环保设备设计与应用课程设计-日处理水量2400m3污水处理厂进行设计.doc

- 1 - 长沙环境保护职业技术学院环境工程系 环保设备及应用课程初步设计环保设备及应用课程初步设计 班级：班级： 水净化水净化 1231 姓名：姓名： 吕方厂吕方厂 崔俊崔俊 刘昊刘昊 胡锦月胡锦月 指导老师：指导老师： 谢武谢武 20014 年年 5 月月 23 日日 - 2 - 摘要摘要：本设计是中某南方城市小区日处理水量 2400m3污水处理厂进行设计， 主要任务是完成对该污水站进行初设计计算，最后完成设计计算说明书和设计 图纸。 依据污水的水质、水量以及受纳水体的环境容量等相关资料，必须对其进 行二级处理方可去除水中过量的有机污染物，达到排放标准进而保护环境，所 以本设计采用 SBR 序列间歇式活性污泥法。 SBR 是序列间歇式活性污泥法的简称，与传统污水处理工艺不同，SBR 技 术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳 态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的 有序和间歇操作，SBR 技术的核心是 SBR 反应池，该池集均化、初沉、生物降 解、二沉池等功能于一池，无污泥回流系统。经过这个废水处理工艺的废水可 达到设计要求，可以直接排放。处理后的污泥经机械脱水后卫生填埋。同时也 会收到很好的经济效益和社会效益。 - 3 - 目目 录录 1 1综述综述 .- - 4 4 - - 1.1 概述.- 4 - 1.2 工艺选择 .-5- 1.3 工艺确定 .-7- 2.2.主要构筑物说明主要构筑物说明 .-8- 2.1 格栅 .-10- 2.2 提升泵站 .-11- 2. 3 旋流沉沙池 .-13- 2. 5 SBR 反应池.-15- 2.6 消毒接触池.-19- 2.7 加氯间-20- 2.82.8 参考文献参考文献. . -21-21- 1.综述综述 1.1 概述概述 随着科学技术的不断发展，环境问题越来越受到人们的普遍关注，为保护 环境，解决城市排水对水体的污染以保护自然环境、自然生态系统，保证人民 的健康，这就需要建立有效的污水处理设施以解决这一问题，这不仅对现存的 污染状况予以有效的治理，而且对将来工、农业的发展以及人民群众健康水平 的提高都有极为重要的意义，因此，城市排水问题的合理解决必将带来重大的 社会效益。 本设计是针对某南方城市小区日处理水量 2400m3污水处理厂进行设计，主 要任务是完成对该污水站进行初设计计算， - 4 - 该城内建有完善的污水管网，合并后收集到污水处理厂，经处理达到排放标 准后外排。污水量为 2400m3/d，处理后直接外排进入当地地表水体。 1.1.11.1.1 设计依据设计依据 给水排水工程快速设计手册 1-5 、 室外排水设计规范 、 污水处理 SBR 工艺 及中水之回用的探索 、 污水处理厂工艺设计手册 、 三废设计手册废水卷 环保设备及应用及污水综合排放标准 。 1设计原则 （1）执行国家关于环境保护的政策，符合国家地方的有关法规、规范和标准； 2设计思路 （1）基本资料 表一 进水水量与水质 类 别 处理水量CODCrBOD5SS氨氮 数 值 2400m3/d300mg/L180mg/L150mg/L30mg/L 表二 出水水量与水质 类别处理水量CODCrBOD5SS氨氮 数值2400m3/d70mg /L 20mg /L 30mg /L 5mg/ L （2）设计初衷 由于进水水质的CODCr=300mg/L，BOD5=150mg/L，CODCr、BOD5 含量很 低，BOD5=180-20/180=89%,不适合用厌氧处理，用好氧处理较好。而且 BOD5/CODCr=0.45,可生化性较好，同时NH3-N=30-10/30=67%,SS=5-1/5=80%。 