【文章內(nèi)容簡介】 廠， 其中本設計污水處理廠處理量 20萬立方米 /日 。 武漢工程大學環(huán)境與城市建設學院環(huán)境工程畢業(yè)設計 4 第二章 污水處理廠工藝設計 處理廠地理位置 地形地貌 長沙市位于 東經(jīng) 111176。53′ ～ 114176。15′, 北緯 27176。51′ ～ 28176。41′ 。地處 湘江下游和長瀏盆地西緣 。 東西長約 230 公里，南北寬約 88 公里。全市 土地面積 萬平方公里，其中城區(qū)面積 556 平方公里。 工程地質(zhì) 各個地質(zhì)歷史時期的地層在長沙市均有出露，最古老的地層大約是 10 億年以前形成的。約 6 億年前，長沙是茫茫大海，但海水不深。以后，海水逐步由東而西退出，瀏陽、長沙與望城大部分地區(qū)升出海面，成為江南古陸的西北緣。距今約 億年，長沙地區(qū)海浸結(jié)束，上升成為陸地，由于地殼運動與地質(zhì)構(gòu)造的影響，形成長條形的山間坳陷盆地 —— 長（沙）平（江）盆地。新生代開始，整個長平盆地上升為陸地。距今約 350萬年前，地球上發(fā)生第三次冰期，瀏陽保留冰川地貌 遺跡。全市地貌總的特征是：地勢起伏較大，地貌類型多樣，地表水系發(fā)育。長沙市東北是幕阜～羅霄山系的北段，西北是雪峰山余脈的東緣，中部是長衡丘陵盆地向洞庭湖平原過渡地帶。東北、西北兩端山地環(huán)繞，地勢相對高峻，中部遞降趨于平緩，略似馬鞍形，湘江由南而北斜貫中部，南部丘崗起伏，北部平坦開闊，地勢由南向北傾斜，形如一個向北開口的漏斗。城內(nèi)為多級階地組成的坡度較緩的平崗地帶，湘江中的橘 子 洲長 5公里，在全國城市中絕無僅有。 氣象情況 長沙屬亞熱帶季風性濕潤氣候。氣候特征是：氣候溫和，降水充沛，雨熱同期，四季分 明。長沙市區(qū)年平均氣溫 ℃ ，各縣 ℃ — ℃ ，年積溫為 5457℃ ，市區(qū)年均降水量 毫米，各縣年均降水量 ～ 毫米。長沙夏冬季長，春秋季短，夏季約 118— 127 天，冬季 117— 122 天，春季 61— 64天，秋季 59— 69 天。春溫變化大，夏初雨水多，伏秋高溫久，冬季嚴寒少。 3月下旬至 5月中旬，冷暖空氣相互交綏，形成連綿陰雨低溫寡照天氣。從 5月下旬起，氣溫顯著提高，夏季日平均氣溫在30℃ 以上有 85天，氣溫高于 35℃ 的炎熱日，年平均約 30 天，盛夏酷熱少雨。 9月下旬后，白天 較暖，入夜轉(zhuǎn)涼，降水量減少，低云量日多。從 11月下旬至第二年 3月中旬，節(jié)屆冬令，長沙氣候平均氣溫低于 0℃ 的嚴寒期很短暫，全年以 1月最冷，月平均為 ℃武漢工程大學環(huán)境與城市建設學院環(huán)境工程畢業(yè)設計 5 — ℃ ，越冬作物可以安全越冬，緩慢生長。 處理廠設計污水量 水處理量： Q=20xx00m3/d=2315L/s≥ 1000 L/s 總變化系數(shù)： ? 3m a x zQ Q K 2 . 3 1 . 3 2 . 9 9 ( m / s )? ? ? ? () 處理廠污水處理與排放水質(zhì) 根據(jù) 1996 年至 20xx 年該城市環(huán)保監(jiān)測站對該區(qū)域水質(zhì)檢測結(jié)果，結(jié)合國家相關法律及華北某城市的經(jīng)濟承受能力等諸多因素，在參照萬元產(chǎn)值耗水量與其相似的城市污水水質(zhì)及給排水設計手冊的統(tǒng)計資料提出下述水質(zhì)指標： 表 21設計進出水水質(zhì)表 排放污水受納水體 污水處理廠出水排入污水處理廠 以東 的瀏陽河。 