【论文】Phostrip工艺处理某含磷废水的工程设计.pdf

phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 摘 要 长期以来 我国废水处理大多以去除其中的有机物及悬浮固体为目标 对氮 磷的去除考虑不多 以至于造成大量水体的富营养化 藻类过量繁殖引起水质 恶化 湖泊退化 严重破坏了水体生态环境 威胁水生生物的生存和人类健康 本设计根据原水水质特征 在查阅了大量的中文 外文文献基础上 确定了 主体工艺 并进行了优化设计 本设计采用 phostrip 工艺对某洗衣粉含磷废水的 处理进行工程优化设计 在整个设计当中 应充分考虑技术的可行性及经济性 争取用最科学最经济的手段达到最好的处理效果 高浓度含磷废水经过生物处理的后 又进行了化学处理 从而降低了处理成 本 好氧处理单元设计为基本活性污泥法中用到的曝气池 沉淀池采用幅流式沉 淀池 论文工艺设计的主要内容包括 平流式沉砂池 辐流式沉淀池 曝气池和 厌氧脱磷池 化学反应沉淀池的设计计算与选型 绘制了初沉池 曝气池 以及 处理厂的平面图和高程图 关键词 含磷废水 除磷 phostrip 曝气池 脱磷池 化学反应沉淀池 i phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 abstract for a long time chinese waste water treatment is to remove most of organic matter and suspended solids the removal efficiency of the nitrogen and phosphorus is very low so a plenty of water is eutrophicatied excessive algae reproduction lead to deterioration of water quality lake degradation serious damage of the water ecological environment threatening the survival of aquatic life and human health the treatment process was based on the lots of literatures at home and abroad about wastewater treatment and characteristic this design uses phostrip process on a washing powder wastewater containing high phosphorus concentration throughout the design the technical and economic feasibility should be given full consideration using the most scientific and most economic means to achieve the best effect the main process consists is phostrip technology in this paper main buildings in the wastewater treatment plant are grit chamber radiant flow sedimentation tank aeration tank dephosphorization tank and coagulation tank moreover drawing the beginning of the sedimentation tank aeration tank treatment plant s floor plan and elevation map key word phosphorus containing waste water phosphorus phostrip aeration tanks dephosphorization tank coagulation tank ii phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 目 录 第一章 绪论 1 1 1 总论 1 1 2 除磷的基本方法 1 1 3 除磷技术的发展方向 6 第二章 设计依据和水质水量 8 2 1 设计依据 8 2 2 设计原则 8 2 3 设计主要内容与要求 8 第三章 工艺设计方案的确定 10 3 1 方案确定的原则 10 3 2 污水处理工艺流程的确定 10 3 3 主要构筑物的选择 11 第四章 污水处理系统工艺设计 14 4 1 细格栅的计算 14 4 2 沉砂池池体的计算 16 4 3 初沉池 18 4 4 曝气池 23 4 5 二沉池 27 4 6 厌氧反应器的设计 31 4 7 反应沉淀池的设计计算 32 第五章 污泥处理部分设计计算 33 5 1 脱水机房 33 5 2 选型 33 第六章 污水处理厂总体布置 35 6 1 平面布置 35 6 2 污水处理厂高程布置 35 第七章 调试 运行及维护 36 参考文献 38 致 谢 40 iii phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 声明 41 附 录 42 iv phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 第一章 绪论 1 1 总述 水体的富营养化已对人类的健康及生态环境造成很大的威胁 其主要危害包 括 1 使水体感官性状恶化 从而降低水体美学价值 2 使水体正常的溶解氧 平衡遭到干扰 并进一步促使水质恶化 3 降低了供水质量 增加水处理负担 从而使水厂不能正常运转 4 破坏了水体生态平衡 使经济价值降低 因而 防止水体富营养化对社会经济持续协调发展至关重要 大量研究已证实 氮和磷 能刺激藻类和光合水生生物的生长 而且最终引起水体富营养化 而磷被认为是 产生水体富营养化的最主要因素 根据计算 每 1 克氮可以增殖 10 8 克藻类 每 1 克磷可以增殖 78 克藻类 藻类生长遵循李比西最小定律 即其生产量或生 物量取决于外界供给它的所需养分数量最少的那一种 由于磷在水体中不完全循 环 使得全球很多地区的水域都严重缺磷 以致磷成为其初级生产力的重要限制 因素 一旦大最磷进入水体 往往引起浮游植物的迅猛生长 而使水体呈现富营 养化 可以看出 水体富营养化的危害很大程度是由磷污染造成的 因此 研究 废水除磷在控制水体富营养化方法中更有实际意义 1 2 除磷的基本方法 到目前为止 国内外普遍采用的除磷方法主要有化学除磷法 生物除磷法以 及化学和生物除磷相结合的生化除磷法 而化学除磷法又可分为金属盐混凝除 磷 石灰混凝除磷和结晶法除磷 化学除磷法的优点是除磷效率较高 一般可达 75 85 且稳定可靠 可达到 0 5 mg l 的出水标准 污泥在处理和处置过 程中不会重新释放磷而造成二次污染 其缺点是费用高 所产生的污泥量大 生 物除磷法的优点是可避免化学除磷法中的大量化学污泥 可减少活性污泥的膨胀 现象 节约能源 且运行费用较低 因此 是目前流行的除磷方法 1 2 1 化学除磷 1 化学除磷基本方法 a 沉淀法 化学除磷法是向污水中投加化学药剂 使水中磷酸根离子生成难溶性盐 形 成絮凝体后与水分离 从而去除污水中所含的磷 投加混凝剂将有助于提高分离 效率 现在所选用的药剂一般为金属盐和氢氧化钙 由于经济原因 主要选用的 1 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 金属盐药剂为 a1 和 fe 盐 其反应式 以铝盐为例 al3 po43 alpo4 1 1 当使用硫酸铝作混凝剂时 其产生的反应式 al2 so4 3 2po43 2alpo4 3so42 1 2 在铁盐和铝盐中 用于除磷处理的以铝盐居多 混合液的ph 值对除磷效果 有影响 当铝盐的ph值为6 0 7 0 铁盐的ph 值的范围为5 5 5时 除磷效果最 好 因为在此ph值范围内 fepo4和a1po4溶解度最小 除了金属盐之外 还经常用氢氧化钙做沉淀药剂 向含磷污水中投加氢氧化 钙 污水ph 值上升 同时污水中磷与钙反应生成ca5 oh po4 3 反应式如下 5ca2 4oh 3hpo42 ca5 oh po4 3 3h2o 1 3 随着ph值的升高 污水中ca5 oh po4 3 的溶解度降低 为使磷的去除率达 到90 以上 需把ph值调到10 5 11 0以上 而且在这一范围内 不管污水的磷 含量如何 处理水中的磷含量都会降低到0 5 m g l b 结晶法 结晶法也是一种化学除磷方法 其除磷机理为 二级处理水中的磷离子与钙 离子反应生成各种磷酸钙 而当 ph 值呈碱性时 则以碱式磷酸钙存在 羟基磷灰 石 反应式如下 10ca2 2oh 6po43 ca10 oh 2 po4 6 1 4 磷灰石的溶解度随ph值的升高而降低 虽然在稳定范围内ca2 oh po43 以离子形式存在 但ph值升高 在亚稳定范围内 污水中磷与晶种接触 在晶 种表面产生磷灰石析出 从而使处理水中磷浓度下降 采用结晶法除磷时 由于 磷在晶种表面析出 仅仅是晶种变大 因此 处理过程中产生的污泥量比混凝沉 淀少得多 c 电解法 解法相对于其它的废水处理方法而言 装置简单 控制容易 如今直流 交 流电解处理废水技术已经工业化 电解法常采用铜 铝 铁等材料做电极 以去 除污水中的污浊物质 电解法去除污水中的磷效率高 曾有日本人实验使用碳 铝 铜或铁为电极 必要时可以添加电解质氯化钠 在直流 0 5 a 的条件下 电解家庭污水 2 h 使磷的去除率高达 99 5 还有人研究将电解法与生物法相 结合 使用铝板做电极 通过循环电解与不循环相比 可使磷的去除率提高约 40 电解法的优点还在于同时去氯 降低 cod 和 bod 电解法的主要缺点是 沉淀生成量及电极材料消耗量较大 运行费用较高 d 吸附法 2 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 吸附法依靠吸附剂与污水中的磷之间进行的一种化学反应过程以达到去除 磷的目的 这种方法与化学沉淀法相比 几乎不产生污泥 而且处理设备简单 处理效果比较稳定 吸附法除磷的关键在于寻找一种恰当适用的吸附剂 宁平等人对活性氧化铝处理磷酸盐进行研究后发现 活性氧化铝对磷的吸附 容量可以达到 10mg g 是活性炭的 3 9 倍 最近 利用了 al2o3与al2 so4 3 烧 结而成的一种新型吸附剂表现出对磷酸根离子的高选择性和较大的吸附容量 另 外 如温石棉 橄榄石等一些天然矿物对磷也有一定的吸附能力 目前 环境共 组者们在研究的吸附剂还有很多种 在这里就不一一介绍了 2 化学沉淀除磷工艺 按工艺流程中的化学药剂投加点不同 化学沉淀工艺可分为前置沉淀 协同 沉淀和后置沉淀 前置沉淀的投加点是原污水 