十万m3d城市污水处理厂工艺设计样本.doc
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1、目 录第一章 设计依据及关键资料71.1 设计依据71.2 关键资料7第二章 设计背景8第三章 工程规模及设计基础数据确定83.1 设计标准83.2 工程规模93.2.1 设计任务93.2.2 设计水量103.3 设计水质及处理目标103.3.1 进水水质103.3.2 处理目标113.4 厂区条件113.5 进水条件123.6 排水条件12第四章 污水处理厂工艺方案比选134.1 污水处理工艺分析134.2 进水可生化性确实定144.3 污染物去除及处理工艺要求154.4 常见污水生物脱氮除磷工艺184.5 污水处理工艺方案确实定204.6 污泥处理工艺选择224.6.1 污泥处理目标224
2、.6.2 污泥浓缩脱水工艺224.6.3 污泥消化工艺244.6.4 污泥处理方案选择24第五章 污水处理厂工艺设计265.1 粗格栅265.1.1 功效265.1.2 设计参数265.1.3 工艺尺寸设计计算275.1.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸325.1.5 工艺装备325.2 提升泵房335.2.1 功效335.2.2 设计参数345.2.3 工艺尺寸设计计算345.2.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸355.2.5 工艺装备355.3 细格栅365.3.1 功效365.3.2 设计参数365.3.3 工艺尺寸设计计算375.3.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸405.3.5
3、 工艺装备405.4 曝气沉砂池425.4.1 功效425.4.2 设计参数425.4.3 工艺尺寸设计计算435.4.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸485.4.5 工艺装备495.5 初沉池495.5.1 功效495.5.2 设计参数505.5.3 工艺尺寸设计计算515.5.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸545.5.5 工艺装备555.6 初沉池污泥泵房565.7 A2/O生化池575.7.1 功效575.7.2 设计参数575.7.3 工艺尺寸设计计算595.7.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸705.7.5 工艺设备715.8 鼓风机房735.9 二沉池735.9.1 功效7
4、35.9.2 设计参数745.9.3 工艺尺寸设计计算745.9.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸785.9.5 工艺装备805.10 剩下及回流污泥泵房815.11 化学强化除磷825.12 接触池845.12.1 功效845.12.2 设计参数845.12.3 工艺尺寸设计计算855.12.4 构(建)物结构形式及工艺尺寸885.13加氯间885.13.1 功效885.13.2 设计参数895.13.3 工艺尺寸设计计算895.13.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸895.13.5 工艺装备895.14 巴氏计量槽905.15 污泥浓缩池925.15.1 功效925.15.2 设计参数
5、935.15.3 工艺尺寸设计计算945.15.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸975.15.5 工艺装备985.16 消化池985.16.1 功效985.16.2 设计参数995.16.3 工艺尺寸设计计算995.16.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸1015.17 储泥池设计1025.18 脱水机房1035.18.1 功效1035.18.2 设计参数1035.18.3 工艺尺寸设计计算1045.18.4 构(建)筑物结构形式及工艺尺寸1055.18.5 工艺装备1055.19 污泥外运1055.20 污水处理厂关键构(建)筑物1065.21 污水处理厂关键设备109第六章 平面及竖向部
6、署1136.1 部署标准1136.2 平面部署1176.3 竖向部署1186.3.1 高程部署方法1186.3.1 本污水处理厂高程计算119第一章 设计依据及关键资料1.1 设计依据1) 水污染控制工程课程设计任务书2) 地表水环境质量标准(GB3838-)3) 室外排水设计手册(GB50014-)4) 城镇污水处理站污染物排放标准(GB18918-)1.2 关键资料(2) 地表水环境质量标准(GB3838-);(3) 城镇污水处理站污染物排放标准(GB18918-);(4) 污水综合排放标准(GB8978-1996);(5) 室外排水设计规范(GB50014-);(6) 室外给水设计规范(
