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该市地处亚热带,由于气候和生活习惯,该市在国内一向属于排水量较高的地区。
据统计和预测,该市近期水量(280)L/人•d;
远期水量(310 )L/人•d。
2)工业污水量:
市内工业企业的生活污水和生产污水总量( 1.5)万m3/d。
3)污水总量:
市政公共设施及未预见污水量以5%计,总污水量为生活污水量、工业污水量及市政公共设施与未预见水量的总和。
2、污水水质:
进水水质:
生活污水BOD5为(250)mg/l;
SS为(200)mg/l。
工业废水BOD5为(300)mg/l;
SS为(180)mg/l。
混合污水温度:
夏季28℃,冬季7℃,平均温度为15℃。
3、工程设计规模:
该市排水系统为完全分流制,污水处理厂设计规模主要按远期需要考虑,以便预留空地以备城市发展所需。
(三)厂区附近地势资料
1、污水厂选址区域平均海拔为+127m,厂区征地面积为东西长2500m,南北长3000m,平均地面坡度为0.4‰-0.5‰,地势东南低,西北高。
2、进厂污水管道水面标高为120m;
3、厂区附近地下水位标高110m;
(四)气象资料
年平均气温20℃,月均最高气温33℃。
年平均最高气温30℃,月均最高气温32℃。
年平均最低气温3℃。
一年中温度在0℃以下的天数为0天,10℃以下的天数为41天。
年平均降雨量780毫米,冰冻线深度0米。
年主导风向:
东南风。
(五)水文资料
最高水位 121m;
最低水位114m ;
常水位 116m;
1.3、设计内容
进行某城镇污水处理厂的初步设计,其任务包括:
1、根据所给的原始资料,计算进厂的污水设计流量;
2、根据水体的情况、地形和上述计算结果,确定污水处理方法、污水处理流程、污泥处理方法和流程及有关处理构筑物;
3、进行各构筑物工艺设计计算,确定其型式、数目与尺寸;
4、进行各处理构筑物的总体布置和污水流程的高程设计;
5、污水处理厂的人员编制,经费概算;
6、设计说明书的编制。
7.绘制建设工程图(流程图、高程图、厂区布置图等)
1.4、设计基本要求
(一)提交设计说明书
说明书应有封面、前言、目录、外文摘要(不少于150词)、必要的计算过程;
计算内容应给出其来源;
在确定设计方案时应有一定的技术、经济比较(如设计方案的选择、设备的选型等)说明;
正文部分要分章节进行撰写,段落清晰,语言表述明确,涉及到计算公式的内容需采用数学公式编辑器进行输入,重复计算使用表格方式,参考资料应列出;
设计说明书应不少于20000字。
要求设计说明书结构严谨、层次分明、排版工整,文理通顺、叙述清晰、内容完整。
(二)编写顺序与内容
1、前言
2、外文摘要(不少于150词)
3、目录
4、绪论
(1)设计任务,设计要求,城市概括(包括城市或工业企业所在位置,地势,地形情况)。
(2)设计原始资料的分析。
(3)具体说明。
(4)设计范围。
(5)设计内容。
5、设计参数的确定及排水量计算。
6、泵站技术工艺设计。
7、污水处理厂位置的选定与污水处理程度的计算。
8、污水处理厂各构筑物的工艺设计。
9、污水处理厂总平面布置,污水,污泥各处理构筑物之间的水力计算及高程计算。
10、结语
11、参考文献
(三)绘制设计图纸
要求绘制6~8张图纸,包括计算机绘图和手工绘图,其中手工绘图纸至少1张(本次设计均为白纸图,2号以上含2号图),图纸绘制要符合国家标准,经审核后审核人要签名。
图纸应包括设计施工说明、主要设备材料明细表、系统图、剖面图等。
设计图纸要求图纸内容布置合理,图文全部采用工程字体,标题栏按照统一规定格式绘制,图例及绘图方法执行国家有关制图规范。
本设计完成图纸如下:
(1)污水处理厂总平面图一张;
(2)污水处理厂污水,污泥流程图一张;
高程图一张;
(3)污水处理厂某构筑物细部工艺图二~四张(曝气池,沉淀池,沉砂池等);
(4)污水厂提升泵站工艺图一张。
第二章设计说明书
2.1城市污水概论
