工艺流程中构筑物及设备的比选DOC.doc

工艺流程中构筑物及设备的比选1、格栅的选择 格栅设置在泵房集水井进口处或污水处理系统前的污水渠道中，用以截留污水中的悬浮物或漂浮物防止水泵、管道和后续处理构筑物的机械设备如孔口等被磨损，使后续处理流程能顺利进行，同时还可以减轻后续处理构筑物的处理负荷。 格栅的种类很多，可按不同的方式将其分类：按栅条形状，可分为平面格栅与曲面格栅；按栅条运动状态，可分为固定格栅与回转格栅；按栅条间隙宽度，可分为粗格栅（一般1640mm，特殊情况可达100mm）、细格栅（1.510mm）和超细格栅(0.21.5mm)；按清渣方式，可分为人工清渣、机械清渣和水力清渣。 格栅的类型分析比较表格栅类型运动状态平面格栅曲面格栅固定格栅适用范围：不同水位的污水渠道 适用范围广。缺点：机械清渣时需要安装除污机适用范围：水位较浅的污水渠道或格栅井。缺点：机械清渣时需要安装除污机回转格栅适用范围：不同水位的污水渠道适用范围广。适用范围：水位较浅的污水渠道或格栅井。常用机械格栅适用范围及优缺点比较 类型比较项目臂式格栅机链式格栅机钢绳式格栅机回转式格栅机适用范围中等深度的宽大格栅深度不大的中小型格栅，主要清除长纤维、带状物固定式适用于深度范围大的中小型格栅，移动式适用于宽大格深度较小的中小型格栅优点维护方便、寿命长构造简单、占地小适用范围广、检修方便结构简单、动作可靠、检修容易、重量轻。缺点构造较复杂、耙齿与栅条对位较难杂物可能卡住链条和链轮防腐要求高、检修时需停水制造要求高、占地较大由上面两表可知平面格栅与曲面格栅均可做成粗格栅或细格栅。格栅的选用需根据具体的污水处理工艺来确定；可以选取粗、细中单独的一个或进行组合设置。清渣方式中的人工清渣的格栅适用于小型的污水处理厂。为保证清渣作业过程安全、可靠，格栅的安装角度以3060为宜。人工清渣的时间间隔较长，其格栅间隙的设计净面积应采用较大的安全系数，一般不小于进水渠道的有效面积的2倍。机械清渣格栅主要应用于大、中型污水处理厂。当栅渣量达到0.2m3/d时，为降低劳动成本、改善劳动与卫生条件，都决定了必须采用机械清渣的格栅。机械清渣的格栅的安装角度一般为6090，机械清渣的时间间隔较短，甚至可以进行连续的清渣作业，因此格栅间隙的设计净面积可取较小的安全系数，一般不小于进水渠道的有效面积的1.2倍。选用格栅时需要控制的主要技术指标有有效深度（沟深）、有效宽度（栅宽）、栅条间隙、安装角度、进水水质、水温等。根据以上的比较和叙述和进水水质水量以及后续处理工艺的考量，宜采用回转式平面格栅，采用机械清渣。沉砂池的选择 沉砂池的作用 去除污水中相对密度较大的无机颗粒，不去除相对密度较小的有机颗粒。 工程设计中，沉砂池的设计原则及主要参数如下：（1）城市污水处理厂一般均应设沉砂池，工业污水是否设置沉砂池，应根据水质情况而定。城市污水处理厂的沉砂池的只数或分格数应不少于两只。（2）当污水自流入池时，按最大设计流量计算；当污水由抽水泵送入时，应按工作水泵的最大组合流量进行计算；在合流制处理系统中，按降雨时设计流量计算。（3）沉砂池去除的砂粒杂质一般以相对密度为2.65，粒径为0.2mm以上的颗粒为主。（4）城市污水的沉砂量可按照10万m3污水的沉砂量为3m3计（每立方米污水0.03L），沉砂含水率约为60%，重度1.5t/m3，贮泥斗的容积按2天的沉砂量计。采用重力排砂时，贮砂斗斗壁倾角不小于55。（5）沉砂池的超高不宜小于0.3m。