環(huán)保設備設計與選型-污水處理.ppt

1、生活污水處理和工業(yè)廢水處理工藝及處理站的 設計 2、污水處理工程中常用設備的選型及計算 3、大氣污染控制設備設計及計算,本節(jié)教學要求： 了解污水處理廠設計所需的基礎資料和開展設計步驟，基本掌握城市（鎮(zhèn)）污水處理廠工藝流程選擇、平面布置與高程布置、工程設計以及工業(yè)廢水處理站設計等,第6章 環(huán)保設備設計與選型,第一節(jié) 污水處理廠設計的基礎資料,一、設計基礎資料（該部分在前文已經重點介紹） （一）污水處理廠設計依據 污水處理廠工程設計主要依據： 工程建設單位（甲方）的設計委托書及設計合同、工程可行性研究報告及批準書、污水處理廠建設環(huán)境影響評價、城市發(fā)展總體規(guī)劃、所在區(qū)域水資源狀況及其水污染現狀、受納水體的使用功能與水環(huán)境質量狀況、排水規(guī)劃與排水系統(tǒng)現狀、廢水處理設施現狀、生活污水與工業(yè)廢水近遠期水質水量預測、處理后廢水再用與污泥利用的可能性與途徑、所在區(qū)域城市給水以及漁業(yè)、農業(yè)灌溉、航運等各方面的相關資料等,（二）自然條件的資料 氣象特征資料：氣溫（年平均、最高、最低）、濕度，降雨量、蒸發(fā)量、土壤冰凍以及風向資料 水文資料：當地有關河流的水位（最高水位、平均水位與最低水位）、流速、流量（平均流量、保證率為95%的水文年的最枯月平均流量）資料。若城市位于海濱則還需要潮汐及洋流資料 水文地質資料：地下水的資料，特別應注意地下水和地面水的相互補給情況和地下水利用情況 地質資料：廠址地質鉆孔柱狀圖、地基承載能力、地下水位與地震資料 地形資料：污水處理廠及附近、排放口的地形圖,二、設計規(guī)范和水質排放標準 污水綜合排放標準(GB8978-1996) 城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002) 污水排入城市下水道水質標準(CJ3082-1999) 室外排水規(guī)范（GB50014-2006） 污水再生利用工程設計規(guī)范（GB50335-2002） 建筑給水排水設計規(guī)范（GB50015-2003） 室外給水設計規(guī)范（GB50013-2006） 城鎮(zhèn)污水處理廠附屬建筑和附屬設計標準(CJJ31-89) 建筑中水設計規(guī)范（GB50336-2002） 造紙工業(yè)水污染物排放標準(GB3544-2001) 紡織染整工業(yè)水污染物排放標準(GB 4287-92) 肉類加工工業(yè)水污染物排放標準(GB113457-92) 泵站設計規(guī)范（GB 50265-2010）,第二節(jié) 設計步驟,城市污水處理廠的設計步驟可分為：設計前期工作、初步擴大設計和施工圖設計三個階段 一、設計前期工作 設計前期工作為編制項目建議書，進行工程可行性研究 （一）項目建議書是建設單位向國家相關部門提出要求建設某一污水處理廠的建設文件，是建設程序中最初步階段的工作 內容包括：建設污水處理廠的必要性和依據；建設地點、規(guī)模、采用技術標準、工藝流程、工程投資估算和資金籌措；項目建設進度設想和效益估算,（二）可行性研究涉及項目建設的必要性、經濟合理性、技術可行性、實施可能性進行綜合研究和論證，或對項目規(guī)模、選址、工藝運行、投資和效益等工程技術經濟性問題進行科學論證和評價，以判斷該項目是否可行，為立項決策提供科學依據 內容包括：項目背景；項目實施的意義和必要性；污水處理廠廠址選擇與建廠條件；污水處理廠建設規(guī)模、排放標準、污水處理程度和尾水出路；污泥處理工藝方案選擇與評價；推薦方案的工程設計，包括設計原則、設計工藝、建筑、結構、供電、儀表和自控、設備、輔助設施、新技術應用以及安全、衛(wèi)生、環(huán)保、節(jié)能和消防等；項目實施計劃和管理；工程投資估算、資金籌措、財務評價和工程效益分析；結論和建議；附圖和附件,二、初步擴大設計 （一）初步設計根據批準的工程可行性研究報告進行 其主要任務是明確工程規(guī)模、工作計劃、設計原則和設計標準，深化可行性研究報告提出的推薦方案，解決主要工程技術問題，提出拆遷、征地范圍和數量，以及工程建設主要材料、設備和工程概算。初步設計應滿足主要設備訂貨、工程招標以及工程施工準備的要求 （二）初步設計文件 設計說明書、設計圖紙（包括平面布置圖、工藝流程圖、主要構筑物布置圖、高程布置圖等）、主要工程數量、主要材料與設備的數量和規(guī)格、工程概算,設計說明書：設計依據、工程相關批復文件和協議資料、工程設計相關資料、工程設計（含廠址選擇、污水水質水量及其處理程度、工藝流程選擇、構筑物及其設備數量和型號、處理污水和污泥出路、廠區(qū)輔助設施和道路建設、綠化設計、平面布置和高程布置、分期建設情況、存在問題及其解決措施） 工程量：混凝土量、挖土方量和填土方量等；材料和設備數量包括工程施工所需的鋼材、木材和水泥的數量，工程所需各種設備的規(guī)格、數量 建筑與設備：附屬建筑物、結構、供電、儀表和自控、通信、采暖以及安全、衛(wèi)生、環(huán)保、節(jié)能和消防等說明 運行管理：人員編制、運行管理、主要材料和設備數量表、工程概算等 擴大初步設計圖紙：總平面圖、高程圖、處理構筑物圖等,三、施工圖設計 （一）施工圖設計是在擴大初步設計被批準后進行的，是以擴大初步設計的說明書及其圖紙為依據的。