3万吨城市污水处理厂SBR工艺设计毕业设计

DesignDescriptionThisdesignis3x104m3/dcitysewagetreatmentplantprocessdesign2.Tsewagetreatmentplant,accordingtolocalenvironmentalprotectiondepartmentsurveyofwaterqualityandwaterthanothercities,thecityofsewagetreatmentismainlyincludeCOD,BOD5,alsohasaskedfornitrogenandphosphorus.Treatedsewagebackintothesewageplantontheeastsideofthereceivingwatersouwatereventuallydischargedintoariver,theriverto"surfacewaterenvironmentqualitystandard"(GB18918-2002)inthewatersⅢclassfunction,effluentwaterqualityshouldreachthetownsewagefactorywastewaterdischargestandard"(GB18918-2002)levelofBstandard.Accordingtodesignrequirements,thehighcontentofnitrogenandphosphinwater,sewagedisposalengineeringatthesametimeofremovalofBOD5andCOD,Nitrogenphosphorusremovalprocessisneeded,atthesametime,watervolumesmall,thesewagetreatmentplantisadoptedSBRsequencingbatchactisludgeprocess,SBRisakindofaccordingtothewayofintermittentaerationtooperationoftheactivatedsludgewastewatertreatmenttechnology,alsoknownassequencingbatchtypeactivatedsludgeprocess.Mainstructureofthisprocessincludegrille,sewagepumproom,aeratedgritchamber,bio-ptank,SBR,contactdisinfectionpond,thickenerandsludgedewateringmachineroom,etc.Sewagethesewagefactoryafterbarrierinthesewagepumproomtoascendintofineenteredtheaeratedgritchamberaerationsettling,thenenterthebio-ptanktohydrolysisacidification,thesewagereactstoSBRpool,andthenenterthepooldisinfection,disinfectionofsewagemeetwaterqualityrequirements,abacktankoutofthewater.SBRofexcesssludgeaftersludgepumproomasceintothemudcollectingWells,againintothethickenerconcentration,concentratedsludgewatercontentreducestorageintothemudpool,thenenterthedewatershrinkworkshop,afterthedehydrationofsludgesinotrans.ThisdesignadoptedSBRwastewatertreatmentprocess,themaincharacteriofitisontherunorderlyandintermittentoperation,sinkingforthefirstime,functionthatbiodegradation,twosink,etc.inonepond,thereisnomudbacksetcurrentsystem.Canreachthedesigningrequirementthroughthewastewaterowastewatertreatmentcraft,candischargedirectly.Mudthatproduceafterconcentrating,pressingandstrainingetc.dealingwith,gooncompostprodeconomicbenefits.Themaincontentofthisdesigndocumentfordesign,selectionofsewagesludgetreatmentprocess,thecalculationofsewagesludge,sewageplantlayoutselection,configurationofpersonnelandengineeringtechnicalandeconomicanalysis.Keywords:Urbansewagetreatment,SBRcraft,Takingoffthenitrogenandthephosphorus,mud第页第页第页 目录绪论设计题目原始资料设计规模污水性质1.2.3其他资料处理要求毕业设计题目应完成的工作设计完成的主要工作1.4.2最终要求提交成果1.5设计流量1.5.1污水设计流量1.5.2污水总变化系数1.5.3最大设计流量1.5.4最小设计流量1.6处理程度计算SS的去除率BOD5的去除率COD的去除率工艺流程的确定2.1污水污泥处理工艺的选择污水处理设计污泥处理设计2.2污水处理厂工艺流程图2.3处理构筑物污水处理污泥处理3污水污泥处理计算3.1污水构筑物计算3.1.1中格栅3.1.2提升泵房3.1.3细格栅3.1.4曝气沉砂池3.1.5厌氧池SBR反应池1 鼓风机房3.18接触池3.1.9巴氏计量槽3.2污泥构筑物计算3.2.1污泥水分去除的意义和方法3.2.2集泥井3.2.3浓缩池3.2.4贮泥池的计算3.2.5污泥脱水计算4污水处理厂总体布置污水厂厂址选择污水厂平面布置4.3污水处理厂构筑物高程布置计算5人员配置和管理6工程技术经济分析6.1土建费用及主要设备材料费用6.1.1土建费用造价列表6.1.2主要设备清单6.1.3直接投资费用6.2运行费用计算成本估算运行费用6.3工资福利开支6.4生产用水水费开支6.5运费6.6维护维修费6.7管理费用6.8运行成本核算结论致谢参考文献2第页 最高时流量的停留时间1-3min。有效水深宜为2.0～3.Om，宽深比宜为1～1.5。处理每立方米污水的曝气量宜为0.1～0.2m3空气。进水方向应与池中旋流方向一致，出水方向应与进水方向垂直，并宜设置挡板。污水的沉砂量，可按每立方米污水0.03L计算；合流制污水的沉砂量应根据实际情况确定。砂斗容积不应大于2d的沉砂量，采用重力排砂时，砂斗斗壁与水平面的倾角不应小于55°。池底坡度一般取为0.1～0.5。沉砂池除砂宜采用机械方法，并经砂水分离后贮存或外运。采用人工排砂时，排砂管直径不应小于200mm。排砂管应考虑防堵塞措施。厌氧池为了使管渠和构筑物正常工作，不受废水高峰流量或浓度变化的影响，需在废水处理设施之前设置调节池。对于有些反应，如厌氧反应对水质、水量和冲击负荷较为敏感，所以对于工业废水适当尺寸的调节池，对水质、水量的调节是厌氧反应稳定运行的保证。调节池的作用是均质和均量，一般还可考虑兼有沉淀、混合、加药、中和和预酸化等功能。作用：对水量和水质的调节，调节污水pH值、水温，有预曝气作用，还可用作事故排水。分类：水量调节池和水质调节池。SBR反应池设计方法有两种：负荷设计法和动力设计法，本工艺采用负荷设计法。根据工艺流程论证，SBR法具有比其他好氧处理法效果好，占地面积小，投资省的特点，因而选用SBR法。SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。污水连续按顺序进入每个池，SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。SBR工艺的一个完整的操作过程，也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程，包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段。这种操作周期是周而复始进行的，以达到不断进行污水处理的目的。对于单个的SBR反应器来说,在时间上的有效控制和变换，即达到多种功能的要求，非常灵活。SBR工艺的操作过程如下：进水期进水期是反应池接纳污水的过程。由于充水开始是上个周期的闲置期，所以此时反应器中剩有高浓度的活性污泥混合液，这也就相当于活性污泥法中污泥回流作用。 SBR工艺间歇进水，即在每个运行周期之初在一个较短时间内将污水投入反应器，待污水到达一定位置停止进水后进行下一步操作。因此，充水期的SBR池相当于一个变容反应器。混合液基质浓度随水量增加而加大。充水过程中逐步完成吸附、氧化作用。SBR充水过程，不仅水位提高，而且进行着重要的生化反应。