污水治理设计.docx

1、污水治理设计污水处理设计计算本设计采用AB法处理上述废水，处理出水水质要求达到污水综合排放标准一级标准（GB89781996）。1.查污水综合排放标准一级标准中排放水质指标规定值为pH=69，COD=60 mg/L，BOD5=20 mg/L，SS=20 mg/L，NNH3=50 mg/L，TN=60 mg/L。该城镇生活污水每天平均流量为Q=1104 m3/d=115.74 L/sQ设=KZQ=1.3104 m3/d=150.46 L/s污水中SS的处理程度根据一级标准可求出SS的处理程度为ESS=（28020）/280=92.86%污水中BOD5的处理程度根据一级标准，BOD的处理程度为EB

2、OD=（22020）/220=90.91%2 污水处理工艺流程的选择该污水处理工程主要以去除有机污染为主，去除目标为SS和BOD5 及部分含氮污染物。本设计采用AB法处理，在两段曝气池降解有机物的同时，B段曝气池也能发挥出去除含氮污染物的作用。AB法污水及污泥的处理工艺流程如图1所示：生活 格 提升 曝 气 A 段 中 B 段 终 出污水 栅 泵站 沉砂池 曝气池 沉池 曝气池 沉池 水井 A 段 B 段污泥泵房 污泥泵房 沼气利用 污泥 污泥 污 泥 贮 污 泥外运 脱水机 消化池 泥池 浓缩池图1 AB法污水及污泥处理工艺流程3 各处理单元设计计算3.1. 格栅格栅设在处理构筑物之前，用于

3、拦截水中较大悬浮物和漂浮物，保证后续设施的正常运行。本设计中，污水通过格栅去除部分悬浮物和漂浮物后经提升泵房提升直接进入曝气沉砂池。 栅槽宽度设明渠数N1=1，明渠有效水深h1=0.5 m，水流速度v1=0.6 m/s，则明渠宽度B1为B1=Q设/（N1v1h1）=0.15046/（10.60.5）=0.5 m取栅前水深h=0.5 m，过栅流速v=0.8 m/s，栅条间隙宽度b=0.015 m，格栅倾角a=90，格栅数N=1，则栅条间隙数n为n=Q设（Sin a）1/2/Nbhvn=0.150461/（10.0150.50.8）=26 个设栅条宽度S=0.01 m，则栅槽宽度B为B=S（n1）

4、+bn=0.01（261）+0.01526=0.64 m 水流通过格栅的水头损失水头损失为 h=k（S/b）4/3 Sin a v2/2g 其中：k格栅受污堵塞后水头损失增大倍数，取 k=3； 形状系数，本设计中，栅条采用迎水面为半圆的矩形断面，=1.83； S栅条宽度，S=0.01 m； b栅条间隙宽度，b=0.015 m； a格栅倾角，a=90； v过栅流速，v=0.8 m/s；则 h=31.83（0.01/0.015）4/310.82/（29.8）=0.1 m 栅槽总高度栅槽总高度H=h+h2+h h栅前水深，h=0.5 m；h2栅前渠道超高，取h2=0.3 m；则栅槽总高度 H=0.5

5、+0.3+0.1=0.9 m 栅槽总长度栅槽总长度L=l1+l2+1.0+0.5+H1/tg a其中：l1进水渠道渐宽部分长度，l1=（BB1）/2tg a1； l2栅槽与出水渠道渐缩部分长度，l2=l1/2； H1栅前槽高，H1=h+h2=0.5+0.3=0.8 m； a1进水渠展开角，取a1=20；将各参数代入上式，则L=（0.640.5）/2tg20+（0.640.5）/4tg20+1.5=1.8 m 每日栅渣量每日栅渣量W=QW1/103 W1栅渣量，本设计取为0.1 m3栅渣/103 m3 污水；则 W=11040.1/103=1 m3/d，采用机械除污设备。3.2. 曝气沉砂池本设

