污水处理厂课程设计Word文档下载推荐.docx
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污水→格栅→泵房→沉砂池→初沉池→曝气池→二沉池→消毒池→出水
(5)气象与水文资料:
风向:
夏季主导风向为东南风(频率为12%),冬季主导风向为西北风(频率为10%)
气温:
年平均气温为12.9,最低气温为-26.5,最高气温为42.7
水文:
年均降水量为557mm,地下水水位地面下10m
地形:
西北高,东南低,自然坡度为1‰,海拨68—83米(大沽高程系)
3、设计容
(1)对工艺构筑物选型做说明;
(2)主要处理设施(格栅、沉砂池、曝气池、二沉池)的工艺计算;
(3)绘制污水处理厂的平面布置图;
(4)污水处理厂运行过程中的常见问题及对策。
4、设计成果
(1)设计说明书一份;
(2)设计图纸1:
平面布置图。
5、时间安排
布置任务,讲解设计方法1天;
学生查阅资料1天;
计算、总平面布置设计4天,找出运行过程中的常见问题及提出对策1.5天,整理说明书、计算书及绘图2天,讲评考核0.5天。
1、2设计依据和原则
1、设计依据
国家有关水污染防治的政策法规与标准。
国家的有关水污染防治法,国家对区域水污染防治的规划和目标任务,国家《地面水环境质量标准》,《污水综合排放标准》,某些行业的水污染物排放标准等。
省部级政府关于区域水污染治理的任务和限期目标,区域水污染防治物总量控制规划。
地方政府的水污染治理规划,城市或企业的排水系统现状和规划,包括现有和规划的点源污染治理情况。
污水处理工程的建设围,建设规模和建设地址。
污水处理工程的设计服务围的污水产生,排放,水质水量特征。
污水处理后拟达到的排放标准。
污水或污泥的综合利用目标。
污水和污泥处理的总体工艺方案。
城市或企业概况和自然环境条件。
2、设计原则
污水厂的设计和其他工程设计一样符合适用的要求,首先必须确保污水厂处理后达到排放要求。
考虑现实的经济和技术条件,以及当地的具体情况,在可能的基础上,选择的处理工艺流程,构建筑物形式,主要设备,设计标准和数据等,最大限度的满足污水厂功能的实现,使处理后污水符合水质要求。
污水厂设计采用的各项设计参数可靠。
设计时充分掌握和认真研究各项自然条件,如水质水量资料,同类工程资料。
按照工程的处理要求,全面地分析各种因素,选择好各项设计数据,在设计中遵守线性的设计规,保证必要的安全系数。
对新工艺,新技术,新结构和新材料的采用持积极慎重的态度。
污水处理厂设计复合经济要求。
污水处理工程方案设计完成后,总体布置,单体设计级药剂选用等尽可能采取合理措施降低工程造价和运行管理费用。
污水厂设计力求技术合理。
在经济合理的原则下,根据需要,尽可能采用先进的工艺,机械和自控技术,但确保安全可靠。
污水处理厂的设计注意近远期的结合,不宜分期建设的部分,如配水井,泵房及加药间等,其土建部分一次建成;
在无远期规划的情况下,设计为今后的发展留有挖潜和扩建的条件。
污水厂设计考虑安全运行的条件,适当设置分流设施,超越管线,甲烷气的安全贮存等。
污水厂的设计在经济条件允许情况下,厂布局,构建筑物外观,环境及卫生等加以适当的美观和绿化。
污水处理厂的出水尽可能回用,以缓解城市严重缺水问题。
污泥级浮渣处理尽量完善,消除二次污染。
1、3主要设计资料
(5)气象与水文资料
第二章污水处理工艺流程说明
2、1工艺流程的确定(污水、污泥)
城市污水处理厂的废水来源主要为生活污水,是指城市机关,学校和居民在日常生活中产生的废水,包括厕所粪尿,洗衣洗澡水,厨房等家庭排水以及商业,医院和游乐场所的排水等。