充水期间可进行曝气、搅拌或静止。曝气方式包括非限制曝气（边曝气边充水）、限制曝气（充完水曝气）半限制曝气（充水后期曝气）。反应期在反应阶段，活性污泥微生物周期性地处于高浓度、低浓度的基质环境中，反应器相应地形成厌氧—缺氧—好氧的交替过程。虽然SBR反应器内的混合液呈完全混合状态，但在时间序列上是一个理想的推流式反应器装置。SBR反应器的浓度阶梯是按时间序列变化的。能提高处理效率，抗冲击负荷，防止污泥膨胀。沉淀期相当于传统活性污泥法中的二次沉淀池，停止曝气搅拌后，污泥絮体靠重力沉降和上清液分离。本身作为沉淀池，避免了泥水混合液流经管道，也避免了使刚刚形成絮体的活性污泥破碎。此外，SBR活性污泥是在静止时沉降而不是在一定流速下沉降的，所以受干扰小，沉降时间短，效率高。排水期活性污泥大部分为下周期回流使用，过剩污泥进行排放，一般这部分污泥仅占总污泥的30%左右，污水排出，进入下道工序。闲置期作用是通过搅拌、曝气或静止使其中微生物恢复其活性，并起反硝化作用而进行脱水。5.接触消毒池城市污水经过一级或二级处理后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行消毒，特别是医院、生物制品以及屠宰场等有致病菌污染的污水，更应严格消毒。目前常用的污水消毒剂是液氯，其次是漂白粉、臭氧、次氯酸钠、氯片、氯氨、二氧化氯和紫外线等。其中液氯效果可靠、投配设备简单、投量准确、价格便宜。其他消毒剂如漂白粉投量不准确，溶解调制不便。臭氧投资大，成本高，设备管理复杂。其他几种消毒剂也有很明显的缺点，所以目前液氯仍然是消毒剂首选。2.3.2污泥处理1.污泥浓缩池污泥浓缩主要是减小污泥体积，降低污泥含水率，为污泥消化处理提供方便。污泥中所含水大致分为四类：颗粒间的孔隙水，约占总水分的70%;毛细水，约占20%；污泥颗粒吸附水和颗粒内部水约占10%。浓缩法主要降低的是污泥3污水污泥处理计算3.1污水构筑物计算3.1.1中格栅我国过栅流速一般采用0.6-1.0m/s。此次设计采用0.9m/s。格栅倾角一般采用45°-75°。机械清除国内一般采用60°-70°本设计采用60°。格栅前渠道内水流速度一般取0.4-0.9m/s。本设计取0.9m/s。本设计粗格栅设1组，1备用。1.栅前渠断面面积1maxAQv（3—1）=0.566m2式中：maxQ——最大设计流量，m/s；v1——栅前流速，m/s,取v1＝0.90m/s。2.槽宽A＝212B（3—2）B1＝A2＝＝1.054（m）式中:A——栅前渠断面面积；B1——槽宽。3.栅前水深根据最优水力断面公式B1/h=2，得h＝121B＝1.61式中:B1——槽宽。6.通过格栅的水头损失h1=h0k（3—6）h0=sin22gv3/4)(bs得：h1＝h0k＝sin2)(23/4gvbs＝0.1m式中：h1——设计水头损失，m；h0——计算水头损失，m；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3；——阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐边矩形断面，=2.42。7.栅后槽总高度H，m设栅前渠道超高h2=0.30mH＝h＋h1＋h2（3—7）＝0.527＋0.1＋0.30＝0.927（m）式中：h1——设计水头损失，m；h2——超高，m；h——栅前水深，m。8.栅槽总长度L，m（1）进水渠道渐宽部分的长度L1，m设进水渠道渐宽部分展开角度1=15°L1＝1212tanBB（3—8）＝1.044m（2）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2，mL2＝21L=0.522m（3—9）L＝L1＋L2＋1.0＋1.5＋tan1H＝4.54m式中:H1——栅前渠道深。H1＝h＋h2=0.827m9.每日栅渣量W，m3/dW=zkWQ1000864001max（3—10）＝864000.510001错误!未找到引用源。＝1.024（m3/d）﹥0.20（m3/d）采用机械清渣。式中：W1—栅渣量，m3/10m3污水，格栅间隙数为30～50mm时，W1＝0.03～2.栅条的间隙数n个2sinQnbhv（3—14）＝72.9≈73（个）式中:maxQ—最大设计流量，m/s；—格栅倾角(°)，取=60°；ｂ—格栅间隙，m，取ｂ=0.01m；n—栅条间隙数，个；h—栅前水深，m；v2—过栅流速，m/s,取v2＝m/s0.70。3.格栅宽度B及栅槽宽度B2（1）格栅宽度B设栅条宽度S=10mm（0.01m）B＝S（n-1）＋bn（3—15）＝0.01×72＋0.01×73＝1.45m式中：S——栅条宽度；b——格栅间隙，m；n——栅条间隙数，个；h——栅前水深。