焦化废水处理毕业设计.doc

'沈阳化工大学本科毕业论文题目：焦化废水处理毕业设计院系：环境与安全工程学院专业：环境工程班级：环境工程1202学生姓名：王冰指导教师：彭新晶论文提交日期：2016年06月24日论文答辩日期：2016年06月28日 摘要随着科学技术水平的不断发展，人民生活水平的不断提高，污染问题日益严重。工业产业的发展带来的污染尤为严重，工业排出的废水中焦化废水占很大一部分。而焦化废水是一种含有大量有毒有害物质的难降解的有机废水，其中包括氨氮，挥发酚，芳香族化合物，氰化物，有机物等。同时这些物质排入水体后会使水生生物减少甚至灭绝，同时也对人体有害并严重影响人的身体健康。如若未经处理直接排放到水体中将有很大危害，后果不堪设想，因此对焦化废水的处理势在必行。虽然有很多处理焦化废水的方法，但是普遍采用的是生物法。生物法不仅处理效果好，也比较经济故而被广泛应用。本设计采用A/O工艺处理焦化废水并在进入A/O工艺前先通过格栅、隔油池、调节池、气浮池等去除大的颗粒物，悬浮物，使油水分离并控制水质水量以保证后续处理工艺的正常运行，之后进入A/O反应池，在缺氧池将大分子不容有机物转化为小分子可溶有机物且可以将含氮的污染物分解出游离的氨，之后经过好氧池将其变成无害物质排出。通过A/O反应池后再进入二次沉淀池，混凝沉淀池最后出水。而污泥从二沉池和混凝沉淀池排出后进入污泥浓缩池，最后进入污泥脱水间脱水外运。此方法不仅在处理效果上高于SBR法，AAO法及氧化沟技术而且工艺流程简单，操作方便，投资资金少，运行成本低。综合考虑各方面因素，选用A/O工艺处理废水。废水处理执行国家《综合废水排放标准》(GB8978-1996)三级标准。关键词：A/O工艺；焦化废水；脱氮除磷 AbstractWiththecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,theimprovementofpeople"slivingstandards,pollutionhasbecomeaseriousproblem.Bringtheindustrialdevelopmentofthepollutionisparticularlyserious,industrialwaste-waterdischargeincokingwaste-wateraccountedforalargepart.Andcokingwaste-waterisakindoforganicwaste-watercontaininglargeamountsoftoxicandharmfulsubstancesaredifficulttodegrade,includingammonianitrogen,volatilephenol,aromaticcompounds,cyanide,organicmatterandsoon.Atthesametimethesesubstancesdischargedintothewaterwillmakeaquaticorganismsdeclineorextinction,whileothersarehighlytoxicsubstancesharmfultohumanbody,seriouslyaffectingpeople"shealth.Ifnottreateddirectlydischargedintothewatertherewillbealotofharm,theconsequencesbeunbearabletocontemplate,sothecokingwaste-waterisimperative.Althoughtherearemanymethodsoftreatmentofcokingwaste-water,butiscommonlyusedinbiologicalmethod.Biologicalmethodhasgoodtreatmenteffect,isrelativelyeconomicalandthereforearewidelyused.ThisdesignusestheA/Oprocessfortreatmentofcokingwaste-waterinA/Oprocessbeforeandenterthroughthegrill,oilseparationtank,regulatingpond,flotationtanketc.theremovalofparticulatematter.Thesuspendedsolids,theoil-waterseparationandcontrolofwaterqualityandquantityinorderto ensurethenormaloperationofthefollow-upprocess,afterenteringtheA/Oreactor,inanoxictankwillnotmacromolecularorganicmatterintosmallmolecularorganiccompoundsandcanbesolublenitrogencontainingcontaminantsfreeammonia,thenintoharmlesssubstancesdischargedthroughtheaerobicpool.ThroughtheA/Oreactiontankbeforeenteringthetwosedimentationtank,coagulationsedimentationtankandsludge.Thefinaleffluentfromthesedimentationtanktwoandcoagulationsedimentationtankafterdischargeintothesludgethickeningtank,andfinallyintothesludgedewateringdewateringSinotrans.ThismethodnotonlyinthetreatmenteffectishigherthanthatofSBRmethod,AAOProcessandoxidationditchtechnologyandsimpleprocess,convenientoperation,lowinvestment,lowoperationcost.Consideringvariousfactors,A/Oprocesswaschosentowaste-watertreatment.Waste-watertreatmentimplementationofthenationalcomprehensivewaste-waterdischargestandard>(GB8978-1996)threestandardsKeywords:A/Otechnology;cokingwaste-water;nitrogenandphosphorusremoval 目录第一章综述1前言11.1焦化废水概况11.1.1焦化废水来源与组成11.1.2焦化废水的危害21.2国内外焦化废水处理技术21.2.1物理化学法21.2.2生化处理法31.2.3化学处理法31.3工艺对比4第二章水质分析和处理工艺选择62.1建厂当地自然条件62.1.1废水来源62.1.2排放量62.2废水水质62.3排放标准62.4处理工艺的选择72.4.1处理工艺流程选择应考虑的因素72.4.2工艺流程72.4.3各段工艺去除率8 第三章主体构筑物设计103.1格栅103.2泵站113.3隔油池123.4调节池133.5事故池133.6缺氧池143.7好氧池143.8二沉池163.9混合池183.10反应池183.11混凝沉淀池193.12污泥浓缩池193.13回流水井20第四章设备选型214.1格栅及风机选型214.3加药装置选型214.4 污泥脱水机及搅拌机选型214.5刮泥机及撇油机选型21第五章废水处理厂总体布置225.1废水处理厂平面布置225.1.1废水处理厂平面布置原则22 5.1.2废水处理厂平面布置235.2废水处理厂高程布置255.2.1废水处理厂高程布置方法25第六章劳动定员及经济技术分析286.1劳动定员286.2经济技术分析286.2.1土建投资估算286.2.2设备投资估算296.2.3运行费用估算30第七章结论32参考文献33致谢35附录（1）36附录（2）48第一章 第一章综述前言地球上的生物都离不开水，超过九成的水是海水，占地表面积的七成以上，不过由于海水中含有很多矿物盐类，不能被人类直接利用，因此人类可直接利用的淡水少之又少，里面还有一些以固态存在的人们难以利用的。基于这种情况，解决废水污染及合理地利用水资源是目前工作的重中之重。现在，我国有八成的焦化废水处理厂选用的是传统生物脱氮处理技术。主要包括预处理、生化处理和深度处理三个部分。预处理选用物理化学法脱氮除磷等；生化处理为A-O、A-A-O等工艺；第三步部处理则包括活性炭吸附等。大多数的处理方法为先去除悬浮物，然后去氨氮，再去除酚硫化物等。综合看起来，国外的焦化废水的治理方法与我国基本一致。由于焦化废水有毒，要经过处理后才可以排放。处理过程要符合环保要求，使废水达到《废水综合排放标准（GB8978-1996）》三级标准。因为焦化废水中含有很多氮，COD,BOD的值也比较高，故选用A/O工艺。1.1焦化废水概况1.1.1焦化废水来源与组成随着经济技术的不断发展，人们人们生活水平的不断提高，对钢铁的需求不端增加，为满足人们的需求，焦化厂日益增多，随之而来的是焦化废水的增多。其中有来自于过剩的氨水（练焦过程中由水及其他物质组成），生产工艺过程中的排放水（包含生产过程中各部分的排放水），制焦厂排放水（含有各种有毒有害的有机物）。焦化废水不仅开原广且成分特别复杂，里面含有很多无机物及有机物并且危害性强，难治理。无机物主要为氨盐，硫氰化物等。有机物包括酚类，芳香族化合物，杂环化合物和多环化合物等。而酚类化合物主要包括我们熟悉的苯酚，邻甲酚，二甲酚等，环类物质主要为吡腚，吲哚，萘等。不管是哪一类都是对人和生物非常有害的。 1.1.2焦化废水的危害焦化废水中含有很多难降解，可生化性差的物质，还有很多有剧毒，例如挥发酚，矿物油，氰化物，苯酚，氨氮等。它们不仅影响人们的正常生活，危害人类的身体健康对生物以及农业的污染也是不可小觑的。