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10万m3生活污水处理厂设计.doc
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10万m3生活污水处理厂设计.doc
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中 北 大 学 2012 届 本 科 毕 业 设 计 说
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1 绪论
1.1 本课题研究的背景
水是一切生物生存必不可少的物质之一,没有水的世界是无法想象的。虽然我
国水资源总量非常丰富,居世界第六位,但是由于人口众多,人均占有仅 2300m
3
,
约为世界平均的 1/4,属世界缺水国家之一。人民生活离不开水,工农业生产发展
更离不开水,无论是生活污水还是工业废水都会带来不同程度的污染。城市污水处
理的滞后,已经成为影响我国区域水污染防治目标实现的一个重要因素,并且严重
制约了城市社会经济的可持续发展,所以加快建设城市污水集中处理刻不容缓
[1]
。
近年来,国家在污水处理方面又加大了一些工程建设投入,兴建了一批城市污
水处理厂,在工业废水治理和城市污水处理方面取得了很大进展,克服了与国外一
些大城市共同存在的自动化缺乏,管道堵塞、设备过时和工作强度过大等的操作问
题
[2]
。据初步估算,近 3 年我国城市污水处理厂规模的增长相当于建国 50 多年的
建设总量。目前我国新建的城市污水处理厂所采用的工艺中,各种类型的活性污泥
法仍为主流,占 90%以上,其余则为一级处理、强化一级处理、生物膜法及与其他
处理工艺相结合的自然生态净化法等污水处理工艺技术。随着城市水体富营养化程
度加剧,各种具有除磷脱氮的新工艺开始应用,污水处理工艺技术由过去只注重去
除有机物发展为具有除磷脱氮功能。城市污水处理的重点和难点转为氮、磷营养物
质的去除。面对淡水资源的宝贵要求,人们重新认识再生水,把再生水利用的渠道
拓宽,因地制宜根据需要确定利用途径,充分利用经污水处理厂净化后的再生水
[3]
。
总之,在实现四个现代化过程中,水污染控制技术对环境保护、促进工农业生
产和保障人民健康有着现实意义和深远影响,并使经济建设、城乡建设与环境建设
同步规划、实施和发展。这样才能实现经济效益、社会效益和环境效益的统一
[4]
。
1.2 本课题研究的意义
随着工农业生产的迅速发展和人民生活水平的不断提高,用水紧张和污水排放
的问题已越来越突出。在国家可持续发展的新政策下,环境保护已受到各级政府和
全国人民的重视,同时根据我国经济发展和环境保护需求,结合我国环境保护最新
研究成果及国际环境保护技术水平和发展趋势,提出一套合理、经济、运转效率高
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的工艺流程对污水进行处理,以达到标准排放。对于保护环境,减轻环境污染,遏
制生态恶化趋势,有着重要的意义。
根据《国民经济和社会发展“九五”计划和 2010 年远景目标纲要》的要求,
到 2010 年城市污水处理率要达到 40%~50%,用于城市污水处理产业的投资需求
约为 1800 亿元,建成后每年的运行费在 70 亿以上。按照国家《城镇污水处理厂污
染物排放标准》(GB18918-2002),为了满足出水排放标准,绝大多数城镇污水处理
厂都必须采用二级生化处理或深度处理工艺技术
[5]
。
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2 污水处理现状及工艺选择
2.1 项目污水来源
本课题针对汾河西岸,九院沙河以南,服务范围包括柴村镇,西山地区及河西
北中部九院沙河以北地区,服务面积 478 平方公里,服务人口约 50 万。根据城市
污水水质,完成处理工艺设计。
2.2 污水处理现状
目前中国污水处理行业仍处于发展的初级阶段。一方面,我国目前的污水处理
能力尚跟不上用水规模的迅速扩张,管网、污泥处理等配套设施建设严重滞后;另
一方面,我国的污水处理率与发达国家相比,还存在着明显的差距,且处理设施的
负荷率低
[6]
。
按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐,20万m
3
/d规模大型污水厂
一般采用常规活性污泥法工艺,10~20万m
3
/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧
化沟、SBR、AB法等工艺
[7]
,小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。
对脱氮除磷有要求的城市,应采用二级强化处理,如A
2
/O工艺,A/O工艺,SBR及
其改良工艺,氧化沟工艺,以及水解好氧工艺,生物滤池工艺等。
