内蒙古工业大学水污染课程设计综述.docx
- 文档编号:8159735
- 上传时间:2023-01-29
- 格式:DOCX
- 页数:24
- 大小:262.98KB
内蒙古工业大学水污染课程设计综述.docx
《内蒙古工业大学水污染课程设计综述.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《内蒙古工业大学水污染课程设计综述.docx(24页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
内蒙古工业大学水污染课程设计综述
第一章绪论
本次课程设计主要是对某城市12万t/d污水处理厂的工艺进行设计计算,原水主要来源于城市污水,进水水质如下表1-1:
表1-1原水水质指标
单位:
mg/L
项目
CODCR
BOD5
SS
总氮
总磷
进水
650-940
470-880
700
82
12
该水经处理以后,要求水质应符合国家《污水综合排放标准》(GB8978-2002)中的一级标准B标准。
1.1设计内容及要求
1.1.1设计内容
对某城市日均处理12万吨污水的污水处理厂的工艺进行设计,使其出水达到国家一级B标准,见表1-2。
表1-2 国家一级B标准
单位:
mg/L
项目
CODCR
BOD5
SS
总氮
总磷
进水
60
20
20
20
1
1.1.2设计目的与意义
水污染控制工程课程是环境工程专业的一门重要的专业课。
主要研究污水水质分析及污水的各种具体的处理方法,以及如何根据污水处理的技术性分析及经济性分析选择对污水进行处理的最有效、最经济的方法。
本课程的主要任务是使学生掌握水质分析指标、各种具体处理方法的原理、工艺流程、处理设备的处理原理及设计计算,并能够应用所学的理论解决工程实际问题。
1.1.3设计要求
本次课程设计为初步工艺设计,具体要求如下:
1.对厌氧+好氧处理工艺在生活污水处理方法中的优越性进行对比(至少3种)论证(工艺流程、运行特点、经济性),确定处理工艺。
2.
(1)工艺流程图—流程图上要求绘出处理构筑物的剖面外形;
(2)主处理筑物结构、尺寸图。
1.2设计原则
1)出水水质达到国家《污水综合排放标准》(GB8978-2002)中的一级B标准;
2)工艺可靠,处理效果稳定;
3)投资省,设备简单,操作简单,运行费用低;
4)既要去除COD、BOD5、SS,又要处理污水中的氮、磷。
第二章工艺流程的确定
2.1废水的来源、类型
城市污水是通过下水管道收集到的所有排水,是排入下水管道系统的各种生活污水、工业废水和城市降雨径流的混合水。
生活污水是人们日常生活中排出的水。
它是从住户、公共设施(饭店、宾馆、影剧院、体育场馆、机关、学校和商店等)和工厂的厨房、卫生间、浴室和洗衣房等生活设施中排放的水。
这类污水的水质特点是含有较高的有机物,如淀粉、蛋白质、油脂等,以及氮、磷、等无机物,此外,还含有病原微生物和较多的悬浮物。
相比较于工业废水,生活污水的水质一般比较稳定,浓度较低。
城市污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。
2.2工艺流程设计
2.2.1污水厂的设计规模、进出水水质
污水处理厂处理规模为12万吨/天。
污水厂的进出水水质见表1-1
表1-1原水水质指标
单位:
mg/L
项目
CODCR
BOD5
SS
总氮
总磷
进水
650-940
470-880
700
82
12
表
污水厂的出水水质要求为国家一级B标准,见表1-2
表1-2国家一级B标准
单位:
mg/L
项目
CODCR
BOD5
SS
总氮
总磷
进水
60
20
20
20
1
2.2.2处理程度计算
根据进出水水质表1-1,1-2可知,各污染物的去除率应达到以下数值:
2.3工艺比选
2.3.1氧化沟工艺
