污水处理工艺流程选择 13页

'设计说明书一．工艺流程的确定1．原水水质资料原水呈异色，存在着氨氮及好样较高等问题，夏季尤为严重，夏季的具体水质指标如下：浊度：一般在120度左右，下雨时达400-600度；色度：微红色；大肠菌群数：5000个/L;细菌总是约为：5000个/ml；CODMn：3.5-6.1mg/l；氨氮：0.87-3.9mg/l;臭味：较严重的河泥味；其他指标符合供水水质标准。2．《生活饮用水卫生标准》GB5749—2006大肠菌群数不得检出；细菌总是100个/ml；浊度<1，当水源与净化技术条件限制时为3度；色度：15度（铂钴色度单位）；臭味：无异、臭味；细菌总数<=100cfu/mlCODmn<3mg/l氨氮<0.5mg/l3．工艺流程3.1方案1：采用预处理+常规处理(原水—一级泵站—预氧化法—混合絮凝池—沉淀池—滤池—清水池—二级泵站—出水)。絮凝沉淀过滤等构筑物可几乎百分百去除浊度，生物接触氧消毒化和消毒可去除大肠杆菌，使出水水质达到标准。3.1.1根据《饮用水强化处理》得知，生物接触氧化对CODMn的处理效果达到50%-80%，3.1.2根据参考文献“生物接触氧化法处理微污染源水的研究进展与应用”得知，生物接触氧化对氨氮的处理效果达到75%-85%。3.1.3根据参考文献“中国微污染水源水处理技术研究现状与进展”得知，该常规处理法对CODMn的处理效果达到20%-30%，对氨氮的处理效果达70%左右。预处理常规处理出水标准对CODMn6.1×（1-50%）=3.05mg/l3.05×（1-20%）=2.44mg/l3mg/l对氨氮3.9×（1-75%）=0.98mg/l0.98×（1-70%）=0.29mg/l0.5mg/l3.2方案2:采用常规处理+深度处理(原水—一级泵站—混合絮凝池—沉淀池—滤池—清水池消毒—臭氧活性炭—二级泵站—出水)，可使出水水质达到标准。3.2.1根据参考文献“中国微污染水源水处理技术研究现状与进展”得知，该常规处理法对CODMn的处理效果达到20%-30%，对氨氮的处理效果达70%左右。3.2.2根据《微污染水源净水技术及工程实例》一书得知，该深度处理法流速在3-7.2m/h13 对CODMn的处理效果在62%-80%的范围，对氨氮的处理效果在60%-90%的范围。常规处理深度处理出水标准对CODMn6.1×（1-20%）=4.88mg/l4.88×（1-62%）=1.85mg/l3mg/l对氨氮3.9×（1-70%）=1.17mg/l1.17×（1-60%）=0.47mg/l0.5mg/l但是此方法造价太高，经济效益差。综上所述，选择方案1采用预处理+常规处理(原水—一级泵站—预氧化法—混合絮凝池—沉淀池—滤池—清水池消毒—二级泵站—出水)二、构筑物形式的选择及尺寸原水—一级水泵—预氧化法—管式静态混合器—折板絮凝池—斜板沉淀池—移动罩滤池—清水池—二级泵站—出水预氧化法：臭氧氧化去除水中可溶性铁、锰、氰化物、硫化物、亚硝酸盐等，使水中溶解有机物产生微凝聚作用，强化水的澄清、沉淀和过滤效果，提高出水水质并节省终端消毒剂用量，还可去除水中的色、臭和味，去除水中微量有机污染物，循环冷却水的杀菌、除藻、除垢。1、臭氧氧化处理臭氧氧化法的能耗较低，处理效果好，且能够适应流量变动。2、管式静态混合器：结构简单，无运动部件，安装方便，混合快速均匀，不需要外加动力设备，使用雨水量变化不大的各种规模水厂。3、折板絮凝池：反应时间短，容积小，反映效果好,水流在同波折板之间曲折流动或在异波折板之间缩、放流动且连续不断，以致形成众多的小涡旋，提高了颗粒碰撞絮凝效果。4、平流式沉淀池：造价低，操作管理方便，施工简单，对原水浊度适应性强，潜力大，处理效果稳定，带有机械排泥设备，且排泥效果好。