某住宅小区中水回用处理工艺设计

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1、 题 目 某住宅小区中水回用处理工艺设计 学生姓名 余 成 学号 1111044037 所在学院 化学与环境科学学院 专业班级 环境工程1102班 指导教师 刘 瑾 完成地点 环境工程实验室 2015 年 6月 3 日某住宅小区中水回用处理工艺设计余成（陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程1102班，陕西 汉中 723000）指导老师：刘瑾摘要：本设计以某住宅小区污水为处理工程设计对象，设计处理能力为300m3/d，设计进水水质为：BOD=150mg/L，COD=300mg/L，SS=280mg/L。本设计的流程为：进水格栅调节池平流沉砂池膜生物反应池清水池紫外线消毒回用。回用水质符合城市污

2、水再生利用 城市杂用水水质（GB/T18920-2002）标准。本设计的中水主要回用于城市绿化、车辆冲洗、冲厕。本设计采用MBR工艺，该工艺技术先进、出水水质好、运行稳定、占地面积小、易于管理维护。关键词：住宅小区；中水回用；膜生物反应器The Engineering Design Of Reuse Project Of Intermediate Water In a Residential DistrictYU Cheng(Grade11, Class2, Major Environmental Engineering, School of Chemical and Environmenta

3、l Science, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723000, Shaanxi)Tutor: Liu JinAbstract :In this design, the wastewater was become the treatment target from the residential district.The capacity of designed treatment is 300 m3/d. The concentrations of BOD5,COD, and SS are 150mg/L ,300mg/L and 2

4、80mg/L for influent quality. The design of the process is influentgridwater regulating tankhorizontal-flow grit chambermembrane bioreactor poolclean water tankultraviolet disinfectionreuse.The water conform to the reuse of recycling water for urban Water quality standard for urban miscellaneous wate

5、r consumption(GB/T18920-2002).In this design,the reuse water is mainly used for city greening, vehicle flushing, toilet flushing .This design uses MBR technology.The process has such features as technology advanced ,good water quality, steady operation, small floor area, easy to management.Key words

6、: Residential district; Reclaimed Water Reuse ; membrane bioreactor目录引言11中水回用工程概述1 1.1中水的概念及回用的意义1 1.1.1 中水概念及应用1 1.1.2中水回用的意义1 1.1.3 生活小区中水的水源及特点1 1.2中水的利用可行性分析2 1.2.1污水再生利用优势2 1.2.2技术可行性2 1.2.3经济可行性2 1.3中水回用技术2 1.3.1中水的处理方式2 1.3.2中水回用系统类型2 1.3.3中水处理工艺2 1.4膜生物反应器3 1.4.1膜生物反应器简介3 1.4.2膜生物反应器的类型3 1.4

7、.3膜生物反应器的优点42设计依据和设计内容5 2.1设计依据5 2.2设计内容5 2.3设计原则5 2.3.1回用水水质基本要求5 2.3.2回用水水质标准5 2.4基本资料6 2.4.1污水处理水量与水质6 2.4.2处理要求63中水回用工艺的选择6 3.1几种常用的中水处理工艺6 3.1.1 DE型氧化沟工艺6 3.1.2 ICEAS工艺7 3.1.3 MBR工艺8 3.2工艺设计流程8 3.2.1工艺流程图8 3.2.2工艺说明9 3.2.3所选工艺去除率估算94工艺设计计算说明10 4.1格栅10 4.1.1格栅的设计说明10 4.1.2格栅设计依据及参数选择10 4.2格栅的设计计

8、算10 4.3调节池13 4.3.1调节池的设计说明13 4.3.2调节池的设计依据及参数选取13 4.3.3调节池的设计计算13 4.3.4搅拌设备的选择14 4.3.5提升泵的选择14 4.4平流沉砂池14 4.4.1平流沉砂池的设计说明14 4.4.2平流沉砂池设计依据及参数选择14 4.4.3平流沉砂池的设计计算15 4.5膜生物反应器17 4.5.1膜生物反应器的设计说明17 4.5.2膜生物反应器的设计依据及参数17 4.5.3膜生物反应器的设计计算18 4.6 污泥处理20 4.6.1设计说明20 4.6.2 污泥处理设计计算21 4.7清水池21 4.7.1清水池设计说明及参数

9、选择21 4.7.2清水池设计计算21 4.7.3 紫外线消毒21 4.8其它辅助设备介绍21 4.8.1处理构筑物之间的管道连接21 4.8.2配水设备22 4.8.3计量设备22 4.9 污水处理工艺总体布置22 污水处理系统的平面布置22 4.9.2 高程确定22 4.9.3 水泵扬程计算及选型23 4.9.4 自控系统设计说明235.工程概算及经济性分析24 5.1固定投资分析24 5.2运行成本分析24 5.3经济效益分析25 5.4对工艺的总结评价25总结25致谢27参考文献28引言城市社会经济发展和人民生活水平的提高已受到水环境的污染及水资源的匮乏的制约。我国人均占有水量世界排名