城市污水主要包括生活污水和工业污水,由城市排水管网汇集并输送到污水处理厂进行处理。
城市污水处理工艺一般根据城市污水的利用或排放去向并考虑水体的自然净化能力,确定污水的处理程度及相应的处理工艺。
处理后的污水,无论用于工业、农业或是回灌补充地下水,都必须符合国家颁发的有关水质标准。
现代污水处理技术,按处理程度划分,可分为一级、二级和三级处理工艺。
污水一级处理应用物理方法,如筛滤、沉淀等去除污水中不溶解的悬浮固体和漂浮物质。
污水二级处理主要是应用生物处理方法,即通过微生物的代谢作用进行物质转化的过程,将污水中的各种复杂的有机物氧化降解为简单的物质。
生物处理对污水水质、水温、水中的溶氧量、pH值等有一定的要求。
污水三级处理是在一、二级处理的基础上,应用混凝、过滤、离子交换、反渗透等物理、化学方法去除污水中难溶解的有机物、磷、氮等营养性物质。
污水中的污染物组成非常复杂,常常需要以上几种方法组合,才能达到处理要求。
污水一级处理为预处理,二级处理为主体,处理后的污水一般能达到排放标准。
三级处理为深度处理,出水水质较好,甚至能达到饮用水质标准,但处理费用高,除在一些极度缺水的国家和地区外,应用较少。
目前我国许多城市正在筹建和扩建污水二级处理厂,以解决日益严重的水污染问题。
2.2废水特性与水质分析
2.2.1废水特性
城市污水是排入城市排水系统中各类废水的总称,主要由城市生活污水和生产污水以及其他排入城市排水管网的混合污水。
在合流制排水系统中还包括雨水,在半分流制的排水系统中还包括初期雨水。
城市污水中的污染物质,按化学性质来分,可分为无机性污染物质(如无机酸,碱、盐及重金属元素)和有机性污染物质(如腐殖质、脂肪等);
按物理形态来分,可分为悬浮固体、胶体和溶解物质,不同城市的污水中所含物质总类与形态不同,城市生活污水和工业废水的比例不同,其污水性质亦不同。
城市污水的性质主要是其物理性质,包括水温,颜色,气味,氧化还原电位等。
1.水温
由于城市下水道系统是敷设于地下的,因此城市污水的水温具有相对稳定的特征,一般在10~20℃之间,冬季比气温高,夏季比气温低。
城市污水水温突然变化很可能是工业废水造成的,而水温的明显降低可能是由于大量雨水排入造成的。
2.颜色
城市污水的正常颜色为灰褐色,但实际上其颜色通常变化不定,这取决于城市下水道的排水条件和排入的工业废水的影响,大的管网系统由于污水在下水道停留时间过长,可能会发生厌氧反应,输入到污水处理厂的污水的颜色会变暗或显黑色。
绿色、蓝色和橙色通常是由于电镀废水的排入造成的,白色则是洗衣废水造成的,而红色、蓝色和黄色等则多为印染废水所致。
3.气味
正常的城市污水具有发霉的臭位,在大管网系统或维护不好的下水道系统,城市污水将会有臭鸡蛋气味,这标志城市污水在下水道已经发酵,产生了硫化氢和其他产物。
由于硫化氢气体危及人身安全,在下井下池作业时应严格按照防毒气安全操作规程进行。
城市污水中有汽油、溶剂、香味等,可能是有工业废水排入。
4.氧化还原电位
正常的城市污水约+100mV的氧化还原电位,小于+40mV的氧化还原电位说明污水已经进入厌氧发酵或有工业还原剂的大量排入。
氧化还原电位超过+300mV,指示有工业氧化剂废水排入。
2.2.2水质分析
水质分析主要是城市污水的化学指标:
1.pH值
城市污水的pH值呈中性,一般为6.5~7.5。
pH值的微小降低可能是由于城市污水在下水道中发酵所致。
雨季较大时的pH值降低往往是城市酸雨造成的,这种情况在合流制排水系统中尤其突出。
PH值的突然大幅度变化通常是工业废水的大量排入造成的。
2.生化需氧量(BOD)
生化需氧量是反映污水中有机污染物浓度的综合指标,是通过测定在指定的温度和指定的时间段内,微生物分解,氧化水中有机物所需氧量的数量来确定的。
微生物的好氧分解速度很快,约至5天后其需氧量即达到完全分解需氧量的70%左右,因此,在实际操作中,用BOD5来衡量污水中有机物的浓度。
城市污水BOD5在100~3000mg/L之间。
3.化学需氧量(COD)
城市污水的COD一般大于BOD5,两者的差值可反映城市污水中存在难以被降解的有机物的多少。
