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污水处理厂工艺设计

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2020年5月29日
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污水处理厂工艺设计
作者:李洋
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简介: 处理工艺选择的目的是根据污水量、污水水质和环境容量,在考虑经济条件和管理水平的前提下,选用安全可靠、技术先进、节能、运行费用低、投资省、占地少、操作管理方便的成熟工艺。根据本项工程的水质、水量及处理要求,为实现以最低的建设费用和运行成本取得最佳的出水效果的目的,我们推荐采用国际上先进的对污水处理效果好的百乐克污水处理工艺。
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处理工艺选择的目的是根据污水量、污水水质和环境容量,在考虑经济条件和管理水平的前提下,选用安全可靠、技术先进、节能、运行费用低、投资省、占地少、操作管理方便的成熟工艺。
根据本项工程的水质、水量及处理要求,为实现以最低的建设费用和运行成本取得最佳的出水效果的目的,我们推荐采用国际上先进的对污水处理效果好的百乐克污水处理工艺。
百乐克工艺起源于德国,它是在常规活性污泥工艺和曝气氧化塘基础上发展起来的一种新型工艺,其采用低污泥负荷,高污泥泥龄设计,经过无固定的漂浮移动式曝气系统供氧,由于移动式曝气系统的充氧特征,在生化池内能产生多重的缺氧和好氧区域,因而本工艺具有良好的脱氮除磷功能,这种新工艺的主要特点如下:
1、浮动曝气延时活性污泥工艺,污泥泥龄长,有机物氧化充分,能满足最严格的污水处理排放要求,出水可靠,抗冲击负荷能力强;采用多级A/O曝气工艺,脱氮除磷效率极高。与传统的氧化沟、A/A/O和SBR工艺相比,工程投资低,占地面积少,运行管理简单。
2、浮动微孔曝气系统所产生的气泡在水中的停留时间是传统固定方式的3倍,因而氧转移效率高,动力消耗低。同时漂浮式曝气系统操作简单,无须固定安装,保养维护方便(无须排空池体),可有效降低人工成本。
3、在曝气池前设置生物选择池,可利用微生物选择生长规律,抑制丝状菌生长,同时提供聚磷菌释放磷的厌氧环境,强化生化除磷效果。
4、采用溶解氧在线控制系统,经济地调节鼓风机输出风量,能极大地节省曝气动力费用。
5、池体土建灵活性强,组合布置,占地面积小,紧凑,因地制宜,可采用混凝土、毛石、土池、防渗板等多种护坡各种土建施工方式,土建投资极其节省。
污水处理工程是一项技术复杂、投资大、政策性强的基础设施项目。虽然无明显的经济效益,而环境效益和长远的社会效益却是无法估量的。基于这一特点,即使发达国家对于污水处理工程项目的开发和建设,都非常重视。但也必须考虑在如何降低基建投资和运营的成本问题,研究简化污水处理工艺流程,少占地,节电耗,便于管理和提高处理效果等方面有新的突破。百乐克工艺正是做到了这一点,它与传统的二级生化处理和现行氧化沟、SBR工艺比较,工艺流程简单,适用性强,出水水质优良。从建设投资、占地面积、运行成本等方面分析都有明显的优势。
2.2工艺方案设计
2.2.1污水处理工艺流程
污水 粗格栅 泵站 细格栅 工艺除砂
计量渠 百乐克综合池 接触池 出水排放
