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某城市污水处理厂的设计
某城市污水处理厂的设计
第一章总论
第一节设计内容
题目:
某城市日污水处理厂工艺设计
内容:
随着工业化及城市化的迅速发展,水环境污染问题日趋严重,为保护环境,拟建一座一座二级处理的城市污水处理厂,并对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算,确定污水厂的平面布置和高程布置;最后完成设计计算说明书和设计图(污水处理厂平面布置图和污水处理厂高程图)。
第二节基本资料
1.气象与水文资料
风向:
多年主导风向为北东风;
气温:
最冷月平均为-3.5℃;
最热月平均为32.5℃;
极端气温,最高为41.9℃,最低为-17.6℃,最大冻土深度为0.18m;
水文:
降水量多年平均为每年728mm;
蒸发量多年平均为每年1210mm;
地下水水位:
地面下5~6m。
2.厂区地形
污水厂选址区域海拔标高在64~66m之间,平均地面标高为64.5m。
平均地面坡度为0.30‰~0.5‰,地势为西北高,东南低。
厂区征地面积为东西长380m,南北长280m。
3.污水水量与水质
污水处理水量:
15万m3/d变化系数Kz=1.2;
污水水质:
CODcr450mg/L,BOD5200mg/L,SS250mg/L,氨氮15mg/L。
4.处理要求
污水经二级处理后应符合国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)排放标准中二级标准的要求。
即
表1基本控制项目最高允许排放浓度(日均值)单位mg/l
序号
基本控制项目
一级标准
二级标准
三级标准
a标准
b标准
1
化学需氧量(cod)
50
60
100
120①
2
生化需氧量(bod5)
10
20
30
60②
3
悬浮物(ss)
10
20
30
50
4
动植物油
1
3
5
20
5
石油类
1
3
5
15
6
阴离子表面活性剂
0.5
1
2
5
7
总氮(以n计)
15
20
-
-
8
氨氮(以n计)②
5(8)
8(15)
25(30)
-
9
总磷
(以p计)
2005年12月31日前建设的
1
1.5
3
5
2006年1月1日起建设的
0.5
1
3
5
10
色度(稀释倍数)
30
30
40
50
11
ph
6--9
12
粪大肠菌群数(个/l)
1000
10000
10000
-
注:
①下列情况下按去除率指标执行:
当进水cod大于350mg/l时,去除率应大于60%;bod大于160mg/l时,去除率应大于50%。
②括号外数值为水温>12℃时的控制指标,括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
5.污水处理程度:
项目
CODcr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
氨氮(mg/L)
进水水质
450
200
250
15
出水水质
≤100
≤30
≤30
≤25
去除率η
≥77.8%
≥85.0%
≥88.0%
—
第三节设计成果
①设计计分说明书一份;
②设计图纸:
污水平面图和污水处理高程图A3图纸各一张。
第二章污水处理工艺流程说明
第一节工艺方案分析
该设计项目污水处理的特点为:
①污水以有机污染为主,BOD5/CODcr=0.44,可生化性较好;②污水中主要污染物指标BOD5、CODcr、SS值比一般城市污水高70%左右;
针对城市污水及处理技术的特点,可采用传统活性污泥法。
考虑到NH3-N浓度较低,不必完全脱氮。
传统活性污泥法,推广年限长,具有成熟的设计及运行经验,处理水量大,效果可靠,有机负荷高,设备简单,运行费用低。
第二节处理工艺流程
污水拟采用传统活性污泥法工艺处理,具体流程如下:
第三章处理构筑物设计
第一节格栅和泵房
一、选型说明
因不采用池底空气扩散器形成曝气,格栅的作用主要是对水泵和后续处理设备起保护作用,保证整个污水处理系统的正常运行,故宜采用中格栅,并倾斜安装机械格栅,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。
二、设计计算
(一)格栅
1.设计流量:
平均日流量Qd=15.0万m3/d=6250.0m3/h=1.74m3/s;
最大日流量Qmax=Kz·Qd=1.20×6250.0=7500.0(m3/h)
=2.1m3/s;
式中Kz——变化系数.
设置两个,每个流量为1.05m3/s.
2.设计参数:
栅条间隙b=25.0mm;
栅前槽宽
≈1.62m;
栅前水深h=B1/2=0.81m;
过栅流速v=0.8m/s;
安装倾角α=75°。
3.格栅计算
a.栅条间隙数(n)
=63.7≈64
b.栅槽有效宽度(B)
设计栅条宽S=0.01m。
B=S(n-1)+bn=0.01×(64-1)+0.025×64
=2.23(m)
选用GH-2000链式旋转格栅除污机2台,水槽宽度2.05m,有效栅宽1.7m。
实际过流流速
=
=49(条)
=1.04m/s<1.50m/s
c.进水渠渐宽部分长度L1(取α1=10°)
d.栅槽与出水渠连接处的渐宽部分长度L2
e.过栅水头损失(h2)(栅条断面形状为锐边矩形,取β=2.42)
=0.084m
式中K——格栅受污物堵塞时水头损失增大的倍数,一般去K=3.
