工艺技术SBR法污水处理工艺设计计算书Word格式.docx
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本设计栅渣量大于0.2m3/d,为改善劳动与卫生条件,选用机械清渣,由于设计流量小,悬浮物相对较少,采用一组中格栅,既可达到保护泵房的作用,又经济可行,设置一套带有人工清渣格栅的旁通事故槽,便于排除故障。
栅渣量与地区特点,格栅的间隙大小,污水流量以及下水道系统的类型等因素有关,在无当地资料时,可采用:
(1)格栅间隙16~25mm,处理0.10-0.05栅渣/103m3污水
(2)格栅间隙30~50mm,处理0.03-0.01栅渣/103m3污水
栅渣的含水率一般为80%,容重约为960kg/m3。
栅条的断面形状有圆形、锐边矩形、迎水面为半圆形的矩形、迎水面背水面均为半圆的矩形几种。
而其中迎水面为半圆形的矩形的栅条具有强度高,阻力损失小的优点。
3.2.2设计参数
(1)平均日流:
=126000=5250=1.46()
(2)最大日流量:
=1.75()
(3)设过栅流速:
=0.8m/s(取0.6~1.0m/s)
(4)通过格栅的水头损失:
(取0.08~0.25)
(5)栅前水深:
h=0.4(取0.3~0.5m)
(6)格栅安装倾角:
(取~)
(7)机械清渣设备:
采用链条式格栅除污机
3.3.3设计计算
(1)中格栅(3个)
格栅间隙数n==56个
Qmax——最大废水设计流量m3/s
——格栅安装倾角~取
h——栅前水深m
b——栅条间隙宽度取30mm
——过栅流速m/s
验算平均水量流速=0.80m/s符合(0.65~1.0)
(2)栅渠尺寸
B2=s(n-1)+nb=0.02(56-1)+0.0356=2.78(m)
圆整取B2=3m
s——栅条宽度取0.02m
B2——格栅宽度m
B1===2(m)
B1——进水渠宽m
栅前扩大段
L1===1.37(m)
——渐宽部分的展开角,一般采用
栅后收缩段L2=0.5L1=0.67(m)
栅条总长度L=L1+0.5++1.0+L2
=1.37+0.5++1.0+0.67
=3.94(m)——栅前渠道超高,采用0.3m
(3)水通过格栅的水头损失
设栅条断面为锐边矩形断面
=2.42k=3
=0.12(m)
(4)栅渣量(总)
W===3.65(m3/d)
W1取0.03,宜采用机械清渣。
选用NC—400型机械格栅三台。
设备宽度400mm,有效栅宽250mm,有效栅隙30mm,运动速度3m/min,水流速度≤1m/s,安装角度,电机功率0.25kw,支座长度960mm,格栅槽深度500mm,格栅地面高度360mm
3.3污水提升泵房
根据污水流量,泵房设计为L×
B=10×
10m。
提升泵选型:
采用LXB型螺旋泵
型号:
LXB-1100
螺旋外径D:
1100mm
转速:
48r/min
流量Q:
875m3/h
提升高度:
5m
功率:
15Kw
购买6台,5台工作,1台备用。
3.4泵后细格栅(4个)
公式计算同上
(1)格栅间隙数n===181(个)
其中b取5mm取0.9m/sh取0.4m
反带验算得=1.0m/s符合(0.6~1.0m/s)
B2=s(n-1)+nb=0.01(181-1)+0.005181=2.7(m)
圆整2.0m
栅条宽度s取0.01m
进水渠宽B1===0.97(m)
栅前扩大段L1===1.50(m)
取
栅后收缩段L2=0.5L1=0.75m
栅条总长度
=4.2(m)
设栅条断面为圆形断面
=1.83
=0.50m
(4)每日栅渣量W:
在b=5mm情况下,设栅渣量为0.05m3/103m3污水
>
0.2(m3/d)
采用机械清渣。
选用NC—300型机械格栅三台。
设备宽度300mm,有效栅宽200mm,有效栅隙5mm,运动速度3m/min,水流速度≤1m/s,安装角度,电机功率0.18kw,支座长度960mm,格栅槽深度500mm,格栅地面高度360mm
