优秀毕业论文：SBR+人工湿地工艺处理某高校生活污水工艺设计.doc
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毕业设计（论文）
题目SBR+人工湿地工艺处理
某高校生活污水工艺设计
学生姓名
专业班级xx级环境工程专业
学号
系（部）资源与环境工程系
指导教师（职称）
完成时间2011年6月10日
毕业设计（论文）任务书
题目SBR+人工湿地工艺处理某高校生活污水工艺设计
专业环境工程学号姓名
主要内容：
高校是人口聚集十分密集的地点,其生活污水主要来自于学生宿舍,这种生活污水不同于一般的城市居民生活污水,排放量大且污水水质较好,有利于回收。
在高校中实行中水回用,具有优质中水水源收集量大且排放点集中,易于收集的优势。
可是实际上,高校生活污水回收使用率相当的低。
此设计将针对高校生活污水最大效率的回收利用做出合理的使用的技术方案。
本设计的思路是：
首先对对生活污水处理工艺进行综述，其次对SBR+人工湿地工艺进行设计计算，最后绘制图纸。
基本要求：
1）调查该高校水质水量问题及环境对它的影响
2）熟悉相关法规、国标
3）掌握工艺设计计算方法
4）能熟练运用CAD制图软件绘制图形
主要参考资料：
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指导教师签名：
专业负责人签名：
年月日
SBR+人工湿地工艺处理某高校生活污水工艺设计
目录
摘要 I
ABSTRACT II
1绪论 1
1.1高校生活污水回用的必要性与重要性 1
1.2生活污水常用处理工艺比较 1
2污水水源、水质特点及工艺流程 3
2.1该高校污水水源及水质特点 3
2.1.1污水水源及供给对象 3
2.1.2水质水量特点 3
2.2工艺流程 4
3SBR+人工湿地污水处理系统概述 4
3.1SBR工艺概述 4
3.1.1SBR去污机理 5
3.1.2SBR工艺特点 6
3.2人工湿地工艺概述 7
3.2.1人工湿地概念 7
3.2.2人工湿地的分类 7
3.2.3人工湿地的去污机理 9
3.2.4人工湿地的特点 9
3.3组合工艺特点 10
4工艺设计计算部分 10
4.1格栅的设计 10
4.1.1格栅的作用 10
4.1.2设计计算 11
4.2调节池的设计 12
4.2.1调节池概述 12
4.2.2设计参数 12
4.2.3设计计算 12
4.3SBR工艺设计 13
4.3.1SBR工艺概述 13
4.3.2常用设计参数 13
4.3.3设计计算程序 14
4.3.4设计计算 14
4.4人工湿地工艺设计 21
4.4.1人工湿地基质的构建 21
4.4.2人工湿地植物的构建 21
4.4.3人工湿地的构造与工程参数 22
4.4.4设计计算 24
4.5污泥浓缩池 26
4.5.1设计作用 26
4.5.2设计参数 26
4.5.3设计计算 27
4.6污泥脱水间 28
4.6.1设计作用 28
4.6.2设计参数 28
5工程构筑物及设备 29
5.1主要构筑物 29
5.2主要设备 29
6构筑物布置 29
6.1平面布置 29
6.2高程布置 30
6.2.1高程布置原则 30
6.2.2高程布置时的注意事项 32
6.2.3污水处理站高程水力计算 32
7工程预算 34
致谢 36
参考文献 37
SBR+人工湿地工艺处理某高校生活污水工艺设计
摘要
随着我国高校的扩招，使得各高校学生迅速增加，同时高校也排出了大量的生活污水，给环境造成了极大的威胁。
本设计为某高校生活污水处理设计。
设计程度为初步设计。
该校的生活污水排放量为1812m3/d,不考虑远期发展。
原污水中各项指标为：
BOD浓度为121mg/L,COD浓度为212mg/L，SS浓度为300mg/L。
因该污水排放量较大,且排水集中，不经处理会对环境造成巨大污染，故要求处理后的排放水要严格达到城市杂用水水质标准,即：
BOD≤10mg/L，COD≤50mg/L，SS≤30mg/L。
本文分析了日常生活中污水产生的环节，污染物及主要污染来源，并从生物、土壤处理两方面来考虑了污水治理工艺，提出了SBR+人工湿地的组合工艺流程。
可使出水符合标准。
本设计工艺流程为：
生活污水→格栅→SBR反应器→人工湿地反应池→处理水
该处理工艺具有结构紧凑简洁，运行控制灵活，抗冲击负荷，污泥量小等特点，实践表明该组合工艺处理性能可靠，投资少，运行管理简单的特点。
为生活污水处理提供了一条可行途径。
具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。
关键词生活污水/SBR/人工湿地
SBR+wetlandProcessdesigntreating
thewastewaterofacollege
ABSTRACT
Withtheenrollmentofcollegesanduniversities,itmakestherapidincreaseincollegestudents,whileuniversitiesdischargesalargenumberofdomesticsewagetotheenvironmentwhichcausesagreatthreat.Thisdesignisforthesesewagetreatment,andit’sjustapreliminarydesign.Withoutregardtolong-termdevelopment,schooldischarges1812m3/ddomesticsewage.Theindicatorsinrawsewage:
BODconcentrationis121mg/L,CODconcentrationis212mg/L,SSconcentrationis300mg/L.Becauseofthelargeamountofsewage,andwaterconcentration,ifitdischargeswithoutagreatdeal,itcancauseenvironmentalpollution.Soitcallesforthetreatedoftheeffluenttomeetstrictstandardsforurbanmiscellaneouswaterquality,namely:
BOD≤10mg/L,COD≤50mg/L,SS≤30mg/L.
