城市污水处理工艺设计

城市污水二级生化处理工艺设计 0 目目 录录 第第 1 1 章章 课程设计任务书课程设计任务书 .- - 1 1 - - 1.1 设计题目.- 1 - 1.2 原始资料.- 1 - 1.3 出水要求水质.- 1 - 1.4 设计流量.- 1 - 1.5 处理效率.- 1 - 1.6 场地与其他.- 1 - 1.7 气象资料.- 2 - 1.8 城市地质资料.- 2 - 第第 2 2 章章 设计说明书设计说明书 .- - 3 3 - - 2.1 工艺流程选取原则 .- 3 - 2.2 工艺方案选择 .- 3 - 2.3 工艺流程 .- 4 - 2.4 工艺说明 .- 4 - 2.4.1 进水渠 .- 5 - 2.4.2 格栅（中隔栅、细格栅） .- 5 - 2.4.3 提升泵房 .- 5 - 2.4.4 曝气沉砂池 .- 5 - 2.4.5 SBR 池 .- 5 - 2.4.6 鼓风机房 .- 5 - 2.4.7 接触池 .- 5 - 2.4.8 重力浓缩池 .- 5 - 2.4.9 污泥泵房 .- 5 - 2.4.10 消化池 .- 5 - 2.4.11 脱水泵房 .- 6 - 2.4.12 配水井 .- 6 - 2.5 处理效果预测 .- 6 - 第第 3 3 章章 污水工艺设计计算污水工艺设计计算 .- - 7 7 - - 3.1 污水处理系统.- 7 - 3.1.1 中格栅计算 .- 7 - 3.1.2 细格栅计算 .- 8 - 城市污水二级生化处理工艺设计 1 3.1.3 曝气沉砂池计算 .- 10 - 3.1.4 SBR 池计算 .- 11 - 3.2 污处理系统 .- 12 - 3.2.1 重力浓缩池 .- 12 - 3.2.2 污泥消化系统 .- 13 - 参考文献参考文献 .- - 1515 - - 城市污水二级生化处理工艺设计 - 0 - 第第 1 章章 课程设计任务书课程设计任务书 1.1 设计题目 城市污水二级生化处理工艺设计 1.2 原始资料 1.处理流量：Q=20800m3/d 2.水质情况：BOD5=200mg/L；CODcr=250mg/L；SS=180mg/L；NH3- N=49mg/L；TP=4.9mg/L；大肠杆菌数超标；污水水温 21；pH=7.5 3.出水水质要求：达到城镇污水处理厂污染物排放标准 （GB18918-2002）中的一级标 准的 B 标准。 1.3 出水要求水质 污水处理厂的排放指标为： BOD520 mg/L；CODcr60 mg/L；SS20 mg/L；NH3-N8（15） mg/L；TP1mg/L； pH=6.09.0；大肠杆菌数104 个/L 1.4 设计流量 Q设=日平均污水量Kz=20800m3/d1.5=31200m3/d 1.5 处理效率 BOD5=（20020）200100%=90% CODcr=（25060）250100%=76% SS=（18020）180100%=89% 1.6 场地与其他 1.管内底标高 57.21 2.污水厂地势基本平坦，地面标高 60.34 米 3.地下水位 54.21 米 4.接纳水体：位于厂区西边，二十年一遇的最高水位 56.08 米 城市污水二级生化处理工艺设计 - 1 - 1.7 气象资料 1.年平均气温：23 2.夏季主导风：东南风，台南风，台风最高达 910 级，10 米以上构筑物应考虑台风影响 3.历年平均降水量为：1472.9mm 4.历年平均相对湿度为：81% 1.8 城市地质资料 土层情况良好，地下 2 米深以内为粘土层，2 至 6.5 米为砂粘土，6.5 至 88 米为砾石层。 厂区为地震六级区。 城市污水二级生化处理工艺设计 - 2 - 第第 2 章章 设计说明书设计说明书 2.1 工艺流程选取原则 城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等， 以保护环境不受污染，节约水资源。污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则： （1）污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。 （2）污水处理工艺的投资和运行费用合理，工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重 要因素之一。根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比 较，确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。 （3）根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况，因地制宜、综合考虑选择适合当 地情况的处理工艺。尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。 （4）考虑分期处理与排放利用情况。例如根据当地城市规划，先建一期工程，再建二期 工程。 （5）施工与运行管理：如地下水位较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施 工难度高的处理构筑物。也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动 控制等。 2.2 工艺方案选择 针对本工程的水质特点特点，以及出水要求，现有城市污水处理的特点，本项目选用传 统的 SBR 工艺。 传统的 SBR 工艺是间歇式活性污泥法的简称，也称序批式活性污泥法，其污水处理机理 与普通活性污泥法完全相同。 原污水流入到间歇式曝气池，按时间顺序依次实现进水、反应、沉淀、出水、等机（闲 置）等五个基本过程组成的处理周期，并周而复始反复进行。SBR 工艺同时具有均匀水 量水质、曝气氧化、沉淀排水等三种功能。 SBR 法原本是最早的一种活性污泥法运行方式，由于管理操作复杂，未被广泛应用。近 年来，自控技术的迅速发展重新为其注入了生机，使其发展成为简单可靠，经济有效和 多功能的 SBR 技术。 以下是 SBR 的优缺点： 优点： 1.将曝气池和沉淀池合二为一，生化反应呈分批进行。 2.对水质水量变化的适应性强，运行稳定，适应于中小型污水处理。 3.反应时间短，静沉时间也短，可不设初沉池和二沉池，基建经费少，占地面积小。 缺点： 城市污水二级生化处理工艺设计 - 3 - 1.容积及设备利用率较低（一般低于 50%） ； 2.操作、管理、维护较复杂； 3.自动化程度高，对工人素质要求较高； 4.国内工程实例少； 2.3 工艺流程 2.4 工艺说明 SBR 工艺是 Sequencing Batch Reactor 的英文缩写，它是序批式活性污泥工艺简称，SBR 工艺在（充排式）反应器的基础上开发出来的，该工艺适合当前水处理的发展趋势，属 于简易、高效、低耗的污水处理工艺，与传统的活性污泥工艺相比具有很大的优势，同 时具有脱氮除磷的功能。 序批式活性污泥工艺的核心是反应池，集多种功能于一体，工艺简洁，自动化程度很高， 管理简单。所谓序批式指一是运行空间按序列间歇运行，二是每个反应器运行操作分阶 段按顺序进行，典型的 SBR 工艺包括五个阶段，进水阶段、反应阶段、沉淀阶段、排水 阶段、闲置阶段。在实际的操作中常常将部分阶段合并或者去掉，如闲置阶段。 2.4.1 进水渠 进水渠除接受厂外来水外，同时接受污水处理厂内回流的废水。进水渠上安装电磁流量 城市污水二级生化处理工艺设计 - 4 - 计以监测流量。进水渠为钢筋混凝土结构。 2.4.2 格栅（中隔栅、细格栅） 去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物，并保证后续处理设施能正常运行。 2.4.3 提升泵房 用于提升污水的水位，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。 2.4.4 曝气沉砂池 主要功能是去除污水比重大于 2.65，粒径大于 0.2mm 的无机颗粒，以保证后续流程正常 运行。 2.4.5 SBR 池 污水在通过厌氧、兼氧、好氧生化过程降解 COD、BOD，完成序批式处理过程。SBR 反 应池采用连续进水、间歇曝气、间歇排水的方式。反应池内设置低速推流搅拌机进行推 流搅拌，每池设置 1 台。曝气方式采用罗茨鼓风机，曝气装置采用膜片式微孔曝气器， 排水采用专用排水装置滗水器。 2.4.6 鼓风机房 设置鼓风机房主要是为沉砂池曝气。 2.4.7 接触池 接触池指的是使消毒剂与污水混合，进行消毒的构筑物。 2.4.8 重力浓缩池 污泥储池用于储存生化系统产生的剩余污泥，污泥浓缩池内设专门的污泥搅拌机（转速 低） ，对污泥进行浓缩，上清液回流处理，浓缩污泥浓度高于污泥储池中含固量。 2.4.9 污泥泵房 作用就是在泵房内设污泥回流泵，将污泥提升到生物反应池的前端，污泥回流泵房中也 可以设置剩余污泥泵，将剩余污泥提到污泥处理系统 2.4.10 消化池 污泥消化池用来处理从污水里沉淀下来的污泥，产出沼气和无污染的泥饼。 污泥经厌氧消化可以使有机物消化分解，污泥不再腐败；同时通过中温消化，大部分病 原菌、蛔虫卵被杀灭并作为有机物被分解。