小型生活污水处理工艺和设计分析

2017-07-15陈玮军

科技创新与应用 2017年20期

陈玮军

摘要：近年来，随着城镇人口的增多，城镇经济得到良好的发展，但也增加了生活污水的排放量。有机物、病原菌、虫卵等均包含在生活污水中，如果直接排放，将会严重污染水体，并对人类的身体健康产生严重威胁，同时，氮、磷等也存在于生活污水中，这些物质进入水体后，可造成水体富营养化。为避免生活污水危害的产生，需要采取相应的技术手段处理，达到排放标准后再排放，基于此，文章在分析小型生活污水处理工艺流程的基础上，具体的设计了小型生活污水处理方法，并评价了工程成本与效益，旨在为实际实践提供参考。

关键词：生活污水；小型处理厂；处理工艺；设计

中图分类号：X703 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）20-0059-03

前言

近年来，频繁的发生水污染事件，不仅严重威胁人类的身体健康，也在很大程度上阻碍了经济与社会的可持续发展。鉴于水污染事件所形成的危害，有必要开展有效的治理工作，而生活污水作为主要的水污染事件来源之一，必然要采取科学的处理工艺妥善的处理，以使其危害降低，减少水污染事件的发生，促进人与自然的和谐发展，保护水生态系统完整。

1 小型生活污水处理工艺流程分析

近年来，随着城市基础设施建设市场的不断开放，我国的工程技术人员与国外同行的技术交流愈加密切，吸收国外先进的技术和理念，形成了一些适应中国国情的技术，对解决和控制水体污染起了重大作用。首先污水处理部门要分析当地污水的组成含量，并结合实际情况形成具有可行性的污水净化方案。污水净化方案要具有运行费用低、操作简便、易于管理的特点，除此之外小型污水处理工艺应满足具备较强的抗负荷冲击能力，能够较好的应对突发情况[1]。

生活污水属于低浓度的有机废水，其中具含有天然高分子物质，这种物质能够通过化工方法降解，同时由于生活污水中还含有多种寄生性细菌，使污水具有良好的生化性，因此可以采用厌氧和好氧结合的方法将污水中的杂质出去[2]。

在污水处理的过程中，首先需要一个厌氧过滤装置，该过滤装置主要由复杂的生物菌群组成，通过菌群内的细菌和水解产酸菌和甲烷细菌反应，完成一级厌氧处理，让污水通过过滤床，能够有效的完成一级过滤，清除大量的好氧细菌。为了能够提升生活污水的处理质量，在完成一级过滤后要进行二级厌氧生物过滤。在完成二级过滤后将污水转入氧化槽进行好氧处理，此环节可以清除大量的厌氧细菌。常用的好氧生物处理方法有活性污泥法和生物滤池复合法，操作人员要根据污水的成分灵活选择好氧处理方法，充分的清除微生物和悬浮物。在完成厌氧和好氧的处理后，将污水转入沉淀槽内，此环节主要是为了清除污水中的污泥，沉淀处理可采用竖流沉淀法，让污泥沉淀在槽的底部，让清水流出，此方法操作简便，排泥方便，易于管理，适用于多数的沉淀处理。完成沉淀处理后，污水已经变清澈，但如果直接饮用还存在一定危害，此时水中还有人肉眼看不见的有机物和病毒，因此要将冲沉淀槽排除的污水转入消毒槽内，此环节主要是为了清除水中存在的大量有机物、虫卵和大肠杆菌，尤其是大肠杆菌，消毒环节要采用漂白粉和漂白精，彻底清除污水中的大肠杆菌和微生物。在整个污水处理环节中，每个工艺流程都具有自身独特的特点，首先是厌氧滤床，其能够有效的将污水同悬浮物分离，并利用厌氧细菌初步分解水中的有机物，为下步沉淀打下了基础，其次在氧化池中的净化环节，氧气能够氧化大量的剩余有机物，并通过添加氧化剂，杀死水中厌氧细菌，完成水质的初步净化，同时将污水导入沉淀槽中，而在沉淀槽中污水可以同淤泥分离，让上部的清水流入消毒槽内，排除污泥。接下来将上层的清水导入消毒槽内，通过固态氯和漂白粉的加入，进一步杀死水中的大肠杆菌等微生物，实现生活污水的净化[3]。

