第八章 城市污水处理厂的设计概要ppt课件 55页

第八章城市污水处理厂的设计第一节概述第二节设计步骤第三节厂址选择原则第四节污水处理工艺流程选择第五节污水处理厂的平面与高程布置第六节污水处理厂的配水与计量第七节污泥的处理设计\n第一节概述\n一、城市污水的组成与水质特征生活污水城市污水工业废水部分雨水污水经净化处理后，出路有3：（1）排放水体；（2）灌溉农田；（3）重复使用。\n1.生活污水的BOD5和SS设计值BOD5=20~35g/（人•d）SS=30~50g/（人•d）2.工业废水BOD5和SS值参照不同工业企业的实测数据或传统数据确定。3.设计水质浓度S式中：S——某污染物质在污水中的浓度，mg/L；as——每人每日对该污染物质排出的克数，g；Qs——每人每日的排水量，以L计。二、设计水质\n三、设计水量1.设计最大流量（m3/h或L/s）除曝气池外各处理构筑物与厂内连接管渠的设计采用。当污水处理厂进水用泵提升时，则用组合泵的工作流量作为设计最大流量，但应与设计流量相吻合。2.平均日流量（m3/d）表示污水处理厂的公称规模，并用于处理总水量，污泥总量、耗药量、耗电量的计算。3.降雨时的设计流量（m3/d或L/s）该流量包括旱天流量和截流n倍的初期雨水流量，用于校核初沉池前的处理构筑物和设备。4.曝气池容积用最大日平均时流量进行设计。\n四、工业废水与城市污水的关系工业废水在厂内进行局部处理，去除城市污水处理厂不能有效去除的有毒有害物质，使工业废水达到排入城市下水道的水质标准（CJ18-86）以后再与生活污水一起进入城市污水处理厂进行处理。\n第二节设计步骤\n一、设计前期工作1.预可行性研究预可行性研究是建设单位向上级送审的《项目建议书》的技术文件。2.可行性研究①概述②工程方案③工程投资估算及资金筹措④工程远近期结合的考虑⑤工程效益分析⑥工程进度安排⑦存在问题及建议⑧附图及附件二、扩大初步设计①设计说明书②工程量③材料及设备量④工程概算⑤扩初图纸三、施工图设计\n第三节厂址选择原则\n根据城市发展的总体规划，其厂址应考虑远期发展规划和留有扩建的余地，必须设在集中给水水源的下游、夏季主风向的下风向，并与居民点有300m以上的距离；应尽量少占农田和不占良田；尽量靠近回用水的主要用户；必须有适当的土地面积；不宜设在受水淹的低洼处，并不受洪水威胁；要充分利用地形，选择有适当坡度的地区，减少土方工程量根据城市总体发展规划，污水处理厂厂址的选择应考虑远期发展的可能性，有扩建的余地。污水处理厂厂址选择，应遵循下列原则：\n表1采用活性污泥法为处理工艺的城市污水处理厂的用地指标工艺处理厂规模（m3/d）用地指标(104m2/(10000m3·d))鼓风曝气（传统法，吸附再生法，有初次沉淀池）曝气沉淀池（圆形池，无初次沉淀池）分建式表曝（方形池，有初次沉淀池）深水中层曝气（有初次沉淀池和污泥消化池）10000以下20000~12000010000以下35000~60000250001.0~1.20.6~0.930.6~0.900.70~0.880.64注：1.如设污泥消化池，面积需增18%左右；2.如设初次沉淀池，面积需增20%~50%左右。\n第四节污水处理工艺流程选择\n工艺流程的选择主要受以下因素的影响：1.污水处理的程度；2.工程造价与运行费用；3.当地的自然条件；4.原污水的水量与污水流入工况；5.施工的难易程度与运行管理的技术条件。\n当处理污水排放水体时，污水处理程度可考虑用以下几种方法确定：（1）按水体的水质标准确定，即根据当地环境保护部门对该受纳水体规定的水质标准进行确定。（2）按城市污水处理厂所能达到的处理程度确定，一般多以二级污水处理技术所能达到的处理程度作为依据。\n城市污水处理的典型工艺流程\n第五节污水处理厂的平面与高程布置\n一、平面布置的基本原则以处理构筑物为主体，辅助建筑物应服从处理构筑物；应满足功能和水力上的要求；各构筑物互相联系应考虑日常管理工作的方便；应考虑构筑物与建筑物之间的相互位置与间距；构筑物之间的连接管道应走向简捷、距离短；土方量要基本平衡；各种管线的布置避免相碰、互相干扰。\n二、平面布置实例\n\nB市污水处理厂平面图\nB市污水处理厂总平面布置为泵站设于厂外，主要处理构筑物有：格栅、曝气沉砂池、初次沉淀池、曝气池、二次沉淀池等。