1、 本科 毕业论文 （ 20_ _届） 嘉兴市污染河道水体净化整治方案及其设计 所在学院 专业班级 环境工程 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 I 摘要 ： 嘉兴市是资源型缺水和水质型缺水并存的地区，随着经济社会的快速发展，水体的污染降低了水的使用功能，水体污染和富营养 化越来越严重，也给嘉兴人民生活安全带来了严峻挑战。 本文分析了嘉兴市河道水质情况，并通过生物接触氧化法进行水质净化，最后通过水生生物净化。 生物接触氧化法兼有活性污泥法和生物膜法的优点，同时还具有维护管理方便、占地面积小、不需要污泥回流、不产生污泥膨胀、处理效果稳定、运转灵活等特点，因而自 20 世纪 70 年代
2、以来得到了广泛应用。 通过 此法，使出水符合 再生水回用于景观水体的水质（ CJ/T95-2000） 标准。 关键词： 河道污染；生物接触氧化法；水生生物净化。 II Abstract： Jiaxing is areas that water shortage and water resources water shortage coexist. With the rapid economic and social development, water pollution reduces the use of water features. Water pollution and eutrop
3、hication are more and more serious, but it also has posed a serious challenge to people in Jiaxing. This paper analyzes the water quality of river in Jiaxing,and carried out water purification by bio-contact oxidation,by aquatic biological purification at last.Bio-contact oxidation has the advantage
4、s of both activated sludge and biofilm Law,it also has characteristics of easy maintenance, small footprint, no sludge return, no sludge bulking, the treatment effect stable and flexible operating which have been widely used since the 1970s.Based on the design, the reclaimed water can meet the requi
5、rement for the water quality standard of landscape waterbody（ CJ/T95-2000） . Key word: River pollution;Bio-contact oxidation;Aquatic biological purification.目 录 摘要 . I Abstract . II 1 绪论 . 1 1.1 选题的背景、意义 . 1 1.2 嘉兴河道现状 . 3 1.3 水质净化工艺简介 . 4 1.3.1 工艺方案确定 . 4 1.3.2 生物接触氧化概述 . 4 1.3.3 生物接触氧化基本原理 . 4 1.3
