生活污水处理工艺

第一篇：生活污水处理工艺

农村生活污水处理设备工艺简介

农村水环境污染现状和特点

(一)农村水环境污染现状

农村水环境是指分布在广大农村的河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体的总称。我国总计有乡镇45412个，村民委员会739980个，乡村户数23692.7万户，乡村人口达91960万人。农村人口分散，人口数量多，没有任何生活污水的收集和处理设施，这使农村生活污染源成为影响水环境的重要因素。据测算，全国农村每年产生生活污水80多亿吨，严重污染了农村地区居住环境，农村大部分地区河、湖等水体普遍受到污染，饮用水水质安全受到严重威胁，直接危害农民的身体健康，严重影响农村地区的环境卫生，极易导致一些流行性疾病的发生与传播。据估算，农村环境问题每年造成的经济损失已超过千亿元，我国农村环境与生态状况令人担忧。

改革开放的三十多年来，我国农业生产能力获得了较大幅度的提高。畜禽散养户的不断增多，大量畜禽粪便没有处理就直接排放，粪便污染逐年加重。有资料显示，养殖一头猪所产生的废水是一个人的7倍，而养殖一头牛则是22倍。这些有机物未经处理，渗入地下或进入地表水，使水环境中硝态氮、硬度和细菌总数超标，严重威胁着居民饮用水的安全。

(二)农村污水特点

农村生活污水的特点：厨房炊事用水、沐浴、洗涤用水和冲洗厕所用水，这些用水分散，农村没有任何收集的设施，随着雨水的冲刷，随着地表流入河流、湖沼、沟渠、池塘、水库等地表水体、土壤水和地下水体，其中有机物含量大是其主要的特点。

1.水质特点

(1)农村村镇人口较少，分布广泛且分散，大部分没有污水排放管网;

(2)农村生活污水浓度低，变化大;

(3)大部分农村生活污水的性质相差不大，水中基本上不含有重金属和有毒有害物质(但随着人们生活水平的提高，部分生活污水中可能含有重金属和有毒有害物质)，含一定量的氮、磷，水质波动大，可生化性强;

(4)不同时段的水质不同;

(5)厕所排放的污水水质较差，但可进入化粪池用作肥料。

2.水量特征

(1)一般农村的生活污水量都比较小，除小城镇外，农村人口居住分散，水量相对较少，相应地产生的生活污水量也较小;

(2)变化系数大，居民生活规律相近，导致农村生活污水排放量早晚比白天大，夜间排水量小，甚至可能断流，水量变化明显，即无水排放呈不连续状态，具有变化幅度大的特点;

(3)在上午、中午、下午都有一个高峰时段。

3.排放体制特征。

农村生活污水一般呈粗放型排放。很多农村尚无完善的污水排放系统，污水沿道路边沟或路面排放至就近的水体。少部分地区具有完善的污水排放系统。

农村生活污水中有机物含量高，N、P含量增多。人们无意识的排放和雨水的冲刷，使大量的有机质和N、P等物质流入湖泊等水体，如果不加以处理利用，常常会引起富营养化，给人们的身体健康带来不利影响。

二、农村生活污水处理技术的选择

(一)污水处理技术路线生活污水处理,污水处理设备

农村污水处理技术的选择要量力而行，充分考虑到农村地区财力状况薄弱、农民实际承受能力较低这一普遍情况，处理工艺的选择不

能盲目攀比，不能一味地选择时髦先进、处理效果好、自动化控制水平很高的处理工艺，而着重应该考虑选用既成熟可靠，又适合农村特点和实际的污水处理适用技术。建议污水处理技术的选择优先达到两个目标：一是达标排放或回用;二是注重经济适用，运行成本低，管理维护简单。

目前国内外应用农村生活污水治理的处理技术比较多，名称也多种多样，但从工艺原理上通常可归为两类：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、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。好氧生物处理是通过动力给污水充氧，培养微生物菌种，利用微生物菌种分解、消耗吸收污水中的有机物、氮和磷，常用的有：普通活性污泥法、AO法、生物转盘和SBR法等。厌氧生物处理是利用厌氧微生物的代谢过程，在无需提供氧气的情况下把有机污染物转化为无机物和少量的细胞物质，常用的有：厌氧接触法、厌氧滤池、UASB升流式厌氧污泥床等。

人工湿地处理系统

有条件的村庄，应充分利用现有的农田灌排渠道与附近的荒地、废塘、洼地和沼泽地等，建设人工湿地处理系统。

污水湿地处理系统分自然和人工湿地处理系统，自然湿地就是自然的沼泽地，人工湿地污水处理技术是一种基于自然生态原理，使污水处理达到工程化、实用化的新技术。将污水有控制地投配到土壤经常处于饱和状态、生长有象芦苇、香蒲等沼泽生植物的土地上，利用植物根系的吸收和微生物的作用，并经过多层过滤，来达到降解污染、净化水质的目的，它是一种充分利用地下人工介质中栖息的植物、微生物、植物根系，以及介质所具有的物理、化学特性，将污水净化的天然与人工处理相结合的复合工艺。

湿地处理系统工艺设备简单、运转维护管理方便、能耗低、工程基建低、运行费用低、对进水负荷的适应性强，能耐受冲击负荷，净化出水水质良好、稳定。缺点占地面积大，易受气候影响，表面径流的臭味比较大。

地下土壤渗滤净化系统

分散的几户或十几户人家适合采用地下土壤渗滤净化系统。

地下土壤渗滤净化系统是一种基于自然生态原理，予以工程化、实用化而创造出的一种新型小规模污水净化工艺技术，是将污水有控制地投配到经一定构造、距地面约50 cm深和具有良好扩散性能的土层中。投配污水缓慢通过布水管周围的碎石和砂层，在土壤毛管作用下向附近土层中扩散。表层土壤中有大量微生物，作物根区处于好氧

状态，污水中的污染物质被过滤、吸附、降解。所以地下渗滤的处理过程非常类似于污水慢速渗滤处理过程。由于负荷低，停留时间长，水质净化效果非常好，而且稳定。地下土壤渗滤净化系统建设容易、维护管理简单，基建投资少，运行费用低。整个处理装置放在地下，不损害景观，不产生臭气。

好氧生物处理系统

好氧生物处理系统是新农村污水处理中最常用的一种处理技术。好氧生物处理工艺众多，各有优缺点，选择时要根据实际情况仔细论证和比选，注重经济适用。

生物处理法就是通过风机等设备给污水输氧，培养生物菌种和微生物，通过菌种和微生物把污水中的大部分有机物分解为无污染的二氧化碳、水等物质，少部分合成为细胞物质，促使微生物增长，并以剩余污泥的形式排出，使污水得以净化排放。如SBR法，集曝气、沉淀、排水功能于一体，不断地转换，省去了传统的污泥回流设备，大大降低了建设费用;A20法具有脱氮、除磷功能，还有如生物转盘处理工艺、膜生物反应器处理工艺等。生物处理法和自然处理系统比较， 占地面积小，抗气候等外界影响的能力强，建设的地点选择范围大，处理稳定，处理效率高。但基建投资、运行成本要高于自然处理系统。

厌氧生物处理系统

我国从上个世纪80年代开始开展生活污水厌氧生物法的开发和研制工作，许多形式各异的无动力或微动力的低能耗型一体化污水处理装置得到应用。如无动力地埋式生活污水处理装置采用无动力厌氧生物膜技术，工艺流程简单，不耗能，全部埋于地下，也无需专人管理。与好氧生物处理相比，无动力地埋式生活污水处理装置技术设备的基建投资略高于好氧处理，无日常运行费用的支出。

厌氧生物法目前技术上还存在一些问题，主要表现在生物处理效率较低，尤其表现为氮磷去除率很低，在一定程度上限制了其应用。

实践证明，以上方法都能很好的解决农村生活污水治理的问题，但在运用中要考虑到建设与运行成本等费用，要根据实际情况加以选择。

第二篇：常用生活污水处理工艺介绍及对比

 几种常用生活污水处理工艺的比较

一、概述

生活污水处理工艺目前已相当成熟，其核心技术为活性污泥法和生物膜法，对活性污泥法(或生物膜法)的改进及发展形成了各种不同的生活污水处理工艺，传统的活性污泥法处理工艺在中小型生活污水处理已较少使用。根据污水的水量、水质和出水要求及当地的实际情况，选用合理的污水处理工艺，对污水处理的正常运行、处理费用具有决定性的作用。

本文主要对生活污水几种常用的处理工艺作简单介绍，包括氧化沟、序批式活性污泥法(SBR)、生物接触氧化法、曝气生物滤池(BAF)、A-0工艺、膜生物反应器(MBR)等。

二、 中小型生活污水处理工艺简介

典型的生活污水处理完整工艺如下：

污水——前处理 —— 生化法—— 二沉池——消毒—— 出水

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——-——污泥处理系统--

前处理也称为预处理技术，常用的有格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等。

由于生活污水处理的核心是生化部分，因此我们称污水处理工艺是特指这部分，如接触氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法(包括厌氧和好氧)处理生活污水在目前是最经济、最适用的污水处理工艺，根据生活污水的水量、水质及现场的条件而选择不同的污水处理工艺对投资及运行成本具有决定性的影响。下面就目前常用的生活污水处理工艺作一简介。

1、氧化沟工艺

氧化沟是活性污泥法的一种变形，其池体狭长，故称为氧化沟。氧化沟有多种构造型式，典型的有：A：卡罗塞式;B：奥巴尔型;C：交替工作式氧化沟;D：曝气—沉淀一体化氧化沟

氧化沟技术已广泛应用于大中型城市污水处理厂，其规模从每日几百立方米至几万立方米，工艺日趋完善，其构造型式也越来越多。其主要特点是：进出水装置简单;污水的流态可看成是完全混合式，由于池体狭长，又类似于推流式;BOD负荷低，处理水质良好;污泥产率低，排泥量少;

污泥龄长，具有脱氮的功能。

设计要点：混合液悬浮固体浓度5000mg/l;生物固体平均停留时间，去除BOD5时，取5~8天，当要求硝化反应时取10~30天;水力停留时间为20、

24、

36、48h，根据对处理水水质要求而定;BOD—SS负荷(Ns)为0.03~0.07kgBOD/(kgMLSS.d);BOD容积负荷(Nv)为0.1~0.2 kgBOD/(m3.d);污泥回流比为50~150%;混合液在渠内的流速为0.4~0.5m/s;沟底流速为0.3 m/s。

但氧化沟工艺与SBR和普通活性污泥工艺比较，能耗高，且占地面积较大。

2、A/O法

即厌氧—好氧污水处理工艺，流程如下：

生物接触氧化法是一种介于活性污泥法与生物滤池之间的生物膜法工艺，其特点是在池内设置填料，池底曝气对污水进行充氧，并使池体内污水处于流动状态，以保证污水与污水中的填料充分接触，避免生物接触氧化池中存在污水与填料接触不均的缺陷。

该法中微生物所需氧由鼓风曝气供给，生物膜生长至一定厚度后，填料壁的微生物会因缺氧而进行厌氧代谢，产生的气体及曝气形成的冲刷作用会造成生物膜的脱落，并促进新生物膜的生长，此时，脱落的生物膜将随出水流出池外。生物接触氧化法具有以下特点：

1、由于填料比表面积大，池内充氧条件良好，池内单位容积的生物固体量较高，因此，生物接触氧化池具有较高的容积负荷;

2、由于生物接触氧化池内生物固体量多，水流完全混合，故对水质水量的骤变有较强的适应能力;

3、剩余污泥量少，不存在污泥膨胀问题，运行管理简便。

特点 生物接触氧化法具有生物膜法的基本特点，但又与一般生物膜法不尽相同。一是供微生物栖附的填料全部浸在废水中，所以生物接触氧化池又称淹没式滤池。二是采用机械设备向废水中充氧，而不同于一般生物滤池靠自然通风供氧，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填料，也可称为曝气循环型滤池或接触曝气池。三是池内废水中还存在约 2～5%的悬浮状态活性污泥，对废水也起净化作用。因此生物接触氧化法是一种具有活性污泥法特点的生物膜法，兼有生物膜法和活性污泥法的优点。

