承德市生活污水處理研究

承德市生活污水處理研究摘要：伴隨著社會經濟的迅速發(fā)展，城市生活水平也得到了提高，城市用水增加的同時，污水的排放量也不斷增多，而且污水的構成也錯綜復雜，不僅污染了水環(huán)境，也對周圍其他環(huán)境帶來了嚴重的影響。所以，處理城市生活污水至關重要。本文主要分析了承德市生活污水處理的工藝流程，以期為我國城市生活污水處理提供參考。關鍵詞：生活污水；污水處理；承德市；工藝Absrtact:withtherapiddevelopmentofsocialeconomy,thestandardoflivingincitieshasalsobeenimproved,theamountofsewagedischargehasbeenincreasing,andthecompositionofsewageiscomplicated,whichnotonlypollutesthewaterenvironment,butalsoincreasestheamountofsewagedischarge.Ithasalsohadaseriousimpactontherestoftheenvironment.Therefore,thetreatmentofmunicipaldomesticsewageiscrucial.ThispapermainlyanalyzesthetechnologicalprocessofdomesticsewagetreatmentinChengdeCityinordertoprovidereferencefordomesticsewagetreatmentinChina.Keywords:domesticsewage;sewagetreatment;ChengdeCity;process

目錄前言 41.設計概述 41.1設計水質、水量 41.1.1污水具有以下特征： 41.1.2設計進水水質 41.1.3設計出水水質 51.2設計依據 51.3設計原則 51.4方案選擇及工藝流程 61.4.1方案選擇 61.4.2工藝流程 61.4.3污泥的最終處置 72設計計算 72.1格柵 72.1.1設計說明 72.1.2設計計算 72.2平流沉砂池的設計計算 82.3SBR池 102.3.1設計說明 102.3.2設計計算 102.4污泥濃縮池 132.4.1設計說明 132.4.2設計計算 132.5水力損失計算 143平面布置、高程布置以及費用計算 153.1平面布置 153.2高程布置 153.3費用計算 154運行管理及工程概算 174.1人員編制 174.2運行條件及管理 18結論 19參考文獻 20致謝 21前言城市生活污水處理歷來是城市發(fā)展過程中必須應對的重要問題，城市生活污水是否處理到位直接關系著城市居民工作、生活和身體健康，在市政建設中必須給予高度重視。當前，承德市經濟快速發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴大，隨之而來的城市生活污水排放量大幅上升，給城市污水處理和環(huán)境保護帶來巨大壓力，城市生活污水處理暴露出諸多問題。面對這種情況，本文從促進城市健康發(fā)展的全局出發(fā)，找出有效的工藝流程來解決承德市生活污水處理問題，不斷提升城市居民生活質量，促進現代城市健康發(fā)展。1.設計概述1.1設計水質、水量本設計主要是處理承德市生活污水，氮磷含量較高。生活污水量按生活用水量的90%取值，算得平均污水量約為80000立方米，廢水流量變化系數為1.3（【室外給水設計規(guī)范】）。污水廠所處地的風向為東風。生活區(qū)排水體制采用生活污水與雨水分流排放，生活污水排至區(qū)內污水處理站。