水污染控制工程設(shè)計

1、1.設(shè)計任務書1. 1.工程設(shè)計資料1.1.1. 工程概況某城市擬籌建城市污水處理廠，廢水量為18萬噸/日。城市污水的主要污染 物是CODcr、BOD SS氮和磷等。經(jīng)當?shù)丨h(huán)保部門審批，污水排放標準執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002 級標準的B標準。1.1.2. 工程設(shè)計規(guī)模1. 設(shè)計水量總水量：Q總2.8 104m3/d2. 進水水質(zhì)進水水質(zhì)參考同類案例，具體進水水質(zhì)如表1所示。表1 1 進水水質(zhì)（單位：mg/L）指標CODCrBODSS氨氮磷酸鹽數(shù)值240200200304.03. 處理目標經(jīng)當?shù)丨h(huán)保部門審批，污水排放標準執(zhí)行污水綜合排放標準（GB18918-200

2、2 級標準的B標準，具體出水水質(zhì)如表2所示表1 2出水水質(zhì)（單位：mg/L)指標CODCrBODSS氨氮磷酸鹽數(shù)值60202081.01.2. 設(shè)計任務1. 根據(jù)以上資料，確定最佳處理工藝，對該污水處理工程進行初步設(shè)計2. 設(shè)計范圍為污水處理工藝系統(tǒng)。3. 完成污水處理各構(gòu)筑物的設(shè)計， 編寫設(shè)計說明書和設(shè)計計算書 （包括高程計算和構(gòu)筑物設(shè)計計算）。4. 完成設(shè)計圖紙 2 張（平面布置圖和高程布置圖） 。1.3. 基本要求1. 設(shè)計者必須獨立思考，獨立完成全部設(shè)計。2. 按時按質(zhì)完成設(shè)計任務要求。3. 設(shè)計方案嚴格執(zhí)行有關(guān)環(huán)境保護的規(guī)定， 污水處理后必須保證出水指標均達到 當?shù)丨h(huán)保部門核準的污水

3、排放標準。4. 采用經(jīng)濟合理的處理工藝，保證處理效果，并節(jié)省投資和運行管理費用。5. 設(shè)計新穎美觀、布局合理。2 設(shè)計說明書2.1. 城鎮(zhèn)污水的來源城市污水按來源可分為生活污水、工業(yè)廢水和徑流污水。2.1.1. 生活污水生活污水主要來自家庭、 機關(guān)、 商業(yè)和城市公用設(shè)施。 其中主要是糞便和洗 滌污水， 集中排入城市下水道管網(wǎng)系統(tǒng)， 輸送至污水處理廠進行處理后排放。 其 水量水質(zhì)明顯具有晝夜周期性和季節(jié)周期變化的特點。2.1.2. 工業(yè)廢水工業(yè)廢水在城市污水中的比重， 因城市工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和水平而不同， 可從百 分之幾到百分之幾十。其中往往含有腐蝕性、有毒、有害、難以生物降解的污染 物。因此，工業(yè)

4、廢水必須進行處理，達到一定標準后方能排入生活污水系統(tǒng)。生 活污水和工業(yè)廢水的水量以及兩者的比例決定著城市污水處理的方法、 技術(shù)和處 理程度。2.1.3. 徑流污水城市徑流污水是雨雪淋洗城市大氣污染物和沖洗建筑物、地面、廢渣、垃 圾而形成的。 這種污水具有季節(jié)變化和成分復雜的特點， 在降雨初期所含污染物 甚至會高出生活污水多倍。2.2. 城鎮(zhèn)污水的水量污水水量還會與降雨有一定關(guān)系， 不過現(xiàn)如今的城市管道系統(tǒng)絕大部分采用 的是分流系統(tǒng)， 即污水管道與雨水管道分開， 這樣在很大程度上減少了降水對于 污水處理廠的壓力， 雨水經(jīng)過收集后只需要經(jīng)過較少的處理就能到排放標準排入 自然水體。2.3. 城鎮(zhèn)污水

