宾馆污水107.docx
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宾馆污水107
宾馆污水处理课程设计
院(系)名称环境科学与工程学院
专业环境工程
学生姓名
学号
指导教师
年月日
目录
设计任务书………………………………………3
设计说明书………………………………………4
一、宾馆污水目前处理工程概述………………5
二、设计依据……………………………………5
三、设计原则……………………………………5
四、工艺流程选择………………………………5
五、工艺流程概述………………………………6
六、主要构筑物设计及计算……………………7
㈠格栅………………………………………7
㈡调节池……………………………………9
㈢初沉池……………………………………9
㈣生物反应池………………………………11
㈤二沉池……………………………………15
㈥浓缩池……………………………………16
㈦消毒池……………………………………18
七、工程投资估算………………………………19
八、平面布置图和高程布置图…………………20
九、参考资料……………………………………21
设计任务书
一、设计基础资料
1、设计题目
某宾馆废水处理工艺站设计
2、设计规模
总处理水量(日平均流量)Q=400m3
3、废水水质
表1设计原水水质
项目
COD
BOD5
NH3-N
SS
粪大肠菌群
污水指标
450mg/L
230mg/L
50mg/L
210mg/L
2.0×108个/L
4、处理要求
表2处理要求
项目
COD
BOD5
NH3-N
SS
粪大肠菌群
出水指标
50mg/L
10mg/L
5mg/L
10mg/L
1000个/L
去除率
88.89%
95.65%
90%
95.24%
100%
二、设计内容
1、收集和查阅有关资料,了解废水的水质、水量特点及排放要求;
2、通过论证分析和技术经济比较,确定较为合理的污水处理工艺流程;
3、选择适宜的设计参数,对主要构筑物和设备进行工艺计算,确定构筑物的工艺尺寸及主要构造,选择主要设备的规格、型号及配置
4、进行污水处理站的平面布置设计和高程布置,合理安排处理构筑物(设备)、站内管道系统及辅助建筑物的平面位置及标高;
5、污水处理工程的投资和运行费用估算。
三、设计成果
1、设计说明书(含工艺计算)一份
2、图纸两张,包括总平面布置图和高程图。
四、设计要求
1、流程选择合理,设计参数选择正确;
2、设计说明书条理清晰,层次分明,文字通顺,格式规范。
3、图纸表达正确,符合制图规范。
五、设计期限
两周
六、推荐参考文献
1、《环境工程设计手册》魏先勋湖南科学技术出版社,1990
2、《室外排水设计规范》GB50014-2006
3、《城镇污水处理厂污染物排放标准》GB18918-2002
4、《给水排水设计手册》第一册中国建筑工业出版社1986,7
5、《污水处理厂设计与运行》曾科等化学工业出版社2001,8
6、《实用环境工程手册——水工艺与工程》严道岸化学工业出版社2001
设计说明书
目录
一、宾馆污水目前处理工程概述
二、设计依据
三、设计原则
四、工艺流程选择
五、工艺流程概述
六、主要构筑物设计及计算
七、工程投资估算
八、平面布置图和高程布置图
九、参考资料
一、宾馆污水目前处理工程概述
宾馆污水与城镇居民生活污水性质基本相同,且宾馆污水排放量小,故一般不进行单独处理,而是通过城镇污水管网排入污水处理厂。
宾馆污水根据其来源主要有以下几种:
(1)厨房污水:
含有机物,固体杂质,油脂含量高。
(2)客房卫生间污水:
冲洗便器污水和浴洗废水,主要含有有机物、固体杂质、细菌、洗涤剂和皂液。
(3)冲洗汽车废水:
主要是固体杂质、石油类油垢。
(4)锅炉房排放的废水:
锅炉排出污水及软化再生废液,水中主要含盐类。
