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珠海市斗门区城市污水曝气生物滤池处理工艺环境工程设计论文

2018-12-11 17:17:38来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要

  城镇污水主要为生活污水和工业废水的混合污水。目前城镇污水的排放已造成了对水环境生态系统的严重污染,做好城镇污水的处理及再生利用是主要任务之一,解决城镇污水对水环境污染的重要途径之一就是修建污水处理厂。

  本设计对SBR法、A2/O法、曝气生物滤池法工艺进行了比较,最终确定选用处理效果好、运行管理方便、投资省的曝气生物滤池工艺。该工艺中污水经过粗格栅、细格栅、沉砂池的一级处理,进入曝气生物滤池进行二级处理后。排出的污泥经过了生化处理较稳定,不需消化浓缩脱水外运,节省了投资。设计过程中通过对各构筑物的设计计算及附属构(建)筑物的设计选型,完成了主要构筑物沉砂池、曝气生物滤池出图及整个工厂的平面、高程布置,进而完成了污水厂的设计。污水经过预处理及曝气生物滤池的二级处理后使CODcr、BOD5、SS、NH3-N、TN、TP的去除率分别达到了87.5%、81.2%、66.7%、63.6%、60.5%、16.7%。

  关键词:城镇污水;二级处理;上向流曝气生物滤池

  1绪论

  1.1研究的目的和意义

  我国原本就是一个水资源奇缺的国家,淡水资源人均占有量仅为世界平均水平的1/4,是全球人均水资源最贫乏的国家之一。目前,全国有超过一半的城市缺水,而水污染又使用水形势更为严峻。

  2014年的5月下旬,国家环保总局的6个检查组分赴黄河、长江、淮河以及海河流域调查流域污染现状,得出惊人的结论:四大流域的整体污染现状已经成为常态。7大水系中有26%水质为五类和劣五类,9大湖泊中7个是五类和劣五类,而五类和劣五类水是连农用水都不能做的“废水”,水污染已成为套在人们头上的紧箍咒。

  为确保完成节能减排目标,近几年国家出台多项治污和技术政策,要求做好水污染防治,改善城市水环境质量,提高污水处理率和污水处理水平,促进污水处理厂升级,并加强度污泥的处理处置。

  目前我国已建成的污水处理厂大多采用传统活性污泥法及其变形工艺,氧化沟工艺,A-B法工艺,SBR法工艺,虽然这几种工艺处理的水质能达到排放水的一般要求,但其所需停留时间长,设备庞大,基建投资大,因而要加各种构筑物,使各种构筑物容积增大,从而使处理厂面积增大,增加管理人员及管理难度。

  曝气生物滤池在70年代末80年代初出现于欧美,其突出特点是在一级强化处理的基础上将生物氧化与过滤结合在一起,滤池后部不设沉淀池,通过反冲洗再生实现滤池的周期运行。因此它具有占地面积小,抗冲击负荷强,基建费用低,自动化运行程度高等特点。虽然曝气生物滤池在我国普及率还不高,但随着社会的发展和水资源的紧缺,污水处理厂的处理标准也在日益提高,更严格的污水排放水质标准和污水回用水源标准将会逐步出台,这为曝气生物滤池技术在已有的污水处理厂作深度处理,或在新建的污水处理厂中应用创造了条件。

  本论文通过对曝气生物滤池处理城镇污水的研究,从理论到实践,采用对比分析、类比分析、定量分析等方法,分析研究我国污水处理系统的特点,从而使得曝气生物处理工艺在我国污水处理系统中的进一步推广应用有着积极的促进作用。因此,曝气生物滤池作为经济高效的污水处理技术,对促进污水回用的发展和水环境的恢复有着现实和深远的意义,也为贯彻落实国家正在实施的《水污染防治行动计划》,起到支撑作用。

  1.2国内外污水处理现状及发展

  1.2.1国外城市污水处理发展状况

  发达国家经历了水环境“先污染、后治理”的过程,生活污水处理于上世纪七十年代后迅速发展,到上世纪九十年代末,发达国家平均生活污水处理率已达到80%以上的较高水平。其中新西兰,新加坡,北欧等国家,已经基本实现了100%的收集和处理率。污水处理的建设投入在各发达国家基础设施建设投入较大。从1991年到2005年,美国非联邦政府投入到水基础设施的金额达8,410亿美元。到2004年,美国的污水处理厂一共有21,604个,日处理总量达到344亿加仑(约合1.3亿吨),服务人口占美国总人口的78%。在发达国家,污水处理设施以中小规模为主。例如,美国全国范围内的2万多个污水处理厂,平均每个厂的日处理水量约为6,000吨,其中5万吨/日以下的中小规模污水处理厂约占总数的85%。美国平均每一万人拥有一座污水处理厂,瑞典和法国每五千人有一座污水处理厂,英国和德国每7000人有一座污水处理厂,而目前我国城市每150万人左右才拥有一座污水处理厂,而且还存在着污水处理厂建设有效投资利用率低以及处理出水达标率低等诸多问题。

  为了达到更高的处理性能,简化处理工艺流程,国外对开发和推广污水处理新技术非常积极,如深井曝气法、氧气曝气法、投料活性污泥法以及生物转盘法等。

  为了解决水体富营养化问题和水资源不足问题,需要提高氮和磷的去除效率并进一步回用处理后的污水,因此污水的三级处理工艺也变得越来越重要。

  1.2.2我国城市污水处理发展状况

  建国以来到改革开放前,我国污水处理的需求主要是以工业和国防尖端使用为主。改革开放后,国民经济的快速发展,人民生活水平的显著提高,拉动了污水处理的需求。为防治水污染、缓解水资源短缺,近年来国家大力实施节能减排政策,中央和各级地方政府不断加大对城镇污水处理设施建设的投资力度,同时积极引入市场机制,建立健全政策法规和标准体系,城镇污水处理行业发展迅速。2006年末,我国城市污水处理厂日处理能力仅有6,122万吨,而到2012年末,我国城市污水处理厂日处理能力已达11,858万吨,年均复合增长达11.65%;同时,城市污水处理率也从2006年的56%增长至2012年的84.9%。

  很长一段时间以来,我国的污水处理技术都是引进欧美发达国家的,虽然在借鉴国外先进技术、设备和经验的同时,也较成功地走出了一条引进化、研究开发创新的发展道路,在污水处理上有了很大的发展。但是我国目前采用的技术与同期国外的技术水平相比依然还很落后,一直存在能耗高、效率低、自动化程度低、维修率高等缺点。

  目前,中国城市污水处理主要采用生物活性污泥法。目前形成的较典型的二级处理工艺有:传统活性污泥法、AB法、A/O工艺、A2/O工艺、氧化沟工艺、ICEAS工艺、CASS工艺、SBBR工艺、BIOLAK工艺等。从国情出发,我国城市污水处理发展趋势:①氮、磷营养物质的去除仍为重点也是难点;②工业废水治理开始转向全过程控制;

  ③单独分散处理转为城市污水集中处理;④由单纯工艺技术研究转向工艺、设备、工程的综合集成与产业化;⑤污水再生利用提上日程;⑥水质控制指标越来越严;⑦中小城镇污水污染与治理问题开始受到重视。