污水从厂区南侧引入厂内,经粗格栅至进水泵房,由泵提升后依次进入细格栅、工艺除砂、百乐克综合池进行物理和生化处理,最终出水经滩河排放或回用。
1.粗格栅
主要功能:截留污水中较大的漂浮物和悬浮物,防止水泵机组的堵塞,
减轻后续处理构筑物的处理负荷,并使之正常运行
结构类型:地下钢混直壁平行渠道
设计参数:设计流量 Qmax=3300m3/h
流 速 V=0.8m/s
渠道宽度 B=1400mm
渠 数 2道
主要设备:回转式格栅机和配套栅渣输送系统
设备类型:高链式平面格栅,输送系统选用无轴螺旋输送机
设计参数:栅 缝 e=20mm
格栅宽度 B=1200 mm
过栅流速 v=0.9m/s
过栅损失 h=200mm
电机功率 N=1.5KW
控制方式:根据栅前后液位差控制清污和输送动作
设备套数:格栅机两台,互为备用,配栅渣输送机一套。
2.提升泵房
主要功能:提升污水,满足后续处理设施水力要求
结构类型:地下钢混矩形潜水泵站
设计参数:设计流量 Qmax=3300m3/h
集水池容积 V=400m3
池 数:1座
主要设备:潜水泵
设备类型:抗堵塞配带自动耦合系统
设备参数:流量 Q=700m3/h
扬程 H=11m
功率 N=55KW
控制方式:根据集水池液位控制运行
设备套数:6套(1套备用)
泵房结构形式采用地下式,泵房的平面尺寸为8.3×11.8m,总高度5.8m。
3.细格栅
主要功能:进一步去除污水中的细小悬浮物细小纤维,降低生物处理负荷
结构类型:高架钢混直壁平行渠道
设计参数:设计流量 Qmax=3300m3/h
过栅流速V=1.0m/S
渠道宽度B=1240mm
渠 数: 两条
主要设备:格栅机和配套栅渣输送系统
设备类型:回转式细格栅,兼具输送、脱水功能
设计参数:过栅流量 Qmax=3300m3/h
栅 缝 b=6mm
过栅损失 Δh=300mm
格栅宽度 B=1200mm
电机功率 N=2.2KW
控制方式:根据栅前后液位差控制清污和输送动作
设备套数:细格栅两台,一用一备
4.工艺除砂
传统的除砂工艺占地较大,投资高,对生物除磷有负面影响。百乐克工艺采用国际流行的旋转式细格栅,一次性除去污水中大于1mm的砂粒和其它杂质,具有工艺简单、操作方便、运行费用低等优点。同时百乐克的悬浮式曝气方式弥补了细小砂粒沉淀的影响。
主要设备:旋转细格栅和螺旋压榨机
设备类型:NOVA细格栅,兼具输送、压榨功能
设计参数:过栅流量 Qmax=3300m3/h
鼓栅直径 d=900mm
鼓栅长度 L=2500mm
栅缝宽度 b=1mm
设备套数:旋转细格栅三台,两用一备
5.计量井
为了提高污水处理厂的工作效率和运转管理水平,积累技术资料,以总结运转经验,并正确掌握处理污水量及动力消耗,反映运行成本,在细格栅后设置了计量井,设计选用电磁流量计,将信息输入计算机,可随时了解、记录生化反应池处理的水量。
6.百乐克综合池
百乐克综合池按6.6万m3/d设计,按8万m3/d校核。本设计采用2条并行工艺线。
(1)生物选择池
主要功能:对水质水量进行调节,同时进行搅拌,有厌氧处理的功效,能抑制丝状菌生长,防止污泥膨胀。同时具有水解酸化的作用,既能生物除磷又能脱色,为中水回用创造条件。
结构类型:钢筋混凝土
设计参数:水力停留时间 HRT=3.8hr
池 深:H=5.5m
总 容 积:V=3300m3
数 量:1座
主要设备: 2台潜水搅拌器
设备类型:高速混合式潜水搅拌装置
设备参数:转速:n=960rpm
功率:N=9KW
控制方式:由可编程控制系统控制运行或人工控制
