工艺技术_农村生活污水一体化高效处理工艺

北京市昌平区南邵镇姜屯村北京市昌平区南邵镇姜屯村 农村生活污水一体化高效处理农村生活污水一体化高效处理 工工 程程 技技 术术 方方 案案 北京昊海天际科技有限公司北京昊海天际科技有限公司 二二一一年九月一一年九月 目目 录录 1.1. 项目概况项目概况 1 1 1.1 项目名称 1 1.2 项目概况 1 1.3 编制依据 1 1.4 项目实施单位 2 1.5 工程建设内容和规模 2 1.6 建设周期 2 1.7 投资估算与资金筹措 2 1.8 工程管理 2 1.9 综合评价 2 2.2.项目区概况项目区概况3 3 2.1 自然地理 3 2.1.1 地理位置.3 2.1.2 地形地貌.3 2.1.3 气象水文.3 2.2 经济概况 3 3.3.污水处理工艺设计污水处理工艺设计5 5 3.1 项目设计水质水量 5 3.1.1 项目设计水量.5 3.1.2 设计进水水质.5 3.1.3 设计出水水质.5 3.2 农村污水处理现状 5 3.3 几种较常见的农村污水处理技术工艺比较 6 3.3.1 生物接触氧化工艺.6 3.3.2 厌氧生物滤池处理工艺.7 3.3.3 人工湿地工艺.8 3.3.4 A/O土地渗滤工艺 9 3.3.5 各种工艺综合比较.9 3.3.6 国外村镇污水处理技术发展经验借鉴.9 3.3.7 昌平区农村生活污水处理技术的适宜选择10 3.4 本项目工艺选择 .11 3.4.1 芽孢杆菌处理工艺11 3.4.2 芽孢杆菌处理工艺特点及应用13 3.4.3 芽孢杆菌处理工艺流程16 3.4.4 工艺说明17 4.4.主要构建筑物和设备主要构建筑物和设备1818 4.1 主要构建筑物 .18 4.1.1 格栅井18 4.1.2 缺氧池18 4.1.3 好氧池18 4.1.4 沉淀池18 4.1.5 污泥池18 4.2 主要设备 .18 4.2.1 生物转盘 .18 4.2.2 格栅机 .19 4.2.3 进水提升泵 .20 4.2.4 搅拌器 .20 4.2.5 污泥提升泵 .20 4.2.6 曝气系统 .20 4.2.7 风机 .20 4.3 主要构建筑物汇总 .21 4.4 主要设备汇总 .21 5.5.辅助专业设计辅助专业设计2222 5.1 土建设计 .22 5.1.1 主要设计规范、设计依据22 5.1.2 土建设计22 5.1.3 主要建筑材料22 5.2 电气设计 .23 5.2.1 主要设计规范、设计依据23 5.2.2 设计范围23 6.6.环境保护环境保护2424 7.7.劳动保护与安全劳动保护与安全2525 8.8.经济分析经济分析2626 8.1 建设项目总投资 .26 8.1 运行成本分析 .27 9.9.工程效益工程效益2828 9.1 经济效益分析 .28 9.2 社会效益分析 .28 9.3 生态效益分析 .28 10.质量服务与承诺2929 附录一附录一 MBRMBR 法处理该项目污水的说明法处理该项目污水的说明 3030 附录二附录二 传统活性污泥法处理该项目污水的说明传统活性污泥法处理该项目污水的说明3333 附录三附录三 三种污水处理方法投资与运行成本的比较三种污水处理方法投资与运行成本的比较3636 1. 项目概况项目概况 1.1 项目名称项目名称 北京市昌平区南邵镇姜屯村农村生活污水处理设施项目 1.2 项目概况项目概况 北京市昌平区南邵镇总面积三十五点二平方公里，全镇有十六个自然村， 其 中三个自然村地处镇北山脚，三个自然村坐落九里山环。全镇绝大部分 是汉族，有小部分回族、满族散落村中。 南邵镇管辖 16 个村委会： 南邵村、 姜屯村、张各庄村、景文屯村、纪窑村、金家坟村、辛庄村、四合庄村、东 营村、张营村、何营村、小北哨村、北邵洼村、官高村、三合庄村、营坊村。 本项目建设地位于南邵镇姜屯村， 本村常住人口为 200 户左右，在上 外来流动人口，目前总人口数为： 1000 人左右。 1.3 编制依据编制依据 有关法律法规和标准规范： 建设方童工的基本资料 中华人民共和国水污染防治法 ； 中华人民共和国环境保护法 ； 北京市水污染物排放标准DB11/307-2005； 城镇污水处理厂污染物排放标准GB 189182002； 农田灌溉水质标准GB5084-92； 室外排水设计规范GB50014-2006； 给水排水标准图集室外给水排水管道工程及附属设施（二） （S（二） ） ； 埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）双壁波纹管材 （GB/T 18477-2001） ； 埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规程 （CECS 122：2001） 建筑结构荷载规范 （GB500092001） 混凝土结构设计规范 （GB500102002） 建筑地基基础设计规范 （GB500072002） 建筑抗震设计规范 （GBJ1189） 给水排水工程结构设计规范 （GBJ6984） 建筑设计防水规范 （GBJ1687，2001 年版） 城市污水处理厂工程质量验收规范 （GB503342002）等。 1.4 项目实施单位项目实施单位 北京昊海天际科技有限公司 1.5 工程建设内容和规模工程建设内容和规模 本项目建设包括污水处理土建设施建设和污水处理设备建设。 