水污染控制工程课程设计SBR工艺讲解

1、水污染控制工程课程设计50000m3/d SBR 工艺城市污水处理厂设计院系：生物与化学工程系班级：11 级环境工程姓名：学号：118752011002014 年 5 月污水厂设计任务说明 设计题目：某城市污水处理工程规模为：处理水量 Q=5.0104m3/d,污水处理厂设 计进水水质为 BOD5=120mg/L，CODcr=240 mg/L，SS=220 mg/L， NH3-N=25 mg/L，TP=2.0-3.0mg/L；出水水质执行 污水综合排放标准(GB 8978-1996) 一 级标准，即 CODcr60 mg/L，BOD520mg/L ，NH3-N15mg/L，SS20mg/L，

2、磷酸盐(以 P计) 0.5mg/L。要求相应的污水处理程度为： E CODcr75%，E BOD583.3%，E SS90.9%，E NH3-N 40%，EP75%-83.3%。1 、设计处理水量：3日处理量： 50000m 3 /d秒处理量： 0.579m3 / s50000 3Q 0.579m3 / s 579L / s24 3600根据室外排水设计规范 ，查表并用内插法得： K z 1.38所以设计最大流量Qmax Kz Q 1.38 50000 69034m3 /d 2876.4m3 / h 0.799m3 / s2、确定其原水水质参数如下：BOD5=120mg/LCODcr=240

3、mg/L SS=220 mg/LNH3-N=25 mg/LTP=2.0-3.0mg/L3、设计出水水质符合城市污水排放一级 A 标准：BOD5 20mg/L CODcr60 mg/L SS20mg/LNH3-N15mg/L磷酸盐（以 P 计） 0.5mg/L4、污水处理程度的确定根据设计任务书，该厂处理规模定为： 50000m3 /d 进、出水水质 :项目COD(mg/L)BOD5(mg/L)SS(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)进水240120220252.0-3.0出水602020150.5去除率75%83.3%90.9%40%75%-83.3%5.SBR工艺流程图事故排放

4、细 格 栅 渠旋 流 沉 沙 池滤液鼓风机房栅渣压榨外污水系统的设计计算一、进水闸井的设计1污水厂进水管 进水管设计参数：(1) 取进水管径为 D=1000m，m 流速 v=1.00 m/s，设计坡度 I=0.005 ；(2) 最大日污水量 Qmax=0.799m3/s ；(3) 进水管管材为钢筋混凝土管；(4) 进水管按非满流设计，充满度 h/D=0.75 ，n=0.014。(5) 管内底标高为 -5.0m ，2. 进水管设计计算：(1) 充满度 h/D=0.75 ，则有效水深 h=10000.75=750mm；(2) 已知管内底标高为 -5m，则水面标高为： -5.0+0.75=-4.25

5、m ；(3) 管顶标高为： -5.0 +1.0=-4.0m ；(4) 进水管水面距地面距离 0.0 4.25=4.25m。2进水闸井参数设计 进水闸井的作用是汇集各种来水以改变进水方向，保证进水稳定性。进水闸 井前设跨越管， 跨越管的作用是当污水厂发生故障或维修时， 可使污水直接 排入 水体，跨越管的管径比进水管略大，取为 1200mm。 其设计要求如下： 设在进水闸、格栅、集水池前； 形式为圆形、矩形或梯形；尺寸可根据来水管 渠的断面和数量确定，但直径不得小于 1.0m 或 1.2m； 井底高程不得高于 最低来水管管底，水面不得淹没来水官管顶。考虑施工方便以及水力条件， 进水闸井尺寸取 24

