前进钢铁城市污水处理可研报告Word文档下载推荐.docx
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94;
6)《环境空气质量标准》,GB3095-1996;
7)《大气污染物综合排放标准》,GB16297-1996;
8)《室外排水设计规范》,GB50014-2006;
9)《城市污水生物脱氮除磷处理设计规程》,CECS149:
2003;
10)《给水排水工程结构设计规范》GB50069-2002;
11)《建筑结构荷载规范》,GB50009-2001;
12)《混凝土结构设计规范》,GB50010-2001;
13)《建筑地基基础设计规范》,GB50007-2002;
14)《建筑抗震设计规范》,GB50011-2001;
15)《建筑结构可靠度设计统一标准》,GB50068-2001;
16)《工业企业设计卫生标准》,GB21-2002;
17)《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》,GB50242-2002。
电气设计遵照中华人民共和国国家标准中有关设计规定。
1.3.3编制原则
1)可行性原则。
在工程设计上,在确保工艺上可行的同时,考虑工艺上的可行性与经济上的可行性协调统一。
2)可靠性原则。
采用成熟可靠的污水处理工艺。
3)先进性原则。
采用当前污水处理领域内先进的工艺。
4)操作管理方便。
确保安全、可靠运行的同时,考虑减轻操作管理强度。
5)避免二次污染。
在处理污染物的同时,避免产生噪音、污泥及废气等二次污染。
1.3.4编制范围
本次设计方案编制范围主要包括:
1)污水处理站工艺流程选择与论证;
2)污水处理站工艺方案设计及相关专业方案设计;
3)污水处理站投资估算及经济分析
1.4法律依据
随着人类文明的进步和社会经济的发展,人类已逐步认识到环境保护和污染控制对繁荣经济、稳定社会的重要性。
按现行管理体制,归国务院所属的各部委是通过省级的各部门来履行其管理职责的,隶属于省人民政府的市级人民政府,作为行政管理机构,不负责法律的制定,市级政府下属的各管理部门作为执行机构则主要负责监督和执行国家的有关法律和法规。
在我国,环境保护已成为一项基本国策,受到了全社会和各级人民政府的重视,中央人民政府和相关的管理部门颁布了一系列的法律与法规,以保证这项基本国策的执行,国家颁布的有关防治环境污染的法规如下:
1)《中华人民共和国环境保护法》,1989年12月;
2)《中华人民共和国环境污染防治法》,1984年5月;
3)《中华人民共和国大气污染防治法》,2000年4月;
4)《中华人民共和国水污染防治法》,2008年2月;
5)《中华人民共和国水污染防治法实施细则》,2000年3月;
6)《中华人民共和国环境噪声污染防治法》,1996年10月;
7)《建设项目环境保护设计规定》,1987年3月;
8)《污水处理设施环境保护、监督管理办法》,1989年5月;
9)《饮用水水源保护区污染防治管理规定》,1989年11月。
第二章工程建设条件
2.1自然条件
2.1.1地理条件及规划特点
本工程位于河北省霸州市胜芳镇中兴园区厂区内,距离市污水处理厂1.5公里,原水自厂区附近水体提升至本污水处理站。
2.1.2地形地貌及工程地质
河北霸州市位于冀中平原北部,境内地势平缓,自西北向东南倾斜,呈西高东低之势,地面高程山海拔11.1米缓降到2.1米,自然坡降为千分之一,比西北邻县低洼。
全市地貌按地势和土壤母质成因不同,可分为西北部高上区、东北部风沙区、中部河间洼区、溢流洼溢洪区和东淀滞洪区五个类区。
2.1.3水文及水文地质
霸州市地处海河水系下游,历史上处于东淀(三角淀)、西淀(白洋淀)之间,上接西淀,下连海河,素称九河下稍。
