城市污水处理工艺设计卢嘉钦.docx
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1、城市污水处理工艺设计目 录摘 要4第1章 课程设计任务51.1 设计题目51.2 原始资料51.3 出水要求水质51.4 设计内容5第二章 概述62.1城市污水概论62.2研究目的和意义62.3水质分析62.4设计数据7第三章 工艺流程83.1国内外治理现状83.2各工艺对比分析83.2.1 氧化沟工艺83.2.2 缺氧-好氧生物脱氮工艺(A10工艺)93.2.3厌氧-好氧生物除磷工艺(A2/O工艺)103.2.4厌氧-缺氧-好氧生物除磷工艺(A2/O工艺)103.2.5 SBR工艺113.3工艺流程123.4工艺说明123.4.1格栅123.4.2进水泵房与集水井133.4.3沉砂池133.
2、4.5接触消毒池14第四章 设计说明174.1格栅174.1.1格栅174.1.2设计草图184.2 污水提升泵站184.3曝气沉砂池184.4 SBR反应池204.41SBR池设计计算204.42 SBR池空气管平面布置图214.5接触消毒池224.5.1接触消毒池与加氯间224.6污泥处理系统234.6.1污泥浓缩池234.6.3污泥脱水机房24参考文献24摘 要【摘 要】 本设计为城市污水处理工艺设计,污水处理的规模是50000m3/d,生活污水的主要污染物质是ph、BOD、COD 、SS、总氮、重金属、总有机碳 等。SBR法的全称是间歇式活性污泥法。这是一种按间歇曝气方式来运行的活性污
3、泥污水处理技术,又称序批式活性污泥法。该工艺不设二沉池和污泥回流设备,且曝气池容积也小于连续式,所以它的工艺流程简单,氧利用率高,基建费用和运行费用均较低,不易产生污泥膨胀。同时通过对运行方式的调节,具有脱氮除磷的功能,且处理水水质优于连续式。但该工艺要求程序控制,自动化水平较高。【关键词】 生活污水 脱氮除磷 SBR工艺 生物处理第1章 课程设计任务1.1 设计题目1.2 原始资料1处理流量Q=50000m/d2水质情况:BOD5=150mg/L; CODcr=200mg/L; SS=200mg/L; 氨氮=30 mg/L; 磷酸盐=4.0 mg/L 1.3 出水要求水质污水处理厂的排放指标
4、为: BOD5: 30 mg/L; CODcr: 120 mg/;SS:30 mg/L;氨氮:30 mg/L 1.4 设计内容1方案确定按照原始资料数据进行处理方案的确定,拟定处理工艺流程,选择各处理构筑物,说明选择理由,进行工艺流程中各处理单元的处理原理说明,论述其优缺点,编写设计方案说明书。 2设计计算进行各处理单元的去除效率估;各构筑物的设计参数应根据同类型污水的实际运行参数或参考有关手册选用;各构筑物的尺寸计算;设备选型计算,效益分析及投资估算。3平面和高程布置根据构筑物的尺寸合理进行平面布置;高程布置应在完成各构筑物计算及平面布置草图后进行,各处理构筑物的水头损失可直接查相关资料,但
5、各构筑物之间的连接管渠的水头损失则需计算确定。第二章 概述2.1城市污水概论城市污水主要包括生活污水和工业污水,由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。 城市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力,确定污水的处理程度及相应的处理工艺。处理后的污水,无论用于工业、农业或是回灌补充地下水,都必须符合国家颁发的有关水质标准。2.2研究目的和意义水是人类的生命之源,它孕育和滋养了地球上的一切生物。与我们人类密切相关的是淡水。但是,水环境中的淡水资源却很少,仅占总量的2.53%。因此,保护和珍惜水资源,是整个社会的共同职责。在我国,淡水资源人均不超过2545立方米,不
