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1、 课题名称5 万 m3/日氧化沟-接触过滤工艺 城市污水处理厂设计 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导教师 1、毕业设计(论文)选题依据(选题意义、国内外发展现状分析、主要参考文 献目录) 1.1 选题意义 改革开放以来经济发展蓬勃向上各方面的变化日新月异国家对基础设施建设投入加大 了许多。随着城市工业生产的发展城市人口的递增城市规模的扩大工业废水和生活污水排 出量日益增多大量未经处理的污水直接排入周围河流致使城市周围环境污染十分严重不但 直接污染了市区的地下饮用水而且对河流下游地区的农业生产和人民生活造成了危害人类和 生物赖以生存的生态环境受到了日益严重的威胁。同时水生态系统体现了人与水的
2、和谐共存与 协调发展是城市生态系统的主要组成部分和关键因素与一个城市的可持续发展密切相关。因 而城市污水治理已成为当前迫切需要解决的问题之一。 理论是用于实践的将自己在课堂上所学的知识设计原理、方法和步骤能根据原始设计资 料正确地独立地选定设计方案 掌握污水厂设计的基本 尤其是专业知识用于本次毕业设计之中 以提高自己的工程设计能力为自己走上工作岗位进行工程设计打下坚固的实践基础。通过毕业 设计能够熟悉并掌握排水工程的设计内容、流程及各构筑物的设计方法熟悉设计计算书和设 计说明书的编写内容和编制方法并绘制工程图纸。 该城市的主导风向为东南风常年平均气温为 1324厂区平均地面标高为 20m百年一
3、 遇的最高洪水位为 20m。因为该城市人口较多城市污水排放量大如果不处理直接排放到沟河 将对水体造成污染因为污水中含氮磷较多也可使水体富营养化所以必须建设污水处理厂对 该城市排放的污水进行处理。所选择的污水处理工艺应具有一定的脱氮除磷功能以防水体的富营 养化。据此需确定污水处理厂的处理工艺流程和处理构筑物的类型与数量进行处理构筑物及 设备的工艺设计计算和污水厂各构筑物以及各种管渠等总体布置。 1.2 国内外发展现状分析 1.2.1 关于活性污泥法 当前流行的污水处理工艺有AB 法、SBR 法、氧化沟法、普通曝气法、A/A/O 法、A/O 法 等这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的且各有其特点。
4、 AB 法(AdsorptionBiooxidation) 该法由德国 Bohuke 教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧A 级负 荷高曝气时间短产生污泥量大污泥负荷 2.5kgBOD/(kgMLSSd)以上池容积负荷 6kgBOD/(m3d)以上B 级负荷低污泥龄较长。A 级与 B 级间设中间沉淀池。二级池子 F/M(污 染物量与微生物量之比)不同形成不同的微生物群体。AB 法尽管有节能的优点但不适合低浓 度水质A 级和 B 级亦可分期建设。 SBR 法(Sequencing Batch Reactor) SBR 法早在 20 世纪初已开发由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、
5、曝气、沉淀、 出水在一座池子中完成常由四个或三个池子构成一组轮流运转一池一池地间歇运行故称 序批式活性污泥法。 现在又开发出一些连续进水连续出水的改良性 SBR 工艺 如 ICEAS 法、 CASS 法、IDEA 法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单由于只有一个反应池不需二沉池、回流 污泥及设备一般情况下不设调节池多数情况下可省去初沉池故节省占地和投资耐冲击负 荷且运行方式灵活可以从时间上安排曝气、缺氧和厌氧的不同状态实现除磷脱氮的目的。但 因每个池子都需要设曝气和输配水系统采用滗水器及控制系统间歇排水水头损失大池容的 利用率不理想因此一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂 。 A/A/O