BOD5/COD比值常用来分析污水的可生化性,可生化性好的废水BOD5/COD>
0.3,小于此值的污水应考虑生化技术以外的污水处理技术,或对一般生化处理工艺进行试验改革。
COD是用化学方法测定的有机物浓度,它不像BOD5那样反映生化需氧量,另外,会有部分的无机物被氧化,使结果产生误差。
在城市污水分析时,二者同时使用。
4.总有机碳(TOC)
总有机碳的分析主要是为解决快速测定和自动控制而发展起来的。
总有机碳是用总有机碳仪在900℃高温下将水中有机物燃烧氧化计算出的总有机碳。
TOC与BOD5,COD有一定的关系,由TOC可推断出BOD5,COD值。
5.固体物质(SS,DS)
城市污水中的固体物质按其化学性质可分为有机物和无机物,按其物理组成可分为悬浮固体SS和溶解固体DS。
SS是污水的一项重要指标,包括漂于水面的漂浮物如油脂,果核等,悬于水中的悬游物如奶、乳化油等,还有沉于底部的沉淀物,悬浮固体是将污水过滤,把截流在过滤材料上的物质通过烘干,称重而测的。
6.总氮(TN),氨氮(NH3-N),总磷(TP)
氮、磷是污水中的营养物质,在城市污水生化过程中需要一定的氮、磷以满足微生物的新陈代谢,但这仅是污水中氮、磷的一小部分,大部分氮、磷仍将随水排到水体中,从而导致水体中藻类超量生长,造成富营养化问题。
因此,除磷脱氮也是污水处理的任务之一。
总氮是污水中有机氮和无机氮的综合,氨氮是无机氮的一种。
总磷是污水中各类有机磷和无机磷的总和。
7.重金属
城市污水中的重金属是指达到一定浓度时通常会对人体,生物造成危害的那些重金属,其中危害较大的有汞、镉、铬、铝、铜、锌等。
汞极易沉底,易被生物甲基化而加剧毒性,可通过食物链引起疾病;
镉易被生物富集,可导致骨损伤病症;
铬通过食物链被人摄取可导致慢性中毒,铜、锌是人体需要的微量元素,但大量的铜、锌将抑制微生物的新陈代谢作用,最终威胁人身安全。
以上的这些化学指标大部分可以在城市污水处理过程中得到降解,其中85%以上的SS,BOD5,TOC,NH3-N可以通过污水处理得到去除,但重金属等一些有毒物质往往需要在工业企业通过处理控制。
2.3工艺流程比选
2.3.1工艺流程选取原则
城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等,以保护环境不受污染,节约水资源。
污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则:
(1)污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。
(2)污水处理工艺的投资和运行费用合理,工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重要因素之一。
根据处理的水质、水量,选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较,确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。
(3)根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况,因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。
尽量少占农田或不占农田,充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。
(4)考虑分期处理与排放利用情况。
例如根据当地城市规划,先建一期工程,再建二期工程。
(5)施工与运行管理:
如地下水位较高、地质条件较差的地区,就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。
也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便,便于实现自动控制等。
2.3.2工艺方案分析
