包头市污水处理设计方案

/目录导言 -1-第一章概述 -2-1.1地理气候 -2-1.2自然资源 -2-其次章污水处理设计方案 -4-2.1参数确定 -4-设计水量： -4-进水水质： -4-出水水质 -4-2.2方案选择 -4-2.3工艺流程： -5-第三章污水处理方案设计计算 -6-3.1格栅 -6-3.2曝气沉砂池 -7-3.3初沉池 -8-3.4A2/O反应池 -9-设计参数 -9-设计计算 -10-3.5二沉池 -16-3.6污泥浓缩池 -17-3.7贮泥池 -19-贮泥池的作用 -19-贮泥池的计算 -19-3.8污泥脱水 -20-导言包头是内蒙古自治区第一大城市，全国特大型城市。包头，源于蒙古语包可图，蒙古语意为“有鹿的地方”，所以又叫鹿城，草原钢城。随着包头钢铁（集团）有限责任公司和包头稀土探讨院的建成和发展，这里又被称作稀土之都。包头市辖10个旗、县、区，其中：３个市区（昆都仑区、青山区、东河区）２个矿区（白云鄂博矿区、石拐区），４个农牧业旗县区（土默特右旗、达尔罕茂明安联合旗、固阳县、九原区），1个经济开发区。总面积２７７６８平方公里。人口２４５.７６万，居住着蒙、汉、回、满、达翰尔、鄂伦春等３１个民族。1998年以来,包头市先后多次利用国外贷款,兴建、扩建了日处理实力7万m3、3万m3、2万m3和7万m3的二级污水处理厂四座,服务面积60147km2。包头市污水资源化利用主要用于城市绿化用水、工业用水和部分景观补充水。经调查,最高日回用水需求总量约为915万m3,其中杂用水量为616万m3,工业用水量为219万m3。现在日处理实力215万m3的回用水处理系统和管网系统已投入运用,到2005年将在四个污水厂中建成规模为615万m3/d的回用水处理系统,其中工业用水量占45%,冬季可以达到70%。第一章概述1.1地理气候包头地处渤海经济区和黄河上游资源富集区交汇处，北部和蒙古国接壤，南临黄河，东西接沃野千里的土默川平原和河套平原，阴山山脉横贯中部。包头的地理坐标是东经109度50分至111度25分、北纬41度20分至42度40分，面积为27691平方公里。包头境内有阴山山脉的大青山、乌拉山（以昆都仑河为界），山峰平均海拔2000米，最高峰海拔2324米。全市由中部山岳地带、山北高原草地和山南平原三部分组成，呈中间高，南北低，西高东低的地势。黄河流经包头市境内214公里，公路、铁路两桥并行飞架黄河南北。包头属半干旱中温带大陆性季风气候。这里景色宜人，气温适度。据《包头市2002年国民经济和社会发展统计公报》，2002年包头市年均气温8.5℃，年最低气温－27.6℃，年最高气温40.4℃，年降水总量262.9毫米，年最大风速11.0米／秒，平均风速1.8米／秒，年日照时数2806小时，年平均相对湿度52％，全年沙尘天气12次。夏秋之时，是包头绝佳季节，清风送爽，花香色艳，瓜果丰富，蔬菜足够，是志向的避暑胜地。冬春二季，冰封雪飘，银装素裹，别具北国特色。1.2自然资源包头的矿产资源具有种类多、储量大、品位高、分布集中、易于开采的特点，尤以金属矿产得天独厚，其中稀土矿不仅是包头的优势矿种，也是国家矿产资源的珍宝。已发觉矿物74种，矿产类型14个。足够的水资源是包头经济赖以展的重要条件。黄河流经包头境内214公里，水面宽130米到458米，水深1.6米到9.3米，平均流速为每秒1.4米，最大流量每秒6400立方米，年平均径流量为260亿立方米，是包头地区工农业生产和人民生活的主要水源。此外，艾不盖河、哈德门沟、昆都仑河、五当沟、水涧沟、美岱沟等河流，水流量可观，也是可以利用的重要水资源。包头可利用地表水总量为0.9亿立方米（不包括黄河过境水）。地下水补给量为8.6亿立方米。从50年头起，包头就起先了大规模的水资源开发，先后修建了黄河水源地多处，以及奥陶窑子、团结渠、民生渠、磴口扬水站、画匠营水源地等较大的黄河提水工程，先后构筑了昆都仑、刘宝窑、水涧沟等中小型水库，进行了大规模的水资源开发。包头地区的生活、工业及农业用水设施已经能够满足本地区经济社会发展的须要。