污水处理工艺设计 .doc
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1、环境工程专业课程设计计算说明书污水处理工艺设计编 制 人: * * * 班 级: 环工0901 学 号: * 指导老师: 罗 平 编制日期: 2012年6月 南京工业大学环境学院目 录1 设计目的12 设计任务13 设计原始资料13.1 污水水量与水质13.2 处理要求13.3 气象与水文资料23.4 厂区地形24 总体设计24.1 污水处理程度的确定24.2 方案选择24.3 工艺流程24.4 工艺特点35 处理构筑物设计35.1 粗格栅35.1.1 设计说明35.1.2 设计参数35.2 细格栅55.2.1 设计说明55.2.2 设计参数55.3 进水泵房65.3.1设计说明65.3.2
2、设计参数75.4 沉砂池75.4.1 设计说明75.4.2 设计参数75.5 AB段工艺计算95.5.1 设计说明95.5.2 AB工艺参数95.5.3 A段曝气池135.5.4 B段曝气池195.6 鼓风机房245.7 中间沉淀池245.7.1 设计说明245.7.2 设计参数245.8 二次沉淀池265.8.1 设计说明265.8.2 设计参数265.9 回流污泥泵房295.9.1 设计说明295.9.2 设计选型295.10 排泥泵房295.11 污泥浓缩池设计计算305.11.1 设计说明305.11.2 设计参数305.12 投泥泵房315.13 消化池设计计算315.13.1 设计
3、说明315.13.2 设计参数325.14 脱水376 污水处理厂的平面布置规划387 参考文献38某城市污水处理厂工艺设计1 设计目的本课程设计目的在于通过净水厂课程设计,巩固学习成果,加深对水处理课程内容的学习与理解,掌握净水厂的设计的方法,培养和提高计算能力、设计和绘图水平。在教师知道下,基本能独立完成一个中、小型水处理厂工艺设计,锻炼和提高分析及解决工程问题的能力。2 设计任务本课程设计目的在于通过净水厂课程设计,巩固学习成果,加深对水处理课程内容的学习与理解,掌握净水厂的设计的方法,培养和提高计算能力、设计和绘图水平。在教师知道下,基本能独立完成一个中、小型水处理厂工艺设计,锻炼和提
4、高分析及解决工程问题的能力。针对二级处理的工厂污水处理设施,要求对主要污水处理构筑物的工艺尺寸进行设计计算,确定污水处理平面布置和搞成布置。完成设计计算说明书和设计图,确定污水处理的平面布置图,设计深度约为初步设计的深度。3 设计原始资料3.1 污水水量与水质污水处理水量:2.6104m3/d,总变化系数为1.2。污水水质:CODCr:300mg/L,BOD5:200mg/L,SS:200mg/L,NH3-N:2030mg/L,TP:34mg/L,pH为69。3.2 处理要求废水经处理后应符合城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)一级B标准。污泥经处理后应符合城镇污水处理厂污
5、染物排放标准(GB18918-2002)污泥控制标准。表3-1 污水控制标准项目BOD5/mg/LSS/mg/LCODCr/mg/LNH3-N/mg/LTP/mg/LpH数值20206081.069污泥控制标准:城镇污水处理厂的污泥进行污泥脱水处理,脱水后污泥含水率应小于80%。3.3 气象与水文资料风向:多年主导风向为北东风气温:最冷月平均为3.5;最热月平均为32.5。水文:降水量多年平均为每年728mm;蒸发量多年平均为每年1210mm;地下水水位,地面下56厘米。3.4 厂区地形污水厂选址区域海拔标高在6466m之间,平均地面标高为64.5m。4 总体设计4.1 污水处理程度的确定该城
6、市污水处理厂处理水量最大设计流量(1) 污水中SS的处理效率:(2) 污水中BOD5的处理效率:(3) 污水中CODCr的处理效率:(4) 污水中氨氮的处理效率:(5) 污水中总磷的处理效率:4.2 方案选择该污水处理工艺主要以去除有机污染为主,去除目标为SS、BOD5、COD及部分含氮含磷污染物。本设计采用AB法处理,在两段曝气池降解有机物的同时,B段曝气池也能发挥出脱氮除磷的作用。4.3 工艺流程AB法污水及污泥的处理工艺流程如图1所示:4.4 工艺特点(1) 全系统公分预处理段,A段,B段等3段.在预处理段只设格栅,沉砂池等简易处理设备,不设初沉池。(2) A段由吸附池和中间沉淀池组成,
