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1、城市污水处理厂的设计 城市污水处理厂的设计 第一节概述第二节设计步骤第三节城市污水处理厂厂址的选择第四节污水处理工艺流程的选择第五节污水处理厂的平面布置和高程布置第六节污水处理厂的配水与计量第七节污水处理厂的验收 运行管理 水质监测与自动控制 第一节概述 一 城市污水的特征 生活污水 城区内工业废水 部分降水 城市污水 第一节概述 二 城市污水处理厂设计水质根据排水设计规范的规定确定 1 生活污水生活污水的BOD5和SS的设计值可取为 BOD5 20 35g 人 d SS 35 50g 人 d 第一节概述 2 工业废水工业废水的水质可参照不同类型的工业企业的实测数据或传统数据确定 其BOD5及
2、SS值可折合成人口当量计算 第一节概述 3 水质浓度 式中S 某污染物质在污水中的浓度 mg l as 每人每日对该污染物质排出的g数 g Qs 每人每日的排水量 以L汁 水质浓度按下式计算 第一节概述 三 城市污水处理厂的设计水量 1 平均日流量 m3 d 这种流量一般用以表示污水处理厂的公称规模 用以表示处理总水量 计算污水处理厂的年抽升电耗与耗药量 产生并处理的污泥总量 2 设计最大流量 m3 h 或 L s 污水处理厂的进厂水管的设计用此流量 当污水处理厂的进水是用水泵抽升时 则用组合水泵的工作流量作为设计最大流量 但应与设计流量相吻合 污水处理厂的各处理构筑物 除另有规定外 及厂内连
3、接各处理构筑物的管渠 都应满足设计最大流量的要求 第一节概述 3 降雨时的设计流量 m3 d 或 L s 这一流量包括旱天流量和截流n倍的初期雨水流量 用这一流量校核初沉池以前的处理构筑物和设备 4 考虑到最大流量的持续时间较短 当曝气池的设计反应时间在6h以上时 可采用时平均流量作为曝气池的设计流量 5 当污水处理厂分期建设时 以相应的各期流量作为设计流量 第一节概述 四 正确处理工业废水与城市污水处理的关系1 建设费用与运行费用 2 占地面积小 不影响环境卫生 3 便于运行管理 节省管理人员 4 能够保证污水的处理效果 第二节设计步骤 一 设计的前期工作1 预可行性研究2 可行性研究二 扩
4、大初步设计1 设计说明书2 工程量3 材料与设备量4 工程概预算5 图纸三 施工图设计 第三节城市污水处理厂厂址的选择 污水处理厂厂址选择 应遵循下列各项原则 1 应与选定的污水处理工艺相适应 如选定稳定塘或土地处理系统为处理工艺时 必须有适当的土地面积 2 无论采用什么处理工艺 都应尽量做到少占农田不占良田 3 厂址必须位于集中给水水源下游 并应设在城镇 工厂厂区及生活区的下游和夏季风向的下风向 4 当处理后的污水或污泥用于农业 工业或市政时 厂址应考虑与用户靠近 或者便于运输 当处理水排放时 则应当与受纳水体靠近 5 厂址不宜设在雨季易受水淹的低洼处 靠近水体的处理厂 要考虑不受洪水威胁
5、厂址尽量设在地质条件较好的地方 以方便施工 降低造价 6 要充分利用地形 应选择有适当坡度的地区 以满足污水处理构筑物高程布置的需要 减少土方工程量 若有可能 宜采用污水不经水泵提升而自流入处理构筑物的方案 以节省动力费用 降低处理成本 7 根据城市总体发展规划 污水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性 有扩建的余地 第四节污水处理工艺流程的选定 一 处理工艺流程选定应考虑的因素1 污水的处理程度污水处理程度可考虑用以下几种方法进行确定 1 按水体的水质标准确定 即根据当地政府环境保护部门对该受纳水体规定的水质标准进行确定 2 按城市污水处理厂所能达到的处理程度确定 一般多以二级处理技术所能
6、达到的处理程度作为依据 如美国环保局对二级处理水规定的所谓30 30水质标准 即BOD5及SS都应达到30mg L 3 考虑受纳水体的稀释自净能力 这样可能在一定程度上降低对处理水水质的要求 降低处理程度 但对此应采取慎审态度 取得当地环境保护部门的同意 第四节污水处理工艺流程的选定 2 工程造价与运行费用3 当地的各项条件4 原污水的水量与污水流入工况 第四节污水处理工艺流程的选定 二 城市污水处理工艺的典型流程见图2 20 第四节污水处理工艺流程的选定 下面介绍几种污水处理工艺 1 上流式厌氧污泥床 UpflowAnaerobicSludgeBlanket UASB 第四节污水处理工艺流程
