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t生活污水处理方案
1．总论
1.1项目概况
随着农村城镇化进程的加快,农民生活水平提高,农民的用水习惯发生了很大变化,农村用水量大幅度增加,传统的污水自然排放方式很难与用水现状相匹配,从而导致街区内污水横流,影响农村地区的环境卫生。
加之近年来国家对新农村建设要求的提高,使得农村污水治理设施成为新农村建设的必要基础设施之一。
农村生活污水治理具有以下特点:
农村人口居住分散,村庄大多位于城市远郊地区,污水集中收集受地理和经济问题制约,宜采用分散处理的模式;另外农村污水量变化系数大,污水中N、P含量高,可生化性强,重金属等有毒有害物质含量低,宜采用生物处理技术;农村的经济力量薄弱,专业技术人员缺乏,宜选择投资小、维护操作简便的污水处理工艺。
综合以上特点,高效率、低能耗、低成本且维护操作简便的污水处理技术,成为解决农村水污染问题的关键。
湖北省丹江口市坝区及邻库乡村污水处理站工程在丹江口市坝区及邻库乡村新建20个生活污水处理站，每个村镇的人口几百人到几千人情况各异，农户分散情况也各不相同，为使本方案符合本项目的实际情况，我公司通过踏勘现场了解并分析各村镇的实际现状编制本方案。
1.2设计依据
1）踏勘现场了解的相关数据、参数
2）《农田灌溉水质标准》GB/5084-2005
3）《废水处理工艺设计案例》
4）《给排水设计手册》
5）《建筑中水设计规范》
1.3设计原则
1）依据施工地点整体设计进行局部深化设计。
2）严格执行环境保护的各项规定，确保经处理后水质达到有关标准。
3）采用技术先进，运行可靠，操作管理简单的工艺，使先进性和可靠性有机地结合起来。
4）采用目前国内成熟先进技术，尽量降低工程投资和运行费用。
5）平面布置和工程设计时，布局力求合理通畅，尽量节省占地。
6）废水处理站应尽量操作运行与维护管理简单方便。
2.设计边界条件
2.1设计处理规模
根据用户所提供数据，日处理水量为400t/d，系统按每天24小时运行，则每小时处理量为17t/d。
2.2设计进水水质
根据用户所提供的数据可知，原水为生活污水，其主要水质指标为（数据引自类似工程实例）：
生物需氧量（BOD5）
≤80mg/l
悬浮物
≤80mg/l
化学需氧量
≤150mg/l
PH
=6～9
NH3-N
≤20mg/l
2.3设计出水水质
出水水质达到《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920－2002），主要指标见下表：
项目
指标
冲厕
道路清扫消防
城市绿化
车辆冲洗
建筑施工
1
pH
6.0～9.0
2
色度（度）≤
30
3
嗅
无不快感
4
浊度（NTU）≤
5
10
10
5
20
5
溶解性总固体（mg/L）≤
0
1000
—
6
五日生化需氧量（BOD5）（mg/L）≤
10
15
20
10
15
7
氨氮（mg/L）≤
10
10
20
10
20
8
阴离子表面活性剂（mg/L）≤
1.0
1.0
1.0
0.5
1.0
9
铁（mg/L）≤
0.3
—
—
0.3
—
10
锰（mg/L）≤
0.1
—
—
0.1
—
11
溶解氧（mg/）≥
1.0
12
总余氯（mg/L）
接触30min后≥1.0，管网末端≥0.2
13
总大肠菌群（个/L）≤
3
3.废水工艺的选择
根据国内外生活污水处理技术的发展和工程实践，以生活污水为处理对象的水处理工艺主要有三种：
3.1生化处理技术
生物处理技术就是利用微生物来分解污水中的有机物；常用的工艺主要有：
其一、活性污泥法，例如，完全混合曝气法、延时曝气法、深井曝气法、纯氧曝气法、氧化沟、两级活性污泥法以及序批式活性污泥法（SBR法）、ICEAS法等。
其二、生物膜法，例如，生物接触氧化法、生物转盘、生物滤池等。
