某市14万吨污水处理厂初步设计

某市 14 万 m3 d 城市污水处理厂工艺设计 目 录 1 总论 1 1 1 设计任务和内容 2 1 2 基本资料 3 2 污水处理工艺流程说明 4 3 处理构筑物设计 5 3 1 格栅间和泵房 6 3 2 沉砂他 7 3 3 氧化沟 8 3 4 二沉池 9 4 污水厂总体布置 10 4 1 污水厂平面布置原则 11 4 2 污水厂平面布置 12 5 主要设备汇总表 13 第一章 总论 1 1 设计任务和内容 某市 16 万 m3 d 城市污水处理厂工艺设计 设计内容 1 工艺流程选择 2 构筑物工艺设计计算 3 平面布置 1 2 基本资料 1 污水水量与水质 污水处理水量 14 万 m3 d 污水水质 CODcr 450mg L BOD5 200 mg L SS 250 mg l 氨 氮 15mg L 2 处理要求 污水经二级处理后应符合以下具体要求 CODcr 70mg L BOD5 20 mg l SS 30mg L 氨氮 5mg L 3 气象与水文资料 可参考对象城市的具体资料可参考对象城市的具体资料 风向 多年主导风向为北 东北风 气温 最冷月平均为 3 5 最热月平均为 32 5 极端气温 最高为 41 9 最低为一 17 6 最大冻 土深度为 0 18m 水文 降水量多年平均为每年 728mm 蒸发量多年平均为每年 1210mm 地下水水位 地面下 5 6m 4 厂区地形 污水厂选址区域海拔标高在 64 66m 之间 平均地面标高为 64 5m 平 均地面坡度为 0 3 0 5 地势为西北高 东南低 厂区征地面积为东西长 380m 南 北长 280m 第二章 污水处理工艺流程说明 2 1 污水处理流程方案的确定 经过分析本设计可选择的工艺流程 有两种 1 普通 A A O 法处理工艺 2 厌氧池 氧化沟处理工艺 两种工艺经过比较 氧化沟除了具有 A A O 的效果外 还具有如下特点 1 具有独特的水力流动特点 有利于活性污泥的生物凝聚作用 而且可以将其工作 区分为富氧区 缺氧区 用以进行硝化和反硝化作用 取得脱氮效果 2 不设初沉池 有机性悬浮物在氧化沟内能达到好氧稳定的程度 3 BOD 负荷低 使氧化沟具有对水温 水质 水量的变动有较强的适应性 污泥产 率低 勿需进行硝化处理 4 脱氮效果还能进一步提高 5 电耗较小 运行费用低 所以本设计选用厌氧池 氧化沟处理工艺 本设计的工艺流程为 2 2 设计污水水量 每天平均污水量 ssdQ m5 81 m 360024 1016 m101614 33 4 34 万吨 2 3 污水的 COD 处理程度计算 C CC E e 1 式中 COD 的处理程度 1 E C 进水 COD 浓度 mg l 处理后的污水排放的 COD 浓度 mg l e C 则 4 84 450 70450 1 E 2 4 污水的处理程度计算 5 BOD L LL E e 2 式中 的处理程度 2 E 5 BOD 进水浓度 mg l L 5 BOD 处理后的污水排放的浓度 mg l e L 5 BOD 则 90 200 20200 2 E 2 4 污水的 SS 处理程度计算 C CC E e 3 式中 SS 的处理程度 3 E 进水的 SS 浓度 mg l C 处理后污水排放的 SS 浓度 mg l e C 则 88 250 30250 3 E 2 4 污水的氨氮处理程度计算 C CC E e 4 式中 氨氮的处理程度 4 E 进水的氨氮浓度 mg l C 处理后污水排放的氨氮浓度 mg l e C 则 7 66 15 515 4 E 第三张 处理构筑物设计 3 1 格栅间 格栅是由一组或几组平行的金属栅条 塑料齿勾或金属筛网 框架及相关装置组成 倾斜安装在污水渠道 泵房集水井的进口车或污水处理厂的前端 用来截留污水中较粗大 的漂浮物和悬浮物 如 纤维 碎皮 毛发 果皮 蔬菜 木片等 防止堵塞缠绕设备 保证污水处理设施的正常运作 按栅条净间隙 可分为粗格栅 50 100mm 中格栅 10 40mm 细格栅 1 5 10mm 格栅设计的主要参数是确定栅条间隙宽度 栅条间隙宽度与处理规模 污水的性质及 后继处理设备选择有关 一般以不堵塞水泵和污水处理厂 站 的处理设备 保证整个污 水处理系统能正常运行为原则 1 格栅的间隙数量 n 由下式决定 vhb Q n sin max 式中 最大设计流量 max Qsm 3 b 栅条间隙 m 