环境091水处理课程设计报告书 11页

水处理课程设计班级：学号：姓名：日期：\n前言中国水污染问题形势严峻我国是一个严重缺水的国家。海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江7大江河水系，均受到不同程度的污染。　　万里海疆形势也不容乐观，赤潮年年如期而至。在美丽的渤海湾，浊流迸溅，海面上漂浮的油污像一柄黑色火炬要烧毁海洋里的生命。　　据统计，全国660座城市中有400多座城市缺水，三分之二的城市存在供水不足，全国城市年缺水量为60亿立方米左右，其中缺水比较严重的城市有110个。大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1/4。除了缺水，水污染问题也较突出。根据2001年对我国七大水系断面监测，达到三类水质可以进入自来水厂的最低要求的仅占29。5%，而劣五类水质却高达44%；另外，我国浅层地下水资源污染比较普遍，全国浅层地下水大约有50%的地区遭到一定程度的污染，约一半城市市区的地下水污染比较严重。由于工业废水的肆意排放，导致80%以上的地表水、地下水被污染。目前我国城市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，而我国一些地区长期透支地下水，导致出现区域地下水位下降，最终形成区域地下水位的降落漏斗。目前全国已形成区域地下水降落漏斗100多个，面积达15万平方千米，有的城市形成了几百平方公里的大漏斗，使海水倒灌数十公里\n我国也是一个缺水严重的国家。淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6%，仅次于巴西、俄罗斯和加拿大，居世界第四位，但人均只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4、美国的1/5,在世界上名列121位，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。扣除难以利用的洪水泾流和散布在偏远地区的地下水资源后，我国现实可利用的淡水资源量则更少，仅为11000亿立方米左右，人均可利用水资源量约为900立方米，并且其分布极不均衡。到20世纪末，全国600多座城市中，已有400多个城市存在供水不足问题，其中比较严重的缺水城市达110个，全国城市缺水总量为60亿立方米。据监测，目前全国多数城市地下水受到一定程度的点状和面状污染，且有逐年加重的趋势。日趋严重的水污染不仅降低了水体的使用功能，进一步加剧了水资源短缺的矛盾，对我国正在实施的可持续发展战略带来了严重影响，而且还严重威胁到城市居民的饮水安全和人民群众的健康。水利部预测，2030年中国人口将达到16亿，届时人均水资源量仅有1750立方米。在充分考虑节水情况下，预计用水总量为7000亿至8000亿立方米，要求供水能力比现在增长1300亿至2300亿立方米，全国实际可利用水资源量接近合理利用水量上限，水资源开发难度极大。一、进出水水质，处理规模设计水量：Q=60000ｍ3/d设计水质：进水水质：BOD5400mg/lCODcr510mg/lSS280mg/lTN54mg/lTP7mg/l出水水质：BOD5<30mg/lCODcr<100mg/lSS<30mg/lTN<30mg/lTP<3mg/l去除率：BOD5>92.50%CODcr>80.39%SS>89.29%TN>44.44%TP>57.14%二、处理工艺及方案选择工艺方法氧化沟法A2/O主要优点1处理流程简单，构筑物少，且基建费用较省2处理效果，有较稳定的脱氮除磷功能3对高浓度废水有很大的稀释作用4有抗冲击负荷能力5能处理不易降解的有机物，污泥成分1基建费用低，具有较好的脱氮除磷效果2具有改善污泥沉降性能，减少污泥排放的功能3具有对难降解生物有机物去出能力，运转效果稳定4技术先进成熟运行可靠5管理维护简单，运行费用低6国内工程实例多，工艺较为成熟主要缺点1处理构筑物较多2回流污泥溶解氧较高3对除磷具有一定影响4容积及设备利用率不高1处理构筑物多2需增加内回流系统技术可行性1较为成熟，国内外已广泛应用中小规模2抗冲击负荷能力强1成熟，可靠，国内外均广泛应用，适用于各种规模2有一定耐冲击负荷的能力水质指标出水水质好，稳定，易于深度处理，对外界变化有一定适应性出水水质好，较易于深度处理，\n出水水质稳定，对外界变化适应性好环境影响噪声较小，臭味较小噪声较大，臭味较小工艺流程：氧化沟工艺流程图格栅沉砂池氧化沟沉淀池进水回流污泥排放污泥剩余污泥A2/O工艺流程图\n进水格栅提升泵房沉砂池砂水分离砂初沉池厌氧池缺氧池好氧池二沉池接触池排放消毒剂初沉污泥泵房浓缩池贮泥池脱水间泥饼氧化沟工艺由于无专门的厌氧区，其生物除磷功能较差，而且，由于交替运行，总的容积利用率低，设备总数多，设备空置率高。