【正文】 ............................... 27 環(huán)境效益 ............................................................................................. 27 結(jié)論 .............................................................................................................................. 28 參考文獻 ...................................................................................................................... 29 致謝 .............................................................................................................................. 31 1 1 設計背景及資料 隨著城市人口的增加 ， 人民生活水平的城市 居住小區(qū)建設向著以下 2 種趨勢 ：居住小區(qū)規(guī)模越來越大 ， 配套設施越來越完善 ， 高檔住宅小區(qū)越來越遠離市區(qū) ，選址于風景優(yōu)美的郊區(qū)。 生物接觸氧化法是介于活性污泥法和生物濾池二者之間的污水處理技術(shù)， 具有較高的容積負荷，運行管理簡單，水質(zhì)水量驟變有較強的適應能力，污泥產(chǎn)率低等優(yōu)點。污水與生物膜接觸后，污染物被微生物吸附轉(zhuǎn)化，污水得到凈化。 本工藝設計針對某小區(qū)處理量為 500m3/d 的廢水處理站，通過仔細調(diào)研相關資料，針對其水量水質(zhì)特征，以及綜合對比國內(nèi)外污水處理工程采用的相關處理技術(shù)，采用生物接觸氧化工藝處理。 1 本科畢業(yè)設計 500 m3/d 居民小區(qū)生活污水處理 工程初步設計 學院 環(huán)境科學與工程學院 專業(yè) 環(huán)境科學 年級班號 2021 級 （ 2） 班 學 號 3111007399 學生姓名 連凱濱 指導教師 管秀娟 2021 年 6 月 1 設計總說明 由于城市化的發(fā)展，小區(qū)等人口聚居地都向著郊區(qū)這些市政建設落后的地區(qū)轉(zhuǎn)移，因此在這樣的聚居地建設小型污水處理站就顯得相當有必要了。小區(qū)生活污水水質(zhì)各類指標都處于中端水平，但所含的懸浮物和有機物如果不經(jīng)處理直接排入水體中，因此必須經(jīng)過處理達標后方能排放。 生物接觸氧化工藝屬于生物膜法的一種，其原理利用附著生長在濾料上的微生物形成生物膜。生物膜法對水質(zhì)、水量變化適應性較強，污染物去除效果好，是一種被廣泛利用的生物處理方法 ，經(jīng)處理后可 同時滿足 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》（ GB189182021）一級 A 標準及廣東省地方標準《水污染物排放限值》（ DB44/262021） 。該工藝已經(jīng)成功運用于工程實踐，具有 一定 的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。大型的居住小區(qū)在投入使用后將排放大量的生活污水 ，生活人口密度大，地處郊區(qū)，通常其周邊沒有可利用的市政污水系統(tǒng) ， 要做到治理污染改善環(huán)境，環(huán)境效益和經(jīng)濟效益統(tǒng)一 ， 就顯得尤為重要，故在小區(qū)內(nèi)建設一個生活污水處理站，直接達標排放，就有一定存在意義了 。 污染特性 小區(qū)產(chǎn)生的生活污水的水質(zhì)，各類指標都處于中端水平，但所含的懸浮物和有機物如果不經(jīng)處理直接排入水體中，會大量消耗水中的溶解氧，使水體水質(zhì)惡化；氨氮等植物營養(yǎng)元素的排入使得水體中的藻類植物瘋狂生長，造成水體富營養(yǎng)化，進一步惡化水質(zhì) [1]。由于小區(qū)生活污水中含大量的碳水化合物和其他雜物，同時污水的水質(zhì)和水量在 24h 內(nèi)變化較大，為了防止設備的堵 2 塞，降低生物處理設施的負荷和穩(wěn)定生物 處理工藝的處理效果，一些物理方法（如格柵、調(diào)節(jié)、撇渣、沉淀、氣浮等）和化學方法（如絮凝）也常常與生物處理工藝結(jié)合使用，作為生物處理前處理。 