水污染课程项目设计方案

0 水污染课程 项目设计方案 第一章 设计总况 1 设计任务及设计资料 该城市污水处理厂的 艺流程设计，对流程进行详细的工艺计算，水力计算，对工程进行概算，绘制总平面图、流程高程图，单体构筑物工艺图。工艺要求对污水进行生物脱氮除磷和大肠杆菌。 市气象资料 （ 1）平均气温： 23 错误 !未找到引用源。 （ 2）夏季主导风：东南风 （ 3）历年平均降雨量： 750 850 质资料 厂区土层情况良好，地下 2米深以内为粘土层， 2错误 !未找到引用源。 未找到引用源。 88米为砾石层。厂区为地震 6级区 。 计规模 污水厂的处理水量按最高日最高时流量，污水厂的日处理量为 方。主要处理城市生活污水以及部分工业废水， 1 出水水质 该水经处理以后，水质应符合 城镇污水处理厂污染物排放标准 8918 2002 ，由于进水不但含有 含有大量的 N， P 所以不仅要求去 ， P，大肠杆菌达到排放标准。 进水 他见表 1： 表 2 污水厂设计进出水水质对照表 单位： S N 大肠杆菌 进水 350 200 250 50 6 出水 错误 !未找到引用源。 100 错误 !未找到引用源。30 错误 !未找到引用源。30 错误 !未找到引用源。 25 错误 !未找到引用源。 3 错误 !未找到引用源。 10 该污水处理厂地势为南方向北逐渐升高，厂区地势平坦，地面标高为 面高程 ），地面坡度 9错误 !未找到引用源。 。 2 第二章工艺设计方案的确定 2、设计说明书 形、水文等相关资料，确定污水处理工艺与污水处理流程； 定其型号、数目与尺寸，以及主要设备型号和数量等； 泥处理流程的高程设计； （ 1）坚持科学可靠并借鉴同类废水处理的工程实践经验，技术上力求先进 ，管理方便，操作简单，无二次污染，维护量少，可靠程度高； （ 2）废水经处理后达标排放，减轻对受纳水体污染，力求以最少的投入获得最大的社会效益、经济效益和环境效益； （ 3）尽量减少污泥的产生量，力求在系统内消化污泥，以减少污泥处理的投资及运行费用； （ 4）尽量采用先进可靠的自动化控制系统，提高污水厂管理水平，减少工人的劳动强度。 （ 1）根据废水水质、水量及其变化规律来确定设计参数，并确保计算过程尽量准确、详细； （ 2）在确定工艺设备时，力求做到质优可靠、管理方 便、操作容易，并使投资、运行费用较低； （ 3）图纸的绘制与计算书的撰写格式应满足各项要求。 3 处理厂的工艺流程是指在达到所要求处理程度的前提下，污水处理各单元的有机组合；构筑物的选型是指处理构筑物形式的选择。两者是相互联系，互为影响的。 城市生活污水一般以 于经过一级处理后的污水，去除 30左右，仍不能排放；二级处理 除率可达 90以上，处理后的 0，已具备排放水体的标准 *4。 又该城市污水处理厂的方案，既要考 虑有效去除 ， P 故本设计采用 A/A/水处理工艺流程如图 1所示。 该流程包括完整的二级处理系统和污泥处理系统。污水经由一级处理的隔栅、沉沙池和初沉池进入二级处理的厌氧池缺氧池和曝气池，然后在二次沉淀池中进行泥水分离，二沉池出水后直接排放。二沉池中一部分污泥作为回流污泥进入二级处理部分，剩余污泥与初沉池污泥进入污泥浓缩池，经浓缩之后的污泥进入脱水机房加药脱水，最后外运。 图 1 污水处理厂设计工艺流程图 优点： 该工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺 ，总的水力停留时间，总产占地面积少 于其它的工艺 。 在厌氧的好氧交替运行条件下，丝状菌得不到大量增殖，无污泥膨胀之虞，00。 污泥中含磷浓度高，具有很高的肥效。 4 运行中无需投药，两个 保证充足溶解氧浓度，运行费低。 