境内港汊交错,淀泊相连。
境内现旧河多废,已构成新的水系,有大清河、中亭河、牤牛河、新河等四条季节性河流,以及大型排灌渠50条,全长275公里。
横贯全境东西的中亭堤与大清河之间为溢洪区,西段称溢流洼,东段为东淀。
地下水分为全淡、浅淡、咸水三个水质区。
2.1.4气象与环境条件
风载:
0.4kN/m2
防震:
按8度设防(地震加速度为0.2g)
环境:
防潮湿、防腐
气象条件:
最冷月平均气温:
-5.1℃
最热月平均气温:
25.1℃
极端最高温度:
36.4℃
极端最低温度:
-21.9℃
最小相对湿度(2月):
43%
最大相对湿度(7月):
81%
年最大降雨量:
942.8mm
年平均降雨量:
640.8mm
日最大降雨量:
86mm
小时最大降雨量:
54mm
全年主导风向:
东风
夏季主导风向:
南风
冬季主导风向:
西北风
夏季平均气压:
1002.3hPa
冻土深度:
61cm
2.2基础设施条件
2.2.1交通条件
霸州交通便捷,路网纵横交错。
京九铁路与津霸铁路、津保高速与即将建成的京开高速、106国道与112国道形成三个“黄金十字交叉”。
公路密度达到了125.64公里/百平方公里,是全省平均水平的3.2倍,是全国平均水平的7.1倍。
京九铁路京南第一大站--霸州站,为国家二级站,座落在霸州市开发区。
市内设地方铁路专用线及货场,货物可直抵香港。
保津高速公路从西向东贯穿全市,并于霸州镇、胜芳镇和扬芬港镇各设有一个出口。
由霸州驱车至首都机场仅需1个多小时,至天津机场仅需50分钟。
便捷的交通网络使霸州成为华北地区重要的交通枢纽。
2.2.2城市基础设施建设
道路、水利、电力:
霸州市投资大量资金用于基础设施建设工程,通过“双十工程”完成了道路、水利等200多项城乡基础设施建设工程,融资40多亿元用于市区与胜芳两城基础设施建设,投资18亿元用于电力建设,供电保障能力达到64.8万千瓦。
通讯:
市内电话程控化、传输数字化、电信水平国际化,可与世界170多个国家和地区进行联系。
供水:
城区日供水可完全满足目前工业和生活用水需要,各乡镇均有各自的供水系统。
第三章污水的水质、水量及处理要求
3.1进水水量和设计规模
根据进水水量预测,结合工程分期实施的经济性、合理性,最终确定本工程总体规模为1400m3/h,其中:
一期规模:
预处理产水700m3/h(480m3/h进行深度处理),深度处理高品质产水量:
360m3/h,冲灰冲渣用反渗透浓水:
120m3/h;
二期新增:
360m3/h,二级反渗透产水量90m3/h。
3.2设计水质的确定
本污水处理系统原水水源为城市污水处理厂处理达标出水,水质如下表所示:
表3-1原水水质表
项目
单位
检测最低
检测最高
PH
/
6.9
8
电导率
us/cm
2500
3900
总硬度
mg/l
1100
1300
钙
730
1000
总碱度
100
150
氯离子
800
COD
12
80
总铁
0.1
1.28
总磷
未检出
钠离子
547
亚铁离子
0.26
锰离子
0.83
硫酸根离子
599.7
磷酸根离子
氨氢(以N计)
5.1
15.67
悬浮物
13
3.3处理出水水质要求
1)本工程经预处理后,主要控制浊度和硬度两项指标,具体要求如下:
浊度≤3NTU;
硬度≤600mg/L
通过预处理控制进水指标减轻反渗透的负担,确保深度处理系统的稳定运行。
2)经深度处理后出水用作前进钢铁厂的生产补给水,参照以往经验及本钢铁厂目前现状及用水需求,拟定如下设计出水水质:
表3-2反渗透出水水质设计参数
允许值
7-8
总硬度(以CaCO3计
mg/L
≤20
≤200
Cl-
≤50
Ca2+
≤10
碱度(以CaCO3计)
