污水处理厂课程设计设计说明书及方案模版Word格式.docx
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食品厂每天排出污水量500m3,污染负荷为1500人口当量。
旧城区原仅有雨水排水系统,污水排水系统的改造和建设工程计划在10年内完成,届时整个排水区域服务人口将达到18万。
依据上述情况,整个工程划分为近期和远期两个建设阶段,现在实施的工程为近期建设。
近期建设周期大概在3年左右,设计服务范围应该包括新区5个已建和待建的居住区、新区内部分主要公共建筑以及2个工厂。
依据环保部门以及排放水体的状况,排放水要求达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。
1.2设计依据
《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)
《室外排水设计规范》(GB50101)
《城市污水处理工程项目标准》
《给水排水设计手册》,第5册城镇排水
《给水排水设计手册》,第10册技术经济
城市污水处理以及污染物防治技术政策(2002)
污水排入城市下水道水质标准CJ3082-1999
地表水环境质量标准GB3838-2002
城市排水工程规划规范GB50381-2000
1.3设计任务和范围
(1)收集相关资料,确定废水水量水质及其变化特征和处理要求;
(2)对废水处理工艺方案进行分析比较,提出适宜的处理工艺方案和工艺流程;
(3)确定为满足废水排放要求而所需达到的处理程度;
(4)结合水质水量特征,通过经济技术分析比较,确定各处理构筑物的型式;
(5)进行全面的处理工艺设计计算,确定各构筑物尺寸和设备选型;
(6)进行废水处理站平面布置及主要管道的布置和高程计算;
(7)进行工程概预算,说明废水处理站的启动运行和运行管理技术要求
2原水水量与水质和处理要求:
2.1原水水量与水质
一期工程:
Q=36000m3/d
BOD5=230mg/lSS=280mg/l
TN=40mg/lTP=4.5mg/l
PH=6.5-8.0
二期工程:
Q=47000m3/d
2.2处理要求
污水排放的要求执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准
BOD5≤20mg/lSS≤20mg/l
TN≤20mg/lTP≤1mg/l
PH=6.5-8.0
3.工艺流程选择和评价
3.1水质分析
该城市污水由市政废水与工业废水组成,其中工业废水的量占的相当小,污水中主要是可溶性有机物、氮、磷等,而且有机物的浓度不是特别高,可生化性较好,在处理时需要考虑常规的脱氮除磷。
3.2流程的拟定
3.2.1国内外城市污水处理的流行工艺
一、活性污泥法
针对城市污水处理的要求,当前流行的污水处理工艺有:
AB法、SBR法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O法、UNITANK等,这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的,且各有其特点。
①AB法(Adsorption—Biooxidation)
该法由德国Bohuke教授首先开发。
该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧,A级负荷高,曝气时间短,产生污泥量大,污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS•d)以上,池容积负荷6kgBOD/(m3•d)以上;
B级负荷低,污泥龄较长。
A级与B级间设中间沉淀池。
二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同,形成不同的微生物群体。
AB法尽管有节能的优点,但不适合低浓度水质,A级和B级亦可分期建设。
②SBR法(SequencingBatchReactor)
SBR法早在20世纪初已开发,由于人工管理繁琐未予推广。
此法集进水、曝气、沉淀、出水在一座池子中完成,常由四个或三个池子构成一组,轮流运转,一池一池地间歇运行,故称序批式活性污泥法。
现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性SBR工艺,如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。
这种一体化工艺的特点是工艺简单,由于只有一个反应池,不需二沉池、回流污泥及设备,一般情况下不设调节池,多数情况下可省去初沉池,故节省占地和投资,耐冲击负荷且运行方式灵活,可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态,实现除磷脱氮的目的。
但因每个池子都需要设曝气和输配水系统,采用滗水器及控制系统,间歇排水水头损失大,池容的利用率不理想,因此,一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。
③A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求,故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。
利用生物处理法脱氮除磷,可获得优质出水,是一种深度二级处理工艺。
A/A/O法的可同步除磷脱氮机制由两部分组成:
一是除磷,污水中的磷在厌氧状态下(DO<
0.3mg/L),释放出聚磷菌,在好氧状况下又将其更多吸收,以剩余污泥的形式排出系统。
二是脱氮,缺氧段要控制DO<
0.7mg/L,由于兼氧脱氮菌的作用,利用水中BOD作为氢供给体(有机碳源),将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气,达到脱氮的目的。
为有效脱氮除磷,对一般的城市污水,COD/TKN为3.5~7.0(完全脱氮COD/TKN>
12.5),BOD/TKN为1.5~3.5,COD/TP为30~60,BOD/TP为16~40(一般应>20)。
若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化,以去除磷、BOD5和COD为主,则可用A/O工艺。
