水污染控制工程设计.doc
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化环学院环境工程专业水污染课程设计
1.设计任务书
1．1.工程设计资料
1.1.1.工程概况
某城市拟筹建城市污水处理厂，废水量为18万吨/日。
城市污水的主要污染物是、BOD5、SS、氮和磷等。
经当地环保部门审批，污水排放标准执行城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）一级标准的B标准。
1.1.2.工程设计规模
1.设计水量
总水量：
2.进水水质
进水水质参考同类案例，具体进水水质如表1所示。
表1—1进水水质（单位：
mg/L）
指标
BOD5
SS
氨氮
磷酸盐
数值
240
200
200
30
4.0
3.处理目标
经当地环保部门审批，污水排放标准执行《污水综合排放标准》（GB18918-2002）一级标准的B标准，具体出水水质如表2所示。
表1—2出水水质（单位：
mg/L）
指标
BOD5
SS
氨氮
磷酸盐
数值
60
20
20
8
1.0
1.2.设计任务
1.根据以上资料，确定最佳处理工艺，对该污水处理工程进行初步设计。
2.设计范围为污水处理工艺系统。
3.完成污水处理各构筑物的设计，编写设计说明书和设计计算书（包括高程计算和构筑物设计计算）。
4.完成设计图纸2张（平面布置图和高程布置图）。
1.3.基本要求
1.设计者必须独立思考，独立完成全部设计。
2.按时按质完成设计任务要求。
3.设计方案严格执行有关环境保护的规定，污水处理后必须保证出水指标均达到当地环保部门核准的污水排放标准。
4.采用经济合理的处理工艺，保证处理效果，并节省投资和运行管理费用。
5.设计新颖美观、布局合理。
2设计说明书
2.1.城镇污水的来源
城市污水按来源可分为生活污水、工业废水和径流污水。
2.1.1.生活污水
生活污水主要来自家庭、机关、商业和城市公用设施。
其中主要是粪便和洗涤污水，集中排入城市下水道管网系统，输送至污水处理厂进行处理后排放。
其水量水质明显具有昼夜周期性和季节周期变化的特点。
2.1.2.工业废水
工业废水在城市污水中的比重，因城市工业生产规模和水平而不同，可从百分之几到百分之几十。
其中往往含有腐蚀性、有毒、有害、难以生物降解的污染物。
因此，工业废水必须进行处理，达到一定标准后方能排入生活污水系统。
生活污水和工业废水的水量以及两者的比例决定着城市污水处理的方法、技术和处理程度。
2.1.3.径流污水
城市径流污水是雨雪淋洗城市大气污染物和冲洗建筑物、地面、废渣、垃圾而形成的。
这种污水具有季节变化和成分复杂的特点，在降雨初期所含污染物甚至会高出生活污水多倍。
2.2.城镇污水的水量
污水水量还会与降雨有一定关系，不过现如今的城市管道系统绝大部分采用的是分流系统，即污水管道与雨水管道分开，这样在很大程度上减少了降水对于污水处理厂的压力，雨水经过收集后只需要经过较少的处理就能到排放标准排入自然水体。
2.3.城镇污水的水质特点分析
城镇污水的水质在主要方面具有生活污水的一切特征。
但在不同的城镇，因工业的规模和性质不同，城镇污水的水质也受工业废水和水量的影响而明显变化。
城镇污水中90%以上是水，其余是固体物质。
水中普遍含有以下各种污染物：
悬浮物：
一般为200～500毫克/升，有时候可超过1000毫克/升。
其中无机和胶体颗粒容易吸附有机毒物、重金属、农药、病原菌等，形成危害大的复合污染物。
悬浮物可经过混凝、沉淀、过滤等方法与水分离，形成污泥而去除。
病原体：
包括病菌、寄生虫、病毒三类。
常见的病菌是肠道传染病菌，每升污水可达几百万个，可传播霍乱、伤寒、肠胃炎、婴儿腹泻、痢疾等疾病。
常见的寄生虫有阿米巴、麦地那丝虫、蛔虫、鞭虫、血吸虫、肝吸虫等，可造成各种寄生虫病。
病毒种类很多，仅人粪尿中就有百余种，常见的是肠道病毒、腺病毒、呼吸道病毒、传染性肝炎病毒等。
每升生活污水中病毒可达50万到7000万个。
需氧有机物：
