万吨天城市污水处理工艺设计

万吨天城市污水处理工艺设计内容摘要：

于50100 1 适用于处理能力为 50000m3/d以下的小型污水处理厂； 2 需要配合辅助反 冲 洗 设 备 使用。 虹吸滤池 无阀滤池，水流方向为下流向，低水优点： 1不需设置阀门，节省了造价； 2 不需要专门设置反冲洗水箱和水泵； 3便于实现自动化操作运行。 缺点： 1土建结构复杂； 小于10 1 适应于处理能力为20200m3/d100000m3/d 的中型污水处理厂； 2 单池面积一般不过大； 头互洗式滤池 2池深大，单池面积不能太大 3反冲洗效果不易控制 4采用的变水位等速过滤，过滤效果较降速过滤差。 3 每组滤池中应包含不少于 6 个池体。 无阀滤池 水流方向为下流向，滤料一般为砂滤，是低水头带水箱反冲洗的无阀滤池 优点： 1不需设置阀门，节省了造价； 2 不需要专门设置反冲洗水箱和水泵； 3便于实现自动化操作运行； 4生产方便，可成套定制。 缺点 ： 1运行过程观察不到滤层的状况； 2清砂较为困难； 3池深较大，单池面积较小； 4反冲洗的效果不佳，且反冲洗会造成水量的浪费； 5采用的变水位等速过滤，过滤效果较降速过滤差。 小于10 1 适用于污水处理能力为10000m3/d 的小型污水处理厂； 2 单池面积不能大于 25m2。 移动罩滤池 水流方向为下流向，滤料一般为砂滤，是反洗连续优点： 1不需要阀门，从而降低了造价； 2池体较浅，结构简单； 3降速过滤，过滤效果较好； 4能实现连续自动运行，不需要设置反冲洗水塔和水泵； 5节省能耗 和基建费用 缺点： 1 需要移动冲洗设备，且设备的材质，加工要求较高； 小于10 1 大中型污水处理厂适用； 2 单池面积一般不过（小于 10m2） 过滤的低水头无阀滤池 2 对移动罩与隔墙间的密封有较高要求； 3 尽管起始滤速较高，由于降速过滤，滤池内平均滤速较低。 由于处理水量较大， 本设计选用 V 型滤池。 V 型滤池过滤效果较好，滤速较高，单池面积最大可达到 150m2，其反冲洗系统采用的是气冲洗、水冲洗以及表面扫洗联合冲洗的方式，反冲洗需水量仅为传统滤池需水量的四分之一左右，大大节省了反冲洗用水量，节省了能耗。 污水 经过上述处理过后，污染物浓度得到明显去除， 但是 细菌数量仍相当可观，且不能保证无致病菌的存在，因此有必要在污水排放前对其进行消毒处理，以降低细菌及致病菌的数量。 目前常用的消毒方法有液氯消毒、二氧化氯消毒、臭氧消毒、紫外线消毒以及次氯酸钠消毒等，关于这些消毒剂的适用范围及优缺点列于下表。 名称 优点 缺点 适用条件 液氯 价廉易得，效果持久，投配设备简单 ， 易操作 有消毒副产物的产生 大、中型污水处理厂 次氯酸钠 可以现场进行配制，使用方便，投配量便于确定 设备较液氯消毒复杂 中、小型污水处理厂 臭氧 除 臭、脱色效果好，兼具预氧化作用，无消毒副产物的产生 设备复杂，成本高，管理运行复杂 对出水水质卫生条件要求较高的污水处理厂 二氧化氯 效果好，产品定型 维修管理复杂 中、小型污水处理厂 紫外 速度快，效果好， 对浊度要求高，能 下游水质要求较无化学物质参与，无有害副产物产生 耗大 高的污水处理厂 本设计由于处理规模大，收纳水体无特殊要求，考虑到消毒效果及出于经济方面的考虑，采用液氯消毒。 接触消毒池有平流式和竖流式接触消毒池，由于竖流式接触消毒池只适用于小水量，因此本设计采用平流式接触消毒池。 二沉池的污泥含水率很高，一般可以达到百分之九十九。 高的污泥含水率使得污泥体积增大，因此需要对污泥进行脱水处理。 一般的，污泥的脱水首先要经过污泥浓缩池，其主要完成对污泥游离水的去除。 较为经济的污泥浓缩池是重力浓缩池，也是城市污水处理厂最常采用的浓缩池。 离心浓缩池和气浮浓缩池尽管产生臭气少，效果较重力浓缩池好，但运行费用高，本设计最终确定选择重力浓缩池。 重力浓缩池 优点是储存污泥的量大、运行费用低，但是容易造成污水处理厂环境状况的下降，因此，本设计 浓缩池封闭建造，将 产生的臭气收集起来，通过泵通入生物 处理单元，利用微生物的作用，对其进行除臭。 本设计考虑了 除臭的单元有 细格栅、重力浓缩池、贮泥池、污泥脱水机房。 