水处理工程课程设计

1、污水处理厂设计水处理控制共程课程设计院 系：十木工程建筑学院*2013目录年5月31日污水处理厂设计第1章 课程设计任务书 -1 -1.1 设计题目 -1 -1.2 原始资料 -1 -1.3 出水要求水质 -1 -1.4 设计内容 -1 -第2章设计说明书 -1 -2.1 城市污水概论 -1 -2.2 废水特性与水质分析 -2 -2.2.1 废水特性 -2 -2.2.2 水质分析 -3 -2.3 工艺流程比选 -4 -2.3.1 工艺流程选取原则 -4 -2.3.2 工艺方案分析 -4 -2.4 工艺流程 -8 -第3章 污水工艺设计计算 -8 -3.1 污水处理系统 -8 -3.1.1 格栅

2、 -8 -3.1.3 曝气沉砂池 -10 -3.1.4 sbr 池设计计算 -12 -3.1.5 接触消毒池与加氯间 -14 -3.2 污泥处理系统 -15 -3.2.1 剩余污泥泵房 -15 -3.2.2 污泥浓缩池 -16 -3.2.3 浓缩污泥贮池 -16 -3.2.4 污泥脱水间 -17 -参考文献2 222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222 - 17-ii污水处理厂设计第1章课程设计任务书1.1 设计题目30000m/d城市污水处理厂设计1.2 原始资料1 .处理流量 q=30000md2 .水质情况：b

3、od=150mg/l;cod cr=200mg/l;ss=200mg/l ;氨氮=30 mg/l;磷酸盐=4.0 mg/l1.3 出水要求水质污水处理厂的排放指标为：bod 30 mg/l ; codcr: 120 mg/ ; ss: 30 mg/l;氨氮： 30 mg/l 磷 酸盐：0.3小于此值的污水应考虑生化技术以外的污水处理技术，或对一般生化处理工艺进行试验改 革。cod1用化学方法测定的有机物浓度，它不像 bod样反映生化需氧量，另外，会有 部分的无机物被氧化，使结果产生误差。在城市污水分析时，二者同时使用。4 .总有机碳（toc总有机碳的分析主要是为解决快速测定和自动控制而发展起来

4、的。总有机碳是用总有 机碳仪在900c高温下将水中有机物燃烧氧化计算出的总有机碳。tocf bod, codt一定的关系，由 tocw推断出 bod, cods。5 .固体物质（ss, ds）城市污水中的固体物质按其化学性质可分为有机物和无机物，按其物理组成可分为悬 浮固体ss和溶解固体dsss是污水的一项重要指标，包括漂于水面的漂浮物如油脂，果核等，悬于水中的悬游 物如奶、乳化油等，还有沉于底部的沉淀物，悬浮固体是将污水过滤，把截流在过滤材料 郑州航院10级环境工程-3 -污水处理厂设计上的物质通过烘干，称重而测的。6 .总氮（tn）,氨氮（nh3-n，总磷（tp）氮、磷是污水中的营养物质，

5、在城市污水生化过程中需要一定的氮、磷以满足微生物 的新陈代谢，但这仅是污水中氮、磷的一小部分，大部分氮、磷仍将随水排到水体中，从 而导致水体中藻类超量生长，造成富营养化问题。因此，除磷脱氮也是污水处理的任务之 0总氮是污水中有机氮和无机氮的综合，氨氮是无机氮的一种。总磷是污水中各类有机 磷和无机磷的总和。7 .重金属城市污水中的重金属是指达到一定浓度时通常会对人体，生物造成危害的那些重金属，其中危害较大的有汞、镉、铭、铝、铜、锌等。汞极易沉底，易被生物甲基化而加剧毒性， 可通过食物链引起疾病；镉易被生物富集，可导致骨损伤病症；铭通过食物链被人摄取可 导致慢性中毒，铜、锌是人体需要的微量元素，但

6、大量的铜、锌将抑制微生物的新陈代谢 作用，最终威胁人身安全。以上的这些化学指标大部分可以在城市污水处理过程中得到降解，其中85犯上的ss,bod5 toc nh3-n可以通过污水处理得到去除，但重金属等一些有毒物质往往需要在工业 企业通过处理控制。2.3 工艺流程比选2.3.1 工艺流程选取原则城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产 等，以保护环境不受污染，节约水资源。污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则：1 .在城镇水体的下游；2 .便于污水回用及安全排放；3 .便于污泥集中处理与处置；4 .在城镇夏季最小频率风向的上风侧；5 .有良好的工程地质条件；6 .