结合本村人口数量和本村实际用水量，设计本村处理规模为 50t/d。 1.6 建设周期建设周期 计划于 2011 年 10 月底开工，2012 年 5 月完成工程验收。 1.7 投资估算与资金筹措投资估算与资金筹措 本项目总投资 43.505 万元，其中建筑工程投资为 3.43 万元，设备投资为 34.35 万元。 本项目工程投资由镇村自筹。 1.8 工程管理工程管理 工程建设以南邵镇姜屯村村委会作为工程建设业主。 项目建成后实行分级管理。建成区、镇、村三级管理组织，昌平区水务局 负责宏观管理。 由村委会负责本村污水治理工程的日常运行管理和维护工作，业务归昌平 水务所管理。村民有权力和义务对本村工程管理运行进行监督。 1.9 综合评价综合评价 项目建成后将会极大的改善新农村的水务环境和加强新农村的基础设施建 设，为新农村相关产业的发展创造了有利条件。项目实施后对深入推进城乡一 体化进程，切实推动全市社会主义新农村建设具有重大意义。 2.项目区概况项目区概况 2.1 自然地理自然地理 2.1.1 地理位置地理位置 南邵镇属于昌平区辖镇，位于区域东部，距区中心 5 公里，镇域面积 35.2 平方公里。京密引水渠贯穿南邵全境，地势平坦，地区水资源丰富。自然环境 优美，森林面积达 666 公顷，林木覆盖率 22%。 （北）京通（辽）铁路横穿全镇， 昌（平）怀（柔）公路横贯东西，境内区镇级 7 条公路干线纵横相交，交通便 利。 2.1.2 地形地貌地形地貌 整个昌平区地势为西北高东南低，北部、西部主要为燕山运动隆起的山区， 中部、南部为倾斜的冲积平原。山峰高程一般在 8001000m。 2.1.3 气象水文气象水文 姜屯村属暖温带，半湿润大陆性季风气候。春季干旱多风，夏季炎热多 雨，秋季凉爽，冬季寒冷干燥，四季分明。年平均 日照时数 2684 小时，年 平均气温 11.8，无霜期为 176 天，年平均降水量 550.3 毫米。 2.2 经济概况经济概况 南邵镇共有耕地面积一万四千七百零二亩，其中粮田面积一万三千零六 十七亩，一九九九年实现粮食总产七百五十三万公斤。二零零零年，南邵镇 农业生产以市场经济为导向，以形成区域经济特色和发展专业小区为方向， 因地制宜调整生产结构，促进了大农业的再次发展。六月底，南邵镇已完成 农业生产总值二千一百五十五万元，同比增加一百二十九万元，增长百分之 六点八。 为不断适应农业现代化配套设施的发展，南邵镇共打机井一百八十二眼， 其中深井二十四眼。装机容量二万七千九百一十五千瓦。在节水示范工程运 行中，共铺设喷滴灌管道五十五公里，实现喷滴灌面积一万一千亩。在农业 机械化发展中，南邵镇共有农机械配套九百九台，总动力一万四千一百三十 七千瓦。在畜牧业发展方面，南邵镇已有规模猪场六个，鸡场、牛场各一个， 新发展养殖小区三个，预计年终只畜牧业一项可实现养殖收入二千五百万元。 在农村经济运行中，镇村企业通过转制经营，也呈健康发展趋势。一九 九九年全镇实现总收入三点一七亿元，其中镇村企业完成一点四八亿元，占 农村经济总收入的百分之四十六点七。今年一至六月份全镇实现农村经济总 收入一点七九亿元，其中企业完成零点八五亿元，占农村经济总收入的百分 之四十七点五。今年完成指标与去年同期对比，分别增加一千六百八十四点 九万元和一千一百四十点五万元，增长百分之一十点四与百分之一十五点五。 南邵镇各业经济的不断发展，推动了农村居民存款余额的不断增加。一 九九九年该镇信用社存款已实现八千八百一十七万元，其中农村居民存款七 千零六十九万元，占百分之八十点二。今年一至六月份居民存款实现七千三 百一十九万元，与去年同期对比增加四百二十六万元，增长百分之六点二。 农村经济的持续发展，同时促进了全镇企业和个人缴纳国家税金数额的不断 增加。一九九九年全镇完成国家税金一千零八十三元，首次突破千元大关。 今年一至六月份，又已完成五百九十二万元，与去年同期对比增加七十三万 元，增长百分之一十四。 改革开发，南邵镇在经济建设方面取得了显著成绩。在科技、文化、教 育、卫生、体育等各项事业方面也实现了全面发展。但南邵镇党委、政府依 然信心十足，力争在三、五年内，将南邵建设成为布局合理、设施配套、功 能齐全、环境优美秩序井然、市场繁荣、特色突出的城市化、现代化、园林 化的新型都市中的乡村而不懈努力。 3.污水处理工艺设计污水处理工艺设计 3.1 项目设计水质水量项目设计水质水量 3.1.1 项目设计水量项目设计水量 本项目设计每日处理量为 50t/d。 3.1.2 设计进水水质设计进水水质 设计进水水质如下表 3-1 表 3-1 设计进水水质 水质参数 CODCrBOD5SS 氨氮总磷 pH 进水水质 400mg/L 300mg/L 200mg/L60mg/L10mg/L 69 3.1.3 设计出水水质设计出水水质 设计出水水质为：北京市水污染物排放标准 （DB11/307-2005）中的二 级标准，如表 3-2 所示。 表 3-2 设计出水水质 水质参数 CODCr BOD5 SS 氨氮总磷 pH 出水水质 60mg/L20mg/L50mg/L10mg/L0.5mg/L 69 3.2 农村污水处理现状农村污水处理现状 京郊农村生活污水治理的技术和名称都比较多，从工艺原理上可归为两类: 第一类是自然处理系统。