小型生活污水处理工程设计

小型生活污水处理工程设计

一、基本资料

   某居住小区位于A路北侧和B路的东面，有A型29层大楼1栋;B型22层大楼1栋，C型29层大楼3栋;D型32层大楼1栋;另附有商场和半地下俱乐部,总建筑面积91,000m² ,污水排放量为30m³ /h，主要来源于卫生间粪便污水、洗浴废水、厨房废水。本着经济发展与环境保护同步进行的“三同时”原则，依据环境保护法及相关条例，大楼内的雨、污水必须严格分流，生活污水必须自行处理达标后排放。

1.设计依据

1.1. 某市某区建设委员会(批复)

1.2. 某市某区计划委员会(批复)

1.3. 某市某区规划土地管理局(意见书)

1.4. 初步设计环保审查意见单

1.5. 某D栋总体定位图；

1.6. 室外排水设计规范;

1.7. 污水综合排放标准(DB31/199-1997);

1.8 某市标准《民用建筑生活污水处理工程设计规定》(DBJ08-71-98)  

2.设计水质水量与排放标准

2.1.设计水量

    平均设计水量30m³/hr

2.2.进水水质

      BOD₅ =150～250  mg/l， CODcr =350～450  mg/l

      SS = 350～400  mg/l，    NH3 -N = 25～35  mg/l

      PH=6～9

2.3.排放标准

      执行“某市污水综合排放标准(DB31/199-1997)”

      BOD₅ ≤30  mg/l,  CODcr ≤100  mg/l

      S.S ≤70  mg/l , NH₃ -N≤15  mg/l, 

      pH=6～9

3.设计范围

    本工程的设计范围为从接入污水处理设施集水井始至出水计量井的污水处理工艺、结构、电气等各专业设计。

4.设计指导思想

　　本污水处理工程应根据住宅大楼污水的特点进行设计，符合卫生、安全、节能、可靠、基本自动化操作的原则，做到：

    4.1.确保各项出水指标达到某市污水综合排放标准(DB31/199-1997)

    4.2.污水处理反应池等设在小区绿化带内，在平面布置上力求占地面积小，尽量降低工程投资；

    4.3.剩余污泥经好氧消化稳定处理后外运；

    4.4.采取减振、降噪、减少异味措施，保护环境卫生；

4.5.操作运行安全可靠与维修管理简单，过程控制实行自动化。

二、工艺方案选择与全工艺过程设计计算

1.污水处理工艺选择

    根据污水水质水量、污水排放特点、可供污水处理站使用场地特征及设计原则，污水处理工艺可选用SBR活性污泥法处理工艺，本污水处理站处理的全部是生活污水，水量较小，时最大变化系数一般大于2，且场地较紧，采用SBR工艺并辅以全自动旋转式固液分离机除污、污泥好氧消化、出水消毒，形成整套污水处理系统。

1.1.全自动旋转式固液分离机

    居民住宅大楼内排出的生活污水中，含有较多的固体垃圾，为尽量减少进入污水处理设备中的固体垃圾，本方案选取CF400型，耙齿栅隙为3mm的自动机械细格栅──全自动旋转式固液分离机。

1.2.SBR工艺基本特征

SBR活性污泥法是一种兼调节、初沉、生物降解、二沉等功能于一池的污水生化处理法，无污泥回流系统，运行时，污水进入池中，在活性污泥的作用下得到净化，经沉降泥水分离后，上清液水排出池外。根据SBR的运行功能，可把整个运行过程分为充水期、反应期、沉淀期、排水期和闲置期。与传统的连续式污水处理系统(CFS)相比，可省去调节池、初沉池、二沉池及污泥池回流设备。

 

 

    进水            

                                             出水

                    排泥  

 

 

     

       进水              曝气反应        沉淀         排水

                          

SBR1＃

           进水段  曝气段  曝气段 沉淀段 出水段  进水段  曝气段

 

SBR2＃

        曝气段 沉淀段 出水段   进水段  曝气段  曝气段 沉淀段 出水段

                          图9－20  SBR运行方式图解

   SBR污水处理工艺具有下述特点：

   (1)SBR反应池可视作为一个调节池，进水水质、水量的时间变化在运行中被平均化了，因此与其他工艺相比，SBR更具承受高峰流量和有机负荷冲击的能力。BOD5 等各项污染指标的去除率较为稳定。

   (2)在大楼投入使用的初期，污水量低于设计值时，可将操作水位控制在较低的位置上，利用SBR反应池的部分容积进行运行，另外，当进水BOD5 浓度低于设计值时，可通过减少曝气反应时间来降低能耗。

   (3)没有了调节池、二次沉淀池，可避免地下设备高程布置局促问题；此外没有了污泥回流设备，整个污水处理设备的构造也更趋简单、紧凑，占地小、工程投资省；便于维护管理。

