2022年焦化厂污水处理站工艺设计方案 .pdf

1 / 45 焦化厂污水处理站工艺设计摘要：本设计是 20000立方 M/ 天焦化污水处理厂的设计。焦化废水是该厂污水的主要来源，焦化废水主要污染物有：COD ，BOD ，氰化氢，氨，悬浮固体，苯酚和苯的化合物。焦化废水的特征是多成分的，组分复杂的，浓度高的，毒性大的，难降解的，所以本设计采用了良好去除有机化合物、氨氮等的方法， 如氧化沟法。污水处理厂的处理工艺为： 污水粗格栅进水泵房细格栅平流式沉砂池奥贝尔氧化沟二沉池消毒池出水。焦化废水中各污染物处理后达到“污水综合排放标准” standard. Keywords：Coking wastewater 。 Oxidation ditch。 Process Design 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 45 页2 / 45 目录1 绪论5 1.1 选题背景5 1.2 处理焦化废水目的及意义5 1.3 焦化废水的处理方法5 1.3.1 物化法6 1.3.2 生化法7 2 设计说明10 2.1 设计资料10 2.1.1 工艺参数10 2.1.2 具体工作内容10 2.2 污水处理工艺流程的设计10 2.2.1 工艺设计原则10 2.2.2 工艺流程的设计11 2.3 氧化沟工艺简介11 2.3.1 氧化沟基本特点11 2.3.2 Orbal氧化沟12 2.3.3 Orbal氧化沟工艺原理13 2.4 污水排放14 3 设计计算15 3.1 格栅的设计及计算15 3.1.1 格删的作用15 3.1.2 格栅的计算公式15 3.1.3 格栅的计算示意图16 3.1.4 污染物在栅格中的去除17 3.1.5 粗格栅的计算17 3.1.6 细格栅的设计计算18 3.2 沉砂池的设计及计算18 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 45 页3 / 45 3.2.1 沉砂池的作用18 3.2.2 沉砂池的设计18 3.2.3 平流式沉砂池的设计计算公19 3.2.4 平流式沉砂池的设计计算20 3.3 氧化沟设计计算20 3.3.1 氧化沟作用20 3.3.2 设计参数21 3.3.3 主体构筑物计算21 3.3.4 脱氮计算22 3.3.5 碱度平衡22 3.3.6 氧化沟总体积23 3.3.7 需氧量计算24 3.3.8 氧化沟的容积计算26 3.3.9 曝气设备计算27 3.3.10 进出水管及调节堰计算28 3.4 沉淀池的设计及计算30 3.4.1 沉淀池的作用30 3.4.2 沉淀池的设计30 3.4.3 向心辐流式沉淀池的计算公式30 3.4.4 沉淀池的设计参数的计算32 3.4.5 排泥设计计算33 3.5 消毒设施34 3.5.1 消毒设施的设计34 3.5.2 消毒池的作用34 3.5.3 设计资料35 3.5.4 二氧化氯的消毒氧化作用35 3.5.5 二氧化氯的投加35 3.5.6 二氧化氯的投加量35 3.5.7 消毒池的设计35 3.6 污泥处理系统的设计与计算35 3.6.1 二沉池污泥回流系统的设计与计算36 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 45 页4 / 45 3.6.2 浓缩池的设计计算公式36 3.6.3 浓缩池设计计算37 3.6.4 贮泥池38 4 污水总泵站的设计39 4.1 概述39 4.1.1 污水泵房的设计规定39 4.1.2 设计数据39 4.1.3 泵房形式39 4.1.4 工艺布置39 4.2 污水泵站设计计算39 4.2.1 水泵选择40 4.2.2 泵站基础设计40 4.3 集水井设计计算40 4.4 机器间设计计算41 4.5 集水池41 5 总结42 参考文献43 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 45 页5 / 45 第一张绪论1.1 选题背景焦化废水是煤制焦炭，煤气净化和回收过程中产生的高浓度有机焦化废水产品。焦化废水包括 焦炉煤气初冷、煤气 最终冷却 和焦化生产过程中的生产用水以及蒸汽冷凝废水，煤气洗涤水 ，煤气发生站的 水精苯分离水， 焦炉水封水及其它地方产生污水。主要焦化废水污染物有：化学需氧量，生化需氧量，氰化物，氨氮，悬浮物，苯酚和苯系化合物，其中焦化废水污染物含量及排放标准如表1.1 所示。