河北省某市20万吨每天毕业设计计算说明书A2O工艺.doc
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河北工业大学城市学院2012届本科毕业设计说明书
毕业设计(论文)中文摘要
河北省某市20万吨/d污水处理厂工艺设计
摘要:
本次毕业设计的题目为新建城市污水处理厂设计(20万m3/天)工艺。
主要任务是完成个该地区污水的处理设计。
该设计主要内容包括:
主要处理构筑物的设计计算、选型及平面布置,其中有格栅、泵房、平流式沉砂池、辐流式初沉池、A2/O反应池、辐流式二沉池、浓缩池、中温消化池等。
通过对污水厂的处理工艺优缺点、适用范围及经济可行性的合理比较和选择,最后采用A2/O法处理污水,该污水厂的污水处理流程为:
从泵房到沉砂池,进入反应池,进入辐流式二次沉淀池,再进入清水池,最后出水;污泥的流程为:
从反应池排出的剩余污泥进入集泥配水井,再由污水泵送入浓缩池,再进入消化池,最后进入脱水机房脱水,最后外运处置。
水厂位于邯郸市郊,城市的东北部,地面标高为202m,是半地下式水厂,总占地面积23.58公顷,包含远期发展预留地。
关键词:
A2O;污水处理;设计说明书
毕业设计(论文)外文摘要
TitleHebeiProvince,acityof200,000t/dsewagetreatmentplantprocessdesign
Abstract:
Theprocessofthisgraduationprojecttitlednewurbansewagetreatmentplant(200,000m3/day).Themaintaskiscompletedintheareaofsewagetreatmentdesign.Thedesignincludes:
thedesignofmajorstructures,selectionandlayout,includingthegrille,pumpingstations,advectiongritchamber,radialflowsedimentationtank,theA2/Oreactioncell,theradialflowintheearlysettlingtank,thickenertemperaturedigester.
Advantagesanddisadvantagesofthetreatmentprocessofwastewatertreatmentplant,thescopeofapplicationandeconomicfeasibilityofareasonablecomparisonandselection,andfinallytheA2/Otreatmentofwastewater,thewastewatertreatmentplant,sewagetreatmentprocessis:
fromthepumpingstationtothegritchamberintothereactionpool,intotheradialflowsedimentationtank,andthenintotheclearwatertank,thefinaleffluent;sludgeprocess:
theexcesssludgedischargedfromthereactioncellintothemudwithwells,sewagepumpsintoaconcentratedpool,re-enteringthedigester,andfinallyintothedehydrateddehydratedengineroom,thelastSinotransdisposal.
WaterplantlocatedinthetheHandanoutskirtsofthecity'snortheast,thegroundelevationof202m,isasemi-undergroundwaterplant,thetotalareaof23.58hectares,includinglong-termdevelopmentofreservedland.
