新农村一体化污水处理站及成套设备设施可行性研究报告.docx
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新农村一体化污水处理站及成套设备设施可行性研究报告
新农村一体化污水处理站及成套设备设施可行性研究报告
徐州某乡镇600t/d
污水处理成套设备
1项目背景
1.1概述
本处理设备的核心技术为“膜-生物反应器”，是中华人民共和国科学技术部提出的国家高技术研究发展计划（863计划）项目科技成果的转化应用，同时也是《当前国家鼓励发展的环保产业设备（产品）目录》（2010版）污水污染治理设备的首推设备。
该技术具有出水水质好、占地面积小、运行管理简单、污泥产量少等优点。
1.2编制依据
《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002
《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003
《室外排水设计规范》GB50014-2006
《给水排水工程结构设计规范》GB50069-2002
《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002
《钢结构设计规范》GB50017-2003
《低压配电装置及线路设计规范》GB50054-92
《电力装置继电保护和自动装置设计规范》GB50062-92
《给水排水标准规范实施手册》
《给水排水设计手册1-12册》
1.3编制原则
严格执行国家有关环境保护的各项规定，污水经过处理后必须确保各项出水水质指标均达到相关出水水质标准。
采用简单、成熟、稳定、实用、经济合理的处理工艺，保证处理效果，最大程度上减少检修和管理的工作量。
设备选型兼顾通用性和先进性，运行稳定可靠、效率高、管理方便、维修维护工作量少、价格适中。
系统运行灵活、管理方便、维修简单，尽量考虑操作自动化，减少操作劳动强度。
设计美观、布局合理，根据现场场地条件统一协调考虑。
尽量采取措施减小对周围环境的影响，合理控制噪声、气味，妥善处理与处置固体废弃物，避免二次污染。
1.3.1设计水量
1.3.2纳污范围
XX新村共745户，人口为2907人。
1.3.3人均综合生活污水量指标
根据业主提供的资料，村民用水量取150L/（人·d），污水处理量按用水量的70%计。
1.3.4处理站处理量计算
每座污水处理站处理污水量计算公式如下：
污水量Q=人均综合生活污水量指标q×人口数N
经计算，本村总处理污水量约为305m3/d。
1.4进、出水水质
设计原水为生活污水，因此进入反应池的水质按照一般生活污水设计，各项指标见下表；
表1.1设计进水水质
水质指标
COD
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
NH4+-N
（mg/L）
TN
（mg/L）
TP
（mg/L）
进水水质
400
200
220
35
40
5.0
出水水质需满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）中“一级B”标准。
具体指标见下表；
表1.2设计出水水质
水质指标
COD
（mg/L）
BOD5
（mg/L）
SS
（mg/L）
NH3-N
（mg/L）
TN
（mg/L）
TP
（mg/L）
执行一级B标准
≤60
≤20
≤20
≤8（15）*
≤15
≤1
*括号外数值为水温>12℃时的控制指标，括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
2工艺处理技术原理
2.1工艺方案选择原则
工艺能否达到各项出水指标的要求；工艺是否可靠；工艺方案造价的高低；运行管理是否方便；运行成本的高低；现场条件是否允许等。
根据出水水质要求，处理工艺主要以去除污水中的COD、BOD5、SS、TN、TP、NH4＋-N等污染物为目的。
目前，国内城市污水处理厂大多采用二级生化污水处理工艺及深度处理工艺，一般为活性污泥法及其变型工艺处理城市污水，这类工艺工程实际使用历史最长、应用最为广泛、可靠度高、运行费用低、运行管理经验最为丰富，部分脱氮除磷工艺对TN、TP的去除效果很高，但要达到高标准的污水深度处理仍有一定困难。
