氧化沟工艺处理城市污水说明计算书DOC.doc

氧化沟工艺处理城市污水摘 要本次毕业设计的题目为某污水处理厂设计氧化沟工艺。主要任务是工艺流程选择及构筑物设计和计算。其中初步设计要完成设计说明书一份、污水处理厂总平面布置图一张、高程图一张，流程图一张，主要设备图一张，管道布置图一张；单项处理构筑物施工图设计中，主要是完成氧化沟平面图和剖面图。该污水处理厂工程，总规模达到8万吨/日。该污水厂的污水处理流程为：从泵房到沉砂池，进入氧化沟，二沉池，最后出水；污泥的流程为：从二沉池排出的剩余污泥首先进入浓缩池，进行污泥浓缩，然后进入消化池，经过消化的污泥再送至带式压滤机，进一步脱水后，运至垃圾填埋场。出水执行国家污水综合排放标准（GB8978-1996）二级标准。关键词：氧化沟工艺；消化池第一章 设计概论1.1 设计依据和设计任务1.1.1 原始依据1.设计题目: 2.设计基础资料： 1.2 进出水水质 处理水质达到城镇污水处理厂污染物排放标准（GB18918-2002）二级标准。第二章 工艺流程的确定 2.2 污水处理中生物方法的比较 2.2.1 SBR工艺和氧化沟工艺的比较 如前所述，SBR工艺和氧化沟工艺都比较适合于中小型污水厂，如果设计管理的好，都可以取得比较好的除磷脱氮效果。但是这两种工艺又各有优缺点，分别适用于不同的情况。 a) SBR工艺由于采用合建式，不需要设置二沉地，同时由于采用微孔曝气，可以采用的水深一般为46m，比一般氧化沟的水深(34m)要深，因此在同样的负荷条件下，SBR工艺的占地面积小，如果污水处理厂所在地的征地费用比较高，对SBR工艺有利。b) SBR工艺中一个周期的沉淀时间是由活性污泥界面的沉速、MLSS浓度、水温 等因素确定的，浑水时间是由滗水器的长度、上清液的滗除速率等因素决定的，对于一个固定的反应系统，沉淀时间和滗水时间的和基本上是固定的，一般都不应小于2小时，因此，每个周期的时间短，反应时间所占的比例就低，反应池的体积利用系数降低。对于对污泥稳定要求不高的污水厂，选择SBR工艺不利。(合建式氧化沟工艺也有这个缺点)。 c) SBR工艺和交替式氧化沟需要频繁地开停进水阀门，曝气设备，滗水器等，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。d) 在寒冷的气候条件下，因为表面爆气器会造成表面冷却或者结冰，降低污水的温度，而污水的温度降低，对生化反应尤其是硝化反应的影响较大，所以，在寒冷地区，采用氧化沟工艺，需要采取一些特殊措施，如将氧化沟加盖，而这些措施都使氧化沟工艺在和其它工艺竞争中，处于不利的地位。e) 在一些水量非常小的小城镇，夜间几乎没有污水产生，这时候SBR工艺和交替式氧化沟工艺有优越性，曝气设备可以白天运转，夜间停止运行。2.3 工艺流程的确定 2.3.1 工艺流程如图 2-2 图 2-2 氧化沟处理工艺流程图2.3.2 污水处理部分1. 格栅 本污水处理厂设置粗、细两道格栅。格栅的主要作用是将污水中的大块污物拦截，以免其对后续处理单元的机泵或工艺管线造成损害。按栅条的种类可分为直棒式栅条格栅、弧形格栅、辐射式格栅、转筒式格栅和活动栅条式格栅。由于直棒式格栅运行可靠，布局简洁，易于安装维护，本工艺选用直棒式格栅。 格栅与水泵房的设置方式。 2. 沉砂池 沉砂池的形式，按池内水流方向的不同，可分为平流式、竖流式和旋流式三种；按池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流沉砂池。 平流式沉砂池是常用的形式，污水在池内沿水平方向流动，具有构造简单、截留物及颗粒效果较好的优点。竖流式沉砂池是污水自下而上由中心管进入池内，无机物颗粒藉重力沉于池底，处理效果一般较差。曝气沉砂池是在池的一侧通入空气，使污水沿池旋转前进，从而产生与主流垂直的横向恒速环流。曝气沉砂池的优点是，通过调节曝气量，可以控制污水旋流的速度，使除砂效率较稳定，受流量变化的影响较小 权衡比较之后，考虑到拟建污水处理厂的水质特点，从实际处理效率和经济运行成本出发，决定采用平流式沉沙池。3. 氧化沟 主要比较已经在前面叙述，采用Carrousel 氧化沟。4. 