包头市污水处理设计方案

1、第一章概述1.1地理气候 1.2自然资源第二章污水处理设计方案2.1参数确定2.1.1设计水量:2.1.2进水水质:2.1.3出水水质 2.2方案选择 2.3工艺流程:第二草污水处理方案设计计算3.1 格栅-6 -3.2曝气沉砂池-7 -3.3初沉池-8 -23.4 A /O 反应池-9 -3.4.1设计参数-9 -3.4.2设计计算-10 -3.5 二沉池-16 -3.6污泥浓缩池-17 -3.7贮泥池-19 -3.7.1贮泥池的作用-19 -3.7.2贮泥池的计算-19 -3.8污泥脱水-20 -导言包头是内蒙古自治区第一大城市，全国特大型城市。包头，源于蒙古语包 可图，蒙古语意为“有鹿的

2、地方”，所以又叫鹿城，草原钢城。随着包头钢铁 （集团）有限责任公司和包头稀土研究院的建成与发展，这里又被称作稀土之 都。包头市辖10个旗、县、区，其中：3个市区（昆都仑区、青山区、东河区） 2个矿区（白云鄂博矿区、石拐区），4个农牧业旗县区（土默特右旗、达尔罕 茂明安联合旗、固阳县、九原区），1个经济开发区。总面积2 7 7 6 8平方公 里。人口 2 4 5 . 7 6万，居住着蒙、汉、回、满、达翰尔、鄂伦春等3 1个民 族。1998 年以来 , 包头市先后多次利用国外贷款 , 兴建、扩建了日处理能力7 万 m3、 3 万 m3、 2 万 m3 和 7 万 m3 的二级污水处理厂四座, 服务

3、面积260147km2。包头市污水资源化利用主要用于城市绿化用水、工业用水和部分景观补充 水。经调查 , 最高日回用水需求总量约为 915 万 m3, 其中杂用水量为 616 万 ml工业用水量为219万m3。现在日处理能力215万m3的回用水处理系统和 管网系统已投入使用 , 到 2005 年将在四个污水厂中建成规模为 615 万 m3/ d 的回用水处理系统 , 其中工业用水量占 45 % , 冬季可以达到 70 %。第一章 概述1.1 地理气候包头地处渤海经济区与黄河上游资源富集区交汇处， 北部与蒙古国接壤， 南 临黄河，东西接沃野千里的土默川平原和河套平原， 阴山山脉横贯中部。 包头的

4、 地理坐标是东经 109度 50分至 111度25分、北纬 41度 20分至 42度 40分，面 积为 27691 平方公里。包头境内有阴山山脉的大青山、乌拉山（以昆都仑河为界） ，山峰平均海拔 2000米，最高峰海拔 2324 米。全市由中部山岳地带、 山北高原草地和山南平原三部分组成， 呈中间高， 南 北低，西高东低的地势。黄河流经包头市境内 214 公里，公路、铁路两桥并行飞 架黄河南北。包头属半干旱中温带大陆性季风气候。这里景色宜人，气温适度。据包头市2002年国民经济和社会发展统计公报,2002年包头市年均气温8.5 C,年最 低气温27.6 C,年最高气温40.4 C,年降水总量2

5、62.9毫米，年最大风速11.0 米秒,平均风速 1.8 米秒,年日照时数 2806小时,年平均相对湿度 52, 全年沙尘天气 12 次。夏秋之时,是包头绝佳季节,清风送爽,花香色艳,瓜果 丰盛,蔬菜充足,是理想的避暑胜地。冬春二季,冰封雪飘,银装素裹,别具北 国特色。1.2 自然资源包头的矿产资源具有种类多、 储量大、品位高、分布集中、 易于开采的特点, 尤以金属矿产得天独厚, 其中稀土矿不仅是包头的优势矿种, 也是国家矿产资源 的瑰宝。已发现矿物 74 种,矿产类型 14 个。充足的水资源是包头经济赖以展的重要条件。黄河流经包头境内 214公里, 水面宽 130米到 458米,水深 1.6

6、 米到 9.3 米,平均流速为每秒 1.4 米,最大流 量每秒 6400 立方米,年平均径流量为 260 亿立方米,是包头地区工农业生产和 人民生活的主要水源。 此外,艾不盖河、哈德门沟、 昆都仑河、五当沟、水涧沟、 美岱沟等河流,水流量可观,也是可以利用的重要水资源。包头可利用地表水总量为 0.9 亿立方米 （不包括黄河过境水） 。地下水补给 量为 8.6 亿立方米。从 50 年代起，包头就开始了大规模的水资源开发，先后修 建了黄河水源地多处，以及奥陶窑子、团结渠、民生渠、磴口扬水站、画匠营水 源地等较大的黄河提水工程， 先后构筑了昆都仑、 刘宝窑、水涧沟等中小型水库， 进行了大规模的水资源

