城市生活污水处理工艺方案设计书卢嘉钦.docx

1、城市生活污水处理工艺方案设计书卢嘉钦2013届毕业论文城市生活污水处理工艺设计学 生： 卢嘉钦 学 号： 100723117专 业：环境监测与治理技术班 级： 10级（1）班指导教师： 陈健老师安全技术与环境工程系2013年 6月摘 要【摘 要】 本设计为小区污水处理工艺设计，污水处理的规模是10000m3/d，生活污水的主要污染物质是BOD、COD 、SS 等。SBR法的全称是间歇式活性污泥法。这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相比，SBR 法最大的特点在于采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，处理构筑物少，节省了基建费用和运

2、行费用。污泥的SVI值低，污泥易沉淀，一般不会产生污泥膨胀。运行方式灵活，非常适合用于小型污水处理厂。经其处理后的出水能达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）中的二级标准。【关键词】 生活污水 脱氮除磷 SBR工艺 生物处理第一章 概述1.1研究目的和意义社会在进步，城市在发展，人们逐渐认识到自然资源的珍贵，我们开始崇尚绿色，环保，健康的生活方式。但我们仍然无法改变这样一个残酷的事实水资源在日益短缺。污染和浪费都在考验着人们的智慧。现实要求我们必须尽快从目前的“取水-输水-用户-排放”的单向粗放型用水模式转变为“节制地取水-输水-用户-再生水”的循环经济型模式。而要想实现

3、这一用水模式的转变，污水的再生处理，循环利用是不可或缺的重要因素。此外，我国大部分的生活污水采用直接排放的方式,没有采取应有的治理措施,这无疑会降低水体的使用价值，更加重了对水环境的污染。如果这些污染的水体被长期用于灌溉农田，将会使农田受到污染，产出有毒作物，食用了这些有毒作物，无论是对人还是动物都将造成极大的危害。1.2污水的来源生活污水是指城市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿、洗衣洗澡水、厨房等家庭排水以及商业、医院和游乐场所的排水等1。人类生活过程中产生的污水，是水体的主要污染源之一。主要是粪便和洗涤废水。由经验知，每人每日排出的生活污水量为100400L，具体的用量

4、与每个人的生活水平有密切关系。1.3水量水质分析1.3.1水量分析小区生活污水的水量每小时变化系数较大，一般在每天早上八点至十点和晚上八点到十点出现水量高峰，凌晨一点至六点与下午三至四时用水量最小。污染物浓度与城市污水相比较低，污水可生化性好，处理难度较小。此外，由于小区生活废水的污染来源比较简单，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。1.3.2水质分析小区生活污水的水质大致呈现以下特点：1.有机物浓度比较低，COD 浓度在300 mg/L 左右；2.BOD/COD0.3，废水的可生化性能比较好，易于进行生物处理；3废水呈中性，PH=68，符合污水排放标准2。4.

5、悬浮物的浓度比较低；1.4排放标准 根据城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）规定，污染物控制工程分为基本控制工程和选择控制工程两类。基本控制工程主要包括影响水环境和城镇污水处理厂一般处理工艺可以去除的常规污染物，以及部分一类污染物，共19 项。选择控制工程包括对环境有较长期影响或毒性较大的污染物，共计43 项。其中基本控制工程必须执行。选择控制工程，由地方环境保护行政主管部门根据污水处理厂接纳的工业污染物的类别和水环境质量要求选择控制。根据城镇污水处理厂排入地表水域环境功能和保护目标，以及污水处理厂的处理工艺，将基本控制工程的常规污染物标准值分为一级标准、二级标准、三级标准