它们中的有些酚类物质会通过人的皮肤渗透或者从口进入人体，在体内累积，破坏深层组织。不论浓度高低都会让人体产生不适，轻者头晕恶心，严重的会腹泻，呕吐甚至导致死亡。而废水中的含氨氮类的物质进入人体会让人体的血红蛋白变质，失去其运输氧的作用，破坏血液的呼吸功能，有时候会致癌，进入水里也会导致水的富营养化。除此以外里面含有的氰化物是剧毒的，即使是很小的含量进入人体也会导致死亡。还有很多的有机物及芳香族化合物，这些物质进入水中会使水体缺氧，使鱼虾等死亡，最后也会通过这些物质进入人体内，对人体造成伤害。这些废水不仅对人和水有害，对农作物的危害也是很大的，如果这些水未经过处理而直接灌溉田地，会导致庄稼减产或者是幼苗枯萎死亡，尤其当幼苗初期，抵抗力很差，这时对其危害更大，会导致根部腐烂，坏掉。1.2国内外焦化废水处理技术1.2.1物理化学法（1）吸附法通过使用吸附剂使废水净化的过程为吸附法多半使用活性炭。以前吸附剂的吸附能力比较低，而随着科技的不断发展，吸附剂不仅可以重复使用稳定性也大大增强。使用吸附法可以减少有机溶剂的使用量，操作起来简单方便。不过由于其选择性差，还有可能影响环境卫生也限制了它的使用范围。（2）混凝和絮凝沉淀法向废水中加入混凝剂并使其产生胶体，将带电物质聚集沉淀，可以去除一些小的悬浮物和胶体。此外，此方法可以使水质更澄清，不过此法对可溶的有机物没有效果。此方法处理废水所用费用比较低，既可以间歇使用也可以连续使用。1.2.2生化处理法利用微生物氧化分解去除有机物的过程称为生化处理法。 （1）A/O工艺原理主要由缺氧好氧两部分组成。废水首先进入缺氧池，进行反硝化反应，将废水中的转化成，之后降解有机物。废水中的物质经过处理后变成亚硝酸盐以及硝酸盐。本工艺在生化池中设置填料，形成缺氧好氧生物膜处理系统，提高处理效果，方便运行管理。（2）A-A-O法由厌氧，缺氧，好氧三部分组成。在厌氧反应池将有机物氨化，缺氧反应池去除氮，在好氧反应池硝化去磷。此三个部分交替运行很好的起到脱氮除磷的效果，且不会发生污泥膨胀。（3）SBR法SBR是序列间歇活性污泥的简称，不仅可以生物降解而且可以脱氮除磷。此方法主要使用时间分割的操作方式，提高废水处理效果，用时短，效率高。不仅有稀释缓冲的功能还构造简单方便操作。（4）氧化沟技术氧化沟又称氧化渠，通过活性污泥改良而来。处理效果稳定，不仅过程简单，所用构筑物少还省钱省占地面积。可以有效抑制活性污泥膨胀。1.2.3化学处理法（1）催化湿式氧化技术由湿式氧化法发展而来，可在特定的条件下，通过空气氧化净化废水，使其转化为无毒无害的物质排放，有很好的处理效果。虽然此法氧化效率高几乎无二次污染但是由于其成本高反应条件严格而应用受到限制。此方法的核心工作为催化剂的开发。发展前景很好。（2）臭氧氧化法此方法为使臭氧与水充分反应，尽可能使其形成微小气泡，提高反应效率。此方法不仅可以很好的去除臭味，还可以去除颜色。虽然其无二次污染，使用方便但是费用高，此外操作过程中若有不当将会对环境造成很大影响。 1.3工艺对比焦化废水含高浓度的氮，因此所选工艺要具有良好的脱氮功能，具有脱氮特点的工艺进行比较：见表1-1表1-1各处理工艺比较工艺名称优点缺点A/O法1.处理废水效率高，可有效去除氨氮及有机物。2.工艺流程简单，所需费用低，不需要外加碳源。3.在反硝化过程中，对污染物有很好的降解效果。4.容积负荷高，采用新技术，提高了硝化阶段及反硝化阶段的污泥浓度。5.有很好的耐冲击负荷的能力。1.工艺灵活性差；2.脱氮效果受内循环比影响；3.除磷效果较差；4.需要控制循环混合液的DO。A/A/O法1.可以同时去除氮，磷。2.工艺流程不复杂，水力停留时间短。3.在此工艺运行下，不会发生污泥膨胀。4.反硝化过程为硝化提供碱度；5.反硝化过程同时去除有机物；6.技术先进成熟，运行稳妥可靠；1.处理效果很难再提高;2.溶解氧浓度要控制在一个合适的范围内;3.回流污泥含有硝酸盐进入厌氧区，对除磷效果有影响；4、脱氮受内回流比影响；5、聚磷菌和反硝化菌都需要易降解有机物。SBR法1.使用推流及完全混合的方式，可以增强缓冲能力，且对难降解有机物有很好的降解能力。2.有明显的浓度梯度，曝气池内上面的溶解氧单位体积量多，下游低。3.合理的配备使传氧更快，混合更均匀。1.存在污泥膨胀的问题，如果碳水化合物较多，氧化沟内污泥负荷过高，溶解氧浓度不足会导致污泥膨胀。2.泡沫问题，由于水中有很多油脂未能全部去除，会在充氧时产生很多泡沫。3.污泥上浮问题，如果废水中含油较多，那就会使污泥质量变轻，而上浮。氧化沟工艺1.合理的工艺过程使生化反应推动力变强，效率提高，净化效果好。2.运行效果稳定，污水可以在很好的情况下净化，耗时少，效率高。3.池内有起稀释和缓冲的水，可减缓压力及冲击负荷。4.所用构筑物少，简单方便易于操作及维修。1.对操作要求高。2.排水用时短，且要不停搅拌。3.后处理设备要求高。 通过以上比较，本废水选择A/O工艺进行处理。由于此方法过程简单，所需费用少，可以达到很好的脱氮效果，此外还可以降解有机物。此方法不需要多投入碳源可充分利用已有碳源，提高对碳源的利用率。 第二章水质分析和处理工艺选择2.1建厂当地自然条件选定地点为东北地区平原地带，土质以黑土为主，地质肥沃。且处于温带季风气候，冬季寒冷漫长夏季温暖短暂，春秋虽气候温和但多风且早晚温差大。2.1.1废水来源焦化废水主要来源于焦化厂中煤炭的炼制、以及在回收产品的过程中产生的废水。2.1.2排放量日排放生产废水675吨，生活废水225吨。2.2废水水质焦化废水水质见表2-1表2-1水质CODBOD挥发酚氰化物氨氮油SS进水23001000600101003002102.3排放标准处理要求：出水需达到《废水综合排放标准（GB8978-1996）》三级标准。出水水质标准见表2-2表2-2水质CODBOD挥发酚氰化物氨氮油SS出水120602.05.02030502.4处理工艺的选择2.4.1处理工艺流程选择应考虑的因素 处理过程不仅要考虑出水应达到的排放标准，还要考虑每一个流程所选构筑物的结构。选定废水处理流程时要考虑以下几点①　废水要达到的排放要求。②　处理过程所需费用。③　选地的条件气候等。因为废水中氮比较多，因此首先要先除氮，其次还有有机物等。所以除了用物理法外还要使用生物法处理。2.4.2工艺流程图1工艺流程图主要构筑物功能①　格栅：去除粗大的悬浮物，防止堵塞水泵机组及管道阀门，保证后续处理设施能正常运行。选用细格栅并加一条蒸汽管道，定期清洗，防止粘堵。②　泵站：将上游来的水提升至后续处理所要求的高度。③　 隔油池：采用平流式隔油池，特点是:构造简单，便于运行管理，油水分离效果稳定。废水从池子的一端流入，以较低的流速流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒浮出水面，密度大于水的重油杂质沉于池底，为了及时排油及排除底泥在池底设置刮油机，泥斗设置重油泵。重油及污泥被收集在泥斗中，由重油泵提升排出，隔油池上端设置撇油机以除去漂浮清油。调节池：调节水质、水量，以保证进入后级系统水质、水量稳定。设有旁通，以防系统故障及检修时污水具有可靠的出路，本调节池内设有预曝气设备（采用空气搅拌），能够防止水中悬浮物的沉积。①　气浮池：去除污水中的悬浮物，利用大量微小气泡与悬浮物结合，使悬浮物上浮到污水表面，然后收集这些悬浮物。②　缺氧池：脱氮，硝态氮通过内循环由好氧反应器送来，循环的混合液量较大。硝化液回流至缺氧池进行硝化反应。③　好氧池：去除BOD，硝化和吸收磷。设置微孔曝气管增加废水中的溶解氧，为微生物提供氧和对混合液进行搅拌。④　二沉池：主要用来分离好氧池出来的泥水混合物。⑤　混凝反应池：在混合反应池中进行混凝加药，这里投加的药剂为PAM和聚合硫酸铁。混合均匀后进入混凝沉淀池进行混凝沉淀，混合反应池池底设置ZJ-470型折板浆式搅拌机一台，对废水进行搅拌混匀。混凝沉淀池：混凝沉淀池用以对二沉池出水进行进一步的处理，使出水进一步得到净化。混凝沉淀池采用竖流式沉淀池，中间进水周边出水堰出水，设一座沉淀池。⑥　污泥浓缩池:浓缩池将对混凝沉淀池污泥以及二沉池剩余污泥进行进一步的浓缩。采用竖流式浓缩池，上清液回流至调节池⑦　污泥脱水:采用机械脱水，有效降低污泥体积，可以为污泥的后续处置打下良好基础。2.4.3各段工艺去除率本工艺设计各单元去除率见表2-3表2-3各单元去除率 水质指标隔油池调节池气浮池进水出水去除率进水出水去除率进水出水去除率COD230021626％2162108150％10811016.146％氨氮10010001005050％50500SS210199.55％199.599.7550％99.7594.76255％油类3006080％605410％5410.880％水质指标缺氧反应池好氧反应池二沉池混凝沉淀池进水出水去去除率％进水出水去去除率％进水出水去去除率％进水出水去除率％COD1016508505081277512711410114102.610氨氮501570157.5507.56.75106.756.1210SS94.885.3108576.81076.815.48015.413.8610油类10.89.72109.72--9.72-09.72--焦化厂排出的富含大量氨氮的焦化废水经过本工程选用的A/O工艺，脱氮效果很好，预计可达到国家出水应达到《综合废水排放标准》(GB8978-1996)三级标准 第三章主体构筑物设计3.1格栅格栅主要是截留废水中的较大颗粒和悬浮物，以确保后续处理的顺利进行。该焦化废水的SS含量不是很高，格栅拦截的废染物不多。图3-1格栅示意图设计参数：设计流量（最大流量）Q=900/d，则q=0.01m/s；栅条宽度S----------0.015m；栅条间隙e----------0.01m；过栅流速v----------0.6m/s栅前渠道流速v`---0.55m/s；栅前渠道水深h-----0.3m格栅倾角a-----------60°阻力系数z-------------2.42重力加速度g------------9.81m/s 系数k------------------3进水渠道宽度B1-----0.5m进水渠道与格栅夹角a1------20°（1）格栅间隙数量计算公式：由于水量太小，导致计算出格栅间隙数太少，此处认为设置格栅间隙数为n=20，则：有效栅宽B=S(n+1)+en=0.5m设格栅池宽度为B`=0.6m；格栅池高度为H=0.6m；（2）格栅水头损失：式中：h2------过栅水头损失，mh0------计算水头损失，m（3）栅渠宽度：栅渠总长度L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tga=0.14+0.07+0.5+1.0+0.21=2m。