水污染控制工程课程设计..pdf
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1、水污染控制工程 生活污水处理站工艺设计 - 水污染控制工程课程设计 专业: 班级: 姓名: 学号: 指导老师: 时间: 水污染控制工程 目录 第一部分设计说明书 -1 第一章设计概况 -1 1.1 设计资料 -1 1.2 设计水质 -2 1.3 设计目的 -2 1.4 设计要求 -2 1.5 设计方案比较 -3 1.6 厂址选择 -7 第二章污水处理主要构筑物及设备-8 2.1 粗格栅-8 2.2 提升泵房 -8 2.3 细格栅-9 2.4 平流式沉砂池 -9 2.5 曝气池(卡鲁塞尔( Carrousel)氧化沟) -10 2.6 辐流式二沉池 -11 2.7 消毒接触池 -11 2.8 计
2、量槽-12 2.9 污泥泵房 -12 2.10 污泥浓缩池 -12 2.11污泥消化池 -13 2.12 贮泥池 -13 2.13 污泥脱水机房 -13 2.14 附属建筑物 -14 水污染控制工程 第二部设计计算书 -15 第三章工艺设计计算过程 -15 3.1 粗格栅设计 -15 3.2 提升泵站设计 -16 3.3 细格栅设计 -17 3.4 平流式沉砂池 -19 3.5 曝气池(卡鲁塞尔( Carrousel)氧化沟) -20 3.6 辐流式二沉池 -23 3.7 消毒接触池 -25 3.8 计量槽-26 3.9 污泥泵房 -26 3.10 污泥浓缩池 -27 3.11污泥消化池 -2
3、8 3.12 贮泥池 -29 3.13 污泥脱水机房 -30 第四章 污水处理厂的高程设计-31 4.1污水处理厂的平面布置 -31 4.2 污水水头损失计算-31 4.3污水处理厂的高程布置 -32 致谢-34 参考文献 -35 附图:1.污水处理厂平面布置图 2.污水处理厂高程布置图 3.污水处理厂处理构筑物和设备图 水污染控制工程 1 第一部分设计说明书 第一章设计概况 1.1 设计资料 (1)地形地貌 河南工程学院位于新郑市龙湖镇,新郑市龙湖镇位于豫西山区向东过渡地 带,地势西高东低,中部高,南北低。山、丘、岗和平原兼有。西部、西南部为 侵蚀低山区, 峡谷或谷峰相间。 低山外围和西北部
4、为山前坡洪集岗地。岗地地势 起伏较大。 (2)工程地质情况 该地区地质地震等级为7 级以下,电力供应良好。 (3)气象资料 新郑市龙湖镇属于暖温带大陆性季风气候,冬半年受冬季风控制, 多刮北风, 夏半年受夏季风控制, 多刮南风,全年平均风速为2.1m/s。冷暖适中, 四季分明。 春暖、夏热、秋爽、冬寒。年平均气温14.4,极端最高气温为42.5,极端最 低气温为 -17.9。年均日照时数为2114.2h。 19712000 年中平均降水量为 676.1mm。年均霜期为 152d。 (4)设计规模 现在以河南工程学院(西区、南区)及其周边的地区(沙窝李、荆垌村、连 庄等三个村庄) 现有人口约 3
5、.0 万人,预计 10年后发展到 7.5 万人。考虑到学校 周边的理发店、饭店等大量用水的单位较多,所以平均每人每天用水量为0.2 m 3/d。再 考虑到雨水的因素,综合考虑得: 平均处理日水量 Q=(7.510 40.2+1500)m3/d=16500 m3/d=0.191 m3/s 表 1-1 生活污水量总变化系数 生活污水平均日流量/(L/s) 5 15 40 70 100 200 500 =1000 Kz 2.3 2.0 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 水污染控制工程 2 由内插法可以算出生活污水总变化系数Kz=1.50 所以设计流量 Qmax=Kz Q=24750 m
