生活污水处理方案设计54582.docx
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生活污水处理方案设计54582
第一章工程概况
一、概述
某生活污水日排量较大，需对其进行达标处理后方能排放。
生活废水中含有许多有机和无机的污染物，直接排入水体将使受纳水体产生富营养化，对环境造成破坏，为保障人民身体健康、治理污染，保护环境不被破坏，需对小区的生活污水进行集中处理后方能排放。
我公司系从事给排水技术研究、咨询、工程设计、设备设计制造、安装、调试、物业管理一条龙服务的专业公司。
在水处理工艺、工程承接方面具有丰富的实践经验，在结合对同类污水治理工程实践及总结国内先进成熟技术成果的基础上，本着保证处理效果、最大限度地考虑投资效益和处理成本的原则，提交本初步设计工艺方案，供业主及有关部门参考论证。
二、设计依据
根据业主提供的废水排放量，废水处理设计规模为24立方/日。
设计的工艺流程污水排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标。
1、法律，法规
《中华人民共和国环境保护法》
《中华人民共和国水污染防治法》
《全国生态环境建设规划》
《全国生态环境保护纲要》
2、规范和标准
《污水综合排放标准》（GB8978-1996）
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）
《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）
《水处理设备制造技术条件》（JB/T2932-1999）
《污水处理用微孔曝气器》（CJ/T3015.1-1993）
《曝气器清水充气氧性能测定》（CJ/T3015.2-1993）
《双环伞型曝气器》（CJ/T3015.3-1993）
《污水处理用可张中、微孔曝气器》）（CJ/T3015.4-1993）
《水处理用溶药搅拌设备》（CJ/T3061-1996）
《生物接触氧化法生活污水处理器》（JB/T6932-93）
《潜水排污泵》（CJ/T3038-1995）
《电器设备配电设计规范》（GB50055-93）
《机电产品包装通用技术条件》（GB/T1384-92）
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB/50062－2008）
《钢制焊接常压容器》（JB4735-1997）
《碳素结构钢》（GB700-2006）
《产品标牌》（GB/T13306-1991）
《钢制法兰技术条件》（GB/T9124-2000）
《钢制法兰类型与参数》（GB/T9112-2000）
《钢制阀门一般要求》（GB/T12224-1989）
《通用阀门供货要求》（B/T7928-1999）
《阀门的检验与试验》（JB/T9092-1999）
三、设计水量及水质
1、设计水量
根据业主提供的资料，本工程设计处理水量按24m3/d规模进行,即按Q=1m3/h计。
2、废水水质
根据业主提供资料，结合本公司同类工程中的经验，确定综合污水水质水量如表1-1。
表1-1综合污水水质水量一览表
污水
流量
指标
浓度
生活污水
1m3/h
pH
6～9
CODCr（mg/L）
400
BOD5（mg/L）
200
SS（mg/L）
120
NH3-N（mg/L）
40
3、出水水质
排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标，其中主要污染物指标如下，如表1-2。
表1-2出水水质水量一览表
污水
流量
指标
浓度
处理后出水
1m3/h
pH
6-9
CODCr（mg/L）
≤50
BOD5（mg/L）
≤10
