第一篇:城镇污水处理厂设计
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
Qmaxsinaneh
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:
nQmaxsina0.129sin60=16.67 条
取17条 ehv0.020.40.9② 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 h0sina
2gs
b43 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)。
s0.01则: 1.790.71
b0.024343 12
0.92v2sin60=0.03 m
h0sina=0.7129.82g
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 Ll1l21.00.5H1tan
BB1l12tan1
l12 l2H1hh1 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:
l1BB10.50.350.22m 2tana12tan20l1=0.11 m 213
l2H1=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 tantan60W
86400QmaxW11000K总
式中:W1——栅渣量,m3/(103m3)污水,取W1=0.07 m3/(103m3)污水。 则:
W=86400QmaxW1864000.1290.07=0.45 m3/d>0.2 m3/d , 宜采用机械清渣 1000KZ10001.73.1.2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=
Qmax0.1290.516m2 v0.25② 沉砂池水流部分的长度(L)
LVt
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:
LVt0.25307.5m 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=A0.5160.4 m B1.3⑤ 沉砂斗所需容积 (V)
V =QmaxXT86400
KZ106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=QmaxXT864000.129302864000.3990.4m3 66KZ101.710⑥ 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=V1161290m2 h
4厌氧池直径:
D=4A4290m (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 =X31030.43
XrX103
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
1bc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 =aQLr0.6110922006.4644 kg/d 1bc100010.0520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:
0.124644=79.8 kg/d
即:TKN中有79.810007.19 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
n0.47e0.098T15
NO20.05T1.158KON102O2
220.47e0.09815150.05151.1581.32210
=0.204 d-1
故泥龄: tw114.9d 0.204n
采用安全系数为2.5,故设计污泥龄为:2.54.9=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:
u10.05L/d 20nba0.050.050.167
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=0.753600=2700 mg/L
所需的MLVSS总量=
2006.4100000.167100011000Kg
硝化容积: Vn1100010004074m3 2700
水力停留时间: tn⑤.反硝化区容积:
4074248.81h 11092
12℃时,反硝化速率为:
Fqdn0.03()0.029T20M
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:
2000.0291.081220
qdn0.0336001624
=0.017kg NO3-N /kgMLVSS.d 还原NO3-N的总量=
13.7111092152kg/d 1000
脱氮所需MLVSS=
1528000kg 0.019800010002962.9m3 270021
脱氮所需池容: Vdn
水力停留时间: tdn⑥.氧化沟的总容积:
总水力停留时间:
2962.9246.4h 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:7036.940742962.9287.2 m。其中好氧段长度为166.2m,缺氧段长度为121m。 3.573.573.57弯道处长度: 3722122166m
则单个直道长: 287.26655.3m (取54m) 4
故氧化沟总池长=54+7+14=75m,总池宽=74=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)ALrBMLSS4.6Nr2.6NO3
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,24.8111092103=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=24.811109210-3=275.2 kg/d R02=0.511092(0.19-0.0064)+0.140742.7+4.6275.2-2.6152 =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:
R0Cs(T)C1.024T20
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:
R0CsTC1.024(T20)RCs(20)= 124.549.17 (3020)0.80.917.6321.024
=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
nR0231.41.85125125
取n=2台
⑨回流污泥量:
可由公式RX求得。
XrX式中:X——MLSS=3.6g/L,
Xr——回流污泥浓度,取10g/L。
23
则:
R3.60.56(50%~100%,实际取60%)
103.6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:
Qw6442400.25110921524.1kg/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:
