毕业设计A2O工艺处理城市污水设计.docx
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毕业设计A2O工艺处理城市污水设计
1概述3
1.1设计任务及概述……3
1.2A2/0工艺的特点4
1.3设计依据4
1.4原理及主要工艺流程图5
2污水处理系统5
2.1中格栅5
2.2提升泵8
2.3细格栅8
2.4沉砂池11
2.5初次沉淀池14
2.6A2/O生化反应池17
2.7二沉池23
2.8接触消毒池28
2.9配水井30
3污泥处理系统31
3.1污泥水分去除的意义和方法31
3.2污泥浓缩池31
3.3污泥脱水系统34
3.4污泥提升泵的选择34
3.5污泥回流泵的选择34
4污水处理厂总体布置35
4.1平面布置
37
4.2高程布置
5结论39
致谢40
参考文献41
设计方案
1.概述
1.1设计任务及概述
本次毕业设计的主要任务是完成某工业园区a2/o工艺处理城市污水设计。
工程设计内容包括:
1•进行污水处理厂方案的总体设计:
确定污水处理工艺方案;进行总体布局、竖向设计、厂区管道布置、厂区道路及绿化设计;完成污水处理厂总平面及高程设计图。
2•进行污水处理厂各构筑物工艺计算:
包括初步设计、设备选型,图中应有设备、材料一览表。
1.规划
工业园区以制造业为支柱产业,大力发展外向型经济,力求建设成为陕西省对外开放的窗口,其规划布局合理。
按照工业园区的总体规划,至2015年,工业园区建设面积将达31km2,规划人口将发展至20〜30万
人。
2设计水量
污水量标准包括生活污水和工业污水两部分。
开发区的综合用水量定为625升/人?
日,
综合污水量按照给水量标准的80%计,则平均污水量标准为500升/人?
日。
按近期规划人口10万人计算,则该污水处理厂的近期设计污水量为:
平均日50000^/d。
污水水质及净化要求
CODcr
BOD
SS
TN
NMN
TP
原水水质
320
150
200
35
15
4
处理水质
60
20
20
15
5
1
1.2设计依据
1、《中华人民共和国环境保护法》和《水污染防治法》
2、《污水综合排放标准GB8978-1996》
3、《城市污水处理及污染防治技术政策》
4、《室外排水设计规范(1997年版)》GBJ14-87
5、《地表水环境质量标准》GHZB1-1999
6、《污水排入城市下水道水质标准》CJ3082-1999
7、《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》DB8978-1996
9、《城市给水工程规划规范》GB50282-98
10、《城市污水处理厂污水污泥排放标准》CJ3025-93
11、《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》CJJ31-891.3A2/O工艺的特点
1.在污水生物二级处理过程中,可达到同时去除CODcr、BOD5、N及P的目的。
二级处理出水不但CODcr、BOD5及SS等指标超过常规活性污泥法处理水平,而且氮、磷的去除率也很高;
2.为提高进入A2/O系统的碳氮比及碳磷比,视原污水来水的收集体制及污水悬浮物性质,A2O工艺流程可不设初沉池;
3.根据污水性质和处理排放目标要求,通过控制污泥负荷、污泥龄、回流方式及回流率,分别可达到高除磷率的A2/O工艺及高脱氮率的A2/O工艺;
44与A/O生物脱氮工艺及A/O生物除磷工艺一样,易于将常规活性污泥工艺改为A2/O工艺。
1.4原理及主要工艺流程图
厌氧过程:
原水经预处理和一级处理后进入厌氧池。
A2/O工艺流程中的厌氧过程可分为水解阶段、酸化阶段和产甲烷阶段,一般而言,在水解和酸化阶段废水中的BOD5或CODcr
值变化不大。
仅在气化阶段,由于构成BOD5或CODcr的有机碳多以CO2和CH4的形式逸出,才使废水中的BOD5或CODcr值开始有明显下降。
缺氧过程:
经厌氧处理后,BOD5与CODcr值已明显下降。
再经缺氧处理使磷释放出来。
好氧过程:
在好氧池内磷被过量吸收,使之进入污泥中除去。
2.污水处理系统
2.1中格栅
格栅是一组平行的钢性栅条制成的框架,可以用它来拦截水中的大块漂浮物。
格栅通常倾斜架设在其它处理构筑物之前或泵站集水池进口处的渠道中,以防漂浮物阻塞构筑物的孔道、闸门和管道或损坏水泵等机械设备。
因此,格栅起着净化水质和保护设备的双重作用。
格栅的栅条多用50X10或40X10的扁钢或d=10的圆钢制作。
扁钢的特点是强度大,不易弯曲变形,但水头损失较大;而圆钢则正好相反。
栅条间距随被拦截的漂浮物尺寸的不同,分为粗、中、细三种。
细格栅的栅条间距为3〜10mm,中格栅和粗格栅分别为10〜25mm和50〜100mm。
被拦截在栅条上的栅渣有人工和机械两种清除方式。
小型水处理厂采用人工清渣时,格栅的面积应留有较大的裕量,以免操作过于烦繁。
在大型水处理长中采用的大型格栅,则必须采用机械自动清渣。
格栅设计计算示意图见图2-1。
L.
