污水处理厂设计方案.docx
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污水处理厂设计方案
第一章绪论
1.1基础资料
风向:
多年主导风向为东南风;
水文:
降水量多年平均为每年2370mm,蒸发量多年平均为每年1800mm, 地下水水位为地下6~7m
年平均水温:
20摄氏度
1.2水质水量特点
水质特点:
COD≤350mg/l,BOD5≤200mg/l,SS≤200mg/l,氨氮≤45mg/l,磷≤6mg/l,PH:
6-9
水量特点:
每人每天平均用水量:
120l/d
总人数:
150000
每天平均用水量:
1.8×107l/d
总变化系数:
1.5
每天最大用水量:
(1.8×107)×1.5l/d =2.7×107l/d
1.3处理后的出水水质标准:
出水水质应符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》 COD≤60mg/l,BOD5≤20mg/l,SS≤20mg/l,氨氮≤8mg/l,磷≤1mg/l,PH: 6-9 第二章总体设计 2.1设计方案的选择与设计: 污水——粗格栅——集水提升泵房——细格栅——旋流沉沙池——CASS——二沉池——消毒池——出水 污泥: 污泥浓缩池——脱水 2.2根据原水水质及出水标准: SS的去处率: (200-20)/200×100%=90% BOD5的去处率: 出水的BOD5有可生物降解的BOD5和随出水漂走的浮固体所占BOD5 随出水漂走的浮固体所占BOD5的计算: 悬浮固体中可生物降解部分: 20×0.65mg/l=13mg/ 可生物降解悬浮固体最终: BODL=13×1.42mg/l=18.46mg/l 可生物降解悬浮固体BODL换算为: : BOD5=18.46×0.68mg/l=12.55mg/l 出水中可生物降解的: BOD5=20-12.55mg/l=7.45mg/l 则 BOD5的去处率: (200-7.45)/200×100%=96.3% 2.3工艺流程说明 污水 CASS池 出水 回流污泥 污泥外运 格栅: 用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物 沉砂池: 用来去除污水中泥沙,煤渣等相对密度较大的无机颗粒 选择区: 释放磷 兼性区: 进一步促进磷的释放和反硝化作用 主反应区: 主要的生化反应区 消毒池: 去除出水中的细菌和病毒 浓缩池: 减少污泥体积 第三章工艺流程的计算 污水的设计流量为: Qmax=2.7×107l/d=0.312m3/s 1.粗格栅的计算: 设栅前水深h=0.4m过栅流速v=0.8m 栅条间隙b=50mm格栅安装倾角 ° 栅条间隙数: =18.1 取n=19 a)栅槽宽度: (取栅条宽度S=0.01m) B=S(n-1)+b×n=0.01×(19-1)+0.05×19=1.13m b)栅槽总长度: 取进水渠宽度B1=1.0m则进水渠的水流速度为v1= m/s=0.78m/s 取渐宽部分展开角 =20°,则进水渠道渐宽部分长为: m=0.18m 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度: 取栅前渠道超高h2=0.3m,则栅前槽高为: H1=h+h2=0.7m 则栅槽总长度为: L=l1+l2+1.0+0.5+ =0.18+0.09+1.0+0.5+ m=2.17m c)过栅水头损失: 栅条为矩形断面,取 2.42,g=9.81m/s2 阻力系数为: =2.42× =0.12 计算水头损失为: h0= m 取K=3,则过栅水头损失为: h1=kh0=3×0.034m=0.102m d)栅槽总高度: H=h+h1+h2=0.4+0.3+0.102m=0.802m e)每日栅渣量: 粗格栅取W1=0.01 W= 1.8m3/d>0.2m3/d 粗格栅水力计算简图 所以采用机械清渣 2.