1524.1152.41m3/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: AQ463.2463.2m2 qb1② 沉淀池直径:D4A4463.224.2m16m3.14
QT=qbT=1.02.5=2.5m<4m A③ 沉淀部分有效水深为
h2 =④ 沉淀部分有效容积
3.1424.322.5=1150m3 h2=
V=
44D2⑤ 沉淀池底坡落差,设池底坡度
i=0.05
D24.3
则:
h4=i20.0520.5075m
22⑥ 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
D24.38.1h1h32.50.5
D24.36.94hhh2.50.50.5
123
堰负荷
Q11092145m3/(d.m)1.67L/(s.m)2L/(s.m)D3.1424.3
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=0.1293060=232m3
V232116m2
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LA11611m B10.5
长宽比L113.14 b3.5
实际消毒池容积为V′=BLh=11112=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=41109210-3=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
N0QTG2102
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。
1.060.1293050020.068KW
N035102
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3.0mH3.0m
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
AQw1524.133.86m2 qs45
浓缩池直径
D
u4A433.866.5m3.14
水力负荷
Qw152.45.05m3/(m2.d)0.21m3/(m2.h)2A3.1
30
有效水深h1=uT=0.2113=2.73m
取h1=2.8m 浓缩池有效容积V1=A h1=33.862.8=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′=
100P100991Qw152.4138.1m3/d1.54m3/h
100P210096
按4h贮泥时间计泥量,则贮泥区所需容积
V2=4Qw′=41.54=6.16 m3
泥斗容积
V3h43
(r1r1r2r2)22
=
式中: 3.141.21.121.10.60.622.8m3 3h4——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=0.08D2r10.086.521.10.172m
22
故池底可贮泥容积:
V4h53
(R1R1r1r1)22
=
3.140.172(3.2523.251.11.12)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
VwV3V42.82.855.68m3V26.16m3
(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
Hh1h2h3h4h5
=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′=238.1=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=76.20.5=38.1 m3
贮泥池尺寸(将贮泥池设计为正方形)
LBH=3.63.63.6m
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。
39
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
第二篇:城镇污水处理厂工艺的设计研究大全
城 镇 污 水 处 理 厂 工 艺 设 计 研 究
1 污水特点
本处理厂的污水为城镇污水,水量是30000m/d,进水水质见表 1
处理后排水水质应执行“城市污水处理厂污染物排放标准”(GB18919—2002)中水污染物排放标准二级标准要求,见表2。
2 工艺概况
2.1 工艺流程
综合考虑该城镇污水处理规模较小,生化性较好,且需要脱氮等特点,选择奥贝尔氧化沟工艺。其工艺流程见图 1
2.2 工艺特点
奥贝尔氧化沟有 3 个沟道组成,污水由外沟进入池内,然后依次进入中间沟和内沟道,最后经中心岛存储水质二沉池。外沟道容积占整个氧化沟容积的50%—55%,主要生物氧化过程和80%的脱氮过程在外沟道完成。
主要有以下优点: (1)处理流程简单,构筑物少;
(2)处理效果好且稳定,不仅对一般污染物质有较高去除效果,而且因为氧化沟中能进行充分的消化作用和在缺氧区的反硝化作用,所以有较好的脱氮功能; (3)设备少,运行管理容易,不要求高技术管理人员; (4)缓冲能力强,承受水量水质的冲击负荷高;
(5)能耗低,投资小。
3 构筑物和建筑物主要设计参数
该城镇污水处理工艺构筑物和建筑物及其技术参数详见表3,表中包括独立露天设置的设备。综合楼的功能包括办公与值班、化验、配电、控制机房。
构筑物平面尺寸指平面外形尺寸,建筑物平面尺寸为轴线尺寸。
4 运行效果
本污水处理厂对各种污染物的去除率见表4:
5 结语
本工艺设计主要是对城镇污水进行一级处理与二级处理。其中一级处理采用粗格栅和细格栅,此级处理是对较大颗粒物处理。二级处理主要构筑物为奥贝尔(Orbal)型氧化沟,此为较新的工艺,特别适合中小型的污水处理厂选用。该工艺具有以下优点,脱氧率高,可同时进行硝化和反硝化,达到脱氮要求,出水水质较好。工艺简单,节能,运行稳定,抗冲击负荷能力强。二次沉淀池为中心进水周边出水的普通辐流式沉淀池,该类型沉淀池占地面积小,处理效果较好。该工艺产生污泥性质稳定,不需要消化处理,可直接进行浓缩脱水,节省投资。出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中二级标准。
第三篇:城镇污水处理方案
1 小城镇污水的特点及处理要求
1.1小城镇污水的特点
小城镇污水的特点是由各方面因素决定的。由于小城镇的人口规模小、自来水普及率低,因此一般情况下小城镇的污水排放量在3000~30000m3/d。而小城镇的工农业发展水平决定了污水的50%以上是生活污水,且工业废水以农产品加工的废水为主。因此,水中氮和磷的含量高,水中基本不含有重金属和有毒有害物质,污水的水质和水量波动比较大。大部分小城镇的污水性质相差不大,其中BOD5在100~150mg/L,COD一般为250~300mg/L,SS在200mg/L左右。
1.2小城镇污水对处理工艺的要求
小城镇污水处理的要求是由其污水的特点和小城镇自身的条件决定的。一是由于小城镇污水的水质水量波动比较大,污水处理厂的规模也小,时变化系数大,因此小城镇的污水处理工艺抗冲击负荷能力要强。二是由于小城镇的经济实力薄弱,所选用的污水处理工艺应尽量做到运行费用少、造价低,基本上不投加药剂或者投加药剂少。同时,工艺的污泥产量尽量少,以减少二次污染,降低污泥的处理费用。三是小城镇缺乏专业的污水处理工作者,因此处理工艺应简便易行、维护管理方便。