沉淀池a) 平流式沉淀池由流入装置、流出装置、沉淀区、缓冲层、污泥区及排泥装置等组成； 流入装置由配水槽、挡流板组成，流出装置由流出槽与挡板组成，缓冲层的作用时避免已沉污泥被水流搅起以及缓解冲击负荷，污泥区起贮存、浓缩和排泥作用，排泥方式有静水压力法、机械排泥法。b) 辐流式沉淀池池型呈圆形或正方形，直径（或边长）6-60m，池周水深1.5-3.0m，用机械排泥，池底坡度不宜小于0.05。可用作初沉池或二沉池。c) 竖流沉式淀池池型可用圆形或正方形。为了池内水流分布均匀，池径不宜太大，一般采用4-7m。沉淀区呈柱形，污泥斗呈截头倒锥体。辐流沉淀池工艺成熟，适合范围广，故采用之。 2.3.2 污泥处理部分 1. 污泥的处理要求 污泥生物处理过程中将产生大量的生物污泥，有机物含量较高且不稳定，易腐化，并含有寄生虫卵，若不妥善处理和处置，将造成二次污染。 污泥处理要求如下： 减少有机物，使污泥稳定化 减少污泥体积，降低污泥后续处置费用 减少污泥中有毒物质2. 常用污泥处理的工艺流程 ： 污泥浓缩，脱水有两种方式选择，污泥含水率均能达到80%，方案如下： （1） 方案一:污泥机械浓缩、机械脱水 （2） 方案二:污泥重力浓缩、机械脱水 项目方案一方案二主要构筑物污泥贮泥池浓缩、脱水机房污泥浓缩池脱水机房主要设备浓缩池刮泥机浓缩池刮泥机脱水机占地面积小大絮凝剂总用量3.0-4.0kg/ Ds4.0kg/T DS对环境的影响小大总土建费用小大总设备费用一般稍大表 2-1 两种污泥浓缩方法比较由表2-1可见方案一优于方案二，因此本工程污泥处理工艺选用污泥机械浓缩，机械脱水。 第三章 污水处理系统设计计算3.1 粗格栅 设计说明：栅条的断面主要根据过栅流速确定，过栅流速一般为0.61.0m/s，槽内流速0.5m/s左右。如果流速过大，不仅过栅水头损失增加，还可能将已截留在栅上的栅渣冲过格栅，如果流速过小，栅槽内将发生沉淀。此外，在选择格栅断面尺寸时，应注意设计过流能力只为格栅生产厂商提供的最大过流能力的80%，以留有余地。 如前面所述，选用平面矩形格栅（三座）计算草图3-1图3-1 格栅示意图3.1.1 格栅的间隙数量n取过栅流速0.9m/s,格栅倾角=60,，栅条间距b=30mm,栅前水深0.6m取n=17式中: Qmax最大设计流量,m3/sa-格栅倾角b-栅条间隙.mh-栅前水深,mv-污水流经格栅的速度,m/s3.1.2 格栅的建筑宽度 B 设计采用圆钢为栅条，即s= 0.01m3.1.3 过栅水头损失栅条断面形状为圆形 式中:-阻力系数，其值与栅条断面形状有关，圆形取1.79 k-格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数，一般取33.1.4 栅后槽的总高度式中: h2-栅前渠道超高，取0.3米3.1.5 格栅的总建筑长度式中:L1进水渐宽部位长度，m b1进水渠渠宽，取0.8米； a1进水渠渐宽部分展开角，20 L2出水渠道渐窄部位长度，L2=0.5L1=0.61m 3.1.5 每日栅渣量的计算工程格栅间隙为30mm，取W1=0.02m3/103m3式中：KZ生活污水流量总变化系数，取1.5因为每日栅渣量0.23，宜采用机械清渣3.1.6清渣设备 亚太环保公司的FH型旋转式格栅除污机，2台，N=1.5KW。 3.1.7构筑物大小 7.53 m（长）0.66 m（宽）1.09 m（高）3.2泵站 设计流量Qmax=0.926m3/s，考虑到经济实用性，拟采用螺旋泵作为污水提升装置为了避免设备24小时运转，决定共配备6台螺旋泵，四用二备，在平时6台水泵替换使用，可有效延长设备使用寿命，同时，在某台水泵出现故障时，可启用备用水泵，实现污水处理厂的不间断持续运转每台泵的设计水量为：Q0.926/4833 m3/集水池容积采用相当于一台泵的15min流量，即： 3.3 细格栅拟建2座 3.3.1 设计参数设计流量Qmax=0.926m3/s，栅前水深1.0m，过栅流速v=0.9m/s栅条间隙b=10mm，栅前长度L1=1.0m，栅后长度L2=1.0m格栅倾角a=60，栅条宽度S=10mm，栅前渠超高h2=0.5m3.3.2 设计计算 图 3-1 细格栅计算示意图3.3.2.1 栅条的间隙数n取n=48个3.3.2.2 格栅的建筑宽度b取s= 0.01m3.3.2.3 通过栅头的水头损失设格栅断面为锐边矩形断面3.3.2.4 栅后槽总高度3.3.2.5 栅前渠道深3.3.2.6 栅槽总长度：3.3.2.7 每日栅渣量式中，W1为栅渣量，对于城市污水，栅条间距b=10mm时，W1=0.02m3/103m3 拦截污物量大于0.2m3/d时，宜采用机械清栅。 