其次章污水处理设计方案2.1参数确定设计水量：Q=410000m3/日进水水质：COD:810mg/LBOD:405mg/LSS:323mg/LTN:50mg/LTP:10mg/LpH:6出水水质GB18918—2002（依据国家一级A标准）：COD:<=50mg/LBOD:<=10mg/LSS:<=10mg/LTN:<=15mg/LTP:<=0.5mg/L2.2方案选择:因为BOD/COD=0.5，适合用生物处理，常用的生物处理方法有：活性污泥法，A2/O，SBR等。各方法的比较如下：A/O工艺优点：1．污泥沉降性能好；2.污泥经厌氧消化后达到稳定；3.用于大型水厂费用较低；4.沼气可回收利用。缺点：1.用于小型水厂费用偏高；2.沼气利用经济效益差；3，污泥回流量大，能耗高。A2/O工艺：优点：1.具有较好的除P脱N功能；2.具有改善污泥沉降性能的作用的实力，削减的污泥排放量；3.具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；4.技术先进成熟，运行稳妥牢靠；5.管理维护简洁，运行费用低；6沼气可回收利用7.国内工程实例多，简洁获得工程设计和管理阅历。缺点：1.处理构筑物较多；2，污泥回流量大，能耗高。3.用于小型水厂费用偏高；4.沼气利用经济效益差。SBR工艺：优点：1.流程特别简洁；2.合建式，占地省，处理成本底；3.处理效果好，有稳定的除P脱N功能；4.不须要污泥回流系统和回流液；不设特地的二沉池；5.除磷脱氮的厌氧，缺氧和好氧不是由空间划分的，而是由时间限制的。缺点：1.间歇运行，对自动化限制实力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.变水位运行，电耗增大；5.除磷脱氮效果一般。综上所述，可得比较适合本设计的工艺是A2/O工艺。因为这种工艺具有较好的除P脱N功能；具有改善污泥沉降性能的作用的实力，削减的污泥排放量；具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥牢靠；管理维护简洁，运行费用低；沼气可回收利用。2.3工艺流程：进水中格栅提升泵沉砂池初沉池厌氧缺氧好氧二沉池剩余污泥第三章污水处理方案设计计算3.1格栅Qmax=41000吨/d=4.75m3/s接受A2/O工艺由=0.5>0.35Kz=1.2(1)格栅间隙：e=25mm=0.25m栅前水深：h=0.8m过栅流速：v=0.9m/s安装倾角：=60栅条间隙数:=228用6个格栅，n=228/6=38(2)栅槽宽度：设栅条宽度s=0.01mB=s(n-1)+en=1.32m(3)进水渠道渐宽部分长度：设进水渠B1=0.65m渐宽部分绽开角1=20，此时进水渠道内的流速为0.77m/s.L1==0.92m(4)栅槽和出水渠道连接处的渐窄部分长度：L2=L1/2=0.46m(5)过栅头损失：设栅条为矩形断面，取k=3h1=kSin==1.13m（6）栅后总高度：取栅前渠道超高h2=0.3m栅前槽高H1=h+h2=1.1mH=h+h1+h2=2.23m(7)栅槽总长度：L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tan1(8)每日栅渣量：取w1=0.08m3/103m3W==27.36m3/d>0.2m3/d宜接受机械清渣3.2曝气沉砂池（1）池子总有效容积设t=2minV=Qmaxt60=570m3(2)水流断面积设(3)池总宽度设h2=2m则B==23.75m(4)沉砂池设两格，每格池宽5.9m，池底坡度0.5m，超高0.6m，全池总高5m。