水污染控制工程课程设计

1、综合实验活性污泥法的二级污水丿课程设计应用化学与环境工程系专业（班级）：环境科学2013级（环境污染控制）作者（学号）：孙承强（51305032035）指导教师：贺冉冉完成日期：2016 年6月20日蚌埠学院教务处制目录1.2.引 言 设计概论 设计资料 设计水质水量 设计工艺选择 工艺流程图 2.12.22.32.43.4.参设计工艺的计算 3.1 格栅 3.1.1 中格栅 3.1.2 细格栅 3.2 沉砂池: 3.3 氧化沟 3.3.1 设计条件 3.4 二沉池 3.4.1 设计参数 3.5 污泥浓缩池 3.5.1 设计参数 3.5.2 设计计算 3.6 机房脱水 污水处理厂的平面布置 考

2、 文 献 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 3 . 3 . 3 . 3 . 6 . 8 111217171919202121 221. 引i=r9进入 21 世纪以来，城市建设和农业生产迅速发展，既给人类带来了日益丰 富的物质文化生活， 同时也给周围的环境和资源带来了巨大压力。 水资源和水环 境作为与人类社会发展最为密切的资源、 环境条件之一， 也面临总量短缺和水体 污染严重等难题， 在许多国家和地区， 水资源匮乏、 水污染正成为制约其经济和 社会发展的瓶颈。本文初步设计探究了简单污水处理厂的设计方案以及各环节的设计计算， 较 系统深入地认识接触了专业所学， 设计过程中收获甚多， 为

3、日后的学习与工作积 累了宝贵的经验。2. 设计概论2.1 设计资料该城市污水处理厂设计规模：平均处理日水量 Q 40000m3/d，水量总变化 系数 Kz= 1 .3，服务人口约25万，计算水温20C。2.2设计水质水量设计进水水质：BOD5 300mg /L， SS 200mg/L。设计出水水质： BOD5 20mg / L， SS 20mg/L。2.3设计工艺选择当前流行的污水处理工艺有：AB法、SBR法 氧化沟法、普通曝气法、A/A/O法、A/O 法等，这几种工艺都是从活性污泥法派生出来的，且各有其特点。(1) AB 法(Adsorption Biooxidation)该法由德国 Boh

4、uke 教授首先开发。该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧，A级负荷高，曝气时间短，产生污泥量大，污泥负荷 2.5kgBOD/(kgMLSSd) 以上，池容积负荷6kgBOD/(m3- d)以上；B级负荷低，污泥龄较长。A级与B级 间设中间沉淀池。二级池子F/M(污染物量与微生物量之比)不同，形成不同的微 生物群体。AB法尽管有节能的优点，但不适合低浓度水质，A级和B级亦可分期 建设。(2) SBR法(Sequencing Batch Reactor)SBR法早在20世纪初已开发，由于人工管理繁琐未予推广。此法集进水、 曝气、沉淀、出水在一座池子中完成， 常由四个或三个池子构成一组， 轮流运转

5、， 一池一池地间歇运行， 故称序批式活性污泥法。 现在又开发出一些连续进水连续 出水的改良性SBR工艺，女口 ICEAS法、CASS法、IDEA法等。这种一体化工艺的 特点是工艺简单，由于只有一个反应池，不需二沉池、回流污泥及设备，一般情 况下不设调节池， 多数情况下可省去初沉池， 故节省占地和投资， 耐冲击负荷且 运行方式灵活， 可以从时间上安排曝气、 缺氧和厌氧的不同状态， 实现除磷脱氮 的目的。但因每个池子都需要设曝气和输配水系统， 采用滗水器及控制系统， 间 歇排水水头损失大， 池容的利用率不理想， 因此， 一般来说并不太适用于大规模 的城市污水处理厂。( 3)氧化沟( oxidati

