某城镇生活污水处理工艺设计.docx
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1、绪论随着城市化进程的加快,城市人口的递增,城市污水排放量日益增多,大量未经处理的 污水直接排入周圉河流,致使城市周圉环境污染十分严重,人类和生物赖以生存的生态环境 受到了严重的威胁。城市水污染问题日益突出,城市污水处理已经成为当前水污染治理的重 点。活性污泥法是城市水处理的主要方法之一。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。该法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。活性污泥法是一种
2、低成本高效能的污水处理方式,能够高效去除有机物,其BOM 和悬浮物去除率都很高,达到90-95%左右。此次设计采用活性污泥法SBR的改进工艺 ASS工艺去除城镇污水,使处理后的污水能够达到排放标准。CASS工艺是将序批式活 性污泥法(SBR)的反应池沿长度方向分为两部分,前部为生物选择区也称预反应区,后部为主 反应区。在主反应区后部安装了可升降的淫水装置,实现了连续进水间歇排水的周期循环运 行,集曝气、沉淀、排水于一体。1.设计任务及资料1.1设计任务某城镇9.0x104m3/d污水处理厂处理工艺设计。1.2设计资料121背景资料城钺污水经处理后达标排放到纳污河流中。纳污河流位于城镇东侧自北向
3、南,流量保证 率为95%,流量Q Y.=8m3/s,平均水深H平=2m,平均流速V平=0.2m/s,平均水温T=15C,溶 解氧 DO=8mg/L, BOD5=2.8mg/L, SS=1.0mg/L,河流允许增加悬浮物浓度 1.5mg/L。1.2.2原水资料原水水量为Q=69000m3/d,流量总变化系数心=13,设计最大流量Qmax=90000 m3/do(2) 原水水质参数见表1.1表1.1原水资料原水水质单位(mg/L)原水水质单位(mg/L)COD350bod5175SS160TP6NH/-N201.3设计要求根据以上水量水质条件和设计资料,设计二级污水处理厂一座。处理水质达到城镇污
4、水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002) 级B标准排放要求。2.污水处理工艺的选择2.1污水工艺处理的选择按城市污水处理和污染防治技术政策要求推荐,20万t/d规模大型污水厂一般采用 常规活性污泥法工艺,中小型污水厂可以采用传统活性污泥法、氧化沟、SBR (CASS)、AB 法等工艺。2.1.1传统活性污泥法传统活性污泥法,乂称普通活性污泥法。污水经过初次沉淀池去除大部分固态杂质后进 入曝气池,曝气池中充满活性污泥与污水的混合液。曝气设备不断向污水混合液提供氧气, 使污染物发生好氧代谢反应,分解转化为无毒无害物质。反应后的混合液流入二沉池,活性 污泥沉淀下来和净化水分离。沉淀污泥大部
5、分返回曝气池,维持曝气池中的生物量,另一部 分作为剩余污泥排出。二沉池出水为净化水,排入环境中。活性污泥法已有80多年的发展历 史,其基本流程如图2-1所示。污水初沉污泥回流污泥剩余污泥图21活性污泥法基本流程传统活性污泥法具有以下特点:(1) 是一种低成本高效能的污水处理方式,能够高效去除有机物,停留时间长的活性污泥法, 还具有硝化功能;(2) 传统活性污泥法的BOD和悬浮物去除率都很高,达到9095%左右;(3) 废水处理程度灵活,可高可低;(4) 一次投资少,且处理设备较简单,易于管理和操作;(5) 占地规模大,处理水量较大,适合处理各种水量和水质的可生化污水。2.1.2氧化沟氧化沟是延
6、时曝气法的一种特殊形式,曝气池呈封闭的沟渠形,在沟槽中设有表面曝气 装置。曝气装置起到充氧和使混合液快速混合的作用。氧化沟不属于专门的生物除磷脱氮工艺。但是随着氧化沟技术的发展,出现了一系列除 磷脱氮技术与氧化沟技术相结合的污水处理工艺流程。按照运行方式,氧化沟可以分为连续 工作式、交替工作式和半交替工作式。氧化沟具有以下特点:(1) 工艺流程简单,运行管理方便,运行费用低,适用于中小型污水厂;(2) 能承受水量、水质的冲击负荷,对浓度较高的工业废水有较强的适应能力;(3) 在氧化沟里存在缺氧和好氧交替的区域,能发生硝化和反硝化反应,具有较好的脱氮 除磷的作用,但要达到较高的除磷效果则需要釆取
