承德市生活污水处理研究

承德市生活污水处理研究摘要：伴随着社会经济的迅速发展，城市生活水平也得到了提高，城市用水增加的同时，污水的排放量也不断增多，而且污水的构成也错综复杂，不仅污染了水环境，也对周围其他环境带来了严重的影响。所以，处理城市生活污水至关重要。本文主要分析了承德市生活污水处理的工艺流程，以期为我国城市生活污水处理提供参考。关键词：生活污水；污水处理；承德市；工艺Absrtact:withtherapiddevelopmentofsocialeconomy,thestandardoflivingincitieshasalsobeenimproved,theamountofsewagedischargehasbeenincreasing,andthecompositionofsewageiscomplicated,whichnotonlypollutesthewaterenvironment,butalsoincreasestheamountofsewagedischarge.Ithasalsohadaseriousimpactontherestoftheenvironment.Therefore,thetreatmentofmunicipaldomesticsewageiscrucial.ThispapermainlyanalyzesthetechnologicalprocessofdomesticsewagetreatmentinChengdeCityinordertoprovidereferencefordomesticsewagetreatmentinChina.Keywords:domesticsewage;sewagetreatment;ChengdeCity;process

目录前言 41.设计概述 41.1设计水质、水量 41.1.1污水具有以下特征： 41.1.2设计进水水质 41.1.3设计出水水质 51.2设计依据 51.3设计原则 51.4方案选择及工艺流程 61.4.1方案选择 61.4.2工艺流程 61.4.3污泥的最终处置 72设计计算 72.1格栅 72.1.1设计说明 72.1.2设计计算 72.2平流沉砂池的设计计算 82.3SBR池 102.3.1设计说明 102.3.2设计计算 102.4污泥浓缩池 132.4.1设计说明 132.4.2设计计算 132.5水力损失计算 143平面布置、高程布置以及费用计算 153.1平面布置 153.2高程布置 153.3费用计算 154运行管理及工程概算 174.1人员编制 174.2运行条件及管理 18结论 19参考文献 20致谢 21前言城市生活污水处理历来是城市发展过程中必须应对的重要问题，城市生活污水是否处理到位直接关系着城市居民工作、生活和身体健康，在市政建设中必须给予高度重视。当前，承德市经济快速发展，城市规模不断扩大，随之而来的城市生活污水排放量大幅上升，给城市污水处理和环境保护带来巨大压力，城市生活污水处理暴露出诸多问题。面对这种情况，本文从促进城市健康发展的全局出发，找出有效的工艺流程来解决承德市生活污水处理问题，不断提升城市居民生活质量，促进现代城市健康发展。1.设计概述1.1设计水质、水量本设计主要是处理承德市生活污水，氮磷含量较高。生活污水量按生活用水量的90%取值，算得平均污水量约为80000立方米，废水流量变化系数为1.3（【室外给水设计规范】）。污水厂所处地的风向为东风。生活区排水体制采用生活污水与雨水分流排放，生活污水排至区内污水处理站。1.1.1污水具有以下特征：污水中COD、BOD、SS含量不高，不属于高浓度有机废水，易降解。污水中的氮、磷含量较高，脱氮除磷是污水处理的关键部分。1.1.2设计进水水质设计进水水质结合承德市所在地区典型生活污水，本工程设计进水水质指标如表1．表1进出水水质指标表（单位：mg/L）项目SSCODCrBOD5NH4+-NTP污水水质2003001504515排放标准3010030251排放标准：承德市污水处理厂污染物排放标准。1.1.3设计出水水质设计出水排人GB3097中三类水体，执行GB20426-2006

《污水综合排放标准》中二级标准，其主要水质指标如表3.2．表2工程设计出水水质指标（mg/L）指标CODCrBOD5SSNH3-NTPpH数值≤100≤30≤30≤25≤16-91.2设计依据（1）《中华人民共和国水污染防治法》（2）《污水综合排放标准》（GB20426-2006

