50000td污水处理厂设计可行性研究报告 (3).doc

水污染控制工程课程设计 某城市50000t/d污水处理厂设计石河子大学2010 至2011 学年第 1 学期水污染控制工程课程设计石河子大学2010 至2011 学年第 1 学期水污染控制工程课程设计 石河子大学2010 至2011 学年第 1 学期水污染控制工程课程设计石河子大学2010 至2011 学年第 1 学期水污染控制工程课程设计 题 目：某城市50000t/d污水处理厂设计 学 院： 化学化工学院 班 级：环境工程2007级（1）班 姓 名： 常汉亭 学 号： 2007071691 一、工程概述城市污水处理厂的设计工作一般分为两个阶段，即初步设计和施工图设计。城市污水处理厂的设计工作内容包括确定厂址、选择合理的工艺流程、确定污水处理厂平面与高程的布置、计算建（构）筑物等。1、设计资料的收集与调查（1）建设单位的设计任务书 包括设计规模（处理水量）、处理程度要求、占地要求、投资情况等。该厂设计为东西长224m，南北276m.（2）收集相关资料包括原水水质资料、当地气象资料（温度、风向、日照情况等）、水文地质资料（地下水位、土壤承载力、受纳水体流量、最高水位等）、地形资料、城市规划情况等。该城市风向为东南风，降水量为2370mm/n,蒸发量为1800mm/n，地下水未6-7米，年平均温度20摄氏度。地势为西北高，东南低。（3）必要的现场调查当缺乏某些重要的设计资料时，则现场的调查是必需的。2、厂址选址城市污水处理厂厂址选择是污水处理厂设计的重要环节。污水厂的厂址与总体规划、城市排水系统的走向、布置、处理后污水的出路密切相关，必须在城镇总体规划和排水工程专业的指导下进行，通过技术经济综合比较，反复论证后确定。厂区一般选择在城市风向下方，城市水体下游，且远离居民区，可选择有适当坡度的位置，以利于处理构筑物高程布置，减少土方工程量。一、设计水量，水质及处理程度：平均流量：5万吨/天，变化系数1.34；根据原始资料，污水处理厂的设计进水水质见下表：单位：（mg/L）CODcrBOD5SSNH3N进水水质20015020030出水水质6020200.1排放标准6020200.1本工程设计中氮的含量低，去除不作要求，其他各项指标均应达到城镇污水处理厂污染物排放标准GB189182002中的一级B标准，即要求出水BOD5 降至20mg/L以下，CODCr降至60mg/L以下，SS 降至20mg/L以下。经分析，原污水各项指标均不是很高，采用传统的城镇污水处理工艺即可达到处理要求。二、 污水处理工艺的确定：1、工艺流程选取原则城市污水处理的目的是使之达标排放或污水回用于农田灌溉、城市景观和工业生产等，以保护环境不受污染，节约水资源。污水处理工艺流程的选择应遵循以下原则：（1）污水处理应达到的处理程度是选择工艺的主要依据。（2）污水处理工艺的投资和运行费用合理，工程投资和运行费用也是工艺流程选择的重要因素之一。根据处理的水质、水量，选择可行的几种工艺流程进行全面的技术经济比较，确定工艺先进合理、工程投资和运行费用较低的处理工艺。（3）根据当地自然、地形条件及土地与资源利用情况，因地制宜、综合考虑选择适合当地情况的处理工艺。尽量少占农田或不占农田，充分利用河滩沼泽地、洼地或旧河道。（4）考虑分期处理与排放利用情况。例如根据当地城市规划，先建一期工程，再建二期工程。（5）施工与运行管理：如地下水位较高、地质条件较差的地区，就不宜选用深度大、施工难度高的处理构筑物。也应考虑所确定处理工艺运行简单、操作方便，便于实现自动控制等。2、工艺方案分析在本项目污水处理的特点为：（1）污水以有机污染为主， BOD/COD=0.75，可生化性较好，对氮，磷的处理要求不高；（2）污水中主要污染物指标BOD5、CODcr、SS值可看出此为一般城市污水；另外污水处理工艺的选择与污水的原污水水质、出水要求、污水厂规模、当地温度、用地面积、发展余地、管理水平、工程投资、电价和环境影响等因素有关。