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  生活污水處理

                              生活污水處理
  適用對象:賓館,飯店,療養院,醫院,社區衛生中心,車站,碼頭,機場,公路服務區,居住小區,別墅區,工廠,礦山,風景點等生活污水處理或與生活污水類似的各類工業有機污水處理。
  工藝選擇
  污水處理工藝大都采用一級處理和二級處理,一級處理是采用物理方法,主要通過格柵欄截|,沉淀等方式去除污水中大塊懸浮物和砂粒等物質,這一處理工藝國內外都已成熟,差別不大。二級處理是采用生化方法,主要是通過微生物的生命運動等手段去除污水中的懸浮性、溶解性有機物以及氮,磷等營養鹽。目前,這一處理工藝有多種方法,有代表性的工藝主要有;傳統活性污泥法,氧化溝法,A/O或A2/O工藝,SBR及CCAS工藝等。
  具體采用何種工藝,視用戶污水處理量,占地面積,污水水質確定。
  工程材質:鋼筋混凝土結構,碳鋼結構,玻璃鋼結構,碳鋼、玻璃鋼組合結構,不銹鋼結構等。
  參考標準GB8978-----1996《污水綜合排放標準》及各省市流域排放標準和地方環保部門驗收標準。

 

                               小區污水處理系統及應用實例

第一章  小區污水處理及技術

  一、概 述

  醫院、港口、公園、商業中心、新建的郊外住宅區、高級住宅區、療養區、學校、農場、漁場、狩獵場等均可稱為小區,我們最常遇到的主要是由居住區、療養院、商業中心、機關學校等一種功能或多種功能構成的相對獨立的區域,其排水系統通常不在城市市政管網覆蓋范圍之內。根據當地的環保標準,必須設置獨立的污水處理設施,這就是我們所指的小區污水處理。

  小區污水系統的處理能力,各國并無統一的限定。前蘇聯曾建議單個構筑物的處理能力不宜超過1400m3/d,美國則把小廠的處理能力限定在3785 m3/d的范圍內。根據我國情況,建議把等于或小于4000 m3/d的處理廠定義為小區污水處理廠。

  小區污水不同于城市污水(常包括部分工業廢水),屬于生活污水范疇。其水質水量特征可概括為:水質水量變化較大,污染物濃度偏低,即比城市污水低,污水可生化性良好,處理難度小。

  小區污水的處理工藝依據小區污水排入水體的功能不同而異,常用處理方法有:化糞池、一級處理(初次沉淀池)、生物二級處理及二級處理后再經消毒回用等。由于小區污水處理水量較小,管理水平不高,所以,在工藝設計時盡可能選用無污泥或少污泥的處理工藝,以防止因污泥處理不善造成。目前,較為常用的處理工藝有:①污水→調節池→初次沉淀池→池→二沉池→出水,是應用最廣泛的方法,主要優點是停留時間短、易掛膜,尤其適合設備化,埋地建設倍受環保公司及用戶青睞,但由于維修管理及設備防腐等方面的問題,近年來應用受到限制。但如果建成地下鋼筋混凝土形式,設置人員通道以便維修,此種地下建設方式在小區水處理中具有較大市場,但這種方式一般處理規模較小,每天排放污水量小于幾百噸的小區較為理想。對上千噸的小區污水處理,推薦采用地面建設方式,生物處理部分可采用接觸氧化,也可采用SBR或其改進型CASS工藝,方式建議采用低噪音的風機或水下機。②污水→調節池→混凝沉淀→過濾→出水,對處理程度要求不高,且水量較小時,可采用此工藝,具有占地面積小,異味小,管理簡單等優點。另外,在好氧生物處理之前加上酸化水解,有利于降低能耗,提高系統的總去除率。生活小區通常有較大的綠地面積,如果把污水處理后回用于澆灌綠地、道路、沖洗汽車,應在上述處理出水后加上消毒或其它補充措施。

  二、小區污水處理廠設計原則

  1. 處理出水要求和處理程度

  一般來說,不同小區對出水的要求差異較大。應根據我國《地面環境質量標準》(GB3838—88)和《污水綜合排放標準》(GB8978—96)的有關規定和當地環保部門的要求確定處理程度,以確保出水水質。如果出水采用土地處理法處理,則按土地處理法的要求計算

  2. 污水處理設施的設計和建設必須結合小區的整體規劃和建筑特點,即外觀設計上要與小區建筑環境相協調,以求美觀;

  3. 在污水處理工藝上力求簡單實用,以方便管理;

  4. 在高程布置上應盡量采用立體布局,充分利用地下空間。平面布置上要緊湊,以節省用地;

  5. 污水處理廠位置應盡可能位于小區下風向,與其它建筑物有一定的距離,以減少對環境的影響;

  6. 設備化,定型化,模塊化,施工安裝方便,運行簡易,設備性能穩定,適合分期建設;

  7. 處理程度高,污泥產量少,并盡可能采用節能處理技術;

  8. 處理構筑物對水力負荷和有機物負荷的適應范圍較大,使系統有較好的經受沖擊負荷的能力。

  9. 小區內的人口是逐漸增加的。因此,小區污水處理廠應按可預期的發展規劃作為流量設計的基礎。根據我國情況,可考慮采用20年的設計周期。

  三、小區污水處理技術及流程

  新編《建筑給水排水設計規范》(征求意見稿)中補充了小區污水處理的內容。因此,本部分內容以此為基礎,包括了化糞池的設置、含油廢水的預處理、醫院污水的消毒和放射性廢水、有毒有害廢水的預處理、高溫廢水預處理、一級處理(初次沉淀池)、生物二級處理及二級處理后再經消毒回用等。本節第一部分先介紹新編(設計規范)4.8>小型生活污水處理的內容, 然后重點介紹二級生物處理及水回用方面的內容等。

