完整版carrousel氧化沟城市污水厂课程设计说明书模板.docx
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完整版carrousel氧化沟城市污水厂课程设计说明书模板
水污染设计说明书
设计题目:
某城市污水处理厂设计
第一章 设计资料
一、自然条件
1、 气候:
该城镇气候为亚热带海洋季风性季风气候,常年主导风向为东南风。
2、 水文:
最高潮水位6.48m(罗零高程,下同)
高潮常水位5.28m
低潮常水位2.72m
二、城市污水排放现状
1、污水水量
(1)生活污水按人均生活污水排放量 300L/人.d;
(2)生产废水量按近期 1.5 万 m3/d,远期 2.4 万 m3/d;
(3)公用建筑废水量排放系数按近期 0.15,远期 0.20 考虑;
(4)处理厂处理系数按近期 0.80,远期 0.90 考虑。
2、污水水质
(1) 生活污水水质指标为
CODcr60g/人.d
BOD530g/人.d
(2) 工业污染源参照沿海开发区指标,拟定为:
CODcr300mg/L;
BOD5170mg/L
(3)氨氮根据经验确定为 30mg/L。
三、污水处理厂建设规模与处理目标
1、建设规模
该污水处理厂服务面积为 10.09km2, 近期(2000 年)规划人口为 6.0 万人,远期(2020
年)规划人口为 10.0 万人。
处理水量近期 3.0 万 m3/d,远期 6.0 万 m3/d。
2、处理目标
根据该城镇环保规划,污水处理厂出水进入的水体水质按国家3 类水体标准控制,同时
执行国家关于污水排放的规范和标准,拟定出水水质指标为
CODcr≤100mg/L;BOD5≤30mg/L;SS≤30mg/L ; NH3-N≤10mg/L
四、建设原则
污水处理工程建设过程中应遵从下列原则:
污水处理工艺技术方案,在达到治理要求的
前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进的工艺;所用污水、污泥处
理技术和其他技术不仅要求先进,更要求成熟可靠;和污水处理厂配套的厂外工程应同时建
设,以使污水处理厂尽快完全发挥效益;污水处理厂出水应尽可能回用,以缓解城市严重缺
水问题;污泥及浮渣处理应尽量完善,消除二次污染;尽量减少工程占地。
第二章 污水处理工艺方案选择
一、工艺方案分析
本项目污水以有机污染为主,BOD/COD=0.54 可生化性较好,重金属及其他难以生物
降解的有毒有害污染物一般不超标,针对这些特点,以及出水要求,现有城市污水处理技术
的特点,以采用生化处理最为经济。
由于将来可能要求出水回用,处理工艺尚应硝化。
“
根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查,要达到确定的治理目标,可采用 普
通活性污泥法”或“氧化沟”法。
普通活性污泥法,也称传统活性污泥法,推广年限长,具有成熟的设计运行经验,处理
效果可靠,如设计合理,运行得当,出水 BOD5 可达 10-20mg/L,它的缺点是工艺路线长,
工艺构筑物及设备多而复杂,运行管理困难,运行费用高。
氧化沟处理技术是 20 世纪 50 年代有荷兰人首创。
60 年代以来,这项技术在国外已被
广泛采用,工艺及构筑物有了很大的发展和进步。
随着对该技术缺点(占地面积大)的克服
和对其优点的逐步深入认识,目前已成为普遍采用的一项污水处理技术。
氧化沟工艺一般可不设初沉池,在不增加构筑物及设备的情况下,氧化沟内不仅可完成
碳源的氧化,还可实行脱氮,成为 A/O 工艺,由于氧化沟内活性污泥已经好氧稳定,可直
接浓缩脱水,不必厌氧消化。
与
氧化沟污水处理技术已被公认为一种成功的革新的活性污泥法工艺, 传统活性污泥系
