长江以南水污染控制工程课程设计--水污染控制工程课程设计.doc
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1、环境科学与工程学院 水污染控制工程课程设计一、概况1.1项目背景某城市污水排放量为60000m3/d,该市地处内陆中纬度地带属于大陆性季风性气候,受季风环流影响,冬季多北风和西北风,夏季多南风或东南风,市区全年主导风向为东北风,频率为18%,年平均风速2.54米/秒。平均气温9.114.2,最热月平均气温21.326.7,最冷月3.01.9。极端最高气温42,极端最底气温11.9。年日照时数2005小时。多年平均降雨量517毫米,集中于7,8,9月,占总量的50%60%。该污水处理厂选址于城郊,位于大河北岸河堤内一块长方形地带,场地地势平坦,由西北坡向东南,场地标高54.553.5米之间,位于
2、城市中心区排水管渠末端,交通便利。该污水厂的出水直接排入厂区外部的河流(符合地表水环境质量标准(GB3838-2002)类功能水域),其最高洪水位(50年一遇)为50.0m,常水位为48.0m,枯水位为45.0m。1.2工程设计背景1)城市概述 城市概况江南某城镇位于长江冲击平原,占地约 6.3 km2,呈椭圆形状,最宽处为 2.4 km ,最长处为 2.9 km 。 2) 自然条件自然特征该镇地形由南向北略有坡度,平均坡度为 0.5 ,地面平整,海拔高度为黄海绝对标高3.95 .0 m,地坪平均绝对标高为4.80 m。 属长江冲击粉质砂土区,承载强度711 t/m2,地震裂度6 度,处于地震
3、波及区。全年最高气温40 ,最低-10 。夏季主导风向为东南风。极限冻土深度为17 cm。全年降雨量为1000 mm,当地暴雨公式为i = (5.432+4.383*lgP) / (t+2.583) 0.622,采用的设计暴雨重现期P = 1 年,降雨历时t = t1 + m t2, 其中地面集水时间t1为10 min,延缓系数m = 2。污水处理厂出水排入距厂150 m的某河中,某河的最高水位约为4.60 m,最低水位约为1.80 m,常年平均水位约为3.00 m。 3)规划资料规划资料该城镇将建设各种完备的市政设施,其中排水系统采用完全分流制体系。规划人口:近期30000 人,2020年发
4、展为60000 人,生活污水量标准为日平均200 L/人。工业污水量近期为5000 m3/d,远期达10000 m3/d,工业污水的时变化系数为1.3,污水性质与生活污水类似。生活污水和工业污水混合后的水质预计为:BOD5 = 200 mg/L,SS = 250 mg/L,COD = 400 mg/L,NH4-N = 30 mg/L,总P = 4 mg/L;要求达到的出水水质达到国家污水综合排放二级标准。规划污水处理厂的面积约25600 m2,厂区设计地坪绝对标高采用5.00 m,处理厂四角的坐标为: X 0 , Y 140 ; X 0 , Y 0 ; X 175 , Y 140 ; X 19
5、0 , Y 0 。 污水处理厂的污水进水总管管径为DN800,进水泵房处沟底标高为绝对标高0.315 m,坡度1.0 ,充满度h/D = 0.65。 初沉污泥和二沉池剩余污泥经浓缩脱水后外运填埋处置。1.3环境概况该市地处内陆中纬度地带,属暖温带大陆性季风气候。年平均气温9.114.2,最热月平均气温21.326.7,最冷月-3.01.9。极端最高气温42,极端最低气温-11.9。年日照时数2005小时。多年平均降雨量517毫米,集中于7、8、9月,占总量的5060%,受季风环流影响,冬季多北风和西北风,夏季多南风或东南风,市区全年主导风向为东北风,频率为18%,年平均风速2.54米/秒。该污
6、水厂的出水直接排入厂区外部的河流(符合地表水环境质量标准(GB3838-2002)类功能水域),其最高洪水位(50年一遇)为50.0m,常水位为48.0m,枯水位为45.0m。1.4设计的依据(1)甲方提供的水量、水质、用地等有关设计原始资料;(2)城镇污水处理厂污染物排放标准;(3)国家及地区颁发的其它有关设计规范及规定(4)给水排水设计规范。1.5 设计的原则(1) 本设计方案严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。(2) 针对本工程的具体情况和特点,采用成熟稳定的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料、以先进、实用、经济为主。(3)
