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污水处理厂设计书

设计说明书

题目: 7000m3/d生活污水处理厂综合设计专业: 环境监测与治理技术

年级:

学号:

姓名:

指导教师:

2011年06 月

目录

目录 (1)

1.概述 (1)

2.设计依据 (1)

3.设计原则 (1)

4.设计资料 (1)

5.处理方案 (1)

6.工艺说明 (1)

6.1构筑物及设备简介 (1)

6.2构筑物去除率 (1)

6.3构筑物及设备计算 (1)

6.3.1格栅(细) (1)

6.3.2调节池 (1)

6.3.3混凝(溶药池、机械混合池、反应池) (1)

6.3.4水解酸化池 (1)

6.3.5生物接触氧化 (1)

6.3.6沉淀池(初沉池、二沉池) (1)

6.3.7气浮池 (1)

6.3.8污泥浓缩池 (1)

6.3.9曝气装置 (1)

7.投资估算及运行成本 (1)

7.1设备构筑物清单 (1)

7.2投资估算 (1)

7.3运行成本 (1)

8.效益分析 (1)

8.1社会效益 (1)

8.2环境效益 (1)

8.3经济效益 (1)

9.参考文献 (1)

1.概述

随着染料纺织工业的迅速发展印染废水称为水系环境重点污染物之一。印染废水是加工棉、麻、化学纤维及其混纺产品为主的印染厂排出的废水。印染废水水量较大,每印染加工1吨纺织品耗水100~200吨,其中80~90%成为废水。

本设计要求处理水量为7000m3/d的邢台市印染污水,设计方案针对已运行稳定有效的混凝沉淀+水解酸化+生物接触氧化工艺处理印染污水。混凝沉淀法可降低印染废水的色度, 去除呈胶体状态的染料;水解酸化可以提高废水的可生化性,使BOD5/COD cr的值提高,有利于好氧微生物分解利用;生物接触氧化可以有效去除大部分COD、BOD的浓度。

本次处理水水量较大,但水质,水量波动不大, 可生化性较差,且色度、悬浮物浓度较大,增加了本次设计的难度。

工程设计内容包括:

1)细化工艺流程

2)选定参数

3)计算(构筑物尺寸、管道、阀门、泵、填料、控制及监测设备、土建要求)

4)绘制符合规范的工程图

5)编制设计说明书

2.设计依据

1 《中华人民共和国环境保护法》;

2 《中华人民共和国污水综合排放标准》(GB8978-1996);

3 《给水排水制图标准》(GB/T50106-2001)。

4 《建筑给水排水设计规范》(GBJ15-88)

5 《地下工程防水技术规范》(GBJ16-87)

6 《给水排水工程结构设计规范》(GBJ69-84)

7 《给水排水设计手册》(1~11册)

3.设计原则

1.严格执行国家有关环境保护的各项法规。

2.采用先进、成熟、合理、可靠、节能的工艺,确保处理量及水质排放达到标准。

3.流程布局合理,整体感强,外观装饰美观大方,环境绿化优美。

5.在设计过程中尽可能减少污泥量和废气排放量,防止二次污染;

6.力求各污水处理设施布置紧凑,工艺流程顺畅,尽可能减少污水提升次数,外型与周围环境协调,尽可能节省用地面积;

7.在满足污水处理达标的前提下,选用技术先进的节能设备,降低污水处理成本;

8.在满足污水处理达标的前提下,考虑基地污水站建成后的衔接问题。

9.在上述前提下,做到投资少,运行费用低的效果

4.设计资料

本次课程设计的主要任务是处理印染污水,处理水量为7000m3/d。

进水出水水质如表1.1:

表1.1 设计进出水水质

主要污染物原水水质排放标准去除率(%)

COD Cr(mg·L-1)2500 ≤100 ≥96

BOD5(mg·L-1)600 ≤20 ≥96.6

SS(mg·L-1)200 ≤20 ≥90

PH 10 6--8 —

色度(倍) 600 ≤8 ≥98.7

5.处理方案

5.1.本项目污水处理的特点为:

1)污水以有机污染为主,BOD/COD =0.24,可生化性较差,难以生物降解的有毒有害污染物一般

不超标;

