第四篇 水处理工艺系统

第二十四章典型污水处理系统南华大学建筑工程与资源环境学院给水排水教研室2005年7月1日教师：XXX课程内容北京高碑店污水处理厂录象设计水质设计水量设计原则与厂址选择污水处理工艺流程选择污水处理厂的平面与高程布置污水处理厂的配水与计量污水处理厂的运行管理、水质监控与自动控制污水处理厂工艺设计实例污水深度处理与回用污泥的处理与污泥的最终处置思考题习题谢谢！结束北京高碑店污水处理厂返回设计水质1.生活污水的BOD5和SS设计值BOD5=20~35g/（人•d）SS=30~50g/（人•d）2.工业废水BOD5和SS值折合成人口当量计算3.设计水质浓度S式中：S——某污染物质在污水中的浓度，mg/L；as——每人每日对该污染物质排出的总数，g；Qs——每人每日的排水量，以L计。返回设计水量1.设计最大流量（m3/h或L/s）除曝气池外各处理构筑物与厂内连接管渠的设计采用。当污水处理厂进水用泵提升时，则用组合泵的工作流量作为设计最大流量，但应与设计流量相吻合。2.平均日流量（m3/d）表示污水处理厂的公称规模，并用于处理总水量，污泥总量、耗药量、耗电量的计算。3.降雨时的设计流量（m3/d或L/s）该流量包括旱天流量和截流n倍的初期雨水流量，用于校核初沉池。4.曝气池容积用最大日平均时流量进行设计。返回设计原则1.工业废水与城市污水处理的关系工业废水在厂内进行局部处理，去除城市污水处理厂不能有效去除的有毒有害物质，使工业废水达到排入城市下水道的水质标准（CJ18-86）以后再与生活污水一起进入城市污水处理厂进行处理。2.设计步骤（1）设计前期工作a.预可行性研究预可行性研究是建设单位向上级送审的《项目建议书》的技术文件。b.可行性研究①概述②工程方案③工程投资估算及资金筹措④工程远近期结合的考虑⑤工程效益分析⑥工程进度安排⑦存在问题及建议⑧附图及附件（2）扩大初步设计①设计说明书②工程量③材料及设备量④工程概算⑤扩初图纸（3）施工图设计返回厂址选择原则根据城市发展的总体规划，其厂址应考虑远期发展规划和留有扩建的余地，必须设在集中给水水源的下游、夏季主风向的下风向，并与居民点有300m以上的距离；应尽量少占农田和不占良田；尽量靠近回用水的主要用户；必须有适当的地土面积；不宜设在受水淹的低洼处，并不受洪水威胁；要充分利用地形，选择有适当坡度的地区，减少土方工程量返回污水处理工艺流程选择工艺流程的选择主要受以下因素的影响：污水处理的程度；工程造价与运行费用；当地的自然条件；原污水的水量与污水流入工况；施工的难易程度与运行管理的技术条件城市污水处理的典型工艺流程返回城市污水处理的典型工艺流程返回污水处理理厂的平平面与高高程布置置平面布置置的基本本原则高程布置置的基本本原则返回平面布置置的基本本原则以处理构构筑物为为主体，，辅助建建筑物应应服从处处理构筑筑物；应满足功功能和水水力上的的要求；；各构筑物物互相联联系应考考虑日常常管理工工作的方方便；应考虑构构筑物与与建筑物物之间的的相互位位置与间间距；构筑物之之间的连连接管道道应走向向简捷、、距离短短；土方量要要基本平平衡；各种管线线的理面面布置避避免相碰碰、互相相干扰。。返回高程布置置的基本本原则以距离最最长、水水头损失失最大的的流程进进行水力力计算；；水力计算算时以近近期的Qmax作为设设计流量量来计算算其水头头损失；；涉及远期期流量的的管渠和和设备时时，应以以远期的的Qmax计算算；控制点：：受纳污污水水体体的最高高水位，，然后逆逆处理流流程向上上倒推计计算，以以使洪水水季节能能自流排排出；污水、污污泥流程程应配合合好，尽尽量减少少需抽升升的污泥泥量；比例：横横向1:500、纵向向1:50～～1:100水头损失失计算返回水头损失失计算-1a.沟沟管的沿沿程水头头损失：：按所定定的坡度度计算b.局局部水头头损失：：按流速速水头的的倍数计计算c.堰堰上水头头按有关关堰流公公式计算算d.自自由跌落落水头初沉池、、二沉池池：0.10m曝气池：：0.15m计量堰：：0.15～～0.20me.