河北工业大学城市学院20##届本科毕业设计(论文)中期报告
毕业设计题目:天津市北辰区双清污水处理厂工艺设计
专业:环境工程
学生信息:学号: 姓名: 班级 指导教师 信息:教师号: 姓名: 职称: 报告提交日期:
城镇污水处理厂主要是处理城市生活和工业污水,水处理设施的安装和使用是保护水资源和保护城市周围水体免受污染的关键因素,在西方的一些发达国家,已经实现了对城市污水的集中二级处理[1]。由于我国城镇化水平不断提高,污水处理设施建设正在高速发展。其中以小型污水厂的增长最快,但是一般情况下大型污水厂和氧化沟工艺的污水处理厂处理效果较好。[2]20##年,我国投运的污水处理设施达3836座,总设计处理能力1.49亿立方米/日。平均日处理量1.16亿立方米。[3]目前整个天津市拥有的污水处理厂有60座,总的处理能力为12.55万吨/日[4]。污水处理厂的建设要应地制宜的采用合适的主体工艺和设计规模,以提高设施利用率。
目前城市污水处理程序包括一级处理、二级处理、深度处理及污泥处理。其中二级处理是城市污水处理的核心内容,主要的处理工艺有活性污泥法和生物处理法等。其中以活性污泥法在城镇污水处理中占据主导地位。[6]由于地理环境和排放标准的不同,和出于降低运行成本简化管理的要求,很多新的技术和工艺被不断的开发出来并被推广应用,如:AB 工艺,A/O 工艺,常规 A/A/O 工艺、倒置 A/A/O 工艺、SBR 工艺、MBR 工艺、氧化沟及酸化水解与好氧法的串联处理工艺等。
这是一种由德国首先开发的工艺,他把曝气池分两部分供氧,A池有机负荷高,曝气时间短,污泥量大,污泥负荷在2.5kgBOD/(kgMLSS?d)以上,池容积负荷在6kgBOD/(m3?d)以上;B池的有机负荷低,污泥龄较长。A池与B池之间设沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同,形成不同的微生物群体。AB工艺的优点是节约能耗,缺点是不适合低浓度水质使用。
1.2 SBR工艺(Sequencing Batch Reactor)
SBR工艺在20世纪初被开发出来。SBR工艺把进水、曝气、沉淀、出水集中在一座池子中完成,常由四个或三个池子构成一组,轮流运转,一池一池地间歇运行。现在又开发出如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的特点是工艺简单,多数情况下可省去初沉池,因此可以减少占地和投资。
这是一种由厌氧—缺氧—好氧组成的工艺。这种深度二级处理工艺是利用生物法脱氮除磷,可获得优质出水。A/A/O法由托单和除磷两个部分的机制组成。除磷机制:聚磷菌在好氧时吸收污水中的磷,磷在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)被释放出来,以污泥排出系统。二是脱氮机制:缺氧段要控制DO<0.7 mg/L,兼氧脱氮菌利用水中BOD作为有机碳源,将硝酸盐和亚硝酸盐还原成氮气,达到脱氮的目的。
水解指的是有机物在进入微生物细胞前在在胞外进行的生物化学反应。水解(酸化)处理方法是一种介于好氧和厌氧处理法之间的方法,可以和其它工艺组合达到降低处理成本和提高处理效率的目的。水解酸化工艺根据产甲烷菌与水解产酸菌生长速度不同,将厌氧处理控制在反应时间较短的厌氧处理第一和第二阶段,即在大量水解细菌、酸化菌作用下将不溶性有机物水解为溶解性有机物,将难生物降解的大分子物质转化为易生物降解的小分子物质的过程,从而改善废水的可生化性,为后续处理奠定良好基础。
氧化沟工艺形成于50年代,这种工艺构造简单,管理容易,得到了很好的应用与推广,并且依然在不断地创新。目前已发展出多种形式,比较有代表性的有:
帕式(Passveer)简称单沟式、奥式(Orbal)简称同心圆式、循环折流式和沟式氧化沟(T型氧化沟)
生物处理法是利用微生物的新陈代谢来消耗废水中有机污染物的方法。由于它的主要代谢产物是CO2、H2O、NH3、SO2等稳定的小分子,二次污染小,在处理生活污水和其它类似水体的时候具有独特的优势。所以目前研究得生物处理法较多并且新技术层出不穷, 无论是好氧还是厌氧生物处理技术都得到了研究人员广泛的研究。生物处理技术到目前为止已获得了极大的发展,拥有较为成熟的技术和应用。 随着人们生活水平的不断提高, 生活污水中的成也变得越来越复杂, 生物处理方法去除的污染物成分也变的越来越复杂。从以前能处理降解蛋白质、脂肪、碳水化合物等一类物质增加到也能处理合成洗涤剂、脱氮、脱磷及其它一些难降解的复杂有机物。由于能源现在紧张, 厌氧生物处理由于能产生甲烷而越来越引起人们的重视, 许多厌氧处理的新工艺正在不断地被开发出来。
活性污泥法的运行方式并没有太大的变化,现在主要是一些局部的小改动。活性污泥法的发展主要体现在曝气方式上, 如纯氧曝气、射流曝气、 深井曝气和微气泡扩散器等,提高的原理是增大氧转移率和氧的利用率从而使曝气池中氧的浓度增加。如美国新研制出来的一种超微气泡扩散器, 气泡直径只有50Lm, 氧吸收率高达90% , Reid Engineering Company of Frederick shurg 等研制的在氧化沟下表面曝气也是一种曝气方法的改进, 把冲刷曝气改进成透平曝气以避免产生气溶胶、飞溅、结冰等问题。活性污泥法的另一个发展趋势体现在功能多样性上, 采用的方法有:1, 通过培养驯化专用细菌来增加活性污泥处理范围, 使活性污泥法不在局限于普通生活污水的处理,还可以处理如酚一类难降解的有毒有机物;2,把活性污泥与其它处理方法组合使用,如活性炭—活性污泥法,、生物氧化法的综合处理法; 3,固定活性污泥法,使用塑料、合成纤维、焦炭、细沙等为提供微生物附着的表面, 使曝气池同时存在附着相和悬浮相的生物;这些方法旨在提高活性污泥的净化效率和抗有毒物质等冲击负荷的能力同时具有、脱氮、脱色削减泡沫等效果, 国外已开始用于合成纤维、炼油、化工印染、等工业生产的污水处理。
1,姚宏 王辉 苟世 王春荣. 美国某污水处理厂工艺设计及运行效果[J]. 环境工程学报 20##年1月 第一期
2,杨勇,王玉明,王琪.我国城镇及污水处理厂运行现状分析[R] 给水排水vol.37 no.8 2011
3,张凯松 《城镇生活污水处理技术进展 》 [R] 沈阳110015 20##年10月
4, 天津将新建21座污水处理厂[N]. 渤海早报 20##-11-29
5, 李亚峰 晋文学 [S] 《城市污水处理厂运行管理》 化学工业出版社 2005.6 p28-p43
6,《给水排水手册》第五册 城镇排水 [S] 中国建筑工业出版社 2006.7.29
7,《污水处理的氧化沟技术》[M] 中国建筑工业出版社 1988
8,曾光明 袁兴中 李彩亭《环境工程设计与运行案例》化学工业出版社 2004.7
9,Peavy, H. S., Rowe, D. R., and Tchobanoglous, G. (1985).Environmental
engineering, McGraw-Hill, New York.