所以初步考虑用活性污泥法-SBR和AOA工艺进行处理。 (3)设计内容 根据所给的水质、水量，对SBR工艺各部分进行设计计算，并绘制出图。 条粗细有别。 1.1.21.1.2 设计要点设计要点 （1）型式：平流、辐流、竖流均可。 - 5 - （2）除原污水外，不考虑浓缩池、消化池及脱水机房上清液进入初沉池的水 量。 （3）表面负荷可选1.53.0m3/(m2h)，沉淀时间1.52.0h，SS去除率 50%60%。 （4）排泥方法：机械刮泥、静压排泥。 （5）初沉池贮泥时间应与排泥方式适应，静压排泥时贮泥时间为2d。 （6）说明进出水整流措施。 1.21.2 工艺选择工艺选择 1.2.11.2.1 工艺分析工艺分析 城市污水处理工艺流程是指达到所要求的处理程度的前提下，污水处理个 操作单元的有机组合，确定各处理构筑物的形式，以达到预期的处理效果。 城市污水处理工艺流程，工艺流程由完整的二级处理系统和污泥处理系统 所组成。 该流程的一级处理是有格栅、沉砂池所组成，其作用是去除污水中的固体 污染物质，从大块垃圾到颗粒粒径为数毫米的悬浮物。污水的 BOD 值通过一级 处理能够去除 20%30%。 二级处理系统是城市污水处理工程的核心，它的主要作用是去除污水中呈 胶体和溶解状态的有机污染物。通过二级处理，污水的 BOD5值可降至 2030mg/L,一般可达到排放水体要求。 污泥是污水处理过程的副产品，也是必然的产物。如从初沉池排出的沉淀 污泥，从生物处理系统排出的生物污泥等。这些污泥应加以妥善处置，否则会 造成二次污染。在城市污水处理系统中，对污泥的处理多采用由厌氧消化、脱 水、干化等技术组成的系统。 选择污水处理工艺流程时，工程造价和运行费用也是工艺流程选择的重要 因素，当然，处理水应当达到的水质标准是前提条件。以原污水的水质、水量 及其他自然状况为已知条件，以处理水应达到的水质指标为约束条件，而以处 理系统最低的总造价和运行费用为目标函数，建立三者之间的相互关系。 减少占地面积也是降低建设费用的重要措施，从长远考虑，它对污水处理 工程的经济效益和社会效益有着重要的影响。 该污水处理厂的建设规模为 2400m3/d，100m3/h（平均日流量）的污水处理 - 6 - 属中小型污水站。为了实现污水处理厂高效稳定运行和节省运行费用、建设费 用，要求选择的处理工艺技术成熟，处理效果稳定，保证出水达到排放要求； 基建投资和运行费用低；运行管理方便；具备脱氮除磷功能；工艺简单自动化 程度高。经过综合比较分析，最后选择 SBR 作为该处理站的工程初步设计方案。 1.3 工艺确定工艺确定 1.3.1 工艺选折确定工艺选折确定 SBR 法是序批式(间歇)活性污泥法的简称，是由按一定顺序间歇操作运行 的 SBR 反应器组成的；SBR 工艺的一个完整操作过程，即每个 SBR 反应器在 处理废水时的操作过程包括五个阶段：进水、反应、沉淀、出水、闲置。SBR 法的运行 2 次以间歇操作为主要特征。 SBR 法工艺流程见图 3.2 1.3.21.3.2 工艺流程工艺流程 - 7 - 粗格栅 细格栅初沉池SBR 反应池 污泥浓缩脱水车间 鼓风机房 污 泥 卫生填埋 加氯间 外排 SBR 城市污水处理工艺流程城市污水处理工艺流程 污水 污泥 空气 消毒池 污水 提升泵站 图 3.2 SBR 法工艺流程 该工艺具有以下特点： 处理效果稳定，对水量、水质变化适应性强；耐冲击负荷； 理想的推流过程使生化反应推力大，效率高； 污泥活性高，浓度高且具有良好的污泥沉降性能，附上污泥膨胀； 脱氮除磷效果好； 工艺简单，不需二沉池，回流及其设备，一般情况下不必设置调节 池，多数情况下，可省去初沉池。因此工程造价及运行费用低，易于维护 治理。 存在的问题： 间歇周期运行，对自控要求高； 变水位运行，电耗增大； 污泥稳定性不如厌氧消化好。 