【正文】 1 第一章 設(shè)計任務(wù)及資料 設(shè)計任務(wù) 10 萬人口城市污水處理廠設(shè)計 設(shè)計目的及 任務(wù) 某地區(qū)的一個小城市，居民約 10 萬人，城市 廢水主要為食品工業(yè) 生產(chǎn)廢水及居民生活污水 ， 生產(chǎn)廢水的 主要污染物 乳脂肪、乳糖、乳蛋白、硝酸、 NaOH 等； 生活污水主要來源于衛(wèi)生間、洗澡和洗衣間等。 某些污水未經(jīng)處理即排入河流，已造成河流嚴(yán)重污染，等待解決，并要對可能的污染源進(jìn)行控制。 根據(jù)國家相關(guān)的法律規(guī)定，廢水必須經(jīng)過處理后水質(zhì)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)才允許排放?，F(xiàn)根據(jù)該廠污水水質(zhì)情況及國家標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計一套處理量為 10萬 m3/d 的廢水處理工藝， 去除水中的懸浮物，降低廢水的 COD 濃度，從而降低了生物處理負(fù)荷，使出水達(dá)到污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)，減少環(huán)境污染。 設(shè)計資料 1．進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，如圖 11所示 表 11 進(jìn)出水水質(zhì)指標(biāo) 單位： mg/L 指 標(biāo) COD BOD5 SS 進(jìn) 水 250 200 250 二級出水 50 25 50 2．周邊地區(qū)地形地貌及氣象資料：風(fēng)向：多年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|南風(fēng)， 最大風(fēng)速為 32m/s，平均為 ，歷史最高臺 風(fēng) 12級。 氣溫：最冷月平均為－ 28 ℃；年平均為氣溫 ℃；水文： 站附近河流歷年最高洪水的洪水值為 265 米，河流流速為 。附近土壤為砂質(zhì)粘土，該河即在該廠污水站附近。 2 3．其他資料： (1) 廠區(qū)附近無大片農(nóng)田。 (2) 擬由省屬建筑公司承建施工。且各種建筑材料均能供應(yīng)。 (3) 電力供應(yīng)充足。 設(shè)計依據(jù) 設(shè)計依據(jù)主要是國家相關(guān)法律法規(guī)： 1．《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（ GB3838－ 2020）； 2．《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB18918－ 2020）； 3．《室外排水 設(shè)計規(guī)范》（ GB50014－ 2020）； 4．《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB89781996）； 5．《城市污水再生利用 工業(yè)用水水質(zhì)》（ GB/T19923－ 2020）； 6．《污水再生利用工程設(shè)計規(guī)范》（ GB/50335－ 2020）。 第二章 設(shè)計工藝 處理工藝確定原則 為了同時達(dá)到污水處理廠高效穩(wěn)定運(yùn)行和基建投資省、運(yùn)行費(fèi)用低的目的，依據(jù)下列原則進(jìn)行了污水處理工藝方案選擇： ①技術(shù)成熟，處理效果穩(wěn)定，保證出水水質(zhì)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)； ②投資低，運(yùn)行費(fèi)用省，低 投入高效益； ③選定工藝的技術(shù)設(shè)備先進(jìn)、可靠，國產(chǎn)化程度高，性能好。 污水處理工藝選擇 3 活性污泥法是一種好氧處理過程。污水在曝氣池中通氣充氧，使各種活性污泥微生物大量生長繁殖，能形成菌膠團(tuán)的細(xì)菌形成絮狀體，原生動物附著其上，絲狀細(xì)菌與真菌也交織穿插期間，形成一顆顆懸浮于混合液中的絮體顆粒，每一顆粒就是一個微生物群體。這樣的活性污泥顆粒與進(jìn)入曝氣池的污水相接觸，即發(fā)生對污水中污染物的吸附、分解、吸收等作用，經(jīng)過一段時間的通氣后，污水中的有機(jī)物質(zhì)大部分被同化為微生物有機(jī)體，然后進(jìn)入沉淀池。絮狀化的活 性污泥顆粒能很好地沉降至池底部，上清液即為處理過的水，可排出系統(tǒng)外。沉淀的污泥一部分補(bǔ)充、回流到曝氣池，與未處理污水混合重復(fù)上述作用；另一部分污泥則作為剩余污泥排出。 污水進(jìn)廠后經(jīng)自動粗格柵進(jìn)入集水池，在集水池內(nèi)設(shè)潛水泵，污水提升后經(jīng)細(xì)格柵進(jìn)入曝氣沉沙池去除沙粒，再經(jīng)初沉池去除大部分懸浮固體，初沉出水經(jīng)廠內(nèi)高架渠道進(jìn)入曝氣池。曝氣池采用循環(huán)推流反應(yīng)形式，其出水經(jīng)平流式二沉池分離后排入周圍河流。 初沉污泥與二沉剩余污泥首先進(jìn)入前濃縮池，經(jīng)濃縮后進(jìn)入蛋形消化池中溫消化，使污泥穩(wěn)定。