5、的水質(zhì)特點分析城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)在主要方面具有生活污水的一切特征。 但在不同的城鎮(zhèn)， 因 工業(yè)的規(guī)模和性質(zhì)不同，城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)也受工業(yè)廢水和水量的影響而明顯變 化。城鎮(zhèn)污水中 90%以上是水，其余是固體物質(zhì)。 水中普遍含有以下各種污染物：懸浮物：一般為200500毫克/升，有時候可超過1000毫克/升。其中無機 和膠體顆粒容易吸附有機毒物、重金屬、農(nóng)藥、病原菌等，形成危害大的復合污 染物。懸浮物可經(jīng)過混凝、沉淀、過濾等方法與水分離，形成污泥而去除。病原體：包括病菌、寄生蟲、病毒三類。常見的病菌是腸道傳染病菌，每升 污水可達幾百萬個，可傳播霍亂、傷寒、腸胃炎、嬰兒腹瀉、痢疾等疾病。常見 的寄生蟲有阿

6、米巴、麥地那絲蟲、蛔蟲、鞭蟲、血吸蟲、肝吸蟲等，可造成各種 寄生蟲病。 病毒種類很多， 僅人糞尿中就有百余種， 常見的是腸道病毒、 腺病毒、 呼吸道病毒、傳染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可達 50萬到 7000萬個。需氧有機物：包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯類等。 其濃度常用五日生化需氧量 (BOD)來表示。也可用總需氧量 (TOD)、總有機碳 (TOC)、化學需氧量(COD)等指標結(jié)合起來評價。常用 BOD與 COD的比例來反映 污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量隨時間變化曲線來反映生化降解的快 慢。城市污水BOD-般為每升300500毫克，造紙、食品、纖維等工業(yè)廢水

7、可 高達每升數(shù)千毫克。植物營養(yǎng)素：生活污水、食品工業(yè)廢水、城市地面徑流污水中都含有植物的營養(yǎng)物質(zhì)氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到1千克,近年來 由于大量使用含磷洗滌劑， 含量顯著增加。 來自洗滌劑的磷占生活污水中磷含量 的3075%占地面徑流污水中磷含量的17流右。氮素的主要來源是食品、化 肥、焦化等工業(yè)的廢水，以及城鎮(zhèn)地面徑流和糞便。硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽、 磷酸鹽和一些有機磷化合物都是植物營養(yǎng)素， 能造成地面水體富營養(yǎng)化、 海水赤 潮和地下肥水。 硝酸鹽含量過高的飲水有一定的毒性， 能在腸胃中還原成亞硝酸 鹽而引起腸原性青紫癥。 亞硝酸鹽在人體內(nèi)與仲胺合成亞硝胺類物質(zhì)可能有致畸

8、作用、致癌作用。城鎮(zhèn)污水中除含以上四類普遍存在的污染物外， 隨污染源的不同還可能含有 多種無機污染物和有機污染物，如氟、砷、重金屬、酚、氰、有機氯農(nóng)藥、多氯 聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等。2.4. 城鎮(zhèn)污水處理方案的選擇2.4.1. 城鎮(zhèn)污水主要處理方法城市污水處理廠的方方法，有傳統(tǒng)活性污泥法、 SBR法、AB法，氧化溝法和 A2/O 法。傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法已經(jīng)有近 90 年的歷史 , 其主要處理構(gòu)筑物是曝氣池和沉 淀池。污水中的有機物在曝氣池內(nèi)停留一段時間后 , 絕大部分被曝氣池中的微生 啊物吸附 , 隨即氧化分解成無機物。 在沉淀池中 , 呈絮狀的微生物絮體活 性污泥下沉 , 而上部的清液溢

