石化含油废水处理工艺设计毕业设计.doc

石化含油废水处理工艺设计毕业设计石化含油废水处理工艺设计毕业设计 目目 录录 前言前言 1 1 第一章第一章 概述概述 3 3 1 1 现状分析 3 1 2 污水处理工艺方案比较 4 1 2 1 AB 法 4 1 2 2 SBR 法 4 1 2 3 A O 法 5 1 2 4 A A O 法 5 1 2 5 传统活性污泥法 5 1 2 6 工艺确定 6 第二章第二章 任务及工程概况任务及工程概况 7 7 2 1 设计任务及范围 7 2 1 1 设计任务 7 2 1 2 设计范围 7 2 2 设计水量及水质 7 2 2 1 设计水量 7 2 2 2 设计水质 7 第三章第三章 工艺设计方案的确定工艺设计方案的确定 8 8 3 1 方案制定的原则 8 3 2 污水处理工艺流程的确定 8 3 2 1 厂址及地形资料 8 3 2 4 工艺流程方案及简易的工艺流程图 10 3 3 主要构筑物的选型 11 3 3 1 格栅 11 3 3 2 泵房 11 3 3 3 调节池 11 3 3 4 隔油池 11 3 3 5 气浮池 12 3 3 6 A O 池 12 3 3 7 二沉池 13 3 3 8 污泥浓缩池 13 第四章第四章 污水处理系统的工艺设计污水处理系统的工艺设计 1414 4 1 格栅 14 4 1 1 设计参数 14 4 1 2 格栅的设计计算 14 4 2 进水泵房 18 4 2 1 泵的计算 18 4 3 调节池 19 4 3 1 设计参数 19 4 3 2 设计计算 19 4 3 2 处理效果 20 4 4 隔油池 20 4 4 1 设计参数 20 4 4 2 设计计算 21 4 4 3 隔油池排泥设计 21 4 4 4 处理效果 22 4 5 气浮池 22 4 5 1 设计参数 22 4 5 2 设计计算 23 4 5 3 上浮液渣排除设备 25 4 5 4 处理效果 25 4 6 A O 脱氮工艺 25 4 6 1 设计参数 25 4 6 2 设计计算 26 4 7 二沉池 37 4 7 1 设计参数 37 4 7 2 设计计算 37 4 8 污泥浓缩池 41 4 8 1 设计参数 41 4 8 2 污泥浓缩池 42 4 8 3 污泥提升泵 43 4 8 4 污泥脱水间 43 第五章第五章 平面与高程设计平面与高程设计 4444 5 1 平面与高程布置 44 5 1 1 平面布置对象及比例 44 5 1 2 平面布置原则 44 5 1 3 辅助建筑物 44 5 1 4 管线布置 45 5 2 高程布置 45 5 2 1 主要任务 45 5 2 2 高程布置原则 45 5 2 3 高程损失计算 45 第六章第六章 经济核算经济核算 5151 6 1 污水厂工程技术经济分析 51 6 1 1 计算依据 51 6 1 2 计算方法 51 6 1 3 单项构筑物工程造价计算 51 6 2 污水处理成本计算 53 参考文献参考文献 5454 致谢致谢 5555 1 前言 石油化学工业是现代化能源及国民经济的重要组成部分 随着地质勘探开 发 石油和天然气在陆地和海洋的馆藏发展 石油炼制 石油化工 废水的排 放量也相应逐渐增加 污染预防和控制石油化工废水的技术也越来越受到人们 的重视 石油化学工业的工艺过程复杂 产品品种多 所用的化工原料也较多 有些化工原料是以水溶液的形式存在的 如液体烧碱 盐酸 含水酒精等 有 时水本身就是化工生产的原料 其化学反应过程需在水相中进行 在少许化学 工业产物生产过程中 化学材料经过反映生成产品的同时也生成特定量的水 一些化学过程 如聚氯乙烯水相悬浮聚合氯乙烯 合成橡胶的生产乳液或悬浮 液 都需要在水中分散聚合单体 原材料的预处置和产品的后处置进程包含融 解 萃取 洗涤 精馏 吸收 干燥等单元操作 有时还要用水或蒸汽对化工 物料进行直接加热或冷却 在以上整个生产过程中 使水质受到了严重的污染 由于石油化工产品品种繁多 工艺复杂 因此 废水具有一些明显的特点 石化生产耗水量大 工艺复杂 所以从石化废水排放 水的波动也较大 废水 中化学污染物种类繁多 其含量变化大 有机物浓度高 废水中的 COD 污染物 含量 达到数千毫克每升 石油化工废水中含有的许多污染物都是有毒的 特 别是含有酚 氰 胺类的废水具有明显的毒性 并且石油化工行业废水的酸性 和碱性变化巨大 pH 值范围很宽 废水有些显强酸性 pH 值有可能小于 1 有 些则为强碱性 pH 值有可能大于 13 因为石油化工生产过程中许多反应是在 催化剂的作用下完成的 有些大型化工厂使用的催化剂可达数十种 所以污水 中经常含有重金属 石油化工废水依其所含污染物不同 其危害也不一样 其中 含油废水会 阻碍氧气进入水体 使水中缺少氧气 盐和一些重金属往往作为添加剂 石油 和化工助剂和催化剂 主要有害的汞 铅 砷 铬 钒 镍 铜 硒等 在石 化工业废水中的有机化合物是非常复杂的 如醇 醛 酮 酸 胺 酚类化合 物 多环芳烃 有机氯 和一些有机和无机物质在石油化工工业污水本身是无 2 毒的 如脂肪 蛋白质 氨 磷 但它们可以作为微生物营养被水中的生物氧 化分解 同时消耗水中溶解氧 以至于许多鱼类和浮游生物会遭到危害 甚至 窒息死亡 缺氧条件下 厌氧微生物迅速繁殖起来 将鱼类尸体及其他有机物 分解 硫化氢和甲烷的释放 使水体变黑发臭 