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1、A2/O工艺微动力生活污水处理技术方案临安大豪环保设备工程有限公司二零一四年四月二十六日目 录第一章编制目的、设计依据、原则与范围11.1 编制目的11.2 设计依据11.2.1 设计依据11.2.2 采用的国家标准及规范11.3 设计原则31.4 工程设计范围及内容4第二章 污水处理设计基础条件42.1设计规模42.2进水水质确定与治理目标42.3处理系统位置的选择52.4 排水出路52.5 污泥处置5第三章 工艺选择及工程设计63.1 废水水质分析63.2污水处理重点处理项目63.2 废水工艺方案的选择原则83.3 废水处理工艺分析83.3.1 污水中SS的去除93.3.2 BOD5、CO
2、Dcr的去除93.3.3 N、P 的去除103.4项目废水处理主体工艺的确定123.5 废水处理工艺流程框图及说明133.5.1 工艺流程框图133.5.2 工艺流程说明133.6 工艺负荷分配（预期处理效果）14第四章 工程设计144.1 主要构筑物设计（地埋式玻璃钢池）144.1.1 集水池144.1.2 厌氧水解池144.1.3 微动力好氧池144.1.4 斜管沉淀池14第五章 工程电气、公用工程、绿化设计155.1 电气设计155.2 公用工程155.2.1 给水和排水155.2.2 绿化15第六章 工程投资估算分析166.1 设备投资估算16第一章编制目的、设计依据、原则与范围1.1
3、 编制目的对试点项目相关因素进行技术、经济和环境保护方面的综合分析论证，在此基础上，提出试点工程建设的可行性推荐设计方案，为项目决策和实施提供科学依据。1.2 设计依据1.2.1 设计依据（4）三废处理技术工程手册化工出版社2000年第一版（5）环境工程手册高等教育出版社1996年第一版。（6）同类型工程项目运行的成功经验1.2.2 采用的国家标准及规范（1）地表水环境质量标准GB3838-2002 （2）中华人民共和国环境保护法（1989 年12月26日颁布并施行）（3）中华人民共和国水污染防治法（4）中华人民共和国固体废物污染环境防治法（5）污水综合排放标准（GB 8978-1996）（6
4、）污水排放城市下水道水质标准（CJ343-2010）（7）工业企业废水氮、磷污染物间接排放限值（DB33/887-2013）（浙江省）（8）城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）（9）人工湿地污水处理工程技术规范( HJ 2005-2010)（10）浙江省农村生活污水治理实用技术手册（浙江省环保厅、浙江省农业和农村工作办公室联合印制）（11）农村生活污水处理技术规范（DB 33/T 868-2012）（浙江省）（12）建筑给水排水设计规范GB50015-2003（13）混凝土结构设计规范GB50010-2002（14）建筑抗震设计规范GB50011-2001（15）供配电系统
5、设计规范GB50052-95（16）给排水工程结构设计规范GB50069-2002（17）室外排水设计规范GB50014-2006（18）民用建筑电气设计规范JGJ/T16-92（19）建筑防火设计规范（GB50016-2006）（20）建筑防雷设计规范GB50057-94（2000 版）（21）通用用电设备配电设计规范GB50055-93（22）低压配电设计规范GB50054-95（23）工业与民用电力装置的接地设计规范GBJ65-83（24）电力工程电缆设计规范GB 502172007（25）电气设备安全设计导则GB 4064-83（26）外壳防护等级的分类GB 4208-93（27）自动
