設計思路
在污水處理系統的設計中，本著技術*適用、工藝措施針對性強、系統可靠穩定、運行易開易停，一次性投資與日常運行費用綜合zui省、zui大限度的減少場地占用面積及zui大限度的使用原有的處理設施的原則；通過對目前國內外同類污水處理技術的綜合分析，特別是相同工程的實際經驗，本項目擬采用“pH調節+水解酸化+接觸氧化+沉淀+過濾+二氧化氯消毒”工藝進行污水處理。在實際的每一階段，均進行了充分的多方案比較，得出*化的工藝。
2.2.2 設計原則
[1] 在設計過程中本著*、合理、實用、可靠、經濟的原則進行設計，采用*、實用、成熟、可靠的處理工藝，滿足水質波動較大、水量不穩的進水要求，確保污水處理達標排放。
[2] 采用合理工藝，合理布置，在提高系統總體效率的基礎上恰到好處的對污水處理工藝進行優化設計；盡量降低工程造價，在保證系統安全、經濟、穩定運行的前提下，以zui小的投資達到良好的處理效果。
[3] 采用運行費用較為合理的處理工藝，提高污水的處理效果的同時，減少設備投資費用。降低運行費用和降低投資費用，給業主帶來*的經濟效益。
[4] 采用*可靠的技術設備及自動控制系統，在污水處理過程中充分實現自動化優化控制、減少管理維修工作量的主要設施與設備平面及高程的針對性工程設計，操作管理方便可靠。
[5] 設計中盡量采用低噪節能的動力設備，并采取減震，降噪等措施，以防止噪聲污染。
[6] 污水處理工程整體環境與周圍環境相協調；在工程占地面積小的情況下，采用合理的布局，對處理工藝進行優化設計。
 
2.3 設計范圍
本方案設計范圍為污水處理工程的全部處理工藝設計，包括設備選型、安裝工程等直接工程和本工程的設計、調試、培訓等間接工程；但不包括處理工程土建施工、外部供電、引水、排水和綠化、道路等輔助工程，也暫不考慮污水處理站的通訊、交通運輸和供配電、供熱、采暖等輔助工程。
 
3 設計水質水量
3.1 設計處理規模
本項目主要是對水果酒及飲品加工廢水進行處理，設計流量為20m3/d。
3.2 設計進水水質、出水水質
原水水質：本工程的原水水質參照經驗數據，具體如下：
BOD5    600mg/l      CODCr   2000mg/l   SS   1500mg/l       TN    70mg/l
NH3-N   50mg/l       TP       8mg/l     pH     9.5~11
出水達到《城鎮污水處理廠污染物排放標準》（GB18918—2002）一級B標準。
具體如下：
序號    項目    標準    序號    項目    標準
1    化學需氧量（COD）    60    7    總氮（以N計）    20
2    生化需氧量（BOD5）    20    8    氨氮（以N計）    8（15）
3    懸浮物（SS）    20    9    總磷（以P計）    1
4    動植物油    3    10    色度（稀釋倍數）    30
5    石油類    1.5    11a    pH    6~9
6    陰離子表面活性劑    1    12b    糞大腸菌群數    104
注：a、pH單位無量綱；b、糞大腸菌群數單位個/L；其余指標單位mg/L
 
