某小城镇污水处理厂毕业设计说明书.doc
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1、第一部分 设计说明书1 概述1.1 项目概述某小城镇地处长江三角洲腹地、太湖之滨,有各类工业企业500余家,形成了以冶金、化纤、电缆、轻工、有色、机械为重点的多行业群体。辖区内有27个行政村,一个镇属农场,2个居民委员会,1座大学城,总人口近5万。镇内排水系统采用分流制系统,污水排水系统的建设工程计划10年内完成,届时整个排水区域服务人口将达到9万。(1) 主要公共建筑镇内有若干商业、餐饮服务建筑和写字楼,面向该地区服务。宾馆3座,共计为1000个标准客房。医院两座,共计600张床位。此外,还有若干机关、事业单位。(2) 主要工业污染源:冶金厂的废水量1000m3/d。化纤厂的废水量1000m
2、3/d。还有其他各类轻污染的工业废水2000m3/d。各类工业废水经预处理达到污水厂接管标准后,排入城市污水处理厂统一处理。(3) 厂区资料规划中初步划定污水厂设在该地区西南部,据太湖1.5公里。厂区南部有一条年平均流量约为3m3/s的小河通向太湖,其常年平均水位+1.2m(黄海基准标高,下同),最高洪水位+2.50m,河水平均流速0.3m/s,河床平均标高为-1.6m。该地区夏季主导风向为东南风。按城市竖向规划,厂区地面标高应为+2.7m。污水管由南向北进入污水厂区,管径DN1000mm,管底标高-1.00m。供电双电源1.0KV高压线由地下电缆从厂东南输入。厂区地基承载力满足污水处理厂一般
3、要求,地下水位为-1.5m。1.2 设计依据(1) 城市污水处理以及污染物防治技术政策(2002)(2) 城市污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)(3) 室外排水设计规范(GB50014-2006)(4) 污水排入城市下水道水质标准 CJ3082-1999(5) 城市排水工程规划范围 GB50318-2000(6) 地表水环境质量标准 GB3838-2002(7) 给水排水设计手册(第二版)(第1、5、9、10、11、12册)(8) 给水排水快速设计手册 1-12册(9) 城市污水工艺设计手册(10) 地表水环境质量标准 GB3838-2002(11) 污水综合排放标准 GB8
4、978-19961.3 设计的主要内容和要求1.3.1 设计的基本内容(1) 制定处理方案根据提供的生活、工业废水污染源水质、水量资料和排放要求,查阅文献资料,参考同类型废水水质的情况,根据设计水质、水量和处理目标;提出可行性的处理工艺流程,通过论证和技术经济比较,选择较为合理的处理方案。(2) 工艺设计和计算确定设计规模,选择适宜的设计参数,对工艺流程中个构筑物进行工艺计算;确定构筑物的形式、工艺尺寸和主要构造,选择主要设备的规格、型号及配置。(3) 平面和高程布置进行污水处理厂总平面布置设计。平面布置应按工艺流程和功能的要求合理安排处理构筑物,城内管道系统和辅助构筑物的平面位置;进行污水处
5、理构筑物的高程布置。在必要的水力计算的基础上,确定流程中的处理构筑物,泵房等的标高;选定个连接管渠的尺寸并决定其标高,计算定出各部分的水面标高,保证水流畅通。(4) 主要构筑物的工艺施工图设计(选2-4个)综合工艺、水力、施工、结构和使用要求,对构筑物进行完整的工艺设计,确定各部分的几何尺寸,构造方式,各种管渠的空间布局,施工要求,用图纸清楚准确的表达出来,并给出该构筑物所需设备、材料明细表。(5) 工程的投资概算和运行成本概算。(6) 其他主要设备的型号、配置、污水处理启动,调试方法、运行方式及控制参数,日常分析检测项目和取样点;劳动定员和其它必要的统计数据。1.3.2 设计的基本要求(1)
