污水处理厂工艺计算.doc

水污染控制工程课程设计第一章 总论3第一节 设计任务和内容31.1污水水量与水质31.2处理要求31.3设计内容4第二节 基本资料42.1气象与水文资料42.2厂区地形4第二章 污水处理工艺流程说明5第三章 污水处理构筑物设计5第一节 集水井、格栅间和泵房51.1集水井：51.2格栅:51.3水泵：6第二节 沉砂池62.1选型62.2设计参数62.3计算7第三节 初沉池83.1选型83.2设计参数83.3计算8第四节 曝气池114.1选型114.2设计参数114.3计算11第五节 二沉池155.1选型155.2设计参数155.3计算15第六节 浓缩池176.1简述176.2设计参数17第七节 污泥脱水187.1简述187.2压滤机：187.3加药量计算：18第八节 物料衡算198.1转换为每天的物料量198.2第一轮计算198.3第二轮计算21第九节 高程计算(见工艺流程图)22第四章 污水厂总体布置22第一节 主要构(建)筑物与附属建筑物表22第二节 污水厂平面布置24第三节 污水厂高程布置25致 谢26参考文献27第一章 总论水是宝贵的自然资源，是人类赖以生存的必要条件。在人类生活和生产活动中，自然界取用了水资源，经生活和生产活动后，又向自然界排出受到污染的水。这些改变了原来的组成，甚至丧失了使用价值而废弃外排的水称为废水。由于废水中混进了各种污染物，排进自然界水体，日积月累，最终将导致自然界中的某一水系丧失使用价值。目前“废水”和“污水”两个术语用法比较混乱。就科学概念而言，“废水”是指废弃外排的水；“污水”是指被脏物污染的水。不过，有相当数量的生产排水并不太脏（如冷却水等），因而用“废水”统称比较合适。只在水质污浊不可取用的情况下，两个术语才可通用。废水包括生活污水和工业废水。工业废水是指工业生产过程中废弃外排的水。如果直接排放，对环境危害很大，因此，水处理的意义很重大。第一节 设计任务和内容1.1污水水量与水质污水水量：，污水流量总变化系统数K=1.3污水水质： 320 mg/L ，SS：270 mg/L1.2处理要求20 mg/L ，SS30 mg/L处理效率：SS：1.3设计内容对工艺构筑物选型作说明；主要处理设施(格栅、沉砂池、初沉池、曝气池、二沉池)的工艺计算第二节 基本资料2.1气象与水文资料风向：常年主导风向为东北风；气温：最冷月（一月）平均为2最热月（七月）平均为31；极端气温，最高为41.9，最低为-6水文：降水量多年平均为每年1500mm；蒸发量多年平均为每年800mm；地下水水位，地面下56m。2.2厂区地形污水厂选址区域海拔标高在10m，平均地面坡度为0 ；厂区征地面积为东西长200m，南北长150m。第二章 污水处理工艺流程说明污水拟采用传统活性污泥法工艺处理（推流式），具体流程如下：污水集水井污水泵房格栅间计量槽沉砂池初沉池曝气池二沉池出水浓缩池污泥脱水第三章 污水处理构筑物设计第一节 集水井、格栅间和泵房1.1集水井： 停留时间1小时； =270001.3=35100=1463=0.41 则集水井的体积V=14631=1463m 取有效水深H为4m；则集水井的面积 =366m 集水井的长度L取20m，则宽度=18.3m 保护水深为1.2m，则实际水深为5.2m1.2格栅:除渣量：污水；含水率：80% 容重：960 kg/ 前格栅为粗格栅，通常设置在提升泵前。后格栅为细格栅每日格栅量: 单位体积格栅量，取污水；则， 0.2/d 所以宜采用机械清渣的方法，采用机械格栅。隔栅由一组或数组平行的金属栅条、框架等装置组成，倾斜安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的前端，用来截留污水中较粗大漂浮物和悬浮物，减少后续处理产生的浮渣，保证污水处理设施的正常运行。本次设计中将泵前隔栅做成明渠隔栅，栅条宽度10mm，隔栅间隙40 mm，隔栅倾角60，数量2座；细格栅栅条宽度10mm，隔栅间隙10mm，隔栅倾角60，数量2座。1.3水泵：按最大流量选，最大流量为1463，选择3台水泵，每台的流量为500左右；按最小流量选（平均流量的50%），最小流量为563，则使用其中的2台台。 