  ⑧水处理排放标准的提高,除BOD外,对氮磷等的去除要求也将提升。

  ⑨有关污水处理的政策更加完善

  我国对城市污水处理十分重视,建立专门管理机构以解决城市污水处理问题,水处理设施的投资在国民生产总值中所占的比例会更大。排污收费和污水处理设施有偿使用的观念逐步为公众接受,水污染收费体制日趋健全。

  2污水厂设计资料

  2.1工程概况

  斗门污水处理厂主要服务于广东珠海市斗门区白蕉镇,服务人口约4万人。厂址西侧紧邻鸡啼门水道。工程处理规模为5000m³/d。要求污水经处理后,尾水达到城市污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的一级B标准,排放鸡啼门水道。

  2.1.1厂地选址

  本项目定址于斗门区环湖路旁的荒地上,标高为3m左右。

  理由如下:

  远离居民区,减少本项目对周边的环境影响。

  地势平坦且没有需要拆迁的建筑,可减少施工建设的作业量。

  紧邻鸡啼门水道,便于接纳尾水,可就近排放。

  位于城市主导风向的下方。

  靠近公路,交通便利。

  2.1.2自然条件

  (1)气候

  斗门区地处北回归线以南,太阳能资源丰富,日照充沛,年平均日照时数为1876.3小时。冬无严寒,夏少酷热,温暖湿润,雨量充沛,雨热同季,干湿季分明。台风、暴雨比较频繁,低温冷寒时有发生,属于亚热带季风海洋性气候。

  珠海年主导风向以偏东风为主,占比(频率)达16%。春季以偏东风和东南风为主,盛夏以西南风为主,秋冬则以东北和偏东风为主。

  (2)水文

  斗门区位于珠江的出海口,珠江出海口八大门中的五门(崖门、磨刀门、鸡啼门、坭湾门、虎跳门)经过斗门。区内河涌纵横交错,众多的河涌将斗门分割成一个个小岛,使斗门区成为珠三角著名的水乡。

  当地水资源:年平均降雨量2080.6毫米,年平均径流深为1201毫米,年径流总量为9.3亿立方米,年平均径流系数为0.50,浅层地下水总量约为0.50亿立方米。

  2.2设计进出水水量

  平均流量Q=5000/d=0.058/s=208.3

  日变化系数取Kd=1.3

  最大流量Q=Kd=1.30.058=0.0754/S=270.79

  2.3设计进出水水质

  (1)设计进水水质

  CODcr=320 mg/L;BOD5=160 mg/L;

  SS=60 mg/L;NH3-N=22 mg/L;

  TN=38 mg/L;TP=1.8 mg/L

  平均水温20~28℃

  (2)处理要求

  出水水质要求达到城市污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)中的一级B标准

  COD≤60 mg/L;BOD≤20 mg/L;

  SS≤20 mg/L;NH3-N≤8 mg/;

  TN≤20 mg/L;TP≤1.5 mg/L

  污染物的去除率必须达到下表要求出水水质方可达标:

  表2.3主要污染物达标去除率

  污染物名称BOD5CODSSNH3-NTNTP去除率87.5%81.2%66.7%63.6%60.5%16.7%

  3污水处理工艺的选择及工艺流程

  3.1原水生化处理的可行性

  表3.1污水的可生化性指标

  项目比值BOD5/CODcr0.5BOD5/NH3-N7.2BOD5/TP88.8当BOD5/CODcr>0.45时可生化性较好,BOD5/CODcr<0.3则较难生化,BOD5/CODcr<0.25不易生化。本设计BOD5/CODcr=0.5可生化性良好。

  BOD5/NH3-N比值是判定能否有效脱氮的重要指标。按照标准可知,BOD5/NH3-N=2.86就能进行脱氮,但一般认为,BOD5/NH3-N=3.5才能进行有效脱氮。

  本设计BOD5/NH3-N=7.2,推荐使用生物处理法脱氮。

  3.2污水处理工艺比较

  在方案比选时,应先确定需要去除的污染物的种类及去除率,并选择合适的污水处理工艺,主要控制的条件有用地范围、尾水排放、污泥出路、地质条件、发展余地、管理水平、运行费用、工程投资、环境影响等诸方面。

  城市污水处理的工艺选择要求:

  (1)技术的合理性

  要求技术先进而成熟,对水质变化适应性强,出水达标且稳定性高,污泥易于处理。并达到所需的脱氮、除磷效果。

  (2)经济节能

  “运行费用低、造价低和占地少”是经济节能的基本要求。

  (3)易于管理

  操作管理方便,设备可靠且维修简单是基本要求。

  (4)重视环境

  污水处理厂的厂区平面布置与周围环境相协调,注意厂内噪声控制和臭气的治理。避免二次污染的产生。

  本设计处理流量为5000m3/d,处理量较小,故考虑选用SBR法、A2/O、曝气生物滤池法。

  3.2.1 SBR工艺

  SBR技术与传统污水处理工艺不同,采用分批式操作,间歇式曝气、静置理沉淀。SBR处理工艺的过程是按时序分五个阶段:进水、曝气、沉淀、排水、待机。

  SBR处理工艺具有以下特点:

  (1)在时间上的理想推流与空间上的完全混合使生化反应推动力增大,效率提高,池内厌氧、好氧处于交替状态,净化效果好。

  (2)SBR处理法池内有滞留的处理水,对污水有稀释、缓冲作用,有效抵抗水量和有

  机污物的冲击,可以维持较高的污泥浓度,并且具有很强的抗冲击负荷能力。

  (3)SBR处理法运行过程中适当控制运行方式,实现好氧、缺氧、厌氧状态交替,具

  有良好的脱氮除磷效果。

  (4)SBR处理法处理工程中污水在理想的静止状态下沉淀,需要时间短、效率高。

  (5)SBR处理法反应池内存在DO、BOD5浓度梯度,有效控制活性污泥膨胀。

  (6)由于SBR在运行过程中,各阶段的运行时间、反应器内混合液体积的变化以及运

  行状态等都可以根据具体污水的性质、出水水质与运行功能要求等灵活变化。对于SBR

  反应器来说,只是时序控制,无空间控制障碍,所以可以灵活控制。良好的自控系统就是保证SBR的运行、控制的最佳条件。

  (7)SBR工艺的局限性

  SBR工艺的容积利用率不高。

  峰值需氧量高。

  对于多个SBR反应器,其进水和排水的阀门自动切换频繁,因此,对自控设备的要求比较高,目前,某些国产设备的质量尚不过关,如果考虑进口,自控系统所占的投资比例将增加,而且将增大维修费用。

  无法达到大型污水处理项目之连续进水、出水的要求。

  设备的闲置率较高。

  污水提升水头损失较大。

  如果需要后处理,则需要较大容积的调节池,有足够的接受能力。

  连续进水时,对于单一SBR反应器需要较大的调节池。

  对管理人员技术素质要求较高。因为间歇运行的控制工作较为繁杂,所以要依赖于计算机,对设备要求高,这就要求管理操作人员的技术水平提出了较高的要求

  3.2.2 A2/O工艺

  厌氧-缺氧-好氧工艺指通过厌氧区、缺氧区和好氧区的各种组合以及不同的污泥回流方式来去除水中有机污染物和氮、磷等的活性污泥法污水处理方法,(简称A/A/O或A2/O)工艺由厌氧池、缺氧池、好氧池三部分组成。主要变形有改良厌氧缺氧好氧活性污泥法、厌氧缺氧缺氧好氧活性污泥法、缺氧厌氧缺氧好氧活性污泥法等。