）（3）《给排水设计规范》（4）《建筑给排水设计规范》（GBJ15-88）（5）《混凝土结构设计规范》（GBJ10-89）（6）《室外排水设计规范》（GB50014-2006）（7）《给水排水制图标准》（GBT50106-2001）1.3设计原则工艺方案的选择对于生活污水处理设施的建设、确保处理设施的处理效果和降低运行费用发挥着最为重要的作用，因此需要结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择技术可行、经济合理的处理工艺技术，经全面技术经济分析后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在废水处理设施的总体工艺方案确定中，遵循以下原则：（1）所选工艺必须技术先进、成熟，对水质变化适应能力强，运行稳定，能保证出水水质达到工厂使用标准及国家废水排放标准的要求；（2）所选工艺应减少基建投资和运行费用，节省占地面积和降低能耗；（3）所选工艺应易于操作、运行灵活且便于管理。根据进水水质、水量，应能对工艺运行参数和操作进行适当调整；（4）所选工艺应易于实现自动控制，提高操作管理水平；（5）所选工艺应最大程度减少对周围环境的不良影响（气味、噪声、气雾等）。1.4方案选择及工艺流程1.4.1方案选择本设计采用污水→沉砂池→SBR反应池→消毒预备→出水工艺，SBR法是应用最广泛的方法，主要优点是构筑物少，投资省，占地少，设备少，维护方式渐变：一般不舍调节池，多数情况下可省初沉池，没有二沉池，没有污泥回流系统。（不设初沉池，增加了后续处理的反应负荷，对于大水量，设初沉淀池更好一些，因为初沉池可以去除SS40%~50%，去除BOD20%~30%,而且由于不设初沉池，后续处理的曝气量会很大，耗电量大大增大）。曝气时间短、效率高：SBR曝气池属完全混合间歇反应器（CMB），反应时一般不进水。从反应时间来看，不同时间曝气池内混合液为完全混合，但池内有机物和微生物浓度随时间在不断变化，有机物浓度随时间的增加而减少，微生物浓度则随时间的增加而增加，属理想推流。因而曝气时间短且效率搞。耐冲击负荷能力强：SBR虽属完全混合的理想推流，但不同的排出比可也可起到调节稀释作用，废水进水水质和水量的逐时变化，在一个周期内，由于在进水阶段是被均化，故可不设调节池而可稳定地去除有机物。1.4.2工艺流程通过分析可以知道SBR处理污水处理主要由：格栅，沉砂池，SBR池，等构筑物构成，结合相关知识可以得到SBR法处理城市污水的工艺流程。工艺流程图如下图：图1工艺流程图由上图工艺流程简图可以看出，废水先经过格栅的预处理，处理掉废水中的较大的废物，然后废水流入沉砂池进行第一次沉淀处理，废水中的废物再重力的作用下和水分离。在一沉池中处理完后进入SBR池，在SBR池中废水和微生物反应进行净化，从而达到净化的目的，随后进入消毒池进行进一次净化，沉砂池和SBR反应池中产生的污泥运走，水从消毒池中出来，最后处理好的清水进入清水贮存池中存储。1.4.3污泥的最终处置⑴污泥单独填埋或与可降解城市垃圾一起填埋是一种可以考虑的方法。⑵通过焚烧可回收能量，焚烧可破坏污泥中所有的病原体并完全氧化有毒的有机物。⑶做建材污泥的污染在于其化学组分的可变性，若采用一定方法使其组分固定，则可减少造成的污染。2设计计算2.1格栅格栅是由一组或数组平行的金属栅条制成的金属框架，斜置在废水流经的渠道上，或泵站集水池的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物，以免堵塞水泵和沉淀池的排泥管。2.1.1设计说明假设采有机械式格栅（锐边矩形），组数为4组栅前流速V=0.8m/s，0.6~1.0m/s安装倾角α=60o60o～90o格栅间隙e=20mm，属于中格栅2.1.2设计计算（1）过栅水头损失h2h2=h0·k=§sin60°×3=0.081m§=2.42×（）经核算h2位于0.05～0.15m内，符合标准（2）栅条间隙数n（3）栅槽总宽度BB=S（n-1）+bn=10×（40-1）×10-3+20×10-3×40=1.19≈1.2m（4）进水渠道渐扩部分长度L1，取B1=0.3m核算：①B>B1②V1==0.72m/s栅前流速0.6～1.0m/s故符合标准③B/B1≥1.2符合标准（5）栅槽总长度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）栅槽总高度H=h0+h1+h2=0.3+0.4+0.81=0.781m（7）栅渣量所以采用机械格栅2.2平流沉砂池的设计计算目前，应用较多的沉砂迟池型有平流沉砂池、曝气沉砂池和钟式沉砂池。