其中以有机物为主,并不含有害物质,具有较好的可生化性,其CODcr300mg/L,BOD5200mg/L,属低浓度可生化有机废水。
因此不需要厌氧反应过程,采用好氧处理。
根据国外已运行的大,中型污水处理厂的调查,要达到确定的治理目标,可采用普通活性污泥法。
普通活性污泥法,也称传统活性污泥法,推广年限长,具有层数的设计及运行经验,处理效果可靠。
自20实际70年代以来,随着污水处理技术的发展,本方法在工艺及设备等方面又有了很大改进。
在工艺方面,通过增加工艺构筑物可以成为“A/O”或“A2/O”工艺,从而实现脱N和除P。
在设备方面,开发了各种微孔曝气池,使氧转移效率提高到20%以上,从而节省了运行费。
国已运行的大中型污水处理厂,如邓家村,纪庄子,高碑店,三瓦窑等污水处理厂都采用此方法。
目前世界最大的污水处理厂---美国芝加哥市西南西污水处理厂也采用此工艺,该厂1964年建成,设计流量为455万m3/d。
普通活性污泥法如设计合理,运行管理得当,出水BOD5可达到10~20mg/L。
它的缺点是工艺路线长,工艺构筑物及设备多而复杂,运行管理困难,基建投资及运行费均较高。
国已建成的诶污水处理厂但法国基建投资一般为1000~1300元/(m3·
d),运行费为0.2~0.4元/(m3·
d)或更高。
2、2工艺流程叙述
采用的工艺流程如下图所示
原污水
格栅
图一污水处理工艺流程图
污水的大致处理流程是通过格栅,去除大的不溶性杂质,然后经过沉砂池和初沉池,去除一些大颗粒物质和悬浮物质,之后在曝气池进行生物处理,降低水的BOD,泥水在二沉池进行分离,并有一部分污泥回流到曝气池,最后经过消毒处理外排。
第三章处理构筑物设计选型
3、1格栅
3、1、1格栅的作用及选择
格栅由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在污水渠道、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部,用以截留较大的悬浮物或漂浮物,如纤维、碎皮、毛发、果皮、蔬菜、塑料制品等,以便减轻后续处理构筑物的处理负荷,并使之正常进行。
被截留的物质成为栅渣。
关于格栅的选择主要是决定栅条断面、栅条间隙、栅渣清除方式等。
栅条断面有圆形、矩形、正方形、半圆形等。
圆形水力条件好,但刚度差,故一般多采用矩形断面,本设计采用矩形断面。
格栅分为平面格栅和曲面格栅两种形式;
按栅条间隙,可将其分为粗格栅(50~100mm),中格栅(16~40mm),细格栅(3~10mm)三种。
栅渣清除方式。
按清渣方式,可分为人工清渣和机械清渣两种。
一般按格栅渣量而定,当每日栅渣量大于0.2m3,应采用机械格栅除渣机。
小型污水处理厂可采用人工清渣。
但目前,一些小型污水处理厂为了改善劳动条件和有利于自动控制,也采用机械格栅清渣。
3、1、2格栅的设计
构筑物材质:
钢筋混凝土渠道。
设计总流量:
Qmax=2.22m3/s
主要设备:
采用GH-1400型链条回转式多耙平面格栅除污机;
电动机功率为1.1~1.5kw。
主要设计参数
格栅宽度:
总宽不小于进水渠道的2倍,空隙总有效面积应大于进水渠有效断面积的1.2倍。
过栅流速:
一般采用0.6~1.0,栅前管污水流速0.4~0.9m/s。
栅条间隙:
机械清渣:
b=16~25mm,人工清渣:
b=30~50mm。
格栅倾角:
人工清渣时不应大于70º
,机械清渣时宜为45º
~75º
,格栅上端应设平台,格栅下端应低于进水管底部0.5m,距池壁0.5~0.7m。
