生活污水处理方案设计工程概况本污水处理站为镇区处理生活污水。 项目设计依据、原则和范围2.1 设计依据 《城镇污水综合排放标准》(GB81918-2002)； 《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002) 《建设项目环境保护设计规定》(1997)； 《建设项目环境保护设施竣工验收管理规定》(1994)； (10) 《村庄整治技术规范( GB50445－ 2008)》 (11) 《农田灌溉水质标准》 GB5084-2005)2．2 设计原则 污水处理工艺应因地制宜并力求技术先进可靠、经济合理、高效节能、易于维护管 积极稳妥地采用新技术，在合理利用资金的同时，充分利用先进技术和设备以提高 污水处理水平与效率。 设计中必须充分考虑小区污水的特点，处理设施能适应较大的水量变化。在机械化、自动化程度方面，要从实际出发，根据需要和可 能及设备的供应情 况，妥善确定 设计应适当注意美观和绿化，其美化的方式和周围地区的环境相协调。 污水处理站内工程的工艺及方案设计，不包括化粪池和场外污水管线 设计进水水质 由于各乡镇均为生活污水，确定本污水处理工程进水水质指标为: 指标 COD mg/l mg/l)NH3-N (mg/l) PH 进水水质. 450 250 250 40 设计出水水质本设计中污水经过格栅、调节池、生物集成处理设备后，最终处理出 水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》 (GB1891&2002) 排放标准的要求，即:指标污 污泥回流 COD (mg/l) BOD5 (mg/l) SS mg/l)进水 NH3-N (mg/l) PH 180(mg/l) 出水水质 5010 废水处理工艺方案4.1 水质特性分析 根据进水水质和出水水质要求，废水具有以下特征： 污水中可滤残渣含量较高，这些残渣若不经处理直接进入生化处理系 统，会在生化系统 中积累而占据大量池容， 使池容不断减少最终导致 系统完全失效。同时，去除对生物处 理过程有抑制作用的物质，减小 生物反应的负荷，改善生物反应的条件，对处理系统正 常运行，降低 运行费用都是必不可少的一步。 4.2 废水的预处理 421 去除部分不可生化降解的物质，均和水质和水量 此处的预处理主要有格栅，预曝气调节池。通过这一过程，可有效去 除废水中不可生物 降解或难于生物降解的有机物，均和水质和水量保 证后续处理的正常进行。 4.2.2 预处理后的废水水质特性 预处理后废水水质如下表 预处理后各污染物配比 PH COD BOD SS 污染物名称100 7.0 污染物浓度200400 预处理后废水水质各污染物配比如下表所示 项目 BOD/COD5 0.5 数值 经预处理后的废水BOD5/COD=0.5，可以使用生化处理的办法，同时 该水SS 较高，故在膜生物反应器前设立兼氧 4.3工艺流程 出水.4.4 工艺流程描述 生活污水、生产废水通过地沟汇集进入污水处理界区，首先通过人工格栅去 除水中的4mm以上的杂物，以减少后续处理负荷和保护 后续处理设备（泵）。 格栅挡住的杂物定期清理。 生活污水、生产废水并非24小时/天均匀排放，但为了减少工程 投资、满足后续生化处理设施的要求，废水处理系统是按 24 小时/天 连续运行设计，因此需设置调节池均衡水量，同时在池内设空气搅拌， 一方面均 衡水质，同时对废水进行预曝气处理，防止SS 在池内沉淀。 废水的处理出水对氨氮要求较高，氨氮废水的处理一般有物化和 生化两种方 物化法分为氯化法、磷镁沉淀法、离子交换法、汽提法和吹脱法。氯化法是通过 投加足够量的氯使废水中的 NH3 氧化成氮气，此法处理费用高，一般用于 给水的处理。磷镁沉淀法尽管氨与磷、镁生产 一种沉淀复盐可作为肥料使用，但 肥料的售价仍补偿不了磷酸的价格。 