  (一) 4.8小型生活污水處理(摘自新編《建筑給水排水設計規范》(征求意見稿))

  4.8.1 公共食堂和飲食業的污水以及其它含油污水,應經除油裝置后方允許排入污水管道。

  4.8.2 隔油池設計應符合下列規定:

  l.污水流量應按設計秒流量計算。

  2.污水在池內的流速,應根據含油污水性質確定;

  1)含食用油污水,不得大于0.005m/s。

  2)含汽油、柴油、煤油及其它工業用油的污水,宜采用0.002~0 0lm/s。

  3.停留時間可按下列規定確定:

  l)含食用油污水宜為2~10min。

  2)含汽油、柴油、煤油及其它工業用油的污水,宜為0.5~lmin

  4.人工除油的隔油池內存油部分的容積,不得小于該池有效容積的25%。

  5.池內污水池進水管應考慮有清通的可能,并應設活動蓋板。

  6.污水夾帶其它沉淀物時,在排入隔油池前未經沉淀處理者,應在池內另附加沉淀部分容積。

  7.油脂及沉淀物清除周期不宜大于6d。

  8.除油池出水管管底至池底的深度,不得小于0.6m。

  4.8.3 溫度高于40℃的排水,應首先考慮將所含熱量回收利用,如不可能或不合理時,在排入城鎮排水管道之前應設降溫池,降溫池應設置于室外。

  4.8.4 降溫宜采用較高溫度排水與冷水在池內混合的方法進行。

   冷卻水應盡量利用低溫廢水。所需冷卻水量應按熱平衡方法計算。

  4.8.5 降溫池的容積應按下列規定確定:

   l.間斷排放污水時,應按一次最大排水量與所需冷卻水量的總和計算有效容積。

   2.連續排放污水時,應保證污水與冷卻水能充分混合。

  4.8.6 降溫池管道設置應符合下列要求:

   l.有壓高溫污水進水管口直裝設消音設施,有兩次蒸發時,管口應露出水面向上;無兩次蒸發時,管口宜插進水內200mm以上。

   2.冷卻水與高溫水混合可采用花管噴灑,采用生活用冷水做冷卻水時,應采取防回流污染措施。

   3.降溫池虹吸排水管管口應設在水池底部。

   4.應設通氣管,并引至不妨礙通行處。

  4.8.7 建筑物生活排水在下列情況下宜設置化糞池:

   l.城鎮、居住小區或廠區無污水處理設施,污水排入江河湖海時;

   2.城鎮污水處理廠設施和市政污水管道已滿負荷運行,無法接納時;

   3.居住小區、醫院等設有生活污水處理設施,需要預處理時。

  4.8.8 化糞池的設置應符合下列要求:

   1.化糞池宜設置在接戶管的下游端,便于機動車清掏的位置。

   2.化糞池池外壁距建筑物外墻不宜小于5m,并不得影響建筑物基礎。

   3.化糞池距離地下水取水構筑物不得小于30m。

   4.化糞池不得設置于建筑物內。

  4.8.9 化糞池有效容積應為污水部分和污泥部分容積之和。其計算參數應符合下列規定;

   1.每人每日污水量和污泥量,應按表4.8. 9-1確定。

表4.8. 9-1    每人每日污水量和污泥量

分 類
生活和生產合流廢水
生活污水
每人每日污水量(L)
與用水量相同
20~30
每人每日污泥量(L)
0.7
0.4

  2.污水在池中停留時間應根據污水量確定,宜采用12~24h。

  3.污泥清掏周期應根據污水溫度和當地氣候條件確定,宜采用3~12個月。

  4.新鮮污泥含水率可按95%、發酵濃縮后的污泥含水率可按90%計算。

  5.污泥發酵后體積縮減系數宜取0.8。

  6.清掏污泥后遺留熟污泥量的容積應按污泥部分容積的20%計算。

  7.化糞池實際使用人數占總人數的百分數可按表4.8.9-2確定。

表4.8.9-2  化糞池使用人數百分數

             
建筑物名稱
百分數(%)
醫院、療養院、養老院、幼兒園(有宿舍)
100
住宅、集體宿舍、旅館
70
辦公樓、教學樓、實驗樓、工業企業生活間
40
公共食堂、餐飲業、影劇院、體育場(館)和其它場所(按座位)
10

  4.8.10 化糞池的構造,應符合下列要求:

  1 化糞池的長度與深度、寬度的比例應按污水中懸浮物的沉降條件和積存數量,經水力計算確定,但深度(水面至地底)不得小于l.3m,寬度不得小于0.75m,長度不得小于l.0m,圓形化糞池直徑不得小于1.0m。