2 适合小城镇污水处理的工艺
我国大城市的污水处理工艺已经发展的比较成熟,同大城市相比,小城镇受到经济实力和自身地域的限制,在污水处理工艺的发展方面比较缓慢。由上述情况可知,小城镇污水处理的核心要点是:工艺流程操作简单、便于维护。现介绍几种适合小城镇污水处理的工艺,并提出我国小城镇污水处理工艺的发展趋势。
2.1污水自然净化处理系统
常见的污水自然净化处理系统包括稳定塘、土地处理系统以及湿地处理系统。
2.1.1稳定塘。稳定塘又称为氧化塘或者生物塘,是一种天然的或经一定人工构筑的污水净化系统,具有投资少、运行管理简便、节省能耗的特点。世界各国从20世纪初开始了对稳定塘的研究,在20世纪50年代以后迅速发展。我国对稳定塘的研究始于20世纪50年代末,到目前为止,已经建成并投入运行的稳定塘几乎遍布全国各个地区。稳定塘按照塘水中微生物类型可以分为:好氧塘、兼性塘、厌氧塘、曝气塘、深度处理塘。与其他工艺相比,稳定塘具有以下几个优点:一是处理成本低。稳定塘的结构简单、施工周期短、处理耗能低、运行维护方便且成本低,因稳定塘的污水处理成本低。二是由于稳定塘的容积大,因此能够承受污水水量的波动,适应能力和抗冲击负荷强。适合小城镇污水处理的工艺要求。三是稳定塘能够充分地利用当地现有的湖泊、池塘等。因此,可以因地制宜,达到污水处理的目的。四是稳定塘的污泥产量少,从而减少二次污染,降低了污泥的处理处置费用。由于氧化塘具有以上优点,所以氧化塘工艺得到了广泛的应用。但是氧化塘也有一些缺点和局限性:占地面积大,处理的效率相对来说比较低,可能产生臭味滋生蚊蝇,不宜建在居民区的附近。
2.1.2土地处理系统。污水土地处理系统[4]是指利用农田、林地等土壤―微生物―植物构成的陆地生态系统对污染物进行综合净化处理的生态工程,它能够在处理城镇污水的同时,实现污水的资源化与无害化。目前,常用的工艺有慢速渗滤系统、快速渗滤系统、地表漫流系统、湿地处理系统和地下渗滤系统。而在土地处理系统中应用最广泛、研究最成熟的就是人工湿地处理系统。
人工湿地系统不可缺少的5个部分分别是具有透水性的基质、在饱和水和厌氧基质中能够生长的植物、水体、无脊椎或者脊椎动物以及好氧或厌氧的微生物种群。土地处理系统便是利用这些部分通过物理过滤、物理吸附与沉积、物理化学吸附、化学反应与沉淀、微生物代谢与有机物的生物降解等过程来处理污染物质。污水土地处理系统的优点有:一是污水土地处理系统可以促进污水中植物营养素的循环,污水中的有用物质通过作物的生长而获得再利用。二是污水土地处理系统的基建费用少,能够充分地利用土地和洼地等。三是污水土地处理系统的运行管理方便,而且能耗低。四是污泥得到充分地利用,二次污染少。污水土地处理系统有以上一些有点,同时,也有一些缺点,如果设计不当,会污染土壤和地下水,特别是造成重金属污染、有机毒物污染,导致农产品质量下降。也会散发臭味、滋生蚊蝇,甚至会影响人体的健康。
2.1.3湿地处理系统。与上述的自然净化处理系统类似,人工湿地的主要优点就是操作简单、投资省、能耗低。但是,其占地面积相对来说比较大。因此,人工湿地处理系统比较适用于用地不太紧张的农业区小城镇。
2.2氧化沟工艺
氧化沟是20世纪50年代荷兰工程师在延时曝气活性污泥法的基础上发明的一种新型活性污泥法。根据氧化沟的构造特征以及发明者和专利情况,可以将氧化沟分为不同的类型。常见的主要有Carrousel氧化沟、交替式氧化沟、除磷脱氮双沟式氧化沟、三沟式氧化沟、ObraI氧化沟以及一体化氧化沟。在传统的氧化沟用于去除COD和BOD的基础上,第2代氧化沟还具有脱氮除磷的功能,这在很大程度上提升了氧化沟的应用前景。氧化沟工艺具备以下几个优点:一是由于氧化沟的构筑物少,可不建初沉池以及污泥消化池,因此处理流程简单,操作管理方便。二是氧化沟适用于高浓度工业废水,能够承受水质水量的冲击负荷,克服了高浓度工业废水抑制活性污泥菌活性的缺点。三是当需要进行脱氮除磷时,相对传统的脱氮除磷工艺,氧化沟具有降低运行费用以及能耗的优点。四是出水水质好,运行稳定。但是,由于一般不建初沉池和污泥消化池,所以氧化沟工艺增加了反应池的负荷,这在一定程度上会增加部分能耗,同时由于氧化沟的曝气装置比如表面曝气器或者曝气转刷等机械部件需定期维修,因此检修工作量较大。
2.3SBR工艺
序批式活性污泥法简称SBR,又叫序列间歇式活性污泥法。SBR反应池是该工艺的核心系统,均化、初次沉淀、生物降解以及二次沉淀过程都在SBR反应池发生。它通过在运行上的间歇操作,实现了对有机物的有效降解。作为活性污泥处理技术,SBR的主要优点有:一是工艺处理设备少,无二沉池和污泥回流系统,因此运行操作简单、管理方便。二是不受污泥膨胀的困扰。三是抗冲击负荷能力强。四是可以实现好氧、缺氧、厌氧状态交替出现,脱氮除磷的效果好。由于以上特点,SBR系统更适合水量小、分散点源、污染物间歇排放的农村小城镇污水处理。但同时,SBR工艺也有一些不可忽略的缺点,由于滗水深度一般是1~2m,因此污水提升的说水头损失比较大。设备对自动化控制要求严格,因此对管理人员的要求也比较高。同时由于SBR工艺不设初沉池,在一定程度上容易产生浮渣。
2.4生物接触氧化工艺
生物接触氧化法就是由浸没在污水中的填料和人工曝气系统构成的生物处理工艺。在有氧的条件下,污水与填料表面的生物膜反复接触,使污水获得净化。生物接触氧化法的优点[2]是:一是工艺耐冲击负荷的能力强,不需污泥回流设备,同时也不受污泥膨胀的影响,产泥量也少。二是其单位容积的生物量大,因此处理能力比较高。三是由于工艺的设备较少,操作运行简单,便于维护。但是,对小城镇来说,该工艺的造价比较高,而且布水和布气时不易均匀。虽然设备少,但是构筑物构造比较复杂,这就增加了设计施工的难度。因此,选用时需要酌情考虑小城镇的现实情况。
2.5厌氧水解―高负荷生物滤池
厌氧水解―高负荷生物滤池是近年来为了适应小城镇污水处理的特点而产生的处理工艺。该工艺主要是将预处理工艺由传统的初沉池改为厌氧水解滤池,同时在传统高负荷生物滤池的基础上对其工艺构造进行了重要的技术创新。改造后的工艺既具有高负荷、高效率的优点,又通过采用具有高空隙率、高附着面积和高二次布水性能的新型塑料模块填料,取消了滤池出水回流系统,从而大幅度的降低了操作运行的能耗以及建设投资费用。作为新型工艺,厌氧水解―高负荷生物滤池有以下几个突出的优点:一是与普通的活性污泥法相比,该工艺的产泥量大大减少,这就在一定程度上降低了污泥处理、处置费用,也降低了二次污染。二是由于该工艺处理系统集初沉池、曝气池、污泥回流设施以及供氧设施等与一身,因此污水处理流程简单,管理运行简单。三是工艺的抗冲击负荷能力比较强。这些优点都决定了厌氧水解―高负荷生物滤池能够适应我国小城镇污水的要求。
3 结语
通过对上述几种小城镇污水处理工艺的比较,可以得出以下几个结论:小城镇污水处理应从节约成本和管理方便入手来选择污水处理工艺,将经济、环境、社会效益达到最大化。因此,不同的城镇应该根据自身的特点来选择合适的工艺。对于用地不紧张的城镇,可以选择人工湿地处理系统。实践证明,人工湿地处理系统不仅投资省、处理效果好,而且有助于美化生态环境,是小城镇污水处理工艺的最优方案之一。从成本出发,氧化沟工艺以及SBR工艺设备简单,基建投资省且占地面的小,因此对于小城镇污水处理,应优先考虑这些工艺。从近年来的发展趋势看,小城镇污水处理的技术要求投资省、耗能低、运行管理方便、效率高。这些已经成为小城镇污水处理技术发展的必然趋势。比如近年来开发的新工艺,比如厌氧水解―高负荷生物滤池便是成功的代表。
