毛纺厂废水处理工程工艺设计说明计算书(二)

c.出水水质：
CODcr≤100 mg/L
BOD5≤20 mg/L
SS≤70 mg/L
S2-≤0.5mg/L
PH=6-9
色度≤50倍
d.气象资料：
 工程所在地属温带大陆气候，四季分明，冬春季节干旱，盛行西北风，风沙大，降雨少。冬季寒冷，夏季比较炎热，降雨量集中，秋季明朗，日照充足，是一年中的黄金季节。主要气象条件如下：
气    温： 年平均温度： 7.8℃
           极端最低气温：-25.7℃
           极端最高气温：40.9℃
           最冷月一月份平均气温：-14.9℃
           最热月七月份平均气温：29.2℃
年平均降水量：427.1mm
日最大降水量：100.4mm
一小时最大降水量：75.9mm
风    向：冬季主导风向：西北；夏季主导风向：东南
水    位：地面下：6.0-7.5m
冻土深度：最大冻土深度：1360mm
e.工程地质资料：
地质情况：
一层：耕植土，暗褐，松散。
二层：轻亚粘土，黄褐，稍密，软塑。
三层：亚粘土，褐色，稍密，软塑。
四层：粉粘土，灰色，很湿到饱和。
五层：淤层亚粘土，灰色，稍密，软塑。
地耐力：
-1.00地耐力基本值为12吨/平方米。
地下水位：
地下水位为-12.0米
地震烈度：7度。
1.2设计水量
 染色废水：1500m3/d
洗线、洗毯、刺绣车间废水：800 m3/d
经建设方确认，本设计规模按日最大处理水量：2500 m3/d（包括处理站自用水排水量）。
1.3处理程度
 满足国家二级排放标准。
表一：进出水质一览表
  BOD5(mg/L) CODCr(mg/L) SS(mg/L) S2－(mg/L)  PH 色度
进水1  340  1495  540 1.35－2.16 3.7－8.62 300
进水2  300  480  200  1.2 3.7－8.62  50
出水  ≦20  ≦100  ≦70  ≦0.5  6－9  50
1.4去除率
由于调节池的作用，两种水混合后的各种指标为：
CODcr  ：
BOD5   ：
SS   ：
S2-    ：
色度 ：
去除率公式为：

式中：C0——进水物质浓度；
 Ce——出水物质浓度。
(1)BOD5去除率：；
(2)CODcr去除率：；
(3)SS去除率：；
(4)S2-去除率：；
(5)色度去除率：

