【文章內容簡介】 全民族每位公民環(huán)保意識的提 高。我們不僅要達到經濟6 發(fā)展了，生活水平提高了，還要做到經濟與環(huán)境保護協(xié)調發(fā)展，生活的質量不斷提高。為此我們要喚起民眾為 21 世紀可持續(xù)發(fā)展目標的實現(xiàn)，為人類健康的生存，為子孫后代留下優(yōu)質的環(huán)境而努力完成自己的責任。 解放初期由于工農業(yè)生產剛剛起步，當時的污水污染程度很低，且提倡利用污水進行農業(yè)灌溉，特別是北方缺水地區(qū)將污水灌溉利用作為經驗進行推廣，如著名的沈撫灌渠等，所以全國僅有幾個城市建設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，致使污水處理技術和管理水平處于較落后的狀態(tài)。 隨著工農業(yè)生產的不斷發(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（如，日本國骨疼病、水俁病的出現(xiàn)），引起人們的關注和我國政府的高度重視，建立了國家級環(huán)保組織（國務院環(huán)境保護辦公室），大學也陸續(xù)設置環(huán)境工程系或環(huán)境工程專業(yè)，國務院環(huán)保辦投資在天津興建污水處理試驗廠（天津市紀莊子污水處理試驗廠）， 70年代末 開始興建，處理規(guī)模：一級處理 ，二級處理 ，北京高碑店污水處理試驗廠也先后運行。國家和地方都為籌備建設國內大型污水處理廠做前期工作，此刻天津市政府與建設部及有關部委率先決定建設天津市紀莊子污水處理廠，并于 1982 年破土動工， 1984 年 4 月 28 日竣工投產運行，處理規(guī)模 26 萬 m3/d。 國定 “ 七五 ” 、 “ 八五 ” 、 “ 九五 ” 科技攻關課題的建立，使我國污水處理的新技術、污泥處理的新技術、再生水回用的新技術都取得了可喜的科研成7 果，某些項目達到國際先進水平。十一屆三中全會以來在鄧小平建設有中國特色的社會主義理論的指引下，隨著改革開放大好形勢的不斷深入，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、新工藝、新設備被引進到我國，在活性污泥工藝應用的同時， 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中得到應用。由過去只具有去除有機物功能的污水處理工藝技術發(fā)展行業(yè)的市場。如格柵機、潛水泵、除砂裝置、刮泥機、曝氣器、鼓風機、污泥泵、脫水機、沼氣發(fā)電機、沼氣鍋爐、污泥消化攪拌系統(tǒng)等大型設備。 由于建設大型城市污水處理廠的投資很大，我國的 建設資金有限，無法適應水污染治理的需要。為此引進國外資金建設污水處理廠成為建設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速度。一批大型的城市污 水處理廠利用國外貸款項目相繼建成投產。如：我國 20 世紀最大的污水處理規(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標志著我國污水處理事業(yè)的不斷壯大，標志著污水處理技術在我國發(fā)展的成果，標志著我國政府對污水處理事業(yè)的重視，也標志著我國污水處理事業(yè) 發(fā)展到了一個嶄新的階段。 經濟發(fā)展與水環(huán)境污染是成正比的，也就是說經濟發(fā)展的速度越快，相應 帶來的水環(huán)境污染就越嚴重。人民生活離不開水，工農業(yè)生產更離不開水，排出來的無論是生活污水還是工業(yè)廢水都會帶來不同程度的污染。經濟的發(fā)展是需要資金投入的，保護環(huán)境不受污染。同樣也需要錢，當資金有限的時候，就需要將經濟發(fā)展和保護環(huán)境這兩項硬指標進行有機的協(xié)調，不能造成顧些失彼或厚此薄彼的局面。若顧經濟發(fā)展失環(huán)境保護，就會產生環(huán)境嚴重受到污染，8 再投入相當?shù)馁Y金也不會治理到原來的清潔環(huán)境。國外的反面教訓警示了我們，日本的伊勢 灣受到沿海石化生產廢水的污染，使伊勢灣的水產品受到嚴重的損失，產生了不能食用的后果，雖經多年的治理也難以恢復污染前的環(huán)境狀況。這也充分證明了經濟發(fā)展與環(huán)境保護的密切關系。 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)展趨勢是：把水和污染物作為有用資源回收利用和實行閉路循環(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循環(huán)回用。 