6、 3/d=286.46L/s=0.286m3/s 1.2 设计水质 由于污水处理厂的最终出水直接排入到河流中,该河流的水域适用于地表 水环境质量标准(GB3838-2002)类功能区,根据城镇污水处理厂污染物排 放标准 (GB181918-2002)中规定:城镇污水处理厂出水排入地表水、类功 能水域或海水三、 四类功能海域, 执行一类标准。 该处理厂应执行一类出水标准。 由城镇污水处理厂污染物排放标准 (GB181918-2002)一级标准日排放最高允 许浓度规定,设计出水污水处理厂进、出水水质如表1-2。 表 1-2 设计进出水水质表 序号项目进水水质 ( mg/L) 出水水质 ( mg/L
7、) 1 BOD5500 20 2 COD 800 60 3 SS 100 30 注:出水水质由 GB8978-1996 一级排放标准而设定的。 1.3 设计目的 课程设计是水污染控制工程课程教学的一个重要的实践性教学环节, 其目的是使学生了解废水处理工程设计的一般程序和基本步骤;熟悉根据原始资 料(废水的水质、水量资料和处理要求)确定处理方案、选择工艺流程的基本原 则;深化对本课程中基本概念、 基本原理和基本设计计算方法的理解和掌握;掌 握各种处理工艺和方法在处理流程中的作用、相互联系和关系以及适用条件、 处 理效果的分析比较;了解设计计算说明书基本内容和编制方法;掌握平面布置图、 高程图及主
8、要构筑物的绘制方法;掌握有关工程设计文件的编写方法;培养学生 具备一定的工程制图和设计能力。通过较为全面的工艺设计计算练习,为今后的 毕业环节及从事水污染控制工程实际工作打下良好的基础。 1.4 设计要求 水污染控制工程 3 (1)根据提供的原始设计资料和设计要求,查阅相关文献资料,确定废水 处理工艺流程; (2)对各构筑物和设备进行工艺计算; (3)对废水处理站的定型设备进行设计和选型; (4)编制设计说明书。 (5)绘制废水处理站的平面布置图、高程图; (6)绘制主要构筑物和设备工艺图。 1.5 设计方案比较 当前流行的污水处理工艺有:普通活性污泥法、 氧化沟法、 CASS 处理工艺 法、
9、SBR 法等,这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的,且各有其特点。下 列是对这几种工艺的简单介绍及比较。 (1)普通活性污泥法 普通活性污泥法, 也称传统活性污泥法, 推广年限长,具有成熟的设计及运 行经验,处理效果可靠。自20 世纪 70 年代以来,随着污水处理技术的发展,本 方法在工艺及设备等方面又有了很大改进。在工艺方面, 通过增加工艺构筑物可 以成为“ A/O”或“ A2/O”工艺,从而实现脱N 和除 P。在设备方面,开发了各 种微孔曝气池,使氧转化效率提高到20%以上,从而节省了运行费。 其特点为: 工艺相对成熟; 有机物去除效率高,传统活性污泥法处理效果较好,BOD5去除率可达 9
10、0%95%。 适用于处理的进水水质比较稳定, 适用于处理净化程度和稳定程度要求较 高的废水,对废水的处理程度比较灵活。 耐冲击负荷低, 有机负荷在 0.20.5kgBOD/(kgMLVSS d) 之间,对冲击负 荷适应性较弱。 需氧与供氧矛盾大, 活性污泥在曝气池内经历从对数增长到减衰增长以至 于到内源优化期, 需氧速率沿池长逐渐降低, 混合液中溶解氧含量沿池长逐渐增 高,在曝气池末端可能出现供氧速率高于需氧速率的现象。 水污染控制工程 4 容积大、占地面多,基建费用高,电耗大、脱N 和除 P 效率低,通常只 有 10%30%。 该工艺适用于中小规模的污水处理厂,在处理过程中能降低水中BOD5
