SBR基本工艺设计项目说明指导书.doc

序言伴随科学技术不停发展，环境问题越来越受到大家普遍关注，为保护环境，处理城市排水对水体污染以保护自然环境、自然生态系统，确保人民健康，这就需要建立有效污水处理设施以处理这一问题，这不仅对现存污染情况给予有效治理，而且对未来工、农业发展和人民群众健康水平提升全部有极为关键意义，所以，城市排水问题合了处理必将带来重大社会效益。第一章 绪论1.1、此次课程设计应达成目标：本课程设计是水污染控制工程教学关键实践步骤，要求综合利用所学相关知识，在设计中熟悉并掌握污水处理工艺设计关键步骤，掌握水处理工艺选择和工艺计算方法，掌握平面部署图、高程图及关键构筑物绘制，掌握设计说明书写作规范。经过课程设计使学生含有初步独立设计能力，提升综合利用所学理论知识独立分析和处理问题能力，训练设计和制图基础技能。1.2、本课程设计课题任务内容和要求：某城镇污水处理厂设计日平均水量为0，进水水质以下：COD（mg/L）BOD5(mg/L)SS(mg/L)TN(mg/L)NH3-N(mg/L)TP(mg/L)PH3801502004025369、污水处理要达成城镇污水处理厂污染物排放标准中一级B标准。、生化部分采取SBR工艺。、来水管底标高446.0m.受纳水体在厂区南侧150m。50年一遇最高水位448.0m。、厂区地势平坦，地坪标高450.0m。厂址周围工程地质良好，适合修建城市污水处理厂。、所在地域平均气压730.2mmHg柱，年平均气温13.1，常年主导风向为东南风。具体设计要求：、计算和确定设计流量，污水处理要求和程度。、污水处理工艺步骤选择（简述其特点及现在中国外使用该工艺情况即可）、对各处理构筑物进行工艺计算，确定其形式、数目和尺寸，关键设备选择。、水力计算，平面部署设计，高程部署设计。第二章 SBR工艺步骤方案选择2.1、SBR工艺关键特点及中国外使用情况：SBR是序列间歇式活性污泥法简称，和传统污水处理工艺不一样，SBR技术采取时间分割操作方法替换空间分割操作方法，非稳定生化反应替换稳态生化反应，静置理想沉淀替换传统动态沉淀。它关键特征是在运行上有序和间歇操作，SBR技术关键是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉池等功效于一池，无污泥回流系统。经过这个废水处理工艺废水可达成设计要求，能够直接排放。处理后污泥经机械脱水后用作肥料。此工艺在中国外被引发广泛重视和研究日趋增多一个污水生物处理新技术，现在，已经有部分生产性装置在运行之中。它关键应用在城市污水、工业废水处理方面。2.2、工艺步骤图：图2.1 SBR法处理工艺步骤图第三章 SBR工艺设计计算3.1、原始设计参数：原水水量： 取流量总改变系数为： （Q=231.5L/s）设计流量： 3.2、粗格栅设计：本设计选择单独设置格栅,倾角=3.2.1、格栅槽总宽度 B=1.19m，取1.5m3.2.2、经过格栅水头损失 h1=0.026m3.2.3、栅后明渠总高度 H=0.726m3.2.4、格栅槽总长度 L=4.67m3.2.5、每日栅渣量 W=3.2.6、机械除渣，用NC1200型机械除砂器一台3.3、提升泵站设计：本工艺选择LXB-900螺旋泵3.4、细格栅设计：本设计选择格栅和沉砂池合建。设计中选择两组格栅，N=23.4.1、格栅槽总宽度： B=1.28m，设计中取1.5m3.4.2、经过格栅水头损失： h1=0.46m3.4.3、栅后明渠总高度： H=1.16m3.4.4、格栅槽总长度： L=2.82m3.4.5、每日栅渣量： W=3.4.6、机械除渣，用NC800型机械除砂器一台 3.5、曝气沉砂池设计：3.5.1、池子总有效体积：设计中取停留时间t=2min，则3.5.2、水流断面面积：设计中取水平流速=0.08，则水流断面面积：3.5.3、池总宽度： 设计中取（设计有效水深），则 3.5.4、池长： L:B=4.48 80，符合3.6.6、沉淀池总高度：式中：沉淀池超高，通常取0.3m水污染控制工程。