SS（mg/L）
≤10
NH3-N（mg/L）
≤5
粪大肠菌群数（个/L）
≤103
第二章工艺设计
一、设计原则
1.贯彻执行国家关于环境保护的政策，符合国家的有关法律、法规、规范及标准。
2.根据设计进出水质要求，所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理，确保污水处理效果，减少工程投资及日常运行费用。
3.妥善处理污水处理过程中产生的污泥，避免造成二次污染。
4.为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量，改善工人操作条件，本工程中所选用的设备为优良名牌设备。
5.为保证污水处理系统正常运转，供电系统需有较高的可靠性，且污水站运行设备有足够的备用率。
6.站区总平面布置力求在便于施工、安装和维修的前提下，使各处理构筑物尽量集中，节约用地。
使污水处理站环境和城镇周围环境协调一致。
7.站区建筑风格力求统一，简洁明快、美观大方，并与其周围景观相协调。
二、设计范围
本工程的设计范围是：
生活污水流入处理站界区始、至全处理工艺出水为止，其内部的各工艺单元的全部内容，其中包括工艺、土建、电气、设备等各专业内容。
三、工艺流程及说明
1、水质特性分析
生活废水有以下主要特征：
⑴有机污染物（CODcr）浓度较高，但生化性较好。
⑵废水的SS高，因此对废水必须进行沉淀处理。
⑶废水排放标准为一级A标，出水必须要消毒。
2、工艺的确定
根据业主对生活废水治理要求，以及环境影响、节约土地等各方面的要求，结合我公司以往生活废水处理的成功经验，决定采用生物处理法。
根据微生物固着状态的不同，生物处理法分为活性污泥法和生物膜法两种。
本设计方案采用“生物膜法”为核心处理单元的工艺方案。
MBR生物膜反应器是膜分离技术和活性污泥生物技术的结合。
它不同于活性污泥法，不使用沉淀池进行固液分离，而是使用中空纤维膜替代沉淀池，因此具有高效固液分离性能，同时利用膜的特性，使活性污泥不随出水流失，在生化池中形成8000－12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度，使污染物分解彻底，因此出水水质良好、稳定，出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。
生活污水处理后可直接回用，在污水处理方面具有传统工艺不具备的优点。
优点：
（1）出水水质优良、稳定；
（2）工艺简单。
由于膜的高效分离作用，不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池；
（3）占地面积少。
处理单元内生物量可维持在高浓度，使容积负荷大大提高，同时膜分离的高效性，使处理单元水力停留时间大大缩短；
（4）污泥排放量少，只有传统工艺的30%，污泥处理费用低；
（5）膜生物反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质，可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用并扩大污水回用范围；
（6）系统抗冲击性强，适应范围广；
（7）较好的设备化和自动化，管理简便；
（8）模块化设计，易于扩容，可移动式处理。
此外，由于来水水量变化较大，为了保证良好的处理效果，在进入MBR生物膜反应器前有必要设置前处理单元，以均衡来水的水量。
3、工艺流程简图
图1工艺流程示意图
4、工艺流程论证
生活污水处理系统包括预处理、生物处理、后续处理三个阶段。
1）预处理工段预处理工段的功能：
a、去除水中大量悬浮固体杂质；b、去除水中大部分动植物油c、收集废水；d、水量调节；e、水质调节。
