金城江污水处理厂综合设计.docx
- 文档编号:30777988
- 上传时间:2023-08-23
- 格式:DOCX
- 页数:40
- 大小:2.47MB
金城江污水处理厂综合设计.docx
《金城江污水处理厂综合设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《金城江污水处理厂综合设计.docx(40页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
金城江污水处理厂综合设计
《水污染控制工程》
课程设计
题目:
河池市金城江区污水处理厂综合设计
院系:
环境学院
专业:
环境工程
姓名学号:
黄暾1108010102
何文1108010105
农玮1108010112
梁东盛1108010110
指导老师:
张媛媛
二〇一四年五
摘要
水资源是经济可持续发展的基本保证,污水的任意排放或处理不彻底的排放,都会给水资源环境带来严重的污染问题。
随着工业生产的发展和人民生活水平的提高,水资源短缺问题尤为突出。
由于该市排水系统很不完善,大量的城市污水、工业废水无法及时处理,是水体受到严重的污染,当地自然环境正受到严重的威胁,并且已经影响到经济的发展和人民正常生活。
建设排水工程已成为迫在眉睫的大事。
基于上述原因,本设计在充分调研该市水文地质、受纳水体水质资料、人口分布和气象条件的情况下,对包括排水管网和污水处理厂的整套排水设施进行设计。
其中,对进水水质、出水水质进行分析,污水处理厂以氧化沟为主体的处理工艺流程的选择给予说明,对具体污水及污泥构筑物结构进行了详细计算。
本文将技术经济分析评价贯穿于设计的全过程,力求使工程项目达到经济最优化。
关键词城市污水处理厂进水水质出水水质 氧化沟
Abstract
Waterresourcesensurethesustainingdevelopmentof
economy.Sewagedischargedatrandomorhalftreatedcanexpose
seriouspollutiontothewaterresources.
Withthedevelopmentofindustryandtheraiseoflivingstandard,theshortageofwaterisevidentdaybyday.Greatamountofdomesticandindustrialwasterwaterisdischargedwithoutpropertreatment,whichpollutestheriverbadly.Thedamagedenvironmentisendangeringthedevelopmentofeconomicandpeople’slife.Thebuildingofwaterdrainagesystemisamust.
Thedesignbasedonthehydrological,geologicalandreceivingwatermaterials.Itincludesthedistributionofwasterwaterdischargesystemanddesignofwastewatertreatmentplant.Specifically,itreasonsthechoiceofCASSprocess,thecalculationofconstructingprocess.Meanwhile,evaluateandcalculatethetotalcostoftheproject.
Keywords
urbanwastewatertreatmentplant,inflowquality,
outflowquality,Oxidationditch
河池市金城江污水处理厂综合设计
第一章绪论
1城市概况和排水现状
1.1城市概况
图1.1金城江琅东鸟瞰图
金城江区位于东经107°33′-108°13′,北纬24°22′-24°55′之间,区境东界宜州市,西邻东兰县,南接都安瑶族自治县,北连南丹县与环江毛南族自治县。
地形系云贵高原余脉地带,地势自西北向东南倾斜,一般海拔为400-600米,最高海拔为1114米。
属桂西北边陲要地,全境东西长68公里,南北宽62公里,总面积2340平方公里,耕地面积23.5万亩。
全区辖6乡8镇、111个行政村、33个社区居委会。
行政区域总面积2340平方千米。
根据第五次人口普查数据:
全市总人口318348人,其中各乡镇人口(人):
金城江镇121911、东江镇32350、六圩镇24560、六甲镇14051、河池镇18213、拔贡镇14161、九圩镇19196、白土乡14471、五圩乡12595、下考乡6414、侧岭乡9512、保平乡10429、长老乡13309、三旺乡7176。
近几年来,金城江区坚持“工业强区”的发展战略,工业经济取得了长足进步,并初步建成了以有色金属、建材、电力、制丝为主导产业的发展格局。