取 b 0 02m h 栅前水深 m 取 h 1 5m v 污水流经格栅的速度 一般取 0 6 1 0 m s smv 0 1 格栅安装倾角 经验修正系数 asin 则 54 个 0 15 102 0 60sin85 1 n 2 格栅槽总宽度 B nbnsB 1 式中 B 格栅槽宽度 m S 栅条宽度 m 取 s 0 015m b 栅条净间隙 m n 格栅间隙数 则 875 1 5402 0 154 015 0 mB 3 进水渠道渐宽部分的长度计算 1 1 1 tan2 BB l 式中 0 8m 取 20 1 B m7 41 20tan2 8 0875 1 1 l 4 进水渐窄部分的长度计算 m l 74 0 2 47 1 2 l 1 2 5 通过格栅的水头损失 sin 2 2 3 4 1 g v b s kh 式中格栅条的阻力系数 查表知为 2 42 k 格栅受污物堵塞时的水头损失增大系数 一般取 K 3 则 4 1060sin 2 v 02 0 015 0 42 2 3 2 3 4 1 g h 6 栅后槽总高度 设栅前渠道超高mh3 0 2 则 栅后槽总高度 mhhhH94 1 3 014 0 5 1 21 7 栅槽总长度 m hh llL 75 4 tantan 0 15 0 2 21 中格栅示意图如图 3 1 图 3 1 中格栅示意草图 9 每日栅渣量 10001000 86400 11max WQ K WQ W Z 式中 每日栅渣量 Wdm3 每日每 1000污水的栅渣量 污水 1 W 3 m 333 10 mm 设计中取 0 05污水 1 W 333 10 mm smW 8 1000 05 0 1016 3 4 细格栅的计算 设计中取格栅栅条间隙数 0 02 格栅栅前水深 1 5 污bmhm 水过栅流速 1 0 每根格栅条宽度 0 015 进水渠道宽度 0 8 栅前渠vsmSm 1 Bm 道超高 每日每 1000污水的栅渣量 0 04mh3 0 2 3 m 1 W 333 10 mm 则 格栅的间隙数 54 个 Nbhv Q n sin 格栅栅槽宽度 mbnnSB875 1 5402 0 154015 0 1 进水渠道渐宽部分的长度 m BB l47 1 20tan2 8 0875 1 tan2 1 1 1 进水渠道渐窄部分的长度计算 m l l74 0 2 47 1 2 1 2 通过格栅的水头损失 m gg v b S kh32 0 60sin 2 0 1 01 0 01 0 42 2 3sin 2 2 3 4 2 3 4 1 栅后槽总高度 mhhhH52 1 3 03 05 1 21 栅槽总长度 tantan 0 15 0 2 21 hh llL m67 2 60tan 3 0 60tan 9 0 0 15 016 0 32 0 每日栅渣量 4 33 max11 8640010 100 05 50 2 100010001000 Z QWQW Wmsm s K 应采用机械除渣及皮带输送机或无轴输送机输送栅渣 采用机械栅渣打包机将栅渣打 包 汽车运走 3 2 提升泵房 提升泵房以提高污水的水位 保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 从而达到 污水的净化 本设计采用矩形半地下合建房 其具有布置紧凑 占地少 结构较省的特点 集水池设 在中格栅后 和机器间由隔水墙分开 只有吸水管和叶轮淹没在水中 机器间经常保持干 燥 以利于对泵房的检修和保养 也可避免污水对轴承 管件 仪表的腐蚀 本设计水泵启 动方式为自灌式 优点 启动及时可靠 不需引水的辅助设备 操作简便 缺点 泵房较 深 增加工程造价 水泵叶轮应低于集水池最低水位 3 3 沉砂池 沉砂池是借助污水中的颗粒与水的比重不同 使大颗粒的砂粒 石子 煤渣等无机颗 粒沉降 以去除相对密度较大的无 常用的沉砂池有平流沉砂池 曝气沉砂池 竖流式沉 砂池 涡流式沉砂池和多尔沉砂池 这几种沉砂池各有其优点 但是在实际工程中一般多 采用曝气沉砂池 本设计中采用曝气 ation 沉砂池 其优点是 通过调节曝气量可控制污 水旋转流速 使之作旋流运动 产生离心力 去除泥砂 排除的泥砂较为清洁 处理起来 比较方便 且它受流量变化影响小 除砂率稳定 同时 对污水也起到预曝气作用 3 3 1 曝气沉砂池 本设计中选择三组曝气沉砂池 N 3 组 每组沉砂池的设计流量为 1 85 sm3 3 3 