7、的选定 运行机理UASB反应器污泥床区主要有沉降性能良好的厌氧污泥组成 浓度可达到50 100g L或更高 沉淀悬浮区主要靠反应过程中产生的气体的上升搅拌作用形成 污泥浓度较低 一般在5 40g L范围内 在反应器的上部设有气 沼气 固 污泥 液 废水 三相分离器 分离器首先使生成的沼气气泡上升过程偏折 穿过水层进入气室 由导管排出 脱气后混合液在沉降区进一步固 液分离 沉降下的污泥返回反应区 使反应区内积累大量的微生物 待处理的废水由底部布水系统进入 澄清后的处理水从沉淀区溢流排除 第四节污水处理工艺流程的选定 特征在UASB反应器中能得到一种具有良好沉降性能和高比产甲烷活性的颗粒厌氧污泥
8、因而相对其他的反应器有一定优势 颗粒污泥的相对密度比人工载体小 靠产生的气体来实现污泥与基质的充分接触 省却搅拌和回流污泥设备和能耗 三相分离器的应用省却了辅助脱气装置 颗粒污泥沉降性能良好 避免附设沉淀分离装置和回流污泥设备 反应器内不需投加填料和载体 提高容积利用率 第四节污水处理工艺流程的选定 应用研究现状废水处理领域美国 德国 比利时等国家进行了UASB处理土豆淀粉加工废水 屠宰废水 啤酒废水 甲醇废水等各种试验和应用 目前UASB已经成功应用于城市污水处理和生活污水的处理 第四节污水处理工艺流程的选定 改进UASB反应器中 混合状况和处理效果难以达到最佳 为提高污泥和废水的混合程度
9、充分利用反应器体积 对传统UASB反应器进行部分改进 如图2所示 图2 a 中的隔网可用固体填料代替 防止微生物流失 图2 b 中增加了偏折 延长水力停留时间 第四节污水处理工艺流程的选定 2 厌氧膨胀颗粒污泥床 ExpandedGranularSludgeBlanket EGSB 第四节污水处理工艺流程的选定 EGSB反应器的特点有 1 上升流速大Vup 2 5 10m h UASB0 5 1 5m h CODCr有机负荷率高 5 35kg m3 d 2 高径比大 污泥床处于膨胀状态 3 出水回流 适合处理低浓度废水 4 颗粒污泥接种 活性高 沉降性能好 粒径大 5 Vup大 废水与污泥接触
10、状态良好 6 可应用于含悬浮固体和有毒物质的废水处理 第四节污水处理工艺流程的选定 应用现状传统的厌氧反应器和UASB反应器很难处理有毒性 难降解废水 由于EGSB反应器具有很高的出水循环比率 它可以将原水中毒性物质的浓度稀释到微生物可以承受的程度 从而保证反应器中的微生物能良好生长 同时还由于反应器中液体上升流速大废水与微生物之间能够充分接触 可以促进微生物降解基质 因此 采用EGSB反应器处理毒性或难降解的废水可以获得较好的效果 HwuCS等采用EGSB反应器处理难生物降解脂类 均取得了很好的效果 荷兰的一座化工厂以EGSB处理甲醛废水 甲醇和甲醛去除率高达99 8 第四节污水处理工艺流程
11、的选定 3 内循环式反应器 InternalCyclicReactor IC 第四节污水处理工艺流程的选定 工作原理进水由反应器底部进入第一反应室 与厌氧颗粒污泥均匀混合 大部分有机物在这里被转化成沼气 沼气被第一厌氧反应室的集气罩收集 沼气沿着提升管携带混合液提升至气液分离器 分离出的沼气从气液分离器的顶部导管排出 分离出的泥水混合液将沿着回流管返回到第一厌氧反应室的底部 并与底部的颗粒污泥和进水充分混合 实现了混合液的内循环 由于有很大的升流速度 使该室内的颗粒污泥完全达到流化 有很高的传质速率 使第一反应室去除有机物能力强 进入第二厌氧反应室的废水可继续进行处理 可去除废水中的剩余有机物