(5)空调冷却废水:
主要为热污染。
(6)室内游泳馆循环水的滤池冲洗废水及泳池排污废水。
随着人民生活水平的提高,宾馆污水中有机物的排放量有所增加。
故对于大型的宾馆,可以单独设立污水处理站,根据出水水质,达到国家相应标准后可进行中水回用。
二、设计依据
《中华人民共和国环境保护法》
《中华人民共和国水污染防治法》
《室外排水设计规范》GB50014-2006
三、设计原则
1)技术合理。
应正确处理技术的先进性和成熟性的辨证关系。
一方面,应当重视工艺所具备的技术指标的先进性,同时必须充分考虑适合中国的国情和工程的性质。
城市污水处理工程不同于一般点源治理项目,它作为城市基础设施工程,具有规模大、投资高的特点,且是百年大计,必须确保百分之百的成功。
工艺的选择更注重成熟性和可靠性,因此,我们强调技术的合理,而不简单提倡技术先进。
必须把技术的风险降到最小程度。
2)经济节能。
节省工程投资是城市污水处理厂建设的重要前提。
合理确定处理标准,选择简捷紧凑的处理工艺,尽可能地减少占地,力求降低地基处理和土建造价。
同时,必须充分考虑节省电耗和药耗,把运行费用减至最低。
对于我国现有的经济承受能力来说,这一点尤为重要。
3)易于管理。
城市污水处理是我国的新兴行业,专业人才相对缺乏。
在工艺选择过程中,必须充分考虑到我国现有的运行管理水平,尽可能做到设备简单,维护方便,适当采用可靠实用的自动化技术。
应特别注重工艺本身对水质变化的适应性及处理出水的稳定性。
事实上,任何一种工艺总有是有利有敝,关键在于适用性如何。
在工程实践中,应该具体情况具体分析,因地制宜,综合比较,取长补短,作出较为优化的选择。
四、工艺流程选择
由宾馆污水水质指标可以看出,污水中含有蛋白质、NH3-N、动植物油脂及有害细菌,属于低浓度的有机废水,生活污水中有机物的可生化BOD5/COD的比值大于0.45,可生化性较好,采用生物处理方法可行。
A1/O生物脱氮工艺.该工艺是将曝气池分为前段缺氧(DO≤0.5mg/L)和后段好氧(DO=2.0mg/L)。
将好氧段出水(氨氮已被硝化),部分回流到缺氧段。
在微生物作用下,利用进水中BOD5作为碳源,利用硝酸盐中的结合氧,使硝酸氮还原成N2,由水中逸出,完成脱氮。
进而在好氧段完成BOD5的去除和氨氮的硝化。
处理效率,BOD5和SS为90%~95%,总氮为70%以上。
因低温时脱氮效果明显下降,故应注意温度控制。
同时,缺氧段为加强搅拌混合作用,防止污泥沉积,应设置搅拌器或水下推流器。
具有以下主要优点:
1、流程简单、构筑物少,只有一个污泥回流系统合混合液回流系统,其基建费用可大大节省。
2、反硝化池不需外加碳源,降低了运行费用。
3、A1/O工艺的好氧池在缺氧池之后,可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除,提高出水水质。
4、缺氧池在前,污水中的有机碳被反硝化菌利用,可减轻其后好氧池的有机负荷。
同时缺氧池中进行的反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。
综上所述,A1/O生物脱氮工艺为较为优化的方案。
五、工艺流程概述
本设计选用A1/O脱氮工艺。
工艺流程如图1所示。
回流混合液
回流污泥
图1污水处理工艺流程图
1、格栅
格栅是由一组平行的金属栅条制成的框架,斜置在污水流经的渠道上,用以截阻大块的呈悬浮或漂浮状态的污物,是一种对后续处理构筑物或泵站机组具有保护作用的处理设备。
本设计中,格栅与明渠连接,提升泵站的来水首先进入稳压井后,进入格栅渠道。
污水经格栅之后进入调节池。
2、调节池
所有的污水经过管道汇流到调节池。
由于污水排放量为变量,高峰期污水量很大,但有时又没有污水排出,为使污水处理过程持续、均衡进行,必须设立调节池来调节污水量。