高延耀，P54；沉淀池缓冲层高度，通常采取0.3m水处理工程设计计算，韩洪军，P227；则，3.6.7、进水装置：本工艺辐流式沉淀池采取池中心进水，经过配水花墙和稳流罩向池四面流动。进水管道采取钢管，管径DN=800mm，管内流速0.68m/s。3.6.8、出水装置：出水采取池末端薄壁出水堰跌落出水，出水堰可确保池内水位标高恒定，堰上水头 式中： H-堰上水头（m）；Q1-沉淀池内设计流量（m3/s）；m-流量系数，通常采取0.40.5b2-堰宽（m），等于沉淀池宽度。则，出水堰自由跌落0.2m后进入出水渠，出水渠宽2m，水流流速m/s，采取出水管道在出水槽中部和出水槽连接，出水管道采取钢管，管径DN=800mm，管内流速V2=0.68m/s。排水干管管径：=0.343m3/s,取管径DN=800mm，流速VS=0.68m/s。3.6.9、排泥管：沉淀池采取重力排泥，排泥管管径DN300mm，排泥管伸入污泥斗底部，排泥静压头采取1.2m，将污泥排到池外集泥井内。3.6.10、出水挡渣板：浮渣用浮渣刮泥板搜集，定时清渣，刮泥板装在刮泥机桁架一侧，高出水面0.2m，在出水堰前设置浮渣挡板拦截浮渣，排渣管管径取为DN300mm。3.7、SBR反应池设计：3.7.1、SBR池计算：设单个SBR反应池运行周期为8小时。进水（厌氧)1小时，反应（曝气）4小时，沉淀(缺氧）2小时，排水排泥1小时。低污泥负荷下有利于硝化菌、反硝化菌等自养菌生长 。设计取Ns=0.1Kg BOD5/（Kg MLSSd）。设置4个反应池，反应池前设一个调整池，调整池和曝气沉砂池相连。目前一个反应池运行2小时后，下一个反应池开始运行。也就是说每七天期从调整池注入一个SBR反应池水量相当于2小时内从沉砂池流进调整池平均水量。1）调整池容积：以3小时内流进调整池平均水量计算调整池体积，这么既可对因上游来水不均匀造成水位波动起到缓冲作用（KZ=1.48），又能够确保在有一个SBR反应池出现故障时，其它3个反应池仍能交替连续运行。 调整池尺寸 LBH=25205 , 正常运行时最高水深为3.33m，最低水深1.6m，池底出水。出水管（钢混）流量 设计取排水管管径DN800mm，设计流量q=1667m3/h，出水结束由调整池及SBR中液位控制。2）活性污泥量(以MLSS计)采取污泥负荷法计算：则总活性污泥量： 3）剩下污泥量：剩下污泥包含两部分：a、微生物降解BOD后代谢增殖污泥量 。 b、吸附在菌胶团上不可降解非挥发性固体（进水水中SS）。（1）增殖活性污泥以SS计 式中：f-VSS和SS之比值，取0.6；Y-产率系数，kgVSS/kgBOD5，取0.6；Kd-内源代谢系数，取0.06；所以，（2）假设进水中SS被活性污泥吸附后，能达成排放标准。 所以天天排泥（MLSS-SS) 2240kg 。以体积计：VSS= 373m3/d ，含水率P=99.4%；（因，所以污泥体积指数 SVI=167ml/g）VSS=280 m3 /d , 含水率P=99.2% 。（SVI=125ml/g)4）计算反应器中总污泥量（MLSS-SS） 污泥当中SS（来自进水）和活性组分（以MLSS计）质量百分比关系为 则每个SBR池中总污泥量为 设含水率92.2%, 则以体积计VS=1750 m35）SBR 反应池容积其中： VS-单池污泥体积，m3；VF-进水体积，m3 ； Vb-保护容积，m3 。取超高0.5m，每个SBR反应池尺寸则保护容积 Vb=323 m3 ，安全高度，符合0.30.5。进水水深，沉淀后污泥层高度，校验：污泥浓度 反应池中污泥浓度通常在15005000mg/L之间 水处理工程设计计算 韩洪军 P281排出比 排出比指每一周期排水量和反应器容积之比，通常在1/41/2之间。水处理工程设计计算 韩洪军 P281，在1/41/2之间。6）排水及排泥系统：选择电动旋转式滗水器，型号XBS-D-1800。滗水深度2.45m，排水结束由液位控制。排水管（钢混）和滗水器相连，每池设一个排水管。设计取排水管管径DN800mm ，设计流量q=1667m3/h，（实际运行时，排水结束由SBR池中液位控制）。 在池底设置简易半圆形集泥槽（），剩下污泥在重力作用下排入集泥井。