6、计中选用曝气沉砂池，它主要是使颗粒碰撞摩擦，将无机颗粒与有机物分开，排除的沉砂有机物含量较低，方便后续工艺处理。 总有效容积设污水在沉砂池中的水力停留时间t为2 min；则沉砂池的总有效容积V为V=60Q设t=600.150462=18 m3 水流截面积设污水在池中的水平速度v 为0.08 m/s，则水流截面积A为A=Q设/v=0.15046/0.08=1.9 m2，取为2.25 m 池总宽度设有效水深h=1.5 m，则沉砂池总宽度B 为B=A/h=2.25/1.5=1.5 m 设沉砂池共1座，则每座沉砂池的池宽b 为b=B=1.5，宽深比 b ：h=1 ：1，符合要求。 沉砂池池长沉砂池的池

7、长L为L=V/A=18/2.25=8 m 沉砂池总高设超高为0.3 m，则总高H=1.5+0.3=1.8 m 曝气量曝气沉砂池所需曝气量q=3600DQ设 D1 m3 污水所需曝气量，取0.2 m3/m3；则 q=36000.150460.2=108.4 m3/h曝气沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵送至砂水分离器，脱水后的清洁砂粒外运，分离出来的水回流至提升泵房吸水井。曝气沉砂池的出水通过管道直接送往A段曝气池，输水管道的管径为500 mm，管内最大流速为0.76 m/s。3.3 AB工艺参数 设计参数的确定A段污泥负荷：NSA=4.5 kg BOD5/（kgMLSSd）；混合液污泥浓度：XA=20

8、00 mg/L；污泥回流比 RA=0.6。B段污泥负荷：NSB=0.125 kg BOD5/（kgMLSSd）；混合液污泥浓度：XB=3450 mg/L；污泥回流比 RA=1.0。 计算处理效率BOD5总去除率 EBOD =（22020）/220=90.91%A段BOD5去除率EA取60%，则A段出水BOD5浓度LtA为LtA=220（160%）=88 mg/L已知B段出水BOD5浓度LtB=20 mg/L，B段BOD5去除率EB为 EB=（LtALtB）/LtA=（8820）/88=77.27% 曝气池容积计算进水BOD5浓度La=220 mg/L，A段BOD5去除量 LrA为LrA=LaL

9、tA=22088=132 mg/L=0.132 kg/m3A段混合液挥发性污泥浓度XVA为XVA=fXA=0.752=1.5 kg/m3则A段曝气池容积VA=24Q设LrA/（NSA XVA）为VA=241.31040.132/（244.51.5）=255 m3B段BOD5去除量 LrB为LrB=（LtALtB）=8820=68 mg/L=0.068 kg/m3B段混合液挥发性污泥浓度XVB为XVB=fXB=0.753.45=2.59 kg/m3则B段曝气池容积VB=24Q设LrB/（NSBXVB）为VB=241.31040.068/（240.1252.59）=2731 m3 水力停留时间计算

10、水力停留时间T=V/Q 则A段水力停留时间TA=VA/Q设=25524/（1.3104 ）=0.47 h B段水力停留时间TB=VB/Q设=273124/（1.3104 ）=5.47 h 最大需氧量 A段最大需氧量 OA=a/Q设LrA 其中：a/需氧量系数，0.40.6 kg O2/kg BOD5 则 OA=0.61.31040.132/24=42.9 kg O2/hB段最大需氧量 OB=a/Q设LrB +b/Q设Nr其中：a/需氧量系数，1.23 kg O2/kg BOD5 b/NH3N 硝化需氧量系数，4.57 kg O2/kg NH3NOB=1.231.31040.068/24+4.5

11、71.3104（5015）103/24=132 kg O2/h二段总需氧量O2=OA+OB=42.9+132=174.9 kg O2/h 剩余污泥量A段剩余污泥量设A段SS去除率为75%，SS去除量Sr=28075%=210 mg/L=0.21 kg/m3，干污泥量为 WA=QSr+aQLrA其中： a污泥增殖系数，0.30.5 kg/kg BOD5，取0.4 kg/kg BOD5 Q污水平均流量，1.0104 m3/dWA=1.01040.21+0.41040.132=2628 kg/d湿污泥量（设污泥含水率PA为98.5%）为 QSA=WA/（1PA）1000QSA=2628/（198.5

