城市污水厂设计 某区2万m3d 污水处理厂设计

PAGEPAGE30前言 3设计任务书 3一．设计任务 3二．任务的提出及目的要求 3（一）任务的提出及目的： 3（二）要求 3三．设计基础资料 4（一）水质 4（二）水量 4（三）设计需要使用的有关法规、标准、设计规范和资料 4第一章环境条件 5一、厂区地形 5第二章设计资料的确定及污水、污泥处理工艺的选择 52.1设计流量的确定 52.1污水的水质及其处理要示 52.3工艺流程的比较选择 62.4污泥处理工艺方案……………..7第三章污水处理厂工艺设计及计算 9第一节格栅及集水池 93.1.1粗格栅 93.1.2集水池计算： 11第二节细格栅 12第三节曝气气沉砂池 14第四节倒置A2/O 16第五节二沉池 20第六节集泥井 22第七节加氯消毒池 23第四章高程计算 25第五章恶臭气体的控制与治理 27第一节恶臭气体的组成 27第二节恶臭气体主要产生源 27第三节恶臭气体的主要控制技术 27第四节恶臭气体的治理 28主要参考资料……………….33前言设计任务书一．设计任务某区2万m3/d污水处理厂设计二．任务的提出及目的要求（一）任务的提出及目的：随着经济飞速发展，人民生活水平的提高，对生态环境的要求日益提高，要求越来越多的污水处理后达标排放。在全国乃至世界范围内，正在兴建及待建的污水厂也日益增多。根据日处理污水量将污水处理厂分为大、中、小三种规模：日处理量大于10万m3为大型处理厂，1-10m3万为中型污水处理厂，小于1万m3的为小型污水处理厂。通过城市大型污水处理厂工艺的选择、设计，培养环境工程专业学生利用所学到的水污染控制理论，系统的掌握污水处理方案比较、优化，各主要构筑物结构设计与参数计算，主要设备造型包括格栅、提升泵、鼓风机、污泥脱水机、砂水分离器、刮泥机、搅拌器、加药设备、消毒设备等，以及平面布置和高程计算。然后根据所确定的工艺和计算结果，绘制污水处理厂总平面布置图，管线总平面布置图、工艺流程图及各主要构筑物图。（二）要求①方案选择合理②参数选取与计算准确③处理系统布置紧凑④所选设备质优、可靠、易于操作⑤图纸绘制尽量达到施工图要求⑥概算部分尽量准确，详细三．设计基础资料（一）水质项目BOD5COD磷酸盐（以P计）NH3-H单位mg/lmg/lmg/lmg/l进水水质100250530出水水质≤20≤40≤0.5≤10（二）水量总设计规模为20000m3/d。（三）设计需要使用的有关法规、标准、设计规范和资料需要参考的设计指南、规范和设计手册:1.《地表水环境标准》（GBHZB1-1999）2.《污水综合排放标准》（GB8978-1999）3.《城市污水处理厂污水污泥排放标准》(GJ3025-93)4.广东省地方标准水污染物排放限值（DB44/26-2001）第二时段第二类污染物最高允许排放浓度一级标准第一章环境条件一、厂区地形1.污水厂选址区域海拔标高在+64~+66m之间，平均地面标高位+64.5m。2.平均地面坡度平坦，地势位西北略高，东南略低。3.厂区征地面积为东西长190m,南北长136m。第二章设计资料的确定及污水、污泥处理工艺的选择2.1设计流量的确定需处理的污水量约为20000吨/d，污水的变化系数取1.5污水平均流量：0.231m3/s最大时污水流量：0.347m3/s设计流量：0.347m3/s2.1污水的水质及其处理要示项目BOD5COD磷酸盐（以P计）NH3-H单位mg/lmg/lmg/lmg/l进水水质100250530出水水质≤20≤40≤0.5≤10BOD去除率：>80%COD去除率：>84%磷酸盐（以P计）去除率：>90%NH3-N去除率:>67%2.3工艺流程的比较选择按《城市污水处理和污染防治技术政策》要求推荐，20万t/d规模大型污水厂一般采用常规活性污泥法工艺，10-20万t/d污水厂可以采用常规活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺，小型污水厂还可以采用生物滤池、水解好氧法工艺等。对脱磷脱氮有要求的城市，应采用二级强化处理，如A2/O工艺，A/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺，以及水解好氧工艺，生物滤池工艺等。