某居民小区生活污水处理系统.docx

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某居民小区生活污水处理系统

某居民小区生活污水处理系统设计

设计总说明

我国水资源人均占有量仅为世界人均的1／4，水资源严重短缺。

我国经济正处于快速增长期，工业用水大幅度增长，水资源供需矛盾将更加突出，水资源不足已成为制约国民经济和社会发展的重要因素。

随着城镇经济快速发展，人口迅速增加，城镇生活污水排放量逐年增多，而大多数城镇污水处理设施不够完善，生活污水未经处理直接排放，严重污染了环境。

国家对城镇生活污水处理问题高度重视，明确要求到2010年全国设市城市和建制镇污水平均处理率不低于50%。

当前，各地都在加快城市污水处理厂的建设，在此其中，小区污水处理的建设占据了很重要的地位。

因此建设小区污水处理厂是一个污水处理的一个重要趋势。

我的毕业设计是关于日处理1万吨的某生活小区污水处理厂的设计。

该城市居民生活小区位于市郊，污水排放量为10000吨/日，主要来源于小区居民的日常生活排放的卫生间粪便冲洗水、淋浴水、厨房废水以及日常清洗废水。

这个设计采用以下标准，

（1）该厂的进出水水质水量资料；

（2）《中华人民共和国污水综合排放标准》；（3）《给水排水快速设计手册》。

我综合考虑了该小区的污水的特点，结合个方面因素，设计一个工艺流程合理，布局合适的污水处理厂。

我根据小区废水的特点进行了综合分析，采用了传统活性污泥法，其工艺流程是：

污水→格栅→初次沉淀池→曝气池→二沉池→出水。

活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法,它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其它一些物质.它既适用于大流量的污水处理,也适用于小流量的污水处理.运行方式灵活,日常运行费用较低,但管理要求较高.活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似,二者都为好氧生物过程,只是它的净化强度大,因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化.活性污泥法由曝气池,沉淀池,污泥回流系统和剩余污泥排除系统所组成,各级处理效果与总处理效果比较好,出水水质达标.

其工艺原理是：

a．曝气池为推流式，废水与回流污泥从同一端进入，有机物与污泥充分接触，且沿操作方向下降。

b．污泥经理了以对数期→平衡期，甚至到衰老期，完成了吸附和代谢的过程。

主要优点为：

a.处理效果好：

BOD5的去除率可达90-95%；b.对废水的处理程度比较灵活，可根据要求进行调节。

传统活性污泥法的设计参数：

BOD5—SS负荷（kgBOD5/kgMLSS.d）0.2～0.4；容积负荷（kgBOD5/m3.d）0.3～0.6污泥龄（d）5～15；MLSS（mg/l）1500～3000；MLVSS（mg/l）1200～2400；回流比（%）25～50；曝气时间HRT（h）4～8；BOD5去除率（%）85～95。

Residentplotsanitarysewageprocessingsystemdesign

GeneralDesignIntroduction:

PercapitawaterinourthewaterMygraduationprojectisabouttheprocessingfactorydesignofcertainresidencezone.Theresidencezoneofcitylocateinsuburb,exhaustingdirtywater10000tonsperday,whichismainlycomingfromdailylifeusingwater,suchasusingforflushing\kitchen\cleaning\shower.Thisdesignusesthefollowingstandard1.Thedataofwaterinandoutoffactory.2.Nationalcomprehensiveexhaustionstandard（GB8978-1996）3.Thedesignhandbookofexhaustinganddrainingwater.Consideringcharacteristicsofthedirtywateroftheresidencezone,wedesignthisprocessingfactorywhoseallfacetsoursynthesizingtocraftisreasonableandlayoutissuitable

Iactedaccordingtotheplotwastewaterthecharacteristictocarryonthegeneralizedanalysis,hasusedthetraditionalactivesludgelaw，Itstechnicalprocessis:

wastewater→barscreen→horizontalflowsettlingtank→aerationtank→upwardflowsettlingtank→waterleakage.Theactivesludgelawwasprocessesthecitylifesewagemostwidespreadusethemethod,itcouldremovefromthesewagedissolvesandthecolloidmaythebiodegradationorganicmatteraswellascanbytheactivesludgeadsorptionsuspendedsolidandothermaterials.Itisalreadysuitableforthegreatcurrentcapacitysewagetreatment,isalsosuitableforthesmallcurrentcapacitysewagetreatment.Themovementwayisflexible,thedailyoperatingcostislow,butthemanagementrequestishigh.Theactivesludgelawessentiallyandthenaturalwaterbody'sautomaticdepurationprocessissimilar,thetwoforthegood

oxygenbiologyprocess,areonlyitspurificationintensityarebig,thustheactivesludgelawisnaturalwaterbodyautomaticdepurationfunctionartificializingandthestrengthening.Theactivesludgelawbytheaerationtank,thesedimentationpond,thesludgerecalculatingsystemandtheexcesssludgeeliminationsystemiscomposed,alllevelsofprocessingeffect

withalwaysprocessestheeffecttobequitegood,waterleakagewaterqualitystandards.

