污水处理工艺项目设计方案

1 污水处理工艺 项目设计方案 1. 绪论 纸厂 废水的特点、水量及水质 纸厂 废水的特点 造纸污水其中 浮物（ 量高，色度严重。造纸废水的度较高， 由非溶解性 溶解性 部分组成，通常非溶解性 成总量的大部分，当废水中去除时，绝大部分非溶解性 时被去除 1。 纸厂废水水量 本次设计的废水量为 90000m3/d，每天运行 24 小时，则每小时处理水量为 3750m3/h。 水水质 主要水质指标见下表 表 1进水水质 项目 进水水质 () S 350 1400 500 2 水水质排放标准 针对该造纸厂废水进行废水处理工程设计，要求主体工艺采用艺，处理后的出水水质按照国家造纸工业水污染物排放标准2001 一级排放标准 2。 表 12001 一级排放标准 项目 出水水质 () S 100 30 70 1 3 设计任务及依据 计任务 本设计方案的编制范围是造纸厂 污水 处理工艺 ，处理能力为 9 万m3/d,内容包括处理工艺 设备 的确定、各构筑物的设计计算、设备选型、高程计算、经济技术分析。 计依据 （ 1）依据排放标准 2001 一级标准 3。 （ 2）根据 造纸厂污水处理量 。 （ 3）依据给排水设计手册 4。 （ 4）根据环保部门的要求 5。 水处理工程运行过程中应遵循的原则 在保证 废水 处理效果 的 同时，合理安排水资源的综合利用 6。 节约 土地占用 ， 节省人力物力 ，考虑污水处理厂的发展前景，尽量采用处理效果好的先进工艺 和设备 ，同时合理设计、布局， 既 经济合理 ，又 技术可行 7。 3 2. 化处理工艺的简介 艺原理 的设施是由曝气装置、上清液排出装置（滗水器），以及其他附属设备组成的反应器。 有机物的去除机理为：在反应器内预先培养驯化一定量的活性微生物（活性污泥），当废水进入反应器与活性污泥混合接触并有氧存在时，微生物利用废水中的有机物进行新陈代谢，将有机污染物转化为 无机物，同时，微生物细胞增殖，最后将微生物细胞物质（活性污泥）与水沉淀分离，废水得到处理 8。 适用范围 统进一步拓宽了活性污泥的使用范围。就近期的技术条件， 统更适合以下情况： （ 1）需要较高出水水质的地方，如风景游览区、湖泊和港湾等，不但要去除有机物，还要求出水中除磷脱氮，防止河湖富营养化。 （ 2）水资源紧缺的地方。 统可在生物处理后进行物化处理，不需要增加设施，便于水的回收利用。 （ 3）非常适合处理小水量，间歇排放的工业废水与分散点源污 4 染的治理。 （ 4）中小城镇生活污水和厂矿企业的工业废水，尤其是间歇排放和流量变化较大的地方。 （ 5）对已建连续流污水处理厂的改造等。 （ 6）用地紧张的地方。 艺的优缺点 点 1、 理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。 2、 运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。 3、 耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。 4、 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 5、 处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 6、 反应池内存在 度梯度，有效控制 活性污泥 膨胀。 7、 系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。 8、 脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。 5 9、 工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省 9。 点 1、自动化控制要求高 。 2、排水时间短（间歇排水时），并且排水时要求不搅动沉淀污泥层，因而需要专门的排水设备（滗水器），且对滗水器的要求很高 。 3、后 处理设备要求大：如消毒设备很大，接触池容积也很大，排水设施如排水管道也很大 。 4、滗水深度一般为 1部分 水头损失 被白白浪费，增加了总扬程 。 5、由于不设初沉池，易产生浮渣，浮渣问题尚未妥善解决 。 水处理工艺流程图 （ 1）废水处理部分 污水提升泵 格 栅 泵后细格栅 沉砂池 接触消毒池 滤池 絮凝反应池 产生的废水 出水达标排放 6 （ 2）污泥处理部分 集泥井 污泥脱水机房 污泥橱柜 污泥浓缩池 污泥、沉渣 泥饼外运 7 3. 