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阴离子表面活性剂
0.5
7
总氮(以n计)
-
8
氨氮(以n计)②
5(8)
8(15)
25(30)
9
总磷
(以P计)
2005年12月31日前建设的
1.5
2006年1月1日起建设的
色度(稀释倍数)
40
11
pH
6--9
12
粪大肠菌群数(个/l)
1000
10000
注:
①下列情况下按去除率指标执行:
当进水COD大于350mg/l时,去除率应大于60%;
BOD大于160mg/l时,去除率应大于50%。
②括号外数值为水温>
12℃时的控制指标,括号内数值为水温≤12℃时的控制指标。
3、污水处理程度:
污水处理程度见表2所列。
表2污水处理进出水水质
项目
CODcr(mg/L)
BOD5(mg/L)
SS(mg/L)
氨氮(mg/L)
进水水质
出水水质
去除率η
450
≤100
≥77.8%
200
≤30
≥85.0%
250
≥88.0%
≤25
—
4、气象与水文资料
风向:
多年主导风向为北东风;
气温:
最冷月平均为-3.5℃;
最热月平均为32.5℃;
极端气温:
最高为41.9℃,最低为-17.6℃;
最大冻土深度为0.18m;
水文:
降水量多年平均为每年728mm;
蒸发量多年平均为每年1210mm;
地下水水位,地面下5~6m。
5、厂区地形
污水厂选址区域海拔标高在64~66m之间,平均地面标高为64.5m。
平均地面坡度为0.30‰~0.5‰,地势为西北高,东南低。
厂区征地面积为东西长380m,南北长280m。
第二章污水处理工艺流程说明
第一节处理工艺流程
污水拟采用传统活性污泥法工艺处理,具体流程如图1所示。
图1污水处理工艺流程图
第二节工艺方案分析
1、工艺方案概况:
该设计项目污水处理的特点为:
①污水以有机污染为主,BOD5/CODcr=0.44,可生化性较好;
②污水中主要污染物指标BOD5、CODcr、SS值比一般城市污水高70%左右。
重金属及其他难以生物降解的工艺尚应硝化,考虑到NH3-N浓度较低,不必完全脱氮。
针对以上特点,以及出水要求,现有城市污水处理技术的特点,以采用生化处理最为经济。
根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查,要达到确定的治理目标,可采用“普通活性污泥法”。
2、普通活性污泥法方案:
普通活性污泥法,也称传统活性污泥法,推广年限长,具有成熟的设计及运行经验,处理效果可靠。
自20世纪70年代以来,随着污水处理技术的发展,本方法在工艺及设备等方面又有了很大改进。
在工艺方面,通过增加工艺构筑物可以成为“A/O”或“A2/O”工艺,从而实现脱N和除P。
在设备方面,开发了各种微孔L曝气池,使氧转移效率提高到20%以上,从而节省了运行费。
普通活性污泥法如设计合理、运行管理得当,出水BOD5可达10~20mg/L。
它的缺点是工艺路线长,工艺构筑物及设备多而复杂,运行管理困难,基建投资及运行费均较高。
国内已建的此类污水处理厂,单方基建投资一般为1000~1300元/m3·
d,运行费为0.2~0.4元/(m3·
d)或更高。
第三章处理构筑物设计
第一节格栅间和泵房
一、选型说明
因不采用池底空气扩散器形成曝气,格栅的作用主要是对水泵和后续处理设备起保护作用,保证整个污水处理系统的正常运行,故宜采用中格栅,并倾斜安装机械格栅,而提升水泵房选用螺旋泵,为敞开式提升泵,为减少栅渣量,格栅栅条间隙拟定为21.00mm。
二、设计计算
一、格栅
1、设计流量:
平均日流量:
Qd=15.0万m3/d=6250m3/h=1.97m3/s
设计流量选用最大时流量:
Qmax=Kz·
Qd=1.20×
6250=7500(m3/h)
=2.08m3/s
式中Kz——变化系数,为1.2
设置两座,每座流量为1.04m3/s.
