万立方米每天的城市污水处理厂工艺设计.doc
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1、【精品文档】如有侵权,请联系网站删除,仅供学习与交流万立方米每天的城市污水处理厂工艺设计.精品文档. 课程设计说明书设计题目:120000m3/d的城市污水处理厂工艺设计学院: 环境与生物工程学院 专业: 环境工程 班级:设计者姓名: 设计时间: 2008.10 -2008.11 目录1.水质水量及深度处理要求41.1进水水质41.2出水水质42.方案论证52.1方案确定依据52.1.1生化处理方案确定依据52.1.2污泥处理工艺路线确定依据62.2方案比较62.2.1生化处理方案比较62.2.2污泥处理方案比较72.3方案确定82.3.1生化处理方案确定82.3.2污泥处理方案的确定83.设
2、计计算93.1水质平衡计算93.2主体构筑物设备计算103.2.1格栅设计计103.2.2沉砂池设计计算103.2.3初沉池设计计算113.2.4曝气池设计计算123.2.5曝气池辅助设备选择163.2.5二沉池设计计算183.3.6污泥处理过程的设计计算193.4设备选型223.4.1配水井前泵的选择223.4.2加药泵的选择234.设计结论254.1设计方案特点254.2工艺流程图264.3构筑物设备一览表27结束语28参考文献29污水处理工程课程设计任务书一、课程设计的内容和深度污水处理课程设计的目的在于加深理解所学专业知识,培养运用所学专业知识的能力,在设计、计算、绘图方面等得到锻炼。
3、针对一座二级处理的城市污水处理厂,要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算,确定污水厂的平面布置和高程布置。最后完成设计计算说明书和设计图(污水处理厂平面布置图和污水处理厂高程图)。设计深度为初步设计的深度。最大日处理量为12万立方米每天1、设计题目某城市污水处理厂12万m3/工艺计算2、基本资料(1)城市污水处理厂设计水量及水质:单位:(mg/L)CODcrBOD5SS进水430180280出水602030(2)处理工艺流程污水拟采用传统活性污泥法工艺处理,具体流程如下:污水分流闸井格栅间污水泵房出水井计量槽沉砂池初沉池曝气池二沉池消毒池出水(3)气象与水文资料风向:多年主导风向为西南
4、风;气温:年平均气温4.6;最热月平均为26.5;极端气温,最高为33,最低为-40,最大冻土深度为1.9米水文:降水量多年平均为639.9mm;蒸发量平均为1210mm,地下水位,地面下5-6米。(4)厂区选型污水厂选址在185-192m之间,平均地面标高为187.5m。平均地面坡度为0.3-0.5,地势为西北高,东南低。厂区征地面积为东西长380米,南北长280米。3、设计内容对工艺构筑物选型作说明;主要处理设施(格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池)的工艺计算;污水处理厂平面和高程布置图4、设计成果设计计算说明书一份设计图纸:污水厂平面图和污水厂处理高程图各一张1.水质水量及深度处理要求
5、1.1进水水质进水水质的各个指标见表1-1表1-1 进水水质项目水量QBOD5COD数值120000 m3/d180mg/L430mg/L项目SS温度TpH数值280mg/L18-356-9进水BOD5 180mg/L,出水要求BOD520mg/L,去除率为(180-20)/180100% =88.89%,其他的指标均和BOD5 计算相同。一级处理BOD5 的去除率为88.89%,SS的去除率为89.28%。经过一级处理后水质的各个指标见表1-2表1-2 一级处理后水质项目水量QBOD5COD数值120000m3/d20mg/L60mg/L项目SS温度TpH数值30mg/L18-356-91.
