居民區(qū)小型廢水處理站的設計

1、摘 要本文是設計城市污水的處理工藝，最終使生活污水出水水質(zhì)達到國家排放一級標準，以解決生活污水帶來的環(huán)境污染問題。針對城市污水的特點，考慮到成本、處理技術、進出水水質(zhì)等多方面因素，本設計主要采用間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法（ICEAS）。ICEAS工藝是一種連續(xù)進水的改良型SBR工藝，實現(xiàn)連續(xù)進水、生物氧化、硝化、反硝化、固液分離等均在一個反應池中進行。ICEAS工藝與傳統(tǒng)的SBR法相比，其特點是在反應器的進水端增加了一個預反應區(qū)，運行方式為連續(xù)進水(沉淀期和排水期仍保持進水)，間歇排水，沒有明顯的反應階段和閑置階段這種系統(tǒng)在處理城市污水方面具有占地面積小、基建投資省、運行費用低、管理方便的優(yōu)

2、點，十分適合小型居民區(qū)生活污水的處理。綜合考慮基建投資、動力消耗、運行成本、占地面積等因素，采用本工藝流程有著十分明顯的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。關鍵詞： 城市污水；活性污泥法； ICEAS工藝AbstractThis project is designed to deal with the sewage drainage system in the city areas. In order to make sure the sewage produced by peoples living activities will reach the first level of the National

3、Standard. Hence, to solve the environmental pollution which brought by the living sewage. To contrast the city swages characters, and the consideration of the cost ,dealing techniques, and the quality of the water etc. This design is mainly use the Intermittent Cycle Extended Aeration System（ICEAS）.

4、ICEAS is the technics of the continuous water ingression improved version of SBR, to achieve clock-round water ingression, bio-oxidation, nitration, anti-nitration, solution separation and so on to react in the same pool equally. To contrast the ICEAS technics and the traditional SBR, its characteri

5、stic is the water ingression end aggrandized a pre-reacting region on the reactor. So its circulating mode will be a continuous one ( both in deposition and water discharging time) and intermittent water discharging. Moreover, there is no obvious reacting and otiose phases. This system is having sev

6、eral advantages on less area occupation in the city swage dealing aspect, small input on capital construction, low functioning fees, and supervise conveniency. Its extraordinary suitable for mini residential areas sewage drainage system. For the consideration of factors included the capital construc

7、tion input, power consumption, functioning cost and the area occupied etc. To adopt this technics will provide benefits on both economical and environmental.Keywords:swage; activated sludge；Intermittent Cycle Extended Aeration System引言1 城市污水的處理現(xiàn)狀目前，國內(nèi)外城市污水處理廠處理工藝大都采用一級處理和二級處理。一級處理是采用物理方法，主要通過格柵攔截、沉淀

8、等手段去除廢水中大塊懸浮物和砂粒等物質(zhì)。這一處理工藝國內(nèi)外都已成熟，差別不大。二級處理則是采用生化方法，主要通過微生物的生命運動等手段來去除廢水中的懸浮性、溶解性有機物以及氮、磷等營養(yǎng)鹽1-2。目前，這一處理工藝有多種方法，歸結起來，有代表性的工藝主要有傳統(tǒng)活性污泥、氧化溝、A/O或A2/O工藝、SBR工藝、CCAS工藝及ICEAS工藝等。目前，這幾種代表工藝在國內(nèi)外都有實際應用。1.1 城市污水的總量我國的淡水資源總量中實際能開發(fā)利用的約為1200億m3，人均資源只有世界人均的1/4，是個水資源短缺的國家。我國有80%左右的污水未經(jīng)處理直接排入水域，造成全國1/3以上河段受到污染，90%以上

9、城市水域污染嚴重，近50%的重點城鎮(zhèn)的水源地不符合飲用水標準。水是一種有限而不可替代的自然資源，也是一種易倍浪費而可以節(jié)約的自燃資源。1980年我國每萬美元國民生產(chǎn)總值用水量為當時美國的5倍，日本的17倍，前聯(lián)邦德國的28倍。隨著城市污水處理率的上升，污水處理廠的建立是有必要的。1.2 城市污水的來源及成分城市污水，人們?nèi)粘Ｉ钪信懦龅乃?，從住戶、公共設施（飯店、賓館、影劇院、體育場、機關、學校、商店等）和工廠的廚房、衛(wèi)生間、浴室及洗衣房等生活設施中排出的水。通常含有泥沙、油脂、皂液、果核、紙屑和食物屑、病菌、雜物和糞尿等。水質(zhì)特點是往往含有較高的有機物，如淀粉、蛋白質(zhì)、油脂等，以及氮、磷等無

10、機物，此外，還含有病原微生物和較多的懸浮物。按其化學性質(zhì)來分，通常無機物為40%，有機物為60%；按其物理性質(zhì)來分，可分為不溶性物質(zhì)、膠體性物質(zhì)和溶解性物質(zhì)。城市污水的水質(zhì)一般較穩(wěn)定，濃度較低。城市降水和受污染的地表水在城市污水中還沒有占到很大的比例，這類污水水量水質(zhì)差別較大，常受氣候、時間、地理位置及周邊環(huán)境的影響。在對這類污水進行處理時，應針對具體污水水質(zhì)選擇是否需要與其他污水混合稀釋后處理。1.3 城市污水處理的必要性城市污水中含有有機物、病原菌、蟲卵等，排入水體后滲入地下造成污染。微生物在分解有機物中消耗了水體中的氧，會影響魚類生活，當溶解氧耗盡時，在厭氧狀態(tài)下，使細菌分解有機物產(chǎn)生硫