废水的均量、均质对减小污水处理工程规模、降低投资以及保证处理效果都是至关重要的。
生活污水从化粪池自流进格栅井，经过平面格栅去除大量悬浮固体杂质后进入调节池。
综合污水在调节池内对水质水量进行均化。
调节池污水经潜污泵提升至MBR生物膜反应器。
预处理工段处理构筑物有格栅井、调节池。
2）MBR生物膜反应器“水解酸化+接触氧化+MBR膜”生物处理是本工程的核心，主要去除COD、BOD以及污水中的氮和磷。
3）后续处理工段后续处理工段包括紫外线消毒和清水池。
5、各单元工艺形式的选择
（1）格栅井
格栅主要有两个作用：
一是拦截大块漂浮物，防止阻塞潜污泵；二是拦截较小的漂浮物，避免影响后续处理单元的处理效率。
由于本项目中水量较小，本设计中采用平面格栅。
（2）综合调节池
由于污水来水的性质决定了来水水量具有不均匀性，故设置调节池以均化污水的水质水量，降低冲击负荷对后续处理单元的影响。
调节池内的污泥定期清掏，清掏的污泥经过无害化处理后外运。
（3）MBR生物反应器
MBR生物反应器主要由缺氧区、好氧区、膜分离区、清水箱、操作间、回流泵、紫外线消毒装置组成，污水调节池内的污水由提升泵提升进入生物反应器的缺氧区，污水经过缺氧处理后自留进入到好氧去，通过PLC控制器开启曝气机充氧，由于考虑到中空纤维膜的反洗和再生，本装置将设计为内置式MBR膜组件，该区组要由膜组件、自吸泵、曝气装置组成，曝气池内的污水经MBR膜在自吸泵抽吸下经过紫外线消毒后进入清水箱，浓液返回缺氧池。
反冲洗泵利用清洗池中处理水对膜处理设备进行反冲洗，反冲水由膜内侧向外反冲，污水返回调节池。
通过膜生物反应器内的水位控制提升泵的启闭。
膜单元的过滤操作与反冲洗操作可自动或手动控制。
当膜单元需要化学清洗操作时，关闭进水阀和污水循环阀，启动化洗程序对膜进行化洗。
（4）操作间
操作间与MBR膜生物反应器合并在一起，为一体化装置。
操作间内设回转式鼓风机2台,轮转使用，控制柜也放置在风机房内。
风机的能耗、噪声、振动等指标是人们关注的，因为它们决定着污水处理成本及对周边环境的影响，为此经过经济技术性比较，选用HD-40S型回转鼓风机。
紫外线消毒装置、膜自吸泵、膜反冲洗泵、在线清洗装置等设备都设置在操作间内。
6、自动控制
整套系统污水设备由自动和手动两种控制功能，系统平时自动运行，即根据生活污水调节池液位的高、低联锁停、启该装置，装置配备的所有设备均可自动运行；当出现故障时，能报警。
自动控制要求包括：
1）两台风机一用一备，风机既可联动，又可分动；两台风机分别自带压力表；设备停运时间超过10小时时，风机要定时间歇启动（每4小时启动一次，一次运行半小时）
2）调节池内设两台提升泵，两台提升泵一用一备，交替运行，污水池液面在高位时自动启动，低位时自动停泵，警戒水位两台同时启动，两台水泵既可联动，又可分动。
3）由于本设计污泥量较小，污泥回流泵手动控制进行污泥回流。
4）风机、水泵配备自动检测报警系统，并配过流、过压和缺相保护电路。
5）MBR采用间歇的运行方式，自吸泵抽吸11～13分钟，停止2～3分钟，可有效防止膜孔堵塞，保证膜分离长期、稳定的运行。
7、各单元工艺之间的联系和协同作用
在污水处理的工艺流程中，各单元具有不同的去除对象，但是又相互协调。
首先生活污水从化粪池自流进格栅井，经过平面格栅去除大量悬浮固体杂质后进入调节池。
在调节池内对污水进行水量水质的调节。
调节池有效的防止了水量冲击负荷对后续处理单元的影响。
污水经潜污泵的提升进入MBR膜生物反应器，首先进入水解酸化处理单元，污水经过水解酸化处理后，悬浮物和各类有机污染物被部分去除，污水的可生化性得到有效改善，提高了后续处理单元的处理效率。
而后污水自流进入接触氧化处理单元，在该单元内，有机污染物在好氧微生物的作用下被有效去除。
