小型污水處理廠-設(shè)計(jì)實(shí)例

1、小型污水處理廠-設(shè)計(jì)實(shí)例摘要：在我國，隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，對生態(tài)環(huán)境的要求日益提高，要求越來越多的污水處理后達(dá)標(biāo)排放。在全國乃至世界范圍內(nèi)，正在興建及待建的污水廠也日益增多。有學(xué)者曾根據(jù)日處理污水量將污水處理廠分為大、中、小三種規(guī)模：日處理量大于10萬m3為大型處理廠，1-10m3萬為中型污水處理廠，小于1萬m3的為小型污水處理廠。近年來，大型污水處理廠建設(shè)數(shù)量相對減少，而中小型污水廠則越來越多。如何搞好中、小型污水處理廠，特別是小型污水廠，是近幾年許多專家和工程技術(shù)人員比較關(guān)注的問題。 關(guān)鍵詞：污水處理廠 SBR法 氧化溝 CAST 曝氣 1前言在我國，隨著經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，人

2、民生活水平的提高，對生態(tài)環(huán)境的要求日益提高，要求越來越多的污水處理后達(dá)標(biāo)排放。在全國乃至世界范圍內(nèi)，正在興建及待建的污水廠也日益增多。有學(xué)者曾根據(jù)日處理污水量將污水處理廠分為大、中、小三種規(guī)模：日處理量大于10萬m3為大型處理廠，1-10m3萬為中型污水處理廠，小于1萬m3的為小型污水處理廠。近年來，大型污水處理廠建設(shè)數(shù)量相對減少，而中小型污水廠則越來越多。如何搞好中、小型污水處理廠，特別是小型污水廠，是近幾年許多專家和工程技術(shù)人員比較關(guān)注的問題。不同規(guī)模的處理廠的設(shè)計(jì)原則基本相同，主要是以節(jié)省基建投資和運(yùn)行費(fèi)用的為主要目的，而實(shí)現(xiàn)的具體措施則有所不同。本文研究的是小型污水處理廠在設(shè)計(jì)中需注意

3、的問題。與前面不同的是，本文的小型污水廠指的是日處理規(guī)模在3000-20000m3之間。筆者認(rèn)為，這種規(guī)模的污水處理廠，在工藝方案選擇、設(shè)備選型、總平面布置方面也存在值得總結(jié)和注意的原則和特點(diǎn)。2工藝方案確定2.1方案比較無論何種規(guī)模的處理廠，在確定污水處理工藝時(shí)，除了保證處理效果這一基本條件外，主要目的是降低基建投資，節(jié)省日常的運(yùn)行費(fèi)用，以求在保證達(dá)標(biāo)排放的前提下，使經(jīng)營成本最小。要做到這一點(diǎn)，首先應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，選擇合適的處理工藝。小型污水廠處理廠往往具有這樣的特點(diǎn)：（1）由于負(fù)擔(dān)的排水面積小，污水量較小，一天內(nèi)水量水質(zhì)變化較大，頻率較高；（2）一般在城鎮(zhèn)小區(qū)或企業(yè)內(nèi)修建，由于所在地區(qū)一般

4、不大，而且廠外污水輸送管道也不會太長。所以，其占地往往受到限制，處理單元應(yīng)當(dāng)盡量布置緊湊。（3）一般要求自動(dòng)化程度較高，以減少工作人員配置，降低經(jīng)營成本。（4）污水廠往往位于小區(qū)或工業(yè)企業(yè)內(nèi)，平面布置可能會受實(shí)際情況限制，有時(shí)可能靠近居民區(qū)或地面起伏不平等，平面布置應(yīng)因地置宜，變蔽為利。（5）由于規(guī)模較小，一般不設(shè)污泥消化，應(yīng)采用低負(fù)荷，延時(shí)曝氣工藝，盡量減少污泥量同時(shí)使污泥部分好氧穩(wěn)定。鑒于以上的特點(diǎn)，對于小型城市污水廠，SBR法及氧化溝法為首先考慮的工藝方案。這兩種工藝都具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）都屬完全混合型，具有較高的耐沖擊負(fù)荷的能力；（2）一般不設(shè)初沉池，工藝簡化，節(jié)省占地；（3）一般采用

