水控课程设计.doc
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1、 贵州大学本科毕业设计(论文) 第 37 页 摘要现拟建一处理规模为12500m3/d的某城市污水处理厂,设计出水水质执行城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002一级B标准。本设计采用周期循环曝气活性污泥法(CASS)工艺,此工艺具有投资省,处理效果好,运行管理方便等优点,适用于中小型污水处理厂使用。本设计包含污水处理工艺流程的确定,工艺流程中各单体的计算,施工图纸的绘制等。本污水处理厂的建设将有效改善受纳水体水质,促进环境与经济的的可持续发展。关键字 :污水处理厂,CASS工艺,设计第一章:污水处理工艺的选择1.1 基本资料污水厂选址区域海拔标高在54m左右。厂区征地面积为东西长
2、206m,南北长146m。风向:多年主导风向为东南风;水文:降水量多年平均为每年2370mm;蒸发量多年平均为每年1800mm;地下水水位,地面下67m。年平均水温:20此次设计任务书上要求按照GB 189182002 一级B标准要求水质出水。 项目COD(mg/L)BOD(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)SS(mg/L)进水水质400250605300出水水质60208120去除率0.85 0.92 0.87 0.80 0.93 1.3 CASS工艺 CASS工艺一次性投资较少,占地面积较小,运行灵活,抗冲击能力强,可实现不同的处理目标,不易发生污泥膨,剩余污泥量小,性质稳定
3、,查阅工程实例,适用于要求流量的污水处理厂运行。因此我选择了CASS工艺.1.3.1 工艺原理:CASS(cyclic activated sludge system)工艺是间歇式污泥法SBR的一种变革,是近年来国际公认的生活污水及工业废水处理的先进工艺。1978年,Goronszy教授利用活性污泥底物积累再生理论,根据底物去除与污泥负荷的实验结果以及活性污泥活性组成和污泥呼吸速率之间的关系,将生物选择器与SBR工艺有机结合,成功地开发出CASS工艺。 CASS工艺是将序批式活性污泥法(SBR)的反直池沿长度方向分为两部分,前部为生物选择区也称预反应区,后部为主反应区+在主反应区后部安装了可升
4、降的滗水装置,实现了连续进水间歇排水的周期循环运行,集曝气 沉淀、排水于一体。生物转盘进水沉砂池CASS池回流污泥转盘转盘剩余污泥图1.3 CASS工艺流程图格栅 1.3.2 工艺优点:1、在反应器人口处设一生物选择器,并进行污泥回流,保证了活性污泥不断在选择器中经历高絮体复合阶段,从而有利于系统中絮凝性细菌的生长并提高污泥活性,使其快速地去除废水中溶解基质,进一步有效地抑制丝状菌的繁殖和增长。CASS系统的运行不取决于水处理厂的进水情况,可以在任意进水率且反应器完全混合的情况下运行不发生污泥膨胀。2、具有良好的污泥沉淀性能。3、可变容积的运行提高了对水质、水量变化的适应性,操作运行的灵活性。
5、4、具有良好的脱氮除磷性能5、工艺流程简单,土建投资低,无需设置初沉池、二沉池以及规模较大的回流污泥泵站。第二章 设计计算2.1城市污水水量的确定处理规模:1.5万t /d总变化系数: 式中 Kz 总变化系数Q平均日平均时污水流量(L/s) 已知:Q = 1.5万t/d = 173.61L/s 最大时流量(最大设计流量): m3/h平均日流量(m3/d) 用以表示污水处理厂的公称规模。主要表示处理总水量;计算污水处理厂的年抽升电耗和耗药量;产生并处理的污泥总量设计最大流量(m3/d)污水处理厂进厂水管的设计。当污水处理厂的进水用水泵抽升时,则用组合水泵的工作流量作为设计最大流量,但应与设计流量