3.5曝气沉砂池
3.5.1设计说明
沉砂池有4种:
平流式、竖流式、曝气式、钟式和多尔式。
普通平流沉砂池的主要缺点是沉砂中含有15%的有机物,使沉砂的后续处理难度增加。
采用曝气沉砂池(见图3-2)可以克服这一缺点。
图3-2曝气沉砂池示意图
3.5.2设计参数
(1)旋流速度应保持:
0.25~0.3m/s
(2)水平流速为0.06~0.12m/s
(3)最大流量时停留时间为1~3min
(4)有效水深应为2~3m,宽深比一般采用1~2
(5)长宽比可达5,当池长比池宽大得多时,应考虑设置横向挡板
(6)1m3污水的曝气量为0.2m3空气
(7)空气扩散装置设在池的一侧,距池底约0.6~0.9m,送气管应设置调节气量的闸门
(8)池子的形状应尽可能不产生偏流或死角,在集砂槽附近可安装纵向挡板
(9)池子的进口和出口布置应防止发生短路,进水方向应与池中旋流方向一致,出水方向应与进水方向垂直,并宜考虑设置挡板
(10)池内应考虑设消泡装置[7]
3.5.3设计计算
(1)池子总有效容积(V)设t=2min,则
(2)水流断面积(A)设=0.1m/s(水平流速),则
A===17.5()
(3)池总宽度(B)设(设计有效水深),则
B===7(m)
(4)每格池子宽度(b)设n=2格,则
==3.5(m)
(5)池长(L)
L===12(m)
(6)每小时所需空气量(q)设d=0.2(1污水所需空气量),则
=0.21.753600=1260()
(7)沉砂室所需容积(V)设T=2d(清除沉砂的间隔时间),则
V==7()
式中,
X——城市污水沉砂量[(污水)]取30
——生活污水流量总变化系数
(8)每个沉砂斗容积()设每一分格有2个沉砂斗,则
==1.75()
(9)沉砂斗各部分尺寸设斗底宽=0.5m,斗壁与水平面的倾角为
斗高=0.35m,沉砂斗上口宽:
+=+0.5=1.0(m)
最终定沉砂斗容积:
=
==0.2()
(10)沉砂室高度()采用重力排砂,设池底坡度为0.06,坡向砂斗,则,
=+0.062.65=0.35+0.159=0.5(m)
(11)池总高度(H)设超高=0.3m,则H=++=0.3+2.5+0.5=3.3(m)
(12)进水渠道:
设计中取进水渠道宽=3m,水深=1m。
则===0.48。
(13)出水装置:
出水采用沉砂池末端薄壁出水堰跌落出水,出水堰可保证沉砂池内水位标高恒定,堰上水头0.2m。
排水干管采用钢管,管径DN=1000mm。
(14)排砂装置:
采用吸砂泵排砂,吸砂泵设置在沉砂斗内,借助空气提升将排出沉砂斗至砂水分离器,吸砂泵DN=300mm
3.6、初沉池设计
本工艺采用选用辐流式沉淀池。
最大设计流量:
3.6.1、沉淀部分有效面积:
式中:
Q——设计流量,;
——表面水力负荷,;
(1.5~2.5),取2.0
则,
3.6.2、沉淀池直径:
3.6.3、沉淀池有效水深:
t——沉淀时间,一般取1.0~3.0h;
设计中取3.0h
则
校核沉淀池直径与水深之比,符合在6~12之间。
3.6.4、沉淀部分所需容积:
——初沉污泥量,;
—沉淀池设计流量,;
——沉淀池中悬浮物的去除率,%;
一般取40%~60%
——进水中悬浮物质量浓度,mg/L;
P———污泥含水率,%;
——污泥密度,以计。
设计中取=60%,P=97%,采用重力排泥,两次清楚污泥间隔时间取1d,则
辐流式沉淀池采用重力排泥,将污泥排入污泥斗,然后用静水压力将污泥排出池外。
3.6.5、沉淀斗容积:
设计中选择圆形污泥斗,污泥斗上口半径2m,底部半径1m,倾角,有效高度。
污泥斗容积
——污泥斗有效高度,m;
a——污泥斗上口边长,m;
——污泥斗底部边长,m;
沉淀池底部圆锥体体积
——沉淀池底部圆锥体高度,m;
R———沉淀池半径,m;
r———沉淀池底部中心圆半径,m;
设计中取r=1m
设池底径向坡度为0.05,则
