张静 生物转盘水处理工艺的设计

1、目 录摘要关键词ABSTRACT1绪论1.1生物转盘的发展与现状1.2生物转盘工艺特征生物转盘的构造生物转盘的净化原理生物转盘的工艺特征2设计说明2.1设计概况设计原则设计依据2.2设计基础资料2.3设计规模2.4废水处理程度进出水水质废水处理程度2.5工艺方案的比较和确定稳定塘污水土地处理活性污泥法生物膜2.6生物转盘工艺流程的选择和评价格栅提升泵房初次沉淀池生物转盘二次沉淀池接触消毒池计量槽2.7污泥处理工艺流程的选择污泥浓缩池消化池污泥脱水污泥的最终处置3污水处理构筑物设计计算3.1泵前格栅设计草图设计参数设计计算设计结果3.2提升泵房设计参数和设计结果设计计算设计结果3.3初次沉淀池设

2、计草图设计参数设计计算设计结果3.4生物转盘设计草图设计参数设计计算设计结果3.5二次沉淀池设计草图设计参数设计计算设计结果3.6 消毒接触池设计草图设计参数设计计算设计结果4污泥处理构筑物设计计算4.1污泥量计算4.2污泥浓缩池设计草图设计参数设计计算设计结果4.3污泥消化池设计草图设计参数一级消化池设计计算二级消化池设计计算设计结果4.4污泥脱水5总 结6致谢词参考文献 污水处理厂污水处理量为1000 m3/d，要求出水水质满足城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）中的一级B标准。结合城市污水的水质特征，通过对不同污水处理工艺的比较，本次设计最终选用生物转盘工艺为处理厂

3、中心处理流程的主要工艺，并依据各构筑物的主要作用选型，确定污水处理工艺流程和污泥处理工艺流程。确定的污水处理流程为：污水细格栅提升泵房竖流沉淀池生物转盘二沉池接触消毒池处理水，并对工艺主要构筑物进行设计计算，最终确定各主要构筑物的尺寸。 设计 污水处理 污泥处理 生物转盘地表水环境质量标准（GB 3838-2002）污水综合排放标准（GB 8978-1996）城镇污水处理厂污染物排放标准（GB 18918-2002）三废处理工程技术手册废水卷给水排水设计手册，第5册城镇排水污水排入城市下水道水质标准（CJ 18-16）该污水处理厂的水文特征如表2-216所示。表2-2 万州水文资料年平均降水量

4、（mm）年平均蒸发量（mm）最大积雪深度（cm）相对湿度（%）12436202.076该污水处理厂的地质特征：厂址位于万州东南部（长江下游），厂址所在地区地质较好，地下水位在地表以下23 m，地面平均标高为48.2 m。（1）（2）（3）考虑到水力条件、工程造价和布局的合理性，本设计采用长方形泵房。为充分利用时间，选择集水池与机械间合建的半地下式泵房，这种泵房布置紧凑，占地少，机构省，操作方便。水泵及吸水管的充水采用自灌式，其优点是启动及时可靠，不需引水的辅助设备，操作简便。泵站采用为半地下式。采用LXB-100023系列污水泵2台（1用1备）。22二次沉淀池进行生物处理后的固液分离主要是用来

5、分离悬浮生长生物处理工艺中的活性污泥和生物膜法工艺中脱落的生物膜。本设计在生物转盘之后设置沉淀池，主要目的就是沉淀、去除生物转盘中产生的生物膜，以获得澄清的处理水。二沉池有别于一般的沉淀池，在功能上要同时泥水分离(沉淀)和污泥浓缩，因此其设计与一般的沉淀池有所差别。二沉池的构造与初沉池类似，也可以采用平流式、竖流式和辐流式三种形式。但泥斗的容积要考虑污泥浓缩的要求，并应设置浮渣的收集、撇除、输送和处置装置。本设计选用竖流沉淀池型，采用两座沉淀池和一座备用沉淀池。二沉池和贮泥斗断面均采用圆形，单斗排泥。城市污水经过一级或二级处理(包括活性污泥法和膜法)后，水质改善，细菌含量也大幅度减少，但其绝对

