环境工程毕业论文某工业园区污水处理厂的设计Word文档格式.docx
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Withtheaccelerationofindustrialization,theoutputofwastewaterisincreasingobviously.Togetbasiccontroloftheaggravatingenvironmentalpollutionandecologicaldestruction,weneedtotakecomprehensivemeasurestopreventandtreattheindustrialwastewaterpollution.Inordertofacilitatethecomprehensivemanagementofindustrialwastewater,manufactureisgraduallytransformingfromdecentralizationtocentralization.Now,theverypopularpracticeisdevelopingindustrialparks,thenmigratetheindustrialenterprisestoit.Webuiltpublicsewagetreatmentplantsinthepark,anddisposeindustrialwastewaterfromdifferententerprisescentrallyafterpretreatmenttosolvetheintractabletreatmentofindustrialwastewaterandincreasinglyseriouswaterpollutionandwatershortageproblem.
Therearedifferentkindsofindustriesinthepark,andthewastewaterfromdifferentindustriescontainsvariouspollutantsandthepollutionlevelsaredifferent.So,beforethedesignofsewagetreatmentinindustrialpark,thedesignertakesthefirmsize,thecompanyproperty,theareaofthepark,theplanningrequirements,sewagecharacteristicsandwatertreatmenttechnologyintoconsideration,decidedtoadoptSequencingBatchReactorActivatedSludgeProcess.Theprocesschangethetraditionalaerationtank,settlingtankfromthespatialdistributiontothedistributionofthetime,itformsintensiveintegrationstructures,andhelptoachieveacompactlayoutmodule,thebiggestadvantageissavingarea.Inaddition,itreducesthesludgerecycleflowrateanditisenergysaving.AtypicalSBRprocessstopswaterwhensediment,staticprecipitationcangethigherefficiencyandbetterwaterquality.Therefore,thisdesignchoosestheSBRprocessastheindustrialparkwastewatertreatmentplanttechnologyprogram.
Keywords:
IndustrialPark;
wastewatertreatment;
SBRprocess;
activatedsludge
目录第一章绪论1
1.1前言1
1.2设计的任务及依据2
2
1.2.2设计依据2
1.2.3设计原则2
1.3设计基础资料2
1.3.1工业园区概括2
1.3.2气象资料3
3
1.3.4水质水量资料3
第二章污水处理工艺的选择与确定4
2.1工业园区污水的特点及污水处理方案的选择原则4
4
5
2.2工艺方案的分析5
2.3工艺流程的确定6
2.3.1SBR工艺和氧化沟工艺的比较6
2.4主要构筑物的选择9
第三章污水处理系统工艺设计13
3.1进水闸井的设计13
3.1.1污水厂进水管13
3.1.2进水闸井工艺设计13
3.2格栅的设计14
14
3.2.2中格栅的设计14
3.2.3细格栅的设计16
3.3污水提升泵房的设计17
3.3.1设计说明17
3.3.2选泵17
3.3.3集水池18
19
3.4曝气沉砂池19
3.4.1池体的计算19
3.4.2排沙量的计算20
21
3.5调节池22
3.5.1设计说明22
22
3.6SBR反应池的设计23