形成的沉淀物与初沉污泥一起排除 其优点是 能够降低后续生物处理负荷 与协同沉淀相比产生较少的剩余活性污泥 其缺点 是总污泥量大 且对反硝化脱氮不利 协同沉淀是目前使用最多的化学除磷法 它的药剂投加点包括初沉池出水 曝气池及二沉池之前的位点 形成的沉淀物与 剩余污泥一起排出 协同沉淀的优点是化学药剂随污泥回流得到了充分利用 若 将药剂投放到曝气池 可以使用价格便宜的二价铁盐 可以减少污泥膨胀现象的 发生 其缺点是污泥产量增大 采用酸性金属盐会使曝气池的 ph 值降低 对硝 化反应不利 磷酸盐污泥和剩余污泥混合在一起 这使得污泥中的磷的厌氧释放 受到影响 后置沉淀的药剂投加点是在二级生物处理系统之后 形成的沉淀物通 过另设的固液分离装置进行分离 后置沉淀的优点是化学沉淀和生物处理相分 离 互不影响 加药量可按磷的负荷进行调控 沉淀的化学污泥可以单独排放并 加以利用 它的不足之处是 需要很大的投资 1 2 2 生物除磷 1 生物除磷基本原理 生物除磷主要是利用聚磷菌的聚磷作用 20 世纪 70 年代中期 人们在传统 活性污泥工艺的运行管理中 发现了一类特殊的兼性细菌 如不动细菌属 acinetobacter 气单胞菌 aeromonas 棒杆菌属 corymebacterium 等 在好氧 状态下能超量地将污水中的磷吸人体内 使体内的含磷量超过 10 有时甚至 高达 30 而一般细菌体内的含磷量只有 2 左右 这类细菌被广泛地用于生 物除磷 称之为聚磷菌 当在厌氧条件时聚磷菌吸收有机物 如脂肪酸 同时将 细胞质中聚合磷酸盐异染粒的磷释放出来 提供必需的能量 在随后的好氧条件 3 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 下 所吸收的有机物将被氧化并提供能量 同时从废水中吸收超过其生长需要的 磷 并以聚磷酸盐的形式贮存起来 由于系统必须经常排放剩余污泥 被细菌过 量摄取的磷也将随着剩余污泥排出系统 从而得到较好的除磷效果 2 生物除磷工艺 a a o 工艺 美国的 spector 于 20 世纪 70 年代中期从控制活性污泥法膨胀出发 研究开 发了与 bardenpho 脱氮工艺类似的 a o 工艺 这是目前最为简单的一种生物除 磷方法 原污水或初沉池出水与回流污泥在厌氧池中进行混合 这种工艺要求没 有硝化反应 一般说来 当厌氧区和好氧区的水力停留时间分别为 0 5 1 h 和 1 3 h 时 便可获得较好的除磷和除有机物效果 b a2 o工艺 常见的a2 o工艺是在a o工艺的基础上增设一个缺氧区 并使好氧区中 的混合液回流至缺氧区 这样就使厌氧 缺氧和好氧 3 种不同的环境条件及不同 功能的微生物菌群能有机配合协作 具有除磷脱氮双重功能 此工艺具有抗冲击 负荷能力强 水力停留时间长 运行稳定的特点 当进水总磷约为 10 mg l 时 除磷率一般为 85 90 张波等人在此基础上 将a2 o工艺的厌氧 缺混合液回流氧环境倒置运 行 并和常规a2 o工艺进行了对比 结果表明 倒置a2 o工艺的tn 和tp去 除能力比常规a2 o工艺分别高出 10 和 9 去除cod能力相当 究其原因 是将厌氧区置于缺氧区之后 反硝化优先获得碳源 既提高了缺氧区的反硝化速 率 又避免了回流污泥中硝酸盐对厌氧区的不利影响 这种布置方式使倒置a2 o工艺的厌氧区的厌氧程度更充分 从而强化了微生物的过度吸磷能力 因此 尽管倒置a2 o工艺释磷水平低 但由于厌氧环境充分 微生物过度吸磷动力大 其生物除磷功能反而优于常规a2 o工艺 c bardenpho 工艺 南非的 barnard 在他首创的 bardenpho 脱氮工艺中 有时发现也有很好的除 磷效果 在他以生活污水为进水的小试中 脱氮率为 90 95 除磷率达到 97 d phoredox 工艺 此工艺是barnard为了提高除磷效果而对bardenpho工艺做的一个改进 他在 第一缺氧区前加了一个厌氧发酵区 此工艺一般在低负荷条件下运行 原污水或 初沉池出水与回流污泥在厌氧池混合 在第一缺氧池进行反硝化使硝态氮还原为 氮气 而bod去除 氨氮氧化和磷的吸收都是在第一好氧池完成 第二缺氧池 4 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 则提供了足够的停留时间 通过混合液内源呼吸进一步去除残余的硝态氮 第二 好氧池则为混合液提供短暂曝气 防止二沉池出现厌氧状态 这样由于在两组缺 氧池中完成了彻底的反硝化 回流污泥中将不存在no3 或no2 这种工艺在美国 又被称之为改良型bardenpho工艺 e uct 工艺 在以上的工艺流程中污泥都是直接回流到厌氧区 而回流污泥中很难完全保 证不含有任何硝酸盐及亚硝酸盐 这对厌氧区就会带来不利影响 在厌氧区会发 生反硝化作用 反硝化菌将夺取除磷菌所需的有机物而影响处理效率 uct 工 艺就是把沉淀池回流污泥回流到缺氧区 然后再由缺氧区将混合液回流到厌氧 区 由于在缺氧区中反硝化作用完全 缺氧区中的硝酸盐浓度非常低 混合液从 缺氧区回流到厌氧区 则厌氧区中的硝酸盐浓度亦非常低 从而保证了厌氧区的 理想厌氧条件 故 uct 工艺是目前各国应用最广泛的生物除磷工艺 f sbr 工艺 此工艺是由美国 irvine 在 20 世纪 70 年代开发的 它是一个间歇式的活性污 泥系统 活性污泥的曝气 沉淀 出水 排放和污泥回流均在同一个池中完成 该工艺对自动化要求很高 由于近几年来自控技术和计算机技术的发展 作为 sbr 工艺的操作控制问题 现在几乎不成问题 从而使依赖于自控系统的 sbr 工艺得到了迅猛发展 