工艺尺寸：L×B×H=2m×0.6m×0.6m3.2泵站集水池蓄积流入废水处理厂的废水，废水从这里提升，然后进入下一阶段的处理。 集水井尺寸为B×L×H=3.5m×6m×3.5m，钢砼结构。3.3隔油池隔油池设在集水井之后，用以除去废水中的油类，采用平流式隔油池。平流式隔油池的特点是构造简单、便于运行管理、油水分离效果稳定。废水从池子的一端流入，以较低的流速流经池子，流动过程中，密度小于水的油粒浮出水面，密度大于水的重油杂质沉于池底。为了及时排油及排除底泥，在池底设置刮油刮泥机，泥斗设置重油泵，重油及污泥被收集在泥斗中，由重油泵提升排出。隔油池上端设置撇油机以除去漂浮的轻油。（1）设计参数：采用1格平流式除油池长宽比：3-5长深比：5-10设计水量：总量Q=37.5m/h停留时间：t=2-4h取t=2h水平流速：v=1-2mm/s取v=2mm/s有效水深：H=1-2m取H=1.5m（2）设计计算：每格容积表面积：池长：取L=15m池宽：B=S/L=50/15=3.3m取B=3.3m校核：L/B=15/3.3=4.5符合要求；L/H=14.4/1.5=9.6符合要求。泥斗尺寸及其容积：泥斗倾角采用50°，斗底尺寸为0.5m×0.5m，上口为3.5m×3.5m，则泥斗高度：h′=(3.5-0.5)tan50°/2=1.8m 泥斗容积：超高：h=0.4m隔油池总高：H=H+h+h′=1.5+0.4+1.8=3.7m隔油池尺寸：L×B×H=15m×3.3m×3.7m3.4调节池图3-2调节池示意图（1）一般说明调节池设事故溢流管，池底设泄空管。（2）参数选取池形方形；停留时间HRT=4h。（3）工艺尺寸有效容积V有效=Q×HRT=900×4/24=150m净尺寸L×B×H=7m×7m×4m（4）工艺设备1次提升泵2台（1用1备），选用耐腐蚀泵。3.5事故池 事故池目的在于发生事故时，废水可暂时流入事故池。设置1个事故池，设置事故池池容与调节池相等，每个池子尺寸为：长7m，宽7m，深4m。3.6缺氧池缺氧池2座，每座分为3廊道。硝化液回流至缺氧池进行硝化反应；回流量为37.5回流比设为1:3停留时间18h池容：V=HRT·Q=18×37.5=675m3每座池容：V1=V/2=675/2=337.5m3池长：L=8m有效水深：式中：—悬浮污泥层高度1.25m(从池底向上至填料下部)—填料层高度3.0m—出水区高度1.5m超高：=0.5m总高：H=H+h+h=6.5m池宽：B=V/(L×H)=337.5.5/(8×5.75)=7.35m缺氧池实际结构总体尺寸：长×宽×高为8m×8m×6m3.7好氧池由于好氧池硝化反应过程中产生酸，需向好氧池定量投加一定的碱，这里选用，投加量为1g/L(按生化废水量计)。设计参数：设计流量----------900m/d进水有机浓度---------161.92mg（BOD）/L出水有机浓度----------40.48mg（BOD）/L 设计容积负荷M----------0.8kg/m·dMLSS---------------------3g/L；f=MLVSS/MLSS-------------0.5污泥浓度Xr-------------1g/L污泥含水率--------------99%=（1）好氧池计算公式池子长14米宽10米，分为2部分，每格长14米宽5米（2）剩余活性污泥量计算公式式中：L--BOD差值，V--接触池溶积，X--接触池中MLSS浓度，a--0.56b--0.10通过计算得Y=81.6kg/d污泥浓度X=1g/d剩余污泥体积为（3）曝气量计算式中：a--每千克BOD反应所需氧量，Kg取0.5Q--废水流量，900S=（161.92-40.48）b--活性污泥需氧量，kg取0.15V--曝气池容积136.62X--曝气池内每单位挥发性悬浮固体量则kg/h 空气量=18.99kg/h空气密度1.2kg/m所需空气流量0.27出气口量：0.27（4）曝气系统罗茨风机2台(3L13XD)；池底曝气系统,与供气系统配；OMS-EURO-1000型曝气管。工艺尺寸：14m×10m×6.5m(含超高h1=0.5m)池体采用钢混结构，池壁为钢筋混凝土，混凝土厚度250mm,I、II级钢筋现浇，C30混凝土，池壁采用C25防水混凝土，抗渗标号S6。 罗茨风机2台(3L13XD)、采用OMS-EURO-1000型曝气管进行曝气。加药量：G=12.5×1×24×365/1000=109.5t/a每天加药量=300kg即溶液体积V=1(溶液按30%配制)3.8二沉池采用平流式沉淀池图3-3平流式沉淀池设计参数： 污泥指数SVI------150mL/g浓缩时间t-----------2h曝气池中MLSS----3g/L水力停留时间t---------3h水平流速v-----1m/s二沉池池底污泥浓度：回流污泥浓度：TSRS=20.1回流比：6.7×QR=3×(+QR),，故R=QR/=80%二沉池表面积计算公式：有效水深：沉淀区有效容积：沉淀池长度：沉淀区的总宽度：二沉池产生的污泥：式中：、-----沉淀池进水和出水的悬浮物固体浓度，mg/L;----污泥容重，kg/mP-----污泥含水率，％；T----两次排泥的时间间隔，一般取2hV=1.8/1000=0.0018m则污泥斗的总体积为：27.2+0.0062,取27.3m.设置一个污泥斗。沉淀池总高度：式中： 工艺尺寸10.8m×1.4m×3.4m该池采用钢混结构，池壁为钢筋混凝土，混凝土厚度250mm,I、II级钢筋现浇，C30混凝土，池壁采用C25防水混凝土，抗渗标号S6。污泥回流率是80％，污泥产量是。四台污泥泵。3.9混合池在混合池中进行混凝加药，这里投加的药剂为PAM和聚合硫酸铁。搅拌匀称之后到混凝沉淀池进行混凝沉淀，混合池池底设置ZJ-470型折板浆式搅拌机一台，使废水匀称搅拌。3.10反应池废水经混合池混合加药后进入反应池设计流量：Q=37.5反应时间：t=15min;池容：V=Qt/S=37.5×15/60=3.13m池长为2m,宽为1.5m,有效水深为1.5m时符合要求。添加PAM量为G=37.5×1×24×365/（1000×1000）=0.11t/a每天投加量：G=0.3kg添加PFS量为G=37.5×800×24×365/(1000×1000)=262.8t/a每天投加量 3.11混凝沉淀池混凝沉淀池用以对二沉池出水进行进一步的处理，使出水进一步得到净化。混凝沉淀池采用竖流式沉淀池，中间进水周边出水堰出水，设一座沉淀池。混凝沉淀池表面负荷1.0m/m·h，停留时间1h。设计流量：Q=37.5表面负荷：沉淀池面积：S=Q/q=37.5/1.5=25m沉淀池直径:D=7.96m停留时间：t=1h有效水深：缓冲层高：超高：泥斗尺寸：采用泥斗倾角50，底为d=1.0m泥斗高：h=(D－1.0)tan50°/2=4.1m混凝沉淀池总高：H=h+h+h+h=1.5+0.5+0.4+4.1=6.5m混凝沉淀池尺寸R=7.96mH=6.5m3.12污泥浓缩池浓缩池将对混凝沉淀池污泥以及二沉池剩余污泥进行进一步的浓缩。采用竖流式浓缩池，上清液回流至调节池。污泥量：混凝污泥按生化水量的3%计算为0.375m/h混凝污泥含水率：p=99%污泥量：Q=0.375/h=9m/d污泥总量：Q总=9+27.3=36.3m/d 设计参数：污泥池固体通量M=30kg/m·d浓缩时间T=8h污泥固体浓度C=3-5g/L，取5出泥浓度P=97%S=Q·C/M=36.3×5/30=6.05m浓缩池直径：D=S/3.14=2.8m取D=3m工作部分高度：h=TQ/24S=8×36.3/(24×6.05)=2m超高：h=0.3m缓冲层高：h=0.3m圆截锥部分尺寸：设圆截锥下底直径为1m则其高度为：h=(R－r)tan50°=(1.5－0.5)tan50°=1.2m污泥浓缩池总高：H=h+h+h+h=2+0.3+0.3+1.2=3.8m浓缩后污泥量计算：浓缩池后剩余污泥流量：Q=Q(1－)/(1－)=36.3×(1－99%)/(1－97%)=12.1m/d脱水后污泥饼含水率：P=80％尺寸R=3mH=3.8m脱水后污泥饼量：Q=Q×(1－p)/(1－p)=12.1(1－0.97)/(1－0.8)=1.823.13回流水井在二沉池与好氧池之间设置1个回流水井，二沉池回流的上清液流至这里，再由提升泵送至缺氧池。尺寸设置为长宽高均为3米。 第四章设备选型4.1格栅及风机选型根据本工程的水质，水量，选取人工格栅。栅距10mm所选鼓风机主要参数如下：选择罗茨风机，数量2台型号：3L13XD。4.3加药装置选型PFS：选择HJY-100这种加药装置，配套装置隔膜计量泵为：Q=1，N=0.75kW。：选择HJY-100这种加药装置，配套装置隔膜计量泵为：Q=1，H=40m，N=0.75kw。聚丙烯酰胺(PAM)：选择HJY-100这种加药装置，配套装置隔膜计量泵为：Q=1，H=40m，N=0.25kw。4.4 污泥脱水机及搅拌机选型根据剩余污泥量1.82m/d，选择LXDCP—2型螺压脱水机，其性能为：混合反应池采用ZJ-470型折板浆式搅拌机，H=1100mm，附电机1.1kw。4.5刮泥机及撇油机选型MHZX-16型刮泥机2台，软管撇油机2台：GPY—20型，附微型摆线针轮减器p=0.37 第五章废水处理厂总体布置5.1废水处理厂平面布置5.1.1废水处理厂平面布置原则(1)处理单元构筑物的平面布置作平面布置要依据构筑物所要达到的标准及当地的地理条件，来设计构筑物的位置。要考虑以下几点：①　各个部分划分明确，管理，废水处理，污泥处理都相对独立。②　各部分距离近些，既可以减少占地面积也可以方便管理。③　要设定长短期计划，方便规划管理。④　各个构筑物顺流程设计，以防止管道绕远。⑤　变配电间要安插在电负荷大的构筑物及废水厂附近，减少损耗。⑥　构筑物尽量南北朝向。⑦　内部绿化面积要大于30％，整体设计要符合消防标准。