废水处理构筑物的设计 始设 计参数 原水水量 Q 90000m/d=3750mh 取流量总变化系数为 设计流量 zQ=s 栅 计说明 格栅 由一组或数组平行的金属 栅 条塑料齿钩或金属筛网框架及相关装置组成，倾斜安装在污水渠道泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物，防止堵塞和缠绕水泵机组曝气池管道阀门处理构筑物配 水设施进出水口，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。 按格栅栅条 净间隙可分为粗格栅（ 50100中格栅（ 1040细格栅（ 310种。 平面和曲面 格栅 都可做成粗中细三种 10。 被 格栅 截留的物质称为 栅渣 ， 栅渣 的数量与服务地区的情况污水排水系统的类型污水流量以及 量与栅 条的间隙等因素有关。对于 城镇污水处理厂，一般可参考下列数据 ： 8 (1)当 栅 条 间隙 为 1625 ，栅渣 截留量为 103水 ） (2)当 栅 条 间隙 为 400右时 ， 栅渣 截留量为 （ 103水 ） 栅渣的含水率一般为 80%，容重约为 9601。 计参数 （ 1） 变化系数 : 平均日流量 ： 0000 3m/d =3750 3m/h =3m/s ) （ 2）最大日流量 ： 3750= 3m/h )=3m/s ) （ 3 （ 3）设过栅流速 ： v =s (取 s) （ 4）通过格栅的水头损失 (取 （ 5）栅前水深： h= (取 （ 6）格栅安装倾角： 60 (取 60 75 ) （ 7）机械清渣设备：采用链条式格栅除污机 计计算 (1) 中格栅（ 2 个） 格栅间隙数 n= =0n 个42 最大废水设计流量 m3/s 9 格栅安装倾角 60 75 取 60 h 栅前水深 m b 栅条间隙宽度 取 30 过栅流速 m/s 验算平均水量流速 = s 符合 (（ 2）栅渠尺寸 B2=s(4242=m) 圆整取 s 栅条宽度 取 2 格栅宽度 m m) (3 圆整取 进水渠宽 m 栅 前 扩大段 202 m) (3 渐宽部分的展开角，一般采用 20 栅后收缩段 2 m） 栅条总长度 1+22 (3 10 =60+. 72 =m) 栅前渠道超高，采用 3）水通过格栅的水头损失 设栅条断面为瑞边矩形断面 42234. k=3 (3 s 1= 360s 34 =m) (4)栅渣量（总） W= = 0 0 8 6 4 0 (m/d) 400 型机械格栅三台。 水提升泵房 根据污水流量，泵房设计为 LB=1010m。 提升泵选型： 采用 螺旋泵 型号： 旋外径 D： 1100速： 48r/量 Q： 875m3/h 提升高度： 5m 11 功率： 15买 6 台， 5 台工作， 1 台备用。 后细格栅（ 4 个） 公式计算同上 （ 1） 格栅间隙数 n= a x =135(个 ) (3其中 b 取 5 取 s h 取 带验算得 =s 符合 (s) 栅渠尺寸 B2=s(13535=m) 圆整 条宽度 s 取 水渠宽 =栅前扩大段 30ta 2 .1(m) 取 30 栅后收缩段 条总长度 L=602 12 =60+m） (3)水通过格栅的水头损失 设栅条断面为圆形断面 = s 1 (3360s 34 = 4） 每日栅渣量 W： W=1000864001m b=5况下，设栅渣量为 10污水 W= =0.2(m/d) 采用机械清渣 选用 300 型机械格栅三台 12。 气沉砂池 计参数 （ 1） 水平流速可取 ： s，一般取 0.1 m/s。 （ 2） 最大时流量污水在池内的停留时间为 24 理雨天合流污水时为 13同时作为预曝气池使用，停留时间可取 1030 （ 3） 池的有效水深宜为 宽与池深比为 1的 13 长宽比可达 5，当池长宽比大于 5 时，可考虑设置横向挡板。 （ 4） 曝气沉砂池多采用穿孔管曝气，穿孔孔径为 .0 池底约 组穿孔曝气管应有调节阀门。 （ 5） 每立方米污水所需曝气量宜为 .2 m（空气），或每立方米池表面积曝气量 35 m/h13。 