环保技术之某窑炉生产区生活污水处理

一、项目概况

广东某保窑炉生产车间由于生产的需要，在员工生活区产生一定量的生活污水。

本公司受业主委托，本着专业和负责的态度，按照国家相关的排放标准，根据给排水有关设计依据，结合本公司所做的污水处理工程经验，对项目做出以下的技术方案，以供业主决策、参考以及有关部门决策、实施。

针对该项目中预计的污水水质特点，其性质属于综合生活污水，本方案拟采用常规的”A/O生物接触氧化法”作为主要工艺。该处理工艺较为简单，操作运行方便，日常费用低廉，出水稳定。考虑到生活区内周边环境和卫生问题，故该生活污水处理工程决定采用全埋地式结构，上部覆土，可种植花木、草坪，进一步美化环境。主体设备采用优质的钢结构的箱体。

二、方案设计

2.1 设计原则

本设计严格遵守国家环保、质检、安监等部门各项规范规程，符合装置到位、安装规范、净化达标三个标准。

2.1.1 所选方案工艺成熟可靠、技术先进,在确保达标排放的前提下，做到操作简单、运行维护方便，投资省；

2.1.2 根据环境法规要求、技术规范及标准作为设计指导，遵守相关法律法规及排放标准；

2.1.3 操作维护简便，设计采用PLC全自动程序控制，有效监测和控制设备的日常运行，减轻操作人员的劳动强度。

2.1.4 全面规划，合理布置，有效利用现场条件；

2.1.5 注意处理设备布局与周边环境协调，避免和减少对周围环境造成二次污染；

2.2 设计依据

2.2.1 建设单位提供的项目基础资料和项目环评 告等资料。

2.2.2 《污水综合排放标准》（GB8978-1996）

2.2.3 城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）

2.2.4 广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44/26-2001）

2.2.5 《低压配电装置及线路设计规范》（GB50054-92）

2.2.6 《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）

2.2.7 《室外排水设计规范》（GB50014-2006）(2014年版)

2.2.8 《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）(2019年版)

2.2.9 《地下工程防水技术规范》（GB 50108-2008）

2.2.10 《建筑结构荷载设计规范》（GB50009—2001）

2.3 设计范围

2.3.1 从污水处理格栅井开始到处理设备的排放口为止。

2.3.2 污水工程的工艺流程，工艺设备选型，工艺设备的结构布置，电气控制说明等设计工作。

2.3.3 污水处理工程的主体设备工艺结构，设备的施工、安装、调试等工作。

2.3.4 污水工程的动力配线，由业主将主电引至污水工程的配电控制箱，配电分配箱至各电器使用点将由我公司负责。

2.3.5 不包括废水的收集管 及废水排出界区的外排水管 。

2.4 设计水质水量

本污水处理系统的污水主要来自于办公区生活污水，食堂的经过隔油处理后的污水。

2.4.2 污水性质

综合生活污水。

2.4.3 污水水量

根据业主提供的项目基础资料和环评 告中的数据，项目平均水量为20m3/d，考虑到污水排放水量在时间上的不均匀性，本方案按照1.5m3/h生活污水处理运行来设计。

2.4.4 污水进水、出水水质（参考一般生活污水水质）

污水排放标准标准

2.5 处理工艺

2.5.1 水质情况分析

1）本项目污水时间分布不均匀，水质、水量变化较大（Kz=2），因此项目设计必须考虑增设调节池以均衡水质水量。

2）本项目污水为生活污水，B/C大于0.5，可生化性好。

3）根据环保部门要求，本项目污水对氨氮有处理指标，因此所选择的工艺能够满足去除氨氮要求。

2.5.2 工艺思路

根据上述污水水量水质分析，我公司选择工艺思路如下：

1）项目设计工艺采用成熟可靠的A/O生物接触氧化法作为主要处理工艺，同时还有格栅拦截、沉淀池沉淀、消毒片消毒等其他辅助工艺。

2）污水首先经过细格栅然后静置，将污水中的细小颗粒和杂物以物理分离，均衡水质，避免后续工艺中的管路堵塞，降低处理负荷；然后污水通过A/O生物接触氧化法，有效分解污水中的有机污染物，同时利用好氧硝化缺氧反硝化过程去除氨氮；生化池出水进入到二沉池，合理设计的二沉池能够有效地实现固液分离；最后二沉池出水经过消毒处理后，确保污水各指标达标，然后排放。

2.5.3 污水处理工艺流程

污水经过机械格栅拦截杂物和大颗粒物后，进入到调节池。设置调节池的目的是调节由于污水水质水量在时间上的分配不均匀，避免后续处理收到过大的水量、浓度冲击，池底装有穿孔曝气管，通过间隙曝气来防止污水中的悬浮物沉淀。污水由提升泵提升至生化池里进行处理。