生物接触氧化法净化废水的基本原理与一般生物膜法相同，就是以生物膜吸附废水中的有机物，在有氧的条件下，有机物由微生物氧化分解，

废水得到净化。

生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中，丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素;而在生物接触氧化池中，丝状菌在填料空隙间呈立体结构，大大增加了生物相与废水的接触表面，同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力，对水质负荷变化有较大的适应性，所以是提高净化能力的有力因素。

处理装置 按结构分为分流式和直接式两类，其结构如图生物接触氧化池所示

分流式的曝气装置在池的一侧填料装在另一侧依靠泵或空气的提升作用，使水流在填料层内循环，给填料上的生物膜供氧。此法的优点是废水在隔间充氧，氧的供应充分，对生物膜生长有利。缺点是氧的利用率较低，动力消耗较大;因为水力冲刷作用较小，老化的生物膜不易脱落新陈代谢周期较长生物膜活性较小;同时还会因生物膜不易脱落而引起填料堵塞。

直接式是在氧化池填料底部直接鼓风曝气。生物膜直接受到上升气流的强烈扰动，更新较快，保持较高的活性;同时在进水负荷稳定的情况下，生物膜能维持一定的厚度，不易发生堵塞现象。一般生物膜厚度控制在1毫米左右为宜。

选用适当的填料以增加生物膜与废水的接触表面积是提高生物膜净化废水能力的重要措施。一般采用蜂窝状填料。蜂窝状填料的比表面积如：

蜂窝状填料孔径须根据废水水质(BOD□即五日生化需氧量、悬浮物等的浓度)、BOD负荷、充氧条件等因素进行选择。在一般情况下BOD□浓度为100～300毫克/升，孔径可选用32毫米;BOD□为50～100毫克/升可选用15～20毫米;如在50毫克/升以下，可选用10～15毫米孔径的填料。

填料要质量轻，强度好，抗氧化腐蚀性强，不带来新的毒害。目前采用较多的有玻璃布、塑料等蜂窝状填料，此外，也可采用绳索、合成纤维、沸石、焦炭等作填料。填料型式有蜂窝状、网状、斜波纹板等。

生物接触氧化法的 BOD负荷与废水的基质浓度有关，对低BOD浓度(50～300毫克/升)废水每日每立方米的填料采用2～5千克(BOD□)，废水停留时间为0.5～1.5小时，氧化池内耗氧量约1～3毫克/升。由于氧化池内生物量较大，处理负荷高，可控制溶解氧量较高，一般要求氧化池出水中剩余溶解氧为2～3毫克/升。

为了节省运行费用，并提高污水的可生化性，在生物接触氧化池前加厌氧水解调节池，将厌氧工艺控制在水解酸化阶段，旨在利用厌氧条件下多种产酸菌的胞外酶分解水中长链有

机物，产生有机酸、醇等，废水中的有机物水解酸化后，可生化性得到了提高，利于发挥后续好氧工艺的生物降解性能，使整个工艺能节能运行并使出水优良。

设计要点：

A：厌氧水解池采用上升流式厌氧污泥床反应器的形式，设计水力停留时间为2~4小时。

厌氧池下部为污泥床区，污泥床厚度通常控制在1~1.2M之间，进水系统可采用脉冲进水中阻力布水系统，底部设布水沟，保留污泥不沉积底部，呈悬浮状态。

污泥床平均浓度为30~35g/l则污泥负荷为0.35~0.30kgCODcr/kg(ss).d。

B：生物接触氧化工艺是介于活性污泥法与生物膜法之间的一种污水处理工艺。池内设有填料，微生物一部分以生物膜的形式固着于填料表面，一部分则以絮状悬浮生长于水中，因此它兼有活性污泥法与生物滤池的特点。曝气系统可采用鼓风或射流曝氧增氧系统(设计时必须考虑投资及运行成本)。为培养微生物的不同的优势菌种，将接触氧化池分为两格是行之有效的。第一格有效水力停留时间为2.5小时，有机负荷为1.15kgBOD5/m3.d。第二格有效水力停留时间为1.5小时，有机负荷0.768kgBOD5/m3.d。

A/O法优点在于：

①体积负荷高，停留时间短，节约占地面积;

②生物活性高;

③有较高的微生物浓度;

④污泥产量低;

⑤出水水质好且稳定;

⑥动力消耗低;

⑦不产生污泥膨胀; ⑧挂膜方便，可间歇运行;

⑨工艺运行简单，操作方便，抗冲击负荷能力强。

目前存在的问题主要是池内填料间的生物膜有时会出现堵塞现象，尚待改进。研究的方向是针对不同的进水负荷控制曝气强度，以消除堵塞;其次是研究合理的氧化池池型和形状、尺寸和材质合适的填料。

3、SBR法

序批式活性污泥法(SBR—Sequencing Batch Reactor)是早在1914年就由英国学者Ardern和Locket发明了的水处理工艺。70年代初，美国Natre Dame 大学的R.Irvine 教授采用实验室规模对SBR工艺进行了系统深入的研究，并于1980年在美国环保局(EPA)的资助下，在印第安那州的Culwer城改建并投产了世界上第一个SBR法污水处理厂。SBR工艺的过程是按时序来运行的，一个操作过程分五个阶段：进水、反应、沉淀、滗水、闲置。

由于SBR在运行过程中，各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质、出水质量与运行功能要求等灵活变化。对于SBR反应器来说，只是时序控制，无空间控制障碍，所以可以灵活控制。因此，SBR工艺发展速度极快，并衍生出许多种新型SBR处理工艺。

前处理——SBR反应器 ——过滤——出水

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污泥处置

设计要点：理论上SBR反应器的容积负荷有一个较在的范围，为0.1~1.3 kgBOD5/m3.d，但为安全计，一般取低值，如0.1 kgBOD5/m3.d左右。最高水位和最低水位，最高水位即反应时的水位，最低水位是指排放工序结束时的水位，最低水位必须保证在排水在此水位时，沉淀污泥不随上清液而流失。

SBR工艺的主要特点有：出水水质较好;不产生污泥膨胀;除磷脱氮效果好。

其缺点是池容和设备利用率低，占地面积较大、运行管理复杂，自控水平要求高。

4、曝气生物滤池

曝气生物滤池是 90 年代初兴起的污水处理新工艺，已在欧美和日本等发达国家广为流行。该工艺具有去除 SS 、 COD 、 BOD 、硝化、脱氮、除磷、去除 AOX (有害物质)的作用 其特点是集生物氧化和截留悬浮固体与一体，节省了后续沉淀池 ( 二沉池 ) ，其 容积负荷、水力负荷大，水力停留时间短，所需基建投资少，出水水质好：运行能耗低，运行费用省。

曝气生物滤池，相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填 (滤)料，在填料下鼓气，是具有活性污泥特点的生物膜法。曝气生物滤池(BAF)70年代末起源于欧洲大陆，已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。

BAF工艺的优点：

1 、 总体投资省，包括机械设备、自控电气系统、土建和征地费;

2 、占地面积小，通常为常规处理工艺占地面积的80% ，厂区布置紧凑，美观;

3 、处理出水质量好，可达到中水水质标准或生活杂用水水质标准;

4 、工艺流程短，氧的传输效率高，供氧动力消耗低，处理单位污水的电耗低;

5 、过滤速度高，处理负荷大大高于常规处理工艺;

缺点：曝气生物滤池运行维护较复杂，尤其是填料的反洗与更换，从而导致运行费用也较高。

5、MBR工艺

膜-生物反应器工艺(MBR工艺)是膜分离技术与生物技术有机结合的新型废水处理技术。它利用膜分离设备将生化反应池中的活性污泥和大分子有机物质截留住，省掉二沉池。活性污泥浓度因此大大提高，水力停留时间(HRT)和污泥停留时间(SRT)可以分别控制，而难降解的物质在反应器中不断反应、降解。因此，膜-生物反应器工艺通过膜分离技术大大强化了生物反应器的功能。与传统的生物处理方法相比，具有生化效率高、抗负荷冲击能力强、出水水质稳定、占地面积小、排泥周期长、易实现自动控制等优点，是目前最有前途的废水处理新技术之一。

中空纤维膜组件置于MBR中，污水浸没膜组件，通过自吸泵的抽吸，利用膜丝内腔的抽吸负压来运行。膜组件材质为聚乙烯。膜组件公称孔径为0.4 μm，是悬浮固体、胶体等的有效屏障;中空纤维膜丝较细，有较好的柔韧性，能保持较长的寿命，即使有膜丝破损的现象发生，由于膜丝内径仅为 270 μm，可被污泥迅速阻住，对处理水质完全没有影响。 鼓风机曝气，在提供微生物生长所必须的溶解氧之外，还使上升的气泡及其产生的紊动水流清洗膜丝表面，阻止污泥聚集，保持膜通量稳定，设计气水比为20∶1。 MBR中产生的剩余污泥由气提泵定量提升至污泥浓缩池，污泥在其中浓缩，并使污泥减容，上清液回流至调节池，MBR出水由自吸泵抽送至回用水池。

前处理——反硝化池 ——MBR池——出水

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污泥处置

MBR的技术优势：

? 出水水质好

? 工艺参数易于控制，能实现HRT与SRT的完全分离

? 设备紧凑，省掉二沉池，占地少

? 剩余污泥产量少

? 有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖

? 克服了常规活性污泥法中容易发生污泥膨胀的弊端

? 系统可采用PLC控制，易于实现全程自动化

MBR工艺的缺点：MBR工艺造价相对较高，为普通污水处理工艺的1.5-2.0倍。国产膜片质量较差、使用时间较短，进口膜片价格过高，运行维护及更换费用较高。

三、各种工艺之比较

为了降低投资和运行成本，因地制宜地进行工艺方案(主要是生物处理方案)比较是必要的。进行多种工艺方案的比较，包括投资费用、运行费用、占地面积、出水水质、后期管理等各方面进行系统的比较，因地制宜的选择适合的工艺。

1、 在生活污水中的应用

随着我国水处理工艺技术的不断改进，近两年A-O、BAF及MBR工艺应用越来越广，前些年氧化沟工艺的应用较多，造价较低，适用于土地资源较丰富的地区。

2、 占地面积与总池容

氧化沟与SBR工艺占地面积较大，A-O、BAF工艺占地面积较小，MBR占地面积最小(为普通工艺占地面积的60%)。

3、 投资费用

相比较而言，氧化沟、SBR投资费用最低，A-O较低，MBR和曝气生物滤池造价相对较高，BAF较普通工艺高出25%左右，MBR根据膜的不同，价格相差较大(采用国产膜，总投资较普通工艺高出40%左右，进口膜则要高80%)。

4、 运行成本及管理

SBR自动化程度要求较高;氧化沟自动化程度较低;BAF反洗等很难实现自动化操作，需人工操作，则人工费较高;若不考虑折旧费，单从人工费、电费、药剂费来考虑每日运行费用，MBR最低，为0.35元/d左右，BAF、A-O在0.50元/d左右;若考虑折旧费，考虑到MBR和BAF维护及更换费用较高，则其运行费用比A-O要高。

5、 出水水质

MBR 、BAF、A-O工艺出水水质较好，可满足回用标准，耐冲击负荷较高，运行稳定。

四、结论

每项工艺技术都有其优点、特点、适用条件和不足之处，不可能以一种工艺代替其他一切工艺，因此，要根据现场情况做出适宜的选择。根据甲方提供的相关资料，在可利用面积较少的前提下，不推荐使用氧化沟和SBR工艺。

同时，为了降低投资和运行成本，确保出水水质，根据技术上合理，经济上合算，管理方便，运行可靠且有利于近、远期结合的原则，进行工艺方案的优化抉择。

因此，考虑到占地面积、投资及运行费用等，我方推荐使用A-O工艺。

第三篇：农村生活污水生态处理工艺研究与应用

摘要：文章以改善农村生态环境为前提，针对生活污水生态处理工艺的应用展开分析，介绍了人工湿地系统、稳定塘系统、地下渗滤系统、蚯蚓生态滤池四种工艺，目的在于真正解决生活污水问题，创建良好的生活环境。

