生活污水处理.doc

课 程 设 计 （水污染控制技术课程设计专周）系 别：专 业：学生姓名: 学 号:设计题目： 小区生活污水处理设计 起 迄 日 期: 指 导 教 师:目录一、废水来源及特点3二、水质水量及处理要求3三、工艺方案的确定3四、工艺流程设计54. 1 工艺流程图54. 2 各单元功能说明5五、各处理构筑物的设计计算75.1格栅间的设计计算75.1.1 设计说明75.1.2 设计计算85.2沉砂池设计计算95.2.1 设计说明95.2.2 沉砂池设计计算105.3、集水池115.4、SBR反应池115.5、消毒池145.5.1 设计说明145.5.2 设计计算14结论16参考文献16一、废水来源及特点该污水主要为某小区生活污水，生活污水包括厨房、洗浴、洗衣等废水以及冲厕所等污水，其成分及变化取决于居民的生活状况、水平和习惯。小区污水不同于城市污水(常包括部分工业废水)，属于生活污水范畴。其水质水量特征可概括为：水质水量变化较大，污染物浓度偏低，即比城市污水低，污水可生化性好，处理难度小。小区生活污水的主要污染物是有机物和氮、磷等营养物质，其水质特征稳定但浑浊、色深而且有恶臭，呈微碱性，一般不含有毒物质，含大量的细菌、病菌和寄生虫卵。在生活污水中，所含固体物质约占总物质量的0.1-0.2%，其中溶解性固体（主要是各种无机盐和可溶性的有机物）约占3/5-2/3，悬浮固体（其中有机成分占4/5），占2/5-1/3，此外，生活废水中还有氮磷等物质。二、水质水量及处理要求1.污水水量：30000 m3/d 2.污水处理站进水水质安一般生活污水水质设计，出水水质达到国家规定的一级排放标准。及污水综合排放标准(GB8978-96)3.设计日处理水量拟定进水水质指标如下项目COD mg/LBOD mg/LNH3-N mg/L动植物油mg/LSS mg/L进水水质350-450 180-250 35-40 40 200-300 处理后出水水质表项目COD mg/LBOD mg/LNH3-N mg/L动植物油mg/LSS mg/L出水水质<60<20<15<10<20 三、工艺方案的确定小区污水的处理工艺依据其尾水排放水体的功能不同而异，常用处理方法有化粪池、一级处理、生物二级处理及二级处理后在经消毒回用等。在国外，小区污水的处理基本上是采取二级生化处理、人工湿地或土地处理系统以及亚表层砂滤床处理等方法。其中二级生化处理大多数都采用氧化沟法、生物滤池法；而仍湿地、地表漫流和亚表层砂滤床法近二十年来发展较快，尤其在美国、西欧采用较多。在我国，小区污水处理起步较晚，同时由于对环境保护的意识不强，以及资金所限等方面的原因，导致我国的小区污水处理率非常低，许多地方是迫于环保检查或通过ISO14000环境质量认证而建造的污水处理设施。根据小区废水处理的原则，应选择处理效果稳定、产泥少、节能的处理方法。小区系统中的各类建筑物一般均建有化粪池，所以化粪池应与污水处理方法相结合。由于小区污水处理水量较小，管理水平不高，所以，在工艺设计时尽可能选用无污泥或少污泥的处理工艺，以防止因污泥处理不善造成二次污染。目前，常用的工艺流程有： 污水格栅调节池提升泵接触氧化池沉淀池 出水。 污水格栅调节池提升泵曝气池沉淀池污泥回流出水。 污水格栅调节池提升泵SBR池或CASS池出水。 污水格栅调节池提升泵混凝沉淀(加药)过滤出水(物化方法)。 污水格栅调节池提升泵接触氧化池混凝过滤(加药)出水。 小区污水处理工艺的选择在满足小区污水处理特点的前提下，应结合小区的特点和气候特征，合理选用。但最求投资省、处理效率高、能耗低、占地面积小、环境影响小和能再生利用同时易实现设备化的污水处理工艺，是小区污水处理技术开发和进步的动力，SBR工艺在小区污水处理中的应用正基于以上目的。