本项目污水属于生活污水类，其有机成分较高，B/C ≈ 0.5，可生化性好，所以采用生物法为主要工艺是最为经济、效果稳定的选择。由于生活污水的特性，其有机成分中有机氮含量较高，导致的是在好氧生化过程中，有机物被生化降解，其有机氮将会以氨氮的形式释放的水体中。如何去除氨氮是处理工艺的关键。而采用A/O生物接触氧化工艺，通过合理控制能够有效去除氨氮指标。污水经提升泵提升至A级生化池，由于污水中有机物浓度较高，在没有曝气的状态下，微生物处于缺氧状态，以兼性微生物为主，它们在分解污水中的有机物，其中有机氮转化为氨氮，同时利用有机碳源作为电子供体，将NO2—-N、NO3—-N转化为N2，微生物还会利用部分有机碳源和氨氮合成新的细胞物质。在A池中，有机物不但能够得到一定程度的降解，利于后续的O池的氧化分解及硝化作用，降低有机负荷，还有微生物通过反硝化作用，降低水体中的氮的浓度。经过A池的生化作用后，污水中的有机物仍有不少，且氨氮含量较高，所以污水需要进入到O池作进一步的氧化分解。

污水自流到O池，O级生化池的处理依靠自养型细菌（硝化菌）完成，它们除了利用空气中的氧气氧化分解污水中的剩余有机物外，还有利用有机物分解产生的无机碳源或空气中的二氧化碳作为营养源，将污水中的氨氮转化为NO2—-N、NO3—-N。O池出水一部分进入沉淀池进行沉淀，另一部分回流至A池进行内循环，以达到反硝化的目的。在A池和O池中均安装有填料，整个生化处理过程依赖于附着在填料上的多种微生物来完成的。在A池内溶解氧控制在0.5mg/L左右；在O池内溶解氧控制在2mg/l以上，气水比@15:1。

O池一部分混合液回流进入A池，；一部分流入沉淀池，进行固液分离。

沉淀池固液分离后的出水自流进入消毒池，用固体氯片消毒后即可直接排放。

沉淀池沉淀下来的污泥由气提装置，一部分提升至A池，进行内循环；一部分提升至污泥池；污泥池内的污泥定期采用粪车外运处理。

2.5.4 污水处理流程图如下

污水处理工艺流程图

2.5.5 污泥处理

本污水处理工艺中，设有污泥消化系统，产生的污泥量较少，且加上若用机械浓缩脱水处理污泥，其投资费用较大，所以本方案设计污泥经过简单重力浓缩后，由人工定期抽走外运。

三、处理工艺设施说明

3.1 格栅井

由于生活污水中有较多的悬浮物固体及塑料袋、纸片、木块等杂物，为了保护水泵及保证处理系统中管路不被堵塞，需要在调节池前设置格栅井。

格栅采用人工格栅。尺寸为1000mm×700mm×1200mm，采用钢筋混凝土结构，置于调节池前端。

3.2 调节池

由于生活污水在不同时间段，水质水量的变化很大，调节池的设置，能充分平衡水质、水量，提高整个系统的抗冲击性能减少处理单元的设计规模，而且有利于降低运行成本和水质波动带来的影响。在调节池内设置穿孔曝气管，空气搅拌能防止发生沉淀现象,同时可以起到污水混合，水质均衡的作用。池中设置液位自动控制装置，水泵将根据液位自动开启。

调节池设计水力停留时间8小时，有效容积12m3，池体尺寸为2.5米×2米×2.5米，采用钢筋混凝土结构。池内设二台潜水排污泵，一用一备。

3.3 厌氧池

厌氧处理是利用厌氧菌的作用,去除废水中的有机物,通常需要时间较长.厌氧过程可分为水解阶段、酸化阶段和甲烷化阶段.水解酸化的产物主要是小分子有机物。

厌氧池停留时间为8h，有效容积12m3，外形尺寸为2.5米×2米×2.5米，采用钢结构防腐，厌氧池中装有高效立体弹性填料，底部装有穿孔曝气管，定时进行曝气搅拌，使泥水充分混合。

3.4 缺氧池

对于一般可生化性较好的污水，在有稳定的处理效果和节省投资的要求下，采用生物膜法是个比较适当的选择。

由于生活污水中含有的有机氮较多，在降解过程中会以氨氮的形式出现，氨氮指标会升高而导致排放不达标，所以在好养段接触氧化池前增设一个缺氧池，利用回流的混合液中带入的硝酸盐、亚硝酸盐和进水中的有机物碳源进行反硝化，使进水中NO2—、NO3—还原成N2达到脱氮作用，在去除有机物的同时降解氨氮值。

缺氧池停留时间为8h，有效容积12m3，外形尺寸为2.5米×2米×2.5米，采用钢结构防腐，缺氧池中装有高效立体弹性填料，底部装有穿孔曝气管，定时进行曝气搅拌，使泥水充分混合。

3.5 接触氧化池

污水经缺氧池处理后，自流进入接触氧化池，从而进入接触氧化阶段。

接触氧化池是一种生物膜法为主，兼有一定量活性泥的生物处理装置，其可以通过污泥回流，控制池中的污泥浓度，形成泥膜法。通过提供氧源，污水中的有机物被填料中形成的大量生物膜所截留、吸附、降解，使水质得到净化。大量的生物膜也具有较强的耐负荷抗冲击能力，而且由于微生物依附在填料上生长，不用担心会出现传统活性污泥法的污泥膨胀现象。当生物膜在生长得足够厚后，生物膜里层的微生物由于得不到足够的氧气，容易处于缺氧状态，其粘附力下降，在水流的扰动和气泡的搅拌下，生物膜容易脱落，微生物可以重新依附在填料上生长，以此实现生物膜的更替。而脱离填料的生物膜由于密度较大，在后续的沉淀池里能够更容易实现固液分离。这也是生物膜法的优点之一。