10,Masahiro Maeda, Hiroshi Mizushima”, and Kazumasa,G.(2002) Ito Development of the Real-Time Control (RTC) System for Tokyo Sewage system , ASCE
11,Nalin Wikramanayake andE.J.H.Corea,G.Alternative Technology for Urban Wastewater Treatment(2003)
1、 课题的设计背景
双青污水处理厂是天津市最大的保障房项目——双青新家园的配套建设工程,总占地面积80亩,总投资1.4亿元,日处理污水能力达到4万立方米,处理后的污水将达到城镇污水处理厂综合排放一级A标准,除了满足双青新家园的污水处理需求外,还能够解决附近河北工业大学、天津医药医疗器械工业园的生产生活污水排放问题。在该污水处理厂建设的同时,北辰区在双口镇和青光镇域内铺设了污水管网,并对永清渠等河道沿线的排污口进行了封堵,确保生产生活污水经过污水处理厂处理后达标排放,从而进一步打造水清、地绿、天蓝的生态宜居新环境,提升北辰西部地区发展的综合实力。
城市污水处理厂工程设计总规模2.6万m3/d,污水厂主要处理构筑物拟分为二组,每组处理规模为1.3万m3/ d。
原水水质:CODCr=380 mg/L BOD5=190 mg/L SS=230mg/L
氨氮=50 mg/L TP(以P计)=5.0mg/L pH=6-9
出水水质:CODCr≤60 mg/L BOD5≤20 mg/L, SS≤20mg/L
氨氮≤15 mg/L TP(以P计)=1.0 mg/L pH=6-9
污水处理厂工艺流程包括一级机械处理工段、二级微生物处理工段和污泥处理工段三个阶段。
3.1.1一级机械处理工段
在污水进水处设置粗格栅,去除大块杂质,以防止泵腔堵塞和损坏叶轮;泵后再设置细格栅,保护后续处理系统的正常运行。
设置曝气沉砂去除污水中的无机性泥砂池可以保护后续生物处理工段的正常稳定运行、保证和提高生物反应池的有效利用率。
3.1.2二级生物处理工段
一小部分,一般氮的去除率只有20%左右,通过生物合成去除的磷也只有15%~25%,残存的大部分氮和磷将随水排放到收纳水体,因此不能满足本污水处理厂的处理目标,与生物法除磷相比,生物除磷脱氮技术具有对有机物、氮和磷去除率高、投资较低、运行费用省、污泥沉降性能好等优点而受到污水处理界的重视,生物除磷脱氮工艺能将总氮去除率提高到70%~95%,磷酸盐的去除率提高到70%~90%,可以稳定可靠的满足本污水处理厂的处理要求。因此该设计的污水处理厂生物处理工段将采用生物除磷脱氮工艺
3.1.3 污泥处理工段
污水处理厂的污泥先经过重力浓缩,再机械脱水,处理后的污泥经农用堆肥后农业利用或用于城市园林绿化。由于污泥中含有的重金属离子可以经过植物的根部富集对人体造成伤害,因此处理后的污泥多用于城市园林绿化。
3.2.1常规A/A/O工艺(方案一)
将除磷与脱氮工艺相结合,构成既能除磷又能脱氮的系统。工艺的第一部分为厌氧区,回流污泥和污水进入该区,并混合。在厌氧条件下,回流污泥中的聚磷菌可吸收一部分有机物,同时释放大量磷。污水中的BOD由于有机物的减少而下降,同时NH3-N因细胞合成而被去除一部分,使污水中NH3-N浓度下降,。在缺氧段,反硝化菌利用污水中的有机物作炭源,将硝态氮(NOX-N)还原为N2,从而除去污水中的氮。在好氧池中,有机物被微生物生化降解;有机氮先被氨化继而被硝化,使NH 3-N浓度显著下降,但随着硝化过程使NO3-N浓度增加,而磷随着聚磷菌的过量摄取,也以较快的速率下降。所以,A/A/O工艺可以完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能。脱氮的前提是好氧池完成NH3-N硝化这一功能。缺氧池则完成脱氮功能,厌氧池和好氧池联合完成除磷功能,但污泥回流中的硝酸盐将对厌氧池产生不利影响,降低除磷效果。
3.2.2倒置A/A/O工艺(方案二)
倒置A/A/O工艺是在常规A/A/O工艺的基础上改良开发的一种工艺。该工艺将缺氧段设置在工艺开始处,使反硝化得到更多的氮源,使系统的脱氮能力得到加强。聚磷菌在厌氧条件下释放磷后直接进入好氧环境,使聚磷菌在厌氧状态下的吸磷动力得到充分的利用提高了系统的除磷效率。而且,由于混合液回流与污泥回流系统合并,工艺流程被的大大简化,不仅有利于运行管理,同时降低了运行成本。实际应用结果表明,倒置A/A/O工艺具有更高的脱氮除磷效率,而且对外界环境条件变化有更强的适应能力。
以上的两个方案都是在同一个设计标准上设计的,处理污水均符合排放要求。两方案产生的污泥量都比较少且基本趋于稳定,对厂区环境影响较小,综合比较两种方案的环境影响和经济效益相当。但是,方案二有前置缺氧段,提高了工艺生物除磷效率。
方案一和方案二构筑物大致相同,并且采用连续流运行,操作管理方便。但是,方案二除磷脱氮效果好,投资省,运行费用稍低。在总体上更适合于污水处理厂,因此设计选择倒置 A/A/O 工艺作为污水处理的工艺。
该工艺的流程图如下:
图2-1 污水处理厂工艺流程图
1. 设置
粗格栅同集水井、进水泵房,合建成整体构筑物,进水井设在粗格栅前,进水管为钢筋混凝土管由厂外接入。进水井内设溢流管,污水处理厂事故检修时可溢流排放。井内设两台800×800的铸铁方闸门,分别对应两条格栅,在格栅检修时使用。此外,格栅采用机械清渣。
2. 粗格栅的设计计算
⑴ 设计流量
1.设计平均流量
Qave =26000m3/d=1080m3/h
