5万吨城市污水处理厂初步设计.doc
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1、0 目目 录录 引引 言言.1 1 设计任务及概况设计任务及概况2 1.1 设计任务及依据2 1.1.1 设计任务2 1.1.2 设计依据及原则2 1.1.3 设计范围.3 1.2 设计水量及水质.3 1.2.1 设计水量.3 1.2.2 设计水质.3 1.3.3 设计人口.3 2 工艺设计方案的确定工艺设计方案的确定4 2.1 方案确定的原则.4 2.2 污水处理工艺流程的确定.4 2.2.1 厂址及地形资料.4 2.2.2 气象及水文资料.5 2.2.3 可行性方案的确定.5 2.2.4 工艺流程方案的确定.6 2.2.5 污泥处理工艺流程.8 2.3 主要构筑物的选择.8 1 2.3.1
2、 格栅.8 2.3.2 泵房.9 2.3.3 沉砂池.9 2.3.4 初沉池、二沉池.10 2.3.5 曝气池.10 2.3.6 接触池.11 2.3.7 计量槽.12 2.3.8 浓缩池.12 2.3.9 消化池.12 2.3.10 污泥脱水.13 3 污水处理系统工艺设计污水处理系统工艺设计.13 3.1 格栅的计算.13 3.1.1 粗格栅.13 3.1.2 格栅的计算.14 3.1.3 选型.17 3.2 泵房.17 3.2.1 泵房的选择.17 3.2.2 泵的选择及集水池的计算.17 3.2.3 扬程估算.18 3.3 细格栅.18 3.3.1 细格栅的计算:.18 2 3.3.2
3、 格栅的计算.19 3.3.3 选型.21 3.4 沉砂池的计算.22 3.4.1 池体计算.22 3.4.2 沉砂室尺寸计算.23 3.4.3 排砂.25 3.4.4 出水水质.26 3.5 初沉池.26 3.5.1 池体尺寸计算.26 3.5.2 中心管计算.29 3.5.3 出水堰的计算.30 3.5.4 集配水井计算.31 3.5.5 出水水质.31 3.5.6 选型.32 3.6 曝气池.32 3.6.1 池体计算.32 3.6.2 曝气系统设计与计算.35 3.6.3 供气量.36 3.6.4 空气管道系统计算.39 3.6.5 空压机的选择.42 3.6.6 污泥回流系统.42
4、3 3.7 二沉池.43 3.7.1 池体尺寸计算.43 3.7.2 中心管计算.46 3.7.3 出水堰的计算.47 3.7.4 集配水井计算.47 3.7.5 出水水质.49 3.7.6 选型.49 3.8 接触池.49 3.8.1 接触池尺寸计算.49 3.8.2 加氯间.50 3.9 计量槽.51 4 污泥的处理与处置污泥的处理与处置51 4.1 污泥浓缩池51 4.2 污泥消化池55 4.2.1 一级消化池池体部分计算55 4.2.2 一级消化池池体各部分表面积计算57 4.2.3 二级消化池.58 4.3 贮气柜.58 4.4 污泥控制室59 4.4.1 污泥投配泵的选择.59 4
5、.4.2 污泥循环泵.60 4 4.4.3 污泥控制室布局.61 4.5 脱水机房.61 4.5.1 采用带式压滤机除水.61 4.5.2 选型.62 4.6 事故干化场62 4.7 压缩机房.63 5 污水处理污水处理厂厂总体布置总体布置63 5.1 平面布置.63 5.1.1 平面布置的一般原则.63 5.1.2 平面布置63 5.2 污水处理厂高程布置.64 5.2.1 高程布置原则.64 5.2.2 污水污泥处理系统高程布置.65 总总 结结66 参考文献参考文献68 致致 谢谢69 附附 录录70 5 1 1 设计任务及概况设计任务及概况 1.11.1 设计任务及依据设计任务及依据
6、1.1.11.1.1 设计任务设计任务 5 万吨城市污水处理厂初步设计 1.1.21.1.2 设计依据设计依据及原则及原则 1.1.2.1 设计依据 给水排水工程快速设计手册1-5 ,给排水设计规范, 污水 处理厂工艺设计手册 , 三废设计手册废水卷 。 1.1.2.2 设计原则 (1)执行国家关于环境保护的政策,符合国家地方的有关法规、 规范和标准; (2)采用先进可靠的处理工艺,确保经过处理后的污水能达到排 放标准; (3)采用成熟 、高效、优质的设备,并设计较好的自控水平, 以方便运行管理; (4)全面规划、合理布局、整体协调,使污水处理工程与周围环 境协调一致; (5)妥善处理污水净化
