污水处理设计——课程设计.doc
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1、目 录1 设计内容1 1.1 设计课题的目的和意义 1 1.2 设计任务的概况 12 处理工艺选择2 2.1 设计原则 2 2.2 处理方法的选择 2 2.3 工艺流程 4 2.4 各构筑物概况及作用 4 2.5 处理工艺特点 63 主要设备及构筑物设计计算7 3.1 格栅 7 3.2 污水提升泵房 9 3.3 初沉池103.4 曝气池123.5 二沉池16 3.6 污泥浓缩池19 3.7 污泥脱水房214 高程确定 22 4.1 污水厂排水的设计水面标高22 4.2 各处理构筑物的高程确定225 技术经济分析 23 5.1 污水厂项目总投资23 5.3 污水厂处理成本估算24 参考文献271
2、 设计内容1.1 设计课题的目的和意义 高等院校工科专业课程设计是实现本科培养目标要求的重要阶段;是学习,深化,拓宽,综合教学的重要过程;是学生学习,研究与实践成果的全面总结;是培养学生综合素质和工程实践能力的重要方法.着重培养学生综合分析和解决问题的能力,组织管理和社交能力,独立工作能力,培养学生严谨的科学作风和认真的工作态度,树立事业心和责任感,对于提高学生全面素质具有重要意义。1.2 设计任务的概况1.2.1 项目概况我国南方某城市居民生活小区位于该市市郊,污水排放量为10000吨/日,主要来源于小区居民的日常生活排放的卫生间粪便冲洗水、淋浴水、厨房废水以及日常清洗废水。1.2.2 污水
3、资料表1.1 建设单位提供的设计参数水量(m3/d)BOD5(mg/L)SS(mg/L)100002002501502001.2.3 出水水质要求 处理后出水要求达到国家城市污水综合排放标准(GB8978-1996)二级标准:BOD525mg/L;SS30mg/L2 处理工艺选择2.1 设计原则(1).本设计方案严格执行国家有关环境保护的各项规定,废水处理后必须确保各项出水水质指标均达到城市废水排放要求。(2).针对本工程的具体情况和特点,采用成熟可靠的处理工艺和设备,尽量采用新技术、新材料,实用性与先进性兼顾,以实用可靠为主。(3).处理系统运行应有较大的灵活性和调节余地,以适应水质、水量变
4、化。(4).管理、运行、维修方便,尽量考虑操作自动化,减少劳动强度。(5).在不影响处理效果的前提下,充分利用原有的构筑物和设施,节省工程费用,减少占地面积和运行费。(6).降低噪声,改善废水处理站及周围环境。(7).本处理工艺流程要求耐冲击负荷,有可靠的运行稳定性。2.2 处理方法的选择 一般城市生活污水的处理工艺包括传统活性污泥法、生物接触氧化法和SBR工艺等,下列将它们分别进行比较2.2.1 传统活性污泥法 污水集水池泵站初沉池曝气池二沉池排放 根据本项目的原水水质和处理要求,必须采用生化处理方能达到排放所要求的处理程度,在大规模的城市污水处理厂中应用最为广泛的生化法处理是传统活性污泥法
5、工艺以及由此派生出来、种类繁多的变形工艺。传统活性污泥法处理污水基本原理是:首先利用生活污水中的好氧微生物进行培养,形成适于降解污染介质,并具有相当规模微生物群落,即活性污泥;再通过这些好氧微生物群落(活性污泥)来代谢有机污染介质,达到处理和净化污水的目的4。 但传统的活性污泥法耐冲击负荷低,泥量大,占地面积大,土建投资高等缺点,已逐渐被新的生化处理工艺所代替。2.2.2 生物接触氧化法 污水集水池泵站曝气沉砂池接触氧化池二沉池排放 生物接触氧化法是在池内设置填料,池底曝气,充氧的污水浸没全部填料,并以一定的流速流经填料。填料上长满生物膜,污水与生物膜相接触,在生物膜微生物的作用下,污水得到净