例如如藻类的过度繁殖 使水 体富营养化 此外 石化废水容易引起水体的热污染 使一些毒物毒性加剧 破坏自然界生态平衡等 废水中的硫化物 亚硫化物和某些还原性无机物还会 使水体产生色泽 味道 臭味等现象 造成污染 由石油化工废水对环境造成严重的污染已成为一个突出的问题 如果不治 疗 对环境的影响很大 其加工技术引起了有关方面的充分重视和关注 3 第一章 概述 1 11 1 现状现状分析分析 目前 石油化工污水的处理方式包括物理化学法与微生物法 有经验表明 在处理难降解有机物方面厌氧生物处理方法显示出一定的优势 因为她可以改 变难降解有机物的化学结构 增加其可生物降解性 为接下来的好氧生物处理 制造良好条件 由于石化废水成分复杂 多为高浓度有机物 有些废水含酚 醛 氮等复杂有机物 要对它们进行处理 对应处理方法也要随之变化 所以 首先弄清楚废水的特点 采取相应的处理方法 可以达到更好的处理效果 在 水质处理工艺的选择时 应分析所需处理的废水的组成 确定单一的处理方法 然后确定最佳处理工艺 正常含油废水的含油量从几十到几千 mg L 不等 按照 其存在状态的不同 废水中的油类可分为分散油 浮油 溶解油和溶解油 4 种 1 浮油 它的颗粒粒直径经大于 100 m 以连续相的形式漂浮在水面上 形成油膜或油层 2 分散油 以细小的油滴悬浮在水中 不稳定 静置一段 时间后一般会变成浮化油 油滴的颗粒直经一般介于 10 100 m 之间 3 乳化油 当废水中含有一些表面活性剂或者油水混合物经转数为 3000r min 左 右的离心泵高速旋转后 油滴便成为稳定的乳化液分布在水中 4 溶解油 以一种化学方式溶解的微粒分散油 油粒的直径一般小于 0 1 m 因为油品在 水中的溶解度较小 约为 5 50mg L 所以这部分的比例一般在 0 5 以下 含油废水排入河流和湖泊 油覆盖水面 阻止了空气中的氧气向水中扩散 因此水体中溶解氧就会减少 阻碍了藻类进行的光合作用 影响水生生物的正 常生长 水生动物和植物有油的气味或有毒 甚至使水发臭 减少水资源的价 值 如果牲畜喝含油污水 一般会得食管疾病 假如用含油废水灌溉农田 油 分和衍生物将会覆盖泥土及植物的表面 堵塞土壤的孔隙 阻碍空气透入土壤 使果实有油味 或使土壤不能进行正常的新陈代谢和微生物的新陈代谢 严重 时可造成作物减产或死亡 此外 因为溢油的转移和分散 会使海滩荒废 影 响海滨旅游区 引起巨大的环境影响和社会危害 但更主要的危害是石油中含 有致癌烃 被鱼 贝富集并通过食物链危害人体健康 因此 对石化工业废水 4 的处理是非常必要的 目前 含油污水处理技术一般是建立在隔油 气浮 生 物处理过程的基础上 本设计的主要工艺流程选择为隔油 气浮 A O 法 1 21 2 污水处理工艺方案比较污水处理工艺方案比较 目前的污水处理流程为 AB 法 SBR 法 氧化沟 普通曝气法 A A O 法 A O 法等 这些方法都源于活性污泥 并各有其特点 1 2 11 2 1 ABAB 法法 该方法是由德国 Bohuke 教授最先研发 此工艺对曝气池负荷的高低 分二级供氧 A 级负荷高 曝气时间短 产生污泥量较大 一般在污泥负荷 2 5kgBOD kgMLSS d 以上 曝气池容积负荷在 6kgBOD m3 d 以上 B 级负荷 低 污泥龄较长 A 级与 B 级间设有中间沉淀池 二级池子污染物量与微生物 量之比不同 形成不同的微生物群体 AB 法尽管有节能的长处 但不适用于 低浓度水质 A 级和 B 级不可分期建设 1 2 21 2 2 SBRSBR 法法 SBR 法已在第二十世纪初发展起来的 因为人工管理繁琐 没有得到 推广 该方法分为进水 曝气 沉淀 出水 闲置五个过程 并且在一座池子 中完成 通常由三个或四个池子构成一组 交替运行 也称序批式活性污泥法 目前很多家公司开发出几个能连续进水并且连续出水的改良性 SBR 工艺 比 如 CASS 法 ICEAS 法 IDEA 法等 SBR 工艺的特点是工艺简单 因为只有 一个反应池 没有二沉池等设备 一般情况下也不用设置调节池 还可省去初 沉池 所以节省占地面积和建造成本 而且耐冲击负荷高 运行方式比较灵活 可以从时间上安排曝气 缺氧和厌氧的不同状态 有效的实现除磷脱氮的效果 但是因为每个池子都必须设曝气及输配水系统 所以采用滗水器控制系统 间 歇排水的方式在成水头损失过大 池容的利用率不理想 所以 一般来说并不 太适用于大规模的化工废水处理 5 1 2 31 2 3 A OA O 法法 A O 脱氮工艺是一种前置反硝化过程工艺 是一个 80 年代初开发的污 水处理工艺 污水经过预处理后 先流入缺氧反应池 利用硝化细菌将污水中 的有机氮转化成 NH3 N 再与原污水中的 NH3 N 一起流入好氧反应池 在好 氧池中 不仅像传统活性污泥法一样对有机物进行降解 而且在适宜的条件下 工艺利用硝化细菌菌和亚硝化细菌 把废水中 NH3 N 硝化成为 NOX N 为了 除去污水中的氮元素 从好氧池中流出硝化混合液回流到缺氧池中 再与原污 水混合利用其中有机碳作为电子供体进行反硝化 把 NOX N 还原生成氮气排 入大气 传统生物脱氮工艺与 A O 工艺脱氮相比 A O 工艺不用另外投加碳源 直接利用原污水中的有机物作为碳源进行反硝化 不仅降低 BOD5而且能达到 脱氮除磷的目的 