10、121位，仅仅是世界的四分之一。全国600多个城市中，400多个城市供水不足，有180多个城市严重缺水，我国地表水资源污染严重，地下水资源污染也不容乐观。我国的主要城市有118个，地下水受到严重污染的城市占64%，轻度污染的城市占33%；相比南方地区而言，北方地区的污染更为严重；海河流域拥有271.6亿m3的地下水资源量，其中171.5亿m3受到污染，占到总量的63.2%。城市污水处理并开发为第二水源，既是城市发展的实际需要，又是可持续发展的战略措施，中水回用就是污水资源化的一个重要方面。1中水回用工程概述1.1中水的概念及回用的意义1.1.1 中水概念及应用中水也叫再生水或回收水，是指污水经

11、适当处理后，达到一定的水质指标，满足某种使用要求，可以进行有益使用的水，是经过处理的污水回收再用。因为城市建设中将供水称为“上水”，污水排放称为“下水”，所以中水取其两者之间的意思1。中水有城市污水处理厂集中处理回用的，也有一个社区甚至一座单独住房自行回用的。小区或住房小范围的中水，一般只收集比较清洁的污水，如洗澡水、游泳池水、厨房排水等进行简单的处理，如过滤、沉淀等。城市集中回用的中水需单独设置管网，因此投资较大，但可以节约水资源，并减少污水排放量，因此可以大大地减少供水和污水处理费用。多数国家的中水主要用于农田灌溉，以间接使用为主；日本等少数国家的中水则主要用于城市非饮用水，以就地使用为主

12、；新趋势是用于城市环境“水景观”的环境用水。中水的用途很多，可以用于农田灌溉、园林绿化（公园、校园、高速公路绿带、高尔夫球场、公墓、绿带和住宅区等）、工业（冷却水、锅炉水工艺用水）、大型建筑冲洗以及游乐与环境（改善湖泊、池塘、沼泽地，增大河水流量和鱼类养殖等），还有消防、空调和水冲厕等市政杂用。中水还可以用于地下水回灌，可用于地下水源补给、防治海水入侵、防治地面沉降。本设计的中水主要回用于城市绿化、车辆冲洗、冲厕等城市杂用水用途。1.1.2中水回用的意义中水回用是缓解水资源短缺的有效途径，是实现水资源可持续利用的主要环节，还能带来可观的经济效率。它与开发其它水资源相比，具有比远距离引水便宜、比

13、海水淡化经济和可以取得显著的社会效益等优势。污水再生利用还有助于改善生态环境，实现水生态的良性循环。1.1.3 生活小区中水的水源及特点生活小区中水的水源主要来自小区内部的生活污水。其数量、成分和污染物质浓度与居民的生活习惯、小区用途等因素有关。水源按其水质可分为以下几种：（1）优质杂排水优质杂排水通常是指冷凝冷却水、盥洗排水、洗浴排水、空调循环冷却系统排水等轻度污染水。其具有水质较好、处理难度小、工艺简单、中水处理设施造价低等特点，中水水源的首选便是优质杂排水。（2）杂排水杂排水包括优质杂排水和厨房排水，是指除冲厕排水以外的生活排水。此类污水的污染程度中等，有机物含量较多、浊度高、油脂含量相

14、对也多。当回用作冲厕用水时，常选择杂排水作为水源。（3）生活污水生活污水包括了杂排水与厕所排水，它是小区内的所有生活排水的总称。由于其污染程度最重，处理难度就比较大，费用也比较高，所以在设计时一般不选择其作为中水水源。就目前回用情况来看，若考虑生活小区中水处理费用和处理的难易程度，选取中水水源的优先顺序一般为：空调循环冷却水、沐浴排水、盥洗排水、洗衣排水、厨房排水、冲厕排水。由于优质杂排水水源具有显著优点，本设计选择优质杂排水为中水水源。1.2中水的利用可行性分析1.2.1污水再生利用优势中水，它的水质介于污水和自来水之间，是城市污水、废水经净化处理后达到国家标准，能在一定范围内使用的非饮用水

15、，可用于城市景观和百姓生活的诸多方面。为了解决水资源短缺问题，城市污水再生利用日益显得重要。城市污水再生利用与开发其他水源相比具数量巨大、稳定、不受气候条件和其它自然条件的限制，并且可以再生利用等优势2。1.2.2技术可行性在技术方面，中水在城市中的利用不存在任何技术问题，目前的水处理技术可以将污水处理到人们所需要的水质标准。城市污水所含杂质少于0.1%，采用的常规污水深度处理，例如滤料过滤、微滤、纳滤、反渗透等技术。经过预处理，滤料过滤处理系统出水可以满足生活杂用水，包括房屋冲厕、浇洒绿地、冲洗道路和一般工业冷却水等用水要求。微滤膜处理系统出水可满足景观水体用水要求。反渗透处理系统出水水质远

