【正文】 ................................................. 35 參考文獻(xiàn) ...................................................... 36 附錄 A ........................................................ 41 附錄 B ........................................................ 37哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 1 第 1 章 緒論 設(shè)計任務(wù)與要求 污水深度處理設(shè)計 規(guī)模 該污水廠位于長春市北郊，深度處理構(gòu)筑物建設(shè)規(guī)模為 Q=100000m3/d。 進(jìn)水與出水水質(zhì) 出水水質(zhì)確定的依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)為：中國標(biāo)準(zhǔn)《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB383820xx) ； 中 國 標(biāo) 準(zhǔn) 《 城鎮(zhèn) 污 水 處 理廠 污 染 物 排 放標(biāo) 準(zhǔn) 》(GB1891820xx)。 深度處理前進(jìn)水水質(zhì)： COD≤60mg/L， BOD5≤20mg/L， SS≤20mg/L TKN≤20mg/L， NH3N≤8（ 15） mg/L， TP≤1mg/L。 處理后出水水質(zhì)要求：COD≤60mg/L， BOD5≤10mg/L， SS≤5mg/L， NH3N≤8mg/L， TP≤1mg/L，濁度 ≤5NTU。 其他指標(biāo)如氯化物、總堿度、總硬度、溶解性總固體等由于進(jìn)水中含量較低，能夠滿足循環(huán)冷卻用水和城市雜用水的要求。污染物去除率要求為： EBOD5≥50%， ESS≥75%。 另， COD、 NH3N、 TP 在二級處理時已經(jīng)達(dá)到排放與回用標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè)計要求 （ 1） 方案選擇與論證，包括多個方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、設(shè)計要素選取時的考慮依據(jù)。 （ 2） 設(shè)計計算書 1 份。計算書中應(yīng)有包含以下內(nèi)容：目錄、中英文摘要、池體設(shè)計計算過程及設(shè)備選型的依據(jù)、工程量統(tǒng)計、設(shè)計心得、參考文 獻(xiàn)等內(nèi)容。 （ 3） 圖紙：包括所有必要的反應(yīng)沉淀池單體圖及必要的大樣圖、圖紙目錄等。 設(shè)計的內(nèi)容與目的 （ 1）內(nèi)容：①長春市北郊污水廠 10 萬噸污水深度處理工藝的選擇與確定。②各構(gòu)筑物（混合池、絮凝池、沉淀池）尺寸的計算說明。③構(gòu)筑物平面圖、剖面圖等的繪制。深度處理工藝一般包括混合、絮凝、沉淀、過濾，但過濾不包括在本次設(shè)計范圍之內(nèi)。 （ 2）目的：①進(jìn)一步鞏固加深所學(xué)的基礎(chǔ)理論、基本技能和專業(yè)知識，哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 2 并使之系統(tǒng)化、綜合化。②加強(qiáng)計算、 CAD 繪圖、數(shù)據(jù)處理、編輯設(shè)計文件、使用規(guī)范化手冊等最基本的工作實踐能力 。③著重培養(yǎng)獨立工作、獨立思考并運用已學(xué)的知識解決實際工程技術(shù)問題的能力以及獨立獲取新知識的能力。 城市概況 當(dāng)?shù)刈匀粭l件 長春市作為吉林省省會，是全省政治、經(jīng)濟(jì)、文化中心，是以汽車等機(jī)械制造和輕工業(yè)為主的工業(yè)城市，屬全國十五個副省級城市之一。 長春市現(xiàn)轄六區(qū)、一縣，三市 (縣級 )。行政區(qū)劃分為朝陽、南關(guān)、寬城、二道河子、綠園、雙陽六區(qū)和農(nóng)安縣，九臺、榆樹、德惠三個縣級市。 