排泥管管径DN=300mm ，管上安装流量阀，控制排泥量。7）SBR反应运行时间和水位控制：图2.2 SBR反应池示意图进水开始和结束由水位控制，进水结束即开始曝气阶段，曝气结束由时间控制，沉淀开始到结束由时间控制，沉淀结束即开始排水排泥，排水结束由水位控制。8）相关脱氮除磷效果说明：项目CODBOD5TNNH3-NTP去除率8288%8593%3339%5387%8599%有资料显示SBR处理城市污水处理效果为：SBR及其变法污水处理和回用技术 张统 化学工业出版社 P162在上述工况下，除TN外其它指标均能达标。在运行调试阶段，强化硝化反硝化过程，提升TN去除率。3.7.2、需氧量及曝气系统设计计算：1）需氧量：取0.50kg/kg，0.190水污染控制工程，P144(1/d)。2）供气量计算：设计采取SX-1型空气曝气器，敷设在SBR反应池池底，距池底距离500mm，且水深为5.5m，所以淹没深度H=5.5-0.5=5m。氧转移效率8.00%，服务面积为，软管间距取500mm。查表知，20时溶解氧饱和度为。已知数据中，当地平均气压为730.2mmHg柱，换算为标准单位是Pa，所以曝气器出口处绝对压力为：空气离开曝气池时，氧百分比为曝气池中溶解氧平均饱和度为：（水温20）20是脱氧清水充氧量为： =4985.0kg/d=207.7kg/h式中污水中杂志影响修正系数，取0.7；污水含盐量影响修正系数，取0.95；C混合液溶解氧浓度，取2.0；气压修正系数，SBR反应池供气量为水污染控制工程，P133，（12-54）3.7.3、空气管计算：空气管平面部署图以下图，鼓风机房出来空气供给供气干管，在相邻两SBR池隔墙上设两根供气支管，为四个SBR反应池供气。每个供气支管设17条配气竖管，为SBR池供气，四池共四条供气支管，68条配气竖管。每条配气竖管安装SX-1型曝气器20个，每池共340个曝气器，全池共1360个曝气器。每个曝气器服务面积为。（曝气器部署示意图以下图）图2.3 四个SBR池空气管平面部署图（标注尺寸单位：mm）图2.4 单个SBR池底曝气器排列示意图每根空气干管供气量为：1.25安全系数故选择SX-1型盆型曝气器，敷设SBR反应池池底，氧转移效率8.00%，供气量，服务面积为。3.7.4、鼓风设备：鼓风机房要给曝气沉砂池和SBR池供气，选择TS系列罗茨鼓风机选择TSD-150型鼓风机9台，工作8台，备用1台。设备参数：风量20.4（总风量为20.4608=9792，符合本工艺所需9272.3+274=9546.3）；升压44.1KPa（曝气器出口处压力为44.1KPa，符合）；配套电机型号Y200L-4；功率30KW；转速1220r/min；机组最大重量730kg；设计鼓风机房占地LB=2010=200。3.8、接触式消毒池设计：3.8.1、本工艺采取液氯消毒，每日加氯量为：q=qOQ86400/1000=50.34386400/1000=148.176 kg/d液氯由真空转子加氯机加入，加氯机选择三台，采取二用一备。每小时加氯量为148.176/48=6.174kg/h,设计中采取ZJ-2型转子加氯机。本设计采取1个4廊道平流式消毒接触池。3.8.2、消毒接触池容积： V=Qt=0.3433060=617.4 m33.8.3、消毒接触池表面积：F= V/h2=617.4/2.5=247.96 m2 3.8.4、消毒接触池廊道长：L= F/B=247.96/4=61.99 m3.8.5、消毒接触池总长： L= L/4=61.99/4=15.5m，取16m3.8.6、池高： H=h1+h2=0.3+2.5=2.8m3.8.7、进水部分消毒接触池进水管管径D=1300mm,v=1.24m/s,i=1.161混合采取管道混合方法，加氯管线直接接入消毒接触池进水管，为增强混合效果，加氯点后接D=1300mm静态混合器。3.8.8、出水堰上水头：3.9、污泥处理设备：3.9.1、产泥量：每日处理剩下污泥量为400m3/d，其中含水率P=99.4%3.9.2、集泥井：设集泥井有效井深1m，设计尺寸LB=54=20，集泥井为地下式，池顶加盖。