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-）
2．2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。
2．3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
3．1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
≤450
≤250
≤250
≤40
6~9
3．2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
≤50
≤10
≤10
5(8)
6~9
4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
PH
COD
BOD
SS
污染物浓度
7.0
400
200
100
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NH3—N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NH3—N不能根本去除，造成NH3—N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，BOD＜1mg/L，COD=20～30mg/L，系统处理能力为10～100m3/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7.5L·m-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345KN·m-2和172 KN·m-2，膜通量为16.9L·m-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 Programme’90）”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0.4μm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79～90°\u38477X为30～35°\u12290X，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0.05µm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3000～5000mg/l，而MBR工艺活性污泥浓度通常在8000～1mg/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－0.1～－0.4千克/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
CODCr
BOD5
SS
预处理
进水(mg/l)
400
200
100
出水(mg/l)
≤360
≤180
≤10
去除率(%)
10
10
90
MBR池
进水(mg/l)
≤360
≤180
≤10
出水(mg/l)
≤40
≤10
≤5
去除率(%)
≥88
≥94
≥50
清水池
进水(mg/l)
≤40
≤10
≤5
出水(mg/l)
≤35
≤5
≤5
去除率(%)
≥12.5
≥50
/
总去除率(%)
＞92
＞98
＞95

5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300m³方案。
5.1 300 m³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：L×B×H=1.0×2.0×2.0m
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：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
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：L×B＝10×Φ2.5m
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：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
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：L×B＝6.42×φ2.5m
数量：1个
关键配套设备及材料：
搅拌机1台
型号：MA0.55/4-230-1400
5.1.4 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：L×B＝10×φ2.5m
数量：1座
关键参数：有机负荷取0.3kgBOD5/kgMLSS.d
污泥浓度8g－12g/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：Q＝12.5 m3/h
扬程：H＝32m
功率：N＝3Kw
3）加药计量泵
型号：HK210/0.7
数量：1台
4）储药罐
型号：300L
数量：1
5) 污泥回流泵
型号：50QWD7-10-0.75
流量：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
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：L×B＝2.0×φ2.2m
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=6m³
池体尺寸为：L×B＝2.0×φ2.2m
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：12㎡
5.1.8 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：200㎡
5.1.10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

m3

3
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
5

3
抽吸泵
50ZX12.5-32
台
2

4
计量隔膜泵
HK210/0.7
台
1

5
曝气机
ASP-150H
台
8

6
潜水式搅拌机
MA0.55/4-230-1400
台
1

7
储药罐
300L
个
1

8
厌氧池
6.42*2.5m
个
1

玻璃钢
9
MBR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
1

14
膜组件
806*666*1450
件
32

15
配电箱

个
1

16
设备间
3.0*4.0
个
1

17
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：
（250－10）*300*365/106＝26.28吨
每十二个月消减BOD5排放量：
（250－10）*300*365/106=26.28吨
每十二个月消减CODcr排放量：
(450-50)*300*365/106＝43.8吨
每十二个月消减NH3-N排放量：
（35－5）*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300m³/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 m³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：L×B×H=1.0×2.0×2.0m
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：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
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：L×B＝8×Φ2.5m
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：Q＝7m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.75Kw
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：L×B＝3.43×φ1.76m
数量：2个
关键配套设备及材料：
搅拌机2台
型号：WQD3-10-0.55
5.2.4 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：L×B＝3.43×φ2.8m
数量：2座
关键参数：有机负荷取0.3kgBOD5/kgMLSS.d
污泥浓度8g－12g/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：Q＝6.3m3/h
扬程：H＝32m
功率：N＝2.2Kw
3）加药计量泵
型号：HK210/0.7
数量：1台
4）储药罐
型号：300L
数量：1
5) 污泥回流泵
型号：W QD3-10-0.55
流量：Q＝3m3/h
扬程：H＝10m
功率：N＝0.55Kw
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：L×B＝2.0×φ2.2m
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=6m³
池体尺寸为：L×B＝2.0×φ2.2m
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：12㎡
5.2.8 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：180㎡
5.2.10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

m3

3
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
4

3
抽吸泵
40ZX6.3-32
台
2

4
计量隔膜泵
HK210/0.7
台
1

5
曝气机
ASP-150H
台
8

6
潜污泵
WQD3-10-0.55
台
4

7
储药罐
300L
个
1

8
厌氧池
3.43*1.76m
个
2

玻璃钢
9
MBR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
1

14
膜组件
806*666*1450
件
25

15
配电箱

个
1

16
设备间
3.0*4.0
个
1

16
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：
（250－10）*240*365/106＝21.02吨
每十二个月消减BOD5排放量：
（250－10）*240*365/106=21.02吨
每十二个月消减CODcr排放量：
(450-50)*240*365/106＝35.04吨
每十二个月消减NH3-N排放量：
（35－5）*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240m³/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。