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1|
二ri L” 图2-1格栅示意图 1.栅前流速 污水在栅前渠道内的流速控制在0.4~0.8m/s,可保证污水中粒径较大的颗粒不会在栅前 渠道内沉积。 2.过栅流速 即污水通过格栅的流速,一般控制在0.6~1.0m/s,过大则会使拦截在格栅上的软性栅渣 冲走,若小于0.6m/s会造成栅前渠道内的流速小于0.4m/s,使栅前渠道发生淤积。 3)过栅水头损失 污水的过栅水头损失与污水的过栅速度有关,一般在0.2~0.5m之间。 4)栅渣量 栅渣量以每单位水量产渣量计0.1~0.01(m3/103m3),粗格栅用小值,细格栅用大值。 也可根据实际情况调整该数值。 5)栅渣的容量及含水率 栅渣的容量: 960kg/m3;含水率: 80%。 6)变化系数: Kz=1.3 7)污水流量: Qmax=KzQ平=1.3X50000=65000^/d=0.7523m3/s 1)栅条的间隙数n 过栅流速一般为0.6~1.0m/s,取v=0.8m/s;栅条间隙宽度b=0.04m; 格栅倾角=60°;格栅个数2个。 由最优水力断面公式: Q单B1hvB12h 式中: 6——污水设计流量,Q单=Qmax/2=0.7523/2=0.37612i3/s; h――设栅前水深; B1——进水渠宽; v过栅流速,v=0.8m/s。 B12h20.340.68m Qmax』sinn 2bhv 0.37621sin6033个 33I 0.040.340.8 2)格栅宽度B 设栅条宽度S0.01m,有 B=S(n-1)+bn=0.01x(33-1)+33x0.02=0.98m 3)进水渠道渐宽部分的长度h 设其渐开部分展开角度125,则 l1=(B-B1)/2tan1=(0.98-0.68)/2xtan25°=0.32m 4)栅槽与水渠道连接处的渐窄部分长度|2 |2=h/2=0.32/2=0.16m 5)通过格栅的水头损失h1 设栅条断面迎水面为半圆形的矩形断面 2 h|khoksin 2g €)4/3 b 式中: h。 一一计算水头损失; k――格栅被栅渣阻塞而使水头损失增大的系数,一般3; ――格栅局部阻力系数; 收缩系数,查表知 2.42。 (f) 4 4/3=2.42(-0101)3=0.96 0.02 h]khbk里sin 2g 0.82 30.96sin600.08m 29.8 6)栅后槽总高度H 设栅前渠道超咼h0.3m,有H hh1h20.340.30.080.72m,为避免造成栅前 涌水,故将栅后槽底下降m作为补偿 7)栅槽的总长度L 8)每日湿栅渣量W QmaxW186400 Kz1000 式中: W1栅渣量(m3/m3污水),取W0.05m3/m3污水; Kz——生活污水流量的变化系数,KZ1.3; Qmax最大流量。 所以清渣方式采用机械清渣。 9)设备选型 采用GH型链式旋转除污机,型号为GH—800 技术参数 格栅宽度栅条净距过栅流速电机功率 800mm16<10.75kw 2.2污水提升泵房 根据实际流量以及提升高度等要求,选用QW系列潜水排污泵 400QW1692 —7.25—55, 3台,1台备用。 技术参数: 流量Q 扬程H 转数n 效率n 功率Pm 1692m3/h 7.25m 740r/min 75.7% 55kw 排出口径 重量 400mm 1350kg 为了减少占地面积,便于操作管理将污水提升泵房与细格栅合建。 2.3细格栅 污水在栅前渠道内的流速控制在0.4~0.8m/s,可保证污水中粒径较大的颗粒不会在栅前 渠道内沉积。 2)过栅流速 即污水通过格栅的流速,一般控制在0.6~1.0m/s,过大则会使拦截在格栅上的软性栅渣 冲走,若小于0.6m/s会造成栅前渠道内的流速小于0.4m/s,使栅前渠道发生淤积。 3)过栅水头损失 污水的过栅水头损失与污水的过栅速度有关,一般在0.2~0.5m之间。 