2)污水中主要污染物指标COD、SS、色度值较大;

针对以上特点,以及出水要求,现有印染污水处理技术的特点,以采用混凝沉淀+水解酸化+生物接触氧化处理最为经济。根据国内外已运行的大、中型污水处理厂的调查,要达到确定的治理目标,可以采用以上所述的工艺。

5.2.所选工艺特点:

1)混凝沉淀+水解酸化+生物接触氧化工艺的配合,同时具有去除有机物、色度、悬浮物的功能。

2)工艺中,该工艺流程最为简单,总的水力停留时间也少于同类其他工艺。

3)水解酸化提高可生化性,为后续生化处理提供有利条件。

4)该工艺处理后出水效果较好

5.3.工艺流程:

工艺流程图

6.工艺说明

6.1

6.2构筑物及设备简介

1.格栅:截留较大的悬浮物或漂浮物,防止堵塞后续处理系统的管理、孔口和损坏辅助设施。

由于栅渣量较大,采用机械清渣方式。

2.调节池:为减少水量和水质变动对废水处理工艺过程的影响,在废水处理系统之前宜设置调节池,以资均和水质、存盈补缺,使后续处理构筑物在运行期间内能得到均衡的进水量和稳定的水质,以达到理想的处理效果。

3.混凝沉淀池:通过投加混凝剂,降低出水的色度、COD、SS等指标,确保出水水质达到设计要求和排放要求。

4.水解酸化池:利用水解和产酸菌的反应,将不溶性有机物水解成溶解性有机物、大分子物质分解成小分子物质,提高污水的可生化性,减少污泥产量,使污水更适宜于后续的好氧处理,可以用较短的时间和较低的电耗完成净化过程。

5.生物接触氧化:生物接触氧化池内的生物膜由菌胶团、丝状菌、真菌、原生动物和后生动物组成。在活性污泥法中,丝状菌常常是影响正常生物净化作用的因素;而在生物接触氧化池中,丝状菌在填料空隙间呈立体结构,大大增加了生物相与废水的接触表面,同时因为丝状菌对多数有机物具有较强的氧化能力,对水质负荷变化有较大的适应性,所以是提高净化能力的有力因素。

6.沉淀池:用于沉淀分离活性污泥并提供污泥回流。

7.气浮池:在纺织印染废水中含有有机的胶体微粒、呈乳浊状的各种油脂类杂质、细小纤维和疏水性合成纤维的纤毛等。这些杂质经过混凝所产生的絮凝体的颗粒小、质量轻、沉淀性能较差。生物处理构筑物排出混合液中的生物污泥的沉淀性能也较差。这种污水应用沉淀法分离往往需要较长时间,占地面积相对较大。所以,这些年来部分纺织印染企业开始应用气浮分离技术。纺织印染废水所含上述杂质或生物污泥可直接采用气浮法分离。但如果预先投加混凝剂进行混凝,则其分离效果将更为显著。此外,气浮还

可作为剩余活性污泥、生物膜污泥和混凝化学污泥的浓缩方法。

8.污泥浓缩池:用于降低要经稳定、脱水处置过程或投弃的污泥的体积。污泥浓缩后污泥增稠,污泥的含水率降低,污泥的体积大幅度地降低,从而可以大大降低其他工程措施的投资。本设计采用了重力浓缩方法,重力浓缩法。

6.2构筑物去除率

6.3构筑物设计计算

6.3.1格栅(细)设计计算: (1) 格栅间隙数

b h v

Q n α

s i n m

a x

=

==

70003600240.0060.60.8

?????=27m

Q max --最大设计流量,m 3/s ; α--格栅倾角,(o ),取α=60 0; b --栅条间隙,m , 格栅b =0.006 m; n --栅条间隙数,

h---栅前水深,m ,取h=0.6m; v --过栅流速,m/s, 取v=0.8 m/s (2) 栅槽宽度 B

设栅条宽度 S=0.01m

B= S(n-1)+bn=0.01×(27-1)+0.006×27=0.42m (3) 通过格栅的水头损失

2

2

20.8

sin 3 4.780.5

229.8

2

v

h k g

ξ

α==??

?