故选用4台水泵，3用1备。第二节 沉砂池2.1选型 型式：平流式 。优点：具有截留无机颗粒效果较好，结构构造简单等特点。水力停留时间：60s。沉砂量：3% SS，贮砂时间为2d，重力排砂。含水率：60%容重：1500 kg/ m3。2.2设计参数 宽度：每格 0.8m；有效水深：不大于1.2m；坡度：0.02 水平流速：最大0.3m/s，最小0.15 m/s2.3计算1.沉砂部分的长度L：设流速为0.250m/s，则 =2.水流断面面积：3.池总宽度B建2个沉砂池，每个宽度b=0.9m，两个 B=20.9=1.8m4.有效水深 = 5. 贮砂斗所需容积 V由X30m3/106m36每个贮砂斗容积 V每一分格有2个贮沙斗：7.贮砂斗各部分尺寸计算贮砂斗底宽= 0.8m ，斗壁与水平面的倾角为 60，高度= 0.4m 贮砂口的上口宽度：沉沙斗容积：8.贮砂室的高度9. 池总高度H设超高h=0.3m0.3+0.91+0.52=1.73m10.核算最小流速最小流量时取=1 沉砂池底部的沉砂通过吸砂泵，送至砂水分离器，脱水后的清洁砂砾外运，分离出来的水回流至泵房集水井。第三节 初沉池3.1选型型式：中心进水，周边出水幅流式，共2座。该池入流处沉淀效果差，出流处好。3.2设计参数表面负荷q：2.0 ；沉淀时间：1.52.0 h；SS去除率：70； 去除率：30；池底坡度：0.08；直径 / 有效水深 = 612m3.3计算1.单池表面积A2.池子直径D 取D=24m 3.沉淀池的有效水深设污水在沉淀池内的沉淀时间t为1h；D/=24/2=12 在6-12之间，符合要求。4.沉淀池部分有效容积=4523=13565. 澄清区高度 ； t ：沉淀时间1h 6. 校核堰口负荷 4.34 符合要求7池边水边m8.沉淀池污泥量，沉淀池进水和出水的悬浮固体的浓度，贮泥时间T：2 d污泥含水率：97.5%污泥容重：1030 kg/ 9.污泥斗的容积污泥斗高度，m; 其中，污泥斗的倾角为60污泥斗上部半径，6m污泥斗下部半径，4m25010. 污泥斗以上圆锥体部分污泥容积设池底坡度为0.08，-沉淀池半径，10 m则坡底落差为所以贮存污泥的总体积：250满足要求。11. 沉淀池高度 超高，0.3m 有效水深，2.0m 缓冲层高度， 0.3m 沉淀池底坡落差由0.08坡度计算为0.4m 污泥斗高度 取3.46m；得H=0.3+2+0.3+0.4+3.46=6.46m12. 校核堰上负荷沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣。沉在底部的沉泥通过刮泥机刮至污泥斗，依靠静水压力排除。出水槽采用双侧集水，出水槽宽度为0.5m，水深0.4m，槽内水流速度0.65m/s，堰上负荷2.72L/(m.s)2.9L/(m.s) 符合要求。 第四节 曝气池4.1选型传统活性污泥法采用推流式鼓风曝气。污水和回流污泥在曝气池的前端进入，在池内成推流形式流动至池的末端，有鼓风机通过扩散设备或机械曝气机曝气并搅拌，在曝气池内进行吸附、絮凝和有机污染物的氧化分解。但存在问题：好氧率高、易受冲击负荷影响、前半段供氧不足而后半段供氧超过需要。4.2设计参数曝气池污泥负荷：0.3kg / (kg MLSS.d)；污泥回流比R：取50； SVI值选150mL / g；VSS / SS = 0.8 ；停留时间：35h；综合系数取1.2；去除率：90；长宽比：58；有效水深：44.5m。4.3计算1、处理效率经过初沉池沉淀后，水中浓度为；曝气池 去除率90%；出水浓度2、曝气池中污泥浓度3、曝气池容积4、尺寸 设两座曝气池，每个容积为8859/2=4429.5 有效水深取4m，则每个曝气池的面积为F=4429/4=1107.4m2 取池宽13m，则池长L=F/B=1107.4/13=86m长宽比L/B=86/13=6.5在5-8之间符合要求； 设每组曝气池共3廊道，每组廊道长 L1=74/3=74/3=25m 曝气池超高取 0.5m，则池总高度为4+0.5=4.5m。