施工圖設計的主要任務是將污水處理廠各處理構筑物的平面位置和高程精確的表示在圖紙上；將各構筑物的各個節(jié)點的構造、尺寸都用圖紙表現出來，以利于施工人員按照圖紙精確施工 （二）施工設計說明包括設計依據、有關初步設計變更情況的說明、采用新技術和新材料的說明、施工安裝注意事項及質量驗收要求、設備調試與運行管理注意事項等。同時，提供詳盡的材料、設備及其預算情況,（三）施工設計圖紙包括：平面布置圖（含構筑物一覽表、工程量表、圖例及說明）、污水和污泥工藝流程圖、各處理構筑物工藝施工圖、管渠平面布置及其結構示意圖、附屬構筑物和建筑物的布置圖和結構圖、設備安裝與自動控制圖、照明和通風等電氣控制圖等。對于非標準設備還要有設計圖和加工安裝說明等,第三節(jié) 城市（鎮(zhèn)）污水處理廠設計,一、廠址選擇 根據當地污水水質和水量、受納水體功能區(qū)劃和環(huán)境容量、水體自凈狀況和水資源情況、城市（鎮(zhèn)）總體規(guī)劃和排水系統(tǒng)布置、污水出路和自然條件等情況確定。 廠址選擇一般需考慮以下原則： （一）要與污水處理工藝流程相適應，要便于污泥的處理與處置 （二）必須位于集中給水水源的下游，并位于城市（鎮(zhèn)）和工廠廠區(qū)夏季主風向的下風向,（三）當處理尾水排放水體時，則應盡可能靠近水體。若尾水回用，則盡可能靠近用戶 （四）要充分利用地形，選擇適宜坡度，以滿足構筑物高程布置的需要，減少土方工程量和某些構筑物的埋深，減少污水和污泥提升設備，并降低動力運行費用 （五）應考慮遠期發(fā)展的可能性，必要時應留有擴建的余地 （六）廠址盡可能設在地質條件良好的地方?？拷w的污水處理廠，要有防洪措施,二、工藝流程選擇 指在保證處理出水達到所要求的處理程度前提下所采用的污水處理技術各單元的有機組合，含污水處理工藝流程選擇、污泥處理工藝選擇、除磷劑投加位置以及除磷劑選擇等 （一）污水處理工藝流程選擇與污水水量、污水水質、污水處理程度、受納水體環(huán)境容量與自凈能力、尾水出路以及當地社會經濟條件等密切相關 （二）污水處理廠設計應根據進水水量水質、尾水排放標準、城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)，進行城市（鎮(zhèn)）生活污水處理程度計算和BOD5/CODCr、BOD5：N：P計算, 并結合城市（鎮(zhèn)）社會經濟現狀、接納水體環(huán)境容量、城市水資源現狀以及當地人才、技術條件等綜合考慮；同時，結合水量確定水處理構筑物池形及其相關設備（如風機、刮泥機）,（三）污泥處理工藝應結合污水處理工藝、污泥量等進行。由于污泥處理成本高，且具有二次污染的隱患，設計中必須對污泥處理工藝選擇給予充分重視 （四）根據是否化學除磷設計除磷劑添加位置、進行除磷劑選擇 （五）選擇合適的污水處理廠工藝，不僅可以降低工程投資，利于污水處理廠的運行管理，還利于減少污水處理廠的運行費用，保證出水水質，因而工藝流程選擇成為污水處理廠設計的關鍵,（六）工藝流程選擇的主要影響因素有： 1. 污水的水質和水量。水質是工藝流程選擇的重要影響因素，而水量對構筑物選擇有很大影響。水質含污染物濃度、可生化性、BOD：N：P、BOD/TN、BOD/TP、SS、重金屬、油類、抗生素以及有毒有害組分、水溫等；水量包括總量及其排放規(guī)律 2. 出水水質指標和污水處理程度。出水水質指標與污水處理去除率密切相關，其不僅影響工藝流程的選擇，且對工藝技術參數有重要影響，如尾水回用，硝化反硝化脫氮工藝的內回流，二沉池出水堰的選擇等,3. 工程造價和運行維護費用。由于污水處理設施運行周期較長，社會經濟條件好的地區(qū)比較重視工藝的先進性和自動化程度，以便未來設施能夠長期高效、正常運行，工藝選擇具有超前性；而社會經濟條件較差的地區(qū)或城市，需在確保穩(wěn)定性的前提下節(jié)省投資規(guī)模、降低運行費用 4. 運行管理與自動化控制要求。儀器設備及其自動化程度不僅影響運行管理，也對技術人員素質和工程投資等產生很大影響，如SBR工藝對在線檢測和計算機自動化控制要求很高。 5. 污泥處理工藝。污泥處理工藝選擇不僅涉及環(huán)境保護與日常的運行管理，還直接影響到工程投資、運行費用 6. 氣候氣象條件、用地、排放水體環(huán)境容量與洪水位、城市排水體制等。合流制排水體制涉及初期雨水的處理，必要時需設計初沉池（旱季跳過）；洪水位高于二沉池出水水位時需在出水口設立提升泵站；排放水體水量小，會影響污水處理廠的建設規(guī)模和尾水排放標準,三、工藝流程選擇的工程案例 某污水處理廠位于南方某工業(yè)城市，合流制排水系統(tǒng)，設計水量20104m3/d，設計處理進、出水水質見下表，污水含有部分重金屬元素，尾水排入城市取水口下游，排放執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準（GB18918-2002）一級B標準。河流年平均流量為1260m3/s，最枯月流量164m3/s，洪水位高于污水處理廠排放口高程。試選擇適宜工藝流程,表1 污水處理廠設計進、出水水質,（一）污水處理程度計算 從本工程案例看，污水要求處理的程度高（見表1），BOD5：N：P100：27.8:3.3，氮和磷明顯高出微生物所需100:5:1的比例要求，需要進行脫氮除磷處理 （二）用生物脫氮除磷工藝的可行性分析 1. 