污水处理厂设计

陕西省咸阳市污水处理工程设计一、工程背景概况咸阳市位于陕西省关中平原中部，距省会西安25公里，全市辖2区10县1个县级市，总面积10196平方公里，总人口480万，市区人口43万，已形成了以电子、能化、医药、食品四大支柱产业和轻纺、机械、建材三大传统产业为主的工业布局.渭河干流从南缘流过，在市境汇入的主要支流有漆水河、新河、沣河、泾河、石川河，其中泾河最大，形成了泾河、渭河两大水系，是该市的河流水系。咸阳地处内陆中纬度地带，属暖温带大陆性季风气候。年平均气温9~13.2℃，最热月平均气温21.2~26.5℃，最冷月−5.0~−0.9℃。极端最高气温42℃，极端最低气温−24.9℃。年日照时数2045小时。多年平均降雨量577毫米，集中于7、8、9月，占总量的50~60%，受季风环流影响，冬季多北风和西北风，夏季多南风或东南风，市区全年主导风向为东北风，频率为18%，年平均风速2.55米/秒，最大冻土深度为0.5m，地下水位为2～5m。该污水处理厂选址于东郊渭河北岸河堤与咸铜铁路交汇处的金家庄附近一块三角地带，场地地势平坦，由西北坡向东南，场地标高384.5~383.5米之间，位于城市中心区排水管渠未端。厂区南邻人民路和渭河大堤，西北向为咸铜铁路，东边紧靠建材路，交通便利。该选址适于建造大型污水处理厂。二、水质水量及处理要求（1）污水水量、水质1）设计规模①二级处理日处理能力设计平均流量Qave=100000m3/d小时平均流量qave=4167m3/h（或1158L/s）设计最大流量Qmax=5417m3/h（或1505L/s）变化系数KZ=1.30②三级处理日处理能力设计平均流量Qave=30000m3/d小时平均流量qave=1250m3/h（或347L/s）设计最大流量Qmax=1625m3/h（或452L/s）2）进水水质CODcr：500mg/LBOD5：200mg/LSS：300mg/LNH4+－N：35mg/LpH：7.0~8.5（2）污水处理要求1）二级处理CODcr≤120mg/LBOD5≤30mg/LSS≤30mg/LNH4+－N≤25mg/LpH：6~92）三级处理CODcr≤50mg/LBOD5≤10mg/LSS≤5mg/LNH4+－N≤15mg/LpH：7.0~8.0三、污水处理工艺流程设计图一、咸阳市污水处理工艺流程根据分析比较，选择AB法污水处理工艺（简称“吸附-生物降解工艺”）。A段依靠生物污泥的吸附作用，去除污染物，还能去除某些重金属和难降解有机物质以及氮、磷等植物性营养物质，其对负荷、温度、PH以及毒性等作用具有一定的适应能力。B段接受A段的处理水，水质、水量比较稳定，已不再受冲击负荷的影响，使B段充分发挥去除有机污染物的净化功能。B段的污泥龄较长，氮在A段也得到了部分的去除，BOD：N比值有所下降，则B段具有产生硝化反应的条件，从而去除污水中的NH4+－N。该工艺技术成熟，特别适应于大量低浓度污水，含氮浓度不高的废水的处理。三级处理用混凝沉淀过滤组合工艺，去除污水的色度和浊度，也可以去除污水中某些溶解性物质，也能够有效的去除N、P等植物性营养物质，使水质提高，达到城镇排放更高标准，更有再利用价值。其工艺流程如上图所示。四、处理构筑物设计1、格栅间及泵房格栅设置在污水处理厂所有处理构筑物之前，用于截留废水中粗大的悬浮物或漂浮物，防止其后处理构筑物的管道、阀门或水泵堵塞。1.1、设计参数污水泵型号与栅条间距关系：当栅距<40mm时，污水泵宜选用型号为4PW/4PWL。当栅距<20mm时，污水泵宜选用型号为2PW/2PWL。栅渣量与栅条间隙的经验数据关系：格栅间隙16～25mm，栅渣量0.10~0.05m3栅渣/103m3废水。格栅间隙30～50mm，栅渣量0.03~0.01m3栅渣/103m3废水。栅渣的含水率一般为80%，容重约为960kg/m3。栅前过流速度不宜小于0.6m/s，不宜大于1.5m/s，格栅倾角一般为45～75度。