每格沉砂池实际进水断面面积A’=5.91.51/2=23.7m2(5)池总宽B=A/h2=47.5/2.3=20.7m3每格宽10.35m（6）池长：L=V/A=12m(7)每格沉砂池砂斗容量（8）每格沉砂池实际沉沙量设含沙量为20m3/106m3,污水每两天排一次（9）每小时所需空气量设曝气管进水深度为3m，单位池长所需空气量为28m3/(m.h)q=2812(1+15%)2=772.8m33.3初沉池包头市人口为200万人，沉淀时间1.5小时（1）池子总表面积设表面负荷q’=2.0m3/m2h设计流量Q=4.75m3/s则m2(2)沉淀部分有效水深h2=q’1.5=3.0m(3)沉淀部分有效容积V’=Qt3600=25650m3(4)池长设v=6mm/sL=vt36=61.53.6=32.4m(5)池子的总宽度B=A/L=8550/43.2=264m(6)池子个数设每个池子宽8mn=B/b=33(个)（7）校核长宽比L/b=32.4/8=4.05>4.0(符合要求)（8）污泥部分须要的总容积设T=2.0d,污泥量为25g,污泥含水率为95%，则S=（9）每格池污泥所需容积V”=V/n=60.6m33.4A2/O反应池⑴推断是否可接受A2/O法：COD/TN=810/50=16.2>10BOD/TP=405/10=40.5>20符合要求，故可接受此法。⑵已知条件:设计流量Q=410000m3/d(不考虑变更系数)设计进水水质：COD=810mg/L，BOD5=405mg/L，SS=323mg/L，TN=50mg/L，TP=10mg/L，最低水温40C，pH=6。设计出水水质: COD≤50mg/L，BOD5≤10mg/L，SS≤10mg/L，TN≤15mg/L，TP≤0.5mg/L3.4.1设计参数BOD5污泥负荷N=0.18kgBOD5/(kgMLSS*d)回流污泥浓度XR=8600(mg/L)污泥回流比R=85%混合液悬浮固体浓度3-49混合液回流比R内TN去除率3-50混合液回流比3-51取R内=240%3.4.2设计计算⑴反应池容积V3-52⑵反应池总水力停留时间:3-53⑶各段水力停留时间和容积:厌氧∶缺氧∶好氧=1∶1∶3厌氧池水力停留时间:厌氧池容积:缺氧池水力停留时间:缺氧池容积:好氧池水力停留时间:好氧池容积:⑷校核氮磷负荷，kgTN/(kgMLSSd)好氧段总氮负荷[kgTN/(kg*MLSSd)]②厌氧段总磷负荷[kgTN/(kg*MLSSd)]⑸剩余污泥取污泥增殖系数Y=0.5，污泥自身氧化率Kd=0.05，将各值代入公式，得Px=0.5×410000×(0.405－0.01)－0.05×227663×3.952×0.7=49485(kg/d)Ps=(0.323－0.01)×410000×50%=64165(kg/d)ΔX=49485＋64165=113650(kg/d)湿污泥量：设污泥含水率为则剩余污泥量为：⑹反应池主要尺寸反应池总容积V=227663(m3)设反应池10组，单组池容积V单=V/10=22766.3(m3)有效水深5m；S单=V单/5=4553.26m2接受五廊道式推流式反应池，廊道宽b=7m；单组反应池长度：L=S单/B=4553.26/(57)=130.1(米)；取131米。校核：b/h=7/5=1.4(满足b/h=1～2)；L/b=131/7=18.7(满足L/b>10)；取超高为0.7m，则反应池总高H=5+0.7=5.7(m)⑺反应池进、出水系统计算Qmax=4.75(m3/s)管道流速v=1.4m/s管道过水断面积A=Q/v=4.75÷1.4=3.4(m2)3-60管径3-61取DN=2100(mm)⑻曝气系统设计计算设计需氧量AORAOR=去除BOD5需氧量—剩余污泥中BODU氧当量＋NH3－H硝化需氧量－剩余污泥中NH3－H的氧当量－反硝化脱氮产氧量3-68式中:a——需氧率，取值为1K——变更系数，取值1.3Q——每日处理污水量S0——处理BOD5浓度，211.1mg/LSe——出水BOD5浓度，20mg/Lb——系数，4.6TN0——38.1mg/L——15mg/LC——系数，2.86最大需氧量和平均需氧量之比为1.34，则去除每1kgBOD5需氧量3-69(9)标准需氧量接受鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