毛紡廠廢水處理工程工藝設計說明計算書(二)

c.出水水質：
CODcr≤100 mg/L
BOD5≤20 mg/L
SS≤70 mg/L
S2-≤0.5mg/L
PH=6-9
色度≤50倍
d.氣象資料：
 工程所在地屬溫帶大陸氣候，四季分明，冬春季節干旱，盛行西北風，風沙大，降雨少。冬季寒冷，夏季比較炎熱，降雨量集中，秋季明朗，日照充足，是一年中的黃金季節。主要氣象條件如下：
氣    溫： 年平均溫度： 7.8℃
           極端最低氣溫：-25.7℃
           極端最高氣溫：40.9℃
           最冷月一月份平均氣溫：-14.9℃
           最熱月七月份平均氣溫：29.2℃
年平均降水量：427.1mm
日最大降水量：100.4mm
一小時最大降水量：75.9mm
風    向：冬季主導風向：西北；夏季主導風向：東南
水    位：地面下：6.0-7.5m
凍土深度：最大凍土深度：1360mm
e.工程地質資料：
地質情況：
一層：耕植土，暗褐，松散。
二層：輕亞粘土，黃褐，稍密，軟塑。
三層：亞粘土，褐色，稍密，軟塑。
四層：粉粘土，灰色，很濕到飽和。
五層：淤層亞粘土，灰色，稍密，軟塑。
地耐力：
-1.00地耐力基本值為12噸/平方米。
地下水位：
地下水位為-12.0米
地震烈度：7度。
1.2設計水量
 染色廢水：1500m3/d
洗線、洗毯、刺繡車間廢水：800 m3/d
經建設方確認，本設計規模按日最大處理水量：2500 m3/d（包括處理站自用水排水量）。
1.3處理程度
 滿足國家二級排放標準。
表一：進出水質一覽表
  BOD5(mg/L) CODCr(mg/L) SS(mg/L) S2－(mg/L)  PH 色度
進水1  340  1495  540 1.35－2.16 3.7－8.62 300
進水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
由于調節池的作用，兩種水混合后的各種指標為：
CODcr  ：
BOD5   ：
SS   ：
S2-    ：
色度 ：
去除率公式為：