7、B段则由曝气池及二沉池所组成(3) A段和B段各自拥有独立的污泥回流系统,两段完全分开,每段能够培育出各自独特的,适于本段水质的微生物种群。5 处理构筑物设计5.1 粗格栅5.1.1 设计说明格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在污水渠道、泵房集水井的进水口处或污水处理厂的端部,用以截留较大的悬浮物或漂浮物,以便减轻后续处理构筑物的处理负荷。有关规定(1) 泵前格栅栅条间空隙宽度不大于20mm,污水处理系统前可不设格栅。(2) 污水过栅流速宜采用0.61.0m/s,格栅倾角宜采用45o75o。(3) 污水上部必须设工作台,其高度应高出格栅前最高设计水位0.5m,工作台上应有安全和冲洗设施。
8、(4) 格栅工作台两侧过道宽度不应小于0.7m。工作台正面过道宽度,采用机械清渣时不应小于1.5m。(5) 格栅应设通风设施。(6) 粗格栅间隙50100mm,细格栅间隙1.510mm。(7) 栅前渠道内的水流速度一般采用0.40.9m/s。5.1.2 设计参数过栅流速,栅条宽度S=0.01m,栅前部分长度0.5m格栅倾角=60,单位栅渣量=0.01m3栅渣/103m3污水,初定粗格栅间隙b=50mm格栅设两组,按两组并开设计,一格停用,一格工作校核。(1) 确定栅前水深h:设栅前水深(2) 格栅间隙数量n:式中:Qmax最大设计流量,m3/s格栅安装倾角,取b栅条间隙,m,根据一般经验公式取
9、b50 mmn栅条间隙数,个h栅前水深,m 过栅流速,m/s经验修正系数则 ,取10个,格栅框架内的栅条数目为9根。(3) 格栅槽总宽度B:式中: B格栅槽宽度,mS栅条宽度,m,取0.01mb栅条间隙,m(4) 进水渠道渐宽部分的长度:设进水渠宽设渐宽部分展开角度a1=20,则 (5) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度(6) 通过格栅的水头损失:设栅条断面为锐边矩形断面,取k=3阻力系数:(7) 栅后槽总高度H:格栅前渠道超高,取0.3m栅前槽高 (8) 栅槽总长度L(9) 每日栅渣量W,选用机械清渣。5.2 细格栅5.2.1 设计说明单位栅渣量 =0.1m3栅渣/103m3污水,初定细
10、格栅间隙b=10mm5.2.2 设计参数(1)确定栅前水深h:设栅前水深(2)格栅间隙数量n: ,取47个,格栅框架内的栅条数目为46根。(10) 格栅槽总宽度B:(4) 进水渠道渐宽部分的长度:设进水渠宽设渐宽部分展开角度a1=20,则(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分的长度(11) 通过格栅的水头损失:设栅条断面为锐边矩形断面,取k=3阻力系数:(12) 栅后槽总高度H:格栅前渠道超高,取0.3m栅前槽高 (8)栅槽总长度L(9)每日栅渣量W5.3 进水泵房5.3.1设计说明污水经过一次提升进入沉砂池,然后通过自流进入后续水处理构筑物。有关规定:(1)泵房进水角度不大于45度(2)相邻两
11、机组突出部分的间距,以及机组突出部分与墙壁额间距,应保证水泵轴或电动机转子再检修时能够拆卸,并不得小于0.8m。如电动机容量大于55KW时,则不得小于1.0m,作为主要通道宽度不得小于1.2m(3)泵站采用圆形平面钢筋混凝土结构半地下式,尺寸为15m12m,高12m,地下埋深7m。(4)水泵为自灌式5.3.2 设计参数污水提升前水位-4.5m(即泵站吸水池最底水位),提升后水位8.2m.。所以,提升净扬程Z=8.2-(-4.5)=12.7m,设泵站内的损失为2 m,吸压水管路的总损失为2 m,则可确定水泵的扬程H:。根据最大设计流量,采用两台350QW1500-15-90潜污泵,一用一备。单台
12、提升流量,扬程15m,转速990r/min,功率90kW。圆形泵房D10m,高12m,泵房为半地下式,地下埋深7m,水泵为自灌式。5.4 沉砂池5.4.1 设计说明沉砂池的功能是去除比重较大的无机颗粒,以减轻沉淀池负荷及改善污泥处理构筑物的处理条件。平流沉砂池的主要缺点是沉沙中约夹杂有15%的有机物,使沉沙的后续处理增加难度。故常需配洗砂机,把排砂经清洗后,有机物含量低于10%,称为清洁砂,再外运。曝气沉砂池可克服这一缺点。故采用曝气沉砂池。有关规定:(1)旋流速度控制在0.250.30m/s(2)最大时流量的停留时间为13min、水平流速为0.1m/s(3)有效水深为1.53m,深宽比为1.
