《北方某農(nóng)村日處理量150m3的生活污水處理工藝設計》21000字（論文）

關鍵詞：農(nóng)村，生活污水，A2/O目錄隨著我國經(jīng)濟技術的高速飛速發(fā)展和人們的物質(zhì)生活日益豐富，隨著我國農(nóng)村地區(qū)的經(jīng)濟迅速發(fā)展，農(nóng)村居民的生存質(zhì)量也在迅速提升，而城市的污水污染問題也越來越突出。在當前我國農(nóng)村環(huán)境綜合治理和“美化村莊”的形勢下，我國的農(nóng)村污水處理已逐漸形成了一個十分重要的社會問題。2013年—2016年，全國城鎮(zhèn)污水排放量年均增長11.8%，東部6.35%，中部和西部分別達到17%以上[11]。目前，我國城鎮(zhèn)生活垃圾的排放越來越多。本地區(qū)的污水處理從東至中往西。農(nóng)村生產(chǎn)生活垃圾的數(shù)量是伴隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展和生活質(zhì)量的不斷提升而增長的。隨著人們的日常生產(chǎn)和生活質(zhì)量的提高，城市污水的產(chǎn)生越來越多，而城市和鄉(xiāng)村的廢水治理越來越引起人們的重視。2016年，以鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口比重計算，全國的鄉(xiāng)村水質(zhì)量率從22%上升到了25%。農(nóng)村廢水的排放量每年都在增長，盡管與城鎮(zhèn)的廢水總量相比，個別鄉(xiāng)鎮(zhèn)的排污量要少很多，但是，四萬多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、幾十萬個村的廢水還是相當可觀的；但如果按自然村計算，有資料顯示，在2018年，我國自然村250萬個，鄉(xiāng)村居民6.7億，而廢水的治理率不足10%[12]。本設計是處理北方農(nóng)村150m3/d生活污水，旨在通過對相關工藝的比選，工作條件，比如：溫度、運行條件、費用、工藝的優(yōu)缺點和相適應性等比較，選出適合該處理條件的工藝—A2/O為主工藝，該項目不但滿足了《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》GB18918-2002的二級B類要求，而且對環(huán)保和經(jīng)濟效益都很好。在達到由于地理位置是北方，考慮溫度對其的影響，在溫度較低時，應采用保溫措施。污水一般指人類活動和生活中排放的污水和徑向的雨水。包括生活污水、工業(yè)廢水及其它污水，通過雨水通道排放到污水中。一般情況下是指經(jīng)過一定的工程處理后不能循環(huán)使用的水，或者一次污染后不能達到一定標準的水。生活污水是一種常見的生活污水，其主要成分是不穩(wěn)定的有機物質(zhì)，很容易腐敗并散發(fā)著難聞的氣味。微生物和病菌以廢水中的有機物質(zhì)為養(yǎng)分，在水中大量滋生，使水質(zhì)不斷下降，不斷累積，使水質(zhì)不斷下降，最后產(chǎn)生黑色腥味，進而對水質(zhì)產(chǎn)生污染，可造成傳染病擴散流行。[13]。根據(jù)調(diào)查，目前我國的農(nóng)業(yè)廢水大量排放，而經(jīng)過治理后達到標準排放的數(shù)量極小[14]。農(nóng)村生活污水治理模式：農(nóng)村污水處理模式包括分散處理、集中處理、接入市政管網(wǎng)[15]。1、分散處理模式農(nóng)戶分散處理模式適合于官網(wǎng)建設難度大，分散分布的村莊，人口密度低，地形復雜，污水難以集中。2、村落集中處理模式村落集中處理模式適用于農(nóng)村住戶具備關完鋪設條件的村落，在村莊附近建設農(nóng)村生活處理設施，將村莊內(nèi)全部污水集中輸送至此進行處理。(1)在各地區(qū)之間存在著一定的空間關系的多個村莊，要實行綜合整治。(2)將注意力集中在同一區(qū)域內(nèi)或同一對環(huán)境有影響的對象上，并在同一地區(qū)內(nèi)解決多個村落。(3)對農(nóng)村地區(qū)進行大規(guī)模的廢水治理，能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境的集中治理。3、納入城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)系統(tǒng)城鄉(xiāng)統(tǒng)一處理，不僅使污水得到較好的處理，而且城鄉(xiāng)一體化處理減少了環(huán)境污染，總的來說，此方法具有施工周期短、投資省、見效快和統(tǒng)一式管理等優(yōu)點。適用于城鎮(zhèn)附近的農(nóng)村或城鎮(zhèn)可鋪設污水管網(wǎng)的村落，強化市政污水廠配套管網(wǎng)擴面延伸，將污水收集后，一并由城鎮(zhèn)污水處理廠統(tǒng)一處理。氧化溝工藝是帕斯維爾（A.pasveer）教授1965年首先研制開發(fā)的，集成式氧化溝集沼氣、沉淀、污泥穩(wěn)定等工藝技術于一身。氧化溝槽是一種新型的活性淤渣工藝，它是一種首尾相接的循環(huán)流動，一般使用旋轉式曝氣器來實現(xiàn)對淤渣的控制，它間歇性工作。結果表明，BOD5的去除率達到97%。本技術適用于中小規(guī)模的鄉(xiāng)村生活廢水的治理。這個氧化溝渠的設計師把它叫做“帕斯維爾溝”。它具有以下特點：①工藝流程縮短、結構簡單、占用空間少、能源消耗少、運行管理簡單；②廢水的硝化和脫氮性能好；③廢水的殘留率少，無需硝化，易于脫氮；④固液相較普通二沉塘具有更好的固-固-液相分離效率，使污泥在回流的過程中得到迅速的恢復，并減小了淤渣的體積；⑤它將傳統(tǒng)的鼓風曝氣改進為表面機械曝氣[9]。荷蘭DHV公司開發(fā)了卡魯塞爾氧化溝，在此基礎上，對深層氧化溝中的混合液體進行了適當?shù)臄嚢?，解決了氧化溝較小、攪拌效率較低、深度較淺等問題。目前，全世界已有850多套轉盤式氧化溝系統(tǒng)投入使用。經(jīng)生產(chǎn)運行表明，此方法投資少，加工效率高，具有高的可靠性、便于操作和低維修的成本。轉盤型氧化溝設于溝底，設置垂直型表面曝氣器。富氧區(qū)位于曝氣口的下游，而在曝氣池的上方則為缺氧區(qū)，這對生物絮凝是有益的。活性淤渣容易產(chǎn)生沉淀。在設計的有效深度為40~45米，在溝槽中流速0.3米每秒時，BOD的脫除率達到95%-99%，脫氮率90%，除磷率50%，含鐵鹽對磷的效果達到95%以上。本技術具有技術先進、處理效果好、設備簡捷、使用簡便、經(jīng)濟效果好等優(yōu)點。奧貝爾氧化溝（Orbal）稱為環(huán)形同心溝。它也是單獨建造的。它有一個單獨的二沉池。采用旋轉式曝氣方式，溝深大，反硝化效果好，除磷效果不佳，需在除磷之前設置厭氧水池。該應用程序主要由三個橢圓環(huán)組成。通過使用不同的溶解氧（例如，外圈為0，中環(huán)為1，內(nèi)圈為2），對氮磷的去除有促進作用。采用旋轉式曝氣方式，水深一般為4.0~4.5米，其動態(tài)效率接近于旋轉式電刷。各種氧化溝工藝的運行方式和特點。一體化氧化溝，集成式氧化溝，集曝氣，沉淀，污泥分離，污泥回流，沒有獨立的二級沉淀池。配備有固液分離、氧化溝專用測量裝置。它不僅是一個連續(xù)的出水口，而且是一個不改變其功能的組合式建筑。從理論上講，這是最經(jīng)濟、最合理的。