水污染控制工程课程设计说明书内容及格式要求.doc
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1、水污染控制工程课程设计说明书内容及格式要求一、设计说明书的主要内容及要求(一)说明书的主要内容1、封面(从上到下 贵州大学明德学院XX级课程设计、项目:污水处理厂设计、院系:化工系、专业:环境工程、姓名:XX 、指导教师:刘彤。)2、前言从人类对水资源污染的严重性,介绍一下污水处理厂的建设的意义;本设计根据实际情况,主要阐明了XX市修建污水处理厂的必要性、污水处理工艺技术、设计运行参数、设计计算过程及相应辅助设计与工艺设备等;本设计说明书由于设计者水平之有限,实为摸着石头过河之举,故设计中有许多疏漏与不妥之处,敬请各位批评指正;(感谢) 在设计编写过程中承蒙XX教师的悉心指导及提供的大量宝贵的
2、信息资料。在此作者谨表示诚挚的谢意。(450字500字左右) XXXX年XX月3、摘要XX市拟建的污水处理厂位于(某位置)市西郊C区M河下游。本设计根据实际情况,主要阐明了修建污水处理厂的必要性、污水处理工艺技术、设计运行参数、设计计算以及相关工艺设备等。 拟建的污水处理厂采用改良SBR工艺(序批式活性污泥法),该工艺占地面积较少,有许多优点(书上117页如工艺简单、曝气池兼具二沉池,无污泥回流设备、反应推力大、耐冲击负荷脱氮处磷、各阶段均可污泥沉降性好,图在109页),是公认为一种较成功的污水处理工艺。本污水处理厂采用此工艺,出水能达到相应的规定标准。 (100150字)关键词:污水处理 ;
3、 运行参数; SBR工艺 ; 环境保护(35个词)英文摘要(Summary)关键词(Keywords),中间用;隔开。4、目录(从正文内容开始的页码进行编制)5、正文内容(手写版,电子版不收)。工程概要一项目名称 XX市污水处理厂 二工程建设的必要性 XX市城区内部分污水未经处理直接排放至市内水体 X江及其支流,造成严重污染: 1 重恶化了整个城市的地面水环境质量; 2 污染地下水源,危害了人民群众的身体健康; 3 对下游水系造成严重污染; 4 污水用于农业灌溉,使农作物及土壤受到污染。 因此及早动手建设 XX 市污水处理厂将对保护市内水体,减少地下水污染,保证人民身体健康,改善城市投资环境,
4、促进全市经济发展,造福子孙后代起到重要作用,因而具有十分重要的意义。 三.编制原则 1 在编制的可行性研究报告基础上,对X市污水实行综合治理,全面解决污水排放对城市地表水及地下水造成的污染,改善了河流水体质量,力求获得最大的社会、经济效益。 2 污水处理工艺因地制宜,在技术先进可靠、经济合理、高效节能、操作方便原则的基础上进行总体设计与单元设计。 3 积极稳妥的采用新技术,在合理利用资金的同时充分利用国外的先进技术与设备,以提高行业的装备与技术水平。 4 污水处理与污水回用相结合,创造条件尽量使处理后的污水用于农业灌溉,景观水体,冲洗杂用等。 5 充分利用现有排水设施,同步完善城市污水管网,使
5、污水处理系统整体效益得到充分发挥。四污水处理厂工程内容 (设计任务书概要)1 处理规模:6 万m3/d 2 设计进水水质:BOD5=120mg/l;(生化五日需氧量) SS=180mg/l; (总悬浮固体) TN=25mg/l;(总氮) TP=2.5mg/l; (总磷)CODcr=240mg/l。 (用重络酸钾做氧化剂时的化学需氧量)3 设计出水水质:BOD520mg/l; SS20mg/l; TN20mg/l; TP1.5mg/l; CODcr60mg/l; 出水水质是按城镇污水处理厂污染物排放标准(GB189182002) 中的一级B标准确定。 4 处理工艺:通过方案评选,技术经济比较后确
6、定 XX 污水处理厂的处理工艺为SBR工艺。 5 主要生产性构筑物为:粗隔栅、进水泵房、细隔栅、钟氏沉沙池、SBR生物池、加氯消毒间、污泥浓缩池、污泥脱水机房与鼓风机房等。6 处理厂位置:位于城区北部市区河段下游、XX 河与 XX 交汇处,占地面积 65.2 亩。 五工程投资 XX污水处理厂总投资: 主要技术经济指标:年运行费:六本工程建成后将产生明显效益1 环境效益:工程建成后每年排放的污水中的主要污染物的削减量为:BOD5: 2628吨/年 CODcr: 4380吨/年 SS: 3942吨/年 TN: 657吨/年 TP: 吨/年 2 社会经济效益:污水治理保护了地下水源,提高了地面水环境