3.3.3 清渣设备1. JT-10型格栅除污机2台，电机功率2.2kw 2. SY型栅渣压榨机,功率1.5kw 3.4 沉砂池 3.4.1 设计数据 （1）最大流速为0.3m/s，最小流速为0.15m/s （2）最大流量时停留时间不小于30s，一般采用3060s （3）有效水深应不大于1.2m，一般采用0.251m，每格宽度不宜小于0.6m（4）进水头部应采取效能和整流措施（5）池底坡度一般为0.010.02，当设置除砂设备时，可根据设备要求考虑池底形状 3.4.2 具体计算设计2个沉砂池平行处理3.4.2.1 沉沙池长度取v=0.25m/s，t=30s， L=vt=0.2530=7.5m 3.4.2.2 水流断面3.4.2.3 池总宽度b设n=2，b=0.8m，B=nb=20.8=1.6m 3.4.2.4 有效水深3.4.2.5 沉砂室所需容积式中：X-城市污水的沉沙量，一般采用30m/106m3（污水）T-排水时间间隔，dKZ-生活污水流量的总变化系数3.4.2.6 每个沉砂斗容积设每一分格有两个沉砂斗3.4.2.7 沉砂斗各部分尺寸 设斗底宽a1=0.6m，斗壁与水平面的倾角为55，斗高沉砂斗上口宽：沉砂斗容积：沉砂室高度：采用重力排砂，设池底坡度为0.06，坡向砂斗 池总高度：设超高h1=0.4m核算最小流速：式中：qvmin 设计最小流量，m3/sn1最小流量时工作的沉沙池数目，取n1=1Amin最小流量时沉沙池中的水流断面面积，m23.4.3 草图图 3-2 沉沙池草图3.4.4 沙水分离装置 LSF型螺旋砂水分离器(2套)，N=0.37kw 3.4.5 构筑物大小7.5(长)1.6(宽)1.62(高)m 3.5 氧化沟 Carrousel氧化沟的设计可用延时曝气池的设计方法进行,即从污泥产量WV=0出发,导出曝气池体积,然后按氧化沟工艺条件布置成环状 混合式或carrousel式。氧化沟中循环流速为0.30.6m/s，有效深度15m。该污水处理厂日处理水量80000m3，共设计四组氧化沟，每组氧化沟日处理水量为10000m3,进水BOD5浓度为200mg/l,出水BOD5浓度要求小于30mg/l,根据他人经验性数据,我们假定氧化沟中挥发固体浓度X=4000mg/(lVSS),二沉池底挥发固体浓度Xr=12370mg/(lVSS),产率系数y=0.4,微生物自身衰减系数Kd=0.1d-1,反应速度常数K=0.1L(mg/d)。3.5.1 氧化沟所需容积V（WV0）3.5.2 曝气时间Tb3.5.3 回流比R3.5.4 需氧量G在延时曝气氧化沟中，由微生物去除的全部底物都作为能源被氧化而WV0，故系统中每天需氧量为：折合最终生化需氧量为LT去除单位质量BOD5的需氧量为L/G3.5.5 复合污泥负荷N3.5.6 氧化沟主要尺寸已知氧化沟的容积为3400m3，取水深H4.0，沟宽为B4m，则氧化沟的长度为：3.5.7 氧化沟草图 图3-3 氧化沟草图3.6 二沉池的设计和计算3.6.1 池表面积 式中: A-池表面积,m2Q-最大时污水量,m3/hq-水力表面负荷,m3/(m3h),一般为0.51.5 m3/(m3h)拟设计2个二沉池则Q=80000/2=40000m3/d=416.5m3/h,取q=1.0 m3/(m3h),那么A=Q/q=416.5m23.6.2 池体直径3.6.3 沉淀部分有效水深H=q式中：水力停留时间h,一般为1.01.5h取=1.5h,则H=1.5m第四章 污泥处理系统4.1 污泥量计算二沉池污泥量：式中: x二沉池每日排泥量，kg/d；Q平平均日处理污水量，m3/dLr去除的BOD浓度，kg/m3；Kd衰减系数，1/d，一般为0.050.1Qc污泥龄，d湿污泥体积：式中: p污泥含水率，%，取99.4%总污泥量：566.6m3/d4.2 污泥浓缩池拟采用辐流式重力浓缩池4.2.1 设计参数1. 