小區污水處理設計原理和施工探討
發布時間：2010-01-14 共1頁
一、概述
醫院、港口、公園、商業中心、新建的郊外住宅區、高級住宅區、療養區、學校、農場、漁場、狩獵場等均可稱為小區，我們最常遇到的主要是由居住區、療養院、商業中心、機關學校等一種功能或多種功能構成的相對獨立的區域，其排水系統通常不在城市市政管網覆蓋范圍之內。根據當地的環保標準，必須設置獨立的污水處理設施，這就是我們所指的小區污水處理。
小區污水系統的處理能力，各國并無統一的限定。前蘇聯曾建議單個構筑物的處理能力不宜超過1400m3/d，美國則把小廠的處理能力限定在3785m3/d的范圍內。根據我國情況，建議把等于或小于4000m3/d的處理廠定義為小區污水處理廠。
小區污水不同于城市污水（常包括部分工業廢水），屬于生活污水范疇。其水質水量特征可概括為：水質水量變化較，污染物濃度偏低，即比城市污水低，污水可生化性良好，處理難度小。
小區污水的處理工藝依據小區污水排入水體的功能不同而異，常用處理方法有：化糞池、一級處理（初次沉淀池）、生物二級處理及二級處理后再經消毒回用等。由于小區污水處理水量較小，管理水平不高，所以，在工藝設計時盡可能選用無污泥或少污泥的處理工藝，以防止因污泥處理不善造成二次污染。目前，較為常用的處理工藝有：①污水→調節池→初次沉淀池→生物接觸氧化池→二沉池→出水，生物接觸氧化是應用最廣泛的方法，主要優點是停留時間短、易掛膜，尤其適合設備化，埋地建設倍受環保公司及用戶青睞，但由于維修管理及設備防腐等方面的問題，近年來應用受到限制。但如果建成地下鋼筋混凝土形式，設置人員通道以便維修，此種地下建設方式在小區水處理中具有較市場，但這種方式一般處理規模較小，每天排放污水量小于幾百噸的小區較為理想。對上千噸的小區污水處理，推薦采用地面建設方式，生物處理部分可采用接觸氧化，也可采用SBR或其改進型CASS工藝，曝氣方式建議采用低噪音的風機或水下曝氣機。②污水→調節池→混凝沉淀→過濾→出水，對處理程度要求不高，且水量較小時，可采用此工藝，具有占地面積小，異味小，管理簡單等優點。另外，在好氧生物處理之前加上酸化水解，有利于降低能耗，提高系統的總去除率。生活小區通常有較的綠地面積，如果把污水處理后回用于澆灌綠地、道路、沖洗汽車，應在上述處理出水后加上消毒或其它補充措施。
二、小區污水處理廠設計原則
1.處理出水要求和處理程度
一般來說，不同小區對出水的要求差異較。應根據我國《地面環境質量標準》（GB3838—88）和《污水綜合排放標準》（GB8978—96）的有關規定和當地環保部門的要求確定處理程度，以確保出水水質。
如果出水采用土地處理法處理，則按土地處理法的要求計算；2.污水處理設施的設計和建設必須結合小區的整體規劃和建筑特點，即外觀設計上要與小區建筑環境相協調，以求美觀；
3.在污水處理工藝上力求簡單實用，以方便管理；
4.在高程布置上應盡量采用立體布局，充分利用地下空間。平面布置上要緊湊，以節省用地；
5.污水處理廠位置應盡可能位于小區下風向，與其它建筑物有一定的距離，以減少對環境的影響；
6.設備化，定型化，模塊化，施工安裝方便，運行簡易，設備性能穩定，
適合分期建設；
7.處理程度高，污泥產量少，并盡可能采用節能處理技術；
8.處理構筑物對水力負荷和有機物負荷的適應范圍較，使系統有較好的經受沖擊負荷的能力。
9.小區內的人口是逐漸增加的。因此，小區污水處理廠應按可預期的發展規劃作為流量設計的基礎。根據我國情況，可考慮采用20年的設計周期。
三、小區污水處理流程
根據小區廢水處理的原則，應選擇處理效果穩定、產泥少、節能的處理方法。小區系統中的各類建筑物一般均建有化糞池，所以，化糞池應與污水處理方法相結合。
幾種常用的處理工藝：
（1）污水→格柵→調節池→提升泵→接觸氧化池→沉淀池→出水
（2）污水→格柵→調節池→提升泵→曝氣池→沉淀池→出水
污泥回流
（3）污水→格柵→調節池→提升泵→SBR池或CASS→出水
加藥
↓
