3万吨城市生活污水处理厂初步设计

1、材料学院课程设计3万吨城市生活污水处理厂初步设计姓名：秦洋洋班级：10环工（2）班学号：201010220201老师：梁华银时间：2013年12月22号目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc360223841 一、设计概述 PAGEREF _Toc360223841 h 1 HYPERLINK l _Toc360223842 二、设计任务与内容 PAGEREF _Toc360223842 h 1 HYPERLINK l _Toc360223843 2.1设计任务 PAGEREF _Toc360223843 h 1 HYPERLINK l _Toc36022384

2、4 2.2设计规模和指标 PAGEREF _Toc360223844 h 1 HYPERLINK l _Toc360223845 （1）设计规模 PAGEREF _Toc360223845 h 1 HYPERLINK l _Toc360223846 （2）设计指标 PAGEREF _Toc360223846 h 1 HYPERLINK l _Toc360223847 三、工艺流程及说明 PAGEREF _Toc360223847 h 1 HYPERLINK l _Toc360223848 3.1工艺原理 PAGEREF _Toc360223848 h 1 HYPERLINK l _Toc360

3、223849 3.2 A/O工艺 PAGEREF _Toc360223849 h 2 HYPERLINK l _Toc360223850 3.2.1工艺流程图及说明 PAGEREF _Toc360223850 h 2 HYPERLINK l _Toc360223851 3.2.2工艺特点: PAGEREF _Toc360223851 h 2 HYPERLINK l _Toc360223852 3.2.3 A/O工艺设计参数 PAGEREF _Toc360223852 h 3 HYPERLINK l _Toc360223853 四、工艺设计计算 PAGEREF _Toc360223853 h 3

4、 HYPERLINK l _Toc360223854 4.1工艺设计参数 PAGEREF _Toc360223854 h 3 HYPERLINK l _Toc360223855 4.2反应池容积计算 PAGEREF _Toc360223855 h 4 HYPERLINK l _Toc360223856 4.2.1好氧池设计计算 PAGEREF _Toc360223856 h 4 HYPERLINK l _Toc360223857 4.2.2缺氧池设计计算 PAGEREF _Toc360223857 h 5 HYPERLINK l _Toc360223858 4.3反应池尺寸计算 PAGEREF

5、 _Toc360223858 h 5 HYPERLINK l _Toc360223859 4.3.1单组池容积 PAGEREF _Toc360223859 h 5 HYPERLINK l _Toc360223860 4.3.2单组好氧池容积 PAGEREF _Toc360223860 h 6 HYPERLINK l _Toc360223861 4.3.3单组缺氧池容积 PAGEREF _Toc360223861 h 6 HYPERLINK l _Toc360223862 4.4曝气系统设计计算 PAGEREF _Toc360223862 h 6 HYPERLINK l _Toc36022386

6、3 4.4.1需氧量计算 PAGEREF _Toc360223863 h 6 HYPERLINK l _Toc360223864 4.4.2空气量计算 PAGEREF _Toc360223864 h 7 HYPERLINK l _Toc360223865 4.4.3鼓风机出口风压计算 PAGEREF _Toc360223865 h 8 HYPERLINK l _Toc360223866 4.5回流量比计算 PAGEREF _Toc360223866 h 8 HYPERLINK l _Toc360223867 4.6反应池进、出水系统计算 PAGEREF _Toc360223867 h 8 HY

7、PERLINK l _Toc360223868 4.6.1进水流量 PAGEREF _Toc360223868 h 8 HYPERLINK l _Toc360223869 4.6.2污泥回流管 PAGEREF _Toc360223869 h 8 HYPERLINK l _Toc360223870 4.6.3混合液回流管 PAGEREF _Toc360223870 h 8 HYPERLINK l _Toc360223871 4.6.4进水管 PAGEREF _Toc360223871 h 9 HYPERLINK l _Toc360223872 4.6.5出水管 PAGEREF _Toc36022

8、3872 h 9 HYPERLINK l _Toc360223873 4.7二沉池工艺计算 PAGEREF _Toc360223873 h 9 HYPERLINK l _Toc360223874 4.7.1设计参数 PAGEREF _Toc360223874 h 9 HYPERLINK l _Toc360223875 4.7.2设计计算 PAGEREF _Toc360223875 h 10 HYPERLINK l _Toc360223876 五、机械设备选型 PAGEREF _Toc360223876 h 12 HYPERLINK l _Toc360223877 5.1缺氧池设备选择（以单组反

