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南方某城市污水处理厂设计
第1章、总论
南方某城市是全国40个严重缺水城市之一,工业及生活用水以地下水为水源。随着工业化及城市化的迅速开展,该市的水环境污染问题日趋严重。流经市区的A河、B河均受到极严重的污染。流经市区的长远河那么是一条排污干沟,其污染浓度更高,河水常年呈棕黑色、有臭味,完全丧失了使用功能。整个城市被黑、臭水所包围,城市环境质量很差。地面水的严重污染也污染了市区浅层地下水,从而严重危及市区30万人的生活用水和工业用水。
该市地面水污染问题严重的限制了工业的开展和城市化的进程。为实现本市及区域河流水质变清的目标,该市决定建设城市污水处理厂。
º、北纬33º。辖区东西长约124㎞、南北宽约51㎞,呈东西带状。㎞2,㎞2。
、东南低,自西北向东南缓慢倾斜,市区海拔标高〔大估口系统〕在65~90m之间,‰~‰。
-嵩山构造体系的南带,市区80%的面积被第四松散沉积物覆盖,地耐力约为15~21t/m2,地震烈度为7度。
、缓岗为主体的地区,山前洪积与河流冲积、洪积而形成的土壤,其土层深、质地好,分布主要有棕土、褐土、紫色土、红粘土及潮土、砂礓黑土等。该区域内属农业开发历史悠久的地区,天然植被残存较少,现已为大片人工植被所取代。
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,光照充足、热量丰富、降水适中、无霜期长、气候比拟单一,差异性小。其特点为四季清楚,春季干旱多风沙,夏季炎热雨集中,秋高气爽,日照长,冬季寒冷少雨雪。秋东两季多北和偏东风,春季多南和偏南风,夏季多南和南偏东风。月平均风速为2~4m/s。多年平均日照时数为1967h,。
㎞,㎞,设计20年一遇防洪流量383m3/s,河道比降为1/2000。㎞,设计20年一遇防洪流量139m3/s,河道比降为1/4000。市区浅层地下水埋深一般在6~8m;由于浅层地下水连年超量开采,在市区中心形成了大范围的漏斗。中、深层地下水为60m以下的含水层,属承压水层,与浅层地下水层间隙有厚度为数十米的粘土及粘土层,没有明显的越层补给现象。
。
⑴确定污水处理厂应用的污水处理工艺;
⑵确定及计算污水处理厂所需的构筑物。
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第2章、确定设计资料及污水处理工艺的选择
表2-1-1城市混合污水排放量预测表/万〔m3/d〕
年份
1998年
2023年
2023年
生活污水
工业废水
合计
根据预测,〔m3/d〕。经与相关部门研究,〔m3/d〕,一次建设完成。
表2-1-2城市各区人口密度及污水量标准
指
标
区
域
人口密度〔人/公顷〕
污水量标准〔升/人·日〕
Ⅰ区
280
160
Ⅱ区
260
180
表2-1-3工业企业与公用建筑的排水量水质资料
企业或共
建筑名称
平均排水量
最大排水量
SS
COD
BOD
总氮
总磷
PH
水温
℃
制药厂
5000
700
650
5200
2000
27
食品厂
2500
290
460
3500
1800
26
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印染厂
3000
500
370
3000
960
28
注:TKN=25g/L
⑴.该城市居住区每天污水平均流量为:
L/s
L/s
式中Qp——居住区平均污水量〔L/s〕;
q——居住区生活污水量标准〔L/人·d〕;
N——居住区规划设计人口数〔人〕。
L/s
⑵.工业企业生活污水量Q2
制药厂:Q平均=5000m3/d==700m3/h=
食品厂:Q平均=2500m3/d==290m3/h=
印染厂:Q平均=3000m3/d==500m3/d=
工业企业生活污水设计流量
Q2=++=
工业企业生活污水平均流量
Qp’=++=
⑶城市污水量计算
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在城市污水管道系统规划设计中,城市污水量通常是将上述几项污水量累加计算,其公式如下:
L/s=
L/sm3/d
式中Q——城市污水管道设计污水流量〔L/s〕。
[1]
本工程为该市城市污水处理的最后把关工程,治理目标是A河河水在出市时水质到达国家?地面水环境质量标准?〔GB3838-88〕之中“Ⅳ〞类地面水标准。考虑到该市的经济承受能力,必须对基建和运行费加以控制,污水处理厂的进水水质按点源治理后城市混合污水水质适当留有余地确定。污水处理厂设计进、出水水质如表2-2。
表2-1-2设计进出水水质表
工程
CODcr
BOD5
SS
氨氮
进水水质/
〔mg/L〕
450
200
370
15
出水水质/
〔mg/L〕
≤63
≤14
≤30
≤3
去除率/%
≥86
≥93
≥92
≥80
GB8978-1996
二级〔城市污水厂〕排放标准
<120
<30
<30
<20
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本工程污水处理的特点为:①污水以有机污染为主,BOD/COD=,可生化性较好,重金属及其他难以生物降解的有毒有害污染物一般不超标;②污水中主要污染物指标BOD5、CODcr、SS值比国内一般城市污水高70%左右;③污水处理厂投产时,多数重点污染源治理工程已投入运行。
