生活污水工艺

 

生活污水处理

生活污水是指城市机关、学校和居民在日常生活中产生的废水，包括厕所粪尿、洗衣洗澡水、厨房等家庭排水以及商业、医院和游乐场所的排水等。

生活污水处理技术目前已相当成熟，其核心技术为活性污泥法和生物膜法，对活性污泥法（或生物膜法）的改进及发展形成了各种不同的生活污水处理技术，传统的活性污泥法处理技术在中小型生活污水处理已较少使用。根据污水的水量、水质和出水要求及当地的实际情况，选用合理的污水处理技术，对污水处理的正常运行、处理费用具有决定性的作用。

一、典型生活污水水质

经使用后的生活用水水质发生了变化，水中增加了有机物、悬浮物和致病菌。比较典型的生活污水水质中生化需氧量(BOD5)-般为l00-400mg／LI化学需氧量(CODcr)-般为250—1000 mg／L I悬浮物(Ss)一般为100-350mg／LIPH值为6-9。

二、生活污水处理技术

典型的生活污水处理完整技术如下：

污水——前处理 —— 生化法—— 二沉池——消毒—— 出水
          /                     /
          -——-——污泥处理系统--

前处理也称为预处理技术，常用的有格栅或格网、调节池、沉砂池、初沉池等。

由于生活污水处理的核心是生化部分，因此我们称污水处理技术是特指这部分，如接触氧化法、SBR法、A/O法等。用生化法（包括厌氧和好氧）处理生活污水在目前是最经济、最适用的污水处理技术，根据生活污水的水量、水质及现场的条件而选择不同的污水处理技术对投资及运行成本具有决定性的影响。下面就目前常用的生活污水处理技术作一简介。

1、 无能耗地埋式小型生活污水装置

即改进型化粪池，技术流程如下：

污水——厌氧水解池 —— 厌氧过滤池—— 氧化沟——出水

厌氧水解池即为国标化粪池，厌氧过滤池即为厌氧接触氧化池，内置填料，氧化沟即利用排水沟及强制通风，空气中的氧气溶入污水中的过程为自然进行。这一污水处理技术适宜单个住宅楼的生活污水处理，且可与国标化粪池组合使用，其最大的优点是运行费用为零。出水水质可达到国家《污水综合排放标准》中的二级标准。

该技术适宜于污水量小于20m3/d的污水处理工程，可在较为富裕的农村地区使用。

2、 A/O法

即厌氧—好氧污水处理技术，流程如下：

污水——前处理——厌氧水解池——接触氧化池——沉淀池——过滤池——出水
                  /_______ 污泥回流___/

设计要点：

A：厌氧水解池采用上升流式厌氧污泥床反应器的形式，设计水力停留时间为2~4小时。
厌氧池下部为污泥床区，污泥床厚度通常控制在1~1.2M之间，进水系统可采用脉冲进水中阻力布水系统，底部设布水沟，保留污泥不沉积底部，呈悬浮状态。

污泥床平均浓度为30~35g/l,则污泥负荷为0.35~0.30kgCODcr/kg(ss).d。

B：生物接触氧化技术是介于活性污泥法与生物膜法之间的一种污水处理技术。池内设有填料，微生物一部分以生物膜的形式固着于填料表面，一部分则以絮状悬浮生长于水中，因此它兼有活性污泥法与生物滤池的特点。曝气系统可采用鼓风或射流曝氧增氧系统（设计时必须考虑投资及运行成本）。为培养微生物的不同的优势菌种，将接触氧化池分为两格是行之有效的。第一格有效水力停留时间为2.5小时，有机负荷为

1.15kgBOD5/m3.d。第二格有效水力停留时间为1.5小时，有机负荷0.768kgBOD5/m3.d。

A/O法的主要特点是：适应能力强；耐冲击负荷；高容积负荷；不存在污泥膨胀；排泥量非常少；具有较好的脱氮效果。

由A/O法衍生的A2/O、A3/O污水处理技术，原理上是相似的。

3、SBR法

即间歇式活性污泥法，由于它具有一系列优于普通活性污泥法的特征，目前已普遍应用于污水处理工程中。SBR法中曝气池兼具沉淀的作用，厌氧、好氧也在同一池进行。其运行操作由流入、反应、沉淀、排放、待机五个工序组成。通过调节每个工序的时间，可达到除磷脱氮的效果。

