生物膜—懸浮生長聯(lián)合工藝處理生活污水工藝設(shè)計

1、摘要生活污水是由于家庭用水，初期雨水等組成，由于洗滌等用水，使廢水中的N,P嚴(yán)重超標(biāo)，而且COD,BOD的值也在增加，為了減少這些指標(biāo)的含量，我采用了A2/O工藝浸沒式MBR來對廢水中的N,P的去除。膜生物反應(yīng)器（MBR）是以酶、微生物或動植物細(xì)胞為催化劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)或生物轉(zhuǎn)化，同時借助膜分離技術(shù)裝置不斷的分離出反應(yīng)產(chǎn)物并截留催化劑而進(jìn)行反應(yīng)的裝置。污水處理中的MBR法是將膜分離技術(shù)中的超、微濾技術(shù)和活性污泥法有機(jī)結(jié)合的污水處理高新技術(shù)，主要有膜組件、生物反應(yīng)器、物料輸送三部分組成，其運行原理是利用反應(yīng)器內(nèi)大量的微生物有效地降解污水中各種有機(jī)物，使水質(zhì)得到凈化，并通過膜分離裝置代替?zhèn)鹘y(tǒng)工藝中的

2、二沉池，提高固液分離的效率，從而得到優(yōu)質(zhì)的出水，基本解決了傳統(tǒng)的活性污泥法存在的污泥膨脹、污泥濃度低等因素造成的出水水質(zhì)達(dá)不到中水回用要求的問題。關(guān)鍵詞：生活污水、MBR、膜分離裝置 目錄第一章 設(shè)計概述11.1設(shè)計內(nèi)容及要求11.1.1設(shè)計內(nèi)容11.1.2 設(shè)計要求11.2 設(shè)計參數(shù)11.2.1 設(shè)計污水流量11.3 設(shè)計原則2第二章 工藝流程的確定32.1 污水中水質(zhì)的分析32.2 工藝比選32.1.1 SBR工藝32.1.2 MBR工藝42.1.3氧化溝工藝4第三章 卡魯塞爾氧化溝設(shè)計63.1 氧化溝設(shè)計參數(shù)63.2 設(shè)計計算6第四章 污水處理流程工藝設(shè)計124.1 工藝流程設(shè)計及計算1

3、24.1.1 工程概況124.1.2 工程構(gòu)筑物124.2工藝流程圖16總結(jié)17參考文獻(xiàn)18第一章 設(shè)計概述本次課程設(shè)計主要是對某處理規(guī)模為120000 m3/d污水處理廠的曝氣池進(jìn)行設(shè)計計算，原水水質(zhì)如下表：表1-1進(jìn)出水水質(zhì)單位：mg/L項目CODMnBOD5SSTNTP進(jìn)水650-940470-8807008212出水602020151該水經(jīng)處理以后，要求水質(zhì)應(yīng)符合城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-20021.1設(shè)計內(nèi)容及要求1.1.1設(shè)計內(nèi)容對污水處理廠的各個構(gòu)筑物進(jìn)行去除效率計算，根據(jù)生活的水質(zhì)特點對所擬處理工藝的工作原理、工藝流程、運行特點等對生物膜-懸浮生長聯(lián)合工藝在生活

4、污水處理方法中的優(yōu)越性進(jìn)行對比論證，確定處理工藝。1.1.2 設(shè)計要求本次課程設(shè)計為工藝設(shè)計，具體要求如下：1工藝設(shè)計：給出污水處理工藝流程圖，并說明理由。2對MBR池進(jìn)行設(shè)計計算，畫出其設(shè)備構(gòu)造圖1.2 設(shè)計參數(shù)1.2.1 設(shè)計污水流量由設(shè)計資料可知，該污水處理廠平均每日污水量為： Qa=120000 m3/d=5000 m3/h (1-1) 1.3 設(shè)計原則 1）出水水質(zhì)達(dá)到城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB8978-2002中的1級B標(biāo)準(zhǔn)；2）工藝可靠，處理效果穩(wěn)定；3）投資省，設(shè)備簡單，操作簡單，運行費用低；4）既要去除BOD5，COD,又要處理污水中的氮、磷。第二章 工藝流程的確定2.