5、低負(fù)荷延時(shí)曝氣方式運(yùn)行，處理效果好，污泥好氧穩(wěn)定，同時(shí)可減少污泥產(chǎn)量（如果污泥出路可靠，也可適當(dāng)提高負(fù)荷）；氧化溝目前常用的有卡魯塞爾氧化溝、奧貝爾氧化溝、三溝及雙溝等交替式氧化溝等幾種形式，其中以前兩種更為常用。氧化溝的共同特點(diǎn)是污水在循環(huán)水池中流動(dòng)，曝氣方式主要采用表曝方式（近年來，也有鼓風(fēng)曝氣方式的氧化溝，也被稱作氧化溝池型的普曝，結(jié)合了氧化溝及微孔曝氣的優(yōu)點(diǎn)）。SBR工藝包括傳統(tǒng)SBR法、ICEAS工藝、DAT-IAT工藝、CAST工藝、UNITANK工藝等不同方法。從嚴(yán)格意義上講，交替式運(yùn)行的氧化溝實(shí)際上也是SBR工藝的一種。SBR法與氧化溝相比又具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）SBR工藝省去二

6、沉池和回流污泥泵房，使布置更加緊湊；（2）氧化溝的曝氣設(shè)表曝機(jī)在運(yùn)行時(shí)，濺起水花較大，對周圍環(huán)境產(chǎn)生不利影響。某些特殊情況下，對污水廠有很高的環(huán)保要求，反應(yīng)池上部需要加蓋或增設(shè)上部建筑，以隔絕臭氣，這樣則會影響表曝的曝氣效率。（3）由于SBR池是間歇運(yùn)行，很較強(qiáng)的調(diào)節(jié)能力，對于水質(zhì)水量變化較大的情況，也不需要高調(diào)節(jié)池（實(shí)際上，SBR池本身就有調(diào)節(jié)池的作用）。（4）在北方嚴(yán)寒地區(qū)，冬季室外氣溫較低，氧化溝的表曝曝氣方式也不適宜。（5）SBR池池深也不受限制，必要時(shí)可適當(dāng)加深。綜合上述各種因素，在小型污水處理廠設(shè)計(jì)中，SBR工藝比氧化溝更廣泛的被采用。各種SBR法的特點(diǎn)及適用范圍見下表：工藝名稱反

7、應(yīng)池分格進(jìn)水方式是否回流適用規(guī)模工程實(shí)例傳統(tǒng)SBR單池，不分格間歇交替進(jìn)水無小型全國幾百座小型污水廠ICEAS有中格墻分成預(yù)反應(yīng)區(qū)和主反應(yīng)區(qū)連續(xù)進(jìn)水2007-05-17需要回流大、中型昆明第三污水廠DAT-IAT中隔墻分為DAT池及IAT池連續(xù)進(jìn)水回流比200-300%大、中型天津開發(fā)區(qū)污水廠 撫順三寶屯污水廠CAST分為選擇區(qū)和主反應(yīng)區(qū)間歇交替進(jìn)水回流比20-35%中、小型鎮(zhèn)江新區(qū)污水廠UNITANK用隔墻分為三池間歇交替進(jìn)水無中、小型上海石洞口污水處理廠小型污水處理廠主要的要求是操作簡單，布置緊湊，從上表比較而言，不需回流或回流很少的傳統(tǒng)SBR和CAST工藝成為設(shè)計(jì)的首選，而大型污水處理廠

8、則要求連續(xù)進(jìn)水，否則進(jìn)水管線及閥門的設(shè)計(jì)流量將成倍增加。從國內(nèi)已建成的污水處理廠來看，大、中型污水處理廠如撫順三寶屯污水處理廠（25萬噸/日）、天津開發(fā)區(qū)污水處理廠（10萬噸/日）、昆明第三污水廠（15萬噸/日）、昆明第四污水廠采用的都是DAT-IAT工藝或ICEAS等連續(xù)進(jìn)水的處理工藝。相反，小型污水處理廠則壓倒多數(shù)的采用傳統(tǒng)SBR工藝，近年采用CAST工藝的也逐漸增多。對于UNITANK及近來興起的類似的MSBR（Modified SBR）工藝，目前應(yīng)用還不多，但不久很可能成為小型污水處理廠的熱門工藝。2.2 CAST工藝的評述CAST工藝是近年來在傳統(tǒng)SBR工藝上發(fā)起來的一種新型工藝，它