SBR是序列间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor Activated Sludge Process）的，是一种按间歇曝气方式来运行的活性污泥污水处理技术，又称序批式活性污泥法。 与传统污水处理工艺不同，SBR技术采用时间分割的操作方式替代空间分割的操作方式，非稳定生化反应替代稳态生化反应，静置理想沉淀替代传统的动态沉淀。它的主要特征是在运行上的有序和间歇操作，SBR技术的核心是SBR反应池，该池集均化、初沉、生物降解、二沉等功能于一池，无污泥回流系统。正是SBR工艺这些特殊性使其具有以下优点： 1、 理想的推流过程使生化反应推动力增大，效率提高，池内厌氧、好氧处于交替状态，净化效果好。 2、 运行效果稳定，污水在理想的静止状态下沉淀，需要时间短、效率高，出水水质好。 3、 耐冲击负荷，池内有滞留的处理水，对污水有稀释、缓冲作用，有效抵抗水量和有机污物的冲击。 4、 工艺过程中的各工序可根据水质、水量进行调整，运行灵活。 5、 处理设备少，构造简单，便于操作和维护管理。 6、 反应池内存在DO、BOD5浓度梯度，有效控制活性污泥膨胀。 7、 SBR法系统本身也适合于组合式构造方法，利于废水处理厂的扩建和改造。 8、 脱氮除磷，适当控制运行方式，实现好氧、缺氧、厌氧状态交替，具有良好的脱氮除磷效果。 9、 工艺流程简单、造价低。主体设备只有一个序批式间歇反应器，无二沉池、污泥回流系统，调节池、初沉池也可省略，布置紧凑、占地面积省。四、工艺流程设计4. 1 工艺流程图格栅沉砂池集水池SBR反应池消毒池进水出水剩余污泥脱水4. 2 各单元功能说明4. 2. 1 格栅槽工厂所排生活污水中的悬浮物具有多、 杂的特点 ,例如袜子、 头发等。设置格栅槽隔除这部分悬浮物 ,否则易堵塞水泵 ,影响处理系统正常运行。4. 2. 2 沉砂池采用平流式曝气沉砂池 ,以去除水中密度较大的无机颗粒 ,此法既能保护机件和管道免受损失 ,又可降低 SBR池的负荷。曝气沉砂池的优点如下:较普通沉砂池处理效果好 ,可以去除普通沉砂池不能去除的被有机物包覆的砂粒;由于曝气的作用 ,废水中的有机颗粒经常处于悬浮状态 ,砂粒互相摩擦并承受曝气的剪切力 ,砂粒上附着的有机污染物能够去除 ,有利于取得较为纯净的砂粒。从曝气沉砂池中排出的沉砂 ,有机物只占5 %左右 ,一般长期搁置也不腐败。4. 2. 3 集水池集水池用以均化水质。4. 2. 4SBR反应池集水池的水由潜污泵定量打到 SBR 反应池中 ,进行有机物的降解后再排入消毒池进行进一步的处理。SBR 反应池内安装潜水式曝气、 搅拌机 ,它的特点是可单独进行曝气和搅拌 ,气体来源为鼓风机 ,可满足 SBR反应池反应时曝气和待机、 进水时搅拌的要求。因为 SBR反应池内厌氧、 缺氧及好氧状态交替进行 ,所以在去除有机物的同时 ,可以达到除磷脱氮的目的。SBR(Sequencing Batch Reactor的缩写)即序批式活性污泥法的简称 ,是一种按间歇曝气方式来运行的一种改良的活性污泥法 ,其主要特征是运行上的有序和间歇操作。SBR反应池集均化、 初沉、 生物降解、 沉淀等功能于一体 ,它的操作模式由进水、 反应、 沉淀、 出水和待机等 5 个基本过程组成(见下图) 。从污水流入开始到待机时间结束算作一个周期。下面对其进行简要介绍。进水工序是反应池接纳污水的过程。在污水流入开始SBR反应池工作过程示意之前是前一个周期的排水或待机状态 ,因此反应池内剩有高浓度的活性污泥混合液。这相当于传统活性污泥法中污泥回流的作用 ,此时反应池内的水位最低。在进水过程所确定时间内或者说在到达最高水位之前 ,反应池的排水系统一直是在关闭状态。进水工序进行搅拌可达脱氮的目的。反应工序即当废水注入到预定容积后 ,进行曝气 ,以达到去除 BOD、 硝化、 除磷的目的。沉淀工序相应于传统活性污泥法中的二次沉淀池。停止曝气和搅拌 ,活性污泥颗粒进行重力沉淀和上清液分离。