7、少拆迁，少占地，根据环境评价要求，有一定的卫生防护距离；7 .有扩建的可能；8 .厂区地形不受洪涝灾害影响，防洪标准不低于城市防洪标准，有良好的排水条件;9 .有方便的交通、运输和水电条件。2.3.2 工艺方案分析 一.在本项目污水处理的特点为:郑州航院10级环境工程-4 -污水处理厂设计1 .污水以有机污染为主，bod/cod=0.7,5可生化性较好，重金属及其它难以降解的有毒有害污染物一般不超标；2 .污水中主要污染物指标bod. codcr ss值比一般城市污水高80流右；3 .污水处理厂投产时，周围的多数重点污染源智力工程已投入运行。二.污水处理工艺的选择与污水的原污水水质、出水要求、

8、污水厂规模、当地温度、用地 面积、发展余地、管理水平、工程投资、电价和环境影响等因素有关。针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理的特点，以下有几种处理方法供我 选择：1 . a/ 0系统用以往的生物处理工艺进行城市污水三级处理，旨在降低污水中以bod cods合指标表示的含泼有机物和悬浮固体购浓度。一般情况 7,去除用codt达70%以上，bodm 达90, 6以上ss可达85%以上，但氮白去除用只有 2096左离嚼的去除用就更他因 a,二 级处理出水中除含有少量合碳有机物尔还合有氮(氨氮和有机氮)和碘(溶解性露和有规蘑)。这弹的出水排到封闭水域的湖泊、河流及内海，仍会增匆水体中的营养成

9、久从而引 起水体中浮游生物和藻类的大量繁 s,造成水体的富营养化对饮用水源、水产业、工业用 水带来很大的危害。在水泥缺乏的地区，欲将基级出水作为第二水6,用于工业冷却水的补充九必须再经脱氮、除碘等三级处理，还要增加较多的基逮物乃运行答硼酸。优点：(1)流程简单，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用低；(2)反硝化池不需要外加碳源，降低了运行费用；(3) a/o工艺的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去 除，提高出水水质；(4)缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌利用，可降低其后好氧池的有机负荷。 同时缺氧池中进行的反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反

10、应对碱度的需 求。缺点：(1)构筑物较多；(2)污泥产生量较多。2 .传统a7o法传统a7o工艺即厌氧一缺氧一好氧法，其三个阶段是以空间来划分的，是在具有脱 n 功能的缺氧一好氧法的基础上发展起来的具有同步脱n除p的工艺。该工艺在系统上是最简单的同步脱 n除p工艺，其总的水力停留时间一般要小于其它 同类工艺(如bardenpho工艺)。在经过厌氧、缺氧、好氧运行的条件下，丝状菌不能大 量繁殖，无污泥膨胀之虞，svi值一般小于100,处理后的泥水分离效果好。该工艺在运行时厌氧和缺氧段需轻缓搅拌，以防止污泥沉积，由于生物处理池与二次沉淀池分开建设，占地面积也较大，该工艺在大型污水处理厂中采用较多，

11、本次设计不予 推荐。3 .传统的sbr工艺传统的sb艺是完全间隙式运行，即周期进水、周期排水及周期曝气。传统sbrx艺脱n除p大致可分为五个阶段：阶段 a为进水搅拌，在该阶段聚磷菌进 行厌氧放磷；阶段b为曝气阶段，在该阶段除完成 bo的解外，还进行着硝化和聚磷菌的 好氧吸磷；阶段c为停止曝气、混合搅拌阶段，在该阶段内进行反硝化脱氮；阶段 d为沉 淀排泥阶段，在该阶段内既进行泥水分离，又排放剩余污泥；阶段e为排水阶段。在阶段e后，有的根据水质要求还设有闲置阶段。以下是sbr勺优缺点：优点：(1)其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是由空间划分，而是用时间控制的；(2)不需要回流污泥和回流混液，不设专门