表 1.1 焦化废水各组分基本含量及排放标准污染物BOD COD 挥发酚氰化物氨氮悬浮物含量mg/L 1100 3100 950 150 45 226 级 标准20 100 0.5 0.5 15 70 从表 1.1 可见，焦化废水成分多并且比较复杂，浓度高，有毒性，生物降解困难。废水由几十种无机和有机化合物组成，大量的盐，硫，硫化物，氰化物等构成了无机物的主要成分。除了酚化合物，由苯基，吡啶，吲哚并喹啉构成了有机污染物。其中污染物高色度，是比较难降解的高浓度有机废水。焦化废水中高浓度的COD ，NH3-N和挥发酚等污染物对人体，水产和农作物造成极大危害。1.2 处理焦化废水目的及意义目前，世界正面临着水资源短缺，水质严重恶化的问题，水体污染已成为当今世界面临的一个重要环境问题。我国人均水资源需有量为2400立方 M ，是世界人均需有量的1/4 ，属于 12个贫水国家之一，所以新的污染控制以及污染治理条件的加强，是改善我国的水质不断恶化的根本。对于焦化废水的处理一直是国内外废水处理领域面临的一个重大问题，几十年来仍没有突破性的进展。废水中含有复杂的污染物，如挥发性酚，多环芳香烃和硫、氮杂环化合物，是比较难降解的高浓度有机废水。目前，可以达标排放的焦化废水需要经过预处理和二级深度处理。焦化废水预处理技术：厌氧酸化，浮选，混凝沉淀法。二级处理方法，物化法、生化法、物化-生化法 。深度焦化废水处理技术包括絮凝沉淀辅以加氯法、化学氧化法、吸附过滤辅以离子交换法、折点氯化法等。但目前通过隔油池焦化废水进行多级曝气生物处理、二级气浮脱油，再经氧化塘或深度处理精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 45 页6 / 45 外排是最常用的方法。1.3 焦化废水的处理方法目前，焦化废水的处理主要有物化法、生化法、物化- 生化法等，以下将对几种方法进行对比分析。1.3.1 物化法1）化学沉淀法化学沉淀法是一种将离子变成不溶性的、难解离的化合物进而去除的复杂过程。化学沉淀主要是对重金属离子，两性元素，碱土金属和某些非金属元素的处理。通过添加沉淀剂进行处理，但这样容易引入新的污染成分，并且在大多数情况下对有机污染物起不到作用，所以通常作为辅助治理方法。2）Fenton 试剂法芬顿试剂是由H2O2和 Fe2+的混合得到的一种强氧化剂，因为过氧化氢与Fe2+作用能产生强氧化性的 OH自由基，其混合液能将焦化废水中多种有机物氧化，当对生物难降解或一般化学难以氧化的有机废水处理时，具有迅速反应、压力和温度等反应条件缓和且无二次污染等优点。3）吸附法吸附法废水处理就是利用多孔性吸附剂来吸附废水中的一种或几种溶质，达到废水净化目的。常用吸附剂有矿渣、磺化煤、活性炭、硅藻土、一些特殊金属等。该方法的优点是工艺流程短，操作简单，适合处理较小排放量的废水。其缺点是吸附剂的吸附效率低，需大量吸附剂，药品更换频繁，用量大，处理后产生大量废渣。4）蒸氨法蒸氨法就是将来源于熄焦水和剩余氨水的焦化废水中的氨氮通过蒸汽加热焦化废水，使废水中氨氮挥发后在将其收集，则大大降低水中氨的浓度。该法优点是能够回收部分氨气，其缺点是能耗高，蒸汽用量大，蒸氨后剩余氨水仍高达300mg/L，需要采用生化处理才能达到排放指标。5）混凝沉淀法混凝法是向水体中加入混凝剂并使之水解产生水合配离子及氢氧化物胶体，产生的水合配离子和胶体与其带相反的离子结合中和废水中某些物质表面所带的电荷，产生絮状沉淀再将其去除的一种方法。混凝法的关键在于混凝剂种类及用量，目前国内一般采用硫酸铁聚合剂(PFS，助凝剂为聚丙烯酰胺(PAM 。最近几年，在焦化废水的处理中复合混凝剂得到广泛的研究的应用，例如：复合Al 盐，Fe 盐，磷酸盐等被越来越多的污水处理厂应用，并达到良好的效果，其方法的优点是效果明显，成本低，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 45 页7 / 45 应用较多的方法，缺点是对于焦化废水不能彻底处理。6）萃取法萃取法是采用液膜使废水中酚类物质或者有机物质分离，将废水体系分离到液膜中，从而使废水中污染成分得以浓缩。该方法的优点是除酚效果良好，有创新性，缺点是没能达到工业化。7）粉煤灰处理焦化废水粉煤灰的主要成分是SiO2，Al2SO3，NaA1Si04等，其成分具有吸附、脱色效果，所以将粉煤灰作为吸附剂对焦化废水进行深度处理。