水污染控制工程設(shè)計(jì)

1、1.設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 1.工程設(shè)計(jì)資料1.1.1. 工程概況某城市擬籌建城市污水處理廠，廢水量為18萬(wàn)噸/日。城市污水的主要污染 物是CODcr、B0I5、SS 氮和磷等。經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門審批，污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002 級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)。1.1.2. 工程設(shè)計(jì)規(guī)模1. 設(shè)計(jì)水量總水量：Q總二 2.8 104m3/d2. 進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)水水質(zhì)參考同類案例，具體進(jìn)水水質(zhì)如表1所示。表1 1 進(jìn)水水質(zhì)（單位：mg/L）指標(biāo)COD crBODSS氨氮磷酸鹽數(shù)值240200200304.03. 處理目標(biāo)經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門審批，污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（GB1891

2、8-2002 一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的B標(biāo)準(zhǔn)，具體出水水質(zhì)如表2所示。表1 2 出水水質(zhì)（單位：mg/L）指標(biāo)C0DCrBODSS氨氮磷酸鹽數(shù)值60202081.01.2. 設(shè)計(jì)任務(wù)1. 根據(jù)以上資料，確定最佳處理工藝，對(duì)該污水處理工程進(jìn)行初步設(shè)計(jì)2. 設(shè)計(jì)范圍為污水處理工藝系統(tǒng)。3. 完成污水處理各構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)，編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書和設(shè)計(jì)計(jì)算書（包括高程計(jì)算和構(gòu)筑物設(shè)計(jì)計(jì)算）。4. 完成設(shè)計(jì)圖紙2張（平面布置圖和高程布置圖）。1.3. 基本要求1. 設(shè)計(jì)者必須獨(dú)立思考，獨(dú)立完成全部設(shè)計(jì)。2. 按時(shí)按質(zhì)完成設(shè)計(jì)任務(wù)要求。3. 設(shè)計(jì)方案嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)環(huán)境保護(hù)的規(guī)定，污水處理后必須保證出水指標(biāo)均達(dá)到 當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門核準(zhǔn)的

3、污水排放標(biāo)準(zhǔn)。4. 采用經(jīng)濟(jì)合理的處理工藝，保證處理效果，并節(jié)省投資和運(yùn)行管理費(fèi)用。5設(shè)計(jì)新穎美觀、布局合理。2設(shè)計(jì)說(shuō)明書2.1. 城鎮(zhèn)污水的來(lái)源城市污水按來(lái)源可分為生活污水、工業(yè)廢水和徑流污水。2.1.1. 生活污水生活污水主要來(lái)自家庭、機(jī)關(guān)、商業(yè)和城市公用設(shè)施。其中主要是糞便和洗 滌污水，集中排入城市下水道管網(wǎng)系統(tǒng)， 輸送至污水處理廠進(jìn)行處理后排放。 其 水量水質(zhì)明顯具有晝夜周期性和季節(jié)周期變化的特點(diǎn)。2.1.2. 工業(yè)廢水工業(yè)廢水在城市污水中的比重，因城市工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模和水平而不同， 可從百 分之幾到百分之幾十。其中往往含有腐蝕性、有毒、有害、難以生物降解的污染 物。因此，工業(yè)廢水必須進(jìn)行

4、處理，達(dá)到一定標(biāo)準(zhǔn)后方能排入生活污水系統(tǒng)。生 活污水和工業(yè)廢水的水量以及兩者的比例決定著城市污水處理的方法、技術(shù)和處理程度。2.1.3. 徑流污水城市徑流污水是雨雪淋洗城市大氣污染物和沖洗建筑物、地面、廢渣、垃 圾而形成的。這種污水具有季節(jié)變化和成分復(fù)雜的特點(diǎn)，在降雨初期所含污染物 甚至?xí)叱錾钗鬯啾丁?2城鎮(zhèn)污水的水量污水水量還會(huì)與降雨有一定關(guān)系，不過(guò)現(xiàn)如今的城市管道系統(tǒng)絕大部分采用 的是分流系統(tǒng)，即污水管道與雨水管道分開，這樣在很大程度上減少了降水對(duì)于 污水處理廠的壓力，雨水經(jīng)過(guò)收集后只需要經(jīng)過(guò)較少的處理就能到排放標(biāo)準(zhǔn)排入 自然水體。2.3. 城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)特點(diǎn)分析城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)在主要

