污水處理廠工藝流程設(shè)計計算

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1概述1.1 設(shè)計依據(jù)本設(shè)計采用的主要規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)：城市污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn) （GB18918-2002） 二級排放標(biāo)準(zhǔn)室外排水設(shè)計規(guī)范（1997年版） （GBJ 14-87）給水排水工程概預(yù)算與經(jīng)濟評價手冊1.2 設(shè)計任務(wù)書（附后）2原水水量與水質(zhì)和處理要求2.1 原水水量與水質(zhì)Q=60000m3/dBOD5=190mg/L COD=360mg/L SS=200mg/LNH3-N=45mg/L TP=5mg/L2.2處理要求污水排放的要求執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002） 二級排放標(biāo)準(zhǔn)：BOD530mg/L COD100mg/L SS30

2、mg/LNH3-N25（30）mg/L TP3mg/L3污水處理工藝的選擇本污水處理廠水質(zhì)執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB18918-2002） 二級排放標(biāo)準(zhǔn)，其污染物的最高允許排放濃度為：BOD530mg/L；COD100mg/L；SS30mg/L；NH3-N25（30）mg/L；TP3mg/L。城市污水中主要污染物質(zhì)為易生物降解的有機污染物，因此常采用二級生物處理的方法來進行處理。二級生物處理的方法很多，主要分兩類：一類是活性污泥法，主要包括傳統(tǒng)活性污泥法、吸附再生活性污泥法、完全混合活性污泥法、延時活性污泥法（氧化溝）、AB工藝、A/O工藝、A2/O工藝、SBR工藝等。另一類是生物

3、膜法，主要包括生物濾池、生物轉(zhuǎn)盤、生物接觸氧化法等工藝。任何工藝都有其各自的特點和使用條件。活性污泥法是當(dāng)前使用比較普遍并且有比較實際的參考數(shù)據(jù)。在該工藝中微生物在處理單元內(nèi)以懸浮狀態(tài)存在，因此與污水充分混合接觸，不會產(chǎn)生阻塞，對進水有機物濃度的適應(yīng)范圍較大，一般認(rèn)為BOD5在150400 mg/L之間時，都具有良好的處理效果。但是傳統(tǒng)活性污泥處理工藝在處理的多功能性、高效穩(wěn)定性和經(jīng)濟合理性方面已經(jīng)難以滿足不斷提高的要求,特別是進入90年代以來,隨著水體富營養(yǎng)化的加劇,我國明確制定了嚴(yán)格的氨氮和硝酸鹽氮的排放標(biāo)準(zhǔn),從而各種具有除磷、脫氮功能的污水處理工藝:如 A/O工藝、A2/O工藝、SBR工

4、藝、氧化溝等污水處理工藝得到了深入的研究、開發(fā)和廣泛的應(yīng)用,成為當(dāng)今污水處理工藝的主流。該地的污水中BOD5 在190 mg/L左右,要求出水BOD5低于30mg/L。在出水的水質(zhì)中,不僅對COD、BOD5、SS去除率都有較高的要求,同時對氮和磷的要求也進一步提高.結(jié)合具體情況在眾多的污水處理工藝中選擇了具有良好脫氮除磷效果的兩種工藝CASS工藝和Carrousuel氧化溝工藝進行方案技術(shù)經(jīng)濟比較。4污水處理工藝方案比選4.1 Carrousuel氧化溝工藝(方案一)氧化溝時二十世紀(jì)50年代由荷蘭的巴斯維爾開發(fā)，后在歐洲、北美迅速推廣，80年代中期，我國部分地區(qū)也建造了氧化溝污水處理工程。近幾