由此，污泥达到稳定、无害。 城市污水二级生化处理工艺设计 - 5 - 2.4.11 脱水泵房 脱水是污泥浓缩的进一步降低含水率处理。 2.4.12 配水井 配水井的功能是将污水平均分配到 2 个污水生化处理系统，设计为矩形钢筋混凝土配水 井。 2.5 处理效果预测 经过该污水处理厂处理的水后，可达到以下目标：BOD5 20 mg/L；CODcr 60 mg/L；SS20 mg/L；NH-N8(15)mg/L；TP1mg/L；pH=6.09.0；大肠杆菌数104 个L 城市污水二级生化处理工艺设计 - 6 - 第第 3 章章 污水工艺设计计算污水工艺设计计算 3.1 污水处理系统 3.1.1 中格栅计算 1.设计说明 格栅的截污主要对水泵起保护作用，采用中格栅，提升泵选用螺旋泵，格栅栅条间隙为 20mm。 设计流量：平均日流量 Qd=20800m3/d 最大设计流量：Qmax=QdKz=20800m3/d1.5=31200m3/d= 0.361m3/s 设计参数：栅条间隙 e=20mm,栅前水深 h=0.5m，栅前渠道超高 h2=0.3m，过栅流速 v=0.6m/s， 栅前渠道流速 v1=0.5m/s，格栅倾角 =60，数量 2 座，过栅流量 Q=31200m3/d2=0.1806 m3/s 2.工艺尺寸 城市污水二级生化处理工艺设计 - 7 - a.栅条间隙数 n n=Q(sin)1/2ehv=0.1806(sin60)1/2（0.020.50.6）28 条 b.栅槽有效宽度 B 设计用直径为 10mm 圆钢为栅条，即 S=0.01m。 B=S(n-1)+en=0.01(28-1)+0.0228=0.83m c.栅渠尺寸 栅渠过水断面 S=Qv1=0.1806 m3/s0.5m/s=0.3612m2 栅渠尺寸（宽深）=990mm500mm 栅渠总长度 L： B1=Qv1h=0.1806 m3/s（0.5m/s0.5m）=0.7224m 渐宽部分展开角 1=20 L1=(B-B1)2tan1=(0.83m-0.7224m ) 2tan20=0.15m L2=L12=0.152=0.075m L=L1+L2+0.5+1.0+H1tan20=0.15m+0.075m+0.5+1.0+（0.8tan20） =3.9m H1=h+h2=0.5m+0.3m=0.8m 3.水头损失 栅条为锐边矩形断面（=2.24） ，格栅水头损失 h1 h1=(se) 4/3 (v222g)sink =2.42(0.010.02) 4/3（0.9219.62）sin603 =0.103m 取 h1为 0.1m 4.栅渣量计算 对于栅条间隙 e=20mm 的格栅，栅渣量按 1000m3污水产渣 0.07m3（机械清渣） W=86400QW1(Kz1000)=864000.1806m3/s20.07（10001.5）=1.46m3/d 拦截污物量大于 0.2 m3/d，须机械格栅。 3.1.2 细格栅计算 1.主要设计参数 栅条宽度 S=10mm 过栅流速 v= 0.9m/s 栅前渠道流速 v1= 0.6m/s 栅前渠道水深 h=0.6m 格栅倾角 =60 数量 2 座 栅渣量 格栅间隙为 10mm, 栅渣量 W1按 1000m3污水产渣 0.1m3(机械清渣) 城市污水二级生化处理工艺设计 - 8 - 2.工艺尺寸 a.栅条间隙数 n n= Q(sin)1/2ehv=0.1806（sin60）1/2（0.010.60.9）31 b.有效栅宽 B B=S(n1)+en=0.01(311)+0.0131=0.61m c.栅渠尺寸 栅渠过水断面 S=Qv1=0.1806 m3/s0.6m/s=0.301m2 栅渠尺寸（宽深）=770mm600mm 栅渠总长度 L，B1=Qv1h=0.1806 m3/s（0.6m/s0.6m）=0.5m 渐宽部分展开角 =20 L1=(BB1)2tan=(0.61m0.5m ) 2tan20=0.15m L2=L12=0.152=0.075m L=L1+L2+0.5+1.0+H1tan20=0.15m+0.075m+0.5+1.0+（0.9tan20）=4.2m 城市污水二级生化处理工艺设计 - 9 - H1=h+h2=0.6m+0.3m=0.9m 3.水头损失 栅条为锐边矩形断面（=2.24） ，格栅水头损失 h1 h1=(se) 4/3 (v222g)sink =2.42(0.010.01) 4/3（0.9219.62）sin603=0.26m 3.1.3 曝气沉砂池计算 1.设计说明 污水经螺旋泵提升后进入平流曝气沉砂池。 沉砂池池底采用多斗集砂。 2.