2.设计最大流量
Qmax =1625m3/h=0.45m3/s
3.变化系数
Kz=1.5
粗格栅用最大设计流量进行设计计算Qmax=1625m3/h=0.45m3/s
⑵ 设计参数选择及计算
根据室外排水设计规范,粗格栅采用机械清除时格栅栅条净间隙应满足16mm~25mm;污水过栅流速应满足0.6m/s~1.0m/s;格栅渠道内的水流速一般为0.4m/s~0.9m/s;机械清除格栅倾角应满足60~90°。
① 栅条间隙数
n=
式中: n —— 格栅间隙数;
Qmax—— 最大设计流量,m3/s;
α—— 格栅倾角,度;
h——栅前水深,m;
v——过栅流速,m/s;
e——栅条净间隙。
设h=0.6m,v=0.8m/s,e=0.020m,α=60°,Qmax=0.45m3/s
代入数据得:n≈44个
② 栅槽宽度
B=S(n?1)+en
式中:B —— 栅槽宽度,m;
S —— 格条宽度,m;
e —— 栅条净间隙;
n —— 格栅间隙数,个。
已知 n=44个,e=0.020m,设格条宽度 S=0.01m
代入数据得:B=1.31m(设计取1.3m)
③ 进水渠道渐宽部分长度
L1=
已知B=1.3m;设进水渠宽B1=1m,渐宽部分展开角α1=20°
代入数据得:L1≈0.82m
④ 栅槽与出水渠连接渠的渐缩长度
L2=L1/2
代入数据得:L2=0.41m
⑤ 通过格栅的水头损失
式中:k——系数,格栅受污染物堵塞后,水头损失增大的倍数,一般为k=3;
g——重力加速度,9.81m/s2;
β——形状系数,当为矩形断面时,β=2.42;
α——格栅倾角,度;
v——过栅流速,m/s。
已知e=0.020m,S=0.01m,v=0.8m/s,α=60°,g取9.81m/s2。
代入数据得:h1=0.0807m(取0.1m)
⑥ 栅槽总高度
H=h+h1+h2
式中:h2——栅前渠道超高,m,一般用0.3m。
已知 h=0.6m,h1=0.1m
代入数据得:H=1.0m
⑦ 栅前槽高
H1=h+h2
已知 h=0.6m,h2=0.3m
代入数据得:H1=0.9m
⑧ 栅槽总长度
L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tanα
带入数据得:L≈5.2m(考虑到设备的操作空间,实际设计取值为6m)
⑶ 设备的选择
选用GH型链条式回转格栅。
设备数量:两台(一用一备)
设备基本参数:公称栅宽 B=1.3m(有效宽度)
格栅间隙 e=0.020m
安装角度 α=60°
电机功率 N=2.0kw
1.泵房形式的选择
泵站使用潜水泵,设在粗格栅和细格栅之间,用于提升进厂污水水位。本次设计采用潜水泵。
2.潜水泵的选择
选用 QW 型潜水式排污泵。
设备台数:三台(两用一备)
设备参数:单台水泵流量 Q=1500m3/h
设计水泵扬程 H=15m
单台水泵功率 N=90kw
水管口经 D=300mm
1.设计流量
细格栅用最大设计流量进行设计计算:
Qmax =1080m3/h=0.45m3/s
选用两套设备,每台设备的设计流量:Qmax=0.225m3/s
2.设计参数的选择及计算
根据室外排水设计规范,细格栅采用机械清除时格栅栅条净间隙应满足
1.5mm~10mm;污水过栅流速应满足 0.6m/s~1.0m/s;格栅渠道内的水流速一般
为 0.6m/s~0.8m/s;机械清除格栅倾角应满足 60°~90°(倾角小时较省力,
但占地多)。
① 栅条间隙数
n=
式中: n —— 格栅间隙数;
Qmax—— 最大设计流量,m3/s;
α—— 格栅倾角,度;
h——栅前水深,m;
v——过栅流速,m/s;
e——栅条净间隙。
设h=0.6m,v=0.8m/s,e=0.010m,α=60°,Qmax=0.45m3/s
代入数据得:n≈88个
② 栅槽宽度
B=S(n?1)+en
式中:B —— 栅槽宽度,m;
S —— 格条宽度,m;
e —— 栅条净间隙;
n —— 格栅间隙数,个。
已知 n=88个,e=0.010m,设格条宽度 S=0.01m
代入数据得:B=1.75m(设计取1.8m)
③ 进水渠道渐宽部分长度
L1=
已知B=1.8m;设进水渠宽B1=1m,渐宽部分展开角α1=20°
代入数据得:L1≈0.82m
④ 栅槽与出水渠连接渠的渐缩长度
L2=L1/2
代入数据得:L2=0.41m
⑤ 通过格栅的水头损失
式中:k——系数,格栅受污染物堵塞后,水头损失增大的倍数,一般为k=3;
g——重力加速度,9.81m/s2;
β——形状系数,当为矩形断面时,β=2.42;
α——格栅倾角,度;
v——过栅流速,m/s。
已知e=0.020m,S=0.01m,v=0.8m/s,α=60°,g取9.81m/s2。
代入数据得:h1=0.0807m(取0.1m)
⑥ 栅槽总高度
H=h+h1+h2
式中:h2——栅前渠道超高,m,一般用0.3m。
已知 h=0.6m,h1=0.1m
代入数据得:H=1.0m
⑦ 栅前槽高
H1=h+h2
已知 h=0.6m,h2=0.3m
代入数据得:H1=0.9m
⑧ 栅槽总长度
L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tanα
带入数据得:L≈5.2m(考虑到设备的操作空间,实际设计取值为6m)
⑽ 栅渣量
W=QmaxW1×86400×Kz×1000
式中:W——每日栅渣量,m3/d;
W1——栅渣量,m3/103m3,设计粗格栅取值0.01m3/103m3;
Kz——生活污水流量总变化系数,设计取值1.5。