Keywords:
TheAnaerobic-Anoxic-Oxic;Sewagetreatment;designspecification
目次
1.引言 1
1.1污水处理背景 1
1.2设计任务及设计资料 1
1.3工艺的比较及确定 1
1.4污水厂选址 7
2.污水处理单元设计计算 8
2.1泵前格栅 8
2.2污水提升泵房 12
2.3细格栅 12
2.4沉砂池 13
2.5初沉池 16
2.6A2/O反应池 19
2.7二沉池配水井设计计算 27
2.8二沉池设计计算 27
2.9接触池 29
2.10污泥回流系统设计 31
3.污泥处理部分构筑物设计 31
3.1污泥浓缩池设计计算 31
3.2消化池设计计算 32
4.污水厂平面布置 35
4.1污水厂平面布置原则 35
4.2平面布置 36
5.污水厂高程计算 38
5.1污水厂高程布置原则 38
5.2污水流经各处理构筑物的水头损失 38
5.3各处理构筑物间连接管渠的水力计算 39
5.4各污水处理构筑物水位标高计算 40
结论 42
参考文献 43
致谢 44
河北工业大学城市学院2012届本科毕业设计说明书第43页
1.引言
1.1污水处理背景
为使污水达到排水某一水体或再次使用的水质要求,并对其进行净化的过程。
污水处理被广泛应用于建筑、农业,交通、能源、石化、环保、城市景观、医疗、餐饮等各个领域,也越来越多地走进寻常百姓的日常生活。
一级处理,就是对污染水中悬浮的污染固体物质,运用物理处理方法只能完成一级处理的效果要求。
污水经一级处理,BOD的含量一般可以去除30%上下,但这样达不到排放的标准。
一般来说,一级处理是进行二级处理的预处理。
二级处理,主要是处理污水中胶体以及呈溶解状的有机污染物(BOD,COD物质),去除率一般可达90%,这样就使有机污染物质达到排放的标准,目前使用比较广泛的是短纤维,悬浮物去除率达95%出水效果好。
三级处理是再二级处理的基础上对较难降解的有机污染物、氮和磷等能够导致水体富营养化的可溶性无机物等处理。
主要有以下方法活性炭吸附法,生物脱氮除磷法,砂滤法,混凝沉淀法,离子交换法和电渗析法等。
目前,国内外城市污水处理厂厂采用的二级处理工艺主要有:
AB工艺、SBR间歇时活性污泥法等工艺、氧化沟工艺(循环混合式活性污泥法)、A/O生物脱氮活性污泥法、A/A/O生物脱氮除磷工艺。
⑴、AB法(Adsorption—Biooxidation)
AB法污水处理工艺,系吸附—生物降解工艺的简称。
是德国亚琛工业大学Bohuke教授于70年代中期开创,从80年代开始应用于生产实践。
该工艺对曝气池按高、低负荷分二级供氧,A级负荷高,曝气时间短,产生污泥量大,污泥负荷2.5kgBOD/(kgMLSS·d)以上,池容积负荷6kgBOD/(m3·d)以上;B级负荷低,污泥龄较长。
其中,A段由吸附池和中间沉淀池组成,B段则有曝气池及二次沉淀池所组成。
A段和B段各自拥有独立的污泥回流系统,两段完全分开,每段能够培育出各自独特的,适于本段水质的微生物种群。
尽管AB法节能,对氮磷和有机物都有一定的去除率,但不适合低浓度水质,但通常用在BOD<250mg/l的场合才具有明显的优势,更主要的缺点是AB法产泥量高。
⑵、SBR法(SequencingBatchReactor)
早在20世纪初SBR法就得到开发,但是因人工管理繁琐未对其进行推广。
该法将进水、曝气、沉淀、出水集在一个池子中完成,大多由四个或三个池子构成,轮流运转,间歇运行,并称此为序批式活性污泥法。
当代又新开发出一些连续进出水的SBR工艺,如ICEAS法、CASS法、IDEA法等。