日本的生活污水治理起步于19世紀末，開始從東京神田等地開始實施污水處理處置。剛開始糞尿處理，自1950年以來，隨著工業(yè)發(fā)展，江河污染，環(huán)境污染，污染，全國都在進行廢水的處理。20世紀90年代，日本以循環(huán)經(jīng)濟為導向，對城市和鄉(xiāng)村的廢水治理進行了改革，并加速研發(fā)和應用中小規(guī)模的廢水治理。為了達到“綠色農(nóng)業(yè)”的目標，日本通過減少農(nóng)藥、肥料用量、建立牲畜糞便回收系統(tǒng)、發(fā)展有機農(nóng)業(yè)等手段，使農(nóng)業(yè)與生態(tài)環(huán)境得到了有效的發(fā)展[1]。日本把污水的處置分成：糞便處理設備和集中處理系統(tǒng)以及johkasous系統(tǒng)。在日本，66%的用戶使用gappei-shori凈化池或集中處理系統(tǒng)處理生活污水，但仍有34%的用戶使用vault廁所或tandokou-shori凈化池處理糞便，雜排水未經(jīng)任何處理就直接排放。凈化槽技術興起于1960年前后，F(xiàn)BR(玻璃鋼制)單獨凈化槽的問世，加之迅速推廣。經(jīng)1980年修訂的凈化槽機構標準，小型合并凈化槽開始普及，1987年國庫對小型合并凈化槽安裝給予補助，1983年出臺《凈化槽法》，凈化槽的不斷發(fā)展，它的建設地區(qū)在農(nóng)村地區(qū)普遍使用。污水處理池主要用于處理家庭或建筑物排放的生活污水。這是一個分散的廢水處理設施。污水池可分為小污水池和大污水池。小凈水池主要用于小到單戶的生活污水處理，而大凈水池主要用于建筑物和居民區(qū)的生活污水處理。1、小型凈化池：在常規(guī)設計中，小型凈化池有3中類型，采用接觸曝氣工藝、厭氧濾池接觸曝氣工藝、反硝化濾池接觸曝氣工藝三種工藝。2、中型潔凈池（51人或以上）：大型潔凈池可分為兩類：一種是生物膜凈化法，另一種是活性污泥法。目前，生物膜法主要有接觸曝氣法、旋轉接觸板法和滴水法三種?；钚晕勰喾ㄖ饕袃煞N：一種是標準反應法，另一種是高強度的活性污泥。目前，為了解我國農(nóng)村的用水情況，我國各地區(qū)農(nóng)村生活用水量和全國各地區(qū)農(nóng)村污水日平均排污狀況。如下表1.1，1.2。農(nóng)村經(jīng)濟的發(fā)展迅速和人們生活水平的日益提高，與此同時帶來的農(nóng)村污水問題也接踵而至，許多污水沒有經(jīng)過任何的加工就直接排出，這樣導致了污水污染地下水體。根據(jù)2002年的數(shù)據(jù)，全國城市的日排水量達到了320.5萬噸。全國每天的農(nóng)業(yè)廢水排放量達到320.5萬噸，每天的總氮（TN）和56.6000噸的總磷（TN)，幾乎沒有經(jīng)過任何的加工，對地下水和地下水造成了嚴重的影響[2]。表1.1全國各地區(qū)農(nóng)村生活用水量單位：L/（人·d）村莊類型東北地區(qū)東南地區(qū)華北地區(qū)西北地區(qū)西南地區(qū)中南地區(qū)擁有獨立的淋浴，沖水馬桶，洗衣機和旅游區(qū)—110~190——160~250—經(jīng)濟條件優(yōu)越、室內(nèi)衛(wèi)生條件良好、設施完善、旅游區(qū)90~145100~120100~14080~14580~15090~170經(jīng)濟狀況更好，醫(yī)療設備也更完善50~8570~11045~8540~9580~11070~130經(jīng)濟狀況一般，有基本的衛(wèi)生設備30~6070~10020~4020~5030~7055~80不帶水的沖馬桶和淋浴器，不帶自來水30~5030~6010~3025~3030~5540~65表1.2全國各地區(qū)農(nóng)村生活污水日平均排污狀況單位：mg/L區(qū)域PH值SSCODBOD5NH3-NTP東北6.0~8.2140~190210~440190~31030~802.1~6.4東南6.1~8.3110~20080~320160~43030~601.4~6.0華北6.2~8.5110~200220~440220~32030~802.2~6.5西北6.0~8.1110~290120~42060~3103~601.2~6.5西南6.2~8.2140~190120~41090~14030~502.3~6.8中南6.4~8.5110~210110~32050~14030~802.2~7.5人工濕地污水處理技術。人工濕地是一項被廣泛用于各類廢水處理的生態(tài)技術，它對中國的中小城市和農(nóng)村地區(qū)的生活用水起到了很好的作用[16]。人工濕地是人工、可控、工程性的一種生態(tài)系統(tǒng)。在工業(yè)廢水、高速公路徑流廢水、污泥脫水等方面，已得到廣泛的推廣和推廣。在環(huán)保方面，北美和歐洲已被大量采用人工濕地來治理廢水。其能夠處理各種廢水，如生活污水、工業(yè)廢水、鹽類和致病微生物，水質(zhì)較好。近年來，從原來的人工濕地生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)在此基礎上，創(chuàng)新的研究了新型工藝，以玉米秸稈和芭蕉為試驗原料，在不同的堿性熱處理工藝下，對兩種物料的釋碳、釋氮量進行了對比，并以碳C/N為評價標準，選擇了兩種最優(yōu)的處理方法，其次，將經(jīng)過優(yōu)化的堿化處理后的物料投入3個水平潛流式人工濕地，以塑料、沸石和陶瓷顆粒為填充劑，對該體系進行了脫氮、除磷的處理，并為治理水體污染的物質(zhì)進行了試驗[3]。以玉米莖稈和芭蕉為原料，對人工濕地進行了脫氮除磷處理。結果：在最佳預處理工藝條件下，4%氫氧化鈉，95℃加熱0.5小時，玉米稈更適宜于作為分工濕地的附加碳源。2、穩(wěn)定塘穩(wěn)定塘又稱為氧化或生化池，與池塘（自然或人造）相似。穩(wěn)定塘污水的治理技術與天然水體中的自我凈化有很大的相似之處。污水的流速很慢，在池塘里滯留很久，有機物質(zhì)會被分解，而廢水則是由微生物（細菌、真菌、海藻和原生動物）的新陳代謝來清除。水體中的溶氧量是由池塘內(nèi)的藻類和水體表層的復氧反應所產(chǎn)生的。穩(wěn)定池可分為好氧氧化池、兼性氧化池、曝氣氧化池和厭氧氧化池，根據(jù)出水率的連續(xù)性和出水率，可以劃分為連續(xù)出水塘、控制出水塘和全存塘，以及穩(wěn)定塘（精制塘）作為污水的深層處理和水塘[19]。穩(wěn)定塘系統(tǒng)因其投資少，管理簡單，運行可靠，節(jié)能等特點而日益得到人們的關注和應用[20]。義馬煤業(yè)集團公司常村煤礦氧化塘，近年來，在礦山建設過程中，投入40萬元，將廢棄礦山改建成為150000立方米的氧化池，每月處理82000m3的礦用水量。這種處理礦井水污染的新方法，不但可以減輕煤礦缺水問題，而且產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。氧化池處理后的礦井水可作為工業(yè)地表水和地下水。同時也可在氧化塘養(yǎng)殖魚類，年生產(chǎn)鮮魚2萬多公斤。如今，氧化池被樹木環(huán)繞，已成為著名的風景區(qū)。3、地下滲濾液處理系統(tǒng)它的凈化機理是一個非常復雜的、綜合性的處理。生物化學的作用主要有生物降解，轉化和固定，植物吸收轉化、降解和合成；其理化效應包括了土壤的離子交換、土壤的物化阻隔作用和機械的阻隔作用；它的工藝流程為：生活污水→化糞池→調(diào)節(jié)池→滲濾液→出水（利用或者排放）近年來，地下滲流法在我國越來越受到重視。