【《某景区污水处理的工艺设计及研究方法分析》7000字】

某景区污水处理的工艺设计及研究方法分析目录TOC\o"1-3"\h\u32617某景区污水处理的工艺设计及研究方法分析 1117201.1规模及进出水质设计 1278791.1.1建设规模 1199691.1.2进水水质 160771.1.3出水水质 2230681.2工艺流程设计 2164411.1.1治理难点分析 288041.1.2工艺流程 3106951.3主要构筑物参数及设备 619561.3.1一级处理系统 6227681.3.2二级处理系统 739921.3.3深度处理系统 9272401.3.4污泥处理系统 1087801.4研究方法 1150151.4.1运行工况 11243271.4.2接种污泥与进水水质 1282411.4.3试验指标测定 13根据前期对关山牧场风情小镇景区收集的资料以及调研所掌握的基本情况，首先确定了该景区生活污水处理设施的建设规模、进水水质以及出水排放标准；然后根据相关的设计规范、标准和要求，对关山牧场风情小镇景区的生活污水处理工艺进行了设计；最后对本论文所要开展的研究工作和实验方法做出了详细介绍。1.1规模及进出水质设计1.1.1建设规模根据旅游风景区管理委员会提供的基础资料和实地调研结果，确定本次设计近期服务人口为10000人/天，远期服务人口为12000人/天，依据《室外给水设计规范》(GB50013-2018)确定设计规模，确定现期污水量设定为300m³/d，远期规划为420m³/d。1.1.2进水水质根据关山牧场风情小镇污水调查，污水处理站设计水质如下表2-1。表2-1污水厂进水设计水质表项目BOD5CODcrSS总氮总磷设计水质（mg/L）3006004006061.1.3出水水质关山牧场风情小镇的水环境治理设施出水水质拟执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级排放标准中的A级标准和《农村生活污水处理设施水污染物排放标准》（DB61/1227-2018）特别排放标准中更严格的污染物指标。部分具体出水水质见表2-2。表2-2景区水环境污染治理项目出水水质表项目COD(mg/l)BOD(mg/l)SS(mg/l)pHNH4+-N(mg/l)TN(mg/l)TP(mg/l)数值≤50≤10≤106-9≤5（8）≤15≤0.5注：(1)括号内数据是指温度低于12℃情况下的要求。(2)出水粪大肠菌群≤103个/L。1.2工艺流程设计1.1.1治理难点分析关山牧场风情小镇排放的污水主要污染物为有机物、总氮和总磷。因此，其最有效的处理方式是选择具有脱氮除磷功能的生物处理工艺对污水进行处理。然而，生物处理工艺在本项目的应用存在以下几方面的技术难点：(1)污水排放量的季节性差异显著，污水生物处理建设规模的确定存在难题每年七八月份属于关山草原旅游旺季，游客人数大幅增长，与此相对应的污水排放量大幅增加，根据景区管委会掌握的集中供水资料，一般情况下，旺季高峰时段的污水排放量可达淡季日常污水排放量的三至四倍。如果按照旺季污水排放量来进行污水处理设施能力的建设，会导致建成的污水处理设施在大部分时间段内污水量无法满足设计处理工况，带来工程建设投资的浪费和无法实现污水处理设施难以稳定运行的问题。而污水处理设施建设规模选择较小的话，则无法充分发挥污水处理工程设施的污染物削减功能，不能有效的达到水环境污染治理的目标。(2)日间污水排放量的波动极大，处理设施稳定运行则需要相对恒定的进水量关山景区各个景点日间污水排放变化系数大，用水高峰期集中，表现为白天排放水量明显高于夜晚，甚至出现夜间断流现象。