⑧　交通顺畅，使施工、管理方便。厂区内设计不仅要考虑以上几点，还要参考当地主要风向，进水方向，工艺流程的需要以及当地地质条件等因素合理安排。不仅要设计合理，适宜管理，经济可行，还应考虑绿化和四周相称等。(2)管，渠的平面布置里面有废水管，污泥管，雨水管还有供水管等，主要如下：①　废水管道连接各个处理废水的设备所用的管道在安排上要符合线路短，埋的深的要求。主要用来排出各种废水，排出的废水统一处理。②　污泥管道主要包括二沉池，混凝沉淀池，集泥井等出泥管。在计算的时候要结合污泥含水率低的特质，合理的设计管道直径和坡度来避免淤积。③　雨水管道 为避免产生积水，影响生产，在厂区设雨水排放管，厂区雨水直接排至水渠。①　厂区给水管水由城市供水管道流入，在设计上要注意生活用水及消防用水。冲洗构筑物的水经深度处理排出。(3)电缆管线大部分电缆线以电缆沟形式铺设，少部分以穿管埋地式铺设。(4)厂区道路以及围墙设计为方便交通和设备的安装和维护，主路面积8米，宽6米，其他为3到4米之间，道路转弯半径一般为6米以上。这条道路被安排在一个类似于交通网络的网格中。每栋大楼的外围设置道路。混凝土路面结构。围墙选用花池式样，高2.1米。(5)辅助建筑物辅助构筑物有：泵房，办公室，综合楼，水质分析化验室，变电所，维修间，仓库，食堂等。它们是必须有的一部分，具体面积大小依据实际情况而定。可设计一个试验车间，用来不断完善废水处理技术。安排位置时要符合方便，安全的要求。废水处理厂在铺设道路时要合理，便利，绿化环境并且绿化面积要大于30％.(6)本设计废水处理厂的平面布置按照废水处理厂对平面布置的要求，选用分区的方法，共分为四区：厂前区，废水处理水区，污泥处理区及中水处理区。厂子的前区布局：力求营造一个舒适、安全、便利的条件，以方便员工的活动，包括食堂，车库等。此外还应留出绿化的面积。水区布置：选用“一”型布置，这样可以节省占地面积，同时对辅助构筑物的布置比较好。泥区布置：为避免空气污染，将泥区放在夏季主导风向的下风向，并且疏远住宅区。5.1.2废水处理厂平面布置本废水处理厂包括：配电室、鼓风机室、化验室、综合办公楼、食堂、浴室、仓库、加药间、维修工具间、各泵房、隔油池、气浮间、调节池、生化反应池、二沉池、混凝沉淀池、污泥浓缩池等。主要构筑物见表5-1 表5-1主要构筑物一览表序号构筑物名称单位数量规格L×B×H(D×H)/m1细格栅座12×0.6×0.62泵站座13.5×6×3.53隔油池座114.4×3,3×3.74调节池座17×7×45事故池座17×7×46缺氧池座28×8×67好氧池座114×4.5×6.58二沉池座110.8×1.4×3.49反应池座12×1.5×1.510混凝沉淀池座17.96×6.511污泥浓缩池座13×3.812回流水井座13×3×3附属构筑物污水处理厂应设有辅助厂房、机房、办公室、中央控制室、水质分析实验室、变电所、储藏室等，根据具体情况来确定建筑面积，辅助建筑间距离应该短。表5-2附属构筑物构筑物名称数量平面尺寸（m)综合办公楼110×5食堂15×4澡堂15×4休息室14×8化验室110×5维修工具间18×5仓库18×5变电间15×8门卫13×3 根据当地的地理条件，进出水方向等合理布局。依据进水方向在进水管道旁边设置集水井和进水泵房。仓库位于处理厂的正南方，全厂的行政管理中心办公楼则位于厂区的南侧， 浴室，食堂，休息室均位于厂区东南侧，化验室则为生产区东侧，厂区绿化用地较多，可改善厂内卫生条件，消除人们以往认为废水处理厂卫生条件都不好的认识。在高程布置上，以处置以后的废水可以顺利排放为前提，让进水泵房扬程最小，减少费用。5.2废水处理厂高程布置5.2.1废水处理厂高程布置方法①　选择两条距离较低，水头损失最大的流程进行水力计算。②　废水中最高水位为起点，沿逆废水方向向上计算。③　在作高程布置时，还应注意废水流程与污泥流程积极配合。废水处理厂废水处理流程高程布置的主要任务是：计算构筑物和泵房的高度，明确连接构筑物的灌渠尺寸，高度以及水位高度。并且使废水可以畅通于个设备间，以确保正常运作。减少运作费用以及维修管理，需考虑重力流。一定要计算水头损失，包括①　废水通过两处构筑物的水头损失包含沿途及局部水头损失。②　废水流经量水设备的水头损失。在设计时要考虑以下事项：①　挑选最长的距离，最大水头损失计算，并且留有一些空间，确保系统正常运行。②　计算水头损失，通常选用最近最大流量（或泵最大流量）作为一种结构和管道的设计流量；当与远期流量有关时，要按远期计算。③　计算终点废水处理设备时，大部分按接收到的废水最高水位为起点，沿逆方向计算，使水自然排出，扬程较小，费用较低。还要考虑不要挖太深，以避免施工困难。 在做高程铺设时要结合废水流程以及污泥流程。减少污泥量的抽动，关注污泥水流入干管以及其他构筑物的可能。5.2.2.高程计算（1）构筑物水头损失格栅选取进水管径为DN300mm,根据铸管水力计算表得出V=1.15m/s，i=6.79‰取地面为基准，进水水位为-0.5m沿程损失h=i×L局部损失h=0.2h所以总的损失为h=1.2iL取出水口水位为—0.5m，格栅到提升泵房的距离取8m，则通过格栅的水力损失为h=1.2×8×6.79÷1000=0.065m，通过细格栅的过栅水头损失为0.12m所以过细格栅的标高为—0.5-0.12-0.065=—0.685m。提升泵房到隔油池池的距离取10m,则通过提升泵房的水力损失为h=1.2×10×6.79÷1000=0.081m，通过提升泵房把焦化废水提升到离地面5m的高度，所以标高为5-0.79-0.081=4.13m隔油池到调节池的距离取18m，则通过隔油池的水力损失为h=1.2×18×6.79÷1000=0.15m隔油调节池的高度为3.7m，通过隔油池的水头损失为0.15m所以隔油池的标高为3.7-0.15=3.55m调节池到事故池的距离取10m，则通过调节池的水力损失为h=1.2×10×6.79÷1000=0.081m调节池的高度为4m，通过调节池的水头损失为0.081m，所以调节池的标高为h=4-0.081=3.91m事故池到缺氧池的距离取10m，则通事故池的水力损失为h=1.2×10×6.79÷1000=0.081m事故的高度为4m，通过其水力损失为0.081m，所以事故池的标高为4-0.081=3.91缺池池到二沉池的距离取10m，则通过缺氧池的水力损失为h=1.2×10×6.79÷ 1000=0.08m缺氧池池的高度为6m，通过其水力损失为0.08m，所以缺氧池的标高为6-0.08=5.92m二沉池到反应池的距离为12m，则通过二沉池的水力损失为h=1.2×12×6.79÷1000=0.098m二沉池的高度为3.4，则通过二沉池的水力损失为0.098，所以二沉池的标高为h=3.4-0.098=3.3各构筑物高程表见表5-3表5-3高程表构筑物名称总损失/m水面与地面差/m进水管0.00-1细格栅0.12-0.685泵房0.0814.13隔油池0.153.55调节池0.0813.91事故池0.0813.91缺氧池0.0985.92二沉池0.0983.3 第六章劳动定员及经济技术分析6.1劳动定员废水厂人员编制系根据建设部2001年《城市废水处理工程项目建设标准》进行确定。因为厂内大部分都是自动化，所以所需劳动力少，大概需要六人，包括配电室，泵房，机修车间，技术员，化验员，车间各一人。6.2经济技术分析6.2.1土建投资估算主要构筑物及价格见表6-1表6-1主构筑物及价格一览表序号构筑物单位数量材质价格（万元）1进水集水井座1钢砼结构32进水泵房座1砖结构1.53格栅间座1钢砼结构34隔油池座1钢砼结构35调节池座1钢砼结构56事故池座1钢砼结构37气浮池座1砖结构38缺氧池座1钢砼结构59好氧池座1钢砼结构810加碱泵房座1砖结构511二次沉淀池座2钢砼结构212加药间座1砖结构113混合反应池座1钢砼结构214混合沉淀池座2钢砼结构1.515污泥浓缩池座1钢砼结构216鼓风机房座1砖结构317泥水回流泵房座2砖结构218污泥脱水间座1砖结构219回流水井座2钢砼结构120休息室座1砖结构221配电间座1砖结构222化验室座1砖结构2 23工具维修间座1砖结构224仓库座1砖结构225综合楼座1钢砼结构226食堂座1钢砼结构227澡堂座1砖结构128门卫座1砖结构129大门个1不锈钢0.530围墙面4砖结构531总计---77.56.2.2设备投资估算主要设备材料及价格见表6-2表6-2主要设备材料价格表序号名称规格单位数量单价总价1轻油罐V=20m个10.50.52重油灌V=20m个10.50.53SLW25-160A卧式离心泵Q=3.7P=1.1kwH=28m台20.51.04SLW65-100(I)A卧式离心泵Q=80P=2.2kwH=13m台120.565SLW125-200B卧式离心泵Q=120P=22kwH=41.3m台40.62.4610QW3.7-15-1.1潜水排废泵Q=3.7P=1.1kwH=15m台21.653.37G30-1螺杆泵Q=5P=2.2kwH=60m台20.81.68刮泥机MHZX-16型台21.653.39D40-1.65型离心鼓风机Q=23台42.39.2 P=63700PaN=75kw10KRHS型回转式钩齿格栅除废机N=0.5kw台12.52.511涡凹气浮机Q=100材质为SUS304台15512ZJ-470型折板浆式搅拌机H=1100mm,附电机1.1kw台10.50.513曝气器直径200mm个3580.0155.3714LX3DCP-2型螺压脱水机Q=2-5附电机P=3kw套133.0015HJY-100加药装置Q=0.1H=40mN=0.25kw套10.80.816HJY-100加药装置Q=1H=40mN=0.75kw套11.11.117流量在线监测系统-套11010.0018管道，管件，电动阀门---303019配电及控制系统-套11010.0020合计----94.77工程直接费用=构筑物费用+设备费用77.5+94.77=172.3万元工程建设费用按工程直接费用的20%计，则：工程费用=172.3×20%=34.46万元价格因素预备费按工程建设费的5%计，则：价格因素预备费=34.46×5%=1.72万元实际上工程总投资费为208.5万元。6.2.3运行费用估算运行费用包括电费，人工费，药剂费及维修费。