6、化仪表工程施工及验收规范GB 50093-2002（28）信号报警、安全联锁系统设计规定HG/T 20511-2000（29）自控设计常用名词术语HG/T206992000（30）可编程控制器系统设计规定HG/T207002000（31）自控安装图册HG/T2158195其它国家现行标准、规范以及标准图集等。1.3 设计原则（1）环境符合性本推荐设计方案严格执行国家和地方有关环境保护的各项规定，废水处理后确保出水指标均达到国家排放要求，并符合环保规划要求。本次试点项目出水主要水质指标达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中水污染物排放的一级B标准。（2）工艺合理性全
7、面规划，合理建设。根据本工程项目实际废水水质特点，以及技术成熟、经济合理的原则，确定合理有效的工艺路线和参数，再进行总体设计和单元构筑物设计，并充分注意节能，力求减少动力消耗，以节约能源，降低处理成本及运行费用。（3）工程可靠性充分利用调节措施，确保进水水质稳定；工艺运行可靠，效率高，管理方便，维护维修工作量少。（4）工程经济性在保证质量和安全可靠的前提下，降低工程造价和运行管理费用，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。（5）技术先进性在确保功能可靠、运行稳定、灵活性强、操作管理方便的前提下，根据设计进水水质和排放标准的要求，尽量采用有效适用的技术和高效节能、简便易行、耐冲击能力强
8、的处理工艺。（6）无二次污染充分考虑周边环境问题，设计新颖美观，布局合理，合理控制噪声及气味，工程做到生态化、景观化。1.4 工程设计范围及内容本推荐方案工程设计范围：（1）项目污水生态处理终端系统内的废水处理工艺、总图布置、建（构）筑物、环保设备及材料、配套装置等必要的辅助设施。不含废气工程范围。（2）农户污水收集、纳管、场地绿化、与农户关系协调等公共工程由项目业主单位（建设单位）负责。第二章 污水处理设计基础条件2.1设计规模2.2进水水质确定与治理目标根据浙江省农村生活污水治理实用技术手册（浙江省环保厅、浙江省农业和农村工作办公室联合印制）、农村生活污水处理技术规范（DB 33/T 86
9、8-2012）等相关设计规范，结合实际情况，最终确定经过化粪池处理后，进入终端生态处理系统设计进水水质如下：表3-1 设计进水水质（控制指标） 单位：mg/L，pH除外序号污染物名称进水指标1pH692CODcr3503BOD52004SS2505NH3-N306T-P3出水主要水质指标达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中水污染物的一级B排放标准，具体如下：表3-2 设计出水水质（控制指标） 单位：mg/L，pH除外序号污染物名称出水指标目标污染物去除率（%）1pH69-2CODcr6082.93BOD520904SS20925NH3-N8（15）73.3（50）6
10、T-P166.7其中：当进水COD 小于100mg/L 时，去除率应大于60%；水温12 时，氨氮浓度执行8mg/L控制指标，水温12时，氨氮浓度执行15mg/L控制指标。2.3处理系统位置的选择处理系统建于规划红线位置范围内，靠近污水集中收集点，主要构筑物单元及工艺处理单元采用玻璃钢结构。2.4 排水出路试点项目处理后的出水实现达标就近排放环境水系。2.5 污泥处置本项目产生的污泥主要为兼氧水解剩余污泥，由于水量较小，建议采用定期清掏农用方式解决污泥处置问题。第三章 工艺选择及工程设计3.1 废水水质分析本项目污水水质特征分析如下：（1）废水可生化性较好生活污水中，有机污染物主要表面为化学需
11、氧量（CODcr）和生化需氧量（BOD5），衡量废水的可生化性以B/C值大小为准。根据设计条件，本项目废水中B/C在0.5左右，属易生物降解有机废水类型，处理工艺应以生物处理为主。（2）废水中含有较高浓度的氨氮根据生活污水进水水质情况，废水中有较高浓度的氨氮和磷，而出水对氮、磷污染物也有较高的去除率要求，因此在工艺设计中应充分考虑脱氮除磷措施。（3）悬浮物浓度较高经过化粪池处理后，废水中还含有较多的悬浮物，而出水对悬浮物的要求很高，一般的沉淀工艺很难达到要求，要采用类似砂过滤工艺才能满足试点项目对悬浮物的去除要求。（4）废水波动性较大由生活污水产生分三个时段，早、中、晚属高峰时段，排水量相对集