（2）栅槽宽度栅槽宽度一般比格栅宽0.2～0.3m，取0.2m,则B2＝1.45＋0.20（3—16）＝1.65m式中:B1——槽宽。4.通过格栅的水头损失h1=h0k（3—17）h0=sin22gv3/4)(bs得：h1＝h0k＝sin2)(23/4gvbs＝0.157m式中：h1—设计水头损失，m；h0—计算水头损失，m；g—重力加速度，m/s2k—系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般采用3；—阻力系数，与栅条断面形状有关，可按手册提供的计算公式和相关系数计算；设栅条断面为锐边矩形断面，=2.42；5.栅后槽总高度H，m设栅前渠道超高h2=0.30mH＝h＋h1＋h2（3—18）＝0.456＋0.16＋0.30＝0.912（m）式中：h1——设计水头损失，m；h2——超高，m；h——栅前水深，m。6.栅槽总长度（1）进水渠道渐宽部分的长度L1,m设进水渠道渐宽部分展开角度1=30°L1=112tan2BB（3—19）＝0.638m（2）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度L2，mL2＝21L（3—20）＝0.319mL＝L1＋L2＋1.00＋0.50＋tan1H＝2.89m式中：H1——栅前渠道深。H1＝h＋h2=0.756m7.每日栅渣量W，m3/dW＝zkWQ1000864001max（3—21）＝0.512m3/d﹥0.20m3/d采用机械清渣式中：W1—栅渣量，m3/10m3污水，格栅间隙数为30～mm50时，W1＝0.03～0.1m3/103m3污水，取0.05m3/10m3。3.1.4曝气沉砂池沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同，使大颗粒的砂粒、石子、煤渣等无机颗粒沉降，以去除相对密度较大的无机颗粒。常用的沉砂池有平流沉砂池、曝气沉砂池、竖流式沉砂池、涡流式沉砂池和多尔沉砂池。这几种沉砂池各有其优点，但是在实际工程中一般多采用曝气沉砂池。本设计中采用曝气(aeration)沉砂池，其优点是：通过调节曝气量可控制污水旋转流速，使之作旋流运动，产生离心力，去除泥砂，排除的泥砂较为清洁，处理起来比较方便；且它受流量变化影响小，除砂率稳定。同时，对污水也起到预曝气作用。本设计中选择一组曝气沉砂池（两格）。1.池子总有效容积（V）区，另一端为出水区本设计建四个SBR反应池设每个SBR反应池单池平面（净）尺寸为46m×24m（长比宽在1:1~2:1）水深为5.0m，池深5.5m，其中超高为0.5m。单池容积为V=46×24×5.5=6072m3则保护容积为Vb=46×24×0.5=552m34个池总容积ΣV=4V=4×4851=24288m35．SBR反应池运行时间与水位控制SBR池总水5.0m,按平均流量考虑，则进水前水深为2.5m，进水结束后5.0m，排水时水深5.0m，排水结束后2.5m。5.0m水深中，换水水深为2.5m，存泥水深1.5m，保护水深1m，保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。进水开始与结束由水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，沉淀开始与结束由时间控制，排水开始由时间控制，排水结束由水位控制。6．排水口高度和排水管管径（1）排水口高度为保证每次换水32700mFV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0.5~0.7m，设计排水口在最高水位之下3m。（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SBR墙上。排水管管径DN800mm。设排水管排水平均流速为1.71m/s，则排水量为：223q11.710.85/44dvsm则每周期（平均流量时）所需排水时间为：R——为水力半径，m；v——为管内流速，ms；C——为谢才系数。局部水头损失为：gvhm22式中——局部阻力系数。1．构筑物水头损失由于各构筑物的水头损失比较多，计算起来比较烦琐，本设计中若在设计计算过程中计算了的就用计算的结果，若在设计计算过程中没计算的就用经验数值。构筑物水头损失见表4-1。表4-1构筑物水头损失表构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）中格栅0.1SBR反应池0.3细格栅0.157接触池0.3曝气沉砂池0.2巴氏计量槽0.13厌氧池0.22．管渠水力计算管道入口ζ=0.48，出口ζ=0.973，有一个弯头ζ=0.63计量槽至出水，局部阻力系数为：0.973。