预计用电量为每天500kw，每度电可以按0.6元计算，一天电费为300元。人工费：每人每月2000元则每天需400元。药剂费见表6-3表6-3药剂费 序号药物名称数量（kg/d)单价（元/kg)总价（元）1PAM0.6051810.892PFS2402.35523纯碱3001.54504总计--1013维修费按工程直接费用的0.01%计算，则维修费为：172.3×10000×0.01%=775元每吨水处理成本：（300+300+1013+172.3）/900=2元/吨 第七章结论经过以上叙述，本工艺处理的废水可以达到国家《综合废水排放标准》(GB8978-1996)三级标准。焦化废水是有毒难降解的有机废水，若未经处理而直接排放会对环境造成很大影响及危害。所以一定要对废水进行处理再排放。本设计通过选用A/O工艺有效的去除水中的氮磷，挥发酚，有机物及有毒有害的物质，使废水的排放达到排放标准。现在使用A/O法处理废水的技术成熟且结构简单便于操作，投资费用和运作资金都低，此外脱氮除磷效果很好，发展空间广阔。 即使这样，其中难降解的物质仍然无法完全除去，实现理论上的零排放。所以，我们还应继续努力研究对焦化废水的处理，力求找到更高效的处理方法。 参考文献[1].城市污水处理厂工程设计指导.何圣兵主编.中国建筑工业出版社,2011年1月第一版[2].城市污水处理技术及工程实例.李海,孙瑞征,陈振选等编.化学工业出版社环境科学与工程出版中心,2002[3]水污染控制工程实践教程。化学工业出版社.2010.10[4]李亚新.活性污泥法理论与技术.中国建筑工业出版社.2007年8月[5]水污染控制工程.高廷耀顾国维周琪主编1999[6]钱易,米有详主编.现代废水处理新技术.北京:中国科技出版社,1993[7]缪应祺，水污染控制工程（M），南京-东南大学出版社，2002.12；[8]肖文涛.污水生物脱氮除磷工艺的现状与发展[A].中国期刊全文数据库,2010.[9]郝晓地.欧洲城市污水处理技术新概念——可持续生物除磷脱氮工艺(上)[J].给水排水,2002.[10]刘俊峰,易平贵.过滤一树脂吸附法处理焦化废水的研究[J].煤化工,2002,100(3):59-62[11]黄念东,夏畅斌.细粒焦渣对废水中酚的吸附研究[J].湘潭矿业学院学报,2000,15(2):63-66[12]刘翠华,何选明.絮凝剂在焦化废水再净化中的用[J].武汉冶金科技大学学报,1999,22(1):42-45[13]王春敏,李亚峰,周红星,陈健,王维军,Fenton-混凝法应处理焦化废水的试验研究,环境废染治理技术与设备,2006,03[14]徐向阳,冯孝善等.A-A-O工艺处理焦化废水的可行性与效用[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2000,26(3):241-246[15]贾鹏牛继勇李君敏A/O2工艺处理焦化废水,054027[16]李莉,张宝会等.SBR工艺处理焦化废水存在的问题及改进措施[J].煤化工.2008,2:53-54[17]陈雪松;许惠英;李成平,SBR用于焦化废水生物处理的试验研究, 环境废染治理技术与设备,2005,06[18]孙德智.环境工程中的高级氧化技术[M].北京:化学工业出版社,2002.277 致谢时间飞逝，大学四年的时光即将结束，是校园生活的终点也是人生中又一个起点。在这四年里感谢老师的谆谆教诲，感谢朋友的陪伴让我的大学生活多姿多彩。在这里感谢我的导师彭新晶老师，感谢您一直以来对我的教诲与帮助，教会我很多知识。从毕业论文选题到完成毕业设计感谢您的悉心指导，让我受益匪浅。感谢同学们及室友在毕业论文设计过程对我的帮助，让我这次完成的顺利。 附录（1）Upgradingandretrofittingofmunicipalwaste-watertreatmentplantsbymeansofmembranebioreactor(MBR)technologyAbstractInthefuture,upgradingofexistingwaste-watertreatmentplants(wwtps)willbecomethemorechallengingtaskthanerectionofwhollynewplants,asmostoftheplants(e.g.necessaryinGermany)doexistalready.Sincesometime,MBRtechnologyhasbeentakenintoconsiderationandhasbeenrealisedasanalternativeforwwtpupgrading.Thispapergivesanoverviewaboutsomerelevantpreconditions,basicupgradingconceptsandexamplesofalreadyupgradedwwtpsusingMBRtechnology.Keywords:Municipalwaste-watertreatment;Upgrading;MBRtechnology*Correspondingauthor.1.IntroductionManywwtpssufferfromaninadequateleveloftreatmentprovided.Thereareseveralreasonsfortheneedofretrofittedand/orupgradedequipment,suchasexpiryoflifespan,theincreaseofWaste-waterfloworloadorhighertreatmentstandardsduetoachangeoflegalframework.In general,nostandardsolutionsfortheupgradingofwaste-watertreatmentsystemsareavailableandthetransferofacertainmeasurefromonecasetoanotherislimited.Infact,theoptimumanswerineachindividualcaseislargelysite-dependent.Accordingly,thereisabroadspectrumofmeasuresthatmightbeemployed.Inmostcasesitisnotasingularactiontobetaken,buttheupgradingwillincorporateasetofdifferentinterlockingcomponentsbothatthedrainagesystemandthewaste-watertreatmentplant.TheMBRprocessisanemergingadvancedwaste-watertreatmenttechnologythathasbeensuccessfullyappliedataneverincreasingnumberoflocationsaroundtheworld.Itinvolvesasuspendedgrowthactivatedsludgesystemthatutilizesmicroporousmembranesforsolid/liquidseparationasasubstituteoftheconventionalsecondaryclarifier.MBRtechnologyhasnotonlyattractedincreasinginterestforthesetupofnewwaste-watertreatmentsystemsbutalsoithashighpotentiallookingatupgradingtasksofalreadyexistingwwtps.2.ConsiderationsforthechoiceofMBRtechnologySincemembranefiltrationallowsraisedsludgeconcentrations,theactivatedsludgetankvolumecanbesignificantlyreduced.Incombinationwiththeoptiontoconvertthesecondaryclarifier,thatisnolongerrequiredasasedimentationtank,asanadditionalactivatedsludgetank,thetreatmentcapacityoftheexistingplantcanbelargelyextended.ThatwayitispossibletoupgradeexistingwwtpsfromsimplecarbonremovaltoBNRsystemsjust usingthealreadyexistingvolume.ThereforefavourableconditionsforthechoiceofMBRtechnologyaregiven,whereretrofittingoftheexistingplantbytheconventionalactivatedsludge(CAS)processwoulddemandforsubstantialextensionoftheactivatedsludgevolume.Aswell,wherelimitationsduetoinsufficientefficiencyofthesecondaryclarificationbasinexist,particularlyhowever,wherebothproblemshavetobesolved.MBRtechnologyshouldalsobeconsideredifhigheffluentcriteriasuchasremovalofsuspendedsolidsorabsenceofpathogenshavetobemet.Examplesaredischargeintosmallcreaksaswellasintobathingwaterorothersensitiveareas.DuetothesmallspacerequirementtheMBRoffersspecialadvantagesifthegivenlocationholdsnooronlyalimitedamountofareainreserve.Moreover,thesmallfootprintallowsacompleteindoorinstallationinabuildingdesignedtoblendinwithitssurroundingenvironmentandsuchtoaddressissuesofvisualamenity,odourornoise.AnotherdistinctadvantageofMBRtechnologyisdirectutilisationoftheeffluentforreusepurposes.Thewaterreusepotentialincludesirrigationofagriculturalland,rechargeofaquifersorriverflowreplenishment.OnseveraloccasionsthiswasthemajordecisioncriteriatooptforMBRtechnology.WiththechoiceoftheMBRspecialattentionshouldbepaidtothefact