在曝气池面对初沉池和二次沉淀池的一侧，各设横向配水渠道，并在池中部设纵向中间配水渠道与横向配水渠道相连接。在两侧横向配水渠道上设进水口，每组曝气池共有3个进水口。在面对初沉池的一侧（前侧），在每组曝气池的一端，廊道进水口处设回流污泥井，井内设污泥空气提升器，回流污泥由污泥泵站送入井内，由此通过空气提升器回流曝气池。5、停留时间实际停留时间理论停留时间6、日耗氧量= 0.53kg /kg = 0.11 53kg/kgVSS.d 最大需氧量最大需氧量与平均需氧量之比为5926/5059=1.177、供气量计算小气泡扩散器：Ea = 0.10 安装深度：距池底0.2m，平铺；水温：20淹没水深（4-0.2）=3.8m，计算温度30查表得水中溶解氧饱和度：Cs(20)=9.17mg/L Cs(30)=7.63mg/La空气扩散器出口处的绝对压力(Pb)计算得 Pb=P+ H P大气压力 P=1.013 Pa 代入数值 Pb=1.013+9.83.8=1.385Pab空气离开曝气池面时，氧的百分比计算 100% c曝气池混合液中平均氧饱和度（按最不利的温度条件考虑）计算 Cs在大气压力条件下氧的饱和度 mg/L )=8.72mg/Ld换算为在20条件下，脱氧清水的充氧量取=0.82 ,=0.95，C=2.0，=1.0代入数值得=296kg/h相应的最大时需氧量为：=347 kg/he曝气池平均时供气量，按下式计算，即：f曝气池最大时供气量g去除每kg的供气量：空气/h每立方米的污水的供气量空气/污水i本系统的空气总量，采用鼓风曝气外，本系统还采用空气在回流污泥井提升污泥，空气量按回流污泥量的8倍计算，污泥回流比R为50%，这样空气量为总需气量：11567+4500=160678.空气管系统计算布置空气管道，在相邻的两个廊道的隔墙上设一根干管，共3根干管，在每根干管上设5对配器竖管共10条，全曝气池共设30条配气竖管。每根竖管的供气量：曝气池平面面积为：2555=1375每个空气扩散器的服务面积按计，则所需空气扩散器的总数为个 为安全计，本设计采用2810个空气扩散器，每个竖管上设的空气扩散器的数目为：2810/30=94个每个空气扩散器的配气量为：11567/2810=4.129.空压机的选定空气扩散装置安装在距池底0.2m处，因此，空压机所需压力为：空压机供气量最大时：11567+4500=16067/=平均时：9867+4500=14367/=根据所需压力及空气量，决定选用LG60型空气机5台。该型空压机风压50,风量。正常情况下，3台工作2台备用；高负荷时，4台工作1台备用。第五节 二沉池5.1选型型式：中心进水，周边出水，辐流式二沉池，共4座。5.2设计参数表面负荷：1.0 m3 / (m2.h)；沉淀时间：2h；贮泥时间：2 h；污泥含固率：99%；比重：1015kg/m3。5.3计算1. 单池表面面积A2池子直径 取=24m3. 沉淀池的有效水深 在1.5-3.0之间，符合要求4. 沉淀部分有效容积 5. 污泥斗容积回流污泥浓度： 4个污泥斗容积为1686.2/4=422 6. 剩余污泥量a =0.6 b=0.08 kgVSS/kgVSS.d kgVSS/d 7. 沉淀池高度 超高，0.3m 有效水深，2.0m 缓冲层高度， 0.3m 沉淀池底坡落差由0.08坡度计算为0.64m 污泥斗高度 取0.5m；得H=0.3+2+0.3+0.64+0.5=3.74m8校核堰上负荷 沉淀池的出水采用锯齿堰，堰前设挡板，拦截浮渣，出水槽采用双侧集水，出水槽宽度为0.5m，水深0.4m，槽内水流速度0.54m/s，堰上负荷为1.7L/(m.s) 符合要求。第六节 浓缩池6.1简述包含初沉池和二沉池污泥，但由于不消化，所以不用考虑VSS/SS比，只计算质量和容积。6.2设计参数固体通量：1；浓缩后污泥含固率：4%；水力负荷：0.4 ；有效深度：4m；停留时间：12h；上清液总固体的5%。1. 浓缩池直径面积直径，取13m2.浓缩池总高度有效深度4m工作高度取超高；缓冲层高度则总高度 浓缩池容积为 质量为 采用周边驱动单臂旋转式刮泥机。