11、化氫，水體黑臭，魚蝦絕跡，污水中的氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)排入水體，特別是湖泊、水庫將引起水體的富營養(yǎng)化。藻類的過度生長將造成溶解氧的急劇變化，水體在一定時間內(nèi)處于嚴重缺氧狀態(tài)，導致魚類大量死亡。石油化工洗滌劑污染，大多數(shù)家庭和餐館大量使用的各種洗滌用品都是石油化工的產(chǎn)品，難以降解，排入江河中不僅會嚴重污染水體，而且會積累在水產(chǎn)物中，大量進入人體后會出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。為此，作為二十一世紀的環(huán)保工作者，應盡量采取有效的措施控制污水排放量，循環(huán)利用，綜合處理，區(qū)域防治和加強管理等綜合措施，保證用水和污水的循環(huán)利用能夠順利進行3-5。2 居民區(qū)污水處理方法所謂污水處理就是采用各種方法將污水中所含有的污染物分離出來

12、，或?qū)⑵滢D化為無害和穩(wěn)定的物質(zhì)，從而使污水得到凈化。 現(xiàn)代的污水處理技術，按其作用原理可分為物理法、化學法和生物法。2.1 物理處理方法污水的物理處理法，就是利用物理作用分離污水中主要呈懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)，在處理過程中不改變其化學性質(zhì)。屬于物理法和處理技術的有以下幾種。（1）沉淀（重力分離）利用污水中的懸浮物和水密度不同的原理，借重力沉降（或上浮）作用，使其從水中分離出來。沉淀處理設備有沉砂池、沉淀池及隔油池等。（2）篩濾（截留）利用篩濾介質(zhì)截留污水中的懸浮物。屬于篩濾處理的設備有格柵、微濾機、真空濾機、壓濾機等。（3）氣浮是將空氣打入污水中，并使其以微小氣泡的形式由水中析出，污水中密度近于水

13、的微小顆粒狀的污染物質(zhì)粘附到空氣泡上，并隨氣泡上升至水面，形成泡沫浮渣而去除。根據(jù)空氣打入方式的不同，氣浮處理設備有加壓溶氣氣浮法、射流氣浮法等。為了提高氣浮效果，有時需向污水中投加混凝劑。（4）反滲透用一種特殊的半滲透膜，在一定的壓力下將水分子壓過膜的一側，而溶解于水中的污染物則被膜所截留，污水被濃縮。被壓透過膜的水就是處理過的水。反滲透法是膜分離技術的一種，屬于膜分離技術的還有電滲析、滲析等6-9。屬于物理法的污水處理技術還有離心與旋流分離、蒸發(fā)等。2.2 化學處理方法污水的化學處理法，就是通過投加化學物質(zhì)，利用化學反應作用來分離、回收污水中的污染物，或使其轉化為無害的物質(zhì)。屬于化學法的有

14、以下幾種。（1）混凝法水中的呈膠體狀態(tài)的污染物質(zhì)，通常都帶有負電荷，膠體顆粒之間互相排斥形成穩(wěn)定的混合液，若向水中投加帶有相反電荷的電解質(zhì)，可使污水中膠體顆粒改變?yōu)槌孰娭行?，失去穩(wěn)定性，并在分子引力作用下，凝聚成大顆粒而下沉。常用于處理含油廢水等。（2）中和法用于處理酸性廢水或堿性廢水。投加石灰、氫氧化鈉、石灰石等可使酸性廢水變?yōu)橹行?；吹入含有二氧化碳的煙道氣可使堿性廢水變?yōu)橹行浴＃?）氧化還原法廢水中呈溶解狀態(tài)的有機或無機污染物，在投加氧化劑或還原劑后，由于電子的遷移而發(fā)生氧化或還原作用，使其轉變?yōu)闊o害的物質(zhì)。氧化法多用于處理含酚、氰廢水等。還原法多用于處理含鉻、含汞廢水。（4）吸附法將污水

15、通過固體吸附劑，使廢水中的溶解性有機污染物媳婦到吸附劑上。常用活性炭、焦炭等。此法可吸附廢水中的酚、汞、鉻、氰等有毒物質(zhì)。屬于化學法處理技術的還有電解法、離子交換法、化學沉淀法、電解析法、萃取法等。2.3 生物處理方法2.3.1 好氧處理污水的生物處理法，利用微生物的新陳代謝功能，使污水中呈溶解和膠體狀態(tài)的有機污染物被降解并轉化為無害的物質(zhì)，使污水得以凈化。主要依賴好氧菌和兼性厭氧菌的生化作用來處理過程的工藝稱為好氧生物處理法。常見的工藝是活性污泥法和生物膜法。（1）活性污泥法是目前使用很廣泛的一種生物處理法。將空氣連續(xù)鼓入曝氣池的污水中，經(jīng)過一段時間，水中即形成繁殖有大量好氧性微生物的絮凝體

16、活性污泥，活性污泥能夠吸附水中的有機物，生活在活性污泥上的微生物以有機物為食料，獲得能量并不斷生長繁殖，有機物被分解、去除，污水得以凈化。普通活性污泥法處理系統(tǒng)由以下幾部分組成：曝氣池、曝氣系統(tǒng)、二沉池、污泥回流系統(tǒng)、剩余污泥排放系統(tǒng)?；钚晕勰喾▋艋瘡U水的能力強、效率高、占地面積小、臭味輕微，但產(chǎn)生剩余污泥量大、對水質(zhì)水量的比阿奴啊比較敏感、緩沖力弱。（2）生物膜法生物膜法是依靠固著于固體介質(zhì)表面的微生物來凈化有機物的，因而這種方法亦稱為生物過濾法。生物膜呈蓬松的絮狀結構，微孔多表面積大，具有很強的吸附能力。生物膜微生物以吸附和沉積于膜上的有機物為營養(yǎng)料。增殖的生物膜脫落后進入廢水，在二次沉淀