6、相吻合。污水处理厂的各处理构筑物以及厂内连接各处理构筑物的灌渠,都应满足设计最大流量的要求降雨时的设计流量(m3/d)包括旱天流量和截流流量N倍的初期雨水流量,用来校核初沉池以前的处理构筑物和设备考虑到最大流量的持续时间较短,当曝气池的设计反应时间在6h以上时,可采用时平均流量当作曝气池的设计流量当污水处理厂分期建设时,以相应的各期流量为设计流量通常情况下,污水处理厂的使用规模指平均日流量,设计规模指最大流量。对分流制系统要考虑雨水渗入,一般可达2530%。2.2细格栅设计计算2.2.1 设计说明 功能:格栅拦截雨水、生活污水、工业废水中较大的漂浮物以及杂质,起到净化水质、保护水泵的作用,也有
7、利于后续处理和排放。格栅由一组或多组平行的栅条组成,斜置于进站雨、污水流经的渠道或集水池的入口处,并设置格栅间,减少对周边环境的影响和污染。格栅本身所受的水流阻力并不大,大概只有几厘米,阻力主要产生于筛除的污物堵塞栅条,一般当格栅的水力损失达到1015cm时就应该进行清渣了。根据格栅的清渣方式和结构形式的不同,可分为人工格栅和机械格栅两大类,机械格栅又可分为回转式、旋转式、齿耙式机械格栅等多种形式。现新建的城镇排水泵站,基本上均使用机械格栅清污机,到达减轻人工提高除污效率的目的。2.2.2 栅条的间隙数 式中 Qmax最大设计流量,Qmax = 0.27m3/s 格栅倾角,取b 栅条间隙,m,
8、中格栅取b0.02mn 栅条间隙数,个h 栅前水深,m,取h0.4m v 过栅流速,m/s,取v0.9m/s。则 34个2.2.3 栅槽宽度设栅条宽度S10mm(0.01m)则栅槽宽度BS(n-1)+bn 0.01(34-1)+0.02341m进水渠道渐宽部分长度:进水渠宽度B1设为0.7m,渐宽部分展开角1=20度,L1=0.41m栅槽与出水渠道链接处的渐窄部分长度:L2=L1/2=0.21m实际生产中,多使用两套以上格栅工作,此处设计两套格栅同时工作2.2.4 过栅水头损失 式中h1过栅水头损失,m; H0计算水头损失,m; g 重力加速度,9.81m/s2; k 系数,格栅受污物堵塞后,
9、水头损失增大的倍数,一般k =3;阻力系数,与栅条断面形状有关,设计选取栅条断面形状为迎水面为半圆形的矩形,2.42。 0.097m2.2.5 栅后槽总高度设栅前渠道超高h2=0.3m,H1=h+h2=0.7m H = h + h1 + h2 = 0.4+ 0.3 + 0.0097=0.8m 式中 H栅后槽总高度,m h栅前水深,h=0.4m2.2.6 栅前渠道H1=h+h2=0.4+0.3=0.7m2.2.7 栅槽总长度 =0.41+0.21+0.5+1+ 0.7/0.36=2.52m 2.2.8 每日栅渣量计算W在格栅间隙25mm的情况下,设栅渣量为每1000 m3污水产0.05 m3。
10、W = = = 0.76m3/d采用机械清渣。2.3 泵站的设计计算2.3.1 泵房规范要求1、污水泵站的设计流量,应按泵站进水总管的最高日最高时流量计算确定。2、单独设置的泵站与居住房屋和公共建筑物的距离,应满足规划、消防和环保部门的要求。泵站的地面建筑物造型应与周围环境协调,做到适用、经济、美观,泵站内应绿化。3、泵站室外地坪标高应按城镇防洪标准确定,并符合规划部门要求;泵房室内地坪应比室外地坪高0.20.3m;易受洪水淹没地区的泵站,其入口处设计地面标高应比设计洪水位高0.5m以上;当不能满足上述要求时,可在入口处设置闸槽等临时防洪措施。4、排水泵站的建筑物和附属设施宜采取防腐蚀措施。5