6、化。因此,生物接触氧化法是一种介于活性污泥法和生物膜法之间的处理工艺,又称为“淹没式生物滤池”。 生物接触氧化池法的中心处理构筑物是接触氧化池,接触氧化池是由池体、填料、布水装置和曝气系统等几部分组成,生物膜受到上升气流的冲击、搅动,加速脱落、更新,使其经常保持较好的活性,可避免堵塞。 生物接触氧化法对废水的水质、水量的变化有较强的适应性,和活性污泥法相比,管理较方便,生态系稳定,剩余污泥量少。2.2.3 SBR工艺 污水集水池泵站曝气沉砂池SBR池排放 常规活性污泥系统由曝气池、沉淀池、回流污泥系统和供养设备四部分组成。进入70年代以来,随着科技的发展、微机与自控技术设备的进步与普及,人们对
7、常规活性污泥法工艺进行改革,推出序批式活性污泥法、即SBR工艺。 SBR工艺采用可变容器间歇式反应器,省去了回流污泥系统及沉淀设备,曝气与沉淀在同一容器中完成,利用微生物在不同絮体负荷条件下的生长速率和生物脱氮除磷机理,将生物反应器与可变容积反应器相结合而成的循环活性污泥系统。这是SBR工艺的一种革新形式。SBR工艺是在同一生物反应池中完成进水、曝气、沉淀、撇水、闲置四个间段,其所经历时间周期,根据进水水质水量预先设定或及时调整。实践证明,这种工艺过程,其处理效果可达到常规活性污泥法处理标准。SBR工艺具有工艺简单,运行可靠,管理方便,造价低廉等优点,电脑自控要求高,对设备、阀门、仪表及控制系
8、统的可靠性要求高。2.2.4 方案定夺 综观以上几点可知每个方案都能达到处理水质的要求,BOD5,SS去除都能达到出水水质,在技术上都是可行的。由于该污水处理只需去除BOD5与SS,不考虑脱氮与除磷方面,所以采用传统活性污泥法2。再考虑到厌氧池+氧化沟处理工艺占地较大,投资较多,生活杂用水等,水质及其稳定性要求高,因此根据小区生活污水水质、水量以及小区功能和环境要求, 长期安全可靠地运行,我们选择合理、可靠的传统活性污泥法处理工艺。2.3 工艺流程 图2.1 工艺流程废水通过排水管网收集,流入污水处理部分,流经格栅去除较大悬浮固体物。出水再送入平流式初沉池,在初沉池中去除小部分BOD5,大部分
9、悬浮物在自重下沉淀形成污泥,经管网收集进入污泥浓缩池。经初沉池后的废水再流经曝气池,采用表面曝气,投加悬浮填料使活性污泥体系稳定,去除绝大部分BOD5和部分SS。废水进入二沉池进一步去除BOD5和SS,使排水达标。二沉池中的部分污泥进行回流,流至曝气池进行污泥接种,剩余污泥送至污泥浓缩池,对初沉池和二沉池中的混合污泥进行浓缩和机械脱水,然后进入后续处理(外运或焚烧)。2.4 各构筑物概况及作用2.4.1 格栅格栅是用来去除可能堵塞水泵机组及管道阀门的较粗大悬浮物,并保证后续处理设施能正常运行的设备。格栅栅条间距21mm,栅前水深0.4m,格栅的建筑宽度为0.5m,长度为2.2m,每日栅渣量为0
10、.44m3,采用机械清渣,栅后槽的总高度0.8m,格栅安装倾角为60。2.4.2 污水提升泵房提升泵房用以提高污水的水位,保证污水能在整个污水处理流程过程中流过 ,从而达到污水的净化。该污水处理工艺采用传统曝气活性污泥处理,污水处理系统简单,所以污水只需一次提升。污水经提升后入初沉池,然后进入曝气池、二沉池,最后由出水管道排入河道2。泵房占地面积为12x560m2,即为长方形泵房,高11.47m,泵房为半地下式,地下埋深6.7m,水泵为自灌式。2.4.3 初沉池(平流式)初次沉淀池的作用是对污水中的以无机物为主体的比重的固体悬浮物进行沉淀分离,可去除30%左右的BOD5和55%的SS。池子总面