  2 雙格化糞池第一格的容量直為計算總容量的75%,三格化糞池第一格的容量宜為總容量的60%,第二格和第三格各宜為總容量的20%。

  3 化糞池格與格之間應設通氣孔洞。

  4 化糞池進水口、出水口應設置連接并與進水管、出水管相接。

  5 化糞池進水管口應設導流裝置,出水口處及格與格之間應設攔截污泥浮渣的設施。

  6 化糞池池壁和地底,應防止滲漏。

  7 化糞池頂板上應設有人孔和蓋板。

  4.8.11 醫院污水必須進行消毒處理。消毒處理后,水質應符合現行《醫院污水排放標準》的要求。

  4.8.12 經消毒處理后的污水,不得排入生活飲用水的集中取水點上游1000m和下游100m的水體范圍內。

  經消毒處理后的污水,如排入娛樂和體育用水水體、漁業用水水體時,還應符合有關標準要求。

  4.8.13 醫院污水處理構筑物,宜與病房、醫療室、住宅等有一定防護距離,并應設置隔離措施。

  4.8.14 腸道病毒等傳染病房的污水,如經技術經濟比較認為合理時,可與普通病房污水分別進行處理。

  4.8.15 醫院污水處理流程應根據污水性質、排放條件等因素確定,一般排入城市下水道時,宜采用一級處理;排放到地表水體時,宜采用二級處理。

  4.8.16 化糞池作為醫院污水消毒前的預處理時,化糞池的容積應按污水在池內停留時間不小于36h計算,污泥清掏周期不得小于一年。

  4.8.17 醫院污水清毒一般宜采用氯消毒(液氯、氯片、漂白粉或漂粉精)。如運輸或供應有困難時,可采用現場制備次氯酸鈉、二氧化氯等消毒方式。

   如有特殊要求并經技術經濟比較認為合理,可采用臭氧消毒法。

  4.8.18 含放射性物質、重金屬及其它有毒、有害物質的污水,如不符合排放標準時,須進行單獨處理后,方可排入醫院污水處理站或城市排水管道。

  4.8.19 醫院污水處理系統的污泥,宜由城市環衛部門集中處置。

   當城鎮無集中處置條件時,可采用高溫堆肥或石灰消化等方法處理。

  4.8.20 居住小區、公共建筑物生活排水在下列情況下應設置生活污水處理設施。

   1 城鎮近期無污水處理廠;

   2 生活污水經化糞池處理達不到污水排放標準;

   3 城市環保、衛生部門規定的大型公共建筑生活污水必須進行處理后排入市政管道時。

  4.8.21 生活污水處理設施的工藝流程應根據污水性質、回用或排放要求確定,一般應采用生物處理工藝。

  4.8.22 生活污水處理設施前宜設置調節地,調節池的有效容積應經計算確定,也可取4~6平均小時污水流量。當采用序批式活性污泥法(SBR)處理工藝時,應根據污水排放規律、處理周期和容積等因素確定。

  4.8.23 生活污水處理設施的設置應符合下列要求:

   l 處理站的位置應在常年主導風向的下風向,且應用綠化帶與建筑物隔開。

   2 處理站宜設置在綠地、停車坪及室外空地的地下。

   3 處理站如布置在建筑地下室時,應有專用隔間。

   4 處理站與給水泵及清水池水平距離不得小于10米。

  4.8.24 設置生活污水處理設施的房間或地下室應有良好的通風系統,當處理構筑物為敝開式時,每小時換氣次數不宜小于15次,當處理設施有蓋板時,每小時換氣次數不宜小于5次。

  4.8.25 生活污水處理應設置排臭系統,或設置有效的臭氣處理裝置,其排放口位置應避免對周圍人、畜、植物造成危害和影響。

 4.8.26 生活污水處理構筑物機械運行噪聲不應超過現行的國家標準《城市區域環境噪聲標準》的要求。對建筑物內運行噪聲較大的機械應設獨立隔間。

  4.9 中 水

  4.9.1 居住小區、公共建筑設置中水工程應綜合社會效益、環境效益,經技術經濟比較后確定。

  4.9.2 中水工程的水源應優先選用優質雜排水和冷卻水,嚴禁將工業污水、傳染病醫院污水和放射性污水作為中水水源。

  4.9.3 中水處理工藝流程應根據水質、水量和中水用途等因素,進行技術經濟比較后確定。

  4.9.4 中水系統設計應進行水量平衡計算。當采用生活飲用水作為中水應急補充給水時,應采取防回流隔斷措施。

  4.9.5 中水原水系統應設分流、溢流和超越管。

  4.9.6 處理后的中水一般可用于廁所沖洗、綠化、洗車、掃除等用水,其水質應符合現行的《生活雜用水水質標準》的要求。如用于水景用水,則其水質應符合水景水質要求。

  4.9.7 中水管道嚴禁與生活飲用水給水管道連接。中水管道應采用耐腐蝕材料,外壁應涂有淺深色標志。管道系統、中水水箱(池)、水泵、閥門、水表、給水柱均應有明顯的“中水”標記,管道上不得裝設取水龍頭,宜采用壁式或地下式給水柱。

  三、小區污水處理流程

  根據小區廢水處理的原則,應選擇處理效果穩定、產泥少、節能的處理方法。小區系統中的各類建筑物一般均建有化糞池,所以,化糞池應與污水處理方法相結合。

  幾種常用的處理工藝:

  (1)污水→格柵→調節池→提升泵→接觸氧化池→沉淀池→出水

  (2)污水→格柵→調節池→提升泵→池→沉淀池→出水

                    ↑←污泥回流↓

  (3)污水→格柵→調節池→提升泵→SBR池或CASS→出水

                    加藥

                    ↓

  (4)污水→格柵→調節池→提升泵→混凝沉淀→過濾→出水(物化方法)