前处理——SBR反应器 ——过滤——出水
             /
          污泥处置

设计要点：理论上SBR反应器的容积负荷有一个较在的范围，为0.1~1.3 kgBOD5/m3.d，但为安全计，一般取低值，如0.1 kgBOD5/m3.d左右。最高水位和最低水位，最高水位即反应时的水位，最低水位是指排放工序结束时的水位，最低水位必须保证在排水在此水位时，沉淀污泥不随上清液而流失。

SBR技术的主要特点有：出水水质较好；占地少；不产生污泥膨胀；除磷脱氮效果好。

4、氧化沟

氧化沟是活性污泥法的一种变形，其池体狭长，故称为氧化沟。氧化沟有多种构造型式，典型的有：A：卡罗塞式；B：奥巴尔型；C：交替工作式氧化沟；D：曝气—沉淀一体化氧化沟

氧化沟技术已广泛应用于大中型城市污水处理厂，其规模从每日几百立方米至几万立方米，技术日趋完善，其构造型式也越来越多。其主要特点是：进出水装置简单；污水的流态可看成是完全混合式，由于池体狭长，又类似于推流式；BOD负荷低，处理水质良好；污泥产率低，排泥量少；污泥龄长，具有脱氮的功能。

设计要点：混合液悬浮固体浓度5000mg/l；生物固体平均停留时间，去除BOD5时，取5~8天，当要求硝化反应时取10~30天；水力停留时间为20、24、36、48h，根据对处理水水质要求而定；BOD—SS负荷（Ns）为0.03~0.07kgBOD/（kgMLSS.d）；BOD容积负荷（Nv）为0.1~0.2 kgBOD/（m3.d）；污泥回流比为50~150%；混合液在渠内的流速为0.4~0.5m/s；沟底流速为0.3 m/s。

三、生物接触氧化法处理生活污水工程案例

污水主要来源为: 生产区、生活区的生活污水、卫生间冲洗水, 雨季时部分雨水管网未分流, 而造成的雨污混合水。

污水水质:BOD5: 100-120mg /L; CODCr: 120-150 mg /L; SS: 200-250 mg /L; pH: 6.5-9。

技术流程图

生物接触氧化法技术流程见图1。

四、沉淀—SBR组合工艺处理生活污水

1　工程设计

污水处理工艺流程如图1所示。

生活污水经化粪池溢流通过格栅，经集水井通过提升泵进入沉淀调剂池，经沉淀调节后的出水，由泵提升进入SBR池，出水排放(或部分经过接触消毒后回用) ， 污泥由污泥泵从沉淀池和SBR池一起打入污泥池，浓缩、脱水后外运处理。此工艺设计具有占地面积小、投资少、管理简单等优势被业主选用，其进、出水主要指标见表1。

3　主要构筑物及设备

1)格栅

格栅主要去除污水中的SS物，格栅宽度B =600 mm，间距为10 mm，过栅速度V = 0。3 m / s，格栅前水深为1 m，电机功率为0。37 kW ( 1台) ，自动清渣(格栅井尺寸： 8 m ×2 m ×8。 5 m，进水深度7。 25 m计)。

2)沉淀调节池

沉淀调节池为钢筋混凝土结构2座，尺寸： 15m ×10 m ×4 m，有效水深为3。 5 m， HRT为6 h，沉淀池兼调节功能，池底设锥形斗。斗内污泥由CP51。 5 - 65T型污泥提升泵将污泥提升至污泥浓缩池内，沉淀后污水由C - 37 - 100 (台湾产)型提升至SBR反应池内。

3) SBR反应池

SBR反应池通过SBR 厌氧、兼氧，好氧生化过程降解COD、BOD，完成废水序批处理过程。 采用钢筋混凝土结构池4 座， SBR 运行周期进水1。5 h、曝气3。5 h (进水1 h后曝气) 、沉淀1 h、排水1 h；有机物污泥负荷率为0。 18kg BOD / ( kgMLSS·d) ，污泥浓度4 000 mg/L，每座SBR池的有效容积为670 m3 ，尺寸为11。 5 m ×11。 5 m ×5。 5 m，有效水深4。7 m。内设水下曝气器作为充氧设备，需氧量以去除1 kgBOD需氧1。16 kg计算，需氧量为603。 2 kg/d，折算成20℃清水状态下的需氧量为956。 2 kg/L， 供氧速率为19。92kgO2 /h。 污泥由CP51。 5 - 65T型污泥泵提升至污泥浓缩池，主要设备配置：污泥排泥泵CP51。5 -65T(1。5 kW) 4台，每池1台；XFP - IV (Q = 500m3 /h)滗水器4台，每池1台；水下曝气器190TR2(进口19 kw) 4台，每池一台，开停由DO仪控制。