4 工藝選擇及說明
4.1 工藝選擇
1、工藝比選
（1）生物處理工藝比選
小型污水處理站一般采用以下幾種生物處理方法：
①常規活性污泥法
常規活性污泥法在大型污水處理中使用廣泛，但由于常規性污泥法負荷低，易產生污泥膨脹，不易控制管理，故近年來在小型污水處理站中的使用越來越少。
②A/O工藝
A/O工藝是以活性污泥作為生物載體，通過風機供氧曝氣的作用使污水達到充氧的目的。A池內設機械攪拌，從O池的回流液回流至A池，在A進行反硝化反應，將大部分硝酸鹽氮還原成氮氣，并通過攪拌使氮氣從廢水中溢出，達到去除氨氮的目的；A池出水至O池，O池內設鼓風曝氣，去除大部分有機污染物，并將進水中的大部分氨氮轉化成硝酸鹽氮；可以根據廢水的需要，調整O段池中的活性污泥濃度，通過活性污泥中的菌膠團，吸附、氧化并分解廢水中的有機物；有機物、氨氮去除率高。然而，由于沒有獨立的污泥回流系統，從而不能培養出具有*功能的污泥，難降解物質的降解率較低；同時，若要提高脫氮效率，必須加大內循環比，因而加大了運行費用。另外，內循環液來自曝氣池，含有一定的DO，使A段難以保持理想的缺氧狀態，影響反硝化效果，脫氮率很難達到90%。
③SBR法
SBR法是近年發展起來的一種較為*的活性污泥處理法，該處理工藝集曝氣池、沉淀池為一體，連續進水，間歇曝氣，停氣時污水沉淀撇除上清液，成為一個周期，周而復始。SBR法不設沉淀池，無污泥回流設備，但SBR法為間歇運行，需設多個處理單元，進水和曝氣相互切換，造成控制較為復雜。為了保證溢流率，SBR法對潷水器設備制造要求高，制作時必須精益求精，否則極易造成zui終出水水質不達標。國內目前還沒有質量較好的潷水設備，進口設備采購麻煩，且價格昂貴，同時今后維修費用也高。SBR法池內污泥濃度由濃度儀測定以便控制排出多余污泥量，目前國內濃度儀技術不成熟等原因易造成SBR污泥排放控制困難等問題。
④接觸氧化法
生物接觸氧化法是傳統的生化處理方法，生物填料為固定床上的半軟性填料。利用半軟性填料作為微生物的附著載體。生物均勻分布在生物填料上，這樣就避免了微生物分布不均的現象，同時，生物附著在填料表面，不隨水流動，因生物膜直接受到上升氣流的強烈攪動，不斷更新，從而提高了凈化效果。接觸氧化法具有處理時間短、體積小、凈化效果好、出水水質好而穩定、污泥不需回流也不膨脹、耗電小等優點。其特點主要有：
?    容積負荷高，耐沖擊負荷能力強；
?    具有膜法的優點，剩余污泥量少；
?    具有活性污泥法的優點，輔以機械設備供氧，生物活性高，泥齡短；
?    能分解其它生物處理難分解的物質；
?    容易管理，消除污泥上浮和膨脹等弊端。
綜上所述，本工程生物處理擬采用“水解酸化+接觸氧化法”。

2、工藝選擇
本著投資少、效益高，優先采用適合我國國情的使用技術的原則，根據目前國內污水處理技術的現狀，在綜合考察各種廢水治理技術的基礎上，結合本項目的實際，由于本項目污水產生量少，為減少土建施工費用，本項目擬采用一體化污水處理設備對項目廢水進行。項目總體工藝流程如下：
 