代入数据得:W=0.60m3/d>0.2m3/d宜采用机械清渣
3.设备的选择
选用TGS系列回转式格栅除污机。
设备台数:两台(同时工作)
设备基本参数:
齿耙宽度 B=960mm
单个设备宽 B1=1100mm
格栅间隙 e=10mm
安装角度 α=60°
电机功率 N=1.4kw
1 沉砂池的选择
沉砂池按结构型式主要分为4种,平流式、竖流式、曝气式、涡流式。上述四种沉砂池中,平流式矩形沉砂池在设计中被广泛应用,它的构造简单并且处理效果好。竖流沉砂池不常用,处理效果差。曝气沉砂池在池子的一侧通入空气,池中水流旋转前进。可通过通入空气量控制水流旋转速度,除沙效果较为稳定,其应用也比较广泛,但由于有预曝气的作用,在有脱氮除磷工艺的要求时,对后续的脱氮除磷不利。涡流式沉砂池是利用水利涡流去除水中的泥沙。这种迟型具有基建费用低、运行效果好等优点,在北美等国家被广泛使用,在我国污水处理厂的设计中,也越来越多的被采纳
因为此次设计要求进行脱氮除磷,所以本次使用两组涡流式沉砂池。
处理水量的确定:Q=0.225
2 沉砂池的计算
1. 沉砂池的直径
式中: Q—设计流量,;
—表面负荷,;
则 ,设计中取D=2.5m
2. 沉砂池有效水深
式中: t—水力停留时间,设计中取t=35s
则 =1.60(m)
3.沉砂室所需容积
式中: —平均流量,;
X—城市污水沉砂量,,污水一般采用30污水;
T—清除沉砂的时间,间隔设计中取T=3d。
4. 沉砂斗容积
式中: d—沉砂斗上口直径,m,设计中取d=1.0m;
—沉砂斗圆柱体的高度,m,设计中取=1.5m;
—沉砂斗圆台体的高度,m;
r—沉砂斗下底直径,m,一般才用0.4~0.6m,设计中取r=0.5m.
=1.07+0.02=1.09()
5 沉砂池总高
式中: —沉砂池超高,m,一般采用0.3~0.5m,设计中取=0.5m;
—沉砂池缓冲层高度,m;
=0.75(m)
6 进水渠道
进水渠与涡流式沉砂池呈切线方向进水,以提供涡流的初速度。
渠宽:
式中: —进水渠道宽度,m;
—进水流速,一般采用0.6~0.9m/s,设计中取=0.7m/s;
—进水渠道水深,m,设计中取=1.0m。
校核
进水渠道长度
7. 出水渠道
出水渠道建在进水渠道旁边,渠道之间设闸门。当检修设备的时候,可以打开闸门,使污水之间越过沉沙池。为延长沉砂池中水力停留时间,两渠道设计夹角大于,池中设立浆液分离机。
渠宽=2=2×0.2=0.4m
8. 排砂装置
采用空气提升器排砂,排砂周期为三天,每次2小时,排沙需要的空气量按照排沙量的15到20被计算 。排砂经砂水分离器,水排至提升泵站,砂晒干后外运处理。
在污水厂中,为了保证初沉池进水均匀,在初沉池前要设置配水井,使初沉池能够连续有效的运行。所以,均匀配水在污水厂工艺设计中也非常重要。
1. 设计计算
本次设计最大处理量为0.45m3/s,旋流式沉砂池的出水先进入配水井,再通过配水井向初次沉淀池均匀配水。
⑴ 进水井管径D1
设计配水井的进水管流量为Q=0.45m3/s。进水管采用钢筋混凝土做材料,设计管径为D1=1000mm时,流速约0.95m/s<1.0m/s,满足设计要求。
⑵ 矩形宽顶堰
配水井设计为中心进水两端出水,出水通过配水井两端的溢流堰流入配水管道中。因为流量q=0.45/2=0.225m3/s大于100 L/S,配水堰设计为矩形,设计堰高0.5m。
① 矩形堰的流量q=
式中 q——矩形堰的流量,m3/s;
H——堰上水头,m;
b——堰宽,m,取b=1.0m;
m0——流量系数,通常取0.327~0.332,该设计中取0.33。
代入数据得:H=0.38m
② 设计堰顶厚度B=1.0m。
校核:B/H=1/0.38=2.6当2.5<B/H<10时符合设计规范。
③ 配水漏斗上口口径D
配水井内径按1.5倍设计
D=1.5D1=1.5×1000=1500mm
1. 设计说明
初沉池是活性污泥系统的重要组成部分,它的作用是对原水进行泥水分离,使原水得到澄清,作为生物处理池的预处理构筑物。选用辐流式沉淀池,其出水进水的布置方式中心进水,周边出水;周边进水,周边出水;周边进水,中心出水三种形式为了布水均匀本次设计采用中心进水,周边出水形式。
2. 设计计算
1 池表面积
A=Qmax/q′
式中 Qmax —— 最大设计流量,m3/h;
q′—— 表面负荷,一般采用1.5~3.0,设计取值2.0
代入数据得:A=812.5m2
2 单池面积
A单池=A/n
式中 n —— 初沉池个数,初沉池设两个,同时工作。
代入数据得:A单池=406.25m2
3 池直径
代入数据得:D=22.5(设计取值D=23m)
4 沉淀部分有效水深
h2=q′t
式中 t —— 沉淀时间,一般为1.0~2.0h,取值t=1.5h。
代入数据得:h2=3m
初沉池有效水深宜采用2.0~4.0m,因此符合规定
验证经深比:D/h2=7.66
经深比一般为6~12,因此符合规定
5 沉淀部分有效容积
V0=Qmaxt/n
代入数据得:V0=1218.75m3
6 沉淀池坡底落差
h4=I(D/2?r1)
式中 I —— 池底坡度,坡向泥斗的底坡不宜小于0.05,设计取值0.05;
r1 —— 泥斗上顶半径,设计取值3m。
代入数据得:h4=0.425m
7 沉淀池周边(有效)水深
H0=h2+h3+h5
式中 h3 —— 缓冲层高度,一般采用0.5m;
h5 —— 挂泥板高度,一般采用0.5m。
代入数据得:H0=4m
8 沉淀池总高度
H=H0+h4+h6
式中 h6 —— 二沉池超高,不宜小于0.3m,设计取0.5m
