城市污水处理工艺设计.docx
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城市污水处理工艺设计
第1章课程设计任务书
1.1设计题目
城市污水二级生化处理工艺设计
1.2原始资料
1.处理流量:
Q=20800m3/d
2.水质情况:
BOD5=200mg/L;CODcr=250mg/L;SS=180mg/L;NH3-N=49mg/L;TP=4.9mg/L;大肠杆菌数超标;污水水温21℃;pH=7.5
3.出水水质要求:
达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中的一级标准的B标准。
1.3出水要求水质
污水处理厂的排放指标为:
BOD5≤20mg/L;CODcr≤60mg/L;SS≤20mg/L;NH3-N≤8(15)mg/L;TP≤1mg/L;pH=6.0~9.0;大肠杆菌数≤104个/L
1.4设计流量
Q设=日平均污水量×Kz=20800m3/d×1.5=31200m3/d
1.5处理效率
BOD5=(200-20)÷200×100%=90%
CODcr=(250-60)÷250×100%=76%
SS=(180-20)÷180×100%=89%
1.6场地与其他
1.管内底标高57.21
2.污水厂地势基本平坦,地面标高60.34米
3.地下水位54.21米
4.接纳水体:
位于厂区西边,二十年一遇的最高水位56.08米
1.7气象资料
1.年平均气温:
23℃
2.夏季主导风:
东南风,台南风,台风最高达9~10级,10米以上构筑物应考虑台风影响
3.历年平均降水量为:
1472.9mm
4.历年平均相对湿度为:
81%
1.8城市地质资料
土层情况良好,地下2米深以内为粘土层,2至6.5米为砂粘土,6.5至88米为砾石层。
厂区为地震六级区。
第2章设计说明书
2.1工艺流程选取原则
城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等,以保护环境不受污染,节约水资源。
污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则:
(1)污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。
(2)污水处理工艺的投资和运行费用合理,工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重要因素之一。
根据处理的水质、水量,选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较,确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。
(3)根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况,因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。
尽量少占农田或不占农田,充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。
(4)考虑分期处理与排放利用情况。
例如根据当地城市规划,先建一期工程,再建二期工程。
(5)施工与运行管理:
如地下水位较高、地质条件较差的地区,就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。
也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便,便于实现自动控制等。
2.2工艺方案选择
针对本工程的水质特点特点,以及出水要求,现有城市污水处理的特点,本项目选用传统的SBR工艺。
传统的SBR工艺是间歇式活性污泥法的简称,也称序批式活性污泥法,其污水处理机理与普通活性污泥法完全相同。
原污水流入到间歇式曝气池,按时间顺序依次实现进水、反应、沉淀、出水、等机(闲置)等五个基本过程组成的处理周期,并周而复始反复进行。
SBR工艺同时具有均匀水量水质、曝气氧化、沉淀排水等三种功能。
SBR法原本是最早的一种活性污泥法运行方式,由于管理操作复杂,未被广泛应用。
近年来,自控技术的迅速发展重新为其注入了生机,使其发展成为简单可靠,经济有效和多功能的SBR技术。
以下是SBR的优缺点:
优点:
1.将曝气池和沉淀池合二为一,生化反应呈分批进行。
2.对水质水量变化的适应性强,运行稳定,适应于中小型污水处理。
3.反应时间短,静沉时间也短,可不设初沉池和二沉池,基建经费少,占地面积小。
缺点:
1.容积及设备利用率较低(一般低于50%);
2.操作、管理、维护较复杂;
3.自动化程度高,对工人素质要求较高;
4.国内工程实例少;
2.3工艺流程
2.4工艺说明
SBR工艺是SequencingBatchReactor的英文缩写,它是序批式活性污泥工艺简称,SBR工艺在(充排式)反应器的基础上开发出来的,该工艺适合当前水处理的发展趋势,属于简易、高效、低耗的污水处理工艺,与传统的活性污泥工艺相比具有很大的优势,同时具有脱氮除磷的功能。
序批式活性污泥工艺的核心是反应池,集多种功能于一体,工艺简洁,自动化程度很高,管理简单。
所谓序批式指一是运行空间按序列间歇运行,二是每个反应器运行操作分阶段按顺序进行,典型的SBR工艺包括五个阶段,进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水阶段、闲置阶段。
在实际的操作中常常将部分阶段合并或者去掉,如闲置阶段。
2.4.1进水渠
进水渠除接受厂外来水外,同时接受污水处理厂内回流的废水。
进水渠上安装电磁流量计以监测流量。
进水渠为钢筋混凝土结构。
2.4.2格栅(中隔栅、细格栅)
去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行。
2.4.3提升泵房
用于提升污水的水位,保证污水能在整个污水处理流程过程中流过,从而达到污水的净化。
2.4.4曝气沉砂池
主要功能是去除污水比重大于2.65,粒径大于0.2mm的无机颗粒,以保证后续流程正常运行。
2.4.5SBR池
污水在通过厌氧、兼氧、好氧生化过程降解COD、BOD,完成序批式处理过程。
SBR反应池采用连续进水、间歇曝气、间歇排水的方式。
反应池内设置低速推流搅拌机进行推流搅拌,每池设置1台。
曝气方式采用罗茨鼓风机,曝气装置采用膜片式微孔曝气器,排水采用专用排水装置滗水器。
2.4.6鼓风机房
设置鼓风机房主要是为沉砂池曝气。
2.4.7接触池
接触池指的是使消毒剂与污水混合,进行消毒的构筑物。
2.4.8重力浓缩池
污泥储池用于储存生化系统产生的剩余污泥,污泥浓缩池内设专门的污泥搅拌机(转速低),对污泥进行浓缩,上清液回流处理,浓缩污泥浓度高于污泥储池中含固量。
2.4.9污泥泵房
作用就是在泵房内设污泥回流泵,将污泥提升到生物反应池的前端,污泥回流泵房中也可以设置剩余污泥泵,将剩余污泥提到污泥处理系统
2.4.10消化池
污泥消化池用来处理从污水里沉淀下来的污泥,产出沼气和无污染的泥饼。
污泥经厌氧消化可以使有机物消化分解,污泥不再腐败;同时通过中温消化,大部分病原菌、蛔虫卵被杀灭并作为有机物被分解。
由此,污泥达到稳定、无害。
2.4.11脱水泵房
脱水是污泥浓缩的进一步降低含水率处理。
2.4.12配水井
配水井的功能是将污水平均分配到2个污水生化处理系统,设计为矩形钢筋混凝土配水井。
2.5处理效果预测
经过该污水处理厂处理的水后,可达到以下目标:
BOD5≤20mg/L;CODcr≤60mg/L;SS≤20mg/L;NH-N≤8(15)mg/L;TP≤1mg/L;pH=6.0~9.0;大肠杆菌数≤104个/L
第3章污水工艺设计计算
3.1污水处理系统
3.1.1中格栅计算
1.设计说明
格栅的截污主要对水泵起保护作用,采用中格栅,提升泵选用螺旋泵,格栅栅条间隙为20mm。
设计流量:
平均日流量Qd=20800m3/d
最大设计流量:
Qmax=Qd×Kz=20800m3/d×1.5=31200m3/d=0.361m3/s
设计参数:
栅条间隙e=20mm,栅前水深h=0.5m,栅前渠道超高h2=0.3m,过栅流速v=0.6m/s,
栅前渠道流速v1=0.5m/s,格栅倾角α=60°,数量2座,过栅流量Q=31200m3/d÷2=0.1806m3/s
2.工艺尺寸
a.栅条间隙数n
n=Q×(sinα)1/2÷ehv=0.1806×(sin60°)1/2÷(0.02×0.5×0.6)≈28条
b.栅槽有效宽度B
设计用直径为10mm圆钢为栅条,即S=0.01m。
B=S(n-1)+en=0.01×(28-1)+0.02×28=0.83m
c.栅渠尺寸
栅渠过水断面S=Q÷v1=0.1806m3/s÷0.5m/s=0.3612m2