11、、 COD 的含量。对 N、P有一定的处理能力,但是达不到该厂所要求的去除率。 (2)氧化沟工艺 本工艺主要特点: 在流态上,氧化沟介于完全混合和推流之间。氧化沟的这种独特的水流 状态,有利于活性污泥的生物凝聚作用,而且可以将其区分为富氧区、缺氧区, 有以进行硝化和反硝化,取得脱氮的效果。 可考虑不设置初沉池,原污水经过格栅和沉砂池预处理,已经有效防止 污水中无机沉渣沉积,有机性悬浮物在氧化沟内能够达到好氧稳定的程度。 可考虑不单独设置二沉池,使氧化沟与二沉池合建,可省去污泥回流装 置。 BOD 负荷低,同活性污泥法的延时曝气系统对比,具有下列各项效益: a、对水温、水质、水量的变动有较强的适
12、应性 b、污泥龄一般可达 1530 天,为传统活性污泥系统的36 倍。可以存活、 繁殖世代时间长、 增殖速度慢的微生物。 如果运行得当, 氧化沟能够具有反硝化 脱氮的效果。 c、污泥产率低,且多已达到稳定的程度,勿需再进行硝化处理。 脱氮效果还能进一步提高。因为脱氮效果的好坏很大一部分取决于内循 环量,要提高脱氮效果势必要增加内循环量。而氧化沟的内循环量从理论上说可 以是不受限制的,从而氧化沟具有较大的脱氮潜力。 氧化沟只有曝气器和池中的推进器维持沟内的正常运行,电耗较小,运 行费用较低。 (3)CASS 处理工艺 传统CASS 由选择区、厌氧区和主反应区组成。运行方式由现有资料来看有 两种:
13、一是进水阶段时间明显,在曝气反应阶段时间内进水;二是进水、沉淀期 间均可进水, 直至水位达到最高设计水位止;其运行过程为冲水曝气、 充水 泥水分离、上清夜滗除、充水闲置。在整个过程中,污泥回流一直在运行,回流 水污染控制工程 5 量约为日平均流量的 20%。 缺点: 容积利用率低,每周期接纳废水约占总有效容积的30%,使污水的实际 停留时间延长至 13.3 小时左右。 同步硝化和反硝化效率不高,因此,有人在生物选择区和主反应区之间 加了一个兼氧区,以提高脱氮效率。 污泥在生物选择区中释磷受到回流混合液中硝态氮浓度的 影响比较大, 在传统的 CAST 工艺中难以提高除磷效率 (为了提高除磷效率采
14、用 了同步沉淀除磷的方法)。 (4)SBR 法 1980 年在美国 EPA 资助下,在印第安纳州Culver 建立了第一座 SBR 工艺 的污水处理厂, 1984年通过美国 EPA 技术评估。 SBR 已成为美国中小型污水处 理厂的首选工艺。 我国 1985 年上海建成第一座肉类加工污水处理,现已在城市污水和其他污 水处理中得到应用。目前,SBR 已在国内外广泛应用,主要应用城市污水及其 味精、啤酒、制药、焦化、餐饮、造纸、印染、洗涤、屠宰等工业废水的处理。 其优点为: 工艺流程简单。 SBR 工艺的主要反应器是序批式间歇反应器,与传统的 活性污泥法相比, 不需要另外设置二次沉淀池、 污泥回流
15、及污泥回流设备, 调节 池小或可以不设置调节池,多数情况下可以省去初次沉淀池。 占地面积小、造价低。SBR 工艺处理系统布置紧凑、工艺简洁,因此占 地面积小。 由于省去二沉池及污泥回流设备,调节池的容积小或可以省去,因此 SBR 工艺的建设费用和运行费用都比较低,采用SBR 工艺处理小城镇污水时, 比普通活性污泥法节省基建投资30%以上。 处理效果好。 SBR 工艺的主要特点之一是处理效果好,SBR 反应器中的 底物浓度和微生物浓度随反应的时间而变化,而且反应过程是不连续的。 因此运 行过程是典型的非稳态过程。 在运行期间, 反应器中活性污泥处于一种交替的吸 附、吸收、生物降解和活化过程的不断
