第5章污泥处理系统

第5章污泥处理系统5.1污泥处理工艺流程污泥处理工艺流程如图5.1所示图5.1污泥处理工艺流程5.2浓缩池本设计采用2座重力浓缩池。5.2.1设计参数1.固体通量30~60kg/（m2.d）；2.二沉池污泥含水率为99.2%~99.6%，取99.6%，初沉池污泥含水率95%~97%，取96%，浓缩池出泥含水率96%~97%，取96%；3.每人每日产生污泥量初沉池每人每天产生污泥量as=16~36g/（人.d）；二沉池每人每天产生污泥量as=12~32g/（人.d）。4.浓缩池浓缩时间不小于12h，一般在12~16h；5.有效水深H=4m左右。5.2.2设计计算1.初沉池污泥量24100011SNQ（5.2a）10004100saS（5.2b）式中：Q1—初沉池污泥量（m3/h）；S—每人每天污泥量[L/(人.d)]；as—每人每天产生污泥量[g/(人.d)]；N1—设计人口当量（人），按SS计。设计中取初沉迟每人每天产生污泥量as=20g/（人.d），则：136.0100042.2720SL/人.d/dm136/hm67.5241000102.270.53341Q2.二沉池剩余污泥量%)50-1(241000''22SNQ（5.2c）1000%)6.991(saS（5.2d）式中：Q2″—二沉池剩余污泥量（m3/h）；as—每人每天产生污泥量[g/（人.d）]；S—每人每天污泥量[L/（人.d）]；N1—设计人口当量（人），按BOD5计。设计中取as=20g/（人.d），则：51000%)6.99-1(20SL/人.d则/hm4.37)%50-1(241000109.355''342Q设2座浓缩池，则单个浓缩池：/hm7.1824.372''322QQ3.浓缩池几何尺寸的确定浓缩池计算草图如图5.2所示图5.2浓缩池计算草图设浓缩池直径约为有效水深的2倍，即12hD，设浓缩池有效水深h1=4.2m，则D=8.4m。锥体部分高m13.115tan2.4tan22Dh则浓缩池锥体部分的体积V锥=3222m87.2013.12.431)2D(31h浓缩池柱体部分的体积V柱=312m75.2324hD取污泥浓缩时间为12h，V锥+V柱=20.87+232.75=253.62m3＞12Q=224.4m3则实际有效水深：m67.32.487.20-24.4221h4.分离污水量2212100PPPQq（5.2e）式中：P1—浓缩前污泥含水率，取99.6%；P2—浓缩后污泥含水率，取96%；/hm83.1696-10096-99.67.183q每天分离污水量为：V水=qT=16.83×12=201.96m35.浓缩后的污泥量2122100100'PPQQ（5.2f）式中：P1—浓缩前污泥含水率；取99.6%P2—浓缩后污泥含水率；取96%/hm87.196-10099.6-1007.81'32Q则二沉浓缩污泥量：V剩泥=Q2′T=1.87×12=22.44m3初沉浓缩污泥量：V初泥=31m02.3421267.52TQ二沉污泥浓缩后泥位：m33.113.1487.2044.22'21Dh加入初沉污泥后的泥位：m77.113.14)87.2002.3444.22(''21Dh取超高h3=0.5m，则浓缩池总高H=h1+h2+h3=3.67+1.13+0.5=5.3m5.3贮泥池贮泥池用来贮存来浓缩池的污泥。由于污泥量不大，本设计采用1座贮泥池，贮泥池采用竖流沉淀池构造。1.贮泥池设计进泥量Q=Q1+Q2（5.3a）式中：Q—每日产生污泥量（m3/d）；Q1—初沉池泥量（m3/d）；Q2—浓缩后剩余污泥量（m3/d）由前面结果可知，Q1=136m3/d，每日产生污泥量Q=136+22.44×2=180.88m3/d2.贮泥池的容积nQtV24（5.3b）式中：V—贮泥池计算容积（m3）；Q—每日产泥量（m3/d）；t—贮泥时间，一般采用8~12；n—贮泥池个数（个）。设计中取t=10h，n=1，则贮泥池计算容积V=180.88×10/24=75.4m3贮泥池设计容积V=a2h2+1/3h3(a2+ab+b2)（5.3c）h3=tanα(a-b)/2（5.3d）式中V—贮泥池容积（m3）；h2—贮泥池有效深度（m）；h3—污泥斗高度（m）；a—污泥贮池边长（m）；b—污泥斗底边长（m）；n—污泥贮池个数（个）；α—污泥斗倾角，一般采用60o设计中取n=1个，a=4.5m，h2=3.5m，污泥斗底为正方形，边长b=1.0m，则污泥斗高度：h3=tan60o215.4=3.03mV=4.52×3.5+1/3×3.03×(4.52+4.5×1+12)=96.88m375.4m3符合要求。3.贮泥池高度：123hhhh（5.3e）式中h—污泥贮池高度（m）；h1—超高（m），一般采用0.3m；h2—污泥贮池有效深度（m）；h3—污泥斗高（m）；h=0.3+3.5+3.03=6.83m4.管道部分每个贮泥池中设DN150mm的吸泥管一根，共设有2根进泥管，1根来自初沉池，管径DN200mm；另1根来自污泥浓缩池，管径均为150mm。5.4消化池消化池的作用是为了使污泥中的有机质，变为稳定的腐殖质，同时可以减少污泥体积，并改善污泥性质，是之易于脱水，减少和控制病原微生物，获得有用副产物沼气等。5.4.1设计参数1.池子的数目与大小：为了防止检修时全部污泥停止厌氧处理，消化池的数量至少设计为两座；2.池顶：常用的固定盖池顶，为一弧形穹顶，或为截圆锥形；3.管道布置：消化池附设的管道有污泥管、排上清液管、溢流管、取样管等；4.