城市污水处理厂工艺设计说明书
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城市污水处理厂工艺设计说明书
一、总述
1.1 课程设计题目
城市污水处理厂课程设计
1.2 原始资料及要求
(1)设计人口:近期实际人口为:(12+班次)×10000人+学号×2000人,排水量标准180L/人.天;远期发展人口(15+班次)×10000人+学号×2000人,排水量标准200L/人.天。
(2)工业废水:该城市工业企业生产废水全部经过厂内废水处理站进行处理后,已经达到城市污水管道的纳污能力;近期排水量0.2m3/s,远期排水量0.3m3/s;时变化系数Kh =1.2。
(3)污水性质:COD=400mg/L,BOD5/COD=0.5,SS=180mg/L,夏季平均水温25℃,冬季平均水温15℃,常年平均水温22℃。
(4)纳污河流:位于城市南侧自西向东(01班)、东侧自北向南(02班),流量保证率为95%,流量Q平=8m3/s,平均水深H平=2m,平均流速V平=0.2m/s,水温T=15℃,溶解氧DO=8mg/L,BOD5=2.8mg/L,河流允许增加悬浮物浓度1.5mg/L,20年一遇洪水水位标高412.5m,常水位标高410.3m,该城市排污口下游20km处有取水水源点。
(5)根据城市总体规划,污水厂拟建于该城市下游河流岸边,地势平坦,拟建处的地面标高415.30m。
(6)该城市污水主干管终点(污水厂进水口)的管内底标高411.00m,D=1000mm,i=0.002,v=1.15m/s,h/D=0.56。
(7)气象条件:主导风向东北(01班)、西南(02班)。平均气温13.5℃,冬季最低气温-10℃,最大冰冻深度0.65m,夏季最高气温38℃,年平均降雨量1010mm,蒸发量1524mm。
(8)处理要求:出水水质BOD5≤20mg/L,SS≤20mg/L,对污泥进行稳定化处理、脱水后泥饼外运填埋或作农肥。处理后的污水就近纳入河流。
(9)设计规模:设计应考虑近期和远期城市发展情况,分期建设,说明一期建设和二期建设各构筑物及建筑物有哪些,并阐明理由。
二、设计水质水量计算
2.1 厂址选择
适当的选址是污水处理厂充分发挥其作用很重要的一环。厂址对周围的环境、卫生、处理厂基本建设投资及运行费用都有很大的影响。它与城市的总体规划、城市排水系统的走向、布置和处理后污水的出路都密切相关。当污水处理厂的厂址有多种方案可供选择时,应从管道系统、泵站、污水处理厂各处理单元为出发点,进行综合的技术经济比较与最优化分析,并通过有关专家的反复论证再进行确定。
污水处理厂厂址选择应遵循下列原则:
(1) 无论采用什么处理工艺,应与选定的污水处理工艺相适应,尽量少占农田和不占良田。
(2) 厂址必须位于集中给水水源下游,并设在城镇、工厂厂区及生活区的下游和夏季主导风向的下风向。为保证卫生要求,厂址应距街区净距大于500米。
(3) 当处理后的污水或污泥用于农业、工业或市政时,应考虑与用户靠近便于运输。当处理水排放时,应与受纳水体靠近,但不低于最高洪水位。
(4) 要充分利用地形以满足处理构筑物高程布置的要求,减少土方工程量。若有可能,采用重力自流以节省动力费用。降低处理成本。
(5) 根据城市总体发展规划,处理厂的选择应考虑远期发展的可能性,留有适当的发展余地。并选择土质好的地方,便于施工。
综合所给设计资料考虑,该市主导风向东北,纳污河流于城市南面自西向东,拟将污水处理厂设立在该市东南角。
2.2 污水处理水质水量计算
2.2.1 设计人口
近期人口:人17400020002210000112
远期人口:人20400020002210000115
2.2.2 生活污水设计流量
近期排水量:s/363/363.0/313200001801740003LsmLQ天
远期排水量:
sLsLQ/472/m472.0/4080000002002040003天
2.2.3 生活污水总变化系数
近期:41.13637.27.211.011.0dZQK
远期:37.14727.27.211.011.0dZQK
2.2.3 平均流量
近期:48643.2t/ds/m563.020.0363.03Q 取4.9万t/d=0.567m3/s
远期:66700.8t/ds/m772.030.0472.03Q 取7.35万t/d=0.850m3/s
2.2.4 最大设计秒流量
近期最大设计秒流量:
sLsmQ/752/752.041.1363.02.120.03max
远期最大设计秒流量:
sLsmQ/1007/007.137.1472.02.130.03max
2.2.5 最小设计流量计算
近期最小设计流量:smQ/282.0563.0213
远期最小设计流量:smQ/386.0772.0213`
2.2.6 处理程度计算
SS去除率:
1. 按水体中SS的允许增加量计算
(1)计算处理后污水总出水口的SS浓度
式中 ——处理后污水的SS浓度(mg/L);
P——污水排入河流后混合水体中允许增加的SS值(mg/L);
Q河——污水排入河流95%保证率枯水位时流量(m3/s);
b——河流中原有的SS浓度(mg/L);
——污水平均流量(m3/s)。
LmgCess/8.2201563.085.1
(2)计算处理程度
式中 E1——SS的处理程度(%);
C——进水的SS浓度(mg/L)。
%3.87%1001808.221801E
2. 按二级生物处理后的水质排放标准计算
要求的总出水口处SS浓度≤20mg/L
%9.88%10018020180%1001原出原SSSSSSE
3. 确定SS处理程度
从以上两种算法中比较得出,方法(1)得出的处理程度高于方法(2),故本污水处理厂SS的处理程度为88.9%。
BOD5去除率:
1.
