【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開 題 報(bào) 告 題目：120000m3/d城市污水處理廠設(shè)計(jì) 完成期限： 2014年2月1日至 2014年6月1日 學(xué)院名稱 環(huán)境工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 環(huán)境11002 一、課題本次設(shè)計(jì)的課題為日處理污水量為120000m3/d城市污水處理廠的設(shè)計(jì)。處理城鎮(zhèn)污水水質(zhì)為：CODCr：300mg/L ，BOD5 ：140mg/L ， SS：200mg/L ， NH4+N：25mg/L，TP ：4mg/L.要求達(dá)到的出水水質(zhì)：CODCr 163。60mg/L，BOD5 163。20mg/LSS 163。20mg/L，NH4+N 163。15mg/L，TP 163。 。 國內(nèi)外的城市污水處理水平 1．關(guān)于活性污泥法 當(dāng)前流行的污水處理工藝有：AB法、SBR法、氧化溝法、普通曝氣法、A/A/O法、A/O法等，這幾種工藝都是從活性污泥法派生出來的，且各有其特點(diǎn)。①AB法(Adsorption—Biooxidation)該法由德國Bohuke教授首先開發(fā)。該工藝對曝氣池按高、低負(fù)荷分二級(jí)供氧，A級(jí)負(fù)荷高，曝氣時(shí)間短，產(chǎn)生污泥量大，(kgMLSSd)以上，池容積負(fù)荷6kgBOD/(m3d)以上；B級(jí)負(fù)荷低，污泥齡較長。A級(jí)與B級(jí)間設(shè)中間沉淀池。二級(jí)池子F/M(污染物量與微生物量之比)不同，形成不同的微生物群體。AB法盡管有節(jié)能的優(yōu)點(diǎn)，但不適合低濃度水質(zhì)，A級(jí)和B級(jí)亦可分期建設(shè)。②SBR法(SequencingBatchReactor)SBR法早在20世紀(jì)初已開發(fā)，由于人工管理繁瑣未予推廣。此法集進(jìn)水、曝氣、沉淀、出水在一座池子中完成，常由四個(gè)或三個(gè)池子構(gòu)成一組，輪流運(yùn)轉(zhuǎn)，一池一池地間歇運(yùn)行，故稱序批式活性污泥法?，F(xiàn)在又開發(fā)出一些連續(xù)進(jìn)水連續(xù)出水的改良性SBR工藝，如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。這種一體化工藝的特點(diǎn)是工藝簡單，由于只有一個(gè)反應(yīng)池，不需二沉池、回流污泥及設(shè)備，一般情況下不設(shè)調(diào)節(jié)池，多數(shù)情況下可省去初沉池，故節(jié)省占地和投資，耐沖擊負(fù)荷且運(yùn)行方式靈活，可以從時(shí)間上安排曝氣、缺氧和厭氧的不同狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)除磷脫氮的目的。但因每個(gè)池子都需要設(shè)曝氣和輸配水系統(tǒng)，采用潷水器及控制系統(tǒng)，間歇排水水頭損失大，池容的利用率不理想，因此，一般來說并不太適用于大規(guī)模的城市污水處理廠③A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)由于對城市污水處理的出水有去除氮和磷的要求，故國內(nèi)10年前開發(fā)此厭氧—缺氧—好氧組成的工藝。利用生物處理法脫氮除磷，可獲得優(yōu)質(zhì)出水，是一種深度二級(jí)處理工藝。