6、m，井深 7m，井内水深 0. 75m，闸井井底标高为 0.0m，进水闸井水面标高为 -5.0m ，超越管位于进水管顶 1 m 处，即超越管管底标高为 -3.0m 。二、中格栅井及提升泵房中格栅井： 7.0 4.0 7.0 (H)m3分2组1设计参数处理水量 Q=50000m3/d秒流量 Q1=0.579m3/s最大设计流量 Q=KZ*Q1=1.38*0.579=0.799 m3/s分两组格栅， 每组格栅最大设计流量 Qmax=0.3995 m3/s 栅前流速 v1=0.7m/s ，过栅流速 v2=0.9m/s栅条宽度取 s=0.01m，格栅间隙 e=20mm格栅倾角 =75 , 栅前水深 h

7、 =0.55m2. 计算草图如下栅条 工作平台进 水图1 中格栅计算草图3设计计算宽 B11）确定格栅前水深，根据最优水力断面公式QmaxB12计算得: 栅前槽2Qmaxv12 00.37995 1.1m ，则栅前水深 h B21 12.1 0.55m2）栅条间隙数 n Qmax sinehv20.3995 sin750.020 0.55 0.939.7（取 n 40）式中： n 中格栅间隙数Qmax 最大设计流量 ,m/s e栅条间隙 ,mm h 栅前水深， mv 过栅流速， m/s格栅倾角（3）栅槽有效宽度 ,栅槽宽度一般比格栅宽 0.2-0.3m ，取 0.2B=s （n-1）+en+0

8、.2=0.01 （40-1）+0.02040+0.2=1.39m 式中： B 栅槽宽度， m ；s 格条宽度，取 0.01m4)进水渠道渐宽部分长度 L1 B B1 1.39 1.1 0.398m1 2tan 1 2 tan 20其中进水渠渐宽部分展开角 1=20 ）5）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 L2 L1 0.199m226）过栅水头损失（ h1）20.922 9.81sin75 0.115m因 栅 条 边 为 矩 形 截 面 ， 取 k = 3 ， 则4v20.01 43h1 kh0 k sin 3 2.42 () 31 0 2g0.020其中 = （s/e ）4/3h 0 ：计

9、算水头损失k ：系数，格栅受污物堵塞后，水头损失增加倍数，取 k=3 ：阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时 =2.427）栅后槽总高度（ H）取栅前渠道超高 h2=0.3m，栅前槽总高度 H1=h+h2=0.55+0.3=0.85m 栅后槽总高度 H=h+h1+h2=0.55+0.115+0.3=0.965m8）格栅总长度 L=L1+L2+1.0+0.5+ H 1/tan =0.398+0.199+1.0+0.5+0.85/tan75 =2.32m式中： L 栅槽总长度， m；L1 中格栅的栅前进水渠道渐宽部分长度， m；L2 中格栅与提升泵房连接处渐窄部分长度， m。H1栅前槽总高

10、度（7）每日栅渣量Qmax w0 86400wk总 1000式中： w 每日栅渣量， m3 /dw0 栅渣量， m3 /10 3m3污水，当栅条间隙为 1625mm，w0 0.10 0.05m3 /103 m3 污 水 ； 当 栅 条 间 隙 为 3050mm， w0 0.03 0.01m3 / 103 m3 污 水 。 取 w0 0.01m3 /103m3污水0.799 0.01 86400 3 3w0.5m3/d 0.2m3/d，故采用机械清渣。1.38 10004. 格栅除污机的选择：根据计算，可选用 CH型正靶回转式格栅除污机，主要技术参数：表 HG-1500 型回转式格栅除污机技术参

11、数栅条间隙（mm）池深栅宽 （mm）安装角 度（o）排栅门高 度（ mm）10-50中等深度800-200060-90800三、污水提升泵房2m3/s 时，常选用下圆上方1 泵房工程结构按远期，流量设计当流量小于 形泵房1 。本设计 Qmax 0.799m3 / s，故选用下圆上方形泵房。采用 SBR工艺方案， 污水处理系统简单， 对于新建污水处理厂， 工艺管线可以充 分优化，故污水只考虑一次提升。有效水深采用 2.0 ，则集水池的面积： F=72/2=36m2.池底坡度为 i=0.2 倾向集 水坑；（2）选泵前扬程的估算集水池正常水位与出水口水位差为：4- （-4.885 ）=8.885m（