缺点： 除磷效果难于再行提高，污泥增长有一定的限度，不易提高，特别是当P/。 脱氮效果也难于进一步提高，内循环量一般以 2Q 为限，不宜太高，否则增加运行费用。 对沉淀池要保持一定的浓度的溶解氧，减少停留时间，防止产生厌氧状态和污泥释放磷的现象出现，但溶解 浓度 也不宜过高。以防止循环混合液对缺反应器的干扰。 5 工艺方法 氧化沟法 主 要 优 点 1 处理流程简单，构筑物少，且基建费用较省 2 处理效果，有较稳定的脱氮除磷功能 3 对高浓度废水有很大的稀释作用 4 有抗冲击负荷能力 5 能处理不易降解的有机物，污泥成分 1 基建费用低，具有较好的脱氮除磷效果 2 具有改善污泥沉降性能，减少污泥排放的功能 3 具有对难降解生物有机物去出能力，运转效果稳定 4 技术先进成熟运行可靠 5 管理维护简单，运行 费用低 6 国内工程实例多，工艺较为成熟 主 要 缺 点 1 处理构筑物较多 2 回流污泥溶解氧较高 3 对除磷具有一定影响 4 容积及设备利用率不高 1 处理构筑物多 2 需增加内回流系统 技术可行性 1 较为成熟，国内外已广泛应用中小规模 2 抗冲击负荷能力强 1 成熟，可靠，国内外均广泛应用，适用于各种规模 2 有一定耐冲击负荷的能力 水质指标 出水水质好，稳定，易于深度处理，对外界变化有一定适应性 出水水质好，较易于深度处理， 出水水质稳定，对外界变化适应性好 环境影响 噪声较小，臭味较小 噪声较大，臭味较小 工艺流程： 氧化沟工艺流程图 6 综合考虑污水水质及几种处理工艺的优缺点， 工艺比较突出，但 也存在缺点，查找资料及文献，决定选择改良 工艺。（改良后的工艺将在下章进行详细介绍。） 格栅 沉砂池 氧化沟 沉淀池 进水 回流污泥 排放污泥 剩余污泥 7 第三章 改良 工艺 1 常规 工艺 2/由图 4可知，污水进入厌氧反应区，同时进入的还有从二沉池回流的活性污泥，聚磷菌在厌氧环境条件下释磷，同时转化易降解 分含氮有机物进行氨化。 污水经过第一个 厌氧反应器以后进入缺氧反应器，本反应器的首要功能是进行脱氮。硝态氮通过混合液内循环由好氧反应器传输过来，通常内回流量为原污水的 24倍，部分有机物在反硝化细菌的作用下利用硝酸盐作为电子受体而得到降解去除。 混合液从缺氧反应区进入好氧反应区，混合液的 度基本接近排放标准，好氧反应区除进一步降解有机物外，主要进行氨氮的硝化和磷的吸收，混合液中硝态氮回流至厌氧反应区，污泥中过量吸收的磷通过剩余污泥排除。 2/进入沉淀池的混合液通常需要保持一定的溶解氧浓度，以防止沉淀池中反硝化和厌氧释 磷，但这会导致回流污泥和回流混合液中有一定的溶解氧，回流污泥中存在的硝酸盐对厌氧释磷过程也有一定的影响，进入二沉池的污水，可能含有大量的硝酸盐，导致出水水质不达标。所排放的剩余污泥中，仅有一部分污泥是经历了完整的厌氧和好氧过程，影响了污泥充分吸磷。 碳源不足导致氮的去除率不高。 2 改良型 工艺 2O 工艺 同济大学的任洁、顾国维等对 艺进行了取消混合液回流的中试 ,结果 8 表明 ,当污泥回流比为 150 %时对有机物和氮的去除效果同传统 艺的相当 ,而除磷效果较优。取消混合液 回流最初是基于这样的认识 :曝气池在好氧状态下也可进行一定程度的反硝化 ,如同氧化沟中进行的同步反硝化作用。该工艺的脱氮作用既包括曝气池中微生物的内源反硝化 ,也包括回流污泥在厌氧区利用原水中的有机物为碳源进行的反硝化 (前者所占比例很小 ,以后者为主 ) 。值得注意的是 ,该试验采用的污泥回流比较传统 艺的大 ,这应是脱氮效果好的主要原因 :回流污泥中的硝酸盐浓度约为混合液中硝酸盐浓度的 1倍左右 ,对脱氮来讲 1倍的污泥回流相当于 2倍的混合液回流。