包括碳水化合物、蛋白质、油脂、氨基酸、脂肪酸、酯类等。
其浓度常用五日生化需氧量（BOD5）来表示。
也可用总需氧量（TOD）、总有机碳（TOC）、化学需氧量（COD）等指标结合起来评价。
常用BOD5与COD的比例来反映污水的可生化降解性，用微生物呼吸氧量随时间变化曲线来反映生化降解的快慢。
城市污水BOD5一般为每升300～500毫克，造纸、食品、纤维等工业废水可高达每升数千毫克。
植物营养素：
生活污水、食品工业废水、城市地面径流污水中都含有植物的营养物质──氮和磷。
城市污水中磷的含量原先每人每年不到1千克,近年来由于大量使用含磷洗涤剂，含量显著增加。
来自洗涤剂的磷占生活污水中磷含量的30～75%，占地面径流污水中磷含量的17%左右。
氮素的主要来源是食品、化肥、焦化等工业的废水，以及城镇地面径流和粪便。
硝酸盐、亚硝酸盐、铵盐、磷酸盐和一些有机磷化合物都是植物营养素，能造成地面水体富营养化、海水赤潮和地下肥水。
硝酸盐含量过高的饮水有一定的毒性，能在肠胃中还原成亚硝酸盐而引起肠原性青紫症。
亚硝酸盐在人体内与仲胺合成亚硝胺类物质可能有致畸作用、致癌作用。
城镇污水中除含以上四类普遍存在的污染物外，随污染源的不同还可能含有多种无机污染物和有机污染物，如氟、砷、重金属、酚、氰、有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃等。
2.4.城镇污水处理方案的选择
2.4.1.城镇污水主要处理方法
城市污水处理厂的方方法，有传统活性污泥法、SBR法、AB法，氧化沟法和A2/O法。
传统活性污泥法
传统活性污泥法已经有近90年的历史,其主要处理构筑物是曝气池和沉淀池。
污水中的有机物在曝气池内停留一段时间后,绝大部分被曝气池中的微生啊物吸附,随即氧化分解成无机物。
在沉淀池中,呈絮状的微生物絮体———活性污泥下沉,而上部的清液溢流排放。
为了保持曝气池中污泥的浓度,沉淀后的部分活性污泥又回流到曝气池中。
该工艺的特点是有机物去除率高、污泥负荷高、池容积小、电耗省、运行费用低。
此法稳定可靠,已经积累了丰富的设计和管理经验,但普通曝气法占地多,建设投资大,仅能满足BOD5,,SS三项出水指标,且该工艺容易产生污泥膨胀现象,除磷和脱氮效果差。
SBR法
SBR法为序批式活性污泥法，它比连续流活性污泥法出现的更早，但由于当时运行管理条件限制而被连续流系统所取代。
随着自动化控制水平的提高，SBR法重新被人们重视，该工艺在国内已广泛应用于屠宰、啤酒、化工、鱼品加工、制药等工业废水和生活污水的处理。
此工艺优点：
同时脱氮除磷；静置沉淀可获得低SS出水；耐受水力冲击负荷；
操作灵活性好，兼具二沉池功能。
不足之处：
同时脱氮除磷时操作复杂；滗水设施的可靠性对出水水质影响大；设计过程复杂，池体容积大；不适合5万吨/天以上污水量的处理；维护要求高，运行对自动控制依赖性强。
AB法
AB法即是吸附生物氧化处理法，它是德国亚琛大学一位教授于70年代中期开创，80年代初开始应用的工程实践。
AB法工艺是根据微生物生长繁殖及其基质代谢的关系而确定的，并充分考虑了污水收集、运送系统中高活性微生物的作用，通常是维持A段在极高负荷下，是微生物处于快速增长期以发挥其对有机物的快速吸附作用，维持B段在极高负荷下运行，利用长世代期微生物的作用，保证出水水质。
氧化沟法
本工艺50年代初期发展形成，因其构造简单，易于管理，很快得到推广，且不断创新，有发展前景和竞争力，当前可谓热门工艺。
氧化沟在应用中发展为多种形式，比较有代表性的有：
帕式简称单沟式，奥式简称同心圆式，卡式简称循环折流式和三沟式氧化沟（T型氧化沟）等。
氧化沟一般不设初沉池，负荷低，耐冲击，污泥少。
建设费用及电耗视采用的沟型而变，如在转碟和转刷曝气形式中，再引进微孔曝气，加大水深，能有效地提高氧的利用率（提高20%）和动力效率［达2.5～3.0kgO2/（kW·h）］。
A2/O工艺
城市生活含有大量的氮磷，由于氮磷的富集会对天然水体造成富营养化，导致湖泊河流的藻类泛滥破坏生态环境及影响水生生物的生存和人类生活。