按河流中BOD5的最高允许浓度计算
(1)计算由污水排放口到下游取水口处的时间
式中 t——污水排放口流到下游取水口处的时间(d);
x——污水排放口距下游取水口处的距离(m);
v——河流中水流的流速(m/s)。
(2)按河水与污水皆为20℃计算处理后污水允许排放的BOD5浓度
式中 ——处理后污水允许排放的BOD5浓度(mg/L);
L5ST——20℃时河流任一时段最高允许的BOD5值,一般取L5ST =4mg/L;
L5河——20℃时河流的BOD5值;
K1——20℃时的耗氧速率常数,一般取。
LmgLeBOD/2.3510480.2104563.08157.11.0157.11.05
(3)计算处理程度
式中 L——进水BOD5浓度(mg/L)
%4.822002.352002E
2. 按二级生物处理后的水质排放标准计算
要求的总出口处污水BOD5浓度≤20mg/L
4. 计算BOD5的处理程度
比较之下得出,方法(3)得出的处理程度较高,故本设计采用的BOD5处理程度为90%。
2.3 污水处理工艺选择
污水处理厂的主要任务就是对城市污水进行无害化处理,使之达到国家规定的污水排放标准,然后排放或利用,达到环境保护的目的。在处理工艺上力求设备简单,运行方便,处理成本低,处理效果显著。目前国内常用的城市二级生物处理工艺多为活性污泥法。
污泥法是当前污水处理技术领域应用最为广泛的技术之一,它已成为生活污水、城市污水以及有机性工业废水的主体处理技术。目前城市生活污水的活性污泥法处理工艺有很多种。最开始使用的传统活性污泥法,是较普遍采用且较成熟的处理工艺。另
外,氧化沟、SBR、AB法、A/O法及A2/O法等再国内外都被广泛应用。
城市污水厂的工艺选取通常先考虑污水厂的规模。根据我国具体情况,总体上可分为大型、中型、小型污水处理厂。规模大于10万m3/d的为大型污水处理厂,中型污水处理厂规模为1—10万m3/d。规模小于1万m3/d的是小型污水处理厂。本次设计规模为中型污水处理厂,可采用传统活性污泥法,氧化沟、AB法、A/O法及A2/O法。
1.传统活性污泥法
这是以传统活性污泥法处理城市污水的典型工艺。其特点是好氧微生物在曝气池中以活性污泥的形态出现,并通过鼓风机曝气供给微生物所需的足够氧量,促使微生物存在于繁殖,以分解污水中的有机物。
(1) 工艺特点:利用曝气池中的好氧微生物,依靠鼓风曝气供给的氧生存来分解污水中的有机物质。混合液沉淀分离,或回流到曝气池中去,原污水从池首端进入池内,回流污泥也同步注入,废水在池内呈推流形势流动至池的末端,流出池外至二沉池。
优点:①该工艺对污水的BOD和SS总处理效率均为90%~95%,处理效果好; ②运行可靠,出水水质稳定;
③适宜处理大量污水,所以多用于大中型水厂。
缺点:①运行费用高,在曝气池的末端造成供氧的浪费,故提高了运行成本; ②基建费用高,占地面积大;对水质、水量变化适应能力低;
由于沉淀时间短和沉淀后碳源不足等情况,对于N、P的去处率低。
(2) 工艺流程:
进水 格栅
沉沙池 初沉池 曝气池 二沉池 出水
图2.1 传统活性污泥法工艺流程图
2. A-B两段曝气法
A—B法是吸附生物降解法的简称,是原联邦德国亚琛工业大学Bohnke教授于70年代中期所开发的一种新工艺。该工艺不设初沉池,有污泥负荷率很高的A段和污泥负荷率较低的B段两极污泥系统串联组成,并分别有独立的污泥回流系统。
(1)工艺特点:A-B工艺由A,B两端串联的活性污泥法组成,A段在厌氧和兼氧的条件下,进行高负荷曝气,一般曝气时间为0.5h,去除BOD5。B段在好氧条件下,进行低负荷曝气,曝气时间一般为2~6h。AB工艺对BOD5和SS的去处率均为90%~95%,对N,P的去除率取决于B段采用的工艺。
优点:①该工艺对污水的BOD和SS总处理效率均为90%~95%,处理效果好;
②基建费和运行费用较活性污泥法低15%左右;
③运行稳定,出水水质好。
缺点:①与传统法相比A-B法多了污泥回流系统,而且产泥量较大;
②由于泥量大,故增加了污泥处理处置费用,同时运行管理较复杂;
③脱氮效果虽然有所提高,但由于污泥龄太短,仅靠吸附作回流污泥
剩余污泥