1.1.1污水具有以下特征：污水中COD、BOD、SS含量不高，不屬于高濃度有機廢水，易降解。污水中的氮、磷含量較高，脫氮除磷是污水處理的關鍵部分。1.1.2設計進水水質設計進水水質結合承德市所在地區(qū)典型生活污水，本工程設計進水水質指標如表1．表1進出水水質指標表（單位：mg/L）項目SSCODCrBOD5NH4+-NTP污水水質2003001504515排放標準3010030251排放標準：承德市污水處理廠污染物排放標準。1.1.3設計出水水質設計出水排人GB3097中三類水體，執(zhí)行GB20426-2006

《污水綜合排放標準》中二級標準，其主要水質指標如表3.2．表2工程設計出水水質指標（mg/L）指標CODCrBOD5SSNH3-NTPpH數值≤100≤30≤30≤25≤16-91.2設計依據（1）《中華人民共和國水污染防治法》（2）《污水綜合排放標準》（GB20426-2006

）（3）《給排水設計規(guī)范》（4）《建筑給排水設計規(guī)范》（GBJ15-88）（5）《混凝土結構設計規(guī)范》（GBJ10-89）（6）《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）（7）《給水排水制圖標準》（GBT50106-2001）1.3設計原則工藝方案的選擇對于生活污水處理設施的建設、確保處理設施的處理效果和降低運行費用發(fā)揮著最為重要的作用，因此需要結合設計規(guī)模、污水水質特性以及當地的實際條件和要求，選擇技術可行、經濟合理的處理工藝技術，經全面技術經濟分析后優(yōu)選出最佳的總體工藝方案和實施方式。在廢水處理設施的總體工藝方案確定中，遵循以下原則：（1）所選工藝必須技術先進、成熟，對水質變化適應能力強，運行穩(wěn)定，能保證出水水質達到工廠使用標準及國家廢水排放標準的要求；（2）所選工藝應減少基建投資和運行費用，節(jié)省占地面積和降低能耗；（3）所選工藝應易于操作、運行靈活且便于管理。根據進水水質、水量，應能對工藝運行參數和操作進行適當調整；（4）所選工藝應易于實現自動控制，提高操作管理水平；（5）所選工藝應最大程度減少對周圍環(huán)境的不良影響（氣味、噪聲、氣霧等）。1.4方案選擇及工藝流程1.4.1方案選擇本設計采用污水→沉砂池→SBR反應池→消毒預備→出水工藝，SBR法是應用最廣泛的方法，主要優(yōu)點是構筑物少，投資省，占地少，設備少，維護方式漸變：一般不舍調節(jié)池，多數情況下可省初沉池，沒有二沉池，沒有污泥回流系統(tǒng)。（不設初沉池，增加了后續(xù)處理的反應負荷，對于大水量，設初沉淀池更好一些，因為初沉池可以去除SS40%~50%，去除BOD20%~30%,而且由于不設初沉池，后續(xù)處理的曝氣量會很大，耗電量大大增大）。曝氣時間短、效率高：SBR曝氣池屬完全混合間歇反應器（CMB），反應時一般不進水。從反應時間來看，不同時間曝氣池內混合液為完全混合，但池內有機物和微生物濃度隨時間在不斷變化，有機物濃度隨時間的增加而減少，微生物濃度則隨時間的增加而增加，屬理想推流。因而曝氣時間短且效率搞。耐沖擊負荷能力強：SBR雖屬完全混合的理想推流，但不同的排出比可也可起到調節(jié)稀釋作用，廢水進水水質和水量的逐時變化，在一個周期內，由于在進水階段是被均化，故可不設調節(jié)池而可穩(wěn)定地去除有機物。1.4.2工藝流程通過分析可以知道SBR處理污水處理主要由：格柵，沉砂池，SBR池，等構筑物構成，結合相關知識可以得到SBR法處理城市污水的工藝流程。工藝流程圖如下圖：圖1工藝流程圖由上圖工藝流程簡圖可以看出，廢水先經過格柵的預處理，處理掉廢水中的較大的廢物，然后廢水流入沉砂池進行第一次沉淀處理，廢水中的廢物再重力的作用下和水分離。