好氧池在缺氧池之后 当水中碱度不足时 由于反硝化可以 增加碱度 所以可以补偿硝化过程中对碱度的消耗 1 2 41 2 4 A A OA A O 法法 A A O 法又称前置式缺氧 好氧生物脱氮工艺 是目前较为广泛采用的一 种脱氮工艺 该工艺将反硝化段设在系统的前面 氨氮在好氧段通过硝化反应 生成硝酸盐 硝酸盐通过内循环回流到缺氧池中 在缺氧池中以水中的有机物 作为碳源进行反硝化脱氮 沉淀池中的污泥一部分回流到缺氧段提供足量微生 物 剩余污泥经处理后排放 经过生产实践证明 A A O 工艺处理含油污水 技术先进 运行可靠 具 有良好脱氮效果 出水水质符合国家标准 1 2 51 2 5 传统活性污泥法传统活性污泥法 该工艺出现比较早 但是至今仍有很多人使用 该工艺适应较大的污水量 且经验比较丰富 水质处理情况也相对理想 但是普通的传统活性污泥法也有 不足之处 就是不能达到脱氮除磷的效果 近几年在一些人的实践改良后 通过降低该工艺的容积负荷 可以有效的 脱氮除磷 或者在该工艺前加设厌氧池 可以去除磷元素 应为普通活性污泥 法处理午睡时需要曝气 所以也称之为普通曝气法 6 1 2 61 2 6 工艺确定工艺确定 经过比较 A O 工艺既可以去除 BOD 等有机污染物 有可以起到脱氮除磷 的效果 经济上比较节省 工艺上运行可靠 所以本设计采用 A O 工艺 7 第二章 任务及工程概况 2 12 1 设计任务及范围设计任务及范围 2 1 12 1 1 设计任务设计任务 见设计任务书 2 1 22 1 2 设计范围设计范围 设计计算 A O 工艺处理石化污水 进行工艺初步设计及三个构筑物的施工图设 计 2 22 2 设计水量及水质设计水量及水质 2 2 12 2 1 设计水量设计水量 36000m3 d 2 2 22 2 2 设计水质设计水质 混合水的质量 COD 2000mg L BOD5 350mg L SS 450mg L 油 650mg L 氨氮 120mg L ph 6 9 水温 20 出水的质量 出水执行 中华人民共和国污水综合排放标准 GB8978 1996 二级标准 具体排放标准如下 COD 150mg L BOD5 60mg L SS 200mg L 氨氮 25mg L 油 10mg L 8 第三章 工艺设计方案的确定 3 13 1 方案制定的原则方案制定的原则 1 采用安全可靠的处理工艺 经济合理 2 合理布局 投资低 3 降低能耗和处理成本 4 综合利用 无二次污染 5 必须适合国情 提高自动化管理水平 3 23 2 污水处理工艺流程的确定污水处理工艺流程的确定 3 2 13 2 1 厂址及地形资料厂址及地形资料 厂址选择应考虑的主要因素厂址选择应考虑的主要因素 污水处理厂应设在化工工厂夏季主导风向的下风向为宜 应有较好好的工程地质条件 地下土层比较紧密的地区 厂址应位于流域河流的下游 厂址选择时应考虑附近农田及其他农作物的灌溉问题 厂址选择是与居民区要有一定的距离 并且需要设置绿化带 我们应该充分利用地形 使污水和污泥重力是可能的 以减少能源消耗 我们应该有便利的交通和电力供应条件 厂区地形应不受水淹和洪水的威胁 我应该有扩展空间 以满足城市的总体规划长远发展的需要 本厂的地形资料本厂的地形资料 该厂区所在的地面标高为 45m 厂区面积为 510 450m2 该地区夏季主导风向偏南风 设计地震烈度为七级 9 3 2 2 气象及水文资料 该地区位于北温带 属于湿润和半湿润温带大陆性气候 四季分明 具有 中纬度西风带天气特色 主要气候特点是夏季炎热多雨 冬季寒冷少雨 春秋季节较短 日照丰富 年平均降水量 678mm 6 9 月平均降水为 692 3mm 占总量的 81 蒸发 量平均在 1235 1854mm 之间 相对湿度 62 78 多年平均气温 7 5 摄氏度 7 月平均气温 27 5 摄氏度 最高气温 38 4 摄氏度 最低气温为 20 7 摄氏度 全 年无霜期在 213 天左右 最大冻土深度一般在 115 135cm 多年平均日照时数 2687 7 小时 年辐射 182 3kc cm2 能满足北方各种作物生长需要 多年平均风速 1 9 4 5m s 之间 最多风向为东南风 地下水属于第四纪冲积潜水 地下最浅水层深度约为 4 1m 河流最小流量 3 1m3 s 最大流量 7 4m3 s 河流最高水位 42 5m 正常水位 37 5m 最低水位 35m 3 2 3 处理工艺流程的选择 1 选择处理工艺流程应考虑哪些问题 污水处理厂的工艺流程系指在确保处置水到达所要求的处理水平的前提下 所采纳的污水处理技能各单元的有机配合 污水处理工艺流程的选定重要如下列各项成分作为根据 污水的处理程度 这是为选定的污水处理工艺的主要依据 以及废水处理程度主要取决于水 的出路和方向 排出的水 这是最常用的水处理方式 当处理排放的污水处理 水平 考虑采用以下方法确定 a 按水体的水质标准确定 b 根据城市污水处理厂的程度治疗 B 可以被确定 以及更普遍的两种处理 工艺的加工水平达到为基础 c 考虑受纳水体的稀释自净能力 工程造价与运行费用 10 当地的各项条件 当地的地理 气候等自然条件也有一定的影响 选择污水处理工艺 如 本地具有农业开发利用价钱不大的旧河流 凹地 沼泽地等 就能够思考采纳 巩固塘 耕地处理等废水水天然生物处理系统等 