7、开发。 包头地区的生活、 工业及农业用水设施已经能够满 足本地区经济社会发展的需要。第二章 污水处理设计方案2.1 参数确定2.1.1设计水量：Q=410000m3 日2.1.2进水水质：COD:810 mg/LBOD:405 mg/LSS:323 mg/LTN: 50mg/LTP:10mg/LpH:62.1.3 出水水质GB18918-2002 （按照国家一级 A标准）：COD:<=50mg/L BOD:<=10mg/L SS:<=10 mg/L TN:<=15 mg/L TP:<=0.5 mg/L2.2 方案选择 :因为BOD/COD=0,适合用生物处理，常用

8、的生物处理方法有：活性污泥法，A2/O, SBR等。各方法的比较如下：（1）A/O工艺优点： 1污泥沉降性能好； 2.污泥经厌氧消化后达到稳定； 3.用于大型水厂费 用较低； 4. 沼气可回收利用。缺点： 1. 用于小型水厂费用偏高； 2.沼气利用经济效益差； 3，污泥回流量大， 能耗高。（ 2） A2/O 工艺：优点：1.具有较好的除P脱N功能；2.具有改善污泥沉降性能的作用的能力， 减少的污泥排放量； 3.具有提高对难降解生物有机物去除效果，运行效果稳定；4.技术先进成熟，运行稳妥可靠；5.管理维护简单，运行费用低；6沼气可回收 利用7.国内工程实例多，容易获得工程设计和管理经验。缺点：1

9、.处理构筑物较多；2,污泥回流量大，能耗高。3.用于小型水厂费用偏 高；4.沼气利用经济效益差。（3） SBR 工艺：优点：1.流程十分简单；2.合建式，占地省，处理成本底；3.处理效果好，有 稳定的除P脱N功能；4.不需要污泥回流系统和回流液； 不设专门的二沉池；5. 除磷脱氮的厌氧，缺氧和好氧不是由空间划分的，而是由时间控制的。缺点：1.间歇运行，对自动化控制能力要求高；2.污泥稳定性没有厌氧消化稳定；3.容积及设备利用率低；4.变水位运行，电耗增大；5.除磷脱氮效果一般。综上所述，可得比较适合本设计的工艺是 A2/0工艺。因为这种工艺具有较好的 除P脱N功能；具有改善污泥沉降性能的作用的

10、能力， 减少的污泥排放量；具有 提高对难降解生物有机物去除效果， 运行效果稳定；技术先进成熟，运行稳妥可 靠；管理维护简单，运行费用低；沼气可回收利用。2.3工艺流程：进水 > 中格栅 > 提升泵 > 沉砂池 > 初沉池> 厌氧 > 缺氧 > 好氧 > 二沉池tI,剩余污泥第三章污水处理方案设计计算3.1格栅3Qmax=41000 吨/d=4.75m /s采用a2/o工艺-BOD 405由=0.5>0.35COD 810Kz=1.2(1) 格栅间隙：e=25mm=0.25m栅前水深：h=0.8m过栅流速：v=0.9m/s安装倾角：:-=60

11、栅条间隙数:Qmax 沁=228ehv用6个格栅，n=228/6=38(2) 栅槽宽度：设栅条宽度s=0.01mB=s( n-1)+e n=1.32m(3) 进水渠道渐宽部分长度：设进水渠B1=0.65m0.77m/s.渐宽部分展开角:1=20，此时进水渠道内的流速为B -吕L1= 2tg ：=0.92m(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度：L2=L”2=0.46m(5) 过栅头损失：设栅条为矩形断面，取k=3hi=k2 v2gSin： =3 2.424船30.922 9.81sin 60 =1.13m(6) 栅后总高度：取栅前渠道超高h2=0.3m栅前槽高Hi=h+h2=1.1mH=h

12、+hi+h2=2.23m(7) 栅槽总长度：L=L 1+L2+1.0+0.5+H1/ta n： 1(8) 每日栅渣量：取 W1=0.08m3/103m3W=QmaxW1 86400kz 100033=27.36m /d > 0.2m /d宜采用机械清渣3.2曝气沉砂池(1) 池子总有效容积设 t=2min3V=Qmax t 60=570m(2) 水流断面积设 v1 =0.1m/sAQmax247.5mV1(3) 池总宽度A设 h2=2m贝U B= =23.75mh2沉砂池设两格，每格池宽5.9m,池底坡度0.5m,超高0.6m，全池总高5m每格沉砂池实际进水断面面积A'5.9 5