12、中，因此，在设计中必须考虑水质、水量的调配，以减轻后续处理的负荷冲击。3.2污水处理重点处理项目工程项目各个出水水质指标之间并不是彼此无关而是相互有关联的，需要采用系统分析方式，分析各指标之间的内在联系和相互影响，确定试点需要重点处理的项目。所谓重点处理项目就是该项出水指标达标了，其他一些出水指标也同时能满足排放的要求的项目。试点项目工艺选择与设计主要是围绕着重点处理项目来进行。（1）BOD5从目前常采用的一些污水处理工艺来看，该项指标要求较高。当要求对污水进行硝化或者硝化及反硝化时，处理后出水BOD5浓度低于10mg/L。这是因为自养型亚硝酸菌具有很小的比增长速率，与去除碳源异养型生物相比要
13、小一个数量级以上，因此需要去除氨氮的硝化系统比单纯去除碳源BOD5的污水处理系统应具有更长的污泥龄或更低污泥负荷。在此条件下，BOD5去除率不难达到排放标准要求。根据对出水NH3-N的要求，试点项目必须采用具有较强脱氮功能的污水处理工艺，因此BOD5值不是处理工艺的重点控制指标，也不是本工程的重点处理项目。（2）CODcr同样，因为硝化过程对系统泥龄的延长，使得CODcr的去除率随BOD5有较大幅度的提高，且因含难生物降解物质少，因此CODcr不是本工程的重点控制指标。（3）悬浮物（SS）根据国外现有资料，在采用生物除磷工艺时，出水SS中所含的有机磷将占0.5mg/L磷排放指标中的很大部分。因
14、此，试点项目悬浮物（SS）是重点处理项目，要重点关注。（4）NH3-N污水处理厂进水氨氮的去除主要靠硝化和反硝化过程来完成，氨氮的硝化过程将成为控制生化处理好氧单元设计的主要因素。要满足小于8（15）mg/L出水要求，实际上需要进行氨氮的完全硝化，出水中残余氨氮浓度将低于排放标准规定的要求，在设计中至少应控制在8mg/L以内。在进行完全硝化的同时，碳源也被氧化，将会得到较高的BOD5去除率，出水的BOD5将低于15mg/L。因此，NH3-N是试点项目的重点处理项目。（5）磷酸盐（即TP）要满足出水磷浓度低于1mg/L的要求，采用具有生物除磷功能的污水处理工艺或者进行化学除磷。磷的去除将在很大程
15、度上决定所选污水处理工艺的类型，磷是本试点项目的重点处理项目。综上所述，污水处理工程的重点处理项目包括SS、NH3-N和TP，这些项目是需要在工艺设计中重点考虑的控制因素，其余指标BOD5、CODcr等则需要兼顾考虑。在上述重点处理项目中，SS主要是靠物理方法解决（通过沉淀或过滤去除），而CODCr、BOD5、NH3-N则要靠生物处理的方法解决，TP的去除辅以化学方法除磷。3.2 废水工艺方案的选择原则从农村生活污水处理的管理、建造、工艺要求等方面，选择生物处理工艺时必须模块化设计、同步生物脱氮除磷脱碳，以减少占地面积，提高单位容积的处理效率。3.3 废水处理工艺分析污水处理的目的是去除水中的
16、污染物，污水中的主要污染物有BOD5、CODcr、SS、NH3-N和TP等。排放标准要求的污染物去除率如表3-2所示。从表3-2中可以看出，排放要求的各种污染物去除率由大到小的排列次序是：SS BOD5 NH3-N CODcr TP，而污水处理工艺的选用是与要求达到的处理效率密切相关的，因此首先需要分析各种污染物的去除机理和所能达到的去除程度。3.3.1 污水中SS的去除要求工程出水标准要求SS浓度要小于20mg/L，常规的SS去除方法很难达到如此的去除率。常规的处理方法中，污水中SS的去除主要靠沉淀作用。悬浮物的浓度不仅涉及到出水的SS指标，而且出水的BOD5、CODcr、TP等也与其有关，