5、移动罩滤池：1、造价低，不许大型闸门设备2、池深浅，结构简单3、自动连续运行，不许冲洗设备4、占地少，节能三、构筑物数据计算处理水量为Q0=(1+6%)Q=1.06×35000/24h=1545m3/h=25.76m3/min=0.429m3/s1.配水井的计算一级泵站城市给水处理系统，通过泵站取水，其中流量为858L/s，流速为1.2~1.6m13 /s,采用2根输水管同时向给水处理厂输水，即每根输水管的流量为429L/s，查水力计算表可得：每根输水管的管径为DN600，管内流速为1.21m/s,坡度为1.811%。已知：设计总进水量：Q=3090m3/h，流量充满配水井的时间为T=6min=0.1h,则：配水井容量V=QT=3090*0.1=309m3设配水井深H=4m,宽B=9m,长L=9m则配水井设计尺寸为：V=HBL=4*8*9=324m32、预氧化法2.1设计参数臭氧氧化法气水接触时间为2—5min，臭氧气体宜通过水射器抽吸后注入设于进水管上的静态混合器，或通过专用的大孔扩散器直接注入到接触池内，注入点宜设1个。抽吸臭氧气体水注射器的动力水不宜采用原水，接触池设计水深宜采用4—6m，导流隔板间净距不宜小于0.8m。总接触时间应根据工艺目的确定，宜控制在6—10min之间，其中第一段接触室的接触时间宜为2min。臭氧吸收率可达80%到90%以上，根据处理水质要求，鼓泡塔可设计为一级、二级或多级串联运行，处理水量很大时，均设计成微气泡接触反应池。具体计算：2.2.1塔体或池体尺寸计算：V=tQw/60=2×1545.8/60=51.53m32.2.2塔体：FA=tQW/60HA=2×1545.8/60×5.3=9.722m2D=4FA/π=3.519mKA=D/HA=3.519/5=0.703H塔=﹙1.25—1.35﹚HA=﹙6.625—7.155﹚m2.2.3池体：FB=tQW/60HB=6.2×1575.3/60×5=32.556m2L=FB/B=32.556/7=4.65m≈4.7mt=t1+t2+t3=2+4.2+2.1=8.3min二个接触反应室：t=t1+t2≥4+t3;t=6.2min所以第一接触式：L1=t1×L/t=1.5m第二接触室：L2=t2×L/t=3.2m3、投加硫酸铝混凝剂1.设计参数本设计选用硫酸铝为混凝剂，最大投加量为32mg/L，平均为25mg/L。（1）溶液池:溶液池的容积：W=24×1000×μ×Q/b×n×1000×1000=μq/417bn=32×1531.8/417×15×4=1.96m3式中－混凝剂最大投加量，32mg/l－设计流量，为1531.8m3/h－混凝剂的投加浓度，取15％。－每日的投加次数，取4次。溶液池的平面形状采用正方形，有效水深取1.3m，则边长为2.0m。考虑超高为0.5m。则溶液池尺寸为L×B×H＝2.0m×2.0m×1.8m。13 溶液池池底设DN200的排渣管一根，溶液池采用钢筋混凝土池体，内壁衬以聚乙烯板（防腐）。（3）计量泵加药采用计量泵湿式投加，总流量为：w1/12=1.96/6=0.327m3/h=327L/h（4）药剂仓库计算：药剂仓库与加药间应连在一起，储存量一般按最大投药期间1－2个月用量计算。仓库内应设有磅秤，并留有1.5m的过道，尽可能考虑汽车运输的方便。混凝剂选用精制硫酸铝，每袋质量是40kg,每袋的体积为0.5×4×0.2m3,药剂储存期为30d，药剂的堆放高度取2.0m。硫酸铝的袋数：公式为：N=24Qut/1000w=882袋4、管式静态混合器已知流量：Q0=1.05Q=1.05×3.5m3／24h=0.425m3／min设水厂进水管投药口至絮凝池的距离为50米。进水管采用两条,设计流量为Q=96300/24/2=0.557。进水管采用钢管,直径为DN800,查设计手册1册,设计流速为1.11m/s，1000i=1.8m，混合管段的水头损失。小于管式混合水头损失要求为0.3-0.4m。这说明仅靠进水管内流速不能达到充分混合的要求。