2 小型生活污水处理设计

2.1 城镇居民生活用水情况分析

2.1.1 城镇居民用水量定额

城市居民用水量在一般情况下都是有定额的，在这个定额内的用水价格是较为便宜的，但是一旦超出了这个范围用水价格就会上涨，这也是控制居民用水量的一项有效措施。这种对城镇居民用水量定额的方式还可以培养了城镇居民的节水意识，让居民在日常的生活中做到对节水方式的习惯[4]。

2.1.2 城镇居民污水排放的情况

城镇居民的用水都是生活用水，其携带的污染物较少，在进行污水处理的时候会比较容易一些，但是有些地区可能由于餐馆较多，或者是位于商业区，导致用水量增多，并且污水内携带的污染物较多。这种情况下就要根据不同的地区，来制定不同的污水排放量和污水携带的污染物量的监督，争取与污水处理系统达成共同的治理方式[5]。

2.1.3 污水处理厂的排放标准

所有的城镇居民污水都要经过污水处理厂的处理才能进行再次的排放，在进行污水处理的过程中需要进行的化学处理有很多，对每一项处理技术都要进行严格的工艺规定，并保证只有当处理后的水质达到相关的规定时才能进入到下一步的處理环节。这样对每个环节中的水质都进行检查，保证最后流入到使用过程中的水也是符合质量要求的。并且针对不同的地区的污水排放量和含有污染物质量，要建造不同的污水处理系统[6]。

2.2 论证并选择工艺方案

2.2.1 工艺方案的选择与论证原则

在污水处理工作开展的过程之中，相应处理方案的设定与工艺方案选取论证实践活动的开展，需要相关技术研发人员遵循指定的基本工作原则。在目前国内社会有关生活污水处理的工作研发进程之中，相应处理工艺的选取原则的划分，主要可以分为几个不同方面的论述内容。首先，相应生活污水处理工艺方案的论证与选取，应当严格遵循城市整体污水处理工作开展的远期发展规划。其次，技术人员应当秉承高水平的职业责任心认知观念，尽可能保障相关工艺内容设定的安全性与可靠性。避免因处理流程设计的偷工减料，造成整个城市生活用水的二次污染。在最后，技术人员应当结合现代社会之中的信息化处理技术，将人工智能自动化处理手段结合应用到污水处理的工艺设计流程之中，最终实现整个污水处理工作开展的经济成本的逐步降低[7]。

2.2.2 污水处理工艺方案中指标参数的确定

指标参数信息的核实与确定，也是生活污水处理工艺方案论证与选取可靠性得以实现的重要前提条件之一。在目前国内社会污水处理工艺的研发阶段之中，城镇生活污水BOD5的处理指标应当控制在每升十毫克的含量范围之内，达到整体剔除效率在九十五个百分点以上的控制水平之上。在SS水质成分含量的控制与处理方面，新型工艺方案的设定与选取，要求经过处理过后的生活污水，实际SS成分含量可以控制在剔除率达到九十六个百分点以上的工作水平。在此基础之上，城市生活污水当中磷杂质、氯化镁等各种有害化学元素的剔除预处理等，也是需要相关技术人员在论证并选择相应污水处理方案时尤为关注。相对城市工业污水处理工艺方案的设定，生活污水处理对TP出水浓度的剔除处理效率要求较低。只要能够将相应化学有害物质的剔除率控制在九十个百分点左右的参数范围之内，即可达到生活污水处理的基本工作标准。