6、。一级标准分为A标准和B 标准。一类重金属污染物和选择控制工程不分级。一级标准的A 标准是城镇污水处理厂出水作为回用水的基本要求。当污水处理厂出水引入稀释能力较小的河湖作为城镇景观用水和一般回用水等用途时，执行一级标准的A 标准。城镇污水处理厂出水排入GB3838 地表水类功能水域（划定的饮用水水源保护区和游泳区除外）、GB3097 海水二类功能水域和湖、库等封闭或半封闭水域时，执行一级标准的B标准。城镇污水处理厂出水排入GB3838 地表水、类功能水域或GB3097 海水三、四类功能海域，执行二级标准。非重点控制流域和非水源保护区的建制镇的污水处理厂，根据当地经济条件和水污染控制要求，采用一

7、级强化处理工艺时，执行三级标准。但必须预留二级处理设施的位置，分期达到二级标准。在本设计中， 要求达到的排放标准：CODCr80mg/L；BOD530mg/L；SS30mg/L；属于二级标准。表1-1 生活污水排放标准序号基本控制工程一级标准二级标准三级标准A标准B标准1化学需氧量（COD）50601001202生化需氧量（BOD5）102030603悬浮物（SS）102030504动植物油135205石油类135156阴离子表面活性剂0.51257总氮（以N计）1520-8氨氮（以N计）5(8)8(15)25(30)-9总磷（以P计）2005年12月31日前建设的11.5352006年1月1

8、日起建设的0.513510色度（稀释倍数）3030405011pH6912粪大肠杆菌群数（个/L）103104104-1.5设计数据本设计是根据任务书给定的进出水水质所设计的，详见下表：表1-2 进水、出水指标Q(m3/d)指标BOD（mg/l）CODcr（mg/l）SS（mg/l）50000进水水质100300100出水水质308030第二章 工艺流程2.1国内外治理现状目前国内外比较流行的生物处理方法有活性污泥法和生物膜法。活性污泥法：以悬浮在水中的活性污泥为主体，在有利于生物生长的环境条件下和污水充分接触，使污水净化的一种方法。其主要构筑物为曝气池和二沉池。曝气池内是混合液，在曝气系统的

9、搅动下，混合液中的活性微生物、有机物、氧气充分混合，接触。沉淀池的主要作用是泥水分离，达到混合液澄清、污泥浓缩的目的。设置污泥回流系统。污泥接种和驯化的操作比较简单、用时比较短，可以较快的投入运行。活性污泥法工艺对营养物质的要求较低，而生活污水中含有的营养物质就可以满足活性微生物的营养要求C：N：P=100：5：1，不需要另外投加营养物质，降低了运行费用。同时，该方法不需要滤料等微生物的载体，可避免滤料堵塞等一系列不良问题的出现。活性污泥法运行管理较方便，便于维修；对环境的适应性较强；适合处理生活污水，处理效果理想。生物膜法：微生物浓度高；微生物多样化、微生物分层各个层可以配有有力的微生物；微

10、生物食物链长、世代长和微生物存活率高；对水质、水量变化的适应性强、对温度适应性强、可以处理低浓度废水；产生污泥少、容易固液分离、动力费用较低、有较好的脱氮除磷效果；但该方法同时存在着以下缺点：生物膜法的微生物膜不宜刮起、用的时间比较长；生物膜法处理水量较小且布水不太均匀、容易产生池蝇和散发臭味；采用滤料作为生物膜的载体，这样滤料容易堵塞；管理和维修都不方便。从上面的比较分析可知，采用活性污泥法处理小区生活废水较适宜。随着经济的发展和时间的推移，传统的普通的活性污泥法也发展出了一系列新的处理效果更好，投资费用更低的工艺。主要有：氧化沟工艺、AO 工艺、A2/O工艺 、SBR 工艺等。2.2各工艺

11、对比分析2.2.1 氧化沟工艺氧化沟是活性污泥法的一种变形，它把连续环式反应池作为生化反应器，混合液在其中连续循环流动。随着氧化沟技术的不断发展，氧化沟技术已远远超出最初的实践范围，具有多种多样的工艺参数、功能选择、构筑物形式和操作方式。如卡鲁塞尔氧化沟、三沟式（T型）氧化沟、奥贝尔（Orbal）氧化沟等。优点：（1）适合设计流量较大时使用。用转刷曝气时，设计污水流量可以达到数百立方M每日。用叶轮曝气时，设计污水流量可达数万立方M每日。（2）混合液可以在池内循环流动，循环流量一般为设计流量的3060倍。（3）氧化沟的流型为循环混合式，污水从环的一端进入，从另一端流出，具有完全混合曝气池的特点。