细格栅的计算: 设栅前水深h=0.4m过栅流速v=0.8m 栅条间隙b=10mm 格栅安装倾角 ° 栅条间隙数: =90.1 取n=91 a)栅槽宽度: (取栅条宽度S=0.01m) B=S(n-1)+b*n=0.01×(91-1)+0.01×91=1.81m b)栅槽总长度: 取进水渠宽度B1=1.2m则进水渠的水流速度为v1= m/s=0.65m/s 取渐宽部分展开角 =20°,则进水渠道渐宽部分长为: =0.84m 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度: 取栅前渠道超高h2=0.3m,则栅前槽高为: H1=h+h2=0.7m 则栅槽总长度为: L=l1+l2+1.0+0.5+ =0.84+0.42+1.0+0.5+ m=3.16m c)过栅水头损失: 栅条为矩形断面,取 2.42,g=9.81m/s2 阻力系数为: =2.42× =2.42 计算水头损失为: h0= 0.068m 取K=3,则过栅水头损失为: h1=kh0=3×0.068m=0.20m d)栅槽总高度: H=h+h1+h2=0.4+0.3+0.2m=0.9m e)每日栅渣量: 细格栅取W1=0.09 W= 16.2m3/d>0.2 m3/d 所以采用机械清渣 细格栅水力计算简图 3.格栅集水 设计流量Qmax=0.312m3/s=18.72 m3/min 集水池有效容积V=18.72×15m3=280.8 m3 设集水池有效水深h,=3m则集水池断面面积为S,=280.8m3÷3m=93.6m2 设集水池断面为正方形,则边长为a,= m=9.7m 泵房高度h,,=4.2m 则泵房体积V,,=S,×h,,=93.6×4.2m3=393.12m3 由资料可知: 地面标高为155.00m,进水管底标高为151.75m 管径D=500mm 栅前水深h=0.4m,△H=155.00-150.8m=4.2m △V=4.2×93.6m3=393.12m3 4.沉砂池的计算(旋流沉砂池——钟式沉砂池) 因为Qmax=312l/s选择型号为300的钟式沉砂池 型号 流量(l/s) A B C D E F G H J K L 300 312 3.05 1.0 0.610 1.200 0.30 1.55 0.45 0.3 0.45 0.8 1.35 钟式沉沙池各部分尺寸 5.CASS池计算 BOD5的去处率: (200-7.45)/200×100%=96.3% 1.S负荷率Ns f=0.65k2=0.020 SS负荷率Ns= kgBOD5/(kgMLSS.d) =0.10kgBOD5/(kgMLSS.d) 2.CASS池容积 设计流量Qmax=0.312m3/s=26956.8 m3/d 取X=4kg/m3=4000mg/l 则CASS池容积为V: 19963.6m3 式中: se——进入CASS池有机物的浓度,mg/l s0——CASS池排放有机物的浓度,mg/l X——混合液污泥的浓度,mg/l,一般将X控制在2.5——4.0kg/m3 3.CASS池各部分容积组成及最高水位 H= 设CASS池的个数为n1=10,池内最高水位H=5,一个运行周期为Tc=4h,则一日内循环周期n2= 单池面积A= =399.3m2 取池宽B=8.5m则1< =1.7<2 则池长L=46.98m,则4< =5.5<6满足要求 验证: L×B=46.98 H1=8.5=399.3m2=A m3 则池内水位至滗水器排放最低水位之间的高度为: H1= =1.13m 查生活污水BOD——污泥负荷率与污泥指数(SVI)值的关系图得知: Ns=0.10kgBOD5/(kgMLSS.d),SVI为100,则滗水结束时泥面高度为: H3=H×X×SVI×10-3=5×4×100×10-3=2m 滗水水面和泥面之间的安全距离为: H2=H-(H1+H3)=5-(1.13+2)=1.87m CASS池的总高度: H0=H+0.5=5+0.5=5.5m(0.5为超高) 变动容积为: V1=A×H1=399.3×1.13m3=451.2m3 安全容积为: V2=A×H2=399.3×1.87m3=746.7m3 污泥沉淀浓缩容积: V3=A×H3=399.3×2m3=798.6m3 满足 =10×(451.2+746.7+798.6)=19663m3 式中: V—CASS总有效容积,m3 V1—变动容积,即池内最高设计水位至氵笔水后最低水位之间的容积,m3 V2—安全容积,即氵笔水水位和泥面之间的容积,m3 V3--污泥沉淀浓缩容积,即活性污泥最高泥面至池底的容积,m3 H—池内最高液面,一般为3-5m H0—CASS总高,m H1--池内最高设计水位至氵笔水后最低水位之间的高度,m