小型生活污水處理工藝和設計分析

陳瑋軍

摘 要：近年來，隨著城鎮人口的增多，城鎮經濟得到良好的發展，但也增加了生活污水的排放量。有機物、病原菌、蟲卵等均包含在生活污水中，如果直接排放，將會嚴重污染水體，并對人類的身體健康產生嚴重威脅，同時，氮、磷等也存在于生活污水中，這些物質進入水體后，可造成水體富營養化。為避免生活污水危害的產生，需要采取相應的技術手段處理，達到排放標準后再排放，基于此，文章在分析小型生活污水處理工藝流程的基礎上，具體的設計了小型生活污水處理方法，并評價了工程成本與效益，旨在為實際實踐提供參考。

關鍵詞：生活污水；小型處理廠；處理工藝；設計

中圖分類號：X703 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）20-0059-03

前言

近年來，頻繁的發生水污染事件，不僅嚴重威脅人類的身體健康，也在很大程度上阻礙了經濟與社會的可持續發展。鑒于水污染事件所形成的危害，有必要開展有效的治理工作，而生活污水作為主要的水污染事件來源之一，必然要采取科學的處理工藝妥善的處理，以使其危害降低，減少水污染事件的發生，促進人與自然的和諧發展，保護水生態系統完整。

1 小型生活污水處理工藝流程分析

近年來，隨著城市基礎設施建設市場的不斷開放，我國的工程技術人員與國外同行的技術交流愈加密切，吸收國外先進的技術和理念，形成了一些適應中國國情的技術，對解決和控制水體污染起了重大作用。首先污水處理部門要分析當地污水的組成含量，并結合實際情況形成具有可行性的污水凈化方案。污水凈化方案要具有運行費用低、操作簡便、易于管理的特點，除此之外小型污水處理工藝應滿足具備較強的抗負荷沖擊能力，能夠較好的應對突發情況[1]。

生活污水屬于低濃度的有機廢水，其中具含有天然高分子物質，這種物質能夠通過化工方法降解，同時由于生活污水中還含有多種寄生性細菌，使污水具有良好的生化性，因此可以采用厭氧和好氧結合的方法將污水中的雜質出去[2]。

在污水處理的過程中，首先需要一個厭氧過濾裝置，該過濾裝置主要由復雜的生物菌群組成，通過菌群內的細菌和水解產酸菌和甲烷細菌反應，完成一級厭氧處理，讓污水通過過濾床，能夠有效的完成一級過濾，清除大量的好氧細菌。為了能夠提升生活污水的處理質量，在完成一級過濾后要進行二級厭氧生物過濾。在完成二級過濾后將污水轉入氧化槽進行好氧處理，此環節可以清除大量的厭氧細菌。常用的好氧生物處理方法有活性污泥法和生物濾池復合法，操作人員要根據污水的成分靈活選擇好氧處理方法，充分的清除微生物和懸浮物。在完成厭氧和好氧的處理后，將污水轉入沉淀槽內，此環節主要是為了清除污水中的污泥，沉淀處理可采用豎流沉淀法，讓污泥沉淀在槽的底部，讓清水流出，此方法操作簡便，排泥方便，易于管理，適用于多數的沉淀處理。完成沉淀處理后，污水已經變清澈，但如果直接飲用還存在一定危害，此時水中還有人肉眼看不見的有機物和病毒，因此要將沖沉淀槽排除的污水轉入消毒槽內，此環節主要是為了清除水中存在的大量有機物、蟲卵和大腸桿菌，尤其是大腸桿菌，消毒環節要采用漂白粉和漂白精，徹底清除污水中的大腸桿菌和微生物。在整個污水處理環節中，每個工藝流程都具有自身獨特的特點，首先是厭氧濾床，其能夠有效的將污水同懸浮物分離，并利用厭氧細菌初步分解水中的有機物，為下步沉淀打下了基礎，其次在氧化池中的凈化環節，氧氣能夠氧化大量的剩余有機物，并通過添加氧化劑，殺死水中厭氧細菌，完成水質的初步凈化，同時將污水導入沉淀槽中，而在沉淀槽中污水可以同淤泥分離，讓上部的清水流入消毒槽內，排除污泥。接下來將上層的清水導入消毒槽內，通過固態氯和漂白粉的加入，進一步殺死水中的大腸桿菌等微生物，實現生活污水的凈化[3]。