2 设计参数 1 水平流速宜为 0 1m s 2 最高时流量的停留时间应大于 2min 3 有效水深宜为 2 0 3 Om 宽深比宜为 1 1 5 4 处理每立方米污水的曝气量宜为 0 1 0 2m3空气 5 进水方向应与池中旋流方向一致 出水方向应与进水方向垂直 并宜 设置挡板 6 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 7 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 8 池底坡度一般取为 0 1 0 5 9 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 3 3 3 曝气沉砂池的设计计算 1 沉砂池有效容积 QtV60 式中 沉砂池有效容积 V 2 m 停留时间 tmin 本设计中取 3tmin 3 333385 1 60mV 2 水流断面面积 1 v Q A 式中 水流断面面积 A 2 m 水平流速 1 vsm 设计中取 0 1 1 vsm 2 5 18 1 0 85 1 mA 3 池总宽度 h A B 式中 沉砂池宽度 Bm 沉砂池有效水深 hm 设计中取 2hm m h A B25 9 2 5 18 4 池长 mvt A V L1831 06060 5 每小时所需的空气量 Qdq3600 式中 每小时所需的空气量 qhm3 1的污水所需要的空气量 d 3 m污水 33 mm 设计中 0 2污水d 33 mm hmq 3 13322 085 1 3600 6 沉砂室所需容积 6 10 86400 TXQ V 式中 城市污水沉砂量 设计中取 30 污水X 污水 363 10 mmX 363 10 mm 清除沉砂的间隔时间 设计中取 2 TTd 3 6 4 6 9 10 2301016 mV 从而可计算得每个沉砂斗的容积为 3 0 2 3 3 6 9 m N V V 7 沉砂斗几何尺寸计算 设计中取沉砂斗底宽为0 5 沉砂斗壁与水平面的倾角为 沉砂斗高 1 am 60 度3 1 2 hm 则 沉砂斗的上口宽度为 ma h a0 25 0 60tan 3 12 60tan 2 1 2 沉砂斗的有效容积 2222 2 11 22 2275 2 5 05 00 20 2 3 3 1 3 mmaaaa h V 8 池子总高 设池底坡度为 0 4 破向沉砂斗 池子超高mh3 0 1 则 池底斜坡部分的高度 m bB h102 0 2 0 251 2 4 0 2 4 0 3 池子总高 mhhhhH702 3 102 0 3 13 02 321 9 验算流速 当有一格池子出故障 仅有两格池子工作时 max min 1 50463 0 15 0 10 2 2 2 51 Q Vm sm s nhb 当有两格池子出故障 仅有一格池子工作时 max min 1 50463 0 30 0 15 1 2 2 51 Q Vm sm s nhb 3 3 厌氧池 DE 型氧化沟工艺计算 氧化沟是活性污泥法的改良和发展 曝气池呈封闭渠道形 污水和活性污泥在循环水 流的作用下混合接触 完成有机物的净化过程 又称循环曝气池 氧化沟在流态上介于推 流式和完全混合式之间 局部流态为推泥的混合液在外加动力的作用下 不停的循环流动 有机物在微生物的作用下得到降解 该工艺对水温 水质和水量的变化有较强的适应性 污泥龄长 剩余污泥少 而且具有脱氮的功能 氧化沟有多种不同的类型 如 Carrousel 式 Orbal 式 一体化氧化沟 交替式氧化沟等 若在氧化沟前加一厌氧池 也具有良好 的除磷效果 本设计中选用厌氧池 DE 型氧化沟工艺 取三组厌氧池 DE 型氧化沟 则每组 的设计流量为 0 502 3 ms 3 3 1 设计参数 1 厌氧池的水力停留时间 2 氧化沟的处理能力取决于污水温度和沟内活性生物固体 MLVSS 的浓度 工艺 设计通常是依据进水中污染物负荷 污泥龄 污泥负荷 F M 和污水温度等 设计污泥龄 F M 和水温者之间有一定的函数关系 表 4 2 污泥龄 F M 和水温者之间有一定的函数关系 温度 C 5101520 污泥龄 d201284 5 F M kgBODkgVSS d 0 060 100 150 20 DE 型氧化沟设计 相应的污泥龄为 5 0 05 0 1F MkgBODkgVSS d 而浓度通常设计为 