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文档简介

环境工程设计基础

第一章绪论1.1、课程的内容1.2、环境工程设计程序1.3、环境工程设计的原则1.4、环境工程设计的特点1.1、课程的内容环境工程设计的原则;厂址选择;流程设计;车间或工序的布置;管道设计;设备选用;技术经济评价分析。环境工程的水、气、渣和噪声等不同方向共有的基础1.2、环境工程设计程序项目建议书可行性研究工程设计项目竣工验收初步设计技术设计施工图设计(投资估算)(设计概算)(修正概算)(施工图预算)(竣工决算)1.2.1、项目建议书(预可行性研究)我国规定,比较大(投资在3000万以上)的工程项目,需进行预可行性研究;由建设单位向上级机关申报;需经专家评审,将评审意见附在报告后面送上级报告再经专家评审,送上级机关审批(我国的审批机关属科学委员会系统);经审批以后“立项”,然后才能进行可行性研究和其它正式设计工作。城市二级生物污水处理厂综合造价指标返回规模(万m3/d)〉2010~205~102~51~2指标总造价

[元/(m3·d)]1300~15001500~16501650~19001900~23002300~2700*引自《全国市政工程投资估算指标》.第四分册,排水工程某市城市污水处理工程项目建议书1.项目概况(1)项目名称、委托单位及编制单位(2)项目内容提要2.项目建设的必要性及依据(1)项目建设的必要性(2)编制依据3.项目内容与范围,拟建规模和建设地点(1)城市概况(2)项目内容与范围(3)城市污水处理厂建设规模(4)城市污水处理厂厂址选择(5)坡市污水干管和主干管建设规模及定线(6)回用水深度处理工程的建设规模(7)回用水对象及回用水主干管定线返回某市城市污水处理工程项目建议书4.工艺方案及主要设备的选择(1)城市污水水质及治理目标(2)污水处理工艺沉程(3)回用水深度处理工艺流程(4)国际招标设备及仪表5.建设工期安排6.投资估算及资金筹措计划(1)估算范围及依据(2)投资估算表(3)资金筹措计划7.财务评价(1)污水处理运行成本(2)回用水处理运行成本(3)财务收入(4)财务指标1.2.2、可行性研究可行性研究是运用多种科学成果保证实现工程建设最佳社会、经济和环境效益的综合性科学;对与工程有关的所有方面进行调查研究和综合论证,为拟建项目提供科学依据,从而保证所建项目技术上先进可行,经济上合理有利,社会及环境效果皆优;论证工程项目的可行性,提出工程的最佳可行性方案;可行性研究是国家控制投资的重要决策依据,批准以后才可以委托设设计单位进行设计。可行性研究的内容(建设以污水处理厂为例):(1)项目的背景和历史;(2)工程规模;(3)污水收集系统;(4)厂址选择;(5)多技术方案比较及推荐方案;(6)管理机构及人员配备;(7)工程费用估算;(8)项目实施时间安排;(9)顶目的经济及环境评价。某污水处理厂工程可行性研究报告一、慨述(一)编制依据(二)污水水量、水质和接管要求二、工程方案(一)管道系统(二)处理厂位置及用地(三)污水处理工艺选择(四)生物处理方案(五)方案比较(六)推荐比较(七)人员编制、辅助建筑及水耗、药耗和电耗(八)排放口方案三、工程投资估算及资金筹措(一)工程投资估算原则(二)工程投资估算表(三)资金筹措四、工程近远期结合问题五、工程效益分析六、工程进度安排七、存在问题及建议八、附图及附件返回1.2.3、工程设计——初步设计深化可行性研究报告提出的推荐方案并进行局部的方案比较,提出拆迁、征地的范围和数量,以及主要工程数量、主要材料设备数量,编制设计文件和工程概算。对未进行可行性研究的设计项目,在初步设计阶段应进行方案比选工作,并应符合规定的深度要求。初步设计的深度应能控制工程投资,满足审批、编制施工图设计、主要设备订货、招标以及施工准备的要求。初步设计阶段的成果是初步设计文件,经主管部门批准后即作为施工图设计的依据。初步设计文件包括的内容:(1)设计说明书工程概况工程设计的细节(2)主要工程数量(3)主要材料和设备数量(4)工程概算(5)设计图纸

总体布置图:1:5000~1:20000处理厂平面布置图:1:200~1:500污水、污泥流程断面图(即高程布置图):1:100~1:200主要排水干管、干渠平面、纵断面图主要构筑物建筑图:1:100~1:200主要辅助建筑物建筑图供电系统和主要变、配电设备布置图自动控制仪表系统布置图通风、锅炉房及供热系统布置图机械设备布置图:1:50~1:200非标机械设备总装图:1:50~1:200某污水处理厂工程初步设计一、概论(一)设计依据(二)概述(位置、服务范围、排水系统、污染状况)二、污水工艺设计(一)污水量计算(二)排水系统选择与污水管设计(三)污水处理设计