9、流排放。 為了保持曝氣池中污泥的濃度 , 沉淀后的 部分活性污泥又回流到曝氣池中。 該工藝的特點是有機物去除率高、 污泥負荷高、 池容積小、 電耗省、 運行費用低。 此法穩(wěn)定可靠 , 已經(jīng)積累了豐富的設(shè)計和管理 經(jīng)驗, 但普通曝氣法占地多 ,建設(shè)投資大, 僅能滿足 BOD5,CODCr , SS 三項出水 指標 , 且該工藝容易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象 , 除磷和脫氮效果差。SBR法SBR法為序批式活性污泥法，它比連續(xù)流活性污泥法出現(xiàn)的更早，但由于當時運 行管理條件限制而被連續(xù)流系統(tǒng)所取代。隨著自動化控制水平的提高，SBR法重新被人們重視，該工藝在國內(nèi)已廣泛應用于屠宰、啤酒、化工、魚品加工、制藥等工業(yè)

10、廢水和生活污水的處理 此工藝優(yōu)點：同時脫氮除磷；靜置沉淀可獲得低 SS出水；耐受水力沖擊負荷； 操作靈活性好，兼具二沉池功能。不足之處： 同時脫氮除磷時操作復雜； 潷水設(shè)施的可靠性對出水水質(zhì)影響大； 設(shè) 計過程復雜，池體容積大；不適合 5 萬噸/ 天以上污水量的處理；維護要求高， 運行對自動控制依賴性強。AB法AB 法即是吸附生物氧化處理法， 它是德國亞琛大學一位教授于 70 年代中期 開創(chuàng)，80年代初開始應用的工程實踐。AB法工藝是根據(jù)微生物生長繁殖及其基 質(zhì)代謝的關(guān)系而確定的， 并充分考慮了污水收集、 運送系統(tǒng)中高活性微生物的作 用，通常是維持A段在極高負荷下，是微生物處于快速增長期以發(fā)揮

11、其對有機物 的快速吸附作用，維持B段在極高負荷下運行，利用長世代期微生物的作用，保 證出水水質(zhì)。氧化溝法本工藝 50 年代初期發(fā)展形成，因其構(gòu)造簡單，易于管理，很快得到推廣， 且不斷創(chuàng)新， 有發(fā)展前景和競爭力， 當前可謂熱門工藝。 氧化溝在應用中發(fā)展為 多種形式，比較有代表性的有：帕式簡稱單溝式，奧式簡稱同心圓式，卡式簡稱 循環(huán)折流式和三溝式氧化溝 (T 型氧化溝 )等。氧化溝一般不設(shè)初沉池，負荷低，耐沖擊，污泥少。建設(shè)費用及電耗視采用 的溝型而變，如在轉(zhuǎn)碟和轉(zhuǎn)刷曝氣形式中，再引進微孔曝氣，加大水深，能有效 地提高氧的利用率(提高20%和動力效率達2.53.0 kgO2/(kW h)。A2/O

12、 工藝城市生活含有大量的氮磷， 由于氮磷的富集會對天然水體造成富營養(yǎng)化， 導 致湖泊河流的藻類泛濫破壞生態(tài)環(huán)境及影響水生生物的生存和人類生活。 故對城 市污水提出脫氮除磷的要求。 利用生物處理法脫氮除磷， 可獲得優(yōu)質(zhì)出水， 是一 種深度二級處理工藝。 污水在流經(jīng)厭氧、 缺氧、好氧三個不同功能分區(qū)的過程中， 污水在厭氧區(qū)(DO<0.3mg/L)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以 剩余污泥的形式排出系統(tǒng)達到除磷目的，同時污水進入缺氧區(qū)( DO<0.7mg/L)，由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中BOD乍為氫供給體（有機碳源），將來自好氧池 混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣逸

13、入大氣，達到脫氮的目的。 此工藝優(yōu)點：工藝流程簡單，運行管理方便；同時脫氮除磷；污泥沉降性能好； 反硝化過程為硝化過程提供堿度；反硝化過程同時去除有機物（COD；厭、缺、好氧環(huán)境交替運行，絲狀菌不能大量繁，不會發(fā)生污泥膨脹；厭、缺氧環(huán)境為系 統(tǒng)節(jié)能，減少經(jīng)濟費用。缺點：聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機物； 回流污泥含有硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)， 對除磷效果有影響；脫氮受內(nèi)回流比影響。2.4.2. 處理方案的確定本項目污水處理的特點為：1. 污水以有機污染物為主，BOD/COD=200/240=0.83>0.3可生化性比較好，重金 及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標。2. 污水中主要污染