17、池中被截留下來，成為污泥。如果有機物負荷比較高，生物膜對吸附的有機物來不及氧化分解時，能形成不穩(wěn)定的污泥，這類污泥需要進行再處理。生物膜法固著于固體表面上的微生物對廢水水質(zhì)、水量的變化有較強的適應性；和活性污泥法相比，管理較方便；由于微生物固著于固體表面，即使增殖速度慢的微生物也能生息，從而構成了穩(wěn)定的生態(tài)系。高營養(yǎng)級的微生物越多，污泥量自然就越少10-13。2.3.2 厭氧處理利用兼性厭氧菌在無氧的條件下降解有機污染物。主要用于處理高濃度、難降解的有機工業(yè)廢水及有機污泥。主要構筑物是消化池，近年來開發(fā)了厭氧濾池、厭氧轉盤、上流式厭氧污泥床、厭氧流化床等高效反應裝置、該法能耗低且能產(chǎn)生能量，污

18、泥產(chǎn)量少。近年來，水解酸化工藝也逐步得到應用。其原理是利用水解產(chǎn)酸菌，并將厭氧反應控制在水解酸化階段，將難于生物降解的物質(zhì)轉化為易于生物降解的小分子物質(zhì)。2.3.3 脫氮除磷工藝2.3.3.1 A2/O工藝A2/O即厭氧好氧活性污泥法，亦稱A-A-O工藝，它是在A2/O除磷工藝基礎上增設了一個缺氧池，并將好氧池出流的部分混合回流至缺氧池，具有同步脫氮除磷的功能。污水經(jīng)預處理和一級處理后首先進入?yún)捬醭?，在厭氧池中的反應過程與A2/O生物除磷工藝中的厭氧反應過程相同；在缺氧池中的反應過程與A1/O生物脫氮工藝中的缺氧過程相同；在好氧池中的反應過程兼有A2/O生物除磷工藝和A1/O生物脫氮工藝中好氧

19、池中的反應和作用。因此A2/O工藝可以達到同步去除有機物、硝化脫氮、除磷的功能。該工藝在厭氧、缺氧、好氧環(huán)境下交替運行，有利于絲狀菌的膨脹，改善污泥沉降性能。沉淀池要防止產(chǎn)生厭氧、缺氧狀態(tài)，以避免聚磷菌釋磷而降低出水水質(zhì)和反硝化產(chǎn)生N2而干擾沉淀。但溶解氧含量也不易過高，以防止循環(huán)混合液對缺氧池的影響。2.3.3.2氧化溝生物處理工藝本工藝50年代初期發(fā)展形成，因其構造簡單，易于管理，很快得到推廣，且不斷創(chuàng)新，有發(fā)展前景和競爭力，當前可謂熱門工藝。氧化溝在應用中發(fā)展為多種形式，比較有代表性的有：帕式(Passveer)簡稱單溝式，表面曝氣采用轉刷曝氣，水深一般在2.53.5m，轉刷動力效率1.

20、61.8kgO2/(kwh)。奧式(Orbal)簡稱同心圓式，應用上多為橢圓形的三環(huán)道組成，三個環(huán)道用不同的DO，有利于脫氮除磷。采用轉碟曝氣，水深一般在4.04.5m，動力效率與轉刷接近。 若能將氧化溝進水設計成多種方式，能有效地抵抗暴雨流量的沖擊，對一些合流制排水系統(tǒng)的城市污水處理尤為適用。卡式(Carrousel)簡稱循環(huán)折流式，采用倒傘形葉輪曝氣，從工藝運行來看，水深一般在3.0m左右，但污泥易于沉積，其原因是供氧與流速有矛盾。三溝式氧化溝(T型氧化溝)，此種由三池組成，中間作曝氣池，左右兩池兼作沉淀池和曝氣池。T型氧化溝構造簡單，處理效果不錯，但其采用轉刷曝氣，水深淺，占地面積大，復

21、雜的控制儀表增加了運行管理的難度。不設厭氧池，不具備除磷功能。氧化溝一般不設初沉池，負荷低，耐沖擊，污泥少。建設費用及電耗視采用的溝型而變，如在轉碟和轉刷曝氣形式中，再引進微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利用率和動力效率。2.3.3.3 SBR工藝及其改型 SBR（Sequencing Batch Reactor）序批式活性污泥法，其改型工藝有CAST、CCAS、ICEAS等。（1）SBR序批式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor）的運行包括五道工序形成一個周期。SBR工藝是通過在時間上的交替來實現(xiàn)傳統(tǒng)活性污泥法的整個運行過程，它在流程上只有一個基本單元，將調(diào)節(jié)池、

22、曝氣池和二沉池的功能集于一池，進行水質(zhì)水量調(diào)節(jié)、微生物降解有機物和固液分離等。根據(jù)各工序目的的不同，可分為：進水、反應、沉淀、排水和閑置。它與連續(xù)流系統(tǒng)相比，最顯著的特點是它將反應和沉淀分離兩個工序放在同一反應器內(nèi)進行，擴大了反應器的功能。它時間順序運行的特點，使它的運行十分靈活，可以適應多種復雜操作的需要，還可一池多用。 SBR污水處理技術與傳統(tǒng)污水處理技術是不相同的。SBR技術采用的是時間分割操作替代空間分割操作，非穩(wěn)態(tài)生化反應替代穩(wěn)態(tài)生化反應，靜置理想沉淀替代動態(tài)沉淀等。它在運。原則上SBR的主體工藝設備,只有一個間歇反應器(SBR)。它與普通活泥法工藝流程相比,不需設二沉池、污泥回流設

