污水厂反硝化滤池设计计算.docx
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污水厂反硝化滤池设计计算
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污水厂反硝化滤池设计计算
第七章设计依据和指导思想
7.1设计依据
7.1.1《XX市桥东污水处理厂升级改造工程反硝化生物滤池和高效沉淀池主要机械设备供货（QD-M1-103包）招标文件》
7.1.2业主及招标机构投供的相关图纸资料及现场实际条件。
7.1.3我司采用同类工艺治理同类污水的工程经验及相关工艺设计资料。
7.2设计规范及标准
7.2.1《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918－2002
7.2.2《室外排水设计规范》（GB50014-2006）
7.2.3《污水再生利用工程设计规范》（GB50335-2002）
7.2.4《建筑给水排水设计规范》（GB50015-2003）
7.2.5《城市污水再生利用城市杂用水水质》（GB/T18920-2002）
7.2.6《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
7.2.7《城市污水处理站污泥排放标准》（CJ3025-93）
7.2.8《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）
7.2.9《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）
7.2.10《采暖通风和空调设计规范》（GBJ19-87）
《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）
《低压配电设计规范》（GB50054-95）
《通用用电设备配电设计规范》（GB50055-93）
《供配电系统设计规范》（GB50052-95）
《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》（GB50062-92）
《民用建筑照明设计标准》（GJ133-90）
《民用建筑节能设计标准》（JGJ26-95）
7.2.18《工业企业照明设计标准》（GB50034-92）
7.2.19《工业与民用电力装置的接地设计规范》（GBJ65-83）
《工业自动化仪表工程施工及检验规范》（GBJ93086）
《建筑设计防火规范》（GBJ16-87）（修改版）
《建筑内部装修设计防火规范》（GB50222-95）
《建筑结构设计标准》（BGJ9—89）；
《给水排水工程结构设计规范》（GBJ69-84）
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2001）
《凝土结构设计规范》（GB50010-2002）
《建筑结构设计统一标准》（GBJ68-84）
《地下工程防水技术规范》（GB50007-2002）
《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）
《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）
《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）
《工业建筑防腐蚀设计规范》（GB50046-95）
7.2.33《建筑物防雷设计规范》（GB50057-97）（2000年版）
《建筑抗震设计规范》（GB50001-2001）
7.2.35《砌体结构设计规范》（GB5003-2001）
7.3主要设计原则
7.3.1根据招标文件要求，选用供货范围之一的工艺方案进行设计，该套技术工艺先进成熟，运行稳定定可靠。
7.3.2采用质量优良的设备及产品，确保污水处理设施能够长期稳定运行。
7.3.3在工艺设计细节上进行优化，在确保污水处理出水稳定达到规定的标准的前提下，处理设施投资省、占地少、能耗低、节省运行费用。