16、变化过程。由于实践可知,用SBR 工艺 水污染控制工程 6 处理城市污水,可以大大缩减反应时间,并取得良好的处理效果。 脱氮除磷效果好。 SBR 工艺运行操作灵活,可以根据不同的处理要求, 通过调节不同的控制手段,来达到净化处理的目的。 污泥沉降性能好。 SBR 工艺的污泥易于沉淀, SVI 值较低。在一般情况下, 不产生污泥膨胀现象。SBR 工艺处理系统中存在着较大的浓度梯度,在反应器 中缺氧和好氧状态并存, 反应器中有较高的底物浓度、 污泥龄短、比增长速率大。 因此,可以有效地控制丝状菌的过量繁殖,避免污泥产生膨胀现象, 取得良好的 污泥沉降现象。 良好的适应性。 SBR 处理工艺对进水水
17、质水量的波动具有较好的适应性。 当进水水质水量急剧变化时,SBR 工艺仍可获得良好的处理效果,运行稳定性 较好。 SBR 工艺的进水期内,曝气池起到了调节池的作用,通过曝气,可使污 水与原污泥充分混合, 进行反应。 可通过调节进水时间, 调整污水调节和反应的 时间,也可通过调节闲置时间, 调整活性污泥的吸附和吸收能力,提高污泥活性 从而提高污染物被处理的程度。 易于维护管理。 SBR 处理工艺如果管理得当,处理水水质将优于连续式 活性污泥法,易于实现系统优化运行的自动控制。 尽管SBR有众多的优点,但自身也存在一些缺点: 连续进水时,对单一 SBR反应器来说需要较大的调节池; 对于多个 SBR
18、反应器,进水和排水阀门切换频繁,容易造成阀门磨损,对 自动化要求较高; 适用于中小型污水处理项目, 无法达到大型污水处理项目连续进水、连续 排水的要求; 设备的闲置率较高; 污水提升水头损失较大。 综合考虑 SBR 法的优点和缺点,在管理和技术上可能有一定难度。 总的说来,上述方案都能够达到要求处理的效果,而且工艺简单, 污泥处理 的难度较小, 在技术上都是可行的。 但结合实际的工程要求来看,氧化沟对污水 的脱氮除磷率有较高要求(脱氮率要求达到87.5%,除磷率要求达到80%) ,而 且设计中可采用改良型的Carrousel氧化沟 。 水污染控制工程 7 Carrousel氧化沟使用立式表曝机
19、,曝气机安装在沟的一端,因此形成了靠 近曝气机下游的富氧区和上游的缺氧区, 有利于生物絮凝,使活性污泥易于沉降, 设计有效水深 4.04.5m,沟中的流速 0.3m/s。BOD5的去除率可达 95%99%, 脱氮效率约为 90%,除磷效率约为 50%,如投加铁盐,除磷效率可达95%。 有证据表明, 城市污水经改良型氧化沟处理后,污水中各项污染物平均去除率能 满足上面的脱氮除磷的要求; 而且经过多年实践证明, 改良型的 Carrousel氧化沟 二级处理工艺具有工艺简单成熟操作管理简便,处理效果好,出水水质稳定, 脱氮除磷性能好的特点,同时,该工艺省去了初沉,也不必、像其他方法脱氮除 磷工艺那样
20、需要大量混合液回流和多个池子,因此工艺布置紧凑, 可省地省电 降低运行费用,是城市污水处理厂比较理想的处理工艺。 综上所述,本设计采用改良型的Carrousel氧化沟工艺。 1.6厂址选择 (1)处理厂厂址选择,应遵循以下原则: 污水处理厂应选在城镇水体下游,污水处理厂处理后出水排入的河段,应 对上下游水源的影响最小。 厂址选择要便于污泥处理和处置。 厂址一般应位于城镇夏季主风向的下风侧,保持一定的卫生防护距离。 厂址应有良好的工程地质条件。 应尽量少拆迁、少占农田,使污水厂工程易于实施。 厂址选择应考虑远期发展的可能性。 厂区地形不应受洪涝灾害影响,不应设在雨季易受水淹的低洼处。 有方便的交
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