生活废水处理工艺设计.doc
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1、 生活废水处理工艺设计 西南大学研究生课程考试答 卷 纸考试科目 环境工程设计 院 、所、中心 资源环境学院 专业或专业领域 环境工程 研究方向 水污染化学 级 别 学 年 学 期 姓 名 学 号 类 别 全日制硕士 (全日制博士 全日制硕士 教育硕士 高师硕士工程硕士 农推硕士 兽医硕士 进修) 生活废水处理工艺设计1文献综述11概况12生活污水常用的处理工艺23工艺比较优选4正文61处理工艺的确定61.1设计参数61.2废水处理工艺设计72构筑物设计计算72.2调节池92.3 CASS 反应池102.4消毒池132.5污泥浓缩池132.6脱水车间153平面布置及高程布置的设计153.1平面
2、布置153.2高程布置154投资估算与效益分析155总结16参考文献17附图19生活废水处理工艺设计摘要:本论文首先介绍了生活废水的特点和常见的处理方法,以及在这些处理方法的基础上产生出来的一些组合处理工艺。然后本论文根据废水的水质、水量进行相关处理工艺的设计计算。这个过程中包括参数的选取、各个处理构筑物的设计计算、废水处理站的平面和高程布置和最后的投资估算以及效益分析。关键词:生活废水 工艺 设计 The Design of Domestic Wastewater Treatment ProcessAbstract:Firstly,this paper introduces the char
3、acteristics of domestic wastewater,its common treatments,and some combination treatment methods based on these methodsThen,according to the quality and quantity of wastewater,the paper does some design and calculationThis process includes the selection of parameters,all dealing with the design of st
4、ructures,the wastewater treatment station and the elevation of the plane layout,the final estimate of the investment and benefit analysisKey words:Domestic wastewater method design 文献综述1概况生活污水常具有如下特征:水质浑浊色深,具有恶臭,呈微碱性,但一般不含有毒物质。固体物质含量很低,仅占总重量的0.1%0.2%,有机杂质约占60%, 有机成分占全部悬浮物总量的四分之三以上。无机成分主要以泥沙、溶解盐、沉淀盐居
5、多。此外,生活污水还含大量细菌、寄生、虫等微生物。污水处理需要较大的投资和运营费用,在目前我国还不富裕的条件下,怎样用最少的费用达到治理水污染的目的是各级政府和广大专业人员十分关心的问题。在污水处理厂的建设中关键的措施是优选工艺,这关系到处理效果能否达到预期目标,关系到基建费用和运行费用是否最省,关系到污水处理厂建设的成败。小型污水处理厂具有如下特点: 承担的排水面积小,污水量也较小,但水量、水质的日变化较大;一般在城镇小区或厂内修建,其占地往往受到限制,故处理单元应布置紧凑;一般自动化程度要求较高以降低运行成本;可能会受实际条件限制(如有时靠近居民区或地面起伏不平等) ,故平面布置应因地制宜
6、、化弊为利;一般不设污泥消化,宜采用低负荷的延时曝气工艺:在减少剩余污泥产量的同时使污泥实现好氧稳定。2生活污水常用的处理工艺 城市污水的主要污染物是有机物,因此目前国内外大多采用生物法。也有采用化学法的,比如四川遂宁市的污水就采用化学强化一级处理,但这种工艺的去除率不高,出水达不到国家规定的标准,只适用于某些特定的对出水水质要求不高的地方。在生物法中,有活性污泥法和生物滤池两大类,生物滤池的处理效率不高,卫生条件较差,我国只有少数几座生物滤池城市污水处理厂,而活性污泥法占绝大多数。活性污泥法有很多种型式,使用最广泛的主要有三类: 传统活性污泥法和它的改进型A/ O、A2/O 工艺, 氧化沟,
