污水处理工艺毕业设计.doc
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1、第1章 绪论1.1 概述1.1.1 企业概况上海宝钢集团公司简称上海宝钢,拥有现代化技术装备,产品涉及国计民生的各个方面,上天入地,衣食住行,与上海宝钢的产品密切相关:生产用于“神舟”号飞船“长征”系列运载火箭发动机和喷注器等重要部位的高温合金材料;供应满足中国第一汽车制造有限公司、上海汽车集团公司等十几家企业要求的05高级汽车板和1F超深冲钢,汽车板具备了向通用、福特、克莱斯勒等汽车厂商供货资格;上海宝钢实施精品战略,将建成我国汽车用钢、石油管、造船板、不锈钢、电工钢和家电用钢以及高等级建筑用钢等钢铁精品基地,建成我国钢铁产品新工艺、新技术和新材料开发的主要基地。1.1.2 设计成果(一)设
2、计计算书、设计说明书和概算书各一份;其中主要内容包括以下几部分:1、对所有构筑物都进行设计计算,包括确定各有关设计参数、负荷、尺寸、所需要的材料与规格等。需要绘制工艺施工图的构筑物还要进行更详细的施工图所必须的设计与计算,包括各部位构件的形式、构成与具体尺寸等。2、对水处理站工艺总平面及高程计算;3、泵站、风机房等附属构筑物的设计计算,着重水力计算与设备型号的选择及管道、辅助设备的设计计算。4、对污水与污泥处理系统做出较准确的水力计算与高程设计。5、污水厂要进行概预算与成本分析。(二)设计图纸应绘制1号图纸不少于810张。主要完成下列图纸:1、水处理站工艺总平面 :1:1001:500;2污水
3、与污泥高程图:横向比例可采用1:5001:1000,纵向可采用1:501:100;3 单体构筑物工艺平面及剖面图:1:501:200。1.1.3 设计任务1、分析自然现状的排水条件,经济合理的确定城市排水体制。2、确定排水管网的走向和位置,并进行经济比较。 3、确定泵站的数量和规模。4、确定污水构筑物位置和规模。5、进行管网的水力计算。6、确定污水和污泥的处理流程,进行各构筑物的设计计算。7、进行经济概算,成本核算。8、绘制相关图纸1.2 设计资料1.2.1 规划资料在项目建议书阶段, 上海宝钢集团公司有限公司处理水量为1000m3/d,原水水质详见下表。表 11 原水水质项目PH值BOD5(
4、mg/l)CODcr(mg/l)SS(mg/l)油(mg/l)温度()6.5-9.08501800200060070-751.2.2 自然概况上海宝钢集团公司所在地区位于坦荡低平的长江三角洲平原,水网密布,西南部散见小山丘,平均海拔高度约4米。境内辖有中国第三大岛崇明岛以及长兴、横沙等岛屿,黄浦江及其支流苏州河流经市区。1.2.3 气象资料属北亚热带季风气候,温和湿润、光照充足,降水丰沛,四季分明。年平均气温16.5。冬季1月最冷,月平均气温3.3,较同纬度内陆温和;夏季7月最热,月平均气温为27.8,又不如同纬度内陆炎热。日照条件较为充足,年日照时间2000小时左右。全年无霜期241天,日平
5、均气温10以上的喜温农作物生长期共计233天。雨量充沛,年均降雨量1200毫米,雨日多达132天。降雨的季节分配较均匀,夏季约占40.1,冬季占13.0,约有70的降雨量集中在49月。1.2.4 企业简介上海宝钢以原宝山钢铁集团公司为主,吸收原上海冶金控股集团公司、原上海梅山集团有限公司参加,以固定资产1487亿元人民币、年产钢能力1800多万吨的规模,于1998年11月17日联合而成。 上海宝钢拥有宝山钢铁股份有限公司等数十家子公司,上海宝钢拥有的宝山钢铁股份有限公司,是1978年12月23日动工兴建的现代化钢铁企业,2000年2月3日改制为股份公司,现为上市公司。投资623亿元、生产具有国
6、际竞争力钢铁产品的宝钢三期工程,已经于2000年12月建成。第2章钢铁废水中污染物的来源和排放标准2.1 污染物来源2.1.1 焊丝车间洗水和循环排污水,均为间隙排放,排放量均为3t/h主要污染物为酸碱物质和少量的Fe3+和Cu2+。2.1.2 焊管车间主要排放的废水有冲洗水和循环水排放水,均为间隙排放,排放量约为3t/h,主要污染物为酸碱物质和一定量的Fe2O3。2.1.3 轧机车间轧机车间排放废水主要是循环水排放和废乳化液两个月中分数次排放,共2000m3,日排放量约为40m3/d,主要污染物是其中的矿物油。2.1.4 酸洗车间酸洗车间将排放大量的酸洗废水,同时有一定的循环水排放,排放量约
7、为5t/h,是连续排放,其中含有酸性物质(主要是HCl)和Fe2+。2.1.5 锌镀车间镀锌车间主要排放废油和冲洗废水,间隙与连续排放共存,排放量共为5t/h,主要含油。2.1.6 彩涂车间彩涂车间主要排放废油和冲洗废水,间隙与连续排放共存,约为4t/h,主要含油。2.1.7 电解清洗组电解清洗机组主要排放废油和冲洗废水,间隙与连续排放共存,排放量约为4t/h,主要含油。2.1.8 车间生活污水该公司在职工作人员为2000人,采用四班三运转方式,按每人每天排污量120L/P排放生活污水,总计约为240t/d。水中主要含有COD、BOD5。2.2 污水排放标准钢铁工业废水的排放执行国家钢铁工业废
8、水处理排放标准(GB1345692)中一级标准。第3章 设计概况3.1 设计原则排水工程是现代化城市和工业企业不可缺少的一项重要设施,是城市和工业企业基本建设的一个重要组成部分,同时也是控制水污染、改善和保护环境的重要措施。排水工程的设计对象是需要新建、改建或扩建排水工程的城市、工业企业和工业区。他的主要任务是规划设计收集、输送、处理和利用各种污水的整套工程设施和构筑物,水管道系统和污水厂的规划和设计。排水工程的规划设计是在区域规划以及城市和工业企业的总体规划基础上进行的,因此,排水系统规划设计的有关基础资料,应以区域规划以及城市和工业企业的规划与设计方案为依据,排水系统的设计规模、设计期限应