2、设计参数:
栅条间隙:
b=22.0mm
栅前槽宽:
≈1.44m
栅前水深:
h=B1/2=1.44/2m=0.72m
过栅流速:
v=1.0m/s
安装倾角:
α=60°
3、格栅设计计算:
栅条间隙数(n):
n=Qmax(sinα)1/2/b.h.v=1.04×
(sin60°
)1/2/0.021×
0.72×
1.0
=64(个)
栅槽有效宽度(B):
设计栅条宽S=0.02m.
B=S.(n-1)+b.n=0.02×
(64-1)+0.022×
64=2.6(m)
选用GH-2000链式旋转格栅除污机2台,水槽宽度B'=2.0m,有效栅宽B〃=1.6m.
实际过流流速:
n=(B〃+S)/(S+b)=(1.6+0.02)/(0.02+0.022)=40(条)
v=Qmax(sinα)1/2/b.h.n=1.04×
)1/2/(0.022×
40)
=1.49m/s<1.50m/s
进水渠渐宽部分长度L1:
(取α1=15°
)
L1=(B'-B1)/2tanα1=(2.0-1.44)/2×
tan15°
=1.04(m)
栅槽与出水渠连接处的渐宽部分长度L2:
L2=0.5L1=0.52(m)
过栅水头损失(h2)(栅条断面形状为正方形断面):
h2=k.ζ.v2/2g.sinα=k.[b+s)/ε.b-1]2.v2/2g.sinα
=3×
[(0.022+0.02)/0.64×
0.022-1]2×
1.02/2×
9.8×
sin60°
=0.52(m)
式中:
K——格栅受污物堵塞时水头损失增大的倍数,一般取K=3.
ζ——阻力系数
栅后槽的总高度H:
H=h+h1+h2=0.72+0.3+0.52=1.54(m)
h1为格栅前渠道超高,为0.3m.
栅槽总长度L:
L=L1+L2+0.5m+1.0m+H1/tanα=1.04+0.52+1.5+(0.72+0.3)/tan60°
=3.65(m)
栅渣量计算:
对于栅条间隙b=22.0mm的中格栅,对于城市污水,每单位体积污水拦截污物为W1=0.06m3/103m3。
每日栅渣量为:
W总=Qmax.W1/Kz×
1000=1.04×
0.06×
86400/(1.2×
1000)
=4.5m3/d.
拦截污物量大于0.2m3/d,宜采用机械清渣。
4、设计示意图
格栅设计示意图见图2所示。
图2格栅设计示意图
二、污水提升泵站
1、设计说明
采用传统活性污泥法工艺方案,对于新建污水处理厂,工艺管线可以充分优化,故污水只考虑一次提升。
污水经提升后流入沉砂池。
然后通过初沉池、曝气池、二沉池、消毒池。
2、设计计算
污水提升前水位为-2.7m,二沉池出水井出水水面相对原地面标高为-0.3m.
单台泵流量:
根据最大设计流量Qmax=7500m3/h,按8用2备配置,单台泵流量q=7500/8m3/h=937.5m3/h.
扬程估算:
各处理构筑物的水头损失如下表3所示。
表3各处理构筑物的水头损失
构筑物名称
水头损失(cm)
格栅
沉砂池
沉淀池平流辐流
10-25
20-40
50-60
配水井
曝气池:
污水潜流入池
污水跌水入池
10-20
25-50
50-150
泵后构筑物总水头损失=出水井水损+沉砂池(平流式)水损+初沉池(平流式)水损+曝气池(推流式)水损+二沉池(辐流式)水损+消毒接触池水损+自由水头
=0.3+0.2+0.3+0.4+0.55+0.2+0.5=2.45m
取泵站内水头损失为0.4m,自由水头为1.0m,所以
水泵扬程=常水位-最低水位+泵后构筑物总水头损失+泵站内水头损失+自由水头
=-0.3–(-2.7)+2.45+0.5+1.0=6.35m
根据流量和扬程选择泵的型号:
选则8用2备250WD型立式离心式污水泵,采用自动耦合式安装形式,流量Q=1000
m3/h,扬程H=25m,转速980r/min,额定轴功率92kW,效率η=74%,允许吸上真空高度5m,叶轮直径D2460mm,泵重1160Kg.