7、过程中产生的污泥固体物,以免造成二次 污染; (6)综合考虑环境、经济和社会效益,在保证出水达标的前提下, 6 尽量减少工程投资和运行费用。 1.1.31.1.3 设计范围设计范围 设计二级污水处理厂,进行工艺初步设计。 1.21.2 设计水量及水质设计水量及水质 1.2.11.2.1 设计水量设计水量 污水的平均处理量为=2083=0.58;污 平 Qdm /105 34 hm / 3 sm / 3 水的最大处理量为=2708=0.75,污水dmQ/105 . 6 34 max hm / 3 sm / 3 的最小处理量为=1603=0.45。总变化dmQm/108 . 3 34 in hm
8、/ 3 sm / 3 系数为 1.3,取日变化系数为 1.2,时变化系数为 1.1, 。 Z K 1 K 2 K 1.2.21.2.2 设计水质设计水质 参照城镇污水处理厂污染物排放标准(GB 18918-2002) 中 的一级 B 标准,设计水质如表 1.1 所示。 表 1.1 设计水质情况 项 目SS 5 BOD TNNNH 4 入水 ()mg L 1602806345 出水 ()mg L 2020153 去除率(%)87.592.976.293.3 7 1.3.31.3.3 设计人口设计人口 (1)按 SS 浓度折算: )/( 3 dm C aN Q SS ss 式中:Css废水中 SS
9、 浓度为 160mg/L Q平均日污水量为 50000m3/d ass每人每日 SS 量,一般在 40-65,取 50dg人/ dg人/ 则: 万人16 50 5160 N (2)按浓度折算 5 BOD 5 5 BOD BOD a QC N 式中:废水中浓度为 280mg/L 5 BOD C 5 BOD Q 平均日污水量为 50000m3/d 每人每日 BOD 量,一般在 2550,取 5 BOD adg人/ 40 dg人/ 则: 万人35 40 5280 5 5 BOD BOD a QC N 8 2 2 工艺设计方案的确定工艺设计方案的确定 2.12.1 方案确定的原则方案确定的原则 (1)
10、采用先进、稳妥的处理工艺,经济合理,安全可靠。 (2)合理布局,投资低,占地少。 (3)降低能耗和处理成本。 (4)综合利用,无二次污染。 (5)综合国情,提高自动化管理水平。 2.22.2 污水处理工艺流程的确定污水处理工艺流程的确定 2.2.12.2.1 厂址及地形资料厂址及地形资料 污水处理厂拟用场地较平坦,生活污水将通过新建管网输送到 污水厂,来水管管低标高为-4.50m,充满度为 0.5m。 2.2.22.2.2 气象及水文资料气象及水文资料 常年平均气温 16;极端温度:最高 40.3,最低-8。全年 主导风向为:冬季西北风,夏季东南风,平均风速 2.3m/s。 该污水厂的出水直接
11、排入河流,最高洪水位(50 年一遇)为 3.0m,常水位为 -5.0m,枯水位为-7.0m。 2.2.32.2.3 可行性方案可行性方案的的确定确定 城市污水的生物处理技术是以污水中含有的污染物作为营养源, 利用微生物的代谢作用使污染物降解,它是城市污水处理的主要手 9 段,是水资源可持续发展的重要保证。城市二级污水处理厂常用的 方法有:传统活性污泥法、AB 法、氧化沟法、SBR 法等等。下面 对传统活性污泥法和 SBR 法两种方案进行比较(工艺流程见图 2.1,2.2) ,以便确定污水的处理工艺。 传统活性污泥法的方案特点: (1)工艺成熟,管理运行经验丰富; (2)曝气时间长,吸附量大,去
12、除效率高 9095%; (3)运行可靠,出水水质稳定; (4)污泥颗粒大,易沉降; (5)不适于水质变化大的水质; (6 对氮、磷的处理程度不高; (7)污泥需进行厌氧消化,可以回收部分能源; SBR 法的方案特点: (1)处理流程简单,构筑物少,可不设沉淀池; (2)处理效果好,不仅能去除有机物,还能有效地进行生物脱氮; (3)占地面积小,造价低; (4)污泥沉降效果好; (5)自动化程度高,基建投资大; (6)适合于中小水量的污水处理工艺 从上面的对比中我们可以得到如下结论:从工艺技术角度考虑, 普通曝气法和 SBR 法出水指标均能满足设计要求。但是,SBR 法对 10 自动化控制程度要求