针对以上特点，以及出水要求，现有城市污水处理的特点，以下有几种处理方法供我选择：1）、传统活推流式性污泥法传统活推流式性污泥法工艺流程，原污水从曝气池首端进入，由二沉池回流的回流污泥也同步注入，压缩机通过管道输送到设在池底的空气扩散装置，成为气泡弥散逸出，在气液界面把氧气溶入水中，污水和回流污泥形成的混合溶液在池内呈推流形式流动至池的末端，由鼓风机通过扩散设备或机械曝气机并搅拌，因为廊道的长宽比要求在5-10。所以一般采用3-5跳廊道。 在曝气池内进行吸附，絮凝和有机污染物的氧化分解，处理后的污水和活性污泥在二沉池内分离，处理后的部分污泥作为剩余污泥排除系统进行污泥处理，另一部份活性污泥则回流到进水端。优点：（1） 污水处理效果好，BOD5去除率可达到90%以上；（2）通过对运行方式的调节，可进行除磷脱氮反应；（3）不易发生污泥膨胀；缺点：（1）池内流态呈推流式，首端有机污染负荷高，好氧速率高；（2）污水和回流污泥进入曝气池后，不能立即与整个曝气池混合液充分混合，易受冲击负荷影响，适应水质，水量变化的能力差；（3）混合液的需氧量是在长度方向逐步下降的，而充氧设备通常延池长是均匀分布的，这样会出现前半段供养不足，后半段供养超过需求的现象；（4）曝气池容积大，占地规模大，基建费用高。2）、A0系统用以往的生物处理工艺进行城市污水三级处理，旨在降低污水中以BOD、COD综合指标表示的含泼有机物和悬浮固体购浓度。一般情况7，去除串COD可达70以上，BOD可达90，6以上SS可达85以上，二级处理出水中除含有少量合碳有机物尔还合有氮(氨氮和有机氮)和碘(溶解性露和有规蘑)。这样的出水排到封闭水域的湖泊、河流及内海，仍会增匆水体中的营养成久从而引起水体中浮游生物和藻类的大量繁殖，造成水体的富营养化对饮用水源、水产业、工业用水带来很大的危害。优点：（1）流程简单，只有一个污泥回流系统和混合液回流系统，基建费用低；（2）反硝化池不需要外加碳源，降低了运行费用；（3）A/O工艺的好氧池在缺氧池之后，可以使反硝化残留的有机污染物得到进一步去除，提高出水水质；（4）缺氧池在前，污水中的有机碳被反硝化菌利用，可降低其后好氧池的有机负荷。同时缺氧池中进行的反硝化反应产生的碱度可以补偿好氧池中进行硝化反应对碱度的需求。缺点：（1）构筑物较多；（2）污泥产生量较多。3）. 传统A2/O法传统A2/O工艺即厌氧缺氧好氧法，其三个阶段是以空间来划分的，是在具有脱N功能的缺氧好氧法的基础上发展起来的具有同步脱N除P的工艺。                                         该工艺在系统上是最简单的同步脱N除P工艺，其总的水力停留时间一般要小于其它同类工艺（如Bardenpho工艺）。在经过厌氧、缺氧、好氧运行的条件下，丝状菌不能大量繁殖，无污泥膨胀之虞，SVI值一般小于100，处理后的泥水分离效果好。该工艺在运行时厌氧和缺氧段需轻缓搅拌，以防止污泥沉积，由于生物处理池与二次沉淀池分开建设，占地面积也较大，该工艺在大型污水处理厂中采用较多，本次设计不予推荐。4）、SBR法 SBR是一种间歇式的活性泥泥系统，其基本特征是在一个反应池内完成污水的生化反应、固液分离、排水、排泥。可通过双池或多池组合运行实现连续进出水。SBR通过对反应池曝气量和溶解氧的控制而实现不同的处理目标，具有很大的灵活性。SBR池通常每个周期运行4-6小时，当出现雨水高峰流量时，SBR系统就从正常循环自动切换至雨水运行模式，通过调整其循环周期，以适应来水量的变化。SBR系统通常能够承受3-5倍旱流量的冲击负荷。优点： (1)SBR工艺流程简单、管理方便、造价低。(2)处理效果好。 (3)有很好的除磷脱氮效果。 (4)污泥沉降性能好。 (5)SBR工艺独特的运行工况决定了它能很好的适应进水水量、水质波动。