≤100
第4章污水处理工艺方案的确定
4.1污水的水质特性
结合污水来源情况,本工程的原水具有如下特性:
电导率和硬度比较高,最高分别达到3900mg/L和1300mg/L;
较高的化学耗氧量(最高COD可达80mg/l以上)。
4.2工艺流程的选择
在污水处理中,常用的预处理方法主要包括混凝、沉淀、和过滤等。
处理对象主要是水中悬浮物和胶体杂质。
原水加药后,经混凝使水中悬浮物和胶体形成大颗粒絮凝体,而后通过沉淀进行分离,过滤是利用粒状滤料截留水中的杂质,进一步降低水的浊度。
完善而有效的混凝、沉淀和过滤,能有效的降低水的浊度,达到深度处理的进水要求。
污水深度处理主要有以下几种方法:
活性炭吸附法、化学氧化法、膜滤法等,其中超滤和反渗透技术由于其稳定、高效等特点得到共识而应用广泛。
超滤系统可以有效的去除水中的微生物、大分子胶体等,反渗透则可以有效去除水中可溶性盐类。
在反渗透深度处理系统中,预处理是反渗透能够正常运转,整个系统成败的关键部分。
反渗透膜是采用有机材质制造,膜的通道非常狭小,有机物及微粒对膜的污染很严重,因此,特别是对于以回收废水作为水源的反渗透系统,其预处理非常重要,直接关系到整个系统的成败。
4.2.1反渗透预处理工艺的对比分析
反渗透的预处理方法通常有物化处理(过滤、吸附),浸没式超滤(CMF),超滤处理(UF)等方法,对比分析如下:
表4-1反渗透预处理方法对比分析表
序号
处理方法
比较项目
物化处理
(过滤、吸附)
浸没式超滤
(CMF)
超滤处理(UF
1
工艺特点
多采用物理处理、化学处理相结合的方式,包括絮凝、沉淀、过滤、吸附、氧化、电解等多种方式
多采用中空纤维微滤膜,自动化控制程度较高,辅助设施较多
多采用中空纤维超滤膜,截流分子量1万~10万,水、气反冲洗膜的性能对系统运行有帮助,自动化控制程度较高
2
投资规模
较小
较大
3
耗材折旧
4
运行费用
5
运行管理
简单操控
自动化
6
工艺先进程度
较先进
先进
7
COD去除效果
50%~90%
50%~80%
出水浊度(悬浮物)
悬浮物<
3mg/l
<
0.2NTU
9
对油污染的去除效果
活性炭对油的吸附效果、可靠,出水含油小于1mg/l
对乳化油去除效果明显(分子量足够大),需投加乳化剂
对乳化油去除效果明显(分子量足够大),需投加乳化剂
10
应用讨论
根据不同进、出水
水质及工程要求,
选择适宜的工艺组合
进口膜性能在实际应用中逐步得到认可
目前有国产膜和进口膜,价格和性能差距很大,膜的有机污染与清洗影响使用效果
通过上表可以看出,虽然超滤工艺在设备建成前期投资费用较大,但是超滤运行费用低,经过长期市场运作,其优势主要体现在以下几个方面:
1)超滤透过液水质更好,SDI和浊度更低,明显的降低了对反渗透的胶体和有机物、微生物污染负荷。
2)由于胶体污染物的减少,反渗透系统的清洗频率明显降低。
3)与传统过滤工艺相比,超滤系统操作更容易,耗时更少。
4)超滤所用化学药品少,所以浓缩废液更容易处理。
5)占地面积更小,在一些大系统中,甚至只相当于传统工艺的1/5。
6)有利于系统的扩大增容。
7)运行费用比传统工艺要小。
通过以上比较分析,注重实用性和先进性的原则,并根据厂方的现状及膜性能分析等情况,本次可研报告推荐采用外压式中空纤维超滤膜。
4.3工艺流程的确定及可行性论证
根据污水水质的特点进行分析,在广泛调研、认真核算、经济技术方案对比的基础上,考虑处理工艺的先进性和可靠性,参照类似工程经验,同时结合本工程的投资、运行成本的经济性以及今后的运行管理,确定如图所示的处理工艺流程作为本次设计的推荐方案。
原水经调节池由原水泵提升进入高密度澄清池,出水经气水反冲洗滤池进一步去除悬浮物和其他杂质,之后进入深度处理系统即超滤及反渗透,出水经除盐水池进入用水点。