13、.0-3.0 1.5 1/2=23.7m2池总宽B=A/h2=47.5/2.3=20.7m3 每格宽 10.35m(6) 池长：L=V/A=12 m(7) 每格沉砂池砂斗容量V -0.6 2.9 12 = 20.8m3(8) 每格沉砂池实际沉沙量设含沙量为20m3/106m3,污水每两天排一次'20 4.7533V 06864008.2m 3 : 20.8m3106 x2(9) 每小时所需空气量设曝气管进水深度为3m,单位池长所需空气量为28m3/(m.h)3q=2812(1+15%)2=772.8m3.3初沉池包头市人口为200万人，沉淀时间1.5小时(1)池子总表面积设表面负荷q&

14、#39;=2.0m3/m2h设计流量Q=4.75m3/sQ 3600则 A8550 m22(2) 沉淀部分有效水深h2=q' 1.5=3.0m(3) 沉淀部分有效容积V'=Q t 3600=25650m3池长设 v=6mm/sL=vt 36=6 1.5 3.6=32.4m(5) 池子的总宽度B=A/L=8550/43.2=264n(6) 池子个数设每个池子宽8mn=B/b=33(个)(7) 校核长宽比L/b=32.4/8=4.05>4.0 (符合要求)(8) 污泥部分需要的总容积25 100设T=2.0d,污泥量为25g/人d,污泥含水率为95%,则S=0.5g /人 d

15、(100 -95) 10000.5x2000000 x231000(9)每格池污泥所需容积V 二 SNT/10002000mV ”=V/n=60.6m323.4 A /O反应池判断是否可采用A2/O法：COD/TN=810/50=16.2>10BOD /TP =405/10=40.5>20符合要求，故可采用此法。已知条件：设计流量Q=410000md(不考虑变化系数)设计进水水质：COD=810mg/L BOD=405mg/L, SS=323mg/L TN=50mg/LTP=10mg/L 最低水温 4 °C, pH=6设计出水水质:CO僕 50mg/L, BODK 10m

16、g/L, SS< 10mg/L, TN< 15mg/L, TP< 0.5mg/L 3.4.1设计参数 BOD污泥负荷 N=0.18kg BOD5/(kgMLSS*d) 回流污泥浓度X=8600(mg/L) 污泥回流比R=85% 混合液悬浮固体浓度3-49r0 85XXr8600 = 3952(mg/L)1 R R 1 0.85混合液回流比R内TN 去除率 tn -TNo -TNe 100%= 50 15 100% =70%3-50TN。50混合液回流比 R 100% =233%3-511 -叫N取R内=240%3.4.2设计计算反应池容积VV_ 410000 395 =227

17、6633)3-52反应池总水力停留时间：V 227663 t0.56(d) -13.3(h)Q 410000各段水力停留时间和容积：厌氧：缺氧：好氧=1 ： 1 ： 33-53厌氧池水力停留时间：b二丄13. 2.66(h)51厌氧池容积：乂二丄 227663 = 45533(m)缺氧池水力停留时间=1 13.3= 2.66(h)5缺氧池容积：'V2 二1 227663 =45533(m3)5t23好氧池水力停留时间：t3=3 13.3= 7.98(h)53 好氧池容积：V3227663 =136598(m3)5校核氮磷负荷，kg TN / (kg MLSS d) 好氧段总氮负荷-Q

18、TN0410000 500.038 kg TN / (kg*MLSS d)X 汇V33952 136598 厌氧段总磷负荷 二 Q TR 41°°°° 10 = 0.023 kg TN / (kg*MLSS d) X x V)3952 x 45533剩余污泥X = Px PsPx =Y Q S°-SeAKd V X vFS 二 TSS-TSS. Q 50%取污泥增殖系数丫=0.5 ,污泥自身氧化率Kd=0.05 ,将各值代入公式，得Px=0.5 X 410000X (0.405 0.01) 0.05 X 227663X 3.952 X 0.7=

19、49485(kg/d)Ps=(0.323 0.01) X 410000X 50%=64165(kg/d) X=49485+ 64165=113650 (kg/d)湿污泥量：设污泥含水率为P= 99.3%则剩余污泥量为：W11365033Qs16235.7m /d = 676.5m /h1 -P 10001 -99.3%1000反应池主要尺寸反应池总容积V=227663(m)3设反应池10组，单组池容积 V单=V/10=22766.3 (m )2有效水深5m； S单=V单/5=4553.26 m采用五廊道式推流式反应池，廊道宽 b=7 m；单组反应池长度：L=S单/B=4553.26/(57)=