6、.4 生物接触氧化工艺特点 . 6 1.3.5 生物接触氧化工艺流程 . 7 2 设计计算说明 . 8 2.1 设计参数 . 8 2.1.1 进水水质 . 8 2.1.2 出水水质 . 8 2.1.3 处理水量 . 8 2.2 设计计算 . 8 2.2.1 设计流量的计算 . 8 2.2.2 格栅 . 9 2.2.3 提升泵房 . 12 2.2.4 调节池 . 13 2.2.5 生物接触氧化池 . 14 2.2.6 斜管沉淀池 . 18 2.2.7 反应池中污泥量的计算 . 22 2.2.8 污泥浓缩池的设计计算 . 24 2.2.9 污泥脱水间 . 26 2.2.10 污泥的最终处理 . 2
7、7 2.2.11 植物强化自净 . 28 2.3 主要设备说明 . 29 3 总体布置 . 30 3.1 平面布置 . 30 3.1.1 总平面布置原则 . 30 3.1.2 总平面布置结果 . 31 3.2 高程布置 . 31 3.2.1 高程布置原则 . 32 3.2.2 高程布置结果 . 32 3.2.3 高程计算 . 32 4 工程概预算和经济技术指标 . 34 4.1 土建费用概算 . 34 4.2 设备费用概算 . 36 4.3 工程总费用概算 . 36 4.4 技术经济分析 . 37 4.4.1 污水处理运行成本 . 37 4.4.2 环境效 益分析 . 37 4.4.3 社会效
8、益分析 . 37 5 总结 . 37 参考文献 . 38 致 谢 . 错误 !未定义书签。 1 1 绪论 1.1 选题的背景、意义 水乃万物生命之源，离开了水，生命将不复存在，地球也将像亿万颗星球一样渺无人烟。中国尤其严重，我国的水资源仅占世界水资源总量的 7%，而人口则占世界人口总量的 21%，人均水资源占有量是世界人均量的 31%，是世界 13个缺水国家之一，全国 600多个城市中目前大约一半的城市缺水，水污染的恶化更使水短缺雪上加霜：我国江河湖泊普遍遭受污染 ，全国 75%的湖泊出现了不同程度的富营养化； 90%的城市水域污染严重，南方城市总缺水量的 60% 70%是由于水污染造成的。水
9、污染降低了水体的使用功能，加剧了水资源短缺，对我国可持续发展战略的实施带来了负面影响。 中国的水环境形势不容乐观。根据 2002 年中国环境状况公报，我国主要水系的水质仍不能达到其功能的要求，七大水系 741 个重点监测断面中， 29.1的断面满足一至三类水质要求，30的断面属四至五类水质，劣五类水质断面占 43.6。我国污水、废水排放量每天约 l亿多吨，其中城市生活废水约占 40，工业废 水占 60，有些数据还不包括乡镇企业的废水排放量。而近年来由于工业的快速增长、人口压力以及农药化肥使用量的不断增加，我国地面水、地下水的质量都有较大的下降，全国估计每年水污染造成的经济损失约 400 亿元，
10、因此保护水资源、防治水体污染已成为我目政府十分重视的大问题。 我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污水有增无减，占水质污染的 51%以上。据环境部门 监测， 1999 年全国近 80%的生活污水未经处理直接进入江河湖海，年排污量达 400 亿立方米，造成全国三分之一以上水域受到污染。 由于人类的生产或者活动产生的废弃物排入，引起河道内污染物聚集，河道分解污染物的能力小于污染物排入的速度。河流的自然生态系统遭到破坏，最终造成了城市河道
11、的黑臭。黑臭的河水不仅影响到沿河的环境质量和居民健康，还会影响到一个城市的声誉。水体富营养化后导致水华，漂浮在水面上的水华影响景观，并有难闻的臭味，水中生物也受到严重的威胁，还可通过食物链危害人类的健康。因此，对受污染的河道水体进行治理 修复，是社会经济发展及生态环境建设的迫切需要。 生态 生物法是国外近年来发展很快的一种新技术，其实主要包括： 1）生物膜技术 2 生物膜技术是指使微生物群体附着于某些载体的表面上呈膜状，通过与污水接触，生物膜上的微生物摄取污水中的有机物作为营养吸收并加以同化，从而使污水得到净化。其反应过程是： 基质向生物膜表面扩散； 在生物膜内部扩散； 微生物分泌的酶发生化学
