城市污水处理中的沉淀池工艺设计.docx
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城市污水处理中的沉淀池工艺设计.docx
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城市污水处理中的沉淀池工艺设计
水污染工程课程设计
设计说明书
一.基本情况
设计规模:
日处理城镇污水10万m3
处理工艺:
污水处理采用氧化沟工艺
设计内容:
针对进出水要求,提出合理可行的污水处理工艺;针对工艺中的沉淀池进行设计计算;针对工艺中的沉淀池进行工艺设计
设计结果:
设计说明书,CAD设计图纸2张(包括:
(1)处理工艺流程图
(2)构筑物工艺图)
根据设计任务书提供的进出水水质指标情况,特别是对氮、磷的去除,在初步讨论阶段,通过对A2/O工艺和氧化沟在实际运行条件下的运行状况进行了详细的比较论证,最终确定选用氧化沟作为污水处理主体工艺,用于脱氮除磷并去除CODCr、BOD5。
二.污水水质及污水处理程度
进水水质:
pH值6-8;BOD5=180mg/L;CODCr=250mg/L;SS=300mg/L;
NH3-N=30mg/L;T=25℃
出水水质:
pH值6-8;BOD5<30mg/L;CODCr<100mg/L;SS<30mg/L;
NH3-N<3mg/L;T=20℃
三.污水处理工艺流程设计进行
(1)污水处理后必须达到排放标准。
(2)要尽量采用成熟的、先进的、可靠的、效率高的处理技术。
城市污水处理成熟的处理路线一般为:
预处理、一级处理、二级处理、三级处理和污泥处理,其中核心部分二级处理要求比较高,不仅要求去除有机污染物,而且要求能够脱N除P,主要技术有A-B法,A2/0法,SBR法,氧化沟法等。
(3)防止处理污染物过程中产生二次污染或污染转移。
要避免和抑制污染物无组织排放,特别是剩余污泥的处理。
设置溢流、事故排除口应慎重合理。
(4)要充分利用和回收能源。
污水处理高程安排应尽量考虑利用自然地势。
(5)处理量较大时宜选择连续处理工艺。
(6)处理量较小时宜选用间歇处理工艺。
(7)尽可能回收利用有用物质。
四.污水处理工艺选择
(1)此废水具有如下特点:
(a)BOD5/CODCr=150/250=0.6,说明废水可生化性很好;
(b)废水N、P含量较高,出水N、P应符合要求。
(2)针对以上特点,要求污水处理系统应该具有以下功能:
(a)具有一定的BOD5去除能力;
(b)具备一定的脱N除P功能,使出水N、P达标;
(c)使污水处理过程中产生的剩余污泥基本达到稳定。
(3)生化处理工艺选择
目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟,A2/O法,A-B法,SBR法等。
为了使本工程选择最合理的处理工艺,有必要按使用条件,排除不适用的处理工艺后,再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择。
氧化沟工艺,A2/O工艺均能达到处理要求。
在设计可行性分析阶段,对氧化沟工艺,A2/O工艺比较分析:
(a)A2/O工艺
一般在A2/O工艺中,为同时实现脱N除P的要求,必须满足如下条件:
BOD5/TKN=5-8实际进水中:
BOD5/TKN=170/60=2.8<5
BOD5/TP≥15BOD5/TP=170/4.5=37≥15
通过比较,采用传统A2/O工艺,脱N所需碳源不足,影响脱N效果,为此采用倒置A2/O工艺。
污水先进缺氧段再进厌氧段,或厌氧、缺氧段同时进水,这样既解决了缺氧段的碳源不足的问题,使脱N能够很好的进行,同时也有利于除P,聚磷菌在厌氧段释放P,同时聚集能量,利用厌氧段聚集的能量,在好氧段进行好氧吸P过程,厌氧段结束后立即进入好氧段,能够使聚磷菌在厌氧段聚集的能量,充分用来吸P,加强了除P过程。
