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《建筑给水排水设计规范》(GB50015-2003)
《水处理设备制造技术条件》(JB/T2932-1999)
《污水处理用微孔曝气器》(CJ/T3015.1-1993)
《曝气器清水充气氧性能测定》(CJ/T3015.2-1993)
《双环伞型曝气器》(CJ/T3015.3-1993)
《污水处理用可张中、微孔曝气器》)(CJ/T3015.4-1993)
《水处理用溶药搅拌设备》(CJ/T3061-1996)
《生物接触氧化法生活污水处理器》(JB/T6932-93)
《潜水排污泵》(CJ/T3038-1995)
《电器设备配电设计规范》(GB50055-93)
《机电产品包装通用技术条件》(GB/T1384-92)
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》(GB/50062-2008)
《钢制焊接常压容器》(JB4735-1997)
《碳素结构钢》(GB700-2006)
《产品标牌》(GB/T13306-1991)
《钢制法兰技术条件》(GB/T9124-2000)
《钢制法兰类型与参数》(GB/T9112-2000)
《钢制阀门一般要求》(GB/T12224-1989)
《通用阀门供货要求》(B/T7928-1999)
《阀门的检验与试验》(JB/T9092-1999)
三、设计水量及水质
1、设计水量
根据业主提供的资料,本工程设计处理水量按24m3/d规模进行,即按Q=1m3/h计。
2、废水水质
根据业主提供资料,结合本公司同类工程中的经验,确定综合污水水质水量如表1-1。
表1-1综合污水水质水量一览表
污水
流量
指标
浓度
生活污水
1m3/h
pH
6~9
CODCr(mg/L)
400
BOD5(mg/L)
200
SS(mg/L)
120
NH3-N(mg/L)
40
3、出水水质
排放执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标,其中主要污染物指标如下,如表1-2。
表1-2出水水质水量一览表
处理后出水
6-9
≤50
≤10
≤5
粪大肠菌群数(个/L)
≤103
第二章工艺设计
一、设计原则
1.贯彻执行国家关于环境保护的政策,符合国家的有关法律、法规、规范及标准。
2.根据设计进出水质要求,所选污水处理工艺力求技术先进成熟、处理效果好、运行稳妥可靠、高效节能、经济合理,确保污水处理效果,减少工程投资及日常运行费用。
3.妥善处理污水处理过程中产生的污泥,避免造成二次污染。
4.为确保工程的可靠性及有效性,提高自动化水平,降低运行费用,减少日常维护检修工作量,改善工人操作条件,本工程中所选用的设备为优良名牌设备。
5.为保证污水处理系统正常运转,供电系统需有较高的可靠性,且污水站运行设备有足够的备用率。
6.站区总平面布置力求在便于施工、安装和维修的前提下,使各处理构筑物尽量集中,节约用地。
使污水处理站环境和城镇周围环境协调一致。
7.站区建筑风格力求统一,简洁明快、美观大方,并与其周围景观相协调。
二、设计范围
本工程的设计范围是:
生活污水流入处理站界区始、至全处理工艺出水为止,其内部的各工艺单元的全部内容,其中包括工艺、土建、电气、设备等各专业内容。
三、工艺流程及说明
1、水质特性分析
生活废水有以下主要特征:
⑴有机污染物(CODcr)浓度较高,但生化性较好。
⑵废水的SS高,因此对废水必须进行沉淀处理。
⑶废水排放标准为一级A标,出水必须要消毒。
2、工艺的确定
根据业主对生活废水治理要求,以及环境影响、节约土地等各方面的要求,结合我公司以往生活废水处理的成功经验,决定采用生物处理法。
根据微生物固着状态的不同,生物处理法分为活性污泥法和生物膜法两种。
本设计方案采用“生物膜法”为核心处理单元的工艺方案。
MBR生物膜反应器是膜分离技术和活性污泥生物技术的结合。
它不同于活性污泥法,不使用沉淀池进行固液分离,而是使用中空纤维膜替代沉淀池,因此具有高效固液分离性能,同时利用膜的特性,使活性污泥不随出水流失,在生化池中形成8000-12000mg/L超高浓度的活性污泥浓度,使污染物分解彻底,因此出水水质良好、稳定,出水细菌、悬浮物和浊度接近于零。
生活污水处理后可直接回用,在污水处理方面具有传统工艺不具备的优点。
优点:
(1)出水水质优良、稳定;
(2)工艺简单。
由于膜的高效分离作用,不必单独设立沉淀、过滤等固液分离池;
(3)占地面积少。
处理单元内生物量可维持在高浓度,使容积负荷大大提高,同时膜分离的高效性,使处理单元水力停留时间大大缩短;
(4)污泥排放量少,只有传统工艺的30%,污泥处理费用低;
(5)膜生物反应器可以滤除细菌、病毒等有害物质,可显著节省加药消毒所带来的长期运行费用并扩大污水回用范围;
(6)系统抗冲击性强,适应范围广;
(7)较好的设备化和自动化,管理简便;
(8)模块化设计,易于扩容,可移动式处理。
此外,由于来水水量变化较大,为了保证良好的处理效果,在进入MBR生物膜反应器前有必要设置前处理单元,以均衡来水的水量。
