污水处理课程设计Word格式文档下载.doc
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江南某城市位于长江冲击平原,污水收集范围包括主城区大部分、城西镇工业小区、经济开发区期地块、江东居住区及国际商贸部分地块、义亭特色工业小区及镇区等地块,总建设用地面积为133km2。
该市排水系统采用完全分流制体制,经过多年的开发建设,逐步形成了主城区的污水系统,并已初具规模,现有城区排水管道40530m。
1.2自然条件
该市地形由南向北略有坡度,平均坡度0.5‰,地面平整,海拔高度为黄海绝对标高3.9~5.2m,地坪平均绝对标高4.80m(黄海高程)。
属长江冲击粉质砂土区,承载强度7~11t/m2,地震设防强度6度。
全年最高气温40℃,最低-10℃。
夏季主导风向为东南风。
极限冻土深度为17cm。
污水处理厂出水排入污水处理厂西侧,距厂边界150m的隋塘河中,隋塘河的最高水位4.60m,最低水位1.80m,常年平均水位3.00m。
1.3工程规模
污水处理规模12.0万m3/d;
污泥处理要求:
初沉污泥和二沉池剩余污泥经浓缩脱水后外运处置。
1.4设计水质
污水厂进水水质表1-1
项目
CODCr
BOD5
NH4+-N
TP
SS
pH
浓度(mg/L)
≤400
≤150
≤35
≤3.0
≤200
6~9
该市污水处理厂出水水质指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准的B标准。
污水处理厂应达到的处理效率如下:
进出水水质及去除率表1-2
项目
水质
进水水质(mg/L)
出水水质(mg/L)
去除效率(%)
400
60
85
150
20
87
200
90
35
15
57
3
1
67
1.5污水处理厂厂址
规划污水处理厂厂址长东西向550m,南北宽400m,厂区设计地坪绝对标高为5.0m,污水处理厂进水泵房处污水进水管管底标高为0.315m,坡度1.0‰,充满度为0.65。
2.设计原则和依据
2.1设计原则
(1)处理效果稳定,出水水质好;
(2)工艺先进,工艺流程尽可能简单,构筑物尽可能少,运行管理方便;
(3)污泥量少,污泥性质稳定;
(4)基建投资少,占地面积少。
2.2设计依据
《给水排水设计手册》(第二版),第一、五、九、十一册
《室外排水设计规范》(GB50014-2006)
《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)
《城市污水厂处理设施设计计算》崔玉川,刘振江,张绍怡等编,化学工业出版社,2004
《排水工程》(第四版),中国建筑工业出版社
《污水处理厂设计与运行》曾科,卜秋平,陆少鸣编,化学工业出版社,2008
《水污染控制工程》(第三版),高等教育出版社
3.设计方案
3.1工艺方案比较
3.1.1A/O工艺
A/O工艺将前段缺氧段和后段好氧段串联在一起,A段DO不大于0.2mg/L,O段DO=2~4mg/L。
在缺氧段异养菌将污水中的淀粉、纤维、碳水化合物等悬浮污染物和可溶性有机物水解为有机酸,使大分子有机物分解为小分子有机物,不溶性的有机物转化成可溶性有机物,当这些经缺氧水解的产物进入好氧池进行好氧处理时,可提高污水的可生化性及氧的效率;
在缺氧段,异养菌将蛋白质、脂肪等污染物进行氨化(有机链上的N或氨基酸中的氨基)游离出氨(NH3、NH4+),在充足供氧条件下,自养菌的硝化作用将NH3-N(NH4+)氧化为NO3-,通过回流控制返回至A池,在缺氧条件下,异氧菌的反硝化作用将NO3-还原为分子态氮(N2)完成C、N、O在生态中的循环,实现污水无害化处理。
优点:
(1)效率高。
(2)流程简单,投资省,操作费用低。
(3)缺氧反硝化过程对污染物具有较高的降解效率。