7、质量,人民生活水平有了不断提高。同时使投资环境得到改善,产生了间接经济效益,促进了经济可持续发展。第一章 城市概况(教师提供)第一节 城市概况 一城市性质及概况 (可由委托单位提供,不清楚地方可到当地调研获得、或网上查询) 二自然条件(可由委托单位提供,不清楚地方可到当地调研获得、或网上查询)1 地形地貌 2 气象条件(可到当地气象局查询)3 工程地质 (要与地勘报告相互吻合)4 水文与水文地质 第二节 城市供水及排水系统概况 (规划性)第三节 工程建设的必要性 综前所述,我们认为 XX市污水处理厂工程的建设是十分必要的,原因如下: XX污水处理厂接纳并处理城市上游的生活废水,对于改变市区段湘
8、江水质可起到立竿见影的作用,由于城市地形西北高于东南,排水比降大,于是自然形成 XX污水处理厂的格局。 (为什么要在该地设置污水处理厂?)多年来 XX 市人民政府对湘江的整治作了大量的工作,沿河修建截流沟已使湘江的污染部分得到控制,但由于截流沟只有一小段,因此对河水的污染仍然是造成湘江市区段水质严重污染的主要原因,目前河流已丧失了类水体的功能,冬春枯水季节水质更为恶化,河水发臭,发黑,严重缺氧,鱼类死亡现象时有发生,严重影响了市容,景观及农业生产与人民生活。(谈一下该地的水环境污染严重,阐明利害关系) 因此,建设 XX市污水处理厂,将流入河流的污水收集起来进行处理,达到有关标准后,再汇入湘江显
9、然是改善湘江市河段水体质量,美化河流景观的有效措施,这也是全市人民迫切的愿望。第二章 污水处理厂处理工艺的确定第一、结合设计任务书中所给的资料,对污水处理工艺机理进行阐述,即为什么要选择该污水处理工艺、该污水处理工艺的优缺点分析;对污泥处理工艺进行阐述。第二、流程中所有单元构筑物进行设计计算:粗格栅、进水提升泵站、细格栅、沉砂池、初沉池(对出水堰进行校核)、生物处理单元、鼓风曝气系统、污泥回流系统、二沉池(对出水堰进行校核)。要求列出计算参数、计算过程、画出计算草图、设备选型;第三、对流程中单元构筑物进行设计计算:计算初沉池污泥量与二沉池的剩余污泥量,计算浓缩池、消化池(包括池体设计等)、污泥
10、脱水设备等。要求列出计算参数、计算过程、画出计算草图、设备选型。第一节 污水处理工艺方案 一.处理工艺机理 污水处理工艺的选择直接关系到各项水质指标能否达到处理要求,关系到工艺是否可靠,管理是否方便及运行成本的高低,因此慎重选择适当的处理工艺是污水处理工程的关键。根据上章所确定的污水进水水质指标与出水水质指标,要求处理工艺不仅应有去处一般有机物与悬浮固体的功能,而且还要有去处营养物质氮磷的功能。要达到上述处理目标有许多处理方法可供选择。BOD5生物化学氧化的方法,在降解污水中有机物的同时,去除污水中的氮与磷。因为氮与磷是维持水生生物生长的主要营养物质,所以这种方法也简称为生物去除营养物法,简称
11、 BNR法(BNR工艺是去除废水中低浓度氨氮最普遍的方法,但是不适用于处理高浓度氨氮废水。) 这种方法的基本原理是人为的造成厌氧、缺氧、好氧的生物环境。在好氧的条件下,有机物被降解的同时,污水中有机氮被异氧菌氧化为氨氮(氨态氮),即有机氮化合物在好氧条件下,分解转化为氨态氮(书上86页的氨化反应),在供养充足的条件下,氨氮(氨态氮)再被硝化菌氧化成硝态氮(书上86页的硝化反应,反应在83页),产生的能量用于合成新的硝化菌细胞。在好氧条件下产生大量的硝酸根,通过混合液回流到缺氧段,在缺氧条件下反硝化菌利用硝酸根作为最终电子受体,氧化水中有机物,用于产能与增殖。与此同时,硝酸盐被异氧还原(各种还原
12、酶作用下,如硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、氧化氮还原酶、氧化亚氮还原酶)为氮气(从NO3-、NO2-、NO、N2O、至N2)从水中逸出,从而达到除氮的目的(书上86页的反硝化反应。) 生物除磷的过程(书上87页)则是在厌氧条件下,聚磷菌在压抑状态下分解体内的多聚磷酸盐以产生能量(同化发酵产物),并释放出磷酸盐以维持聚磷菌的代谢,在放出磷酸盐的同时,吸收水中部分有机物用于形成体内 PHB(代谢细胞内储存物,聚-羟丁酸(poly-hydroxybutyrate,是一种存在于许多细菌(固氮菌、产碱菌与肠杆菌等)细胞质内颗粒状内含物, 由许多羟基丁酸分子聚合而成,具有贮存能源、碳源与降低细胞内渗透压等