2.3 确定工艺参数

污水处理占中进水控制井和事故水井是非常重要的，主要是针对市政污水的进入以及出现未经处理的污水禁止向外排出，同时又能够下游遭受污染而设置的事故水井，事故水井能够保障所有进入的污水能够在当前水井中进行处理，保证污水不会向外流出，保障城区水源的安全，其中进水控制井、事故水井的尺寸要根据流量来进行控制，而且事故水井的潜水提升泵的型号、数量等相应参数也要进行设置[8]。

机械格栅是能够截取污水中的残留物，是布置在进水渠道内的必要设备，机械格栅通常要根据水量、材质、间隙、主电机功率以及转刷电机功率等方面参数进行确定，机械格栅的数量也会根据水量的不同而进行相应设置，并且在放置位置方面也会有所不同，通常采用平行放置的方式，并且还要根据水流量计算出进水渠道渐宽部分的长度、通过格栅的水头损失、栅槽总长度等相关数据。另外污水提升泵房和调节池也是需要注重的，也就是说污水提升泵房要根据最大水流量来确定潜水排污泵的数量，并且每台排污泵流量也是需要重视的。调节池是专门用来缓冲水量和调节水质的，要根据场地实际情况，确定调节池的有效水深、占地面积以及有效的容积量等[9]。

2.4 环保节能与安全生产

在小型生活污水处理工艺和设计当中，环保节能、安全生产等，都是十分重要的问题。在环境保护方面，注重出水对河流沿岸环境的影响，由于要求对处理污水出水回用，不可向临近的河流进行排放。由管网对污水处理厂的滤液、上清液、生活污水等进行统一收集，和污水共同进行处理，不会产生新的污染。污水处理后，将污泥制成泥饼的形式，具有较低的含水率。通过对泥饼性质进行化验和分析，发现可将污泥作为农肥使用。对于鼓风机房、泵房产生的噪音，通常是难以避免的，因此，需要采取一些措施进行处理，例如采用减震垫、橡胶接头、消声器等方法，将对噪声进行削减。

在消毒工艺中，需要对二氧化氯消毒工艺进行现场制作，所以有一定可能性会发生漏氯的情况。由于二氧化氯具有较高的毒性，因此，要采用有效措施预防漏氯的发生。同时，为了避免漏气对工作人员造成伤害，在相关的地点，需要对感应报警系统进行设置，同时对相关工作人员发放吸附面罩、氧气罩等常备。此外，要对厂区环境进行美化，达到30%以上的绿化面积，确保照明、通风、采暖的良好供应。在节能方面，对节能型潜水泵进行使用，降低能耗。与变频调速相配合，利用计算机优化系统，实现水泵高效运转[10]。

为了使不必要的损耗得到降低，对水量和水质等，可以利用仪表进行全程自动化的控制和监测。在厂区当中，对于照明系统、空调系统等功能性设备，应当根据实际情况，进行合理的使用，使能耗得到降低。为了确保安全生产，要在厂区中，对两套生产系统进行设置，自行配备电源，避免发生断电事故。在污水处理工艺中，对污泥浓缩脱水方法进行应用，没有涉及到消化反应，所以不会产生沼气等危险气体。对安全监督管理体系进行监理，根据校方要求设立防火栓，并对卫生标准进行设置。

3 小型生活污水处理工程成本分析及效益评价

3.1 成本分析

根据国家相关小型生活污水处理方面的规定来看，污水厂进行污水处理的成本需要包括能耗费、人员工资费、处理药剂费用、相关设备的检修以及在处理过程中产生的其他不可预测的费用等等。