中國沈陽應用環(huán)境研究所在"八五"、"九五"兩年進行的調(diào)查結果顯示，利用地下滲透技術對北方寒區(qū)的生活廢水進行治理是切實可行的，并對其回收利用的可行性進行了探討。順昌縣元坑鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)根據(jù)水質(zhì)目標，經(jīng)過工藝思路、進出水質(zhì)、方案比選、運行成本等，采用了地下滲濾系統(tǒng)處理工藝，處理后達到了很好的處理效果，出水水質(zhì)質(zhì)量符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—002）的一級排放標準。這種處理方式占地面積小，而且面積比一般的生態(tài)系統(tǒng)要小上一倍，加之運行費用低且維護方便。2000年，貴州省環(huán)境科學研究設計院與日本環(huán)境達成協(xié)議，日本向貴州提供并且引進土地處理相關的技術，于2001年3月的時候，兩方在紅楓湖水上運動中心組建成的小型污水地下滲濾處理（3m3/d）示范工程投用。通過對清華大學環(huán)保與工程學院對該系統(tǒng)進行的氮、磷的脫除試驗，結果顯示：在2cm/d的水力負載下，該體系對氨氮、COD和總P的脫除率均在90%左右，出水中的氨氮、COD和總磷分別降低0.2，30，0.025mg/L，而該體系對總氮的脫除也有很好的效果，為63.5%。通過采用污水處理技術，可以顯著地改善污水處理過程中的脫除量，通過硝化和反硝化處理，可以使污水中的氮素含量達到50%以上，是目前污水處理的一種重要方法。改善土壤環(huán)境，促進土壤反硝化作用來提高土壤滲透過程中脫氮量。改善條件促進反硝化反應來提高地下滲濾系統(tǒng)總氮去除率。土壤沉降、吸收是地下水滲透處理中的一種重要方法[4]。分散式污水排水未經(jīng)處理達標就排放已成為地表水質(zhì)污染的主要原因之一。大部分療養(yǎng)院、度假村、別墅區(qū)、遠離城市的一些地區(qū)缺少污水的管理和處理，造成水環(huán)境質(zhì)量差，采用地下滲濾法對分散廢水進行高效處理，從而改善水環(huán)境質(zhì)量。4、三格化糞池。污泥法是一種采用沉降法和厭氧法對廢水中的懸濁性有機物進行脫除的工藝設備。三室化糞池由三個化糞池組成，通過化糞管相互連接。主要依據(jù)厭氧發(fā)酵原理，也就是說，在中層，其排泄物和寄主的排泄量比一般的混養(yǎng)物要大，而且容易發(fā)生沉淀。糞池中的糞水經(jīng)過30多個小時的發(fā)酵降解，而中層的糞水則從一號池流向三號池，對糞便中的寄生蟲和寄生蟲進行沉淀或殺滅。第三化糞池流體成為優(yōu)質(zhì)肥料。從排泄物的排泄物流到最早的一個池塘里，然后它就會發(fā)酵并腐爛。根據(jù)其濃度的差異，可將糞水分成三個層次，上部是粘稠的大便，下部是塊或粒的糞便，中間部分是較為清晰的排泄液。上層和底層的土壤中，微生物和蟲子的數(shù)量最多，而在中間部分的蟲子數(shù)量最小。最初的發(fā)酵過程所形成的中間排泄液經(jīng)過排泄器排出，然后放到了另一個槽里，同時大部分沒有充分發(fā)酵的排泄物和排泄物都會被防止在一號槽內(nèi)繼續(xù)進行發(fā)酵。在二號槽內(nèi)，糞便經(jīng)發(fā)酵、消化、蠕動、病原體逐步消亡、糞便的無毒處理，與一號槽相比，糞便的厚度顯著降低。進入第3個水池的廢物通常會被破壞，而微生物和寄生蟲的卵子也會被消滅。第三個蓄水池則是為了貯存基本上沒有危害的排泄物。1、A2/O工藝及A2/O生物除磷工藝。A2/O工藝是A/O工藝的改進，工藝過程相對來說較為簡便，可根據(jù)脫硝需求進行調(diào)整，方便維修和管理，易于操作，在對有機污染物進行處理的過程中，可以實現(xiàn)對廢水的生化處理，而且廢水中的磷濃度也比較高。本工藝的各個反應裝置的作用和特點有以下幾點：1、厭氧反應器：將廢水和從沉積槽中流出的帶磷的回流淤渣同步送入反應室，它的作用是將水中的磷酸鹽和某些有機物質(zhì)的氨化；2、缺氧反應器：廢水經(jīng)過厭氧反應器后，首先起到脫氮作用，硝態(tài)氮氣經(jīng)由好氧內(nèi)循環(huán)送入好氧反應器，循環(huán)后的混料量很大，通常為2Q(Q-原有污染水量）；3、好氧反應器——曝氣池：混合液經(jīng)低氧反應器后進入，它的作用是多方面的，去除BOD，硝化，以及對磷的吸附，三個過程都很重要，即：混合液中的NO3-N，污泥中的過量磷，同時去除廢水中的BOD（或COD)，從此處返回至低氧反應器；；4、沉淀池：它的作用是將淤泥與污水進行分離，將一部分污泥送至厭氧反應器，再將上清液排出。A2/O生物脫磷技術是以厭氧與好氧池相結合的方式進行的。它與A2/O不同，它在傳統(tǒng)的A2/O工藝上減少一個缺氧池，因為對氮的去除率不高，所以可選擇A2/O生物除磷工藝。A2/O生物除磷工藝的優(yōu)點：1、本技術適合于城市廢水中磷排放的嚴格控制；2、該工藝具有操作簡便、總水滯留期短、節(jié)約基本建設資金的優(yōu)點；3、本技術采用好氧和厭氧法，可有效抑制菌絲的生長。；4、本技術無需添加碳，厭氧、好氧池僅進行緩慢的混合，節(jié)約了操作成本；2、UCT與MUCT工藝UCT和A2/O的不同之處是：回流到最后的沉積物沒有回流到A2/O的厭氧槽中，而回到了低氧狀態(tài)。該方法能有效地阻止水體中的硝酸鹽流入?yún)捬醐h(huán)境，從而使厭氧環(huán)境發(fā)生變化，從而降低脫氮效果。在UCT工藝中，為了給厭氧系統(tǒng)提供足夠的生化物質(zhì)，必須在回流時加入從低氧到厭氧的混合再循環(huán)。王斯坦[17]等人通過對UCT技術對脫氮除磷的影響分析，結果表明PO43－－P脫除率約為88%。在低氧條件下，反硝化塘中的硝態(tài)氮含量明顯下降，因此，在無氧條件下，無氧生物反應器的回流并沒有影響厭氧條件。MUCT工藝是在UCT工藝基礎上的改良工藝。該工藝將UC工藝的缺氧池分為了兩部分，回流污泥進入第一缺氧池進行單獨脫氮，而混合液的脫氮是在第二缺氧池，這樣第二缺氧池脫氮的效果差時就不會通過內(nèi)回流進入?yún)捬醭貙︶屃走^程造成影響。其基本原則是將原水中和回流的污泥排入?yún)捬醪?，使其能夠排出磷，并吸附小分子量的有機物質(zhì)。在缺氧池內(nèi)，以入水的有機物質(zhì)為主要的碳來源。采用混合液回流法對反硝化過程進行反硝化，再由低氧處理再進入曝氣槽，以達到對水中BOD的完全脫除，從而達到對土壤中的磷素的過度吸附。淤渣與污水通過沉淀槽進行了處理。富磷的淤渣將磷排入剩余的淤渣中，從而實現(xiàn)了對磷的生化去除。污泥回流采用二次回流?；亓魑勰嘞牧说谝粋€缺氧單元的溶解氧和硝態(tài)氧，在此基礎上，對厭氧區(qū)內(nèi)的污泥進行了逆流處理，使其在一定程度上保持了厭氧的無回流，從而降低了厭氧槽的體積，并進一步改善了其對水體的去除。UCT技術可減少厭氧區(qū)的硝態(tài)氮含量，增加其去除率，達到較好的去除效果。但是，回流體系的增大使其運行變得更加繁瑣。3、約翰內(nèi)斯堡(JHB)工藝這種方法源于南非約翰內(nèi)斯堡，是UCT和MUCT的變型JHB工藝的目的是降低厭氧區(qū)的硝態(tài)氮含量，并能有效地降低污水中的生物除磷?