氧化沟是延时曝气法的一种特殊形式,一般采用圆形或椭圆形廊道,池体狭长,池深较浅,在沟槽中设有机械曝气和推进装置。
池体的布置和曝气、搅拌装置都有利于廊道内的混合液单向流动。
具有较长的水力停留时间、较低的有机负荷和较长的污泥龄。
因此相比传统活污泥法、可以省略调节池、初沉池、污泥消化池、有的还可以省略二沉池。
氧化沟能保证较好的处理效果,这主要是因为曝气装置特定的定位布置是氧化沟具有独特水力学特征和工作特性。
而且流程简单、操作灵活、适应性强、处理效率稳定、操作管理方便,是连续运行、连续进水连续出水,污泥沉降性能好,污泥在氧化沟内有一定好氧稳定性,无需进行污泥消化。
氧化沟具有明显的溶解氧浓度梯度,特别适用于硝化-反硝化生物处理工艺。
氧化沟从整体上说是完全混合的,而液体流动却又保持着推流前进,其曝气装置是定位的,因此,混合液在曝气区内溶解氧浓度是上游高,然后沿沟长逐步下降,出现明显的浓度梯度,到下游区溶解氧浓度就很低,基本上处于缺氧状态。
但是,容易造成污泥膨胀问题,泡沫问题,污泥上浮问题,流速不均及污泥沉积问题,对于BOD较小的水质完全没有处理能力。
2.3.2UASB+曝气池法
上流式厌氧污泥床反应器是一种处理污水的厌氧生物方法,又叫升流式厌氧污泥床,英文缩写UASB。
污水自下而上通过UASB。
反应器底部有一个高浓度、高活性的污泥床,污水中的大部分有机污染物在此间经过厌氧发酵降解为甲烷和二氧化碳。
UASB负荷能力很大,适用于高浓度有机废水的处理。
运行良好的UASB有很高的有机污染物去除率,不需要搅拌,能适应较大幅度的负荷冲击、温度和pH变化。
污泥床内生物量多,折合浓度计算可达20-30g/L;容积负荷率高,在中温发酵条件下,一般可达10kgCOD/(m³·d)左右,甚至能够高达15-40kgCOD/(m³·d),废水在反应器内的水力停留时间较短,因此所需池容大大缩小。
设备简单,运行方便,勿需设沉淀池和污泥回流装置,不需要充填填料,也不需在反应区内设机械搅拌装置,造价相对较低,便于管理,且不存在堵塞问题。
2.3.3
工艺
污染物去除效率高,运行稳定,有较好的耐冲击负荷,污泥沉降性能好。
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、脱氮除磷的功能。
在同时脱氧除磷去除有机物的工艺中,该工艺流程最为简单,总的水力停留时间也少于同类其他工艺。
在厌氧—缺氧—好氧交替运行下,丝状菌不会大量繁殖,SVI一般小于100,不会发生污泥膨胀。
但是,污泥内回流量大,能耗较高,用于中小型污水厂费用偏高。
综上所述,任何一种方法,都能达到去除有机物和降磷脱氮的效果,且出水水质良好,但相对而言,选用A2/O工艺最为合理。
2.4工艺流程的确定
2.4.1主处理单元
本设计主处理单元为A2/O工艺:
A2/O工艺是Anaerobic-Anoxic-Oxic的英文缩写,它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。
该工艺处理效率一般能达到:
和COD为90%-95%,总氮为75%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。
但A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法,运行管理要求高,所以对目前我国国情来说,当处理后的污水排入封闭性水体或缓流水体引起富营养化,从而影响给水水源时,才采用该工艺。
2.4.2完整的处理工艺流程
2.4.3沿程去除率
去除SS计算:
格栅700
(1-10%)=630mg/l
沉砂池630
(1-50%)=315mg/l
初沉池315
(1-30%)=220mg/l
二沉池220
(1-95%)=11mg/l<20mg/l
>97.1%
去除BOD计算:
初沉池600
(1-30%)=420mg/l
AA/O420