1.水质

2.处理流程

3.处理厂平面布置

4.污水及污泥处理构筑物设计

(1)污水部分

(2)污泥部分

(3)辅助构筑物返回某污水处理厂工程初步设计三、结构建筑设计(一)工程地质概况(二)主要建(构)筑物及标推(三)主要工程材料四、机电及自动化控制设计(一)非标准机械设备(二)配电设计(三)自控及热工检测仪表五、生产管理(一)人员编制(二)电力消耗(三)污泥及沼气六、工程概算(一)编制依据(二)维修运输设备(二)污水厂主要设备(四)厂外管道、材料数量(五)处理厂管道、材料数量(六)主要非标准设备(七)主要配电设备(八)自控及热工仪表1.2.3、工程设计——施工图设计施工图设计在初步设计批淮以后进行,以初步设计的图纸和说明书为依据进行编制,使扩大初步设计进一步详细化,以便进行施工。所以,施工图是整个设计过程的终结,是全部设计内容的体现。在施工图设计以前,工程中所有的重大技术问题都已经确定。所以,施工图设计的任务是将污水厂各构筑物的每个细节都用图纸表现出来,将污水厂的各构筑物的平面位置及高程精确地表现在图上,所以图纸的数量很大。每张图需按比例、用标淮图例精确绘制,以便施工人员准确地各构筑物按设计要求造在预定的位置上。1.2.3、工程设计——施工图设计提供能满足施工、安装、加工和使用要求的设计图纸、说明书、材料设备表以及要求设计部门编制的施工预算。如果与已经批准的初步设计有较大变动时,需经原审批部门批准,如果建设单位提出重大变更时,需通过计划管理部门,重新安排任务。施工图设计阶段的成果是施工图设计文件,它是进行工程施工的依据。施工图设计文件包括设计说明书、工程预算、主要材料及设备表和设计图纸。1.2.4、项目竣工验收环境保护设施与主体工程建成后经负荷试车合格,其防治污染能力适应主体工程的需要;外排污染物符合经批准的设计文件和环境影响报告书中提出的要求;建设过程中受到破坏并且可恢复的环境已经得到修整;环境保护设施能正常运转,符合使用要求。环境工程设计程序总结设计前期设计阶段设计后期项目建议书可行性研究初步设计施工图设计配合施工工程试运转设计回访工程设计总结主要由建设单位实施设计单位1.3、环境工程设计原则遵循国家法律、管理条例优先考虑清洁生产技术先进适用安全经济清洁生产的典型实例清洁生产的典型实例说明:清水用量大大减少:补充蒸发水量1~2t/t纸,GWPB2-1999规定用水量不超过60t/t纸;废水达到了零排放,GWPB2-1999造纸排水COD不超过150mg/L;剩余污泥回用造纸;转化废水中COD为有价值的能源——沼气(去除1kgCOD可产生0.35m3的纯甲烷)1.4、环境工程设计的特点1、复杂性、交叉性涉及专业多,从设计说明书可以看出来,需要给水排水、化工、能源和电气等多种专业。环境工程专业从土木、公共卫生、生态学等发展而来。2、创新性3、社会性,经济性参考文献[1]刘红.水处理工程.中国环境出版社[2]孙力平.污水处理新工艺与设计计算实例.科学出版社[3]贺延龄.废纸制浆造纸废水的封闭循环和零排放.中华纸业.2001,22(2):13~16第二章环境工程设计的原则2.1、环境保护法体系2.2、建设项目环境保护管理2.3、重点污染物排放的总量控制2.1、环境保护法体系环境保护基本法:宪法与环境保护法环境资源单行法环境保护标准处理环境纠纷的法规地方环保法规国际条约与协定:臭氧层、气候变化、生物多样性、海洋污染等环境污染防治法:大气、水、噪声、固废、有毒有害物、海洋污染等自然资源保护法:土地、矿产、森林、草原等自然保护法律:水土保持、自然保护区等建设项目环境管理和环境影响评价制度环境质量标准污染排放标准环境基础标准、方法标准、标准物质标准等2.2、建设项目环境保护管理2.2.1、中国环境管理制度——老三项制度环境影响评价制度:对可能影响环境的重大工程建设、规划或其他活动,事先进行调查、预测和评价,为防止和减少环境损害制定最佳方案。“三同时”制度:指要求一切企业、事业单位在进行新建、改建和扩建工程时,对其中防治污染和其他公害的设施,必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产的环境保护法律制度。排污收费制度:指一切向环境排放污染物的单位和个体生产经营者,应当依照国家的规定和标准,缴纳一定费用的制度。2.2.1、中国环境管理制度——老三项制度老三项制度存在的问题:强调预防新污染源,而对老污染源控制不够;强调浓度标准,而对排放总量控制不够;强调了单项、点源、分散控制,而综合、区域、集中控制不够;强调定性管理,而定量管理不够;全国一个标准,没有因地制宜。2.2.2、中国环境管理制度——新五项制度环境保护目标责任制城市环境综合整治定量考核制排放污染物许可证制污染限期治理污染物集中控制制2.2.3建设项目环境管理条例环境影响评价:三级环评深度(环境影响报告书、环境影响报告表和环境影响登记表);环境保护设施建设:三同时,试运行三个月内申请验收,申请之日30日内完成验收。2.3、重点污染物排放的总量控制2.3.1四个基本量水环境容量:水环境使用功能不受破坏条件下,受纳污染物的最大数量,有稀释容量和自净容量组成。ECw=(Csiw-Coiw)×Vw+Gwi受纳水域允许纳污量:满足不同设计水量条件,单位时间内保护区所能受纳的最大污染物量。控制区域容许排污量:受纳水域允许纳污量乘一个安全系数。排放口总量控制负荷指标夏青著《流域水污染物总量控制》

2.3.2、三种类型容量总量控制:自受纳水域容许纳污量出发,以水质标准为控制基点,以污染源可控性、环境目标可达性,制定排放口总量控制负荷指标的总量控制类型。目标总量控制:自控制区域容许排污量控制目标出发,以排放限制为控制基点,从污染源可控性研究入手,进行各排放口总量控制负荷分配。行业总量控制:自总量控制方案技术、经济评价出发,以能源、资源合理利用为控制基点,从最佳生产工艺和实用处理技术两方面进行各排放口总量控制负荷分配。2.3.3、容量总量控制实施目标:找到实现某一环保目标的区域治理费用最小方案目标函数其中P[j,k(j)]为第j个污染源采用第k(j)个技术措施的投资额约束条件就是我们的环保目标,用公式表示就是:

A(i,j)为第j个污染源对第i个控制点或面的影响系数;

B[j,k(j)]为第j个污染源采用第k(j)个技术措施时的排放量;

DS(i)为第i个点或面的环境质量控制指标值;

i=1,2,…,M;DS(i)>0

Bl为预留的环境容量。j=1,2,…,N;k(j)∈{1,2,…,L(j)}2.3.3、容量总量控制实施若一个区域只选择一个控制点或面,则上式简化为:从以上公式看出,要求得最佳的控制方案,需要首先确定DS(i)、A(i,j)、P[j,k(j)]和B[j,k(j)]污染源→治理技术措施→排放量→影响系数→环境质量产生影响的方向实施控制的方向2.3.3、容量总量控制实施工作步骤:①确定保护的目标,即DS(i)A、明确区域功能,选择相应的水质标准

地面水质标准分为五类:Ⅰ为源头水、国家自然保护区;Ⅱ为集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区;Ⅲ为集中式生活饮用水水源地二级保护区;Ⅳ为工业用水和娱乐用水;Ⅴ为农业用水和一般景观用水。每一类水质都有几十个不同的指标,需进一步细化目标。B、确定污染类型有机物污染:DS(i)选COD、BOD富营养化:选NH4-N、TN或PO4-P、TP有毒有害物质污染:DS(i)选Hg、Cd、CN-等2.3.3、容量总量控制实施②功能可达性分析A、污染源调查,确定重点污染源面源(降雨)和点源,点源按排污总量排队B、确定污染最严重时段——枯水期根据水文资料查处其枯水期流量和污染物浓度C、混合区范围确定(控制断面应设置在混合区外)根据水质模型,与河流流速、排污水流速和排污口位置等有关D、功能区水质达标率的评价达标率90%,可进一步利用环境容量,节约投资2.3.3、容量总量控制实施③排污总量指标的优化分配A、污染单位给出削减污染物方案k(j),并给出相应的投资P[j,k(j)]和削减后的排污量(也称源强)B[j,k(j)];B、编制源强表和投资表,用数学规划法确定最佳方案;目的提前剔出不合理方案,降低后续工作量。离散规划要求列表时源强按由小到大排列,相应投资由大到小。例、某污染源治理投资与排放量表表1、原始数据措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L31.24.0L43.363.8L525.20.5L613.12.5表2、源强由小到大排序措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L31.24.0L43.363.8L613.12.5L525.20.5例、某污染源治理投资与排放量表表3、源强等值优化(取投资最小)措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L31.24.0L43.363.8L613.12.5L525.20.5表4、投资额等值优化(取源强最小)措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L43.363.8L613.12.5L525.20.5例、某污染源治理投资与排放量表表5、保留投资小且排放量小方案措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L613.12.5L525.20.5表6、筛选后方案措施源强(g/s)投资(万元)L10.83.8L21.21.8L525.20.5③排污总量指标的优化分配C、计算不同方案的影响系数A(i,j)