关键词：农村生活污水;生态处理工艺;人工湿地系统

通过相关数据限制，发展中国家中，大约25%的人口未获得卫生系统保障，在这25%的人口中，也有一部分农村人口。近年来，农村生活污水处理问题成为有关部门研究的热点，实际也有非常多的技术得到应用，但是受技术特点的限制，导致实际运用效果不理想，并且还投入了大量的经费。为了改善农村生态环境，对生活污水进行处理十分重要。 1 农村生活水质以及污水量特征 1.1 农村水质

关于农村水质的特点，主要体现为以下几个方面：(1)农村人口具有分布范围广、不均匀的特点，导致一些地方并未配置污水排放管网等相关设备;(2)农村地区在生活污水排放方面带有集中性，污水浓度高，其中掺杂着一定量的有机物;(3)农村个别地区的生活污水性质带有相似性，以前水中重金属以及农药等十分少见，然而现如今随着经济水平的提升，导致污水中也出现了大量的重金属以及农药残留，尤其是氮、磷等，对水质形成了极大的影响;(4)因为生活习惯问题，排放污水的时间段不同，对水质造成影响。上述特点，直接反映了农村生活污水处理问题的严重性。 1.2 农村生活污水量

关于农村生活污水量，其特征主要体现为以下几个方面：(1)在农村生活污水量较少，主其原因在于农村的居住环境相对而言较为分散，涉及到的用水量也就比较少，从而形成的生活污水量也就比较少;(2)污水量的变化系数比较大，因为农村地区的生活上十分规律，使一般排放污水的时间都集中在早上和傍晚，很少在下午和夜间排放，所以污水量方面带有规律性，即污水量变化系数比较大，甚至很少出现连续性;(3)污水量高峰期比较固定，几乎固定于每日的上午、中午。

2 农村生活污水生态处理工艺的应用 2.1 人工湿地系统

所谓人工湿地系统，即以自然湿地系统为基础，对其中的一些功能进行完善，例如美国湿地研究人员Hammer，对人工湿地进行了这样的定义：“一个为了人类的利用和利益，通过模拟[2]

[1]自然湿地，人为设计与建造的由饱和基质、挺水与沉水植物、动物和水体组成的复合体”。由此可以总结，人工湿地处理技术主要是一种通过对低洼湿地沼泽地污水进行处理的应用方法，能够有效控制污水的排放，将其排控至有水声植物生长的土壤中，将生活污水的影响降至最低。人工湿地废水处理中同时囊括了化学、物理以及生物这三门学科，由此体现其对于生活污水处理的优势。如果湿地系统成熟，会在植物根系以及填料的表面形成非常多的微生物膜，这时系统会将内部有害物质去除，其中包含填料以及根系的阻截。此外，还包含一些有机质，去除有机质主要是利用生物膜内微生物同化吸收、异化分解等方法实现。湿地床层内，植物会发挥出对于氧气的运输、释放等作用，确保根系四周的微环境依逐渐呈现出好氧、缺氧、厌氧这三种状态，为硝化反应、反硝化反应、微生物对于磷的过量积累提供极大的条件，更加高效的去除氮磷。最后，定期改变湿地基质和植物收割，将污染物质从湿地系统内真正消除。 2.2 稳定塘系统

稳定塘系统是通过人工的方式对土地进行调整，设置围堤以及带有防渗层作用的池塘，以自然生物净化功能为基础，对污水进行净化的一种生物处理技术。同时，稳定塘也是菌藻共生系统，其中包含的异养型细菌，可以使水内的有机污染物进行降解处理，成为CO

2、H2O，并且将水内溶解氧消除，塘内藻类主要是借助太阳光能所发挥的光合作用，使CO2内的碳转变为碳源，将自身机体合成之后释放出氧气。要想实现真正去除COD，可以利用异养菌所带有的新陈代谢功能;将稳定塘中的氨氮去除，主要是通过生物同化以及吹脱这两种作用，生物同化作用的形成，来源于藻类、细菌等的新陈代谢，使氨氮和硝酸盐氮等物质转变为有机氮，藻类生长需要的氮源主要为氨氮。稳定塘中磷的去除主要是通过藻类所具有的同化吸收、沉淀这两种作用。另外，稳定塘内使用有效的方法对藻类进行收集，也能够达到脱氮除磷这一目的。

2.3 地下渗滤系统

地下渗水系统在构成上十分简单，主要包括化粪池、土壤渗滤装置这两个部分，实际应用中，技术具体程序如下：第一，将利用渠道将生活污水引入到化粪池中，并且在化粪池内进行预先处理，随后再将处理之后的污水投放至距离地面一定高度的地方。如果地层的渗透性较好，可以利用土壤本身具有的毛细力、重力等作用，将污水扩散。关于地下渗滤系统的净化机理，除原本的物化吸附、生物降解、化学沉淀、动植物等相关作用之外，也有其他的土壤生态处理系统工艺，具体如光降解、光催化以及植物吸取。大量SS 渗入到渗滤系统之后，都会被砾石、土壤胶体以及土壤粒子等物化吸附，并且通过化学作用将其去除，只有比较少的

[4][3]SS残留在植物根系以及原生动物中，其余都通过系统所带有的生物作用将其去除。例如COD便是利用渗滤系统中具备的厌氧好氧生物作用将其去除;氮是依靠土壤所带有的吸附、沉淀、过滤以及离子交换等作用将其去除，磷是在土壤粒子所带有的物理截留、化学沉淀以及微生物同化等作用下被去除。该系统在生活污水处理方面有非常好的效果，能够将生活污水中含有的氮磷等物质去除，并且能够有效分解污水中的病原体，但是缺陷在于涉及到大量资金，对于农村生活用水生态处理而言体现出非常大的优势。 2.4 蚯蚓生态滤池

蚯蚓生态滤池也被称为蚯蚓生物滤池，主要是通过蚯蚓这种生物，将土壤透水性、有机物质分解转化等进行提升，属于一种生态与生物相结合的技术。蚯蚓生物滤池中所使用的滤料，从上至下为蚯蚓有机分解层、中间层、下部碎石承托层三个部分。该系统本身带有一定的复杂性，系统内有大量真菌、细菌、霉菌以及蚯蚓生长。滤池是以基质、蚯蚓、微生物这三个元素组成带有复合性的生态系统，并且涉及到化学、物理、生物三门学科的知识，以此实现污水净化，在这种复杂的生态作用下将污水中的污染物去除。如果污染物进入蚯蚓生态滤池，第一会在填料机械的作用下将其过滤、截留、吸附，使其中一些粗大的有机物在蚯蚓作用下被分解，一些有机物也会在微生物的作用下被利用。第二，微生物通过污水中胶体态、溶解性有机物这两种形态，实现食物的生存与繁殖，使其在填料颗粒表面逐渐形成一种生物膜;第三，蚯蚓将滤床内形成的生物膜当做营养源，通过对营养源的吸收、消化以及分解等，使污泥减量，并且提高其稳定性。 结束语：

综上所述，对农村生活污水进行处理，一方面有利于改善农村生活环境，另一方面则可以提高农村水资源安全性，解决环境污染问题。现如今我国污水生态系统已经逐渐趋于完善，这对于今后农村污水处理工作的进行有重要意义。 参考文献：

[1]施畅, 张静, 刘春,等. 基于生物-生态耦合工艺的农村生活污水处理研究[J]. 河北科技大学学报, 2016, 37(1):102-108. [2]宋键. 农村生活污水处理工艺与管理措施探讨[J]. 水能经济, 2017(4):375-375. [3]龙珍, 韦斯, 张亚平,等. 江苏省太湖流域农村生活污水处理现状及对策研究[J]. 环境科学与管理, 2016, 41(10). [4]赵斌, 吴献花, 王泉,等. 基于模糊积分模型的抚仙湖北岸农村生活污水处理工艺效果评价[J]. 玉溪师范学院学报, 2016, 32(12):22-26.

第四篇：某城镇生活污水处理工程设计方案-氧化沟工艺设计

某城镇生活污水处理工程设计

摘 要：XX市XX镇生活污水处理厂设计处理规模12000m3/d，采用氧化沟工艺作为废水脱氮除磷阶段核心处理工艺，该工艺流程简单、构筑物少、处理效率高、投资省。经处理后出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的一级B标，总投资约1600万元。

关键词：生活废水;氧化沟工艺;

前言

XX镇位于四川XX市境内中部平原地区。东邻XX镇、XX乡，南接XX乡、XX镇，西连XX镇，北靠XX镇。1985年并乡入镇，仍名XX镇。幅员面积50.7平方公里，耕地面积3975亩。

XX镇历来是XX市商贸重镇，享有"大蒜之乡"、"川剧之乡"和"兰花之乡"的美誉。1992年被XX市列为优先发展经济"一条线"乡镇，1995年被列为成都市小城镇建设试点镇，同时被评为四川省文化先进乡镇，并首批被命名为成都市特色文化之乡，连续4年被列为国家级农业综合开发区。隆丰镇基础设施完备，初步形成了工业、农业和第三产业综合发展的格局，已由农业经济向城乡型经济发展。

基于新农村建设的要求，基础配套设施的完善，新建污水处理站是必须的也是必备的。为改善该城镇及下游地区的环境质量，保障人民身体健康，建立污水处理厂是完全必要的，也是十分迫切的;该污水处理站将收集该镇八成以上的生活污水，处理后出水水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的一级B标，满足排水和环保的要求[1]。同时与农民居住区环境的改善和新农村建设的总体思路完全吻合。 1.1设计任务及依据 1.1.1设计任务

12000 m3/d乡镇生活污水站初步设计。 1.1.2设计依据及原则 1.1.2.1 设计依据

《地表水环境质量标准》(GB3838-2002) 《污水综合排放标准》 (GB8978-1996) 《生活饮用水卫生标准》 (GB5749-2006) 《污水排入城市下水道水质标准》 (CJ3082-1999) 《城市污水处理厂污水污泥排放标准》 (CJ3025-93) 《中华人民共和国环境保护法》;

《建设项目环境保护设计规定》;

《彭州市建设项目环境管理》;

《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)中的一级标准; 《污水综合排排放标准》(GB8978-1996)中的一级标准;

《建筑给水排水设计规范》(GBJ 15-88);

1.1.2.2 设计原则

(1)选用运行安全可靠、经济合理的工艺流程。

(2)采用先进的技术和设备，合理利用资金，提高污水处理站的自动化程度和管理水平。

(3)根据基础设施统一规划、分步实施的方针，在方案设计中充分考虑远、近期结合，为发展留有余地。

(4)污水处理厂的位置，应符合城市规划要求，位于城市下游，与周边有一定的卫生防护带，靠近受纳水体，少占农田。

(5)严格执行国家和地方现行有关标准、规范和规定。 1.1.3 设计范围

本方案设计范围为：通过对类似生活污水水质情况的综合分析，提出可行性方案，最终推荐最优方案;内容主要包括污水处理工艺流程、设备选型、污水构筑物及附属工程等进行综合规划设计。

1.2 设计水量及水质 1.2.1 设计人口

根据统计，隆丰镇2005年人口共43000人，结合当地70/00的人口年增长速度，以等比数列推算法[2]预计到2020年人口总数达48000人左右。

1.2.2 设计水量

根据居民生活污水定额[2]145 L /(人·d)，设计水量平均总流量为6525m3/d,平均时流量272m3/h,即75 L/s。所以时变化系数Kz=1.7,小时最大流量Qmax=12000m3/d。

1.2.3 设计水质

根据本地城镇污水的原始资料，和该污水处理厂出水直接排放到河流内，而该河流是饮用水源保护区，所以，处理出水应该达到城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)的一级B标。

表1 设计水质

进水水质(mg/L) 出水水质(mg/L) 处理程度(%) BOD5 200 20 90 CODcr 350 60 82.8

SS 300 20 93.3

T-N 40 20 50

NH3-N 30 15 50

TP 8 1 87

高25℃ 低12℃

6～9

水温

pH 2处理工艺方案选择 2.1工艺方案选择原则

作为乡镇基础设施的重要组成部分和水污染控制的关键环节，乡镇污水处理厂工程的建设和运行意义重大。由于乡镇污水处理厂的建设和运行不但耗资较大，而且受多种因素的制约和影响，其中处理工艺方案的优化选择对确保处理厂的运行性能和降低费用最为关键，因此有必要根据确定的标准和一般原则，从整体优化的观念出发，结合设计规模、污水水质特性以及当地的实际条件和要求，选择切实可行且经济合理的处理工艺方案，经全面技术经济比较后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式[3]。在污水处理厂工艺方案确定中，将遵循以下原则：