評價指標主要有：BOD5/CODCr、BOD5/TN和BOD5/TP 2. BOD5/CODCr是評價污水可生化性廣泛采用的一種最為簡易的方法，本設計進水水質BOD5/CODCr =0.4，可生化性好，適宜生物處理,3. BOD5/TN是評價能否采用生物脫氮的主要指標，反硝化脫氮需要足夠碳源，才能保證反硝化的順利進行，當城市污水BOD5/TN接近于4，即可認為污水有足夠的碳源供反硝化細菌利用。本設計進水TN為33.3mg/l，BOD5/TN=3.6，接近基本要求 4. BOD5/TP是評價工藝能否采用生物除磷的主要指標，進行生物除磷的低限是BOD5/TP=17，本工程BOD5/TP=30，能滿足生物除磷工藝要求,據此分析，本設計可以采用生物法對污水進行脫氮除磷處理 由于本設計排水系統(tǒng)為合流制污水，需設初沉池。合流制污水初沉池一般按旱季污水量計算，按合流設計流量校核，校核的沉淀時間不宜小于30min。因此本設計只能按較短沉淀時間設計，旱季時污水不經過初沉池，以確保工藝生物脫氮除磷效果,（三）工藝選擇 生物除磷脫氮涉及厭氧、缺氧、好氧三個不同過程的交替循環(huán)。根據目前我國大中城市污水處理廠生物脫氮除磷工藝及其運行效果, A2/O法和前置厭氧氧化溝法技術較為成熟，運行效果較好 1. A2/O法為空間上的推流式，原污水首先進入厭氧區(qū), 兼性厭氧的發(fā)酵細菌將廢水中大分子有機物轉化為小分子有機物。在厭氧條件下，聚磷菌將菌體內積貯的ATP分解，所釋放的能量供專性好氧的聚磷細菌在厭氧的不利環(huán)境下維持生存。隨后進入缺氧區(qū)，反硝化細菌利用混合液回流而帶的硝酸鹽，以及有機物進行反硝化，達到同時去碳和脫氮的目的。污水進入好氧區(qū)，聚磷菌大量吸收環(huán)境中的磷，并以聚磷酸鹽的形式在體內,貯積起來。同時，異養(yǎng)菌將有機物分解成水和二氧化碳。硝化細菌把氨氮轉化為亞硝酸鹽和硝酸鹽，并通過回流混合液在反硝化區(qū)實現生物脫氮。混合液進入二沉池后泥水分離，通過排放剩余污泥實現除磷目的。由于硝化細菌和聚磷菌的世代顯著不同，彼此泥齡難以兼顧，泥齡長，硝化和反硝化效果加強，生物脫氮效果好；反之，系統(tǒng)排泥量大,生物除磷效果好。生物脫氮和生物除磷難以二者得兼，當二者處理程度均要求較高時，一般優(yōu)先保證生物脫氮效果，除磷通過化學方法實現。本設計中，對脫氮要求很高，因此工藝參數要選擇較長泥齡，以確保生物脫氮效果，工藝處理后超標的磷則通過投加化學除磷去除 2. 前置厭氧的改良型氧化溝法工作原理與A2/O法完全相同, 只是缺氧區(qū)和好氧區(qū)整合在一個環(huán)形的溝道中。氧化溝的突出優(yōu)點是硝化液回流比高，能達到較高程度的脫氮率,上述二工藝各有特點，其技術性比較見表2,表2 方案技術比較表,彼此的運行成本從國內現有污水處理廠的運行看較為接近。前置厭氧-氧化溝工藝處理效果好、出水水質穩(wěn)定、技術先進、成熟、運轉可靠性和靈活性高, 國內有一定應用實例，且操作、管理及維護相對簡單。A2/O工藝方案技術雖同樣具有處理效率好、出水水質穩(wěn)定、技術先進、成熟、國內應用廣泛等特點，且其占地面積小,能耗低。但該工藝流程較為復雜，設備較多，操作管理較麻煩，運轉靈活性不如前置厭氧-氧化溝工藝 綜合上述技術和經濟兩方面的比較，本設計擬推薦采用前置厭氧氧化溝工藝,（四）污泥處理工藝選擇 污泥有機物含量較高，不穩(wěn)定，易腐化，含有大量病毒及寄生蟲，若不妥善處理處置會造成二次污染，必須進行處理和處置 污泥處理需要根據污水處理工藝、污泥量、污泥性質，選擇適宜的污泥處理方法 污泥含有大量有機物，有較大的肥用價值，但本設計中污泥含有一定量的重金屬，只宜與城市生活垃圾一起填埋處置 污泥處理流程有“濃縮-脫水-處置”、“濃縮-消化-脫水-處置”。本設計污水處理工藝采用生物脫氮除磷工藝，污泥齡較長，污泥性質較為穩(wěn)定，可不進行消化。污泥處理工藝擬采用“濃縮脫水一體化-外運填埋”,表3 污泥濃縮脫水一體機和污泥濃縮脫水比較,（五）消毒技術方案 生話污水中的病原菌主要來自糞便，以腸道傳染病菌為主。常用的消毒方式有加氯消毒、臭氧消毒和紫外線消毒三種 1. 加氯消毒主要是投加液氯，其特點是成本低、工藝成熟、效果穩(wěn)定可靠。但加氯法要求接觸時間不少于30min，按觸池容積較大；氯氣是劇毒危險品，存儲氯氣的鋼瓶屬高壓容器，液氯消毒會生成有害有機氯化物 2. 氧化法常用的是臭氧。臭氧消毒殺菌徹底可靠，危險性較小，對環(huán)境基本無副作用，接觸時間比加氯法小。但基建投資大，運行成本高,3. 紫外線消毒法是近年來發(fā)展最快的一種方法。紫外線消毒是利用紫外C波段(波長在200nm280nm) 破壞污水中各種病毒、細菌以及其他致病體中的DNA結構 (鍵斷裂等)，使其無法自身繁殖，達到除去水中致病體以及消毒的目的。紫外線消毒的主要優(yōu)點是滅菌效率高，作用時間短，危險性小，無二次污染等，并且消毒時間短，不需建造較大的接觸池，建消毒渠即可，占地面積和土建費用大大減少，運行費用較低，管理維修簡單（自動清洗）。