                   加藥

                    ↓

  (5)污水→格柵→調節池→提升泵→接觸氧化池→混凝過濾→出水

  回用工藝流程: 生物處理出水再經混凝過濾和消毒

  在流程開始時一般要考慮設置均化池,這是因為小區在水質和水量上的變化都比城市污水處理廠大。均化池一般設在格柵以后。物化和生化處理是去除污染物的核心部分。

  四、組合式污水處理廠或設備

  組合式處理廠以裝配好的或易于組裝的標準定型設備部件出售。在國內埋地設備曾風靡一時,主要優點是施工快,不占地面綠地,很多設計單位和用戶非常歡迎,設計人員選設備很簡單,而要設計污水處理廠工作量較大,所以,非常喜歡用設備化產品。環保公司制造設備利潤豐厚,而土建工程利潤較低,因此,企業大做廣告和公關。但是實際應用表明,確實存在不少問題,對設備的維修管理困難,對運行情況考核不便,單機處理水量有限,使用壽命等均有待時間驗證,因此,對埋地設備一直爭議很大,現在,埋地設備熱已經降溫。建于地下的可檢修、便于操作(有人員操作空間)污水處理設計方式應于推薦。上千噸的污水處理廠建議采用地上式。在水量不大,場地十分緊張時仍可考慮用埋地設備。埋地設備的確工藝流程一般均采用兩段接觸氧化和沉淀工藝,水力停留時間一般為2小時,污水進入設備前,先進行水量調節和提升。

  五、SBR及>CASS處理工藝的原理及參數選擇

  (一)序批式活性污泥法(SBR)

  1、概述

  SBR是序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)的簡稱,它是從Fill&Draw (加入及排放) 反應器發展而來的,Fill&Draw比連續流活性污泥產生的還早,主要用于間歇排放的工廠或農村的污水處理,具有工藝簡單、運行穩定等優點。20年代后,工業化和城市化的迅猛發展,生活污水和工業廢水量増加,采用Fill&Draw系統常需要多個反應池交替運行,當時,有關自動控制設備和技術還很落后,進水、、沉淀、排水等操作都依靠人工完成,規模擴大后,管理十分復雜,因此,連續流反應器(Continous Activated Sludge Reactor,簡稱CAS)很快替代了Fill&Draw系統。

  七十年代初,為了解決連續流污水處理工藝(CAS)中存在的一些問題,由美國Robert Irvine教授等人發起,日本、澳大利亞等國都對間歇式活性污泥工藝進行了重新研究和評價,R. Irvine教授等人于1979年發表了第一篇運用間歇活性污泥反應器處理污水的論著。隨著研究的不斷深入,該工藝的機理和優越性被廣泛認識。本世紀80年代各種新型不堵塞器、新型浮動式出水堰(潷水器、撇水器)和自動監控硬件設備和軟件技術的出現和發展,使SBR充分顯示出優勢,并迅速得到開發和應用。1984年美國環保局通過了SBR技術評價,同時,由于聯邦政府的資助,SBR成為美國中小型污水處理的首選工藝。1985年日本下水道理事會公布了對間歇式活性污泥法的技術評價報告書,充分肯定了其優點, SBR工藝在日本仍保持著小型污水處理廠世界上數量第一的記錄。在澳大利亞,公用事業部引入SBR工藝用于城市污水處理,SBR法已成為城市污水處理的主導工藝,近10年來已建成SBR污水處理廠近600座。我國自1985年建成首座處理肉類加工污水的SBR系統后,又陸續在城市污水及工業廢水處理領域得以應用。

  2、工作原理

  SBR的核心是SBR反應池,該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體。所謂序列包括兩層含義:一是不同SBR池的運轉是按順序進行,由于污水大都是連續或半連續排放,SBR為2個池或多個池交替運行,因此,從總體上污水連續按順序依次進入每個反應器,它們相互協調作為一個有機的整體完成污水凈化功能。但對每一個SBR池是間歇進水的;二是每個SBR的運行操作分階段、按時間次序進行。典型SBR工藝的一個完整運行周期由五個階段組成,即進水階段、反應階段、沉淀階段、排水階段和閑置階段。從第一次進水到第二次進水稱為一個工作周期。典型的運行模式見圖1。

  進水階段接納需處理的廢水,有調蓄和勻質作用,此階段可或不;反應階段是停止進水后的反應過程,根據需要可以在富氧和缺氧條件下進行,也可周期性進行,但一般以富氧為主;沉淀階段進行泥水分離,分離后的上清液排出池外;排水完成后至再次進水之間為閑置階段。閑置階段內可采取措施恢復污泥活性并等待下一周期的開始。在一個運行周期中,各階段的運行時間和控制參數等都可以根據污水水質和出水要求靈活掌握。SBR工藝的五個運行階段,可按實際情況省去某一階段(如閑置期),也可以把反應期與進水期合并,還可在進水期間同時等,控制十分靈活。

  3、工藝特點

  從目前的污水好氧生物處理的研究、應用及發展趨勢來看,SBR稱得上簡易、快速、低耗的污水處理工藝。與連續式活性污泥法比較,SBR法具有以下特點:①SBR裝置結構簡單,運轉靈活,操作管理方便。②投資省,運行費用低。Ketchum等人的統計結果表明:采用SBR法處理小城鎮污水,要比用普通活性污泥法節省基建投資30%。③可抑制絲狀菌生長繁殖,不易發生污泥膨脹,污泥指數SVI較低,有利于活性污泥的沉淀和濃縮。④SBR處于好氧/厭氧的交替運行過程中,能夠在去除碳物質的同時實現脫氮除磷。⑤SBR處理工藝系統布置緊湊、節省占地。⑥運行穩定性好,能承受較大的水質水量沖擊。⑦各項運行控制參數都能通過計算機加以控制,易于實現系統優化運行。

  由于SBR的諸多優點,近年來在我國得到較廣泛的應用,實踐表明SBR仍有不足之處。在實際工作中,廢水排放規律與SBR間歇進水的要求存在不匹配問題,特別污水量較大時,需多套SBR池并聯操作,增加了控制系統的復雜性。連續進水間斷排水的改進型間歇式活性污泥法是對SBR技術的發展,保留了SBR的優點,克服了缺點,在工程應用中更加方便。