据初步统计,自撤市设区4年来,总产值翻一番多,到2006年达18亿元,年均增长15%;全年实现工业增加值2.71亿元,比2002年增长171%,年均增长28%。
但是,这些数据的背后,不知已经排放了多少的污染物,由于工业污水直接汇入金城江河段,从长远的角度看,势必对下游造成不可估量的影响,所以该区域内生活污水和工业废水的处理正倍受关注。
根据城市发展方向和国家有关环保政策与法规,严格控制污染源,兴建污水处理厂,集中对该镇生活污水以及工业废水进行处理使其达标排放,已刻不容缓。
本污水处理厂针对的是生活废水的处理。
1.2自然条件
金城江地处南亚热带,北回归线附近,气候温和,日照充足,雨量充沛。
属于亚热带向南亚热带过渡的季风气候。
年平均气温
20.4℃
极端高温
38.2℃
极端低温
-1.9℃
年均降雨量
1470mm
全年无霜期
331天
年平均风速
1.8~2.7m/s
最大风速
30m/s
风向
夏季为东南风,冬季为西北(偏北)风
1.3工程地质条件
1地质构造:
金城江区主要是喀斯特旅游地貌,可溶性岩石有3类:
1.碳酸盐类岩石(石灰岩、白云岩、泥灰岩等)。
2.硫酸盐类岩石(石膏、硬石膏和芒硝)。
3.卤盐类岩石(钾、钠、镁盐岩石等)。
2地下水:
地下水位埋深一般为2~5米,地下水对混凝土无腐蚀性。
1.4排水工程现状及存在的问题
由于金城江人口众多,污水处理系统不完善,金城江水质的好坏直接影响下游与龙江的水质,甚至会污染到柳江,为了保证金城江的水质,很有必要在此增建设施较为齐全的污水处理厂。
2设计任务和内容
完成金城江区内城市污水处理厂的设计,使污水厂排放尾水达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准的A类标准和广东省地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)中的第二类污染物第二时段一级标准。
达到彻底改变服务区域中各河涌普遍存在的黑臭现象,大幅削减服务区内生活和初期雨水所产生的水体污染物,有效地改善服务区域内的生活、生产和生态现状,保护水源和创造城市优美的生态环境、保障人民群众身体健康并为可持续发展服务之目的。
工程设计内容包括:
1)进行厂址选择,工艺比选
2)设计工艺流程
3)选定工艺参数
4)计算(构筑物尺寸、管道、阀门、泵、填料、控制及监测设备、土建要求)
5)绘制符合规范的工程图
6)编制设计说明书
3设计原则
1)严格执行国家有关环境保护的各项法规。
2)采用先进、成熟、合理、可靠、节能的工艺,确保处理量及水质排放达到标准。
3)流程布局合理,整体感强,外观装饰美观大方,环境绿化优美。
4)
在上述前提下,做到投资少,运行费用低的效果
4设计依据
1)《中华人民共和国环境保护法》;
2)《中华人民共和国污水综合排放标准》(GB8978-1996);
3)《室外排水设计规范》(GBJ14-87);
4)《城市排水工程规划规范》(GB50318-2000);
5)《总图制图标准》(GB/T50103-2001);
6)《建筑制图标准》(GB/T50104-2001);
7)《建筑结构制图标准》(GB/T50105-2001);
8)《给水排水制图标准》(GB/T50106-2001)。
9)《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(CJ3025-93)
10)《污水排入城市下水道水质标准》(CJ3082-1999)
11)《城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准》(CJJ31-89)
第二章污水处理厂的设计
1建设规模与处理程度
1.1工程建设规模
1服务范围和排水量预测:
图2.1金城江污水处理厂服务范围
根据《河池市金城江总体规划》(2007-2020)中人口规划控制:
镇域规划总人口近期(2010年)为31万人,远期(2020年)为45万人;即人口自然增长率为3.0%。
目前,规划区内服务人口约12万。
则近期(2010年)为12.7万人,远期(2028年)为21.7万人。
现服务区内人均最高日综合用水量是300L/d·人,增城市综合生活污水排放系数为0.85,即人均污水量为255L/d·人。
合计生活污水量预测,近期(2010年)为8万t/d,远期(2028年)为10万t/d。
综合考虑城市污水处理率、管道覆盖率、工业废水、雨水量、地下水渗入率等因素,合计污水预测,近期(2014年)为10万t/d,远期(2028年)为15万t/d
2程建设规模与分期:
根据预测污水量,考虑建设资金筹措的可能性,本着城市基础设施要统一规划、分期实施的原则,工程分两期,一期建设规模10×104m3/d,二期扩建至15×104m3/d
1.2进水水质
以已投运增城市区污水处理厂及其他周边城市污水处理厂的进水水质,设计污水处理厂进水水质为COD:
300mg/L,BOD5:
140mg/L,SS:
190mg/L,NH3-N:
30mg/L,磷酸盐(以P计)4mg/L。
1.3处理程度与出水水质标准
城市污水处理厂处理程度按国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级标准的A类标准和广西壮族自治区地方标准《水污染物排放限值》(DB44/26-2001)中的第二类污染物第二时段一级标准执行。
出水水质:
COD≤60mg/L,BOD5≤20mg/L,SS≤10mg/L,NH3-N≤5mg/L,磷酸盐(以P计)≤0.5mg/L。
2厂址与工艺选择
2.1厂址选择
在城市污水排水系统设计中,污水厂的场址选择是十分重要的环节。
厂址对周围环境卫生、处理厂基本建设投资及运行费用都有很大的影响。
它与城市的总体规划、城市排水系统的走向、布置和处理后污水的出路都密切相关。
当污水处理厂的厂址有多种方案可供选择时,应从管道系统、泵站、污水处理厂各处理单元为出发点,进行综合的技术经济比较与最优化分析,并通过有关专家的反复论证再进行确定。
污水处理厂厂址选择应遵循下列原则:
1、应与选定的污水处理厂工艺相适应,必须有适当的土地面积。
2、无论采用什么处理工艺,应与选定的污水处理工艺相适应,尽量少占农田和不占良田。
3、厂址必须位于集中给水水源下游,并设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主导风向的下风向。
为保证卫生要求,厂址应距街区净距大于300米,但也不宜太远,一面增加管道长度,提高造价。
4、当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时,应考虑与用户靠近便于运输。
当处理水排放时,应与受纳水体靠近,但不低于最高洪水位。
5、要充分利用地形以满足处理构筑物高程布置的要求,减少土方工程量。
若有可能,采用重力自流以节省动力费用。
降低处理成本。
6、根据城市总体发展规划,处理厂的选择应考虑远期发展的可能性,留有适当的发展余地。
并选择土质好的地方,便于施工。
综合考虑当地情况后,我们把厂址定在,河池市人民政府沿金城江河段下游两公里处沿岸,如图2.2所示,理由如下:
1、该地位于金城江近郊,土地开发利用率低,有足够的土地面积,有发展余地且不占用农田,离居民区约500米;
2、该厂址位于金城江的下游,同样是在城镇、工厂厂区及生活区的下游。
金城江的夏季主导风是东南风,由图可见,虽然该厂址不是处于该区域的下风向,但其西北方向不是居民区,而且该厂设有除臭系统,影响不大。
如图2.3所示1为所选厂址。
3、与受纳水体靠近,处理后排水至白石涌,有稀释扩散作用。
4、该区域地势东高西低,北高南低。
该厂址处于东南方向,能形成重力自流,节省动力。
厂区四周设有生态景观隔离带。
污水厂排放尾水将排放标准,而后再排入白石涌,作为生态补水,同时在该河涌构建水质深度净化与生态修复工程。
达到保护水源和创造城市优美的生态环境、保障人民群众身体健康并为可持续发展服务之目的。
图2.2
2.2工艺选择
从规模来看,拟建的污水厂属于中型污水处理处理厂。
这类污水处理厂一般具有以下特点:
(1)由于负担的排水面积小,污水量较小,一天内水量水质变化较大,频率较高;
(2)一般在城镇小区或企业内修建,由于所在地区一般不大,而且厂外污水输送管道也不会太长。
所以,其占地往往受到限制,处理单元应当尽量布置紧凑;
(3)一般要求操作简单,维护费用低;
(4)由于要求处理效果稳定,产泥量少,剩余污泥以回归自然的处理方法为宜,故一般采用低负荷,延时曝气工艺,尽量减少污泥量同时使污泥部分好氧稳定;
(5)一般要求自动化程度较高,以减少工作人员配置,降低经营成本;
(6)与环境协调性好,大多数情况下尾水能就近排放,可作为地面水体的补充水源。
3工艺流程
具体流程如图2.4所示:
4流程主要结构介绍
4.1格栅
因为排入污水处理厂的污水中含有一定量较大的悬浮物或漂浮物,所以在处理系统之前设置格栅,以截留这些较大的悬浮物或漂浮物,防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。
格栅可以根据格栅条的净间隙不同而分为粗格栅、中格栅以及细格栅,分别用于截留不同粒径的杂物而设计,也可以根据栅渣量的大小二选择不同的清渣方式,可采用人工清渣或机械清渣。
本设计采用粗格栅和细隔栅进行隔渣,分别设置在污水泵房前后,以去除不同大小的废渣,由于栅渣量较大,采用机械清渣方式。
4.2
沉砂池
沉沙池的功能是去除相对密度较大的无机颗粒(如泥沙、煤渣等,他们的相对密度约为2.65)沉沙池一般设置于泵站、倒虹管前,以便减轻无机颗粒对水泵、管道的磨损;也可以设置于沉淀池前,以减轻沉淀池负荷及消除颗粒对污泥厌氧消化处理的影响。
常用的沉沙池有平流沉沙池、曝气沉沙池等。
由于本设计的处理量不大,并且污水经过粗格栅除渣,对泵站影响不大,为了便于清砂,沉沙池设于泵站后。
本设计沉砂池采用了钟式沉砂池,采用气提排砂,在排砂之前有一气洗过程,这使得排出的砂含有机物较少,有利于污水的后续生物处理及泥砂的处置。