12、3）出水管水头损失：按每台有单独的出管口计： Q=200L/S,选用管径为 DN400 的铸铁管。查表知 （ 设计手册 01） v=1.19m/s 1000i=5.04出水管水头损失沿程损失（ 50+6）*0.00504=0.28224m局部损失按沿程损失的 30%为 0.3*0.28224=0.0847m 吸水管水头损失沿程损失 4.885*0.00504=0.0246局部损失按沿程损失的 30%为 0.3*0.0246=0.0074（ 4）总扬程 H=0.0074+0.0246+0.28224+0.0847+8.885=9.284m4 选泵假设选用泵的扬程为 12m，查手册，可采用 250

13、WL60015 型立式排污泵表 250WL600-15 型立式排污泵技术参数排出口流量扬程转速功率效率重量进水口径(m3/h（m）(r/min(kW（%）（kg）径（mm）（mm）25075012735327712003005 总扬程核算吸水管：无底阀滤水网 DN=400， =3;90 铸铁弯头 4个 ,DN400， =0.6; 偏心 渐缩管 DN400 dn300 ， =0.18h1=0.00504*4.885+(3+4*0.6+0.18)*(1.19)2/(2*9.81)=0.427 出水管；偏心渐宽管 dn300 DN400, =0.1390弯头 DN400（4个）, =0.4890弯头

14、 DN400（4个）, =0.3活门， =1.7 （开启 70）h2=（50+6）*0.00504+（0.13+0.48*4+1.7+0.3*4）*（1.19）2/（2*9.81） =0.6395H=h1+h2+h3+H1+H2=0.427+0.6395+0.5+8.885=10.45m0.2m3/d ，故采用机械清渣。1.38 10004. 格栅除污机的选择 根据计算，可选用云南电力修造厂江苏一环集团公司生产的 ZSB-4000 型转 刷网箅式格栅除污机，主要技术参数：表 3-2 XHG-2600 型旋转式格栅除污机技术参数每米深过水流量网毛刷转速安 装角 度电动机功率格栅间距（m3/h）(

15、r/min)（kw）（ mm ）0.8917.970-80o2.2-5.510旋流沉砂池：1. 计算草图如下：(2) 进水渠道流速，在最大流量的 40%80%情况下为 0.6 0.9m/s ；(3) . 沉砂池的超高取 0.3m。(4) 选定两座旋流沉砂池 , 则QD Q kz 50000 1.38 /( 2 24) 1436.5 =1437.5 m3 / h =399.5L/S 。2(5) . 规格选择 查给排水设计手册第 05 期表 5-10，选择直径 3.65m 的旋流 式沉砂池 I ，各部分尺寸如下表：表 旋流式沉砂池 I 的部分尺寸( m )型号流量 (L/s)ABCDEFGHJKL

16、5505303.651.50.7501.500.401.700.600.510.580.801.45(6) 参数校核a: 表面负荷 q=4QD/(3.14*A 2)=4*1437.5/(3.14*3.65 2)=137.45 m 3/(h m2) b: 停留时间沉砂区体积 V=3.14*A2J/4 + 3.14G* ( A2+AB+B2)/12=3.14*3.652*0.58/4 +3.14*0.60* (3.65 2+3.65*1.5+1.5 2)/12=9.37 m 3停留时间 HRT=3600*V/QD=3600*9.37/1437.5=23.5s30sd: 进水渠流速 V=QD/(36