3.9.3、提升泵选型：选择型号LXB-400 泵2台，工作1台，备用1台。LXB-400参数：螺旋外径：400mm；转速：84r/min；流量：75/h；最大提升高度：2.5m；功率:1.1kW；污泥泵房：65=30。3.9.4、污泥浓缩池设计：（池型：辐流式浓缩池）（1）沉淀部分有效面积：，设计中取120m2（2）浓缩池直径D：设计中取12.4m（3）浓缩池容积V：，设计中采取332T:浓缩池浓缩时间，通常采取10-16h，设计采取15h。 （4）浓缩后剩下污泥量：单池产生浓缩污泥量为：:浓缩后污泥含水率，97%（5）浓缩池有效水深：（6）池底高度：辐流沉淀池采取中心驱动刮泥机，池底需做成4%坡度，刮泥机连续转动将污泥推入污泥斗。池底高度：设计中取0.25m（7）污泥斗容积：泥斗倾角，为确保排泥顺畅，圆形污泥斗倾角采取55；a：污泥斗上口半径，取1.25m；b：污泥斗底部半径，取0.25m；污泥斗容积： 污泥斗中污泥停留时间：（8）浓缩池总高度： h1：超高，通常采取0.3m h3：缓冲层高度，通常采取0.3-0.5m,设计采取0.3m（9）浓缩后处理污水量：，浓缩后污泥含水97%（10）溢流堰：浓缩池溢流出水经过溢流堰进入储水槽，然后汇入出水管排出。出水槽流量q=0.0037m3/s,设出水槽宽0.2m,水深0.1m,则水流速为0.185 m/s。溢流堰周长（11）溢流管：溢流水量0.0037/s，设溢流管径DN100mm，管内流速0.47m/s.（12）刮泥装置：浓缩池采取中心驱动刮泥机，刮泥机底部设有刮泥板，将污泥推入泥斗。（13）排泥管：剩下污泥量0.00092/s,泥量很小，采取污泥管道最小管径DN150mm。间歇将污泥排入压滤机。3.9.5、污泥脱水机房：（1）污泥产量：污泥浓缩后产量，产生含水量为97%干污泥加上初沉池80 /d80+80=160/d=6.67/h（2）污泥脱水机：依据所需污泥处理量，选择DY-型带式压滤机2台，工作1台，备用1台。选择流量较大压滤机，不设贮泥柜，降低占地面积。DY-参数：处理能力8-12/h；带宽mm ；冲洗水压0.4Mpa；冲洗耗水8；气压0.3-0.5Mpa；电机功率2.2kW；泥饼含水率65-75%；质量5600kg。（3）污泥饼体积：设泥饼含水率为75%V = (/C) = 160(1-97%)/(1-75%)=19.2 污泥脱水机房高度5m，LB=1010。第四章 污水处理厂高程部署4.1、污水处理构筑物高程部署：关键任务：确定各处理构筑物标高，确定各处理构筑物之间连接管渠尺寸及标高，确定各处理构筑物水面标高，从而能够使污水沿处理构筑物之间顺畅流动。确保污水厂正常运行。4.1.1、构筑物水头损失表2.1 构筑物水头损失表构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）格栅0.2+0.46调整池有效水深二分之一1.67沉砂池0.2SBR池滗水深度2.45初沉池0.5消毒池0.34.1.2、管渠水力计算表2.2 污水管渠水力计算表管渠和构筑物名称流 量（L/S）管渠设计参数水头损失D（mm）I（）V（m/s）L（m）沿程局部累计出水口至消毒池231.56001.50.82165.60.2480.1360.384消毒池至SBR池4638001.30.921160.1510.1620.313SBR池至调整池4638001.30.92900.1170.1590.276调整池至初沉池3438000.7140.68180.0130.0350.048初沉池至沉砂池3438000.7140.68300.0210.0350.056细格栅至泵房3438000.7140.68260.0190.0350.054污水管渠局部阻力损失根据阻力系数法和当量长度法化工原理 上 夏清 天津大学出版社 P5658计算：局部阻力包含流体在管路进口、出口、弯头、阀门、扩大、缩小等局部位置流过时产生。