计计算 （ 1）池子总有效容积（ V） 设 t=2 V=t 60=60=157.2(m) （ 2）水流断面积（ A） 设 1=s（水平流速），则 A=1=3.1(m) （ 3）池总宽度（ B） 设 计有效水深），则 B=m) （ 4）每格池子宽度（ b）设 n=2 格 ， 则 b=224.5.6(m) （ 5）池子（ L） L=V=12(m) （ 6）每小时所需空气量（ q）设 d=m（ 1m污水所需空气量），则 Q=d 3600=600=943.2(m/h) （ 7）沉砂室所需容积（ V） 设 T=2d（清除沉砂的间隔时间）， 14 则 )( 6 4 0 6 4 0 0 66m a x (3式中， X 城市污水沉砂量 3 6 3m /10 m (污水 ) 取 30 生活污水流量总变化系数 （ 8）每个沉砂斗容积（ 每一分格有 2 个沉砂斗，则 )(0 （ 9） 沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽，斗壁与水平面的倾角为 55 斗高，沉砂斗上口宽： )( 3 最终 确 定沉砂斗容积 )222(6 211230 （ 3 = )(1212(22 m（ 10） 沉砂池高度 （ 采用重力排砂，设池底坡度为 坡向砂斗，则， )(3 （ 11）池总高度 (H) 设超高1h= )( 风机房 鼓风机房要给曝气沉砂池和 供气，选用 列罗茨鼓风机。 15 选用 鼓风机三台，工作两台，备用一台。 设备参数： 流量 压 套电机型号 率 30速 1220r/组最大重量 730计鼓风机房占地 L B=20 10=200 应池 应池容积计算 处理要求 : 表 4进出水质 项目 进水水质 () 出水水质 () S 350 1400 500 100 30 70 设计处理流量 )(3750 3 (3=1/4 设 行每一周期时间为 8h，进水 应 (曝气 )（ 4h，沉淀 水（ 1h。 16 周期数 : 3824 n 理污泥负荷设计为 d) 根据运行周期时间安排和自动控制特点， 应池设置 6 个。 （ 1）污泥量计算 应池所需污泥量为 V S S S = 8 3 0 0 0 0 01003501035 ) =83（ t） 设计沉淀后污泥的 泥容积指数） =90ml/g， （ 艺中一般取 80150） 14 100 以下沉降性能良好。 则污泥体积为： 0103000=8964( (2)应容积 应池容积 式中 代谢反应所需污泥容积 3m 反应池换水容积（进水容积） 3m 保护容积 3m )(3 7 5 5 m 310800 ， 则单池污泥容积为 )(1 49 46/ 3 则 17 V=1494+3750+244+) 应池构造尺寸 应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另一端为出水区 。 应池单池 平面（净）尺寸 为 50 25 2m （长比宽在 1121） 水深为 池深 5m 单池容积为 V =50 25 625( 3m ) 则保护容积为 81 个池总容积 33 3 7 5 05 6 2 566 应池运行时间与水位控制 总 水深 平均流量考虑，则进水前水深为 水结束后 水时水深 水结束后 深中，换水水深为 泥水深 护水深 护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。 水口高度和排水管管径 (1)排水口高度 为保证每次换水 V =3750 3m 的水量及时快速排出，以及排水装置运行的需要，排水口应在反应池最低水位之下约 设计排水口在最高水位之下 15。 (2)排水管管径 每池设自动排水装置一套，出水口一个，排水管 1 根；固定设于 18 上。排水管管径 设排水管排水平均流速为 s ，则排水量为 ： )/(322 则每周期（平均流量时）所需排水时间为： )(75012 泥量及排泥系统 (1) 泥量 剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥，还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成 8。 物代谢产泥量为 （ 3 )/( 式中 : a 微 生物代谢增系数 ， b 微生物自身氧化率 ， l/d 根据生活污泥性质，参考类似经验数据 ， 设 a =b =有 ： )/( 9 3 5 假定排泥含水率为 98%，则排泥量为 )1(10 3 s (3= )/( 6%)981(10 9 3 7 33 （ P=98%） 或 19 )/( 1 7%)0 9 3 7 33 s （ P= 考虑一定安全系数，则每天排泥量为 1700m3/d。 (2)排泥系统 剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井 16。 氧量及曝气系统设计计算 (1)需氧量计算 应池需氧量 2O 计算式为 )/(2 （ 3 式中 : a 微生物代谢有机物需氧率 ， kg/b 微生物自氧需氧率 ， l/d 去除的 kg/ = 0 经查有关资料表， a 取 =b =氧量为 ： 35352 =2/d） =h) (2)供气量计算 设计采用塑料 空气扩散器，敷设 应池池底，淹没深度 H=空气扩散器的氧转移效率为 %。 