水解酸化+SBR的设计计算.docx

1、水解酸化+SBR的设计计算水解酸化+SBRB勺设计计算1前言SBR工艺早在20世纪初已有应用， 由于 人工管理的困难和烦琐未于推广应用。此法 集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一一 般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流 变换运行，单池由撇水器间歇出水，故又称 为序批式活性污泥法。该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间 上的分布改为时间上的分布，形成一体化的 集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置， 最大的优点是节省占地。另外，可以减少污 泥回流量，有节能效果。典型的 SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的 沉淀效率和较好的水质。由 SBR发展演变的又有CASS和CAST等工艺，在除磷脱

2、氮 及自动控制等方面有新的特点。但是， SBR工艺对自动化控制要求很高，并需要大量的 电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运 行，一般必须引进全套进口设备。 由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝 气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子 总体容积也不减小。另外，由于撇水深度通常有1.2 2米，出水的水位必须按最低撇水 水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高 1米左右，能耗将有所提高。SBR工艺一般适用于中小规模、 土地紧张、具有引进设备条件的场合。我国自九十年代中期开始，国家建设部属市政设计研究院和上 海、北京、天津等市政设计研究院，开始了 SBR工艺技术的研究和 应用，但大部分处于试验

3、研究和小型污水处理厂的应用阶段。目前， 只有几座城市污水处理厂采用SBR法工艺处理城市混合污水，其处 理效果较好，女口：昆明市日处理污水量15万吨的第三污水处理厂， 其工艺为SBR法ICEAS技术，自投产以来，运行正常，出水水质稳 定，达到了设计标准。天津经济技术开发区污水处理厂所采用的DAT-IAT 工艺是一种 SBR法的变形工艺和中国目前最大的SBR法城市污水处理厂。该工 艺为方案的确定是根据天津市政工程设计研究院和开发区、以及国内 有关污水处理专家共同完成的，经过对国内外污水厂的考察并充分论 证，认为SBR法DAT-IAT 工艺能够克服天津开发区工业废水比重大、 水质水量变化幅度大的水质

4、特征，其处理后的水质能够满足国家的排 放标准。2概述2.1设计任务本设计方案的编制范围是城市污水处理厂，日处理能力为 3500 0 m3,内容包括设计计算说明书一份、污水处理厂工艺总平面图 1张、污水处理厂污水和污泥高程图1张、主体构筑物平剖面图1张。 2.2设计依据中华人民共和国环境保护法和水污染防治法污水综合排放标准 GB8978 佃96城市污水处理及污染防治技术政策室外排水设计规范(1997年版)GBJ14-87地表水环境质量标准GHZB1-1999污水排入城市下水道水质标准CJ3082-佃99城市污水处理工程项目建设标准建标2001 77号(8)污水综合排放标准DB8978-佃96辽宁

5、省污 水与废气排放标准DB21-60-89(10)城市给水工程规划规范GB50282-98(11)城市污水处理厂污水污泥排放标准CJ3025-93(12)城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准CJJ31-892.3阜新市概况2.3.1城市概况阜新市位于中国辽宁省的西北部，是一座新兴的工业城市，辽宁 省的畜牧、油料、产糖基地和重点产粮地区，中国重要的能源基地之 一，素有“煤电之城”之称。阜新市总面积10362km/m 2,辖阜新蒙 古族自治县、彰武县和海州、太平、新邱、清河门、细河五个区。海 州区是全市政治、经济和文化的中心。全市现有人口 190万人，其中 市区人口 77万人。阜新境内有汉、蒙

6、古、满回、锡伯等24个民族。 少数民族人口有27万人，其中蒙古族居多，达20万人，占全市总人 口的11%。阜新气候属于北温带大陆季风气候区，四季分明，雨热 同季，光照充足。2.3.2废水来源及主要污染物城市污水来源主要包括家庭污水、工业废水、矿业废水、农业废 水、畜牧废水、及渗入之地下水等。由城市排水管网汇集并输送到污 水处理厂进行处理。对于收集后的城市污水，含有家庭、工业、排泄 和其它来源排放的各种污染物。主要包括有：固体悬浮污染物、持久 有机污染物（POPs）、溶解盐仃DS）、营养物（N, P）、病原菌、病毒、 寄生虫等。工业污水主要来自啤酒厂、化工厂以及其他工厂，工业废水包括 生产污水和

