污水处理厂污水一级处理工艺.docx
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污水处理厂污水一级处理工艺
毕业论文
太谷县圣源环保污水厂污水处理一级工艺
现存问题及优化措施探讨
学位申请人
：
学科专业
：
环境科学
指导教师
：
郭玲
答辩日期
：
2014.5.24
独创性声明
本人声明所呈交的毕业论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
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年月
太谷县圣源环保污水厂污水处理一级工艺
现存问题及优化措施探讨
摘要
针对目前大部分污水厂一级处理工艺悬浮物、有机物去除率较低，环境效应差，难以有效地控制水环境污染的现状，本研究论文着眼于太谷圣源环保污水厂一级处理工艺各构筑物的现状，对各构筑物存在的问题进行了分析与探讨，并提出了改进意见。
为下一步该水厂开展生产、科研以及技改提供科学的依据和可行的建议。
圣源环保污水厂一级处理工艺各构筑物主要包括：
格栅、水泵、沉砂池、沉淀池四种类型。
本论文以该水厂一级处理工艺所采用的这四种类型的构筑物为研究对象，通过资料收集、信息处理、数据分析等多种途径，首先对这四种构筑物的现状进行了描述与实测，其次对其现存的问题分别从管理上、设备上、技术上分别进行了分析与探讨，最后针对于实际运行中存在的诸多问题，提出了相应可行的优化措施。
这些优化措施主要包括：
对于格栅，建议加强日常检修、测试管理；改进格栅材质，提高其耐用性；栅渣要求及时处理，处理方式应科学合理，防止二次污染等。
对于水泵，应更换高效率水泵并加强对水泵的日常维护管理。
对于沉砂池，建议对改善排泥系统进行专项研究；出水方式改用指型出水槽布置；将传统的平流式沉砂池改造为曝气沉砂池。
对于沉淀池，建议改善出水水力条件，改用指型出水槽布置，出水堰负荷大辐度下降到标准值以内；针对悬浮物去除效率不高，建议在沉淀工艺中采用强化一级处理技术。
关键词：
污水厂一级处理工艺问题优化措施
TaiguShengyuanEnvironmentalProtectionSewageTreatmentPlantLevelProcessDiscussiononTheExistingProblemsandOptimizationMeasures
Abstract
Forwaterpollutiontreatment,industrialcountrieshavegenerallyadoptedtwobiologicaltreatmenttechnology.Throughhands-onexperienceofthesecountrieshasprovedthatalargenumberofcitiesbuiltsecondarybiologicaltreatmentplant,Taiguxianthepreventionofwaterpollutionhasplayedagreatrole.Secondarybiologicaltreatmentasapre-treatment-treatmentstage,themainobjectprocessingsettleablesolidssuspendedsolidsandpartoftheorganicmatter.Astheprimarytreatmentlessinvestment,lowpowerconsumption,notonlytodealwithpartoftheorganicmatter,andthesubsequentimpactonthesecondarybiologicaltreatmentisverylarge,sotheworldattachesgreatimportancetotheintegrationofresearch-levelprocessingtechnology.
