【文章內(nèi)容簡介】 全民族每位公民環(huán)保意識(shí)的提 高。我們不僅要達(dá)到經(jīng)濟(jì)6 發(fā)展了，生活水平提高了，還要做到經(jīng)濟(jì)與環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，生活的質(zhì)量不斷提高。為此我們要喚起民眾為 21 世紀(jì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，為人類健康的生存，為子孫后代留下優(yōu)質(zhì)的環(huán)境而努力完成自己的責(zé)任。 解放初期由于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)剛剛起步，當(dāng)時(shí)的污水污染程度很低，且提倡利用污水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉，特別是北方缺水地區(qū)將污水灌溉利用作為經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行推廣，如著名的沈撫灌渠等，所以全國僅有幾個(gè)城市建設(shè)了近十座污水處理廠（還包括 1921～ 1926 年間外國人興建 3 座污水處理廠），在處理工藝有的還是一級(jí)處理，處理的規(guī)模也很 小，每天只有幾千 m3，最大的也只有每天 5 萬 m3 左右，致使污水處理技術(shù)和管理水平處于較落后的狀態(tài)。 隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，人民生活水平的逐步提高，城市污水的萬分也隨之而變化，污染程度由低向高逐漸演變，一些發(fā)達(dá)的資本主義國家由于污水的污染，使人民身體健康受到威脅的沉痛教訓(xùn)（如，日本國骨疼病、水俁病的出現(xiàn)），引起人們的關(guān)注和我國政府的高度重視，建立了國家級(jí)環(huán)保組織（國務(wù)院環(huán)境保護(hù)辦公室），大學(xué)也陸續(xù)設(shè)置環(huán)境工程系或環(huán)境工程專業(yè)，國務(wù)院環(huán)保辦投資在天津興建污水處理試驗(yàn)廠（天津市紀(jì)莊子污水處理試驗(yàn)廠）， 70年代末 開始興建，處理規(guī)模：一級(jí)處理 ，二級(jí)處理 ，北京高碑店污水處理試驗(yàn)廠也先后運(yùn)行。國家和地方都為籌備建設(shè)國內(nèi)大型污水處理廠做前期工作，此刻天津市政府與建設(shè)部及有關(guān)部委率先決定建設(shè)天津市紀(jì)莊子污水處理廠，并于 1982 年破土動(dòng)工， 1984 年 4 月 28 日竣工投產(chǎn)運(yùn)行，處理規(guī)模 26 萬 m3/d。 國定 “ 七五 ” 、 “ 八五 ” 、 “ 九五 ” 科技攻關(guān)課題的建立，使我國污水處理的新技術(shù)、污泥處理的新技術(shù)、再生水回用的新技術(shù)都取得了可喜的科研成7 果，某些項(xiàng)目達(dá)到國際先進(jìn)水平。十一屆三中全會(huì)以來在鄧小平建設(shè)有中國特色的社會(huì)主義理論的指引下，隨著改革開放大好形勢(shì)的不斷深入，我國的污水 處理事業(yè)也得到了快速的發(fā)展。國外污水處理新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備被引進(jìn)到我國，在活性污泥工藝應(yīng)用的同時(shí)， AB 法、 A/O 法、 AA/O 法、 CASS 法、 SBR法、氧化溝法、穩(wěn)定塘法、土地處理法等也在污水處理廠的建設(shè)中得到應(yīng)用。由過去只具有去除有機(jī)物功能的污水處理工藝技術(shù)發(fā)展行業(yè)的市場(chǎng)。如格柵機(jī)、潛水泵、除砂裝置、刮泥機(jī)、曝氣器、鼓風(fēng)機(jī)、污泥泵、脫水機(jī)、沼氣發(fā)電機(jī)、沼氣鍋爐、污泥消化攪拌系統(tǒng)等大型設(shè)備。 