(1)技术成熟，处理效果稳定，保证出水水质达到国家规定的排放要求。 (2)基建投资和运行费用低，以尽可能少的投入取得尽可能多的效益。

(3)运行管理方便，运转灵活，并可根据不同的进水水质和出水水质要求调整运行方式和工艺参数，最大限度的发挥处理装置和处埋构筑物的处理能力。

(4)选定工艺的技术及设备先进、可靠。

(5)便于实现工艺过程的自动控制，提高管理水平，降低劳动强度和人工费用。 本工程要求的污水处理程度较高，对污水处理工艺选择应十分慎重。本方案设计的污水处理工艺选择针对该城镇污水量和污水水质以及经济条件考虑适应力强、调节灵活、低能耗、低投入、少占地和操作管理方便的成熟先进工艺[4]。下面将对各种工艺的特点进行论述，以便选择切实可行的方案。

2.2污水处理工艺流程的确定 2.2.1 厂址及地形资料

XX镇污水处理站选址应综合考虑管网布置和现有人口分布特点，将其分别布置在龟背型场镇的两边。

2.2.2气象及水文资料 2.2.2.1水文地质资料

该地区地处成都平原。地形复杂，有低山、丘陵和平原，多条河流直贯其中，地势北高南低。

2.2.2.2气象资料

(1) 风向及风速：常风向为北风，最大风速1.2m/s; (2) 气温：月平均最高气温37.3℃,最低气温-2.7℃ 2.2.3可行性方案的确定 本项目污水处理的特点为：

① 污水以有机污染为主，BOD/COD=0.5，可生化性较好，重金属及其他难以生物降解的有毒物一般不超标;

② 污水中主要污染物指标BOD

5、CODcr、SS值比国内一般城市污水高;

针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理技术的特点，以采用生化处理最为经济。

生活污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源，利用微生物的代谢作用使污染物降解，它是生活污水处理的主要手段，是水资源可持续发展的重要保证[5]。

根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查，要达到确定的治理目标，可采用：普通活性污泥法、氧化沟法、A/O工艺法、AB法、SBR法等等。

a.普通活性污泥法方案

普通活性污泥法，也称传统活性污泥法，推广年限长，具有成熟的设计及运行经验，处理效果可靠。自20世纪70年代以来，随着污水处理技术的发展，本方法在艺及设备等方面又有了很大改进。在工艺方面，通过增加工艺构筑物可以成为“A/O”或“A2/O”工艺，从面实现脱N和除P。在设备方面，开发了各种微孔曝气池，使氧转移效率提高到20%以上，从面节省了运行费用。

国内已运行的大中型污水处理厂，如西安邓家村(12万m3/d)、天津纪庄子(26万m3/d)、北京高碑店(50万m3/d)、成都三瓦窑(20万m3/d)

普通活性污泥法如设计合理、运行管理得当，出水BOD5可达10～20mg/L。它的缺点是工艺路线长，工艺构筑物及设备多而复杂，运行管理管理困难，基建投资及运行费均较高。国内已建的此类污水处理厂，单方基建投资一般为1000～1300元/(m3/d)，运行费为0.2～0.4元/(m3/d)或更高。

b.氧化沟方案

氧化沟污水处理技术，是20世纪50年代由荷兰人首创。60年代以来，这项技术在欧洲、北美、南非、澳大利亚等国已被广泛采用，工艺及构造有了很大的发展和进步。随着对该技术缺点(占地面积大)的克服和对其优点(基建投资及运行费用相对较低，运行效果高且稳定，维护管理简单等)的逐步深入认识，目前已成为普遍采用的一项污水处理技术。目前常用的几种商业性氧化沟有荷兰DHV公司60年代开发的Carrousel氧化沟，美国Envirex公司开发的Orbal氧化沟，丹麦Kruger公司发明的DE氧化沟等。在我国，氧化沟工艺是使用较多的工艺[4]。

氧化沟工艺一般可不设初沉池，在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，成为A/O工艺;氧化沟前增加厌氧池可成为A2/O(A-A-O)工艺，实现除磷。由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。

氧化沟污水处理技术已被公认为一种较成功的革新的活性污泥法工艺，与传统活性污泥系统相比，它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点。

① 工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。一般情况下，氧化沟工艺可比传统活性污泥法少建初沉池和污泥厌氧消化系统，基建投资少。另外，由于不采用鼓风曝气的空气扩散器，不建厌氧消化系统，运行管理要方便。

② 处理效果稳定，出水水质好。实际运行效果表明，氧化沟在去除BOD5和SS方面均可取得比传统活性污泥法更高质量的出水，运行也更稳定可靠。同时，在不增加曝气池容积时，能方便地实现硝化和一定的反硝化处理，且只要适当扩大曝气池容积，能更方便地实现完全脱氮的深度处理。

③ 基建投资省，运行费用低。实际运行证明，由于氧化沟工艺省去初沉池和污泥厌氧消化系统，且比较容易实现硝化和反硝化，当处理要求脱氮时，氧化沟工艺在基建投资方面比传统活性污泥法节省很多(当只需去除BOD5时，可能节省不多)。同样，当仅要求去除BOD5时，对于大规模污水厂采用氧化沟工艺运行费用比传统活性污泥法略低或相当，而要求去除BOD5且去除NH3-N时，氧化沟工艺运行费用就比传统活性污泥法节省较多。

④ 污泥量少，污泥性质稳定。由于氧化沟所采用的污泥龄一般长达20～30d，污泥在沟内得到了好氧稳定，污泥生成量就少，因此使污泥后处理大大简化，节省处理厂运行费用，且便于管理。

⑤ 具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。水流在氧化沟中流速为0.3～0.4m/s，氧化沟的总长为L，则水流完成一个循环所需时间t=L/S,当L=90～600m时，t=5～20min。由于废水在氧化沟中设计水力停留时间T为10～24h，因此可计算出废水在整个停留时间内要完成的循环次数为30～280次不等。可见原污水一进入氧化沟，就会被几十倍甚至上百倍的循环量所稀释，因此具有一定承受冲击负荷的能力。

⑥ 占地面积少。由于氧化沟工艺所采用的污泥负荷较小、水力停留时间较长，使氧化沟容积会大于传统活性污泥法曝气池容积，占地面积可能会大些，但因为省去了初沉池和污泥厌氧消化池，占地面积总的来说会少于传统活性污泥法。

c. A/O和A2/O法

A/O工艺自被开发以来,就因为其特有的经济技术优势和环境效益,愈来愈受到人们的广泛重视.通常称为A/O工艺的实际上可分为两类,一类是厌氧/好氧工艺,另一类是缺氧/好

氧工艺.厌氧状态和缺氧状态之间存在着根本的差别:在厌氧状态下既有无分子态氧,也没有化合态氧,而在缺氧状态下则存在微量的分子态氧(DO浓度<0.5mg/L),同时还存在化合态的氧，如硝酸盐.。

A2/O法的特点有：

①A2/O法在去除有机碳污染物的同时，还能去除污水中的氮磷，与传统活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比，不仅投资少、运行费用低，而且没有大量的化学污泥，具有良好的环境效益。

②A2/O法厌氧、缺氧、好氧交替进行，有利于抑制丝状菌的膨胀，改善污泥沉降性能。 ③A2/O法工艺流程简单，总水力停留时间少于其他同样功能的工艺，节省基建投资。 ④A2/O法缺点是受泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制，不可能同时取得脱氮和除磷都好的双重效果。

d. A-B法工艺

AB工艺是一种生物吸附―降解两段活性污泥工艺，A段负荷高，曝气时间短，0.5h左右，污泥负荷高2～6 kgBOD5/(kgMLSS·d)，B段污泥负荷较低，为0.15～0.30 kgBOD5/(kgMLSS·d)，该段工艺有机物、氮和磷都有一定的去除率，适用于处理浓度较高，水质水量较大的污水，通常要求进水BOD5≥250mg/L，AB工艺才有明显优势[4]。

AB工艺的优点：

具有优良的污染物去除效果，较强的抗冲击负荷能力，良好的脱氮除磷效果和投资及运转费用较低等。

① 对有机底物去除效率高。

② 系统运行稳定。主要表现在：出水水质波动小，有极强的耐冲击负荷能力，有良好的污泥沉降性能。

③ 有较好的脱氮除磷效果。

④ 节能。运行费用低，耗电量低，可回收沼气能源。经试验证明，AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%～25%. AB工艺的缺点

① A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气，影响附近的环境卫生，这主要是由于A段在超高有机负荷下工作，使A段曝气池运行于厌氧工况下，导致产生硫化氢、大粪素等恶臭气体。

② 当对除磷脱氮要求很高时，A段不宜按AB法的原来去处有机物的分配比去除BOD5 5%～60%，因为这样B段曝气池的进水含碳有机物含量的碳/氮比偏低，不能有效的脱氮。

③ 污泥产率高，A段产生的污泥量较大，约占整个处理系统污泥产量的80%左右，且剩余污泥中的有机物含量高，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。

e. SBR工艺

SBR实际上是最早出现的活性污泥法，早期局限于实验研究阶段，但近十年来，由于自动控制、生物选择器、机械制造方面的技术突破才使得这一工艺真正应用于生产实践，目前该工艺的应用正在我国逐步兴起[5]。

它是一个完整的操作过程，包括进水、反应、沉淀、排水排泥和闲置5个阶段。 SBR工艺有以下特点：

① 生物反应和沉淀池在一个构筑物内完成，节省占地，土建造价低。

② 具有完全混合式和推流式曝气池的优势，承受水量，水质冲击负荷能力强。 ③ 污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀。 ④ 对有机物和氮的去除效果好。

但传统的SBR工艺除磷的效果不理想，主要表现在：对脱氮除磷处理要求而言，传统SBR工艺的基本运行方式虽充分考虑了进水基质浓度及有毒有害物质对处理效果的影响而采取了灵活的进水方式，但由于这种考虑与脱氮或除磷所需要的环境条件相背，因而在实际运行中往往削弱脱氮除磷效果。就除磷而言，采用非限量或半限量曝气进水方式，将影响磷的释放;对脱氮而言，则将影响硝化态氮的反硝化作用而影响脱氮效果。

表2 生物处理方案技术经济比较

方 案 A/O 氧化沟 AB法 SBR法 技术 指标 BOD5去 除率% 85～95 90～95 85～95 90～99 经济指标 基建 费 >100 <100 <100 <100

能 耗 >100 >100 <100 100

占 地 >100 >100 约100 <100

运行情况 运行 稳定 一般 稳定 一般 稳定

管理 情况 一般 简便 简便 简便

适应负荷波动 一般 适应 适应 适应

备 注

需脱氮除磷的污水处理厂

适用于中小型污水厂,需要脱氮除磷地区

适应可分期建设达到不同的要求 适用于中、小型污水处理厂

注：*将传统活性污泥法100作为相对经济指标基准。

从上面的对比中我们可以得到如下结论：根据综合分析，为使该废水达到排放标准则应考虑使用具有脱氮除磷功能的生物处理工艺。

由以上内容知，处理工艺上优先选择A/O法和氧化沟法，两种工艺都能达到预期的处理效果，且都为成熟工艺，但经分析比较，氧化沟法工艺方案在以下方面具有明显优势。

① 氧化沟法方案在达到与传统活性污泥法同样的去除BOD5效果时，还能有更充分的硝化和一定的反硝化效果;

② 氧化沟法管理较简单，适合该污水处理管理技术水平现状;