（6）除砂一般宜采用砂泵或空气提升泵等机械方法。沉砂经砂水分离后，干砂在贮砂池或晒砂厂贮存或直接装车外运。由于排砂的不连续性，重力或机械排砂方法均会发生排砂管堵塞的现象，在设计中也应考虑水力冲洗等防堵塞措施。人工排砂管直径不应小于200mm。 沉砂池的池型 沉砂池的池型可分为平流式沉砂池、竖流式沉砂池、曝气沉砂池和旋流式沉砂池。常用的沉砂池有平流式沉砂池、曝气沉砂池，旋流式沉砂池。常用的沉砂池比较沉砂池类型比较项目平流式曝气式旋流式构造由入流渠、出流渠、闸板、水流部分及沉砂斗组成曝气沉砂池为狭长矩形，横断面接近正方形。由进水口、出水口、沉砂分选区、集砂区、砂提升管、电动机、传动装置和变速箱组成。原理污水由入流渠进入在狭长的矩形中流动过程中相对密度大的无机颗粒自然沉降，流入泥斗。相对密度较轻的附着有有机物的细小颗粒随水流流出。污水从一端进入后沿池子纵向流动，曝气产生的密度差使池内水流作旋流运动，两者叠加最终使污水呈螺旋流向前推进。污水由进水口沿切线方向流入沉砂区，由转盘和斜坡式叶片带动旋转，在水流旋转产生的离心力作用下，污水中密度较大的砂粒被甩向池壁，掉入砂斗，较轻的有机物则被留在了污水中。优点截留无机颗粒效果较好、工作稳定、构造简单、排砂较方便。可通过调节曝气量控制污水的旋流速度，使得除砂效率较稳定。还对污水进行了预曝气。去除沉砂表面附着有机物，沉砂效率高、占地小、能耗低、运行稳定、维护管理方便。缺点沉砂表面约附着15%的有机物，使沉砂易于腐化发臭，污染环境，增加后续处理难度，需配置洗砂机。出水溶解氧较高，对于要求前级处理工序为厌氧或缺氧状态的生物处理工艺不理。结构复杂、对设备的可靠性要求高，维护管理费用较高。 综合上述叙述及比较结果选取旋流式沉砂池作为一级处理中的沉砂池。二沉池二沉池设在生物处理构筑物（生物膜法或活性污泥法）之后，在活性污泥法中用于沉淀分离活性污泥并提供回流污泥。在生物膜法工艺中，用于沉淀去除腐殖污泥。二沉池在活性污泥法工艺中不仅要进行固液分离，还要将污泥进行一定程度的浓缩以供回流，而活性污泥的沉降性能又比较差，因此一般选用较低的表面水力负荷；二沉池在生物膜工艺中只需进行固液分离、不需要进一步浓缩，脱落生物膜又比活性污泥易于沉淀，所以一般可选用较高的表面水力负荷。污水处理厂中常用的沉淀池为平流式沉淀池、竖流式沉淀池、辐流式沉淀池和斜板（管）沉淀池。表 各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件平流式优点： 1、可就地取材，造价低； 2、操作管理方便，施工较简单； 3、适应性强，潜力大，处理效果稳定； 4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点： 1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂； 3、占地面积较大1、一般用于大中型污水处理厂；2、进水含砂量大时作沉砂池。