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xxxx排水工程课程设计
第1章绪论
1.1设计任务和依据
1.1.1设计任务
本设计方案的编制范围是城市市生活污水处理工艺,处理能力为4万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。
完成总工艺流程图、剖面图。
1.1.2设计依据
(1)《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》
(2)《污水综合排放标准GB8978-1996》
(3)建设部标准《生活杂用水水质标准》(CJ25.1—89)
(4)《课程设计任务书》
(5)《课程设计大纲》
1.2设计要求
1.2.1污水处理厂设计原则
(1)污水厂的设计和其他工程设计一样,应符合适用的要求,首先必须确保污水厂处理后达到排放要求。
考虑现实的经济和技术条件,以及当地的具体情况(如施工条件)
(2)。
在可能的基础上,选择的处理工艺流程、构(建)筑物形式、主要设备设计标准和数据等。
(3)污水处理厂采用的各项设计参数必须可靠。
设计时必须充分掌握和认真研究各项自然条件,如水质水量资料、同类工程资料。
按照工程的处理要求,全面地分析各种因素,选择好各项设计数据,在设计中一定要遵守现行的设计规范,保证必要的安全系数。
对新工艺、新技术、新结构和新材料的采用积极慎重的态度。
(4)污水处理厂(站)设计必须符合经济的要求。
污水处理工程方案设计完成后,总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用,
(5)污水厂设计应当力求技术合理。
在经济合理的原则下,必须根据需要,尽可能采用先进的工艺、机械和自控技术,但要确保安全可靠。
(6)污水厂设计必须注意近远期的结合,不宜分期建设的部分,如配水井、泵房及加药间等,其土建部分应一次建成;在无远期规划的情况下,设计时应为今后发展留有挖潜和扩建的条件。
(7)污水厂设计必须考虑安全运行的条件,如适当设置分流设施、超越管线、甲烷气的安全储存等。
(8)污水厂的设计在经济条件允许情况下,场内布局、构(建)筑物外观、环境及卫生等可以适当注意美观和绿化。
1.2.2污水处理工程运行过程中应遵循的原则
在保证污水处理效果同时,正确处理城市、工业、农业等各方面的用水关系,合理安排水资源的综合利用,节约用地,节约劳动力,考虑污水处理厂的发展前景,尽量采用处理效果好的先进工艺,同时合理设计、合理布局,作到技术可行、经济合理。
1.3设计数据
表1-1设计进水水质指标
类别
流量
(m3/d)
COD
(mg/l)
BOD5
(mg/l)
NH3-N
(mg/l)
SS
(mg/l)
pH
生活污水
55000
400
300
30
200
6-7
工
业
废
水
甲厂
3500
600
550
25
400
6-7
乙厂
3500
1000
500
35
700
6.8-7.5
丙厂
3500
496
185
10
20
中性
丁厂
5500
657
281
20
131
中性
戊厂
5000
478
191
20
99
中性
水温
污水平均水温为25℃(夏季)和15℃左右(冬季)
处理程度及出水指标
根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002的规定,本污水处理厂的排放水质应满足该标准的一级(B)标准要求。
一级B标准要求标排放水质的主要污染物指标如下:
表1-2主要出水水质指标表(部分)
项目
BOD5
COD
SS
pH
单位
mg/L
mg/L
mg/L
出水水质
30
100
70
6~9
1.4设计方案论证
城市污水处理厂的设计规模与进入处理厂的污水水质和水量有关,污水的水质和水量可以通过设计任务书的原始资料计算。
1.4.1厂址选择
在污水处理厂设计中,选定厂址是一个重要的环节,处理厂的位置对周围环境卫生、基建投资及运行管理等都有很大的影响。
因此,在厂址的选择上应进行深入、详尽的技术比较。
厂址选择的一般原则为:
1、在城镇水体的下游;
2、便于处理后出水回用和安全排放;
3、便于污泥集中处理和处置;
4、在城镇夏季主导风向的下风向;
5、有良好的工程地质条件;
6、少拆迁,少占地,根据环境评价要求,有一定的卫生防护距离;
7、有扩建的可能;
8、厂区地形不应受洪涝灾害影响,防洪标准不应低于城镇防洪标准,有良好的排水条件;
9、有方便的交通、运输和水电条件。
所以,本设计的污水处理厂应建在城区的东北方向较好,又由于城市污水主干管由西北方向流入污水处理厂厂区,则污水处理厂建在城区的西北方向。
1.4.2污水厂处理流程的选择
1.4.2.1确定处理流程的原则
城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用用于使环境不受污染,处理后出水回用于农田灌溉,城市景观或工业生产等,以节约水资源。
《城市污水处理及污染防治技术政策》对污水处理工艺的选择给出以下几项关于城镇污水处理工艺选择的准则:
1城市污水处理工艺应根据处理规模、水质特征、受纳水体的环境功能及当地的实际情况和要求,经全面技术经济比较后优先确定;