利用土壤过滤、植物吸收和微生物分解的原理，又称 为生态处理系统， 常用的有人工湿地处理系统和地下土壤渗滤净化系统等。第 二类是生物处理系统，又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理。好氧生物处理 包括普通活性污泥法、AO 法、序批式(SBR)、膜生物反应器法（MBR）等。随着 污水处理工艺水平的发展，村镇地区污水处理技术革新的发展主要体现在对原 有技术类型的改造、改进及进行适宜的工艺组合两方面。 2010 年北京市新农村建设试点村污水处理工程共涉及 13 个区县，78 个行 政村，34496 户，126010 人，生活污水量 13650 立方米/天，人均收入 8730 元； 这部分村庄污水处理主要采用分散处理、集中处理和接入市政管网三种模式， 其中分散处理共 20 个村，主要集中在山区和丘陵地区；集中处理共 55 个村， 主要分布在平原地区；朝阳高碑店、延庆岔道及房山坟庄等 3 个村接入市政管 网。 上述 78 个新农村共建设污水处理站 130 座，其中已运行 78 座，占 60。污水 处理采用工艺包括生物接触氧化、生物转盘、厌氧生物滤池、湿地、MBR 等 8 种工艺及组合。 污水处理采用工艺主要包括生物接触氧化、生物转盘、厌氧生物滤池、湿 地、MBR、E-CASS、A/O+土地处理等 7 种工艺及组合。其中接触氧化、E- CASS、MBR 等工艺运行费用较高。如房山、怀柔、门头沟、密云等区县采用的 MBR 工艺，该工艺经调试能保证出水满足排放标准，但后期进行换、洗膜等维 护费用较高，给新农村经济带来一定压力。 从目前已经运行的污水处理设施看，大部分处理站污水处理工程缺少运行 记录和水量计量设备，有些村庄仅用水泵或电表来计量运行的情况，既不利于 工程管理，也不利于工程监管。目前运行的污水处理设施，运行费用主要包括 电费和人员费，来源都没有正式渠道，基本都是由村委会垫付，这也是制约污 水处理设施不能正常运行的重要因素。 3.33.3 几种较常见的农村污水处理技术工艺比较几种较常见的农村污水处理技术工艺比较 北京农村地区生活污水组成主要包括洗涤、沐浴和部分卫生洁具排水，水 量因地区性经济程度的差异而不同。生活污水污染物浓度分布范围为： COD：108552mg/L，BOD5：49306mg/L，氨氮：1852mg/L，总氮： 2994mg/L，总磷：1.55mg/L。 北京市水污染排放标准 （DB11/307 2005）中规定排入北京市 II 类水体及其汇水范围的污水执行一级限值；排入北 京市 III、IV 类水体及其汇水范围的污水执行二级限值。 对于农村生活污水处理，国内尚在起步阶段，还没有形成技术规范，污水 利用技术目前缺乏专著、技术规范的参考。农村生活污水具有规模较小，排放 分散、水质污染浓度较城镇波动大，管网收集系统滞后且有些地区收集较为困 难。农村生活污水处理技术多种多样，特别是近年来，在全国各地都在农村生 活污水处理的试点工程，在原有的技术之上开发出了众多的污水处理技术，但 总体上分为生物处理工艺和自然净化处理工艺两大类，自然净化处理工艺主要 包括人工湿地、土壤渗滤等工艺技术。 3.3.1 生物接触氧化工艺生物接触氧化工艺 生物接触氧化工艺在中国和日本农村地区应用较多，其工艺原理是利用生 长在生物填料上的生物膜对污水进行净化处理。接触氧化法是一种浸没型生物 膜法，废水中的有机物被吸附（接触）于滤料表面的生物膜上，被微生物分解 氧化，该法的生物膜经历挂膜、生长、增厚、脱落等更替过程，一部分生物膜 脱落后变成活性污泥，在循环流动过程中，吸附和氧化分解废水中的有机物， 多余的脱落生物膜在二次沉淀池中除去。较高的容积负荷、不需污泥回流、运 行管理简便、对水质水量的骤变有较强的适应能力等是该工艺具有的优点。 就其长期运行状况来看，出水水质相对稳定。但实际运行中存在如下缺点： （1）滤料间水流缓慢、接触时间长、水力冲刷力小，需要定期反冲洗的缺 点；滤料粘滞性较强，水力损失较大； （2）动力耗能较大，运行费用相对较高，基本维持在 1.2 元/m3，远远高 于常规生活污水处理费用； （3）处理效率较低，特别是 TP、TN、NH3-N 等指标远远不能满足现实需要。 另外，在进水 COD 较低的情况下，出水水质较好，但处理效率较低。未能充分 发挥生物接触氧化处理工艺的优点。 （4）由于采用传统的生物污泥，季节耐受性差，水温低时，处理效率低， 污泥沉降性能变差，容易产生泡沫等，影响出水水质。 3.3.2 厌氧生物滤池处理工艺厌氧生物滤池处理工艺 该工艺为厌氧生物滤池为主，自然曝气处理为辅的技术。厌氧生物滤池是 一种淹没式的固定填料生物膜法，即采用填充材料作为微生物载体的厌氧反应 器。经过预处理的废水进人反应器内，逐渐被细菌酸化，最终被产甲烷菌转化 为甲烷。废水与生物膜及悬浮的活性污泥充分接触、吸附并降解有机物，截流 悬浮固体。该项工艺设计为自流系统，无需提升和动力消耗，运行能耗低。此 外，厌氧生物滤池具有生物浓度高、微生物停留时间长、抗冲击负荷能力强、 停止运行后，再启动容易、运行稳定和管理简便的特点。 目前，北京市新农村治污工程建设中 MBR 工艺的应用越来越普遍，水质净 化效果显著。其工艺原理为利用好氧生物处理加膜过滤技术对污水进行净化处 理。