针对以上特点,以及出水要求,现有城市污水处理技术特点,以采用生化处理最为经济。由于将来可能要求出水回用,处理工艺尚应硝化,考虑到NH3-N浓度较低,不必完全脱氮。
根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查,要到达确定的治理目标,可采用“普通活性污泥法〞或“AB法〔即吸附-生物降解法〕〞
⑴普通活性污泥法方案[3]
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开展,本方法在工艺及设备等方面又有了很大改良。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,使氧转移效率提高到20%以上,从而节省了运行费。
普通活性污泥法如设计合理、运行管理得当,出水BOD5可达10~20㎎/L。它的缺点是工艺路线长,工艺构筑物及设备多而复杂,运行管理困难,基建投资及运行费均较高。国内已建的此类污水处理厂,单方基建投资一般为1000~1300万m3/d,~/〔m3·d〕或更高。
⑵AB法方案
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AB法污水处理工艺,是吸附-生物降解〔Adsorption-Biodegration〕工艺的简称,这是由德国亚琛工业大学宾客〔Bohnke〕教授于70年代中期开创的。从80年代开始用于生产实践。由于本工艺具有一系列独特的特征,受到污水处理专家的重视。
①.AB法污水处理工艺系统及其主要特征
与传统的活性污泥处理相比拟,AB工艺的主要优点是:
Ⅰ.全系统共分预处理段、A段、B段等3段。在预处理段只设格栅、沉砂池等容易处理设备,不设初次沉淀池。
Ⅱ.A段由吸附池和中间沉淀池组成,B段那么由曝气池及二次沉淀池所组成。
Ⅲ.A段和B段各自拥有独立的污泥回流系统,两段完全分开,每段能够培育出各自独特的,适合本段水质特征的微生物种群。
②A段的效应、功能与设计运行参数
Ⅰ.A段连续不断的从排水系统中接受污水,同时也接种在排水系统存活的微生物种群。对此,偌大的排水系统起到“微生物选择器〞和中间反响器的作用。在这里不断的产生微生物种群的适应、淘汰、优选、增殖等过程。从而能够培育、驯化、诱导出与原污水适应的微生物种群。
由于本工艺不设初沉池,使A段能够充分利用经排水系统优选的微生物种群,使A段形成一个开放性的生物动力学系统。
Ⅱ.A段负荷高,为增殖速度快的微生物种群提供了良好的环境条件。在A段能够成活的微生物种群,只能是抗冲负荷能力强的原核细菌,而原生动物和后生动物不能存活。
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Ⅲ.A段污泥产率高,并有一定的吸附能力,A段对污染物的去除,主要依靠生物污泥的吸附作用。这样,某些重金属和难降解有机物质以及氮、磷等植物性营养物质,都能够通过A段而得到一定的去除,对此,大大地减轻了B段的负荷。
A段对BOD的去除率大致介于40%~70%之间,但经A段处理后的污水,其可生化性将有所改善,有利于后续B段的生物降解作用。
Ⅳ.由于A段对污染物质的去除,主要是以物理化学作用为主导的吸附功能,因此,其对负荷、温度、PH值以及毒性等作用具有一定的适应能力。
Ⅴ.对城市污水处理的A段,主要设计与运行数据的建议值。
ⅰ.BOD——污泥负荷〔Ns〕——2~6㎏BOD/(㎏MLSS·d),为传统活性污泥处理系统的10~20倍;
ⅱ.污泥龄〔生物固体平均停留时间〕〔Θc〕——~;
ⅲ.水力停留时间〔t〕-30min;
ⅳ.吸附池内溶解氧〔DO〕浓度——~㎎/L;
③.B段的效应、功能与设计、运行参数
Ⅰ.B段接受A段的处理水,水质、水量比拟稳定,冲击负荷已不再影响B段,B段的净化功能得以充分发挥。
Ⅱ.去除有机污染物是B段的主要净化功能。
Ⅲ.B段的污泥龄较长,氮在A段也得到了局部的去除,BOD:N比值有所降低,因此,B段具有产生硝化反响的条件。
Ⅳ.B段承受的负荷为总负荷的30%~60%,较传统活性污泥处理系统,曝气池的容积可减少40%左右。
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应当说明的,B段的各项功能、效应的发挥,都是以A段正常运行作为首要条件的。
Ⅴ.城市污水处理的B段,设计、运行参数的建议值。
ⅰBOD——污泥负荷〔Ns〕——~㎏BOD/(㎏MLSS·d);
ⅱ污泥龄〔生物固体平均停留时间〕〔Θc〕——15~20d;
ⅲ水力停留时间〔t〕——2~3h;
ⅳ曝气池内混合液溶解氧〔DO〕含量——1~2㎎/L。
AB处理工艺在我国也得到应用,用于处理城市污水。日处理污水量为8000m3的青岛海泊河污水处理厂便是其中的一座。该厂于1993年3月开工建造,1995年6月正式投产运行。当前,该厂运行正常,处理水质完全符合国家规定的排放标准。
〔1〕普通活性污泥法工艺流程图如下图:
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沉砂池
提升泵房
消化池
细格栅
粗格栅
二沉池
污泥泵
分水井
接触池
接触池
曝气池
初沉池
浓缩池
脱水机
集泥井
加氯机
污泥饼外运
出水
污泥
原水
2-3-1普通活性污泥法工艺流程图
〔2〕AB法工艺流程图如下图:
污泥饼外运
脱水机
后浓缩池
消化池
前浓缩池
沉砂池
提升泵房
细格栅
粗格栅
B段曝气池
污泥泵
分水井
二沉池
接触池
中沉池
A段曝气池
集泥井
加氯机
出水
污泥
原水
2-3-2AB法法工艺流程图