在一沉池中處理完后進入SBR池，在SBR池中廢水和微生物反應進行凈化，從而達到凈化的目的，隨后進入消毒池進行進一次凈化，沉砂池和SBR反應池中產生的污泥運走，水從消毒池中出來，最后處理好的清水進入清水貯存池中存儲。1.4.3污泥的最終處置⑴污泥單獨填埋或與可降解城市垃圾一起填埋是一種可以考慮的方法。⑵通過焚燒可回收能量，焚燒可破壞污泥中所有的病原體并完全氧化有毒的有機物。⑶做建材污泥的污染在于其化學組分的可變性，若采用一定方法使其組分固定，則可減少造成的污染。2設計計算2.1格柵格柵是由一組或數組平行的金屬柵條制成的金屬框架，斜置在廢水流經的渠道上，或泵站集水池的進口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。2.1.1設計說明假設采有機械式格柵（銳邊矩形），組數為4組柵前流速V=0.8m/s，0.6~1.0m/s安裝傾角α=60o60o～90o格柵間隙e=20mm，屬于中格柵2.1.2設計計算（1）過柵水頭損失h2h2=h0·k=§sin60°×3=0.081m§=2.42×（）經核算h2位于0.05～0.15m內，符合標準（2）柵條間隙數n（3）柵槽總寬度BB=S（n-1）+bn=10×（40-1）×10-3+20×10-3×40=1.19≈1.2m（4）進水渠道漸擴部分長度L1，取B1=0.3m核算：①B>B1②V1==0.72m/s柵前流速0.6～1.0m/s故符合標準③B/B1≥1.2符合標準（5）柵槽總長度LL2=L1,H1=h0+h1（超高0.3m）L=L1+L2+1.0+0.5+=1.4+0.7+1.0+0.5+0.417=4.017（6）柵槽總高度H=h0+h1+h2=0.3+0.4+0.81=0.781m（7）柵渣量所以采用機械格柵2.2平流沉砂池的設計計算目前，應用較多的沉砂遲池型有平流沉砂池、曝氣沉砂池和鐘式沉砂池。本設計中選用平流沉砂池，它具有顆粒效果較好、工作穩(wěn)定、構造簡單、排沙較方便等優(yōu)點。已知參數Qmax=1.034m3/s停留時間t取30s。1.長度設v=0.3m/s則2.水流斷面積3.池總寬度設n=2格，每格寬b=1.8m4.有效水深5.沉砂斗所需容積設：T=2dX=3m3/（10m3），L6.每個沉砂斗容積設每一分格有2個沉砂斗7.沉砂斗各部分尺寸設斗底寬a1=0.5m,斗壁與水平面的傾角為60o，斗高h3’=沉砂斗上口寬：（長=寬）沉砂斗容積：8.沉砂室高度采用重力排砂，設池底坡度為0.06，坡向砂斗。9.池總高度設超高h1=0.3m沉砂池底部的沉砂通過吸砂泵，送至砂水分力氣，脫水后的清潔砂礫外運，分離出來的水回流至泵房吸水井。2.3SBR池SBR是序列間歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的簡稱，是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術，又稱序批式活性污泥法。2.3.1設計說明擁有著自控能力好，占地面積小，良好的脫氮出磷效果，有效地抑制污泥膨脹，耐沖擊負荷等優(yōu)點，是中小型污處處理廠采用的工藝首選。隨著科技水平的不斷發(fā)展，SBR工藝的基礎上不斷涌現出許多的新型工藝。2.3.2設計計算（1）運行周期反應器個數n1=4，周期時間t=6h，周期數n2=4，每周期處理水量5000m3進水時間根據潷水器設備性能，排水時間td=0.5hMLSS取4000mg/L，污泥界面沉降速度。