式中：C0——進水物質濃度；
 Ce——出水物質濃度。
(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 污水處理站方案的確定
2.1確定污水處理方案的原則
a.確定污水處理方案的原則：
 1．污水處理應采用先進的技術設備，要求經濟合理，安全可靠，出水水質好；保證良好的出水水質，效益高；
 2．污水處理站的處理構筑物要求布局合理，建設投資少，占地少；自動化程度高，便于科學管理，力求達到節能和污水資源化，進行回用水設計；
 3.為確保處理效果，采用成熟可靠的工藝流程和處理構筑物；提高自動化程度，為科學管理創造條件；
 4.污水處理采用生物處理，污泥脫水采用機械脫水；
 5.提高管理水平，保證運轉中最佳經濟效果；
 6.查閱相關的資料確定其方案。
b.最佳的處理方案要體現以下優點：
 1.保證處理效果，運行穩定；
 2.基建投資省，耗能低，運行費用低；
 3.占地面積小，泥量少，管理方便。
2.2 污水處理方案的確定
 根據測量的水量、水質和環境容量降低的結論確定污水及污泥處理應達到的標準，本節對其處理工藝流程進行方案篩選，并通過論證選擇合理的污水及污泥處理工藝流程。
2.2.1處理標準的確定
BOD5=326mg/l；    CODcr=1141mg/l；    SS=421mg/l；
S2－=1.7mg/l；     PH=3.7－8.62；     色度=213；
氣溫：年平均氣溫7.8℃；
 夏季平均氣溫29.2℃；
 冬季平均氣溫 -14.9℃。
2.2.2污水處理路線選擇
我國污水處理在建國四十多年來取得是很大的成就，污水處理技術隨著水污染控制與環境治理的實踐，在吸取國外技術經驗的同時，結合我國國情的特點，逐步改進提高，初步形成了一些適用的技術路線，主要如下：
 a.對傳統活性污泥法進行改造或予以取代后的人工生物凈化技術路線；
 b.以自然生物凈化為主的人工生物凈化與自然生物凈化相結合的技術路線；
 c.以深水擴散排放為主，處理為輔的技術路線；
 d.以回用為目標的污水深度處理技術路線，結合該污水處理工程的具體情況分析進行選擇。
 首先，c和d這兩種技術路線對于自然環境條件因素要求較高，從而不可取，所以應選a和b兩種路線。尤其是以b這種路線應予以推廣，因為隨著環境狀況的日趨嚴峻，用水問題越發突出，從而對于水的合理使用必將是大家特別重視的課題，所以，下面著重分析以自然生物凈化為主與人工生物凈化相結合的技術路線和傳統活性污泥法進行改造或予以取代后的人工生物凈化技術路線。對于大規模污水處理廠來說，主要指氧化塘處理和土地處理法，它們都具有運行費用低，外加能源消耗少及管理簡單的優點，在我國一些城市也被因地制宜的采用。
 氧化塘一般分為好氧氧化塘、厭氧氧化塘、兼性氧化塘及曝氣氧化塘，它們所需要的停留時間都很大，一般需要幾天到幾十天，占地面積很大，而且對周圍環境衛生的影響較大，需要慎重考慮，所以，在沒有低洼地可利用的情況下若購置、占用大量的良田、平地筑塘是相當不經濟的，據本工程的情況不宜采用氧化塘處理。
 土地處理法，就是按照要對污水達到處理的同時達到對控制滲流污染的要求，有計劃的將污水排放到大面積的土地上下滲，利用土壤的過濾、吸附、分解以及土壤微生物的代謝能力等物理、化學、生物化學等作用，使水達到凈化，這種方法有利于污水中水肥資源的利用和土壤微粒結構的改善，但是，這種處理需要廣闊的土地面積，而且要注意對地下水的污染問題。在我國人均土地面積不足的情況下，土地處理法必須與污水的灌溉利用和污水土地利用處理還有一定差距。
 主要表現為：
 a.污水灌溉并未按土地處理污水的要求控制水量、水質，有些地下水以及其它水源、水體造成污染；
 b.由于灌溉季節性變化和灌溉面積的限制，不能做到終年晝夜對污水處理；
 c.沒有經過嚴格水質控制的灌溉，往往會造成對糧食作物，特別是對蔬菜作物的食用質量的影響，這主要來自一些重金屬的污染。
 所以，污水灌溉作為對適當處理后的城市污水的有效利用，無疑是非常有價值的，但作為對污水的完善土地處理，從而取代其它的污水處理措施，在本工程的具體條件下，尚不現實或不可行。
 因為：
 a.對地下水源有污染危險；
 b.沒有也不可能修建貯存幾個月污水量的大容量調節池，非灌溉季節的排放問題無法解決。
 綜上所述，以自然生物凈化為主的人工生物凈化與自然生物凈化相結合的路線，本項目不具備采用的條件，當然也就不宜采用。
 人工凈化就是人為的創造條件，使微生物大量繁殖，提高污水中微生物對水的凈化效率，主要包括活性污泥法與生物膜法，其中以活性污泥法采用較為普遍，是目前國內外城市污水處理的主體工藝。傳統活性污泥法凈化已有較豐富的實踐經驗和技術資料，運行可靠，處理效果好，但是也存在能耗較多和費用高等特點，所以，許多國家都在為節省污水處理的能耗費用尋求新技術、新設備或對傳統流程改革更新，在我國也有許多正在進行實驗和已經開始采用，改革更新的活性污泥法流程和技術，如A-B兩段曝氣法、氧化溝、A/O脫氮工藝、A2/O同步脫氮除磷工藝、微孔曝氣、純氧曝氣、深井曝氣、分段曝氣等都各自具有不同的優點。 
 結合本工程的具體情況，在已排除了前述三個技術路線后，我認為采用傳統活性污泥法或對傳統活性污泥法進行改造的人工生物凈化的技術路線是比較合適的、可行的。主要有以下特點：
 a.能可靠的運行并保證水質凈化的要求；
 b.不需要占用大面積的土地；
 c.處理后污水即可用于灌溉、非灌溉季節排放，又不會造成污染；
 d.為以后在經濟條件可以的情況下，進行三級處理供工業回用打下基礎。
2.3 污水處理工藝流程方案介紹
 在選定了污水處理技術路線后，我對活性污泥法和人工生物凈化的幾個方案進行篩選。
 初步選到下列3個方案，再進行比較。
 a.傳統活性污泥法；
 b.氧化溝；
 c.生物接觸氧化法。
2.3.1 傳統活性污泥法
 這是以活性污泥法處理污水的典型工藝，其特點是好氧微生物在曝氣池中以活性污泥的形態出現，并通過鼓風機曝氣供給微生物所必需的足夠氧量，促使微生物生存和繁殖以分解污水中的有機物�；旌弦航洺恋矸蛛x后，其活性污泥大量被回流到曝氣池中。生物氧化作用主要在這一級曝氣程序中完成。該法一般BOD5污泥負荷率為0.2—0.4kgBOD5/kgMLSS·d，曝氣池停留時間約為4—6h，水氣比1：8。
 其工藝流程如下：
 圖1：活性污泥法工藝流程圖
 