6、on ditch )氧化沟又称循环曝气池， 是活性污泥处理工艺的一种变形工艺， 一般不需设 初沉池。其结构形式揉用封闭的环形沟渠形式， 通常采用延时曝气， 污水及活性 污泥混合液在氧化沟曝气池的推动下作水平流动； 氧化沟的水力停留时间和污泥 龄较长，一般在1030 d。污泥负荷在0.05 kg BOD0(kgMLSSd)0.10 kgBOD5 /(kgMLSS- d)之间。与其他生物处理工艺相比，氧化沟具有以下主要的技术、经济特点： 其一，氧化沟的流态在整体上是完全混合的， 而局部又具有推流特性， 使得 在污水中能形成良好的混合液生物絮凝体， 提高二沉池的污泥沉降速度及澄清效 果；另外，其独特

7、的水流特性对除磷脱氮也是极其重要的。其二，氧化沟构造形式的多样性赋予了它灵活机动的运行性能， 可按照任意 一种活性污泥法的运行方式运行。其三，处理效果稳定，出水水质好，并可实现脱氮。其四，工艺流程简单， 构筑物少，节省基建费用， 减少占地面积，便于管理。其五，污泥产量少，污泥性质稳定。其六，能承受水量、水质冲击负荷，对高浓度工业废水有很大的稀释能力。 本文采用的二级生物处理技术为氧化沟法。2.4工艺流程图污泥回流进水H格栅IH沉砂池出水污泥外运. 、t,二沉池 :氧化沟3.设计工艺的计算3.1格栅格栅是污水处理厂的第一道预处理设施， 其作用是截留污水中较粗大漂浮物 和悬浮物。该污水处理厂采用两

8、道格栅：一中一细。3.1.1中格栅栅条间隙数n个式中Qmax最大设计流量，m3/s ;格栅倾角，取60 ;b 栅条间隔，m，取b0.02m ；n栅条间隔数，个；h栅前水深，m，取h0.5m ；v -过栅流量，m/s，取 v0.9m/s则：0.46Jsi n60n0.020.5 0.9栅槽宽度B,mB S n 1bn设栅条宽度S0.01m，则：B S n 1bn 0.0145 1通过格栅的水头损失h2，mh2hok，bhv0.02 451.34 mhoov245个式中h2 设计水头损失,h0 计算水头损失,g重力加速度,sin 2gm/s2 ；k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,S 43b

9、般采用阻力损失，与格栅断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐角矩形断面,2.42。h2hokS 丝 v2 kSin kb 2g2.420.01 %0.02竺 sin60 32 9.80.10m栅后槽总高度H , mh h1 h2式中 H栅后槽总高度， mh栅前水深，mhi格栅前渠道超高，一般取hi=0.3mh2过栅水头损失，mH h h1h20.5 0.3 0.10.9m进水渠道渐宽部分的长度Li ,LiB Bi2tan 1BiQmaxvh1.02m0.9 0.5设进水渠道渐宽部位展开角1 20LiBi2tan 10.36栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度0.442

10、L2, mL20.22m栅槽总长度L , mLiL21.00.5旦 tan式中，Hi为栅前去渠道深,Hih10.5 0.1 0.6m m 。L 0.440.221.0 0.50.5 0.12.50mtan60每日栅渣量W , m3/dW QmaxW 86400W11000Kz式中，Wl栅渣量，取0.55m3f'l03m3K2污水流量总变化系数.0.46 0.55 86400“ O彳 3* cc 3 打1000 1.3W 16.81m . d 0.2 m /d故采用机械清渣。3.1.2细格栅500I O(M)A,栅条间隙数n,个|£1 门 abhv式中 Qmax则:-格栅倾角，

11、取50 ；b 栅条间隔，m，取b0.01m ；n 栅条间隔数,个；h栅前水深，m，取h0.5m ；v过栅流量，m/s，取 v0.9m/s0.46Jsin 50最大设计流量,Om3/s ；0.01 0.5 0.978.374 个 栅槽宽度B，m进水渠道渐宽部分的长度Li , m设栅条宽度S 0.01mm，则:B S n 1 bn 0.017410.01 741.47m11 通过格栅的水头损失h1, mhihok,式中 h1设计水头损失,ho2V Sin 2gS 43ho计算水头损失,g重力加速度,m/s2 ；k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用阻力损失，与格栅断面形状有关，可按手册

