化工学院优秀毕业设计—日处理35000m3水质净化厂工艺设计

化工学院优秀毕业设计—日处理35000m3水质净化厂工艺设计内容摘要：

/CODcr 较难生化，BOD 5/CODcr 不易生化。 本工程 BOD5/CODcr=，其可生化性属于较好类型的城市污水，因此本设计适宜于采用生物处理工艺进行处理。 （2） BOD5/TN（即 C/N）比值C/N 比值是判别能否有效脱氮的重要指标。 从理论上讲，C/N≥ 就能进行脱氮，但一般认为，C/N≥ 才能进行有效脱氮。 本工程 C/N=，完全可满足生物脱氮要求。 （3） BOD5/TP 比值进水中 BOD5 是作为营养物供除磷菌活动的基质，故 BOD5/TP 是衡量能否达到除磷的重要指标，一般认为该值要大于 20，比值越大，生物除磷效果越明显。 本工程 BOD5/TP=48，可以采用生物除磷工艺。 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计6综上所述，本项目进水水质不仅适宜采用二级生化处理工艺，而且最佳的处理工艺是采用生物脱氮除磷工艺 [5]。 近年来，常用的生物脱氮除磷（二级强化处理）工艺主要有两类：第一类为按空间进行分割的连续流工艺，第二类为按时间进行分割的间歇式工艺。 （1） 按空间进行分割的连续流工艺按空间分割的连续流工艺是指各种功能在不同的空间（不同的池子或分隔）内完成。 成熟的工艺有：A/O(好氧/厌氧)法、A/A/O 法、UCT （包括 MUCT）法、AB 法和氧化沟等。 A/O(好氧/厌氧) 法○ 1A/O（Anaerobic/Oxic）工艺（有硝化）即好氧/厌氧工艺是厌氧区和好氧区组成的最简单的强化生物除磷工艺。 一般认为 A/O 工艺有硝化时存在以下缺点： 为了避免回流活性污泥中所含硝酸盐氮破坏厌氧系统影响除磷效果，污泥回流量需要控制，因此其脱氮效率有限。 也就是说该工艺的主要功能在于除磷。  因为要进行硝化反应，系统的泥龄比无硝化 A/O 工艺的要长，从而使除磷效率有所降低。 A2/O 法○ 2A2/O 法即厌氧/缺氧/好氧活性污泥法。 其构造是在 A/O 工艺的厌氧区之后、好氧区之前增设一个缺氧区，好氧区具有硝化功能，并使好氧区中的混合液回流至缺氧区进行反硝化，使之脱氮。 污水在流经三个不同功能分区的过程中，在不同微生物菌群作用下，使污水中的有机物、氮和磷得到去除，达到同时进行生物除磷和生物除氮的目的。 但是 A2/O 工艺存在一些缺陷： 回流活性污泥（外回流）直接回流进入厌氧区，其中夹带的大量硝酸盐氮回流至厌氧池，破坏了厌氧池的厌氧状态，从而影响系统的除磷效果。  内回流增加了系统的能耗及运行成本。  研究结构表明系统，MLSS 中的含磷离那个随污泥负荷的降低将大幅下降。 生物除磷需要高的污泥负荷，而生物脱氮则需要低的污泥负荷，在 A2/O 工艺中要使二者同时达到最佳状态是困难的，一般是以生物脱氮为主，生物除磷为辅。  必须设置单独的二沉池和鼓风机房，占地面积大，系统水头损失高。 为了解决 A2/O 法回流污泥中硝酸盐对厌氧放磷的影响，可采用将回流污泥进行两次回流，或进水分两点进入等措施。 于是产生了改良型 A2/O、改良型 A/O、倒置 A2/O 和UCT 等工艺 [6]。 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计7氧化沟工艺○ 3氧化沟工艺是五十年代初发展起来的一种由活性污泥发演变成的一种新型污水除磷工艺，是延时曝气法的一种特殊形式。 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。 氧化沟目前在国内外比较流行的形式有：卡鲁尔氧化沟、奥贝尔氧化沟、双沟式氧化沟、三沟式氧化沟及 A2/O 法氧化沟 [7]。 但氧化沟法易发生以下问题： 污泥膨胀问题 泡沫问题 污泥上浮问题 流速不均及污泥沉积问题（2） 按时间进行分割的间歇式工艺—序批式活性污泥法序批式活性污泥法，又称间歇式活性污泥法，把生物反应与沉淀合二为一。 今年来已发展成为多种形式，主要有传统 SBR、CASS 、 UNITANK 工艺等。 传统 SBR 法○ 1传统 SBR 法集进水、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。 SBR 工艺的特点如下：生物反应、沉淀均在一个构筑物内完成，节省占地，造价低。 ○ a具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势，承受水量、水质冲击负荷能力较强。 ○ b污泥沉降性能好，不易发生污泥膨胀○ c对有机物和氮的去除效果好○ d但传统 SBR 法用于生物除磷脱氮时，效果不够理想。 