竖流式优点： 1、排泥较方便2、占地面积较小缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难一般用于小型污水处理厂和工业废水处理站；辐流式优点： 1、沉淀效果好；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点： 1、基建投资及费用大；2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；3、施工较平流式困难1、 一般用于大中型污水处理厂；2、在污水处理厂中可用作初沉池或二沉池斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高；2、排泥较困难1、 宜用于大中型污水处理厂2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽鉴于上述叙述以及前后构筑物的连接情况，二沉池选择辐流式沉淀池。混合设备的比选1、混合工艺的作用及要求（1）混合的作用混合的主要作用，是让药剂迅速而均匀地扩散到水中，使其水解产物与水中的胶体微粒充分作用完成胶体脱稳，以便进一步去除。按目前的观点，脱稳过程需时很短，理论上只要数秒钟。在实际设计中，一般不超过2min。（2）混合要求对混合的基本要求是快速与均匀。“快速”是因混凝剂在原水中的水解及发生聚合絮凝的速度很快，需尽量造成急速的扰动，以形成大量氢氧化物胶体，而避免生成较大的绒粒。“均匀”是为了使混凝剂在尽量短的时间里与原水混合均匀，以充分发挥每一粒药剂的作用，并使水中的全部悬浮杂质微粒都能受到药剂的作用。2、混合设备原理及其设计参数和适用范围A、水泵混合水泵混合指药剂溶液加于水泵吸水管中，通过水泵叶轮高速转动达到混合效果。不需设专门混合设施。药剂一般采用泵前投加，为防止空气进入水泵吸水管内，必须没一个装有浮球阀的水封箱，对于投加腐蚀性强的药剂应注意避免腐蚀水泵叶轮及管道。该方法适用于取水泵房距离处理构筑物150m以内的大、中、小型水厂。B、管式混合（1）管道混合管道混合指将药剂直接投入水泵压水管中，利用管道内紊动水流达到混合目的。要求：投药点至絮凝池的距离s50d（d为管径）； 管内流速v1.21.5m/s；管内水头损失h0.30.4m（若h不足，可在管内设置文丘利管或孔板）。（2）管式静态混合器静态混合器是利用在管道内设置多组固定分流板（称混合单元）使水流成对分流，同时又有交叉和旋涡反向旋转，以达到较好的混合效果。（3）扩散混合器扩散混合器指在管式孔板混合器前设一锥形帽，利用水流的扩散、收缩在管内产生紊动而达到混合目的。（4）管件混合管件混合指利用异径管、弯头、三通等组成的管配件的混合作用达到混合目的。C、机械混合池机械混合利用搅拌装置使水和药剂在混合池内剧烈混合。机械搅拌混合池的池形为圆形或方形，可以采用单格，也可以多格串联。（1）搅拌装置机械混合的搅拌器可以是桨板式、螺旋桨式或透平式。桨板式采用较多，适用于容积较小的混合池(一般在2m3以下)，其余可用于容积较大的混合池。（2）设计参数混合时间控制在1030s以内，最大不超过2min，桨板外缘线速度为1.53m/s。混合池内一般设带两叶的平板搅拌器。当H(有效水深)：D(混合池直径)1.21.3时，搅拌器设一层；当H：D1.21.3时，搅拌器可设两层；当H：D的比例很大时，可多设几层，相邻两层桨板采用90交叉安装，间距为(1.01.5)Do(搅拌器直径)；搅拌器离池底(0.50.75)Do，搅拌器直径Do(1/32/3)D，搅拌器宽度B(0.10.25)D。4、水力混合池利用水流跌落或改变水流方向以及速度大小而产生湍流进行的混合称为水力混和。需要有一定的水头损失达到足够的速度梯度，方能有较好的混合效果。（1）涡流式混合池：便于排渣，适用于混凝剂浓度低及投加石灰调整PH值的混合。设计进口流速12m/s，出口液面上升流速0.200.30m/s，停留时间1.5min左右。