16、远好于自来水水质标准3。1.2.3经济可行性中水是城市的第二水源。城市污水再生利用是提高水资源综合利用率，减轻水体污染的有效途径之一。中水合理回用既能减少水环境污染，又可以缓解水资源紧缺的矛盾，是贯彻可持续发展的重要措施。污水的再生利用和资源化具有可观的社会效益，环境效益和经济效益，已经成为世界各国解决水问题的必选途径4。1.3中水回用技术1.3.1中水的处理方式中水因用途不同有三种处理方式5。（1）一种是将其处理到饮用水的标准而直接回用到日常生活中，即实现水资源直接循环利用，这种处理方式适用于水资源极度缺乏的地区，但投资高，工艺复杂。（2）另一种是将其处理到非饮用水的标准，主要用于不与人体直

17、接接触的用水，如便器的冲洗，地面、汽车清洗，绿化浇洒，消防，工业普通用水等，这是通常的中水处理方式。 （3）工业上可以利用中水回用技术将达到外排标准的工业污水进行再处理，一般会加上混床等设备使其达到软化水水平，可以进行工业循环再利用，达到节约资本，保护环境的目的。1.3.2中水回用系统类型中水处理回用系统按其供应的范围大小和规模，一般有下面四大类6： （1）排水设施完善地区的单位建筑中水回用系统该系统中水水源取自本系统内杂用水和优质杂排水。该排水经集流处理后供建筑内冲洗便器、清洗车、绿化等。其处理设施根据条件可设于本建筑内部或临近外部。如北京新万寿宾馆中水处理设备设于地下室中。 （2）排水设施

18、不完善地区的单位建筑中水回用系统城市排水体系不健全的地区，其水处理设施达不到二级处理标准，通过中水回用可以减轻污水对当地河流再污染。该系统中水水源取自该建筑韧的排水净化池(如沉淀池、化粪池、除油池等)，该池内的水为总的生活污水。该系统处理设施根据条件可设于室内或室外。 （3）小区域建筑群中水回用系统该系统的中水水源取自建筑小区内各建筑物所产生的杂排水。这种系统可用于建筑住宅小区、学校以及机关团体大院。其处理设施放置小区内。 （4）区域性建筑群中水回用系统该系统特点是小区域具有二级污水处理设施，区域中水水源可取城市污水处理厂处理后的水或利用工业废水，将这些水运至区域中水处理站，经进一步深度处理后

19、供建筑内冲洗便器、绿化等用途。1.3.3中水处理工艺 其特点为用各种物理、化学、生物等手段对废水进行不同深度的处理，达到工艺要求的水质，然后回用到工艺中去，从而达到节约水资源，减少环境污染的目的。按处理方法，中水处理工艺一般分为4种类型7。 （1）物理处理法膜滤法，适用于水质变化大的情况。这种流程的特点是：装置紧凑，容易操作，以及受负荷变动的影响小。膜滤法是在外力的作用下，被分离的溶液以一定的流速沿着滤膜表面流动，溶液中溶剂和低分子量物质、无机离子从高压侧透过滤膜进入低压侧，并作为滤液而排出；而溶液中高分子物质、胶体微粒及微生物等被超滤膜截留，溶液被浓缩并以浓缩形式排出。 （2）物理化学法适用

20、于污水水质变化较大的情况。一般采用的方法有：砂滤、活性炭吸附、浮选、混凝沉淀等。这种流程的特点是：采用中空纤维超滤器进行处理，技术先进，结构紧凑，占地少，系统间歇运行，管理简单。 （3）生物处理法 适用于有机物含量较高的污水。一般采用活性污泥法、接触氧化法、生物转盘等生物处理方法。或是单独使用，或是几种生物处理方法组合使用，如接触氧化 + 生物滤池；生物滤池 + 活性炭吸附；转盘十砂滤等流程。这种流程具有适应水力负荷变动能力强、产生污泥量少、维护管理容易等优点。 （4）膜生物法适用于城镇污水及具有可生化性的工业废水处理和回用工程。指把生物反应与膜分离相结合，以膜为分离介质替代常规重力沉淀固液分

21、离获得出水，并能改变反应进程和提高反应效率的污水处理法，简称MBR法。这种流程的特点是：技术先进、出水水质好、运行稳定、占地面积小、易于管理维护。1.4膜生物反应器1.4.1膜生物反应器简介膜-生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR)为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术，以膜组件取代二沉池在生物反应器中保持高活性污泥浓度减少污水处理设施占地，并通过保持低污泥负荷减少污泥量。主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子固体物。因此系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至10,000m

22、g/L，污泥龄(SRT)可延长30天以上，于如此高浓度系统可降低生物反应池体积，而难降解的物质在处理池中亦可不断反应而降解8。故在膜制造技术不断提升支援下，MBR处理技术将更加成熟并吸引着全世界环境保护工业的目光，并成为21世纪污水处理与水资源回收再利用唯一选择。1.4.2膜生物反应器的类型膜-生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。通常提到的膜-生物反应器实际上是三类反应器的总称：曝气膜-生物反应器 (Aeration Membrane Bioreactor, AMBR) ；萃取膜-生物反应器(Extractive Membrane Bioreactor, EMBR)；固液分离型膜