7、冷却水。这两种废水性质截然不同。冷却水要由工厂回收 循环使用，一般不应排入城市排水管网。生产污水首先应由工厂综合 利用，尽量减少排出量。生产污水中含有损害管道、妨碍城市污水处 理工艺以及影响处理后的污水和污泥利用的污染物，工厂应进行预处 理，水质达到排放标准后再排入城市排水管网。城市污水的污染，一般经历三个历史时期：病源污染期、总体污 染期和新污染期。在病源污染期，城市污水主要是生活污水。由于污 水中含有病菌和病毒，污水排入水体后往往会传染疾病。在总体污染 期，随着工业的发展和人口的集中，城市污水量及所含的污染物种类 不断增加。污水排入水体后，造成水体中悬浮物数量和生化需氧量越 来越高，水体缺

8、氧，水生生物灭绝。在新污染期，由于工业的高度发 展，污水所含的污染物种类更加复杂。工业废水已日益成为城市污水 处理中的主要对象。2.4设计规模、数据及相关资料2.4.1设计规模及要求日处理量为3.5000m 3/d进水水质：BOD5 乞 150mg/l COD乞 300mg/l SS乞 200mg/l出水 水质：BOD5 = 30mg/l CODcr = 100mg/l SS 30mg/l2.4.2气象资料气温：年平均气温8.7 C,夏季最高气温37.5 C ,冬季最低气温 -23.0 C。主导风向：西南最大风速：1.6m/s年平均降雨量：457.1mm年蒸发量：1941.8mm无霜期：180

9、天最大冻土深度：1.4m2.4.3自然地理阜新市位于辽宁省西北部，东与铁岭毗邻，西与朝阳接壤，南与 锦州、沈阳为邻，北与内蒙古相望，总面积10355km/m 2。地理坐标 为东经120 10之间，北纬41 41至42 56之间，城市位于自东 北向西南倾斜的盆地中，南有医巫闾山脉，北有小松岭山。新义铁路 和细河东西横穿市区。阜新市海拔较高，地貌按其成因及形态组合分为平原、山地、丘陵三大类，其中平原较少，丘陵面积所占比重较 大。市区是一个以盆地、丘陵为主体的地 区，土壤较为贫瘠， 天然植被残存较少， 现已被大片人工植被所代替。阜新市接近内蒙古地区，属于大陆性气候，其特点是：春季干旱 多风，夏季炎热

10、少雨，秋季冷凉早霜，冬季严寒少雪。最大风速为 16.0m/s全年日照时间为2903.8h 。3工艺流程方案的选择污水处理工艺选择正确与否直接关系到 工程的投资、经营成本，出水水质的达标， 以及运行是否可靠。因此，选择适当的污水 处理工艺是污水处理工程的关键。3.1工艺流程方案选择原则城市污水处理厂的工艺选择一般应遵循三条 原则：(1)技术合理。应正确处理技术的先进性和成熟性的辨证关系。一方面，应当重 视工艺所具备的技术指标的先进性，同时必须充分考虑适合中国的国 情和工程的性质。城市污水处理工程不同于一般点源治理项目，它作 为城市基础设施工程，具有规模大、投资高的特点，且是百年大计， 必须确保百

11、分之百的成功。工艺的选择更注重成熟性和可靠性，因此， 我们强调技术的合理，而不简单提倡技术先进。必须把技术的风险降 到最小程度。经济节能。节省工程投资是城市污水处理厂建设的重要前提。合理确定处理 标准，选择简捷紧凑的处理工艺，尽可能地减少占地，力求降低地基 处理和土建造价。同时，必须充分考虑节省电耗和药耗，把运行费用 减至最低。对于我国现有的经济承受能力来说，这一点尤为重要。(3)易于管理。城市污水处理是我国的新兴行业，专业人才相对缺乏。在工艺选 择过程中，必须充分考虑到我国现有的运行管理水平，尽可能做到设 备简单，维护方便，适当采用可靠实用的自动化技术。应特别注重工 艺本身对水质变化的适应性