代入数据得:H=4.925m
9 泥斗计算
1) 污泥斗高度
h7=(r1?r2)tanα
式中 r1 —— 泥斗上顶半径,设计取值3m;
r2 —— 泥斗下顶半径,设计取值2m;
α —— 泥斗壁角度,设计为60°
代入数据得:h7=1.732m
2) 污泥斗容积
V1=πh7/3(r12+r2r1+r2)
代入数据得:V1=34.5m3
3) 池底锥形部分容积
V2=πh4/3(R2+Rr1+r12)
式中 r1 —— 泥斗上顶半径,设计取值3m;
R —— 二沉池半径,设计取值17m。
已知:h4=0.7m
代入数据得:V2=255.7m3
因此,池底可储存污泥的体积为:V1+V2=290.2m3
10 进水系统计算
1) 进水管设计流量
Q进=Qmax/n
式中 Qmax —— 最大设计流量,本设计为0.45m3/s;
n —— 初沉池个数,本设计取值2。
代入数据得:Q进=0.225m3/s
验证:进水管径D1采用800mm,
则流速:V==0.97m/s>0.6m/s(符合规范)
2) 进水竖井
进水井经D2采用2m,出水口尺寸0.6×1.2m共6个沿井壁均匀布置。
出水口流速:v2=Q进/0.6/1.2/6
代入数据得:v2=0.113m/s<0.2m/s(符合规范要求)
3) 紊流筒计算
紊流筒过流面积:f=Q进/v3
式中 v3 —— 紊流筒中流速一般为0.03~0.02m/s(设计取0.03m/s)
代入数据得:f=16.2m2
紊流筒直径:D3=代入数据得:D3=4.96m
11 出水部分设计
1) 环形集水槽内流量
q集=Q单/2
已知:Q单=0.225m3/s
代入数据得:q集=0.113m3/s
环形集水槽设计(采用双侧集水环形集水槽)
设计取环形槽内水深为0.7m,集水槽总高度为0.7+0.3(超高)=1.0m。
12 出水溢流堰的设计
生物反应池是污水处理厂处理污水最核心的部分,是本次设计中去除有机污染物质的主要构筑物。因为此次设计采用的是倒置的A2/O法,固本池由缺氧区、厌氧区和好氧区三部分组成。在设计过程中部分数据参考A2/O工艺。
1. 反应池容积
原水的BOD值190mg/L
V=(进水BOD?出水BOD)Qave/XaUs
式中 Qave —— 平均设计流量,m3/d;
Xa —— 混合液污泥浓度,一般采用2500~4000mg/L,设计取值4000mg/L(按最大值设计);
Us —— BOD污泥负荷,一般采用0.1~0.2,设计取值0.1。
已知Qave=26000m3/d,进水BOD=190mg/L,出水BOD=20mg/L
代入数据得:V=11050m3
2. 单池的有效面积
A=LB=V/2H
式中 L —— 单池长度,m;
B —— 单池宽度,m;
H —— 生物池有效水深,设计取值5m。
已知 V=11050m3,则L×B=1105m2
设计取L=40m,则B=27.62m
每个池子设计五个廊道,则每个廊道长l=40m,宽b=B/5=5.52(取5.6m)
验证:L/b=7.3(符合规范,L/B一般为5~10)
b/H=1.1(符合规范,B/H一般为1~2)
单池实际容积:V=5bLH
带入数据得:单池的实际容积V=5600m3(满足设计要求)
根据设计要求,生物池各区容积比例:
缺氧区:厌氧区:好氧区:调节区=1:1:3则生物池各区容积分别为:V缺=1120m3 V厌=1120m3 V好=3360m3
反应的总停留时间为:t=V/Q==7.38h
各段停留时间分别为:
缺氧区:1.47h、厌氧区:1.47h、好氧区:1.47×3=4.4h。
3. 需氧量计算
硝化需氧量:
OVn=1.5Qave[4.6出水TN+(4.6?2.9)进水TN]/1000
已知:进水TN=50mg/L,出水TN=15mg/L
Qave=26000m3/d代入数据得:OVn=3125m3/d
有机物氧化需氧量:
OVc=1.5(进水BOD?出水BOD)×1.15×Qave/1000
已知:进水BOD=190mg/L,水BOD=20mg/L,Qave=26000m3/d
代入数据得:OVc=12632m3/d
总需氧量:
OV=OVn+OVc
代入数据得:OV=15757m3/d
实际供气量:V=
式中 EA —— 氧转移效率,与水深有关,穿孔曝气管取15%;
ρ —— 空气密度,取1.293;
Qw —— 空气含量,约为1/5,取值0.233。
代入数据得:V=348680m3/d=242.1m3/min
4 设备选择
选用SBG30潜水鼓风式曝气机,单台风量为16m3/min,单台功率20KW,安装16台。每个池子8台。排气压力为58.8KPa,所配电功率N=320kw。
5 空气系统计算
在好氧区中间廊道上设一根干管,在两边好氧区各设两根配气竖管,调节区设一根配气竖管,共五根配气竖管。
1) 每根竖管的供气量q′=V/n
式中 n —— 配气竖管的总数,设计取5个;
代入数据得:q′=1452.8m3/h
2) 好氧区所需空气扩散器总数n′=
式中 A —— 好氧区和面积,设计取40×3×5.6=672m2
a —— 每个空气扩散器的服务面积,设计取0.5m2。
代入数据得:n′=1344个则每个竖管上安设300个空气扩散器。
1. 设计说明
二沉池按水流方式可分为平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池和斜板是沉淀池。二沉池的主要作用是分离泥水。其中以辐流式沉淀池应用最为广泛,一般直径在20到30米之间,大的可达到100多米。本次设计中采用中心进水,四周出水的辐流式沉淀池,在池上安装刮泥机和浮渣收集装置。
