生活污水處理工程方案賞析
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2017-11-20
工程概況
小區內所排放污水主要為日常生活污水，根據國家環境保護的有關條款，小區內所排污水必須經處理達標后方可排入市政污水管道或納入附近水域。
為嚴格遵守有關環境法規，保護環境，本著經濟建設和環境保護同步進行的“三同時”原則。我單位受投資者邀請，在進行初步調研，并經多項生活污水處理成功的實踐經驗的基礎上，編制該院污水設計方案，以供有關部門決策、實施。
針對該小區具體污水水質的特點，本方案擬采用“CASS間隙式法性污泥法處理”新工藝，該處理工藝較為簡單，操作運行方便，日常費用低廉，出水穩定，主體設備為鋼砼結構，考慮到小區內周邊環境和衛生問題，故該污水處理工程決定采用地埋地式結構，污水處理設施上部可以覆土，種植花木、草坪，進一步美化環境。
1、貫徹執行國家和地方環保部門相關環保的政策，符合國家有關法規、規范及標準。
2、以保護城市水源，改善城市環境，促進開發、共同發展為目的，對學府印象住宅小區的生活污水進行治理，充分發揮建設該項目的社會效益和環境效益。
3、選擇穩妥可靠、技術先進、投資省、運行費用低、管理簡單、維修量少、運行靈活的污水處理工藝和設備,確保污水處理站長期穩定運行達標排放。
4、通過設計中的總體優化，采用先進的節能技術，節約能源，最大限度地降低運行費用。
5、妥善處理和處置污水處理過程中產生的柵渣和污泥，選用噪聲小的設備，避免對環境造成二次污染。
6、結合學府印象住宅小區污水處理站面積小的實際情況，在方便施工安裝的前提下，力求各構筑物盡量集中，布置緊湊，節省占地。
1、從污水處理集水池開始到處理設備的排放口為止。
2、污水工程的工藝流程，工藝設備造型，工藝設備的結構布置，電器控制等設計工作。
3、污水工程的鋼砼結構由業主方負責施工，污水處理設備將由我方負責全面施工。
4、污水工程的動力配線，由業主將主電引止污水工程的配電控制箱，配電分配箱至各電器使用點將由我方負責。
設計采用的主要規范和標準
1、《室外排水設計規范》（GBJ14-87，1997年版）
2、《給水排放制圖標準》（GBJ106-87）
3、《民用建筑生活污水處理工程設計規定》（DBJ08-71-98）
4、《總圖制圖標準》（GBJ103-87）
5、《給水排水設計基本術語標準》（GBJ125-89）
6、《防洪標準》（GB50201-94）
7、《城市防洪工程設計規范》（CJJ50-92）
8、《建筑給水排水設計規范》（GBJ15-88）
9、《廠礦道路設計規范》（GBJ22-87）
10、《泵站設計規范》（GB/T50265-97）
11、《建筑抗震設計規范》（GBJ11-89）
12、《給水排水工程結構設計規范》（GBJ69-84）
13、《混凝土結構設計規范》（GBJ10-89）
14、《砌體結構設計規范》（GBJ3-88）
15、《建筑地基基礎設計規范》（GBJ7-89）
16、《建筑設計防火規范（修訂書）》（GBJ16-87）
17、《構筑物抗震設計規范》（GBJ50191-92）
18、《室外給水排水和煤氣熱力工程抗震設計規范》（GB50032-91）
19、《污水泵站設計規程》（GBJ08-23-91）
20、《建筑地面設計規范》（GBJ50037-96）
21、《汽車庫防火設計規范》（GBJ.67-84）
22、《工業企業噪音控制設計規范》（GBJ.87-85）
23、《地下工程防水技術規程》（GBJ108-87）
24、《建筑滅火器配置設計規范》（GBJ140-90）
25、《屋面工程技術規程》（GB50207-94）
26、《住宅建筑設計規范》（GBJ96-86）
27、《工業企業總平面設計規范》（GB50187-93）
28、《民用建筑設計通則》（JGJ37-87）
29、《宿舍建筑設計通則》（JGJ36-87）
30、《民用建筑電氣設計規范》（JGJ16-92）
31、《供電系統設計規范》（GB50052-95）
32、《低壓配電設計規范》（GB50054-95）
33、《3～110kV高壓配電裝置設計規范》（GB50060-92）
34、《10kV及以下變電所設計規范》（GB50053-94）