其取值是依据污泥的沉淀性能12 30dMLSS3500 5500mg L 和污泥在沟中的贮存量 3 延时曝气氧化沟的主要设计参数 宜根据试验资料确定 无试验资料时可按下表 4 3 的规定取值 表 4 3 延时曝气氧化沟的主要设计参数 项目单位参数值 污泥浓度 a MLSS XLg5 4 5 2 污泥负荷 s LdkgMLSSkgBOD 5 0 03 0 08 容积负荷 v N 3 5 kgBODmd 0 1 0 2 污泥龄 c d15 污泥产率Y 5 kgBODkgVSS6 0 3 0 需氧量 2 O 52 kgBODkgO0 2 5 1 水力停留时间HRTh16 污泥回流比R 150 75 总处理效率 5 95 BOD 4 进水和回流污泥点宜设在缺氧区首端 出水点宜设在充氧器后的好氧区 氧化沟的 超高与选用的曝气设备类型有关 当采用转刷 转碟时 宜为 0 5m 当采用竖轴表曝机时 宜为 0 6 0 8m 其设备平台宜高出设计水面 0 8 1 2m 5 氧化沟的有效水深与曝气 混合和推流设备的性能有关 宜采用 3 5 4 5m 6 根据氧化沟渠宽度 弯道处可设置一道或多道导流墙 氧化沟的隔流墙和导流墙宜 高出设计水位 0 5 0 8m 7 氧化沟内的平均流速宜大于 0 25 混合液在渠内流m s0 4 0 5vm s 4 1 2 厌氧池计算 1 厌氧池容积 60VQt 式中 厌氧池容积 V 3 m 厌氧池水力停留时间 t 设计中取 0 75 45min th 3 49954585 1 60MV 2 厌氧池尺寸计算 厌氧池面积 设计中取厌氧池有效水深为 3 0hm 2 1665 3 4995 m h V A 厌氧池尺寸为 长宽 22 620 厌氧池实际面积为 2 20 22 6452Am 设计中取厌氧池的超高为 0 5 m 则 池总高为0 33 00 33 3Hhm 3 污泥回流量计算 设计中取污泥回流比为80 R 则 dmsmRQQ 33 1 104000203704 1 50463 1 8 0 4 搅拌机的选择 查 给水排水设计手册 第 12 册常用设备知选用 BQT075 型低速潜水推流器 3 3 2 DE 型氧化沟计算 1 内源呼吸系数 20 20 T TddT KK 式中 内源呼吸系数 dT K 1 d 时 内源呼吸系数 一般取 0 04 0 075 20d KC 20 1 d 温度系数 一般取 1 02 1 06 T 设计中取 0 06 1 04 20d K T 当时 CT 8 8 20 0 061 040 037 dT K 2 出水计算 设计中取的去除率为 氨氮的去除率为 磷的去除率为 5 BOD96 80 85 则 0 1 96 144 0 045 76 e SSmg L 去除的的浓度为 5 BOD 0 1445 76138 24 re SSSmg L 0 1 80 40 0 28 e NNmg L 去除的氨氮的浓度为 0 40832 re NNNmg L 0 1 85 61 0 850 9 e PPmg L 去除的磷的浓度为 0 60 95 1 re PPPmg L 3 污泥龄计算 c r X YS 设计中取 0 6Y 4000Xmg L 4000 0 7 33 7 0 6 138 24 c 取 34 天 4 好氧区有效容积 3 1 0 6 100000 138 24 34 10407 8 13 40001 0 037 34 Y Vm XK d Q So Se c c 5 缺氧区有效容积 反消化区脱氮量 00 0 124 ee WQ NNYQ SS 10000032100000138 24 0 124 0 6723 83 3100031000 kg d 缺氧区有效容积 2 dn W V V X 式中 反消化 设计中取 dn V dn V 3 0 025 kgNONkgMLSS d 3 2 723 83 7238 3 0 025 4 Vm 6 氧化沟总有效容积 12 VV V K 式中 具有活性泥占总污泥量的比例 一般采用 0 55 左右 K 设计中取 0 58K 10407 87238 3 30424 3 0 58 V 3 m 7 氧化沟平面尺寸 设计中取氧化沟的有效水深为4hm 氧化沟的面积为 2 30424 3 7606 075 4 V Am h 有 2 20 220 2 AL 可解得 158 8Lm 3 3 3 设计参数的较核 1 水力停留时间较核 大于 16 符合要求 2424 