第5章污泥处理系统.docx

1、第5章 污泥处理系统第5章 污泥处理系统5.1 污泥处理工艺流程 污泥处理工艺流程如图5.1所示图5.1 污泥处理工艺流程5.2 浓缩池 本设计采用2座重力浓缩池。5.2.1 设计参数 1. 固体通量3060kg/（m2.d）； 2. 二沉池污泥含水率为99.2%99.6%，取99.6%，初沉池污泥含水率95%97%，取96%，浓缩池出泥含水率96%97%，取96%； 3. 每人每日产生污泥量 初沉池每人每天产生污泥量as=1636g/（人.d）；二沉池每人每天产生污泥量as=1232g/（人.d）。 4. 浓缩池浓缩时间不小于12h，一般在1216h； 5. 有效水深H=4m左右。5.2.2

2、 设计计算 1. 初沉池污泥量 （5.2a） （5.2b）式中：Q1初沉池污泥量（m3/h）； S 每人每天污泥量L/(人.d)； as每人每天产生污泥量g/(人.d)； N1设计人口当量（人），按SS计。 设计中取初沉迟每人每天产生污泥量as=20g/（人.d），则：L/人.d 2. 二沉池剩余污泥量 （5.2c） （5.2d）式中：Q2二沉池剩余污泥量（m3/h）； as 每人每天产生污泥量g/（人.d）； S 每人每天污泥量L/（人.d）； N1 设计人口当量（人），按BOD5计。 设计中取as=20g/（人.d），则： L/人.d则 设2座浓缩池，则单个浓缩池： 3. 浓缩池几何尺寸的

3、确定 浓缩池计算草图如图5.2所示图5.2 浓缩池计算草图 设浓缩池直径约为有效水深的2倍，即，设浓缩池有效水深h1=4.2m，则D=8.4m。 锥体部分高 则浓缩池锥体部分的体积V锥= 浓缩池柱体部分的体积V柱= 取污泥浓缩时间为12h，V锥+V柱=20.87+232.75=253.62m312Q=224.4m3 则实际有效水深： 4. 分离污水量 （5.2e）式中：P1浓缩前污泥含水率，取99.6%； P2浓缩后污泥含水率，取96%； 每天分离污水量为：V水=qT=16.8312=201.96m3 5. 浓缩后的污泥量 （5.2f）式中：P1浓缩前污泥含水率；取99.6% P2浓缩后污泥含

4、水率；取96% 则二沉浓缩污泥量：V剩泥=Q2T=1.8712=22.44m3 初沉浓缩污泥量：V初泥= 二沉污泥浓缩后泥位： 加入初沉污泥后的泥位： 取超高h3=0.5m，则浓缩池总高H=h1+h2+h3=3.67+1.13+0.5=5.3m5.3 贮泥池贮泥池用来贮存来浓缩池的污泥。由于污泥量不大，本设计采用1座贮泥池，贮泥池采用竖流沉淀池构造。 1. 贮泥池设计进泥量Q=Q1+Q2 （5.3a）式中：Q每日产生污泥量（m3/d）； Q1 初沉池泥量（m3/d）； Q2 浓缩后剩余污泥量（m3/d） 由前面结果可知，Q1= 136m3/d，每日产生污泥量Q=136+22.442=180.8

5、8m3/d 2. 贮泥池的容积 （5.3b）式中：V贮泥池计算容积（m3）；Q每日产泥量（m3/d）； t贮泥时间，一般采用812； n贮泥池个数（个）。 设计中取t=10h，n=1，则贮泥池计算容积 V=180.8810/24=75.4 m3 贮泥池设计容积V=a2h2+1/3h3(a2+ab+b2) （5.3c）h3=tan(a-b)/2 （5.3d）式中 V贮泥池容积（m3）； h2贮泥池有效深度（m）； h3污泥斗高度（m）； a 污泥贮池边长（m）；b污泥斗底边长 （m）； n污泥贮池个数（个）；污泥斗倾角，一般采用60o设计中取n=1个，a=4.5m，h2=3.5m，污泥斗底为正方

