沟和A2/O工艺进行比选，选择SBR作为主体工艺。
污水通过格栅→沉砂池→SBR池工艺处理后，达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》的二级排放标准。
关键词:
城市生活污水；沉砂池；SBR工艺
Abstract
Withthedevelopmentof city industrialproduction, increaseof city population, theexpansionofcityscale, city life sewage dischargeamount isincreasing, thewantondischargeof sewage inthe city, the city environmental pollutionisveryserious, seriousthreattohumanproductionandlivingenvironment and livingenvironment.Citylifesewagetreatmentis thedesignofthemain applicationof contactoxidationprocess, thefirsttounderstandthecharacteristics ofvarious wastewatertreatmenttechnology athomeandabroad, combinedwith theirown characteristics tooptimizetheir design.Thedesignfocusedonthequalitycharacteristicsofmunicipalwastewater.SBR,oxidationditchprocessandA2/OwerecomparedandSBRwasselectedasthemainprocess.TheTechnologyprocessis:
wastewater→Screenmachine→GritBasin→SBRpool→Effluent.Theeffluentmeetsthesecond-levelofthedischargestandards,whichwasruledinthe.
Key words:
cityliving area sewage;GritBasin; SBR
目录
摘要I
AbstractII
目录III
1绪论1
1.1城市生活污水概述1
1.2生活废水的产生1
1.3常见的城市生活污水处理方法1
1.3.1A/O工艺1
1.3.2A²/O工艺2
1.3.3氧化沟工艺2
1.3.4SBR及其改进工艺2
1.3.5曝气生物滤池工艺3
1.4未来城市生活污水处理发展趋势及应用4
1.4.1膜分离技术的应用4
1.4.2分子生物技术的应用4
1.5脱氮除磷污水处理技术存在诸多问题：
5
2污水处理工艺的比较选择6
2.1工艺流程6
2.1.1SBR工艺6
2.1.2A2/0工艺6
2.1.3氧化沟工艺7
2.2工艺说明与比选7
2.2.1三种主体工艺的说明7
2.2.2三种工艺的比选8
3设计概述10
3.1设计水质、水量10
3.1.1污水具有以下特征：
10
3.1.2设计进水水质10
3.1.3设计出水水质10
3.2设计依据10
3.3设计原则11
3.4方案选择及工艺流程11
3.4.1方案选择11
3.4.2工艺流程12
3.4.3污泥的最终处置12
4设计计算13
4.1格栅13
4.1.1设计说明13
4.1.2设计计算13
4.2平流沉砂池的设计计算14
4.3SBR池15
4.3.1设计说明16
4.3.2设计计算16
4.4污泥浓缩池18
4.4.1设计说明18
4.4.2设计计算19
4.5水力损失计算20
5平面布置、高程布置以及费用计算22
5.1平面布置22
5.2高程布置22
5.3费用计算22
6运行管理及工程概算24
6.1人员编制24
6.2运行条件及管理25
结论27
致谢28
参考文献29
附录A31
附录B43
1绪论
1.1城市生活污水概述
城市生活污水主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒的无机盐类，生活污水中含氮、磷、硫多，致病细菌多。
人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。
主要是粪便和洗涤污水。
[1]总的特点是含氮、含硫和含磷高,在厌氧细菌作用下，易生恶臭物质。
城市生活污水水质水量特征为：
水质、水量小时变化系数较大，污染物浓度通常比城市污水低，污水可生化性好，处理难度较小；且由于其污染来源比较简单，从处理技术和处理成本角度考虑，具有相当的技术可行性和很高的回用价值。