（2）跌水混合池：可用于小型水厂，应保持0.3m以上跌落高度，出水管流速12m/s。（3）水越式混合池：适用于有较大跌水水头的水厂，当跌落高度0.5m时，可使跌落后水流流速3m/s，产生水越进行混合。4 絮凝絮凝过程就是在外力作用下，使具有絮凝性能的微絮粒相互接触碰撞，而形成更大具有良好沉淀性能的大的絮凝体。目前国内使用较多的是各种形式的水力絮凝及其各种组合形式，主要有隔板絮凝、折板絮凝、栅条（网格）絮凝、和机械搅拌絮凝。 表 絮凝池的类型及特点表类 型特点适用条件隔板式絮凝池往复式优点：絮凝效果好，构造简单，施工方便；缺点：容积较大，水头损失较大，转折处钒花易破碎水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者回转式优点：絮凝效果好，水头损失小，构造简单，管理方便；缺点：出水流量不宜分配均匀，出口处宜积泥水量大于30000m3/d的水厂；水量变动小者；改建和扩建旧池时更适用机械搅拌絮凝池优点：容积小，水头损失较小；缺点：池子较深，地下水位高处施工较难，絮凝效果较差一般用于中小型水厂折板式絮凝池优点：絮凝效果好，絮凝时间短，容积较小；缺点：构造较隔板絮凝池复杂，造价高流量变化较小的中小型水厂网格絮凝池优点：絮凝效果好，水头损失小，絮凝时间短；缺点：末端池底易积泥根据以上各种絮凝池的特点以及实际情况并进行比较，本设计选用机械搅拌沉淀池的比选深度处理的沉淀池功能与给水处理中沉淀池的功能相似。经混合、絮凝后，水中悬浮颗粒已形成粒径较大的絮凝提，需在沉淀或澄清构筑物里分离出来。常见各种形式沉淀池的性能特点及适用条件见如下的各种形式沉淀池性能特点和适用条件表 各种形式沉淀池性能特点和适用条件表型式性能特点适用条件平流式优点： 1、可就地取材，造价低； 2、操作管理方便，施工较简单； 3、适应性强，潜力大，处理效果稳定； 4、带有机械排泥设备时，排泥效果好缺点： 1、不采用机械排泥装置，排泥较困难2、机械排泥设备，维护复杂； 3、占地面积较大1、一般用于大中型污水处理厂；2、进水含砂量大时作沉砂池。竖流式优点： 1、排泥较方便2、占地面积较小缺点： 1、上升流速受颗粒下沉速度所限，出水流量小，一般沉淀效果较差；2、施工较平流式困难一般用于小型污水处理厂和工业废水处理站；辐流式优点： 1、沉淀效果好；2、有机械排泥装置时，排泥效果好；缺点： 1、基建投资及费用大；2、刮泥机维护管理复杂，金属耗量大；3、施工较平流式困难2、 一般用于大中型污水处理厂；2、在污水处理厂中可用作初沉池或二沉池斜管（板）式优点：1、沉淀效果高；2、池体小，占地少缺点：1、斜管（板）耗用材料多，且价格较高；2、排泥较困难2、 宜用于大中型污水处理厂2、宜用于旧沉淀池的扩建、改建和挖槽鉴于上述叙述以及前后构筑物的连接情况，深度处理的沉淀池选用斜管（斜板）沉淀池。常用过滤池型比较 特点滤池类型适用条件优点缺点快滤池普通快滤池大中型净水厂1运行管理可靠，单池面积大2、池深较浅3、有成熟的运行经验，滤料易得1、阀件太多2、一般为大阻力冲洗，须专设冲洗设备多层滤池大中小型净水厂1、滤池较其他滤池高，单池面积大2、含污能力提高，工作周期较长1、滤料粒径选择较严格2、冲洗要求严格，否则滤料内易积泥或发生混层现象无阀滤池适用于小型水厂，一般在1万立方米每日以下1、不需设置阀门2、自动冲洗，管理方便1、运行过程看不到滤层情况2、清砂不变，单池面积较小3、冲