4)栅渣量 栅渣量以每单位水量产渣量计0.1~0.01(m3/103m3),粗格栅用小值,细格栅用大值。 也可根据实际情况调整该数值。 5)栅渣的容量及含水率 栅渣的容量: 960kg/m3;含水率: 80%。 1)栅条的间隙数n 过栅流速一般为0.6~1.0m/s,取v=0.8m/s;栅条间隙宽度b=0.006m; 格栅倾角=60°;格栅个数4个; 取栅前水深h为0.8m;进水渠宽B1为0.6m。 Qmax*;sin600.7523*'sin60小人怖"人 n45.6个,取46个 4bhv40.0060.80.8 2)格栅宽度B 设栅条宽度S0.01m,有 BS(n-1)bn0.01(46-1)460.0060.726m 3)进水渠道渐宽部分的长度h 设其渐开部分展开角度125,则 (BB1)0.7260.6 丨10.14m 2tan12tan25 4)栅槽与水渠道连接处的渐窄部分长度丨2 0.07m 5)通过格栅的水头损失hi 设栅条断面迎水面为半圆形的矩形断面 (討/3 2 gkh0ksin 2g 式中: h。 一一计算水头损失; k――格栅被栅渣阻塞而使水头损失增大的系数,一般取 格栅局部阻力系数; 6)栅后槽总高度H 8)每日湿栅渣量W QmaxW86400 Kz1000 式中: W,栅渣量(m3/m3污水),取W=0.1m3/m3污水; Kz——生活污水流量的变化系数,KZ1.3; WQmaxW186400=。 75230.1864005m3/d>0.2m3/dKz1000 所以清渣方式机械清渣。 9)设备选型 采用GSRB型弧形格栅除污机,型号为GSRB4—5 技术参数 格栅间距圆弧半径电机功率 5mm300mm0.6kw 2.4沉砂池 沉砂池的作用是从废水中分离密度较大的无机颗粒。 它一般设在污水处理厂前端,保护水泵和管道免受磨损,缩小污泥处理构筑物容积,提高污泥有机组分的含率,提高污泥作为肥料的价值。 沉砂池的类型,按池内水流方向的不同,可以分为平流式沉砂池、曝气沉砂池、钟式沉砂池和多尔沉砂池。 平流沉砂池是常用的型式,污水在池内沿水平方向流动。 平流式沉砂池由入流渠、出流渠、闸门、水流部分及沉砂斗组成。 它具有截留无机颗粒效果好、工作稳定、构造简单和排沉砂方便等优点。 平流沉砂池的设计最大流速为3m/s,最小流速为0.15m/s;最大流量时停留时间不小于30s,一般采用30〜60s;有效水深不应大于1.2m;池底坡度一般为(0.01〜0.02),当设置除砂设备时,可根据设备要求考虑池地形状。 沉砂池设计计算示意图见图2-2。 图2-2沉砂池的示意图 1)污水流量: Qmax=KzQ平=1.3X50000=65000m/d=0.7523m3/s. 2)水平流速: 一般为(0.15〜0.3m/s),取v=0.3m/s。 1)长度L Lvt0.3309m 式中: v——最大设计流量时的流速,m/s,水平流速一般为(0.15〜0.3m/s),取v=0.3m/s; t――最大设计流量时的流行时间,s,取t=30s。 2)水流断面积A 3)池总宽度B nb414m 4)有效水深h2 6)每个沉砂斗的容积V。 设每一分格有2个沉砂斗,共有8个沉砂斗,则 7)沉砂斗上口宽a 2h3' tan60 a tan60 式中: hs斗高,m,取hh=0.4m; 斗壁与水平方向的倾角为60°。 符合要求。 10)池总高度H 设超高hi=0.3m,则 2.5初沉池 初淀池的作用是对水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分离。 辐流沉 淀池是一种直径较大的圆形池,废水经进水管进入中心布水管后,通过筒壁上的孔口和外围的环形穿孔整流挡板,沿径向呈辐射状流向池周,经溢流堰或淹没孔口汇入集水槽排出。 沉于池底的泥渣由刮泥机刮入泥斗,再借污泥泵排出。 初沉池设计计算示意图见图2-3。 