《【工業(yè)工程論文】人工濕地處理工業(yè)廢水的工藝設(shè)計》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《【工業(yè)工程論文】人工濕地處理工業(yè)廢水的工藝設(shè)計(6頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、【工業(yè)工程論文】人工濕地處理工業(yè)廢水的工藝設(shè)計
1工藝設(shè)計
1.1工藝流程
工藝的選擇直接關(guān)系到處理出水的水質(zhì)指標(biāo)能否穩(wěn)定可靠的達(dá)到處理要求、運(yùn)行管理是否方便、建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用是否節(jié)省,以及占地和能耗指標(biāo)的高低,因此,工藝方案的選擇非常關(guān)鍵。項目濕地的進(jìn)水水質(zhì)具備以下特征:(1)廢水進(jìn)入人工濕地前,預(yù)先經(jīng)過芬頓工藝處理,有機(jī)污染物大部分被分解,剩余部分難分解的高分子有機(jī)物;(2)廢水中含有一定鹽度(主要為鐵鹽、硫酸鹽與氯鹽),約1%~2%;(3)水質(zhì)波動大,進(jìn)水水質(zhì)的氨氮指標(biāo)有較大浮動,最高氨氮可達(dá)120mg/L;水中磷以元素磷、正磷酸鹽、縮合磷酸鹽、
2、焦磷酸鹽、偏磷酸鹽和有機(jī)團(tuán)結(jié)合的磷酸鹽等形式存在,而項目進(jìn)水以除正磷酸鹽外的形式為主,不利于植物吸收。因此,工藝的選擇應(yīng)根據(jù)水質(zhì)、水量、設(shè)計出水要求、以及當(dāng)?shù)氐臏囟?、工程地質(zhì)等因素綜合考慮。具體工程的選擇原則為:(1)工藝選擇保證合理性、先進(jìn)性和成熟性的有機(jī)結(jié)合,確保處理后的污水再生水達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),無二次污染;(2)在出水達(dá)標(biāo)的前提下,盡可能采用節(jié)能、高效的處理設(shè)備,降低建設(shè)投資和運(yùn)行費(fèi)用;(3)工程操作、運(yùn)行與維護(hù)管理簡單、方便,設(shè)備運(yùn)行性能可靠;本設(shè)計方案選定的工藝為“提升泵池+垂直流人工濕地+景觀水池”。項目廢水通過一系列環(huán)保處理工藝處理至濕地進(jìn)水標(biāo)準(zhǔn)后排入清液緩存池中均質(zhì),緩存池設(shè)有氨
3、氮在線分析儀以及COD在線監(jiān)測儀,對水質(zhì)中的COD指標(biāo)與氨氮指標(biāo)進(jìn)行實時監(jiān)測。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)滿足濕地進(jìn)水要求時,則PLC進(jìn)行“模式一”的進(jìn)水方案(正常運(yùn)營),清液緩存池內(nèi)的水泵將廢水動力提升至高效垂直流人工濕地中,同時經(jīng)砂石填料的過濾、特殊填料的吸附作用、濕地植物的吸收以及微生物的分解作用后,水中污染物得到去除,出水由底部集水管道輸送至景觀池中,與景觀池連接的管道末端設(shè)置可調(diào)節(jié)式管接,根據(jù)實際運(yùn)行需要調(diào)整人工濕地的好氧—厭氧比重,進(jìn)而微調(diào)微生物的硝化、反硝化作用,對污水中氨氮、硝態(tài)氮進(jìn)行針對性控制,達(dá)到污水的高效效率處理。景觀池出水通過管道輸送至指定排放點中計量排放。當(dāng)進(jìn)水水質(zhì)超出濕地進(jìn)水要求時,
4、則PLC進(jìn)行“模式二”的進(jìn)水方案(事故運(yùn)營)。當(dāng)末端氨氮在線檢測設(shè)備檢測水質(zhì)超過設(shè)定值時,自動開啟應(yīng)急吸附閥,同時關(guān)閉總排水閥,污水通過應(yīng)急循環(huán)水泵,將污水抽至I級應(yīng)急吸附池與II級應(yīng)急吸附池中進(jìn)行處理,凈化后的水進(jìn)入排放池中,經(jīng)操作員檢測合格后排放;當(dāng)末端COD在線檢測設(shè)備檢測水質(zhì)超過設(shè)定值時,或氨氮與COD同時超標(biāo)時,只開啟內(nèi)循環(huán)閥,同時關(guān)閉總排水閥,應(yīng)急循環(huán)水泵將超標(biāo)水質(zhì)抽至高效垂直流人工濕地布水主管中,由配水支管與配水電動閥進(jìn)行脈沖配水,實現(xiàn)污水循環(huán)不外排,直至末端在線檢測設(shè)備合格后恢復(fù)正常運(yùn)行狀態(tài)。出水達(dá)到目標(biāo)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)后排放。