6、到世界人均的1/4,因此我们更应该保护和珍惜水资源。理论是用于实践的,将自己在课堂上所学的知识,尤其是专业知识用于本次毕业设计之中,以提高自己的工程设计能力,为自己走上工作岗位进行工程设计打下坚固的实践基础。通过毕业设计,能够熟悉并掌握污水处理工程的设计内容、设计原理、方法和步骤,能根据原始设计资料正确地独立地选定设计方案,掌握污水厂设计的基本流程及各构筑物的设计方法,熟悉设计计算书和设计说明书的编写内容和编制方法,并绘制工程图纸。2.3水质分析2.4设计数据本设计是根据任务书给定的出水水质所设计的,详见下表:表1-2出水指标Q(m3/d)指标BOD(mg/l)CODcr(mg/l)SS(mg
7、/l)氨氮50000出水水质30 mg/L3120mg/L30 mg/L30 mg/L第三章 工艺流程3.1国内外治理现状A2/O工艺3.2各工艺对比分析3.2.1 氧化沟工艺氧化沟是活性污泥法的一种变形,它把连续环式反应池作为生化反应器,混合液在其中连续循环流动。随着氧化沟技术的不断发展,氧化沟技术已远远超出最初的实践范围,具有多种多样的工艺参数、功能选择、构筑物形式和操作方式。如卡鲁塞尔氧化沟、三沟式(T型)氧化沟、奥贝尔(Orbal)氧化沟等。优点:(1)适合设计流量较大时使用。用转刷曝气时,设计污水流量可以达到数百立方米每日。用叶轮曝气时,设计污水流量可达数万立方米每日。(2)混合液可
8、以在池内循环流动,循环流量一般为设计流量的3060倍。(3)氧化沟的流型为循环混合式,污水从环的一端进入,从另一端流出,具有完全混合曝气池的特点。(4)可利用操作间歇时间使沟内混合液沉淀而省去二沉池,剩余污泥通过氧化沟内污泥收集器排除。(5)工艺简单,管理方便,处理效果稳定。缺点:(1)处理构筑物较多;(2)回流污泥溶解氧较高,对除磷有一定的影响;(3)容积及设备利用率不高。图2-1 氧化沟工艺流程图3.2.2 缺氧-好氧生物脱氮工艺(A10工艺)A1/O 法是缺氧好氧生物脱氮工艺的简称。开创于80 年代初,因为它将缺氧反硝化反应池置于好氧硝化反应池之前,所以故该工艺又称为前置硝化生物脱氮工艺
9、。是目前实际工程中应用较多的简单生物脱氮工艺。其基本原理是在传统的二级处理中将有机氮转化为氨氮的基础上,通过硝化和反硝化菌的作用,将氨氮转化为亚硝态氮、硝态氮,再经过反硝化作用将硝态氮转化为氮气,从而达到从废水中脱氮的目的。传统活性污泥法中,污水中氮磷的去除量仅为微生物细胞合成而从污水中摄取的数量,其去除率低,氮为20%40%,磷为5%20%,而A1/O 工艺的脱氮率可达70%80%。A1/O法工艺的优点: (1)流程简单、构筑物少,只有一个污泥回流系统和混合液回流系统,基建费用可大大的节省;(2)反硝化缺氧池以原污水为碳源,不需外加有机碳源,降低了运行费用并可获得较高C/N比,保证了充足的反
10、硝化;(3)此工艺的好氧池在缺氧池之后,可以使反硝化残留的有机物进一步去处,提高出水的水质;(4)好氧池在缺氧池后,由于反硝化消耗了部分碳源有机物,可以减轻其后耗氧池的有机负荷。而且反硝化产生的碱度可以补偿硝化所需的碱度;A1/O法工艺的缺点:(1)脱氮效率不高,一般在70%80%之间;(2)如果沉淀池运行不当,则在沉淀池内会发生反硝化反应,造成污泥上浮,使处理的水质恶化;(3)如提高脱氮效率,必须加大内循环比,会使运行费用增高;(4)内循环混合也来自曝气池(硝化池),含有一定的溶解氧,使反硝化难于维持理想的缺氧状态,一般脱氮率难于达到90%。图2-2 分建式A10系统工艺流程3.2.3厌氧-
