如何进行水处理?
衡美水处理为您介绍一份先进、实用的水处理工程方案——50000t/d城市污水处理厂设计方案。
第一章 设计内容和任务
一、设计题目
50000t/d的城市污水处理厂设计。
二、设计目的
1、 温习和巩固所学知识、原理;
2、掌握一般水处理构筑物的设计计算。
三、设计要求:
1、独立思考,独立完成;
2、完成主要处理构筑物的设计布置;
3、工艺选择、设备选型、技术参数、性能、详细说明;
4、提交的成品:设计说明书、工艺流程图、高程图、厂区平面布置图。
四、设计步骤:
1、水质、水量(发展需要、丰水期、枯水期、平水期);
2、地理位置、地质资料调查(气象、水文、气候);
3、出水要求、达到指标、污水处理后的出路;
4、工艺流程选择,包括:处理构筑物的设计、布置、选型、性能参数。
5、评价工艺;
6、设计计算;
7、建设工程图(流程图、高程图、厂区布置图);
8、人员编制,经费概算;
9、 施工说明。
五、设计任务
1、设计进、出水水质及排放标准
项目 | CODCr(mg/L) | BOD5(mg/L) | SS(mg/L) | NH3-N(mg/L) | TP(mg/L) |
进水 水质 | ≤200 | ≤150 | ≤200 | ≤30 | ≤4 |
出水 水质 | ≤60 | ≤20 | ≤20 | ≤15 | ≤0.1 |
排放 标准 | 60 | 20 | 20 | 15 | 0.1 |
2、排放标准:(GB8978-1996)一级标准;
3、接受水体:河流(标高:-2m)
第二章 污水处理工艺流程说明
一、气象与水文资料:
风向:多年主导风向为东南风;
水文:降水量多年平均为每年2370mm;
蒸发量多年平均为每年1800mm;
地下水水位,地面下6~7m。
年平均水温:20℃
二、厂区地形:
污水厂选址区域海拔标高在19-21m左右,平均地面标高为20m。平均地面坡度为0.3‰~0.5‰ ,地势为西北高,东南低。厂区征地面积为东西长224m,南北长276m。
三、污水处理工艺流程说明:
工艺方案分析:
本项目污水处理的特点为:
①污水以有机污染为主,BOD/COD =0.75,可生化性较好,重金属及其他难以生物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BOD、COD、SS值为典型城市污水值。
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。由于将来可能要求出水回用,处理工艺尚应硝化,考虑到NH3-N出水浓度排放要求较低,不必完全脱氮。根据国内外已运行的中、小型污水处理厂的调查,要达到确定的治理目标,可采用“A2/O活性污泥法”。
2、工艺流程
SHAPE * MERGEFORMAT
进水→格栅→提升泵房→沉砂池→砂水分离→砂→初沉池→厌氧池→缺氧池→好氧池→二沉池→接触池→排放→泵房→浓缩池→贮泥池→脱水间→泥饼
第三章 工艺流程设计计算
设计流量:
平均流量:Qa=50000t/d≈50000m3/d=2083.3 m3/h=0.579 m3/s
总变化系数:Kz= (Qa-平均流量,L/s)=1.34
∴设计流量Qmax:
Qmax= Kz×Qa=1.34×50000 =67000 m3/d =2791.7 m3/h =0.775 m3/s
第四章 设备设计计算
一、格栅
格栅是由一组平行的金属栅条或筛网制成,安装在污水渠道上、泵房集水井的进口处或污水处理厂的端部,用以截留较大的悬浮物或漂浮物。一般情况下,分粗细两道格栅。
格栅型号:链条式机械格栅
设计参数:
栅条宽度s=10.0mm 栅条间隙宽度d=20.0mm 栅前水深h=0.8m
过栅流速u=1.0m/s 栅前渠道流速ub=0.55m/s α=60°
格栅建筑宽度b
取b=3.2m
进水渠道渐宽部分的长度(l1):
设进水渠宽b1=2.5m 其渐宽部分展开角度α=20°
栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度(l2):
通过格栅的水头损失(h2):
格栅条断面为矩形断面, 故k=3, 则:
栅后槽总高度(h总):
设栅前渠道超高h1=0.3m
栅槽总长度(L):
每日栅渣量W:
设每日栅渣量为0.07m3/1000m3,取KZ=1.34