設計原始資料 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 產過程中發(fā)生破碎、跳蓋導致產品報廢等產生的廢水。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等 ,而且還含有異黃酮等色素物質，要是不經過處理就直接排放的話將會造成水體嚴重污染。 進水水量為： 4000m3/d； 進水水質 為： COD=7000mg/l,BOD5=4000mg/l,SS=2500mg/l, 水溫 20～ 30℃ , pH=4— 6； 出水水質要求： COD≤ 200 mg/l， BOD5≤ 100mg/l,SS≤ 80mg/l, 色度≤ 40,pH=6— 9。 要求學生獨立繪制主要處理設 備構筑物的平、剖面圖，共計 7張以上 A1圖紙的繪制，其中主要設備構筑物圖需先畫草圖，經審查合格后方可畫 CAD 圖。 設計目的及意義 進入二十一世紀后，隨著人們的生活水平不斷提高，人們對生存環(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)展和人們生活質量的提高，工業(yè)廢水、生活污水對水環(huán)境及生態(tài)環(huán)境的污染愈來愈嚴重，并日益受到人們的關注。國內、外對水環(huán)境保護與污水處理理論與技術已有較深的研究與應用。工程設計的方法很多，應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際運行的作用。學生通過所學的基本理論、基 本知識和基本技能，根據(jù)畢業(yè)設計任務書所給的條件進行文獻檢索資料查閱收集和工程設計，要提出污水處理方案并進行技術和經濟比較最終確定最佳方案，進行設計計算，使用 CAD繪圖完成主要構筑物的設計，并手工繪出部分構筑物的平剖面詳圖，結合計算機軟件計算完成工程設計，給出工藝設備名稱。 本設計所要達到的目的是設計出一座經處理后能夠達到國家所要求的二級排放標準的污水處理廠，此外該污水處理廠還要滿足以下要求： （ 1） 設計要結合該 腐乳廢水 的實際情況，經濟合理工程造價不宜過高，節(jié)約用地； （ 2）工藝新穎，處理能力及處理效率高，運 行費用低； （ 3） 考慮到該廠未來的發(fā)展本設計的處理能力需有一定的預留空間。 本次設計的意義為： （ 1） 減輕了水污染程度，改善了水體環(huán)境； （ 2） 緩解了因水質問題所造成的缺水問題； （ 3） 促進了工農業(yè)發(fā)展。 10 第二章 方案的比較與選擇 該腐乳廠主要生產腐乳、腐竹、辣椒醬產品。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 等以及在生產過程中發(fā)生破碎、跳蓋導致產品報廢等產生的廢水。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及異黃酮 等色素物質。 此腐乳廢水具有水量大、有機污染物含量高、偏 酸性、總懸浮固體含量高等特點。 對比設計進水水質和處理出水水質，可以發(fā)現(xiàn)本設計所要求的污染物處理去除很高，單憑單級厭氧工藝或單級好氧工藝均難達到所期望的處理效果，基于這一點本設計欲采用厭氧 — 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器 UASB、 厭氧接觸法等高效厭氧反應器，在這些厭氧反應器中，主要具有如下特點：微生物不呈懸浮生長狀態(tài)，而是呈附著生長；有機容積負荷大大提高，水力 停留時間顯著縮短；首先應用于高濃度有機工業(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；也有應用于城市廢水的處理；與好氧生物處理工藝進行串聯(lián)或組合，還可以同時實現(xiàn)脫氮和除磷；并對含有難降解有機物的工業(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或向下流動時，廢水中的有機物被截留、吸附11 及分解轉化為甲烷和二氧化碳等。但反應器內 填料易發(fā)生堵塞現(xiàn)象， 因此 不合適處理有機濃度過高的廢水，且要求進水 SS 濃度低，一般要求 SS200mg/l。盡管厭氧過濾器抗沖擊負荷能力大，處理效率亦高，但不適合本設計的進水水質（ SS 濃度較高）。 厭氧接觸法屬于傳統(tǒng)厭氧消化技術的發(fā)展。