sbr 法的优点为 1 运行管理简单 2 降低造价 减 少占地 3 耐冲击负荷 4 可抑制丝状菌的膨胀 5 除磷脱氮效果好 朱淑琴等利用 sbr 法进行除磷试验 结果表明 其具有很好的除磷效果 在聚磷菌培养驯化前 磷的去除率就可达 60 65 远高于标准普通活性污泥 法 在聚磷菌培养驯化成熟后 磷的去除率更是大大提高 在原水 tp 浓度为 12 4 mg l cod tkn tp 100 10 97 1 56 6 h 曝气反应后出水磷浓度为 0 83 mg l 磷的去除率可达到 93 3 sbr 法在时间控制上比较灵活 在处理废 水时 碳氧化 硝化及反硝化 除磷可同时完成 因而是一种很有前途的生物除 磷工艺 g phostrip 工艺 phostrip 工艺是把生物和化学除磷法结合起来的一种除磷工艺 图 5 该工 艺中主流部分为常规的活性污泥曝气池 回流污泥的一部分 约为进水流量的 10 20 被分流到专门的厌氧池 污泥在厌氧池中通常停留 8 12 h 聚磷菌则在 厌氧池中进行磷的释放 脱磷后的污泥回流到曝气池中继续吸磷 含磷上清液进 入化学沉淀池 然后用石灰进行处理 沉淀去除磷 石灰剂量取决于废水的碱度 除磷过程在污泥回流路径上完成 phostrip 工艺的优点是与单纯的化学除磷工艺 5 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 相比 大大地减少了药剂的投加量和化学污泥量 出水总磷浓度可低于 1mg l 而且不太受进水 bod 浓度影响 1 3 除磷技术的发展方向 随着水体富营养化问题的日渐突出 水质指标体系不断严格化的趋势使废水 除磷问题成为水污染控制中广泛关注的热点 在此基础上 废水除磷技术取得重 大发展 生物除磷技术已成为其中的主流技术 但目前已应用的生物除磷技术存 在着除磷效果不够理想 运行费用高 工艺复杂等诸多不足 通过分析 生物除 磷技术的发展应在以下几方面进行 1 3 1 进一步对强化生物除磷技术进行研究 开发更高效的除磷工艺 强化生物除磷 ebpr 技术是得到广泛注意的技术 目前主要的生物除磷工 艺都是在其基础上开发的 但这些工艺在运行时往往回出现 ebpr 失效的现象 使得除磷效果受影响 因此应对造成 ebpr 失效的因素作深入研究 对已有工艺 进行改造 开发稳定高效的除磷工艺 1 3 2 开发和发展适合小规模 分散化处理的废水除磷工艺 目前我国城镇化发展迅速 民营中小企业数量很大 污水处理设施的小规模 化分散化的发展趋势很明显 应大力开发和发展适应城镇实际情况的废水除磷工 艺 这将在水环境保护方而显得非常有意义 如 sbr 除磷工艺 人工湿地除磷 技术等 都具有小规模 分散化处理的特征 值得关注 1 3 3 发展节省能源和资源的废水除磷工艺 通常用 bod 和磷去除量的比值 bod p 表示系统的除磷能力 bod p bod 进水 tp 进水 tp 出水 一般说来 bod p 值越小 工艺除 磷能力越强 开发 bod p 值较小情况下的除磷工艺 实际就少消耗了有机 碳源 而有机碳源就是能 资 源 因此开发 bod p 值小的废水处理工艺也 是成污水处理领城可持续发展的体现 1 3 4 探索外加条件与生物协同作用除磷的新技术 对已有的除磷工艺增加某种外加因素 改变微生物活动的环境条件 使外加 因素能于生物产生协同作用 达到更有效除磷的目的 如外加电场或磁场 在一 定的运行条件控制 探索除磷新工艺 1 3 5 进一步对磷的回收进行研究 6 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 人类还面临着磷资源短缺的问题 到 2010 年 磷矿将成为一种濒危矿产 在废水处理过程中回收磷 符合可持续发展的要求 向污水中投加金属离子或聚 合物通过沉淀除磷是非常有效的 但当前所关注的焦点问题不仅仅是除磷 而是 在去除的同时达到回收磷资源的目的 目前 三级污水处理把磷作为不可利用的 污染物去除 并和其他污染物质一起以污泥的形式被排出 所以 需要通过新工 艺使磷在被去除的同时与其他废物分离 这样磷元素就能作为肥料或在其他需磷 的产业中被循环使用 7 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 第二章 设计依据和水量水质 2 1 设计依据 给水排水工程快速设计手册 污水处理厂工艺设计手册 三废设计手册废水卷 2 2 设计原则 1 执行国家关于环境保护的政策 符合国家地方的有关法规 规范和标准 2 采用先进可靠的处理工艺 确保经过处理后的污水能达到排放标准 3 采用成熟 高效的设备 并设计较好的自控水平 以方便运行管理 4 全面规划 合理布局 整体协调 使污水处理工程与周围环境协调一致 5 妥善处理污水净化过程中产生的污泥固体物 以免造成二次污染 6 综合考虑环境 经济和社会效益 在保证出水达标的前提下 尽量减少 工程投资和运行费用 2 3 设计的主要内容与要求 2 3 1 主要内容 水体富营养化是当前国内环境污染面临的严重问题 本设计采用 phostrip 工 艺对某洗衣粉含磷废水的处理进行工程优化设计 本设计需要对处理工艺流程 预处理阶段 反应阶段 污泥处理阶段进行优化设计 对各构筑物 初沉池 瀑 气池 二沉池 脱磷池 化学处理池进行工程设计和计算 确立的 phostrip 工艺 基础上对工艺的每一个步骤 包括 预处理阶段 反应阶段 污泥处理阶段 通 过查阅设计参考书进行设计计算以及设备选型 对整个工艺流程进行水力和高程 计算 在整个设计当中 应充分考虑技术的可行性及经济性 争取用最科学最经 