14、物指標BOD COD SS值為典型城市污水值。此外考慮到氨氮 出水濃度排放要求比較高， 因此需要采用能夠同時脫氮除磷降磷且效果較好的工 藝。3. 從上述比較分析，可知SBR間歇運行，全賴電腦控制，對處理廠的管理人員素質(zhì)要求很高，變水位運行，電耗增大；而且除磷脫氮效果一般，所以不采用。對 于本設(shè)計而言， 工程規(guī)模較大， 為大中型規(guī)模的污水處理廠。 其主要污水來源為 生活污水，污水生化性好， 難降解污染物少， 氧化溝的一些優(yōu)點得難以得到體現(xiàn)。 而且，污水處理廠冬季氣溫低，若采用氧化溝工藝的話，設(shè)備檢修困難。A2/O工藝雖然基建費用相對較高， 但運行費用低， 管理維護相對方便， 出水水質(zhì)穩(wěn)定， 脫氮

15、除磷效果顯著， 優(yōu)勢相對突出。 而再根據(jù)本城市污水的特點： 其主要污水來 源為生活污水， 污水生化性好， 難降解污染物少， 氧化溝的一些優(yōu)點難以得到體 現(xiàn)。而且，污水處理廠冬季氣溫低， 若采用氧化溝工藝的話， 設(shè)備檢修困難。 A2/O 工藝雖然基建費用相對較高， 但運行費用低， 管理維護相對方便， 出水水質(zhì)穩(wěn)定， 脫氮除磷效果顯著， 優(yōu)勢相對突出。 通過對各種工藝比選、 城鎮(zhèn)污水自身的特點 以及對投資費用，運行管理的考慮，本工程設(shè)計決定采用A2/O 工藝來處理城市污水，具體的污水處理工藝流程圖如下：mm城鎮(zhèn)污水處理工藝流程圖23污水處理工藝原理及工程說明處理規(guī)模:0.4213 m s 421.

16、3L/SQmaxKz Q 1.3 28000 36400 m3 d 1516 m h2.3.1.粗格柵格柵是一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進水的渠 道，或進水泵站集水井的進口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染 物雜質(zhì)。因此為了避免其中的較粗大的懸浮物及雜質(zhì)，堵塞水泵和沉淀池的排泥管，影響后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常工作， 首先設(shè)置格柵除去較大的懸浮物和 顆粒。設(shè)計參數(shù)：1. 水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合下列要求：人工清除2540mm機械清除1625mm最大間隙 100mm2. 在大型污水處理廠或泵站前原大型格柵 （每日柵渣量大于 0.2m3）, 一般應 采用

17、機械清渣；3. 格柵傾角一般用 45°75°；4. 通過格柵的水頭損失一般采用 0.08 0.15m；5. 過柵流速一般采用0.6 1.0m/s ；6. 機械格柵不少于 2臺，如為一臺時，應設(shè)人工清除格柵備用;7. 格柵前渠道內(nèi)的水流速速一般采用0.40.9m/s;8. 通過格柵的水頭損失，粗格柵一般為0.2m,細格柵一般為0.30.4m。運行參數(shù)：設(shè)計流量：1516m3/h格柵臺數(shù)：4 臺單臺設(shè)計流量：0.1052m3/s格柵傾角：=60o過柵流速：V=0.88m/s柵前水深：h=0.55m格柵寬度：b=50mm柵條寬度：S=0.01m進水渠展開角：1 =20o柵前渠道超高：h 1=0.3m柵槽寬度：B=1.64m過柵水頭損失：h 2=0.09m進水渠至柵槽漸寬部分長： L 1=0.47m 柵槽至出水渠漸縮部分長： L 2=0.24m柵前柵槽總高度：H 1=085m柵后柵槽總高度：H=0.94m柵槽總長度：L=2.70m單位柵渣量：W 1=0.03m3/103m3每日柵渣量：W=5.40