消化池的清扫：为了维持消化池的设计体积，设计中应包括定期清扫砂子的设备；5.消化池的构造：消化池的池体要求不渗水，一般采用钢筋混凝土结构。5.4.2设计计算初沉污泥量为136m3/d，浓缩后的剩余活性污泥量为44.88m3/d。它们的含水率均为96%，采用两级中温消化处理。生污泥年平均温度为20℃，日平均最低温度为15℃；平均室外温度为13.3℃，冬季室外计算气温，采用历年平均每年不保证5d的日平均温度为﹣9℃；池外介质为土壤时，全年平均温度为12.6℃，冬季计算温度为4.2℃，一级消化池进行加温、搅拌，二级消化池不加温、不搅拌，均采用固定盖式。1.消化池的容积计算一级消化池容积：VnPQV（5.4a）式中：V—单个一级消化池的容积（m3）；Q—污泥量（m3/d）；P—投配率（%），中温消化时一级消化池一般采用5%~8%；n—消化池个数（座）。设计中取P=0.03，有前面的计算可知Q=180.88m3/d，采用2座一级消化池，则3m7.30140.032180.88V用两级消化，容积比一级：二级=2：1，则一级消化池容积为2010m3，用两个，每个消化池容积1005m3，二级消化池一个容积1005m3。一级消化池各部尺寸确定，消化池计算草图如图5.3所示图5.3消化池计算草图消化池直径采用D=19m，集气罩直径d1=2m，池底锥部直径d2=2m，锥角为15°，h2=h4=(D-d1)tan15°/2=2.28m取2.3m，消化池柱体高度h3≥D/2=9.5m，采用h3=10m。消化池总高度：4321hhhhH=2+2.3+10+2.3=16.6m集气罩容积：31211m28.62444hdV上盖容积：322211222m66.242)424219419(3.23)444(3dDdDhV下锥体容积等于上盖容积：V4=V2=242.66m3柱体容积：32323m2.2835104194hDV消化池有效容积：V0=V2+V3+V4=242.66+242.66+2835.2=3320.52m3＞3014.7m3（合格）二级消化池各部尺寸同一级消化池。2.消化池各部分表面积集气罩表面积：211311m7.1522444hddF池上盖表面积：2232m14.29315sin3.22192sin)(2hdDF下锥体表面积：2222423m28.2964215sin3.221924sin)(2dhdDF地面以上池柱体表面积：251m94.397103219DhA地面以下池柱体表面积：262m97.198103119DhA故消化池总面积：F=F1+F2+F3+A1+A2=15.7+293.14+296.28+397.94+198.97=1202.02m23.消化池热工计算（1）提高生污泥温度的耗热量中温消化温度TD=35℃，生污泥年平均温度Ts=20℃，日平均最低温度'sT=15℃，每座一级消化消化池投配率的最大生污泥量，投配率采用5%：V″=1005×5%=50.25m3/d全年耗热量为1000)(24''1SDTTVQ（5.4b）则全年平均耗热量为：kJ/h25.31406100002-352425.501000)(24''1SDTTVQ最大耗热量：kJ/h41875100015-352425.501000)'(24''max1SDTTVQ（2）消化池池体耗热量消化池各部传热系数采用：池盖K1=2.93kJ/(m2·h·℃)；池壁：地面以上K2=2.5kJ/(m2·h·℃)；地面以下及池底K3=1.9kJ/(m2·h·℃)。池外介质为大气时，年平均气温TA=13.3℃，冬季室外计算温度TA=﹣9℃；池外介质为土壤时，全年平均气温TB=12.6℃，冬季室外计算温度TB=4.2℃。池体耗热量计算公式为)(xDTTFKQ（5.4c）池上盖部分全年平均耗热量：kJ/h76.223652.13.13-3593.214.2932.1)(AD122TTKFQ最大耗热量为：kJ/h93.453492.19--3593.214.2932.1)(AD12max2TTKFQ池体地上部分全年平均耗热量为：kJ/h89.259052.13.13-355.294.3972.1)(AD213TTKAQ最大耗热量为：kJ/h08.525282.19--355.294.3972.1)(AD21max3TTKAQ池体地下部分全年平均耗热量为：kJ/h24.98442.13.13-359.197.1982.1)(BD324TTKAQ最大耗热量为：kJ/h47.139722.12.4-359.197.1982.1)(BD32max4TTKAQ池底部分全年平均耗热量为：kJ/h75.146582.13.13-359.128.2962.1)(BD335TTKFQ最大耗热量为：kJ/h00.208062.12.4-359.128.2962.1BD33max5TTKFQ每座消化池池体全年平均耗热量及最大耗热量为：Q=Q2+Q3+Q4+Q5=22365.76+25905.89+9844.24+14658.75=72774.64kJ/hQ（max）=Q2（max）+Q3（max）+Q4（max）+Q5（max）=45349.93+52528.08+13972.47+20806=132656.4kJ/h（3）每座消化池总耗热量全年平均耗热量为：∑Q=31406.25+72774.64=104180.89kJ/h最大耗热量为：∑Q（max）=41875+132656.4=174531.4kJ/h（4）热交换器计算采用池外套管式泥―水热交换器，全天均匀投