传统活性污泥的二沉池是各种流向的沉降分离 , 而 SBR的沉淀工序是静止沉淀 ,因而有更高的沉淀效率。沉淀出水的同时进行排泥 ,以防沉淀下来的磷在厌氧状态下再度释放。待机工序沉淀之后到下个周期开始的期间称为待机工序。待机工序进行搅拌 ,不仅节省能量 ,同时利于保持污泥的活性。4. 2. 5 消毒池消毒池的作用是杀死 SBR反应池出水中的微生物与细菌。消毒池采用折流式反应槽 ,接触时间为 30 min。消毒药剂采用漂白水。消毒池出水直接排放。五、各处理构筑物的设计计算5.1格栅间的设计计算5.1.1 设计说明（1）、格栅的作用和位置格栅有一组平行的金属栅条，或筛网制成，安装在污水渠道，泵房等的进口处或污水处理厂的端部。用以截留较大悬浮物或漂浮物，如纤维，碎皮，毛发，木屑等，以便减轻后续处理的处理负荷，并使之正常运行，被截留物质为栅渣。（2）、格栅的选型及设计参数1）型式：平面型  倾斜安装机械格栅2）格栅的栅前流速一般为3）格栅过栅流速不宜小于，不宜大于4）山前渠道宽度和渠道中的水深应与入厂污水管规格相适应5）格栅尺寸B，H参见设备说明书，在本次设计中可采用中间值的方法（3）、格栅的设计数据1）污水处理系统前格栅的栅条间隙，应符合下列要求：2）人工清除   2）机械清除  3）最大间隙3）如水泵前格栅间隙不大于时，污水处理系统前可不在设置格栅4）栅渣量与地区特点，格栅的间隙大小，污水水量等因素有关，在无当运行资料时，可采用：5）格栅间隙      6）格栅间隙    （4）机械格栅不宜少于2台，如为1台时，应设人工清除格栅备用（5）格栅倾角一般采用（6）通过格栅的水头损失一般采用（7）栅间必须设置工作台，台面应高出栅渣前最高设计水位，工作台上应有安全冲洗设备（8）设置格栅装置的构筑物，必须考虑有良好的通风设施（9）格栅间内应安装调运设备，以便运行格栅及其他设备的检修，栅渣的日常清除。 5.1.2 设计计算（1）、设栅前深h=0.4m，过栅流速v=0.9m/s，用中格栅，栅条间隙，格栅倾角=60°查相关资料可知生活污水总变化系数K总=1.4（2）最大设计流量： m3/s（3）、栅条间隙数 n= （ 取51）（3）、栅槽宽度：取栅条宽度s=0.01mB= =0.01(4）、进水渠道渐宽部分长度若进水渠道B=，渐宽部分展开角栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度(5)、过栅水头损失 因栅条为矩形截面,为矩形断面时，(6)、栅后槽总长度 取栅前渠道超高栅前槽高 (7)、格栅总长度(8)、每日栅渣量在格栅间隙为25mm情况下，设栅渣量> 应采用机械清渣5.2沉砂池设计计算5.2.1 设计说明沉砂池的作用是从污水中去除砂子等比重较大的颗粒，以免这些杂质影响后续处理构筑物的正常运行。沉砂池可分为平流式、竖流式、曝气式沉砂池三种基本形式。沉砂池设计中，必需按照下列原则： （1）城市污水厂一般均应设置沉砂池，座数或分格数应不少于2座(格)，并按并联运行原则考虑。 （2）设计流量应按分期建设考虑： a) 当污水自流进入时，应按每期的最大设计流量计算； b)当污水为用提升泵送入时，则应按每期工作水泵的最大组合流量计算； c) 合流制处理系统中，应按降雨时的设计流量计算。 （3） 沉砂池去除的砂粒杂质是以比重为2.65吨/立方米，粒径为0.2mm以上的颗粒为主。 （4）城市污水的沉砂量可按每10立方米污水沉砂量为30立方米计算，其含水率为60%，容量为1500kg/立方米。 （5）贮砂斗槔容积应按2日沉砂量计算，贮砂斗池壁与水平面的倾角不应小于55°排砂管直径应不小于0.3m。 （6）沉砂池的超高不宜小于0.3m 。 （7）除砂一般宜采用机械方法。当采用重力排砂时，沉砂池和晒砂厂应尽量靠近，以缩短排砂管的长度。