  (二)周期循環延時活性污泥法(ICEAS)

  周期循環延時活性污泥法(Intermittent Cycle Extended Aeration System,簡稱ICEAS)是80年代初在澳大利亞發展起來的。1976年建成世界上第一座ICEAS污水處理廠,隨后在日本、美國、加拿大、澳大利亞等地得到廣泛應用。1986年美國國家環保局正式承認ICEAS工藝屬于革新代用技術(I/A)技術。

圖案2  ICEAS及CASS原理圖

  ICEAS最大的特點是在SBR池內增加了一個生物選擇器,實現了連續進水(沉淀期、排水期仍連續進水),間歇排水。設置生物選擇器的主要目的是使系統選擇出絮凝性細菌, 其容積約占整個池子的10%。生物選擇器的工藝過程遵循活性污泥的基質積累——再生理論,使活性污泥在選擇器中經歷一個高負荷的吸附階段(基質積累),隨后在主反應區經歷一個較低負荷的基質降解階段,以完成整個基質降解的全過程和污泥再生。

  據有關資料介紹,污泥膨脹的直接原因是絲狀菌的過量繁殖。由于絲狀菌比菌膠團的比表面積大,因此,有利于攝取低濃度底物。但一般絲狀菌的比增殖速率比非絲狀菌小,在高底物濃度下菌膠團和絲狀菌都以較大速率降解底物與增殖,但由于膠團細菌比增殖速率較大,其增殖量也較大,從而較絲狀菌占優勢,這樣利用基質作為推動力選擇性地培養菌膠團細菌,使其成為池中的優勢菌。所以,在ICEAS池進水端增加一個設計合理的生物選擇器,可以有效地抑制絲狀菌的生長和繁殖,克服污泥膨脹,提高系統的運行穩定性。

  ICEAS工藝對污染物質的降解是一個時間上的推流過程,集反應、沉淀、排水于一體,是一個好氧—缺氧—厭氧交替運行的過程,并具有一定脫氮除磷效果。

  綜上所述,ICEAS工藝流程簡單,具有SBR的優點,實現了連續進水,使其在大型污水處理廠的應用成為現實。該工藝強調延時,污泥負荷很低(0.04-0.05kgBOD5/kgMLSS.d),因此,使ICEAS工藝投資低(無初沉池、二沉池及污泥回流設備)的優點在實際工程中無法體現,因此影響了這種工藝的推廣應用。

  (三)周期循環活性污泥法(CASS)的提出

  1.CASS工藝的提出

  CASS(Cyclic Activted Sludge System)與ICEAS在工藝流程上差別不大,只是污泥負荷不同。ICEAS屬周期循環延時,污泥負荷通常控制在0.04~0.05 kgBOD5/kgMLSS.d以下。 實踐證明,如果以此負荷進行設計,其工程投資與其它生物處理方法相比無任何優勢,而且還要高,先進技術的工藝失去經濟優勢后,應用自然受到很大限制,這正是ICEAS工藝在我國推廣有一定難度的原因所在。本文所述的CASS工藝是結合我們的研究成果和工作實際總結出來的,即在給定的水質條件下達到要求的排放標準,是我們設計參數選擇的依據,實驗研究和應用表明,在負荷為0.1-0.2kgBOD5/kgMLSS.d 或再高一些,CASS的去除效果并不比ICEAS差, 而且有利于形成絮凝性能好的污泥,出水達到排放標準也是可以的(如COD<60mg/L, BOD5<20 mg/L)。當要求更嚴格的排放標準或污水回用時可適當降低負荷。因此,負荷的提高使CASS工藝的工程投資比ICEAS節省。

  2.CASS與傳統活性污泥法的比較

  建設費用底,省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流設備,建設費用可節省20%-30%。工藝流程簡潔,污水廠主要構筑物為集水池、沉砂池、CASS池、污泥池,布局緊湊,占地面積可減少35%。

  ● 運轉費用省,由于是周期性的,池內溶解氧的濃度也是變化的,沉淀階段和排水階段溶解氧降低,重新開始時,氧濃度梯度大,傳遞效率高,節能效果顯著,運轉費用可節省10—25%。

  ● 有機物去除率高,出水水質好,不僅能有效去除污水中有機碳源污染物,而且具有良好的脫氮、除磷功能。

  ● 管理簡單,運行可靠,不易發生污泥膨脹,污水處理廠設備種類和數量較少,控制系統簡單,運行安全可靠。

  ● 污泥產量低,性質穩定。

  3.CASS與SBR的比較

  CASS反應池由預反應區和主反應區組成,預反應區控制在缺氧狀態,因此,對難降解有機物的去除效果提高;

  ● CASS進水過程連續,因此進水管道上無電磁閥控制元件,單個池子可獨立運行,而SBR或CAST進水過程是間歇的,應用中一般要2個或2個以上池子交替使用,控制系統復雜程度增加。

  ● CASS每個周期的排水量一般不超過池內總水量的1/3,而SBR則為1/2-3/4,CASS抗沖擊能力較好。

  ● CASS比CAST系統簡單,但脫氮除磷效果不如后者。

  (四)CASS與SBR方式的選擇

  由于小區大都是居民居住區,對環境的要求比較高,因此,污水廠建設時應充分考慮噪音擾民問題和污水廠操作人員的工作環境,采用水下機代替傳統的鼓風機可有效解決噪音污染。另外,由于CASS工藝獨特的運行方式,采用水下機可省去復雜的管路及閥門,安裝、維修方便,使用靈活,可根據進出水情況開不同的臺數,在保證效果的條件下,達到經濟運行的目的。