污水處理方案的比較 本項目污水特點為： 污水以有機物污染為主，可生化性較好，重金屬及其他難以生物降解的有毒物的有毒有害污染物一般不超標； 污水中主要污染物指標較高； 污水處理廠投產(chǎn)時，多數(shù)重點污染源治理工程已投入運行 針對以上特點，以及出水要求，現(xiàn)有城市污水處理技術(shù)的特點，以采用生化處理最為經(jīng)濟。 目前國內(nèi)污水處理工藝大多采用活性污泥法?；钚晕勰喾ㄖ饕譃橐韵聨状箢悾孩夙椖? CODcr BOD5 SS NH3N TP 進水水質(zhì)（ mg/l） 250 100 200 25 3 出水水質(zhì)（ mg/l） 60 20 20 15 去除率（ %） 76% 80% 90% 40% 83% 一 級（城市污水處理廠）排放標準 ≤ 60 ≤ 20 ≤ 20 ≤ 15 ≤ 武漢工程大學環(huán)境與城市建設學院環(huán)境工程畢業(yè)設計 6 傳統(tǒng)活性污泥法及其改進型 (A／ O， A2／ O等 )；②氧化溝法 (卡魯塞爾型、三溝式、雙溝式、 DE 型、奧貝爾型等 )及其改良 型 (各類型氧化溝前設置厭氧池或選擇池等 )；③ SBR法及其改進型 (CASS， C— TECH， DAT— IAT， MSBR 等 )；④ AB 法及其改進型 (AB(A／ O)，AB(A2／ O)， AB(氧化溝 )， AB(SBR)， AB(BAF))；⑤其它類型 (UNITANK，水解酸化 — 好氧法等 )。針對 長沙 的實際情況和有關規(guī)劃，根據(jù)國內(nèi)外已運行的大、中型污水處理廠的經(jīng)驗，為達到的確的治理目標，現(xiàn)提出兩個工藝方案供參考比較“ A/O 一體式曝氣生物濾池工藝方 案”或“ A/A/O 工藝方案”。 水處理方案的選擇直接關系到污水處理廠的出水水質(zhì)、運行管理是否可靠、運行成本的高低，因此，污水處理的工藝方案必須遵循技術(shù)上成熟、經(jīng)濟上可行的原則。根據(jù)該廠擴建的污水處理廠的進水水質(zhì)和出水水質(zhì)，對 20 萬 m3/d 的二級處理提出 兩 個處理工藝方案進行分析比較： 方案一： A/O 工藝 基本原理 A/O 工藝將前段缺氧段和后段好氧段串聯(lián)在一起， A 段 DO 不大于 ， O 段DO=2～ 4mg/L。在缺氧段異養(yǎng)菌將污水中的淀粉、纖維、碳水化合物等懸浮污染物和可溶性有機物水解為有機酸，使 大分子有機物分解為小分子有機物，不溶性的有機物轉(zhuǎn)化成可溶性有機物，當這些經(jīng)缺氧水解的產(chǎn)物進入好氧池進行好氧處理時，可提高污水的可生化性及氧的效率；在缺氧段，異養(yǎng)菌將蛋白質(zhì)、脂肪等污染物進行氨化（有機鏈上的 N 或氨基酸中的氨基）游離出氨（ NH NH4+），在充足供氧條件下，自養(yǎng)菌的硝化作用將 NH3N（ NH4+）氧化為 NO3，通過回流控制返回至 A池，在缺氧條件下，異氧菌的反硝化作用將 NO3還原為分子態(tài)氮（ N2）完成 C、 N、 O 在生態(tài)中的循環(huán)，實現(xiàn)污水無害化處理。 A/O 內(nèi)循環(huán)生物脫氮工藝特點 根據(jù)以上對 生物脫氮基本流程的敘述，結(jié)合多年的焦化廢水脫氮的經(jīng)驗，我們總結(jié)出 (A/O)生物脫氮流程具有以下優(yōu)點： (1)效率高。