48水污染控制课程设计

水污染控制工程课程设计院系：化学与环境科学学院班级：环工071班学号：0711044023城市污水处理厂初步设计（陕西理工学院化学与环境科学学院环境工程071班，陕西汉中723001）【摘要】本城市污水处理厂设计总规模为Q平均=10×104m3/d,要求出水水质达到国家GB18918-2002二级标准即CODcr≤100mg/l，BOD5≤100mg/l,SS≤30mg/l。根据水质水量的要求以及出水要求，本污水厂二级生化处理系统采用常规活性污泥法，核心工艺曝气池采用传统推流式，曝气方式采用鼓风曝气，处理效果好，BOD去除率可达90%以上。根据实际情况，可灵活调整污水处理程度，能充分的满足设计要求。【关键词】城市污水、生化处理、曝气池、设计引言：我国是一个水资源相对贫乏的国家。近些年，由于我国城市化进程的加快和国民经济的高速发展，水环境污染和水资源短缺日趋严重。保护水体环境,珍惜水资源是当前势在必行的问题。污水处理厂是从污染源排出的污（废）水，因含污染物总量或浓度较高，达不到排放标准要求或不适应环境容量要求，从而降低水环境质量和功能目标时，必须经过人工强化处理的场所。处理厂的处理工艺流程是由各种常用或特殊的水处理方法优化组合而成的。怎样用最合理的方法达到最佳的治理效果是污水处理设计中最重要的。设计时必须贯彻当前国家的各项建设方针和政策，根据各种物理法、化学法和生物法确定技术纯熟，经济合理，费用最省的方案。污水处理厂设计包括各种不同处理的构筑物，附属建筑物，管道的平面设计并进行道路、绿化、管道综合、厂区给排水、污泥处置及处理系统自动化等设计，以保证污水处理厂达到处理效果稳定，满足设计要求，运行管理方便等各种要求。1设计概论1.1基础资料1.1.1设计水量及要求本污水处理厂平均处理日水量Q=10×4103m4/d，水量总变化系数k=1.3,服务人口约25万，计算水温20℃。设计出水水质要求达到国家GB18918-2002二级排放标准，CODCr≤100mg/L，BOD5≤30mg/L，SS≤30mg/L。1.1.2原始数据的相关计算根据平均处理日水量以及水量总变化系数可计算得最大流量：Q平均=10×104m3/d=24105hm/3=4166.7hm/3=606024105m3/s=1.1574m3/s则Qmax=Q平均.KZ=1.1574×1.3m3/s=1.5m3/s1.1.3原水进出水情况项目进水水质（mg/L）出水水质(mg/L)去除率(%)CrCOD≤360mg/L≤100mg/L≥72%5BOD≤190mg/L≤30mg/L≥84%SS≤250mg/L≤30mg/L≥88%污水BOD5/CODcr值是判定污水可生化性的最简便易行和最常用的方法。一般认为BOD5/CODcr＞0.45时可生化性较好，BOD5/CODcr＞0.3时可生化，BOD5/CODcr＜0.3时较难生化，BOD5/CODcr＜0.25时不易生化。此设计的进水水质BOD5/CODcr约为0.53＞0.45，说明污水可生化性较好，初步确定该污水处理厂适宜于采用二级生化处理工艺。1.2设计有关内容1.2.1设计任务主要任务：根据处理水量及出水要求确定工程的规模，提出主要工艺流程，平面高程布置，主要构筑物的基本尺寸、数量，主要材料设备的数量等。1.2.2设计依据设计依据主要是国家有关法律法规：①GB3838－2002《地面水环境质量标准》；②GB18918－2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》；③GB50014－2006《室外排水设计规范》；1.2.3设计规模根据我国的实际情况，城市污水处理厂的规模大体可分为大型、中型和小型污水处理厂。规模10×4103m/d的是大型污水厂,一般建在大城市,基建投资以亿元计,年运营费用以千万元计,目前全国建成十多座,最大的是北京高碑店污水处理厂,规模达100×4103m/d。