F[X(i,j)]为污染源j到第i个控制点或断面的衰减系数;

x为污染源j到第i个控制点或断面的距离;

k为污染物降解系数;

U为河流流速;

Q(j)为各污染源排污流量,其中Q(0)为河流自身流量故要考虑河流状况③排污总量指标的优化分配D、将P[j,k(j)],A(i,j),B[j,k(j)]和DS(i)带入目标函数和约束条件求取各污染源的最佳控制方案;E、进一步优化

污水调节:河流处于枯水期时用蓄污池把污水暂时储存起来,待河流纳污容量高时再排放,费用主要是建池费用。

河流流量调节:提高河流枯水期流量,兴建水利工程。其他如局部人工充氧、清污分流等。2.3.4、目标总量控制当河流干枯时,由于不存在环境容量,也不具备使用功能,容量总量控制不再适用,要用目标总量控制。目标总量控制中目标总量即某一时期污染物排放的总量确定目标总量也要考虑许多因素:如环境影响、投资等然后采用容量总量控制相同的规划方法进行排污口的排污量分配。2.3.5、行业总量控制通过与行业内最佳生产工艺和先进处理技术比照,确定行业相应的排污量。三者不同:容量..:以水质标准为目标,进行负荷分配;目标..:以排放限制为目标(控制基点),进行负荷分配;

行业..:以能源和资源的合理利用为控制基点2.3.6、总量控制的优点突破了浓度控制一刀切的做法,使区域总投资降低;突破了原先水环境保护对所有水域同一标准的要求,实施水体功能分区保护。实例:德国恩姆歇尔河(RethinkingtheEmscher)RethinkingtheEmscherEmscherMouth100万t/d,1976DortmundNorth1994Bottrop1996下游集中处理改为沿河分散处理,将Emscher河分为6个区段参考文献:[1]胡炳清.总量控制中的离散规划.中国环境科学出版社[2]郭怀成.环境规划学.高等教育出版社[3]王宝贞,王琳.水污染治理新技术、新工艺、新概念、新理论.科学出版社第三章厂址选择与总平面布置3.1、厂址选择3.2、总平面布置3.3、高程布置3.1、厂址选择3.1.1概述1、厂址选择在工程设计中的位置和重要性项目建议书阶段可行性研究初步设计施工图设计厂址选择实例1

——德州市污水处理厂选址市区面积30.1km2,非农业人口约25.3万,近期污水排放量为14.0万m3/d(1998年做可行性研究报告)。1993年在城市西部排水系统下游约10km处A地修建了两座容积约1万m3的氧化塘,明渠输水,对周围环境卫生影响很大,而且由于排水量增加,一直超负荷运转,出水不能达标。远期规划期限到2010年,预测人口为50万,城区面积为53km2。厂址选择实例1

——德州市污水处理厂选址考虑了城市污水处理厂选址的一些基本要求(室外排水设计规范http://,,/),如位于城市排水系统下游,交通便利并靠近纳污水体,地域开阔有扩建的余地,及城市的总体规划,初步选定三处厂址,位置大致如下。C3kmB6kmA10km厂址选择实例1

——德州市污水处理厂选址地质条件:B、C两地目前都是庄稼田,地质条件较好,A地为原氧化塘,地势低洼,且存在淤积问题;环境卫生:三地都处于城市主导风向的下风向,但C地距城市较近,且远期规划处于市区边缘;输水费用(埋深超过6m需设中途泵站提升污水)厂址增加管道长度/km增加埋深/m中途泵站/座A1061B63.61C31.80厂址选择实例1

——德州市污水处理厂选址若考虑污水回用,由于C地输水距离短,有优势一些。综合考虑以上几点,最终选择C地为污水处理厂厂址。C地远期规划位于市区边缘,可通过建设绿化隔离带和进行厂内绿化等措施改善周围环境卫生条件。如上海市曲阳污水处理厂就与曲阳新村、曲阳中学比邻而建。城市污水处理厂选址室外排水工程规范(2000年版):1、污水处理厂位置的选择,应符合城镇总体规划和排水工程总体规划的要求,并应根据下列因素综合确定:

(1)在城镇水体的下游;

(2)在城镇夏季最小频率风向的上风侧;

(3)有良好的工程地质条件;

(4)少拆迁,少占农田,有一定的卫生防护距离;

(5)有扩建的可能;

(6)便于污水,污泥的排放和利用;

(7)厂区地形不受水淹,有良好的排水条件;

(8)有方便的交通、运输和水电条件。2、污水厂的厂区面积应按远期规模确定,并作出分期建设的安排。固体废物填埋场选址应遵循的原则地下水位应低,距下层填埋物至少1.5m远离居民区500m,位于城市下风向交通运输方便地下水防护条件好,防渗衬里如沥青、橡胶、塑料薄膜,渗透系数<10-7cm/s,厚度至少为1m不在石灰岩地区不在地震多发区2、厂址选择的原则(1)服从国家长远规划和城镇规划;(2)选择与建设项目性质相适应的环境条件;(3)节约用地;(4)生产力布局;(5)注意环境保护和生态平衡。规划的两种方法:土地开发度评价:S=L/U

L为土地条件等级(1~4);U为土地利用现状(1~5)生态适宜度分析:选择生态因子,如风、噪声、绿地覆盖率、大气质量等评分3、厂址选择的基本要求

不同行业对厂址的要求不同,但其共同的要求是:满足企业生产、建设和职工生活的要求,又应有利于所在城镇和工业小区的总体规划,不能危害周围环境、城镇、河流和景观。(1)工程地质条件;(2)地形要求;(3)周围设施条件;(4)特殊要求。3.1.2厂址选择的环保要求1、背景浓度环境容量公式:

EC=(Cs-Co)×V+G

环境容量大的地方,如荒山、海滩等,治理费用要小得多。2、风向3.1.2厂址选择的环保要求

矢线长度代表风向频率大小,表示污染的时间。矢线末端风速羽代表平均风速,表示扩散程度,一羽代表0.5m/s。风向对厂址的影响:污染源在最小频率风向的上测;避免各工厂重复污染;排放量大、毒性大的远离居住区。自然条件简单的采取上下风原则,自然条件复杂的污染严重工厂布置于主导风向侧面。3.1.2厂址选择的环保要求3.1.2厂址选择的环保要求3、污染系数综合风速和风向的影响:4、静风全年静风出现频率高(超过40%)或持续时间长的地区不宜建厂。3.1.2厂址选择的环保要求5、温度层结和大气稳定度逆温帽(辐射、下沉、湍流、平流和锋面逆温)不利于大气污染物扩散;大气稳定度指空气在垂直方向的稳定程度。根据风速、日照量和云量把大气稳定度分为六类:强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定,分别以A、B、C、D、E、F表示;建设项目的厂址选择应充分考虑到大气稳定度的影响。3.1.2厂址选择的环保要求6、地形影响盆地地形易形成平流逆温;山地周围;7、自然环境与社会环境自然环境:如排放毒气,H2S(石化厂)、CO(合成氨厂)、SO2(硫酸厂、火电厂)对人体的危害都很大,HF对农林业的危害;社会环境:接近原料产地也销售地的策略。3.1.3厂址选择的其他要求1、原料供应(1)原料因素在厂址选择中占很重要的地位原料费用占生产费用能够的60%~80%;原料的消耗量很大;接近原料产地,开发新原料;(2)原料种类的选择原料的来源和数量;技术上的可能性;3.1.3厂址选择的其他要求交通运输条件;合理利用国家资源,从本地区具体条件出发;综合利用。(3)原料基地的评价矿物的储量与品位;开采条件;经济地理条件。3.1.3厂址选择的其他要求2、能源的供应耗能大的企业建在大型水电站或廉价燃料基地;燃料来源要考虑开采和运输、加工利用上都是经济的;考虑能源分配的盈亏情况。3、水源的供应足够的水量和一定的水质;全局出发,相互协作,综合利用;靠海地区能利用海水的地方利用海水;节约用水,循环水系统、回用水。3.1.4厂址选择的步骤1、准备阶段首先明确自身的要求:工厂的生产规模和扩建规划为前提,确定原料、产品运输量、能源水源、职工需求量及行业特殊要求;进行选点(建设地点选择)和定址(具体地址的选择)调查初步选定的几个地址,如:地形、地貌、土壤、工程地质、水文、交通等确定厂区及各功能区位置3.1.4厂址选择的步骤原料、产品运输量能源、水源、职工行业特殊要求选点和定址环境条件原料能源水源气象地质水文社会3.1.4厂址选择的步骤2、方案比较阶段(1)技术条件比较定性比较:列出主要影响因素,如位置、地质条件、占地、运输、环境保护等,确定每个因素的最高分和等级,然后评分,根据总分得出评定结果。定性分析只能用于厂址方案的初步筛选,定性分析后还需要定量分析最终确定厂址方案。3.1.4厂址选择的步骤厂址技术条件比较表环境因素背景浓度(环境容量)气象条件(气温、水量、风向、污染系数、静风、大气稳定度)土地状况(地形、地质条件、耕地荒地)社会环境(生活条件、通讯条件)其他要求原料(交通运输条件)能源(电、热等)水源(自来水、地表水、地下水、回用水)3.1.4厂址选择的步骤(2)经济条件比较通过衡算基建投资和经营费用,比较不同方案的经济效益。基建投资土地购置费、场地开拓费(土方、石方)、地基工程供水工程(水井、泵房、管道)交通运输工程(铁路、公路、码头建设)动力工程(供电、供汽)、通讯工程拆迁及安置费、其他费用经营费用原料、材料、运费水、电、人工、管理、维修费及其他返回厂址选择实例2

——肇庆市后沥水厂选址(1)计算规模2010年规划需水量(根据人口,工业发展等):71万m3/d现供水情况:4个水厂,供水能力为26万m3/d,可扩建至41万m3/d故规划需水量为30万m3/d,这也是新水厂的建设规模(2)水源调查临西江河,最大流量47200m3/d,最小2050m3/d水质需II类或III类水质(3)行业特殊要求不受洪水威胁——影响水质、设备厂址选择实例2

——肇庆市后坜水厂选址厂址选择实例2

——肇庆市后沥水厂选址(4)选点和定址考虑原端州区和鼎湖区的供水系统各自独立,为增加系统安全性,欲将两区供水管网连起来。故选择在两区交界的羚羊峡下游出水口左岸,往两个区的供水线路最短,可缩减大量的工程投资费用。(5)调查环境条件进一步考察附近没有建筑物,不占农田;而且在羚羊山脚下,利用高度,可实现重力输水;吸水口上游3000m至下游200m之间没有污染性工业;在水厂上下游设置两控制断面监测水质,发现除石油类超II类标准,其他都满足,吸水口处符合II类标准。3.2、总平面布置3.2.1一般工厂总平面布置的原则3.2.2污水处理厂总平面布置的原则3.2.3平面布置实例3.2.1一般工厂总平面布置的原则1、生产车间布置生产线路尽可能直线,无返回流动;功能工艺相似的车间、工段尽可能布置在一起,便于集中管理;车间之间管道尽可能沿道路铺设;有害气体车间布置在下风向。2、环保车间布置在厂区一侧,也可布置在靠近污染源的地方。3.2.1一般工厂总平面布置的原则3、辅助车间锅炉房附近不能配置有起火或爆炸危险的车间或易燃品仓库、应将它们放置于厂区的下风位置;配电室一般应布置在用电大户附近,并位于产生空气污染的上风位置;机修车间应放与各生产车间联系方便而安全的位置;中心实验室和仪表修理间一般应置于于清洁卫生、震动和噪声少、灰尘少的上风位置;仓库应设在与生产车间联系方便并靠近运输干线的位置;消防站应设在一旦发生火灾车辆能顺利到达现场的有利地点,并能通向厂外的交通要道。3.2.1一般工厂总平面布置的原则4、行政管理部门和住宅区管理部门建在厂区边缘或厂外,最好在上风位置;住宅区建在厂区外围,上风位置。5、建筑物间距离考虑防火:防火距离可以保证一旦失火,在蔓延距离内消防队员可以赶到;考虑采光和通风:建筑物间距不小于15m,有15m以上的高建筑物,间距不应小于两相邻建筑物高度之和的一半。3.2.1一般工厂总平面布置的原则6、厂内道路人行道宽度1.8~2m;车行道宽度不小于5m,并应有回车道。7、其他绿化面积:污水处理厂不小于30%,水厂不小于20%。3.2.2污水处理厂总平面布置的原则(参考室外排水工程规范:2000年版)1、整体布置污水厂的总体布置应根据厂内各建筑物和构筑物的功能和流程要求,结合厂址地形、气象和地质条件等因素,经过技术经济比较确定,并应便于施工、维护和管理。污水厂厂区内各建筑物造型应简洁美观,选材恰当,并应使建筑物和构筑物群体的效果与周围环境协调。生产管理建筑物和生活设施宜集中布置,其位置和朝向应力求合理,并应与处理构筑物保持一定距离。3.2.2污水处理厂总平面布置的原则2、各处理单元构筑物的平面布置污水厂的工艺流程、竖向设计宜充分利用原有地形,符合排水通畅,降低能耗、平衡土方的要求。污水和污泥的处埋构筑物宜根据情况尽可能分别集中布置。处理构筑物的间距应紧凑、合理,并应满足各构筑物的施工、设备安装和埋设各种管道以及养护维修管理的要求。厂区消防及消化池,贮气罐、余气燃烧装置、污泥气管道及其它危险品仓库的位置和设计,应符合现行的《建筑设计防火规范》的要求。杭州四堡污水处理厂蛋形消化池重庆鸡冠石污水处理厂在建消化池发生火灾3.2.2污水处理厂总平面布置的原则3、管、渠的平面布置污水厂并联运行的处理构筑物间应设均匀配水装置,各处理构筑物系统间宜设可切换的连通管渠。污水厂内各种管渠应全面安排,避免相互干扰,管道复杂时宜设置管廊,处理构筑物间的输水、输泥和输气管线的布置应使管渠长度短、水头损失小、流行通畅、不易堵塞和便于清通,各污水处理构筑物间的通连,在条件适宜时,应采用明渠。污水厂应合理地布置处理构筑物的超越管渠。处理构筑物宜设排空设施,排出的水应回流处理。3.2.2污水处理厂总平面布置的原则4、辅助部分污水厂附属建筑物的组成及其面积,应根据污水厂的规模、工艺流程和管理体制等结合当地实际情况确定,并应符合现行的有关规定。根据维护管理的需要,宜在厂区内适当地点设置配电箱、照明、联络电话、冲洗水栓、浴室、厕所等设施。污水厂的绿化面积不宜小于全厂总面积的30%。污水厂内可根据需要,在适当地点设置堆放材料、备件、燃料或废渣等物料以及停车的场地。污水厂应设置通向各构筑物和附属建筑物的必要通道。3.2.3平面布置实例机修车间办公及化验室格栅除渣池初沉池曝气池排入水体排至灌渠污泥泵房计量堰某城市污水处理厂平面布置3.2.3平面布置实例优点:该厂平面布置的持点是:布置整齐、紧凑。两期工程各自成独立系统,对设计与运行相互干扰较少;办公室等建筑物均位于常年主风向的上风向,且与处理构筑物有一定距离,卫生、工作条件较好;在污水流入初次沉淀池、曝气池与二次沉淀池时,先后经二次计量,为分析构筑物的运行情况创造了条件;利用构筑物本身的管渠设立超越管线,既节省了管道,运行又较灵活。3.2.3平面布置实例缺点或潜在的问题:第二期工程预留地设在一期工程与厂前区之间,若二期工程改用不同的工艺流程或另选池型时,在平面布置上将受到一定的限制。泵站与湿污泥池均设于厂外,管理不甚方便。此外,三次计量增加了水头损失。3.2.3平面布置实例某水厂平面布置3.2.3平面布置实例该水厂设计水量为10万m3/d,分两期建造。第一期和第二期工程各5万m3/d。第一期工程建一座隔板絮凝加平流沉淀池和一座普通快滤池(双排布置,共6个池),冲洗水箱置于滤池操作室屋顶上。第二期工程同第一期工程。主体构筑物分期建造,水厂其余部分一次建成。全厂占地面积约25333m2(38亩)。生产区和生活区分开。水处理构筑物按工艺流程呈直线布置,整齐、紧凑。3.3、高程布置3.3、高程布置3.3、高程布置1、高程布置的主要任务确定各处理构筑物和泵房的标高;确定处理构筑物之间连接管渠的尺寸及其标高;通过计算确定各部标高,从而能够使污水沿处理流程在处理构筑物之间通畅地流动,保证污水处理厂的正常运行。3.3、高程布置2、为了降低运行费用和便于维护管理,污水在处理构筑物之间的流动,以按重力流考虑为宜(污泥流动不在此例)。为此,必须精确地计算污水流动中的水头损失,水头损失包括:

(1)污水流经各处理构筑物的水头损失,在作初步设计时,可按下也表中所列数据估算,但应当认识到,污水流经处理构筑物的水头损失,上要产生在进口和出口和需要的跌水(多在出口处),而流经处理构筑物本体的水头损失则较小。3.3、高程布置污水流经各处理构筑物的水头损失构筑物水头损失/cm构筑物水头损失/cm格栅10~25曝气池(污水潜流入池)25~50沉砂池10~25曝气池(污水跌水入池)50~150平流沉淀池20~40生物滤池(2m,旋转布水)270~280竖流沉淀池40~50生物滤池(2m,固定喷洒)450~475辐流沉淀池50~60混合池和接触池10~30双层沉淀池10~20污泥干化场200~3503.3、高程布置(2)污水流经连接前后两处理构筑物管渠(包括配水设备)的水头损失——包括沿程与局部水头损失。(3)污水流经量水设备的水头损失。3、注意事项(1)选择一条距离最长,水头损失最大的流程进行水力计算,并应适当留有余地,以保证在任何情况下,处理系统都能够运行正常;(2)计算水头损失时,一般应以近期最大流量(或泵的最大出水量)作为构筑物和管渠的设计流量;计算涉及远期流量的管渠和设备时,应以远期最大流量为设计流量,并酌加扩建时的备用水头;3.3、高程布置(3)设置终点泵站的污水处理厂,水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点,逆污水处理流程向上倒推计算,以使处理后污水在洪水季节也能自流排出,而水泵需要的扬程则较小,运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大,以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合,尽量减少需抽升的污泥量。3.3、高程布置例、基本情况:某厂初次沉淀池和二次沉淀池均为方形,周边均匀出水。曝气池为4座方形池,完全混合式,用表面机械曝气器充氧与搅拌。在初沉池、曝气池和二沉池之前,分别各设薄壁计量堰(F1为梯形堰,底宽0.5m,F2、F3为矩形堰,堰宽0.7m)。处理后的污水排入农田灌溉渠道以供农田灌溉,农田不需水时排入某江,该江水位远低于渠道水位。(1)设计流量:近期Qavg=174L/s,Qmax=300L/s.

远期Qavg=384L/s,Qmax=600L/s.

回流污泥量按100%计算。(2)确定水头损失最大的线路;3.3、高程布置3214567、8排入水体排入灌渠3.3、高程布置(3)水头损失计算沿程损失:△h1=iL;局部损失按流速水头的倍数计算

堰上损失

h0=1.25B△h3=h0+h1+h23.3、高程布置设计点流量(L/s)管渠设计参数尺寸D或B×H水深h(m)坡度i流速v(m/s)长度L(m)8~7入灌渠60010000.87~6出厂管60010000.80.0011.013906~5出厂管3006000.450.0351.371005~41500.6×10.35~0.25沉淀池出水总渠284~E75/20.30~0.530.38沉淀池集水槽2849.25m50.05m50.44m50.49m50.84m50.94m51.44m(4)列水力计算表;3.3、高程布置设计点流量(L/s)管渠设计参数尺寸D或B×H水深h(m)坡度i流速v(m/s)长度L(m)E~F3150450沉淀池入流管0.0280.9410F3150计量堰F3~D6000.84×10.64~0.420.64~0.42曝气池出水总渠480.6×0.550.26曝气池集水槽D~F2300计量堰51.75m52.16m52.38m52.38m52.64m3.3、高程布置设计点流量(L/s)管渠设计参数尺寸D或B×H水深h(m)坡度i流速v(m/s)长度L(m)F2~33000.84×0.850.62~0.54曝气池配水渠3~2300600往曝气配水渠0.00241.07272~C1500.6×10.35~0.25沉淀池出水总渠50.35×0.530.44沉淀池集水槽28C~F1150450沉淀池入流管0.00280.941153.22m53.44m53.66m54.33m54.65m3.3、高程布置设计点流量(L/s)管渠设计参数尺寸D或B×H水深h(m)坡度i流速v(m/s)长度L(m)F1150计量堰F1~11500.8×1.50.48~0.46沉淀池配水渠355.10m55.37m55.52m3.3、高程布置最终水头损失为55.52-49.25=6.27m3.3、高程布置绘制时采用的比例尺:横向与总平面图同,纵向为1:50~1:100;总平面图可根据污水处理厂的规模采用1:200~1:1000比例尺绘制,一般采用1:500。参考文献[1]卜秋平,陆少鸣,曾科.城市污水处理厂的建设与管理.北京:化学工业出版社,2002[2]邢丽贞,孔进,王卫东.德州市污水处理厂选址论证.山东建筑工程学院学报,2000,15(1):41~43[3]陆雍森.环境评价.上海:同济大学出版社,1998[4]叶军.肇庆后沥水厂的选址.中外建筑,2001,(3):25~26[5]中国建筑工业出版社编.室外排水工程规范.北京:中国建筑工业出版社,2003[6]张自杰.排水工程(第四版)下册.北京:中国建筑工业出版社,1996第四章污染源强度计算4.1污染源调查4.2污染源控制工程分析4.3污染物排放量的计算方法4.4废气排放计算4.5用水量和废水排放量的计算4.3污染物排放量的计算方法1、实测法单个排污口时