第2章 污水处理站方案的确定
2.1确定污水处理方案的原则
a.确定污水处理方案的原则：
 1．污水处理应采用先进的技术设备，要求经济合理，安全可靠，出水水质好；保证良好的出水水质，效益高；
 2．污水处理站的处理构筑物要求布局合理，建设投资少，占地少；自动化程度高，便于科学管理，力求达到节能和污水资源化，进行回用水设计；
 3.为确保处理效果，采用成熟可靠的工艺流程和处理构筑物；提高自动化程度，为科学管理创造条件；
 4.污水处理采用生物处理，污泥脱水采用机械脱水；
 5.提高管理水平，保证运转中最佳经济效果；
 6.查阅相关的资料确定其方案。
b.最佳的处理方案要体现以下优点：
 1.保证处理效果，运行稳定；
 2.基建投资省，耗能低，运行费用低；
 3.占地面积小，泥量少，管理方便。
2.2 污水处理方案的确定
 根据测量的水量、水质和环境容量降低的结论确定污水及污泥处理应达到的标准，本节对其处理工艺流程进行方案筛选，并通过论证选择合理的污水及污泥处理工艺流程。
2.2.1处理标准的确定
BOD5=326mg/l；    CODcr=1141mg/l；    SS=421mg/l；
S2－=1.7mg/l；     PH=3.7－8.62；     色度=213；
气温：年平均气温7.8℃；
 夏季平均气温29.2℃；
 冬季平均气温 -14.9℃。
2.2.2污水处理路线选择
我国污水处理在建国四十多年来取得是很大的成就，污水处理技术随着水污染控制与环境治理的实践，在吸取国外技术经验的同时，结合我国国情的特点，逐步改进提高，初步形成了一些适用的技术路线，主要如下：
 a.对传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线；
 b.以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的技术路线；
 c.以深水扩散排放为主，处理为辅的技术路线；
 d.以回用为目标的污水深度处理技术路线，结合该污水处理工程的具体情况分析进行选择。
 首先，c和d这两种技术路线对于自然环境条件因素要求较高，从而不可取，所以应选a和b两种路线。尤其是以b这种路线应予以推广，因为随着环境状况的日趋严峻，用水问题越发突出，从而对于水的合理使用必将是大家特别重视的课题，所以，下面着重分析以自然生物净化为主与人工生物净化相结合的技术路线和传统活性污泥法进行改造或予以取代后的人工生物净化技术路线。对于大规模污水处理厂来说，主要指氧化塘处理和土地处理法，它们都具有运行费用低，外加能源消耗少及管理简单的优点，在我国一些城市也被因地制宜的采用。
 氧化塘一般分为好氧氧化塘、厌氧氧化塘、兼性氧化塘及曝气氧化塘，它们所需要的停留时间都很大，一般需要几天到几十天，占地面积很大，而且对周围环境卫生的影响较大，需要慎重考虑，所以，在没有低洼地可利用的情况下若购置、占用大量的良田、平地筑塘是相当不经济的，据本工程的情况不宜采用氧化塘处理。
 土地处理法，就是按照要对污水达到处理的同时达到对控制渗流污染的要求，有计划的将污水排放到大面积的土地上下渗，利用土壤的过滤、吸附、分解以及土壤微生物的代谢能力等物理、化学、生物化学等作用，使水达到净化，这种方法有利于污水中水肥资源的利用和土壤微粒结构的改善，但是，这种处理需要广阔的土地面积，而且要注意对地下水的污染问题。在我国人均土地面积不足的情况下，土地处理法必须与污水的灌溉利用和污水土地利用处理还有一定差距。
 主要表现为：
 a.污水灌溉并未按土地处理污水的要求控制水量、水质，有些地下水以及其它水源、水体造成污染；
 b.由于灌溉季节性变化和灌溉面积的限制，不能做到终年昼夜对污水处理；
 c.没有经过严格水质控制的灌溉，往往会造成对粮食作物，特别是对蔬菜作物的食用质量的影响，这主要来自一些重金属的污染。
 所以，污水灌溉作为对适当处理后的城市污水的有效利用，无疑是非常有价值的，但作为对污水的完善土地处理，从而取代其它的污水处理措施，在本工程的具体条件下，尚不现实或不可行。
 因为：
 a.对地下水源有污染危险；
 b.没有也不可能修建贮存几个月污水量的大容量调节池，非灌溉季节的排放问题无法解决。
 综上所述，以自然生物净化为主的人工生物净化与自然生物净化相结合的路线，本项目不具备采用的条件，当然也就不宜采用。
 人工净化就是人为的创造条件，使微生物大量繁殖，提高污水中微生物对水的净化效率，主要包括活性污泥法与生物膜法，其中以活性污泥法采用较为普遍，是目前国内外城市污水处理的主体工艺。传统活性污泥法净化已有较丰富的实践经验和技术资料，运行可靠，处理效果好，但是也存在能耗较多和费用高等特点，所以，许多国家都在为节省污水处理的能耗费用寻求新技术、新设备或对传统流程改革更新，在我国也有许多正在进行实验和已经开始采用，改革更新的活性污泥法流程和技术，如A-B两段曝气法、氧化沟、A/O脱氮工艺、A2/O同步脱氮除磷工艺、微孔曝气、纯氧曝气、深井曝气、分段曝气等都各自具有不同的优点。 
 结合本工程的具体情况，在已排除了前述三个技术路线后，我认为采用传统活性污泥法或对传统活性污泥法进行改造的人工生物净化的技术路线是比较合适的、可行的。主要有以下特点：
 a.能可靠的运行并保证水质净化的要求；
 b.不需要占用大面积的土地；
 c.处理后污水即可用于灌溉、非灌溉季节排放，又不会造成污染；
 d.为以后在经济条件可以的情况下，进行三级处理供工业回用打下基础。
2.3 污水处理工艺流程方案介绍
 在选定了污水处理技术路线后，我对活性污泥法和人工生物净化的几个方案进行筛选。
 初步选到下列3个方案，再进行比较。
 a.传统活性污泥法；
 b.氧化沟；
 c.生物接触氧化法。
2.3.1 传统活性污泥法
 这是以活性污泥法处理污水的典型工艺，其特点是好氧微生物在曝气池中以活性污泥的形态出现，并通过鼓风机曝气供给微生物所必需的足够氧量，促使微生物生存和繁殖以分解污水中的有机物。混合液经沉淀分离后，其活性污泥大量被回流到曝气池中。生物氧化作用主要在这一级曝气程序中完成。该法一般BOD5污泥负荷率为0.2—0.4kgBOD5/kgMLSS·d，曝气池停留时间约为4—6h，水气比1：8。
 其工艺流程如下：
 图1：活性污泥法工艺流程图
 