采用机械清渣。
二、提升泵房
1、水泵选择
设计水量67000m3/d,选择用4台潜污泵(3用1备)
扬程/m | 流量/(m3/h) | 转速/(r/min) | 轴功率/kw | 叶轮直径/mm | 效率/% |
7.22 | 1210 | 1450 | 29.9 | 300 | 79.5 |
2、集水池
⑴、容积
按一台泵最大流量时6min的出流量设计,则集水池的有效容积
⑵、面积
取有效水深 ,则面积
⑶、泵位及安装
潜水电泵直接置于集水池内,电泵检修采用移动吊架。
三、沉砂池
沉砂池的作用是从污水中去除砂子、煤渣等比重较大的颗粒,保证后续处理构筑物的正常运行。
选型:平流式沉砂池
设计参数:
设计流量,设计水力停留时间
水平流速
1、长度:
2、水流断面面积:
3、池总宽度:有效水深
4、沉砂斗容积:
T=2d,X=30m3/106m3
5、每个沉砂斗的容积(V0)
设每一分格有2格沉砂斗,则
6、沉砂斗各部分尺寸:
设贮砂斗底宽b1=0.5m;斗壁与水平面的倾角60°,贮砂斗高h’3=1.0m
7、贮砂斗容积:(V1)
8、沉砂室高度:(h3)
设采用重力排砂,池底坡度i=6%,坡向砂斗,则
9、池总高度:(H)
10、核算最小流速 (符合要求)
四、初沉池
初沉池的作用是对污水中密度大的固体悬浮物进行沉淀分离。
选型:平流式沉淀池
设计参数:
1、池子总面积A,表明负荷取
2、沉淀部分有效水深h2 取t=1.5h
3、沉淀部分有效容积V’
4、池长L
5、池子总宽度B
6、池子个数,宽度取b=5 m
7、校核长宽比
8、污泥部分所需总容积V
已知进水SS浓度 =200mg/L
初沉池效率设计50%,则出水SS浓度
设污泥含水率97%,两次排泥时间间隔T=2d,污泥容重
9、每格池污泥所需容积V’
10、污泥斗容积V1,
11、污泥斗以上梯形部分污泥容积V2
12、污泥斗和梯形部分容积
13、沉淀池总高度H 取8m
五、设计参数
1、设计最大流量 Q=50000m3/d
2、设计进水水质 COD=200mg/L;BOD5(S0)=150mg/L;SS=200mg/L;NH3-N=30mg/L;TP=4mg/L
3、设计出水水质 COD=60mg/L;BOD5(Se)=20mg/L;SS=20mg/L;NH3-N=15mg/L;TP=0.1mg/L
4、设计计算,采用A2/O生物除磷工艺
(1)、BOD5污泥负荷N=0.13kgBOD5/(kgMLSS·d)
(2)、回流污泥浓度XR=6 600mg/L
(3)、污泥回流比R=100%
(4)、混合液悬浮固体浓度
(5)、反应池容积V
(6)、反应池总水力停留时间
(7)、各段水力停留时间和容积
厌氧:缺氧:好氧=1:1:3
厌氧池水力停留时间 ,池容 ;
缺氧池水力停留时间 ,池容 ;
好氧池水力停留时间 ,池容
(8)、厌氧段总磷负荷
(9)、反应池主要尺寸
反应池总容积
设反应池2组,单组池容
有效水深
单组有效面积
采用5廊道式推流式反应池,廊道宽
单组反应池长度
校核: 取超高为1.0m
(10)、反应池进、出水系统计算
① 进水管
单组反应池进水管设计流量
管道流速
管道过水断面面积
管径
取出水管管径DN700mm
校核管道流速
② 回流污泥渠道。单组反应池回流污泥渠道设计流量QR
渠道流速
取回流污泥管管径DN700mm
③ 进水井
反应池进水孔尺寸:
进水孔过流量
孔口流速
孔口过水断面积
孔口尺寸取
进水竖井平面尺寸
④ 出水堰及出水竖井。按矩形堰流量公式:
式中 ——堰宽,H——堰上水头高,m
出水孔过流量
孔口流速
孔口过水断面积
孔口尺寸取
进水竖井平面尺寸
⑤ 出水管
单组反应池出水管设计流量
管道流速
管道过水断面积
管径
取出水管管径DN900mm
校核管道流速
(11)、曝气系统设计计算
① 设计需氧量AOR。
AOR=(去除BOD5需氧量-剩余污泥中BODu氧当量)+(NH3-N硝化需氧量-剩余污泥中NH3-N的氧当量)-反硝化脱氮产氧量
碳化需氧量D1
硝化需要量D2
反硝化脱氮产生的氧量
总需要量
最大需要量与平均需氧量之比为1.4,则
去除1kgBOD5的需氧量
② 标准需氧量
采用鼓风曝气,微孔曝气器。曝气器敷设于池底,距池底0.2m,淹没深度3.8m,氧转移效率EA=20%,计算温度T=25℃。