11、好氧生物除磷工艺(A2/O工艺)A2/O工艺由前段厌氧池和后段好氧池串联组成。污水和回流污泥进入该池,在水下搅拌器的帮助下,混合。回流污泥中的聚磷菌在厌氧池吸收一部分有机物,并释放出大量的磷。混合液从厌氧池流入好氧池后,污水中的有机物被氧化分解,聚磷菌吸收比在厌氧条件下所释放的更多的磷,排出剩余污泥使污水中的磷得到去除。出水进水格 栅沉 砂 池厌氧池好氧池沉 淀 池污 泥 回 流剩余污泥图2-3 A2/O除磷工艺流程图3.2.4厌氧-缺氧-好氧生物除磷工艺(A2/O工艺)A2/O工艺(1)(2)(3)(4)处理效率高,一般能达到BOD5和SS为90%95%,总氮为70%以上,磷为90%左右,一
12、般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。A2/O工艺(1)(2)(3)A2/O工艺流程图3.2.5 SBR工艺SBR法是在单一的反应池内进行活性污泥处理工艺,并使污水处理的单元操作以时间的形式连续地进行处理的方法。工序组成有:进水曝气沉淀排水闲置。传统SBR工艺脱N除P大致可分为五个阶段:阶段A为进水搅拌,在该阶段聚磷菌进行厌氧放磷;阶段B为曝气阶段,在该阶段除完成BOD5分解外,还进行着硝化和聚磷菌的好氧吸磷;阶段C为停止曝气、混合搅拌阶段,在该阶段内进行反硝化脱氮;阶段D为沉淀排泥阶段,在该阶段内既进行泥水分离,又排放剩余污泥;阶段E为排水阶段。在阶段E后,有的根据水质要求还设有闲置阶段。
13、SBR的优点:(1)其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是由空间划分,而是用时间控制的;(2)工艺简单,处理构筑物少,无二沉池和污泥回流系统,基建费用和运行费用较低;(3)此工艺用于工业废水处理,不需要设置调节池;(4)污泥的SVI 较低,污泥易于沉淀,一般不会产生污泥膨胀现象;(5)调节SBR 的运行方式,可以具有去除BOD 和脱氮除磷的功能;(6)当运行管理得当时,出水的的水质优于连续式;(7)其运行操作、参数控制可实现自动化控制,以使其最佳运行; SBR的缺点:(1)脱氮、除磷能力一般,出水水质不稳定;(2)间歇曝气、间歇排水的自动化程度高,对工人素质要求较高;(3)操作、管理、维护较复杂,不
14、适合大型污水处理厂;3.3工艺流程综上所述,能够满足脱氮除磷的污水处理工艺很多,其基本原理都是相同的,每一种工艺均各有特点,分别适用于各种不同场合,应该具体问题具体分析后加以采用。本设计采用SBR法。进水中格栅平流沉砂池SBR池消毒池出水浓 缩 池脱 水 泥饼外运鼓 风 机 房集水池提升泵污泥图2-5 工艺流程示意图3.4工艺说明3.4.1格栅格栅是由一组相平行的金属栅条与框架组成,倾斜安装在进水的渠道,或者进水泵站集水井的进口处,拦截污水中粗大的悬浮物及杂质。去除可能堵塞水泵机组及管道的较粗大悬浮物,设置筛网截留较细的悬浮物,保证后续处理设施能够顺利运行。它本身的水流阻力并不大,水头损失只有
15、几厘米,阻力主要产生于筛余物堵塞栅条。格栅按格栅栅条间隙可分为粗格栅(50100mm),中格栅(1040mm),细格栅(310mm)三种。考虑到整个污水处理系统的正常运行,污水处理厂一般都设置有粗细两道格栅。根据清洗方法的不同,格栅设计成人工清渣和机械清渣两类,当污染物量大时,一般应采用机械清渣,以减少人工劳动量。本设计栅渣量大于0.2m3/d,为节省劳力,选用机械清渣,由于设计流量小,悬浮物相对较少,采用一组细格栅即可满足要求。3.4.2进水泵房与集水井在泵房前面设置一集水井,泵房与集水井合建。两者一起对水量进行调解。当后面构筑物发生故障或需要进行设备检修时,可以在集水井上设置一个闸阀,将污