  (五)CASS與SBR撇水機的選擇

  撇水機是CASS工藝的關鍵組成部分,其性能是否穩定可靠直接影響到CASS工藝的正常運行。目前,國內外對撇水機仍在進行研究和開發,按照目前所用的原理撇水機可分為三種類型,即浮球式、旋轉式和虹吸式。撇水機研制的關鍵是解決潷水過程中,堰口、導水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動態平衡,使之可隨排水量的不同調整浮動水堰浸沒的深度,并隨水位均勻地升降,將排水對底層污泥的干擾降低到最低限度,保證出水水質穩定。

  我院自主研制開發的撇水機屬絲杠旋轉式,自動撇水裝置主要組成部分是:潷水器、可擾動的軟管、水位控制器、可伸縮推動桿和驅動電機等。其中潷水器又叫自動浮動式水堰,上部為堰口和防止浮渣進入出水的浮筒,下部出水管兼起支撐作用,部分浸沒在水中,通過可伸縮推動桿使方形堰口達到連續均勻地排出反應池中的上清液。實際應用表明,所研制的撇水裝置達到了國內外同類產品的先進水平。具有升降平穩、排水均勻、自動控制、價格低廉等優點,該項研究不僅滿足了工程的需要,而且具有創新,屬專項保密技術之一。

  五、處理小區污水主要設計參數

  SBR設計參數:污泥負荷0.1~0.15kgBOD5/kgMLSS.d, 污泥齡20~30天

  工作周期12小時, 其中, 進水2.5小時(或不),反應6小時, 沉淀0.75~1小時, 排水2小時,閑置0.5~0.75小時。出水指標:COD〈50mg/L, BOD5〈20mg/L, SS〈10mg/L

  CASS設計參數:污泥負荷0.1~0.2kgBOD5/kgMLSS.d, 污泥齡15~30天

  水力停留時間12小時,工作周期4小時,其中2.5小時, 沉淀0.75小時,排水0.5~0.75小時,出水指標與SBR相近。

  六 、污泥處理

  污水處理量上千噸時,一般采用濃縮后脫水處理,小規模時一般濃縮后定期用大糞車運至填埋或作農肥。

  七、小區污水處理廠址選擇和布置

  小區系統的廠址選擇和廠區布置在基本原則上與大廠是一致的。但是考慮到小區系統在服務對象和流程選擇上的獨特性,在廠址選擇和布置時也應考慮到小區系統的特點。

   1.廠址規劃

  (l)與服務地區的衛生防護區應有一定距離

  (2)風向(不影響所服務地區和周圍地區)

  (3)交通運輸和水電供應。

  (4)便于兼顧小區其它生活保障設施的統一管理。

   2.廠區道路和構筑物之間的間距

  由于小區系統選用較小的設備和構筑物,廠區交通、維修及衛生要求所需的空間相應較小。廠區內應設計充足的車輛通道,路寬設計可以輕型載重汽車的回轉半徑為依據。主要構筑物之間的間距可考慮在3-5m之間。
    第二章 小區污水處理工程方案設計實例

  2.1 CASS工藝處理北京航天城污水

  北京航天城是展示我國國防和國家綜合國力的重點工程,污水處理廠是該工程的配套項目。根據首都規劃委員會和北京市環保局有關文件的指示精神,污水處理廠建在航天城北1.4公里處,污水經二級生化處理后排入友誼渠,最終匯入南沙河。

  2.1.1 設計依據

  1、《周期循環活性污泥法試驗研究報告》,總裝備部工程設計研究院,1995年。

  2、首都規劃委員會《北京航天城市政配套設施建設方案審查會議紀要》;

  3、《北京航天城環境影響報告書》,中國航天工業總公司第七設計研究院,1995年8月;

  4、《國家水污染物綜合排放標準》;

  5、給排水等方面的設計規范及規定;

  6、北京航天城污水處理廠廠區地質勘察報告。

  2.1.2 水質水量及處理要求

  1、設計水量

  根據《北京航天工程環境評價報告書》提供的資料,污水處理廠根據航天城建設的計劃分為二期,近期處理能力為7200 m3/d,遠期為14400 m3/d。

  2、設計水質

  北京航天城的污水包括工業廢水、生活污水和門診部污水,所占比例分別為18.0%、81.5%和0.5%。主要是生活污水,污染物包括有機物、懸浮物和油類等。設計進水、出水水質及排放標準(北京市水污染物排放標準中的二級標準)見表2-1-1。

污水處理廠設計進出水水質及排放標準 表2-1-1

項目
COD(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
pH
礦物油(mg/L)
進水
350
250
220
6.5-8.5
5.8
出水
<50
<15
<30
6.0-8.5
<3
排放標準
60
20
50
6.0-8.5
4

  3、近期每天污染物消減量

  CODCr=(350-60)×7200/1000=2088kg

  BOD5=(250-20)×7200/1000=1656kg

  2.1.3  污水處理工藝流程設計

  北京航天城是跨世紀國家重點工程,作為配套的污水處理廠也應能體現90年代的先進水平,即工藝必須先進可靠,投資省,運行管理方便,環境優美,布局合理,處理效果好。總裝備部工程設計研究總院環保中心在實驗研究的基礎上提出了周期循環活性污泥法(cyclic Activated Sludge System,簡稱CASS)處理方案。