3、提升泵房
离心式泵泵体室外安装,电机、减速机、电控柜、电磁流量计显示器室内安装,另外考虑一定检修空间。
第二节沉砂池
一、选型说明
沉砂池的设置目的是去除污水中的泥沙,煤渣等相对密度较大的无机颗粒,以免影响后续构筑物的正常运行;
平流式沉砂池是沉砂池最常用的一种,它的截留效果好,工作稳定,构造亦简单。
污水经螺旋泵提升后进入平流式沉砂池,共两组对称于提升泵房中轴线布置,每组分为两格。
沉砂池池底采用多斗集砂,沉砂由螺旋离心泵自斗底抽送至高架砂水分离器,砂水分离通人压缩空气洗砂,污水回至提升泵前,净砂直接卸人自卸汽车外运。
二、设计计算
1、设计参数
设计两组沉砂池,则每组设计流量为Qmax=3750m3/h=1.04m3/s,设计水力停留时间t=50s,水平流速v=0.2m/s。
2、池体计算
长度L:
L=v.t=0.2×
50=10.0m
水流断面面积A:
A=Qmax/v=1.04/0.2=5.2m2
池总宽度:
设n=2格,每格宽b=1.5m,则
B=n.b=2×
1.5=3.0m
有效水深:
h2=A/B=5.2/3.0=1.73m
沉砂室所需容积:
设T=2日,
V=QmaxX.T×
86400/Kz×
106=1.04×
30×
2×
86400/(106)=5.4m3
每个沉砂斗容积:
设每一分格有两个沉砂斗,则
V0=5.4/(2×
2)=1.3m3
沉砂斗各部分尺寸:
设斗底宽b1=1.0m,斗壁与水平面的倾角为55°
,斗高h3'=0.5m。
(1)沉砂斗上口宽:
b2=b1+2h3'/tan55°
=1.0+2×
0.5/tan55°
=1.9m
(2)沉砂斗容积:
V0=[h3'×
(b.b2+b2.b1+b12)]/3=[0.5×
(1.5×
1.9+1.9×
1.0+1.02)]/3=1.1m3
沉砂室高度:
采用重力排砂,设池底坡度为0.06,坡向砂斗.
h3=h3'+0.06l2=0.5+0.06×
(L-2b2-b')/2
=0.5+0.06×
(10-2×
1.9-0.5)/2=0.67m
池总高度:
设超高h1=0.3m,则
H=h1+h2+h3=0.3+1.73+0.67=2.7m
3、进水、出水及撇油
污水直接从螺旋泵出水渠进入,设置进水挡墙,出水由池另一端淹没出水,出水端前部设出水挡墙,出水挡墙高度均为1.0m。
沉砂池中会有少量浮油产生,出水端设置撇油管DN200,人工撇除浮油,池外设置油水分离槽井。
4、排砂量计算
对于城市污水,采用平流式沉砂工艺,产生砂量约为
X1=3.0m3/105m3
(1)每日沉砂产量(QS)为
QS=Qmax.X1=180000×
3.0/10-5
=5.4(m3/d)(含水率为P=60%)
(2)设贮砂时间为t=2.0d
则存砂所需容积为
V=QS.t=10.8m3
折算为P=85.0%的沉砂体积为
V=10.8×
(100-60)/(100-85)=28.8m3
3、设计示意图
沉砂池设计示意图如图3所示。
图3沉砂池设计示意图
第三节初沉池
初沉池的作用是分离一部分悬浮物,以降低曝气池等后续设备的符合,废水从池的一端流入,另一端流出,水流在池内作水平运动,池平面形状呈长方形。
每格设一个贮泥斗,以贮存沉积下来的污泥。
初沉池的入流和出流装置:
初沉池的入流装置有配水槽盒挡流板组成,起均匀布水和消能作用,以保证设备的沉降效率及确保已沉淀污泥不被搅动。
出流装置有流出槽盒挡板组成,一般采用自由堰型布置。
表面水力负荷q=2.2m3/(m2·
h);
沉淀时间t=1.5h;
最大设计流量时的水平流速v=4.9mm/s.
