小区污水处理系统及应用实例
摘要： 医院 、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区，我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。
关键词：小区 污水处理系统 应用 实例
第一章 小区污水处理及技术
一、概 述
医院、港口、公园、商业中心、新建的郊外住宅区、高级住宅区、疗养区、学校、农场、渔场、狩猎场等均可称为小区，我们最常遇到的主要是由居住区、疗养院、商业中心、机关学校等一种功能或多种功能构成的相对独立的区域，其排水系统通常不在城市市政管网覆盖范围之内。根据当地的环保标准，必须设置独立的污水处理设施，这就是我们所指的小区污水处理。
小区污水系统的处理能力，各国并无统一的限定。前苏联曾建议单个构筑物的处理能力不宜超过1400m3/d，美国则把小厂的处理能力限定在3785 m3/d的范围内。根据我国情况，建议把等于或小于4000 m3/d的处理厂定义为小区污水处理厂。
小区污水不同于城市污水(常包括部分 工业 废水)，属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性良好，处理难度小。
小区污水的处理工艺依据小区污水排入水体的功能不同而异，常用处理 方法 有：化粪池、一级处理(初次沉淀池)、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。由于小区污水处理水量较小，管理水平不高，所以，在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺，以防止因污泥处理不善造成二次污染。 目前 ，较为常用的处理工艺有：①污水→调节池→初次沉淀池→生物接触氧化池→二沉池→出水，生物接触氧化是应用最广泛的方法，主要优点是停留时间短、易挂膜，尤其适合设备化，埋地建设倍受环保公司及用户青睐，但由于维修管理及设备防腐等方面的 问题 ，近年来应用受到限制。但如果建成地下钢筋混凝土形式，设置人员通道以便维修，此种地下建设方式在小区水处理中具有较大市场，但这种方式一般处理规模较小，每天排放污水量小于几百吨的小区较为理想。对上千吨的小区污水处理，推荐采用地面建设方式，生物处理部分可采用接触氧化，也可采用SBR或其改进型CASS工艺，曝气方式建议采用低噪音的风机或水下曝气机。②污水→调节池→混凝沉淀→过滤→出水，对处理程度要求不高，且水量较小时，可采用此工艺，具有占地面积小，异味小，管理简单等优点。另外，在好氧生物处理之前加上酸化水解，有利于降低能耗，提高系统的总去除率。生活小区通常有较大的绿地面积，如果把污水处理后回用于浇灌绿地、道路、冲洗汽车，应在上述处理出水后加上消毒或其它补充措施。
二、小区污水处理厂设计原则
1. 处理出水要求和处理程度
一般来说，不同小区对出水的要求差异较大。应根据我国《地面环境质量标准》(GB3838—88)和《污水综合排放标准》(GB8978—96)的有关规定和当地环保部门的要求确定处理程度，以确保出水水质。如果出水采用土地处理法处理，则按土地处理法的要求 计算 ;
2. 污水处理设施的设计和建设必须结合小区的整体规划和建筑特点，即外观设计上要与小区建筑环境相协调，以求美观;
3. 在污水处理工艺上力求简单实用，以方便管理;
4. 在高程布置上应尽量采用立体布局，充分利用地下空间。平面布置上要紧凑，以节省用地;
5. 污水处理厂位置应尽可能位于小区下风向，与其它建筑物有一定的距离，以减少对环境的 影响 ;
6. 设备化，定型化，模块化，施工安装方便，运行简易，设备性能稳定，适合分期建设;
7. 处理程度高，污泥产量少，并尽可能采用节能处理技术;
8. 处理构筑物对水力负荷和有机物负荷的适应范围较大，使系统有较好的经受冲击负荷的能力。
9. 小区内的人口是逐渐增加的。因此，小区污水处理厂应按可预期的 发展 规划作为流量设计的基础。根据我国情况，可考虑采用20年的设计周期。
三、小区污水处理技术及流程
新编《建筑给水排水设计规范》(征求意见稿)中补充了小区污水处理的 内容 。因此，本部分内容以此为基础，包括了化粪池的设置、含油废水的预处理、医院污水的消毒和放射性废水、有毒有害废水的预处理、高温废水预处理、一级处理(初次沉淀池)、生物二级处理及二级处理后再经消毒回用等。本节第一部分先介绍新编(设计规范)4.8>小型生活污水处理的内容, 然后重点介绍二级生物处理及水回用方面的内容等。
(一) 4.8小型生活污水处理(摘自新编《建筑给水排水设计规范》(征求意见稿))
4.8.1 公共食堂和饮食业的污水以及其它含油污水，应经除油装置后方允许排入污水管道。
4.8.2 隔油池设计应符合下列规定：
l.污水流量应按设计秒流量计算。
2.污水在池内的流速，应根据含油污水性质确定;
1)含食用油污水，不得大于0.005m/s。
2)含汽油、柴油、煤油及其它工业用油的污水，宜采用0.002～0 0lm/s。
3.停留时间可按下列规定确定：
l)含食用油污水宜为2～10min。
2)含汽油、柴油、煤油及其它工业用油的污水，宜为0.5～lmin
4.人工除油的隔油池内存油部分的容积，不得小于该池有效容积的25%。
5.池内污水池进水管应考虑有清通的可能，并应设活动盖板。
6.污水夹带其它沉淀物时，在排入隔油池前未经沉淀处理者，应在池内另附加沉淀部分容积。