(4)容积负荷高。
(5)缺氧/好氧工艺的耐负荷冲击能力强。
缺点:
(1)由于没有独立的污泥回流系统而不能培养出具有独特功能的污泥,难降解物质的降解率较低。
(2)若要提高脱氮效率,必须加大内循环比,因而加大运行费用。
从外、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%。
(3)影响因素:
水力停留时间(硝化>
6h,反硝化<
2h)、循环比MLSS(>
3000mg/L)、污泥龄(>
30d)、N/MLSS负荷率(<
0.03)、进水总氮浓度(<
30mg/L)。
3.1.2A2/O法
A2/O工艺是流程最简单,应用最广泛的脱氮除磷工艺。
污水首先进入厌氧池,兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。
回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解,此为释磷,所释放的能量一部分可供好氧的聚磷菌在厌氧环境下维持生存,另一部分供聚磷菌主动吸收VFAs,并在体内储存PHB。
进入缺氧区,反硝化细菌就利用混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物进行反硝化脱氮,接着进入好氧区,聚磷菌除了吸收利用污水中残留的易降解BOD外,主要分解体内储存的PHB产生能量供自身生长繁殖,并主动吸收环境中的溶解磷,此为吸磷,以聚磷的形式在体内储存。
污水经厌氧,缺氧区,有机物分别被聚磷菌和反硝化细菌利用后浓度已很低,有利于自养的硝化菌的生长繁殖。
最后,混合液进入沉淀池,进行泥水分离,上清液作为处理水排放,沉淀污泥的一部分回流厌氧池,另一部分作为剩余污泥排放。
优点:
(1)处理效率高,一般能达到:
BOD5和SS为90%~95%,总氮为70%以上,磷为90%左右,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
(2)本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱氮除磷工艺,总的水力停留时间少于其他同类工艺。
(3)污泥中含磷浓度高,具有很高的肥效。
(4)运行中勿需投药,两个A段只用轻缓搅拌,以不增加溶解氧为度,运行费用低。
(1)除磷效果难于再行提高,污泥增长有一定的限度,不易提高,特别是当P/BOD值高时更是如此。
(2)建设成本和运行成本均高于普通活性污泥法,运行管理要求高。
(3)进入沉淀池的处理水要保持一定浓度的溶解氧,减少停留时间,防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现、但溶解氧浓度也不宜过高,以防循环混合液对缺氧反应器的干扰。
3.1.3CCAS工艺
CCAS工艺,即连续循环曝气系统工艺,这种工艺是在SBR的基础上改进而成。
CCAS工艺对污水预处理要求不高,只设间隙15mm的机械格栅和沉砂池。
生物处理核心是CCAS反应池,除磷、脱氮、降解有机物及悬浮物等功能均在该池内完成,出水可达标排放。
(1)曝气时,污水和污泥处于完全理想混合状态,保证了BOD、COD的去除率,去除率高达95%。
(2)“好氧-缺氧”及“好氧-厌氧”的反复运行模式强化了磷的吸收和硝化-反硝化作用,使氮、磷去除率达80%以上,保证了出水指标合格。
(3)沉淀时,整个CCAS反应池处于完全理想沉淀状态,使出水悬浮物(SS)极低,低的SS值也保证了磷的去除效果。
(1)各池同时间歇运行,人工控制很难做到,全依托电脑控制。
(2)对处理厂的管理人员素质要求很高。
(3)对设计、培训、安装、调试等工作要求较严格。
3.1.4氧化沟法