查表知 20 ， 30 时溶解氧饱和度分别为 20， 20 17 空气扩散器出 口处的绝对压力 ： HP b 35 = )(104 5 35 20 空气离开曝气池时，氧的百分比为 %81(2179 %)81(21)1(2179 )1(21 按最不利温度条件计算） （ 3 = )/( 水温 20 时曝气池中溶解氧平均饱和度为： )/( 20 时脱氧清水充氧量为： 20)20(0 （ 3 式中 : 污水中杂质影响修正系数，取 污水含盐量影响修正系数，取 混合液溶解氧浓度，取 c=小为 2 气压修正系数 = 曝气池中溶解氧在最大流量时不低于 ,即取 计算得： )2030(20 0 = )/( 6 2 hk g 应池供气量 m i n )/( 5)/( 5 5 6 30 21 每立方污水供气量为 : G (气 /水 ) 反应池进水容积 ( 3m/h ) 去除每千克 )/( 5 0 5 5 8 53 k g B O 气 5 0 6 10 气管计算 空气管的平面布置如图 3风机房出来的空气供气干管，在相邻两 的隔墙上设两根供气支管，为 6 个 供气。在每根支管上设 25 条配气竖管，为 配气，六池共六根供气支管，150 条配气管竖管。每条配气管安装 散器 26 个，每池共 650个扩散器，全池共 3900 个扩散器。每个扩散器的服务面积为 ： 125050 个 = 空气支管供气量为： )/(i n )/(3 安全系数 由于 应池交替运行，六根空气支管不同时供气，故空气干管供气量亦为 1 3 7 . 8 7 5 2 2 7 5 . 7 5 m3/ 选用 盆形曝气器，氧转移效率 69%，h),供气量 2025m3/h,服务面积 12。 22 水器 旋转式滗水器 由滗水堰口、支管、干管、可进行 360 旋转的回转支撑、滑动支撑、驱动装置、自动控制装置等组成。工作时在驱动装置的作用下，滗水 堰口以滗水器底部回转支撑中心线为轴向下作变速圆周运动，在此过程中 经滗水干管排出。滗水工作完成后，滗水堰口以滗水器底部的回转支撑中心线为轴向上作匀速圆周运动，使滗水堰口停在待机位置，待进水、生化反应、沉淀等工序完成后再进行下一次滗水过程 18。 凝反应池（竖直往复式隔板反应池） 计参数 （ 1）廊道内流速采用 6 档 （经验数据 ） （ 2）反应时间 T=20 3）池内平均水深 高 4）反应池采用钢筋混凝土及砖组合结构，外用水泥砂浆抹面，粗糙系数 n= 设计计算 （ 1）总容积 23 )(125060 20375060 3 （ 2）分为 2 池，每池净平面面积 )(2 6 5 0 21 （ 3）池长 池子宽度 B 按沉淀池宽采用 30m )( 0 （ 4）隔板间距（按廊道内流速不同分为 6 档） )( 0 0 3 7 5 03 6 0 0111 (3取 则实际流速 s )( 0 0 3 7 5 03 6 0 0122 则实际流速 s )( 0 0 3 7 5 03 6 0 0133 则实际流速 s )( 0 0 3 7 5 03 6 0 0144 则实际流速 s )( 0 0 3 7 5 03 6 0 0155 9m ,则实际流速 s )( 0 0 3 7 5 03 6 0 0166 24 则实际流速 s （ 5）水头损失 按廊道内的不同流速分成 6 段计算 前 5 段内水流转弯数，则前 5 段各段廊道长度为 )(n )(211111 (311122211 2 n (3)(1 3 3 4 m)(212122 22123222 2 n )(0 8 6 3 m可见省略 )(233 n )(244 n )(255 n )(266 n 25 絮凝池总水头损失 654321 )( m 池（普通快滤池） 计参数 （ 1）滤速取 10m/h （ 2）冲洗强度 q =1316L/(s) （ 3）冲洗时间 20（ 4）停留时间 1h （ 5）滤池工作时间 24h 19 计计算 (1）滤池面积及尺寸 )( 0 0 0 0 2 采用滤池数 6 个 ，每个滤池面积为 计滤池长宽比L/B= )( )( （ 2）承托层高度1滤料层高度，无烟煤层为 425石英砂层为 275 总高度 700 滤料上水深 超高 滤板高度 滤池总高度 3+5=m) 26 （ 3）滤池反冲洗水头损失 管式大阻力配水系水头损失： )(4 2 m )/(14 2 冲洗强度 %25.0a 配水系统开孔比 孔口流量系数 经砾石支承层水头损失 计算如下： )( 3 滤料层水头损失及富余水头为： m 反冲洗水泵扬程： )(82.2 触消毒池 计参数 （ 1）水力停留时间 T= 2）设计投氯量一般为 l 本工艺取最大投氯量为 计计算 （ 1）设计消毒池一座，池体容积 )(1 8 7 5 0 3 设消毒池池长 L=30m，有 3格，每格池宽 b=宽比 L/b= 27 设有效水深 触消毒池总宽 B=6=际消毒池容积。 