(b)氧化沟工艺
氧化沟工艺目前在城市污水处理方面应用最为广泛,处理工艺成熟,结构、设备简单,管理运行费用低。
(4)氧化沟工艺与A2/O工艺相比,具有如下优势:
(a)工艺流程简单,处理构筑物少,机械设备少,运行管理方便。
与A2/O法比较,可不设初沉池,没有混合液内回流系统,由于污泥相对好氧稳定,一般不设污泥的厌氧消化系统。
(b)A2/O工艺由于停留时间较短,剩余污泥的稳定性较差,一般需要污泥消化和浓缩过程,这不利于除P,生物除P是通过聚磷菌在好氧条件下,过量吸P而使废水中的P得到去除的,最终P随聚磷菌进入剩余污泥中除去,剩余污泥长时间处于厌氧状态,将导致聚磷菌吸收的P重新释放出来,影响除P效果。
氧化沟的水力停留时间较长,污泥泥龄较长,具有延时曝气的特点,悬浮有机物在沟内可获得较彻底的降解,污泥在沟内达到相对好氧稳定,剩余污泥量少,根据国内外经验,氧化沟不再设污泥厌氧消化处理系统,剩余活性污泥只须经机械浓缩、脱水即可利用或污泥后处置,简化了污泥后序处理程序。
污泥在进行机械浓缩、脱水过程中,停留时间很短,基本没有污泥中磷的释放问题。
(c)转碟曝气,混合效率较高,水流在沟内的速度最高可达0.6—0.7m/s,在沟道使水流能快速进行有氧、无氧交换,交换次数可达500—1000次,可同时进行有机物的降解和氮的硝化、反硝化,并可有效的去除污水中的磷。
沟道的这种脉冲曝气和大区域的缺氧环境,可以较高程度地实现“同时硝化反硝化”的效果。
(d)污水进入氧化沟,可以得到快速的有效的混合,由于池容较大,缓冲稀释能力强,耐高流量,高浓度的冲击负荷能力强,具有完全混合式和推流式曝气池的双重优势,对难降解有机物去除率高,出水水质稳定。
(e)供氧量的调节,可以通过改变转碟的转速、浸水深度和转碟安装个数等多种手段来调节整体供氧能力,使池内溶解氧值经常控制在最佳值,保证系统稳定、经济、可靠的运行。
(f)曝气转碟由高强度玻璃钢制成,使用寿命可达20年以上,独特的结构设计使其具有较高的混合和充氧能力,新型转碟曝气机可以使氧化沟的工作水深达到5.0米以上。
氧化沟转碟曝气机工作在水面上,而且安装的数量少,安装、巡检、维修方便,可以即时发现了解设备运行情况,随时解除存在隐患。
通过比较,可以看出,这两种种工艺都能达到要求,各具优势,但考虑到城市现状和对工作人员的要求,最终选择氧化沟工艺作为此污水处理厂污水生化处理主体工艺。
(5)氧化沟工艺的选择
目前用于处理城市污水的氧化沟主要有以下几种:
(a)卡鲁塞尔氧化沟
卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟环形氧化沟,主要采用表面曝气机,兼有供氧和推流的作用。
污水在沟内转折巡回流动,处于完全混合状态,有机物不断得以去除。
表曝机少,灵活性差,设备维修期间沟不能工作,沟内混合液自由流程长,由于紊流导致的流速不均,很容易引起污泥沉淀,影响运行效果。
单沟氧化沟的平均溶解氧维持在2mg/L左右,加之单点供氧强度过大,耗氧较高。
在一般情况下,单沟很难形成稳定的缺氧段,不利于脱N。
(b)三沟式氧化沟
三沟式氧化沟工艺有两个边沟,一个中沟,当一个曝气时,另外两个作为沉淀池使用。
一定时间后改变水流方向,使两沟作用相互轮换,中沟则连续曝气,三沟式氧化沟无需污泥回流装置,如果条件合适,还可以进行反消化。
缺点:
进、出水方向,溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统;自控系统要求管理水平高,稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作。
由于侧沟交替运行,设备利用率较低。
(c)一体化氧化沟