2. 设计计算
1 池表面积
A=Qmax/q′
式中 Qmax —— 最大设计流量,m3/h;
q′—— 表面负荷,一般采用1.0~1.5,设计取值1.0。
代入数据得:A=1625m2
2 单池面积
A单池=A/n
式中 n —— 二沉池个数,二沉池设两个,同时工作。
代入数据得:A单池=812.5m2
3池直径
代入数据得:D=32.17m(设计取值D=32m)
4 沉淀部分有效水深
h2=q′t
式中 t —— 沉淀时间,一般为1.5~4.0h,取值t=4h。
q′—— 表面负荷,一般采用1.0~1.5,设计取值1.0。
代入数据得:h2=4m
二沉池有效水深宜采用2.0~4.0m,因此符合规定
验证经深比:D/h2=12
经深比一般为6~12,因此符合规定
5 沉淀部分有效容积
V0=6500m3
式中Qmax —— 最大设计流量,m3/h;
n——池子数量
t —— 沉淀时间,一般为1.5~4.0h,取值t=4h。
6 沉淀池坡底落差
h4=I(D/2?r1)
式中 I —— 池底坡度,坡向泥斗的底坡不宜小于0.05,设计取值0.05;
r1 —— 泥斗上顶半径,设计取值4m。
代入数据得:h4=1m
7 沉淀池总高度
H=H0+h4+h6
式中 h6 —— 二沉池超高,不宜小于0.3m,设计取0.5m
代入数据得:H=6.5m
8 进水系统计算
? 进水管设计流量
Q进=Q单(1+R)
式中 Q单 —— 单池设计流量,本设计为0.486m3/s;
R —— 回流比,本设计取值200%。
代入数据得:Q进=1.458m3/s
验证:进水管径D1采用1300mm,则
流速:V==1.10m/s>0.6m/s(符合规范)
? 进水竖井
进水井经D2采用2.4m,出水口尺寸0.8×1.5m2,共7个沿井壁均匀布置。
出水口流速:V2=
代入数据得:V2=0.173m/s<0.2m/s(符合规范)
? 紊流筒计算
紊流筒过流面积:
f=Q进/V3
式中V3 —— 紊流筒中流速一般为0.03~0.02m/s(设计取0.03m/s)
代入数据得:f=48.6m2
紊流筒直径:
D3=7.87m(设计取值8.m)
9 出水部分设计
①环形集水槽内流量
q集=Q单/2
已知:Q单=0.486m3/s
代入数据得:q集=0.243m3/s
② 环形集水槽设计(采用双侧集水环形集水槽)
槽宽:b=2·0.9·(kq集)0.4
式中 k —— 安全系数,一般采用1.2~1.5,设计采用1.5(安全考虑)。
代入数据得:b=1.202m(设计取1.2m)
③ 槽内终点水深
h终=q集vb
式中 q集-—— 环形集水槽内流量
v —— 槽中流速,设计采用0.6m/s。
b——槽宽
代入数据得:h终=0.338m
④ 临界水深h k=
代入数据得:h k=0.161m
⑤槽内起点水深
h起=
式中hk——临界水深
h终——槽内终点水深
代入数据得:h起=0.518m
校核:
当水流增加一倍时,即q集=0.486m3/s,槽内流速v′取0.8m/s则:
h k=
h终==0.256m
h起==0.685m
因此,环形槽内设计水深取0.7m,设计集水槽高度0.7+0.3(超高)=1.0m。
10 出水溢流堰的设计
采用出水三角堰,角度90°
4) 每个三角堰的流量q1
q1=1.4H12.5
式中 H1 —— 堰上水头,本设计取0.05m(H2O)
代入数据得:q1=0.00078m3/s
5) 三角堰个数
n1=Q单/q1
代入数据得:n1=1869.2个(设计取1870个)
6) 三角堰中心距
L1=
式中 b1 —— 出水堰距池边距离,设计取0.6m。
b——环形集水槽宽度
D——二沉池直径
代入数据得:L1=0.1014m
二沉池集配水井
(1) 配水井中心管管径
式中:D-配水井中心管直径(m);
V-中心管内污水流速(m/s),一般采用v≥0.6m/s ;
Q-设计进水流量(m3/s)。
设计取v=1m/s,Q=2.916m3/s
代入数据得D=1.92m,取D=2m。
(2) 配水井直径
式中: D1 —— 配水井直径(m);
Vs —— 配水井内污水流速(m/s),一般取0.2~0.4m/s,设计取0.3m/s;
代入数据得:D1=4.04m(设计取4m)
(3) 集水井直径
D2=
式中: D2 —— 配水井直径(m);
vs —— 配水井内污水流速(m/s),设计取0.3m/s。
代入数据得:D2=5.33m(设计取5.4m)
(4) 进水管直径
由生物池进入集配水井流量0.972m3/s,采用铸铁管管径DN=1200mm,一根,
v=0.85m/s
(5) 进水管管径
由二沉池进入集水井流量0.486m3/s,采用铸铁管,管径DN=800mm,v=0.97m/s。
(6) 总出水管
由后续平面布置可知,由集配水井至生物池管径DN=1200mm,v=0.85m/s
3.4 污泥处理系统的设计计算
在污水处理过程中会产生很多的污泥,这些污泥一般富含有机物、有毒物和病毒等,如果不加处理的排放会对环境照成二次污染。
污泥的处理系统的作用你是使废水处理过程中产生污泥稳定化、无害化和减量化。城市污水处理厂污泥的主要来源有:栅渣、沉砂池沉淀物,初沉池和二沉池的生物污泥等。其中前两种沉淀物以无机物为主,可作为垃圾处理。后两种污染物因富含有机物必须妥善处理之后才能外排
3.4.1 回流污泥
1. 回流污泥量计算
Q回=QR
式中 Q —— 平均设计流量,1625m3/h;
R —— 污泥回流比,设计采用200%。
代入数据得:Q=3250m3/h
