生活污水处理专业方案设计.doc

1 工程概况本污水处理站为镇区处理生活污水。2项目设计依据、标准和范围2.1设计依据(1)城镇污水综合排放标准（GB81918-）； (2)给排水设计手册；(3)中国环境保护法；(4)中国水法（1998）；(5)城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-）(6)中国水污染防治法（1996）；(7)中国水污染防治法细则（1989）；(8)建设项目环境保护设计要求（1997）；(9)建设项目环境保护设施完工验收管理要求（1994）；(10)村庄整改技术规范（GB50445）(11)农田浇灌水质标准（GB5084-）22设计标准(1)污水处理工艺应因地制宜并努力争取技术优异可靠、经济合理、高效节能、易于维护管理。(2)主动稳妥地采取新技术，在合理利用资金同时，充足利用优异技术和设备以提升污水处理水平和效率。(3)设计中必需充足考虑小区污水特点，处理设施能适应较大水量改变。在机械化、自动化程度方面，要从实际出发，依据需要和可能及设备供给情况，妥善确定。(4)设计应合适注意美观和绿化，其美化方法和周围地域环境相协调。23设计范围(1)污水处理站内工程工艺及方案设计，不包含化粪池和场外污水管线工程。 (2)和工艺相配套电器、仪表控制系统设计。3 水质要求 31设计进水水质因为各乡镇均为生活污水，确定本污水处理工程进水水质指标为：指标COD（mg/l）BOD5（mg/l）SS( mg/l)NH3-N (mg/l)PH进水水质450250250406932设计出水水质本设计中污水经过格栅、调整池、生物集成处理设备后，最终处理出水达成城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-）一级A排放标准要求，即：指标COD（mg/l）BOD5（mg/l）SS( mg/l)NH3-N (mg/l)PH出水水质5010105(8)694废水处理工艺方案4.1水质特征分析依据进水水质和出水水质要求，废水含有以下特征：污水中可滤残渣含量较高，这些残渣若不经处理直接进入生化处理系统，会在生化系统中积累而占据大量池容，使池容不停降低最终造成系统完全失效。同时，去除对生物处理过程有抑制作用物质，减小生物反应负荷，改善生物反应条件，对处理系统正常运行，降低运行费用全部是必不可少一步。4.2废水预处理4.2.1 去除部分不可生化降解物质，均和水质和水量此处预处理关键有格栅，预曝气调整池。经过这一过程，可有效去除废水中不可生物降解或难于生物降解有机物，均和水质和水量确保后续处理正常进行。4.2.2 预处理后废水水质特征预处理后废水水质以下表预处理后废水水质 单位：mg/L 污染物名称PHCODBODSS污染物浓度7.0400200100预处理后废水水质各污染物配比以下表所表示 预处理后各污染物配比项目BOD5/COD数值0.5经预处理后废水BOD5/COD=0.5，能够使用生化处理措施，同时该水SS较高，故在膜生物反应器前设置兼氧A段，增加水可生化性。4.3工艺步骤进水格 栅 渠污 水 泵鼓风机调 节 池污 水 泵污泥回流厌 氧 池储泥池污泥外运运污 泥 泵M B R 池除磷剂抽 吸 泵清 水 池氯片出水4.4工艺步骤描述1） 生活污水、生产废水经过地沟聚集进入污水处理界区，首先经过人工格栅去除水中4mm以上杂物，以降低后续处理负荷和保护后续处理设备（泵）。格栅挡住杂物定时清理。2） 格栅渠内设置提升泵将废水移交到调整池。3） 生活污水、生产废水并非二十四小时/天均匀排放，但为了降低工程投资、满足后续生化处理设施要求，废水处理系统是按二十四小时/天连续运行设计，所以需设置调整池均衡水量，同时在池内设空气搅拌，首先均衡水质，同时对废水进行预曝气处理，预防SS在池内沉淀。4） 废水处理出水对氨氮要求较高，氨氮废水处理通常有物化和生化两种方法。物化法分为氯化法、磷镁沉淀法、离子交换法、汽提法和吹脱法。氯化法是经过投加足够量氯使废水中NH3N氧化成氮气，此法处理费用高，通常见于给水处理。磷镁沉淀法尽管氨和磷、镁生产一个沉淀复盐可作为肥料使用，但肥料售价仍赔偿不了磷酸价格。