7.油脂及沉淀物清除周期不宜大于6d。
8.除油池出水管管底至池底的深度，不得小于0.6m。
4.8.3 温度高于40℃的排水，应首先考虑将所含热量回收利用，如不可能或不合理时，在排入城镇排水管道之前应设降温池，降温池应设置于室外。
4.8.4 降温宜采用较高温度排水与冷水在池内混合的方法进行。
冷却水应尽量利用低温废水。所需冷却水量应按热平衡方法计算。
4.8.5 降温池的容积应按下列规定确定：
l.间断排放污水时，应按一次最大排水量与所需冷却水量的总和计算有效容积。
2.连续排放污水时，应保证污水与冷却水能充分混合。
4.8.6 降温池管道设置应符合下列要求：
l.有压高温污水进水管口直装设消音设施，有两次蒸发时，管口应露出水面向上;无两次蒸发时，管口宜插进水内200mm以上。
2.冷却水与高温水混合可采用花管喷洒，采用生活用冷水做冷却水时，应采取防回流污染措施。
3.降温池虹吸排水管管口应设在水池底部。
4.应设通气管，并引至不妨碍通行处。
4.8.7 建筑物生活排水在下列情况下宜设置化粪池：
l.城镇、居住小区或厂区无污水处理设施，污水排入江河湖海时;
2.城镇污水处理厂设施和市政污水管道已满负荷运行，无法接纳时;
3.居住小区、医院等设有生活污水处理设施，需要预处理时。
4.8.8 化粪池的设置应符合下列要求：
1.化粪池宜设置在接户管的下游端，便于机动车清掏的位置。
2.化粪池池外壁距建筑物外墙不宜小于5m，并不得影响建筑物基础。
3.化粪池距离地下水取水构筑物不得小于30m。
4.化粪池不得设置于建筑物内。
4.8.9 化粪池有效容积应为污水部分和污泥部分容积之和。其计算参数应符合下列规定;
1.每人每日污水量和污泥量，应按表4.8. 9-1确定。
表4.8. 9-1 每人每日污水量和污泥量
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分 类
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生活和生产合流废水
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生活污水
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每人每日污水量（L）
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与用水量相同
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20~30
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每人每日污泥量（L）
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0.7
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0.4
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2.污水在池中停留时间应根据污水量确定，宜采用12～24h。
3.污泥清掏周期应根据污水温度和当地气候条件确定，宜采用3～12个月。
4.新鲜污泥含水率可按95%、发酵浓缩后的污泥含水率可按90%计算。
5.污泥发酵后体积缩减系数宜取0.8。
6.清掏污泥后遗留熟污泥量的容积应按污泥部分容积的20%计算。
7.化粪池实际使用人数占总人数的百分数可按表4.8.9-2确定。
表4.8.9-2 化粪池使用人数百分数
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建筑物名称
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百分数(%)
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医院、疗养院、养老院、幼儿园（有宿舍）
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100
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住宅、集体宿舍、旅馆
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70
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办公楼、教学楼、实验楼、工业 企业 生活间
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40
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公共食堂、餐饮业、影剧院、 体育 场（馆）和其它场所（按座位）
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10
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4.8.10 化粪池的构造，应符合下列要求：