9、应池计算） PAGEREF _Toc360223877 h 12 HYPERLINK l _Toc360223878 5.2污泥回流设备 PAGEREF _Toc360223878 h 12 HYPERLINK l _Toc360223879 5.4混合液回流设备 PAGEREF _Toc360223879 h 13 HYPERLINK l _Toc360223880 六、总结 PAGEREF _Toc360223880 h 13 HYPERLINK l _Toc360223881 【参考文献】 PAGEREF _Toc360223881 h 14 HYPERLINK l _Toc360223

10、882 【附件】 PAGEREF _Toc360223882 h 14一、设计概述我国水体污染主要来自两方面，一是工业发展超标排放工业废水，二是城市化中由于城市污水排放和集中处理设施严重缺乏，大量生活污水未经处理直接进入水体造成环境污染。工业废水近年来经过治理虽有所减少，但城市生活污有增无减，占水质污染的51%以上。本设计要求处理水量为3万t/d的城市生活污水，设计方案针对已运行稳定有效的A/ O活性污泥法工艺处理城市生活污水。它可以同时完成有机物的去除，硝化脱氮的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3N应完全硝化，好氧池能完成这一功能，缺氧池则完成脱氮功能。设计任务谁提供参数如下：进水水

11、质出水水质BOD5(mg/L)18515CODCr(mg/L)23020SS(mg/L)16020NH3-N(mg/L)253TN(mg/L)4512二处理工艺选择1设计一般性原则(1)设计方案严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。(2)针对工程的具体情况和特点,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。(3)处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变化。(4)管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。(5)在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,

12、节省工程费用,减少占地面积和运行费。(6)降低噪声,改善废水处理站及周围环境。(7)本处理工艺流程要求耐冲击负荷,有可靠的运行稳定性。2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）污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。（2）污水处理工艺的投资和运行费用合理，工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重要因素之一。根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较，确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。（3）根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况，因地制

13、宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。（4）考虑分期处理与排放利用情况。例如根据当地城市规划，先建一期工程，再建二期工程。（5）施工与运行管理：如地下水位较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动控制等。3处理方法的选择生活杂用水等,水质及其稳定性要求高，因此根据城市生活污水水质、水量以及城市功能和环境要求，长期安全可靠地运行，我们选择合理、可靠的传统活性污泥法处理工艺。主要优点：a.处理效果好：BOD5的去除率可达90-95%；b.对废水的处理程度比较灵

14、活，可根据要求进行调节。4传统活性污泥法的基本工艺流程废水通过排水管网收集，流入污水处理部分,流经格栅去除较大悬浮固体物.出水再送入平流式沉砂池去除一部分SS和BOD5,再送入辐流式初沉池，在初沉池中去除小部分BOD5，大部分悬浮物在自重下沉淀形成污泥，经管网收集进入污泥浓缩池。经初沉池后的废水再流经曝气池，采用表面曝气，投加悬浮填料使活性污泥体系稳定，去除绝大部分BOD5和部分SS。废水进入二沉池进一步去除BOD5和SS使排水达标。二沉池中的部分污泥进行回流,流至曝气池进行污泥接种，剩余污泥送至污泥浓缩池，对初沉池和二沉池中的混合污泥进行浓缩，然后进入后续处理(外运或焚烧)。5处理工艺特点活

15、性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法,它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其它一些物质.它既适用于大流量的污水处理,也适用于小流量的污水处理.运行方式灵活,日常运行费用较低,但管理要求较高.活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似,二者都为好氧生物过程,只是它的净化强度大,因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化。活性污泥法由曝气池,沉淀池,污泥回流系统和剩余污泥排除系统所组成,各级处理效果与总处理效果比较好,出水水质达标。四、工艺设计计算四主要设备及构筑物设计计算1设计水量，水质及处理程度：平均流量：Q=30000m3/d,变化系数Kz