因为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，且其氧化还原电位较高，除磷效果差，因此，一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。 UNITANK 工艺○ 2UNITANK 工艺是 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。 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计8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。 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。 且当流量出现峰值时，大量活性污泥被水流夹带至第三个池中，将直接导致沉淀池中污泥泥面的上升，有可能使出水水质变差。 CASS○ 3CASS 工艺是循环式活性污泥法（Cyclic Activated Sludge System）的简称，也被称作（Cyclic Activated Sludge Technology）。 CASS 工艺是 Goronszy 教授在 ICEAS 的基础上开发出来的，是 SBR 工艺的一种新的形式。 CASS 方法在 20 世纪 70 年代开始得到研究应用。 反应器工艺是以生物反应动力学原理及合理的水力条件为基础而开发的一种具有系统组成简单、运行灵活和可靠性好等优良特点的废水处理新工艺，尤其适合于要求脱氮除磷功能的城市污水处理，目前已广泛应用于国内外城市污水处理工程。 CASS 反应池有三个区域组成：生物选择区、兼氧区和主反应区。 生物选择区是设置在 CASS 前端的小容积区，通常在厌氧或兼氧条件下运行。 兼氧区不仅具有辅助厌氧或兼氧条件下运行的生物选择区对进水水质水量变化的缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化作用。 生物选择区：CASS 前端的小容积区设置有生物选择区（容积约为反应区总容积○ a的 10%） ，通常在厌氧或兼氧条件下运行。 生物选择区的设置是利用活性污泥种群组成动力学的规律，创造合适的絮凝性细菌生长。 设计合理的生物选择区可有效地抑制丝状菌的大量繁殖，克服污泥膨胀，提高系统的稳定性。 选择区中还可以比较显著的反硝化作用，其所去除的氮可占总去除率的 20%左右。 CASS 反应区中硝化和反硝化过程在曝气阶段同时进行。 运行时控制供氧强度以及○ b曝气池中溶解氧浓度，使絮凝体的外周能保证有一个好氧环境进行硝化；同时，由于溶解氧浓度得到控制，氧在污泥絮体内部的渗透传递作用受到限制，而较高的硝酸盐浓度则能较好地渗透到絮体的内部，因此在絮体内部能有效地进行反硝化过程。 在完全混合反应区之前兼氧区是在厌氧或兼氧条件下运行的，对进水水质水量的变化有缓冲作用，同时还具有促进磷的进一步释放和强化反硝化的作用。 其对大分子物质发生水解的作用，对于难降解物质的去除、提高有机物的去除率有一定的促进效果。 主反应区：主反应区则是最终去除有机底物的主场所。 运行过程中，通常将主反○ c应区的曝气强度加以控制，以使反应区内主体溶液处于好氧状态，而活性污泥结构内部则基本处于缺氧状态，溶解氧向污泥絮体内的传递受到限制，而硝态氮由污泥内向主体北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计9溶液的传递不受限制，从而使主反应区中同时发生有机污染物的降解以及同步硝化和反硝化作用。 污泥回流/排除剩余污泥系统：CASS 池底的末端设有潜水泵，污泥通过潜水泵不○ d断地从主曝气区抽送至选择区中（污泥回流量约为进水流量的 20%左右）。 滗水器和运行阶段：CASS 是连续进水工艺，运行工序也由曝气、沉淀、滗水组成。 ○ eCASS 是连续进水工艺，运行工艺也由曝气、沉淀、滗水组成。 一般也采用多个池子为一组（一般为 2 个）。 循环开始时，由于充水，池子中的水位由某一最低水位开始上升，经过一定时间的曝气和混合后停止曝气，以使活性污泥为一个静止的环境中沉淀。 在完成沉淀阶段后，由一个移动式的撇水堰排出已处理的上清液，使水位下降至池子所设定的最低水位，然后再重复上述过程。 为保持池子中有一个合适的污泥浓度，需要根据产生的污泥量排出相应的剩余污泥 [8]。 可以认为，CASS 反应器解决了 SBR 法的缺点，使得 SBR 工艺又获得了进一步改善。 但该工艺仍具有对自动化管理水平要求较高，且系统水头损失也较高的缺点。 