2.2生物处理的可行性分析
2.2.1悬浮物的去除及分离
一般采用物理方法——主要通过格栅拦截、设置沉砂池等手段去除废水中大块悬浮物和砂粒等物质。
污水中的无机颗粒和大直径的有机颗粒靠自然沉淀作用就可去除，细小直径及胶体有机颗粒靠微水解及生物降解作用去除，而小直径的无机颗粒（包括尺度大小在胶体和亚胶体范围内的无机颗粒）则要靠活性污泥絮体的吸附、网罗作用，与活性污泥絮体同时沉淀去除。
出水悬浮物浓度不单涉及到出水SS指标，且出水的BOD5、COD等指标也与之有关。
这是因为组成出水悬浮物的主要活性污泥絮体，其本身的有机成份就很高，因此较高的出水悬浮物含量会使得出水的BOD5、COD均增加。
因此，控制污水厂出水的SS指标是最基本的，也是很重要的。
为了降低出水中的悬浮物浓度，在普通活性污泥法工艺中采取适当的措施，例如采用适当的污泥负荷以保持活性污泥的凝聚及沉降性能，采用较小的二次沉淀池表面负荷，采用较低的出水堰负荷，充分利用活性污泥悬浮层的吸附网罗作用等。
在再生水回用处理工艺方案选用合理、工艺参数取值适当和单体设计优化的条件下，活性污泥法工艺完全能够使出水SS指标达到20mg/L以下。
2.2.2有机污染物的可生化性分析
污水中有机污染物主要以BOD5、COD表示，它们的去除主要是靠微生物的吸附作用和生物代谢作用，然后通过对泥水分离来完成的。
活性污泥中的微生物在有氧的条件下将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。
在这种合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物（如低分子有机酸等易降解有机物）直接进入细胞内部被利用，而颗粒有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被酶水解后进入细胞内部被利用。
由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质。
因此，可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。
BOD5/COD值是鉴定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法，一般认为BOD5/COD>0.40可生化性较好，BOD5/COD<0.3较难生化，BOD5/COD<0.25不易生化。
城市污水的可生化性，与污水的成分有关。
对于那些主要是生活污水及其成分与生活污水相近的工业废水组成的城市污水，这种城市污水的BOD5/COD比值往往接近0.5甚至大于0.5，其污水的可生化性较好，无需设置特殊处理构筑物，其出水COD值即可控制在较低的水平。
本工程进水BOD5/COD＝200/400=0.5，可生化性较好，可以采用生化处理方法去除有机物。
2.2.3生物脱氮除磷
污水脱氮除磷可供选择的处理方法通常有生物处理法及物理化学法两大类。
国外从六十年代开始曾系统地进行了脱氮除磷的物化处理方法研究，结果认为物化法的特点是耗药量大、污泥产量多、运行费用高等，因此，城市污水处理厂一般不推荐采用。
从七十年代以来，国外开始研究并逐步采用活性污泥法生物脱氮除磷。
我国从八十年代初开始研究生物脱氮除磷技术，在八十年代后期逐步实现工业化流程，目前，国内新建及改扩建的污水处理工程大多数都采用活性污泥法生物脱氮除磷工艺。
生物脱氮基本原理：
污水中的有机氮、蛋白氮等在好氧或无氧条件下首先被氧化或水解转化为氨氮，然后在好氧自养硝化菌的作用下氧化为硝酸盐氮，此阶段称为好氧硝化。
随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并由存在的碳源提供电子及质子，硝态氮作为电子受体，使硝态氮还原成氮气从污水中逸出，此阶段称为缺氧反硝化。
在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、pH值以及反硝化碳源浓度。
生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢，所以，要有足够的污泥龄。