缺點是一次性設備投資較高，燈管壽命較短（一般小于10000小時），對出水SS濃度有嚴格要求（要求二沉池采用雙堰出水） 基于工程投資和運行成本兩個方面考慮，本設計擬采用紫外線消毒,（六）化學除磷工藝及其除磷劑選擇 根據生物除磷原理，要使污水處理廠尾水出水磷l mg/L，采用生物脫氮除磷工藝完全達標有一定的難度，需要進行化學輔助除磷 1. 化學除磷按除磷劑投加位置把化學除磷分為前置除磷、后置除磷、協同除磷.本設計初沉池旱季時并不運轉，僅存在采用協同除磷和后置除磷的可能性，化學后置除磷需要增加后續(xù)反應池和三級沉淀池，投資明顯增加，工藝過程復雜。故本設計采用協同除磷方案,2. 常用除磷藥劑有硫酸鋁、硫酸亞鐵、堿式氯化鋁和聚合硫酸鐵。形成的沉淀產物分別為磷酸鐵和磷酸鋁。磷酸鐵沉淀物最低溶解度的pH為5.5，磷酸鋁沉淀物最低溶解度的pH值為6.5，而污水pH值一般在69，較為適宜鋁鹽。加之鐵鹽腐蝕性強，處理出水色度較高，聚鐵對懸浮物的去除效果較差，且硫酸亞鐵需要氧化預處理（加氧或在曝氣池投加）轉化成高鐵，才能發(fā)揮絮凝沉淀作用。因此一般采用鋁鹽和鋁、鐵混合鹽。本設計選擇鋁鹽作為化學除磷藥劑,基于上述分析，得本設計污水處理系統(tǒng)工藝流程:,第四節(jié) 平面布置與高程布置,一、平面布置 污水處理廠平面布置是指廠內各種構筑物、附屬設施相對位置的平面空間設計。包括主體構筑物、附屬構筑物、連接各構筑物的管、渠以及其它管線、道路和綠化等。由于其平面布置會對污水處理廠的高程布置、運行管理和維護、用地面積、環(huán)境衛(wèi)生等帶來影響，因此要求遵循下列原則： （一）設計布置必須按照室外排水設計規(guī)范的相應條款進行設計 （二）當分期建設時，應根據規(guī)劃對遠期做出合理安排,（三）污水處理廠總體布置應根據各構筑物的功能要求和水力要求，結合地形和地質條件、風力與朝向綜合考慮，污水處理構筑物、污泥處理構筑物以及生活、管理設施宜分區(qū)集中布置 （四）為便于施工、運行管理和檢修便利，各構筑物之間必須留有510m的間距；消化池與消化氣罐等特殊構筑物的間距應按相應規(guī)范確定；各構筑物之間的管渠力求直通、便捷，避免迂回 （五）合理布置超越管，以便事故檢修時污水能超越后續(xù)構筑物或直接排放水體；各并聯運行構筑物間應設置配水井；各處理構筑物宜設置放空管；對于曝氣池和間歇污泥濃縮池，還有設置放水管；鼓風機房盡可能靠近曝氣池,（六）污水處理廠內應有配套的雨水管道系統(tǒng)，以便及時排放雨水 （七）附屬設施應遠離污泥處理設施，并位于夏季主導風向的上風向。中控室和值班室應盡量布置在能夠便于觀察各處理設施運行的位置 （八）必須建設聯通各構筑物和附屬設施的道路，并使廠區(qū)綠化面積不小于全廠總面積的30,二、高程布置 主要任務是確定各處理構筑物和泵房的標高，確定各構筑物水面標高以及彼此之間連接管渠的尺寸和標高，計算泵站提升高程，使污水和污泥沿工藝流程或管渠通暢流動。高程布置直接影響污水處理廠的工程造價、運行費用、維護管理和運行操作等。為了節(jié)省提升設備與運行費用，盡可能使廢水與污泥在各構筑物間按重力流動或減少提升次數，必須精確計算其流動過程中的水頭損失，避免不必要的跌水 注意事項： （一）水力計算時，應選擇一條距離最長、水頭損失最大的流程進行較準確的計算，并適當留有余地 （二）計算水頭損失時，以最大流量作為構筑物與管渠的設計流量。涉及遠期流量的管渠與設備，按遠期最大流量考慮，并適當預留備用水頭,（三）高程計算時，以受納水體的最高水位作為起點，逆處理流程向上倒推計算，以使處理后廢水在洪水季節(jié)也能自流排出，并且水泵需要的揚程較小。如果洪水位高出相應設計高度，應在污水處理廠排放口前設置提升泵站，在水體水位過高時開啟泵站提升排放 （四）如果污水處理廠處理出水用于灌溉，應盡可能保證自流至灌區(qū)，否則應 則采取抽升措施 （五）注意污水與污泥工藝流程的匹配，盡量減少污泥提升，污泥處理設施排出的廢水應自流至泵站集水池或其他處理構筑物 （六）在繪制高程圖時，橫向與總平面圖采用的比例尺相同,根據計算結果，繪制污水處理流程高程布置圖,案例一 某污水處理廠設計 一、設計資料 （一）廢水水質水量資料 某市臨近北部灣，以海產養(yǎng)殖、水產品加工、海洋運輸為主，工業(yè)發(fā)展速度較慢。根據該市中長期發(fā)展規(guī)劃，2010年城市人口20萬, 2015年城市人口28萬。目前城市居民平均用水400L/人.d，日排放工業(yè)廢水2104m3/d，主要為有機廢水，具體水質資料如下： 城市生活污水：COD Cr400mg/L，BOD5 200mg/L，SS 200mg/L, NH4-N 40mg/L，TP 8mg/L，pH 68 工業(yè)廢水：COD Cr 800mg/L，BOD5 350mg/L，SS 400mg/L， NH4 -N 80mg/L，TP 12mg/L，pH 68,為保護環(huán)境，防止海洋污染，污水處理廠出水執(zhí)行城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標準(GB18918-2002) 一級B標準，其主要指標見下表 ：,（二） 氣象、水文與工程地質資料 該市氣候溫和，年平均21，最高月平均25，最低10。常年主導風向為東南風和西北風。夏季平均風速1.8m/s,冬季1.5 m/s 污水處理廠靠近城市西側，地勢平坦，地質條件良好，地表土層厚度一般在10 m以上，主要為亞砂土、亞粘土、砂卵石組成,地基承載力為1.2/2。