集集水槽起起端水深深h0集水槽为为平底均均匀集，，自由跌跌水出流流，见图图24-2图24-2沉沉淀池池集水槽槽水头损损失计算算图水头损失失计算-2集水槽宽宽:集水槽起起端水深深:式中Q———集水水槽设计计流量(m3/s)常对Q再再乘以1.2～～1.5的安全全系数f.明明渠出口处水水深：起端水深深:返回污水处理理厂的配配水与计计量处理构筑筑物之间间连接管管渠的设设计配水设备备：要求均均匀配水水计量设备备返回处理构筑筑物之间间连接管管渠的设设计1.一一般采用用矩形钢钢盘混凝凝土明渠渠或钢盘盘混凝土土管，或或铸铁管管2.管管渠内流流速返回配水设备备1.中管式配配水井：和倒虹虹管式配配水井常常用于圆圆形构筑筑物的配配水，对对称性好好，配水水效果较较好2.倒倒虹管式式配水井井3.档档板式配配水井4.渠渠道配水水：（1）变变渠道断断面配水水（2）对对称式渠渠道配水水（3）等等断面渠渠道配水水返回中管式集配水水井返回计量设备巴氏计量槽优点：水头损损失小，不易易发生沉淀，，精度高缺点：施工较较难薄壁堰一般设在处理理系统之后，，比较稳定可可靠电磁流量计结构简单，安安装方便，工工作稳定，但但价格昂贵返回污水处理厂的的运行管理、、水质监控与与自动控制运行管理对污水处理厂厂的运行，要要切实做好控控制、观察、、记录与水质质分析监测工工作水质监控每日对每座处处理构筑物的的水温、pH值、电导率率、溶解氧、、COD、BOD、TOD、TOC、氨氮以及及曝气池内混混合液(MLSS)等参参数进行测定定，并进行记记录自动控制采用自动监测测、自动记录录、自动操作作、调节及集集中控制技术术返回污水处理厂工工艺设计实例例实例平面布置置实例高程布置置返回实例平面布置置B市污水处理理厂总平面布布置为泵站设设于厂外，主主要处理构筑筑物有：格栅栅、曝气沉砂砂池、初次沉沉淀池、曝气气池、二次沉沉淀池等。该该厂未设污泥泥处理系统，，污泥（包括括初次沉淀池池排出的生污污泥和二次沉沉淀池排出的的剩余污泥）），通过污泥泥泵房直接送送往农田作为为肥料使用。。该厂平面布置置的特点是：：布置整齐、、紧凑。两期期工程各自成成独立系统，，对设计与运运行想互干扰扰较少。办公公室等建筑物物均位于常年年主风向的上上风向，且与与处理构筑物物有一定距离离，卫生、工工作条件较好好。在污水流流入初次沉淀淀池、曝气池池与二次沉淀淀池时，先后后经三次计量量，为分析构构筑物的运行行情况创造了了条件。利用用构筑物本身身的管渠设立立超越管线，，既节省了管管道，运行又又较灵活。第二期工程预预留地设在一一期工程与厂厂前区之间，，若二期工程程改用不同的的工艺流程或或另选池型时时，在平面布布置上将受到到一定的限制制。泵站在湿湿污泥池均设设于厂外，管管理不甚方便便。此外，三三次计量增加加了水头损失失。某污水处理厂厂平面图返回某污水处理厂厂平面图返回实例高程布置置污水处理高程程污泥处理高程程返回污水处理高程程-1为了降低运行行费用和便于于维护管理，，污水在处理理构筑物之间间的流动，以以按重力流考考虑为宜（污污泥流动不在在此例）。为为此，必须精精确地计算污污水流动中的的水头损失，，水头损失包包括：1.污水流流经各处理构构筑物的水头头损失，主要要产生在进口口和出口和需需要的跌水（（多在出口处处），而流经经处理构筑物物本体的水头头损失则较小小。2.污水流流经连接前后后两处理构筑筑物管渠（包包括配水设备备）的水头损损失。包括沿沿程与局部水水头损失。污水处理高程程-2在对污水处理理厂污水处理理流程的高程程布置时，应应考虑下列事事项：（1）选择一一条距离最长长，水头损失失最大的流程程进行水力计计算。并应适适当留有余地地，以保证在在任何情况下下，处理系统统都能够运行行正常。（2）计算水水头损失时，，一般应以近近期最大流量量（或泵的最最大出水量））作为构筑物物和管渠的设设计流量；计计算涉及远期期流量的管渠渠和设备时，，应以远期最最大流量为设设计流量，并并酌加扩建时时的备用水头头。