Thispaperanalyzesthesewagegeneratedindailypartoflife,thepollutionandthemajorpollutionsources.AlsoconsidersfromthebiologicalandsoiltreatmenttwosewagetreatmentprocessandproposesacombinationprocessesofSBRandwetland.Itcanmaketheeffluentwatermeetthestandard.
Thedesignprocess:
Sewagesedimentationtank→grid→SBRreactorsewagelifting→→wetlandtreatedwaterreactor→effluentwater
Theprocessisasimpleandcompactstructure,anditsoperationisflexibleitscontrolisshockload,andhasasmallamountofsludge.Practiceshowsthatthecombinedprocesshasareliableperformance,afewinvestment,andasimpleofoperationandmanagement.Italsoprovidesafeasiblewayforlifesewagetreatment,whichhasgoodeconomic,environmentalandsocialbenefits.
KEYWORDSlivesewage,SBR,wetland
1绪论
1.1高校生活污水回用的必要性与重要性
我国水资源形势是比较严峻的。
尽管我国有许多河流、湖泊和水库，总水面积约1.67×108㎡，年均径流量2.8×1012m3，居世界第6位，但人均仅约2400m3，不到世界人均值的1/4，相当于美国的1/5，前苏联的1/7，加拿大的1/48，世界排名110位，别列为全球13个人均水资源贫乏国家之一。
特别是我国水资源分布极不平衡，长江以南地区降水充沛，水资源丰富，而北方广大地区降水时间集中，水资源匮乏，在一定程度上已经成为经济建设和人民生活水平提高的制约因素。
如北京市的水资源人均已降至260m3，若加上流动人口，已经低于世界最缺水的以色列。
据有关资料，目前全国城市中有400多个城市缺水，年缺水量达7×109m3，严重制约了我国的经济发展和生活用水[1]。
扩大水资源，节约用水，势在必行。
高校是人口聚集十分密集的地点,其生活污水主要来自于澡堂，游泳馆及学生宿舍，排放量大且污水水质较好，有利于回收。
在高校中实行中水回用，具有优质中水水源收集量大且排放点集中，易于收集的优势[2,3]。
高校污水处理系统的工艺原理与城市大型污水处理厂完全相同，处理流程由机械处理、生化处理和污泥处理等阶段组成，其中核心处理工艺可以采用活性污泥和湿地法。
近年来，通过对国外成熟技术的借鉴和国内的研究实践，高校污水处理技术得到了发展。
在各大高校内建立分散型污水处理装置不仅是尽快解决生活污水处理问题的一个重要手段，也有利于处理水的就地回用。
对水源丰沛的地区，防治污染，减轻管网和污水处理的压力；水资源匮乏地区提供新的“水源”。
本设计的目的就是在高校人口聚集十分密集的地点,实行中水回用。
此设计将针对高校生活污水提出相对合理的使用的技术方案，使其排放的水达到城市杂用水标准，满足最大效率的回收利用水资源。
1.2生活污水常用处理工艺比较
生活污水常用的处理工艺比较见表1.1。
表1.1常用处理工艺比较
工艺名称
主要优缺点
最佳使用条件
A/O工艺[4]
优点：
去除有机物的同时可生物除磷或脱氮；污泥沉降性能好；用于大型污水处理厂费用较低；沼气可回用。
缺点：
用于中小型污水厂费用偏高；沼气回用利用经济效益差。
用于大型或较大型污水处理厂
A2/O工艺[5]
优点：
去除有机物的同时可生物脱氮除磷；出水水质很好，有利于回用；污泥经厌氧消化达到稳定；沼气可回收利用。
缺点：
反应池容积比A/O的还大；污泥内回流量大，能耗偏高；沼气回用经济效益差。
要求脱氮除磷或消化除磷的大型和较大型污水处理厂
SBR法
优点：