；亓鞯幕钚晕勰嘣谶M入?yún)捬鯀^(qū)域前，先進入缺氧區(qū)，充分的滯留空間，可以將混合液中的硝酸鹽進行還原，硝酸鹽的還原依賴于混合氣的內(nèi)源呼吸速度，缺氧區(qū)的滯留時間則依賴于混合物的濃度、溫度和運動污泥中的硝酸鹽濃度。 回流二沉池好氧段缺氧段厭氧段進水 出水二沉池好氧段缺氧段厭氧段缺氧段 剩余污泥缺氧段圖1.1JHB工藝簡圖4、SBR工藝SBR是一種連續(xù)的分批反應工藝。SBR是一種對活性污泥進行處理的方法，還有個其他名字，叫連續(xù)式活性污泥法。SBR工藝與常規(guī)廢水處理技術相比，以時間為空間和空間的劃分，以不穩(wěn)定的生物化學替代穩(wěn)態(tài)的生物化學，和用理想的靜態(tài)沉淀代替?zhèn)鹘y(tǒng)動態(tài)沉淀。其重要的特征是：操作有序間歇。SBR反應器是SBR反應器的核心，它具有均質(zhì)、沉淀、生物降解、二次沉淀等多種作用。以下優(yōu)點：COD、BOD、TP的脫除率在85%以上，NH3-N、去除率較大，占地面積較小，工程造價：2800-4000元立方米，運營成本0.45-0.65元/噸，設備簡單，出水穩(wěn)定。1980年代中期，國內(nèi)SBR技術的研發(fā)與運用，1985，上海吳淞肉聯(lián)廠由上海城市規(guī)劃設計院首次采用SBR技術對廢水進行處理，設計日產(chǎn)量2400t[18]。目前，全國各地諸如上海、北京等地已經(jīng)投入生產(chǎn)、建造了多座SBR污水處理廠。 （一）設計背景此次設計是處理某北方農(nóng)村150m3/d生活污水。隨著我國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人們的日常生活質(zhì)量也在不斷改善，我國的城鎮(zhèn)污水排放日益增多，對我國的環(huán)境造成了較大的影響。農(nóng)村生活污水污染物含量高，小時變化系數(shù)大。如果不處理直接排放，將造成嚴重的環(huán)境污染。農(nóng)村污水中氨氮（NH3-N）、總氮（TN）、化學需氧量（COD）、總磷（TP）的排放量通常超過《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）[5]。因此，必須控制農(nóng)村生活污水的排放。目前，國內(nèi)尚無農(nóng)村廢水的相關排放規(guī)范。主要排放標準為《城市污水處理廠污染物排放標準》（GB18918-2002）和《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）。由于經(jīng)濟技術水平低、基礎設施差、農(nóng)村污水處理設備的建設和技術人員的短缺、農(nóng)村污水處理設施規(guī)模小、總量大、運行和監(jiān)督困難，這兩項標準不再適用于農(nóng)村污水管理。當前，隨著城市污水處理設備的不斷改進，城市的環(huán)保工作也逐步轉向了鄉(xiāng)村，而農(nóng)村的廢水治理也將是國家環(huán)保工作的重中之重[6]。城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準。生活污水處理技術的發(fā)展現(xiàn)狀及現(xiàn)有工藝分析對比，同時對進水、出水水質(zhì)進行分析；根據(jù)當?shù)氐膶嶋H情況與具體要求進行廢水處理工藝的比較及確定；工藝流程敲定后，選擇合適的單體構筑物類型，并且對各工藝單體建（構）筑物進行計算和設計；根據(jù)計算內(nèi)容進行詳細的平面圖設計、高程圖和一些工藝結構工程圖紙的繪制。處理的經(jīng)濟概算及成本分析。設計原則：1、嚴格執(zhí)行國家環(huán)保法規(guī)和技術規(guī)程，符合國家及當?shù)丨h(huán)保法律法規(guī)及排放標準；2、選擇先進、合理、可靠的加工工藝。合適的工藝應滿標準的前提下，加之操作簡單，占地少，投資少，運行費用低的特點；3、該項目是一項對環(huán)境友好的項目，要加強對環(huán)境的管理，以防止和降低二次污染。改進工作環(huán)境，落實安全、清潔和文明生產(chǎn)方針4、選擇合適的地理位置和條件，采用合理的布局，高效地利用空間和場地；5、選用適當?shù)母郊蓽p少能源消耗，增加工作的效能，延長使用周期，減少設備的操作費用。設計依據(jù)：（1）《城鎮(zhèn)污水處理廠排放標準》（GB18918-2002）（2）《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》（GB5084-2005）（3）《給排水設計手冊》（第5冊城鎮(zhèn)排水）（4）《室外排水設計規(guī)范》（GB50014-2006）（5）《城市污水廠處理設施設計計算》（第二版）（6）《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）（7）《漁業(yè)用水標準》（GB11607-89）（8）《城市污水再生利用景觀環(huán)境用水水質(zhì)》（GB/T18921-2002）1、進水水質(zhì)設計中生活污水的處理量為150m3/d，進水水質(zhì)表3.1進水水質(zhì)表（單位：mg/L）項目BOD5CODTPTNSS氨氮進水水質(zhì)1602502228010出水水質(zhì)出水各廢水（BOD、COD、TP等）項目的數(shù)值表3.2出水水質(zhì)表（單位：mg/L）項目BOD5CODTPTNSS氨氮出水水質(zhì)≤20≤60≤1≤20≤20≤15其廢水排放均符合《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002），具體如下表3.3污染物去除率項目BOD5CODTPTNSS氨氮去除率88%76%50%9.1%75%32%BOD/COD=160/250=0.64>0.3，適合生化處理。大部分未受污染純凈的河水其BOD值為1mg/

L

中度污染的河川其BOD為2~8mg/

L。都市的污水經(jīng)有效率的三階段處理其BOD值約為20

mg/

L。農(nóng)村生活污水進水BOD為160mg/L，這個值越高，說明有機污染物越多，污染越嚴重。進水的COD為250mg/L,表明水中的還原性物質(zhì)（如有機物）含量越高，水質(zhì)越差。一級處理包括：篩網(wǎng)格柵渠、沉沙池、初沉池等結構，處理方法主要是利用污水本身的沉淀分離，或則加入化學藥劑，混凝劑進行沉淀過濾。從而達到廢水處理中的主要作用。表3.4格柵類型類型優(yōu)點缺點高鏈式機械格柵高鏈機械格柵占地面積小。由于傳動元件在水面以上，結構相對簡單，易于制造和維護。在鐵鏈與鏈輪間的碎片很可能被夾在一起。套筒式輥子鏈條的成本較高且抗腐蝕性能較低。回旋式格柵格柵結構緊湊、體積小、造型獨特、風格穩(wěn)定。手動間歇操作和自動連續(xù)操作是完全可能的。格柵的圓形結構，制造難度大，占用了巨大的表面，并消除細小顆粒雜質(zhì)的效果差。旋轉式格柵此種格柵可用于各種深淺的柵欄，具有良好的除污率、高固液間的自動分離、設備占用空間等優(yōu)點。制造、安裝較為困難。型階梯形機械格柵格柵除污效果好，運行穩(wěn)定。該裝置占用大量空間?；⌒胃駯耪紦?jù)著小的空間，穩(wěn)定的功能和便利的入口。對小顆粒進行有效的去除是可行的。小顆粒的雜物去除不佳?；⌒螜C械格柵具有簡單構造，易于裝配，運行效率高。