（3）设置终终点泵站的污污水处理厂，，水力计算常常以接纳处理理后污水水体体的最高水位位作为起点，，逆污水处理理流程向上倒倒推计算，以以使处理后污污水在洪水季季节也能自流流排出，而水水泵需要的扬扬程则较小，，运行费用也也较低。但同同时应考虑到到构筑物的挖挖土深度不宜宜过大，以免免土建投资过过大和增加施施工上的困难难。还应考虑虑到因维修等等原因需将池池水放空而在在高程上提出出的要求。（4）在作高高程布置时还还应注意污水水流程与污泥泥流程的配合合，尽量减少少需抽升的污污泥量。在决决定污泥干化化场、污泥浓浓缩池（湿污污泥池）、消消化池等构筑筑物的高程时时，应注意它它们的污泥水水能自动排入入污水入流干干管或其他构构筑物的可能能。污水处理高程程-3表24-1污污水流经经各处理构筑筑物的水头损损失构筑物名称水头损失(cm)构筑物名称水头损失(cm)格栅沉砂池沉淀池：平流竖流辐流双层沉淀池曝气池：污水潜流入池污水跌水入池10～2510～2520～4040～5050～6010～2025～5050～150生物滤池(工作高度为2m时)：1)装有旋转式布水器2)装有固定喷洒布水器混合流或接触池污泥干化场270～280450～47510～30200～350注：本表仅作作为初步设计计阶段水头损损失的估算污水处理高程程-4表24-2处处理构筑筑物之间连接接管道渠水力力计算表如下：设计点编号管渠名称设计流量(L/s)管渠设计参数尺寸D(mm)或B×H(m)h/D水深h(m)i流速v(m/s)长度l(m)123456789⑧～⑦⑦～⑥⑥～⑤⑤～④④～EE～F3′F3′～F3F3～DD～F2F2～③③～②②～CC～F1′F1′～F1F1～①出厂管入灌溉渠出厂管出厂管沉淀池出水总渠沉淀池集水槽沉淀池入流管计量堰曝气池出水总渠曝气池集水槽计量堰曝气池配水渠往曝气池配水渠沉淀池出水总渠沉淀池集水槽沉淀池入流管计量堰沉淀池配水渠60060030015075/2150①150600150300300②300150150/2150150150100010006000.6×1.00.30×0.53③4500.84×1.00.6×0.550.84×0.856000.6×1.00.35×0.534500.8×1.50.80.80.750.80.80.450.35～0.25④0.38③0.64～0.420.26⑤0.62～0.540.35～0.250.440.48～0.460.0010.00350.00280.00240.00281.011.370.941.070.943901002828104827528113污水处理高程程-5污水处理流程程高程计算成成果图如下：：返回污泥处理高程程设计-1（1）设计原原则a.高程计计算从控制点点开始，一般般从污泥脱水水反推至消化化池的最高泥泥面标高，然然后从沉淀池池推算到消化化前污泥投配配池的最低泥泥位标高，最最后确定污泥泥控制室污泥泥泵所需的扬扬程。b.污泥管管道的水头损损失hf（m）式中：L———管长（m））v———污泥流速速（m/s））D——管径（（m）CH——哈哈森—威廉姆姆斯系数c.二级消消化池的泥面面标高是撇去去上清液的泥泥面标高，而而不是正常运运行时的池内内泥面标高。。污泥处理高程程设计-2（2）设计计计算a.二沉池池排出的剩余余污泥由污泥泥泵站打入初初沉池b.初沉池池污泥重力流流入污泥投配配池的水头损损失hf（管管长L=300m，管径径D=0.3m，流速v=1.5m/s）初沉池至投配配池的污泥排排出自由水头头取1.5m。则进投配池进进泥管道中心心标高为：6.7-（1.20+1.50）=4.0mc.投配池池污泥有效水水深为2.0m，则投配配池最低泥位位标高为2.0md.由河中中运泥船的最最高标高确定定贮泥池排泥泥管管中心标标高为3.0me.贮泥池池有效水深取取2.0m，，则贮泥池泥泥面标高为5.0mf.