相应最大时标准需氧量
好氧反应池平均时供气量
最大时供气量
③ 所需空气压力p
④ 曝气器数量计算(以单组反应池计算)
按供氧能力计算所需曝气器数量。
⑤ 供风管道计算
供风干管道采用环状布置。
流量
流速
管径
取干管管径微DN500mm
单侧供气(向单侧廊道供气)支管
流速
管径
取支管管径为DN300mm
双侧供气
流速
管径
取支管管径DN=450mm
(12)、厌氧池设备选择(以单组反应池计算) 厌氧池设导流墙,将厌氧池分成3格。每格内设潜水搅拌机1台,所需功率按池容计算。
(13)、污泥回流设备
污泥回流比
污泥回流量
设回流污泥泵房1座,内设3台潜污泵(2用1备)
单泵流量
水泵扬程根据竖向流程确定。
(14)、混合液回流设备
①混合液回流泵
混合液回流比
混合液回流量
设混合液回流泵房2座,每座泵房内设3台潜污泵(2用1备)
单泵流量
②混合液回流管。
混合液回流管设计
泵房进水管设计流速采用
管道过水断面积
管径
取泵房进水管管径DN900mm
校核管道流速
③ 泵房压力出水总管设计流量
六、二沉池
1、设计参数
为了使沉淀池内水流更稳、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。二沉池为中心进水,周边出水,幅流式沉淀池,共2座。二沉池面积按表面负荷法计算,水力停留时间t=2.5h,表面负荷为1.5m3/(m2?h-1)。
(1)池体设计计算
①二沉池表面面积
二沉池直径,取29.8m
②池体有效水深
③混合液浓度 ,回流污泥浓度为
为保证污泥回流浓度,二沉池的存泥时间不宜小于2h,
二沉池污泥区所需存泥容积Vw
采用机械刮吸泥机连续排泥,设泥斗的高度H2为0.5m。
④二沉池缓冲区高度H3=0.5m,超高为H4=0.3m,沉淀池坡度落差H5=0.63m
二沉池边总高度
⑤校核径深比
二沉池直径与水深比为 ,符合要求
(2)进水系统计算
①.进水管计算
单池设计污水流量
进水管设计流量
选取管径DN1000mm,
流速
坡降为 1000i=1.83
②.进水竖井
进水竖井采用D2=1.5m,流速为0.1~0.2m/s
出水口尺寸0.45×1.5m2,共6个,沿井壁均匀分布。
出水口流速
③.稳流筒计算
取筒中流速
稳流筒过流面积
稳流筒直径
2、出水部分设计
(1)单池设计流量
(2)环形集水槽内流量
(3)环形集水槽设计
采用周边集水槽,单侧集水,每池只有一个总出水口,安全系数k取1.2
集水槽宽度 取
集水槽起点水深为
集水槽终点水深为
槽深取0.7m,采用双侧集水环形集水槽计算,取槽宽b=0.8m,槽中流速
槽内终点水深
槽内起点水深
校核:当水流增加一倍时,q=0.2896 m3/s,v′=0.8m/s
设计取环形槽内水深为0.6m,集水槽总高为0.6+0.3(超高)=0.9m,采用90°三角堰。
(4)出水溢流堰的设计
采用出水三角堰(90°),堰上水头(三角口底部至上游水面的高度)H1=0.05m(H2O).
每个三角堰的流量
三角堰个数
三角堰中心距(单侧出水)
4、排泥部分设计
(1)单池污泥量
总污泥量为回流污泥量加剩余污泥量
回流污泥量
剩余污泥量
(2)集泥槽沿整个池径为两边集泥
七、消毒接触池
加氯间
1、加氯量 按每立方米投加5g计
2、加氯设备 选用3台REGAL-2100型负压加氯机(2用1备),单台加氯量为10kg/h
八、污泥泵房
设计污泥回流泵房2座
1、设计参数
污泥回流比100%
设计回流污泥流量50000m3/d
剩余污泥量2130m3/d
2、污泥泵
回流污泥泵6台(4用2备),型号 200QW350-20-37潜水排污泵
剩余污泥泵4台(2用2备),型号200QW350-20-37潜水排污泵
3、集泥池
(1)、容积 按1台泵最大流量时6min的出流量设计
取集泥池容积50m3
(2)、面积 有效水深 ,面积
集泥池长度取5m,宽度
4、泵位及安装
排污泵直接置于集水池内,排污泵检修采用移动吊架。
九、污泥浓缩池
初沉池污泥含水率大约95%
设计参数
1、浓缩池尺寸
2、浓缩后污泥体积
3、采用周边驱动单臂旋转式刮泥机。
十、贮泥池
1、污泥量
2、贮泥池容积
设计贮泥池周期1d,则贮泥池容积
3、贮泥池尺寸
4、搅拌设备
为防止污泥在贮泥池终沉淀,贮泥池内设置搅拌设备。设置液下搅拌机1台,功率10kw。