消化后的污泥經(jīng)后濃縮池 進(jìn)一步濃縮，減少體積，用帶式壓濾機(jī)進(jìn)行脫水，泥餅外運(yùn)處置。 活性污泥法運(yùn)行條件： ① 廢水中含有足夠的可溶性易降解有機(jī)物； ② 混合液含有足夠的溶解氧； ③ 活性污泥在池內(nèi)呈懸浮狀態(tài) ④ 活性污泥連續(xù)回流、及時排除剩余污泥，使混合液保持一定濃度的活性污泥； ⑤ 無有毒有害的物質(zhì)流入。 污水處理工藝簡介 （ 1） 活性污泥法的基本工藝流程 ： 活性污泥法的基本工藝流程由曝氣池、沉淀池、污泥回流、及剩余污泥排放系統(tǒng)五部分組成。 廢水和回流的活性污泥一起進(jìn)入曝氣池形成混合液 。曝氣池是一個生物反應(yīng) 4 器，通過曝氣設(shè)備充入空氣，空氣中的氧溶入混合液，產(chǎn)生好氧代謝狀態(tài)。隨后曝氣池內(nèi)的泥水混合液流入二沉池，進(jìn)行泥水分離，活性污泥絮體沉入池底，泥水分離后的水作為處理水排出二沉池。二沉池沉降下來的污泥大部分作為回流污泥返回曝氣池，稱為回流污泥，其余的則從沉淀池中排除，這部分污泥稱為剩余污泥。 從上述流程可以看出，要使活性污泥法形成一個實(shí)用的處理方法，污泥除了要具有氧化和分解有機(jī)物的能力外，還要有良好的凝聚和沉降性能，以使活性污泥能從混合液中分離出來，得到澄清的出水。 （ 2） SBR 工藝 SBR 工藝早在 20 世紀(jì)初已有應(yīng)用，由于人工管理的困難和繁瑣未于推廣應(yīng)用。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀在一個池子中完成。一般由多個池子構(gòu)成一組，各池工作狀態(tài)輪流變換運(yùn)行，單池由撇水器間歇出水，故又稱為序批式活性污泥法。 優(yōu)點(diǎn)： a) 工藝流程簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，基建費(fèi)用低（一個 SBR 池扮演了多個角色：調(diào)解混合池、反應(yīng)池 (厭氧、缺氧和好氧三種 )、沉淀池和部分濃縮池；它不需要設(shè)二沉池和污泥回流設(shè)備，一般情況下也不用設(shè)調(diào)節(jié)池和初沉池）。 b) 處理效果良好，出水可靠。 c) 較好的除磷脫氮效果。 d) 污泥沉降性能良好（ SBR 法可以有效控制絲狀菌的過度繁殖，污泥 SV 較低，是一種污泥沉降性能較為良好的工藝）。 e) 對水質(zhì)水量變化的適應(yīng)性強(qiáng)。 缺點(diǎn)： a)反應(yīng)器容積利用率低（由于 SBR 反應(yīng)器水位不恒定，反應(yīng)器有效容積需要按照最高水位來設(shè)計，大多數(shù)時間，反應(yīng)器內(nèi)水位均達(dá)不到此值，所以反應(yīng)器容積利用率低）。 b)水頭損失大。 c)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。 d)峰值需氧量高，整個系統(tǒng)氧的利用率低。 5 e)設(shè)備利用率低。 f)不適合用于大型污水處 理廠（采用 SBR 工藝的污水處理廠規(guī)模一般在 20 000t 以下）。 根據(jù)所學(xué)水污染控制方法及課余資料補(bǔ)充，選擇生物處理。在生物處理中，選擇國內(nèi)技術(shù)比較成熟的活性污泥法。根據(jù)計算污水量設(shè)計流量，可知， 10 萬人產(chǎn)生的污水量不是特別大，屬中型，故選擇適宜建設(shè)中小型污水處理廠的工藝 SBR 工藝。 SBR 工藝的曝氣池，在流態(tài)上屬完全混合，在有機(jī)物降解上，是實(shí)踐上的推流，有機(jī)物是隨著時間的推移而被降解的。 SBR 工藝基本操作流程由進(jìn)水、反應(yīng)、沉淀、出水和閑置等五個基本過程組成。 SBR 工藝與連續(xù)流活性污泥工藝相 比有一些優(yōu)點(diǎn)，本設(shè)計中， SBR 工藝進(jìn)水方式采用間歇進(jìn)水方式。該工藝系統(tǒng)組成簡單，一般不需設(shè)調(diào)節(jié)池，可省去初沉池，無二沉池和污泥回流系統(tǒng)，基建費(fèi)、運(yùn)行費(fèi)較低，且維護(hù)管理方便；該工藝耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)，一般不會產(chǎn)生污泥膨脹且運(yùn)行方式靈活，可同時具有去除 BOD 和脫氮除磷的功能。 SBR 工藝流程圖 設(shè)計方案的比較 預(yù)處理間： 去除污泥中較大的懸浮物質(zhì)，漂浮物纖維物質(zhì)和固體物體，通過中格柵和細(xì)格柵對進(jìn)廠的污水進(jìn)行處理，保證后續(xù)處理單元正常運(yùn)行。 格柵間： 主要去除污水中 較大的懸浮物，漂浮物纖維物質(zhì)和固體物體，保證后續(xù)處理單元正常運(yùn)行。 調(diào)節(jié)池： 為了使管渠和構(gòu)筑物正常工作，不受廢水高峰流量和濃度變化的影響，需在廢水處理設(shè) 6 施之前設(shè)置調(diào)節(jié)池。進(jìn)入污水處理廠的污水皆采用泵站提升，各泵站排水泵為各自獨(dú)立間歇運(yùn)行。 沉砂池： 分離的沉淀物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沙。污水中的砂如果不預(yù)先沉降分離出去，則會影響后