23、備,一般情況下不必設調(diào)節(jié)池,多數(shù)情況下可省去初沉池。為獲得同樣的處理效率SBR法的反應池上明顯小于連續(xù)池的體積,且池越多， SBR的總體積越小.尤其是利用SBR法處理小城鎮(zhèn)污水,要比用普通活性污泥法節(jié)省基建投資30%多，并且還具有布置緊湊，節(jié)約占地面積的特點。據(jù)美國 Grundy Center污水處理廠評價，采用SBR法在二級處理中建設費用節(jié)省了19%，整個污水廠的費用節(jié)省了8%。（2）ICEAS全稱為間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法（Intermittent Cycle Extended Aeration），其最大的特點就是在反應器的進水端增加了一個預反應區(qū)，運行方式為連續(xù)進水（沉淀期、排水期仍

24、連續(xù)進水），間歇排水，無明顯的反應階段和閑置階段。污水從預反應區(qū)以很低的流速進入主反應區(qū)，對主反應區(qū)的泥水分離不會產(chǎn)生明顯影響。由于ICEAS設施簡單、管理方便，尤其是處理市政污水和工業(yè)廢水方面比經(jīng)典的SBR系統(tǒng)費用更省，因此在國內(nèi)外受到了廣泛重視。自20世紀80年代初在澳大利亞興起以來，目前已建成投產(chǎn)了300多座污水處理廠。 ICEAS的運行方式：將SBR反應池沿長度方向分為兩個部分，前部為預反應區(qū)，后部為主反應區(qū)。預反應區(qū)可起調(diào)節(jié)水流的作用，主反應區(qū)是曝氣、沉淀的主體。ICEAS是連續(xù)進水工藝，不但在反應階段進水，在沉淀和排水階段也進水。污水進入預反應區(qū)后，通過隔墻底部的連接口以平流流態(tài)進

25、入主反應池，在主反應池中進行間歇曝氣和沉淀排水，成為連續(xù)進水、間歇出水的SBR反應池，使配水大大簡化，運行也更加靈活。ICEAS工藝中各操作單元的作用為： A、曝氣階段 由曝氣系統(tǒng)向反應池內(nèi)間歇供氧，此時有機物經(jīng)微生物作用被生物氧化，同時污水中的氨氮經(jīng)微生物硝化反硝化作用，達到脫氮的效果。B、沉淀階段 此時停止向反應池內(nèi)供氧，活性污泥在靜止狀態(tài)下降，實現(xiàn)泥水分離。C、排水階段 在污泥沉淀到一定深度后，排水器系統(tǒng)開始工作，排出反應池內(nèi)上清液。在排水過程中，由于污泥沉降于池底，濃度較大，可根據(jù)需要啟動污泥泵將剩余污泥排至污泥池中，以保持反應器內(nèi)一定的活性污泥濃度。排水結束后，又進入下一個新的周期，

26、開始曝氣，周而復始，完成對污水的處理。（3）CCAS即連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝（Continuous Cycle Aeration System），是一種連續(xù)進水式SBR曝氣系統(tǒng)。這種工藝是在SBR的基礎上改進而成。SBR工藝早于1914年即開發(fā)成功，但由于人工操作管理太煩瑣、監(jiān)測手段落后及曝氣器易堵塞等而難以在大型污水處理廠中推廣。SBR工藝曾被普遍認為適用于小規(guī)模污水處理廠。進入60年代后，自動控制技術和監(jiān)測技術有了飛速，新型不堵塞的微孔曝氣器也研制成功，為廣泛采用間歇式處理法創(chuàng)造了條件。1968年澳大利亞的新南威爾士大學與美國ABJ公司合作開發(fā)了“采用間歇反應器體系的連續(xù)進水，周期排水，延時

27、曝氣好氧活性污泥工藝”。1986年美國國家環(huán)保局正式承認CCAS工藝屬于革新代用技術（I/A），成為最先進的電腦控制的生物除磷、脫氮處理工藝。 CCAS工藝對污水預處理要求不高，只設機械格柵和沉砂池。生物處理核心是CCAS反應池，除磷、脫氮、降解有機物及懸浮物等功能均在該池內(nèi)完成，出水可達標排放。 經(jīng)預處理的污水連續(xù)不斷地進入反應池前部的預反應池，在該區(qū)內(nèi)污水中的大部分可溶性BOD被活性污泥微生物吸附，并一起從主、預反應區(qū)隔墻下部的孔眼以低流速進入反應區(qū)。在主反應區(qū)內(nèi)依照“曝氣、閑置、沉淀、排水”程序周期運行，使污水在“好氧-缺氧”的反復中完成去碳、脫氮，和在“好氧-厭氧”的反復中完成除磷。各

28、過程的歷時和相應設備的運行均按事先編制，并可調(diào)整的程序，由機集中自控。 2.4本設計處理工藝的研究及確定 2.4.1. 方案選定原則結合我國實際情況，國外先進技術和經(jīng)驗，城市污水處理廠應符合以下幾個發(fā)展方向： （1）總投資省。我國是一個發(fā)展中國家，經(jīng)濟發(fā)展所需資金非常龐大，因此嚴格控制總投資對國民經(jīng)濟大有益處。 （2）運行費用低。運行費用是污水處理廠能否正常運行的重要因素，是評判一套工藝優(yōu)劣的主要指標之一。 （3）占地省。我國人口眾多，人均土地資源極其緊缺。土地資源是我國許多城市發(fā)展和規(guī)劃的一個重要因素。 （4）脫氮除磷效果。隨著我國大面積水體環(huán)境的富營養(yǎng)化，污水的脫氮除磷已經(jīng)成為一個迫切的問

