污泥工艺计算

第三章污泥处理设计计算5.1污泥处理(sludgetreatment)的目的与处理方法5.1.1污泥处理的目的污水厂在处理污水的同时，每日要产生产生大量的污泥，这些污泥含有大量的易分解的有机物质，对环境具有潜在的污染能力，若不进行有效处理，必然要对环境造成二次污染。同时，污泥含水率高，体积庞大，处理和运输均很困难。因此，在最终处置前必须处理，以降低污泥中的有机物含量，并减少其水分。使之在最终处置时对环境的危害减少之限度。1、减量：降低污泥含水率，减小污泥体积；2、稳定(satabilization)：去除污泥中的有机物，使之稳定；3、害化：杀灭寄生虫卵和病原菌；4、污泥综合利用。剩余污泥来自氧化沟，活性污泥微生物在降解有机物的同时，自身污泥量也在不断增长，为保持曝气池内污泥量的平衡，每日增加的污泥量必须排除处理系统，这一部分污泥被称作剩余污泥。剩余污泥含水率较高，需要进行浓缩处理，然后进行脱水处理。5.1.2污泥处理的原则1、城镇污水污泥，应根据地区经济条件和环境条件进行减量化、稳定化和无害化处理，并逐步提高资源化程度。2、污泥的处置方式包括用作肥料、作建材、作燃料和填埋等，污泥的处理流程应根据污泥的最终处置方式选定。3、污泥作肥料时，其有害物质含量应符合国家现行标准的规定。4、污泥处理构筑物个数不宜少于2个，按同时工作设计。污泥脱水机械可考虑一台备用。5、污泥处理过程中产生的污泥水应返回污水处理构筑物进行处理。污泥处理过程中产生的臭气，宜收集后进行处理。5.1.3污泥处理方法的选择污泥处理的一般方法与流程的选择、当地条件、环境保护要求、投资情况、运行费用及维护管理等多种因素有关。5.2污泥泵房设计污泥泵房的设计包括回流污泥泵的选择和剩余污泥泵的选择计算。5.2.1集泥池计算回流污泥量为：hmsmRQQ3313.4333203704.150463.18.0剩余污泥量为：hmdmQs33865.2176.524总污泥量为：hmQQQs31165.4355865.213.4333设计中选用5台（4用1备）回流污泥泵，2台（1用1备）剩余污泥泵。则每台回流泵的流量为：sLhm4.30279.10884165.43553泵房集泥池有效容积按不小于最大一台泵（回流泵）5分钟出水量计算，则372.9060100054.302mV有效水深设为mh0.2集泥池的面积为：236.45272.90mhVA集泥池尺寸为：mBL685.2.2回流污泥泵的选择二沉池水面相对地面标高为0.513m,厌氧池前的集配水井水面相对标高为2.538m，则污泥回流泵所需提升最小高度为：2.538-（-7.507）＝10.045m选用350QW1200-18-90型的潜水排污泵，单台提升能力为1200m3/h，提升高度为18m,电动机转速n=990r/min,功率N=90kW，效率为82.5%，出口直径为350mm，重量为2000kg。5.2.3剩余污泥泵的选择竖流式浓缩池最高泥位（相对地面为）4.96m，剩余污泥泵房最低泥位为-7.057-2=-9.057m,则污泥泵静扬程为H0=4.96+9.057＝14.017m，污泥输送管道压力损失为2.0m，自由水头为1.0m，则污泥泵所需扬程为H=H0+2+1=17.017m。选用50QW24-20-4型的潜水排污泵，单台提升能力为24m3/h，提升高度为20m,电动机转速n=1440r/min,功率N=4kW，效率为69.2%，出口直径为50mm，重量为121kg。5.3污泥浓缩池污泥处理的主要目的是去除污泥颗粒中的空隙水，减少污泥体积，从而降低后续处理构筑物和设备的负荷，减少处理费用。常用的污泥浓缩有重力浓缩法、气浮浓缩法和离心浓缩法。本设计中采用间歇式重力浓缩池中的竖流浓缩池。5.3.1设计参数及原则1、浓缩活性污泥时，重力式污泥浓缩池的设计，应符合下列要求：1）污泥固体负荷宜采用30～60kg/(m2·d)；2）浓缩时间不宜小于12h；3）由生物反应池后二次沉淀池进入污泥浓缩池的污泥含水率，为99.2%～99.6%时，浓缩后污泥含水率可为97%～98%；4）有效水深宜为4m；采用栅条浓缩机时，其外缘线速度一般宜为1～2m/min，池底坡向泥斗的坡度不宜小于0.05。2、污泥浓缩池一般宜设置去除浮渣的装置。3、当采用生物除磷工艺进行污水处理时，不应采用重力浓缩。4、当采用机械浓缩设备进行污泥浓缩时，宜根据试验资料或类似运行经验确设计参数。5、污泥浓缩脱水可采用一体化机械。6、间歇式污泥浓缩池应设置可排出深度不同的污泥水的设施。5.3.2竖流浓缩池进入竖流浓缩池的剩余污泥量为524.763md30.006ms，设计中选用2座浓缩池，单池流量为：310.003Qms。设计中浓缩前污泥含水率为P99.3%，浓缩后污泥含水率为1P97%。5.3.3竖流浓缩池的设计计算1、中心进泥管面积10QAv04Ad式中A——浓缩池中心进泥管面积，2m；0v——中心进泥管流速，一般小于0.03ms；0d——中心进泥管直径，m。设计中取00.03vms20.0030.10.03Am040.10.3573.14dm，取0400dmm管内的实际流速为：1220440.0030.1240.033.140.4Qvmsmsd2、中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度1311Qhvd式中3h——中心进泥管喇叭口与反射板之间的缝隙高度，m；1v——污泥从中心进泥管喇叭口与反射板之间缝隙流出速度，一般采用0.02~0.03ms；1d——喇叭口直径，一般采用101.351.350.40.54ddm。