流程上十分简单，管理方便；和建试，占地省，处理成本低；有脱氮除磷功能，处理效果较好；污泥同步稳定，不需设厌氧消化。
缺点：
间歇周期运行，对自控要求高；变水位运行，电耗增大；脱氮初灵效果不太高。
中小型污水处理厂
氧化沟法[6]
优点：
流程简单，管理方便；可生物脱氮，出水水质较好；污泥同步稳定，不需厌氧消化。
缺点：
除磷需另设厌氧池；分建式，且池深较小，占地面积大；污泥稳定性不好。
中小型污水处理厂
湿地处理
优点：
操作简单；运行和维护费用低；可做景观。
缺点：
用地比较大。
土地面积大或景观用地较多处
以上工艺均是较常用的污水处理工艺，但多属于二级污水处理工艺。
为了更好的处理污水，提高中水回用率，经常把两种或多种工艺结合起来，形成组合的新工艺，进行污水处理。
根据本设计的目的和实际情况本设计采用适于中小型的工艺简单的SBR工艺和可做景观的湿地处理工艺的结合。
2污水水源、水质特点及工艺流程
2.1该高校污水水源及水质特点
2.1.1污水水源及供给对象
回收利用水资源并不是单纯地收集、处理校内产生的所有污水，而是根据满足高校内杂用水对水质和水量的要求而有选择地收集水质相对较好、污染物简单、污水量较大的污水来处理。
学生宿舍用水是主要的建筑用水，其用水量占到高校总用水量的40%。
学生宿舍卫生间的洗涤污水用水量大，且较容易处理，在选择污水水源时，应首选学生宿舍卫生间的洗涤污水作为收取对象；浴室污水属于优质杂排水，是较优的污水处理水源，收集量也较大，也可作为污水处理的水源。
这两类污水处理后的出水水质完全可以满足校园绿化灌溉、道路冲洗及景观湖水补充等方面的用水要求。
厕所污水和食堂污水的水质较差，且难处理；实验室产生的污水组成情况较复杂，处理成本高，因此这两类污水不考虑回收利用。
2.1.2水质水量特点
易于回收利用的污水，即本设计针对的污水水质特点见表2.1：
表2.1校园水质及观赏类景观用水水质标准表
项目
原水水质
城市杂用水水质标准
COD/mg·L-1
212
≤50
BOD5/mg·L-1
121
≤10
NH3-N/mg·L-1
15.7
≤20
PH
6.5～8.5
6.5～9.0
TP/mg·L-1
6
≤0.5
TN/mg·L-1
25
-
SS
300
≤20
建筑物的功能是学生宿舍，根据《建筑给水排水设计规范》（GBJ15-88，1997年版）和实际情况，确定建筑物的给水定额，按90%计算排水量，计算知，废水处理设计日处理量Q=1812m3/d，小时处理量q=90.6m3/h。
2.2工艺流程
根据该高校的水质水量特点及出水要求，本设计选用SBR和人工湿地工艺组合来设计污水处理工程，其工艺流程如下：
图2.1生活污水工艺流程图
生活污水通过集水管道进入排水渠道。
经格栅去除部分大的悬浮物，以改善后续生物处理构筑物的运行条件。
渠道出水，进入调节池，用于调节水量。
调节池出水，通过水泵进入SBR池。
进行污水二级处理。
在组合工艺中，SBR池相当于人工湿地的预处理池，它可以去除大部分的悬浮物、有机物、和部分总氮，总磷，减轻后续人工湿地的处理负荷。
SBR池的上清液通过清水泵进入人工湿地。
人工湿地主要去除总氮、总磷和剩余的部分有机物和悬浮物。
要求人工湿地出水能够达到出水水质标准。
3SBR+人工湿地污水处理系统概述
3.1SBR工艺概述
SBR法是序批式活性污泥法（SequencingBatchReactor）的简称，又名间歇曝气，其主体构筑物是SBR反应池。
污水在这个反应池中完成反应、沉淀、排水及排除剩余污泥等工序，使处理过程大为简化[7]。
3.1.1SBR去污机理
SBR工艺的一个完整的操作过程，包括如下四个阶段:
进水、反应、沉淀、出
水，如图3.1所示，
图3.1SBR运行操作工序示意图
①进水期
进水期是反应池接纳污水的过程。
进水所需的时间随处理规模和反应器容积的大小及被处理污水的水质而定。
在向反应器充水的初期，反应器内液相的污染物浓度是不大的，但随着污水的不断投入，污染物的浓度将随之不断提高。
在污水投加过程中，SBR反应器内存在着污染物的混合和被活性污泥吸附、吸收和氧化等作用。
随着液相污染物浓度的不断提高，这种吸附、吸收和氧化作用也随之加快。