11、、污水泵站集水池的容积,不应小于最大一台水泵5min的出水量。6、雨水泵站和合流污水泵站集水池的设计最高水位,应与进水管管顶相平。当设计进水管道为压力管时,集水池的设计最高水位可高于进水管管顶,但不得使管道上游地面冒水。7、集水池的设计最低水位,应满足所选水泵吸水头的要求。自灌式泵房尚应满足水泵叶轮浸没深度的要求。8、集水池池底应设集水坑,倾向坑的坡度不宜小于10。9、集水池应设冲洗装置,宜设清泥设施。10、泵房应采用正向进水,应考虑改善水泵吸水管的水力条件,减少滞流或涡流。2.2.2 集水池 污水泵总提升能力按Qmax考虑,及Qmax=104.7m3/h,选1台泵。选用AS75-4CB潜水排
12、污泵两台(一备一用),单泵提升能力为145m3/h。集水池容积按最大一台泵5min出流量计算,则其容积为12 (m3) 集水池面积:取有效水深,则面积集水池长度取L=2m,则宽度B=F/L=4/2=2m集水池平面尺寸:2m2m保护水深为1.2m,实际水深4.2m泵位及安装:潜水电泵直接置于集水池内,电泵检修采用移动吊架2.3.3 污水泵计算污水泵流量: 104.7m3/h 本设计考虑一次提升,根据流量,选用AS75-4CB潜水排污泵具体参数见表2.3.3。 表2.3.3 QW400-1500-26-160潜水排污泵参数型号排出口径/mm流量/(m3/h)扬程/m转速/(r/min)电机功率/K
13、WAS75-4CB1501451014507.5数量:2台,1用1备 2.4 沉砂池的选择计算2.4.1 沉砂池的选择沉砂池的工作原理是以重力分离或离心力分离为基础,即控制进入沉砂池的污水流速或旋流速度,使相对密度大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流带走。我国城市污水处理中,常用的沉砂池类型主要有平流式沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池。平流式沉砂池靠重力自然沉降而达到砂水分离的目的,其特点是占地面积较大,排泥难度高;曝气沉砂池应用比较广泛,通过池中一侧的空气管控制曝气,使污水形成具有一定速度的螺旋形滚动,有稳定的除砂效果;旋流沉砂池利用水力涡流除砂,粒径在0.20mm以上的颗粒沉砂去除率达8
14、5%,砂粒含水率低于60%。目前,国际上广泛应用的旋流沉砂池主要为钟式和比式两大类,钟式优于比式,应用较多,该池形有基建、运行费用低和处理效果好,占地少的优点。钟式沉砂池采用270的进出水方式,池体主要由分选取、集砂区两部分构成,起构成特点是在两个分区之间采用斜坡连接。钟式沉砂池的斜坡式设计,使砂粒主要依靠重力沉降。其排砂方式有两种:一种是靠砂泵排砂,其优势在于设备少、操作简便,但是砂泵磨损严重。另一种是气提排砂,其优势在于系统可靠、耐用,气提之前可以进行气洗,将砂粒上的有机物分离出来,但设备相对较多。本工程预处理阶段拟采用钟式沉砂池除砂,气提排砂。2.4.2 沉砂池设计计算一般规定1、沉砂池
15、按去除相对密度2.65、粒径0.2mm以上的砂粒设计。 2、 当污水为提升进入时,应按每期工作水泵的最大组合流量计算,在合流制处理系统中,应按降雨时的设计流量计算。3、 沉砂池个数或分格数不应少于2,并宜按并联系列设计。当污水量较小时,可考虑一格工作,一格备用。4、 城市污水的沉砂量可按106 m3污水沉砂30 m3计算,其中含水率为60%,容重为1500kg/ m3,合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。 5、砂斗容积应按不大于2d的沉砂量计算,砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于55。6、 沉砂池除砂宜采用机械方法,并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂时,排砂管直径不应小于200mm。7、 沉
