实例一某城市污水处理厂设计.docx
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实例一某城市污水处理厂设计
工程实例一某城市污水处理厂设计
1、设计资料
1.1工程概况
某城市临近,以海产养殖、水产品加工、海洋运输为主,工业发展速度较慢。
1.2水质水量资料
该市气候温和,年平均21℃,最热月平均35℃,极端最高41℃,最高月平均15℃,最低10℃。
常年主导风向为南风和北风。
夏季平均风速2.8m/s,冬季1.5m/s。
根据该市中长期发展规划,2005年城市人口20万,2015年城市人口28万。
由于临近大海,城市地势平坦,地质条件良好,地表土层厚度一般在10m以上,主要为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成,地基承载力为1㎏/㎝2。
此外,地面标高为123.00m,附近河流的最高水位为121.40m。
目前城市居民平均用水400L/人.d,日排放工业废水2×104m3/d,主要为有机工业废水,具体水质资料如下:
1.城市生活污水:
COD400mg/l,BOD5200mg/l,SS200mg/l,NH3-N40mg/l,TP8mg/l,pH6~9.
2.工业废水:
COD800mg/l,BOD5350mg/l,SS400mg/l,NH3-N80mg/l,TP12mg/l,pH6~8
1.3设计排放标准
为保护环境,防止海洋污染,污水处理厂出水执行“城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002”的一级标准中的B标准,即:
污染物
COD
BOD5
SS
TN
NH3-N
TP
色度
pH
大肠菌群数
排放浓
度(mg/l)
≤60
≤20
≤20
≤20
≤8
≤1
≤30
倍
6~9
≤1×104
个/l
2.污水处理工艺流程的选择
2.1计算依据
①生活污水量:
280000×400×103=112000m3/d=1296.30L/s
设计污水量:
112000+20000=132000m3/d,水量较大。
②设计水质
设计平均COD:
461mg/L;设计平均BOD:
223mg/L;设计平均SS:
230mg/L
设计平均NH3-N46mg/L;设计平均TP9mg/L。
③污水可生化性及营养比例
可生化性:
BOD/COD=223/461≈0.484,可生化性好,易生化处理。
去除BOD:
223-20=203mg/L。
根据BOD:
N:
P=100:
5:
1,去除203mg/LBOD需消耗N和P分别为N:
10.2mg/L,P:
2.03mg/L。
允许排放的TN:
8mg/L,TP:
1mg/L,故应去除的氨氮△N=45-10.2-8=26.8mg/L,应去除的磷△P=8-2.03-1=4.97mg/L,超标氮磷比例接近5:
1,故需同时脱氮除磷。
2.2处理程度计算
①BOD的去除效率:
203/223=91%
②COD的去除效率:
401/461=87%
③SS的去除效率:
210/230=91%
④氨氮的去除效率:
38/46=83%
⑤总磷的去除效率:
8/9=89%
上述计算表明,BOD、COD、SS、TP、NH3-N去除率高,需要采用二级强化或三级处理工艺。
2.3工艺流程选择
根据上述计算,该设计水量较大,污染物去除率一般在90%左右,且需要同时脱氮除磷。
因此,本设计拟采用A2/O脱氮除磷工艺。
A2/O工艺特点是通过厌氧—缺氧—好氧交替进行,使污泥在厌氧条件下释放磷,在缺氧池(段)生物反硝化脱氮,在好氧池(段)进行生物硝化和生物吸磷,并通过排泥实现生物除磷。
具体工艺流程如下:
2.4主要构筑物说明
2.4.1格栅
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成,用以截流较大的悬浮物或漂浮物等,保护泵及后续机械。
本设计在泵前设粗格栅拦截较大的污染物,泵后设细格栅去除较小的污染物质。
具体设计参数如下:
⑴粗格栅
栅条间隙e=0.06m栅条间隙数n=21个栅条宽度S=0.01m
栅槽宽B=1.46m栅前水深h=0.73m格栅安装角
栅后槽总高度H=1.11m栅槽总长度L=3.44m
⑵细格栅
栅条间隙e=0.01m栅条间隙数n=123个栅条宽度S=0.01m
栅槽宽B=2.45m栅前水深h=0.73m格栅安装角
栅后槽总高度H=1.35m栅槽总长度L=2.6m
2.4.2曝气沉砂池
沉砂池的作用去除比重较大的无机颗粒,以减轻沉淀池负荷,防止其沉淀于后续物构筑物中。
曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气,使池水产生与主流垂直的横向旋流,以降低砂粒中的有机质含量,并对污水起预曝气作用。
设计参数:
L=12m、B=6.4m、H=4.24m,有效水深h=3m,水力停留时间t=2min,
曝气量1380m3/d,排渣时间间隔T=1d。
2.4.3厌氧池
污水在厌氧反应池与回流污泥混合。
在厌氧条件下,聚磷菌释放磷,同时部分有机物发生水解酸化。
其设计参数:
L=70、B=20、H=5.2m,有效水深:
4.7m,超高:
0.5m,污泥回流比R=100%,水力停留时间t=1.8h。
2.4.4缺氧池
污水在厌氧反应池与污泥混合后再进入缺氧反应池,发生生物反硝化,同时去除部分COD。
硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应。
设计参数:
L=70m、B=20m、H=5.2m,有效水深:
4.7m,超高:
0.5m,污泥回流比R=100%,水力停留时间t=1.8h。
2.4.5好氧池
