【文章內(nèi)容簡介】 5 1 設(shè)計任務(wù)書 工程設(shè)計資料 （ 1）工程概況 某城市擬籌建城市污水處理廠，廢水量為 萬噸 /日。城市污水的主要污染物是 CODCr、 BOD SS、氮和磷等。 經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門批準(zhǔn)，污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB189182020）一級 B 標(biāo)準(zhǔn)。 （ 2）工程設(shè)計規(guī)模 1）設(shè)計水量 總水量： Q 總 =85000m3/d 2）進水水質(zhì) 進水水質(zhì)參考同類案例，具體進水水質(zhì)如表 1 所示。 表 1— 1 進水水質(zhì)（單 位： mg/L） 指標(biāo) CODCr BOD5 SS 氨氮 磷酸鹽（以 P 計） 數(shù)值 200 180 200 30 3）處理目標(biāo) 經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門審批，污水排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB189182020）一級 B 標(biāo)準(zhǔn)，具體出水水質(zhì)如表 2 所示。 表 1— 2 出水水質(zhì)（單位： mg/L） 指標(biāo) CODCr BOD5 SS 氨氮 磷酸鹽 數(shù)值 60 20 20 8 6 設(shè)計任務(wù) （ 1） 根據(jù)以上資料， 確定最佳處理工藝， 對該 污水處理工程 進行初步設(shè)計。 （ 2）設(shè)計范圍為污水處理工藝系統(tǒng)。 （ 3）完成污水處理各構(gòu)筑物的設(shè)計， 編寫設(shè)計說明 書和設(shè)計 計算書 （包括高程計算和構(gòu)筑物設(shè)計計算） 。 （ 4）完成設(shè)計圖紙。 基本要求 （ 1）設(shè)計者必須獨立思考，獨立完成全部設(shè)計。 （ 2）按時按質(zhì)完成設(shè)計任務(wù)要求。 （ 3）設(shè)計方案嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)環(huán)境保護的規(guī)定，污水處理后必須保證出水指標(biāo)均達到當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門核準(zhǔn)的污水排放標(biāo)準(zhǔn)。 （ 4）采用經(jīng)濟合理的處理工藝，保證處理效果，并節(jié)省投資和運行管理費用。 （ 5）設(shè)計新穎美觀、布局合理。 畢業(yè)設(shè)計圖紙內(nèi)容及張數(shù) （ 1） 污水處理廠平面布置圖， 1 張（ 3 號圖紙）； （ 2） 污水處理構(gòu)筑物高程布置圖， 1 張（ 3 號圖紙）。 7 2 設(shè)計說明書 城市污水來源、水量及水質(zhì)特點分析 城市污水來源 （ 1）生活污水 生活污水主要來自家庭。商業(yè)、機關(guān)、學(xué)校、醫(yī)院、城鎮(zhèn)公共設(shè)施及工廠的餐飲、衛(wèi)生間、浴室、洗衣房等，包括廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣排水、沐浴排水及其他排水等。生活污水的主要成分為纖維素、淀粉、糖類、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物質(zhì)，氮、磷、硫等無機鹽類及泥沙等雜質(zhì)，生活污水中還含有多種微生物及病原體。這些物質(zhì)按化學(xué)性質(zhì)來分，可分為無機物和有機物；按其物理性質(zhì)來分，可分 為不溶性物質(zhì)、膠體性物質(zhì)和溶解性物質(zhì)。