栅渠尺寸(宽×深)=990mm×500mm
栅渠总长度L:
B1=Q÷v1h=0.1806m3/s÷(0.5m/s×0.5m)=0.7224m
渐宽部分展开角α1=20°
L1=(B-B1)÷2tanα1=(0.83m-0.7224m)÷2tan20°=0.15m
L2=L1÷2=0.15÷2=0.075m
L=L1+L2+0.5+1.0+H1÷tan20°=0.15m+0.075m+0.5+1.0+(0.8÷tan20°)=3.9m
H1=h+h2=0.5m+0.3m=0.8m
3.水头损失
栅条为锐边矩形断面(β=2.24),格栅水头损失h1
h1=β×(s÷e)4/3(v22÷2g)×sinα×k
=2.42×(0.01÷0.02)4/3×(0.92÷19.62)×sin60°×3
=0.103m取h1为0.1m
4.栅渣量计算
对于栅条间隙e=20mm的格栅,栅渣量按1000m3污水产渣0.07m3(机械清渣)
W=86400×Q×W1÷(Kz×1000)=86400×0.1806m3/s×2×0.07÷(1000×1.5)=1.46m3/d
拦截污物量大于0.2m3/d,须机械格栅。
3.1.2细格栅计算
1.主要设计参数
栅条宽度S=10mm
过栅流速v=0.9m/s
栅前渠道流速v1=0.6m/s
栅前渠道水深h=0.6m
格栅倾角α=60°
数量2座
栅渣量格栅间隙为10mm,栅渣量W1按1000m3污水产渣0.1m3(机械清渣)
2.工艺尺寸
a.栅条间隙数n
n=Q×(sinα)1/2÷ehv=0.1806×(sin60°)1/2÷(0.01×0.6×0.9)≈31
b.有效栅宽B
B=S(n-1)+en=0.01×(31-1)+0.01×31=0.61m
c.栅渠尺寸
栅渠过水断面S=Q÷v1=0.1806m3/s÷0.6m/s=0.301m2
栅渠尺寸(宽×深)=770mm×600mm
栅渠总长度L,B1=Q÷v1h=0.1806m3/s÷(0.6m/s×0.6m)=0.5m
渐宽部分展开角α=20°
L1=(B-B1)÷2tanα=(0.61m-0.5m)÷2tan20°=0.15m
L2=L1÷2=0.15÷2=0.075m
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tan20°=0.15m+0.075m+0.5+1.0+(0.9÷tan20°)=4.2m
H1=h+h2=0.6m+0.3m=0.9m
3.水头损失
栅条为锐边矩形断面(β=2.24),格栅水头损失h1
h1=β×(s÷e)4/3(v22÷2g)×sinα×k
=2.42×(0.01÷0.01)4/3×(0.92÷19.62)×sin60°×3=0.26m
3.1.3曝气沉砂池计算
1.设计说明
污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池。
沉砂池池底采用多斗集砂。
2.主要设计参数
设计流量Qmax=0.361m3/s
设计水力停留时间t=2.0min
水平流速v=0.06m/s
3.曝气沉砂池工艺尺寸
a.曝气沉砂池有效容积V:
V=Qmax×t×60=0.361m3/s×2.0min×60=43.344m3
b.水流断面积A:
A=Qmax÷v=0.3612m3/s÷0.06m/s=6.02m2
取有效水深h=2.1m,则池宽B=A÷h=6.02÷2.1=2.87m
沉砂池为1格,(即n=1),则每格宽b=B=2.87m
(宽深比B:
h=2.87:
2.1≈1.37在1-2之间,符合)
c.平面尺寸
池长L=V÷A=43.344m3÷6.02m2=7.2m
平面尺寸B×L=2.87m×7.2m=20.644m2
d.集砂区
集砂斗倾角60,高为0.8m
e.集砂量及排砂设备
沉砂量V:
V=(Qmax×x×24×3600)÷(Kz×106)=(31200×30)÷(1.5×106)=0.624m3/d
3.1.4SBR池计算
1.设计参数
污水进水量Q=20800m3/d,进水BOD5=200mg/L,水温12~30℃,处理水质BOD5=20mg/L
MLVSS/MLSS值取f=0.85
SV1=100ml/g(m3/t)
2.污泥沉降体积V:
V=20800m3/d×200mg/L×10-6×100ml/g(m3/t)÷(0.85×0.3)=1631m3
3.SBR尺寸
各程序时间分配:
进水(1h)——曝气(3.5h)——沉淀(0.5h)——排水排泥(1h)