在设计过程中考虑接触氧化时间较长为宜，即6小时，内部设高比表面积组合填料，填充率为70%。组合填料是在软性、半软性填料的基础上发展而来的，其具有软性填料的比表面积打、易挂膜和半软性填料不结团、气泡切割性能好的特点。

在设计面积负荷时也应充分考虑兼顾氨氮的硝化作用，能确保较好的处理效率。因此设计负荷应选择比较低的值： 0.83kg/（m3•日）。池内氧气由回转式鼓风机提供。气水比也同时考虑较高的值： 15:1，曝气形式：微气孔曝气，曝气头考虑采用目前国际水处理较先进的胶膜曝气头。该装置在运行过程中基本不会出现堵塞现象，具有曝气气孔小，氧的利用率高等优点。

接触氧化池尺寸为2米×2米×2.5米，有效容积为9m3³，采用钢结构防腐。

3.6沉淀池

污水经过接触氧化后，夹带氧化过程中产生的少量的活性污泥及脱落下来的生物膜，以及不能进行生物降解的少量固形物，进入二沉池进行固液分离。使水得到澄清排出。沉淀池采用斜管式，总停留时间2.0小时，沉淀的污泥一部分通过气提方式回流至缺氧池作进一步消化减少剩余污泥，一部分流至污泥池进行厌氧消化。出水堰采用三角堰。

沉淀池设计停留时间为2h，尺寸为1米×1.5米×2.5米，有效容积为3立方米，采用钢结构防腐。

3.7消毒池

按照室外排水设计规范设计，有效消毒停留时间为40分钟以上。在消毒池中通过投加消毒药剂，使得大肠杆菌及其它细菌能有效的杀灭。消毒完后的水通过溢流口排放。

消毒池停留时间取大于40min，采用钢结构防腐。

3.8污泥池

沉淀池中的污泥排入的污泥池，进行厌氧消化/同时采用间隙好氧混合的方法，有效可以减少剩余污泥的体积。而污泥池上清液和夹带的浮泥回流至调节池里。污泥池里的剩余污泥要定期清理。

四、电器与控制

4.1 概述

为了保证污水处理站生产的稳定的效率，减轻劳动强度，改善工作环境，同时为了实现污水处理现代化生产管理，因此在本工程的自控仪表设计中，充分考虑到污水站工艺的特点，选用质量可靠的先进可编程序控制系统，以保障检测数据的准确和控制的及时有效。

本工程拟采用PLC控制系统，对污水处理站的工艺过程进行自动控制、集中管理。PLC控制系统由可编程序逻辑控制器（PLC）及检测仪表组成。拟在配电间内设PLC控制系统。

4.2 PLC控制操作设计

整个处理系统控制采用PLC程序控制器作为中央控制器，以控制正常处理水量的工作程序。程序主要控制调节池的二台污水提升泵；生化设备曝气时的二台回转式鼓风机的相互切换工作；调节池穿孔管预曝气控制；缺氧池空气搅拌控制；沉淀池的定期排泥，污泥池间隙曝气等。

1）污水提升泵及生化设备进水

污水泵采用WQ型抗堵塞、撕裂型潜污泵。该泵排泥能力强、无堵塞，能有效通过直径30mm固体颗粒。调节池污水提升泵采用两台，分工作泵和备用泵，水泵型号为40WQ10-10-0.75（JY），功率为0.75kw；污水提升泵的启动受调节池浮球液位控制器控制，高水位开泵，低水位停泵。浮球开关由全密封的玻璃结构的水银开关构成，外部的泡沫塑料作载体，浮球液位控制器根据调节池液位分设二只。当浮球液位控制器及污水提升泵出现故障而导致系统无法出水时，调节池的污水由超水位警戒排放口直接排入市政管 ，待故障排除后由人工复原至自动运行状态

污水经潜污泵提升后进入生化设备。系统设备进入正常处理进水状态。

2）鼓风机

风机采用回转式鼓风机，该风机噪声小，使用寿命长。污水处理系统中采用二台风机，，正常处理水量状态为一用一备，并且在4.0小时内自动交替使用，系统设备进入正常曝气状态。

五、环境保护

5.1 污泥处理

污泥池中的污泥通过厌氧消化后，定期处理。

5.2 防渗措施

本污水处理站中采用钢筋混凝土制作的池体，钢筋混凝土需采用防渗设计，并在混凝土池内壁用20mm厚1:2水泥浆粉刷，池外壁用851防水涂料，保证设备本体耐腐寿命，以防止二次污染。

5.3 防腐措施

本污水处理站池体之间大都连接管采用钢管。为了延长其使用寿命，设备外内壁及管道需做好反腐措施。