生產(chǎn)弧形機械格柵比較困難。箱式旋轉格柵該格柵無需設置好的柵欄，便于設備的搬運。生產(chǎn)工藝復雜，且對細粒的脫除不能達到預期目的。曲式旋轉格柵格柵安裝方便，而且運行效果穩(wěn)定。制造和維護都很困難。表3.5沉淀池沉淀池優(yōu)點缺點平流式沉淀池去除無機顆粒較好、對沖擊載荷及溫度的變化有很好的適應能力，成本低。多斗排泥，每臺料斗都要分別設置一根獨立的排泥管，作業(yè)繁重，機器設備、驅(qū)動部件浸泡于水中，容易發(fā)生腐蝕。豎流式沉淀池具有占用空間少、排水容易、易于處理等優(yōu)點。池塘深度大，不易進行，抗沖擊力和溫升能力弱，造價高，池塘的尺寸不宜太大。輻流式沉淀池采用機械式排水系統(tǒng)，操作穩(wěn)定、操作簡便，是最適宜于大型污水處理廠的設備。由于池水流量不穩(wěn)，機械排泥器結構比較繁瑣，工程質(zhì)量也比較高。斜板式沉淀池沉降槽具有較好的沉降性能和較少的空間。費用高；可能滋生藻類和積泥，且容易堵塞，維護不便。表3.6沉砂池沉砂池優(yōu)點缺點平流式沉砂池簡單、沉降性能好的特點，穩(wěn)定性好，運行成本低，重力排砂方便。重力作用下很難排出沙子。礫石中含有較多的有機物，不易脫水。曝氣沉砂池具有構造簡便、沉降性能好、沉淀潔凈、易于脫水、機械排沙、預曝風等優(yōu)點。土地占用較大，投入較大，運行費用較高。旋流沉砂池占地面積小，除砂效率高，運行環(huán)境好，設備運行可靠。然而，對水量的變動幅度更大，對電網(wǎng)的運行效率也有更高的要求。表3.7氣浮池氣浮池

優(yōu)點缺點平流式氣浮池該方法結構簡單，操作方便，深淺不一，成本低。分離器的容積利用率低。豎流式氣浮池在水池中央，在良好的水力條件下，水流在罐周圍擴散。與反應器連接不暢，容積利用率不高。綜合以上優(yōu)缺點，是比較農(nóng)村生活污水的特點，應選用格柵進行與平流式沉砂池作為一級工藝。生化污水處理是一種以脫除懸浮物質(zhì)和可溶解的有機物質(zhì)為主的二級工藝。其主要技術成分有：A2/O法、活性污泥法、生物接觸氧化法、AB法、A/O法、SBR法、氧化溝法、穩(wěn)定塘法等等。表3.8二級工藝生物處理

優(yōu)點缺點氧化溝入口和出口設備簡便易行，生產(chǎn)過程簡便易行，運行方便；低BOD負荷，類似延遲曝氣法，處理穩(wěn)定，出水水質(zhì)好；污泥產(chǎn)率低，剩余污泥量少，污泥性質(zhì)穩(wěn)定。占地面積大；容易引起淤渣的充填問題；除磷效果差泡沫問題；污泥浮選；水流不均勻，泥沙淤積；BOD較低的水沒有處理能力。 活性污泥生物濾池（ABF工藝）耐有機物及有毒物的沖擊；處理效率高；加快了有機物污染物的傳質(zhì)速度；占用較少的土地；節(jié)省基礎設施和運行費用，無污泥膨脹；管理簡單。一定要有地勢；ABF過濾器的高度不可過高；回流比要適中。吸附—生物降解工藝（AB法）有機基質(zhì)去除率高，系統(tǒng)運行穩(wěn)定（出水水質(zhì)波動小，具有很好的耐撞擊性能，沉降能力好）；具有良好的脫氮除磷效果。節(jié)能，運行成本低。操作控制不當，易產(chǎn)生惡臭，影響環(huán)境衛(wèi)生；污泥產(chǎn)量高，同時，由于殘余污泥中的有機物質(zhì)含量較高，對其進行穩(wěn)定處理造成一定的困難。序批式活性污泥法（SBR法）該工藝具有工藝簡便、運行方便、造價低廉、處理效率高、出水穩(wěn)定、去磷、脫氮率高、淤渣沉淀性能好、對水質(zhì)和水量的適應性強。反應器的容量利用率很低；高的水頭損失；不連續(xù)排水需要大量排水量和足夠的后續(xù)結構驗收能力。此外，間歇出水使SBR工藝難以與其他連續(xù)處理工藝相連接。整個系統(tǒng)最大需氧量高，耗氧率低。不適用于大型污水處理廠。AO工藝（厭氧好氧工藝法）該技術具有操作簡便、不需要添加碳、后曝氣等優(yōu)點，采用了原水中作為碳源，降低了建設和運營費用。脫氮前后應調(diào)節(jié)內(nèi)循環(huán)，利用天然水體中的有機物質(zhì)作為碳的來源。采用了曝氣池，可進一步除去水中的反硝化殘渣，從而改善了污水的質(zhì)量。由于沒有單獨的污水處理系統(tǒng)，使其難以進行單獨的處理，且難以進行生物分解。要想改善系統(tǒng)的脫氮、除磷效果，就需要增加內(nèi)循環(huán)次數(shù)和操作費用。生物接觸氧化法生物接觸氧化法是一種非常有效的方法。廣泛的工藝和應用；無污泥膨脹回流，易于管理；抗沖擊能力強，適應性強；快速懸掛；節(jié)電效益顯著；污泥產(chǎn)率低，其特點是活性污泥法。生物膜在填料上的實際數(shù)量取決于BOD的規(guī)律性。如果BOD符合率較高，則生物膜的數(shù)量也較高。反之亦然；生物膜的數(shù)量隨著電荷的增加而增加。負荷越大，生物膜越厚，局部填料越容易堵塞；由于采用了填料，因此氧化槽的構造比較復雜，因此，采用活性污泥工藝進行曝氣裝置的安裝與維修都不容易。如果采用正確的填料，會對接觸氧化法的正常應用造成很大的影響。A2/OA2/O工藝簡單；水動力滯留期較少，二沉塘中的脫磷量大部分來自于二次沉淀池的淤渣。污泥含量大于2.5%，肥料利用率高，前池和后池有利于抑制絲狀真菌的生長。廢水在沉積物中的滯留時間不能太久，以免引起聚磷菌的大量磷的產(chǎn)生，從而導致其去除效率下降；污水不回流，脫氮效果差。了解農(nóng)村污水的特點，因地適宜的選擇工藝，對BOD5、COD、總磷、懸浮固體等的去除，經(jīng)處理后，達到城鎮(zhèn)污水處理排放標準。本著成本、處理效率高、操作簡單、技術穩(wěn)定等多方面的原則，主要選擇主工藝為A2/O生物除磷。一般來說三級處理是對水的消毒處理，將污水經(jīng)過一級物理處理和二級生化處理后，用活性炭吸附法或反滲透法等去除水中的剩余污染物，后用二氧化氯、次氯酸鈉或紫外消毒等方法殺滅細菌和病毒，作為可用水排出。此次設計農(nóng)村生活污水的三級處理主要是進行消毒。消毒分為：表3.9消毒消毒優(yōu)點缺點紫外消毒紫外線殺菌快速、高效，對水質(zhì)及理化性能無任何變化，不會對水質(zhì)造成任何氣味和氣味的污染，且具有操作簡便、管理方便、容易實現(xiàn)自動控制等優(yōu)點無法徹底地消除在管道內(nèi)的殺菌問題，而且電力消耗大，水體中的雜質(zhì)會阻礙光的照射。臭氧消毒短效的暴露，不會受到水中的PH值和NH3-N的干擾，可以對有機物質(zhì)進行氧化，去除水中的鐵和錳，并能去除氣味和色度?；ㄍ顿Y大，耗電大，在水里的臭氧不穩(wěn)定，易于降解，無法維持在管網(wǎng)內(nèi)的連續(xù)滅菌作用，并有可能生成有毒的副產(chǎn)品。氯消毒是一種帶有殘留氯氣的連續(xù)殺菌效果，成本低廉，使用方便，無需大型的裝置。氯是一種毒性物質(zhì)，在操作過程中應小心避免泄露。此外，氯氣殺菌后，常會產(chǎn)生各種有毒的物質(zhì)，特別是三氯甲烷、氯乙酸等具有“三致”效應的殺菌副產(chǎn)品。二氧化氯為常用三級工藝選擇，因為其操作簡單且費用低而被廣泛利用。所以選擇氯消毒。在比選處理流程時要充分分析水質(zhì)情況，根據(jù)水質(zhì)要求，綜合考慮當?shù)氐乩砦恢?、氣候、水量、?jīng)濟發(fā)展等情況。比較各種常用工藝的優(yōu)缺點。及具體適應情況，選擇出適合的工藝—生物接觸氧化法，具體流程如下：提升泵房篩網(wǎng) 提升泵房篩網(wǎng)初沉池農(nóng)村生活污水初沉池 污泥濃縮污泥濃縮消毒沉淀池提升泵房A2/O消毒沉淀池提升泵房A2/O 篩網(wǎng)主要應用于廢水預處理和粗大顆粒物的回收。