ζ——阻力系数
f.栅后槽的总高度H
格栅前槽高H1
m
h2——格栅前渠道超高
g.格栅总长度L
h.栅渣量计算
对于栅条间隙b=25.0mm的中格栅,对于城市污水,每单位体积污水拦截污物为W1=0.05m3/103m3。
每日栅渣量为
=3.78m3/d.
拦截污物量大于0.2m3/d,须机械格栅。
4.设计示意图
(二)污水提升泵站
1.设计说明
采用传统活性污泥法工艺方案,污水处理系统简单,对于新建污水处理厂,工艺管线可以充分优化,故污水只考虑一次提升。
污水经提升后入沉砂池。
然后自流通过初沉池、曝气池、二沉池。
设计流量Qmax=7500m3/h。
2.设计选型
污水经消毒池处理后排入市政污水管道,消毒水面相对高程为±0.00m,则相应二沉池、曝气池、初沉池水面相对标高分别为2.25、2.60和3.50m。
污水提升前水位为-2.78m,污水总提升流程为6.60m,采用螺旋泵,其设计提升高度为H=7.0m。
设计流量Qmax=7500m3/h,采用4台螺旋泵,单台提升流量为1875m3/h。
3.提升泵房
螺旋泵泵体室外安装,电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装,另外考虑一定检修空间。
第二节沉砂池
一、选型说明
沉砂池的设置目的是去除污水中的泥沙,煤渣等相对密度较大的无机颗粒,以免影响后续构筑物的正常运行;平流式沉砂池是沉砂池最常用的一种,它的截留效果好,工作稳定,构造亦简单。
污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池,共两组对称于提升泵房中轴线布置,每组分为两格。
沉砂池池底采用多斗集砂,沉砂由螺旋离心泵自斗底抽送至高架砂水分离器,砂水分离通人压缩空气洗砂,污水回至提升泵前,净砂直接卸人自卸汽车外运。
二、设计计算
1.设计参数
每组设计流量为Qmax=3750m3/h=1.05m3/s,设计水力停留时间t=50s,水平流速v=0.25m/s,有效水深h=1.0m。
2.池体计算
a.进水渠道的宽度为B1
b.沉砂池有效容积(V)
V=Qmax×t=2.1×50=105m³
共两组,每格有效容积V1=V/2=52.5m3,每格池平面面积为
c.沉砂池水流部分的长度(L)
L=V×t=0.25×50=12.5m
d.单格池宽
池总宽度宽
B=2B1=8.4m
e.进水、出水及撇油
污水直接从螺旋泵出水渠进入,设置进水挡墙,出水由池另一端淹没出水,出水端前部设出水挡墙,出水挡墙高度均为0.8m。
沉砂中池会有少量浮油产生,出水端设置撇油管DN200,人工撇除浮油,池外设置油水分离槽井。
f.排砂量计算
对于城市污水,采用平流式沉砂工艺,产生砂量约为
x1=3.0m3/105m3
每日沉砂产量(QS)为
QS=QmaxX1=180000×3.0×10-5
=5.4(m3/d)
(含水率为P=60%)
设贮砂时间为
t=2.0d
则存砂所需容积为
V=QSt=10.8m3
折算为P=85.0%的沉砂体积为
每格曝气沉砂池设砂一个,共4个砂斗,砂斗高2.50m,斗底平面尺寸(0.5×0.5)m2。
砂斗总容积为
=25.65m³
式中
——砂斗高度;
S1——砂斗的上表面积;
S2——砂斗的下表面积.
砂斗的上表面积为3*2.1=6.2㎡,下表面积为0.5*0.5㎡.
3.设计示意图
第三节初沉池
一、选型说明
初沉池的作用是分离一部分悬浮物,以降低曝气池等后续设备的符合,废水从池的一段流入,另一端流出,水流在池内作水平运动,池平面形状呈长方形。
每格设一个贮泥斗,以贮存沉积下来的污泥。
初沉池的入流和出流装置:
初沉池的入流装置有配水槽盒挡流板组成,起均匀布水和消能作用,以保证设备的沉降效率及确保以沉淀污泥不被搅动。
出流装置有流出槽盒挡板组成,一般采用自由堰型布置。
二、设计计算
1.设计参数
表面水力负荷q=2.5m3/(m2·h);
沉淀时间t=1.8h;
最大设计流量时的水平流速v=2.5mm/s.