澄清池排泥进入污泥储池,经脱水后外运填埋处置,避免形成二次污染。
本污水处理流程可分为预处理、深度处理、污泥处理三个单元。
流程确定如下图:
图4-1污水深度处理及综合利用工程工艺流程图
4.3.1高密度澄清池
高密度澄清池是同时完成混合、反应和絮体沉降过程的构筑物。
废水在池中的净化是由凝聚剂对废水中微粒的凝聚、料浆中的悬浮泥渣对微絮料的接触絮凝以及泥渣的沉降分离等过程来完成的。
当水中微粒与混凝剂作用生成的微絮粒一旦在运动中与相对巨大的泥渣颗粒接触碰撞,就被吸附于泥渣颗粒上而被迅速除去。
因此,保持悬浮状态的、浓度均匀稳定的泥渣区,就成为决定澄清池处理效果的关键,也是所有澄清池的共同特点。
高密度澄清池为泥渣提升循环式,进水沿切线方向进入第一反应室,在这里由于搅拌器叶片及涡轮的搅动提升,使进水、药剂和大量回流泥渣等迅速、均匀地混合,发生絮凝。
水和初步形成的絮状物流入第二反应室后,强力旋转的水流在此被整流,形成轻度的湍流,流速突减,从而有利于微小絮凝胶粒的长大并和悬浮的回流泥颗粒粘附。
后经由第二反应室底部进入分离室,在分离室里完成泥渣与水的最后分离,出水溢流入集水槽中。
高密度澄清池处理效率高,单位面积产水量较大,且适应性强,处理效果较稳定,出水水质较好。
4.3.2气水反冲洗滤池
气水反冲洗滤池,适用于大、中型水厂,滤层可采用单层均质滤料,也可采用多层滤料或纤维滤料,采用尽量均匀的布水方式将待处理水布到滤层的表面,在恒定水位的作用下,过滤水通过滤层进入下部集水区,完成整个过滤过程。
其主要特点是:
可采用较粗较厚滤层以增加过滤周期;
整个滤层在深度方向的粒径分布基本均匀,不发生水力分级现象,即所谓“均质滤料”,使滤层含污能力提高。
气水反冲洗滤池具有清洗效果好,清洗效率高等优点,反冲洗过程可包括气冲洗过程、气水同时冲洗过程和水洗过程。
空气擦洗的目的是将过滤过程中截留的、很难洗脱下来的杂质,通过空气的引入,可以将滤料层破开。
这种搅动可以使滤料颗粒相互摩擦,使得污染物从滤料上松动下来。
,从而提高清洗效果和清洗效率,另外,气水反冲洗过程大大降低了水洗强度,从而降低了设备的容量和冲洗水量。
4.3.3超滤装置
1)超滤的工作原理
超滤是以压力为推动力的膜分离技术之一,以大分子与小分子分离为目的,膜孔径在20~1000A之间。
在超滤过程中,水溶液在压力推动下,流经膜表面,小于膜孔的溶剂水及小分子溶质透过膜,成为滤液,比膜孔大的溶质及溶质集团被截留,随水流排出,成为浓缩液。
超滤过程为动态过滤,分离是在流动状态下完成的。
目前超滤膜的种类有醋酸纤维滤膜,聚砜膜以及聚酰胺膜等。
超滤装置有板框式、管式(内压列管式和外压管束式)、卷式和中空纤维式等。
其中中空纤维膜是膜过滤的最主要形式之一,呈毛细管状。
其内表面或外表面为致密层,或称活性层,内部为多孔支承体。
致密层上密布微孔,溶液就是以其组分能否通过这些微孔来达到分离的目的。
根据致密层位置不同,中空纤维滤膜又可分为内压膜、外压膜及内、外压膜三种。
中空纤维膜组件由壳体、管板、端盖、导流网、中心管及中空纤维组成,有原液进口、过滤液出口及浓缩液出口与系统连接,组装时是把大量的中空纤维膜弯成U形而装入圆筒型耐压容器内,纤维束的开口端用环氧树脂浇铸成管板。
纤维束的中心轴部安装一根原料液分布管,使原液径向均匀流过纤维束。
纤维束的外部包以网布使纤维束固定并促进原液的湍流状态。
淡水透过纤维的管壁后,沿纤维的中空内腔,经管板放出,被浓缩了的原水则在容器的另一端排掉。
中空纤维式装置的主要优点是:
单位体积内的有效膜表面积比率高,可采用透水率较低而物理化学稳定性好的尼龙中空纤维,该膜不需要支撑材料,寿命可达5年。
图4-2超滤膜组件结构示意图
浓水
过滤水进水