该工艺实际上是将污泥回流和混合液回流合二为一 ,在流程上有所减化 ,使得生产 运行与管理也更直观、简单 ,但其经济性还值得探讨 ,因为混合液回流泵的扬程为 而污泥回流泵的扬程 49 电耗差别显而易见。该工艺和倒置型 原理和流程十分相似 :回流污泥首先同原水混合而自然形成一个缺氧区 ,污泥中的反硝化细菌利用原水中的有机物为碳源进行反硝化 ,很快便将回流污泥中的硝酸盐消耗掉 ,后续区段将处于严格的厌氧状态。 2O 工艺 同济大学的张波、高廷耀等对倒置型 艺 (见图 2) 的原理与特点进行了试验研究与理论探索 ,在污泥回流比为 200 %的条件下 得到了更好的脱氮除磷效果 ,对有机物的去除效果则与传统 工艺的特点是缺氧池位于厌氧池之前。脱氮效果好的原因是 :污泥回流比大 ;缺氧段位于工艺的首端 ,使得反硝化可优先获得碳源。除磷效果好的原因是 :污泥回流比大 ,且所有回流污泥均经历了完整的厌氧 (释磷 ) 好氧 (吸磷 ) 过程 ,使得排放的剩余污泥含磷量更高 ;缺氧池在前可消除硝酸盐的不利影响 ;微生物经厌氧释磷后直接进入好氧环境 ,其在厌氧条件下形成的吸磷动力可以得到更充分利用 。 图 5：倒置型 工艺 9 +艺 该工艺在传统 的厌氧池之前设置回流污泥反硝化池 ,来自二沉池的回流污泥和 10%左右的进水进入该池 (另 90 %左右的进水直接进入厌氧池 ) ,停留时间为 20 30 生物利用进水中的有机物作碳源进行反硝化 (去除由回流污泥带入的硝酸盐 ),消除了硝态氮对厌氧释磷的不利影响 ,保证了除磷效果。该工艺简便易行 ,也可 在厌氧池中分出一格作回流污泥反硝化池即可。 图 6： A+ 工艺 艺 法国得利满公司提交的国内某工程的技术方案中推荐了 艺 (见图4)。该工艺的显著特点是不在污水主流路上设缺氧区 ,而是在回流污泥流路上设污泥活化区 ,在该区内污泥交替经历缺氧和好氧两种状态 ;第二个特点是污泥活化区、厌氧区、好氧区集中在一个池子内 (称为 化池 ) ,因而占地面积较小 ;第三个特点是取消了混合液回流。它对生活污水中 5% 98%、 70% 90%、 60 % 85%。 图 7： 艺 10 3 设计应用 2O 工艺 该工艺最早是由中国市政工程华北设计研究院在山东泰安污水处理厂的设计中提出的 ,主 要目的是通过在 艺的厌氧池前设一个回流污泥反硝化池来去除回流污泥中富含的硝酸盐 ,以降低或消除硝酸盐对厌氧释磷的影响 ,从而保证系统的除磷效果。该工艺简便易行 (在厌氧池中分出一格 ,并对进水稍作改动即可 ) ,目前采用较多 。 2O 工艺 取消内回流后有机物、 除率 (为 65 %)略有下降 ,这与任洁等人的试验结论基本一致。该结果具有重要的工程意义 ,因为现行的污水综合排放标准 (1996) 对 只限制 ,新的城镇污水处理厂污染物排放标准 (8918 2002)的二、三级标准对 而一级标准只要求出水 者主要包括 ： 化学淋滤、生物方法、电化学方法。下面就上述几种技术的原理、优缺点及应用状况做一简述。 理稳定 国内外有关城市污泥中重金属处理研究方面 ,早期的研究主要集中在重金属的稳定化方面。即添加一定的钝化剂或化学制剂改变城市污泥中重金属的存在形态。通常有以下几种方法 ： 水泥固化法、石灰固化法、热塑固 化法、玻璃化技术、自胶结固化技术等。 %发沸石用作膨胀物质 ,研究堆肥前后重金属形态与含量变化 ,发现随着天然沸石 （ 斜发沸石 ） 用量的增加堆肥中重金属浓度将下降。李润东等通过硫化床焚烧试验发现添加 对 其影响并不显著。孙颖等采用石灰作为药剂对污泥样品进行稳定化试验发现高含量且主要以不稳定状态存在的重金属效果较好。李国学、李端等研究表明添加钝化剂均使重金属元素的可利用态降低。陈宏等研究发现适宜的化学添加剂能够降低或明显降低土壤重金 属的植物可利用性 ,也能够降低重金属在植物体内的富集。