5、1 污水中水質(zhì)的分析 根據(jù)表1可知，各污染物的去除率應(yīng)達(dá)到以下數(shù)值： 2.2 工藝比選2.1.1 SBR工藝SBR是一種按間歇曝氣方式來運行的活性污泥污水處理技術(shù)，集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個或三個池子構(gòu)成一組，輪流運轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運行，故稱序批式活性污泥法?，F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的改良性SBR工藝，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一體化工藝的特點是工藝簡單，由于只有一個反應(yīng)池，不需二沉池、回流污泥及設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負(fù)荷且運行方式靈活，可以從時間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實現(xiàn)除

6、磷脫氮的目的，污泥沉降性能良好，對水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性強(qiáng)。但因每個池子都需要設(shè)曝氣和輸配水系統(tǒng)，采用潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水水頭損失大，池容的利用率不理想。不連續(xù)的出水，要求后續(xù)構(gòu)筑物容積較大，有足夠的接受能力。而且不連續(xù)出水，使得SBR工藝串聯(lián)其他連續(xù)處理工藝時較為困難。2.1.2 MBR工藝膜生物反應(yīng)器是用超濾膜代替二沉池進(jìn)行污泥固液分離的污水處理裝置，為膜分離技術(shù)與活性污泥法的有機(jī)結(jié)合。超濾膜孔徑一般在0.10.4m,出水水質(zhì)相當(dāng)于二沉池再加超濾膜的效果。膜生物反應(yīng)器不僅提高污染物的去除率，在很多情況下可作為再生水直接回用，在將來的污水處理領(lǐng)域膜生物反應(yīng)器將會得到較多應(yīng)用。膜生物反應(yīng)器

7、在一個處理構(gòu)建物內(nèi)可以完成生物降解和固液分離功能，生物反應(yīng)區(qū)的混合液固體濃度可以比活性污泥法高幾倍。膜生物反應(yīng)器的優(yōu)點是：容積負(fù)荷高、水力停留時間短；污泥齡較長，剩余物理量減少；避免因為污泥絲狀膨脹或其他污泥沉降問題而影響抱起反應(yīng)區(qū)的MLSS濃度；在低濃度溶解氧濃度運行時，可同時進(jìn)行硝化和反硝化；出水有機(jī)物濃度、懸浮固體濃度、濁度均很低，甚至致病微生物都可能被截留，出水水質(zhì)好；污水處理設(shè)施占地面積小。但膜造價高，使膜-生物反應(yīng)器的基建投資高于傳統(tǒng)污水處理工藝；膜污染容易出現(xiàn)，給操作管理帶來不便；能耗高。2.1.3氧化溝工藝氧化溝是延時曝氣法的一種特殊形式，一般采用圓形或橢圓形廊道，池體狹長，池

8、深較淺，在溝槽中設(shè)有機(jī)械曝氣和推進(jìn)裝置。池體的布置和曝氣、攪拌裝置都有利于廊道內(nèi)的混合液單向流動。具有較長的水力停留時間、較低的有機(jī)負(fù)荷和較長的污泥齡。因此相比傳統(tǒng)活污泥法、可以省略調(diào)節(jié)池、初沉池、污泥消化池、有的還可以省略二沉池。氧化溝能保證較好的處理效果，這主要是因為曝氣裝置特定的定位布置是氧化溝具有獨特水力學(xué)特征和工作特性。而且流程簡單、操作靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、處理效率穩(wěn)定、操作管理方便，是連續(xù)運行、連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水，污泥沉降性能好，污泥在氧化溝內(nèi)有一定好氧穩(wěn)定性，無需進(jìn)行污泥消化。綜上所述，任何一種方法，都能達(dá)到去除有機(jī)物和降磷脫氮的效果，且出水水質(zhì)良好，但相對而言，SBR法一次性投資較少

