水处理课程设计资料讲解

精品文档精品文档第一章设计任务及设计资料1.课程设计任务根据规划和所给的其它原始资料，设计污水处理厂，具体内容包括：（1）确定污水处理厂的工艺流程，选择处理构筑物并通过计算确定其尺寸（附必要的草图）；（2）污水厂的工艺平面布置图，内容包括：标出水厂的范围、全部处理构筑物及辅助建筑物、主要管线的布置、主干道及处理构筑物发展的可能性（1＃图）；（3）污水厂工艺流程高程布置，表示原水、各处理构筑物的高程关系、水位高度以及污水厂排放口的标高（1＃图）；（4）按施工图标准画出主要生物处理构筑物（一个即可）的平面、立面和剖面图（1＃图）；（5）按扩大初步设计的要求，画出沉淀池的工艺设计图，包括平面图、纵剖面及横剖面图（1＃图）；（6）编写设计说明书、计算书。2.课程设计原始资料2.1基本情况城市生活垃圾卫生填埋场的渗滤液来自进场垃圾的含水和降雨。渗滤液的水质特点是随不同地区垃圾组成的不同而变化；随季节不同，降水量的大小而变化：随填埋场投入使用年限不同而变化(渗滤液的BOD5/COD由0.6降为0.1左右；COD值由20000mg/L降为1000mg/L左右；NH4+－N由1000mg/L上升至2000~2500mg/L左右等)。2.2设计依据（1）废水水量及水质：废水水量：500m3/d精品文档精品文档COD=7000mg/LBOD5=2000mg/LSS=6167mg/LNH4+－N：2000mg/LCl­=2388mg/LpH：6.2水温：20℃色度：2000倍重金属离子不超标（2）气象水文资料：风向：春季：南风（东南）夏季：南风（东南、西南）秋季：南风、北风冬季：西北风气温：年平均气温：7~8℃最高气温：34℃最低气温：­10℃冻土深度：60cm地下水位：4~5m地震裂度：6级地基承载力：各层均在120kPa以上（3）处理后出水水质要求处理后水质要求：COD≤150mg/LBOD5≤60mg/LSS≤70mg/LNH4+－N≤25mg/LpH：6~9色度≤100倍精品文档精品文档2.3设计规模拟建污水处理厂的场地为40×60平方米的平坦地，位于填埋场人员办公室的南方。渗滤液自流到污水厂边的集水池（V=20m3,池底较污水厂地平面低6.00m）。处理后出水管的管底标高比污水厂低5米。第二章污水处理工艺流程的选择1.计算依据①废水水量:500m3/d=5.79L/s②设计水质:COD=7000mg/L,BOD5=2000mg/L,SS=6167mg/LNH4+－N：2000mg/LCl­=2388mg/LpH：6.2水温：20℃色度：2000倍重金属离子不超标。③污水可生化性及营养比例：可生化性：BOD/COD=2000/7000≈0.29，难生化降解。去除BOD：2000-60=1940mg/L。根据BOD：N：P=100：5：1，去除1940mg/需消耗N和P分别为N：97mg/L，允许排放的TN：8mg/L，故应去除的氨△N=2000-97-8=1895mg/L，而垃圾渗滤液一般缺少磷。2.处理程度计算表2渗滤液处理程度项目(单位)COD（mg/L）BOD5（mg/L）NH3-N（mg/L）SS（mg/L）色度(倍)进水水质70002000200061672000出水水质150602570100去除率97.9%97%94.8%98.9%95%精品文档精品文档3.工艺流程的选择与确定3.1渗滤液处理工艺选择根据渗滤液的进水水质、水量及排放标准选择具体的处理工艺组合方式。主要的组合方式有以下几种：3.1.1预处理+生物处理+深度处理+后处理3.1.2预处理+深度处理+后处理3.1.3生物处理+深度处理+后处理3.2渗滤液处理工艺比较由于本设计的废水水质浓度较高，要求污染物去除率高。厌氧生物处理工艺中，分析比较UASB和ABR反应器的性能特点，总的来说，ABR反应器具有构造简单、能耗低、抗冲击负荷能力强、处理效率高等一系列优点。