③ 氧化沟法相对A/O法具有更强的适应符合波动能力[6]。

综合以上对比分析，本工程以氧化沟法污水处理厂工艺方案作为推荐方案，如图1所示。 9

图

氧

化

沟

法

污

水

处

理

厂

工

艺

流

程渣包外运栅渣打包机农灌格栅砂外运提升泵沉砂池厌氧池氧化沟二沉池接触池分水井至回用水深度处理系统原污水砂水分离器砂泵回流泵集泥井加氯机泥饼外运污泥脱水机贮泥池浓缩池污泥泵液氯 10

3 污水处理工艺设计计算 3.1污水处理系统 3.1.1格栅

格栅主要是为了拦截废水中的较大颗粒和漂浮物，以确保后续处理的顺利进行。主要是对水泵起保护作用，拟采用中格栅，格栅栅条选用圆钢，栅条宽度S=0.01m，间隙拟定为0.02m[2]。

设计参数：栅条间隙e=20.00mm，栅前水深h=0.4m,过栅流速υ=0.9m/s， 安装倾角δ=60°,φ10圆钢为栅条阻力系数 =1.79。

图2 格栅示意图

① 栅条间隙数n

Qmaxsinaneh

式中： n——栅条间隙数，个;

Qmax——最大设计流量，Qmax =0.129 m3/s;

a——格栅倾角，取60; b——栅条间隙，m ，取0.02 m; h——栅前水深，m，取0.4 m; v——过栅流速，m/s，取0.9 m/s;

则：

nQmaxsina0.129sin60=16.67 条

取17条 ehv0.020.40.9② 栅槽宽度 B B=S(n-1)+bn 式中： S——栅条宽度，m ，取0.01 m 。 则：

B=S(n-1)+bn=0.01×(17-1)+0.02×17=0.5m ③ 通过格栅的水头损失h1=h0k v

2 h0sina

2gs



b43 式中： h1——设计水头损失，m ;

h0——计算水头损失，m ;

G ——重力加速度， m/s2 ，取g=9.8 m/s2;

K ——系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用 =3;

——阻力系数，其值与栅条断面形状有关;

——形状系数，取 =1.79(由于选用断面为锐边矩形的栅条)。

s0.01则： 1.790.71

b0.024343 12

0.92v2sin60=0.03 m

h0sina=0.7129.82g

h1=h0k=0.03×3=0.09m ④ 栅后槽总高度

H H=h+h1+h2

式中：h2——栅前渠道超高，取 =0.3 m。 则：

H=h+h1+h2 =0.4+0.09+0.3=0.79 。 ⑤ 栅槽总长度

L Ll1l21.00.5H1tan

BB1l12tan1

l12 l2H1hh1 式中：

l1——进水渠道渐宽部分的长度，m ;

B1——进水渠宽，m ，取B1=0.35m ;

a1——进水渠道渐宽部分的展开角度，取a1=20 ;

l2——栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度，m ;

H1——栅前渠道深， m. 则：

l1BB10.50.350.22m 2tana12tan20l1=0.11 m 213



l2H1=h+h2=0.4+0.3=0.7 m

L=l1+l2+0.5+1.0+⑥ 每日栅渣量 W

H10.7=0.22+0.11+0.5+1.0+=2.23m tantan60W

86400QmaxW11000K总

式中：W1——栅渣量，m3/(103m3)污水，取W1=0.07 m3/(103m3)污水。 则：

W=86400QmaxW1864000.1290.07=0.45 m3/d>0.2 m3/d , 宜采用机械清渣 1000KZ10001.73.1.2污水提升泵池 设计计算

① 设计流量：Q=301L/s，泵房工程结构按远期流量设计 ② 泵房设计计算

采用氧化沟工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分优化，故污水只考虑一次提升。污水经提升后入平流沉砂池，然后自流通过厌氧池、氧化沟、二沉池及接触池，最后由出水管道排入关渠堰。

根据最大流量设计，选用4台150QW-180-6-5.5潜污泵(3用1备)[7]，Q=180m3/h，H=6m;采用高、中、低水位分别启动水泵，通过液位计来实现自动控制;出水管上设置管式流量计，对出水流量进行监测和控制。

污水提升泵池尺寸：1000mm×900mm×1500mm 数量：1座 材质：钢筋混凝土 构造：全地埋 3.1.3平流式沉砂池

① 设计说明

污水经提升泵提升后进入平流沉砂池，共两组对称于提升泵房中轴线布置，每组分为两格[4]。每格宽度B1=0.65m 沉砂池池底采用多斗集砂，沉砂由螺旋离心泵自斗底抽送至高架砂水分离器，砂水分离通入压缩空气洗砂，污水回至提升泵前，净砂直接卸入自卸汽车外运。

设计流量为Qmax=464 m3/h=0.129 m3/s，设计水力停留时间t=30s，水平最大流速υ=0.25m/s，城市污水沉砂量X=30 m3/(106m3)，清除沉砂的间隔时间T=2d。

每格池平面面积为A=

Qmax0.1290.516m2 v0.25② 沉砂池水流部分的长度(L)

LVt

式中：

L——沉砂池水流部分的长度，L;

V——曝气沉砂池有效容积，m3 ;

t ——设计水力停留时间t=40s 则：

LVt0.25307.5m ③

池宽度

B

B=n×B1=2×0.65=1.3m

式中：

B——沉砂池总宽度;

B1——单个沉砂池宽度;

n——沉砂池个数。

则：

B=n×B1=2×0.65=1.3m

④ 有效水深 h

2 h2=A B式中：

h2——有效水深;

A——池平面面积;

B——沉砂池总宽。 则：

h2=A0.5160.4 m B1.3⑤ 沉砂斗所需容积 (V)

V =QmaxXT86400

KZ106式中：

V——沉砂斗所需容积;

Qmax——最大设计流量，Qmax =0.129 m3/s;

X——城市污水沉砂量，m3/(106m3);

T——清除沉砂的间隔时间，d。

KZ——水流量变化系数， 取1.7。 则：

V=QmaxXT864000.129302864000.3990.4m3 66KZ101.710⑥ 池总高度 (H)

H= h1+h2+h3

式中：h1——沉砂池超高，取0.3m;

h2——有效深度,

h2=0.4m;

h3——沉砂室高度，取0.5m 则：

H= h1+ h2+ h3=0.3+0.4+0.5=1.2m 3.1.4厌氧池 a.设计参数

设计流量：最大日平均时流量为Qmax= 129L/s 水力停留时间：T=2.5h 污泥浓度：X=3000mg/L 污泥回流液浓度：Xr=10000mg/L 考虑到厌氧池与氧化沟为一个处理单元，总的水力停留时间超过15h，所以设计水量按

最大日平均时考虑[8]。

b.设计计算 ① 厌氧池容积：

V= Q1′ T=129×10-3×2.5×3600=1161m

3② 厌氧池尺寸：水深取为h=4.0m。

则厌氧池面积： A=V1161290m2 h

4厌氧池直径：

D=4A4290m (取D=20m) 3.14

考虑0.3m的超高，故池总高为H=h+0.3=4+0.3=4.3m。

③ 污泥回流量计算：

回流比计算

R =X31030.43

XrX103

污泥回流量

QR =0.43×129=55.47L/s=4792m3/d 3.1.5氧化沟

3.1.5.1 设计参数(进水水质如表1所示)

进水BOD5 =200mg/L

出水BOD5 =20mg/L 进水NH3-N=30mg/L

出水NH3-N=15mg/L 污泥负荷Ns=0.14 KgBOD5/(KgVSS·d) 污泥浓度MLVSS=5000mg/L 污泥f=0.6，MLSS=3000mg/L。

拟用卡罗塞(Carrousel)氧化沟，去除BOD5与COD之外，还具备硝化和一定的脱氮

除磷作用，使出水NH3-N低于排放标准。氧化沟按设计分2座，按最大日平均时流量设计Qmax=11092 m3/d= 129 m3/s，每座氧化沟设计流量为

Q1=Qmax= 65L/s。 2总污泥龄：20d MLSS=3600mg/L,MLVSS/MLSS=0.75 则MLSS=2700 曝气池：DO=2mg/L NOD=4.6mgO2/mgNH3-N氧化，可利用氧2.6mgO2/NO3-N还原 α=0.9

β=0.98 其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD

5 b=0.07d-1 脱氮速率：qdn=0.0312kgNO3-N/kgMLVSS·d K1=0.23d-1 Ko2=1.3mg/L 剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2): 所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化;产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原 硝化安全系数：2.5 脱硝温度修正系数：1.08 3.1.5.2 设计计算 ①.碱度平衡计算：

出水处理水中非溶解性BOD5值

BOD5f;

BOD5f =0.7×Ce×1.42(1-e-0.23×5)

式中：BOD5f——出水处理水中非溶解性BOD5值，mg/L;

Ce——出水中BOD5的浓度，mg/L; 则：BOD5f =0.7×20×1.42(1- e-0.23×5)=13.6 mg/L 则出水处理水中溶解性BOD5值，BOD5=20- BOD5f =6.4 mg/L ②.设采用污泥龄20d，日产污泥量 Xc

Xc =aQLr

1bc式中：Q——为氧化沟设计流量，11092 m3/d;

a——为污泥增长系数，取0.6 kg/kg;

b——污泥自身氧化率，取0.05 L/d;

Lr——为(L0-Le) 去除的BOD5浓度，mg/L;

L0——进水BOD5浓度，mg/L;

Le——出水BOD5浓度，mg/L;

c——污泥龄，d。

则

Xc =aQLr0.6110922006.4644 kg/d 1bc100010.0520根据一般情况，设其中有12.4%为氮，近似等于总凯式氮(TKN)中用于合成部分[9]，即：

0.124644=79.8 kg/d

即：TKN中有79.810007.19 mg/L用于合成。

11092

需用于氧化的NH3-N =34-7.19-2=24.81 mg/L

需用于还原的NO3-N =24.81-11.1=13.71 mg/L ③.碱度平衡计算

一般去除BOD5所产生的碱度(以CaCO3计)约为0.1mg/L碱度去除1mgBOD5，设进水中碱度为250mg/L。

所需碱度为7.1 mg碱度/mg NH3-N氧化，即 7.1×24.81=176.15 mg/L 氮产生碱度3.0 mg碱度/ mg NO3-N还原，即 3.0×13.71=41.1 mg/L 计算所得的剩余碱度=250-176.15+41.1+0.1×Lr=32.75+0.1×193.6=133.9 mg/L

计算所得剩余碱度以CaCO3计，此值可使PH≥7.2 mg/L ④.硝化区容积计算：

曝气池：DO=2mg/L 硝化所需的氧量NOD=4.6 mg/mg NH3-N氧化，可利用氧2.6 mg/mg /NO3-N还原 α=0.9

β=0.98 其他参数：a=0.6kgVSS/kgBOD5

b=0.07d-1 脱氮速率： qdn=0.0312kgNO3-N/(kgMLVSS·d) K1=0.23d-

1Ko2=1.3mg/L 剩余碱度100mg/L(保持PH≥7.2): 所需碱度7.1mg碱度/mgNH3-N氧化;产生碱度3.0mg碱度/mgNO3-N还原 硝化安全系数：2.5 脱硝温度修正系数：1.08

硝化速率为

n0.47e0.098T15

NO20.05T1.158KON102O2

220.47e0.09815150.05151.1581.32210



=0.204 d-1

故泥龄： tw114.9d 0.204n

采用安全系数为2.5，故设计污泥龄为：2.54.9=12.5 d

原假定污泥龄为20d，则硝化速率为：

n

单位基质利用率：

u10.05L/d 20nba0.050.050.167

kgBOD5/kgMLVSS.d

0.6

式中： a——污泥增长系数，0.6;

b——污泥自身氧化率，0.051/d。

在一般情况下，MLVSS与MLSS的比值是比较固定的，这里取为0.75

则：

MLVSS=f×MLSS=0.753600=2700 mg/L

所需的MLVSS总量=

2006.4100000.167100011000Kg

硝化容积： Vn1100010004074m3 2700

水力停留时间： tn⑤.反硝化区容积：

4074248.81h 11092

12℃时，反硝化速率为：

Fqdn0.03()0.029T20M

式中： F——有机物降解量，即BOD5的浓度，mg/L

M——微生物量，mg/L;