随着城镇化的不断推进，人们对水资源的需求大大超过了水资源的储存量，进入新世纪之后，在一些原先水资源丰富的国家也出现了水资源枯竭和污染的严重局面。
随着城市工业生产的发展，城市人口的递增，城市规模的扩大，城市生活污水排出量日益增多，城市污水的肆意排放，致使城市周围环境污染十分严重，严重威胁人类的生产生活环境和其他生物的生存环境。
1.2生活废水的产生
城市生活污水是人们日常生活产生的一种有机废水,主要来自小区里的家庭、商业、机关学校、及其他小区公共设施。
小区生活污水主要来自洗菜、做饭、淋浴、冲厕等。
污水中COD、BOD、SS含量不高，不属于高浓度有机废水，易降解。
污水中的氮、磷含量较高，脱氮除磷是污水处理的关键部分。
1.3常见的城市生活污水处理方法
现如今常见的生活污水处理方法有：
A/O工艺，A²/O工艺，氧化沟工艺，SBR及其改进工艺。
下面就各种的处理原理以及处理的优点、缺点进行进一步的说明。
1.3.1A/O工艺
A/O（缺氧/好氧）法对于大型活性污泥法污水处理厂来说，处理效果较稳定，且实现了脱氮或除磷的目标，能耗和运营费用也较低；其缺点是处理单元多，管理较复杂，且不能同步脱氮和除磷。
用于除磷的A/O工艺的最主要特征是高负荷运行、泥龄短、水力停留时间短；用于脱氮的A/O工艺的负荷很低，泥龄长、水力停留时间长。
1.3.2A²/O工艺
A²/O（厌氧/缺氧/好氧）工艺同时具有脱氮除磷的效果，其工艺原理是磷在厌氧区被释放，在好氧区被吸收，达到除磷目的；污染物在好氧区被氧化降解，去除COD和BOD5，同时在硝化菌作用下，有机氮转化的氨氮继续转化为亚硝酸氮和硝酸氮，含有硝酸氮的大量混合液回流到缺氧区进行反硝化脱氮[2]。
该工艺主要优点是对COD、BOD5、SS等具有较高的去除率，对脱氮除磷也具有较高的去除效果，具有运行费用低、占地少，出水水质好等特点；其缺点是运行管理要求较高，投资较大，节能差。
1.3.3氧化沟工艺
氧化沟又称循环曝气池、无终端曝气池，是活性污泥法的一种变型，通常采用延时曝气，在污水净化的同时污泥得到稳定处理。
常见的氧化沟有Carrousel氧化沟、交替工作式氧化沟、Orbal氧化沟、一体化氧化沟等。
与活性污泥法相比，它具有处理工艺及构筑物简单、无初沉池和污泥消化池（一体式氧化沟还可以取消二沉池和污泥回流系统）、泥龄长、剩余污泥少且容易脱水、处理效果稳定等特点；但也存在着负荷低、占地大的缺点[3]。
1.3.4SBR及其改进工艺
（1）SBR工艺
SBR工艺也叫序批式活性污泥法，其最根本的特点是处理工序不是连续的，而是间歇的、周期的，污水一批一批地经过进水、曝气、沉淀、排水，然后又周而复始。
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，该工艺具有以下优点：
出水水质稳定、水质好；耐冲击负荷；运行管理简单、自控水平高；占地面积小、造价低、操作灵活。
但SBR法存在的曝气系统易堵塞，故障率高，人工操作管理繁琐，监测手段要求高等缺点也影响了其使用。
（2）ICEAS工艺
传统SBR是问歇进水，切换频繁，并且至少需要两池以上来回倒换，很不方便，于是出现了连续进水的ICEAS工艺。
该工艺的主要改进是在反应池中增加一道隔墙，将反应池分隔为小体积的预反应区和大体积的主反应区，污水连续流人预反应区，然后通过隔墙下端的小孔以层流速度进人主反应区。
在保持传统的SBR工艺特点的同时，该工艺省去了问歇进水的麻烦。
但该工艺设备造价偏高，技术全部进口，操作运行要求严格。
（3）CAST工艺
CAST工艺是SBR工艺中脱氮除磷效率最好的一种，它对SBR工艺最大的改进是在反应池前段增加一个选择段，污水首先进入选择段，与来自主反应区的回流混合液混合，在厌氧条件下，选择段相当于前置厌氧池，为高效除磷创造了有利条件[4]。
该工艺的另一个特点是利用同步硝化反硝化原理脱氮，在主反应区，反应时段前期控制溶解氧不大于0.5mg/L，处于缺氧工况，利用池中原有的硝态氮反硝化，然后利用同步硝化产生的硝态氮反硝化；到反应时段后期。
加大充氧量，使主反应区处于好氧工况，完成生物除磷反应，并保证出水有足够的溶解氧。
CAST工艺设计和运行管理简单，处理效果稳定，已被多座中小型污水处理厂所采用。
（4）UNITANK工艺
UNITANK工艺是20世纪90年代比利时西格斯公司在三沟式氧化沟的基础上开发出来的。
它由3个矩形池组成，其中外边两侧的矩形池既可做曝气池，又可做沉淀池，中问一个矩形池只做曝气池。
该工艺连续进水、连续出水、常水位运行，具有脱氮功能及流程简单的特点，同时还有容积利用率低、设备闲置率高、除磷功能差等不足，要求除磷时则需要化学除磷[5]。
