毕业设计某城市污水处理厂工艺设计含外文翻译.docx
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毕业设计某城市污水处理厂工艺设计含外文翻译
摘要
本次设计的题目某城市污水处理厂工艺设计,设计流量为15万m3/d,进水水质为BOD5=200mg/L,CODcr=450mg/L,SS=370mg/L,氨氮=15。
出水水质:
CODcr≤63mg/L;BOD5≤14mg/L;SS≤30mg/L;氨氮≤3mg/L。
设计要求出水水质满足《中华人民共和国污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准。
采用氧化钩法处理该城市污水,氧化沟处理技术70年代末就在国内开始应用,在污水处理中取得了良好的效果。
氧化沟是活性污泥法的一种改型,其曝气池呈封闭的沟渠型,污水和活性污泥的混合液在其中进行不断的循环流动,氧化沟通常在延时曝气条件下进行污水处理,这时水力停留时间长(10~40h),有机负荷低[0.05~0.15kgBOD5/(kgVSS•d)]。
与其他生物处理工与艺相比,有以下一些技术、经济方面的特点:
工艺流程简单,构筑物少,运行管理方便;曝气设备和构造形式的多样化、运行灵活;处理效果稳定、出水水质好并可以实现脱氮除磷。
关键词:
城市污水,氧化沟,活性污泥法
Abstract
Thedesignforthetitleofthecitysewagetreatmentplantprocessdesign,designflowforthe150,000m3/d,waterqualityforBOD5is200mg/L,CODcris450mg/L,SSis370mg/L,Ammoniais15.EffluentqualityforBOD5islessthan14mg/L,CODislessthan63mg/L,SSislessthan30mg/L,Ammoniaislessthan3mg/L.ThedrainagewatershouldmeetthetwocriteriawaterrequirementsofGB8978-1996《wastewaterdischargestandards》.
Bytheoxidationditchtreatmentofurbansewage,oxidationditchtechnologywasappliedinourcountryabout70s,andhadgoodeffectintreatingwastewater.Oxidationditchisaremodelofactivemudmethod,itsplugflowaerationassumingobturateditchtype,themixedliquidofwastewaterandactivemudflowingincircle.Oxidationditchusuallytreatswastewaterindelayplugflowcondition,thewaterpowerhaslongsettletime(10~40h),loworganicloading[0.05~0.15kgBOD5/(kgVSS•d)].comparingwithotherbiologytreattechnology,suchas:
simpleprocess,littlebuilding,convenienttoadministering,itsequipmentandstructurediversification,stabilizationeffect,andhasgoodwaterquality,canpulloffthenitrogen.
Keywords:
UrbanSewage,Oxidationditch,Liveanddirtymiremethod
第一章绪论
1.1设计任务
1.1.1设计题目
某城市污水处理厂工艺设计
1.1.2设计任务与内容
(1)根据水质特征并结合当地的具体条件,选择即经济又合理的污水处理工艺,选定各单体处理构筑物,对各单体构筑物进行设计计算绘制主体处理构筑物的工艺施工图;
(2)污泥处理系统设计计算及绘制主要处理构筑的工艺施工图。
(3)污水泵房的工艺设计,包括选泵、泵房工艺设计计算和泵房工艺图的绘制;
(4)污水处理厂的平面布置,包括污水处理厂处理构筑物和辅助建筑物的工艺平面图绘制;
(5)污水处理厂水力及高程计算,绘制污水处理部分和污泥处理部分高程布置图;
1.1.3基本要求
(1)污水经处理以后其水质应达到国家污水综合排放二级标准,即COD≤120mg/l,BOD5≤30mg/l,SS≤30mg/l,NH3-N≤25。
(2)在确定污水处理工艺流程时,同时选择适宜的各处理单体构筑物的类型,对所有构筑物都进行设计计算,包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸与所需的材料与规格等。
(3)污水泵房工艺设计要求要确定水泵机组的台数、水泵型号、泵站的结构形式以及集水池的容积,泵站的建筑与结构设计可参照标准图大概的来确定。
(4)根据污水性质及成分,选择适合的污泥处理系统并进行设计计算。
(5)污水处理厂平面布置要尽量做到紧凑合理,同时应保证运行管理方便,绘制详细平面布置图。
(6)对污水与污泥处理系统进行水力计算和高程计算,绘制高程图.