7、GB50013-);5) 工业企业总平面设计规范(GB50187-93);6) 厂矿道路设计规范(GBJ22-87);7) 泵站设计规范(GB/ T 50265-97);8) 建筑模数协调统一标准(GBJ2-86);9) 厂房建筑模数协调标准(GBJ6-86);第二章 设计背景 依据当地环境条件经同意在某市西侧修建城市污水处理厂一座,处理该市西区城市污水,该区人口800000人,综合人均自来水量为150L/人天。面积40平方公里,关键为商业住宅区。其生活污水和工业污水百分比为3:1,该区域中工业关键为食品、医药、机械、电子。各企业工业废水经就地处理达成国家相关标准后,排入成排水系统。第三章 工
8、程规模及设计基础数据确定3.1 设计标准1) 选择工艺技术优异、成熟可靠,且方案切实可行;2) 占地面积小,且步骤布局合理;3) 处理系统自动化程度高、操作管理方便、运行费用低,且污水处理系统有较长使用寿命;3.2 工程规模3.2.1 设计任务 依据设计资料和设计要求,确定工艺步骤,进行构筑物工艺设计计算、水力计算,隶属构筑物设计,在此基础上进行平面及高程部署。3.2.2 设计水量设计水量:100000m3/d 改变系数Kz=1.3所以最高日最高时流量:Qmax=QKz=1000001.3=130000m3/d平均流量及最大日最大时流量见表3-1。 表3-1 污水流量表流量单位平均流量最大流量
9、m3/d100000130000m3/h4166.75416.7L/s11571505给排水设计手册,第二版,第05期,城镇排水:P33.3 设计水质及处理目标3.3.1 进水水质 设计任务书已给出此次设计进水水质,见表3-2表3-2 进水水质(mg/L)BOD5CODcrSSTNNH4+-NTP23047030050365水污染控制工程课程设计任务书3.3.2 处理目标该河段水功效区划为地表水环境质量标准中III类水体。水质实施城镇污水处理站污染物排放标准(GB18918-)中一级标准B标准,关键水质标准见表3-3。表3-3 出水水质要求BOD5CODcrSSTNNH4+-NTP206020
10、20813.4 厂区条件厂区平面见附图,地势平坦,适合于工厂建设。最低气温:-12,最高气温:42,年平均气温:13多年平均降雨量:560mm/y,主导风向及风速:常年风向为东北和西南风,最大风速25m/s,平均风速1.2m/s 工程地质: 土壤:级失陷性黄土 地下水位:-8m 厂区平均海拔高程:461m 水污染控制工程课程设计任务书3.5 进水条件 来水管位置:厂区西南角 来水水头:无压 来水管底标高:457m水污染控制工程课程设计任务书3.6 排水条件 距离厂区围墙西侧500米有一条河流,河水最大流量48m3/s,最小流量2 m3/s,最高水位458m。第四章 污水处理厂工艺方案比选4.1
11、 污水处理工艺分析 污水处理分为生物法、物理法、化学法和相关多种组合方法。对于城市污水处理来说经过近百年研究、发展和实践,已经形成了一套经实践检验行之有效且经济可靠处理方法。 对于以除碳(COD)处理为主时,其关键处理方法通常为生物法(一般活性污泥法或其变种)。 对于以除碳和脱氮为主处理时,通常也为生物法(硝化反硝化)。对于以除碳、脱氮和除磷为主时,可选择生物法、生物法+化学法或单纯化学法。污水处理厂在采取一级处理或不一样工艺二级处理系统时,处理效率通常情况见表4-1。表4-1 各处理工艺处理效率处理等级处理方法主 要 工 艺处理效率(%)SSBOD5一级沉淀法沉淀(自然沉淀)40552030
12、二级生物膜法首次沉淀、生物膜反应、二次沉淀60906590活性污泥法首次沉淀、活性污泥反应、二次沉淀70906595依据进水水质及出水水质要求,此次设计采取含有脱氮除磷功效处理工艺。水污染控制工程课程设计指导书,P5;4.2 进水可生化性确实定上节已初步确定选择含有脱氮除磷工艺对污水进行二级处理,但原水是否能进行生化处理,尤其是能否进行脱氮除磷处理,取决于原水中各营养成份含量及其百分比是否能满足生物生长需要,所以需确定原水相关指标是否满足要求。依据设计进水水质,计算出原水中各营养物质比值,见表4-2。 表4-2 污水处理厂原水营养物比值项目比值BOD5/COD0.49BOD5/NH4+-N6.
13、39BOD5/TN4.6BOD5/TP464.3 污染物去除及处理工艺要求污水处理目标是去除水中污染物,使污水得到净化,污水中关键污染物有BOD5、COD、SS、N和P等。本工程要求污水处理程度较高,对BOD5、COD、SS、NH3-N、TP去除率如表4-3所表示。表4-3 污水处理厂进出水水质指标及处理效率项目进水水质(mg/L)出水水质(mg/L)去除率(%)BOD52302091.3COD4706087.2SS3002093.3NH4+-N36877.8TP51801 SS去除SS去除关键依靠物理处理法来实现,物理处理法利用作用分离水中呈悬浮态固体物质。关键方法有筛选法、沉淀法、气浮法、