1 化粪池的长度与深度、宽度的比例应按污水中悬浮物的沉降条件和积存数量，经水力计算确定，但深度(水面至地底)不得小于l.3m，宽度不得小于0.75m，长度不得小于l.0m，圆形化粪池直径不得小于1.0m。
2 双格化粪池第一格的容量直为计算总容量的75%，三格化粪池第一格的容量宜为总容量的60%，第二格和第三格各宜为总容量的20%。
3 化粪池格与格之间应设通气孔洞。
4 化粪池进水口、出水口应设置连接并与进水管、出水管相接。
5 化粪池进水管口应设导流装置，出水口处及格与格之间应设拦截污泥浮渣的设施。
6 化粪池池壁和地底，应防止渗漏。
7 化粪池顶板上应设有人孔和盖板。
4.8.11 医院污水必须进行消毒处理。消毒处理后，水质应符合现行《医院污水排放标准》的要求。
4.8.12 经消毒处理后的污水，不得排入生活饮用水的集中取水点上游1000m和下游100m的水体范围内。
经消毒处理后的污水，如排入娱乐和体育用水水体、渔业用水水体时，还应符合有关标准要求。
4.8.13 医院污水处理构筑物，宜与病房、医疗室、住宅等有一定防护距离，并应设置隔离措施。
4.8.14 肠道病毒等传染病房的污水，如经技术 经济 比较认为合理时，可与普通病房污水分别进行处理。
4.8.15 医院污水处理流程应根据污水性质、排放条件等因素确定，一般排入城市下水道时，宜采用一级处理;排放到地表水体时，宜采用二级处理。
4.8.16 化粪池作为医院污水消毒前的预处理时，化粪池的容积应按污水在池内停留时间不小于36h计算，污泥清掏周期不得小于一年。
4.8.17 医院污水清毒一般宜采用氯消毒(液氯、氯片、漂白粉或漂粉精)。如运输或供应有困难时，可采用现场制备次氯酸钠、二氧化氯等消毒方式。
如有特殊要求并经技术经济比较认为合理，可采用臭氧消毒法。
4.8.18 含放射性物质、重金属及其它有毒、有害物质的污水，如不符合排放标准时，须进行单独处理后，方可排入医院污水处理站或城市排水管道。
4.8.19 医院污水处理系统的污泥，宜由城市环卫部门集中处置。
当城镇无集中处置条件时，可采用高温堆肥或石灰消化等方法处理。
4.8.20 居住小区、公共建筑物生活排水在下列情况下应设置生活污水处理设施。
1 城镇近期无污水处理厂;
2 生活污水经化粪池处理达不到污水排放标准;
3 城市环保、卫生部门规定的大型公共建筑生活污水必须进行处理后排入市政管道时。
4.8.21 生活污水处理设施的工艺流程应根据污水性质、回用或排放要求确定，一般应采用生物处理工艺。
4.8.22 生活污水处理设施前宜设置调节地，调节池的有效容积应经计算确定，也可取4～6平均小时污水流量。当采用序批式活性污泥法(SBR)处理工艺时，应根据污水排放 规律 、处理周期和容积等因素确定。
4.8.23 生活污水处理设施的设置应符合下列要求：
l 处理站的位置应在常年主导风向的下风向，且应用绿化带与建筑物隔开。
2 处理站宜设置在绿地、停车坪及室外空地的地下。
3 处理站如布置在建筑地下室时，应有专用隔间。
4 处理站与给水泵及清水池水平距离不得小于10米。
4.8.24 设置生活污水处理设施的房间或地下室应有良好的通风系统，当处理构筑物为敝开式时，每小时换气次数不宜小于15次，当处理设施有盖板时，每小时换气次数不宜小于5次。
4.8.25 生活污水处理应设置排臭系统，或设置有效的臭气处理装置，其排放口位置应避免对周围人、畜、植物造成危害和影响。
4.8.26 生活污水处理构筑物机械运行噪声不应超过现行的国家标准《城市区域环境噪声标准》的要求。对建筑物内运行噪声较大的机械应设独立隔间。
4.9 中 水
4.9.1 居住小区、公共建筑设置中水工程应综合 社会 效益、环境效益，经技术经济比较后确定。
4.9.2 中水工程的水源应优先选用优质杂排水和冷却水，严禁将工业污水、传染病医院污水和放射性污水作为中水水源。
4.9.3 中水处理工艺流程应根据水质、水量和中水用途等因素，进行技术经济比较后确定。
4.9.4 中水系统设计应进行水量平衡计算。当采用生活饮用水作为中水应急补充给水时，应采取防回流隔断措施。
4.9.5 中水原水系统应设分流、溢流和超越管。
4.9.6 处理后的中水一般可用于厕所冲洗、绿化、洗车、扫除等用水，其水质应符合现行的《生活杂用水水质标准》的要求。如用于水景用水，则其水质应符合水景水质要求。
4.9.7 中水管道严禁与生活饮用水给水管道连接。中水管道应采用耐腐蚀材料，外壁应涂有浅深色标志。管道系统、中水水箱(池)、水泵、阀门、水表、给水柱均应有明显的“中水”标记，管道上不得装设取水龙头，宜采用壁式或地下式给水柱。
三、小区污水处理流程
根据小区废水处理的原则，应选择处理效果稳定、产泥少、节能的处理方法。小区系统中的各类建筑物一般均建有化粪池，所以，化粪池应与污水处理方法相结合。
几种常用的处理工艺：
(1)污水→格栅→调节池→提升泵→接触氧化池→沉淀池→出水
(2)污水→格栅→调节池→提升泵→曝气池→沉淀池→出水
↑←污泥回流↓
(3)污水→格栅→调节池→提升泵→SBR池或CASS→出水
加药
↓
(4)污水→格栅→调节池→提升泵→混凝沉淀→过滤→出水(物化方法)
加药
↓
(5)污水→格栅→调节池→提升泵→接触氧化池→混凝过滤→出水
回用工艺流程： 生物处理出水再经混凝过滤和消毒
在流程开始时一般要考虑设置均化池，这是因为小区在水质和水量上的变化都比城市污水处理厂大。均化池一般设在格栅以后。物化和生化处理是去除污染物的核心部分。
四、组合式污水处理厂或设备
