污废水处理厂的初步设计毕业设计Word下载.docx
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院长:
总工程师:
审定人:
顾问总工:
室主任:
项目负责人:
参加编制人员:
1.设计任务及概况
1.1设计任务及依据
1.1.1设计任务
北方某市污废水处理工程
按照上级批准的设计任务书规定,完成某市的城市污水处理厂的设计。
包括厂区内的污水处理工程、污泥处理工程以及其它附属建筑工程等。
要求经过处理后的水能够达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》要求。
1.1.2设计依据及原则
1.1.2.1设计依据
1、《污水综合排放标准》(GB8978-1996)
2、《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)
3、《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(GJ3025-93)
4、《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》(CJJ31-89)
5、《城市污水处理及污染防治技术政策》
6、《城市污水处理工程项目建设标准》
7、废水水质水量资料
某市城市人口60万,城市居民平均用水400L/人·
d,日排放工业废水30000m3/d,具体水质资料如下:
城市生活污水:
CODCr400mg/L,BOD5200mg/L,SS200mg/L,NH4+-N40mg/L,TP8mg/L,pH6~8;
工业废水:
CODCr800mg/L,BOD5350mg/L,SS400mg/L,NH4+-N80mg/L,TP12mg/L,pH6~8。
污水处理厂出水按《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)的一级B标准排放,主要排放指标为CODCr60mg/L,BOD520mg/L,SS20mg/L,TN20mg/L,NH4+-N8mg/L,TP1mg/L。
8、气象、水文与工程地质资料
该市气候温和,地质条件较好。
污水进水口管道标高116.00m,污水处理厂地面标高为124.00m,附近河流的最高水位为122.40m。
1.1.2.2设计原则
(1)执行国家关于环境保护的政策,符合国家地方的有关法规、规范和标准;
(2)采用先进可靠的处理工艺,确保经过处理后的污水能达到排放标准;
(3)采用成熟、高效、优质的设备,并设计较好的自控水平,以方便运行管理;
(4)全面规划、合理布局、整体协调,使污水处理工程与周围环境协调一致;
(5)妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物,以免造成二次污染;
(6)综合考虑环境、经济和社会效益,在保证出水达标的前提下,
尽量减少工程投资和运行费用。
1.2设计水量及水质
1.2.1设计水量
1、平均污水量QP1的计算
(1)生活污水量QP1的计箅(根据人口)
QP1=Nq×
0.8
式中:
N—人口数,60万人
q一居民用水定额,北方某中型城市,q为400L/cap·
d
0.8—排放系数(0.8〜0.9),取0.8
QP2=600000x400x0.8=192000m³
/d
(2)工业废水量:
QP1=30000m³
(3)平均日污水量
Qp=QP1+QP2=192000+30000=226000m³
为安全考虑设计水量采23万m³
(4)最高口污水量
Qmr=QP×
K日=230000×
1.1=253000m³
Qmax=QP×
K总=230000×
1.3=299000m³
各水量见表1.1
表1.1设计水量一览表
项目
设计水量
m³
/h
/s
l/s
平均日流量
230000
9583.33
2.66
2662.0
最高日流量
253000
10541.67
2.93
3182.9
最高时流量
299000
12458.33
3.46
3460.7
1.2.2设计水质
设计水质如表1.1所示。
表1.1设计水质情况
CODcr
TP
NH3-N
入水(
)
220.27
454.05
227.03
8.54
45.41
出水(
20
60
1
8
去除率(%)
90.9
86.8
91.2
88.3
82.4
进水水质
1、BOD5
(1)、生活污水的BOD5
Cs=200mg/L
(2)工业废水的BOD5
由资料可知:
Cg=350mg/L
(3)平均的BOD5
Ca=(200×
192000+350×
30000)/222000=220.27mg/L
2、COD
(1)生活污水COD=400mg/L
(2)工业废水COD=800mg/L
(3)混合污水平均COD=(400×