5、方面具有生活污水的一切特征。但在不同的城鎮(zhèn)，因工業(yè)的規(guī)模和性質(zhì)不同，城鎮(zhèn)污水的水質(zhì)也受工業(yè)廢水和水量的影響而明顯變 化。城鎮(zhèn)污水中90%以上是水，其余是固體物質(zhì)。水中普遍含有以下各種污染物：懸浮物：一般為200500毫克/升，有時(shí)候可超過(guò)1000毫克/升。其中無(wú)機(jī) 和膠體顆粒容易吸附有機(jī)毒物、重金屬、農(nóng)藥、病原菌等，形成危害大的復(fù)合污 染物。懸浮物可經(jīng)過(guò)混凝、沉淀、過(guò)濾等方法與水分離，形成污泥而去除。病原體：包括病菌、寄生蟲、病毒三類。常見(jiàn)的病菌是腸道傳染病菌，每升 污水可達(dá)幾百萬(wàn)個(gè)，可傳播霍亂、傷寒、腸胃炎、嬰兒腹瀉、痢疾等疾病。常見(jiàn) 的寄生蟲有阿米巴、麥地那絲蟲、蛔蟲、鞭蟲、血吸蟲、肝吸蟲

6、等，可造成各種 寄生蟲病。病毒種類很多，僅人糞尿中就有百余種，常見(jiàn)的是腸道病毒、腺病毒、 呼吸道病毒、傳染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可達(dá)50萬(wàn)到7000萬(wàn)個(gè)。需氧有機(jī)物：包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯類等。 其濃度常用五日生化需氧量(BODQ來(lái)表示。也可用總需氧量(TOD)、總有機(jī)碳 (TOC)、化學(xué)需氧量(COD)等指標(biāo)結(jié)合起來(lái)評(píng)價(jià)。常用BOD5與COD的比例來(lái)反 映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量隨時(shí)間變化曲線來(lái)反映生化降解的快 慢。城市污水BOD5一般為每升300500毫克，造紙、食品、纖維等工業(yè)廢水 可咼達(dá)每升數(shù)千毫克。植物營(yíng)養(yǎng)素：生活污水、食品工業(yè)廢水、城

7、市地面徑流污水中都含有植物 的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到1千克,近年來(lái) 由于大量使用含磷洗滌劑，含量顯著增加。來(lái)自洗滌劑的磷占生活污水中磷含量 的3075%,占地面徑流污水中磷含量的 17%左右。氮素的主要來(lái)源是食品、 化肥、焦化等工業(yè)的廢水，以及城鎮(zhèn)地面徑流和糞便。硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽、 磷酸鹽和一些有機(jī)磷化合物都是植物營(yíng)養(yǎng)素，能造成地面水體富營(yíng)養(yǎng)化、海水赤 潮和地下肥水。硝酸鹽含量過(guò)高的飲水有一定的毒性， 能在腸胃中還原成亞硝酸 鹽而引起腸原性青紫癥。亞硝酸鹽在人體內(nèi)與仲胺合成亞硝胺類物質(zhì)可能有致畸 作用、致癌作用。城鎮(zhèn)污水中除含以上四類普遍存在的污染物外，隨污染

8、源的不同還可能含有多種無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)污染物，如氟、砷、重金屬、酚、氰、有機(jī)氯農(nóng)藥、多氯 聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等。24城鎮(zhèn)污水處理方案的選擇2.4.1.城鎮(zhèn)污水主要處理方法城市污水處理廠的方方法，有傳統(tǒng)活性污泥法、SBR法、AB法，氧化溝法和a2/o 法。傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法已經(jīng)有近 90年的歷史，其主要處理構(gòu)筑物是曝氣池和沉 淀池。污水中的有機(jī)物在曝氣池內(nèi)停留一段時(shí)間后，絕大部分被曝氣池中的微生 啊物吸附，隨即氧化分解成無(wú)機(jī)物。在沉淀池中，呈絮狀的微生物絮體活性污泥下沉，而上部的清液溢流排放。為了保持曝氣池中污泥的濃度，沉淀后的 部分活性污泥又回流到曝氣池中。該工藝的特點(diǎn)是有機(jī)物去除率高、

9、污泥負(fù)荷高、 池容積小、電耗省、運(yùn)行費(fèi)用低。此法穩(wěn)定可靠，已經(jīng)積累了豐富的設(shè)計(jì)和管理 經(jīng)驗(yàn),但普通曝氣法占地多,建設(shè)投資大,僅能滿足BOD5,CODcr, SS三項(xiàng)出水 指標(biāo)，且該工藝容易產(chǎn)生污泥膨脹現(xiàn)象，除磷和脫氮效果差。SBR法SBR法為序批式活性污泥法，它比連續(xù)流活性污泥法出現(xiàn)的更早，但由于當(dāng)時(shí) 運(yùn)行管理?xiàng)l件限制而被連續(xù)流系統(tǒng)所取代。隨著自動(dòng)化控制水平的提高，SBR法重新被人們重視，該工藝在國(guó)內(nèi)已廣泛應(yīng)用于屠宰、啤酒、化工、魚品加工、 制藥等工業(yè)廢水和生活污水的處理。此工藝優(yōu)點(diǎn)：同時(shí)脫氮除磷；靜置沉淀可獲得低 SS出水；耐受水力沖擊負(fù)荷； 操作靈活性好，兼具二沉池功能。不足之處：同時(shí)脫氮