该厂未设污泥处理系统，污泥（包括初次沉淀池排出的生污泥和二次沉淀池排出的剩余污泥），通过污泥泵房直接送往农田作为肥料使用。该厂平面布置的特点是：布置整齐、紧凑。两期工程各自成独立系统，对设计与运行想互干扰较少。办公室等建筑物均位于常年主风向的上风向，且与处理构筑物有一定距离，卫生、工作条件较好。在污水流入初次沉淀池、曝气池与二次沉淀池时，先后经三次计量，为分析构筑物的运行情况创造了条件。利用构筑物本身的管渠设立超越管线，既节省了管道，运行又较灵活。第二期工程预留地设在一期工程与厂前区之间，若二期工程改用不同的工艺流程或另选池型时，在平面布置上将受到一定的限制。泵站在湿污泥池均设于厂外，管理不甚方便。此外，三次计量增加了水头损失。\n三、高程布置的基本原则以距离最长、水头损失最大的流程进行水力计算；水力计算时以近期的Qmax作为设计流量来计算其水头损失；涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期的Qmax计算；控制点：受纳污水水体的最高水位，然后逆处理流程向上倒推计算，以使洪水季节能自流排出；污水、污泥流程应配合好，尽量减少需抽升的污泥量；比例：横向1:500、纵向1:50～1:100水头损失计算\n水头损失包括：（1）污水流经各处理构筑物的水头损失。（2）污水流经连接前后两处理构筑物管渠（包括配水设备）的水头损失，包括沿程与局部水头损失。（3）污水流经量水设备的水头损失。\na.沟管的沿程水头损失：按所定的坡度计算b.局部水头损失：按流速水头的倍数计算c.堰上水头按有关堰流流量公式计算d.自由跌落水头初沉池、二沉池：0.10m曝气池：0.15m计量堰：0.15～0.20me.集水槽集水槽为平底均匀集，自由跌水出流，见下图。\n沉淀池集水槽水头损失计算图\n集水槽起端水深:式中Q——集水槽设计流量(m3/s)常对Q再乘以1.2～1.5的安全系数f.明渠出口处水深：起端水深:集水槽宽:\n四、高程布置实例污水处理高程污泥处理高程\n1、污水处理高程为了降低运行费用和便于维护管理，污水在处理构筑物之间的流动，以按重力流考虑为宜（污泥流动不在此例）。为此，必须精确地计算污水流动中的水头损失。\n在对污水处理厂污水处理流程的高程布置时，应考虑下列事项：（1）选择一条距离最长，水头损失最大的流程进行水力计算。并应适当留有余地，以保证在任何情况下，处理系统都能够运行正常。（2）计算水头损失时，一般应以近期最大流量（或泵的最大出水量）作为构筑物和管渠的设计流量；计算涉及远期流量的管渠和设备时，应以远期最大流量为设计流量，并酌加扩建时的备用水头。\n（3）设置终点泵站的污水处理厂，水力计算常以接纳处理后污水水体的最高水位作为起点，逆污水处理流程向上倒推计算，以使处理后污水在洪水季节也能自流排出，而水泵需要的扬程则较小，运行费用也较低。但同时应考虑到构筑物的挖土深度不宜过大，以免土建投资过大和增加施工上的困难。还应考虑到因维修等原因需将池水放空而在高程上提出的要求。（4）在作高程布置时还应注意污水流程与污泥流程的配合，尽量减少需抽升的污泥量。在决定污泥干化场、污泥浓缩池（湿污泥池）、消化池等构筑物的高程时，应注意它们的污泥水能自动排入污水入流干管或其他构筑物的可能。\n表2污水流经各处理构筑物的水头损失构筑物名称水头损失(cm)构筑物名称水头损失(cm)格栅沉砂池沉淀池：平流竖流辐流双层沉淀池曝气池：污水潜流入池污水跌水入池10～2510～2520～4040～5050～6010～2025～5050～150生物滤池(工作高度为2m时)：1)装有旋转式布水器2)装有固定喷洒布水器混合流或接触池污泥干化场270～280450～47510～30200～350注：本表仅作为初步设计阶段水头损失的估算\n表3处理构筑物之间连接管道渠水力计算表设计点编号管渠名称设计流量(L/s)管渠设计参数尺寸D(mm)或B×H(m)h/D水深h(m)i流速v(m/s)长度l(m)123456789⑧～⑦⑦～⑥⑥～⑤⑤～④④～EE～F3′F3′～F3F3～DD～F2F2～③③～②②～CC～F1′F1′～F1F1～①出厂管入灌溉渠出厂管出厂管沉淀池出水总渠沉淀池集水槽沉淀池入流管计量堰曝气池出水总渠曝气池集水槽计量堰曝气池配水渠往曝气池配水渠沉淀池出水总渠沉淀池集水槽沉淀池入流管计量堰沉淀池配水渠60060030015075