圖1 項目工藝流程圖
 
4.2 工藝技術特點
1、污水的調節
由于污水的水質、水量波動較大，因而必須加強調節以穩定污水的水質、水量，以保證后續生化處理的效果。在調節池中安裝曝氣裝置，對污水進行預曝氣，可促進硝化菌的生長，提高污水處理的效果。
2、污水的預處理
水果酒及飲品加工廢水呈一定程度的堿性，pH值約為 9.5~11之間，pH＞9會大大降低生化處理過程中活性污泥的活性，因此，污水進入生化處理工序之前必須進行pH調節。
3、水解酸化反應
由于該種污水有機濃度不是很高，根據本公司對低濃度有機污水處理的經驗，可以不采用厭氧消化處理，僅需采用水解酸化工藝即可。 水解酸化過程中起作用的細菌為水解細菌、產酸菌，均在無氧條件下，不需要動力曝氣，因而水解酸化池能在無能耗的條件下將有機物部分降解，降低了運行成本；同時酸化水解菌能將大分子的難降解的有機物轉化為小分子易降解的有機物，提高后續好氧處理單元的處理效果。采用水解酸化工藝，可大大縮短好氧生化所需的時間；同時處理后出水水質更好，既節省了投資，節約了運行成本，又提高了環境效益。
4、好氧接觸氧化反應
生化處理主要通過好氧處理，在污水中提供足夠溶解氧的情況下，依靠好氧微生物的吸附和降解將污水中的絕大部分有機物去除。
廢水的好氧生物處理方法主要分為活性污泥法和生物膜法，這兩種方法均為國內外常用且工藝比較成熟。生物膜法按生物膜附著物不同又分成生物轉盤、生物濾池和接觸氧化法。隨著化學工業的發展，生物填料不斷更新，從原來的塑料蜂窩填料發展到軟性填料再到半軟性填料，接觸氧化法越來越顯出其*性。由于接觸氧化具有豐富的生物相，特別在低濃度污水處理中，接觸氧化法逐漸取代了活性污泥法。接觸氧化法具有如下特點：
?    具有豐富的生物相：接觸氧化池內有充沛的溶解氧和有機物，在氣水的劇烈摻泥作用下，加速了有機物的傳質過程，膜面水的更新和生物膜的更新，有利于微生物的生棲增殖，因此生物膜上的生物相非常豐富。有細菌類、球衣細菌、絲狀菌類、原生動物及后生動物，形成了有機物—細菌—原生、后生動物豐富而穩定的食物鏈。
?    具有高濃度的生物量：生物填料具有較大的比表面積，在布氣均勻并具有足夠的曝氣強度的條件下，填料被活性生物膜所布滿，形成了龐大的生物膜主體結構，有利于維護生物膜的凈化功能。據統計接觸氧化池內的生物量約為活性污泥法的3～7倍。
?    工藝流程簡單、設備運行可靠、操作簡便：接觸氧化法具有豐富的生物相和高濃度的生物量，在運行上具有較高的容積負荷，并能適應高負荷的沖擊，污泥生成量少。由于附著生物膜載體的沉降性能比活性污泥要好的多，所以有絲狀菌附著于膜上時，不易產生污泥膨脹的危害。并具有一定的脫磷、脫氮能力，能保證出水水質。基本上無須剩余污泥回流易于管理，不產生蚊蠅，也不散發臭氣，不易堵塞，運行暢通。填料耐腐蝕能力強，造價低，體積小，重量輕，適應性強，處理效果好。
?    承受污水水質、水量變化的抗沖擊負荷能力強，對PH和有毒物質具有較大的緩沖作用。

5、沉淀池
沉淀池是應用沉淀作用去除水中懸浮物，污水中SS的去除主要靠沉淀作用，沉淀池由五個部分組成：進水區、出水區、沉淀區、貯泥區及緩沖區。進水區和出水區的功能是使水流的進入與流出保持均勻平穩，以提高沉淀效率。沉淀區是池子的主要部位。貯泥區是存放污泥的地方，它起到貯存、濃縮與排放的作用。緩沖區介于沉淀區和貯泥區之間，緩沖區的作用是避免水流帶走沉在池底的污泥。
5、過濾處理
為進一步提高出水水質，去除水中的懸浮雜質，降低污水中的有機物含量，污水經沉淀處理后進行二級過濾處理。
過濾器所采用的填料過濾阻力小，比表面積大，耐酸堿性強，抗污染性好等優點，濾料對原水濃度、操作條件、預處置工藝等具有很強的自適應性，即在過濾時濾床自動形成上疏下密狀態，有利于在各種運行條件下保證出水水質，反洗時濾料充分散開，清洗效果好。過濾器可有效去除水中的懸浮物，并對水中的膠體、鐵、有機物、錳、細菌、病毒等污染物有明顯的去除作用。
采用過濾法進行廢水的深度處理，具有如下優點：
（1）效率高：可24小時不間斷工作。
（2）維護費用低：其運行過程中除填料外無其他轉動部件，因此故障率低，維護費用省。
（3）一次性投資低：過濾器具有混凝、澄清的效果，因此無需額外建設混凝池、澄清池等設施，過程量小，一次性投資省。
（4）出水水質穩定、過濾效果好：可保證高質、穩定的出水效果，無周期性水質波動現象。
（5）易于改擴建：所采用的單元操作方式可根據水量變化靈活增加或刪減過濾器數量，易于改擴建。
（6）占地面積小，外形美觀：采用過濾器，可將傳統的三段式（混凝、澄清、過濾）處理工藝集為一體，節省占地面積約70%；外觀可根據要求設計為多種形狀，噴涂顏色，美觀緊湊。
7、消毒處理
污水經生化處理后，除部分細菌隨污泥沉淀下來外，大部分大腸桿菌、糞便鏈球菌等致病菌仍然存在污水中，必須進行消毒處理。目前，污水的消毒方式很多，如臭氧法、次氯酸鈉法、二氧化氯法等。雖然次氯酸鈉法具有投配方便、價格低廉、可靠性高等優點，但是會與水中某些有機物結合生成有致癌作用的有機鹵化物。而二氧化氯是*的消毒劑，其殺菌效果好，是次氯酸鈉的理想替代產品。本系統采用二氧化氯法進行消毒。消毒池采用平流式隔板接觸反應裝置，以提高接觸時間，取得較好的消毒效果。
 