进泥含水率当为初次污泥时,其含水率一般为95%98%;当为剩余活性污泥时,其含水率一般为99.2%99.6%;当为混合活性污泥时,其含水率一般为98%99.5%2. 污泥固体负荷当为初次污泥时,污泥固体负荷宜采用80120kg/(m2d); 当为剩余活性污泥时,污泥固体负荷宜采用3060kg/(m2d); 当为混合活性污泥时,污泥固体负荷宜采用2580kg/(m2d)3. 浓缩后污泥含水率由二沉池进入污泥浓缩池的污泥含水率,当采用99.2%99.6%时,浓缩后污泥含水率宜为97%98%4. 污泥停留时间浓缩时间不宜小于12小时,但也不要大于24小时,以防止污泥厌氧腐化5.有效池深一般为4m,最低不小于3m4.2.2 设计计算4.2.2.1 浓缩池直径式中: Q污泥量，m3/dC污泥固体浓度,g/l, 进泥含水率取99.4%,则C=6g/lM浓缩池污泥固体通量,kg/(m2/d), 取25kg/(m3/d)A=566.6627=125m2采用两个污泥浓缩池,每个池面积为A/2=62.5m2则浓缩池直径为4.2.2.2 浓缩池工作部分高度h1取污泥浓缩时间T=16h,则4.2.2.3 超高h2超高h2取0.3m4.2.2.4 缓冲层高h3h3取0.3m4.2.2.5 浓缩池总高度H=h1+h2+h3=3.6m4.2.2.6 浓缩后污泥体积4.3 消化池 本设计采用一级消化（草图如图4-1） 图4-1 消化池4.3.1 池体设计 池型：圆柱形，固定盖池子中温消化：33-35 4.3.1.1 消化池的容积计算式中:V消化池有效容积,m3V每天要处理的污泥量,m3/dP污泥投配率,当污泥温度为30-35,P可取6%8%已知V=113m3/d,P取6%,V=2260m3考虑到事故和检修,消化池座数不得少于两座,本设计拟建两座消化池,则每座容积为2260/2=1130m34.3.1.2 圆柱形池体直径又根据柱体高等于半径这一规律，容积已知，计算出柱体半径等于8m，直径等于16m4.3.1.3 圆柱形池体柱高圆柱形池体柱高取8m4.3.1.4 消化池总高取总高与直径之比为1.0，则总高为16m4.3.1.5 池底坡度池底坡度取0.084.3.1.6 池顶圆柱体直径取2m，高度与直径相同，也取2m4.3.1.7 检修口直径取0.7m，每个消化池设两个检修口4.4 脱水间 4.4.1 脱水设备选用启东环保设备厂GD-1000型带式压滤机，单机处理量4m3h-1，2台，一用一备，配用电机功率2.05KW,外形尺寸4.1m1.62m2.15m，处理后泥饼含固率22%23.4.4.2 加药设备药剂投加一体化系统1套药剂种类：干粉配药能力：4kgPAM/h 药液浓度：0.1%0.5%加药泵，搅拌电机等功率：1.42kw 单螺杆泵 LG60-1型 2台Q45m3/h H0.4Mpa N7.5Kw 水平螺旋输送机：套直径：D350 mm长度：L12 m 功率：1.1 kW。 4.4.3 构筑物大小20m（长）10m（宽）5m（高） 参考文献（References）1、执行的主要设计规范和标准 (1) 中华人民共和国国家标准，地表水环境质量标准 (GB3838-2002) (2) 中华人民共和国国家标准，城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002) (3) 中华人民共和国国家标准，污水综合排放标准(GB8978-1996) (4) 中华人民共和国城镇建设行业标准，污水排入城市下水道水质标准(CJ3082-1999) (5) 中华人民共和国城镇建设行业标准，城镇污水处理厂附属建筑和附属设备设计标准(CJJ31-89) (6) 中华人民共和国城镇建设行业标准，城市污水处理厂污水污泥排放标准(CJ3025-93) (7) 中华人民共和国国家标准，给水排水制图标准(GB/T50106-2001) (8) 中华人民共和国国家标准，给水排水设计基本术语标准(GBJ125-89) (9) 中华人民共和国国家标准, 室外排水设计规范(GBJ14-87，1997年版) (10)中国工程建设标准化协会标准，氧化沟设计规程CECS 112:2000