水污染控制工程设计.docx
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水污染控制工程设计
水污染控制工程设计方案
目录……………………………………………………………—1—
水控工艺设计方案……………………………………………………—3-
一、设计方案的基本信息和要求………………………………………—3—
1.基本信息……………………………………………………………—3—
1.1进水水质和水量…………………………………………………—3—
1.2处理程度……………………………………………………………—3—
2.基本要求……………………………………………………………—3—
二、工艺方案………………………………………………………—4—
1.设计依据……………………………………………………—4—
2.工艺与工艺路线……………………………………………………—4—
2.1调节池……………………………………………………—4—
2.2预处理……………………………………………………—4—
2.3初沉池……………………………………………………—4—
2.4计量槽……………………………………………………—5—
2.5脱氮除磷工艺…………………………………………………—5—
2.5.1A2/O工艺…………………………………………………—5—
2.5.2SBR工艺……………………………………………………—6—
2.5.3氧化沟工艺………………………………………………—6—
2.5.4工艺比对…………………………………………………—6—
2.6二沉池……………………………………………………—7—
2.7接触消毒池……………………………………………………—7—
2.8污泥浓缩池……………………………………………………—7—
3.工艺路线图……………………………………………………—7—
4.各工艺单元的主要参数……………………………………………—8—
4.1集水槽……………………………………………………—8—
4.2调节池……………………………………………………—9—
4.3微电解池……………………………………………………—9—
4.4初沉池……………………………………………………—9—
4.5A2/O工艺……………………………………………………—11—
4.6二沉池……………………………………………………—12—
4.7接触消毒池……………………………………………………—12—
4.8污泥收集池……………………………………………………—13—
4.9污泥浓缩池……………………………………………………—13—
5.装机容量、劳动与环境保护……………………………………—13—
5.1电气工程设计…………………………………………………—13—
5.2用电负荷………………………………………………………—13—
5.3项目实施过程中的环境影响及对策…………………………—13—
5.4项目建成后的环境影响及对策………………………………—13—
5.5劳动保护及安全生产…………………………………………—14—
6.设备与设施……………………………………………………—14—
6.1工程中主要设施统计…………………………………………—14—
6.2工程中主要设备统计…………………………………………—15—
7.设备与设施投资核算……………………………………………—16—
7.1工程中的主要设施的价格核算……………………………—16—
7.2工程中的主要设备的价格核算………………………………—17—
8.费用核算……………………………………………………—19—
8.1总投资……………………………………………………—19—
8.2运行费用核算………………………………………………—19—
9.工艺流程图和平面布置图…………………………………—19—
三、致谢………………………………………—20—
四、参考文献………………………………………—20—
水控工艺设计方案
一、设计方案的基本信息和要求
1.基本信息
1.1进水水质和水量
表1-1化工厂废水主要污染物(pH无量纲,mg/L)
项目
pH
COD
BOD5
SS
NH3-N
苯二腈
TP
数值
4-5
5000
600
300
100
300
10
水量:
100m3/d
1.2处理程度
污水处理厂出水水质指标执行《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准,见表1-2。
表1-2污水处理厂出水水质指标(pH无量纲,mg/L)
项目
COD
BOD5
SS
氨氮
总磷
色度
pH
数值
60
10
10
5(8)
0.5
30
6-9
2.基本要求
2.1提交设计依据(有关标准和规范)
2.2拟采用工艺和工艺路线要进行比对
2.3提交工艺路线方框图
2.4提交各工艺单元主要参数
2.5设置装机容量、劳动和环境保护篇章
2.6设置设备和实施篇章,并提供主要参数和工艺尺寸
2.7设备和设施投资核算
2.8运行费用核算
2.9提供工艺流程图(包括设施高程)和平面图(CAD)
二、工艺方案
1.设计依据
本设计主要采用的标准和规范:
《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002
《污水综合排放标准》GB8978-1996
《工业企业厂界噪声标准》GB12348-90
《环境工程设计手册》2002年
《城市污水处理工程项目建设标准》2001年修订版
《给水排水设计手册5》
《给水排水设计手册6》
《给水排水设计标准》
2.工艺与工艺路线
由于是化工厂工业废水,故可不设格栅。
2.1调节池:
①破腈处理:
由于本化工厂废水中含有苯二腈,此为有毒物质,在进行生化处理前必须要先对苯二腈进行破腈处理,故在调节池中应加入液氯进行破腈。
②pH的调节:
并且在进行微电解处理工艺时,pH要求为7左右,而进水水质为4-5,故在调节池内需加入NaOH或Ca(OH)2进行调节pH至7左右。
2.2预处理:
本方案采用微电解预处理工艺,其对进水水质中的COD、色度等有一个良好的处理作用,并且可以提高其废水的可生化性,从而为后续处理做铺垫。
在预处理工程中,要注意pH的变化,pH值对电解效果的影响是存在的,pH值太高或太低对废水COD的去除都是不利的,pH值在7左右时,电解效果相对较好;pH值对色度去除的影响比较小。
必要时可以用NaOH或Ca(OH)2进行调节pH。
2.3初沉池:
在微电解预处理后,可设一个沉淀池,用于废水中沉积物和悬浮物的沉降与预排除,并且可以对微电解中的沉积物进行处理。
2.4计量槽:
主要用于分析污水的性质,便于后续的管理工作。
2.5脱氮除磷工艺:
从表1-1中可以看出,此化工废水的氮磷含量都较高,故要想满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的要求,必须进行脱氮除磷,虽然表1-1中的废水BOD5/COD=0.12<0.3,可生化性不好,故不可以进行生化处理,但是在预处理中,我们采用了微电解工艺,不仅可以提高废水的可生化性,而且还去除了一部分的COD与色度,并对一些悬浮固体颗粒物SS有很好的处理效果,在调节池中对苯二腈进行了破腈处理,因此废水中对微生物有抑制作用的有毒物质可以去除,转化为氮类化合物,因此,我们可以采用生物脱氮除磷工艺进行脱氮除磷。
下面对其可行性进行分析:
BOD5:
N:
P的比值是影响生物脱氮除磷的重要因素,氮和磷的去除率随着BOD5:
N和BOD5:
P比值的增加而增加。
从理论上讲,BOD5:
N>3时才能使反硝化正常进行,在BOD5:
N=4~5时,氮的去除率大于60%,磷的去除率也达到60%左右。
对于生物除磷工艺,要求BOD5:
P=33~100且BOD5:
N≥4,本废水进水水质为BOD5:
P=60且BOD5:
N经微电解预处理后可以满足生物脱氮条件。
2.5.1A2/O工艺:
上图为A2/O工艺的一般工艺流程图,从上图中的工作程序与流程中可以看出,A2/O工艺的优点是厌氧、缺氧、好氧交替进行,达到同时降解有机物脱氮除磷的目的,而且在这种运行状况下,丝状菌不宜生长繁殖,基本不存在污泥膨胀的问题。
A2/O工艺流程简单,总HRT少于其他同类工艺,并且不需外加碳源,缺氧、厌氧段只需缓慢搅拌,运行费用低。
相应的,其缺点是除磷效果因受到污泥龄、回流污泥中夹带的溶解氧和NO3-N的限制,可能不会十分理想。
同时,由于脱氮效果取决于混合液的回流比,而A2/O工艺的混合液的回流比不宜太高,故脱氮效果不能满足较高的要求。
2.5.2SBR工艺:
序批式反应器系统(SBR)由于良好的工艺性能和灵活的操作,故可以容易引入厌氧、缺氧、好氧工程,通过改变运行方式,合理分配曝气阶段和非曝气阶段的时间,创造交替运行的厌氧、好氧条件,实现生物脱氮除磷。
2.5.3氧化沟工艺:
氧化沟脱氮除磷工艺是将氧化沟和其他脱氮除磷工艺结合起来,用氧化沟来实现本应有多个反应器来承担的任务,使脱氮除磷工艺更加紧凑,氧化沟的功能更加强大。
2.5.4工艺比对:
各工艺进行比对,可得出:
⑴由于本化工厂的化工废水处理量比较大,故用传统的SBR工艺不合理,并且其各种改良流程存在设备投资大,管理不方便,因此在此处不采用SBR工艺。
⑵氧化沟工艺虽然在小型污水处理厂具有工艺流程短,处理效率高,出水水质稳定等优点,但是由于本化工厂要建的污水处理厂,规模比较大,如果采用氧化沟必须加大,施工又不方便,基建费用和运行费用会很高,所以,在此不采用氧化沟工艺。
⑶根据比较可知,虽然各工艺都可以达到预期的效果,但是A2/O工艺相对于其他工艺有以下优势:
①该工艺最简单的脱氮处理工艺,总的水力停留时间(HRT)、总的占地面积少于其他工艺;
②在厌氧、缺氧、好氧交替运行的条件下丝状菌得不到大量增殖,无污泥膨胀之虑,SVI一般小于100;
③污泥中含磷浓度高,具有很高的肥效;
④运行过程中不需要投加药剂,厌氧和缺氧段只需缓慢搅拌,用于不增加溶解氧浓度,运行费用低。
因此本工艺欲采用A2/O工艺进行此化工废水的脱氮除磷。
2.6二沉池:
主要用于进出水配水均匀,存排泥方便,并且对污水中的污泥进行回流,提高对污水中污染物的去除效果。
2.7接触消毒池:
根据《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的要求,污水处理后必须要进行消毒处理,才可以排放。
2.8污泥浓缩池:
主要是对初沉池、二沉池中的污泥进行浓缩脱水。
3.工艺路线图:
根据上述的工艺方案的确定,则此化工厂的化工废水的处理工艺流程图如下,见图1。
4.各工艺单元的主要参数:
本文中的工艺单元主要分为三个部分:
一为预处理工艺单元,二为生化处理单元,三为污泥处理部分。
根据《环境工程设计手册》(2002年)和《城市污水处理工程项目建设标准》(2001年修订),对以下各工艺单元进行主要参数设计。
4.1集水槽:
由于集水槽主要用于防止进水流量的变化和突发事件的发生,所以一般设计集水槽的收集水量为2h,并且应该考虑增加理论集水槽容积的10%~20%,因此设置有效水深h为2m,超高为0.6m,进水管标高为-1.50,把集水槽设置为正方形底面积,设置为2座,则根据流量为100m3/d,则:
S=(100×2×1.2)/(2×24)=5m2
S单=S/2=2.5m2
L=B=1.581m≈1.6m
4.2调节池:
设置有效水深h为2m,,超高为0.6m,长L取2.5m,时间t=2h,则:
4.3微电解池:
在预处理的微电解中要加入Fenton试剂和铸铁屑,从而对废水进行预处理,降低废水的COD,色度和SS值。
在此处,一般微电解对COD的去除率可达到40%~70%,并且本文中加入了Fenton试剂,故根据文献的研究可知,COD去除率可设置为70%,BOD5去除率可为30%左右,色度去除率可为60%~80%,SS去除为70%~80%。
设计水力停留时间HRT为3h,底部为圆形池底,有效水深H为5m,池子地下埋深2m,超高0.6m。
因此:
4.4初沉池:
采用混凝沉淀池,重力排泥方式,由于化工废水的水量很小,所以只设一个沉淀池,主要是接微电解的后续处理。
经过沉淀池的化工废水,SS去除率达到50%~60%,BOD5的去除率达到20%,污泥含水率为95%~97%。
取初沉池的表面负荷q΄为1.0m3/(m2·h),流量QMax为5m3/h,水力停留时间t1为1.3h。
⑴沉淀池的总表面积
⑵沉淀部分的有效水深
⑶池子部分有效容积
⑷池子的长度L
取最大设计流量时的水平流速v为1mm/s,则:
⑸池子宽度B
⑹校核长宽比
⑺污泥区部分所需的容积
根据上面预处理后的SS浓度为进水悬浮物浓度C1,即:
,
出水悬浮物浓度C2,即:
,两次清污间隔时间t2=2d,污水变化系数KZ取1.2,污泥容重
,污泥含水率ρ0=97%
因此,
⑻污泥斗容积
斗上口面积
,斗下口面积
泥斗高度
因此,
⑼污泥斗以上的梯形部分污泥容积
梯形上底长
梯形下底长