第四篇:江苏省城镇污水处理
中国污水处理工程网
江苏省城镇污水处理
一、江苏农村地区生活污水处理技术 1 农村生活污水处理模式的探讨
我国广大农村地区的生活污水一直缺乏有效的处理措施, 长期以来生活污水被直排到田间河塘, 直接导致了农村地区及其周边水环境的恶化。农村生活污水除水量少外还分布不均, 这给农村地区的生活污水收集和处理带来了很大的难度。传统的污水处理工艺(如活性污泥法)存在投资高、能耗高、运行管理要求高以及处理效果受进水水质及水量影响的缺陷, 不适宜在农村地区推广。笔者在对南京及南京周边城市的农村地区进行实地调研的基础上, 结合村镇污水治理新趋势, 进行了适合南京及周边农村地区的核心污水治理技术及技术组合的研究, 对促进水源保护与农村经济社会的可持续发展、推动社会主义新农村建设具有现实意义。 2 组合工艺的组成
生活污水净化沼气池- 人工湿地组合工艺主要包括预处理单元、输配水单元、人工湿地深度处理单元及监测单元4部分[1]。污水经预处理单元处理后, 经输配水单元进入人工湿地进行深度处理, 在人工湿地内, 污水中的污染成分通过土壤- 植物- 微生物生态系统的过滤、吸附、微生物降解和植物吸收等作用被去除。经过处理的污水可根据具体情况, 直接由管井收集后排入河道或回用。整个工艺流程见图1。
2. 1 预处理工艺流程
预处理单元是组合工艺的重要组成部分, 其基本功能是去除污水中的砂、油脂和悬浮物, 以防土壤渗滤单元被堵塞, 另外还可以与人工湿地互补不足, 共同完成污染物的降解, 提高系统总处理效率。该试验选用生活污水净化池沼气池为预处理单元, 生活污水通过两级前置处理区实现厌氧分解、泥水分离, 污泥沉积于池底进行腐化分解; 后处理区为生物滤池, 污水通过滤膜上好氧、兼性微生物的分解代谢和合成代谢进一步降解污染物质。污水经过净化沼气 中国污水处理工程网
池的处理, 大大降低了后续人工湿地的负荷。据检测, 沼气池对污水中COD的去除率可达70%以上, BOD去除率达80% 以上, 寄生虫卵和蛔虫卵的去除率达到95%以上。生活污水净化沼气池的工艺流程为: 生活污水— 前置处理区 — 前置处理区— 后处理区—排出。其布置见图2。
2. 2 人工湿地深度处理单元
人工湿地深度处理单元构造由进水区、处理区、出水区三部分组成, 并且底部做好防渗层 (图3)。
处理区为人工湿地工作区, 共分上下2层, 上层基质采用用土壤或煤渣, 基质厚50~ 60 cm; 下层基质采用卵石, 颗 中国污水处理工程网
粒粒径由下而上递减, 基质厚度取50~ 60 cm。底层厚20 cm, 粒径 40~ 60mm, 为粗碎石层; 中层厚20 cm, 粒径20~ 40mm, 为中碎石层; 上层厚15 cm, 粒径10~ 30mm, 为细碎石层。
人工湿地的防渗很重要, 应保证污水处理过程中不向外渗漏, 防止污水对地下水的污染影响周围环境卫生。该试验工程采取先夯实湿地底层的土壤, 在夯实土壤层上铺高密度聚乙烯树脂塑料薄膜, 再在薄膜上铺设1层土工布以防止卵石刺破薄膜。 2. 3 输配水单元和监测单元
输配水单元是将污水按工艺要求投配到污水处理单元, 通常通过地形的合理利用, 输水方式基本上采用重力流, 在条件不允许的时候可采用压力配水。监测单元是为保证地下土壤渗滤工艺持续、高效、安全、可调控而设计的。 表1 列出了系统运行6 个多月的污染物平均浓度和去除率。由表1可以看出, 系统对COD、总磷、总氮、氨氮等污染物质均有良好的去除效果, 处理出水达到国家环境保护总局颁发的《城镇污水处理厂污染物排放标准》( GB18918 2002)一级B标准。
3 系统运行过程中存在问题和解决措施 3. 1 湿地堵塞问题
随着人工湿地运行时间的延长, 污水中的SS、化学反应沉淀物、微生物代谢产物等在土壤中积累而造成土壤渗透速 中国污水处理工程网
率将逐渐下降, 发生土壤堵塞, 土壤/填料堵塞问题。湿地堵塞有3种解决措施。
3. 1. 1 间歇投配。长时间持续淹水的系统中, 土壤一直处于还原状态, 从而造成胞外聚合物的积累, 而逐渐导致堵塞。而采用间歇投配污水( 落干和淹水交替运行), 则系统能保证土壤处于一定的好氧状态, 避免胞外聚合物的过度积累, 防止造成土壤堵塞。
3. 1. 2 曝气充氧。长时间的厌氧状态是引发土壤中胞外聚合物积累的重要因素, 因此污水在进入土壤渗滤之前先进行充分的曝气充氧可在一定程度上预防土壤堵塞, 在布水管周围供空气可有效提高污水中的DO (溶解氧)值, 维持土壤中的好氧状态和微生物的分解作用, 继而防止土壤中胞外聚合物的蓄积。
3. 1. 3 增加生物量。Rolston 等发现用雀麦草、本土植被及草莓三叶草为土壤遮盖作物不仅能降低38%的地表土壤强度, 且将渗滤效率和累积摄入水量分别提高37% ~ 41%及20% ~ 101%, 在一定程度上缓解了土壤堵塞。除了加大植被外, 还可以考虑向土壤里引进蚯蚓。研究表明, 蚯蚓不仅能疏松土壤, 还可以通过吸食有机物颗粒达到改善处理效果的目的,同时可以查看中国污水处理工程网更多关于农村地区生活污水处理的技术文档。 3. 2 冬季湿地处理效果下降
人工湿地对污染物的去除效果易受环境, 特别是温度的影响, 申欢等发现冬季人工湿地对TP 和TN 的平均去除率比夏季分别降低了34% 和27% 。温度过低会造成填料层冻结、床体缺氧等, 从而降低人工湿地对污染物的去除效果。冬季湿地处理效果下降解决措施有植物覆盖和地膜覆盖2 种, 生活中根据具体情况选择, 尽量采用湿地植物覆盖覆盖方式。
3. 2. 1 植物覆盖。植物覆盖是将植物的地上部分割去就地覆盖, 操作较为简单, 但植物腐烂会释放出一定量的污染物, 有可能造成二次污染, 因此必须在第2年开春前将覆盖植物清除; 此外植物的枯叶会随风飘扬, 可能会影响周围的卫生环境。
3. 2. 2 地膜覆盖。地膜覆盖法在农业中应用较多, 技术成熟, 但与其他两种方法相比, 其覆盖膜易破、铺设操作较为复杂、投资较高, 且来年开春必须要回收并妥善保管, 否则会造成白色污染, 因此难以在野外大面积应用。
二、我国小城镇污水处理工程建设标准探讨 1 小城镇污水处理工程建设标准的编制背景
发展小城镇是中央提出的带动农村经济和社会发展的一个大战略。目前我国正处于城镇化快速发展时期,全国各地的小城镇建设日渐升温。随着小城镇建设和发展步伐的加快,小城镇污水处理工程的建设也将呈现高速发展的态势。 我国小城镇具有不同于大城市的特点,如技术、经济相对落后,污水处理规模较小,基础设施不配套,建设资金来源少等,绝大多数小城镇的污水处理量低于1万m3/d。我国现行的《城市污水处理工程项目建设标准》(以下简称“大标准”)适用于规模1万m3/d以上(含1万m3/d)的污水处理工程,目前还没有针对小城镇特点的污水处理工 中国污水处理工程网
程项目建设标准,这使得小城镇污水处理工程在建设中只能套用《城市污水处理工程项目建设标准》。
近年来三峡库区小城镇污水处理工程的建设经验表明,硬性照搬“大标准”,往往会造成工程投资偏大且运行成本高。而大多数小城镇都难以承受工程建设投资和运行费用高的问题。同时,由于没有适用于小城镇污水处理的标准,还使得部分小城镇因建设资金短缺而推迟建设计划,进而影响了水环境保护计划的实施。因此,为促进小城镇污水处理工程的建设,必须编制与小城镇经济发展水平及技术管理水平相适应的专项适用性污水处理工程项目建设标准。 为此,原建设部2005年以19号文下达了《小城镇污水处理工程项目建设标准》(以下简称“小标准”)的编制任务(标准的主编单位为国家发改委国家投资项目评审中心,中南市政设计院为协编单位),要求总结我国近几年小城镇污水处理工程的建设经验,针对小城镇的特点,结合我国小城镇污水处理工程的实际建设水平制定专项适用性新标准,目的是使小城镇污水处理工程的建设投资和运行费用与当地经济发展水平相适应,有效保护和改善生态环境,实现可持续发展。目前该报批稿已经完成。 2 小城镇污水处理工程建设现状 2.1 小城镇的定义及污水量