设为6座初沉池,则每座初沉池的设计流量为Qmax/6=2.08/6=0.35m3/s
2、每座池的设计计算
沉淀池的表面积A:
A=Qmax/q=0.35×
3600/2.2=572.7㎡
沉淀区有效水深h2:
h2=q×
t=2.2×
1.5=3.3m
沉淀区有效容积V:
V=A×
h2=572.7×
3.3=1890m³
沉淀池长度L:
L=3.6×
v×
t=3.6×
4.9×
1.5=26.46m
沉淀区的总宽度B:
B=A/L=572.7/26.46=21.6m
采用多斗排泥,每座池子格数:
设每格池宽b=5.4m,则n=B/b=21.6/5.4=4(格)
为保证污水在池内均匀分布,池长与池宽比不宜小于4,长度与有效水深比不宜小于8.故校核长宽比、长深比:
L/b=26.46/5.5=4.81>
4(符合要求)
L/h2=26.46/3.3=8.02>
8(符合要求)
污泥部分所需容积:
Qmax=150000×
1.2/6=30000
Vw=[Qmax(C0-C1).100/1000.γ.(100-P0)].T
=[30000×
(250-125)×
100/1000×
1000×
(100-96)]×
2=187.5m³
式中:
γ为污泥容重取1000Kg/m³
,SS去除率设为50%;
Po——为污泥含水率,设为96%;
——初沉池进水和出水的悬浮固体浓度;
分别为200mg/L、100mg/L;
T——污泥排泥时间间隔,设为2日。
每格池污泥部分所需容积:
V〃=Vw/4=187.5/4=46.88m³
污泥斗容积V1:
V1=1/3h4'(S1+S2+(S1S2)1/2=1/3×
4.33×
[(5.52+0.52+(5.52×
0.52)1/2]=52.0m³
其中,储泥斗高度h4'=(5.5-0.5)/2×
tan600=4.33m
污泥斗以上梯形部分污泥容积V2:
V2=1/2(L1+L2).h4〃.b=1/2×
(27.26+5.5)×
0.2×
5.5=18m3
其中L1=26.46+0.3+0.5=27.26m;
L2=5.5m
污泥斗和梯形部分污泥容积:
V1+V2=52+18=70m3>
46.88m3
池子总高度H:
设缓冲层高度h3=0.5m,h4〃=(26.46+0.3-5.5)×
0.01=0.21m
H=h1+h2+h3+h4=h1+h2+h3+h4'+h4〃=0.3+3.3+0.5+4.33+0.21=8.64m
斗内污泥可用静水压或水射泵排除。
3、设计示意图
初沉池设计示意图如图4所示。
图4初沉池设计示意图
第四节曝气池
曝气池的实质是一种生化反应器,是活性污泥系统的核心,活性污泥系统的净化效果,很大程度上取决于曝气池的设计,根据水量、水质和采用传统活性污泥法处理工艺,采用旋转推流式鼓风曝气比较理想。
曝气池的选型,从理论上分析,推流优于完全混合,但由于充氧设备能力的限制,以及纵向混合的存在,实际上推流和完全混合的处理效果相近。
若能克服纵向掺混,则推流比完全混合好,而完全混合抗冲击负荷的能力强。
本工艺采用推流式鼓风曝气。
1、设计参数
污泥负荷取Ls=0.3kgBOD5/(kgMLSS.d);
曝气池中的MLSS取X=3000mg/L;
污泥泥龄取10d;
污泥回流浓度取Xr=10000mg/L;
MLVSS/MLSS=0.8
曝气池容积V:
V=Q.(S0-Se)/Ls.X=15×
104×
(200-25)/(0.3×
3000)=29167m³
.
式中——So,Se为进出水的BOD5,,分别为200mg/L、25mg/L.
曝气池主要尺寸:
取池有效水深H=8m,设四座曝气池,每座池面积为:
A1=V/n.H=29167/(4×
8)=911.5m2
取池宽B=12m,B/H=12/8=1.5,在1-2之间,符合要求。
池长L=A1/B=911.5/10=91.1m;
L/B=91.1/12=7.6,在5-8之间,符合要求。
设曝气池为三廓道式,每廓道长为L'=L/3=91.1/3=30.4m
取超高为0.5m,故总高=8+0.5=8.5m
水力停留时间t:
t=V/Q=29167×
24/150000=4.67h.