济的手段达到最好的处理效果 2 3 2 设计参数 本处理厂设计日处理能力为 10000m3 设计人口为 10000 人 设计日处理能力 33 100004170 116 mmm q dh 3 s 设计最大处理量 8 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 33 max 12100504 170 140 mm q dh 3 m s 设计最小处理量 33 min 826 4534 4350 096 mm q dh 3 m s 设日变化系数k1 1 1 时变化系数k2 1 1 总变化系数 kz 1 21 进水ph值为5 7 cr mg cod 500 l 5 mg bod 240 l mg ss 260 l 磷酸盐 以 p 计 mg 250 l 污水经处理后应符合以下要求 ph值为6 10 cr mg cod60 l 5 mg bod20 l mg ss20 l 磷酸盐 以p计 mg 1 l 9 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 第三章 工艺设计方案的确定 3 1 方案确定的原则 1 采用先进 稳妥的处理工艺 经济合理 安全可靠 2 合理布局 投资低 占地少 3 降低能耗和处理成本 4 综合利用 无二次污染 5 综合国情 提高自动化管理水平 3 2 污水处理工艺流程的确定 3 2 1 厂址及地形资料 厂址所在地区地势比较平坦 污水处理厂所在地区地面平均标高为40 50米 地震基本烈度为7度 3 2 2 气象及水文资料 属温带半湿润季风型大陆性气候 多年平均温度7 4 c 冬季长 气候寒 冷 多偏北风 最冷月 一月 平均气温 12 7 c 夏季多偏南风 非采暖季节 主导风向为东南风 最热月 七月 平均气温24 6 c 降雨集中在7 8月 约 占全年降雨的50 多年平均降雨量75毫米 地面冻结深度1 2 1 4米 3 2 3 可行性方案的确定 到目前为止 国内外普遍采用的除磷方法主要有化学除磷法 生物除磷法以 及化学和生物除磷相结合的生化除磷法 而化学除磷法又可分为金属盐混凝除 磷 石灰混凝除磷和结晶法除磷 化学除磷法的优点是除磷效率较高 一般可达 75 85 且稳定可靠 可达到0 5 mg l的出水标准 污泥在处理和处置过 程中不会重新释放磷而造成二次污染 其缺点是费用高 所产生的污泥量大 生 物除磷法的优点是可避免化学除磷法中的大量化学污泥 可减少活性污泥的膨胀 现象 节约能源 且运行费用较低 因此 是目前流行的除磷方法 1 phostrip工艺是生物和化学法结合的方法 优点主要有 1 工艺成熟 管理运行经验丰富 2 运行可靠 出水水质稳定 3 减少了药物的投加量 10 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 4 对进水bod要求不严格 5 处理效果好 不仅能去除有机物 还能有效地进行生物除磷 故可行性研究推荐采用phostrip为污水处理厂的工艺方案 3 2 4 工艺流程方案的确定 phostrip工艺是把生物和化学除磷法结合起来的一种除磷工艺 如图 该工艺 中主流部分为常规的活性污泥曝气池 回流污泥的一部分 约为进水流量的10 20 被分流到专门的厌氧池 污泥在厌氧池中通常停留8 12 h 聚磷菌则在厌 氧池中进行磷的释放 脱磷后的污泥回流到曝气池中继续吸磷 含磷上清液进入 化学沉淀池 然后用石灰进行处理 沉淀去除磷 石灰剂量取决于废水的碱度 除磷过程在污泥回流路径上完成 2 phostrip工艺的优点是与单纯的化学除磷工 艺相比 大大地减少了药剂的投加量和化学污泥量 出水总磷浓度可低于1mg l 而且不太受进水bod浓度影响 进水 出水 11 3 3 主要构筑物的选择 3 3 1 格栅 格栅用以去除废水中较大的悬浮物 纤维物质和固体颗粒物质 以 保证后续处理单元和水泵的正常运行 减轻后续处理单元的负荷 防止阻塞排泥 管道 漂浮物 本设计中设置一道细格栅 机械格栅 栅前栅后各设闸板供格栅检修时用 格栅的渠道内设液位计 控制格栅的运行 格栅间配有两台 一台使用 一台备用 曝 气 池二沉池初 沉 池 脱磷池 化学处理 剩余污泥 回流污泥 化学污泥 上清液 淘洗水 图 3 1 phostrip 工艺 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 3 3 2 泵房 考虑到水力条件 工程造价和布局的合理性 采用长方形泵房 为充分利用 时间 选择集水池与机械间合建的半地下式泵房 这种泵房布置紧凑 占地少 机构省 操作方便 水泵及吸水管的充水采用自灌式 其优点是启动及时可靠 不需引水的辅助设备 操作简便 3 3 3 沉砂池 沉砂池的形式有平流式 竖流式 辐流式沉砂池 其中 平流式矩形沉砂池 是常用的形式 具有结构简单 处理效果好的优点 本设计采用平流式沉砂池一座 3 3 4 初沉池 二沉池 沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物 按在污水流程中的 位置 可以分为初次沉淀池和二次沉淀池 初次沉淀池是对污水中的以无机物为 主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离 二次沉淀池是对污水中的以微生物为 主体的 比重小的 因水流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离 沉淀池按水流方向可分为平流式的 竖流式的和辐流式的三种 竖流式沉淀 