U=4.6×104×-1.26=4.6×104×4000-1.26=1.33（m）曝氣池潷水高度h1=2.2m，安全水深ε=0.5m，沉淀時間：曝氣時間ta=反應時間比：e=ta/t=2.7/6=0.45曝氣池體積V出水溶解BOD5可用下式估算：Se=Sz-7.1Kd×f×leKd——活性污泥自身氧化系數，典型值為0.06；f——二沉池出水SS中VSS所占比例取f=0.75；le——二沉池出水SS取le=30mg/L。Se=30-7.1×0.06×0.75×30=20.415mg/L曝氣池污泥齡θc取25d，活性污泥產率系數Y取0.6，污泥自身氧化系數kd取0.06，曝氣池體積：D=32其中D為直徑，（3）復核潷水高度h1，SBR曝氣池共設4座，n1=4，有效水深H=5m，潷水高度h1設定潷水高度2.2m復核結果與及設定值相同（4）復核污泥負荷（5）剩余污泥產量：污泥由生物污泥和非生物污泥組式。剩余非生物污泥△xs計算公式：剩余污泥總量（6）復核出水BOD5設計需氧量設計需氧量包括氧化有機物需氧量，污泥自身需氧量，氨氮硝化需氧量和出水帶走的氧量。有機物氧化需氧量系數a'=0.5，污泥需氧系數b'=0.12。氧化有機物和污泥需氧量AOR1為：進水總氮N0=45mg/L，出水氨氮Ne=15mg/L，硝化氨氮需氧量AOR2反硝化產生的氧量：總需氧量AOR=AOR1+AOR2-AOR3=11712+9468.56-5521.36=15659.2.kg/d=652.4kg/h（8）標準需氧量SOR微孔曝氣頭安裝在距池底0.3m處，淹沒深度H=4.7mρb=p+9.8×103H=1.47×105pa空氣用量p=SOR/（0.3EA）=938.4/（0.3×0.2）=15640m3/h=260m3/minSBR總高H總=5+0.5=5.5m2.4污泥濃縮池2.4.1設計說明濃縮后的污泥含水率一般為95～97％。污泥濃縮中所排出的污泥水含有大量有機物質，一般混入原污水一起處理；不能直接排放，以免污染環(huán)境。2.4.2設計計算進水污泥含水率P1=99.5%污泥固體負荷qs=28kg/m2d濃縮后污泥含水率P2=98%濃縮停留時間T=4hQw=SBR的污泥量=8764㎏/d采用4個池（1）表面積池子直徑D==8.9m（3）水力負荷m3/（m2·d）（4）有效水深h1=uTT為水力停留時間10～18h，T為10hh1=25.78×符合標準（5）污泥池容積（6）濃縮池濃縮后總的排泥量m3/d（7）貯泥所需容積V2V2=QW2·tt取值為4～8hV2=109.05×①泥斗容積r1為1-2ｍr2為0.5-1ｍ取r1＝1.5ｍ，r2＝1ｍh4=1.732×0.5=0.866 ②池底沉降③池底可貯泥容積2+·V1+V22]=7.1總貯泥量VW=V4+V3=7.1+4.31=11.41核算VW=15.41＞V2/2（8）濃縮池高度HH=h1+h2+h3+h4+h5=13.436m每個濃縮池排水量Q=QW濕-QW′=327.15/d2.5水力損失計算高程計算原則：根據高程布置的原則，為了降低運行費用和便于維護管理，污水在處理構筑物之間的流動，以按重力流考慮為宜，為此，必須精算出污水流動中的水頭損失。表3水力損失計算匯總表處理單元沿程損失局部損失其它損失總損失出水-SBR1.51651.30860.30193.127SBR-調節(jié)池0.77032.3080.71493.7977調節(jié)池-泵房0.28722.038902.3261泵房-格柵0.17131.65310.0811.9054格柵-進水0.14950.667100.81663平面布置、高程布置以及費用計算3.1平面布置該污水處理廠為新建工程，總平面布置包括：污水與污泥處理工藝構筑物及設施的總平面布置，各種管線、管道及渠道的平面布置，各種輔助建筑物與設施的平面布置?？倛D平面布置時應遵從以下幾條原則。