污水处理系统设计.ppt

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资源描述
典型污水处理系统,南华大学 给水排水教研室,课程内容,设计水质 设计水量 设计原则与厂址选择 污水处理工艺流程选择 污水处理厂的平面与高程布置 污水处理厂的配水与计量,污水处理厂的运行管理、水质监控与自动控制 污水处理厂工艺设计实例 污水深度处理与回用 污泥的处理与污泥的最终处置 思考题 习题,设计水质,1. 生活污水的BOD5和SS设计值 BOD5=2035g/(人d) SS=3050g/(人d) 2. 工业废水BOD5和SS值折合成人口当量计算 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总数,g; Qs每人每日的排水量,以L计。,返回,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。 4. 曝气池容积用最大日平均时流量进行设计。,返回,设计原则,1. 工业废水与城市污水处理的关系 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。 2. 设计步骤 (1)设计前期工作 a. 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。 b. 可行性研究 概述 工程方案 工程投资估算及资金筹措 工程远近期结合的考虑 工程效益分析 工程进度安排 存在问题及建议 附图及附件 (2)扩大初步设计 设计说明书 工程量 材料及设备量 工程概算 扩初图纸 (3)施工图设计,返回,厂址选择原则,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; 必须有适当的地土面积; 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,返回,污水处理工艺流程选择,工艺流程的选择主要受以下因素的影响: 污水处理的程度; 工程造价与运行费用; 当地的自然条件; 原污水的水量与污水流入工况; 施工的难易程度与运行管理的技术条件 城市污水处理的典型工艺流程,返回,城市污水处理的典型工艺流程,返回,污水处理厂的平面与高程布置,平面布置的基本原则 高程布置的基本原则,返回,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; 各种管线的理面布置避免相碰、互相干扰 。,返回,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 1:501:100 水头损失计算,返回,水头损失计算-1,a. 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: 0.150.20m e. 集水槽起端水深h0 集水槽为平底均匀集,自由跌水出流,见图24-2,图24-2 沉淀池集水槽水头损失计算图,水头损失计算-2,集水槽宽: 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1.21.5的安全系数 f. 明渠 出口处水深: 起端水深:,返回,污水处理厂的配水与计量,处理构筑物之间连接管渠的设计 配水设备:要求均匀配水 计量设备,返回,处理构筑物之间连接管渠的设计,1. 一般采用矩形钢盘混凝土明渠或钢盘混凝土管,或铸铁管 2. 管渠内流速,返回,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,返回,中管式集配水井,返回,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,返回,污水处理厂的运行管理、水质监控与自动控制,运行管理 对污水处理厂的运行,要切实做好控制、观察、记录与水质分析监测工作 水质监控 每日对每座处理构筑物的水温、pH值、电导率、溶解氧、COD、BOD、TOD、TOC、氨氮以及曝气池内混合液(MLSS)等参数进行测定,并进行记录 自动控制 采用自动监测、自动记录、自动操作、调节及集中控制技术,返回,污水处理厂工艺设计实例,实例平面布置 实例高程布置,返回,实例平面布置,B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。 某污水处理厂平面图,返回,某污水处理厂平面图,返回,实例高程布置,污水处理高程 污泥处理高程,返回,污水处理高程-1,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,水头损失包括: 1. 污水流经各处理构筑物的水头损失,主要产生在进口和出口和需要的跌水(多在出口处),而流经处理构筑物本体的水头损失则较小。 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。,污水处理高程-2,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。 (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。,污水处理高程-3,表24-1 污水流经各处理构筑物的水头损失,注:本表仅作为初步设计阶段水头损失的估算,污水处理高程-4,表24-2 处理构筑物之间连接管道渠水力计算表如下:,污水处理高程-5,污水处理流程高程计算成果图如下:,返回,污泥处理高程设计-1,(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。,污泥处理高程设计-2,(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=300m,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。 则进投配池进泥管道中心标高为: 6.7-(1.20+1.50)=4.0m c. 投配池污泥有效水深为2.0m,则投配池最低泥位标高为2.0m d. 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3.0m e. 贮泥池有效水深取2.0m,则贮泥池泥面标高为5.0m 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 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=8.3m g. 据以上计算结果,该厂污泥处理流程的高程图如下图(图24-5):,污泥处理流程高程图,返回,污水深度处理与回用,原因 去除二级处理水中残存SS的方法 去除二级处理水中残存溶解性有机物的方法 去除二级处理水中溶解性无机盐的方法 消毒 物化法脱氮除磷,返回,原因,处理出水中仍含有相当数量的污染物 BOD5:2030mg/L ;COD :60100mg/L; SS:2030mg/L ; NH3-N:1525mg/L(城市污水未处理 前NH3-N:3040mg/L;城市污水活性污泥工艺NH3-N=2040%) P :610mg/L(城市污水中P=815mg/L; 其二级处理去除率一般P=(520)%),返回,去除二级处理水中残存SS的方法,(1)混凝沉淀:去除处理水中的SS和胶体。