 a.特点：
 利用曝气池中的好氧微生物，依靠鼓风机曝气供给的氧来分解污水中的有机物。混合液进行沉淀分离，活性污泥回流到曝气池中去，原污水从池首端进入池内，回流污泥也同步注入，废水在池内呈推流形式流动至池的末端，流出池外至二沉池。
 b.优点：
 a.处理污水效果好，BOD5的去除率可达90%；
 b.有丰富的技术资料和成熟的管理经验；
 c.适宜处理大量污水，运行可靠，水质稳定。
 c.缺点:
 a.运行费用好，由于在曝气池的末端造成的浪费，故提高了运行成本；
 b.基建费用高，占地面积大；
 c.对外界条件的适应性差；
 d.由于沉淀时间短和沉淀后碳源不足等情况，对于N、P去除率非常低，TN的去除率仅有20%的效果，NH3-N用于细胞合成只能除12—18%，P的去除率也很低。
2.3.2氧化沟工艺
 其工艺流程如下：

图2：氧化沟法工艺流程图

 a.特点：
 氧化沟又名氧化渠或循环曝气池，是1950年由荷兰公共工程研究所研究成功的。其本特征是曝气池呈封闭的沟渠形。污水和活性污泥的混合液在其中不停地循环流动，其水力停留时间一般较长，为15—16h，泥龄长达15—30天，属于延时曝气法。
 氧化沟处理系统的构造形式较多，有圆形或马蹄形的，有平行多渠道形式以侧渠作为 二沉池的，有将二沉池建在渠上或单独分建的等等，其供氧和水流动力都是靠提升曝气设备，这种设备分为早期使用的水平中心轴旋转叶轮和后来出现的卡鲁塞尔氧化沟所用的垂直或带叶片的曝气器，由于氧化沟水深较浅（一般3米左右），而流程较长，可以按照曝气器前作缺氧与曝气器后作富氧段的方式设计运行，提供兼氧菌与好氧菌交替作用的条件，在缺氧段脱硝，在好氧段除碳源需氧量及达到脱N的目的。
 
 b.技术特性
 主要技术参数：
 BOD5：N=2.0—4.0 kgBOD5/m·d       N=0.05—0.15kgBOD5/kgMLSS·d
 水力停留时间：t=10—30h           泥龄：ts=10—30d
 MLSS：X=0—6000mg/l               出水BOD5：10—15mg/l
 出水SS：se=10—20 mg/l            出水NH3-N：Ne=1—3mg/l
 沟内水流速度：V=0.3—0.5m/s       环流周期：T=15—30min
 沟内水深：H=2.5—4.5m             宽深比：B：H=2：1
 c.优点
 (1)氧化沟内循环流量很大，进入沟内的原污水立即被大量的循环水所混合和稀释，因此具有很强的承受冲击负荷的能力，对不易降解的有机物也有较好的处理效果。
 (2)处理效果稳定可靠，不仅可满足BOD5、SS的排放标准，还可以达到脱N除P的效果。
 (3)由于氧化沟的水力停留时间和泥龄都很长，悬浮物、有机物在沟内可获得较彻底的降解。
 (4)活性污泥产量少且趋于稳定，一般可不设初沉池和污泥消化池，有的甚至取消二沉池和污泥回流系统，简化了处理流程，减少了处理构筑物，使其基建费用和运行费用都低于一般活性污泥法。
 (5)承受水质、水量、水温能力强，出水水质好。
 d.缺点
 氧化沟运行管理费用高；氧化沟沟体占地面积大。
2.3.3生物接触氧化工艺
 生物接触氧化法是在生物滤池的基础上，从接触曝气法改良演化而来的，因此有人称为“浸没式滤池法”、“接触曝气法”等。
 旱在十九世纪末韦林（Waring）、迪特(Ditter)等人就试验研究了接触氧化法处理污水。1912年克洛斯(Closs)获得了德国的专利登记。但是，发展为正规的污水处理法，还是德国的贝奇(Bach)和美国的布斯维尔(Buswell)分别在埃姆兴(Emscher),阿尔巴纳(Albans)处理场实现的。1938年,在日本的岐阜市亦进行过试脸研究。
 其工艺流程如下：
 