由于该设计对脱氮除磷有要求故选取二级强化处理。可供选取的工艺：A/O工艺，A2/O工艺，SBR及其改良工艺，氧化沟工艺。本设计采用倒置A2/O工艺。即缺氧+厌氧+好氧。2.3.1倒置A2/O处理工艺(如下图所示)P—0倒置AA/O工艺流程图A2/O处理工艺是Anoxic－Anaerobic－Oxic的英文缩写，它是缺氧+厌氧+好氧生物脱氮除磷工艺的简称，该工艺具有脱氮除磷的功能。在缺氧池中，反硝化菌利用污水中的有机物作碳源，将回流混合液中带入的大量NO3－-N和NO2－－N还原为N2释放至空气，因此BOD浓度继续下降，NO3－－N浓度大幅度下降，而磷的变化很小。厌氧池主要是进行磷的释放，使污水中P的浓度升高，溶解性有机物被细胞吸收而使污水中BOD浓度下降；另外NH3－N因细胞的合成而被去除一部分，使污水中NH3－N浓度下降。但含量没有变化。在好氧池中，有机物被微生物生化降解，而继续下降；有机氮被氨化继而被硝化，使NH3－N浓度显著下降，但随着硝化过程使NO3－-N的浓度增加，而P随着聚磷菌的过量摄取，也以较快的速率下降。所以，A2/O工艺它可以同时完成有机物的去除、硝化脱氮、磷的过量摄取而被去除等功能，脱氮的前提是NH3－N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。厌氧池和好氧池联合完成除磷功能。倒置A2/O工艺的特点：A：缺氧、厌氧、好氧三种不同的环境条件和不同种类的微生物菌群的有机配合，能同时具有去除有机物、脱氮除磷功能；B：在同时脱氮除磷去除有机物的工艺中，该工艺流程最为简单，总的水力停留时间也少于同类其它工艺。C：在厌氧-缺氧-好氧交替运行下，丝状菌不会大量繁殖，SVI一般小于100，不会发生污泥膨胀。D：污泥中含磷量高，一般为2.5%以上。2.4污泥处理工艺方案2.4.1污泥的处理要求污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。污泥处理要求如下：1.减少有机物，使污泥稳定化；2.减少污泥体积，降低污泥后续处置费用；3.减少污泥中有毒物质；4.利用污泥中有用物质，化害为利；5.因选用生物脱氮除磷工艺，故应避免磷的二次污染。2.4.2常用污泥处理的工艺流程：（1）：生污泥→浓缩→消化→机械脱水→最终处置（2）：生污泥→浓缩→机械脱水→最终处置（3）：生污泥→浓缩→消化→机械脱水→干燥焚烧→最终处置（4）：生污泥→浓缩→自然干化→堆肥→农田由于该工艺选用倒置A2/O工艺A，好氧段采用低负荷运行，产泥量少。可采用农田处置方式，干燥焚烧方式没有必要。因此综合比较各处理工艺选用第二种（生污泥→浓缩→机械脱水→最终处置）较好。其中污泥浓缩，脱水有两种方式选择，污泥含水率均能达到80%一下。（1）、方案一:污泥机械浓缩、机械脱水；（2）、方案二:污泥重力浓缩、机械脱水。本工程污泥处理工艺选用污泥机械浓缩，机械脱水。第三章污水处理厂工艺设计及计算第一节格栅及集水池格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。3.1.1粗格栅进水中格栅是污水处理厂第一道预处理设施，可去除大尺寸的漂浮物或悬浮物，以保护进水泵的正常运转，并尽量去掉那些不利于后续处理过程的杂物。1设计说明栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.6～1.0m/s，槽内流速0.5m/s～0.9m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。格栅栅条间隙拟定为20.00mm。2设计流量平均日流量Qd=20000m3/d=833.3m3/h=0.231m3/s。设计的最大流量Qmax=Kz·Qd=1.5×0.231=0.347m3/s。取变化系数为1.53设计参数：栅条净间隙为b=20.0mm栅前水深h=0.7m过栅流速0.9m/s格栅倾角δ=70°单位栅渣量：W=0.05m3栅渣/103m3污水4格栅计算栅条的间隙数n为：取间隙数为27个。