6、 法(AnaerobicAnoxicOxic) 由于对城市污水处理的出水有去除氮和磷的要求故国内 10 年前开发出此厌氧缺氧好 氧工艺。利用生物处理法脱氮除磷可获得优质出水是一种深度二级处理工艺。A/A/O 法的可 同步除磷脱氮机制由两部分组成一是除磷污水中的磷在厌氧状态下(DO12.5)BOD/TKN 为 1.53.5COD/TP 为 3060BOD/TP 为 1640(一般应20)。若降低污泥浓度、压缩污泥龄、控制硝化以去除 磷、BOD5和 COD 为主则可用 A/O 工艺。 普通曝气法及其变法 本工艺出现最早至今仍有较强的生命力。普曝法处理效果好经验多可适应大的污 水量对于大厂可集中建污
7、泥消化池所产生沼气可作能源利用。传统普曝法的不足之处是只能 作为常规二级处理不具备脱氮除磷功能。 近几年在工程实践中通过降低普通曝气池容积负荷可以达到脱氮的目的在普曝池 前设置厌氧区可以除磷亦可用化学法除磷。采用普通曝气法去除 BOD5在池型上有多种形 式(如下文所述的氧化沟)工程上称为普通曝气法的变法亦可统称为普通曝气法。 氧化沟法 本工艺 50 年代初期发展形成因其构造简单易于管理很快得到推广且不断创新 有发展前景和竞争力当前可谓热门工艺。氧化沟在应用中发展为多种形式比较有代表性的有 帕式(Passveer)简称单沟式表面曝气采用转刷曝气水深一般在 2.53.5m转刷动力效率 1.61.8
8、kgO2/(kWh)。 奥式(Orbal)简称同心圆式应用上多为椭圆形的三环道组成三个环道用不同的 DO(如 外环为 0中环为 1内环为 2)有利于脱氮除磷。采用转碟曝气水深一般在 4.04.5m动力 效率与转刷接近现已在山东潍坊、北京黄村和合肥王小郢的城市污水处理厂应用。 若能将氧化沟进水设计成多种方式能有效地抵抗暴雨流量的冲击对一些合流制排水系统 的城市污水处理尤为适用。 卡式(Carrousel)简称循环折流式采用倒伞形叶轮曝气从工艺运行来看水深一般在 3.0m 左右但污泥易于沉积其原因是供氧与流速有矛盾。 三沟式氧化沟(T 型氧化沟)此种型式由三池组成中间作曝气池左右两池兼作沉淀池和
9、曝气池。T 型氧化沟构造简单处理效果不错但其采用转刷曝气水深浅占地面积大复杂 的控制仪表增加了运行管理的难度。不设厌氧池不具备除磷功能。 氧化沟一般不设初沉池负荷低耐冲击污泥少。建设费用及电耗视采用的沟型而变 如在转碟和转刷曝气形式中再引进微孔曝气加大水深能有效地提高氧的利用率(提高 20%) 和动力效率达 2.53.0 kgO2/(kWh) 。 1.2.2 关于曝气生物滤池 曝气生物滤池实质上是常说的生物接触氧化池相当于在曝气池中添加供微生物栖附的填 (滤)料在填料下鼓气是具有活性污泥特点的生物膜法。曝气生物滤池(BAF)70 年代末起源于 欧洲大陆已发展为法、英等国设备制造公司的技术和设备
10、产品。由于选用的填料不同以及是 否有脱氮要求设计的工艺参数是不同的如要求处理出水 BOD5、SS20mg/L去除 BOD5达 90%以上的工艺其容积负荷为 0.73.0 kgBOD5/(m3d)水力停留时间 12h以硝化(90%以 上)为主的工艺其容积负荷为 0.52.0kgBOD5/(m3d)水力停留时间 23h。 一般认为 生物膜法处理城市污水 在国内尚需积累经验 处理规模不宜过大 约 5 104m3/d 左右为宜。国外(主要在欧洲)处理水量有达到 36104m3/d 的这与其填料材质、自控手段和先进 的反冲洗装置有关也与其有长期积累的运行 管理经验有关。 1.2.3 关于 UNITANK