池适用于处理水量不大的小型污水处理厂 而平流式沉淀池具有池子配水不易均 匀 排泥操作量大的缺点 辐流式沉淀池不仅适用于大型污水处理厂 而且具有 运行简便 管理简单 污泥处理技术稳定的优点 3 所以 本设计在初沉池和二沉池都选用了辐流式沉淀池 初沉池共有一座 水堰采用直角三角堰 池内设有环形出水槽 双堰出水 沉淀池上设有刮泥机 沉淀池采用中心进水 周边出水 周边传动排泥 二沉池两座 也采用中心进水 周边出水 排泥装置采用周边传动的刮吸泥 机 其特点是运行效果好 设备简单 污泥回流设备采用lxb 1000型螺旋泵 3 3 5 曝气池 本设计采用传统活性污泥法 又称普通活性污泥法 该法对bod的处理 效果可达90 以上 传统活性污泥法按池形分为推流式曝气池和完混合曝气池 推流式曝气特点是 废水浓度自池首至池尾是逐渐下降的 由于在曝气池内 存在这种浓度梯度 废水降解反应的推动力较大 效率较高 推流式曝气池可采 用多种运行方式 对废水的处理方式较灵活 由于沿池长均匀供氧 会出现池首 供气不足 池尾供气过量的现象 增加动力费用的现象 12 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 完全混合式曝气池的特点是 冲击负荷的能力较强 由于全池需氧要求相同 能节省动力 曝气池与沉淀池合建 不需要单独设置污泥回流系统 便于运行管 理 连续进水 出水可能造成短路 易引起污泥膨胀 适于处理工业废水 特别 是高浓度的有机废水 综上 根据各自特点本设计选择混合式活性污泥法 在运行方式上 以混合 式活性污泥法为基础 辅以分段曝气系统运行 曝气系统采用鼓风曝气 选择其 中的网状微孔空气扩散器 共有一座曝气池 池型采用廊道式 分四廊道 3 3 6 脱磷池 普通的厌氧反应池 主体部分圆柱形设计 下设泥斗 上部设有二沉池回流 的污泥管 由本池回流到曝气池的污泥由下部污泥斗流出 由于工艺的特殊优点 对进水bod要求不高 由厌氧条件下产生的释磷污泥沉降至污泥斗 由泵抽给 曝气池 结构简单 操作简便 4 3 3 7 反应沉淀池 上部主体为圆柱形设计 下部也设有污泥斗 上清液从上部流出 作为淘洗 水回流到脱磷池中 出流部分设出水堰 采用三角堰形式 根据来水量计算加药 量 结构简单 运行方便 3 3 8 污泥脱水 污泥机械脱水与自然干化相比较 其优点是脱水效率较高 效果好 不受气 候影响 占地面积小 常用设备有真空过滤脱水机 加压过滤脱水机及带式压滤 机等 本设计采用带式压滤机 其特点是 滤带可以回旋 脱水效率高 噪音小 省能源 附属设备少 操作管理维修方便 但需正确选用有机高分子混凝剂 另 外 为防止突发事故 设置事故干化场 使污泥自然干化 5 13 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 第四章 污水处理部分设计计算 4 1 细格栅的计算 4 1 1 格栅个数 两台机械格栅 有一台运行 一台备用 4 1 2 格栅的计算 1 栅条间隙数n bhvn sinmax 4 1 式中 n 栅条间隙数 个 max q 最大设计流量 0 14m3 s 格栅倾角 取 60 o b 栅条间隙 取0 02m h 栅前水深 取0 6m v 过栅流速 m s 取0 5 m s k总 生活污水流量总变化系数 由设计任务书取 1 21 则 2 2000 60sin0 sinmax bhvn 取 n 21 2 栅槽宽度 b b s n 1 bn 4 2 式中 s 栅条宽度 取 0 01m 则 5 6 02 014 nbn 1 0 0121 1 0 02 21 0 62m bs 3 通过格栅的水头损失h1 1 hh k o 4 3 sin2 v 2 0 gh 3 4 bs 式中 h1 设计水头损失 m h0 计算水头损失 m g 重力加速度 取9 8m s2 k 系数 格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数 一般采用 3 14 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 阻力系数 其值与栅条断面形状有关 形状系数 取2 42 选用迎背水面均为半圆形的矩形栅条 则 15 4 栅后槽总高度 h h h h1 h2 4 4 式中 h2 栅前渠道超高 取0 3m 则 h h h1 h2 0 6 0 03 0 3 0 93 5 栅槽总长度 l tghlll 5 00 1 121 4 5 tg bb l 2 1 1 2 1 2 l l 1 hhh 1 式中 l1 进水渠道渐宽部分的长度 m b1 进水渠宽 取 0 5m 进水渠道渐宽部分的展开角度 取0 l2 栅槽与进水渠道连接处的渐窄部分长度 h1 栅前渠道深 则 mtgl16 02025 062 0 0 1 mll08 0216 02 12 mhhh63 003 06 0 11 mtgtghlll1 26063 05 108 016 05 00 1 0 121 6 每日栅渣量w 4 6 式中 w1 栅渣量 取0 09m3 103m3污水 mgvh060sin92 02 01 8 5 096 sin 022 0 02 01 0 42 3 4 3 4 bs 002 96 mkhh03 0301 0 01 w 总 kw100086400 1max phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 dm0 2dm225 021 1100009 014 086400100086400 33 1max 总 