9、，占地面積較大，且后期運行費用高于氧化溝。生物膜造價高，運行管理復(fù)雜，因此，采用氧化溝為本設(shè)計的工藝方案。污水處理工藝比較處理工藝氧化溝SBR法MBR法AB法優(yōu)點（1） 處理流程簡單，構(gòu)筑物少，基建費用較??；（2） 處理效果較好，有較好的脫氮除磷功能；（3） 對高濃度工業(yè)廢水有很大的稀釋能力；（4） 有抗沖擊負(fù)荷的能力；（5） 能處理不易降解的有機(jī)物，污泥生成少；（6） 技術(shù)先進(jìn)成熟，管理維護(hù)簡單；（7） 國內(nèi)工程實例多，容易獲得工程管理經(jīng)驗。（1） 其脫氮除磷的厭氧、缺氧和好氧不是由空間劃分，而是由時間控制的；（2） 不需要回流污泥和回流混液，不設(shè)專門的二沉池，構(gòu)筑物少；（3） 占地面積少。

10、（1） 具有同時進(jìn)行生物脫氮除磷效果；（2） 具有AA/O法除磷脫氮功能；（3） 具有SBR法一體化及控制靈活等優(yōu)點。（1） 曝氣池體積較小，基建費用相應(yīng)降低；（2） 污泥不易膨脹，達(dá)到一定脫氮除磷效果；（3） 抗沖擊負(fù)荷的能力較強(qiáng)。缺點（1） 回流污泥溶解氧較高，對除磷有一定影響；（2） 容積及設(shè)備利用率不高。（1） 容積及設(shè)備利用率較低；（2） 操作、管理復(fù)雜；（3） 國內(nèi)工程實例少。（1） 構(gòu)筑物較多；（2） 產(chǎn)生污泥量較多。第三章 A2/O工藝浸沒式MBR設(shè)計計算 3.1 氧化溝設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量： Qa=120000m3/d = 污泥齡： 污泥產(chǎn)率系數(shù)： 混合液懸浮固體濃度MLSS：

11、混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度MLVSS: 自身氧化系數(shù)： 20時脫硝速率： 還原的NO3-N/(kgMLVSS.d)3.2 設(shè)計計算（1）去除BOD5好氧區(qū)容積： (3-1) 式中：V氧化溝容積，m3；Q最大流量，m3/h； 污泥齡，d； Y污泥產(chǎn)率系數(shù)，kgSS/kgBOD； S0進(jìn)水BOD5濃度，mg/L； Se出水BOD5濃度，mg/L； Xv混合液揮發(fā)性懸浮固體濃度，g/L。 好氧區(qū)水力停留時間： (3-2) 式中：t1水力停留時間，d； 剩污泥量 (3-3)每去除1kgBOD5產(chǎn)生的干污泥量=(2) 脫氮脫氮所需容積V2 脫硝速率 (3-4)14時還原的NO3-N/(kgMLVSS.d)

12、脫氮所需的容積V2 =第四章 污水處理流程工藝設(shè)計4.1 工藝流程設(shè)計及計算4.1.1 工程概況 污水經(jīng)集水井進(jìn)入格柵截留大顆粒有機(jī)物和漂浮物后，再由提升泵進(jìn)入沉砂池，依次進(jìn)入?yún)捬醭?、氧化溝、二沉池、接觸氧化池，然后即可排除，其中二沉池產(chǎn)生的污泥一部分回流回流到厭氧池、一部分直接回流到氧化溝，剩余污泥經(jīng)濃縮池排出。4.1.2 工程構(gòu)筑物1集水井原水在集水井中匯集，儲存?zhèn)溆谩?格柵格柵是由一組平行的金屬柵條、塑料齒鉤或金屬篩網(wǎng)、框架及相關(guān)裝置制成，傾斜安裝在污水渠道、泵房集水井的進(jìn)口處或污水處理廠的前端，用以截留污水中較大的懸浮物或漂浮物，如纖維、碎皮、毛發(fā)、果皮、蔬菜、塑料制品等，防止堵塞和纏

13、繞水泵機(jī)組、曝氣器、管道閥門、處理構(gòu)筑物配水設(shè)施、進(jìn)出水口，以便減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷，并使之正常進(jìn)行。被截留的物質(zhì)稱為柵渣。按格柵柵條間距的大小不同,格柵分為粗格柵(50100mm)、中格柵(1040mm)和細(xì)格柵(1.510mm)3類。按格柵的清渣方法，有人工格柵、機(jī)械格柵和水力清除格柵三種，目前，污水處理廠大多都采用機(jī)械格柵。3提升泵房（與中格柵合建在一起）本設(shè)計中采用中格柵和提升泵房（兩者合建在一起）。中格柵用以截留水中的較大懸浮物或漂浮物，以減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的負(fù)荷，用來去除那些可能堵塞水泵機(jī)組諸管道閥門的較粗大的懸浮物，并保證后續(xù)處理設(shè)施能正常運行的裝置。提升泵房用以提高污水