(1-95%)=21mg/l
二沉池21
(1-10%)=18.9mg/l<20mg/l
>96.7%
去除COD计算:
初沉池900
(1-20%)=720mg/l
AA/O720
(1-93%)=50.4mg/l
二沉池50.4
(1-10%)=45.36mg/l<60mg/l
>93.3%
去除TN计算:
AA/O82
(1-80%)=16.4mg/l<20mg/l
去除TP计算:
AA/O12
(1-92%)=0.96mg/l<1mg/l
第三章污水处理工艺说明
3.1工程概况
污水经集水井进入格栅截留大颗粒有机物和漂浮物后,再由提升泵进入沉砂池,再进入初沉池,依次进入厌氧池、缺氧池、好氧池,二沉池、消毒池,然后即可排出,其中二沉池产生的污泥一部分回流回流到厌氧池,剩余污泥经浓缩池排出。
3.2工程构筑物说明
1.集水井
原水在集水井中汇集,储存备用。
2.调节池
为了使管渠和构筑物正常工作,不受废水高峰流量或浓度变化的影响,需在废水处理设施之前设置调节池。
对水量和水质的调节,调节污水pH值、水温,有预曝气作用,还可用作事故排水。
一般认为,对大、中型城市污水处理厂而言,因其服务区域大,区域内住宅、商店、办公楼、机关等不同类型建筑物的排水变化规律不同,有互补作用,再加上污水管网对水量水质的均衡作用,所以城市污水处理厂不设调节池。
3.格栅
格栅是由一组平行的金属栅条、塑料齿钩或金属筛网、框架及相关装置制成,倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端,用以截留污水中较大的悬浮物或漂浮物,如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等,防止堵塞和缠绕水泵机组、曝气器、管道阀门、处理构筑物配水设施、进出水口,以便减轻后续处理构筑物的处理负荷,并使之正常进行。
被截留的物质称为栅渣。
按格栅栅条间距的大小不同,格栅分为粗格栅(50~100mm)、中格栅(10~40mm)和细格栅(1.5~10mm)3类。
多数情况下污水处理厂设置有两道格栅,第一道格栅间隙较粗一些,通常设在提升泵前面,栅条间隙根据水泵要求确定,一般采用16~40mm。
第二道格栅间隙较细,一般设置在污水处理构筑物前,栅条间隙一般采用1.5~10mm。
按格栅的清渣方法,有人工格栅、机械格栅和水力清除格栅三种。
本设计采用粗格栅、细格栅,清渣方式用机械格栅。
细格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物,以减轻后续处理构筑物的负荷,用来去除那些可能堵塞水泵机组诸管道阀门的较粗大的悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行的装置。
4.提升泵房
提升泵房用以提高污水的水位,保证污水能在整个污水处理流程过程中流过,从而达到污水的净化。
泵房进水角度不大于45度。
5.沉砂池
沉砂池一般是设在污水处理厂生化构筑物之前的泥水分离的设施。
分离的沉淀物质多为颗粒较大的砂子,沉淀物质比重较大,无机成分高,含水量低。
污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。
污水中的砂如果不预先沉降分离去除,则会影响后续处理设备的运行。
最主要的是磨损机泵、堵塞管网,干扰甚至破坏生化处理工艺过程。
常用的沉砂池的形式有平流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池,见表3-1。
表3-1沉砂池的比较
池型
优点
缺点
适用条件
平流沉砂池
构造简单、沉砂效果较好且稳定,运行费用低,重力排砂方便
重力排砂时施工困难,沉沙含有机物多,不易脱水
小型、中型污水厂
曝气沉砂池
构造简单,沉砂效果较好,沉砂清洁易于脱水、机械排砂、能起预曝气作用