1.3.5曝气生物滤池工艺
曝气生物滤池是当前发展较快的一种新型生物处理技术，具有占地面积小、出水水质高、投资省、运行灵活方便、易于管理、抗冲击能力强等特点，在污水的有机物去除、硝化去氨、反硝化脱氮、除磷以及微污染水源水的预处理过程中有着较好的应用前景。
曝气生物滤池的基本原理是：
在一级强化的基础上，以颗粒状填料及其附着生长的生物膜为主要处理介质，实现污染物在同一单元反应器内除．省去了二次沉淀设备。
反应器内存在着不刚的好氧、缺氧区域，可同步实现硝化和反硝化，在去除有机物的同时达到脱氮的目的。
该工艺存在的主要问题包括：
进水一股要求进行预处理，增加了工艺的复杂性；进水悬浮物较多时，运行周期短，反冲洗频繁；产生的污泥稳定性差，进一步处理比较困难；同步生物除磷效果不好．一般多采用化学法进行，增加了药剂的使用量等等。
1.4未来城市生活污水处理发展趋势及应用
活性污泥工艺的发展趋势：
通过几十年的研究与实践，活性污泥工艺已经成为一种比较完善的工艺。
在池形、运行方式、曝气方式、载体等方面已经很难有较大的发展。
用常规手段也已经很难在生物学方面有所突破。
有学者认为该工艺未来两个大的方向是膜分离技术和分子生物学技术的应用。
1.4.1膜分离技术的应用
用膜分离代替沉淀进行泥水分离，可带来活性污泥工艺的以下变化：
①不再存在污泥膨胀问题。
在调控活性污泥系统时，不必再考虑污泥的沉降性能问题，从而使工艺控制大大简化；
②曝气池的污泥浓度将大大提高（MLSS可以大于20000mg/L）从而使系统可在超大泥龄、超低负荷状态下运行，充分满足去除各种污染物质的需要；
③在同样的处理要求下，可使曝气池容积大大减小，节省处理厂的占地面积；
④污泥浓度的提高，将要求较高的曝气速率，因而纯氧曝气将随着膜分离而被大量采用。
虽然膜分离目前还存在易堵塞等方面的问题，但这些问题正逐步得到解决。
实际上，目前已有一批膜分离活性污泥系统在运行，如日本hiroshiwa市的Higashi污水处理厂的膜分离系统已连续运行3年[6]。
1.4.2分子生物技术的应用
目前分子生物技术已开始应用于污水处理领域。
为搞清聚磷菌除磷的生化机理，已开始用分子诊断技术获取聚磷菌的遗传信息。
现在从活性污泥中已发现的30多种丝状菌中，只有4种准确命名及生物分类学定位，因为这些丝状菌大部分无法进行分离纯培养[7]。
目前正用分子诊断技术进行这些丝状菌的生物学定位，以进一步准确了解其特性。
分子诊断技术的大量应用，活性污泥微生物基因库的建立，在此基础上用基因技术培育具有高效活性的污泥菌种，进一步提高处理效果，是未来发展的方向。
1.5脱氮除磷污水处理技术存在诸多问题：
（1）先天碳源不足，现有工艺对总氮去除有难度。
中国环境规划院副院长曾经总结说，就运行来说，一些工业企业缺乏深度治理设施，且运行管理不到位，无法稳定达到排放标准。
而早期建设的城市污水处理厂污水管网不配套，运行负荷率低，运行水平低下，水处理费征收不足，监管不力等因素也影响实际处理效果，这些都使我国目前氨氮去除率总体较低。
而一些客观的非技术因素先天决定了氨氮控制特别是脱氮的困难，由于我国城镇污水水质水量变化较大，污水碳氮比普遍偏低、进水无机悬浮物固体普遍偏高，再加上低水温和工业废水的影响，要想持续稳定达标比较难。
（2）不能稳定达标排放关键是缺少工业的优化。
通过升级改造，提高运行人员的素质，可有效提高工艺处理能力。
但升级改造投资大，在资源有限时，对升级改造的标准、范围需要有所选择。
任何一套脱氮处理系统实际上都具有较大的优化运营空间。
运营管理的重点就是根据不用水质的变化调整完善工艺。
（3）定性到定量粗放到精细。
污水处理厂运行要求更高，目前国内污水处理厂普遍存在的问题是，相对于高标准的脱氮除磷要求，缺氧段时间短了，要做到高效脱氮除磷，需要核算控制的指标是较为复杂的[8]。
2污水处理工艺的比较选择
城市生活污水除了去除有机污染物，必须脱氮除磷，经查阅资料，现在常见的工艺流程有SBR工艺，A2/0工艺，氧化沟工艺。
2.1工艺流程
2.1.1SBR工艺
图2-1SBR工艺流程图
污水经过格栅去除大颗粒悬浮物以及部分的BOD5。
在通过调节池调节污水的水质水量进入SBR反应器，在反应器内预先培养驯化一定量的活性污泥，当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，去除污染物。
经沉淀处理后水与活性污泥分离，废水外排。
2.1.2A2/0工艺
图2-2A2/O工艺流程图
污水经由一级处理的隔栅和初沉池进入二级处理的厌氧池、缺氧池和曝气池，然后在二次沉淀池中进行泥水分离，二沉池出水后直接排放。
二沉池中一部分污泥作为回流污泥进入二级处理部分，剩余污泥与初沉池污泥进入污泥浓缩池，经浓缩之后的污泥进入脱水机房加药脱水，最后外运。