16、=1.39;进水:COD：230mg/L;BOD5:185mg/L;SS:160 mg/L；NH3-N:25;TN:45mg/L出:COD:20mg/L;BOD5:15mg/L，SS:20mg/L；NH3-N:3mg/L;TN:12Lmg/L取此城市生活污水处理厂的最大设计污水量Qmax=0.48m3/s，总变化系数Kz=1.39。处理程度计算：平流沉砂池去除率很低C0D 为10% ，BOD为 5%， SS为 50%，加上初沉池对 的去除率为30%,则进入曝气池的 为 ,曝气池的 去除率为90%, 则有 故 10.4(m3)(可见池内有足够的容积)(8) 沉淀池总高度设沉淀池超高h1=0.3m

17、，缓冲层高度h3=0.5m，则总高H=h1+h2+h3+h4+h5=0.3+3+0.5+0.5+1.73=6.03(m)(9)径深比校核 D/h2=23.6/3=7.87,在6-12内，满足要求。(10)采用机械刮泥选用周边传动式刮泥机，其主要性能参数有池径33.17米，周边线速2-3米/分，单边功率0.75千瓦，周边单个轮压35千牛。5曝气池（推流式）(1)水处理程度计算平流沉砂池去除率很低C0D 10% BOD 5% SS 50%，加上初沉池对 的去除率为30%,则进入曝气池的 为 ,曝气池的 去除率为90%, 则有 故 =20mg/L(达标)(2)曝气池的主要部分计算 估算出水溶解性的

18、二沉池出水和悬浮性组成，其中只有溶解性与工艺计算有关。出水溶解性可用下式计算 式中 出水溶解性，mg/L 二沉池出水总，mg/L,=15mg/L 活性污泥自身氧化系数，典型值为 二沉池出水SS与VSS所占比例，=0.75 二沉池出水SS，mg/L，=20mg/L 确定污泥负荷Ns 曝气池进水浓度 s0=185 mg/L ，曝气池去处率污泥负荷的计算公式为式中为动力学参数，取值范围0.0168到0.0281,取值0.027 确定曝气池有效容积V，Q=30000m3/d，曝气池混合液污泥浓度X=4000mgMLSS/L则设2座曝气池,每座有效容积=V/2=3854.2（m3） 复核容积负荷 大于，

19、小于，符合室外排水设施规范（GB 50014-2006）的要求。 污泥回流比R，污泥指数SVI取150，回流污泥浓度XR为 式中r与二沉池有关的修正系数。污泥回流比R为 剩余污泥量 ，活性污泥产率系数Y=0.6，则剩余生物污泥量 式中-活性污泥自身氧化系数，。与水温有关，水温为20时。根据室外排水设计规范（GB50014-2006）的有关规定，不同水温时应进行修正。夏季平均水温 冬季平均水温 夏季剩余生物污泥量冬季剩余生物污泥量剩余非生物污泥量 ： 式中设计进水SS,mg/L,;进水VSS中可生化部分比例，设=0.7剩余污泥量：夏季剩余污泥量冬季剩余污泥量复核污泥龄夏季污泥龄冬季污泥龄复核出水

20、 根据生物动力学原理，当曝气体积V，曝气池混合液污泥浓度已知时，进水与出水的浓度之间的关系可以用下关系式 上式演变成复核结果表明，出水 可以轻松达到设计要求。复核出水NH3-N 微生物合成去除的NH3-N Nw可用下式计算冬季微生物合成去除的氨氮冬季出水氨氮复核结果表明，仅靠生物合成不能使出水氨氮低于设计出水表准。应考虑硝化作用，出水氨氮应采用动力学公式：式中： Kn硝化菌增长半速度常数，mg/L设出水氨氮Ne=N，将上式进行变换，得与水温、溶解氧、pH值有关。设计水温条件下：标准水温（150C）时硝化菌最大比增长速度，;T设计条件下污水温度，0C，T=100C;DO曝气池内平均溶解氧，mg/

21、L,DO=2mg/L;K0溶解氧半速度常数，mg/L，K0=1.3mg/L；pH污水pH，pH=7.2。带入数据得：硝化菌增长半速度常数KN也与温度有关，计算式为：硝化菌比增长速度可用下式计算:式中：bN硝化菌自身氧化系数，d-1，冬季污泥龄，则3mg/L进出水口设计本设计进水口，回流污泥入口和出水口采用自由出流矩形堰。堰上水头一般为0.1-0.2米，池壁厚度0.3-0.5米，其水力学特征为自由出流宽顶堰。水力计算公式如下： 或式中H堰上水头，m； q设计流量，； m流量系数，m=0.32； b堰宽，m； g重力加速度， 进水管设计流速，进水管管径为 对于污泥回流入口有 污泥回流管审计流速 污