10、除磷時(shí)操作復(fù)雜；潷水設(shè)施的可靠性對(duì)出水水質(zhì)影響大； 設(shè) 計(jì)過(guò)程復(fù)雜，池體容積大；不適合 5萬(wàn)噸/天以上污水量的處理；維護(hù)要求高， 運(yùn)行對(duì)自動(dòng)控制依賴性強(qiáng)。AB法AB法即是吸附生物氧化處理法，它是德國(guó)亞琛大學(xué)一位教授于70年代中期開創(chuàng)，80年代初開始應(yīng)用的工程實(shí)踐。AB法工藝是根據(jù)微生物生長(zhǎng)繁殖及其 基質(zhì)代謝的關(guān)系而確定的，并充分考慮了污水收集、運(yùn)送系統(tǒng)中高活性微生物的 作用，通常是維持A段在極高負(fù)荷下，是微生物處于快速增長(zhǎng)期以發(fā)揮其對(duì)有 機(jī)物的快速吸附作用，維持 B段在極高負(fù)荷下運(yùn)行，利用長(zhǎng)世代期微生物的作 用，保證出水水質(zhì)。氧化溝法本工藝50年代初期發(fā)展形成，因其構(gòu)造簡(jiǎn)單，易于管理，很快得到

11、推廣， 且不斷創(chuàng)新，有發(fā)展前景和競(jìng)爭(zhēng)力，當(dāng)前可謂熱門工藝。氧化溝在應(yīng)用中發(fā)展為 多種形式，比較有代表性的有：帕式簡(jiǎn)稱單溝式，奧式簡(jiǎn)稱同心圓式，卡式簡(jiǎn)稱 循環(huán)折流式和三溝式氧化溝(T型氧化溝)等。氧化溝一般不設(shè)初沉池，負(fù)荷低，耐沖擊，污泥少。建設(shè)費(fèi)用及電耗視采用 的溝型而變，如在轉(zhuǎn)碟和轉(zhuǎn)刷曝氣形式中，再引進(jìn)微孔曝氣，加大水深，能有效 地提高氧的利用率(提高20%)和動(dòng)力效率達(dá)2.53.0 kgO2/(kWh)。a2/o工藝城市生活含有大量的氮磷，由于氮磷的富集會(huì)對(duì)天然水體造成富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致湖泊河流的藻類泛濫破壞生態(tài)環(huán)境及影響水生生物的生存和人類生活。故對(duì)城市污水提出脫氮除磷的要求。利用生物處理法

12、脫氮除磷，可獲得優(yōu)質(zhì)出水，是一 種深度二級(jí)處理工藝。污水在流經(jīng)厭氧、缺氧、好氧三個(gè)不同功能分區(qū)的過(guò)程中， 污水在厭氧區(qū)(DO<0.3mg/L)，釋放出聚磷菌，在好氧狀況下又將其更多吸收，以 剩余污泥的形式排出系統(tǒng)達(dá)到除磷目的， 同時(shí)污水進(jìn)入缺氧區(qū)(DOvO.7 mg/L)， 由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中 BOD作為氫供給體（有機(jī)碳源），將來(lái)自好氧 池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮?dú)庖萑氪髿?，達(dá)到脫氮的目的。此工藝優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單，運(yùn)行管理方便；同時(shí)脫氮除磷；污泥沉降性能好； 反硝化過(guò)程為硝化過(guò)程提供堿度；反硝化過(guò)程同時(shí)去除有機(jī)物（COD）；厭、缺、 好氧環(huán)境交替運(yùn)行，絲狀菌不能大

13、量繁，不會(huì)發(fā)生污泥膨脹；厭、缺氧環(huán)境為系 統(tǒng)節(jié)能，減少經(jīng)濟(jì)費(fèi)用。缺點(diǎn)：聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機(jī)物；回流污泥含有硝酸鹽進(jìn)入?yún)捬鯀^(qū)， 對(duì)除磷效果有影響；脫氮受內(nèi)回流比影響。242.處理方案的確定本項(xiàng)目污水處理的特點(diǎn)為：1. 污水以有機(jī)污染物為主，BOD/COD=200/240=0.83>0.3可生化性比較好，重金 及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標(biāo)。2. 污水中主要污染物指標(biāo)BOD COD SS值為典型城市污水值。此外考慮到氨氮 出水濃度排放要求比較高，因此需要采用能夠同時(shí)脫氮除磷降磷且效果較好的工 乙。3. 從上述比較分析，可知SBR間歇運(yùn)行，全賴電腦控制，對(duì)處理廠的管理