（4）污水→格柵→調節池→提升泵→混凝沉淀→過濾→出水（物化方法）
回用工藝流程：生物處理出水再經混凝過濾和消毒
在流程開始時一般要考慮設置均化池，這是因為小區在水質和水量上的變化都比城市污水處理廠。均化池一般設在格柵以后。物化和生化處理是去除污染物的核心部分。
四、組合式污水處理廠或設備
組合式處理廠以裝配好的或易于組裝的標準定型設備部件出售。在國內埋地設備曾風靡一時，主要優點是施工快，不占地面綠地，很多設計單位和用戶非常歡迎，設計人員選設備很簡單，而要設計污水處理廠工作量較，所以，非常喜歡用設備化產品。環保公司制造設備利潤豐厚，而土建工程利潤較低，因此，企業做廣告和公關。但是實際應用表明，確實存在不少問題，對設備的維修管理困難，對運行情況考核不便，單機處理水量有限，使用壽命等均有待時間驗證，因此，對埋地設備一直爭議很，現在，埋地設備熱已經降溫。
建于地下的可檢修、便于操作（有人員操作空間）污水處理設計方式應于推薦。上千噸的污水處理廠建議采用地上式。在水量不，場地十分緊張時仍可考慮用埋地設備。埋地設備的確工藝流程一般均采用兩段接觸氧化和沉淀工藝，水力停留時間一般為2小時，污水進入設備前，先進行水量調節和提升。
五、SBR及CASS處理工藝的原理及參數選擇
（一）序批式活性污泥法（SBR）
SBR的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體。典型SBR工藝的一個完整運行周期由五個階段組成，即進水階段、反應階段、沉淀階段、排水階段和閑置階段。從第一次進水到第二次進水稱為一個工作周期。
從目前的污水好氧生物處理的研究、應用及發展趨勢來看，SBR稱得上簡易、快速、低耗的污水處理工藝。與連續式活性污泥法比較，SBR法具有以下特點：①SBR裝置結構簡單，運轉靈活，操作管理方便。②投資省，運行費用低。Ketchum等人的統計結果表明：采用SBR法處理小城鎮污水，要比用普通活性污泥法節省基建投資30%.③可抑制絲狀菌生長繁殖，不易發生污泥膨脹，污泥指數SVI較低，有利于活性污泥的沉淀和濃縮。④SBR處于好氧/厭氧的交替運行過程中，能夠在去除碳物質的同時實現脫氮除磷。⑤SBR處理工藝系統布置緊湊、節省占地。⑥運行穩定性好，能承受較的水質水量沖擊。⑦各項運行控制參數都能通過計算機加以控制，易于實現系統優化運行。
（三）周期循環曝氣活性污泥法（CASS工藝）
CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）工藝是近年來國際公認的處理生活污水及工業廢水的先進工藝。該工藝是在序批式活性污泥法（SBR）的基礎上，反應池沿長度方向設計為兩部分，前部為生物選擇區也稱預反應區，后部為主反應區，在主反應區后部安裝了可升降的自動撇水裝置，曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內周期循環運行，省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統。
（四）CASS與SBR曝氣方式的選擇
由于小區都是居民居住區，對環境的要求比較高，因此，污水廠建設時應充分考慮噪音擾民問題和污水廠操作人員的工作環境，采用水下曝氣機代替傳統的鼓風機曝氣可有效解決噪音污染。另外，由于CASS工藝獨特的運行方式，采用水下曝氣機可省去復雜的管路及閥門，安裝、維修方便，使用靈活，可根據進出水情況開不同的臺數，在保證效果的條件下，達到經濟運行的目的。
（五）CASS與SBR撇水機的選擇
撇水機是CASS工藝的關鍵組成部分，其性能是否穩定可靠直接影響到CASS工藝的正常運行。目前，國內外對撇水機仍在進行研究和開發，按照目前所用的原理撇水機可分為三種類型，即浮球式、旋轉式和虹吸式。撇水機研制的關鍵是解決潷水過程中，堰口、導水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動態平衡，使之可隨排水量的不同調整浮動水堰浸沒的深度，并隨水位均勻地升降，將排水對底層污泥的干擾降低到最低限度，保證出水水質穩定。