其技术原理可概括为生物降解作用和物理截留作用。 但该工艺存在如下问题： （1）该项工艺在运行过程中，管理要求程度高，存在膜污染难管理问 题，膜的定期清洗需要相关技术管理人员操作或聘请公司进行膜清洗外包 服务； （2）投资费用高、动力能耗较大，运行费用高，水处理运行成本为 1.32.0 元/m3。 （3）膜通量不稳定，尽管目前已经能实现自动在线清洗，但对物理性 污染如麻线、纸张、树叶等仍无法清理。严重影响膜的透水率，同时，长 期曝气条件下，膜表面磨损严重，容易出现断丝等问题。而板式膜膜面积 较小，投资费用过高不适合农村地区使用。 3.3.3 人工湿地工艺人工湿地工艺 除二级生物处理工艺外，根据目前农村地区的经济发展状况、污水处理与 水环境保护要求及欧美国家乡村污水治理成功经验的借鉴，人工湿地处理系统 开始在北京市新农村地区治污工程中得以广泛应用。人工湿地是利用人工水生 态系统内多级生物的稀释降解作用来去除或削减水中污染物的方法.北京市新农 村建设试点村治污工程中田各庄村污水处理采用的是人工湿地工艺，工程设计 总规模 200m3/d，停留时间 1.5d，出水排入人工湖作为景观用水，并从中抽取 一部分用于浇灌农作物与绿化。从运行期间具体水质监测平均值如表 3-5 所示。 可以看出，在进水浓度高的情况下，出水中污染物 SS、BOD5、CODcr、NH3- N、TP 与 TN 都很难达到北京市地方标准水污染物排放标准 （DB11/307- 2005）的三级限值。分析出水不达标的原因，主要是因为实际进水水质中污染 物浓度高于设计值，而占地面积不够，因而导致有机负荷偏大，致使湿地工艺 污水处理效率受到影响。而沈阳浑南慧缘新村小区生活污水亦采用人工湿地工 程处理，设计水量为 1000m3， 占地面积 6500m2，停留时间 3d，进水 COD、NH3- N 、TP、BOD5和 TN 平均值分别为 235.3、54.92、5.30、131.4 和 67.62mg/L 情 况下，各项指标平均去除率达到 91.82、98.37、90.19、97.04和 20.32。处理费用较低仅为 0.10.2 元/m3。 但综合分析人工湿地技术，有如下特点和问题： （1）人工湿地技术是充分结合生态技术、生物技术的一体化处理工艺，在 欧美等国家应用较多，也取得了较好的处理效果，但由于国外处理的现状为地 广人稀、冲击负荷小，占地面积大，所以效果较好。但对北京地区来说，该工 艺占地面积大，受季节影响明显，处理效果波动大，因此，该技术不适合北京 城市进程较快的新农村。 （2）湿地处理技术难以管理、控制和修复，属于被动型的处理模式，对于 人口增长较快，污染物日趋复杂的北京新农村，处理效果难以显著提高。 （3）总氮（TN）处理效果差，在湿地系统中，难以形成硝化反硝化、短程 硝化反硝化的环境，同时，由于现在农村污水中总氮有升高趋势，因此，在反 硝化菌的作用下，有机物需求量大，C/N 比不合理，因此，难以高效脱除。 3.3.4 A/O土地渗滤工艺土地渗滤工艺 随着水处理技术的发展和行业标准的提高，单一种类的污水处理技术很难 在空间、时间上同时实现所有污染物的最佳去除率和经济技术指标的最优，因 此，越来越多的组合工艺被应用于新农村污水处理的工程中。其中，A/O土 地渗滤的组合工艺因其处理效果显著和相对投资低的特点，逐渐受到人们的关 注。 3.3.5 各种工艺综合比较各种工艺综合比较 针对京郊地区污水处理，本文对上述 5 种常用工艺的主要污染物平均去除 率进行比较，结果如表 3.3 所示，可以看出水质平均处理效率排序为 MBRA/O土地处理生物接触氧化厌氧生物滤池人工湿地。但从投资成本 上分析，基本如下：MBR人工湿地 A/O土地处理生物接触氧化厌氧生物 滤池。因此，综合分析，现有的工艺存在处理效果好，投资运行费用高；集约 化程度高，运行费用高。而其它工艺则存在占地面积大，处理效果不佳，环境 影响大的问题。 表 3-3 常用污水处理工艺污染物平均去除率 去除率 工艺 CODcrBOD5氨氮SS总氮总磷 生物接触氧化82.9 91.7 79 87.9 37.8 11.8 厌氧生物滤池76.2 86.3 90.2 63.4 24.9 51.5 3.3.6 国外村镇污水处理技术发展经验借鉴国外村镇污水处理技术发展经验借鉴 目前，国外村镇污水处理工艺大体分为两类， （1）自然系统：即利用土壤 作为处理和处置的媒体，包括土地应用、人工湿地、地下渗滤等。 （2）生物化 学处理系统：即结合生化和物化工艺，由池、泵、鼓风机和其它机械装置组成 的系统。大多数欧美国家人口稀少，面积广阔，主要采用土地处理等自然生物 处理技术实现乡村地区生活污水的净化；而挪威等国家在土壤渗透性差而不能 使用土地渗滤系统的地方，常常使用预制的集成式微型生物处理设备。土地资 源紧张的国家常使用生物膜法处理技术进行污水的净化。日本农村污水处理协 会设计、推广的净化槽污水处理装置体积小、成本低、操作运行简单，十分适 用于农村。 国外分散式生活污水处理在理念和工艺、技术上呈现以下发展趋势：（1） 生活污水达标排放与回收再利用并重，尽可能将现地处理水就地利用，以节约 淡水资源；（2）重点研究开发低成本、小型化、集成式污水处理设备；（3） 世界各国都在根据本国国情，因地制宜，大力发展低成本自然处理系统，这也 是农村生活污水处理技术发展的一个重要方向；（4）大量实例表明研究开发组 合生活污水处理工艺前景广阔，单一处理工艺多数情况下无法达到净化要求， 通过组合工艺可以有效解决这一问题。 