格栅工作平台:
人工清除时平台应高出栅前设计,最高水位0.5m,机械时等于或稍高于格栅中的地面标高,平台宽在污水泵站不小于、1.5m,两侧过道宽度采用0.6~1.0m,机械清除时应安置除渣机、减速箱、皮带输送机等辅助设施的位置,格栅平台临水侧应设栏杆,平台上应装置给水阀门,并设具有活动盖板的检修机,平台靠墙应设挂安全带的挂钩,平台上方应设置起重量为0.5~1.0t的工字梁和电动葫芦。
通过格栅的水头损失,一般采用0.08~0.15m。
根据以上的设置原则,本工艺采用矩形断面中格栅,采用机械清渣。
我国常用的机械格栅有链条式机械格栅,移动伸缩臂机械格栅,四周回转式机械格栅,钢丝绳牵引式机械格栅,其特点及使用围如表一所示:
类型
适用围
优点
缺点
链条式机械格栅
深度不大的中小型格栅,主要清除长纤维,袋状物
构造简单,制造方便,占地面积小
杂物进入链条和链轮之间时容易卡住;
套筒棍子链造价高,耐腐蚀差
移动伸缩臂机械格栅
中等深度的宽大格栅,现有类型耙斗适用于污水除污
不清污时,设备全部在水面上,维修检查方便,可不停水检修,钢丝绳在水面上运行,使用时间长
需三套电动机,减速器,构造复杂,移动时,耙齿与栅条间隙的对位较困难
四周回转式机械格栅
深度较浅的中小型格栅
构造简单,制造方便,运行可靠,容易检修
制造困恼,占地面积大
钢丝绳牵引式机械格栅
固定式为中小型格栅,深度围较大,移动式为宽大格栅
使用围广,无水下固定部件,检修维护方便
钢丝绳干湿交替,易腐蚀,宜使用不锈钢丝绳,有水下固定部件,检修时需停水
通过以上的比较,选择链条式机械格栅。
由于城市生活污水中长纤维和袋状物比较多,链条是机械格栅比较适用,并且其构造简单,制造方便,占地面积小,而生活污水基本为中性,对链条的腐蚀相对较小,因此选择链条式机械格栅。
格栅设置在污水泵站之前,格栅具体计算如下:
由前述资料得知:
平均水量为16万吨/天,取变化系数为1.2,计算并换算得最大水量为2.22m3/s。
污水厂进水管为管径为1100mm的钢筋混凝土管,其充满度为72.3%,埋设坡度为1‰。
计算草图如2图所示:
图二格栅设计计算草图
1.格栅间隙数的计算:
栅前水深:
h=1m过栅流速:
v=1m/s栅条宽度:
s=0.01
栅条间隙宽度:
b=0.02m格栅倾角α=60°
n=Qmax*(sin60)1/2/(bhv)=103.4≈104个
2.栅槽宽度B的计算
B=S*(n-1)+bn=0.01*(104-1)+0.02*104=3.09m
单个栅槽宽1.55m,共设3个,二用一备,便于维修和清理。
3.通过格栅的水头损失h2的计算
设格栅条断面为锐角矩形断面:
β=2.42,ξ=0.96,k=3
h2=k*h0
求得h0=0.04h2=0.13
4.栅后槽总高度H的计算
栅前渠超高h1=0.3m
5.栅前总长度L的计算
进水渠宽B1=1.1m,其渐宽部分展开角度α1=20°
进水渠道渐宽部分的长度:
L1=(B-B1)/2tan20=0.42m
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度;
L2=L1/2=0.42/2=0.21m
H1=h+h1=1+0.3=1.3
6.每日栅渣量W的计算
栅渣量W1=0.1污水总变化系数KZ=1.2
m3
7.栅前流速v’的校核
V’=Qmax/Bh=0.72m/s,在0.4~0.9之,满足要求。
3、1、3设备选择
计算出单个格栅宽度为1550mm,根据计算结果,选择型号为GLGS1580的高链式机械格栅。