6、值仍很可观，并有存在病源菌的可能。因此，污水排入水体前应进行处理，即后处理系统流程。本设计在二级处理后采用接触消毒法处理污水，进一步改善水质。消毒剂的选择见下表2-724：表2-7消毒剂的比较经过以上的比较，并根据污水处理厂处理规模，决定使用二氧化氯消毒剂。采用射流泵加二氧化氯，使得处理污水与消毒液充分接触混合，以处理水中的微生物，尽量避免造成二次污染。采用1个3廊道平流式接触消毒池。为提高污水厂的工作效率和运转管理水平，并积累技术资料，以总结运转经验，为今后处理厂的设计提供可靠的依据，设计计量设备，以正确掌握污水量、污泥量、空气量以及动力消耗等。本设计选用巴式计量槽23，设在污水处理系统的末

7、端。工艺过程中初沉池和二沉池分离产生的剩余污泥经泵房调节流量后，需进一步处理、处置。污泥的处理流程如图2-2所示。污泥浓缩的主要目的是通过降低污泥中的空隙水来减少污泥体积。因为空隙水占污泥水分的70%，故浓缩是污泥减容的主要方法。若后续处理为厌氧消化，则消化池容积可大大缩小24。所以本设计首先采用污泥浓缩池浓缩污泥，然后采用消化池进行污泥的稳定。浓缩池常用形式有重力浓缩池、气浮浓缩池和离心浓缩池等。重力浓缩池是污水处理工艺中常用的一种污泥浓缩方法，按运行方式分为连续式和间歇式，前者适用于大中型污水厂，后者适用于小型污水厂和工业企业的污水处理厂。本设计采用重力竖流浓缩池将初沉污泥和二沉池的污泥进

8、行浓缩，用带栅条的刮泥机，采用静圧排泥。污泥消化是污泥稳定的方法，其主要作用就是减少污泥中的有机物含量和致病微生物的数量，降低污泥利用的风险，同时其产生的沼气能作为能源，可发电用。本设计采用中温二级消化处理，消化池停留时间30 d，消化池控制温度3335，新鲜污泥年平均温度17.3，日平均最低温度12，池外界质为空气时全年平均气温9，介质为土壤时全年平均气温1116。一级消化池加热搅拌，二级消化池不加热，不搅拌，均采用固定盖式消化池。池形采用圆柱形，优点是减少耗热量，减少搅拌所需能耗，熟污泥含水率低。污泥脱水的主要目的是进一步降低污泥的含水率，经脱水后的污泥可直接进行最终处置。污泥脱水得方式主

9、要有机械脱水和自然干化。与自然干化相比较，机械脱水的优点是脱水效率较高，效果好，不受气候影响，占地面积小。机械脱水的常用设备有真空过滤机、板框压滤机及带式压滤机等。常用脱水机的主要特点见表2-824。表2-8 常用脱水机的主要特点本设计选用DY3000型带式压滤机23对污泥进行机械脱水。设计共采用3台（2用1备），工作周期12小时。另外，为防止突发事故，设置事故干化场，使污泥自然干化。污泥经浓缩、稳定机脱水处理后，不仅体积大大减小，而且在一定程度上得到了稳定，但污泥作为污水处理过程中的副产物，还需考虑其最终去向，及最终处置。目前，污泥的最终处置有污泥填埋，污泥焚烧，污泥堆肥和污泥工业利用四种途

10、径。该厂的污泥主要来源于城市污水，完全可以再利用。只需在厂内进行预处理将重金属去除，该厂的污泥用于农业是完全可能的。目前暂时有困难，也可将污泥用于园林绿化，使污泥中的肥分得以充分利用，污泥也可得以妥善处置。根据上述原则，决定污泥采用中温厌氧二级消化，再经机械脱水后运出厂外处置，这时的污泥已基本实现了无害化，不会对环境造成二次污染。污泥消化产生的沼气用于烧锅炉和发电，热量可满足消化池污泥加热需要，电能供本厂使用。泵前细格栅设计草图如3-1所示。（1）（3-1） 根据格栅槽宽度公式：（3-2） （2） 通过格栅的水头损失（h2） 根据计算水头损失公式： （3-3）式中 阻力系数，值与栅条断面几何形