12、提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面形状为迎水、背水面均为半圆的矩形,1.67。hiho k2V . sin k 2g1.670.010.01出 Sin 5032 9.80.15m栅后槽总高度H , mh h1 h2式中H栅后槽总高度,h栅前水深，mh1 格栅前渠道超高,般取hi=0.3mh2过栅水头损失,故:hlh20.5 0.3 0.150.95mLiB B12tan 1BiQmaxvh1.02m0.9 0.5设进水渠道渐宽部位展开角120，则:LiB12 tan 11.47 1.020.35m2 0.36栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度0.352L2,mL20.18m栅槽总长度L，

13、mLiL21.00.5H1tan式中，Hi为栅前去渠道深,H1hi，L 0.350.181.00.5 05tan50吐 2.58m每日栅渣量W，m3/dQmax W 864001000Kz式中，W,为栅渣量，取0.1m3/103m3，故唱曾-mVd。.剧。故采用机械清渣。3.2沉砂池:沉砂池的设置目的是去除污水中污泥、 煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以 免影响后续处理构筑物的正常运行。其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。h拦杆nt55' J AW 200V2()0an嘟nEQAl20

14、G15 沉砂部分的长度L , m式中v最大设计流量时的流速,vtm/s, 取 v 0.25m/s ；t最大设计流量时的流行时间,s，取 t 50s。则:vt 0.25 50 12.5m 水流断面面积A, m2A Qmaxv式中：Qmax为最大设计流速,m3/s。A1.840.25池总宽度B , mB nb设有n 2格，则每格宽则：0.6m。B 20.6 1.2m 有效水深h2，mh21.53m1.2VQmaxXT 86400Kz106式中 X城市污水沉砂量，m3/106m3污水，取X 30m3/106m3污水;T 清除沉砂的时间间隔，d，取T 2d ；K z 污水流量总变化系数，取Kz 1.3

15、。V O.46 30 2 严400 1.83m31.3 106每个沉砂斗容积V，m3设每一分格有2个沉砂斗，共有4个沉砂斗。150.38m34则:Vo沉砂斗尺寸沉砂斗上口宽b2，m斗壁与水平面的倾角552h3tan 60ai式中h3 斗高,取h30.35m ；b1 斗底宽,m，取 b10.5m。斗壁与水平面的倾角55。2h3tan 60 d4 0.40.9mtan 60沉砂斗容积V0，m3V0 1h3 S1 S2 Js S20.18 m33沉砂室高度h3， m采用重力排砂，设池底坡度为0.02，坡向砂斗。沉砂室由两部分组成:部分为沉砂斗，另一部分为沉砂池坡向沉砂斗的过渡部分，沉砂室的宽度为2

16、L2 a 0.2厶0L 2a b'L2212.5 2 0.9 0.35h3沉砂池总高度H ,取超高m 0.3m 。5.18mh3 0.06 L20.350.06 5.180.66mHh1 h2h3 0.3 1.530.662.49m验算最小流速Vmin，m/s在最小流量时,只用一格工作n1 1。QminV minn1min式中Qmin最小流量， m /s ；则:nimin最小流量时工作的沉砂池数目，个;最小流量时沉砂池中的水流断面面积,Vmin晋 0.15 ms1.533.3氧化沟目前应用较为广泛的氧化沟类型包括：帕斯韦尔(塞尔(Carrousel )氧化沟、奥尔伯(Orbal )氧化

17、沟、化沟)、DE型氧化沟和一体化氧化沟。在此主要介绍卡鲁塞尔(Carrousel )氧化沟。卡鲁塞尔(Carrousel)氧化沟是1967年由荷兰的P asveer)氧化沟、卡鲁T型氧化沟(三沟式氧DHV公司开发研制。由图可见，鲁塞尔(Carrousel )氧化沟为一个多沟串联系统，进水与活性污泥混合 后沿箭头方向在沟内不停地循环流动；采用表面机械曝气器，每沟渠的一端各安装1个，靠近曝气器下游的区段为好氧区， 处于曝气器上游和外环的区域为缺氧 区，混合液交替进行好氧和缺氧，这不仅提供了良好的生物脱氧条件， 而且有利 于生物絮凝，使活性污泥易于沉淀。此类氧化沟由于采用了表面曝气器，其水深可采用4