不管是哪一類的污水，必須在進入泵或主體結構前都要加一道柵欄來阻擋大顆粒，并設篩網(wǎng)來截取更細小的懸浮物質(zhì)，在污水處理廠內(nèi)的全部結構前面或前面設置一個柵欄。但由于本次設計污水量和柵渣量都較小，所以采用了篩網(wǎng)和格柵渠一起。以此來達到初步物理處理結果。篩板是一種難以截獲或難以利用重力沉淀法清除的懸浮懸浮體，經(jīng)常會對后續(xù)的結構或設施造成影響，因此可以利用篩網(wǎng)進行過濾。除去對象：紡織、造紙、制革、洗毛等行業(yè)的廢水中，還存在著細微的纖維狀懸浮物，例如棉布毛、化學纖維、紙漿纖維等。其主要設備有轉鼓式、旋轉式、轉盤式、篩式、篩式和微型過濾器等。1、Q=Qmax2、Kz:Kz=2.72==2.563、篩網(wǎng)的面積A:Q=150m3/d=6.25m3/h=0.104m3/min=0.00174m3/s取q=0.5m3/㎡?minA=Q==0.208㎡4、篩網(wǎng)臺數(shù)：按相關依據(jù)，選擇篩板面積0.2平方米，斜傾式、材料不銹鋼，一個使用，一個備用，其規(guī)格為500mm，200mm。網(wǎng)眼為1.0。5、格柵渠有效容積V：V=QT式（4.3）=6.24×2=12.48m3式中T為廢水在柵欄中的停留期，選2h6、格柵渠的面積F：F=Vh=12.48㎡式中h為有效水深，1m6、平面尺寸：L×B=3×4.5m7、格柵渠的總高度H：H=h+h2=1.0+0.2=1.2m式中h2是相應設備超高，取h1=0.2m平流式沉淀池：具有良好的沉降性能，具有良好的抗沖擊性和溫升性能，具有結構簡便、成本低廉、節(jié)省空間等優(yōu)點。適合于小規(guī)模的廢水處理。Qmax=Kz×Q式（4.5）=2.56×150m3/d=384m3/d=16.00m3/min=0.0044m3/s1、平流式沉砂池的總面積A（㎡）A=Q=0.0044×3600式中Qmax——流量m3/s；q’——表面負荷，m3/(m2?h)，q’=2.0m3/(m2?h)2、沉淀部分有效水深h2（m）h2=q’×t式（4.7）=2.0×0.5=1.0（m）式中t——污泥沉沒所需的時間，h，取t=0.5h。3、沉淀部分有效容積V’（m3）V’=Qmaxt×3600式（4.8）=0.0044×0.5×3600=7.92（m3）4、池長L（m）L=vt×3.6式（4.9）=1.0×0.5×3.6=1.8（m）式中v——該工藝最大的設計流量下的水平流動速度，單位是mm/s，取v=1.0mm/s。5、池子總寬度B（m）B=A=86、池子個數(shù)n（個）n=B=2.220.8=2.76式中b——每個池子寬度，m，設池子寬0.8m。7、校核長寬比L/b=3.6/0.8=4.5＞4.0（符合要求）8、污泥部分需要的總容積V（m3）V=SNT=0.5×1250×2式中S——每個人每天產(chǎn)生的污泥量，通常情況下為0.2~0.7L/（人?d）；T——清泥相隔時間，天（d），取T=2天。9、每格池污泥所需容積VV''=1.252=0.63（10、污泥斗容積h4’’=1.0?0.2泥角傾角設為60°，泥斗斗底尺寸為200*200mm，上口尺寸為1000*1000mm。V1h4’’（f1+f2+（f1f2=13×0.7×（1.0×1.0+0.2×0.2+（1.02×0.22=0.29（m3）11、污泥斗以上部分，即梯形污泥容積V2（m3）V2=(l1+l式中l(wèi)1l2h4’=（3.6+0.3-0.7）*0.01=0.032（ml1l2V2=(4.1+0.7)12、容積V1+V2=0.29+0.06（m3）13、沉淀池的總高度Hh3=0.5m，h3緩沖層高度。則H=h1+h2+h3+h4式（4.16）h4=h4’+h4’’=0.032+0.7=0.732（m）H=0.3+2.0+0.5+0.732=3.532（m）A2/O生物脫磷技術包括：前端厭氧與后段好氧連續(xù)相結合的過程。（2）厭氧水池設置在好氧水池前面，作為生化篩選裝置，可以有效地控制細菌的生長，提高污泥的沉淀能力，減少污水中的污染。(3)反應器的水動力作用時間縮短，通常在2-4小時內(nèi)，在3-6小時內(nèi)完成。厭氧和好氧水力滯留的比例是1:2~1:3。其中，厭氧池：就是厭氧的反應容器，從沉淀池中流出的，且?guī)в泻椎幕亓饔僭c原廢水一起流入該反應池中，該反應器的主要的功能是釋放出磷，與此同時，部分有機物進行氨化。而好氧池：除了利用廢水中殘留的可生物可降解的有機物質(zhì)，聚磷菌的作用是將體中蓄積的PHB分解，釋放出可用于自身的生長和繁衍。同時，它還能在體外主動地從外界吸附溶解磷，并以聚磷酸鹽的形態(tài)儲存于體內(nèi)。此時，污水的溶解性磷含量已經(jīng)很小了。1、已知條件（1）Q=150m3/d（2）進水情況：COD=250mg/L;BOD5濃度S0=160mg/L；SS濃度X0=80mg/L;TKN=22mg/L（認為進水中不含NO3--N）;TP（3）出水情況：COD=60mg/L;BOD5的濃度Se=88mg/L；SS的濃度Xe=20mg/L。2、設計計算（1）是不是可以采用此方法：COD/TKN=250/22=11.4＞8.0；TP/BOD5=2/160=0.0125＜0.06?？刹捎么朔?。（2參數(shù)：（用污泥負荷法為例）選用BOD5污泥負荷N=0.5kgBOD5/（kgMLSS?d），（MLSS）X=2400mg/L，取值：R=100%。（3）反應池容積V（m3）V=Q=150×1603、水力停留時間t（h）總時間t=V/Q式（4.18）=20/150=0.13(d)=3.12（h）厭氧段tA:好氧段t0=1:2tA=13×t0=24、PXf=MLVSSMLSS=0.75PX=YQ（S0-SE）-KdVXV式（4.19）=0.6×150（0.16-0.02）-0.075×20×2.25=9.23（kg/d）PsPs=（TSS0-TSSe）Q×50%式（4.20）=（0.08-0.02）×150×50%=4.5（kg/d）合計：?X=PX+PS=9.23+4.5=13.73(kg/d)5、驗算估計剩余生物污泥含磷量為5%，處理后的TPe為TPe=TP-0.05×1000=2-0.05×=-1.08（mg/L）＜1可以Se根據(jù)如下公式計算：Se=QS==16.97（mg/L）＜20.00(mg/L)可以式中K2——動力學參數(shù)，取值0.0167~0.0282，K2取0.0281；f——活性污泥占VSS比，設為0.75。6、尺寸總容積V=20m3，設該池1組，所以1組的體積為V=20m3h取1.1m，則有效面積；h為有效水深S=V/h=20/1.1=18（㎡）采用1廊道推流反應池，廊道寬b=2.2m，則反應池長度L=S校核：b/h=2.2/1.1=2符合L/b=9/2.2=4符合取超高0.4m，則反應池總高H=1.1+0.4=1.5（m）A段（厭氧）與O段（好氧）停留時間比，取值為t厭:t好=1:2，則V厭:V好=Qt厭:Qt好=1:2，1個厭氧，2、3為好氧段。7、反應池進、出水計算（1）進水管。