Itscraftprincipleis:

a.Theaerationtankisthedrifttype,thewastewaterandthereturnedsludgeentersfromtheidenticalend,theorganicmatterandthesludgecontactfully,anddropsalongtheoperationdirection.b.Sludgemanagerbylogarithmicphase->balancedtime,evenarrivesatthesenescencephase,hascompletedtheadsorptionandmetabolismprocess.Theprincipaladvantageis:

a.theprocessingeffectisgood:

TheBOD5eliminationratemayreach90-95%;b.thedegreeofprocessingisquitenimbletothewastewater,mayactaccordingtorequeststocarryontheadjustment.

Traditionalactivesludgemethoddesignvariable:

BOD5-SSload（kgBOD5/kgMLSS.d）0.2~0.4;Volumeload（kgBOD5/m3.d）0.3~0.6sludgeage（d）5~15;MLSS（mg/l）1500~3000;MLVSS（mg/l）1200~2400;Refluxratio（%）25~50;AerationtimeHRT（h）4~8;BOD5eliminationrate（%）85~95.

Keywords:

wastewater；activatedsludge；fillmaterial

1.文献综述

1.1选题背景

我国水资源人均占有量仅为世界人均的1／4，水资源严重短缺。

我国经济正处于快速增长期，工业用水大幅度增长，水资源供需矛盾将更加突出，水资源不足已成为制约国民经济和社会发展的重要因素。

随着城镇经济快速发展，人口迅速增加，城镇生活污水排放量逐年增多，而大多数城镇污水处理设施不够完善，生活污水未经处理直接排放，严重污染了环境。

国家对城镇生活污水处理问题高度重视，明确要求到2010年全国设市城市和建制镇污水平均处理率不低于50%。

当前，各地都在加快城市污水处理厂的建设，在此其中，小区污水处理的建设占据了很重要的地位。

因此建设小区污水处理厂是一个污水处理的一个重要趋势。

1.2小区污水处理技术概述

目前,较为常用的处理工艺有以下几种

（1）污水→调节池→初次沉淀池→生物接触氧化池→二沉池→出水,生物接触氧化是应用最广泛的方法,主要优点是停留时间短、易挂膜,尤其适合设备化,埋地建设倍受环保公司及用户青睐,但由于维修管理及设备防腐等方面的问题,近年来应用受到限制。

但如果建成地下钢筋混凝土形式,设置人员通道以便维修,此种地下建设方式在小区水处理中具有较大市场,但这种方式一般处理规模较小,每天排放污水量小于几百吨的小区较为理想。

对上千吨的小区污水处理,推荐采用地面建设方式,生物处理部分可采用接触氧化,,曝气方式建议采用低噪音的风机或水下曝气机[1]。

（2）污水→调节池→好氧生物处理→混凝沉淀→过滤→出水,对处理程度要求不高,且水量较小时,可采用此工艺,具有占地面积小,异味小,管理简单等优点。

另外,在好氧生物处理之前加上酸化水解,有利于降低能耗,提高系统的总去除率。

生活小区通常有较大的绿地面积,如果把污水处理后回用于浇灌绿地、道路、冲洗汽车,应在上述处理出水后加上消毒或其它补充措施[2]。

（3）序批式活性污泥法（SBR），SBR是序批式活性污泥法的简称,它是从加入及排放反应器发展而来的,SBR的核心是SBR反应池,该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。

所谓序列包括两层含义:

一是不同SBR池的运转是按顺序进行,由于污水大

都是连续或半连续排放,SBR为2个池或多个池交替运行,因此,从总体上污水连续按顺序依次进入每个反应器,它们相互协调作为一个有机的整体完成污水净化功能[3]。

但对每一个SBR池是间歇进水的;二是每个SBR的运行操作分阶段、按时间次序进行。

工艺特点:

从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看,SBR称得上简易、快速、低耗的污水处理工艺。

与连续式活性污泥法比较,SBR法具有以下特点:

SBR装置结构简单,运转灵活,操作管理方便;投资省,运行费用低;采用SBR法处理小城镇污水,要比用普通活性污泥法节省基建投资30%;可抑制丝状菌生长繁殖,不易发生污泥膨胀,污泥指数SVI较低,有利于活性污泥的沉淀和浓缩;SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中,能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷;SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地;运行稳定性好,能承受较大的水质水量冲击;各项运行控制参数都能通过计算机加以控制,易于实现系统优化运行[5]。

（4）周期循环曝气活性污泥法（CASS），周期循环延时曝气活性污泥法是80年代初在澳大利亚发展起来的。

CASS最大的特点是在SBR池内增加了一个生物选择器,实现了连续进水（沉淀期、排水期仍连续进水）,间歇排水。

设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌,其容积约占整个池子的10%。

生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累--再生理论,使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段（基质积累）,随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段,以完成整个基质降解的全过程和污泥再生[7]。

1.3几种处理方法的比较

1.3.1CASS与传统活性污泥法的比较

建设费用底,省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备,建设费用可节省20%-30%。

工艺流程简洁,污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池,布局紧凑,占地面积可减少35%。

运转费用省,由于曝气是周期性的,池内溶解氧的浓度也是变化的,沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低,重新开始曝气时,氧浓度梯度大,传递效率高,节能效果显著,运转费用可节省10~25%[8]。

有机物去除率高,出水水质好,不仅能有效去除污水中有机碳源污染物,而且具有良好的脱氮、除磷功能。

管理简单,运行可靠,不易发生污泥膨胀,污水处理厂设备种类和数量较少,控制系统简单,运行安全可靠。

1.3.2CASS与SBR的比较

CASS反应池由预反应区和主反应区组成,预反应区控制在缺氧状态,因此,对难降解有机物的去除效果提高。

CASS进水过程连续,因此进水管道上无电磁阀控制元件,单个池

子可独立运行,而SBR或CAST进水过程是间歇的,应用中一般要2个或2个以上池子交替使用,控制系统复杂程度增加。

CASS每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3,而SBR则为1/2~3/4,CASS抗冲击能力较好。

CASS比CAST系统简单,但脱氮除磷效果不如后者[9]。

2工程概述及工艺选择

2.1工程概述

2.1.1、设计依据及原则：

（1）设计依据：

①该厂的进出水水质水量资料；

②《中华人民共和国污水综合排放标准》（GB8978-1996）；

③《给水排水快速设计手册》；

（2）设计原则[10]：

①本设计方案严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。

②针对本工程的具体情况和特点,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。

③处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变化。

④管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。

⑤在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。

⑥降低噪声,改善废水处理站及周围环境。

⑦本处理工艺流程要求耐冲击负荷,有可靠的运行稳定性。

2.1.2、设计水质水量及排放标准

（1）设计水量：

平均设计水量Q=10000m3/d；

（2）进水水质：

污水处理厂进水水质见表2-1：

表2-1进水水质表

水量（m3/d）

BOD5（mg/L）

SS（mg/L）

10000

200～250

150～200

（3）出水水质：

处理后出水要求达到国家污水综合排放标准（GB8978-2002）二级标准：

表2-2进出水水质表

BOD5（mg/L）

SS（mg/L）

≤30

≤30

2.2、工艺流程

2.2.1、工艺选择

生活杂用水等,水质及其稳定性要求高,因此根据小区生活污水水质、水量以及小区功能和环境要求,长期安全可靠地运行，我们选择合理、可靠的传统活性污泥法处理工艺。

活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法,它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其它一些物质.它既适用于大流量的污水处理,也适用于小流量的污水处理.运行方式灵活,日常运行费用较低,但管理要求较高.活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似,二者都为好氧生物过程,只是它的净化强度大,因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化.

活性污泥法由曝气池,沉淀池,污泥回流系统和剩余污泥排除系统所组成,各级处理效果与总处理效果比较好,出水水质达标.

2.2.2工艺流程图

废水

2.2.3污水处理工艺中各处理构筑单元的概况及主要作用

（1）格栅

格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行的设备.

（2）初沉池（平流式）

初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重的固体悬浮物进行沉淀分离.可去除30%左右的BOD5和55%的SS.

（3）曝气池

曝气池是一个生物反映器,共设两组,

（4）二沉池（竖流式）

二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的,比重小的,因水流作用易发生上浮的生物固体悬浮物进行沉淀的部分.竖流式沉淀池排泥方便,管理简单,占地面积小.

（5）污泥浓缩池（重力浓缩）

污泥浓缩池是降低污泥含水率,减少污泥体积的有效设备.重力浓缩实际上是自重压密的过程.　　

