污水處理 課程設(shè)計

1、1 工程概況1.1設(shè)計原始資料污水處理廠出水排入距廠150 m的某河中，某河的最高水位約為-1.60 m，最低水位約為-3.2 m，常年平均水位約為-2.00 m。污水處理廠的污水進(jìn)水總管管徑為DN800，進(jìn)水泵房處溝底標(biāo)高為絕對標(biāo)高-4.3 m，坡度1.0 ，充滿度h/D = 0.65。處理量為3萬噸/天。初沉污泥和二沉池剩余污泥經(jīng)濃縮脫水后外運(yùn)填埋處置。1.2 設(shè)計要求污水處理廠污水的水質(zhì)以及預(yù)期處理后達(dá)標(biāo)的數(shù)據(jù)如表所示：表1.1污水原水和處理后的數(shù)據(jù)污水水質(zhì)A組COD（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）PH處理前水質(zhì)40020020068處理后水質(zhì)20502068去除率80%7

2、5%90%處理后的標(biāo)準(zhǔn)符合城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（GB189182002）中規(guī)定城市二級污水處理廠二級標(biāo)準(zhǔn)。1.3 選定處理方案和確定處理工藝流程根據(jù)城市污水處理和污染防治技術(shù)政策條文4.2.2中規(guī)定，日處理大于20萬立方的污水處理廠一般可以采用常規(guī)活性污泥法工藝，1020m3/d污水處理廠可以采用傳統(tǒng)活性污泥法、氧化溝、SBR、AB法等工藝。本次設(shè)計只需除去COD、BOD、SS不用考慮除氮和除磷工藝，而且BOD/COD=0.5可生化性較好，所以選擇兩種方案進(jìn)行選擇。方案一：傳統(tǒng)活性污泥法普通活性污泥法是指系統(tǒng)中的主體構(gòu)筑物曝氣生物反應(yīng)池的水流流態(tài)屬推流式。工藝流程見圖1.1。方案二：A

3、B法污水處理工藝AB法污水處理工藝是指吸附生物降解工藝，該工藝將曝氣池分為高低負(fù)荷兩段，各有獨(dú)立的沉淀和污泥回流系統(tǒng)。高負(fù)荷段A段停留時間約2040分鐘，去除BOD達(dá)50以上。B段與常規(guī)活性污泥相似，負(fù)荷較低，泥齡較長。工藝流程見圖1.2。圖1.1傳統(tǒng)活性污泥法工藝流程圖圖1.2AB法污水工藝流程圖1.4 方案的優(yōu)缺點(diǎn)比較傳統(tǒng)活性污泥法AB法污水處理工藝優(yōu)點(diǎn)：處理較好，BOD去除率可達(dá)90%以上，適宜處理凈化程度和穩(wěn)定要求較高生物污水；對污水比較靈活，可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)：曝氣池首端有機(jī)物負(fù)荷高，耗氧速率高。曝氣池大，基建費(fèi)用高。供氧速率難于與其吻合，不平衡。優(yōu)點(diǎn)：對有機(jī)底物去除效率高。系統(tǒng)

4、運(yùn)行穩(wěn)定。有較好的脫氮除磷效果。AB法工藝較傳統(tǒng)的一段法工藝節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用20%25%。缺點(diǎn)：A段在運(yùn)行中如果控制不好，很容易產(chǎn)生臭氣污泥產(chǎn)率高，A段產(chǎn)生的污泥量較大，這給污泥的最終穩(wěn)定化處置帶來了較大壓力。兩種方案都可行，按最終選擇AB法污水處理工藝。2 污水工藝設(shè)計2.1設(shè)計流量計算污水平均流量：污水總變化系數(shù)：污水最高日流量：2.2 格柵格柵是安裝在污水渠道、泵房的進(jìn)口處的頂端，用于截留較大懸浮物，主要作用是將污水中的大塊污水?dāng)r截，以免后續(xù)處理單元的 水泵或構(gòu)筑物造成損害。設(shè)計參數(shù)：1、 柵條間隙：機(jī)械清洗為1625mm，人工清洗為2540mm。2、 格柵柵渣量：空隙為1625mm時，柵渣

5、量為0.100.05m3/103m3污水：空隙為2540mm時，柵渣量為0.030.01m3/103m3污水。3、 污水過柵流速0.610 m3/d，格柵前渠道流速0.40.9 m3/d。4、 清渣方式：當(dāng)柵渣量大于0.2 m3/d時，采用機(jī)械清渣格柵。機(jī)械清渣格柵傾角9060。5、 柵條寬度s=0.01m；柵條間隙b=50mm6、 柵前水深h=0.8m；傾角=60。7、 過柵流速v=0.8m/s。2.2.1 格柵設(shè)計計算1、格柵間隙數(shù) 2、格柵槽寬度 3、進(jìn)水漸寬部分長度 式中漸寬處角度，一般取1030；B1進(jìn)水明渠寬度，；4、柵槽與出水渠道連接處的漸縮部分長度5、過柵水頭損失式中h1過柵水

6、頭損失，m；h0計算水頭損失，m；k系數(shù)，格柵受到污染堵塞后，水頭損失增大的倍數(shù)，一般k=3；阻力系數(shù)，與柵條斷面形狀有關(guān)，當(dāng)格柵為矩形斷面時，=2.42。6、柵槽總高度式中h2柵前渠道超高，m，一般取0.3m；7、柵前槽高8、柵槽總長度9、每日柵渣量式中W1每103m3污水的柵渣量，取0.10.01，粗格柵用小值，細(xì)格柵用大值，中格柵用中值。格柵采用機(jī)械清渣方式。10、格柵示意圖圖2.1格柵計算簡圖2.3 提升泵站2.3.1泵房的選擇 選擇集水池與機(jī)械間合建的半地下矩形自灌式泵房，這種泵房布置緊湊，占地少，機(jī)構(gòu)省，操作方便。本設(shè)計設(shè)三臺水泵，其中兩天備用。2.3.2設(shè)計計算1、每臺泵的流量2

7、、集水池容量按規(guī)定集水池的容量不能小于一臺泵6分鐘進(jìn)水的容積W3、集水池面積有效水深，2m。2.3.4揚(yáng)程計算式中集水池最低工作水位與所需要水位的高差； 出水管提升后的水面高程，0.182m；充滿度，0.65； 經(jīng)過格柵的水頭損失，0.25m。參照設(shè)計手冊的各構(gòu)造物的水頭損失，本設(shè)計污水構(gòu)造物的水頭損失為4.5m。沿程損失為0.54m。選用550TUL型污水水泵三臺，每臺Q=1350L/s，揚(yáng)程1045m。2.4 曝氣沉砂池普通平流沉砂池的主要缺點(diǎn)是沉砂中含有15%的有機(jī)物，使后續(xù)處理難度加大。采用曝氣沉砂池可以克服這一點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：通過調(diào)節(jié)曝氣量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率穩(wěn)定，受流量變

8、化的影響較?。煌瑫r對污水起到預(yù)曝氣作用。設(shè)計參數(shù)1、 旋流速度保持0.250.3m/s。2、 水平流速v1=0.060.12m/s。3、 最大流量時停留時間13min。4、 有效水深h2=23m，寬深比一般采用12。5、 1m3污水的曝氣量為0.2m3空氣。2.4.1 設(shè)計計算1、池子總有效容積式中t停留時間，一般取13min。2、水流過水?dāng)嗝婷娣e3、沉砂池寬度寬深比為：4、沉砂池長度5、每小時需空氣量式中d1m3污水的曝氣量，一般采用0.10.2m3/m3污水。6、沉砂室所需容積7、沉砂斗上口寬度式中h沉砂斗高度；沉砂斗壁與水平的傾向，矩形沉砂池=60；a1沉砂斗底寬度，一般采用0.40.5

9、m。設(shè)計中取h=1.4m，a1=0.5m。8、沉砂斗有效容積9、沉砂室高度10、沉砂池總高度式中h1沉砂池超高，一般采用0.30.5m。10、出水和排砂裝置出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保證沉砂池內(nèi)水位標(biāo)高恒定。出水管采用DN800的鋼管。采用沉砂池底部管道排砂，排砂管DN200mm。2.5 AB法1、全系統(tǒng)分為預(yù)處理段、A段、B段等三段、預(yù)處理段只設(shè)格柵、沉砂池等簡單設(shè)備，不設(shè)初次沉淀池。2、A段有曝氣吸附池和中間沉淀池組成，B段由曝氣池和最終沉淀池組成。3、A段和B段各自擁有獨(dú)立的污泥回流系統(tǒng)，兩段完全分開。2.5.1 A段設(shè)計參數(shù)對處理城市污水，A段的主要設(shè)計與運(yùn)行參數(shù)建

10、議值為：1、BOD污泥負(fù)荷（LS）26kgBOD/（kgMLSSd），為普通活性污泥法的1020倍；2、污泥齡（c）0.30.5d；3、水力停留時間（t）30min；4、吸附池內(nèi)溶解氧（DO）濃度0.20.7mg/L。5、A段曝氣池內(nèi)的混合液污泥濃度MLVSS一般采用20003000mg/L。6、A段曝氣池內(nèi)的污泥回流比RA一般采用40%70%2.5.2B段設(shè)計參數(shù)去除有機(jī)物是B段的主要凈化功能。B段承受負(fù)荷為總負(fù)荷的30%60%，與普通活性污泥法比，曝氣池的容積可減少40%左右。1、BOD污泥負(fù)荷（LS）0.150.3kgBOD/（kgMLSSd）；2、污泥齡（c）1520d；3、水力停留時

11、間（t）23h；4、吸附池內(nèi)溶解氧（DO）濃度12mg/L。5、A段曝氣池內(nèi)的混合液污泥濃度MLVSS一般采用20004000mg/L。6、A段曝氣池內(nèi)的污泥回流比RB一般采用50%100%。2.5.3A、B段去除率A段的BOD去除率一般為50%60%，本設(shè)計取60%，則A段出水BOD濃度雖然本設(shè)計最終要求BOD=50mg/L,但根據(jù)一級標(biāo)準(zhǔn)排放要求，經(jīng)過B段處理后出水BOD濃度應(yīng)小于20mg/L2.5.4平面尺寸計算1、A段曝氣池容積式中SrAA段去除的BOD濃度；NSAA段BOD污泥負(fù)荷率kgBOD/（kgMLSSd）；XVAMLSS濃度（mg/L）。2、B段曝氣池容積式中SrBB段去除的

12、BOD濃度；Q最大流量（m3/h）；NSBB段BOD污泥負(fù)荷率kgBOD/（kgMLSSd）；XVBMLSS濃度（mg/L）。3、A段水力停留時間介于0.50.75之間，符合要求。4、B段水力停留時間介于2.06.0之間，符合要求。5、A段曝氣池平面尺寸式中FAA段曝氣池的總面積（m2）；HAA段曝氣池的有效水深（m）。A段曝氣池采用推流式，共兩組，每組2廊道，廊道寬為5米6、B段曝氣池平面尺寸式中FBB段曝氣池的總面積（m2）；HBB段曝氣池的有效水深（m）。B段曝氣池采用推流式，共兩組，每組4廊道，廊道寬為5米設(shè)計取24m。2.5.5曝氣池的進(jìn)出水系統(tǒng)1、A段曝氣池的進(jìn)水系統(tǒng)沉砂池的出水通

13、過DN800的管道進(jìn)入A段曝氣池進(jìn)水渠道，渠道內(nèi)的水流速度為0.96m/s。進(jìn)水渠道內(nèi)，水分成兩段，流向兩側(cè)的進(jìn)水廊道渠道的寬度為1.0m，渠道內(nèi)有效水深1.0m，則渠道內(nèi)的最大水速式中bA進(jìn)水渠道寬度；hA進(jìn)水渠道有效水深。曝氣池采用潛孔進(jìn)水，孔口面積設(shè)每個孔為0.4X0.4m，則孔口數(shù)個。2、A段曝氣池的出水設(shè)計A段曝氣池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水頭式中H堰上水頭；QA段每組反應(yīng)池出水量（m3/s），指污水最大流量0.483m3/s與回流污泥量0.347X50% m3/s；m流量系數(shù)，0.40.5；b堰寬,一般等于池寬設(shè)計中取0.2m。兩組A段曝氣池出水，通過DN1000的出水

14、管，送到A段沉淀池，出水管內(nèi)的流速0.62 m/s。3、B段曝氣池的進(jìn)水系統(tǒng)沉砂池的出水通過DN800的管道進(jìn)入B段曝氣池進(jìn)水渠道，渠道內(nèi)的水流速度為0.96m/s。進(jìn)水渠道內(nèi)，水分成兩段，流向兩側(cè)的進(jìn)水廊道渠道的寬度為1.0m，渠道內(nèi)有效水深1.0m，則渠道內(nèi)的最大水速式中bA進(jìn)水渠道寬度；hA進(jìn)水渠道有效水深。曝氣池采用潛孔進(jìn)水，孔口面積設(shè)每個孔為0.4X0.4m，則孔口數(shù)個。4、B段曝氣池的出水設(shè)計B段曝氣池的出水采用矩形薄壁堰，跌落出水，堰上水頭式中H堰上水頭；QB段每組反應(yīng)池出水量（m3/s），指污水最大流量0.483m3/s與回流污泥量0.347X100% m3/s；m流量系數(shù)，0

15、.40.5；b堰寬,一般等于池寬兩組B段曝氣池出水，通過DN1000的出水管，送到A段沉淀池，出水管內(nèi)的流速0.62 m/s。2.5.6剩余污泥量1、A段剩余污泥量式中LrAA段SS的去除濃度（kg/m3）；SrAA段BOD的去除濃度（kg/m3）； aA段污泥增長系數(shù)，一般用0.40.6。A段曝氣池對SS的去除率一般70%80%，設(shè)計中采用75%。設(shè)沉砂池對SS的去除率為20%，則A段去除SS濃度為：設(shè)計中取污泥增長系數(shù)a=0.4A段產(chǎn)生的濕泥量式中QA濕泥產(chǎn)量（m3/h）；PA污泥含水率。設(shè)計中A段污泥的含水率為99%。2、B段剩余污泥量式中LrBB段SS的去除濃度（kg/m3）；SrBB

16、段BOD的去除濃度（kg/m3）； a1B段污泥增長系數(shù)，一般用0.40.6。設(shè)計取0.5。B段產(chǎn)生的濕泥量式中QB濕泥產(chǎn)量（m3/h）；PB污泥含水率。設(shè)計中B段污泥的含水率為99.5%。3、總剩余污泥量每天產(chǎn)生的濕泥量Q為；A段和B段曝氣池產(chǎn)生的剩余量污泥通過排泥管送至污泥處理構(gòu)筑物，剩余污泥通過匯總成DN200的總管排出，管內(nèi)污泥平均流速為0.32m/s。4、A段污泥齡式中CAA段污泥齡；AA段污泥增長系數(shù)。取0.6在0.40.7之間，滿足要求。5、B段污泥齡式中CBB段污泥齡；BB段污泥增長系數(shù)。取0.5在1025之間，滿足要求。2.5.7需氧量1、A段最大需氧量式中QAA段最大需氧量

17、（kg/h）；a需氧量系數(shù)，一般0.40.6；Q最大流量（m3/h）；SrAA段去除BOD濃度（kgBOD/m3）。2、B段最大需氧量式中QBB段最大需氧量（kg/h）；a需氧量系數(shù)，B段一般1.23；Q最大流量（m3/h）；SrBB段去除BOD濃度（kgBOD/m3）。B硝化需氧量系數(shù)，取4.57；NrB段去除NH3N濃度，取0。A、B段總需氧量O為：2.6中間沉淀池本次設(shè)計采用圓形輻射式沉淀池，設(shè)兩座。泥斗設(shè)在池中，池底向中新社傾斜，污泥通常用刮泥機(jī)或吸泥機(jī)排除。設(shè)計參數(shù)1、沉淀時間：1.02.0h；2、表面水力負(fù)荷：1.54.5m3/m2*h；3、每人每日污泥量：0.350.83L/（人

18、*d）；4、污泥含水率：9597%。5、池子直徑與有效深度的比值612m，池徑不宜大于50m。6、緩沖高度，非機(jī)械排泥時為0.5m；機(jī)械排泥時，緩沖層上緣宜高于刮泥板0.3m。7、坡向泥斗高度不小于0.05。2.6.1設(shè)計計算1、每座沉淀池表面積和池徑式中A1沉淀池的表面積，m2；D1沉淀池的直徑，m；N池數(shù)；Q1表面水力負(fù)荷，m3/m2*h。2、沉淀池有效水深3、沉淀池污泥區(qū)容積式中C0，C1分別為進(jìn)水沉淀池和最終出水的SS濃度kg/m3； P0污泥含水率，9597%； P污泥密度，kg/m3,含水率95%以上時，取1000kg/m3；4、污泥斗的容積污泥斗高度：坡底落差：5、池底的容積所以

19、，總儲存污泥體積：6、沉淀池總高度式中h1超高，0.3m；h2有效水深，3.0m；h3緩沖高度，取0.5m；h4坡底落差，0.5m；h5污泥斗高度，1.73m。圖2.2中間沉淀池計算簡圖2.7最終沉淀池二次沉淀池的主要作用是泥水分離，使混合液澄清、污泥濃縮和回流活性污泥。因?yàn)樽罱K沉淀池是在活性污泥法之后，所以設(shè)計參數(shù)跟初次沉淀池不同。設(shè)計參數(shù)1、沉淀時間：1.54.0h；2、表面水力負(fù)荷：0.51.5m3/m2*h；3、每人每日污泥量：0.350.83L/（人*d）；4、污泥含水率：99.299.6%。5、池子直徑與有效深度的比值612m，池徑不宜大于50m。6、緩沖高度，非機(jī)械排泥時為0.5

20、m；機(jī)械排泥時，緩沖層上緣宜高于刮泥板0.3m。7、坡向泥斗高度不小于0.05。2.7.1設(shè)計計算1、每座沉淀池表面積和池徑式中A2沉淀池的表面積，m2；D2沉淀池的直徑，m；q池數(shù)；q2表面水力負(fù)荷，m3/m2*h。2、沉淀池有效水深3、沉淀池污泥區(qū)容積式中R污泥回流比50100%；Xr污泥回流濃度mg/L；X混合液污泥濃度mg/L；其中；式中SVI污泥體積指數(shù)，70150，本設(shè)計取120； r修正系數(shù)，取1.2。4、污泥斗的容積坡底落差：污泥斗高度：所以，總儲存污泥體積：6、沉淀池總高度式中h1超高，0.3m；h2有效水深，4.5m；h3緩沖高度，取0.6m；h4坡底落差，0.5m；h5污

21、泥斗高度，1.37m。圖2.3最終沉淀池計算簡圖2.7消毒設(shè)備城市污水經(jīng)過二級處理后，水質(zhì)已經(jīng)改善，但細(xì)菌值會超標(biāo)。根據(jù)城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB189182002規(guī)定，深度處理的再生水必須進(jìn)行消毒。污水消毒的主要方法是向污水中投入消毒劑。目前污水消毒劑有液氯、臭氧、次氯酸鈉、紫外線等。本設(shè)計采用次氯酸鈉消毒。設(shè)計參數(shù)接觸池的接觸時間T不應(yīng)該小于30min，沉降速度采用11.3mm/s。保證余氯不小于0.5mg/L。1、加氯量式中a加氯量2、接觸池時間要求計算消毒池有效容積V3、消毒池的平面布置消毒池分為3格；有效水深為H=3米；消毒池池長L=25m，每格寬為6m。4、校核消毒池實(shí)際有效

22、容積3污泥處理計算3.1濃縮池污泥中含有大量的水分。初次沉淀污泥含水率95%97%，剩余活性污泥高達(dá)99%以上。因此污泥的體積大，對后續(xù)的處理造成困難。通過濃縮池減少污泥的體積，污泥濃縮池目的在于減容。本次設(shè)計采用重力濃縮。重力濃縮是利用污泥中固體顆粒與水之間的相對密度差來實(shí)現(xiàn)污泥濃縮，一般含水率可由96%98.5%降至93%96%。對于沒有除磷要求的污水廠比較合適。設(shè)計參數(shù)：1、污泥固體負(fù)荷采用30kg/(m2d)60kg/(m2d)；2、濃縮時間不小于12h；3、濃縮池的有效水深宜為4米。4、污泥室容積和排泥時間，兩次排泥的時間一般為8h。5、采用柵條濃縮機(jī)是，其外緣線速度一般為12m/m

23、in，池底向泥斗的坡度不宜小于0.05。3.1.1濃縮池計算1、重力濃縮池面積計算式中A濃縮池總面積，m2；W濕泥污泥量（m3/d）；C污泥固體濃度，g/L；M濃縮池污泥固體負(fù)荷，kg/(m2d)。設(shè)計兩組濃縮池，。2、濃縮池直徑3、濃縮池工作高度式中濃縮池工作部分高度，m； T設(shè)計濃縮時間，h。4、濃縮池總高度式中h1濃縮池工作部分高度，0.3m；h2有效水深，4 m；h3緩沖高度，取0.6m；h4超高，0.3m；5、濃縮后污泥量式中進(jìn)泥含水率，%；進(jìn)泥含水率，%。3.2污泥消化池從污水處理廠排出的污泥，含有大量的有機(jī)物，細(xì)菌，病原體等有機(jī)污染物，易污染，不利于運(yùn)輸和處置，而濃縮、脫水不能去

24、除的污染物，所以在污泥處置前要進(jìn)行穩(wěn)定化處理。污泥的消化就是進(jìn)一步的減少污泥中的污染物。本次設(shè)計采用厭氧消化，厭氧消化食利用兼性菌和厭氧菌進(jìn)行厭氧生化處理的工藝。污泥經(jīng)過處理，可以降解當(dāng)中的有機(jī)物。進(jìn)一步減少水和固體，經(jīng)過處理更容易脫水。單級厭氧消化池污泥溫度應(yīng)保持3335，為中溫消化。設(shè)計參數(shù)1、設(shè)計溫度：中溫消化溫度3335，2、消化時間：中溫消化2030d（投配率3.3%5%），3、有機(jī)負(fù)荷：對于重力濃縮后的污泥，相對應(yīng)的厭氧消化池?fù)]發(fā)性固體容積宜采用0.61.5kgVSS/(m3d)。3.2.1消化池設(shè)計計算1、消化池的容積式中W濕泥污泥量（m3/d）；消化池座數(shù)；投配率，3.3%5%。設(shè)計中，投配率采用5%，設(shè)計4座消化池，污泥量由前面可知684 m3/d。2、各部分尺寸（1）消化池直徑D采用20m。（2）集氣罩直徑d1一般采用12m，設(shè)計用2m。（3）池底圓錐直徑d2一般采用0.55m，設(shè)計用2m。（4）集氣罩高度h1一般采用12m，設(shè)計用2m。（5）消化池柱體高度h3應(yīng)大于D/2=10m，用11m。3、上椎體高度式中消化池直徑（m）；集氣罩直徑（m）；消化池斜頂與水平的傾角，15304、下椎體高度式中消化池直徑（m）；池底直徑（m）；消化池斜頂