原污水的水量与水流入工况 工程技术条件的建设和运行管理方便也选择的因素需要考虑的处理工艺 3 可行性方案及工艺的优缺点 可行性方案及工艺的优缺点 目前主流石化污水处理厂采用的二级生物处理工艺中大部分是 SBR 法 目 前 我国城市二级污水处理率也在上升 但只有两级污水处理还没有完全实现 污水无害化 资源化 此外 传统的活性污泥法也存在多方面的不足 自 1980 以来 中国政府 自然和社会经济条件 根据我国和地区的情况 人工和自然处理并行技术政策 在学习与改量发达国家传统的污水处理工艺同 时 积极推行替代 SBR 的 MBBR MBR 和污泥处理等生物处理技术 针对化 工污水水质及处理出水水质要求 选择 A O 生物脱氮工艺 该工艺的优点是 工艺简单 构筑物少 费用低 由于原水中炭氮比较高 不需要另外投加碳源 所以降低了运行费用 好氧池在后 可进一步去除反硝化残留的有机污染物 缺氧池在前 反硝化损耗有机物 减少好氧池的有机负荷 降低好氧池 中碳氧化和硝化所需的氧量 反硝化过程中碱度提高污水 硝化消耗碱度补偿 脱氮系统的剩余污泥量较少且易脱水 有一定的稳定性 A O 工艺的脱氮率一般能达到 70 80 符合本设计要求 3 2 43 2 4 工艺流程方案及简易的工艺流程图工艺流程方案及简易的工艺流程图 合流污水粗格栅 细格栅为抽水站 然后进入杂质进一步去除和沉砂池 然后进入初沉池 缺氧 好氧池 进入二沉池放好 二沉池产生的污泥经过回 流泵房后 剩余污泥通过污泥泵打入污泥浓缩池 经过污泥脱水后形成干污泥 11 然后按照规定外运填埋 图 3 1 工艺流程图 3 33 3 主要构筑物的选型主要构筑物的选型 3 3 13 3 1 格栅格栅 在进水泵房的设计是粗网格 细网格泵扬程 随着越来越多的水清洗的工 作量 所以使用机械除渣 采用地下式 3 3 23 3 2 泵房泵房 考虑水力条件及工程造价 布局合理 使用矩形泵站 为了充分利用空间 集水池及泵房建设 注水泵采用自灌式吸管 关键是我开始时间 不需任何辅 助设备引水 操作简单 泵房采用半地下式 3 3 33 3 3 调节池调节池 在一天 24 小时的污水水量水质的波动 使污水处理设备 特别是生物处理 设备是经过生化反应系统处理的作用是消极的 甚至可能造成损害 因此 在 污水处理系统前应设置均质调节池 水质 和所有的储蓄过剩 格栅进水泵房原水调节池隔油池 缺氧池好氧池二沉池出水 污泥浓缩池干污泥 气浮池 污泥脱水 污水回流 12 3 3 43 3 4 隔油池隔油池 隔油池一般分为斜板式 平流式 和平流与斜板组合三类 本次设计为化 工废水处理 水量相对较小 所以选择平流式隔油池 其优点是隔油效果好 耐负荷冲击 施工简单 3 3 53 3 5 气浮池气浮池 气浮法也称浮选法 其原理是使水产生的微气泡形成大 水 气 和消除 三相混合材料 在界面张力 气泡上涨浮力和静水压力差等多种力的协同效果 下 增进细小气泡粘附在被去除的微细油滴上后 因粘合体密度小于水而上浮 到水面 从而使水中油粒被分离去除 通常为石油处理含油污水浮选方法后的 补充 预处理 生化处理前 经过浮选处理 油含量可以降低到低于 30mg L 生化处理后 含有小于 10mg L 出水 设计采用当前最常用的平流式气浮池 废水从池下来到气浮接触区 确保 气泡与废水有必要的结合时间 污水经隔板进入气浮分散区进行分散后 从池 底集水管送出 油浮在水的表面在刮油装置刮入集油槽排出后 它的优点是成 本低 浅池体 结构简单 管理方便 3 3 63 3 6 A OA O 池池 A O 法又称预缺氧 好氧生物脱氮工艺 是一种广泛使用的脱氮技术 该 工艺将反硝化段设在处理体系的前方 氨氮在好氧段经过硝化反应生成硝酸盐 硝酸盐通过内循环回流到缺氧池中 在缺氧池中以水中的有机物当做碳源进行 反硝化脱氮 沉淀池污泥部分返回到缺氧区提供足够的微生物 剩余污泥处理 后排放 该工艺与其他脱氮工艺相比的有如下主要优点 1 具有工艺简单 构筑物少的优点 节约施工成本 2 在废水 C N 较高 4 以上 与有机质原料废水作为碳源 不需要外 加碳源 3 好氧池位于缺氧池后 有机残留物去除氮此外 提高水的质量 4 缺氧池在好氧池之前 一方面 因为反硝化损耗一部分有机碳源 减 13 少好氧池的有机负荷 另一方面有利于掌控污泥膨胀 同时 反硝化过程中碱 度代可以弥补硝化过程 3 3 73 3 7 二沉池二沉池 沉淀池的主要功能是可以沉淀去除悬浮固体悬浮在污水 一般分流 垂向 流和径向流 表 3 1 各种池型优缺点及使用条件 类型优点缺点适用条件 平流式 1 沉淀效果好 2 对冲击负荷和温度变化适应 性强 3 施工方便 4 平面布置紧凑 占地面积小 1 配水不易均匀 2 采用机械排泥时设备易腐蚀 3 采用多斗排泥时排泥不易均 匀 4 操作工作量大 1 适用地下水位较高 地质条件较差的地区 2 适用于大 中 小 型 污水厂 辐流式 1 用于大型污水处理厂 沉淀 池个数较少 比较经济 便于 管理 2 机械排泥设备已定型 排 泥较方便 1 池内水流不稳定 沉淀效果 相对较差 2 排泥设备复杂 对运行管理 要求较高 3 池体较大 对施工质量要求 较高 1 适用于地下水位较 高的地区 2 适用于大 中型污 水处理厂 竖流式 1 占地面积少 2 排泥方便 运行管理简单 1 池体深度较大 施工困难 2 