4.3Carrousel氧化沟
Carrousel氧化沟使用定向控制的曝气和搅动装置,向混合液传递水平速度,从而使被搅动的混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。
因此氧化沟具有特殊的水力学流态,既有完全混合式反应器的特点,又有推流式反应器的特点,沟内存在明显的溶解氧浓度梯度。
氧化沟断面为矩形或梯形,平面形状多为椭圆形,沟内水深一般为2.5~4.5m,宽深比为2:
1,亦有水深达7m的,沟中水流平均速度为0.3m/s。
氧化沟曝气混合设备有表面曝气机、曝气转刷或转盘、射流曝气器、导管式曝气器和提升管式曝气机等,近年来配合使用的还有水下推动器。
Carrousel氧化沟的原理是:
最初的普通Carrousel氧化沟的工艺中污水直接与回流污泥一起进入氧化沟系统。
表面曝气机使混合液中溶解氧DO的浓度增加到大约2~3mg/L。
在这种充分掺氧的条件下,微生物得到足够的溶解氧来去除BOD;同时,氨也被氧化成硝酸盐和亚硝酸盐,此时,混合液处于有氧状态。
在曝气机下游,水流由曝气区的湍流状态变成之后的平流状态,水流维持在最小流速,保证活性污泥处于悬浮状态(平均流速>0.3m/s)。
微生物的氧化过程消耗了水中溶解氧,直到DO值降为零,混合液呈缺氧状态。
经过缺氧区的反硝化作用,混合液进入有氧区,完成一次循环。
该系统中,BOD降解是一个连续过程,硝化作用和反硝化作用发生在同一池中。
由于结构的限制,这种氧化沟虽然可以有效的去除BOD,但除磷脱氮的能力有限。
Carrousel氧化沟由于具有良好的出磷脱氮能力、抗冲击负荷能力和运行管理方便等优点,已经得到了广泛的应用。
所以本设计我们也将选择卡鲁塞尔氧化沟作为生物处理工艺。
4.4二沉池
二次沉淀池是城市污水生物处理工艺中很重要的一个污水处理单元,其主要的作用是促进泥水、固液分离,同时提高回流污泥、剩余污泥浓度,它处于整个生化处理系统的末端,其设计和运行的效果对出水水质具有直接而重大的影响。
尤其是当前对总磷的排放标准愈趋严格的情况下,其设计和运行的效果对总磷指标影响很大。
因为除磷是通过排出高磷剩余污泥实现的,若二沉池设计运行不善,则出水ss升高,而ss实际上是高磷污泥,严重影响出水总磷指标
本设计针对污泥量大的情况,采用了四座二沉池一起工作,四座沉淀池采用并联的方式,一起接收来自氧化沟的出水。
4.5污泥浓缩池
浓缩池的作用是用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。
污泥浓缩后污泥增稠,污泥的含水率降低,污泥的体积大幅度地降低,从而可以大大降低其他工程措施的投资。
污泥浓缩的方法分为重力浓缩、气浮浓缩和离心浓缩等。
本设计针对污泥量大、节省运行成本,采用了重力浓缩方法,重力浓缩具有以下几个优点:
①贮存污泥能力高;②操作要求不高;③运行费用少,尤其是电耗。
缺点:
①占地面积大;②会产生臭气;③对于某些污泥作用少
第三章构筑物设计计算
1格栅
1.1设计说明
Qd=150000/24/3600=1.74m3/s=1740L/s
总变化系数Kz=2.7/Qd0.11=2.7/17400.11=1.19
Qmax=1.74×1.19=2.07m3/s
1.2设计计算
⑴栅槽宽度
栅条的间隙数n,个
式中Qmax------最大设计流量,m3/s;
α------格栅倾角,(o),取α=600;
b------栅条间隙,m,取b=0.021m;
n-------栅条间隙数,个;
h-------栅前水深,m,取h=0.4m;
v-------过栅流速,m/s,取v=0.9m/s;
隔栅设四组,按四组同时工作设计。
则:
n
=64(个
则每组细格栅的间隙数为64个。
②栅槽宽度B
设栅条宽度S=0.01m
栅槽宽度一般比格栅宽0.2~0.3m,取0.2m;
则栅槽宽度B2=S(n-1)+bn+0.2
=0.01×(64-1)+0.021×64+0.2
=2.174≈2.17
⑵通过格栅的水头损失h1
①进水渠道渐宽部分的长度L1。
设进水渠道B1=1.84m,其渐宽部分展开角度α1=200,进水渠道内的流速为1.62m/s。
L1
格栅与出水总渠道连接处的渐窄部分长度L2m,
通过格栅的水头损失h1,m
h1=h0
k
式中h1---------设计水头损失,m;
h0---------计算水头损失,m;
g---------重力加速度,m/s2
k---------系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3;
ξ--------阻力系数,与栅条断面形状有关;设栅条断面为锐边矩形断面,β=2.42。
=0.097(m)
⑶栅后槽总高度H,m
设栅前渠道超高h2=0.3m
H=h+h1+h2=0.4+0.097+0.3
=0.797
(m)
⑷栅槽总长度L,m
L
式中,H1为栅前渠道深,
m.