本设计中选用平流沉砂池，它具有颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排沙较方便等优点。已知参数Qmax=1.034m3/s停留时间t取30s。1.长度设v=0.3m/s则2.水流断面积3.池总宽度设n=2格，每格宽b=1.8m4.有效水深5.沉砂斗所需容积设：T=2dX=3m3/（10m3），L6.每个沉砂斗容积设每一分格有2个沉砂斗7.沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a1=0.5m,斗壁与水平面的倾角为60º，斗高h3’=沉砂斗上口宽：（长=宽）沉砂斗容积：8.沉砂室高度采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗。9.池总高度设超高h1=0.3m沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵，送至砂水分力气，脱水后的清洁砂砾外运，分离出来的水回流至泵房吸水井。2.3SBR池SBR是序列间歇式活性污泥法（SequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess）的简称，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。2.3.1设计说明拥有着自控能力好，占地面积小，良好的脱氮出磷效果，有效地抑制污泥膨胀，耐冲击负荷等优点，是中小型污处处理厂采用的工艺首选。随着科技水平的不断发展，SBR工艺的基础上不断涌现出许多的新型工艺。2.3.2设计计算（1）运行周期反应器个数n1=4，周期时间t=6h，周期数n2=4，每周期处理水量5000m3进水时间根据滗水器设备性能，排水时间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）曝气池滗水高度h1=2.2m，安全水深ε=0.5m，沉淀时间：曝气时间ta=反应时间比：e=ta/t=2.7/6=0.45曝气池体积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数，典型值为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曝气池污泥龄θc取25d，活性污泥产率系数Y取0.6，污泥自身氧化系数kd取0.06，曝气池体积：D=32其中D为直径，（3）复核滗水高度h1，SBR曝气池共设4座，n1=4，有效水深H=5m，滗水高度h1设定滗水高度2.2m复核结果与及设定值相同（4）复核污泥负荷（5）剩余污泥产量：污泥由生物污泥和非生物污泥组式。剩余非生物污泥△xs计算公式：剩余污泥总量（6）复核出水BOD5设计需氧量设计需氧量包括氧化有机物需氧量，污泥自身需氧量，氨氮硝化需氧量和出水带走的氧量。有机物氧化需氧量系数a'=0.5，污泥需氧系数b'=0.12。氧化有机物和污泥需氧量AOR1为：进水总氮N0=45mg/L，出水氨氮Ne=15mg/L，硝化氨氮需氧量AOR2反硝化产生的氧量：总需氧量AOR=AOR1+AOR2-AOR3=11712+9468.56-5521.36=15659.2.kg/d=652.4kg/h（8）标准需氧量SOR微孔曝气头安装在距池底0.3m处，淹没深度H=4.7mρb=p+9.8×103H=1.47×105pa空气用量p=SOR/（0.3EA）=938.4/（0.3×0.2）=15640m3/h=260m3/minSBR总高H总=5+0.5=5.5m2.4污泥浓缩池2.4.1设计说明浓缩后的污泥含水率一般为95～97％。污泥浓缩中所排出的污泥水含有大量有机物质，一般混入原污水一起处理；不能直接排放，以免污染环境。2.4.2设计计算进水污泥含水率P1=99.5%污泥固体负荷qs=28kg/m2d浓缩后污泥含水率P2=98%浓缩停留时间T=4hQw=SBR的污泥量=8764㎏/d采用4个池（1）表面积池子直径D==8.9m（3）水力负荷m3/（m2·d）（4）有效水深h1=uTT为水力停留时间10～18h，T为10hh1=25.78×符合标准（5）污泥池容积（6）浓缩池浓缩后总的排泥量m3/d（7）贮泥所需容积V2V2=QW2·tt取值为4～8hV2=109.05×①泥斗容积r1为1-2ｍr2为0.5-1ｍ取r1＝1.5ｍ，r2＝1ｍh4=1.732×0.5=0.866 ②池底沉降③池底可贮泥容积2+·V1+V22]=7.1总贮泥量VW=V4+V3=7.1+4.31=11.41核算VW=15.41＞V2/2（8）浓缩池高度HH=h1+h2+h3+h4+h5=13.436m每个浓缩池排水量Q=QW湿-QW′=327.15/d2.5水力损失计算高程计算原则：根据高程布置的原则，为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为宜，为此，必须精算出污水流动中的水头损失。