生活污水的水質(zhì)一般較穩(wěn)定，濃度較低，也較容易通過生物化學(xué)方法進行處理。 （ 2）工業(yè)廢水 工業(yè)廢水主要是在工業(yè)生產(chǎn)過程中被生產(chǎn)原料、中間產(chǎn)品或成品等物料所污染的水。工業(yè)廢水中由于種類繁多，污染物成分及性質(zhì)隨生產(chǎn)過程而異，變化復(fù)雜。一般而言，工業(yè)廢水比較嚴(yán)重，往往含有有毒有害物質(zhì)，需局部處理達到要求后才能進入城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)，是城鎮(zhèn)污水有毒有害污染物的主要來源。 （ 3）初期雨水 初期雨水是雨雪降至地面形成的初期地表水徑流。初期雨水的水質(zhì)水量隨區(qū)域環(huán)境、季節(jié)和時間變化，成分比較復(fù) 雜。影響初期雨水被污染的主要因素有大氣質(zhì)量、氣候條件、地面及建筑物環(huán)境質(zhì)量等。 （ 4）城鎮(zhèn)污水 城鎮(zhèn)污水包括生活污水、工業(yè)廢水等，在合流制排水系統(tǒng)中包括雨水，在半分流制排水系統(tǒng)中包括初期雨水。城鎮(zhèn)污水成分性質(zhì)比較復(fù)雜，不僅各城鎮(zhèn)間不同，同一城市中的不同區(qū)域也有差異，需要進行全面細(xì)致的調(diào)查研究，才能確定其水質(zhì)成分及特點。 8 城市污水水量 污水水量還會與降雨有一定關(guān)系，不過現(xiàn)如今的城市管道系統(tǒng)絕大部分采用的是分流系統(tǒng)，即污水管道與雨水管道分開，這樣在很大程度上減少了降水對于污水處理廠的壓力，雨水 經(jīng)過收集后只需要經(jīng)過較少的處理就能到排放標(biāo)準(zhǔn)排入自然水體。 城市污水水質(zhì)特點 城市污水的水質(zhì)在主要方面具有生活污水的一切特征。但在不同的城市，因工業(yè)的規(guī)模和性質(zhì)不同，城市污水的水質(zhì)也受工業(yè)廢水和水量的影響而明顯變化。 城市污水中 90%以上是水，其余是固體物質(zhì)。水中普遍含有以下各種污染物： 懸浮物：一般為 200～ 500 毫克 /升，有時候可超過 1000 毫克 /升。其中無機和膠體顆粒容易吸附有機毒物、重金屬、農(nóng)藥、病原菌等，形成危害大的復(fù)合污染物。懸浮物可經(jīng)過混凝、沉淀、過濾等方法與水分離，形成污泥而 去除。 病原體：包括病菌、寄生蟲、病毒三類。常見的病菌是腸道傳染病菌，每升污水可達幾百萬個，可傳播霍亂、傷寒、腸胃炎、嬰兒腹瀉、痢疾等疾病。常見的寄生蟲有阿米巴、麥地那絲蟲、蛔蟲、鞭蟲、血吸蟲、肝吸蟲等，可造成各種寄生蟲病。病毒種類很多，僅人糞尿中就有百余種，常見的是腸道病毒、腺病毒、呼吸道病毒、傳染性肝炎病毒等。每升生活污水中病毒可達 50 萬到 7000 萬個。 需氧有機物：包括碳水化合物、蛋白質(zhì)、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯類等。其濃度常用五日生化需氧量 (BOD5)來表示。也可用總需氧量 (TOD)、總有機碳 (TOC)、化學(xué)需氧量 (COD)等指標(biāo)結(jié)合起來評價。常用 BOD5與 COD 的比例來反映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量隨時間變化曲線來反映生化降解的快慢。城市污水BOD5一般為每升 300～ 500 毫克，造紙、食品、纖維等工業(yè)廢水可高達每升數(shù)千毫克。 植物營養(yǎng)素：生活污水、食品工業(yè)廢水、城市地面徑流污水中都含有植物的營養(yǎng)物質(zhì)──氮和磷。城市污水中磷的含量原先每人每年不到 1 千克 ,近年來由于大量使用含磷洗滌劑，含量顯著增加。