3.3.7 昌平区农村生活污水处理技术的适宜选择昌平区农村生活污水处理技术的适宜选择 北京农村地区人口较少，分布广而分散，生活污水水质水量波动性大，排 水管网不健全；村镇经济力量相对薄弱；缺乏污水处理专业人员。针对这些现 状问题，在进行污水处理工艺技术选择时，应给予以下几方面的考虑： （1）依据原水水质水量、受纳水体的环境功能与环境承受能力，一般说来， 处理工艺应具有较强的冲击负荷能力； （2）优先采用低能耗、低运行费、低基建费、少占地、操作管理简便的成 熟处理工艺；处理工艺应具有管理简单、运行稳定、维修方便等特点； 人工湿地64.2 75.7 8.2 54.5 5.5 23.7 MBR96.6 92.1 96.8 83.3 33.5 28.1 A/O土地处理84.2 94.4 87 78 79 88.8 （3）所选择的处理工艺应具有可以方便的改变其处理流程的能力，这主要 是为了满足数量众多村镇的各种不同需求； 如：有的村庄地处封闭水体，污水需要脱氮除磷，而有些村庄附近有河流， 这就要求所选择的处理工艺流程能够很方便地创造好氧、缺氧和厌氧环境。 （4）积极慎重地采用经实践证明是行之有效的新技术、新工艺、新材料和 新设备； （5）处理出水水质应符合国家和地方现行的有关规定； 因各村镇经济状况和工程投资情况的差异性，经济条件良好的农村地区， 选用工艺时应重点考虑经济效益、占地面积等其他条件。值得注意的是，当处 理较高浓度的农村污水时，单独应用人工湿地很难达到出水标准。借鉴国外村 镇生活污水治理工艺选择经验，农村地区应考虑主要使用人工湿地/土地渗滤等 自然生物处理技术和投资运行费用较低的生物膜法处理技术/厌氧生物处理技术， 甚至可进行以上述技术体系为主的微型或小型家庭污水处理设备开发和研制； 而对位于水源保护区内、经济状况优越、排水水质标准较高的村镇地区可考虑 采用 MBR 工艺及一些高效组合工艺。 根据农村地区污水处理工艺技术选择要点，结合各污水处理工艺污水处理 效率差异，将几种推荐工艺的性能及适用范围对比分析如表 3-4。 表 3-4 处理工艺对比分析表 工艺名称适用范围 占地面积 /（m2m3） 投资 运行费用（含 维修费） /（元m3） 维护人 员水平 要求 生物接触 氧化 污染程度较高，规模较大的村 镇污水处理 1.22较低0.81.4较高 厌氧生物 滤池 经济水平较低、进水污染物浓 度较低、有高程落差条件、无 闲置土地的村庄污水处理 1.52较低0.30.5一般 人工湿地 村庄周边有闲置荒地、场地开 阔、排放标准要求不高的的村 庄污水处理 10 较低0.10.2一般 MBR 污染程度较高且排放标准较高 的水源地的污水处理 12较高1.32.0高 A/O土 地处理 出水排放标准较高、规模较大 和场地宽敞的污水处理 1.53中等0.81.4高 3.4 本项目工艺选择本项目工艺选择 3.4.1 芽孢杆菌处理工艺芽孢杆菌处理工艺 农村地区居住分散，地区经济力量差异较大， 缺乏污水处理专业人员，其 适宜的污水处理工艺的选用、家庭规模的微型污水处理工艺系统的开发和研制、 完善的农村地区污水处理工程体系的建立任重而道远，应在不断的技术更新中 筛选适宜农村污水处理的工艺模式，在将其应用于实际农村治污工程后进行工 艺优化和创新，由此形成良性循环。 根据昌平区南邵镇农村的特点和新农村建设的要求，本方案推荐芽孢杆菌 生物膜处理技术工艺，选用目前在日本、韩国广泛使用的芽孢杆菌作为优势菌 群，结合独特的生物膜装置，创造性处理高低浓度污水。它和传统的活性污泥 法比较如下图： 由上图可知，芽孢杆菌生物膜处理技术和传统的活性污泥法相比较，存在 着如下优势： 除臭能力好； 氮磷的消除效果好； 有机物 BOD 消除效果好； 省能源，省空间； 剩余污泥少，在较低处理量时可以不做剩余污泥处理； 设备扩建、改造的成本低； 提高了现有设备的处理能力； 运行成本低。 目前在日本和韩国运行的芽孢杆菌生物膜装置的多个实例表明，芽孢杆菌 生物膜相比较传统的活性污泥法，具体的数据差别如表 3-5。 表 3-5 传统活性污泥法和芽孢杆菌生物膜法比较 对比项 传统活性污泥 （A） 芽孢杆菌生物膜法 （B） 优势 (A)-(B) 占地面积100%30.1%69.9% 曝气槽容积100%30.0%70.0% 电力负荷100%43.3%56.7% 年消耗电力100%42.7%57.3% 废水处理量 100 m3/d，原水 BOD2000mg/l，出水 BOD 20mg/l。 根据本工程的具体情况，拟借鉴日本高度处理净化槽技术、农业村落排水 处理技术和内部循环技术，形成针对性的农村村落污水处理技术芽孢杆菌生 物膜处理技术。 芽孢杆菌生物膜处理技术正是针对传统污水处理方法存在的不足所提出的 污水生物处理改善技术，即生物增强技术(Bioaugmentation)，指为提高处理系统 的处理能力，向该活性污泥体系投加从原系统中分离出来的高效菌或外源引进 菌种从而实现对目标污染物高效去除的方法。所投加的菌种一般是通过直接生 物降解作用与污染治理体系中原有的细菌共代谢作用来完成对目标污染物的去 除。