 
 
 图3：生物接触氧化法工艺流程图
 
 a.特点：
 生物接触氧化法与其他方法的比较具有如下特点：
 ①BOD5负荷高，MLSS量大，相对地效率较高，并且对负荷的急剧变动适应性强。
 ②处理时间短。在处理水量相同的情况下，所需装置设备较小，因而占地面积小。
 ③维护管理方便，无污泥回流，没有活性污泥法中所容易产生的污泥膨服。
 ④易于培菌驯化，较长时期停运后，若再运转时生物膜恢复快。
 ⑤适应于低浓度污水处理。
 ⑥剩余污泥量少。
 b.缺点：
 ①填料上的生物膜数量需视BOD负荷而异。BOD负荷高，则生物膜数量多；反之亦然。因此不能借助于运转条件的变化任意地调节生物量和装置的效能。
 ②生物摸量随负荷增加而增加，负荷过高，则生物膜过厚，易于堵塞填料。所以，必须要有负荷界限和必要的防堵塞冲洗措施。
 ③大量产生后生动物（如轮虫类等）。若生物膜瞬时大块地脱落，则易影响处理水水质。
 ④组合状的接触填料会影晌均匀地曝气与搅拌。
 综上所述：在本次设计中采用生物接触氧化法。
2.4工艺流程的确定
 本工艺设计流程图为：
 图4：选定的工艺流程图
 
2.5 主要构筑物的选择
2.5.1 格栅
 格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井的进口处或处理厂的端部，用以截留较大的悬浮物或漂浮物，以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。
 截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截污量大，为减轻劳动强度，一般应用机械清除截留物。小型污水处理厂和污水处理站截污量小，一般可采用人工清除截留物。
2.5.2 进水闸井
 进水闸井与第一道格栅共建在一起。