设计中取10.025vms30.0030.0710.0253.140.54hm3、浓缩后分离出来的污水量31199.3970.0030.002310010097PPqQmsP4、浓缩池有效面积245.4536000001.036.16mvQF式中F——浓缩池水流面积，2m；v——污水在浓缩池内上升流速，一般采用0.00005~0.0001vms。20.0023230.0001Fm5、浓缩池直径44230.15.423.14AFDm有效水深：2hvt式中2h——浓缩池有效水深，m；t——浓缩时间，不小于12h。设计中取12th20.00011236004.32hm6、浓缩后剩余污泥量3321110010099.30.0030.000760.4810010097PQQmsmdP7、浓缩池污泥斗容积污泥斗设在浓缩池底部，采用重力排泥521tanhrr式中6h——污泥斗高度，m；2r——浓缩池半径，m；1r——污泥斗底部半径，一般用0.50.5mm；——污泥斗倾角，圆形池污泥斗倾角55。设计中取污泥斗倾角60，10.30rm，22.71rm521tan2.710.30tan604.17hrrm污泥斗容积为：22223511223.144.172.712.710.30.327.033Vhrrrrm8、污泥在泥斗中的停留时间227.010.7136000.00073600VThQ介于10～16之间，符合要求。9、浓缩池总高度12345Hhhhhh式中1h——超高，m；4h——缓冲层高度，m。设计中取超高3.01hm，缓冲层高度40.4hm123450.34.320.0710.44.179.161Hhhhhhm10、浓缩池溢流出水经过溢流堰进入出水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量smq30023.0，设出水槽宽mb15.0，水深为0.10m，则水流速为sm31.0。溢流堰周长：mbDc51.1515.0224.514.32溢流堰采用单侧90三角形出水堰，堰宽m16.0，深m08.0。每格沉淀池有9716.051.15个三角堰。三角堰的流量为：smQ330000237.0970023.0三角堰堰水深为：mQh010.00000237.07.07.052523三角堰后自由跌落m10.0，则出水堰水头损失为m11.001.010.0。11、排泥管浓缩剩余污泥量为sm30007.0，泥量小，采用间歇排泥方式，污泥斗容积324.30m，污泥管道选用钢筋混凝土管，管径为200DNmm，每次排泥时间为h5.0，每日排泥2次，间隔时间为h12。每次排泥量：smhmq330168.048.605.01236000007.0管内流速：22440.01680.543.140.20qvmsD当为非满流时，查《给水排水设计手册》常用资料得流速为：0.86vms，坡度为：6.8i‰。浓缩池示意图见下图5—1图5-1竖流浓缩池示意草图5.4贮泥池5.4.1贮泥池的作用剩余污泥经浓缩后进入贮泥池，主要作用为：1、调节污泥量；2、药剂投加池；3、预加热池。5.4.2贮泥池的计算贮泥池用来贮存来自浓缩池的污泥，dmsmQQ33296.1200014.02。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、贮泥池的容积NQtV24式中t——贮泥时间，一般采用h12~8。设计中取ht8332.4024896.120mV贮泥池设计容积：2232231babahhaV2tan3bah式中V——贮泥池设计容积，3m；a——污泥贮池边长，m；b——污泥斗底边长，m；2h——贮泥池有效水深，m；3h——污泥斗高度，m；——污泥斗倾角，一般采用60。设计中取60，ma5.3，22.5hm，污泥斗底为正方形，边长为mb0.133.51.0tan602.172hm2223313.52.52.173.53.51.01.031.2412.1143.3540.323Vmm2、贮泥池高度计算321hhhH式中1h——贮泥池超高，m。设计中取mh3.010.32.52.174.97Hm贮泥池示意图如下图5—2图5-2贮泥池示意草图3、管道部分设计贮泥池中设200DNmm的吸泥管两根。5.5污泥脱水污水处理过程中所产生的污泥，一般是带水的颗粒或絮状疏松结构。污泥经浓缩后，尚有97%的含水率，体积仍然庞大。因此，为了综合利用和最终处置，需要对污泥进行干化和脱水处理，使污泥含水率降到%85以下，以缩减污泥体积。在污泥脱水前要对污泥进行调整，改善污泥的脱水性能。工程上调整的主要方法为投加絮凝剂，一般采用高分子絮凝剂。污泥脱水的方法很多，一般有：真空过滤、板框压滤、带式压滤和离心过滤等。各种脱水机各有其优缺点如表5-1表5-1一些脱水机的主要特点类型优点缺点主要设计和选择参数适用条件污泥干化场设备简单，操作方便，耗电少占地面积大，受季节和气候影响较大，劳动强度大年蒸发量-年降雨量=污泥脱水量气候干燥、用地不紧张地区的小型污水处理厂机械脱水板框压滤机泥饼含水率低，构造简单，体积小，节省后续处理的费用，污泥调节药剂的投量少间歇式操作，生产效率低，设备投资大，劳动强度大，不能连续工作压力：MPa4.0~2.0产泥率：hmkg210~2适用于采用干燥、焚烧、填埋处理的污泥，适用小型污水处理带式压滤机连续生产，效率高，设备少，投资较少，劳动强度少，能耗维护费用低污泥调节药剂费用大，运行费用高，泥饼含水率较高产泥率：初沉污泥+剩余污泥=hmkg2350~120初沉污泥=hmkg2500~250适用于大、中、小型、污水处理厂真空转鼓过滤机连续生产，工作效率高，运行稳定，可自动控制附属设备多，工序复杂，运行费用高产泥率：初沉污泥=hmkg250~10初沉污泥+腐殖=hmkg240~