离子交换法是选择对氨离子有很强选择性沸石作为交换树脂，从而达成去除氨氮目标，但对于高浓度氨氮废水，离子交换法会使树脂再生频繁而无法操作，且再生液仍为高浓度氨氮废水需再处理。汽提法是用蒸气将废水中游离氨转变为氨气逸出，逸出氨气能够回收，通常见于处理高浓度氨氮废水；吹脱法则是用空气从废水中将氨气吹脱，通常见于处理中等浓度氨氮废水；但这两种处理方法运行成本较高。生化法处理成本较低，只需控制一定条件（如pH、DO和有机物浓度），运行管理较为方便。本方案依据该废水特点选择优异膜生物处理技术（MBR），优点以下：经过反硝化脱氮可根本消除氮对环境影响。该废水中含有大量氨氮，在硝化过程会产生大量H+，而当废水中碱度不能满足硝化反应需要，会使得pH下降，抑制硝化过程根本进行，首先引发NO2（还原物）累积，造成出水CODcr值偏高（理论上1mg/l NO2造成1.143 mg/l CODcr），另外会引发NH3N不能根本去除，造成NH3N超标，所以必需补充投加一定量碱以满足硝化过程需要，而反硝化过程产生碱度可赔偿硝化过程消耗二分之一碱度，可降低后续硝化过程补充投加碱量，节省处理运行费用。反硝化过程能够利用硝化过程中产生NO3、NO2离子中化合态氧去氧化废水中有机物，降低后续硝化过程曝气量，可节省处理运行费用。本方案中生化工艺采取优异膜生物处理技术（MBR），该工艺技术尤其适适用于有机浓度高、处理要求高食品、有机化工、医药及畜牧等行业废水处理和中水回用处理。MBR技术以和活性污泥法相同处理原理去除废水中有机物，不一样是活性污泥法在沉淀池进行固液分离，而MBR装置则是经过膜分离单元将清水直接抽出。5）MBR池因为污泥浓度高，抗水质改变能力强。4.5 MBR工艺原理介绍膜和生物处理工艺结合膜生物反应器研究迄今已逾30年了，MBR商业应用也有20年历史了。1969年，美国Smith首次报道了美国Dorr-Oliver企业把活性污泥法和超滤工艺结合处理城市污水方法。该工艺最引人瞩目标是用膜分离技术替换常规活性污泥二沉池，用膜分离技术作为处理单元中富集生物手段，而不是采取常规回流循环来增加曝气池中微生物浓度。它是用一个外部循环板框式组件来实现膜过滤。在生活污水处理中，取得了极佳处理效果，BOD1mg/L，COD=2030mg/L，系统处理能力为10100m3/d。另一个早期报道是Hardt等人，在1970年用一个10L好氧生物反应器处理合成废水，步骤中用一个死端超滤膜来实现泥水分离，其中MLSS浓度高达30000mg/L，是常规好氧系统23倍，膜通量7.5Lm-2/h，COD去除率为98%。Dorr-Oliver企业在60年代还开发了另外一个膜处理工艺MST（Membrane Sewage Treatment）。在该系统中，污水进入悬浮生长生物膜反应器中，并经过超滤膜组件抽吸作用连续出水。膜组件为板框式，进出口压力分别为345KNm-2和172 KNm-2，膜通量为16.9Lm-2/h。尽管这些工艺取得了良好出水水质，但因为当初膜技术发展相对落后，膜材料种类少，价格昂贵，使用寿命短，限制了该工艺长久稳定运行，污水膜生物反应器仍然处于初级研究阶段。1970年美国Dorr-Oliver企业和日本Sanki-engineering有限责任企业达成协议，使得该工艺首次进入日本市场。80年代以后，伴随膜制造技术发展、膜分离工艺完善、膜清洗方法改善和污水厂出水水质要求提升，MBR开始在污水处理行业得到应用。1989年，日本政府联合很多大企业共同投资进行了为期6年“90年代水复兴计划（Aqua Renaissance Programme90）”科研项目，其目标是寻求满足长久水量需求，处理水污染问题和从污染物中获取能量。尤其是开发一个膜技术和生物反应器相结合来处理工业和城市污水，省能省地，出水水质好，适适用于污水回用工艺。今天，日本已经有数家企业提供成套产品，应用于家庭污水处理和回用和废水中COD、NH3-N较高工业领域。MBR（膜生物反应器）工艺工作原理：首先经过活性污泥来去除水中可生物降解有机污染物，然后采取膜将净化后水和活性污泥进行固液分离。本工程使用膜为中空丝膜，膜孔径在0.4m左右，能够截留住活性污泥和绝大多数悬浮物，取得清澈出水。为了使得膜能够连续长久稳定使用，在中空丝膜下方以一定强度空气不停对膜进行抖动，既起到为生物氧化供氧作用，又预防活性污泥附着在膜表面造成膜污染。4.6 MBR膜特点：4.6.1良好机械强度：滤膜机械强度大小反应了膜丝抵御断丝能力，断丝使超滤膜失去分离性能，是评价超滤膜质量优劣一项关键指标。机械强度由膜丝断裂强度和断裂伸长率来表征。中心经过配方和工艺改善，使得膜产品含有良好断裂强度和断裂伸长率，使用中不易出现断丝现象。中空纤维帘式膜组件尺寸示意图4.6.2良好亲水性：PVDF中空纤维超滤膜经过特殊亲水化处理，膜丝含有永久亲水性能。水解触角由未改性前7990u38477X为3035u12290X，可在较低跨膜压力下，得到高水通量，同时提升膜丝耐污染性能。 亲水性膜和非亲水性膜抗污染示意图4.6.3过滤精度高本中心中空纤维超滤膜含有均匀0.05m小孔，能够除去微生物、胶体、藻类和其它引发浑浊物质。全部组件经过泄漏测试以确保没有超出孔径大小微粒经过。超滤中空纤维膜断面孔结构4.6.4运行管理方便传统好氧活性污泥处理工艺，在高污泥负荷情况运行会出现污泥膨胀现象，使得泥水难于分离造成系统不能正常运行、出水不达标。而MBR工艺是用膜抽吸作用来进行泥水分离，不会发生污泥膨胀影响MBR系统正常运行和出水水质，所以运行管理极为方便。4.6.5占地面积小传统活性污泥工艺活性污泥浓度通常在30005000mg/l，而MBR工艺活性污泥浓度通常在80001mg/l，且不需生化沉淀池，故大大降低了占地面积和土建投资，其土建占地约为传统工艺1/3。4.6.6处理水质稳定中空丝膜能够截留几乎全部微生物，尤其是针对难以沉淀、增殖速度慢微生物，所以系统内生物相极大丰富，活性污泥驯化、增量过程大大缩短，处理深度和系统抗冲击能力得以加强，处理水质稳定。4.6.7含有很好脱氮效果MBR系统有利于增殖缓慢硝化细菌截留、生长和繁殖，系统硝化效率得以提升。4.6.8泥龄长膜分离使污水中大分子难降解成份，在体积有限生物反应器内有足够停留时间，大大提升了难降解有机物降解效率。反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄下运行，能够实现基础无剩下污泥排放。4.6.9动力消耗低中空丝膜所需吸引压力仅为0.10.4千克/cm2左右，动力消耗低。膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便；MBR工艺过程以下：4.7处理效果一览表单元名称项 目CODCrBOD5SS预处理进水(mg/l)400200100出水(mg/l)36018010去除率(%)101090MBR池进水(mg/l)36018010出水(mg/l)40105去除率(%)889450清水池进水(mg/l)40105出水(mg/l)3555去除率(%)12.550/总去除率(%)9298955筑物设计参数及投资估算根据处理工艺步骤，因为安丘市各个乡镇排污总量不一样，排放标准相同，从而确定甘泉小区、中心小区、永昌小区、金湖小区共用一个方案是日处理量为300m方案。5.1 300 m工艺计算 5.1.1格栅池功效：去除污水中粗大物质和颗粒直径大于4mm污物，保护处理站机械设备和生物处理系统正常运行，预防管道堵塞。数量：1座格栅渠尺寸：LBH=1.02.02.0m结构：砖混结构。关键设备：不锈钢自制格栅一台溢流管道1套3)提升泵型号：50QWD7-10-0.75流量：Q7m3/h扬程：H10m功率：N0.75Kw数量：两台（一用一备）5.1.2调整池功效：依据生活污水性质，其水质较为稳定，该调整池设计关键考虑水量调整。结构形式：玻璃钢结构设计水量：Q=12.5m3/h水力停留时间：T=6h池体容积：53m3池体尺寸：LB102.5m数量：1个关键配套设备及材料：1)溢流管道1套2)微孔曝气管道1套3)提升泵型号：50QWD7-10-0.75流量：Q7m3/h扬程：H10m功率：N0.75Kw数量：两台（一用一备）4) 曝气泵型号：ASP-150H数量：八台5.1.3 厌氧池结构形式：玻璃钢结构水力停留时间：T=2.5h有效容积：V= 30m3池体尺寸：LB6.422.5m数量：1个关键配套设备及材料：搅拌机1台型号：MA0.55/4-230-14005.1.4 MBR池结构形式：玻璃钢结构水力停留时间：T=6h有效容积：53m3池体尺寸：LB102.5m数量：1座关键参数：有机负荷取0.3kgBOD5/kgMLSS.d污泥浓度8g12g/L关键配套设备及材料：1) MBR膜型号：806*666*1450数量：32件2) 抽吸泵型号：50ZX12.5-30数量：两台（一用一备）流量：Q12.5 m3/h扬程：H32m功率：N3Kw3）加药计量泵型号：HK210/0.7数量：1台4）储药罐型号：300L数量：15) 污泥回流泵型号：50QWD7-10-0.75流量：Q7m3/h扬程：H10m功率：N0.75Kw数量：1台5.1. 5 清水池功效：采取投加二氧化氯方法进行消毒处理，满足处理出水指标要求。结构形式：玻璃钢结构设计容积：V=6m3池体尺寸：LB2.02.2m数量：1座关键配套设备及材料：1）滤片投加器5.1. 6储泥池功效：储存生物处理产生剩下污泥，方便进入污泥脱水系统进行脱水。结构形式：玻璃钢结构容积：V=6m池体尺寸为：LB2.02.2m数量：1座5.1.7设备间为了方便各电气设备使用和维修，需建造设备间一间。结构形式：轻体房面积：125.1.8 电气设计现场控制站关键由可编程控制器（PLC）、控制器柜及柜内隶属设备组成。污水处理系统内仪表系统由多种传感器和变送器组成。变送器标准直流信号（或电压信号）首先送至现场PLC。工艺设备控制分为两级:第一级是PLC依据预定控制程序和现场实际情况，实施自动控制，无需人为干预 (自动)；第二级就是手动控制，当把对应控制柜上“手动/自动”选择开关打到“手动”时，各设备实现手动操作。手动控制优先级最高，此时，PLC控制被屏蔽，现场设备可在就地控制箱或控制柜上实现开、停等人工操作。此种模式关键是用在设备安装阶段单台调试或PLC故障时操作。5.1.9 污水处理站占地面积占地面积约：2005.1.10投资估算关键构筑物一览表序号名称池体尺寸单位数量价格（万元）备注1格栅渠2.0 *1.0*2m座1砖混2设备筏板m33其它构筑物检验井等关键设备一览表序号名称规格型号单位数量价格（万元）备注1格栅1.5*1.1台1企业自制2潜污泵50QWD7-10-0.75台53抽吸泵50ZX12.5-32台24计量隔膜泵HK210/0.7台15曝气机ASP-150H台86潜水式搅拌机MA0.55/4-230-1400台17储药罐300L个18厌氧池6.42*2.5m个1玻璃钢9MBR池10*2.5m个1玻璃钢10调整池10*2.5m个1玻璃钢11储泥池2*2.2m个1玻璃钢12清水池2*2.2m个1玻璃钢13消毒设备YQLT-5个114膜组件806*666*1450件3215配电箱个116设备间3.0*4.0个117其它管材等5.1.11环境效益分析本生活污水处理站投入正常运行后，可取得以下环境效益：每十二个月消减SS排放量：（25010）*300*365/10626.28吨每十二个月消减BOD5排放量：（25010）*300*365/106=26.28吨每十二个月消减CODcr排放量：(450-50)*300*365/10643.8吨每十二个月消减NH3-N排放量：（355）*300*365/106=3.285吨5.1.12综合污水处理站运行成本计算和综合效益分析1)人工费用本处理站是无人操作自动处理系统，固没有职员工资福利待遇费。2)动力消花费用本污水处理工程日耗电约为99Kw.h，处理量为300m/d，则耗电成本为0.33Kw.h/m3。电费按0.60元/Kw.h,则运行成本为： 0.2元/m3水。3)综合运行成本人工费+动力费+药剂费=0.2元/ m3水。5.2 金润花园小区240 m工艺计算 5.2.1格栅池功效：去除污水中粗大物质和颗粒直径大于4mm污物，保护处理站机械设备和生物处理系统正常运行，预防管道堵塞。数量：1座格栅渠尺寸：LBH=1.02.02.0m结构：砖混结构。关键设备：不锈钢自制格栅一台溢流管道1套3)提升泵型号：50QWD7-10-0.75流量：Q7m3/h扬程：H10m功率：N0.75Kw数量：两台（一用一备）5.2.2调整池功效：依据生活污水性质，其水质较为稳定，该调整池设计关键考虑水量调整。