环境工程设计基础教第三章.ppt
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1、第三章第三章 污水处理工艺设计污水处理工艺设计第一节第一节 污水处理技术及其发展污水处理技术及其发展第二节第二节 工程设计资料工程设计资料第三节第三节 污水处理系统及其选择污水处理系统及其选择 第四节第四节 污水处理工程的方案比较污水处理工程的方案比较 第一节第一节 污水处理技术及其发展污水处理技术及其发展 一、污水处理技术现状一、污水处理技术现状 污水处理技术从其机理上分两类污水处理技术从其机理上分两类:一是物化技术,二是生物技术。:一是物化技术,二是生物技术。城市污水城市污水:由于其浓度低,水量大,仅靠物化处理达标在我国水处由于其浓度低,水量大,仅靠物化处理达标在我国水处理药剂费用没有大幅
2、度下降前,运行成本较高,不符合国情。根据理药剂费用没有大幅度下降前,运行成本较高,不符合国情。根据1996年的统计,在全国年的统计,在全国98个城市中建设并投入运行的个城市中建设并投入运行的153个城市污个城市污水处理厂采用的处理工艺,仍然以活性污泥处理技术为主体,虽然水处理厂采用的处理工艺,仍然以活性污泥处理技术为主体,虽然其处理工艺不尽相同,但其基本原理是一样的。其处理工艺不尽相同,但其基本原理是一样的。常用的处理工艺常用的处理工艺:普通活性污泥法、氧化沟法、间歇式活性污泥法普通活性污泥法、氧化沟法、间歇式活性污泥法(SBR法法)、AB法等,这与美国,德国等发达国家所采用的技术与工法等,这
3、与美国,德国等发达国家所采用的技术与工艺处在同一水平。当前国外主要以生物处理为核心单元进行治理,艺处在同一水平。当前国外主要以生物处理为核心单元进行治理,要求出水水质指标较高时,物化技术给以辅助。生物处理根据微生要求出水水质指标较高时,物化技术给以辅助。生物处理根据微生物呼吸方式不同,分为厌氧技术、缺氧技术和好氧技术。这物呼吸方式不同,分为厌氧技术、缺氧技术和好氧技术。这3种技种技术中,好氧技术又是污水治理的核心。术中,好氧技术又是污水治理的核心。传统活性污泥法,又称普通活性污泥法:污水和回流污泥从曝气传统活性污泥法,又称普通活性污泥法:污水和回流污泥从曝气池的首端流入,呈推流式至池的末端流出
4、。污水净化过程中的吸池的首端流入,呈推流式至池的末端流出。污水净化过程中的吸附阶段和微生物代谢阶段在同一个曝气池中连续进行。此工艺的附阶段和微生物代谢阶段在同一个曝气池中连续进行。此工艺的处理效率高,出水水质好。处理效率高,出水水质好。优点:特别适用于处理要求高且水质较稳定的污水。优点:特别适用于处理要求高且水质较稳定的污水。缺点:抗冲击负荷能力差;容积负荷低,曝气池容积大;基建投缺点:抗冲击负荷能力差;容积负荷低,曝气池容积大;基建投资与动力费用较高。资与动力费用较高。其典型工艺如天津纪庄子污水处理厂,其处理规模为平均污水处其典型工艺如天津纪庄子污水处理厂,其处理规模为平均污水处理流量理流量
5、26万万m3/d,最大日处理污水流量为最大日处理污水流量为31.2万万m3/d。设计原污水。设计原污水水质:水质:CODcr=409mg/L;BOD5153mg/L;SS=172 mg/L。处。处理后出水水质:理后出水水质:CODcr=78mg/L;BOD5=15mg/L;SS=18.9mg/L。其工艺流程如图其工艺流程如图3-1所示。所示。图图31 天津纪庄子污水处理工艺流程图天津纪庄子污水处理工艺流程图 吸附再生法工艺:吸附再生法工艺:又称生物吸附法和接触稳定法。其特点是把污水净化过程又称生物吸附法和接触稳定法。其特点是把污水净化过程的吸附阶段和微生物代谢阶段分别在两个池子的吸附阶段和微生