统相比较,它在技术、经济等方面具有一系列独特的优点。
1、 工艺流程简单、构筑物少,运行管理方便。
一般情况下,氧化沟工艺可比传统活性污泥
法少建初沉池和污泥厌氧消化系统,基建投资少。
另外,由于不采用鼓风曝气和空气扩
散器,不建厌氧硝化系统,运行管理方便。
2、 处理效果稳定,出水水质好。
3、 基建投资省,运行费用低。
4、 污泥量少,污泥性质稳定。
5、 具有一定承受水量、水质冲击负荷的能力。
6、 占地面积少。
但
污水处理厂的基建投资和运行费用与各厂的污水浓度和建设条件有关, 在同等条件下
的中、小型污水厂,氧化沟比其他方法低,据国内众多已建成的氧化沟污水处理厂的资料分
析,当进水 BOD5 在 120-180mg/L 时,单方基建投资约为 700-900 元/(m3.d),运行成本为
0.15-0.30 元/m3 污水。
由以上资料,经过简单的分析比较,氧化沟工艺具有明显优势,故采用氧化沟工艺。
二、工艺流程确定:
(如图所示)
说明:
由于不采用池底空气扩散器形成曝气,故格栅的截污主要对水泵起保护作用,拟采
用中格栅,而提升水泵房选用螺旋泵,为敞开式提升泵。
为减少栅渣量,格栅栅条间隙已拟
定为 25.00mm。
曝气沉砂池可以克服普通平流沉砂池的缺点:
在其截流的沉砂中夹杂着一些有机物,对
被有机物包裹的沙粒,截流效果也不高,沉砂易于腐化发臭,难于处置。
故采用曝气沉砂池。
本设计不采用初沉池,原则上应根据进水的水质情况来确定是否采用初沉池。
但考虑到后面
的二级处理采用生物处理,即氧化沟工艺。
初沉池会除去部分有机物,会影响到后面生物处
理的营养成分,即造成 C/N 比不足。
因此不予考虑。
拟用卡罗塞尔氧化沟,去除 COD 与 BOD 之外,还应具备硝化和一定的脱氮作用,以使出
水 NH3 低于排放标准,故污泥负荷和污泥泥龄分别低于 0.15kgBOD/kgss*d 和高于 20.0d。
氧化沟采用垂直曝气机进行搅拌,推进,充氧,部分曝气机配置变频调速器,相应于每
组氧化沟内安装在线 DO 测定仪,溶解氧讯号传至中控室微机,给微机处理后再反馈至变
频调速器,实现曝气根据 DO 自动控制
为了使沉淀池内水流更稳定(如避免横向错流、异重流对沉淀的影响、出水束流等)
进出水更均匀、存泥更方便,常采用圆形辐流式二沉池。
向心式辐流沉淀池采用中心进水,
周边出水,多年来的实际和理论分析,认为此种形式的辐流沉淀池,容积利用率高,出水
水质好。
设计流量 Q=2.85 万 m3/d=1208.3 m3/h,回流比 R=0.7。
污水
集水井粗格栅泵房细格栅
鼓风机房
曝气沉砂池
巴士计量曹二沉池配水井
污泥泵房
污泥回流
排放
Caroussel氧化沟
PAM
污泥浓缩池污泥脱水车间
外运
第三章污水处理工艺设计计算
一、水质水量的确定
1. 水量的确定
近期水量:
生活废水 Q 生活=6.0×104×300L/人·天=1.8×104m 3/d
工业废水 Q 工业=1.5×104m 3/d
公用建筑废水 Q 公用=1.8×104×0.15=0.27×104m 3/d
所以近期产生的废水量为 Q
Q=Q生活+Q工业+Q公用=(1.8+1.5+0.27)×104 =3.57×104m 3/d
近期的处理系数为 0.8,故近期污水处理厂的处理量
Qp=3.57×104×0.8=2.856×104m 3/d
远期水量:
生活废水 Q 生活=10.0×104×300L/人·天=3.0×104m 3/d
工业废水 Q 工业=2.4×104m 3/d
公用建筑废水 Q 公用=3.0×104×0.2=0.6×104m 3/d
所以远期产生的废水量为 Q
Q=Q生活+Q工业+Q公用=(3.0+2.4+0.6)×104 =6.0×104m 3/d
远期的处理系数为 0.9,故远期污水处理厂的处理量
