城市污水处理中的沉淀池工艺设计

作者:四川体彩网 | 2020-11-06 12:45

  城市污水处理中的沉淀池工艺设计_电力/水利_工程科技_专业资料。水污染工程课程设计 设计说明书 一.基本情况 设计规模:日处理城镇污水 10 万 m3 处理工艺:污水处理采用氧化沟工艺 设计内容:针对进出水要求,提出合理可行的污水处理工艺;针对工艺中的 沉淀池进行

  水污染工程课程设计 设计说明书 一.基本情况 设计规模:日处理城镇污水 10 万 m3 处理工艺:污水处理采用氧化沟工艺 设计内容:针对进出水要求,提出合理可行的污水处理工艺;针对工艺中的 沉淀池进行设计计算;针对工艺中的沉淀池进行工艺设计 设计结果:设计说明书,CAD 设计图纸 2 张(包括: (1)处理工艺流程图(2) 构筑物工艺图) 根据设计任务书提供的进出水水质指标情况,特别是对氮、磷的去除,在初 步讨论阶段,通过对 A2/O 工艺和氧化沟在实际运行条件下的运行状况进行了详 细的比较论证, 最终确定选用氧化沟作为污水处理主体工艺,用于脱氮除磷并去 除 CODCr、BOD5。 二.污水水质及污水处理程度 进水水质:pH 值 6-8;BOD5= 180mg/L;CODCr=250 mg/L;SS=300 mg/L; NH3 -N=30 mg/L;T=25℃ 出水水质: pH 值 6-8;BOD530mg/L;CODCr100mg/L;SS30mg/L; NH3 -N3 mg/L;T=20℃ 三.污水处理工艺流程设计进行 (1)污水处理后必须达到排放标准。 (2)要尽量采用成熟的、先进的、可靠的、效率高的处理技术。 城市污水处理成熟的处理路线一般为:预处理、一级处理、二级处理、三级 处理和污泥处理, 其中核心部分二级处理要求比较高, 不仅要求去除有机污染物, 而且要求能够脱 N 除 P,主要技术有 A-B 法,A2/0 法,SBR 法,氧化沟法等。 (3)防止处理污染物过程中产生二次污染或污染转移。 要避免和抑制污染物无组织排放,特别是剩余污泥的处理。设置溢流、事故 排除口应慎重合理。 (4)要充分利用和回收能源。污水处理高程安排应尽量考虑利用自然地势。 (5)处理量较大时宜选择连续处理工艺。 (6)处理量较小时宜选用间歇处理工艺。 (7)尽可能回收利用有用物质。 四.污水处理工艺选择 (1)此废水具有如下特点: (a)BOD5/CODCr=150/250=0.6,说明废水可生化性很好; (b)废水 N、P 含量较高,出水 N、P 应符合要求。 (2)针对以上特点,要求污水处理系统应该具有以下功能: (a)具有一定的 BOD5 去除能力; (b)具备一定的脱 N 除 P 功能,使出水 N、P 达标; (c)使污水处理过程中产生的剩余污泥基本达到稳定。 (3)生化处理工艺选择 目前处理城市污水应用较多的生化工艺有氧化沟,A2/O 法,A-B 法,SBR 法 等。为了使本工程选择最合理的处理工艺,有必要按使用条件,排除不适用的处 理工艺后,再对可以采取的处理工艺方案进行对比和选择。氧化沟工艺,A2/O 工艺均能达到处理要求。在设计可行性分析阶段,对氧化沟工艺,A2/O 工艺比较 分析: (a) A2/O 工艺 一般在 A2/O 工艺中,为同时实现脱 N 除 P 的要求,必须满足如下条件: BOD5/TKN=5-8 实际进水中:BOD5/TKN=170/60=2.85 BOD5/TP=170/4.5=37≥15 BOD5/TP≥15 通过比较,采用传统 A2/O 工艺,脱 N 所需碳源不足,影响脱 N 效果,为此采 用倒置 A2/O 工艺。污水先进缺氧段再进厌氧段,或厌氧、缺氧段同时进水,这 样既解决了缺氧段的碳源不足的问题,使脱 N 能够很好的进行,同时也有利于除 P,聚磷菌在厌氧段释放 P,同时聚集能量,利用厌氧段聚集的能量,在好氧段 进行好氧吸 P 过程, 厌氧段结束后立即进入好氧段,能够使聚磷菌在厌氧段聚集 的能量,充分用来吸 P,加强了除 P 过程。 (b)氧化沟工艺 氧化沟工艺目前在城市污水处理方面应用最为广泛,处理工艺成熟,结构、 设备简单,管理运行费用低。 (4)氧化沟工艺与 A2/O 工艺相比,具有如下优势: (a)工艺流程简单,处理构筑物少,机械设备少,运行管理方便。与 A2/O 法比较,可不设初沉池,没有混合液内回流系统,由于污泥相对好氧稳定,一般 不设污泥的厌氧消化系统。 (b)A2/O 工艺由于停留时间较短,剩余污泥的稳定性较差,一般需要污泥 消化和浓缩过程,这不利于除 P,生物除 P 是通过聚磷菌在好氧条件下,过量吸 P 而使废水中的 P 得到去除的,最终 P 随聚磷菌进入剩余污泥中除去,剩余污泥 长时间处于厌氧状态,将导致聚磷菌吸收的 P 重新释放出来,影响除 P 效果。 氧化沟的水力停留时间较长,污泥泥龄较长,具有延时曝气的特点,悬浮有 机物在沟内可获得较彻底的降解, 污泥在沟内达到相对好氧稳定, 剩余污泥量少, 根据国内外经验, 氧化沟不再设污泥厌氧消化处理系统,剩余活性污泥只须经机 械浓缩、脱水即可利用或污泥后处置,简化了污泥后序处理程序。污泥在进行机 械浓缩、脱水过程中,停留时间很短,基本没有污泥中磷的释放问题。 (c)转碟曝气,混合效率较高,水流在沟内的速度最高可达 0.6—0.7m/s, 在沟道使水流能快速进行有氧、无氧交换,交换次数可达 500—1000 次,可同时 进行有机物的降解和氮的硝化、反硝化,并可有效的去除污水中的磷。沟道的这 种脉冲曝气和大区域的缺氧环境,可以较高程度地实现“同时硝化反硝化”的效 果。 (d)污水进入氧化沟,可以得到快速的有效的混合,由于池容较大,缓冲 稀释能力强,耐高流量,高浓度的冲击负荷能力强,具有完全混合式和推流式曝 气池的双重优势,对难降解有机物去除率高,出水水质稳定。 (e)供氧量的调节,可以通过改变转碟的转速、浸水深度和转碟安装个数 等多种手段来调节整体供氧能力,使池内溶解氧值经常控制在最佳值,保证系统 稳定、经济、可靠的运行。 (f)曝气转碟由高强度玻璃钢制成,使用寿命可达 20 年以上,独特的结构 设计使其具有较高的混合和充氧能力, 新型转碟曝气机可以使氧化沟的工作水深 达到 5.0 米以上。氧化沟转碟曝气机工作在水面上,而且安装的数量少,安装、 巡检、维修方便,可以即时发现了解设备运行情况,随时解除存在隐患。 通过比较,可以看出,这两种种工艺都能达到要求,各具优势,但考虑到城 市现状和对工作人员的要求, 最终选择氧化沟工艺作为此污水处理厂污水生化处 理主体工艺。 (5)氧化沟工艺的选择 目前用于处理城市污水的氧化沟主要有以下几种: (a)卡鲁塞尔氧化沟 卡鲁塞尔氧化沟是一种单沟环形氧化沟,主要采用表面曝气机,兼有供氧和 推流的作用。污水在沟内转折巡回流动,处于完全混合状态,有机物不断得以去 除。 表曝机少,灵活性差,设备维修期间沟不能工作,沟内混合液自由流程长, 由于紊流导致的流速不均,很容易引起污泥沉淀,影响运行效果。单沟氧化沟的 平均溶解氧维持在 2mg/L 左右,加之单点供氧强度过大,耗氧较高。在一般情况 下,单沟很难形成稳定的缺氧段,不利于脱 N。 (b)三沟式氧化沟 三沟式氧化沟工艺有两个边沟,一个中沟,当一个曝气时,另外两个作为沉 淀池使用。一定时间后改变水流方向,使两沟作用相互轮换,中沟则连续曝气, 三沟式氧化沟无需污泥回流装置, 如果条件合适, 还可以进行反消化。 缺点: 进、 出水方向, 溢流堰的起闭及转刷的开动于停止必须设自动控制系统;自控系统要 求管理水平高,稍有故障就会严重影响氧化沟正常工作。由于侧沟交替运行,设 备利用率较低。 (c)一体化氧化沟 一体化氧化沟就是将沉淀池建在氧化沟内,即氧化沟的一个沟内设沉淀槽, 在沉淀池两侧设隔板,底部设一导流板。在水面上设集水装置以收集出水,混合 液从沉淀池底部流走,部分污泥则从间隙回流至氧化沟。一体化氧化沟将曝气、 沉淀功能集于一体,免除了污泥回流系统,但其结构有待进一步完善。 (d)奥贝尔氧化沟 奥贝尔氧化沟由三个同心椭园形沟道组成,污水由外沟道进入沟内,然后依 次进入中间沟道和内沟道,最后经中心岛流出,至二次沉淀池。在各沟道横跨安 装有不同数量转碟气机, 进行供氧兼有较强的推流搅拌作用。