一.在本项目污水处理的特点为:
1.污水以有机污染为主,可生化性较好,重金属及其它难以降解的有毒有害污染物一般不超标;
2.污水中主要污染物指标BOD5、SS值比一般城市污水高70%左右;
3.污水处理厂投产时,周围的多数重点污染源智力工程已投入运行。
二.污水处理工艺的选择与污水的原污水水质、出水要求、污水厂规模、当地温度、用地面积、发展余地、管理水平、工程投资、电价和环境影响等因素有关。
针对以上特点,以及出水要求,现有城市污水处理的特点,以下有二种处理方法供我选择:
1.传统的SBR工艺
传统的SBR工艺是完全间隙式运行,即周期进水、周期排水及周期曝气。
传统SBR工艺脱N除P大致可分为五个阶段:
阶段A为进水搅拌,在该阶段聚磷菌进行厌氧放磷;
阶段B为曝气阶段,在该阶段除完成BOD5分解外,还进行着硝化和聚磷菌的好氧吸磷;
阶段C为停止曝气、混合搅拌阶段,在该阶段内进行反硝化脱氮;
阶段D为沉淀排泥阶段,在该阶段内既进行泥水分离,又排放剩余污泥;
阶段E为排水阶段。
在阶段E后,有的根据水质要求还设有闲置阶段。
以下是SBR的优缺点:
优点:
(1)其脱氮除磷的厌氧、缺氧和好氧不是由空间划分,而是用时间控制的;
(2)不需要回流污泥和回流混液,不设专门的二沉池,构筑物少;
(3)占地面积少。
缺点:
(1)容积及设备利用率较低(一般低于50%);
(2)操作、管理、维护较复杂;
(3)脱氮、除磷功能一般。
2.普通活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高,达到90~95%左右。
普通活性污泥法也有它的不足之处,主要是:
①对水质变化的适应能力不强;
②所供的氧不能充分利用,因为在曝气池前端废水水质浓度高、污泥负荷高、需氧量大,而后端则相反,但空气往往沿池长均匀分布,这就造成前端供氧量不足、后端供氧量过剩的情况。
因此,在处理同样水量时,同其它类型的活性污泥法相比,曝气池相对庞大、占地多、能耗费用高。
综上所述,能够满足脱氮除磷的污水处理工艺很多,其基本原理都是相同的,每一种工艺均各有特点,分别适用于各种不同场合,应该具体问题具体分析后加以采用。
根据本工程特点,采用传统活性污泥法。
2.4工艺流程
2.5工艺说明
传统活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。
活性污泥法是向废水中连续通入空气,经一定时间后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。
其上栖息着以菌胶团为主的微生物群,具有很强的吸附与氧化有机物的能力。
污水生物处理的一种方法。
该法是在人工充氧条件下,对污水和各种微生物群体进行连续混合培养,形成活性污泥。
利用活性污泥的生物凝聚、吸附和氧化作用,以分解去除污水中的有机污染物。
然后使污泥与水分离,大部分污泥再回流到曝气池,多余部分则排出活性污泥系统。
影响活性污泥过程工作效率(处理效率和经济效益)的主要因素是处理方法的选择与曝气池和沉淀池的设计及运行。
第三章设计污水量与污水水质
3.1污水设计流量
近期污水量计算
1.平均日生活污水量Q=280×
100000=324.07﹝L∕s﹞
2.生活污水总变化系数K2=2.7∕Q0.11=1.43
3.生活污水设计流量Q生活=324.07×
1.43=463.42﹝L∕s﹞
4.工业污水量Q工业=15000M3/d=173.6﹝L∕s﹞
5.最大设计流量
市政公共设施未预见污水量以5%计算
Qmax=1.05×
﹝Q生活×
Q工业﹞=1.05×
﹝173.6×
463.42﹞=668.87﹝L∕s﹞
远期污水量计算
1.平均日生活污水量Q=310×
150000=538.2﹝L∕s﹞
2.生活污水总变化系数K2=2.7∕Q0.11=1.35
3.生活污水设计流量Q生活=538.2×
1.35=726.57﹝L∕s﹞
726.57﹞=945.18﹝L∕s﹞
3.2城市污水水质计算
生活污水
为250
;