Gj成为污染物排放量,单位t/d,也称源强多个排污口时4.3污染物排放量的计算方法2、物料平衡法选择合适的分析系统;选定恰当的基准物;主要使用的是元素的质量平衡;通过衡算可以得出单位产品的污染物排放量和排放的位置、形式;分为总量法和定额法;2、物料平衡法例、某化工厂年产重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)2010t,其纯度为98%,每吨重铬酸钠耗用铬铁矿粉(FeO·Cr2O3)1440kg,铬铁矿粉含Cr2O3量为50%,重铬酸钠转炉焙烧转化率为80%,含铬废水年处理量为75000t,处理前废水六价铬浓度C0为0.175kg/t,处理后六价格浓度C1为0.005kg/t,铬渣、铝渣、芒硝未处理,试求该厂全年六价铬的流失量。已知生产过程中总的化学反应方程式如下:

FeO·Cr2O3+2Na2CO3+H2SO4+7/4O2→Na2Cr2O7+Na2SO4+1/2Fe2O3+H2O+2CO2计算中选择铬作为基准物,以铬的迁移转化作为物料衡算的基础。铬与产品重铬酸钠的分子量比值为104/298,铬与原料中Cr2O3的分子量比值为104/152,原料总耗量中铬有效使用量为:

G原=2010×1440×0.5×104/152×0.8=792152kg重铬酸钠产品中的铬含量为:

G产=2010×1000×0.98×104/298=687447kg废水处理中处理掉的铬量为:

G处=75000×1×(0.175-0.005)=12750kg则铬的流失总量为:

G流失=G原-G产-G处=91955kg4.3污染物排放量的计算方法3、排放系数法产污系数:指在正常技术经济和管理条件下,生产单位产品或单位强度(如重量、体积和距离等)的产生污染活动所产生的原始污染物量。排污系数:指上述条件下经污染控制措施削减后或未经削减直接排放到环境中的污染量。个体产污系数:特定产品在特定工艺(包括原料路线)特定规模、特定设备技术水平以及正常管理水平条件下求得的产品生产污染物产生系数。综合产污系数:按规定计算方法对个体产物系数进行汇总求取得一种产污系数平均值。3、排放系数法“工业污染物控制研究”调查了1029家企业,在实测、物料衡算和调查分析原始数据的基础上,确定了48种产品的4398个系数。国家环境保护局科技标准司编.工业污染物产生和排放系数手册.北京:中国环境科学出版社,1996。计算公式:G=KM

其中K为单位产品的经验产污系数或排污系数,M为产品的产量。4.4废气排放计算1、燃料燃烧过程产生的废气量锅炉燃料耗量计算:燃料的低位发热值:考虑到燃料燃烧产物中水分状态的不同,水分吸收汽化潜热(约2510kJ/kg)呈蒸汽态时的发热量为恒容低位发热量,不吸收汽化潜热呈液态时的发热量为恒容高位发热量。燃烧产生的烟气量(m3/kg)1、燃料燃烧过程产生的废气量烟尘量的计算

B——耗煤量;

A——煤的灰分;

dfh——烟气中烟尘占灰分量的百分数,其值与燃烧方式有关;

η——除尘系统的除尘效率;

Cfh——烟尘中的可燃物百分含量。1、燃料燃烧过程产生的废气量二氧化硫的计算

GSO2=2×80%×B×ωS×(1-η)氮氧化物的计算一氧化碳的计算4.4废气排放计算2、其他生产过程中气体排放量水泥熟料烧成过程中SO2排放量炼铝和制磷工业氟化物的排放量高炉炼铁中一氧化碳排放量工业粉尘排放量燃烧电站烟尘和二氧化硫排放量4.5用水量和废水排放计算4.5.1、用水量计算(给水)1、给水系统直流给水系统:一次性使用后排放;用水量=取水量循环给水系统:使用过的水经过适当处理后重新回用,不再排入水体,补充新鲜水如蒸发等;用水量>取水量循序给水系统(串级给水系统):某车间出水供下一车间使用或经适当处理后供下一车间使用;用水量>取水量1、给水系统

给水系统最新发展:中水道技术——如何优化中水道浓度(处理或稀释);水夹点技术:热夹点技术:上世纪70年代,英国曼彻斯特理工学院(UMIST)Linhoff

教授提出,与美国联碳公司合作对乙烯装置换热网络改造,投资30万美元,公用工程费用每年节约45万美元,投资回收期8个月。冯霄.化工节能原理与技术(第二版).北京:化学工业出版社,20041、给水系统水夹点技术:1994年英国曼彻斯特理工学院(UMIST)的Y.P.Wang和RobinSmith发表两篇文章在chem.Eng.Sci.上,首次提出了水夹点技术;1995年,英国威尔士的孟山都公司首次开发使用了该技术,使新鲜水消耗量降低了30%,新建的废水处理设施投资从1500万美元降低到350万美元,并使每年操作费用和原材料成本降低了100万美元。JamesG.Mann,(美)Y.A.Liu著.姚平经等译.工业用水节约与废水减量.北京:中国石化出版社,2002

2、用水总量的计算工业用水总量为:W=W1+W2厂区新鲜水用量:W2=W3+W4或

W2=WP+WE-WV重复用水量:W1=WS-WC厂区生活用水量:W4=0.365(q1N1+q2N2)4.5.2、废水排放量1、几个概念平均日流量(m3/d):

一般用来表示污水处理厂的规模,并用来计算污水厂的栅渣量、沉砂量、年抽升电量、耗药量、处理总水量、总污泥量等。目前,我国对污水处理厂的规模按平均日流量划分如下:小型污水处理厂:≤5万m3/d

中型污水处理厂:5万~10万m3/d

大型污水处理厂:>10万m3/d1、几个概念最大流量(m3/h或L/s):污水处理厂进水管设计用此流量,污水厂各构筑物(除另有规定外)及厂内管渠都应满足此流量。由平均日流量根据“室外排水设计规范”的规定,选用其总变化系数Kz,而得到设计最大流量。当污水用泵抽升进入污水处理厂时,可用水泵组合流量作为设计最大流量,但组合流量应尽量与设计流量相吻合。设计最大流量用来计算各构筑物工艺尺寸(曝气池除外)及厂内管道的大小。1、几个概念最小污水流量(m3/d):根据经验,一般为平均日污水量的1/2~1/4。最小污水流量常用来作为污水泵选型或处理构筑物分组的考虑因素,当最小污水流量进入处理厂时,可以开启一台泵或使并行构筑物的一组(个)运行。降雨时的设计流量(m3/h或L/s):降雨流量用于截流合流式的排水系统,它包括旱天流量和截流几倍的初期雨水流量。用该流量校核初沉池以前的构筑物和设备,此时初沉池停留时间大于或等于30min。Aquiferstorageandrecovery(含水层储存及回收)1、几个概念日变化系数Kd为一年中最大日污水量与平均日污水量的比值变化系数;时变化系数Kh为最大日中最大时污水量与该日平均时污水量的比值;总变化系数Kz为最大日最大时污水量与平均日平均时污水量的比值。三者之间的关系为:Kz=Kd×Kh当缺乏日变化系数和时变系数的数据时,可用下式计算Kz=2.72/Qp0.108