表3水力损失计算汇总表处理单元沿程损失局部损失其它损失总损失出水-SBR1.51651.30860.30193.127SBR-调节池0.77032.3080.71493.7977调节池-泵房0.28722.038902.3261泵房-格栅0.17131.65310.0811.9054格栅-进水0.14950.667100.81663平面布置、高程布置以及费用计算3.1平面布置该污水处理厂为新建工程，总平面布置包括：污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置，各种管线、管道及渠道的平面布置，各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则。处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑，以便于节约用地和运行管理工艺构筑物（或设施）与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异，分别相对独立布置，并协调好与环境条件的关系（如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等）。构（建）之间的间距应满足交通、管道（渠）敷设、施工和运行管理等方面的要求。3.2高程布置充分利用地形地势及城市排水系统，使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物，排出厂外。协调好高程布置与平面布置的关系，做到既减少占地，又利于污水、污泥输送，并有利于减少工程投资和运行成本[15]。做好污水高程布置与污泥高程布置的配合，尽量同时减少两者的提升次数和高度。协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计，既便于正常排放，又有利于检修排空。高程布置参见附图——高程布置图3.3费用计算投资包括池体构筑物费用，管道费用，设备费用，不可预见费用，每部分投资见下列各表。表4池体构筑物投资表池体构筑物尺寸（m×m×m）体积（m3）价格（万元）格栅4.17×0.781×1.222.560.9024沉砂池40×20×5.312720508.8SBR池D=32，H=4.521704868.16污泥浓缩池D=8.9，H=11.75013200.52合计1578.3824表5设备投资表名称数量价格（万）功率其他参数污泥泵100ZQ-3830.4860kw污泥量200m3/h鼓风机RD-15035.108kw空气260m3/min污水泵400TSW-530I30.360.28kw板框式压滤机BAMY60/870-V26.001.5kw机械格栅HG-120047.20污泥搅拌设备ZJ-700612.001.8kw浓缩机NX-2416.202kw合计37.34表6管道投资表管路名称长度（m）管径（mm）投资（万元）材质污水管66870037.211钢管污泥管626.5DN65-10200.738钢管超越管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钢管雨水管2665PC-AB600（110）59砼管空气管345UPVC排水管d1100.025塑料管栅渣外运管50.52000.7113钢管合计105.624运行管理及工程概算4.1人员编制城市生活污水处理站基本管理人员共6名包括分析化验人员、操作管理人员和主管工程师。1.分析化验人员：分析化验人员必须具备一定的分析化验方面的专业知识，能够准确、熟练地完成各项水质指标和污泥指数的监测分析，提供可靠、准确的化验数据。同时化验分析人员必须对污水处理系统有足够的了解，熟悉水质、水量冲击及污水处理系统的运行规律，对分析化验结果有一定的预见和分析能力，而且还必须熟练操作处理站的各种自动精密仪器，以及能够对其进行日常的维护和校正。