故对城市污水提出脱氮除磷的要求。
利用生物处理法脱氮除磷，可获得优质出水，是一种深度二级处理工艺。
污水在流经厌氧、缺氧、好氧三个不同功能分区的过程中，污水在厌氧区（DO<0.3mg/L），释放出聚磷菌，在好氧状况下又将其更多吸收，以剩余污泥的形式排出系统达到除磷目的，同时污水进入缺氧区（DO<0.7mg/L），由于兼氧脱氮菌的作用，利用水中BOD作为氢供给体（有机碳源），将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气，达到脱氮的目的。
此工艺优点：
工艺流程简单，运行管理方便；同时脱氮除磷；污泥沉降性能好；反硝化过程为硝化过程提供碱度；反硝化过程同时去除有机物（COD）；厌、缺、好氧环境交替运行，丝状菌不能大量繁，不会发生污泥膨胀；厌、缺氧环境为系统节能，减少经济费用。
缺点：
聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物；回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；脱氮受内回流比影响。
2.4.2.处理方案的确定
本项目污水处理的特点为：
1.污水以有机污染物为主，BOD/COD=200/240=0.83>0.3,可生化性比较好，重金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BOD、COD、SS值为典型城市污水值。
此外考虑到氨氮出水浓度排放要求比较高，因此需要采用能够同时脱氮除磷降磷且效果较好的工艺。
3.从上述比较分析，可知SBR间歇运行，全赖电脑控制，对处理厂的管理人员素质要求很高，变水位运行，电耗增大；而且除磷脱氮效果一般，所以不采用。
对于本设计而言，工程规模较大，为大中型规模的污水处理厂。
其主要污水来源为生活污水，污水生化性好，难降解污染物少，氧化沟的一些优点得难以得到体现。
而且，污水处理厂冬季气温低，若采用氧化沟工艺的话，设备检修困难。
A2/O工艺虽然基建费用相对较高，但运行费用低，管理维护相对方便，出水水质稳定，脱氮除磷效果显著，优势相对突出。
而再根据本城市污水的特点：
其主要污水来源为生活污水，污水生化性好，难降解污染物少，氧化沟的一些优点难以得到体现。
而且，污水处理厂冬季气温低，若采用氧化沟工艺的话，设备检修困难。
A2/O工艺虽然基建费用相对较高，但运行费用低，管理维护相对方便，出水水质稳定，脱氮除磷效果显著，优势相对突出。
通过对各种工艺比选、城镇污水自身的特点以及对投资费用，运行管理的考虑，本工程设计决定采用A2/O工艺来处理城市污水，具体的污水处理工艺流程图如下：
城镇污水处理工艺流程图
2.3.污水处理工艺原理及工程说明
处理规模：
2.3.1.粗格栅
格栅是一组（或多组）相平行的金属栅条与框架组成，倾斜安装在进水的渠道，或进水泵站集水井的进口处，用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的固体污染物杂质。
因此为了避免其中的较粗大的悬浮物及杂质，堵塞水泵和沉淀池的排泥管，影响后续处理构筑物或设备的正常工作，首先设置格栅除去较大的悬浮物和颗粒。
设计参数：
1.水泵处理系统前格栅栅条间隙，应符合下列要求：
人工清除25～40mm
机械清除16～25mm
最大间隙100mm
2.在大型污水处理厂或泵站前原大型格栅（每日栅渣量大于0.2m3）,一般应
采用机械清渣；
3.格栅倾角一般用45°～75°；
4.通过格栅的水头损失一般采用0.08～0.15m；
5.过栅流速一般采用0.6～1.0m/s；
6.机械格栅不少于2台，如为一台时，应设人工清除格栅备用;7.格栅前渠道内的水流速速一般采用0.4~0.9m/s;
8.通过格栅的水头损失，粗格栅一般为0.2m,细格栅一般为0.3~0.4m。
运行参数：
设计流量：
1516m3/h格栅台数：
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