每天排除的剩余污泥量(按污泥泥龄计算):
△X=V.X/θc=(29167×
3000/10)×
10-3=8750.1kg/d.取△Xv=8750kg/d.
污泥回流比R:
由10000×
Qr=3000×
(Q+Qr),故R=Qr/Q=42.9%.
计算曝气池需氧量:
O2=Q.(S0-Se)/0.68–1.42△Xv=[15×
(200-25)/0.68–1.42×
8750×
1000]
=26178kg/d.
空气量计算:
该曝气池采用鼓风曝气,设曝气池的有效水深8m,曝气扩散器安装距池底0.3m,则扩散器上的静水压7.7m,其他相关参数选择:
α值取0.8,β值取0.9,ρ=1,曝气设备堵塞系数F取0.7,采用管式微孔扩散设备,EA=18%,扩散器压力损失:
4kPa,20℃水中溶解氧饱和浓度为9.17mg/L。
(1)扩散器出口处的绝对压力:
Pd=P+9.8×
103H=(1.013×
105+9.8×
103×
7.7)Pa=1.77×
105Pa
(2)空气离开曝气池面时,气泡含氧体积分数:
ψ0=21.(1-EA)/[79+21.(1-EA)]=21.(1-0.18)/[79+21.(1-0.18)]×
100%
=17.9%
(3)20℃是曝气池混合液中平均氧饱和度:
Cs(平均)=Cs(Pd/2.026×
105+ψ0/42)=9.17×
(1.77×
105/2.026×
105+17.9/42)
mg/L=11.92mg/L
(4)将计算需氧量转化为标准条件下(20℃,脱氧清水)充氧量:
Os=(O2.Cs(20))/[α..(ρ.β.Cs(T)-C).1.024(T-20).F]
=(26178×
9.17)/[0.8×
(1.0×
0.9×
11.92-2.0)×
1.0240×
0.7]=34380kg/d=1432.5kg/h
(5)曝气池供气量:
Gs=Os/(0.28EA)=1432.5/(0.28×
18%)m³
/h=28422 m³
/h
空气管计算:
每两相邻廓道设置一条配气干管,共设三条,每条干管设13对竖管共设78根竖管。
每根竖管供气量为:
28422/78=364.4m³
空气管道中的压力损失,按照管道所通过的空气流量和管道长度及当量长度计算。
取穿孔管的压力损失为0.5m。
总压力损失为=0.5+0.2=0.7m,取1m.
选择风机:
如果选择六台风机,四用两备,则单台风机风量:
28422/4=7105.5m³
/h=118.4min
风机出口风压计算:
取管路压力损失7kPa,扩散器压力损失4kPa,则出口风压:
P=H+hd+hf=[4.2×
9.8+4+7+3(安全余量)]kPa=55.16kPa
根据所需压力和风量选用鼓风机为:
离心鼓风机F8-18型六台,四用两备。
三、设计示意图
曝气池设计示意图如图5所示。
图5曝气池设计示意图
第五节二沉池
二沉池和曝气池是一个反应系统中不可分割的组合体,它们构成了活性污泥法的整个系统的重要组成部分。
对于大规模的城市污水处理厂,一般在设计沉淀池时,选用平流式和辐流式沉淀池。
为了使沉淀池内水流更稳(如避免横向错流、异重流对沉淀的影响、出水束流等)、进出水配水更均匀、存排泥更方便,常采用圆形辐流式二沉池。
向心式辐流二沉池,采用进水由中心导流管,经配水窗流入;
二沉池出水经周边的溢流堰流出。
多年来的实际和理论分析,认为此种形式的辐流沉淀池,容积利用系数比普通沉淀池高17.4%,出水水质也能提高20.0%~24.2%(以出水SS和BOD5指标衡量)。
该污水厂设计采用中心进水、周边出水辐流式二沉池。
该类二沉池处理水量大,运行费用低,比较经济可靠。
二、设计参数:
表面水力负荷q=2.1m3/(m2·
沉淀时间t=2.0h;
中心进水管的水流速度v=0.4m/s,配水窗水流速度设0.6m/s;
设为6座二沉池,则每座二沉池
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