污水厂设计说明书.docx
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污水厂设计说明书
(一)数据计算
一.原始资料
1.城市位于我国华北地区
2.城市设计人口14万人
3.工业废水
(1)该城市工业废水平均日流量为2.1万m3
(2)当地环保局监测工业废水的水质为:
COD=380mg/L
pH=7~8
BOD=180mg/L
SS=330mg/L
4.混合污水:
K总=1.4,K日=1.1
5.设计要求的污水排放水质标准
处理后污水达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)中关于BOD与SS的二级出水标准。
6.气象资料
主导风向:
夏季:
东南风冬季:
西北风
7.地形地貌和水文资料
该污水处理厂厂区地面平坦,设计地面标高为2.0m。
地质状况良好。
污水管进厂管底标高为-4.5m,管径1000mm,充满度为:
0.6。
处理后污水排入厂外排水渠。
排水渠平均水深2m。
渠水平均水位是2.0m,河底标高为-2.0m。
8.污水厂需要的面积由设计确定。
二.设计计算
水量:
1.生活污水:
平均日生活污水量=人口数×排水定额=140000×120L/人×80%=13440000L=13440m3
2.工业废水:
平均日流量21000m3
3.平均日混合污水量=13440+21000=34440m3;设计规模,成本计算(电耗、耗药量),产生并处理的污泥总量
4.高日高时流量=3×K总=34440×1.4=48216m3;管渠、物理处理构筑物
5.高日均时流量=3×K日=34440×1.1=37884m3;生物处理构筑物的计算
水质:
1、生活污水水质:
查手册:
人均排放污染物定额(设计人口当量as):
BOD5=20-35g/人.d;SS=35-50g/人.d
故BOD5(mg/L)=1000×(20-35)/人均污水定额=1000×30/(140×80%)=312.5mg/L
SS(mg/L)=1000×(35-50)/人均污水定额=1000×40/(140×80%)=416.25mg/L
2、工业废水水质:
COD=380mg/LpH=7~8
BOD=180mg/LSS=330mg/L
3、混合污水(进入污水厂)水质:
1和2的加权平均值:
总污染物量/总水量
BOD总量=(312.5*13440+180*21000)/(13440+21000)=231.71mg/L
SS总量=(416.25*13440+250*21000)/(13440+21000)=314.88mg/L
COD总量=300*15000/(13440+15000)=158.23mg/L
城市污水处理厂出水水质
根据要求的去除率计算出水水质
国家污水综合排放标准(GB18918-2002)规定:
城市污水厂排放BOD5SSCOD
一级B标准:
202060
(mg/L)
二级标准:
3030120
(二)厂址选择
1.城市污水处理厂厂址选择的考虑因素:
•位于城镇水体和夏季主导风向的下游;
•有良好的工程地质条件;
•少拆迁,少占农田,有一定的卫生防护措施;
•便于污水、污泥的排放和利用,有扩建的可能;
•厂区地形不受水淹,有良好的排水条件;
•有方便的交通运输和水电条件。
2.城市污水处理厂的占地指标(表9-2)
3.选定处理工艺流程应考虑的因素:
•污水处理程度(排放标准,回用目标);
•工程造价、运行费用及占地面积;
•当地的自然与工程条件;
•污水的水量规模与污水量日变化程度;
•工程施工和运行管理需要的技术条件。
4.典型的城市污水处理厂工艺流程
(三)方案选择
一.污水处理方案
1.方案比较
传统活性污泥法:
原污水从曝气池首端进入池内,由二次沉淀池回流的污泥夜同步注入,污水与回流污泥形成的混合液在池内呈推流式流动至池的末端,流出池外进入二次沉淀池,在这里处理后的污水与活性污泥分离,部分污泥回流曝气池,部分污泥则作为剩余污泥排出系统。