其余构筑物由于臭气较轻，考虑到成本因素，并没有纳入设计工艺。 重力 污泥浓缩池 常 用 的形式有 竖流式和辐流式 两种，竖流式一般适用于小型污水处理厂。 由于设及水量大，泥量相应较大，因此 采用辐流式重力浓缩池 ，中心进泥，周边出泥。 污泥经过污泥浓缩池过后，虽然可以分离一部分水分，但此时污泥的含水率仍然在 97%左右，应进一步对污泥进行处理，来降低其含水率。 污 泥 处理常常采用污泥脱水装置来对其进 行脱水，脱水方法有真空吸滤方式脱水、压滤法脱水 、离心式脱水。 常用的脱水装置有带式压滤机、板框式压滤机、真空转鼓过滤机以及离心机。 下表列出来常用脱水机械的性能特征。 名称 特点 适用范围 带式压滤机 高的脱水效果、低能耗、工作时产生的噪声低，可以实现连续运行，管理操作方便。 应用范围很广，对大中小型规模的污泥都适用。 板框式压滤机 结构简单，操作容易，但不能实现连续工作，劳动的强度大。 适合小型规模的污泥处理。 真空转鼓过滤机 可以实现连续运行工作，易于自动化控制，但是结构负杂，操作复杂，运行费用高。 应用范围较少，只适用于企业工业污泥处理。 离心机 高的脱水效果，结构简单，但是工作时产生的噪声大，所消耗的能耗多。 应用范围很广，对大中小型规模的污泥都适用。 考虑到处理效果和经济两方面的因素，本设计采用带式压滤机对经过污泥浓缩池的污泥进行脱水。 为了准确计量水厂实际进水量和出水量， 便于进行运行管理，城市污水处理需要设置计量设施。 城市污水处理厂常用计量设施包括巴士计量槽、薄壁堰、流量计等，常用流量计包括超声波流量计、涡轮流量计以及电磁流量计等。 目前计量设备应用的较多的是巴氏计量槽， 其优点是操作简单，水头损失小，不易发生杂物的沉积等。 下表列出来几种常见计量设施。 名称 优点 缺点 适用范围 巴氏计量槽 操作简单，水头损失小，不易发生杂物的沉积 不具备自动记录数据的功能，施工要求技术较高 大、中、小型污水处理厂都适用 薄壁堰 操作简单，运行稳定，结果可靠 水头损失大，堰前易聚集沉淀物质，适用于大型污水处理厂 不具备自动记录数据的功能 超声波流量计 水头损失小，不易聚集沉淀物质，很少发生堵塞，兼具自动记录数据的功能，精度高 造价高，且一旦损坏，维修困难 适用于大或中型污水处理厂 涡轮流量计 兼具自动记录数据的功能，精度高 一旦损坏，维修困难 适用于中或小型污水处理厂 电磁流量计 水头损失小，不易聚集沉淀物质，很少发生堵塞，兼具自动记录数据的功能 造价高，且一旦损坏，维修困难 适用于大或中型污水处理厂 本设计综合各种计量设备的优缺点及适用范围，采用巴氏计量槽来进行计量。 由于本设计设计最大流量为 ，因此采用的巴氏计量槽的测量范围在 ～。 、活性污泥模型概述 随着我国经济的快速发展，水体的污染日益严重，污水量也持续增加，国家对环 境也日益重视，所有城镇污水都必须经处理后达标才能排放。 传统的污水处理分为一级处理、二级处理（生物处理）和污水三级处理（深度处理），三级处理用于污水的深度处理，一般用于污水中水回用，而一级处理则适用于地面净水工艺，在城市污水处理中，常常采用二级处理，活性污泥法凭借其独特的优势 ，成为一种基本而主要的生物处理法，也具有 巨大的 发展前景。 活性污泥法具有对水质水量适应性强，处理效果好、运行灵活，控制性良好，处理成本低、可以通过厌氧、缺氧和好氧区的设置来同时达到脱氮除磷效果 等 优势。 但是，活性污泥 法尚一些问题未能解决，其 在 深度上的研究还待进行。 由于污水成分、运行过程和生物过程的复杂性，要想能 完全 认清 其内部 的规律，要考虑从数学模型的角度上去研究，从而能够 在 尽可能 降低 复杂 程度的同时 ，最大程度的涵盖到各因素的影响。 在理论上，应用 数学模型 不仅可以借助数学这一得力工具来帮助我们理解整个系统的内在过程，提高我们的认识深度；也可以建立模型来 模拟系统 不同时间各组分的变化 ，总结其变化趋势与规律，并通过改变不同参数来评估其影响程度 ；在实践上，我们 可 以以实际水质为基础，利用模型进行模拟，然后通过调整相关参数 进行优化设计，在保证处理效果的基础上 达到处理费用的最低化。 