水污染控制工程設計

1、1.設計任務書11. 工程設計資料.工程概況某城市擬籌建城市污水處理廠，廢水量為18萬噸/日。城市污水的主要污染物是、BOD5、SS、氮和磷等。經當?shù)丨h(huán)保部門審批，污水排放標準執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）一級標準的B標準。.工程設計規(guī)模1.設計水量總水量： 2.進水水質 進水水質參考同類案例，具體進水水質如表1所示。表11 進水水質（單位：mg/L）指標BOD5SS氨氮磷酸鹽數(shù)值240200200304.03.處理目標經當?shù)丨h(huán)保部門審批，污水排放標準執(zhí)行污水綜合排放標準（GB18918-2002）一級標準的B標準，具體出水水質如表2所示。表12 出水水質（單位：

2、mg/L）指標BOD5SS氨氮磷酸鹽數(shù)值60202081.01.2.設計任務1.根據(jù)以上資料，確定最佳處理工藝，對該污水處理工程進行初步設計。2.設計范圍為污水處理工藝系統(tǒng)。3.完成污水處理各構筑物的設計，編寫設計說明書和設計計算書（包括高程計算和構筑物設計計算）。4.完成設計圖紙2張（平面布置圖和高程布置圖）。1.3.基本要求1.設計者必須獨立思考，獨立完成全部設計。2.按時按質完成設計任務要求。3.設計方案嚴格執(zhí)行有關環(huán)境保護的規(guī)定，污水處理后必須保證出水指標均達到當?shù)丨h(huán)保部門核準的污水排放標準。4.采用經濟合理的處理工藝，保證處理效果，并節(jié)省投資和運行管理費用。5.設計新穎美觀、布局合理

3、。2設計說明書2.1.城鎮(zhèn)污水的來源城市污水按來源可分為生活污水、工業(yè)廢水和徑流污水。.生活污水生活污水主要來自家庭、機關、商業(yè)和城市公用設施。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行處理后排放。其水量水質明顯具有晝夜周期性和季節(jié)周期變化的特點。.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)廢水必須進行處理，達到一定標準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、技術和處理程度。.徑流污水城市徑流污水是雨

4、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)變化和成分復雜的特點，在降雨初期所含污染物甚至會高出生活污水多倍。2.2.城鎮(zhèn)污水的水量污水水量還會與降雨有一定關系，不過現(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于污水處理廠的壓力，雨水經過收集后只需要經過較少的處理就能到排放標準排入自然水體。2.3.城鎮(zhèn)污水的水質特點分析城鎮(zhèn)污水的水質在主要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)模和性質不同，城鎮(zhèn)污水的水質也受工業(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。水中普遍含

5、有以下各種污染物： 懸浮物：一般為200500毫克/升，有時候可超過1000毫克/升。其中無機和膠體顆粒容易吸附有機毒物、重金屬、農藥、病原菌等，形成危害大的復合污染物。懸浮物可經過混凝、沉淀、過濾等方法與水分離，形成污泥而去除。病原體：包括病菌、寄生蟲、病毒三類。常見的病菌是腸道傳染病菌，每升污水可達幾百萬個，可傳播霍亂、傷寒、腸胃炎、嬰兒腹瀉、痢疾等疾病。常見的寄生蟲有阿米巴、麥地那絲蟲、蛔蟲、鞭蟲、血吸蟲、肝吸蟲等，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50萬到7000萬個。 需氧有機物：包括

6、碳水化合物、蛋白質、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯類等。其濃度常用五日生化需氧量(BOD5)來表示。也可用總需氧量(TOD)、總有機碳(TOC)、化學需氧量(COD)等指標結合起來評價。常用BOD5與COD的比例來反映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量隨時間變化曲線來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)廢水可高達每升數(shù)千毫克。 植物營養(yǎng)素：生活污水、食品工業(yè)廢水、城市地面徑流污水中都含有植物的營養(yǎng)物質氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到1千克,近年來由于大量使用含磷洗滌劑，含量顯著增加。來自洗滌劑的磷占生活污水中磷含量的3075%，占地面徑流

7、污水中磷含量的17%左右。氮素的主要來源是食品、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、磷酸鹽和一些有機磷化合物都是植物營養(yǎng)素，能造成地面水體富營養(yǎng)化、海水赤潮和地下肥水。硝酸鹽含量過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。亞硝酸鹽在人體內與仲胺合成亞硝胺類物質可能有致畸作用、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，隨污染源的不同還可能含有多種無機污染物和有機污染物，如氟、砷、重金屬、酚、氰、有機氯農藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等。2.4.城鎮(zhèn)污水處理方案的選擇.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、SB

8、R法、AB法，氧化溝法和A2/O法。傳統(tǒng)活性污泥法傳統(tǒng)活性污泥法已經有近90 年的歷史, 其主要處理構筑物是曝氣池和沉淀池。污水中的有機物在曝氣池內停留一段時間后, 絕大部分被曝氣池中的微生啊物吸附, 隨即氧化分解成無機物。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。該工藝的特點是有機物去除率高、污泥負荷高、池容積小、電耗省、運行費用低。此法穩(wěn)定可靠, 已經積累了豐富的設計和管理經驗, 但普通曝氣法占地多,建設投資大, 僅能滿足BOD5, SS 三項出水指標, 且該工藝容易產生污泥膨脹現(xiàn)象, 除磷和脫

9、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，但由于當時運行管理條件限制而被連續(xù)流系統(tǒng)所取代。隨著自動化控制水平的提高，SBR法重新被人們重視，該工藝在國內已廣泛應用于屠宰、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：同時脫氮除磷；靜置沉淀可獲得低SS出水；耐受水力沖擊負荷；操作靈活性好，兼具二沉池功能。不足之處：同時脫氮除磷時操作復雜；潷水設施的可靠性對出水水質影響大；設計過程復雜，池體容積大；不適合5萬噸/天以上污水量的處理；維護要求高，運行對自動控制依賴性強。AB法 AB法即是吸附生物氧化處理法，它是德國亞琛大學一位教授于70年代中期