好氧池的污水自流进入MBR膜池，去除水中的悬浮物并进一步降解水中的有机物等，膜池出水由自吸泵抽吸后经紫外线消毒后进入清水池，清水池的水可达标排放或回用。
8、设备选型对运行维护的影响
（1）水泵的选择
废水提升泵选用潜水泵。
潜水泵安装操作方便，简化土建结构，降低工程造价，并且运行管理方便，安全可靠。
（2）风机的选择
风机选用高效节能、噪声较低的回转式鼓风机。
（3）膜自吸泵
MBR膜自吸泵选用轻型不锈钢自吸泵。
（4）MBR膜
MBR膜选用国产名牌中空纤维膜。
9、节能问题
污水处理在保证合理设计的前提下尽量减少提升次数，提升泵选择的扬程、流量适当，风机采用高效节能的回转式鼓风机。
10、污泥与处理站废水的妥善处理
剩余污泥的处置问题，是污水处理站运行好坏的关键问题之一，MBR工艺中污泥负荷非常低，反应器内营养物质相对缺乏，微生物处在内源呼吸区，污泥产率低，因而使得剩余污泥的产生量很少，SRT得到延长，排除的剩余污泥浓度大，可不用进行污泥浓缩，而直接进行脱水，这就大大节省了污泥处理的费用。
有研究得出,在处理生活污水时。
MBR最佳的排泥时间在35d左右。
由上述可知，MBR工艺所具有的优越性，是目前其他处理工艺无法比拟的，该工艺在城市污水或生活污水处理、高浓度有机废水、难降解有机废水以及中水回用等方面都具有广阔的应用前景。
化粪池和调节池的污泥定期清掏，清掏的污泥经过无害化处理后外运。
四、各工段去除率
表2-1各工段设计去除率一览表
序号
处理单元
指标
CODcr
（mg/l）
BOD5
（mg/l）
SS
（mg/l）
氨氮
（mg/l）
1
平面格栅、调节池
进水
400
200
150
40
出水
360
180
105
40
去除率%
10
10
30
/
2
水解酸化池
进水
360
180
105
40
出水
216
90
105
16
去除率%
40
50
/
60
4
接触氧化池
进水
216
90
105
16
出水
65
22.5
105
8
去除率%
70
75
/
50
5
MBR膜池
进水
65
22.5
105
8
出水
26
7
6
2.4
去除率%
60
70
95
70
6
排放标准
50
10
10
5
五、污水处理各处理单元设计
1、格栅井
格栅井功能：
拦截粗大悬浮物。
构筑物：
处理规模1m3/h，钢砼结构，与调节池合建。
格栅井平面尺寸为1.5×0.6m,深度1.5m（深度根据化粪池来水管道标高确定）。
格栅井内设平面格栅一台，拦截捞取出来的栅渣经过无害化处理后外运。
主要设备及参数：
◇格栅
数量:
1台
类型:
平面格栅
耙齿间隙:
10mm
宽度:
600mm
倾角:
750
2、调节池
功能：
稳定污水水质水量，调节pH，为后续处理构筑物创造条件。
构筑物：
处理规模1m3/h，钢砼结构，地下式。
在调节池的出口处设2台WQ型潜污水泵。
调节池出水提升至MBR生物膜反应器。
设计参数：
工艺尺寸为2×2×3m
有效容积V=10m3，水力停留时间HRT=10h。
◇提升泵
数量:
2台（一用一备）
类型:
潜水排污泵
单台流量：
Q=1.5m3/h
扬程：
H=10m
电机功率：
N=0.75kw
3、MBR膜生物反应器
MBR膜生物反应器包含水解酸化池、接触氧化池、膜池、清水池和操作间，外形尺寸：
L×B×H=6.0×3.0×3.0m。
3.1工作原理
MBR膜生物反应器是结合生物学的处理工程和膜分离工程的处理方法。
生物学的处理，利用输入水内存在的有机物为营养源的微生物，把水中存在的胶质性及溶存性有机物转换成多种气体和细胞组织的工程，MBR膜生物反应器与传统的生物学的处理方法（活性污泥法、长期曝气法、接触氧化法等）的最大差异点是高效分离方式。
传统的生物学的处理，利用微生物流量和水的比重差的重力沉降的高效分离方式，操作复杂对发生各负荷的对策能力低而恶化污泥的沉降性。