5.2.2 沉砂池设计计算(1)设计流量Qmax=4200 m3/d=0.486 m3/s，设计水力停留时间t=50s，水平流速v=0.25m/s(2)池子长度L（3）水流断面面积A（4）池子的总宽度Bm 有效水深取=1m (5)沉砂量VX城市污水沉砂量，m3/106 m3污水，取X=30 m3/106 m3K城市污水流量总变化系数，K=1.4T沉砂周期，d,取T=2d (6)每个砂斗所需容积Vo m3 n砂斗个数，设沉砂池每个格含含两个沉砂斗，有2个分格，沉砂斗个数为4个(7)沉砂斗各部分尺寸:设贮砂口底宽=0.5m;斗壁与水平的倾角为，贮砂斗高=0.5m沉砂斗上口宽m（8）沉砂斗容积：（9）沉砂室高度：设采用重力排沙，池底坡度i=6%,坡向砂斗，则m两沉砂斗之间的平台长度，m，取=0.2m(10)池总高度：H= =0.3+1+0.80=2.1m超高，m，取=0.3m5.3、集水池 设计集水池的有效水深为6m,根据设计规范，集水池的容积应大于污水泵5min的出水量,即:V0.347m3/s×5×60=104.1m3,可将其设计为矩形，其尺寸为3m×5m，池高为7m，则池容为105m3。同时为减少滞流和涡流可将集水池的四角设置成内圆角。并应设置相应的冲洗或清泥设施。5.4、SBR反应池污水进水量30000m3/d，进水BOD5= 230 mg/L ，水温1230，处理水质BOD5= 20 mg/L1参数拟定：     BOD污泥负荷：NS=0.15kgBOD5/(kgMLSS.d);     反应池数：   n=4;     反应池水深： H=5m;     主预反应区容积比：9：1     排出比：    1/m=1/3;     活性污泥界面以上最小水深：=0.5m;2曝气池运行周期反应器个数=4，周期时间t=4，每周期处理水量=2625 m3每周期分为进水、曝气、沉淀、排水4个阶段。其中进水时间=1.5h根据滗水器设备性能，排水时间=0.5hMLSS取4000mg/l，污泥界面沉降速度：1.33(m/s)曝气滗水高度=1.7m，安全水深=0.5m，沉淀时间为曝气时间：=6-1.5-1.7-0.5=2.3h反应时间：进水曝气沉淀排水排泥闲置1.5h      2.3h      1.7h      0.5 h       0.5h-1 h3 反应池容积计算：a污泥量计算：     MLSS =MLVSS/0.75=QSr/0.75Ns=30000*(230-20)/(1000*0.75*0.15)=56000kg设沉淀后的污泥SVI=150ml/g，污泥的体积则为1.2*SVI* MLSS=10080 m3bSBR池反应池容积计算：SBR池反应池容积 V=Vsi+Vf+Vb式中  Vsi代谢反应污泥的容积Vf反应池换水容积Vb保护容积     Vf为换水容积  Vf=30000/24*2=2500 m3     Vs=10080m3单池的污泥容积为：Vsi=10080/4=2520 m3     则V=Vsi+Vf+Vb=5020+Vb c反应器的尺寸构造如下：设计反应池为长方形方便运行，一端进水一端出水，SBR池单池的平面面积为50*25 m2，水深5 m，池深5.5 m。单池的容积为V=50*25*5=6250 m3，推算出保护容积为Vb=1230m3。总的容积为4*6250=25000 m3d反应器的运行水位计算如下：排水结束时水位：h1=3.0 m基准水位h2=3.5 m高峰水位h3=5 m警报，溢流水位：h4=5+0.5=5.5m污泥界面：h5= h1-0.5=3 -0.5=2.50m4需氧量计算：                   R=aQSr+bV XV表3-2生活污水的a b的取值a：0.420.53， b：0.180.11。此设计中a =0.5；b=0.12R=0. 