生物强化技术的核心在于高效菌种的筛选，芽孢杆菌正是目前高浓度有机 废水处理领域备受关注的一种高效菌，具有絮凝性好、耐酸碱、抗冲击负荷、 耐受强烈的温度变化等优点，已在日本、韩国等国家广泛使用。 3.4.2 芽孢杆菌处理工艺特点及应用芽孢杆菌处理工艺特点及应用 芽孢杆菌（bacillus） ，细菌的一科，俗称土壤菌，是一种天然的微生物， 特指能形成芽孢（内生孢子）的杆菌或球菌，一般为好氧或兼性厌氧菌，革兰 氏染色呈阳性。在某种环境下，菌体内的结构发生变化，经过前孢子阶段，形 成一个完整的芽孢。包括有芽孢杆菌属、芽 孢乳杆 菌属、梭菌属、脱硫肠状菌属和芽 孢八叠球菌属等。在芽孢杆菌属中，对种的 划分是以菌体的大小、孢子的形状及其在菌 体内的位置、糖的利用及其产物、能否还原 硝酸，以及在高浓度的食盐条件下能否生长 等为依据，代表种是枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis） 、纳豆芽孢杆菌、地衣芽 孢杆菌、腊状芽孢杆菌。 芽孢杆菌在水处理过程中具有以下突出优势： （1）对外界有害因子抵抗力强。芽孢的原生质外围有三层膜，从内到外是 厚的皮层（cortex） 、孢子壳和孢子外膜。独特的结构决定其对热、放射线和化 学物质等有很强的抵抗力，能广泛存在于各种环境。在对高浓度有机废水处理 过程中，芽孢杆菌对高低温和高盐等环境有很好的适应性，并对酸碱环境适应 性强。 （2）絮凝性好。芽孢杆菌菌体外包有一层或多层荚膜，由于其含羧基和羟 基等多种极性功能团，可通过离子键、氢键和范德华力同时吸附多个胶体颗粒， 在颗粒间产生架桥现象，从而形成三维结构，有利于吸收悬浮颗粒和胶体物质， 这是该菌能起絮凝作用的主要原因，如胶质芽孢杆菌能絮凝 Pb，Mn 和 Cr 等金 属离子，去除淀粉废水、制药废水和生活污水中的固体悬浮颗粒及对墨汁溶液 进行脱色，效果显著高于其他微生物多糖和传统的化学絮凝剂，是良好的生物 絮凝剂生产菌种。 （3）去碳（COD）功能。芽孢杆菌具有丰富的蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶、 纤维素酶、脱氢酶、脱羧酶、氧化酶等，能强烈的分解碳系污染物，分解蛋白 质和复杂多糖，对水溶性有机物分解也有重要的作用。 （4）去氮、脱硫功能。芽孢杆菌可利用其丰富的酶，强烈分解氮系、硫系 污染物，净化水体。应用芽孢杆菌为主导菌的复合微生态体系，可增加溶解氧 (DO)，快速显著降低 NH4+-N、NO2-N 及 H2S，改善环境。 （5）硝化作用。NO3-在芽孢杆菌作用下，经 NO2-，NO，N2O 被还原为 N2。即芽孢杆菌是好氧菌和兼性厌氧菌，以分子氧为载体，在供氧不充分的时 间与空间，可以利用硝酸盐或亚硝酸盐为最终电子载体产生 NO2-N 和 N2，而 起反硝化作用，将硝酸盐移出系统外，从而有效解决总氮处理问题。 基于芽孢杆菌本身具有的特性，采用芽孢杆菌处理废水有效解决了活性污 泥法处理污水时常见的污泥膨胀、低温时处理效果下降等问题。枯草芽孢杆菌 与活性污泥法相比处理过程中无臭气产生，且产生剩余污泥量减少 50%。以城 市污水为例，与活性污泥法相比，建设投资及运行成本均减少 20%以上，且在 水温低于 10的情况下，依然可保证出水全部指标达到GB18918-2002 “一级 A”或“一级 B”标准。 在工程应用上，目前采用枯草芽孢杆菌处理废水用于实际工程治理主要集 中在日本和韩国，我国也开始引进该技术用于垃圾渗滤液、高含盐废水、化工 废水、生活污水等。其中日本全部应用在产业废水领域；韩国在产业及市政均 大规模采用。日本自 1996 年起开始使用，迄今已有几百家企业采用枯草芽孢杆 菌处理废水，行业遍及水产及海产品加工、乳制品、饮料、屠宰、酿造、餐厨、 制药、制糖、食品加工、养殖、化工、洗涤、调料加工等，处理规模最大为 2500m/d。韩国自 1997 年引入后，发展较快，目前已成为其国内主要采取的处 理工艺之一。现用枯草芽孢杆菌处理废水涉及的产业主要有乳制品、动物养殖、 水产加工、油脂加工、饮料、快餐、医疗、屠宰等；此外在城市污水、垃圾渗 滤液处理、集中化粪池污水处理等领域也得到了大规模应用。世界最大的化粪 池污水处理设施釜山市污泥处理场，2005 年将原有活性污泥法处理 3500m/d 污 水设施，改用枯草芽孢杆菌进行处理；2003 年起城市污水处理设施开始大规模 推广枯草芽孢杆菌技术，具有代表性的工程集中在 P yong 市，处理规模在 50000m/d 。目前使用枯草芽孢杆菌进行改造的工程最大处理规模为 900000 m/d。 我公司在浙江利用芽孢杆菌生物膜技术处理垃圾渗滤液，不经稀释，直接 处理垃圾场原始渗滤液，结果发现：分解水体中有机物速度快，COD 的去除率 高 90%左右，NO2-N 则可达到 99%，对碳氮比要求低，污泥浓度高，呈现球型。 特别是即使 pH 发生重大变化，污泥浓度依然增长，且絮凝效果极好，出水清 澈透明，经测定芽孢杆菌的浓度约为 30-40%。 芽孢杆菌能改善水体水质、减少病害发生的特性目前也引起人们的关注。 芽孢杆菌进入养殖水体后，能将养殖动物的排泄物、残存饲料、动植物残骸等 有机物迅速分解为二氧化碳、硝酸盐、磷酸盐等，为单细胞藻类生长繁殖提供 营养；而单细胞藻类进行光和作用又为有机物氧化分解、微生物及养殖生物的 呼吸提供溶解氧，由此构成一个良性生态循环，使水体中的菌藻趋于平衡，从 而维持良好的水质条件。