6、 设计方案选择合理,工艺流程有一定得灵活性,达到设计任务要求;(2) 设计计算概念清楚,参数选择适当,计算准确;说明书简明扼要,文字流畅,论点明确,书写工整;(3) 图纸表达正确,符合制图规范;图面整洁,布局合理,图中线性和尺寸标注符合要求,字体应为工程字。(4) 设计的有关技术经济指标符合国家有关规范、标准和政策要求。(5) 在设计过程中认真、按时完成个阶段的计算、设计和绘图任务。2 设计水质和水量及处理要求2.1 设计水质和水量2.1.1 设计水量 一期工程:设计流量Q设计1=15000m3/d K1=1.53 Qmax1=2.3*104 m3/d二期工程:设计流量Q设计2=12000m3
7、/d K1=1.57 Qmax1=2*104 m3/d两期:设计流量Q设计=27000 m3/d K1=1.44 Qmax=4*104 m3/d2.1.2 设计水质COD=400mg/L BOD5=250mg/LSS=300 mg/L TN=43mg/LTP=5.7mg/L2.2 出水水质的确定污水排放执行太湖地区城镇地区水处理厂及重点工业行业主要水污染物排放限值(2008年1月1日之后建成的)DB32/1072-2007COD=50mg/L BOD5=10mg/LSS=10 mg/L TN=15mg/LTP=0.5mg/L 氨氮=5(8)mg/L2.3 处理要求2.3.1 废水的特点由上面的
8、水质条件可知,污水的特点如下:(1) 有机物浓度比较低,COD浓度在400mg/L左右;(2) BOD5/COD=0.6250.3,废水的可生化性能比较好,易于进行生物处理;(3) 悬浮物的浓度比较低;(4) 废水呈中性,PH=69,这一项指标符合污水排放指标;2.3.2 排水出路根据环境保护局的要求,该污水处理厂处理后的废水达到要求的排放标准后,可直接排放到河流中。2.3.3 污泥的出路污水处理厂在进行污水处理的过程中,会产生大量的污泥,主要以活性微生物为主,也就是活性污泥。活性污泥经浓缩、消化、脱水处理后。可以用做化肥,从而回收一定的基金,以减轻污水处理厂的运行费用方面的负担。污泥活着直接
9、运到附近的垃圾填埋场进行卫生填埋。对于城市污水的水质可知,其污水中含有比较丰富的氮和磷等营养物质。这些物质如果进入到水体中,会产生水体的富营养化,我们在污水处理厂让这些营养物质进入到污泥中,这样污泥就较好的农肥。3 工艺流程的确定及方案比较3.1 确定污水处理方案的原则(1) 城市污水处理应采用先进的技术设备,要求经济合理,安全可靠,出水水质好;保证良好的出水水质,效益高;(2) 污水厂的处理构筑物要求布局合理,建设投资少,占地少;自动化程度高,便于科学管理,力求达到节能和污水资源化,进行回用水设计;(3) 为确保处理效果,采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物;提高自动化程度,为科学管理创造条件
10、;(4) 污水处理采用生物处理,污泥脱水采用机械脱水并设事故干化厂;污水采用季节性消毒;(5) 提高管理水平,保证运转中最佳经济效果;充分利用沼气资源,把沼气作为燃料;(6) 查阅相关的资料确定其方案。最佳的处理方案要体现一下优点:(1) 保证处理效果、运行稳定;(2) 基建投资省,耗能低,运行费用低;(3) 占地面积小,泥量少,管理方便。3.2 水质分析该小城镇的污水由生活污水与工业废水组成,其中工业废水所占的比例较小。主要的工业污染源是冶金厂,化纤厂和其他轻污染的工业。其中,冶金厂中含有重金属,但在排入城市管网之前都进行了预处理,使重金属的含量达到接入管网的要求,因此,在设计中不要再考虑对
11、重金属进行预处理。化纤厂的废水程碱性,为生物池的正常运行提供了必要的碱度。其他各类轻污染的工业废水也经过预处理达标之后排入城市污水处理厂统一处理。城镇污水处理厂的构筑物进水水温为1037,PH为69。该小城镇的污水中COD/TN/TP=100/10.75/1.425,而营养组合比为COD/TN/TP=100/5/1,可以看出TN和TP超标,选用的生物工艺要有脱氮除磷的功能。选用生物方法处理比较合适,目前比较流行的生物处理方法有活性污泥法和生物膜法。这两种方法各有自己的优缺点。 流程的拟定生活污水以有机污染为主,BOD5/COD=0.625,可生化性很好。对于大规模的城市生活污水处理厂采用最多的