且ABR处理渗滤液应用较广，极适用于处理高浓度废水且工艺较成熟，而且不需设混合搅拌装置，不存在污泥堵塞问题。启动时间短，运行稳定，与SBR工艺的结合运用十分成熟，适合此次渗滤的厌氧处理。好氧生物处理中SBR工艺是现在较为成熟的，且本次设计的设计水量也满足SBR的处理要求，同时SBR对有机物和氨氮都具有很高的去除率。综合考虑，我们选择采用ABR—SBR处理工艺。对厌氧生物处理部分的UASB和ABR法进行比较，如表3-2。表3-2UASB与ABR的比较工艺UASBABR优点1.无混合搅拌设备2.污泥床不填载体，节省造价及避免因填料发生堵赛问题3.内设三相分离器，通常不设沉淀池，被沉淀区分离出来的污泥重新回到污泥床反应区内，通常可以不设污泥回流设备1.占地面积小，操作简单，碳酸低2.系统的处理效果和运行的稳定性高3.不需要安装三相分离器，只要一台污泥回流泵即可。4.控制上要求低，容易控制，不需要颗粒污泥5.污泥流失量少精品文档精品文档UASB缺点1.污泥床内有短流现象，影响处理能力2.对水质和负荷突然变化较敏感，耐冲击力稍差。1.自动化控制要求高。3.3工艺流程说明图3-3渗滤液处理工艺流程图采用吹脱法与ABR+SBR法相结合的深度处理工艺流程，如图3-3所示。第三章处理构筑物的设计计算1污水处理部分1.1格栅的设计计算1.1.1作用尽可能去除堵塞水泵机组及管道阀门的较大悬浮物，并保续处理设施能正常运行。格栅的拦污主要是对水泵起保护作用。1.1.2设计参数设计流量Q=500m³/d=0.0058m³/s吸收塔调节池格栅调节池吹脱塔ABR池SBR池加药间混凝沉淀池活性炭吸附塔消毒池污泥浓缩池出水出水沼气回收系统进水精品文档精品文档栅前流速0.7m/s过栅流速0.9m/s栅条宽度s=0.01m格栅间隙e=20mm栅前部分长度0.5m格栅倾角α=60º单位格栅量0.05m³栅渣/10³m³污水1.1.3设计计算①确定格栅前水深(h)根据最优水里断面公式11QBhv取)21(5.11hhBv:进水渠道内流速smsm/)9.04.0(/7.033₯有栅前水深mvQh074.07.05.10058.05.11②栅条间隙数(n))5(05.49.0074.002.060sin0058.0sinmaxnehvQn取③栅槽有效宽度(B)(1)Bsnen)mm150(14.0502.0)15(01.0)1(取mennsB④进水渠道有效宽部分长度(L1)111tan2BBL为进水渠展开角111.0074.05.15.11hBmL04.020tan211.014.01⑤栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度(L2)精品文档精品文档mLL02.0212⑥过栅水头损失(h1）因栅条边为矩形截面，取k=3,则根据公式21sin2hkg其中，ε-阻力系数，与栅条断面形状有关，当为矩形断面时β=2.42K-系数，格栅受污染物堵塞后，水头损失增加倍数，取k=342310.010.9h=32.42sin600.103(0.080.15)0.0229.81m（）⑦栅后槽总高度(H)取栅前渠道超高h20.3m则栅前槽总高度0.074+0.3≈0.4m则栅后槽总高度0.5m⑧栅槽总长度(L)21hhHmHllL78.1tan5.00.1121⑨每日栅渣量计算(W）dmKWQW/011.0100025.28640005.00058.01000860031max总1.2调节池设计计算1.2.1调节池的作用本次设计设置两个调节池，一个用于吹脱塔前，用石灰调节pH值至11，增加游离氨的量，使吹脱效果增加，去除更多的氨氮。另一个用于吹脱塔后，用酸将pH值降低至8左右，达到后续生物处理所适宜的范围。两个调节池使用同一种尺寸。同时对渗滤液水质、水量、酸碱度和温度进行调节，使其平衡。一般所用的碱性药剂有Ca(OH)2、CaO或NaOH，虽然NaOH做药剂效果更好一点，但考虑到成本问题本设计用CaO作试剂。