5*30000*0.21+0.12*30000*0.21/0.12=9450kg/dRmax=R1.4=13230kg /d   曝气时间以4.5h计，则每小时的需氧量为：  13671/24*4.5=2481kgO2/h  每座反应池的需氧量=2481/4=620kg/h5鼓风曝气量及设备选型：        设计算水温30，混合液DO浓度为2mg/L。池水深5.5m，微孔曝气头距池底0.8m，则淹没水深为4.7m。根据需氧量、污水温度以及大气压的换算，供氧能力为EA=10%a.计算曝气池内平均溶解氧饱和度，即     Pb =1.013*105+9.8*103*4.8=1.48×105Pa = 19.3%确定20和30（计算水温）的氧的饱和度：         Cs(20)=9.17mg/L;      Cs(30)=7.63mg/L        根据上述公式Csb(30) =9.09mg/L Csb(20) =10.95mg/L标准需氧量 =781kg/lb求供气量：Q=SOR/0.3EA=13016.67m3/h=216.94m3/min用六台鼓风机，4用2备，则每台鼓风机的供气量为：每座需气量Q=Q/4=3254.17m3/h鼓风机房出来的干管在相临的SBR池边上设置两根分管，两根分管分别设置10根支管，每根支管设置40个曝气器，每池共计400个曝气器，全池1600个曝气器。5.5、消毒池5.5.1 设计说明污水经过一级或二级处理后，水质大大改善，但细菌含量仍须进一步去除，并存在有病原菌的可能，因此，在排放水体前，应进行消毒处理。5.5.2 设计计算（1）、接触池容积1）消毒池池长L=28m，每格池宽b=4.0m，长宽比L/b=7接触消毒池总宽B=nb=4×4.0=16.0m接触消毒池有效水深设计为H1=3m实际消毒池容积V为                        V=BLH1=28×16.0×3=504m3满足要求有效停留时间的要求。（3）、投药方式，搅拌设备造型根据所投药量宜采用重力投加，挂壁式搅拌设备结论 本次的设计中，小区生活污水的主要污染物是有机物和氮、磷等营养物质，其水质特征稳定但浑浊、色深而且有恶臭，呈微碱性，一般不含有毒物质，含大量的细菌、病菌和寄生虫卵。针对小区生活污水的特点，以及设计要求和设计条件，我通过阅读大量的相关资料，结合国内现有的水处理工艺及已有的技术水平，认为采用SBR法处理小区生活污水相对经济实用。从目前的污水好氧生物处理的研究、应用及发展趋势来看，SBR称得上简易、快速、低耗的污水处理工艺。与连续式活性污泥法比较，SBR法具有以下特点：SBR装置结构简单，运转灵活，操作管理方便。投资省，运行费用低。Ketchum等人的统计结果表明：采用SBR法处理小城镇污水，要比用普通活性污泥法节省基建投资30%。可抑制丝状菌生长繁殖，不易发生污泥膨胀，污泥指数SVI较低，有利于活性污泥的沉淀和浓缩。SBR处于好氧/厌氧的交替运行过程中，能够在去除碳物质的同时实现脱氮除磷。SBR处理工艺系统布置紧凑、节省占地。运行稳定性好，能承受较大的水质水量冲击。各项运行控制参数都能通过计算机加以控制，易于实现系统优化运行。参考文献张统，环境科学与工程进展丛书-SBR及其变法污水处理与回用技术，北京，化学工业出版社，2003王燕飞编，水污染控制技术，第二版，北京，化学工业出版社，2008郑俊、吴浩汀、程寒飞编，曝气生物滤池污水处理新技术及工程实例，北京，化学工业出版社，2002高俊发 王社平主编 污水处理厂工艺设计手册，第一版。北京：化学工业出版社，环境科学与工程出版中心出版，2005。高俊发，王彤编，城镇污水处理及回用技术，北京，化学工业出版社，2003张建丰 编，活性污泥法工艺控制，中国电力出版社，2007赵建国，王怀玉，王存海编，对SBR池和CASS池的研究与改进环境保护，2004吕炳南，董春娟编，污水好氧处理新工艺，哈尔滨，哈尔滨工业大学出版社，2007陈英旭编，环境学，中国环境科学出版社，200515