占地面积大、投资大、运行费用高
中型、大型污水厂
旋流沉砂池
沉沙效果好且可调节,适应性强,占地少、省投资
构造复杂、运行费用高
大、中、小型污水厂
综上所述平流沉砂池在沉砂效果相同的情况下,运行费用低,重力排砂方便。
而曝气沉砂池对流量的变化适应能力强;可以通过曝气量控制水流的水力停留时间或在池内造成环流,有利于砂粒与有机物的分离,但是预曝气不利于后续工艺中的厌氧除氮磷,所以选用平流沉砂池。
6.初沉池
初沉池可除去废水中的可沉物和漂浮物。
废水经初沉后,约可去除可沉物、油脂和漂浮物的40-55%、BOD的20-30%,按去除单位质量BOD或固体物计算,初沉池是经济上最为节省的净化步骤,对于悬浮物较高的城市污水采用初沉池预处理。
初沉池的作用:
(1)去除可沉物和漂浮物,减轻后续处理设施的负荷。
(2)使细小的固体絮凝成较大的颗粒,强化了固液分离效果。
(3)对胶体物质具有一定的吸附去除作用。
(4)一定程度上,初沉池可起到调节池的作用,对水质起到一定程度的均质效果。
减缓水质变化对后续生化系统的冲击。
(5)有些废水处理工艺系统将部分二沉池污泥回流至初沉池,发挥二沉池污泥的生物絮凝作用,可吸附更多的溶解性和胶体态有机物,提高初沉池的去除效率。
沉淀池按构造形式可分为平流式、辐流式和竖流式沉淀池,另外还有斜板(管)沉淀池。
辐流式沉淀池一般采用对称布置,有圆形和正方形。
主要由进水管、出水管、沉淀区、污泥区及排泥装置组成。
按进出水的形式可分为中心进水周边出水、周边进水中心出水和周边进水周边出水三种类型。
结合原水水质,以及污水处理厂规模,本次设计采用平流式,对冲击负荷和温度变化适应能力较强,施工简单,造价低。
7.A2/O池
A2/O工艺亦称A-A-O工艺,是英文Anaerobic-Anoxic-Oxic第一个字母的简称(厌氧-缺氧-好氧)。
按实质意义来说,本工艺应为厌氧-缺氧-好氧法,生物脱氮除磷工艺的简称。
A2/O工艺是流程最简单,应用最广泛的脱氮除磷工艺。
该工艺各反应器单元功能及工艺特征如下:
1)厌氧反应器:
原污水及从沉淀池排出的含磷回流污泥同步进入该反应器,其主要功能是释放磷,同时对部分有机物进行氨化;
2)缺氧反应器:
污水经厌氧反应器进入该反应器,其首要功能是脱氮,硝态氮是通过内循环由好氧反应器送来的,循环的混合液量较大,一般为2Q(Q——原污水量);
3)好氧反应器:
混合液由缺氧反应器进入该反应器,其功能是多重的,去除BOD、硝化和吸收磷都是在该反应器内进行的,这三项反映都是重要的,混合液中含有NO3-N,污泥中含有过剩的磷,而污水中的BOD(或COD)则得到去除,流量为2Q的混合液从这里回流到缺氧反应器。
传统A2/O工艺出水只能达到一级B标准。
主要的改良工艺有:
多点进水倒置A2/O工艺、前置厌氧反应器+A2/O工艺、UCT/VIP工艺、好氧、缺氧二重内回流工艺。
因为本设计出水只要求达到一级B标准,所以采用传统A2/O工艺。
8.二沉池
二沉池设在生物处理构筑物后面,用于沉淀分离活性污泥或去除生物膜法中脱落的生物膜是整个活性污泥法系统中非常重要的组成部分,是进行泥水分离和污泥部分压缩的处理单元,使混合液澄清、浓缩和回流性污泥。
二沉池是曝气池出水的分离场所,是曝气池活性污泥的来源,它的工作效果直接影响活性污泥系统的出水水质和回流污泥浓度。
中心进水周边出水辐流式沉淀池应用最广。
周边进水可以降低进水时的流速,避免进水冲击池底沉泥,提高池的容积利用系数。
这类沉淀池多用于二次沉淀池。
本设计中采用机械吸泥的向心式圆形辐流沉淀池,进水采用中心进水周边出水。
9.消毒池
消毒池是使消毒剂与污水混合,进行消毒的构筑物。
主要功能是消毒杀菌,去除水中的有毒有害物质。
常用的消毒方法见下表3-2:
表3-2常用消毒方法比较
方法
优点
缺点
适用对象
加氯消毒
效果可靠稳定、设备投配简单、造价运行费低