   (4)根据反应动力学理论，生物作用于有机基质的反应速率与基质浓度呈一级动力学反应，SBR是按时间作推流的，即随着污水在池内反应时间的延长，基质浓度由高到低，是一种典型的推流型反应器。从选择器理论可知，其扩散系数最小，不存在浓度返混作用。在每个运行周期的充水阶段,SBR反应池内的污水浓度高，生物反应速率也大，因此反应池的单位容积处理效率高于CFS系统中的完全混和型反应池以及不完全推流式反应池。

   (5)由于SBR反应池内的活性污泥交替处于厌氧、缺氧和好氧状态，因此，具有脱氮的功效。接触氧化法中，由于生物膜的厚度随进水浓度、污泥泥龄等因素而变化，其A/O组成不稳定，脱氮效果也就不稳定。A/O法处理装置设置专用的缺氧反应段，运行复杂。而且，不管是接触氧化法还是A/O法，要使脱氮率达到75％以上，其污泥回流量须为数倍的进水量，动力消耗很大。而SBR法则不同，由于运行是在同一反应池内进行的，其污泥回流量趋于极大，因此，SBR法的脱氮效率不但高而且稳定。

   (6)SBR法的运行效果稳定，既无完全混和型反应池中的跨越流，也无接触氧化法中的沟流。

   (7)SBR反应池在运行初期，池内BOD₅ 浓度高，而DO浓度较低，即存在着较大的氧传递推动力，因此，在相同的曝气设备条件下，SBR可以获得更高的氧传递效率。

   (8)SBR反应池中BOD₅ 浓度梯度的存在有利于抑制丝状菌的生长，能克服传统活性污泥法常见的污泥膨胀问题。而且污泥指数大多低于100ml/g，其剩余污泥具有良好的脱水性能。

   (9)在SBR法运行初期，反应池内剩余DO浓度很低，根据动力学关系式，利用游离氧作为最终电子受体的污泥产率与剩余DO浓度有关，当DO小于0.5 mg/l时，污泥产率比DO大于2.0 mg/l时至少要低25%，另外，当SBR中硝酸盐还原菌利用NO₃-作为最终电子受体进行无氧呼吸时,由于NO₂-/NO₃-的氧化还原电位较H₂O/( 1/2O₂)的氧化还原电位高，因此电子通过电子传递链时产生的ATP数少，污泥产率低。

   (10)按照水力学的观点,活性污泥的沉降，以在完全静止状态下沉降为佳，与CFS在流动中沉降不同，SBR几乎是在静止状态下沉降，它们似乎更趋近于这一观点，因此，沉降的时间短，效率高。

   (11)利用电动阀、电磁阀、液位计、自动记时器及可编程序控制器可使SBR污水处理系统的运行过程自动化。

1.4.污泥消化

    污泥稳定可采取厌氧消化和好氧消化两种方法，厌氧消化虽然可以减少能耗，但会产生可燃烧的沼气，对于处于居民住宅楼内的污水设备而言，显然是不合适的。本工程采用好氧法污泥消化。

1.5.设备

    对进水泵采用干备一台、鼓风机采用互备互用的方式。

1.6.自动化控制

    污水处理站的控制系统采用较先进的PLC程序控制器，可基本实现自动化。集水井、SBR反应池采用液位控制，水泵自动切换；风机自动开启，所有设备均设置报警装置及事故处理程序。

1.7.臭气排放

    污水处理设备运行时产生的臭气经风管由通风机引入专用风道，由大楼建筑设计铺设管道高空排放。

2．工艺设计与计算

2．1．SBR工艺流程

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    事故旁通，污水排入市管网

 

                                              排入市政管网

                                 鼓风机房

                 截留物定期清除      供氧           潜水泵

          供氧 

污水流入  集水井   格栅  潜水泵   SBR池    滗水器    消毒池                                           

                                    污泥

                                                                                 

                  上清液    好氧污泥池      湿污泥定期抽提外运

                                              

                                   供氧

图9－21  生活污水处理工艺流程

2．2 平面设计

    在方案设计中主要考虑流程通畅，布置紧凑，考虑一定的操作维护空间。

 

 

2．3 高程设计

    设计原则污水经一次提升后藉重力流经各处理构筑物，并尽量减少提升高度，以节约能源。

    来自建筑物的污水经过格栅将水中垃圾捞起，确保后继构筑物的管道畅通。集水井内设置2台潜水泵（另干备一台），将污水提升至SBR池，清水用滗水器滗入消毒池，其中污泥由气提管提升至污泥池。消毒出水池内处理后污水采用重力排入城市下水道，污泥由环卫车定时抽运。

 