14、过滤法、离心法和膜分离法。 污水处理厂一级处理经过物理处理法去除悬浮状态固体污染物质,关键处理设施有初沉池,通常SS能去除40%55%。2 BOD5去除 生活污水中BOD5去除是靠微生物吸附作用和代谢作用,然后对污泥和水进行分离来完成。 活性污泥中微生物在有氧条件下将污水中一部分有机物用于合成新细胞,将另一部分有机物进行分解代谢方便取得细胞合成所需能量,其最终产物是CO2和H2O等稳定物质。在这种合成代谢和分解代谢过程中,溶解性有机物(如低分子有机酸等易降解有机物)直接进入细胞内部被利用,而非溶解性有机物则首先被吸附在微生物表面,然后被酶水解后进入细胞内部被利用。由此可见,微生物好氧代谢作用对
15、污水中溶解性有机物和非溶解性有机物全部起作用,而且代谢产物是无害稳定物质,所以,能够使处理后污水中残余BOD5浓度很低。3 氮去除废水中氮通常以有机态和无机态,包含氨态、亚硝酸盐和硝酸盐等形式存在。生活污水中氮存在形式以有机氮和氨氮为主,亚硝酸盐氮和硝酸盐氮含量很低,不超出总氮含量1%。在未处理原污水中,有机态氮和氨氮是氮关键存在形式,经传统二级生化处理后出水中氮关键以氨或硝酸盐和亚硝酸盐形式存在。氮去除方法关键有物理化学法和生物化学法两大类。物理化学法关键有沸石选择性交换吸附、空气吹脱及折点氯化。生物化学法关键为硝化-反硝化生物脱氮。4 COD去除物理法:利用物理作用来分离废水中悬浮物或乳浊
16、物,可去除废水中COD。常见有格栅、筛滤、离心、澄清、过滤、隔油等方法。 化学法:利用化学反应作用来去除废水中溶解物质或胶体物质,可去除废水中COD。常见有中和、沉淀、氧化还原、催化氧化、光催化氧化、微电解、电解絮凝、焚烧等方法。 物理化学法:利用物理化学作用来去除废水中溶解物质或胶体物质。可去除废水中COD。常见有格栅、筛滤、离心、澄清、过滤、隔油等方法。 生物处理法:利用微生物代谢作用,使废水中有机污染物和无机微生物营养物转化为稳定、无害物质。常见有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物消化法、稳定塘和湿地处理等。5 磷去除磷在水中有三种存在形式,即正磷酸盐、聚磷酸盐和有机磷。在生化处理过程中,有
17、机磷和聚磷酸盐可转化为正磷酸盐。除磷方法有化学法和生物法。化学除磷:经过投加化学沉淀剂和废水中磷酸盐生成难溶沉淀物,然后分离去除。依据使用药剂,化学沉淀法可分为石灰石沉淀法和金属盐沉淀法。生物除磷:利用一类称为聚磷菌微生物在一定条件下能够从外部环境过量摄取超出其生理所需要磷,并将其以聚合磷酸盐形式储存于体内,最终以富磷剩下污泥形式排出,达成从污水中除磷效果4.4 常见污水生物脱氮除磷工艺全部生物除磷脱氮工艺全部包含厌氧、缺氧、好氧三个不一样过程交替循环。应用于城市污水厂悬浮型活性污泥法污水处理工艺关键有以下多个系列:1 氧化沟工艺 氧化沟也称氧化渠或循环曝气池,是于20世纪50年代由荷兰巴斯韦
18、尔(Pasveer)所开发一个污水生物处理技术,属活性污泥法一个变法。它把连续式反应池作为生化反应器,混合液在其中连续循环流动。氧化沟使用一个带方向控制曝气和搅动装置,向反应器中混合液传输水平速度,从而使被搅动混合液在氧化沟闭合渠道内循环流动。 氧化沟特点:1) 工艺步骤简单,运行管理方便,氧化沟工艺不需要初沉池和污泥消化池,有这类氧化沟还能够和二沉池合建,省去污泥回流系统。2) 运行稳定,处理效果好,氧化沟BOD平均处理水平可达95%左右。3) 能承受水量水质冲击负荷,对浓度较高工业废水有较强适应能力,这关键是因为氧化沟水力停留时间长,泥龄长,通常为2030d,污泥在沟内达成除磷脱氮目标,脱
19、氮效率通常80%,但要达成较高除磷效果,则需要采取另外方法。A2/O工艺A2/O工艺是将厌氧/好氧除磷系统和缺氧/好氧脱氮系统相结合而形成,是生物脱氮除磷基础工艺。可同时去除废水中BOD、氮和磷,工艺步骤见图4-1。图4-1 A2/0系统步骤示意图 A2/O工艺优点:能够充足利用混合液中硝态氧来氧化BOD5,回收了部分硝化反应需氧量,反硝化反应所产生碱度能够部分赔偿硝化反应消耗碱度,所以对含氮浓度不高城市污水能够不另外加碱来调整pH。本工艺在系统上是最简单除磷脱氮工艺,总水力停留时间小于其它同类工艺;在厌氧(缺氧)、好氧交替运行条件下,丝状菌不能大量繁殖,无污泥膨胀问题,SVI一值小于100,
20、利于处理后污水和污泥分离;运行中在厌氧和缺氧段内只需轻缓搅拌,运行费用低。2 UCT工艺UCT工艺和A2/O工艺不一样之处于于沉淀池污泥回流到缺氧池而不是回流到厌氧池。工艺步骤见图4-2。图4-2 UCT系统步骤示意图这么能够预防因为硝酸盐氮进入厌氧池,破坏厌氧池厌氧状态而影响系统除磷率。增加了从缺氧池到厌氧池混合液回流,由缺氧池向厌氧池回流混合液中含有较多溶解性BOD,而硝酸盐极少,为厌氧段内所进行有机物水解反应提供了最优条件。在实际运行过程中,当进水中总凯氏氮TKN和COD比值高时,需要降低混合液回流比以预防NO3-进入厌氧池。不过假如回流比太小,会增加缺氧反应池实际停留时间,而试验观察证
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