13、01.5,长宽比可达5(4)曝气装置,可采用压缩空气竖管连接穿孔管(穿孔孔径为2.56.0mm)或压缩空气竖管连接空气扩散板,每m3污水所需曝气量为0.10.2 m3或每m2池表面积35 m3/h。5.4.2 设计参数(1) 沉砂池总有效容积:最大设计流量时停留时间t=2min。(2) 沉砂池设计成两格,每格容积为(3) 沉砂池水流断面面积:最大设计流量时水平流速(4) 池总宽度B:设有效水深,(5) 每格池子宽度b:池子数深宽比:,满足要求。(6) 池长L:长宽比:,满足要求,不需要设置横向挡板。(7) 每小时所需空气量q:每立方米污水所需空气量污水(8) 每格沉砂斗所需容积:设计T=2d,
14、即考虑排泥间隔天数为2天(9) 沉砂斗各部分尺寸及容积:设计斗底宽,斗壁与水平的倾角为60,斗高,则沉砂斗上口宽:(取1.5m)沉砂斗容积:(10) 沉砂池高度:采用重力排砂,设计池底坡度为0.1,坡向沉砂斗,则沉泥区高度:池总高度H :设超高h1=0.3m曝气沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵送至砂水分离器,脱水后的清洁砂粒外运,分离出来的水回流至提升泵房吸水井。曝气沉砂池的出水通过管道直接送往A段曝气池管道设计流量管道流速,管道过水断面面积管径,取管道管径校核管道流速5.5 AB段工艺计算5.5.1 设计说明AB法处理工艺具有较强的抗冲击负荷能力,对进水中的pH值、有毒物质以及水量、水质等冲击具有
15、很好的缓冲作用。A段由曝气池和中间沉淀池构成,有独立的污泥回流系统。A段污泥具有很强的吸附能力和良好的沉淀性能,对有机物的去除是以细菌的絮凝吸附作用为主。A段工艺污泥负荷高、污泥龄和水力停留时间短。所以A段工艺的投资和运行费用低,属于高负荷的活性污泥系统的强化一级处理。B段接收A段的处理水,水质、水量比较稳定,冲击负荷已不在影响B段,B段的净化功能得以充分发挥,B段属传统活性污泥法。5.5.2 AB工艺参数表5-1 AB法工艺设计参数名称A段B段污泥负荷NS(kgBOD5/kgMLSS.d)34(26)0.150.3(0.5)容积负荷Nv(kgBOD5/m3.d)610(412)0.9污泥浓度
16、MLSS(g/L)2.03.0(1.52.0)2.04.0(3.04.0)污泥龄SRT或(d)0.40.7(0.30.5)1520(1025)水力停留时间HRT(h)0.50.752.04.0(2.06.0)污泥回流比(%)70(2050)50100溶解氧DO(mg/L)0.30.7(0.21.5)23(12)气水比(34):1(710):1污泥沉降指数SVI(mg/L)609070100污泥池沉降时间(h)1224(1.54)污泥池表面负荷q1(m3/(m3/h)120.51.0需氧系数a1(kgO2/kgBOD5)0.40.6NH3-N硝化需氧系数b1(kgO2/kgNH3-N)4.57污
17、泥综合增长指数a(kgMLSS/kgBOD5)0.30.5污泥含水率(%)9898.799.299.6注:( )内数据供参考。R 设计参数的确定A段污泥负荷:;混合液污泥浓度:;污泥回流比。B段污泥负荷:;混合液污泥浓度:;污泥回流比。 计算处理效率BOD5总去除率应达到90%,A段BOD5去除率EA取60%,则A段出水BOD5浓度LTA为已知B段出水BOD5浓度LTB=20 mg/L,B段BOD5去除率EB为 曝气池容积计算进水BOD5浓度,A段BOD5去除量为A段混合液挥发性污泥浓度XVA:为系数,取0.8则A段曝气池容积B段BOD5去除量为B段混合液挥发性污泥浓度XVB:为系数,取0.8
