SBR工艺污水处理厂设计计算

.学学号0121208290207课程设计学院专业班级姓名教师33000m³/d生活污水处理厂设计与环境工程学院程环工2012方继敏、李柏林.2015年6月21日.课程设计任务书(环境工程1202班，学号10)设计(论文)题目:33000m3/d生活污水处理厂工艺设计设计(论文)主要内容及技术参数2．要求完成污水处理厂主要工艺设计与计算说明书的编写；任务及达到的技术经济指标1．按照指导书的深度进行设计与计算说明书的编写；2．绘制两个单元构筑物的图纸(两张1号)3.个人加上自己的进水和出水水质课程设计为期一周，时间安排如下：1．课程设计的讲授1天，设计准备(设计资料、手册、绘图工具准备)1天.指导教师(签名)____________系(教研室)主任(签名)____________年月日课程设计指导教师意见书 .评定成绩_____________指导教师(签名)______________年月日.摘要：本设计是33000m³/d城市污水处理厂工艺设计，处理工艺采用了SBR工浓缩池、污泥脱水机房等。污水进入污水处理厂经过粗格栅后经污水泵房进入到反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能与一池，无污泥回流系统。。关键词：. 析 42.2.1废水特性 42.2.2水质分析 6 2.6SBR工艺优点 16. R BR 4.1.集泥井 304.2.浓缩池 314.3.贮泥池 32 ................................................................39.33000m³/d生活污水处理厂工艺设计1基本资料1.1设计任务 (1)根据原始资料(城市基础资料、水量规模、进出水水质等)选择确定污水处理厂工艺流程(包括污水和污泥处理)。 (2)对各构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目和尺寸，选择设备； (3)进行各处理构筑物的总体布置和污水与污泥处理流程的高程设计； (4)完成平面布置图和高程图的绘制； (5)编写设计说明书1.2设计目的本学期学习了《水污染控制工程》这门课程，为了使我们更好的掌握该课程的基础理论知识并将其运用于实际生活，以郑州市污水排放量为基准进行了该课程设计，通过课程设计中一些基础设备的选取，尺寸计算，工艺流程的选择以及污水处理流程平面高程图的绘制，使我们对学习的理论知识的理解更加深刻，也对污水处理流程的掌握更加全面。1.3设计原则 .理后达到排放标准，考虑现实的技术和经济条件，以及当地的具体情况(如施工条件)，在可能的基础上，选择的处理工艺流程、构(建)筑物型式、主要设备、设计标准和数据等，应最大限度地满足污水厂功能的实现，使处理后污水符合水质要 各项自然条件，如水质水量资料、同类工程资料。按照工程的处理要求，全面地分析各种因素，选择好各项设计数据，在设计中一定要遵守现行的设计规范，保 (3)污水处理厂(站)设计必须符合经济的要求。污水处理工程方案设计完成后，总体布置、单体设计及药剂选用等尽可能采用合理措施降低工程造价和运行管理费用， (4)污水厂设计应当力求技术合理。在经济合理的原则下，必须根据需要，尽可 (5)污水厂设计必须考虑安全运行的条件，如适当设置放空管、超越管线、沼气 (6)污水厂设计必须注意近远期的结合，不宜分期建设的部分，如配水井、泵房后条件。.1.4设计依据设计依据包括：1.5设计要求 (1)设计说明书1份； (2)设计图纸2张(A1或A2规格。要求手绘)：包括污水厂总体布置图1张、1.6设计基础资料水水质表质 (万 (mg/L) (mg/L) (mg/L)NH3-N (mg/L)8 (mg/L) (mg/L)3.2.设计说明2.1城市污水概论城市污水主要包括生活污水和工业污水，由城市排水管网汇集并输送到污水处理城市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力，确定污水的处理程度及相应的处理工艺。处理后的污水，无论用于工业、农业或是回灌补充地下水，都必须符合国家颁发的有关水质标准。现代污水处理技术，按处理程度划分，可分为一级、二级和三级处理工艺。污水一级处理应用物理方法，如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。污水二级处理主要是应用生物处理方法，即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程，将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。生物处理达到处理要求。扩2.2废水特性与水质分析2.2.1废水特性城市污水是排入城市排水系统中各类废水的总称,主要由城市生活污水和生产在半分流制的排水系统中还包括初期雨水。城市污水中的污染物质，按化学性质来分，可分为无机性污染物质(如无机酸，碱、盐及重金属元素)和有机性污染气安全操作规程进行。城市污水中有汽油、溶剂、香味等，可能是有工业废水排气安全操作规程进行。城市污水中有汽油、溶剂、香味等，可能是有工业废水排.