17、所以控制污水处理工程出水SS指标是很重要的。要想使得试点项目出水SS稳定达标，同时又不增加加药等大幅增加维护管理成本的工艺，采取过滤工艺强化处理SS是因地适宜的方法。3.3.2 BOD5、CODcr的去除本项目的BOD5/CODcr，属于容易生物降解废水，对有机物去除选择微生物处理是首先需要考虑的最经济、高效的工艺方案。污水中BOD5的去除是靠微生物的吸附作用和代谢作用，对BOD5降解，利用BOD5合成新细胞，通过对微生物细胞与水进行分离，从而完成BOD5的去除。微生物在有氧的条件下，将污水中的一部分有机物用于合成新的细胞，将另一部分有机物进行分解代谢以便获得细胞合成所需的能量，其最终产物是C
18、O2和H2O等稳定物质。在合成代谢与分解代谢过程中，溶解性有机物(如低分子有机酸等)直接进入细胞内部被利用，而非溶解有机物则首先被吸附在微生物表面，然后被胞外酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见，微生物的好氧代谢作用对污水中的溶解性有机物和非溶解性有机物都起作用，并且代谢产物是无害的稳定物质。因此，可以使处理后污水中的残余BOD5浓度很低。对CODcr的去除与BOD5基本相同。污水厂CODcr的去除率，取决于进水的可生化性，它与城市污水的组成有关。项目主要以生活污水为主，其BOD5/CODcr值为0.57，污水可生化性好，采用以生物强化处理工艺可以满足排放标准出水CODcr50mg/L的要求。
19、3.3.3 N、P 的去除污水脱氮除磷的方法通常包括物理化学法和生物处理法。实验研究表明污水中含氮化合物的去除是完全可以采用生化处理方法来完成的。而对磷含量较高的污水，若只采用生化处理方法是很难实现达标治理的，原因是生化处理系统对污水中含磷化合物的去除率只能达到40%左右，需要辅助物化手段完成。污水去除氨氮方法主要有物理化学法和生物法两大类，在污水处理中经济和常用的方法为生物法，具有经济性和高效性。氮是蛋白质不可缺少的组成部分，因此广泛存在于生活污水之中。氮对水体环境的影响最为突出的是水体(特别是封闭水体)的富营养化，表现为藻类的过量繁殖及继而引起的水质恶化以至湖泊退化;其次是氨氮的耗氧特性会
20、使水体的溶解氧降低，从而导致鱼类死亡和水体黑臭;还有，当水体pH值较高时，氨对鱼类等水生生物具有毒性。（1）生物脱氮基本原理污水中的有机氮、蛋白氮等在好氧条件下首先被氨化菌转化为氨氮，而后在硝化菌的作用下变成硝酸盐氮，此阶段称为好氧硝化。硝化过程有H+产生，要消耗水中碱度，当碱度不够时，污水的pH值将下降至维持硝化反应正常进行所需pH值之下，从而使硝化反应不能正常进行。随后在缺氧条件下，由反硝化菌作用，并需外加碳源提供能量。使硝酸盐氮还原成氮气从污水中逸出，此阶段称为缺氧反硝化。在硝化与反硝化过程中，影响其脱氮效率的因素是温度、溶解氧、PH值以及反硝化碳源。生物脱氮系统中，硝化菌增长速度较缓慢
21、，所以，要有足够的污泥龄。反硝化菌的生长主要在缺氧条件下进行，并且要有充足碳源提供能量，才可促使反硝化作用的顺利进行。按照上述原理，要进行污水的生物脱氮，必须具有缺氧/好氧过程，可组成缺氧池和好氧池；也可在一座生物池的不同阶段制造缺氧、好氧环境；可在同一生化池中制造出缺氧/好氧的微观反应系统，如固定化微生物脱氮除碳技术。A/O脱氮工艺A/O脱氮工艺是80年代初开发出来的工艺流程。废水经预处理和一级处理后，首先进入缺氧池，利用氨化菌将废水中有机氮转化成NH3-N，与原废水中的NH3-N一并进入好氧池。在好氧池中，除与常规活性污泥法一样对含碳有机物进行氧化外，在适宜的条件下，利用亚硝化菌及硝化菌，
22、将废水中NH3-N硝化生成NOx-N。为了达到废水脱氮的目的，好氧池中硝化混合液通过内循环回流到缺氧池，利用原废水中有机碳作为电子供体进行反硝化，将NOx-N还原成氮气。与传统生物脱氮工艺相比，A/O系统不用投加外加碳源，可利用原废水中的有机物作为碳源进行反硝化，达到同时降低COD和脱氮的目的。污水除磷主要有生物除磷和化学除磷两大类。生物除磷是污水中的聚磷菌在厌氧条件下，受到压抑而释放体内的磷酸盐，产生能量用以吸收快速降解有机物，并转化为PHB（聚羟基丁酸）储存起来。当这些聚磷菌进入好氧条件下时就降解体内储存的PHB产生能量，用于细胞的合成和吸磷，形成高浓度的含磷污泥，随剩余污泥一起排出系统，