——脱硝温度修正系数，取 1.08 。

T——温度，12℃。

则：

2000.0291.081220

qdn0.0336001624

=0.017kg NO3-N /kgMLVSS.d 还原NO3-N的总量=

13.7111092152kg/d 1000

脱氮所需MLVSS=

1528000kg 0.019800010002962.9m3 270021

脱氮所需池容： Vdn

水力停留时间： tdn⑥.氧化沟的总容积：

总水力停留时间：

2962.9246.4h 11092t=tn+tdn=8.81+6.4=15.2h

总容积：

V=Vn+Vdn=4074+2962.9=7036.9m3

⑦.氧化沟的尺寸：

氧化沟采用4廊道式卡鲁塞尔氧化沟，取池深3.5m，宽7m，则氧化沟总长:7036.940742962.9287.2 m。其中好氧段长度为166.2m，缺氧段长度为121m。 3.573.573.57弯道处长度: 3722122166m

则单个直道长: 287.26655.3m (取54m) 4

故氧化沟总池长=54+7+14=75m，总池宽=74=28m(未计池壁厚)。 ⑧需氧量计算：

采用如下经验公式计算:

氧量O2(kg/d)ALrBMLSS4.6Nr2.6NO3

式中：A——经验系数，取0.5;

Lr——去除的BOD5浓度，mg/L;

B——经验系数，取0.1;

Nr——需要硝化的氧量，24.8111092103=275.2 kg/d

其中：第一项为合成污泥需氧量，第二项为活性污泥内源呼吸需氧量，第三项为硝化污泥需氧量,第四项为反硝化污泥需氧量。

需要硝化的氧量：

22

Nr=24.811109210-3=275.2 kg/d R02=0.511092(0.19-0.0064)+0.140742.7+4.6275.2-2.6152 =2988.95 kg/d=124.54 kg/h 30℃时, 采用表面机械曝气时脱氮的充氧量为：

R0Cs(T)C1.024T20

RCs(20)

式中：α——经验系数，取0.8;

β——经验系数，取0.9

——相对密度，取1.0;

Cs(20)Cs(30)——20℃时水中溶解氧饱和度，取9.17 mg/L; ——30℃时水中溶解氧饱和度，取7.63 mg/L;

C——混合液中溶解氧的浓度，取2mg/L;

T——温度，30℃。

则：

R0CsTC1.024(T20)RCs(20)= 124.549.17 (3020)0.80.917.6321.024

=231.4 kg/h 查手册，选用DY325型倒伞型叶轮表面曝气机[10]，直径Ф=3.5m,电机功率N=55kW,单台每小时最大充氧能力为125kgO2/h，每座氧化沟所需数量为n,则

nR0231.41.85125125

取n=2台

⑨回流污泥量：

可由公式RX求得。

XrX式中：X——MLSS=3.6g/L，

Xr——回流污泥浓度，取10g/L。

23

则：

R3.60.56(50%～100%，实际取60%)

103.6考虑到回流至厌氧池的污泥为11%，则回流到氧化沟的污泥总量为49%Q。 ⑩剩余污泥量：

Qw6442400.25110921524.1kg/d0.751000

如由池底排除，二沉池排泥浓度为10g/L，则每个氧化沟产泥量为：

1524.1152.41m3/d

10

3.1.5.3 氧化沟计算草草图如下：

备用曝气机栏杆可暂不安装图3 氧化沟设计草图(1)

上走道板进水管接自提升泵房及沉砂池走道板上出水管至流量计井及二沉池钢梯图4 氧化沟设计草图(2)

3.1.6 二沉池

该沉淀池采用中心进水，周边出水的幅流式沉淀池，采用刮泥机[11]。 3.1.6.1设计参数

设计进水量：Q=11092 m3/d=463.2 m3/h

表面负荷：qb范围为1.0—1.5 m3/ m2.h ，取q=1.0 m3/ m2.h

24

固体负荷：qs 一般范围为120 =140 kg/ m2.d 水力停留时间(沉淀时间)：T=2.5 h 堰负荷：取值范围为1.5—2.9L/s.m，取2.0 L/(s.m) 3.1.6.2.设计计算 ① 沉淀池面积: 按表面负荷算： AQ463.2463.2m2 qb1② 沉淀池直径：D4A4463.224.2m16m3.14

QT=qbT=1.02.5=2.5m<4m A③ 沉淀部分有效水深为

h2 =④ 沉淀部分有效容积

3.1424.322.5=1150m3 h2=

V=

44D2⑤ 沉淀池底坡落差，设池底坡度

i=0.05

D24.3

则：

h4=i20.0520.5075m

22⑥ 沉淀池周边水深

其中缓冲层高度取h3=0.5 m

刮泥板高度取h5=0.5 m

H0=h2+h3+h5=2.5+0.5+0.5=3.5mm ⑦ 沉淀池总高度 H 设沉淀池超高h1=0.3m

H=H0+h4+h1=3.5+0.51+0.3=4.31m 3.1.6.3 校核堰负荷：

径深比

25

D24.38.1h1h32.50.5

D24.36.94hhh2.50.50.5

123

堰负荷

Q11092145m3/(d.m)1.67L/(s.m)2L/(s.m)D3.1424.3

以上各项均符合要求

3.1.6.4 辐流式二沉池计算草图如下：

出水进水图5 辐流式沉淀池排泥出水进水图6 辐流式沉淀池计算草图3.1.7 接触消毒池与加氯间

采用隔板式接触反应池[10]

3.1.7.1.设计参数

设计流量：Q′=11092 m3/d =129 L/s(设一座) 水力停留时间：T=0.5h=30min 设计投氯量为：max=4.0mg/L

26

平均水深：h=2.0m

隔板间隔：b=3.5m 3.1.7.2.设计计算 ①

接触池容积：

V=Q′T=0.1293060=232m3

V232116m2

表面积A=h2

隔板数采用2个，

则廊道总宽为B=(2+1)3.5=10.5m 取11m

接触池长度LA11611m B10.5

长宽比L113.14 b3.5

实际消毒池容积为V′=BLh=11112=242m3

池深取2+0.3=2.3m (0.3m为超高) 经校核均满足有效停留时间的要求 ② 加氯量计算：

设计最大加氯量为max=4.0mg/L,每日投氯量为

ω=maxQ=41109210-3=44.3kg/d=1.85kg/h

选用贮氯量为120kg的液氯钢瓶，每日加氯量为3/8瓶,共贮用10瓶，每日加氯机一台，投氯量为1.5～2.5kg/h。

配置注水泵两台，一用一备，要求注水量Q=1—3m3/h,扬程不小于10mH2O ③ 混合装置

在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机2台(立式)。混合搅拌机动率N0为

27

N0QTG2102

式中：QT——混合池容积，m3;

——水力粘度，20℃时， =1.06×10-4Kg·s/m2;

G——搅拌速度梯度，对于机械混合G=500s-1。

1.060.1293050020.068KW

N035102

实际选用JBK-2200框式调速搅拌机，搅拌器直径φ2200，高度H=2000mm，电动机功率为4.0KW。

接触消毒池设计为纵向折流反应池。在第一格，每隔3.8m设纵向垂直折流板，第二格每隔6.33m设垂直折流板，第三格不设。

④ 接触消毒池计算草图如下：

图7 接触消毒池工艺计算图

3.2污泥处理系统 3.2.1污泥回流泵房 3.2.1.1.设计说明

二沉池活性污泥由吸泥管吸入，由池中心落泥管及排泥管排入池外套筒阀井中，然后由管道输送至回流泵房，其他污泥由刮泥板刮入污泥井中，再由排泥管排入剩余污泥泵房集泥井中。

28

设计回流污泥量为QR=RQ,污泥回流比R=50%-100%。 按最大考虑，即QR=100%Q=129 L/s=11145.6m3/d 回流污泥泵设计选型 3.2.1.2 扬程：

二沉池水面相对地面标高为0.6m,套筒阀井泥面相对标高为0.2m，回流污泥泵房泥面相对标高为-0.2-0.2=-0.4m，氧化沟水面相对标高为1.5m，则污泥回流泵所需提升高度为：1.5-(-0.4)=1.9m 3.2.1.3 流量：

两座氧化沟设一座回流污泥泵房，泵房回流污泥量为11145.6 m3/d=464.4 m3/h 3.2.1.4 选泵：

选用LXB-900螺旋泵2台(1用1备)，单台提升能力为480 m3/h，提升高度为2.0m-2.5m,电动机转速n=48r/min,功率N=5.5kW.[11]

回流污泥泵房占地面积为9m×5.5m 3.2.2 剩余污泥泵房 3.2.2.1 设计说明

二沉池产生的剩余活性污泥及其它处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵(地下式)将其提升至污泥浓缩池中。

处理厂设一座剩余污泥泵房(两座二沉池共用)

污水处理系统每日排出污泥干重为2×1524.1kg/d,即为按含水率为99%计的污泥流量2Qw=2×152.4 m3/d=304.8 m3/d=12.7 m3/h 3.2.2.2.设计选型 ① 污泥泵扬程: 辐流式浓缩池最高泥位(相对地面为)-0.4m，剩余污泥泵房最低泥位为-4.53m,则污泥泵静扬程为H0=4.53-0.4=4.13m，污泥输送管道压力损失为4.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H0+4+1=9.13m。

② 污泥泵选型:

29

选两台，1用1备，单泵流量Q>H=14-12m, N=3kW ③ 剩余污泥泵房:

2Qw=6.35 m3/h。选用1PN污泥泵Q= 7.2-16 m3/h, 21

占地面积L×B=4m×3m，集泥井占地面积3.0mH3.0m

23.2.3 污泥浓缩池

采用两座幅流式圆形重力连续式污泥浓缩池，用带栅条的刮泥机刮泥，采用静压排泥，剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池。

3.2.3.1设计参数

进泥浓度：10g/L

污泥含水率P1=99.0%，每座污泥总流量: Qw=1524.1kg/d=152.4 m3/d=6.35 m3/h

设计浓缩后含水率P2 =96.0%

污泥固体负荷：qs =45kgSS/( m2.d)

污泥浓缩时间：T=13h

贮泥时间：t=4h 3.2.3.2 设计计算 ① 浓缩池池体计算： 每座浓缩池所需表面积

AQw1524.133.86m2 qs45

 浓缩池直径

D

u4A433.866.5m3.14

水力负荷

Qw152.45.05m3/(m2.d)0.21m3/(m2.h)2A3.1

30

 有效水深h1=uT=0.2113=2.73m

取h1=2.8m 浓缩池有效容积V1=A h1=33.862.8=94.8m3 ② 排泥量与存泥容积: 浓缩后排出含水率P2=96.0%的污泥,则

Qw′=

100P100991Qw152.4138.1m3/d1.54m3/h

100P210096

按4h贮泥时间计泥量，则贮泥区所需容积

V2=4Qw′=41.54=6.16 m3

泥斗容积

V3h43

(r1r1r2r2)22

=

式中： 3.141.21.121.10.60.622.8m3 3h4——泥斗的垂直高度，取1.2m

r1——泥斗的上口半径，取1.1m

r2——泥斗的下口半径，取0.6m

设池底坡度为0.08，池底坡降为：

h5=0.08D2r10.086.521.10.172m

22

故池底可贮泥容积：

V4h53

(R1R1r1r1)22

=

3.140.172(3.2523.251.11.12)2.28m3 3

式中：

R1——浓缩池半径, m;

r1——泥斗的上口半径，m。

31

因此，总贮泥容积为

VwV3V42.82.855.68m3V26.16m3

(满足要求) ③ 浓缩池总高度：

浓缩池的超高h2取0.30m，缓冲层高度h3取0.30m，则浓缩池的总高度H为

Hh1h2h3h4h5

=2.8+0.30+0.30+1.2+0.17=4.77m ④ 浓缩池排水量：

Q=Qw-Qw’ =6.35-1.54=4.81m3/h ⑤ 浓缩池计算草图：

上清液出泥进泥图7 浓缩池计算草图

3.2.4 贮泥池及污泥泵 3.2.4.1设计参数

进泥量：经浓缩排出含水率P2=96%的污泥2Q w′=238.1=76.2m3/d，设贮泥池1座，贮泥时间T=0.5d=12h 3.2.4.2 设计计算

池容为

32

V=2Qw′T=76.20.5=38.1 m3

贮泥池尺寸(将贮泥池设计为正方形)