全市總面積 18800 平方公里，人口 731 萬。城區(qū)內(nèi)有工業(yè)企業(yè)約 1600余個，大體可分為三個工業(yè)區(qū)：以經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)為主的東部 工業(yè)區(qū)；以生產(chǎn)客車、機(jī)車為主的鐵西工業(yè)區(qū)；以汽車制造、高新開發(fā)區(qū)為主的西南工業(yè)區(qū)。 長春市位于吉林省中部，伊通河畔。地形從西南向東北傾斜，海拔在~ 之間。伊通河從南向北流經(jīng)市區(qū)東部，是二道河子、市中心、南湖及八里堡等排水區(qū)排泄雨、污水的受納水體。伊通河徑流短，其流量受新立城水庫泄流控制，年平均流量為 ，最大流量為 256m3/s，最小流量為 。新開河為伊通河一個支流，從市區(qū)西南向東北流過，匯水面積小，冬季干枯，是汽車廠區(qū)和西南區(qū)排泄雨、污水的水體。西安橋外的串 庫河是伊通河的另一個支流，河 床 很短，是鐵西區(qū)、宋家洼子區(qū)雨、污水的排放水體。另外，市區(qū)有風(fēng)景秀麗的南湖，面積 96 萬 m2，蓄水量300 萬 m3，是南湖排水區(qū)調(diào)節(jié)雨水的天然水體。 長春市屬北寒帶半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，春季干燥多風(fēng)，夏季濕熱多雨，秋季多晴暖天氣，降溫快，冬季漫長，干燥而寒冷。年平均氣溫 ℃ ，極端最高氣溫 ℃ ，極端最低氣溫－ ℃ 。冬季多輻射逆溫天氣，逆溫天數(shù)占總天數(shù)的 86%，年平均降雨量 622mm，其中 61%集中在 8 三個月，其中 7 月份最大。從 11 月 15 日至次年 4 月 15 日為采暖期 。長春市常年主導(dǎo)風(fēng)向是西南風(fēng)，年平均風(fēng)速 4~5m/s。 區(qū)域內(nèi)發(fā)育地層較為簡單，主要為中生代白堊紀(jì)的碎屑巖及第四紀(jì)地層，基巖為泥質(zhì)或鈣質(zhì)膠結(jié)的泥巖、砂巖及互層，厚度約 100~300m，第四紀(jì)地層為一套黃土狀亞粘土，厚度約 10~30m，透水性很差，上覆 黑色耕土。地下水層厚 10~40m，水位埋深 3~5m，水化學(xué)類型屬 CIHCO3Ca和 HCO3CaNa 型，礦化度＜ 。 河西為臺地，表層有 ~，中層 6~10m厚為亞粘土，最大厚 15m，地下水位 2~4m。河?xùn)|為階地，自上而下分 別為雜填土、粉質(zhì)粘土、哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 淤泥粉質(zhì)粘土、砂土和泥巖，地下水位為 。凍土深度 ~。地震烈度為 VII 度。 交通設(shè)施 長春大房身機(jī)場位于市區(qū)西部 11 公里處，這里有到北京、大連、廣州、南京、上海、深圳等大中城市的航班，此外，還有到中國香港、韓國 首爾 、俄羅斯符拉迪沃斯托克等地的多條國際 (地區(qū) )航線。長春站位于市區(qū)北部、人民大街 (原斯大林大街 )的最北端，是東北地區(qū)第三大客運站。京哈、長白、長圖鐵路呈大十字型在這里相交，通達(dá)國內(nèi)數(shù)十個大中城市，有始發(fā)北京、上海、西安等地的列車。通過長春的 高速公路有三條：沈哈高速 (沈陽 ——長春 ——德惠 )、長吉高速 (長春 ——吉林 )、長營高速 (長春 ——營城子 )。此外，還有 102 國道 (北京 ——哈爾濱 )和 302 國道 (烏蘭浩特 ——圖們 )貫穿而過。 建設(shè)項目所在地理位置 長春市北郊污水處理廠二期工程位于現(xiàn)有北郊污水處理廠內(nèi)中部及東北部。 國內(nèi)外污水深度處理工藝簡介 污水深度處理，也稱高級處理或三級處理。它是將二級處理出水再進(jìn)一步進(jìn)行物理、化學(xué)和生物處理，以便有效去除污水中各種不同性質(zhì)的雜質(zhì)，從而滿足用戶對水質(zhì)的使用要求。深度處理常見的方法有以下幾種 [1,2,3]。 活性炭吸附法 活性炭是一種多孔性物質(zhì)，而且易于自動控制，對水量、水質(zhì)、水溫變化適應(yīng)性強(qiáng)，因此活性炭吸附法是一種具有廣闊應(yīng)用前景的污水深度處理技術(shù)?