7、处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地以适应水质、水量变化及土质的要求。(4) 管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。(5) 在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。(6) 降低噪声,改善废水处理站及周围环境。1.6设计范围对污水处理厂内的主要污水处理构筑物的工艺进行设计,包括格栅、沉砂池、SBR工艺曝气池、污泥浓缩池、污泥贮泥池等。1.7设计目的本课程设计是水污染控制工程教学中的一个重要实践环节,要求综合运用所学的有关知识,掌握解决实际工程问题的能力,并进一步巩固和提高理论知识。1 复习和消化所学课程内容,初步理论联系实际,
8、培养分析问题和解决问题 的能力。2 了解并掌握污水处理工程设计的基本方法、步骤和技术资料的运用;3 训练和培养污水处理的基本计算方法及绘图的基本技能;4 提高综合运用所学理论知识独立分析和解决问题的能力;5 了解国家环境保护和基本建设等方面的政策措施。1.8设计任务根据已知资料,确定城市污水处理厂的工艺流程,计算各处理构筑物的尺寸,绘制污水处理厂的总平面布置图和高程布置图,并附详细的设计说明书和计算书。1.9设计要求1 设计说明书:说明城市概况、设计任务、工程规模、水质水量、工艺流程、设计参数、主要构筑物的尺寸和个数、主要设备和辅助设备的型号和数量、处理构筑物平面布置及高程计算、参考资料;说明
9、书应简明扼要,力求多用草图、表格说明,要求文字通顺、段落分明、字迹工整。2 设计计算书:各构筑物的计算、主要设备(如水泵、鼓风机等)的选取、污水处理厂的高程计算等(各构筑物内部的水头损失查阅课本或手册,构筑物之间的水头损失按管道长度计算);3设计图纸:污水处理厂总平面布置图和高程布置图各一张。总平面布置图中应表示各构筑物的确切位置、外形尺寸、相互距离;各构筑物之间的连接管道及场区内各种管道的平面位置、管径、长度、坡度;其它辅助建筑物的位置、厂区道路、绿化布置等;污水污泥处理高程中标出各种构筑物的顶、底、水面以及重要构件的设计标高、地面标高等。二、工艺流程选择2.1水量、水质及执行标准污水厂设计
10、规模为70000m3/d。污水水质见下表:表一CODcrBOD5SSNH3-NpH240mg/L160mg/L180mg/L35mg/L7.08.5污水经二级处理后应符合城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B出水标准。见下表:表二CODcrBOD5SSNH3-NpH60mg/L20mg/L20mg/L8mg/L69出水水质见下表:表三CODcrBOD5SSNH3-N 60mg/L20mg/L20mg/L8mg/L2.2 处理的工艺流程1 SBR法: SBR工艺的曝气池,再流态上属完全混合,在有机物降解上,是实践上的推流,有机物是随着时间的推移而被降解的。SBR工艺基本操
11、作流程由进水、反应、沉淀、出水和闲置等五个基本过程组成。污水 一级处理 曝气池 处理水1、工作原理:(1)流入工序:废水注入,注满后进行反应,方式有单纯注水,曝气,缓速搅拌三种。(2)曝气反应工序:当污水注满后即开始曝气操作,这是最重要的工序,根据污水处理的目的,除P脱N应进行相应的处理工作。(3)沉淀工艺:使混合液泥水分离,相当于二沉池。(4)排放工序:排除曝气沉淀后产生的上清液,作为处理水排放,一直到最低水位,在反应器残留一部分活性污泥作为种泥。(5)待机工序:工处理水排放后,反应器处于停滞状态等待一个周期。2 、工作特点:(1)大多数情况下,无设置调节池的心要。(2)SVI值较低,易于沉