因此处理水质的变动大，但是MBR系统使这些问题点得以解决，保证污水处理的稳定性的高效率。
使水力停留时间（HRT）和污泥停留时间（STR）完全分离。
其高效的固液分离能力使出水水质良好，悬浮物和浊度接近于零，并可截留大肠菌等生物性污染物，处理后出水可直接回用，尤其适用于中水处理。
3.2技术参数
型号：
MBR-1
外形尺寸：
L×B×H=6.0×3.0×3.0m
处理能力：
1m3/h
设备件数：
1件
MBR膜型号：
ESMBR-SH70
单支膜面积：
70㎡
膜设计通量：
5.2～6.0T/D
数量：
5
不锈钢射流式自吸泵：
SZ0370.37KW×2（一用一备）
鼓风机主要参数如下：
型号：
HD-40S
数量：
2台（一用一备）
风量：
0.69m3/min
风压：
49KPa
电机功率：
0.75Kw
3.3MBR帘式膜技术指标
材质 聚丙烯 膜丝形状 中空纤维
膜内径 320μm~350μm 膜壁厚 40μm~50μm
微孔平均孔径 0.1μm~0.2μm 透气率 >7.0x102cm3/cm2.s.cmHg
纵向强度 120Mpa 孔隙率 40%~50%
运行压力：
-0.01～-0.05MPa
使用温度范围 4℃~45℃ PH值 0~14
六、总图及高程布置
1、总图布置
按工艺流程的特点以及各建（构）筑物的平面大小，对污水处理站的平面进行布置。
布置时在满足各构筑物的施工、设备安装和管道敷设及管理维护的前提下，处理构筑物的间距要紧凑，流程上相连的构筑物相邻布置，并尽量采用组合布置。
站区道路要方便交通运输，并与城市交通网合理连接。
2、高程布置
生活污水管道收集综合污水后自流进入调节池，调节池出水提升进入MBR膜生物反应器，出水达标排放。
第三章主要处理构筑物和设备一览表
一、主要处理构筑物
表3-1主要处理构筑物一览表
序号
名称
结构
规格及参数
数量
备注
1
格栅井
钢砼
L×B×H=1.5×0.6×1.5m
1
2
调节池
钢砼
L×B×H=2.0×2.0×3.0m
1
3
设备基础
钢砼
L×B×H=7.0×4×0.3m
1
二、主要设备、器材一览表
表3-2主要设备、器材一览表
单位：
万元
序号
设备名称
规格及参数
单位
数量
单价
总价
备注
1
平面格栅
设备宽：
600mm，b=10mm，H=1.0m，安装角度75°
台
1
不锈钢
2
污水提升泵
WQ1.5-10-0.75
Q=1.5m3/h,H=10m,N=0.75Kw
台
2
1用1备
3
浮球液位计
电缆式浮球
只
6
4
MBR膜生物反应器
L×B×H=6.0×3.0×3.0m
台
1
碳钢防腐
5
微孔曝气器
Ø215
套
28套
含曝气管道
6
潜水搅拌机
QJB0.37/6-220/3-960/S
台
1
7
中空纤维膜
ESMBR-SH70，
单支膜面积：
70㎡
片
5
含连接管件、支架
8
污泥回流泵
Q=5m3/h,H=20m,N=0.55Kw
台
1
9
不锈钢射流式
自吸泵
SZ037
台
2
1用1备
10
膜冲洗泵
Q=2m3/h,H=15m,N=0.37Kw
台
1
11
膜清洗装置
加药箱V=200L，PE材质
套
1
配计量泵1台
12
回转式鼓风机
HD-40S
Q=0.69m3/min,H=49KPa,
N=0.75Kw
台
2
1用1备
13
电气控制柜
PLC控制
台
1
14
电力电缆
批
1
15
控制电缆
批
1
16
系统管道、阀门、标准件、油漆防腐
批
1
17
运输费
18
安装调试费
19
合计
第四章公用工程
一、建筑结构设计
1、建筑设计
污水处理站是总体规划中的一个重要组成部分。
工程设计不仅要体现先进的工艺，并应在满足工艺要求的同时注重同地域、自然环境、人文环境的协调，成为发电厂环境中的积极因素和新的景观。