故需在进水管内装设管道混合器,本设计采用管式静态混合器，1.设计参数：每组混合器处理水量为0.425m3/s水管投药口至絮凝池的距离为10m，，进水管采用两条DN800钢管。混合单元数取N=3,则混合器长度为混合时间水头损失:校核G：。水力条件符合。（3）混合器选择：静态混合器采用3节，静态混合器总长4100mm，管外径为820mm，质量1249kg，投药口直径65mm。13 5、平折板絮凝池5.1设计参数根据《室外给水设计规范》得：絮凝时间为12—20min，絮凝过程中的速度应逐渐降低，分段数不宜少于三段，各段的流速可分为：第一段，0.25—0.35m/s；第二段，0.15—0.25m/s；第三段，0.10—0.15m/s，折板夹角采用90°—120°，第三段宜采用直板。平折板絮凝池一般分为三段，三段中的折板布置可采用相对折板、平行折板及平行直板。5.1.1根据《给水排水设计手册》可知：G和T值可参考下列数据：第一段（相对折板）：G=80s-1，t≧240s第二段（平行折板）：G=50s-1，t≧240s第三段（平行直板）：G=25s-1，t≧240sGT值≥2×104折板夹角：可采用90折板宽度b：0.5m长度：1.2m第二段中平行折板的间距等于第一段相对折板的峰距。13 5.2平折板絮凝池尺寸絮凝池主要数据和布置：絮凝池宽12m;总絮凝时间为16min，分三段絮凝，第一、二段采用相对折板，第三段采用平行直板。这般布置采用单通道。速度梯度G要求由90s-1渐减至20s-1左右，絮凝池总GT值大于2×104絮凝池有效水深3.1m,絮凝池分为并联的三组，每组设计流量q为0.141m3/min折板板宽为500mm，夹角90°，板厚60mm5.2.1第一段絮凝区：设通道宽为1.3m，设计峰速v1采用0.3m/s，则峰距b1=0.141/0.30×1.3=0.36mb2=b1+2c=0.36+2×0.355=1.07m侧边峰距b3:b3=[B-2b1-3﹙t+c﹚]/2=[3.9-2×0.36-3﹙o.355+0.04﹚]/2=0.9975m侧边谷距b4:b4=b3+c=0.9975+0.355=1.3525中间部分谷距v2:v2=0.141/1.07×1.3=0.101m/s侧边峰速v1′=0.141/0.9975×1.3=0.109m/s侧边谷速v2′=0.141/1.3525×1.3=0.080m/s5.2.2第二絮凝区第二絮凝区布置形式及计算与第一絮凝区基本相同，主要的数据及计算结果如下：通道宽度：采用1.8m中间部分峰速：v1采用0.253m/s中间部分谷速：v2采用0.094m/s侧边部分峰速：v1′采用0.113m/s侧边部分谷速：v2′采用0.082m/s总水头损失：H2为0.1326m停留时间：T2为5.7min平均速度梯度：G2为61.s-15.2.3第三絮凝区：第三絮凝区采用平行直板：平均流速：取0.10m/s通道宽度：为0.141/0.10×0.915=1.540m水头损失：共1个进口及3个转弯，流速采用0.10m/s，ζ=3.0，则单个损失为：h=4×3.0×0.12/2×9.8=0.00612m总水头损失：H3=3×0.00612=0.0183m停留时间：T3=1.540×3.9×3.1×3/0.141×60=6.602min速度梯度：G3=γH160μT1=1000×0.018360×1.029×10-4×6.602=21.187S-1经查表得：G值符合设计要求13 6、平流式沉淀池6.1设计参数平流沉淀池的沉淀时间宜为1.5—3.0h，平流沉淀池的水平流速可采用10—25mm/s，水流应避免过多转折,平流沉淀池的有效水深，可采用3.0—3.5m，沉淀池的每格宽度（或导流墙间距），宜为3—8m，最大不超过15m，长度与宽度之比不得小于4；长度与深度之比不得小于10。平流沉淀池宜采用穿孔墙配水和溢流堰集水，溢流率不宜超过300m3/(m·d)。