某小区生活污水处理工程设计.docx

某小区生活污水处理工程设计.docx

《某小区生活污水处理工程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《某小区生活污水处理工程设计.docx（38页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

某小区生活污水处理工程设计

学号

2008313030110

编号

2012130810

研究类型

应用研究

分类号

X703

湖北师范学院文理学院

毕业设计

设计题目

某小区生活污水处理工程设计

作者姓名

吴浩琨

指导教师

胡巧开

所在院系

化学与环境工程系

专业名称

环境工程

完成时间

2012年5月20日

湖北师范学院文理学院本科毕业设计诚信承诺书

中文题目：

某小区生活污水处理工程设计

外文题目：

TreatmentEngineeringDesignofaDomesticSewageTreatment

学生姓名

吴浩琨

学号

2008313030110

院系专业

化学与环境工程院环境工程

班级

0804

学生承诺

我承诺在毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况。

如有违规行为，我愿承担一切责任，接受学校的处理。

学生（签名）：

年月日

指导教师承诺

我承诺在指导学生毕业论文（设计）活动中遵守学校有关规定，恪守学术规范，经过本人核查，该生毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为该生本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。

指导教师（签名）：

年月日

某小区生活污水处理工程设计

吴浩琨（指导教师：

胡巧开）

（湖北师范学院文理学院化学与环境工程系湖北黄石435002）

摘要：

小区生活污水量不大,对于其污水的处理主要是降低污水中的COD和BOD5以及少量的SS和氨氮。

本设计采用CAST工艺,CAST工艺是循环式活性污泥法的简称，它是在SBR工艺的基础上，增加了选择器及污泥回流设施，并对时序做了一些调整，从而大大提高了SBR工艺的可靠性及效率。

CAST工艺主体构筑物由SBR反应池组成，反应池内主要分为选择区和反应区。

在CAST系统中，至少应设两个池子，以使系统能实现连续进水。

它是利用不同微生物在不同负荷条件下生长速率差异和污水生物除磷脱氮机理，将生物选择器与传统SBR反应器相结合的产物。

本设计COD和BOD5去除率分别达到85%和85%以上，COD浓度低于90mg/L，BOD5浓度低于20mg/L，出水水质稳定，且能达到国家污水综合排放标准（GB8978-1996）的一级标准。

关键词：

生活污水CAST工艺生物除磷脱氮

中图分类号：

X703

TreatmentEngineeringDesignofaDomesticSewageTreatment

WUHaokun（Tutor:

HUQiaokai）

（DepartmentofChemistryandEnvironmentalEngineering,HubeiNormalUniversityofInstituteofArtsandSciences,Huangshi435002,China）

Abstract：

Itisusuallynothugeforcommunitydomesticwastewatertreatment,traditionalSBRprocessandCASTprocessisthepreferredtechnologyofthesmallsewagetreatmentplant.ThisdesignusingCASTtechnology.CASTisshortforcyclicactivatedsludgetechnology,itisonthebasisofSBRprocess,increasingselectorsandsludgerecirculationfacility,thatsolvedtheproblemoftheadjustmentstrategy.IntheCASTsystem,thereshouldbeatleastsettwopool,sothesystemcanachievecontinuouswaterintake.Itistheuseofdifferentmicrobialdifferencesingrowthratesunderdifferentloadconditionsandmechanismofphosphorusandnitrogenremovalfromwastewaterbybiological,bio-selectorandtraditionalproductofthecombinationofSBRreactors.ThisdesignCODandBOD5removalratestomorethan85and85respectively,concentrationofCODconcentrationislowerthan90mg/L,BOD5lessthan20mg/L,waterqualitystabilityandachievethelevelofnationalintegratedwastewaterdischargestandardsGB8978-1996standards.Keywords：

DomesticwastewatertreatmentCASTprocessphosphorusandnitrogenremovalfromwastewaterbybiological.