如果在进水阶段向反应器中投入的污染物数量不大或污水中的污染物浓度较低，则所投入的污染物能被及时吸附、吸收和氧化降解，整个运行过程将是稳态的，但在SBR工艺的实际运行过程中很少会出现这种情况。
由于在SBR工艺中，污水向反应器的投入时间一般是比较短的，在充水时间里单位时间内部反应器投入的污染物数量比连续式活性污泥法大，投入速度大于活性污泥的吸附、吸收和生物氧化降解速度，从而造成污染物在混合液中的积累。
为克服有毒污染物对处理过程的影响或污染物积累过多而造成对后续的反应过程产生不利的影响，应注意控制充水时间的长短。
即污水浓度越高，污染物毒性越大，其相应的充水时间应较长些，以防止对活性污泥微生物的抑制作用。
②反应期
反应期是在进水期结束后或SBR反应器充满水后，进行曝气或搅拌以达到对有机污染物进行生物降解的处理目的。
在SBR反应器的运行过程中，随反应器内反应时间的延续，基质浓度由高到低，微生物经历了对数生长期、减速生长期和衰减期，其降解有机物的速率也相应地由零级反应向一级反应过渡。
反应器中的生物柑较复杂，微生物的种类繁多，它们交互作用，强化了工艺的处理效能。
从反应效率角度分析，SBR反应器是一种理想的时间序列推流式反应器。
反应器在停止进水后，通过搅拌或曝气使微生物对有机物进行生物降解。
因而在反应器内存在一个污染物的浓度梯度：
F/M梯度。
F/M是按时间序列变化的。
另外，对于整个处理系统而言。
SBR处理工艺则是严格地按推流式运行的。
上一个运行周期内进入反应器的污水与下一个运行周期内进入反应器的污水是互不相混的，即是按序批的方式进行反应的。
因而SBR处理工艺是一种运行周期内完全混合、运行周期间序批推流的理想处理工艺。
这种技术使得其对污染物质有优良的处理效果且具有良好的抗冲击负荷和防止活性污泥膨胀的性能。
通过改变进水和反应阶段的长短和其间环境条件（好氧、厌氧、缺氧），就可以使系统灵活运行，就可以模拟多种复杂的连续流反应器系统。
③沉淀期
沉淀工序相当于传统活性污泥法的二沉池，在停止曝气和搅拌后，活性污泥絮体经重力沉降和上清液分离。
SBR反应器本身作为沉淀池，避免了在连续流活性污泥法中泥水混合液必须经过管道流入沉淀池沉淀的过程，从而也避免了使部分刚刚开始絮凝的活性污泥重新破碎的现象。
此外，传统活性污泥法的二沉池是各种流向的沉降分离，而SBR工艺中污泥的沉降过程是在静止的状态下进行的，和理想沉淀池的假设条件十分相似，因而受外界的干扰甚少，具有沉降时间短、沉淀效率高的优点。
④出水期
经处理达到一定要求的水排出处理系统，同时反应池底部沉降的活性污泥大部分作为下个处理周期使用，剩余污泥排放。
一般而言，SBR反应器中的活性污泥数量占反应器容积的30%左右。
另外反应池中还剩下一部分处理水，可起循环和稀释的作用。
3.1.2SBR工艺特点
SBR工艺是一种既古老又年轻的污水生物处理技术。
1914年英国的Arden和Lokett发明活性污泥法时采用的就是这种处理技术[8]，但由于当时的自动监控技术水平较低，间歇处理的控制十分繁琐，操作复杂且工作量大，特别是后来由于城市和工业废水处理的规模趋于大型化，使其很快被连续式活性污泥法所取代。
近年来，随着工业和自动化控制技术的飞速发展，特别是监控技术的自动化程度以及污水处理厂自动化管理要求的日益提高，出现了电动阀、气动阀、定时器及微处理机等先进的监控技术产品，为SBR工艺的再度得到应用，提供了极为有利的先决条件。
与连续流活性污泥工艺（ContinuousFlowActivatedSludgeProcess，CFS）相比较，SBR工艺具有以下优点[9]：
（1）工艺流程简单，设备少，占地省。
投资小，构筑物少，一般只设反应池，无需二沉池和污泥回流设备。
广东省高明县明华化工公司[10]。
采用的SBR技术，删除了初沉池和均化池，使流程大大简化。
（2）SBR在静置阶段属理想静止沉淀。
出水带走的活性污泥少，出水质量高。
（3）SBR运行方式灵活控制，具有较强的脱氯除磷能力。
（4）SBR好氧反应过程相当于反应器内有机物浓度降低是按时间变化的理想推流过程[11]。
即生化反应推动力大，因而它能提高生化反应速率。
此外，它利用时间上的推流代替空间上的推流，易于实现自动控制。
（5）SBR法可以有效防止
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