3.6.1设计参数23
25
28
3.7紫外消毒29
3.7.1设计参数29
3.7.2设计计算29
3.8计量设施31
31
第四章污泥系统的设计32
4.1污泥浓缩池32
4.2贮泥池33
4.3污泥脱水机房34
4.3.1设计参数34
4.3.2设计计算34
第五章污水处理厂总体布置35
5.1平面布置及总平面图35
35
5.2污水厂的高程布置36
36
40
结语43
参考文献44
致谢45
附录46
第一章绪论
1.1前言
目前我国水环境污染问题突出,呈现出水资源紧张的局面。
日益紧张的水资源紧缺和水环境污染问题,已经引起国内外高度重视。
仅仅依靠地表水或者地下水资源将无法满足工农业和城市发展的用水需求,必须考虑节水节流,污水再生利用,来满足日益增长的水资源需求,而其中工业和城市污水水量稳定、供给可靠,是开源节流的一种潜在的水资源,工业和城市污水再生利用是缓解水资源紧缺状况,减轻水体污染程度、改善生态环境的有效途径之一。
因而随着国家环境保护基本国策的不断深入,国家对污水处理的要求也越来越高。
工业已逐步从分散型向集中型发展,目前较为普遍的做法是开发工业园把工业企业向工业园迁移,并在园区建立公共污水处理厂,统一收费,集中处理。
根据工业园内各项目使用新鲜水及排放废水的实际情况,将工业园内各项目产生的生产、生活废水综合利用,实现“一水多用”,减少新鲜用水量和地下水开采量,减少工业园向地表水环境排放的废水总量,既满足环保要求又为企业降低投资及成本。
根据产生工业废水性质不同,将工业园区废水分为生活污水、一般工业废水和高浓度废水。
生活污水一般是经过处理后排入城市污水处理厂或者直接外排。
一般工业废水可采用常规的工业污水处理工艺,以生化处理为主,达标后排入收纳水体;
也可经过简单预处理,直接排入工业园区污水处理厂。
而高浓度废水由于污染物浓度高,难处理,污染程度严重,即使少量污水排放也会对环境或后续处理造成较严重的危害,因此,这一类废水企业应当自行建设污水处理装置,对有毒有害物质在车间出口处进行专门处理,再接入工业园区的污水处理厂[1]。
目前,除化工、电镀等专业工业园区及有条件的其它专业工业园区需单独建设集中污水处理厂外,工业园区污水处理模式主要有三种:
一是企业预处理后纳入市政管网进入城镇污水处理厂;
二是企业自行建设污水处理设施处理达标排放,目前大都是采取这种方式;
三是园区建设有污水处理厂的排入工业园区污水处理厂。
本文主要讨论工业园区建设污水处理厂的模式。
1.2设计的任务及依据
于某工业园区设计一座污水处理厂,处理能力为5万m3/d,内容包括处理工艺的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、管道铺设、平面布置、高程计算、经济技术分析。
完成总平面布置图、剖面图、一个主要构筑物的详图。
1.2.2设计依据
1该厂的进出水水质水量资料;
2《中华人民共和国污水综合排放标准》(GB8978-1996);
3《地表水环境质量标准》GB3838?
2002
1.2.3设计原则
1严格执行环境保护的各项规定,确保经过处理后的排放水的水质达到国家相关标准的要求;
2针对本工程的具体情况和特点,采用目前国内成熟的先进技术,力求运行安全可靠、操作管理简单、处理效率高、经济成本合理,使先进性、可靠性和经济性有机的结合起来;
3构筑物和建筑物布置合理,工艺流畅,节约土地;
4注意周边环境的保护,避免二次污染。
1.3设计基础资料
1.3.1工业园区概括该园区总用地面积约10平方公里,园区内的工业主要包括电子电器、纺织、印染、食品加工、制药等行业。
根据调查和分析,园区污水处理厂的进厂污水中82%为工业废水,18%为生活污水。
工业废水主要以电子电器、纺织、印染、食品加工、制药废水为主。
该废水中有机物含量较高,成分较复杂,水质水量变化较大,但有毒有害物质在车间出口处进行过专门处理后与其他企业污水经混合后才排入园区污水处理厂。
气象资料
年平均气温℃17.3最冷月平均气温℃5.2最热月平均气温℃29.2
最高气温℃37最低气温℃-5主风向西南
1土壤类别:
亚粘土。
2平均地下水位:
地下9m。
3冰冻线:
地面以下1.2m。
4污水总干管进入污水厂入口处的管径1000mm,管顶覆土为3m。
5污水厂所在地面标高为73m。
6污水处理厂进水干管数据:
管内底标高69m,管径1000mm,充满度0.75m
7污水厂出水排入小河,河底标高为66.5m,平均水深2.5m,平均流量为7.5m/s
1.3.4水质水量资料
经混合后的水质资料如下表1-1:
表1-1水质水量资料
CODcr
mg/LBOD5
mg/LSS
mg/LTN
mg/LTP
mg/LPHNH3-N
mg/L
处理前550.0260.028040.06.06.0~9.035.0
处理后≤60≤20≤20≤15≤1.06.0~9.08
重金属及有毒物质:
微量,对生化处理无不良影响。
污水的平均处理量为50000m3/d,污水的最大处理水量为:
QQ*KzQ*,总变化系数取KZ1.5。
第二章污水处理工艺的选择与确定
2.1工业园区污水的特点及污水处理方案的选择原则
工业园区因所处地域不同,其工业类型也不尽相同,但?