1.概述1

1.1工程基本情况简介1

1.2设计资料1

某小区生活污水处理设计

吴浩琨（指导老师：

胡巧开）

（湖北师范学院文理学院化学与环境工程系湖北黄石435002）

1.概述

1.1工程基本情况简介

随着生活水平的提高,小区越建越多,居住的居民增多,用水量增多，生活污水量增加，参照于黄石某小区住户平均污水排放量为1100m3∕d（年污水量过40万吨）。

目前，自来水的价格加上其他相关收费合计每立方水2元多，小区每年仅此一项需付出80多万元。

若将上述生活污水处理后可作为小区绿化灌溉及非生活用水等，不仅可以节省自来水费，又可以水环境资源。

因此，对小区生活污水进行处理并综合利用，是一项意义十分重大工程项目。

1.2设计资料

1.2.1设计水量

参照于黄石某小区住户1200户,约5000人,按人均每天生活用水量250L计算,

5000人×250L（人·d）×80%=1000m3/d

5000人×250L（人·d）×90%=1125m3/d

那么本项目设计处理水量取1100m3/d

1.2.2设计水质

设计进水水质、出水标准如表1：

表1污水进水水质、出水标准情况

CODBOD5pHNH3-NSS

进水5212586.0～8.051.1282

出水100206.0～9.01270

设计水量：

1100m³/d单位：

mg/L

1.3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》（GB8978–1996）

（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）

1.4设计范围

本工程设计范围包括小区生活污水处理区内的污水处理工艺、土建工程、管道工程、设备购置等。

设计包括[1]：

（1）对工艺构筑物选型作说明；

（2）污水处理方案原理及确定；

（3）主要处理设施（格栅沉砂池调节池CAST反应消毒过滤污泥浓缩池絮凝斜板沉淀）的工艺说明；

（4）主要设备（格栅沉砂池调节池CAST反应池消毒过滤池污泥浓缩池斜板沉淀池）的选择计算；

（5）总工艺流程图、总平面图、单体设备结构图和高程布置图；

（6）工程投资概算，人员编制及成本分析，运行管理；

（7）工程经济和环境效益分析。

1.5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。

在废水处理设施的总体工艺方案确定中，遵循以下原则[2]：

（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）。

2.处理工艺设计

2.1生活污水处理工艺比较[3]

2.1.1SBR法

SBR工艺中的核心处理设备是一个序批式间歇反应器（SBR反应器），整个运行周期由进水，反应，沉淀，出水和闲置5个基本工序组成，5个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器内依次进行。

在处理过程中，周而复始地循环这种操作周期，以实现污水处理目的。

其一般的工艺流程，如图1：

图1.SBR工艺流程图

该工艺存在的问题及局限如下：

反应器容积利用率低由于其反应器水位不稳定，反应器有效容积需要按照最高水位来设计，大多数时间，反应器内水位均达不到此值，所以反应器容积利用率较低；

水头损失大由于SBR池内水位不恒定，如果通过重力流入后续构筑物，则造成后续构筑物与SBR池的位差较大，特殊情况下还需要要用泵进行二次处理；

不连续的出水要求后续构筑物容积较大，有足够的接受能力。

而且不连续出水，使得SBR工艺串联其他连续处理工艺时较为困难；

设备利用率低当几个SBR反应器并联运行时，每个反应器在不同的时间内分别充当进水调节池，曝气池或是沉淀池，但每个反应器内均需要设有一套曝气系统，各池交替进行的，因此，设备的利用率低。

2.1.2A/O法

反应池分为厌氧区和好氧区，A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起，在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸，使大分子有机物分解为小分子有机物，不溶性的有机物转化成可溶性有机物，当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时，提高污水的可生化性，提高氧的效率，实现污水无害化处理。

有机物被氧化分解两个反应区进一步划分为体积相同的格产生推流流态，厌氧区分格有利于改善污泥的沉淀性能，而好氧区分格有利于实现脱氮除磷，该工艺适合于处理水产品加工污水含氮量高的污水。

其简单的工艺流程大致如图2：

图2.A/O工艺流程图

该工艺存在的问题如下：

由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有独特功能的污泥，难降解物质的降解率较低；

若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大运行费用。

此外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90％；

③影响因素：

水力停留时间，污泥泥龄。

2.1.3生物接触氧化法

生物接触氧化法的处理构筑物是浸没曝气式生物滤池，也称生物接触氧化池。

生物接触氧化池内会设有填料，填料被浸没在废水中，填料上长满生物膜，废水与生物膜接触过程中，水中的有机物被微生物吸附，氧化分解并生成新的生物膜。

从填料上脱落的生物膜随出水流到二次沉淀池后被除去，废水便会得到净化。

该工艺存在的问题如下：

如运行不当，填料可能堵塞；

布水布气不宜均匀；

③脱氮除磷能力较差。

2.1.4AB工艺

AB工艺是吸附-生物降解工艺的简称，是在常规活性污泥法和两段活性污泥法基础上发展起来的一种新型的污水处理技术。

AB法工艺的主要特征:

a.A段在很高的负荷下运行，其负荷率通常为普通活性污泥法的50~100倍，污水停留时间只有30~40min，污泥龄仅为0.3~0.5d。

污泥负荷较高，真核生物无法生存，只有某些世代短的原核细菌才能适应生存并得以生长繁殖，A段对水质、水量、PH值和有毒物质的冲击负荷有极好的缓冲作用。

A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高。

b.B段可在低的负荷下运行，负荷范围一般为<0.15kgBOD/（kgMLSS.d），水力停留时间为2~5h，污泥龄较长，且一般为15~20d。

在B段曝气池中生长的微生物除菌胶团微生物外，有相当数量的高级真核微生物，这些微生物世代期比较长，并适宜在有机物含量比较低的情况下生存和繁殖。

c.A段与B段各自拥有独立的污泥回流系统，相互隔离，保证了各自独立的生物反应过程和不同的微生物生态反应系统，人为地设定了A和B的明确分工。

优点：

具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。

对有机底物去除效率高。

系统运行稳定。

主要表现在：

出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。

有较好的脱氮除磷效果。

节能。

运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。

经试验证明，AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%~25%。

缺点：

A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。

当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD55%~60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮。

污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。

2.1.5A2/O工艺

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。

优点:

A2/O工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺，总的水力停留时间少于其他同类工艺。

而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下，不易发生污泥膨胀。

运行中切勿投药，厌氧池和缺氧池只有轻缓搅拌，运行费用低。

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。

缺点：

基建费和运行费均高于普通活性污泥法，运行管理要求高。

2.1.6曝气生物滤池（BAF）法

曝气生物滤池是90年代初兴起的污水处理新工艺，已在欧美和日本等发达国家广为流行。

该工艺具有去除SS、COD、BOD、硝化、脱氮、除磷、去除AOX（有害物质）的作用其特点是集生物氧化和截留悬浮固体与一体，节省了后续沉淀池（二沉池），其容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好：

运行能耗低，运行费用省

　　曝气生物滤池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填（滤）料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。

曝气生物滤池（BAF）70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。

优点：

　　a.总体投资省，包括机械设备、自控电气系统、土建和征地费；

b.占地面积小，为常规处理工艺占地面积的80%，厂区布置紧凑、美观。

c.处理出水质量好，可达到中水水质标准或生活杂用水水质标准；

　　d.工艺流程短，氧的传输效率高，供氧动力消耗低，处理单位污水的电耗低；

e.过滤速度高，处理负荷大大高于常规处理工艺；

缺点：

曝气生物滤池运行维护较复杂，尤其是填料的反洗与更换，从而导致运行费用也较高。

2.1.7MBR工艺

膜-生物反应器工艺（MBR工艺）是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。

它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。

活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（SRT）可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。

因此，膜-生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。

与传统的生物处理方法相比，具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点，是目前最有前途的废水处理新技术之一。

　　中空纤维膜组件置于MBR中，污水浸没膜组件，通过自吸泵的抽吸，利用膜丝内腔的抽吸负压来运行。

膜组件材质为聚乙烯。

膜组件公称孔径为0.4μm，是悬浮固体、胶体等的有效屏障；中空纤维膜丝较细，有较好的柔韧性，能保持较长的寿命，即使有膜丝破损的现象发生，由于膜丝内径仅为270μm，可被污泥迅速阻住，对处理水质完全没有影响。

　　鼓风机曝气，在提供微生物生长所必须的溶解氧之外，还使上升的气泡及其产生的紊动水流清洗膜丝表面，阻止污泥聚集，保持膜通量稳定，设计气水比为20∶1。

MBR中产生的剩余污泥由气提泵定量提升至污泥浓缩池，污泥在其中浓缩，并使污泥减容，上清液回流至调节池，MBR出水由自吸泵抽送至回用水池

　　前处理——反硝化池——MBR池——出水

　|

　　污泥处置

优点：

　　a.出水水质好

　　b.工艺参数易于控制，能实现HRT与SRT的完全分离

　　c.设备紧凑，省掉二沉池，占地少

　　d.剩余污泥产量少

　　e.有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖

　　f.克服了常规活性污泥法中容易发生污泥膨胀的弊端

　　g.系统可采用PLC控制，易于实现全程自动化

缺点：

MBR工艺造价相对较高，为普通污水处理工艺的1.5-2.0倍。

国产膜片质量较差、使用时间较短，进口膜片价格过高，运行维护及更换费用较高。

2.2拟建项目工艺流程确定[4]

2.2.1工艺流程的设计

通过查阅大量的参考书籍以及期刊资料的对比，A/O工艺和生物接触氧化法效果均不佳，A/O法脱氮率不高，但回流比为90%时，脱氮率很高，可达90%，但是此时会消耗更多的动力费用。