第七节 污泥脱水7.1简述 包含初沉池和二沉池污泥；调理剂：聚丙烯酰胺（用量：0.2%（污泥干重）；溶液浓度：0.2%；脱水后污泥含水率：80%；采用带式压滤机。7.2压滤机：压滤的污泥流量为73.29设一台带式压滤机，每天工作24h，则每台处理量为 选择合适的带式压滤机。7.3加药量计算：设计流量200；絮凝剂为PAM。投加量 以干固体的0.2%计算：第八节 物料衡算8.1转换为每天的物料量入流中的：27000320 / 1000 =8640 kg / d （到初沉池）入流中的SS：27000270 / 1000 = 7290 kg / d经沉砂以后的SS：2700027097%/ 1000 =7071kg / d （到初沉池）沉砂池去除SS 7290-7071=219kg / d （外运）8.2第一轮计算1、初次沉淀池 初次沉淀池去除率30%，SS去除率70% （资料）。去除的 ：0.38640= 2592kg / d （到浓缩池）生物处理前的总量：(8640-2592) = 6048kg / d （到曝气池）SS去除量 0.77071= 4950 kg / d （到浓缩池） 生物处理前的SS总量 (7071-4950 ) = 2121 kg / d计算初沉污泥的挥发固体流至沉砂池前的VSS 70%，砂砾的挥发物占10%，排至生物处理前的VSS 85%，入沉砂池前的VSS总量 0.707290=5103kg / d在沉砂池中去除的VSS总量 0.10(7290- 7071） = 21.9kg / d（外运）生物处理人流的VSS总量 0.852121= 1803kg / d （到曝气池）初沉污泥中的VSS总量 5103 21.9 1803= 3278kg / d （到浓缩池）初沉污泥的VSS% 3278/ 4950100% = 66.2%2、生物处理 设MLSS 3200 mg / L（二沉池的污泥浓度）， MLVSS / MLSS = 0.8，生化过程中观测的污泥产率系数为0.53 g MLVSS /g，生物处理出水溶解性 6.2 mg / L。 观测的污泥产量(VSS每天增量) 0.5327000(3200.7 6.2) / 1000= 3116.72 kg / d每天要排出的剩余活性污泥量 3116.72 / 0.80 = 3895.9 kg / d从出水中流出的SS 3027000 / 1000= 810 kg / d （外排水）进入浓缩池的SS总量 3895.9 810= 3085.9 kg / d （到浓缩池）进入浓缩池的污泥的流量 3085.9/ 3.2=（到浓缩池）3、气浮浓缩浓缩污泥含固率 4%，污泥固体回收率 95%，浓缩污泥比重为1.0。浓缩污泥的流量 3085.90.95/（0.041000）=73.29 / d（到脱水）回流到处理厂前端的流量 964.3 73.29=891/ d （回流）脱水的入流SS总量 3085.9 0.95= 2931.6kg / d （到脱水）回流到处理厂前端的SS总量 3085.9- 2931.6= 154.3 kg / d （回流）4、污泥脱水(不计投加化学药剂的重量，但在某些情况下如此重量起很大影响则应考虑)脱水污泥含固率 20%，比重1.03，回收率95%，滤液1500mg / L脱水污泥固体总量 2931.6 0.95 = 2785 kg / d （外运）脱水污泥体积 2785/（0.21.031000）=13.5 / d（外运）回流滤液有关数据：流量 73.29 13.5=59.79 / d （ 回流）浓度为1500 mg / L时的总量 150059.79 / 1000 = 89.7 kg / d （回流） SS总量 2931.60.05 =146.58 kg / d （回流）8.3第二轮计算 1、初次沉淀 进入沉淀池总SS和BOD5 总BOD5 入流BOD5 + 回流BOD5= 8640+ 89.7 =8729.7kg / d 总SS：入流SS + 回流SS= 7290 + 154.3+146.58 = 7590.9kg / d 初沉池去除的BOD5 