kww 宜采用机械清渣 4 1 3 选型 选用个gsrb17 10型弧形格栅除污机 其性能如表 4 1 所示 表 4 1 细格栅性能表 项目 圆弧半径 mm 栅条组宽 mm 重量 kg 安装角 o 过栅水速 m s 电机功率 kw 性能 500 1200 600 60 0 9 0 3 0 7 4 2 沉砂池池体计算 4 2 1 沉砂池个数及选型 设沉砂池一个 为平流式 4 2 2 沉砂池的计算 1 池长 l vt 式中 v 最大设计流量时的速度 取0 2m s t 最大设计流量时的停留时间 取 30s 则 l vt 0 2 30 6m 2 水流断面面积 a a qmax v 4 7 式中 v 最大设计流量时的水平流速 取 0 1 m s 一般为 0 06 0 1m s 则 2 max 0 14 0 20 7aqvm 3 池子总宽度 b b a h2 式中 h2 设计有效水深 取0 8m 16 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 则 2 0 7 0 81 00 6ba hmm 1 b 4 砂斗所需容积 v 6 max 86400 10 vqxtk 总 4 8 式中x 污水沉砂量 m3 106m3污水 取x 30 m3 106m3污水 t 两次清除沉砂相隔的时间 取 t 2d k总 生活污水流量总变化系数 由设计任务k总 1 21 则 63 max 86400 10 0 6vqxtkm 总 5 贮砂斗个部分尺寸计算 设贮砂斗底宽b1 0 5m 斗壁与水平面的倾角为 60 则贮砂斗上口宽度 23 2 t60obhg 贮砂斗的容积 131212 3vhssss 式中h3 贮砂斗高度 m 取 0 6m s1 s2 分别为贮砂池上口下口面积分别取0 2m2 0 72 m2 则 3 131212 30 26vhssssm 贮砂斗个数 1 0 6 0 262 3nv v 取 3 个 6 贮砂斗高度h3 采用重力排砂 重力排砂 池底坡度i 6 坡向砂斗 33232 0 06 0 06 22 20 70hhlhlbb 7 池总高度 h hh 123 0 30 80 71 8hhm 式中h1 超高 取0 3m 17 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 h3 贮砂斗高度 4 3 初沉池 4 3 1 池体尺寸计算 1 沉淀部分水面面积 f qnf max 4 9 式中qmax 最大设计流量 m3 h n 池数 个 取 n 2 q 表面负荷 取1 8m3 m2 h 则 2 max 140m8 1217 504qnf 2 池子直径 d 4fd 则 36 1314 314044fd 取14m 3 实际水面面积f0 4df 2 0 则 222 0 86m 15341414 34df 核算表面负荷 hm1 8mhm1 64m86 153217 504nfq 2323 20m 13 校核径深比 d h 14 1 8 8 在 6 12 之间 符合要求 4 5 2 中心管计算 1 进水管直径d0 29 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 0 d 300 mm 0 3m 则 2 0max0 dn4v s 99m 03 014 3214 04 2 在 0 9 1 2m s 之间 符合要求 2 中心管设计要求 1 0 9 1 2vm s 2 0 15 0 20vm s 3 0 10 0 20vm s 1 5 2 0 bb 1 4dd 2 1 3 1 2 hh 3 套管直径d 取d1 0 7 9m 02 8 12 hh 2 则 2 8m7m 044dd 1 s 18m 07 014 3214 04dn4v 2 2 1max2 v2在0 15 0 20m s间 符合要求 4 设 6 个进水孔 取b 2b 1 8 dbb 则 22 0 290 58bbm 5 h 取v3 0 15m s 则 32m 015 018 02814 08nbvh 3max 6 取 1 v 300mmd 则 s 99m 0dn4v 2 max1 1 v 在0 9 1 2m s之间 符合设计要求 30 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 4 5 3 出水水质 bod5 ss均达到设计出水水质标准 bod5 20kg l ss 20 kg l 4 5 4 选型 选用型周边传动刮泥机两台 每座二沉池设一台 其性能如表所示 30zg 表 4 2 zg 30 型周边传动刮泥机性能表 项目 池径 m 电动机功率 kw 滚 轮 与 轨 道 型 式 重 量 kg 性 能 36 2 2 钢滚轮 钢板轨道 14000 4 6 厌氧反应器的设计 放磷池 1 流量 q 12 q q q 4 19 q1 入放磷池污泥流量 是二沉池回流污泥的 20 30 取 30 3 1max 30 30 20 10000600mqrq d q2 淘洗水量 是放磷池进泥的量 50 100 取 60 3 21 60 60 600360mqq d 33 12 60036096024 mm qqq dh 2 反应器的容积 3 3 248192 m vqthm h t 停留时间 取 8h 3 流入反应沉淀池上清液的流量q 污泥下流出池的流量为30 50 的q1 在放磷池中浓缩30 50 左右 取40 31 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 33 1 140 