11、状有关，现采用面； 重力加速度，取9.81 m/s2。查表22，取1.67，得， 根据过栅水头损失公式： （3-4）式中 系数，一般采用16。确定过栅水头损失校核过栅水头损失在（3） 栅后槽总高度（H）根据栅后槽总高度公式： （3-5）确定栅后槽总高度（4） 栅槽总长度（L） 出水渠道渐窄部分长度一般取8，得出水渠道渐窄部分长度 根据栅前渠道深公式： （3-7）确定栅前渠道 根据栅槽总长度公式： （3-8）确定栅槽总长度（5） 每日栅渣量（W）根据每日栅渣量公式： （3-9）确定每日栅渣量泵房提升流量q泵房进水角度泵房地下部分高h11.1.1 设计计算（1）（2） 提升净扬程（Z）根据公式确定

12、提升净扬程：（3）1.1.2图3-2 初沉池设计草图1.1.3 设计参数采用池数，每池最大设计流量按设计要求，竖流沉淀池作为初沉池的设计参数如表3-5所示。表3-5 初次沉淀池设计参数续表3-51.1.4 设计计算（1） 中心管的面积（f1）与直径（d0）根据中心管面积公式： （3-10）确定中心管面积，中心管直径（2） 沉淀池有效断面面积（f2）沉淀池有效断面面积公式： （3-11）确定沉淀池有效断面面积，（3） 沉淀池直径（D）沉淀池直径沉淀池直径小于8 m22。（4） 沉淀池有效水深（h2）根据有效水深与沉淀时间、表面负荷的关系： （3-12）确定有效水深校核池径水深比3，符合要求22。

13、（5） 集水槽每米出水堰的过水负荷（q0）根据过水负荷公式： （3-13）校核集水槽每米出水堰的过水负荷，符合要求22。（6） 中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度（h3） 喇叭口直径（d1）和反射板直径（d2）16，得喇叭口直径，16，得反射板直径 根据间隙高度公式： （3-13）确定中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度（7） 污泥部分所需容积（V）和每池污泥体积（V）根据水中悬浮物浓度计算公式： （3-14）确定污泥部分所需容积及每池污泥体积（8） 泥斗容积（V1）由公式得泥斗高度 根据泥斗容积公式： （3-15）确定泥斗容积泥斗足够容纳污泥量。（9） 沉淀池总高度（H）根据沉淀池总高公式：

14、（3-16）确定沉淀池总高度1.1.5 设计结果d0中心管喇叭口到反射板之间的间隙高h3泥斗倾斜角泥斗底部直径d沉淀池总高H生物转盘的设计草图如图3-3所示。图 3-3 生物转盘设计草图0.10.2 m3（1）根据转盘总面积公式： （3-17）确定转盘总面积（2） 转盘盘片数（m）根据盘片数公式： （3-18）确定盘片总数片，取1600片。采用两组四轴四级式的生物转盘，每座每轴盘片数200个，一、二级每级盘片数60片，三、四级每级40片。（3） 氧化槽有效长度（L）根据有效长度公式： （3-19） 式中 K系数，一般取1.2。确定各级有效长度：每个氧化槽的有效长度氧化槽有效长度L7.6 m，符

15、合要求22。（4） 氧化槽有效容积（V）和净容积（V1）根据公式： （3-20） （3-21）现r/D=0.1时，系数取0.29416。确定氧化槽有效容积及氧化槽净容积（5） 转盘的最小转速（n0）根据转速公式 （3-22）确定转盘最小转速校核转盘转速，在2.04.0 r/min范围内，符合要求22。根据水力负荷公式校核水力负荷： （3-23）转盘水力负荷，在0.10.2 m3（6） 污水在氧化槽内的停留时间（t）根据停留时间公式： （3-24）1.1.6最大设计流量。按设计要求，竖流沉淀池作为二次沉淀池的设计参数列表3-9。表 3-9二次沉淀池设计参数（1） 中心管的面积（f1）与直径（d0

