水处理设计范例

东华理工大学水处理工程设计1工程实例一某城市污水处理厂设计1、设计资料1.1工程概况某城市临近北海，以海产养殖、水产品加工、海洋运输为主，工业发展速度较慢。1.2水质水量资料该市气候温和，年平均21℃，最热月平均35℃，极端最高41℃，最高月平均15℃，最低10℃。常年主导风向为南风和北风。夏季平均风速2.8m/s，冬季1.5m/s。根据该市中长期发展规划，2005年城市人口20万，2015年城市人口28万。由于临近大海，城市地势平坦，地质条件良好，地表土层厚度一般在10m以上，主要为亚砂土、亚粘土、砂卵石组成，地基承载力为1㎏/㎝2。此外，地面标高为123.00m，附近河流的最高水位为121.40m。目前城市居民平均用水400L/人.d，日排放工业废水2×104m3/d，主要为有机工业废水，具体水质资料如下：1.城市生活污水:COD400mg/l,BOD5200mg/l,SS200mg/l,NH3-N40mg/l,TP8mg/l,pH6～9.2.工业废水:COD800mg/l,BOD5350mg/l,SS400mg/l,NH3-N80mg/l,TP12mg/l,pH6～81.3设计排放标准为保护环境，防止海洋污染，污水处理厂出水执行“城镇污水处理厂污染物排放标准GB18918-2002”的一级标准中的B标准，即：污染物CODBOD5SSTNNH3-NTP色度pH大肠菌群数排放浓度(mg/l)≤60≤20≤20≤20≤8≤1≤30倍6～9≤1×104个/l2.污水处理工艺流程的选择2.1计算依据①生活污水量：280000×400×103=112000m3/d=1296.30L/s设计污水量：112000+20000=132000m3/d，水量较大。②设计水质设计平均COD：461mg/L；设计平均BOD：223mg/L；设计平均SS：230mg/L设计平均NH3-N46mg/L；设计平均TP9mg/L。③污水可生化性及营养比例可生化性：BOD/COD=223/461≈0.484，可生化性好，易生化处理。去除BOD：223-20=203mg/L。根据BOD：N：P=100：5：1，去除203mg/LBOD需东华理工大学水处理工程设计2消耗N和P分别为N：10.2mg/L，P：2.03mg/L。允许排放的TN：8mg/L，TP：1mg/L，故应去除的氨氮△N=45-10.2-8=26.8mg/L，应去除的磷△P=8-2.03-1=4.97mg/L，超标氮磷比例接近5：1，故需同时脱氮除磷。2.2处理程度计算①BOD的去除效率：203/223＝91％②COD的去除效率：401/461＝87％③SS的去除效率：210/230＝91％④氨氮的去除效率：38/46＝83％⑤总磷的去除效率：8/9＝89％上述计算表明，BOD、COD、SS、TP、NH3-N去除率高，需要采用二级强化或三级处理工艺。2.3工艺流程选择根据上述计算，该设计水量较大，污染物去除率一般在90％左右，且需要同时脱氮除磷。因此，本设计拟采用A2/O脱氮除磷工艺。A2/O工艺特点是通过厌氧—缺氧—好氧交替进行，使污泥在厌氧条件下释放磷，在缺氧池（段）生物反硝化脱氮，在好氧池（段）进行生物硝化和生物吸磷，并通过排泥实现生物除磷。具体工艺流程如下：2.4主要构筑物说明进水格栅曝气沉砂池砂厌氧池缺氧池好氧池二沉池混合液回流出水回流泵房浓缩池脱水车间泥饼外运污泥回流东华理工大学水处理工程设计32.4.1格栅格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成，用以截流较大的悬浮物或漂浮物等，保护泵及后续机械。本设计在泵前设粗格栅拦截较大的污染物，泵后设细格栅去除较小的污染物质。