渠道超高不小于0.3m，工作台高度应高于栅前最高设计水位0.5m，工作台两侧过道宽度不小于0.7m，正面过道宽度不小于1.5m。1．2、设计计算①格栅间隙与倾角选择及水泵配置格栅间隙采用20mm，栅渣量约为0.07m3/103m3废水，安装倾角60℃，栅条断面为矩形，条宽S=10mm。水泵选用2PW/2PWL型。②日总栅渣量:W=(105/103)×0.07=7m3/d③格栅总间隙数及格栅槽总宽度n=Qmaxa(sina)0.5/bhv=1.505×(sin60)0.5/0.02×1.8×1.0=38.90=39(个)B=s(n-1)+bn=0.01×(39-1)+0.02×39=1.16mQmax:最大设计流量，m3/sh:栅前水深，ma:格栅倾角V:过栅流速，m/sb:栅条间隙，ms:栅条宽度，m④高度计算过栅水头损失：h1=Kh0=Kξ(v2/2g)sina=0.13mK:系数，一般取K=3ξ:阻力系数h1:过栅水头损失，mξ=β(s/b)4/3,β=2.42h0:计算水头损,mg=9.80m/s2栅前槽高:H1=h+h2=1.8+0.3=2.1m栅后槽高:H=h+h1+h2=2.23m⑤长度计算设进水渠道宽1.0m，渐宽部分展角为20°则：渐宽部分长度：L1=(B-B1)/2tga1=0.22m渐窄部分长度：L2=1/2L1=0.11m栅槽总长：L=L1+L2+1.0+0.5+H1/tga=3.04m⑥核算每日栅渣量W=QmaxW1×86400/1.2×1000=1.505×0.07×86400/1.3×1000=7.0017m3/d采用机械除渣。1.3、泵房及细格栅进水泵采用五台潜污泵，其中一台备用，置于集水池中。水泵单机流量0.43m3/s。据现行污水处理厂的运行资料显示，采用PLC系统可以根据水位控制水泵的开停，也可使泵按交替方式运行，效果良好，自控程度较高。按上述的计算，细格栅渠道长4.92m，宽2.07m，深1.5m，每条渠道前后均设插板闸门，也可以采取2用1备的运行方式。细格栅采用阶梯格栅，栅条间距6mm，细格栅后设有脱水输渣机，将栅渣送往运渣井。进水泵房的能力可以满足近期和远期水量的要求。水泵和粗细格栅可全为全自动工作，水泵的运行由PLC控制，粗细格栅的动作情况传送到PLC显示，因此进水泵站实际上可以是全自动无人管理的泵站，可节省一部分日常开支。2、沉砂池采用旋流沉砂池，其一般由入流渠，出流渠，闸板，水流部分和沉砂斗构成。具有截留无机颗粒效果好，工作稳定，构造简单，排砂较方便的特点。2.1、基本设计参数要求a:废水在池内的最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/s。b:水利停留时间取t=50s。c:有效水深不应大于1.2m，取1.0m。每格池的宽度不小于0.6m，超高不小于0.3m。d:沉砂量可选0.05～0.1L/m3,储砂时间为2d，采用重力排砂。e:池底坡度为0.01～0.02。2.2、设计计算1、水流部分长度（两闸板间的长度）:L=vt=0.3×50=15m2、沉砂池过水断面面积:A=Qmax/v=1.505/0.3=5.02m23、沉砂池总宽度:B=A/h2=5.02/1=5.02m建议建造沉砂池两座，每座分2格，单格宽约1.2m，每格设两个砂斗。4、砂斗所需总容积:V=(105m3×0.08×2)/1000=16m3V1=16/(2×2×2)=2m3V1=[(2h3/tg55+0.5)+0.5]×h3/2×0.6=2则h3=1.85m斗底尺寸为：0.5*0.6m2,斜壁与水平面夹角为55°。5、沉砂池总高度:H=h1+h2+h3=0.3+1+1.85=3.15m6、验算最小流速Vmin=Qmin/nω=0.964/2×3.15=0.18m符合要求7、进水调节及排砂每个沉砂池采用重力排砂法，砂斗加贮砂罐及底闸进行重力排砂。通过管道运输到砂水分离器(安装在进水泵房内)进行脱水。沉砂池四个格的进出水口均设置插板闸，以备维修清池时使用。