适用于中小型污水处理厂 1.3.2 污泥处理工艺流程污泥处理工艺流程 目前，污泥的最终处置有污泥填埋，污泥焚烧，污泥堆肥和污泥工业利用 四种途径。该厂的污泥主要来源于城市污水，决定污泥采用机械浓缩脱水后运 出厂外处置，这时的污泥已基本实现了无害化，不会对环境造成二次污染。 2.2.主要构筑物说明主要构筑物说明 2.12.1 格栅格栅 2.1.12.1.1 格栅作用格栅作用 格栅是一组平行的金属栅条或筛网组成，安装在污水管道、泵房、集水井 的进口处或处理厂的端部，用以截留雨水、生活污水和工业废水中较大的悬浮 物或漂浮物，如纤维、碎皮、毛发、木屑、果皮等，起净化水质，保护水泵的 作用，同时也减轻后续处理构筑物的处理负荷，使之正常运行。 截留污物的清除方法有两种，即人工清除和机械清除。大型污水处理厂截 污量大，一般应用机械清除截留物。这个为小型处理站，只能人工清渣。 进水反应沉淀出水闲置 - 8 - 2.2.22.2.2 粗格栅的计算粗格栅的计算 1、原始设计参数 (1)设计流量 来自城市污水管网的平均流量 Q=100m3/h (2)进水格栅设计 格栅是安装在泵房集水池前或污水厂前端的构筑物，用以截留污水中较大 的漂浮物和悬浮物，保护水泵机组和后续处理构筑物的正常运行。 1.栅条的间隙数 N= sinQ bhvn 设计 式中 污水厂设计流量（m3/s） ； 设计 Q 格栅倾角，=60o； h栅前水深（m） ，h=0.2m； v过栅流速（m/s） ，取 v=0.5m/s； b格栅间隙宽度（m） ，b=0.01m； n格栅组数，n=2。 带入各值，得 N= 26 个 sinQ bhvn 设计 2.栅槽宽度 设栅条宽度 S=0.01m，则栅槽宽度 B=S（n-1）+bn=0.01（26-1）+0.0126=0.51m 3.通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面，水头损失可用下式计算 h1= 42 3 ( )sin 2 Sv k bg 式中 k系数，格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般 k=3； 形状系数，本设计中栅条采用锐边矩形断面，=2.42； S栅条宽度（m） ； g重力加速度（m/s2） 。 - 9 - 则通过格栅的水头损失,取 h1=0.3m 4.栅槽总高度 设前渠道超高 h2=0.30m， H=h+ h1+ h2=0.1+0.3+0.1=0.5m 5.栅槽有效宽度 B a.进水渠道渐宽部分的长度 L1。设进水渠宽 B1=0.51m，其渐宽部分展开角 ，进水渠道内的流速为 0.77m/s 20 1 L1=0.51-0.4/0.364=0.30m an BB t2 1 b栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2 L2=0.5L2=0.15m 6.每日栅渣量 W= Qmax W 86400 / k 1000 式中 W栅渣量（m3/103m3）,本设计取 W1=0.1 污水厂平均污水量（m3/s） 。 平均 Q 则每日栅渣量 W=0.03x0.06x86400/=0.1m3/d0.2 m3/d 故采用人工清渣。格栅采用链条回转式格栅，它由驱动机构、主传动链轮 轴、从动链轮轴、牵引链、齿耙、过力矩保护装置和机架等组成。驱动机构布 置在栅体上部的左侧或右侧，通过安全保护装置将扭矩传给主传动链轮轴，主 传动链轮轴两侧主动链轮使两条环形链条作回转运动，在环形链条上均布 68 块齿耙，齿耙间距与格栅栅距配合并插入栅片间隙一定深度，运行时齿耙栅片 上的污物随齿耙上行，当齿耙转到格栅体顶部牵引链条换向时齿耙也随之翻转， 格栅截留的栅渣脱落到工作平台上端的卸料处，由卸料装置将污物卸至输送机 或集污容器中。 