可能形成有害的氯化有机物
大中型污水厂
漂白粉消毒
漂白粉直投设备简单、运行控制简单
含氯量低,用量多
小型污水厂
臭氧氧化
效率高并能降解有机物、色、味等接触时间短且不受PH与温度影响不产生有害副产物
设备复杂,投资高消耗电能多,运行费用高,需避免残余臭氧
纳污水体卫生要求高的大中小污水厂
紫外线消毒
效率高、接触时间短、无气味产生、不改变水的理化性质
消耗电能多,运行费用高,照射灯具消耗高
小型污水厂
出水达到国家一级B标准,目前大部分污水处理厂都采用加氯消毒或漂白粉消毒,再综合上表中的比较,本次工艺选取加氯消毒。
10.污泥浓缩池
污泥浓缩是降低污泥含水率、减小污泥体积、降低污泥后续处理费用的有效方法。
污泥浓缩的方法主要由重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。
本处理工艺采用重力浓缩法,浓缩重力浓缩法是利用自然的重力沉降作用,是污泥中的间隙水的以分离。
重力浓缩构筑物称为重力浓缩池。
根据运行方式的不同,可分为连续式重力浓缩池和间歇式重力浓缩池两种,本设计采用连续式重力浓缩池。
。
浓缩后污泥进行污泥机械脱水,上清液回流至集水井。
11.污泥脱水机房
污泥处理厂的污泥是由液体和固体两部分构成的悬浮液,污泥脱水是整个污泥处理工艺的一个重要步骤或环节,其目的是使固体部分得到富集,减少污泥体积,为污泥的最终处置创造条件。
第四章工艺设计计算
4.1
设计参数
1.已知条件:
设计流量Q=120000m3/d(不考虑变化系数)
设计进水水质:
COD=690-940mg/L,BOD=470-880mg/L,SS=700mg/L,TN=85mg/L,TP12mg/L;
设计出水水质:
COD≤60mg/L,BOD5≤20mg/L,SS≤20mg/L,
TN≤5mg/L,TP《1mg/L
2.判断是否可采用A2/O法:
初沉池去除BOD:
600
(1-30%)=420mg/l
初沉池去除COD:
900
(1-20%)=720mg/l
COD/TN=720/85=8.5>8
TP/BOD5=12/420=0.029<0.06
符合要求,故可采用此法.
3.有关设计参数
BOD5污泥负荷N=0.15kgBOD5/(kgMLSS×d)
回流污泥浓度XR=10000(mg/L)
污泥回流比R=50%
混合液悬浮固体浓度
(4-1)
TN去除率
(4-2)
混合液回流比
(4-3)
取R内=300%
回流污泥量Qr:
Qr=RQ=0.5×120000=60000m3/d(4-4)
循环混合液量Qc:
Qc=R内×120000=360000m3/d(4-5)
脱氮速度KD:
(4-6)
=(60000+360000)×10/103
=4200kg/d
其中
=10mg/L
4.2设计计算
(1)反应池容积
(4-7)
反应池总水力停留时间
(4-8)
各段水力停留时间和容积
厌氧:
缺氧:
好氧=1:
1:
3
厌氧池水力停留时间:
=
×20.16=4.03h(4-9)
厌氧池容积:
=
×100810.08=20162.02m³(4-10)
缺氧池水力停留时间:
=
×20.16=4.03h(4-11)
缺氧池容积:
=
×100810.08=20162.02m³(4-12)
好氧池水力停留时间:
=
×20.16=12.1h(4-13)
好氧池容积:
=
×100810.08=60486.05m³(4-14)
(2)校核氮磷负荷KgTN(Kg·MLSS·d)
好氧段总氮负荷=
(4-15)
符合要求
厌氧段总磷负荷=
(4-16)
符合要求
(3)剩余污泥(取污泥增长系数Y=0.5,污泥自身氧化率Kd=0.05)
1降解BOD5生成污泥量
W1=Y(Sa-Se)Q(4-17)
=0.5
(420-18.9)×
×120000
=24066Kg/d
2内源呼吸分解污泥量
W2=Kd×V(4-18)