A2/O工艺是在厌氧-好氧工艺的基础上开发出来的，它具有同步的脱氮除磷功能，由于将脱氮除磷统一在一个系统中，所以其简化了污水处理的操作，同时又增加了处理工艺的功能，该工艺为污水回用和资源化开辟了新的途径，具有良好的社会整体效益和经济效益，并且目前A2/O法是生物脱氮除磷工艺中应用较多的一种方法，该工艺已相当成熟。并且不要求很高的自动化水平，出水稳定可靠，运行费用低。经过综合比较，在满足设计要求的情况下，同时实现降低成本，本套设计采用A2/O法三、各主要处理单元的设计(1)粗格栅设计参数布置两台中格栅，则每台格栅的设计如下：最大过栅流量Q=30000m3/d取栅条间隙b=30mm取山前水深h=0.7m\n取最大过栅流速v=1m/s取格栅倾角a=601格栅间隙数目n=Qmax√sina/bhv=16取山条宽度s=10mm2格栅设计宽度B=s(n-1)+bn=0.63m3格栅水头损失h1(h1=kh0h0=∮v*v*sina/2gk=3.36v-1.32取∮=0.56)所以h1=k*∮*v*v*sina/2g=0.56*2*sin60/2*9.8=0.0494格栅总建筑长度L=l1+l2+1.0+0.5+h1/tana其中l1表示进水渠道渐宽部位长l1=(B-B1)/2tana(a一般取20)取栅前进水渠宽0.5ml1=(0.63-0.5)/2tan20=0.18m.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度l2=0.5*l1=0.09mH1=h+h2取超高h2为0.3mH1=0.7+0.3=1.0m格栅总长L=0.18+0.09+1.0+0.5+1/tan60=2.35m5每日栅渣量设=0.1m3/1000m3W=86400Qmax*W1/Kz*1000=86400*1*0.23/1.35*1000=1.47m3/d>0.2m3/d采用机械清渣(2)细格栅布置三台细格栅，则每台格栅的设计如下：最大过栅流量Q=20000m3/d取栅条间隙b=10mm取山前水深h=0.5m取最大过栅流速v=1m/s取格栅倾角a=601格栅间隙数目n=Qmax√sina/bhv=43取山条宽度s=10mm2格栅设计宽度B=s(n-1)+bn=0.85m3格栅水头损失h1(h1=kh0h0=∮v*v*sina/2gk=3.36v-1.32取∮=0.56)所以h1=k*∮*v*v*sina/2g=0.56*2*sin60/2*9.8=0.0494格栅总建筑长度L=l1+l2+1.0+0.5+h1/tana\n其中l1表示进水渠道渐宽部位长l1=(B-B1)/2tana(a一般取20)取栅前进水渠宽0.5ml1=(0.85-0.5)/2tan20=0.49m.栅槽与出水渠道连接处的渐窄部份长度l2=0.5*l1=0.24mH1=h+h2取超高h2为0.3mH1=0.7+0.3=1.0m格栅总长L=0.49+0.24+1.0+0.5+1/tan60=2.8m5每日栅渣量设=0.09m3/1000m3W=86400Qmax*W1/Kz*1000=86400*0.09*0.23/1.35*1000=1.32m3/d>0.2m3/d采用机械清渣(3)平流式沉砂池取设计流速0.3m/s最大流量时停留时间t=40s沉砂池长度L=vt=0.3*40=12m沉砂池水流断面面积A=Qmax/v=0.694/0.3=2.3沉砂池有效水深h2采用四个分格每格宽度b=0.6m总宽B=2.4mh2=A/B=2.3/2.4=0.97m(<1.2m,合适)沉沙斗所需容积V（设排沙时间为2d,X一般取30m3/1000000m3）V=Qmax*t*X*86400/Kz*1000000=0.7*30*2*86400/1.35*1000000=2.69m3沉沙斗各部分尺寸设斗底宽a1=0.5m斗壁与水平面夹角55°斗高h3=0.5m砂斗上口宽a=2h3/tan55+a1=1.2m砂斗容积a=h3(2a*a+2*a*a1+2*a1*a1)/6=0.38(>0.33m3合乎要求)沉沙室高度，采用重力排砂，池底坡度0.06由砂池长度L=[2(l2+2)+0.2]l2=(l-2a-0.2)/2=2.45(0.2为沉沙斗壁厚)则h3’=h3+0.06*l2=0.65m\n沉沙斗总高取超高h1=0.3mH=h1+h2+h3’=1.92m（4）初沉池1、池子总面积A，表面负荷取q=2.0m3/(m2/d)A=Qmax*3600/q=0.694*3600/2=1249.2m22、沉淀部分有效水深h2h2=qt=2*2=4m取t＝2h3、沉淀部分有效容积V’V’=Qmax*t*3600=4996.8m34、池长LL=vt*3.6=4*2*3.6=28.8m5、池子总宽度BB=A/L=1249.2/28.8=43.4m6、池子个数，宽度取b＝6mn=B/n=43.4/6=7.2取8个7、校核长宽比l/b=28.8/6=4.8>4(符合要求)8、污泥部分所需总容积V已知进水SS浓度=280mg/L初沉池效率设计50％，则出水SS浓度c=c0*(1-0.5)=280*0.5=140设污泥含水率96％，两次排泥时间间隔T=2d，污泥容重