11、 工艺 UNITANK 工艺和类似的 TCBS 工艺、MSBR 工艺一样都是 SBR 法新的变型和发展。它 集“序批法”、“普通曝气池法”及“三沟式氧化沟法”的优点克服了“序批法”间歇进水、“三沟式氧 化沟法”占地面积大、“普通曝气池法”设备多的缺点。 典型的 UNITANK 工艺是三个水池三池之间水力连通每池都设有曝气系统外侧的两池 设有出水堰及污泥排放口它们交替作为曝气池和沉淀池。污水可以进入三池中的任意一个采 用连续进水、周期交替运行。在自动控制下使各池处在好氧、缺氧及厌氧状态以完 成有机物和 氮磷的去除。 UNITANK 工艺由比利时 Seghers 公司首先建在我国的澳门特区 处理水
12、量 14104m3/d(不下 雨时平均处理水量为 7104m3/d)池型封闭设计采用的容积负荷为 0.58kgBOD/(m3d)总的反 应池体积为 46800m3曝气池水力停留时间为 8h出水的 BOD5、SS20mg/L。 这类一体化工艺是传统活性污泥工艺的变形可以采用活性污泥工艺的设计方法对不同的污 染物加以去除如考虑硝化其负荷一般在 0.050.10 kgBOD5/(kgMLSSd)硝化率视污水温度 而异。而要求污泥稳定化其污泥负荷和污泥龄要远远超过硝化时的数值。 容积利用率低是此类一体化工艺共同的主要问题 就是说在一个较长停留时间的曝气系统内 有 50%左右的池容用于沉淀。 UNITA
13、NK 工艺的成功与否有赖于系统采用稳定可靠的仪表及设备因此引进技术消化、 吸收和开发先进的自控系统是应用此工艺的关键问题。一般认为UNITANK 工艺不太适用于大 型(10104m3/d)的城市污水处理厂。 1.2.4 生物处理法的新进展 生物处理法是目前研究得较多、新技术层出不穷的方法 无论是好氧生物处理技术还是厌 氧生物处理技术都引起了研究人员的极大兴趣。因为用生物法利用的是微生物的新陈代谢作用 以污染物质为食料将其代谢成诸如CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子 它的二次污染小 对处理生活污水及与之性质相近的有机污水有其独特的优势。生物处理法自从问世以来其技术 已获得了极大的发展
14、随着人们生活水平的日益提高 生活污水中的成也日益复杂 因此用生 物处理方法的目的也从以前能处理降解蛋白质、脂肪、碳水化合物等一类物质增加到也能处理合 成洗涤剂、脱氮、脱磷及其它一些难降解的复杂有机物。这也就必然要求人们改革工艺过去由 于厌氧生物处理的效率不尽人意 处理时间也较慢 所以未引起人们的重视 仅仅用来处理污 泥或高浓度有机污水的预处理 但现在由于能源紧张 厌氧生物处理由于能产生能源物质甲烷 而越来越引起人们的青睐 由此也出现了许多新的工艺。 (1) 活性污泥法的新发展 到目前为止 对活性污泥法在运行方式上还没有大的突破 往往所作的是一些局部的改进 但在曝气方式上确取得了较大的成果 如纯
15、氧曝气、深井曝气、射流曝气 采用微气泡扩散器 等 这些都增大了氧转移率、提高了氧的利用率使曝气池中氧的浓度增加。如美日等国研制出的 一种超微气泡扩散器 气泡直径50Lm 氧吸收率达90%Reid Engineering Company of Frederick shurg 等研制的氧化沟下表面曝气也是一种曝气方式的改进 把冲刷曝气(Brush Aeration) 改进透平曝气(Turbine Aeration) 避免了产生气溶胶、飞溅、结冰等问题。活性污泥法 的另一个发展趋势就是朝多功能方向发展 采用的方法有培养驯化专用细菌使活性污泥处理 对象不局限于生活污水 还可以处理如酚一类难降解的有毒有机物 甚至驯化可以处理象氰一类 有剧毒的无机物把活性污泥与其它处理方法结合起来如活性炭活性污泥法 它实际上是一 种以活性污泥法形式的活性炭吸附、 生物氧化法的综合处理法 固定活性污泥法是提供微生物附 着的表面 如合成纤维、塑料、细沙、粘土焦炭等 使曝气池同时存在附着相和悬浮相的生物 这些都提高了活性污泥的净化效率提高了抗有毒物质等冲击负荷的能力 还具有脱色、脱氮、 削减泡沫的效果 国外已用于合成纤维、化工印染