=0.05×3333×
×100810.08
=16800Kg/d
3不可生物降解和惰性悬浮物量
W3=(220-11)×
×120000
0.5=12540Kg/d
剩余污泥W=W1-W2+W3=19806Kg/d(4-19)
(4).反应池主要尺寸
反应池总容积V=100810.08(m3)
设反应池四组,单组池容积V单=V/4
=100810.08/4(4-20)
≈25202.52(m3)
有效水深6m;
采用五廊道式推流式反应池,廊道宽b=10m;
单组反应池长度:
L=V单/B(4-21)
=25202.52/(6
10
5)
≈84.01(米);
校核:
b/h=10/6=1.67(满足b/h=1~2);
l/b=84.01/10≈8.4(满足l/h=5~10);
取超高为0.7m,则反应池总高H=6+0.7=6.7(m)
厌氧池尺寸宽:
L1=20162/(B×5)(4-22)
=20162/(6
10
5
5)
≈13.44(m)
尺寸为13.44
56
6.7(m)
缺氧池尺寸宽:
L2=20162/(B×5)(4-23)
=20162/(6
10
5
5)
≈13.44(m)
尺寸为13.44
56
6.7(m)
好氧池尺寸宽:
L3=60486/(B×5)(4-24)
=60486/(6
10
5
5)
≈40.32(m)
尺寸为40.32
56
6.7(m)
(5).反应池进、出水系统计算
①
=1.39×1.2=1.67(m3/s)(4-25)
1.2———为安全系数
分四条管道,则每条管道流量为1.67/4≈0.42(m3/s)
管道流速v=0.98m/s
管道过水断面积A=Q/v=0.42÷0.98≈0.43(m2)(4-26)
管径
(4-27)
取DN=800(mm)
②回流污泥管
单组反应池回流污泥管设计流量
(4-28)
=0.83(m3/s)
1.2——安全系数;
管道流速取v1=0.98(m/s)
取回流污泥管管径DN800mm
③进水井:
反应池进水孔尺寸:
进水孔过流量Q2=(1+R)Q/2(4-29)
=(1+0.5)
120000÷3600÷24/2
≈1.04(m3/s)
孔口流速v=0.80m/s,
孔口过水断面积A=Q2/v=1.04÷0.80≈1.3(m2)(4-30)
取圆孔孔径为1300mm
进水井平面尺寸为6×6(m×m)
④出水堰及出水井
按矩形堰流量公式计算:
Q3=0.42×
×b×H1.5=1.86b×H1.5
式中
(4-31)
b——堰宽,b=10m;
3.5——安全系数
H——堰上水头,m
0.34(m)(4-32)
出水井平面尺寸0.34×10m
⑤出水管
反应池出水管设计流量Q5=Q3=3.65(m3/s)
管道流速v=0.96m/s
管道过水断面A=Q5/v=3.65÷0.96=3.8(m2)(4-33)
设置三条出水管
管径:
(4-34)
取出水管管径DN1300mm
总结
通过两周的课程设计,使我对厌氧、好氧法如何更好的结合,才能既经济又能够达到预期所处理的效果,有了更深入的了解,尤其是对于我本设计中所用的
工艺。
在通过工艺比选中,也了解到几个新型工艺,让我对“水污染控制工程”这门课有了更进一步的认识。
通过在图书馆查阅资料,也让自己开拓了眼界,原来环境工程领域非常宽广,知识真的是学不完的,越学越不知道,同时也感叹前辈的学识与造诣为何会如此之高。
我所设计的A2/O工艺,它是厌氧-缺氧-好氧生物脱氮除磷工艺的简称。
该工艺处理效率一般能达到:
和COD为90%-95%,总氮为75%以上,磷为90%左右。
污
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 内蒙古 工业大学 水污染 课程设计 综述
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)