Thoseproblemcurrently,thelowefficiencyofChina'surbansewagetreatment,waterpollutionaroundthecityLimitedtothelackofnationalfinancialresources,manycitiesareoftentakentobetheprimarytreatment,secondarybiologicaltreatmentafterthephasedconstructionapproach;coastandalongtheYangtzeRiverinthecity,alsomanywaystosewagetreatmentsewageafterprimarytreatmentoption,andthendischargedintoamightytorrent.Therefore,theprimarytreatmentdatacollectedathomeandabroad,conductdifferentprocesses,analysisandcomparisonofthemeritsoftheequipment,providethebasisforthedesign,operationandmanagementofprimarytreatmentofurbansewage,aswellasresearchanddevelopmentofprimaryprocessingequipment,isofgreatsignificance.Sewagetreatment,alsoknownasaphysicaltreatmentofsewageBysimplesedimentation,filtrationorappropriateaerationtoremovesuspendedsolidsinsewage,adjustpHandreducethelevelofcorruptionintheprocessofsewage.TaiguShengyuanenvironmentalprotectionsewagetreatmentplantlevelprocessDiscussionontheexistingproblemsandoptimizationmeasures
Keywords:
SewagetreatmentplantPrimarytreatmentDealingwithmeaning
TheproblemTreatmentprocess
目录
摘要I
AbstractII
1绪论1
1.1项目研究背景1
1.1.1一级处理工艺概述1
1.1.2水厂背景2
1.2项目研究意义3
1.3论文主要研究的内容4
1.4论文组织结构4
2一级处理工艺现状5
2.1格栅5
2.2水泵5
2.3沉砂池6
2.4沉淀池6
3一级处理工艺现存问题及分析8
3.1格栅8
3.2水泵8
3.3沉砂池8
3.4沉淀池9
4一级处理工艺优化措施12
4.1格栅12
4.2水泵12
4.3沉砂池12
4.4沉淀池13
参考文献14
致谢15
1绪论
1.1项目研究背景
1.1.1一级处理工艺概述
为了缓解资金不足与环境污染的矛盾，在目前正兴建或拟建的污水处理厂中，往往采用先建一级处理，以后再逐步完善二级处理的策略。
但以沉淀为主的一级工艺对悬浮物、有机物去除率较低，难以有效地控制水环境污染,一级处理工艺作为污水处理的第一道工序，在整个污水处理工艺中起着举足轻重的作用[1]。
一级处理工艺是城市污水处理的三个级别中的第一级，用以去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物，调节废水pH值，减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷。
污水经一级处理后，一般达不到排放标准。
所以一般以一级处理为预处理，以二级处理为主体，必要时再进行三级处理，即高级处理，使污水达到排放标准或补充工业用水和城市供水。
一级处理的常用方法有：
（1）筛滤法用来分离污水中呈悬浮状态污染物。
常用设备是格栅。
格栅由一组平行的金属栅条制成，一般斜置于污水提升泵集水池之前的重力流来水主渠道上，格栅主要用于截留污水中大于栅条间隙的漂浮物，一般布置在污水处理厂或泵站的进水口，以防止阀门、管道、水泵、表曝机、吸泥管及其他后续处理设备堵塞或损坏。