由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。可供选取的工艺:SBR工
艺,氧化沟工艺,A/O工艺,A
2
/O工艺。
(1) SBR 工艺
SBR 是序批间歇式活性污泥法的简称,是一种按间歇曝气方式来运行的活性污
泥水处理技术,又称序批式活性污泥法,早在 20 世纪初已开发,近年来在国内外
被引起广泛重视和研究日趋增多的一种废水处理工艺。SBR 的运行工况以间歇操作
为特征,每个 SBR 反应器在处理废水时操作过程包括五个阶段:进水期、反应期、
沉淀期、排水期、闲置期
[8]
。五个工序都在一个设有曝气或搅拌装置的反应器中依
次进行,所以省去了传统活性污泥法中的沉淀池和污泥回流设施。在处理过程中,
周而复始地循环这种操作周期,以实现污水处理的目的
[9]
。
SBR工艺的优点
[10]
:
1)有机物降解与沉淀均在一个构筑物内完成,无需设独立的沉淀池及其刮泥系
统,节省占地,造价低;
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2)承受水量、水质冲击负荷能力较强;
3)污泥沉降性能好,不易发生污泥膨胀;
4)通过控制曝气池内溶解氧的浓度,使池内交替出现缺氧、好氧状态,实现脱
氮功能,没有混合液回流系统;
5)扩建方便。
SBR工艺的缺点:
1)要求的自动化控制水平较高。反应池的进水、曝气、沉淀、排水、排泥变化
频繁,且必须按时操作,单用人工管理极为困难。
2)工程投资和运行费用相对较高。
3)脱氮除磷效果不甚稳定
[11]
。
(2) A/O 工艺
A/O 工艺系缺氧—好氧生物脱氮工艺的简称,A(Anacrobic)是缺氧段,用与脱
氮除磷;O(Oxic)是好氧段,用于除水中的有机物
[12]
。开创于 80 年代初,因其将缺
氧反硝化反应池置于该工艺之首,故该工艺又称为前置硝化生物脱氮工艺。
在 A/O 工艺中,原污水先进入缺氧池,再进入好氧池,并将好氧池的混合液
与沉淀池的污水同时回流到缺氧池。污泥和好氧池混合液的回流保证了缺氧池和好
氧池中足够数量的微生物,并使缺氧池得到好氧池中硝化产生的硝酸盐。而原污水
和混合液的直接进入,又为缺氧池反硝化提供了充足的碳源有机物,使反硝化反应
能在缺氧池得以进行,反硝化反应后的出水又可在好氧池中进行的 BOD
5
的进一步
降解和硝化作用
[13]
。
A/O 工艺的优点:
1)流程简单、构筑物少,只有一个污泥回流系统和混合液回流系统,基建费用
可大大的节省;
2)反硝化池不需要外加碳源,降低了运行费用;
3)此工艺的好氧池在缺氧池之后,可以使反硝化残留的有机物进一步去除,提
高出水的水质;
4)缺氧池在前,污水中的有机碳被消耗,可以减轻其后好氧池的有机负荷。而
且反硝化产生的碱度可以补偿硝化所需的碱度。
A/O 工艺的缺点:
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1)脱氮效率不高,一般在 70%~80%之间;
2)如果沉淀池运行不当,则在沉淀池内会发生反硝化反应,造成污泥上浮,使
处理的水质恶化;
3)如提高脱氮效率,必须加大内循环比,会使运行费用增高;
4)内循环混合液来自曝气池(硝化池),含有一定的溶解氧,使反硝化难于维
持理想的缺氧状态,一般脱氮率难于达到 90%。
(3) 氧化沟工艺
氧化沟污水处理技术是二十世纪五十年代在荷兰研制成功的,经过五十余年发
展,已成为一种技术成型的污水处理工艺
[14]
。现已发展形成各种不同的类型,包括
卡鲁塞尔型、奥贝尔型、二沟或三沟交替工作型、一体化氧化沟等
[15]
。氧化沟是一
种改良的活性污泥法,其曝气池成封闭的沟渠形,污水和活性污泥混合液在其中循
环流动,因此被称为氧化沟,又称环形曝气池。六十年代以来,氧化沟技术在欧洲、
北美、非洲、大洋洲等地得到迅速推广和应用,经过多年的实践和发展,氧化沟处
理技术不断完善,其封闭循环式的池形尤其适合于污水的脱氮除磷
[16]
。
氧化沟工艺的优点
[17-18]
:
1) Orbal 氧化沟具有较好的脱氮功能;
2) Orbal 氧化沟沟内的水流流态介于推流式和完全混合式之间,具有较强的抗冲
击负荷能力;
3)可通过改变转盘、转刷、转碟的旋转方向、转速、浸水深度、和转盘、转刷、
转碟的安装个数等,以调节整体供氧能力和电耗,使池内溶解氧值控制在最
佳工况;
4)由于 Orbal 氧化沟属于多反应器系统,在一定程度上有利于难降解有机物的去
除,且抗冲击负荷能力较强;
5)Orbal 氧化沟有三个相对独立的沟道,进水方式灵活。一般可不设初次沉淀池
和污泥消化池。
氧化沟工艺的缺点:
1)循环式,运行工况可以调节,管理相对复杂;
2)表曝法供氧,设备氧管量大;
3)污水停留时间长,泥龄长,电耗相对较高。
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