處理構筑物與設施的布置應順應流程、集中緊湊，以便于節(jié)約用地和運行管理工藝構筑物（或設施）與不同功能的輔助建筑物應按功能的差異，分別相對獨立布置，并協(xié)調好與環(huán)境條件的關系（如地形走勢、污水出口方向、風向、周圍的重要或敏感建筑物等）。構（建）之間的間距應滿足交通、管道（渠）敷設、施工和運行管理等方面的要求。3.2高程布置充分利用地形地勢及城市排水系統(tǒng)，使污水經一次提升便能順利自流通過污水處理構筑物，排出廠外。協(xié)調好高程布置與平面布置的關系，做到既減少占地，又利于污水、污泥輸送，并有利于減少工程投資和運行成本[15]。做好污水高程布置與污泥高程布置的配合，盡量同時減少兩者的提升次數和高度。協(xié)調好污水處理廠總體高程布置與單體豎向設計，既便于正常排放，又有利于檢修排空。高程布置參見附圖——高程布置圖3.3費用計算投資包括池體構筑物費用，管道費用，設備費用，不可預見費用，每部分投資見下列各表。表4池體構筑物投資表池體構筑物尺寸（m×m×m）體積（m3）價格（萬元）格柵4.17×0.781×1.222.560.9024沉砂池40×20×5.312720508.8SBR池D=32，H=4.521704868.16污泥濃縮池D=8.9，H=11.75013200.52合計1578.3824表5設備投資表名稱數量價格（萬）功率其他參數污泥泵100ZQ-3830.4860kw污泥量200m3/h鼓風機RD-15035.108kw空氣260m3/min污水泵400TSW-530I30.360.28kw板框式壓濾機BAMY60/870-V26.001.5kw機械格柵HG-120047.20污泥攪拌設備ZJ-700612.001.8kw濃縮機NX-2416.202kw合計37.34表6管道投資表管路名稱長度（m）管徑（mm）投資（萬元）材質污水管66870037.211鋼管污泥管626.5DN65-10200.738鋼管超越管428PC-A400（75）3.848砼管放空管221PC-A400（75）1.9828砼管上清液回流管3383502.1鋼管雨水管2665PC-AB600（110）59砼管空氣管345UPVC排水管d1100.025塑料管柵渣外運管50.52000.7113鋼管合計105.624運行管理及工程概算4.1人員編制城市生活污水處理站基本管理人員共6名包括分析化驗人員、操作管理人員和主管工程師。1.分析化驗人員：分析化驗人員必須具備一定的分析化驗方面的專業(yè)知識，能夠準確、熟練地完成各項水質指標和污泥指數的監(jiān)測分析，提供可靠、準確的化驗數據。同時化驗分析人員必須對污水處理系統(tǒng)有足夠的了解，熟悉水質、水量沖擊及污水處理系統(tǒng)的運行規(guī)律，對分析化驗結果有一定的預見和分析能力，而且還必須熟練操作處理站的各種自動精密儀器，以及能夠對其進行日常的維護和校正。分析化驗人員本處理站設4人。其分析項目一般有：1.化學需氧量（COD）2.生物需氧量（BOD）3.懸浮物（SS）4.總磷總氮5.污泥濃度（MLSS）6.pH2.操作管理人員：操作管理人員必須掌握以下幾點：①了解污水處理站的系統(tǒng)構成和運行規(guī)律；②熟悉各種動力設備、儀器儀表、管線及閥門的作用和位置；③準確掌握所有設備和閥門的手動操作方法和操作規(guī)程；④準確掌握各種設備的工作狀態(tài)（正常/異常），能應付一般的突發(fā)事件；⑤能夠按操作規(guī)程準確實施設備操作狀態(tài)的調整和各個構筑物操作參數的變更；能根據監(jiān)測數據判斷運行效果，本處理站設2個管理操作人員。3.