对冲击负荷和温度的变化适 应性差 3 造价相对较高 4 池径不易过大 适用小型污水处理厂 或工业废水处理站 斜板管 1 沉淀效果好 2 占地面积少 3 排泥方便 1 易堵塞 2 造价高 1 适用原有沉淀池的 控潜或扩大处理能力 2 适用于作初沉池 根据表中四种沉淀池的特点和适用条件 本设计中的二沉池采用辐流式沉 14 淀池 3 3 83 3 8 污泥浓缩池污泥浓缩池 污泥浓缩池有重力浓缩池和气浮浓缩池两种 本设计采用重力浓缩池 第四章 污水处理系统的工艺设计 4 14 1 格栅格栅 4 1 14 1 1 设计参数设计参数 1 栅条间隙 机械清除栅条间隙一般采用 16 25mm 最大不超过 40mm 本设计取 b 40mm 2 格栅倾角 45 75 本设计取 60 3 过栅流速 V 0 6 1 0m s 本设计取 V 1 0m s 4 栅前有效水深 h 1 0m 5 栅条断面形状 选用锐边矩形断面 其形状系数 2 42 6 栅条数目 采用两台机械格栅 粗格栅 其中一台备用 4 1 24 1 2 格栅的设计计算格栅的设计计算 1 栅条间隙数栅条间隙数 n 4 max Qsin n bhv 1 式中 QMAX 最大设计流量 36000 m3 d 0 42 m3 s 格栅倾角 设计为 60 b 栅条间隙 m 取 0 04m h 栅前水深 m 1 0m 15 v 过栅流速 m s 取 1 0m s 9 78 个 取 10 个 n 0 42sin60 0 04 1 0 1 0 图 4 1 格栅间隙示意图 2 栅槽宽度栅槽宽度 B B S n 1 bn 4 2 式中 S 栅条宽度 m 0 01m b 栅条间隙 m 0 04m B 0 01 10 1 0 04 10 0 49m 取 0 5m 校核流速 此时进水渠道流速为 v 4 3 NhB Qmax0 42 0 7 6 1 0 0 1 在 0 4 0 9 范围内 符合要求 3 通过格栅的设计水头损失通过格栅的设计水头损失 h1 h1 h0k 4 4 h0 sin 4 g v 2 2 5 式中 h1 设计水头损失 m 16 h0 计算水头损失 m g 重力加速度 m s2 9 81m s2 k 系数 格栅受污物堵塞时水头损失增大系数 一般为 k 3 阻力系数 其值与栅条断面形状有关 按式 4 3 4 6 b S 取 2 42 h1 4 3 sin k 2 42 4 3 sin60 b S g v 2 2 04 0 01 0 81 9 2 12 3 0 09m 4 栅后槽总高度栅后槽总高度 H H h h1 h2 4 7 式中 h2 栅前渠道超高 一般采用 0 3m H 1 0 0 09 0 3 1 39 栅前渠道深 H1 h h2 1 0 0 3 1 3m 5 进水渠道渐宽的长度进水渠道渐宽的长度 4 1 1 1 2 BB L tg 8 式中 L1 进水渠道渐宽部分的长度 m B1 进水渠宽 m 取 B1 0 4m 1 渐宽部分展开角度 取 1 20 L1 0 14m 0 50 4 2tg20 17 6 出水渠道渐窄部分宽度出水渠道渐窄部分宽度 L2 4 9 1 2 2 L L 式中 L2 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度 m L2 0 07m 0 14 2 7 栅槽总长度栅槽总长度 L L L1 L2 1 0 0 5 4 tg H1 10 式中 H1 栅前渠道深 m L 0 14 0 07 1 0 0 5 2 46m 60 3 1 tg 8 每日栅渣量每日栅渣量 W 4 W z K WQ 1000 86400 1max 11 式中 W1 栅渣量标准 m3 103m3污水 当格栅间隙为 16 25mm 时 W1 0 10 0 05 当格栅间隙为 30 50mm 时 W1 0 03 0 0 1 本工程格栅间距为 40mm 此处取 0 02 KZ 生活污水流量总变化系数 1 2 0 6m3 d 0 2m3 d W 86400 0 42 0 02 1000 1 2 宜采用机械清渣 18 格栅设计计算示意图格栅设计计算示意图 图 4 2 格栅设计计算示意图 10 格栅间格栅间 采用半地下式 两格栅间距为 0 08m 正面过道宽 1 5m 格栅距墙壁距离分别 为 2m 和 1m 则 格栅间长 2 1 0 08 2 0 5 4 08m 格栅间宽 1 5 2 46 3 96m 格栅间尺寸 5 4m2 4 24 2 进水泵房进水泵房 泵房形式 采用合建式半地下矩形泵房 4 2 14 2 1 泵的计算泵的计算 本设计采用水作为污水管 无延迟 涡流等不良现象 因此不在威尔斯 水管直接通过大门进入游泳池 泵提升流入井之间的机 然后依靠重力自流输 送至各处理构筑物 1 设计流量m3 d 1500m3 h 36000 Q 19 2 考虑选用 4 台水泵 3 台使用 1 台备用 3 集水池的有效容积 采用 1 台泵 5min 的容量 m31255601500 V 有效水深采用 则集水池面积为0 3 H m2 7 41 0 3 125 H V S 地下集水槽平面尺寸为长 宽 8m 5m 4 总扬程估算 污水处理厂第一个构筑物即调节池高程定为 15m 入流管道水面高程为 8m 泵站进水池中最低水位在入流管道下 1 5m 左右 定为 6 5m 最高水位比 