18、4.5m，沟内水流速度为0.30.4m/s。如果有机负荷较低时，可停止某些曝气器的运行，在保证水流 搅拌混合循环流动的前提下，减少能量消耗。4叶轮2叶轮1出水口进水及污泥回流处 1叶轮3331设计条件(1) 设计最大水量Qmax 0.46m7s，计算水温20 °C；(2) 氧化沟进水水质：BOD5 =300mg/L , SS=200mg/L;(3)出水水质:2.3.2设计计算BOD5 =20 mg/L , SS =20 mg/L。(1 )计算曝气池容积曝气池内的有机负荷._ _ .1.1918Ns0.01295Le式中:Le 曝气池出水的 BOD 5, mg/LNs 0.01295L

19、e1.1918 0.46kg BODskgMLSS d)曝气池内的污泥容积指数SVI. 0.983SVI 353NS353 0.460.983165.91mL/g 二沉池底流生物固体浓度(回流污泥浓度 Xr)19Xr但1.2SVI1061.2165.917232mg/L污泥回流比R及污泥回流量Qrxr xQrRQ式中:R污泥回流比X 混合液污泥浓度,mg/L ,取 X 2000 mg / LXr为回流污泥浓度,mg/L则:xr x20007232-20000.38QrRQ0.38 0.460.17m3/s 曝气池容积计算QSam3NsX式中:V 曝气池容积,Sa进水BOD5浓度,mg/LQ 污

20、水设计流量， m3/dNs 曝气池内的有机负荷， mg / LX 混合液污泥浓度 MLSS, kg / m3则:NsX40000 3000.46 72323607 m3设两组曝气池，每组容积为1804 m3池深取H=5m则每组曝气池的面积F为：18042F 360.8m5B取池宽B=5.3m,贝U H5.351.06,介于12之间，符合规定。21池长L B,则:L匸B68.085.336空 68.08m5.312.85>10,符合规定。设五廊道式曝气池，廊道长L1Li13.62m取超高0.5m，则池总高度为0.55.5m 水力停留时间式中:T 停留时间,V 曝气池体积,m3Q 流量，m3

21、/h则:360.81666.670.22h27 曝气时间TbTbVQ Qr式中:Tb曝气时间,V 曝气池容积,m3Q 污水流量,m3/hQr污泥回流流量,m3/h则:TbQ Qr360.81666.67 6120.16h 污泥产量wvWv aQ（ L0-Le）-bXvV式中:Wv 活性污泥产量（MLVSS S, kg / dxv 曝气池混合液挥发性悬浮固体浓度（ MLVSSx. MLVSS f 0.75x MLSSa 产率系数，取 a 0.5kgMLVSS/kgBOD5b 活性污泥自身氧化系数，取b 0.075d-1则：Wv aQ( Lo - Le)- bXvV330.5 40000 (300

22、 20) 100.075 2000 0.75 360.8 105559kg/d 每日排泥量Qw假定在污泥回流管线上排泥，则 QwXrf WvQw琴Xrf55597232 0.75 10 31025kg/d需氧量计算O2 aQSr bVXv式中：O2混合液每日需氧量，kgOd ；a 氧化每公斤BOD需氧公斤数，kgOkgBOD，取0.5 ；b'污泥自身氧化需氧量，kgOkgMLVSS d，取0.15；Sr 去除 BOD浓度，kg/m3Xv 挥发性悬浮固体浓度 MLVSS， kg/m3。O20.5 40000 280 10 3 0.11 360.8 1500 10 35656kg/d?氧化

