500吨每日小区生活污水处理工程设计大学本科毕业论文.doc 56页

'摘要摘要建筑小区主要是指居住区、疗养院、商业中心、机关学校等具有几种(或一种)功能的、相对独立的区域，其排水系统一般不在城市市政管网覆盖范围之内。小区污水属于生活污水范畴，一般水量较小，在我国通常把设计规模小于4000m3/d的污水处理称为小区污水处理。小区污水一般水量、水质变化较大，污染物浓度比城市污水低，可生化性好，因而易于处理，并通过消毒处理可回用，节约水资源。本设计要求处理水量为500t/d的小区生活污水（以居住小区为背景），设计方案采用序批式间歇活性污泥法。SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，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。SBR的技术关键是运行周期T的控制，采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉池等功能于一池，无污泥回流系统。应用序批式活性污泥法工艺，使出水水质达到《城镇污水处理厂新污染物排放标准》（GB18918-2002）标准的要求，并通过消毒回用，达到“零”排放目的。可作为中型楼盘生活污水处理工程的技术参考。关键字：小区生活污水处理，SBR，回用b AbstractionAbstractionCommunitybuildingismainlyresidential,nursinghomes,commercialcenters,schoolsandotherinstitutionshaveseveral(ora)functional.relativelyindependentoftheregion,itsdrainagesystemisgenerallynotofurbanpipenetworkcoverageareas.AreaSewageeffluentislivingareas,thegeneralstoodsmaller,Chinausuallyinthedesignandsizeoflessthan4000m3/dofsewagetreatmentknownasAreasewagetreatment.Sewagewaterdistrictgeneral,thelargerchangestothewaterqualityandpollutantconcentrationslowerthaninurbansewage,biodegradability,andthereforeeasiertodealwith,andthroughdisinfectioncanbeusedtosavewaterresources.Thedesignrequirementsforwatertreatment500t/dthelifeofthesewagedistrict(ResidentialAreabackground)designprogramsusingsequencingbatchactivatedsludgeprocess.SBRisthesequencingbatchreactor(SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess)shortisameansbyintermittentaerationtotheoperationofactivatedsludgewastewatertreatmenttechnology,alsoknownassequencingbatchreactor.SBRtechnologyisthekeytotheoperationcycleofTcontrolusingtime-divisionmodeofoperationinspacesegmentationalternativemodeofoperation,non-stablealternativebiochemicalreactionsteadybiochemicalreactions,Stillprecipitationidealalternativetothetraditionaldynamicprecipitation.Itsmainfeatureisontheruninanorderlyandintermittentoperation,SBRisthecoretechnologySBRpool,Thepoolisset,theearlyShen,biodegradable,twosedimentationtank,andotherfunctionsinapool,returningwithoutsludgesystem.Applicationofsequencingbatchreactorprocessusingwaterto<>(GB18918-2002)Standardrequirements,andthroughtheuseofdisinfectiontoachieve"zero"emissionpurposes.Asamedium-sizedflatssewagetreatmentworksfortechnicalreference.Keywords:Quartersewage,treatment,SBR,Reuseb 目录目录1概述21.1设计背景21.2设计资料21.2.1确定污水处理量21.2.2污水进出水质21.3设计规范和标准21.4建设原则22处理工艺流程的确定42.1污水处理工艺确定42.1.1小区污水处理站特点42.1.2小区污水处理工艺比较42.1.3选用SBR工艺原因52.2污泥处理工艺确定62.3中水处理工艺确定62.4恶臭气体的处理72.5生活污水处理工艺流程83污水处理工艺设计及计算93.1格栅槽的设计93.1.1格栅的设计93.1.2分流格栅槽布置113.2调节池113.3SBR反应池的设计计算113.3.1设计说明113.3.2设计计算133.4鼓风机房设计243.5重力浓缩池24III 目录3.5.1设计说明243.5.2设计参数253.5.3设计计算253.6无阀滤池273.6.1设计说明273.6.2设计参数273.6.3设计计算273.7二氧化氯消毒333.7.1设计概述333.7.2设计计算333.8蓄水池343.9恶臭处理系统343.10其它设计要求和规范353.10.1结构设计353.10.2采用材料354污水处理站平面布置和高程布置364.1构筑物和建筑物主要设计参数364.2污水处理站平面布置364.3污水处理站高程布置385施工要求416工程投资估算426.1主要构（建）筑物清单及报价426.2主要设备清单及报价436.3公用工程446.4工程总投资457工程运行成本及技术经济分析467.1运行成本分析46III 目录7.2人员安排467.3电耗467.4药剂消耗费467.5折旧费467.6总运行费用477.7技术经济分析477.8静态投资收益47总结48参考文献49致谢51III 概述1概述1.1设计背景小区是具有一种或多种功能的相对独立的区域，包括通常意义上的居民生活小区、医院、公园、旅游度假村、新建大学城、高速公路的生活服务区等，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内，必须设置独立的污水处理设施。小区污水系统的处理能力，各国并无统一的限定。美国建议将单个构筑物的处理能力限定在3785m3/d的范围内。根据我国情况，建议把污水量在4000m3/d以下的处理厂定义为小区污水处理厂。小区生活污水不同于包括部分工业废水的城市污水，小区生活污水主要是小区居民餐饮洗菜非含油污水、洗炊具含油污水、洗衣物和洗澡高含磷污水、卫生间污水，其水质水量特征为：水质、水量小时变化系数较大，污染物浓度通常比城市污水低，污水可生化性好，处理难度较小；其中洗菜水稍加澄清即可回用，而洗炊具污水、洗衣物和洗澡污水、卫生间污水由于其COD含量较高，相应BOD含量较低等特点，但由于其污染来源比较简单，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。资料显示，以生活用水为例，用于烹饪、饮用的水约占5，而对占20～30不与人体直接接触的生活杂用水如冲厕用水等，加上小区绿化浇灌用水、空调冷却水、地面冲洗水以及车辆清洗等用水也可归入生活杂用水的范畴，并无高水质要求，这种用水分布为小区生活污水的回用去向提供了可能。根据小区的功能特点，小区生活污水回用方向，主要应该是厕所冲洗水、绿化浇灌水、地面冲洗水、车辆冲洗水、非接触风景景观用水等。根据我国对于生活杂用水（厕所便器冲洗、城市绿化、洗车冲洗等）水质标准要求，并参考美国制订的《水回用建议指导书》、《市政杂用水水质标准》和日本的《城市生活用水中水水质标准》中关于此类再生回用水的水质要求，一般要求小区生活污水经过二级强化处理并消毒后，使回用水水质达到《城镇污水处理厂新污染物排放标准》（GB18918—2002）标准，即可满足对于小区生活污水的一般回用要求。小区生活污水回用不仅可以为水资源匮乏地区提供了新的“水源”，即使对水源丰沛的地区，也可以起到防治污染的作用，减轻城市下水管网和污水处理的压力。1.2设计资料1.2.1确定污水处理量3 概述本设计处理能力为日处理生活污水500t/d，约500m3/d，由公式(1.1)[8]可得，Kz=2.2，最大时流量为46.37m3/h。(1.1)式中Qd——平均日污水流量，L/s。1.2.2污水进出水质本项目设计进出水水质根据生活污水来源和《城镇污水处理厂新污染物排放标准》（GB18918—2002）、《生活杂用水水质标准》（CJ25.1—89）和《再生水回用于景观水体的水质标准》（GB12941—91），采用标准如表1.1：表1.1设计进出水水质[5]主要污染物原水水质（mg·L-1）排放标准（mg·L-1）回用标准（mg·L-1）去除率(％)SS250≤20≤10≥96COD600≤40≤40≥93BOD280≤20≤10≥96氨氮30≤8≤8≥73磷酸盐10≤0.5≤0.5≥951.3设计规范和标准1、中华人民共和国环境保护法；2、《城镇污水处理厂新污染物排放标准》(GB18918—2002)；3、室外排水设计规范(GBJ14—87)；4、《再生水回用于景观水体的水质标准》(GB12941—91)；5、《生活杂用水水质标准》(CJ25.1—89)。1.4建设原则1、污水处理设施的设计和建设必须结合小区的整体规划和建筑特点，即外观设计上要与小区建筑环境相协调，以求美观；　　2、在污水处理工艺上力求简单实用，以方便管理；3 概述　　3、在高程布置上应尽量采用立体布局，充分利用地下空间。平面布置上要紧凑，以节省用地；　　4、污水处理厂位置应尽可能位于小区下风向，与其它建筑物有一定的距离，以减少对环境的影响；　　5、设备化，定型化，模块化，施工安装方便，运行简易，设备性能稳定，适合分期建设；　　6、处理程度高，污泥产量少，并尽可能采用节能处理技术；　　7、处理构筑物对水力负荷和有机物负荷的适应范围较大，使系统有较好的经受冲击负荷的能力；8、小区内的人口是逐渐增加的。因此，小区污水处理厂应按可预期的发展规划作为流量设计的基础。根据我国情况，可考虑采用20年的设计周期[5]。3 处理工艺流程的确定2处理工艺流程的确定小区污水处理系统包括四部分：污水处理，污泥处理，污水的深度处理及回用和的污水处理过程中所产生的恶臭气体。2.1污水处理工艺确定2.1.1小区污水处理站特点无论何种规模的处理厂，在确定污水处理工艺时，除了保证处理效果这一基本条件外，主要目的是降低基建投资，节省日常的运行费用，以求在保证达标排放的前提下，使经营成本最小。要做到这一点，首先应根据实际情况，选择合适的处理工艺。小型污水厂处理厂往往具有这样的特点：　　（1）由于负担的排水面积小，污水量较小，一天内水量水质变化较大，频率较高；　　（2）一般在城镇小区或企业内修建，由于所在地区一般不大，而且厂外污水输送管道也不会太长。所以，其占地往往受到限制，处理单元应当尽量布置紧凑；　　（3）一般要求自动化程度较高，以减少工作人员配置，降低经营成本；　　（4）污水厂往往位于小区或工业企业内，平面布置可能会受实际情况限制，有时可能靠近居民区或地面起伏不平等，平面布置应因地置宜，变蔽为利；　　（5）由于规模较小，一般不设污泥消化，应采用低负荷，延时曝气工艺，尽量减少污泥量同时使污泥部分好氧稳定。2.1.2小区污水处理工艺比较鉴于以上的特点，对于小型城市污水厂，SBR法及氧化沟法为首先考虑的工艺方案。这两种工艺都具有以下优点：　　（1）都属完全混合型，具有较高的耐冲击负荷的能力；　　（2）一般不设初沉池，工艺简化，节省占地；　　（3）一般采用低负荷延时曝气方式运行，处理效果好，污泥好氧稳定，同时可减少污泥产量（如果污泥出路可靠，也可适当提高负荷）。51 处理工艺流程的确定　　氧化沟目前常用的有卡鲁塞尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、三沟及双沟等交替式氧化沟等几种形式，其中以前两种更为常用。氧化沟的共同特点是污水在循环水池中流动，曝气方式主要采用表曝方式（近年来，也有鼓风曝气方式的氧化沟，也被称作氧化沟池型的普曝，结合了氧化沟及微孔曝气的优点）。SBR工艺包括传统SBR法、ICEAS工艺、DAT-IAT工艺、CAST工艺、UNITANK工艺等不同方法。从严格意义上讲，交替式运行的氧化沟实际上也是SBR工艺的一种[6]。2.1.3选用SBR工艺原因1、SBR法与氧化沟相比又具有以下优点：　　（1）工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省；　　（2）氧化沟的曝气机在运行时，溅起水花较大，对周围环境产生不利影响。某些特殊情况下，对污水厂有很高的环保要求，反应池上部需要加盖或增设上部建筑，以隔绝臭气，这样则会影响表曝的曝气效率；　　（3）耐冲击负荷，由于SBR池是间歇运行，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有很较强的调节能力，有效抵抗水量和有机污物的冲击，对于水质水量变化较大的情况，也不需要调节池（实际上，SBR池本身就有调节池的作用）；　　（4）在北方严寒地区，冬季室外气温较低，氧化沟的表曝曝气方式也不适宜；　　（5）SBR池池深也不受限制，必要时可适当加深[6]。2、另外，SBR法还有以下特点：（1）理想的全混流反应器，使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好；　　（2）运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好；　　（3）工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活；　　（4）处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理；（5）反应池内存在DO、BOD浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀；（6）SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造；（7）脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果[6]。