宾馆污水就每年来讲,基本上是稳定的,但每天各时段的污水量不尽相同,所以需要调节水量,确保后面出水均匀。
同时调节池也可以将污水进行水解,将大分子物质以及难溶物质分解成易于生物降解的物质。
调节池有效容积为306.7m3,,钢筋混凝土结构,池内污水停留时间为8小时,采用提升泵平均的将污水均匀抽送至初沉池。
3、初沉池
在初沉池中,一些悬浮物质(主要是有机物)会通过自由沉降或絮凝沉淀积聚于池底,从而可以有效地减少废水中的悬浮物质。
一般,SS可除去40%~50%以上,BOD5可去除20%~30%(主要为非溶解性的BOD5),进一步减小后续处理的压力。
因污水处理量小,优先选用竖流式沉淀池,尽管与其它形式的沉淀池相比,其池深度大,施工困难,造价较高。
但其占地面积小;排泥方便,管理简单;适用于小型污水处理厂,故综合多方面因素,选用竖流式。
4、生物反应池
由缺氧池和好氧池两部分组成,两段分建。
其中,缺氧段的HRT(水流停留时间)为2.57h,溶解氧小于0.5mg/L。
同时,为加强搅拌混合作用,防止污泥沉积,应设置搅拌器或水下推流器,功率一般为10W/m3。
耗氧段的HRT为10.29h,溶解氧为1~2mg/L。
5、二沉池
选用辐流式沉淀池,中心进水,周边出水。
6、浓缩池
污泥浓缩的目的在于去除污泥颗粒间的空隙水,以减少污泥体积,为污泥的后续处理提供便利条件
选用气浮浓缩。
气浮浓缩在好氧状态中完成,而且持续时间较短,适用于脱氮除磷系统的污泥浓缩,对于好氧消化污泥、接触稳定污泥、不经初次沉淀的延时曝气污泥。
其工艺流程图见图8。
而最常用的污泥浓缩法——重力浓缩不适用于脱氮除磷工艺产生的剩余污泥;而离心浓缩运行费用和维修费用较高,故选用气浮浓缩法为宜。
7、消毒池
沉淀池的上清液进入到消毒池内,与二氧化氯接触,杀死水中的大部分细菌及粪大肠杆菌,此时消毒的水已达到国家一级排放标准A标准,可作为中水回用,亦可直接排放。
六、主要构筑物设计及计算
㈠格栅
1、栅前进水渠
⑴设计参数
污水产生量Q=400m3/d污水时变化系数KZ=2.3(Q≤5L/S)
设计流量Qmax=KZQ=2.3×400m3/d=920m3/d=10.648L/S=38.34m3/h=0.01065m3/s
流速v=0.7m/s(规范0.4~0.9)
渠坡度i=1‰=0.1%
⑵计算
渠宽:
B1=(Qmax/v)1/2=(0.01065/0.7)1/2=0.123m取整:
B1=0.1m
渠道进水断面:
A=Q/v=0.01065/0.7=0.015m/s
渠中有效水深:
h2=A/B1=0.015/0.1=0.15m
校核:
v=Qmax/(h2B1)=0.01065/(0.15×0.1)=0.7m/s符合要求
设栅前渠道超高:
取h1=0.35m(规范h1≥0.3m)
栅前渠道深:
H1=h1+h2=0.35+0.15=0.5m
2、格栅
⑴设计参数
过栅流速:
vp=0.6m/s(规范vp=0.6~1.0)
细格栅间距:
b=5mm(b=1.5~10mm)
格栅倾角α=60°机械格栅(α=60°~70°)
水头损失0.3~0.4m
⑵计算
①栅槽宽度B
栅条间隙数:
n=Qmax(sin60°)1/2/(bh2vp)=0.01065×(sin60°)1/2/(0.005×0.15×0.6)=22.02
取整n=22
校核:
22=0.01065×(sin60°)1/2/(0.005×0.15vp)
vp=0.60m/s符合要求
格条数:
22-1=21条
设栅条宽度s=5mmβ=1.83
栅槽宽度B=s(n-1)+bn=0.005×21+0.005×22=0.215m
②通过格栅的水头损失h水头
h水头=h0k
k——系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用2~3,此处取k=2.5