具体设计参数如下：⑴粗格栅栅条间隙e=0.06m栅条间隙数n=21个栅条宽度S=0.01m栅槽宽B=1.46m栅前水深h=0.73m格栅安装角栅后槽总高度H=1.11m栅槽总长度L=3.44m⑵细格栅栅条间隙e=0.01m栅条间隙数n=123个栅条宽度S=0.01m栅槽宽B=2.45m栅前水深h=0.73m格栅安装角栅后槽总高度H=1.35m栅槽总长度L=2.6m2.4.2曝气沉砂池沉砂池的作用去除比重较大的无机颗粒，以减轻沉淀池负荷，防止其沉淀于后续物构筑物中。曝气式沉砂池是在池的一侧通入空气，使池内水产生与主流垂直的横向旋流，以降低砂粒中的有机质含量，并对污水起预曝气作用。设计参数：L＝12m、B＝6.4m、H＝4.24m，有效水深h=3m，水力停留时间t=2min，曝气量1380m3/d，排渣时间间隔T=1d。2.4.3厌氧池污水在厌氧反应池与回流污泥混合。在厌氧条件下，聚磷菌释放磷，同时部分有机物发生水解酸化。其设计参数：L＝70、B＝20、H＝5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m，污泥回流比R=100%，水力停留时间t=1.8h。2.4.4缺氧池污水在厌氧反应池与污泥混合后再进入缺氧反应池，发生生物反硝化，同时去除部分COD。硝态氮和亚硝态氮在生物作用下与有机物反应。设计参数：L＝70m、B＝20m、H＝5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m，污泥回流比R=100%，水力停留时间t=1.8h。2.4.5好氧池混合液进入好氧反应器后，在好氧作用下，异养微生物首先降解BOD、同时聚磷菌大量吸收磷，随着有机物浓度不断降低，自养微生物发生硝化反应，把氨氮降解成硝态氮和亚硝态氮。具体反应：HOHNOONH422322224亚硝酸菌32222NOONO硝酸菌设计参数：L＝70m、B＝20×5m、H＝5.2m，有效水深：4.7m，超高：0.5m；鼓风曝气，水力停留时间t=5.4h，出水口采用跌水。2.4.6二沉池东华理工大学水处理工程设计4二沉池的作用是泥水分离，使污泥初步浓缩，同时将分离的部分污泥回流到厌氧池，为生物处理提高接种微生物，并通过排放大部分剩余污泥实现生物除磷。本设计采用辐流式沉淀池。其设计参数：D＝40m、H＝6.95m，有效水深h=3.75m，沉淀时间t=2.5h。3设计计算书3.1粗格栅格栅斜置于泵站集水池进水处，采用栅条型格栅，设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速v1=0.9m/s，过栅流速v2=1.0m/s，格栅间隙为e=60mm，采用人工清渣，格栅安装倾角为60°。⑴栅前水深hsm/92.1360024165600Q3max设计流量为：sm/96.0292.12QQ3max∴栅前水深h=0.73m⑵栅条间隙数nehvQnsin将数值代入上式：)(214.200.173.006.060sin96.0sin0个ehvQn⑶栅槽宽度BB=S（n-1）+en将数值代入上式：B=S（n-1）+en＝0.01×(21-1)+0.06×21=1.46m⑷进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠道宽B1=0.8m，渐宽部分展开角α1=20°，此时进水渠道内的流速为：smhBQv/6.173.08.096.011则进水渠道渐宽部分长度：mtgBB9.0tg2020.81.462Lo111⑸栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度东华理工大学水处理工程设计5mLL45.029.0212⑹过栅水头损失h101khh其中sin220gvh∵采用矩形断面β=2.42，ξ3/4)(eS=2.42×3/4)06.001.0(=0.63∴h1=kh0=ksin22gv=3×0.63×81.920.12×sin60°=0.08m⑺栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.73+0.3=1.03mH=h+h1+h2=0.73+0.08+0.3=1.11m⑻栅槽总长度LL=L1+L2+0.5+1.0+601tgH＝0.9+0.45+0.5+1.0+6003.1tg=3.44m⑼每日栅渣量W100086400W1QW因为是细格栅，所以W1=0.01m3/103m3，代入各值：10008640001.00.96W=0.83m3/d采用人工清渣。