主要设计参数 设计流量 Qmax=0.361m3/s 设计水力停留时间 t=2.0min 水平流速 v=0.06m/s 3.曝气沉砂池工艺尺寸 a.曝气沉砂池有效容积 V： V=Qmaxt60=0.361m3/s2.0min60=43.344m3 b.水流断面积 A： A= Qmaxv=0.3612m3/s0.06m/s=6.02m2 取有效水深 h=2.1m，则池宽 B=Ah=6.022.1=2.87m 沉砂池为 1 格， （即 n=1） ，则每格宽 b=B=2.87m (宽深比 B：h=2.87：2.11.37 在 1-2 之间，符合) c.平面尺寸 池长 L=VA=43.344m36.02m2=7.2 m 平面尺寸 BL=2.87m7.2m=20.644m2 d.集砂区 集砂斗倾角 60，高为 0.8 m e.集砂量及排砂设备 沉砂量 V: 城市污水二级生化处理工艺设计 - 10 - V= (Qmaxx243600) （Kz106）=(3120030)（1.5106）=0.624 m3/d 3.1.4 SBR 池计算 1.设计参数 污水进水量 Q=20800m3/d,进水 BOD5= 200 mg/L,水温 1230,处理水质 BOD5= 20 mg/L MLVSS/MLSS 值取 f=0.85 SV1=100ml/g（m3/t） 2.污泥沉降体积 V： V=20800m3/d200 mg/L10-6100ml/g（m3/t）（0.850.3）=1631m3 3.SBR 尺寸 各程序时间分配：进水(1h)曝气(3.5h)沉淀(0.5h)排水排泥(1 h ) 采用周期为 6h，池个数为 4 每池的有效容积应为 V1=20800m3/d6h（424h）+1631m34=1707.75m3 设有效水深为 6m，长宽比为 2.5：14：1 选定每池尺寸为 LBH=40m10m6m=2400m31707.75m3（安全） 采用超高为 0.5m，故池子全深为 6.5m 排水口底高为 6-1300（4010）=2.75407.75（4010）=1.02（安全） 4.剩余污泥量 XV=aQ(S0-Se)-bXV V（a=0.5，b=0.05） =0.520800m3/d（200-20）-0.0527001707.7541000 =949.82kg/d Xss=XVf =949.82kg/d0.85 =11117.44 kg/d 城市污水二级生化处理工艺设计 - 11 - （剩余污泥含水率 P=99.5%）： Vss=100Xss(100p) =10011117.44 kg/d(10099.5) 1000kg/m3 =223.49 m3/d 3.2 污处理系统 3.2.1 重力浓缩池 1.设计参数 剩余污泥泵房将污泥送至浓缩池 污泥流量 Qw= 223.49 m3/d 设计浓缩后含水率 P=97% 污泥浓度 c=5g/ L 设计固体通量 M=30kg /(m2.d) 浓缩时间 T=18 小时 浓缩池数量 1 座 浓缩池池型 圆形辐流式 2.浓缩池尺寸 a.浓缩池所需表面积 A： A= QwCM= 223.49 m3/d5g/ L30kg /(m2.d)=37.25 m2 d.浓缩直径 D： D=（4A）1/2=（437.25 m23.14）1/2=6.9m 为保证有效表面积和容积，并与刮泥机配套，选 D=7.0m e.浓缩池总深度 H： 工作高度 h1=(TQw)(24A)=(18h223.49 m3/d)(2437.25 m2)=4.5m 取超高 h2=0.3 m，缓冲层高度 h3=0.3 m，则总高度为 H=h1+h2+h3 =4.5+0.3 m+0.3 m=5.1m 3.浓缩后污泥体积 污泥浓缩前含水率 P1=99.5%，浓缩后含水率 P2=97% 城市污水二级生化处理工艺设计 - 12 - 则浓缩后每天产生污泥体积 V： V= Qw（1P1)(1P2) =223.49 m3/d（1-99.5%）（1-97%） =37.25m3 3.2.2 污泥消化系统 1.设计参数 剩余污泥量经浓缩后为 37.25m3 污泥头投配率为 5% 停留时间 20 天（投配率的倒数） 消化池座数 1 座 2.消化池尺寸 a.有效容积 V： V=37.25m3（1005）=745 m3 b.消化池尺寸 采用圆柱形消化池 柱体部分直径 D 取为 16m,集气罩直径 d1取 2m,池底下锥底直径 d2采用 3m 集气罩高度 h1取 2m，上椎体高度 h2取 3m，消化池柱体高度 h3取 9m（D2） 下椎体高度 h4取 1m 则消化池总高度 H=h1+h2+h3+h4=2+3+9+1=15m c.消化池容积 集气罩容积：V1=(d