般包括石油化工、冶金工业、食品工业、纺织印染和其他延伸加工业等行业。
在进行工业园区污水处理设讨前,应首先进行水量和水质的调查,这是确定合理的工业园区污水处理工艺的前提。
工业园区污水中主要成分为工业废水,生活污水所占比重很小,其水质水量特点按有以下方面:
1水质水量波动较大
由于工业生产自身要求紧跟市场运作的特点,必然造成生产过程以及生产原料的变化,因此排水量和排放水水质会有较大的变化。
2污水成分复杂
由于工业类型?
般较多,工业废水中有机物和含盐最较高,成分较复杂。
比如冶金工业废水色度较高、含微量重金属,水的酸碱度变化较大;
而纺织印染工业从原料到成品往往伴随有硝化、还原、氯化、缩合、偶合等单元操作过程,副反应和副产物多。
工业同区污水混和后C0Dcr变化范嗣约在400--800mg/L之间。
极端值可能达到1000mg/L。
水的酸碱度变化范围较大,pH在1~10之间,对污水处理运行的稳定性有较大的影响。
3污水具有一定毒性
废水染料、重金属等均对污水处理中的微生物菌群的生长有一定的影响,会影响生化处理效果。
4油类污染
石油化工、冶金工业等工业废水中会产生较多的油类污染[2]。
通过上面的分析和论述,可以得出,工业园区污水处理的难点主要有:
1污水进水水质变化大,具有较强冲击性;
2污水中含有?
定的毒物;
3城市污水中工业废水所占比例高,进水CODcr、SS浓度都较高,污水中难降解物质较多;
4污水的排放标准对脱氮除磷均有要求,且进水氮、磷含量均较高。
基于以上污水的水质水量特点及污水处理难点的分析,工业园区污水处理工艺选择原则如下:
1技术成熟,运行可靠,满足处理出水要求。
2运行管理方便,运转灵活,对进水水量冰质的变化有较强的抗冲击能力及应变能力。
3经济合理,在满足处理要求的前提下,节约工程投资和运行管理费用。
4工艺配套设备技术先进、质量可靠,并有广泛的选择余地。
5工艺过程自动化控制程度高,降低劳动强度[3]。
2.2工艺方案的分析
有学者曾根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模:
日处理量大于10万m3为大型处理厂,一般建在大城市;
1~l0万m3为中型污水处理厂,一般建于中、小城市和大城市的郊县;
小于1万m3的为小型污水处理厂,一般建于小城镇。
按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐,20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺,10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺,小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。
对脱磷脱氮有要求的城市,应采用二级强化处理,如A2/O工艺,A/O工艺,SBR及其改良工艺,氧化沟工艺,以及水解好氧工艺,生物滤池工艺等。
根据该污水处理厂的处理要求,即要求处理工艺既能有效地去除BOD5、COD、SS等,又能达到脱氮除磷的效果,应采用二级强化处理,如A2/O工艺、A/O工艺、SBR及其改良工艺、氧化沟工艺、生物滤池工艺等。
在上述各种除磷脱氮工艺中,对中小型污水处理厂来讲,比较有发展前途的工艺是SBR工艺、氧化沟工艺。
因为这两种工艺一般都不设初沉地,SBR工艺和合建式氧化沟工艺也不需要二沉地、污泥回流设施,因此,污水处理流程大为简化,可以达到占地少、能耗低、投资省。