7、另外措施;(4) 容易带来污泥膨胀、污泥上浮、污泥沉积和泡沫等问题;2.1.3 CASS 工艺CASS工艺是将序批式活性污泥法(SBR)的反应池沿长度方向分为两部分,前部为生物选 择区也称预反应区,后部为主反应区。在主反应区后部安装了可升降的澤水装置,实现了连 续进水间歇排水的周期循环运行,集曝气、沉淀、排水于一体。CASST艺是一个厌氧/缺氧/ 好氧交替运行的过程,具有一定脱氮除磷效果,废水以推流方式运行,而各反应区则以完全 混合的形式运行以实现同步硝化一反硝化和生物除磷。对于一般城市污水,CASS工艺并不需要很高程度的预处理,只需设置粗格栅、细格栅 和沉砂池,无需初沉池和二沉池,也不需要庞
8、大的污泥回流系统(只在CASS反应器内部有约 20%的污泥回流)。CASST艺具有以下特点:(1) 运行灵活,抗冲击能力强;(2) 生化反应推动力大;(3) 沉淀效果好;(4) 剩余污泥量小,性质稳定;(5) 不易发生污泥膨胀;(6) 系统简单,核心构筑物为反应池,无初沉池和二沉池,投资运行费用低。2.2进出水水质要求表21进出水水质要求单位:(mg/L)主要指标CODcrbod5SSTPNH产N进水350175160620岀水60202018去除率82.9%90.9%87.5%833%60%2.3工艺的确定根据该城镇污水水量和污水水质特征以及进岀水水质要求,主要去除的是BOD5, CODcr
9、 和SS, CASS工艺的BOD和SS去除率都很高,达到90-95%左右,确定采用生物处理CASS 工艺。其工艺流程如图2-2所示。2.3.1 CASS工艺说明CASS工艺全称为循环式活性污泥法。CASS的整个工艺为一间歇式反应器,在此反应器 中活性污泥法过程按曝气和非曝气阶段不断重复,并将曝气池和沉淀池合二为一,即将生化 过程和泥水分离过程结合在一个池子中进行。CASS工艺以一定的时间序列运行,其运行过程包括进水一曝耳 沉淀(泥水分离)、上清 液淳除和进水一闲置共四个阶段并组成其运行的一个周期。具体运行过程依次如下:(1) 进水一曝气阶段。与传统意义的SBRT艺不同,CASS工艺在进水阶段,
10、不设单纯的 充水过程或缺氧进水混合过程。该阶段是边进水边曝气,同时将主反应区内的污泥回流到生 物选择器内。(2) 沉淀阶段。该阶段停止曝气,静置沉淀,以使泥水分离。CASS工艺在沉淀阶段不进 水,保证了沉淀过程在静止环境中进行,并使排水的稳定性得到保障。(3) 上清液溼除阶段。该阶段反应器停止进水,但污泥回流系统照常工作。排水装置为 自动淳水器。(4) 闲置阶段。闲置时间被用于反应器内污泥闲置以恢复其吸附能力。3 工艺流程设计计算3.1粗格栅粗格栅的作用是去除污水中较大的悬浮物,以保证后续处理设备正常工作。根据格栅上 截留物的清除方法不同,可将格栅分为人工清理格栅和机械格栅。本次设计选用的是机
11、械清 理格栅。3.1.1格栅的设计格栅的设计参数应符合下列要求:我国过栅流速一般釆用0.6-1.0m/s。此次设计釆用0.8m/so人工清理格栅倾角一般采用45-60,机械清除国内一般采用60-70o本设讣采用60。 设计参数:设计流量:Qmax=1.04m3/s;过栅流速:Vj = 0.8m/5 ;格栅间隙b=50mm :栅倾角:a = 60栅条宽度:s = 0.02/n ;设计中的各参数均按照规范规定的数值来取的。(1)格栅间隙数n一备H bhv式中QnwK最大设计流量,m3/s;a格栅倾角,a = 60;b栅条间隙,b=0.05m : h栅前水深,m; v污水的过栅流速,0.8m/so确
12、定格栅前水深,根据最优水力断面公式0=学计算得:(2)栅条间隙数:则栅前水深一吳号。血如1.04 x Vs in 60 必=3o0.05 x 0.665 x0.8则栅条的数目为n-l=35 (条)(3) 格栅的建筑宽度B=S (n-1) +bn式中S栅条宽度,s=0.02m oB=0.02x (36-1) +0.05x36=2.50m(4) 通过格栅的水头损失h2th = kf sin a2g式中g重力加速度,9.8m/s2;K格栅阻力增大系数,k=3; 阻力系数。本次设计釆用的是锐边矩形,其计算公式为点=0(?)心,P = 2.42 ,b则 4 = 2.42 x ()4/3 = 0.71,因