12、的二沉池，构筑物少；(3)占地面积少。缺点：(1)容积及设备利用率较低(一般低于 50%;(2)操作、管理、维护较复杂；(3)自动化程度高，对工人素质要求较高；(4)国内工程实例少；(5)脱氮、除磷功能一般。4 .氧化沟工艺氧化沟是活性污泥法的一种变形，它把连续环式反应池作为生化反应器，混合液在其 中连续循环流动。随着氧化沟技术的不断发展，氧化沟技术已远远超出最初的实践范围， 具有多种多样的工艺参数、功能选择、构筑物形式和操作方式。如卡鲁塞尔( carrousel 2000)氧化沟、三沟式(t型)氧化沟、奥贝尔(orbal)氧化沟等。鲁塞尔氧化沟是一个多沟串联的系统，进水与活性污泥混合后在沟内

13、做不停的循环运 动。污水和会流污泥在第一个曝气区中混合。由于曝气器的泵送作用，沟中流速保持在 0.3m/s。水流在连续经过几个曝气区后，便流入外边最后一个环路，出水从这里通过出水 堰排出，出水位于第一曝气区的前面。卡鲁塞尔氧化沟采用垂直安装的低速表面曝气器，每组狗渠安装一个，均安装在同一 端，因此形成靠近曝气器下游的富氧区和曝气器上游以及外环的缺氧区。这不仅有利于生 物凝聚，还使活性污泥易于沉淀。bodfc除率可达95%99%脱氮效率约为90%除磷率为 50%在正常的设计流速下，卡鲁塞尔氧化沟渠道中混合液的流量是进水流量的50100倍,曝气池中的混合液平均每天520min完成一个循环。具体循环

14、时间取决于渠道长度、渠道流速及设计负荷。这种状态可以防止短流，还通过完全混合作用产生很强的耐冲击负荷力。以下是氧化沟的优缺点：优点：(1)用转刷曝气时，设计污水流量多为每日数百立方米。用叶轮曝气时，设计污水流 量可达每日数万立方米。(2)氧化沟由环形沟渠构成，转刷横跨其上旋转而曝气，并使混合液在池内循环流动， 渠道中的循环流速为0.30.6m/s,循环流量一般为设计流量的3060倍。(3)氧化沟的流型为循环混合式，污水从环的一端进入，从另一端流出，具有完全混合 曝气池的特点。(4)间歇运行适用于处理少量污水。可利用操作间歇时间使沟内混合液沉淀而省去二 沉池，剩余污泥通过氧化沟内污泥收集器排除。

15、连续运行适用于处理流量较大的污水，需 另没二沉池和污泥回流系统。(5)工艺简单，管理方便，处理效果稳定，使用日益普通。(6)氧化沟的设计可用延时曝气油的设计方法进行。即从污泥产量w生0出发，导出曝 气池的体积，而后按氧化沟的工艺条件布置成环状循环混合式。缺点：(1)处理构筑物较多；(2)回流污泥溶解氧较高，对除磷有一定的影响；(3)容积及设备利用率不高。5 .污水生化处理污水生化处理属于二级处理，以去除不可沉悬浮物和溶解性可生物降解有机物为主要 目的，具工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、生物膜法、生物稳定塘法和土地处理法 等四大类。日前大多数城市污水处理厂都采用活性污泥法。生物处理的原理是通

16、过生物作 用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体的合成，将有机污染物转变成无害 的气体产物(co)、液体产物(水)以及富含有机物的固体产物(微生物群体或称生物污 泥)；多余的生物污泥在沉淀池中经沉淀池固液分离，从净化后的污水中除去。由此可见，污水处理工艺的作用仅仅是通过生物降解转化作用和固液分离，在使污水 得到净化的同时将污染物富集到污泥中，包括一级处理工段产生的初沉污泥、二级处理工 段产生的剩余活性污泥以及三级处理产生的化学污泥。由于这些污泥含有大量的有机物和 病原体，而且极易腐败发臭，很容易造成二次污染，消除污染的任务尚未完成。污泥必须 经过一定的减容、减量和稳定化无害化处理并妥