生物处理系统稳定运行的前提是进入污水处理装置的水量在运行过程中较为均匀，这样才能确保各个处理单元内的运行参数较为稳定的维持在合理的设计范围之内。调蓄水量波动的常规做法为增设污水水量调节设施(调节池)，并采用提升泵定量的将污水提升至处理设施内。然而，本工程由于其特殊性，很难在污水处理设施前端设置较大容量的污水调节设施。因此，能自带水量波动调节功能的污水处理设施是本工程的首要选择。(3)关山草原景区处于陇县秦岭细鳞鲑国家级自然保护区内，出水应考虑深度处理单元关山草原景区处于陇县秦岭细鳞鲑国家级自然保护区内，该保护区是以保护国家Ⅱ级重点保护动物秦岭细鳞鲑及其水生生态系统为主要内容的自然保护区。污水处理后最终汇入细鳞鲑自然保护区缓冲区域内的地表水系。现出水水质执行标准为《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）的一级排放标准中的A级标准，由于关山牧场处于国家级自然保护区，考虑到出水水质提升至准Ⅳ类，因此出水应考虑深度处理环节。1.1.2工艺流程1.1.1.1方案选择污水处理站的处理流程分为一级物理处理，二级生化处理，三级深度处理和污泥处理。1．一级物理处理一级处理工艺主要去除固体不溶性物质，如大件垃圾，砂砾等，一般可采用不同规格格栅、沉砂池等工艺来去除。由于本次设计水量小于每天五万吨，污水处理站服务对象为乡村小镇，属于小型污水处理站，故选用细格栅、调节池、具有粉碎功能的泵站进行一级处理。由于城镇污水具有水质水量变化大、分散不易收集、排放无规律等特征。因此应在污水处理系统前设置调节池，用以调节水量、均衡水质。设置调节池时应该注意以下几点：调节池的设置方式多样，可单独设置，也可与集水井等设施合建。调节时间一般不超过8h，当污水设备采取间歇进水模式时，调节池水量要满足一次进水需要的水量。调节池的容积应根据污水量变化曲线确定，并适当留有余地。(4)调节池应设置冲洗、溢流、放空，防止沉淀、排除漂浮物的设施。2．二级生化处理经过调查数据可知，风情小镇拟设计的污水处理站属村镇小型污水处理站，虽然氮磷污染相较于附近地区较轻，但由于污水处理后最终汇入细鳞鲑自然保护区缓冲区域内的地表水系。因此，污水处理标准应执行较为严苛的水质标准方能确保其不对细鳞鲑栖息地的水环境质量造成不利影响。氮磷处理应采用二级强化处理，如A²O工艺，AO工艺，多级AO，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺等。这些从活性污泥法派生出来的工艺都可以实现除碳、除氮、除磷三种流程的组合，都是比较实用的脱氮除磷工艺。表2-3常用处理工艺特点汇总工艺技术常规活性污泥法氧化沟A/A/O工艺A/O工艺SBR工艺人工湿地MBR工艺容积负荷一般较低较高较高较高/较高污染物去除效率一般一般好好较好好好抗冲击负荷能力较差一般较好较好较好较好较好沉降性能较差一般好较好较好/较好投资大大较大较小较大较小较大占地面积一般较大一般较小较大大较小运行控制简单较复杂简单简单复杂简单简单自控要求低较高较高低高低低设备维修一般复杂简单简单复杂简单一般A/A/O工艺是系统上最简单的脱氮除磷工艺，该工艺成熟稳定、生化池生化效率高、设备简单、管理操作便捷。不同功能池分开作用，有利于微生物菌群的快速生长繁殖，从而取得一个较好的脱氮除磷效果。但是该工艺也有一些不足：第一是外回流直接回流进厌氧池，使部分硝酸盐回流到厌氧池，对厌氧池状态有所影响，进而影响系统除磷效果；第二是内回流会增加水力停留时间，导致污水处理运行成本提高。以环境影响最小化、最大程度资源化为原则进行工艺比选，最终确定该景区的生活污水采用A2O+臭氧气浮深度处理工艺，其产生的剩余污泥采用生物堆肥资源化利用。3．