12、（4）可利用操作间歇时间使沟内混合液沉淀而省去二沉池，剩余污泥通过氧化沟内污泥收集器排除。（5）工艺简单，管理方便，处理效果稳定。缺点：（1）处理构筑物较多；（2）回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响；（3）容积及设备利用率不高。图2-1 氧化沟工艺流程图2.2.2 缺氧-好氧生物脱氮工艺（A10工艺）A1/O 法是缺氧好氧生物脱氮工艺的简称。开创于80 年代初，因为它将缺氧反硝化反应池置于好氧硝化反应池之前，所以故该工艺又称为前置硝化生物脱氮工艺。是目前实际工程中应用较多的简单生物脱氮工艺。其基本原理是在传统的二级处理中将有机氮转化为氨氮的基础上，通过硝化和反硝化菌的作用，将氨氮转化为亚硝

13、态氮、硝态氮，再经过反硝化作用将硝态氮转化为氮气，从而达到从废水中脱氮的目的。传统活性污泥法中，污水中氮磷的去除量仅为微生物细胞合成而从污水中摄取的数量，其去除率低，氮为20%40%，磷为5%20%，而A1/O 工艺的脱氮率可达70%80%。A1/O法工艺的主要特点：首先，硝化液一部分回流至反硝化池，池内的反硝化脱氮菌以原污水中的有机物作碳源，以硝化液中NOX中的氧作为电子受体，将NOXN还原成N2，不需外加碳源。其次，反硝化池还原1gNOXN产生3.57g碱度，可补偿硝化池中氧化1gNH3N所需碱度（7.14g）的一半，所以对含N浓度不高的废水，不必另行投碱调PH值。第三，反硝化池残留的有机

14、物可在好氧硝化池中进一步去除。A1/O法工艺的优点： （1）流程简单、构筑物少，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用可大大的节省；（2）反硝化缺氧池以原污水为碳源，不需外加有机碳源，降低了运行费用并可获得较高C/N比，保证了充足的反硝化；（3）此工艺的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机物进一步去处，提高出水的水质；（4）好氧池在缺氧池后，由于反硝化消耗了部分碳源有机物，可以减轻其后耗氧池的有机负荷。而且反硝化产生的碱度可以补偿硝化所需的碱度；A1/O法工艺的缺点：（1）脱氮效率不高，一般在70%80%之间；（2）如果沉淀池运行不当，则在沉淀池内会发生反硝化反应，造成污泥上浮，

15、使处理的水质恶化；（3）如提高脱氮效率，必须加大内循环比，会使运行费用增高；（4）内循环混合也来自曝气池（硝化池），含有一定的溶解氧，使反硝化难于维持理想的缺氧状态，一般脱氮率难于达到90%。图2-2 分建式A10系统工艺流程2.2.3厌氧-好氧生物除磷工艺（A2/O工艺）A2/O工艺由前段厌氧池和后段好氧池串联组成。污水和回流污泥进入该池，在水下搅拌器的帮助下，混合。回流污泥中的聚磷菌在厌氧池吸收一部分有机物，并释放出大量的磷。混合液从厌氧池流入好氧池后，污水中的有机物被氧化分解，聚磷菌吸收比在厌氧条件下所释放的更多的磷，排出剩余污泥使污水中的磷得到去除。整个工艺的BOD5去除率与一般活性污