栅槽的有效宽度B：本设计中取栅条的宽度为10mm。为矩形扁钢。B=S（n-1）+dn=0.01×(27-1)+0.02×27=0.8m。格栅槽的总高度：h总=h+h1+h2其中h2为格栅的水头损失。查表可得=2.42所以,取0.2m。h总=h+h1+h2=0.7+0.3+0.2=1.2m格栅的总建筑长度L:进水渠道渐宽部位的长度；。为栅前的渠道深度，m。为进水渠道渐宽部位的展开角度，取20因此，格栅的建筑长度为：。每日的格栅量w计算如下：采用机械格栅。P—1格栅样式图3.1.2集水池计算：1设计说明集水池用于集一定量的水，以便可以使水泵更合理地进行调配运行。污水集水池的容积取3～5min的设计最大流量。3～5min的时间足可以启动水泵工作。2设计参数集水时间t=5min集水池的坡度i=0.053构筑物尺寸计算取集水池的有效深度为3m，构筑物的尺寸L×B×H=7m×5m×3m。4设计选型提升泵采用4台潜污泵(三用一备，大流量时开3台，小流量时开2台)主要参数如下：型号：250QW500-10-30排出口径：250mm流量：500扬程：10m功率：30kw 带自耦装置，集水池附近设电动单梁起重机一台，起重2t。第二节细格栅设置细栅格是为了除去水中细小的悬浮物，保证后续生物处理工艺的顺利进行。细格栅的设计参数：栅条的间隙d=5mm栅前水深h=0.5m，过栅流速v=0.9m/s倾斜角度70。1设计说明细格栅栅条间隙拟定为5mm。2设计流量平均日流量Qd=20000m3/d=833.3m3/h=0.231m3/s。设计的最大流量Qmax=Kz·Qd=1.5×0.231=0.347m3/s。取变化系数为1.53设计参数：栅条净间隙为b=5.0mm过栅流速0.9m/s格栅倾角α=70°单位栅渣量：W=0.1m3栅渣/103m3污水

4设计计算：○1确定栅前水深。取h=1m○2格栅计算栅条的间隙数n为：栅槽的有效宽度B：本设计中取栅条的宽度为5mm。为矩形扁钢。B=S（n-1）+dn=0.005×(107-1)+0.005×107=1.06m,取整为1.1m。格栅槽的总高度：h总=h+h1+h2其中h2为格栅的水头损失。查表可得=2.42所以，取整为0.3m。h总=h+h1+h2=0.5+0.3+0.3=1.1m。格栅的总建筑长度L：L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga1,取0.6m。L2=0.5L1，即为0.3m。L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga1=0.6+0.3+1.0+0.5+0.8/tg70=2.7m每日的格栅量w计算如下：采用机械格栅。P—2细格栅样式简图第三节1设计说明污水的流速一般取0.08～0.12m/s,污水的停留时间为4～6min；有效水深为2～3m，池的宽深比为1.0～1.5,长宽比可达5；每m3污水所需要的曝气量为0.1～0.2m3，2设计参数污水的流速v=0.12m/s污水停留时间t=4min有效水深取h=2m每m3污水所需要的曝气量为0.2m3。34曝气量的计算：采用穿孔曝气管，穿孔的直径为2.5～6.0mm,本设计取6mm。距池底的约为0.6m。管径输气管为200mm，扩散管为50mm，供气量q为：。城市污水每10万立方污水的含砂量为3立方，沉砂的含水率为约为60%，容重1.5t/，贮漏斗按2d的沉砂量计算，斗壁倾角55～60度，本设计取60度。5产砂量计算：2/10×3=0.6/2d。(两天的产砂量)污泥斗上平面的平面尺寸为1.5×1.5，下尺寸为0.5×0.5。泥斗高为0.87。设置两个砂斗，单个的容积为：Ｐ－３曝气沉砂池样式简图第四节倒置A2/O1设计参数最低的平均温度T=15。CMlVSS/MLSS=0.7BOD5污泥负荷Ns=0.12kgBOD5/KgMLVSS·d假设污水10h的变化系数为1.2污泥的产率系数y=0.6kgvss/(kgBOD·d)20。C时反硝化的速率为0.12kgNOx－N/kgMLVSS·d内源呼吸速率Kd=0.04/d-1剩余污泥的含水率99.2%按反硝化速率设计计算及污泥负荷设计计算。