反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充足的碳源作为电子供体，才可促使反硝化作用的顺利进行。
按照上述原理，要进行污水的生物脱氮，必须具有缺氧/好氧过程，可组成缺氧池和好氧池；也可在一座生物池的不同阶段创造缺氧、好氧环境；即都需要有缺氧/好氧（AN/O）系统。
系统设计中需要控制的几个主要参数就是足够长的污泥龄和进水的碳氮比。
生物除磷基本原理：
生物除磷是利用污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放出体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物（VFA），并转化为PHB（聚B羟丁酸）储存起来。
当这些聚磷菌进入好氧条件时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和过量吸收污水中溶解的磷以储存能量，形成含磷量高的污泥，随剩余污泥一起排出系统，从而达到除磷的目的。
影响生物除磷的因素是要有厌氧条件（混合液中既无溶解氧DO=0，也无结合氧－如硝酸盐），同时要有可快速降解的有机物，BOD5/P比值恰当。
生物除磷系统一般要求较短的污泥龄，以便使含磷污泥快速排出系统。
按照上述原理，要进行生物除磷必须具备厌氧过程，如在生物脱氮系统前设置一个厌氧池，这样就形成A2/O系统，即厌氧-缺氧-好氧生物脱氮系统。
本项目生物脱氮除磷的可行性：
根据进水水质及出水水质要求可知，本工程有较高的除磷脱氮要求，因此，分析进厂污水生物脱氮除磷的可行性是十分必要的。
BOD5：
N：
P的比值是影响生物脱氮除磷的重要因素，氮和磷的去除率随着BOD5/N和BOD5/P比值的增加而增加。
BOD5/TN值是鉴别能否采用生物硝化工艺的主要指标。
因为，只有经过生物硝化以后，将污水中的氨氮通过生物硝化反应转化为硝酸氮，才能进行后续的生物反硝化（脱氮）反应。
对于活性污泥系统，由于硝化菌的比增长速率低，世代期长，如果泥龄较短，将使硝化菌来不及大量增殖，就从系统中排出。
为使活性污泥系统得到良好的硝化效果，就必须有较长的泥龄。
活性污泥中硝化菌的比例与污水的BOD5/TN值有关，这是因为产率不同，以及在活性污泥系统中异养菌与硝化菌竞争底物和溶解氧，使硝化菌的生长受到抑制。
3污水处理工艺比选
3.1国内的农村污水处理工艺
国内的农村污水处理工艺概括起来分为庭院式人工湿地、自然氧化塘、复合厌氧—人工湿地、复合厌氧—稳定塘、沼气池—人工湿地、化学强化絮凝—人工湿地、组合式生物—生态处理、复合厌氧—接触氧化等。
下表中列举的技术是目前常见的农村污水处理技术。
表3.1国内农村处理工艺
处理工艺
组成单元
成本
适用范围
处理效果
管理与维护
投资成本及占地
运行维护
庭院处理系统
人工湿地工艺
人工湿地
1m3水/d约1000~2000；3~5人的单户式约500~1000；单户占地面积3~6m2（其中化粪池0.5~1m2，人工湿地2.5~5m2）
无动力消耗，单户式处理系统约0.025元/d
单户或相邻两户合建生活污水处理系统
有机物、氨氮和总磷的去除率达90%以上；处理效果可达城镇污水厂二级排放标准；单户设计污水量约0.55m3/d，水质：
COD≤350mg/L,BOD≤180mg/L,SS≤200mg/L,出水可达一级标准
需根据季节对植物进行定期收割
小型分散处理系统
自然稳定塘工艺
植物和微生物组成自然塘
基本无建造成本，仅需植物种植费用约50~150元/户；占地面积为100~200m2/户。
仅需少许植物打捞、污泥清理费用，每户每天的运行费用约为0.005元左右
小型分散村落，可充分利用农村废弃的坑洼池塘、河道，就地布置
处理效果可以达到上海市综合排放二级标准
植物需定期打捞，夏季每月一次；底泥5~10年清理一次
分散式污水处理设备
均化池-厌氧生物滤池-接触氧化池-沉淀池-消毒池
土建、材料、管配件及设备费，约1500~2500元/户；占地面积为2~4m2/户。
动力费、检修维护费和药剂费，每户每天约0.05~0.25元。
无可利用空闲地、处理程度要求较高的小型分散村落，以及农村宾馆、别墅区的生活污水处理
处理效果可以达
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