6、物代谢阶段分别在两个池子(吸附池和再生池吸附池和再生池)或一个池子的两个部分或一个池子的两个部分(吸附段和再生段吸附段和再生段)进行,二次沉淀池在两进行,二次沉淀池在两池之中;由于吸附时间短,吸附池容积小,而再生池仅为回流池之中;由于吸附时间短,吸附池容积小,而再生池仅为回流污泥,污泥浓度高,因此在相同污泥负荷下,其容积负荷可成污泥,污泥浓度高,因此在相同污泥负荷下,其容积负荷可成倍增加,节省基建投资,缺点是处理效果不如传统法。倍增加,节省基建投资,缺点是处理效果不如传统法。其典型工艺如西安邓家村污水处理厂,处理规模为其典型工艺如西安邓家村污水处理厂,处理规模为12万万m3/d,设计原污水水质
7、:,设计原污水水质:CODcr506.8mg/L;BOD5=207.7mg/L;SS=290.4mg/L。玩处理后出水水质:。玩处理后出水水质:CODcr68.1 mg/L;BOD5=22.4mg/L;SS35.5mg/L。图图32 吸附再生活性污泥工艺流程吸附再生活性污泥工艺流程 图图33 西安邓家村污水处理厂工艺流程图西安邓家村污水处理厂工艺流程图 改进型活性污泥法工艺,在曝气池前设置一个水力改进型活性污泥法工艺,在曝气池前设置一个水力停留时间相对小的池子,称为生物选择器。在其中,由停留时间相对小的池子,称为生物选择器。在其中,由于起始的主体溶液中的基质浓度很高,局部地提高了池于起始的主体
8、溶液中的基质浓度很高,局部地提高了池中的有机物基质中的有机物基质(F)与微生物量与微生物量(M)的比值即的比值即F/M。在池。在池中营养物质相对丰富的条件下,促使菌胶团细菌迅速地中营养物质相对丰富的条件下,促使菌胶团细菌迅速地摄取、转化并在体内贮存污水中大部分可溶性有机物,摄取、转化并在体内贮存污水中大部分可溶性有机物,成为优势菌。在后继的曝气过程中,丝状菌因营养缺乏成为优势菌。在后继的曝气过程中,丝状菌因营养缺乏而生长受到限制,从而控制了污泥膨胀。其典型工艺如而生长受到限制,从而控制了污泥膨胀。其典型工艺如北京高碑店污水处理厂北京高碑店污水处理厂(一期工程一期工程),处理规模为,处理规模为5
9、0万万m3/d,设计原污水水质:,设计原污水水质:CODcr500mg/L;BOD5=200mg/L;SS300mg/L。处理后出水水质:。处理后出水水质:CODcr2425mg/L;BOD57.6710.80mg/L;SS=11.020.30mg/L。其典型工艺流程如图。其典型工艺流程如图34所示。所示。图图34 高碑店污水处理厂工艺流程图高碑店污水处理厂工艺流程图 AB法活性污泥工艺,是吸附生物降解法活性污泥工艺,是吸附生物降解(Adsorption Bio-degradation)法的简称。法的简称。AB法一般不设初沉池,由法一般不设初沉池,由A段曝气池、中间沉淀他、段曝气池、中间沉淀他
10、、B段曝气池、二沉池组成,各自段曝气池、二沉池组成,各自有独立的污泥回流系统。一般城市污水中所含有独立的污泥回流系统。一般城市污水中所含BOD和和COD约为约为50以上是由以上是由SS组成,组成,AB法的法的A段去除非溶解段去除非溶解性有机物的效率很高,因而大幅度地减少性有机物的效率很高,因而大幅度地减少B段的负荷,使段的负荷,使曝气池的容积大幅度地减少曝气池的容积大幅度地减少(一般约为一般约为45左右左右),其基建,其基建投资与运行费用也相应降低。投资与运行费用也相应降低。AB法适用于生活污水或生法适用于生活污水或生活污水比重大、浓度高的城市污水处理,对于工业废水比活污水比重大、浓度高的城市