7、 SBR 工艺。2.1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。它是应用最早的工艺,它去除有机物的效率很高,在处理过程中产生的污泥采用厌氧消化方式进行稳定处理,对消除污水和污泥的污染很有效,而且能耗和运行费用都比较低,因而得到广泛应用。传统活性污泥法存在的主要问题有:(1)曝气池首端污泥负荷高,耗氧速度快,为避免出现缺氧状况,BOD设计负荷不宜采用过高,造成曝气池容积大,占地面积多,基建费用高(2)耗氧速度沿池长逐渐
8、降低,供氧速度恒定,造成池首供氧不足,池尾供氧过剩的状态,运行费用较高。(3)对水质和水量变化的适应性差,抗冲击负荷能力不强。2.2 A/O和A2/O法近20 年来,水体富营养化的危害越来越严重,去除氮、磷列入了污水处理的目标,于是出现了活性污泥法的改进型A/ O 法和A2/ O 法。A/ O法有两种,一种是用于除磷的厌氧好氧工艺,一种是用于脱氮的缺氧好氧工艺;A2/ O 法则是既脱氮又除磷的工艺。A2/O法的特点有:(1)A2/O法在去除有机碳污染物的同时,还能去除污水中的氮磷,与传统活性污泥法二级处理后再进行深度处理相比,不仅投资少、运行费用低,而且没有大量的化学污泥,具有良好的环境效益。
9、(2)A2/O法厌氧、缺氧、好氧交替进行,有利于抑制丝状菌的膨胀,改善污泥沉降性能。(3)A2/O法工艺流程简单,总水力停留时间少于其他同样功能的工艺,节省基建投资。(4)A2/O法缺点是受泥龄、回流污泥中溶解氧和硝酸盐氮的限制,不可能同时取得脱氮和除磷都好的双重效果。2.3氧化沟是活性污泥法的一种变型,在水力流态上不同于传统活性污泥法,是一种首尾相接的循环流,通常采用延时曝气,在污水净化的同时污泥得到稳定。它不设初沉池和污泥消化池,处理设施大大简化。氧化沟具有传统活性污泥法的优点,去除有机物的效率很高,也具有脱氮的功能。如果在沟前增设厌氧池,还可同时除磷。氧化沟这种高效、简单的特点,使它在中
10、小型城市污水处理厂中得到广泛应用。2.4 SBR 是序批式活性污泥法SBR 工艺是间歇式活性污泥系统,又称序批式活性污泥系统。SBR 工艺的曝气池,在流态上属完全混合,在有机物降解上,却是时间上的推流,有机物是随着时间的推移而被降解的,其基本操作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置等五个基本过程组成,从污水到闲置结束构成一个周期,在每个周期里上述过程都是在一个设有曝气或搅拌的反应器内依次进行的。它的基本特征是在一个反应池中完成污水的生化反应、沉淀、排水、排泥,不仅省去了初沉池和污泥消化池,还省去了二沉池和回流污泥泵房,处理设施比氧化沟还要简单,而且处理效果好,有的SBR 工艺还具有很强的脱氮除磷
11、功能。SBR 工艺对自控要求高,过去自控设备不过关,这种工艺无法推广,近年来自控技术和仪表应用于污水处理已经过关,我国昆明第三、第四污水厂采用SBR 工艺已成功运行数年,因而SBR 工艺得到大力推广,成为业内人士十分关注的一种工艺。3工艺比较优选3.1活性污泥法的优选常规活性污泥法、A/ O 和A2/ O 法的主要缺点是处理单元多,操作管理复杂,特别是污泥厌氧消化要求高水平的管理,消化过程产生的沼气是可燃易爆气体,更要求安全操作,这些都增加了管理的难度。根据我国目前的现实情况,污水处理处于起步阶段,法规和制度都不够健全,对污泥的稳定化要求没有明确的规定,同时由于排水管网系统不够善,大多数城市污
12、水的有机成分不高,加之污泥厌氧消化的管理和沼气的利用还缺乏成熟的经验,这些因素都降低了包含污泥厌氧消化工序的常规活性污泥法、A/ O 和A2/ O 法的经济性。因此,对于规模为(1020) 104 m3/ d 的城市污水处理厂,有时可能采用SBR 和氧化沟工艺更为经济,在这种情况下,有必要对各种工艺进行详细的技术经济比较,以确定最佳工艺。本研究生活污水排放量为1000m3/d,因此采用可考虑采用SBR或氧化沟工艺。3.2氧化沟和SBR的优选中、小型城市污水处理厂的优选工艺是氧化沟和SBR ,它们的共同特点是: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