2 小型生活污水處理設計

2.1 城鎮居民生活用水情況分析

2.1.1 城鎮居民用水量定額

城市居民用水量在一般情況下都是有定額的，在這個定額內的用水價格是較為便宜的，但是一旦超出了這個范圍用水價格就會上漲，這也是控制居民用水量的一項有效措施。這種對城鎮居民用水量定額的方式還可以培養了城鎮居民的節水意識，讓居民在日常的生活中做到對節水方式的習慣[4]。

2.1.2 城鎮居民污水排放的情況

城鎮居民的用水都是生活用水，其攜帶的污染物較少，在進行污水處理的時候會比較容易一些，但是有些地區可能由于餐館較多，或者是位于商業區，導致用水量增多，并且污水內攜帶的污染物較多。這種情況下就要根據不同的地區，來制定不同的污水排放量和污水攜帶的污染物量的監督，爭取與污水處理系統達成共同的治理方式[5]。

2.1.3 污水處理廠的排放標準

所有的城鎮居民污水都要經過污水處理廠的處理才能進行再次的排放，在進行污水處理的過程中需要進行的化學處理有很多，對每一項處理技術都要進行嚴格的工藝規定，并保證只有當處理后的水質達到相關的規定時才能進入到下一步的處理環節。這樣對每個環節中的水質都進行檢查，保證最后流入到使用過程中的水也是符合質量要求的。并且針對不同的地區的污水排放量和含有污染物質量，要建造不同的污水處理系統[6]。

2.2 論證并選擇工藝方案

2.2.1 工藝方案的選擇與論證原則

在污水處理工作開展的過程之中，相應處理方案的設定與工藝方案選取論證實踐活動的開展，需要相關技術研發人員遵循指定的基本工作原則。在目前國內社會有關生活污水處理的工作研發進程之中，相應處理工藝的選取原則的劃分，主要可以分為幾個不同方面的論述內容。首先，相應生活污水處理工藝方案的論證與選取，應當嚴格遵循城市整體污水處理工作開展的遠期發展規劃。其次，技術人員應當秉承高水平的職業責任心認知觀念，盡可能保障相關工藝內容設定的安全性與可靠性。避免因處理流程設計的偷工減料，造成整個城市生活用水的二次污染。在最后，技術人員應當結合現代社會之中的信息化處理技術，將人工智能自動化處理手段結合應用到污水處理的工藝設計流程之中，最終實現整個污水處理工作開展的經濟成本的逐步降低[7]。

2.2.2 污水處理工藝方案中指標參數的確定

指標參數信息的核實與確定，也是生活污水處理工藝方案論證與選取可靠性得以實現的重要前提條件之一。在目前國內社會污水處理工藝的研發階段之中，城鎮生活污水BOD5的處理指標應當控制在每升十毫克的含量范圍之內，達到整體剔除效率在九十五個百分點以上的控制水平之上。在SS水質成分含量的控制與處理方面，新型工藝方案的設定與選取，要求經過處理過后的生活污水，實際SS成分含量可以控制在剔除率達到九十六個百分點以上的工作水平。在此基礎之上，城市生活污水當中磷雜質、氯化鎂等各種有害化學元素的剔除預處理等，也是需要相關技術人員在論證并選擇相應污水處理方案時尤為關注。相對城市工業污水處理工藝方案的設定，生活污水處理對TP出水濃度的剔除處理效率要求較低。只要能夠將相應化學有害物質的剔除率控制在九十個百分點左右的參數范圍之內，即可達到生活污水處理的基本工作標準。