传统的活性污泥法（完全混合曝气法）已使用多年，应用面较广，具有较成熟的设计参数和运行管理经验，但完全混合曝气法生物负荷率较低，曝气时间长，污泥产量高，易产生污泥膨胀，占地面积较大。
延时曝气法、深井曝气法和纯氧曝气法都是传统活性污泥法的改进，通过改变曝气方式提高生物负荷率，减少剩余污泥产量。
但延时曝气法曝气时间长，占地面积大；深井曝气法施工困难，动力消耗较大；纯氧曝气法以纯氧作为气源，运行费用高，管理复杂，一般很难被用户接受。
目前，在我国生活污水和中水工程多采用生物接触氧化法进行处理。
生物接触氧化法在反应器内装有填料，使反应器内污泥浓度大大高于传统的活性污泥法，因而，污泥负荷大大提高，可达0.5kgBOD5/m3•d，具有承受较高有机负荷和冲击负荷的能力，曝气时间的缩短使占地面积大大降低。
由于生物膜法不存在污泥膨胀之忧，操作管理方便，因而六十年代后期，在国外得到广泛的应用和开发研究。
由于填料的发展和不断推陈出新，使生物接触氧化法得到完善，使其应用更加简单、方便、可靠、高效。
我国从七十年代末期开始生物接触氧化法的应用研究，至今已近二十年，填料已更新换代到第五代，这不仅推动了生物接触氧化法的发展和应用，也使我国的生活污水处理和中水处理，尤其是小区生活污水处理和中水回用工程得到前所未有的发展。
3.2物化处理技术
此工艺常涉及混凝沉淀、吸附、过滤、气浮等方法，并且常常与生物方法相结合，使水质达到预期要求。
物化处理的主要优点是操作维护方便。
3.3膜分离处理技术
此工艺常用为MBR膜生物反应器法和超滤法。
此工艺出水水质较好，前期投入较高，但使用寿命较长。
膜生物反应器（MBR）是将膜技术应用于污水处理的一项新技术。
MBR可在紧凑的空间内同时实现微生物对污染物质的降解和超滤膜对污染物质的分离，而降解与分离之间又存在着协同作用，是一种高效、实用的污水处理技术。
其出水中不含悬浮物，只需投加少量消毒剂避免管道的二次污染，就可以回用，实现污水的资源化。
超滤是一种与膜孔径大小相关的筛分过程，以膜两侧的压力差为驱动力，以超滤膜为过滤介质，在一定的压力下，当原液流过膜表面时，超滤膜表面密布的许多细小的微孔只允许水及小分子物质通过而成为透过液，而原液中体积大于膜表面微孔径的物质则被截留在膜的进液侧，成为浓缩液，因而实现对原液的净化、分离和浓缩的目的。
3.4本方案采用A/O法工艺
本处理方案从管理的易用性、出水水质、造价等因素，拟采用的是生物处理技术与物化处理技术相结合的工艺，处理工艺流程如下所示，有关技术特点将在工艺特点中作详细介绍。
3.5工艺流程图
来水
4.工艺介绍
整个处理工艺布局紧凑、充分利用机房内面积，操作者只需在机房内便可完成操作和管理。
4.1格栅
中水处理系统应设置格栅。
格栅按下列规定设计：
设置一道格栅时，格栅条空隙宽度应小于10mm；设置粗细两道格栅时，粗格栅条空隙宽度为10～20mm，细格栅条空隙宽度为2.0mm。
格栅装设在格栅槽内时，其倾角不得小于60°。
格栅槽应设置工作台，其位置应高出格栅前设计最高水位0.5m，其宽度不宜小于0.7m，格栅槽设置活动盖板。
本方案采用一道平面格栅，人工定期清除杂物。
倾角60°安装，栅间距2mm，栅条为不锈钢制造,格栅放置在格栅槽中，格栅槽和进水槽合建，采用碳钢焊接内衬防腐，进水槽尺寸1600×800×800mm。
4.2调节池
生活污水的特点是水质水量不均衡，日变化较大。
为保持生物处理的稳定运行和处理效率，特设调节池。
调节池按下列规定设计：
调节池内设置预曝气装置，曝气量为0.6～0.9m3/m3·h；
调节池底部设有排泄管，池壁设置爬梯和溢水管。
规范要求调节池容积大于日处理量的35％～50％，针对本项目的特点及中水水源的峰值时间，调节池选用较大容积，能避免调节池溢流外排，有利于中水的稳定运行，更好达到节约用水的目的。