2. 排泥管内流速
式中 kst —— 采用钢管,kst=95;
D —— 排泥管管径,设计取1.2m;
j —— 水力坡度,设计取0.001。
代入数据得:v=1.35m/s>1m/s(符合规范)
3. 水头损失计算
⑴ 沿程水头损失
h1=ajL
式中 a —— 比阻,设计采用1;
L —— 二沉池至回流污泥泵房的距离,设计采用50m。
代入数据得:h1=0.05m
⑵ 局部水头损失
h2=(ξ1+ξ2+ξ3)v22g
式中 ξ1 —— 管径为1.2m的45°弯头局部损失系数,管段内设有四个
45°弯头,ξ1=4×0.54=2.16
ξ2 —— 管径为1.2m的90°弯头局部损失系数,管段内设有两个
90°弯头,ξ2=2×1.08=2.16
ξ3 —— 闸门局部损失系数,ξ3=0.06
V —— 排泥管内流速,v=1.35m/s。
代入数据得:h2=0.407m
⑶ 总水头损失
h回=h1+h2
代入数据得:h回=0.412m(设计采用0.45m)
4. 回流污泥泵的选择
选用TLW型立式污水泵。
型号:350TLW-625Ⅱ
台数:四台(三用一备)
单泵流量:Q=1697m3/h
扬程:H=11.8m
气蚀余量:Hs=4.0m
轴功率:N=90kw
3.4.2剩余污泥
1.剩余污泥量计算
式中 Q —— 污水流量,m3/d;
η —— 去除率,取80%;
C0—— 进水悬浮物浓度,取450mg/L;
P —— 污泥含水率,99.4%;
ρ —— 沉淀污泥密度,以1000kg/m3。
代入数据得:Q=3600m3/d=150m3/h
2.排泥管内流速
式中 kst —— 采用钢管,kst=95;
D —— 排泥管管径,设计取0.2m;
j —— 水力坡度,设计取0.012。
代入数据得:v=1.35m/s>1m/s(符合规范)
3.水头损失计算
⑴ 沿程水头损失
h1=ajL
式中 a —— 比阻,设计采用1;
L —— 回流污泥泵房至污泥贮池的距离,设计采用50m。
代入数据得:h1=0.6m
⑵ 局部水头损失
h2=(ξ1+ξ2+ξ3)v22g
式中 ξ1 —— 管径为0.2m的45°弯头局部损失系数,管段内设有四个
45°弯头,ξ1=4×0.54=2.16
ξ2 —— 管径为0.2m的90°弯头局部损失系数,管段内设有两个
90°弯头,ξ2=2×1.08=2.16
ξ3 —— 闸门局部损失系数,ξ3=0.06
v —— 排泥管内流速,v=1.35m/s。
代入数据得:h2=0.407m
⑶ 总水头损失
h剩=h1+h2
代入数据得:h剩=1.007m(设计采用1m)
4.剩余污泥泵的选择
选用WDB无堵塞泵。
型号:WDB100-100-250D
台数:三台(两用一备)
单泵流量:80m3/h
扬程:9m
吸程(气蚀余量):5m
轴功率:4.17kw
3.4.3污泥贮池
各构筑物为间歇排泥,污泥贮池设为圆形池,池顶不加盖,设有潜水搅拌器,
污泥在污泥贮池的停留8小时后,自流进入污泥脱水机房。
1.污泥量计算
⑴ 回流污泥量
Q回=QR
式中 Q —— 平均设计流量,2500m3/h;
R —— 污泥回流比,设计采用200%。
代入数据得:Q回=5000m3/h
⑵ 二沉池剩余污泥量
W=Y(进水BOD?出水BOD)Q
式中 Y —— 污泥产率,设计采用1.06;
Q —— 平均设计流量,1625m3/h。
代入数据得:W=13674kg/d
⑶ 湿污泥量
Q剩=W1000(1?P)
式中 P —— 污泥含水率,设计采用99.4%。
代入数据得:Q剩=2279m3/d=95.0m3/h
⑷ 初沉池污泥量
Q初=100C0Qη1000(100?p)ρ
式中 Q —— 污水流量,m3/d;
η —— 去除率,取50%;
C0—— 进水悬浮物浓度,取450mg/L;
P —— 污泥含水率,99.4%;
ρ —— 沉淀污泥密度,以1000kg/m3。
代入数据得:Q=2250m3/d=93.75m3/h
⑸ 总污泥量
Q总=Q回+Q剩+Q初
代入数据得:Q总=5188.75m3/h
2.贮泥池容积
V=(Q剩+Q初)·t
式中 t —— 停留时间,设计采用8h。
代入数据得:V=1510m3
污泥贮池尺寸:h —— 有效水深,设计采用4m。
已知V=1510m3
代入数据得:D=21.93m(设计采用22m)
3.4.4污泥脱水机房
污泥脱水泵房采用地上式框架结构。
1.污泥浓缩
⑴ 污泥浓缩的目的
污泥含水率高,体积非常大,从而对污泥的后续处理造成困难。污泥浓缩的
目的在于减容。
⑵ 工艺的选择
污泥浓缩主要有重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩三种方法,设计采用离心浓
缩法。离心浓缩法的原理是利用污泥中的固体、液体的比重差,在离心场所受到
的离心力的不同而分离。虽然离心浓缩法运行费用和机械维修费用较高,但由于
离心力几千倍于重力,因此,离心浓缩法占地面积小,造价低。
⑶ 设备的选用
1) 污泥浓缩机
设备类型:转筛浓缩机
设备台数:一台
设备参数:单机处理量 W=100m3/h
转筛直径 D=1200mm
转筛长度 L=3800mm
功 率 N=3.0kw
2) 辅机
a) 转筛浓缩絮凝反应器
台 数 一台
单机处理量 W=100m3/h
直径 D=1000mm
电机功率 N=0.55kw
转筛浓缩反冲洗装置
压 力 F=0.6Pa
电机功率 N=4kw
2.污泥脱水
⑴ 污泥脱水前的预处理
污泥进入脱水机前,在污泥中加入助凝剂使污泥颗粒絮凝,比阻降低,改善
脱水性能,提高脱水效果和脱水设备的生产能力。