物质(如腐殖质、脂肪等)；按物理形态来分，可分为悬浮固体、胶体和溶解物质，不同城市的污水中所含物质总类与形态不同，城市生活污水和工业废水的比例不城市污水的性质主要是其物理性质，包括水温，颜色，气味，氧化还原电位由于城市下水道系统是敷设于地下的，因此城市污水的水温具有相对稳定的特征，一般在10~20℃之间，冬季比气温高，夏季比气温低。城市污水水温突然变化很可能是工业废水造成的，而水温的明显降低可能是由于大量雨水排入造成城市污水的正常颜色为灰褐色，但实际上其颜色通常变化不定，这取决于城市下水道的排水条件和排入的工业废水的影响，大的管网系统由于污水在下水道正常的城市污水具有发霉的臭位，在大管网系统或维护不好的下水道系统，城市污水将会有臭鸡蛋气味，这标志城市污水在下水道已经发酵城市污水将会有臭鸡蛋气味，这标志城市污水在下水道已经发酵，产生了硫化氢和其他产物。由于硫化氢气体危及人身安全，在下井下池作业时应严格按照防毒.4.氧化还原电位正常的城市污水约+100mV的氧化还原电位，小于+40mV的氧化还原电位说明污水已经进入厌氧发酵或有工业还原剂的大量排入。氧化还原电位超过+300mV，指示有工业氧化剂废水排入。2.2.2水质分析水质分析主要是城市污水的化学指标：2.生化需氧量(BOD)生化需氧量是反映污水中有机污染物浓度的综合指标，是通过测定在指定的0%3.化学需氧量(COD).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的。总有机碳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S，氮、磷是污水中的营养物质，在城市污水生化过程中需要一定的氮、磷以氮、磷是污水中的营养物质，在城市污水生化过程中需要一定的氮、磷以满脱氮也是污水处理的任务之一。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。总磷是污水中机磷的总和。.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、铬、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；铬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%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)污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。 (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，关关. (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2.3.2工艺方案分析一．在本项目污水处理的特点为：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。素有。。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：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、左离嚼的去除串就更他因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)。这掸的出水排到封闭水域的湖泊、河流.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。在水泥缺水6，用于工业冷却水的补充九必须冉经脱氮、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； (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反应对碱度的需求。缺点： (1)构筑物较多； (2)污泥产生量较多。2.传统A2/O法小于其它同类工艺(如Bardenpho工艺)。在经过厌氧、缺氧、好氧运行的条件 (4)国内工程实例少； (5)脱氮、除磷功能一般。.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3.传统的SBR工艺传统SBR工艺脱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； (3)占地面积少。缺点： (1)容积及设备利用率较低(一般低于50%)； .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如卡鲁塞尔(Carrousel2000)氧化沟、三沟式(T型)氧化沟、奥贝尔(Orbal)卡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做不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，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：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(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(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。