主管工程師：主管工程師是必不可少的核心管理人員，必須充分理解處理工藝，有一定的運行管理經驗，必須做到：①熟悉常規(guī)項目的分析化驗方法，能夠指導分析化驗人員按規(guī)定進行監(jiān)測，并能根據污水處理的實際水質水量變化情況及時更改或制定新的化驗分析計劃；②熟練掌握污水處理的操作規(guī)程，能夠根據實際水質水量或季節(jié)因素的變化，更新操作規(guī)程；③對整個處理系統(tǒng)有較全面深入的認識，能夠根據實際生產情況的變化和水質水量的變化，調整污水處理系統(tǒng)的運行參數，使其效用充分發(fā)揮，達到最佳運行效果。④掌握設備、儀器儀表及控制系統(tǒng)的操作、維護和管理。本工程設1名主管工程師。4.2運行條件及管理SBR是一種理想的時間序列推流式反應器裝置,雖然在每個反應周期內,SBR是完全混合的,但在反應器內按時間存在一個梯度,這種梯度是按時間序列變化的。因而SBR處理工藝是一種運行周期內完全混合、運行周期間序批推流的理想處理技術,這種特性使得SBR對污染物具有優(yōu)良的處理效果且具有良好的抗沖擊負荷和防止活性污泥膨脹的性能。只有充分了解了SBR的特性才能在調試及運行過程中將SBR的優(yōu)勢發(fā)揮出來。SBR的運行控制和普通活性污泥法類似,主要控制進料量、進料濃度、曝氣量、污泥濃度和污泥停留時間,但由于其工藝及結構與一般的活性污泥法有所不同,在運行控制上有其特殊的操作要點,除對以上參數進行控制外,對潷水量、曝氣時間、周期時間等參數的控制也很重要。由于來水量和來料濃度是不斷變化的,需要根據實際情況對各控制參數進行調整,從而保證反應器達到最佳處理效果,尤其在設施工藝調試階段更為重要。在向反應器充水的初期,反應器內污染物的濃度較低,隨著污水的不斷投入,污染物的濃度將不斷提高。在相同時間內向反應器投入的污染物數量越大,污染物的積累量也越大。如果所處理的污水中含有有毒物質,則有毒物質的積累會對反應器內污泥的活性造成抑制。為克服有毒物質積累過多對后續(xù)的生化處理過程產生不利的影響,應控制充水時間的長短。即當污水濃度越高,污染物毒性越大,應適當延長充水時間,以防止對活性污泥微生物的抑止作用。充水時間還和運行過程中所采用的曝氣方式有關系。當采用限量曝氣方式時,充水時間應適當取長一些;當采用非限量曝氣方式時,充水時間可適當取短一些。沉淀過程的功能是澄清出水、濃縮污泥。沉淀期所需的時間應根據污水的類型及處理要求而具體確定。由于SBR系統(tǒng)污泥沉降性能良好,SVI一般在100mLg左右,且為理想的完全靜止沉降,因而一般ts采用1h就足夠。當ta較長,發(fā)生硝化時,注意ts不能太長,防止發(fā)生反硝化導致污泥上浮[19]。根據活性污泥法的基本原理,混合液污泥濃度的大小決定了生化反應器容積的大小。SBR工藝也同樣如此,當混合液污泥濃度高時,所需曝氣反應時間就短,SBR反應池池容就小,反之SBR反應池池容則大。但是,當混合液污泥濃度高時,生化反應初期耗氧速率增大,供氧與耗氧的矛盾更大。此外,池內混合液污泥濃度的大小還決定了沉淀時間。污泥濃度高需要的沉淀時間長,反之則短。當污泥的沉降性能好,排出比小,有機物濃度低,供氧速率高,可以選用較大的數值,反之則宜選用較小的數值。SBR工藝混合液污泥濃度的選擇應綜合多方面的因素來考慮。在運行管理中應注意的事項：（1）當進料負荷變化時,可以調整MLSS濃度和反應時間。（2）當進料濃度升高時,應提高MLSS濃度,增加曝氣量,延長反應時間。（3）當進料量增加時,可提高排出比或增加每天的周期數n,反之亦然。（4）如果所處理的污水中含有有毒物質,當污水濃度越高,污染物毒性越大,應適當延長充水時間,以防止對活性污泥微生物的抑止作用。（5）當溫度降低時,應延長沉淀時間,提高MLSS濃度,提高污泥齡。（6）運行周期的確定除了要保證處理過程中運行的穩(wěn)定性和處理效果外,還要保證每個池充水的順序連續(xù)性,最終達到最佳的出水水質和最經濟的運行方式。結論本文通過對