洗效果较差，反冲洗时要浪费部分水量虹吸滤池中型水厂单池面积不宜过大1、不需大型闸阀，简化处理流程2、无需冲洗水塔或冲洗泵3、实现自动化控制1、小阻力冲洗，单池面积不能太大2、池深较大，结构较复杂移动冲洗罩滤池适用于大中水厂1、不需大型闸阀，造价较低2、简化了进出水系统；池构造简单3、易实现自动化控制1、移动罩桁车装置制造安装要求较高，维修较麻烦2、常因罩体对位不准或密封不严影响冲洗效果均质滤料滤池（V型滤池）适用于大中型水厂单池面积可达150m 以1、运行稳妥可靠2、采用砂滤料。材料易得3、滤床含污量大、周期长、滤速高4、具有气水反洗和表面扫洗，冲洗效果好1、配套设备多，如鼓风机等2、土建较复杂，池深比普通快滤池深为满足水质要求，防止疾病的传播，必须对处理后的水进行消毒处理。消毒主要是借助物理方法和化学方法杀灭水中的致病微生物，物理方法主要有加热法、超声波法、紫外线照射法等，化学方法主要采用卤素族消毒剂（液氯、二氧化氯、溴及溴化物等）。常用消毒方法比较 特点消毒类型适用条件优点缺点液氯各种规模水厂1、消毒效果稳定，余氯保持时间较长2、设备简单，造价低，运行费低。1、加氯量过大时，水味道不良2、原水有机物高时会产生有机氯化物氯胺大中型净水厂或临时性供水原水中有机物多以及输配水管线较长时1、能降低三卤甲烷和氯酚的产生2、能延长管网中剩余氯的持续时间抑制细菌生成1、消毒作用比液氯进行的慢，需较长接触时间2、需增加加氯设备，操作管理麻烦漂白粉小型净水厂或临时性供水1、具有余氯的持续消毒作用2、投加设备简单，价格低廉1、含氯量低，用量多，制备容积大2.操作麻烦臭氧氧化大中小型水厂，原水污染程度高时1、杀菌作用强，对水的臭味、水色都能有效的去除2、接触时间短。不生成有机物1、管网没有剩余消毒能力2、设备复杂，运行费用高。紫外线小型净水厂1、不改变水的物理化学性质，不产生气味2、接触时间短1、没有剩余消毒能力2、消耗电能多，运行费用高我国普遍采用氯消毒，因为液氯消毒具有余氯持续消毒的作用，成本较低，操作简便，投量准确，不需要庞大的设备等优点，故本设计亦采用液氯消毒3.3主要生产构筑物工艺设计3.3.1 进水泵房污水进水泵房由格栅间、泵房组成(泵房配电间设于离泵房不远的地方，具体布置见污水厂平面总体布置图，另外厂内另设有集中变配电间、中控室)。1. 格栅间平面尺寸：长宽=7.15米6.60米，地下深6.53米，为钢筋砼结构，格栅间内设中格栅和细格栅，中格栅栅条间隙为26mm，两栅间隔墙宽取0.6m，栅槽总宽度为3.27m. 最大过栅流速为0.9 m/s。格栅的运行由格栅前、后水位差自动控制。栅渣由设于平台面以下的国产无轴螺旋输送器输出后外运处置。2. 泵房采用半地下室钢筋砼结构，平面尺寸：长宽=8.00米16.60米，地下埋深4.33米，采用立式污水泵抽升污水，泵房内设四台型号为500QW260015160的立式污水泵(四用一备)。单泵流量为2600米3/时，扬程为15米，转速745转/分，电机功率160千瓦。每台泵出水管上设微阻缓闭止回阀，起吊设备采用电动单梁起重机，最大起重量为5吨。3.3.2 细格栅和沉砂池共设两道进口细格栅，安装在出水井与沉砂池的连接渠道上，用于去除进厂污水中较大的漂浮物和悬浮物，以保证后续处理工艺的安全运行。细格栅(一期)分两组设置，每组设2道进口机械弧形细格栅(旋转角为90。)及1道人工应急格栅(国产)，渠宽为3.86 m，栅隙宽为20 mm，最大过栅流速为0.9 m/s.