35、《電動裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》（GB50060-92）
36、《工業建筑防腐蝕設計規范》（GB50046-95）
37、《地面水環境質量標準》（GB3838-88）
38、《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）
39、《污水排入城市下水道水質標準》（CJ18-86）
40、《城鎮污水處理站附屬建筑和附屬設備設計標準》（CJJ31-89）
41、《城市污水水質檢驗方法標準》（CJ26.1-29-91）
42、《水污染物排放標準》（DB4426-89）
43、《城市污水處理站污水污泥排放標準》（CJ3025-93）
44、《城市生活垃圾衛生填埋技術標準》（CJJ17-88）
45、《城市排水流量堰槽測量標準》（CJ/T3008.1～5-93）
46、《房屋建筑制圖統一標準》（GBJ1-86）
47、《建筑模數協調統一標準》（GBJ2-86）
48、《廠房建筑模數協調標準》（GBJ6-86）
49、《建筑制圖標準》（GBJ104-87）
50、《建筑樓梯模數協調標準》（GBJ101-87）
51、《工業企業采光設計標準》（GB50033-91）
5.1設計水量
由于污水水質、水量變化相當大，設計必須考慮水質、水量的均衡措施。
污水處理站24小時自控運行。
5.2設計水質
根據污水的水質情況，設計污水水質見下表：
項目
指 標
進水水質
（mg/L）
排放標準
（mg/L）
BOD5
≤200
≤30
CODcr
≤400
≤100
SS
≤300
≤70
動植物油
≤30
≤10
氨氮
≤40
≤15
PH
6~9
6~9
設計出水水質采用中華人民共和國《污水綜合排放標準》（GB8978-1996）中的一級排放標準。
1、工藝流程選擇
住宅小區所排放的污水主要為生活污水，主要污染物為CODcr、BOD、油類和氨氮（NH3-N）等，廢水水質、水量變化不大，BOD/COD較高，可生化性好。由于國家污水綜合排放標準GB8978-96一級排放標準要求NH3-N和TP排量很低，分別為氨氮（NH3-N）≤15mg/L和總磷（TP）≤0.5mg/L，用常規活性污泥和接觸氧化法很難達到該要求，為此，本設計方案選用具有脫氨除磷功能的新工藝CASS工藝。廢水首先匯集至集水調節池，然后用泵提升至CASS反應池，廢水中的污染物在好氧微生物代謝作用下被分解去除，同時，在主反應區的依照“曝氣、沉淀、潷水.閑置”程序運行，使污水在反復的“好氧—缺氧—厭氧”的周期中完成去碳、脫氮、除磷。每個階段的歷時和相應設備的運行均按程序進行，由計算機集中控制。
2、工藝特點
1）、工藝簡單、穩定可靠，操作維修方便，無需進行大量污泥回流；
2）、運行周期靈活可變，耐沖擊負荷性能強；
3）、能實現同時硝化/反硝化以去除污水中總氮，并能實現過度生物除磷，處理效率高，出水水質好；
4）、池中設有吸附選擇區，故無污泥膨脹，污泥產生量少；
5）、在同一池內進行生物過程和泥水分離過程，無需設置初沉池和二沉池，故運行費用低，工程投資省，占地省；
6）、整套系統實行全自動控制，節省人員費用；
7）、組合簡單，便于分階段施工，投用。
3、CASS工作原理與基本構造
序批式活性污泥法(簡稱CASS工藝)是普通活性污泥法的一種改進形式，它的工作過程通常包括五個階段,依次為：進水階段---加入基質；反應階段---降解基質；沉淀階段---泥水分離；排放階段---排上清液；閑置階段。這五個階段都在同一池內完成，從第一次進水到第二次進水開始為一個周期，典型的運行模式為：
在進水階段，曝氣池在一定程度上起到了均衡廢水水質作用，因而，CASS對水質波動有一定的適應性；反應階段為CASS最主要的階段，污染物在此階段通過微生物的降解作用得以去除，根據廢水處理的要求的不同，如僅去除有機碳或同時脫氮除磷等，可調整相應的技術參數，并可根據廢水水質及排放標準具體情況確定反應階段的時間；沉淀階段相當于傳統的活性污泥法的二次沉淀池的功能，停止曝氣和攪拌，使混合液處于完全靜止狀態，完成泥水分離；經過沉淀后分離出的上清液即可排放，排放階段結束，曝氣池處于閑置階段，等待下一個周期的開始。