离子交换法是选用对氨离子有很强选择性的 沸石作为交换树脂， 从而 达到去除氨氮的目的，但对于高浓度的氨氮废水，离子交换法会使树 脂再生频繁 而无法操作，且再生液仍为高浓度氨氮废水需再处理。汽 提法是用蒸气将废水中 的游离氨转变为氨气逸出， 逸出的氨气可以回 一般用于处理高浓度氨氮废水；吹脱法则是用空气从废水中将氨 一般用于处理中等浓度氨氮废水； 但这两种处理方法运行成 本较高。 生化法处理成本较低，只需控制一定的条件（如 pH、DO 和有机物 浓度），运行 管理较为方便。 本方案根据该废水的特点选用先进的膜生物处理技术（ MBR ），优点 如下： 通过反硝化脱氮可彻底消除氮对环境的影响。 该废水中含有大量的氨氮，在硝化过程会产生大量的 H+，而当废水 下降，抑制硝化过程的 pH 中的碱度不能满足硝化反应的需要，会使 彻底进行，一方面引起N02—（还原物）的累积，造成出水 CODcr 值偏高（理论上1mg/l NO2 —造成1.143 mg/l CODcr），另外会引起 NH3—N 不能彻底的去除， 造成 NH3—N 超标，因此必须补充投加一 定量的碱 以满足硝化过程的需要， 而反硝化过程产生的碱度可补偿硝 化过程消耗的一半的 碱度，可减少后续的硝化过程补充投加的碱量， 节省处理的运行费用。 反硝化过程可以利用硝化过程中产生的 N03―、NO2—离子中化合态 的氧去氧化 废水中的有机物， 减少后续的硝化过程的曝气量， 可节省 处理的运行费用。 本方案中的生化工艺采用先进的膜生物处理技术（ MBR），该工艺技 术特别适 用于有机浓度高、处理要求高的食品、有机化工、医药及畜 牧等行业的废水处理 以及中水回用处理。 MBR 技术以与活性污泥法 相同的处理原理去除废水中的有 不同的是活性污泥法在沉淀池进行固液分离，而 MBR 装置则是通过膜分 离单元将清水直接抽出。 MBR池由于污泥浓度高，抗水质变化能力强。 4.5 MBR 工艺原理介绍 膜与生物处理工艺结合的膜生物反应器研究迄今已逾 30 年了，MBR 的商业应用也有 20 年的历史了。 1969 年，美国的Smith 首次报道了美国Dorr-Oliver 公司把活性污泥 法和超滤 工艺结合处理城市污水的方法。 该工艺最引人瞩目的是用膜 分离技术取代常规活 性污泥二沉池， 用膜分离技术作为处理单元中富 集生物的手段， 而不是采用常规 的回流循环来增加曝气池中微生物的 浓度。它是用一个外部循环的板框式组件来 实现膜过滤的。 在生活污 水处理中，获得了极佳的处理效果，BODv 1mg/L,COD=20〜30mg/L, 系统处理能力为10〜100m3/d。另一个早期的报道 Hardt等人，在 1970 年用一个 10L 的好氧生物反应器处理合成废水，流程中 用一个 死端超滤膜来实现泥水分离，其中的MLSS 浓度高达30000mg/L,是 规好氧系统公司Dorr-Oliver。98%去除率为COD, m-2/h -7.5L 膜通量23 60年代还开发了另外一种膜处理工艺 MST(Membrane Sewage Treatment)。在该系统中，污水进入悬浮生长的生物膜反应器中，并 通过超滤膜 组件的抽吸作用连续出水。 进出口压力分别为 345KN 172KN m-2，膜通量为16.9L m-2/h。尽管这些工艺取得了良好的出水水质， 但由于当时膜技术发展相对落后， 膜材料种类少，价格昂贵， 使用寿命短，限制 了该工艺的长期稳定运 行，污水膜生物反应器仍然处于初级研究阶段。 1970 年美国的Dorr-Oliver 公司和日本的Sanki-engineering 有限责任 公司达 成协议，使得该工艺首次进入日本市场。 80 年代以后，随着 膜制造技术的发展、 膜分离工艺的完善、 膜清洗方法的改进和污水厂 出水水质要求的提高， MBR 始在污水处理行业得到应用。