；钚蕴繉Ψ肿恿吭?500~3000 的有機(jī)物有十分明顯的去除效果，去除率一般為 70%~%，可經(jīng)濟(jì)有效地去除嗅、色度、重金屬、消毒副產(chǎn)物、氯化有機(jī)物、農(nóng)藥、放射性有機(jī)物等。 常用的活性炭主要有粉末活性炭（ PAC）、顆粒活性炭（ GAC）和生物活性碳（ BAC）三大類。近年來，國外對 PAC 的研究較多，已經(jīng)深入到對各種具體污染物的吸附能力的研究 。淄博市引黃供水有限公司根據(jù)水污染的程度，在水處理系統(tǒng)中，投加粉末活性炭去除水中的 COD，過濾后水的色度能降底 1~2 度；臭味降低到 0 度。 GAC 在國外水處理中應(yīng)用較多，處理效果也較穩(wěn)定，美國環(huán)保署（ USEPA）飲用水標(biāo)準(zhǔn)的 64 項有機(jī)物指標(biāo)中，有 51 項將 GAC 列為最有效技術(shù)。 GAC 處理工藝的缺點是基建和運行費用較高，且容易產(chǎn)生亞硝酸鹽等致癌物，突發(fā)性污染適應(yīng)性差。如何進(jìn)一步降低基建投資和運行費用，降哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 4 低活性炭再生成本將成為今后的研究重點。 BAC 可以發(fā)揮生化和物化處理的協(xié)同作用，從而延長活性炭的工作周期，大大提高 處理效率，改善出水水質(zhì)。不足之處在于活性炭微孔極易被阻塞、進(jìn)水水質(zhì)的 pH 適用范圍窄、抗沖擊負(fù)荷差等。目前，歐洲應(yīng)用 BAC 技術(shù)的水廠已發(fā)展到 70 個以上，應(yīng)用最廣泛的是對水進(jìn)行深度處理。撫順石化分公司石油三廠采用 BAC 技術(shù)，既節(jié)省了新鮮水的補充量，減少污水排放量，減輕水體污染，降低生產(chǎn)成本，還體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會效益的統(tǒng)一。今后的研究重點是降低投資成本和增加各種預(yù)處理措施與 BAC 聯(lián)用，提高處理效果。 膜分離法 膜分離技術(shù)是以高分子分離膜為代表的一種新型的流體分離單元操作技術(shù)。它的最大特點是分離過程中 不伴隨有相的變化，僅靠一定的壓力作為驅(qū)動力就能獲得很高的分離效果，是一種非常節(jié)省能源的分離技術(shù)。 微濾可以除去細(xì)菌、病毒和寄生生物等，還可以降低水中的磷酸鹽含量。天津開發(fā)區(qū)污水處理廠采用微濾膜對 SBR 二級出水進(jìn)行深度處理 ,滿足了景觀、沖洗路面和沖廁等市政雜用和生活雜用的需求。 超濾用于去除大分子，對二級出水的 COD 和 BOD 去除率大于 50%。北京市高碑店污水處理廠采用超濾法對二級出水進(jìn)行深度處理，產(chǎn)水水質(zhì)達(dá)到生活雜用水標(biāo)準(zhǔn)，回用污水用于洗車，每年可節(jié)約用水 4700m3。 反滲透用于降低礦化度和 去除總?cè)芙夤腆w，對二級出水的脫鹽率達(dá)到90%以上， COD 和 BOD 的去除率在 85%左右，細(xì)菌去除率 90%以上。緬甸某電廠采用反滲透膜和電除鹽聯(lián)用技術(shù)，用于鍋爐補給水。經(jīng)反滲透處理的水，能去除絕大部分的無機(jī)鹽、有機(jī)物和微生物。 納濾介于反滲透和超濾之間，其操作壓力通常為 ~，納濾膜的一個顯著特點是具有離子選擇性，它對二價離子的去除率高達(dá) 95%以上，一價離子的去除率較低，為 40%~80%。潘巧明等人采用膜生物反應(yīng)器－納濾膜集成技術(shù)處理糖蜜制酒精廢水取得了較好結(jié)果，出水 COD 小于100mg/L，廢水回用率大于 80%。 我國的膜技術(shù)在深度處理領(lǐng)域的應(yīng)用與世界先進(jìn)水平尚有較大差距。今后的研究重點是開發(fā)、制造高強(qiáng)度、長壽命、抗污染、高通量的膜材料，著重解決膜污染、濃差極化及清洗等關(guān)鍵問題 。 濕式催化氧化法 濕式催化氧化法（ CWAO）是在傳統(tǒng)的濕式氧化處理工藝中加入適宜的催化劑使氧化反應(yīng)能在更溫和的條件下和更短的時間內(nèi)完成，也因此可減輕設(shè)備腐蝕、降低運行費用。