12、%）1000=175.2 m3/dB段剩余污泥量干污泥量为 WB=aQLrB 其中：a污泥增殖系数，0.50.65 kg/kg BOD5，取0.6 kg/kg BOD5 Q污水平均流量，1.0104 m3/dWB=0.61040.068=408 kg/d湿污泥量（设污泥含水率PB为99.5%）QSB=WB/（1PB）1000QSB=408/（199.5%）1000=81.6 m3/d总泥量 QS=QSA+QSB=175.2+81.6=256.8 m3/d 污泥龄计算CA段污泥龄 CA=1/（aANSA）其中：aAA段污泥增殖系数，取0.4 kg/kg BOD5NSAA段污泥负荷kg BOD5/

13、（kgMLSSd），取4.5 kg BOD5/（kgMLSSd）则CA=1/（0.44.5）=0.56 dB段污泥龄 CB=1/（aBNSB）其中：aBB段污泥增殖系数，取0.6 kg/kg BOD5NSBB段污泥负荷kg BOD5/（kgMLSSd），取0.125 kg BOD5/（kgMLSSd）则CB=1/（0.60.125）=13.33 d 回流污泥浓度浓度 Xr=X（1+R）/R其中：X混合液污泥浓度 R污泥回流比A段回流污泥浓度 XrA=2000（1+0.6）/0.6=5333 mg/LB段回流污泥浓度 XrB=3450（1+1.0）/1.0=6900 mg/L3.4 A段曝气池

14、曝气池的计算和各部位尺寸的确定1）确定曝气池容积A段曝气池共设2个，每个曝气池容积为255/2=128 m3。2）确定曝气池各部位尺寸设池深h为2 m，则每组曝气池的面积F为F=128/2=64 m2，池宽B取3 m，宽深比B/h=3/2=1.5介于12 之间，符合规定。池长L=F/B=64/3=21.3 m，长宽比 L/B=21.3/2=10.6510 ，符合规定。每个曝气池设计为单廊道曝气池，廊道长取22 m。曝气池超高取0.5 m，则曝气池池高为 H=2+0.5=2.5 m 段曝气池曝气系统设计与计算1）最大需氧量为OA=42.9 kg/h2）平均时需氧量为O2=a/QLrA=0.610

15、40.132=33.0 kg/h 3）每日去除的BOD5值为BODrA=11040.132/24=55 kg/h A段供气量计算采用网状模型微孔空气扩散器，铺设距池底0.2 m 处，淹没水深1.8 m，计算温度30。查表得 20和30时水中饱和溶解氧值分别为CS（20）=9.17 mg/L，CS（30）=7.63 mg/L1）空气扩散出口处的绝对压力Pb=1.013105+9800 H为 Pb=1.013105+98001.8=1.19105 Pa空气离开曝气池池面时，氧的百分比为 O t=21（1EA）100/79+21（1EA）其中：EA空气扩散器的氧转移率，此处取值12%，则O t=21

16、（10.12）100/79+21（10.12）=18.96%2）曝气池混合液中平均氧饱和浓度（按最不利的温度条件考虑）为CSb（T）=CS（T）Pb/（2.20610 5）+O t/42 最不利的温度条件按30计算，则CSb（30）=7.63（1.1910 5）/（2.20610 5）+18.96/42 =7.56 mg/L换算为在20条件下，脱氧清水的充氧量 R0=RCS（20）/CSb（T）c 1.024T20其中：R0单位时间由于曝气向清水传递的氧量R单位时间向混合液传递的氧量，相当于平均需氧量因混合液含污泥颗粒而降低传递系数的修正值（ 1），取=0.82废水饱和溶解氧的修正值（ 1），

17、取=0.95气压修正系数，=当地实际大气压/1.01325105，取=1.0c废水实际溶解氧的浓度，取c=2.0 mg/LT混合液设计温度，T=30R0=33.09.17/0.820.951.07.562.01.0243020=56.2 mg/h相应的最大时需氧量为R0max=42.99.17/0.820.951.07.562.01.0243020=73.0 mg/h3）曝气池的平均时供氧量GS=R0100/（0.3EA）则GS=56.2100/（0.312）=1561 m3/h曝气池最大供气量GSmax= R0max100/（0.3EA）则GSmax=73.0100/（0.312）=2028