处理水量为0.4253/s，沉淀时间取1.5h,水平流速取10mm/s。（1）池体设计计算：池长L＝3.6vT=3.6×12×1.5=64.8m,取65.0m。池平面面积F＝QTH=1531,2×1.53.5=656.2m2池宽B=F/L=656.2/65=10.09m，取12m。实际有效水深为：1531.2×1.5/65×12=2.944m取超高0.3m。则池深为3.3m。校核:L/B=65/12=5.4>4,L/H=65/3.3=19.69>10。中间设两道250mm的隔墙将沉淀池分成三格，每格宽为4.3m。则，水力半径：R=ω/χ=4.3×3.3/﹙3.3×2+4.3﹚=1.31m弗劳德数：Fr=v2/Rg=0.0102/1.31×9.8=1.04×10-5﹙Fr在1×10-4﹣1×10-5之间﹚雷诺数：Re=vR/γ=0.010×1.31/1.011×10-6=13550≈14000（一般为4000－15000）（Fr在之间）可见均满足要求。7、移动罩滤池7.1数据淹没孔的进水流速应小于0.5m/s，这种形式较简单，也容易布置，但容易冲动进水端的滤料层，造成水质恶化。出水堰口标高、按滤池期终水头损失及虹吸管中的阻力损失计算确定，一般采用滤池水位与出水堰口高程差取1.4m。设计滤速为12m/h.7.2计算7.2.1滤池总面积：F=1.05Q/V平=1.05×1487.5/12=130.1m27.2.2每滤格净面积：f=F/n=130.1/18=7.28m2所以每个滤格长宽分别为：3m×2.45m7.2.3反冲洗流量：q=FI=130.1×15×10-3=1.952m3/s7.2.4滤池内水位与出水槽堰板顶高差Hf=1.4m7.2.5堰板顶高程与排水井水位差Hb=7.2.6出水虹吸管流速v1取1.2m7.2.7反冲虹吸管流速v2取0.9m滤池高为4.5m13 8、清水池计算清水池的容积为：根据最高日用水量计算，V=70000×21%=14700m3有效水深取4.0m。则单个面积：F=V/2=14700/2=7350m3采用长方形平面，超高取0.5m。单池的尺寸为：35m×47m×4.5m。8.1进水管滤池到清水池之间的连接管设计流速为1.0m/sD进=4Q进πV进=4×0.4053.14×1.0=0.718≈700mm8.2出水管Q出=6%Qd=0.06×350002×3600=0.29m3/s8.3溢水管管端为喇叭口，管上不设阀门，为了防止爬虫等进入，设网罩。8.4排水管按2h内排空，按经验值取300mm，便于排空清水池，采用2％坡度并设排水集水坑。8.5通气孔及检修孔通气孔共6个，分3排布置，每排2个。通气孔池外高度布置有参差，分别采用高出地面9.0米和1.4米，以利用空气自然对流。检修孔设3个，池的进水管、出水管、溢流管附近各设置一个。孔的直径为1600毫米，孔顶设防雨盖板。8.6导流墙池内设置导流墙的目的是为了避免池内水的短流和满足加氯后的接触时间的需要。为清洗水池时的排水方便，在导流墙底部隔一定距离设置流孔，流水孔的底缘与池底相平，孔高150毫米，宽300毫米。9、加氯量计算投加氯量取决于氯化的目的，并随水中的氯氨比、PH值、水温和接触时间等变化。一般水源的滤前加氯为1.0到2.0mg/L；滤后或地下水加氯为0.5到1.0mg/L。氯与水接触时间不小于30min，加氯量Q计算：Q=0.001aQ1=0.001×1×9.1设计参数：设计的计算水量为采用液氯进行滤后消毒，投加点在通往清水池的管道中，最大投氯量为，氯与水接触时间不小于30min，仓库储存量按30天计算。9.2设计计算（1）加氯量Q:Q=0.405m3/s（2）储存量G:G=30×24Q=30×24×0.405=291.6kg/月13 （3）氯瓶数量：采用容量为1000kg的焊接液氯钢瓶，其外形尺寸为：共9只。另设中间氯瓶一只，以沉淀氯气中的杂质，还可防止水流进入氯瓶。