第一，能耗费。小型生活污水处理过程中所需要的电费消耗量每日大约是1000kwh/d，电费每度按0.5元计算，则每天需要消耗500元/d。

第二，药剂费。污水处理厂为了实现更好的进行污水的处理工作。在进行污水的处理过程中经常会掺杂一些化学药剂，来清除污水中所包含的有害物质，防止在进行污水处理后，有害物质并没有被完全的消除掉，仍然存在于水体当中，对附近的水源或者周围的环境造成二次污染问题。通常在污水处理中所需要购买的化学药剂为氯酸钠和盐酸，消耗0.6g的氯化钠和1.2g的盐酸才可以生成1g的二氧化氯，因此药剂平均每克的花费是0.0035元，那么污水厂每天的药剂花费大约为160元/d[11]。

第三，人员工资福利费。污水厂的出水处理需要配备大量的劳动力，劳动力的工资标准要按照污水处理厂的具体所属区域的人均收入标准来定，污水处理厂正常的劳动人员工资费用每人每个月为3000元。其中国家规定的法定假日照常休息，如果出现临时加班或者节假日加班等情况时，每天的工资按照正常工资的3倍来支付。

第四，设备维修费。污水厂进行污水的处理工作单单仅靠人力是无法完成的，必须依靠相应的技术设备，而污水处理厂的技术设备由于使用的次数比较频繁，因此为了避免设备在使用过程中出现问题，导致污水的处理无法进行，为污水处理厂的经济收益带来不利影响等问题，必须要经常对污水处理设备进行更新和维护。但是对于设备的检查和修理工作不是需要每天进行，只需要定期对设备进行检修就可以实现对设备正常运行的保障。因此，设备的维修费用没有固定的数值，不能按每天的工作量来计算，智能算作是不可密閉的突发状况产生的费用，在这里姑且只按每个月4000元计算，设备的维修管理费按每个月2000元计算。

第五，总体的运行费用。整个污水处理厂的运行投入费用为：每吨水处理费用（550+168+200+200）/1000=1.12元/吨水。

3.2 效益评价

随着社会经济的发展，人们物质生活水平提高，对环境问题的关注度也越来越高。但是我国目前存在着污水处理问题导致对环境产生了极大的恶劣影响。因此，在城镇的周围建立污水厂，保证城镇中的生产生活所产生的污水都能够得到妥善地处理，能够有效地保护环境，降低对水土的濡染程度，起到了重大的环境效益和社会效益。

3.2.1 环境效益评价

在社会经济的大力推动下，我国的城市化进程加快，城市生产生活用水量变大，使污水处理工作变得更加困难。因此，建立专业的污水厂能够有效的解决城市水土污染等问题，促进城镇污水处理的进步，对城镇周围的水体环境和卫生都具有确切的保障。此外，污水如果得不到良好的处理，在炎热的夏季很容易导致水体内部结构发生变化，产生极其难闻的气味，严重的影响周围群众的日常生活，对环境也构成了极大的威胁。因此，建立污水处理厂能够使污水得到及时妥善的处理，避免其发霉变质，影响镇区内人们的正常生活，使城镇的环境评价等级得到显著的提高[12]。

3.2.2 社会效益评价

建立污水处理厂可以有效地解决环境问题，给予环境确切的保障，有利于促进城镇经济发展，提高人民的生活质量，并且对城镇发展旅游等服务业都有着重要影响。此外，近几年，针对环境问题日益恶劣的现象，国家为了保护环境推出了不少相应的政策和措施，建立污水处理厂也是对国家提倡的绿色环保可持续战略一种积极响应，对社会效益的评价具有极大的有利影响[13]。

4 结束语

通过相应的工艺设计，小型处理工艺可以将生活污水中的有害物质去除，使处理后的生活污水与排放标准相符合，减轻其对水体、环境、人类身体健康的影响，同时，本文所设计的小型处理工艺具有良好的经济性与环保性，可实现经济与社会的可持续发展。不过，由于本人研究能力有限，本文设计结果还存在一定不足之处，如处理后的废水再利用无法实现，因此，还需要进一步的深化研究，并完善设计，以能充分地发挥其生活污水处理作用。

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