29、題。我國最新實施的國家污水綜合排放標準（GB8978-1996）也明確規(guī)定了適用于所有排污單位，非常嚴格地規(guī)定了磷酸鹽排放標準和氨氮排放標準。這就意味著今后絕大多數(shù)城市污水處理廠都要考慮脫氮除磷的問題。 （5）先進技術與環(huán)保工程的有機結合。現(xiàn)代先進技術，尤其是計算機技術和自控系統(tǒng)設備的出現(xiàn)和完善，為環(huán)保工程的發(fā)展提供了有力的支持。目前，國外發(fā)達國家的污水處理廠大都采用先進的計算機管理和自控系統(tǒng)，保證了污水處理廠的正常運行和穩(wěn)定的合格出水，而我國在這方面還比較落后。計算機控制和管理也必將是我國城市污水處理廠發(fā)展的方向。 2.4.2 幾種方案的比較由于預處理等物理工藝處理效果差不多，主要區(qū)別在BO

30、D、N和P的去除工藝，以及一些外部因素的比較。CCAS工藝，獨特結構和運行模式使其在工藝上具有獨特的優(yōu)勢。 缺點：各池子同時間歇運行，人工控制幾乎不可能，全賴電腦控制，對處理廠的管理人員素質(zhì)要求很高，對設計、培訓、安裝、調(diào)試等工作要求較嚴格。SBR工藝，污泥活性強,污泥的質(zhì)量濃度高。對水量、水質(zhì)變化的適應性強,有機物去除率高。靜止沉淀效果好，不易出現(xiàn)污泥膨脹，脫氮除磷效果好。缺點：間歇進水。ICEAS工藝，由于城市污水的流量變化大、短時間的有機負荷和水力負荷增加較快，這一點正適應于ICEAS 工藝的特性。ICEAS工藝能夠通過調(diào)節(jié)周期來適應進水量和水質(zhì)的變化，在暴雨時，可經(jīng)受晴。2.4.3方案

31、確定通過以上的比較分析，可以看出ICEAS工藝更適合本設計。ICEAS將傳統(tǒng)活性污泥工藝中的初沉池，曝氣池、二沉池這三個池子合為一個ICEAS池，故構筑物簡潔，明顯節(jié)省占地面積和投資。ICEAS工藝中活性污泥性能好，反應池中活性污泥吸附了一定量的有機物，因此在曝氣的初期和末期，ICEAS池內(nèi)存在較高的BOD5負荷和隨時間變化的BOD5濃度差，而且在一個池內(nèi)交替進行曝氣和沉淀，反復出現(xiàn)好氧缺氧厭氧狀態(tài)的有效平衡，這樣不但有利于菌膠團細菌的生長，使污泥結構緊密，沉降性能好，SVI一般在100之內(nèi)，不會產(chǎn)生污泥膨脹。3 本設計的意義環(huán)境保護是我國的基本國策。世界經(jīng)濟發(fā)展的實踐證明，為實現(xiàn)經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)

32、定的發(fā)展，必須解決好發(fā)展與環(huán)境保護的矛盾。隨著我國社會和經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市環(huán)境污染特別是水污染的問題日趨嚴重。因城市污水排放量大，如果不處理直接排放，將對水體造成污染，因為污水中含氮磷較多，也可使水體富營養(yǎng)化，所選擇的污水處理工藝應具有一定的脫氮除磷功能以防水體的富營養(yǎng)化。據(jù)此，需確定污水處理廠的處理工藝流程和處理構筑物的類型與數(shù)量，進行處理構筑物及設備的工藝設計計算和污水廠各構筑物以及各種管渠等總體布置。從可持續(xù)發(fā)展的觀點出發(fā)，本著發(fā)展與環(huán)境保護相同步的原則，在大力發(fā)展生產(chǎn)和建設現(xiàn)代化城市的同時，致力于環(huán)境治理，對生活污水加以處理，達到國家要求的污水排放標準。能夠保證社會經(jīng)濟與人類居住環(huán)境

33、的協(xié)調(diào)發(fā)展。1污水處理資料1.1 設計規(guī)模流量Q=5000 m/d。1.2 進出水水質(zhì)表1 進出水水質(zhì)表BOD5 (mg/L)CODcr (mg/L)SS (mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)進 水200350250494.9出 水206020150.5處理后水質(zhì)達到污水綜合排放標準（GB8978-1996），一級排放標準。1.3 處理程度的計算（1）BOD5的去除率 =（200-20）/200100%=90.0 %（2）CODcr的去除率 =（350-60）/350100%=82.9%（3）SS的去除率=（250-20）/250100%=92.0%（4）NH3-N的去除率=（4

34、9-15）/49100%=69.4%2居民區(qū)污水處理站設計方案2.1 工藝流程的比較由于城市污水中含磷，目前常用的處理方法有生物處理法，以及生物與化學相結合的處理方法。不同處理工藝處理后的出水均能達到國家污水排放的一級標準。（1）ICEAS工藝ICEAS工藝，其最大的特點就是在反應器的進水端增加了一個預反應區(qū)，運行方式為連續(xù)進水（沉淀期、排水期仍連續(xù)進水），間歇排水，無明顯的反應階段和閑置階段。污水從預反應區(qū)以很低的流速進入主反應區(qū)，對主反應區(qū)的泥水分離不會產(chǎn)生明顯影響。由于ICEAS設施簡單、管理方便，尤其是處理市政污水和工業(yè)廢水方面比經(jīng)典的SBR系統(tǒng)費用更省，因此在國內(nèi)外受到了廣泛重視。（