23、沟的尺寸：氧化沟采用6廊道式卡鲁塞尔氧化沟,18766586.4 m，其中好氧段长度为4 88092.34 8252.9m 。取池深 4m宽8m,则氧化沟总长：10673.7333.6m，缺氧段长度为4 8弯道处长度为5才拧0 40125.7m则单个直道长为586.4 125.776.8m （取 77m）故氧化沟总池长为77 8 16101m，总池宽为8 6 48m。3.4二沉池对于大规模的城市污水处理厂,一般在设计沉淀池时，选用平流式和辐流式沉淀池。为了使沉淀池内水流更稳（如避免横向错流、异重流对沉淀的影响、出 水束流等）、进出水配水更均匀、存排泥更方便，常采用圆形辐流式二沉池。该污水厂设计

24、采用中心进水周边出水辐流式沉淀池。3.4.1设计参数拟设三个二沉池，n 3 ；表面负荷：q1.5 m3/m2 h ；水力停留时间: 固体负荷：asT 2h ；150kg/m2 d ；rm排泥匹出水进水图6辐流式沉淀池Fd342设计计算沉淀部分水面面积Qmax遁也 370.37m23 1.5(2)池子直径£27021.72mV 3.14(3)沉淀部分有效水深h2qt 1.5 2.23.3m式中t沉淀时间，取沉淀池总高度t 2.2h。SNTlOOOnT 两次清除污泥间隔时间，采用机械刮泥，取T 4h。每天污泥量V0.4 250000 4133.3m31000 3式中S 每人每天产生污泥量

25、，L/（人 d）,取S 0.4L/1 d ；N 设计人口， N 250000人;污泥斗容积Vl式中h5污泥斗高度，m ；1 污泥斗上部半径，取r1 3m ;292 污泥斗下部半径，取h5r1 2 tan3 2 tan60 1.73m3.14 1.733污泥斗以上圆锥体部分污泥容积 V2 设池径向坡度为0.05，贝U圆锥体的高度Vi32 3 2 2234.4m3h4 0.05 R r10.05 39/2 30.83mh4223.14 0.832c2 CCC 3R Rn 1 19.5 19.5 3 3 389m33污泥总容积 34.4 389423.4m35.4m3 (可见池内有足够的容积)V2沉

26、淀池总高度H设h10.3m， h30.6m ；Hh-ih2h3h4 h50.3 3.3 0.6 0.83 1.73 6.76m 7m(5)沉淀池周边高度h1 h2h3 0.3 3.3 0.64.2m(6)径深比校核(7)39/3.311.8，集水槽堰负荷校核在612范围内，满足要求。设集水槽双面出水，则集水槽出水堰的堰负荷为Qmaxq0 2n D54167 360010 3 mV m2 s2.05 l/2.9 l/ m2 s(符合要求)(8)采用机械刮泥选用周边传动式刮泥机。3.5污泥浓缩池3.5.1设计参数(1) 进泥含水率当为初次污泥时，其含水率一般为95% 98% ；当为剩余活性污泥时，

27、其含 水率一般为99.2%99.6% ；当为混合活性污泥时，其含水率一般为 98% 99.5% 。(2)污泥固体负荷当为初次污泥时，泥固体负荷宜采用 80120kg/m2 d ；当为剩余活性污 泥时，污泥固体负荷宜采用3060km d ；当为混合活性污泥时，污泥固体 负荷宜采用2580km2 d。(3) 浓缩后污泥含水率由二沉池进入污泥浓缩池的污泥含水率，当采用99.2%99.6%时，浓缩后污泥含水率宜为97% 98%。(4) 污泥停留时间浓缩时间不宜小于12小时，但也不要大于24小时，以防止污泥厌氧腐化。(5) 有效池深一般为4m最低不小于3m3.5.2设计计算Kd0.06d-1 ,污泥泥龄c 25d，去除的BOD浓度(1) 二沉池污泥量污泥自身氧化率Lr 0.135kg/m3则:QLr 40000 0.1351 kd c10.06 252400kg/d2(2) 湿污泥体积Qs:设污泥含水率P 99.4%，则:Qs 100% p /100%2400100% - 99.4% /100%4000 m /d(3) 浓缩池直径当进泥含水率取99.4%时，污泥固体浓度C 6g/L，浓缩池污泥固体通量M 25kg/ m3/d，贝U:QsC 900 6A肓盲960m2采用两个污泥浓缩池,每个池面积为+9602 480m2则浓缩池直径为