入流管道中水位低 0 08 0 15m 定为 7 85m 则净量程在 7 15m 8 5m 之间 根据入流量和净扬程损失 加上估计的管线水头损失 2 0m 和自由水头为 1 0m 水头总扬程约为 10 15 11 5m 取 12m 5 泵的选择 本设计单泵流量为L s 扬程 12m 查 给水排水手册 选用 7 115 Q KWP250 400 型的污水泵 其主要性能参数如下 流量L s 扬程 16m Q350 转速rad min 轴功率KW 960 n22 N 效率 配用功率KW 78 135 N 6 泵站的布置 泵房尺寸为 mmBL710 污水泵站设地下一层 面积 10 7m2 深度为 3m 污水泵站设地上一层 面积 10 7m2 高度为 3 5m 污水泵站设就地控制柜一组 内有流量计 就地显示 机组的布置应确保运行安全 装卸 维修和管理方便 且管道总长度最短 接头配件最少 水头损失最小 并留有扩建的余地 20 4 34 3 调节池调节池 4 3 14 3 1 设计参数设计参数 水力停留时间 调节周期 T 2 h 设计流量 Q 36000m3 d 1500m3 h 0 42m3 s 进水 SS 浓度为 450mg L 4 3 24 3 2 设计计算设计计算 1 池容 公式 4 1 QtV 流量 1500m3 h Q 调节时间 取 2h t 代入得 3 300021500mQtV 2 调节池面积 公式 4 2 V A H 调节池水深 一般在 3 5m 之间 取 5m H 代入得 m2600 5 3000 H V A 取调节池长 宽 30m 20m 3 工艺设备 调节池内设搅拌机 4 3 2 处理效果处理效果 表 4 1 调节池进出水水质指标 项目 CODBODSS 进水水质 mg l 去除率 出水水水质 mg l 2000 10 1800 350 30 245 450 30 315 21 4 44 4 隔油池隔油池 4 4 14 4 1 设计参数设计参数 1 隔油池油珠上浮速度不高于 3 0m h 2 隔油池水平流速在 3 5mm s 之间 3 隔油池有效水深一般在 1 5 2 0m s 之间 4 深宽比为 0 3 0 5 超高不小于 0 4m 5 集油管管径为 200 300mm 6 池内刮油速度不超过 15mm s 4 4 24 4 2 设计计算设计计算 1 隔油池表面积 公式 4 V Q A 3 最大设计流量 1500m3 hQQ 修正系数 与水平流速 v 和油珠上浮速度 V 的比值有关 取 1 44 油珠上浮速度 取 V 1 6m hV 水平流速 取 v 16m hv m2A1350 6 1 1500 44 1 2 过水断面面积 94 公式 4 4 v Q Ac 75 93 16 1500 2 m 3 有效水深和池宽 水深 h 一般在 1 5 2 0m 之间 取 h 2m 池宽 b 不大于 6 0m 深宽比 0 3 0 5 则取 b 4 5m 4 池长 22 公式 4 5 mh V v L 8 28244 1 10 长宽比 L b 6 4 4 符合要求 5 高度 隔油池高度1hhH h1 池水面以上到池壁标高 一般不小于 0 4m 取 h1 0 5m 则mmmhhH5 25 021 4 4 34 4 3 隔油池排泥设计隔油池排泥设计 1 隔油池内一般采用机械刮泥 其运行速度为 0 3 1 2m min 要求池 底坡度不小于 0 01 2 当采用污泥斗排泥时 每个泥斗应设单独的排泥阀的排泥管 泥斗的 斜管与水平面倾角 方斗宜 60 圆斗宜为 55 3 污泥沉淀区容易宜按不大于 2d 的污泥量计算 4 池底排泥管干管的直径不小于 200mm 5 当采用静压排泥时 净水头不应小于 1 5m 4 4 4 处理效果处理效果 表 4 2 隔油池进出水水质指标 项目油 BODSS 进水水质 mg l 650245315 去除率 703030 出水水质 mg l 162 5171220 4 54 5 气浮池气浮池 4 5 14 5 1 设计设计参数参数 1 加压水泵 加压水泵作用是提供一定压力的水量 本设计中采用离心泵 23 2 空气供给设备 压力溶气气浮的供气方式可分为泵前插管进气 水泵 射流器供气 水泵 空压机供气三种 本设计中采用水泵 空压机供气 3 压力溶气罐设计参数 过流密度 2500m3 m2d 布水区高度取 0 4m 1Z 贮水区高度取 2 0m 2Z 填料层高度取 1 5m 3Z 液位控制高取 0 8m 从罐底计 气罐承受能力 0 5Mpa 罐内理论停留时间 3min 4 气浮池设计参数 设计停留时间 30min 表面负荷率 8m3 m2h 进入接触室的流速 60mm s 隔板下端的水流上升速度 16mm s 隔板上端的上升速度 8mm s 接触室的停留时间 10min 4 5 24 5 2 设计计算设计计算 1 溶气罐的容积 公式 4 R R d Q t V f 实 6 溶气罐有效容积系数 取 60 df 罐内实际停留时间 取 5min实t 溶气用水量 取处理水量的 10 RQmin 5 2 150 33 mhmQR 代入得 24 3 8 20 6 0 55 2 mVR 溶气罐直径 公式 4 7 4 R d Q D I 代入得 m I Q D R d35 1 250014 3 2415044 溶气罐高度 Z 取下式计算 