14、的水位，保證污水能在整個污水處理流程過程中流過，從而達(dá)到污水的凈化。泵房進(jìn)水角度不大于45度。4沉砂池沉砂池一般是設(shè)在污水處理廠生化構(gòu)筑物之前的泥水分離的設(shè)施。分離的沉淀物質(zhì)多為顆粒較大的砂子，沉淀物質(zhì)比重較大，無機(jī)成分高，含水量低。污水在遷移、流動和匯集過程中不可避免會混入泥砂。污水中的砂如果不預(yù)先沉降分離去除，則會影響后續(xù)處理設(shè)備的運行。最主要的是磨損機(jī)泵、堵塞管網(wǎng)，干擾甚至破壞生化處理工藝過程。常用的沉砂池的形式有平流式沉砂池、曝氣沉砂池和旋流沉砂池。表4-1 沉砂池的比較池型優(yōu)點缺點適用條件平流沉砂池構(gòu)造簡單、沉砂效果較好且穩(wěn)定，運行費用低，重力排砂方便 重力排砂時施工困難，沉沙含有機(jī)

15、物多，不易脫水小型、中型污水廠曝氣沉砂池構(gòu)造簡單，沉砂效果較好，沉砂清潔易于脫水、機(jī)械排砂、能起預(yù)曝氣作用占地面積大、投資大、運行費用高中型、大型污水廠旋流沉砂池沉沙效果好且可調(diào)節(jié)，適應(yīng)性強(qiáng)，占地少、省投資構(gòu)造復(fù)雜、運行費用高大、中、小型污水廠綜上所述曝氣沉砂池在沉砂效果相同的情況下，對流量的變化適應(yīng)能力強(qiáng)；可以通過曝氣量控制水流的水力停留時間或在池內(nèi)造成環(huán)流，有利于砂粒與有機(jī)物的分離。因為沉砂池后直接接氧化溝工藝，沒有初沉池，所以選用曝氣沉砂池，能起到曝氣與混合絮凝作用。5氧化溝近年來，氧化溝發(fā)展很快，無論是池型和曝氣裝置，都像多樣化和大型化發(fā)展。氧化溝是活性污泥法的改良和發(fā)展，曝氣池呈封閉

16、渠道形，污水和活性污泥在循環(huán)水流的作用下混合接觸，完成有機(jī)物的凈化過程，又稱循環(huán)曝氣池。氧化溝在流態(tài)上介于推流式和完全混合式之間，局部流態(tài)為推流式，整體為完全混合狀態(tài)，同時具有這兩種混合方式的某些特點。在氧化溝中，污水和活性污泥的混合液在外加動力的作用下，不停的循環(huán)流動，有機(jī)物在微生物的作用下得到降解。該工藝對水溫、水質(zhì)和水量的變化有較強(qiáng)的適應(yīng)性，污泥齡長、剩余污泥少、而且具有脫氮的功能。氧化溝有多種不同的類型，如Carrousel式、Orbal式、一體化氧化溝、交替式氧化溝等。由于本此設(shè)計要求除P達(dá)到57%，所以在氧化溝前加一厭氧池，使其具有良好的除磷效果。其中最主要的是所謂的卡羅塞（Car

17、rousel）式氧化溝。它具有立式表面曝氣器單擊功率大，調(diào)節(jié)性能好，節(jié)能效果顯著，平均氧轉(zhuǎn)移動力效率大于2.1kgO2/（kWh），有較強(qiáng)的混合攪拌和抗沖擊負(fù)荷能力，氧化溝深度增大，達(dá)到5m以上，減少了占地面積和基建費用。本設(shè)計采用的是卡羅塞（Carrousel）氧化溝。去除BOD5與COD之外，還具備硝化和一定的脫氮除磷作用，使出水NH3-N低于排放標(biāo)準(zhǔn)。曝氣系統(tǒng)：采用立軸式曝氣葉輪表面曝氣器。6二次沉淀池二沉池設(shè)在生物處理構(gòu)筑物后面，用于沉淀分離活性污泥或去除生物膜法中脫落的生物膜是整個活性污泥法系統(tǒng)中非常重要的組成部分，是進(jìn)行泥水分離和污泥部分壓縮的處理單元，使混合液澄清、濃縮和回流性污