  A2/O工艺的基本流程

  污水

  厌氧处理

  沉淀池

  内回流

  出水

  缺氧处理

  好氧处理

  排泥

  图3.1 A2/O工艺流程

  厌氧池的主要职责是去磷,在没有硝态氮和氧气的情况下,除磷菌能释磷,在体内储存大量的能源物质,以便在后续有氧气的条件下过量吸磷,然后通过排出含磷污泥的方式最终排磷

  在缺氧池的反硝化原理是在氧气浓度>0.5mg/L,反硝化菌将硝态氮还原成氮气,排出系统。

  好氧池这一反应单元是多功能的,去除BOD,硝化和吸收磷等均在此处进行,在氧气浓度>2mg/L时,硝化菌将氨氮转化成硝态氮(硝酸盐和亚硝酸盐)。

  所以,A2/O工艺可以同时完成有机物的去除、反硝化的脱氮、过量摄取去除磷等功能。

  (2)A2/O工艺的优越性

  ①厌氧,缺氧,好氧三种不同的环境条件中不同种类微生物菌群的有机配合,使有机物被去除的同时又能同步脱氮除磷。

  ②需要的水力停留时间较短。

  ③污泥沉降性好。

  (3)A2/O工艺的局限性

  A2/O工艺难以同时取得良好的脱氮除磷的效果,当脱氮效果好时,除磷效果则较差,反之亦然。这种工艺较适于脱氮除磷效果要求高的污水处理。

  A2/O工艺的基建费和运行费均高于普通活性污泥法,运行管理要求高。

  3.2.3曝气生物滤池工艺

  曝气生物滤池(Biological Aerated Filter,简称BAF)是一种集过滤、生物吸附、生物氧化于一体的新型水处理技术。曝气生物滤池污水处理工艺属于生物膜法的范畴,集生化反应和固液分离于一体,已被广泛地应用于城镇污水和可生化的工业废水等行业的二级处理和三级处理中。目前国内应用曝气生物滤池工艺的污水处理厂(站)已有600多座。

  (1)曝气生物滤池的工作原理

  BAF工艺类型和操作方式有多种,各具特点,但其基本原理是一致的。曝气生物滤池处理污水的原理是反应器内填料上所附生物膜中微生物氧化分解作用,填料及生物膜的吸附阻留作用和沿水流方向形成的食物链分级捕食作用以及生物膜内部微环境和厌氧段的反硝化作用。

  (2)曝气生物滤池形式

  曝气生物滤池根据水流方向分为上向流和下向流两种:上向流是由底部进水,气水同向;下向流则是上部进水,气水反向。根据处理效果和控制来说,上向流运用得比较多。

  按照污水处理的目的不同,曝气生物滤池又可以分为:除碳工艺(BAF DC);除碳/硝化工艺(BAF C/N);除碳/硝化/反硝化工艺(BAF C/N/DN);除碳/脱氮/除磷工艺(BAF C/DN/P);反硝化/(除碳、硝化)工艺(BAF DN)。

  (3)曝气生物滤池的特点

  ①投资省,一次性投资比传统方法低1/4,运行费低1/5;

  ②占地面积小,是普通活性污泥法的1/3;

  ③处理效果好,可达到中水水质标准或生活杂用水水质标准;

  ④处理效果稳定,曝气生物滤池抗冲击负荷的能力强,气候、水量、水质的变化一般不会对其处理效果产生太大的影响;

  ⑤工艺流程短,氧的传输效率高,供氧动力消耗低,处理单位污水的电耗低;

  ⑥自动运行,随着水量的变化,可以自动调节曝气生物滤池的运行个数,维护管理方便;

  ⑦可建成封闭式厂房,减少臭气、噪声对周围环境的影响,视觉感官效果好;

  ⑧全部为模块化结构,便于进行后期的改扩建。

  (4)曝气生物滤池的研究与应用前景

  随着曝气生物滤池在世界范围内不断推广和普及,很多学者在其结构形式、功能、启动和滤料等方面进行了具体的研究,取得了很多成果。曝气生物滤池可应用于受污染水源水预处理、污水的二级、深度处理和与其他工艺联合处理等。通过研发高效性能的新型填料、加强预处理、高级氧化、工艺组合等,可以强化曝气生物滤池的性能以及对某些难降解污染物的去除能力,从而使曝气生物滤池在水处理上发挥更大的作用。

  3.2.4推荐方案

  综上所述,这些工艺的共同特点是高效,稳定,节能,并具有脱氮除磷等多功能性,然而这些污水处理工艺同时也存在一些难以克服的缺点。如氧化沟虽然具有出水水质稳定,抗冲击负荷能力强,污泥在氧化沟中趋于相对稳定,工艺流程简单,构筑物少,控制管理较方便等优点。但是它存在占地面积大,基建投资高,工艺耗电较大还必须建设较庞大的二沉池和污泥回流系统,使占地面积和工程造价都进一步增加,该工艺耗电相对较大等缺点。再如SBR工艺,虽然它具有工艺流程简单,布置紧凑,运行灵活,处理效果好,无需设置二沉池,土建和设备投资相对减少,不需大规模的污泥回流系统,可节省大量能耗,整个工艺系统的操作完全自动化,可减轻劳动强度,具有一定的抗冲击负荷能力等优点,但它由于工艺过程对自控系统要求较高,所以自控仪表,元件质量的好坏直接影响到工艺的正常运行,并对操作和维护人员的技术水平要求很高。由于工艺要求间隙式运行,所以正常运行时总有部分反应池和设备处于待机状态,使反应池和设备闲置率较高等缺点。但是曝气生物滤池技术就可以很好的弥补了氧化沟和SBR工艺的缺点,因为它具有较小的池容和占地面积,抗冲击负荷能力强,处理效果稳定,处理出水水质好,简化处理流程,基建费用,运转费用节省,自动化程度高,运行管理简单,脱氮除磷效果好,受气候,水量,水质影响小,构筑物模块化,有利于今后的扩建,主要设备和材料均可国内配套生产,不需要进口等绪多优点。所以本工程选用曝气生物滤池法处理污水的工艺方案。

  3.3曝气生物滤池工艺的设计要点

  3.3.1预处理要求和对处理水质的要求。

  对于处理的要求:

  1.应进行较高程度的预处理即一级处理或强化一级处理,主要用于去除大颗粒漂(悬)浮物、油脂、砂砾和纤维等,以防止该类物质进入滤池而堵塞长柄滤头;

  2.滤池前应设置栅隙小于2.0mm的细格栅;

  3.防止油脂附着于载体上而影响生物膜的生长。

  对污水水质的要求:

  1.污水应具有良好的可生化性,否则应设置提高可生化性的设施,且不应对微生物具有抑制和毒害作用。

  2.当出水总磷浓度达不到排放要求时,应辅以化学除磷。

  3.当曝气生物滤池出水悬浮固体含量满足后续处理或排放标准要求时,可不设过滤设施。

  3.3.2工艺流程的选择

  在采用曝气生物滤池处理工艺时,根据其处理对象的不同和要求的排放水质指标的不同,通常有以下三种流程:一段曝气生物滤池法,两段曝气生物滤池法,三段曝气生物滤池法。实践证明,在不同的要求下,这三种处理系统各有特点,也各有其适用范围和使用要求。

  (1)主要去除污水中含碳有机物时,宜采用单级碳氧化曝气生物滤池工艺:

  图3.1曝气生物滤池工艺图1

  (2)要求去除污水中含碳有机物并完成氨氮的部分硝化(硝化率60%以下)时,宜采用单级碳氧化/部分硝化曝气生物滤池工艺流程:

  图3.2曝气生物滤池工艺图2

  (3)要求去除污水中含碳有机物并完成氨氮的硝化(硝化率大于60%)时,应采用碳氧化曝气生物滤池和硝化曝气生物滤池两级串联工艺:

  图3.3曝气生物滤池工艺图3

  (4)当进水碳源充足且出水水质对总氮去除要求较高时,宜采用前置反硝化生物滤池和硝化曝气生物滤池的组合工艺:

  图3.4曝气生物滤池工艺图4

  (5)当进水总氮含量高、碳源不足而出水对总氮要求较高时可采用前置反硝化或后置反硝化工艺,同时需外加碳源。外加碳源的投加量需经过计算确定。

  图3.5曝气生物滤池工艺图5

  3.4本设计所采用的工艺流程

  3.4.1工艺流程图

  进水

  粗格栅

  提升泵房

  细格栅

  平流沉砂池

  DC.N生物滤池

  消毒池

  鼓风机

  反冲洗泵

  贮泥池

  砂水分离器

  栅渣

  外运

  水解池

  脱水、外排

  出水

  回用水池

  图3.6工艺流程图

  3.4.2各构筑物的主要功能

  1、粗格栅

  设置粗格栅的目的主要是截留污水中的大块悬固体,以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。

  2、污水提升泵房

  从本设计方案的工艺高程图可以看出,污水只考虑一次提升后依次自流通过各构筑物,所以在泵的选取上将要充分考虑个单元构筑物的阻力损失,以确定水泵的最佳扬程。

  3、细格栅

  细格栅可去除原水中的细小漂浮物以及杂物,保证后续处理流程的通常。栅渣由自动耙至渣斗,由渣车人工清运。

  4、沉砂池

  沉砂池有平流式、竖流式、曝气式和旋流式四种。平流式沉砂池具有投资省、结构简单、运行费用低和除砂效果好等优点。

  5、水解酸化池

  水解酸化池能将不可溶解的有机污染物转化为可溶解的有机污染物,将一些难以被降解的大分子物质水解成易于被降解的小分子物质,使污水更适宜被生化处理,以减轻后续生物滤池的处理负荷。还能阻截水中的固体悬浮物。

  6、消毒池

  消毒池主要用于进行紫外消毒及储藏一定量的处理后达标水。

  7、曝气生物滤池

  DC+N曝气生物滤池组合主要用于污水中有机物的降解和氨氮的硝化。第一段DC曝气生物滤池以去除有机物为主,第二段N曝气生物滤池主要对氨氮进行硝化。

  DC段生物滤池主要靠异养微生物来处理污水中的有机污染物。

  通过DC池的碳氧化处理后,污水中有机物浓度已大大减少,N滤池中优势菌种为自养性硝化菌。由于N段生物滤池的环境有利于硝化菌的生长繁殖,N曝气生物滤池能够有效地将水中的氨氮氧化成硝酸盐或亚硝酸盐。

  8、回用水池

  为生物滤池储存并提供反冲洗用水。

  9、贮泥池

  污泥在储泥池液固分离,污泥在下面,清液在上面,下面的污泥在静水压作用下挤出水分,使污泥含水率下降

  4构筑物的设计计算

  4.1粗格栅的设计

  4.1.1设计参数

  格栅的设计参数见表4.1

  表4.1格栅的设计参数

  最大设计污水量Qmax6500m3/d=270.79 m3/h=0.0754 m3/s过栅流速0.6~1.0m/s格栅前渠道内水流速度0.4~0.9m/s格栅倾角450~750格栅间隙10~25㎜通过格栅的水头损失0.08m~0.15m4.1.2设计计算

  图4.1格栅示意图

  (1)栅槽宽度

  ①栅条的间隙数n,个

  其中,Q为最大设计流量,㎡/S

  a为格栅倾角,(°),取a=60°

  b为栅条间隙,m,取b=20㎜

  n为栅条间隙数,个

  h为栅前水深,m,取h=0.4m

  v为过栅流速,m/s,取u=0.6m/s

  (个)

  ②栅槽宽度B

  设栅条宽度S=10㎜(0.01m)

  则栅槽宽度B=S(n-1)+bn

  =0.01(15-1)+0.0215=0.44(m)

  (2)通过格栅水头损失h1

  ①进水渠道渐宽部分的长度.设进水渠宽=0.5m,其渐宽部分展开角度=20°,进水渠道内的流速为0.47m/s.

  ②栅槽与水渠道连接处的渐窄部分长度,m

  ③通过格栅的水头损失,m

  其中,为设计水头损失,m

  为计算水头损失,m

  g为重力加速度,;

  k为系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3.

  为阻力系数,与栅条断面形状有关,可按手册提供的计算公式和相关系数

  计算;设栅条断面为锐边矩形断面,=2.42.

  (3)栅后槽总高度H,m

  设栅前渠道超高=0.3m

  (4)栅槽总长度L,m

  (5)每日栅渣量W,

  其中,W1为栅渣量,m3/103 m3污水

  Kz为总变化系数,取为1.30

  格栅间隙为10~25 mm时,W=0.10~0.05 m3/103 m3污水

  格栅间隙为30~50 mm时,W=0.03~0.01 m3/103 m3污水

  本工程格栅间隙为20mm,取W=0.07 m3/103 m3污水

  W

  ∴采用机械清渣

  (6)实际过栅流速

  V=

  =

  =0.584(m/s)