由于建設(shè)大型城市污水處理廠的投資很大，我國的 建設(shè)資金有限，無法適應(yīng)水污染治理的需要。為此引進(jìn)國外資金建設(shè)污水處理廠成為建設(shè)資金的重要組成部分，從而也加快了我國城市污水處理廠的建設(shè)速度。一批大型的城市污 水處理廠利用國外貸款項(xiàng)目相繼建成投產(chǎn)。如：我國 20 世紀(jì)最大的污水處理規(guī)模為 60 萬 m3/d；天津東郊污水處理廠、成都三瓦窯污水處理廠、沈陽北部污水處理廠、鄭州王新莊污水處理廠處理規(guī)模均為 40 萬 m3/d。這些大型污水處理廠的建設(shè)標(biāo)志著我國污水處理事業(yè)的不斷壯大，標(biāo)志著污水處理技術(shù)在我國發(fā)展的成果，標(biāo)志著我國政府對(duì)污水處理事業(yè)的重視，也標(biāo)志著我國污水處理事業(yè) 發(fā)展到了一個(gè)嶄新的階段。 經(jīng)濟(jì)發(fā)展與水環(huán)境污染是成正比的，也就是說經(jīng)濟(jì)發(fā)展的速度越快，相應(yīng) 帶來的水環(huán)境污染就越嚴(yán)重。人民生活離不開水，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更離不開水，排出來的無論是生活污水還是工業(yè)廢水都會(huì)帶來不同程度的污染。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是需要資金投入的，保護(hù)環(huán)境不受污染。同樣也需要錢，當(dāng)資金有限的時(shí)候，就需要將經(jīng)濟(jì)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境這兩項(xiàng)硬指標(biāo)進(jìn)行有機(jī)的協(xié)調(diào)，不能造成顧些失彼或厚此薄彼的局面。若顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展失環(huán)境保護(hù)，就會(huì)產(chǎn)生環(huán)境嚴(yán)重受到污染，8 再投入相當(dāng)?shù)馁Y金也不會(huì)治理到原來的清潔環(huán)境。國外的反面教訓(xùn)警示了我們，日本的伊勢(shì) 灣受到沿海石化生產(chǎn)廢水的污染，使伊勢(shì)灣的水產(chǎn)品受到嚴(yán)重的損失，產(chǎn)生了不能食用的后果，雖經(jīng)多年的治理也難以恢復(fù)污染前的環(huán)境狀況。這也充分證明了經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)的密切關(guān)系。 在水和其他資源日漸短缺以及環(huán)境污染治理日益迫切的情況下，工業(yè)廢水處理的發(fā)展趨勢(shì)是：把水和污染物作為有用資源回收利用和實(shí)行閉路循環(huán)。這 可分為水和污染物綜合循環(huán)回用。水和污染物各自單獨(dú)循環(huán)回用。 設(shè)計(jì)原始資料 腐乳廢水主要來源于泡豆水、漿渣分離水、壓豆腐水、腌胚水和各種工藝容器的洗滌水、地面沖洗水、洗瓶水、殺菌后的熱水 (冷卻水 ) 等以及在生 產(chǎn)過程中發(fā)生破碎、跳蓋導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢等產(chǎn)生的廢水。廢水中不但含有大量水溶性非蛋白氮、水蘇糖、棉籽糖等寡聚糖以及水溶性維生素礦物質(zhì)等 ,而且還含有異黃酮等色素物質(zhì)，要是不經(jīng)過處理就直接排放的話將會(huì)造成水體嚴(yán)重污染。 進(jìn)水水量為： 4000m3/d； 進(jìn)水水質(zhì) 為： COD=7000mg/l,BOD5=4000mg/l,SS=2500mg/l, 水溫 20～ 30℃ , pH=4— 6； 出水水質(zhì)要求： COD≤ 200 mg/l， BOD5≤ 100mg/l,SS≤ 80mg/l, 色度≤ 40,pH=6— 9。 