11、污水处理,对于工业废水比重大、浓度低的城市污水不宜采用。其典型工艺如青岛海重大、浓度低的城市污水不宜采用。其典型工艺如青岛海泊河污水处理厂,处理规模为泊河污水处理厂,处理规模为8万万m3/d,设计原污水水质:,设计原污水水质:CODcr1500mg/L;BOD5800mg/L;SS=1100mg/L。NH4一一N45.9mg/L;TP8mg/L;处理后出水水质:;处理后出水水质:CODcr150mg/L;BOD540mg/L;SS40mg/L;NH4N18.5mg/L;TP=3mg/L。其典工艺流程如图。其典工艺流程如图35,36所示。所示。图图35AB法工艺流程法工艺流程图图36 青岛海泊河
12、污水处理厂工艺流程图青岛海泊河污水处理厂工艺流程图 氧化沟工艺,是于氧化沟工艺,是于20世纪世纪50年代由荷兰巴斯维尔年代由荷兰巴斯维尔Pasveer)所开发的一种污水所开发的一种污水生物处理技术,属活性污泥法的一种变法。氧化沟工艺因其废水和活性污泥的生物处理技术,属活性污泥法的一种变法。氧化沟工艺因其废水和活性污泥的混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动,故又称为混合液在环状的曝气渠道中不断循环流动,故又称为“循环曝气池循环曝气池”或或“无终无终端的曝气系统端的曝气系统”。氧化沟的水力停留时间可达。氧化沟的水力停留时间可达1030h,污泥龄,污泥龄2030d,有机,有机负荷很低负荷很低0.05
13、0.15kg BOD5/(kgMLSSd),实质上相当于延时曝气活性污泥系,实质上相当于延时曝气活性污泥系统。由于运行成本低,构造简单,易于维护管理,运行稳定,出水水质好,耐统。由于运行成本低,构造简单,易于维护管理,运行稳定,出水水质好,耐冲击负荷且可以脱氮,近年来在国内得到迅速发展。氧化沟中水流的混合特征冲击负荷且可以脱氮,近年来在国内得到迅速发展。氧化沟中水流的混合特征是介于推流式和完全混合式之间。氧化沟适宜处理高浓度有机污水,能够承受是介于推流式和完全混合式之间。氧化沟适宜处理高浓度有机污水,能够承受水质水量的冲击负荷。常用的氧化沟系统有卡罗塞水质水量的冲击负荷。常用的氧化沟系统有卡罗
14、塞(Carrousel)氧化沟,其典型工氧化沟,其典型工艺如昆明市兰花沟污水处理厂,其处理规模为旱季艺如昆明市兰花沟污水处理厂,其处理规模为旱季5.5m3/d,雨季,雨季16.5万万m3/d。进。进出水水质如下表:出水水质如下表:昆明市兰花沟污水处理厂进出水水质表昆明市兰花沟污水处理厂进出水水质表类别类别PH值值温度温度()BOD5(mg/L)COD(mg/L)TN(mg/L)TP(mg/L)SS(mg/L)进进水水旱季旱季6.59.0201803504003024200雨季雨季12025030020150出水出水781550101.030d;污泥回流比:;污泥回流比:100%;沟内溶解氧值:
15、厌氧沟内溶解氧值:厌氧0mg/L;沟;沟1:0.51.0mg/L:沟:沟2:00.5mg/L;沟;沟3:2.0mg/L;工艺流程如图工艺流程如图37,38。图图38 卡罗赛(卡罗赛(Carrousel)氧化沟示意图)氧化沟示意图 交替工作式氧化沟,其典型工艺如河北省邯郸市东交替工作式氧化沟,其典型工艺如河北省邯郸市东污水处理厂。处理规模为污水处理厂。处理规模为10万万m3/d。进出水水质如下表。进出水水质如下表:河北省邯郸市东污水处理厂设计进出水水质表河北省邯郸市东污水处理厂设计进出水水质表类别类别BOD5(mg/L)COD(mg/L)SS(mg/L)NH4-N(mg/L)TN(mg/L)TP