進水管流量Q1=KZ*Q86400管道的流速v為0.6m/sA=Q1/v式（4.23）=0.004/0.6=0.0073（m2）管徑d=（4A/Π）1/2式（4.24）=（4*0.0073/3.14）1/2=0.096（m）=96（mm）取進水管的管道DN110mm，校核其vv=Q1/A式（4.25）=0.0044/（0.096/2）*3.14=0.6（m/s）（2）QRQR=RQ式（4.26）=1*0.00174=0.00174（m3/s）流速v取為0.6m/s，渠道斷面積A=QR/v式（4.27）取渠道斷面b*h=0.06*0.05校核流速v=0.00174/0.06*0.05=0.58（m/s）≈0.6（m/s）渠道超高取0.03，渠道總高為0.03+0.05=0.08（m）（3）豎井：孔流量Q2=（Q1+QR）*1/2式（4.28）=（0.0044+0.00174）*1/2=0.00307（m3/s）V取值為0.6m/sA=Q2/v式（4.29）=0.00307/0.6=0.0051（m2）孔口尺寸取0.08m*0.07m，平面尺寸0.1m*0.2m。（4）出水堰和出水豎井Q3=0.42（2g）1/2bH3/2式（4.30）=1.86*b*H3/2式中b——b取值為0.6m；Q3等于Q2等于0.0030（m3/s）H=（Q3/1.86b）2/3=（0.00307/1.86*0.6）2/3=0.02（m）出水孔同進水孔。（5）管。流量Q5=Q3=0.00307（m3/s）管道流速v=0.6m/s，管道過水斷面你A=Q5/v=0.0030/0.6=0.005（m2）管徑d=（4A/Π）1/2=（4*0.0051/3.14）1/2=0.08（m）8、曝氣系統(tǒng)（1）需氧量RR=O2=a’Q（S0-Se）+b’VXv式（4.31）式中：a’——范圍0.41~0.52kgO2/（kgBOD5）。b’——范圍0.12~0.18kgO2/（kgMLVSS?d）。取a’=0.50，b’=0.15代入：R=0.5*150*（0.16-0.02）+0.15*20*2250=6.8（kg/d）每日去除的BOD5的量為：BOD5=150*（0.16-0.02）=21kg/L除每1kgBOD5需氧量=6.8/21=0.32kgO2/kgBOD5（2）供氣量的計算水中溶解飽和度：Cs（20）=9.17mg/LCs（25）=8.38mg/L絕對壓力PbPb=1.013*105+9.8*103*0.02=1.015*105（pa）空氣離開曝氣池面時，氧的百分比QtQt=21(1?E=21?(1?0.12)79+21(1?0.2)式中：EA——范圍7%~12%；取值11%；最不利的溫度條件——25℃計算Csb（T）=Cs（T）（PbCsb（25）=Cs（25）（1.015*105/2.026*105+19.29/42）=8.04（mg/L）換算，R0R0=R?C=6.8?9.17式中：α=0.82，β=0.95，ρ=1.0，C=2.0曝氣池供氣量GsGs=R00.3EA每天去除的供氣量：19.1/21*24=22m3空氣/kgBOD51立方米的污水的供氣量：19.1/150*24=3.1m3空氣/m3污水空氣的總用量我考慮到空氣是回流污泥的5倍考慮，R取值為100%因此，提升回流污泥所需的空氣量為：5?1?15024=31.25（m3/h總需氧量：31.25+19.1=50.35（m3/h）（3）空氣管系統(tǒng)計算干管1根，配氣豎管1根，供氣量得：19.5/1=19.5m3/h曝氣池面積：VH=20每個擴散器的服務面積按0.44m2，則需空氣擴散器總數(shù)為：13.33/0.44=30（個）相應的數(shù)目為：13.33/1≈14（個）每個配氣量為：19.1/13.33=1.43m3/h（9）污泥回流設備R取為100%回流量Qe=100%*150=150m3/d=6.25m3/h用臺潛污泵回流，一個正常使用，一個突發(fā)情況備著用。污泥泵房1座（11）厭氧池設備選擇厭氧池內(nèi)設導流墻，機械攪拌，取功率為5W/m3，V厭=6.67m3所需功率=6.67*5=33.35W二沉池的作用是對污泥的分離，澄清，濃縮，活性污泥的回流。其操作結果對污水處理后的污水處理和回流污泥濃度有很大的影響。大型污水處理廠的主要設備為機械吸泥徑向流圓形沉淀池?；钚晕勰嗟幕旌弦簼舛雀撸?000~4000mg/L)，是一種具有絮凝作用的沉積物。沉降作用使得淤泥與水的界面變得很清楚，而絮凝體則會形成一個整體的沉陷。本設計工藝采用的是升流式異向流斜管沉淀池。1、已知條件Qmax=150m3/d=6.25m3/h，Kz=2.56，二沉池擬采用升流式異向流斜管沉淀池，斜管長度為0.5m，傾斜角度為60°。進入二沉池的X=3000mg/L，污泥回流比60%，二沉池的底流濃度9000mg/L。2、設計計算（1）池子水面面積A（m2）A=Q=6.250.91?1?1.2=4.58（式中0.91——斜管面積利用系數(shù)。（2）沉淀池平面尺寸a=（A）1/2=1.9（m）（3）池內(nèi)停留時間t（min）t=60(=60?(0.7+0.6)1.5式中h2——上部清水層，m；h3——自身垂直高度，m。h2=0.6mh3=0.6*sin60°=0.5m（4）污泥儲量2小時污泥儲量V=2T(1+R)QX=2?2?1+0.6?6.25?3.03.0+12.0=10.9（5）污泥斗的容積設污泥斗底邊a1=0.4m，則h5=（a2-a=（1.92-0.4V=?53（a2+aa1+=1.303*（1.92+1.9*0.4+0.42）=1.96（m3）小于10.9（m所以采用即時排泥（6）沉淀池總高度h1=0.3，h4=0.4H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+0.7+0.6+0.4+1.96=3.96（m）經(jīng)過以上結構的廢水，盡管水質(zhì)得到改善，細菌數(shù)量明顯下降，但是微生物數(shù)量依然不太理想，而且存在著致病的可能性。所以，在排出廢水前，必須先進行消毒。二氧化氯是目前世界上公認的最有效的殺菌殺菌方法。二氧化氯對細菌的細胞壁膜有很好的吸收和滲透作用，能夠?qū)惺杌傅纳镞M行氧化，并且能夠迅速地阻止細菌的蛋白的產(chǎn)生而對細菌進行殺滅。二氧化氯的消毒滅菌功能1、高效、強力。在普通的消毒藥劑中，ClO2的含量是在同一時間段達到同等消毒作用的最小值。ClO2對異養(yǎng)菌的殺傷作用只需要Cl2的1/2。2、快速、持久。二氧化氯溶解后，與水幾乎沒有反應，也沒有二聚或多聚的現(xiàn)象。其在水中的擴散速率和滲透性均高于氯化物，尤其是在低濃度時尤為明顯。在105-106個/毫升的條件下，0.5ppmClO2對異養(yǎng)菌的殺滅效果超過99%；0.5ppmC12的殺菌率最高為75%，實驗結果顯示，0.5ppmClO2對異養(yǎng)菌的殺傷率超過99%，持續(xù)24小時，殺菌率僅為86.3%。4、無毒、無刺激。通過對其進行的急性口腔毒性實驗，結果顯示，該滅菌劑屬于真實的無毒類，而累積性實驗結果為弱累積性。用它對口腔粘膜、皮膜和斗出進行殺菌處理，對口腔粘膜、皮膜和斗出均無損害，具有完全的安全性和穩(wěn)定性。由于其用量較少，所以ClO2滅菌非常的安全，而且沒有任何的殘余毒素。它的安全等級被WHO列為AI級別。二氧化氯是一種具有強烈氧化性的物質(zhì)，具有除藻、去泥、防腐、抗霉、保鮮、除臭、氯化、漂白等作用。ClO2是目前世界上最好的消毒滅菌藥物，是目前世界上最好的消毒滅菌產(chǎn)品。二氧化氯在水中溶解，溶于2900克/升。在加壓和加壓下，二氧化氯的穩(wěn)定性很差，在水里有很高的揮發(fā)性。所以不能存放，只能在野外進行。采用化學和電解的方法進行了研究?；瘜W方法以氯化物、氯化物、鹽酸為主要原料，利用專用的薄膜電解槽，將鹽、水混合成氣體或液體二氧化氨。