设备套数:2套
(2)生化反应池
主要功能:在好氧环境下,利用微生物降解BOD及COD,并能经过波浪式氧化工艺对氮和磷进行有效去除
结构类型:半地上土坝矩形池体,浆砌石护坡,土工布防渗
设计参数:体积负荷 Nv=0.3kgBOD/(m3·d)
污泥浓度 MLSS＝4500mg/l
污泥龄:θ=30天
污泥回流比R=100%
水力停留时间 HRT=1.1d
池 深:H=5m
总容积:V=72600m3
池 数:分两座合建
主要设备:
曝气设备(浮动曝气管)
设备参数:空气流量 Q=12m3/支.h
氧转移效率E=25%
有效长度L= mm
设备套数:两套,30条曝气链
(3)一体化澄清池
主要功能:垂直分离出水中的活性污泥,污泥在浓缩后回流至生物选择池
结构类型:钢筋混凝土
设计参数:表面负荷 q=0.75m/h
总 容 积 V=5800m3
主要设备:1套漂浮式污泥抽取系统,1套污泥动力系统
设备类型:潜水污泥泵
设备台数:2台(1台备用)
设备参数:流量 Q=300m3/h
扬 程:H=10m
功 率: N=18.5KW
池 数:2座
(4)稳定池:
设计停留时间2.4hr,池体总容积3050m3,最小水深5米。
主要设备:浮动曝气管1条
空气流量: Q=12m3/支.h,氧转移效率E=25%,有效长度L= mm,
池 数:两座
5.鼓风机房
鼓风机房是保证曝气系统正常工作的关键设施,经计算要满足曝气系统正常运行,设6台可自动调节供气量的专用鼓风机,4用2备。每台离心式鼓风机设计流量Q=6800m3/h,设计最大风压P=58.8kPa,功率N=160kW。鼓风机是污水处理厂能耗最高的设备,占全厂能耗的65%左右,降低其能耗对减少污水处理厂常年运转费用十分关键,设计从鼓风机风量调节着手降低能耗。
百乐克综合池的池内设有溶解氧检测仪,鼓风机可根据溶解氧的变化,可自动调节供气量,这一措施可节省能耗10%以上。
每台风机的进风管上均设有消声器及弹性接头,每台风机的出风管上设有止回阀、安全阀、闸阀弹性接头、出口消声器、压力开关等。鼓风机和出空气管上安有压力计电动阀及流量计、温度计等。进气管设置空气过滤器,对大于1um的灰尘除尘效率99%。
鼓风机房内设有起重设施,以利设备检修,并安装有屋顶通风设施。
鼓风机房平面尺寸为21×7.2m,高5.5m。
6.二氧化氯发生器
城市污水经二级处理后,水质得到改进,细菌含量大幅度减少,但其绝对值仍很可观,并有存在病原菌的可能。根据卫生防疫,环保等监督部门的要求,污水处理厂出水需要消毒,本工程采用二氧化氯消毒。
二氧化氯是一种广谱型的消毒剂,它对水中的病原微生物,包括病毒、芽子包、配水管网中的异养菌、硫酸盐、还原菌及真菌等均有很高的杀灭作用。二氧化氯具有较强的氧化作用,因此有较好的脱色作用
消毒间设计运行按全年不间断运行考虑。当二氧化氯用于水消毒时,其投加量为0.1至1.3mg/L;用于除臭时,其投加量为0.6至1.3mg/L,本工程按1.0mg/L考虑。设计加二氧化氯量按6.6万m3/d进水考虑,加二氧化氯量66kg/d,设计采用亚氯酸钠与盐酸或硫酸合成二氧化氯发生器二台。单台能力3kg/h,配套全部附属设备,并设有双探头报警器,为防止意外事故发生,还另外设两套漏氯吸收装置
7.接触池
本工程采用加二氧化氯消毒,消毒的接触时间为0.5hr。
为了保证加二氧化氯消毒的接触时间,接触池内的水力停留时间按0.5hr设计。平面尺寸为30m×17m,1座,有效水深4.8m,超高0.5m。钢筋混凝土结构。
2.2.2污泥处理工艺设计