A/A/O法的可同步除磷脫氮機(jī)制由兩部分組成：一是除磷，污水中的磷在厭氧狀態(tài)下(DO)，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)。二是脫氮，缺氧段要控制DOmg/L，由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中BOD作為氫供給體(有機(jī)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?dú)庖萑氪髿?，達(dá)到脫氮的目的。為有效脫氮除磷，對一般的城市污水，COD/～(完全脫氮COD/TKN)，BOD/～，COD/TP為30～60，BOD/TP為16～40(一般應(yīng)＞20)。若降低污泥濃度、壓縮污泥齡、控制硝化，以去除磷、BOD5和COD為主，則可用A/O工藝。有的城市污水處理的出水不排入湖泊，利用大水體深水排放或灌溉農(nóng)田，可將脫氮除磷放在下一步改擴(kuò)建時(shí)考慮，以節(jié)省近期投資。④普通曝氣法及其變法。本工藝出現(xiàn)最早，有較強(qiáng)的生命力。普曝法處理效果好經(jīng)驗(yàn)多可適應(yīng)大的污水量，對于大廠可集中建污泥消化池，所產(chǎn)生沼氣可作能源利用。傳統(tǒng)普曝法的不足之處是只能作為常規(guī)二級(jí)處理，不具備脫氮除磷功能。近幾年在工程實(shí)踐中，通過降低普通曝氣池容積負(fù)荷，可以達(dá)到脫氮的目的；在普曝池前設(shè)置厭氧區(qū)，可以除磷，亦可用化學(xué)法除磷。采用普通曝氣法去除BOD5，在池型上有多種形式，工程上稱為普通曝氣法的變法亦可統(tǒng)稱為普通曝氣法。 ⑤氧化溝法本工藝50年代初期發(fā)展形成，因其構(gòu)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(dāng)前可謂熱門工藝。氧化溝在應(yīng)用中發(fā)展為多種形式，比較有代表性的有：帕式(Passveer)簡稱單溝式，表面曝氣采用轉(zhuǎn)刷曝氣，～，～(kWh)。奧式(Orbal)簡稱同心圓式，應(yīng)用上多為橢圓形的三環(huán)道組成，三個(gè)環(huán)道用不同的DO(如外環(huán)為0，中環(huán)為1，內(nèi)環(huán)為2)，有利于脫氮除磷。采用轉(zhuǎn)碟曝氣，～，動(dòng)力效率與轉(zhuǎn)刷接近，現(xiàn)已在山東濰坊、北京黃村和合肥王小郢的城市污水處理廠應(yīng)用。若能將氧化溝進(jìn)水設(shè)計(jì)成多種方式，能有效地抵抗暴雨流量的沖擊，對一些合流制排水系統(tǒng)的城市污水處理尤為適用?？ㄊ?Carrousel)簡稱循環(huán)折流式，采用倒傘形葉輪曝氣，從工藝運(yùn)行來看，但污泥易于沉積，其原因是供氧與流速有矛盾。三溝式氧化溝(T型氧化溝)，此種型式由三池組成，中間作曝氣池，左右兩池兼作沉淀池和曝氣池。T型氧化溝構(gòu)造簡單，處理效果不錯(cuò)，但其采用轉(zhuǎn)刷曝氣，水深淺，占地面積大，復(fù)雜的控制儀表增加了運(yùn)行管理的難度。不設(shè)厭氧池，不具備除磷功能。氧化溝一般不設(shè)初沉池，負(fù)荷低，耐沖擊，污泥少。建設(shè)費(fèi)用及電耗視采用的溝型而變，如在轉(zhuǎn)碟和轉(zhuǎn)刷曝氣形式中，再引進(jìn)微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利用率(提高20%)和動(dòng)力效率［～kgO2/(kWh)］。