mZZZZ9 3321 2 接触区设计计算 气浮池接触区面积 公式 4 3600 R m QQ A v 8 式中 接触区水流上升平均流速 mv 168 12 2 m vmm s 回流水量 RQ90015006 0 RQ 则 2 6 55 012 0 3600 9001500 3600 m v QQ Ac m R 3 气浮池分离区面积 公式 4 3600 R s s QQ A v 9 式中 气浮分离速度 取 2 0mm s sv 则 2 3 333 002 0 3600 9001500 3600 m v QQ As s R 4 气浮池有效水深 公式 4 s s hv t 25 10 式中 气浮池分离区水利停留时间 取 1 5minst 则 2 0 60 1 51 8 s s hv tm 5 气浮池的有效容积 公式 4 cs VAA h 11 则可求出 2 02 7008 1 3 333 6 55 mhAsAcV 气浮池个数取 2 座 以并联方式运行 取池有效长度 L 和池宽 B 的比 L B 2 0 则可求出 mL25 mB5 12 接触室长度一般与池宽 B 相同 则 其宽度1LmL 5 121 m L Ac B4 4 5 12 6 55 1 气浮池的总高 H 1 hhH 式中 h1 为标高 取 0 5m mmmhhH3 25 08 1 1 4 5 34 5 3 上浮液渣排除设备上浮液渣排除设备 假如气浮池中很多的上浮液 渣不能得到及时的排除 或者除渣时对渣层 的搅动太激烈 所以需要及时将上浮液 渣清除 排渣设备主要是刮渣机 本 设计中采用链条牵引式刮渣机 采用逆水流方向刮渣 刮渣板运行速度取 60mm s 为了消除撇渣时存在的死区和浮渣倒流现象 在池子两边设置挡渣板 挡 26 渣板表面光滑平直 两块板相互平行 其间距与刮板尺寸相吻合 挡渣板与池 墙焊接密封 以防浮渣进入挡板内 4 5 44 5 4 处理效果处理效果 表 4 3 气浮池进出水水质指标 项目油 BODSS 进水水质 mg l 162 5171220 去除率 101010 出水水质 mg l 146153198 4 64 6 A OA O 脱氮工艺脱氮工艺 4 6 14 6 1 设计参数设计参数 1 污泥负荷 N kgBOD5 kgMLSS d 0 18 2 污泥浓度 mgMLSS L 3000 5000 3 污泥龄 Qc d 10 4 总水力停留时间 t h 7 12 5 缺氧池水力停留时间 tA 1 5 2 5 6 好氧池水力停留时间 t0 5 5 9 5 7 tA t0 1 3 1 4 8 污泥回流比 R 50 100 9 混合液回流比 R内 200 500 10 缺氧池进水溶解性 BOD5 NOX N 4 11 溶解氧 缺氧池小于 0 5 好氧池大于 2 12 总氮负荷 kgTN kgMLSS d 0 05 1 设计流量设计流量 设计水量 36000m3 d 约为 0 42m3 s K日 1 1 K总 1 2 27 2 设计进水水质设计进水水质 BOD5 171mg l SS 220mg l NH3 N 120mg l 重金属及有毒物微量 3 设计出水水质设计出水水质 BOD5 60 mg l SS 200 mg l NH3 N 25 mg l 4 6 24 6 2 设计计算设计计算 1 好氧区容积 公式 4 0 1 1 c Vdc YQ SS V xk 12 式中 好氧区有效容积 1 V 3 m Q 设计流量 3 md 进水浓度 mg L 0 S 5 BOD S 出水浓度 mg L 5 BOD Y 污泥产率系数 取 0 6 5 kgvss kgBOD 内源代谢系数 取 0 01 d K 1 d 固体停留时间 d c 混合液悬浮固体浓度 MVSS mg L 取 4000mg LX f 混合液中 VSS 和 TSS 之比 取 f 0 7 0 7 40002800 V XfXmg l 出水溶解性浓度 S 应为 5 BOD 公式 4 50 1 42 1 kt VSS Se TSS 13 式中 t BOD 实验时间 5d 28 k BOD 的分解速度常数 0 23 则可求出 mg L 5 56m2 3 43 88 5 38 25 3mVVVw 满足要求 3 浓缩池总高度 浓缩池的超高 h2取 0 30m 缓冲层高度 h3取 0 30m 则浓缩池的总高度 2 4 0 30 0 30 1 5 0 16 4 66m 54321 hhhhhH 4 浓缩池排水量 QwQwQ 2 17 4 39 156 5 m 4 8 34 8 3 污泥提升泵污泥提升泵 由沉淀池污泥出口池深度结合管路压力损失mHO2 设计扬程取6 HH 22m 选择上海博生水泵制造有限公司生产的 LW25 8 22 型号的无堵塞立式管 45 道排泥泵 该泵性能参数 口径为 25mm 流量为 8m3 h 扬程为 22m 功率为 1 1kW 转速为 2900r min 电压为 380V 4 8 44 8 4 污泥脱水间污泥脱水间 进泥体积为 5 56m3 含水率 则 96 2 P 泥饼干重t 450kg 池 45 002 0 24 4 44 133 981 QG 出泥饼kg 池 含水率为 80 2250 2 0 450 801 G GW 选用两台 一用一备 上海维都水处理技术有限公司销售的 HJSP 65W 型 带式污泥脱水机 