三级深度处理根据国家最新规定，新建的污水处理厂处理水质都要达到一级A标准，而本次设计选择的污水处理工艺（一级物理处理和二级A2O工艺）目前还不能达到该要求。所以要加入深度处理。选用臭氧气浮工艺作为本次设计的深度处理工艺，已达到出水水质要求。4．污泥处理本次设计污水厂产生的污泥有3种，一级物理处理段调节池的初沉污泥，A2O工艺处理后的剩余污泥以及深度处理的极少部分污泥。污泥进去污泥池。初沉污泥含水率约为95%，工艺流程为污泥池-污泥浓缩池-脱水车间-外运堆肥。1.1.1.2污水处理工艺流程确定风情小镇污水处理站通过各项方案选择，污水处理流程为：进水井-细格栅-调节池-提升泵-A2O一体化设备-中间水池-臭氧气浮装置-管式紫外消毒-达标排放；污泥处理流程为：储泥池-浓缩池-高压板框压滤-生物堆肥-资源化利用。最终确定的工艺流程如图2-1所示。图2-1关山草原风情小镇生活污水处理流程图1.3主要构筑物参数及设备1.3.1一级处理系统设计处理水量为Q=300m³/d，根据远期管网末段流量，远期最大流量Qmax=420m³/d。一级处理构筑物以最大流量设计，二级及深度处理构筑物以平均流量设计。1.3.1.1细格栅污水处理最前端均需设置格栅，用以去除污水中较大的悬浮物或固体垃圾。按格栅间隙规格可分为细、中、粗三种，考虑到污水处理站设计水量较小，故选用齿耙式细格栅即可。旋转式齿耙格栅除污机，是由众多小齿耙组成一个较大的旋转面，进行旋转除渣，无栅条，齿耙强度高，有过载保护措施，安全稳定，除渣效果好。进水管采用dn800，进水水位为-4.5m，过栅流速0.6m/s，栅前水深0.9m，选用齿耙式格栅B=600mm，b=5mm，安装角度68°，N=0.75kw。主体尺寸为5.95m×3.1m，格栅后设置小型提升泵，将污水提升进入调节池。每日栅渣量：W=86400Qmax×w11000Kz（式中：w1栅渣量，取值w1=0.07m3/10m3；Kz污水总变化系数，取值Kz=1.1。W=86400×0.00278×0.071000×2.1=0.008m1.3.1.2一体化调节池城镇污水的水量与水质日变化较大，这样的特点对污水处理设施不利，可能导致生化系统功能发挥不稳定。因此在污水水量水质波动都较大时，污水处理系统前应该设置调节池，以调节水质水量，为后续处理做好基础。本次设计采用一体化调节池在线调节，污水全部先进入调节池。1．设计要点(1)调节池出口应设有流量监控装置，以便及时调节流量。(2)调节池中应设有消泡装置，防治油污等进入后续处理设施，还应设有溢流管，冲洗泵等。(3)调节池的形状要有利于使水体形成完全混合状态，一般为圆形或长方形，还应设置多个入口。2．调节池尺寸计算调节池设计为长行圆柱，考虑到进水标高，设置为地下式，调节池容积增加调节积的10%~20%设计。设计最大流量为95m3/h，平均水量Q=设计V=95×1.1=104.5m3实际设计两座调节池：∅=1.8m，L=8.6mV=πR2×L=105.9m31.3.1.3一体化污水提升泵污水处理装置为地上式构筑物，因此需在污水收集末端设置一体化泵站，将污水提升至污水处理装置后，自流完成整个污水处理流程。一体化泵站设置粉碎格珊，将大颗粒杂质粉碎为小的，防止堵塞缠绕水泵，保护设备的正常运行。一体化泵站的进水口管径为dn800，管中心标高-3.6m，出水口管径为dn150以上，管中心标高2m，扬程5.6m。根据相关参数选择合适型号潜水给水泵，参考给排水手册11册。粉碎格栅：采用粉碎性格栅，刀片间距6mm~12mm。控制系统：采用7寸HMI触摸屏，TFT液晶显示，实时显示所有设备的运行状态；可以随着液位变化，自动控制水泵交替轮换运行，均衡运行时间，延长设备使用寿命；支持分布式网络协议，通过GPRS/3G/4G网络实现远程监控；预留SCADA远程接口，接入中控系统，也可采用手机APP和网页端等，真正的随时随地监控。