该方法的优点是脱色效果好，COD 、挥发酚去除率高，可做深度处理。8）焚烧法焚烧法焦化废水处理是通过高温焚烧使焦化废水变成CO2和水蒸气，及少许无机物灰分。该方法的优点是COD去除率高达99.5%，并有助于彻底消除焦化废水中大多数难降解的物质。该方法的缺点是设备昂贵及运行成本高，焚烧过程需要喷洒燃油，随着油价上涨，国家对焚烧法治理焦化废水不是很提倡。9）膜分离法膜分离法是利用特殊的半渗透膜分离水中离子和分子的技术，主要包括反渗透(RO、纳滤 (NF、超滤 (UF、微滤 (MF等。液膜法除酚技术的优点：它是一项快速、高效、节能的新型分离技术，在国内发展较快。该方法的缺点是膜组件更换频繁，处理成本较高，膜分离法焦化废水处理由于焦化废水粘度高，而导致清液通量小，不适合大批量处理。10）催化铁内电解方法该方法主要对焦化废水中存在的难降解物质、生化反应抑制物质以及染料和化工废水中产生显色反应的物质，在单质铁催化还原作用下，使其转化为无色、可生化降解的物质，产生的新生态铁离子在此过程中混凝去除部分污染物。该方法还可以去除水中的磷酸根，重金属、解决了其他方法不能解决的很多难题。该方法的优点是运行成本低，管理方便， pH 适用范围宽， COD的去除率高，反应速率快，作用有机污染物质范围广。11）催化湿式氧化法催化湿式氧化技术是在高温、高压，催化作用状况下，废水中的氨氮和有机污染物通过空气将其氧化最终转化成无害物质 N2和 CO2排放。该技术特别适用于农药、橡胶、合成纤维、染料及难于生物降解的高浓度废水。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 45 页8 / 45 1.3.2 生化法1）普通活性污泥法普通活性污泥法是在曝气池将焦化废水与活性污泥混合，成为絮状悬浮液，沿曝气池注入空气曝气，在污水与活性污泥接触充分之后，向再混合液提供足够的溶解氧。这时活性污泥中的好氧微生物将污水中的有机物分解，然后混合液流入二次沉淀池，等到活性污泥与水分离，上层为清水，下层为污泥时，部分污泥再回到曝气池中，继续进行下一次净化，上层清水排放收集。因为活性污泥在整个过程中不断增长，所以要及时排泥来维持沉淀池系统的稳定。2）序批式活性污泥法 (SBR SBR工艺是集生物降解和脱氮除磷新技术之一，它具有结构简单，操作灵活的特点，是污水处理过程中的间歇性处理，SBR工艺的优点是有较强的生化反应能力，良好的处理效果，焦化废水NH3-N去除率可以达到为60。缺点是SBR降解焦化废水效率低。目前， SBR技术广泛应用在生活领域和工业废水处理领域。3）膜生物反应器 (MBR MBR膜技术被用在废水处理系统，大大提高了泥浆的分离效率，并且由于活性污泥浓度在曝气池中的增大和污泥中优势菌群等的出现，从而使生化反应速率大幅度提高。在 降低 F / M剩余污泥的产生的同时，基本上解决了剩余污泥在运行过程中大量产生，污泥易膨胀，水固体的出现，水质不理想等突出的问题。和传统的生化水处理技术比较， MBR具有固液分离率高、占地空间小、出水水质好、运行简单、处理效率高、广泛应用的优点。现在膜生物反应器的应用也从城市生活污水扩大到各种工业废水领域，有广阔的发展前景。4）生物铁法生物铁法是为了提高曝气池活性污泥浓度，在曝气池中投加铁盐，使生物氧化和生物絮凝作用的得到强化的处理方法。微生物生长需要铁，而且生物的黏液分泌也需要铁的刺激。铁盐水解生成氢氧化物与活性污泥形成絮凝物，加强吸附和絮凝作用，从而有利于有机物富集在菌胶团的周围，加速生物降解作用。该方法的优点是使污泥浓度变大，从传统活性污泥法2-4g/L 提高到 9-10g/L ，也加强了降解酚、氰化物的能力。可以在氰化物浓度高达40mg/L 条件下，处理效果仍然良好。对COD的降解效果也很好。5）炭- 生物法炭- 生物法是对一些焦化厂生化处理装置可能由于超负荷运行等原因不能达标的水精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 45 页9 / 45 质通过一段活性炭生物吸附、过滤操作做进一步处理。该方法的优点是操作方便、设备简单、工艺简便、成本低，而且活性炭不必频繁再生，进而减少了再生处理费用，炭-生物法也有效地提高废水净化程度。6）A-O 与 A-A-O 工艺A-O ( 缺氧- 好氧与 A-A-O ( 厌氧 - 缺氧- 好氧 工艺及其变型脱氮工艺是国内主要的采用手段，对于焦化废水的脱氮可以达到一个有效地处理效果。