污水处理系统设计.ppt

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,