设计思路
在污水处理系统的设计中，本着技术*适用、工艺措施针对性强、系统可靠稳定、运行易开易停，一次性投资与日常运行费用综合zui省、zui大限度的减少场地占用面积及zui大限度的使用原有的处理设施的原则；通过对目前国内外同类污水处理技术的综合分析，特别是相同工程的实际经验，本项目拟采用“pH调节+水解酸化+接触氧化+沉淀+过滤+二氧化氯消毒”工艺进行污水处理。在实际的每一阶段，均进行了充分的多方案比较，得出*化的工艺。
2.2.2 设计原则
[1] 在设计过程中本着*、合理、实用、可靠、经济的原则进行设计，采用*、实用、成熟、可靠的处理工艺，满足水质波动较大、水量不稳的进水要求，确保污水处理达标排放。
[2] 采用合理工艺，合理布置，在提高系统总体效率的基础上恰到好处的对污水处理工艺进行优化设计；尽量降低工程造价，在保证系统安全、经济、稳定运行的前提下，以zui小的投资达到良好的处理效果。
[3] 采用运行费用较为合理的处理工艺，提高污水的处理效果的同时，减少设备投资费用。降低运行费用和降低投资费用，给业主带来*的经济效益。
[4] 采用*可靠的技术设备及自动控制系统，在污水处理过程中充分实现自动化优化控制、减少管理维修工作量的主要设施与设备平面及高程的针对性工程设计，操作管理方便可靠。
[5] 设计中尽量采用低噪节能的动力设备，并采取减震，降噪等措施，以防止噪声污染。
[6] 污水处理工程整体环境与周围环境相协调；在工程占地面积小的情况下，采用合理的布局，对处理工艺进行优化设计。
 
2.3 设计范围
本方案设计范围为污水处理工程的全部处理工艺设计，包括设备选型、安装工程等直接工程和本工程的设计、调试、培训等间接工程；但不包括处理工程土建施工、外部供电、引水、排水和绿化、道路等辅助工程，也暂不考虑污水处理站的通讯、交通运输和供配电、供热、采暖等辅助工程。
 
3 设计水质水量
3.1 设计处理规模
本项目主要是对水果酒及饮品加工废水进行处理，设计流量为20m3/d。
3.2 设计进水水质、出水水质
原水水质：本工程的原水水质参照经验数据，具体如下：
BOD5    600mg/l      CODCr   2000mg/l   SS   1500mg/l       TN    70mg/l
NH3-N   50mg/l       TP       8mg/l     pH     9.5~11
出水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）一级B标准。
具体如下：
序号    项目    标准    序号    项目    标准
1    化学需氧量（COD）    60    7    总氮（以N计）    20
2    生化需氧量（BOD5）    20    8    氨氮（以N计）    8（15）
3    悬浮物（SS）    20    9    总磷（以P计）    1
4    动植物油    3    10    色度（稀释倍数）    30
5    石油类    1.5    11a    pH    6~9
6    阴离子表面活性剂    1    12b    粪大肠菌群数    104
注：a、pH单位无量纲；b、粪大肠菌群数单位个/L；其余指标单位mg/L
 