9、根据区域规划以及城市的规划方案的设计规模和设计期限而定。排水工程的规划与设计,应遵循下列原则:1、工程的规划应符合区域规划以及城市和工业企业的总体规划,并应与城市和工业企业中其他单项工程建设密切配合,互相协调。2、工程的规划与设计,要与邻近区域内的污水和污泥的处理和处置协调。3、工程的规划与设计,应处理好污染源治理与集中处理的关系。4、污水是可贵的淡水资源,在规划中要考虑污水经再生后回用的方案。5、工程的设计应全面规划,按近期设计,考虑远期发展有扩建的可能。并应根据使用要求和技术经济的合理性等因素,对近期工程做出分期建设的安排。6、规划与设计排水工程时,必须认真贯彻执行国家和地方有关部门的现行
10、有关标准、规范和规定。7、设计中应认真贯彻执行“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利、依靠群众、大家动手、保护环境、造福人民”的环境保护工作方针。3.2 设计依据(1)根据中华人民共和国环境保护法的有关文件。(2)室外排水设计规范GBJ1487。(3)建筑给排水设计规范GBJ1588。(4)国家钢铁工业废水处理排放标准(GB1345692)中一级标准。3.3 设计范围(1)污水处理方案的确定(2)污水处理工艺的相关计算(3)污水处理厂总平面布置(4)工程投资概算3.4 设计水量、水质上海宝钢厂含油废水水量Q=1000m3/d;SS=2000mg/L;pH=6.5-9.0;油600mg/L;C
11、ODcr=1800mg/L;BOD5=8500mg/L;温度约70-75C。处理后废水达到国家污水综合排放标准(GB897896)中一级标准,即CODcr100mg/L,BOD520mg/L,SS70mg/L,油5mg/L,pH=6.0-9.0。3.5 设计要求该项工程为一次投资建成,接受毕业设计任务的学生应在规定时间内,独立完成所下达的设计任务,并按下列要求进行:1、设计深度应按扩初设计阶段进行,部分内容应达到施工图设计要求;2、必须按毕业设计进程计划进行,不得无故拖延。第4章 国内外在该方向的研究4.1 国外在该方面的研究4.1.1 关于活性污泥法当前流行的污水处理工艺有:AB法、SBR法
12、、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。 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 Re
13、actor) 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、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
14、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 。 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1.61.8kgO2/(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
15、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
16、,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)。4.1.2 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
17、.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。4.1.3 关于UNITANK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、
18、“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、
19、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。UNITANK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。4.
20、1.4 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, 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。
21、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%
22、 , 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;
23、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、炼油、炼焦等工业生产的污水处理;活性污泥法与厌氧工艺结合来脱氮、脱磷等,最典型的工艺是A-O(anaerobic-oxic) 流程。活性污泥法还可和化学法结合, 提高净化多氯联苯、有机磷的去除效果。(2) 生物膜处理法的新进展生物膜法最早出现的工艺是1893年在英国出现的将污水喷撒在粗滤料上而得以净化的普通生物滤池,它是最早出现而至今仍在不断改进和
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