12、淀,一般情况下不会产生污泥膨胀。(3)通过对运行方式的调节,进行除磷脱氮反应。(4)自动化程度较高。(5)得当时,处理效果优于连续式且单方投资较少。(6)占地规模大,处理水量较小。2 氧化沟法:污水中格栅提升泵房细格栅沉砂池厌氧池氧化沟二沉池接触池排放1)工作原理:氧化沟一般呈环形沟渠状,污水在沟渠内作环形流动,利用独特的水力流动特点,在沟渠转弯处设曝气装置,在曝气池上方为厌氧池,下方则为好氧段,从而产生富氧区和缺氧区,可以进行硝化和反硝化作用,取得脱氮的效应,同时氧化沟法污泥龄较长,可以存活世代时间较长的微生物进行特别的反应,如除磷脱氮。2)工作特点:(1)在液态上,介于完全混合与推流之间,
13、有利于活性污泥的适于生物凝聚作用且对水量水温的变化有较强的适应性,处理水量较大。(2)污泥龄较长,一般长达1530天,到以存活时间较长的微生物,如果运行得当,可进行除磷脱氮反应。(3)污泥产量低,且多已达到稳定,自动化程度较高,使于管理。(4)占地面积较大,运行费用低。(5)脱氮效果还可以进一步提高,因为脱氮效果的好坏很大一部分决定于内循环,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政论上说可以不受限制,因而具有更大的脱氮能力。(6)氧化沟法自问世以来,应用普遍,技术资料丰富。3 A/O生物处理工艺:污水格栅提升泵房初沉池A/O生物池二沉池 排放1)工作原理:将硝化反应器内已充分反
14、应的混合液的一部分回流至反硝化反应器中,反硝化反应器中的脱氮菌以污水中的有机物作为碳源,以回流混合液中的硝酸盐作为电子受体,将硝态氮还原为气态氮(N2)。2)工作特点:(1)将反硝化反应器放置在系统之首;(2)反硝化反应所产生的碱度可以补充硝化反应所消耗碱度的一半左右,因此对于含氮浓度不高的废水(如生活污水、城市污水)可以不必另行投加碱度以调节pH值;(3)硝化曝气池在后,使反硝化残留的有机物得以进一步去除,提高了出水水质,而且无需增建后曝气池;(4)流程比较简单,装置少,无需外加碳源,因此建设费用和运行费用较低。2.3工艺方案比较该项目污水处理特点:(1) 污水以有机污染为主,BOD/COD
15、=2/3,可生化性好。(2) 氨氮含量高。(3) SS较高。在选定污水处理工艺流程时,针对以上特点,以及出水要求,现对以下几种污水处理工艺的选择与污水的原污水水质、出水要求、污水厂规模、当地温度、用地面积、发展余地、管理水平、工程投资、电价和环境影响等因素有关。常用生物处理方法进行比较:表四 常用生物处理方法的比较序号处理方法BOD5去除率N、P去除率占地投资能耗1常规活性污泥法90%95%低大大高2SBR法85%95%一般较小小较低3CASS90%95%较高较小一般一般4UN ITANK85%95%一般小大一般5氧化沟92%98%较高较大较小低6AB90%96%较高一般一般一般7A2/O90
16、%95%高大一般一般8高负荷生物滤池75%85%较低较小大低9生物接触氧化90%95%一般较小一般较高10水解好氧法90%95%一般较小较小较低2.4方案选择综合本工程处理要求和工程规模,比较各种污水处理方法,最终选定简单易行、经济合理、有效的A/O生物处理工艺。工艺流程如下:原污水外排格栅硝化液回流污水泵房平流沉砂池缺氧池污泥浓缩池脱水污泥回流接触池出水消毒剂二沉池好氧池该污水厂建在城郊,地势平坦,可选较大的占地面积。需处理污水中BOD、氨氮含量较高。综合污水水质特点及表四,本工程采用A2/O工艺。A2/O工艺流程简洁,污泥在厌氧、缺氧、好氧环境中交替进行,丝状菌不能大量繁殖,污泥沉降性能好
17、。2.5 工艺各处理构筑单元主要作用说明(1)格栅:格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行的设备。 (2)平流沉砂池:平流沉砂池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重的固体悬浮物进行沉淀分离。可去除10%左右的BOD5和55%的SS。(3) A/O生物池:由缺氧池和好氧池组成,其作用是对污水中的氨氮和BOD5具有一定的去除效率。(4)二沉池 :二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的,比重小的,因水流作用易发生上浮的生物固体悬浮物进行沉淀的部分。(5)污泥浓缩池:污泥浓缩池是降低污泥含水率,减少污泥体积的有效设备,重力浓缩实际上是自重压密的过程。三、
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