 a.特點：
 利用曝氣池中的好氧微生物，依靠鼓風機曝氣供給的氧來分解污水中的有機物。混合液進行沉淀分離，活性污泥回流到曝氣池中去，原污水從池首端進入池內，回流污泥也同步注入，廢水在池內呈推流形式流動至池的末端，流出池外至二沉池。
 b.優點：
 a.處理污水效果好，BOD5的去除率可達90%；
 b.有豐富的技術資料和成熟的管理經驗；
 c.適宜處理大量污水，運行可靠，水質穩定。
 c.缺點:
 a.運行費用好，由于在曝氣池的末端造成的浪費，故提高了運行成本；
 b.基建費用高，占地面積大；
 c.對外界條件的適應性差；
 d.由于沉淀時間短和沉淀后碳源不足等情況，對于N、P去除率非常低，TN的去除率僅有20%的效果，NH3-N用于細胞合成只能除12—18%，P的去除率也很低。
2.3.2氧化溝工藝
 其工藝流程如下：

圖2：氧化溝法工藝流程圖

 a.特點：
 氧化溝又名氧化渠或循環曝氣池，是1950年由荷蘭公共工程研究所研究成功的。其本特征是曝氣池呈封閉的溝渠形。污水和活性污泥的混合液在其中不停地循環流動，其水力停留時間一般較長，為15—16h，泥齡長達15—30天，屬于延時曝氣法。
 氧化溝處理系統的構造形式較多，有圓形或馬蹄形的，有平行多渠道形式以側渠作為 二沉池的，有將二沉池建在渠上或單獨分建的等等，其供氧和水流動力都是靠提升曝氣設備，這種設備分為早期使用的水平中心軸旋轉葉輪和后來出現的卡魯塞爾氧化溝所用的垂直或帶葉片的曝氣器，由于氧化溝水深較淺（一般3米左右），而流程較長，可以按照曝氣器前作缺氧與曝氣器后作富氧段的方式設計運行，提供兼氧菌與好氧菌交替作用的條件，在缺氧段脫硝，在好氧段除碳源需氧量及達到脫N的目的。
 
 b.技術特性
 主要技術參數：
 BOD5：N=2.0—4.0 kgBOD5/m·d       N=0.05—0.15kgBOD5/kgMLSS·d
 水力停留時間：t=10—30h           泥齡：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
 溝內水流速度：V=0.3—0.5m/s       環流周期：T=15—30min
 溝內水深：H=2.5—4.5m             寬深比：B：H=2：1
 c.優點
 (1)氧化溝內循環流量很大，進入溝內的原污水立即被大量的循環水所混合和稀釋，因此具有很強的承受沖擊負荷的能力，對不易降解的有機物也有較好的處理效果。
 (2)處理效果穩定可靠，不僅可滿足BOD5、SS的排放標準，還可以達到脫N除P的效果。
 (3)由于氧化溝的水力停留時間和泥齡都很長，懸浮物、有機物在溝內可獲得較徹底的降解。
 (4)活性污泥產量少且趨于穩定，一般可不設初沉池和污泥消化池，有的甚至取消二沉池和污泥回流系統，簡化了處理流程，減少了處理構筑物，使其基建費用和運行費用都低于一般活性污泥法。
 (5)承受水質、水量、水溫能力強，出水水質好。
 d.缺點
 氧化溝運行管理費用高；氧化溝溝體占地面積大。
2.3.3生物接觸氧化工藝
 生物接觸氧化法是在生物濾池的基礎上，從接觸曝氣法改良演化而來的，因此有人稱為“浸沒式濾池法”、“接觸曝氣法”等。
 旱在十九世紀末韋林（Waring）、迪特(Ditter)等人就試驗研究了接觸氧化法處理污水。1912年克洛斯(Closs)獲得了德國的專利登記。但是，發展為正規的污水處理法，還是德國的貝奇(Bach)和美國的布斯維爾(Buswell)分別在埃姆興(Emscher),阿爾巴納(Albans)處理場實現的。1938年,在日本的岐阜市亦進行過試臉研究。
 其工藝流程如下：
 