2． 關(guān)于曝氣生物濾池曝氣生物濾池實(shí)質(zhì)上是常說的生物接觸氧化池，相當(dāng)于在曝氣池中添加供微生物棲附的填(濾)料，在填料下鼓氣，是具有活性污泥特點(diǎn)的生物膜法。曝氣生物濾池(BAF)70年代末起源于歐洲大陸，已發(fā)展為法、英等國設(shè)備制造公司的技術(shù)和設(shè)備產(chǎn)品。由于選用的填料不同，以及是否有脫氮要求，設(shè)計(jì)的工藝參數(shù)是不同的，如要求處理出水BODSS＜20mg/L，去除BOD5達(dá)90%以上的工藝，～kgBOD5/(m3d)，水力停留時(shí)間1～2h；以硝化(90%以上)為主的工藝，～(m3d)，水力停留時(shí)間2～3h。一般認(rèn)為，生物膜法處理城市污水，在國內(nèi)尚需積累經(jīng)驗(yàn)，處理規(guī)模不宜過大，約5104m3/d左右為宜。國外(主要在歐洲)處理水量有達(dá)到36104m3/d的，這與其填料材質(zhì)、自控手段和先進(jìn)的反沖洗裝置有關(guān)，也與其有長期積累的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)有關(guān)。3.生物處理法的新進(jìn)展生物處理法是目前研究得較多、新技術(shù)層出不窮的方法，無論是好氧生物處理技術(shù)，還是厭氧生物處理技術(shù)都引起了研究人員的極大興趣。因?yàn)橛蒙锓ɡ玫氖俏⑸锏男玛惔x作用，以污染物質(zhì)為食料，將其代謝成諸如COH2O、NHSO2等穩(wěn)定的小分子，它的二次污染小，對處理生活污水及與之性質(zhì)相近的有機(jī)污水有其獨(dú)特的優(yōu)勢。生物處理法自從問世以來，其技術(shù)已獲得了極大的發(fā)展，隨著人們生活水平的日益提高，生活污水中的成也日益復(fù)雜，因此用生物處理方法的目的也從以前能處理降解蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化合物等一類物質(zhì)增加到也能處理合成洗滌劑、脫氮、脫磷及其它一些難降解的復(fù)雜有機(jī)物。這也就必然要求人們改革工藝，過去由于厭氧生物處理的效率不盡人意，處理時(shí)間也較慢，所以未引起人們的重視，僅僅用來處理污泥或高濃度有機(jī)污水的預(yù)處理，但現(xiàn)在由于能源緊張，厭氧生物處理由于能產(chǎn)生能源物質(zhì)—甲烷而越來越引起人們的青睞，由此也出現(xiàn)了許多新的工藝。(1)活性污泥法的新發(fā)展到目前為止，對活性污泥法在運(yùn)行方式上還沒有大的突破，往往所作的是一些局部的改進(jìn)，但在曝氣方式上確取得了較大的成果，如純氧曝氣、深井曝氣、射流曝氣，采用微氣泡擴(kuò)散器等，這些都增大了氧轉(zhuǎn)移率、提高了氧的利用率使曝氣池中氧的濃度增加?；钚晕勰喾ǖ牧硪粋€(gè)發(fā)展趨勢就是朝多功能方向發(fā)展，采用的方法有：培養(yǎng)馴化專用細(xì)菌，使活性污泥處理對象不局限于生活污水，還可以處理如酚一類難降解的有毒有機(jī)物，甚至馴化可以處理象氰一類有劇毒的無機(jī)物；把活性污泥與其它處理方法結(jié)合起來，如活性炭—活性污泥法，它實(shí)際上是一種以活性污泥法形式的活性炭吸附、生物氧化法的綜合處理法；固定活性污泥法是提供微生物附著的表面，如合成纖維、塑料、細(xì)沙、粘土焦炭等，使曝氣池同時(shí)存在附著相和懸浮相的生物；這些都提高了活性污泥的凈化效率，提高了抗有毒物質(zhì)等沖擊負(fù)荷的能力，還具有脫色、脫氮、削減泡沫的效果，國外已用于合成纖維、化工印染、煉油、煉焦等工業(yè)生產(chǎn)的污水處理；活性污泥法與厭氧工藝結(jié)合來脫氮、脫磷等，最典型的工藝是AO(anaerobicoxic)流程?