2．4 主要设计参数

(1) 集水井

    有效容积：75.2m³平面尺寸：9400x4400x2000  www.chndk.com

    水力停留时间：2.5hr

    集水井内设CF400型旋转式固液分离机1台，WQK25-8-1.5 潜水泵3台（其中干备1台）。

(2) SBR反应池

    二座SBR反应池，每池每天运行3个周期，每个周期历时8 h.有效容积: 240m³x2＝480m³ 

    单池尺寸: 8600x7000x4400

    每1个周期曝气时间：  6hr

    设计污泥负荷：　0.13 kgBOD₅ / kgMLSS·d 

    设计MLSS=3000 mg/l，MLVSS=2100 mg/l

    设计污泥泥龄：15d

    设计静止沉淀时间：1.0hr

    每一座SBR反应池内设滗水器1台及附属设备，共2套。每台滗水器出水流量:   120m³/hr

    SBR反应池内设膜式曝气管，总数2m x 40根。

 (3) 消毒池

     消毒池有效容积: 60m³  

     池尺寸：6000x2500x4400

     水力停留时间：0.5hr

     消毒采用投加氯片消毒方式

 (4)鼓风机房

    共设3台罗次风机。

    罗次鼓风机型号：TSC-100 3台；

    鼓风机房尺寸：6300x4000x2100

 (5) 污泥池

    共设2套污泥气提装置。

污泥池尺寸：4600x4000x4400

三、工程造价和运行成本分析

1.第一部分费用

(1)   设备工程

表9－44  生活污水处理设备工程费用分析

序号	构筑物	名称	材质与规格	数量	价格(万元)	备注
1	集水	集水井	混凝土 有效容积:75.2m3	1座
2	井	机械格栅	CF400	1台	4.86
		手动格栅	B400	1台	0.27	不锈钢
3		潜水泵(含自藕装置)	WQK25-8-1.5	3套	3.89
4	SBR	SBR池	混凝土 有效容积: 240m3	2座
5	池	薄膜曝气管	MAGNUM 2000	40根	3.46	德国
6		滗水器		2台	8.64	非标
7	鼓风机房	鼓风机房	6.3m×4m×2.3m	1间
8		罗次鼓风机	TSC-100	3台	7.20	进出口含消声器
9		轴流通风机	HL3-2A	2台	1.08
10		污泥池	混凝土 有效容积: 73.6m3	1座
11	污泥池	污泥池	混凝土 有效容积:36m3
12		污泥气提装置		2台	0.65
13	消毒池	消毒池	混凝土 有效容积: 60m3
14		氯片加注器		1套	0.54
15	总平	电缆		1套	1.62
16	面图	液位开关		10只	0.72
17		PLC控制柜		1台	4.68
18		电磁流量计		1套	1.17
19		管配件		1套	7.20	包括通风管 电动阀门
	小计				45.98

(1) 设备费小计:  45.98万元

(2) 安装费：    (2)×15%=6.90万元

(3) 运输费：    (2)×2%=0.92万元

(4) 土建费估：   51万元

(5)第一部分费用小计:104.80万元

2.第二部分费用

    表9－45  生活污水处理工程第二部分费用分析

序号	项目	费率	费用（万元）
1	设计费	96.98×5%	4.85
2	调试费	45.98×2%	0.92
3	管理费	96.98×5%	4.85
4	小计		10.62
4	税	(104.80+10.62)×3.41%	3.94

第二部分费用小计:15.08万元

3.总造价

    102＋15.08=119.36万元      

    共计人民币壹佰壹拾玖万叁仟陆佰圆。

4.人员编制及运行成本

4.1定员

    本污水处理站配有微机控制柜，已设有专门程序监控整个污水处理过程。因此污水站日常配置1人监管即可。

4.2行费用

4.2.1.电费：

       日用电量:4.0×6+7.5×18×2+1.5×24+0.55×24+3×6=361度

        0.60元/度×361度＝216.6元/日 

4.2.2.药费：0.04元/M³×710M³=28.8元/日

4.3.工资福利

     职工工资福利按每人每月800元计,则

    1×800/20=40元

    所以,每M³污水日处理费用：(216.6+28.8+40)/710＝0.40元/M³污水

4.4.污泥出路

本污水站的污泥经收集入污泥池后由环卫局的吸泥车抽出后外运。

四、存在问题与建议

1，集水井、出水井以及相关管线的确切位置、标高在施工图设计阶段与总体设计部门协商定夺；

2，污水处理装置的埋设标高拟在施工图设计阶段与总体设计部门和建设单位共同商定；

3，自动格栅清除出的固体垃圾可请环卫部门与大楼内的其他垃圾一并处理；

4，剩余污泥的最终处置，由于污泥量较少，可采用湿污泥外运解决，也可用作建筑周围的绿化用肥。若建设单位要求污泥脱水，可另行添置污泥脱水机；

5，污水处理站不考虑管理人员的值班室， 管理人员的编制可由大楼管理部门统一安排；

6，水质化验工作量较小，因此不设化验室。除地方环保部门定期监测外，平时可每隔两周将水样送到有化验条件的部门作水质化验分析；

7，轴流通风机、进风口的设置应和暖通设计专业人员共同商定。

 

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