CASS每一個工作周期中，各個階段的運行時間，運行狀態可以根據污水性質，排放規律與出水要求等進行調整，還可根據實際情況省去某個階段（如閑置階段），或者把反應階段與進水階段合并，即進水一開始即進行曝氣，可一直持續到反應結束，在反應階段可以始終曝氣，也可曝氣與攪拌交替運行，控制十分靈活、方便。這些都通過PLC程序設定來實現。
4、工藝流程圖
一、預處理
1、格柵
由于綜合污水中常含有大量的漂浮物，為保證污水提升泵的正常運行，不讓其堵塞，并減輕操作工的工作強度，污水在進入后續處理工藝中先設置1臺格柵，用以攔截污水中的大塊漂浮物，有效減輕處理負荷，為系統的長期正常運行提供保證。柵渣需定期清理，可隨垃圾處理。
2、集水調節池
由于污水各時的水質、水量均不一樣，一般高峰流量為平均處理量的2-5倍，因此為使污水處理系統連續穩定地運行，并且均勻水質，所以設計1座污水集水調節池。該集水調節池的設計有效容積為平均處理量的1-2倍即可，內置潛污提升泵及超水位警戒排放口，以保證最大流量的污水提升至污水處理系統，污水調節池內設置液位控制器1套。
二、生物處理
CASS法是SBR法的一種優化變型，所以亦是一種“充水和排水”活性污泥法，污水按一定周期和階段得到處理，每一循環有下列各個階段組成：
（1）充水/曝氣
（2）無進水/沉淀
（3）撇水
（4）閑置
上述各個階段組成一個循環，并不斷重復，循環開始時，由于充水，池子中水位由某一最低水位開始上升，在經過一定時間的曝氣和混和后，停止曝氣，以使活性污泥進行絮凝并在一個靜止的環境中沉淀，在完成沉淀階段后，由一個移動式撇水堰排出已處理的上清液，使水位下降至設定水位，然后再重復上述過程。為保持池子中有一個合適的污泥濃度，需要根據產生的污泥量排出剩余污泥；排出剩余污泥一般在沉淀階段結束后進行，排出污泥濃度可達10mg/l，因此與其它活性污泥法相比CASS系統排出的剩余污泥量最少。
CASS反應池由三個區域組成，即生物選擇區，預反應區和主反應區；在生物選擇區中，污水中溶解性有機物質能通過酶反應機理而迅速去除，回流污泥中的硝酸鹽可在此選擇區中得以反硝化，選擇區的設置最基本的功能是防止污泥膨脹；預反應區微量曝氣，基本處于缺氧狀態，有機物在此反應區內得到初步降解，同時也可去除部分硝態氮；主反應區為好氧曝氣區，主要進行硝化和降解有機物，同時也存在反硝化過程。
反應區末端設置污泥回流系統及剩余污泥排出系統，反應區上端設置安裝撇水系統及液位傳感系統，池底安裝適應間隙曝氣的水下射流式曝氣器，該曝氣器是通過潛水泵產生的水流經過噴嘴形成高速水流，在噴嘴周圍形成負壓吸入空氣，經混合室和水流混合，在喇叭形的擴散管里產生水氣混合流，高速噴射而出，夾帶許多氣泡的水流在較大面積和深度的水域里渦旋攪拌，完成曝氣。
CASS整個運作系統由于中央控制系統進行全自動控制。
三、污泥處理系統
為保持CASS池系統中適量的污泥濃度，在每個運行循環中，在撇水階段之后均需排出剩余污泥；剩余污泥由設置在反應池末端的剩余污泥排出泵抽吸至污泥濃縮池進行污泥濃縮，污泥排出泵型號為AS10-2CB，池內設置一臺污泥排出泵，濃縮后的污泥由環衛部門定期抽吸外運處理，上清液回流至處理系統進行再處理。
CASS法系統處理主要靠中央自動控制系統來完成，本系統備有自動與手動兩種操作狀態，在調試檢修時段可用手動來控制，正常運行時可轉換至自動系統來操作控制。該系統綜合污水處理全過程進行程序控制，主要由以下幾部分；
1、污水進水時間、水量、水位控制；
2、進水水量控制及兩池交換運行控制系統；
3、出水撇水系統控制及撇水速度、時間控制；
4、潛水曝氣機運行輪換控制；
5、污泥回流量控制；
一、一組處理單元技術說明
1、格柵井
生活污水進入集水調節池前，首先通過格柵井，通過人工格柵攔截去除進水中較大的懸浮及漂浮物，防止水泵與后續管路系統被堵塞，柵渣定期清理，做為生活垃圾一起處理。
2、集水調節池
由于來自各時的廢水水質不均勻，且廢水排放時變化系數較大，故需設一座集水調節池，用于收集污水、調節水量、均衡水質，使廢水能比較均勻地進入后續處理單元，以提高整個系統的抗沖擊性能并減少后續處理單元的設計規模。
3、CASS反應池