3、由于上述技术特点，SBR系统进一步拓宽了活性污泥法的使用范围。就近期的技术条件，SBR系统更适合以下情况：51 处理工艺流程的确定（1）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方；（2）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化；（3）水资源紧缺的地方。SBR系统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用；（4）用地紧张的地方；（5）对已建连续流污水处理厂的改造等；（6）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。所以，在小型污水处理厂设计中，SBR工艺比氧化沟更广泛地被采用。2.2污泥处理工艺确定因为采用的是SBR工艺，因而剩余污泥产生量较少且间断，所以SBR的剩余污泥定期排入间歇式重力浓缩池中。污泥在该池得以稳定，调节池的沉渣定期由环卫系统抽出外运，同时减少工艺环节，处理效果相当的情况下达到降低成本与简单化的目的。2.3中水处理工艺确定深度处理的目的是进一步去除无水中的悬浮物、有机物、氮、磷等。常用的方法有过滤、活性炭吸附、膜技术等。活性炭含有大量微孔，比表面积较大，可有效地去除色度、臭、大多数的有机物、无机物及部分重金属，是深度处理中最广泛有效的技术之一。鉴于膜技术在应用上存在成本高，技术操作人素质要求高，以及应用于对水质回用要求高的行业等特点，小区生活污水回用不宜采用膜处理技术。同时了解到，在深度处理中，过滤的作用如下：1、一步去除水中的生物絮体和悬浮物，降低水的浊度；2、去除絮凝过程中所产生的各类沉积物及不溶性磷；3、进一步降低出水的有机物含量。高效地去除细菌、病毒、重金属；4、为活性炭和离子交换前地预处理，提高了后续处理地安全性和处理效率；5、进一步去除水中地污染物质，减少消毒费用；6、在深度处理中，过滤能克服生物和化学处理的不规则性，提高回用连续性和可靠性。51 处理工艺流程的确定所以确定中水回用工艺为过滤的深度处理[6]。2.4恶臭气体的处理恶臭处理的目点是净化空气，防止恶臭气体给小区及户带来的不便。所产生的恶臭气体用抽风机收集，通过活性炭吸附得以净化。51 处理工艺流程的确定2.5生活污水处理工艺流程注：1-格栅；2-SBR反应池；3-鼓风机；4-无阀滤池；5-二氧化氯发生器；6-调节池；7-提升泵；8-中水储水池；9-中水回用泵；10-污泥泵；11-重力浓缩池；12-泥浆泵；13-脱水机房图2-1生活污水处理工艺流程51 污水处理工艺设计及计算3污水处理工艺设计及计算3.1格栅槽的设计3.1.1格栅的设计1、设计说明格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。该污水处理站仅处理生活污水，尽管SS含量不低，但较大悬浮物及较大颗粒少，格栅拦截的污染物不多，故选用人工清渣方式。栅渣作为固体垃圾随小区垃圾处理系统进行处理。2、设计计算（1）最大设计污水量Qmax用下式计算[8]：(3.1)式中Qmax——最大日污水流量，L/s；Kz——变化系数，取2.2；Qd——平均日污水流量，500t/d。代入上式计算得：(m3/h)=0.012m3/s（2）栅条间隙数用下式计算[2]：(3.2)式中n——栅条数目；α——格栅的放置倾角，取60°，便于清渣操作；e——栅条间距，取0.01m；h——栅前水深，取0.3m；v——过栅流速，取0.7m/s。代入上式计算得：(条)51 污水处理工艺设计及计算（3）格栅的建筑宽度用下式计算[2]：(3.3)式中——格栅的建筑宽度，m。代入上式计算得：栅槽的建筑宽度实取B=0.15m，栅条7根。（4）水力计算A．圆形栅条阻力系数用下式计算[2]：(3.4)式中ξ——格栅的阻力系数；β——栅条的形状系数，选圆形栅条，故取1.79。代入上式计算得：B．过栅水头损失h2用下式计算(3.5)式中h2——通过格栅的水头损失，m；——重力加速度，m/s2；——考虑到由于格栅受到污染物堵塞后，格栅阻力增大的系数，可用式：求定。一般采用。代入上式计算得：（5）栅后槽的总高度由下式决定(3.6)51 污水处理工艺设计及计算式中——栅后槽的总高度，m；h1——格栅的前的渠道超高，取0.3m；h2——格栅的水头损失。代入上式计算得：总高度实取高度H=0.5m故栅槽断面尺寸为150mm500mm3.1.2分流格栅槽布置在原污水沟上格栅入口下侧设闸板1#(200mm500mm),污水站正常运行时，污水由闸板截流进入污水站。