缺点：(1)容积及设备利用率较低（一般低于50%）；(2)操作、管理、维护较复杂；(3)自动化程度高，对工人素质要求较高；综上所述，能够满足污水处理工艺的很多，其基本原理都是相同的，每一种工艺均各有特点，分别适用于各种不同场合，应该具体问题具体分析后加以采用。经分析，原污水各项指标均不是很高，采用传统的城镇污水处理工艺即可达到处理要求，即传统活推流式性污泥法。其工艺流程简图如下：3、 处理构筑物选择污水处理构筑物形式多样，在选择时，应根据其适应条件和所在城市应用情况选择。选用平流沉砂池，普通辐流式初沉淀池，传统活性污泥法鼓风曝气，向心辐流式二沉池，污泥泵房，采用带式压滤机进行污泥脱水。三、 污水处理构筑物的设计与计算1、格栅的设计与计算格栅由一组或数组平行是金属栅条，塑料齿轮或金属筛网、框架集相关装置组成，一般倾斜安装在污水渠道，泵房集水井的进出口处或污水处理厂的前端，用以拦截大块的悬浮物或漂浮物。其图如下：（1）格栅参数设置栅条宽度： 栅条间隙宽度： 水头损失增大倍数:栅前水深： 过栅流速： 格栅倾角栅前渠道超高 渐宽部分展开角度：进水渠道宽度： 单位体积污水栅渣量（2）栅条的间隙数由， 可得 ： 栅条的间隙数：（2）栅槽宽度 （3）进水渠道渐宽部分的长度 （4）栅槽与出水渠道连接处的渐窄部分长度 （5）通过格栅的水头损失 设栅条断面为锐边矩形断面，取，通过格栅的水头损失： （6）栅后槽总高度 （7）栅槽总长度 （8）每日栅渣量 宜采用机械清渣。2、沉砂池的设计与计算 污水中的无机颗粒不仅会磨损设备和管道，降低活性污泥活性，而且会板积在反应池底部减小反应器有效容积，甚至在脱水时扎破滤带损坏脱水设备。 沉砂池设置的目的就是去除污泥中的泥沙，煤渣等相对密度较大的无机颗粒，以免影响后续处理构建物的正常运行。一般设置在初沉池前，或泵站、倒虹管前。沉砂池的工作原理是以重力分离或离心力分离为基础，即控制进入沉砂池的污水流速或旋流速度，使相对密度大的无机颗粒下沉，而有机悬浮颗粒随水流带走。平流沉砂池构造简单，处理效果好，工作稳定，但沉沙中夹杂着一些有机物，易于腐化散发臭味，难以处置，并对有机物包裹的沙粒去除效果不好。本工艺采平流沉砂池用其简图如下：（1）平流式沉砂池的设计参数最大设计流量时的速度，最高流量时污水的停留时间，有效水深，排沙时间间隔 ， 贮砂斗底长和宽，贮砂斗高度，斗壁与水平的倾角为，超高，（2）沉砂部分的长度（3）水流断面面积 （4）池总宽度 共分为4格，每格宽：（5）贮砂斗所需容积城镇污水的沉沙量，一般采用 每格有2个沉砂斗，则每个沉砂斗的体积为（6）贮砂斗各部分尺寸计算则贮砂斗的容积 （7）贮砂室的高度 假设采用重力排砂，池底设6%坡度向砂斗，则（8）池总高度（9）核算最小流速设计最小流量 ，最小流量时工作的沉砂池数目取2个3、沉淀池的设计与计算沉淀池时分离悬浮固体的一种常用处理构筑物。初沉池是一级污水处理系统的主要处理构筑物，或作为生物处理法中预处理的构筑物。对于一般的城镇污水，初沉池的去除对象的是悬浮固体，可以去除SS约40%55%，同时可去除20%30%的BOD5，可降低后续生物处理构筑物的有机负荷。该工艺采用平流式沉淀池，呈长方形，污水从池的一端流入，水平方向流过池子，从池子的另一端流出。在池的进口处底部设贮泥斗，其他部位池底设有坡度，坡向贮泥斗。为了使入流污水均匀、稳定地进入沉淀池，进水区应有消能和整流措施，如挡板或三角形溢流堰等。初沉池的作用主要是去除无机颗粒和部分有机物质。其简图如下：（1）沉淀区的表面积： （2）沉淀区的有效水深： 设沉淀时间，有效水深 （3）沉淀区有效容积 （4）沉淀池长度 （5）沉淀区的总宽度 水深比为： （6）沉淀池的数量设8个池子，每个池子的宽度为： 长宽比为： （7）污泥区的容积 （8）贮泥斗的容积 污泥斗底采用，上口采用，污泥斗斜壁与水平面的夹角为，污泥斗的高度为 （8）污泥斗以上梯形部分污泥容积 设池底坡度为0.01，梯形部分高度 污泥斗以上部分污泥容积 （8）沉淀池的总高度 4、曝气池的设计与计算曝气是通过相应的设备好措施将空气中的氧强制转移到曝气池混合液中，使活性污泥系统保持足够的溶解氧，并使活性污泥始终处于悬浮状态，并与污水中的有机物和溶解氧充分接触混合，完成生物降解有机物的过程。