1989 日本政府联合许多大公司共同投资进行了为期 年的“90年代水复 兴计划(Aqua Renaissanee Programme9) 科研项 目，其目的是寻求 满足长期水量需求， 解决水污染问题和从污染物中获取能量。 特别是 开发一种膜技术与生物反应器相结合来处理工业和城市污水， 出水水质好，适用于污水回用的工艺。今天，日本已经有数家公司提供成套产品， 应用于家庭污水处理和回用以及废水中 COD、 NH3-N 较高的工业领域。 MBR (膜生物反应器)工艺的工作原理：首先通过活性污泥来去除 水中可生物降解 的有机污染物， 然后采用膜将净化后的水和活性污泥 进行固液分离。 本工程使用的膜为中空丝膜，膜的孔径在 0.4 卩m左右，能够截留住 活性污泥以 及绝大多数的悬浮物， 取得清澈的出水。 为了使得膜能够 连续长期稳定的使用， 在中空丝膜的下方以一定强度的空气不断对膜 进行抖动， 既起到为生物氧化供氧 作用， 又防止活性污泥附着在膜的 表面造成膜的污染。 4.6 MBR膜特点: 良好的机械强度：461 滤膜的机械强度大小反映了膜丝抵抗断丝的能力，断丝使超滤膜失去 分离性能， 是评价超滤膜质量优劣的一项重要指标。 机械强度由膜丝 的断裂强度和断裂伸长 率来表征。 中心通过配方和工艺的改进，使得 膜产品具有良好的断裂强度和断裂 伸长率， 使用中不易出现断丝现象。 中空纤维帘式膜组件尺寸示意图462 良好的亲水性： PVDF 中空纤维超滤膜经过特殊的亲水化处理，膜丝具有永久亲水性 能。水解触 角由未改性前的 79〜90 ?7X 为30〜35 ?0X,同时提 高膜丝的耐污染性能。得 到高的水通量，可在较低的跨膜压力下， 亲水性膜与非亲水性膜的抗污染示意图 4.6.3 过滤精度高 本中心中空纤维超滤膜具有均匀的 0.05 卩m的小孔，可以除去微生物、 胶体、 藻类以及其他引起浑浊的物质。所有组件经过泄漏测试以确保 没有超过孔径大小 的微粒通过。 超滤中空纤维膜断面孔结构 4.6.4 运行管理方便 传统的好氧活性污 泥处理工艺， 在高污泥负荷的情况运行会出现污泥膨胀现象， 使得泥 水难于分离导致系统不能 正常运行、 出水不达标。 工艺是用膜抽吸作 用来进行泥水分离，不会发生污泥膨 胀影响 MBR 系统的正常运行和出水水质，因此运行管理极为方便。 MBR 地面积小4.6.5 传统的活性污泥工艺的活性污泥浓度一般在3000〜 5000mg/l，而 MBR工艺的活性污泥浓度一般在 8000〜12000mg/l,且不需生化沉淀 池，故大大 减少了占地面积和土建投资， 其土建占地约为传统工艺的 1/3。 4.6.6 处理水质稳定 中空丝膜能够截留几乎所有的微生物， 尤其是针对难以沉淀的、 增殖 速度慢的微 生物，因此系统内的生物相极大丰富，活性污泥驯化、增 量的过程大大缩短， 理的深度和系统抗冲击的能力得以加强，处理 水质稳定。 4.6.7 具有很好的脱氮效果 MBR 系统有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖，系统硝 化效率得以 提高。 4.6.8 膜分离使污水中的大分子难降解成分，在体积有限的生物反应器内有 足够的停留 时间， 大大提高了难降解有机物的降解效率。 反应器在高 容积负荷、低污泥负荷、 长泥龄下运行，可以实现基本无剩余污泥排 469动力消耗低 中空丝膜所需的吸引压力仅为—0.1 0.4公斤/cm2 左右，动力消耗 膜生物反应器易于一体化，易于实现自动控制，操作管理方便；的工艺过程如下：MBR MBR池WW 10 (mg/l)率去除 50
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