(7)对污水处理厂要进行经济概算与成本分析。
(8)污水处理站总平面图,1#图1张。
(9)主要处理构筑物(曝气沉砂池、氧化沟、二沉池、污泥浓缩池等)工艺图,1#图4张。
(10)污水提升泵站工艺图,1#图1张。
(11)污水处理工艺与污泥处理工艺高程布置图,1#图1张。
1.1.4设计计算说明书的具体要求
毕业设计计算说明书要结构严谨、层次分明、语言流畅、布局合理、简图合理、计算正确,符合学科、专业的有关要求。
具体要求及格式按照学校规定毕业设计标准执行。
1.2设计原始资料及处理目标
1.2.1进水水质资料
进水各污染物浓度见表1.1:
表1.1进水污染物浓度指标(mg/L)
污染物
COD
BOD5
SS
NH3-N
浓度(mg/l)
450
200
370
15
1.2.2气候资料
(1)气温:
该市属暖温带季风气候,光照充足、热量丰富、降水适中、无霜期长、气候比较单一,差异性小。
其特点为四季分明,春季干旱多风沙,夏季炎热雨集中,秋高气爽,日照长,冬季寒冷少雨雪。
历年平均气温为14.7℃,夏季最热月在7月,平均气温为32.6℃,冬季最冷月在1月,平均气温为-2.5℃。
(2)封冻:
最大冻土深度为18cm
(3)风向:
秋冬两季多北和偏东风,春季多南和偏南风,夏季多南和南偏东风。
月平均风速为2~4m/s。
(4)降雨
多年平均降水量为727.7mm。
1.2.3处理目标
出水执行《中华人民共和国污水综合排放标准》(GB8978-1996)二级标准,具体排放标准见表1.2:
表1.2出水排放标准(mg/l)
COD
BOD5
SS
NH3-N
≤63
≤14
≤30
≤3
1.2.4处理效果的估算
(1)溶解性BOD5的去除率
(2)COD的去除率
(3)SS的去除率
(4)NH3-N的去除率
1.3处理工艺比较与选定
1.3.1水质特征
生活污水中含有有机物、病原菌、虫卵等,排入水体后渗入地下造成污染。
微生物在分解有机物中消耗了水体中的氧,会影响鱼类生活,当溶解氧耗尽时,在厌氧状态下,使细菌分解有机物产生硫化氢,水体黑臭,鱼虾绝迹,污水中的氮磷等营养物质排入水体,特别是湖泊、水库将引起水体的富营养化。
藻类的过度生长将造成溶解氧的急剧变化,水体在一定时间内处于严重缺氧状态,导致鱼类大量死亡。
为此,作为二十一世纪的环保工作者,应尽量采取有效的措施控制废水排放量,循环利用,综合处理,区域防治和加强管理等综合措施,保证用水和废水的循环利用能够顺利进行。
1.3.2目前国内外的研究现状
目前,国内外城市污水处理厂采用的工艺有普通活性污泥法、A/O生物脱氮活性污泥法、A/A/O生物脱氮除磷工艺、AB工艺、氧化沟法(循环混合式活性污泥法)、SBR间歇时活性污泥法等工艺。
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。
(1)AB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。
(2)SBR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。
(3)A/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,而是进行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
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:
卡鲁塞尔氧化沟、交替式氧化沟、Orbal氧化沟、一体式氧化沟、U-型氧化沟等。
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)]。
1.3.3活性污泥法的新发展
到目前为止,对活性污泥法在运行方式上还没有大的突破,往往所作的是一些局部的改进,但在曝气方式上确取得了较大的成果,如纯氧曝气、深井曝气、射流曝气,采用微气泡扩散器等,这些都增大了氧转移率、提高了氧的利用率使曝气池中氧的浓度增加。
如美日等国研制出的一种超微气泡扩散器,氧吸收率达90%,ReidEngineeringCompanyofFrederickshurg等研制的氧化沟下表面曝气也是一种曝气方式的改进,把冲刷曝气改进透平曝气避免了产生气溶胶、飞检、结冰等问题。
活性污泥法的另一个发展趋势就是朝多功能方向发展,采用的方法有:
培养驯化专用细菌,使活性污泥处理对象不局限于生活污水,还可以处例如酚一类难降解的有毒有机物,甚至驯化可以处理象氰一类有剧毒的无机物;把活性污泥与其它处理方法结合起来,如活性炭—活性污泥法,它实际上是一种以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的综合处理法;固定活性污泥法是提供微生物附着的表面,如合成纤维、塑料、细沙、粘土焦炭等,使曝气池同时存在附着相和悬浮相的生物;这些都提高了活性污泥的净化效率,提高了抗有毒物质等冲击负荷的能力,还具有脱色、脱氮、削减泡沫的效果,国外已用于合成纤维、化工印染、炼油、炼焦等工业生产的污水处理;活性污泥法与厌氧工艺结合来脱氮、脱磷等,最典型的工艺是A-O流程。