此外，芽孢杆菌还可以通过释放抗生素抑制病原菌的 生长，或通过机体的细胞免疫和体液免疫，如提高干扰素和具噬细胞的活性， 刺激产生非特异性免疫因子。对于虾养殖水体来说，投入芽孢杆菌能增加沉积 物好氧菌数量，抑制弧菌数量，加快有机物的分解过程，从而有效控制弧菌病 的发生。 高效芽孢杆菌生物转盘系统增强了传统的活性污泥法废水处理系统的功能。 利用生物转盘培养的高浓度的芽孢杆菌能够处理传统污泥法没法处理的高浓度 有机废水，在消除氮、磷及恶臭等方面具有划时代的意义。 高效芽孢杆菌生物转盘系统系统具有很强的负荷能力，它可以在不稀释的 状态下很好的处理高浓度有机废水(BOD)，氮磷的出去率也很高，芽孢杆菌首 先成为生物转盘的优势菌群，且整个系统不需要进行持续投加芽孢杆菌，主要 因为芽孢表面分泌一种酶，可抑制其它细菌等的快速增长。去除恶臭的能力变 强(不需要除臭设备)。同时由于污泥的絮凝和沉淀性变好。剩余污泥减少，这 样就降低了污泥处理成本。 3.4.3 芽孢杆菌处理工艺流程芽孢杆菌处理工艺流程 芽孢杆菌生物膜处理技术工艺流程框图见图 1。 生活污水进口 格栅/配水槽 生物膜转盘 出水回用 内回流 一体化曝气槽剩余污泥回用 图 1 工艺流程框图 3.4.4 工艺说明工艺说明 本工程采用芽孢杆菌生物膜工艺，该系统包括格栅池、生物膜转盘系统和 远程监控系统，设计污水由村落内部污水管网引至污水处理站，经格栅后进入 一体化高效生物转盘，一体化高效生物转盘是由转盘和高效芽孢杆菌组成，转 盘在池内按一定速度进行转动，随着这个过程，附着在转盘上的污泥进行好氧- 厌氧过程。池内设置内回流，利用回流泵实现。生物转盘池设计停留时间约 4 小时，内置转盘，并投加芽孢杆菌，提高处理效果。并在池底布置曝气系统， 起到搅拌作用，加大污水的流动能力；在供氧不足时，还可以提高供氧量。主 要去除有机物（COD、BOD） ，同步脱除氨氮和磷进行硝化反硝化反应，最后在一 体化装置中进行沉淀分离，然后排水回用。 4.主要构建筑物和设备主要构建筑物和设备 4.1 主要构建筑物主要构建筑物 4.1.1 格栅井格栅井 格栅井井底标高根据管道标高确定，格栅采用移动耙式格栅，能有效去除 树叶、废纸、砂石等杂物，具有自清扫功能，清扫后的杂物自行掉落于废弃物 收集桶内，装满后由人工收集后有效尺寸为 2.01.02.0m；配栅隙 5mm，安装 角度 70。 格栅后配置潜水泵 2 台，1 用 1 备，功率 1kW。运行时间为 8 小时。液位 浮球自动控制开启。 4.1.2 缺氧池缺氧池 设计缺氧池停留时间为 4h 缺氧池的设计尺寸为：2m2m2.5m 4.1.3 好氧池好氧池 设计好氧池的停留时间为 6h 缺氧池的设计尺寸为：2m3m2.5m 4.1.4 沉淀池沉淀池 设计沉淀池的尺寸为：2m2m2.5m 4.1.5 污泥池污泥池 设计污泥池的尺寸为：2m2m2.5m 4.2 主要设备主要设备 4.2.1 生物转盘生物转盘 本系统采用 AT-1024 型生物转盘，特殊网状构造，材质为聚偏二氯乙烯 （PVDC） ，该材质耐酸、耐碱、耐腐蚀，耐高温。同时，经拉丝后，密度仅为 0.050.06kg/m3。所以，总驱动功率较小。 AT-1024 主要参数： 外观尺寸 3121L1330W1515H， 处理规模为 165 吨/天。 盘体 1/3 浸没在污水中。 该生物转盘每日可去除 75kgBOD5。 该生物膜自行更新，不需要反复投加芽孢杆菌。 生物转盘 0.4kw。24 小时运行。转速为 520 转/min。 外置回流泵：功率 1kw，2 台，一用一备，8 小时运行。 在初始运行时投加营养剂 1 次。 污泥回流比正常运行时 1：1，而冬季运行时 1：2。 图图 4-1 转盘接触体转盘接触体 图图 4-2 高效生物膜高效生物膜 图图 4-3 生物转盘装置生物转盘装置 4.2.2 格栅机格栅机 格栅机主要是为了阻截污水中的较粗大的悬浮污染物，如木头、塑料、大 型垃圾等，保证后续处理设备的正常进行。 栅距：5mm 功率：0.37kw 数量：1 台 4.2.3 进水提升泵进水提升泵 进水提升泵主要是将经格栅机处理后的污水提升到缺氧池中。一共配备两 台，进水提升泵的安装方式采用液下自动耦合式安装，它的控制方式是根据集 水池液位，由 PLC 自动控制，水泵按顺寻轮值运行，也可现场手动控制。 流量：10m3/h 扬程：10m 功率：0.75kw 数量：2 个 4.2.4 搅拌器搅拌器 搅拌器主要是用在缺氧池中，推进搅拌含有悬浮物的污水，创建水流，加 强搅拌功能，防止污泥沉淀。 功率：0.75kw 数量：1 个 4.2.5 污泥提升泵污泥提升泵 污泥提升泵主要是将剩余污泥输送到后处理。 流量：10m3/h 扬程：10m 功率：0.75kw 数量：1 个 4.2.6 曝气系统曝气系统 曝气的目的一是供给微生物新陈代谢所需的氧量，二是使污泥和废水充分 混合，达到搅拌的目的。曝气系统主要由曝气机、曝气头和曝气管道等组成。 曝气机：进气量 22m3/h 功率 1.5kw 曝气头：100 个 曝气管道：若干 4.2.7 风机风机 风机主要用在曝气中的鼓风作用，采用罗茨鼓风机。