4 工艺选择及说明
4.1 工艺选择
1、工艺比选
（1）生物处理工艺比选
小型污水处理站一般采用以下几种生物处理方法：
①常规活性污泥法
常规活性污泥法在大型污水处理中使用广泛，但由于常规性污泥法负荷低，易产生污泥膨胀，不易控制管理，故近年来在小型污水处理站中的使用越来越少。
②A/O工艺
A/O工艺是以活性污泥作为生物载体，通过风机供氧曝气的作用使污水达到充氧的目的。A池内设机械搅拌，从O池的回流液回流至A池，在A进行反硝化反应，将大部分硝酸盐氮还原成氮气，并通过搅拌使氮气从废水中溢出，达到去除氨氮的目的；A池出水至O池，O池内设鼓风曝气，去除大部分有机污染物，并将进水中的大部分氨氮转化成硝酸盐氮；可以根据废水的需要，调整O段池中的活性污泥浓度，通过活性污泥中的菌胶团，吸附、氧化并分解废水中的有机物；有机物、氨氮去除率高。然而，由于没有独立的污泥回流系统，从而不能培养出具有*功能的污泥，难降解物质的降解率较低；同时，若要提高脱氮效率，必须加大内循环比，因而加大了运行费用。另外，内循环液来自曝气池，含有一定的DO，使A段难以保持理想的缺氧状态，影响反硝化效果，脱氮率很难达到90%。
③SBR法
SBR法是近年发展起来的一种较为*的活性污泥处理法，该处理工艺集曝气池、沉淀池为一体，连续进水，间歇曝气，停气时污水沉淀撇除上清液，成为一个周期，周而复始。SBR法不设沉淀池，无污泥回流设备，但SBR法为间歇运行，需设多个处理单元，进水和曝气相互切换，造成控制较为复杂。为了保证溢流率，SBR法对滗水器设备制造要求高，制作时必须精益求精，否则极易造成zui终出水水质不达标。国内目前还没有质量较好的滗水设备，进口设备采购麻烦，且价格昂贵，同时今后维修费用也高。SBR法池内污泥浓度由浓度仪测定以便控制排出多余污泥量，目前国内浓度仪技术不成熟等原因易造成SBR污泥排放控制困难等问题。
④接触氧化法
生物接触氧化法是传统的生化处理方法，生物填料为固定床上的半软性填料。利用半软性填料作为微生物的附着载体。生物均匀分布在生物填料上，这样就避免了微生物分布不均的现象，同时，生物附着在填料表面，不随水流动，因生物膜直接受到上升气流的强烈搅动，不断更新，从而提高了净化效果。接触氧化法具有处理时间短、体积小、净化效果好、出水水质好而稳定、污泥不需回流也不膨胀、耗电小等优点。其特点主要有：
?    容积负荷高，耐冲击负荷能力强；
?    具有膜法的优点，剩余污泥量少；
?    具有活性污泥法的优点，辅以机械设备供氧，生物活性高，泥龄短；
?    能分解其它生物处理难分解的物质；
?    容易管理，消除污泥上浮和膨胀等弊端。
综上所述，本工程生物处理拟采用“水解酸化+接触氧化法”。

2、工艺选择
本着投资少、效益高，优先采用适合我国国情的使用技术的原则，根据目前国内污水处理技术的现状，在综合考察各种废水治理技术的基础上，结合本项目的实际，由于本项目污水产生量少，为减少土建施工费用，本项目拟采用一体化污水处理设备对项目废水进行。项目总体工艺流程如下：
 