23、-生物反应器(Solid/Liquid Separation Membrane Bioreactor,SLSMBR,简称MBR)9。（1）曝气膜-生物反应器 曝气膜-生物反应器最早见于Cote.P等1988年报道，采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点(Bubble Point)情况下，可实现向生物反应器的无泡曝气。该工艺的特点是提高了接触时间和传氧效率，有利于曝气工艺的控制，不受传统曝气中气泡大小和停留时间的因素的影响。（2）萃取膜-生物反应器 萃取膜-生物反应器又称为EMBR（Extractive Membrane Bior

24、eactor）。因为高酸碱度或对生物有毒物质的存在，某些工业废水不宜采用与微生物直接接触的方法处理；当废水中含挥发性有毒物质时，若采用传统的好氧生物处理过程，污染物容易随曝气气流挥发，发生气提现象，不仅处理效果很不稳定，还会造成大气污染。为了解决这些技术难题，英国学者 Livingston 研究开发了EMB。废水与活性污泥被膜隔开来，废水在膜内流动，而含某种专性细菌的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以选择性透过膜被另一侧的微生物降解。由于萃取膜两侧的生物反应器单元和废水循环单元是各自独立，各单元水流相互影响不大，生物反应器中营养物质和微生物生存条件不受废水水质的影响，使

25、水处理效果稳定。系统的运行条件如HRT和SRT可分别控制在最优的范围，维持最大的污染物降解速率。（3）固液分离型膜-生物反应器固液分离型膜-生物反应器是在水处理领域中研究得最为广泛深入的一类膜-生物反应器，是一种用膜分离过程取代传统活性污泥法中二次沉淀池的水处理技术。在传统的废水生物处理技术中，泥水分离是在二沉池中靠重力作用完成的，其分离效率依赖于活性污泥的沉降性能，沉降性越好，泥水分离效率越高。而污泥的沉降性取决于曝气池的运行状况，改善污泥沉降性必须严格控制曝气池的操作条件，这限制了该方法的适用范围。由于二沉池固液分离的要求，曝气池的污泥不能维持较高浓度，一般在1.53.5g/L左右，从而限

26、制了生化反应速率。水力停留时间（HRT）与污泥龄（SRT）相互依赖，提高容积负荷与降低污泥负荷往往形成矛盾。系统在运行过程中还产生了大量的剩余污泥，其处置费用占污水处理厂运行费用的25%40% 。传统活性污泥处理系统还容易出现污泥膨胀现象，出水中含有悬浮固体，出水水质恶化。针对上述问题，MBR将分离工程中的膜分离技术与传统废水生物处理技术有机结合，大大提高了固液分离效率，并且由于曝气池中活性污泥浓度的增大和污泥中特效菌(特别是优势菌群)的出现，提高了生化反应速率。同时，通过降低F/M比减少剩余污泥产生量（甚至为零），从而基本解决了传统活性污泥法存在的许多突出问题。1.4.3膜生物反应器的优点

27、与许多传统的生物水处理工艺相比，MBR具有以下主要特点10： （1）出水水质优质稳定 由于膜的高效分离作用，分离效果远好于传统沉淀池，处理出水极其清澈，悬浮物和浊度接近于零，细菌和病毒被大幅去除，出水水质优于建设部颁发的生活杂用水水质标准（CJ25.1-89），可以直接作为非饮用市政杂用水进行回用。 同时，膜分离也使微生物被完全被截流在生物反应器内，使得系统内能够维持较高的微生物浓度，不但提高了反应装置对污染物的整体去除效率，保证了良好的出水水质，同时反应器对进水负荷（水质及水量）的各种变化具有很好的适应性，耐冲击负荷，能够稳定获得优质的出水水质。 （2）剩余污泥产量少 该工艺可以在高容积负荷

28、、低污泥负荷下运行，剩余污泥产量低（理论上可以实现零污泥排放），降低了污泥处理费用。 （3）占地面积小，不受设置场合限制 生物反应器内能维持高浓度的微生物量，处理装置容积负荷高，占地面积大大节省；该工艺流程简单、结构紧凑、占地面积省，不受设置场所限制，适合于任何场合，可做成地面式、半地下式和地下式。 （4）可去除氨氮及难降解有机物 由于微生物被完全截流在生物反应器内，从而有利于增殖缓慢的微生物如硝化细菌的截留生长，系统硝化效率得以提高。同时，可增长一些难降解的有机物在系统中的水力停留时间，有利于难降解有机物降解效率的提高。 （5）操作管理方便，易于实现自动控制 该工艺实现了水力停留时间（HRT