0.308729.7= 2618.9kg / d 生物处理入流BOD5 8729.72618.9= 6110.8kg / d 初沉池去除的SS 0.77590.9 = 5313.6kg / d 生物处理入流SS 7590.95313.6 =2277.3 kg / d2、生物处理 曝气池入流BOD5浓度 6110.81000 /（27000+ 59.79+891）=218.6g / m3 此曝气池的设计容积为8859m3 ，由于入流变化，MLSS和MLVSS也变化，按动力学公式 MLVSS = QY(S0 - S) /V（1+Kd） 若= 10d， Y = 0.5， Kd = 0.06d-1， MLVSS = 10(27000+59.79+891)0.5 （218.6-6.2) /8859（1+0.0610） = 2094.2 mg / L MLSS = MLVSS / 0.8 =2618mg / L 观测的污泥产率(考虑了自身代谢)仍为0.53，则每天的剩余活性污泥中的VSS及SS总量分别为 0.53（27000+59.79+891）(218.6-6.2)/1000 = 3146.5kg / d 3146.5/ 0.8 =3933kg / d 排往浓缩池的污泥量(由活性污泥法出水带走的SS总量仍为810kg / d) (3933810) =3123kg / d流量 31231000 / 2618= 1193m3 / d 第九节 高程计算(见工艺流程图)第四章 污水厂总体布置第一节 主要构(建)筑物与附属建筑物表序号名称规格数量设计参数主要设备1进水集水井边长2019m1座设计流量Q=1463 m3/h单泵流量Q= 500m3/h设计扬程H=9.5mH2O选泵扬程H= 10mH2O螺旋泵（1500mm,N60kw）4台，3用1备2粗格栅栅条间隙=40mm2座设计流量Q=27000m3/d机械格栅细格栅栅条间隙=10mm2座设计流量Q=27000m3/d机械格栅3平流沉砂池LbH=15m0.9m1 m2座设计流量Q1463m3/h有效水深H1= 0.91m停留时间T= 60 S砂水分离器（0.5m）2台4辐流式初沉池DH=24m6.5m2座设计流量Q= 1463m3/h表面负荷q= 2.0m3/(m2h)停留时间T= 2.0 d旋转式机械刮泥机3台撇渣斗6个5曝气池LBH =86m13m4.5m2座BOD为320mg/L，经初沉池处理，降低30%鼓风机 3台消声器6个6辐流式二沉池DH=24m3.7m4座设计流量Q= 1463m3/h表面负荷q= 1.0m3/(m2h)停留时间T= 2 h旋转式机械刮泥机4台撇渣斗8个7回流污泥泵房1座回流污泥泵1台8混合污泥泵房1座混合污泥泵1台9浓缩池DH=13m5m1座固体通量：1kg/m2.h；浓缩后污泥含固率：4%；水力负荷：0.4 m3 /m2.h；有效深度：4m；停留时间：12h；上清液总固体的5%。周边驱动单臂旋转式刮泥机10浓缩污泥泵房1座浓缩污泥泵1台10脱水间LB=10m5m1座溶液浓度：0.2%。脱水后污泥含水率：80%带式压滤机1台第二节 污水厂平面布置污水处理厂： 生产性的处理构筑物和泵站、鼓风机房、药剂间、化验室等建筑物，辅助性的修理间、仓库、办公室、值班室等，在厂区内还有道路系统、室外照明系统和美化的绿化设施。 在平面布置时，应考虑以下原则： (1)布置应紧凑，以减少处理厂占地面积和连接管(沟道)的长度，并应考虑工作人员的方便。但构筑物间应有5-10m的间距。 (2)各处理构筑物之间的连接管(沟道)应尽量避免立体交叉，并考虑施工、检修方便。 (3)在高程布置上，充分利用地形，少用水泵并力求挖填土方平衡。 (4)使需要开挖的处理构筑物避开劣质地基。 (5)考虑分期施工和扩建的可能性，留有适当的扩建余地。 (6)作方案比较，以便找出较为经济合理的方案。 (7)在平面布置时，如需要可以调整各处理构筑物的个数。多个同种处理构筑物构成一组时，要配水均匀。在平面布置时，常为每组构筑物设置一配水井。 (8)处理厂中有各种管线(包括污水管、清水管、污泥管，有时还有空气管、煤气管、电缆管