活性污泥法数学模型的研究早在一九八二 年展开 ，众多学者提出了许多不同的意见，目前最为认可的是 活性污泥法 系列 数学模型（ ASM） ，它是由 国际水污染控制协会（ IAWPRC）研究 推 出 ，并于一九八七 年首 次 推出活性污泥 1 号模型（ ASM1）。 现今，许多学者用 ASM1 来 模拟硝化和反硝化 的实际降解情况，并已证实效果可靠。 随着 研究的不断探索， 对活性污泥法 认识也有所加深， 活性污泥模型也相应 的 在不断的发展。 一九九五 年 ，活性污泥拓展模型 — ASM2 和ASM2D 诞生。 三年后，最新研究成果活性污泥法 3 号 模型（ ASM3） 诞生 ， 弥补了 ASM1 存在的一些不足。 、活性污泥数学模型简介 、活性污泥 一 号模型 活性污泥 一 号模型是活性污泥数学模型首先推出的模型，它是基于微生物死亡 — 再生理论而提出的，涵括了有机碳氧化过程、硝化工程以及反硝化过程 ，模型并未包括磷的变化过程。 在形式上采用矩阵来表达模型，从而使模型更加直观，便于我们理解和使用。 在 ASM1 中，将活性污泥 反应池 的物质共分成 十三 个组分，并根据污染物质的去除途径、微生物生长过程以及其他组分的存在情况分为 八 个过程。 以组分为列，过程为行，将曝气池各组分和过程一一对应于 模型矩阵中，行与列的交叉处则表示组分对应于相应过程的化学计量系数。 在矩阵最右侧，各工艺过程的速率列于表中。 任一组分的总速率等于不同过程的速率与化学计量系数之积再求和，然后根据质量守恒定律：进入量 +反应量 排出量 =0，可以计算出任意过程任意组分的 反应量。 化学计量系数可以通过过程的 COD、氮和碱度的平衡方程求得。 在 ASM1 中还给出了废水特性、动力学参数的估计方法，但是当条件不足时，也可以采用模型给出的推荐值来 实际模拟 ，以寻求进一步的更精确值。 活性污泥 一 号模型是目前已经被证实的有效 研究 模拟硝化和反硝化的工具。 应 用此模型，我们可以将过程的变量和参数控制在一定变化之中，从来来模拟曝气反应池的实际降解情况和各反应池的实际组分浓度，以此来评断处理工艺是否合理；也可以通过对相关处理情况的设置，来进行曝气反应池的优化设计。 但是，活性污泥 一 号模型仅仅考虑了有机物和氮的去除 途径 ， 关于反应池体内 磷的 降解情况，并没有涉及。 因此，在城市污水日益要求严格的今天，模型就有待提高和发展，于是活性污泥 二 号模型应用而生。 、活性污泥 二 号模型 活性污泥 二 号模型（包括 ASM2 和 ASM2D）是在活性污泥 二 号模型基础上的延生。 ASM2 沿用了 ASM1 的矩阵表示和质量平衡计算，但它更为复杂，包含了生物除磷过程，划分出了更多的用来描述模型的组分和过程。 ASM2 与 ASM1模型主要不同之处在于其 包含的 生物 区分了细胞结构 ，因此必须区分出不同作用的微生物，而不能笼统的用微生物质量浓度来表示。 另外，除了生物过程， ASM2还定义了 二 个化学过程，来模拟磷的化学沉淀。 ASM2 共划分出来 十九 种组分， 十九 个过程、 二十二 个化学计量系数和 四十二 个动力学参数。 它 关于活性污泥法同时去除有机物、氮和磷的研究， 给我们提供了一个强 很好的借鉴 ，为我们进一步研究开发出生物脱氮除磷的复合 模型打下坚实基础。 但是模型中关于生物除磷部分的研究，还未能达到足够高的可靠程度。 ASM2D 模型是在 ASM2 模型的基础上发展起来的延伸模型，沿用了 ASM2模型的基本思想。 在 ASM2 模型中，与 PAO 相关的反硝化问题并未得到很好的解决。 在 ASM2D 中，假设 PAO 中包含两部分微生物，其中一部分可以利用 NO3为电子受体在缺氧环境中进行聚磷，同时 NO3得以去除，当然，这部分 PAO 在缺氧环境中的生长及代谢速率都低于好氧环境。 ASM2D 模型中共定义了 二十 个组分、 二十一 个过程、 二十二 个化学计量系数以及 四十五 个动力学参 数。 与 ASM2 相比， ASM2D 的一大优势在于：对 磷酸盐 、 硝酸盐 降解的动力学模拟 更为准确。 同样的， ASM2D 也有其限制因。