3、小区污水处理厂各单元设计说明

3.1格栅的设计计算

（1）栅条的间隙数

设栅前水深h=0.4m，过栅流速v=0.8m/s，栅条间隙宽度b=0.021m，格栅倾角α=60°

（个）

（2）栅槽宽度

　　设栅条宽度，s=0.01m

（3）进水渠道渐宽部分的长度

　　设进水渠宽B1=0.35m，其渐宽部分展开角度α=20°，

（4）栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度

（5）通过格栅的水头损失

设栅条断面为锐边矩形断面

H=h1+h2+h=0.077+0.3+0.4≈0.8m

（6）栅后槽总高度

设栅前渠道超高h2=0.3m，

H=h1+h2+h=0.077+0.3+0.4≈0.8m

　　为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h1作为补偿.

（7）栅槽的总长度

H1=h2+h=0.4+0.3=0.7m（H1为栅前渠道深）

（8）每日栅渣量

　在格栅间隙为时21mm，设栅渣量W=0.07（m3/103m3）污水,Kz=1.60,

（9）格栅机的选择[11]

选用HF500型机械格栅，其性能指标如表3-1所示：

表3-1格栅机性能指标

设备宽（mm）

靶齿栅度（mm）

安装角度（°）

靶齿行走速度（m/min）

栅片间净距（mm）

功率（kw）

介质最高温度（℃）

500

336

60

2

5

0.5

60

图3-1格栅示意图

3.2、初沉池（平流式）

（1）池子总面积

　　设表面负荷q´=1.8m3/（m2.h），设计流量Qmax=0.116m3/s，

（2）沉淀部分有效水深

　　h2=q′﹒t=1.8×1.0=1.8m（停留时间t=1.0h）

（3）沉淀部分有效容积

V′=Qmax﹒t×3600=0.116×1.0×3600=417.6m3

（4）池长

设水平流速,则v=3.70mm/s,L=3.6vt=3.6×3.7×1.0=13.4m

（5）池子总宽度

　　B=A/L=232/13.4=17.3m

（6）池子个数

　　设每个池子宽b=3m，则n=B/b=17.3/3=6个

（7）

校核长宽比

L/b=13.4/3=4.47＞4.0（符合要求）

（8）污泥部分需要的总容积

　　C—进SS浓度200mg/L，

　　η=50%,污泥含水率P1=97%,ρ=1000kg/m3,Q=1000m3/d

（9）每个池污泥所需要容积

H=h1+h2+h3+h4=0.3+1.8+0.5+2.34=4.94m

（10）污泥斗容积

（11）污泥斗以上梯形部分污泥容积

（12）污泥斗和梯形部分污泥容积

V1+V2=7.78+4.33=12.11m3

（13）池子总高度

　　设缓冲层高度h3=0.50m，

　　超高

，

3.3、曝气池（推流式）

（１）水处理程度计算

初沉池对BOD5的去除率为30%,则进入曝气池的BOD5为C1=175mg/l,曝气池的BOD5去除率为90%,则有

即

故C2=17.5mg/L＜30mg/L（达标）

（２）曝气池的计算

按BOD—污泥负荷法计算

①BOD—污泥负荷率的确定

拟采用的BOD—污泥负荷率为0.3kgBOD5/（kgMLSS·d）,但为稳妥需要加以校正,

　　校核公式为

计算结果证明,污泥负荷率取0.3是适宜的.

②确定混合液污泥浓度

根据已定的N5查表得相应的值为100～150之间,取SVI=120

取R=0.5

③确定曝气池容积

④确定曝气池各部位尺寸

设2组曝气池,每组容积为:

V´=V/2=1767.7/2=883.84m3

取池深为h=3.5m,则每组曝气池面积为:

F=883.84/3.5=252.53m2

取池宽B=4.5m,则B/h=4.5/3.5=1.3，介于1～2之间，

符合规定,扩散装置可设在廊道的一侧

池长：

L=F/B=252.53/4.5=56.12m

L/B=56.12/4.5=12.47＞10,符合规定L≥（5～10）B。

设单廊道式曝气池,单廊道长L=56.12m,介于50～70之间合理

取超高0.5m,则池总高度为：

H=0.5+h=3.5+0.5=4.0m

⑤水力停留时间

（３）剩余污泥的计算

　　　　干泥量：

湿泥量：

泥龄：

　介于5～15d符合要求.

（４）曝气系统的计算（鼓风曝气）

有关各项参数：

，

，

，

，

，

，

①平均需氧量：

②最大时需氧量：

每日去除的BOD5：

去除每千克BOD的需氧量

：

最大需氧量与平均需氧量之比：

③计