9、是利用不同微生物在不同負(fù)荷條件下生長速率差異和污水生物除磷脫氮機(jī)理，將生物選擇器與傳統(tǒng)SBR反應(yīng)器相結(jié)合的產(chǎn)物。這種工藝綜合了推流式活性污泥法的初始反應(yīng)條件（具有基質(zhì)濃度梯度和較高的絮體負(fù)荷）和完全活性污泥法的優(yōu)點(diǎn)（較強(qiáng)的耐沖擊負(fù)荷能力），無論對城市污水還是工業(yè)廢水都是一種有效的方法，有效地防止污泥膨脹。另外如果選擇器的厭氧的方式運(yùn)行，則具有生物除磷作用。有資料介紹：由于CAST工藝引入了厭氧選擇器，使該系統(tǒng)具有很強(qiáng)的除磷脫氮能力。實(shí)際這種說法不完全正確。因?yàn)榫兔摰裕珻AST系統(tǒng)與傳統(tǒng)的SBR沒有太多的不同，靜止沉淀時(shí)的反硝化作用和同時(shí)硝化反硝化作用在脫氮過程中起主要的作用。而除磷方面，僅

10、20-30%的回流比，則無法保證選擇區(qū)內(nèi)的污泥濃度，舉例而言，若反應(yīng)池內(nèi)的污泥濃度為6g/L（一般沒這么高），回流比為20%時(shí)，選擇的污泥濃度僅為1g/L。這樣低的污泥濃度是很難保證良好的除磷效果的。況且回流是在進(jìn)水同時(shí)進(jìn)行，這時(shí)處在曝氣階段，回流的混合液含有大量的溶解氧和硝態(tài)氧，也不利除磷。第三，生物除磷是通過排除富集磷的污泥來實(shí)現(xiàn)的，而系統(tǒng)長泥齡低負(fù)荷的運(yùn)行，產(chǎn)泥率很低，同樣無法保證良好的除磷效果。實(shí)際上，很多實(shí)際工程設(shè)計(jì)中，CAST工藝往往都輔以化學(xué)除磷，以保證處理達(dá)標(biāo)。所以，許多資料所介紹的CAST工藝良好的除磷脫氮能力有必要進(jìn)行進(jìn)一步的探討和研究。綜上所述，對于小型污水處理廠，傳統(tǒng)S

11、BR工藝和CAST工藝是小型污水處理廠的首選工藝。這兩種工藝比較而言，CAST工藝有一定的生物除磷效果，而且在進(jìn)水污染物濃度很低的情況下，CAST工藝可有效的防止污泥膨脹。而傳統(tǒng)的SBR工藝則因沒有內(nèi)回流而使處理更為簡化。2.3主要工藝參數(shù)主要的設(shè)計(jì)參數(shù)如泥齡、污泥負(fù)荷等，在條件允許的情況下應(yīng)進(jìn)行小試，加以確定。如果沒有條件，主要設(shè)計(jì)參數(shù)可按下表取值：設(shè)計(jì)參數(shù)推薦值備注實(shí)際污泥負(fù)荷0.05-0.15KgBOD/KgSSd周期數(shù)3-6/d周期工作時(shí)間：4-8小時(shí)高水位污泥濃度2-5g/L排出比1/3-1/6每周期排出體積與反應(yīng)池總積之比泥齡20-30d池子個(gè)數(shù)3座或2組（每組兩座）至少三座以上表

12、中的污泥負(fù)荷有泥齡均為計(jì)算負(fù)荷和計(jì)算泥齡，實(shí)際的污泥負(fù)荷應(yīng)根據(jù)每周期的曝氣時(shí)間進(jìn)行相應(yīng)的折減。3各級處理單元3.1預(yù)處理一般來講，溫度、PH值等如不過高或過低，可不設(shè)專門的調(diào)節(jié)池。因?yàn)镾BR池本身實(shí)際上就等于一個(gè)調(diào)節(jié)池。這也是SBR工藝用在小型污水廠中的一個(gè)非常重要的優(yōu)越性。2007-05-173.2格柵由于設(shè)計(jì)流量較小，導(dǎo)致格柵都比較小。比如規(guī)模為5000噸/日的污水廠，設(shè)粗細(xì)格柵各設(shè)兩臺，并聯(lián)設(shè)置，經(jīng)計(jì)算格柵尺寸如下表：污水廠規(guī)模（噸/日）5000總變化系數(shù)取為1.7設(shè)計(jì)參數(shù)細(xì)格柵粗格柵柵條間隙（mm）205柵前水深（mm）300500過柵流速（mm）0.80.8安裝角度（）6060格柵寬