混合液进入好氧反应器后,在好氧作用下,异养微生物首先降解BOD、同时聚磷菌大量吸收磷,随着有机物浓度不断降低,自养微生物发生硝化反应,把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮。
具体反应:
设计参数:
L=70m、B=20×5m、H=5.2m,有效水深:
4.7m,超高:
0.5m;鼓风曝气,水力停留时间t=5.4h,出水口采用跌水。
2.4.6二沉池
二沉池的作用是泥水分离,使污泥初步浓缩,同时将分离的部分污泥回流到厌氧池,为生物处理提高接种微生物,并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷。
本设计采用辐流式沉淀池。
其设计参数:
D=40m、H=6.95m,有效水深h=3.75m,沉淀时间t=2.5h。
3设计计算书
3.1粗格栅
格栅斜置于泵站集水池进水处,采用栅条型格栅,设三组相同型号的格栅,其中一组为备用,渠栅前流速v1=0.9m/s,过栅流速v2=1.0m/s,格栅间隙为e=60mm,采用人工清渣,格栅安装倾角为60°。
⑴栅前水深h
设计流量为:
∴栅前水深h=0.73m
⑵栅条间隙数n
将数值代入上式:
⑶栅槽宽度B
B=S(n-1)+en
将数值代入上式:
B=S(n-1)+en=0.01×(21-1)+0.06×21=1.46m
⑷进水渠道渐宽部分的长度L1
设进水渠道宽B1=0.8m,渐宽部分展开角α1=20°,此时进水渠道的流速为:
则进水渠道渐宽部分长度:
⑸栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
⑹过栅水头损失h1
其中
∵采用矩形断面β=2.42,ξ=2.42×=0.63
∴h1=kh0=k=3×0.63××sin60°=0.08m
⑺栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h2=0.3m,栅前槽高
H1=h+h2=0.73+0.3=1.03m
H=h+h1+h2=0.73+0.08+0.3=1.11m
⑻栅槽总长度L
L=L1+L2+0.5+1.0+=0.9+0.45+0.5+1.0+=3.44m
⑼每日栅渣量W
因为是细格栅,所以W1=0.01m3/103m3,代入各值:
=0.83m3/d
采用人工清渣。
3.2细格栅
设三组相同型号的格栅,其中一组为备用,渠栅前流速为v1=0.9m/s,过栅流速为v2=1.0m/s,格栅间隙为e=10mm,采用机械清渣,格栅安装倾角为60°.
⑴栅前水深h
设计流量为:
∴栅前水深h=0.73m
⑵栅条间隙数n
将数值代入上式:
⑶栅槽宽度B
B=S(n-1)+en
将数值代入上式:
B=S(n-1)+en=0.01×(123-1)+0.01×123=2.45m
⑷进水渠道渐宽部分的长度L1
设进水渠道宽B1=2.2m,渐宽部分展开角α1=20°,此时进水渠道的流速为:
则进水渠道渐宽部分长度:
⑸栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
⑹过栅水头损失h1
式中
采用矩形断面β=2.42,ξ=2.42×=2.42
∴h1=kh0=k=3×2.42××sin60°=0.32m
⑺栅后槽总高度H
设栅前渠道超高h2=0.3m,栅前槽高
H1=h+h2=0.73+0.3=1.03m
H=h+h1+h2=0.73+0.32+0.3=1.35m
⑻栅槽总长度L
L=L1+L2+0.5+1.0+=0.34+0.17+0.5+1.0+=2.6m
⑼每日栅渣量W
,因为是细格栅,所以W1=0.1m3/103m3,代入各值:
=8.3m3/d
采用机械清渣。
3.3曝气沉砂池
⑴总有效容积V
,式中取t=2min,将数值代入上式:
⑵池断面积A
,将数值代入上式:
⑶池总宽度B
,将数值代入上式:
⑷每个池子宽度b
取n=2格,
宽深比:
,符合要求。
⑸池长L
,将数值代入上式:
⑹所需曝气量q
,将数值代入上式:
⑺沉砂斗所需溶积V
⑻每个沉砂斗的容积Vo
设每一格有2个砂斗,共4个砂斗
⑼沉砂斗各部分尺寸
设斗底宽a1=1.2m,斗壁与水平的倾角为55o,斗高h3'=0.6m沉砂斗上口宽:
沉砂斗容积:
⑽沉砂室高度H
采用重力排砂,设池底坡度为0.3。
坡向砂斗,超高h1=0.3m
池总高度:
⑾空气管的计算
在沉砂池上设一根干管,每根干管上设4对配气管,共8条配气竖管。
则:
每根竖管上的供气量为:
沉砂池总平面面积为:
选用YBM-2型号的膜式扩散器,每个扩散器的服务面积为2m2个,
直径为200mm,则需空气扩散器总数为:
个。
3.4主体反应池的设计
3.4.1设计参数
表1设计参数
项目
数值
BOD5污泥负荷[kgBOD5/(kgMLSS.d)]
0.15~0.2
TN负荷[kgTN/(kgMLSS.d)]
<0.05(好氧段)
TP负荷[kgTP/(kgMLSS.d)]
<0.06(厌氧段)
污泥浓度MLSS(mg/L)
3000~4000
污泥龄θc(d)
15~20
水力停留时间t(h)
8~11
各段停留时间比例A1:
A2:
O
(1:
1:
3)~(1:
1:
4)
污泥回流比R(%)
50~100
混合液回流比R(%)
≥200
溶解氧浓度DO(mg/L)
厌氧池〈0.2缺氧池≤0.5好氧池=2
COD/TN
〉8
TP/BOD5
〈0.06
3.4.2设计计算
⑴有关参数
①判断是否可采用A2/O法
符合要求。
②BOD5污泥负荷N
为保证生物硝化效果,BOD负荷取:
0.15kgBOD5/(kgMLSS.d)。
③回流污泥浓度XR
根据
式中:
SVI——污泥指数,取SVI=150
r——一般取1.2
将数值代入上式:
④污泥回流比R=100%。
⑤混合液悬浮固体浓度
⑥混合液回流比R
TN去除率ηTN=
混
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