17、善处置。污泥处理处置的成功与否对污水 厂有重要的影响，必须重视。如果污泥不进行处理，污泥将不得不随处理后的出水排放， 污水厂的净化效果也就会被抵消掉。综上所述，能够满足脱氮除磷的污水处理工艺很多，其基本原理都是相同的，每一种 工艺均各有特点，分别适用于各种不同场合，应该具体问题具体分析后加以采用。根据本工程特点，采用sbr&2.4工艺流程第3章污水工艺设计计算1 .1污水处理系统1.1.1 格栅1 .设计说明格栅的截污主要对水泵起保护作用，采用中格栅，提升泵选用螺旋泵，格栅栅条间隙为 25mm设计流量：平均日流量 qd=3万m/d=1250m/h=0.35m3/sqmax=kzqd=1.50

18、3 0.35=0.525m3/s设计参数：栅条间隙e=25.0mm栅前水深h=1.2m,过栅流速v=0.6m/s ,安装倾角a=75o2 .格栅计算a.栅条间隙数n为on=q max3 (sina )1/2 +ehv=0. 0.525 3 (sin75 )1/2 + (0.0253 1.2 3 06) =29 条b.栅槽有效宽度b设计用直径为10mmii钢栅条，即s=0.01mbb=s(n-1)+en=0.01 3 (29-1)+0.025 3 29=1.005mc.栅槽高度计算过栅水头损失h2o h2=k3 (s/e)4/3( v2/2g) 3 sina=3 3 (0.01/0.025)4/

19、33 0.71 3 0.71 3 sin75/19.6=0.06m设超高水深 h1=0.3m则 h= h+ h2 + h 1 =1.2+0.06+0.3=1.56md.格栅总长度计算ol=l1+l2+0.5m+1.0m+hz tan75l1=(b-b1)/2tga 1 l2=0.5l 1 b 1=0.6005l=3.3m2格栅向占地面积33 4=12m3 .栅渣量计算对于栅条间隙e=25mm的格栅，对于城市污水，每单位体积污水拦截污物为w=0.05m3/10 m3。每日谓量为：w=qx w3 86400/(kz3 1000)=2.14m3/d 拦截污物量大于 0.2 m3/d ,须机械格栅。机

20、械格栅简图如下页匚 biibi1.1.2 污水提升泵站1 .设计说明：采用sbr工艺方案，污水处理系统简单，对于新建污水处理厂，工艺管线可以充分 优化，故污水只考虑一次提升。污水提升后入曝气沉砂池。然后自流通过sbr也、接触消毒池。设计流量qmax=31323曲。2 .设计选型：污水经消毒池处理后排入市政污水管道，消毒水面相对高程为0.00m,则相应sbr池、曝气沉砂池水面相对高度分别为 1.00和1.60m。污水提升前水位为-2.50m,污水总提升泵流程为4.00m,采用3台螺旋泵两备一用， 其设计提升高度为h=4.50ni设计流量cma=1890n3/h ,单台提升流量为1566n3/h。

21、1.1.3 曝气沉砂池1 .设计说明：污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池，分为两格。沉砂池池底采用单斗集砂。设计流量 qmax=1890m3/h=0.5253i/s ,设计水力停留时间t=2.0min ,水平流速v=0.08m/s ,有效水深 h=2.0m。2 .池体设计计算：a.曝气沉砂池有效容积vv=qma/60 3 t=1890/60 3 2.0=63m3每格池的有效容积为32 m3水流断面积a= 32/2=16m2;b.沉砂池水流部分的长度ll=v3 t=0.08 3 2.0 3 60=9.60m取 l=10.0m。则单格池宽为16/10=1.6 m总池宽为23 1.6=3.2 m3

