污水处理厂设计(共23页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上目录一、设计原始资料5（一）自然条件5（二）城市污水排放现状5（三）污水处理厂建设规模与处理目标5（四）建设原则5二、污水处理工艺方案选择6（一）工艺比较分析与选择6三、污水处理工艺设计计算8（一）水量的确定8（二）水质的确定8四、格栅设计计算9（一）概述9（二）格栅的设计10五、曝气沉淀池13（一）设计说明13（二）设计计算13六、SBR反应池的设计计算16（一）设计说明16（二）SBR反应池容积计算18（三）SBR反应池运行时间与水位控制19（四）排水口高度和排水管管径20（五）排泥量及排泥系统20（六）需氧量及曝气系统设计计算22（七）空气管计算23（八）滗水器

2、24参考文献26一、设计原始资料（一）自然条件1) 地形、地貌： 该镇具有中低山、丘陵、盆地和平原等多种地貌类型，地势西北高，东南低。 (2) 工程地质： 该镇地质岩层出露白垩系地层，市区地层覆盖层为第四纪近代冲击层，厚4060米，上层一般为耕植土，淤土、砂质粘土、亚粘土、细中砂和残积粘土地基承载力为120350kPa，地震等级为6级以下，电力供应良好。 (3) 气象资料： 该镇地处亚热带，面临东海，海洋性气候特征明显，冬季暖和有阵寒，夏季高温无酷暑，历年最高温度38，最低温度4，年平均温度24常年主导风向为东南风。 (4) 水文资料： 该镇内河流最高洪水位 3 米，最低水位 -0.5 米，平

3、均水位为0.5米 （二）城市污水排放现状1、污水水量（1）生活污水按人均生活污水排放量300L/人.d计；（2）生产废水量按1.5万m3/d；（3）公用建筑废水量排放系数按0.15计；（4）处理厂处理系数按0.80计。2、污水水质（1）生活污水水质指标为：CODcr 60g/人.dBOD5 30g/人.d（2）工业废水指标：CODcr 300mg/L；BOD5 170mg/LNH3-N 30mg/L（三）污水处理厂建设规模与处理目标1、建设规模该污水处理厂服务人口为6.0万人。2、处理目标CODcr 100mg/L； BOD5 30mg/L；SS 30mg/L； NH3-N 10mg/L。（四

4、）建设原则 污水处理工程建设过程中应遵从下列原则：污水处理工艺技术方案，在达到治理要求的前提下应优先选择基建投资和运行费用少、运行管理简便的先进的工艺；所用污水、污泥处理技术和其他技术不仅要求先进，更要求成熟可靠；和污水处理厂配套的厂外工程应同时建设，以使污水处理厂尽快完全发挥效益；污水处理厂出水应尽可能回用，以缓解城市严重缺水问题；污泥及浮渣处理应尽量完善，消除二次污染；尽量减少工程占地。二、污水处理工艺方案选择 （一）工艺比较分析与选择（1）传统活性污泥法传统活性污泥法，又称推流式活性污泥法，它是依据污水的自净作用发展而来的。污水在经过沉砂、初沉等工序进行一级处理后，进入推流式曝气池，在曝

5、气和水力条件下，曝气池中的水均匀地流动，污水从入口流向出口，前端液流不与后端液流混合。在曝气池中，污水中的有机物绝大部分被微生物吸附、氧化分解，生成无机物，然后进入沉淀池。在这个过程中，随着环境的变化，生物反应速度是变化的，F/M值也是不断变化的，微生物群的量和质不断地变动，后行污泥的吸附、絮凝、稳定作用不断的变化，其沉降浓缩性能也不断地变化1。图2-1传统活性污泥法工艺流程图传统活性污泥法的特点是2：曝气池内污水浓度从池首至池尾是逐渐下降的，由于在曝气池内存在这种浓度梯度，污水降解反应的推动力较大，效率较高，对污水处理的方式较灵活。对悬浮物和BOD的去除率较高。运行较稳定。推流式曝气池沿池长

6、均匀供氧，会出现池首供氧过剩，池尾供氧不足，增加动力费用；且根据设计要求，对氮的去除率较高，而传统活性污泥法达不到要求。（2）SBR工艺SBR工艺早在20世纪初已有应用，由于人工管理的困难和繁琐未于推广应用。此法集进水、曝气、沉淀在一个池子中完成。一般由多个池子构成一组，各池工作状态轮流变换运行，单池由撇水器间歇出水，故又称为序批式活性污泥法。2-2 SBR工艺部分流程图该工艺将传统的曝气池、沉淀池由空间上的分布改为时间上的分布，形成一体化的集约构筑物，并利于实现紧凑的模块布置，最大的优点是节省占地。另外，可以减少污泥回流量，有节能效果。典型的SBR工艺沉淀时停止进水，静止沉淀可以获得较高的沉

7、淀效率和较好的水质。表2-1 SBR工艺的优点优 点机 理沉淀性能好有机物去除效率高提高难降解废水的处理效率抑制丝状菌膨胀可以除磷脱氮，不需要新增反应器不需二沉池和污泥回流，工艺简单理想沉淀理论理想推流状态生态环境多样性选择性准则生态环境多样性结构本身特点但是，SBR工艺也有一些缺点。它对自动化控制要求很高，并需要大量的电控阀门和机械撇水器，稍有故障将不能运行，一般必须引进全套进口设备。 由于一池有多种功能，相关设备不得已而闲置，曝气头的数量和鼓风机的能力必须稍大。池子总体容积也不减小。另外，由于撇水深度通常有1.22米，出水的水位必须按最低撇水水位设计，故总的水力高程较一般工艺要高1米左右，

8、能耗将有所提高3。SBR（序批式活性污泥法）工艺早在1914年即已开发，但由于当时监测手段落后，并没有得到推广应用。1979年美国的L.Irvine对SBR工艺进行了深入的研究，并于1980年在印第安那州的Culver改进并投产了一个SBR污水处理厂。此后随着计算机监控技术、各种新型不堵塞曝气器和软件技术的出现，同时也由于开发了在线溶解氧测定仪、水位计等精度高并且对过程控制比较经济的水质检测仪表，污水处理厂的运行管理逐渐实现了自动化，加之SBR具有均化水质、工艺简单，处理效果稳定，耐冲击负荷力强，出水质好，操作灵活、占地面积少等优点而成为包括美、德、日、澳、加等在内的许多工业发达国家竞相研究和

9、开发的热门工艺。以澳大利亚为例，近10多年来建成采用SBR工艺的污水处理厂就达近600座之多4。SBR工艺一般适用于中小规模、土地紧张、具有引进设备条件的场合。所以选用SBR工艺。图2-3 SBR工艺流程图图三、污水处理工艺设计计算（一）水量的确定水量：生活废水Q生活=6.0104300L/人天=1.8104m3/d 工业废水Q工业=1.5104m3/d （3-11） 公用建筑废水Q建筑=1.81040.15=0.27104m3/d所以产生的废水量为QQ=Q生活+Q工业+Q建筑=（1.8+1.5+0.27）104 =3.57104m3/d （3-12）处理厂处理系数为0.8，故污水处理厂的处理

10、量QpQp=3.571040.8=2.856104m3/d （3-13）（二）水质的确定CODcr: CODcr =601036.0104(1+0.15)+3001.5107/3.57107=242mg/L （3-21）BOD5： BOD5=301036.0104(1+0.15)+1701.5107/3.57107=129mg/L （3-22）NH3-N按规定取为30 mg/L所以处理厂的处理水质确定为CODcr =242mg/L，BOD5=129mg/L，NH3-N=30 mg/L四、格栅（一）概述1.格栅的作用格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成

11、损害。格栅的拦截物称为栅渣，其中包括数十种杂物，大至腐木，小至树杈、木塞、塑料袋、破布条、石块、瓶盖、尼龙绳等。2格栅的种类（1）按栅条形式分：直棒式栅条格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅和活动栅条格栅，常见的为直棒式栅条格栅。（2）按栅条间净间距，即按栅距分：粗格栅，栅距40mm；中格栅：栅距1525mm；细格栅：410mm。3常见设置方法（1）一粗一中，二道格栅；（2）一粗一中一细，三道格栅。4清渣方式（1）人工清渣：适合于小型污水处理厂，栅渣量0.2m3d时采用,格栅安装角度以3045为宜。（2）机械清渣：适合于栅渣量0.2m3/d时采用,有固定式清渣机、活动式清渣机、回转耙式清渣机

12、。一般格栅安装角度6070，有时成90角安装。（3）栅渣量：1625mm0.10.05m3（103m3污水）格栅间隙：30m50m0.030.01m3（103m3污水）5设计运行工艺参数（1）栅前流速：污水在栅前渠道内的流速一般控制在0.40.8ms，可保证污水中粒径较大的颗粒不会再栅前渠道内沉积。 （2）过栅流速：即污水通过格栅的流速，一般控制在0.61.0ms，过大则会使拦截在格栅上的软性栅渣冲走，若0.6ms会造成栅前渠道的流速小于0.4ms，使栅前渠道发生淤积。（3）过栅水头损失：污水的过栅水头损失与污水的过栅流速有关，一般在0.20.5m一间。（4）栅渣量：栅渣量以没单位水量产渣计0

13、.10.01（m3103m3污水），粗格栅用小值，细格栅用大值。也可根据实际情况调整该数值。（5）格栅的容重：960kgm3；含水率：80（二） 格栅的计算1.设计要点 水泵前格栅栅条间隙，应根据水泵允许通过污物的能力来确定。 污水处理系统宜设中.细二道格栅，一般在泵房前设一道中格栅，在泵房后设一道细格栅。同时格栅栅条间隙应符合下列要求：人工清除：25-40mm；16-25mm；最大间隙40mm。 格栅前渠道内的水流速度一般为0.40.9m/s,过栅流速一般为0.61.0m/s，格栅倾角一般为4575，而机械格栅一般为6070，特殊类型可达90。通过格栅的水头损失一般采用0.080.15m。放

14、置格栅的沟深度超过7m宜选用钢丝绳型格栅机；深度在2m或2m一下宜采用弧形格栅；中等深度宜采用链式除污机。格栅的选择包括栅条断面、栅条清除方法的选择；栅条间距的确定。栅条断面：圆形水力条件好，刚度差，一般多用矩形。栅条清除方法：视栅渣量多少栅条间距：按污水种类选择。城市污水一般1625mm（这里选310mm）。2、格栅的性能参数技术参数注：1、表中过水流量均在：栅前水位h=1m/s的前提下。2、上表功率均在耙齿移动速度V=2m/min情况下。XQ型循环式齿耙清污机 特点 1、无栅条，诸多小齿耙相互连接组成一个硕大的旋转面，捞渣彻底。2、有过载保护装置，运行可靠。3、通过运行轨迹变化完成卸渣，效

15、果好。4、最小间隙1mm，是典型的细格栅。5、齿耙强度高，有尼龙与不锈钢两种材质供选择。图4-1 格栅结构示意图由数据 栅条净距为5mm过水流量为30000t/d所以选择型号为的XQ9003型循环式齿耙清污机两台 栅条净宽10mm 栅条净距5mm 栅前水深1m 安装角度75栅渠宽度1m 3、设计参数栅条净间隙b=0.005m，栅条宽度S=0.01m，安装角a=75，过栅流速v=0.88m/s,栅前水深h=1m, Q=0.3472m/s，污水流量变化系数k=1.45断面形状：锐边矩形4、计算（1）栅条的间隙数设栅前水深h=1m 过栅流速=0.88m/s 栅条间隙宽度b=0.005m，格栅倾角=7

16、5 个 （4-21）（2）栅槽宽度设栅条宽度S=0.01m,有 （4-22）（3）进水渠道渐宽部分的长度设进水渠宽B=0.5 m，其渐宽部分展开角度=20（进水渠道内的流速为0.69m/s） （4-23）栅槽与出水渠道连接的渐窄部分长度 （4-24）（5）通过隔栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面 （4-25）（6）栅后槽总高度设栅前渠道超高，有（4-26） 为避免造成栅前涌水，故将栅后槽底下降h作为补偿。（7）栅槽的总长度 （4-27）（8）每日栅渣量在格栅间隙5mm时，设栅渣量为0.1（m/10m污水），有 （4-28） 所以采用机械清渣。五、曝气沉砂池（一）设计说明曝气沉砂池 ：是一长形

17、渠道，沿渠壁一侧的整个长度方向，距池底60-90cm处安设曝气装置，在其下部设集砂斗，池底有i=0.1-0.5的坡度，以保证砂粒滑入。由于曝气作用，废水中有机颗粒经常处于悬浮状态，砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力，砂粒上附着的有机污染物能够去除，有利于取得较为纯净的砂粒。 在旋流的离心力作用下，这些密度较大的砂粒被甩向外部沉入集砂槽，而密度较小的有机物随水流向前流动被带到下一处理单元。另外，在水中曝气可脱臭，改善水质，有利于后续处理，还可起到预曝气作用。普通沉砂池截留的沉砂中夹杂有15%的有机物，使沉砂的后续处理难度增加，采用曝气沉砂池，可在一定程度上克服此缺点 图5-1 曝气沉砂池示意图（二）

18、设计计算1、一般规定（1）池去除对象是密度为2.65/cm，粒径在0.2mm以上的砂粒；（2） 城市沉砂量可按106m3污水沉砂15-30m3计算，其为60%，其密度为1500kg/m（3）砂斗容积应按2天内沉砂量计算，斗壁与水平倾斜角不小于55；（4）人工排沙管直径200mm；（5）超高不宜1.728m3 （5-30） (4)沉砂室高度 采用重力排沙，设池底坡度为0.06，坡向砂斗，沉砂室含两部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂的过度部分，沉砂式的宽度为（0.2为砂斗之间隔壁厚） （5-31）m （5-32）（5）沉砂池总高度设超高 （5-33）六、SBR反应池的设计计算（一）设计说明设计

19、方法有两种：负荷设计法和动力设计法8，本工艺采用负荷设计法。根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点，因而选用SBR法。SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。 其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。 污水连续按顺序进入每个池，SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段，如图3-3。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。对于单个的SBR反应器来说,在时间上的

20、有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。 进水期 反应期 沉淀期 排水期 闲置期图6-1 SBR工艺操作过程 SBR工艺特点是(1)工程简单，造价低；(2)时间上有理想推流式反应器的特性；(3)运行方式灵活，脱N除P效果好；(4)良好的污泥沉降性能；(5)对进水水质水量波动适应性好；(6) 易于维护管理。SBR工艺的操作过程如下： 进水期进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下

21、一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充水后期曝气）。 反应期在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧缺氧好氧的交替过程。虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的 。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。沉淀期相当于传统

22、活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。排水期活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。闲置期作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。(二) SBR反应池容积计算处理要求: 表3-1 处理要求项目进水水质(mg/l)出水水质(mg/l)BODCODSSNH3-N129242200303

23、01003010设计处理流量 =5824() (6-21)BOD5/CODcr=0.53设SBR运行每一周期时间为8h，进水1.0h，反应(曝气)（4.05.0h）取4h，沉淀2.0h，排水（0.5h1.0h）取1h。周期数: (6-22)SBR处理污泥负荷设计为 根据运行周期时间安排和自动控制特点，SBR反应池设置6个。(1)污泥量计算 SBR反应池所需污泥量为MLSS=33000 kg(干) =33(t) (6-23)设计沉淀后污泥的SVI（污泥容积指数）=90ml/g，（SBR工艺中一般取80150） SVI在100以下沉降性能良好9。则污泥体积为：Vs=1.2SVIMLSS=1.290

24、10-=3564(m3) (6-24)(2) SBR 反应容积SBR反应池容积 = (6-25)式中 代谢反应所需污泥容积 反应池换水容积（进水容积） 保护容积 =4166.7() (6-26)=3564,则单池污泥容积为 =594() (6-27)则 =594+4166.7+=4760.7+ (6-28)(3) SBR反应池构造尺寸 SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区SBR反应池单池平面（净）尺寸为5025 （长比宽在）水深为5.0m 池深5.5m单池容积为 =50255=6250() 则保护容积为 =1063.36个池总容积 =6=6625

25、0=37500 （6-29）（三）SBR反应池运行时间与水位控制SBR池总水深5.0m,按平均流量考虑，则进水前水深为3.2m，进水结束后5.0m,排水时水深5.0m,排水结束后3.2m。5.0m水深中，换水水深为1.8m,存泥水深2.0m,保护水深1.2m,保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。(见图3-4)图6-2 SBR池高程控制图进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。（四）排水口高度和排水管管径(1)排水口高度为保证每次换水=5824的水量及时快速排出，以及排水装置运行的需要，

26、排水口应在反应池最低水位之下约0.50.7，设计排水口在最高水位之下2.5。(2)排水管管径每池设自动排水装置一套，出水口一个，排水管1根；固定设于SBR墙上。排水管管径DN1000。设排水管排水平均流速为1.5，则排水量为：=0.106()=360.4() (6-41)则每周期（平均流量时）所需排水时间为：=1.351() (6-42)（五）排泥量及排泥系统(1) SBR产泥量SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成10。SBR生物代谢产泥量为= (6-51)式中: 微生物代谢增系数，kgVSS/kgBOD; 微生物自身氧化率，l/d根据生活污泥性质，参

27、考类似经验数据，设=0.70，=0.05,则有：X=5692.5(kg/d)假定排泥含水率为98%，则排泥量为=284.6(m3/d) (P=98%) (6-52)或，=711.6(m3/d) (P=99.2%)考虑一定安全系数，则每天排泥量为750m3/d。(2)排泥系统剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井。（六）需氧量及曝气系统设计计算(1)需氧量计算SBR反应池需氧量O2计算式为O2= (6-61)式中:微生物代谢有机物需氧率，kg/kg 微生物自氧需氧率，l/d 去除的BOD5(kg/m3) =经查有关资料表，取=0.50，=0.190,需氧量为：R=O2= =9652.5(kg

28、O2/d) =402.2(kgO2/h) (6-62)(2)供气量计算设计采用塑料SX-1型空气扩散器，敷设SBR反应池池底，淹没深度H=4.5m。SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。查表知20，30时溶解氧饱和度分别为， 空气扩散器出口处的绝对压力Pb为： Pb=(Pa) (6-63)空气离开曝气池时，氧的百分比为Ot=19.6% (6-64)曝气池中溶解氧平均饱和度为：（按最不利温度条件计算）=7.63()=1.177.63=8.93(mg/L) (6-65)水温20时曝气池中溶解氧平均饱和度为：=1.179.17=10.73(mg/L) (6-66)20时脱氧清水充氧量为： 式

29、中: 污水中杂质影响修正系数，取0.8(0.780.99) 污水含盐量影响修正系数，取0.9(0.90.97) 混合液溶解氧浓度，取c=4.0 最小为2 气压修正系数 =1曝气池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0，则计算得：=1.38=1.38402.2=555.0(kgO2/h) (6-67)SBR反应池供气量为:=23125()=385.4() (6-68)每立方污水供气量为:=5.55() (6-69)反应池进水容积()去除每千克BOD5的供气量为:=32.6() (6-69a)去除的BOD5()去除每千克BOD5的供氧量为=0.78() (6-69b)（七）空气

30、管计算空气管的平面布置如图3-5所示。鼓风机房出来的空气供气干管，在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管，为6个SBR池供气。在每根支管上设25条配气竖管，为SBR池配气，六池共六根供气支管，150条配气管竖管。每条配气管安装SX-I扩散器26个，每池共650个扩散器，全池共3900个扩散器。每个扩散器的服务面积为1250m2/650个=1.9m2/个（扩散器布置示意图如图3-6）。图6-3 SBR池空气管平面布置图图6-4 SBR池底扩散器示意图空气支管供气量为：=80.29(m3/min)=1.34(m3/s) (6-71)1.25安全系数由于SBR反应池交替运行，六根空气支管不同时供气，

31、故空气干管供气量亦为m3/min。选用SX-I型盆形曝气器，氧转移效率69%，氧动力效率1.52.2kg/(kWh),供气量2025m3/h,服务面积12m2/个。（八）滗水器现在的SBR工艺一般都采用滗水器（见图3-7）排水。滗水器排水过程中能随水位的下降而下降，使排出的上清液始终是上层清液。为防止水面浮渣进入滗水器被排走，滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度11。图6-5 旋转式滗水器示意图目前SBR使用的滗水器主要有旋转式滗水器，套筒式滗水器和虹吸式滗水器三种。本工艺采用旋转式滗水器。旋转式滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛，适合大型污水处理厂使用。本工艺采用XB-1800型旋转式滗水器

32、。 参考文献1.于尔捷，张杰水.排水工程设计手册2排水工程. 第一版.北京：中国建筑工业出版社，19952.郭正 张宝军主编水污染控制与设备运行高等教育出版社 2007.63.上海市政工程设计研究院.给水排水工程快速设计手册10技术经济. 第二版.北京：中国建筑工业出版社，19964.谢水波，余健.现代给水排水工程设计. 第一版.湖南.湖南大学出版社，20005.丁亚兰.国内外废水处理工程设计实例. 第二版.北京：化学工业出版社，19986.罗固源.水污染物化控制原理与技术.第一版.北京：化学工业出版社，20037.王洪臣，扬向平.城市污水处理厂运行控制与维护管理.第一版.北京：科学出版社，19998.张锡辉，刘勇弟.废水生物处理.第二版.北京：化学工业出版社，20039.张希衡.水污染控制工程. 第一版.北京：化学工业出版社，199210.高俊发，王社平.污水处理厂工艺设计手册. 第三版.北京：化学工业出版社，2001专心-专注-专业