12、工艺就是传统活性污泥法的生物曝气工艺。这种工艺是物理处理过程之后利用在同一人工环境中培养的好氧微生物(包括细菌和原生动物)对污水中的有机污染物进行降解。其工艺较为简单,运行效果可靠,出水水质稳定,运行管理经验成熟,为一般大型污水厂所采用。对该小城镇污水系统而言,其CDO、BOD5和SS的去除完全可以达到预期要求。但是,这种方法只有单一的生物环境,不能发挥和强化不同微生物的生物特性和优势,既不能对提高对高浓度污水有效处理,也不能对TN和TP等污染物质地去除率约为1025%和1219%,均达不到上述要求。因而无法适用于该城镇污水系统的排放要求,而采用物理化学的办法加强对氮、磷营养元素的去除,无论从
13、处理成本上还是运行条件上看,都是较为困难的。因此采用生物脱氮除磷的方法。生物处理技术进步所遵循的途径主要有两条:一是提高参与作用的微生物量,增加有机物于微生物接触的机率,其实现手段是提高混合液的浓度。二是发挥不同微生物优势的代谢特性,筛选菌种,提供与优势微生物生理特性相适应的生物环境,使各类微生物尽其所能“分工负责”,发挥最大优势来实现人类所预期的处理目标。生物脱氮除磷工艺即采取这一途径,其脱氮是先通过延长曝气时间,利用世代时间较长的硝化菌,将氨氮转化为硝酸盐,再利用缺氧条件下的兼性厌氧反硝化菌将硝态氮转化为气态氮逸出,从而达到去除原水中NH3-N的目的。除磷则是先利用厌氧条件下兼性和好氧聚磷
14、菌进行磷的有效释放,再利用经厌氧释放磷的菌群在好氧条件下大量增殖吸磷的特性,使原污水的磷转化为生物细胞(活性污泥),最终通过沉淀分离,将富磷剩余污泥排除来实现。由于这一完整的除磷、脱氮过程是分别在厌氧、兼氧和好氧条件下进行的,所以通常被称之为A2/O工艺。A2/O工艺适用于污水中碳源较为充足的情况下,通常是TKN/COD0.08,这个是因为碳源不足导致A2/O工艺缺氧段反硝化不充分,出水中NO3-N浓度较高,大量的NO3-N随回流污泥进入厌氧段,并在那里进行反硝化,迅速消耗快速COD,抑制了厌氧段磷的有效释放,因而在好氧段磷的吸收也几乎全无发生,导致了除磷效果不佳。 由于脱氮和除磷有着彼此消弱
15、的对立因素,在对COD的利用的时候,首先考虑脱氮。该城镇污水中COD/TN=9.3,COD/TP=70.16,可以看出C源不足,一般脱氮除磷工艺不能满足要求。由于化学脱氮不经济,而且化学方法很难去除。因此,在利用C源的时候首先考虑脱氮。工艺流程中包括生物脱氮除磷和化学反应。由于C/N比小于14,所以不适合用A/A/O工艺,需要用到改良型A/A/O工艺。具有高效脱氮除磷生物处理工艺主要有:改良A/A/O工艺,UNITANK工艺,UCT工艺,CASS工艺等。化学反应有投药、混合、过滤和投药、混合、反应、沉淀。 该污水处理厂的总建设规模为4万m3/d,属于中小型污水处理厂。为了实现污水处理厂高效稳定
16、运行和节省运行费用、建设费用。要求选择的处理工艺技术成熟,处理效果稳定,保证出水达到排放要求;基建投资和运行费用低;运行管理方便;工艺简单自动化程度高。由于该设计对磷的去除要求特别高,仅生物脱氮除磷工艺也难以达到P的排放浓度小于0.5mg/L,因此考虑用为絮凝过滤除磷,从而达到更好的排放标准。通过对活性污泥法和人工生物净化的几个方案进行筛选,具有强化脱氮除磷的工艺主要有下面这些: A+A/A/O工艺A+ A2/O 工艺综合了A2/O 工艺和改良UCT的优点,有着良好的生物脱氮除磷效果,脱氮能力高于 A2/O 工艺。此工艺有相当好的脱氮效果,但是除磷效果更差,后续化学除磷需要加大药剂的使用。A+
17、A2/O 工艺处理流程简图如下: 进水90 混合液回流二沉池好氧区缺氧区厌氧区反硝化区 进水10 污泥回流 剩余污泥 图1 A+A/A/O法流程图该工艺在传统A2/O 法的厌氧池之前设置回流污泥反硝化池,来自二沉池的回流污泥和10 %左右的进水进入该池(另90 %左右的进水直接进入厌氧池) ,停留时间为2030 min ,微生物利用进水中的有机物作碳源进行反硝化(去除由回流污泥带入的硝酸盐) ,消除了硝态氮对厌氧释磷的不利影响,保证了除磷效果。该工艺简便易行,在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。经过反硝化区的污水和90%原污水进入厌氧区,兼性厌氧发酵菌在厌氧环境下将污水中可生物降解的大分