其最大的特點是污泥回流，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 式消化反應器，適合于處理含懸浮固體很高的廢水，預處理要求低，需要設置池內完全混合攪拌，池外還要設消化液沉淀池。其處理效率比傳統(tǒng)厭氧消化技術有提高，但中溫消化時容積負荷只有 — (),其水力停留時間仍然較長，要求的消化池容積大。另外在厭氧接觸法工藝中，還有一個問題就是污泥的沉淀，因為厭氧污泥上一般總是附著有小的氣泡，且由于污泥在二沉池中還具有活性，還會繼續(xù)產生沼氣，有可能導致已下沉的污泥上浮。本設計處理對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，因此本設計不宜采用厭氧接觸法。 升流式厭氧污泥床反應器 UASB，屬采用了滯留型厭氧生物技術，在底部有污泥床，依據(jù)進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，進行 氣、液、固分離，能使污泥維持在污泥床內而很少流失。因而生物停留時間長，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（一般要求進水 SS 不大于 4000mg/l） 。常溫條件下，對于較易生物降解有機廢水，容積負荷達 4— 8kgCOD/()。 綜合以上分析，結合以往的類似工程實例及一些資料，本設計廢水厭氧處理裝置采用升流式厭氧污泥床反應器 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象是污水中溶解的和膠體狀態(tài)的有機污染物，通過微生物的代謝作用予以轉化和穩(wěn)定，達到無害化。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例，結合本設計具體情況最終選用 SBR 法作為本設計的好氧處理方法。 SBR( Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process )是一種好 氧微生物污水處理技術 ,是連續(xù)進水、間歇排水的周期循環(huán)間歇曝氣系統(tǒng)。該工藝集調節(jié)、初沉、曝氣、二沉、生物脫氮等過程于一池 ,按不同的時間順序進行各種目的不同的操作 ,全部過程都在一個池體內周而復始地進行 ,工藝流程簡潔 ,布局緊湊合理 ,是一種先進的污水處理系統(tǒng)。該技術適用于處理市政生活污水和中低濃度有機工業(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成硝酸鹽 ,進而轉成氨氣 ,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 )是在空間上設置不同的設施而在同一時間內進行各種操作。該工藝將調節(jié)、初沉、曝氣、二沉、生物脫氮等過程設于多個池內進行 ,限制了反應器的功能 ,擴大了使用空間和占地面積 ,使運行速度遲緩 ,空間和地面的有效利用率降低 ,不適應于大中城市工業(yè)廢水、生活污水和其它多種復雜環(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，我們采用了三個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 調節(jié)沉淀池 ，提高廢水的可 生化性，同時沉淀去除懸浮物。第三單元采用厭氧、好氧生化處理，徹底降 解有機物。厭氧采用上流式厭氧流化床反應器（ UASB），好氧采用間歇式活性污泥反應池（ SBR），整個處理系統(tǒng)耐沖擊負荷能力強。按照此設計的工藝流程能使出水水質能達到國家污水綜合排放標準（ GB8978— 1996）中的二級排放標準。工藝流程圖： 泥餅 調節(jié)池 配水井 USAB 配水井 SBR 鼓風機 集泥井 污泥泵 濃縮池 脫水間 格柵與 泵房 壓濾液 進水 上清液 出水 14 第三章 設計計算 格柵計算 設計說明 格柵設計參數(shù)及其規(guī)定如下： （ 1）水泵前格柵柵條間隙，應根據(jù)水泵要求確定。 （ 2）污水處理系統(tǒng)前格柵柵條間隙，應符合：①人工清除 25～ 40mm；②機械清除 16～ 25mm；③最大間隙 40mm。 污水處理廠亦可設計置粗細兩道格柵，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)前可不再設置格柵。 （ 4）柵渣量與地區(qū)的特點、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。在無當?shù)剡\行資料時，可采用