來自洗滌劑的磷占生活污水中磷含量的 30～75%，占地面徑流污水中磷含量的 17%左右。氮素 的主要來源是食品、化肥、焦化9 等工業(yè)的廢水，以及城市地面徑流和糞便。硝酸鹽、亞硝酸鹽、銨鹽、磷酸鹽和一些有機磷化合物都是植物營養(yǎng)素，能造成地面水體富營養(yǎng)化、海水赤潮和地下肥水。硝酸鹽含量過高的飲水有一定的毒性，能在腸胃中還原成亞硝酸鹽而引起腸原性青紫癥。亞硝酸鹽在人體內(nèi)與仲胺合成亞硝胺類物質(zhì)可能有致畸作用、致癌作用。 城市污水中除含以上四類普遍存在的污染物外，隨污染源的不同還可能含有多種無機污染物和有機污染物，如氟、砷、重金屬、酚、氰、有機氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴等。 污水處理方案的選擇 城市污水主要處理方法 城市污水處理廠的方案，要考慮有效去處 BOD5，又要適當(dāng)去除 N、 P 故可采用 SBR 法、氧化溝法或 A2O 法。 （ 1） SBR 法 SBR 法為序批式活性污泥法，它比連續(xù)流活性污泥法出現(xiàn)的更早，但由于當(dāng)時運行管理條件限制而被連續(xù)流系統(tǒng)所取代。隨著自動化控制水平的提高， SBR 法重新被人們重視，該工藝在國內(nèi)已廣泛應(yīng)用于屠宰、啤酒、化工、魚品加工、制藥等工業(yè)廢水和生活污水的處理。 SBR 法特點見表 3 表 2— 1 SBR 法特點 優(yōu)點 缺點 ? 同時脫氮除磷； ? 靜置沉淀可獲得低 SS 出水； ? 耐受水力沖擊負(fù)荷； ? 操作靈活性好，兼具二沉池功能 ? 同時脫氮除磷時操作復(fù)雜； ? 潷水設(shè)施的可靠性對出水水質(zhì)影響大； ? 設(shè)計過程復(fù)雜，池體容積大； ? 不適合 5 萬噸 /天以上污水量的處理； ? 維護要求高，運行對自動控制依賴性強 10 （ 2） 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，奧式 (Orbal)簡稱同心圓式，卡式 (Carrousel)簡稱循環(huán)折流式和三溝式氧化溝 (T 型氧化溝 )等。 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，再引進微孔曝氣，加大水深，能有效地提高氧的利用率 (提高 20%)和動力效率［達 ～ kgO2/(kWh)］。 氧化溝工藝的特點見表 4。 表 2— 2 氧化溝法特點 （ 3） A2O 法 城市生活含有大量的氮磷，由于氮磷的富集 會對天然水體造成富營養(yǎng)化，導(dǎo)致湖泊河流的藻類泛濫破壞生態(tài)環(huán)境及影響水生生物的生存和人類生活。故對城市污水提出脫氮除磷的要求。 利用生物處理法脫氮除磷，可獲得優(yōu)質(zhì)出水，是一種深度二級處理工藝。 污水在流經(jīng)厭氧、缺氧、好氧三個不同功能分區(qū)的過程中， 污水在厭氧區(qū) (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)達到除磷目的，同時污水進入缺氧區(qū)（ DO mg/L），由于兼氧脫氮菌的作用，利用水中 BOD 作為氫供給體 (有機碳源 )，將來自好氧池混合液中的硝酸鹽及亞硝酸鹽還原成氮 氣逸入大氣，達到脫氮的目的 [2]。 A2O 工藝的特點見表 5 優(yōu)點 缺點 ? 工藝流程簡單，運行管理方便； ? 耐受水力沖擊負(fù)荷； ? 污泥量少、性質(zhì)穩(wěn)定 ? 出水水質(zhì)較好 ? 溶解氧量難以控制； ? 污泥容易沉積； ? 脫氮除磷效果不顯著 11 表 2— 3 A/A/O 工藝特點 污水處理方案的選擇 本項目污水處理的特點為： （ 1）污水以有機污染物為主， BOD/COD=,可生化性比較好，重金及其他難以生物降解的有毒有害污染物一般不超標(biāo)。 （ 2）污水中主要污染物指標(biāo) BOD、 COD、 SS值為典型城市污水值。