十一、 脱水间
1、压滤机
2、加药量计算
投加量 以干固体的0.4%计
第四章 平面布置
1、总平面布置原则
该污水处理厂为新建工程,总平面布置包括:污水与污泥处理工艺构筑物及设施的总平面布置,各种管线、管道及渠道的平面布置,各种辅助建筑物与设施的平面布置。总图平面布置时应遵从以下几条原则。
① 处理构筑物与设施的布置应顺应流程、集中紧凑,以便于节约用地和运行管理。
② 工艺构筑物(或设施)与不同功能的辅助建筑物应按功能的差异,分别相对独立布置,并协调好与环境条件的关系(如地形走势、污水出口方向、风向、周围的重要或敏感建筑物等)。
③ 构(建)之间的间距应满足交通、管道(渠)敷设、施工和运行管理等方面的要求。
④ 管道(线)与渠道的平面布置,应与其高程布置相协调,应顺应污水处理厂各种介质输送的要求,尽量避免多次提升和迂回曲折,便于节能降耗和运行维护。
⑤ 协调好辅建筑物,道路,绿化与处理构(建)筑物的关系,做到方便生产运行,保证安全畅道,美化厂区环境。
2、总平面布置结果
污水由北边排水总干管截流进入,经处理后由该排水总干管和泵站排入河流。
污水处理厂呈长方形,东西长380米,南北长280米。综合楼、职工宿舍及其他主要辅助建筑位于厂区东部,占地较大的水处理构筑物在厂区东部,沿流程自北向南排开,污泥处理系统在厂区的东南部。
厂区主干道宽8米,两侧构(建)筑物间距不小于15米,次干道宽4米,两侧构(建)筑物间距不小于10米。
第五章 高程布置及计算
一、高程布置原则
1、 充分利用地形地势及城市排水系统,使污水经一次提升便能顺利自流通过污水处理构筑物,排出厂外。
2、 协调好高程布置与平面布置的关系,做到既减少占地,又利于污水、污泥输送,并有利于减少工程投资和运行成本。
3、 做好污水高程布置与污泥高程布置的配合,尽量同时减少两者的提升次数和高度。
4、 协调好污水处理厂总体高程布置与单体竖向设计,既便于正常排放,又有利于检修排空。
二、高程布置结果
由于该污水处理厂出水排入市政排水总干管后,经终点泵站提升才排入河流,故污水处理厂高程布置由自身因素决定。
采用普通活性污泥法,辐流式二沉池、曝气池、初沉池占地面积较大,如果埋深设计过大,一方面不利于施工,也不利于土方平衡,故按尽量减少埋深。从降低土建工程投资考虑,出水口水面高程定为64m,则相应的构筑物和设施的高程可以从出水口逆流计算出其水头损失,从而算出来。
三、高程计算
h1—沿程水头损失 h1=il, i—坡度 i=0.005
h2—局部水头损失 h2=h1×50%
h3—构筑物水头损失
1、巴氏计量槽
H=0.3m
巴氏计量槽标高 -1.7000m
2、消毒池的相对标高
排水口的相对标地面标高: 0.00m
消毒池的水头损失: 0.30m
消毒池相对地面标高: -1.4000m
3、沉淀池高程损失计算
l=40m
h1=il=0.005×40=0.20m
h2= h1×50%=0.10m
h3=0.45m
H2=h1+h2+h3=0.20+0.10+0.45=0.75m
沉淀池相对地面标高 -0.6000m
4、A2/O反应池高程损失计算
l=55m
h1=il=0.005×55=0.275m
h2= h1×50%=0.1375m
h3=0.60m
H3=h1+h2+h3=0.275+0.1375+0.60=1.0125m
A2/O反应池池相对地面标高 0.4625m
5、平流式沉砂池高程损失计算
l=12m
h1= il=0.005×12=0.06m
h2= h1×50%=0.03m
h3=0.3m
H4=h1+h2+h3=0.06+0.03+0.30=0.39m
平流式沉砂池相对地面标高 0.8525m
6、细格栅高程损失计算
h1=0.30m
h2= h1×50%=0.15m
h3=0.30m
H5=h1+h2+h3=0.30+0.15+0.30=0.75m
细格栅相对地面标高 1.6025m
7、污水提升泵高程损失计算
h1= il=0.005×5=0.025m
h2= h1×50%=0.0125m
h3=0.20m
H6=h1+h2+h3=0.025+0.0125+0.20=0.2375m
污水提升泵相对地面标高 -4.160
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