运行管理方便的目的,符合当前污水处理工艺合建、简化发展的总趋势。
采用延时曝气的SBR工艺和氧化沟工艺产生的剩余污泥已经基本达到好氧稳定,剩余污泥经过浓缩脱水后就可以直接应用于农田、填埋或者焚烧,不需要搞污泥消化,因此建设、运转的费用大为减少,这一点对中小型污水厂来说,是非常有吸引力的。
2.3工艺流程的确定
2.3.1SBR工艺和氧化沟工艺的比较
氧化沟是一种活性污泥法工艺,但曝气池呈封闭的沟渠形,污水和活性污泥混合液在其中循环流动,因此被称为“氧化沟”,又称“环形曝气池”,它也属于活性污泥处理工艺的一种变形工艺,一般不需设初沉池,并且通常采用延时曝气。
工艺流程见图2-1。
氧化沟工艺具有以下特点:
污水进入氧化沟,可以得到快速有效地混合,对水量、水质的冲击负荷影响小;
由于污泥龄较长,污泥趋于好氧稳定;
可以通过改变转盘、转刷、转碟的旋转方向、转速、浸水深度和转盘、转刷、转碟的安装个数等,以调节整体的供氧能力和电耗,使池内溶解氧值控制在最佳工况。
但有以下缺点:
循环式,运行工况可以调节,管理相对复杂;
表曝法供氧,设备养管量大;
污水停留时间长,泥龄长,电耗相对较高。
图2-1氧化沟工艺流程
序批式活性污泥法(SBR)是从充排式反应器发展而来的,其工作过程是:
一个周期内把污水加入反应器中,并在反应器充满水后开始曝气,污水中的有机物通过生物降解达到排放要求后停止曝气,沉淀一定时间将上清液排出,如此反复循环[3]。
SBR法是近年来在国内外被引起广泛应用重视和日趋增多的一种污水生物处理技术。
SBR处理工艺包括五个处理程序,分别为:
进水、反应、沉淀、出水。
在该处理工艺中,处理构筑物少,可省去初沉池,无二沉池和污泥处理系统。
与标准活性污泥法相比,基建费用低,主要适用于中小型污水处理厂。
运行灵活,可同时具有去除BOD和脱氮除磷的功能。
SBR法有以下优点:
(1)SBR系统以一个反应池取代了传统方法中的调节池、初次沉淀池、曝气池及二次沉淀池,整体结构紧凑简单,系统操作简单且更具有灵活性。
投资省,运行费用低,它比传统活性污泥法节省基建投资额30%左右。
(2)SBR反应池具有调节池的作用,可最大限度地承受高峰流量、高峰BOD浓度及有毒化学物质对系统的影响。
(3)系统通过好氧/厌氧交替运行,能够在去除有机物的同时达到较好的脱氮除磷效果。
(4)系统处理构筑物少、布置紧凑、节省占地。
SBR的缺点是:
对自动控制水平要求较高,人工操作基本上不能实行正常运行,自控系统必须质量好,运行可靠;
对操作人员技术水平要求较高;
间歇周期运行带来曝气、搅拌、排水、排泥等设备利用律较低,增大了设备投资和装机容量。
由于具有以上特点,SBR近年来在国内外得到了较广泛的应用[4]。
工艺流程见图2-3。
进水出水
剩余污泥图2-3SBR法工艺流程
SBR工艺和氧化沟工艺的共同特点是:
1去除有机物效率很高,有的还能脱氮、除磷或既脱氮又除磷,而且处理设施十分简单,管理非常方便,是目前国际上公认的高效、简化的污水处理工艺,也是世界各国中小型城市污水处理厂的优选工艺。
2在10×
104m3/d规模以下,氧化沟和SBR法的基建费用明显低于常规活性污泥法、A/O和A2/O法;
对于规模为5~10×
104m3/d的污水厂,氧化沟与SBR法的基建费用通常要低10%~15%。
规模越小,两者差距越大,这对缺少资金建污水厂的中小城市很有吸引力。
3即使在10×
104m3/d规模以下,氧化沟和SBR法的电耗和年运营费用仍高于常规活性污泥法,但如果与基建费用一起来比较,基建费加上20年的运营费总计还是比常规活性污泥法低些。