=3.33(m)
⑸每日栅渣量W,m3/d
式中,W1为栅渣量,m3/103m3污水,格栅间隙6~15mm时,W1=0.10~0.05m3/103m3污水;本工程格栅间隙为20mm,取W1=0.07污水。
W=86400×2.07×0.08÷1000÷1.48=9.67(m3/d)>0.2(m3/d)
采用机械清渣。
设计图如图3.1所示:
图3.1隔栅
2沉砂池
2.1设计说明
根据日处理污水量为17.3万
,选定型号为2000的钟式旋流式沉砂池,该沉砂池的特点是:
在进水渠末端设有能产生池壁效应的斜坡,另砂粒下沉,沿斜坡流入池底,并设有阻流板,以防止紊流;轴向螺旋桨将水流带向池心,然后向上,由此形成了一个涡形水流,平底的沉砂分选区能有效的保持涡流形态,较重的砂粒在靠近池心的一个环行孔口落入集砂区,而较轻的有机物由于螺旋桨的作用而与砂粒分离,最终引向出水渠。
图3.2钟式沉砂池
3氧化沟
3.1氧化沟设计说明
目前应用较为广泛的氧化沟类型包括:
帕斯韦尔(Pasveer)氧化沟、卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟、奥尔伯(Orbal)氧化沟、T型氧化沟(三沟式氧化沟)、DE型氧化沟和一体化氧化沟。
这些氧化沟由于在结构和运行上存在差异,因此各具特点。
在污水脱氮除磷的工艺设计中必须具备厌氧、缺氧、好氧3个基本条件,但是在实施过程中由于所需的处理构筑物多、污泥回流量大,从而造成投资大、能耗多、运行管理复杂。
而卡鲁塞尔氧化沟将厌氧、缺氧、好氧过程集中在一个池内完成,各部分用隔墙分开自成体系,但彼此又有联系。
该工艺充分利用污水在氧化沟内循环流动的特性,把好氧区和缺氧区有机结合起来,实现无动力回流,节省了去除硝酸盐氮所需混合液回流的能量消耗。
图1Carrousel氧化沟平面简图
3.2工艺计算
Carrousel氧化沟的设计可用延时曝气池的设计方法进行,即从污泥产量WV=0出发,导出曝气池体积,然后按氧化沟工艺条件布置成环状混合式或carrousel式。
氧化沟中循环流速为0.3~0.6m/s,有效深度1~5m。
该污水处理厂日处理水量15万m3,进水BOD5浓度为140mg/l,出水BOD5浓度要求小于20mg/l,根据他人经验性数据,我们假定氧化沟中挥发固体浓度X=4000mg/(l·VSS),二沉池底挥发固体浓度Xr=12370mg/(l·VSS),产率系数y=0.4,微生物自身衰减系数Kd=0.1d-1,反应速度常数K=0.1L(mg/d)。
3.2.1氧化沟所需容积V(WV=0)
3.2.2曝气时间Tb
3.2.3回流比R
3.2.4需氧量G
在延时曝气氧化沟中,由微生物去除的全部底物都作为能源被氧化而WV=0,故系统中每天需氧量为:
折合最终生化需氧量为LT
去除单位质量BOD5的需氧量为
Lτ/G
3.2.5复合污泥负荷N
3.2.6氧化沟主要尺寸
已知氧化沟的容积为1.8万m3,取水深H=4.0,沟宽为B=32m,则氧化沟的长度为:
4二沉池
4.1设计说明
本设计采用辐流沉淀池,并且是中心进水式,一共设计为4座沉淀池。
4.2设计计算
4.2.1池表面积
式中:
A-池表面积,m2
Q-最大时污水量,m3/h
q-水力表面负荷,m3/(m3·h),一般为0.5~1.5m3/(m3·h),取q=1.027m3/(m3·h),
4.2.2池
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 金城 污水处理 综合 设计