5、年來，處理廠的規(guī)模也發(fā)展到日處理水量數(shù)萬立方米的工業(yè)廢水及城市污水的大、中型污水處理工程。氧化溝之所以能在近些年來得到較快的發(fā)展，在于它管理簡便、運行穩(wěn)定、流程簡單、耐沖擊負荷、處理效果好等優(yōu)點，特別是氧化溝具有特殊的水流混合特征，氧化溝中的曝氣裝置只設(shè)在某幾段處，在靠近曝氣器下游段水流攪動激烈，溶解氧濃度較高，但隨著水流遠離曝氣區(qū)，水流攪動迅速變緩，溶解氧則不斷減少，甚至出現(xiàn)缺氧區(qū)，這種水流變化的特征，可發(fā)生硝化、反硝化作用，以達到生物脫氮的目的，故氧化溝法處理NH3-N效果非常好，同時由于存在厭氧、好氧條件，對污水中的磷也有一定的去除率。氧化溝根據(jù)構(gòu)造和運行方式的不同，目前較多采用的型式有

6、“Carrousel型氧化溝”、“Orbal型氧化溝”、“一體化氧化溝”和“交替式氧化溝”等，其中，由于交替式氧化溝要求自動化水平較高，而Orabal氧化溝因水深較淺，占地面積較大，本報告推選Carrousel氧化溝作為比選方案之一。本設(shè)計采用的是Carrousel氧化溝工藝.其工藝的處理流程圖如下圖4-1所示:污水中格柵提升泵房細格柵曝氣沉砂池厭氧池Carrousel氧化溝二沉池接觸池排水濃縮池貯泥池脫水圖4-1 Carrousel氧化溝工藝流程圖4.1.1污水處理系統(tǒng)的設(shè)計與計算4.1.1.1進水閘門井的設(shè)計進水閘門井單獨設(shè)定,為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。設(shè)閘門井一座,閘門的有效面積為1.8m2,其

7、具體尺寸為1.21.5 m,有效尺寸為1.2 m1.5 m4.5 m。設(shè)一臺矩形閘門。當(dāng)污水廠正常運行時開啟,當(dāng)后序構(gòu)筑物事故檢修時,關(guān)閉某一閘門或者全部關(guān)閉,使污水通過超越管流出污水處理廠。4.1.1.2 中格柵的設(shè)計與計算其計算簡圖如圖4-2所示(1)格柵間隙數(shù):設(shè)柵前水深h=0.5m,過柵流速v=0.9m/s,柵條間隙寬度b=0.02m,格柵傾角60，建議格柵數(shù)為2，一備一用。=68個(2)格柵寬度:設(shè)柵條寬度S=0.01m,B=S(n-1)+bn=0.01(68-1)+0.0268=2.032.00m(3)進水渠道漸寬部分的長度：設(shè)進水渠道寬B1=1.60m,其漸寬部分的展開角20（進

8、水渠道內(nèi)的流速為0.82m/s）,=0.56m(4)柵槽與出水渠道連接處漸窄部分的長度：=0.28m(5)通過格柵的水頭損失：設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面（=2.42，=3），= = =0.103m (6)柵后槽總高度：設(shè)柵前渠道超高=0.3m,=0.5+0.103+0.30.9m(7)柵槽總長度： =2.8m(8)每日柵渣量：在格柵間隙為20mm的情況下，設(shè)柵渣量為每1000m3污水產(chǎn)0.07 m3，=m3/d0.2 m3/d宜采用機械清渣。 圖4-2 格柵計算示意圖4.1.1.3細格柵的設(shè)計與計算其計算簡圖如圖4-2所示(1)格柵間隙數(shù)：設(shè)柵前水深h=0.5m,過柵流速v=0.9m/s,柵條間

9、隙寬度b=0.006m,格柵傾角=600，格柵數(shù)為2。=109個(2)格柵寬度：設(shè)柵條寬度S=0.01m,B=S(n-1)+bn=0.01(109-1)+0.006109=1.731.75m(3)進水渠道漸寬部分的長度：設(shè)進水渠道寬B1=1.6m,其漸寬部分的展開角=20（進水渠道內(nèi)的流速為0.82m/s）,=0.22m(4)柵槽與出水渠道連接處漸窄部分的長度：=0.11m(5)通過格柵的水頭損失：設(shè)柵條斷面為銳邊矩形斷面（=2.42，=3），= = =0.51m (6)柵后槽總高度：設(shè)柵前渠道超高=0.3m,=0.5+0.3+0.511.3m(7)柵槽總長度：=2.41m(8)每日柵渣量：在