/2150①150600150300300②300150150/2150150150100010006000.6×1.00.30×0.53③4500.84×1.00.6×0.550.84×0.856000.6×1.00.35×0.534500.8×1.50.80.80.750.80.80.450.35～0.25④0.38③0.64～0.420.26⑤0.62～0.540.35～0.250.440.48～0.460.0010.00350.00280.00240.00281.011.370.941.070.943901002828104827528113\n（1）设计原则a.高程计算从控制点开始，一般从污泥脱水反推至消化池的最高泥面标高，然后从沉淀池推算到消化前污泥投配池的最低泥位标高，最后确定污泥控制室污泥泵所需的扬程。b.污泥管道的沿程水头损失hf（m）式中：L——管长（m）v——污泥流速（m/s）D——管径（m）CH——哈森—威廉姆斯系数c.二级消化池的泥面标高是撇去上清液的泥面标高，而不是正常运行时的池内泥面标高。2、污泥处理高程设计\n（2）设计计算a.二沉池排出的剩余污泥由污泥泵站打入初沉池b.初沉池污泥重力流入污泥投配池的水头损失hf：（管长L=150m，管径D=0.3m，流速v=1.5m/s）初沉池至投配池的污泥排出自由水头取1.5m。初沉池水面标高6.7m，则进投配池进泥管道中心标高为：6.7-（1.20+1.50）=4.0mc.投配池污泥有效水深为2.0m，则投配池最低泥位标高为2.0md.由河中运泥船的最高标高确定贮泥池排泥管管中心标高为3.0me.贮泥池有效水深取2.0m，则贮泥池泥面标高为5.0m污泥处理高程设计-2\n消化池排至贮泥池的自由水头取1.5m消化池采用间歇排泥运行方式，一次排泥后泥面下降0.5m，所以排泥结束时消化池内泥面标高为式中0.1为进贮泥池的管道半径，即贮泥池设计泥面与进泥管管底相平。开始排泥时泥面标高：7.8+0.5=8.3mg.据以上计算结果，该厂污泥处理流程的高程图如下图：f.消化池至贮泥池的水头损失hf：铸铁管长L=70m，管径D=200mm，管内流速v=1.5m/s，所以有\n污泥处理流程高程图\n\n第六节污水处理厂的配水与计量\n一、处理构筑物之间连接管渠的设计1.一般采用矩形钢筋混凝土明渠或钢筋混凝土管，或铸铁管2.管渠内流速在最大流量时，流速可介于1.0~1.5m/s之间，在最低流量时，流速不得小于0.4~0.6m/s。在管道中的流速应大于在明渠中的流速，并尽可能大于1m/s。\n二、配水设备1.中管式配水井和倒虹管式配水井常用于圆形构筑物的配水，对称性好，配水效果较好2.倒虹管式配水井3.档板式配水井4.渠道配水：（1）变渠道断面配水（2）对称式渠道配水（3）等断面渠道配水\n中管式集配水井\n三、计量设备巴氏计量槽优点：水头损失小，不易发生沉淀，精度高缺点：施工较难薄壁堰一般设在处理系统之后，比较稳定可靠电磁流量计结构简单，安装方便，工作稳定，但价格昂贵\n第七节污泥的处理设计\n一、重力浓缩池设计池型：带有刮泥机及搅动栅的连续式重力浓缩池设计参数与要求：（1）初沉池污泥含水率95%~97%，一般不经过重力浓缩，直接进入下一污泥处理工艺处理（2）固体通量：剩余活性污泥，30~60Kg/（m2·d）（3）浓缩后污泥含水率：剩余污泥为97%~98%（4）浓缩时间大于12h，小于16h（5）有效水深一般取4m，但不小于3m（6）浓缩后上清液应返回水处理流程进行处理（7）设计公式\n重力浓缩池设计公式：浓缩池面积：A=QC/G，Q—污泥流量，m3/d；C—污泥固体浓度，g/L；G—设计固体通量，kg/（m2·d）单池面积：A1=A/n，n—池座数浓缩池直径：D=（4A1/π）0.5浓缩池工作部分高度：h1=TQ/（24A），T—设计浓缩时间，h浓缩池圆筒部分高度：H=h1+h2+h3，h2—超高；h3—缓冲层高度浓缩池总高度：H总=H+H锥体+H泥斗浓缩后污泥体积：V2=Q（1-P1）/（1-P2），P1—进泥浓度；P2—出泥浓度\n二、气浮浓缩池设计当用气浮浓缩剩余活性污泥时，一般采用出水部分回流加压溶气的流程设计参数与要求：1、气浮浓缩池面积不投加化学混凝剂，表面负荷q=1.8m3/（m2·h），污泥固体负荷G=5.0kg/（m2·h），气浮后污