20、 130.1(米)；取131米。校核：b/h=7/5=1.4(满足 b/h=1 2);L /b=131 /7=18.7 ( 满足 L /b>10);取超高为0.7 m ,则反应池总高H=5+0.7=5.7 (m)反应池进、出水系统计算 Qmax=4.75(rr/s)管道流速v=1.4 m/s管道过水断面积A=Q/v=4.75 - 1.4= 3.4(m 2)3-60管径4 3.4d3.14二 2.08(m)3-61取 DN=2100(mm)曝气系统设计计算 设计需氧量AORAOR去除BOD5需氧量一剩余污泥中BODI氧当量+ NH3-H硝化需氧量一剩 余污泥中NH3- H的氧当量一反硝化脱

21、氮产氧量。2 二 aKQ(S。-Se) bQ K(TN。一 TN°) - 0.12 X-CQ K(TN0 -TNe -NH3 -N) -0.12 ：X-d：X3-68式中：a需氧率，取值为1K变化系数，取值1.3Q每日处理污水量 100000 m3/dS0处理BOD浓度，211.1mg/LSe出水BOD浓度，20mg/Lb系数，4.6TN38.1mg/LTN e15mg/LC系数，2.8602=1 1.3 410000(0.405 -0.01)4.6410000 1.3(0.050 - 0.015) - 0.12 113650-2.861.3 410000(0.05 -0.015 -

22、0.010)-0.12 113650-2.08 113650=21053523078.2 895.18 -161383=73125.38(kgO2 /d)-3046.89(kgO2 /h)最大需氧量与平均需氧量之比为1.34，则AORmax = 1.34Q2 =1.34 3046.89 二 4082.83(kgO2 / h)去除每1 kg BOD5需氧量AOR4082.83 240.61(kgO2/kgBOD5) Q(S0 -Se)410000(0.405 -0.01)3-69 (9)标准需氧量采用鼓风曝气，微孔曝气器。曝气器敷设于池底，距池底 0.2m，淹没深度 4.3m，氧转移效率Ea=2

23、0%计算温度T=25C，将实际需氧量AOR换算成标准 状态下的需氧量SORSOR =A°R 5(20)二 L】Csm(T)Cl 1.024 仃 NO)式中:气压调整系数,所在地区实际气压51.013 10，取值为1Cl曝气池内平均溶解氧，取 CL=2mg/L污水中饱和溶解氧与请水中饱和溶解氧之比，取0.95Cs(20)= 9.17(mg / L), Cs(25)= 838(mg/ L)空气扩散器出口处绝对压力：53Pb =1.013 109.8 10 H53= 1.013 109.8 105.75-1.5716 10 (Pa)空气离开好氧反应池时氧的百分比：Qt21(1 _Ea) 1

24、oo%= 21(1 -0.20)100%= 17.54%79 (1 -Ea)2179 (1 -0.20)213-71好氧反应池中平均溶解氧饱和度:Csm(25) = Cs(25)(2.066 1055CCC7 ,1.571610 丄 17.54 二 8.38 (-2)422.066 105二 9.87(mg/ L)42 )3-72标准需氧量为：R3046.89 9.17=0.820.95 1(9.87 一 2) 1.024(25鈔= 4047.75(kgO2/d)= 168.66(kgO2/h)3-73相应反应池最大时标准需氧量：SOFmax -1.34 SOR/.34 168.6226(kg

25、O2 /h)3-74好氧反应池平均时供气量_ SOR168.66 “c w/ 3八GS100100 = 2811 (m / h)0.3EA0.3 203-75最大时供气量：GSmax -1.34 Gs=1.34 2811=3766.74(m3/h)3-76(10) 厌氧池设备选择(以单组反应池计算)：厌氧池内设推流式潜水搅拌机3台，所需功率按5W/m3池容计算.3厌氧池有效容积V =4553.3(m )混合全部污水所需功率为5 4553.3 = 22766.5(W)(11) 缺氧池设备选择(以单组反应池计算)缺氧池内设推流式潜水搅拌机3台，所需功率按5W/m3池容计算.3缺氧池有效容积V缺=4