单台处理量为 1 2m3 h 4m3 h 带宽为 650mm 冲洗水量为 0 09m3 min 机械尺寸为 1435mm 3835mm 2195mm 重量为 2 1t 第五章 平面与高程设计 5 15 1 平面与高程布置平面与高程布置 5 1 15 1 1 平面布置对象及比例平面布置对象及比例 污水处理厂布局对象包括 建筑布局 辅助建筑布局和各种管道 道路 绿色带装置 结构和尺寸的数量确定后 根据地形 地质条件和工艺厂 总体 布局 总平面布置图可按照废水厂的规模采取 1 200 1 1000 比例尺的地形图 绘制 经常使用的比例尺为 l 500 5 1 25 1 2 平面布置原则平面布置原则 处理构筑物是污水处理厂的主要建筑物 在对它们举行平面布置时 应按 照各构筑物的功能和水力规定链接本地地形地质条件 确保它们在厂区内的平 面布置应考虑 1 通过管道连接 建筑应该是直的 应避免与许多波折 造成管理不便 46 2 土方基本平衡 避免土壤贫瘠的地区 3 在不同处理构筑物之间应该保持一定间距 来满足施工要求 一般间 距要求 5 10m 如有特殊要求构筑物其间距按有关规定执行 4 之间的平面应尽量紧凑的处理 减少占地面积 5 1 35 1 3 辅助建筑物辅助建筑物 配套建设污水处理厂用泵 鼓风机室 办公室 控制室 水质分析实验室 变电站 储藏室 可根据具体情况建筑面积 往返辅助建筑物之间的距离要短 方便 安全 应位于相邻变电站的功率消耗大的结构 实验室应场干机和污泥 以保证良好的工作条件 化验室应与处理构筑物保持适当距离 并应位于处理 构筑物夏季主风向所在的上风中处 在污水处理厂的道路应该尽可能进入环 交通便利 主干宽 6 9m 次干道 宽 3 4m 人行道宽 1 5m 2 0m 曲率半径 9m 有 30 以上的绿化 5 1 45 1 4 管线布置管线布置 1 应位于那边 当故障发生时 可直接排入水体 2 厂区内的植物也有水 生活用水 雨水管 管道消化 5 25 2 高程布置高程布置 5 2 15 2 1 主要任务主要任务 确定各处理构筑物和泵房等的标高 选定各连接管渠的尺寸并决定其标高 计算决定各部分的水面标高 以使污水能按处理流程在处理构筑物之间通畅地 流动 保证污水处理厂的正常运行 污水处理厂的水流常依靠重力流动 以减 少运行费用 为此 必须精确计算其水头损失 水头损失包括 水流流过各处 理构筑物的水头损失 包括从进池到出池的所有水头损失在内 水流流过连接 前后两构筑物的管道 包括配水设备 的水头损失 包括沿程与局部水头损失 水流流过量水设备的水头损失 水力计算时 应选择一条距离最长 水头损失 最大的流程进行计算 并应适当留有余地 以使实际运行时能有一定的灵活性 47 5 2 25 2 2 高程布置原则高程布置原则 1 尽量利用地形坡度 使污水按工艺流程在构筑物之间能够自流 并尽 量减少提升次数以及水泵所需扬程 2 协调好平面布置与单体埋深 以免造成施工困难和污水多次提升 3 注意污水处理流程和污泥处理流程的配合 尽量减小提升高度 4 协调好单体构造设计与各构筑物的埋深 便于正常排放和检修排空 5 2 35 2 3 高程损失计算高程损失计算 设计依据 1 输送方式 污水的输送方式分为管道和明渠两种 根据 室外排水设计规范 本设 计在构筑物内输送污水时采用管道输送 从排水管到排放水体时采用明渠输送 2 污水管材料选取 考虑到污水具有腐蚀性 选用钢筋混泥土管 其粗糙度 n 0 014 3 设计充满度 在设计流量下 污水在管道中的水深 h 和管道直径 D 的比值称为设计充满 度 当 h D 1 时 称为满流 h D 1 时 称为非满流 根据 室外排水设计规 范 规定 污水管道应按照非满流设计 对于明渠来说 设计规范中规定设计超高 即渠中水面到渠顶的高度 不小 于 0 2m 4 设计流速 根据 室外排水设计规范 规定 污水管道在设计充满度下最小设计流速 为 0 6m s 流速过小会造成水管堵塞 过大又会造成水力损失过大 设计流速 应处于最小流速与最大流速之间 5 管径设计 在污水管道的上游部分 污水管段的设计流量一般很小 如果根据设计流 48 量计算管径 那么管径会很小 容易堵塞 根据污水管的养护统计 直径为 150mm 的支管的堵塞次数有可能达到直径为 200mm 支管的堵塞次数的两倍 然而运行造价却差不多 因此在污水处理厂中经常采用较大的管径进行污水输 送 另外 选用较小的管道坡度 也可使埋深减小 在街区和厂区内最小设计 管径为 200mm 街道内最小为 300mm 6 最小设计坡度 工程上将对应于最小设计流速的管道坡度称为最小设计坡度 管径相同的管道 因为充满度不同 其最小坡度也不同 在给定设计充满 度条件下 管径越大 相应的设计坡度值也就越小 所以只需要规定最小管径 的最小设计坡度值即可 规范规定 200mm 的最小设计坡度为 0 004 300mm 的 最小设计坡度为 0 003 7 污水管道的埋深深度 埋设深度指管道的内壁底部距地面的垂直距离 又称为管道埋深 管道埋 深是影响管道造价的主要因素 因而是设计污水管道的重要参数 污水管道的最小覆土厚度 一般应满足以下三个要求 a 防止管因道中的污水冰冻和土壤冰冻膨胀而损坏管道 b 防止管道由于车辆造成的动荷压坏 c 满足支管在衔接上的要求 2 计算过程 依照相关资料地面标高取