V=Qmax(c0-c)*86400*T*100/Kz*(100-ρ)*1000000=311m39、每格池污泥所需容积V’V’=311/8=3910、污泥斗容积V1h4’’=(b-b1)*tanβ/2=(6-0.5)*1.73/2=4.8mV1=1/3*h4’’*(b*b+bb1+b1*b1)=4.8*(36+6*0.5+0.25)/3=33.311、污泥斗以上梯形部分污泥容积V2L1=28.8+0.5+0.3=29.6mL2=5mh4’=(28.8*0.3-5)*0.01=0.036V2=(l1+l2)*h4’*b/2=3.1m312、污泥斗和梯形部分容积V1+V2=33.3+3.1=36.4m3>22m3\n11、沉淀池总高度HH=h1+h2+h3+h4’+h4’’=0.3+4+0.5+0.036+4.8=9.6m取10m(5)二沉池采用中心进水辐流式沉淀池：1.池表面积水力表面负荷q=1.0m3/(m2gh)A=Qmax/q=0.694*3600/1=2498.4m22.单池面积采用2座二沉池，n=2A1=A/n=2498.4/2=1249.2m23.池直径D=√4*A1/∏=√4*1249.2/3.14=39.9m4.沉淀部分有效水深取沉淀时间T=2.5h=q×T=1×2.5=2.5m5.沉淀池部分有效容积V=∏D*D*h2/4=3.14*39.9*39.9*2.5/4=3123m26.沉淀池坡底落差（取池底坡度i=0.05）取污泥斗上半径r1=3m，下半径r2=2m，=60h4=i*(D/2-r1)=0.05*(39.9/2-3)=0.857.沉淀池周边池边水深h3为缓冲层高度，取0.5m,h5为挂泥板高度，取0.5mH0=h1+h2+h3=2.5+0.5+0.5=3.5m(D/H0=39.9/3.5=11.4>6,符合要求)8.污泥斗容积污泥斗高度h6=(r1-r2)*tana=(3-2)*tan60=1.73mV1=∏h6(r1*r1+r1*r2+r2*r2)/3=3.14*1.73*(3*3+3*2+2*2)/3=34.4m池底可储存污泥的体积为：V2=∏*h4*(R*R+R*r1+r1*r1)/4=3.14*0.85(15*15+15*3+3*3)/4=186.2m3共可储存污泥体积为:V1+V2=34.4+186.2=220.6m39.沉淀池总高度H=++=0.85+3.5+1.73=6.08m5生化处理池（A2/O池）判断是否可用A2/O法COD/TN=510/54=9.478>8TP/BOD5=7/400=0.0175<0.06符合条件\n①选取设计参数，水力停留时间t=8hBOD污泥负荷Ns=0.4kgBOD5/(kgMLSSd)污泥回流浓度Xr=10000mg/l污泥回流比R=50%曝气池混合液浓度X=R*Xr/(R+1)=3333mg/l=3.3kg/m3由TN去除率ηTN=(Tna-Tne)/Tna=80%求出内回流比RNRN=ηTN/(1-ηTN)=400%②A2/O曝气池容积有效容积V=Qt=2500*8=20000m3取曝气池池身H1=4.5m曝气池有效面积S总=V/H1=4444m2分两组，每组有效面积S=S总/2=2222m2设5廊道推流式反应池曝气池，廊宽8m则L1=55.6m各段停留时间由A1:A2:O=1:1:5得厌氧池t1=1.14h,缺氧池t2=1.14h好氧池t3=5.71h6消毒接触池1.加氯量确定采用液氯消毒，加氯量采用经验数据，加氯量为8mg/L,则kg/d2.接触池计算污水接触消毒池采用2组。⑴接触池容积：V=Qmax*t/n(池子的组数n，设2组；接触时间t，采用t=30min)得V=0.694*30*60/2=624.6m3⑵池体表面积F：设有效水深h2=3.5m，则有：F=V/h2=624.6/3.5=178.5m2⑶池长池宽：设池宽10m池长L=F/B=178.5/10=18m四构建筑物和设备一览表：序号名称规格数量设计参数1L×B=2.35m×0.63m2座设计流量Qd=30000m3/d栅条间隙d=30mm栅前水深h=0.7m过栅流速v=1.0m/s\n格栅L×B=2.8m×0.85m3座设计流量Qd=20000m3/d栅条间隙d=10mm栅前水深h=0.5m过栅流速v=1.0m/s2进水泵房L×B=1座3平流沉砂池L×B×H=12m×2.4m×1.92m1座设计流量Q＝0.694m3/s水平流速v=0.3m/s有效水深H1=0.97m停留时间T=40S4平流式初沉池L×B×H=28.8m×43.4m×10m13座设计流量Q=0.694m3/s表面负荷q=2.0m3/(m2·h)停留时间T=2.0d6辐流式二沉池D×H=Φ39.9m×6.1m2座设计流量Q=0.694m3/s表面负荷q=1.5m3/(m2·h)固体负荷qs=144～192kgSS/(m2·d)停留时间T=2.5h池边水深H1=3.5m7接触消毒池L×B×H=18m×10m×3m1座设计流量Q=0.694m3/s停留时间T=0.5h有效水深H1=3.5m