常用的具有除磷脱氮功能的污水处理工艺都有其适用性及优缺点。 根据本设计的进出水指标的要求，结合用地特点，污水处理工艺应该选择成熟、可靠、高效、运行费用低和占地面积小的工艺。 综上所述，本设计选用 CASS 工艺。 根据国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB189182020 ）一级 B 标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》（DB44262020 ）第二时段一级标准的规定，污水处理厂出水必须进行消毒处理。 常用的消毒方法有氯消毒、CIO 紫外线、臭氧消毒等。 加氯法○ 1加氯法主要是投加液氯或氯化合物。 液氯是迄今为止最常用的方法，其特点是液氯成本低、工艺成熟、效果稳定可靠。 但其也具有接触池容积大，氯气是剧毒危险品，液氯消毒将生成有害氯化物等缺点。 北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计10氧化法○ 2氧化剂可以作为二级处理出水的消毒剂，最常用的是臭氧。 臭氧消毒杀菌彻底可靠，危险性较小，对环境基本上无副作用，接触时间比加氯法小。 缺点是基建投资大，运行成本高。 紫外线消毒法○ 3紫外线消毒的主要优点是灭菌效率高，作用时间短，危险性小，无二次污染等。 并且消毒时间短，不需建造较大的接触池，建消毒渠即可，占地面积和土建费用大大减少。 缺点是设备投资高，灯管寿命短，运行费用高。 由于紫外线消毒法具有环境影响小，构筑物少的优点，且总的运行费用较低。 综合考虑，本设计采用紫外线消毒法。 污水生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理，将造成二次污染。 因此，必须对污泥进行处理。 目前在城镇污水处理中普遍采用生物除磷的工艺，此时所产生的剩余污泥由于富含无机磷，进行重力浓缩时，由于重力浓缩池内的厌氧状态，会促使磷的释放，常用的一种方法是经调理后直接进行机械浓缩和脱水，使用的主流设备为污泥浓缩脱水一体机。 目前，国内污水处理厂污泥最终处置方式以填埋为主，仅有个别厂采用干化与焚烧方法。 污泥直接焚烧的处置方法的优点在于占地面积小，污泥的减量变化大，无害化彻底。 但它具有投资及运行成本高，其机械设备复杂，易发生故障，操作管理难度高。 由于污泥的热值不是很高，且处理量也不大，难也利用焚烧余热发电，而珠海又不是采暖区，焚烧产生的余热难以被利用，因此污泥焚烧基本无资源化。 且其产生的烟气问题需要配置昂贵的处理设备才能达到有关的排放标准，而二恶英污染的问题直接尚未彻底解决。 因此，不选用污泥直接焚烧作为本设计的污泥处置方案。 污泥填埋处置具有投资和运行成本较低、管理操作方便等诸多优点，这也是污泥填埋处置是目前国内采用最广泛的原因。 污泥填埋处置的不足之处在于占用了城市垃圾填北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计11埋场的填埋量，减少了城市垃圾填埋场处理城市垃圾的能力。 根据国内、省内城市污水处理厂污泥处置的方式，结合珠海的实际，本设计选用污泥填埋作为污泥处置方案。 目前城市排水系统中除臭的方法主要有三种：化学中和法、活性炭吸附法、生物过滤法。 （1） 化学中和法利用臭气中的某些物质和药液产生中和反应的特性，如利用呈碱性的 NaOH 和NaOCL 溶液，去除臭气中硫化氢等酸性物质，利用盐酸等酸性溶液，去除臭气中的氨气等碱性物质。 （2） 活性炭吸附法利用活性炭能吸附臭气中致臭物质的特点，达到脱臭的目的。 为了有效地脱臭，通常利用各种不同性质的活性炭，在吸附塔内设置吸附酸性物质的活性炭和吸附碱性、中性物质的活性炭，臭气和各种活性炭接触后，排出吸附塔。 （3） 生物过滤法利用三个特性达到脱臭的目的： 臭气冲的某些成份溶解于水； 臭气中的某些○ 1 ○ 2成份能被生物吸附； 吸附后的臭气能被生物分解。 ○ 3其运行过程是：将收集到的废气在适宜条件下通过长满微生物的固体载体（填料） ，气味物质先被填料吸收，然后被填料上的微生物氧化分解，完成废气的除臭过程。 本设计选取生物滤池除臭，因为它具有以下优点： 去除臭味的效率高，符合设计意图； 运行费用低，日常维护简便，可持久使用性强 工艺流程北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计12图 31 工艺流程图4 污水处理厂工艺设计计算中格栅是废水处理的第一道预处理设施，其功能是拦截废水中漂浮和悬浮的较大的固形物，以保证后续处理设施顺利运行。 设计流量 Qmax=104m3/d=1500m3/h= m3/s栅前流速 v1=，过栅流速 v2=。