16、泥法大致相同，但在磷的去除上有很大的优势，可以达到70%80%的高去除率，出水的磷浓度大都小于1.0mg/L。生物除磷系统的除磷效果与排放的剩余污泥量密切相关，而剩余的污泥量又取决于系统的污泥龄，所以有实验表明：当泥龄在510d时，除磷效果较好。但是，该工艺在进水中TP/BOD值很高时，由于BOD的负荷较低，剩余污泥量较少，很难取得稳定的处理效果。图2-3 A2/O除磷工艺流程图2.2.4厌氧-缺氧-好氧生物除磷工艺（A2/O工艺）由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求，最早由美国专家于20世纪70年代在厌氧-好氧除磷工艺（A2/0）的基础上开发而来。它利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出

17、水，是一种深度二级处理工艺。在首段厌氧池(DO0.2mg/L)进行磷的释放使污水中P的浓度升高，被微生物细胞吸收溶解性有机物使污水中BOD浓度下降，另外NH3-N因细胞合成而被去除一部分浓度下降，但NO3N浓度没有变化。在缺氧池中（DO12.5)，BOD/TKN 为1.53.5，COD/TP 为3060，BOD/TP 为1640(一般应20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化，以去除磷、BOD5 和COD 为主，则可用A/O 工艺。A2/O工艺特点：1. 工艺流程简单，无混合液回流，其基建费用和运行费用较低，同时厌氧池能保持良好的厌氧状态。2. 在反应池内水力停留时间较短，一般为36h，其

18、中厌氧池12h，好氧池24h。3. 沉淀污泥含磷率高，一般（2.54）左右，故污泥 效好。4. 混合液的SVI100,易沉淀，不膨胀。5. BOD90；P（7080）；当P/BOD5比值高，剩余污泥产量小，使P难以提高。6. 沉淀池应及时排泥和污泥回流，否则聚磷菌在厌氧状态下，产生磷的释放，降低P。7. 反应池内X=27003000 mg/L A2/O工艺优点：（1）是最简单的同步脱氮除磷工艺，水力停留时间少于其他同类工艺；（2）在厌氧（缺氧）、好氧交替运行条件下，丝状细菌不能大量的繁殖，无污泥膨胀现象的发生，SVI 的值一般小于100；（3）污泥中含磷浓度较高，具有很高的肥效；（4）处理效率

19、高，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。A2/O工艺缺点：（1）除磷效果难于再次提高，污泥增长有一定的限度不易提高，特别是P/BOD 值高时更加如此； （2）脱氮效果也难进一步提高，内循环量一般以2Q 为限，不宜太高；（3）进入沉淀池的处理水要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象的出现。但是溶解氧的浓度不能太高，要防止循环混合液对缺氧反应器的干扰，这一点难以控制。 图2-4 A2/O工艺流程图2.2.5 SBR工艺SBR法是在单一的反应池内进行活性污泥处理工艺，并使污水处理的单元

20、操作以时间的形式连续地进行处理的方法。工序组成有：进水曝气沉淀排水闲置。传统SBR工艺脱N除P大致可分为五个阶段：阶段A为进水搅拌，在该阶段聚磷菌进行厌氧放磷；阶段B为曝气阶段，在该阶段除完成BOD5分解外，还进行着硝化和聚磷菌的好氧吸磷；阶段C为停止曝气、混合搅拌阶段，在该阶段内进行反硝化脱氮；阶段D为沉淀排泥阶段，在该阶段内既进行泥水分离，又排放剩余污泥；阶段E为排水阶段。在阶段E后，有的根据水质要求还设有闲置阶段。SBR的优点：（1）其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是由空间划分，而是用时间控制的；（2）工艺简单，处理构筑物少，无二沉池和污泥回流系统，基建费用和运行费用较低；（3）此工艺用于