  4.1.3附属设备的选型

  机械清渣选用GSHZ型回转式格栅除污机。

  (1)主要特点

  结构紧凑、电气控制简单、便于实现自动化。

  耐腐蚀性好、耗能省、噪音小。

  除污动作连续、排渣干净、分离效率高。

  适用于给排水工程泵站、进水口细格栅间,清除细格栅上的栅渣。

  (2)技术参数及安装尺寸

  表4.2格栅的设计参数

  设备型号GSHZ 800设备宽度800

  有效栅宽设备宽—160外型总宽度设备宽+350

  有效栅隙20耙链线宽度约2m/min

  电机功率0.75—1.5安装角度60

  渠宽≥设备宽度+70渠深800~10000

  排渣高度400~1200导流槽长渠深×cota+600

  安装总长(渠深+排渣高度)×cota+1400

  4.2污水提升泵

  调节池集水坑内设LX型螺旋离心无堵塞泵4台。选用LX125-100-11四台,3开1备。

  (1)概述

  LX型(立式、卧式、潜水式)螺旋离心无堵塞泵系单吸单叶片螺旋离心泵。具有极佳的抗堵塞性能和抗缠绕性能。

  (2)使用范围

  该泵可以输送含有大颗粒及长纤维物质的料浆及高浓度污水、污物,因而适用于城市水排放、污水处理、造纸业、陶瓷制造业、河道清淤沙、食品业等。

  (3)水泵的扬程

  净扬程Z=最高水位-最低水位=5.43-(-1.95)=7.38m

  水头损失取h=2m

  水泵的总扬程H=Z+h=9.38m

  (4)型号及技术参数

  表4.3污水提升泵的型号及技术参数

  型号流量

  (m³/h)扬程

  (m)转速

  (r/min)效率

  (%)电机功率(KW)性能耐磨耐腐蚀,变频,不阻塞,安全平稳,噪音低,安装维修方便LX125-100-118510.51450635.5-7.5

  4.3细格栅的设计

  4.3.1设计概述

  细格栅可以用来去除污水中较细小的固体悬浮物以及垃圾,防止杂物堵塞后续的处理构筑物。栅渣由自动耙清除并存放于渣斗,再由渣车人工清运。进水渠上安装有监测仪表,自动测定污水流量。

  4.3.2设计计算

  (1)栅槽宽度

  ①栅条的间隙数n,个

  其中,Q为最大设计流量,m3/S;

  a为格栅倾角,(°),取a=60°;

  b为栅条间隙,m,取b=5㎜;

  n为栅条间隙数,个;

  h为栅前水深,m,取h=0.3m;

  v为过栅流速,m/s,取u=0.6m/s.

  (个)

  ②栅槽宽度B

  设栅条宽度S=10㎜

  则栅槽宽度B=S(n-1)+bn

  =0.01(39-1)+0.00539=0.575(m)≈0.6(m)

  (2)通过格栅水头损失h1

  ①进水渠道渐宽部分的长度.设进水渠宽=0.45m,其渐宽部分展开角度=20°,进水渠道内的流速为0.47m/s.

  ②栅槽与水渠道连接处的渐窄部分长度,m

  ③通过格栅的水头损失,m

  其中,为设计水头损失,m

  为计算水头损失,m

  g为重力加速度,;

  k为系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用3.

  为阻力系数,与栅条断面形状有关,可按手册提供的计算公式和相关系数计算;设栅条断面为锐边矩形断面,=1.67.

  (3)栅后槽总高度H,m

  设栅前渠道超高=0.3m

  (4)栅槽总长度L,m

  其中,

  (5)每日栅渣量W,

  其中,:W1为栅渣量,m3/103 m3污水

  Kz为总变化系数,取为1.30

  本工程格栅间隙为5mm,取W=0.2 m3/103 m3污水

  W

  ∴采用机械清渣

  (6)实际过栅流速

  V=

  =

  =0.6(m/s)

  4.3.3附属设备的选型

  细格栅选用NXG型旋转式格栅除污机3台,2开1备。

  表4.4 NXG型旋转式格栅的技术参数

  技术参数/mm设备型号设备宽度有效栅宽外型总宽有效栅隙耙链线速度电机功率

  XG1000 1000 850 1300 5≈2 1500安装尺寸/mm安装角度渠宽渠深排渣高度导流槽长安装总长

  1050任选700~800渠深×cota+600渠深+排渣高度×cota+1400

  4.4平流式沉砂池的设计

  4.4.1设计概述

  沉砂池从污水中分离相对密度较大的无机颗粒,如砂子、煤渣等颗粒,一般去除污水中粒径大于0.2mm、比重2.65t/m3的砂粒,以保护后续管道、阀门等设施免受磨损和阻塞。沉砂池中砂粒的沉降属于自由沉淀,是以重力分离为基础,将进入沉砂池的污水流速控制在只能使比重大的无机颗粒下沉,而有机悬浮颗粒则随水流带走。

  平流沉砂池是最常用的形式,由进水装置、出水装置、沉淀区和排泥装置组成。平流沉砂池的上部是水流部分,水在其中以水平方向流动,下部是聚集沉砂的部分,通常其底部设置1~2个贮砂斗,下接带闸阀的排沙管,用以排除沉砂。

  4.4.2设计参数

  本污水厂采用2座并联的平流沉砂池。

  单座设计污水流量Q=3250/d=135.4/h=0.03761m³/s;

  污水在池内的最大流速为0.3m/s,最小流速为0.15m/s,设v=0.25m/s;

  最大流量时,污水在池内的停留时间不少于30s,一般为30~60s;

  有效水深应不大于1.2m,一般采用0.25~1.Om,取0.6m;

  池宽不小于0.6m;

  池底坡度一般为0.01~0.02

  沉砂池的超高不宜小于0.3m

  4.4.3设计计算

  ①长度L(m)

  式中:

  v—最大设计流量时的速度,m/s;

  t—最大设计流量时的停留时间,s。

  L=0.25×40=10m

  ②沉砂池过水断面面积A(m2)

  式中:—最大设计流量,m3/s。

  A=0.03761/0.25=0.1504m2

  ③单座池总宽度b(m)

  式中:—设计有效水深,m。

  b=0.1504/0.6=0.2506m

  ④贮砂斗所需容积V(m³)

  式中:X—城市污水的沉砂量,一般采用30m3/106m3(污水);

  T一排砂时间的间隔,d;

  kz一生活污水流量的总变化系数,查表得kz=1.83。

  V=0.03761×30×2×864001.74×106

  V=0.112 m³

  设每座沉砂池有两个贮砂斗,则每个贮砂斗容积V0=0.056

  ⑤贮砂斗各部分尺寸计算

  设贮砂斗底宽b1=0.3m;斗壁与水平面的倾角为60°;斗高h3'=0.3m;则贮砂斗的上口宽b2为:

  b2=0.65m

  贮砂斗的容积V1:

  、—分别为贮砂斗上口和下口的面积,

  =0.162㎡,=0.0751㎡;

  V1=0.058m³>0.056m³

  即V1>V0

  故贮砂斗容积够用,符合要求。

  ⑥贮砂室的高度h3

  设采用重力排砂,池底坡度i=6%,坡向砂斗,则

  b'为贮砂斗间距

  取b'=0.2m,则h3=0.3+0.06×10-2×0.65-0.22=0.56m

  ⑦池总高度h

  式中:h1—超高,m,取0.3m;

  h=0.3+0.6+0.56=1.46m

  ⑧核算最小流速

  式中:—设计最小流量,m3/s;

  n1—最小流量时工作的沉砂池数目;

  —最小流量时沉砂池中的水流断面面积,m2。

  Vmin=0.02891×0.1445=0.2m/s>0.15m/s

  4.5水解酸化沉淀池的设计

  水解池取代了传统的初沉池,水解池对有机物的去除率远远高于传统的初沉池,更为重要的是经过水解处理,污水中的有机物不但在数量上发生了很大变化,而且在理化性质上发生了更大变化,使污水更适宜后继的好氧处理,可以用较少的气量在较短的停留时间内完成净化;这种工艺在处理污水的同时,完成了对污泥的处理,使污水、污泥处理一元化,可以从传统的工艺过程种取消消化池。作为一种替代的处理工艺,在总的