其中Qp为平均日平均时污水流量2、废水排放量的计算(1)实测法——流量计差压式:在压力管道中安装孔板、喷嘴、文丘里管、均速管等节流装置,用差压变送器测取节流前后水流速度变化引起的压差;如皮托管、孔板流量计和文丘里管等;转子流量计:转子在锥形管中的高度与环隙流速有关;速度式:水流过流量计时切割磁力线或与叶片一起旋转产生感应电势;如电磁流量计(用于导电液体,适用于管道安装)(1)实测法——流量计

超声波流量计:测量准确度几乎不受被测流体温度、压力、粘度、密度等参数的影响,又可制成非接触及便携式测量仪表,故可解决其它类型仪表所难以测量的强腐蚀性、非导电性、放射性及易燃易爆介质的流量测量问题。激光多普勒流速仪:多普勒效应堰式流量测定:在渠道或池上设置溢流薄壁堰,测量堰上水位,可换算成流量。堰式流量测定堰式流量测定每种类型的量水堰槽,都有自己的固定水位-流量对应关系。确定水位-流量关系时,三角堰要求要有渠道宽B、开口角度、上游堰坎高p的参数;矩形堰要有渠道宽B、开口宽b、上游堰坎高p的参数;巴歇尔槽只要求有喉道宽度的参数b。巴歇尔计量槽,又称咽喉式计量槽,水头损失小,底部冲刷力大,不易积泥,精确度高达95~98%,使用比较广泛。堰式流量测定(1)实测法——流量计量水堰测量的要求:

a、渠道平整、水流呈直线流动区间;

b、堰板垂直设置,周围不得渗透;

c、堰下水流低于堰顶,无雍水现象,水舌下空气保持自由通路;

d、测量过堰水深H时,应在堰口上游大于3H处进行。另外两种测流量的方法:浮标法和容量法(2)水量平衡法W=W1-(W2+W3+W4+W5)

其中W为工业废水排放量,W1为工业生产新鲜水用量,W2为产品带走水量,W3为水漏失量,W4为锅炉用水量,W5为其他损失量。第五章、工艺流程设计5.1工艺路线选择5.2废水处理方法的选择与评价5.3工艺流程设计工艺流程设计的重要性工艺流程设计是工程设计中非常重要的环节,它通过工艺流程图的形式,形象地反映了物料的流向以及生产中所经历的工艺过程和使用的设备仪表。工艺流程图集中地概括了整个生产过程的全貌。工艺流程设计是工艺设计的核心。在整个设计中,设备选型、工艺计算、设备布置等工作都与工艺流程有直接关系。只有流程确定后,其他各项工作才能开展,工艺流程设计涉及各个方面,而各个方面的变化又反过来影响工艺流程设计,甚至使流程发生较大的变化。因此,工艺流程设计动手最早,而往往又结束最晚。5.1工艺路线选择5.1.1工艺路线选择的原则1、合法性;2、先进性;3、可靠性;4、安全性;5、简洁和简单性5.1.2工艺路线选择的基本步骤1、收集资料,调查研究(1)概况处理的规模污染物的排放方式:间歇或连续;污染物的主要类别及废水性质:酸碱性、可吹脱性、可吸附性、可化学氧化性、毒性、可生化性等R-COOH、R-COO-R或R-OH的非毒性脂肪族化合物易降解;R-CO-R和C=C中等可降解;RNH2和ROH的降解性有:伯碳>仲碳>叔碳;RX卤素取代程度越高越难降解。废水中的有机成分及其可处理性污水COD组成污水中氮的组成污水中固体颗粒的组成许保玖:当代给水与废水处理原理,高教出版社5.1.2工艺路线选择的基本步骤(2)国内外同类污染物处理工艺(3)水、汽、电、燃料供应,基建材料供应情况;(4)厂址、水文、地质、气象资料;(5)车间布置和周围环境。2、设备、设施及仪器的落实购买国内已有定型的产品、进口国外或自己设计;关于利用世行贷款项目;是否采用专利设备;5.1.2工艺路线选择的基本步骤3、国内各种处理工艺路线的比较应用状况及发展趋势;处理效果;投资及运行费用。4、处理路线的最终确定技术、经济条件比较5.2废水处理方法的选择与评价1、主体工艺的确定(1)物理法、化学法与生物法处理物理法既可用于废水的预备处理或初步处理,也可用于一级处理,但在二级处理及三级处理或深度处理中,只是配合其他主要处理单元。化学法主要利用化学反应的作用来处理或回收废水中的溶解物或胶体物,既可单独使用,也可用于二级处理或三级处理(深度处理)。(1)物理法、化学法与生物法处理各种处理方法都有它的持点和适用条件;一般来说,化学法往往消耗的物料(如药剂)及能耗(燃料、电能)比其它两类方法要大,有时大得很多,有时污泥产生量也大,所以运行费用较贵。但是处理设备较简单,占地面积较小,也可以连续运行。有的废水采用化学处理后能回收一些副产品,补偿较高的支付费用,其优点就比较突出。生物处理废水具有净化能力强,费用低廉,支付可靠性好等优点,是废水处理的主要方法。