4)污泥浓缩池

污泥浓缩池用于贮存、浓缩剩余污泥，污泥产量为去除1 kg BOD产生干污泥0。 3 kg，每日产泥量为156 kg，经沉淀后污泥含水率按99。 5%计，污泥体积为31。 2 m3 ，设置4 m ×4 m ×6 m污泥浓缩池2座。

5)污泥脱水间、配电值班室及化验室

化验室内设污泥带式脱水机PK - 2 - 1000型1套，配置空压机Z - 0。 2 - 7 (2。 2 kW)型及纲带清洗泵(2。 2 kW)混合装置各1 台。 另设PAM投加装置以调剂污泥；脱水间面积70 m2 ，尺寸：10 m ×7 m，层高4。 5 m；配电值班室及化验室面积78 m2 ，尺寸： 10 m ×7。 8 m，层高4。 5 m。

6)接触消毒池

接触消毒池兼作回用清水池1座，尺寸： 11。 7m ×8 m ×4 m。

7) SBR工艺自动控制系统

自动控制系统实现对整个工艺过程中泵、电磁法、气控阀、加药阀、搅拌机等的自动控制和保护，自动完成pH值监控和SBR工艺过程的控制。设备配置： 中文智能型pH 值在线监控仪2台， 1用1备。 4～20 mA信号输出DO仪4台，每池1台，与水下曝气器连锁，根据SBR池溶解氧设定要求控制水下曝气器开停。 SBR由PLC及液位计控制，各水位控制机械格栅及水泵开停。

4　工程调试运行

4.1　调试运行

主要调试工作为好氧活性污泥的接种、驯化，鉴于该生活污水可生化性良好，活性污泥的培养和驯化可同步进行。 接种污泥采用深圳某污水处理厂的生化污泥(含水率99。 8% ) ，采用间歇培养法，按BOD5 ∶N∶P = 100∶5∶1适当投加粪便水以补充氮、磷调节水质，同时调节SBR反应池曝气时间以控制污泥膨胀，抑制丝状菌的大量繁殖和过度生长。通过近半个月的培养与驯化，活性污泥浓度达到3 000～4 000 mg/L时，处理效果良好，说明这时污泥已成熟。

4.2　工程运行

工程运行期抽查了部分运行参数，见表2。通过多次监测，其出水水质达到了( GB8978- 1996)一级排放标准。

5　分析讨论

1) SBR的工艺流程设计

SBR采用间歇运行方式，具有工艺简单、效率较高的特点，工艺设计时实际上还可以把SBR池作为调节池来使用，从而提高工艺过程耐冲击负荷能力。 本工程每处理1 m3 废水占地面积(含污泥处理与管理用房) 仅0。 4 m2 ， 工程运行费用0。 79 元/吨(废水) ，如考虑折旧维修成本运行费用则为1。 037 元/吨(废水)。 如按二级标准运行可省去予处理段，则占地和投资可进一步降低。

2)运行方式和处理效率

本工程废水提升泵自动调节，采用非限制曝气方式。 对改变曝气方式、增加活性污泥浓度(减少排泥量) ，改变进水/排水时间等所有SBR工艺参数，只要改变PLC程序即可实现。 SBR 的理想推流过程使得生化反应有机物去除率较高，整个过程去除率达80%～90%。

3) SBR过程监控系统

工程采用以PLC为核心的工艺过程自动监控系统，对所有泵阀实现自动监控，设计中pH值控制范围设在6～9，采用pH值在线监控仪。水下曝气器与溶解氧仪连锁，根据SBR池溶解氧设定要求控制水下曝气器关停。

4) SBR池排水装置

SBR池周期排水，排水过程中水位随时间变化，它的排水装置被认为是SBR 工艺关键设备；目前大多采用滗水器，但型式较多，我们采用软管式浮动出水口带气动阀门排水，每池1组，出水口保证在液位以下250 mm，可防止漂浮物排出。

6　结论

1)采用沉淀- SBR 组合工艺能有效地处理生活污水，出水水质达到国家《污水综合排放标准》(GB8978 - 1996)的一级标准。

2)该组合工艺具有较好的抗冲击负荷能力，能够达到高效降解有机物和去除NH3 - N、P的目的。

3)系统运行以来，未发生过污泥膨胀现象。工艺在保证处理效果的同时，占地少，运行成本低，运行操作管理简便可靠。

五、SBR法治理生活污水工程实例

1设计数据

本工程排水量为 250 m3/ d ,污水处理站 24 h 运行。进、出水水质指标根据建设单位提供的环境影响评价报告表及《污水综合排放标准》 G B8978 - 1996一级标准确定。