thattheinvestmentcostsarelargelycorrelatedwiththehydraulicpeakflow.Thisparameterdeterminesthetotalmembranesurfaceareawhichneedstobeinstalled.Therefore,accompanyingmeasurestominimizewetweatherflowortoharmoniseresultantwaste-waterlargelycontributetocosteffectivenessoftheMBRapproach.Oneoptionfordealingwithhighwetweatherpeaksistousetheformersecondaryclarifierasstoragevolume.Anotheroptionishybridsystemswheretheconventionalsystemisusedasabackuptotreattheinflowvolumethatexceedsthehydraulicmembranecapacity.AnalreadyrealisedhybridconceptdesignstheMBRlinetotreatthedryweatherflowatthemaximum.Theinflowvolumebeyonddryweatherconditionsistreatedconventionally.3.ModificationoftheoperationmodeusingtheMBRapproachWiththechangeofsludge/treatedwaste-waterseparationfromgravitysettlingtomembranefiltrationthefollowingprocessconfigurationsareavailable:3.1.MBRwithorwithoutaseparatefiltrationchamberWithupgradingofwwtpasapureMBRprocessthequestionistobeclearedwhetherexistingsedimentationtankscanbeincludedsensiblyinthefutureconceptofutilisation.Accordingtothestructuralstateitcanbepossibletousethestanksasanadditionalbiologicalvolume.Alsothesuitableinstallationandoperationofthemembranemoduleseitherinactivatedsludge tanksorinseparatedfiltrationchambersdependsonthequalityoftherespectivestructuralsituation.Atthispointwideengineeringspaceisgiven.Fig.1showssomepossiblevariations.3.2.HybridsystemsThecombinationoftheCASprocessandtheMBRprocessisunderstoodasthehybridprocedure.Fig.2showstwobasicoperationconceptsofhybridprocesses(amongotherhybridsystems).Besides,afullnessofmixingvariationsispossible.Theflowconceptofthesludgestreamsbetweenbothbiologicalunitsatparalleloperationmodeorserialoperationmodecanbeoperatedseparatelyorcombinedaccordingtothelocalcircumstances(greyarrowsinFig.2).Inthelattercasepossibledifferencesaretobetakenintoconsiderationconcerningthesludgequalities,inparticular,thequalityofsedimentationandtheMLSSconcentrations.3.3.OtherprocessesBesidethecombinationwiththeCASprocessalsocombinationswithotherwastewatertreatmentproceduresarepossible,e.g.withSBRtechnology[1]orwithpondtechnology.TodaySBRtechnologyintegratingmembranetechnologyasseparationprocessisusedatindustrialapplicationsoratpackageplants.ApplicationscombiningpondtechnologyandMBRtechnologyareoperatedatwwtpSt.PeterobJudenburg,AustriaandatwwtpIhn,Germany. 3.4.MBRprocesswithlowMLSSconcentrationIncaseswhenavailablesedimentationvolumeisusedasadditionalbiologicalvolume,theamountoftotalbiologicalvolumeincreasestoadegree,thatclearlyexceedstheusualvolumedemandofaconventionalMBRprocesswithappropriateMLSSconcentrationsrangingfrom10kg/m³to15kg/m³.DimensioningtheMLSSconcentrationboththeavailablebiologicalvolumeandtheguaranteeoftheaerobicSRThavetobetakenintoconsideration.UsuallythisdimensioningendsupwithlessMLSSconcentrationintherangeof5–7kg/m³[2,3]comparedwithconventionalMBRoperatingcircumstances.Ifsuchadraughtcanberealised,theusualdisadvantages(sensibilitycomparedtoimpactload,reducedalphavalue)couldbeovercomebyMBRprocesstoagreatextent.Besidetheanywayraisedeffluentqualityotheradvantagesofthisupgradingconceptcanbenamed:considerablebiologicalreservecapacitiesforfutureextension;smallerplaceconsumptioncomparedtoaconventionalupgradingconcept.SomemanufacturersofmembranemodulesrecommendnotfallingshortofagivenMLSSconcentrationdirectlyatthemembraneorwithinaseparatedfiltrationchamber.Thus,thesuitabilityoftherespectivemembranemodulesforthe“lowMLSSoperationmode”istobeclarified.Nevertheless,bytheconstructionofaseparatefiltrationchamberoptimalMLSSconcentrationsatthemembraneandwithinthebiologicalzonecanbeadaptedaccordingly. 