17、00*C*H)=1437.5/(3600*0.75*0.51)=1m/s出水渠流速 V=QD/(3600*D*H)=1437.5/(3600*1.5*0.51)=0.52m/s3. 排砂方法：本设计采用空气提升器排砂， 该提升装置由设备厂家与桨叶分离机成套供应4. 排砂量计算 城镇污水的沉砂量按 20m3 /106m3污水计算，其含水率为 60%，容重约为 1500kg / m3 ，则总沉砂量为 50000 20 10 6 1.0m3 /d沉砂池的沉砂经排砂泵装置排除的同时， 往往是砂水混合体， 为进一步分离13砂和水，需配套砂水分离器。清除沉砂的时间间隔为 2d，根据排砂量 2m3/次 ，

18、选用 LSSF-260 无轴螺旋砂水分离器。四 配水井1：草图2：设计要求（1）水利配水设施基本原理是保持各个配水方向的水头损失相等（2） 配水渠道中的水流速度不应大于 1m/s, 以利于配水均匀和减少水头损 失3：设计计算（ 1）进水管径 D1 配水井进水管的设计流量 Qmax=2875m3/h, 当进水管径D 1 =1100mm,查水利计算表，知 V=0.837m/s，满足设计要求14 （2）矩形宽顶堰 进水从配水井底中央进入。 经等宽度堰流入 6 个水斗再由管 道接入 6 座构筑物，每个构筑物的分配水量为 q=2875/6=479.17m3/h=133.1 9L/ s。配水采用矩形宽顶溢

19、流堰至配水管（ 3）堰上水头 H。因为出水溢流堰的流量在一般情况下大于 100L/s 时采用矩形 堰，小于 100 时采用三角堰，本设计采用矩形堰（堰高 h 取 0.5m）。矩形堰流量 q m0bH 2gH式中 q 矩形堰流量， m3/sH 堰上水头， mb 堰宽， m，取 1.0mm 0流量系数，通常采用 0.327 0.332 ，取 0.33则 H 3 0.13319*0.13319/0.33*0.33*1*1*2*9.81 0.203 m（4）堰顶厚度。根据有关资料， 当 2.5B/H10 时，属于矩形宽顶堰。 取 B=0. 6m,这时 B/H=2.956 ，故该堰属于矩形宽顶堰。（5）

20、配水管径 D2 设配水水管管径 D2 =450mm，查水利计算表，知 V=0.837m/s（6）配水漏斗上口口径 D 按配水井内的 1.5 倍设计， D=1.5D1=1.5*1100=1650mm 五 生物脱氮除磷氧化池1.确定其原水水质参数如下：BOD5=120mg/LCODcr=240 mg/LSS=220 mg/LNH3-N=25 mg/LTP=2.0-3.0mg/L2.设计出水水质符合城市污水排放一级 A 标准：BOD5 20mg/L CODcr60 mg/L SS20mg/LNH3-N15mg/L 磷酸盐（以 P 计） 0.5mg/L3 设计计算（1）运行周期 反应器个数 n1=6个

21、，周期时间为 t=6h ，周期数 n2=5，每周期 处理水量 Q=1388.89m3。每周期分为进水、曝气、沉淀、排水、闲置 5 个阶段。 进水时间为 t F=t/n式中：t F每池每周期进水所需时间， h;15t 一个周期运行的时间， h ；n 每个序列反应池个数；则 t F=6/6=1hMLSS取 4000mg/L, 污泥界面沉速为u=4.6*10 4*X-1.26 =4.6*10 4*4000-1.26 =1.33m 曝气池滗水高度 h1=1.4m, 安全水深取 0.5m，则 沉淀时间 t s=( 1.4+0.5 ) /1.33=1.4h 反应时间 t R=t-t s-t F-t d-t

22、 b=6-1.4-1-1-0.5=2.1h 式中： t d排水时间宜为 1.0 1.5h ，这里取 1.0h；tb 闲置时间，此时间应根据现场具体情况而定，这里为了计算方便，取 0.5h反应时间比 e=t R/t=2.1/6=0.35h(2)曝气池体积经过处理后排出的水的 BOD5 由溶解性 BOD5 和悬浮性 BOD5 组成，其中只有溶 解性 BOD5 与工艺计算有关。出水溶解性 BOD5可用下式估算：S e=Sz-7.1K dfCe式中： S e出水溶解性 BOD5，mg/L；S z出水总 BOD5，mg/L，取 Sz=20mg/L；K d活性污泥自身氧化系数， d-1,典型值为 0.06