组合式处理厂以装配好的或易于组装的标准定型设备部件出售。在国内埋地设备曾风靡一时，主要优点是施工快，不占地面绿地，很多设计单位和用户非常欢迎，设计人员选设备很简单，而要设计污水处理厂工作量较大，所以，非常喜欢用设备化产品。环保公司制造设备利润丰厚，而土建工程利润较低，因此，企业大做广告和公关。但是实际应用表明，确实存在不少问题，对设备的维修管理困难，对运行情况考核不便，单机处理水量有限，使用寿命等均有待时间验证，因此，对埋地设备一直争议很大，现在，埋地设备热已经降温。建于地下的可检修、便于操作(有人员操作空间)污水处理设计方式应于推荐。上千吨的污水处理厂建议采用地上式。在水量不大，场地十分紧张时仍可考虑用埋地设备。埋地设备的确工艺流程一般均采用两段接触氧化和沉淀工艺，水力停留时间一般为2小时，污水进入设备前，先进行水量调节和提升。
五、SBR及>CASS处理工艺的原理及参数选择
(一)序批式活性污泥法(SBR)
1、概述
SBR是序批式活性污泥法(Sequencing Batch Reactor)的简称，它是从Fill&Draw (加入及排放) 反应器发展而来的，Fill&Draw比连续流活性污泥产生的还早，主要用于间歇排放的工厂或 农村 的污水处理，具有工艺简单、运行稳定等优点。20年代后，工业化和城市化的迅猛发展，生活污水和工业废水量増加，采用Fill&Draw系统常需要多个反应池交替运行，当时，有关自动控制设备和技术还很落后，进水、曝气、沉淀、排水等操作都依靠人工完成，规模扩大后，管理十分复杂，因此，连续流反应器(Continous Activated Sludge Reactor,简称CAS)很快替代了Fill&Draw系统。
七十年代初，为了解决连续流污水处理工艺(CAS)中存在的一些问题，由美国Robert Irvine教授等人发起，日本、澳大利亚等国都对间歇式活性污泥工艺进行了重新 研究 和评价，R. Irvine教授等人于1979年发表了第一篇运用间歇活性污泥反应器处理污水的论著。随着研究的不断深入，该工艺的机理和优越性被广泛认识。本世纪80年代各种新型不堵塞曝气器、新型浮动式出水堰(滗水器、撇水器)和自动监控硬件设备和软件技术的出现和发展，使SBR充分显示出优势，并迅速得到开发和应用。1984年美国环保局通过了SBR技术评价，同时，由于联邦政府的资助，SBR成为美国中小型污水处理的首选工艺。1985年日本下水道理事会公布了对间歇式活性污泥法的技术评价报告书，充分肯定了其优点， SBR工艺在日本仍保持着小型污水处理厂世界上数量第一的记录。在澳大利亚，公用事业部引入SBR工艺用于城市污水处理，SBR法已成为城市污水处理的主导工艺，近10年来已建成SBR污水处理厂近600座。我国自1985年建成首座处理肉类加工污水的SBR系统后，又陆续在城市污水及工业废水处理领域得以应用。
2、工作原理
SBR的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一体。所谓序列包括两层含义：一是不同SBR池的运转是按顺序进行，由于污水大都是连续或半连续排放，SBR为2个池或多个池交替运行，因此，从总体上污水连续按顺序依次进入每个反应器，它们相互协调作为一个有机的整体完成污水净化功能。但对每一个SBR池是间歇进水的;二是每个SBR的运行操作分阶段、按时间次序进行。典型SBR工艺的一个完整运行周期由五个阶段组成，即进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段和闲置阶段。从第一次进水到第二次进水称为一个工作周期。典型的运行模式见图1。
进水阶段接纳需处理的废水，有调蓄和匀质作用，此阶段可曝气或不曝气;反应阶段是停止进水后的反应过程，根据需要可以在富氧和缺氧条件下进行，也可周期性进行，但一般以富氧为主;沉淀阶段进行泥水分离，分离后的上清液排出池外;排水完成后至再次进水之间为闲置阶段。闲置阶段内可采取措施恢复污泥活性并等待下一周期的开始。在一个运行周期中，各阶段的运行时间和控制参数等都可以根据污水水质和出水要求灵活掌握。SBR工艺的五个运行阶段，可按实际情况省去某一阶段(如闲置期)，也可以把反应期与进水期合并，还可在进水期间同时曝气等，控制十分灵活。
3、工艺特点
从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看，SBR称得上简易、快速、低耗的污水处理工艺。与连续式活性污泥法比较，SBR法具有以下特点：①SBR装置结构简单，运转灵活，操作管理方便。②投资省，运行费用低。Ketchum等人的统计结果表明：采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%。③可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，污泥指数SVI较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩。④SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中，能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷。⑤SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地。⑥运行稳定性好，能承受较大的水质水量冲击。⑦各项运行控制参数都能通过计算机加以控制，易于实现系统优化运行。