11、积232m2,池子长度13.4m,池子总高度17.3m,共设6个池子,沉淀区有效水深1.8m,停留时间1.0h,沉淀区的有效容积417.6m3,池子总高4.95m。2.4.4 曝气池曝气池是一个生物反映器,共设两组,总容积为1767.7m3,每个池子长56.12m,宽4.5m,水深3.5m,单廊道.进水BOD5为175mg/l,出水BOD5为17.5mg/l,曝气时间4.24h,采用鼓风曝气,供气量3202.7m3/h,污泥负荷0.3kgBOD5/(kgMLSS.d)。2.4.5 二沉池二次沉淀池是对污水中的以微生物为主体的,比重小的,因水流作用易发生上浮的生物固体悬浮物进行沉淀的部分3。 表
12、2.1 各沉淀池优缺点及适用条件类型优点缺点适用条件平流式处理水量可大可少,有效沉淀区大,沉淀效果好,对水量水质变化适应性强,造价低,平面布置紧凑占地面积大,排泥因难(人工排泥),工作繁杂,机械刮泥易锈,配水不均地下水位高,施工困难地区,适用流动性差比重大的污泥,不能用静水压力排泥,污水量不限辐流式处理水量较为经济,排泥设备己定型系列化,运行稳定,管理方便结构受力条件好排泥设备复杂,需具有较高的运行管理水平,施工严格适用处理水量大,地下水位较高的地区及工程地质条件差的地区竖流式排泥方便,管理也比较简单,占地面积比较小池子深度大,施工难,对冲击负荷及温度变化的适应能力差,造价较高,池径比不宜太大
13、适用于处理水量不大的小型污水处理厂经上面的表2.1可以看出,平流式与辐流式,竖流式沉淀池都是可选的。平流式沉淀池对水质冲击变化效果好,但占在面积大,排泥因难,要人工排泥,所以不是太好。辐流式沉淀池排泥设备复杂,需具有较高的运行管理水平,施工严格,竖流式沉淀池排泥方便,管理简单,占地面积小。共设4座直径为7.35m的竖流式二沉池,水深4.54m,沉淀时间1.8h,池子总高度10m。2.4.6 污泥浓缩池污泥浓缩池是降低污泥含水率,减少污泥体积的有效设备。采用辐流式污泥浓缩池,用带栅条的刮泥机刮泥,采用静压排泥。设置一座浓缩池,其直径为5.53m,水深3.08m,进泥量110.83m3/d(含水率
14、98.7%),出泥含水率96%,停留时间16h。2.4.7 污泥脱水机房 污泥脱水机房:平面尺寸为 m,机房内设一台宽为2.5m板框压滤机,脱水能力约600;泥饼装车外运或现场堆棚。脱水在现场操作,运行中的故障传送到中心控制室。污泥经脱水后含水率为45%80%,呈泥饼装态,然后外送。2.5 处理工艺特点活性污泥法是处理城市生活污水最广泛使用的方法,它能从污水中去除溶解的和胶体的可生物降解的有机物以及能被活性污泥吸附的悬浮固体和其它一些物质9。它既适用于大流量的污水处理,也适用于小流量的污水处理。运行方式灵活,日常运行费用较低,但管理要求较高。活性污泥法本质上与天然水体的自净过程相似,二者都为好
15、氧生物过程,只是它的净化强度大,因而活性污泥法是天然水体自净作用的人工化和强化。该污水处理系统所处理的是小区的生活污水,设计流量为10000吨/ 天,属于中小型污水处理厂。废水主要来源于小区居民的日常生活排放的卫生间粪便冲洗水、淋浴水、厨房废水以及日常清洗废水。污水中多为用机污染物,无机物污染物、重金属以及氮、磷含量甚少。因此在处理过程中只需去除BOD5与SS,不考虑脱氮与除磷方面。活性污泥法由曝气池,沉淀池,污泥回流系统和剩余污泥排除系统所组成,各级处理效果与总处理效果比较好,出水水质达标。3 主要设备及构筑物设计计算3.1 格栅3.1.1 设计参数栅前水深h=0.4m, 过栅流速v =0.