13、功能。可用于制造可降解塑料.)。在好氧条件下,聚磷菌利用体内 PHB 及外界有机物产生能量,将液相中的磷酸根吸收到体内,转变为聚磷,其吸收量为放出量的 2-2.4 倍,也称超量吸收,最后通过剩余活性污泥的排除实现除磷的目的。进水中的 BOD 是作为营养物质供聚磷菌活动的基质(微生物营养源),故 BOD/TP 是衡量是否达到除磷效果的重要指标,一般认为该值大于 20,比值越大,除磷效果越明显。本项目的BOD5/TP=48,所以可以采用生物除磷工艺. 在利用生物法进行脱氮除磷的同时,进一步降解水中的有机物质,并且通过生物群组的复合作用将一些水中不易好氧生物降解的物质转化为易好氧生物降解的物质,使好
14、氧段能更有效地去除溶解性有机物质,提高净化程度. COD 的去除主要依靠氧化与排除污泥来去除,根据经验证明,当城市污水处理采用活性污泥法,其 BOD5 的去除率达 90以上时,COD的去除率可达 80以上. 能造成厌氧,缺氧,好氧环境,实现生物除磷脱氮功能的污水处理工艺有很多种,但都是膜法与活性污泥法的变异,改良与不同组合.针对XX污水处理厂的具体情况,根据技术先进,经济合理,高效节能,简便实用的原则,在可行性研究阶段提出了 SBR艺,氧化沟与传统活性污泥法三个方案,进行了较为详细深入的技术经济论证,并最终确定 XX污水处理厂的处理工艺为 SBR工艺. 所谓 SBR 工艺又称序批式活性污泥处理
15、系统(书上109页),其处理工艺的机理是将传统活性污泥法中不同池子中产生不同生物条件,使污水在不同空间完成其生化处理阶段转变为在同一生物池中通过不同时间创造不同的生物环境,使污水在同一空间的不同时间完成其生化处理过程. 通常进水通过曝气沉淀撇水闲置四个阶段形成一个周期,时间约为 4-6个小时,污水在反复的厌氧缺氧好氧环境中完成脱氮除磷. 在 SBR 的工艺机理上,由于各个阶段运行方式不同,又可分为 CASS (书上118页,池体用隔墙隔出生物选择区、兼性区、主要反区)或 CAST工艺,意为循环式活性污泥法与 IDEA 间歇排水延时曝气工艺等几种方式.其中CASS或CAST工艺为间歇进水,即沉淀
16、撇水闲置阶段不进水的处理工艺,这种工艺可最大限度地保证沉淀后的出水水质,运行效果稳定. 该工艺由于SBR生物池为曝气管曝气,可大大提高供氧效率,同时较大的池深延长了气泡在水中的停留时间,优化了输氧效果,降低了能耗,还具有以下几个主要的优点: 1. 省去了一沉池,二沉池,工艺流程简单,占地面积较小,土建与设备投资低; 2. 可变容积的运行, 池内有滞留的处理水,对污水有稀释、缓冲作用,有效抵抗水量与有机污物的冲击,提高了系统对冲击负荷的适应性与操作系统的灵活性; 3. 混合液在厌氧反应池内发生反硝化作用,提高了系统的脱氮能力,脱氮除磷效果好; 4. 反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活
17、性污泥膨胀,剩余污泥稳定,沉淀及脱水效果较好; 5. 自动化程度高,运转灵活,当水量水质变化时能自动变换操作程序,保证出水达标排放; 同时,SBR工艺也存在以下几个主要的缺点: 1. 反应池的曝气,沉淀,滗(bi)(挡住渣滓,滤出水)水,排泥及闲置工序变化频繁,且必须按时操作,人工管理几乎不可能,只能靠自动化控制,而且要求设备仪表的精确性,可靠性较高,因此自控部分投资较大; 2. 技术较先进,自动化水平高,要求管理人员有较高的技术水平,故对操作人员需进行严格培训.;3.后处理设备要求大:如消毒设备很大,接触池容积也很大,排水设施如排水管道也很大; 4、滗水深度一般为12m,这部分水头损失被白白