生物接触氧化法的氨氮去除率太低，并且当生物膜的增长量大于排出量时，生物膜就会发生堵塞，而当生物量降低时，处理效率也降低了，出水水质也会变差，不好控制。

SBR法和氧化沟工艺都非常不错，氧化沟除了除磷去除率不及SBR，其他水质指标均好于SBR，并且氧化沟工艺相比于SBR工艺较经济，不同规模的SBR，其单位电耗基本相当，但氧化沟随着规模的增大，单位电耗有所下降，且在直接成本上，SBR均大于同等规模类型的氧化沟。

所以本设计决定采用氧化沟的组合能够对BOD,COD,氨氮达到很好的处理效果。

将各种处理工艺进行对比后，拟采用如下工艺路线，如图4所示：

图4生活污水处理工艺流程

（1）占地面积与总池容

氧化沟与SBR工艺占地面积较大，AB工艺、A-O、A2/O法、BAF工艺占地面积较小，MBR占地面积最小（为普通工艺占地面积的60%）。

（2）投资费用

　　相比较而言，氧化沟、SBR投资费用最低，A-O、AB工艺较低，MBR、A2/O法和曝气生物滤池造价相对较高，BAF较普通工艺高出25%左右，MBR根据膜的不同，价格相差较大（采用国产膜，总投资较普通工艺高出40%左右，进口膜则要高80%）。

（3）运行成本及管理

　　SBR自动化程度要求较高；氧化沟自动化程度较低；AB工艺运行能耗低；BAF反洗等很难实现自动化操作，需人工操作，则人工费较高；若不考虑折旧费，单从人工费、电费、药剂费来考虑每日运行费用，MBR最低，为0.35元/d左右，BAF、A-O在0.50元/d左右；若考虑折旧费，考虑到MBR和BAF维护及更换费用较高，则其运行费用比A-O要高；A2/O法运行管理费用最高。

（4）出水水质

　　MBR、BAF、A-O工艺、A2/O工艺、AB工艺出水水质较好，可满足回用标准，耐冲击负荷较高，运行稳定。

通过查阅参考书籍以及实际情况的考虑，选择CAST处理工艺。

CAST工艺是循环式活性污泥法（CyclicActivatedSludgeTechnology）的简称，它是在SBR工艺的基础上，增加了选择器及污泥回流设施，并对时序做了一些调整，从而大大提高了SBR工艺的可靠性及效率。

CAST工艺主体构筑物由SBR反应池组成，反应池内主要分为选择区和反应区。

在CAST系统中，至少应设两个池子，以使系统能实现连续进水。

一般地，在第一个池子中进水和曝气，在另一个池子中沉淀和滗水，反之亦然。

在多池系统中，通过合理的选择循环过程，可以使出水连续。

这种工艺综合了推流式活性污泥法的初始反应条件（具有基质浓度梯度和较高的絮体负荷）和完全活性污泥法的优点（较强的耐冲击负荷能力），无论对城市污水还是工业废水都是一种有效的方法，有效地防止污泥膨胀。

另外如果选择器的厌氧的方式运行，则具有生物除磷作用。

拟采用如下工艺路线，如图5所示：

上清液回流上清液回流

残渣外运

CAST反应池CAST反应池

格栅间

栅

间

池

格栅间

栅

间

池

沉砂池

池

沉砂池

池

调节池

调节池

生活污水

污泥外运

污泥外运

污泥回流污泥回流

污泥浓缩池污泥浓缩池

污泥脱水间

池

污泥脱水间

池

斜板沉淀池斜板沉淀池

过滤器

池

过滤器

池

消毒池

栅

间

池

消毒池

栅

间

池

给水泵

图5生活污水处理工艺流程

2.2.2工艺流程设计说明[5~6]

（1）格栅：

由于生活污水时排放的污水中有较粗大的漂浮物和悬浮物，在处理系统中可以设置格栅。

在实际生活中，污水的水质和水量波动较大，在送入主体处理构筑物之前需要先进行水质水量的均和，为后续主体处理构筑物的正常运行创造良好的条件。

（2）沉砂池:

沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm，密度大于2.65t/立方米的砂粒，以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。

其工作原理是以重力分离为基础，故应控制沉砂池的进水流速，使得比重大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒能够随水流带走。

（3）调节池：

污水在进入主要污水处理系统前，都要设置一个有一定容积的污水集水池，将污水储存起来并使其均质均量，以保证污水处理设备和设施的正常运行。

（4）CAST反应池: