污水处理厂 设计.doc
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1、呼伦贝尔市污水厂设计报告中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院编撰人:赵千里2011年6月20日 目录一、确定水量、水质4二、工业废水和生活污水区别,可生化性5三、初步选择工艺:工艺流程,主要构筑物计算53.1 工艺选择依据53.2 工艺选择原则63.3呼伦贝尔市污水处理厂工艺选择63.4氧化沟工艺特点73.5构筑物计算与设计83.5.1中格栅的计算与设计83.5.2细格栅的计算与设计93.5.3提升泵房计算与设计93.5.4平流式沉砂池计算与设计103.5.5厌氧池及氧化沟计算与设计113.5.6二沉池的计算与设计143.5.7混凝沉淀池的计算与设计153.5.8 BAF的计算与设计163.
2、5.9 过滤池的计算与设计183.5.10 氯消毒接触池的计算与设计19四、工程投资204.1单项构筑物工程造价计算204.3第三部分费用214.4工程项目总投资21五、成本分析225.1药剂费225.2动力费(电费)225.3工资福利费225.4折旧费225.5摊销费235.6大修理基金提成率235.7检修维护费235.8其他费用235.9工程项目年总成本23六、最终比较24七、消防247.1工程概况和消防总体设计247.1.1 工程概况247.1.2 消防设计依据257.1.3 一般设计原则257.2消防总体设计方案257.2.1 建筑物火灾危险性分类及耐火等级257.2.2 安全疏散通道
3、和消防通道257.2.3 建筑装修消防设计257.3其他消防设施267.3.1 室内其它消防设施267.3.2 室外其他消防设施26八、经济效益分析268.1 财务评价268.1.1总投资268.1.2资金筹措及贷款条件268.1.3费用计算278.1.4污水处理效益计算278.1.5 清偿能力分析278.1.6建议278.2 社会效果评价278.3其他社会效益、环境效益27一、确定水量、水质根据呼伦贝尔市河西区城区的总体规划要求,污水处理工程可研究性报告中确定本污水厂的最终规模为日处理污水25万m3/天。呼伦贝尔市人口241.3万(1997年统计),本污水厂服务人口112万人,其中工业废水占
4、15%,城市生活废水占85%。根据呼伦贝尔市城市总体规划,结合近年来对分流制的生活区污水水质的实测结果和有关的城市污水处理厂污水水质情况的调查,并考虑了生活区水质和工业区水质不同带来的影响,得到了以下的污水水质。对于污水厂的出水要求,严格按照国家二级排放标准设计,如下图所示:呼伦贝尔市污水水质及处理标准项 目BOD5(mg/l)CODcr(mg/l)SS(mg/l)NH3-N(mg/l)TP(mg/l)PH进 水285 705 115 57 57出 水 30 100 30 30 36-9去除率 89.4% 85.8% 73.9% 47.4% 40%-二、工业废水和生活污水区别,可生化性可生化性
5、:/COD比值法是目前广泛采用来评价废水可生化性的一种最简易的方法。当/COD0.45时,不可生物降解的有机物仅占全部有机物的20%以下,而当/COD0.2时,不可生物降解的有机物已占全部有机物的60%以上。 可生化性判断: /COD0.45 表示生化性较好 0.3/COD0.45 表示可以生化 0.2/COD0.3 表示较难生化 /COD0.2 表示不宜生化呼伦贝尔市的/COD=285/705=0.40,故可以应用生物处理法处理污水三、初步选择工艺:工艺流程,主要构筑物计算3.1 工艺选择依据1、呼伦贝尔市城市发展总体规划(20102020年)2、主要设计规范及标准:给水排水设计手册(GBJ
6、86-02)城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)SL368-2006再生水水质标准(水利部2007年发布)室外排水设计规范(GBJ14-87 1997年版) 城市污水处理工程项目建设标准(建设部2001修订版)建筑结构荷载设计规范(GBJ9-87)建筑地基基础设计规范(GBJ7-89)给水排水工程结构设计规范(GBJ69-84)3.2 工艺选择原则1、以城市总体规划为指导,加强保护城市水资源和改善水环境,对宾馆污水进行综合治理,充分发挥建设项目的社会效益、经济效益、环境效益和生态效益。2、积极采用高效节能、简便易行的污水处理新工艺、新技术、新材料、新设备以及污水和污泥的综合
7、利用技术。3、提高控制和生产管理的自动化、信息化、简便化水平,做到技术可靠、管理方便、出水达标、经济合理。4、按照统一规划、分期建设的指导方针,以需要与可能相结合的原则,合理分配、持续发展。5、采用国内技术先进、质量稳定的设备,合理采用国外设备3.3呼伦贝尔市污水处理厂工艺选择格栅+平流沉砂池+带A池的改进氧化沟(化学除磷)+二沉池+混凝沉淀+BAF+过滤+氯消毒处理工艺3.4氧化沟工艺特点本方案设计中,考虑到对脱氮除磷性能的较高要求和设计进水中污染物浓度较高的实际情况,本工程氧化沟工艺在改良型氧化沟基础上再作改进,增加了厌氧区和高氧曝气区,不仅增强了NH3-N的硝化率,更重要的是给磷的充分释
8、放和过量吸收创造条件,原污水和已脱氮回流污泥进入厌氧池,聚磷菌在有丰富碳源和绝氧环境条件下可实现磷的充分释放,聚磷菌将储存在体内的聚磷酸盐进行分解,并提供了能量,大量的吸附水中的BOD5,同时释放正磷酸盐,使BOD下降,含磷量上升,厌氧池出水进入氧化沟缺氧段可使已经硝化的污水在有充足的碳源及缺氧条件下先进行前置反硝化脱氮。由于采用了倒伞型曝气机,在两曝气机之间存在缺氧段,形成了多个A/O串联,实现好氧硝化和缺氧反硝化达到脱氮目的,并在氧化沟的出水段增设一个高溶解氧区,可使聚磷菌在高溶解环境下完成磷的过度积累和最后的贪婪吸收,从而达到了除磷的目的。因此,这种改良型氧化沟提高了污水处理程度,达到了
9、除磷脱氮的良好效果,能确保出水达到所要求的排放标准。在曝气设备的选择方面,克服了传统的鼓风曝气方式噪音大,曝气头容易堵赛和曝气转碟检修麻烦的缺点,选用DS325型的倒伞型叶轮曝气机,这种机子单机充氧大,两台机子之间的距离较大,使曝气机上下游溶解氧梯度大,可产生好氧、缺氧、厌氧条件,形成多个A/O串联,从而大大提高了氧的利用率和脱氮效果,同时脱氮过程可利用硝酸盐中的氧,达到节能的目的,为防止污泥沉淀和促使回流污泥与进水充分混合,在厌氧池内设有潜水搅拌器。在污泥处理方面,由于氧化沟工艺采用低污泥负荷及合适的污泥龄,有机物的生物分解比较彻底剩余污泥基本稳定,而且脱水性能较好,这种污泥再行厌氧消化其产
10、气率不高,综合经济效益差,因此,不设污泥消化系统,只设置污泥浓缩池。最后将要处理的污泥集中处理,采用污泥脱水一体化设备脱水至含水量75%-80%左右的污泥饼外运。3.5构筑物计算与设计3.5.1中格栅的计算与设计栅前流速取0.6m/s,栅前水深根据最优水力断面公式B=2h=3.10m,则h=1.55m,过栅流速取v=0.7m/s,栅条间隙e=20mm,格栅的安装倾角为60,则栅条的间隙数为: n=Qmax*sin0.5/ehv =2.89*(sin60)0.5/(0.02*1.55*0.7) =123.9 n取125栅槽宽度:取栅条宽度为S=0.01 m B=S*(n-1)+e*n =0.01
11、*(50-1)+0.02*50=3.74m,即每个槽宽为3.74m,则栅槽总长度: L=L+L+1.0+0.5+,L=(3.74-3.10)/(2*tg20)=0.88mL= L/2=0.44m H=h+h=1.55+0.3=1.85m则, L=L+L+1.0+0.5+=0.88+0.44+1.0+0.5+1.86/tg60=3.89m每日栅渣量:(单位栅渣量取W=0.05 m栅渣/10 m污水)W=Q*W=25*10*0.05/10=12.5m/d 0.2 m/d宜采用机械清渣方式。栅槽高度:起点采用h=0.5m,则栅槽高度为H=1.55+0.5=2.05m。由于格栅在污水提升泵前,栅渣清除
12、需用吊车。为了便于操作,将栅槽增高0.8m,以便在工作平台上设置渣筐,栅渣直接从栅条落入栅筐,然后运走。3.5.2细格栅的计算与设计栅槽宽度B: 栅前流速取0.7m/s;栅前水深 栅条间隔数 栅槽宽度通过格栅的水头损失: 栅后槽总高度H: 栅槽总长度L: 设进水渠道宽=4.8m,其渐宽部分展开角度 进水渠道渐宽部分长度 栅槽与出水渠道连接处渐窄部分长度 栅前渠道深 每日栅渣量: ,宜采用机械清渣3.5.3提升泵房计算与设计设计参数设计流量:,污水提升前水位-5.5m,提升后水位6m(2)设计计算污水经一次提升提升后进入平流沉砂池,然后自流通过厌氧池、氧化沟、沉淀池、混凝沉淀池、曝气生物滤池(B
13、AF)、接触池,最后至出水管道。 (a)扬程计算 污水提升前水位-5.5m(即泵站吸水池最底水位),提升后水位6m(即细格栅前水面标高),提升净扬程Z=6-(-5.5)=11.5m,水泵水头损失取2m 则水泵扬程H=2+11.5=13.5m (b)流量计算 ,采用12台水泵(2台备用)每台水泵的流量为1562.5m/h。 根据水泵的扬程和流量选用型号为400-1700-22-160的QW型潜水排污泵型号流量(m/h)转速(r/min)扬程(m)功率(kw)效率(%)出水口直径(mm)400-1700-22-16017007402216082.1400(3)集水池容积 采用相当于一台泵6分钟的容
14、量 有效水深取2m,则集水池底面积为3.5.4平流式沉砂池计算与设计(1)长度:设平流沉砂池设计流速为v=0.25 m/s停留时间t=40s,则,沉砂池水流部分的长度(即沉砂池两闸板之间的长度): L =v*t=0.25*40=10m(2)水流断面面积:A=Qmax/v=2.89/0.25=11.56m2(3)池总宽度 : 设n=8格,每格宽b=1.45m,则, B=n*b=2*1.2=11.6m (4)有效深度: h2=A/B =11.56/11.6=0.997m(5)沉砂室所需的容积: V= Qmax*T*86400*X/(kz*105)V沉砂室容积,m ;X城市污水沉砂量,取3 m 砂量
15、/10 m 污水;T排泥间隔天数,取2d;K 流量总变化系数,为1.4。代入数据得:V=86400*2.89*2*3/(1.4*105)=10.71 m3,则每个沉砂斗容积为V =V/(2*2)=1.41/(2*2)=2.68 m3.(6)沉砂斗的各部分尺寸:设斗底宽a1=0.5 m,斗壁与水平面的倾角为55,斗高h3=1.5m,则 沉砂斗上口宽:a=2 h3/tg55+a1 =2*1.5/1.428+0.5 =2.6m沉砂斗的容积:V0 = (h3/6)*(a2+ a* a1+ a12) =1.5/6*(2.62+ 2.6* 1.5+ 0.52) =2.73m3 = V这与实际所需的污泥斗的
16、容积很接近,符合要求;(7)沉砂室高度: 采用重力排砂,设池底坡度为0.06,坡向砂斗,L =(L-2*a)/2=(10-2*2.6)/2=2.4mh3 = h3+0.006 L =1.5+0.06*2.4=1.644m(8)池总高度:设沉砂池的超高为h1=0.3m,则H= h1+h2+h3=0.3+0.997+1.644=2.941m(9)进水渐宽及出水渐窄部分长度: 进水渐宽长度 L =(B-B)/2tg=(11.6-1.0)/(2*tg20)=14.56m 出水渐窄长度 L= L=14.56m3.5.5厌氧池及氧化沟计算与设计 1.厌氧池(1)设计参数进入厌氧池的最大流量为Qmax=2.
17、89 m3/s。共设6座厌氧池,每座设计流量为0.48 m3/s,水力停留时间:T=2.5h,污泥浓度:X=3g/l,污泥回流浓度为:XR=10g/l;(2)设计计算a.厌氧池容积: V=Q*T=0.48*2.5*3600=4320 m3b.厌氧池的尺寸 水深取h=5m,则厌氧池的面积为:A= V/h=4320/5=864m2厌氧池的直径为:D=(4A/3.14)1/2=(4*864/3.14)1/2 =33.17m,取D=34m考虑到0.3m的超高,所以池子的总高度为H=h+0.3=5.3mc.污泥回流量的计算:回流比的计算:R=X/(Xe-X)=3/(10-3)=0.42污泥回流量:QR=
18、R*Q=0.42*2.89*86400=m3/d=4375m3/h选用型号为JBL800-2000型的螺旋浆式搅拌机,两台该种型号的搅拌机的技术参数如下;浆板直径:800-2000mm,转速:4-134 (r/min),功率:4.5-22KW,浆叶数:3 个。2.氧化沟:设计参数氧化沟设计为两组。氧化沟按照最大日平均时间流量设计,每个氧化沟的流量为m3/d。进水BOD5:So=285mg/l 出水BOD5:Se=30mg/l进水NH3-N: 57mg/l 出水NH3-N: 30mg/l总污泥龄;22d MLSS:4000mg/l f=MLVSS/MLSS=0.7曝气池:DO=2mg/l NOD
19、=4.6mgO2/mgNH3-N氧化,可利用氧2.6 mgO2/mgNO-3-N还原 =0.9 =0.98其他参数:a=0.6 kg oss/kg BOD5, b=0.051/d脱氮效率:qdn=0.0312kgNO-3-N/(kgMLVSS*d)k1=0.231/d k02=1.3mg/l剩余碱度:100mg/l(保持PH7.2)所需要的碱度:7.1mg碱度/mgNH3-N氧化;产生碱度:3.0mg碱度/mgNO-3-N还原硝化安全系数:2.5, 脱硝温度修正系数:1.0设计计算碱度平衡计算由于设计的出水BOD5为30mg/l,则出水中溶解性BOD5为:30-0.7*30*1.42*(1-0
20、.23*5)9.6mg/l 采用污泥龄22d,则日产泥量为:aQlr/1+btm 0.6*(285-9.6)/1000(1+0.051*22)1304.71/2.122=1960.26kg/ld 设其中有12.4%的为氮,近似等于TNK中用于合成部分为:12.4%*1960.26=209.59kg/dTNK中有209.59*1000/=1.68mg/l需要用于氧化的NH3-N:57-1.68-30=25.32mg/l需要还原的NO-3-N:25.32-10=15.32mg/l碱度平衡计算已知产生0.1mg碱度/去除1mgBOD5,进水中碱度为280mg/l剩余碱度:280-7.1*25.32+
21、3.0*15.32+0.1*(285-9.6) =150.74mg/l(caco3)此值可以保证PH7.2。计算硝化速度: n =0.47*0.098*(T-15)* 2/(2+100.05*15-1.158)* 2/(2+1.3) =0.204l/s(T=12)故泥龄为:tw=1/0.204=4.9d采用的安全系数为2.5,故设计污泥龄为:2.5*4.9=12.5d原来假定的污泥龄为22 d,则硝化速度为:n =1/22=0.045l/d单位基质利用率为: =n+b/a=0.045+0.05/0.6=0.158 kg BOD5/(kgMLVSS*d)而 MLVSS=0.7*4000=2800
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