外沟道体积占整个 氧化沟体积的 50—55%, 溶解氧控制趋于 0.0mg/L,高效地完成主要氧化作用:中 间沟道容积一般为 25%—30%,溶解氧控制在 1.0mg/L,作为“摆动沟道”,可发 挥外沟道或内沟道的强化作用;内沟道的容积约为总容积的 15%—20%,需要较 高的溶解氧值(2.0mg/L 左右) ,以保证有机物和氨氮有较高的去除率。 对于每个沟道内来讲,混合液的流态为完全混合式,对进水水质、水量的变 化具有较强的抗冲击负荷能力; 对于三个沟道来讲,沟道与沟道之间的流态为推 流式, 且具有完全不同溶解氧浓度和污泥负荷。奥贝尔氧化沟实际上是多沟道串 联的沟型, 同时具有推流式和完全混合式两种流态的优点,这种特殊设计兼有氧 化沟和 A2/O 工艺的特点,耐冲击负荷,可避免普通完全混合式氧化沟易发生的 污泥膨胀现象,可以获得较好的出水水质和稳定的处理效果。 不同工艺的处理效果与其所配套的附属设备是分不开的, 往往是新设备的产 生、发展带动了工艺的改革,使其处理优越性得以突现。 奥贝尔氧化沟的沟道布置, 便于采用不同种类的工艺模式。在使用普通活性 污泥法时, 内沟道用于曝气, 外沟道用于需氧消化; 使用接触稳定和分段曝气时, 是把进水和回流污泥引入相应的沟道中; 为了保证高质量而稳定的处理效果和减 少污泥量,需要进行硝化时采延时曝气模式。 综合比较,选用奥贝尔氧化沟,其兼具氧化沟和 A2/O 工艺的双重优势。 五.污水、污泥处理工艺流程图 六.二沉池设计 1. 设计参数 二沉池设在生物处理构筑物的后面,用于沉淀去除活性污泥。沉淀池主要有 平流沉淀池,辐流式沉淀池,竖流式沉淀池,斜板(管)沉淀池。通过对以上四 种沉淀池进行比较,设计中选用辐流式沉淀池。 设计流量 Q=3250m3/h,氧化沟中悬浮固体浓度 X=4000mg/L,二沉池底流生 物固体浓度 Xr=10000mg/L, 污泥回流比 R=50%。设计采用中心进水周边出水辐流 式二沉池。 2. 辐流式沉淀池设计计算 (1)沉淀部分水面面积 F 根据生物处理段的特性,选取二沉池表面负荷 q=1.0m3/(m2·h),设 4 座沉 淀池 n=4。 F? Q max 3250 ? ? 812.5m2 nq 4 ?1.0 (2)池子直径 D D? 4F ? ? 4 ? 812.5 ? 32.2m ,取 D=33m。 3.14 (3)校核固体负荷 G G? 24 ? (1 ? R)QX 24 ? (1 ? 0.5) ? 3250 ? 4 ? ? 144kg / (m2 d ) F 812.5 ? 4 (4)沉淀部分的有效水深 h2 设沉淀时间 t=3.0h, h2=qt=1.0×3.0=3.0m (5)污泥区的容积 V 设计采用周边传动的刮吸泥机排泥,污泥区容积按 t=3h 贮泥时间确定 V? 2t (1 ? R)QX 2 ? 3 ? (1 ? 0.5) ? 78000 ? 4 ? ? 8357.14m3 24( X ? Xr ) 24 ? ? 4 ? 10 ? 每个沉淀池污泥区的容积 Vˊ=8357.14/4=2089.3m3 (6)污泥区高度 h4 (a)污泥斗高度 设池底的径向坡度为 0.05,污泥斗底部直径 D2=1.5m,上部直径 D1=3.0m, 倾角 60°则 h4 ? V1 ? D1 ? D2 3.0 ? 1.5 ? tg 600 ? ? tg 600 ? 1.3m 2 2 ? h4 12 ? ( D12 ? D1 D2 ? D2 2 ) ? 1.3? 2 ?3 ? 3 ?1.5 ? 1.52 ? ? 5.36m3 12 (b)竖直段污泥部分高度 h4// V ? V1 2089.3 ? 5.36 h4 ? ? ? 2.56m F 812.5 则污泥区的高度 h4 ? h4 ? h4 ? 1.3 ? 2.56 ? 3.86m (7)沉淀池的总高度 H 设超高 h1=0.3m,缓冲层高度 h3=0.5m。 H=h1+h2+h3+h4=0.3+3.0+0.5+3.86=7.66m


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