35、2）SBR工藝SBR是一種好氧微生物污水處理技術,是連續(xù)進水、間歇排水的周期循環(huán)間歇曝氣系統(tǒng)。該工藝集調(diào)節(jié)、初沉、曝氣、二沉、生物脫氮等過程于一池，按不同的時間順序進行各種目的不同的操作，全部過程都在一個池體內(nèi)周而復始地進行，工藝流程簡潔,布局緊湊合理，是一種先進的污水處理系統(tǒng)。（3）CCAS工藝CCAS工藝，即連續(xù)循環(huán)曝氣系統(tǒng)工藝（Continuous Cycle Aeration System），是一種連續(xù)進水式SBR曝氣系統(tǒng)。這種工藝是在SBR的基礎上改進而成。SBR工藝早于1914年即開發(fā)成功，但由于人工操作管理太煩瑣、監(jiān)測手段落后及曝氣器易堵塞等而難以在大型污水處理廠中推廣。 綜上所

36、述，任何一種方法，都能達到處理效果，且出水水質(zhì)良好，但相對而言，ICEAS工藝在基建投資、動力消耗、運行成本、占地面積等因素各個方面都優(yōu)于其他處理方法。因此，采用ICEAS工藝為本設計的工藝方案。2.2 工藝流程的選擇經(jīng)過多方面的考慮，最終的處理流程見圖1.ICEAS工藝污水格柵調(diào)節(jié)池沉砂池脫水間污泥濃縮池出水貯泥池泥餅外運 圖1 擬采用城市污水處理工藝流程3 污水處理構筑物設計3.1格柵3.1.1作用設于污水處理廠中所有處理構筑物之前，或設在泵站前，用于截留廢水中粗大的懸浮物或漂浮物，防止其后處理構筑物的管道閥門或水泵堵塞。3.1.2 設計參數(shù)設計流量Q=5000m3/d=58 L/s柵前流

37、速v1=0.5m/s過柵流速v2=0.7m/s柵條寬度s=0.01m格柵間隙e=20mm柵前部分長度0.5m格柵傾角=60單位柵渣量1=0.07m3柵渣/103m3污水3.1.3設計計算 （1）確定格柵前水深，根據(jù)最優(yōu)水力斷面公式計算得:柵前槽寬，則柵前水深（2）柵條間隙數(shù)(取n=18)（3）柵槽有效寬度B=s（n-1）+en=0.01（18-1）+0.0218=0.53m（4）進水渠道漸寬部分長度（其中1為進水渠展開角），（5）柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度（6）過柵水頭損失（h1）因柵條邊為矩形截面，取k=3，則式中：=（s/e）4/3 h0-計算水頭損失 k-系數(shù)，格柵受污物堵塞后，

38、水頭損失增加倍數(shù)，取3 -阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關，當為矩形斷面時=2.42（7）柵后槽總高度（H） 取柵前渠道超高h2=0.3m，則柵前槽總高度H1=h+h2=0.24+0.3=0.54m 柵后槽總高度H=h+h1+h2=0.24+0.0623+0.3=0.6023 m（8）格柵總長度L=L1+L2+0.5+1.0+0.77/tan=0.069+0.035+0.5+1.0+0.77/tan60=2.05m（9）每日柵渣量=Q平均日1=0.35m3/d0.2m3/d以宜采用機械格柵清渣。3.2 污水泵站計算3.2.1設計計算（1）積水池容積設計流量58.0L/s，選擇積水池與機器間合建的矩

39、形泵站，考慮2臺水泵（其中一臺備用），每臺水泵的流量為58.0/1=58.0L/s積水池容積采用相當于一臺水泵10分鐘的容量：W=58.06010/1000=34.8m3有效水深采用H=2m,則積水池面積為F=17.4m2占地面積為r217.4m2，即為圓形泵房的D5.5m（2）選泵前總揚程估算已知：進入泵站前高程為-0.39m，充滿度h/d=0.75m，提升后高程為6m, 則最低工作水位與所需提升最高水位之間的高差為：6-（-0.39+1.20.75-2.0）=7.49m出水管管線水頭損失：出水管：Q=58.0L/s，選用管徑為450mm的鑄鐵管，查表得：v=1.8m/s；1000i=9.9

40、0m設出水管中心埋深1.1m，局部損失為沿程損失的30%，則泵站外管線水頭損失為：（出水管線水平長度+豎直長度） i1.3即12+6-（0.39）+1.19.91.3/1000=0.24m泵站內(nèi)的管線水頭損失設為1.5m，考慮自由水頭為1m，則水泵總揚程：H=1.5+0.23+7.49+1=10.22m選用12PWL型污水泵，Q=250L/s，H=12m泵站計算簡圖2：圖2 泵站示意圖3.3調(diào)節(jié)池3.3.1作用調(diào)節(jié)池的作用是減小和控制污水水量，水質(zhì)的波動，為后續(xù)處理提供最佳運行條件。水量及水質(zhì)的調(diào)節(jié)可以提高廢水的可處理性，減少在生化處理過程中可能產(chǎn)生的沖擊負荷，對微生物有毒的物質(zhì)可以得到稀釋，

41、短期排出的高溫廢水還可以得到降溫處理。又由于自身的相互作用，pH值可以得到穩(wěn)定，減少由于pH值調(diào)節(jié)所需的酸堿量。本例采用的調(diào)節(jié)池的結構如圖3所示。這種形式調(diào)節(jié)池的出水槽是沿池的對角線方向設置的，池內(nèi)設有若干縱向隔板。廢水經(jīng)左右兩側的水槽進入池內(nèi)。由于隔板之間形成的水流通道長度不同，同一時間進入池內(nèi)的廢水，需要停留不同的時間才能達到出水槽。反而言之，出水槽內(nèi)，同一時刻的廢水是不同時刻流入池內(nèi)的，在槽中相遇并混合，實現(xiàn)水質(zhì)均一。圖3 對角線進水調(diào)節(jié)池如圖所示，調(diào)節(jié)池液面可以上下自由波劫，當進水量大于出水量時，則池內(nèi)應能貯存盈余，反之，應能補充短缺，以此實現(xiàn)水量調(diào)節(jié)。池底設置沉渣斗，通過排渣管定期排