12、及处理出水的稳定性。任何一种工艺总是有利有敝，关键在于适用性如何。在工程实践 中，应该具体情况具体分析，因地制宜，综合比较，取长补短，作出 较为优化的选择。3.2城市污水处理厂工艺方案比较及选择3.2.1工艺流程确定的原则工艺流程在达标条件下，采用成熟可靠的工艺，技术先进且运行稳定。2布置合理，投资省，占地少，处理成本低。3尽量降低能耗，充分考虑给水，污泥的资源化，且能够综合利 用。4尽量选用先进，高效设备，提高自动化水平，设置必要的监控 设备。3.2.2污水处理工艺流程的确定污水处理工艺的选择正确与否直接关系到工程的投资，经营成 本，出水水质的达标，以及运行是否可靠。因此，选择适当的污水处

13、理工艺是污水处理工程的关键。3.2.3污水二级处理工艺的比较方案一与方案二主要差别在有否使用沉砂池和曝气池(方案一： 普通活性污泥法，方案二：沉砂+SBR法)所采用的类型。平流沉砂池 的作用是处理格栅没能处理掉的细小的悬浮物，减小后续处理构筑物的负荷，同时提高处理效果。另外，SBR反应池采用一个池子完成 多道工序，不仅提高了处理效率，而且其体积小，无须设置大规模的 污泥回流系统和二次沉淀池，减小了施工量。3.2.4本设计工艺流程的确定整个路线由预处理+生化处理工艺组成。主要设备选用高效，运 行稳定操作维护容易的设备，以提高废水的处理效果，降低处理费用， 使废水处理后达到排放标准的要求。预处理包

14、括格栅+平流沉砂池主要是去除90%以上的SS和50% 左右的COD以减轻生化处理的负荷。废水生化处理采用SBR活性污泥法处理工艺，不仅处理效果好， 而且不用设置二次沉淀池和大规模污泥回流系统，节省资金。接触池平流沉砂池其流程见图3.1 o剩 余 污 泥 粗格栅-提升泵房 :细格栅溢流水 I脱水间 I一 浓缩池r干污泥外运图3-1流程图4主体构筑物的设计4.1粗格栅图4-1 格栅示意图格栅作为污水处理中的预处理方法，应用广泛，可以有效去除污 水中的较大悬浮物，保护后续处理设备稳定运行及提升泵的运转。门 由于城市污水中含有大量较大的悬浮物，为此首先选用格栅作为去除 较大悬浮物的手段，以保护提升泵的

15、运转。3 3 3Q= 35000m /d = 0.405m /s = 1458 m 3/h0 11Kz= 2.7/ Q = 1.3953Qmax= KzQ=1.395 0.405 = 0.565 m3/s(1)栅条的间隙数(n)设栅前水深h=0.6m ，过栅流速v=0.9m/s ，栅条间隙b=50mm，格栅 倾角a=60 :(4-1)(4-2)n宀曲二進沁=16.24bhv 0.05 汉 0.9 汉 0.6圆整取仃个 删条数为18栅槽宽度(B)取扁钢，栅条宽度S=10mmB =S n -1 bn -0.01 18 -1 18 0.05 =1.07进水渠道渐宽部分长度(L)其渐宽部分展开角-：:

16、1 =20进水渠宽 BQmax = 0.565 ：. 0.94 mhv 2hv(4-3)删前扩大段li1.07-0.940.1772ta n20(4-4)(4)栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度I12 丄 3 =0.088 m2 2(4-5)通过格栅的水头损失(hi)设栅条断面为锐边矩形断面，删条形状系数=1.83，增大系数K=34 4h S 3 v2 0.01 空 0.92 一 c、sin : k = 1.83 sin 60 = 0.024 m (4-6)b 2g 0.05 2 9.81(6)栅槽总宽度(H)设栅前渠道超高h2=0.3mH 二 h hr h2 =0.22 0.3 0.6 = 0

17、.922 m(4-7)栅槽总长度(L)L =1, 0.5 旦 h 1.0 l3 =0.177 0.5 03 06 1.0 0.088 = 2.28 mtan 60 tan 60(4-8)(8)每日栅渣量(W)在格栅间隙50mm的情况下，设栅渣量为0.02m 3/1000m 3污水86400 QmaxW11000Kz86400 0.565 0.021000 1.3953 3= 0.70 m /d 0.2m /d(4-9)所以采用机械清渣选用BLQ-1500 型格栅清污机，其技术参数为：格栅外型宽1500mm，栅条有效间隙15100mm，安装角度6090。，齿耙额定 载荷100kg/m，适用井深4