3.5.MBRincombinationwithanaerobicsludgestabilizationUptonowmostmunicipalMBRplantsaredimensionedwithaerobicsimultaneoussludgetabilization.InprincipletheMBRprocessalsocanbecombinedwithanaerobicsludgestabilization.SomesinglestudiesassumedependencebetweenincreasingfoulingpotentialandincreasingF/M-ratioorratherdecreasingSRT[4–6].Afinalstatementcannotbemetyet.IftheMBRprocessisdimensionedwithashortSRT,hence,possibleintensifiedfoulingeffectshavetobeconsidered.IftheMBRprocessisdimensionedwithalongSRT,slightlyreduceddigestergasproductioncanbeexpected.Apossibleprocessvariationfeaturesthedigestionofonlyprimarysludge.Thus,inanupgradingsituationthecostintensivenewbuildingofdigestionvolumecanbeavoided.4.Experiencesfromfull-scaleapplicationsThefullversionofDWAWGKA-7.4reportincludesallsubsequentlymentionedwwtps:•wwtpSt.PeterobJudenburg,Austria•wwtpSchilde,Belgium•wwtpEitorf,Germany•wwtpBergheim-Glessen,Germany•wwtpBrescia,Italy•wwtpViareggio,Italy•wwtpHeenvliet,Netherlands•wwtpRietliau,Switzerland UpgradingofwwtpsbymeansofMBRtechnologyisnotaquestionofspecialmembranetypes.Theabovementionedplantsareequippedwithusualandwellknownhollowfibremembranesaswellaswithflatsheetmembranes.Inthefollowingtwoplantsoutoftheabovementionedarenowintroducedmoredetailed.Besides,theGermanwwtpBergheim-Glessenisanexampleforacompleteprocessrearrangement.TheSwisswwtpRietliaushowsahybridsolution.4.1.wwtpBergheim-Glessen,GermanyInthecaseofthewwtpBergheim-GlessenMBRtechnologyisusedtomeetadvancedrequirementscausedbythedischargeofwaste-watertosensitivewetland.Upgradingoccursattheexistinglocationusingextensivelyalreadyexistingconstructions.TreatmentefficiencywillberapidlyincreasedbyintroducingMBRtechnology.Hence,inaddition,thewaste-waterofaneighbouring,smallerwwtp,likewiseintheneedofupgrading,isledacross,treatedandafterwardsledback.Thus,thewwtploadisraisedfrom5,000p.e.nowadaysto9,000p.e.Wastewaterquantitytobetreatedfromnowonamountsto900,000m³/a.Fig.3illustratestheflowdiagram.Themechanicalpre-treatmentiscompletelyrenewedconsistingofthreeunits:screening(gapsize6mm),aeratedgritchamberandgreasetrap,sieving(meshgeometry,gapsize1mm).Theexistingoxidationditchfurthermorewillbeusedasactivatedsludgevolume.SRTshouldamountabout25d, MLSSconcentrationisdimensionedwithonly8kg/m³.IntimeofmaximuminflowHRTamountsto6h.Themembranemodulesareinstalledinfourseparatedfiltrationchambers.Sludgetreatmentandsimultaneousprecipitationaretakenoverfromthetoday’scontinuance.Theplantisscheduledtobecommissionedinlate2007.4.2.wwtpRietliau,SwitzerlandUpgradingwasnecessarytomeettheeffluentrequirements(DOC:10mg/l,BOD:10mg/l,Ptotal:0.2mg/l,SS:5mg/l)especiallyaccordingparameterSSwhichwasunachievablebytheformerwwtpconcept.Anupgradingofthetreatmentcapacityfrom41,400p.e.upto44,000p.e.alsowouldhavebeenaccomplishedbydepthfiltrationasafourthtreatmentstep.Causedbysmallspaceavailabilitythehybridsolutionwasevaluatedasaneconomicallymorefavourableway.ShortageofspaceisduetothewwtplocationinthemidstoftheresidentialareaWädenswil,100mfarfromthebankoftheLakeofZurich.Fig.4showstheflowdiagram.WwtpRietliauwascommissionedinNovember2005.Thetreatmentprocessissubdividedintotwolines.Each,theMBRlineandtheconventionalprocessline,treathalfoftheincomingWaste-water.Sludgeofbothtreatmentlinesisnotmixed.Allwaste-wateristreatedbytheexistingmechanicalpre-treatmentunits(screen,gritchamberandgreasetrap,）.Inaddition,theinflowfromtheprimarysedimentationtotheMBRlineisledthroughasieveconsistingofholegeometrywith1mmgapsize. TheMBRlineconsistsoftwosub-lines.AerobicandanoxicvolumesoftheMBRprocessaredimensionedtheway,thatintimesofmaximuminflowtheminimumHRTwithinthebiologicalzonepriortothefiltrationchambersdoesnotfallbelow30min.Bettereffluentqualityconcerningtheconventionalprocesslinealsoisachievedcausedbythelesshydraulicloadofthesecondaryclarifiers.Thus,therequirementsthathavetobemetbythemixtureofbotheffluentstreamscanbeguaranteed.5.ConclusionsThepresentedupgradingconceptsraisenoclaimtocompletenessandthusrevealthewidespectrumofsupposablemeasures.Manyofthemareunderinvestigationandappropriatefindingscanbeexpectedtobereportedsoon.However,thechosenupgradingconceptmustmeettheclaimtobe•demand-orientedaccordingthewaste-watersidedrequirementsandtheloadsituation,•economicalinviewofannualcosts(operatingexpensesandnetdebtservice).Besides,variousother,notonlyprocess-related,butalsononmonetaryandmonetaryhardlyassessableaspectsaretobefollowedandtoweighineachindividualcasewhichdonotadmitastandardapproachconcerningthehandlingoftheplanningtask.AltogetherMBRtechnologyprovidesseveralpromisingperspectivesin viewofupgradingwwtps.Thedifferentoptionsintroducedprovideanoverviewofthebunchofpossibilitiestheoptimalsolutioncanbeselectedfrom.Aswithallotherupgradingoptionswhichingeneralareindividualsolutions,specialimportanceliesontheadequatediligenceoftheplanningengineer.Neverthelesstheincreasingnumberoffullscaleapplicationspresentsasoundandevergrowingdecisionbasis.References[1]J.KrampeandKh.Krauth,DasSequencingBatchReactor-Membranbelebungsverfahren.4.ATSV,Aachen,2001.