由于SBR的诸多优点，近年来在我国得到较广泛的应用，实践表明SBR仍有不足之处。在实际工作中，废水排放规律与SBR间歇进水的要求存在不匹配问题，特别污水量较大时，需多套SBR池并联操作，增加了控制系统的复杂性。连续进水间断排水的改进型间歇式活性污泥法是对SBR技术的发展，保留了SBR的优点，克服了缺点，在工程应用中更加方便。
(二)周期循环延时曝气活性污泥法(ICEAS)
周期循环延时曝气活性污泥法(Intermittent Cycle Extended Aeration System,简称ICEAS)是80年代初在澳大利亚发展起来的。1976年建成世界上第一座ICEAS污水处理厂，随后在日本、美国、加拿大、澳大利亚等地得到广泛应用。1986年美国国家环保局正式承认ICEAS工艺属于革新代用技术(I/A)技术。
图案2 ICEAS及CASS原理图
ICEAS最大的特点是在SBR池内增加了一个生物选择器，实现了连续进水(沉淀期、排水期仍连续进水)，间歇排水。设置生物选择器的主要目的是使系统选择出絮凝性细菌, 其容积约占整个池子的10%。生物选择器的工艺过程遵循活性污泥的基质积累——再生 理论 ，使活性污泥在选择器中经历一个高负荷的吸附阶段(基质积累)，随后在主反应区经历一个较低负荷的基质降解阶段，以完成整个基质降解的全过程和污泥再生。
据有关资料介绍，污泥膨胀的直接原因是丝状菌的过量繁殖。由于丝状菌比菌胶团的比表面积大，因此，有利于摄取低浓度底物。但一般丝状菌的比增殖速率比非丝状菌小，在高底物浓度下菌胶团和丝状菌都以较大速率降解底物与增殖，但由于胶团细菌比增殖速率较大，其增殖量也较大，从而较丝状菌占优势，这样利用基质作为推动力选择性地培养菌胶团细菌，使其成为曝气池中的优势菌。所以，在ICEAS池进水端增加一个设计合理的生物选择器，可以有效地抑制丝状菌的生长和繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的运行稳定性。
ICEAS工艺对污染物质的降解是一个时间上的推流过程，集反应、沉淀、排水于一体，是一个好氧—缺氧—厌氧交替运行的过程，并具有一定脱氮除磷效果。
综上所述，ICEAS工艺流程简单，具有SBR的优点，实现了连续进水，使其在大型污水处理厂的应用成为现实。该工艺强调延时曝气，污泥负荷很低(0.04-0.05kgBOD5/kgMLSS.d)，因此，使ICEAS工艺投资低(无初沉池、二沉池及污泥回流设备)的优点在实际工程中无法体现，因此影响了这种工艺的推广应用。
(三)周期循环曝气活性污泥法(CASS)的提出
1.CASS工艺的提出
CASS(Cyclic Activted Sludge System)与ICEAS在工艺流程上差别不大，只是污泥负荷不同。ICEAS属周期循环延时曝气，污泥负荷通常控制在0.04~0.05 kgBOD5/kgMLSS.d以下。 实践证明，如果以此负荷进行设计，其工程投资与其它生物处理方法相比无任何优势，而且还要高,先进技术的工艺失去经济优势后，应用 自然 受到很大限制，这正是ICEAS工艺在我国推广有一定难度的原因所在。本文所述的CASS工艺是结合我们的研究成果和工作实际 总结 出来的，即在给定的水质条件下达到要求的排放标准，是我们设计参数选择的依据，实验研究和应用表明，在负荷为0.1-0.2kgBOD5/kgMLSS.d 或再高一些，CASS的去除效果并不比ICEAS差, 而且有利于形成絮凝性能好的污泥,出水达到排放标准也是可以的(如COD<60mg/L, BOD5<20 mg/L)。当要求更严格的排放标准或污水回用时可适当降低负荷。因此，负荷的提高使CASS工艺的工程投资比ICEAS节省。
2.CASS与传统活性污泥法的比较
建设费用底，省去了初次沉淀池、二次沉淀池及污泥回流设备，建设费用可节省20%-30%。工艺流程简洁，污水厂主要构筑物为集水池、沉砂池、CASS曝气池、污泥池，布局紧凑，占地面积可减少35%。
● 运转费用省，由于曝气是周期性的，池内溶解氧的浓度也是变化的，沉淀阶段和排水阶段溶解氧降低，重新开始曝气时，氧浓度梯度大，传递效率高，节能效果显著，运转费用可节省10—25%。
● 有机物去除率高，出水水质好，不仅能有效去除污水中有机碳源污染物，而且具有良好的脱氮、除磷功能。
● 管理简单，运行可靠，不易发生污泥膨胀，污水处理厂设备种类和数量较少，控制系统简单，运行安全可靠。
● 污泥产量低，性质稳定。
3.CASS与SBR的比较
CASS反应池由预反应区和主反应区组成，预反应区控制在缺氧状态,因此，对难降解有机物的去除效果提高;
● CASS进水过程连续，因此进水管道上无电磁阀控制元件，单个池子可独立运行，而SBR或CAST进水过程是间歇的，应用中一般要2个或2个以上池子交替使用，控制系统复杂程度增加。
● CASS每个周期的排水量一般不超过池内总水量的1/3,而SBR则为1/2-3/4，CASS抗冲击能力较好。
● CASS比CAST系统简单，但脱氮除磷效果不如后者。
(四)CASS与SBR曝气方式的选择
由于小区大都是居民居住区，对环境的要求比较高，因此，污水厂建设时应充分考虑噪音扰民问题和污水厂操作人员的工作环境，采用水下曝气机代替传统的鼓风机曝气可有效解决噪音污染。另外，由于CASS工艺独特的运行方式，采用水下曝气机可省去复杂的管路及阀门，安装、维修方便，使用灵活，可根据进出水情况开不同的台数，在保证效果的条件下，达到经济运行的目的。