2.1.3氧化沟工艺
图2-3氧化沟工艺流程图
污水经粗细格栅除去颗粒污染物和漂浮物后，在沉砂池进一步去除泥砂，进入氧化沟进行氧化处理去除有机物和脱氮除磷，出水进入二沉池进行泥水分离，上清液外排。
从二沉池排出污泥部分回流至氧化沟，剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后再送至带式压滤机，进一步脱水后，运至垃圾填埋场。
2.2工艺说明与比选
2.2.1三种主体工艺的说明
（1）SBR工艺
SBR工艺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。
（2）A2/0工艺
A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写，它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。
该工艺处理效率一般能达到BOD5和SS为90%~95%，总氮为70%以上，磷为90%左右，一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
污水首先进入厌氧池，兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。
回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解，此为释磷，所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存，另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs，并在体内储存PHB。
进入缺氧区，反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮，接着进入好氧区，聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外，主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖，并主动吸收环境中的溶解磷，此为吸磷，以聚磷的形式在体内储存。
污水经厌氧，缺氧区，有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低，有利于自养的硝化菌的生长繁殖。
最后，混合液进入沉淀池，进行泥水分离，上清液作为处理水排放，沉淀污泥的一部分回流厌氧池，另一部分作为剩余污泥排放[9]。
（3）氧化沟
氧化沟又名氧化渠，因其构筑物呈封闭的环形沟渠而得名。
它是活性污泥法的一种变型。
因为污水和活性污泥在曝气渠道中不断循环流动，因此有人称其为“循环曝气池”、“无终端曝气池”[10]。
氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，其本质上属于延时曝气系统。
氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、L形、圆形或其他形状，沟端面形状多为矩形和梯形。
2.2.2三种工艺的比选
根据设计要求和设计特点对SBR工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺进行对比，选择出最适合本设计的方案。
（1）A2/O工艺、氧化沟工艺、SBR工艺这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现脱氮、除磷，都是比较实用的除磷脱氮工艺。
（2）由于规模为8万吨/天的中小型污水处理厂来说，SBR工艺与氧化沟工艺是首选，而A2/O工艺对于中小型污水处理厂的建设费用偏高。
（3）就脱氮除磷的效果而言，三者都有着良好的脱氮除磷效果，但是A2/O工艺若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用，而SBR和氧化沟的运行费用偏低。
（4）三种工艺当中建设面积属SBR工艺的建设面积最少，对于用地紧张，地皮较高的城市而言，SBR工艺最为有利。
（5）工程设计的地址为北京，冬季温度较低，在寒冷的气候条件下，因为表面爆气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，所以，在寒冷地区，采用氧化沟工艺，需要采取一些特殊措施，如将氧化沟加盖，而这些措施都使氧化沟工艺在和其它工艺竞争中，处于不利的地位。
（6）在一些水量非常小的小城镇，夜间几乎没有污水产生，这时候SBR工艺和交替式氧化沟工艺有优越性，曝气设备可以白天运转，夜间停止运行。