中型污水处理厂的规模为(1～10)×4103m/d,一般建于中、小城市和大城市的郊县,基建投资几千万至上亿元,年运营费用几百万到上千万元,目前全国已建成几十座,正建的有上百座,今后一段时间还将大量增加。规模1×4103m/d的是小型污水处理厂,一般建于小城镇,基建投资几百万到上千万,年运营费用几十万到上百万;由于经济条件的限制,目前这类污水厂刚刚在沿海地区经济发达的小城镇出现。根据此次设计任务，该城市污水处理厂平均处理日水量Q=10×4103m4/d，属于中型规模污水处理厂。2污水处理工艺的确定2.1工艺选择设计原则(1)设计工艺应严格执行国家有关环境保护的各项规定,污水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市污水排放要求。(2)根据具体情况和实际特点,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。(3)处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变化。(4)管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度，使维护管理简单方便。(5)在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。(6)工艺流程要求耐冲击负荷,出水水质稳定、可靠、卫生安全，污泥处理与处置简单。2.2常用生化处理方法比较城市污水处理的第一步是预处理，第二步就是生化处理。生化处理工艺可分为厌氧和好氧，而其中可供选择的处理方法就更多了,现将常用的生化处理的几种方法进行比较。生化处理方法优点缺点适用条件水力停留时间运行耗能厌氧传统厌氧（1）污泥负荷高，有机物去除率高（2）有生物能源回收（3）污泥产率低（4）能耗低（5）运行费用低（6）最大的好处是提高可生化性（1）水力停留长、泥龄长（2）占地面积大（3）容积大（4）对毒物敏感通常用在污泥厌氧消化20——30d低水解酸化（厌氧的前段）（1）污泥负荷高（2）污泥产率低（3）能耗低（4）运行费用（5）最大的好处是提高可生化性。有臭味产生适于中小污水处理工程,在工业废水中用得较多6—8h几乎无运行费用UASB同传统厌氧,用于工业废水适于中小污水处理工程,在工业废水中用得较多8—12h比好氧低20%—40%好氧好氧氧化沟（1）对水温、水质、水量的变动有较强的适应性（2）污泥龄一般可达15—30d,为传统活性污泥系统的3—6倍。存活、繁殖世代时间长、增殖速度慢的微生物,如硝化菌,在氧化沟内可能产生硝化反应。如运行得当,氧化沟能够具有反硝化脱氮的效应。（3）污泥产率低,且多已达到稳定的程度,勿需再进行消化处理。占地面积大;池容大,投资大运行控制不好,污泥一旦发生膨胀,对生化处理系统将产生毁灭性的打击。适合于大中型污水处理工程,尤其是以处理有机物为主的生活、工业废水。20——40h一般接触氧化法特点是介于生物滤池法和活性污泥法之间，兼有活性污泥法和生物滤池法的特点，但无污泥膨胀。中小型污水处理厂16h较高活性污泥法(1)处理效果好，有机物去除率高（2）工艺应用很成熟（3）适用于处理净化程度和稳定程度较高的（4）可以灵活调整污水处理成都的高低剩余污泥量大主要适合于中大型污水处理厂2.3处理方案选择通过上表对生化处理的方法进行了对比，可了解到处理城市生活污水一般选用好氧生物处理比较适合。根据各方法的优缺点、适用条件等内容，初步确定出适用于中型城市污水处理的三个工艺，下面着重讨论常规活性污泥法、接触氧化法、SBR这三种方法用于处理城市生活污水时的选择问题。2.3.1常规活性污泥法传统活性污泥法又称普通活性污泥法或推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池，在曝气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降－浓缩性能也不断地变化。其处理污水基本原理是：首先利用生活污水中的好氧微生物进行培养，形成适于降解污染介质，并具有相当规模微生物群落，即活性污泥；再通过这些好氧微生物群落（活性污泥）来代谢有机污染介质，达到处理和净化污水的目的。