16、(mg/L)进水进水范围范围901301782257015014.522.338.550.46.913.3平均平均105.8194.895.517.443.88.3出水出水范围范围2.517.119.535.85.511.80.654.18.917.91.85.3平均平均6.826.67.72.511.73.1设计设计要求要求范围范围13410022平均平均152023612处理工艺流程见图处理工艺流程见图39 图图39 邯郸市东污水处理厂工艺流程邯郸市东污水处理厂工艺流程 北京市城市排水公司酒仙桥污水处理厂位于北京市东北部的酒北京市城市排水公司酒仙桥污水处理厂位于北京市东北部的酒仙桥地区,目
17、前服务人口仙桥地区,目前服务人口48万,万,2015年规划人口为年规划人口为50万人,总流域万人,总流域面积面积86km2,是北京市规划的,是北京市规划的6个大型城市污水处理厂之一,是北京个大型城市污水处理厂之一,是北京市城区东北区城市水污染治理、水环境保护的骨干城市基础设施。市城区东北区城市水污染治理、水环境保护的骨干城市基础设施。污水处理厂流域,污水处理厂流域,2000年规划生活污水量为年规划生活污水量为11.4万万m3/d,工业,工业废水量为废水量为4.9万万m3/d,农业地区污水量为,农业地区污水量为2.3万万m3/d,合计为,合计为18.6万万m3/d;2015年规划生活污水量为年规
18、划生活污水量为21.5万万m3/d,工业废水量为,工业废水量为7.5万万m3/d,农业地区污水量为,农业地区污水量为4.5万万m3/d,合计为,合计为33.5万万m3/d。酒仙桥污水处理厂分两期建设,规划厂址为外环铁路以东酒仙桥污水处理厂分两期建设,规划厂址为外环铁路以东100m,亮马河以南亮马河以南30m,占地面积,占地面积24ha。2000年年10月竣工并投入运行。月竣工并投入运行。污水处理厂设计参数污水处理厂设计参数:近期水量近期水量200000m3/d:远期水量:远期水量 350000m3/d。1040TN60350COD30250SS20200BOD5出水(mg/L)进水(mg/L)
19、水质项目出水(mg/L)进水(mg/L)水质项目设计进、出水水质设计进、出水水质注:水温:最低注:水温:最低13,最高,最高25。污水处理工艺采用氧化沟活性污泥法。污水处理工艺采用氧化沟活性污泥法。见图见图310所示:所示:图图310 酒仙桥污水处理厂工艺流程图酒仙桥污水处理厂工艺流程图曝气沉砂池:两系列,每系列曝气沉砂池:两系列,每系列2池。池。单池尺寸为:单池尺寸为:20m4.0m2.5m,2.5m为有效水深。为有效水深。停留时间停留时间5.76min,曝气量,曝气量20.8 m3/min。氧化沟:氧化沟:6座,采用转刷曝气;厌氧段采用水下搅拌器。座,采用转刷曝气;厌氧段采用水下搅拌器。单
20、池尺寸为:单池尺寸为:155.9m44m;水深;水深3.5m;体积;体积23572 m3日产泥量:日产泥量:37t/d;沟内;沟内MLSS4g/L。沉淀池:沉淀池:6座辐流式沉淀池。座辐流式沉淀池。单池尺寸为:直径单池尺寸为:直径55m,池周边水深,池周边水深4m,池底坡为,池底坡为0.02。表面负荷:表面负荷:0.58 m3/(m2h),停留时间,停留时间3.4h,采用机械吸泥装置,三角堰出水。采用机械吸泥装置,三角堰出水。主要构筑物技术参数主要构筑物技术参数污泥浓缩池:两座。污泥浓缩池:两座。单池尺寸为:直径单池尺寸为:直径22m,池周边水深,池周边水深4.5m,池底坡为,池底坡为0.2。