消化池池至贮泥池的的水头损失hf：铸铁管管长L=70m，管径D=200mm，管内流流速v=1.5m/s，，所以有消化池排至贮贮泥池的自由由水头取1.5m消化池采用间间歇排泥运行行方式，一次次排泥后泥面面下降0.5m，所以排排泥结束时消消化池内泥面面标高为式中0.1为为进贮泥池的的管道半径，，即贮泥池设设计泥面与进进泥管管底相相平。开始排泥时泥泥面标高：7.8+0.5=8.3mg.据以上上计算结果，，该厂污泥处处理流程的高高程图如下图图（图24-5）：污泥处理流程程高程图返回污水深度处理理与回用原因去除二级处理理水中残存SS的方法去除二级处理理水中残存溶溶解性有机物物的方法去除二级处理理水中溶解性性无机盐的方方法消毒物化法脱氮除除磷返回原因处理出水中仍仍含有相当数数量的污染物物BOD5：20～30

mg/L；COD：60～100mg/L；SS：20～～30

mg/L；NH3-N：15～～25mg/L（城市污污水未处理前NH3-N：30～～40mg/L；城市污污水活性污泥泥工艺ηNH3-N=20～40%）P：6～～10mg/L（城市污污水中P=8～15mg/L；其二级处理去去除率一般ηηP=(5～20)%）返回去除二级处理理水中残存SS的方法（1）混凝沉沉淀：去除处处理水中的SS和胶体。。混凝剂用量量大：一般为50-100mg/LAl2（SO4）3（2）过滤：：>1μm的的悬浮物。应采用气水反反冲洗。（3）反渗透透：去除1000A°～～几A°的颗颗粒。（4）微滤机机：去除几百百A°～几+μm的颗粒粒。返回去除二级处理理水中残存溶溶解性有机物物的方法溶解性有机物物一般是丹宁宁、木质素、、黑腐酸等难难降解的有机机物。（1）活性炭炭吸附（2）臭氧氧氧化处理返回去除二级处理理水中溶解性性无机盐的方方法一般采用的处处理方法：（1）反渗透透：应首先对对二级处理水水进行过滤和和活性炭吸附附进行前处理理。（2）电渗析析：应进行过过滤预处理，，其溶解性有有机物对电渗渗析影响较小小。（3）离子交交换：应进行行过滤预处理理，适合于含含盐量100~300mg/L小水水量的场合。。返回点击此处观看看电渗析装置置工作过程消毒（1）液氯：：5-10mg/L点击此处观看看液氯消毒工工作过程（2）臭氧：：[0]初生生态氧的氧化化能力仅小于于氟。点击此处观看看臭氧消毒工工作过程及臭氧与污水的的混合反应器器（3）次氯酸酸钠。（4）紫外线线：2500～3600A°杀菌能能力强，消毒毒快、效率高高，不影响水水的物理性质质和化学成份份，操作简单单。但不能解解决消毒后管管网中再污染染的问题，电电耗较大返回物化法脱氮除除磷（1）物化法法脱氮吹脱除氨：氨氨气脱除塔，，NH4+和和NH3存在在比例。当二级处理出出水NH3-N为25～～35mg/L，则氨气气脱除塔出水水的NH3-N为5～9mg/L，其去除率率为（75～～85）%，，并对BOD、COD、、SS、浊度度都有一定去去除。（2）物化法除磷磷①金属盐混凝沉沉淀除磷。铝盐除磷：Al2（SO4）3；；聚合氯化铝（PAC）铝酸钠钠（NaAlO2）。生成难溶的AlPO4。铁盐除磷：FeSO4、FeCL3、Fe2(SO4)3生生成难溶的的FePO4。②石灰混凝除磷磷点击此处观看氨气气脱除塔工作过程程返回污泥的处理设计重力浓缩池设计点击此处观看连续续式重力浓缩池工工作过程气浮浓缩池设计矩形气浮池与回流加压溶气气浮浮工艺流程污泥厌氧消化设计计消化池顶俯视图及沼气搅拌消化池工工艺流程污泥机械脱水带式压滤机及离心脱水机返回重力浓缩池设计池型：带有刮泥机机及搅动栅的连续续式重力浓缩池设计参数与要求：：（1）初沉池污泥泥含水率95%~97%，一般不不经过重力浓缩，，直接进入下一污污泥处理工艺处理理（2）固体通量：：剩余活性污泥：：30~60Kg/（m2·d）（3）浓缩后污泥泥含水率：剩余污污泥为97%~98%（4）浓缩时间大大于12h，小于于16h（5）有效水深一一般取4m，但不不小于3m（6）浓缩后上清清液应返回水处理理流程进行处理（7）设计公式返回重力浓缩池设计公公式浓缩池面积：A=QC/G，Q——污泥流量，m3/d；C—污泥固固体浓度，g/L；G—设计固体体通量