10、開創(chuàng)，80年代初開始應用的工程實踐。AB法工藝是根據(jù)微生物生長繁殖及其基質代謝的關系而確定的，并充分考慮了污水收集、運送系統(tǒng)中高活性微生物的作用，通常是維持A段在極高負荷下，是微生物處于快速增長期以發(fā)揮其對有機物的快速吸附作用，維持B段在極高負荷下運行，利用長世代期微生物的作用，保證出水水質。氧化溝法本工藝50年代初期發(fā)展形成，因其構造簡單，易于管理，很快得到推廣，且不斷創(chuàng)新，有發(fā)展前景和競爭力，當前可謂熱門工藝。氧化溝在應用中發(fā)展為多種形式，比較有代表性的有：帕式簡稱單溝式，奧式簡稱同心圓式，卡式簡稱循環(huán)折流式和三溝式氧化溝(T型氧化溝)等。 氧化溝一般不設初沉池，負荷低，耐沖擊，污泥少。建

11、設費用及電耗視采用的溝型而變，如在轉碟和轉刷曝氣形式中，再引進微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和動力效率達2.53.0 kgO2/(kW·h)。A2/O工藝 城市生活含有大量的氮磷，由于氮磷的富集會對天然水體造成富營養(yǎng)化，導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。故對城市污水提出脫氮除磷的要求。利用生物處理法脫氮除磷，可獲得優(yōu)質出水，是一種深度二級處理工藝。污水在流經厭氧、缺氧、好氧三個不同功能分區(qū)的過程中，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)達到除磷目的，同時污

12、水進入缺氧區(qū)（DO<0.7 mg/L），由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中BOD作為氫供給體(有機碳源)，將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮氣逸入大氣，達到脫氮的目的。此工藝優(yōu)點：工藝流程簡單，運行管理方便；同時脫氮除磷；污泥沉降性能好；反硝化過程為硝化過程提供堿度；反硝化過程同時去除有機物（COD）；厭、缺、好氧環(huán)境交替運行，絲狀菌不能大量繁，不會發(fā)生污泥膨脹；厭、缺氧環(huán)境為系統(tǒng)節(jié)能，減少經濟費用。缺點：聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機物；回流污泥含有硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響；脫氮受內回流比影響。2.4.2.處理方案的確定本項目污水處理的特點為：1. 污水以有機污染物

13、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。2.污水中主要污染物指標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脫氮除磷降磷且效果較好的工藝。3.從上述比較分析，可知SBR間歇運行，全賴電腦控制，對處理廠的管理人員素質要求很高，變水位運行，電耗增大；而且除磷脫氮效果一般，所以不采用。對于本設計而言，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)點得難以得到體現(xiàn)。而且，污水處理廠冬季氣溫低，若采用

14、氧化溝工藝的話，設備檢修困難。A2/O工藝雖然基建費用相對較高，但運行費用低，管理維護相對方便，出水水質穩(wěn)定，脫氮除磷效果顯著，優(yōu)勢相對突出。而再根據(jù)本城市污水的特點：其主要污水來源為生活污水，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，設備檢修困難。A2/O工藝雖然基建費用相對較高，但運行費用低，管理維護相對方便，出水水質穩(wěn)定，脫氮除磷效果顯著，優(yōu)勢相對突出。通過對各種工藝比選、城鎮(zhèn)污水自身的特點以及對投資費用，運行管理的考慮，本工程設計決定采用A2/O工藝來處理城市污水，具體的污水處理工藝流程圖如下：城鎮(zhèn)污水處理工藝流程圖2

15、.3.污水處理工藝原理及工程說明處理規(guī)模：2.3.1.粗格柵格柵是一組（或多組）相平行的金屬柵條與框架組成，傾斜安裝在進水的渠道，或進水泵站集水井的進口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物雜質。因此為了避免其中的較粗大的懸浮物及雜質，堵塞水泵和沉淀池的排泥管，影響后續(xù)處理構筑物或設備的正常工作，首先設置格柵除去較大的懸浮物和顆粒。設計參數(shù)：1.水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合下列要求： 人工清除 2540mm機械清除 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),一般應 采用機械清渣；3.格柵傾角一般用45°75

16、76;；4.通過格柵的水頭損失一般采用0.080.15m；5.過柵流速一般采用0.61.0m/s；6.機械格柵不少于2臺，如為一臺時，應設人工清除格柵備用;7.格柵前渠道內的水流速速一般采用0.40.9m/s;8.通過格柵的水頭損失，粗格柵一般為0.2m,細格柵一般為0.30.4m。運行參數(shù)：設計流量： 1516m3/h 格柵臺數(shù)： 4臺單臺設計流量： 0.1052/s 格柵傾角： =60o過柵流速： V=0.88m/s 柵前水深： h=0.55m 格柵寬度： b=50mm 柵條寬度： S=0.01m進水渠展開角： =20o 柵前渠道超高： h1=0.3m 柵槽寬度： B=1.64m 過柵水頭損失： h2=0.09m 進水渠至柵槽漸寬部分長： L1=0.47m 柵槽至出水渠漸縮部分長： L2=0.24m柵前柵槽總高度： H1=085m 柵后柵槽總高度： H=0.94m 柵槽總長度： L=2.70m 單位柵渣量： W1=0.03m3/103m3 每日柵渣量： W=5.40m3/d 2.3.2.泵房和水房 格柵傾角： =60