根据用户提供数据以及相关规范计算可知：
1、调节池参数如下：
材质
碳钢
尺寸
5.5m×8.5m×3.5m
有效水深
3.0m
有效容积
140m3
数量
1座
2、调节池鼓风机：
型号：
GRB-40
风量：
1.4m3/min
水深：
3.0m
功率：
1.5kw
数量：
1台
4.3一级提升泵
型号：
TD40-18/2
流量：
17m3/h
扬程：
15m
功率：
2.2kw
数量：
2台
4.4毛发聚集器
毛发聚集器为快开式圆柱型容器，用于去除洗浴水中人体毛发、纸张等固型物。
保证水泵运行正常，减轻后续处理设备负担。
SMF系列毛发聚集器具有截污容量大，易拆装、具有反洗功能等特点，过滤筛网为不锈钢制，孔眼为2.5mm。
本方案选择规格MF-350的毛发聚集器，数量2台，一备一用运行。
4.5缺氧池
根据用户所提供数据及相关工程成功案例可知，该生活污水需经过厌氧处理后，进入好氧处理才能得到更好的处理效果。
本设计方案设计生活污水在缺氧池内停留时间应为3小时，即缺氧池有效容积为54m3，有效水深为3.0m，内添半软性填料，缺氧池参数如下：
材质
碳钢
尺寸
2.0m×9.0m×3.5m
有效水深
3.0m
有效容积
54m3
数量
1座
4.6好氧池
经过缺氧池处理过的生活污水，进入到好氧池内，通过池内附着于半软性填料上的生物膜进行处理。
本方案设计的生活污水在好氧池停留时间为4小时，即好氧池有效容积为72m3，曝气量按去除1公斤BOD需1.5公斤O2计算，曝气量为1.4m3/min。
1、好氧池参数：
材质
碳钢
尺寸
4.0m×6.0m×3.5m
有效水深
3.0m
有效容积
72m3
2、好氧池鼓风机：
型号：
GRB-40
风量：
1.4m3/min
水深：
3.0m
功率：
1.5kw
数量：
2台
4.7沉淀池
沉淀池提供静止环境，是泥水分离的场所，其去除效果取决于水中悬浮物颗粒大小、比重、水温、停留时间、水深及沉淀池水平流速。
在沉淀池内，污泥沉淀到漏斗型的池底内，然后通过管道排入机房积水坑内，用泵将污泥排至市政管网。
本方案沉淀池采用斜板沉淀池，池体采用碳钢板焊接而成，有效水深为3.0m，水力停留时间2小时，表面积12.00m2。
斜管间距80mm，斜角60°安装，上部清水层为0.5m，下部缓冲层为1m。
沉淀池出水自流入消毒池。
沉淀池参数如下：
材质
碳钢
尺寸
3.0m×4.0m×3.5m
有效水深
3.0m
表面积
12.00m2
厌氧池、好氧池和沉淀池构成一体化设备。
尺寸为：
6.0m×9.0m×3.5m。
4.8二级提升泵
型号：
TD40-18/2
流量：
17m3/h
扬程：
18m
功率：
2.2kw
数量：
2台
4.9石英砂过滤器
采用自动石英砂过滤器（见下图），操作灵活可靠，设备寿命长、处理效果好、占地面积小，可进一步去除水中的组合物和有机物，保证回用水COD、SS、BOD达标。
过滤器的作用：
①去除化学澄清和生物过程未能去除的微细颗粒和胶体物质，提高出水水质。
②提高悬浮固体、浊度、磷、BOD、COD、重金属、细菌、病毒等的去除率
③强化后续消毒效果，由于提高了悬浮物和其他干扰物质的去除率，因而可降低消毒剂的用量。
过滤器规格：
φ1600mm，数量1台，流速小于10m/h，滤料：
石英砂。
4.10活性炭过滤器
采用自动活性炭过滤器（如上图所示），操作灵活可靠，设备寿命长、处理效果好、占地面积小，可进一步去除水中的臭味和脱色，保证回用水达标。
过滤器规格：
φ1600mm，数量1台，流速小于10m/h，滤料：
活性炭。
反冲洗泵
型号：
TD80-30/2
流量：
87m3/h
扬程：
30m
功率：
11kw
数量：
2台
4.11消毒加药装置
中水处理系统的消毒系统通过计量泵来控制消毒装置对消毒溶液量的投加。
1采用计量泵投加次氯酸钠溶液进行消毒。