3.2细格栅设三组相同型号的格栅，其中一组为备用,渠内栅前流速为v1=0.9m/s，过栅流速为v2=1.0m/s,格栅间隙为e=10mm,采用机械清渣,格栅安装倾角为60°.⑴栅前水深hsm/92.1360024165600Q3max设计流量为：sm/96.0292.12QQ3max∴栅前水深h=0.73m⑵栅条间隙数n东华理工大学水处理工程设计6ehvQnsin将数值代入上式：)(1234.1220.173.001.060sin96.0sin0个ehvQn⑶栅槽宽度BB=S（n-1）+en将数值代入上式：B=S（n-1）+en＝0.01×(123-1)+0.01×123=2.45m⑷进水渠道渐宽部分的长度L1设进水渠道宽B1=2.2m，渐宽部分展开角α1=20°，此时进水渠道内的流速为：smhBQv/6.073.02.296.011则进水渠道渐宽部分长度：mtgBB34.0tg2022.22.452Lo111⑸栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度mLL17.0234.0212⑹过栅水头损失h101khh式中sin220gvh采用矩形断面β=2.42，ξ3/4)(eS=2.42×3/4)01.001.0(=2.42∴h1=kh0=ksin22gv=3×2.42×81.920.12×sin60°=0.32m⑺栅后槽总高度H设栅前渠道超高h2=0.3m，栅前槽高H1=h+h2=0.73+0.3=1.03mH=h+h1+h2=0.73+0.32+0.3=1.35m⑻栅槽总长度LL=L1+L2+0.5+1.0+601tgH＝0.34+0.17+0.5+1.0+6003.1tg=2.6m东华理工大学水处理工程设计7⑼每日栅渣量W100086400W1QW，因为是细格栅，所以W1=0.1m3/103m3，代入各值：1000864001.00.96W=8.3m3/d采用机械清渣。3.3曝气沉砂池⑴总有效容积VtQVmax60，式中取t=2min，将数值代入上式：3max4.230292.16060mtQV⑵池断面积AVQAmax，将数值代入上式：2max2.191.092.1mVQA⑶池总宽度BHAB，将数值代入上式：mHAB4.632.19⑷每个池子宽度b取n=2格，mnBb2.324.6宽深比：07.132.3Hb，符合要求。⑸池长LAVL，将数值代入上式：mAVL122.194.230⑹所需曝气量qmax3600DQq，将数值代入上式：东华理工大学水处理工程设计8hmq/4.138292.12.036003⑺沉砂斗所需溶积V3551max97.41013917.1864001086400mTxQV⑻每个沉砂斗的容积Vo设每一格有2个砂斗，共4个砂斗325.1497.4mVo⑼沉砂斗各部分尺寸设斗底宽a1=1.2m，斗壁与水平的倾角为55o，斗高h3'=0.6m沉砂斗上口宽：matgha22.1428.16.0255210'3沉砂斗容积:符合要求。33222112'3025.157.1)2.122.12222(66.0)222(6mmaaaahV⑽沉砂室高度H采用重力排砂，设池底坡度为0.3。坡向砂斗，超高h1=0.3mmlhh34.0)2.123(3.04.03.0233池总高度:mhhhhH24.46.043.033.0'3321⑾空气管的计算在沉砂池上设一根干管，每根干管上设4对配气管，共8条配气竖管。则：每根竖管上的供气量为：hmq/72.8184.138283沉砂池总平面面积为：228.764.612mBL选用YBM-2型号的膜式扩散器，每个扩散器的服务面积为2m2