18、泥。二沉池是曝氣池出水的分離場所，是曝氣池活性污泥的來源，它的工作效果直接影響活性污泥系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度。沉淀池按構(gòu)造形式可分為平流式、輻流式和豎流式沉淀池，另外還有斜板（管）沉淀池。輻流式沉淀池一般采用對稱布置，有圓形和正方形。主要由進(jìn)水管、出水管、沉淀區(qū)、污泥區(qū)及排泥裝置組成。按進(jìn)出水的形式可分為中心進(jìn)水周邊出水、周邊進(jìn)水中心出水和周邊進(jìn)水周邊出水三種類型，其中，中心進(jìn)水周邊出水輻流式沉淀池應(yīng)用最廣。周邊進(jìn)水可以降低進(jìn)水時的流速，避免進(jìn)水沖擊池底沉泥，提高池的容積利用系數(shù)。這類沉淀池多用于二次沉淀池。本設(shè)計中采用機(jī)械吸泥的向心式圓形輻流沉淀池，進(jìn)水采用中心進(jìn)水周邊出水。7接觸池接

19、觸池是使消毒劑與污水混合，進(jìn)行消毒的構(gòu)筑物。主要功能是消毒殺菌，去除水中的有毒有害物質(zhì)。常用的消毒方法見下表:表4-2 常用消毒方法比較方法優(yōu)點缺點適用對象加氯消毒效果可靠穩(wěn)定、設(shè)備投配簡單、造價運行費低可能形成有害的氯化有機(jī)物大中型污水廠漂白粉消毒漂白粉直投設(shè)備簡單、運行控制簡單含氯量低，用量多小型污水廠臭氧氧化效率高并能降解有機(jī)物、色、味等接觸時間短且不受PH與溫度影響不產(chǎn)生有害副產(chǎn)物設(shè)備復(fù)雜，投資高消耗電能多，運行費用高，需避免殘余臭氧納污水體衛(wèi)生要求高的大中小污水廠紫外線消毒效率高、接觸時間短、無氣味產(chǎn)生、不改變水的理化性質(zhì)消耗電能多，運行費用高，照射燈具消耗高小型污水廠出水達(dá)到國家二

20、級標(biāo)準(zhǔn)，消毒劑是起到保安作用的，目前大部分污水處理廠都采用加氯消毒或漂白粉消毒，再綜合上表中的比較，本次工藝選取加氯消毒。8污泥濃縮池污泥濃縮是降低污泥含水率、減小污泥體積、降低污泥后續(xù)處理費用的有效方法。污泥濃縮的方法主要由重力濃縮法、氣浮濃縮法和離心濃縮法。本處理工藝采用重力濃縮法，濃縮重力濃縮法是利用自然的重力沉降作用，是污泥中的間隙水的以分離。重力濃縮構(gòu)筑物稱為重力濃縮池。根據(jù)運行方式的不同，可分為連續(xù)式重力濃縮池和間歇式重力濃縮池兩種，本設(shè)計采用連續(xù)式重力濃縮池。濃縮后污泥進(jìn)行污泥機(jī)械脫水，上清液回流至集水井。9污泥脫水機(jī)房污泥處理廠的污泥是由液體和固體兩部分構(gòu)成的懸浮液，污泥脫水是整個污泥處理工藝的一個重要步驟或環(huán)節(jié)，其目的是使固體部分得到富集，減少污泥體積，為污泥的最終處置創(chuàng)造條件。4.2工藝流程圖總結(jié)通過兩周的課程設(shè)計，使我對氧化溝工藝有了更深層的了解，尤其是卡魯塞爾氧化溝，也就是我們這次的主要設(shè)計工藝。它的處理效果很高，能達(dá)到所要求的排水標(biāo)準(zhǔn)?？斎麪栄趸瘻暇哂休^長的水力停留時間、較低的有機(jī)負(fù)荷和較長的污泥齡。因此相比傳統(tǒng)活污泥法、可以省略調(diào)節(jié)池、初沉池、污泥消化池，運