我院自主研制開發的撇水機屬絲杠旋轉式，自動撇水裝置主要組成部分是：潷水器、可擾動的軟管、水位控制器、可伸縮推動桿和驅動電機等。
其中潷水器又叫自動浮動式水堰，上部為堰口和防止浮渣進入出水的浮筒，下部出水管兼起支撐作用，部分浸沒在水中，通過可伸縮推動桿使方形堰口達到連續均勻地排出反應池中的上清液。實際應用表明，所研制的撇水裝置達到了國內外同類產品的先進水平。具有升降平穩、排水均勻、自動控制、價格低廉等優點，該項研究不僅滿足了工程的需要，而且具有創新，屬專項保密技術之一。
六、處理小區污水主要設計參數
SBR設計參數：污泥負荷0.1~0.15kgBOD5/kgMLSS.d，污泥齡20~30天
工作周期12小時，其中，進水2.5小時（曝氣或不曝氣），反應6小時，沉淀0.75~1小時，排水2小時，閑置0.5~0.75小時。出水指標：COD〈50mg/L，BOD5〈20mg/L，SS〈10mg/L
CASS設計參數：污泥負荷0.1~0.2kgBOD5/kgMLSS.d，污泥齡15~30天
水力停留時間12小時，工作周期4小時，其中曝氣2.5小時，沉淀0.75小時，排水0.5~0.75小時，出水指標與SBR相近。
七、污泥處理
污水處理量上千噸時，一般采用濃縮后脫水處理，小規模時一般濃縮后定期用糞車運至填埋或作農肥。
八、小區污水處理廠址選擇和布置
小區系統的廠址選擇和廠區布置在基本原則上與廠是一致的。但是考慮到小區系統在服務對象和流程選擇上的獨特性，在廠址選擇和布置時也應考慮到小區系統的特點。
1.廠址規劃
（l）與服務地區的衛生防護區應有一定距離
（2）風向（不影響所服務地區和周圍地區）
（3）交通運輸和水電供應。
（4）便于兼顧小區其它生活保障設施的統一管理。
2.廠區道路和構筑物之間的間距
由于小區系統選用較小的設備和構筑物，廠區交通、維修及衛生要求所需的空間相應較小。廠區內應設計充足的車輛通道，路寬設計可以輕型載重汽車的回轉半徑為依據。主要構筑物之間的間距可考慮在3－5m之間。
醫院、港口、公園、商業中心、新建的郊外住宅區、高級住宅區、療養區、學校、農場、漁場、狩獵場等均可稱為小區，我們最常遇到的主要是由居住區、療養院、商業中心、機關學校等一種功能或多種功能構成的相對獨立的區域，其排水系統通常不在城市市政管網覆蓋范圍之內。根據當地的環保標準，必須設置獨立的污水處理設施，這就是我們所指的小區污水處理。
小區污水系統的處理能力，各國并無統一的限定。前蘇聯曾建議單個構筑物的處理能力不宜超過1400m3/d，美國則把小廠的處理能力限定在3785m3/d的范圍內。根據我國情況，建議把等于或小于4000m3/d的處理廠定義為小區污水處理廠。
小區污水不同于城市污水（常包括部分工業廢水），屬于生活污水范疇。其水質水量特征可概括為：水質水量變化較，污染物濃度偏低，即比城市污水低，污水可生化性良好，處理難度小。
小區污水的處理工藝依據小區污水排入水體的功能不同而異，常用處理方法有：化糞池、一級處理（初次沉淀池）、生物二級處理及二級處理后再經消毒回用等。由于小區污水處理水量較小，管理水平不高，所以，在工藝設計時盡可能選用無污泥或少污泥的處理工藝，以防止因污泥處理不善造成二次污染。目前，較為常用的處理工藝有：①污水→調節池→初次沉淀池→生物接觸氧化池→二沉池→出水，生物接觸氧化是應用最廣泛的方法，主要優點是停留時間短、易掛膜，尤其適合設備化，埋地建設倍受環保公司及用戶青睞，但由于維修管理及設備防腐等方面的問題，近年來應用受到限制。但如果建成地下鋼筋混凝土形式，設置人員通道以便維修，此種地下建設方式在小區水處理中具有較市場，但這種方式一般處理規模較小，每天排放污水量小于幾百噸的小區較為理想。對上千噸的小區污水處理，推薦采用地面建設方式，生物處理部分可采用接觸氧化，也可采用SBR或其改進型CASS工藝，曝氣方式建議采用低噪音的風機或水下曝氣機。②污水→調節池→混凝沉淀→過濾→出水，對處理程度要求不高，且水量較小時，可采用此工藝，具有占地面積小，異味小，管理簡單等優點。另外，在好氧生物處理之前加上酸化水解，有利于降低能耗，提高系統的總去除率。生活小區通常有較的綠地面積，如果把污水處理后回用于澆灌綠地、道路、沖洗汽車，應在上述處理出水后加上消毒或其它補充措施。