污水站发生事故时，格栅前闸板(200mm500mm)关闭，1#闸板打开，污水分流。故格栅槽总长度＝闸板段长度＋栅条段长度＋渣水分离筛段长度＝(m)3.2调节池因小区的进水变化大，设调节池可有效地防止污水因水量变化不能及时处理而外漏的这一问题。同时设搅拌机，使得水质得以均化和防止沉淀。调节池设计体积为最大时流量乘以停留时间两小时，即：V=QmaxT=42.7×2=95.4m3，取100m3平面尺寸为：5m×5m×4m。选DQT-075型低速潜水推流器，性能：叶轮直径，电动机功率，转速47r/min，尺寸。生产厂：安徽中联环保设备有限公司。3.3SBR反应池的设计计算3.3.1设计说明根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法处理效果好、占地面积小、投资省的特点，因而选用SBR法。SBR法的处理效果为进水CODCr=600mg/L、BOD5=280mg/L、SS=250mg/L，出水标准：CODCr=60mg/L、BOD5=20mg/L、SS=20mg/L。51 污水处理工艺设计及计算以下是某小区污水处理站的进水量变化资料，日处理量为500m3/d,最大流量42.7m3/h，最小流量3.3m3/h。具体见下表3.1[1]。该小区污水在一个周期T(24h)内，污水流量变化曲线（柱状图）如图3.1所示。表3.1处理站进水的变化时间/h流量时间/流量/(m3/h)/%(占一天的)/(m3/h)/%(占一天的)0-18.380.812-1335.07.01-23.50.713-1426.75.352-33.30.6514-1518.03.63-44.30.8715-1618.83.754-56.31.2516-1717.53.55-613.12.6117-1828.85.756-734.66.9118-1935.67.127-834.46.8919-2027.65.518-942.78.5420-2114.52.99-1033.56.6921-228.31.661-1139.07.822-237.01.411-1239.77.9423-244.10.81注：此图中的曲线对应关系与表3.1相同51 污水处理工艺设计及计算图3.1生活污水流量变化图可见，由6时至20时，占了该小区生活污水的绝大部分，约86%，为充分发挥SBR的特性，以处理水量为设计基础，即设定SBR池的有效处理污水体积，当进水体积等于有效污水体积时才进行后续工艺，而小区继续排出的污水则流入另一SBR池，如此周期循环。每天周期数为=3。3.3.2设计计算1、SBR反应池容积计算根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置2个。（1）污泥量计算A．出水BOD5由溶解性BOD5和悬浮性BOD5组成，其中只有溶解性BOD5与工艺计算有关。出水溶解性BOD5可用下式估算[1]：(3.7)式中Se——出水溶解性BOD5；Sz——沉淀出水总BOD5，取Sz=20mg/L；Kd——活性污泥自身氧化系数，典型值为；f——沉淀出水SS中VSS所占比例，取；Ce——沉淀池出水SS，取Ce=20mg/L。代入上式计算得：(mg/L)(3.8)B．SBR反应池所需污泥量为：式中——混合液悬浮固体，mg/L；——混合液挥发性悬浮固体，mg/L。NS——SBR处理污泥负荷设计参数，取NS=0.25kgBOD5/(kgVSSd)。代入上式计算得：51 污水处理工艺设计及计算C．污泥体积用下式计算：(3.9)式中VS——污泥体积，m3；——活性污泥体积指数，设计沉淀后污泥的SVI=100ml/g。代入上式计算得：(m3)(2）SBR有效反应容积SBR反应池容积[5]式中VSi——代谢反应所需污泥容积，m3；VF——反应池换水容积，m3。VF为SBR反应池每周期的进水容积，即(m3)VS=106.67m3，单池污泥容积为(m3)则V有=VSi+VF=53.3+167=220.3(m3)(3）SBR反应池构造尺寸SBR反应池容积可由下式计算：(3.10)式中Vb——保护容积，避免排水时对沉淀及排泥的影响，m3。SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区。SBR反应池单池平面（净）尺寸为m2，水深为m，池深为m。单池容积为(m3)则保护容积为Vb=121.7m3两池总容积∑V=600m351 污水处理工艺设计及计算SBR反应池尺寸（外形）m32、进水管管径进水管管径可由下式求得：(3.11)满足最大流量时的管径要求，即Qmax=0.464m3/s，流速m/s，则，取DN250mm。3、SBR反应池运行时间与水位控制SBR反应池总水深m。按平均流量考虑，则进水前水深为m，进水结束后m。排水时水深为m，排水结束后m。m水深中，换水水深为m，存泥水深m，保护水深m。保护水深的设置时为避免排水时对沉淀及排泥的影响。表3.2SBR反应池水位与时间控制关系表阶段时间水位曝气量备注进水阶段TF≥3h2.9m