2缺氧池计算进入缺氧池污水含TN=30mg/L,计算时取出水的TN值为停留时间t缺=TN的去除率:(30-8)/30=73%计算由好氧回流到缺氧的比例R为:R/(R+1)=73%，计算出R=2.7，即回流比为270%。（好氧池回流至缺氧池）。回流量为：20000×2.7=2250。3设计选型选用6台潜污泵（四用二备，轮流工作以减少因工作时间过长而损坏）。型号：250QW600-7-22排出口径：250mm流量：600扬程：7m转速：970r/min功率：22KW反硝化时去除的有机物量为：厌氧池计算：取厌氧池的停留时间为1.5h。4好氧池的计算设污泥龄为15d，则污泥的负荷比：1/（15×0.6）=0.11kgBOD5/KgMLVSS·d与前面的假设0.12较好地符合。t好=(7.1>6h，因此可不考虑变化系数的影响)5剩余污泥量a)硝化菌生成的污泥量：b)异养菌生成污泥量：每天产生的挥发性污泥量为：每天产生的剩余污泥量：污泥的含水率为99.2%时，剩余污泥体积为：6设计选型二沉池的回流污泥浓度经验值约为8000mg/L，计算得到的回流比为67%。（由二沉池回流至、缺氧池、厌氧池）。回流选用3台污泥泵（2用1备），单台的性能参数为420。污泥的回流量为67%，即0.347×0.67=232L/s选用的螺旋泵的基本参数：外缘直径：800mm转速：50r/min安装角度30·时流量：235L/s。7需氧量计算a)降解有机物的需氧量：b)硝化氨氮需氧量：c)污泥氧当量：d)反硝化过程提供化合态氧当量：共需氧量：3176＋3290-1942-1510=3014kg/d8空气量的计算设空气的密度为1.201空气中的氧气的百分含量为23.2%安全系数为1.2理论空气量为：3014/（1.201×0.232）=10817实际空气量：10817/0.08=135212=94设计需气量：1.2×94=1139设计选型服务水深4m，管道的损失计为0.2m,曝气头的损失计为0.2m，安全水头计为0.5m。总计压力损失为4.9m。选用三台鼓风机,二用一备。型号：LG-60口径：200mm风量：60压力为：5000×9.8Pa轴功率：75kw所配的电机功率：90kw管道分别为200mm、100mm（输送）和50mm（曝气头）的连接管。选用微孔空气扩散器，每个曝气头的服务面积为1～3㎡。本设计取其服务面积为2㎡/个。约为738个。P—4倒置ＡＡ／Ｏ样式简图第五节二沉池二次沉淀池在功能上要同时满足澄清和污泥浓缩两方面的要求。是整个活性污泥法系统中非常重要的一个组成部分。1设计说明采用普通中心辐流式沉淀池。2设计参数最大流量为表面水力负荷停留时间取t=2.5h进水管管径DN600排泥管管径DN2003二次沉淀池计算本设计采用2座池每座沉淀池表面积和池径，取整为26m。沉淀池的有效水深4污泥斗容积计算因此，池底可贮存的污泥为：可以共同贮存的污泥为：5沉淀池的总高度6沉淀池周边处的高度为：=0.3+3+0.5=3.8mＰ－５二次沉淀池样式图第六节集泥井1设计说明采用全地下式的结构。2设计参数污泥井按一天的集泥量计算，有效尺寸为7×7×5m，处理的污泥量为25，即7L/s。3输送管径大小的计算：设污泥在管内的流速为0.3m/s。计算得到D=171mm。污泥输送管选用200mm管。4设计选型选用2台剩余污泥泵（1用1备）将污泥排到压滤间。每天的工作按10小时计算。设计流量为25。污泥泵房尺寸为(7m×4m×4m)污泥压滤机进入压滤机的污泥含水率为99.2%，出泥为75%～80%。采用带宽1.5m带式浓缩压滤机1套，单台的处理能力浓缩段为25，压滤段为9。设计工作时间10h。出泥的含水率约为78%。经压滤过后的污泥体积为：=8压滤机房采用砖混结构，尺寸（25.3m×21m×3.5m）,另建设一污泥棚，平面尺寸为5×5m。浓缩时PAM的投加量为5g/kgDS计算，每天投加的量为9.8kg/d,调其调理成0.2%的溶液投加，9.8/(0.2%×10)=490L/h。即工作时的加药量为490L/h。选用一套相应的加药设备。