Qp=6.0×104×0.9=5.4×104m 3/d
通常设计污水处理厂时远期的设计处理量为近期的两倍,综合考虑近期和远期的处理水量,
取近期的设计处理水量 Qp=3.0×104m 3/d,远期的设计处理水量 Qp=6.0×104m 3/d。
2. 水质的确定
近期 COD:
60 ⨯103 ⨯ 6.0 ⨯104 ⨯1.15 + 300 ⨯1.5 ⨯107
COD ==242mg/L
3.57 ⨯107
近期 BOD5:
30 ⨯103 ⨯ 6.0 ⨯104 ⨯1.15 + 170 ⨯1.5 ⨯107
3.57 ⨯107
远期 COD:
60 ⨯103 ⨯10.0 ⨯104 ⨯1.2 + 300 ⨯ 2.4 ⨯107
COD==240 mg/L
6.0 ⨯107
远期 BOD5:
30 ⨯103 ⨯10.0 ⨯104 ⨯1.2 + 170 ⨯ 2.4 ⨯107
6.0 ⨯107
NH3-N 按规定取为 30 mg/L
所以处理厂的处理水质确定为 COD=242mg/L,BOD5=129mg/L,NH3-N=30 mg/L
二、曝气沉砂池设计计算说明书
沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重比较大的无机颗粒,以免这些杂质影
响后续构筑物的正常运行。
常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝气沉砂池、竖流沉砂池和多尔
沉砂池等。
平流式沉砂池构造简单,处理效果较好,工作稳定,但沉砂中夹杂一些有机物,
易于腐化散发臭味,难以处置,并且对有机物包裹的砂粒去除效果不好。
曝气沉砂池在曝气
的作用下颗粒之间产生摩擦,将包裹在颗粒表面的有机物除掉,产生洁净的沉砂,通常在沉
砂中的有机物含量低于 5%,同时提高颗粒的去除效率。
多尔沉砂池设置了一个洗砂槽,可
产生洁净的沉砂。
涡流式沉砂池依靠电动机机械转盘和斜坡式叶片,利用离心力将砂粒甩向
池壁去除,并将有机物脱除。
后 3 种沉砂池在一定程度上克服了平流式沉砂池的缺点,但构
造比平流式沉砂池复杂。
和其它形式的沉砂池相比,曝气沉砂池的特点是:
一、可通过曝气来实现对水流的调
节,而其它沉砂池池内流速是通过结构尺寸确定的,在实际运行中几乎不能进行调解;二、
通过曝气可以有助于有机物和砂子的分离。
如果沉砂的最终处置是填埋或者再利用(制作建
筑材料),则要求得到较干净的沉砂,此时采用曝气沉砂池较好,而且最好在曝气沉砂池后
同时设置沉砂分选设备。
通过分选一方面可减少有机物产生的气味,另一方面有助于沉砂的
脱水。
同时,污水中的油脂类物质在空气的气浮作用下能形成浮渣从而得以被去除,还可起
到预曝气的作用。
只要旋流速度保持在 0.25~0.35m/s范围内,即可获得良好的除砂效果。
尽管水平流速因进水流量的波动差别很大,但只要上升流速保持不变,其旋流速度可维持在
合适的范围之内。
曝气沉砂池的这一特点,使得其具有良好的耐冲击性,对于流量波动较大
的污水厂较为适用,其对 0.2mm 颗粒的截流效率为 85%。
由于此次设计所处理的主要是生活污水水中的有机物含量较高,因此采用曝气沉砂池较
为合适。
曝气沉砂池的设计参数:
(1)旋流速度应保持 0.25—0.3m/s;
(2)水平流速为 0.08—0.12 m/s;
(3)最大流量时停留时间为 1—3min;
(4)有效水深为 2—3m,宽深比一般采用 1~1.5;
(5)长宽比可达 5,当池长比池宽大得多时,应考虑设置横向挡板;
(6)1 m3 污水的曝气量为 0.2 m3 空气;
(7)空气扩散装置设在池的一侧,距池底约0.6~0.9m,送气管应设置调节气量的阀门;
(8)池子的形状应尽可能不产生偏流或死角,在集砂槽附近可安装纵向挡板;
(9)池子的进口和出口布置,应防止发生短路,进水方向应与池中旋流方向一致,出