13、较高且处理规模一般小于 10 万立方米/天,这 与实际情况不符(污水厂自动化水平不高且本设计规模属大型污水 处理厂) 。故普通曝气法更适合于本设计对污水进、出水水质的要求 (对 P、N 去除要求不高,水质变化小) ,故可行性研究推荐采用普 通曝气法为污水处理厂的工艺方案。 2.2.42.2.4 工艺流程方案的确定工艺流程方案的确定 SBR 法是间歇式活性污泥法或序批式活性污泥法的简称,相对 于传统活性污泥法,SBR 法工艺是一种正处于发展、完善阶段的技 术,因为从 SBR 法的再次兴起直至应用到今天只不过十几年的历史, 许多研究工作刚刚起步,缺乏科学的设计依据和方法以及成熟的运 行管理经验。S
14、BR 法现阶段在基础研究方面、实践应用方面、工程 设计方面仍存在问题。例如:SBR 的适宜规模、合理的设计和运行 参数的选择,建立完整的运行维护和管理方法,运行模式的选择于 设计方法脱节等等。 污水工艺流程的确定主要依据污水水量、水质及变化规律,以及 对出水水质和对污泥的处理要求来确定。本着上述原则,本设计选 传统活性污泥法作为污水处理工艺。 11 污 水 泵 房 粗 格 栅 沉 砂 池 初 沉 池 细 格 栅 曝 气 池 接 触 池 二 沉 池 出 水 计 量 槽 脱 水 机 房 污 泥 控 制 室 浓 缩 池 沼气柜回流污泥泵房 鼓风机房加氯间 干泥外运 回 流 事故干化场 贮砂池 一 级
15、 消 化 池 二 级 消 化 池 图 2.1 传统活性污泥法 污 水 泵 房 粗 格 栅 沉 砂 池 初 沉 池 细 格 栅 曝 气 池 鼓风机房 加氯间 加氯间 计 量 槽 出 水 接 触 池 二 级 消 化 池 脱 水 机 房 污 泥 控 制 室 一 级 消 化 池 浓 缩 池 事故干化场 沼气柜 干泥外运 图 2.2 SBR 法 12 2.2.52.2.5 污泥处理工艺流程污泥处理工艺流程 目前,污泥的最终处置有污泥填埋,污泥焚烧,污泥堆肥和污 泥工业利用四种途径。该厂的污泥主要来源于城市污水,完全可以 再利用。只需在厂内进行预处理将重金属去除,该厂的污泥用于农 业是完全可能的。目前暂时
16、有困难,也可将污泥用于园林绿化,使 污泥中的肥分得以充分利用,污泥也可得以妥善处置。 根据上述原则,决定污泥采用中温厌氧二级消化,再经机械脱 水后运出厂外处置,这时的污泥已基本实现了无害化,不会对环境 造成二次污染。污泥消化产生的沼气用于烧锅炉和发电,热量可满 足消化池污泥加热需要,电能供本厂使用。 2.32.3 主要构筑物的选择主要构筑物的选择 2.3.12.3.1 格栅格栅 格栅用以去除废水中较大的悬浮物、漂浮物、纤维物质和固体 颗粒物质,以保证后续处理单元和水泵的正常运行,减轻后续处理 单元的负荷,防止阻塞排泥管道。 本设计中在泵前和泵后各设置一道格栅。泵前为粗格栅,泵后 为弧形细格栅。
17、由于污水量大,相应的栅渣量也较大,故采用机械 格栅。栅前栅后各设闸板供格栅检修时用,每个格栅的渠道内设液 位计,控制格栅的运行。 格栅间配有一台螺旋输送机输送栅渣。螺旋格栅压榨输送出的 栅渣经螺旋运输机送入渣斗,打包外运。 13 粗格栅共有三座,两座使用,一台备用。栅前水深为 0.4m,过 栅流速 0.9m/s,栅条间隙为 20mm,格栅倾角为 60。 细格栅有四座,三台使用,一台备用。栅前水深为 1.05m,过 栅流速 0.9m/s,栅条间隙为 20mm,格栅倾角为 60。 2.3.22.3.2 泵房泵房 考虑到水力条件、工程造价和布局的合理性,采用长方形泵房。 为充分利用时间,选择集水池与
18、机械间合建的半地下式泵房,这种 泵房布置紧凑,占地少,机构省,操作方便。水泵及吸水管的充水 采用自灌式,其优点是启动及时可靠,不需引水的辅助设备,操作 简便。泵房地下部分高 6.2m,地上部分 6.3m,共高 12.5m。 2.3.32.3.3 沉砂池沉砂池 沉砂池的形式有平流式、竖流式、辐流式沉砂池。其中,平流 式矩形沉砂池是常用的形式,具有结构简单,处理效果好的优点。 其缺点是沉砂中含有 15%的有机物,使沉砂的后续处理难度加大。 竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内,无机物颗粒 借重力沉于池底,处理效果一般较差。 曝气沉砂池是在池体的一侧通入空气,使污水沿池旋转前进, 从而产生与主