该工艺曝气池采用传统的推流式曝气池，其简图如下：（1）计算曝气池容积初沉池对的去除率按25%计算，进入曝气池的浓度为悬浮固体中科生物降解的部分为可生物降解悬浮固体最终可生物降解悬浮固体换算为曝气池出水的按活性污泥负荷计算,取活性污泥负荷日处理规模为,曝气池混合液污泥浓度曝气池容积可取曝气池容积为采用两座曝气沉淀池，单池曝气区容积为（2）计算曝气池水力停留时间 （3）计算每天排出的剩余污泥量取表观产率系数 计算系统排出的以挥发性悬浮固体计的干污泥量：总排泥量： （4）计算回流比R设回流污泥浓度为（6） 曝气池尺寸的确定 本设计曝气池深取米，每组曝气池的面积为： 本设计池宽取米，介于12之间，符合要求。 池长: （符合设计要求）本设计设五廊道式曝气池，廊道长度为： 本设计取超高为，则曝气池总高为： （7）确定曝气池构造形式 本设计设四组5廊道曝气池，在曝气池进水端和出水端设横向配水渠道，在两池中间设配水渠道与横向配水渠相连，污水与二沉池回流污泥从第一廊道进入曝气池。曝气池平面图如下：（8）计算曝气池的需氧量：（9）空气量的计算：如果采用鼓风机曝气，设曝气池有效水深,曝气扩散装置安装距池底,则扩散器上静水压为，值取，值取，曝气设施堵塞系数取,采用管式微孔扩散设备，氧利用效率，水中溶解氧饱和度为空气离开曝气池时，气泡含氧体积分数空气扩散装置出口绝对压力20时曝气池混合液中平均氧饱和浓度将需氧量换算为标准条件下（20，脱氧清水）充氧量：曝气池供氧量：如果选择三台风机，连用一备，则单台风机风量：（10）鼓风机出口风压计算：选择一条最不利空气管路计算空气管的沿程和局部压力损失，如果管路压力损失,扩散器压力损失，则 出口风压为5、二沉池的设计与计算：二沉池一般可分为平流式、辐流式、竖流式和斜板（管）等几类。平流式沉淀池可用于大、中、小型污水处理厂，但一般多用于初沉池，作为二沉池比较少见。平流式沉淀池配水不易均匀，排泥设施复杂，不易管理。辐流式沉淀池一般采用对称布置，配水采用集配水井，这样各池之间配水均匀，结构紧凑。辐流式沉淀池排泥机械已定型化，运行效果好，管理方便。辐流式沉淀池适用于大、中型污水处理厂。竖流式沉淀池一般用于小型污水处理厂以及中小型污水厂的污泥浓缩池。该池型的占地面积小、运行管理简单，但埋深较大，施工困难，耐冲击负荷差。斜管（板）沉淀池具有沉淀效率高、停留时间短、占地少等优点。一般常用于小型污水处理厂或工业企业内的小型污水处理站。斜管（板）沉淀池处理效果不稳定，容易形成污泥堵塞，维护管理不便。本工艺采用辐流式沉淀池，其简图如下：（0）设计参数的选取表面负荷：取q=1.5 m3/ m2.h，出水堰负荷设计规范规定值取2.0 L/(s.m)；沉淀池个数n=4；沉淀时间T=2h（1）每组池子表面积为： 可取（2）池子直径 （3）池子实际表面积 实际的表面负荷 (4) 单池设计流量 （5） 校核堰口负荷 <1.7L/(s.m)校核固体负荷 小于150 kg/( m2.d) ，符合要求（6）沉淀部分有效水深混合液在分离区泥水分离，该区存在絮凝和沉淀两个过程，分离区的沉淀过程会受进水的紊流影响，沉淀时间取t=2.5h。（7）流入槽：设流入槽宽0.8m，水深0.6m，流入槽流速，取导流絮凝区停留时间为600s，Gm = 20S-1,水温以20计，=1.06×10-6 m3/ s, 0.71m/s孔径用50mm,每座池流入槽内的孔数：个孔距 导流絮凝区：导流絮凝区的平均速度 核算Gm值： Gm 在1030之间，设计符合要求。 （8）澄清区高度本设计设t=1.5h，则 （9）污泥区高度 本设计设=1.5h，则 (10) 沉淀池周边（有效）水深： (11)沉淀池高度: 本设计设计池底坡度为0.05,污泥斗直径取2m,则池中心与池边落差h3为超高h1取0.5 m，污泥斗高度h4为1.0m，则有： (12)集配水井设计计算配水井中心管直径,中心管内污水流速取 ，本设计取1.5m配水井直径, 配水井内污水流速取 ，本设计取2.4m集水井直径,配水井内污水流速取，本设计取3.2m进水管管径取进入二沉池的管径DN400mm。出水管管径取DN=1000m排泥装置 沉淀池采用周边传动刮吸泥机，周边传动刮吸泥机的线速度为2-3m/min，刮吸泥机底部设有刮泥板和吸泥管，利用静水压力将污泥吸入污泥槽，沿进水竖井中的排泥管将污泥排至分配井中。排泥管采用DN200mm.四、污水处理厂的平面布置1、污水处理工程设施组成根据选定的处理方案和处理工艺流程，污水处理工程设施包括生产性构筑物、辅助建筑物、各类管道和其他设施。各类管道要求不需太明细。还有其他设施包括道路、绿化、围墙、大门。2、平面布置1.工艺流程：根据设计任务书提供的厂区面积和地形，采用直线型，这样布置生产联路管线短，管理方便，且有利于日后扩建。2.平面布置：按照功能将厂区分成以下四区：（1） 生产区：有各项水处理设施组成，一般呈直线型布置。（2） 生活区：将办公楼、食堂、浴室、锅炉房、宿舍等建筑物组合在一个区内，用一方块表示。布置在水厂门附近，便于外来人员联系。（3） 维修区：仓库与车库合建，靠近生产区，以便设备的检修，为不使维修区与生产区混为一体，用道路将两区隔开，考虑扩建后生产工艺系统的使用，维修区位置兼顾今后的发展。（4） 加药区：加药间设于水处理设施附近。3、场区道路布置1.主厂道布置：由厂外道路与厂内办公楼连接的道路采用主厂道，植树绿化。2.车行道布置：主要构筑物间，呈环状布置，以便车辆回程。3.步行道布置：不需太细致。污水处理厂的平面布置图如下五、工艺选择的构筑物型号以及设备详情1、工艺选择的构筑物型号如下：构筑物名称型号格栅三台德州德天GB型自动格栅清污机，间距10mm平流式沉砂池两座并联，每座池尺寸8m*3.9m*2.16m平流式初沉池两组并联，总尺寸30.2m*37.0m*7.07m推流式曝气池两组并联，每组5条廊道，尺寸22.67m*5m*4.7m辐流式二沉池两组并联，总尺寸21.0m*6.22m2、设备详情设备名称数量功率/kw单价/万元备注德州德天GB型自动格栅清污机3台1015凯美ZW32-10-20型自吸式排污泵3台2.20.182用1备金丰JFSR160L-4罗茨鼓风机3台151.402用1备嘉和膜片式微孔曝气器I型D=215MM1台充氧动力效率4.46-5.19KgO2/KWh1.00南蓝QWH污泥回流泵2台150.551用1备管线管件若干2.3电控装置1套0.8埋地设备1套30中天PGT7-10行车式刮泥车3台2.50.4行车式鹏燊污泥浓缩脱水一体机P.S系列带式压滤机2台9251用1备六、工程预算预计工程总投资800万元运行费用：电费 按0.6元/度计人工费 污水处理站稳定运行后，设劳动人员为7人，1名站长，2名化验员，4名运转工，按800元/月计算，则人工费为：7人*800元/（人*月）=5600元/月折旧费 800*90%*0.481*10000/360=948.8元/天维修费 948.8*30%=284.6元/天则每日总费用为七、设计体会通过这次课程设计，我对我们给水排水工程专业的任务及目前的形势有了更深刻的了解。我还掌握了很多关于给水处理方面的知识，巩固了所学的理论知识，把理论知识和实践结合起来，培养了解决实际工程问题的能力。同时也为下学期做毕业设计做好基础.同时，我发现了自己专业理论基础还不够扎实，观察不仔细，考虑问题不全面等方面的不足，认为还需要通过进一步的学习和锻炼来提高自己。总之，这次课程设计加深了我对本专业的了解，更加增添了我对本专业的信心。