=?m

4

4

3

3

0.01() 2.42 4.780.006S

b ξβ??==?= ???

m

g -- 重力加速度,m/s 2

k -- 系数,格栅受污物堵塞时水头损失增大倍数,一般采用 3;

ξ--阻力系数,与栅条断面形状有关;设栅条断面为锐边矩形断面,β=2.42。

(4)槽的总高度 设超高h 1=0.3m

H=h+h 1+h 2=0.6+0.3+0.5=1.4m (5)栅槽的总长度

L α

t a n 0.15.0121H L L ++++=

111

2t a n B B L α-=

=

()

0.420.2250.32tan 20

-=? L 2=0.5L 1=0.15m

H 1=h+h 2=0.6+0.5=1.1 m

m a x

17000

0.225

2436000.60.6Q B vh

==

=???m

1

1.1

0.64

t a n 60

1.732

H m ==

L=0.3+0.15+1.0+0.5+0.64=2.6 m (6) 每日栅渣量W

1000

1864001W Q W ??==

70000.1864000.43243600 1.641000

??=???m3/d

规格:长2.6m 高1.4m 6.3.2调节池设计计算: (1) 有效容积

2

7000816671.4

24 1.4

Q T V m ?=

==?

比V 大10%~15% 取15% V=1667×(1+0.15)=1917m 2

(2) 有效水深 h=5m (3) 调节池面积

2

1917383.45V S m

h =

== (4) 池宽 B=10m 长 383.4

38.410

S L m

B =

==

(5) 设三块挡板,即4格 每格 10 2.54

m

=

(6)保护高1h =0.5m ,则池总高H 为

H=h 1+h=5.5m

规格:长38.4m 宽10m 高5m

6.3.3混凝机械搅拌池设计计算:

(1) 有效容积

3

70001573.060

24

60

Q T V m ?===?

T --反应时间 T=15min n --反应池个数 n=2 (2) 每个有效容积

V 1=0.5V=0.5×73.0=36.5m 3 (3) 反应池有效水深 h=3m (4) 水力损失

10.15h m

= 20.1h m = 30.15h m = 40.4h m = 规格:长4m 宽3m 高3m

6.3.4水解酸化池设计计算:

(1) 反应器的体积 q=5 756

5

9

.06.070000

=??=

=

q

QS V m 3

(2) 反应器的面积与反应器的长宽 3

1685

.4756m

H V A ===

H=4~6m H=4.5m

长宽比最适宜L :B=2:1,设长L=20m ,宽B=10m 实际面积A=200m 2 (3) 反应器的升流速度 5.124

2007000=?=

=A Q u m/h

规格:长20m 宽10m 高4.5m

6.3.5生物接触氧化设计计算:

(1)以BOD计算BOD去除率60% 有效水深H=3m

(2)有效容积:v=Q(So-Se)/Nv

(3)=7000(351-105.3)/2×1000

(4)=859.99 m3

(5)总面积:A=V/H=859.9/3=286.65㎡

(6)廊道宽度:b=5.5m

(7)L=A/b=286.65/5.5=52.12㎡取L=53m

(8)将廊道分为若干段,折流式并连,取每段长度l=18m

(9)M’=L/l=30/10=3段

(10)氧化池宽度B=3×5.5=16.5m

(11)校核:长宽比:L/b=30/5.5=5.45 (在5-10范围内,合理)

(12)宽深比:b/H=5.5/3=1.83 (在1-2范围内,合理)

(13)池总高Ho=H+h1+h2+h3+h4+h5 =3+0.5+0.5+0.2+1+1=6.2m

(14)h1--保护高h2--填料上水深

(15)h3 --填料层间隔高h4--配水区高

(16)h5—曝气头安装高度

(17)曝气系统:

(18)采用隔膜曝气头,用量n’=2.5个/㎡水面,额定工作风量g为2-3m3/(个.h) (19)曝气头数量:n=n’*A=2.5×10×16.5=413个

(20)理论供风量:G=ng=413×(2-3)=86-1239 m3/h

(21)=13.77-0.65 m3/min

(22)选择风机:

(23)选用SSR100三叶罗茨风机4台,其中3台使用,1台备用。每台性能参数:风量5.58 m3/min 、升压5000mmH2O 、电功率7.5kw

(24)实际供风量个G’=5.58×3=16.74 m3/min

(25)曝气器实际工作风量g’=G’/n=22.23/413=2.43 m3/h (在2-3范围内,合理) (26)填料:选用组合填料SB-A:材质塑料和醛化维纶

(27)规格:D 120-200,片距40-90

(28)比表面积(m2/m3)1230 孔隙率: 99%

(29)

(30)靳峰丽11:35:06

(31)初沉池

(32)q=1.7m3/(m2 .h)

(33)沉淀区总面积:A=Q/q=4000/24×1.7=98.1m2

(34)有效水深:h2=qt=1.7×2=3.4m

(35)沉淀区长:L1=3.6×vt=3.6×3×2=21.6m

(36)最大设计流量的水平流速取0.4mm/s

(37)沉淀区宽度:B=A/L1=98.1/21.6=4.54m

(38)取B=4.6m

(39)产泥量:W1=4000×(0.162-0.112)/1000×(100-99.2)=25m3/d

(40)泥斗容积:H4’=2.7m 斗上宽为4.8m 下宽为0.5m

(41)V1=1/3h4'×(s1+s2+√s1s2)=23.1m3

(42) 污泥斗以上梯形部分容积: (43) h ''=(L1-L2) ×0.01=(21.6-4.8) ×0.01=0.168m (44) V2=(L1+L2)/2×h ''×B=10.2m3 (45) V 总=V1+V2=23.1+10.2=33.3m3>25m3 符合 (46) H 总=h1+h2+h3+h4=0.3+3.4+0.3+2.7+0.168=7.2m (47) (48) 二沉池 (49) q=1.5 m3/(m2 .h) (50) A=Q/q=4000/24×1.5=111.2m2 (51) 有效水深:h2=qt=1.5×2.5=3.75m (52) 沉淀区长:L1=3.6×vt=3.6×2.5×2.5=22.5m (53) 沉淀区宽度:B=A/L1=111.2/22.5=5m (54) 产泥量:W1=4000×(0.112-0.025)/1000×(100-99.2)=43.5m3/d (55) 泥斗容积:h4’=2.7m 斗上宽为5.5m 下宽为1.2m (56) V1=1/3h4'×(s1+s2+√s1s2)=34.5m3 (57) 污泥斗以上梯形部分容积: (58) h ''=(L1-L2) ×0.01=(22.5-5.5) ×0.01=0.17m (59) V2=(L1+L2)/2×h ''×B=11.9m3 (60) V 总=V1+V2=34.5+11.9=46.4m3>43.5m3 符合 (61) H 总=h1+h2+h3+h4=0.3+3.75+0.3+2.7+0. (62)

M --容积负荷 M=4 (63) 滤池总表面积 一般H=3m 2

429.98143.333

V F m

H ===

(64) 滤池格数

143.33

5.9724

F n f =

=

= n 取6 f --每个滤池面积≤25m 2 f= 24m 2 (65) 校核接触时间 6243

2424

1.4

87000

nfH t Q

??=?=

?= h (66) 滤池总高度

(

)0123

4

1H H h h m h h =+++-+=3+0.6+0.5+(3-1)×0.3+0.5=5.2m 1h --超高 1h =0.5~0.6m 1h =0.6 2h --填料上水深 2h =0.4~0.5m 2h =0.5

3h --填料层间隙高 3h =0.2~0.3m 3h =0.3 4h -- 填料配水区高度 4h =0.5m m --填料层数 m=3 6.3.6沉淀池(初沉池、二沉池)设计计算: 初沉池:()()()()

max 013

1024100

70000.20.18100 17.5/1000100100010099.2Q C C W m d P γ?-??-?=

=

=-?-

二沉池:()()

()()

max 013

2024100

70000.180.02100 140/1000100100010099.2Q C C W m d P γ?-??-?=

=

=-?-

(1) 池子总表面积 2

7000406240.72

Q A m

q ==

=?

(2) 池子个数 n=2

2

4062032

A F m

n =

==

(3) 有效水深 u=3m/s 27000

2.631.3

320324Q t h m uF

?==

=??