16、8m/s格栅间隙b=0.021m, 格栅倾角=60栅条宽度s=0.01m格栅的建筑宽度为0.5m,长度为2.2m栅渣量污水3.1.2 设计计算5(1) 栅条的间隙数(个)(2) 栅槽宽度 (3) 进水渠道渐宽部分的长度 设进水渠宽,其渐宽部分展开角度,(4) 栅槽与出水渠道连接处的渐宽部分长度(5) 通过格栅的水头损失设栅条断面为锐边矩形断面, 取k=3 h0:计算水头损失 k:系数,格栅受污物堵塞后,水头损失增加倍数,取k=3 :阻力系数,与栅条断面形状有关,当为矩形断面时=2.42(6) 栅后槽总高度 取栅前渠道超高 h2=0.3m 栅前槽总高度:=0.4+0.3=07m 栅后槽总高度:
17、为避免造成栅前涌水,故将栅后槽底下降作为补偿6(7) 栅槽的总长度(8) 每日栅渣量 采用机械清渣(9) 计算草图图3.1 格栅3.2 污水提升泵房3.2.1 设计参数设计流量:Q=115.7L/s污水提升前水位-6.7m(既泵站吸水池最底水位)提升后水位1.8m(即细格栅前水面标高) 3.2.2 设计计算(1) 提升净扬程Z=1.8-(-6.7)=8.5m(2) 所需水泵扬程 水泵水头损失取2m,H=Z+h=10.5m。(3) 所需水泵数量 采用广州市博三泵机有限公司生产的型号为150F-22A的F型耐腐蚀污水泵。该泵提升流量48.2L/s,扬程11.5m,转速2900r/min,功率8.5
18、Kw,效率75%6。n=115.7/48.2=2.5(个) 取3N=3+1=4 (3用1备)(4) 泵房草图图3.2 提升泵房3.3 初沉池(平流式)3.3.1 设计参数 设计流量 人口总量N=4万污水表面负荷q=1.8m3/(m2h)设6座3.3.2 设计计算3 (1) 池子总面积 (2) 沉淀部分有效水深 停留时间 取t=1.0h (3) 沉淀区有效容积(4) 池长 设水平流速v=3.7/s则(5) 池子总宽度 (6) 池子个数 设每个池子宽b=3m,N= B/b=17.3/3=6(7) 校核长宽比 (介于412之间) 符合要求(8) 污泥区的总容积 取S=0.5L/(p.d) 污泥存留时
19、间 T=4h (9) 每个池污泥所需要容积 (10) 污泥斗容积 (11) 污泥斗以上梯形部分污泥容积 , (12) 污泥斗和梯形部分污泥容积 (符合要求)(13) 池子总高度 设缓冲层高度, 超高 (14) 计算草图图3.3 初沉池33.4 曝气池(推流式)3.4.1 设计参数 设计流量Q=10000m3/d 设2座3.4.2 设计计算(1) 水处理程度计算 原污水的BOD5值为250mg/L,经初次沉淀池处理BOD5按降低30%考虑,则进入曝气池的污水,其BOD5值为Sa250(130)175 mg/L 计算去除率,设处理水中非溶解性BOD5=7.1bXaCe=7.5,即处理水中溶解性BO
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