60 60036015 mm qq hh 4 设厌氧反应器直径和深度比为 1 1 d h 2 4dh v 得 6 3hdm 4 7 反应沉淀池的设计计算 1 表面水力负荷50m3 m2 d 2 08 m3 m2 h 2 投加剂量为100 300mg l 3 反应池容积 v vq t t 停留时间 取 3h 33 15 345vmhhm 4 反应池深取 5m 所以表面积 2 4559am 长 l 3m 宽 k 3m 5 校核表面水力负荷 15 9 1 7m3 m2 h 2 08 m3 m2 h 符合要求 32 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 第五章 污泥处理部分设计计算 5 1 脱水机房 采用带式压滤机除水 33 h h 3 1 初沉池产泥量 33 5 41 25 mhm 二沉池产泥量 33 5 41 25 mhm 总产泥量 33 1 25 1 25 2 5 mhmhmh d 2 进入带式压滤机每天的污泥量q 泥 33 2 5 24 60 qmhh dm 泥 每小时产泥量q 泥 qq 泥泥 t 式中t 压滤机每天工作时间 取t 8h 则 33 60 6100 17minqmhhm hm 泥 3 5 2 选型 采用一台dy 3000型带式压滤机 其中两台使用 一台备用 其性能如所 示 表 5 1 dy 3000 型带式压滤机性能表 项 目 带 宽 m 功 率 kw 带 速 minm 进 泥 含水率 滤 饼 含水率 产 泥 量 2 kg m 外 形 尺 寸 3 mm 性 能 3 2 2 0 54 9598 7080 50500 6400 3570 1950 脱水机房平面尺寸为 2 20 0 15 0m phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 第六章 污水处理厂总体布置 6 1 平面布置 6 1 1 平面布置的一般原则 1 按功能区分 配置得当 2 功能明确 布置紧凑 3 顺流排列 流程简捷 4 充分利用地形 降低工程费用 5 必要时应预留适当余地 考虑扩建和施工可能 6 构筑物布置应注意风向和朝向 10 6 1 2 平面布置 污水厂的平面布置在工艺设计计算之后进行 根据工艺流程 单体功能要求 及单位平面图进行 1 污水区的位置 污水区按污水处理流程方向布置 污水进口处于厂区后部 各构筑物间布局 紧凑 连接管道较短 2 污泥区的布置 污泥区位于厂区后部 处于主导风向的下风向 贮气柜之间间距为防火间距 3 办公区的布置 办公区位于厂区前部 处于主导风向的上风向 卫生条件较好 生活区包括 办公 实验场所 6 2 污水处理厂高程布置 6 2 1 高程布置原则 1 保证处理水在常年绝大多数时间里能自流排放水体 同时考虑污水厂扩 建时的预留储备水头 2 应考虑某一构筑物发生故障 其余构筑物须担负全部流量的情况 还应 考虑管路的迂回 阻力增大的可能 因此 必须留有充分的余地 3 处理构筑物避免跌水等浪费水头的现象 充分利用地形高差 实现自流 4 在仔细计算预留余量的前提下 全部水头损失及原污水提升泵站的全扬 34 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 程都应力求缩小 5 应考虑土方平衡 并考虑有利排水 6 厂区设计地面标高40 50米 11 35 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 第七章 调试 运行及维护 7 1 开工调试 污水处理站建成后 进行调试运行 其过程包括设计 施工 设备安装 应建 立污水处理站的操作规程 管理制度 并对岗位人员的培训 7 1 1 调试前准备 阅读设计资料及设计图纸 与设计部门相关人员进行技术交底 掌握调试工 程的工艺流程 各构筑物的情况 各设备的性能以及电气控制情况 7 1 2 调试内容 调试程序是先进行污泥培养驯化 再进行稳定各装置和设备的运行效果 逐 步调试处理系统的各个构筑物的运行参数 以达到改善各个构筑物的出水水质的 目的 水质参数以监测codcr为主 同时监测bod5 有机物 碳源 与氨氮 比 c n 溶解氧 do 温度 t ph值或碱度和有害物质浓度 整个调试工作 主要分为3大部分 1 污泥的接种 培养与驯化 2 污泥脱水系统的调试运行 3 整个系统满负荷运行 根据出水情况进行系统分析 调整和确定各个设 备和构筑物的运行参数 直到达到设计要求 实现达标排放 12 7 2 调试完后 1 系统稳定并正常运行后 进行工程验收 2 编制 污水处理站运行调试报告 及相关文件 进行工程移交 3 编制 污水处理站运行管理手册 及指导污水处理站人员进行岗位操作 7 3 调试中出现的问题和解决办法 1 由于水量和水质变化大 且仪表不准 造成操作失误 导致排水水质不 合格 主要是因为设计较保守 建议增大设计负荷 尤其是絮凝沉淀池 2 调试运行中 发现沉淀池的处理效果没有达到设计水平和要求 以至后 续的水处理效果也不理想 经过分析 发现沉淀池的污水流速过快 大于0 6m s 从而导致沉淀效果不理想 通过改变沉淀池进水方式 降低污水进水流速 延长 36 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 在沉淀池的停留时间 达到设计要求的沉淀效果 37 phostrip 工艺处理某含磷废水的工程设计 参考文献 1 郑燕清 周建华 除磷工艺中厌氧释磷和好氧吸磷的影响因素 j 中国市政工程 2007 1 48 50 2 甘晓明 邢绍文 徐高田等 倒置