要求學(xué)生獨(dú)立繪制主要處理設(shè) 備構(gòu)筑物的平、剖面圖，共計(jì) 7張以上 A1圖紙的繪制，其中主要設(shè)備構(gòu)筑物圖需先畫草圖，經(jīng)審查合格后方可畫 CAD 圖。 設(shè)計(jì)目的及意義 進(jìn)入二十一世紀(jì)后，隨著人們的生活水平不斷提高，人們對(duì)生存環(huán)境的要9 求越來越高，但由于現(xiàn)代化工業(yè)的迅猛發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高，工業(yè)廢水、生活污水對(duì)水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境的污染愈來愈嚴(yán)重，并日益受到人們的關(guān)注。國內(nèi)、外對(duì)水環(huán)境保護(hù)與污水處理理論與技術(shù)已有較深的研究與應(yīng)用。工程設(shè)計(jì)的方法很多，應(yīng)用多種污水處理工藝配合中水處理方式在我國的利用很廣泛并有實(shí)際運(yùn)行的作用。學(xué)生通過所學(xué)的基本理論、基 本知識(shí)和基本技能，根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書所給的條件進(jìn)行文獻(xiàn)檢索資料查閱收集和工程設(shè)計(jì)，要提出污水處理方案并進(jìn)行技術(shù)和經(jīng)濟(jì)比較最終確定最佳方案，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，使用 CAD繪圖完成主要構(gòu)筑物的設(shè)計(jì)，并手工繪出部分構(gòu)筑物的平剖面詳圖，結(jié)合計(jì)算機(jī)軟件計(jì)算完成工程設(shè)計(jì)，給出工藝設(shè)備名稱。 本設(shè)計(jì)所要達(dá)到的目的是設(shè)計(jì)出一座經(jīng)處理后能夠達(dá)到國家所要求的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)的污水處理廠，此外該污水處理廠還要滿足以下要求： （ 1） 設(shè)計(jì)要結(jié)合該 腐乳廢水 的實(shí)際情況，經(jīng)濟(jì)合理工程造價(jià)不宜過高，節(jié)約用地； （ 2）工藝新穎，處理能力及處理效率高，運(yùn) 行費(fèi)用低； （ 3） 考慮到該廠未來的發(fā)展本設(shè)計(jì)的處理能力需有一定的預(yù)留空間。 本次設(shè)計(jì)的意義為： （ 1） 減輕了水污染程度，改善了水體環(huán)境； （ 2） 緩解了因水質(zhì)問題所造成的缺水問題； （ 3） 促進(jìn)了工農(nóng)業(yè)發(fā)展。 10 第二章 方案的比較與選擇 該腐乳廠主要生產(chǎn)腐乳、腐竹、辣椒醬產(chǎn)品。廢水主要來源于泡豆水、漿渣分離水、壓豆腐水、腌胚水和各種工藝容器的洗滌水、地面沖洗水、洗瓶水、殺菌后的熱水 冷卻水 等以及在生產(chǎn)過程中發(fā)生破碎、跳蓋導(dǎo)致產(chǎn)品報(bào)廢等產(chǎn)生的廢水。廢水含有大量水溶性非蛋白氮、水蘇糖、棉籽糖、水溶合性維生素礦物質(zhì)及異黃酮 等色素物質(zhì)。 此腐乳廢水具有水量大、有機(jī)污染物含量高、偏 酸性、總懸浮固體含量高等特點(diǎn)。 對(duì)比設(shè)計(jì)進(jìn)水水質(zhì)和處理出水水質(zhì)，可以發(fā)現(xiàn)本設(shè)計(jì)所要求的污染物處理去除很高，單憑單級(jí)厭氧工藝或單級(jí)好氧工藝均難達(dá)到所期望的處理效果，基于這一點(diǎn)本設(shè)計(jì)欲采用厭氧 — 好氧聯(lián)合處理工藝。 