化學法 常用于處理生活污水的化學法主要有混凝沉淀，此法一般作為廢水的預處理，也可作為廢水的最終處理。 生化法 根據(jù)城市生活水質(zhì)特點可知其具有較好的可生化性，在有機物含量、有機元素種類和 pH 值等方面都比較適合采用生物法進行處理，因此目前在生活污水處理技術(shù)的選擇上，生物法是經(jīng)濟有效的處理方法。 傳統(tǒng)活性污泥法 傳統(tǒng)活性污泥法由曝氣池、沉淀池、污泥回流系統(tǒng)組成，它是水體自凈的人工強化過程。曝氣池是系統(tǒng)的主要生物反應器。曝氣設備不僅能給混合液充氧，而且能夠使混合液得到足夠的攪拌而呈懸浮 狀態(tài)，使有機物、氧氣同微生物充分接觸和反應。 傳統(tǒng)活性污泥法由于受到曝氣設備充氧能力的限制，難以滿足中、高濃度有機廢水對氧的需求，且存在構(gòu)筑物占地面積大、處理流程長、基建投資和運行費用高、容易發(fā)生污泥膨脹等問題，一般運用于中、高濃度有機廢水處理的往往是它的變形工藝：如深井曝氣法、 AB 法等等。污水和生物膜接觸后，溶解的有機物被微生物吸附后，進一步被微生物氧化分解，轉(zhuǎn)化為 H2O、 CO NH3 和微生物的細胞物質(zhì)，污水得到凈化，老化的生物膜隨出水流入二沉池被去除。生物膜凈化機理見下圖： 活性污泥法基本流程剩余污泥回流污泥空氣出水 二次沉淀池曝氣池進水圖 1 活性污泥法基本工藝流程 4 生物膜法與傳統(tǒng)活性污泥法相比，有以下特點 [5]： ① 微生物相多樣化，生物的食物鏈長，并有存活世代時間較長的微生物，有良好的脫氮效果； ② 微生物數(shù)量多，處理能力大，凈化功能強； ③ 污泥沉降性良好，易于固液分離；剩余污泥量少，降低污泥處理與處置費用； ④ 耐沖擊負荷，對水質(zhì)、水量變動具有較強的適應性，并能處理低濃度的污水； ⑤ 減少污泥膨脹問題，易于運行管理。 其中生物接觸氧化工藝，對處理小水量效果很好。在填料上布滿生物膜，污水與生物膜廣泛接觸，在生物膜上微生物 的新陳代謝的作用下，污水中有機污染物得到去除，污水得到凈化。 生物接觸氧化工藝中微生物所需的氧常通過鼓風曝氣供給，生物膜生長至一定厚度后，近填料壁的 微生物 由于缺氧而進行厭氧代謝，產(chǎn)生的氣體及曝氣形成的沖刷作用會造成生物膜的脫落，并促進新生物膜的生長，形成生物膜的 新陳代謝 ， 脫落 的生物膜將隨出水流出池外。 生物接觸氧化工藝，容積負荷高，占地相對較小，抗沖擊負荷，可間歇運行。無污泥膨脹問題。需定期反洗，產(chǎn)水率低。 其基本流程圖如下圖 氧化溝的工藝特點有： 圖 3 卡魯塞爾氧化溝 6 ① 簡化了預處理。 ② 因在流程中省略了初沉池、污泥硝化池，有時還省略二沉池和污泥回流裝置，節(jié)省了占地面積。 該工藝的缺點是脫氮的效果一般，對于高濃度含氮的屠宰廢水，脫氮可能達不到排放要求。完整的 CASS 工藝運行周期分為四個階段：曝氣階段 沉淀階段 潷水階段 閑置階段。每個 CASS 池由 3 個區(qū)域組成：生物選擇區(qū)、兼氧區(qū)及主反應區(qū)。進入反應器的污水和從主反應區(qū)內(nèi)回流的活性污泥（回流量約為日平均流量的 20%）在此相互混合接觸。在生物選擇區(qū)內(nèi)，通過主反應區(qū)污泥的回流并與進水混合，不僅充分利用了活性污泥的快速吸附作用而加速對溶解性底物的去除并對難降解有機物起到良好的水解作用，同時可使污泥中的磷在厭氧條件下得到有效的釋放。在生物選擇器中，污泥回流液中存在的少量硝酸鹽氮可得到反硝化，反硝化量可達整個系統(tǒng)反硝化量的 20%左右。 兼氧區(qū)不僅具有輔助厭氧或兼氧條件下運行的生物選擇區(qū)對進水水質(zhì) 水量變化的緩沖作用，同時還具有促進磷的進一步釋放和強化氮的反硝化作用。運行過程中，通常將主反應區(qū)的曝氣強度以及曝氣池中溶解氧強度加以控制，以使反應區(qū)內(nèi)主體溶液處于好氧 7 狀態(tài)，保證污泥絮體的外部有一個好氧環(huán)境進行硝化；活性污泥結(jié)構(gòu)內(nèi)部則基本處于缺氧狀態(tài)，溶解氧向污泥絮體內(nèi)的傳遞受到限制，而較高的硝酸鹽濃度（梯度）則能較好地滲透到絮體內(nèi)部，有效地進行反硝化，從而使主反應區(qū)中同時發(fā)生有機污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。 第一階段是，污水中的溶性大分子有機物水解為溶性小分子有機物。水解形成的溶性小分子有機物被產(chǎn)酸細菌作為碳源和能源，最終產(chǎn)生短鏈的揮發(fā)酸，如乙酸等。產(chǎn)甲烷的反應由嚴格的專一性厭氧細菌來完成，這類細菌將產(chǎn)酸階段產(chǎn)生的短鏈揮發(fā)酸 (主要是乙酸 )氧化成甲烷和二氧化碳。 