29、）与污泥停留时间（SRT）的完全分离，运行控制更加灵活稳定，是污水处理中容易实现装备化的新技术，可实现微机自动控制，从而使操作管理更为方便。 （6）易于从传统工艺进行改造 该工艺可以作为传统污水处理工艺的深度处理单元，在城市二级污水处理厂出水深度处理（从而实现城市污水的大量回用）等领域有着广阔的应用前景。2设计依据和设计内容2.1设计依据 （1）室外排水设计规范（GBJ14-87）； （2）生活杂用水水质标准（GB/T18920-2002）； （3）建筑给水排水设计规范（GBJ15-88）； （4）建筑中水设计规范（GB50336-2002）； （5）居民小区给水排水设计规范（CECS57-9

30、4)。2.2设计内容1、设计说明书、计算书一份。 设计说明书应满足以下要求 （1）应说明中水回用的工艺流程。 （2）说明设计参数，并列出数值。 （3）应列出采用的计算公式和采用的计算数据，应附相应计算图。 （4）说明各处理构件的主要工作过程和主要参数。 （5）说明书应内容完整、条理清楚、简明扼要、文句通顺。2、设计图纸：膜生物反应器的构造图、高程图、总平面布置图各一张，共计3张 （1）注明设备的名称。 （2）作图比例。 （3）必要的文字说明。 （4）设备的顶、底及水面标高，地面的标高等。 （5）图纸中标示方法应符合一般规定和制图标准。图纸应注明图标栏名。图纸应清洁美观、主次分明，线条粗细有别。

31、图纸采用A3图。 （6）所有图纸按先后顺序装订在参考资料的后面。注意：装订后的图纸必须能自由开合，不得订成死图纸。2.3设计原则回用水水质基本要求 （1）回用水的水质符合回用对象的水质控制指标； （2）回用系统运行可靠，水质水量稳定； （3）对人体健康、环境质量、生态保护不产生不良影响； （4）回用于生产目的时，对产品质量无不良影响； （5）对使用的管道、设备等不产生腐蚀、堵塞、结垢等损害； （6）使用时没有嗅觉和视觉上的不快感。2.3.2回用水水质标准 回用于城市杂用水执行城市污水再生利用 城市杂用水水质（GB/T18920-2002），部分指标见表2.1。表2.1 城市污水再生利用 城市杂

32、用水水质项目回用于城市用水城市污水再生利用 城市杂用水水质（GB/T18920-2002）冲厕道路清扫消防城市绿化车辆冲洗建筑施工色度（度）30臭无不快感pH6.09.0COD50BOD51015201015SS5浊度（NTU）51010520氨氮1010201020总磷-总氮-石油类-大肠杆菌（个/L）32.4基本资料2.4.1污水处理水量与水质设计流量:小区居住人口约3000人，按建筑给水排水设计规范中普通居民住宅的人均用水量0.2m3/d计算，每日的最大用水量为30000.2=600m3/d扣除用水及管线内损失的部分，建筑优质杂排水量约为60047%85%=239.7m3/d，取中水处理

33、站的设计规模Q=300m3/d。进水水质见表2.2。pHCOD( mg/L)BOD5 (mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)大肠杆菌(个/L)7.3100-300 70-150 50-280 30 3 -表2.2 进水水质2.4.2处理要求中水经深度处理后应符合城市污水再生利用 城市杂用水水质（GB/T18920-200）标准要求。表2.3 出水水质要求pHCOD（mg/L）BOD5 （mg/L）SS（mg/L）NH3-N（mg/L）TP（mg/L）大肠杆菌(个/L)69 50 10 5 10 0.633中水回用工艺的选择3.1几种常用的中水处理工艺3.1.1 DE

34、型氧化沟工艺 DE型氧化沟工艺流程如图3.1所示：图3.1 DE型氧化沟工艺流程 该工艺由格栅、曝气沉砂池、选择池、氧化沟、二沉池和接触池等构筑物组成。由于具有较长的水力停留时间，较低的有机负荷和较长的污泥龄，因此相比传统活性污泥法，省略了调节池，初沉池，污泥消化池。该工艺具有以下优点11：（1）有很强的耐冲击负荷能力，对不易降解的有机物也有较好的处理能力。 （2）有明显的溶解氧浓度梯度，有利于节省能耗和减少甚至免去硝化过程中需要投加的化学药品数量。 （3）氧化沟沟内功率密度的不均匀配备，有利于氧的传质，液体混合和污泥絮凝，因而可以改善污泥的絮凝性能。 （4）氧化沟的整体功率密度较低，可节约能

35、源。据国内外统计资料显示，与其他污水生物处理方法相比，氧化沟具有处理流程简单，超作管理方便；出水水质好，工艺可靠性强；基建投资省，运行费用低等特点。 该工艺也具有以下不足：（1）在同一沟中好氧区与缺氧区各自的体积和溶解氧浓度很难准确地加以控制，因此对除氮的效果是有限的，而对除磷几乎不起作用。（2）在传统的单沟式氧化沟中，微生物在好氧缺氧好氧短暂的经常的环境变化中使硝化菌和反硝化菌群并非总是处于最佳的生长代谢环境中，由此也影响单位体积构筑物的处理能力。该工艺的去除率见表3.1所示：表3.1 DE型氧化沟工艺的去除率及本设计的处理要求BOD5SSCODTPNH3-N去除率91%96%94%98%9