A-A-O 在 NH3-N 去除和反硝化方面都有强于A-O工艺，尤其是A-O工艺反硝化的两倍。但A-A-O 工艺复杂，维护费用相比之下较高。7）三相气提升循环流化床处理焦化废水三相气提升循环流化床反应器(AZLR 对于焦化废水处理效果要比活性污泥法好。该方法的优点是能够承受酚、氰等各种污染物，而且去除效果好，可大大降低曝气能耗。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 45 页10 / 45 第二章设计说明2.1 设计资料2.1.1 工艺参数1）工程规模：焦化洗涤废水流量为20000m3/d 。2）水源资料：表 2.1 焦化废水各组分基本含量污染物BOD COD 挥发酚氰化物氨氮悬浮物含量mg/L 1100 3100 950 150 45 226 3）出水要求：出水水质要求达到污水综合排放标准 合理选择污水处理工艺流程。(2 完成主要污水处理构筑物设计。(3 绘制工艺流程图。(4 主要设备计算及选型。(5 数据整理与论文写作。2.2 污水处理工艺流程的设计2.2.1 工艺设计原则确定污水处理工艺有以下几点：(1 污水处理程度要求。(2 处理污水规模和水精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 45 页11 / 45 质变化规律。 (3 新工艺及类似污水工程资料。(4 最终污泥处理工艺的确定。污水处理的程度：确定污水处理程度主要根据水环境质量要求，自静能力，收纳水的功能，污染状况和处理后的污水回用等因素。处理污水规模和水质变化规律：污水处理规模也影响其工艺的选择。塔式生物滤池、完全混合曝气池和竖流沉淀池等这些处理工艺只适用水量小的小型污水处理，因此处理方案要根据处理规模进行调整。新工艺及类似污水工程资料：先进技术，不仅应做到先进可靠，而且经济上高效节能。对于新工艺，新技术的设计，应精心选择设计参数和技术经济指标。最终污泥处理工艺的确定：污泥处理工艺的确定取决于污泥的性质与出路，是污水处理系统方案中的一部分。污水处理排出的剩余污泥性质影响着污泥处理工艺的选用。2.2.2 工艺流程的设计本设计为焦化厂污水处理设计，其设计的影响因素有焦化废水本身的特点及流量大小。根据本设计所给水质指标与国家一级排放标准，确定采用具有高效去除有机物、氨氮等的氧化沟法。工艺流程为：图2.1 焦化废水工艺设计流程图2.3 氧化沟工艺简介2.3.1 氧化沟基本特点氧化沟工艺是 20世纪 50年代由荷兰的帕斯维尔博士研究设计开发的。该工艺为一精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 45 页12 / 45 种活性污泥法的变形工艺，属于延时曝气的活性污法。1954年帕斯维尔将第一座氧化沟污水处理厂在荷兰投产使用，此时服务人口仅为360人，随着工业技术和水处理工艺的发展与成熟，氧化沟工艺已经得到很大发展。它将曝气、沉淀和污泥稳定等处理过程集于一体，间歇运行，BOD5QU去除率达到百分之九十七。氧化沟工艺大多数采用封闭的环状沟，污水和活性污泥在沟内进行多次的循环后排出系统。根据池型构造和运行方式决定了氧化沟具有推流式和完全混合式的双重流态特点。氧化沟的水力停留时间长，有机负荷低，考虑硝化的前提下，污泥负荷一般小于0.10kgBOD/kgMLSS d并且具有高污泥龄 (SRT ：1530d，在要求完全硝化的情况下，一般污泥龄大于20d。氧化沟主体分为沟体、曝气设备、进出水装置、导流和混合设备，沟体的平面形状一般呈环形，也可以是长方形、圆形、L 形或其他形状，沟端面形状一般为矩形和梯形。氧化沟的表曝设备有：转刷、转碟和表曝机等，曝气设备同时还应具有满足充氧、混合、推动混合液循环流动以及防止活性污泥沉淀等功能。为了防止污泥沉积，必须保证沟内足够的流速0.5/mg L，有的区域可达2/mg L3/mg L，因此把它作为曝气区域，其他则为缺氧区域。微环境：微生物所生活的环境为微环境。它影响微生物个体的存活状态。微环境的类型在活性污泥菌胶团内部多种多样，但每一种生物只适于一种微环境。微环境所处的状态因物质传递、菌胶团的结构特征等因素的影响而改变。宏观环境的改变也会导致微环境的变化，从而微生物群体的活动状态在一定程度上产生反表面现象。例如：在好氧区，微生物硝化消耗氧气的速率大于氧气供给速率时，微生物实际处于厌氧环境，这就与好氧区相反。