污泥 污泥贮池 污泥脱水机 无害化处理 泥饼外运
1.污泥循环
污泥循环的功能是将澄清池排放的回流污泥泵送到生物选择池和将剩余活性污泥泵送至贮泥池中。
回流污泥由澄清池污泥泵提升后自流入生物选择池。
剩余污泥泵采用4台潜污泵,2用2备,主要选泵参数为:单台流量Q =45m3/h,扬程10m,功率2.2kW。
2.浓缩贮泥池
系统污泥产率为1.03kgDS/kgBOD5,排入的干污泥量为7600kg/d,以含水率99.2%计算,其体积为950m3/d。污泥浓缩脱水机工作时间24小时,污泥贮池按3小时考虑,其尺寸为:L×B×H=8.0m×5.0m×3.5m,有效水深3m。钢筋混凝土结构。
贮泥池内为防止污泥中的磷因厌氧析出,设有潜水搅拌器,并采用较短的贮泥时间。
3.脱水机房
在ZC市污水处理厂采用生物除磷技术的情况下,为了避免高含磷量的剩余污泥中的磷在厌氧条件下的重新释放,污泥浓缩采用机械浓缩。
由百乐克生化系统排出的剩余污泥含水率为99.2%。污泥经过机械浓缩后,其含水率平均为95%,再经过机械脱水后,含水率可降至75-80%左右。
在本方案设计中我们采用机械浓缩机和离心脱水机。共选用3套(两用一备),以每天工作三班(即24小时)计,则离心浓缩机的最高处理量为45m3/h,浓缩后平均含固率5%,配套电机功率为1.1kW。离心脱水机的最高处理量为25m3/h,脱水后平均含固率≥20%,配套电机功率为30kW。
污泥离心式浓缩脱水机分别配套污泥进料泵、污泥破碎机、絮凝剂投配装置等,污泥脱水间还配套脱水泥饼螺旋输送机等,其中污泥进料泵采用德国产博格泵。
浓缩脱水机房的平面尺寸为36m×15m,高8.5m。
4、污泥无害化处理
城市污水污泥中含有大量有害物质,长期堆放有二次污染,但其中有含有大量有机物,经过适当工艺处理,将污泥无害化处理。处理后的污泥能够直接填埋,或作为营养土、回填土等。
污泥无害化处理平面尺寸为48m×22m。
2.3平面设计
1.平面设计原则
平面设计原则为:布局合理,水流顺畅,布局紧凑,尽量少占地,功能分区明确。
2.功能分区
处理厂平面按功能分为厂前区、生产区和预留区,各区之间有道路和绿化带相隔。
将厂前区布置在处理厂西北侧,对外向北紧接港城大街,与外界联系方便;对内与生产之间用绿化隔离带分开,保证厂前区优美的环境。厂前区内布置有综合楼、机修间、车库和仓库等。厂前区面积较大,综合楼楼上可俯视全厂。
由于进水管在污水厂的西北面,处理厂尾水排入(潍河)。因此,将进水泵房、细格栅以及沉砂池布置于西侧,生化池紧靠其布置,使得工艺流程顺畅。
将辅助生产构筑物相对集中,布置于厂区上风向;污泥处理区布置于夏季主导风向的下风向,远离厂前区,以保持厂前区较好的环境。
3.厂区道路
为方便交通运输和设备的安装、维护,道路布置成环状,每个构(建)筑物均有道路相通,厂内主干道宽7m,次干道宽4m,主干道转弯半径大于9-12m,混凝土路面。
4.厂区给水
厂区给水由市自来水公司提供,来自于周边供水干管,压力大于4kg/cm2。厂区给水主要用于生活、构筑物及设备冲洗、绿化及消防等。给水干管管径DN200,厂区内呈环网状,利于消防和安全供水。
5.厂区排水
厂区排水为雨污分流制,厂区雨水由道路雨水口收集后汇入厂区雨水管道,并自流排入附近河流;厂区生活污水、生产污水、清洗水池污水、构筑物放空水、上清夜等经厂区污水管道收集后汇入进水泵房,与进厂污水一并处理。
6.中水利用
考虑预留远期中水回用系统场地,为远期中水大量回用于工业、农田灌溉、城市景观等奠定了基础。