18、则B段曝气池容积 水力停留时间计算水力停留时间则A段水力停留时间 B段水力停留时间 最大需氧量 A段最大需氧量:式中:需氧量系数,0.40.6 kg O2/kg BOD5 则 B段最大需氧量:式中:需氧量系数,1.23 kg O2/kg BOD5 NH3N 硝化需氧量系数,4.57 kg O2/kg NH3N 需要硝化的氮量 二段总需氧量 剩余污泥量A段剩余污泥量:设A段SS去除率为75%SS去除量干污泥量为式中:a污泥增殖系数,0.30.5 kg/kg BOD5,取0.4 kg/kg BOD5 Q污水平均流量,3.12104 m3/d 湿污泥量(设污泥含水率PA为98.7%):则:B段剩余污
19、泥量干污泥量为:式中:a污泥增殖系数,0.50.65 kg/kg BOD5,取0.6 kg/kg BOD5 Q污水平均流量,3.12104 m3/d湿污泥量(设污泥含水率PB为99.5%)则:总泥量 污泥龄计算A段污泥龄: 其中:aAA段污泥增殖系数,取0.4 kg/kg BOD5NSAA段污泥负荷,取4.5 kg BOD5/(kgMLSSd)则B段污泥龄:式中:aBB段污泥增殖系数,取0.6 kg/kg BOD5NSBB段污泥负荷,取0.125 kg BOD5/(kgMLSSd)则 回流污泥浓度浓度: 式中:X混合液污泥浓度 R污泥回流比A段回流污泥浓度 B段回流污泥浓度 5.5.3 A段曝
20、气池 曝气池的计算和各部位尺寸的确定1)确定曝气池容积A段曝气池共设2个,每个曝气池容积为。2)确定单个曝气池各部位尺寸设池深h为3m,曝气池的面积F为,采用推流式曝气池,池宽B取3.5 m,宽深比介于12之间,符合规定。池长,取25m。长宽比,介于510之间,符合规定。曝气池超高取0.5 m,则曝气池池高为 H=3+0.5=3.5 m A段曝气池曝气系统设计与计算1)最大需氧量为2)平均时需氧量为 3)每日去除的BOD5值为 A段供气量计算采用网状模型微孔空气扩散器,铺设距池底0.3 m 处,淹没水深2.7 m,计算温度30。查表得20和30时水中饱和溶解氧值分别为1)空气扩散出口处的绝对压
21、力:H空气扩散装置的安装深度,m,一般为则:空气离开曝气池池面时,氧的百分比为 其中:EA空气扩散器的氧转移率,此处取值12%,则2)曝气池混合液中平均氧饱和浓度(按最不利的温度条件考虑)为最不利的温度条件按30计算,则换算为在20条件下,脱氧清水的充氧量 其中:单位时间由于曝气向清水传递的氧量单位时间向混合液传递的氧量,相当于平均需氧量因混合液含污泥颗粒而降低传递系数的修正值( 1),取=0.8废水饱和溶解氧的修正值( 1),取=0.95气压修正系数,取=1.0c废水实际溶解氧的浓度,取T混合液设计温度,T=30F曝气扩散设备堵塞系数,通常取0.650.9相应的最大时需氧量为3)曝气池的平均
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