图1 项目工艺流程图
 
4.2 工艺技术特点
1、污水的调节
由于污水的水质、水量波动较大，因而必须加强调节以稳定污水的水质、水量，以保证后续生化处理的效果。在调节池中安装曝气装置，对污水进行预曝气，可促进硝化菌的生长，提高污水处理的效果。
2、污水的预处理
水果酒及饮品加工废水呈一定程度的碱性，pH值约为 9.5~11之间，pH＞9会大大降低生化处理过程中活性污泥的活性，因此，污水进入生化处理工序之前必须进行pH调节。
3、水解酸化反应
由于该种污水有机浓度不是很高，根据本公司对低浓度有机污水处理的经验，可以不采用厌氧消化处理，仅需采用水解酸化工艺即可。 水解酸化过程中起作用的细菌为水解细菌、产酸菌，均在无氧条件下，不需要动力曝气，因而水解酸化池能在无能耗的条件下将有机物部分降解，降低了运行成本；同时酸化水解菌能将大分子的难降解的有机物转化为小分子易降解的有机物，提高后续好氧处理单元的处理效果。采用水解酸化工艺，可大大缩短好氧生化所需的时间；同时处理后出水水质更好，既节省了投资，节约了运行成本，又提高了环境效益。
4、好氧接触氧化反应
生化处理主要通过好氧处理，在污水中提供足够溶解氧的情况下，依靠好氧微生物的吸附和降解将污水中的绝大部分有机物去除。
废水的好氧生物处理方法主要分为活性污泥法和生物膜法，这两种方法均为国内外常用且工艺比较成熟。生物膜法按生物膜附着物不同又分成生物转盘、生物滤池和接触氧化法。随着化学工业的发展，生物填料不断更新，从原来的塑料蜂窝填料发展到软性填料再到半软性填料，接触氧化法越来越显出其*性。由于接触氧化具有丰富的生物相，特别在低浓度污水处理中，接触氧化法逐渐取代了活性污泥法。接触氧化法具有如下特点：
?    具有丰富的生物相：接触氧化池内有充沛的溶解氧和有机物，在气水的剧烈掺泥作用下，加速了有机物的传质过程，膜面水的更新和生物膜的更新，有利于微生物的生栖增殖，因此生物膜上的生物相非常丰富。有细菌类、球衣细菌、丝状菌类、原生动物及后生动物，形成了有机物—细菌—原生、后生动物丰富而稳定的食物链。
?    具有高浓度的生物量：生物填料具有较大的比表面积，在布气均匀并具有足够的曝气强度的条件下，填料被活性生物膜所布满，形成了庞大的生物膜主体结构，有利于维护生物膜的净化功能。据统计接触氧化池内的生物量约为活性污泥法的3～7倍。
?    工艺流程简单、设备运行可靠、操作简便：接触氧化法具有丰富的生物相和高浓度的生物量，在运行上具有较高的容积负荷，并能适应高负荷的冲击，污泥生成量少。由于附着生物膜载体的沉降性能比活性污泥要好的多，所以有丝状菌附着于膜上时，不易产生污泥膨胀的危害。并具有一定的脱磷、脱氮能力，能保证出水水质。基本上无须剩余污泥回流易于管理，不产生蚊蝇，也不散发臭气，不易堵塞，运行畅通。填料耐腐蚀能力强，造价低，体积小，重量轻，适应性强，处理效果好。
?    承受污水水质、水量变化的抗冲击负荷能力强，对PH和有毒物质具有较大的缓冲作用。

5、沉淀池
沉淀池是应用沉淀作用去除水中悬浮物，污水中SS的去除主要靠沉淀作用，沉淀池由五个部分组成：进水区、出水区、沉淀区、贮泥区及缓冲区。进水区和出水区的功能是使水流的进入与流出保持均匀平稳，以提高沉淀效率。沉淀区是池子的主要部位。贮泥区是存放污泥的地方，它起到贮存、浓缩与排放的作用。缓冲区介于沉淀区和贮泥区之间，缓冲区的作用是避免水流带走沉在池底的污泥。
5、过滤处理
为进一步提高出水水质，去除水中的悬浮杂质，降低污水中的有机物含量，污水经沉淀处理后进行二级过滤处理。
过滤器所采用的填料过滤阻力小，比表面积大，耐酸碱性强，抗污染性好等优点，滤料对原水浓度、操作条件、预处置工艺等具有很强的自适应性，即在过滤时滤床自动形成上疏下密状态，有利于在各种运行条件下保证出水水质，反洗时滤料充分散开，清洗效果好。过滤器可有效去除水中的悬浮物，并对水中的胶体、铁、有机物、锰、细菌、病毒等污染物有明显的去除作用。
采用过滤法进行废水的深度处理，具有如下优点：
（1）效率高：可24小时不间断工作。
（2）维护费用低：其运行过程中除填料外无其他转动部件，因此故障率低，维护费用省。
（3）一次性投资低：过滤器具有混凝、澄清的效果，因此无需额外建设混凝池、澄清池等设施，过程量小，一次性投资省。
（4）出水水质稳定、过滤效果好：可保证高质、稳定的出水效果，无周期性水质波动现象。
（5）易于改扩建：所采用的单元操作方式可根据水量变化灵活增加或删减过滤器数量，易于改扩建。
（6）占地面积小，外形美观：采用过滤器，可将传统的三段式（混凝、澄清、过滤）处理工艺集为一体，节省占地面积约70%；外观可根据要求设计为多种形状，喷涂颜色，美观紧凑。
7、消毒处理
污水经生化处理后，除部分细菌随污泥沉淀下来外，大部分大肠杆菌、粪便链球菌等致病菌仍然存在污水中，必须进行消毒处理。目前，污水的消毒方式很多，如臭氧法、次氯酸钠法、二氧化氯法等。虽然次氯酸钠法具有投配方便、价格低廉、可靠性高等优点，但是会与水中某些有机物结合生成有致癌作用的有机卤化物。而二氧化氯是*的消毒剂，其杀菌效果好，是次氯酸钠的理想替代产品。本系统采用二氧化氯法进行消毒。消毒池采用平流式隔板接触反应装置，以提高接触时间，取得较好的消毒效果。
 