CASS池是一種間歇運行的廢水處理工藝，CASS兼均化、初沉、生物降解等功能與一池，采用污泥回流系統。運行時，廢水分批進入池中，在活性污泥的作用下，得到降解凈化，沉降后，凈化水排出池外。對于單一CASS來說，不存在空間上控制的障礙，只要在時間上進行有效地控制與變換，即能達到多種功能的要求，非常靈活。本工程設計每池每天運行2個周期，每個周期為6h，其中進水1h，反應3h，沉淀1h，排水0.5h，閑置0.5h。
4、污泥濃縮池
用于接納CASS反應池的間歇排泥，污泥在此進行沉淀、濃縮，降低污泥含水率，以減少污泥體積。
5、清水消毒排放池
用于接納CASS池的間歇排水，同時兼作消毒、排放監測。
遵循的主要設計規范、設計依據：
（1）《建筑地基基礎設計規范》（GB50007-2002）
（2）《混凝土結構設計規范》（GB50010-2002）
（3）《砌體結構設計規范》（GB10-89）
（4）《建筑結構荷載規范》（GB50009-2001）
（5）《構筑物抗震設計規范》（GB50191-93）
一、結構設計
因缺乏小區具體地質資料，只能根據一般地質情況，對地基處理做綜合的評述。表層耕土及雜填土均不宜做結構基礎持力層。當原土地承載力大于或等于120Kpa且無軟弱下臥層時，采用天然地基。當實際情況與上述情況不符時，要根據實際地質情況，采用相應的措施來處理。當軟弱土較深或為下臥層時，要根據具體情況采用碎石振沖樁、灌柱樁或其他方法進行處理。當廠址內有液化土層時，上部結構及地基要做相應處理。
埋深大的構筑物，要根據地下水的埋藏深度進行抗浮設計。如不能滿足抗浮穩定性的要求，須采取抗浮措施，一般情況下采用配重抗浮。
二、結構形式及技術要求
1、建筑物：一般情況下，采用磚混結構。基礎采用柱下獨立基礎和墻下條形基礎。有特殊要求的建筑可采用框架或排架結構。
2、構筑物：本工程屬小型規模的污水處理站，其主要構筑物均為設備基礎。基礎采用鋼筋混凝土結構。材料要求：混凝土C20或C25，墊層C10。抗凍標號：D50，抗滲標號：S6。
設計中從以下幾方面節能：
1、污水處理站消耗的能源主要是電能，其中又以提升泵及曝氣設備為重中之重。提升泵的電耗一般占污水站電耗的10～20%，曝氣系統電耗占污水站電耗的40～50%，二者都是污水站節能的關鍵。對于提升泵，設計時盡量使處理構筑物布置緊湊，連接管路短而直，以減少水頭損失，從而減少水泵的揚程。同時對提升泵實行合理控制，使水泵在高效率段運轉。
2、在電器設計中，站區內配電線路全部采用低阻抗的銅導體以降低線路損耗，提高傳輸能力。
3、采用自動無功補償裝置，以減少無功損耗，提高功率因數。
4、污水站在全小區水力高程計算中，力求精確，在保證良好運行條件的基礎上，減少水泵工作揚程，以節省常年運行電耗。
根據CASS法的運行特點，其運行費用主要有三部分組成，即人員管理費用、設備運行電費、藥劑費用。（系統運行以365天/年計）
一、1組運行費用
1、人員管理費用
本系統共需2名工作人員,人員工資以6000元/年計，折合每m3污水處理人員工資費用為：（6000×2）/（25×24×365）≈0.05元
2、設備運行電耗費用：
設備正常滿負荷運行電耗為10.45KW/H,每KWH以0.5元計，則每m3污水處理電耗費用為：10.45×0.5/25=0.21元
3、每噸污水總運行費用為：0.05+0.21=0.26元
●設計階段
為保證優質、高效地完成本工程設計，特組建專項設計組，充分發揮技術和質量優勢，嚴格把關，精心設計。
●質量控制
嚴格按照ISO質量體系標準的要求，制定和實施質量計劃。
●投資控制
精心設計合理編制工程概算，以達到工程造價的設計控制。
嚴格執行設計變更審批制度，控制工程實施過程中和設計變更，達到工程造價設計控制的目的。
進度控制：把好各階段的設計進度，以保證工程和順利實施。
●施工階段
負責整個工程的安裝，嚴格抓好施工質量。
積極配合建設方進行設備及土建工程的驗收。
精心編制施工圖預算，做好投資控制。
嚴格按照設備清單采購和生產，嚴把采購質量關。
●試運行階段
提供本工程完善的工程操作維護手冊，包括工程和介紹、工藝的運行過程，設備和操作維護、日常管理及運行記錄等全套資料。
在試運行開始之前，配合建設方對本工程日后管理人員進行上崗培訓。
在建設單位的積極配合下，按時完成本工程的單機試運行工作。
●調試驗收階段
積極組織設備調試,詳細填寫運行記錄。
及時總結調試經驗，優化運行參數。
根據水質條件，合理調整電氣設備運行時間，節約運行成本。
配合建設單位進行環保驗收。