二、小區污水處理廠設計原則
1.處理出水要求和處理程度
一般來說，不同小區對出水的要求差異較。應根據我國《地面環境質量標準》（GB3838—88）和《污水綜合排放標準》（GB8978—96）的有關規定和當地環保部門的要求確定處理程度，以確保出水水質。
如果出水采用土地處理法處理，則按土地處理法的要求計算；2.污水處理設施的設計和建設必須結合小區的整體規劃和建筑特點，即外觀設計上要與小區建筑環境相協調，以求美觀；
3.在污水處理工藝上力求簡單實用，以方便管理；
4.在高程布置上應盡量采用立體布局，充分利用地下空間。平面布置上要緊湊，以節省用地；
5.污水處理廠位置應盡可能位于小區下風向，與其它建筑物有一定的距離，以減少對環境的影響；
6.設備化，定型化，模塊化，施工安裝方便，運行簡易，設備性能穩定，
適合分期建設；
7.處理程度高，污泥產量少，并盡可能采用節能處理技術；
8.處理構筑物對水力負荷和有機物負荷的適應范圍較，使系統有較好的經受沖擊負荷的能力。
9.小區內的人口是逐漸增加的。因此，小區污水處理廠應按可預期的發展規劃作為流量設計的基礎。根據我國情況，可考慮采用20年的設計周期。
三、小區污水處理流程
根據小區廢水處理的原則，應選擇處理效果穩定、產泥少、節能的處理方法。小區系統中的各類建筑物一般均建有化糞池，所以，化糞池應與污水處理方法相結合。
幾種常用的處理工藝：
（1）污水→格柵→調節池→提升泵→接觸氧化池→沉淀池→出水
（2）污水→格柵→調節池→提升泵→曝氣池→沉淀池→出水
污泥回流
（3）污水→格柵→調節池→提升泵→SBR池或CASS→出水
加藥
↓
（4）污水→格柵→調節池→提升泵→混凝沉淀→過濾→出水（物化方法）
回用工藝流程：生物處理出水再經混凝過濾和消毒
在流程開始時一般要考慮設置均化池，這是因為小區在水質和水量上的變化都比城市污水處理廠。均化池一般設在格柵以后。物化和生化處理是去除污染物的核心部分。
四、組合式污水處理廠或設備
組合式處理廠以裝配好的或易于組裝的標準定型設備部件出售。在國內埋地設備曾風靡一時，主要優點是施工快，不占地面綠地，很多設計單位和用戶非常歡迎，設計人員選設備很簡單，而要設計污水處理廠工作量較，所以，非常喜歡用設備化產品。環保公司制造設備利潤豐厚，而土建工程利潤較低，因此，企業做廣告和公關。但是實際應用表明，確實存在不少問題，對設備的維修管理困難，對運行情況考核不便，單機處理水量有限，使用壽命等均有待時間驗證，因此，對埋地設備一直爭議很，現在，埋地設備熱已經降溫。
建于地下的可檢修、便于操作（有人員操作空間）污水處理設計方式應于推薦。上千噸的污水處理廠建議采用地上式。在水量不，場地十分緊張時仍可考慮用埋地設備。埋地設備的確工藝流程一般均采用兩段接觸氧化和沉淀工藝，水力停留時間一般為2小時，污水進入設備前，先進行水量調節和提升。
五、SBR及CASS處理工藝的原理及參數選擇
（一）序批式活性污泥法（SBR）
SBR的核心是SBR反應池，該池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一體。典型SBR工藝的一個完整運行周期由五個階段組成，即進水階段、反應階段、沉淀階段、排水階段和閑置階段。從第一次進水到第二次進水稱為一個工作周期。