；钚晕勰喾ㄟ€可和化學(xué)法結(jié)合，提高凈化多氯聯(lián)苯、有機(jī)磷的去除效果。(2)生物膜處理法的新進(jìn)展生物膜法最早出現(xiàn)的工藝是1893年在英國出現(xiàn)的將污水噴撒在粗濾料上而得以凈化的普通生物濾池，它是最早出現(xiàn)而至今仍在不斷改進(jìn)和發(fā)展的人工生物處理設(shè)備。在它的基礎(chǔ)上，出現(xiàn)了高負(fù)荷生物濾池、塔式生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤和生物接觸氧化等。近二三十年來，又出現(xiàn)了一些新型的生物膜法處理技術(shù)，如生物流化床，它是以砂、焦炭、活性炭等顆粒材料作為載體，其載體表面附著生長著生物膜，充氧后的污水以一定流速自下而上流動(dòng)使載處于流化狀態(tài)，載體上的生物膜可以充分地和污水接觸，使凈化效率提高，它的工藝有空氣流床、純氧流動(dòng)床、三相流化床和厭氧兼型流化床工藝等。活性生物濾池是將生物濾池、曝氣池及二沉池結(jié)合為一體的新型污水處理工藝，它的特點(diǎn)是將生物濾池的部分出水回流匯同二沉池的回流污泥一起進(jìn)入生物濾池，用活性生物濾池處理生活污水和食品加工廢水的試驗(yàn)結(jié)果表明：該系統(tǒng)具有處理效果好、效率高、BOD容積負(fù)荷大、不發(fā)生污泥膨脹和耐沖擊負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)。另外還有空氣驅(qū)動(dòng)的生物轉(zhuǎn)盤、生物轉(zhuǎn)盤和曝氣池相結(jié)合、藻類轉(zhuǎn)盤等。由于生物膜法的生態(tài)環(huán)境與活性污泥法的不同，生物膜法生態(tài)系統(tǒng)中可以生長藻類、后生動(dòng)物等，甚至可以生長硝化菌及反硝化菌等，因此可以用來脫氮等。(3)厭氧生物處理法的新發(fā)展厭氧生物處理法也有一百多年的歷史，它是利用厭氧微生物在無氧的條件下對有機(jī)物進(jìn)行分解的技術(shù)。由于處理效率低、速度慢、且甲烷菌對環(huán)境要求嚴(yán)格不易控制等缺點(diǎn)，厭氧生物處理法長期以來一般僅用于污泥處理，它的主要工藝是化糞池、消化池等。但是由于近年來能源危機(jī)及環(huán)境污染加重，厭氧生物處理由于其產(chǎn)物具有能源物質(zhì)而得到人們的重視，一大批新的厭氧生物處理法技術(shù)相繼誕生，為了提高厭氧微生物的濃度，有使厭氧微生物附著在載體表面的厭氧生物膜處理方法如厭氧生物濾池、厭氧轉(zhuǎn)盤、厭氧膨脹床、厭氧接觸氧化、厭氧檔板反應(yīng)器、厭氧流化床法，以及象上流式厭氧污泥床反應(yīng)器(UASB)依靠微生物之間凝聚造粒而形成的自己固定法方法。還有人為地固定微生物包埋固定化法，它是人為地把增殖速度緩慢的厭氧微生物高濃度地保持在處理系統(tǒng)中，提高處理速度、縮小處理設(shè)備并可用于處理低濃度的有機(jī)污水。如日本本田等人1988年采用包埋固定厭氧微生物處理TOC為150mg246。L的人工配水，TOC的去除率可達(dá)95%以上。在厭氧處理中，甲烷的增殖速度慢成為產(chǎn)氣的決定步驟，因此為了保持甲烷發(fā)酵中高濃度的微生物，出現(xiàn)了利用膜的固液分離法，如柏分等人1988年利用超濾膜(UF)進(jìn)行甲烷發(fā)酵試驗(yàn)，結(jié)果表明：提高了反應(yīng)器內(nèi)甲烷的濃度，TOC的容積負(fù)荷為2g246。