31 1 8 9 满足有效停留时间的要求。 （ 2）加氯量的计算 最大投氯量为 则每日投加氯量为： 450109 0 0 0 m a x =kg/h) 径选用贮氯量为 500液氯钢瓶，每日加氯量 1 瓶，共贮用15 瓶，选用加氯机两台。 （ 3）混合装置 在消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机两台。 选用 式调速搅拌机，搅拌直 2200 2000电动机功率 接触消毒池设计为纵向折流反应池。在第一格每隔 7m 设纵向垂直扩流板，第二格每隔 垂直折流板，第三格不设 。 泥处理系统 部分尺寸计算 （ 1） 集泥井 集泥井容积的计算 : 产泥量 根据前面计算所知，有以下构筑物排泥。 应池 1700m3/d P=99% 28 则每日的总排泥为 V=1700（ 考虑构筑物的每日 排泥量为 1700 3m ， 需在 抽完，集泥井容积定为污泥泵提升流量的 10体积 ： )( 110/602 1 7 0 0 3 集泥井尺寸的计算 设有效泥深为 5m，平面面积 59设计尺寸 L B=9 泥井为地下式，池顶加盖，有潜污泵抽 送污泥，池底相对标高 高泥位 低泥位 污泥提升泵的选择 选择 自吸式离心泵 马力： 20数： 3 极数： 4 型号： 径： 150质量： 110量： 180m3/h 最大流量 ： 222m3/h 扬程 ： 最高扬程 ： 选用六台，两台备用； （ 2） 污泥浓缩池 29 污泥浓缩是降低污泥含水率、减少污泥体积的有效方法。污泥浓缩中所排出的污泥水含有大量有机物质，一般 混入原污水一起处理；不能直接排放，以免污染环境 20。 根据需要选用间歇式重力浓缩池。 设计说明 运行周期 22h，其中进泥 缩 水和排泥 置 缩前污泥量为 1700水率 p= 设计计算 a) 容积计算 浓缩 ，污泥含水率为 则浓缩后污泥体积为 )%991(1 7 0 0)/( 00 污泥浓缩池所需要的容积应不小于 700=b) 工艺构造尺寸 设计污泥浓缩池 4 个，单池容 积不应小于 550计平面尺寸为 4(88)净面积为 256计浓缩池上部柱体高度为 中泥深为 体部分污泥容积为 320缩池下部为锥斗，上口尺寸 (88)口尺寸为 (11)斗高为 则污泥斗容积为 32222 818(m。 污泥浓缩池总容积为320+足要求。 排水和排泥 a) 排水 浓缩后池内上清液利用重力排放，由站区溢流管道排入 调节池。浓缩池设 4 根排水管于池壁，管径 30 浓缩池最高水位处置一根，向下每隔 设置一根排水管，下面三根安装蝶阀。 b) 排泥 浓缩后污泥泵抽送污泥贮柜。h。浓缩池最低泥位 泥贮柜最高泥位为 污泥泵所需静扬程为 设备选择 选用 )沉水式污泥泵 1 台，购买 2 台，使用 1 台，备用 1 台，该泵工作流量 135m3/h，扬程 8m 为，转速n=1450r/动机功率 N=量 W=150 （ 3） 污泥贮柜 浓缩后需排出污泥 d， 污泥贮柜容积应 m ， 设污泥贮柜为 6m， H 为 则贮泥有效容积为 32 ， 可满足污泥贮存要求。 （ 4） 污泥脱水机房 污泥产量 经过浓缩处理后，产生含水量为 干污泥 d。 污泥脱水机 根据所需处理污泥量，选用 带式压滤机 1 台，购买 2台，使用 1 台，备用 1 台。该脱水机参数： 处理量 22m3/h，滤带有效宽度 3000带运行速度 机功率 备质量 6500 干污泥饼体积 V 31 设泥饼的含水率为 75% )/( 00 51 %m ）（ ）（ （ 5） 污泥棚 堆放浓缩后的污泥 ,设计污泥厚度为 4m,覆盖面积： 21 501510 即占地面积取 150 肥 堆肥是利用含有 肥料 成分的动植物 遗体 和 排泄物 ，加上泥土和 矿物质 混合堆积，在 高温 、多湿的条件下，经过 发酵 腐熟、 微生物 分解而制成的一种 有机肥料 。 堆肥可分为两个阶段，即一级堆肥阶段与二级堆肥阶段。一级堆肥阶段可分为 3 个过程：发热、高温消毒及腐熟。堆肥初期为发热过程：在强制通风条件下，堆肥中有机物开始分解，嗜温菌迅速成长，堆肥温度上升至约 4555 ；高温消毒过程：有机物分解所释放的能量，一部分合成新细胞，一部分使堆肥的温度继续上升可 达 5570 ，此时嗜温菌受到抑制，嗜热菌繁殖，病原菌、寄生虫卵与病毒被杀灭，由于大部分有机物已被氧化分解，需氧量逐渐减少，温度开始