格栅的设计草图： - 10 - 1H H h1 H2 h 2.2. 2 2 提升泵站提升泵站 提升泵站是应用于排水系统中，因管道埋深太大，提高了造价，并处于地 下水位之下时，地下水渗入，还使维护管理工作不便等多方面的原因,而设置的 污水提升装置。提升泵站的基本组成包括:机器间、集水池、隔栅、辅助间以及 变电所等。 提升泵站按其排水的性质一般可分为污水(生活污水、生产污水)泵站、雨 水泵站、合流泵站和污泥泵站。 本次设计所做的便是污水泵站，该泵站是接纳整个城市排水管网输送来的污水。所有 污水并将其抽送提升到污水处理厂内最高构筑物的污水总泵站。 2.3.2.3.旋流沉沙池旋流沉沙池 H1/tan 旋流沉砂池设计计算 本设计选用旋流沉砂池（钟式沉砂池）其原理是利用水力涡流使泥沙 - 11 - 和有机物分开，加速砂粒的沉淀，以达到除砂的目的。 旋流沉砂池的设计，应符合下列要求： 1 最高时流量的停留时间不应小于 30s； 2 设计水力表面负荷宜为 150200m3/(m2h)； 3 有效水深宜为 1.02.0m，池径与池深比宜为 2.02.5； 4 池中应设立式桨叶分离机。 5 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。 6 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。 7 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。 设计计算 （1） 设计参数：流速 V1=0.04m/s 停留时间 t=25s 进水最大流速 V2=0.14m/s 水量变化系数 K2=1.2 T=2 （2） 最大设计流量 Qmax=1001.2 = 120 m/s =0.034 m/s 沉砂池的直径 D = 4Qmax(v1-v2)/ v1v2 =40.034（0.04+0.14）/3.140.040.14 =1.39 m3 （3） 水流部分高度 H2 =v2t = 0.04x30 =1.2m (4) 沉砂池部分容积 V = QmaxXT86400 / k21000000 = 0.64 m3 式中：Qd-平均流量 m3/s X-城市污水沉砂量 m3/106m3 污水,一般采用 30m3/106m3 污水 T-清除沉砂的间隔， d， 设计中去 T=2d (5) 沉淀池有效深度 h2 = 4Qt/D = 40.03415/3.141.39 = 0.46 m 式中：t-水力停留时间， 设计中取 15s - 12 - h2=0.94m D/h2= 2.7,符合条件 （6） 沉砂斗容积 b1=0.4 b2 = b1sin60 = 0.3 h4=( b1-b2)/ 2tan60= 0.1 m V1 =h4 （b1 +b1b2+b2）/3 = 0.08 m 式中 b1-沉砂斗圆柱体的高度， h4-沉砂斗圆台体的高度，m, b2-沉砂斗下底直径，一般采用 0.4 沉砂池总高 H = h1+h2+h3+h4 式中：h1-沉砂池超高，m,一般采用 0.30.5m,设计中取 0.4m h3-沉砂池缓冲层高度，m H=0.3+1.2+0.25+0.1 = 1.83 m 3.33.3 SBRSBR 反应池反应池 3.3.1 SBR 池池的计算的计算 采用高负荷间歇进水方式，周期大，排放比大。 3.3.2 池体计算池体计算 1.已知条件：污水进水 2400m3/d，进水 BOD 180mg/L，水温 1020，处 理水质 BOD20mg/L。 2.设计参数 （1）拟定 Cs进水平均 BOD5(mg/L)，180mg/L; CASBR 池内 MLSS 浓度(mg/L)，200mg/L; NsBOD 污泥负荷，0.23 5 kgBODkgMLSS d 1/m排出比，设为 1/3； 反应池 N=2 反应池水深 H=5m 活性污泥界面以最小水深 =0.5m SBR 反应池设置 2 个,反应池水深 H=3m 3.