1.2主要構(gòu)筑物設(shè)計參數(shù)
5、 污水通過管道流入提升泵池,再進(jìn)入垂直流人工濕地系統(tǒng),通過均勻布水,植物吸收分解、濕地凈化后,出水最終流入景觀水池,實現(xiàn)處理流程的完結(jié)。
1.2.1提升泵池及泵房
1.2.1.1提升泵池
設(shè)計流量:Q=900m3/d,數(shù)量:1座,有效水深:h=4.0m,有效容積:V=150m3,結(jié)構(gòu):鋼砼。
1.2.1.2進(jìn)水泵房
設(shè)計流量:900m3/d,數(shù)量:1座,尺寸:平面尺寸為75m。其中,提升泵的Q=20m3/h,H=8m,N=4kW,共3臺(兩用一備)。
1.2.2垂直流人工濕地
垂直流
6、人工濕地系統(tǒng)水質(zhì)凈化技術(shù)是一種生態(tài)工程處理技術(shù),是人工濕地的一種類型,其基本原理是在一定的填料上種植特定的濕地植物,從而建立起一個人工濕地生態(tài)系統(tǒng),當(dāng)待處理的污水以垂直潛流的方式通過濕地處理系統(tǒng)時,污水中的污染物質(zhì)和營養(yǎng)物質(zhì)被系統(tǒng)吸收或分解,最終使水質(zhì)得到凈化[4-7]。設(shè)計參數(shù)方面,垂直流人工濕地面積為4064m2,濕地高度設(shè)計為1.6m,濕地內(nèi)填料層高度設(shè)計為1.5m。
1.2.3景觀水池
設(shè)計流量:900m3/d,數(shù)量:1座,有效水深:1.0m,池體尺寸:r=4.5m,結(jié)構(gòu):鋼混,其他:種植部分挺水植物、沉水植物,以增強(qiáng)景觀效果。
2垂直流
7、人工濕地系統(tǒng)設(shè)計
2.1填料及微生物菌種
本工程所選用填料主要為不同的砂礫級配,填料厚度1.5m,從上至下依次為50cm厚粒徑0~5mm砂石填料層(包括10cm的特殊填料),30cm厚特殊填料層,40cm厚粒徑10~30mm砂石填料層,30cm厚粒徑20~40mm碎石填料層。特殊填料由活性炭與沸石按比例混合而成,為濕地長效運(yùn)行,活性炭與沸石配比設(shè)定為25%:75%。為增強(qiáng)特殊填料對COD、NH4+-N的去除作用,將特殊填料分兩部分,其中0.3m鋪設(shè)在原來的位置,包裹植物根系,0.1m鋪設(shè)在上層布水管管溝中。由于人工濕地對TP去除效果一般,為增加人工濕地對TP的去
8、除效果,可在碎石層中混合鋪設(shè)0.1m石灰石。與此同時,在垂直流濕地系統(tǒng)中添加高效微生物菌種,利用復(fù)合微生物進(jìn)行污染環(huán)境治理是近幾年才發(fā)展起來的新型污染治理技術(shù)[8-10]。它以處理工藝簡單,對污染位點的干擾、破壞小、污染物降解速度快、降解徹底、不易造成二次污染等優(yōu)勢被認(rèn)為是一項很有希望、很有前途的水污染治理技術(shù)。本項目中所用高效微生物菌種主要由含銅綠假單胞菌、施氏假單胞菌、海洋假單胞菌、糞產(chǎn)堿菌、脫氮副球菌、地衣芽孢桿菌、枯草芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌等。其中既有分解性細(xì)菌,又有合成性細(xì)菌,既有厭氧菌、兼性菌,又有好氧菌,是一個多種菌共存的生物集合。高效微生物菌種主要用于人工濕地投加,菌種的投加可
9、加快菌群形成速度和污水處理效率,同時菌種的投加還可優(yōu)化微生物群落,強(qiáng)化處理效果。
2.2防滲設(shè)計
人工濕地在安裝工作時也需做好嚴(yán)格的防滲處理,達(dá)到雙保險的目的。按照《人工濕地污水處理工程技術(shù)規(guī)范》(HJ2005-2010),人工濕地底部和側(cè)面應(yīng)進(jìn)行防滲處理,防滲層的滲透系數(shù)不低于10~8m/s。本項目垂直流人工濕地的防滲層也按此規(guī)范進(jìn)行,具體做法為修筑好濕地池體后,鋪設(shè)垃圾填埋場專用光面HDPE防滲膜(厚度1.0mm)。
2.3配水管與運(yùn)行
為了保證濕地系統(tǒng)布水均勻,人工濕地劃分成21個配水單元,每個配水單元約200m2。本次90
10、0m3/d規(guī)模的尾水治理工程的工藝管道由兩部分組成,上層布水管道與下層集水管道。通過水泵將清液儲存池的原水動力提升至垂直流人工濕地,進(jìn)入布水區(qū)域后東西向分成2條,最終由蝶閥控制每個配水單元的穿孔管進(jìn)行布水。