(五)CASS与SBR撇水机的选择
撇水机是CASS工艺的关键组成部分，其性能是否稳定可靠直接影响到CASS工艺的正常运行。目前，国内外对撇水机仍在进行研究和开发，按照目前所用的原理撇水机可分为三种类型，即浮球式、旋转式和虹吸式。撇水机研制的关键是解决滗水过程中，堰口、导水软管和升降控制装置与水流之间形成的动态平衡，使之可随排水量的不同调整浮动水堰浸没的深度，并随水位均匀地升降，将排水对底层污泥的干扰降低到最低限度，保证出水水质稳定。
我院自主研制开发的撇水机属丝杠旋转式，自动撇水装置主要组成部分是：滗水器、可扰动的软管、水位控制器、可伸缩推动杆和驱动电机等。其中滗水器又叫自动浮动式水堰，上部为堰口和防止浮渣进入出水的浮筒，下部出水管兼起支撑作用，部分浸没在水中，通过可伸缩推动杆使方形堰口达到连续均匀地排出反应池中的上清液。实际应用表明，所研制的撇水装置达到了国内外同类产品的先进水平。具有升降平稳、排水均匀、自动控制、价格低廉等优点，该项研究不仅满足了工程的需要，而且具有创新，属专项保密技术之一。
五、处理小区污水主要设计参数
SBR设计参数：污泥负荷0.1~0.15kgBOD5/kgMLSS.d, 污泥龄20~30天
工作周期12小时, 其中, 进水2.5小时(曝气或不曝气),反应6小时, 沉淀0.75~1小时, 排水2小时,闲置0.5~0.75小时。出水指标：COD〈50mg/L, BOD5〈20mg/L， SS〈10mg/L
CASS设计参数：污泥负荷0.1~0.2kgBOD5/kgMLSS.d, 污泥龄15~30天
水力停留时间12小时，工作周期4小时，其中曝气2.5小时, 沉淀0.75小时,排水0.5~0.75小时，出水指标与SBR相近。
六 、污泥处理
污水处理量上千吨时，一般采用浓缩后脱水处理，小规模时一般浓缩后定期用大粪车运至填埋或作农肥。
七、小区污水处理厂址选择和布置
小区系统的厂址选择和厂区布置在基本原则上与大厂是一致的。但是考虑到小区系统在服务对象和流程选择上的独特性，在厂址选择和布置时也应考虑到小区系统的特点。
1.厂址规划
(l)与服务地区的卫生防护区应有一定距离
(2)风向(不影响所服务地区和周围地区)
(3) 交通 运输和水电供应。
(4)便于兼顾小区其它生活保障设施的统一管理。
2.厂区道路和构筑物之间的间距
由于小区系统选用较小的设备和构筑物，厂区交通、维修及卫生要求所需的空间相应较小。厂区内应设计充足的车辆通道，路宽设计可以轻型载重汽车的回转半径为依据。主要构筑物之间的间距可考虑在3-5m之间。
第二章 小区污水处理工程方案设计实例
2.1 CASS工艺处理北京航天城污水
北京航天城是展示我国国防和国家综合国力的重点工程，污水处理厂是该工程的配套项目。根据首都规划委员会和北京市环保局有关文件的指示精神，污水处理厂建在航天城北1.4公里处，污水经二级生化处理后排入友谊渠，最终汇入南沙河。
2.1.1 设计依据
1、《周期循环活性污泥法试验 研究 报告》，总装备部工程设计研究院，1995年。
2、首都规划委员会《北京航天城市政配套设施建设方案审查会议纪要》;
3、《北京航天城环境 影响 报告书》， 中国 航天 工业 总公司第七设计研究院，1995年8月;
4、《国家水污染物综合排放标准》;
5、给排水等方面的设计规范及规定;
6、北京航天城污水处理厂厂区地质勘察报告。
2.1.2 水质水量及处理要求
1、设计水量
根据《北京航天工程环境评价报告书》提供的资料，污水处理厂根据航天城建设的计划分为二期，近期处理能力为7200 m3/d，远期为14400 m3/d。
2、设计水质
北京航天城的污水包括工业废水、生活污水和门诊部污水，所占比例分别为18.0%、81.5%和0.5%。主要是生活污水，污染物包括有机物、悬浮物和油类等。设计进水、出水水质及排放标准(北京市水污染物排放标准中的二级标准)见表2-1-1。
污水处理厂设计进出水水质及排放标准 表2-1-1
|
项目
|
COD（mg/L）
|
BOD5（mg/L）
|
SS（mg/L）
|
pH
|
矿物油（mg/L）
|
|
进水
|
350
|
250
|
220
|
6.5-8.5
|
5.8
|
|
出水
|
<50
|
<15
|
<30
|
6.0-8.5
|
<3
|
|
排放标准
|
60
|
20
|
50
|
6.0-8.5
|
4
|
3、近期每天污染物消减量
CODCr=(350-60)×7200/1000=2088kg
BOD5=(250-20)×7200/1000=1656kg
2.1.3 污水处理工艺流程设计
北京航天城是跨世纪国家重点工程，作为配套的污水处理厂也应能体现90年代的先进水平，即工艺必须先进可靠，投资省，运行管理方便，环境优美，布局合理，处理效果好。总装备部工程设计研究总院环保中心在实验研究的基础上提出了周期循环活性污泥法(cyclic Activated Sludge System，简称CASS)处理方案。
1、CASS工艺简介