13、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。在10 104 m3/ 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(510) 104 m3/ 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。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
14、型污水处理厂很合适。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。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。3.3氧化沟和SBR 工艺的比较氧化沟和SBR 工艺有很多共同特点,也有各自的特点和适用性,在选定方案时需要仔细分析。从基建投资看, SBR 工艺是合建式,一般情况下征地费和土建费较氧化沟低。BOD 浓度低时反应容积与沉淀容积的比值低,对SBR 有利。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
15、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SBR工艺的电耗要比氧化沟工艺大些,运营费要高低些。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。综合考虑上述各种因素,在小型污水处理厂设计中SBR 法比氧化沟工艺更广泛地被采用。3.4 SBR工艺筛选SBR 工艺主要有以下几种类型:传统式SBR 工艺,它的所有操作都是间歇的、周期性的,四川巴中污水厂就是这种工艺。它的脱氮除磷效果不够稳
16、定,如要求脱氮除磷,需做一些改进。ICEAS 工艺,即间歇式循环延时曝气活性污泥法,它用隔墙将反应池分为两部分,前面是预反应区,后面是主反应区,采用连续进水,间歇曝气、沉淀、排水、排泥,已用在昆明第三、第四污水厂。它可以脱氮除磷,但效果不够理想。DAT IAT 工艺,即连续曝气和间歇曝气相结合的工艺,反应池中部用隔墙分为两部分,前边的DAT 连续曝气,后边的IAT 间歇曝气、沉淀、排水、排泥,已用于天津开发区污水处理厂。它的脱氮除磷功能一般,需增加设施才能提高脱氮除磷效率。UNITAN K工艺,是三个矩形池并联,按照类似三沟式氧化沟的周期运行模式工作,但把转刷曝气改为鼓风曝气,可加大池深,把出
17、水可调堰改为固定堰,简化了排水,上海石洞口污水处理厂就是采用这种工艺,它的功能和三沟式氧化沟类似。CASS工艺,即循环式活性污泥法,它的反应池用隔墙分为选择区和主反应区,进水、曝气、沉淀、排水、排泥都是间歇周期性运行。它的脱氮除磷效果好,防止污泥膨胀的性能好,目前深圳、天津和云南的一些污水处理厂都采用此种工艺。CASS 工艺是SBR法的变种,有一定的生物除磷效果,而且在进水污染物浓度较低时可有效地防止污泥膨胀,与传统SBR工艺相比则因无需内回流而使处理流程更为简化。UNITAN K 及近来兴起的MSBR工艺,虽目前应用还不多,但不久很可能成为小型污水处理厂的热门工艺。3.5处理工艺的确定CAS
18、S工艺CASS是设有一个生物反应选择器的可变容积的间隙式生物反应器。它由生物选择器、缺氧区、主反应区(好养区)三部分组成,内设曝气器、滗水器、水下搅拌器等。CASS(Cyclic Activated Sludge System)工艺是近年来国际公认的处理生活污水及工业废水的先进工艺。其基本结构是:在序批式活性污泥法(SBR)的基础上,反应池沿池长方向设计为两部分,前部为生物选择区也称预反应区,后部为主反应区,其主反应区后部安装了可升降的自整个工艺的曝气、沉淀、排水等过程在同一池子内周期循环运行,省去了常规活性污泥法的二沉池和污泥回流系统;同时可连续进水,间断排水。传统SBR工艺为间断进水,间断
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