精品文档精品文档1.2.2设计参数平均流量：hQ=20.8m3/h停留时间：t=6h1.2.3设计计算①调节池容积：V=hQ·t式中：V——调节池容积，m3；hQ——最大时平均流量，3mh；t——停留时间，0h计算得：调节池容积V=20.8×8=116.4m3②调节池尺寸：调节池的有效水深一般为1.5m~2.5m，设该调节池的有效水深为2.5m，调节池出水为水泵提升。采用矩形池，调节池表面积为：HVA式中：A——调节池表面积，m2；V——调节池体积，H——调节池水深，m。计算得：调节池表面积26.662.5116.4Am，取67m2取池长L=19m，则池宽B=5m。考虑调节池的超高为0.3m，则调节池的尺寸为：19m×5m×2.8m=266m3，在池底设集水坑，水池底以i=0.01的坡度滑向集水。1.3吹脱塔设计计算1.3.1设计说明吹脱塔是利用吹脱去除水中的氨氮，在塔体中，使气液相互接触，使水中溶解的游离氨分子穿过气液界面向气体转移，从而达到脱氮的目的。精品文档精品文档NH3溶解在水中的反应方程式为：NH3+H2ONH4++OH-从反应式中可以看出，要想使得更多的氨被吹脱出来，必须使游离氨的量增加，则必须将进入吹脱塔的废水pH值调到碱性，使废水中OH-量增加，反应向左移动，废水中游离氨增多，使氨更容易被吹脱。所以在废水进入吹脱塔之前，用石灰将pH值调至11，使废水中游离氨的量增加，通过向塔中吹入空气，使游离氨从废水中吹脱出来。图1.3.1吹脱塔示意图吹脱塔内装填料，水从塔顶送入，往下喷淋，空气由塔底送入，为了防止产生水垢，所以本次设计中采用逆流氨吹脱塔，采用规格为25×25×2.5mm的陶瓷拉西环填料乱堆方式进行填充。吹脱塔示意图如图1.3.1所示。表1.3.1吹脱塔进出水水质单位：（mg/L）项目CODBOD5NH3-NSS进水水质7000200020006167去除率30%40%80%50%出水水质490012004003083.51.3.2设计参数设计流量maxQ=500m3/d=20.8m3/h=5.8×10-3m3/s设计淋水密度q=100m3/（m2·d）气液比为2500m3/m3废水1.3.3设计计算精品文档精品文档①吹脱塔截面积A=qQmax式中：A——吹脱塔截面积，m2；maxQ——设计流量，m3/d；q——设计淋水密度，m3/（m2·d）。计算得：吹脱塔截面积A=25100500m吹脱塔直径D=m5.214.354A4②空气量设定气液比为2500m3/m3水，则所需气量为：500×2500=1.25×106m3/d=14.5m3/s③空气流速smv/9.255.14④填料高度采用填料高度为5.0m，考虑塔高对去除率影响的安全系数为1.4，则填料总高度为5×1.4=7.0m.1.4ABR池设计计算1.4.1设计说明ABR池采用常温硝化。废水在反应器内沿折流板作下向流动。下向流室水平截面仅为上向流室水平截面的四分之一，所以，下向流室水流速大，不会堵塞。而上向流室过水截面积大，流速慢，不仅能使废水与厌氧污泥充分混合，接触反应，又可截留住厌氧活性污泥，避免其流失，保持反应器内厌氧活性污泥高浓度。在上、下向流室隔墙下端设置了一个45°转角，起到对上向流室均匀布水的作用，共设计了6个上下向流室，11块挡板。ABR池示意图如图3.4.1所示。精品文档精品文档图1.4.1ABR池示意图表1.4.1ABR进出水水质单位：（mg/L）项目CODBOD5NH3-NSS进水水质490012004003083.5去除率85%30%5%90%出水水质735840380308.351.4.2设计参数有效水深设为Hh=2.5m，超高H2=0.3me——产气率，取e=0.25m3气/kgCOD；E——COD去除率，去E=85%。1.4.3设计计算①上向流室截面积A11max124VQA式中：A1——上向流室截