CASS工艺是近年来国际公认的生活污水及工业废水的先进工艺。其主要原理是：把序批式活性污泥法(SBR)的反应池沿长度方向分为两部分，前部为生物选择区也称预反应区，后部为主反应区，在主反应区后部安装了可升降的撇水装置，曝气、沉淀等在同一池子内周期循环运行，省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统。该 方法 在美国的明尼苏达州草原市污水处理厂、俄亥俄州托莱多废水处理厂、密执安州地区废水处理厂 应用 均获得了良好的处理效果。CODcr去除率90%，BOD5去除率95%，并达到良好的脱氮除磷效果。 目前 ，该方法在美国、加拿大、澳大利亚已有270家污水处理厂得到应用，其中城镇污水处理厂200家，工业废水处理厂70家。我国上海、昆明、北京等地也相继应用该工艺处理生活污水及工业废水。
为将先进的污水处理工艺引进、消化并结合我国的实际情况加以改进推广，总装备部工程设计研究总院环保中心自1994年就开始实验进行系统的研究：⑴ 常温条件下处理生活污水研究;⑵低温条件下处理污水研究;⑶ CASS工艺脱氮除磷研究;⑷处理抗生素废水研究;⑸处理合成药生产废水研究;⑹处理化肥厂氨氮废水研究;⑺处理制革废水研究;在进行工艺研究的同时，还研制了CASS工艺的配套控制系统和滗水器，为工程应用打下良好的基础。
2、北京航天城污水处理工艺流程
工艺流程见图2-1-1。
进水→ 格栅→集水池→提升泵→沉砂池→CASS池→出水
图 2-1-1 北京航天城污水处理工艺流程图
3、工艺流程说明
污水中含有大量较大颗粒的悬浮物和漂浮物，经过格栅截留，除去上述污物，对水泵机组及后续处理构筑物具有重要的保护作用。污水经集水池用潜污泵打至沉砂池，在沉砂池中可除去比重较大的无机颗粒如砂等，使无机颗粒与有机污物分离，定期将砂排入晒砂池，干化后清除。污水经沉砂池后由配水井自流进入CASS池，经过CASS池处理达标后排放，其中部分作为航天城绿化和农场灌溉用水。
2.1.4 主要处理单元及设备设计参数
⑴ 格栅
选用旋转式格栅除污机SGS-1000型2台，栅条间隙15mm，栅条间设有一台电动葫芦，以方便格栅检修。
⑵ 集水池
集水池位于泵房下部，有一定的调节水质水量作用，避免负荷冲击对生化处理系统造成不良影响。集水池设计兼顾近期与远期需要,尺寸9.80m×7.40m×5.30m(最大水深),有效容积384.4 m3，。
集水池内设立式潜污泵三台，两用一备，Q=150~240m3/h，H=15~20m，N=30kw。在污水提升干管上设有超声波流量计，直接指示瞬时流量，还可记录累积流量。
⑶ 平流沉砂池
考虑到污水处理厂的规模不大，设计采用管理简单的平流式沉砂池，沉砂定期从池底排入晒砂池，晒干后定期清理。
平流式沉砂池设计尺寸16.7m×4.20m×3.20m(H)
⑷ CASS池
CASS池是本工程的关键构筑物，设计有效容积2880 m3，主反应区和预反应区长度分别为19.25m和3.75m，宽度方向分4格，每格可独立运行，池深5 m，有效水深4.5 m(污泥区高1.3 m,缓冲区高1.7m)，周期排水比1/3。污泥负荷设计为0.11kgBOD5/(kgMLSS·d)。
CASS池采用每周期4h，其中曝气2.0h，沉淀1.0h，撇水0.5h，时延0.5h。
⑸ 水下曝气机
北京航天城污水处理厂分二期建设，一期工程选用水下曝气机24台，每台功率5.5kw，设计服务面积24m2，向CASS池中污水充氧。该曝气机具有充氧效率高，无噪音，克服了鼓风曝气机噪音大、占地面积大、管道布置复杂的缺点，而且安装维修方便，一台发生故障，其它可以正常运行。此外，还可以根据进水水质的变化调整泵的开启台数，在不影响处理效率的情况下达到 经济 运行的目的。
⑹ 滗水器
CASS工艺的特点是程序工作制，它可依据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。滗水器是CASS工艺中的关键设备，本工程采用的滗水器是总装备部工程设计研究总院环保中心和北京四达水处理工程公司联合研制的，克服了过去关键设备依靠进口的困难，降低了成本，为CASS工艺在我国推广应用创造了条件。每次撇水阶段开始时，滗水器以事先设定的速度首先由原始位置降到水面，然后随水面缓慢下降，下降过程为：下降10秒，静止撇水30秒，再下降10秒，静止撇水30秒…,如此循环运行直至设计排水最低水位，上清液通过滗水器排出。滗水器排水均匀，不会扰动已沉淀的污泥层。滗水器上升过程是由低水位连续升至最高位置，即原始位置。滗水器在运行过程中设有线位开关，保证滗水器在安全行程内工作。
⑺ 污泥浓缩罐
根据试验结果，去除1kgCODcr产生的剩余污泥约0.2 kg，污水处理厂每天排放的污泥量约417.6kg(干污泥)，含水率以99%计，其体积为42m3，污泥浓缩罐选用φ2600mm×3000mm，2台。
⑻ 污泥脱水机
选用上海宝山化工厂生产的GGT-1000型转鼓辊压式污泥脱水机2台，脱水能力1.5～2.0m3/h，含水率约80%，体积2m3。
⑼ 污水厂自动控制系统
CASS工艺之所以在国外得到广泛应用，得益于自动化技术 发展 及在污水处理工程中的应用。CASS工艺的特点是程序工作制，可根据进水及出水水质变化来调整工作程序，保证出水效果。北京航天城污水厂根据工艺流程和厂区设备分布情况，采用集散式分布系统。整套控制系统采用现场可编程控制(PLC)与微机集中控制，在中心监控室设有一台工控机和模拟显示屏。现场控制机可独立完成相应的参数设置(可自动或手动控制)，中央控制机通过总线向现场控制机传输和数据采集，发现 问题 及时报警。
2.1.5 工程投资估算
1、主要设备及估价
设备部分投资估算 表2-1-2
|
序号
|
名称
|
数量
|
单价（万元）
|