氧化沟工艺是20世纪50年代初期发展起来的一种污水处理工艺形式,因其构造简单、易于维护管理,很快得到广泛应用。
主要有Passveer单沟型、Orbal同心圆型、Carrousel循环折流型、D型双沟式和T型三沟式等。
传统Passveer单沟型和Carrousel型氧化沟不具备脱氮除磷功能,但是在Carrousel氧化沟前增设厌氧池,在沟体内通过曝气装置的合理设置形成缺氧区和好氧区,形成改良型氧化沟,便具备生物脱氮除磷功能。
但Carrousel氧化沟缺氧区要求的充足碳源和缺氧区条件不能很好的满足,因此,脱氮除磷效果不是很好。
为了提高脱氮效果,在沟内增加了一个预反硝化区,就成了Carrouse2000型氧化沟工艺。
氧化沟池型具有独特之处,兼有完全混合和推流的特性,且不需要混合液回流系统,但氧化沟采用机械表面曝气,水深不易过大,充氧动力效率低,能耗较高,占地面积较大。
3.1.5SBR法
SBR法是间歇式活性污泥法,降解有机物,属循环式活性污泥法范围,主要是好氧活性污泥,回流到反应池前部的污泥吸附区,回流污泥中硝酸盐得以反硝化在充分条件下可大量吸附进水中的有机物达到脱氮除磷的效果。
其去除机理如下:
a.脱氮是在适当条件下进行的和自然界中氮循环过程相同的过程,即含氮化合物在氨化菌作用下首先进行氨化,然后在硝化菌作用下进行硝化,最后经反硝化菌进行反硝化,将NO3-N、NO2-N还原为N2进入大气中。
b.除磷是利用聚磷菌能过量地从外部摄取磷并以聚合物形式贮藏于菌体内形成高磷污泥,从而通过定期除泥而去除磷。
SBR工艺在去除有机物的同时,可以完成脱氮除磷。
从常规测定数据可以得到很好的证实,只要掌握合理的SBR运行参数,就会收到更理想的脱氮除磷效果。
3.1.6OCO工艺
OCO工艺见图1-3,它是由丹麦PuritekA/S公司经过多年研究与实践推出的,它实际上是集BOD、N、P去除于一池的活性污泥法。
原水经过格栅、沉砂池的物理处理后,进入OCO反应池的1区,在厌氧区污水与活性污泥混合,混合液流入缺氧区2,并在缺氧区和好氧区3之间循环一定时间后流入沉淀池,澄清液排入处理厂出口,污泥一部分回流到OCO反应池,另外一部分作为剩余污泥予以处理。
OCO工艺的特点在于:
集厌氧-缺氧-好氧环境于一池,占地少,土建投资低;
利用水解作用和反硝化作用,降解有机物时对充氧量要求低,使运行维护费用降低;
污泥浓度高,有机负荷低,污泥絮凝沉降好,且沉降污泥稳定,剩余污泥少。
图1-1OCO工艺流程图
3.2工艺方案的选择
选择城市污水处理工艺时应着重考虑五个方面:
1.投资省。
目前大部分污水处理项目都是国有资金投资的,我国是一个发展中国家,经济发展所需资金缺口庞大,控制投资对国民经济可持续发展大有益处。
2.运行成本低。
运行成本是污水处理厂能否正常运行的重要因素,是选择处理工艺的主要指标之一。
3.占地少。
土地资源是城市发展规划的重要因素。
4.脱氮除磷效果好。
随着我国大面积水体环境的富营养化,污水的脱氮除磷已经成为迫切需要解决的问题。
我国实施的国家《污水综合排放标准》(GB8978-1996)也明确规定了适用于所有排污单位,非常严格地规定了磷酸盐排放标准和氨氮排放标准,这就意味着选择污水处理工艺首先要考虑脱氮除磷的问题。
5.现代先进技术与环保工程的有机结合。
现代先进技术,尤其是计算机技术和自控系统设备的出现和完善,为环保工程的发展提供了有力的支持。
结论:
综上所述,该城市污水处理厂的方案,既要考虑有效去除BOD5又要适当去除N,P故本设计采用A2/O法。
3.3设计工艺流程
针对水质特点及排放要求,建议采用推流A2/O工艺,处理工艺流程如下:
进水提升泵
污泥外回流
进水渠格栅井集水井沉砂池初沉池
A2/
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