H2--氵笔水水位和泥面之间的高度,m H3--氵笔水结束时泥面高度,m n1—CASS池子的个数,这里为10 n2—一日内循环周期数,这里为4次 预反应区计算: L1= 2.04m 选择器容积计算: 污泥回流比为0.2,选择器的容积为主反应区的6%,则选择器的长度Lo=0.06×46.98=2.82m 隔墙底部连通空口尺寸: 取孔口数n3=4,孔口流速u=30m/h,则隔墙底部连通口尺寸为: 空口高取0.68m,宽度取1m 曝气时间的确定: 需氧量计算: 取a,=0.45,b,=0.15,单位换算1kg/m3=1000mg/l,则需氧量为O2=a,Q(so-se)+b,VX=0.45×26956.8×( )+0.15×19963.3×4=14313.8kg/d=596.4kg/h 式中: O2——混合液需氧量 a,——微生物对氧化分解过程的需氧量,即微生物每代谢1kgBOD所需的氧气量,kg,生活污水为0.42—0.53 b,——活性污泥微生物自身氧化的需氧量,每千克活性污泥每天自身氧化的需氧量,kg,生活污水为0.11——0.188 标准条件下脱氧清水充氧计算: 微孔曝气头装在距池底0.3m处,淹没水深H=4.7m,其绝对压力为: Pb=P+9.8×103H=1.013×103+9.8×103×4.7=1.47×103Pa 微孔曝气头的氧转移效率EA为20%,气泡离开水面时的含氧量为: 年平均水温为20℃,清水氧饱和度查表得CS(20)=9.17mg/L,则CASS池内的溶解氧饱和度的平均值为: 标准条件下,转移到曝气池内混合液的总氧量为: 式中: R0—水温20℃,气压1.013*105Pa时,转移到曝气池内混合液的总需氧量,kg/h; R—在实际条件下,转移到曝气池内混合液的总需氧量,kg/h; CS(20)--20℃时,氧在清水中的饱和度,查表得9.17mg/L; α—污水中杂质影响修正系数,取0.85 β—污水含盐影响修正系数,取0.95; p—气压修正系数,这里为1 C—混合液溶解氧浓度,取2mg/L; T—设计水温,本设计水温为20℃ Csb(T)—设计水温条件下CASS池内曝气时溶解氧饱和度的平均值,mg/L Cs(T)-- 设计水温条件下氧在清水中的饱和溶解度,mg/L Pb—空气扩散装置出口处的绝对压力,Pa H--空气扩散装置的安装深度,m Ot—气泡离开水面时的含氧率,% EA--空气扩散装置的氧转移效率,%,可由设备本身查得。 供气量计算: 最大气水比=13691.04*24/26956.8=12.19 鼓风机及鼓风机室的设置 选用RD-150罗茨鼓风机3台,二用一备,其转速为1450r/min,长度为1.5m,宽度为0.58m,三台鼓风机并排排放,鼓风机之间的距离取0.8m,鼓风机距墙面的距离取1.2m,则鼓风机室的平面尺寸为: 长度: L=0.58*3+0.8*2+1.2*2=5.74m 宽度: B=1.5+1.2*2=3.9m a)曝气器的布置: 曝气器均匀布置在主反应区,布置10列,55排,则10座池子共布置5500个。 每个曝气器的服务面积=A/(10*55)=399.3/550=0.73m2/个 满足曝气器服务面积0.3-0.75m2/个 b)污泥产量计算: 剩余生物污泥量为: Y取0.6,Kd=0.06 △XV =0.6×(200-7.45)÷1000×26956.8-0.06×19963.6×0.65=2335.74kg/d 剩余非生物污泥为: △Xs=Q(1-ffb)× 2644.46kg/d 剩余污泥总量: △X=△XV+△Xs=2335.74+2644.46=4980.2kg/d 污泥回流量的计算: 污泥回流比R=20%,则污泥回流量为QR=QR=26956.8×0.2 m3=5391.36m3 采用污泥泵使污泥回流到选择器 单个CASS池如下 6.污泥浓缩池的计算(气浮浓缩池): 剩余污泥总量为: △X=4980.2kg/d=4.980t/d,取剩余污泥含水率为99.5%,则剩余污泥含泥浓度为0.5%,则剩余污泥流量为: Q= m3/d 设计两座气浮池,则每座流量Q=996.04/2m3/d=498.02m3/d=20.75m3/h<100m3/h 采用矩形气浮池,以下均按每座气浮池进行计算。 