18、 m3/h去除1kg BOD5的供气量（m3 空气/kg BOD）为空气=1561/55=28.4 m3 空气/kg BOD1 m3 污水的供气量（m3 空气/m3 污水）为空气=156124/104=3.75 m3 空气/m3 污水4）A段曝气池曝气系统的空气总用量除采用鼓风曝气外，系统还采用空气在回流污泥井中提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍考虑，污泥回流比R值为60%，则提升回流污泥所需空气量为80.6104/24=2000 m3/h5）空气管路计算在两个曝气池相邻的隔墙上铺设1根空气干管。在干管上设5对曝气管，共10条配气竖管。则两个曝气池中共有10条配气竖管，每根竖管的供气量为202

19、8/10=202.8 m3/h曝气池平面面积为2322=132 m2每个空气扩散器的服务面积按0.49 m2 计算，则所需空气扩散器的总数为132/0.49=270 个每个竖管上安装的空气扩散器的数目为270/10=27 个 每个空气扩散器的配气量为2028/（1027）=7.51 m3/h6）空压机的选定一般希望管道及扩散设备的总压力损失不大于15 kPa，其中管道损失控制在5 kPa内，其余为扩散设备的压力损失。风压损失P（Pa）可按下式估算：P=H/9.8+15 其中：H/空气扩散器淹没水深，m空气扩散装置安装在距离曝气池底0.2 m 处，因此，空压机所需压力为P=（20.2）9.8+1

20、5=32.64 kPa供压机供气量最大量估计值（m3/min）为2028+2000=4028 m3/h=67.13 m3/min平均时供气量估计量为1561+2000=3561 m3/h=59.35 m3/min根据所需压力和空气量，采用LG60型空压机3台，该型空压机风压50 kPa，风量60 m3/min。正常条件下，1台工作，2台备用；高负荷时，2台工作，1台备用。曝气池的出水通过管道送往中沉池集配水井，输水管道内的流量按最大时流量加上回流的污泥量进行设计，回流比为60%，则输水管的管径为600 mm，管内最大流速为0.85 m/s。集配水井为内外套筒结构，由A段曝气池过来的输水管道直接

21、进入内层套筒，进行流量分配，通过两根450 mm 的管道送往2个中沉池，管道内最大水流速度为0.75m/s。3.5 B段曝气池 曝气池的计算和各部位尺寸的确定1）确定曝气池容积B段曝气池共设2组，每组容积为2731/2=1366 m3。2）确定曝气池各部位尺寸设池深h为3.5 m，则每组曝气池的面积F为F=1366/3.5=390.28 m2池宽B取4 m，宽深比B/h=4/3.5=1.14介于12 之间，符合规定。池长L=F/B=390.28/4=97.57 m，长宽比 L/B=97.57/4=24.410 ，符合规定。每组曝气池设计为3廊道曝气池，每个廊道长L1为L1=97.57/3=32

22、.5 m，取为33 m。曝气池超高取0.5 m，则曝气池总池高为H=3.5+0.5=4.0 m B段曝气池曝气系统设计与计算1）最大需氧量为OB=132 kg/h2）平均时需氧量为O2=a/QLrB +b/QNr 为O2=1.231040.068/24+4.57104（5015）103/24=102 kg O2/h3）每日去除的BOD5值为BODrB=11040.068/24=28.33 kg/h B段供气量计算采用网状模型微孔空气扩散器，铺设距池底0.2 m 处，淹没水深3.3 m，计算温度30。查表得 20和30时水中饱和溶解氧值分别为CS（20）=9.17 mg/L，CS（30）=7.6

23、3 mg/L1）空气扩散出口处的绝对压力Pb=1.013105+9800 H为Pb=1.013105+98003.3=1.34105 Pa空气离开曝气池池面时，氧的百分比为 O t=21（1EA）100/79+21（1EA）其中：EA空气扩散器的氧转移率，此处取值12%，则O t=21（10.12）100/79+21（10.12）=18.96%2）曝气池混合液中平均氧饱和浓度（按最不利的温度条件考虑）为CSb（T）=CS（T）Pb/（2.20610 5）+O t/42 最不利的温度条件按30计算，则CSb（30）=7.63（1.3410 5）/（2.20610 5）+18.96/42 =8.0