LBH=3.63.63.6m

有效容积V=46.66m3

浓缩污泥输送至泵房

剩余污泥经浓缩处理后用泵输送至处理厂南面的苗圃作肥料之用

污泥提升泵

泥量Q=76.2m3/d=3.17 m3/h

扬程H=2.3-(-1.5)+4+1=7.8m

选用1PN污泥泵两台[11]，一用一备，单台流量Q=7.2～16 m3/h,扬程H=14～12mH2O,功率N=3kW

泵房平面尺寸L×B=4m×3m 4 厂区平面及高程设计 4.1厂区平面布置

4.1.1各处理单元构筑物的平面布置：

处理构筑物是污水处理厂的主体建筑物，在对它们进行平面布置时，应根据各构筑物的功能和水力要求结合当地地形地质条件，确定它们在厂区内的平面布置应考虑[13]：

① 贯通，连接各处理构筑物之间管道应直通，应避免迂回曲折，造成管理不便。 ② 土方量做到基本平衡，避免劣质土壤地段

④ 在各处理构筑物之间应保持一定产间距，以满足放工要求，一般间距要求5～10m，如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行。

④ 各处理构筑物之间在平面上应尽量紧凑，在减少占地面积。 4.1.2平面布置

本着尽量节约用地，并考虑发展预留用地的原则，进行厂区的总平面布置，本期工程总占地面积约4.5亩，包括污水处理构筑物、建筑物、附属构筑物、道路绿化，按功能分为污水预处理区、污水主处理区、污泥处理区、生活管理区、预留的回用水处理区。

33

4.1.3管线布置

厂区内还应有给水管，生活水管，雨水管，消化气管管线。 辅助建筑物：

污水处理厂的辅助建筑物有泵房，鼓风机房，办公室，集中控制室，水质分析化验室，变电所，存储间，其建筑面积按具体情况而定，辅助建筑物之间往返距离应短而方便，安全，变电所应设于耗电量大的构筑物附近，化验室应机器间和污泥干化场，以保证良好的工作条件，化验室应与处理构筑物保持适当距离，并应位于处理构筑物夏季主风向所在的上风中处。

在污水厂内主干道应尽量成环，方便运输。主干宽6～9m次干道宽3～4m，人行道宽1.5m～2.0m曲率半径9m，有30%以上的绿化。

4.2高程设计 4.2.1高程布置原则

①保证处理水在常年绝大多数时间里能自流排放水体，同时考虑污水厂扩建时的预留储备水头。

②应考虑某一构筑物发生故障，其余构筑物须担负全部流量的情况，还应考虑管路的迂回，阻力增大的可能。因此，必须留有充分的余地。

③处理构筑物避免跌水等浪费水头的现象，充分利用地形高差，实现自流。 ④在仔细计算预留余量的前提下，全部水头损失及原污水提升泵站的全扬程都应力求缩小。

⑤应考虑土方平衡，并考虑有利排水。 4.2.2 高程布置时的注意事项

在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项。

①选择一条距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算，并应适当 留有余地，以保证在任何情况下处理系统能够正常运行。

②污水尽量经一次提升就应能靠重力通过处理构筑物，而中间不应再经加压提升。 ③计算水头损失时，一般应以近期最大流量作为处理构筑物和管(渠)的设计流量。

34

④污水处理后应能自流排入下水道或者水体。 4.2.3污水污泥处理系统高程布置 ①厂区设计地面标高

暂定厂区自然地平标高为地面标高，可根据厂区现场实际情况对土方适当平衡。 ②工艺流程竖向设计

处理厂进水管道管底标高暂定为-2.500m，以此为依据，进行污水处理流程的竖向设计。 4.2.4高程确定

计算污水厂处关渠堰的设计水面标高

根据式设计资料，关渠堰自本镇西南方向流向东北方向，关渠堰底标高为-3.75m，河床水位控制在0.5-1.0m。

而污水厂厂址处的地坪标高基本上在2.25m左右(2.10-2.40)，大于关渠堰最高水位1.0m(相对污水厂地面标高为-1.25)。污水经提升泵后自流排出，由于不设污水厂终点泵站，从而布置高程时，确保接触池的水面标高大于0.8m【即关渠堰最高水位(-1.25+0.154+0.3)=-0.796≈0.8m】,同时考虑挖土埋深。

各处理构筑物的高程确定

设计氧化沟处的地坪标高为2.25m(并作为相对标高±0.00)，按结构稳定的原则确定池底埋深-2.0m，再计算出设计水面标高为3.5-2.0=1.5m，然后根据各处理构筑物的之间的水头损失，推求其它构筑物的设计水面标高。经过计算各污水处理构筑物的设计水面标高见下表。再根据各处理构筑物的水面标高、结构稳定的原理推求各构筑物地面标高及池底标高。具体结果见污水、污泥处理流程图。

表3 各污水处理构筑物的设计水面标高及池底标高

构筑物名称 进水管 中格栅 泵房吸水井 接触池 水面标高(m) -0.19 -0.39 -1.00 -0.67

池底标高(m)

-0.79 -1.30 -2.97

构筑物名称 沉砂池 厌氧池 氧化沟 二沉池

水面标高(m)

3.00 2.00 1.5 0.60

池底标高(m)

2.10 -2.00 -2.00 -4.53

35

4.3厂区给排水设计 4.3.1给水设计

厂址在规划区内，自来水直接接入厂区内供全厂的消防、生活和部分生产用水。消防、生产、生活水管道共用，管道在厂区内布置成环状。

4.3.2厂区排水设计

厂区排水按雨污分流设计[2]。生产、生活污水经厂区污水管道收集后排入粗格栅前的进水井，与原污水一并处理。厂区雨水经雨水管道，汇集排至厂外河道。

5 技术经济分析 5.1 工程投资估算 5.1.1 土建工程造价 土建工程造价见表4。

表4 土建部分投资估算

序

号 1 2 3 4 5 5 6 7 8 9 10 11 12 13 工

程

名

称 格栅井 提升泵房 平流沉砂池 厌氧池 氧化沟沟体 二沉池 集泥井 污泥回流泵房 污泥泵房 污泥浓缩池 加氯间 变配电间 中心控制室 土建工程造价合计

数量 1座 1座 1座 1座 2座 1座 1间 1间 1间 1间 1间 1间 64.00 m3

单 价/万元 10000元/座 600元/ m3 400元/ m3 500元/ m3 400元/ m3 400元/ m3 5000元/间 10000元/间 10000元/间 5000元/间 3000元/间 64500元/间 400元/ m3

一期价/万元 1.0 2.42 4.8 4.25 960 4.06 0.5 1.0 1.0 0.5 0.3 4.45 3.56 987.84 5.1.2 设备工程造价 主要设备投资估算见表5。

表5 主要设备投资估算

序

1 2 名

称 格

栅 提升泵 规格、型号 中格栅、不锈钢 150QW-180-6-5.5

36

单 位 座 台 数 量 1 4

价格/万元

3.5 3.0

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 污泥泵 回流污泥泵 污泥输送机 脱水机 刮泥机 自动化控制系统 电控部分 管道及附件 工程管道、阀门 曝气转盘 变压器 电缆 自动加药装置 配电箱 其他配件 LXB-900 3 台 LXB1400 1 台

1 套

1 台

2GC型支座式中心驱1 台

动

1 套

1 套

1 套

1 套

D=1000mm,L=900mm 24个 每池3用

11 备 QZB自藕变压器 台

840 米

国产TP2660 1套

GGD 2 套

3.3

0.6 1.5 1.4 2.2 23 8 5 4 2.4 0.8 12 2 0.2 85.2 由于一些设备以及设备附件资料不全并且所需数量有所波动，还包括一部分不可遇见费用无法确定，所以无法给出明确细节，根据经验参数并参见同水量同工艺污水厂基本设备费，故在此设备总投资粗略估计在450万元左右[14]。

5.1.3 其他投资及工程总价估算 其他投资及工程造价估算见表6。

表6 其他投资及工程总价估算

序号 1 2 3 4 5 6 7 8

名称 土建工程造价 设备工程造价

小记 设计费 运输管理费 安装调试费 税金

总

计

取费标准

(1)+(2) (3)×5% (2)×3% (2)×8% (3+4+5+6)×6%

价格(万元)

987.14 450 1537.14 71.85 41.11 44 84 1581.37 5.2运行成本概算(单座污水处理站) 5.2.1基础资料 电费：0.80元/(kw.h) ClO2生产成本费：3元/kg 人工费：900元/月 5.2.2运行成本概算 成本估算见表7。

37

表7成本估算表

序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 费用名单 电费 药剂费 工资福利费 固定资产折旧 大修费 检修维护费 管理和其他费用 年经营成本 年总成本 单位水成本 单位水经营成本

单位 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 万元/年 元/t 元/t

计算公式 E1=519×0.5/1.42 E2=8.0t×30000元/t×10-4 E3=12000元/(人·年)×38人×10-4

E4=1781×4.8% E5=1781×1.7% E6=1781×1.0%

E7=(E1+E2+„„+E6)×10% Ec=E1+E2+E3+E5+E6+E7

Yc= Ec+E4 T1=Yc/365Q T2=Ec/365Q

费用价格 182.7 24.0 45.6 84.48 30.2 17.81 43.08 347.74 391.74 0.53 0.34 由于氧化沟工艺的特点，本次设计没有设计初沉池，但是在不增加构筑物及设备的情况下，氧化沟内不仅可完成碳源的氧化，还可实现硝化和脱硝，由于氧化沟活性污泥已经好氧稳定，可直接浓缩脱水，不必厌氧消化。

本次设计工艺流程简单、构筑物少，运行管理方便。而且处理效果稳定，出水水质好。基建投资省总投资控制在2000万以内，运行费用低，单位水成本为0.53元/m3。

6.环境保护和安全生产 6.1 环境保护

环境保护不仅要提供合理利用、保护自然资源的一整套技术途径和技术措施，而且还要研究开发废物资源化技术、改革生产工艺、发展无废或少废的闭路生产系统，其主要任务为：

①保护自然资源和能源，消除资源的浪费，控制和减少污染。

②研究防治环境污染的机理和有效途径，保护和改善环境，保护人们自身健康。 ③综合利用废水、废物、废渣，促进工农业生产的发展。

水污染控制的主要任务是从技术和工程上解决预防和控制污染的问题，还要提供保护水环境质量、合理利用水资源的方法。以及满足不同用途和要求的用水工艺技术和工程措施。

6.1.1 气味控制

污水处理厂处理过程中产生对环境的影响主要在气味和噪声这两方面。采取的主要措施是隔离。

38

处理厂会产生各种气味，特别是原生污水，栅渣及污泥气味更为严重，其中硫化氢气味尤为敏感。本工程在污泥泵房，污泥脱水机房等室内部分，考虑采用机械通风的方式，减少气味危害，在露天的水池及采用自然通风清除气味，在总平面布置图中，充分考虑把易产生恶臭的处理机构布置在下风向，远离生活区，厂区空地充分绿化，并栽种对污染气体有吸收作用的植物。

6.1.2 厂区废水、废渣处置

①污水处理厂厂内的排水体制采用量污分流制。厂内的生活污水经厂区管道收集，输送到污水处理系统中间和原污水一起处理，达标排放。

②厂内格栅、沉砂池和脱水机房均有固体废物产生，对此，在运行管理中要按要求在指定的场所堆放，外运时要用半封闭式子卸专用车辆，运送到指定区域外置，栅渣、沉渣应榨干后打包，污泥脱水后的泥饼含水率应小于80%。

6.1.3 防止事故性排放[15]