5 主要设备一览表
序号    名称    规格型号    数量    单位    备注
一    调节池
1    污水提升泵    N=0.75kw    2    台    
2    液位控制    高中低液位自控    1    套    
3    旋流曝气器    ABS尼龙，φ260×H210    10    只    
4    曝气系统管路    DN50-80    1    套    
二    中和反应池
1    溶药箱    PE-1000    1    个    
2    加药泵    JW-2型，N=0.20kw    1    台    
3    加药装置    WJY-JN-2    1    套    
三    一体化设备
1    一体化污水处理设备    WHYTH-20，碳钢材质    1    套    
（一）    初沉池
1    中心沉淀器    --    1    套    
3    污泥泵    N=0.55kw    1    台    
（二）    水解酸化池
1    弹性填料    ф150，L=1.2米    10    m3    
2    填料支架    组合件,环氧树脂防腐    1    套    
3    布水器    ф100,PVC    1    套    
（三）    接触氧化池
1    弹性填料    ф150，L=1.2米    10    m3    
2    填料支架    组合件，环氧树脂防腐    1    套    
3    风机    N=1.5kw    1    台    
5    旋流曝气器    ABS尼龙，φ260×H210    10    只    
（四）    沉淀池
1    中心沉淀器    --    1    套    
2    出水堰    非标三角堰    1    套    
（五）    污泥池
1    污泥泵    N=0.55kw    1    台    
（六）    中间水池
1    增压泵    N=1.1kw    1    台    
2    I型精密过滤器    WHGS-5    1    套    
3    II型精密过滤器    WHGT-5    1    套    
4    液位控制系统    高中低液位自控    1    台    
5    精密滤料    Φ1.2~6    1    宗    
（七）    消毒池
1    二氧化氯发生器    WSA-100    1    台    
2    滴定阀    DFD-06    2    只    
3    盐酸罐    配套    1    个    
4    氯酸钠罐    配套    1    个    
5    化料器    AJ-100    1    台    
6    反应系统    FK-160    1     套    
7    加热系统    WK-220    1    套    
8    压力表    YX-100    1    台    
9    微电脑控制器        1    台    
四    其他
1    电控柜    全系统自动控制    1    套    
2    角钢、槽钢    配套    1    批    
3    电线电缆    配套    1    套    
4    管网、阀门    配套    1    批    
 
6 运行成本分析
6.1电费
污水处理设备的装机容量和运行负荷见下表：
序号    设备名称    单位    数量    装机 kw    运行时间 h/d    耗电量 kw.h/d
1    污水提升泵    台    1    0.75    15    11.25
2    加药泵    台    1    0.20    10    2
2    风机    台    1    1.5    15    22.5
3    污泥泵    台    2    0.55    1    1.1
4    增压泵    台    1    1.1    15    16.5
合计            4.1        53.35
本工程装机总功率4.1kw，每天运行电量53.35kw•h，电费按0.8元/kw•h计，每天20吨污水，则吨水电费0.23元。
6.2 其他费用
1、本工程运行所需的药剂包括重要药剂、盐酸和氯酸钠。药剂的吨水处理费用约为0.06元。
2、本工程不需要新增劳动定员，故无新增人员工资福利费用。
综上，吨水直接处理费用为0.29元/吨水。