污水处理-课程设计

1工程概况1.1设计原始资料污水处理厂出水排入距厂150m的某河中，某河的最高水位约为-1.60m，最低水位约为-3.2m，常年平均水位约为-2.00m。污水处理厂的污水进水总管管径为DN800，进水泵房处沟底标高为绝对标高-4.3m，坡度1.0‰，充满度h/D=0.65。处理量为3万吨/天。初沉污泥和二沉池剩余污泥经浓缩脱水后外运填埋处置。1.2设计要求污水处理厂污水的水质以及预期处理后达标的数据如表所示：表1.1污水原水和处理后的数据污水水质A组COD（mg/L）BOD（mg/L）SS（mg/L）PH处理前水质4002002006~8处理后水质2050206~8去除率80%75%90%—处理后的标准符合《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918—2002）中规定城市二级污水处理厂二级标准。1.3选定处理方案和确定处理工艺流程根据《城市污水处理和污染防治技术政策》条文4.2.2中规定，日处理大于20万立方的污水处理厂一般可以采用常规活性污泥法工艺，10~20m3/d污水处理厂可以采用传统活性污泥法、氧化沟、SBR、AB法等工艺。本次设计只需除去COD、BOD、SS不用考虑除氮和除磷工艺，而且BOD/COD=0.5可生化性较好，所以选择两种方案进行选择。方案一：传统活性污泥法普通活性污泥法是指系统中的主体构筑物曝气生物反应池的水流流态属推流式。工艺流程见图1.1。方案二：AB法污水处理工艺AB法污水处理工艺是指吸附—生物降解工艺，该工艺将曝气池分为高低负荷两段，各有独立的沉淀和污泥回流系统。高负荷段A段停留时间约20－40分钟，，去除BOD达50％以上。B段与常规活性污泥相似，负荷较低，泥龄较长。工艺流程见图1.2。图1.1传统活性污泥法工艺流程图图1.2AB法污水工艺流程图1.4方案的优缺点比较传统活性污泥法AB法污水处理工艺优点：处理较好，BOD去除率可达90%以上，适宜处理净化程度和稳定要求较高生物污水；对污水比较灵活，可以根据需要调节。缺点：○1曝气池首端有机物负荷高，耗氧速率高。○2曝气池大，基建费用高。○3供氧速率难于与其吻合，不平衡。优点：○1对有机底物去除效率高。○2系统运行稳定。○3有较好的脱氮除磷效果。○4AB法工艺较传统的一段法工艺节省运行费用20%~25%。缺点：○1A段在运行中如果控制不好，很容易产生臭气○2污泥产率高，A段产生的污泥量较大，这给污泥的最终稳定化处置带来了较大压力。两种方案都可行，按最终选择AB法污水处理工艺。2污水工艺设计2.1设计流量计算污水平均流量：smdmQd33347.036002430000污水总变化系数：42.17.211.0QKZ污水最高日流量：smKQQzd3d493.02.2格栅格栅是安装在污水渠道、泵房的进口处的顶端，用于截留较大悬浮物，主要作用是将污水中的大块污水拦截，以免后续处理单元的水泵或构筑物造成损害。设计参数：1、栅条间隙：机械清洗为16~25mm，人工清洗为25~40mm。2、格栅栅渣量：空隙为16~25mm时，栅渣量为0.10~0.05m3/103m3污水：空隙为25~40mm时，栅渣量为0.03~0.01m3/103m3污水。3、污水过栅流速0.6~10m3/d，格栅前渠道流速0.4~0.9m3/d。4、清渣方式：当栅渣量大于0.2m3/d时，采用机械清渣格栅。机械清渣格栅倾角90°~60°。5、栅条宽度s=0.01m；栅条间隙b=50mm6、栅前水深h=0.8m；倾角α=60°。7、过栅流速v=0.8m/s。2.2.1格栅设计计算1、格栅间隙数bhvQnsin208.08.005.0sin60493.02、格栅槽宽度bnnSB1m285.12005.0120015.03、进水渐宽部分长度111tan2BBLm35.020tan203.1285.1式中α—渐宽处角度，一般取10°~30°；B1—进水明渠宽度，vhQBmax1；4、栅槽与出水渠道连接处的渐缩部分长度mLL18.02125、过栅水头损失sin22001gvhkhh式中h1——过栅水头损失，m；h0——计算水头损失，m；k——系数，格栅受到污染堵塞后，水头损失增大的倍数，一般k=3；ξ——阻力系数，与栅条断面形状有关，34eS当格栅为矩形断面时，β=2.42。mh085.0360sin81.928.005.0015.042.223416、栅槽总高度mhhhH185.13.0085.08.021式中h2—栅前渠道超高，m，一般取0.3m；7、栅前槽高mhhH1.13.08.0218、栅槽总长度mHLLL67.273.11.15.00.118.035.0tan5.00.11219、每日栅渣量dmdmKWQW33总1max2.030.0100042.18640001.0493.0100086400式中W1—每103m3污水的栅渣量，取0.1~0.01，粗格栅用小值，细格栅用大值，中格栅用中值。格栅采用机械清渣方式。10、格栅示意图图2.1格栅计算简图2.3提升泵站2.3.1泵房的选择选择集水池与机械间合建的半地下矩形自灌式泵房，这种泵房布置紧凑，占地少，机构省，操作方便。本设计设三台水泵，其中两天备用。2.3.2设计计算1、每台泵的流量smQQ3max242.02483.022、集水池容量按规定集水池的容量不能小于一台泵6分钟进水的容积W388606mQW3、集水池面积HWAH——有效水深，2m。244mA2.3.4扬程计算HhDhhhh10式中h——集水池最低工作水位与所需要水位的高差；0h——出水管提升后的水面高程，0.182m；Dh——充满度，0.65；h——经过格栅的水头损失，0.25m。