6、2出水水质出水水质的各个指标数值见表1-3表1-3 出水水质项目水量QBOD5COD数值120000m3/d20mg/L60mg/L项目SS温度TpH数值30 mg/L18-356-92.方案论证2.1方案确定依据2.1.1生化处理方案确定依据进水水质BOD5 180mg/L、COD为430mg/L,BOD5 与COD的比值为0.559,大于0.3,可以用生化处理。进水BOD5 180mg/L,出水要求BOD520mg/L,去除率为(180-20)/180 100% =88.89%,其他的指标均和BOD5 计算相同。根据本设计二级处理要求BOD5 、SS的去除率分别为88.89%和89.23%
7、。所选处理方法的经验去除率值的比较,确定可以达到处理要求的方法有:传统活性污泥法、阶段曝气法、完全混合活性污泥法(合建式)。所选方法的去除率见表2-1。表2-1 所选方法的去除率方法传统活性污泥法阶段曝气法完全混合活性污泥法(合建式)去除率大于90%略小于90%略小于90%方法氧化沟CMAS(分建式完全混合活性污泥法)去除率95%-98%略小于90%2.1.2污泥处理工艺路线确定依据本设计为城市污水处理,产生污泥的地方主要是初沉池和二沉池,污泥处理工艺路线有:路线一:污泥浓缩脱水最终处置路线二:污泥浓缩自然干化堆肥最终处置路线三:污泥浓缩机械脱水干燥焚烧最终处置路线四:污泥浓缩消化最终处置2.
8、2方案比较2.2.1生化处理方案比较生化处理的方案比较见表2-2。表2-2 方案比较3方法优点缺点适用性水流方式备注传统活性污泥法有机物去除率较高;不易发生污泥膨胀;出水水质稳定。耐冲击负荷能力差;供氧利用率低;运行费用高。适用于大中型水量;不控制出水氮磷。推流阶段曝气法耐冲击负荷能力较强;池内溶解氧较均匀;二沉池出水较好。有机物去除率略低;易发生污泥膨胀。适用于大中型水量;不控制出水氮磷。推流完全混合活性污泥法(合建式)耐冲击负荷能力较强;池内水质均匀,电耗低;负荷率较高。有机物去除率略低;易发生污泥膨胀。适用于中小水量;适用于工业废水;不控制出水氮磷。完全混合CMAS(分建式完全混合活性污
9、泥法)耐冲击负荷能力较强;池内水质均匀,电耗低;负荷率较高。有机物去除率略低;易发生污泥膨胀。适用于中小水量;适用于工业废水;不控制出水氮磷。推流和完全混合氧化沟耐冲击负荷能力较强;可以不设初沉池和污泥回流装置;出水水质好。占地面积较大;要求气温适中;污泥龄较长,水力停留时间长。适用于小水量;可以控制出水氮磷。推流和完全混合2.2.2污泥处理方案比较污泥处理的方案比较见表2-3表2-3 污泥处理方案比较6方案费用特点适用条件路线一根据所选的构筑物及设备决定以脱水为主要处理主体适于一般污泥的处理路线二较低以堆肥农用为主当污泥符合农用肥料条件及附近有农、林、牧或蔬菜基地时可以考虑采用路线三费用较高
10、以干燥焚烧为主污泥不适于进行消化处理,或不符和农用条件,或受污水处理厂用地面积的限制路线四费用随消化处理的构筑物决定以消化处理为主体适于污泥中有机物含量较高的污泥2.3方案确定2.3.1生化处理方案确定根据处理水量10000,属于小水量,可以用氧化沟、完全混合活性污泥法(合建式)、CMAS(分建式完全混合活性污泥法)。氧化沟虽然处理的效果好,运行灵活,但是占地面积大、还要一定的外界温度,城市可用的土地少,还要节约用地,所以不用氧化沟;CMAS(分建式完全混合活性污泥法)虽然符合水量要求,但国内关于修建CMAS曝气池的资料比较少,不易设计好;综合考虑多方面的原因,最后选用完全混合活性污泥法(合建
11、式)。2.3.2污泥处理方案的确定2.3.2.1污泥处理工艺路线确定本设计为10000m3/d的流量,流量较小,产生污泥不多,修建污泥消化池费用较高,不经济;污泥干燥焚烧需要脱去更多的水,费用也会很高;堆肥需要的场地较大,且费时,不合理。最后确定的污泥工艺路线为路线一。2.3.2.2污泥处理方案的确定1)污泥浓缩方法的确定污泥浓缩的方法6力浓缩、气浮浓缩、离心浓缩。重力浓缩需要的费用较低;气浮浓缩需要通入空气,消耗能量,运行费用较高;离心浓缩是利用机械脱水,费用也较高。最后选用的浓缩的方法为重力浓缩。2)污泥脱水的方法的确定污泥脱水的方法有:自然干化和机械脱水。自然干化的脱水方法易受外界条件的
12、影响,速度较慢,占用面积大,甚至还有臭味。所以最后选用的脱水的方法为机械脱水。3)污泥最终处置的方法的确定污泥最终处置的方法1埋、直接卫生填埋、堆肥、工业利用。污泥焚烧后填埋虽然是一种最合理的污泥最终处置的途径,但在焚烧时要求污泥的含水率较低,而污泥含水率的进一步降低不容易,且本设计产生的污泥量少,所以采用焚烧后填埋不合理。污泥堆肥要求和其他物质如城市生活垃圾、稻草、锯木等混合堆肥,且要求堆肥前应该去除垃圾中的金属物、玻璃、碎石、塑料等物质以及污泥中没有重金属、有毒有害物质等。工序复杂,费时过多,占用场地大,劳动力强度大,对周围环境有污染,制成的肥料没有市场,因此不采用堆肥。工业利用的方法有:
13、干泥颗粒燃烧发电,或提取焦油、焦碳、燃料油、燃料器等;污泥燃烧灰作建筑材料;污泥细菌蛋白制造蛋白塑料、胶合生产纤维板等;制造污泥气等。但这些用途在国内尚处于试验阶段,所以不可以采用。所以最后确定的污泥最终处置的方法是直接卫生填埋。3.设计计算3.1水质平衡计算进水BOD5 180mg/L,出水要求BOD520mg/L,去除率为(180-20)/180*100% =88.89%,其他的指标均和BOD5 计算相同。水质平衡计算表如下:表3-1。表3-1 水质平衡计算表项目BOD5CODSS去除率88.89%86.05%89.28%3.2主体构筑物设备计算3.2.1格栅设计计 设计两座格栅 最大设计
14、流量:Qmax=12万m/d =1.389 m/s1、 设栅前水深:h = 0.4 m 过栅流速: v =0.8 m/s , 栅条间隙宽度:b = 0.050 m 格栅倾角:= 60o n= (Qma sin 60o ) / b h v =(1.389 sin 60o) /0.05 0.4 0.8 =80.8 取81个B=S (n-1)+ bn =0.01 (81-1) +0.05 81 =4.85 (m) 4.8 (m) 2、 格栅的水头损失:h0 = ( v2 / 2g ) sin = 1.670.80.8/(29.08) sin 60o =0.047 (m)3、 H = h+ h1+ h
15、 2=0.4 +0.142 +0.3 =0.842 (m)4、 格栅总长度 L = l 1 +l 2+ 0.1+ 0.5 +(H / tan) = 2.47 (m) 5、 每日栅渣量 W = (QmaxW186400 )/ (K z 1000 ) =(1.3890.0586400 )/(1.51000)= 4.00 m3 / d 3.2.2沉砂池设计计算1、 设v =0.25m/s,t=50s ,L=vt=0.2550=12.5 m ;水流断面积 A=Qmax/v =1.389/0.25=5.56m2 2、 设八格,每格宽 b=0.6 m ,则B=nb=80.6=4.8 m3、 有效水深 h
16、2 = A/B =5.56/4.8=1.16m4、 沉砂斗容积 T=2d ,V=( QmaxT86400) /( Kz1000000) = (1.38932 86400 )/(1.51000000) =4.8 m3设每个分格有2个沉砂斗,共有82=16个沉砂斗,则 V0 =4.8/16 =0.3 m33.2.3初沉池设计计算1、设表面负荷 q =3.0 m3 /(m2.d ),设计流量Qmax=12万m3/d =1.389 m/s 则 A = ( Qmax3600 ) / q =1.389 3600 /3.0 =1666.8 m32、沉淀部分有效水深:h 2 = q t =31.5 = 4.5
17、 m (设沉淀时间为 1.5 h ) 3、沉淀部分有效容积:V = Qmax t3600=1.389 1.5 3600 =7500.6 m34、设水平流速 v =3.7 mm/s ,则L =v t 3.6 = 3.7 1.5 3.6 =20 m5、池子总宽度 B = A / L= 1666.8/ 20 = 83m6、设每个池子宽 4.5m,则n = B/ b =83.34/4.320个7、长宽比 L/b=20/4.5 =4.44.0(符合要求)8、污泥部分需要的总容积设 T=2d,污泥量为 25 g / ( 人/d ) ,污水含水量为 95%,则每人每日污泥量 S = 25100 / (100
18、95) 1000 =0.5 L / ( 人/d )V =SNT/ 1000 = 0.52500002.0 / 1000 = 250 m39、每格污泥所需容积 V, =v/n=250/20=12.25 m3 10、污泥斗容积V1 = 1/3 h,4 ( f1 +f2 + ) h4 = (4.50.5 )/2 tan 600=3.46 m V1= 1/33.46( 4.54.5+0.50.5 + =26 m3污泥斗以上梯形部分污泥容积 V2 = (l1 +l2 )/ 2 h4 bh4= (20+0.3-4.5) 0.01=0.158 m l1 =20 +0.3 + 0.5= 20.80 m l2
19、= 4.5 m V2= (20.80+4.50 )/20.1584.5=9.0 m3污泥斗和梯形部分污泥容积 V1+ V2 = 26 + 9 = 35.00 m3 25 m3 2、 池子总高度 设缓冲层高度 h3 = 0.5 m ,则 H = h1 + h2 +h3 +h4 h4 =h4 +h4 = 0.158 +3.46 = 3.62 mH =0.3 + 2.4 +0.5 + 3.62 = 6.28 m3.2.4曝气池设计计算3.2.4.1作用来水经过配水井均匀配水后,进入曝气沉淀池。在曝气沉淀池内,污水和活性污泥混合,充分接触,污水中的可生物降解的物质被微生物代谢和利用,最后变为无机物,达
20、到去除污染物的目的,最后泥水在外部的沉淀池内进行泥水分离,上清夜由出水堰排出,下面的泥部分排出池体,剩下的通过回流缝回流,进入曝气池,再次利用。3.2.4.2设计规定61)池体A.直径(D)不宜超过20米,国内较普遍的采用的数值为15米,最大为17米,直径过大,充氧和搅拌能力都将受到影响。B.水深不宜超过5米,水深过大,搅拌不良池底易于沉泥,影响运行效果。C.沉淀区水深一般(H3)在1-2米之间,不宜小于1米,过小会影响上升水流的稳定。D.曝气区直壁段高度(H20)应该大于导流区的高度(H1),一般H2-H10.414B(B为导流区宽度)。E.曝气区应该有0.8-1.2米的保护高。F.池底斜壁
21、与水平呈45角。2)回流窗回流窗孔的流速应该为100-200毫米/秒,并以此确定回流窗的尺寸。回流窗的总长度为曝气区的周长的30%左右,其调节高度为50-150毫米。3)导流区导流区出口出的流速(V3)应该小于导流区下降流速(V2),导流区下降流速为15毫米/秒左右,并按此确定导流区宽度。4)污泥回流缝污泥回流缝的流速为20-40毫米/秒,依据此确定回流缝的宽度(小B)。回流缝的宽度一般为150-300毫米。回流缝处设顺流圈,其长度(L)为0.4-0.6米。顺流圈的直径(D4)应该大于池底直径(D3),以利于污泥下滑、回流。回流缝的各项尺寸控制的目的是防止气泡和混合液从回流缝进入沉淀区,并使沉
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