图2-3初沉池示意图 2.5.1设计参数 1)池子直径(或正方形一边)与有效水深的比值,一般取6~12; 2)池径不宜小于16m; 3)池底坡度一般采用0.05~0.10; 4)刮泥机的旋转速度一般为1~3r/h,外周刮泥板的线速不超过3m/min,—般采用 1.5m/min; 5)在进水口的周围应设置整流板,整流板的开口面积为过水断面面积的6%~20%。 2.5.2设计计算 1)池子总面积A 设表面负荷q2m3/mh;n4座; 池径D 实际水面面积A A' 314m2 实际表面负荷q 2)有效水深h2 设沉降时间t1.5h,则 qt21.53m 3)泥渣体积V 24QmaxT(C0C)100 (100P)n1000 式中: P――泥渣含水率(%),P95%; ——泥渣容重kg/m3,1000kg/m3; T――排泥周期,T2d; C160500080mg/l, 24QmaxT(C0C)100 (100P)n1000 24650002(16080)100 1000(10095)410002452m3 4)圆锥形泥斗容积Vd 22 Vd-h5(r1亿「2) h5泥斗高,m。 2 Vdih5(r1 2\ 叩2r2) 5)池中心与池边落差h4 设池底坡度i=0.05。 h4(Drji(202.2)0.050.39m 式中: h1 保护咼度, h1 0.3m; h3- 缓冲高度, h3 (hm0.3), h3 (hm0.3) h4 底坡洛差, h4 0.47m。 Hh1 h2 h3h4h5 9)径深比校核 22 6) 污泥斗以上圆锥部分污泥容积 V3 2 314 0.39 2 V34(R Rr1r1) (102 102.22.22)51.8m 3 3 7) 污泥斗体积校核 VdV3 11.9 51.8 63.7m3>52m3 8) 沉淀池总高H H h1 hzhs h4 hs hm为刮泥板高度取0.4m; 0.40.30.7m; 0.330.70.391.045.43m —206.67在6~12范围内,符合要求 h23 10)设备选型 当D>20m时,一般采用周边传动刮泥机。 选ZG周边传动刮泥机,型号为ZG—22 技术参数 BOD5的去除率为20%,SS的去除率为20%,则从初沉池流出的污水中 BOD51508000120mg/l 2.6A2/O生化反应池 生化池由三段组成,既厌氧段、缺氧段、好氧段。 在厌氧段,回流的好氧微生物因缺氧 而释放出磷酸盐,同时得到一定的去除。 缺氧段虽不供氧,但有好氧池混合液回流供给N03 ——N作电子受体,以进行反化硝脱氮。 在最后的好氧段中,好氧微生物进行硝化和去除剩余BOD的同时,还能大量吸收溶解性磷酸盐,并将其转化为不溶性多聚正磷酸盐而在菌体内贮藏起来,通过沉淀池排放剩余污泥而达到除磷的目的。 生化池示意图见图2-4。 图2-4A2/0生化反应池 CODcr BOD SS TN NUN TP 原水水质 320 120 160 35 15 4 处理水质 60 20 20 15 5 1 1)水力停留时间,t8h; 2)B0D5污泥负荷,Ns0.2kgBOD5/(kgMLSSd); 3)回流污泥浓度,Xr8000mg/l; 4)污泥回流比,R100%; 6)内回流比F内 式中: 5430 N100%44.4% 54 取R内100%。 1)a2/o曝气池 1有效容积V QmaxS0 NX 6500016020000m3 0.134000 2反应池总水力停留时间 200000.31d7.44h 500001.3 各段水力停留时间和容积 厌氧: 缺氧: 好氧=1: 1: 4 厌氧池水力停留时间t厌 1.24h, 3334m3, 缺氧池水力停留时间t缺 1.24h, 池容,V缺 3 3334m, 好氧池水力停留时间t好 4.96h, 池容V好 13336m3。 3曝气池有效面积S单 设反应池2组,单组池容 b11小L 校核2.4,— h4.5b 取超高为0.5m,则反应池总高H=4.5+0.5=5.0m。 