活性污泥法还可和化学法结合,提高净化多氯联苯、有机磷的去除效果。
1.3.4工艺流程的确定
1.3.4.1备选方案的提出
(1)传统活性污泥法
传统活性污泥系统多采用矩形廓道式曝气池,污水和回流污泥从池首进入,混合液以活塞流的流态逐渐向池尾流动,从池末端出水堰流出,进入二沉池,在二沉池中完成以活塞流的流态逐渐向池尾流动,从池末端出水堰流出,进入二沉池,在二沉池中完成泥水分离后处理水排放,沉淀污泥回流到曝气池,进入下一个循环。
该方法是早期开始
使用的一种比较成熟的运行方式,处理效果好,运行稳定,BOD去除率可达90%以上,适用于对处理效果和稳定程度要求较高的污水,城市污水多采用这种运行方式。
(2)氧化沟
又称循环混合式活性污泥法。
一般采用延时曝气,同时具有去除BOD5和脱氮的功能,它采用机械曝气,一般不设初沉池和污泥消化池。
氧化沟处理效率为:
BOD5和SS均为95%以上,总氮为70%~80%。
氧化沟具有工艺流程短,处理效率高。
出水水质稳定,运行管理简单等优点。
但占地面积过大。
在流态上,氧化沟介于完全混合与推流之间。
污水在沟内的流速v平均为0.4m/s,氧化沟总长为L,当L为100~500m时,污水完成一个循环所需时间约为4~20min,如水力停留时间定为24h,则在整个停留时间要做72~360次循环。
可以认为在氧化沟内混合液的水只是接近一致的,从这个意义来说,氧化沟内的流态是完全混合式的。
但是又具有某些推流式的特征,如在曝气装置的下游,溶解氧浓度从高向低变动,甚至可能出现缺氧段。
氧化沟的这种独特的水流状态,有利于活性污泥的生物凝聚作用,而且可以将其区分为富氧区、缺氧区,用以进行硝化和反硝化,取得脱氮的效应。
常用的氧化沟系统由卡罗塞氧化沟、交替工作氧化沟及二沉池交替工作氧化沟构成。
1.3.4.2两种工艺的比较
表1.3活性污泥法和氧化沟工艺特点和适用范围
工艺名称
传统活性污泥法
氧化沟
优
点
(1)活性污泥法适合处理城市污水,并且其适合处理的水量比较大,处理效果比较好,可以除去污水中大部分的有毒有害的物质;
(2)活性污泥法利用活性微生物去氧化、分解、去除污水中的有机物,保持活性污泥的活性,就可以达到好的处理果;
(3)活性污泥法不需要滤料等微生物的载体,可避免滤料堵塞等一系列不良问题的出现;(4)活性污泥法的微生物繁殖较快,微生物的种类较多、世代时间短,可以保证活性污泥的活性;(5)活性污泥法对环境的适应性较强;(6)活性污泥法工艺中的污泥接种和驯化的操作比较简单、用时比较短,可以较快的投入运行;(7)活性污泥法对营养的要求比较低,一般C:
N:
P=100:
5:
1即可满足要求,而城市污水中的营养物质可以满足活性微生物的营养要求,故不需要另外投加营养物质,可以降低运行费用;(8)活性污泥方法运行管理较方便,便于维修
(1)工艺流程简单,运行管理方便,氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池,有些氧化沟还可以和二沉池合建,省去污泥回流系统。
(2)运行稳定,处理效果好,氧化沟的BOD平均处理水平可达95%左右。
(3)能承受水量水质的冲击负荷,对浓度较高的工业废水有较强的适应能力,这主要是由于氧化沟水力停留时间长,污泥龄长,一般为20~30d,污泥在沟内达到除磷脱氮的目的,脱氮效率一般>80%,但要达到较高的除磷效果,则需要采取另外措施。
(4)基建投资省,运行费用低和传统活性污泥工艺相比,在去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮情况下更省,同时统计表明在规模较小的情况下,氧化沟的基建投资比传统活性污泥法更省。
缺
点
(1)对水质、水量变化的适应能力较低,运行效果易受水质、水量变化的影响;
(2)处理单元较多,操作管理复杂, 体积负荷率低,曝气池庞大,占用土地较多,基建费用高。
(3)在池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象,会浪费动力费用;(3)产生的污泥量大
(1)由于采用低负荷延时曝气
运行方式,池容大、曝气时间长,建设费用和运行费用都较高,而且占地大;
(2)一般适用于处理水质要求高的小型城镇污水和工业污水。
处理效率
处理效果好:
BOD5的去除率可达90-95%;
BOD5和SS均为95%以上,总氮为70%~80%
适用情况
适用于中等浓度的大中型污水处理厂
适用于中小型对出水要求较高的城镇污水处理厂
1.3.4.3方案的确定
氧化沟与传统活性污泥相比较还具有如下特点:
(1)具有独特的水力流动特点,有利于活性污泥的生物凝聚作用,而且可以将其工作区分为富氧区,缺氧区,用以进行硝化和反硝化作用,取得脱氮效果。