13、此 /?,=比歹二 sin a = 3 x 0.71 x Sx()S x= 0.06 也 0.05- 2g2x9.82(5) 槽的总高度H = h + h + h2式中hi栅前渠道超高,m,般取0.3m。H = 0.665+0.3 + 0.06 = 1.025?(6) 栅槽总长度计算公式II = /.+/,+1.0 + 0.5 + 匚tanaB_Bh =1.37(3 $) = 1.37 x (2.5 一 1.33)心 1.60/?/2tan 0.2m3/d宜采用机械格栅清运。3.4平流式沉砂池沉砂池的功能是从污水中分离相对密度较大的无机颗粒,主要去除污水中粒径大于0.2mm的砂粒,除砂的LI的
14、是为了避免砂粒对后续处理工艺和设备带来的不利影响,还能使 沉淀池中污泥具有良好的流动性,能防止排放与输送管道被堵塞,且能使无机颗粒与有机颗 粒分别分离,便于分离处理和处置。沉砂池的工作,是以重力分离作为基础,就是把沉砂池内的水流速度控制到只能使相对 密度大的无机颗粒沉淀,而有机颗粒可随水流出的程度。常用的沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和涡流式四种形式。四种形式沉砂池有各自不 同的适用条件,其选型应视具体情况而定。本设讣中选用平流沉砂池,它具有截留颗粒效果 较好、工作稳定、构造简单、排沙较方便等优点。341平流沉砂池设计要求设计要求: 最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/so 最大流量
15、时停留时间不小于30s, 般采用3060s。 有效水深应不大于1.2m, 般采用0.25lm,每格宽度不宜小于0.6m。 沉砂池的超高不宜小于0.3m。 池底坡度一般为0.010.02,当设置除砂设备时,可根据设备要求考虑池底形状。 设计流量应按分期建设考虑:a、当污水为自流进入时,应按每期的最大设计流量计算;b、当污水为提升进入时,应按每期工作水泵的最大组合流量计算;c、在合流制处理系统中,应按降雨时的设计流量计算。3.4.2设计参数设计最大流量:Qmax=1.04m/s,设计流速:v=0.25m/s3.4.3平流式沉砂池的设计计算(1)平流沉砂池长LL = vf设:v = 0.25m/s
16、(流速要求在 0.150.3m/s);r =405 (停留时间要求为30s60s)o贝!I :L = vt = 0.25 x40 = 10.0/?。(2) 水流断面面积AA = = 4.16/n2v 0.25池总宽度B设2格沉砂池B = h,式中h?设计有效水深,0.7moA4.16B =二=6.0/770.7池单格宽度B=3.0m(4) 有效水深取/?2=1.0m(5) 贮砂斗所需容积Vv,QmaxXrxXx86400/Czxl06式中T清除沉砂的间隔时间,d;X城市污水的沉砂量,一般釆用30;Kz污水流量的总变化系数。vQn.axXrxXx 86400A:zxl06_ 1.04x2x30x
17、86400 1.3xl06Q 4.15/?(6) 每个沉砂斗容积:设取一个分格有两个沉砂斗,则匕=土匕1042x2(7) 贮砂各部分尺寸设贮砂斗底部宽bi=0.6m,斗壁与水平面的倾角为60。,则贮砂斗的上口宽b2h2 =tan 602x0.45 1.12m(8) 贮砂室的高度山/?3 =/i/+O.O612f , 0.06(厶一2人一)cc 0.06(10-2x1.12-0.1)=0.2 +2 =0.91/z?(9) 池总高度H (in)H = h、+ h2 + h3式中hi超高,取0.35m;h2设计有效水深,1.0m;h3贮砂斗高度,由上式中可知h3=0.9lm:H = h + /?2
18、+ 方 3= 0.35 + 1.0 + 0.91=3.26/7?(10) 校核最小水流流速Vminvmin式中Qmin设计最小流量,0.8m3/d;N最小流量是工作的沉砂池数,取n=2;1/= Ominmin4nA.minAmin最小流量时沉砂池中水流断面面积,4.16nr。=0.19/77/5 0.15/71/52x2.08(11) 排砂装置平流式沉砂池常用的排砂方式与装置主要有重力排砂与机械排砂。本次设计采用的是重 力排砂装置,排砂管道管径DN=200mm,如图,4。3.5 CASS反应池CASS法的工艺设备是山曝气装置、上清液排出装置(淫水器),以及其他附属设备组成的反应器。CASS对有
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