16、水排放,污水不能进入到处理系统中去,就可以进行维修检修。本设计水量较小为5000m3/d,采用合建式圆形污水泵房,自灌式工作。因为圆形结构受力条件好,便于施工,工程造价低。当泵房直径为715m时,工程造价比矩形低。此外,采用自灌式工作,水泵启动方便,易于根据集水井中水位实现自动操作,不仅可以保护泵,还可以降低工人的劳动强度。3.4.3沉砂池城市生活污水中含有无机悬浮颗粒,这些无机悬浮颗粒物质会对后序生物处理过程中,所使用的活性污泥的活性产生不良的影响。当这些物质沉降下来后,还会对污泥的处理带来不便。所以,在无机悬浮颗粒进入生物处理阶段前,必须设置沉砂池去除这些物质。目前污水处理实例应用中,使用
17、的沉砂池有4 种:平流式、曝气式和钟式。通过比选和进出水水质的状况,本设计决定采用曝气沉砂池,对相对较小流量的城市污水进行处理。普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物,使沉砂的后续处理难度增加。采用曝气沉砂池可以克服这一缺点4。3.4.3.1平流沉砂池优点:(1) 平流沉砂池截留无机颗粒效果较好;(2) 其工作稳定,结构简单;(3) 排砂方便;缺点:(1) 平流沉砂池的尘砂中含有约10%的有机物,这些有机物给砂的处理带来许多不便;(2) 保持0.3m/s,的水平流速比较困难,因进水流量变化幅度大;(3) 现有恒定水平流速的设施不是很理想,比例流量堰有时会在池底形成较高的流速而将沉淀
18、的砂粒冲起;(4) 流量控制堰头水头损失过大,达设计水深的3040%;3.4.3.2曝气沉砂池优点:(1) 在沉砂效果相同的条件下,适应变化流量能力最强;(2) 水头损失小;(3) 通过控制曝气强度,可使沉淀下来的砂粒的腐化有机物的含量降低;(4) 只要调节现场操作条件既可改变其除砂的性能,运行灵活度大;(5) 可以在一级处理前作为混合、絮凝、预曝气之作用。可以改善进水的腐化状况从而提高后续的处理效果;缺点:(1) 能耗比其它沉砂池都高;(2) 运转劳动力较多;(3) 如何获得良好的螺旋环流流态挡板的位置,良好的砂斗和排砂系统等在设计上还存在许多疑问;(4) 释放有害气体;3.4.3.3钟式沉
19、砂池优点:(1) 适应流量变化的能力比较强;(2) 水头损失小,典型的损失仅为6mm,(3) 细砂粒去除率较高,140(0.104mm)目的细砂粒去除率可达73%左右;(4) 机械的传动部分在水面以上,便于维修;(5) 动能效率较高;缺点:(1) 国外公司的专有产品和技术设计,技术成本比较高;(2) 搅拌浆会缠绕纤维状的物体;(3) 砂斗内的砂子因为被压实而抽排困难,往往需要高压水或空气去搅动。空气提升泵房往往不能有效的抽排细砂;(4) 池子本身虽占地小,但由于要求切线方向进水并且进水渠道直线较长,池子数目多于两个时,配水比较困难,占地也大。3.4.5接触消毒池3.4.5.1消毒剂常用的消毒方
20、法有氯、二氧化氯、臭氧、紫外线等。目前我国的城市给水排水普遍采用氯来消毒,可以投加液氯、漂白粉、漂白精、次氯酸钠等。表2-2几种常见消毒剂的性能比较项目液氯次氯酸钠二氧化氯臭氧紫外线杀菌有效性较强中强最强强效能:对细菌对病菌对芽孢有效部分有效无效有效部分有效无效有效部分有效无效有效有效有效有效部分有效无效一般投加量(mg/l)51051051010接触时间1030min1030min1030min510min10100s一般投资低较高较高高高运转成本便宜贵贵最贵高优点技术成熟,投资设备简单,有后续消毒作用可用海水或浓盐水作原料,也可购买上坪次氯酸钠,使用方便使用安全可靠,有定型产品能有效的去除
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