10、格柵間隙為6mm的情況下，設(shè)柵渣量為每1000m3污水產(chǎn)0.07 m3，=m3/d0.2 m3/d宜采用機械清渣。4.1.1.4 曝氣沉砂池的設(shè)計與計算本設(shè)計采用曝氣沉砂池是考慮到為污水的后期處理做好準(zhǔn)備。建議設(shè)兩組沉砂池一備一用。其計算簡圖如圖4-3所示。具體的計算過程如下：(1)池子總有效容積：設(shè)t=2min,V=t60=0.652260=78 m3(2)水流斷面積：A=9.31m2沉砂池設(shè)兩格，有效水深為2.00m，單格的寬度為2.4m。(3)池長：L=8.38m，取L=8.5 m(4)每格沉砂池沉砂斗容量：=0.61.08.5=5.1 m3(5)每格沉砂池實際沉砂量：設(shè)含砂量為20 m

11、3/106 m3污水，每兩天排一次，=1.135.1 m3(6)每小時所需空氣量：設(shè)曝氣管浸水深度為2.5 m，查表得單位池長所需空氣量為28 m3/(mh),q=288.5(1+15%)2=547.4 m3式中(1+15%)為考慮到進口條件而增長的池長。 圖4-3 曝氣沉砂池計算示意圖4.1.1.5 厭氧池的設(shè)計與計算4.1.1.5.1 設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量為60000 m3/d，設(shè)計為兩座每座的設(shè)計流量為30000 m3/d。水力停留時間：h。污泥濃度：=3000mg/L污泥回流液濃度：=10000 mg/L4.1.1.5.2 設(shè)計計算(1)厭氧池的容積：=300002/24=2500 m3(

12、2)厭氧池的尺寸：水深取為=5,則厭氧池的面積：=500 m2。厭氧池直徑：=25 m。考慮0.3的超高，故池總高為=5.3 m。(3)污泥回流量的計算回流比計算：=0.42污泥回流量：=0.4230000=12600 m3/d4.1.1.6 Carrousel氧化溝的設(shè)計與計算氧化溝，又被稱為循環(huán)式曝氣池，屬于活性污泥法的一種。見圖4-4氧化溝計算示意圖。本次設(shè)計采用Carrousel型氧化溝，共兩組。每組設(shè)計如下： 圖4-4 Carrousel氧化溝計算示意圖4.1.1.6.1設(shè)計參數(shù)設(shè)計流量Q=30000m3/d設(shè)計進水水質(zhì)BOD5=190mg/L； COD=360mg/L；SS=200

13、mg/L；NH3-N=45mg/L；污水水溫25。設(shè)計出水水質(zhì)BOD530mg/L；COD100mg/L；SS30mg/L；NH3-N25（30）mg/L； TP3mg/L。污泥產(chǎn)率系數(shù)Y=0.55; 污泥濃度（MLSS）X=4000mg/L;揮發(fā)性污泥濃度（MLVSS）XV=2800mg/L; 污泥齡=30d; 內(nèi)源代謝系數(shù)Kd=0.055.4.1.1.6.2設(shè)計計算(1)去除BOD氧化溝出水溶解性BOD濃度S。為了保證沉淀池出水BOD濃度Se30mg/L,必須控制所含溶解性BOD濃度S2，因為沉淀池出水中的VSS也是構(gòu)成BOD濃度的一個組成部分。S=Se-S1S1為沉淀池出水中的VSS所構(gòu)