[2]W.Schier,Anexemplaryapproachfortheintegrationofnewsizingproceduresandnewpurificationtechnologiesfortheperformanceofwwtps,ScriptsWATER•WASTEWATER•WASTEofDepartmentofSanitaryandEnvironmentalEngineering—DESEEandDepartmentofWasteEngineeringoftheUniversityofKassel,issue22,KasselUniversityPress,2003.[3]F.-B.Frechen,W.Schier,M.WettandA.Waldhoff,Thenon-conventionallowMLSSMBRtechnology,IWASpecialtyConferenceWaterEnvironment–MembraneTechnology(WEMT),Seoul,Korea,2004.[4]A.Drews,M.Vocks,V.Iversen,B.LesjeanandM.Kraume,FoulinginMembranbelebungsreaktoren:ErfahrungenbeimBetriebmitdiskontinuierlichemSchlammabzug,ChemieIngenieurTechnik,77(2005)593–599.[5]A.Pollice,A.Brookes,B.JeffersonandS.Judd,Subcriticalfluxfoulingin membranebioreactors—areviewofrecentliterature.Desalination,174(2005)221–230.[6]M.Wett,Foulingbehaviourofasubmergedmembranebioreactorfordomesticwastewateranditsinfluencetotheprocessefficiency,ScriptsWATER•WASTEWATER•WASTEofDepartmentofSanitaryandEnvironmentalEngineering—DESEEandDepartmentofWasteEngineeringoftheUniversityofKassel,issue26,KasselUniversityPress,2005.[7]WaterEnvironmentFederation,UpgradingandRetrofittingWaterandWastewaterTreatmentPlants,ManualofPracticeNo.28,McGraw-Hill,USA,2004 附录（2）用膜生物反应器（MBR）技术处理生活污水摘要在未来，现有污水处理厂像德国大多数的工厂一样将进一步升级改造成为新的工厂。经过一段时间，MBR技术将会替代现有污水处理厂的污水处理技术。本文概述了一些已经采用MBR工艺处理污水的相关例子和基本工作原理。关键词：城市污水处理；膜生物反应器技术升级1.工厂简介许多污水处理厂面临技术水平无法很好的处理废水问题。当面临如下几个方面问题时，例如达到污泥负荷，增大污水流量或者执行更高的污水排放治理标准时，处理技术则需要改造和升级。另一方面，现有很多处理技术都依赖于网络，因此，大部分的处理技术都很相似。在大多数情况下，它不是仅仅单一的采取行动，而是应该升级整合一套不同于排水系统和污水处理系统的技术。MBR工艺是一种新兴的先进的废水处理技术，成功地应用在越来越多的地方。它涉及到活性污泥悬浮系统，利用固体/液体微孔膜分离固液。越来越多的人选用MBR技术建立新的污水处理系统。2.选择MBR技术时应考虑的因素由于过滤膜只允许一定浓度污泥通过，活性污泥可以明显减少。将MBR技术与二沉池结合到一起作为一个附加的活性污泥罐，起到处理废水的作用，可以在很大程度上提高效率。利用现有的体积，选择更有利的MBR工艺来升级改造污水处理系统。在满足现有工厂的常规处理污泥要求基础上进行扩展。既要解决污水处理的局限性和效率不高的问题，又要提高澄清池效率。这两个问题都要解决。MBR技术也应考虑如何满足更高的出水标准。例如去除悬浮固体中的病原体，将污水排放到小流域以及敏感地区，这些小的空间都 要求MBR技术发挥特殊优势。此外，这些小区域还要求其满足建筑需要，符合市容，周围环境的要求。MBR技术的另一个明显的优势是污水可回收再利用，包括传统农业水的灌溉，小流域水的补给再利用。这些都是评定选用MBR技术的标准。选择MBR技术时要特别注意支付的成本，投资成本。此参数确定总膜需要安装的表面积及其配套设施，以尽量减少湿空气流入而加大废水处理量，尽量减少成本。处理高湿空气流前使用二次沉淀池及常规系统结合为一个混合系统作为备份使流入量超过液压膜容量。混合动力系统内设干燥的空气流，在干燥的天气条件下进行常规处理。3.不同的操作方式根据处理废水的变化而修改膜生物反应器的操作方式，重力沉降分离膜在以下过程中可用：3.1MBR有或没有一个单独的过滤室根据处理过程中是否存在沉淀池的问题进行升级。根据结构的状态，它可以使用这些贮水池作为一种附加的生物量，也可以作为存储室。无论是在活性污泥池还是过滤室膜组件的厚度取决于各自的结构。图1显示了一些可能的情况。3.2混合动力系统中国科学院将MBR工艺融入混合动力系统，形成新的混合处理工艺图2显示2个混合过程（在其他混合动力系统）的基本操作。两个生物单位可以并联运行或串行模式运行，并联或者串联要根据当地的环境来选择（图2中灰色箭头）。在可以允许的差异情况下，要考虑污泥的品质和沉积质量和污泥浓度。3.3其他进程不仅要与中科院研究的工艺结合，也要与其他废水处理结合，SBR膜技术集成技术分离过程用在工业的应用包装厂中。在污水处理厂应用ING池技术和MBR技术进行操作。3.4低污泥浓度范围在MBR工艺中污泥浓度较低时可以额外添加生物量，总生物量增加到一定程度，会超过通常的体积。一个传统的MBR工艺中适当的MLSS浓度范围是10公斤/立方米到15公斤/立方米。尺寸标注的MLSS浓度可用做生物UME的好氧污泥来考虑，通常这个尺寸相比传统的MBR技术要低一些，一般在5–7公斤/ 立方米。这样做有一些缺点可以通过MBR法克服。这种升级换代的技术可以提高色度及生物储备能力。一些膜组件的制造商给定的MLSS浓度一般不低于膜内部的浓度，因此，在各自的模块内采用“低MLSS运行模式”予以过滤。同时，单独的建设过滤室最佳污泥浓度可以在膜和生物区域内相应地进行调整。3.5MBR中厌氧污泥组合目前大多数城市MBR好氧污泥池的尺寸比较稳定。MBR工艺在原理上也可以结合厌氧污泥法。一些单一的研究假设依赖于增加电位和增加F/M比或者减小4–SRT[6]。如果MBR工艺设计的SRT很短，那么强化污染效果必须考虑。如果MBR工艺设计的SRT长，则需略微降低沼气生产预计。过程中可能发生一次污泥消化，因此，要采取新措施避免体积消化。4.全面应用的经验DWAWGka-7.4完整版报告包括所有之后提到的污水处理厂：污水处理厂•圣彼得OB尤登堡、奥地利•污水处理厂斯希尔德，比利时•污水处理厂艾托夫，德国•污水处理厂贝格海姆格莱森，德国•污水处理厂布雷西亚意大利污水处理厂•维亚雷焦，意大利•污水处理厂亨弗利特〈鹿特丹〉，荷兰污水处理厂通过升级MBR技术使其更好的处理废水。上面提到的植物都与众所周知的纤维膜与平板膜不同。在下面的两家工厂有更详细的介绍。此外，德国贝格海姆格莱森是一个完整的污水处理厂重排的过程，瑞士污水处理厂也显示混合溶液过程。4.1污水处理厂贝格海姆格莱森，德国。在污水处理厂贝格海姆格莱森案例中MBR技术要满足污水排放的要求，尤其对敏感的湿地。在现有的空间对处理技术进行改造升级，广泛使用荷兰建筑方式，通过引入MBR技术提高处理效率。此外，邻近的小的污水处理厂都需要升级。污水处理厂的负荷为5000，处理水流量为90000立方米图3所示的流程图为预处理过程，由三个单位组成的重新组成：格栅（间隙为6毫米），曝气沉砂池和隔油池。充分利用现有的氧化沟工艺中活性污泥体积。SRT约为25d，污泥浓度的大小为8公斤/米³ 。水力停留时间达6小时，膜组件安装在四个过滤室内。这个工厂预计将于年底投产。4.2污水处理厂，瑞士需要升级污水处理技术以满足污水要求（10毫克/升，生化需氧量：10毫克/升，P总：0.2毫克/升到5毫克/升），特别是原污水处理难以实现目标时。由于污水处理厂在住宅区，空间不足，在这种小空间将溶液混合使其成为一个经济有利的方式。图4显示流程图。处理过程分为两线。MBR工艺路线和传统的工艺路线，各传入的一半废水，这两个处理线的污泥不混合。所有废水都是由现有的机械预处理单元（格栅，初沉池，隔油池和沉淀池）处理。此外，从MBR的初级沉淀池流入穿过过渡孔有1毫米的间隙尺寸。MBR线有两个子系，分别为BIC和缺氧的MBR工艺过滤室，出水水质较好的传统生产线也可以使二沉池的水力负荷变小。因此，必须满足两流混合的要求。5.结论提出的改造升级概念虽不是完整的，但是涉及很多好处理方法。现在许多厂子正在改造和升级处理技术，可以尝试改造升级处理技术，但是所选择的升级原理必须要符合要求。以要求为标准，根据废水处理的要求和污水流量等实际情况来设计并计算每年的成本（包括经营费用）。'