一般来说，污水过栅越缓慢，拦污效果越好，但因过栅缓慢造成栅前渠道或栅下积砂而使过水断面缩小时，又会使流速变大[2]。
因此过栅流速的具体值应根据污水中污物的组成、含砂量及栅条间距等情况而定。
格栅的清渣，可采用人工或机械方法。
有的是用磨碎机将栅渣磨碎后，再投入格栅下游，以解决栅渣的处置问题。
（2）沉淀法通过重力沉降分离废水中呈悬浮状态的污染物。
这种方法简单易行，分离效果良好，应用非常广泛。
主要构筑物有沉砂池和沉淀池。
沉砂池是采用物理法将砂粒从污水中沉淀分离出来的一个预处理单元，其作用是从污水中分离出相对密度大于1.5且粒径为0.2mm以上的颗粒物质，主要包括无机性的砂粒、砾石和少量密度较大的有机性颗粒如果核皮、种籽等。
沉砂池一般设在提升设备和处理设施之前，以保护水泵和管道免受磨损，防止后续构筑物的堵塞和污泥处理构筑物容积的缩小，同时可以减少活性污泥中无机物成份，提高活性污泥的活性[3]。
用于一级处理的沉淀池，通称初次沉淀池。
初沉池是一级污水处理厂的主体处理构筑物，或作为二级污水处理厂的预处理构筑物设在生物处理构筑物的前面。
初沉池的主要作用就是去除污水中密度较大的固体悬浮颗粒，以减轻生物处理的有机负荷，提高活性污泥中微生物的活性。
污水经过格栅截留大块的漂浮物和悬浮物，并经过沉砂池去除密度大于1.5的悬浮颗粒后，仍存在许多密度稍小或颗粒尺寸较小的悬浮颗粒，这些颗粒的成分以有机物为主[4]。
如果含有这些物质的污水直接进入生物处理系统，会增加曝气池的容积负荷和有机负荷，甚至影响微生物对有机物的氧化分解和硝化的效果，影响二沉池出水水质。
初沉池用于处理城市污水时，沉淀时间一般为1.5-2h，对进水中BOD5的去除率可以达到20%-30%，对悬浮物SS的去除率可以达到50%以上。
一级处理是所有污水处理工艺流程必备工艺，城市污水一级处理BOD5和SS的典型去除率分别为25%和50%。
1.1.2水厂背景
太谷县污水处理厂设计处理能力2万吨/天，设计出水水质标准为国家一级A标准。
目前污水处理厂现已处于满负荷运行状态，能够保证生产任务，但随着污水处理量的不断加大，该水厂一级处理工艺在实际运行中已显现出诸多问题，这些问题已经严重影响到了水厂的运行效率，出水水质以及产水量等，因此，该水厂一级处理工艺亟待进行立项研究。
太谷县县城污水处理采用三级处理工艺，一级工艺+二级工艺（A/A/O）+三级工艺（混凝过滤）：
污水进入处理厂后，先经过预处理，通过粗格栅去除较大的漂浮物，然后进入污水提升泵房，经泵房提升后进入细格栅拦截较小杂物和污水中的悬浮固体，再进入旋流沉砂池，在旋流沉砂池内去除比重较大和颗粒交出的无机沙粒。
从沉砂池出水进入初沉池，在此先进行去除部分碳源和悬浮物，以此可减少后续生反应器的体积，并减少曝气量，降低电耗。
同时在二沉池污泥一部分回流厌氧池，一部分进入污泥提升泵房。
初沉池污泥全部进入提升泵房。
污泥提升泵房池内污泥经污泥泵加压进入污泥脱水机房，由污泥浓缩脱水一体机进行浓缩脱水，浓缩脱水之前加PAM，脱水后泥饼送至城市垃圾卫生填埋场填埋处理。
太谷县圣源环保污水厂污水一级处理工艺流程图见图1-1所示，该水厂一级处理工艺涉及的构筑物包括：
格栅、沉砂池、沉淀池及泵房。
其中格栅分为粗细两种规格格栅，沉砂池选用的是平流式沉砂池，初沉池选用的是平流式沉淀池。
一级处理工艺流程图：
进水出水
填埋
图1-1太谷县圣源环保污水厂污水一级处理工艺流程图
1.2项目研究意义
污水的一级处理是城市污水处理的三个级别中的第一级，用以去除废水中的漂浮物和部分悬浮状态的污染物，调节废水pH值，可减轻废水的腐化程度和后续生物处理工艺负荷[5]。
一级处理工艺在整个污水处理工艺中非常重要，它运行效果的好坏，不仅会影响出厂水的水质，同时也影响到污水厂的实际运行成本和运行效率。
针对目前大部分水厂运行状况只停留在定性管理的现状，为保证圣源环保污水厂在建成多年后运行、维护的合理性和科学性，该项目针对圣源环保污水厂一级处理工艺各构筑物的设计、运行历史和现状以及存在的问题，提出了可行的优化措施；该项目的研究为保证圣源环保污水厂出水水质的提高、水厂的经济、高效的运行奠定了基础。
为下一步圣源环保污水厂开展生产、科研以及技改提供科学的依据和合理的建议。
1.3论文主要研究的内容