结构形式：玻璃钢结构设计水量：Q=10m3/h水力停留时间：T=6h池体容积：42m3池体尺寸：LB82.5m数量：1个关键配套设备及材料：1)溢流管道1套2)微孔曝气管道1套3)提升泵型号：50QWD7-10-0.75流量：Q7m3/h扬程：H10m功率：N0.75Kw数量：两台（一用一备）4) 曝气泵型号：ASP-150H数量：八台5.2.3 厌氧池结构形式：玻璃钢结构水力停留时间：T=2.5h有效容积：V= 17m3池体尺寸：LB3.431.76m数量：2个关键配套设备及材料：搅拌机2台型号：WQD3-10-0.555.2.4 MBR池结构形式：玻璃钢结构水力停留时间：T=6h有效容积：42m3池体尺寸：LB3.432.8m数量：2座关键参数：有机负荷取0.3kgBOD5/kgMLSS.d污泥浓度8g12g/L关键配套设备及材料：1) MBR膜型号：806*666*1450数量：25件2) 抽吸泵型号：40ZX6.3-32数量：两台（一用一备）流量：Q6.3m3/h扬程：H32m功率：N2.2Kw3）加药计量泵型号：HK210/0.7数量：1台4）储药罐型号：300L数量：15) 污泥回流泵型号：W QD3-10-0.55流量：Q3m3/h扬程：H10m功率：N0.55Kw数量：2台5.2. 5 清水池功效：采取投加二氧化氯方法进行消毒处理，满足处理出水指标要求。结构形式：玻璃钢结构设计容积：V=6m3池体尺寸：LB2.02.2m数量：1座关键配套设备及材料：1）滤片投加器5.2. 6储泥池功效：储存生物处理产生剩下污泥，方便进入污泥脱水系统进行脱水。结构形式：玻璃钢结构容积：V=6m池体尺寸为：LB2.02.2m数量：1座5.2.7设备间为了方便各电气设备使用和维修，需建造设备间一间。结构形式：轻体房面积：125.2.8 电气设计现场控制站关键由可编程控制器（PLC）、控制器柜及柜内隶属设备组成。污水处理系统内仪表系统由多种传感器和变送器组成。变送器标准直流信号（或电压信号）首先送至现场PLC。工艺设备控制分为两级:第一级是PLC依据预定控制程序和现场实际情况，实施自动控制，无需人为干预 (自动)；第二级就是手动控制，当把对应控制柜上“手动/自动”选择开关打到“手动”时，各设备实现手动操作。手动控制优先级最高，此时，PLC控制被屏蔽，现场设备可在就地控制箱或控制柜上实现开、停等人工操作。此种模式关键是用在设备安装阶段单台调试或PLC故障时操作。5.2.9 污水处理站占地面积占地面积约：1805.2.10投资估算关键构筑物一览表序号名称池体尺寸单位数量价格（万元）备注1格栅渠2.0 *1.0*2m座1砖混2设备筏板m33其它构筑物检验井等关键设备一览表序号名称规格型号单位数量价格（万元）备注1格栅1.5*1.1台1企业自制2潜污泵50QWD7-10-0.75台43抽吸泵40ZX6.3-32台24计量隔膜泵HK210/0.7台15曝气机ASP-150H台86潜污泵WQD3-10-0.55台47储药罐300L个18厌氧池3.43*1.76m个2玻璃钢9MBR池3.43*2.8m个2玻璃钢10调整池8*2.5m个1玻璃钢11储泥池2*2.2m个1玻璃钢12清水池2*2.2m个1玻璃钢13消毒设备YQLT-5个114膜组件806*666*1450件2515配电箱个116设备间3.0*4.0个116其它管材等5.2.11环境效益分析本生活污水处理站投入正常运行后，可取得以下环境效益：每十二个月消减SS排放量：（25010）*240*365/10621.02吨每十二个月消减BOD5排放量：（25010）*240*365/106=21.02吨每十二个月消减CODcr排放量：(450-50)*240*365/10635.04吨每十二个月消减NH3-N排放量：（355）*240*365/106=2.628吨5.2.12综合污水处理站运行成本计算和综合效益分析1)人工费用本处理站是无人操作自动处理系统，固没有职员工资福利待遇费。2)动力消花费用本污水处理工程日耗电约为79.2Kw.h，处理量为240m/d，则耗电成本为0.33Kw.h/m3。电费按0.60元/Kw.h,则运行成本为： 0.2元/m3水。3)综合运行成本人工费+动力费+药剂费=0.2元/ m3水。