其格栅宽度1580mm,栅高度700至2000mm,栅条间隙20至50mm,除污耙行走速度4.42m/min,格栅倾角75度,电极功率1.1KW。
设计3座,2用一备。
3、2沉砂池
3、2、1沉砂池的作用
污水在迁移、流动和汇集过程中不可避免会混入泥砂。
污水中的砂如果不预先沉降分离去除,则会影响后续处理设备的运行。
最主要的是磨损机泵、堵塞管网,干扰甚至破坏生化处理工艺过程。
沉砂池主要用于去除污水中粒径大于0.2mm,密度大于2.65t/立方米的砂粒,以保护管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。
其工作原理是以重力分离为基础,故应将沉砂池的进水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流带起立。
沉砂池主要有平流沉砂池、曝气沉砂池、旋流沉砂池等。
现代设计的主要有旋流沉砂池。
沉砂池的设计原则一般有:
1)沉砂池的格数不应小于2格,并应按并列系列设计,水量较小时可考虑一格工作,一格备用。
2)沉砂池按去除密度大于2.65,粒径大于0.2mm的沙粒设计。
3)设计流量的确定。
当污水由水泵提升时按水泵的最大组合流量计算,当污水自流进入时,应按最大设计流量计算。
4)设计流速的确定。
设计流量时水平流速、最大流速应为0.3m/s,最小流速应为0.15m/s,最大设计流量时,污水在池停留时间不应小于30s,一般为30~60s。
5)设计水深确定。
设计有效水深不应大于1.2m,一般采用0.2~1.0m,每格宽度不宜小于0.6m。
6)沉砂量的确定。
城市污水的沉砂量,可按3m3/10×
104m3污水计算,沉砂含水率设为60%,容重为1.5t/m3。
7)砂斗容积按2d的沉砂量计算,斗壁倾角55~60º
。
8)池底坡度为0.01~0.02。
9)除砂一般采用机械方法,采用人工时,排砂管直径不应小于200mm。
10)沉砂池超高不宜小于0.3m。
沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种形式。
由于曝气沉砂池有占地小,能耗低,土建费用低的优点,故多采用曝气沉砂池。
曝气沉砂池是在平流沉砂池的侧墙上设置一排空气扩散器。
使污水产生横向流动。
形成螺旋形的旋转状态。
其构造特点在于进水装置、出水装置、沉淀区、曝气系统和排泥装置组成。
曝气沉砂池的水流部分是一个长形渠道,在池壁一侧的整个长度距池底0.6~0.9m高度处设有空气扩散装置,并设有集砂槽,池底设有i=01~0.5的坡度,以保证砂砾能够滑入。
曝气沉砂池可以克服平流沉砂池中沉砂夹杂15%有机物,使沉砂后续处理难度增加的缺点。
并且曝气沉砂池可以去除水中的一部分BOD,可避免沉砂发臭,因此该设计选用曝气沉砂池。
3、2、2沉砂池的计算
图三曝气沉砂池的设计计算草图
1.池子总有效容积V的计算
V=60Qmaxt=60*2.2*2.5=333.33m3
式中Qmax----最大设计流量,m3/s;
t----最大设计流量时的停留时间,min
2.水流断面面积A
A=Qmax/v=2.2/0.09=24.4m2
设计计算曝气池量为2座,n=2
A1=A/n=24.4/2=12.2m2
式中v----最大设计流量时水平流速,m/s;
3.池子总宽度B
B=A1/h2=12.2/2.7=4.57m
4.池长L
L=V/A1=333.33/12.2=13.5m
5.每小时所需空气量q
q=3600dQmax=3600*0.15*2.2=1200m3