一般来讲,小城镇概念有两个层次的意义,第一个层次是指除设市城市以外的建制镇,包括县城;另一个层次是指除第一个层次外,还包括以乡政府驻地为主体的集镇。由于后一层次强调了小城镇发展的动态性和乡村性,因此是目前我国小城镇理论与实践中更为普遍的观点。
改革开放以来,我国的城镇化进展迅速,已成为世界上拥有小城镇最多的国家。在不断扩大城镇化进程的过程中,小城镇的发展趋势正逐渐从数量的增长向规模扩大转化,小城镇当前发展的重点是扩大规模和提高质量。据民政部统计数据,从1988年到2007年,国内的建制镇从10,609个增加到19,249个,乡从45,393个减少到15,120个,乡镇总数由56,002个减少到34,369个。即建制镇数量正逐渐增加,同时乡数量逐渐减少,乡镇总数逐渐减少。虽然乡镇的数量在减少,但乡镇的平均规模却在扩大。就建制镇而言,除少数例外,绝大多数建制镇的非农业人口或城镇人口都在逐年增加。但小城镇这种从数量增长向规模扩大转化的发展方式只是刚刚开始,就目前的情况看,我国小城镇的规模仍然普遍较小。根据有关调研统计,2007年我国大部分小城镇镇区人口规模为2500~10,000人,平均人口规模在8300人左右,其中很多建制镇的非农业人口在2000人以下,根据相应的用水量指标推算,大多数建制镇的污水量为1000~2000m3/d。
2.2 小城镇污水处理工程建设概况和发展趋势
根据建设部《2006年城市、县城和村镇建设统计公报》,截至2006年底,全国设市城市656个,城市城区人口约3.41亿人;县城1635个,城区人口1.10亿人(1586个县城的统计值);而乡镇共35,764个,其中建制镇19,369个,乡16,395个,乡镇总人口8.89亿(建制镇建成区1.4亿人)。全国656个设市城市已建成污水处理厂814座,处理 中国污水处理工程网
能力为201亿吨/年,污水处理率达57%(其中135个城市的污水处理率已达到或接近70%)。县城已建污水处理厂处理能力为7.95亿吨/年,污水处理率为13.56%。但小城镇的污水处理工程则还处于起步阶段,小城镇污水处理率不足1%。
从以上统计资料可见,随着改革开放的不断深入,小城镇建设得到了迅猛发展,建制镇建成区的总人口数已经超过了县城的人口数。小城镇人口和经济的快速增长必然会带来生活污水和工业废水的大量增加,仅以建制镇建成区为例,按人均日生活用水量120升(全国县城人均日生活用水量为122.65升)和80%的折污系数计,年污水排放量为49亿吨。据《2008年中国污水处理行业投资评价报告》初步预计,2007年全国污水排放总量为580亿吨,小城镇中建制镇建成区的污水量已经占污水总量的8.45%。城镇污水已成为我国区域性水污染的主要原因之一,对水资源构成严重威胁,但目前国内已建的污水处理工程大多集中在城市或县城,故小城镇污水治理将是国家继大中城市污水治理后的一个新的战略目标,未来小城镇污水处理厂的建设将呈现高速增长态势。 2.3 已建小城镇污水项目的基本情况
根据原建设部《2006年城市、县城和村镇建设统计公报》,目前国内小城镇污水处理工程刚刚起步,污水处理率不足1%,已建项目多集中在三峡库区、南水北调沿线或其它重点流域。 3 “十一五”期间计划建设的部分项目 3.1 三峡库区重点镇建设计划
根据原国家环境保护总局文件(环发〔2008〕16号)和《三峡库区及其上游水污染防治规划(2008年1月修订本)》,“十一五”期间,三峡库区计划在78个重点镇建设污水处理工程,其中湖北省4个、重庆市74个,规模均在1000~10,000m3/d之间,估算总投资11.32亿元,详见表2。表 2 中所列项目现正按2011年全部建成投产的目标积极推进。
3.2 其它小城镇污水处理工程建设计划 4 已建项目运行情况分析
由于没有针对小城镇污水处理的相关技术规范、标准、法规及政策,目前已建和在建的小城镇污水处理厂均按现行的针对城市的相关规范、标准进行设计和建设。根据已有的工程调研资料,这些项目各地的单位水量、投资差异巨大,而且运行成本较高、操作管理复杂,小城镇难以承受。已建的小城镇污水处理厂主要存在以下问题: (1)运行成本较高
以三峡库区为例。为保护库区水环境,库区内的小城镇污水处理厂出水水质均执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级B标准,尽管项目由国家划拨经费建设,但建成后高达0.6~0.9元/m3的运行成本远远超出了当地政府和居民的经济承受能力。由于缺乏运行费用,许多工程实际运行水量大大低于设计水量,还有 中国污水处理工程网
不少工程成了“晒太阳”工程。 (2)受工业废水的冲击负荷较大
小城镇污水处理厂规模较小,承受污染物负荷冲击的能力较低。目前国内处理工艺落后、污染较大的工业企业有向小城镇转移的趋势,为降低生产成本,部分工业企业未严格执行有关生产废水预处理的规定,将高浓度的工业废水直接排入城市下水道,严重影响了小城镇污水处理厂的正常运行。 (3)技术和管理人员缺乏
已建小城镇污水处理厂大多采用常规二级处理工艺,工艺和电气设备较多,运营管理比较复杂。而小城镇往往缺乏专业的管理人员和技术人员,当实际处理水量、水质出现波动时,污水处理系统不能相应地调整运行参数。同时,设备故障维修也较困难。这些问题导致了污水处理达标排放的难度较大。 5 建议
国内目前有关污水处理的标准、规范主要是针对大中城市的特点编制的,项目建设经验也主要来自城市污水处理厂,小城镇生搬硬套大中城市水污染治理的标准、规范和经验,就容易出现占地面积大、投资高、运行费用高和管理复杂等问题。因此,小城镇污水处理工程的建设应符合小城镇的特点,具有针对性。建议从以下几方面着手解决: (1)尽快制定《小城镇污水处理工程项目建设标准》
现行的《城市污水处理工程项目建设标准》适用于建设规模1万m3/d以上(含1万m3/d)的污水处理工程,而国内绝大多数小城镇污水处理工程的建设规模小于1万m3/d。近年的工程实践经验表明,小城镇
硬性照搬《城市污水处理工程项目建设标准》,往往投资大,运行成本高,大多数(尤其是中西部)小城镇难以承受,这些都严重制约了小城镇污水处理工程建设和当地环境保护事业的发展,因此,编制适用于小城镇的规模在1万m3/d以下的污水处理工程项目建设标准极为迫切。 (2)明确小城镇污水处理工程建设的阶段性目标
目前,我国大部分小城镇经济承受能力较弱、资金不足,保护水环境的当务之急和切实有效的途径是建设与小城镇现状经济水平相适应的污水处理工程,使小城镇的污水处理厂“建得起、用得起”。
这就需要小城镇的污水处理规划以区域总量减排为主,而不是某个具体项目的高排放标准。具体方法是结合受纳水体环境容量,明确小城镇污水处理工程建设的阶段性目标(包括合理确定经济基础较差的小城镇污水处理厂分阶段应达到的污染物排放标准和构、建筑物的建设标准),达到既保护水体又经济治理污水的目的。 (3)选择适宜的工艺技术
小城镇污水处理工程不能简单套用城市污水处理工艺,其工艺技术除应满足功能要求外,因地制宜和经济适用非常重要。行政主管部门应大力支持国内相关的设计研究单位、大专院校结合“十一五”各类科学研究计划,积极探索, 中国污水处理工程网
选择适于小城镇污水处理工程的工艺技术,并以工程示范模式带动小城镇污水处理集成技术、管理模式的推广。 (4)规范工业废水排放的管理