18、12m，升降电机功率1.5kW，翻耙电机功率1.52.2kW ,由江苏一环集团公司生产。4.2泵房选用500WL2490-9 型潜水排污泵，其技术参数为：流量 2490m 3/h，扬程 9m，转速 490r/min，轴功率 76.3kW，配用功率 1kW10， 效率80%，重量2800kg，由扬州市亚太特种水泵厂生产。4.3细格栅栅条的间隙数(n)采用两组细格栅，设栅前水h=0.6m，过栅流速v=0.9m/s，栅条 间隙b = 10mm ，格栅倾角=60 Qmax sin： 0.565 sin60n 瞠 81.2bhv 0.01 M0.9M 0.6圆整取82 删条数为83(2)栅槽宽度(B)取

19、扁钢，栅条宽度S=0.010mB=S n -1 bn = 0.01 82 -1 82 0.01 = 1.63 m格栅分两组并联运行B 1.63B 0.815 m2 2(3)进水渠道渐宽部分长度(11)其渐宽部分展开角a1=20 ，删前流速vQ0.5m/s进水渠宽 B-Qh7=rJ0=0.94 mB1=Bl = 0.47 m2删前扩大段l1二BP 0.815一.47：0.48 m2tan ： 12 tan 20栅槽与出水渠连接处的渐窄部分长度(12)l2 2l1 0仝=0.24 m2通过格栅的水头损失(hi)设栅条断面为锐边矩形断面4 403厶1.83 00 巫b 2g 0.01 2 9.81s

20、in 60 = 0.196 m栅槽后宽度(H)设栅前渠道超高h2=0.3mH 二 h hi h2 =0.196 0.3 0.6 =1.096 m栅槽总长度(L)L 0.5 邑 h 1.0 13 = 0.48 0.5 竺 06 1.0 0.24 二 2.74mtan 60 ta n60(8)每日栅渣量(W)在格栅间隙10mm的情况下，设栅渣量为0.1m 3/1000m 3污水W 二 86400QmaxW11000Kz86400 0.565 0.101000 1.3953 33.50 m /d 0.2m /d所以采用机械清渣。选用HG-1000型回转式格栅除污机，其技术参数为：耙齿间隙 10mm，

21、耙齿节距100mm，电机功率1.5kW ，耙齿线速度2m/min ， 栅宽1000mm，设备总宽1180mm，安装角度60。，排渣口高度800mm， 由杭州行氧环保成套设备有限公司生产4.4曝气沉砂池沉砂池的作用使从废水中分离密度较大的无机颗粒。常用的有 平流式沉砂池和曝气沉砂池。平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸板、 水流部分及沉砂斗组成。它具有阻截无机颗粒效果好、工作稳定、构 造简单和排砂方便等优点。设计计算设计参数1最大设计流量时的流速v =0.3 m/s2最大设计流量时的流行时间t = 40 s3池子格数n =24池子每格宽b =2m5清除沉砂的时间间隔T =2 d6城市污水沉砂量X =

22、30 m3 /106 m3污水7沉砂斗斗底宽印=0.7m8沉砂斗斗高h3 =0.7 m9超高hi =0.3 m曝气沉砂池计算示意图见图4-2n /-CJL/ 图42 曝气沉砂池计算图a平面图 b 横剖面图计算过程长度（I）(4-10)水流断面面积（A）(4-11)池子总宽（B ）B = n b2 2 =4m2(4-12)有效水深（h2）m2(4-13)沉砂斗所需容积（V ）Qm a xT 86400 0.633 2 30 86400V 6心061.34 106:2.44(4-14)每个沉砂斗容积Vo设每个分格有2个砂斗2.44 门3 v0 0.61 m0 2 2沉砂斗各部分尺寸设斗壁与水平面的

23、倾角为60砂 斗 上 口a宀Ptg6 0.5m(4-15)沉砂斗容积VoV0 诗 E S(4-16)I 2a 0 . 2 12 2 1 . 5 / . 22 二 2 二. 沉砂室高度（h3） 采用重力排砂，设计池底坡度为0.02 ,坡向砂斗h3 = h 0.02= 0 .7 0.02=4.4 0.7 8 8（4-17）池子总高（H ）H = h h h 三 3 0.2 6 51.3534.5水解酸化池排水亍布 一水官 -图4-3水解酸化池示意图考虑到废水中有机物含量较高，直接通过SBR池难以达到要求去除的效果, 而水解酸化池具有改善污水可生化性的特点，能使废水中的大分子、难降解的 有机物转变为