42、渣。3.3.2設計參數(shù)設計流量：Q=5000m3/d污水停留時間：4h3.3.3設計計算調(diào)節(jié)池的設計計算的主要內(nèi)容是池容積的計算。Vqt式中：V-為調(diào)節(jié)池容積，m3；t -為廢水在調(diào)節(jié)池內(nèi)的停留時間，h；q-為t小時內(nèi)廢水平均流量，m3h。對角線式調(diào)節(jié)池有：Vqt1.4 式中：1.4-經(jīng)驗參數(shù)。所以調(diào)節(jié)池的容積V（m3）：Vqt1.4=（4Q/24）/1.4=（45000/24）/1.4=595.2m3，取600m3，設計調(diào)節(jié)池的尺寸為10 106.3m (超高0.3m)3.4沉砂池3.4.1作用一般設在泵站、沉淀池前，保護水泵和管道免受磨損，防止管道發(fā)生堵塞，提高后續(xù)工序產(chǎn)出的污泥中有機物質(zhì)

43、的含量，以利于進一步對污泥加以利用，增大曝氣池后續(xù)構筑物的有效容積，延長設備使用壽命。本設計采用平流式沉砂池。3.4.2設計參數(shù)設計流量： Q=5000m3/d 58 L/s設計流速： v=0.17m/s水力停留時間： t=30s3.4.3設計計算（1）沉砂池長度：L=vt=0.1730=5.10m（2）水流斷面積：A=Q/v=0.058/0.17=0.35m2（3）池總寬度：設計n=2格，每格寬取b=0.7m0.6m，池總寬B=2b=1.4m（4）有效水深：h2=A/B=0.35/1.4=0.25m（介于0.251m之間）（5）貯泥區(qū)所需容積：設計T=2d，即考慮排泥間隔天數(shù)為2天，則每個沉

44、砂斗容積（每格沉砂池設兩個沉砂斗，兩格共有四個沉砂斗）式中：X1-城市污水沉砂量3m3/105m3，K-污水流量總變化系數(shù)1.1（6）沉砂斗各部分尺寸及容積：設計斗底寬a1=0.5m，斗壁與水平面的傾角為60，斗高hd=0.5m，則沉砂斗上口寬：沉砂斗容積： （略大于V1=0.26m，符合要求）（7）沉砂池高度：采用重力排砂，設計池底坡度為0.06，坡向沉砂斗長度為 則沉泥區(qū)高度為h3=hd+0.06L2 =0.5+0.061.38=0.583m 池總高度H ：設超高h1=0.3m，H=h1+h2+h3=0.3+0.25+0.58=1.13m（8）進水漸寬部分長度:（9）出水漸窄部分長度: L

45、3=L1=1.21m（10）校核最小流量時的流速：最小流量即平均日流量Q平均日=Q/K=58.0/1.1=52.73L/s則vmin=Q平均日/A=0.05273/0.35=0.1510.15m/s，符合要求3.5 ICEAS反應池3.5.1作用全稱為間歇式循環(huán)延時曝氣活性污泥法，是SBR的改型，作用是用于去除污水中的BOD和N。3.5.2設計參數(shù)Q=5000 m/dNH-N=49 mg/L，SS=250 mg/L，BOD=200 mg/L 反應池個數(shù)=2；每組4格MLSS=4000mg/L；3.5.3設計計算（1）運行周期（T）的確定 反應池常規(guī)工作周期5個24 h，每個周期為4.8 h,其

46、中攪拌0.8h，曝氣ta=2.0 h，沉淀ts=1 h，排水td=1h。（2）曝氣池體積V的確定 出水溶解性BOD5可用下式估算：式中：Se-出水溶解性BOD5 ；Sz-出水總BOD5 ，取20mg/L；Kd-活性污泥自身氧化系數(shù)，典型值為0.06；-出水SS中VSS所占比例，取0.75； Ce-出水SS，取20 mg/L。 =（mg/L）曝氣段污泥齡取20/d，污泥產(chǎn)率Y取0.6，污泥自身氧化系數(shù)Kd取0.06，曝氣池體積：（m3）（3）排水高度h ICEAS反應池共設2座，即=2，有效水深H=5m，排水高度h：（m）（4）污泥負荷（kgBOD/kgMLSS）(5)剩余污泥產(chǎn)量剩余污泥由生物

47、污泥和非生物污泥組成。剩余生物污泥Xv計算公式：式中，=0.75，=0.06剩余生物污泥量：254.18（kg/d）剩余非生物污泥計算公式：式中：-設計進水SS，m3/d；-進水VSS中可生化部分比例，設=0.7。（kg/d）剩余污泥總量：（kg/d）污泥固體濃度Co=（4000mg/L），得剩余污泥總量Qo=200.11（m3 /d）（6）出水BOD（mg/L） 式中：K-動力學參數(shù)，取0.018出水BOD可以達到設計要求。（7）出水NH-N 式中：-標準水溫（15C）時硝化菌最大比增長速度，d，取0.5； T-設計條件下污水溫度，取10； DO-曝氣池內(nèi)平均溶解氧，取2mg/L；Ko-溶解