該工藝對廢水中的有機物，氨氮等均有較高的去除效果。當總停留時間大于 54h，經(jīng)生物脫氮后的出水再經(jīng)過混凝沉淀，可將 COD 值降至 100mg/L 以下，其他指標也達到排放標準，總氮去除率在 70%以上。 (2)流程簡單，投資省，操作費用低。該工藝是以廢水中的有機物作為反硝化的碳源，故不需要再另加甲醇等昂貴的碳源。尤其，在蒸氨塔設置有脫固定氨的裝置后，碳武漢工程大學環(huán)境與城市建設學院環(huán)境工程畢業(yè)設計 7 氮比有所提高，在反硝化過程中產(chǎn)生的堿度相應地降低了硝 化過程需要的堿耗。 (3)缺氧反硝化過程對污染物具有較高的降解效率。如 COD、 BOD5 和 TN在缺氧段中去除率在 67%、 38%、 59%，酚和有機物的去除率分別為 62%和 36%，故反硝化反應是最為經(jīng)濟的節(jié)能型降解過程。 (4)容積負荷高。由于硝化階段采用了強化生化，反硝化階段又采用了高濃度污泥的膜技術(shù)，有效地提高了硝化及反硝化的污泥濃度，與國外同類工藝相比，具有較高的容積負荷。 (5)缺氧 /好氧工藝的耐負荷沖擊能力強。當進水水質(zhì)波動較大或污染物濃度較高時，本工藝均能維持正常運行，故操作管理也很簡單。通過以上流程 的比較，不難看出，生物脫氮工藝本身就是脫氮的同時，也降解酚、氰、 COD 等有機物。結(jié)合水量、水質(zhì)特點，我們推薦采用缺氧 /好氧 (A/O)的生物脫氮 (內(nèi)循環(huán) )工藝流程，使污水處理裝置不但能達到脫氮的要求，而且其它指標也達到排放標準。 A/O 工藝的缺點 （ 1） 由于沒有獨立的污泥回流系統(tǒng)，從而不能培養(yǎng)出具有獨特功能的污泥，難降解物質(zhì)的降解率較低； （ 2） 若要提高脫氮效率，必須加大內(nèi)循環(huán)比，因而加大了運行費用。另外，內(nèi)循環(huán)液來自曝氣池，含有一定的 DO，使 A 段難以保持理想的缺氧狀態(tài)，影響反硝化效果，脫氮率很難達到 90％。 （ 3） 影響因素 ： 水力停留時間（硝化＞ 6h ，反硝化＜ 2h）污泥濃度 MLSS（＞ 3000mg/L）污泥齡（＞ 30d） N/MLSS 負荷率（＜ ）進水總氮濃度（＜ 30mg/L） 方案二： A2/O 工藝 基本原理 ： A2/O 工藝是 AnaerobicAnoxicOxic 的英文縮寫，它是厭氧 缺氧 好氧生物脫氮除磷工藝的簡稱。該工藝處理效率一般能達到： BOD5 和 SS為 90%~95%，總氮為 70%以上，磷為 90%左右，一般適用于要求脫氮除磷的大中型城市污水廠。但 A2/O 工藝的基建費和運行費均高于 普通活性污泥法，運行管理要求高，所以對目前我國國情來說，當處理后的污水排入封閉性水體或緩流水體引起富營養(yǎng)化，從而影響給水水源時，才采用該工藝。 A2/O 工藝特點： （ 1）污染物去除效率高，運行穩(wěn)定，有較好的耐沖擊負荷。 （ 2）污泥沉降性能好。 武漢工程大學環(huán)境與城市建設學院環(huán)境工程畢業(yè)設計 8 （ 3）厭氧、缺氧、好氧三種不同的環(huán)境條件和不同種類微生物菌群的有機配合，能同時具有去除有機物、脫氮除磷的功能。 （ 4）脫氮效果受混合液回流比大小的影響 ,除磷效果則受回流污泥中夾帶 DO 和硝酸態(tài)氧的影響，因而脫氮除磷效率不可能很高。 （ 5）在同時脫氧除磷去除有機物的工 藝中，該工藝流程最為簡單，總的水力停留時間也少于同類其他工藝。 （ 6）在厭氧 — 缺氧 — 好氧交替運行下，絲狀菌不會大量繁殖， SVI 一般小于 100，不會發(fā)生污泥膨脹。 （ 7）污泥中磷含量高，一般為 ％以上。 A2/O 工藝的缺點 （ 1） 反應池容積比 A/O 脫氮工藝還要大； （ 2） 污泥內(nèi)回流量大，能耗較高； （ 3） 用于中小型污水廠費用偏高； （ 4） 沼氣回收利用經(jīng)濟效益差； （ 5） 污泥滲出液需化學除磷。 綜合分析與結(jié)論： 雖然 A/O 工藝池容小，成本低，但是若要達到脫氮效果就必須加大回流，這樣就會增大成本， A2/O 工藝對于處理量小的污水處理廠來說是不合算的，因為池容大占地面積大，而且能耗會很高， 本次設計處理水量為 20 萬噸每天，根據(jù)有關資料，結(jié)合出 水水質(zhì)對脫氮除磷的要求和 運行管理是否可靠 上 以及陳本上綜合考慮 ，本設計確定采 A2/O工藝。 污水處理工藝流程圖 武漢工程大學環(huán)境與城市建設學院環(huán)境工程畢業(yè)設計 9 剩余污泥污泥泵房砂水分離器流回泥污沉進水泥污池沉初柵渣砂泥餅脫水車間 貯泥池 濃縮池池沉二池物生池沉初池砂流旋房泵升提柵格細柵格粗池毒消 武漢工程大學環(huán)境與城市建設學院環(huán)境工程畢業(yè)設計 10 第三章 污水處理工藝與設備設計計算 污水處理系統(tǒng) 格柵 泵前設置格柵的作用是保護水泵，而明渠格柵的作用則是保護后續(xù)處理系統(tǒng)的正常工作。目前普遍的做法是 將泵前的格柵做成明渠格 柵。采用機械清渣是，由于機械 連續(xù)工作格柵余渣較少，阻力損失幾乎不變。因此，格柵前通常不設漸變段。 主要設計參數(shù) 表 31生活污水量總變化系數(shù) KZ 值 平均日流量（ L/S） 5 15 40 70 100 200 500 ≥ 1000 KZ 設計流量，日平均污水量 Q 為 20 104 m3/d，總變化系數(shù) KZ 值為 則設計流量（最大流量）： 3m a x zQ Q K 2 . 3 1 . 3 2 . 9 9 m / s? ? ? ? （ ） （ ） ㈠中格柵： ： 柵條寬度 S： 10 mm （迎水面為半圓的矩形） 柵條間隙寬度 b： 20 mm （ 16— 25mm，機械清除） 過柵流量 v： m/s （ — m/s） 柵前渠道流速： m/s（ — m/s） 柵前渠道水深 h： m 格柵傾角： 60176。（ 60176。 — 70176。 ） 數(shù)量： 3 座 (不少于 2座 ) 柵渣量 格柵間隙為 20mm，柵渣量 W1 按 1000m3污水產(chǎn)渣 m3（格柵間隙 16— 25mm適用于 — /103 污 水） 2．工藝尺寸 (1)格柵尺寸 過柵流量 Q1 武漢工程大學環(huán)境與城市建設學院環(huán)境工程畢業(yè)設計 11 31 Q 2 .9 9 Q 0 ( m / s )33? ? ? （ ） 柵條間隙數(shù) n 1 s i n 1 . 0 0 s i n 6 0 4 2 . 30 . 0 2 1 . 1 1 . 0Qan bhv ?? ? ???（取 n為 44） （ ） 有效柵寬 B ? ?B s n 1 b n 0 . 0 1 4 4 1 0 . 0 2 4 4 1 . 3 1 m?