13、度（mm）300350由上表可見，處理規(guī)模5000噸/日的處理廠，總變化系數(shù)Kz=1.7時(shí)，計(jì)算得粗、細(xì)格柵尺寸都很小。這種情況下若采用機(jī)械格柵，渠道上部的驅(qū)動(dòng)部分及柵渣輸送機(jī)所需的空間一般都在2m以上，造成很大的空間浪費(fèi)，對于小型污水處理廠，格柵間往往有上部建筑，則增加了土建投資。所以在柵渣量不是很多的情況下，如果計(jì)算得格柵較小，可采用人工格柵代替機(jī)械格柵。3.3沉砂池沉砂池一般選用鐘式沉砂池或類似產(chǎn)品。如果鐘式沉砂池池徑不太，沉砂池可采用碳鋼制成的成套設(shè)備。另外沉砂池進(jìn)出水渠也可采用相應(yīng)碳鋼制作。這樣不僅增加了方便施工安裝，而且由于尺寸較小，造價(jià)不見得高出鋼筋砼池多少。3.4曝氣系統(tǒng)活性污

14、泥法的曝氣方式可分為兩大類：鼓風(fēng)曝氣及機(jī)械曝氣兩大類。鼓風(fēng)曝氣系統(tǒng)的主要設(shè)備是鼓風(fēng)機(jī)及擴(kuò)散系統(tǒng)。小污水廠的鼓風(fēng)機(jī)一般采用羅茨風(fēng)機(jī)及小型離心風(fēng)機(jī)。分散系統(tǒng)一般采用微孔曝氣器。但必須是適應(yīng)于間歇曝氣的運(yùn)行方式。鼓風(fēng)機(jī)往往安裝在SBR池旁邊，以減少管路系統(tǒng)的造價(jià)。由于污水廠較小，一般不設(shè)鼓風(fēng)機(jī)房，僅在鼓風(fēng)機(jī)上設(shè)罩棚。這主要適用于廠礦企業(yè)內(nèi)的污水處理廠，不嚴(yán)格控制噪音的情況。如果污水廠毗臨生活小區(qū)，若采用鼓風(fēng)曝氣則必須建鼓風(fēng)機(jī)房，同時(shí)還要有相應(yīng)的降噪措施，這樣情況下宜采用機(jī)械曝氣方式。 機(jī)械曝氣相對于鼓風(fēng)曝氣而言，具有噪音低、安裝簡單等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于小型污水廠。主要的機(jī)械曝氣設(shè)備原理、適用條件及參考

15、生產(chǎn)設(shè)備廠家見下表。序號設(shè)備名稱供氧量深度工作原理參考廠家1離心式潛水曝氣機(jī)2-90kgO2/hr3-6m潛水電機(jī)驅(qū)動(dòng)葉輪轉(zhuǎn)動(dòng)，排開污水，靠負(fù)壓吸入空氣，吸入的空氣與水混合，在離水力作用下向四周排出，達(dá)到傳氧的目的。臺灣川源股份有限公司的AR系列產(chǎn)品； 南京藍(lán)深公司QXB系列產(chǎn)品；2射流式潛水曝氣機(jī)0.5-8kgO2/hr2-4m利用水射器原理，以反應(yīng)池中的污水為介質(zhì)，經(jīng)水泵加壓，高速通過喉管，形成負(fù)壓，吸入空氣，并與污水充分混合，經(jīng)擴(kuò)散管噴出。也可采用設(shè)在反應(yīng)池外的干式泵結(jié)合水射器工作的方式臺灣川源股份有限公司的GR系列；廣州綠藍(lán)環(huán)保公司QPJ系列產(chǎn)品；南京藍(lán)深公司QSB系列產(chǎn)品；3立軸式推