1.3.2二级处理系统1.3.1.1厌氧池1．功能：厌氧释磷、有机物降解；提高后续处理的可生化性。2．设计参数：设计水量：Q=3×100m3/d；水力停留时间：1.6h。3．主要构筑物：厌氧池：1座，有效容积10m3，超高0.5m；结构形式：成套设备。4．选用设备：不锈钢潜水搅拌器，N=0.55kw。1.3.1.2缺氧池1．功能：反硝化脱氮，并去除部分BOD，提高后续处理的可生化性。2．设计参数：设计水量：Q=3×100m3/d；停留时间：1.6h；容积负荷：0.6kgNH3-N/(m3•d)；填料填充率40％；3．主要构筑物：缺氧池：1座；有效容积10m3，超高0.5m；结构形式：成套设备。4．选用设备：不锈钢潜水搅拌器，N=0.85kw。1.3.1.3好氧池1．功能：对污水中的有机物及氨氮和总磷进一步去除。2．设计参数：设计水量：3×100m3/d；停留时间：6.4h；污泥负荷：0.25kgBOD5/kgMLSS•d；填充率：40％。3．主要构筑物：好氧池：1座；有效容积20m3，超高0.5m；结构形式：成套设备。4．选用设备：填料填充率40％，Φ118×1000mm可提升曝气管6套；混合液回流泵；一台，Q=10m3/h，H=8m，N=0.75kw；回转式鼓风机；一用一备，Q=0.8m3/min，P=39.9kpa，N=1.1kw。1.3.1.4二次沉淀池1．功能：进一步去除污水中以悬浮态赋存的COD、TN、TP。2．设计参数：设计水量：3×100m3/d；沉淀时间：1.5h；表面负荷：0.8m3/m2•h。3．主要构筑物：竖流式沉淀池：1座；沉淀面积5m2；结构形式：成套设备。4．选用设备：污泥回流泵；一台，Q=10m3/h，H=8m，N=0.75kw。1.3.3深度处理系统1.3.3.1中间水池中间水池的作用：1．给予污水自然沉降的时间，使污水中的泥沙，可沉降颗粒等部分自然沉降，为后续的处理设施减小负担，还能降低处理成本。2．起到调节缓冲的作用，使污水缓慢流动，进水稳定，减轻后续处理系统的水力冲击作用，保护后续处理设备稳定运行，减少故障率。3．对污水水质水量进行调节，使污染物分布均匀，保障后续处理的稳定性，使出水水质情况稳定。中间水池参数：1.1m×1.1m×1.5m。1.3.3.2臭氧气浮1．功能：臭氧是一种强氧化剂，有很强的杀菌消毒作用，在氧化和消毒领域得到了广泛的作用。此为，臭氧有较强的助凝作用，这又对气浮工艺的处理效果有很大的提升作用，可以加快水中悬浮物的去除，同时还能去除一部分有机物。臭氧–气浮工艺就是结合二者优点所诞生的，该工艺采用臭氧化空气为气源，利用臭氧进行杀菌消毒，同时分解部分有机物，利用气浮作用去除悬浮颗粒物。该工艺在一个操作单元内完成了多个过程，如絮凝、破乳、除臭、消毒、固液分离等。2．设计参数：H=3750mm，∅=2000mm，N=1.5kw。3．主要构筑物：臭氧气浮装置罐：3座，两用一备；有效容积8m3；结构形式：成套设备。4．选用设备：臭氧发生装置。1.3.3.3紫外消毒1．紫外消毒的优点(1)紫外线消毒效率高，经济实惠且不会产生有毒的副产物；(2)紫外线消毒对细菌、病毒、原生动物普遍有效；(3)紫外线消毒不需要其他有毒、有危险的化学品辅助，且不需要较大的接触池等设施，占地面积小。(4)紫外线消毒运行成本低，运行操作简单且运行稳定。本次设计采用管式紫外消毒器进行消毒处理。2．设计参数考虑到处理站流量较小，经过计算确定最小管径dn100，N=1.5KW。1.3.4污泥处理系统1.3.4.1污泥计算我国主要城镇污水处理厂污水产量如表2-4所示。