（4）加氯机数量：加氯机选用型号REGAL2100，加氯量范围在1－20kg/L。10、泵的选择本设计选择的是离心泵，离心泵是一种通过叶轮高速转速，产生离心而使液体的压能、位能和动能得到增加的机具，水在蜗型泵壳中，被甩成与泵轴成切向流动，使叶轮中心形成真空，在大气压作用下，水被吸入泵内。除部分大型立式水泵外，一般水泵具有允许吸上真空高度。Q=1.4×7000024×3=1361.1m3/hh=Pρg=350×1000/(1000×9.8)=35.7m清水池有效水深4.0m,吸水管水头损失为1.0m扬程H=35.7+4.0+1=40.7m因此选择的泵为单级双吸离心泵，其性能为型号流量扬程转速轴功率电动机型号电动机功率效率气蚀余量生产厂500S59234047970374.4Y450-50-645080构筑物尺寸：尺寸：长*宽*高配水井预氧化室折板絮凝池平流沉淀池移动罩滤池9*8*44.7*7*318*16*3.465*12*3.330*6.5*5.9清水池47*35*4.5四、净水厂总体布置设计计算1、工艺流程布置设计净水厂工艺流程布置时必须考虑下列主要原则：（1）流程力求最短，避免迂回重复，使净水过程中的水头损失最小。构筑物应尽量靠近，即沉淀池应尽量紧靠滤池，二级泵站尽量靠近清水池，但各构筑物之间应留出必要的施工和检修间距。（2）构筑物布置应注意朝向和风向。净水构筑物一般无朝向要求，但滤池的操作廊、二级泵站、加药间、化验室、检修间、办公楼等则有朝向要求，尤其散发大量热量的二级泵房对朝向和通风的要求更应注意，布置时应使符合当地最佳方位，尽量接近南北向布置。（3）考虑近远期协调。在流程布置时既要有近期的完整性，又要求有分期的协调性，布置时应避免近期占地过早过大。本设计水厂常规处理构筑物的流程布置采用常见的直线型布置，依次为配水井、管式静态混合器、折板絮凝平流沉淀池、V型滤池、清水池。从进水到出水整个流程呈直线，这种布置具有生产管线短、管理方便、有利于日后逐组扩建等优点。13 2、平面布置设计当水厂的主要构筑物的流程布置确定以后，即可进行整个水厂的总平面设计，将各项生产和辅助设施进行组合布置。本设计本着按照功能分区集中，因地制宜，节约用地的原则，同时考虑物料运输、施工要求以及远期扩建等因素来进行水厂的总平面设计。平面布置具体如下：首先，将综合楼、食堂、浴室、职工宿舍、传达室等建筑物组合为一区，称为生活区。生活区设置在进门附近，便于外来人员的联系，使生产系统少受外来干扰。其次，将机修间、水表间、泥木工间、电修间、配电间、管配件堆场、车库及仓库等，组合为一区，称为维修区。由于维修区占用场地较大，堆放配件杂物较乱，所以设计时与生产系统分开，成为一个独立的区块。最后，将常规处理构筑物与深度处构筑物、水厂排泥水处理构筑物分开。这样便于管理。远期预留地作为绿化用地。水厂平面布置示意详见净水厂平面及净水构筑物高程布置图。3、水厂管线设计厂区管线一般包括：给水管线、排水（泥）管线、加药和厂内自用水管线、动力电缆、控制电缆等。后两者不属于本设计的设计范畴。1.给水管线给水管线包括原水管线、沉淀水管线、清水管线和超越管线。给水管道采用钢管，布置方式为埋地式。2.厂内排水厂内生活污水与雨水采用分流制，雨水就近排入水体；污水排入城市下水道。生产废水（沉淀池排泥水及滤池反冲洗水）出路：沉淀池排泥水经排泥槽汇集排入排泥池进行泥处理，具体在排泥水处理处进行详述；滤池反冲洗水集中排入回收水池，上清液经回收泵送回原水配水井再次进行处理，底部沉泥由回收水池的放空管直接排入厂区下水道。3.加药管线加药、加氯管线做成浅沟敷设，上做盖板。加药管采用硬聚氯乙烯管；氯气管采用无缝钢管。4.自用水管线厂内自用水是指水厂生活用水、泵房、药间等冲洗溶解用水以及清洗水池用水。厂内自用水均单独成为管系，自二级泵房出水管接出。4、高程布置设计计算水处理构筑物的高程布置设计计算1.