反应池运行周期各工序时间计算 - 13 - （1）曝气时间 24 s A sA C T Nm C 式中：Cs进水平均 BOD5(mg/L)，150mg/L; CASBR 池内 MLSS 浓度(mg/L)，2000mg/L; NsBOD 污泥负荷，0.25 5 kgBODkgMLSS d 1/m排出比，设为 1/3； 则： = （24180）/（0.2332000） = 3.75h As s A CmN C T 24 （2）沉淀时间 初期沉降速度 41.7 max 7.4 10 A vtC 水温 t=10 v = 1.8 水温 t=20，则 v = 3.6 因此，必要的沉降时间为 max 1 Hs m Ts v 式中：H反应池内水深，本设计取 5m； s超高，取为 0.5m。 则： 水温 t=10 T =（51/2.5+0.5）/1.8 = 1.4 水温 t=20，则 T = （51/2.5+0.5）/3.6 = 0.7 （3）排水时间 沉淀时间在 0.71.4h，排水时间在 2h 左右，与沉淀时间合计为 4h，因此排 水时间取为 2h。 （4）一个周期所需时间 Tc1+3.0+3.75=7.75h ，取 T=8h。 所以周期数为 n=24/7.75=3.14 (5) 进水时间 Th = 8/2 = 4 - 14 - 4.反应池容积的计算 （1）反应器容积 Nn m QV s 式中 n周期数； 排出比； m 1 N池的个数； = 2.32400 /（32）= 920 m Nn m QV s 3 进水流量变动计算 Q/v = (r-1)m = (1.5-1)2.5 = 0.2 V = 920(1+0.2) = 1104 m 3 反应池水深 H=3m 则反应池表面积 1104/3 = 368 反应池长宽比 1：1 3.3.3 曝气系统设计与计算曝气系统设计与计算 SBR 池运行方式 本设计共设立 2 个曝气池，2 座建在一起 所有池子从一侧进水，每池进水采用配水管配水使水分布均匀。出水采用一根 出水管，污泥采用潜污泵提升设于每池的池尾。 （1）需氧量计算 SBR 反应池需氧量计算式 2 O = a+ 2 O r SQ bVX 式中混合液需氧量 kgO /d； 2 O 2 a 微生物代谢有机物需氧率，kg/kg； 微生物自养需氧率，1/d； b 去除的，kg/， （） r S 5 BOD 3 m er SSS 0 经查有关资料表，取 a =0.50，=0.19，需氧量为 b R=0.52400180 10 +0.192400180 10 3 23 . 0 1 3 = 573 kgO /d = 23.9kgO /h 22 (2)每日去除的 BOD 的需氧量：BOD =2400180/1000=432kg/d=18kg/h 55 (3)去除每 kgBOD 的需氧量：O = 23.9 /18= 1.28 O /kgBOD 22 3.3.53.3.5 滗水器滗水器 现在的 SBR 工艺一般都采用滗水器排水。滗水器排水过程中能随水位的下 - 15 - 降而下降，使排出的上清液始终是上层清液。为防止水面浮渣进入滗水器被排 走，滗 水 器排水口淹没在水下一定深度。 目前 SBR 使用的滗水器主要有旋转式滗水器、套管式滗水器和虹吸式滗水器三种。 本工艺采用旋转式滗水器，该滗水器属于有动力式滗水器，应用广泛。 3.43.4 消毒接触池消毒接触池 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。 消毒的方法主要是向污水投加消毒剂，本次设计采用液氯消毒，该方法效果可 靠，投配设备简单，投量准确，价格便宜。 本设计采用 1 座接触池（三廊道平流式） 。 3.4.13.4.1 接