根据本项目的原水水质和处理要求，采用生化处理方能达到排放所要求的处理程度，在大规模的城市污水处理厂中应用最为广泛的生化法处理是传统活性污泥法工艺以及由此派生出来、种类繁多的变形工艺。传统活性污泥法的优点是：①曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。②处理效果好，对悬浮物和BOD的去除率较高，BOD去除率可达90%以上。③运行较稳定。根据具体情况，可以灵活调整污水处理程度的高低。④推流式曝气池沿池长均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。但传统的活性污泥法耐冲击负荷低，泥量大，占地面积大，土建投资高等缺点，已逐渐被新的生化处理工艺所代替。2.3.2生物接触氧化法污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→接触氧化池→二沉池→排放生物接触氧化法是在池内设置填料，池底曝气，充氧的污水浸没全部填料，并以一定的SBR是间歇运行的生物反应器，具有脱氮除磷功能，可以采用悬浮生长型，也可以采用附着生长型，反应器在不同的时间处于不同的工况，可以使用不同负荷，运行稳定缺点是人工操作较麻烦,必须采用自动控制施且要求河水量较小中小型污水处理厂16h总造价较低集水池初沉池泵站污水曝气池排放二沉池流速流经填料。填料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。因此，生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法之间的处理工艺，又称为“淹没式生物滤池”。生物接触氧化池法的中心处理构筑物是接触氧化池，接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成，生物膜受到上升气流的冲击、搅动，加速脱落、更新，使其经常保持较好的活性，可避免堵塞。生物接触氧化法对废水的水质、水量的变化有较强的适应性，和活性污泥法相比，管理较方便，生态系稳定，剩余污泥量少。2.3.3SBR工艺污水→集水池→泵站→曝气沉砂池→SBR池→排放常规活性污泥系统由曝气池、沉淀池、回流污泥系统和供养设备四部分组成。进入70年代以来，随着科技的发展、微机与自控技术设备的进步与普及，人们对常规活性污泥法工艺进行改革，推出序批式活性污泥法、即SBR工艺。SBR工艺采用可变容器间歇式反应器，省去了回流污泥系统及沉淀设备，曝气与沉淀在同一容器中完成，利用微生物在不同絮体负荷条件下的生长速率和生物脱氮除磷机理，将生物反应器与可变容积反应器相结合而成的循环活性污泥系统。这是SBR工艺的一种革新形式。SBR工艺是在同一生物反应池中完成进水、曝气、沉淀、撇水、闲置四个间段，其所经历时间周期，根据进水水质水量预先设定或及时调整。实践证明，这种工艺过程，其处理效果可达到常规活性污泥法处理标准。SBR工艺具有工艺简单，运行可靠，管理方便，造价低廉等优点，电脑自控要求高，对设备、阀门、仪表及控制系统的可靠性要求高。2.4处理工艺的确定根据以上的比较，以及该城市的具体情况，本设计进水的水质氮、磷含量较少，无需考虑脱氮除磷，常规活性污泥法以去除污水中的有机物和悬浮物为主要目的，适用于无需考虑脱氮除磷的情况，其核心处理单元由曝气池和沉淀池组成。根据国内外城市污水处理厂运转经验，活性污泥法处理城市污水是最经济有效的，因而得到广泛应用。但常规活性污泥工艺仅能有效地去除BOD5、CODcr、SS，而对氮、磷的去除是有一定的限度的，仅从剩余污泥中排除氮和磷，氮的去除率约为10～20%，磷的去除率约为12～19%，能达到本设计的要求。考虑多方因素最终确定使用常规活性污泥法为该城市污水处理厂的处理方法是最佳的。而且常规活性污泥法工艺很成熟，运行管理都很方便。2.5工艺流程的确定(见下页)图2.5工艺流