16、流式曝氣機(jī)7.5-24kgO2/hr3-6m曝氣機(jī)靠浮筒浮在水面上，驅(qū)動(dòng)軸與水面垂直，驅(qū)動(dòng)軸帶動(dòng)葉輪高速旋轉(zhuǎn)在葉輪前部中心區(qū)產(chǎn)生較強(qiáng)的負(fù)壓，將空氣從空心主軸吸入紊流室，攪動(dòng)后擴(kuò)散到污水中浙江諸暨宏宇環(huán)保設(shè)備廠O2BG型設(shè)備；4斜軸式推流式曝氣機(jī)5-30kgO2/hr1-5.5m2007-05-17原理同3，只是驅(qū)動(dòng)軸與水面呈0-45的夾角，在具有曝氣功能的同時(shí)，也具有推流的作用。上海明智環(huán)保公司代理的美國AIRE-O2系列產(chǎn)品；浙江諸暨宏宇環(huán)保設(shè)備廠O2JBG型設(shè)備；上表中1、2類設(shè)備為潛水電機(jī)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、安裝方便、噪音小、曝氣效率高等優(yōu)點(diǎn)，只是潛水電機(jī)對設(shè)備加工能力及設(shè)備自保護(hù)能力要求較

17、高。而3、4類電機(jī)在水面上，運(yùn)行安全，壽命相對較長，但噪音較1、2稍大，安裝需要拉索，不太美觀。在很多情況下，曝氣機(jī)都是首選設(shè)備。在近年來興建的小型污水廠中，上述四類曝氣機(jī)都被廣為采用。但相對于鼓風(fēng)曝氣動(dòng)力效率較低。3.5脫水機(jī)一般可采用帶式脫水機(jī)。因?yàn)閲a(chǎn)設(shè)備較過關(guān)，設(shè)備費(fèi)用不高，不必連續(xù)運(yùn)行。雖然衛(wèi)生條件較差，但也可采取相應(yīng)措施進(jìn)行改善，如強(qiáng)制通風(fēng)或后面提到的除臭。在有條件的情況下，也可采用離心脫水機(jī)，以改善工作環(huán)境，減少加藥量。4總圖布置4.1輸配水由于污水廠較小，各構(gòu)筑物之間一般用渠道相連，既節(jié)省了占地，又減少了水頭損失。有專家統(tǒng)計(jì)，采用渠道輸配水的污水處理廠的水頭損失要比管道輸配水的

18、小2-3m。對于采用SBR法的小型污水處理廠，一般將沉砂池與SBR池通過渠道相連、污泥濃縮池與脫水機(jī)房和泥餅堆放場合建。這樣，在常規(guī)的設(shè)計(jì)中，小型污水廠內(nèi)至多有三個(gè)主要的處理單元：輔助生產(chǎn)區(qū)（含辦公、變配電及總控等）、水處理單元、泥處理單元。有時(shí)泥處理和水處理單元也可合建。由于方便輸配水，各構(gòu)筑物采用了合建方式，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意距離較近的構(gòu)筑物的基礎(chǔ)處理，埋深上盡量接近。通過連接構(gòu)筑物的渠道應(yīng)做沉降縫。多座反應(yīng)池的排泥管也可采用渠道而非管道和止回閥連接的方式，這樣不僅減少了設(shè)備的維護(hù)管理，而且沒有閥門堵塞的問題。連接方式如圖1。在小型污水處理廠內(nèi)多采用類似策略，可以大大節(jié)省工程費(fèi)用，方便維護(hù)管理。4.2總平面布置小型污水處理廠受服務(wù)區(qū)域的現(xiàn)狀及污水收集輸送系統(tǒng)的限制，其廠址往往是小區(qū)內(nèi)或廠礦企業(yè)內(nèi)不規(guī)則、不好利用的地塊，有的高低起伏較大、有的存在地面障礙和架空線路、有的靠近居住區(qū)，這些不利因素在總平面布置時(shí)必須充分考慮。一般來講，對于污水廠的現(xiàn)狀情況應(yīng)充分考慮，因地置宜，若廠址高差變化太大，廠區(qū)內(nèi)的設(shè)計(jì)地坪也應(yīng)隨之調(diào)整，采取不同標(biāo)高。整個(gè)全廠看來，呈臺階式布置。有條件的盡量放坡處理，不做擋墻，以節(jié)省土建投資。在護(hù)坡上做綠化小品，起到美化全