  1、CASS工藝簡介

  CASS工藝是近年來國際公認的生活污水及工業廢水的先進工藝。其主要原理是:把序批式活性污泥法(SBR)的反應池沿長度方向分為兩部分,前部為生物選擇區也稱預反應區,后部為主反應區,在主反應區后部安裝了可升降的撇水裝置,、沉淀等在同一池子內周期循環運行,省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統。該方法在美國的明尼蘇達州草原市污水處理廠、俄亥俄州托萊多廢水處理廠、密執安州地區廢水處理廠應用均獲得了良好的處理效果。CODcr去除率90%,BOD5去除率95%,并達到良好的脫氮除磷效果。目前,該方法在美國、加拿大、澳大利亞已有270家污水處理廠得到應用,其中城鎮污水處理廠200家,工業廢水處理廠70家。我國上海、昆明、北京等地也相繼應用該工藝處理生活污水及工業廢水。

  為將先進的污水處理工藝引進、消化并結合我國的實際情況加以改進推廣,總裝備部工程設計研究總院環保中心自1994年就開始實驗進行系統的研究:⑴ 常溫條件下處理生活污水研究;⑵低溫條件下處理污水研究;⑶ CASS工藝脫氮除磷研究;⑷處理抗生素廢水研究;⑸處理合成藥生產廢水研究;⑹處理化肥廠氨氮廢水研究;⑺處理制革廢水研究;在進行工藝研究的同時,還研制了CASS工藝的配套控制系統和潷水器,為工程應用打下良好的基礎。

  2、北京航天城污水處理工藝流程

  工藝流程見圖2-1-1。

  進水→ 格柵→集水池→提升泵→沉砂池→CASS池→出水

  圖 2-1-1 北京航天城污水處理工藝流程圖

  3、工藝流程說明

  污水中含有大量較大顆粒的懸浮物和漂浮物,經過格柵截留,除去上述污物,對水泵機組及后續處理構筑物具有重要的保護作用。污水經集水池用潛污泵打至沉砂池,在沉砂池中可除去比重較大的無機顆粒如砂等,使無機顆粒與有機污物分離,定期將砂排入曬砂池,干化后清除。污水經沉砂池后由配水井自流進入CASS池,經過CASS池處理達標后排放,其中部分作為航天城綠化和農場灌溉用水。

  2.1.4 主要處理單元及設備設計參數

  ⑴ 格柵

   選用旋轉式格柵除污機SGS-1000型2臺,柵條間隙15mm,柵條間設有一臺電動葫蘆,以方便格柵檢修。

  ⑵ 集水池

   集水池位于泵房下部,有一定的調節水質水量作用,避免負荷沖擊對生化處理系統造成不良影響。集水池設計兼顧近期與遠期需要,尺寸9.80m×7.40m×5.30m(最大水深),有效容積384.4 m3,。

   集水池內設立式潛污泵三臺,兩用一備,Q=150~240m3/h,H=15~20m,N=30kw。在污水提升干管上設有超聲波流量計,直接指示瞬時流量,還可記錄累積流量。

  ⑶ 平流沉砂池

   考慮到污水處理廠的規模不大,設計采用管理簡單的平流式沉砂池,沉砂定期從池底排入曬砂池,曬干后定期清理。

   平流式沉砂池設計尺寸16.7m×4.20m×3.20m(H)

  ⑷ CASS池

   CASS池是本工程的關鍵構筑物,設計有效容積2880 m3,主反應區和預反應區長度分別為19.25m和3.75m,寬度方向分4格,每格可獨立運行,池深5 m,有效水深4.5 m(污泥區高1.3 m,緩沖區高1.7m),周期排水比1/3。污泥負荷設計為0.11kgBOD5/(kgMLSS·d)。

   CASS池采用每周期4h,其中2.0h,沉淀1.0h,撇水0.5h,時延0.5h。

  ⑸ 水下

  北京航天城污水處理廠分二期建設,一期工程選用水下機24臺,每臺功率5.5kw,設計服務面積24m2,向CASS池中污水充氧。該機具有充氧效率高,無噪音,克服了鼓風機噪音大、占地面積大、管道布置復雜的缺點,而且安裝維修方便,一臺發生故障,其它可以正常運行。此外,還可以根據進水水質的變化調整泵的開啟臺數,在不影響處理效率的情況下達到經濟運行的目的。

  ⑹ 潷水器

   CASS工藝的特點是程序工作制,它可依據進水及出水水質變化來調整工作程序,保證出水效果。潷水器是CASS工藝中的關鍵設備,本工程采用的潷水器是總裝備部工程設計研究總院環保中心和北京四達水處理工程公司聯合研制的,克服了過去關鍵設備依靠進口的困難,降低了成本,為CASS工藝在我國推廣應用創造了條件。每次撇水階段開始時,潷水器以事先設定的速度首先由原始位置降到水面,然后隨水面緩慢下降,下降過程為:下降10秒,靜止撇水30秒,再下降10秒,靜止撇水30秒…,如此循環運行直至設計排水最低水位,上清液通過潷水器排出。潷水器排水均勻,不會擾動已沉淀的污泥層。潷水器上升過程是由低水位連續升至最高位置,即原始位置。潷水器在運行過程中設有線位開關,保證潷水器在安全行程內工作。

  ⑺ 污泥濃縮罐

   根據試驗結果,去除1kgCODcr產生的剩余污泥約0.2 kg,污水處理廠每天排放的污泥量約417.6kg(干污泥),含水率以99%計,其體積為42m3,污泥濃縮罐選用φ2600mm×3000mm,2臺。