2.3 確定工藝參數

污水處理占中進水控制井和事故水井是非常重要的，主要是針對市政污水的進入以及出現未經處理的污水禁止向外排出，同時又能夠下游遭受污染而設置的事故水井，事故水井能夠保障所有進入的污水能夠在當前水井中進行處理，保證污水不會向外流出，保障城區水源的安全，其中進水控制井、事故水井的尺寸要根據流量來進行控制，而且事故水井的潛水提升泵的型號、數量等相應參數也要進行設置[8]。

機械格柵是能夠截取污水中的殘留物，是布置在進水渠道內的必要設備，機械格柵通常要根據水量、材質、間隙、主電機功率以及轉刷電機功率等方面參數進行確定，機械格柵的數量也會根據水量的不同而進行相應設置，并且在放置位置方面也會有所不同，通常采用平行放置的方式，并且還要根據水流量計算出進水渠道漸寬部分的長度、通過格柵的水頭損失、柵槽總長度等相關數據。另外污水提升泵房和調節池也是需要注重的，也就是說污水提升泵房要根據最大水流量來確定潛水排污泵的數量，并且每臺排污泵流量也是需要重視的。調節池是專門用來緩沖水量和調節水質的，要根據場地實際情況，確定調節池的有效水深、占地面積以及有效的容積量等[9]。

2.4 環保節能與安全生產

在小型生活污水處理工藝和設計當中，環保節能、安全生產等，都是十分重要的問題。在環境保護方面，注重出水對河流沿岸環境的影響，由于要求對處理污水出水回用，不可向臨近的河流進行排放。由管網對污水處理廠的濾液、上清液、生活污水等進行統一收集，和污水共同進行處理，不會產生新的污染。污水處理后，將污泥制成泥餅的形式，具有較低的含水率。通過對泥餅性質進行化驗和分析，發現可將污泥作為農肥使用。對于鼓風機房、泵房產生的噪音，通常是難以避免的，因此，需要采取一些措施進行處理，例如采用減震墊、橡膠接頭、消聲器等方法，將對噪聲進行削減。

在消毒工藝中，需要對二氧化氯消毒工藝進行現場制作，所以有一定可能性會發生漏氯的情況。由于二氧化氯具有較高的毒性，因此，要采用有效措施預防漏氯的發生。同時，為了避免漏氣對工作人員造成傷害，在相關的地點，需要對感應報警系統進行設置，同時對相關工作人員發放吸附面罩、氧氣罩等常備。此外，要對廠區環境進行美化，達到30%以上的綠化面積，確保照明、通風、采暖的良好供應。在節能方面，對節能型潛水泵進行使用，降低能耗。與變頻調速相配合，利用計算機優化系統，實現水泵高效運轉[10]。

為了使不必要的損耗得到降低，對水量和水質等，可以利用儀表進行全程自動化的控制和監測。在廠區當中，對于照明系統、空調系統等功能性設備，應當根據實際情況，進行合理的使用，使能耗得到降低。為了確保安全生產，要在廠區中，對兩套生產系統進行設置，自行配備電源，避免發生斷電事故。在污水處理工藝中，對污泥濃縮脫水方法進行應用，沒有涉及到消化反應，所以不會產生沼氣等危險氣體。對安全監督管理體系進行監理，根據校方要求設立防火栓，并對衛生標準進行設置。

3 小型生活污水處理工程成本分析及效益評價

3.1 成本分析

根據國家相關小型生活污水處理方面的規定來看，污水廠進行污水處理的成本需要包括能耗費、人員工資費、處理藥劑費用、相關設備的檢修以及在處理過程中產生的其他不可預測的費用等等。