 
 
 圖3：生物接觸氧化法工藝流程圖
 
 a.特點：
 生物接觸氧化法與其他方法的比較具有如下特點：
 ①BOD5負荷高，MLSS量大，相對地效率較高，并且對負荷的急劇變動適應性強。
 ②處理時間短。在處理水量相同的情況下，所需裝置設備較小，因而占地面積小。
 ③維護管理方便，無污泥回流，沒有活性污泥法中所容易產生的污泥膨服。
 ④易于培菌馴化，較長時期停運后，若再運轉時生物膜恢復快。
 ⑤適應于低濃度污水處理。
 ⑥剩余污泥量少。
 b.缺點：
 ①填料上的生物膜數量需視BOD負荷而異。BOD負荷高，則生物膜數量多；反之亦然。因此不能借助于運轉條件的變化任意地調節生物量和裝置的效能。
 ②生物摸量隨負荷增加而增加，負荷過高，則生物膜過厚，易于堵塞填料。所以，必須要有負荷界限和必要的防堵塞沖洗措施。
 ③大量產生后生動物（如輪蟲類等）。若生物膜瞬時大塊地脫落，則易影響處理水水質。
 ④組合狀的接觸填料會影晌均勻地曝氣與攪拌。
 綜上所述：在本次設計中采用生物接觸氧化法。
2.4工藝流程的確定
 本工藝設計流程圖為：
 圖4：選定的工藝流程圖
 
2.5 主要構筑物的選擇
2.5.1 格柵
 格柵是一組平行的金屬柵條或篩網組成，安裝在污水管道、泵房、集水井的進口處或處理廠的端部，用以截留較大的懸浮物或漂浮物，以便減輕后續處理構筑物的處理負荷。
 截留污物的清除方法有兩種，即人工清除和機械清除。大型污水處理廠截污量大，為減輕勞動強度，一般應用機械清除截留物。小型污水處理廠和污水處理站截污量小，一般可采用人工清除截留物。
2.5.2 進水閘井
 進水閘井與第一道格柵共建在一起。