12、 使废水得到更好的净化 提高了出水水质 第二厌氧反应室产生的沼气由集气罩收集通过集气管进入气液分离器排出 净化过的水从沉淀区沉淀后由出水管排走 第四节污水处理工艺流程的选定 IC反应器特点 1 具有高容积负荷率 内循环使得传质效果好 生物量大 污泥龄长 进水有机负荷率比普通的UASB反应器高出3倍左右 当进水CODCr为10000 15000mg L时 CODCr容积负荷率可达30 40kgPm3 d 当CODCr为2000 3000mg L时 进水CODCr容积负荷率可达20 25kg m3 d HRT仅为2 3h CODCr去除率可达80 上升流速可达10 20m h 第四节污水处理工艺流
13、程的选定 2 IC反应器的体积为普通UASB反应器的1 4 1 3左右 有很大的高径比 占地面积小 3 抗冲击负荷能力强 处理低浓度废水时 循环流量可达进水流量的2 3倍 处理高浓度废水时 循环流量可达进水流量10 20倍 循环流量与进水在第一反应室充分混合 原废水中的有害物质得到充分稀释 降低有害程度 提高了反应器的耐冲击负荷能力 4 出水的稳定性好 沼气提升实现内循环 不必外加动力 IC反应器相当于两级UASB 一般说 两级处理比单级处理的稳定性好 出水水质较为稳定 第四节污水处理工艺流程的选定 应用研究现状IC工艺国外已经在制糖 啤酒和食品加工等行业应用 一些学者对三相 气 固 液 相互
14、作用机制进行了探讨 1996年我国引进了第1套IC技术应用于处理啤酒废水 反应器高16m 有效容积70m3 处理量400m3 d 处理啤酒废水中CODCr4300mg L BOD52300mg L CODCr去除率稳定在80 邓良伟通过采用IC工艺实验得出猪场废水总磷 TP 的去除率可达53 8 CODCr去降率80 3 BOD5去除率达97 6 SS的去除率为78 实验室模拟和其他工业应用方面非常匮乏 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 一 污水处理厂的平面布置一般原则如下 1 各处理单元构筑物的平面布置 1 贯通 连接各处理构筑物之间的管 渠便捷 直通 避免迂回曲折 2 土方量作到基本平
15、衡 并避开劣质土壤地段 3 在处理构筑物之间 应保持一定的间距 以保证敷设连接管 渠的要求 一般的间距可取值5 10m 某些有特殊要求的构筑物 如污泥消化池 消化气罐等 其间距应按有关规定确定 4 各处理构筑物在平面布置上 应考虑尽量紧凑 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 2 管 渠的平面布置 1 在各处理构筑物之间 设有贯通 连接的管 渠 此外 还应设有能够使各处理构筑物独立运行的管 渠 当某一处理构筑物因故停止工作时 使其后接处理构筑物 仍能够保持正常的运行 2 应设超越全部处理构筑物 直接排放水体的超越管 3 在厂区内还设有 给水管 空气管 消化气管 蒸汽管以及输配电线路 这些管线有
16、的敷设在地下 但大部都在地上 对它们的安排 既要便于施工和维护管理 但也要紧凑 少占用地 也可以考虑采用架空的方式敷设 在污水处理厂区内 应有完善的排雨水管道系统 必要时应考虑设防洪沟渠 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 3 辅助建筑物污水处理厂内的辅助建筑物有 泵房 鼓风机房 办公室 集中控制室 水质分析化验室 变电所 机修 仓库 食堂等 1 鼓风机房应设于曝气池附近 以节省管道与动力 2 变电所宜设于耗电量大的构筑物附近等 3 化验室应远离机器间和污泥干化场 以保证良好的工作条件 4 办公室 化验室等均应与处理构筑物保持适当距离 并应位于处理构筑物的夏季主风向的上风向处 5 在污水处理厂内应合理的修筑道路 方便运输 广为植树绿化美化厂区 改善卫生条件 某市污水处理厂总平面布置图 第五节污水处理厂的平面布置与高程布置 二 污水处理厂的高程布置污水处理厂污水处理流程高程布置的主要任务是 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 通过计算确定各部位的水面标高 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 为了降低运行费用和