梯形高度
⑽池子的总高度
超高h1取0.5m,有效水深h2取1.3m缓冲层高度h3取0.5m,沉淀部分高度
。
初沉池的设计尺寸:
L×B×H=4.68m×1.07m×2.8331m
4.5A2/O工艺:
对废水中的COD、BOD5、SS、TN和TP等进行去除达标。
一般去除COD可达70%以上,BOD5可达97.5%,采用5廊道式,即1:
1:
3。
此时BOD5进水水质为336mg/L,出水BOD5为小于10mg/L,污泥浓度取4000mg/L,反应池容积V:
50.4m3。
反应池总水力停留时间THRT=0.42d=10.08h≈10h。
⑴厌氧池(A):
降低化工废水中的COD值。
水力停留时间:
HRT=2h
TP负荷<0.06kgTP/(kgMLSS·d)
容积负荷:
1kgCOD/m3·d
有效体积:
10.08m3
有效水深:
2m
地面超高:
0.6m
工艺尺寸:
L×B×H=5m×1m×2.6m
池体内底部安装布水管和搅拌机,进水口有进水井,并且在进水口处接有污泥回流管等。
⑵缺氧池(A):
进行反硝化过程。
水力停留时间:
HRT=2h
硝态氮负荷:
0.15kgNO3-/m3.d
容积负荷:
1kgCOD/m3·d
有效体积:
10.08m3
有效水深:
2m
地面超高:
0.6m
工艺尺寸:
L×B×H=5m×1m×2.6m
池底安装微孔曝气装置,适量的给缺氧池曝下气。
并且要有混合液接受管。
进行混合液回流,回流比为100%—300%,污泥回流比为:
50%—100%。
⑶好氧池(O):
有三个廊道。
水力停留时间:
HRT=6h
硝态氮负荷:
0.15kgNO3-/m3.d
容积负荷:
1kgCOD/m3·d
有效体积:
30.24m3
每个池子有效水深:
2m
地面超高:
0.6m
每个池子的工艺尺寸:
L×B×H=5m×1m×2.6m
池底安装微孔曝气装置,参照《环境工程设计手册》,曝气器氧利用率EA=20%,服务面积0.3m2~0.75m2,充氧能力qc=0.14kgO2/(h•个),适量的给好氧池曝气,以增加池子的溶解氧。
并且要有混合液接受管,进行混合液回流。
在池子一旁安装出水井和出水口。
4.6二沉池:
功能:
沉淀A2/O工艺中产生的污泥。
停留时间:
HRT=12.0h
表面负荷:
0.5m3/m2·h
有效体积:
60m3
工艺尺寸:
Φ4.4m×4.6m
二沉池采用竖流沉淀池,池体采用钢混结构,埋深1.0m。
4.7接触消毒池:
采用加氯消毒工艺,接触时间t=30min,设计消毒接触池各部分尺寸:
⑴接触池有效容积V:
⑵
⑶超高:
0.6m
⑷工艺尺寸:
L×B×h=1m×1.25m×2.6m
池体采用钢筋混凝土结构,埋深2.0m。
4.8污泥收集池:
(略)
4.9污泥浓缩池:
(略)
5.装机容量、劳动与环境保护:
5.1电气工程设计:
电气设计的主要内容有:
⑴废水处理厂内电器设备配电及控制设计;
⑵动力布置及照明设计。
5.2用电负荷:
废水处理厂用电负荷分为动力负荷和生产辅助用电负荷两大类。
主要动力设备,如提升水泵、污泥泵、风机和电化学氧化用电等工作量计算用电负荷;生产辅助用电,如照明、化验等。
废水处理厂的总装机容量:
147.5KW
计算用电负荷为:
125.5KW
5.3项目实施过程中的环境影响及对策:
5.3.1工程建设对环境影响
a、施工扬尘、噪声的影响
b、废弃物的影响
5.3.2建设中环境影响的缓解措施
a、减少扬尘
b、施工噪声的控制
c、制定废弃物处置和运输计划
5.4项目建成后的环境影响及对策:
5.4.1废水处理厂对周围的环境影响
a、废水处理厂产生的污泥
b、臭味对环境的影响
5.4.2对环境影响的对策
a、加强管理
b、加强绿化
5.5劳动保护及安全生产:
《中华人民共和国劳动法》规定,其中,对操作工人的劳动安全生产进行法律保护,因此,本工程设计其劳动安全卫生设施符合国家规定的标准。
在废水处理厂运转之前,需对操作人员、管理人员进行安全教育,制定必要的安全操作规程和管理制度,除此之外,尚需考虑以下措施:
a、各处理构筑物走道和临空天桥均设置保护栏杆,其走道宽度、栏杆高度和强度均符合国家劳动保护规定。
b、所有电气设备的安装、防护,均须满足电气设备有关安全规定。
6.设备与设施:
在本文的设计工艺中,设备和设施均按《环境工程设计手册》和《给水排水设计手册》中进行选择,并按照《工业企业厂界噪声标准》和《城市污水处理工程项目建设标准》对设备的性能与型号进行了筛选。
因为在实施过程中,设备都会有些噪声,故应在设备选型中,把握好尺度,并对在实施过程中造成的噪声污染进行防治。
下面对主要设施和设备进行了统计。
6.1工程中主要设施统计:
序号
名称
规格(L×B×H)
数量
1
集水槽
1.6m×1.6m×2.6m
2
2
调节池(防腐)
2.5m×2m×2.6m
2
3
污水提升泵房
5m×3m×2.5m
1
4
微电解池
φ2m×5.6m
1
5
初沉池
4.68m×1.07m×2.833m
1
6
计量槽
1.12m×1.12m×2.6m
2
7
厌氧池(A)
5m×1m×2.6m
1
8
缺氧池(A)
5m×1m×2.6m
1
9
好氧池(O)
5m×1m×2.6m
3
10
二沉池
φ4.4m×4.6m
1
11
接触消毒池
1m×1.25m×2.6m
1
12
污泥收集池
6m×5m×2.6m
1
13
污泥浓缩池
Φ3m×2.6m
1
14
鼓风机房
6m×4m×3m
1
15
污泥泵房
6m×3m×2.5m
1
16
加氯间
5m×4m×3m
1
17
脱水车间
6m×4m×3m
1
18
综合楼
15m×8m×3m
2层
19
配水井
1.6m×1.6m×2.6m
1
6.2工程中主要设备统计:
序号
设备名
型号
备注
1
耐酸泵
FW25-5-10
3用1备
2
微电解铁屑
—
60m3
3
污水提升泵
QW50-10-10
3用1备
4
初沉池刮泥机
HJGN12
1台
5
排污泵
IF-50-32-125
2用1备
6
微孔曝气器
WBB1.0-S
50个(17个用)
7
鼓风机
TSD-125
2用1备
8
Fenton试剂
—
就情况而定
9
污泥回流泵
200QW300-7
1用1备
10
液氯
—
视情况而定
11
污泥泵
IF-50-32-125
2用1备
12
浓缩池刮泥机
NG-8
1台
13
板框压滤机
DL-1
1台
14
加药机
JYB-1500
3套
15
Ca(OH)2/NaOH
—
视情况而定
16
电器及自动控制
—
1套
17
操作护栏、扶梯
—
4吨
18
防腐油漆
—
—
19
管道阀门
排泥管
螺旋焊接钢管DN325*6
2.8吨
排泥管阀门
DN300
8个
操作单元连接管
螺旋焊接钢管DN200*6
2.3吨
连接管阀门
DN200
8个
风机供气总管
无缝钢管DN200*8mm
5.7吨
供气总管阀门
球阀DN200
6个
风机供气分管
无缝钢管DN50*3mm
2.4吨
供气分管阀门
球阀DN50
152个
厌氧进水管
无缝钢管DN50*3mm
0.3吨
厌氧进水管阀门
DN50
30个
7.设备与设施投资核算:
根据对产品的价格查询,对主要设施和设备进行了统计。
7.1工程中的主要设施的价格核算:
序号
名称
壁厚mm
总造价(万元)
1
集水槽
300
0.78336
2
调节池(防腐)
300
1.2024
3
污水提升泵房
240
1.008
4
微电解池
300
1.2667
5
初沉池
300
0.7667
6
计量槽
300
0.51
7
厌氧池(A)
300
0.7416
8
缺氧池(A)
300
0.7416
9
好氧池(O)
300
2.2248
10
二沉池
300
2.2891
11
接触消毒池
300
0.2556
12
污泥收集池
300
4.2192
13
污泥浓缩池
300
1.76432
14
鼓风机房
240
1.5552
15
污泥泵房
240
1.1664
16
加氯间
240
1.3536
17
脱水车间
240
1.5552
18
配水井
300
0.39168
19
综合楼(包括内部设施)
240
10.8864
小计
31.6966
7.2工程中的主要设备的价格核算:
序号
设备名
型号
备注
总造价(万元)
1
耐酸泵
FW25-5-10
3用1备
2.0
2
微电解铁屑
—
60m3
21.60
3
污水提升泵
QW50-10-10
3用1备
1.2
4
初沉池刮泥机
HJGN12
1台
3
5
排污泵
IF-50-32-125
2用1备
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