小城镇污水处理厂处理规模较小,处理工艺简单,而工业废水成分复杂,纳入小城镇污水处理厂,不但会对污水处理厂的运行造成冲击,增加污水处理的难度,而且易造成“二次污染”。为保障小城镇污水处理厂的正常运行,环境保护主管部门应加强工业废水排放的监管。工业废水应在企业内部进行预处理,达到排入城市下水道的水质标准,方可进入城镇污水处理厂集中处理。 (5)加强相关国产设备和仪表的研发
目前国内污水处理厂的工艺设备已经基本实现了国产化,但定型产品多适用于较大规模的污水处理厂,适用于小城镇(小规模)的工艺设备较缺乏。此外,国内大部分污水处理厂的仪表采用的都是国外产品,这不仅造成投资高,也给维修带来不便。因此,小城镇应合理选择处理工艺,尽量避免采用进口仪表,同时国内有关企业也应加强相关国产设备和仪表的研发,推进小城镇污水处理工程的发展。 (6)完善社会化服务体系
每座小城镇污水处理厂单独配置机修、化验、运输等设备和劳动定员,不仅投资大,而且设备利用率低、工资成本高,因此应提倡依托社会化服务。小城镇要建立健全城镇建设管理机构和社会化服务体系,加强对管理人员和技术人员的培训,节省人力、物力和财力,提高服务效率和服务质量。
第五篇:湖南省城镇污水处理
中国污水处理工程网
湖南省城镇污水处理
一、湖南省城镇污水处理厂运行监督管理办法
第一条 为加强对城镇污水处理厂运行的监督和管理,提高运行效率,改善水环境质量,根据国家和省有关法律、法规、规章及规定,制定本办法。
第二条 凡在本省行政区域内从事城镇污水处理厂运行,以及对其所实施的监督管理均适用本办法。
第三条 本办法所称城镇污水处理厂,是指对进入城镇污水收集系统的污水进行净化处理的污水处理厂。
城镇污水处理厂运营单位(以下简称运营单位)是指依法取得城镇污水处理运营资格,并对城镇污水处理厂进行生产运营管理的具有独立法人资格的单位。
运行监督管理,是指对已建成运行(含试运行)的城镇污水处理厂实施的监督管理。
第四条 省人民政府建设行政主管部门负责全省城镇污水处理厂的运行监督管理工作。
县级以上人民政府建设(城管、公用事业)行政主管部门(以下称污水处理监管部门),负责本行政区域内的城镇污水处理厂的运行监督管理工作。
第五条 实施城镇污水处理经营许可制度。
所有污水处理运营单位必须按照《湖南省市政公用事业特许经营条例》要求,取得《湖南省市政公用事业经营许可证》后,方可从事城镇污水处理厂的经营活动。
第六条 推行城镇污水处理厂特许经营制度。
政府或其授权部门应通过法定程序选择污水处理运营单位,并签定城镇污水处理特许经营协议。未实行特许经营的,应签定城镇污水处理委托经营协议或服务合同。特许、委托经营协议或服务合同的式样、内容应符合建设部示范文本等政策规定。
第七条 城镇污水处理厂建设完工后,经通水调试运行(调试运行时间一般不得超过3个月),主要出水水质指标稳定达到设计指标要求后,建设单位按照《城市污水处理厂工程质量验收规范》(GB 50334-2002)和《湖南省实施〈房屋建筑和市政基础设施工程竣工验收备案管理暂行办法〉细则》要求,组织相关单位进行工程竣工验收和备案。对于使用国债资金、贷款贴息、财政补贴等资金建设,以及在重点流域范围内的污水处理厂,竣工验收时应邀请上一级建设、发改、财政、环保等行政主管部门参加。所有污水处理厂的竣工验收,城镇污水处理监管部门都必须参加。
城镇污水处理厂竣工验收备案后,运营单位应向城镇污水处理监管部门申请正式运行,并提供工程竣工验收备 中国污水处理工程网
案、建设项目环保验收等相关资料。城镇污水处理监管部门应对污水处理厂的设施水平、管理制度、水质检测能力、在线监测监控装置的安装和检定、处理水质、水量情况等进行综合评估,并在10个工作日内(自接到开始正式运行申请之日起),对污水处理厂是否达到正式运行标准进行书面批复。
第八条 城镇污水处理厂投入正式运行后,当年内实际污水处理量应达到建成规模的60%以上,三年内达到建成规模的75%以上。出水水质必须达到有关部门批准的设计出水水质标准和污染物排放标准。
第九条 实行按水量、水质核拨污水处理费的运行机制。
自城镇污水处理厂正式运行之日起,污水处理监管部门应委托具备计量认证资格的监测机构或采用在线监测设备对城镇污水处理厂的进、出水水质和处理水量进行检测和计量,相应数据应存档备查。污水处理监管部门应逐月对污水处理厂的水量、水质进行核查,出具专用报告,并根据检查报告按时核拨污水处理费。
城镇污水处理厂进、出水水质检测项目、取样方法和频率应按照设计进水标准和《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)表1标准(其中COD、BOD
5、氨氮、总磷、SS为必测项目)执行。污水处理厂全年出水水质合格率([水质达标天数/全年正常运行天数]×100%)应达到95%以上,进水超标、不可抗力、检修的天数应除外。每天水样的所有检测项目(取样频率为至少每2h一次,取24h混合样,以日均值计)均达标,当天水质视为达标。
城镇污水处理厂进水水质长期低于或高于设计标准的,污水处理监管部门可适当扣减或增加运行费用。
第十条 污水处理监管部门应制定在城镇污水处理厂运营单位市场退出、临时接管或不可抗力等情况下能够保障城镇污水处理厂运转的措施。
第十一条 运营单位应按照《城市污水处理厂运行、维护及其安全技术规程》(CJJ60-94)制定保障城镇污水处理厂正常运行的生产管理制度、安全生产制度、水质检验制度和安全运行应急预案。污水处理厂的进、出水、污泥的检测数据应于每月6日前向当地污水处理监管部门报告。
运营单位针对进水水质、水量突变、停电、重要设备故障、洪涝灾害、火灾等突发事件制定的污水处理安全运行应急预案,应报当地城镇污水处理监管部门备案。
第十二条 运营单位应按照签订的特许、委托经营协议或服务合同,对城镇污水处理厂产生的污泥进行综合利用或无害化处理。属于危险废弃物的,必须按危险废弃物管理要求进行处理处置。
第十三条 运营单位应按照城镇污水处理监管部门要求在进水口、出水口、关键水处理构筑物等位置安装在线监测监控装置,并与城镇污水处理监管部门联网。监测监控内容主要包括:水量、COD、氨氮,以及重点工段的运行情况等。
运营单位应为在线监测监控装置正常使用提供必要的条件,不得擅自拆除、闲置、改变或者损毁;发现在线监 中国污水处理工程网
测监控系统发生故障时,应及时向上级监管部门报告。
第十四条 城镇污水处理厂要按照国家和地方劳动岗位定员标准要求,严格控制项目人员定额,关键岗位人员必须持证上岗。城镇污水处理监管部门应当开展城镇污水处理厂的运行、操作、水质化验等关键岗位人员岗位培训,对考核合格的,颁发城镇污水处理厂关键岗位上岗证书。
第十五条 实行城镇污水处理厂经营公报和绩效评价制度。
运营单位应于每年的1月底前向当地城镇污水处理监管部门报告上的组织机构、职工总数、处理水质、水量、运营成本、安全生产、污水处理费使用、污泥处置、固定资产投资等生产经营情况,并将有关内容在当地媒体上发布,接受公众监督。
城镇污水处理监管部门要定期对污水处理厂的污水处理达标率、处理成本、节能降耗、安全生产、管理制度等进行综合评估,评价运营单位的运行绩效。
第十六条 城镇污水处理厂进水水质超过设计标准导致出水超标的,运营单位有举证责任和应急处理的义务。发现超标后,应及时向当地污水处理监管部门和环保部门报告,有关部门接到报告后应立即取证核实,进行相应处理。
第十七条 实行城镇污水处理停运报告制度。
城镇污水处理厂应保持连续运行,不得擅自停运。实施设备、设施大修、检修等,应通过调节工艺运行状态保证污水处理的规模和出水水质。对确需停运或部分停运的,运营单位应提前15个工作日,向当地城镇污水处理监管和环保部门提出申请,并经上一级城镇污水处理监管和环保部门同意后,由市(县)人民政府批复。批复中应明确停运时限、分期停运、停运期间重点排污单位提高排放标准等应急措施。