12、反应； 代谢生成物排出生物膜。 生物膜法具有较高的处理效率。它的有机负荷较高，接触停留时间短，减少占地面积，节省投资。当前，国外常用于净化河流的 生物膜技术主要有砾间接触氧化法、排水沟 (渠 )的接触氧化法、生物活性炭填充柱净化法、薄层流法和伏流净化法。 用得比较多是 生物 接触氧化法。 2）生物修复技术 生物修复技术是指利用微生物及其他生物，将水体或土壤中的有毒有害污染物质现场降解为CO2和水，或转化为无毒无害物质的工程技术系统。用于污染水体治理的生物修复技术主要有两类。一类是直接向污染河道水体投加经过培养筛选的一种或多种微生物菌种。另一类是向污染河道水体投加微生物促生剂 (营养物质 )，促
13、进“土著”微生物的生长。投放促生剂对于消除水体黑臭、增加水体溶解氧作用明 显且迅速。通过促生作用，促进污染物降解微生物的生长，使污染水体的BOD5、 CODCr 迅速下降，溶解氧明显上升，黑臭消除。 3）水生植物净化法 该方法是充分利用水生植物的自然净化机能的污水净化方法。对去除富营养化水体中的 TN 和 TP、增加水体中的溶解氧有明显效果 ， 且能有效抑制藻类生长 。 表 1 水生植物修复技术概况 类型 使用方式或地点 处理范围 污染物去除机制 使用较多的种类 研究和应用情况 漂浮植物系统 强化氧化塘等类似的塘系统 城镇污水，受污染的天然水 植物吸收，微生物代谢 凤眼莲、浮萍、大漂、水花 生
14、、满江红等 设计简单，工艺优化的研究较少，应用受制约 挺水植物系统 人工或天然湿地 城镇污水，工业废水 植物吸收，微生物代谢 芦苇、香蒲、灯心草、香根草、菰等 研究应用最多，工艺设计已渐成熟 续表 1 3 沉水植物系统 天然水体 天然水体的修复 对氮、磷的短期贮存，控制富营养化 水体原有种类 操作和实施难度较大，研究和应用较少 1.2 嘉兴河道现状 嘉兴市地处杭嘉湖平原，河网密布，是典型的江南水乡。然而由于水利工程年久失修、河道淤积、沿河企业生产废水污水直排入河，沿河居民生活垃圾倾倒河道等，河道水环境 呈现“脏、乱、差”，水质恶劣，河道行洪能力下降，严重制约了当地社会经济的发展和人民群众生活质
15、量的提高。 嘉兴市水环境状况可归纳为以下几方面： 1）水资源状况 一个地区的水资源状况 ,即水多水少的情况 ,对本地区社会经济发展具有十分重要的作用。据嘉兴市水资源公报统计，嘉兴本地产水量多年平均值为 20.62亿 m3，丰水年可达 27 亿 m3，自产水人均占有量不到全省人均的 1/3。据嘉兴市中远期规划，需水量应为 30 亿 40 亿 m3/a。由此可知 ,嘉兴将成为一个水资源严重缺乏的地区。 2）水质状况 据 2005 年嘉兴市水资源 公报水质分析： 河道水质：类、劣于类水体的河道占全部河道的 87%。 湖荡水质：类水体占 36%，类水体占 43.6%，劣于类水体占 20.4%。 水质污
16、染严重，使 嘉兴市 市成为资源型缺水与水质型缺水并存的地区。 3)行洪排涝状况 嘉兴市水域面积大，河网水面率高，但在正常水位下，河网蓄水量并不大，且多年来河道湖泊淤积严重，河床抬高十分明显，据统计，全市各类河道淤积量近 3亿 m3，平均淤积 0.6 m以上，使河道有效调节容量减少，部分地区小雨大涝、无雨干旱的现象十分普遍。另外，由于许多河道护岸工程年久老化失 修、标准低、配套设施不全等，致使部分区域水灾防御能力薄弱。 4）水生态、水景观状况 “上面 10多 cm的水草垃圾、中间 1 m的污水，底下 12 m的淤泥”，这是嘉兴市部分中小河道的现实写照。由于河道水体的富营养化导致水葫芦、水草、浮萍