7.3.4在系统整体布局和操作环境等细节设计上，充分考滤工艺操作的管理方便，确保系统长期运行稳定、可靠、安全实用，并具有较好的生产环境和劳动条件。
7.3.5降低噪声、消除异味，改善污水处理站及周围环境。
7.3.6严格执行国家有关设计规范、标准，重视消防、安全工作。
7.3.7设备及电器原器件的选型充分考虑污水处理厂原有设备的统一性、互换性和协调性。
7.3.8建（构）筑物布置与站区及周边建筑物协调一致，总体布局合理美观。
7.4设计范围
7.4.1XX市桥东污水处理厂升级改造工程反硝化生物滤池和高效沉淀池的工艺设计。
7.4.2本方案设计边界范围为工艺流程框图中双点画线框以内的相关部分。
详见本设计方案《工艺流程部分》。
7.4.3本系统内的全部设备选型及非标设备设计、工艺管道计。
7.4.4本系统内的的电气、自动控制及仪表系统设计。
系统内的给排水及消防系统设计
技术经济分析及运行管理生产设计
第八章设计基础资料
8.1地理位置
XX地处河北省中南部，位于北纬37°26'-38°46'，东经113°31'～115°29'之间，东与衡水接壤，南与邢台毗连，西与山西为邻，北与保定为界。
辖区总面积15848平方公里。
8.2城市性质
XX市是河北省省会，1925年开始设市、旧称石门市，1948年初改称为XX市，它是我国建市较早，有一定工业基础的较大城市，经过几十年的发展，现已成为我国华北重要工业基地，并是全国的纺织、化工、医药、电子工业中心之一。
同时又是河北省的政治、经济、文化、科学、教育中心。
8.2气象条件
XX地处暖温带、半湿润、半干旱季风型大陆性气候，四季分明。
年平均气温：
12.9℃
极端最高气温：
42.7℃
极端最低气温：
-26.5℃
多年平均降水量：
537.2mm
年内降水量的60～80%，集中在6～8月份，春冬季节干旱少雨，年际变化悬殊。
主导风向：
东南风（夏季）
次主导风向：
西北风（冬春季）
风频率：
10%
冬季平均风速1.8米/秒
夏季平均风速1.5米/秒
最大积雪厚度：
19厘米
最大冻土厚度：
53厘米
年平均雷曝日数为：
31天
8.3本系统设计进水条件
（1）进水水量
本合同设计规模为日平均流量50万m3/day，总变化系数1.3，高峰设计流量28431m3/h。
（2）进水水质
进生物滤池构筑物水质指标：
XX桥东污水处理厂生物滤池进水水质值
序号
项目
要求设计值
1
BOD5（mg/L）
30
2
CODcr（mg/L）
70
3
SS（mg/L）
30
4
TN（mg/L）
65
5
NO3-N（mg/L）
57
6
NH4+-N（mg/L）
5
7
TP（mg/L）
7
8
水温（℃）
14-25
8.4本系统设计出水要求
高效沉淀池处理后出水达到下表要求：
表8-2
序号
项目
要求设计值
1
BOD5（mg/L）
<12
2
CODcr（mg/L）
<50
3
SS（mg/L）
<13
4
TN（mg/L）
<15
5
TP（mg/L）
<0.5
8.5取样与监测
1.出水水质取样在高效沉淀池末端总出水管设置取样口。
2.取样频率至少为每2h一次，取24H混合样，以日均值计。
3.监测分析方法按《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918－2002中要求的方法执行。
第九章本系统污水处理工艺流程
9.1工艺流程概述
本系统主体工艺包括两部分，即反硝化生物滤池和高效沉淀池两部分。
反硝化生物滤池的主要作用是将废水中的硝态氮通过反硝化过程而转化为氮气，从而达到脱氮的目的，同时进一步去除废水中的BOD、COD等，从而提高出水水质。
高效沉淀池的主要作用是通过加入除磷剂、絮凝剂等，去除废水中的总磷，同时进一步去除废水中的SS，确保出水水质达标。
为了保证上述功能的实现及系统长期稳定运行的需要，需对系统进行细化设计，确定如下系统工艺流程。
9.2系统设计工艺流程框图
系统设计工艺流程框图如下：
DN生物滤池和高效沉淀池系统工艺流程
9.3系统工艺流程详细说明：