23、d -1；f出水中 MLVSS与 MLSS的比值，对于生活污水 f 值为 0.75 ；C e 出水 SS， mg/L，取 Ce =20mg/L；则 Se=20-7.1*0.06*0.75*20=13.6 mg/L因为活性污泥理想的营养平衡式为 BOD:N:P=100： 5： 1 所以即使进水中 BOD5 =120mg/L 全部被去除也只需 6mg/L 的 N。故进水 TN 较高。为满足硝化要求， 曝气段污泥泥龄 取 25d，污泥产率系数 Y取 0.6 ，活性污泥自身氧化系数 Kd取 0.06d -1。曝气池体积 V YQ C(S0 Se) /eXf (1 Kd C) 0.6*50000*25*

24、(120-13.6)/0.35 *4000*0.75*(1+0.06*25)=30400m 3(3) 复核滗水高度 h1 SBR池共设 6 座，有效水深 H=5m，则滗水高度 h116h 1 =HQ/(n2V)=5*50000/(6*30400)=1.37 1.4m 与假设值相同(4) 复核污泥负荷 LS=QS/eXV=50000*120/(0.35*4000*30400)=0.14 ( kgBOD 5/k gMLSS)(5) 剩余污泥产量剩余污泥由生物污泥和非生物污泥组成。剩余生物污泥Xv计算公式为:XV YQS0 Se1000KdVfX1000GB 500Kd与水温有关， 水温 20C时

25、Kd(20)=0.06d -1，根据室外排水设计规范142006)的有关规定，不同水温时应进行修正。这里假设水温为20C则剩余生物污泥量为：XV 0.6*50000*106.4/1000 -0.35*0.06*30400*0.75*4=1276.8剩 余 非 生 物 污 泥 量XS Q(1 fbf) C1000C0e 50000 (1 0.7 0.75) 221000020 4750kg / d 式中： C0设计进水 SS，mg/L，取 220mg/L;f b进水中可生化部分比例，设 f b=0.7 ；剩余 污泥总量 XXV XS 1267.8+4750=6026.8kg/d(6) 复核出水

26、BOD5Lch 242K42SXftRn24.37 mg/L24 12024 0.0168 4000 2.1 0.75 6式中： K 2动力学参数，取值范围 0.0168 0.0281 ，这里取 0.0168; 复核结果表明，出水水质可以满足要求。( 7)复核 NH3-N 微生物合成去除的氨氮 NW可用下式计算。XV1276.8NW 0.12 XV 0.12 1276.8 0.0031 mg/LQ50000这里微生物合成使出水氨氮仍高于设计出水标准。 故要考虑硝化作用， 出水 氨氮计算采用动力学公式。DO 0.098*(T-15)m(T) m(15)1 - 0.833 ( 7.2 - pH)

27、eKO DO17式中； m(15)标准水温( 15C)时硝化细菌最大比增长速度， d-1， m(15) =0.5d -1 ； T 设计条件下污水温度， C，这里取 20C；DO 曝气池内平均溶解氧， mg/L ， DO=2.0mg/L;K O溶解氧半速度常数， mg/L，KO=1.3mg/L；pH 污水 pH值，取 7.2 ； 将有关参数代入得2 0.098*(20-15) -1m(20) 0.5 1 0.833 (7.2 7.2) e =0.495 d-1；1.3 2 硝化细菌增长 半速度常数 KN也与温度有关， 计算公式为 :K N=KN(15)* e0.118* (T-15) =0.5*