进口：=0.5；出口：=1.0；管道分支：=1.5出水口至消毒池进口，出口，大圆角弯头（Le=12.5m），止回阀（全开Le=45m）消毒池至SBR池进口，出口，大圆角弯头两个（Le=25m），分支管道SBR池至调整池进口，出口，大圆角弯头（Le=12.5m），闸阀( 全开Le=10m），分支管道调整池至初沉池进口，出口初沉池至沉砂池进口，出口细格栅至泵房进口，出口4.1.3、构筑物及管渠水面标高计算本设计中，因为50年一遇最高水位为448m，其水位较低，污水厂出水能在洪水位自流排出，故污水处理厂未设置终点泵站，。但考虑到土方平衡，建筑成本，管线埋深等原因，出水口标高设定为449m，故可推算其它构筑物、管渠高程。表2.3 构筑物及管渠水面标高计算表序号管渠和构筑物名称水面上游标高（m）水面下游标高（m）构筑物水面标高（m）地面标高（m）1出水口至消毒池449.384449450.0 2消毒池449.684449.384449.534450.0 3消毒池至SBR池449.997449.684450.0 4SBR池452.447449.997451.222450.0 5SBR池至调整池452.723452.447450.0 6调整池454.423452.723453.573450.0 7调整池至初沉池454.471454.423450.0 8初沉池454.971454.471454.721450.0 9初沉池至沉砂池455.027454.971450.0 10沉砂池455.227455.027455.127450.0 11细格栅455.687455.227450.012细格栅至泵房455.741455.687450.0 4.2、污泥处理构筑物高程部署：排泥流速通常大于1.5m/s,重力排泥管道水力坡度在10%020%0 给排水设计手册 常见资料第一册以1.5m/s计算管径，d=334mm，所以可取污泥管径300mm。4.2.1、污泥处理构筑物水头损失水处理工程设计计算，中国建筑出版社，P356当污泥以重力流排出池体时，污泥处理构筑物水头损失以各构筑物出流水头计算，初沉池，浓缩池，通常取1.5m。4.2.2、污泥管道水头损失：表2.4 污泥管道水力计算表管渠和构筑物名称流 量（L/S）管渠设计参数水头损失（m）D（mm）I（）V（m/s）L（m）沿程局部累计初沉池至脱水机房10630011.51.591.51.0520.6031.655SBR池至集泥井10630011.51.5830.9550.3441.299集泥井至浓缩池10630011.51.5220.2530.2740.527污泥浓缩池至脱水机房10630011.51.580.0920.1720.264局部水利损失参考污水管渠计算方法：初沉池至脱水机房进口，出口，大圆角弯头三个（Le=37.5m）SBR池到集泥井进口，出口，分支管道集泥井至浓缩池进口，出口，弯头污泥浓缩池至脱水机房进口，出口假设脱水机房进料口地面标高为450m，脱水后污泥经传送带传送至卡车运走。考虑土方，运输问题，在初沉池排泥管途中加设污泥提升泵，则加设泵扬程为（450-448.271+2+1.655)=3.384m 。选择型号为LXB-300螺旋泵。第五章 结束本设计出水水质为BOD20mg/L，SS20mg/L，达成国家污水排放标准一级B标准。处理后污泥已基础实现了无害化，减量化，不会对环境造成二次污染。该污水处理厂设计关键是针对中小污水流量城市，占地面积不是很大，早期造价高但处理费用低，反应器采取单池多方格方法，在恒定水位下连续运行。脱氮除磷能力更强。不需要二沉池和污泥回流，结构简单等优点，适适用于中小城市使用。关键参考文件1 高延耀。水污染控制工程（第三版）。北京：高等教育出版社，。2 闪红光。环境保护设备选择手册-水处理设备。北京：化学工业出版社，。3 上海市政工程设计研究院，等。给排水设计手册。北京：中国建筑工业出版社，。4 韩洪军。水处理工程设计计算。北京，中国建筑出版社。5 夏清。化工原理（上）。天津大学出版社。6 张统。SBR及其变法污水处理和回用技术。北京，化学工业出版社。7 高俊发，王社平。污水处理厂工艺设计手册。北京，化学工业出版社，。8 尹士君，李亚峰。水处理构筑物设计计算。北京，化学工业出版社。