微环境的变化对于大颗粒等菌胶团来说是非常明显的。所以在曝气状态下，也会出现“同时硝化反硝化”现象。在大多数污水处理厂中可以发现，在Orbal 氧化沟的第一沟中明显存在缺氧与好氧区域，而且一般不再氧化沟前设初沉池，所以在Orbal 氧化沟污水处理系统中，“同时硝化、反硝化”起主导性作用。2.4 污水排放将国家一级 B标准作为本污水厂出水质标准，该水主要作为厂区内的绿地浇灌用水，还可灌溉农田及冲洗厕所，洗车、作为生活观光用水等。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 45 页15 / 45 第三章设计计算3.1 格栅的设计及计算根据水质要求，本设计仅设粗细两道格栅。3.1.1 格栅的作用格栅：是将平行的金属栅条或筛网焊接构成，安装在污水渠道、泵房集水处的进口或污水处理的端部，用来拦截较大的悬浮物或漂浮物。其目的是减轻后续水处理的负荷，延长后续水处理装置的寿命。3.1.2 格栅的计算公式栅槽宽度计算公式为：ennSB)1( (3.1 ehvQnsinmax(3.2 式中： B栅槽宽度 ,m； S 栅条宽度， m ； e 栅条净间隙， mm ； n格栅间隙数； Qmax最大设计流量， m3/s ；格栅倾角，度； h栅前水深， m ；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 45 页16 / 45 v过栅流速， m3/s ，一般取 0.6 1.0 ；sin经验系数。格栅的水头损失计算公式：10hkh(3.2 h0=v2sina/2g 式中： h1过栅水头损失， m ； h0计算水头损失 ,m； g 重力加速度 ,9.81m/s2；k系数，格栅堵塞后，水头损失增大倍数，一般为3；阻力系数，与选择的栅条断面有关。栅槽总高度计算公式：H=h+h1+h2 (3.3式中： H栅槽总高度， m ；h栅前水深， m ； h2栅前渠道超高， m,一般取 0.3m。栅槽总长度计算公式：112 L1.00.5Hlltg(3.4 1112BBltg122ll12Hhh式中： L栅槽总长度， m ； H1 栅前槽高， m ；1l进水渠道渐宽部分长度，m ； B1进水渠道宽度 ,m；1进水渠展开角，一般为200；精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 45 页17 / 45 2l栅槽与进水渠连接渠的渐缩长度，m 。每日栅渣量计算公式：W=QW1(3.5 式中： W 每日栅渣量， m3/d ； W1栅渣量 0.2m3/d ，所以宜采用机械除渣。3.1.6细格栅的设计计算设计流量为 20000m3/d, 流量系数 k=1.5. 最大设计流量为0.347m3/s 。细栅条宽度定为10.00mm,细栅条间隙定为10.00mm 。栅前水深设计为0.4m，过栅流速取0.9m/s ，安装角度为600。根据计算公式计算，得出细格栅各设计参数：格栅间隙数： n=89.2 取 n=90；格栅宽度： B=890mm ；所以总槽宽： 0.89*2+0.2=1.98m 过栅水头损失：选用常规的矩形断面栅条，=2.42, =0.96。 h1=0.26m；栅槽总高度： H=0.96m，其中超高取h2=0.3m。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 18 页，共 45 页19 / 45 栅槽总长度： L=3.85m, 其中1=200 ,进水渠宽 B1=0.90m。每日栅渣量为： W=2.0 m3/d ，W1=0.1m3/103m3污水。3.2 沉砂池的设计及计算3.2.1 沉砂池的作用沉砂池的作用是将污水中密度较大的无机颗粒分离出来，如：砂子、煤渣等。沉砂池一般设在氧化沟的前段，起保护机件和管道作用，确保后续作业的正常运行。3.2.2 沉砂池的设计本工艺采用平流式沉砂池沉砂池，平流式砂池的示意图如图3.2 。图 3.2 平流式沉砂池3.2.3 平流式沉砂池的设计计算公式平流式沉砂池设计参数：设计流量： Q=0.2m3/s 流速： V=0.15-0.3m/s 水力停留时间 t）：30-60s 每个宽度不小于 ： L=vt 2. 水流断面积 (A ： A=Qmax/v 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 19 页，共 45 页20 / 45 3. 