22、 .曝气系统设计计算：采用鼓风曝气系统，罗茨鼓风机供风，穿孔管曝气。设计曝气量q=0.2m3/(m3.h)空气用量 qa=qq)=0.2 3 1890=378 m3/h=6.3 m3/min供气压力p=15kpa穿孔管布置：于每格曝气沉砂池池长边两侧距池底0.8米处分别设置两根穿孔曝气管，每格一根，总共两根。曝气管管径dn100mm送风管管径dn150mm4 .进水、出水及撇油污水直接从螺旋泵出水渠进入，设置进水挡板，出水由池另一端淹没出水，出水端 前部设出水挡墙，进出水挡墙高度均为1.5m。5 .排砂量计算：对于城市污水曝气沉砂工艺，产生砂量约为x1=2.03.0m3/105ml每天沉砂量

23、qs=qmax x1=450003 3.0 3 10-5=1.35m3/d含水率为p=65%假设储砂时间为t=4.0d则存砂所需要容积为3v=q3 t=1.35 3 4.0=5.4m3折算为p=85.0%勺沉砂体积为v=5.43 (100-65)/(100-85)=12.58m 3每格曝气沉砂池设一个砂斗，共两个砂斗，砂斗高2.65 m,斗底平面尺寸(0.5 3 0.5)m2。斗顶平面尺寸(2.653 2.65) m2砂斗总容积为vv=23 2.65/3 3 ( 2.65 3 2.65+0.5 3 0.5+2.65 3 0.5) =15.15m每个曝气沉砂池尺寸为 l 3 b3 h=10.03

24、 1.6 3 5.4曝气沉砂池简图如下:b47,4曝气沉砂池剖面图(郑航10届)1.1.4 sbr池设计计算污水进水量30000m3/d ,进水bod= 150 mg/l ,水温1230c,处理水质 bod= 30 mg/l2 .参数拟定：bod 一污泥负荷：ns=0.15kgbo5d(kgmlss.d);反应池数：n=4;反应池水深：h=5.5m;主预反应区容积比：9: 1排出比： 1/m=1/3;活性污泥界面以上最小水深：e =0.5m;3 .根据实际工程经验设计反应池运行周期各工序时间：进水一一曝气一一沉淀一一排水排泥一一闲置2h 4-5h 1h 1h 0.5h-1hmlss =mlvs

25、s/0.75=qsr/0.75ns=30000 3 (230-20)/(1000 3 0.75 3 0.15)=56000kg 设沉淀后的污泥svi=150ml/g,污泥的体积则为1.23 svi3 mlss=10080 m3 b. sbr也反应池容积计算：sbr也反应池容积v=vi+v+vb式中vsi一一代谢反应污泥的容积v一一反应池换水容积vb一一保护容积v f 为换水容积 vf=30000/24 3 2=2500 m3v s=10080m3 池的污泥容积为：vsi=10080/4=2520 m3贝u v=vi+v+vb=5020+vc.反应器的尺寸构造如下：设计反应池为长方形方便运行，一

26、端进水一端出水，sbr也单池的平面面积为60330 m2,水深 5.5 m ,池深 6.0 m。单池的容积为 v=603 303 5.5=9900 m3,推算出保护容积为 vb=4880m3总的容积为43 9900=39600 m3d.反应器的运行水位计算如下：排水结束时水位：hi=3.0 m基准水位h2=3.5 m高峰水位h3=5.5 mwffi,溢流水位：h4=5.5+0.5=6.0m污泥界面：h5= h i-0.5=3 -0.5=2.50m4 .需氧量计算：r=a 2 q2 sr+b 2 v 2 xv表3-2生活污水的a b的取值a : 0.420.53, b : 0.180.11。此设

27、计 中 a =0.55; b =0.15r=0.553 300003 0.21+0.15 3 300003 0.21/0.15=9765kg/dcma=c2 1.4=13671 kg /d曝气时间以4.5h计，则每小时的需氧量为：13671/24 3 4.5=2564kgo2/h每座反应池的需氧量：=2564/4=641kg/h5 .上清液排出装置：撇水器污水进水量qs=30000m3/d池数n=4,周期数n=2,则每池的排出负荷量为：3750 m3, 选7台bsl600型连杆式旋摆浮水器。出水管直径 500mm浮水高度25m设排水管的水 平流速为2m/s则排水量为4608m3/h,排水时间为