6、形，边长b=1.0m，则污泥斗高度：h3=tan60o=3.03mV=4.523.5+1/33.03(4.52+4.51+12)=96.88m375.4m3 符合要求。 3. 贮泥池高度： （5.3e）式中 h污泥贮池高度（m）； h1超高（m），一般采用0.3m； h2污泥贮池有效深度（m）； h3污泥斗高（m）；h=0.3+3.5+3.03=6.83m4. 管道部分每个贮泥池中设DN150mm的吸泥管一根，共设有2根进泥管，1根来自初沉池，管径DN200mm；另1根来自污泥浓缩池，管径均为150mm。5.4 消化池 消化池的作用是为了使污泥中的有机质，变为稳定的腐殖质，同时可以减少污泥体积

7、，并改善污泥性质，是之易于脱水，减少和控制病原微生物，获得有用副产物沼气等。5.4.1 设计参数 1. 池子的数目与大小：为了防止检修时全部污泥停止厌氧处理，消化池的数量至少设计为两座； 2. 池顶：常用的固定盖池顶，为一弧形穹顶，或为截圆锥形； 3. 管道布置：消化池附设的管道有污泥管、排上清液管、溢流管、取样管等； 4. 消化池的清扫：为了维持消化池的设计体积，设计中应包括定期清扫砂子的设备； 5. 消化池的构造：消化池的池体要求不渗水，一般采用钢筋混凝土结构。5.4.2 设计计算 初沉污泥量为136m3/d，浓缩后的剩余活性污泥量为44.88m3/d。它们的含水率均为96%，采用两级中温

8、消化处理。生污泥年平均温度为20，日平均最低温度为15；平均室外温度为13.3，冬季室外计算气温，采用历年平均每年不保证5d的日平均温度为9；池外介质为土壤时，全年平均温度为12.6，冬季计算温度为4.2，一级消化池进行加温、搅拌，二级消化池不加温、不搅拌，均采用固定盖式。 1. 消化池的容积计算 一级消化池容积： （5.4a）式中：V单个一级消化池的容积（m3）；Q污泥量（m3/d）；P投配率（%），中温消化时一级消化池一般采用5%8%；n消化池个数（座）。 设计中取P=0.03，有前面的计算可知Q=180.88m3/d，采用2座一级消化池，则用两级消化，容积比一级：二级=2：1，则一级消化

9、池容积为2010 m3，用两个，每个消化池容积1005 m3，二级消化池一个容积1005 m3。 一级消化池各部尺寸确定，消化池计算草图如图5.3所示图5.3 消化池计算草图 消化池直径采用D=19m，集气罩直径d1=2m，池底锥部直径d2=2m，锥角为15，h2 =h4=(D-d1)tan15/2=2.28m取2.3m，消化池柱体高度h3D/2=9.5m，采用h3=10m。 消化池总高度：=2+2.3+10+2.3=16.6m 集气罩容积： 上盖容积： 下锥体容积等于上盖容积：V4=V2=242.66m3 柱体容积： 消化池有效容积：V0=V2+V3+V4=242.66+242.66+283

10、5.2=3320.52m33014.7m3（合格） 二级消化池各部尺寸同一级消化池。 2. 消化池各部分表面积 集气罩表面积： 池上盖表面积： 下锥体表面积： 地面以上池柱体表面积： 地面以下池柱体表面积： 故消化池总面积：F=F1+F2+F3+A1+A2=15.7+293.14+296.28+397.94+198.97=1202.02m2 3. 消化池热工计算 （1）提高生污泥温度的耗热量 中温消化温度TD=35，生污泥年平均温度Ts=20，日平均最低温度=15，每座一级消化消化池投配率的最大生污泥量，投配率采用5%：V=10055%=50.25m3/d 全年耗热量为 （5.4b） 则全年平