18、子有机物转化为分子量较小的中间发酵产物(如VFA),聚磷菌(PAO)将体内贮存的聚磷酸盐分解,同时释放出能量供专性好氧PAO在厌氧的压抑环境中维持生存,剩余部分的能力则可供PAO从环境中吸收VFA等易降解的有机基质之需,并以PHB的形式在其体内贮存。随后,污水进入缺氧区,反硝化菌利用来自好氧区回流中的氨氮以及污水中的有机基质进行反硝化,达到同时去除污水中BOD5和脱氮的效果。在好氧区中,PAO在利用污水中有机基质的同时,主要通过分解其体内贮存的PHB所释放的能量,进行增殖,同时过量摄取环境中的溶解态磷。好氧区中的有机物经厌氧缺氧段分别被PAO和反硝化菌利用后,浓度较低,有利于自养硝化菌的生长繁
19、殖,并可发挥其有效的消化功能。CAST工艺CAST工艺集曝气与沉淀于同一池内,取消了常规活性污泥法的一沉池和二沉池,其工作过程分为曝气、沉淀和排水三个阶段,运行中可根据进水水质和排放标准控制运行参数,如有机负荷、工作周期、水力停留时间等。该方法在美国的明尼苏达草原市污水处理厂、俄亥俄州托莱多废水处理厂、密执安州地区废水处理厂、纽约长岛赛尔顿废水处理厂、新墨西哥州造纸厂废水处理站得到应用,并获得了良好的处理效果。为将该工艺引进、硝化,探讨适合我国国情的新型污水处理新工艺,总装备部工程设计研究总院环保中心于1994年在实验室进行了模拟试验研究,为以后的工程设计提供了宝贵的设计参数。CAST工艺的主
20、要技术特征1 间断进水,间断排水:污水排放大多都是连续或半连续的,CAST工艺比较适合这样的排水特点。CAST工艺设计时可采用一个或两个以上池子并联运行。2 运行上的时序性:CAST反应池通常按曝气、沉淀、排水和闲置四个阶段根据时间依次进行。3 运行过程的非稳态性:每个工作周期内排水开始时CAST池内液位最高,排水结束时,液位最低,液位的变化幅度取决于排水比,而排水比于处理废水的浓度、排放标准及生物降解的难易程度等有关。反应池内混合液体积和基质浓度均是变化的,机制降解是非稳态的。4 溶解氧周期性变化:CAST在反应阶段是曝气的,在沉淀阶段和排水阶段不曝气,因此,反应池中溶解氧是周期性变化的。C
21、AST工艺优点1 工艺简单,占地面积小,投资较低:CAST的核心构筑物为反应池,没有二沉池,一般情况下不设调节池及初沉池。因此,污水处理设施布置紧凑,占地省和投资低。2 曝气阶段生化反应推动力大:这有利于减少曝气池容积,降低工程投资。3 沉淀效果好:CAST工艺在沉淀阶段几乎整个反应池均起沉淀作用池,沉淀阶段的表面负荷比沉淀池小得多,没有进水的干扰,沉淀效果较好。实践证明,当冬季温度较低,污泥沉降性能差时,或在处理一些特种工业废水污泥凝聚性能差时,均不会影响CAST工艺的正常运行。实验和工程中曾遇到SV30高达96%的情况,只要将沉淀阶段的时间稍作延长,系统运行不受影响。CAST反应池中存在较
22、大的基质浓度梯度,而且处于缺氧、好氧交替变化之中,这样的环境条件不利于丝状微生物的优势生长,可有效防止污泥丝状膨胀。4 运行灵活,抗冲击能力强:CAST工艺是按时间顺序运行的,各阶段的长短均可根据进水、出水水质及污水量的变化灵活调整,可以再满足排放标准的条件下达到经济运行的目的。CAST工艺集曝气、沉淀等功能与一体,池容相对较大,抗水质、水量冲击能力较大。当进行脱氮除磷时,可通过间断曝气控制反应池的溶解水平,提高脱氮除磷的效果。5 CAST工艺可应用于大型、中型及小型污水处理工程,比SBR工艺适用范围更广泛。6 运行稳定性好。7 基质去除率较高。8 剩余污泥量小,性质稳定。CAST设计中应注意
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