22、泥回流管管径为 对于出水口 出水管设计流速 出水管径 设计需氧量AOR式中 a以BOD5表示有机物时的氧当量， b氨氮硝化需氧系数， c微生物氧当量， 进水凯氏氮， 出水凯氏氮，冬季设计需氧量根据室外排水设计规范GBJ 14-1987（1997年版）第6.7.2条，(3)曝气池的其他计算标准需氧量SOR和用气量 标准需氧量的计算公式： 曝气池布置有2坐曝气池曝气池有效水深h=4.5m，单座曝气池有效面积为 采用3廊，廊道宽为b=7m，曝气池宽度为 曝气池长度校核宽深比：廊道宽/水深宽深比大于，小于2，满足GB50014-2006要求。校核长宽比：池长/廊道宽长宽比大于5，小于10，满足GB 5

23、0014-2006要求曝气池超高取0.8m，曝气池总高度为 曝气设备布置 选用某微孔曝气器，其技术性能参数如下：氧转移效率 阻力损失 服务面积供气量曝气器均匀布置，每廊道布置4列，45排四座曝气池共布置2160个。每个曝气器服务面积=6二沉池（平流式）根据前面的数据，,采用传统活性污泥法处理工艺，混合液污泥浓度X=4000mg/L,回流污泥浓度，回流比R=50%。（1）池长L水平流速v=5mm/s,沉淀时间t=4.5h,则（2）总池面积A池的有效水深采用则 池宽B 取13.5（m）（4）池个数，设每个池宽为4.5m（5）长宽比=(符合要求) 长深比=（符合要求） 表面负荷 固体负荷（6）污泥部

24、分的容积V，污泥区的容积按两小时的储泥量计，则 （7）污泥斗的容积，每个沉淀池设两个污泥斗，则每个斗容积Vo 两个污泥斗的总容积为（8）污泥斗以上梯形部分的容积V2 （9）污泥区的总高度h4 污泥层厚度 污泥区总高度 所以（10）沉淀池的总高度H 设缓冲高度h3=0.3m,超高h1=0.3m (11)进水花墙 每格沉淀池进水流量 出水量 单孔面积 孔眼流速一般为 ，取则孔眼总面积 孔眼数 (个) 取64个，则孔眼实际流速 孔眼布置成4排，每排孔眼数为64/4=16（个）。(12)出水堰 堰长L。取出水堰负荷 ，则 出水堰的形式和尺寸。采用90。三角堰出水每米堰板设5个堰口，每个堰口出流量 堰上

25、水头h1。每个三角堰出流量 集水槽宽B 为确保安全，集水槽设计流量带入数据得 槽深度集水槽临界水深 集水槽起端水深 设起水槽自由跌落高度 则集水槽总高度 7.污泥浓缩池(采用连续式重力浓缩)根据曝气池剩余污泥量为12502.4KG/天，设含水率p0=99.4%（固体浓度C0=6KG/M3），则日产剩余污泥Q=12502.4/6=2084M3/天，浓缩后固体浓度为Cu=30KG/ M3（含水率pu为97%）。(1)浓缩池面积A 浓缩污泥为剩余活性污泥，污泥固体通量G选用30kg/(*d)A = Q C0/G=2084*6/30=418 （）(2)浓缩池直径D 设计采用n=2个圆形辅流池 单位面积

26、A1=A/n=418/2=209 （）浓缩池直径D=(3)浓缩池深度H 浓缩池工作部分的有效水深h2=式中，T为浓缩时间，小时，取T=15h h2超高 ,缓冲层 ,浓缩池设机械刮泥，池底坡度i=1/20，污泥斗下底直径D1=1.0M，上底直径D2=2.4M。(4)池底坡度造成的深度h4= 污泥斗高度h5=浓缩池深度H=h1+h2+h3+h4+h5 =8.脱水机房在这个污水处理厂采用传统曝气工艺的情况下，污泥浓缩采用连续式重力浓缩。由系统排出的剩余污泥含水率为99.4%。污泥经过浓缩后，其含水率平均为97%，再经过机械脱水后，含水率可降至80%左右。在本方案设计中我们采用机械浓缩机和离心脱水机。共选用