厭氧生物處理工藝的選定 常用的技術(shù)厭氧處理工藝有厭氧生物濾池 AF、厭氧流化床 AFB、升流式厭氧污泥床反應(yīng)器 UASB、 厭氧接觸法等高效厭氧反應(yīng)器，在這些厭氧反應(yīng)器中，主要具有如下特點(diǎn)：微生物不呈懸浮生長狀態(tài)，而是呈附著生長；有機(jī)容積負(fù)荷大大提高，水力 停留時(shí)間顯著縮短；首先應(yīng)用于高濃度有機(jī)工業(yè)廢水的處理，如食品工業(yè)廢水、酒精工業(yè)廢水、發(fā)酵工業(yè)廢水、造紙廢水、制藥工業(yè)廢水、屠宰廢水等；也有應(yīng)用于城市廢水的處理；與好氧生物處理工藝進(jìn)行串聯(lián)或組合，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫氮和除磷；并對(duì)含有難降解有機(jī)物的工業(yè)廢水具有較好的處理效果。 厭氧生物濾池是裝填有濾料的厭氧生物反應(yīng)器，在濾料的表面形成了以生物膜形態(tài)生長的微生物群體，在濾料的空隙中則截留了大量懸浮生長的厭氧微生物，廢水通過濾料層向上流動(dòng)或向下流動(dòng)時(shí)，廢水中的有機(jī)物被截留、吸附11 及分解轉(zhuǎn)化為甲烷和二氧化碳等。但反應(yīng)器內(nèi) 填料易發(fā)生堵塞現(xiàn)象， 因此 不合適處理有機(jī)濃度過高的廢水，且要求進(jìn)水 SS 濃度低，一般要求 SS200mg/l。盡管厭氧過濾器抗沖擊負(fù)荷能力大，處理效率亦高，但不適合本設(shè)計(jì)的進(jìn)水水質(zhì)（ SS 濃度較高）。 厭氧接觸法屬于傳統(tǒng)厭氧消化技術(shù)的發(fā)展。其最大的特點(diǎn)是污泥回流，由于增加了污泥回流，就使得消化池的 HRT 與 SRT 得以分離。它采用完全混合 式消化反應(yīng)器，適合于處理含懸浮固體很高的廢水，預(yù)處理要求低，需要設(shè)置池內(nèi)完全混合攪拌，池外還要設(shè)消化液沉淀池。其處理效率比傳統(tǒng)厭氧消化技術(shù)有提高，但中溫消化時(shí)容積負(fù)荷只有 — (),其水力停留時(shí)間仍然較長，要求的消化池容積大。另外在厭氧接觸法工藝中，還有一個(gè)問題就是污泥的沉淀，因?yàn)閰捬跷勰嗌弦话憧偸歉街行〉臍馀?，且由于污泥在二沉池中還具有活性，還會(huì)繼續(xù)產(chǎn)生沼氣，有可能導(dǎo)致已下沉的污泥上浮。本設(shè)計(jì)處理對(duì)象為較好生化處理的廢水。為提高處理效率，使污泥具有較好的沉降性，節(jié)省工程投資和占地，因此本設(shè)計(jì)不宜采用厭氧接觸法。 升流式厭氧污泥床反應(yīng)器 UASB，屬采用了滯留型厭氧生物技術(shù)，在底部有污泥床，依據(jù)進(jìn)水與污泥的高效接觸提供高的去除率，依靠頂部的三相分離器，進(jìn)行 氣、液、固分離，能使污泥維持在污泥床內(nèi)而很少流失。因而生物停留時(shí)間長，處理效率高，適合于處理較易生化降解， COD 和 SS 濃度均較高的廢水（一般要求進(jìn)水 SS 不大于 4000mg/l） 。常溫條件下，對(duì)于較易生物降解有機(jī)廢水，容積負(fù)荷達(dá) 4— 8kgCOD/()。 綜合以上分析，結(jié)合以往的類似工程實(shí)例及一些資料，本設(shè)計(jì)廢水厭氧處理裝置采用升流式厭氧污泥床反應(yīng)器 UASB。 12 好氧生物處理工藝的選定 污水好氧生物處理的主要去除對(duì)象是污水中溶解的和膠體狀態(tài)的有機(jī)污染物，通過微生物的代謝作用予以轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定，達(dá)到無害化。按照 污水好氧生物處理反映器中微生物的生長狀態(tài)，好氧生物處理還可以劃分為懸浮生長工藝和附著生長工藝。前者以活性污泥法為代表，包括氧化溝、 SBR 等變形工藝，微生物在曝氣池內(nèi)以呈懸浮狀態(tài)的活性污泥的形式存在；而后者則以生物膜法為代表，包括生物濾池、接觸氧化池、生物轉(zhuǎn)盤等，微生物以膜狀固著在某種載體的表面上。 