h0=ζvp2/(2g)
ζ=β(s/b)4/3
ζ——阻力系数,与栅条断面形状有关;设栅条断面为半圆形的矩形,形状系数β=1.83
ζ=1.83×(0.005÷0.005)4/3=1.83
h0=1.83×0.62/(2×9.8)=0.0336
h水头=h0k=2.5×0.0336=0.084(h1=0.08~0.15)符合要求
取h水头=0.09m
③每日截流污物量W
W=86400Qmaxw1/(KZ×1000)(m3/d)(w1为栅渣量,此处取0.07m3/103m3)
W=86400×0.01065×0.07/(2.3×1000)=0.028m3/d(<0.2m3/d),宜人工清洗。
格栅由人工从井中提起,将拦截物质倒,再放回原处。
④尺寸及草图
进水渠道渐宽部分的长度L1:
设进水渠宽B1=0.1m格栅宽度B=0.215m渐宽部分展开角度α1=20°
L1=(B-B1)/(2tanα1)=(0.215-0.1)/(2tan20°)=0.158m
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度L2:
L2=L1/2=0.158/2=0.079m
栅槽总长度L:
L=L1+L2+0.5+1.0+H1/tanα=0.158+0.079+0.5+1.0+0.5/tan60°=2.025m栅后槽高度H:
H=h1+h2+h水头=0.35+0.15+0.09=0.59m
格栅设计计算示意图见图2(单位:
mm)
图2格栅设计计算示意图
㈡调节池
1、工艺尺寸
取池内污水停留时间为8小时,则池容:
V=Qt=38.34×8=306.7m3
有效水深取2.5m,则调节池表面积:
A=V/h=306.7/2.5=122.7m2.
采用方形池,池长L与池宽B相等,
则L=B=A½=122.7½=11.08m。
取11.1m。
设计超高0.5m,保护水深(池底)0.5m,则调节池深度为3.5m。
在池底设集水坑,水池底的i=0.01的坡度坡向集水坑。
2、工艺装备
调节池集水坑内设2台自动搅匀潜污泵,一用一备。
单台水泵流量Q=60m3/h.,扬程H=7m,配电机功率N=3kW。
㈢初沉池
采用竖流式沉淀池。
1、设计参数
⑴Qmax=0.01065m3/s
⑵水平流速:
v=4mm/s
⑶停留时间:
T=2h
⑷污泥量:
S=0.5L/(人·d)(0.3~0.8)
⑸有效水深:
h2=2m池分2格
⑹污泥斗倾角60°
⑺废水折算人口数:
N=Qss/η排污标准=400×210/40=2100人
⑻池数:
n=2
2、计算
⑴中心管面积f=qmax/v0
qmax——每池最大设计流量m3/sqmax=Qmax/n=0.01065/2=0.005325m3/s
v0——中心管内流速,m/s,取v0=0.04m/s
f=0.005325/0.04=0.1331m2
⑵沉淀部分有效断面积F=qmax/v
v——污水在沉淀池中流速,
取表面负荷qˊ=2.5m3/(m2·h),则上升流速为:
v=u0=2.50m/h=0.00069m/s
F=0.005325/0.00069=7.718m2
⑶沉淀池直径D
D=[4(F+f)/π]½=[4(7.718+0.1331)/π]½=3.16m<8m
⑷沉淀池有效水深h2=vt×3600
t——沉淀时间,取1.5
则:
h2=0.00069×1.5×3600=3.75m
⑸校核池径水深比
D/h2=3.16/3.75=0.84<3m符合要求
⑹校核集水槽每米出水堰的过水负荷q0
q0=qmax/(πD)=0.005325/(3.16π)×1000=0.5367L/S<2.9L/S
符合要求,可不另设辐射式及水槽。
⑺污泥体积V
V=SNT/1000
T——两次清除污泥间隔时间,取2d.