微生物生长一般处于生长曲线的对数生长期后期或稳定期。
由于传统活性污泥法曝气时间比较长,当活性污泥继续向前推进到曝气池末端时,废水中有机物已几乎被耗尽,污泥微生物进入内源代谢期,它的活动能力也相应减弱,因此在沉淀池中容易沉淀,出水中残剩的有机物数量少。
处于饥饿状态的污泥回流入曝气池后又能够强烈吸附和氧化有机物,所以普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高,达到90~95%左右。
目前,它已成为有机废水生物处理的主体,但是仍存在一些不容忽视的缺点:
对冲击负荷适应能力差,易发生污泥膨胀,处理构筑物占地面积大,基建投资和运行费用高,管理复杂等。
氧化沟:
氧化沟利用连续环式反应池作生物反应池,混合液在该反应池中一条闭合曝气渠道进行连续循环,氧化沟通常在延时曝气条件下使用。
氧化沟使用一种带方向控制的曝气和搅动装置,向反应池中的物质传递水平速度,从而使被搅动的液体在闭合式渠道中循环。
氧化沟一般由沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备组成,沟体的平面形状一般呈环形,也可以是长方形、L形、圆形或其他形状,沟端面形状多为矩形和梯形。
氧化沟具有出水水质好、抗冲击负荷能力强、除磷脱氮效率高、污泥易稳定、能耗省、便于自动化控制等优点。
但是,在实际的运行过程中,仍存在一系列的问题,如污泥膨胀、上浮、沉积,流速不均等。
2.方案选定:
考虑到技术经济条件等综合因素,由于进水量不大,不需要脱氮除磷,所以选择传统活性污泥法。
二.污泥处理方案
污泥经浓缩、机械脱水,再进行最终处置。
(四)一级(物理)处理构筑物设计和计算
一.格栅
1.设计要点:
1)为了充分发挥格栅作用,应设两道格栅;
2)选用2台以上运行可靠、易于维修的机械格栅;
3)合理设计格栅间,考虑接管、切换、维修、清渣的要求;
4)合理选择设计参数,正确计算(确定)格栅断面尺寸;
5)正确计算栅渣量,合理确定清渣方式。
2.设计步骤:
1)选择栅条间隙:
(粗:
e=50-100,中:
10-40,细:
3-10mm)
2)选择栅条的断面形式(矩形、圆形等)
3)确定格栅间的平面和竖向布置(根据来水管道)
4)计算格栅间隙数目(n)、格栅条数(n-1)
5)校核过栅流速(v)
(Vmax=0.8-1.0m/s;V平均=0.3m/s)
6)计算过栅水头损失(h1):
(150-300mm)
7)每日栅渣量的计算
3.数据及计算
栅条间隙e=20mm,栅条断面为矩形,饼采用竖向布置,安装倾角60度,栅条宽度S=15mm,栅条间隙数n=72,格栅条数(n-1)=71,设计流量Qmax=0.56m/s
栅槽宽度:
B=s(n-1)+en=0.01*71+0.02*72=2.15m
过栅流速校核:
=0.9m/s
过栅水头损失:
=0.155mm
h0—计算水头损失,k—受污堵塞系数=3,--阻力系数,
,当栅条为矩形断面时,=2.42
栅槽总高度:
H=h+h1+h2=0.855m
H-栅槽总高度,h–栅前水深,h1-过栅水头损失,h2–栅前超高,0.3m
栅槽总长度:
=5.93m
每日栅渣量计算:
=2.42m3/d
W—每日栅渣量,m3/d;W1—栅渣量(m3/103m3污水),取0.1~0.01;K总—生活污水流量总变化系数
二.沉砂池
1.池体构造:
入流渠、出流渠、闸板、沉砂区(水流部分)、沉砂
2)设计要点
平流沉砂池的设计参数是按比重为2.65,粒径大于0.2mm的砂粒确定的。
Ø设计流量:
污水自流入池时按最大日最大时流量设计;水泵抽升时按污水泵站工作水泵的最大组合流量设计;合流制系统按降雨时的设计流量设计。
Ø分格数:
不应少于2格
3)设计参数规定
Ø0.15m/sv水平流速0.3m/s:
保证无机颗粒沉降,而有机物不能下沉(附着在无机颗粒上除外)
Ø30st停留时间60s