(3) 沉淀池宽

设池宽B=6m 则池长L=

20333.9

6

F B ==m

33.9

5.656L B =

=>4

3

2140702

W W m

n ===

(4) 初沉池贮泥斗容积计算

(

(

22

2

22

111 1.84214.733

V h B b =

++

=

??++

=>12.5 m

(5) 二沉淀贮泥斗容积

(

(2

2

2

2

411

2.74

3273

3V h B b '=

++

=??++

=m

(6)池子总高度

1234

1.81.30.30.53.9H h h h h m =+++=+++= 6.3.7气浮池设计计算:

(1)叶轮气浮V

V=kQt=1.3×

24

36007000?×20×60=127m

3

t --气浮时间 t=16~20min t=20min=20×60=1200s k --系数 k=1.1~1.4 k=1.3 Q --处理水量 (2) 总面积 F F=

3

34.423

127m

h V ==

h --工作水深 2~3m h=3m (3) 气浮池数目m '

采用正方形的气浮池,边长不宜超过叶轮直径的六倍,即边长L=6D (D 为叶轮直径),每台气浮池的表面积f=36D 2 ,设D=0.4m

m '=

84

.04.03634.42=??=

f F

(4)一个叶轮能够吸入的水气混合体量q ()

()

58.1535.0186060241000

70001601000=-?????=

-'?=

βm Q q L/S

β--曝气系数 β=0.35 (5) 叶轮转速 5734

.014.3126060=??=

=

D

u

n π r/min

u --圆周线速度 10~15m/s u=12m/s (6) 叶轮所需轴功率 η=0.3 H=ρh=0.67×3=2.01m 69.03

.010258

.1501.267.0102=???=

=

η

ρHq N kw

6.3.8污泥浓缩池设计计算: (1) 浓缩池面积

2

3527

6

)1405.17(m

M

QC A =?+=

=

M =27kg/m 2.d (2) 浓缩池直径

m A

D 7.614

.33544=?=

=

π

(3) 浓缩池工作部分高度 m

A

TQ h 0.335

245.15716241=??=

=

T --污泥浓缩时间 T=16h (4) 超高取0.3m

(5) 缓冲层高h 3取0.3m (6) 浓缩池总高度

123 3.00.30.3 3.6H h h h =++=++=>3.0m 符合规定 (7) 浓缩后污泥体积 3

2125.31)

97.01()

994.01(5.157)

1()1(m p p Q V =--?=

--=

P 1--进泥浓度 P 2--出泥浓度

6.3.9曝气装置:

曝气装置是氧化池的重要组成部分.与填料上的生物膜充分发挥降解有机污染物的作用.按供气方式有鼓风曝气、机械曝气和射流曝气,目前国内采用最多的是鼓风曝气,这种方法动力消耗低,动力效率较高,供气量较易控制,但噪声大..

鼓风充氧设备采用穿孔管,孔眼直径为4~6m,空口速度为5~10m/s,氧的利用率为6~7﹪.选用大阻力系统,布水比较均匀安装方便,一次投资省. (1) 总需氧量D

D=D 0Q=20×7000=140000m 3/d=97.3 m 3/min=1.6m 3/s D 0--每立方米污水需氧量,15~20 m 3/ m 3 D 0=20 m 3/ m 3 (2) 空气干管直径d

0.413413d m m m =

=

== 取410mm

校核管内气体流速 2

2

44 1.614.22

3.140.38

D

v D

π?==

=?m/s 在范围10~15 m/s

(3) 支管直径1d

池体分为8格,每格连一根支管,通过每根支管的空气量q 1.60.20088D q =

=

= m 3

/s 则支管直径

10

0.208d m =

=

= 取200mm

校核管内气体流速 12

2

1

440.2007.06/3.140.19

q

v m s d π?==

=? 在范围5~10m/s 内

(4) 穿孔管直径d 2

沿支管方向每隔750mm 设置两根对称的穿孔管,每根支管上连接8根穿孔管,通

过每根穿孔管的空气量q 1

q 1=q/8=0.200/8=0.025m 3/s

则小支管直径d 2=(4q 1/πv 2)1/2=[4×0.025/(3.14×4)]1/2=0.089m ,取90mm 。 孔眼直径采用?=4mm ,间距为90mm ,每根穿孔管上的孔眼数为2,孔眼流