①采用二类负荷的供电等级，双回路供电，以防止污水处理厂因停电而造 成处理厂丧失处理能力。

②构筑物应考虑维修清理，设备应要有备份。

③加强处理设施的维护管理，确保设备正常运转，减少事故性排放的机率。 6.2 安全生产 6.2.1 劳动保护

按照《中华人民共和国劳动法》的要求，对操作人员安全卫生设施必须符合国家的规定标准。

①在污水处理厂运转之前，须对操作人员，管理人员进行安全教育，制定必要的安全操作规程和管理制度，操作人员必须持证上岗。

②各处理构筑物走道和临空天桥的位置均要设置保护栏杆，且采用不锈钢制作，其走道宽度和栏杆高度及它们的强度均要符合国家劳动保护规定。

③在生产有毒气体的工段，要设置硫化氢测定仪器，报警仪和通风系统，并配有防毒面具。

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④对于结构密封，通风条件差的场所，采用机械通风。

⑤厂区各构筑物边应配置救生衣、救生圈、安全带、安全帽等劳动防护品。 6)厂区管道，闸阀均须考虑阀门井，或采用操作杆至地面，以便操作。 ⑦易燃、易爆及有毒物品，须设专用仓库、专人保管。满足劳动保护规定。 ⑧所有电气设备的安装、防护，均须满足电器的有关安全规定，必须有接地措施和安全操作距离。

⑨机械设备的危险部分，如传送带、明齿轮、砂轮等必须安装防护装置。 6.2.2 消防 6.2.2.1 防火等级

①变电站根据国家规定，丙类防火标准。 ②其他厂区建筑设计均按国家建筑防火规范规定。 6.2.2.2 防水措施

①厂区设置消防系统，有消防水泵和室外消火组成，采用高压给水系统， ②主要建筑物每层室内消火栓及消防通道，仪表控制室设有自动喷水灭火装置。 ③变电所、污泥泵房内设置干粉灭火器。中控室、档案室、自料室、打字间等要配置KYZ 型灭火器。

6.3结论和建议 6.3.1 结论

为改善该城镇及下游地区的环境质量，保障人民身体健康，建立污水处理厂是完全必要的，也是十分迫切的;

根据总体规划和水量调查分析，将兴建12000 m3/d的污水处理厂(不含厂外截流管道); 经技术经济比较，采用卡式氧化沟工艺，具有运行稳定、投资省、管理方便等优点，故推荐采用;

根据综合分析，单座污水处理站的主要技术经济指标如下： ①单座工程总投资：1600万元 ②单位投资：1333元/ m3

40

③单位运行费：0.53元/m3 ④占地面积：14.5亩 6.3.2建议

为保证拟建的污水处理厂能正常运转，达到预期的处理程度，建议有关部门对工业废水的排放加强监测和控制，严格执行国家颁布的《污水综合排放标准》(GB8978-1996)和《污水排放城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)。

参考文献

[1]高廷耀等.水污染控制工程(第二版)[M].北京：高等教育出版社，1999 [2] 陶俊杰，于军亭编. 城市污水处理技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社2005 [3] 杨岳平等.废水处理工程及实例分析[M].北京：化学工业出版社，2002 [4]高峻发，王社平编. 污水处理厂工艺设计手册[M]. 北京：化学工业出版社.2003 [5]Fkunaga, Masami. Treatment of wastewater containing starch[P]. Japan patent, JP05096281A2, 1993. [6]张希衡主编. 水污染控制工程(第2版)[M]. 北京：冶金工业出版社. 2002 [7] 闪红光主编. 环境保护设备选用手册-水处理设备[M]. 北京：化学工业出版社.2002 [8]魏先勋等.环境工程设计手册[M].长沙：湖南科技出版社，2002 [9] 王兴康，李亚新 .Carrousel氧化沟理论与设计计算[J].科技情报开发与经济.2005.15(17);3-5 [10] 娄金生，王宇 编.水污染治理新工艺与设计[M]. 北京：化学工业出版社.2002 [11]史忠祥主编. 实用环境工程手册-污水处理设备[M]. 北京：化学工业出版社.2002 [12]丁尔捷，张杰主编. 给排水工程快速设计手册2-排水工程[M]. 北京：中国建筑工业出版社，1998 [13]高峻发，王彤 编. 城镇污水处理及回用技术[M]. 北京：化学工业出版社.2003 [14]王海山等.给水与排水常用数据手册[M].北京：化学工业出版社，1994 [15]黄柏，马金虎编 安全技术基础[M].北京：化学工业出版社 2005

41

第五篇：生活垃圾焚烧厂中的一种渗滤液处理工艺

摘要：生活垃圾焚烧厂渗滤液是一种成分复杂、污染物浓度高、危害大的水源，采用“自动细格栅+混凝沉淀+调节池+UASB+A/O+超滤+纳滤”处理工艺处理该渗滤液是一种行之有效的处理工艺，具有系统稳定、工艺先进、出水水质较好等特点。介绍了某生活垃圾焚烧厂垃圾渗滤液处理工程实际应用，着重分析了处理工艺的设计、运行和最终出水水质情况。

关键词：垃圾渗滤液;生化处理;膜处理;渗滤液

中图分类号：X703 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.096

某生活垃圾焚烧发电厂设计日焚烧垃圾800 t，建设规模为日处理生活垃圾800 t，渗滤处理规模为180 m3/d，采用“预处理+调节池+UASB+A/O+MBR+NF”工艺，出水水质pH、COD、BOD

5、氨氮等指标执行《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889―2008)，出水进入市政管网再进入当地污水处理厂。其中，生化工艺采用“自动细格栅+混凝沉淀+调节池+UASB+A/O”处理工艺，可以降解大部分有机物，改善生化出水水质。膜工艺采用“内置式超滤膜+纳滤”，可以拦截绝大部分残留有机物、无机物等，使出水达到排放标准。

采用该工艺实现对生活垃圾渗滤液的无害化、资源化和减量化的“三化”处理目标，环保效益和社会效益双效显著。

1 生化处理工艺介绍

1.1 生化处理工艺流程

由于垃圾渗滤液具有成分复杂、有机物浓度高、氨氮浓度高、离子含量高和水质、水量随季节性变化大等特点，采用单纯的膜工艺无法解决污染问题，可通过生化处理工艺降解大部分有机污染物后，再通过膜工艺进一步深化处理，从而实现垃圾渗滤液的再利用。“生化+膜”工艺也是目前垃圾渗滤液处理的主流工艺。系统设计进、出水水质指标如表1所示。

表1 系统设计进、出水水质指标

项目进水数值出水数值

pH 5～8 6～9

COD/(mg/L) 70 000 <100

BOD5/(mg/L) 35 000 <30

氨氮/(mg/L) 2 500 <25

SS/(mg/L) 20 000 <30

本工程的生化处理工艺为：自动细格栅→混凝沉淀→调节池→UASB→A/O。

垃圾渗滤液经储坑收集后，首先用泵提升至格栅机，去除较大的垃圾杂物后自流进入混凝沉淀池，进一步去除大部分悬浮物，以免过多的悬浮物在调节池内沉积，混凝沉淀池出水自流至调节池。

调节池调节水量和均匀水质，以减少对处理系统的冲击负荷。调节池内设潜水搅拌系统进行混合搅拌，防止污泥沉积，同时避免空气搅拌带来溶解氧过高，造成后续厌氧不利的问题。

调节池渗滤液经泵提升进入UASB反应器，厌氧系统分两部分，即水解酸化段和厌氧产甲烷段。水解酸化段主要是通过高负荷厌氧污泥作用，降解渗滤液中的高浓度有机物质，去除大部分CODcr，从而减少后段处理工艺负荷。在厌氧产甲烷段，水中的有机物通过甲烷菌等的作用，被分解为甲烷、CO2及大量的小分子直链烃，降低后续生化段的CODcr和BOD5负荷。UASB温度采用中温厌氧35 ℃左右，加热采用蒸汽加热。

经UASB处理后，渗滤液自流进入A/O处理单元，在缺氧池，通过兼氧菌进一步分解及降解部分污染物质，去除部分CODcr，同时进行反硝化作用，使硝酸盐和亚硝酸盐转化成氮气，从而达到生物脱氮的功能。缺氧池出水自流至好氧池，大量的好氧菌再进一步分解及降解大部分污染物质，去除大部分CODcr的同时进行硝化作用，为更好地进行反硝化奠定了基础。

好氧池曝气采用管式微孔曝气方式，较盘式曝气的充氧量高，进一步提高了微生物的处理效率，且能有效减少池面泡沫的产生。

渗滤液经过A/O处理后，通过内置式超滤膜进行泥水分离。本系统使用的是中空纤维膜，MBR技术的引进取代了传统工艺中的二沉池，同时通过截留渗滤液中的活性污泥而大大提高了水中MLSS的浓度(10～15 g/L)，从而大大提高了生化处理效率，减小了池容。

1.2 生化处理运行参数

表2 UASB和A/O运行参数

项目 UASB运行参数 A/O运行参数

进水出水进水出水

pH 5～7 7～7.5 7～7.5 7.5～8.5

COD/(mg/L) 53 400～68 000 6 030-9 800 6 030～9 800 378～490

BOD5/(mg/L) 25 300～33 200 3 430～4 400 3 430～4 400 58～66

氨氮/(mg/L) 1 570～2 390 1 623～2 450 1 623～2 450 <15

温度/℃ 30～35 30～35 30～35 16～35

UASB和A/O运行参数如表2所示。从表2可知，UASB降解了绝大部分COD、BOD5有机物，A/O则继续降解COD、BOD5，并通过硝化反硝化进行脱氮。

2 膜处理工艺介绍

2.1 膜处理工艺流程

膜系统工艺采用“内置式超滤+纳滤”处理工艺。内置式超滤膜采用日本进口POREFLON膜，纳滤膜采用美国DOW膜。超滤膜通过抽吸泵出水，产水进入超滤产水池，再通过纳滤进水泵提升进入纳滤系统进行处理。根据产水量、跨膜压差变化来判断膜清洗条件，定期对超滤膜、纳滤膜进行化学清洗。内置式超滤膜为间歇式运行方式，运行9 min，停1 min;纳滤膜为连续运行。合格的纳滤产水排入市政管网。

2.2 膜处理技术参数

膜技术参数如表3所示。从表3可知，超滤膜材料为PTFE，经过亲水性处理具有良好的抗污染性能，且具有较好的耐pH、耐化学性能。纳滤膜材料为聚酰胺复合膜，膜面积大、产水通量大，且具有较好的耐pH、耐温性能。

表3 膜技术参数

项目超滤纳滤

膜材料 PTFE 聚酰胺复合膜

膜类型内置式卷式膜

单支膜面积/m2 12 37

膜长度/mm 2 410 1 016

pH耐受范围 1～14 3～10

最大耐温/℃ 40 45

2.3 膜处理运行参数

由于超滤膜均孔径为0.2 um，能截留部分COD、BOD5和几乎所有的菌胶团等。纳滤平均截留分子量在300 D，允许硬度成分中等通过，其他盐分中等或较高程度通过，具有较低的渗透压和操作压力，也被称为“低压反渗透膜”，可以进一步拦截COD、BOD5等。从2014-04投入运行至今，膜系统进出水水质分析如图1所示。

从图1可知，“超滤+纳滤”工艺对COD、BOD5有较好的去除效果，其中对COD的去除率在80.8%～83.7%之间，对BOD5的去除率在72.4%～77.8%之间。出水清澈、无异味。

3 结束语

本渗滤处理工程至2014-04投入运行至今，对各主要进出水水质数据进行检测，COD和BOD5通过生化和膜工艺得以降解、拦截而去除，氨氮主要是通过生化系统降解。膜出水符合排放标准。虽然垃圾渗滤液水质随季节、成分的变化而变化，但采用“自动细格栅+混凝沉淀+调节池+UASB+A/O+超滤+纳滤”工艺，通过项目经验的累积、合理的设计、严格的运行使得生活垃圾焚烧厂运行稳定、出水达标，为渗滤液处理提供了一种可行的处理工艺。

图1 膜系统对COD、BOD5的去除效果

参考文献

[1]李颖，郭爱军.垃圾渗滤液处理技术及工程实例[M].北京：中国环境科学出版社，2008.

[2]宋灿辉，吕志中，方朝军.生活垃圾焚烧厂垃圾渗滤液处置技术[J].环境工程，2008(S1).

[3]彭跃莲，秦振平，孟洪，等.膜技术前沿及工程应用[M].北京：中国纺织出版社，2009.

〔编辑：王霞〕