沉砂池在水量为10×104m3/d左右变化时，池内流速通过下游咽喉式节流设施控制，可以始终保持在0.3m/s左右，这样既能去除较大的砂粒，又能防止可降解有机物沉淀，使其顺利进入后续的生物处理设施。在沉砂池的进水部分设置进水井，以便对水流消能和整流；贮砂斗底部设排砂管，其管径设计为DN=200mm。（图略）3、：A-B活性污泥法工艺1．设计要点（1）A－B法中A、B段的设计参数不同，如无试验资料，则采用经验设计参数。表3－1项目曝气池A段B段污泥负荷Ns[kgBOD5/(kgMLSS·d)]2～5≤0.3容积负荷NvkgBOD5/(m3·d)]6～10≤0.9混合液浓度MLSS(g/L)2～33～4污泥龄SRT(d)0.4～0.710～25水力停留时间HRT(h)0.5～0.752.0～4.0污泥回流率(%)20～5050～100溶解氧DO(mg/L)0.3～0.71～2（2）沉淀时间：A段沉淀池q为1.0—2.0h，B段沉淀池2—4h。（3）沉淀池表面负荷q[m3/(m2·h)]：A段沉淀池q为1.0—2.0；B段沉淀池q为0.5～1.0。（4）降解每千克BOD5需氧千克数—需氧量系数α′：A段为0.4~0.6kgO2／kgBOD5；B段为1.23kgO2／kgBOD5。（5）A段BOD5去除率为50%～60%，SS的去除率为70%～80%。2．设计计算取A段：NS=4[kgBOD5／(kgMLSS·d)]，X=2(kg／m3)，沉淀池表面负荷q=1.5[m3/(m2·h)]B段：NS=0.2[kgBOD5／(kgMLSS·d)]，X=3.5(kg／m3)，沉淀池表面负荷q=0.8[m3/(m2·h)]A段BOD5去除率为50%，SS的去除率为70%（1）曝气池容积V(m3)=24SoQ/（NSX）（m3）式中：So—曝气池进水BOD5浓度(kg／m3)；Q—曝气池设计流量(m3／h)；NS—曝气池BOD5污泥负荷率[kgBOD5／(kgMLSS·d)]A段：NS=2~5B段：NS≤0.3X—曝气池MLSS浓度(kg／m3)A段：X=2~3B段：X=3~4则A段：曝气池容积V=24×0.2×4167/（4×2）=2500.2HRT=2500.2/4167=0.6hB段：曝气池容积V=24×0.1×4167/（0.2×3.5）=14286.8HRT=14286.8/4167=3.4h均符合设计参数条件（2）曝气池的布置对于大、中型污水处理厂，一般采用推流式池型（3）需氧量O2(kg／h)A段：OA=a'QSr(kg／h)=0.5×4167×0.1=208.35式中：a'—需氧量系数，A段一般为0.4～0.6(kgO2／kgBOD5)。Q—曝气池设计流量(m3／h)。Sr=So－Sa，A段曝气池去除BOD5浓度(kgBOD5／m3)。B段：OB=a'QS+b'QNr=1.23×4167×0.09+4.57×4167×0.02=842.15式中：a'—同上，但B段一般为1.23。Sr=Sa－Se，B段曝气池去除BOD5浓度(kgBOD5／m3)。Q—曝气池设计流量(m3／h)。b'—去除每千克NH3－N需氧千克数，b'为4.57kgO2／kgNH3－N。所以总需氧量Ｏ2＝OA＋OB=1050.5(kg／h)则最大需氧量：O2max=K.O2=1.2×1050.5=1260.6kg/h供气采用微孔曝气装置——扩散管，管径60～100mm，长度一般为500～600mm，按组形安装，氧气的转移效率约为15%，则空气离开曝气池时氧的百分比约为18.43%，温度为200C时，曝气池中的溶解氧饱和度为10.17mg/L，300C为8.46mg/L。温度为200C时，取a=0.82,ß=0.95,ρ=1.0,C=2.0mg/L则脱氧清水的充氧量为：R0=[RaCsm(20)]/{a(ßρCsm(30)-C)×1.024(T-20)=(1050.×10.17)/{0.82×（0.95×1.0×8