v 3=4q 1/2π?2=4×0.025/(2×3.14×0.042)=9.95m/s,符合5~10m/s 的流速要求。 (4) 风机选型

①空气管DN=250mm 时,风管的沿程阻力h 1

h 1=iL αT αP =5.9×20.4×1.00×1.0=120.36Pa

式中i ——单位管长阻力,查《给水排水设计手册》第一册,i= 5.9Pa/m L ——风管长度,m

T ——温度为20℃时,空气密度的修正系数为1.00 αP ——大气压力为0.1MPa 时的压力修正系数为1.0

风管的局部阻力h 2=ξv 2

ρ/2g=3.32×6.172

×1.205/(2×9.8)=6.44Pa 式中ξ——局部阻力系数,查《给水排水设计手册》第一册得3.32

v ——风管中平均空气流速,m/s ρ——空气密度,kg/m 3

②空气管DN=125mm 时,风管的沿程阻力h 1 h 1=iL αT αP =3.65×34×1.00×1.0=124.1Pa

式中i ——单位管长阻力,查《给水排水设计手册》第一册,i= 3.65Pa/m

L ——风管长度,m

αT ——温度为20℃时,空气密度的修正系数为1.00 αP ——大气压力为0.1MPa 时的压力修正系数为1.0

风管的局部阻力h 2=32×ξv 2ρ/2g=32×3.33×5.452×1.205/(2×9.8)=161.5Pa

式中ξ——局部阻力系数,查《给水排水设计手册》第一册得3.33 v——风管中平均空气流速,m/s

ρ——空气密度,kg/m3

风机所需风压为120.36+6.44+124.1+161.5=412.4Pa

综合以上计算,鼓风机气量12.15m3/min,风压0.412KPa

选R系列标准型罗茨鼓风机,型号为SSR—150

表3-3 SR型罗茨鼓风机规格性能

7.投资估算及运行成本

7.1设备构筑物清单

7.2运行成本分析

1)动力费

电费按每度0.60元计,则

E1=3252×0.6÷7000=0.28元/吨水

2)工资福利(按每人每月1500元计)

E2=1×1500÷(7000×30)=0.007元/吨水

4)设备折旧费,维修保养每年3000元,折成成本

E3=3000/(7000×365)

=0.0011(元/m3污水)

5)运行成本计算

运行成本=E1+E2+E3 =0.29 元/吨水

成本分析

通过上述测算表明,本工程污水的单位运行成本为:0.29元/ m3水。

8.效益分析

8.1社会效益

污水处理工程的建设,可大大减少疾病暴发或流行病的潜在危险,有利于提高城市环境质量,改善城市形象,将为居民提供健康上和环境上的益处。

污水处理工程属于社会福利事业的基础设施,可扩大内需、增加就业,对改善人民生活和居住环境都会产生明显的社会效益。

8.2环境效益

通过本工程的实施,将改善整个地区的环境卫生,随着污水系统的完善建设,将改变目前污水未经处理排放的现象,使周围水质得到改善,受益者是居民和相关单位。

同时,处理出水用于某村小区绿化及农田灌溉,环境效益显著。

8.3经济效益

尽管污水治理工程并不直接产生经济效益,但项目的实施将对当地的保护有着广泛的影响,使工业及居住业的发展不受环境的制约,把社会经济发展与环境保护目标协调好,将给当地的经济带来巨大的益处,主要表现在以下几个方面:

(1)地价的增值;(2)减少疾病,增进健康;(3)改善生态环境。

9参考文献

[1] 张林生主编《印染废水处理技术及典型工程》北京化学工业出版社

[2] 于尔捷张杰主编《给水排水工程快速设计手册2》中国建筑工业出版社

[3] 上海市政工程设计研究室主编《给水排水设计手册》第九册专用机械第二版

中国建筑工业出版社

[4 ] 唐受印戴友芝等主编《水处理工程师手册》化学工业出版社

[5 ] 北京市环境技术与设备研究中心

北京市环境保护科学研究院主编《三废处理工程技术手册》国家城市环境污染控制工程技术研究中心

化学工业出版社

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