计量泵为意大利适高品牌（如右图所示），精确计量准确投加。
2消毒剂投加量为有效氯5～8mg/L，接触时间应大于30min，余氯在保持0.5～1mg/L。
消毒装置与过滤水泵连动。
消毒装置，数量：
1台，计量泵规格：
3.8L/h（可调节）,药剂：
NaCLO（11%）,药桶：
100L。
4.12絮凝加药装置
加药装置与加压泵联动控制药液的投加。
向沉淀池前端投加絮凝剂，以利于沉淀物的可靠沉淀。
定比投加絮凝剂溶液。
计量泵为意大利适高品牌（如图所示），精确计量准确投加。
采用聚合氯化铝作为絮凝剂，絮凝剂的设计投加量为10～15mg/L，按15%的溶液投加。
加药装置，数量：
1台，计量泵规格：
3.8L/h（可调节）,药剂：
PAC,药桶：
100L。
4.13消毒中水池
用于贮存回用水和过滤器反冲洗水，同时兼作消毒容器，根据规范要求日用水量的25％～35％
中水池采用碳钢焊接结构，设盖板体防止外物进入。
中水池设计参数如下：
材质
碳钢
尺寸
5.0m×7.0m×3.5m
有效水深
3.0m
有效容积
105m3
4.14污泥处理措施
一般来说，小型污水处理站的污泥处理系统因其污泥量较少，可以不设置处理系统，可以直接排放到机房内的集水坑，由集水坑内的外排泵将其排走。
4.15工艺特点
（1）处理水质有保证，处理水的生化、理化指标均达到中水水质标准。
（2）系统稳定、可靠。
（3）系统易开发、易维护。
（4）一级提升泵、二级提升泵均设计用二台，一用一备，以保证单一故障时不间断供水。
（5）中水池能间接自动补入自来水，且加水表予以计量。
（6）处理水量有一台流量计，具有瞬时流量、累计流量显示。
（7）调节池、清水池、一体化反应器均设溢流口及泄空口，排入污水沟。
（8）过滤罐后出水设取样口一个，随时可检测出水水质。
（9）过滤器反洗采用反洗水泵反洗，反洗彻底效果好。
（10）所有碳钢板焊接水箱均参照国标图集进行施工。
（11）中水供水管、自来水补水管、气管、污水管和加药管均用不同颜色面漆粉刷，以示区分。
（12）设备安装完毕后，所有设备、管道阀门均按照规范及工艺要求，做好标牌、标识及箭头等。
（13）全系统具有自动、手动两种控制方式，在自动情况下无需人员操作，只负责巡视及加药。
自动控制的设计理念是最大限度地节省能源，且污水的溢流尽可能在最前级。
（14）絮凝剂和消毒剂加药设备使用进口计量泵精确加药。
5.电气自控
本工程的自控系统设计为全自动运行操作控制，由液位控制器、液压水位控制阀、系统控制柜等部分组成。
系统分为两种控制方式：
单元联锁自动方式和手动操作方式。
本系统可确保实现系统的参数化与无人值守，实现系统的智能化运行。
控制系统通过对主设备、水泵、加药计量泵、液压水位控制阀等进行控制，自动调整中水中水处理系统各应用设备的运行模式，在最经济的情况下给系统提供稳定的运行工况。
根据运行情况，自控系统具备所有工况的转换功能。
在调节池设置一套液位控制器，其与一级提升泵、絮凝加药泵联动，高液位时传输高液位信号至系统控制柜，一级提升泵启动，同时絮凝加药泵启动，加入絮凝剂；低液位时传输低液位信号至系统控制柜，一级提升泵停止，同时絮凝加药泵停止。
在沉淀池处设置一套液位控制器，其与二级提升泵、消毒加药泵联动，高液位时传输高液位信号至系统控制柜，二级提升泵启动，同时消毒加药泵启动，加入消毒杀菌剂；低液位时传输低液位信号至系统控制柜，二级提升泵停止，同时消毒加药泵停止。
在中水池设置一套液位控制器，其与提升泵联锁，高液位时传输高液位信号至系统控制柜，提升泵停止，整套中水处理系统停止运行，最大化的降低处理费用。
同时中水回用变频系统也可与液位控制器信号线相连接。
在中水池还设置了一套液压水位控制阀，用于自来水补水，其可根据水池液位情况来确定是否补充自来水。
该套装置使用安全、稳定、可靠，解决电磁阀控制不稳定的问题，优于电磁阀控制补水方式。