(2)好氧生物处理与厌氧生物处理(2)好氧生物处理与厌氧生物处理厌氧法的局限性在于它的净化出水的水质不能达到很高的水平(如BOD520~30mg/L,去除率最高达90%~95%),但能耗省,且可回收沼气补偿处理过程的能耗。按目前的技术发展水平,一般认为进水BOD51000mg/L为其交叉点,即BOD5<1000mg/L,采用好氧法在费用上是适宜的,而BOD5≥1000mg/L时,采用厌氧法适宜。选择的流程2、具体处理方法的确定美国从上世纪70年代开始就对废水处理技术的评价问题进行探讨,主要从经济效益、二次污染、能源消耗、资源消耗以及对环境和人体健康的影响方面比较,评价了城市废水的11种处理方法以及12种污泥处理方法,目前这项工作仍在深入而系统地进行中。各种脱氮方法的能耗各种除磷方法的能耗脱氮除磷系统能耗生物难降解有机物处理的能耗总溶解固体去除的能耗污泥浓缩的能耗污泥脱水的能耗污泥稳定的能耗工艺流程举例——一级强化工艺解决城市污水污染的根本措施是建设以生物处理为主体工艺的二级城市污水处理厂,然而,建设大批二级城市污水处理厂需要大量的投资和高额运行费,这对发展中国家是极为困难的。我国不少地区由于建设和运行资金的短缺,致使一批规划中的污水处理厂迟迟不能上马,已经建成的不能正常运行,预期的环境目标无法实现。对于这些地区而言,当前首要解决的不完全是治理深度的问题、而是治理与否的问题。但投资较低的一级处理又对污染物的去除效果较差,因而、各种类型投资较低而对污染物去除率较高的城市污水强化一级处理工艺应运而生。一级强化工艺一级处理是物理处理,主要去除污水中呈悬浮状态的固体污染物、生化需氧量(BOD)只能去除25%左右,一般达不到排放标难,所以一级处理属于二级处理的前处理。一级强化处理目的是提高有机物的去除量,一般要去除50%以上的BOD,可用较少的投资解决当前的污染,待有能力时再完成二线处理设施。一级强化处理可以分为两大类,即化学一级强化处理工艺和生物一级强化处理工艺。一级强化工艺AB法的A段;水解工艺;化学一级强化;污水过滤技术一级强化工艺——内蒙古赤峰市污水处理厂(1)污水水量近期5万t/d,分两期建设,一期2.5万t/d,二期5万t/d。远期10万t/d。(2)污水水质BOD198mg/L,COD728mg/L,SS470mg/L,BOD/COD0.27,可生化性差。(3)出水水质一级强化工艺——内蒙古赤峰市污水处理厂出水水质取决于出水的出路和回用途径:(1)农田灌溉将处理后的污水输送到种有农作物的土壤表面,通过慢速渗滤的土地处理过程,强化土壤——植物生态系统的净化功能,使污染物变成有用的资源。(2)林地灌溉与人工湿地调节系统在非灌溉期,采用多样化生态结构调节形式,如将处理后的污水排至城郊林场或将污水排到现有河岸废地建造的湿地系统。

BOD<150mg/L,COD<300mg/L,SS<200mg/L一级强化工艺——内蒙古赤峰市污水处理厂

按照出水水质要求及原污水的可生化程度,经多方案比较后,采用A—B法的A段作为该厂的污水处理工艺。A—B法工艺具有技术先进、经济合理、抗冲击负荷能力强、可分期建设等优点,其中A段主要利用生物的吸附作用去除有机污染物,需氧量少,节省运行费;相对于传统的一级处理,有机物去除率高,更适合于可生化性差的污水处理。此外,将来如原污水水质恶化或处理后水的出路发生变化,可在A段的基础上增建B段,达到二级以上的处理水平。一级强化工艺——内蒙古赤峰市污水处理厂讨论——哈尔滨停水事件2005年11月13日,14时中石油吉林化学工业公司发生了爆炸大约有100吨化学品泄漏入松花江,造成了松花江流域重大水污染事件。地表水硝基苯限制的浓度是0.017毫克/升,污染团到达哈尔滨时硝基苯超标29.1倍。处理方案?

处理思路取水工程输水工程净水工程避开污染团高峰废水特性:硝基苯为主要污染物硝基苯:抗化学氧化性强,高锰酸钾、臭氧不能氧化;自来水厂常规

混凝沉淀过滤工艺无法去除;

易被活性炭吸附。主体工艺:活性炭吸附+自来水厂常规处理工艺实施方式?取水口投加粉末活性炭5~40mg/L,t=1~2h用颗粒活性炭取代滤池中部分石英砂实际效果1、避开污染团高峰时间超标倍数11.2329.111.265.311.272.627日后2、取水口粉末活性炭3、水厂颗粒活性炭活性炭投加量去除效果40mg/L98%20mg/L5~6mg/L出水硝基苯未供水标准限值5%测不出广东北江镉污染事件2005年12月5日-14日,广东省韶关冶炼厂在设备检修期间超标排放含镉废水,造成了广东北江上游河段水体镉超标,在严重的河段镉超标10倍,污染河段的长度接近100公里,上中游的英德市饮用水水源受到污染,英德市的南华水厂从12月17日开始停止了自来水供应,北江中下游多个城市水源也受到了严重威胁,广东省政府于12月20日公布了此次污染事件。饮用水镉标准为0.005mg/L;处理思路?

处理思路废水性质:含镉0.05mg/L镉:以Cd2+形式存在;常规处理工艺对其去除作用有限,单纯提高混凝剂的投加量也不能提高对镉的去除效果;碱性条件下镉离子溶解性大幅度降低。工艺:弱碱条件下混凝除镉。具体实施:混凝沉淀过滤水源水出水碱酸pH=9.0pH=7.5~7.8矾花絮体提吸附去除水的镉作业查阅太湖蓝藻爆发的原因及解决措施。5.3工艺流程设计5.3.1工艺设计的要求1、污染物处理后必须达到排放标准;

废水出路?2、用系统的方法优化全局,达到节能节水,回用有用物质;5.3.1工艺设计的要求3、连续与间歇的灵活选用;4、防止二次污染;固体废弃物焚烧,氨吹脱,生物膜法5、配套设施的完善,操作维修方便;

设备备用;旁路设置调节池的设计先确定最小容积,再确定水质是否满足。两种形式的调节池穿孔导流槽式同心圆式5.3.1工艺设计的要求6、安全设施;

防爆阀门、安全阀7、保温、防腐设计;

布袋除尘器8、经济合理;9、运行条件和控制方案。5.3.2水处理工艺流程实例1、昆明市第三污水处理厂2000年昆明市城市污水排放量60万t/d,四座污水处理厂总设计规模为36.5万t/d;“九五”期间投资24.05亿元,“十五”规划71.08亿元,包括城市污水处理,工业污染源治理,面源治理工程,滇池内源治理工程和水资源调配工程等。滇池水质:DO接近0;TN7.5mg/L;TP0.8mg/L;BOD12.8mg/L;COD14.1mg/L;叶绿素a80~500mg/m3滇池入湖污染负荷分布情况富营养化和有机污染严重1、昆明市第三污水处理厂(1)设计规模旱季平均流量15万t/d,旱季最大流量20万t/d,雨季最大流量30万t/d(2)进出水水质生活杂用水水质标准表项目冲厕绿化洗车扫除项目冲厕绿化洗车扫除pH值6.5~9.06.5~9.0NH4-N20mg/L10mg/LBOD510mg/L10mg/L浊度10度5度CODcr

50mg/L50mg/L色度30度30度SS10mg/L5mg/L总大肠菌群10个/L5个/L欧盟污水排放标准

TN:10mg/L;TP:1mg/L1、昆明市第三污水处理厂(3)流程的选择滇池污染的特征是水体富营养化和有机污染,因此污水处理重点是去除污水中的BOD、N、P及SS。常规的活性污泥法利用微生物正常的代谢功能,在去除BOD的同时只能去除10%~20%的N、P。要大幅度去除N、P,必须采用深度三级处理。在常规二级生物处理+物化处理和生物脱氮除磷工艺之间选择,考虑BOD/TN。1、昆明市第三污水处理厂共14座,并联运行,单池44m×32m×5m,Ns0.06kgBOD/m3d,HRT13.7hICEAS反应池ICEAS,IntermittentCyclicExtendedAerationSystem,间歇循环延时曝气活性污泥工艺;澳大利亚新南威尔士大学与美国ABJ

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