分析化验人员本处理站设4人。其分析项目一般有：1.化学需氧量（COD）2.生物需氧量（BOD）3.悬浮物（SS）4.总磷总氮5.污泥浓度（MLSS）6.pH2.操作管理人员：操作管理人员必须掌握以下几点：①了解污水处理站的系统构成和运行规律；②熟悉各种动力设备、仪器仪表、管线及阀门的作用和位置；③准确掌握所有设备和阀门的手动操作方法和操作规程；④准确掌握各种设备的工作状态（正常/异常），能应付一般的突发事件；⑤能够按操作规程准确实施设备操作状态的调整和各个构筑物操作参数的变更；能根据监测数据判断运行效果，本处理站设2个管理操作人员。3.主管工程师：主管工程师是必不可少的核心管理人员，必须充分理解处理工艺，有一定的运行管理经验，必须做到：①熟悉常规项目的分析化验方法，能够指导分析化验人员按规定进行监测，并能根据污水处理的实际水质水量变化情况及时更改或制定新的化验分析计划；②熟练掌握污水处理的操作规程，能够根据实际水质水量或季节因素的变化，更新操作规程；③对整个处理系统有较全面深入的认识，能够根据实际生产情况的变化和水质水量的变化，调整污水处理系统的运行参数，使其效用充分发挥，达到最佳运行效果。④掌握设备、仪器仪表及控制系统的操作、维护和管理。本工程设1名主管工程师。4.2运行条件及管理SBR是一种理想的时间序列推流式反应器装置,虽然在每个反应周期内,SBR是完全混合的,但在反应器内按时间存在一个梯度,这种梯度是按时间序列变化的。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技术,这种特性使得SBR对污染物具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。只有充分了解了SBR的特性才能在调试及运行过程中将SBR的优势发挥出来。SBR的运行控制和普通活性污泥法类似,主要控制进料量、进料浓度、曝气量、污泥浓度和污泥停留时间,但由于其工艺及结构与一般的活性污泥法有所不同,在运行控制上有其特殊的操作要点,除对以上参数进行控制外,对滗水量、曝气时间、周期时间等参数的控制也很重要。由于来水量和来料浓度是不断变化的,需要根据实际情况对各控制参数进行调整,从而保证反应器达到最佳处理效果,尤其在设施工艺调试阶段更为重要。在向反应器充水的初期,反应器内污染物的浓度较低,随着污水的不断投入,污染物的浓度将不断提高。在相同时间内向反应器投入的污染物数量越大,污染物的积累量也越大。如果所处理的污水中含有有毒物质,则有毒物质的积累会对反应器内污泥的活性造成抑制。为克服有毒物质积累过多对后续的生化处理过程产生不利的影响,应控制充水时间的长短。即当污水浓度越高,污染物毒性越大,应适当延长充水时间,以防止对活性污泥微生物的抑止作用。充水时间还和运行过程中所采用的曝气方式有关系。当采用限量曝气方式时,充水时间应适当取长一些;当采用非限量曝气方式时,充水时间可适当取短一些。沉淀过程的功能是澄清出水、浓缩污泥。沉淀期所需的时间应根据污水的类型及处理要求而具体确定。由于SBR系统污泥沉降性能良好,SVI一般在100mLg左右,且为理想的完全静止沉降,因而一般ts采用1h就足够。当ta较长,发生硝化时,注意ts不能太长,防止发生反硝化导致污泥上浮[19]。根据活性污泥法的基本原理,混合液污泥浓度的大小决定了生化反应器容积的大小。SBR工艺也同样如此,当混合液污泥浓度高时,所需曝气反应时间就短,SBR反应池池容就小,反之SBR反应池池容则大。但是,当混合液污泥浓度高时,生化反应初期耗氧速率增大,供氧与耗氧的矛盾更大。此外,池内混合液污泥浓度的大小还决定了沉淀时间。污泥浓度高需要的沉淀时间长,反之则短。当污泥的沉降性能好,排出比小,有机物浓度低,供氧速率高,可以选用较大的数值,反之则宜选用较小的数值。SBR工艺混合液污泥浓度的选择应综合多方面的因素来考虑。在运行管理中应注意的事项：（1）当进料负荷变化时,可以调整MLSS浓度和反应时间。（2）当进料浓度升高时,应提高MLSS浓度,增加曝气量,延长反应时间。（3）当进料量增加时,可提高排出比或增加每天的周期数n,反之亦然。（4）如果所处理的污水中含有有毒物质,当污水浓度越高,污染物毒性越大,应适当延长充水时间,以防止对活性污泥微生物的抑止作用。（5）当温度降低时,应延长沉淀时间,提高MLSS浓度,提高污泥龄。（6）运行周期的确定除了要保证处理过程中运行的稳定性和处理效果外,还要保证每个池充水的顺序连续性,最终达到最佳的出水水质和最经济的运行方式。结论本文通过对