  停留时间和能耗等方面比传统的活性污泥要有很大的优势。

  水解酸化池总磷去除率在17%~28%,主要愿因可能为该池为兼性厌氧区,TP可被底泥层和悬浮污泥层污泥的同化作用、污泥吸附、截留及生物絮凝作用去除。

  水解酸化沉淀池设计进出水水质及去除率如表4.5所示:

  项目进水水质3201606022381.8出水水质2501363622381.44去除率/%2215400020表4.5水解(酸化)池进、出水主要指标及去除率预计

  4.5.1设计参数

  设计流量5000m³/d=208.3

  停留时间4h

  上升流速1.2m/h

  超高0.3m

  4.5.2水解酸化沉淀池的设计计算

  (1)池体的计算

  水解酸化池有效池容V有效是根据污水在池内的水力停留时间计算的。水解酸化池内水力停留时间需根据污水可生化性、进水有机物浓度、当地的平均气温情况综合而定,一般为2.5-4.5h.考虑综合情况,本工程设计中水力停留时间取T=4 h,本工程设计流量Q=208.3 m³/h,

  则水解酸化池的有效容积为:

  =QT

  式中,—水解酸化池的有效容积,m3

  Q—进入水解酸化池的废水平均流量,m3/h

  T—废水在水解酸化池中的水力停留时间,h

  =QT=208.3×4=833.2 m3

  对于水解酸化反应器,为了保持其处理的高效率,必须保持池内足够多的活性污泥,同时要使进入反应器的废水尽量快地与活性污泥混合,增加活性污泥与进水有机物的接触,这就要求上升流速越高越好。但过高的上升流速又会破坏活性污泥层对进水中SS的生物截留作用,并对活性污泥床进行冲刷,从而将活性污泥带入反应器的出水系统中,使活性污泥流失并使出水效果变差,所以保持合适的上升流速是必要的。

  根据实际工程经验,水解酸化池内上升流速V上升一般控制在0.8-1.8 m/h较合适。本工程的上升流速V上升取1.2m/h,所以水解酸化池的高度为:

  H1=V上升·T=4.8m

  为了保证污水进入池内后能与活性污泥层快速均匀混合,所以本设计在池体下部专门设有多槽布水区。每条布水槽的截面为上宽下窄的梯形,其高度为0.4m,下部水力流速为,下部水力流速为1.6m/h.上部水力流速为1.2m/h.

  池内实际有效高度为H有效=H1+0.4=5.2m加上池内超高取0.3m,水解池实际总高度为H=H有效+0.3=5.5m

  按有效池容计算,水解池有效截面积为:S截面1=V有效H有效=833.25.2=160.2m

  按上升流速计算,水解池有效截面积为:S截面2=QV上升=208.31.2=173.6

  由于S截面1>S截面2,水解池实际截面积取S截面=170.4 m2.

  考虑到有效截面积太大不利于布水,同时考虑到设备检修、池体清洗,拟将水解池分成两格,每格截面积为S=170.42=85.2 m2,取单格池宽7.1m,则单格池长12m。

  水解(酸化)池的两格为联体建造,并在两格间设计有一条管廊,管廊长为12m,净宽为2m,用于布水、排泥管及阀门的安装。

  (2)污泥产生量的计算

  排泥量计算主要是两个方面一个是细胞生长产生的污泥,还有就是进水的TSS产生的惰性污泥。一般可以这样考虑:①污泥有机部分产量W1=

  其中,Yobs为BOD5表观产率系数,取0.3-0.4kgVSS/kgBOD

  So—进水BOD5,So=160mg/l

  Se—出水BOD5,Se=136mg/lη—污泥的水解率,取30%-40%

  W1=0.4×(160-136)×65001000(1-0.3)=89.1kg/d②污泥惰性部分产泥量

  W2=ηss×SSo×Q/1000

  其中,:ηss—总悬浮物TSS惰性组份比例,取30-50%

  SSo—进水总悬浮物,SSo=60mg/l

  W2=0.3×60×6500/1000

  =117kg/d

  说明:前者是污泥的产量的有机部分,后者是总悬浮物中一般无机惰性部分,有机部分被生化掉,形成了完全的惰性污泥。

  ③活性污泥总产量

  W=W1/fvss+W2

  其中,fvss为污泥中有机部分的质量含量,一般在0.7-0.8之间。W=89.1/0.8+117=228.4 kg/d:

  (3)布水系统设计

  水解酸化反应器良好运行的重要条件之一是保障污泥与废水之间的充分接触,为了布水均匀与克服死区,水解酸化池底部按多槽布水区设计,并且反应器底部进水布水系统应该尽可能地布水均匀。

  布水方式:

  采用穿孔管布水器(分支式配水方式)配水支管出水口距池底200mm,位于所服务

  面积的中心,出水管孔径为20mm(一般15-25mm之间)。

  (4)剩余污泥及处理:

  水解反应器排放的一般为絮状污泥,因此可直接将污泥排至厂区的污泥池,一般升流式水解反应器排泥浓度在15~30mg/L,含水率约98.5%。浓缩脱水机选型时可参考执行。污泥脱水后应运送到当地政府指定的处理场所进行无害化集中处置。

  4.6上流式曝气生物滤池的设计计算

  本设计生物滤池形式采用上流式生物滤池,结构分为缓冲配水区、承托层及陶粒滤料层区、出水区。主体由滤池池体、布水及反冲洗布水布气系统、承托层、滤料层、工艺曝气系统、反冲洗系统、出水系统、自控系统组成。一级和二级生物滤池共用一面池壁,一级滤池水面高程高于二级生物滤池,可以使一级滤池的出水自流到二级生物滤池内。

  4.6.1 DC曝气生物滤池

  DC池主要是去除水中含碳有机物为主,设计时,通常采用BOD5容积负荷Ns法,即每立方米滤料每天所能接受并降解BOD5的量,以kgBOD5/(m3·d)表示。

  本次设计选用陶粒作为生物滤池的滤料。

  设计进出水水质:

  表4.6设计进出水水质

  项目进水水质2501363622381.44出水水质7540.810.817.6381.44去除率/%7070702000

  DC曝气生物滤池的设计计算:

  =1\*GB3①滤料体积

  =5000×1751000×4=218。75m3

  W—滤池的总有效体积,m³

  Q—进入滤池的日平均污水量,m³/d

  △S—进出滤池的BOD5的差值,mg/L

  NW—BOD5容积负荷率,kgBOD/(m³.d),以3~6 kgBOD/(m³.d)为佳

  ②曝气生物滤池面积A

  DC生物滤池滤料层高度在2.5~4.5之间,取h3=3m

  A=Wh3=218.753=72.9㎡

  单座滤池截面积A‘=An=72.92=36.45㎡

  A‘应控制在≤100㎡,n—曝气池联用数量,n大于等于2

  综合考虑布水方式、单格面积、滤料种类、滤池构造和平面布置等因素,滤池采用圆形,则滤池直径

  d1=√(4A‘/π)=6.81m,取6.8m

  ③取滤池超高h1为0.5m,布水布气区高度h2=1.35m,滤料高h3为3m,承托层高h4为0.3m,配水室高h5为1.5m,则滤池总高:

  H=h1+h2+h3+h4+h5=0.5+0.9+3.5+0.3+1.5=6.65m

  ④水力停留时间t

  空塔水力停留时间

  t空=Ah3Q×24=72.9×35000×24=1.04h

  污水流过滤料层高度的空塔停留时间

  t=Ah3Q×24ε=72.9×35000×24×0.5=0.52h

  ε表示滤料层孔隙率,对于圆形陶粒一般为0.5m

  ⑤校核污水水力负荷Nq

  Nq=QA=500072.9=68.6m3/(m2·d)=2.8m3/(m2·h)

  经验算,Nq符合标准

  ⑥实际需氧量

  设KLa20=0.3,θ=1.024,MLVSS/MLSS=0.8,进水溶解性BOD5/进水总BOD5=0.6

  KLaT=KLa20×1.024(T-20)

  28℃时生化反应常数:

  KLa28=0.3×1.024(28-20)=0.4

  出水SS中BOD5的量:

  出水溶解性BOD5量:Se=40.8-19.5=21.3mg/L

  去除溶解BOD5:△BOD5=0.6×136-21.3=60.3(mg/L)

  单位BOD需氧量:

  =

  OR=0.82×0.06030.136+0.32×0.090.136=0.36+0.21=0.57KgO2/KgBOD5

  实际需氧量:

  AOR=1.4×OR×S0×Q=1.4×0.57×0.136×5000=542.64 KgO2/d=22.61 KgO2/h

  ⑦标准需氧量换算

  设曝气装置氧利用率为EA=10%,混合液剩余溶解氧C0=2mg/L,曝气装置安装在水面下4.2m,,Cs=7.92mg/L

  曝气装置处绝对压力Pb(Pa)为:

  滤池逸出气体中含氧量Qt(%)为:

  标准需氧量:

  SOR=AOR×Cs(20)αβρCsbT-C01.024(T-20)=22.61×9.20.8[0.9×9.2-2]×1.024(28-20)=34.2 KgO2/h

  其中,SOR为标准需氧量,kgO2/h

  C0为合剩余溶解氧

  为大气压修正系数,

  为混合液中氧转移系数(KLa)与清水中KLa值之比,一般为0.8~0.85;

  为混合液饱和溶解氧与清水饱和溶解氧之比,一般为0.9~0.97;

  取α=0.8,β=0.9,ρ=1

  ⑧供气量:

  Gs=SOR0.3EA=34.20.3×0.1=1140m³/h=19m³/min

  曝气负荷校核:

  N气=GsA=114072.9=15.6m³/㎡.h

  满足要求。

  ⑨反冲洗计算

  选用空气冲洗强度为40m3/(m2·h),两格滤池轮流反冲,每格需气量:

  Q气=q气×A‘=40×36.45=1458[]=24.3[]

  选用水反冲洗强度q水为25 m3/(m2·h),

  每格需水量:

  Q水=q水×A‘=25×36.45=911.25[]

  =15.19[].

  冲洗水量占进水量比为:

  15.19×305000×100%=9.11%

  工作周期24h,水冲洗每次30min。

  ⑩出水装置

  出水堰为齿形三角堰,堰口角度90°,齿高50mm,齿宽100mm,共80个齿,水面位于齿高1/2处,出水槽宽200mm,高800mm.

  4.6.2 N曝气生物滤池

  (1)设计概述

  N池主要是对污水中氨氮进行消化,去除水中氨氮,通常采用NH3-N容积负荷Ns法,即每立方米滤料每天所能接受并降解NH3-N的量,以kgNH3-N/(m3·d)表示。《室外排水设计规范》2011版(GB50014-2006)给出取值范围为0.3-0.8 kgNH3-N/(m3·d),取值范围比较宽,不利于设计,选择相适应的合适的容积负荷,对于氨氮的去除至关重要,总结相关工程经验及资料,当出水NH3-N≤8mg/L时,Ns≤0.4 kgNH3-N/(m3·d);当出水NH3-N≤15mg/L时,Ns≤0.6 kgNH3-N/(m3·d);当出水NH3-N≤30mg/L时,Ns≤0.8kgNH3-N/(m3·d)。

  其次,还要考虑BOD5对硝化反应的影响,当BOD5≥60mg/L时,硝化负荷仅为0.3 kgNH3-N/(m3·d);当BOD5=20-50mg/L时,硝化负荷≤0.7 kgNH3-N/(m3·d);当进水BOD5≤20mg/L时,硝化负荷才能达到1 kgNH3-N/(m3·d)。设计时,应根据原水的性质及出水要求选择合适的硝化负荷,同时还要满足滤速控制在3-6m/h。

  采用陶粒充当滤池的滤料。

  (2)设计进出水水质

  表4.7 N池设计进出水水质

  项目进水水质7540.810.817.6381.44出水水质41.2518.366.485.2815.21.44去除率/%45554070600

  (3)设计计算

  ①体积计算

  选取滤池的面积负荷NA为0.4g/(㎡·d)。

  陶粒的比表面积Aa为1000(m2/m3)。

  N滤池滤料总表面积:

  A表=QS0NA=5000×17.60.4=220×103(㎡)

  滤料总体积:

  V=A表Aa=220×1031000=220m³

  滤池容积负荷NV

  Nv=QS0’V=5000×0.0176220=0.4[kg/(m3.d)]

  容积负荷计算值符合一般规定要求。

  ②滤池尺寸计算

  设计滤池为两座,每座滤料高h3为3m。

  单格面积:

  A=V2×h3=2202×3=36.6㎡

  过滤池为圆形,则直径:

  a=√(4A/π)=6.82m取a=6.8m

  滤池超高h1设为0.5m,清水区高h2为0.7m,滤料高h3为3m,承托层高h4为0.3m,配水层高h5为1.5m,

  滤池总高H=h1+h2+h3+h4+h5=0.5+0.7+3+0.3+1.5=6(m)

  ③水力停留时间t

  空塔水力停留时间

  t1=Ah3Q×24=2×36.6×35000×24=1.06h

  污水流过滤料层高度的空塔停留时间

  t=Ah3Q×24ε=2×36.6×35000×24×0.5=0.53h

  ε表示滤料层孔隙率,对于圆形陶粒一般为0.5m

  ④BOD5容积负荷校核

  Nv=Q△S(BOD5)V=5000×0.0224220=0.5[kgBOD5/(㎡.d)]

  计算BOD5容积负荷满足要求。

  ⑤需氧量的计算

  降解BOD5实际需氧量。可采用DC滤池实际需氧量方法计算,也可估算。当出水BOD5值为20mg/L左右时,流入滤池污水每1kgBOD5氧需要量0.9~1.4kgO2。

  AOR'=1.2×5000×0.0408=244.8(kgO2/d)=10.2(kgO2/h)

  硝化实际需氧量

  硝化需氧量:

  AOR''=4.57×Q(S0'-Se')1000=4.57×5000×(40.8-18.36)1000=512.75(kgO2/d)=21.36(kgO2/h)

  实际总需氧量:

  AOR=AOR'+AOR''=31.56(kgO2/h)