從目前的污水好氧生物處理的研究、應用及發展趨勢來看，SBR稱得上簡易、快速、低耗的污水處理工藝。與連續式活性污泥法比較，SBR法具有以下特點：①SBR裝置結構簡單，運轉靈活，操作管理方便。②投資省，運行費用低。Ketchum等人的統計結果表明：采用SBR法處理小城鎮污水，要比用普通活性污泥法節省基建投資30%.③可抑制絲狀菌生長繁殖，不易發生污泥膨脹，污泥指數SVI較低，有利于活性污泥的沉淀和濃縮。④SBR處于好氧/厭氧的交替運行過程中，能夠在去除碳物質的同時實現脫氮除磷。⑤SBR處理工藝系統布置緊湊、節省占地。⑥運行穩定性好，能承受較的水質水量沖擊。⑦各項運行控制參數都能通過計算機加以控制，易于實現系統優化運行。
（三）周期循環曝氣活性污泥法（CASS工藝）
CASS（CyclicActivatedSludgeSystem）工藝是近年來國際公認的處理生活污水及工業廢水的先進工藝。該工藝是在序批式活性污泥法（SBR）的基礎上，反應池沿長度方向設計為兩部分，前部為生物選擇區也稱預反應區，后部為主反應區，在主反應區后部安裝了可升降的自動撇水裝置，曝氣、沉淀、排水等過程在同一池子內周期循環運行，省去了常規活性污泥法的二沉池和污泥回流系統。
（四）CASS與SBR曝氣方式的選擇
由于小區都是居民居住區，對環境的要求比較高，因此，污水廠建設時應充分考慮噪音擾民問題和污水廠操作人員的工作環境，采用水下曝氣機代替傳統的鼓風機曝氣可有效解決噪音污染。另外，由于CASS工藝獨特的運行方式，采用水下曝氣機可省去復雜的管路及閥門，安裝、維修方便，使用靈活，可根據進出水情況開不同的臺數，在保證效果的條件下，達到經濟運行的目的。
（五）CASS與SBR撇水機的選擇
撇水機是CASS工藝的關鍵組成部分，其性能是否穩定可靠直接影響到CASS工藝的正常運行。目前，國內外對撇水機仍在進行研究和開發，按照目前所用的原理撇水機可分為三種類型，即浮球式、旋轉式和虹吸式。撇水機研制的關鍵是解決潷水過程中，堰口、導水軟管和升降控制裝置與水流之間形成的動態平衡，使之可隨排水量的不同調整浮動水堰浸沒的深度，并隨水位均勻地升降，將排水對底層污泥的干擾降低到最低限度，保證出水水質穩定。
我院自主研制開發的撇水機屬絲杠旋轉式，自動撇水裝置主要組成部分是：潷水器、可擾動的軟管、水位控制器、可伸縮推動桿和驅動電機等。
其中潷水器又叫自動浮動式水堰，上部為堰口和防止浮渣進入出水的浮筒，下部出水管兼起支撐作用，部分浸沒在水中，通過可伸縮推動桿使方形堰口達到連續均勻地排出反應池中的上清液。實際應用表明，所研制的撇水裝置達到了國內外同類產品的先進水平。具有升降平穩、排水均勻、自動控制、價格低廉等優點，該項研究不僅滿足了工程的需要，而且具有創新，屬專項保密技術之一。
六、處理小區污水主要設計參數
SBR設計參數：污泥負荷0.1~0.15kgBOD5/kgMLSS.d，污泥齡20~30天
工作周期12小時，其中，進水2.5小時（曝氣或不曝氣），反應6小時，沉淀0.75~1小時，排水2小時，閑置0.5~0.75小時。出水指標：COD〈50mg/L，BOD5〈20mg/L，SS〈10mg/L
CASS設計參數：污泥負荷0.1~0.2kgBOD5/kgMLSS.d，污泥齡15~30天
水力停留時間12小時，工作周期4小時，其中曝氣2.5小時，沉淀0.75小時，排水0.5~0.75小時，出水指標與SBR相近。
七、污泥處理
污水處理量上千噸時，一般采用濃縮后脫水處理，小規模時一般濃縮后定期用糞車運至填埋或作農肥。
八、小區污水處理廠址選擇和布置
小區系統的廠址選擇和廠區布置在基本原則上與廠是一致的。但是考慮到小區系統在服務對象和流程選擇上的獨特性，在廠址選擇和布置時也應考慮到小區系統的特點。
1.廠址規劃
（l）與服務地區的衛生防護區應有一定距離
（2）風向（不影響所服務地區和周圍地區）
（3）交通運輸和水電供應。
（4）便于兼顧小區其它生活保障設施的統一管理。
2.廠區道路和構筑物之間的間距
由于小區系統選用較小的設備和構筑物，廠區交通、維修及衛生要求所需的空間相應較小。廠區內應設計充足的車輛通道，路寬設計可以輕型載重汽車的回轉半徑為依據。主要構筑物之間的間距可考慮在3－5m之間。