这种新型的SBR工艺的主要特点是工艺流程简单,因只设一个反应池,不需设二沉池、回流污泥以及其他设备,一般不专门设置调节池,多数情况可将初沉池省去。
正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点:
⑶、氧化沟工艺
氧化沟又称循环曝气池,是于50年代由荷兰的Pasveer所开发的一种污水生物处理技术,属活性污泥法的一种变法。
氧化沟在应用中发展为多种形式,比较有代表性的有卡罗塞尔(Carrousel)氧化沟。
60年代由荷兰某公司开发,由多沟串联氧化沟及二沉池、污泥回流系统组成。
卡罗塞尔氧化够一般呈环形沟渠状,但也可以灵活变化,渠道数可多可少,形状可以是传统的沟型,也可以是方形、同心圆形。
在通常情况下,卡罗塞尔系统用于已经过沉砂池处理的废水,但是初沉池可省去。
其设计是基于长污泥停留时间(延时曝气形式),因而产生的是稳定污泥。
从工艺运行来看,水深一般在3.0m左右,但污泥易于沉积,其原因是供氧与流速有矛盾。
但从总体上看,Carrousel氧化沟工艺具有投资省、处理效率高、可靠性好、管理方便和运行维护费用低等优点,对目前我国大部分城镇污水厂的建设具有良好的借鉴作用,因此也具有广阔的应用前景。
⑷、A/A/O法(Anaerobic—Anoxic—Oxic)
因对城市污水的处理有去除磷和氮的要求,故国内10年前开发此厌氧—缺氧—好氧一起组成的工艺。
利用生物处理法脱氮除磷,可以得到优质的出水,是深度的二级处理的工艺。
A/A/O法的脱氮除磷机制主要有两部分:
一是除磷,在厌氧状态下(DO<0.3mg/L)污水中的磷,能释放聚磷菌,在好氧的状态下又将其吸收,并且以剩余污泥的方式排出。
二是脱氮,在缺氧段需要DO<0.7mg/L,在兼氧脱氮菌作用下,将水中的BOD作为有机碳源,将来自好氧池混合液中的硝酸盐及亚硝酸盐还原成氮气逸入大气,达到脱氮的效果。
有的城市污水处理的出水不排入湖泊,利用大水体深水排放或灌溉农田,可将脱氮除磷放在下一步改扩建时考虑,以节省近期投资。
1.2设计任务及设计资料
邯郸市某地区污水厂设计:
⑴设计流量:
200000m3/d=8333.333m3/h=2.315m3/s
⑵水质特点:
COD为480mg/L,SS为250mg/L,BOD5为350mg/L,TN为20mg/L,TP为8mg/L
⑶设计出水水质:
COD≦60mg/L,BOD5≦20mg/L,SS≦20mg/L,TN≦15mg/L,TP≦1mg/L
⑷地质状况:
邯郸市地势自西向东呈阶梯状下降,高差悬殊,地貌类型复杂多样。
以京广铁路为界,西部为中、低山丘陵地貌,东部为华北平原。
⑸主要风向:
年主导风向为东南—西北向,夏季多偏南风,冬季多偏北风,平均风速为3.1米/秒。
⑹水文状况:
厂区进水总干管管径为DN1200,进水管管底绝对标高为195.5m,地面标高为202m。
⑺废水来源与水质特点:
废水主要是来自居民生活污水和市区内的工业废水,该工业废水在排入市政管网之前已经过适当处理,并达到国家二级排放标准,可直接排入污水处理厂进行进一步处理。
该生活污水和工业废水经市政排水管网收集之固定排放口。
本次设计任务即为收集后的废水进行处理。
1.3工艺的比较及确定
AB法工艺的优点:
具有优良的去除污染物的效果,较强的负荷抗冲击能力,较强的脱氮除磷能力及较低的投资运转费等。
1、对有机污染物去除效果高。
2、整个工艺运行比较稳定。
表现在:
出水水质变化小,有较强的耐冲击能力,有较好的污泥沉降能力。
3、有较好的脱氮除磷能力。
4、节约资源。
运行费用比较低,耗电量少,可以回收沼气。
经实验证明,AB法与传统的工艺比节约了20%~25%费用。