3、工艺流程简图
图1工艺流程示意图
废水
综合调节池
接触氧化池
清水池
鼓风机
水解酸化池
污泥
鼓风
达标排放或回用
MBR膜池
平面格栅
栅渣定期清理外运处理
紫外线消毒
污泥回流
虚框内为MBR膜生物反应器
4、工艺流程论证
生活污水处理系统包括预处理、生物处理、后续处理三个阶段。
1)预处理工段预处理工段的功能:
a、去除水中大量悬浮固体杂质;
b、去除水中大部分动植物油c、收集废水;
d、水量调节;
e、水质调节。
废水的均量、均质对减小污水处理工程规模、降低投资以及保证处理效果都是至关重要的。
生活污水从化粪池自流进格栅井,经过平面格栅去除大量悬浮固体杂质后进入调节池。
综合污水在调节池内对水质水量进行均化。
调节池污水经潜污泵提升至MBR生物膜反应器。
预处理工段处理构筑物有格栅井、调节池。
2)MBR生物膜反应器“水解酸化+接触氧化+MBR膜”生物处理是本工程的核心,主要去除COD、BOD以及污水中的氮和磷。
3)后续处理工段后续处理工段包括紫外线消毒和清水池。
5、各单元工艺形式的选择
(1)格栅井
格栅主要有两个作用:
一是拦截大块漂浮物,防止阻塞潜污泵;
二是拦截较小的漂浮物,避免影响后续处理单元的处理效率。
由于本项目中水量较小,本设计中采用平面格栅。
(2)综合调节池
由于污水来水的性质决定了来水水量具有不均匀性,故设置调节池以均化污水的水质水量,降低冲击负荷对后续处理单元的影响。
调节池内的污泥定期清掏,清掏的污泥经过无害化处理后外运。
(3)MBR生物反应器
MBR生物反应器主要由缺氧区、好氧区、膜分离区、清水箱、操作间、回流泵、紫外线消毒装置组成,污水调节池内的污水由提升泵提升进入生物反应器的缺氧区,污水经过缺氧处理后自留进入到好氧去,通过PLC控制器开启曝气机充氧,由于考虑到中空纤维膜的反洗和再生,本装置将设计为内置式MBR膜组件,该区组要由膜组件、自吸泵、曝气装置组成,曝气池内的污水经MBR膜在自吸泵抽吸下经过紫外线消毒后进入清水箱,浓液返回缺氧池。
反冲洗泵利用清洗池中处理水对膜处理设备进行反冲洗,反冲水由膜内侧向外反冲,污水返回调节池。
通过膜生物反应器内的水位控制提升泵的启闭。
膜单元的过滤操作与反冲洗操作可自动或手动控制。
当膜单元需要化学清洗操作时,关闭进水阀和污水循环阀,启动化洗程序对膜进行化洗。
(4)操作间
操作间与MBR膜生物反应器合并在一起,为一体化装置。
操作间内设回转式鼓风机2台,轮转使用,控制柜也放置在风机房内。
风机的能耗、噪声、振动等指标是人们关注的,因为它们决定着污水处理成本及对周边环境的影响,为此经过经济技术性比较,选用HD-40S型回转鼓风机。
紫外线消毒装置、膜自吸泵、膜反冲洗泵、在线清洗装置等设备都设置在操作间内。
6、自动控制
整套系统污水设备由自动和手动两种控制功能,系统平时自动运行,即根据生活污水调节池液位的高、低联锁停、启该装置,装置配备的所有设备均可自动运行;
当出现故障时,能报警。
自动控制要求包括:
1)两台风机一用一备,风机既可联动,又可分动;
两台风机分别自带压力表;
设备停运时间超过10小时时,风机要定时间歇启动(每4小时启动一次,一次运行半小时)
2)调节池内设两台提升泵,两台提升泵一用一备,交替运行,污水池液面在高位时自动启动,低位时自动停泵,警戒水位两台同时启动,两台水泵既可联动,又可分动。
3)由于本设计污泥量较小,污泥回流泵手动控制进行污泥回流。
4)风机、水泵配备自动检测报警系统,并配过流、过压和缺相保护电路。
5)MBR采用间歇的运行方式,自吸泵抽吸11~13分钟,停止2~3分钟,可有效防止膜孔堵塞,保证膜分离长期、稳定的运行。
7、各单元工艺之间的联系和协同作用
在污水处理的工艺流程中,各单元具有不同的去除对象,但是又相互协调。
首先生活污水从化粪池自流进格栅井,经过平面格栅去除大量悬浮固体杂质后进入调节池。
在调节池内对污水进行水量水质的调节。
调节池有效的防止了水量冲击负荷对后续处理单元的影响。
污水经潜污泵的提升进入MBR膜生物反应器,首先进入水解酸化处理单元,污水经过水解酸化处理后,悬浮物和各类有机污染物被部分去除,污水的可生化性得到有效改善,提高了后续处理单元的处理效率。
而后污水自流进入接触氧化处理单元,在该单元内,有机污染物在好氧微生物的作用下被有效去除。
好氧池的污水自流进入MBR膜池,去除水中的悬浮物并进一步降解水中的有机物等,膜池出水由自吸泵抽吸后经紫外线消毒后进入清水池,清水池的水可达标排放或回用。
8、设备选型对运行维护的影响
(1)水泵的选择
废水提升泵选用潜水泵。
潜水泵安装操作方便,简化土建结构,降低工程造价,并且运行管理方便,安全可靠。
(2)风机的选择
风机选用高效节能、噪声较低的回转式鼓风机。
(3)膜自吸泵
MBR膜自吸泵选用轻型不锈钢自吸泵。
(4)MBR膜
MBR膜选用国产名牌中空纤维膜。
9、节能问题
污水处理在保证合理设计的前提下尽量减少提升次数,提升泵选择的扬程、流量适当,风机采用高效节能的回转式鼓风机。
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