11、均耗热量为： 最大耗热量： （2）消化池池体耗热量 消化池各部传热系数采用：池盖K1=2.93kJ/(m2h )；池壁：地面以上K2=2.5 kJ/(m2h )；地面以下及池底K3=1.9 kJ/(m2h )。池外介质为大气时，年平均气温TA=13.3，冬季室外计算温度TA=9；池外介质为土壤时，全年平均气温TB=12.6，冬季室外计算温度TB=4.2。池体耗热量计算公式为 （5.4c） 池上盖部分全年平均耗热量： 最大耗热量为： 池体地上部分全年平均耗热量为： 最大耗热量为： 池体地下部分全年平均耗热量为： 最大耗热量为： 池底部分全年平均耗热量为： 最大耗热量为： 每座消化池池体全年平均耗

12、热量及最大耗热量为： Q=Q2+Q3+Q4+Q5=22365.76+25905.89+9844.24+14658.75=72774.64kJ/hQ（max）= Q2（max）+Q3（max）+Q4（max）+Q5（max）=45349.93+52528.08+13972.47+20806=132656.4kJ/h （3）每座消化池总耗热量 全年平均耗热量为：Q=31406.25+72774.64=104180.89kJ/h 最大耗热量为：Q（max）=41875+132656.4=174531.4kJ/h （4）热交换器计算 采用池外套管式泥水热交换器，全天均匀投配，生污泥进入一级消化池之前，

13、与回流的一级消化池污泥先混合在进入热交换器，生污泥回流污泥为12。则生污泥量为： 回流消化污泥量：Qs2=Qs12=4.19m3/h 进入热交换器的污泥量为：Qs=Qs1+Qs2=6.28 m3/h 生污泥的日平均最低温度为：T=15 生污泥与消化污泥混合后的温度为： 热交换器的套管长度按下式计算： （5.4d） 其中最大耗热量Qmax=132656.4kJ/h。 内管管径选用DN35mm时，外管管径选用DN75mm。 污泥在内管的流速（在1.52.5m/s内合格）：。 热交换器入口热水温度采用Tw=85，TwTw=10，则热水循环流量为： （5.4e）则 核算内外管之间的管缝热水流速（在1.

14、01.5m/s之间合格）： 平均温差Tm按下式计算： （5.4f）式中：T1热交换器入口处的污泥温度Ts与出口的热水温度Tw之差； T2热交换器出口污泥温度Ts与入口热水的温度Tw之差； 当污泥循环流量Qs=6.28m3/h，有下式得 Ts=28.33，Ts=33.38，Tw=85，Tw=75，T1=46.67，T2=51.62，则 则热交换器的套管长度： 设每根长3m，则共有根数为：根，取10根。 5.4.3 沼气混合搅拌 1. 搅拌沼气用量 一级消化池采用多路曝气管式沼气搅拌。单位用气量采用6m3/(1000m3min)，则用气量： 2. 干管、竖管管径 循环搅拌系统干管和配气干管流速一般

15、1015m/s，竖管为57m/s。取干管流速v1=10m/s，干管管径，取d1=120mm。每座消化池12条竖管，竖管流速v2=5m/s，竖管管径，取d2=50mm。 3. 竖管长度 消化池有效深度竖管插入污泥面以下的长度，取9.0m。 4. 压缩机功率 通常一台压缩机对应一座消化池。所需压缩机功率N为N=VW式中：N沼气压缩机功率（W）； V一级消化池容积（m3）； W单位池容所需功率，一般取58W/m3。 设计取5W/m3，则 两座1005m3一级消化池，需两台功率为5.025kW的压缩机。5.4.4 消化后的污泥量1. 一级消化后污泥量 一级消化降解了部分可消化有机物，同时一级消化不排除