所以,沉淀斗总容积>
80,符合
3.6.6、沉淀池总高度:
——沉淀池超高,一般取0.3m;
——沉淀池缓冲层高度,一般采用0.3m;
3.6.7、进水装置:
本工艺辐流式沉淀池采用池中心进水,通过配水花墙和稳流罩向池四周流动。
进水管道采用钢管,管径DN=1000mm,管内流速1.81m/s。
3.6.8、出水装置:
出水采用池末端薄壁出水堰跌落出水,出水堰可保证池内水位标高恒定,堰上水头
H---堰上水头(m);
Q1---沉淀池内设计流量(m3/s);
m---流量系数,一般采用0.4~0.5
b2---堰宽(m),等于沉淀池宽度。
则,=0.47m
出水堰自由跌落0.2m后进入出水渠,出水渠宽2m,水流流速m/s,采用出水管道在出水槽中部与出水槽连接,出水管道采用钢管,管径DN=1000mm,管内流速V2=1.81m/s。
排水干管管径:
=1.525m3/s,取管径DN=1000mm,流速VS=1.81m/s。
3.6.9、排泥管:
沉淀池采用重力排泥,排泥管管径DN400mm,排泥管伸入污泥斗底部,排泥静压头采用1.2m,将污泥排到池外集泥井内。
3.6.10、出水挡渣板:
浮渣用浮渣刮泥板收集,定期清渣,刮泥板装在刮泥机桁架的一侧,高出水面0.2m,在出水堰前设置浮渣挡板拦截浮渣,排渣管管径取为DN400mm。
3.7SBR反应池
3.7.1设计说明
根据工艺流程论证,SBR法具有比其他好氧处理法效果好,占地面积小,投资省的特点,因而选用SBR法。
SBR是序批式间歇活性污泥法的简称。
该工艺由按一定时间顺序间歇操作运行的反应器组成。
其运行操作在空间上是按序排列、间歇的。
污水连续按顺序进入每个池,SBR反应器的运行操作在时间上也是按次序排列的。
SBR工艺的一个完整的操作过程,也就是每个间歇反应器在处理废水时的操作过程,包括进水期、反应期、沉淀期、排水排泥期、闲置期五个阶段,如图3-3。
这种操作周期是周而复始进行的,以达到不断进行污水处理的目的。
对于单个的SBR反应器来说,在时间上的有效控制和变换,即达到多种功能的要求,非常灵活。
进水期反应期沉淀期排水期闲置期
图3-3SBR工艺操作过程
SBR工艺特点是:
(1)工程简单,造价低;
(2)时间上有理想推流式反应器的特性;
(3)运行方式灵活,脱N除P效果好;
(4)良好的污泥沉降性能;
(5)对进水水质水量波动适应性好;
(6)易于维护管理。
3.7.2SBR反应池容积计算
处理要求:
表3-1处理要求
项目
进水水质(mg/l)
出水水质(mg/l)
BOD
COD
SS
N
300
600
35
≤20
≤100
≤15
设计处理流量
=5250()
BOD5/CODcr=0.50
设SBR运行每一周期时间为8h,进水1.0h,反应(曝气)(4.0~5.0h)取4h,沉淀2.0h,排水(0.5h~1.0h)取1h。
周期数:
SBR处理污泥负荷设计为
根据运行周期时间安排和自动控制特点,SBR反应池设置6个。
(1)污泥量计算SBR反应池所需污泥量为
MLSS==
==121800[kg(干)]=121.8(t)
设计沉淀后污泥的SVI(污泥容积指数)=90ml/g,
(SBR工艺中一般取80~150)SVI在100以下沉降性能良好[9]。
则污泥体积为:
Vs=1.2SVIMLSS=1.29010-=13154.4(m3)
(2)SBR反应容积
SBR反应池容积=
式中——代谢反应所需污泥容积
——反应池换水容积(进水容积)
——保护容积
==5250()
=13154.4,则单池污泥容积为==2192.4()
则=2192.4+5250+=7442.4+
(3)SBR反应池构造尺寸SBR反应池为满足运行灵活及设备安装需要,设计为长方形,一端为进水区,另一端为出水区
SBR反应池单池平面(净)尺寸为5030(长比宽在~)
水深为5.0m池深5.5m
单池容积为=50305=7500()
则保护容积为=57.6