14、人員素 質(zhì)要求很高，變水位運(yùn)行，電耗增大；而且除磷脫氮效果一般，所以不采用。對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，工程規(guī)模較大，為大中型規(guī)模的污水處理廠。其主要污水來(lái)源為 生活污水，污水生化性好，難降解污染物少，氧化溝的一些優(yōu)點(diǎn)得難以得到體現(xiàn)。 而且，污水處理廠冬季氣溫低，若采用氧化溝工藝的話，設(shè)備檢修困難。a2/o工藝雖然基建費(fèi)用相對(duì)較高，但運(yùn)行費(fèi)用低，管理維護(hù)相對(duì)方便，出水水質(zhì)穩(wěn)定， 脫氮除磷效果顯著，優(yōu)勢(shì)相對(duì)突出。而再根據(jù)本城市污水的特點(diǎn)：其主要污水來(lái) 源為生活污水，污水生化性好，難降解污染物少，氧化溝的一些優(yōu)點(diǎn)難以得到體 現(xiàn)。而且，污水處理廠冬季氣溫低，若采用氧化溝工藝的話，設(shè)備檢修困難。 a2/o工藝雖然

15、基建費(fèi)用相對(duì)較高，但運(yùn)行費(fèi)用低，管理維護(hù)相對(duì)方便，出水水 質(zhì)穩(wěn)定，脫氮除磷效果顯著，優(yōu)勢(shì)相對(duì)突出。通過(guò)對(duì)各種工藝比選、城鎮(zhèn)污水自 身的特點(diǎn)以及對(duì)投資費(fèi)用，運(yùn)行管理的考慮，本工程設(shè)計(jì)決定采用a2/o工藝來(lái)處理城市污水，具體的污水處理工藝流程圖如下：舲液回流城鎮(zhèn)污水處理工藝流程圖23污水處理工藝原理及工程說(shuō)明處理規(guī)模:Qmax =Kz Q -1.3 28000 =36400 m -1516 m h =0.4213 ms =421.3L/s2.3.1.粗格柵格柵是一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進(jìn)水的渠 道，或進(jìn)水泵站集水井的進(jìn)口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染 物雜

16、質(zhì)。因此為了避免其中的較粗大的懸浮物及雜質(zhì)， 堵塞水泵和沉淀池的排泥 管，影響后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常工作， 首先設(shè)置格柵除去較大的懸浮物和 顆粒。設(shè)計(jì)參數(shù)：1. 水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應(yīng)符合下列要求：人工清除2540mm 機(jī)械清除1625mm最大間隙100mm2. 在大型污水處理廠或泵站前原大型格柵（每日柵渣量大于0.2m3），般應(yīng)采用機(jī)械清渣；3. 格柵傾角一般用45°75° ;4. 通過(guò)格柵的水頭損失一般采用 0.080.15m；5. 過(guò)柵流速一般采用 0.61.0m/s；6. 機(jī)械格柵不少于2臺(tái)，如為一臺(tái)時(shí)，應(yīng)設(shè)人工清除格柵備用;7.格柵前渠道內(nèi)的 水流速速

17、一般采用0.40.9m/s;8.通過(guò)格柵的水頭損失，粗格柵一般為 0.2m,細(xì)格柵一般為0.30.4m。運(yùn)行參數(shù)：設(shè)計(jì)流量：1516m3/h格柵臺(tái)數(shù)：4臺(tái)單臺(tái)設(shè)計(jì)流量：0.1052m3/s格柵傾角：:-=60°過(guò)柵流速：V=0.88m/s柵前水深：h=0.55m格柵寬度：b=50mm柵條寬度：S=0.01m進(jìn)水渠展開角：:,=20o柵前渠道超咼：h1=0.3m柵槽寬度：B=1.64m過(guò)柵水頭損失：h2=0.09m進(jìn)水渠至柵槽漸寬部分長(zhǎng)：Li =0.47m柵槽至出水渠漸縮部分長(zhǎng)：L2=0.24m柵前柵槽總高度：H1=085m柵后柵槽總高度：H=0.94m柵槽總長(zhǎng)度：L=2.70m單位柵渣量：W1=0.03m3/103m3每日柵渣量：W=5.40m3/