26、553.3(m )混合全部污水所需功率为5 4553.22766.5(W)(12) 污泥回流设备污泥回流比 r=85%；变化系数1.2污泥回流量 Qr=KRQ=1.2 0.85 410000 = 418200(m'/d) =17425(m'/h)(13) 在曝气池的2个相邻廊道的隔墙上布设1条空气干管，共3条空气管，在每根干管上布设16对空气竖管，全曝气池共设 96跟空气竖管。全曝气池共设48根配气竖管，每根竖管的供气量3766.74=96 10= 3.93m3/h。曝气池每廊道纵向设6跟曝气管，每根支管设9个曝气头F面是管道压力损失计算表管段编号管段长度L/m空气流量流速m/

27、s管径mm配件、【/日 当量长度m计算长度m压力损失h1+h23m /h3m /min9.8pa/m9.8pa26-50.74.050.06732.00弯头10.621.420.120.1725-40.78.100.13432.00三通10.291.090.180.2023-20.712.150.20132.00三通10.291.090.250.2722-10.716.200.26832.00三通1三通1,异0.291.090.370.3721 -01.236.400.6034.6440.00形管1四通1异1.272.370.821.9420-91.272.801.2065.8650.00形管

28、1三通1,弯2.183.280.762.5019-180.6108.541.8093.4580.00头32.3019.680.265.1218-177.00217.083.6186.9080.00三通14.4111.410.404.5617-167.2434.167.23613.8080.00四通1四通1,异3.5610.813.0117.6216-57.2651.2410.85417.00100.00形管1 四通1,异3.0110.262.6226.8815-47.2868.3214.47211.77150.00形管14.9012.150.718.6314-37.21085.4018.091

29、5.69150.00四通1四通1,异3.7611.010.363.9613-27.21302.4821.70811.04200.00形管14.0411.290.707.9012-17.21519.5625.32613.20200.00四通15.3112.560.394.9011 -07.21953.7232.56213.00200.00四通13.7611.010.475.1710-97.22170.8036.1811.70200.00四通1 四通1 ,4.0211.270.364.069七7.22387.8839.79814.00250.00异形管17.1914.440.405.788刁7.2

30、2604.9643.41612.50250.00四通1 四通1 ,5.0012.250.475.767-67.22822.0447.03414.20300.00异形管112.0919.340.387.356七7.23039.1250.65214.20300.00四通15.3812.630.658.215Z7.23256.254.2713.50350.00四通1 ,5.2212.470.374.61异形管14 437.23473.2857.88811.30350.00四通14.9812.230.637.70弯头1,四3-14.93690.3661.50615.69400通1,异径1四通1,异径1

31、12.0826.830.4110.982-3511071184.514.1250010.9945.990.3616.54合计160.323.5二沉池采用辐流式沉淀池Q = 410000m3/d = 17083.3m3/hN =200万人(1沉淀部分水面面积设表面负荷q'= 2m3/m2 h 池子个数n二8个F Q nq'1708338 2=1067.7m2(2)池子直径取 D = 37m(3) 沉淀部分有效水深设 t =1.8h h2 二 q't =2 1.8= 3.6m(4) 沉淀部分有效容积n170838381.8 = 3843.7m污泥部分所需容积S =0.5L/

32、（人 d）T =4h、， SNT 0.5 汉 2000000 汇 4 “ “ 3 V20.83m口 = 2m, r2 = 1m, : =60，则1000n1000 8 24污泥斗容积：设h5 =- r2 ）tg ： -1.73m5 223V 5（r12 订2r；） =12.7m33（5）污泥斗以上圆锥体部 分污泥容积 设池底径向坡度为0.05,则h4 =(R-R|)0.05 = 0.825m怎人4223V2-(RRr1r1 ) =1249.5m3(6) 污泥总容积33V 二y V2 = 1262.2m20.83m(7) 沉淀池总高度设 h| =0.3m，h3 = 0.5mH =hh2h3 h4

33、 h5 =0.3 3.6 0.5 0.825 1.73 =6.955m取 H =7m(8) 沉淀池边高度H hh2 h3 = 4.4mD 37（9）径深比旦=汇=10.28（符合要求）h23.63.6污泥浓缩池进入浓缩池的剩余污泥量为6765m d = 0.08m3/s，设计中选用4座浓缩池,单池流量为：1691.25 m3/d =0.02m3/s，设计中浓缩前污泥含水率为P =99.3%，浓缩后污泥含水率为R =97%，固体浓度C。=6（kg/m3）DI图4-1浓缩池计算简图(1) 浓缩池面积A ,浓缩污泥为剩余污泥，污泥固体通量选用 30(kg/(m 2.d)浓缩池面积A = C° = 1691.25 6 = 33