36、1%96%45%65%88%97%处理要求97.4%97%90.7%90.7%70%该工艺中BOD5、TP的去除率未达到要求，因此不可取。3.1.2 ICEAS工艺ICEAS 工艺流程见图3.2所示：图3.2 ICEAS工艺流程图该工艺由格栅、沉砂池，ICEAS反应池等构筑物组成，属于生物化学处理方法。生物化学处理废水主要是依靠微生物氧化分解有机物并将其转化为无机物的能力。为此，需要人工创造有利于微生物生命活动的环境，使微生物大量繁殖，提高微生物氧化分解有机物效率。所以所有的活性污泥法都需向污水中不断注入空气，以保持水中有足够的溶解氧，在污水中形成微生物絮凝体。因此，曝气是否充足与处理效果在一

37、定的条件下关系较大。另一方面，充气时间过长会增加能耗，从而增加处理费用，同时也可能会导致污泥膨胀，影响沉淀分离过程，使出水水质变差。如果曝气时间小于周期的50%，出水中COD的去除率会明显降低。为了保证出水水质，曝气时间至少应占整个周期的50%以上12。该工艺具有以下优点： （1）具有耐冲击负荷能力，当进水浓度突然提高2.53倍时，大约34天后处理系统就可以达到稳定，出水水质可恢复到原来的水平。 （2）可在较高的MLSS情况下运转，处理效果较稳定，并且氮、磷的去除率也较高。但在一定的范围内MLSS和污泥负荷对SBR的出水效果影响不明显。 （3）COD和BOD5随时间的降解速度较快。该工艺的不足

38、之处主要是以下两点： （1）总氮随时间的降解速率较慢。若处理中仅考虑COD和BOD5的处理效果曝气时间可控制在2h，若考虑氮和磷的去除，曝气时间至少为4小时。 （2）SBR工艺处理效果不是特别好，其COD去除率为90%，BOD5去除率为95%，总氮去除率为70%，氨氮的去除率为85%，总磷的去除率可达90%以上，COD，BOD5达不到处理要求。（3）该工艺对自控要求比较高，而且对设备装置的利用率不高，该工艺不是很完美。3.1.3 MBR工艺 （1）应用领域膜生物反应器的适用范围很广，比如生活小区、宾馆饭店、度假区、学校、写字楼、等分散用户的日常生活污水处理、回用及啤酒、制革、食品、化工等行业的

39、有机污水处理。膜生物反应器的产水常用于洗涤、环卫、灌溉、造景等非饮用功能13。 高浓度事业废水各类饮料工厂、食品加工制造厂、造酒厂、畜牧、屠宰废水处理、 染整、皮革、纸浆厂；制药业、高浓度有机等之废水处理；旧有污水厂制程改善；逆渗透系统之前处理等。 市政民生污水中水回用大型市政废水处理及再利用，社区生活中水回用，百货、办公大楼中水回用，餐厅或风景区废水处理及再利用，地表水净化处理，洗车厂船舶污水回收再利用。 （2）MBR工艺的优点 膜生物反应器是一种结合了高效膜分离技术与活性污泥法的新型水处理技术。省去沉淀池、污泥浓缩池、砂滤池等用地节省。 发挥了膜的高效截留作用，能够使硝化菌截留在生物反应器

40、内，保证了硝化反应的顺利进行，氨氮的去除效果好，还能避免污泥的流失，并且可以截留并分解难于降解的大分子有机物。 主要污染物的去除率为：BOD598%、COD93%、SS=100%。产水悬浮物和浊度接近于零，处理后的水质良好且稳定，可以直接回用，实现了污水资源化。再配合A/O、A2/O工艺，可大举降低氮与磷，适用在水质与水源保护区。 该工艺进出水水质如表3.2所示: 表3.2 MBR工艺处理效率13BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)大肠杆菌(个/L)TP(mg/L)进水1503002804-5-出水32100.5未检出-3.2工艺设计流程通过对以上三种工艺的优

41、缺点进行分析比较发现，前两种工艺都有很多不足的地方，在处理效果上也不是每项指标都能满足要求。因此最终选择MBR膜生物反应器作为本设计的主体工艺。本设计中采用MBR工艺，其基本流程为：进水精细格栅水量调节池平流式沉砂池MBR膜生物反应器清水池。该工艺的污泥产量较少，考虑到经济的因素，污泥直接贮存在污泥池里而暂不进行处理，用污泥车定期外运处理14。3.2.1工艺流程图本设计采用MBR工艺，其主要工艺流程如图3.3所示：图3.3 MBR小区中水回用工艺3.2.2工艺说明（1）精细格栅：去除污水中颗粒杂质，防止小颗粒杂物进入提升泵等后续处理设备，以免影响处理设施的正常运转。（2）调节池：调节水量、水质