污水管道DN1600，進水口管道標高122.00m,污水處理廠地面標高為128.00m，附近河流最高水位為126.40m,（三）設計依據 污水處理廠工程設計委托書； XX省發(fā)改廳“關于XX市XX污水處理工程的批復”； “XX市XX污水處理工程項目環(huán)境影響報告”的批復； XX市XX污水處理工程巖土工程勘察報告； XX市XX污水處理工程用水及其排水情況,二、污水處理廠設計 （一）進水水質水量計算 居民平均用水量：28000040010-3 =112000 m3/d=1296.30 L/s 得生活污水量總變化系數KZ =1.3； 設計水量為：設計生活污水量+工業(yè)廢水=145600+20000 =165600 m3/d 取設計水量17104 m3/d 由于包含了生活污水、工業(yè)廢水二種不同水質，需要計算平均進水濃度,CODCr=(112000400+20000800)/132000=461 mg/L BOD5=(112000200+20000350)/132000=223 mg/L SS=(112000200+20000400)/132000=230 mg/L NH4-N=(11200040+2000080)/132000=46.1 mg/L TP=（1120008+2000012）/132000=8.6 mg/L pH 68 （二）處理程度計算 BOD5去效率： CODCr的去除效率 SS的去除效率,氨氮的去除效率 總磷的去除效率 由于BOD5、CODCr、SS、TP、 NH4 -N去除率均較高，需脫氮除磷,（三）采用生物脫氮除磷工藝的可行性分析 可生化性：BOD/COD=223/4610.48，易生化處理 需要生化去除BOD：223-20=203 mg/L 據BOD:N:P=100:5:1，去除203 mg/LBOD同時同化去除的N和P分別為N：10.2 mg/L，P：2.03 mg/L 根據排放標準，允許排放的TN：8 mg/L，TP：1 mg/L 故需去除的氮磷濃度：N=46.1-10.2-8=27.9 、P=8.6-2.03-1=5.57 mg/L BOD5/TN是評價能否采用生物脫氮的主要指標 本設計進水TN為46.1mg/L，BOD5/TN=4.8，達到碳源要求 BOD5/TP是評價工藝能否采用生物除磷的主要指標 本工程BOD5/TP=26，能滿足生物除磷工藝要求,據此，本設計可以采用生物法對污水進行脫氮除磷處理,三、進水水質特點 設計進水量約17104 m3/d，為中等規(guī)模。由于城市排水管網具有巨大調蓄、混合作用，加之進水主要為生活污水，進入污水處理廠的水量、水質較為平穩(wěn)、均勻；工業(yè)廢水主要為海產養(yǎng)殖、水產品加工等有機工業(yè)廢水，可生化性好，無有毒有害污染物，水質、水量的不均勻程度較低。,四、污水處理工藝選擇 鑒于污水需脫氮除磷，故工藝選擇只能限于較為成熟的生物脫氮除磷工藝： （一）SBR工藝 SBR工藝具有節(jié)省占地、不需要混合液回流和污泥回流量等優(yōu)點，但多池集約化控制需要較高的自動化程度，適宜較小規(guī)模污水處理廠 （二）氧化溝 氧化溝 水力停留時間長，有機負荷和氨氮負荷低，且缺氧、好氧交替進行，利于發(fā)生硝化反硝化和堿度回收,（三） A2/O工藝 A2/O工藝具有工藝流程簡單，能有效抑制絲狀菌，改善污泥沉降性能等特點；其脫氮效果受混合液回流比的影響，除磷效果受進水BOD濃度、回流污泥夾帶的溶解氧和硝態(tài)氮含量的影響,三種工藝技術經濟性比較表,五、工藝技術方案選擇 基于上表的對比分析，以及設計水量水質、污染物去除率要求，工藝三在三種技術中具有較明顯優(yōu)勢，比較適應本廢水處理，故本設計擬采用此工藝進行設計。 具體工藝流程如下：,六、設計計算書 （一）格柵 1. 粗格柵 泵前格柵采用柵條型格柵，二用一備。渠內柵前流速v1=0.9 m/s，過柵流速v2=1.0 m/s，格柵間隙e=60mm，機械清渣，格柵安裝傾角為75 （1）格柵寬度：規(guī)范規(guī)定粗格柵進水寬度約為進水管渠的1.2倍，則： B1.2D1.21.61.92m，取2.0m,（2）柵條間隙數n ：由 B = S（n-1）+ en 式中：S-柵條寬度，取0.01m；e-格柵間隙，取60mm 將數值代入得：2 =0.01(n-1)+0.06n n29 故選擇GLGS2060型機械格柵。設計槽寬2.06m，柵高2.0m，配套電機功率1.5kW。 （3）每日柵渣量W： 式中：W-每日柵渣量，m3/d；W1-柵渣量，取0.01 m3/103m3 代入各值得：W= 1.66 m3/d 采用機械清渣,2. 細格柵 泵后細格柵采用柵條型格柵，四用一備。渠內柵前流速v1=0.9 m/s，過柵流速v2=1.0 m/s，格柵間隙e=10mm，機械清渣，格柵安裝傾角為75。 （1） 柵前水深h： 故設計過柵流量為： 由于 代入數據得柵前水深 h = 0.60m,（2） 柵條間隙數n ： 式中：Q-過柵流量，m3/s；a-傾角， 75；e-柵條間隙，取10mm；v-過柵流速，m/s 代入得： （3）柵槽寬度B： B = S（n-1）+ en 式中：B-柵槽寬度，m；S-柵條寬度，m，取0.01m 將數值代入上式得：B = 0.01(111-1)+0.01111 =2.21m，取2.20m,（4）進水渠道漸寬部分的長度L1： 由于格柵寬度一般按進水管渠直徑或寬度的1.2倍設計，則進水渠道寬B1=1.8m，設漸寬部分展開角1= 20，此時進水渠道內的流速為： 則進水渠道漸寬部分長度： 柵槽與出水渠道連接處的漸窄部分長度：,格柵計算圖,（5）過柵水頭損失h1： h1kh0 式中：h0 -計算水頭損失，m; g -重力加速度，9.81m/s2; k -系數，取3 -阻力系數， ，當為矩形斷面時，=2.42 =2.42 =2.42,h1k 32.42 sin75=0.13m （6）柵后槽總高度H： 設柵前渠道超高h2 =0.3m， 則柵前槽高：H1 = h + h2 =0.60+0.30=0.90 m 柵后槽總高H= h + H1 + h2 =0.60+0.13+0.3=1.03 m （7）柵槽總長度L： L = L1 + L2 + 0.5 + 1.0 + 0.55+0.27+0.5+1.0+ =2.40m （8）每日柵渣量W： 取W1 0.05 m3/103m3，所以 W= 8.3m3/d,采用機械清渣,（二）曝氣沉砂池的設計 1. 設計參數 旋流速度0.250.3m/s；水平流速為0.1 m/s；最大時流量停留時間13min；有效水深23m，寬深比采用11.5；長寬比可達5；處理每立方米污水的曝氣量為0.10.2m3空氣 2. 設計計算 （1） 總有效容積： 式中：V-總有效容積，m3； -平均設計流量，m3/s； t -水力停留時間，取2min 將數值代入上式：,（2）池斷面積： 式中：A-池斷面積，m2；v-設計水平流速，m/s，取0.1 m/s 代入上式得： （3）池總寬度B： 式中：H2-有效水深，取3m 將數值代入上式： 設二組并聯運行，則每個池子寬度b=3.2m 寬深比： ，符合要求,（4）池長： 將數值代入上式得：L12m。 取池超高h10.5m，取池底底坡i3，則H3ib0.10m 取池底砂槽深h40.5m，則 設計池深：Hh1h2 h3h40.530.10.54.1m,曝氣沉砂池剖面圖,（5）所需曝氣量： 式中：D-每m3污水所需曝氣量，取0.2 m3/m3 將數值代入上式得： 供氣采用一根干管送氣，每池設4根配氣管，共8根配氣豎管。則每根豎管供氣量為：172.8m3/h。選用YBM-2型號的膜式擴散器，單池設空氣擴散器24個，空氣擴散器間距0.50m。曝氣沉砂池采用SHX3200型行車式真空吸砂機，池寬3200mm，整機功率5.15kW，行車速度1.3m/min；配套渣水分離器SLF320型，電機功率0.37kW,（三）生物反應池（厭氧池-缺氧池-好氧池）設計計算 1. 設計參數 BOD污泥負荷：Ns=0.15 kgBOD5/(kgMLSS.d）;污泥回流比：R50; 回流污泥濃度：Xr10000mg/L； 2. 設計計算 （1） 曝氣池混合液濃度X： （2） 混合液內回流比R0： TN去除率為 混合液回流比,為了保證脫氮效果，實際混合液回流比取200。 （3） 反應池容積V： （4） 生物反應池總水力停留時間： 取10 h。 （5） 厭氧池、缺氧池和好氧池的水力停留時間和有效容積： 設厭氧：缺氧：好氧水力停留時間比為1：1：3， 則厭氧池、缺氧池、好氧池水力停留時間分別為2h、2h、6h 則厭氧池、缺氧池、好氧池有效容積分別為13450 、13450 、40350 m3,（6） 剩余污泥量W： 污水處理生成污泥量（干重） 式中：Y -污泥增殖系數，取0.6。代入上式得： 內源呼吸作用分解的污泥（干重） 式中：kd -污泥自身氧化率，取0.05；Xr -活性污泥濃度，取f0.75；則Xr=0.753333=2500 mg/L；V3-好氧池有效容積，m3 代入上式得：,不可生物降解和惰性的懸浮物量（干重）W3： 根據微生物分解代謝和合成代謝關系，可降解有機物內源代謝后產生的殘留物為2/32013.33，進水SS中惰性懸浮物比例為1f 25，故二者占TSS的比例為38.44%，計算取40 剩余污泥產量(干重) W = W1 W2 + W3 = 20170504413910 = 29036 kg/d 設剩余污泥含水率為99.2%，密度為1，則剩余污泥量濕重與體積為：,（7） 泥齡Qs： 式中：V-曝氣池或好氧池有效容積，m3；X-曝氣池混合液濃度，mg/L W-曝氣池日增長活性污泥量，kg/d 將上述計算數據代入得： ，取9 d,3. 生物反應池主要尺寸 設三組并聯運行。 （1） 厭氧池 有效容積V1為13450 m3，取有效水深4.5m，則單池面積： ，取1000 m2 取其長50m，寬20m（分二個廊道，每廊道寬10m，形成閉路循環(huán)） 設超高0.3m，則其設計尺寸為50m20m4.8m（圖）,厭氧池平、剖面示意圖,（2） 缺氧池 有關尺寸計算同厭氧池，超高取0.4m，其設計尺寸為50m20m4.9m （3） 好氧池 好氧池有效容積V3為40350 m3，取有效水深4.5m，則單池面積： ，取3000 m2 取長60m，寬50m（分五廊道，每廊道10m）；超高0.5m，則設計尺寸為60m50m5m 校核：b/h=10/5=2， L/b=60/10=6，滿足設計要求,好氧池平面示意圖,4. 