接触池至计量槽，局部阻力系数为：0.48+0.973=1.453。SBR至接触池，局部阻力系数为：0.48+0.973=1.453。配水井至SBR，局部阻力系数为：0.48+0.63+0.973=2.083。厌氧池至配水井，局部阻力系数为：0.48+0.63×2+0.973=3.056。配水井至厌氧池，局部阻力系数为：0.48+0.63+0.973=2.083。曝气沉沙沉砂池至配水井，局部阻力系数为：0.48+2×0.63+0.973=2.713。细格栅至曝气沉砂池，局部阻力系数取为：0.48+0.973=1.453。中隔栅至泵房，局部阻力系数取为：0.973。进水口至中格栅，局部阻力系数为：0.48。管渠水力计算见表4-2。5人员配置和管理污水处理厂隶属于公用事业主管部门，生产受环保部门监督。根据国家《城镇污水处理厂和附属设备设计标准》（CJJ131-89）第六十五条：污水厂、泵站和管渠的劳动组织与劳动定员的确定，应以有利生产、提高经济效益为原则，做到分工合理、职责分明、精简高效。劳动定员应根据项目的工艺特点、技术水平和自动控制水平，并按照企业经营管理的要求合理确定。根据国家《城镇污水处理厂和附属设备设计标准》（CJJ131-89）第六十五条，本污水厂属于二级污水厂中的V类标准，人员应定为30人左右。污水厂的劳动定员可分为生产人员、辅助生产人员和管理人员。根据《城镇污水处理厂和附属设备设计标准》（CJJ131-89）规定，本厂初步定为30人，其中：（1）生产人员20人；（2）辅助生产人员7人；（3）管理人员3人。其中：（1）生产人员主要指直接从事生产的人员，包括污水处理工段、污泥处理工段、中心控制、水质化验、动力工段的工人和技术人员。（2）辅助生产人员包括从事维修、环卫与绿化、交通、材料与污泥的运输、物资储存与保管、安全保卫等人员。（3）管理人员包括行政管理与技术管理人员。6.1.3直接投资费用由于商家的资料不全且涉及到估计数值，根据经验值和同水量的水厂进行比较基本设备费用在40%左右，考虑未计算的构筑物取3000万元。因此，本污水处理厂总计一次性基建投资为：567．19＋300=867.19万元此为直接投资。考虑到不可预见费用及调试费用的存在，乘以1.2的系数，从而得出直接投资为：867.19×1.2=1040.63万元。6.2运行费用计算6.2.1成本估算1.电价：基本电价为0.5元/（kWh）。2.工资福利：每人每年1.2万元。6.2.2运行费用1动力费用表7-3主要电器消耗电力设备一览表设备名称单机功率（kW）数量（个）工作时间（h）总功率（kW/h）螺旋泵453用1备244320表曝机1102245280潜水搅拌机414241344潜水污泥泵302241440单螺杆泵7.5124180螺旋输送机1.522472其他1000电机总功率13636电表综合电价（元/d）为：13636×0.5=6816，即每月电费（元）为：6816×30=204480，每年电费为245.4万元。6.3工资福利开支全厂30人，共计费用（万元/年）为：30×1.2=36。6.4生产用水水费开支污水厂每天用水50m3，水费（万元）为：50×365×1.0=1.83。6.5运费每天外运含水率%75的湿泥64m3（1m3泥约为1t），运价为0.4元/（t·km），费用（万元/年）为：64×0.4×10×365=9.34。6.6维护维修费维护维修费取率按3.1%计，则每年维护修理费用（万元/年）为567．19×3.1%=17.86万元。6.7管理费用（245.4+36+1.83+9.34+17.86）×8%=24.83（万元/年）。6.8运行成本核算合计每年运行费用为335.26万元，则每立方米污水的治理成本为0.31元。结论通过对城市污水处理厂各个构筑物的设计得出，经过处理后，出水中的污染物含量均小于《综合排放指标》，可以直接排放。通过上面的生化处理可使河流的污染大大降低，有利于河流流域水体功能的恢复，地下水化学成分被恢复，更重要的是，污水经过处理后对整个生态环境的污染大大地降低，不但能够保护人民的身体健康，同时也可以为某间接带来改善投资环境、吸引外资、增加农副产品和工业产品的质量，减少城市自来水厂的净化处理成本。污水处理厂运行后，每年产生的干污泥含有大量有利于植物生长的肥分，将污泥作为农作物或园林绿化用的肥料，除可获得一定的增产效果外还可改良土壤结构。建设这座污水处理厂不但能够切实有效的保护水资源，并能够促进水资源的可持续发展进而带动经济的可持续发展。兴建某污水处理厂是一件功在当代，利在千秋，利国利民的事情，势在必行。同时在设计之中，我们不断有不了解的东西，这时我们就需要去查找相关的资料，这对我们是一种学习，让我们学到了更多的知识，在计算，画CAD图中我们遇到了一个又一个的困难，但是在老师的指导帮助下我们一一克服了种种困难，同时学到了不少知识，在此感谢各位指