废水处理调节池、MBR膜生物反应池应与其它建筑造型融为一体，建成为景观式废水处理站。
2、结构设计
2.1结构形式
拟建的构筑物，本着安全、经济、利于施工及结构合理的原则选择结构形式。
本工程构筑物采用钢制结构、钢筋混凝土结构。
地震基本烈度按七度考虑，钢筋砼水池根据其水位与地下潜水位间的最大水头，考虑其池壁厚度，确定其抗渗要求为S6。
地下结构抗浮安全系数取1.2。
2.2建筑材料选用
钢筋混凝土结构采用C25砼，抗渗标号S6。
所有构筑物垫层采用C10。
钢筋：
d≤10，I级钢；d≥12，II级钢。
水泥采用≥325普通硅酸盐水泥。
钢材采用Q235A。
二、电气、仪表及监控
1、电气设计
2.1供电电源及负荷等级
本工程主要为废水处理站提供污水处理服务，当污水处理系统停止供电后将造成大量污水无法处理，并无处排放，若不经处理排放，将造成环境污染，甚至会危害人体健康或危及生命。
故本项目用电负荷等级为二级，其主要承担处理工作的设备为二级负荷，其它配套设备及照明等为三级负荷。
2、仪表及监控
1）工艺设备及机电设备控制室控制。
2）控制室控制系统提供全功能的控制器来满足操作人员、系统维护人员和装置管理等的需要。
3、节能
在本工程中污水处理工艺选择及单体工艺设计等方面充分考虑了节能，例如：
其采用动力效率较高，底部曝气器进行鼓风曝气；污水处理工艺采用缺氧、好氧、MBR膜污水处理工艺，另外工艺流程简洁、顺畅，尽量减少转折和迂回，降低污水、污泥提升扬程，节省电耗。
本工程的设计中尽量采用自流，使水头损失降到最低限度以节约能源。
三、防腐
1、防腐
本废水处理工程中，部分物品和材料处于腐蚀性环境，需进行防腐考虑，以减少废水中污染物和腐蚀性气体对构筑物、建筑物、设备和设施等的腐蚀，确保设备和设施的运行安全，保证工程质量，保持处理站的美观。
1.1防腐对象
（1）水泵设备；输水管、曝气管、加药管道等生产性设备和设施。
（2）池内填料支架等。
1.2防腐措施
（1）防腐原则
a、在价格合理的情况下，根据所应用的条件，关键部件和材料的材质选用耐腐蚀和抗腐蚀的材质。
b、针对使用条件，选用合适的防腐涂料和防腐方法。
（2）抗腐蚀材质的选用
调节池水泵的轴心部件，均为抗腐蚀金属，外壳为铸铁结构。
c、水管：
水上管道采用钢管和钢制配件，外壁涂三道、内壁涂二道环氧煤沥青。
曝气管道采用耐腐蚀的UPVC管。
d、消毒管：
采用耐腐蚀的UPVC管。
四、安全、消防和工业卫生
1、安全生产
在废水处理站运转之前，须对操作人员、管理人员进行安全教育，制定必要的安全操作规程和管理制度。
同时，需设置安全生产措施。
2、安全措施
遵照《中华人民共和国劳动法》，并依据有关国家标准，配备劳动安全卫生设施。
2.1设备、材料安全防护
1）所有电气设备的安装、防护，均须满足电器设备有关安全规定。
2）机械设备危险部分，如传动带、明齿轮、砂轮等必须安装防护装置。
3）药品设置须设置专用库房、专人保管，并满足劳动保护规定。
2.2盖板
各处理构筑物均为地下式，上有现浇盖板。
2.3有毒有害气体防护
1）在产生有毒气体的工段，配备防毒面具。
2）对较深的水池，检修时，需对其进行换气，满足劳动保护的要求等。
3、安全生产制度及教育
劳动保护及安全生产方面要加强对职工的法制教育，包括在建设期及运行期，其内容如下：
3.1建设期
1）编制和执行各种有关施工安全的政策大纲以及各方面职员的责任。
2）对全体职工进行安全培训，事故和偶发事件应及时报告。
3）颁发和使用安全设备，如安全帽、安全鞋等。
4）进行安全工作实践如脚手架、壳子板和开挖支撑等。
5）任命安全监理和安全职员。
3.2运行管理期
1）制订紧急反应计划。
2）任命安全监理和安全职员。
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