30424 3 3 21 9 100000 V th Q h 2 污泥负荷率BOD 0 5 100000 138 24 0 054 3 30424 3 0 7 4000 e s v Q SS NkgBODkgMLVSS d VX 介于 0 03 0 08 之间 符合要求 3 3 4 进出水系统计算 1 厌氧池 DE 型氧化沟的进水设计 沉砂池的出水通过 3 根的管道进入集配水井 然后 用 3 条管道送入每组的厌氧池 DE 型氧化沟水的管径为 管内的流速为 回流污泥也同步流入 800DNmm1 34vm s 2 氧化沟的出水设计 氧化沟的出水采用矩形堰跌落出水 则堰上水头 2 3 2 Q H mbg 式中 堰上水头 Hm 每组氧化沟的出水量 指污水的最大流量与回流污泥量之和 Q 3 ms 流量系数 一般取 0 4 0 5 m 堰宽 bm 设计中取 0 4 5 0mbm 2 3 2 43 0 37 0 4 62 Hm g 出水总管管径采用 3 根管道把水送入配水井 管内的污水流速为 回流污泥1 44m s 管管径为 管内的污泥流速为 700DNmm1 05m s 厌氧池 DE 型氧化沟示意图如图 图 3 1 厌氧池 DE 型 3 4 辐流式沉淀池 辐流式沉淀池一般采用对称布置 有圆形和正方形 主要由进水管 出水管 沉淀区 污泥区及排泥装置组成 按进出水的形式可分为中心进水周边出水 周边进水中心出水和 周边进水周边出水三种类型 其中 中心进水周边出水辐流式沉淀池应用最广 周边进水 可以降低进水时的流速 避免进水圆形辐流沉淀池 进水采用中心进水周边出水 3 4 1 设计原则设计参数 1 沉淀池的设计数据宜按下表的规定取值 4 4 沉淀池的设计数据 沉淀池类型 沉淀 时间 h 表面水 力负荷 hmm 23 每人 每日 污泥量 dg 人 污泥 含水率 固体负荷 dmkg 2 初次沉淀池0 2 5 01 5 4 516 3695 97 生膜 法后 1 5 4 01 0 2 010 2696 98150 二次 沉淀 池 活性污 泥法后 1 5 4 00 6 1 512 3299 2 99 6150 2 沉淀池的超高不应小于 0 3m 3 沉淀池的宜采用 2 0 4 Om 4 当采用污泥斗排泥时 每个污泥斗独的闸阀和排泥管 污泥斗的斜壁与水平面的倾 角 方斗宜为 60 圆斗宜为 55 5 活性污泥法处理后的二次沉淀池污泥区容积 宜按不大于 2h 的污泥量计算 并应 有连续排泥措施 生物膜法处理后的二次沉淀泥区容积 宜按 4h 的污泥量计算 6 排泥管的直径不应小于 200mm 7 当采用静水压力排泥时 二次沉淀池的静水头 生物膜法处理后不应小于 1 2m 活性污泥法处理池后 0 9m 8 二次沉淀池的出水堰最大负荷不宜大于 1 7L s m 9 沉淀池应设置浮渣的撇除 输送和处置设施 10 水池直径 或正方形的一边 与有效水深之比宜为 6 12 水池直径不宜大于 50m 11 宜采用机械排泥 排泥机械旋转速度宜为 1 3r h 刮泥板的外缘线速度不宜大 于 3m min 当水池直径 或正方形的一边 较小时也可采用多斗排泥 12 缓冲层高度泥时宜为 0 5m 机械排泥时 应根据刮泥板高度确定 且缓冲层上缘 宜高出刮泥板 0 3m 13 坡向泥底坡不宜小于 0 05 3 4 2 设计计算 设计中选择四组辐流沉淀池 每组设计流量为 0 376 4N 3 ms 1 沉淀池表面积 2 1 50463 3600 902 8 4 1 5 Q Fm nq 式中 污水最流量 Q 3 ms 表面荷 取 q 32 1 5mmh 沉淀池个数 取 4 组 n 池子直径 取 34 44 902 8 33 91 3 14 F Dm m 2 实际水面面积 22 2 34 907 46 44 D Fm 实际负荷 符合要求 32 22 44 1 50463 3600 1 49 434 Q qmmh n D 3 沉淀池有水深 1 hqt 式中 沉淀时间 取 t2h 1 1 5 2 03 0hm 径深比为 在 6 至 12 之间 1 34 11 33 3 D h 4 污泥部分所需容积 1 r R XX R 则 11 1140009000 0 8 r XXmg L R 采用间歇排泥 设计中次排泥的时间间隔为2Th 3 1 11 0 8100000 4000 2 2307 7 11 400090004 24 22 r R QXT Vm XXN 5 污泥斗