16、上清液，消化前后污泥含水量不变，则： （5.4g） （5.4h）式中：V1一级消化前生污泥量（m3/d）； V2一级消化后的污泥量（m3/d）； P1生污泥含水率（%）； P2一级消化污泥含水率（%）； Pv生污泥中有机物含量（%），一般采用65%； Rd污泥消化程度（%），一般采用50%； m一级消化可消化程度的比例（%），一般采用70%80%。 设计中取V1=180.88m3/d，P1=96%，m=80%，经计算：V2=179.00m3/d，P2=97.01% 一级消化池采用2座，单池排泥量为179.00/2=89.50m3/d。 2. 二级消化后污泥量 消化浓缩后污泥含水率由一级消化前的

17、96%降至二级消化后的95%，每日二级消化池排泥量： （5.4i）式中：V1生污泥量（m3/d）； V3二级消化后污泥量（m3/d）； P1生污泥含水率（%）； P3二级消化后污泥含水率（%）。 设计中取P1=96%，P3=95%，V1=180.88m3/d 二级消化池采用1座，单池排泥量为96.68m3/d。 3. 二级消化池上清液排放量 （5.4j）式中：V上清液排放量，m3/d； 二级消化池采用1座，单池上清液排放量为81.80m3/d。5.4.5 沼气产量 1. 消化池降解的污泥量 （5.4k）式中：X消化池降解污泥量（m3/d）； P生污泥含水率，96%； V1生污泥量（m3/d）；

18、 Pv生污泥有机物含量，一般采用65%； Rd污泥可消化程度，一般采用50%； 2. 消化池的产气量 （5.4l）式中：q消化池沼气产量（m3/d）； a污泥沼气产率（m3/kg污泥），一般采用0.751.0 m3/kg污泥，设计中取a=0.85。 每日沼气产量： 5.4.6 贮气柜 设计中采用单级低压浮盖式贮气柜。 1. 贮气柜最大调节容积 （5.4m）式中：V最大调节容积（m3）； q每日产气量（m3/d）； C容积调4节比例（%），一般采用25%40%。 设计中q=1998.7m3/d，C=30% 2. 贮气柜外形尺寸 （5.4n）式中：V最大调节尺寸（m3）； D贮气柜直径（m）； n

19、贮气柜个数（座）； H贮气柜调节高度（m）。 设计中取D=1.5H，n=1，V=1062.1m3，则，设计中取7.0m。 贮气柜直径D=1.5H （5.4o） 则D=1.57.0=10.5m。5.5 污泥脱水5.5.1 污泥脱水量计算 脱水后污泥量 （5.5a） （5.5b）式中：Q脱水后污泥量（m3/d）； Q0 脱水前污泥量（m3/d）； P1 脱水前污泥含水率（%）； P2脱水后污泥含水率（%）； M脱水后干污泥重量（kg/d）。 设计中取Q0=96.68m3/d，P1=95%，P2=75%，则 污泥脱水后形成泥饼用小车运走，分离液返回处理系统前段进行处理。5.5.2 脱水机的选择 机械

20、脱水方法有真空吸滤法、压滤机和离心机。目前常用的脱水机械主要有：真空转鼓过滤机、板框压滤机、带式压滤机、离心脱水机。各种脱水机的主要特点见表5.2。表5.2 常用脱水机主要特点名称特点适用范围真空转鼓过滤机能够连续生产，可以自动控制，构造复杂，附属设备多，运行费用高应用较少，适用于工业企业板框压滤机构造简单，劳动强度大，不能连续工作适用于小型污泥处理装置带式压滤机可以连续工作，脱水效率高，噪音小能耗低，操作管理方便应用广泛，适合大中小型污泥处理装置离心脱水机构造简单，脱水效果好，动力消耗大，噪声较大应用广泛，适合大中小型污泥处理装置 设计中选用LW200X600-N型离心脱水机，其主要指标为：干污泥产量1.5m3/d，泥饼含水率75%，絮凝剂聚丙烯酰胺投量按干污泥量的2。 设计中共采用2台离心脱水机，其中1用1备。工作周期定为12小时，所以每天处理的污泥量为：m=1.5m3/h12=18m3/d，可以满足要求。