尽管这些措施使得重金属的有效态和植物可利用态减少 ,但这只是化学形态上的变化 , 总量上没有变动。 25 学淋滤 由于污泥重金属的稳定化并不能从根本上解决重金属的危害问题 ,因此有学者提出了用化学方法去除污泥中的重金属。原理是通过向污泥中添加化学药剂 ,提高污泥氧化还原电位 从而使污泥中重金属由不可溶态的化合物向可溶态的离子态转化。氯化作用、离子交换作用、酸化作用、鳌合剂和表面活性剂的络合作用 ,均可使难溶态的重金属化合物形成可溶解的重金属离子 或络合物。最常用的化学试剂是硫酸、盐酸、硝酸和有机络合剂 ,不同的重金属要选择不同的化学试剂。大量的研究发现采用不同的化学试剂在适宜的 泥固体浓度、重金属种类等条件下 , 重金属的去除取得了很好的效果 ,处理后污泥重金属含量基本符合农用标准。尽管在一定条件下利用化学方法剔除污泥中的重金属效果良好 ,而且淋滤过程所花的时间也较短 ,然而此方法在酸化污泥阶段需消耗大量的酸 ,中和淋出液中的酸又要消耗大量的石灰 ,成本较高且残留的药剂会降低污泥的肥料价值。 物方法 与化学淋滤法相比 ,近些年发展起来的微生物方法 ,在费用和保存肥料价值方面都略优于化学法。国内外许多学者对采用微生物方法降低城市污泥中重金属含量做了大量的试验研究。原理是通过细菌对污泥中铁和硫的氧化作用 ,使污泥中氧的还原电位升高 从而使重金属发生溶解 ,然后采用直接或间接淋滤法将溶解的重金属淋滤出来 ,从而降低重金属含量。用于污泥生物浸滤的微生物是氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌 ,它们属于化学自养菌 , 能在还原态的硫化物获得能量。 养、观察后得知这两种硫细菌为 样就可以对污泥进行预酸化 ,而只要向污泥 中投加单质硫使使污泥中重金属在酸性环境下浸出。有人研究使用分离出来的本土铁氧化细菌来去除厌氧消化污泥中的重金属 ,取得了较好的效果。周顺桂和周立祥等人对运用生物淋滤去除污泥重金属技术做了大量的研究 ,通过对污泥进行预处理 ,酸化并投加物料 ,在污泥中繁殖了大量的氧化亚铁硫杆菌和氧化硫硫杆菌 ,在其作用下 ,污泥中的难溶性金属硫化物被氧化成金属硫酸盐而溶出 ,通过固液分离即达到去除重金属的目的。周立祥、周顺贵、华玉妹等又研究了不 26 同培养基、不同能源物质、不同接种方法下污泥中重金属的去除效果 , 结果 显示均取得了较高的去除率。微生物淋滤法去除污泥中重金属的效果虽好 ,但细菌的生存限制、硫酸盐污染、处理后污泥的酸度等都限制了该方法的推广应用 。 化学 鉴于以上污泥中重金属去除方法存在的问题 ,一些学者又发明了电化学方法。电化学方法主要是利用外加电场作用于被处理对象 ,使其内部的一些物质如矿物颗粒、重金属离子及其化合物、有机物等在通电的条件下发生一系列的复杂的电化学反应 , 通过电激发、电化学溶解、电迁移作用等使一些重金属在阴极聚积 ,积累的组分在“元素接收器”的溶液中 ,以容器底部沉淀或聚积在金属杆上的形式析 出 ,并加以回收。其中动电力学技术备受关注 ,该技术的基本方法是在固体/液相系统中插人电极 ,通以直流电 ,固体中的污染物在电场作用下 ,发生氧化还原反应 ,并迁移、富集于电极区 ,从而达到去除其中污染物的目的 ,具有试剂用量少、安装方便、操作简单、能耗低和修复彻底等优点。动电修复弥补了生物修复、植物修复、和化学修复等的不足。 80年 代该技术开始应用于土壤重金属污染修复的研究 ,并在 90年代得到迅速发展 ,美国、荷兰和日本等发达国家利用动电力学技术去除土壤中重金属污染物已 在实验室研究和中试规模应用中取得成功。我国清华大学的刘铮和中国科学院南京土壤研究所的周东美在动电修复土壤重金属污染物方面开展了工作 , 并取得了一些成果。但是至