池总宽度 (B ： B=nb n为格数4. 有效水深 (h2 ： h2=A/B 5. 贮砂斗所需容积 其中 X1- 城市污水沉砂量，一般采用30m3/106m3 ，Kz- 污水流量总变化系数 , 取 1.5 6. 每个污泥沉砂斗容积 有 2 个分格 每个分格有 2 个沉砂斗7. 沉砂斗各部分尺寸及容积 (V： V=hd*(a2+a*b1+b12/3 沉 砂 斗 底 宽b1， 斗 高 hd， 斗 壁 与 水 平 面 的 倾 角 为 55 ， 沉 砂 斗 上 口 宽 ：a=2hd/tan55+b18. 沉砂池高度 (H ：H=h1+hd+h3坡向沉砂斗长度为： L2=L-2a-0.2 ）/2 ，沉泥区高度为 h3=hd+0.06L2，超高 h1=0.3m 9. 验算最小流量时的流速 设：流速 v=0.25m/s 水力停留时间： t=30s 则：L=vt=0.25 30=7.5m 2. 水流断面积 (A 设：最大流量 Qmax=0.347m3/s 设：n=2格，每格宽取 b=1m 则：池总宽 B=nb=2 1=2m 4 有效水深 (h2：h2=A/B=1.388/2=0.69m介于 0.251.0m 之间, 符合要求）5. 贮砂斗所需容积 =30*0.2*2*86400/(1.5*106=0.69m3其中 X1- 城市污水沉砂量，一般采用30m3/106m3 ，Kz- 污水流量总变化系数 , 取 1.5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 20 页，共 45 页21 / 45 6. 每个污泥沉砂斗容积 =1.2/4=0.3 m37. 沉砂斗各部分尺寸及容积 (V 设：沉砂斗底宽b1=0.5m，斗高 hd=0.45m，斗壁与水平面的倾角为55则：沉砂斗上口宽： a=2hd/tan55+b1=2*0.45/tan55+0.5=1.13m 沉砂斗容积： V=hd*(a2+a*b1+b12/3=0.31m3 采用重力排砂设：池底坡度为0.06 则：坡向沉砂斗长度为：L2=/2=2.52m 则：沉泥区高度为h3=hd+0.06L2 =0.45+0.06 2.26=0.59m 则：池总高度 H 设：超高 h1=0.3m 则：H=h1+hd+h3=0.3+0.45+0.59=1.34m 9. 验算最小流量时的流速 污泥产率系数 Y=0.5 (2混合液悬浮固体浓度 MLSS=4000mg/L (3混合液挥发性悬浮固体浓度 MLVSS=3000mg/L F=0.75 (4污泥龄30cd (5内源代谢系数0.055dK(620 度是脱水率0.035dnqkg3.3.3 主体构筑物计算1）负荷计算5BOD负荷计算：原水 COD 3100mg/L 预处理 COD 去除率 96.8% 污水可生化性/0.4B C 2）除 BOD 计算氧化沟出水 :20/eSmgL TSS 浓度 X=20mg/L TKN=20mg/L 氨氮=15mg/L 氧化沟好氧区容积，包括去除5BOD和消化反应所需体积31,VmV1=YQ(S0-Ser/XV(1+Kdr=0.5*20000*(1100-20*30/3000/(1+0.055*30=40754m3 (3.11 剩余污泥量3,/X kg m X=YQ(S0-Se/(1+Kdr+Q(X1+X2 =0.5*20000*(1100-20/(1+0.055*30+20000*(1000+20=24475kg/m3(3.12 式中：1X污泥中惰性物质 kg/L）为进水悬浮固体浓度 TSS ）与挥发性悬浮固体浓度 =24475*1000/20000(1100-20=1.13kgD5/kgBOD53.3.4 脱氮计算(1 氧化沟中剩余污泥中所含氮率为12.4% 每日产生的污泥量为：Xvss=YQ(S0-Se/(1+Kdr=0.5*20000*(1100-20/(1+0.055*30/1000=4075kg/d (3.13 用于生物合成的氮为：,/oN kg dN0=12.4%*Xvss=505.3kg/d(3.14 折合每单位体积进水用于生物合成氮量：N1 =N0/Q=505.3*1000/20000=25.3mg/L (2 反硝化脱3NON 量，,/rN mg LNr=TKN-N1-Ne= 45-25.3-15=4.7mg/L (3.15 所需除氮量：S=QNr/1000=20000*4.7/1000=94kg/d(3.16 (3 