底0.2m，沉没深度4.3m，氧转移效率=20%，计算温度T=25℃，将实际需氧量AOR换算成标准状态下的需氧量SOR式中:——气压调整系数，，取值为1——曝气池内平均溶解氧，取=2mg/L——污水中饱和溶解氧和请水中饱和溶解氧之比，取0.95空气扩散器出口处确定压力：空气离开好氧反应池时氧的百分比：3-71好氧反应池中平均溶解氧饱和度：3-72标准需氧量为：3-73相应反应池最大时标准需氧量：3-74好氧反应池平均时供气量3-75最大时供气量：3-76（10）厌氧池设备选择(以单组反应池计算)：厌氧池内设推流式潜水搅拌机3台，所需功率按5W/m3池容计算.厌氧池有效容积混合全部污水所需功率为（11）缺氧池设备选择(以单组反应池计算)缺氧池内设推流式潜水搅拌机3台，所需功率按5W/m3池容计算.缺氧池有效容积混合全部污水所需功率为（12）污泥回流设备污泥回流比;变更系数1.2污泥回流量（13）在曝气池的2个相邻廊道的隔墙上布设1条空气干管，共3条空气管，在每根干管上布设16对空气竖管，全曝气池共设96跟空气竖管。全曝气池共设48根配气竖管，每根竖管的供气量=m3/h。曝气池每廊道纵向设6跟曝气管，每根支管设9个曝气头。下面是管道压力损失计算表管段管段长度空气流量流速管径配件当量计算压力损失h1+h2编号L/mm3/hm3/minm/smm长度m长度m9.8pa/m9.8pa26–250.74.050.06732.00弯头10.621.420.120.1725–240.78.100.13432.00三通10.291.090.180.2023–220.712.150.20132.00三通10.291.090.250.2722–210.716.200.26832.00三通10.291.090.370.3721–201.236.400.6034.6440.00三通1,异形管11.272.370.821.9420–191.272.801.2065.8650.00四通1,异形管12.183.280.762.5019-180.6108.541.8093.4580.00三通1,弯头32.3019.680.265.1218-177.00217.083.6186.9080.00三通14.4111.410.404.5617-167.2434.167.23613.8080.00四通13.5610.813.0117.6216–157.2651.2410.85417.00100.00四通1,异形管13.0110.262.6226.8815–147.2868.3214.47211.77150.00四通1，异形管14.9012.150.718.6314–137.21085.4018.0915.69150.00四通13..7611.010.363.9613–127.21302.4821.70811.04200.00四通1，异形管14.0411.290.707.9012–117.21519.5625.32613.20200.00四通15.3112.560.394.9011–107.21953.7232.56213.00200.00四通13.7611.010.475.1710–97.22170.8036.1811.70200.00四通14.0211.270.364.069–87.22387.8839.79814.00250.00四通1，异形管17.1914.440.405.788–77.22604.9643.41612.50250.00四通15.0012.250.475.767–67.22822.0447.03414.20300.00四通1，异形管112.0919.340.387.356–57.23039.1250.65214.20300.00四通15.3812.630.658.215–47.23256.254.2713.50350.00四通1，异形管15.2212.470.374.614–37.23473.2857.88811.30