24、8 mg/L换算为在20条件下，脱氧清水的充氧量 R0=RCS（20）/CSb（T）c 1.024T20其中：R0单位时间由于曝气向清水传递的氧量 R单位时间向混合液传递的氧量，相当于平均需氧量 因混合液含污泥颗粒而降低传递系数的修正值（ 1），取=0.82废水饱和溶解氧的修正值（ 1），取=0.95 气压修正系数，=当地实际大气压/1.01325105，取=1.0 c废水实际溶解氧的浓度，取c=2.0 mg/L T混合液设计温度，T=30R0=1029.17/0.820.951.08.082.01.0243020=158.53 mg/h相应的最大时需氧量为R0max=1329.17/0.82

25、0.951.08.082.01.0243020=206.09 mg/h3）曝气池的平均时供氧量GS=R0100/（0.3EA）则GS=158.53100/（0.312）=4404 m3/h曝气池最大供气量GSmax= R0max100/（0.3EA）则GSmax=206.09100/（0.312）=5725 m3/h去除1kg BOD5的供气量（m3 空气/kg BOD）为空气=4404/28.33=28.4 m3 空气/kg BOD1 m3 污水的供气量（m3 空气/m3 污水）为空气=440424/104=10.57 m3 空气/m3 污水4）B段曝气池曝气系统的空气总用量除采用鼓风曝气外

26、，系统还采用空气在回流污泥井中提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍考虑，污泥回流比R值为100%，则提升回流污泥所需空气量为81.0104/24=3333 m3/h5）空气管路计算在每组三廊道曝气池中每两个相邻廊道的隔墙处铺设一根干管，共3根干管。每根干管上设7对曝气管，共14条配气竖管。曝气池中共有42条配气竖管，则每根竖管的供气量为5725/42=136.3 m3/h曝气池平面面积为4633=792 m2每个空气扩散器的服务面积按0.49 m2 计算，则所需空气扩散器的总数为792/0.49=1617 个每个竖管上安装的空气扩散器的数目为1617/42=39 个，取40个每个空气扩散器的配气

27、量为5725/（4240）=3.41 m3/h6）空压机的选定风压损失P（Pa）可按下式估算：P=H/9.8+15 其中：H/空气扩散器淹没水深，m空气扩散装置安装在距离曝气池底0.2 m 处，因此，空压机所需压力为P=（3.50.2）9.8+15=47.34 k Pa供压机供气量最大量估计值（m3/min）为5725+3333=9058 m3/h=150.97 m3/min平均时供气量估计量为4404+3333=7737 m3/h=128.95 m3/min根据所需压力和空气量，采用LG60型空压机4台，该型空压机风压50 kPa，风量60 m3/min。运行时3台工作，1台备用。曝气池出水

28、送往终沉池集配水井。曝气池的出水通过管道送往终沉池集配水井，输水管道内的流量按最大时流量加上回流的污泥量进行设计，回流比为100%，则输水管的管径为700 mm，管内最大流速为0.78 m/s。集配水井为内外套筒结构，由B段曝气池过来的输水管道直接进入内层套筒，进行流量分配，通过两根500 mm 的管道送往2个终沉池，管道内最大水流速度为0.76 m/s。3.3.6 A段中沉池中沉池采用普通幅流式沉淀池座数N=2，表面负荷q取1.0 m3/m2h。 单池表面积A=Q设/（Nq）为A=1.3104/（21.024）=270.83 m2 池子直径D为D=（4A/）1/2=（4270.83/3.14

29、）1/2=18.6 m，取18 m 沉淀部分有效水深h2=qt，取沉淀时间t为2.0 h，则 h2=1.02.0=2.0 m 沉淀部分有效容积 V/=（D2/4）h2=（3.14182/4）2.0=508.68 m3 污泥部分所需的容积V=T（1+R）Q设X/N（X+Xr）其中：T沉淀时间，1.02.0 h 按1.0 h 计算中沉池污泥部分所需容积为V=1.0（1+0.6）1.31042000/242（2000+5333）=118.2 m3 污泥斗容积V1= h5（r12+r1 r2 +r22）/3 取污泥斗上部半径 r1=2 m，下部半径r2=1 m，污泥斗高度h5=1.0 m，则 V1=3.141.0（22+21+12）/3=7.32 m3 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 V2= h4（r12+r1R+R2）/3设池底坡度i 为0.15，则 h4=（Rr1）i=（92）0.15=1.05 m V2=3.141.05（22+2