水头损失计算在处理工艺流程中，各构筑物之间水流应为重力流。两构筑物之间水面高差即为流程中的水头损失，包括构筑物本身、连接管道、计量设备等水头损失在内。水头损失应通过计算确定，并留有余地.（1）处理构筑物水头损失处理构筑物中的水头损失与构筑物的型式和构造有关，具体根据设计手册第3册表15-13（P868）进行估算，估算结果如下表所示。净水构筑物水头损失估算值13 构筑物名称水头损失（m）构筑物名称水头损失（m）配水井0.12沉淀池0.15管式静态混合器0．3移动罩滤池1.40絮凝池0.401、管线的水头损失H=h1+h2=∑il+∑ζv2/2g本设计中所有给水管采用的均为DN800，所以：H≈3.0m2、平折板絮凝池水头损失计算：1.1相对折板：中间部分：H1=ζ1(v12-v22)/2g=0.5×(0.302-0.122)/2×9.8=0.00193mH2=[1+ζ2-(F1/F2)2]v12/2g=[1+0.1-﹙0.36/1.07﹚2]0.32/2×9.8=0.004531m每格有6个渐缩渐放，所以每格水头损失为H=6×﹙H1+H2﹚=6×﹙0.00193+0.00356﹚=0.03294m侧边部分：渐放段损失：h1′=ζ1(v1′2-v2′2)/2g=0.5×﹙0.1092-0.0802﹚/2×9.8=0.000140m渐缩段损失：h2′=[1+ζ2-(F1′/F2′)2]v1′/2g=[1+0.1-﹙0.9975/1.3525﹚2]0.1092/2×9.8=0.000590mh′=6×﹙0.000140+0.000590﹚=0.00438m1.2进口及转弯损失：共一个进口、一个上弯头和两个下弯头，上弯头处水深H4为0.53m，下弯头处水深H3为0.9m进口流速v3为0.3m/s上转弯流速：v4=0.141/0.53×1.3=0.204m/s下转弯流速：v5=0.141/0.9×1.3=0.121m/s上转弯ζ取1.8；下转弯及进口ζ取3.0，每格进口及转弯损失h″为h″=3×0.32/2×9.8+2×3×0.1212/2×9.8+1.8×0.2042/2×9.8=0.0221m总损失：每格总损失：∑h=h+h′+h″=0.03294+0.00438+0.0221=0.05942m第一絮凝池总损失：H1=3×∑h=3×0.05942=0.17826m第一絮凝区停留时间：T1=3×1.3×3.9×3.1/0.141×60=5.57min第一絮凝区平均G1值：G1=γH160μT1=1000×0.1782660×1.029×10-4×5.57=71.9S-1Hi=ζ3v02/2g=3.0×∑H=nH+Hi=1.3平行直板：13 H=ζv2/2g=3.0×0.12/2×9.8=0.00153m∑H=n″H=0.0183所以总水头损失约为0.4m5、净水构筑物水位标高计算名称水头损失（m）水位标高（m）连接管段构筑物沿程及局部构筑物一级泵一级泵-配水井配水井0.12179.17配水井-臭氧氧化0.3臭氧氧化0.3178.75臭氧氧化—絮凝池0.3管式混合器0.30絮凝池0.40177.85絮凝池－沉淀池0.3沉淀池0.15177.15沉淀池至移动罩滤池0.3移动罩滤池1.4176.7移动罩滤池到清水池0.3清水池0.7175.0清水池到取水井0.32取水井0.16取水井到二级泵0.29二级泵参考文献：【1】上海市建设和交通委员会.室外给水设计规范.北京：中国计划出版社，2006年【2】上海市政工程设计研究院.给水排水设计手册第3册.北京：中国建筑工业出版社，2004年13 【3】中国市政工程华北设计研究院，给水排水设计手册第12册，北京：中国建筑工业出版社，2001年【4】中国市政工程西北设计研究院，给水排水设计手册第11册，北京：中国建筑工业出版社，2002年【5】有关微污染饮用水源处理技术的资料【6】中华人民共和国国家标准《室外给水设计规范》GB500B200613'