目前，建于昆明市的一套連續(xù)流動型 CWAO工業(yè)實驗裝置，已經(jīng)體現(xiàn)出了較好的經(jīng)濟(jì)性。 濕式催化氧化法的催化劑一般分為金屬 鹽、氧化物和復(fù)合氧化物 3 類。哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 目前，考慮經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用最多的催化劑是過渡金屬氧化物如 Cu、 Fe、 Ni、Co、 Mn 等及其鹽類。采用固體催化劑還可避免催化劑的流失、二次污染的產(chǎn)生及資金的浪費。 超臨界水氧化法 超臨界水氧化法把溫度和壓力升高到水的臨界點以上，該狀態(tài)的水就稱為超臨界水。 在此狀態(tài)下水的密度、介電常數(shù)、粘度、擴(kuò)散系數(shù)、電導(dǎo)率和溶劑化學(xué)性能都不同于普通水。較高的反應(yīng)溫度（ 400~600℃ )和壓力也使反應(yīng)速率加快，可以在幾秒鐘內(nèi)對有機(jī)物達(dá)到很高的破壞效率。 美國德克薩 斯州哈靈頓首次大規(guī)模應(yīng)用超臨界水氧化法處理污泥，日處理量達(dá) 。系統(tǒng)運行證明其 COD 的去除率達(dá)到 %以上，污泥中的有機(jī)成分全部轉(zhuǎn)化為 CO H2O 以及其他無害物質(zhì)，且運行成本較低。 光化學(xué)催化氧化法 目前研究較多的光化學(xué)催化氧化法主要分為 Fenton 試劑法、類 Fenton試劑法和以 TiO2 為主體的氧化法。 Fenton 試劑法由 Fenton 在 20 世紀(jì)發(fā)現(xiàn)，如今作為廢水處理領(lǐng)域中有意義的研究方法重新被重視起來。 Fenton 試劑依靠 H2O2 和 Fe2+鹽生成 OH，對于廢水處 理來說，這種反應(yīng)物是一個非常有吸引力的氧化體系，因為鐵是很豐富且無毒的元素，而且 H2O2 也很容易操作，對環(huán)境也是安全的。Fenton 試劑能夠破壞廢水中諸如苯酚和除草劑等有毒化合物。目前國內(nèi)對于 Fenton 試劑用于印染廢水處理方面的研究很多，結(jié)果證明 Fenton 試劑對于印染廢水的脫色效果非常好。另外，國內(nèi)外的研究還證明，用 Fenton 試劑可有效地處理含油、醇、苯系物、硝基苯及酚等物質(zhì)的廢水。 類 Fenton 試劑法具有設(shè)備簡單、反應(yīng)條件溫和、操作方便等優(yōu)點，在處理有毒有害難生物降解有機(jī)廢水中極具應(yīng)用潛力 。該法實際應(yīng)用的主要問題是處理費用高，只適用于低濃度、少量廢水的處理。將其作為難降解有機(jī)廢水的預(yù)處理或深度處理方法，再與其他處理方法（如生物法、混凝法等）聯(lián)用，則可以更好地降低廢水處理成本、提高處理效率，并拓寬該技術(shù)的應(yīng)用范圍。 光催化法是利用光照某些具有能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體光催化劑如 TiOZnO、 CdS、 WO3 等誘發(fā)強(qiáng)氧化自由基 OH，使許多難以實現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)能在常規(guī)條件下進(jìn)行。銳鈦礦中形成的 TiO2 具有穩(wěn)定性高、性能優(yōu)良和成本低等特征。在全世界范圍內(nèi)開展的最新研究是獲得改良的（摻入其他成分）TiO2，改良后的 TiO2 具有更寬的吸收譜線和更高的量子產(chǎn)生率 [4,5]。 電化學(xué)氧化法 哈爾濱理工大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 6 電化學(xué)氧化又稱電化學(xué)燃燒，是環(huán)境電化學(xué)的一個分支。其基本原理是在電極表面的電催化作用下或在由電場作用而產(chǎn)生的自由基作用下使有機(jī)物氧化。除可將有機(jī)物徹底氧化為 CO2 和 H2O 外，電化學(xué)氧化還可作為生物處理的預(yù)處理工藝，將非生物相容性的物質(zhì)經(jīng)電化學(xué)轉(zhuǎn)化后變