a)ﻩ气浮浓缩池的面积: 污泥负荷取80kg/(m2·d),污泥密度为1000kg/m3,含水率为99.5%, 设L/B=4 4B*B=31.13B=2.79m L=11.16m b)回流比: 据经验,气固比取0.02 采用装设填料的压力罐,f=0.9,表压p为3*105Pa 20℃时,空气饱和溶解度Sa=0.0187×1.164=0.0218g/L=21.8mg/L 流入的污泥浓度为7000g/m3 Q总=(1+R)Q=498.02*(1+270%)=1842.67m3/d=76.78m3/h 所需空气量为: A=Sa(fP-1)R=21.8*(0.9*3-1)*2.7=100.06kg/d 水平流速v=5mm/s=18m/h 过水断面为: w=Q总/v=76.78/18=4.27m2 d1=w/B=4.27/2.79=1.53m d2=0.3B=0.3*2.79=0.837m d3=0.1m 气浮池高度: H=d1+d2+d3=1.53+0.837+0.1=2.46m≈2.5m 以水力负荷进行核算: 按停留时间进行核算: T=(B*L*H)/Q总=(2.79*11.16*3)/76.78=1.23h 以上均接近一般设计规定。 溶气罐净体积(不包括填料)按溶气水停留3min计算,则: V=20.75×2.7×3/60=2.8m3 罐高度采用4m时,罐直径为: 罐高度与直径之比为: H/D=2.5/1.2=2.08(符合设计规定) 7.好氧硝化池的计算: 经浓缩后污泥含水率以96%计 硝化池简图 干污泥为5391.36kg/d 湿污泥为134.78m3/d 有机物为60% 运行方式: 采用连续运行 停留时间和温度: t=20d,20℃ a)按停留时间计算: 池的容积为每天投入的污泥量与消化天数的乘积: V=Qt=134.78*20=2695.6m3 b)按有机负荷计算: 有机负荷取1.1kgVSS/(m3﹡d) V=5391.36/1.1=4901.24m3,取4900m3 取大者池容为4900m3 设水深h=5m 池子直径: D= =35.33m 考虑到泥水分离室的容积,取D=38m 池超高取1.0m c)供气量计算: 取空气需要量为0.1m3/(m3·min) 每池空气量: 4900*0.1=490m3/min 机械曝气所需功率,取0.03kW/m3 则所需供气功率: N=4900*0.03=147kW d)鼓风机选择: 根据风量和压力选择鼓风机: 风量为490m3/min,风压为水深5m,管道及曝气器阻力损失取0.5m,所以鼓风机压力取60kPa,选择5台低速多级离心鼓风机: C400-1.7型,流量为400m3/min,出口压力为0.17MPa 8.臭氧消毒池的计算: 优点: 消毒效率高,并能有效地降解污水中的残留的有机物、色、味等,污水的PH、温度对消毒效果影响很小,不产生难处理的或生物积累性残余物。 适用于出水水质较好,排入水体卫生条件条件高的污水处理厂。 臭氧与污泥的反应时间为30min 污水体积: 26956.8-1842.67=25114.13m3/d=1046.42m3/h 用4个消毒池(1个备用),则每个消毒池的体积为: 1046.42/3=348.81m3/h 需要臭氧的量: 348.81*5=1744.05mg/h=0.48mg/s 消毒池的高度为3m,有效高度为2.8m 污泥消毒池的面积: 348.81*0.5/3=58.14m2 消毒池的底面为正方行,则长度为: =7.6m 9.巴氏计量槽的计算: 巴氏计量槽尺寸见下表 测量范围 W(m) B(m) A(m) 2/3A(m) C(m) D(m) 0.030—0.400 0.25 1.325 1.352 0.901 0.55 0.78 上有水深的计算: 由公式W=0.25时,流量Q=0.562H11.514则上有水深 H1= 下游水深计算: 当喉宽W≤0.25时, 为自由流,大于此数时为潜没流,本设计将其设为自由流,则取H2=1.18m,此时 其计算图如下: 巴氏计量槽 10)污泥脱水机(带式压滤机) 采用带式压滤机,脱水后的污泥外运: 污泥经浓缩池后,含水率为96%,由公式 则污泥量=5391.36× =673.92kg/d 压滤机每天工作8小时,则脱水机处理量=673.92/8=84.24kg/h 采用带式脱水机4台(0.5m宽带).每台处理量为35---40kg/m.h(3用1备)
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