水方向应与进水方向垂直,并考虑设置挡板;
(10)池内应考虑设置消泡装置。
一、曝气沉砂池的设计与计算
1.最大设计流量 Qmax
Qmax=Kz×Qp
式中的 Kz 为变化系数,Kz=1.42
Qmax=1.42×0.347=0.493 m3/s
2.池子的有效容积
V=60Qmaxt
式中 V——沉砂池有效容积,m3;
Qmax——最大设计流量,m3/s;
t——最大设计流量时的流动时间,min,设计时取 1~3min。
所以V=60×0.493×1.5=44.37m3
3.水流断面面积
A=
Q max
v
式中 A——水流断面面积,m2
Qmax——最大设计流量,m3/s;
V——水流水平流速,m/s。
所以A=4.11m2
取A=4.2m2
4.池宽 B
B=
A
h
h——沉砂池的有效水深,m。
取 h=2m。
所以 B=
4.2
2
=2.1m
B/h=1.05,满足要求。
5. 池长
44.37
== 10.56 m,取 L=10.5m
A4.2
此时 L/B=5 满足要求
6.流速校核
Vmin=
Q
p
0.347
4.2
= 0.0826 m/s,在 0.8~1.2m/s 之间,满足要求
7.曝气沉砂池所需空气量的确定
设每立方米污水所需空气量d=0.2m3 空气/m3 污水
q = dQ = 0.2 ⨯ 0.347 = 0.0694(m3 / s)
p
8.沉砂槽的设计
若设吸砂机工作周期为 t=1d=24h,沉砂槽所需容积
V = Qp Xt
106
= 0.9(m3 )
式中 Qp 的单位为 m3/h
设沉砂槽底宽 0.5m,上口宽为 0.7,沉砂槽斜壁与水平面夹角 60°,
沉砂槽高度为h1=
0.7 - 0.5
2
⨯ tan 60。
= 0.17m
设超高 h = 0.75m ,沉沙池水面离池底的高
0.5 + 0.7
沉砂槽容积为V =⨯ 0.17 ⨯10.5 = 1.071m3 > 0.9m3
2
9.沉沙池总高
设池底坡度为 0.3,坡向沉砂槽,池底斜坡部分的高度为
h2=0.3×0.7=0.21m
1
H = h + h + h = 2 + 0.17 + 0.21 = 2.38 m
123
10.曝气系统的设计
采用鼓风曝气系统,罗茨鼓风机供风,穿孔管曝气
(1)干管直径 d1:
由于设置两座曝气沉砂池,可将空气管供应两座的气量,即主管最大气量
为 q1=0.0694×2=0.1388m3/s,取干管气速 v=12m/s,
干管截面积 A=q ==0.0116m2
v12
3.14
= 0.121 m=120mm,
因为没有 120mm 的管径,所以采用接近的管径 100mm。
回算气速 v=17.7m/s 虽然超过 15 m/s,但若取 150 的管气速又过小,所以还是选择管径 100mm。
(2)支管直径 d2:
由于闸板阀控制的间距要在 5m 以内,而曝气的池长为 10.5 米,所以每个
池子设置三根竖管,设支管气速为 v=5m/s,
0.0694
== 0.00462 m2
3 ⨯ v3 ⨯ 5
d2=
4 A
3.14
= 0.0767 mm,
取整管径 d2=80mm
校核气速 v=4.6m/s(满足 3—5m/s)
(3)穿孔管:
采用管径为 6mm 的穿孔管,孔出口气速为设 5m/s,孔口直径取为 5mm(在 2~6mm
之间)
一个孔的平均出气量 q= π
孔数:
n=q
V
孔
0.0694
= = 707 个
9.81⨯10-5
10500
== 14.8mm ,在 10~15mm 之间,符合要求。
n707
穿孔管布置:
在每格曝气沉砂池池长一侧设置 1 根穿孔管曝气管,共两根。
二、细格栅的选型和计算
选用 XG1000 型细格栅,参数如下
设 备 宽 B :