6个池总容积=6=67500=45000
3.73SBR反应池运行时间与水位控制
SBR池总水深5.0m,按平均流量考虑,则进水前水深为3.2m,进水结束后5.0m,排水时水深5.0m,排水结束后3.2m。
5.0m水深中,换水水深为1.8m,存泥水深2.0m,保护水深1.2m,保护水深的设置是为避免排水时对沉淀及排泥的影响。
(见图3-4)
图3-4SBR池高程控制图
进水开始与结束由水位控制,曝气开始由水位和时间控制,曝气结束由时间控制,沉淀开始与结束由时间控制,排水开始由时间控制,排水结束由水位控制。
3.7.4排水口高度和排水管管径
(1)排水口高度
为保证每次换水=5250的水量及时快速排出,以及排水装置运行的需要,排水口应在反应池最低水位之下约0.5~0.7,设计排水口在最高水位之下2.5。
(2)排水管管径
每池设自动排水装置一套,出水口一个,排水管1根;
固定设于SBR墙上。
排水管管径DN1000。
设排水管排水平均流速为1.5,则排水量为:
==0.106()=360.4()
则每周期(平均流量时)所需排水时间为:
=1()3.7.5排泥量及排泥系统
(1)SBR产泥量
SBR的剩余污泥主要来自微生物代谢的增值污泥,还有很少部分由进水悬浮物沉淀形成[10]。
SBR生物代谢产泥量为
==
式中:
——微生物代谢增系数,kgVSS/kgBOD;
——微生物自身氧化率,l/d
根据生活污泥性质,参考类似经验数据,设=0.70,=0.05,则有:
=16100(kg/d)
假定排泥含水率为98%,则排泥量为
==805(m3/d)(P=98%)
或,==2012.5(m3/d)(P=99.2%)
考虑一定安全系数,则每天排泥量为2100m3/d。
(2)排泥系统和排泥管径
剩余污泥在重力作用下通过污泥管路排入集泥井,排泥管径DN=400mm,管上安装流量阀,控制排泥量。
3.7.6需氧量及曝气系统设计计算
(1)需氧量计算
SBR反应池需氧量O2计算式为
O2==
——微生物代谢有机物需氧率,kg/kg
——微生物自氧需氧率,l/d
——去除的BOD5(kg/m3)=
经查有关资料表,取=0.50,=0.190,需氧量为:
=27300(kgO2/d)
=1137.5(kgO2/h)
(2)供气量计算
设计采用塑料SX-1型空气扩散器,敷设SBR反应池池底,淹没深度H=4.5m。
SX-1型空气扩散器的氧转移效率为EA=8%。
查表知20℃,30℃时溶解氧饱和度分别为,空气扩散器出口处的绝对压力Pb为:
Pb=
==(Pa)
空气离开曝气池时,氧的百分比为
Ot===19.6%
曝气池中溶解氧平均饱和度为:
(按最不利温度条件计算)
=7.63()=1.177.63=8.93(mg/L)
水温20℃时曝气池中溶解氧平均饱和度为:
=1.179.17=10.73(mg/L)
20℃时脱氧清水充氧量为:
——污水中杂质影响修正系数,取0.8(0.78~0.99)
——污水含盐量影响修正系数,取0.9(0.9~0.97)
——混合液溶解氧浓度,取c=4.0最小为2
——气压修正系数==1
曝气池中溶解氧在最大流量时不低于2.0mg/L,即取Cj=2.0,则计算得:
=1.38=1.381137.5=1569.8(kgO2/h)
SBR反应池供气量为:
==1569.8/(0.3×
0.08)=65406.3()=1090.1()
3.7.7空气管计算
空气管的平面布置如图3-5所示。
鼓风机房出来的空气供气干管,在相邻两SBR池的隔墙上设两根供气支管,为6个SBR池供气。
在每根支管上设25条配气竖管,为SBR池配气,六池共六根供气支管,150条配气管竖管。
每条配气管安装SX-I扩散器26个,每池共650个扩散器,全池共3900个扩散器。
每个扩散器的服务面积为1250m2/650个=1.9m2/个(扩散器布置示意图如图3-6)。
图3-5SBR池空气管平面布置图
图3-6SBR池底扩散器示意图