Øh有效水深1.2m(0.25-1.0m)
Øb单格宽度0.6m
Ø沉砂量:
生活污水按0.01~0.02L/人/天;城市污水按0.3m3/万m3城市污水,含水率60%;容重1.5t/m3;
Ø贮砂斗设计容积:
按2d的沉砂量计算,斗壁55-600
Ø超高:
不小于0.3m
4)设计计算公式:
沉砂池长度:
L=vt=0.2×40=8m
Ø断面:
A=Qmax/v=2.8m2
Ø池总宽度:
B=A/h有效=3m
Ø砂斗总容积:
V=3×10-5×Q均日污水量×2(d)orV=(0.01~0.02)×10-3xN服务人口数×2(d)
V=1.94m3
Ø沉砂池总高度=各部分高度之和
=超高+设计有效水深+坡高+贮砂斗高度=1.58m
Ø最小流速核算:
vmin=Qmin/nA=0.2143m/s0.15m/s(n—沉砂池工作个数)
5)排砂方式:
重力排砂:
1)砂斗加底闸D=200mm
2)砂斗加贮砂罐或底闸
机械排砂:
吸砂+漩流分离
三.初沉池
辐流式沉淀池的设计计算
1.确定沉淀池个数(不少于2个);
2.确定设计流量和表面负荷,计算单池面积;
3.确定沉淀时间,计算有效水深并校核径深比(6~12);
4.计算沉淀池总高度(保护高+有效水深+缓冲层高+坡底落差+污泥斗高);
5.计算污泥量,校核污泥斗容积;
6.设计进水系统,排水系统,排泥系统,排渣系统
1)
=669.67m2
=29.21m
2)沉淀池有效水深:
h2=qot=3m
3)沉淀池总高度:
H=超高+沉淀区高度+缓冲层高度+坡底落差+污泥斗高度=6.55m
辐流式沉淀池的设计,应符合下列要求:
•池子直径(或正方形的一边)与有效水深的比值宜为6~12
•一般采用机械排泥,当池子直径(或正方形的一边)较小时也可采用多斗排泥,排泥机械旋转速度宜为1~3r/h,刮泥板的外缘线速度不宜大于3m/min;
•缓冲层高度,非机械排泥时宜为0.5m;机械排泥时,缓冲层上缘宜高出刮泥板0.3m;
•坡向泥斗的底坡不宜小于0.05。
城市污水厂沉淀池设计数据
四.曝气池
1.设计要点
(1)池体部分:
池容:
按污泥负荷设计,用停留时间校核
设计流量:
最大日平均时流量
水力停留时间:
6-8h
进水浓度;混合污水的平均浓度
污泥负荷:
0.25-0.4kg/kg.d
MLSS=1500-3000mg/L
进口:
淹没式,
出口:
溢流堰
(2)曝气系统设计
1)选择曝气设备:
穿孔管或微孔曝气器
2)计算空气量:
需氧量(动力学公式,O2=a’QLr+b’VX)
鼓气量
3)布置和计算空气管路(注意管道风速控制)
4)选择鼓风机:
风压=空气管道总阻力+扩散装置淹没水深+扩散器水头损失
(3)回流污泥系统
R=30-50%,计算回流污泥量,选择回流泵,大流量,低扬程
2.数据及计算
需氧量计算:
(1)平均时需氧量的计算
O2=a’QLr+b’VXa’=0.5b’=0.15
代入数值得:
O2=3831kg/d=159.6kg/h
(2)最大时需氧量的计算
代入数值得:
O2(max)=4588kg/d=191.2kg/h
(3)每日去除的BOD5值
BODr=34440*(135-25)/1000=3788.4kg/d
(4)去除每kgBOD的需氧量
△O2=3831/3788=1kgO2/kgBOD
(5)最大时需氧量与平均时需氧量之比
=191.2/159.6=1.2
供气量计算:
差附录1得,水中溶解氧饱和度:
Cs(20)=9.17mg/L;Cs(30)=7.63mg/L
(1)空气扩散器出口处的绝对压力(Pb)按Pb=P+9.8*
H计算,即:
Pb=1.013*
+9.8*
*4.0=1.405*
Pa
(2)空气离开曝气池面时,氧的百分比,即:
*100﹪
=12﹪
代入数值得:
*100﹪=18.34﹪
(3)曝气池混合液中平均氧饱和度(按最不利的温度条件考虑),即:
最不利温度条件,按30℃考虑,带入各值,得:
(4)换算为在20℃条件下,脱氧清水的充氧量,即:
带入各值得:
=246.3kg/h
相应的最大时需氧量为:
=297.3kg/h
(5)曝气池平均时供气量,即:
带入各值得:
=6841m3/h
(6)曝气池最大时供气量
8258m3/h
(7)去除每kgBOD5的供气量:
6841/4167*24=3.94m3空气/kgBOD
(8)每m3污水的供气量
6841/37884*24=4.33m3空气/m3污水
(9)本系统的空气总用量:
除采用鼓风曝气外,本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥,空气量按回流污泥量的8倍考虑,污泥回流比R取值60﹪,这样,提升回流污泥所需空气量为:
(8*0.6*37884)/24=7576m3/h
总需气量:
7576+8258=15834m3/h
空气管系统计算:
在相邻两个廊道的隔墙上设一根干管,共五根干管。
在每根干管上设5对配气竖管,共10条配气竖管。
全曝气池共设50条配气竖管。
每根竖管的供气量为:
8258/50=165m3/h
曝气池平面面积为:
48*32.3=1291m2
每个空气扩散器的服务面积按0.49m2计算,则所需空气扩散器的总数为:
1291/0.49=2635个
为安全计,本设计采用2800个空气扩散器,每个竖管上安设的空气扩散器的数目为:
2800/50=56个
每个空气扩散器的配气量为:
8258/2800=2.95m3/h
五.二沉池
池型:
辐流式,机械排泥,连续排泥
1)表面负荷:
低于初沉池(1.0-1.5)
2)停留时间:
大于初沉池(2-2.5h)
3)泥斗按不小于2h沉泥量校核:
辐流式初沉池与二沉池的主要区别
初沉池
二沉池
处理目的
去除SS
回收活性污泥
SS浓度
200-400mg/L
2000-4000mg/L
沉淀类型
絮凝沉淀
拥挤沉淀
表面负荷
1.5~3.0m3/m2.h
1.0~1.5m3/m2.h
设计沉速
1.5~3.0m/h
1.0~1.5m/h
沉淀时间
1.0~2.0h
1.5~2.5h
堰上负荷
≤2.9L/s.m
≤1.7L/s.m
排泥方式
间歇、重力
连续、虹吸
排泥机械
半桥式刮泥机
全桥式刮、吸泥机
污泥含水率
95~97%
99~99.2%
浮渣挡板
必须设
可不设
六.接触消毒
(1)设计要点
v液氯季节性消毒;
v加氯量5~10mg/L,选择加氯机,设计加氯间和氯库;
v接触池1池2格,折流廊道形,水面标高与地面平;
v接触时间20-30min,根据污水量计算接触池容积;
v合理设计接触池工艺尺寸,考虑混合、施工、检修要求。
(v=0.15m/s,h=1.5-2.0m)
(2)相关计算
容积:
1578/2=789m3
h=20mA=394.5m2
B=15mL=26.3m
七.污泥计算
初沉污泥量:
二沉污泥量:
(四)绘图
污水处理厂总平面布置及高程布置
关于城市污水处理厂的厂址选择
处理好四个矛盾:
1.集中与分散2.近期与远期3.排水与水源4.排放与利用遵循几点主要原则:
1.水体下游2.远离居民区3.夏季主导下风向4.尽可能少占农田5.充分利用地形
污水处理厂总平面布置
内容:
在平面图上布置各种处理构筑物、附属构筑物、建筑物;进出水管渠,污泥管道,空气管道,超越管道以及厂内道路等。
比例:
1:
300~1:
500
平面布置的一般原则:
•处理构筑物的布置要紧凑(距离5-10米)
•总图布置应考虑远近期结合
•污泥处理区应尽可能形成独立区域
•连接管道应便捷、直通、避免迂回曲折
•厂内应设超越管道
•管线布置综合考虑
•建筑物设于夏季主导风向的上风向
污水厂总占地面积及各建筑物面积估计
处理水量(m2/d)总占地(万m2)
50001-1.25
100001.5-2.0
150001.85-2.5
办公楼100-150(m2)
化验室100-140
机修、电修、木工间60-120
仓库60-100
食堂50-80
传达室20
污水处理厂平面布置原则