23、从而达到除磷的目的。生物除磷的优点在于不增加剩余污泥量，处理成本较低。缺点是为了避免剩余污泥中磷的再次释放，对污泥处理工艺的选择有一定的限制。它需要通过排除污泥来达到去除泥中的磷含量，对于泥量少的处理工艺效果就不太理想。化学除磷的主要药剂有石灰、铁盐和铝盐。化学除磷的优点是工艺简单，除加药设备外不需要增加其它设施。不过其缺点在于增加了大量的化学污泥，需要增加污泥处理费用，同时特别增加维护管理成本，对农村来说不适用。综合以上的污染物去除分析，本项目的设计思想为在主要采用生化处理的大体工艺下，通过工程设备和材料的优化选用在生化处理单元中附加其他一些工艺手段，结合农村维护管理要求，集成结合了微生物生
24、化降解去除有机污染物和氨氮硝化、多介质填料物化除磷的核心工艺。3.4项目废水处理主体工艺的确定结合本项目水质特点、处理规模、排放标准、管理维护要求，对本试点工程推荐采用细格栅预处理+兼氧水解+微动力好氧+多介质填料物化除磷沉淀组合处理工艺，具体如下：（1）细格栅预处理单元工程项目服务区域的农户产生的生活污水经过三格式化粪池进行无害化处理后，经管理收集进入集中收集池。收集池中的废水经泵提升后进入终端处理系统，由于废水中含有一些杂质，对后续生化处理有不良影响，因此在前段设置细格栅，去除废水中的较大颗粒杂质。（2）兼氧水解单元由于生活污水中含有大量的高分子有机物，通过兼氧水解菌的作用，实现大分子的开
25、环降解，进一步提高废水的生化性。兼氧水解单元采用地埋式玻璃钢结构，内部挂软性填料，填料填充率50%。（3）微动力好氧单元通过微动力充氧系统，在生态滤床内部实现微动力充氧，使好氧区内部保持好氧状态，从而实现污水中可溶性有机物分解去除。（4）多介质填料物化除磷沉淀单元通过多介质填料有效的去除污水中的SS、磷，通过污泥回流至兼氧水解单元进行反硝化。3.5 废水处理工艺流程框图及说明3.5.1 工艺流程框图 污泥回流物化除磷沉淀池微动力好氧池兼氧水解单元格栅井出水达标排放图4.2 工艺流程图3.5.2 工艺流程说明村农户排放的生活污水经过化粪池进行粪便无害化处理后，进入污水管网经格栅井后进入厌氧池、兼
26、氧池、好氧池处理。利用厌氧、兼氧、好氧微生物来实现对污水中有机物的分解去除。为了强化污水处理的脱氮除磷效果，工艺在无动力厌氧处理基础上，加上缺氧和好氧交替处理工艺。经硝化的好氧池混合液回流至厌氧池，以进行反硝化脱氮。沉淀池污泥回流至厌氧池，以进行污泥硝化处理，并同时具有物化除磷作用。最终排入就近水体。3.6 工艺负荷分配（预期处理效果） 表4-3主要水质指标的处理效果预测 单位：mg/L，pH除外处理单元pHCODcrBOD5SSNH3-NTP终端生态处理原水6-9350200250303微动力设备出水6-95719198（15）1去除率-83.7%90.5%92.4%73.3%（50%）66
27、.7%一级B排放标准696020208（15）1其中：水温12 时，氨氮浓度执行8mg/L控制指标，水温12时，氨氮浓度执行15mg/L控制指标。第四章 工程设计4.1 主要构筑物设计（地埋式玻璃钢池）4.1.1 集水池A、设计参数：水力停留时间：12h4.1.2 厌氧水解池A、设计参数：水力停留时间：4h4.1.3 微动力好氧池A、设计参数：水力停留时间：8h4.1.4 多介质填料物化除磷沉淀池A、设计参数：水力停留时间：48h第五章 工程电气、公用工程、绿化设计5.1 电气设计 本污水处理工程需外部电力接入，风机、污泥回流泵需用电。5.2 公用工程5.2.1 给水和排水处理系统不涉及给水用水。处理后的废水流入经出水管进入环境水体。5.2.2 绿化主体处理单元周围绿化，风格应与周围环境协调一致。第六章 工程投资估算分析6.1 设备投资估算名称规格型号总容积（m）单价（元/套）微动力污水处理一体化设备DLWD-512.535000DLWD-102560000DLWD-2050100000DLWD-3075150000DLWD-40100180000DLWD-50125225000