空气支管供气量为:
(m3/min)=3.79(m3/s)
1.25——安全系数
由于SBR反应池交替运行,六根空气支管不同时供气,故空气干管供气量亦为227.1×
2=454.2m3/min=7.57。
选用SX-I型盆形曝气器,氧转移效率6~9%,氧动力效率1.5~2.2kg/(kWh),供气量20~25m3/h,服务面积1~2m2/个。
3.7.8滗水器
现在的SBR工艺一般都采用滗水器(见图3-7)排水。
滗水器排水过程中能随水位的下降而下降,使排出的上清液始终是上层清液。
为防止水面浮渣进入滗水器被排走,滗水器排水口一般都淹没在水下一定深度[11]。
图3-7旋转式滗水器示意图
目前SBR使用的滗水器主要有旋转式滗水器,套筒式滗水器和虹吸式滗水器三种。
本工艺采用旋转式滗水器。
旋转式滗水器属于有动力式滗水器,应用广泛,适合大型污水处理厂使用。
本工艺采用XB-1800型旋转式滗水器。
3.8鼓风机房
鼓风机房要给曝气沉砂池和SBR池供气,选用TS系列罗茨鼓风机。
选用TSD-150型鼓风机三台,工作两台,备用一台。
设备参数:
流量20.40m3/min
升压44.1kPa
配套电机型号Y200L-4
功率30kW
转速1220r/min
机组最大重量730kg
设计鼓风机房占地LB=2010=200m2。
3.9、接触式消毒池设计:
3.9.1、本工艺采用液氯消毒
3.9.2设计参数
(1)水力停留时间T=0.5h
(2)设计投氯量一般为3.0~5.0mg/l本工艺取最大投氯量为
3.9.3设计计算
(1)设计消毒池一座,池体容积
()
设消毒池池长L=35m,有3格,每格池宽b=5.0m,长宽比L/b=7.0。
设有效水深H1=4m,接触消毒池总宽B=nb==15.0m,实际消毒池容积。
满足有效停留时间的要求。
(2)加氯量的计算
最大投氯量为
则每日投加氯量为:
=5.=630=20.8()
选用贮氯量为630kg的液氯钢瓶,每日加氯量1瓶,共贮用15瓶,选用加氯机两台。
消毒接触池的进水管管径D=1500mm
(3)混合装置
在消毒池第一格和第二格起端设置混合搅拌机两台。
选用JBK-2200框式调速搅拌机,搅拌直径2200mm,高2000mm,电动机功率4.0kW。
接触消毒池设计为纵向折流反应池。
在第一格每隔7设纵向垂直扩流板,第二格每隔11.67设垂直折流板,第三格不设。
(4)出水堰上水头:
m
图3-9接触池结构示意图
3.10污泥处理系统
3.10.1各部分尺寸计算
3.10.1.1集泥井
(1)集泥井容积的计算:
产泥量
根据前面计算所知,有以下构筑物排泥。
SBR反应池2100m3/dP=99%
则每日的总排泥为V=2100(m3)
考虑构筑物的每日排泥量为2100,需在2.0内抽完,集泥井容积定为污泥泵提升流量的10的体积:
(2)集泥井尺寸的计算
设有效泥深为5,平面面积59,设计尺寸LB=96.5=30,集泥井为地下式,池顶加盖,有潜污泵抽送污泥,池底相对标高-5.5,最高泥位-0.5,最低泥位-5.0。
(3)污泥提升泵的选择
选择GMP型自吸式离心泵
马力:
20kW
相数:
3
极数:
4
GMP-320-150
口径:
150
质量:
110
流量:
180
最大流量:
222
扬程:
17.5最高扬程:
24.0选用六台,两台备用;
特点:
同轴直接式构造,效能高、体型小、重量轻,不占空间,安装方便;
采用机械轴封,保证不漏水,不损轴心,免入棉纱之烦恼,延长水泵寿命;
本体特殊构造仔细能力高,自吸时间短;
叶轮采用开放式,污水杂物的输送能力强;
抽水机置于陆上,装卸维修容易;
只要一次加水运转,即可免除往后灌水的麻烦;
泵吸入口高于动叶轮;
吸入口设止回阀;
设空气分离室来有效隔离空气与水;
泵体、叶轮材质可按用户要求采用不锈钢。
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