（7）由于SBR采用鼓风曝气，氧化沟采用机械曝气，鼓风曝气比机械曝气更为省电，就耗能而言，SBR工艺比较节省能源消耗。
（8）随着科技水平的提高，污水厂管理更趋向于简单，容易，而对于管理较为复杂A2/O和氧化沟，SBR具有自动化程度高，管理方便的优势，但是对管理人员的技术要求也比较高。
（9）水质指标上，SBR与氧化沟都有对BOD5、CODCr、SS较高的去除率，但对于除磷效果方面氧化沟不比SBR好，原因是氧化沟属于延时曝气，污泥龄较长。
选择污水厂的处理工艺，是一件复杂的事情，目前的各种处理工艺，都各有优缺点，只有最适合某个工程的工艺，并不存在最先进的工艺。
根据进出水水质、污水厂的规模、当地的经济条件、气候情况、厂址情况、地质条件、电价等情况，因地制宜地选择污水处理工艺，努力达到投资少，运转费用低，运行管理简单，在这些因素难以平衡的条件下，应该优选运转费用低，运行简单的工艺。
从污水处理的成本，污水设备的投资，以及污水处理的效率考虑，决定采用SBR工艺作为本次设计的主体工艺
3设计概述
3.1设计水质、水量
本设计主要是处理城市生活污水，氮磷含量较高。
生活污水量按生活用水量的90%取值，算得平均污水量约为，废水流量变化系数（【室外给水设计规范】）。
污水厂所处地的风向为东风。
生活区排水体制采用生活污水与雨水分流排放，生活污水排至区内污水处理站。
3.1.1污水具有以下特征：
污水中COD、BOD、SS含量不高，不属于高浓度有机废水，易降解。
污水中的氮、磷含量较高，脱氮除磷是污水处理的关键部分。
3.1.2设计进水水质
设计进水水质结合小区所在地区典型生活污水，本工程设计进水水质指标如表3.1．
表3-1进出水水质指标表（单位：
mg/L）
项目
SS
CODCr
BOD5
NH4+-N
TP
污水水质
200
300
150
45
15
排放标准
排放标准：
城镇污水处理厂污染物排放标准。
3.1.3设计出水水质
设计出水排人GB3097中三类水体，执行GB20426-2006 《污水综合排放标准》中二级标准，其主要水质指标如表3.2．
表3.2工程设计出水水质指标（mg/L）
指标
CODCr
BOD5
SS
NH3-N
TP
pH
数值
≤100
≤30
≤30
≤25
≤1
6-9
3.2设计依据
（1）《中华人民共和国水污染防治法》
（2）《污水综合排放标准》（GB20426-2006 ）
（3）《给排水设计规范》
（4）《建筑给排水设计规范》（GBJ15-88）
（5）《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）
（6）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
（7）《给水排水制图标准》（GBT50106-2001）
3.3设计原则
工艺方案的选择对于生活污水处理设施的建设、确保处理设施的处理效果和降低运行费用发挥着最为重要的作用，因此需要结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术，经全面技术经济分析后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式[11]。
在废水处理设施的总体工艺方案确定中，遵循以下原则：
（1）所选工艺必须技术先进、成熟，对水质变化适应能力强，运行稳定，能保证出水水质达到工厂使用标准及国家废水排放标准的要求；
（2）所选工艺应减少基建投资和运行费用，节省占地面积和降低能耗；
（3）所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。
根据进水水质、水量，应能对工艺运行参数和操作进行适当调整；
（4）所选工艺应易于实现自动控制，提高操作管理水平；
（5）所选工艺应最大程度减少对周围环境的不良影响（气味、噪声、气雾等）。
3.4方案选择及工艺流程
3.4.1方案选择
本设计采用污水→→SBR反应池→消毒预备→出水工艺，SBR法是应用最广泛的方法，主要优点是构筑物少，投资省，占地少，设备少，维护方式渐变：
一般不舍调节池，多数情况下可省初沉池，没有二沉池，没有污泥回流系统。
（不设初沉池，增加了后续处理的反应负荷，对于大水量，设初沉淀池更好一些，因为初沉池可以去除SS40%~50%，去除BOD20%~30%,而且由于不设初沉池，后续处理的曝气量会很大，耗电量大大增大）。
曝气时间短、效率高：
SBR曝气池属完全混合间歇反应器（CMB），反应时一般不进水。
从反应时间来看，不同时间曝气
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