本文主要通过搜集、整理、处理原始图档资料，熟悉并详细调查污水厂常规工艺流程、各构筑物的实际生产运行现状，与太谷县圣源环保污水厂进行各种形式的交流与沟通；实地考察污水厂处理工艺流程、各构筑物的生产运行现状；现场情况实测与分析等多种形式对该污水厂一级处理工艺进行分析研究。
研究内容主要包括：
（1）一级处理工艺现状；
（2）一级处理工艺存在的问题及分析；
（3）针对于一级处理工艺实际运行中存在的问题，提出相应的优化措施。
本论文从技术上、管理上、机械设备上等不同方面对一级处理各构筑物进行了探讨，具体研究内容包括：
泵房：
运行效率、日常管理；格栅：
除渣情况、日常维护管理、运行情况等。
沉砂池：
设计数据比对、排泥情况分析、运行管理维护等。
初沉池：
设计数据比对、沉淀效率、排泥情况分析等。
1.4论文组织结构
（1）综述
包括项目研究背景与研究意义，其中项目研究背景包括一级处理工艺概述
和水厂背景资料。
（2）一级处理工艺现状
通过资料收集、信息处理等方式介绍一级处理工艺各构筑物的运行现状。
（3）一级处理工艺现存问题及分析
分析污水处理厂一级处理工艺各构筑物实际运行过程中出现的各种问题，并
进行分析讨论。
（4）一级处理工艺优化措施
针对诸多问题提出一级处理工艺各构筑物相对可行的优化措施。
2一级处理工艺现状
2.1格栅
太谷县圣源环保污水厂现设置两道格栅，分别为粗格栅和细格栅。
一道设在提升泵房前面,另一道设在沉砂池前面。
格栅工艺参数：
⑴栅距即相邻两根栅条间的距离，栅距大于40mm的为粗格栅，栅距在20-0mm之间的为中格栅，栅距小于20mm的为细格栅。
⑵过栅流速是指污水流过栅条和格栅渠道的速度。
过栅流速不能太大，否则有可能将本应拦截下来的软性杂物冲过去，过栅流速太小，又可能使污水中粒径较大的砂粒在栅前渠道中沉积下来。
⑶污水过栅水头损失指的是格栅前后的水位差，它与过栅流速有关。
如果过栅水头损失增大，说明过栅流速增大，此时有可能是过栅水量增加，更有可能是格栅局部被堵死，需要及时清理[6]。
如果过栅水头损失减少，说明过栅流速降低，需要注意采取措施防止栅前渠道内积砂。
小型污水处理厂一般采用人工捞渣的人工格栅。
大中型污水处理厂常采用机械格栅，栅距为16-25mm,最大不超过40mm。
格栅分垂直安装和倾斜安装两种，倾斜安装角度为45°-75°[7]。
而太谷县机械格栅有：
①链条式格栅②移动式伸缩臂格栅③钢丝绳牵引式格栅④旋转式固液分离机⑤弧形格栅。
在城市污水处理厂里，污水提升泵房前应设置栅条间距为（15-30）mm的中格栅，在沉砂池前设置栅条间距为（6-10）mm的细格栅。
机械格栅一旦出现故障，旁通格栅能自动分流全部污水，栅渣送至城市垃圾场填埋。
机械格栅的运行采用人工启闭开关、时钟自控启闭开关、水头损失启闭开关等。
控制方式为现场控制和中央控制[8]。
2.2水泵
水泵是圣源环保污水厂的关键设备之一。
（1）污水处理厂在运行工艺流程中一般采用重力流的方法通过各个构筑物和设备[9]。
污水提升泵房主要建、构筑物泵站内有地上、地下构筑物及管道的设计,主要包括地下式泵房的进水闸井、粗格栅、集水池（含潜水污泵或干式离心泵）、闸阀井等和进（出）水管道、变配电用房及泵站附属用房等结构、电气、自控、除臭等子项目。
（2）污水提升泵房应尽量选择轻型结构支撑[10]。
在污水提升泵房中，泵房位于最上面，如果泵房自重过大，下面的承重结构梁、柱的尺寸必然也增大，而泵房构筑物基础的地质情况一般不太理想，因此，污水提升泵房在运用时在保证额定荷载的前提下要尽量选择轻型结构支撑；但必须满足泵房近期或远期的使用要求。
满足泵房运行最基本的功能是其本身的使用功能。
（3）集水池的作用是调节来水量与抽升量之间的不平衡，避免水泵频繁启动[11]。
污水泵站规模应由污水处理厂的日处理量决定。
2.3沉砂池
太谷县污水厂沉砂池采取平流式沉砂池，现有平流式沉砂池两口，有效水深3.28m，1号沉砂池容积2299.98m3，2号沉砂池有效容积2621.56m3。
均采用池底阀静水压力排泥，泥斗均设于沉砂池前端，无刮泥设施。
泥斗容积约4.8m3，斗面倾角约30゜。
1号沉淀池设有泥斗4个，合计19.348m3，2号沉淀池10个，合计48.4m3。
均为沉砂池末端出水堰溢流集水，单池出水堰总长约5.04m。
2.4沉淀池
现有平流式沉淀池四组。
经实地测量，工艺尺寸及构造详见下表：
表1-1平流式沉淀池工艺尺寸及构造表
池号
长（m）
宽（m）
有效水深（m）
出水堰折算总长（m）
1
71.85
10.87