5 主要設備一覽表
序號    名稱    規格型號    數量    單位    備注
一    調節池
1    污水提升泵    N=0.75kw    2    臺    
2    液位控制    高中低液位自控    1    套    
3    旋流曝氣器    ABS尼龍，φ260×H210    10    只    
4    曝氣系統管路    DN50-80    1    套    
二    中和反應池
1    溶藥箱    PE-1000    1    個    
2    加藥泵    JW-2型，N=0.20kw    1    臺    
3    加藥裝置    WJY-JN-2    1    套    
三    一體化設備
1    一體化污水處理設備    WHYTH-20，碳鋼材質    1    套    
（一）    初沉池
1    中心沉淀器    --    1    套    
3    污泥泵    N=0.55kw    1    臺    
（二）    水解酸化池
1    彈性填料    ф150，L=1.2米    10    m3    
2    填料支架    組合件,環氧樹脂防腐    1    套    
3    布水器    ф100,PVC    1    套    
（三）    接觸氧化池
1    彈性填料    ф150，L=1.2米    10    m3    
2    填料支架    組合件，環氧樹脂防腐    1    套    
3    風機    N=1.5kw    1    臺    
5    旋流曝氣器    ABS尼龍，φ260×H210    10    只    
（四）    沉淀池
1    中心沉淀器    --    1    套    
2    出水堰    非標三角堰    1    套    
（五）    污泥池
1    污泥泵    N=0.55kw    1    臺    
（六）    中間水池
1    增壓泵    N=1.1kw    1    臺    
2    I型精密過濾器    WHGS-5    1    套    
3    II型精密過濾器    WHGT-5    1    套    
4    液位控制系統    高中低液位自控    1    臺    
5    精密濾料    Φ1.2~6    1    宗    
（七）    消毒池
1    二氧化氯發生器    WSA-100    1    臺    
2    滴定閥    DFD-06    2    只    
3    鹽酸罐    配套    1    個    
4    氯酸鈉罐    配套    1    個    
5    化料器    AJ-100    1    臺    
6    反應系統    FK-160    1     套    
7    加熱系統    WK-220    1    套    
8    壓力表    YX-100    1    臺    
9    微電腦控制器        1    臺    
四    其他
1    電控柜    全系統自動控制    1    套    
2    角鋼、槽鋼    配套    1    批    
3    電線電纜    配套    1    套    
4    管網、閥門    配套    1    批    
 
6 運行成本分析
6.1電費
污水處理設備的裝機容量和運行負荷見下表：
序號    設備名稱    單位    數量    裝機 kw    運行時間 h/d    耗電量 kw.h/d
1    污水提升泵    臺    1    0.75    15    11.25
2    加藥泵    臺    1    0.20    10    2
2    風機    臺    1    1.5    15    22.5
3    污泥泵    臺    2    0.55    1    1.1
4    增壓泵    臺    1    1.1    15    16.5
合計            4.1        53.35
本工程裝機總功率4.1kw，每天運行電量53.35kw•h，電費按0.8元/kw•h計，每天20噸污水，則噸水電費0.23元。
6.2 其他費用
1、本工程運行所需的藥劑包括重要藥劑、鹽酸和氯酸鈉。藥劑的噸水處理費用約為0.06元。
2、本工程不需要新增勞動定員，故無新增人員工資福利費用。
綜上，噸水直接處理費用為0.29元/噸水。