2.5.3調節池
    所有進入廢水處理系統的廢水，其水量和水質隨時都可能發生變化，這對廢水處理構筑物的正常運轉非常不利。水量和水質的波動越大，處理效果就越不穩定，甚至會使廢水處理工藝過程遭受嚴重破壞。為減少水量和水質變動對廢水處理工藝過程的影響，在廢水處理系統之前宜設置調節池，以資均和水質、存盈補缺，使后續處理構筑物在運行期間內能得到均衡的進水量和穩定的水質，并達到理想的處理效果。
 主要起均衡水量作用的調節池稱為均量池，主要起均和水質作用的調節池稱為均質池，既可均量又可均質的調節池稱為均化池。
 設計調節池時應考慮的問題：
 a.調節池的幾何形伏宜為方形或圓形，以利形成完全混合狀態。長形池宜設多個進口和出口。
 b.調節池中應設沖洗裝置、溢流裝置、排除漂浮物和泡沫的裝置，以及灑水消飽裝置。
 c.為使在線調節池運行良好，宜設混合和曝氣建置。混合所需的功率約為0.004 ～0.008 kW/m3池容。所需曝氣量約為0.01～0.015m3空氣／（ min·m2之池表面積）。
 d.調節池出口宜設測流裝置，以監控所調節的流量。提升泵可設于調節池的前面或后面。
 由于該廠廢水的水質和水量變化均比較大，所以采用矩形均化池，兩邊進水中間出水。
2.5.4 污水泵房
 污水處理廠的運行費用大部分來自于電能，其中40%的電能為水泵消耗，所以，確定合理的水泵及泵站具污水處理廠的關鍵所在。
a.污水泵站的特點及形式
 泵站形式的選擇取決于水力條件和工程造價，其它考慮因素還有：泵站規模大小、泵站的性質、水文地質條件、地形地物、挖渠及施工方案、管理水平、環境性質要求、選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，裝設立式泵，自灌式工作臺，水泵數為4臺或更多時，采用矩形，機器間、機組管道和附屬設備布置方便，啟動簡單，占地面積大；
 (2)合建式圓形泵站，裝設立式泵，自灌式工作臺，水泵數不超過4臺，圓形結構水力條件好，便于沉井施工法，可降低工程造價，水泵啟動方便。
 (3)對于自灌式泵房，采用自灌式水泵，葉輪（泵軸）低于集水池最低水位，在最高、中間和最低水位都能直接啟動，其優點為啟動及時可靠，不需引水輔助設備，操作簡單。
 (4)非自灌式泵房，泵軸高于集水池最高水位，不能直接啟動，由于污水泵水管不得設低閥，故需設引水設備。但管理人員必須能熟練的掌握水泵的啟動程序。
     由以上可知，本設計因水量較小，并考慮到造價、自動化控制等因素，以及施工的方便與否，采用自灌式半地下式圓形泵房。
b.泵站的布置
 該污水泵站設在污水處理站內，與其它構筑物統一布置，為防止噪音和污染，應用綠化帶和公共建筑隔離。泵站進出口比室外地面高0.2米以上。每臺泵應設置單獨的吸水，這不僅改善水力條件，而且可以減少雜質堵塞管道的可能性。
c.泵房內部的排水
 由于泵房較深，采用電動排水
d.泵房的通風設施
 自然通風、機械通風。
 自然通風：采用全部自然通風布置特點，要有足夠自然通風要求，適用于地面泵房或埋深淺的地下式或半地下式泵房。
    機械通風：采用全部機械通風和部分機械通風。部分機械通風機械將電機排出的熱風抽出，冷空氣自然補充。機械排風可以是為電機分別排風，也可以多臺電機組成排風系統，使用廣泛，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圓形結構。對于圓形反應器，在同樣的面積下其周長比正方形的少12%，但是圓形反應器的這一優點僅僅在采用單個池子時才成立。當建立兩個或兩個以上反應器時，矩形反應器可以采用公用壁。對于采用公共壁的矩形反映器，池型的長寬比對造價也有較大的影響，因此如果不考慮地形和其他因素，這是一個在設計中需要優化的參數。水解池依據水力停留時間進行設計時，反應器體積可根據停留時間計算。
1.反應器的高度
 選擇適當高度的原則應從運行上的要求和經濟方面綜合考慮。從運行上選擇反應器的高度要考慮如下影響因素：
 ①高流速增加系統擾動，因此增加污泥與進水有機物之間的接觸；
 ②過高的流速會引起污泥流失，為保持足夠多的污泥，上升流速不能超過一定的限值，從而反應器的高度也就會受到限制；
 ③土方工程隨池深（或深度）增加而增加，但占地面積則相反；
 ④高程選擇應該使得污水（或出水）可以不用提升或降低提升高度；
 ⑤考慮氣候和地形條件，池子建造在半地下可減少建筑費用和保溫費用；
 ⑥反應器的經濟高度（深度）一般是在4-6m之間，在大多數情況下這也是系統最優的運行范圍。
2.反應器的面積和反應器的長、寬度
 高度確定后，可以計算出反應器的截面積。
 在確定反應器的容積和高度后，對矩形池必須確定反應器的長和寬。
 在反應器面積一定的條件下，正方形池周長比矩形池小，從而矩形反應器需更多的建筑材料；從布水均勻性和經濟性考慮，單個矩形池的長/寬比在2：1以下較為合適。長/寬比在4：1時費用增加十分顯著；采用公用壁的（或多組）矩形池，池的長寬比對造價有較大的影響，但是影響因素相應增加，這是一個在設計中需要優化的參數。從目前的實踐看，反應器的寬度<10m（單池）是成功的。反應器長度在采用渠道或管道布水時不受限制。
3.反應器的升流速度
反應器的高度與上升流速（v）之間的關系表示如下：
 v=Q/A=V/（HRT·A）=H/HRT
 式中V、A表示反應器的容積和截面積。
②水解反應器的上升流速v=0.5-1.8m/h

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