此外考慮到氨氮出水濃度排放要求比較高，因此需要采用能夠同時脫氮除磷降磷且效果較好的工藝。 （ 3） 從上述比較分析，可知 SBR 間歇運行，全賴電腦控制，對處理廠的管理人員素質(zhì)要求很高，變水位運行，電耗增大；而且除磷脫氮效果一般，所以不采用。對于本設(shè)計而言，工程規(guī)模較大，為大中型規(guī)模的污水處理廠。其主要污水來源為生活污水 ，污水生化性好，難降解污染物少，氧化溝的一些優(yōu)點得難以得到體現(xiàn)。而且，污水處理廠冬季氣溫低，若采用氧化溝工藝的話，設(shè)備檢修困難。 A2O 工藝雖然基建費用相對較高，但運行費用低，管理維護相對方便，出水水質(zhì)穩(wěn)定，脫氮除磷效果顯著，優(yōu)勢相對突出。 而再根據(jù)本 城市污水的特點： 其主要污水來源為生優(yōu)點 缺點 ? 工藝流程簡單，運行管理方便； ? 同時脫氮除磷； ? 污泥沉降性能好 ? 反硝化過程為硝化過程提供堿度； ? 反硝化過程同時去除有機物（ COD）； ? 厭、缺、好氧環(huán)境交替運行，絲狀菌不能大量繁，不會發(fā)生污泥膨脹； ? 厭、缺氧環(huán)境為系統(tǒng)節(jié)能，減少經(jīng)濟費用 ? 聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有機物； ? 回流污泥含有硝酸鹽進入?yún)捬鯀^(qū)，對除磷效果有影響； ? 脫氮受內(nèi)回流比影響； 12 活污水，污水生化性好，難降解污染物少，氧化溝的一些優(yōu)點難以得到體現(xiàn)。而且，污水處理廠冬季氣溫低，若采用氧化溝工藝的話，設(shè)備檢修困難。 A2O 工藝雖然基建費用相對較高，但運行費用低，管理維護相對方便，出水水質(zhì)穩(wěn)定，脫氮除磷效果顯著，優(yōu) 勢相對突出。 通過對各種工藝比選、城鎮(zhèn)污水自身的特點以及對投資費用，運行管理的考慮， 本工程設(shè)計決定采用 A2O 工藝 來處理城市污水 ， 具體的污水處理工藝流程圖 2— 1 如下： 圖 2— 1 城市生活污水處理工藝流程 粗格柵 進水 泵房 細(xì)格柵 沉砂池 初沉池 厭氧池 排放 貯泥池 加藥 缺氧池 好氧池 二沉池 消毒池 污泥濃縮脫水車間 泥餅外運 混合液回流 回流污泥 13 污水處理工藝原理及工程說明 處理規(guī)模： sLsmhmdmQKQ Z / 333m a x ???????? —sLsmhmdmQ 333_ ???? smhmdmKz/_m i n ????? 粗格柵 格柵是一組（或多組）相平行的金屬柵條與 框架組成，傾斜安裝在進水的渠道，或進水泵站集水井的進口處，用以截阻大塊的呈懸浮或漂浮狀態(tài)的固體污染物雜質(zhì)。 .因此為了避免其中的較粗大的懸浮物及雜質(zhì)，堵塞水泵和沉淀池的排泥管，影響后續(xù)處理構(gòu)筑物或設(shè)備的正常工作，首先設(shè)置格柵除去較大的懸浮物和顆粒。 設(shè)計參數(shù)： （ 1）水泵處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應(yīng)符合下列要求： 人工清除 25～ 40mm 機械清除 16～ 25mm 最大間隙 100mm （ 2）在大型污水處理廠或泵站前原大型格柵 (每日柵渣量大于 ),一般應(yīng) 采用機 械清渣； （ 3）格柵傾角一般用 45176。 ～ 75176。 ； （ 4）通過格柵的水頭損失一般采用 ～ ； （ 5）過柵流速一般采用 ～ ； （ 6）機械格柵不少于 2 臺，如為一臺時，應(yīng)設(shè)人工清除格柵備用 。 (7) 格柵前渠道內(nèi)的水流速速一般采用 ~。 (8)通過格柵的水頭損失，粗格柵一般為 ,細(xì)格柵一般為 ~。 14 運行參數(shù)： 設(shè)計流量 單臺設(shè)計流量 過柵流速 V2=柵前水深 h= 格柵