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。)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W0＝0出1)处理构筑物较多；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，其工艺构成多种多样，可分成活性污泥法、生物膜法、生物稳定生物处理的原理是通过生物作用，尤其是微生物的作用，完成有机物的分解和生物体体的合成，将有机污染物转变成无害的气体产物(CO2)、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.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井妥善处置。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。2.4SBR工艺流程图2.1工艺流程示意图.2.5SBR工作原理及基本运行操作SBR省去了许多处理构筑物,所有反应器都在一个SBR反应器中运行,通过时间控制来使SBR反应器实现各阶段的操作目的,在流态上属于完全混合式,实现了上的推流,有机污染物随着时间的推移而降解。曝气或搅拌的反应器内依次进行。在处理过程中,周而复始地循环这以实现污水处理目的。现将整个工艺的操作要点与功能阐述如下。 (1)进水工序污水注入之前,反应器处于待机状态,此时沉淀后的上清液已经排空,反应器内还储存着高浓度的活性污泥混合液,此时反应器内的水位为最低。注入污水,注入完毕再进行反应,从这个意义上说,反应器又起到了调节池的作用,所以SBR法受负荷变动影响较小,对水质、水量变化的适应性较好。 (2)反应工序当污水达到预定高度时,便开始反应操作,可以根据不同的处理目的来选择要求,控制曝气或搅拌器强度来使反应器内维持厌氧或缺氧状态,实现消化、反硝 (3)沉淀工序.本工序中SBR反应池相当于二沉池,停止曝气和搅拌,使混合液处于静止状止的状态下完成的,受外界干扰小。此外,静止沉淀还避免了连续出水容易带走密度轻、活性好的污泥的问题。因此,SBR工艺沉降时间短、沉淀效率高,能使污泥保持较好的活性。沉淀时间依据污水类型以及处理要求具体设定,一般为1h~2 出水工序排出沉淀后的上清液,恢复到周期开始时的最低水位,剩下的一部分处理水,沉淀的活性污泥大部分作为下个周期的回流污泥作用,剩余污泥则排放。 SBR池处于空闲状态,微生物通过内源呼吸复活性,溶解氧浓度下降,起到置期后的微生物处于一种饥饿状态,活性污泥的表面积更大,因而在新的运行周泥便可发挥其较强的吸附能力对有机物进行初始吸附去除。另外,待机工序可使池内溶解氧进一步降低,为反硝化工序提供良好的工况。2.6SBR工艺优点(1)工艺流程简单,运转灵活,基建费用低。SBR工艺中主体设备就是一个SBR反应器,从上面的分析也可以看出,一个SBR池扮演了多个角色:调解混合池、反.应池(厌氧、缺氧和好氧三种)、沉淀池和部分浓缩池。基本上所有的操作都在这也不用设调节池和初沉池。所以,采用SBR工艺的污水处理系统大大减少构筑物的数量,节约了基建费用,而且往往具有布置紧凑、节省占地的优点。R和推流式两种流态,在连续流的推流式反应器中,曝气池的各断面上只有横向混度,提供了最大的生化反应推动力。在运行的曝气反应阶段,反应器内的混合液虽然处于完全混合状态,但其基质和微生物的浓度随时间而逐渐降低,相当于一种时间意义上的推流状态。所以SBR反应器实现了连续流中两种反应器的特点。提在一个单一的反应器就可达到不同目的。因为在SBR法通过5个工序时间上的安排,较容易地实现厌氧、缺氧与好氧状态交替出现,可以最大限度地满足生论上的环境条件。污泥膨胀问题90%以上是丝状菌污泥膨胀,由于丝状菌过度繁殖,菌胶团的生长繁殖受到抑制,很多丝状菌伸出污泥表面之外,使得絮状体松散,沉淀性恶化。.SBR法可以有效控制丝状菌的过度繁殖,污泥SVI较低,是一种污泥沉降性能较因为它会改变处理环境,而微生物对其生存环境条件的要求往往比较严格。所以,从理工艺虽然对于时间来说是理想的推流式处理过程,但反应器构造上保持了典型的3污水处理构筑物计算3.1粗格栅ms30°-60°。 (1)栅条的间隙数60°则. (2)栅槽宽度设栅条宽度S=0.01m则n (3)本设计在栅槽进出水渠道不设渐宽渐窄 (4)通过栅格的水头损失锐边矩形断面，其阻力系数β=2.42 (5)栅后槽总高度设栅前渠道超高设栅前渠道超高=0.3m则 (6)栅槽总长度为 (7)每日栅渣量W,/dmm3.2提升泵房 (1)设计说明.艺系统，污水处理系统简单，只考虑一次提升。污水经过提升后再设计流量：设计流量：=0.55/s1)泵房进水角度不大于45°2)相邻两机组突出部分的间距，一级机组突出部分与墙壁的间距，应保证水W3)泵站采用矩形平面钢筋混凝土结构半地下式。4)水泵为自灌式。 (2)设计计算BXm提升泵选型：流量:800流量:800/h//s=660/h=.3.3细格栅用，按两组同时工作设计每个格栅流量每个格栅流量Q==0.275/s (1)栅条的间隙数h=0.5m则 (2)栅槽宽度设栅条宽度S=0.01m则 (3)本设计在栅槽进出水渠道不设渐宽渐窄 (4)通过栅格的水头损失锐边矩形断面，其阻力系数β=2.42 (5)栅后槽总高度设栅前渠道超高设栅前渠道超高=0.3m则 (6)栅槽总长度为. (7)每日栅渣量W,/dmm3.4平流沉砂池污水处理厂最大流量污水处理厂最大流量=0.55/s (1)长度 (2)水流断面面积AA===2.2 (3)池总宽度 (4)有效水深 (5)沉砂室所需容积.——城镇污水沉砂量，——城镇污水沉砂量，一般采用30m³/m³ (6)每格沉砂斗容积分格有两个沉砂斗，则 (7)沉砂斗各部分尺寸设斗底宽设斗底宽=0.5m,斗壁与水平面的倾角为55°，斗高=0.5m沉砂斗上口宽为 (8)验算最小速度m/s本设计最小流量数据未给出，根据最大流量速.在最小流量时，只用一格工作(n=1),则3.5SBR反应池设计基础资料：TN=34mg/LTP=3mg/LSSSSmgL3.5.1SBR工艺各工序的时间计算. (1)确定总变化系数水设计规范，由内插法得 (2)设计最大流量 (3)假定每天运行周期水量 (4)假定m=0.5，X=4.0g/L取取 (5)沉淀时间宜为1h。 (6)滗水时间宜为1.0h~1.5h，本设计取1.5h。 (7)进水时间计算. (8)一个周期所需时间 (9)反应池有效反应容积计算效容积3.5.2污泥日产量计算 (1)硝化所需要的最低好氧污泥龄θS.N(d)μ=0.47T=15fs=2.5θS.N=(1/μ)×1.103(15-T)×fs=5.32dμ—硝化细菌比生长速(d-1)t=15℃时，µ=0.47d-1。T—污水温度。 (2)系统所需要的反硝化能力(NO3-ND)/BOD5kgN/kgBOD5TNi—进水总氮浓度。S0—进水BOD5浓度。imgLTNe20mg/LTNiTNiTNeS0=8.8mg/L (3)反硝化所需要的时间比例/(+).为/(/(+)=[()/×2.9]/(0.8×0.75×1.6)=0.2045 (4)硝化反硝化的有效污泥龄θS.R(d)θθS.R(d)=θS.N*[(+)/]=9.31d (5)总污泥龄θS.T(d)=16.0d (6)污泥产率为：——污泥产率修正系数，取——污泥产率修正系数，取f=0.85——温度修——温度修正系数，取.,无资料时，进水浓度，mg/L (7)每天的排泥量进水浓度，mg/L泥体积594.7(P=99.2%)考虑一定安全系数，则每天排泥量为600。3.5.3所需空气量计算 (1)活性污泥代谢需氧量kgO2/d.×(×(-)+b'×MLSS×n×=6048.5Kg/d (2)反硝化所需要氧量Ro2,Nkg/ddd—反硝化需氧率d=4.6kg/kgNH4-N))=3934.7Kg/d- (3)硝化产生的氧量R'kg/ddd'—硝化产氧率，d'=2.6kg/kg-N==2471.0Kg/d* (4)标准状况下的所需空气量/d曝气，氧转移效率EA=25%氧氧气质量比=0.23空气密度ρ=1.29空气密度ρ=1.29Kg/3.5.4SBR反应池构造尺寸SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要，设计为长方形，一端为进水区，另为出水区设每个SBR反应池平面(净)尺寸为45mX25m(长宽比在1:1~2:1).池容积V=45*25*5.5=6187.5保护容积为保护容积为=45*25*0.5=562.53.5.5SBR反应池运行时间与水位控制水位控制，曝气开始由水位和时间控制，曝气结束由时间控制，3.5.6曝气装置，每个服务面积Af=0.5m³，则曝气头个数4污泥构筑物计算4.1.集泥井 (1)集泥井容积的计算. (2)集泥井尺寸的计算位-4.0m。4.2.浓缩池污污泥含水率为=97%。 (1)容积计算00=760 (2)工艺构造尺寸.污泥斗容积为污泥斗容积为*4*()=97.42m³4.3.贮泥池浓缩池的污泥，浓缩后排出污泥160/d。由于泥量不大， (1)贮泥池的容积贮泥池设计容积式中：m³. (2)贮泥池高度计算4.4污泥脱水计算污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的颗粒或絮状疏松结构。污泥经浓缩后，尚有97%的含水率，体积仍然庞大。因此，为了综合利用最终处理，需要对 (1)脱水后污泥量MMq=4800Kg/d=200Kg/h (2)加药量计算.WM*4800=19.2Kg/d (3)脱水机型号的选择为：则每次处理的泥量为：m=20*12=240m³/d(浓缩池处理后泥量为160m³/d)5构筑物高程计算 (1)设计资料 (2)构筑物高程布置计算在污水处理工程中，为简化计算一般认为水流是均匀流。管道水头损失主要有沿.失按下式计算局部水头损失为 (1)构筑物水头损失由于各构筑物的水头损失比较多，计算起来比较繁琐，本设计中所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。构筑物对应水头损失构筑物名称——水头损失(m)粗格栅——0.024细格栅——0.116沉砂池——0.2.接触池——0.3 (2)管渠水力计算R失计算表管渠设计参数管渠设计参数水头损失(m)D(mm)I(‰)v(m/s)L(m)沿程局部合计107.60.5670.1440.7119.50.0350.2150.250.1780.21