42、，保证污水均匀的流入处理工艺设备，因为小区生活污水的水量变化较大，呈周期变化规律。（3）提升泵房：提供足够的水头，使污水以充足的动力进入沉砂池。（4）平流沉砂池：以重力分离为基础，放缓进入沉砂池的水流速度，相对密度较大的无机颗粒在此下沉，而有机悬浮物颗粒则被水流带走。主要作用是去除污水中的泥沙、煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构筑物的正常运行15。（5）膜池：接受平流沉砂池处理后的污水，使其与膜池回流污泥混合，有机物在好氧环境下浓度大量降减，氨氮也得以硝化，大量的磷被聚磷菌吸收。膜生物反应器使大肠杆菌得到了90%以上的去除。（6）清水池：用于收集回用的中水，在使用时可以使中水均匀

43、高效的进入回用管道。（7）污泥池：收集工艺处理过程产生的污泥，由于该工艺的产泥量较少，只设置一座污泥池进行污泥的收集，污泥车定期外运进行处理。（8）紫外线消毒：杀死处理后污水中的病原性微生物，细菌、病毒、寄生虫、水藻以及其它病原体受到一定剂量的紫外光辐射后，其细胞中的DNA结构受到破坏，达到消毒和净化的目的16。3.2.3所选工艺去除率估算 各个反应池去除率如表3.3：表3.3 各构筑物中污染物去除估算名称COD（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）原水300150280格栅去除率5%-5%出水285150266调节池去除率20%10%40%出水228135159.6平流沉砂池去除率5

44、%5%5%出水216.6128.25151.62膜池去除率93%98%100%出水15.1622.5650出水要求出水50105通过估算可知所选工艺可达到处理要求。4工艺设计计算说明4.1格栅4.1.1格栅的设计说明格栅是由一组平行的金属栅条筛网或穿孔板制成，安装在污水渠道泵房集水井的进口或污水处理厂的前部,截留较大的悬浮物或漂浮物，如纤维毛发果皮蔬菜烟蒂塑料和泡沫制品等，以减轻后续处理构筑物的处理负荷，并使之正常运行。被截流的物质称为栅渣，栅渣的含水率约为70%80%，容重约为750kg/m2。按格栅条净间隙，可以分为粗格栅、中格栅和细格栅三种，平面和曲面格栅均可做成粗、中、细三种。按格栅的

45、形状，可以分为平面格栅和曲面格栅17。本设计中选平面精细格栅。 污水经格栅流入，经过滤后流向调节池。格栅示意图见图4.1。4.1.2格栅设计依据及参数选择污水泵站主要使用中格栅一道，在污水处理厂的进水泵房中，泵前设置一道中格栅，以利于污水的后续处理，由于如今建成的小区厨房、淋浴、盟洗的排水管道都有防堵塞措施，且无较大的废渣排入，故可直接设置细格栅，而不必先设中格栅。（1）栅条宽度一般采用0.01m；（2）细格栅间隙一般采用1.510mm；（3）过栅流速一般采用0.61.0m/s；（4）格栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s；（5）格栅倾角一般采用45o75o，人工清除格栅倾角小时，较

46、省力，但占地面积大；（6）通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m18。参数的具体取值如表4.1：表4.1 细格栅参数的选取项目取值范围本设计取值过栅流速(u)0.61m/s0.6m/s栅条宽度(s)一般为0.01m0.01m格栅间隙(b)1.510mm8mm格栅倾角()45o75o60生活污水流量总变化系数KZ1.32.31.5栅前水深（h）据水量选取0.3m栅前渠道超高(h2)一般为0.3m0.40.3m进水渠展开角(1)一般用20204.2格栅的设计计算精细格栅的计算简图如图4.1所示：图4.1精细格栅示意图（1）格栅宽度： 小区污水的日平均流量 （4.1） （4.2） （4.3）

47、式中： B栅槽宽度， S栅条宽度m； e栅条净间隙mm； n栅条间隙数 Qmax最大设计流量， a格栅倾角， h栅前水深， u过栅流速， 经验系数。代入公式（4.2），（4.3）得： （2）过栅水头损失： （4.4） （4.5）式中：h1过栅水头损失，m； h0计算水头损失， g重力加速度，9.81m/s2； k系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k取3； 阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时，=2.42。 代入公式（4.4），（4.5）得： 为避免造成栅前壅水，故将栅后槽底下降h1作为补偿。（3）栅槽总高度： （4.6）式中：H栅槽总高度，m； h栅前水深，m； h2栅前

48、渠道超高，m。代入公式（4.6）得： （4）栅槽总长度： （4.7） （4.8） （4.9） （4.10） 式中：L栅槽总长度，m； H1栅前槽高，m； l1进水渠道渐宽部分长度，m； B1进水渠宽度，m； a1进水渠展开角； l2栅槽与出水渠连接渠的渐缩长度，m。带入公式（4.7），（4.8），（4.9），（4.10）得：（5）每日栅渣量计算： （4.11）式中：W每日栅渣量，；W1栅渣量（污水），取0.10.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值；则取0.1，KZ生活污水流量总变化系数，带入公式（4.11)得：本设计拦截污物量小于0.3m3/d，采用人工清渣。4.3调节池4.3.1