16、砂池的超高不宜小于0.3m。2.4.3 设计参数1、 最大流速为0.1m/s,最小流速为0.02m/s;2、最大流量时,停留时间不小于20s,一般采用3060s; 3、进水管最大流速为0.3 m/s;4、有效水深宜为1.02.0m,池径与池深比宜为2.02.5。 5、设计水力表面负荷宜为150200m3(m2h)。 2.4.4 设计计算在本工程中,由于水量较大,设计两组钟式沉砂池,每套钟式沉砂池的设计流量为387L/s,查水污染控制工程.下册表10-3选用钟式沉砂池的规格如表2.4.4。钟式沉砂池的各部分尺寸图如图2.4所示。表2.4.4 钟式沉砂池的选型规格型号A/mmB/mmE/mmF/m
17、mG/mmL/mmH/mmC/mmD/mmJ/mm501830100030014003001100300305610200数量:一座2.5 厌氧生物池的计算2.5.1 生物选择器(厌氧池) 污泥中活性微生物的增长都符合Monod方程: (1X)(dXdt)=maxS/(KS+S) 式中:X生物体浓度,mg/L S生长限制性基质浓度,mg/L 微生物比增长速率,d-1 KS饱和常数,其值为=max/2时的基质浓度,mg/L max在饱和浓度中微生物的最大比增长速率,d=1 2.5.2厌氧池体积计算1、选择器的设计要点 在进行选择器的设计时应注意以下几点: (1)选择器需分格设计 当水力停留时间相
18、同时,选择器的分格数越多则对丝状菌生长的抑制效果就越好,但分格过多将给施工和运行管理带来不便,本设计分为两格。 (2)尽量提高选择器第一格中的F/M值 研究证明,选择器中第一格的微生物组成和特性对抑制丝状菌的生长有重要影响。若第一格中的F/M值很大便能有效地抑制丝状菌的生长,并保证后续曝气池中污泥良好的沉降性能。 (3)选择器的水力停留时间 污水在选择器中的停留时间以回流污泥能吸收80%90%的可溶性有机基质为宜。若停留时间过短则可溶性有机物在选择器中被菌胶团微生物吸收的较少,从而不能有效地抑制丝状菌的生长;若停留时间过长则会造成选择器中微生物活性梯度的增大,同时也增加了运行费用。本设计采用1
19、.2h m3 式中:VP厌氧区(池)容积(m3);tP厌氧区(池)停留时间(h),宜为12,取1.2;Q设计污水流量(m3d)。 则每座厌氧池体积为32m3,厌氧池水深2m,池体面积为16m2,厌氧池超高1m,则厌氧池尺寸:4m4m3m2.5.3 潜水搅拌器 根据厌氧池的面积,单机服务深度为1.5,选取2台QJB0.858-2603-740C潜水搅拌机,每池1台,只搅拌不曝气。2.6 配水井的设计2.6.1 设计要求本设计中配水井的配水方式采用堰式配水,进水管在配水井的中心,水从配水井底中心进入,经等宽度堰流入各个水斗,在由水斗经水管流入各个水处理构筑物。这种配水井是利用等宽度堰上水头相等过流
20、量就相等的原理来进行配水的。设计要求:1、 水力配水设施基本的原理是保持各个配水方向的水头损失相等。 2、 配水渠道中的水流速度应不大于1.0m/s,以利于配水均匀和减少水头损失。 3、 从一个方向和用其中的圆形入口通过内部为圆筒形的管道想其引水的环形配水池。 当从一个方向进水时,保证分配均匀的条件是: 1、 应取中心管直径等于引水管直径; 2、 中心管下的环行孔高应取0.250.5D1; 3、 当污水从中心管流出时,不应当有配水池直径和中心管直径之比(D/D1)大于1.5的突然扩张; 4、 在配水池上部必须考虑液体通过宽顶堰自由出流; 5、 当进水流量为设计负荷,配水均匀度误差为1%;当进水
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