采用周期为6h,池个数为4
每池的有效容积应为V1=20800m3/d×6h÷(4×24h)+1631m3÷4=1707.75m3
设有效水深为6m,长宽比为2.5:
1~4:
1
选定每池尺寸为L×B×H=40m×10m×6m=2400m3>1707.75m3(安全)
采用超高为0.5m,故池子全深为6.5m
排水口底高为6-1300÷(40×10)=2.75>407.75÷(40×10)=1.02(安全)
4.剩余污泥量
△XV=a×Q×(S0-Se)-b×XV×V(a=0.5,b=0.05)
=[0.5×20800m3/d×(200-20)-0.05×2700×1707.75×4]÷1000
=949.82kg/d
△Xss=△XV÷f
=949.82kg/d÷0.85
=11117.44kg/d
(剩余污泥含水率P=99.5%):
Vss=100△Xss÷[(100-p)×ρ]
=100×11117.44kg/d÷[(100-99.5)×1000kg/m3]
=223.49m3/d
3.2污处理系统
3.2.1重力浓缩池
1.设计参数
剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池
污泥流量Qw=223.49m3/d
设计浓缩后含水率P=97%
污泥浓度c=5g/L
设计固体通量M=30kg/(m2.d)
浓缩时间T=18小时
浓缩池数量1座
浓缩池池型圆形辐流式
2.浓缩池尺寸
a.浓缩池所需表面积A:
A=Qw×C÷M=223.49m3/d×5g/L÷30kg/(m2.d)=37.25m2
d.浓缩直径D:
D=(4A÷π)1/2=(4×37.25m2÷3.14)1/2=6.9m
为保证有效表面积和容积,并与刮泥机配套,选D=7.0m
e.浓缩池总深度H:
工作高度h1=(T×Qw)÷(24×A)=(18h×223.49m3/d)÷(24×37.25m2)=4.5m
取超高h2=0.3m,缓冲层高度h3=0.3m,则总高度为
H=h1+h2+h3=4.5+0.3m+0.3m=5.1m
3.浓缩后污泥体积
污泥浓缩前含水率P1=99.5%,浓缩后含水率P2=97%
则浓缩后每天产生污泥体积V:
V=Qw(1-P1)÷(1-P2)
=223.49m3/d(1-99.5%)÷(1-97%)
=37.25m3
3.2.2污泥消化系统
1.设计参数
剩余污泥量经浓缩后为37.25m3
污泥头投配率为5%
停留时间20天(投配率的倒数)
消化池座数1座
2.消化池尺寸
a.有效容积V:
V=37.25m3×(100÷5)=745m3
b.消化池尺寸
采用圆柱形消化池
柱体部分直径D取为16m,集气罩直径d1取2m,池底下锥底直径d2采用3m
集气罩高度h1取2m,上椎体高度h2取3m,消化池柱体高度h3取9m(>D÷2)
下椎体高度h4取1m
则消化池总高度H=h1+h2+h3+h4=2+3+9+1=15m
c.消化池容积
集气罩容积:
V1=(π×d12×h1)÷4=(3.14×22×2)÷4=6.28m3
弓型部分容积:
V2=π×h2(3D2+4h22)÷24=3.14×3(3×162+4×32)÷23=315.57m3
圆柱部分容积:
V3=(π×D2×h3)÷4=3.14×122×9÷4=1017.36m3
下椎体部分容积:
V4=π×h4[(D÷2)2+(D÷2)×(d2÷2)+(d2÷2)2]÷3
=3.14×1[(16÷2)2+(16÷2)×(3÷2)+(3÷2)2]÷3
=79.29m3
则消化池有效容积:
V0=V3+V4=1017.36m3+79.29m3=1096.65m3>745m3
d.则消化池表面积:
F1=πd12÷4+πd1h1=3.14×22÷4+3.14×2×2=15.7m2
池顶表面积:
F2=π(4h22+D)÷4=3.14(4×32+16)÷4=40.82m2
则池盖总表面积:
F=F1+F2=15.7m2+40.82m2=56.52m2
消化池全部地表以上,则池壁表面积F3=π×D×h3=3.14×16m×9m=452.16m2
池底表面积F4=π×L(D÷2+d2÷2)
其中L={[(D-d2)÷2]2+h42}1/2={[(16-2)÷2]2+12}1/2=7.07m
则F4=3.14×7.07m×(16÷2+3÷2)=210.9m2
参考文献
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