2.池体计算
a.沉淀区的表面积A
A=Qmax/q=7500/2.5=3000㎡
b.沉淀区有效水深h2
h2=q×t=2.5×1.5=3.75m
c.沉淀区有效容积V:
V=A×h2=3000×3.75=11250m³
沉淀池长度
L=3.6×v×t=3.6×2.5×1.8×3600/1000=58.4m
沉淀区的总宽度
B=A/L=51.4m
为保证污水在池内均匀分布,池长与池宽比不宜小于4,故将平流式沉淀池的分格数定为4,每格宽B1=51.4/4=12.85m.
(设γ=95%,SS去除率为55%)
式中Po——为污泥含水率;
——初沉池进水和出水的悬浮固体浓度;
T——污泥排泥时间间隔.
每格容积
247.5m³
3.设计示意图
第四节曝气池
一、选型说明
曝气池的实质是一种生化反应器,是活性污泥系统的核心,活性污泥系统的净化效果,很大程度上取决于曝气池的设计,根据水量、水质和采用传统活性污泥法处理工艺,采用旋转推流式鼓风曝气比较理想。
二.设计计算
1.设计参数
污泥负荷取Ls=0.3kgBOD5/(kgMLSS·d;
曝气池中的SS取3000mg/L;
污泥泥龄取10d;
污泥回流浓度取10000mg/L;
MLVSS/MLSS=0.8.
2.池体计算
a.曝气池容积
V=m³.
式中——So,Se为进出水的BOD5.
推流曝气池分两个,每个深取6m,宽取9米,廊道的长取262m,分三折,每折长87.5m.
b.水力停留时间
t=V/Q=28335*24/150000=4.53h.
每天排除的剩余污泥量(按污泥泥龄计算)
△X=VX/θc=28335*3000/10000=8500.5kg/d.取△Xv=8500kg/d.
c.污泥回流比
由10000*Qr=3000*(Q+Qr)
得R=Qr/Q=43%.
d.计算曝气池需氧量
=25430㎏/d
e.空气量计算
该曝气池采用鼓风曝气,设曝气池的有效水深6.0m,曝气扩散器安装距池底0.2m,则扩散器上的静水压5.8m,其他相关参数选择:
α值取0.7,β值取0.95,ρ=1,曝气设备堵塞系数F取0.8,采用管式微孔扩散设备,EA=18%,扩散器压力损失:
4kPa,20℃水中溶解氧饱和浓度为9.17mg/L。
扩散器出口处的绝对压力:
1.58×
空气离开曝气池面市,气泡含氧体积分数
20℃是曝气池混合液中平均氧饱和度
mg/L=11.06mg/L.
将计算需氧量转化为标准条件下(20℃,脱氧清水)充氧量
=48952kg/d=2040kg/h
曝气池供氧量
m³/h=40466m³/h
f.选择风机
鼓风机出口风压:
取管路压力损失24.5kPa,扩散器压力损失4kPa,则出口风压:
kPa
三、设计示意图
第五节二沉池
一、选型说明
二沉池和曝气池是一个反应系统中不可分割的组合体,它们构成了活性污泥法的整个系统的重要组成内容,本厂采用中心进水,周边出水的辐流式二沉池,该类二沉池处理水量大,运行费用低,比较经济可靠。
进水有中心导流管,经配水窗流入;二沉池出水经周边的溢流堰。
二、设计计算
1.设计计算
二沉池面积(按表面负荷法计算)
A=Q/q=Q/3.6u=6250/(3.6*0.25)=6945㎡
(u可选0.2~0.5mm/s)
设为四个:
每个面积1736.28㎡,每个直径47.1m.
二沉池的沉淀时间选择2.5h,有效水深为
2.25m
污泥停留时间
污泥停留时间过长会腐化,一般为2h
污泥斗得体积
=4472m³
式中——X,Xr分别为池中和回流污泥浓度。
(X—混合液污泥浓度,Xr—回流污泥浓度)
2.设计示意图
第四章污水厂总体布置
第一节主要构(建)筑物与附属建筑物
第二节污水厂平面布置
(详见附图)
第三节污水厂高程布置
(详见附图)
第五章参考文献
[1]高廷耀,顾国维.水污染控制工程(上、下册)[M](第二版).北京:
高等教育出版社,2006
[2]高廷耀,顾国维.水污染控制工程(上、下册)[M](第三版).北京:
高等教育出版社,1996
[3]中国市政工程西北设计院等.给水排水设计手册(1、11册)[M].北京:
中国建筑工业出版社,2002
[4]魏先勋.环境工程设计手册[M].武汉:
湖南科学技术出版社,1992
[5]张智等.给排水工程专业毕业设计指南[M].中国水利水电出版社,1999
[6]严道岸.实用环境工程手册[M],化学工业出版社,2001
[7]李明俊,孙鸿燕.环保机械与设备[M],中国环境科学出版社
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- 城市 污水处理 设计