AB法的缺点:
1、运行中如果对A段控制不好,容易出现臭气,将影响周围的环境卫生,这主要是因为在过高的有机负荷下持续工作,使A段运行于厌氧条件下,产生H2S及大粪素等臭气。
2、对除P脱N要求效果比较高的时侯,A段不宜按原来去除BOD的分配比去除BOD,因B段曝气池的进水中有机物的含量碳/氮比低,不能有效的脱去氮。
3、污泥的产率比较高,A段的污泥量比较大,约占整个系统污泥量的80%,并且在剩余污泥中的有机物量比较高,这就给污泥的最终稳定化带来了很大的压力。
正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点:
⑴、稳定的推流过程使生化反应推力加大,效率提高,池内的厌氧状态、好氧状态处于交替循环,净化能力强。
⑵、运行比较稳定,废水在理想的静状态下沉淀,需要的时间比较短、效率比较高,出水效果比较好。
⑶、耐冲击能力强,池内滞留的水,对新污水具有稀释及缓冲效果,有效的抵挡了来自水量和有机物的冲击力。
⑷、工艺中的各个工序根据水质、水量进行灵活调整。
⑸、需要的设备少,构造简易,便于操作管理和维护。
⑹、在池内存在着DO、BOD5浓度梯度,有效防止了活性污泥的膨胀。
⑺、在组合式构造中SBR法本身也较适合,利于污水厂的扩建及改造。
⑻、脱氮除磷,适当控制运行方式,实现好氧、厌氧、缺氧的循环交替,有优质的脱氮除磷能力。
⑼、流程简易、造价很低。
主体的设备只有一个序批式间歇反应器,没有二沉池,污泥回流,调节池,初沉池也可省去,占地面积少。
缺点:
⑴、严重依靠现代化自动化控制技术,自动化程度要求较高,操作、管理、维护、对操作人员素质要求较高,如采用人工操作,会出现因进出水工序操作繁琐,曝气板容易堵塞的现象;
⑵、因每个池子都需要设曝气和输配水系统,采用滗水器及控制系统,间歇排水水头损失大,池容的利用率不理想,因此,一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂。
适用范围:
中小城镇生活污水处理厂生物除磷脱氮;小规模的有机废水处理,特别是非连续排放的生产废水;厂矿企业的工业废水处理水;作为污水处理出水水质较高的工程,适用于污水处理除磷脱氮;用地紧张的地方;对已建污水处理厂的改造等。
氧化沟处理工艺的优点:
除一般活性污泥法的优点以外,还有很多独特的优点:
⑴、流程简单,初沉池可省去。
氧化沟水力停留时间以及污泥龄都比较长,去除有机物比较彻底,剩余污泥不需厌氧消化作用。
⑵、其具有推流特性,因此具有溶解氧梯度,按梯度形成好氧区、缺氧区和厌氧区。
脱氮除磷效果较好。
⑶、操控比较灵活,交替循环式氧化沟各沟间循环运行等。
⑷、在技术上的特点有净化度比较高、运行稳定、操作简易、运行管理容易、维修简便、投资低、能耗少等。
缺点
:
⑴、由于沟深的限制以及沟型方面的原因,因此氧化沟的占地面积要大于其他活性污泥法;
⑵、由于采用机械曝气,动力效率较低,容积及设备利用率较低,能耗也较高;
⑶、水利停留时间长,运行周期较长,因此对设备的自动化控制能力的要求较高;
⑷、若要提高处理水的脱氮效果则应该在氧化沟钱贾赦厌氧池。
A/A/O工艺的优点:
(1)运行过程中勿需投药;
(2)厌氧池和缺氧池只用轻轻搅拌,运行费用低,管理维护简单;
(3)属于传统工艺,工艺流程简单,运用广泛,技术先进成熟;
(4)反硝化过程为硝化提供碱度;
(5)可以改善污泥的沉降性能,减少污泥的排放量;
(6)可以同时去除氮和磷,并且对难降解有机物的去除效果较好,运行条件稳定。
缺点:
(1)脱氮受内回流比的影响,内回流量大,耗能,后期的运行费用高;
(2)不适用于中小型水厂,处理构筑物多,费用高;