48、氧半速度常數(shù)，取1.3；pH-污水pH值，取7.2。將有關參數(shù)代入，得：=0.19式中：-標準水溫（15C）是硝化菌半速度常數(shù)，=0.5 mg/L。將有關參數(shù)代入，得：=0.28 mg/L式中 為20C時的值，=0.04。將有關參數(shù)代入，得：=0.027硝化菌比增長速度為： （d）出水NH-N為： (mg/L)出水水質(zhì)可以滿足要求。（8）設計需氧量 設計需氧量包括氧化有機物需氧量，污泥自身需氧量、氨氮硝化需氧量和出水帶走的氧量。有機物氧化需氧系數(shù)=0.5，污泥需氧系數(shù)=0.12。氧化有機物和污泥需氧量為： （kg/d）進水總氮No=49mg/L，出水氨氮=0.19mg/L，硝化氨氮需氧量： （

49、kg/d）反硝化產(chǎn)生的氧量： （kg/d）總需氧量： （kg/d）（kg/h）（9）曝氣裝置采用水下機械曝氣，混合液水溫設為20，混合液DO為2mg/l，根據(jù)需氧量，污水溫度以及大氣壓力進行換算，供氧能力為R0為104.7 kg/h。每個反應池設2臺曝氣裝置,每臺供氧量為52.35 kg/(h臺)。（10）反應池的尺寸設2組反應池，每組4格。池深5.0m，有效水深4.5m單組尺寸38.0 m 14.0m 5.0m，2組反應池總有效體積5320 m。4 污泥處理構筑物的設計計算4.1濃縮池設計計算本設計污泥濃縮池采用一座圓形輻流式濃縮池，設有刮泥設備，采用周邊傳動，周邊線速度為2.0m/min（

50、12 m/min）（1）濃縮池的直徑：采用帶有豎向柵條污泥機的輻流式重力濃縮池，濃縮池污泥固體通量M取30kg/m2d （當為活性污泥時，污泥固體通量負荷采用20-30公斤/米2日）。產(chǎn)生污泥的體積Q為：Q=100（X+W）/（100-P）其中：P-污泥含水率，取為99.2 % ；-污泥密度，以計。污泥量為200.11m3/d , 污泥固體濃度為6kg/ m3濃縮池的面積：A=QC/M=200.116/30=40.02m2，取41m2。采用一個濃縮池，濃縮池的面積為 41m2，則濃縮池的直徑 ：D=7.23m，取7.5m。（2）濃縮池的高度計算取污泥濃縮時間為T=15h則濃縮池工作部分高度H1

51、為: H1=TQ/24A =15200.11/（2441）=3.05m，取3.1m.濃縮池的超高H2取0.3m。緩沖層高度H3為0.3m。濃縮池的高度為H=H1+H2+H3=3.1+0.3+0.3=3.7m。（3）濃縮后污泥體積的計算： 污泥含水率 p1=99.4 % ，濃縮后含水率 p2=97% ，濃縮后污泥濃度為30 kg/ m3 則V2=Q（1-P1）/（1- P2）=200.11（1-0.994）/（1-0.97）=40.02m3取41 m3（4）各種管道的確定（D取300-400 mm，V取0.8-0.9m/s）進泥管采用 D=300mm，排泥池采用D=300mm，排上清液采用 D=

52、300mm。圖4 污泥濃縮池4.2 貯泥池及污泥泵（1）貯泥時間按T=12h考慮設有兩個貯泥池，每個設計進泥量為：Qw=40.0/2=20.0m3/dV=QwT=1220.0/24=10.0m3（2）斗部容積將貯泥池設為正方形取斗底邊l=1.5m，池邊長L=3m，=50h1=（1.5-0.5）tan50=1.2m 取保護高度為1.0m，則斗內(nèi)有效容積為V0=1.01.52+32+（1.5232）1/2= 5.25m3（3）斗上容積及高度V1=V-V0=10-5.25=4.75m3h= V1/9=4.75/9=0.53m（4）貯泥池總高度設超高h2=0.5mH= h1+h2+h=1.2+0.5+

53、0.53=2.23m，取2.5m貯泥池尺寸：LBH=332.5m4.3 污泥干化污水處理過程中所產(chǎn)生的污泥，一般是帶水的粒狀或絮狀物質(zhì)的疏松結構，因此在污泥處理和處置中都需降低其含水率。污泥脫水的方法，一般有自然干化，機械脫水，及污泥烘干，焚燒等方法。本設計采用帶式壓濾機TOP1000式，處理量150450 kg/h(干污泥)。這種脫水方法的特點是：濾帶可以回旋，脫水效率高、噪音小、能源消耗省、附屬設備少、操作管理維修方便。其中干泥量為：40.23%=1.2m3/d因此選用一臺壓濾機。外形尺寸：長寬高=523m5污水廠平面，高程布置5.1 平面布置5.1.1各處理單元構筑物的平面布置處理構筑物

54、是污水處理的主體建筑物，在對它們進行平面布置時，應根據(jù)各構筑物的功能和水力要求結合當?shù)氐匦蔚刭|(zhì)條件，確定它們在廠區(qū)內(nèi)的平面布置應考慮：（1）貫通連接各處理構筑物之間管道應直通，應避免曲折，造成管理不便。（2）土方量做到基本平衡，避免劣質(zhì)土壤地段。（3）在各處理構筑物之間應保持一定產(chǎn)間距，以滿足放工要求，一般間距要求510m，如有特殊要求構筑物其間距按有關規(guī)定執(zhí)行。（4）各處理構筑物之間在平面上應盡量緊湊，減少占地面積。5.1.2輔助建筑物污水處理的輔助建筑物有泵房、辦公室、集中控制室、水質(zhì)分析化驗室，其建筑面積按具體情況而定，輔助建筑物之間往返距離應短而方便、安全。化驗室應設置在脫水間和污泥干化場，以保證良好的工作條件，化驗室應與處理構筑物保持適當距離，并應位于處理構筑物夏季主風向所在的上風中處。5.2 高程布置5