mh2.6225.052.03.40.18参照设计手册的各构造物的水头损失，本设计污水构造物的水头损失为4.5m。沿程损失为0.54m。mHZ11.2454.05.46.2选用550TU—L型污水水泵三台，每台Q=1350L/s，扬程10~45m。2.4曝气沉砂池普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物，使后续处理难度加大。采用曝气沉砂池可以克服这一点。优点：通过调节曝气量，可以控制污水的旋流速度，使除砂效率稳定，受流量变化的影响较小；同时对污水起到预曝气作用。设计参数1、旋流速度保持0.25~0.3m/s。2、水平流速v1=0.06~0.12m/s。3、最大流量时停留时间1~3min。4、有效水深h2=2~3m，宽深比一般采用1~2。5、1m3污水的曝气量为0.2m3空气。2.4.1设计计算1、池子总有效容积316.59602493.060mtQVmxx式中t——停留时间，一般取1~3min。2、水流过水断面面积21max93.41.0493.0vmQA3、沉砂池宽度mhAB47.2293.42宽深比为：225.12hB4、沉砂池长度mAVL1293.416.595、每小时需空气量hmdQqmac33552.0493.036003600式中d——1m3污水的曝气量，一般采用0.1~0.2m3/m3污水。6、沉砂室所需容积3668.11086400230374.01086400mXTQV7、沉砂斗上口宽度maha12.25.060tan4.12tan213式中h’——沉砂斗高度；α——沉砂斗壁与水平的倾向，矩形沉砂池α=60°；a1——沉砂斗底宽度，一般采用0.4～0.5m。设计中取h’=1.4m，a1=0.5m。8、沉砂斗有效容积32221123071.25.05.012.212.234.13maaaahV9、沉砂室高度m54.147.22122102.04.1233ilhh10、沉砂池总高度mhhhH84.354.123.0321式中h1——沉砂池超高，一般采用0.3~0.5m。10、出水和排砂装置出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定。出水管采用DN800的钢管。采用沉砂池底部管道排砂，排砂管DN200mm。2.5AB法1、全系统分为预处理段、A段、B段等三段、预处理段只设格栅、沉砂池等简单设备，不设初次沉淀池。2、A段有曝气吸附池和中间沉淀池组成，B段由曝气池和最终沉淀池组成。3、A段和B段各自拥有独立的污泥回流系统，两段完全分开。2.5.1A段设计参数对处理城市污水，A段的主要设计与运行参数建议值为：1、BOD—污泥负荷（LS）2~6kgBOD/（kgMLSS·d），为普通活性污泥法的10~20倍；2、污泥龄（θc）0.3~0.5d；3、水力停留时间（t）30min；4、吸附池内溶解氧（DO）浓度0.2~0.7mg/L。5、A段曝气池内的混合液污泥浓度MLVSS一般采用2000~3000mg/L。。6、A段曝气池内的污泥回流比RA一般采用40%~70%2.5.2B段设计参数去除有机物是B段的主要净化功能。B段承受负荷为总负荷的30%~60%，与普通活性污泥法比，曝气池的容积可减少40%左右。1、BOD—污泥负荷（LS）0.15~0.3kgBOD/（kgMLSS·d）；2、污泥龄（θc）15~20d；3、水力停留时间（t）2~3h；4、吸附池内溶解氧（DO）浓度1~2mg/L。5、A段曝气池内的混合液污泥浓度MLVSS一般采用2000~4000mg/L。6、A段曝气池内的污泥回流比RB一般采用50%~100%。2.5.3A、B段去除率A段的BOD去除率一般为50%~60%，本设计取60%，则A段出水BOD浓度LmgSAE/80%)601(200虽然本设计最终要求BOD=50mg/L,但根据一级标准排放要求，经过B段处理后出水BOD浓度应小于20mg/L%75802080ABE2.5.4平面尺寸计算1、A段曝气池容积31252200038.17381202424mXNQSVVASArAA式中SrA——A段去除的BOD浓度；NSA——A段BOD污泥负荷率[kgBOD/（kgMLSS·d）]；XVA——MLSS浓度（mg/L）。2、B段曝气池容积31.417330002.08.1738602424mXNQSVVBSBrBB式中SrB——B段去除的BOD浓度；Q——最大流量（m3/h）；NSB——B段BOD污泥负荷率[kgBOD/（kgMLSS·d）]；XVB——MLSS浓度（mg/L）。3、A段水力停留时间h72.08.17381252QVTAA介于0.5~0.75之间，符合要求。4、B段水力停留时间hQVTBB4.28.17381.4173介于2.0~6.0之间，符合要求。5、A段曝气池平面尺寸22785.41252mHVFAAA式中FA——A段曝气池的总面积（m2）；HA——A段曝气池的有效水深（m）。A段曝气池采用推流式，共两组，每组2廊道，廊道宽为5米mbnNFLAAAAA145222786、B段曝气池平面尺寸2B4.9275.41.4173mHVFBB式中FB——B段曝气池的总面积（m2）；HB——B段曝气池的有效水深（m）。B段曝气池采用推流式，共两组，每组4廊道，廊道宽为5米mbnNFLBBBBA1.235424.927设计取24m。2.5.5曝气池的进出水系统1、A段曝气池的进水系统沉砂池的出水通过DN800的管道进入A段曝气池进水渠道，渠道内的水流速度为0.96m/s。进水渠道内，水分成两段，流向两侧的进水廊道渠道的宽度为1.0m，渠道内有效水深1.0m，则渠道内的最大水速smhbNQvAAA29.0112483.0max1式中bA