(3)除磷效果难于进一步的提高,此情况当P/BOD值高的时候尤其明显;
(4)脱氮效果也不能满足较高的要求,内循环量一般以2Q为限;
(5)回流污泥中含有硝酸盐进入厌氧区,影响除磷效果;
(6)沉淀池要保持一定的溶解氧浓度,以尽量减少水利停留时间,防止厌氧状态和污泥释放磷的现象出现;
(7)但也要防止溶解氧浓度过高,以防止循环混合液对缺氧反应器的干扰。
综合比较,AB法不适合低浓度水质,而且通常用在BOD<250mg/l的场合才具有明显的优势,更主要的缺点是AB法产泥量高;SBR法自动化程度要求较高,对操作、管理、维护、对操作人员素质要求较高,而且每个池子都需要设曝气和输配水系统,采用滗水器及控制系统,间歇排水水头损失大,池容的利用率不理想,因此,一般来说并不太适用于大规模的城市污水处理厂;氧化沟的占地面积要大于其他活性污泥法,采用机械曝气,动力效率较低,容积及设备利用率较低,能耗也较高水利停留时间长,运行周期较长,因此对设备的自动化控制能力的要求较高;A/A/O发可以同时去除氮和磷,并且对难降解有机物的去除效果较好,运行条件稳定。
A/A/O工艺是流程最简单,应用最广泛的脱氮除磷工艺。
污水首先进入厌氧池,兼性厌氧菌将污水中的易降解有机物转化成VFAs。
回流污泥带入的聚磷菌将体内的聚磷分解,此为释磷,所释放的能量一部分在厌氧环境下被好氧的聚磷菌用于维持生存,另一部分被聚磷菌吸收转化为VFAs,并以PHB储存在体内。
到缺氧区后,混合液回流带入的硝酸盐及进水中的有机物被反硝化细菌就利用进行反硝化脱氮,然后进入到好氧区,聚磷菌吸收利用污水中残存的易被降解的BOD,除此之外,聚磷菌主要利用体内储存的PHB,分解转化产生能量以供自身的生长繁殖,与此同时吸收环境中的溶解磷,这个过程叫做吸磷,吸收的磷在体内储存为聚磷的形式。
经过厌氧区,缺氧区,处理的污水中的有机物浓度已经很低了,通过聚磷菌以及反硝化细菌的利用,这个过程有利于自养硝化细菌的生长和繁殖。
最后,混合液进入沉淀池,进行泥水分离,上清液作为处理水排放,沉淀污泥的一部分回流厌氧池,另一部分作为剩余污泥排放。
本工艺为最简单的同步脱氮除磷工艺,总的水力停留时间少于其他同类工艺。
而且在厌氧-缺氧-好养交替运行条件下,不易发生污泥膨胀。
运行中切勿投药,厌氧池和缺氧池只有轻缓搅拌,运行费用低。
该工艺处理效率一般能达到:
BOD5和SS为90%~95%,总氮为70%以上,磷为90%左右,一般适用于要求脱氮除磷的大中型城市污水厂。
所以,通过对以上工艺的比较,结合邯郸当地具体情况,该污水厂应采用A/A/O工艺。
采用二级厌氧消化方法处理污泥,二级消化池用于缓冲污泥量与脱水污泥之间的失衡;作为消化污泥浓缩池,进行浓缩分离,提高消化污泥浓度,减少污泥调质的加药量;作为消化种污泥贮存池,当一级消化池检修重新启动时,可直接将二级消化池的污泥注入,为其接种。
污泥经消化池消化,采用机械脱水后外运。
工艺流程图如图1.1所示。
图1-1工艺流程图
1.4污水厂选址
选择污水处理厂厂址时,既要服从城市总体规划和远期发展规划,又要兼顾考虑建厂条件、地理和气候条件、城市布局、建设投资、社会影响、生态影响等各方面因素,做到合理布局;同时还应考虑到与配套管线的近、远期结合,以便于实施。
根据纳污河流的流向与地势高低及以上原则,厂址初步确定在该城市的东北方向,为了尽量使污水自流以减少运行费用,应设在在滏阳河下游,河流东岸靠近河流,且应在主导风向的下风向。
2.污水处理单元设计计算
2.1泵前格栅
2.1.1格栅的设计要求
水泵处理系统前格栅栅条间隙,应根据水泵要求确定;
(2)过栅流速通常用0.6~1.0m/s;