一期价（万元）
|
|
1
|
格栅
|
1
|
8
|
8
|
|
2
|
提升泵
|
3
|
2.4
|
7.2
|
|
3
|
撇水器
|
4
|
10
|
40
|
|
4
|
污泥泵
|
6
|
1.0
|
6
|
|
5
|
水下曝气机
|
24
|
2.0
|
48
|
|
6
|
污泥浓缩罐
|
2
|
5
|
10
|
|
7
|
反应罐
|
1
|
4.5
|
9
|
|
8
|
脱水机
|
2
|
6.5
|
13
|
|
9
|
电控部分
|
|
|
30
|
|
10
|
管道及附件
|
|
|
40
|
|
11
|
其它
|
|
|
20
|
|
合计
|
|
|
231.2
|
|
2、土建部分
土建部分投资估算 表2-1-3
|
序号
|
名称
|
数量
|
单价(万元)
|
一期价(万元)
|
|
1
|
集水池及泵房
|
|
|
45.0
|
|
2
|
曝气池
|
2880 m3
|
400
|
86.4
|
|
3
|
沉砂池
|
200 m3
|
400
|
8.0
|
|
4
|
闸门井
|
|
|
7.0
|
|
5
|
辅助用房
|
500 m2
|
1000
|
50.0
|
|
6
|
其它
|
|
|
20.0
|
|
合计
|
|
216.4
|
||
3、工程总投资
工程总投资估算 表2-1-4
|
项 目
|
一期价(万元)
|
|
设备部分
|
231.2
|
|
土建部分
|
216.4
|
|
调试费
|
15.0
|
|
设计费
|
24.5
|
|
安装费
|
30.0
|
|
综合取费
|
50.0
|
|
不可预见费
|
20.0
|
|
合计
|
587.1
|
由上表可知，工程一期投资587.1万元，这里指污水处理厂围墙以内所有必备项目所需的费用。需征地费150万元，北京航天城到污水处理厂1.5km的外线110万元费用不包括在上述范围内。
2.1.6 污水厂人员编制及技术经济 分析
1、人员编制
行政及技术负责人2人，分析化验1人，操作管理4人，电工及维修1人，共计8人。
2、能耗
污水厂能耗分析 表2-1-5
|
序号
|
名称
|
功率
|
折工时
|
能耗(度)
|
|
1
|
污水提升泵
|
22
|
36
|
792
|
|
2
|
机械格栅
|
2.2
|
24
|
52.8
|
|
3
|
水下曝气机
|
4.4
|
240
|
960
|
|
4
|
滗水器
|
1.5
|
24
|
36
|
|
5
|
其它合计
|
40
|
5
|
200
|
|
合计
|
|
|
2041
|
|
3、其它
污水处理厂总占地面积6708m2，其中建(构)筑物面积2910m2 道路面积1806m2，绿地面积1990m2，绿化率30%。
2.1.7 工程实施效果
该方案应用于实际工程后，运转效果良好，平面布置合理，自动控制先进可靠，运行管理方便，进水CODcr目前只有100mg/L，出水20mg/L以下，1998年7月通过北京市环保局验收，受到北京市环保局和用户的高度评价，已经成为北京地区很好的示范工程，参观者甚多。
污水厂直接运行成本0.2元/m3。
污水厂平面布置见图2-1-2(略)
2.2 生物接触氧化法(地下式)处理小区生活污水
珠江花园规划用地9.03公顷，可建设用地约6.91化顷，建筑面积18万m2左右，其中高、中、低层的公寓式住宅14万m2，公用配套设施3万m2，此外，还有托幼建筑及小学校。
依据东莞市虎门镇人民政府文件及国标GB8978-88规定，珠江花园为新建小区，应执行污水综合排放二级标准，具体指标如下：
CODcr≤150mg/L，BOD5≤60mg/L，SS≤200mg/L，动植物油≤20mg/L。
要达到上述要求，必须进行生物处理。
2.2.1 污水量 计算
设计规范规定污水量一般为给水量的85%
1、居民生活用水量
用水量标准以350升/人·天计，人数6000人，合计用水量2100m3/d。
2、餐厅(营业性)用水量
用水量标准以20升/人·次、一日以3餐计，人数7000人，用水量42m3/d。
3、OK厅用水量
参考 剧院用水量标准，取20升/人·场，人数300人，仅晚上营业，以4场/晚计，用水量24m3/d。
4、服务人员用水量
参考居民用水量350升/人·天，500人合计用水量175m3/d。
5、商业服务人员用水量
以30升/人·班标准计，750人合计用水量22.5 m3/d。
上述用水量之和为2338.5m3/d，这部分用水与排放污水有关，其它用水暂不计入。不可预见水量以20%计，共计用水量2806m3/d。
排放污水量为：2806×85%=2385m3/d。
2.2.2污水处理方案设计
1、工艺流程
根据我国 科技 攻关的研究成果及工程的应用实践，该工程采用炉渣填料生物接触氧化法，其工艺流程见图2-2-1：
图2-2-1 珠江花园小区污水处理工艺流程图
2、方案特点
⑴完全地下式(停车场下)，不占用地表面积;
⑵采用科研新成果，比其它方法节约投资约50%，节能50%~70%;
⑶布置紧凑，便于管理，维修工作量小;
⑷如采用钢制设备，可大大缩短施工周期;
⑸可分期建设，使有限资金发挥最大效益。
2.2.3 建议
1. 污水若经深度处理，可回用于冲车、浇洒绿地、道路等。
2. 应将化粪池与污水处理场一起考虑，达到经济上的优化。
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