21、固体负荷率:固体负荷率:43.4kg/(m2d),出泥含水率出泥含水率P=96%污泥脱水机房污泥脱水机房利用带式压滤机利用带式压滤机4台,带宽为台,带宽为3m。进泥浓度进泥浓度40g/L,出泥含固率:,出泥含固率:18%进水泵房进水泵房平面尺寸:平面尺寸:25m14m,设计水深为,设计水深为1.5m。半地下式,。半地下式,土建规模按处理水量土建规模按处理水量35万万m3/d设计,一期设备安装按设计,一期设备安装按20万万m3/d 主要构筑物技术参数主要构筑物技术参数 综上所述,针对国内城市污水处理概况,城市污综上所述,针对国内城市污水处理概况,城市污水处理工艺的选择应正确处理技术的先进性和成熟
22、性水处理工艺的选择应正确处理技术的先进性和成熟性的辨证关系。一方面,应当重视工艺所具备的技术指的辨证关系。一方面,应当重视工艺所具备的技术指标的先进性,同时必须充分考虑适合中国的国情和工标的先进性,同时必须充分考虑适合中国的国情和工程的性质。城市污水处理工程不同于一般点源治理项程的性质。城市污水处理工程不同于一般点源治理项目,它作为城市基础设施工程,具有规模大、投资高目,它作为城市基础设施工程,具有规模大、投资高的特点,且是百年大计,必须确保百分之百的成功。的特点,且是百年大计,必须确保百分之百的成功。工艺的选择更应注重成熟性和可靠性,因此,我们强工艺的选择更应注重成熟性和可靠性,因此,我们强
23、调技术的合理,而不简单提倡技术先进。必须把技术调技术的合理,而不简单提倡技术先进。必须把技术的风险降到最小程度。城市污水处理设施的建设,应的风险降到最小程度。城市污水处理设施的建设,应采用成熟可靠的技术。根据污水处理设施的建设规模采用成熟可靠的技术。根据污水处理设施的建设规模和对污染物排放控制的特殊要求,可积极稳妥地选用和对污染物排放控制的特殊要求,可积极稳妥地选用污水处理新技术。其宗旨是城市污水处理设施的出水污水处理新技术。其宗旨是城市污水处理设施的出水应达到国家或地方规定的水污染物排放控制的要求和应达到国家或地方规定的水污染物排放控制的要求和标准。标准。在技术合理性方面,北京的高碑店和酒仙
24、桥在技术合理性方面,北京的高碑店和酒仙桥两个污水处理厂给我们提供了较好的例证。这两两个污水处理厂给我们提供了较好的例证。这两个污水厂都采用较成熟的工艺,并不一味地追求个污水厂都采用较成熟的工艺,并不一味地追求技术的先进性,工艺选择因处理目的而异,因地技术的先进性,工艺选择因处理目的而异,因地制宜,取得了良好效果。制宜,取得了良好效果。城市污水处理是我国的新兴行业,专业人才城市污水处理是我国的新兴行业,专业人才相对缺乏。在工艺选择的过程中,必须充分考虑相对缺乏。在工艺选择的过程中,必须充分考虑到我国现有的运行管理水平,尽可能做到设备简到我国现有的运行管理水平,尽可能做到设备简单,维护方便,适当的
25、采用可靠、实际的自动化单,维护方便,适当的采用可靠、实际的自动化技术。应特别注重工艺本身对水质变化的适应性技术。应特别注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。及处理出水的稳定性。二、污水处理技术发展趋势二、污水处理技术发展趋势 我国城市污水处理技术从我国城市污水处理技术从“七五七五”国家重点科技攻关开始逐国家重点科技攻关开始逐步进行研究,步进行研究,“七五七五”和和“八五八五”国家重点攻关项目在氧化塘、国家重点攻关项目在氧化塘、土地处理和复合生态系统等自然处理技术方面的研究较多。在人土地处理和复合生态系统等自然处理技术方面的研究较多。在人工处理技术方面,工处理技术方面,“八五八五”对
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