(3)格栅倾角一般取45°~75°,国内一般采用60°~70°;
(4)格栅前渠道内的水流速度一般采用0.4~0.9m/s;
(5)通过格栅的水头损失一般采用0.08~0.15m;
(6)格栅间必须设置工作台,台面应高出栅前最高设计水位0.5m。
工作台上应有安全设施和冲洗设施。
(7)格栅间工作台两侧过道宽度不应小于0.7m。
工作台正面过道宽度人工清除不应小于1.2m,机械清除不应小于1.5m。
2.1.2粗格栅尺寸计算
设计参数确定:
平均日污水流量Qd=2.315m3/s=2314.815L/s>1000L/s,Kz取1.3。
设计流量Qmax=1.3×2314.815=3009.260L/s=3.01m3/s=10836m3/h。
格栅计算简图见图2-1
图2-1格栅计算尺寸图(单位:
mm)
⑴栅条的间隙数(n)
设栅前水深h=1.0m,过珊流速v=0.9m/s,栅条间隙宽度e=0.06m,格栅倾角ɑ=60°。
设计2组粗格栅,每组格栅间隙数为26。
⑵每组栅槽宽度(B)
设栅条宽度S=0.01m
B=S(n-1)+bn=0.01×(26-1)+0.06×26=1.81m
⑶进水渠道渐宽部分长度(l1)
设进水渠宽B1=1.05m,其渐宽部分展开角度ɑ1=20°
⑷栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(l2)
⑸通过格栅水头损失(h1)
设栅条断面为锐边矩形断面
⑹栅后槽总高度(H)
设栅前渠道超高h2=0.3m
⑺栅槽总长度(L)
⑻每日栅渣量(W)
在格栅间隙60mm的情况下,设栅渣量为每1000m3污水产0.01m3
所以宜采用机械清渣。
⑼校核
式中:
——栅前水速,m/s一般取0.4m/s—0.9m/s
——最小设计流量,m3/s;
m/s
A——进水断面面积,m2;
则m/s,在0.4m/s—0.9m/s之间,符合要求。
选择PGA1800×3800-60型粗格栅两座。
2.1.3中格栅尺寸计算
⑴栅条的间隙数(n)
设栅前水深h=1.1m,过珊流速v=0.9m/s,栅条间隙宽度e=0.04m,格栅倾角ɑ=60°。
设计2组中格栅,每组格栅间隙数为33。
⑵每组栅槽宽度(B)
设栅条宽度S=0.01m
B=S(n-1)+en=0.01×(33-1)+0.04×33=1.64m
⑶进水水渠渐宽部分的长度(L1)
设进水渠宽B1=1.04m,其渐宽部分展开角度ɑ1=20°
⑷栅槽与出水水渠连接处渐窄部分的长度(L2)
⑸通过格栅水头损失(h1)
设栅条断面是锐边矩形断面
⑹栅后槽总高度(H)
设栅前渠道超高h2=0.3m
⑺栅槽总长度(L)
⑻每日栅渣量(W)
在格栅间隙40mm的情况下,设栅渣量为每1000m3污水产0.05m3
W=,
所以宜采用机械清渣。
⑼校核
式中:
——栅前水速,m/s一般取0.4m/s—0.9m/s
——最小设计流量,m3/s;
m/s
A——进水断面面积,m2;
则m/s,
在0.4m/s—0.9m/s之间,符合要求。
2.2污水提升泵房
2.2.1泵房的选择
选择集水池与机械间合建的半地下矩形自灌式泵房,这种泵房布置紧凑,占地少,机构省,操作方便。
2.2.2泵的选择及计算
已知污水流量为10836m3/h,所需扬程为3.9m。
泵房采用半地下室钢筋砼结构,平面尺寸:
长宽=9.3米4.70米,地下埋深6.78米,采用立式污水泵抽升污水,泵房内设两台型号为
WDB100-100-250D的立式污水泵(一用一备)。
单泵流量为
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