16、）根据公式，确定中心管面积，及中心管直径。（2） 沉淀池有效断面面积（f2）和沉淀池直径（D）根据公式，确定沉淀池有效断面面积 及沉淀池直径，沉淀池直径小于8 m。（3） 沉淀池有效水深（h2）根据有效水深与沉淀时间、表面负荷的关系公式，确定有效水深校核池径水深比3，符合要求。（4） 校核集水槽每米出水堰的过水负荷，符合要求。（5） 中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度（h3） 喇叭口直径，反射板直径 确定中心管喇叭口到反射板之间的间隙高度（6） 污泥部分所需容积（V）和每池污泥体积（V）根据生物转盘污泥产量W=0.6 kg/kgBOD5计算二沉池污泥产量确定二沉池污泥区容积及每池污泥体积（7）

17、 泥斗容积（V1）由公式得泥斗高度 泥斗容积 泥斗足够容纳污泥量。（8） 沉淀池总高度（H）根据公式确定二沉池总高 1.1.7 设计结果d0中心管喇叭口到反射板之间的间隙高h3泥斗倾斜角泥斗底部直径d沉淀池总高H图3-5 消毒接触池设计草图设一座3廊道平流式接触消毒池，设计流量Qmax=2100 m3/d=87.5 m3/h消毒接触池设计参数16列表3-11。表3-11消毒池设计参数项目参数水力停留时间T1.0 h消毒池超高h10.3 m消毒池有效水深h2.0 m廊道单宽b2.0 m最大投剂量max5.0 mg/L（1） 消毒接触池容积根据接触池容积公式： （3-25）确定接触池容积（2） 消

18、毒接触池表面积根据表面积公式： （3-26）确定接触池表面积（3） 消毒接触池长度L根据廊道总长公式： （3-27）确定接触廊道总长（取22.5m）采用3廊道，则接触池长度，接触池宽度B=6m。校核长宽比L0/b=22.5/2=11.2510，符合要求22。 （4） 消毒接触池池高根据池高公式： （3-28）确定接触消毒池池高校核满足有效停留时间的要求。（5） 加消毒剂的量（w）每日投加消毒剂的量项目尺寸消毒池表面积A43.75 m2消毒接触池长度L7.5 m消毒接触池宽度B6 m消毒接触池高度H2.3 m每日投加消毒剂的量5.0 kg图4-1 污泥浓缩池设计草图按要求，污泥浓缩池设计参数16

19、如表4-1所示： 表4-1 污泥浓缩池设计参数项目参数浓缩前污泥含水率P199%浓缩后污泥含水率P297%中心进泥管流速00.03 m/s污水在浓缩池内上升流速0.000067 m/s喇叭口与反射板之间缝隙流出速度10.02 m/s续表 4-1项目参数污泥浓缩时间t10 h污泥斗倾角55泥斗底部直径d0.4 m（1） 中心进泥管面积（f）和中心进泥管直径（d0）根据公式： （4-1）确定中心进泥管面积及中心进泥管直径设计采用进泥管DN150mm23，管内流速（2） 浓缩后分离出的污水量（q）根据公式： （4-2）确定浓缩分离出的污水量（3） 浓缩池水流部分面积（F）和浓缩池直径（D）根据公式： （4-3）确定浓缩池水流部分面积及浓缩池直径（取3.7 m）（4） 浓缩池有效水深（h2）根据公式： （4-4）确定浓缩池有效水深（取2.5m）（5） 中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度（h3）喇叭口直径根据公式： （4-5）确定缝隙高度（取0.06m）（6） 浓缩后剩余污泥的量（Q1）和污泥根据公式： （4-6）确定浓缩后剩余污泥的量：（7） 浓缩池污泥斗高度（h5）和容积（V）根据公式： （4-7）确定污泥斗高度根据污泥斗容积公式