192000+800×
30000)/222000=454.05mg/L
3、SS
(1)生活污水COD=200mg/L
(2)工业废水COD=400mg/L
(3)混合污水平均COD=(200×
192000+400×
30000)/222000=227.03mg/L
4、TP
(1)生活污水TP=8mg/L
(2)工业废水COD=12mg/L
(3)混合污水平均COD=(8×
192000+12×
30000)/222000=8.54mg/L
5、NH3-N
(1)生活污水COD=40mg/L
(2)工业废水COD=80mg/L
(3)混合污水平均COD=(40×
192000+80×
30000)/222000=45.41mg/L
去除率
E=(C0-Ce)/C0×
100%
C0:
进水浓度
Ce:
出水浓度2城市污水处理方案的确定
2城市污水处理方案的确定
2.1确定污水处理方案
2.1.1确定污水处理方案的原则
(a)城市污水处理应采用先进的技术设备,要求经济合理,安全可靠,出水水质好;
保证良好的出水水质,效益高;
(b)污水厂的处理构筑物要求布局合理,建设投资少,占地少;
自动化程度高,便于科学管理,力求达到节能和污水资源化,进行回用水设计;
(c)为确保处理效果,采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物;
提高自动化程度,
为科学管理创造条件;
(d)污水处理采用生物处理,污泥脱水采用机械脱水并设事故干化厂;
污水采用季节性消毒;
(e)提高管理水平,保证运转中最佳经济效果;
充分利用沼气资源,把沼气作为燃料;
(f)查阅相关的资料确定其方案。
2.1.2最佳的处理方案要体现以下优点:
(a)保证处理效果,运行稳定;
(b)基建投资省,耗能低,运行费用低;
(c)占地面积小,泥量少,管理方便。
2.2污水处理工艺流程方案介绍
现阶段城市污水处理应用的多是生物处理系统,应用较多的工艺有A2/O、氧化沟,及传统活性污泥法,现对这三个工艺进行比较,选出最合适的工艺。
2.2.1传统活性污泥法
其工艺流程见图1。
二沉池
曝气池
初沉池
沉砂池
格栅
出水
回流污泥剩余污泥
图1传统活性污泥法工艺流程图
活性污泥法处理城市污水的典型工艺,其特点是好氧微生物在曝气池中以活性污泥的形态出现,并通过鼓风机曝气供给微生物所必需的足够氧量,促使微生物生存和繁殖以分解污水中的有机物。
混合液经沉淀分离后,其活性污泥大量被回流到曝气池中。
生物氧化作用主要在这一级曝气程序中完成。
该法一般BOD5污泥负荷率为0.2~0.4kgBOD5/kgMLSS·
d,曝气池停留时间约为4~6h,水气比1:
8。
(1)主要特点:
利用曝气池中的好氧微生物,依靠鼓风机曝气供给的氧来分解污水中的有机物。
混合液进行沉淀分离,活性污泥回流到曝气池中去,原污水从池首端进入池内,回流污泥也同步注入,废水在池内呈推流形式流动至池的末端,流出池外至二沉池。
(2)优点:
(a)处理污水效果好,BOD5的去除率可达90%;
(b)有丰富的技术资料和成熟的管理经验;
(c)适宜处理大量污水,运行可靠,水质稳定。
(3)缺点:
(a)运行费用高,由于在曝气池的末端造成的浪费,故提高了运行成本;
(b)基建费用高,占地面积大;
(c)对外界条件的适应性差;
(d)由于沉淀时间短和沉淀后碳源不足等情况,对于N、P去除率非常低,TN的去除率仅有20%的效果,NH3-N用于细胞合成只能除12—18%,P的去除率也很低。
2.2.2氧化沟工艺
其工艺流程图见图2
氧化沟
进水出水
回流污泥剩余污泥
图2氧化沟工艺流程图
氧化沟是传统活性污泥法的变形工艺,其曝气呈封闭的沟渠形,由于污水和活性污泥混合在渠内呈循环流动,因此被称为“氧化沟”。
氧化沟一般采用演示曝气,具有去除BOD5和脱氮的功能,采用机械曝气。
由于氧化沟负荷很低,耐冲击负荷强,出水水质较好,污泥产量少且稳定,构筑物少,氧化沟可以按脱氮设计,也可以略加改进实现脱氮除磷。
20世纪90年代中期,氧化沟工艺因其良好的脱氮效果并且无需沉淀池开始被推广,此时期建设的大型污水处理厂项目基本上采用氧化沟工艺。
近几年来,国内对各种类型氧化沟工艺的除磷脱氮效果、设计、充氧设备及运行控制等方面进行了大量的研究。
对多种氧化沟都进行了一定的革新,如carrousel氧化沟由第一代的普通的carrousel氧化沟发展为具有脱氮除磷功能的carrousel2000型氧化沟,后又发展为第三代的carrousel3000型氧化沟。
国内许多污水处理厂使用的情况证明,氧化沟工艺是一种工艺流程简单、管理方便、投资省、运行费用低、工艺稳定性高的污水处理技术,目前国内较多采用的氧化沟主要有orbal氧化沟、carrousel氧化沟、T型氧化沟、DE型氧化沟、一体化氧化沟等。
氧化沟工艺的优点:
(a)氧化沟内循环流量很大,进入沟内的原污水立即被大量的循环水所混合和稀释,因此具有很强的承受冲击负荷的能力,对不易降解的有机物也有较好的处理效果。
(b)处理效果稳定可靠,不仅可满足BOD5、SS的排放标准,还可以达到脱氮除磷的效果。
(c)由于氧化沟的水力停留时间和泥龄都很长,悬浮物、有机物在沟内可获得较彻底的降解;
承受水质、水量、水温能力强,出水水质好。
氧化沟工艺的缺点:
氧化沟运行管理费用高;
氧化沟沟体占地面积大;
当污水离开曝气区后,溶解氧浓度降低,有可能发生发硝化反应。
2.2.3A2/O工艺
A2/O工艺流程见图3:
厌氧池
进水
回流混合液
缺氧池
好氧池
出水
剩余污泥回流污泥
图3A2/O工艺流程图
传统A²
/O法是目前普遍采用的同时脱氮除磷的工艺,它是在传统活性污泥法的基础上增加一个缺氧段和一个厌氧段。
污水首先进入厌氧池与回流污泥混合,在兼性厌氧发酵菌的作用下,废水中易生物降解的大分子有机物转化为vfas这一类小分子有机物。
聚磷菌可吸收这些小分子有机物,并以聚β羟基丁酸(phb)的形式贮存在体内,其所需要的能量来自聚磷链的分解。
随后,废水进入缺氧区,反硝化菌利用废水中的有机基质对随回流混合液而带来的NO—3进行反硝化。
废水进入好氧池时,废水中有机物的浓度较低,聚磷菌主要是通过分解体内的聚β羟基丁酸(phb)而获得能量,供细菌增殖,同时将周围环境中的溶解性磷吸收到体内,并以聚磷链的形式贮存起来,经沉淀以剩余污泥的形式排出系统。
好氧区的有机物浓度较低,这有利于好氧区中自养硝化菌的生长,从而达到较好的硝化效果。
(1)主要特点:
(a)本工艺在系统上可以称为最简单的同步脱N除P工艺,总的水力停留时间少于其他同类工艺;
(b)在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下,丝状菌不能大量增殖,无污泥膨胀之虑,SVI值一般均小于100;
(c)污泥中含P浓度高,一般为2.5%以上,具有很高的肥效;
(d)运行中无需投药,两个A段只用轻缓搅拌,以不增加溶解氧为度,运行费用低;
(e)厌氧、缺氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类微生物菌群的有机配合,能同时具有去除有机物、脱N除P的功能;
2.2.4结论
综上所述,考虑到经济上的投入及管理的方便,同时兼有较好的脱氮除磷功能,本次设计中采用A2/O工艺。
2.3工艺流程的确定
本设计的工艺流程图见图4:
加氯间
图4设计A2/O工艺流程图
2.4主要构筑物的选择
2.4.1格栅
格栅由一组平行的金属栅条或筛网组成,安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部,用以截留较大的悬浮物或漂浮物,以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。
截留污物的清除方法有两种,即人工清除和机械清除。
大型污水处理厂截污量大,为减轻劳动强度,一般应用机械清除截留物。
2.4.2沉砂池
沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒。
沉砂池一般设于泵站倒虹吸管前,以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损;
也可设于初沉池前,以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。
沉砂池的形式,按水流方向的不同可分为平流式、旋流式、曝气沉砂池三类。
(1)平流沉砂池
优点:
沉淀效果好,耐冲击负荷,适应温度变化。
工作稳定,构造简单,易于施工,便于管理。
缺点:
占地大,配水不均匀,易出现短流和偏流,排泥间距较多,池中约夹杂有15%左右的有机物使沉砂池的后续处理增加难度。
(2)旋流沉砂池
适应流量变化能力强;
水头损失小,典型的损失值仅6mm;
细砂粒去除率高,140(0.104mm)目的细砂也可达73%;
动能效率高。
砂斗内砂子因被压实而抽排困难,往往需高压水泵或空气去搅动,空气提升泵往往不能有效抽排砂粒。
(3)曝气沉砂池
克服了平流沉砂池的缺点,使砂粒与外裹的有机物较好的分离,通过调节布气量可控制污水的旋流速度,使除砂效率较稳定,受流量变化影响小,同时起预曝气作用,其沉砂量大,且其上含有机物少。
由于需要曝气,所以池内应考虑设消泡装置,其他型易产生偏流或死角,并且由于多了曝气装置而使费用增加。
基于以上三种沉砂池的比较,曝气沉砂池除砂效果较好,但对生物脱氮除磷系统的厌氧段或缺氧段存在不利影响,因此选择除砂效果好的旋流沉砂池。
2.4.3沉淀池(二沉池)
二沉池设在生物处理构筑物的后面,用于沉淀去除活性污泥。
沉淀池主要有以下几种形式:
(1)平流沉淀池
平流沉淀池的优点包括:
(a)沉淀效果好;
(b)耐冲击负荷和温度的变化适应性强;
(c)施工容易,造价低。
它的主要缺点为:
(a)池子配水不均匀;
(b)采用多斗排泥时,每个泥斗需要单设排泥管各自排泥,操作量大。
适用条件:
适用于大、中、小型污水处理厂;
适用于地下水位较高和地质条件较差的地区。
(2)辐流式沉淀池
辐流式沉淀池的优点包括:
(a)多为机械排泥,运行较好,管理较简单;
(b)排泥设备已趋定型。
(a)池内水速不稳定,沉淀效果较差;
(b)机械排泥设备复杂,对施工质量要求高。
适用条件:
适用于大、中型污水处理厂;
适用于地下水位较高的地区。
(3)竖流式沉淀池
竖流式沉淀池的优点包括:
(a)排泥方便,管理简单;
(b)占地面积较小。
(a)池子深度大,施工困难;
(b)对冲击负荷和温度变化的适应性能力较差;
(c)造价较高;
(d)池径不宜过大,否则布水不均匀。
适用于处理水量不大的小型污水处理厂。
(4)斜板(管)沉淀池
斜板(管)沉淀池的优点包括:
(a)沉淀效率高,停留时间短;
(b)占地面积小。
(a)用于二沉池时,当固体负荷较大时其处理效果不太稳定,耐冲击负荷的能力较差;
(b)运行管理成本高。
综上所述,四种沉淀池的优缺点比较,并结合本设计的具体情况:
设计水量较大,不宜采用竖流式沉淀池;
由于斜板(管)式沉淀池运行成本较高,也不做采用;
由于平流沉淀池管理运行较为繁琐,运行成本高,也不做采用;
对于辐流式沉淀池现在的技术也已经成熟,且刮泥机械的技术也已经基本完善,可以保证良好的出水效果,并且运行管理简单。
本工程二沉池采用中心进水、周边出水的辐流式沉淀池。
2.4.4消毒
目前国内外的污水处理厂常用的消毒方法有:
紫外线消毒法、漂白粉消毒、臭氧消毒法、次氯酸钠消毒法、氯片消毒法以及液氯消毒法等。
(1)紫外线
是紫外线照射与氯化共同作用的物理化学方法,消毒效率高。
紫外线照射灯具货源不足,技术数据较少。
适用于小型污水处理厂。
(2)漂白粉
投加设备简单,价格便宜。
同氯缺点外,尚有投量不准确,溶解调制不便,劳动强度大。
适用于消毒要求不高或间断投加的小型污水处理厂。
(3)臭氧
消毒效率高,并能有效地降解污水中残留的有机物、色、味等,污水PH、温度对消毒效果影响很小,不产生难处理的或生物及类型残余物。
投资大、成本高,设备管理复杂。
适用于出水水质较好,排入水体卫生条件要求高的污水处理厂。
(4)次氯酸钠
用海水或一定浓度的盐水,由处理厂就地自制电解产生消毒剂,也可买商品次氯酸钠。
需要有专用次氯酸钠电解设备和投配设备。
适用于边远地区,购液氯等消毒剂困难的小型污水处理厂。
(5)氯片
设备简单,管理方便,只需定时清理消毒器内残渣及补充氯片,基建费用低。
要用特制氯片及专用消毒器,消毒水量小。
适用于医院、生物制品所等小型污水处理站。
(6)液氯
效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜。
氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生物有毒害,当污水含工业废水比例大时,氯化可能生成致癌物质。
适用于大、中规模的污水处理厂。
(7)结论
由上述比较可知,并根据本设计污水处理厂实际情况,采用液氯消毒比较合适。
2.5污泥处理工艺方案
2.5.1污泥的处理要求
污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥,有机物含量较高且不稳定,易腐化,并含有寄生虫卵,若不妥善处理和处置,将造成二次污染。
因此,污泥的处理要达到一定的要求。
污泥处理要求如下:
①减少有机物,使污泥稳定化;
②减少污泥体积,降低污泥后续处置费用;
③减少污泥中有毒物质;
④利用污泥中有用物质,化害为利;
⑤因选用生物脱氮除磷工艺,故应避免磷的二次污染。
2.5.2污泥处理工艺流程的选择
常用的污泥处理工艺流程如下:
①生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置
②生污泥→浓缩→机械脱水→最终处置
③生污泥→浓缩→消化→机械脱水→干燥焚烧→最终处置
④生污泥→浓缩→自然干化→堆肥→农田
由于污水量大,产生的污泥较多,不稳定,不易采用农田处置方式,干燥焚烧方式没有必要,因此综合比较各处理工艺选用第一种方案(生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置)较好。
其中污泥浓缩,脱水有两种方式选择,污泥含水率均能达到80%以下。
(1)方案一:
污泥机械浓缩、机械脱水;
(2)方案二:
污泥重力浓缩、机械脱水。
方案比较:
项目
方案一
方案二
主要构筑物
1.污泥贮
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