V=SNT/1000=0.6×2100×2/1000=2.52m3
⑻每池污泥体积V1
V1=V/n=2.52/2=1.26m3
⑼池子圆截锥部分有效容积V1
取圆锥底部直径dˊ为0.5m,截锥高度为h5,截锥侧壁倾角α=60°,则
h5=(D-dˊ)tanα/2=(3.16-0.5)tan60°/2=2.30m
V1=πh5(r2+R2+Rr)/3=π×2.30(0.22+1.5852+0.2×1.585)/3=6.91m3>2.52m3
因此,池内足够容纳2d的污泥量。
⑽中心管直径d0
d0=(4f/π)½=(4×0.1331/π)½=0.412m
⑾中心管喇叭口下缘至反射板的垂直距离h3
h3=qmax//(v1πd1)
v1——污水由中心管喇叭口与反射板之间的缝隙流出流速,取v1=0.03m/s
d1——喇叭口直径,d1=1.35d0=1.35×0.412=0.556m
h3=0.005325/(0.02π×0.556)=0.153m
⑿沉淀池总高度H
H=h1+h2+h3+h4+h5
取池子保护高度h1=0.3m,缓冲层高度h4=0(因泥面很低)
则H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3.75+0.153+0+2.3=6.503m≈6.5m
⒀沉淀池计算图见图4(单位:
mm)
图4竖流式沉淀池计算图
㈣生物反应池
1、设计参数计算
⑴BOD污泥负荷NS=0.13KgBOD5/(KgMLSS·d)(NS≯0.18,以利于硝化反应顺利进行)
⑵污泥体积指数SVI=150mL/g
⑶回流污泥浓度Xr=106r/SVI
(r——与停留时间、池身、污泥浓度有关的系数,取r=1)
Xr=106×1/150≈6600mg/L
⑷污泥回流比:
R=100%
⑸曝气池内混合液污泥浓度X:
X=RXr/(1+R)=1*6600/(1+1)=3300mg/L
⑹TN去除率
ηTN=(TN0—TNe)/TN0=(50-5)/50=90%
⑺内回流比R内
R内=ηTN/(1—ηTN)=0.9/(1-0.9)×100%=900%
2、A1/O池主要尺寸计算
⑴有效容积V
V=QKzL0/(NSX)=400×2.3/(0.13×3300)=493.35m3
取V=V1+V2取V1/V2=3.5,则:
V1=383.72m3,V2=109.63m3
⑵总水力停留时间:
t=V/(QKz)=493.35/38.33=12.87h
⑶A1/O=1:
4
A1段水力停留时间:
t1=2.57h
O段水力停留时间;:
t2=10.29h
⑷好氧反应池尺寸
取池有效水深h2=2.2m,设两组好氧池,
每组池面积为S1=V1/(nh2)=383.72/(2×2.2)=87.21m2
取池宽(廊道宽)B=2.5m,B/h2=2.5/2.2=1.23,在1~2之间,符合要求。
池长L=S1/B=34.88mL/B=34.88/2.5=13.95>10,符合要求。
设曝气池为三廊道式,每廊道长为Lˊ=L/3=34.88/3=11.63m取整12m。
取超高h1为0.5m,故总高H=h2+h1=2.2+0.5=2.7m
⑸缺氧反应池尺寸
总容积V2=109.63m3
设缺氧池两组,单组池容:
V2单=V2/2=109.63/2=54.82m3
有效水深h2=2.5m
单组有效面积S2单=V2单/h2=54.82/2.5=21.93m2
设缺氧池长度与好氧池宽度相同,则:
缺氧池长度L=B×3=7.5m
缺氧池宽度Bˊ=S2单/L=21.93/7.5=2.92m
取整B=3m