L日，%以上。厭氧生物處理法目前的發(fā)展趨勢是和其它生物處理方法聯(lián)用，如厭氧—好氧復(fù)合工藝等，具有節(jié)約投資、節(jié)省能源、污泥產(chǎn)量少、出水水質(zhì)好等一系列優(yōu)點(diǎn)。厭氧生物處理法正朝著能處理低濃度有機(jī)污水，能夠脫磷脫氮且運(yùn)行維護(hù)方便經(jīng)濟(jì)等方面發(fā)展。4．活性污泥工藝的發(fā)展趨勢通過幾十年的研究與實(shí)踐，活性污泥工藝已經(jīng)成為一種比較完善的工藝。在池形、運(yùn)行方式、曝氣方式、載體等方面已經(jīng)很難有較大的發(fā)展。用常規(guī)手段也已經(jīng)很難在生物學(xué)方面有所突破。有學(xué)者認(rèn)為該工藝未來兩個(gè)大方向是膜分離技術(shù)和分子生物學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。(1)膜分離技術(shù)的應(yīng)用用膜分離代替沉淀進(jìn)行泥水分離，可帶來活性污泥工藝的以下變化：①不再存在污泥膨脹問題。在調(diào)控活性污泥系統(tǒng)時(shí)，不必再考慮污泥的沉降性能問題，從而使工藝控制大大簡化；②曝氣池的污泥濃度將大大提高(ＭＬＳＳ可以大于20000ｍｇ/Ｌ)從而使系統(tǒng)可在超大泥齡、超低負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)行，充分滿足去除各種污染物質(zhì)的需要；③在同樣的處理要求下，可使曝氣池容積大大減小，節(jié)省處理廠的占地面積；④污泥濃度的提高，將要求較高的曝氣速率，因而純氧曝氣將隨著膜分離而被大量采用。雖然膜分離目前還存在易堵塞等方面的問題，但這些問題正逐步得到解決。(2)分子生物技術(shù)的應(yīng)用目前分子生物技術(shù)已開始應(yīng)用于污水處理領(lǐng)域。為搞清聚磷菌除磷的生化機(jī)理，已開始用分子診斷技術(shù)獲取聚磷菌的遺傳信息。現(xiàn)在從活性污泥中已發(fā)現(xiàn)的30多種絲狀菌中，只有4種準(zhǔn)確命名及生物分類學(xué)定位，因?yàn)檫@些絲狀菌大部分無法進(jìn)行分離純培養(yǎng)。目前正用分子診斷技術(shù)進(jìn)行這些絲狀菌的生物學(xué)定位，以進(jìn)一步準(zhǔn)確了解其特性。分子診斷技術(shù)的大量應(yīng)用，活性污泥微生物基因庫的建立，在此基礎(chǔ)上用基因技術(shù)培育具有高效活性的污泥菌種，進(jìn)一步提高處理效果，是未來發(fā)展的方向。三、本次設(shè)計(jì)工藝流程的選擇及分析本項(xiàng)目污水處理的特點(diǎn)：（1）本次設(shè)計(jì)主要處理城鎮(zhèn)生活污水，污水以有機(jī)污染物為主，BOD/COD= 可生化性好；（2）重金屬及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標(biāo)；（3）污水中主要污染物指標(biāo)BOD、COD、SS都值都比較低。針對以上特點(diǎn)，以及出水要求，現(xiàn)有城鎮(zhèn)污水處理技術(shù)的特點(diǎn)，以采用生化處理最為經(jīng)濟(jì)。由于氮磷超標(biāo)，處理工藝尚用硝化除磷。污水處理廠既要求有效地去除BOD5，有要求對污水中的氮、磷進(jìn)行適當(dāng)處理，防止神仙溝的富營養(yǎng)