49、调节池的设计说明由于污水排放过程中水量及水质有一定的不均匀性，使得污水的流量或浓度在昼夜内有一定的变化。设计调节池调节污水的水质水量使后续处理不受污水高峰流量或浓度变化的影响。污水从调节池一端进入，另一端通过污水提升泵进入平流沉砂池。调节池示意图见图4.2。4.3.2调节池的设计依据及参数选取（1）水力停留时间t一般取46h；（2）调节池有效水深为1.52.0m，纵向隔板间距为11.5m；（3）池底坡度不小于0.02；具体参数的选取如表4.2： 表4.2 调节池参数的选取项目 取值范围本设计取值水力停留时间t 46h6h池底坡度i 不小于0.020.02有效水深 h 1.52m2.0m超高 不

50、小于0.5m0.5m4.3.3调节池的设计计算小区生活污水平均水量为300m3/d，调节池有效容积V，m3 式中：Qmax最大设计流量，m3/d； t水力停留时间，h。图4.2 调节池示意图采用方形调节池，池长L等于池宽B，有效水深h， 则L = B = 7.5m。在池底设置集水坑，水池底以坡度坡度坡向集水坑19。4.3.4搅拌设备的选择为了防止污水中悬浮物的沉积和使水质均匀，可以采用专用的搅拌设备进行搅拌。根据调节池的有效容积，搅拌功率一般按1m3污水48W选搅拌设备，该工程中取4.8W。则调节池的配潜水搅拌机的总功率为112.54.8=540W。取一台850W的潜水搅拌机，安装在调节池的进

51、水端。4.3.5提升泵的选择设计中进水为重力流,在调节池的集水坑中安装2台自动搅匀的潜污泵，一用一备，水泵的基本参数为：水泵的流量为Q =12.5m3/h，H =15m，配电机功率为N =1.5KW。4.4平流沉砂池4.4.1平流沉砂池的设计说明污水中的无机颗粒不仅会磨损污水处理厂的机械设备及其管道，在构筑物中产生淤泥，还会在污泥处理时磨损滤带。设置沉砂池就是去除这些密度较大的无机颗粒（如泥沙，煤渣等），以免影响污水处理厂得后续构筑物及其设备的正常运行。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、多尔沉砂池和钟式沉砂池等19。本设计中采用平流沉砂池。污水经平流沉砂池一端进入，无机颗粒沉淀后进入砂斗，

52、出水通向膜池。平流沉砂池示意图见图4.3。4.4.2平流沉砂池设计依据及参数选择（1）沉砂池是按去除相对密度为2.65，粒径大于0.22mm的砂粒设计的。（2）设计流量：当污水自流如池子里时，应按照最大设计流量计算；当污水用水泵抽升入池时，按工作流量的最大组合流量计算；对于合流制系统，按降雨量的设计流量计算。（3）沉砂池的个数不应该小于两个，并宜按并联运行，当污水量小时，可考虑一用一备。（4）沉砂量：生活污水按每十万立方米污水的砂量为3立方米计，其含水率为60%，容重1.5t每立方米。（5）砂斗的容积按2天的沉沙量计，斗壁的倾斜角不小于55度，排沙管直径不应小于200mm。（6）设计有效水深应

53、不大于1.2m，一般采用0.251.0m，每格池宽不宜小于0.6m。（7）沉砂池的超高不宜小于0.3m。表4.3 平流沉砂池参数的选取项目取值范围本设计取值最大流速（umax)0.3m/s0.3m/s 最小流速为(umin)0.15m/s0.15m/s 最大流量时停留时间(t) 3060s30s设计有效水深为(h2) 0.251m0.25m池底底坡 0.010.020.02最大设计流量时的水平流速(u)0.150.3m/s0.15m/s清除沉砂时间间隔(t) 据含砂量确定10d砂斗间隔宽（b）据实际设计确定0.2m超高（h1）不小于0.3m0.3m4.4.3平流沉砂池的设计计算1平流沉砂池的构造本设计的平流沉砂池是早期污水处理系统常采用的一种除砂构筑物。它由入流渠、出流渠、沉砂斗等部分组成。它具有截留无机颗粒效果好，工作稳定，构造简单，排砂较方便等优点，但排砂粒含有较多的有机物，需要进行洗砂处理20。平流式沉砂池的结构如图4.3所示：图4.3平流式沉砂池示意图2设计计算（1）沉砂池水流部分长度： (4.12)式中： L水流部分长度，m；u最大设计流量时的水平流速，m/s；t最大设计流量时的水力停留时间，s；代入公式（4.12）得： （2）水流断面积： (4.13) 小区污水的日平均流量 式中：Qmax最大设计流量； A池断面积，m2； u最大设计流量时的水平流速，m/s；