它的特点是在最高设 计压力范围内，管道阻力变化时流量变化很小，工作适应性强，故在流量要求 稳定阻力变动幅度较大的工作场合，可予自动调节，且叶轮与机体之间具有一 定间隙不直接接触，结构简单，制造维护方便。 风量：0.46m3/min 功率：1.2kw 数量：1 台 4.3 主要构建筑物汇总主要构建筑物汇总 表 4-1 主要构建筑物汇总表 序号名称体积(m3)数量 1格栅井2.01.02.01 2缺氧池222.51 3好氧池232.51 4 沉淀池222.5 1 5污泥池222.5 1 4.4 主要设备汇总主要设备汇总 表 4-2 主要构建筑物汇总表 序号设备名称简要规格单位数量 一污水处理系统 1生物转盘 0.4kw 套 1 2格栅机栅隙 5mm，0.37kw，个 1 3进水提升泵 Q=10m3/h，H=10m，0.75 kw 个 2 4搅拌器 0.75kw 个 1 5污泥提升泵 Q=10m3/h，H=10m，0.75 kw 个 1 6曝气系统套 1 7罗茨鼓风机Q=0.46m3，1.2kw个 1 8管道、阀门若干 二配电系统 1电磁流量计 2 2配电箱 1 5.辅助专业设计辅助专业设计 5.1 土建设计土建设计 5.1.1 主要设计规范、设计依据主要设计规范、设计依据 *给水排水工程结构设计规范 （GBJ69-84） *建筑地基基础设计规范 （GB50007-2002） *构筑物抗震设计规范 （GB50191-93） *砌体结构设计规范 （GB50003-2001） *混凝土结构设计规范 （GB50010-2002） *建筑结构荷载规范 （GB50009-2001） *钢结构设计规范 （GBJ17-88） 5.1.2 土建设计土建设计 污水处理站宜设在村落一角，便于污水收集及处理后排放，并与民居保持 一定距离，按照工艺要求进行总平面布置，便于日常运行和管理。由于地区地 下水位因素，在设计时芽孢杆菌活性污泥法处理系统时采用半地上设施，无需 进行地质勘探。 格栅井采用砖混结构。砖混结构采用墙下条形基础，地面下采用 M7.5 水泥 砂浆，MU10 普通机制粘土砖；地面上部采用 M5 混合砂浆，MU7.5 普通机制粘土 砖。 本工程建筑物为丁类建筑，构筑物为丙类建筑物，本工程抗震设计暂按基 本烈度七度考虑，除进行必要的抗震计算外，着重采取构造措施。施工图设计 阶段，将根据详勘地质报告所提供的建筑场地类别、砂（粉）土液化程度等详 细资料，进一步完善抗震设防措施。 5.1.3 主要建筑材料主要建筑材料 生物转盘基础：水泥采用 425普通硅酸盐水泥，混凝土强度等级为 C30， 抗渗标号为 S8，垫层采用 C10 素混凝土。 5.2 电气设计电气设计 5.2.1 主要设计规范、设计依据主要设计规范、设计依据 *污水处理工艺对设备的运行要求 ； *工业与民用供配电系统设计规范 （GB5005295） ； *低压配电装置及线路设计规范 （GB5005495） ； *通用用电设备配电设计规范 （GB5005593） ； *工业企业照明设计标准 （GB50034-1992） ； *工业企业民用供配电系统设计规范 （GB50054-92） 。 5.2.2 设计范围设计范围 本工程电气设计包括污水处理站区的动力、照明设计，主要内容如下： （1）污水处理站用电设备的电气负荷计算； （2）低压供、配电系统设计； （3）动力电缆和照明电线（缆）敷设； 以污水处理站内配电柜为界，配电柜以内为本设计范围。 5.2.35.2.3 供配电系统供配电系统 污水处理站设一路供电电源： 220V、50Hz。配电系统采用三相五线制、 单相三线制，接地保护系统为 TN-S 系统。 电力电缆选用 VV 型、VV2 型；控制电缆选用 KVVP 型；照明选用 BVV 型。 6.环境保护环境保护 施工期间，由于管沟开挖等，会破坏原有植被，造成新的水土流失；同时， 土石料堆放等，会造成占用道路的现象；此外，施工期间机械开挖、砼浇筑、车 辆运输及管道运输、安装等，会存在一定的噪声、扬尘污染，对周围环境会产生 一定影响，对此可采取以下措施予以消除或减免施工所造成的环境影响。 （1）在施工期间，要尽可能减少管沟周围的植被破坏，对施工中扰动的土体要 及时进行平整、恢复； （2）对施工中临时堆放的土体、沙石要实施必要的防冲措施，对固体废弃物要 集中堆放； （3）对施工中产生的废水及其他有害物质要进行集中处理，抑制扩散。 7.劳动保护与安全劳动保护与安全 （1）建立健全安全及劳动保护制度，制度上墙，公示于众，监督执行。 （2）维护管理人员同时负责安全检查，设施巡回检查，发现隐患及时整改。 （3）地下式或者半地下式构筑物均设有顶盖或护栏。 （4）危险处用明显标记标明。 （5）施工机械噪声应进行防噪处理。 8.经济分析经济分析 8.1 建设项目总投资建设项目总投资 表 8-1 污水处理项目总投资概算表 序号工程或费用名称建安工程费（万元） 第一部分 工程费用37.78 1土建费用3.43 2设备费用34.35 第二部分 其他费用5.725 1 建设单位管理费0.56 2 勘测设计费3.28 3 竣工图编制费0.17 5 工程建设监理费1.5 7 施工人员意外伤害保险费0.045 8 工程保险费0.17 工程总投资43.505 表 8-2 污水处理项目土建预算表 序号名称体积(m3)数量 价格（万元） 1 格栅井 2.01.02.010.28 2 缺