2工艺选择的主要技术经济指标包括:
处理单位水量投资,削减单位污染物投资,处理单位水量电耗和成本,削减单位污染物电耗和成本,占地面积,运行性能,可靠性,管理维护难易程度,总体环境效益;
3应切合实际地确定污水进水水质,优先工艺设计参数必须对污水的现状、水质特征、污染物构成进行详细调查或测定,做出合理的分析预测;
4在水质组成复杂或特殊时,进行污水处理工艺的动态试验,必要时应开展中试研究;
⑤积极地采用高效经济的新工艺,在国内首次应用的新工艺必须经过中试和生产性试验,提供可靠性设计参数,然后进行运用。
1.4.2.2污水处理流程的比较与选择
1、传统活性污泥法
传统活性污泥法,又称推流式活性污泥法,它是依据污水的自净作用发展而来的。
污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后,进入推流式曝气池,在曝气和水力条件下,曝气池中的水均匀地流动,污水从入口流向出口,前端液流不与后端液流混合。
在曝气池中,污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解,生成无机物,然后进入沉淀池。
在这个过程中,随着环境的变化,生物反应速度是变化的,F/M值也是不断变化的,微生物群的量和质不断地变动,后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化,其沉降-浓缩性能也不断地变化[1]。
2、AB法(Adsorption—Biooxidation)
该法由德国Bohuke教授开发。
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,污泥负荷在2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上,池容积负荷在
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。
3、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。
4、A2/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。
5、氧化沟工艺
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。
氧化沟具有脱氮的效果且在应用中发展为多种形式,比较有代表性的有:
帕式(Passveer)简称单沟式,表面曝气采用转刷曝气,水深一般在2.5~3.5m,转刷动力效率1.6~1.8kgO2/(kW·h)。
奥式(Orbal)简称同心圆式,应用上多为椭圆形的三环道组成,三个环道用不同的DO(如外环为0,中环为1,内环为2),有利于脱氮除磷。
采用转碟曝气,水深一般在4.0~4.5m,动力效率与转刷接近,现已在山东潍坊、北京黄村和合肥的污水处理厂应用。
若能将氧化沟进水设计成多种方式,能有效地抵抗暴雨流量的冲击,对一些合流制排水系统的城市污水处理尤为适用。
卡式(Carrousel)简称循环折流式,采用倒伞形叶轮曝气,从工艺运行来看,水深一般在3.0m左右,但污泥易于沉积,其原因是供氧与流速有矛盾。
三沟式氧化沟(T型氧化沟),此种型式由简单,处理效果不错,但其采用转刷曝气,水深浅,占地面积大,复杂的三池组成,中间作曝气池,左右两池兼作沉淀池和曝气池。
T型氧化沟构造控制仪表增加了运行管理的难度。
不设厌氧池,不具备除磷功能。
交替式氧化沟是SBR工艺与传统氧化沟工艺组合的结果,目前应用的主要有3种氧化沟,分别为VR型、DE型、T型。
交替式氧化沟具有良好的脱氮效果,若在起前面设一厌氧池,则起也具有良好的除磷效果。
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)]。
1.4.2.4污水处理流程方案的确定
经过分析本设计可选择的工艺流程,有两种:
(1)传统活性污泥法
传统活性污泥法,又称推流式活性污泥法,它是依据污水的自净作用发展而来的。
污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后,进入推流式曝气池,在曝气和水力条件下,曝气池中的水均匀地流动,污水从入口流向出口,前端液流不与后端液流混合。
在曝气池中,污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解,生成无机物,然后进入沉淀池。
在这个过程中,随着环境的变化,生物反应速度是变化的,F/M值也是不断变化的,微生物群的量和质不断地变动,后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化,其沉降-浓缩性能也不断地变化[1]。
图1-1传统活性污泥法工艺流程图
传统活性污泥法的特点是[2]:
①曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的,由于在曝气池内存在这种浓度梯度,污水降解反应的推动力较大,效率较高,对污水处理的方式较灵活。
②对悬浮物和
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