混凝剂用量大: 一般为50-100mg/L Al2(SO4)3 (2)过滤:1m的悬浮物。 应采用气水反冲洗。 (3)反渗透:去除1000A几A的颗粒。 (4)微滤机:去除几百A几+m的颗粒。,返回,去除二级处理水中残存溶解性有机物的方法,溶解性有机物一般是丹宁、木质素、黑腐酸等难降解的有机物。 (1)活性炭吸附 (2)臭氧氧化处理,返回,去除二级处理水中溶解性无机盐的方法,一般采用的处理方法: (1)反渗透:应首先对二级处理水进行过滤和活性炭吸附进行前处理。 (2)电渗析:应进行过滤预处理,其溶解性有机物对电渗析影响较小。 (3)离子交换:应进行过滤预处理,适合于含盐量100300mg/L小水量的场合。,返回,点击此处观看电渗析装置工作过程,消毒,(1)液氯:5-10mg/L 点击此处观看液氯消毒工作过程 (2)臭氧:0初生态氧的氧化能力仅小于氟。点击此处观看臭氧消毒工作过程及臭氧与污水的混合反应器 (3)次氯酸钠。 (4)紫外线:25003600A杀菌能力强,消毒快、效率高,不影响水的物理性质和化学成份,操作简单。但不能解决消毒后管网中再污染的问题,电耗较大,返回,物化法脱氮除磷,(1)物化法脱氮 吹脱除氨:氨气脱除塔,NH4+和NH3存在比例。 当二级处理出水NH3-N为2535mg/L,则氨气脱除塔出水的NH3-N为59 mg/L,其去除率为(7585)%,并对BOD、COD、SS、浊度都有一定去除。 (2)物化法除磷 金属盐混凝沉淀除磷。 铝盐除磷:Al2(SO4)3;聚合氯化铝(PAC) 铝酸钠(NaAlO2)。 生成难溶的AlPO4。 铁盐除磷:FeSO4、FeCL3、Fe2(SO4)3 生成难溶的FePO4。 石灰混凝除磷,点击此处观看氨气脱除塔工作过程,返回,污泥的处理设计,重力浓缩池设计 点击此处观看连续式重力浓缩池工作过程 气浮浓缩池设计 矩形气浮池与回流加压溶气气浮工艺流程 污泥厌氧消化设计 消化池顶俯视图及沼气搅拌消化池工艺流程 污泥机械脱水 带式压滤机及离心脱水机,返回,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:3060Kg/(m2d) (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,返回,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/( m2d ) 单池面积:A1=A/n,n池座数 浓缩池直径:D=(4A1/)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,返回,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/( m2h ),污泥固体负荷G=5.0kg/ ( m2h ),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) (4)池型 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3m (5)气固比 一般为0.030.04(重量比) (6)加压溶气装置 (7)溶气罐容积按加压水停留时间13min确定,溶气效率取50%,溶气罐压力2.94x1054.9x105Pa (8)设计公式,返回,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/( m2d ) (2)加压水回流量Qc(m3) P溶气罐压力(Pa),A/S气固比,溶气效率取50%,Cs空气溶解度,空气容重 (3)回流比R R=Qc/Q (4)总流量 QT=Q+RQ=Q(1+R) (5)过水断面积 =QT/v,v水平流速(m/s) (6)气浮池高度H H=h1+h2+h3,h1分离区高度,由过水断面积计算(m),h2浓缩区高度,采用池宽的3/10,h3死水区高度,一般采用0.1m (7)校核 水力负荷q=QT/A(m3/( m2h ) ) 停留时间T=AH/QT(h),返回,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3335 ,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2030d; (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57m3/(1000 m3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812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610h的平均产气量来计算,常用低压浮筒式湿式贮气柜。 计算公式,返回,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/P V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+Q3 Q1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/(DKTm) D内管的外径(m),K传热系数, Tm平均温度的对数,,返回,污泥机械脱水,城市污水一般采用带式压滤脱水和离心脱水 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见表24-3。 离心脱水 一般采用卧式螺旋卸料离心脱水机 (1)投加AMP絮凝剂 初沉池与活性污泥的混合污泥挥发性固体75%,AMP投加量为污泥干重的0.1%0.5% (2)进尼的含水率为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5001000mg/L,并应回到曝气池处理。,返回,表24-3 带式压滤的产泥能力,返回,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,返回,思考题,1. 简述污水处理系统的设计原则以及厂址选择原理。 2. 简述污水处理工艺流程选择原则 3. 什么是污水处理场的平面布置?主要内容是什么? 4. 进行污水处理厂的平面布置,最主要的应考虑哪些问题? 5. 什么是处理厂的高程布置?为什么要进行高程布置?进行处理厂的高程布置时主要考虑哪些问题?,返回,习题,1、普通消化池能否处理城市污水?为什么?分析厌氧接触法处理城市污水的可行性。 2、城市污水二级处理出水水质如何?为什么城市污水二级处理对氮、磷的去除率低? 3、城市污水二级处理出水中溶解性有机物主要有哪些?能否再采用好氧生物处理去除?通常采用何种处理方法去除? 4、城市污水二级处理能否去除废水中的无机盐?对于二级处理水一般采用哪几种脱盐处理方法? 5、简述去除二级处理水中残存SS的方法,返回,谢谢!,结束,
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