，kg/（（m2·d）单池面积：A1=A/n，n—池池座数浓缩池直径：D=（4A1/π）0.5浓缩池工作部分高高度：h1=TQ/（24A），T—设计浓浓缩时间，h浓缩池圆筒部分高高度：H=h1+h2+h3，h2—超高；h3—缓冲层高度浓缩池总高度：H总=H+H锥体+H泥斗浓缩后污泥体积：：V2=Q（1-P1）/（1-P2），P1—进泥浓度；P2—出泥浓度返回气浮浓缩池设计当用气浮浓缩剩余余活性污泥时，一一般采用出水部分分回流加压溶气的的流程设计参数与要求：：（1）气浮浓缩池池面积不投加化学混凝剂剂，表面负荷q=1.8m3/（m2·h），污泥固固体负荷G=5.0kg/（m2·h），气浮后后污泥含水率为95%~97%混凝气浮，表面负负荷与固体负荷均均可提高50%~100%，气浮浮后污泥含水率为为94%~96%混凝剂投加量一般般为2%~3%（（干污泥重）（2）池容按水力停留2h核核算（含反应时间间）（3）进泥的含水水率≤99.5%（包括回流）（4）池型单座池处理污泥量量<100m3/h，一般采用矩矩形气浮池，长宽宽比为3：1~4：1，深宽比≥≥0.3，有效水水深3~4m，水水平流速4~10mm/s单座池处理污泥量量>100m3/h，一般采用圆圆形辐流式气浮池池，但每座池的处处理能力小于1000m3/h，池深大于3m（5）气固比一一般为0.03~0.04（重量比）（6）加压溶气装装置（7）溶气罐容积积按加压水停留时时间1~3min确定，溶气效率率取50%，溶气气罐压力2.94x105~4.9x105Pa（8）设计公式返回气浮浓缩池设计公公式（1）气浮池表面面积A（m2）A=QC0/G，Q—污泥量量（m3/d），C0—污泥浓度（kg/m3），G—固体通量量（kg/（m2·d））（2）加压水回流流量Qc（m3）P—溶气罐压力（（Pa），A/S—气固比，η——溶气效率取50%，Cs—空气溶解度，γγ—空气容重（3）回流比RR=Qc/Q（4）总流量QT=Q+RQ=Q（（1+R）（5）过水断面积积ω=QT/v，v—水平流流速（m/s）（6）气浮池高度度HH=h1+h2+h3，h1—分离区高度，由由过水断面积ω计计算（m），h2—浓缩区高度，采采用池宽的3/10，h3—死水区高度，一一般采用0.1m（7）校核水力负荷q=QT/A（m3/（m2·h））停留时间T=AH/QT（h）返回污泥厌氧消化设计计设计参数与设计要要点（1）污泥厌氧消消化采用二级消化化，一级消化池与与二级消化池的容容积比可采用1：：1、1：2或3：2；（2）生污泥包括括初沉池污泥和剩剩余活性污泥，进进消化池污泥含水水率为96%~97%，二级消化化后的污泥含水率率一般为92%左左右；（3）中温消化温温度为33℃~35℃，消化池池容积按污泥投配配率3%~5%确确定，即污泥在消消化池内停留时间间为20~30d；（4）消化池内污污泥一般采用气通通式（多路曝气管管式）沼气搅拌，，搅拌用气量取5~7m3/（1000m3池容·min），，在采用沼气搅拌拌时，应同时设计计水射式搅拌，以以便于消化池启动动时的污泥搅拌；；（5）消化池宜用用池外加热法，通通常采用套管式泥泥水热交换器；（6）沼气的产量量与收集沼气的产量可按8~12倍污泥量量计算（投入的污污泥含水率为96%）沼气贮气柜容积可可按平均日气产量量地25%~40%，即6~10h的平均产气量量来计算，常用低低压浮筒式湿式贮贮气柜。计算公式返回计算公式（1）生污泥量为为初沉池污泥与剩剩余污泥经浓缩后后的污泥量之和（2）消化池容积积V（m3）V=100V’/PV’—每日投加生污泥泥量（m3/d），P—污泥投配率（%）每座消化池有效效容积V0（m3）：V0=V/n，n—一级消化池座数数每座二级消化池池容积同一级消消化池（3）污泥消化耗热热量Q（w）Q=Q1+Q2+Q3Q1—提高生污泥温度度的耗热量（w），Q2—池体耗热量（w），Q3—管道与套管式热热交换器等散发发的热量（w）应分别计算出平平均耗热量和最最大耗热量Qmax（4）套管式热