(2)不设初沉池,有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定。
(3)BOD负荷低,使氧化沟具有对水温、水质、水量的变动有较强的适应性,污泥产率低,勿需进行硝化处理。
(4)运行稳定工艺流程简单,管理方便,基建投资省。
(5)电耗较小,运行费用低。
所以本设计选择氧化沟处理工艺。
1.3.4.4处理流程图为:
该工艺的优点:
(1)工艺流程简单,运行管理方便,氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池,有些氧化沟还可以和二沉池合建,省去污泥回流系统。
(2)运行稳定,处理效果好,氧化沟的BOD平均处理水平可达95%左右。
(3)能承受水量水质的冲击负荷,对浓度较高的工业废水有较强的适应能力,这主要是由于氧化沟水力停留时间长,污泥龄长,一般为20~30d,污泥在沟内达到除磷脱氮的目的,脱氮效率一般>80%,但要达到较高的除磷效果,则需要采取另外措施。
(4)基建投资省,运行费用低和传统活性污泥工艺相比,在去除BOD和NH3-N及去除BOD和脱氮情况下更省,同时统计表明在规模较小的情况下,氧化沟的基建投资比传统活性污泥法更省。
1.3.5设计依据
本设计采用的设计依据见下表1.4
表1.4本设计采用的设计规范/标准
序号
规范/标准名称
规范/标准编号
实施日期
备注
1
生活饮用水卫生标准
GB5749-1985
1986.10.01
2
地面水环境质量标准
GJZB1-1999
2001.01.01
3
生活用水水质标准
CJ28.1-1989
1989.11.01
4
建筑中水设计规范
CECS30:
91
1991.08.31
5
生活饮用水水源水质标准
CJ3000-1993
1994.01.01
6
工业循环冷却水处理设计规范
GB50050-1995
1995.10.01
7
泵站设计规范
GB/T50265-1997
1997.09.01
8
建筑给水排水设计规范
GBJ15-1988
1988.01.01
1997年局部修改
9
污水综合排放标准
GB8978-1996
1998.01.01
第二章污水处理构筑物设计计算
2.1中格栅
2.1.1设计说明
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网组成,安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部,用以截留较大的悬浮物或漂浮物,中格栅的作用是拦截较大的悬浮物或漂浮物,以便保护水泵。
2.1.2设计参数
平均日流量Qd:
Q=15×104m3/d=6250m3/h=1.74m3/s
最大日流量Qmax:
Qmax=KZ×Qd=1.19×6250=7437.5m3/h=2.1m3/s
过栅流速v2:
v2=0.8m/s
栅前水深:
h=1.2m
格栅间隙e:
e=25mm
格栅倾角α:
α=75°
单位栅渣量ω1:
ω1=0.05m3栅渣/103m3污水
2.1.3设计计算
(1)栅条间隙数
式(2.1)
式中Qmax------最大设计流量
α------格栅倾角;
b------栅条间隙,m;
n-------栅条间隙数,个;
h-------栅前水深,m;
v2-------过栅流速,m/s;
则:
n=
(取n=87)
(2)栅槽有效宽度(设计采用直径为10的圆钢为栅条,即s=0.01m)
B=s(n-1)+dn式(2.2)
=0.01
(87-1)+0.025×87=3.035m
(3)进水渠道渐宽部分长度
m式(2.3)
式中α1-------进水渠展开角取α1=20o;
B1-------进水渠道宽度取2m;
(4)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
m
(5)过栅水头损失(h1)
式(2.4)
式(2.5)
式(2.6)
式中h1---------设计水头损失,m;
h0--------计算水头损失,m;
g---------重力加速度,m/s2
k---------系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3;
---------阻力系数
Β--------2.42
=0.07m
(6)栅后槽总高度(H)取栅前渠道超高h2=0.3m
则栅前槽总高度
H1=h+h2=1.2+0.3=1.5m
栅后槽总高度
H=h+h1+h2=1.2+0.07+0.3=1.57m
(7)格栅总长度
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα1
=1.42+0.71+0.5+1.0+1.5/tan75o
=4.03m
(8)每日栅渣量
W=Q平均日W1=
m3/d>0.2m3/d式(2.7)
式中W1为栅渣量,m3/103m3污水。
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