4.28
39
2
71.85
10.85
4.36
32.26
3
71.85
9.80
4.36
78.14
4
71.85
10.16
4.36
80.8
注：
1）有效水深为实时测定数据，但随水量变化其差异不大；
2）出水堰总长测定受条件限制稍有误差。
四口沉淀池总容积约为13000m3。
阻流墙：
各组平流式沉淀池均设有阻流墙（1号、2号、3号为一道，4号为两道）。
其布置各不相同，无一定规律，沉淀池放空时可见两侧有大量积泥。
1号、2号池阻流墙距配水花墙约5.4m，其中1号池阻流墙顶上水深约为1.41m，2号池阻流墙顶上水深约1.74m，3号池阻流墙距配水花墙10.60m，顶上水深0.90m，4号池设有两道阻流墙，第一道阻流墙距配水花墙5.25m，顶上水深0.84m，两墙间距10.55m，第二道阻流墙顶上水深1.71m。
出水堰：
平流式沉淀池后段两边及末端溢流堰溢流集水，距配水花墙31米左右开始布置周边溢流堰集水，3号、4号后段各装设有3条堰顶出流式集水槽。
各池出水堰总长见前页。
各池出水均有絮体漂逸，不同情况下，絮体大小不同。
出水端在排空时可见较多沉泥。
排泥：
单口平流式沉淀池池底设有8个积泥斗及池底阀，泥斗面坡度为35゜，每个泥斗容积约为17.2m3，合计约137.5m3/池，设计为静水压力池底阀排泥。
冬季低浊度时，不作常规排泥，视期间浊度情况定期放空人工冲洗排泥；夏季高浊度时，视沉淀出水状况确定排泥周期，并大致每月人工冲洗一次。
每当排泥不及时，明显可见出水浊度增长速度加快[12]。
调查期间，当放空清洗之后48小时内明显可见浑水区“缩回”，清水区出水中“跑矾花”现象大为改观。
对平流式沉淀池出水悬浮物浓度（SS）进行了连续测定，测定结果见图1-1。
图1-1平流式沉淀池进出水悬浮物浓度连续测定表
3一级处理工艺现存问题及分析
3.1格栅
（1）格栅的材质。
格栅多为碳钢合金，虽然造价低廉，但使用寿命短，存在粗细格栅分配不均匀的问题。
处理时出现悬浮颗粒粗细分布不均匀，不能很好地进行粗细分离，大大的加大了后续处理工艺的负荷。
（2）栅渣处理。
进行了大量的填埋，而这往往导致了污泥的不能的合理利用，与此同时，天气过热时，会出现难闻的气味，污泥处理不合理。
（3）臭气散逸。
格栅大部分安装都出现了没有封闭，安装工程简单，导致臭气外漏。
3.2水泵
水泵在运行过程中安全度较低、电耗较高、噪声较大和维护管理不方便。
这种泵房有占地面积较大（与常规泵房比较），建设费用高40%-60%的缺点。
（1）污水处理厂在运行工艺流程中一般采用重力流的方法通过各个构筑物和设备[13]。
但由于太谷县污水处理厂区地形和地质的限制。
必须在前处理处加提升泵站将污水提到某一高度后才能按重力流方法运行。
（2）泵站内的水泵是多种多样，按照安装方式分为干式泵和潜污泵，干式泵又有立式泵和卧式泵[14]。
但选择时由于经济和厂房的面积问题，出现了没有选择合适自己污水处理厂的水泵，导致了泵房选择了卧式泵，这就造成了使用经济较多、并且占地面积也较大的水泵。
从当前太谷县污水厂现状来看，各类型水泵未达到一定的标准，还存在一些问题：
A、水泵的标准化、系列化、配套性差。
设计中一般较难选到参数最佳的污水泵。
B、材质差，加工精度低。
C、水封、轴封差。
D、水泵的自动控制系统的可靠性差。
3.3沉砂池
（1）各种水量下平流式沉砂池运行参数如下：
表3-1各种水量下平流式沉砂池运行参数表
水量（m3/d）
池号
沉淀时间（hr）
水平流速（mm/s）
表面负荷（m3/m2.h）
RE
FR
出水堰负荷（m3/m.h）
44000
1
2.50
10.06
1.31
20.04
0.58E-5
181.88
2
2.85
10.06
1.15
20.04
0.58E-5
181.88
32000
1
3.44
7.31
0.95
14.57
0.31E-5
132.28
2
3.92
7.31
0.84
14.57
0.31E-5
132.28
25000
1
4.40
5.71
0.75
11.38
0.19E-5
103.34
2
5.01
5.71
0.65
11.38
0.19E-5
103.34
20000
1
5.50
4.57
0.60
9.11
0.12E-5
82.67
2
6.27
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