1000mm有 效 栅 宽 B1 :
850 ㎜有效栅隙:
5 ㎜
耙 线 速 度 :
2 m/min电 机 功 率 :
1.1kw安 装 角 度 :
60 °
渠宽 B3:
1050 ㎜栅前水深 h2:
1.0m/s流体流速:
0.5~1.0m/s
栅条宽度 s=0.01m
1. 栅前后的水头损失
水流断面面积 A = h ⨯ B = 1.0 ⨯1.050 = 1.050 m2
3
0.493
max =
A1.050
= 0.47(m)
在 0.4~0.9m/s 范围内,复合要求
设过栅流速为 v=0.6m/s
设栅条断面为锐边矩形断面,取 k=3 ,则通过格栅的水头损失为:
4
h = k ⨯ h = k β ( ) 3sin α = 3 ⨯ 2.42 ⨯ () 3 ⨯⨯ sin 60o = 029m 。
10
3. 栅槽总长度
栅前的渠道超高设为 0.45m,所以渠道高度为 1.45m
因为安装高度是取 60°,所以格栅所占的渠道长为 1.45×ctg α =1.45×ctg60°=0.84m
栅后长 1 米。
所以渠道的总长度
L=0.5+0.84+1=2.34m
三、水面标高
根据经验值污水每经过一个障碍物水面标高下降 3~5cm,根据曝气沉砂池的有效水深以
及砂斗的高度可推算出各个构筑物的水面标高,本次设计以经过一个障碍物水位下降 5cm
来计算,以曝气沉砂池的砂槽底为 0 米进行计算。
曝气沉砂池的水面标高:
2.38m
细格栅与曝气沉砂池之间的配水井的水面标高:
2.43m
细格栅栅后水面标高:
2.48m
细格栅栅前水面标高:
2.48+0.29=2.77m
配水井外套桶水面标高:
2.82m
配水井内套桶水面标高:
2.88
设配水井超高为 0.35m
则整个曝气沉砂池系统的最高标高为 3.23m
则曝气沉砂池的超高为 h1=3.23-2.38=0.85m
四、配水井的计算
设配水井的平均停留时间为 T=1.5min,Qp=0.347 m3/s,假设配水井水柱高为 5.03 米。
配水井面积为
0.347 ⨯1.5
P== 6.2(m3 )
h5.03
配水井直径为
d =
4 A 4 ⨯ 6.2
π = 3.14
= 2.81(m )
因为进水管径为 1000,管离底为 200mm。
所以覆土厚度为 1.28m。
五、砂水分离器和吸砂机的选择
(1)选用直径 LSSF 型螺旋式砂水分离器
(2)根据池宽选用 LF-W-CS 型沉砂池吸砂机,其主要参数为:
潜污泵型号:
AV14-4(潜水无堵塞泵)
潜水泵特性 扬程:
2m,流量:
54m3/h,功率:
1.4kw
行车速度为 2-5m/min,提耙装置功率0.55kw
驱动装置功率:
≤ 0.37×2kw
钢轨型号15kg/mGB11264-89
轨道预埋件断面尺寸(mm) (b1-20) ⨯ 60 ⨯ 10(b1:
沉砂池墙体壁厚)
轨道预埋件间距1000mm
四、氧化沟
1、设计说明
拟用卡罗塞尔氧化沟,去除 COD 与 BOD 之外,还应具备硝化和一定的脱氮作用,以使出
水 NH3 低于排放标准。
采用卡式氧化沟的优点:
立式表曝机单机功率大,调节性能好, 能
效果显著;有极强的混合搅拌与耐冲击负荷能力;曝气功率密度大,平均传氧效率达到至少
2.1kg/(kW*h);氧化沟沟深加大,可达到 5.0 以上,是氧化沟占地面积减小,土建费用降
低。
氧化沟采用垂直曝气机进行搅拌,推进,充氧,部分曝气机配置变频调速器,相应于每
组氧化沟内安装在线 DO 测定仪,溶解氧讯号传至中控室微机,给微机处理后再反馈至变频
调速器,实现曝气根据 DO 自动控制
2、设计计算
(1).设计参数:
qv=30000m3/d(设计采用双池,则单池流量=15000 m3/d),
设计温度 15℃,最高温度 25℃,
进水水质:
近期:
CODCr=242mg/L,BOD5=129.4mg/L, NH3-N=30mg/L,
远期:
CODCr=240mg/L,BOD5=128mg/L, NH3-N=30mg/L,
出水水质:
CODCr=100mg/L,BOD5=30mg/L,SS=30mg/L,NH3-N=10mg/L
(2).确定采用的有关参数:
取 MLSS=3500mg/L,假定其 70%是挥发性的,DO=3.0mg/L,k=0.05,Cs(20)=9.07mg/L
y=0.6mgVSS/mgBOD5,Kd=0.05d-1,qD,20=0.05kgNH3-N/kgMLVSS·d,CS(20)=9.07mg/L,
α=0.90,β=0.94,
剩余碱度:
100mg/L(以 CaCO3),所需碱度 7.14mg 碱度/mgNH3-N 氧化;产生碱度 3.0m
g 碱度/mgNO3-N 还原,硝化安全系数:
3。
(3).设计泥龄:
确定硝化速率μN
μN=0.47e0.098(T-15)*N/KN+N*DO/ Ko+DO=0.47*e0.098*(15-15)*30/(100.051*15-1.158 +30)*2/(1.3+2)
=0.22d-1
θcm=1/=1/0.22=4.5d,设计泥龄θc=3*4.5=13.5d
为了保证污泥稳定,应选择泥龄为 30d
(4).设计池体体积:
①确定出水中溶解性 BOD5 的量:
出水中悬浮固体 BOD5=1.4*0.68*30*70%=20mg/L
出水中溶解性 BOD5 的量=30-20=10mg/L
②好氧区容积计算:
V1=y*qv*(So-Se)*θc/MLVSS*(1+Kd*θc)=0.6*30000*(129.4-10)*30/(0.7*3500*
(1+0.05*30))=9278m3
水力停留时间 t1= V1/ qv =9278/30000=0.31d=7.4h
③脱氮计算:
产生污泥量=y*qv*(So-Se)/(1+Kd*θc)=0.6*30000*(129.4-10)/(1000*(1+0.05*30))
=860kg/d
假设污泥中大约含 12.4%的氮,这些氮用于细胞合成,
用于合成的氮=0.124*860=106.6kg/d,转化为:
106.6*1000/30000=3.55mg/L
故脱氮量=30-10-3.55=16.45mg/L。
④碱度计算:
剩余碱度=300-7.14*20+3.0*16.45+0.1(129.4-10)=218.5mg/L(以 CaCO3)
大于 100mg/L,可以满足 pH>7.2
⑤缺氧区容积计算:
qD=qD,20*1.08T-20=0.05*1.0815-20=0.032 kgNH3-N/kgMLVSS·d
V2=q
*N/qD/MLVSS=30000*16.45/0.032/0.7/3500=6295m3
水力停留时间 t2=V2/qv=6295/30000=0.21d=5h
⑥总池容积计算
V=V1+V2=9278+6295=15573m3,t=t1+t2=7.4+5=12.4h
(5).曝气量计算
①计算需氧气量
R=(So-Se)qv*/(1-e-kt)-1.42Px+4.6*q
*N-2.6*qv*NO3-0.56Px
=30000*(129.4-10)/(1-e-kt)/1000-1.42*856.8+4.6*30000*20/1000
-2.6*30000*16.45/1000-0.56*856.8=5049kg/d=211 kg/h
②实际需氧量
Ro’=1.2*R=1.2*211=253.2kg/d
校核:
Ro=R*Cs(20)/α/(β*Cs(T)-C)/1.024T-20=25
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