P—6集泥井样式图第七节加氯消毒池1设计说明城市污水经二级处理之后，水质得到了改善，细菌含量也大幅度减少，但细菌的绝对值仍然很可观，并存在有病原菌的可能。因此在排放水体前应进行消毒处理。本设计采用投加复合二氧化氯进行水质的消毒。2设计参数消毒剂选用复合二氧化氯，加药量为6.5mg/L污水消毒的水力停留时间为0.5h3设计计算每天的加药量20000×6.5mg/L=130kg/d。主要的加氯设备选用二氧化氯发生器2套，单套产药量为4kg/d。总有效体积为：20000×0.5/24=417。采用1座两格。4构筑物尺寸取消毒池的池深为2m，池长/池宽约为5：1。单个有效尺寸为（L×B×H=24m×4.5m×2m）P—7加氯消毒池样式图第四章高程计算水头损失的估算，采用海曾威廉公式：其中，q为流量，Cw为海曾威廉粗糙系数。对于新铸铁管，取值130。管渠的沿程水头通过用谢才公式，其式为为沿程水头损失；mv为过水断面平均流速，m/s对于满流管,可以使用达西公式。对于非满流排水管道，使用曼宁公式计算水头损失2例如:对于曝气沉砂池与AA/0池之间的渠道为10m，则管段的沿程水头损失的计算为：明渠的水流速度设计值为1m/s，明渠的W×H=0.7×0.5(m)局部水头损失为：假设其中有三个90·的矩形转弯进行布水，则通过查表可知局部水头损失系数为0.9计算局部水头的总损失为3×0.04=0.12m设计取跌水的高度为0.2m则两构筑物之间的高程差可计算为：0.05+0.12+0.2=0.37m为简化此次设计的复杂计算，本设计中每一构筑物水头损失、沿程水力损失和局部阻力水力损失三者损失之和取下表的数值。地面标高：0.0m1、粗格栅过水断面标高：-0.3m2、集水池过水断面标高：-1.5m（水泵提升）2、细格栅过水断面标高：3m3、曝气沉砂池标高：2.5m4、缺氧池标高：2m5、厌氧池标高：1.8m（污泥泵提升）6、好氧池标高：1.6m7、二沉池标高：1m（水泵提升）8、加氯池标高：0.5m9、集泥井标高：0m10、污泥回流泵房标高：4m11、污泥浓缩脱水机一体化房标高：3.5m12、鼓风机房标高：4m13、集气罩标高：2m（距污源染）第五章恶臭气体的控制与治理恶臭气体对人体会产生刺激性，危害人体健康；恶臭气体通过接触、呼吸以及水和食物等途径进入人体内，引起呼吸系统、循环系统、消化系统、内分泌系统以及神经系统的疾病；污水中存在的H2S可以扩散到污水表面或进入空气层，与其中的溶解氧结合，在硫细菌作用下被氧化为硫酸，使混凝土或铸铁受到腐蚀，不仅影响美观，也降低了结构的牢固性；高浓度的含硫以及含氮恶臭物质会抑制硝化反应的进行，使污水脱氮效果变差。第一节恶臭气体的组成污水处理工程中产生的恶臭成分是由蛋白质、脂肪、碳水化合物的微生物呼吸、发酵过程的产物和不完全产物，一般分为三类：（1）含硫化合物——硫化氢、甲硫醇、甲基硫醚等；（2）含氮化合物——氨三甲胺；（3）碳、氧或碳、氢、氧组成的化合物——低级醇、醛、脂肪酸。第二节恶臭气体主要产生源城市污水处理厂的污泥处理区（污泥浓缩池、污泥脱水间等）与污水进水区（进水泵站、格栅、曝气沉砂池等）产生的恶臭气体无论在臭气量上，还是在排放强度上均高于其他处理单元。产生恶臭气体的主要构筑物为格栅、集水池、曝气沉砂池、集泥井、污泥浓缩压滤一体化机房。由于集泥井属于地下式建筑，不用考虑其产生恶臭问题。第三节恶臭气体的主要控制技术3.1恶臭污染控制的工艺——活性氧氧化法在常温常压下高压脉冲放电将空气中氧分子电离成臭氧（O3）、原子氧（O）、羟基自由基（OH）等活性氧，活性氧中的离子氧具有极强的氧化能力，其氧化能力是氧气的上千倍，可以将氨、硫化氢、硫醇，以及恶臭异味其它有机物迅速氧化，氧化时间只需百分之几秒，同样，活性氧的寿命只有数秒。一般污水厂脱硫工艺中，活性氧剂量在1×10-6～25×10-6，该工艺反应停留时间是重要参数，与恶臭浓度及去除要求有关，一般为几秒到几分钟。3.2恶臭污染控制的工艺——洗涤吸收氧化法利用恶臭气体在水中或其它溶液中溶解度较大的特性进行吸收，然后再氧化。当恶臭气体同时含有氨、硫化氢及其它含硫气体时，通常采用多级吸收系统，第一级用水或硫酸溶液吸收除去氨气，然后用氢氧化钠吸收含硫气体，再由次氯酸