24、易降解的小分子有机物，同时也可去除废水中的部分有机物并减 少最终排放的剩余污泥量，所以废水在进入 SBR池前先通过水解酸化池。设计参数：水力停留时间 HRT: 2.54.5h,取2.5h反应器高度H : 46m，取4.4m反应器的升流速度V : 0.51.8m/h4.5.1反应器的体积Vm33-21V = KzQHRT =1.39 汉 35000 卜 2.5 = 506824 丿452水解池的有效截面积SV 5068 2S 1152 mi 3-22H 4.4考虑到有效截面积太大不利于布水，同时考虑到设备检修，池体清洗，拟 将水解池分为五格，每格面积：S11525 =230.4 m2 3 一 2

25、3取单池宽10m，贝U单格池长24m。水解酸化池的五格为联体建造，并在每 两格间设计有一道隔墙。453水解池上升流速核算Q V H 4 4V=Q - 一=1.76 (m/h) 符合要求 3-24S HRT S HRT 2.5式中：一上升流速，m/hH 反应器高度，mHRT 水力停留时间，h4.5.4 BOD去除效率根据相关资料确定，去除率为25%7 5 0 - 7 5 02 5%5 63 ( m g / L )3-254.5.5 COD去除效率根据相关资料确定，去除率为30%1 0 0 0 - 1 00 0 30 %=70 0 ( m g / L )3-264.5.6 SS去除效率根据相关资料

26、确定，去除率为70%5 0 0 - 5 0 07 0% =1 50 ( m g / L )3-274.5.7产泥量Wkg.d 3-28W = QS0E = 0.15 35000 1.2 30% =1890式中：一产泥系数3So 进水COD浓度，kg/mE COD去除效率取污泥含水率99. 2%，则W 237 (m3/h) 3-291000汉(1-99.2% )4.5.8配水方式采用穿孔管布水器，配水支管出水口距池底200mm，位于服务面积的中心, 出水管孔径为20mm。4.5.9出水收集出水采用钢板矩形堰4.5.10排泥系统采用静压排泥装置，沿距形池纵向多点排泥，排泥点设在污泥区中上部。污泥排

27、放采用定时排泥，每日12次。另外，由于反应池底部可能回积累 颗粒物质和小砂砾，需要在水解池底部设排泥管 5。4.6 SBR 池曝气或不曝气 曝气图4-3静止曝气 排水排泥SBR工艺流程图污泥活化4.6.1 工艺介绍SBR是序批式间歇活性污泥法的简称随着工业和自动化控制技术的飞速发展，特别是监控技术自动化 程度及污水处理厂自动化管理要求的提高。SBR法在工业废水处理 中得到了广泛的应用。序批式间歇活性污泥工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反 应器组成。所谓间歇，有两种含义：一是运行操作在空间上是按序排 列、间歇的，由于污水大都是连续排放，且流量波动很大，这时SBR 反应器应至少为两个，污水连续按

28、顺序进入每个池，是空间上的间歇。 二是SBR反应器的运行操作，在时间上也是按次序排列的。SBR工 艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操 作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶 段。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目 的。对于单个的SBR反应器来说，不存在空间上的控制要求，只存 在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。4.6.1.1 SBR工艺特点是：工程简单，造价低。(2)时间上有理想推流式反应器的特性。(3)运行方式灵活，脱N除P效果好。(4)良好的污泥沉降性能。(5)对进水水质水量波动适应性好。461.2

29、 SBR工艺的操作过程：(1)进水期进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲 置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当 于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内 将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操 作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓 度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR 工艺由于投入时间短，量大，易造成污染物积累，应控制进水时间。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气(边

30、曝气边充水)、限制曝气(充完水曝 气)半限制曝气(充水后期曝气)。(2)反应期进水期后或充满水后，进行曝气或搅拌达到处理的目的(去除 BOD、除 N、P 等)。在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的 基质环境中，反应器相应地形成厌氧一缺氧一好氧的交替过程。反应阶段值得一提的是，虽然SBR反应器内的混合液呈完全混 合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反 应器的浓度阶梯是按时间序列变化的，而不是传统的活性污泥法按空 间变化控制，不同批污泥不混合。能提高处理效率，抗冲击负荷，防 止污泥膨胀。(3)沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污 泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