本套控制系统配置灵活的手动/自动转换功能：
手动操作方式：
主要用于应急或检修，以保证中水处理的需要。
自动操作方式：
正常工作时采用的方式，其主要工作过程不需要人员干预，故障自动切换，全自动运行，具备无人值守功能。
本套控制系统是集机械、电子等控制于一体的新型机电一体化控制系统。
它根据中水水量变化，自动接收、传输信号，经过控制柜自动控制中水设备的运转，使中水处理系统始终保持正常、合理、经济的最优化运行状态。
本套控制系统结构紧凑、占地面积小、投资少、安装方便，有利于集中管理。
而且由于其合理的设计，可大大延长设备的电器、机械寿命。
本套控制系统功能齐全，设备具有手动、自动操纵方式，可实现水池高低水位报警、自动巡检、手动巡检等各种功能。
并具有自检、故障保护功能和极强抗干扰能力。
6.主要设备明细表
序号
名称
规格
数量
备注
1
平面格栅
B=2mm
1套
北京金凯达
不锈钢
2
格栅槽
1600×800×800mm
1台
北京金凯达
碳钢防腐
3
毛发过滤器
MF-350（快开式，不锈钢网）
2台
北京金凯达
（一用一备）
4
鼓风机
GRB-40
Q=1.4M3/min，N=1.5kw
2台
川源
（两用一备）
6
一级提升泵
TD40-18/2，Q=17m3/h，H=15m，N=2.2kw
2台
杭州南方
（一用一备）
7
二级提升泵
TD40-18/2，Q=17m3/h，H=15m，N=2.2kw
2台
杭州南方
（一用一备）
8
反洗泵
TD80-30/2
Q=87m3/h，H=30m，N=11kw
2台
杭州南方
（一用一备）
9
加药设备
AXS-603（3.8L/h，PE100）
2套
意大利/
适高计量泵
10
转子流量计
0~16T/h
2套
浙江/银环
11
液位控制
KEY
8套
大连马赫
12
电控柜
GHDK-5
1台
北京金凯达
13
缺氧池填料
18m2
江苏净宇
14
好氧池填料
24m2
江苏净宇
15
石英砂过滤器
φ1600
1台
北京金凯达
16
活性炭过滤器
φ1600
1台
北京金凯达
17
调节池
5.5×8.5×3.5m
1座
北京金凯达
碳钢防腐
18
一体化设备
6.0m×9.0m×3.5m
1座
北京金凯达
碳钢防腐
19
中水池
5.0m×7.0m×3.5m
1座
北京金凯达
碳钢防腐
20
室内管线管件
工艺管道材质：
UPVC，供水管道材质：
镀锌钢管
1套
台塑华亚
21
爬梯及操作平台
花纹钢板及镀锌钢管焊接而成
1套
北京金凯达
7.运行费用估算
该中水处理装置运行费用主要包括：
用电费，药剂费及人工费。
7.1用电费
序号
名称
数量
总装机容量（kw）
运行容量（kw）
运行时间（h）
总耗电（kwh）
1
一级提升泵
2台
4.4
2.2
24
96.8
2
二级提升泵
2台
4.4
2.2
24
96.8
3
鼓气机
3台
4.5
3.0
24
72.0
4
反洗泵
2台
22.0
11.0
0.2
2.2
5
加药装置
2套
0.044
0.022
12
0.264
小计
35.344
18.422
268.064
注：
1、该费用电不包括中水回用泵耗电费用。
2、不含设备间照明系统耗电费用。
中水站水处理部分合计用电量约为268.064kwh/d,每度电按0.8元/度计，则
268.064×0.8＝214.45元/天。
7.2人工费
中水处理站稳定运行后，为全自动运行，设1人兼职管理运行，不设人工费
7.3药剂费
药剂费主要是絮凝剂和消毒剂费用，处理每吨水约需0.15元，则：
400×0.15=60元/天。
7.4运行费
运行费用主要包括：
用电费、人工费、药剂费。
则：
运行费为274.45元/天，运行费0.69元/
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