泥含水率为95%~97%混凝气浮，表面负荷与固体负荷均可提高50%~100%，气浮后污泥含水率为94%~96%混凝剂投加量一般为2%~3%（干污泥重）2、池容按水力停留2h核算（含反应时间）3、进泥的含水率≤99.5%（包括回流）\n4、池型单座池处理污泥量<100m3/h，一般采用矩形气浮池，长宽比为3：1~4：1，深宽比≥0.3，有效水深3~4m，水平流速4~10mm/s单座池处理污泥量>100m3/h，一般采用圆形辐流式气浮池，但每座池的处理能力小于1000m3/h，池深大于3m5、气固比一般为0.03~0.04（重量比）6、加压溶气装置7、溶气罐容积按加压水停留时间1~3min确定，溶气效率取50%，溶气罐压力2.94x105~4.9x105Pa\n8、气浮浓缩池设计公式：（1）气浮池表面积A（m2）A=QC0/G，Q—污泥量（m3/d），C0—污泥浓度（kg/m3），G—固体通量（kg/（m2·d））（2）加压水回流量Qc（m3）P—溶气罐压力（Pa），A/S—气固比，η—溶气效率取50%，Cs—空气溶解度，γ—空气容重（3）回流比RR=Qc/Q（4）总流量QT=Q+RQ=Q（1+R）（5）过水断面积ω=QT/v，v—水平流速（m/s）\n9、气浮池高度HH=h1+h2+h3h1—分离区高度，由过水断面积ω计算（m），h2—浓缩区高度，采用池宽的3/10，h3—死水区高度，一般采用0.1m10、校核水力负荷q=QT/A（m3/（m2·h））停留时间T=AH/QT（h）\n三、污泥厌氧消化设计设计参数与设计要点（1）污泥厌氧消化采用二级消化，一级消化池与二级消化池的容积比可采用1：1、1：2或3：2；（2）生污泥包括初沉池污泥和剩余活性污泥，进消化池污泥含水率为96%~97%，二级消化后的污泥含水率一般为92%左右；（3）中温消化温度为33℃~35℃，消化池容积按污泥投配率3%~5%确定，即污泥在消化池内停留时间为20~30d；\n（4）消化池内污泥一般采用气通式（多路曝气管式）沼气搅拌，搅拌用气量取5~7m3/（1000m3池容·min），在采用沼气搅拌时，应同时设计水射式搅拌，以便于消化池启动时的污泥搅拌；（5）消化池宜用池外加热法，通常采用套管式泥水热交换器；（6）沼气的产量与收集沼气的产量可按8~12倍污泥量计算（投入的污泥含水率为96%）沼气贮气柜容积可按平均日气产量地25%~40%，即6~10h的平均产气量来计算，常用低压浮筒式湿式贮气柜。\n计算公式：（1）生污泥量为初沉池污泥与剩余污泥经浓缩后的污泥量之和（2）消化池容积V（m3）V=100V’/PV’—每日投加生污泥量（m3/d），P—污泥投配率（%）每座消化池有效容积V0（m3）：V0=V/n，n—一级消化池座数每座二级消化池容积同一级消化池（3）污泥消化耗热量Q（w）Q=Q1+Q2+Q3Q1—提高生污泥温度的耗热量（w），Q2—池体耗热量（w），Q3—管道与套管式热交换器等散发的热量（w）应分别计算出平均耗热量和最大耗热量Qmax（4）套管式热交换器长度L（m）L=1.2Qmax/（πDK△Tm）D—内管的外径（m），K—传热系数，△Tm—平均温度的对数，℃\n四、污泥机械脱水1.城市污水一般采用带式压滤脱水和离心脱水2.带式压滤机要求进尼的含水率≤97%，一般投加2‰的AMP絮凝剂（以污泥干重计），滤液应返回处理，带式压滤机生产能力查表。3.离心脱水一般采用卧式螺旋卸料离心脱水机（1）投加絮凝剂初沉池与活性污泥的混合污泥挥发性固体≤75%，絮凝剂投加量为污泥干重的0.1%~0.5%（2）进泥的含水率为90%~92%，脱水后污泥含水率为75%~80%（3）污泥脱水后分离液中悬浮物浓度一般为500~1000mg/L，并应回到曝气池处理。\n表4带式压滤的产泥能力污泥种类进泥含水率（%）聚合物用量污泥干重（%）产泥能力[kg干污泥/（m•h）]泥饼含水率（%）生污泥初次污泥90~950.09~0.2250~40065~75初次污泥+活性污泥92~96.50.15~0.5150~30070~80消化污泥初次污泥91~960.1~0.3250~50065~75初次污泥+活性污泥93~970.2~0.5120~35070~80\n污泥的最终处置方法有如下几种：农肥利用与土地处理污泥堆肥污泥制造建筑材料污泥裂解制化工原料污泥填地与填海造地投海