6.贮砂斗所需容积V
式中X----污水的沉砂量,对城市污水一般采用30m3/s;
T----排砂时间间隔,d
7.贮砂斗各部分尺寸
式中
----贮砂斗高度,m;
S1,S2----分别为贮砂斗上口和下口面积,m2
将两式联立得,
=0.94m,S1=2.29m2,S2=11.8m2
8.贮砂室的高度h3
设采用重力排砂,池底坡度i=6%,坡向砂斗,则
9.池子总高度h
h=h1+h2+h3=4.18m
----超高,0.3m;
10.校核最小流速Vmin
式中Qmin----设计最小流量,m3/s;
n1----最小流量是工作的沉砂池数;
Amin----最小流量时沉砂池中水流断面面积,m2。
3、2、3设备选型
其曝气装置采用罗茨式鼓风机。
曝气池的空气量为1200m3/h=20m3/min,选用鼓风机型号为Y132M-4,其转速为1260r/min,升压34.3KPa,流量7.04m3/min,功率7.5KW。
配制数量为四台,三用一备,则三台工作时供气量为21.12m3/h,满足需求。
3、3初沉池
3、3、1初沉池的作用
沉淀池是分离悬浮物的一种常用构筑物。
按在污水处理流程中所处的位置可分为初次沉淀池和二次沉淀池。
沉淀池按水流方向可分为平流式,竖流式和辐流式三种。
各种形式沉淀池的特点及适用条件如表2所示
表2各种沉淀池的特点及其适用条件
池型
优点
缺点
适用条件
平流式
对冲击负荷和温度变化的适应能力较强;
施工简单,造价低
采用多斗排泥时,每个泥斗需单独设排泥管各自排泥,操作工作量大,采用机械排泥时,机械设备的驱动件均浸没于水中,易锈蚀
适用于地下水位较高及地质较差的地区;
适用于大中小型污水处理厂
竖流式
排泥方便,占地面积小
池子深度大,施工困难;
对冲击负荷及温度变化的适应能力较差;
造价高,池径不宜太大
适用于水量不大的小型污水处理厂
辐流式
采用机械排泥,运行较好,管理简单,排泥设备已有定型产品
池水流速不稳定,机械排泥设备复杂,对施工质量要求较高
适用于地下水位较高的地区,适用于大中型污水处理厂
该污水处理厂水量较大,属于大型污水处理厂,并且泥量较大,若采用平流式沉淀池则排泥工作量负荷太大,综上分析,采用辐流式沉淀池做为初沉池。
沉淀池的一般设计原则
1)设计流量
沉淀池的设计流量和沉砂池的设计流量相同。
当废水是自流进入沉淀池时,应按照最大流量佐为设计流量;
当用水泵提升时,应按照水泵的最大组合流量作为设计流量。
在合流制的污水处理系统中应按降雨时的设计流量校核,沉淀时间不应小于30分钟。
2)沉淀池的座数
对于城市污水处理厂,沉淀池的座数应不小于2座
3)沉淀池的几何尺寸
沉淀池的超高不应小于0.3m,缓冲层高采用0.3至0.5m,贮泥斗壁的倾角,方斗不小于60度,圆斗不宜小于55度;
拍你管直径不小于20mm。
4)沉淀池出水部分
沉淀池出水一般采用堰流,出水堰的负荷为:
初次沉淀池应不大于2.9L/(s·
m),二次沉淀池一般取1.5至2.9L/(s·
m)
5)贮泥斗的容积
初次沉淀池贮泥时间按不大于2天计算,二次沉淀池贮泥时间按不超过2h计算
6)排泥部分
沉淀池一般采用静水压力排泥,排泥管直径应不小于200mm。
静水压力数值:
初次沉淀池应不小于1.5m;
活性污泥法的二次沉淀池应不小于0.9m;
生物膜法的二次沉淀池应不小于1.2m。
沉淀池的计算草图四所示:
图四辐流式沉淀池计算草图
辐流式沉淀池是一种大型沉淀池,池径可达100m,池边水深为1.5至3m。
分周边进水与中心进水两种形式。