17、等水生植物大量繁殖、无限蔓延，水质恶化，水生生物窒息死亡，河岸大量垃圾，河面杂物漂浮，水中废弃鱼网，船只沉积， 河流不畅，水生态水景观遭到严重破坏。 4 1.3 水质净化工艺简介 1.3.1 工艺方案确定 根据嘉兴市污染河道调查结果表明，造成河道污染的主要原因是排入的污水（主要成 分为生活污水）和固体废弃物所致，所以河水的污染物构成与生活污水相似，水质相对简单。所以该处理工艺可将以生物接触氧化法工艺为技术路线，最后采用水生植物净化法进行处理，利用植物 自然净化机能对河水进行净化处理， 使出水符合 再生水回用于景观水体的水质标准 （ CJ/T95-2000）。 1.3.2 生物接触氧化概述 生物
18、接触氧化技术是一种在上世纪 70 年代被研究者们开发出来的污水处理技术。生物接触接触氧化技术在水处理技术比较发达的日本、美国等国家已经得到了迅速发展和广泛的应用。我们国家学者在上世纪 70 年代开始对生物接 触氧化技术进行深入的研究和实际应用。到目前生物接触氧化技术已经被广泛的应用在我国水处理工程的各个领域。 在污水处理工艺中，生物接触氧化法具有去除率高、去除效果好、运行管理方便、生物活性强、无需污泥回流、产生污泥少的特点，该法工程造价低、运行费用低，不需投加营养盐，处理成本低，且用该方法处理生活污水具有一定的适用性和经济性，出水水质稳定，越来越受到青睐，并且能适应目前工业废水成分复杂、难处理
19、等特点。 生物接触氧化处理技术的实质之一是在池内充填填料，已经充氧的污水浸没全部填料，并以一定的流速流经填料。在填料上布 满生物膜，污水与生物膜广泛接触，生物膜上的微生物在新陈代谢功能的作用下，污水中有机污染物得到去除，污水得到净化，因此，生物接触氧化处理技术又称为“淹没式生物滤池”。另一项技术实质是采用与曝气池相同的曝气方法，向微生物提供其所需要的氧气，并起到搅拌与混合的作用，这样，这种技术又相当于在曝气池内充填供微生物栖息的填料，因此又称为“接触曝气法”。 1.3.3 生物接触氧化基本原理 生物接触氧化法的中心处理构筑物为接触氧化池，它一般由池体（在平面上多呈圆形和矩形或方形，用钢板焊接制
20、成或用钢筋混凝土浇灌砌成）、载体 （填料是微生物的载体）及曝气系统组成。 生物接触氧化池结构如图 1： 5 图 1 生物接触氧化池结构图 供微生物附着生长的载体全部浸没在水中，废水通过载体时，水中的悬浮物被截留，并在载体表面吸附大量的胶状物，使微生物有了栖息、繁殖的场所。载体表面逐渐生长了一层充满微生物及原生动物的“生物膜”，其外侧表面总存在一层附着水层。附着水层中的有机物由于微生物的氧化作用，深度远比流动水层低。因此，由于传质作用，流动层中的有机物就扩散转移到附着水层，然后进入生物膜，并通过微 生物的代谢活动而被降解，使流动水层得到净化。随着有机物的降解，微生物不断增殖，生物膜厚度不断增加，
21、到一定程度，在氧不能透入的内侧就形成了厌氧层。当厌氧层厚度增加到一定程度时，靠近载体表面处的微生物由于得不到作为营养的有机物，其生长进入内源呼吸期，附着于载体的能力减弱，生物膜在外部水流剪切力作用下脱落。老化的生物膜脱落后，载体上重新生成新的生物膜，不断更新、脱落。这种新陈代谢作用多是局部进行的，但整个装置的处理效果是基本稳定的。 进入第一级生物接触氧化池的废水中的剩余营养物质含量高，剩余营养物质与活性微生物的质 量比应高于 2.1。 此阶段微生物处于对数增殖期和减衰增殖期 的前段， BOD负荷率 亦高，生物膜增长较快，生长率呈上升阶段，吸附、氧化有机物的能力高，更容易适应有机物高含量的变化。一段处理流程的生物接触氧化处理技术流程简单，易于维护运行，投资较低。 第二级生物接触氧化池的进水水质相当稳定，剩余营养物质与活性微生物的质量比一般为0.5 左右。此阶段微生物处于生长率下降阶段后期或内源呼吸阶段，产生的剩余污泥量少。 BOD负荷率降低，处理水水质提高。 多段（级）生物接触氧化法是由连续串联座或座以上的接触氧化池组成的系统 。由于设置了多段生物接触氧化，在各池间明显地形成有机污染物的浓度差，这样在每池内生长繁殖的微生物在生理功能方面，适应于流至该池污水的水质条件，这样有利于提高处理效果，能够取得非常稳定的处理水。