格栅的运行由格栅前、后水位差自动控制。栅渣由设于平台面以下的国产无轴螺旋输送器输出后外运处置。沉砂池采用了旋流式沉砂池(分两组设2池，型号旋流式沉砂池50)，旋流式沉砂池型号50的尺寸(mm)型号流量(万m3/d)ABCDEFJL5019.0046100152013702740460244017802130采用重力排砂，这使得排出的砂含有机物较少，有利于污水的后续生物处理及泥砂的处置。由两座沉砂池排出的泥砂经2台国产的砂水分离器处理后外运处置。3.3.3初次沉淀池：初次沉淀池对于去除污水中泥沙悬浮物质都能起到很好的作用，而且能够一定对污水中的BOD5起一定的去除作用。这样既能使污水的初步处理达到一个较好的水平，又能减小后续处理的压力，因此考虑设置初次沉淀池。根据污水的水质、水量以及考虑到工程造价和运行费用等，根据计算结果设置四个辐流式初次沉淀池，池子的直径取36米。有效水深为3米。3.3.4 A2/O池A2/O生物池分两组(共4座)，污泥负荷为012kgBODs/(kgMLSSd)，单池平面尺寸为86.47 m50m(不包括隔墙厚度)，池深为5.7 m(有效水深为5 m)，每池分三区即厌氧区、缺氧区及好氧区，每池设有3根进气总管，每根总管设有1个进口电动空气调节蝶阀(用于调节供氧量)。A2/O工艺需有大量的混合液回流(一般为处理水量的24倍)，这使得其能耗较高。为此，在设计时结合了循环流式生物池的特点，采用了类似氧化沟循环流式水力特征的池型，省去了混合液回流以降低能耗，同时在该池中独辟厌氧区除磷及设置前置反硝化区脱氮等有别于常规氧化沟的池体结构，充氧方式采用高效的鼓风微孔曝气、智能化的控制管理，这大大提高了氧的利用率，在确保常规二级生物处理效果的同时，经济有效地去除了氮和磷。该系统较常规A2/O工艺降低能耗约0045(kWh)/m3。3.3.5 鼓风机房鼓风机房的土建部分按160000 m3/d的总规模一次建成，近期设备按2010 m/d装机。鼓风机房的土建部分按5015 m3/d的总规模一次建成，近期设备按2010 m/d装机。鼓风机房与全厂的变配电间合建，其平面尺寸为4020m。机房内设4台罗茨鼓风机(型号为RF-350，电机功率为220 kW )，该风机高效节能，转子平衡精度高，振动小，齿轮精度高，噪声低，寿命长，输送气体不受油污染。3.3.6 二次沉淀池二次沉淀池共四座。二沉池采用中心进水，周边出水幅流式沉淀池，每座池内径41.2米，为半地下式钢筋砼结构。表面负荷1.5,停留时间为2.5小时,有效水深1.73米,另加超高0.5米。后考虑到管道敷设，泥斗设为2.00米。出水采用双侧三角堰板出水，堰上负荷为0.47升/秒。两座池共用一座配水集泥井，中心配水，周边集泥。每座二沉池上设1台ZBG周边传动刮泥机，桥长40米，桥宽0.8米，旋转速度3.2米/分。3.3.7 配水集泥井集泥井内设有回流污泥泵和剩余污泥泵，均采用进口潜污泵。采用钢筋砼结构。集泥井内设两台回流污泥泵，最大汇流比为100%。3.3.8 污泥浓缩池进入浓缩池污泥含水率99.4%，浓缩后含水率97%，浓缩池固体负荷30(公斤/米2日)。近期设浓缩池2座，每座池内径17米，池高4.0米，采用半地下式钢筋砼结构。3.3.9 脱水车间每日由浓缩池来的干泥泥量为19522.5公斤，含水率97%，污泥体积648.61，污泥经离心脱水后，脱水后的污泥外运。脱水车间内设2台离心脱水机，另预留一台机组位置，两台机组每天工作12小时。