  (3)进水水量设计

  滤池配水共通过约52块滤池专用滤板和1820个滤池专用长柄滤头。出水采用2套栅型稳流器、单堰出水。反冲洗方式排泥,穿孔管曝气。

  4.7回用水池设计

  为曝气生物滤池贮存并提供反冲洗用水,半地上式设计,超高0.3m,池体规格为3.0m×3.0m×3.3m

  4.8消毒池设计

  污水经过一级预处理、二级生物处理后,虽然CODcr、BOD5、SS、NH3-N等指标达到了规定的排放要求,但水中仍存有会对收纳水体造成污染的病原菌等致病微生物,所以在排放水体之前应进行消毒处理。

  消毒设备采用美国安力斯环保设备公司生产的杀菌灯,型号为G36T5L/4C,长度842mm=0.84m。

  设计参数为每1300m3/d需要一根灯管

  则n=Qmax1300=5000×1.31300=5根

  按要求设置渠深1m,流速0.2m/s。

  过水的截面积

  A=Qmaxv=65000.2×24×3600=0.38㎡

  消毒渠的宽度

  B=AH=0.381=0.38m

  则每根灯管间距7.6cm

  设进水口到灯组距离为1m,灯组到出水口调节堰距离为1m

  则消毒池总长

  L=0.84+1+1=2.84m

  4.9贮泥池设计

  从水解池排出的污泥量为228.4 kg/d,则湿污泥体积:

  Vs=W÷(1-含水率)×1m31000kg

  Vs=228.4÷(1-0.995)×11000=45.68m³

  设贮泥池贮泥时间为两天,池高hs3m,则贮泥池表面积为:

  A=Vshs=45.68×23=30.45㎡

  设贮泥池宽6m,则池长为5.075m取5m

  贮泥池总高为3.4m(超高0.4m)

  选用两台板框压滤机对浓缩后的污泥进行脱水,得到含水率不大于77%的可外运泥渣,脱水机房占地面积50㎡。

  5污水处理厂总体布置

  5.1污水处理厂总平面布置

  5.1.1平面布置的原则

  (1)布置应紧凑,以减少处理厂占地面积和连接管的长度,应考虑工作人员的方便。

  (2)各处理构筑物之间的连接管应尽量避免立体交叉,并考虑施工、检修方便。

  (3)构筑物间应保持一定的间距,用以安装连接管、渠。

  (4)使需要开挖的构筑物避开劣质地基。

  (5)考虑分期施工和扩建的可能性,留有适当的扩建余地。

  (6)在开敞的处理池旁边不宜种植乔木。

  5.1.2平面布置的内容

  处理构筑物的布置污水处理厂的主体是各种处理构筑物。作平面布置时,要根据各构筑物(及其附属辅助建筑物,如泵房、鼓风机房等)的功能要求和流程的水力要求,结合厂址地形、地质条件,确定它们在平面图上的位置。在这一工作中,应使:联系各构筑物的管、渠简单而便捷,避免迁回曲折,运行时工人的巡回路线简短和方便;在作高程布置时土方量能基本平衡;并使构筑物避开劣质土壤。布置应尽量紧凑,缩短管线,以节约用地,但也必须有一定间距,这一间距主要考虑管、渠敷设的要求,施工时地基的相互影响,以及远期发展的可能性。构筑物之间如需布置管道时,其间距一般可取5—8m。

  厂内管线的布置污水处理厂中有各种管线,最主要的是联系各处理构筑物的污水管和出流尾渠的超越管,在不得已情况下可通过此超越管将污水直接排人水体,但有毒废水不得任意排放。厂内尚有给水管、输电线、空气管、消化气管和蒸气管等。所有管线的安排,既要有一定的施工位置,又要紧凑,并应尽可能平行布置和不穿越空地,以节约用地。这些管线都要易于检查和维修。

  污水处理厂内应有完好的雨水管道系统,以免积水而影响处理厂的运行。

  辅助建筑物的布置辅助建筑物包括泵房、污泥脱水机房、办公室、化验室、警卫室、食堂等。其规模和取舍随污水厂的规模和需要确定。有可能时,可设立试验室,以检验污水处理工艺的城果。辅助建筑物的位置按就近原则确定并保证安全。

  此外,处理厂内的道路应合理布置以方便运输;并应大力植树绿化以改善卫生条件。

  总平面布置图可根据污水厂的规模采用1∶200~1∶1000比例尺的地形图绘制,常用的比例尺为l:500。

  5.1.2各构筑物及附属建筑物规格一览表

  表5.1各建筑单元规格

  序号建筑名称尺寸数量1粗格栅2.19m×0.44m12污水提升泵房半径2m13细格栅2.15m×0.6m14平流式沉淀池10m×0.2506m25水解酸化沉淀池12m×7.1m26DC曝气生物滤池半径3.4m27N曝气生物滤池半径3.4m28回用水池3m×3m19消毒池2.84m×0.38m110贮泥池5m×6m111污泥脱水机房5m×8m112办公室20m×8m113化验室8m×10m114警卫室4m×4.5m115鼓风机房8m×3.5m1

  5.2污水厂的高程布置

  5.2.1布置原则

  污水厂的高程布置除了应使水流能流经各处理构筑物并自然排入受纳水体外,还要留有一定的余量。

  当污水处理厂所在地存在地势差时,应利用自然坡度布置各构筑物,以减少施工作业量。

  污水在经过各构筑物时的水头损失可以按照表5.1估算

  表5.2各处理构筑物的水头损失

  构筑物名称水头损失/m格栅0.2平流沉砂池0.2~0.4水解酸化沉淀池2~4生物滤池2.2回用水池0.3消毒池0.1~0.3

  6运营成本核算

  6.1建设费用

  根据造价公式可知Cs=1250×Qmax0.77=1250×0.50.77=732.5万元

  6.2运营成本参数

  日均流量:5000m3/d

  日均用电量:468+150kW×h

  电费单价:0.71元/(kW×h)

  日变化系数:KZ=1.3

  职工定员:4人

  人均年收入及福利:44000元

  6.3运营成本核算

  电费E1=365×618×0.711.3=12.3万元

  人工费E2=4×44000=17.6万元

  折旧费E3=732.5×5%=36.6万元

  维修费E4=732.5×3%=22万元

  行政管理费E5=732.5×1.5%=11万元

  则年总成本E1+E2+E3+E4+E5=99.5万元

  7结论

  本设计经过对各工艺方案的比较和论证,最终采用碳氧化-硝化两段曝气生物滤池法作为该污水厂的主要处理工艺,设计处理流量为5000m³/d。

  设计过程中通过对各构筑物的设计计算及附属构(建)筑物的设计选型,完成了主要构筑物沉砂池、曝气生物滤池出图及整个工厂的平面、高程布置,进而完成了污水厂的设计。

  本设计的污水在经过格栅、沉砂池、水解池的预处理及曝气生物滤池的二级处理后,出水水质为:CODcr41.25 mg/L、BOD518.36 mg/L、SS6.48 mg/L、NH3-N5.28 mg/L、TN15.2 mg/L、TP1.44 mg/L。满足受纳水体的要求。

  水解酸化—曝气生物滤池工艺在处理效果、占地面积、运行维护费用上具有极大的优势,可根据对污水处理程度要求的不同,采用多种工艺流程组合,且可根据污水流量的变化进行模块化设计。

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