當空氣中氧化氯的體積分數(shù)超過10%或含水率超過30%時，可發(fā)生爆炸。二氧化氯為四價氯化物，其活性比氯化物高25倍。因此，在100%條件下，二氧化氯的活性氯達到263%，具有很好的殺菌作用?；瘜W法制作二氧化氯的方法如下圖。將氯酸鈉或亞氯酸鈉和鹽酸準確測量后，添加到反應器中。反應生成二氧化碳氣體，用射流泵抽氯氣，與水混合，制成有效的二氧化氯消毒劑，放入水中消毒。圖4.1化學法制作二氧化氯工藝流程1、G為有效氯，每次投加氯8克G=0.001*8*6.25=0.05（kg/h）2、相應選型以氯化鈉與鹽酸為原料，制備二氧化氯和氯氣采用上述的制備的方法。主反應：1摩爾次氯酸鈉和2摩爾鹽酸生成1摩爾二氧化氯和1/2摩爾氯氣和1摩爾氯化鈉和水副反應：1摩爾次氯酸鈉和6摩爾鹽酸生成3摩爾氯氣和1摩爾氯化鈉和3摩爾水2臺HB-500型二氧化氯發(fā)生器，氣量500g/h，一臺用來備用，一臺使用3、耗藥量及藥液儲槽HB-500二氧化氯發(fā)生器按照裝置的需要，采用30%的NaClO3和30%的HCl，市場上銷售的氯酸鈉是50kg的純固體粉末，而鹽酸是31%的稀鹽酸。理想狀態(tài)下，0.65gNaClO3和1.3g的HCl可得1g的二氯化鈉?？墒?，在實際中它們的轉化并不完全。根據(jù)目前的數(shù)據(jù)是：氯化鈉的含量大于70%，而含有80%左右的鹽酸。氯酸鈉的理論使用量G氯酸鈉=0.65*600/70%=557.1（g/h）鹽酸的理論使用量G鹽酸=1.3*600/80%=975（g/h）按30%比例配比，該液體的容積為V氯酸鈉=557.1/30%*10-6=0.00186（m3/h）10-6=0.0033（m3/h）因廢水處理廠每天用量少，故選擇2個50L的貯水池，每天1-2次。4、藥儲量W藥儲量按16天來算。W氯酸鈉=0.557*16*24=213.89（kg）所用的每袋50g氯化鈉大約5袋。V鹽酸=0.975*16*24*=357（kg）該廢水處理廠由一座生產(chǎn)、加工、泵站、鼓風室、試劑室、實驗室和其他結構組成。此外，該公司還擁有道路系統(tǒng)，室外照明系統(tǒng)及園林設備。按有關設計規(guī)范，在確定結構和結構的數(shù)目、大小后，按工廠技術及地形地質(zhì)情況進行布局。1、各工藝裝置結構布置圖廢水處理廠的主要結構是處理設施。在規(guī)劃設計中，應考慮建筑物的作用及水力學需求，并結合地勢的地理情況，對廠房的平面布局進行規(guī)劃。為此，應當審議：（1）結構與結構的連接應方便、直通、不變形。（2）土石方基本保持均衡，并盡可能避開不良土地。（3）為了滿足管線和管線的鋪設，各工序結構必須間隔。通常間隔5-10米，對于需要特別設計的污泥池、沼氣池等結構，其間隔應按照相關規(guī)范進行。（4）每一處處置結構均為平面布局，并力求盡可能地緊密。（5）處置結構應盡可能分散設置，以方便經(jīng)營，夏季布置在盛行風向下風向。（6）使用地形。下水道布局要充分發(fā)揮地勢優(yōu)勢，盡可能地采用自重水流，以減小或減小揚程。在下水道中鋪設了一條干水管和一條干水管，方便了與農(nóng)用分支管道的連通，方便了廢水的排泄。此外，應結合下水道的實際狀況及鋪設條件，對其進行適當?shù)目刂啤?、管、渠的平面布置（1）在加工建筑物間有管線和通道。另外，為了使各工序的工作能夠單獨進行，應該設置管路和通路。如果由于某種因素導致的故障，該后加工的構造仍然可以工作。（2）設置超出所有處置設施，并將其直接排入水中的超出管道，即超越管。（3）另外，廠房內(nèi)還有安裝管道，例如：排放空氣的管道、輸送沼氣的管道、給水及分配管道等。由于一些原因，一些管道被埋入了地面，不過大部分都在地面上。在工程建設中，因各段水流的流速差異，采取了相應的管道直徑。。施工方便，維護管理方便，緊湊且所占面積較少。3、輔助建筑物的平面購置污水處理設備主要包括：控制中心室、配電間、機械車間、庫房、餐廳、宿舍區(qū)、綜合大樓等等。（1）附屬設備的規(guī)模應根據(jù)具體情況而確定，附屬設備的布置應遵循方便、簡單安全的原則。（2）居民生活居住區(qū)、綜合的大樓等與處置設施之間要有一定的間隔，并在夏季工廠的主要風向上。（3）作業(yè)人員值班間的設置要方便操作人員對生產(chǎn)過程的構造和運行狀況進行了解。4、廠區(qū)綠化在規(guī)劃設計中，要有充足的綠地，以提高城市的衛(wèi)生狀況，給工人創(chuàng)造一個良好的居住環(huán)境。在各戶排水管出口及支管交叉處設置檢查井。生活污水由監(jiān)理人收集后統(tǒng)一轉運至社區(qū)污水處理設施進行處理。如果集管后地勢過低，應增設集水坑和提升泵，生活污水由處理設施處理后排入附近池塘。設計規(guī)模為農(nóng)村生活污水10m3/d，處理后執(zhí)行《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）B級標準，污水處理采用預處理+A2/O生物除磷+二沉池+消毒工藝。盡量將各工藝之間布置成直線型以減少水頭損失，按照工藝流程圖依次設置，依據(jù)該地區(qū)土地平緩，可設置為直線型。在廢水處理站的外觀設計中，設計出每一建筑的外立面。在地形條件好，有天然斜坡的情況下，在沒有泵的情況下，要盡量降低土石方的填筑和挖掘。在污水處理廠的高度布局中，也應該確定污泥相關設備如消化池、污泥脫水設備的高度。1、與工程方案相聯(lián)系，進行高程布局，并對各個工序結構和聯(lián)接溝高進行了計算，并畫出了工藝斷面，其縱斷面的比值通常是1:50-1:100。水平尺度通常是1:500至1:1000，或在圖表中標明各節(jié)點的大小和坡度，各節(jié)點的平面和內(nèi)底，原地面和地面的設計高度。2、廢水處理系統(tǒng)的流程和垂直方向的規(guī)劃要合理的使用地勢，滿足排水暢通，節(jié)能，土方平衡等方面的需要。污水和淤渣應該盡量在污水處理期間由自重排出。3、要確保結構間的排水順暢，需要精確地估算結構間的水壓損失，其中包含沿程損失、局部損失和結構自身損失。并在此基礎上，對污水處理廠的擴建進行了規(guī)劃。4、在進行水力學分析時，必須選取距離最遠、損失最大的技術，并根據(jù)最大的設計流量來進行。在一個或多個結構并聯(lián)時，其它兩種結構的運輸也要加以考慮。同時也要注意到管線的泥沙和阻力的增大。所以，為了避免出現(xiàn)溢流，需要預留充足的空間。5、豎向布置應滿足防洪、防潮、排水要求。污水處理廠出水管高程不受水體淹沒的影響。表5.1構筑物水頭損失構筑物名稱水頭損失（m）篩網(wǎng)與格柵渠0.22初沉池0.25A2/O生物除磷0.45二沉池0.40消毒池0.32選管材：PTV-C塑料管，其局部水頭損失占沿程水頭損失的25%~30%，按30%計算局部水頭損失，計算結果如下：表5.2管渠水力計算管渠及構筑物名稱設計流量/(L/s)管渠設計參數(shù)水頭損失(m)D(mm)iV/(m/s)L(m)沿程局部合計篩網(wǎng)—初沉池1.736900.0060.65150.090.0270.117初沉池—A2/O1.7361100.0040.62100.040.0120.052A2/O—二沉池1.7361100.0040.62100.040.0120.052二沉池—消毒1.736900.0060.6550.030.0090.039本次設計的工程投資費用，我參考的是《給水排水設計手冊》第十冊中“4.2.1排水廠站工程綜合指標”[10]。如下表6