28、 e0.118* (20-15) =0.9 mg/L式中： KN(15)标准水温( 15C)时硝化细菌半速度常数， mg/L，KN(15)=0.5mg/L； 硝化细菌增长 速度为11-1N(20)bN0.04 0.08 d-1c25式中： bN硝化细菌自身氧化系数， d-1，受水温影响，修正计算为： bN(T) =bN(20) *1.04 T-20,b N(20)=0.04d-1；KN(20) N(20)Ne(20)m(20)N(20)出水氨氮为0.9 0.08 0.173 mg/L0.495 0.08复核结果表明，出水水质可以满足要求8)设计需氧量计算设计需氧量包括氧化有机物需氧量、污泥自身

29、需氧量、氨氮硝化需氧量和出水带走的氧量。 有机物氧化需氧系数 a =0.5 ，污泥需氧系数b =0.12 。氧化有机物和污泥需氧量 AOR1 为AOR1 aQ (S0 Se) ebXVf 0.5 50000 (120 13.6) 0.35 0.12 4000 30400 0.751000 1000=6490.4 kg/d进水氨氮 N0=25mg/L,出水氨氮 Ne=0.173mg/L，硝化氨氮需氧量 AOR2 为AOR2 4.6(QN0 Ne10000.12 eVXf ) 4.6 (500001000 c25 0.17310000.120.35 4000 30400 0.751000 25=4

30、775.4kg/d反硝化产生的氧量 AOR3AOR3 2.86(QN 0 TNe10000.121e0V00XfC) 2.86(5000025 20 0.17310000.120.35 4000 30400 0.751000 2518=2642 kg/d总需氧量为 AOR=4775.4+6490.4-2642=8623.8kg/d=359.325kg/h (9)标准需氧量SORAOR CS(20) CSb(T) C工程假设在 0 海拔地区，大气压力为 1.013*10 5pa，则 =1微孔曝气头安装在距池底 0.3m 处，淹没深度 H=4.7m，其绝对压力为 5 5 5 5 pb=p+9.8*

31、10 5H=1.013*105+0.098*10 5*4.7=1.47 105 pa 微孔曝气头氧转移效率 EA 为 20%，气泡离开水面时含氧量为21(1 EA)Ot100% 17.5%79 21(1 EA)污水水温为 20C，清水氧饱和度 CS(20) =9.17mg/L，则曝气池内平均溶解氧饱和度 为pbOtCSb CS(20) ( ) 10.48 mg/L202600 42查附录九， CS(20)=9.17mg/L、 =0.85 、0.95 ， 则标准需氧量为SOR487.2kg/h359.325 9.170.85 0.95 1 10.48 2空气用量 SOR 487.2 8120 m

32、3/h=135.3m3/min0.3EA 0.3 0.2(11) 曝气池布置SBR 反应池共设 6 座。每座曝气池长 53m,19m宽，水深，超高 0.5m，有效体 积为 5066.67m3，6 座反应池有效体积 30400m3。污水处理厂每组 SBR 池的运行情况如下表所示表 污水处理厂每组 SBR 的运行情况项目第一小时第二小时第三小时第四小时第五小时第六小时1池进水曝气曝气曝气沉淀滗水2池曝气曝气曝气沉淀滗水进水3池曝气曝气沉淀滗水进水曝气4池曝气沉淀滗水进水曝气曝气5池沉淀滗水进水曝气曝气曝气6池滗水进水曝气曝气曝气沉淀六、鼓风机房19根据所需供气量 135.3 为和压力 47kPa，可选用 RF-245型罗茨鼓风机 4 台该型风机风压 58.8kPa，风量为 68.6m3/min 。 正常条件下， 2台工作， 1 台备用。表 3-8 RF-245 型罗茨鼓风机风机型号口径转速进口流量所需轴所配电机mmr /minm3 /min功率 kW功率 kWRF245A250 A80068.691.4110七、贮泥池2.贮泥池 1）设计参数SBR 池进泥量：经浓缩排出含水率 P97%的污泥设计进泥量 QW 9660 /1000 1932m3 / d 80.5m3