有的城市污水处理的出水不排入湖泊,利用大水体深水排放或灌溉农田,可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑,以节省近期投资。
④普通曝气法及其变法
本工艺出现最早,至今仍有较强的生命力。
普曝法处理效果好,经验多,可适应大的污水量,对于大厂可集中建污泥消化池,所产生沼气可作能源利用。
传统普曝法的不足之处是只能作为常规二级处理,不具备脱氮除磷功能。
近几年在工程实践中,通过降低普通曝气池容积负荷,可以达到脱氮的目的;
在普曝池前设置厌氧区,可以除磷,亦可用化学法除磷。
采用普通曝气法去除BOD5,在池型上有多种形式(如下文所述的氧化沟),工程上称为普通曝气法的变法,亦可统称为普通曝气法。
⑤氧化沟法
本工艺50年代初期发展形成,因其构造简单,易于管理,很快得到推广,且不断创新,有发展前景和竞争力,当前可谓热门工艺。
氧化沟在应用中发展为多种形式,比较有代表性的有:
帕式(Passveer)简称单沟式,表面曝气采用转刷曝气,水深一般在2.5~3.5m,转刷动力效率1.6~1.8kgO2/(kW•h)。
奥式(Orbal)简称同心圆式,应用上多为椭圆形的三环道组成,三个环道用不同的DO(如外环为0,中环为1,内环为2),有利于脱氮除磷。
采用转碟曝气,水深一般在4.0~4.5m,动力效率与转刷接近,现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用。
若能将氧化沟进水设计成多种方式,能有效地抵抗暴雨流量的冲击,对一些合流制排水系统的城市污水处理尤为适用。
卡式(Carrousel)简称循环折流式,采用倒伞形叶轮曝气,从工艺运行来看,水深一般在3.0m左右,但污泥易于沉积,其原因是供氧与流速有矛盾。
三沟式氧化沟(T型氧化沟),此种型式由三池组成,中间作曝气池,左右两池兼作沉淀池和曝气池。
T型氧化沟构造简单,处理效果不错,但其采用转刷曝气,水深浅,占地面积大,复杂的控制仪表增加了运行管理的难度。
不设厌氧池,不具备除磷功能。
氧化沟一般不设初沉池,负荷低,耐冲击,污泥少。
建设费用及电耗视采用的沟型而变,如在转碟和转刷曝气形式中,再引进微孔曝气,加大水深,能有效地提高氧的利用率(提高20%)和动力效率[达2.5~3.0kgO2/(kW•h)]。
⑥UNITANK工艺
它和类似的TCBS工艺、MSBR工艺一样,都是SBR法新的变型和发展。
它集“序批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的优点,克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。
典型的UNITANK工艺是三个水池,三池之间水力连通,每池都设有曝气系统,外侧的两池设有出水堰及污泥排放口,它们交替作为曝气池和沉淀池。
污水可以进入三池中的任意一个,采用连续进水、周期交替运行。
在自动控制下使各池处在好氧、缺氧及厌氧状态,以完成有机物和氮磷的去除。
UNITANK工艺由比利时Seghers公司首先建在我国的澳门特区,处理水量14×
104m3/d(不下雨时平均处理水量为7×
104m3/d),池型封闭,设计采用的容积负荷为0.58kgBOD/(m3•d),总的反应池体积为46800m3,曝气池水力停留时间为8h,出水的BOD5、SS<20mg/L。
这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形,可以采用活性污泥工艺的设计方法对不同的污染物加以去除,如考虑硝化,其负荷一般在0.05~0.10kgBOD5/(kgMLSS•d),硝化率视污水温度而异。
而要求污泥稳定化,其污泥负荷和污泥龄要远远超过硝化时的数值。
容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题,就是说在一个较长停留时间的曝气系统内,有50%左右的池容用于沉淀。
UNITANK工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备,因此引进技术,消化、吸收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题。
一般认为,UNITANK工艺不太适用于大型(>
10×
104m3/d)的城市污水处理厂。
二、生物膜法
生物膜法主要是指曝气生物滤池,它实质上是常说的生物接触氧化池,相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填(滤)料,在填料下鼓气,是具有活性污泥特点的生物膜法。
曝气生物滤池(BAF)70年代末起源于欧洲大陆,已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备产品。
由于选用的填料不同,以及是否有脱氮要求,设计的工艺参数是不同的,如要求处理出水BOD5、SS<20mg/L,去除BOD5达90%以上的工艺,其容积负荷为0.7~3.0kgBOD5/(m3•d),水力停留时间1~2h;
以硝化(90%以上)为主的工艺,其容积负荷为0.5~2.0kgBOD5/(m3•d),水力停留时间2~3h。
一般认为,生物膜法处理城市污水,在国内尚需积累经验,处理规模不宜过大,约5×
104m3/d左右为宜。
国外(主要在欧洲)处理水量有达到36×
104m3/d的,这与其填料材质、自控手段和先进的反冲洗装置有关,也与其有长期积累的运行管理经验有关。
3.2.2比较工艺的选择以及叙述
通过以上论述,初步确定运用的工艺应该为活性物泥法,在活性污泥法中,根据《室外排水设计规范》(GB50101-2005)推荐对于设计流量小于10×
104m3/d的城市污水处理厂可以采用氧化沟法、SBR、A/A/O法进行设计。
由于氧化沟对于脱氮除磷效果不是很好,而且占地比较大,所以采用A/A/O和SBR的变形CASS工艺进行比较。
方案一:
A/A/O工艺
A/A/O工艺流程图如图3-1所示:
图3-1
关于方案一的说明:
第一阶段为预处理部分,即粗格栅+细格栅+曝气沉砂池+初沉池,中格栅去除城市污水中较大的漂浮物,细格栅去除城市污水中较细小的漂浮物,后续工艺以及设备的正常运行提供保证。
水经过泵房提升后进入曝气沉砂池,去除砂粒,经吸砂机将沉砂池中的砂吸走至砂水分离器,砂水分离器工作,截留下砂,而水则自重力流向前方泵房的
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