9.3.1污水处理流程：
二沉池出水经中间提升泵站提升进入生物滤池总进水槽，由总进水槽分配至每格生物滤池进水管，每格生物滤池进水管将污水送至滤池底部，污水自下而上以一定的流速流经生物滤料，滤料上长满生物膜，污水与生物膜相接触，在生物膜微生物的作用下，污水得到净化。
同时充满滤料的滤床可以有效的截留水中的悬浮物质，从而使污水能得到进一步澄清。
由于反硝化过程需要消耗碳源，当碳源不足时通过投加甲醇补充碳源，保证反硝化过程的正常运行。
反硝化生物滤池出水首先进入循环水池，内设有循环水泵，通过循环水泵的提升，将循环水池的的处理水泵入反硝化生物滤池进水总槽，与原水混合。
通过处理水回流，一方面用于提高反硝化滤池的水力负荷，保证滤池适宜的滤速，另一方面出水回流可对原水中的SS、硝态氮等进行稀释，降低其在进水中的浓度，有利于保证滤池系统正常稳定运行，出水稳定达标。
同时回流可以增滤池中的反硝化微生物，提高滤池的反硝化处理效果。
循环水池出水进入反冲洗水池，反冲洗水池设有反冲洗水泵，以备滤池反冲洗时使用。
反冲洗水池溢流水自流进入高效沉池系统内的混合池，混合池分成两格，均设有高速混合搅拌机，分别投加三氯化铁除磷剂、PAM助凝剂，在混合搅拌机的作用下，使投加的絮凝剂、助凝剂与废水充分混合，然后自流进入反应池，与高效沉淀区的回流污泥在此混合，并通过反应池内的反应搅拌机的搅动，创造适宜的反应速度梯度，使细小悬浮物结大易于沉淀，为后续的沉淀分离创造条件。
反应池出水进入高效沉淀池，通进预沉浓缩区进行沉淀、浓缩，然后由下而上穿过斜管实现泥水分离。
高效沉淀池上部设有集水槽，处理水通过集水槽收集流出系统。
处理达标后污水流入滤布滤池等污水处理厂的其他处理单元作进一步处理。
9.3.2反硝化滤池冲洗流程：
由于微生物的不断繁殖，生物膜逐渐增厚，超过一定厚度后，吸附的有机物，在传递到滤料表面的微生物之前已被代谢。
此时，滤料表面的内层微生物因得不到有机营养而进入内源代谢，失去其粘附在滤料上的性能，脱落下来。
这时滤池则需要进行冲洗。
冲洗采用气水联合反应洗。
冲洗是在与正常过滤的相同方向进行的。
实际上是顺向冲洗，反冲洗只是习惯的说法。
当需要冲洗时，由反冲洗水泵提升反冲洗水池的滤池处理水进行反冲，冲洗废水自流进入反冲洗废水池，由反冲洗废水排水泵排入污水处理站的预处理段（初沉池）作进一步处理。
冲洗空气则通过启动自鼓风机来实现。
系统设计有智能控制系统，可通过时间、水头损失、处理出水水质等控制系统自动完成反冲洗，从而保证冲洗强度恰当和适宜，既要冲洗得有效、彻底，又要保护滤床及生物群不被破坏，从而在冲洗结束后，系统可以尽快的回复其工艺性能。
冲洗可根据需要选用水冲洗、气冲洗、气水联合冲洗。
冲洗周期大于12小时，每格滤池交替进行冲洗。
滤池系统可根据需要采用正常强度的反冲洗和超强度的反冲洗。
9.3.3高效沉淀池污泥流程：
高效沉淀池内的污泥通过沉淀、在污泥浓缩机运转下浓缩，然后通过污泥循环泵泵入反应池，与混合池来水混合，为细小悬浮物反应结大创造晶核条件，并充分利用回流污泥的絮凝作用，提高反应效果，减少反应加药量。
沉淀系统经过一段进间运行后，产生的污泥越来越多，这时剩余污泥需要排出系统。
此时，通过污泥排泥泵将污泥泵入污泥处理系统进行脱水处理。
9.4对工艺流程的优化
1、建议将二级生物处理前预处理出水分一股直接引至中间提升泵站，与二沉池出水按一定比例混合，由于预处理出水中含有大量的有机物，可改善生物滤进水碳源缺少的状况，从而减少反硝化滤池碳源的投加量，可节约碳源投加方面的运行费用。
2、招标文件建议采用聚铝作为除磷剂及混凝剂，建议改为三氯化铁。
三氯化铁除磷效果与聚铝相差不大，磷酸铁沉淀效果好。
但三氯化铁的价格约比聚合氯化铝要低得多，从而可节约运行费用。
第十章反硝化生物滤池
10.1反硝化生物滤池净化原理
反硝化生物滤池是利用附着在生物滤料上的含有大量反硝化细菌的生物膜在厌氧条件下将硝态氮（NO3-N）、亚硝态氮（NO2-N）转化为氮气的生物滤池，从而确保出水总氮达标
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