2)该工艺的主要特点
超滤技术虽无脱盐性能,但对于去除水中的细菌、病毒、胶体、大分子等微粒相当有效,而且操作压力低,设备简单,广泛的运用于电子工业、医药工业、食品工业等工业废水处理等各个领域。
超滤过程具有如下的特点:
①过程无相变,可以在常温及低压下进行因而能耗低;
②物质在浓缩分离过程中不发生质的变化;
③能将不同分子量的物质分级分离;
④在使用过程中超滤膜无杂质脱落,保证超滤液的纯净。
4.3.4反渗透装置
1)反渗透的工作原理
反渗透亦称逆渗透(RO),是用一定的压力使溶液中的溶剂通过反渗透膜(或称半透膜)分离出来。
因为它和自然渗透的方向相反,故称反渗透。
根据各种物料的不同渗透压,就可以使大于渗透压的反渗透法达到分离、提取、纯化和浓缩的目的。
反渗透是本水处理系统中最主要的脱盐装置,利用反渗透膜的选择透过特性除去水中绝大部分可溶性盐分、有机物及微生物等。
目前,较高选择性的反渗透膜元件除盐率可以高达99.75%。
图4-3反渗透原理示意图
反渗透膜对进水水质要求较高,为了保护反渗透膜,在进入反渗透系统之前,需经保安过滤器进行预处理。
保安过滤器又称为精密过滤器,可以去除浊度1度以上的细小微粒。
经保安过滤器预处理后的出水进入反渗透膜组件,在高压泵提供的满足反渗透运行的压力作用下,大部分水分子和微量其它离子透过反渗透膜,经收集后成为产品水,通过产水管道进入后续设备;
水中的大部分盐分和胶体、有机物等不能透过反渗透膜,残留在少量浓水中,由浓水管排出。
在反渗透装置停运时,由程序控制自动冲洗3~5分钟,以免浓水侧污染物、盐分等沉积在膜表面,使反渗透膜在停机时能够得到有效的保养。
反渗透技术目前已被广泛的运用于废水脱盐处理中,其应用领域涉及到食品、饮料、石油、化工、电子、制药等。
不仅可以用于饮用水、超纯水的制备,更可用于海水淡化、苦咸水淡化、工业废水处理等。
反渗透具有以下主要特点:
①在常温下不发生相变的条件下,可对溶质和水进行分离,适用于对热敏感物质的分离、浓缩,并且与有相变化的分离方法相比,能耗较低。
②反渗透膜分离技术杂质去除范围广。
③较高的脱盐率和水回用率,可截留粒径几个纳米以上的溶质。
④分离装置简单,操作、维护和自控简便,现场安全卫生。
4.3.5污泥处理单元
本工程的污泥主要来自高效澄清池,污泥的含水率很高,通常在99%以上。
湿污泥的体积往往为干污泥体积的十几倍到几十倍,如不加处置或处置不当,就会造成环境,特别是地下水环境的二次污染,甚至传播疾病。
因此需要进行污泥的浓缩、脱水、稳定处理和最终处置以达到减量化、稳定化、无害化以及资源化的目的。
本工程污泥处理采用污泥脱水方法,该方法的主要优点为占地小,工程投资及运行费用低,二次污染较小等。
类似污水处理厂目前的运行资料表明,一体化带式污泥浓缩脱水机,辅以必要的附属设备(污泥进料泵、絮凝剂投配装置、污泥输送系统等),可以达到很好的污泥浓缩脱水效果,运行费用也较低。
鉴于本工程所产生污泥量较小,故污泥最终处置方式仍采用卫生填埋方式,污泥输送采用车运方式。
4.3.6小结
根据上述进水水质的特点分析、工艺流程分析以及相关类似的工程经验,采用如图4-1所示的工艺流程在技术上是必要的和可行的。
主要体现在以下几个方面:
1)高密度澄清池。
根据以往工程经验,集絮凝、沉淀于一体的澄清池占地小、运行灵活,具有可行性、必要性和经济性。
2)气水反冲洗滤池。
气水反冲洗滤池可以进一步去除悬浮物和杂质。
而且气、水冲洗效果好,大大节省反冲洗用水量。
3)深度处理系统。
深度处理系统包括超滤和反渗透。
由于反渗透对进水的要求严格,考虑对反渗透组件的保护和出水水质的要求,超滤出水在进反渗
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