【正文】 1 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)及資料 設(shè)計(jì)任務(wù) 10 萬人口城市污水處理廠設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)目的及任務(wù) 某地區(qū)的一個(gè)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(jì)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(jì)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。 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。 2 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)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－ 2021）； 2．《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（ GB18918－ 2021）； 3．《室外排水設(shè) 計(jì)規(guī)范》（ GB50014－ 2021）； 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－ 2021）； 6．《污水再生利用工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（ GB/50335－ 2021）。 第二章 設(shè)計(jì)工藝 設(shè)計(jì)內(nèi)容簡介 處理工藝確定原則 為了同時(shí)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 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(dòng)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(gè)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(shí)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(dòng)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 3 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(shí)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(gè)生物反應(yīng)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(gè)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(gè)池子中完成。一般由多個(gè)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)： 4 a) 工藝流程簡單，運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，基建費(fèi)用低（一個(gè) SBR 池扮演了多個(gè)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(jì)，大多數(shù)時(shí)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(shí)較為困難。 d)峰值需氧量高，整個(gè)系統(tǒng)氧的利用率低。 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(jì)算污水量設(shè)計(jì)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(shí)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(gè)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(jì)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(shí)具有去除 BOD 和脫氮除磷的功能。 5 SBR 工藝流程圖 設(shè)計(jì)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)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(dòng)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，則會影響后續(xù)處理設(shè)備的運(yùn)行。 A2/O 錯(cuò)誤 !未指定書簽。 池 : （ 1） 厭氧反應(yīng)器： 原污水與從沉淀池排出的含磷回流污泥同步進(jìn)入，本反應(yīng)器主要功能是釋放磷，同時(shí)部分有機(jī)物進(jìn)行氯化； （ 2） 缺氧反應(yīng)器： 首要功能是脫氮，硝態(tài)氮是通過內(nèi)循環(huán)由好養(yǎng)反應(yīng)器送來的，循環(huán)的混合液流量較大，一般為 2Q；； （ 3） 好氧反應(yīng)器： 即曝氣池，這一反映單元是多功能的，去除 BOD，硝化和吸收磷等均 6 在此進(jìn)行。流量為 2Q的混合液從這里回流到缺氧反應(yīng)器。 （ 4） 沉淀池： 功能是泥水分離，污泥一部分回流至厭氧反應(yīng)器，上清液作為處理水排放。 初沉池的出水送到厭氧 好氧池，為了最大效率地優(yōu)化生物脫氮除磷工藝， MBR 的設(shè)計(jì)結(jié)合了 A2/O 的間歇曝 氣工藝的優(yōu)勢，回流污泥從膜池回流至生化池前端，然后按一定的比例分別送至缺氧和間歇曝氣區(qū)。為了提高生物反硝化除磷效果，缺氧時(shí)設(shè)計(jì)成推流式，同時(shí)在缺氧池的第二階段中，含有聚磷菌的混合液與原污水完全混合，使聚磷菌能夠充分得到原污水中的有效碳源這種設(shè)計(jì)能夠強(qiáng)化生物脫氮除磷效果，因此 MBR 系統(tǒng)可以滿足出水要求并最大限度地降低化學(xué)藥劑和投加量和活性污泥的生成量。 加藥間： 通過加入硫酸銅和聚丙烯酰等絮凝劑將水中的微笑的懸浮粒子在反應(yīng)沉淀池中進(jìn)行絮凝沉淀從而實(shí)現(xiàn)泥水分離的效果。 反應(yīng)沉淀池： 在水進(jìn)入反應(yīng)沉淀 池之前，要向水中加入絮凝劑。常用的絮凝劑有明礬（十二水硫酸鋁鉀），十二水硫酸鋁鉀在溶于水后會和水反應(yīng)，生成氫氧化鋁，氫氧化鋁是一種絮狀沉淀，回旋浮在水中由于氫氧化鋁有較大的表面積，所以很容易吸附水中的懸浮雜質(zhì)，水中的懸浮雜質(zhì)被氫氧化鋁吸附后，其顆粒會有小變大，直至其所受重力大于其所受浮力之時(shí)，雜質(zhì)會與明礬一起沉淀下來。由明礬變成氫氧化鋁的過程是一個(gè)化學(xué)變化過程，但是氫氧化鋁吸附懸浮物質(zhì)的過程是一個(gè)物理變化過程。 不同沉淀池的優(yōu)缺點(diǎn)： 平流式 優(yōu)點(diǎn)： ； ； ，造價(jià)低； 缺點(diǎn)： ； ； ，機(jī)械設(shè)備和驅(qū)動(dòng)件都浸入水中，易銹蝕； 適用條件： ； 、中、小型污水處理廠。 豎流式 優(yōu)點(diǎn)： ，管理簡單； ； 7 缺點(diǎn)： ，施工困難； ； ，否則布水不均勻； 適用條件：適用于處理量不大的小型污水處理廠。 輻流式 優(yōu)點(diǎn)： ，運(yùn)行較好，管理簡單 備已有定型產(chǎn)品 缺點(diǎn)： ，對施工質(zhì)量要求高 適用條件： 、中型污水處理廠 曝氣生物濾池： 就是在生物濾池處理裝置中設(shè)置填料，通過人為供氧，使填料生長大量的微生物，是一種生物膜法處理工藝，工藝具有去除 SS、