通過查閱資料及參考類似工程實(shí)例，結(jié)合本設(shè)計(jì)具體情況最終選用 SBR 法作為本設(shè)計(jì)的好氧處理方法。 SBR( Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process )是一種好 氧微生物污水處理技術(shù) ,是連續(xù)進(jìn)水、間歇排水的周期循環(huán)間歇曝氣系統(tǒng)。該工藝集調(diào)節(jié)、初沉、曝氣、二沉、生物脫氮等過程于一池 ,按不同的時(shí)間順序進(jìn)行各種目的不同的操作 ,全部過程都在一個(gè)池體內(nèi)周而復(fù)始地進(jìn)行 ,工藝流程簡潔 ,布局緊湊合理 ,是一種先進(jìn)的污水處理系統(tǒng)。該技術(shù)適用于處理市政生活污水和中低濃度有機(jī)工業(yè)廢水 ,能有效地去除廢水中 BOD5和懸浮固體 (SS),將廢水中的氮化合物轉(zhuǎn)成硝酸鹽 ,進(jìn)而轉(zhuǎn)成氨氣 ,使出水的氨氮 (NH3N) 含 量 大 大 降 低 。 與 之 相 比 較 , 傳 統(tǒng) 的 連 續(xù) 流 水 處 理 系 統(tǒng)CFS( Continuous Flow System )是在空間上設(shè)置不同的設(shè)施而在同一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行各種操作。該工藝將調(diào)節(jié)、初沉、曝氣、二沉、生物脫氮等過程設(shè)于多個(gè)池內(nèi)進(jìn)行 ,限制了反應(yīng)器的功能 ,擴(kuò)大了使用空間和占地面積 ,使運(yùn)行速度遲緩 ,空間和地面的有效利用率降低 ,不適應(yīng)于大中城市工業(yè)廢水、生活污水和其它多種復(fù)雜環(huán)境中各種廢水處理的需要。 13 工藝流程的確定 根據(jù)廢水性質(zhì)，我們采用了三個(gè)處理單元去除污染物：第一單元采用格柵脫渣，去除廢水中粗顆粒的懸浮物；第二單元采用 調(diào)節(jié)沉淀池 ，提高廢水的可 生化性，同時(shí)沉淀去除懸浮物。第三單元采用厭氧、好氧生化處理，徹底降 解有機(jī)物。厭氧采用上流式厭氧流化床反應(yīng)器（ UASB），好氧采用間歇式活性污泥反應(yīng)池（ SBR），整個(gè)處理系統(tǒng)耐沖擊負(fù)荷能力強(qiáng)。按照此設(shè)計(jì)的工藝流程能使出水水質(zhì)能達(dá)到國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)（ GB8978— 1996）中的二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。工藝流程圖： 泥餅 調(diào)節(jié)池 配水井 USAB 配水井 SBR 鼓風(fēng)機(jī) 集泥井 污泥泵 濃縮池 脫水間 格柵與 泵房 壓濾液 進(jìn)水 上清液 出水 14 第三章 設(shè)計(jì)計(jì)算 格柵計(jì)算 設(shè)計(jì)說明 格柵設(shè)計(jì)參數(shù)及其規(guī)定如下： （ 1）水泵前格柵柵條間隙，應(yīng)根據(jù)水泵要求確定。 （ 2）污水處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應(yīng)符合：①人工清除 25～ 40mm；②機(jī)械清除 16～ 25mm；③最大間隙 40mm。 污水處理廠亦可設(shè)計(jì)置粗細(xì)兩道格柵，粗格柵柵條間隙 50～ 150mm。 （ 3）如水泵前格柵間隙不大于 25mm,污水處理系統(tǒng)前可不再設(shè)置格柵。 （ 4）柵渣量與地區(qū)的特點(diǎn)、格柵的間隙大小、污水流量以及下水道系統(tǒng)的類型等因素有關(guān)。在無當(dāng)?shù)剡\(yùn)行資料時(shí)，可采用