19、流垂直的横向环流。其优点:通过调节曝气量,可以 控制污水的旋流速度,使除砂效果较稳定;受流量变化的影响较小; 同时还对污水起预曝气作用,而且能克服平流式沉砂池的缺点 。 综上所述,采用曝气沉砂池。 14 池子共有一座; 尺寸:18m3m2m; 有效水深为 2m。 2.3.42.3.4 初沉池、二沉池初沉池、二沉池 沉淀池主要去除依附于污水中的可以沉淀的固体悬浮物,按在 污水流程中的位置,可以分为初次沉淀池和二次沉淀池。初次沉淀 池是对污水中的以无机物为主体的比重大的固体悬浮物进行沉淀分 离。二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的、比重小的、因水 流作用易发生上浮的固体悬浮物进行分离。 沉淀池按
20、水流方向可分为平流式的、竖流式的和辐流式的三种。 竖流式沉淀池适用于处理水量不大的小型污水处理厂。而平流式沉 淀池具有池子配水不易均匀,排泥操作量大的缺点。辐流式沉淀池 不仅适用于大型污水处理厂,而且具有运行简便,管理简单,污泥 处理技术稳定的优点。 所以,本设计在初沉池和二沉池都选用了辐流式沉淀池。 初沉池共有二座,直径为 27m,高为 6.875m,有效水深为 4m。为了布水均匀,进水管设穿孔挡板,穿孔率为 10%-20%,出水 堰采用直角三角堰,池内设有环形出水槽,双堰出水。每座沉淀池上 设有刮泥机,沉淀池采用中心进水,周边出水,周边传动排泥。 二沉池九座,直径为 31m,高为 5.97
21、5m,有效水深为 m。也采 用中心进水,周边出水,排泥装置采用周边传动的刮吸泥机。其特 15 点是运行效果好,设备简单。 污泥回流设备采用型螺旋泵。1000LXB 2.3.52.3.5 曝气池曝气池 本设计采用传统活性污泥法(又称普通活性污泥法) ,该法对 BOD 的处理效果可达 90%以上。传统活性污泥法按池形分为推流式 曝气池和完混合曝气池。 推流式曝气特点是:废水浓度自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,废水降解反应的推动力较大,效 率较高;推流式曝气池可采用多种运行方式;对废水的处理方式较 灵活;由于沿池长均匀供氧,会出现池首供气不足,池尾供气过量 的现象,增加动
22、力费用的现象。 完全混合式曝气池的特点是:冲击负荷的能力较强;由于全池 需氧要求相同,能节省动力;曝气池与沉淀池合建,不需要单独设 置污泥回流系统,便于运行管理;连续进水、出水可能造成短路; 易引起污泥膨胀;适于处理工业废水,特别是高浓度的有机废水。 综上,根据各自特点本设计选择推流式活性污泥法。在运行方 式上,以推流式活性污泥法为基础,辅以分段曝气系统运行。曝气 系统采用鼓风曝气,选择其中的网状微孔空气扩散器。 共有 6 座曝气池,池型采用折流廊道式,分五廊道,池长为 66m,高为 5.7m,宽 6m,有效水深为 5.2m,污泥回流比 R=30%。 16 2.3.62.3.6 接触池接触池
23、城市污水经二级处理后,水质改善,但仍有存在病原菌的可能, 因此在排放前需进行消毒处理。 液氯是目前国内外应用最广泛的消毒剂,它是氯气经压缩液化 后,贮存在氯瓶中,氯气溶解在水中后,水解为 Hcl 和次氯酸,其 中次氯酸起主要消毒作用。氯气投加量一般控制在 1-5mg/L,接触时 间为 30 分钟。 接触池 总长为 83.34m,分 3 个廊道,每廊道长 27.78m,宽 4m 2.3.72.3.7 计量槽计量槽 为提高污水厂的工作效率和运转管理水平,并积累技术资料, 以总结运转经验,为今后处理厂的设计提供可靠的依据,设计计量 设备,以正确掌握污水量、污泥量、空气量以及动力消耗等。本设 计选用巴
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