⑵ 设备的选择
1) 污泥脱水机
设备类型:卧螺离心式污泥脱水机
设备台数:一台
设备参数:
单机处理能力 W=10~18m3/h
工作时间 t=16h
转鼓直径 D=430mm
长径比 L:D=4:1
功 率 N=3.0kw
辅机
a) 污泥切割机
台 数 一台
单机流量 Q=50~100 m3/h
进口压力 F=0.08 MPa
电机功率 N=5.5kw
污泥进料泵
台 数 一台
单泵流量 Q=50~100 m3/h
扬 程 H=0.3 MPa
电机功率 N=30kw
污泥计量泵
台 数 一台
最大流量 Q=120m3/h
额定压力 F=4.0 MPa
絮凝剂投配系统
台 数 一台
电机功率 N=3.0kw
药剂泵
台 数 两台
单台流量 Q=0.5~1.0 m3/h
扬 程 H=0.4 MPa
电机功率 N=1.5kw
螺旋输送机
台 数 一台
输送量 Q=6 m3/h
输送长度 L=6m
电机功率 N=4kw
4 污水处理厂的平面及高程布置
4.1 平面布置
污水处理厂的平面布置是指处理构筑物、道路、绿化、及办公楼等辅助构筑
物的平面位置的确定。根据处理厂的规模大小,设计采用1:500的比例尺的地
形图绘制总平面图。
4.1.1 平面布置的一般原则
处理构筑物是污水处理厂的主体构筑物,在作平面布置时,根据各构筑物的
功能要求和水力要求,结合地形及地质条件,确定它们在厂区内的平面位置。
1.处理构筑物平面布置的一般原则
(1)处理构筑物应尽可能的按流程顺序布置,以避免管线迂回,同时应充
分利用地形,以减少土方量。
(2)构筑物之间的距离应考虑敷设管渠的位置,运转管理的施工要求,两
构筑物之间的距离一般采用5~10m。
(3)污泥处理构筑物应尽可能布置成单独的组合以利安全和方便管理,并
尽可能距沉淀池较近,以缩短污泥路线。
(4)在选择池子的尺寸和数量时,必须考虑处理厂的远期扩建。在对每一
处理单元进行设计时,应避免在初期运行时有较大的富余能力。
管渠的平面布置的一般原则
(1)污水内管线种类较多,应综合考虑布置,以避免发生矛盾,污水和污
泥管道应尽可能考虑重力自流。
(2)污水厂内应设超越管,以免发生事故时,使污水能超越一部分或全部
构筑物,进入下一级构筑物或事故溢流。
(3)各构筑物都应设放空管,以便故障检修。
2.辅助构筑物平面布置的一般原则
污水厂内的泵房、鼓风机房、办公楼、变配电间、车库、传达室、机修间、
仓库、绿化等是厂区内不可缺少的组成部分,其建筑面积大小按具体情况与条件
而定。
根据厂区的实际建筑面积大小,设计确定污水处理厂主要构筑物及建筑物的
尺寸大小如表4-1所示:
表4-1 主要构筑物及建筑物的尺寸
4.2 高程布置
4.2.1布置原则
污水处理厂高程布置是指确定各构筑物及水面标高,以确定各构筑物之间的
连接管渠的尺寸以及标高,充分利用污水厂地形,使污水沿处理流程在处理构筑
物之间顺畅的流动,确保污水处理厂的正常运行。为了降低运行费用和便于维护
管理,污水在处理构筑物之间的流动,以按重力流考虑为宜(污泥流动不在此例)。
为此,必须精确地计算污水流动中的水头损失,水头损失包括:
(1)污水流经各构筑物的水头损失。在初步设计时,可按表5-2数据估算。
污水流经处理构筑物的水头损失,主要产生在进口和出口和需要的跌水(多在出
口处),而流经处理构筑物本体的水头损失则较小;
污水流经各处理构筑物的水头损失见表4-2。
表4-2 污水流经各处理构筑物的水头损失
(2)污水流经连接前后两处理构筑物管渠(包括配水设备)的水头损失。
包括沿程与局部水头损失;
污水流经量水设备的水头损失。
在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时,应考虑下列事项:
(1)选择一条距离最长,水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留
有余地,以保证在任何情况下,处理系统都能够运行正常;
(2)计算水头损失时,一般应以近期最大流量(或泵的最大出水量)作为
构筑物和管渠的设计流量,计算涉及远期流量的管渠和设备时,应以远期最大流
量为设计流量,并酌加扩建时的备用水头;
(3)设置终点泵站的污水处理厂,水力计算常以接纳处理后污水水体的最
高水位作为起点,逆污水处理流程向上倒推计算,以使处理后污水在洪水季节也
能自流排出,而水泵需要的扬程则较小,运行费用也较低,但同时应考虑到构筑
物的挖土深度不宜过大,以免土建投资过大和增加施工上的困难,还应考虑到因
维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求;
(4)在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合,尽量减少需抽
升的污泥量,在决定污泥干化场、污泥浓缩池(湿污泥池)、消化池等构筑物的
高程时,应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其他构筑物的可能。
4.2.2构筑物的水头损失
污水处理厂各处理构筑物水头损失估算表如表4-3示:
表4-3 构筑物水头损失估算表
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毕业设计论文中期报告院系名称经济管理学院班级工商081学号20xx00634114学生姓名马凯指导教师王海宇20xx年4月毕业设计…
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