人工生態(tài)系統(tǒng)利用種植水生植物、養(yǎng)魚、鴨、鵝等形成多條食物鏈。如果在各營養(yǎng)級之間保持適宜的數(shù)量比和能量比，就可建立良好多生態(tài)平衡系統(tǒng)。穩(wěn)定塘污水處理系統(tǒng)具有基建投資和運轉(zhuǎn)費用低 、維護和維修簡單、便于操作、能有效去除污水中的有機物和病原體、無需污泥處理等優(yōu)點，在我國，特別是在缺水干旱的地區(qū)，是實施污水的資源化利用的有效方法，所以穩(wěn)定塘處理污水近年來成為我國著力推廣的一項新技術(shù)。 華南碧桂園已經(jīng)成功開發(fā)了包括： 紫翠苑 、 碧翠苑 、芳翠苑、漾翠苑、 疊翠苑 、 錦翠苑 B 區(qū)、翡翠苑 B 區(qū)翠宏臺空中花園等 8 個洋房小區(qū)以及怡翠苑、 景翠苑 、 雅翠苑 、盈峰翠庭、翡翠苑 A 區(qū)、翠云山、錦翠苑 A 區(qū)、映翠桃園、翠山藍天等別墅組團。 設計原則 嚴格 執(zhí)行國家及地方的現(xiàn)行有關環(huán)保法規(guī)及經(jīng)濟技術(shù)政策。 本著技術(shù)上先進、安全、可靠，經(jīng)濟上合理可行的原則， 盡量采用技術(shù)成熟、流程簡單、處理效果穩(wěn)定的廢水處理系統(tǒng) 。 在總圖布置方面， 充分利用現(xiàn)有條件，因地制宜，少占用地；同時 保證使污水處理設施與周圍環(huán)境協(xié)調(diào)一致，不會影響環(huán)境美觀。同時也要考 慮設備的耐用性，以保證長時間免維修正常使用。 設計依據(jù) 《中華人民共和國水污染防治實施細則》（ 1989 年 7 月） 《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》 （ GB189182021） 《室外排水設計規(guī)范》（ GBJ1487） 廣東省地方標準《水污染物排放限值》（ DB44/262021） 《城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和設備設計標準》（ CJJ3189） 10 《污水再生利用工程設計規(guī)范》（ GB/T503352021） 《工業(yè)企業(yè)噪聲控制設計規(guī)范》（ GBJ8785） 《給水排水工程結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》（ GBJ6984） 設計水量 污水 產(chǎn)生量為 500m3/d。 平均流量： （ 24h 計）。污水中的主要污染物為 BOD5， CODcr， NH3N 和 SS 等，根據(jù)污水排放標準：處理出水需達到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準》 GB189182021 二級標準水質(zhì)要求 [7]，項目 進出 水水質(zhì) 如 表 所示 。污水處理工藝的選擇與污染物所要達到的去除效率密切相關，因此首先需要分析各種污染物的去除機理和所能達到的去除程度。在活性污泥和污水接觸的初期，會出現(xiàn)很高的 BOD5 去除率，這是因為污水中的有機顆粒和膠體被絮凝和吸附在微生物表面，從而被去除。溶解性有機物直接進入細胞內(nèi)部通過代謝分解作用，一部分合成新的細胞物質(zhì)，一部分分解以獲得細胞合成所需的能量。通過控制污泥負荷在 BOD5/㎏ MLSS SS 的去除 處理出水中懸浮物濃度不僅涉及到出水 SS 指標，出水中的 BOD CODcr等指標也與之有 關。因此，控制出水 SS 指標是最基本，也是很重要的。 初沉池可以作為預處理使用，去除污水中的無機顆粒和大直徑有機顆粒；二沉池作為生物法處理的后續(xù)處理，去除活 性污泥絮體。 NH3N 的去除 在屠宰廢水中， 氨氮主要以氨態(tài)氮及有機氮形式存在，這兩種形式的氮稱為凱氏氮，用 TKN 表示，而硝基氮（包括硝酸鹽和亞硝酸鹽）含量較少，這些不同形式的氮統(tǒng)稱為總氮。 發(fā)生的生化反應包括： 硝化反應： 2NH3+3O2 → 2HNO 2+2H2O 2HNO2+ O2 → 2HNO 3 反硝化反應： 6NO3 –＋ 5CH3OH → 5CO 2+3N2+7H2O+OH 硝化和反硝化反應過程中的控制要點有： ① 硝化反應為需氧反應，因此，系統(tǒng)內(nèi)的溶解氧濃度必須維持在 2mg/L左右； ② 硝化菌比增長速率低、世代周期長，如果系統(tǒng)的污泥齡短，那么硝化菌來不及增殖就從系統(tǒng)中排出，因此要求系統(tǒng)污泥齡大于硝化反應所要求的污泥齡，也就是說系統(tǒng)要維持在較低的污泥負荷下運行，培養(yǎng)出足夠數(shù)量的硝化細菌； ③ 硝化