超高取h1=0.7m,则反应池总高H=h1+h2=0.7+2.5=3.2m
曝气池平面尺寸见图5(单位:
mm)
图5曝气池平面尺寸
⑹曝气系统
①进水方式:
为使曝气池在运行中具有灵活性,在进水方式上设计成:
既可集中从池首进水,按传统活性污泥法运行;又可厌配水槽分散多点进水,按阶段曝气法运行;还可沿配水槽集中从池中部某点进水,按生物吸附再生法运行。
②平均时需氧量R
假定缺氧段BOD5的去除率为25%,则好氧池进水BOD5=230×75%=172.5mg/L
R=aˊQLr+bˊV1XV
aˊ=0.42~0.53KgO2/KgBOD5取aˊ=0.45
bˊ=0.188~0.11KgO2/(KgMLVSS·d)取bˊ=0.15
XV=fx
XV=0.75×3300=2475mg/L
R=0.45×400×(172.5-10)/1000+0.15×383.72×2.475
=7.291KgO2/h=175.0KgO2/d
③最大时需氧量Rmax
Rmax=0.45×400×2.3×0.1725+0.15×383.72×2.475=8.911KgO2/h
=213.87KgO2/d
④供气量
采用穿孔管曝气,据池底0.2m,故淹没水深为2.5-0.2=2.3m从表2中查得,当计算温度定为20℃,水温20℃时的溶解氧饱和度为CS(20)=9.17mg/L.最高水温采用30℃,此时的溶解氧饱和度CS(30)=7.63mg/L.
表3氧在蒸馏水中的溶解度(饱和度)
水温(℃)
0
3
6
9
12
15
18
21
24
27
30
DO(mg/L)
14.62
13.48
12.48
11.59
10.83
10.15
9.54
8.99
8.53
8.07
7.63
穿孔管出口处绝对压力:
Pb=1.01325×105+9.8×2.3×103=1.239×105Pa
空气离开曝气池水面时氧的百分浓度:
Qt=21(1-EA)/[79+21(1-EA)]×100%=21(1-0.06)/[79+21(1-0.06)]×100%=20%
式中:
EA——穿孔管的氧转移效率,取EA=6%
鼓风曝气池,池底扩散装置出口分压力最大,CS也最大;随气泡上升至水面,气体压力逐渐减小,小到空气大气压;而且气泡中一部分氧已转移到液体中。
因此鼓风曝气池中的CS值应以扩散装置出口和混合液表面二处的溶解氧饱和浓度的平均值CSm计算。
则:
CSm(30)=Cs(Pb/2.066×105+Qt/42)=7.63×(1.239×105/2.066×105+20/42)=8.30mg/L
CSm(20)=9.17×(1.239×105/2.066×105+20/42)=9.97mg/L
CS=[CSm(30)+CSm(20)]/2=9.10
20℃脱氧清水充氧量计算公式为:
R0=RCs/{α[βρCSm(T)-Ct]×1.024(T-20)
取α=0.85,β=0.85,ρ=1,Ct=1.7mg/L(1.5~2.0)
平均时需氧的充氧量:
R0=7.291×9.10/0.85×[0.85×1×8.30-1.7]×1.024(30-20)
=14.93KgO2/h
最大时需氧的充氧量:
R0max=8.911×9.10/0.85×[0.85×1×8.30-1.7]×1.024(30-20)
=17.81KgO2/h
曝气池平均时供气量:
Gs=R0/(0.3EA)=14.93m3/h
曝气池最大时供气量:
Gsmax=R0max/(0.3EA)=17.81m3/h
取提升回流污泥井的空气量为回流
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