21、工业废水处理，不需要设置调节池；（4）污泥的SVI 较低，污泥易于沉淀，一般不会产生污泥膨胀现象；（5）调节SBR 的运行方式，可以具有去除BOD 和脱氮除磷的功能；（6）当运行管理得当时，出水的的水质优于连续式；（7）其运行操作、参数控制可实现自动化控制，以使其最佳运行； SBR的缺点：（1）脱氮、除磷能力一般，出水水质不稳定；（2）间歇曝气、间歇排水的自动化程度高，对工人素质要求较高；（3）操作、管理、维护较复杂，不适合大型污水处理厂；2.3工艺流程综上所述，能够满足脱氮除磷的污水处理工艺很多，其基本原理都是相同的，每一种工艺均各有特点，分别适用于各种不同场合，应该具体问题具体分析后加以采

22、用。本设计采用SBR法。图2-5 工艺流程示意图2.4工艺说明2.4.1格栅格栅是由一组相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或者进水泵站集水井的进口处，拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。去除可能堵塞水泵机组及管道的较粗大悬浮物，设置筛网截留较细的悬浮物，保证后续处理设施能够顺利运行。它本身的水流阻力并不大，水头损失只有几厘M，阻力主要产生于筛余物堵塞栅条。格栅按格栅栅条间隙可分为粗格栅（50100mm），中格栅（1040mm），细格栅（310mm）三种。考虑到整个污水处理系统的正常运行，污水处理厂一般都设置有粗细两道格栅。根据清洗方法的不同，格栅设计成人工清渣和机械清渣两类，当污染物

23、量大时，一般应采用机械清渣，以减少人工劳动量。本设计栅渣量大于0.2m3/d,为节省劳力，选用机械清渣，由于设计流量小，悬浮物相对较少，采用一组细格栅即可满足要求。2.4.2进水泵房与集水井污水进厂后，必须通过泵站提升后，才能在以后的处理过程中，保证其以重力流流动。在泵房前面设置一集水井，泵房与集水井合建。两者一起对水量进行调解。当后面构筑物发生故障或需要进行设备检修时，可以在集水井上设置一个闸阀，将污水排放，污水不能进入到处理系统中去，就可以进行维修检修。本设计水量较小为5000m3/d，采用合建式圆形污水泵房，自灌式工作。因为圆形结构受力条件好，便于施工，工程造价低。当泵房直径为715m时

24、，工程造价比矩形低。此外，采用自灌式工作，水泵启动方便，易于根据集水井中水位实现自动操作，不仅可以保护泵，还可以降低工人的劳动强度。2.4.3沉砂池小区生活污水中含有无机悬浮颗粒，这些无机悬浮颗粒物质会对后序生物处理过程中，所使用的活性污泥的活性产生不良的影响。当这些物质沉降下来后，还会对污泥的处理带来不便。所以，在无机悬浮颗粒进入生物处理阶段前，必须设置沉砂池去除这些物质。目前污水处理实例应用中，使用的沉砂池有4 种：平流式、曝气式和钟式。通过比选和进出水水质的状况，本设计决定采用曝气沉砂池，对相对较小流量的小区生活污水进行处理。普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使沉砂的后

25、续处理难度增加。采用曝气沉砂池可以克服这一缺点4。2.4.3.1平流沉砂池优点：(1) 平流沉砂池截留无机颗粒效果较好；(2) 其工作稳定，结构简单；(3) 排砂方便；缺点：(1) 平流沉砂池的尘砂中含有约10%的有机物，这些有机物给砂的处理带来许多不便；(2) 保持0.3m/s，的水平流速比较困难，因进水流量变化幅度大；(3) 现有恒定水平流速的设施不是很理想，比例流量堰有时会在池底形成较高的流速而将沉淀的砂粒冲起；(4) 流量控制堰头水头损失过大，达设计水深的3040%；2.4.3.2曝气沉砂池优点：(1) 在沉砂效果相同的条件下，适应变化流量能力最强；(2) 水头损失小；(3) 通过控制