SS为200
工业废水
为300
SS为180
近期:
用加权平均法计算出城市污水水质,其中日平均生活污水量为324.07
,工业污水废水量为173.6
,则进水的
与SS为:
CBOD5=﹝250×
324.07+300×
173.6﹞∕﹝324.07+173.6﹞=267.44﹝mg∕l﹞
Css=﹝200×
324.07+180×
173.6﹞∕﹝324.07+173.6﹞=193.02﹝mg∕l﹞
远期:
用加权平均法计算出城市污水水质,其中日平均生活污水量为538.2
,工业污水废水量为173.6
538.2+300×
173.6﹞∕﹝538.2+173.6﹞=262.19﹝mg∕l﹞
538.2+180×
173.6﹞∕﹝538.2+173.6﹞=195.12﹝mg∕l﹞
3.3计算污染物浓度(去除率)
NBOD5=﹝CBOD5-20﹞/CBOD5=92%
NSS=﹝CSS-20﹞/CSS=89.6%
第四章污水处理构筑物设计计算
4.1泵前中格栅设计计算
中格栅用以截留水中的较大悬浮物或漂浮物,以减轻后续处理构筑物的负荷,用来去除那些可能堵塞水泵机组驻管道阀门的较粗大的悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行的装置。
4.1.1.格栅的设计要求
(1)水泵处理系统前格栅栅条间隙,应符合下列要求:
A人工清除25~40mm
B机械清除16~25mm
C最大间隙40mm
(2)过栅流速一般采用0.6~1.0m/s.
(3)格栅倾角一般用450~750。
机械格栅倾角一般为600~700.
(4)格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4~0.9m/s.
(5)栅渣量与地区的特点、格栅间隙的大小、污水量以及下水道系统的类型等因素有关。
在无当地运行资料时,可采用:
A格栅间隙16~25mm适用于0.10~0.05m3栅渣/103m3污水;
B格栅间隙30~50mm适用于0.03~0.01m3栅渣/103m3污水.
(6)通过格栅的水头损失一般采用0.08~0.15m。
4.1.2格栅尺寸计算
设计参数确定:
设计流量Q1=950
的一半Q=950/2=475﹝L∕s﹞(设计3组格栅,二用一备),以日最高时流量计算;
栅前流速:
v1=0.7m/s,过栅流速:
v2=0.9m/s;
渣条宽度:
s=0.01m,格栅间隙:
e=0.02m;
栅前部分长度:
0.5m,格栅倾角:
α=60°
单位栅渣量:
w1=0.05m3栅渣/103m3污水。
设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。
(1)确定格栅前水深,根据最优水力断面公式
计算得:
栅前槽宽
=1.13﹝m﹞
则栅前水深h=B1/2=1.13/2=0.565﹝m﹞
(2)栅条间隙数:
n=﹝Q
﹞/ehv2=﹝0.475
0﹞÷
(0.02×
0.565×
0.9)=43
(3)栅槽有效宽度:
B0=s(n-1)+en=0.01×
(43-1)+0.02×
43=1.28﹝m﹞
考虑0.4m隔墙:
B=2B0+0.4=2.96m
(4)进水渠道渐宽部分长度:
进水渠宽:
Bˊ=Qmax÷
(V1h)=0.475÷
(0.7×
0.565)=1.2﹝m﹞
L1=B-Bˊ÷
2tanα=2.4﹝m﹞
(其中α1为进水渠展开角,取α1=
)
(5)栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度
L2=L1÷
2=2.4÷
2=1.2﹝m﹞
(6)过栅水头损失(h1)
设栅条断面为锐边矩形截面,取k=3,则通过格栅的水头损失:
h1=kh0=k
V22sinα÷
2g=[3×
2.42×
﹝0.01÷
0.02﹞4/3×
0.92÷
﹝2×
9.81﹞]sin60
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