第一，能耗費。小型生活污水處理過程中所需要的電費消耗量每日大約是1000kwh/d，電費每度按0.5元計算，則每天需要消耗500元/d。

第二，藥劑費。污水處理廠為了實現更好的進行污水的處理工作。在進行污水的處理過程中經常會摻雜一些化學藥劑，來清除污水中所包含的有害物質，防止在進行污水處理后，有害物質并沒有被完全的消除掉，仍然存在于水體當中，對附近的水源或者周圍的環境造成二次污染問題。通常在污水處理中所需要購買的化學藥劑為氯酸鈉和鹽酸，消耗0.6g的氯化鈉和1.2g的鹽酸才可以生成1g的二氧化氯，因此藥劑平均每克的花費是0.0035元，那么污水廠每天的藥劑花費大約為160元/d[11]。

第三，人員工資福利費。污水廠的出水處理需要配備大量的勞動力，勞動力的工資標準要按照污水處理廠的具體所屬區域的人均收入標準來定，污水處理廠正常的勞動人員工資費用每人每個月為3000元。其中國家規定的法定假日照常休息，如果出現臨時加班或者節假日加班等情況時，每天的工資按照正常工資的3倍來支付。

第四，設備維修費。污水廠進行污水的處理工作單單僅靠人力是無法完成的，必須依靠相應的技術設備，而污水處理廠的技術設備由于使用的次數比較頻繁，因此為了避免設備在使用過程中出現問題，導致污水的處理無法進行，為污水處理廠的經濟收益帶來不利影響等問題，必須要經常對污水處理設備進行更新和維護。但是對于設備的檢查和修理工作不是需要每天進行，只需要定期對設備進行檢修就可以實現對設備正常運行的保障。因此，設備的維修費用沒有固定的數值，不能按每天的工作量來計算，智能算作是不可密閉的突發狀況產生的費用，在這里姑且只按每個月4000元計算，設備的維修管理費按每個月2000元計算。

第五，總體的運行費用。整個污水處理廠的運行投入費用為：每噸水處理費用（550+168+200+200）/1000=1.12元/噸水。

3.2 效益評價

隨著社會經濟的發展，人們物質生活水平提高，對環境問題的關注度也越來越高。但是我國目前存在著污水處理問題導致對環境產生了極大的惡劣影響。因此，在城鎮的周圍建立污水廠，保證城鎮中的生產生活所產生的污水都能夠得到妥善地處理，能夠有效地保護環境，降低對水土的濡染程度，起到了重大的環境效益和社會效益。

3.2.1 環境效益評價

在社會經濟的大力推動下，我國的城市化進程加快，城市生產生活用水量變大，使污水處理工作變得更加困難。因此，建立專業的污水廠能夠有效的解決城市水土污染等問題，促進城鎮污水處理的進步，對城鎮周圍的水體環境和衛生都具有確切的保障。此外，污水如果得不到良好的處理，在炎熱的夏季很容易導致水體內部結構發生變化，產生極其難聞的氣味，嚴重的影響周圍群眾的日常生活，對環境也構成了極大的威脅。因此，建立污水處理廠能夠使污水得到及時妥善的處理，避免其發霉變質，影響鎮區內人們的正常生活，使城鎮的環境評價等級得到顯著的提高[12]。

3.2.2 社會效益評價

建立污水處理廠可以有效地解決環境問題，給予環境確切的保障，有利于促進城鎮經濟發展，提高人民的生活質量，并且對城鎮發展旅游等服務業都有著重要影響。此外，近幾年，針對環境問題日益惡劣的現象，國家為了保護環境推出了不少相應的政策和措施，建立污水處理廠也是對國家提倡的綠色環保可持續戰略一種積極響應，對社會效益的評價具有極大的有利影響[13]。

4 結束語

通過相應的工藝設計，小型處理工藝可以將生活污水中的有害物質去除，使處理后的生活污水與排放標準相符合，減輕其對水體、環境、人類身體健康的影響，同時，本文所設計的小型處理工藝具有良好的經濟性與環保性，可實現經濟與社會的可持續發展。不過，由于本人研究能力有限，本文設計結果還存在一定不足之處，如處理后的廢水再利用無法實現，因此，還需要進一步的深化研究，并完善設計，以能充分地發揮其生活污水處理作用。

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