表2-4我国主要城镇污水处理厂污水产量原污水的浓度BOD、SS(mg/L)250~350150~25070~150处理深度二级处理二级处理二级处理去除率/%90以上90左右90左右污泥的产量占污水的百分数/%1.0~3.80.8~1.00.4~0.7剩余污泥量∆X(kg/d)计算：∆X=PX+PS，PxPs取污泥增殖系数为Y=0.6，污泥自身氧化系数为kd=0.05d-1，将各值代入得：PxPs∆X=PX+PS=38.34+58.5=96.84kg/d。1.3.4.2污泥池污泥池接受二级处理的污泥，和臭氧气浮法处理的剩余污泥。按远期污泥量设置一座。缓存时间取12h，水深1.5m。污泥池容积：V=12×96.84÷24=48.42m3污泥池面积：A=48.4224×1.5污泥池尺寸：选择圆柱型，∅=1.4m，H=1.0m。1.3.4.3污泥浓缩池1．功能：暂时存放系统剩余污泥，降低污泥的含水率和体积，方便后续通过污泥运输车，运输至集中污泥处理点进行脱水处理处置上清液通过溢流管回流至集水井处理。压滤机滤液通过重力作用流入前段调节池。进入脱水车间污泥的含水率95%，处理后的污泥含水率要求在80%以下，选用高压板框脱水机。2．设计参数：设计水量：Q=300m3/d；储泥时间间隔：3天。3．主要构筑物：储泥池：1座；有效容积12m3；结构形式：成套设备。4．选用设备：污泥回流泵一台，Q=10m3/h,H=8m,N=0.75kw。1.4研究方法1.4.1运行工况本研究主要是对污水处理站A2/O一体化设备的各项性能进行研究，总体上分为启动、稳定运行和优化运行3个阶段，具体如表2-5所示。表2-5试验运行工况阶段名称持续时间(d)进水流量(m3/d)SRT(d)内回流(%)外回流(%)是否投加葡萄糖快速启动污泥接种530~4015~20150~200100~150否污泥驯化2550~90是稳定运行6090~100否优化运行Q厌:Q缺=3:23090~100否Q厌:Q缺=1:13090~100否Q厌:Q缺=2:33090~100否臭氧气浮深度处理6090~100否1.4.2接种污泥与进水水质1.4.1.1接种污泥污水处理站A2/O一体化设备内接种的活性污泥取自附近污水处理厂好氧池中部的活性污泥，该污水处理厂为A2/O工艺，处理能力为1.5万吨/天，污泥维持了较高的活性，接种前测定污泥SVI为90左右，且通过镜检观察其生物相未发现丝状菌存在，符合反应装置接种污泥要求。经过连续50d的培养，活性污泥絮体性状良好，系统进入稳定运行阶段。图2-2接种污泥镜检照片1.4.1.2进水水质试验期间A2/O一体化设备的进水水质如表2-6所示。表2-6设备进水水质情况项目pHCODTNNH4+-NNO3--NTP范围7.11~7.59216.12~641.1336.81~88.4526.32~63.610.15~1.171.89~9.94平均值7.46385.3348.1537.241.136.371.4.3试验指标测定1.4.3.1常规指标测定在反应器的不同区域抽取水样，检测水样中COD、TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP等常规指标，检测方法为国标法如表2-7所示；其中NH4+-N、NO3--N和NO2--N等指标需对水样进行0.45μm滤膜过滤，再取过滤液进行测定；对于反应器内部混合液样品的COD、TN和TP等指标，将混合液静置沉淀30min后取上清液进行测定。表2-7常规指标国家标准测定方法指标测定方法COD重铬酸钾-硫酸银消解分光光度法TN碱性过硫酸钾紫外分分光度法TP钼锑抗分光光度法NH4+-N纳氏试剂分光光度法NO3--N紫外分光光度法NO2--N磺胺/盐酸萘乙二胺-分光光度法温度、DO、pH