一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内,即氧化沟的一个沟内设沉淀槽,在沉淀池两侧设隔板,底部设一导流板。
在水面上设集水装置以收集出水,混合液从沉淀池底部流走,部分污泥则从间隙回流至氧化沟。
一体化氧化沟将曝气、沉淀功能集于一体,免除了污泥回流系统,但其结构有待进一步完善。
(d)奥贝尔氧化沟
奥贝尔氧化沟由三个同心椭园形沟道组成,污水由外沟道进入沟内,然后依次进入中间沟道和内沟道,最后经中心岛流出,至二次沉淀池。
在各沟道横跨安装有不同数量转碟气机,进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。
外沟道体积占整个氧化沟体积的50—55%,溶解氧控制趋于0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用:
中间沟道容积一般为25%—30%,溶解氧控制在1.0mg/L,作为“摆动沟道”,可发挥外沟道或内沟道的强化作用;内沟道的容积约为总容积的15%—20%,需要较高的溶解氧值(2.0mg/L左右),以保证有机物和氨氮有较高的去除率。
对于每个沟道内来讲,混合液的流态为完全混合式,对进水水质、水量的变化具有较强的抗冲击负荷能力;对于三个沟道来讲,沟道与沟道之间的流态为推流式,且具有完全不同溶解氧浓度和污泥负荷。
奥贝尔氧化沟实际上是多沟道串联的沟型,同时具有推流式和完全混合式两种流态的优点,这种特殊设计兼有氧化沟和A2/O工艺的特点,耐冲击负荷,可避免普通完全混合式氧化沟易发生的污泥膨胀现象,可以获得较好的出水水质和稳定的处理效果。
不同工艺的处理效果与其所配套的附属设备是分不开的,往往是新设备的产生、发展带动了工艺的改革,使其处理优越性得以突现。
奥贝尔氧化沟的沟道布置,便于采用不同种类的工艺模式。
在使用普通活性污泥法时,内沟道用于曝气,外沟道用于需氧消化;使用接触稳定和分段曝气时,是把进水和回流污泥引入相应的沟道中;为了保证高质量而稳定的处理效果和减少污泥量,需要进行硝化时采延时曝气模式。
综合比较,选用奥贝尔氧化沟,其兼具氧化沟和A2/O工艺的双重优势。
五.污水、污泥处理工艺流程图
六.二沉池设计
1.设计参数
二沉池设在生物处理构筑物的后面,用于沉淀去除活性污泥。
沉淀池主要有平流沉淀池,辐流式沉淀池,竖流式沉淀池,斜板(管)沉淀池。
通过对以上四种沉淀池进行比较,设计中选用辐流式沉淀池。
设计流量Q=3250m3/h,氧化沟中悬浮固体浓度X=4000mg/L,二沉池底流生物固体浓度Xr=10000mg/L,污泥回流比R=50%。
设计采用中心进水周边出水辐流式二沉池。
2.辐流式沉淀池设计计算
(1)沉淀部分水面面积F
根据生物处理段的特性,选取二沉池表面负荷q=1.0m3/(m2·h,设4座沉淀池n=4。
(2)池子直径D
,取D=33m。
(3)校核固体负荷G
(4)沉淀部分的有效水深h2
设沉淀时间t=3.0h,
h2=qt=1.0×3.0=3.0m
(5)污泥区的容积V
设计采用周边传动的刮吸泥机排泥,污泥区容积按t=3h贮泥时间确定
每个沉淀池污泥区的容积Vˊ=8357.14/4=2089.3m3
(6)污泥区高度h4
(a)污泥斗高度
设池底的径向坡度为0.05,污泥斗底部直径D2=1.5m,上部直径D1=3.0m,倾角60°则
(b)竖直段污泥部分高度h4//
则污泥区的高度
(7)沉淀池的总高度H
设超高h1=0.3m,缓冲层高度h3=0.5m。
H=h1+h2+h3+h4=0.3+3.0+0.5+3.86=7.66m
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- 城市 污水处理 中的 沉淀 工艺 设计