14、成的BOD濃度。S1=1.42(VSS/TSS)TSS(1-e) =1.420.720(1-e)=13.59 (mg/L)S=20-13.59=6.41(mg/L)好氧區(qū)容積V1。好氧區(qū)容積計算采用動力學(xué)計算方法。V1=10247m3好氧區(qū)水力停留時間：t=8.20h剩余污泥量XX= =2096（kg/d）去除每1kgBOD5所產(chǎn)生的干污泥量=0.499（kgDS/kgBOD5）。 (2)脫氮需氧化的氨氮量N1。氧化溝產(chǎn)生的剩余污泥中含氮率為12.4%，則用于生物合成的總氮量為：N0=3.82(mg/L)需要氧化的氨氮量N1=進水TKN-出水NH3-N-生物合成所需要的氨N。N1=45-15-

15、3.82=26.18(mg/L)脫氮量NR=進水TKN-出水TN-生物合成所需要的氨N=45-20-3.82=21.18(mg/L)脫氮所需要的容積V2脫硝率qdn(t)= qdn(20)1.08(T-20)=0.0351.08(14-20)=0.022kg脫氮所需要的容積:V2=10315 m3脫氮水力停留時間:=8.25 h氧化溝總體積V及停留時間t:V=V1+V2=10247+10315= 20562m3t=V/Q=16.45 h校核污泥負荷=0.083(3)氧化溝尺寸：取氧化溝有效水深為5m，超高為1m，氧化溝深6m。氧化溝面積為A=20562/5=4112.4m2單溝寬10m，中間隔

16、墻寬0.25m。則彎道部分的面積為：A1=965.63m2直線段部分的面積:A2= =4112.4-965.63=3146.77 m2單溝直線段長度：L=78.67m，取79m。進水管和出水管：污泥回流比R=63.4%，進出水管的流量為：Q1=1.63430000m3/d=0.568 m3/s，管道流速為1.0m/s。則管道過水?dāng)嗝妫篈=0.568m2管徑d=0.850m,取管徑850mm。校核管道流速：v=0.94m(4)需氧量實際需氧量：AOR=D1-D2-D3+D4-D5去除BOD5需氧量：D1=7754.03(kg/d) （其中=0.52，=0.12）剩余污泥中BOD5需氧量：D2=1

17、131.64(kg/d)剩余污泥中NH3-N耗氧量：D3=454.57(kg/d) （0.124為污泥含氮率）去除NH3-N的需氧量：D4=4.6（TKN-出水NH3-N）Q/1000=3450(kg/d)脫氮產(chǎn)氧量：D5=2.86脫氮量=1514.37(kg/d)AOR= D1-D2-D3+D4-D5=8103.45(kg/d)考慮安全系數(shù)1. 2，則AOR=8103.451.2=11344.83(kg/d)去除每1kgBOD5需氧量=2.95（kgO2/kgBOD5）標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下需氧量SORSOR=（CS（20）20時氧的飽和度，取9.17mg/L；T=25；CS(T)25時氧的飽和度，取8

18、.38mg/L；C溶解氧濃度，取2 mg/L；=0.85；=0.95；=0.909）SOR=20764.89(kg/d)去除每1kgBOD5需氧量=5.41（kgO2/kgBOD5）曝氣設(shè)備的選擇：設(shè)兩臺倒傘形表面曝氣機，參數(shù)如下：葉輪直徑：4000mm；葉輪轉(zhuǎn)速：28R/min；浸沒深度：1m；電機功率：210KW；充氧量：2.1kgO2/(kWh)。4.1.1.7二沉池的設(shè)計與計算其計算簡圖如圖4-5所示4.1.1.7.1設(shè)計參數(shù)=652 L/s=2347.2 /h;氧化溝中懸浮固體濃度 =4000 mg/L;二沉池底流生物固體濃度 =10000 mg/L;污泥回流比 R=63.4%。4.1.1.7.2 設(shè)計計算(1) 沉淀部分水面面積 根據(jù)生物處理段的特性，選取二沉池表面負荷q=0.