辐流式沉淀池一般采用机械刮泥机,刮泥机由刮泥板和桁架组成,刮泥板固定在桁架底部,桁架绕池中心缓慢转动,将沉淀在池底的污泥刮到池中心的泥斗中,泥斗中的污泥可以靠重力排出,也可用污泥泵吸出。
刮泥机的传动方式有周边传动和中心传动两种。
当池径小于20m时,也可采用多斗排泥而不设置刮泥机。
3、3、2初沉池的计算
1、沉淀池部分水面面积A1,根据生物处理段的特性,中间沉淀池表面负荷q0为1.0~3.0m3/(m2·
h),选取q0=2.6m3/(m2·
h),共设两座沉淀池。
式中:
Qmax:
最大设计流量(m3/h)。
n:
池数,n=2。
A1:
每座池子的表面积,m2。
代入各值得,
池径D,
,取D=45m
2、沉淀部分的有效水深h2,设沉淀时间t=2h(1.0~2.0h),表面负荷取2.6m3/(m2·
h)[q0=1.0~3.0m3/(m2·
h)],则
h2=q0t=2.6*2=5.2m
3、污泥区的容积V,设计采用周边传动的刮吸泥机排泥,污泥区容积按1.5h停留时间确定。
T:
污泥停留时间,1.5h。
R:
污泥回流比,30%。
Q:
设计水量,采用平均日污水量
X:
混合液悬浮固体浓度kg/m3,取2.0kg/m3。
Xr:
沉淀池底流污泥浓度,10.0kg/m3。
将各数值代入公式得,
每个沉淀池污泥区的容积:
4、污泥区高度h4
(1)污泥斗高度
设池底的径向坡度为0.02,污泥斗底部直径D2=2.0m,上部直径D1=3.0m,倾角α为30º
则
(2)圆锥体高度
(3)竖直段污泥部分的高度
(4)污泥区的高度
5、沉淀池的总高度H
设超高h1=0.3m,缓冲层高度h3=0.5m,
6、径深比校核
D/H=45/7.4=8.5
在6至12的围,符合要求。
3、3、3设备选型
计算得池径为45m,根据该结果选择刮泥机的型号为ZBXN-45,其功率为45,功率为3KW,周边线速为4.0m/min,周边轮压为8600kg,周边轮中心45.5m。
3、4曝气池
3、4、1曝气池的作用
曝气池(aerationtank)利用活性污泥法进行污水处理的构筑物。
池提供一定污水停留时间,满足好氧微生物所需要的氧量以及污水与活性污泥充分接触的混合条件。
曝气池主要由池体、曝气系统和进出水口三个部分组成。
池体一般用钢筋混凝土筑成,平面形状有长方形、方形和圆形等。
曝气原理是曝气是使空气与水强烈接触的一种手段,其目的在于将空气中的氧溶解于水中,或者将水中不需要的气体和挥发性物质放逐到空气中。
换言之,它是促进气体与液体之间物质交换的一种手段。
它还有其他一些重要作用,如混合和搅拌。
空气中的氧通过曝气传递到水中,氧由气相向液相进行传质转移,这种传质扩散的理论,目前应用较多的是易斯和惠特曼提出的双膜理论。
双膜理论认为,在“气-水”界面上存在着气膜和液膜,气膜外和液膜外有空气和液体流动,属紊流状态;
气膜和液膜间属层流状态,不存在对流,在一定条件下会出现气压梯度和浓度梯度。
如果液膜中氧的浓度低于水中氧的饱和浓度,空气中的氧继续向扩散透过液膜进入水体,因而液膜和气膜将成为氧传递的障碍,这就是双膜理论。
显然,克服液膜障碍最有效的方法是快速变换“气-液”界面。
曝气搅拌正是如此,具体的做法就是:
减少气泡的大小,增加气泡的数量,提高液体的紊流程度,加大曝气器的安装深度,延长气泡与液体的接触时间。
曝气设备正是基于这种做法而在污水处理中被广泛采用的。
曝气池一般和沉淀池组成联合工艺流程。
设置在曝气池前面的称初次沉淀池,设置在曝气
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- 污水处理 课程设计