对于因突发事件造成城镇污水处理厂全部或部分停运的,运营单位必须立即启动安全运行应急预案,并在2小时内报告当地城镇污水处理监管和环保部门。
恢复正常运行后,运营单位应当在5个工作日内将停运期间情况进行总结,并向当地污水处理监管部门报告。
第十八条 实行城镇污水处理厂运行责任追究制度。
对于谎报运行数据的城镇污水处理厂运营单位,依据特许、委托经营协议或服务合同给予相应处理。
对擅自停止运行、闲置或者不正常运营城镇污水处理厂,并造成严重环境污染事故的运营单位,依法追究责任。
对进水严重超标导致污水处理厂瘫痪或设备损坏,无法运行的,依法追究有关排污单位责任。
对不按时足额拨付污水处理费,导致城镇污水处理厂运行不正常或停运的,依法追究有关部门和人员责任。
第十九条 各级政府或有关行政部门的工作人员,在城镇污水处理厂监管工作中有违法违纪行为的,应依照国家和省有关规定进行处理,构成犯罪的,依法追究刑事责任。
中国污水处理工程网
第二十条 违反本办法其他有关规定的行为,由相关行政主管部门按照相关法律法规和规章规定予以处罚。
第二十一条 本办法自发布之日起施行。
二、小城镇污水处理特点及需要探讨的问题
一、小城镇的重要战略意义
1、小城镇一般是指建制镇政府所在地,具有一定的人口、工业、商业的聚集规模,是当地农村、社区的政治、经济和文化中心,并具有较强的辐射能力。由于小城镇与周围村庄关系密切,所以也常简称“村镇”。
2、城镇化是指农村向城镇逐步转换的过程。由于产业活动的转移,小城镇交通条件的改善,居民对居住环境质量要求的提高等原因,使大城市中心区吸引力不断下降,导致经济活动和人口不断由大城市向中小城市及城镇迁移和扩散。从世界各国城市化发展趋势看,集中趋势向分散趋势的趋向越来越明显。加速小城镇建设已成为客观需要。
3、改革开放以来,我国城镇化进程加快,1978~2000年建制镇由2178个增至20312个,目前各种规模和性质的小城镇已近48000个。随着“新农业经济发展”,农村经济社会进入了新的发展阶段,对小城镇建设也提出了新的任务和要求。党的十三届三中全会指出,“发展小城镇是带动农村经济一个大战略,……”;国家在“九五”“十五”期间都将发展小城镇作为一项重大任务来实施。小城镇已由原来的“大问题”,逐步发展成为“大战略”“大前途”,有着十分重要的战略意义。
二、小城镇污水治理的重要性及迫切性
1、小城镇自身发展的需要
随着小城镇城镇化进程的加快,村镇人口不断集中,乡镇企业迅速发展,城镇污水排放量也不断增加,然而由于过去“重建设,轻环保”的旧观念,城镇基础设施建设远远落后于城镇建设的发展,缺乏必要的污水收集系统和污水处理设施,污水无序乱流,不仅直接污染了小城镇自身生态环境,而且造成了河湖水体的严重污染,已成为区域性水环境的重要污染源。同时,由于小城镇紧临农村,畜禽养殖,水产养殖、农药及化肥等面源污染也极为严重,均对小城镇饮用水安全和居民生存环境构成严重威胁,制约了经济发展及城镇可持续发展。
2、流域生态环境保护的需要
如前所述,小城镇在城镇总数中所占比例大,且呈分散型,是继大中城市污水治理后的一个新的战略目标。有关资料介绍太湖流域建有不同规模的7座污水处理厂,而该流域内的小城镇就达978个,并且分布范围很广。如果只注重大、中城市污水处理工程的建设,而忽视数量多、分布广的小城镇的污水治理,其结果必然是太湖流域污染防治不可能达到预期目标。根据有关报导,预计今后我国70%以上的生活污水将来自城镇及小区。由此可见小城镇的污染治理关系到我国环境状况和可持续发展的战略目标,是十分重要和必要的,也是非常有前途和极具生命力的。
三、小城镇污水处理特点及需要探讨的问题
中国污水处理工程网
我国现行的“城市污水处理工程项目建设标准”中将处理规模分为五类,其中V类为1~5万吨/日。本文将其定位于规模小于2万吨/日,重点是2000吨/日~5000吨/日。
1、主要特点
⑴ 人口少,用水量标准较低,污水处理规模小;
⑵ 产业结构区域特定差异、受雨季影响及用水量时变化系数较大,因此污水水量、水质变化大; ⑶ 经济发展水平偏低,经济承受能力弱,可供选择的适用技术少; ⑷ 由于处理规模小而造成工程建设费及运行费用过高; ⑸ 维护管理技术人员及运行管理经验严重缺乏等。
2、需要探讨的问题
我国幅员广大,自然条件及经济发展水平相差悬殊,小城镇区域特点、产业结构及主要功能也各不相同,因此,城镇污水的特性、收集方式、排放水体状况、设计用地、选用工艺等均不相同。目前,我国尚无针对小城镇污水处理工程(处理规模小于2万吨/日,多集中在2000~5000吨/日)的现场排水设计规范、标准、法规等,仍然采用现行中、大规模污水处理工程的相关标准,在工程设计中发现存在不少问题,主要如下: (1)排水体制
一般新建城市、扩建新区、新建开发区等多采用分流制,对于已建成旧区由于历史原因造成的合流制可改造成截流式合流制。但是,很多小城镇尚无排水系统,雨污水均沿道路边沟或路面排至就近水体,一些小城镇(特别是山区和贫困地区等)由于街道过于狭窄、两侧建筑密集、施工复杂,无条件修建分流制排水系统,可考虑采用完全合流制排水体制; (2)排放标准
现行排放标准执行“城镇污水处理厂污染物排放标准——GB18918-2002”,其中除BOD
5、COD、SS、pH外,总磷、总氮、氨氮、粪大肠菌群数等均需达到要求的标准。对于一些城镇化发展中的地区而言,建设及运营资金短缺,土地资源紧张,可考虑将其标准进行调整或放宽; (3)处理工艺
没有根据小城镇特点研究和采用相适应的处理工艺,而是延用和照搬大、中型规模城市污水处理工艺及设计参数,造成工程投资和运行费用过高; (4)占地面积
延用大、中型城市污水处理厂占地面积指标,如“水工业工程设计手册——废水处理及再用”中规定为0.8~1.2公顷/万吨·天,使得征地费及相关费用较高;
中国污水处理工程网
(5)绿化率
延用大中型城市污水处理厂绿化率指标,如“水工业工程设计手册——废水处理及再用”中规定为绿化率大于30%,而小城镇大多紧靠农村,是否可因地制宜降低该指标; (6)电源等级
目前,城市污水处理厂电源等级严格执行“工程建设标准强制性条文”中规定“……必须为二级负荷……”或应设置“备用动力设施”,小城镇可考虑根据具体情况而进行修定; (7)自控水平
小城镇污水厂是否仍采用目前常用的集散型控制系统和DO控制回路,是否要设置控制管理中心及模拟屏等设施,监测项目可否简化等问题; (8)人员编制
仍延用现行的“水工业工程设计手册——废水处理再生”中有关人员编制的标准,可否根据具体情况减少人员编制,实行社会化服务等;
(9)建设程序及文件编制
能否简化现行的建设程序和文件编制深度要求等。
四、小城镇污水处理工程设计的若干建议
针对上述问题笔者提出下列建议,仅供业内人士研究和讨论:
1、排水体制
排水体制的选择宜根据当地具体条件,因地制宜,不必强求采用完全分流制或截流式合流制。对改造难度极大的旧城区可维持原有合流制排水系统并在合流制系统终点设置调节池;对西部干旱地区,由于降雨量极少,亦可全部采用合流制系统,并在污水总干管进入污水处理厂前设置调节池,调蓄雨季洪峰流量。当然,在工程设计时应对整个收集系统(全部完全分流制系统、非截流式合流制+完全分流制系统、完全截流式合流制系统、合流制+调节池+分流制系统及完全合流制+调节池系统等)进行经济技术比选和详细的投资——效益分析后,选用经济合理的排水体制方案。
2、排放标准
中国污水处理工程网