28、0.82小时。6 .剩余污泥量计算以及排泥系统的设计：a,剩余污泥量：剩余污泥量主要来自微生物的增值污泥以及少部分的进水悬浮物构成，计算公式为w=a*(l0-le) 3 q-b3 v3 xv其中a微生物代词t增系数，取0.8b微生物自氧化率，取0.05w=a 3 (l0-le) 3 q-b3 v3 xv=a 3 (l0-le) 3 q-b3 qsr/ns=(a-b/ns ) 3 q3 sr =2961kg/db.湿污泥量(剩余污泥含水率 p=99%:q= w / (1-p) =296m3/d 污泥龄(c: (c =0.77/kdfb=0.77/(0.053 0.63) =24.6dsbr也剖面

29、图曝气搅拌装置滓水器进行三帚1 出 口二 匚二i忘r1,ft . *a. a1vjro o0, i ,卜.卡5.5m 11 11111、,，匕 6m出水管30m3.1.5接触消毒池与加氯问1 .设计说明设计流量 q=30000n/d=1250 n3/h ;水力停留时间t=0.5h ;设计投氯量为 c=3.05.0mg/l2 .设计计算a设置消毒池一座池体容积vv=qt=1250 0.5=625 m3消毒池池长l=30m每格?tk宽b=5.0m,长宽比l/b=6接触消毒池总宽b=nb=33 5.0=15.0m接触消毒池有效水深设计为 h=4m实际消毒池容积v为3v=blh1=303 15.03

30、4=1800m满足要求有效停留时间的要求。b加氯量计算设计最大投氯量为5.0mg/l;每日投氯量为 w=150kg/d=6.25kg/h。选用贮 氯量500kg的液氯钢瓶，每日加氯量为0.3瓶，共贮用10瓶。每日加氯机 两台，一用一备；单台投氯量为 650kg/h。c混合装置在接触消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机两台。混合搅拌机功率no为no= nqtg/100式中q混合池容积，m3;亚 水力黏度，20c时以=1.06 3 10-4kg.s/m2;g 搅拌速度梯度，对于机械混合g500s1。no=1.063 10-43 0.58 3 303 5003 500/(3 3 53 100)=0

31、.30kw3.2污泥处理系统1 .2.1剩余污泥泵房2 .设计说明二沉池产生剩余活性污泥及其他处理构筑物排出污泥由地下管道自流入集泥井，剩余污泥泵将其提升至污泥处理系统.设置剩余污泥泵房两座.污水处理系统每日排出污泥干重为 296.1t/d,按含水率99.0%计，污泥流量为q=2961/(1%31000)= 296.1m3/d=12.34 m 3/h3 .设计选型污泥泵扬程幅流式浓缩池最高泥位为3.5m,剩余污泥集泥池最低泥位为-2.0m,则污泥泵静扬程为ho=5.5mho。污泥输送管道压力损失为4.0mho,自由水头为1.5mho,则污泥泵所需扬程h为：h=h+4.0+1.5=11.0mh2

32、o污泥泵选型污泥泵选用两台，两用两备。单泵流量q qw=13 m3/h3选用 1pn 污泥泵，q16r3/h,h12mh2o,n2.6kw4 .剩余污泥泵房占地面积 l3b= (6.035.0 )m2。5 .2.2污泥浓缩池1 .设计说明剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池，污含水率p1=99.0%污泥流量 qw=296/(1%31000)= 296m3/dw=2.96t/d=124kg/h设计浓缩后含水率p2=96%设计固体负荷q=2.0kg.ss/(m 2.h)2 .浓缩池池体计算浓缩池所需表面面积a:_ _ 2a=qc/q=w/q=124/2=62 m浓缩池设两座，每座面积a=a/n=32 m2浓缩直径 d= (4ai/ 兀)1/2=6.38m。为保证有效表面积和容积，并与刮泥机配套，选d=8.0m)水力负荷uu=qw/ai=0.24 m3/ m 2.h水力停留时间t 12.0h则有效水深hh=ut=0.24312= 2.88m3 .排泥量与存泥容积浓缩后排出含水率p2=96.0%勺污泥qw=64.56md=2.7 m3/h。设计污泥层厚度为1.25m,池底坡度为0.02,坡降为0.13