  ⑻ 污泥脫水機

   選用上海寶山化工廠生產的GGT-1000型轉鼓輥壓式污泥脫水機2臺,脫水能力1.5~2.0m3/h,含水率約80%,體積2m3

  ⑼ 污水廠自動控制系統

   CASS工藝之所以在國外得到廣泛應用,得益于自動化技術發展及在污水處理工程中的應用。CASS工藝的特點是程序工作制,可根據進水及出水水質變化來調整工作程序,保證出水效果。北京航天城污水廠根據工藝流程和廠區設備分布情況,采用集散式分布系統。整套控制系統采用現場可編程控制(PLC)與微機集中控制,在中心監控室設有一臺工控機和模擬顯示屏。現場控制機可獨立完成相應的參數設置(可自動或手動控制),中央控制機通過總線向現場控制機傳輸和數據采集,發現問題及時報警。

  2.1.5 工程投資估算

  1、主要設備及估價

設備部分投資估算  表2-1-2

序號
名稱
數量
單價(萬元)
一期價(萬元)
1
格柵
1
8
8
2
提升泵
3
2.4
7.2
3
撇水器
4
10
40
4
污泥泵
6
1.0
6
5
水下
24
2.0
48
6
污泥濃縮罐
2
5
10
7
反應罐
1
4.5
9
8
脫水機
2
6.5
13
9
電控部分
 
 
30
10
管道及附件
 
 
40
11
其它
 
 
20
合計
 
 
231.2

  2、土建部分

土建部分投資估算  表2-1-3

序號
名稱
數量
單價(萬元)
一期價(萬元)
1
集水池及泵房
 
 
45.0
2
2880 m3
400
86.4
3
沉砂池
200 m3
400
8.0
4
閘門井
 
 
7.0
5
輔助用房
500 m2
1000
50.0
6
其它
 
 
20.0
合計
 
216.4

  3、工程總投資

工程總投資估算 表2-1-4

項  目
一期價(萬元)
設備部分
231.2
土建部分
216.4
調試費
15.0
設計費
24.5
安裝費
30.0
綜合取費
50.0
不可預見費
20.0
合計
587.1

  由上表可知,工程一期投資587.1萬元,這里指污水處理廠圍墻以內所有必備項目所需的費用。需征地費150萬元,北京航天城到污水處理廠1.5km的外線110萬元費用不包括在上述范圍內。

  2.1.6 污水廠人員編制及技術經濟分析

  1、人員編制

   行政及技術負責人2人,分析化驗1人,操作管理4人,電工及維修1人,共計8人。

  2、能耗

污水廠能耗分析  表2-1-5

序號
名稱
功率
折工時
能耗(度)
1
污水提升泵
22
36
792
2
機械格柵
2.2
24
52.8
3
水下
4.4
240
960
4
潷水器
1.5
24
36
5
其它合計
40
5
200
合計
 
 
2041

  3、其它

  污水處理廠總占地面積6708m2,其中建(構)筑物面積2910m2                道路面積1806m2,綠地面積1990m2,綠化率30%。

  2.1.7 工程實施效果

  該方案應用于實際工程后,運轉效果良好,平面布置合理,自動控制先進可靠,運行管理方便,進水CODcr目前只有100mg/L,出水20mg/L以下,1998年7月通過北京市環保局驗收,受到北京市環保局和用戶的高度評價,已經成為北京地區很好的示范工程,參觀者甚多。

  污水廠直接運行成本0.2元/m3

  污水廠平面布置見圖2-1-2(略)

  2.2  法(地下式)處理小區生活污水

   珠江花園規劃用地9.03公頃,可建設用地約6.91化頃,建筑面積18萬m2左右,其中高、中、低層的公寓式住宅14萬m2,公用配套設施3萬m2,此外,還有托幼建筑及小學校。

   依據東莞市虎門鎮人民政府文件及國標GB8978-88規定,珠江花園為新建小區,應執行污水綜合排放二級標準,具體指標如下:

   CODcr≤150mg/L,BOD5≤60mg/L,SS≤200mg/L,動植物油≤20mg/L。

   要達到上述要求,必須進行生物處理。

  2.2.1 污水量計算

   設計規范規定污水量一般為給水量的85%

  1、居民生活用水量

   用水量標準以350升/人·天計,人數6000人,合計用水量2100m3/d。

  2、餐廳(營業性)用水量

   用水量標準以20升/人·次、一日以3餐計,人數7000人,用水量42m3/d。

  3、OK廳用水量

   參考劇院用水量標準,取20升/人·場,人數300人,僅晚上營業,以4場/晚計,用水量24m3/d。

  4、服務人員用水量

   參考居民用水量350升/人·天,500人合計用水量175m3/d。

  5、商業服務人員用水量

   以30升/人·班標準計,750人合計用水量22.5 m3/d。

   上述用水量之和為2338.5m3/d,這部分用水與排放污水有關,其它用水暫不計入。不可預見水量以20%計,共計用水量2806m3/d。

   排放污水量為:2806×85%=2385m3/d。

  2.2.2污水處理方案設計

  1、工藝流程

   根據我國科技攻關的研究成果及工程的應用實踐,該工程采用爐渣填料法,其工藝流程見圖2-2-1:

   圖2-2-1 珠江花園小區污水處理工藝流程圖

  2、方案特點

  ⑴完全地下式(停車場下),不占用地表面積;

  ⑵采用科研新成果,比其它方法節約投資約50%,節能50%~70%;

  ⑶布置緊湊,便于管理,維修工作量小;

  ⑷如采用鋼制設備,可大大縮短施工周期;

  ⑸可分期建設,使有限資金發揮最大效益。

  2.2.3 建議

  1. 污水若經深度處理,可回用于沖車、澆灑綠地、道路等。

  2. 應將化糞池與污水處理場一起考慮,達到經濟上的優化。

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