18、浪费,增加了总扬程;5、由于不设初沉池,易产生浮渣,浮渣问题尚未妥善解决。 结合上面所陈述的SBR系统优缺点,其适用范围如下:1.中小城镇生活污水与厂矿企业的工业废水,尤其是间歇排放与流量变化较大的地方。 2 需要较高出水水质的地方,如风景游览区、湖泊与港湾等,不但要去除有机物,还要求出水中除磷脱氮,防止河湖富营养化。(前面在课程设计任务书中讲到此次项目处理水域为湘江某段,其实为为景观用水,其出现水质发黑,并出现藻类与轮虫等浮游生物,枯水季节黑臭现象更为明显,使湘江不仅丧失了水体应有的功能,而且严重影响了市容、景观,因此这也是对症下药,选择SBR 工艺的原因之一。)3水资源紧缺的地方。SBR系
19、统可在生物处理后进行物化处理,不需要增加设施,便于水的回收利用。 4用地紧张的地方。 5. 对已建连续流污水处理厂的改造等。 6非常适合处理小水量,间歇排放的工业废水与分散点源污染的治理。 经过 SBR 工艺处理后的污水可达到一级排放标准要求,但由于排入水体湘江为景观用水,夏季可用于游泳等,从卫生学角度讲对处理后出水采用季节性消毒措施,以保证湘江水域的环境功能. 采用液氯消毒,效果可靠,投配设备简单,投量准确,价格便宜,但氯化形成的余氯及某些含氯化合物低浓度时对水生生物有毒害.当污水含工业废水的比例大时,氯化可能形成致癌物质. 第二节 污泥处理工艺 SBR 工艺排出的剩余污泥已经基本稳定,可不
20、再作厌氧消化,直接进行机械浓缩脱水,脱水后污泥用于园林绿化,大地农田施肥或填埋造地.这样不仅能节约一定的投资费用而且使工艺更加方便容易. 本工艺采用间歇式重力浓缩方式及带式压滤机对污泥进行浓缩,脱水.通常进泥含水 99.6左右,出泥含水96左右,且其投资少,运行成本低.第三章 污水处理厂工艺设计 (教师给出计算过程)进行构筑物的设计与计算,定出各构筑物与主要构件的尺寸,设计时要考虑到构筑物及其构造、施工上的可能性,并符合建筑模数的要求。第一节 粗格栅(1)构筑物 功能:去处污水中较大的漂浮物,并拦截直径大于20 毫米的杂物,以保证污水提升系统正常运行。 类型:地下式钢筋砼平行渠道 数量:一座,
21、渠道数 3 条第二节 进水泵房 (1)构筑物 功能:将粗隔栅的水打到细隔栅及钟氏沉砂池,以使钟氏沉砂池的出水能靠重力流入后续各个构筑物里。 类型:砖混结构 数量:1 座第三节 细格栅 (1)构筑物 功能:去除污水中漂浮物及直径大于10 毫米的较大固体物质,以保证生物处理及污泥处理系统正常运行。 类型:钢筋砼直壁渠道 数量:一座,其中两条设自动隔栅,中间一条渠道为事故通道。第四节 钟式沉砂池(旋流沉砂池)钟式沉砂池:是一种利用机械力控制水流流态与流速,加速砂粒沉淀,并使有机物随水流带走的沉砂装置。废水由流入口切线方向流入沉砂区,利用电动机及传动装置带动转盘与斜坡式叶片,由于所受离心力的不同,把砂
22、粒甩向池壁,掉入砂斗,有机物则被送回废水中。调整转速,可达到最佳沉砂效果。沉砂用压缩空气经砂提升管、排砂管清洗后排出,清洗水回流至沉砂区。根据废水处理量的不同,钟式沉砂池可分为不同型号。 (1)构筑物 功能:去除污水中比重大于2.65,粒径大于0.2 毫米的无机砂粒,以保证后续流程的正常运行。 类型:圆形钢筋砼构筑物 池数:2 座第五节 厌氧池 (1)构筑物 功能:在好氧条件下产生大量的硝酸根,通过混合液回流到厌氧段,在厌氧条件下,反硝化菌利用硝酸根氧化水中有机物,硝酸盐被异化还原成氮气,从水中逸出,从而达到除氮的目的。除磷过程则是在厌氧条件下,聚磷菌在压抑状态下分解体内的多聚磷酸盐产生能量,
23、并释放出磷酸盐维持代谢,同时吸收水中有机物形成 PHB,以使其在后面好氧条件下能将体内的 PHB及外界有机物分解,将液相中的磷酸根超量吸收到体内,转变为聚磷。 类型:钢筋混凝土矩形水池单池尺寸:LBH=20156,2 座第六节SBR生物池 (1)构筑物 功能:在曝气阶段利用生物池中大量繁殖的活性污泥中的微生物以及硝化菌群、除磷细菌降解水中含碳、氮、磷的有机污染物质,以达到净化水质的目的,在沉淀阶段将曝气后的混合液进行固液分离以保证最终出水水质。 类型:钢筋混凝土矩形水池 单池尺寸:LBH=4015第七节 加氯接触池 (1)构筑物 功能:处理后的污水加入液氯后,氯与水反应生成盐酸与次氯酸,次氯酸
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