26、曝气强度，可使沉淀下来的砂粒的腐化有机物的含量降低；(4) 只要调节现场操作条件既可改变其除砂的性能，运行灵活度大；(5) 可以在一级处理前作为混合、絮凝、预曝气之作用。可以改善进水的腐化状况从而提高后续的处理效果；缺点：(1) 能耗比其它沉砂池都高；(2) 运转劳动力较多；(3) 如何获得良好的螺旋环流流态挡板的位置，良好的砂斗和排砂系统等在设计上还存在许多疑问；(4) 释放有害气体；2.4.3.3钟式沉砂池优点:(1) 适应流量变化的能力比较强；(2) 水头损失小，典型的损失仅为6mm，(3) 细砂粒去除率较高，140（0.104mm）目的细砂粒去除率可达73%左右；(4) 机械的传动部分

27、在水面以上，便于维修；(5) 动能效率较高；缺点：(1) 国外公司的专有产品和技术设计，技术成本比较高；(2) 搅拌浆会缠绕纤维状的物体；(3) 砂斗内的砂子因为被压实而抽排困难，往往需要高压水或空气去搅动。空气提升泵房往往不能有效的抽排细砂；(4) 池子本身虽占地小，但由于要求切线方向进水并且进水渠道直线较长，池子数目多于两个时，配水比较困难，占地也大。2.4.4滗水器排水系统是SBR处理工艺设计的重要内容。为了保障澄清的排水，要求使用随水位同步变化的可调节式出水堰装置，又叫滗水器或撇水器。过程中为了防止浮渣进入，要求将排入口淹没在水下一定深度，所以叫滗水器更为合适。滗水器一般由收水装置、链

28、接装置和传动装置构成。其中收水装置设有挡板、集水槽和浮子等，其作用是将SBR中经沉淀后的上清液均匀收集至滗水器中，并通过导管排出SBR反应器；由于排水时间较短，其瞬间收集流量较大，因而要是其做到即在规定的时间内均匀、顺畅的集水，同时又要随SBR池中水位的下降而匀速下降，不干扰反应器中的污泥，保证澄清的出水。从运行方式上看，滗水器分为虹吸式、浮筒式、套筒式、旋转式等类型。除虹吸式滗水器只有自动式外，其他均有机械、自动组合的转动方式。各种滗水器的优缺点比较见表2-1。表2-1各种滗水器的优缺点比较类型优点缺点旋转式滗水器运行可靠,滗水负荷及深度大,易自控机械结构复杂,造价高,部件易磨损,设计精度要

29、求较高套筒式滗水器滗水负荷大,深度较大结构相对复杂,造价较高,套管有发生卡阻而不能正常工作的可能虹吸式滗水器结构简单,运行可靠,造价低,运行费用低滗水深度较低且不易调整,设计精度要求高浮筒式滗水器运行时无动力消耗,使用方便,维护工作量小滗水过程中对水量调节困难,滗水器能力受限制泵吸式滗水器结构简单,由于采用泵作动力,不受后续构筑物高层影响取水口集中,局部流速过高膜式滗水器结构简单,控制方便可调节性差,对膜材料要求过高不同类型的滗水器有着各自的优点和适用范围。机械驱动旋转式滗水器具有运行可靠、运行参数调节方便等突出优点,具有广泛的应用前景,较适合于大型污水处理工程。虹吸式滗水器具有结构简单、维护工作量小等优点,但运行参数的调节能力差。浮筒式无动力滗水器利用重力与浮力的平衡配合出水阀往外排水,具有结构简单、运行管理方便的优点,最适合投资小的工程5。2.4.5接触消毒池2.4.5.1消毒剂常用的消毒方法有氯、二氧化氯、臭氧、紫外线等。目前我国的城市给水排水普遍采用氯来消毒，可以投加液氯、漂白粉、漂白精、次氯酸钠等。表2-2几种常见消毒剂的性能比较工程液氯次氯酸钠二氧化氯臭氧紫外线杀菌有效性较强中强最强强效能：对细菌对病菌对芽孢有效部分有效无效有效部分有效无效有效部分有效无效有效有效有效有效部分有效无效一般投加量(mg/l)5