污水处理厂工艺设计.doc

污水处理厂工艺设计 【摘要】本设计即采用了众多脱氮除磷工艺中较为经济合理的AAO工艺对进入污水厂的污水进行处理。设计污水处理厂处理所在城市生活污水和工业废水，日处理能力1.5万方，有效去除水中BOD、SS以及氮、磷元素，出水质量将达到国家污水综合排放标准一级B标准。本设计对污水处理厂处理流程、处理构筑物、以及高程进行了初步设计。 【关键词】A2/O ，生物脱氮除磷 ，水污染治理，城市污水，污水厂布置第一章 前言进水水质：CODcr350mg/L，BOD5200g/L，SS200g/L，TP4mg/l， TN36mg/l，NH4-N25mg/l。出水要求：污水经二级处理后达到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）一级B标准：CODcr60mg/L，BOD520mg/L，SS20mg/L，TP1mg/l，TN20mg/l，NH4-N15mg/l。根据设计要求和最新的污水厂设计标准，该污水处理工程进水中氮、磷含量均偏高，在去除BOD5和SS的同时，还需要进行脱氮处理，故采用当代水处理工艺中较流行的工艺。工艺由于不同环境条件，不同功能的微生物群落的有机配合，加之厌氧、缺氧条件下，部分不可生物降解的有机物能被降解，使得N、P、有机碳被同时去除，并提高对不可降解有机物的去除效果。它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。此外该工艺还具有高效、节能的特点，且耐冲击负荷较高，出水水质好。因此,更具有广泛的适应性，完全适合本设计的实际要求。本工艺的主要构筑物包括格栅、污水泵房、平流沉砂池、平流式沉淀池、好氧池、厌氧池、缺氧池、二沉池、接触消毒池、浓缩池、污泥脱水机房等。本设计采用了为主体工艺，工艺流程相对简单，省去了污泥消化系统，节省了基建投资和运行费用，该工艺处理污水运行稳定，易于管理，出水水质达到设计要求，真正做到了污水的综合利用。第二章 水污染控制工程课程设计任务书2.1、设计依据：2.1.1 设计题目:扬州市某镇污水处理厂污水处理工艺设计2.1.2 设计基础资料： 城市水文气象资料，经调查和咨询，该城市的水文气象资料见表2-1：表2-1 扬州市水文气象资料年平均气温15.7冬季平均气温2.1夏季平均气温28.3最高气温39最低气温-6-7年平均降雨量1010冰冻线深250夏季主风向东南风河流长水位3.0-3.2m最高河水位5.00m最低河水位2.00m 原始数据: Q=15000m3/d；进水水质：CODcr350mg/L，BOD5200g/L，SS200g/L，TP4mg/l， TN36mg/l，NH4-N25mg/l；出水水质：CODcr60mg/L ，BOD520mg/L ，SS20mg/L，TP1mg/l， TN15mg/l，NH4-N8mg/l。 2.2、设计内容： 1、文献获取：充分利用现有文献资源，获取充分的国内外相关文献。 2、工艺方案比选：对文献认真阅读后，就课题内容进行酝酿和思考，确定设计方案。 3、工艺及主要构筑物计算：对计算确定各构筑物主要尺寸及工艺流程主要运行参数。 4、设计图纸：详见设计要求。 5、设计说明书的编制：包括单元构筑物的设计、附属设备的设计、设备选型与运行费用、投资估算。6、撰写课程设计报告：按照课程设计的要求与规范完成报告。 2.3、设计要求 1、根据设计任务书提供的资料及相关标准、规范进行该项目的设计。学会查阅科技文献资料了解城市污水处理技术的国内外现状、发展趋势。 2、对所查阅科技文献资料进行归纳、运用。 3、弄清设计思路，掌握工艺设计的程序并进行该项目的工艺设计，确定工艺流程、设计计算、编制说明书及绘制工程设计图纸。 4、设计成果：设计计算说明书一份；污水处理厂平面布置图一张；污水处理厂高程布置图一张。第三章 处理工艺选择 3.1污水处理厂工艺流程说明 3.1.1进水泵房 污水进水泵房由格栅间、泵房组成(泵房配电间设于离泵房不远的地方，具体布置见污水厂平面总体布置图，另外厂内另设有集中变配电间、中控室)。1.格栅间平面尺寸，长宽=2.42米0.9米，采用中格栅栅条，格栅栅条间隙宽度为20mm，栅条栅槽总高度为0.8m.最大过栅流速为0.9m/s。格栅的运行由格栅前、后水位差自动控制。栅渣由设于平台面以下的螺旋输送器输出后外运处置。2.泵房采用半地下室钢筋砼结构，平面尺寸：长宽=8.00米16.60米，地下埋深4.33米，采用立式污水泵抽升污水，泵房内设四台型号为500QW260015160的立式污水泵(四用一备)。单泵流量为2600米3/时，扬程为15米，转速745转/分，电机功率160千瓦。每台泵出水管上设微阻缓闭止回阀，起吊设备采用电动单梁起重机，最大起重量为5吨。 3.1.2沉砂池采用重力排砂，这使得排出的砂含有机物较少，有利于污水的后续生物处理及泥砂的处置。由两座沉砂池排出的泥砂经砂水分离器处理后外运处置。 3.1.3初次沉淀池：初次沉淀池对于去除污水中泥沙悬浮物质都能起到很好的作用，而且能够一定对污水中的BOD5起一定的去除作用。这样既能使污水的初步处理达到一个较好的水平，又能减小后续处理的压力，因此考虑设置初次沉淀池。根据污水的水质、水量以及考虑到工程造价和运行费用等，根据计算结果设置2座平流式初次沉淀池，池子的总长度取36米。有效水深为4米。 3.1.4 A2/O池A2/O生物池分两组(共4座)，污泥负荷为012kgBODs/(kgMLSS·d)，单池平面尺寸为86.47 m×50m(不包括隔墙厚度)，池深为5.7 m(有效水深为5 m)，每池分三区即厌氧区、缺氧区及好氧区，每池设有3根进气总管，每根总管设有1个进口电动空气调节蝶阀(用于调节供氧量)。A2/O工艺需有大量的混合液回流(一般为处理水量的24倍)，这使得其能耗较高。为此，在设计时结合了循环流式生物池的特点，采用了类似氧化沟循环流式水力特征的池型，省去了混合液回流以降低能耗，同时在该池中独辟厌氧区除磷及设置前置反硝化区脱氮等有别于常规氧化沟的池体结构，充氧方式采用高效的鼓风微孔曝气、智能化的控制管理，这大大提高了氧的利用率，在确保常规二级生物处理效果的同时，经济有效地去除了氮和磷。该系统较常规A2/O工艺降低能耗约0045(kW·h)/m3。 3.1.5 鼓风机房鼓风机房的土建部分按160000 m3/d的总规模一次建成，近期设备按20×10 m/d装机。鼓风机房的土建部分按50×15 m3/d的总规模一次建成，近期设备按20×10 m/d装机。鼓风机房与全厂的变配电间合建，其平面尺寸为40×20m。机房内设4台罗茨鼓风机(型号为RF-350，电机功率为220 kW )，该风机高效节能，转子平衡精度高，振动小，齿轮精度高，噪声低，寿命长，输送气体不受油污染。 3.1.6 二次沉淀池二次沉淀池共两座。二沉池采用中心进水，周边出水幅流式沉淀池，每座池内径22米，为半地下式钢筋砼结构。表面负荷1.2,停留时间为2小时,有效水深2.4米,另加超高0.3米。后考虑到管道敷设，泥斗设为2.00米。出水采用双侧三角堰板出水，堰上负荷为0.47升/秒。两座池共用一座配水集泥井，中心配水，周边集泥。 3.1.7 配水集泥井集泥井内设有回流污泥泵和剩余污泥泵，均采用进口潜污泵。采用钢筋砼结构。集泥井内设两台回流污泥泵，最大汇流比为100%。 3.1.8 污泥浓缩池 进入浓缩池污泥含水率99.4%，浓缩后含水率97%，浓缩池固体负荷30(公斤/米2日)。近期设浓缩池2座，每座池内径17米，池高4.0米，采用半地下式钢筋砼结构 3.1.9脱水车间每日由浓缩池来的干泥泥量为19522.5公斤，含水率97%，污泥体积648.61，污泥经离心脱水后，脱水后的污泥外运。脱水车间内设2台离心脱水机，另预留一台机组位置，两台机组每天工作12小时。 3.2项目基本资料拟建污水处理厂占地面积为9848m2，厂内地形标高为5.015.54米（黄海绝对标高），地势西高东低，设计地面标高采用5.20米（相对标高±0.00米）。污水处理厂污水进水总管管径D=800，充满度为0.6，其管底标高（终点泵房处）为-2.400米（相对标高）。该镇生活污水和工业废水处理后，出水要求符合国家排放一级B标准。经处理后的水排至镇北神仙沟，再排入老通扬运河。排水管道长度为800米，初沉池与二沉池的剩余污泥经过浓缩后，可供处理厂南面的苗圃用。3.3工艺流程进水格栅提升泵房沉砂池砂水分离砂初沉池厌氧池缺氧池好氧池二沉池接触池排放消毒剂初沉污泥泵房浓缩池贮泥池脱水间泥饼第四章 工艺流程设计计算4.1设计流量1、日平均流量 Qd=15000m3/d625m3/h=0.17m3/s=174L/s，K总取1.42、最大日流量 Qmax=Kz·Qd=1.4×0.17m3/s=0.24m3/s4.2设备设计计算 4.2.1格栅 格栅计算草图如下： 栅条净间隙为e=20mm 栅前水深h=0.4m过栅流速v=0.9m/s 栅前部分长度：0.5m格栅倾角=60° 单位栅渣量：1=0.07m3栅渣/103m3污水1、 格栅间隙数：2、栅槽宽度：3、进水渠道渐宽部分长度：取进水渠宽B1=0.65m,渐宽部分展开角，此时进水渠道内的流速为0.77m/s,栅槽与出水渠连接处的渐宽部分长度：m4、过栅水头损失：由于栅条是矩形截面，取k=3， 5、栅槽总宽度：取栅前渠道超高h2=0.3m, 栅前槽高： 6、 栅槽总宽度： m7、每日栅渣量计算： 满足要求，可以采用机械清渣。 4.2.1提升泵房 4.2.1调节池 4.2.1沉砂池（平流式沉砂池）取设计流量的最大流速：污水停留的时间：t=40s取设计有效水深：h2=0.4m（介于0.25m-1.0m之间）城市生活污水每人每天：x2=0.01L城市污水沉砂量：x1=3m3/s沉砂含水率约为60%，容重1.5t/m3贮砂斗的容积按2d的沉砂量计，斗壁倾角为，沉砂池超高 1、沉砂池水流部分的长度： 2、水流断面面积： 3、 池总宽度： ；设计一组，分为2格，每格b=1m>0.6m,符合标准4、贮泥区所需容积：设计T=2d，考虑排泥间隔天数为2天 则每个沉砂斗容积： 每格沉砂池设两个沉砂斗，两格共有四个沉砂斗。 5、沉砂斗各部分尺寸及容积：设计斗底宽a1=1.0m，斗壁与水平面的倾角为60°，斗高hd=0.5m 则沉砂斗上口宽： 沉砂斗容积： 符合设计要求。 沉砂池高度：采用重力排砂，设计池底坡度为0.06，坡向沉砂斗长度为 则沉泥区高度为 h3=hd+0.06L2 =1.0+0.06×4.4=1.264m 池总高度H ：设超高h1=0.3m， H=h1+h2+h3=0.3+0.5+1.26=2.06m 7、进水渐宽部分长度: 8、出水渐窄部分长度: L3=L1=1.85m 9、校核最小流量时的流速： Q平均日=Q/K=243/1.4=173.6L/s 则vmin=Q平均日/A=0.1736/0.8=0.22m/s>0.15m/s，符合要求 4.2.1初沉池（平流式沉淀池）：由于无污水悬浮物沉淀实验，按沉淀时间和水平流速或表面负荷计算法。1、沉淀区有效水深：根据城市污水沉淀池设计数据及产生的污泥表可选，污水沉淀时间t=2h,表面水力负荷q=2.0m3/(m2 h)。2、 沉淀区有效容积： 3、 沉淀区长度：取最大设计流量的水平流速v=5mm/s 符合设计要求4、 沉淀区总宽度： 5、沉淀池座数：取b=3m 6、 校核检验： 长宽比： 符合设计要求 长深比: 符合设计要求7、 每日产生的污泥量：由于存在污泥回流至初沉池， 取污泥含水率，； 污泥容重， 污泥量：两次排泥的时间间隔 8、沉淀池的总高度：超高，缓冲区高度 每座沉淀池的污泥量： 污泥斗的容积（用锥形体积公式）：污泥斗为方斗， 污泥区的高度：若每座沉淀池设有两个污泥斗，每个污泥斗的容积为:本次设计，故每座沉淀池的污泥斗可储存2d的污泥，满足要求。9、 沉淀池的总长度： 10、出水堰长度校核： 4.2.1A2O工艺 设计流量Q=15000m3/d(不考虑变化系数) 最低水温20. 设计计算(污泥负荷法) BOD5污泥负荷N=0.2kg BOD5/(kgMLSS×d) 回流污泥浓度Xr=4000(mg/L) 污泥回流比R=100% 1、混合液悬浮固体浓度 2、混合液回流比R内： TN去除率： 混合液回流比： 取R内=140%。回流污泥量:Qr=RQ=1.00×15000=15000m3/d循环混合液量:Qc=R内×15000=1.4×15000=21000m3/d脱氮速度KD:取=10mg/L3、反应池的计算： 厌氧池体积：厌氧池平均停留时间为tp=2h， AO反应池容积: AO反应池总水力停留时间: 各段水力停留时间和容积:(缺氧和好氧的容积及水力停留时间比，缺氧好氧=13)，则 缺氧池水力停留时间: 缺氧池容积 : 好氧池水力停留时间： 好氧池容积: 反应池总体积: 总停留时间：4、剩余污泥： 取污泥增殖系数Y=0.60，污泥自身氧化率Kd=0.05，将各值代入， Px=0.60×15000×(0.20.02)0.05×9250×4×0.7=325(kg/d) Ps=(0.20.02)×15000×50%=1350(kg/d) X=PxPs=3251350=1675(kg/d) 5、反应池主要尺寸 反应池总容积Vz=9250 设反应池两组，单组池容积，V单=Vz/2=9250/2=4625,有效水深5m； 采用四廊道式推流式反应池，廊道宽b=6m； 单组反应池长度：L=S单/B=4625/(645)38.54m 校核：b/h=9/5=1.8(满足b/h=12)； L/b=38.54/66.4(满足L/h=510)； 取超高为0.7m，则反应池总高 H=5.0+0.7=5.7(m) 厌氧池尺寸宽: L1=（1750/2）/(645)7.3(m)，即尺寸为，7.3245(m)； 缺氧池尺寸宽: L2=(1875/2)/(645)7.8(m)，即尺寸为，7.8245(m)； 好氧池尺寸宽: L3=(5625/2)/(645)23.4(m)，即尺寸为，23.4245(m)。 4.2.1二沉池沉淀池个数n=2；由城市污水沉淀池设计数据及产生的污泥量表可知，水力表面负荷沉淀时间T=2h；污泥斗下半径r2=1m，上半径r1=2m1、每座沉淀池池表面积2、池直径 （取D=22m）3、有效水深： 4、沉淀池部分有效容积5、沉淀池坡底落差 （取池底坡度i=0.05）6、沉淀池周边（有效）水深7、污泥斗容积 污泥斗高度： 池底可储存污泥的体积为： 8、沉淀池总高度 9、径深比校核： （介于6-12之间）满足设计要求。