规模越小,低得越多,规模越大,差距越小,当规模为10×
104m3/d时,两类工艺的总费用大致相当。
因此,对于中小型污水厂采用氧化沟与SBR法在经济上是有利的。
氧化沟与SBR工艺通常都不设初沉池和污泥消化池,整个处理单元比常规活性污泥法少50%以上,操作管理大大简化,这对于技术力量相对较弱、管理水平相对较低的中小型污水处理厂很合适。
4氧化沟和SBR工艺的设备基本上实现了国产化,在质量上能满足工艺要求,价格比国外设备便宜好几倍,而且也省去了申请外汇进口设备的种种麻烦。
5氧化沟和SBR工艺的抗冲击负荷能力比常规活性污泥法好得多,这对于水质、水量变化剧烈的中小型污水厂很有利。
正是由于上述种种原因,氧化沟和SBR在国内外都发展很快。
美国环保局EPA把污水处理厂的建设费用或运营费用比常规活性污泥法节省15%以上的工艺列为革新替代技术,由联邦政府给予财政资助,SBR和氧化沟工艺因此得以大力推广,已经建成的污水厂各有几百座。
欧州的氧化沟污水厂已有上千座,澳大利亚近10多年建成SBR工艺污水厂近600座。
在国内,氧化沟和SBR工艺已成为中小型污水处理厂的首选工艺[5]。
氧化沟和SBR工艺有很多共同特点,也有各自的特点和适用性,比较分析如下:
(1)从运营费用看,SBR工艺通常用鼓风曝气,氧化沟工艺通常用机械曝气。
一般说来,在供氧量相同的情况下,鼓风曝气比机械曝气省电;
第二方面,SBR工艺是合建式,不用污泥回流有的少量回流,氧化沟工艺是分建式要大量回流,电耗较大;
第三方面,SBR工艺是变水位运行,增大了进水提升泵站的扬程。
综合考虑,通常氧化沟工艺的电耗要比SBR工艺大些,运营费要高些。
(2)氧化沟工艺是连续运行,不要求自动控制,只是在要求节能时用自动控制;
SBR工艺是周期间歇运行,各个工序转换频繁,需要自动控制。
(3)SBR工艺是静态沉淀,氧化沟工艺是动态沉淀,因而SBR的沉淀效率更高,出水水质更好[5]。
综合以上分析,结合以往的类似工程实例及一些资料,本设计采用SBR工艺,但由于工业园区内的产业类型多,工业废水的水质波动大,并可能含有生物毒性物质,若污水处理厂仅采用生化处理工艺,势必不能抵抗进水水质的大负荷冲击,故在生化系统前,需增加预处理调节池,生化系统后加D型滤池过滤,最后经接触池消毒出水。
其工艺流程见图2-4:
进水出水外运
图2-4本设计工艺流程图
2.4主要构筑物的选择
1.格栅
格栅是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,用以截留雨水、生活污水和工业废水中较大的悬浮物或漂浮物,如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮等,起净化水质,保护水泵的作用,同时也减轻后续处理构筑物的处理负荷,使之正常运行。
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。
本工程设计确定采用两道格栅,25mm的中格栅和5mm的细格栅。
2.泵房
污水泵房接纳来自整个园区排水管往来的所有污水,其任务是将这些污水抽提升至设计高度,以便自流进入各后续处理单元,以确保污水处理厂后续处理工段的正常运行。
污水处理厂的运行费用大部分来自于电能,其中40%的电能为水泵消耗,所
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