曝氣計算 （1） 設計需氧量： OO1O2O3 式中：O1-碳化需氧量，kgO2/d O2-氨氮硝化需氧量，kgO2/d O3-反硝化脫氮產氧量，kgO2/d 其中碳化需氧量：,硝化需氧量： 根據BOD:N:P100:5:1，微生物去除223-20203mg/L有機物的同時需同化(203/100)510.15mg/L氨氮，故被氧化的氨氮為：N = 46.1810.15 = 27.95 mg/L,反硝化脫氮產氧量： 由于實際需要最低反硝化的氨氮為: N =進水氨氮-出水總氮-用于合成氨氮 = 46.1-20-10.15 = 15.95 mg/L O3= 2.86QN = 2.8616560015.950.001 = 7554 kgO2/d 故設計需氧量 OO1+O2-O3 27957+21291-7554= 41694 kgO2/d 1737 kgO2/h 最大需氧量與平均需氧量之比為1.4，則 Omax = 1.4O = 1.41737= 2432 kgO2/h,（2） 標準需氧量： 本設計擬采用微孔曝氣，取氧轉移效率EA=20%；計算平均水溫為21 標準狀態(tài)下的需氧量SOR: 式中：-氣壓調整系數，取1；CL-曝氣池內平均溶解氧，取2mg/L；CS（20）、 Csm(T) -水溫20、設計水溫T時清水中溶解氧的飽和度、平均溶解氧的飽和度， mg/L； -污水傳氧速率與清水傳氧速率之比，取0.82； -污水中飽和溶解氧與清水中飽和溶解氧之比，取0.95,查表得水中溶解氧飽和度：CS(20)=9.17 mg/L， CS(20 )=8.99 mg/L 空氣擴散氣出口處絕對壓為： Pb1.013105+9.8103H 1.013105+9.8103(4 .5-0.2) 1.434105 Pa,空氣離開好氧反應池時氧的百分比： 好氧反應池中平均溶解氧飽和度： 故標準需氧量為： 相應最大時標準需氧量： SORmax = 1.4SOR = 1.42533 = 3546 kgO2/h,好氧反應池平均時供氣量： 式中：EA-氧利用率,；設計采用WBB1.5-S型微孔曝氣器，其氧利用率20 故單池平均時供氣量為14072 m3/h 好氧反應池最大時供氣量：Gsmax = 1.4Gs =59104m3/h，單池最大時供氣量19701 m3/h。采用C125-1.60型離心鼓風機，一用一備，配用電機功率200 kW,（3） 曝氣器設計 設計采用WBB1.5-S型微孔曝氣器，平均時曝氣量為30 m3/h,則每個好氧池需安裝曝氣器14072/30469個，取480個。曝氣器服務面積4.2m2/個，服務直徑為2.25m。故曝氣器平面布置為244，即每廊道為96個(見圖),5. 生物反應池進、出水系統(tǒng)計算 （1） 進水管渠 單組反應池進水管設計流量： 取管道平均流速v=0.8m/s，則管道過水斷面積： 進水管渠斷面尺寸：管徑,（2） 回流污泥管 二沉池活性污泥先依靠重力流回流至污泥池，后通過污泥泵分別提升至各厭氧池。二沉池回流至污泥池的污泥管設計流量： QRRQ0.5（165600/3）27600 m3/d0.32 m3/s 管道為滿流設計，取管道平均流速v=1.00m/s 管道過水斷面積： 管徑： ，取0.70m。,（3） 好氧池出水堰 按矩形堰流量公式計算： 式中：b-堰寬，取6m ；H-堰上水頭，m； ,（4） 好氧池至二沉池配水井出水管 取管道平均流速： v=0.8m/s 管道過水斷面積： 管徑： 6. 配水井設計 為保持配水井向各二沉池配水均勻且盡可能降低水頭損失，配水渠道中的水流速度以不大于1.0m/s為宜。本設計取水流設計速度1.0m/s 配水井總進水量為（1R）Q 或3Q3，即2.875 m3/s 二沉池設4座，配水采用矩形寬頂堰配水，則每個堰口出流量為0.72 m3/s,根據矩形堰流量計算公式： 式中：H-堰上水頭，m；b-堰寬，m，取1.5m；mo-流量系數，取0.33 則 此時， 在2.510范圍內，滿足設計要求,7. 設備計算和選擇 （1） 厭氧池： 厭氧池單池內設水下推進器，因池內流量為（1R）Q1.50.639=0.96 m3/s，選擇水下推進器OJB11/6型，單臺設備功率11kW。每池安裝2臺，共6臺 （2） 缺氧池 缺氧池混合液固體濃度、池體積與厭氧池相同，但其流量增加了200的內回流，故實際池內流量為(1RRr)Q(10.52)0.639=2.24 m3/s，單臺水下推進功率20kW。每池安裝2臺，共6臺,（3） 好氧池 好氧池通過曝氣攪拌，實現微生物、污水、空氣三相充分傳質，不需另設水下推進裝置。但缺氧池回流混合液需要水下推進設備輸送，按回流比為200，回流量為20.639 =1.28 m3/s，水下推進器采用OJB11/6型，功率11kW。每池設1臺，共3臺 （4） 污泥回流泵 污泥回流比R=50% 單池污泥回流量QR=RQ=0.50.639=0.32m3/s，污泥泵選型為350QW 1200-15型，流量1200 m3/h，揚程15m，配用功率90kW。共5臺，三用二備,8. 輻流式二沉池的設計 輻流式二沉池采用機械吸泥。 （1） 二沉池池徑 設計擬設4座二沉池，則每座沉淀池表面積A1和池徑D： 式中：A1-單池表面積, m2; Q-進入二沉池的混合液流量, m3/h n-設計二沉池數量；qo -二沉池表面水力負荷，取1.5 m3/(m2.h),將數值代入上式： 鑒于采用定型設備，擬取D=45m，選擇ZBXN-45型吸泥機。