2.5.3调节池
    所有进入废水处理系统的废水，其水量和水质随时都可能发生变化，这对废水处理构筑物的正常运转非常不利。水量和水质的波动越大，处理效果就越不稳定，甚至会使废水处理工艺过程遭受严重破坏。为减少水量和水质变动对废水处理工艺过程的影响，在废水处理系统之前宜设置调节池，以资均和水质、存盈补缺，使后续处理构筑物在运行期间内能得到均衡的进水量和稳定的水质，并达到理想的处理效果。
 主要起均衡水量作用的调节池称为均量池，主要起均和水质作用的调节池称为均质池，既可均量又可均质的调节池称为均化池。
 设计调节池时应考虑的问题：
 a.调节池的几何形伏宜为方形或圆形，以利形成完全混合状态。长形池宜设多个进口和出口。
 b.调节池中应设冲洗装置、溢流装置、排除漂浮物和泡沫的装置，以及洒水消饱装置。
 c.为使在线调节池运行良好，宜设混合和曝气建置。混合所需的功率约为0.004 ～0.008 kW/m3池容。所需曝气量约为0.01～0.015m3空气／（ min·m2之池表面积）。
 d.调节池出口宜设测流装置，以监控所调节的流量。提升泵可设于调节池的前面或后面。
 由于该厂废水的水质和水量变化均比较大，所以采用矩形均化池，两边进水中间出水。
2.5.4 污水泵房
 污水处理厂的运行费用大部分来自于电能，其中40%的电能为水泵消耗，所以，确定合理的水泵及泵站具污水处理厂的关键所在。
a.污水泵站的特点及形式
 泵站形式的选择取决于水力条件和工程造价，其它考虑因素还有：泵站规模大小、泵站的性质、水文地质条件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、环境性质要求、选用水泵的形式及能否就地取材等。
 污水泵站的主要形式：
 (1)合建式矩形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数为4台或更多时，采用矩形，机器间、机组管道和附属设备布置方便，启动简单，占地面积大；
 (2)合建式圆形泵站，装设立式泵，自灌式工作台，水泵数不超过4台，圆形结构水力条件好，便于沉井施工法，可降低工程造价，水泵启动方便。
 (3)对于自灌式泵房，采用自灌式水泵，叶轮（泵轴）低于集水池最低水位，在最高、中间和最低水位都能直接启动，其优点为启动及时可靠，不需引水辅助设备，操作简单。
 (4)非自灌式泵房，泵轴高于集水池最高水位，不能直接启动，由于污水泵水管不得设低阀，故需设引水设备。但管理人员必须能熟练的掌握水泵的启动程序。
     由以上可知，本设计因水量较小，并考虑到造价、自动化控制等因素，以及施工的方便与否，采用自灌式半地下式圆形泵房。
b.泵站的布置
 该污水泵站设在污水处理站内，与其它构筑物统一布置，为防止噪音和污染，应用绿化带和公共建筑隔离。泵站进出口比室外地面高0.2米以上。每台泵应设置单独的吸水，这不仅改善水力条件，而且可以减少杂质堵塞管道的可能性。
c.泵房内部的排水
 由于泵房较深，采用电动排水
d.泵房的通风设施
 自然通风、机械通风。
 自然通风：采用全部自然通风布置特点，要有足够自然通风要求，适用于地面泵房或埋深浅的地下式或半地下式泵房。
    机械通风：采用全部机械通风和部分机械通风。部分机械通风机械将电机排出的热风抽出，冷空气自然补充。机械排风可以是为电机分别排风，也可以多台电机组成排风系统，使用广泛，一般用于半地下式泵房。
2.5.5水解酸化池
 水解池一般可采用矩形或圆形结构。对于圆形反应器，在同样的面积下其周长比正方形的少12%，但是圆形反应器的这一优点仅仅在采用单个池子时才成立。当建立两个或两个以上反应器时，矩形反应器可以采用公用壁。对于采用公共壁的矩形反映器，池型的长宽比对造价也有较大的影响，因此如果不考虑地形和其他因素，这是一个在设计中需要优化的参数。水解池依据水力停留时间进行设计时，反应器体积可根据停留时间计算。
1.反应器的高度
 选择适当高度的原则应从运行上的要求和经济方面综合考虑。从运行上选择反应器的高度要考虑如下影响因素：
 ①高流速增加系统扰动，因此增加污泥与进水有机物之间的接触；
 ②过高的流速会引起污泥流失，为保持足够多的污泥，上升流速不能超过一定的限值，从而反应器的高度也就会受到限制；
 ③土方工程随池深（或深度）增加而增加，但占地面积则相反；
 ④高程选择应该使得污水（或出水）可以不用提升或降低提升高度；
 ⑤考虑气候和地形条件，池子建造在半地下可减少建筑费用和保温费用；
 ⑥反应器的经济高度（深度）一般是在4-6m之间，在大多数情况下这也是系统最优的运行范围。
2.反应器的面积和反应器的长、宽度
 高度确定后，可以计算出反应器的截面积。
 在确定反应器的容积和高度后，对矩形池必须确定反应器的长和宽。
 在反应器面积一定的条件下，正方形池周长比矩形池小，从而矩形反应器需更多的建筑材料；从布水均匀性和经济性考虑，单个矩形池的长/宽比在2：1以下较为合适。长/宽比在4：1时费用增加十分显著；采用公用壁的（或多组）矩形池，池的长宽比对造价有较大的影响，但是影响因素相应增加，这是一个在设计中需要优化的参数。从目前的实践看，反应器的宽度<10m（单池）是成功的。反应器长度在采用渠道或管道布水时不受限制。
3.反应器的升流速度
反应器的高度与上升流速（v）之间的关系表示如下：
 v=Q/A=V/（HRT·A）=H/HRT
 式中V、A表示反应器的容积和截面积。
②水解反应器的上升流速v=0.5-1.8m/h

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