2)剩余污泥量的设计计算 Wa(lole)QbVXv(3 Se)Q50% 式中: a——污泥产率系数kg/lgBOD5,—般为0.5~0.7; b污泥自身氧化速率d-1,一般为0.05; Q设计流量m3/d; Xv――挥发性悬浮固体浓度,Xv=fX; X――混合液浓度,X=3kg/m3; f――系数一般为0.75; So、Se――分别为生化反应池进、出水SS的浓度kg/m3; L)、Le――分别为生化反应池进、出水BOD5的浓度kg/m3; V――生化池有效容积; 50%――不可降解和惰性悬浮物量(NVSS)占TSS的百分数。 1降解BOD5生成的污泥量W, 150800020 W1a(l0le)Q0.5500002500kg/d 1000 2内源呼吸产生的污泥量W2 挥发性悬浮固体浓度Xv XvXf30.752.25kgm3 W2bVXv0.05200002.252280kg/d 3不可生物降解和惰性悬浮物量,该部分占总悬浮物的50% W3Q(S0Se)500050000(16020)50°。 2692.3kg/d 1.31000 4剩余污泥量W WW2W3250022802692.32912.3kg/d 每日生成的活性污泥量X XwW1W,25002280220kgd 5 湿污泥量Qs 6污泥龄 纽32000020.6d10d满足要求 W2912.3 3)需氧量的计算 02a'Q(lole)b'[Q(NK。 NK°)0.12Xw] b'[Q(NK。 NKeNOe)0.12Xw]0.56cXw 式中: NK。 NKe――分别为进出水的K氏氮浓度g/m3; Xw――每天生成的活性污泥量kg/d; 0.12――微生物体中氮含量的比例系数,即1kg生物体需 0.12kg氮量; Nd硝态氮的脱氮量kg/d; NO。 ,NOe――分别为进出水硝态氮的浓度g/m3; a,b,c――分别为BOD5、NH+4—N和活性污泥氧当量,起数值分别为1、4.6、1.42。 式中: 第一项一一有机物降解需氧量 第二项——氨氮消化需氧量 第三项——反消化脱氮所防出的氧量 第四项一一排放剩余污泥氧当量的总和 Q2aQ(l0lg)b[Q(NK°NKg)0.12Xw] b[Q(NK°NKgNOg)0.12Xw]0.56cXw 150000(0.1580°00.02)4.6[50000(0.0350.015)0.12220] 4.6[50000(0.0350.0150)0.12220]0.561.422206658.2kg/d277.4kg/h 4)曝气系统的设计计算 1平均时的需氧量Q26658.2kg/d 2最大时的需氧量 Q2maxaQmax(l0lg)b[Qmax(NK°NKg)0.12Xw] b[Qmax(NK°NKgNOg)0.12Xw]0.56cXw 165000(0.1580000.02)4.6[65000(0.0350.015)0.12220]4.6[65000(0.0350.0150)0.12220]0.561.422209051.4kg/d377.1kg/h 3每日去除BOD5值 BOD5QLr50000(0.150.80.02)5000kg/d 4去除每千克BOD5的需氧量 1.3kgQ2/kgBODs 6658.2 Q2 5000 5 最大时需氧量与平均时需氧量之比 5)供气量的设计计算 采用网状模型中微孔空气扩散器,敖设于距池底0.2m处,淹没水深H=4.3m,计算温度 1空气扩散器出口的绝对压力& 式中: EA 空气扩散器的氧转移效率,对网状模型中微孔空气扩散器,取值 (6%~12%)。 Q21(1Ea) t7921(1Ea) 100% 21(112%) 7921(1 12%)100%18.96% ③曝气池混合液中平均氧饱和度 CabT CabTCs P6 5 2
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