2.3.1上層布水管設(shè)計
尾水由項目進(jìn)水動力系統(tǒng)通過DN80PE主管輸送至高效垂直流人工濕地后,東西向分為2條DN80PE布水主管,布水干管(DN65,PE材質(zhì))與主管垂直相接,主管兩側(cè)干管各設(shè)一控制閥門,干管兩側(cè)對稱駁接DN40PE穿孔管,向各濕地單元均勻布水。穿孔管間距2.0m,管孔φ5mm,孔間間距200mm,采用熱熔連接。不同管徑使用轉(zhuǎn)接頭進(jìn)行變換連
11、接。
2.3.2垂直流人工濕地下層集水管設(shè)計
在濕地床體中間位置設(shè)置集水管,集水主管采用管徑為DN150PE管,穿孔集水干管采用管徑為DN100PE管,斜向下30雙側(cè)間隔開孔,穿孔集水管間距16m。出水收集后匯入景觀池中,在景觀池中的集水主管向上蔓延,向上蔓延的長度可進(jìn)行手動調(diào)節(jié),最終引至排放渠內(nèi)計量排放。每個人工濕地下層管道均設(shè)置有通氣管,用于消除濕地內(nèi)部負(fù)壓,提高配水下滲速度。
2.3.3管道閥門的選用及布置
閥門選用首先掌握介質(zhì)的性能、流量特性,以及溫度、壓力、流速、流量等性能,然后,結(jié)合工藝、操作、安全諸因素,選用相應(yīng)類型
12、、結(jié)構(gòu)形式、型號規(guī)格的閥門。本項目垂直流人工濕地配水系統(tǒng)中,需要對進(jìn)水進(jìn)行調(diào)節(jié),結(jié)合閥門的特點及本項目的需要,選擇蝶閥作為進(jìn)水調(diào)節(jié)閥,通過蝶閥的圓盤控制管道污水的開關(guān)。首先在濕地進(jìn)水主管上調(diào)壓閥、安裝手動蝶閥、電動蝶閥和電磁流量計,其次在濕地進(jìn)水管以及布水干管上安裝水表、手動蝶閥和電動蝶閥。應(yīng)急事故管道以及最終排水管道(均為PE管)各安裝一個手動蝶閥和電動蝶閥。
2.4植物設(shè)計
設(shè)計種植植物與廠區(qū)環(huán)境相協(xié)調(diào),重點選擇去污能力較高并且具有一定的耐鹽能力的植物品種。種植方式為分區(qū)種植,具體分區(qū)和造型根據(jù)周圍景觀情況布置,以保證與整體景觀協(xié)調(diào)一致。
2
13、.4.1設(shè)計原則
根據(jù)污水性質(zhì)及當(dāng)?shù)貧夂?、地理實際狀況以及相關(guān)文獻(xiàn)的論證結(jié)果,選擇適宜的水生植物,才能建立良好的填料—植物系統(tǒng),保證良好的凈化效果。濕地水生植物的選擇原則如下:(1)能適應(yīng)當(dāng)?shù)厣L的植物或天然濕地原存的優(yōu)勢種。(2)根據(jù)處理對象即污水的特性選擇適宜的植物;如多年生的蘆葦、風(fēng)車草、花葉蘆荻等去除BOD5、N、P的效率高。這些植物根系發(fā)達(dá),根狀莖粗壯,形成不定芽,是微生物棲息生長的良好介質(zhì),在根區(qū)能形成巨大的生物量,具有強(qiáng)大的凈化能力。一些維管組織的莖、根狀莖具有發(fā)達(dá)的呈海綿狀空腔組織,氧氣能通過這些空腔利用葉從大氣中將氧輸送至根部,這樣其根區(qū)恰如一個好氧反應(yīng)區(qū),具
14、有生物膜法的凈化功能。(3)多種植物混植或串聯(lián)種植,發(fā)揮各自優(yōu)點,提高系統(tǒng)的總體凈化能力。(4)景觀效果好,能美化環(huán)境,為戶外休閑娛樂提供良好的環(huán)境。
2.4.2濕地植物選擇
通過試驗及查閱相關(guān)文獻(xiàn),篩選對高鹽廢水有較高適應(yīng)性的人工濕地植物,得出蘆葦、花葉蘆荻和香根草長勢最好;蜘蛛蘭、風(fēng)車草、檉柳長勢一般;紅樹林類植物、鳶尾、紙莎草、千屈菜和水蔥長勢較差,因此,蘆葦、花葉蘆荻和香根草為高鹽廢水濕地項目的主要植物用于大面積栽植,而蜘蛛蘭、風(fēng)車草、檉柳可作為次要植物,可小面積種植。紅樹林類植物、鳶尾、紙莎草、千屈菜和水蔥長勢較差,將不予以考慮。
3結(jié)論
經(jīng)過工藝設(shè)計的分析,人工濕地系統(tǒng)處理工業(yè)廢水尾水具有一定的可行性,且可以實現(xiàn)高標(biāo)準(zhǔn)排放。進(jìn)水主要特征為低COD、低氨氮,高鹽度,水質(zhì)波動較大,有機(jī)污染物以難降解的高分子化合物為主。進(jìn)水滿足一定標(biāo)準(zhǔn)后,經(jīng)過人工濕地系統(tǒng)處理后,出水主要指標(biāo)可以達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)IV類標(biāo)準(zhǔn)。