2工艺设计

2. 1工艺流程图

2. 2各单元功能说明

2. 2. 1格栅槽

工厂所排生活污水中的悬浮物具有多、 杂的特点 ,例如袜子、 头发等。设置格栅槽隔除这部分悬浮物 ,否则易堵塞水泵 ,影响处理系统正常运行。

2. 2. 2沉砂池
采用平流式曝气沉砂池 ,以去除水中密度较大的无机颗粒 ,此法既能保护机件和管道免受损失 ,又可降低 SBR池的负荷。

曝气沉砂池的优点如下:较普通沉砂池处理效果好 ,可以去除普通沉砂池不能去除的被有机物包覆的砂粒;由于曝气的作用 ,废水中的有机颗粒经常处于悬浮状态 ,砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力 ,砂粒上附着的有机污染物能够去除 ,有利于取得较为纯净的砂粒。从曝气沉砂池中排出的沉砂 ,有机物只占5 %左右 ,一般长期搁置也不腐败。

2. 2. 3集水池

集水池用以均化水质。集水池设二台带自藉装置的潜污泵。

2. 2. 4 SBR反应池

集水池的水由潜污泵定量打到 SBR 反应池中 ,进行有机物的降解后再排入消毒池进行进一步的处理。SBR 反应池内安装潜水式曝气、 搅拌机 ,它的特点是可单独进行曝气和搅拌 ,气体来源为鼓风机 ,可满足 SBR反应池反应时曝气和待机、进水时搅拌的要求。因为 SBR反应池内厌氧、 缺氧及好氧状态交替进行 ,所以在去除有机物的同时 ,可以达到除磷脱氮的目的。 

SBR反应池设计参数如下:SBR反应池 2 座 ,交替运行;运行周期6次/ d ;反应 2 h ;沉淀 1 h ;排水 1 h ;污泥负荷:每kg MLSS· d的 BOD5 为0. 07 kg。SBR(Sequencing Batch Reactor的缩写)即序批式活性污泥法的简称 ,是一种按间歇曝气方式来运行的一种改良的活性污泥法 ,其主要特征是运行上的有序和间歇操作。SBR反应池集均化、 初沉、 生物降解、沉淀等功能于一体 ,它的操作模式由进水、 反应、 沉淀、 出水和待机等 5 个基本过程组成(见图2) 。从污水流入开始到待机时间结束算作一个周期。下面对其进行简要介绍。

进水工序是反应池接纳污水的过程。在污水流入开始图2 SBR反应池工作过程示意之前是前一个周期的排水或待机状态 ,因此反应池内剩有高浓度的活性污泥混合液。这相当于传统活性污泥法中污泥回流的作用 ,此时反应池内的水位最低。在进水过程所确定时间内或者说在到达最高水位之前 ,反应池的排水系统一直是在关闭状态。进水工序进行搅拌可达脱氮的目的。

反应工序即当废水注入到预定容积后 ,进行曝气 ,以达到去除 BOD、硝化、除磷的目的。沉淀工序相应于传统活性污泥法中的二次沉淀池。停止曝气和搅拌 ,活性污泥颗粒进行重力沉淀和上清液分离。传统活性污泥的二沉池是各种流向的沉降分离 , 而SBR的沉淀工序是静止沉淀 ,因而有更高的沉淀效率。沉淀出水的同时进行排泥 ,以防沉淀下来的磷在厌氧状态下再度释放。待机工序沉淀之后到下个周期开始的期间称为待机工序。待机工序进行搅拌 ,不仅节省能量 ,同时利于保持污泥的活性。

2. 2. 5 消毒池

消毒池的作用是杀死 SBR反应池出水中的微生物与细菌。消毒池采用折流式反应槽 ,接触时间为 30 min。消毒药剂采用漂水。消毒池出水直接排放或回用。

2. 2. 6　污泥干化池

沉砂池沉渣与SBR反应池剩余污泥被污泥泵送入污泥干化池进行自然干化 ,然后再定期清运。滤出液回流格栅槽。

2. 3　工艺特点

(1)对进水水量和水质的变化有较好的缓冲作用。

(2)不产生污泥膨胀 ,污泥指数不超过50～70 mg/L。

(3)不需进行连续曝气 ,且不需污泥、 混合液回流系统 ,运行费用低。

(4)去除有机物的同时可达到除磷脱磷脱氮的目的。

(5)污水处理站自动化程度高 ,系统按设定的工作参数进行工作 ,便于管理 ,处理效果好。主要构筑物见表2。主要设备的选型见表3。