所需氮化的3NHN量：N1= 进 水TKN- 出 水NH3-N- 生 物 合 成 所 需 氮 量 =45-25.3-15=4.7mg/L (3.17 3.3.5 碱度平衡剩余碱度 或出水总碱度） =进水碱度 式中： 3.57 反硝化3NON 产生碱3/()mgmgNON 0.1去除5BOD产生碱度5/()mgmgBOD 7.14 氧化3NON 消耗的碱度3/()mgmgNON剩余碱度 +3.75*4.7-7.14*4.7=342.1mg/lCaCO3一般氧化沟系统中应保证剩余碱度3100/()mgL CaCO3.3.6 氧化沟总体积精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 23 页，共 45 页24 / 45 设反硝化时溶解氧浓度为DO=0.3mg/L (一般为 0.5mg/L 以下），采用15 度时，反硝化速率：0.08/DNrN mgVSS d-3取mgNO则：(15 20)(1520)1.09(1)0.08 1.09(1 0.3)0.0364/DNrDON mgVSS dDN-3rmgNO(3.19 根据 MLSS 浓度和计算所得的反硝化速率，计算反硝化所需的氧化沟体积：V2=S/XVrDN=94/(3*0.0364=860.8m3(3.20 所以，氧化沟总体积为：V=V1+V2=40754+860.8=41614.8m3(3.21 氧化沟设计水力停留时间为：HRT HRT=V/Q=41614.8/200000*24=50h(3.22 校核污泥负荷： Ns=QS0/(XrV=20000*1.1/(4*41614.8=0.1325/kgBODkgMLSSd (3.23 符合要求，氧化沟污泥负荷一般为0.05 0.155/kgBODkgMLSS d。3.3.7 需氧量计算1）设计需氧量 AOR AOR=去除5BOD需氧量剩余污泥5BOD需氧量 +去除3NON 需氧量剩余污泥中3NON 需氧量脱氮产氧量(3.24 a 去除5BOD需氧量： a1=0.52 b1=0.12 1,/Dkg d。D1=a1Q(S0-S+b1VXv=0.52*20000*(1.1-0.02+0.12*41614.8*3=26213.3kg/d (3.25 b 剩余污泥5BOD需氧量2,/Dkg d, 用于合成那部分。 D2=1.42X=1.42YQ(S0-Se/(1+Kdc =1.42*20000*0.5*(1.1-0,02/(1+0.055*30=5787.2kg/d (3.26 c 去除3NON 需氧量3,/Dkg d，每3kgNON 硝化需要消耗 4.62kgOD3=4.6Q(进水 TKN- 出水 NO13-N=4.6*20000*(0.25-0.02=21160kg/d (3.27 d 剩余污泥中3NON 需氧量4,/Dkg d D4=4.6*0.124*YQ(S0-Se/(1+Kdr 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 24 页，共 45 页25 / 45 =4.6*0.124*0.5*20000*(1.1-0.2/(1+0.055*30=2324.6kg/d (3.28 式中： 0.124泥中含氮率。e 脱氮产生量5,/Dkg d，每还原 13kgNON 产生 2.862kgOD5=2.86QNr/1000=2.86*20000*4.7/1000=268.84kg/d (3.29 总需氧量：AOR=1D2D+3D4D5D =26213.3 5787.2+211602324.6268.84 =38992.66kg/d (3.30 校核去除每 kg5BOD的需氧量：AOR/Q/(S0-Se=38992.66/20000/(1.1-0.02=1.8(3.31 符合要求，氧化沟规定此值应介于1.62.5 之间。2）表态下需氧量 SOR kg/d (20)( )() 1.024rS rAORSORCC(3.32 式中：(25)9.17/8.4/Skg LCkg LS(20)取CC 溶解氧浓度；0.85水质修正系数，取=；0.95水质修正系数，=；压力修正系数。