二沉池周邊線速度2.2m/min，功率2.22kW，壓縮空氣壓力0.1MPa,二沉池計算圖,（2） 池周邊水深h2 根據吸泥機相關技術參數，池周邊有效水深為2.95m 檢驗校核： D/H= 45/2.9515.25，合格 （3） 沉淀池總高度H H= h + H + h2 式中：h-超高，取0.4m；H-池周邊有效水深，2.95m h2-沉淀池底坡落差高度，m；查設備技術參數,1.35m 代入得： 池周邊深度 H =0.42.953.35m 池中心深度 H =0.42.951.354.70m,（4） 二沉池進水管計算 根據吸泥機技術參數，本二沉池進水配水管管徑D3為2.50m。 由于二沉池單池進水量為0.72 m3/s，設配水井至二沉池進水管道平均流速0.9 m/s；則管道過水斷面積和進水管徑為： （5）配水系統(tǒng)計算 a、配水豎井 根據吸泥機設備安裝要求，該深度為2.65m。豎井采用六孔配水，配水口尺寸采用0.5m1.5m，沿豎井均勻分布,則井內流速為： 式中：R-污泥回流比，50； A1-單個配水口面積，m2。 代入上式得： 符合0.150.2m/s要求 b、整流筒：整流筒直徑依據吸泥機產品規(guī)格要求，d為4.08m,（6） 出水系統(tǒng)計算 a、出水集水槽 出水采用集水槽雙側90三角堰口出水。集水槽沿二沉池池邊1.5m處環(huán)形布置。集水槽集水流量為： 取槽中水流速度0.6m/s、槽寬0.5m，則水槽終點水深： 集水槽起點三角堰出水自由跌落0.25m，則出水口槽深0.80.251.05m，故起點斷面尺寸0.25m0.5m，出口處斷面尺寸1.05m0.5m, 底坡0.012,b、出水堰 計算公式： L=L1+L2 式中: q-三角堰單堰流量,L/s; n-三角堰數量，個； L-集水堰總長，L1、L2為內側堰和外側堰長度，m； b-三角堰單寬，m，取0.10m； q0-堰上負荷，L/(ms) 則， L1D3.14（4522）=128.8m L2D3.14（4521.5）=131.9m L=L1+L2=128.8+131.9=260.7m n=260.7/0.12607個,q（0.481000）/2607=0.18L/s q0（0.481000）/260.7=0.18L/（ms） 由于q0介于1.52.9 L/(ms)之間，設計符合二沉池設計規(guī)范相關要求 C、出水管 取管內出水流速1.0m/s，則管徑為： （7）排放剩余污泥量 剩余污泥產量（干重）W =W1-W2+W3 =20170-5044+13910 =29036kg/d,設剩余污泥含水率為99.2%，密度為1， 則剩余污泥量濕重與體積為： 單池產生剩余污泥量濕重與體積為： q90737.5kg 90.75 m3/d,9. 污泥回流泵房與污泥脫水 （1）污泥回流泵房 污泥回流泵房平面設計尺寸：14000mm9000mm 污泥回流比為50，則單池回流污泥量： 故污泥回流泵選用350QW1200-15型， 流量1200 m3/h，揚程15m，配用功率90kW，共5臺，三用二備 污泥池體積按5min污泥量體積設計， 則V3(1200/60)5=180m3 取有效池深6m，超高1.0m, 則污泥池面積為50 m2。設池寬5m、池長10m, 則設計尺寸為10000mm5000mm7000mm,（2）污泥濃縮脫水 鑒于污泥濃縮會導致厭氧釋磷，污泥處理擬采用一體化濃縮、離心脫水設備,離心機設備型號S4-1型，處理能力為40 m3/h，配套電機功率75kW，共二臺。設備尺寸491031501510mm 離心脫水機配套設備包括投藥、沖洗、輸送等。污泥脫水藥劑采用PAM干粉,絮凝劑用量35kg/tDS，藥液配制濃度0.10.5%，攪拌機功率2.5kW。加藥泵2臺，0.42.0m3/h，P=0.2MPa，N=1.5kW。沖洗泵2臺(1用1備)，流量25m3/h，P =0.7Mpa，N=11kW。螺旋輸送機1臺，LSW360，水平輸送機長L=13m，傾斜輸送機長L=6.0m，安裝角度25，N=6kW，輸送能力4m3/h。配套污泥提升泵為50QW50-10型，設計流量為50m3/h, 揚程10m,配用電機功率3kW，二用二備，共4臺,10. 紫外線消毒槽 處理出水含細菌和病毒，為確保水體環(huán)境安全，需要對出水連續(xù)消毒 設計流量：Q =165600 m3/d =6900 m3/h 紫外線照射計量：12000W/（cm2s） 設鋼砼消毒槽1座，平面尺寸為13m6m。分兩個流道，每個流道安裝一套紫外線消毒系統(tǒng)。設備功率N=80kW,單池水面寬度2.6m，有效水深0.9m，超高0.3m。出水經巴氏計量槽計量后就近排入河流,七、平面布置和高程布置 （一）平面布置 1. 平面布置原則： （1）設計布置必須按照室外排水設計規(guī)范的相應條款進行設計，與城市總體規(guī)劃相銜接，并與周邊環(huán)境相協調 （2）要按功能分區(qū)，污水處理構筑物、污泥處理構筑物以及生活、管理設施宜分區(qū)集中布置，使之利于生產管理，保障生產安全；構筑物和輔助構筑物應布置在附屬建筑物、辦公場所、生活區(qū)的下季主導風向的下方；中控室和值班室應盡量布置在能夠便于觀察各處理設施運行的位置,（3）根據生產需要，結合地形、地質、土方、結構和施工等因素全面考慮，構筑物布置力求緊湊、順暢，避免迂回，便于操作管理；嚴禁將各種管線埋在構（建）筑物下面，以便施工和檢修；要合理布置超越管（渠）和設置構筑物放空管 （4）力求經濟合理地利用土地，減少占地面積；盡量減少廠區(qū)挖方和填方量，基本保持挖方和填方平衡，以節(jié)省投資 （5