目前,我国大部分小城镇经济承受能力较弱、资金不足、“建得起、用不起”,因此,当务之急应该是治理与不治理、工程及运行费用是否与小城镇现况经济水平相适应的问题。排放标准可根据当地具体情况予以调整和放宽,如在封闭及半封闭水体,可考虑除磷脱氮的要求,而在开放式水体,可适当降低磷,氮等有关标准,这样可以缩短处理流程、减少处理构筑物池容及相关机械设备、自控仪表等,不仅节省了工程投资和运行费用,还可加快污水处理厂的建设速度和简化运行管理。但是要考虑改造的可能性,待具有一定经济能力时,再将该污水处理厂工艺流程进行调整或改造,使之达到国家要求的相关标准。
3、污水处理工艺;
(1)变化系数
小城镇由于处理规模小,变化系数较大。当污水处理厂进水主要为生活污水时,时变化系数较大;当工业废水比例较高时,时变化系数及周变化系数均较大;当该城镇为旅游地区时,不仅时变化系数大,而且季节性变化系数亦较大。变化系数直接影响工程规模,设计时必须根据具体情况,充分调查研究和认真进行科学分析后再合理确定其变化系数。
(2)设置调节池
小城镇人口少,处理规模小,时变化系数大,污水水质水量变化大,因此在选择处理工艺时需注意其处理效果的稳定性。宜在污水处理厂进水端设置调节池(该池亦可兼作合流制系统中的调节池使用),待降雨强度减小,再均匀地以小流量方式排入污水处理厂。一方面可以减少冲击负荷,另一方面还可保持原水有机物浓度,提高污水处理效果的可靠性和稳定性。
(3)宜选用低负荷型和成熟可靠、稳定性好的处理工艺
典型处理工艺可考虑活性污泥法的氧化沟工艺、延时曝气工艺、间歇式活性污泥法及其变法工艺;生物膜法的生物转盘、接触氧化及生物滤池工艺等。特别是一些较适合小规模污水处理厂的新开发的技术和工艺,亦可在具备条件的小城镇采用,例如:人工快速渗滤技术,百乐卡工艺及人工生态绿地等。
(4)易于维护管理,维修工作量少
一般不宜采用检修环节多,检修频率高的处理工艺和尽量减少水处理构筑物的系列数。
(5)宜选用与建设用地面积相适应的工艺
中国污水处理工程网
由于各城镇所处地域不同,如山区、渔村、高原、沿海一带等,所能取得的用于污水处理厂建设的用地形状及面积各不相同,选择工艺时应与其相结合,合理确定。
4、污泥处理工艺
(1)污泥处理工艺选择应与污水处理工艺相适应。当采用延时曝气或泥龄较长时,污泥基本处于稳定状态,可不设消化池或其它污泥稳定设施。
(2) 污泥处理工艺选择应与污泥最终利用形式相适应。
· 当污泥直接用于农田、绿地时,可选用污泥浓缩、消化和脱水工艺;
· 当污泥最终利用采用堆肥时,则污泥处理只需浓缩和脱水工艺;
· 当采用最终填埋处置时,则污泥处理也只需浓缩和脱水工艺,有条件者可增加常温消化工艺,以便降低填埋场渗滤液中有机物浓度,提高渗滤液处理的可靠性;
· 特定情况下,最终采用焚烧工艺时,污泥经浓缩、脱水后,脱水泥饼需保证较低的含水率,以便减少焚烧所消耗的能量。
(3)由于小城镇污水处理厂产泥量少,污泥稳定化处理可采用常温消化;污泥脱水优先考虑自然干化;污泥堆肥可选用露天式自然堆肥等方式;
(4)由于污泥处理规模小,污泥处理系统常为间歇运行,污泥浓缩或脱水的上清液往住集中产生,如回流至水处理系统将会形成冲击负荷,影响水处理系统的稳定运行。因此,宜考虑将其集中贮存,再以小流量形式连续地流入污水处理系统。
(5)处理方式
由于处理污泥量少,可考虑集中或分散处理两种方式;
当处理厂之间距离较近或交通便利,易于运输时,可采用在其中某处理厂内合建污泥处理设施,各厂将生污泥或浓缩污泥通过管道输送、罐车或卡车运送等方式,将其集中处理、处置;
当不具备上述条件时,可单独设置污泥处理设施。但是由于处理规模小产泥量少,各处理厂分别设置污泥处理设施将会造成工程费用及运行费用过高,可考虑采用移动式污泥处理车,将剩余污泥经车载处理系统脱水后直接运至处 中国污水处理工程网
置地点,进行堆肥、填埋、还田或焚烧等。 (6)污泥再利用
小城镇大多靠近农村或林地,苗圃等,污泥处理达到相应的规定或标准后,直接还原于农田或绿地,小城镇污水处理厂污泥处理的关键是无害化和减量化,有条件者可考虑再利用及资源化。
五、污水处理厂工程的经济性
与大、中型城市不同,我国绝大多数小城镇财政能力不足,人民生活水平普通不高,甚至仍有部分贫困地区,建设污水处理厂工程,无疑会给地方政府和人民增加一定的负担,因此,需要十分重视其经济性,强调其工程投资省和运行费用低的原则。
(1)占地面积可低于设计手册中规定的标准。
(2)绿化率可低于设计手册中规定的标准,如周围紧邻农田可与厂外大环境统筹考虑,合理确定绿化率;
(3)宜选用简易、高效的成套工艺与设备,并尽可能形成标准化设计;
(4)结构型式可考虑占地面积小,共用隔墙的一体化组合式处理构筑物,以利降低工程投资;
(5)设备选型尽可能通用化和国产化
(6)在具备条件地区,某些工艺构筑物的土建设计可突破目前常用钢筋混凝土结构型式,采用砖砌、土池加铺防渗层的型式,如:百乐卡污水处理池采用粘土池、表面敷设防渗材料;氧化沟可采用钢筋混凝土底板、池壁则用砖砌加防渗层或粘土斜坡侧墙表面加设防渗层的结构型式等,以达到降低工程费用的目的;
(7)根据地域特点,在选择厂址时应优先考虑利用自然地形,减少提升泵站,有条件地区,污水处理厂还可不设置进水泵站,从而可大大降低电耗和运行费用。
六、电气与自控
(1)我国“工程建设标准强制性条文”规定“……必须为二级负荷……”,而大部分小城镇由于条件所限,只具备一路电 中国污水处理工程网
源,在考虑设置备用电源时,可根据当地停电状况而确定,例如,当无进水泵房或停电时间短、停电期间污水能够暂时贮存在管道或调节池内,此时可不设置自备动力电源;
(2) 尽量采用自然光,减少照明用电量;
(3) 电器设置选用安全可靠、易于维修和经济适用的产品;
(4) 自控系统原则上以监视为主,降低自控水平,尽量减少监测项目;
(5) 原则上采用简单易行的自动运转方式或手、自动联动运转方式;
(6)可以不设置控制管理中心和模拟屏等设施。
七、管理设施
管理设施与运营人员数量、素质及自控方式等密切相关,建议:
⑴ 简化管理用房,减少管理用房建筑面积,可将管理、休息室、化验室、库房等集中建设;
⑵ 可考虑相邻几座污水处理厂共建管理站,采用巡回管理方式,或者采用无人管理方式,定期维修及检查;
⑶ 简化现场化验项目,采用几座污水处理厂共用化验分析室,或者委托其它有分析能力的单位,实现社会化服务等。 结束语:
“小城镇、大战略”是党中央、国务院对发展和建设小城镇的战略定位。随着小城镇建设和发展步伐的加快,势必带来环境污染的加剧,为避免重复“先污染、后治理、先破坏、后恢复”的老路必须先行治污,恢复和保持良好的生态环境,促进小城镇和农村经济的可持续发展。但是,至今我国小城镇污水处理工程相关的技术政策和法规仍然是空白。
随着小城镇建设进程的加快,小城镇环境治理也逐渐得到重视,并被提到议事日程上来。目前,我国“小城镇环境规划编制技术指南”已于2002年12月正式出版;国家发改委已经立项并正在编制“小城镇生活污水处理、生活垃圾处理处置工程技术指南”;国家建设部、国家环保总局均设立了与“小城镇污染治理”相关的研究课题或项目;国债项目中所涉及的小城镇污水处理厂比例大,如:三峡库区及影响区、南水北调、21世纪首都污染防治等相关的污 中国污水处理工程网
水处理工程等都急待出台相应的小城镇污水处理技术规范、标准、法规及政策等,启动该项工作已是当务之急。 由于我国地域广阔,差异较大,各地的地域条件、经济水平、技术力量等相差悬殊。需要进行充分的调查研究,找准主要问题,同时参考国外经验和相应技术政策,制定适合我国国情的技术政策、法规及标准等,用以指导我国小城镇污水处理工程的设计、建设和运营。