5550.99333100.981.013 101.013 10所在地区实际气压=氧化沟采用三通道，计算溶解氧浓度C 按外沟：中沟：内沟 =0.2:1:2 冲氧量按外沟：中沟：内沟=65：25：10 则各沟供氧量为：外沟道：1AOR= 0.65AOR=25345.23kg/d 中沟道：2AOR=0.25AOR=9748.17kg/d 内沟道：3AOR=0.10AOR=3899.27kg/d 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 25 页，共 45 页26 / 45 各沟道标准需氧量为：外沟道：SOR1=1AOR/ (Cs(25-C1.024(r-20=31881.45kg/d=1328.39kg/h (3.33 中沟道：SOR2=AOR2/ ( Cs(25-C1.024(r-20 =12415.38kg/d=517.31kg/h (3.34内沟道：SOR3=AOR3/ ( Cs(25-C1.024(r-20 =4904.84kg/d=204.37kg/h (3.35 总标准需氧量： SOR=1SOR+2SOR+3SOR =49201.68/kg d =2050.07/kg h(3.36 校核每千克5BOD标准需氧量：SOR/Q(S0-Se=49201.68/20000/(1.1-0.02=2.28kgO2/kgBOD5 (3.37符合要求。氧化沟每千克5BOD标准需氧量一般为1.6 2.525/kgOkgBOD。考虑到厌氧缺氧的要求，还要校核混合的最小的净输入功率， 式中：绝对粘滞性系数， 20 度时等于 1.0087；Pv单位体积需要的净输入功率，3/Wm。Pv=11.613/Wm3.3.8 氧化沟的容积计算本设计采用 2 座 Orbal 氧化沟，一用一备，沟深4.0m。氧化沟弯道占 70% ，直道占 30% 。V弯=0.70V=0.70*41614.8=29130.36m3(3.39 M弯=V弯/h=29130.36/4=7282.59m2(3.40 V直=0.30V=0.30*41614.8=12484.44m3(3.41 M直=V直/h=12484.44/4=3121.11m2(3.42 直道长度 L、M ：设外沟，中沟，内沟宽度分别为9m,8m,7m 。L=M直/(9+8+7*2=3121.11/48=65.02m(3.43 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 26 页，共 45 页27 / 45 设中心半径 2m ，沟道之间隔墙厚0.25m，最外层墙厚 0.5m。外沟道面积：M1=(9+8+8+0.25+0.252-2+65.02*2*9=2137.48m2 (3.44 中沟道面积：M1=(2+8+8+0.252-2+65.02*2*9=1886.28m2(3.45 内沟道面积：M1=(8+2+0.252-22+65.02*2*9=1487.70m2(3.46 三沟道面积比为：外沟：中沟：内沟 =50:44:35 3.3.9 曝气设备计算曝气设备选用砖碟曝气式氧化沟曝气机；砖碟直径 d=1320mm ；单碟充氧能力2268.10/1.135/rrrskgoh dkgoh d ；每 M转轴碟片数不少于5 片，采用 ZDQ 9.0 型曝气砖碟；有效水深 460mm ；1）外沟道：标准需氧量： SOR1=1328.39kg/h(3.47 所需碟片： n=1328.39/1.135=1171 片(3.48 每 M周安装 3 片砖碟，最外侧碟片距池内壁0.25m；所需砖碟组数为： 1171/(3*9=44 组；每组砖碟装碟片数： 1171/8=147 片；校核每组安装砖碟数： 147/9=16.3 ；故外沟道共安装 44 组砖碟，每组 147 片，共 6468 片；校核单碟充氧能力： 1328.39/6468=0.21kgo2/hrd5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 27 页，共 45 页28 / 45 每 M周安装 3 片砖碟，最外侧碟片距池内壁0.25m；所需砖碟组数为： 456/(3*8=19 组；每组砖碟装碟片数： 456/3=152 片；校核每组安装砖碟数： 152/8=19 片；故外沟道共安装 19 组砖碟，每组 152 片，共 2888 片；校核单碟充氧能力： 517.31/2888=0.179kgo2/hrd5 每 M周安装 3 片砖碟，最外侧碟片距池内壁0.25m；所需砖碟组数为： 181/(3*8=8 组；为了使内沟道与中沟道匹配便于安装，也有利于水的流动，取 8 组曝气跌转：每组砖碟装碟片数： 181