①总图布置:
远近结合,按远期规划,分期建设,充分绿化(>30%)
②处理单元构筑物的平面布置:
紧凑合理,间距适当,避免迂回,减少水头损失,土方平衡
③管、渠的平面布置:
主次有别,避免矛盾;便捷重力自流、设超越管线
④污泥处理构筑物的布置:
单独区域;保证安全
⑤辅助建筑物的布置:
(鼓风机房、变电所、污泥脱水机房、办公楼)利于生产,安全环保,注重厂前区的环境建设
⑥厂区道路的布置:
运输方便、分隔不同生产区域
布置方法:
在估计总面积后,分3区:
污水、污泥、厂前区
污水处理区
水处理区
厂前区
污泥区
污水处理构筑物布置:
(1)一字形布置
(2)L形布置:
布置原则与考虑问题的出发点
●水处理构筑物:
布置紧凑,便于生产,流程畅通,考虑风向、朝向及外观整齐,适当考虑远期发展。
●污泥处理构筑物:
注意防火,缩短污泥管路,沼气罐与其它建筑物的距离
厂前区、辅助建筑物、道路
厂前区:
方便、安全,便于生产,利于生活
辅助建筑物:
应尽量靠近相应的构筑物。
鼓风机房,污泥回流泵房,变电所,锅炉房等
厂内道路:
主要道路:
单车道设计主干线3.5-4米宽
人行道1.5米宽
环形或丁字形布置;
一般前后开两个门
道路布置:
合理布置,便于运输,又能起到分割不同功能区的作用。
厂内管线布置
主要管线:
污水、污泥管渠。
联系各构筑物的管渠应简单便捷,避免迂回曲折。
尤其是污泥管线尽量少拐900弯。
污水管不小于150mm
污泥管不小于200mm
辅助管线:
空气管、沼气管、蒸汽管、电缆、厂内给水排水管等。
特殊管线:
超越管(总超越,局部超越)
高程布置
•内容:
处理构筑物、污水、污泥管线的竖向设计;绘制污水、污泥系统高程图
•一般原则:
1)污水在各处理构筑之间能够自流;
2)水头损失包括流经处理构筑物以及连接管线;
3)高程图上标注构筑物进、出水渠道水面标高,池内平均水位;池底标高,连接管线中心标高。
•抓主要矛盾:
总水头3.5-4米;以曝气池为中心向两边推算。
泥系统控制消化池。
•处理构筑物水头损失:
见(给排水手册5-410,表10-2)
•
一沉排泥静水头不小于1米,二沉不小于0.9米;污泥管道1%损失
管道的覆土厚度:
–最小覆土厚度:
取决于防冻、承载(>0.7m)、支管衔接的要求
污水处理厂竖向设计
①处理水在常年绝大多数时间里能自流排入水体;
②各处理构筑物和联接管渠的水头损失要仔细计算。
考虑最大时流量、雨天流量和事故时流量的增加。
并留有一定余地;
③考虑规模发展水量增加的预留水头;
④精确计算,合理选择,处理构筑物间避免跌水等浪费水头的现象;
⑤在仔细计算并留有余地的前提下,全程水头损失及原污水提升泵站的全扬程都应力求缩小,减少运行费用。
污水处理厂水力流程设计原则和方法
•各处理构筑物间一般是依靠重力流动的,前面构筑物中的水位应高于后面构筑物中的水位,两构筑物之间的水面高差即为流程中的水头损失。
•水力流程设计依据的主要技术参数:
构筑物的高度和水头损失
(1)水力流程设计原则及规定
①考虑远期发展,水量增加的预留水头。
②避免处理构筑物之间跌水等浪费水头的现象,充分利用地形高差,实现自流。
③在计算并留有余量的前提下,力求缩小全程水头损失及提升泵站的流程,以降低运行费用。
④需要排放的处理水,常年大多数时间里能够自流排放水体。
⑤出水管渠高程不受洪水顶托。
(2)水力流程设计计算
–水力计算时,应选择一条距离最长,损失最大的流程,并按最大设计流量计算;
–水力计算常以收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,以使处理后的污水在洪水季节也能自流排出。
•水头损失由三部分组成:
①构筑物本身的、②连接管的、③计量设备的水头损失等。
①处理构筑物的水头损失计算:
–污水流经处理构筑物的水头损失:
主要在进、出口和需要跌水处,流经构筑物本身的水头损失较小(见表)
②连接管渠的水头损失计算
–沿程水头损失h1
–局部水头损失h2